KR20100020501A - Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof - Google Patents
Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100020501A KR20100020501A KR1020100005202A KR20100005202A KR20100020501A KR 20100020501 A KR20100020501 A KR 20100020501A KR 1020100005202 A KR1020100005202 A KR 1020100005202A KR 20100005202 A KR20100005202 A KR 20100005202A KR 20100020501 A KR20100020501 A KR 20100020501A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- low dielectric
- formula
- plasma
- polymer thin
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 52
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 12
- 125000006527 (C1-C5) alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims abstract description 8
- 125000006833 (C1-C5) alkylene group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 50
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 44
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 22
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 21
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 15
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- VCQJVYAKUUDOLB-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbut-1-ene Chemical compound CC(C)(C)C=C.CC(C)(C)C=C VCQJVYAKUUDOLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JHVMCBIVPBFKKS-UHFFFAOYSA-N trimethyl(trimethylsilyloxy)silane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C.C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C JHVMCBIVPBFKKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 17
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 56
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 19
- PKXHXOTZMFCXSH-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbut-1-ene Chemical compound CC(C)(C)C=C PKXHXOTZMFCXSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- -1 poly (arylene ether Chemical class 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 244000132059 Carica parviflora Species 0.000 description 1
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ADKPKEZZYOUGBZ-UHFFFAOYSA-N [C].[O].[Si] Chemical compound [C].[O].[Si] ADKPKEZZYOUGBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGFYGJDCQZJOFN-UHFFFAOYSA-N [O].[Si].[Si] Chemical compound [O].[Si].[Si] OGFYGJDCQZJOFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- OJCDKHXKHLJDOT-UHFFFAOYSA-N fluoro hypofluorite;silicon Chemical compound [Si].FOF OJCDKHXKHLJDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- ACXIAEKDVUJRSK-UHFFFAOYSA-N methyl(silyloxy)silane Chemical compound C[SiH2]O[SiH3] ACXIAEKDVUJRSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000005389 semiconductor device fabrication Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2218—Synthetic macromolecular compounds
- C08J5/2256—Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions other than those involving carbon-to-carbon bonds, e.g. obtained by polycondensation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/01—Hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 저유전 플라즈마 중합체 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저유전 상수값을 가지면서도 강도, 탄성률 등의 기계적 강도를 개선시킨 반도체 소자용 플라즈마 중합체 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a low dielectric plasma polymer thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a plasma polymer thin film for semiconductor devices having a low dielectric constant value and improving mechanical strength such as strength and elastic modulus, and a method of manufacturing the same. .
현대의 반도체 장치 제조에서 주요한 단계 중의 하나는 가스의 화학적 반응에 의해 기판 상에 금속 및 유전체 박막을 형성하는 단계이다. 이러한 증착 공정은 화학 증착 또는 CVD로 지칭된다. 통상적인 열적 CVD 공정에서는 기판 표면에 반응성 가스를 제공하는데, 상기 기판 표면에서는 열 유도 화학 반응이 발생하여 소정의 박막을 형성한다. 소정의 열적 CVD 공정이 수행되는 고온은 기판 상에 형성된 층을 갖는 소자의 구조물을 손상시킬 수 있다. 상대적으로 저온에서 금속 및 유전체 박막을 증착시키는 바람직한 방법은 "규소 산화물을 증착하는 TEOS를 사용하는 플라즈마 강화 CVD공정" 이라는 명칭의 미국 특허 제 5,362,526호에 개시된 플라즈마 보강 CVD 방법(PECVD)이며, 본원에 참조되었다. One of the major steps in modern semiconductor device fabrication is the formation of metal and dielectric thin films on substrates by chemical reaction of gases. This deposition process is called chemical vapor deposition or CVD. In a typical thermal CVD process, a reactive gas is provided to a substrate surface, where thermal induced chemical reactions occur to form a desired thin film. The high temperatures at which certain thermal CVD processes are performed may damage the structure of the device with the layer formed on the substrate. A preferred method for depositing metal and dielectric thin films at relatively low temperatures is the plasma enhanced CVD method (PECVD) disclosed in U.S. Patent No. 5,362,526 entitled "Plasma Enhanced CVD Process Using TEOS for Deposition of Silicon Oxides," Reference was made.
플라즈마 보강 CVD 기술은 반응 영역에서 고주파(RF) 에너지를 가함으로써 반응성 가스의 여기 및/또는 해리를 촉진시켜, 높은 반응성 종의 플라즈마를 생성시킨다. 자유 종의 높은 반응성으로 인해 화학 반응이 발생하는데 요구되는 에너지가 감소되며, 따라서 이러한 PECVD 공정에서는 요구되는 온도를 낮춘다. 이러한 장치 및 방법의 도입으로 인해 반도체 소자의 구조의 크기는 상당히 감소되어 왔다. Plasma enhanced CVD technology promotes excitation and / or dissociation of reactive gases by applying high frequency (RF) energy in the reaction zone, resulting in plasmas of highly reactive species. The high reactivity of the free species reduces the energy required for chemical reactions to occur, thus lowering the temperature required for such PECVD processes. The introduction of such devices and methods has significantly reduced the size of the structure of semiconductor devices.
또한, 최근에 초고밀도(ULSI) 반도체 소자의 집적회로에 사용되는 다층 금속 막의 신호 지연(RC delay)을 줄이기 위해 금속 배선에 사용되는 층간 절연막을 저유전 상수(k≤2.4)를 갖는 물질로 형성하는 연구가 활발히 행해지고 있다. 이러한 저유전 박막을 불소(F)가 도핑된 산화막(SiO2)과 불소가 도핑된 비정질 탄소(a-C:F)막과 같이 무기 물질로 형성하거나 유기 물질로 형성하기도 한다. 상대적으로 낮은 유전 상수를 지니며 열적 안정성이 뛰어난 중합체 박막을 유기 물질로 주로 사용한다. In addition, in order to reduce the signal delay (RC delay) of multilayer metal films used in integrated circuits of ultra high density (ULSI) semiconductor devices, an interlayer insulating film used for metal wiring is formed of a material having a low dielectric constant ( k ≦ 2.4). Research to do is actively performed. The low dielectric thin film may be formed of an inorganic material or an organic material, such as an oxide film doped with fluorine (SiO 2 ) and an amorphous carbon (aC: F) doped with fluorine. Polymer films with relatively low dielectric constant and excellent thermal stability are mainly used as organic materials.
이제까지 층간 절연막으로 주로 사용되고 있던 실리콘 다이옥사이드(silicon dioxide; SiO2) 또는 실리콘 옥시플루오라이드(silicon oxyfluoride; SiOF)는 0.5㎛ 이하의 초고집적 회로 제조시 높은 캐패시턴스(capacitance), 긴 저항-전류지연시간(RC delay time) 등의 문제점으로 인하여, 최근에는 이를 새로운 저유전 물질로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있지만 구체적인 해결책은 제시하지 못하고 있다. Silicon dioxide (SiO 2 ) or silicon oxyfluoride (SiOF), which has been mainly used as an interlayer insulating film, has high capacitance and long resistance-current delay time in the manufacture of ultra-high density circuits of 0.5 μm or less. Due to problems such as RC delay time, researches to replace it with a new low dielectric material have been actively conducted, but no specific solution has been proposed.
현재 SiO2 의 대체 물질로서 고려되고 있는 저유전체 물질로는, 주로 스핀 코팅(spin coating)에 이용되는 BCB(benzocyclobutene), SILK(공급처: 다우케미칼), FLARE(fluorinated poly(arylene ether), 공급처: 얼라이드 시그날(Allied Signals)), 폴리이미드 등과 같은 유기 중합체, 화학증착법(chemical vapor deposition; CVD)에 이용되는 블랙 다이아몬드(Black Diamond, 공급처: Applied Materials), 코랄(Coral, 공급처: 노벨루스(Novellus)), SiOF, 알킬-실란(alkyl silane) 및 파릴렌(parylene), 및 크세로겔(xerogel) 또는 에어로겔(aerogel)과 같은 다공질 박막 물질이 있다. Low dielectric materials that are currently considered as alternatives to SiO 2 include BCB (benzocyclobutene), SILK (Dow Chemical), FLARE (fluorinated poly (arylene ether), mainly used for spin coating. Allied Signals), organic polymers such as polyimide, and the like Black Diamond (Applied Materials), Coral (Novellus) used for chemical vapor deposition (CVD) ), SiOF, alkyl-silanes and parylenes, and porous thin film materials such as xerogels or aerogels.
여기서, 대부분의 중합체 박막은 중합체를 화학적으로 합성하고 기판 위에 스핀 코팅(spin coating)한 후 경화(cure)시키는 스핀 캐스팅(spin casting)의 방법으로 형성한다. 이러한 방법으로 형성된 저유전상수를 갖는 물질은 막내에 수 나노미터(nm) 크기의 기공이 형성되기 때문에 박막 밀도가 감소하여 저유전상수를 갖는 유전체로 형성된다. 일반적으로 스핀 코팅에 의해 증착되는 상기 유기 중합체들은 유전상수가 대체적으로 낮고, 평탄도(planarization)도 우수한 장점을 갖지만, 내열 한계 온도가 450℃ 보다 낮아 열적 안정성이 열악하기 때문에 응용성면에서 부적합하고, 기공은 크기가 크고 이것으로 인하여 막 내에 균일하게 분포되지 않기 때문에 소자 제조시 여러 가지 어려움을 가지고 있다. 또한 상하 배선 물질과의 접착이 불량하고, 유기 고분자 박막 특유의 열경화에 의한 고응력이 발생하며, 주위 수분의 흡착으로 인해 유전상수가 변하여 소자의 신뢰성이 떨어지는 등의 문제점을 갖는다. Here, most polymer thin films are formed by a method of chemically synthesizing a polymer, spin coating on a substrate, and then spin casting. The material having a low dielectric constant formed by this method is formed of a dielectric having a low dielectric constant because the thin film density decreases because pores of several nanometers (nm) are formed in the film. In general, the organic polymers deposited by spin coating have advantages of low dielectric constant and excellent planarization, but they are not suitable in terms of application due to poor thermal stability due to a lower heat limit temperature of less than 450 ° C. Since pores are large in size and because of this, they are not uniformly distributed in the film, there are various difficulties in manufacturing the device. In addition, the adhesion to the upper and lower wiring material is poor, high stress due to thermal curing peculiar to the organic polymer thin film, and the dielectric constant is changed due to the adsorption of ambient moisture, such as the reliability of the device is poor.
반면, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에 비해 유전상수가 월등히 낮은 저유전체 박막 제조 방법을 연구하였다. 본 발명에서 선형 형태의 유·무기 전구체 물질을 이용하여 PECVD법으로 플라즈마 중합시킨 폴리머 박막의 경우 나노미터 사이즈 이하의 공극을 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라 스핀 캐스팅 법에서 발생되는 전·후처리에 대한 복잡한 공정 및 시간을 줄일 수 있으며 후열처리와 같은 과정을 통하여 박막의 유전상수 및 기계적 특성을 개선시킬 수 있는 장점을 가지고 있다는 것을 안출하였다.
On the other hand, the inventors of the present invention have studied a low-k dielectric thin film manufacturing method is much lower than the conventional dielectric constant to solve the above problems. In the present invention, the polymer thin film polymerized by plasma-CVD by PECVD using a linear organic / inorganic precursor material can not only form pores of nanometer size or less, but also complicated for pre- and post-treatment generated by spin casting. It is suggested that the process and time can be reduced and the dielectric constant and mechanical properties of the thin film can be improved through processes such as post-heat treatment.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유전상수 및 기계적 강도를 개선시킨 저유전 플라즈마 중합체 박막 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a low dielectric plasma polymer thin film and a method of manufacturing the same having improved dielectric constant and mechanical strength.
본 발명의 일 측면에서는, In one aspect of the invention,
하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질을 사용하여 제조되는 저유전 플라즈마 중합체 박막이 제공된다.A low dielectric plasma polymer thin film prepared using a linear precursor material represented by the following Formula 1 and the following Formula 2 is provided.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X는 산소 원자 또는 C1-C5의 알킬렌기이다. In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C 1 -
[화학식 2][Formula 2]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저유전 플라즈마 중합체 박막은 플라즈마 보강 CVD 법을 이용하여 제조되는 것이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the low dielectric plasma polymer thin film is preferably manufactured using a plasma enhanced CVD method.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 선형의 전구체 물질은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane)일 수 있으며, 상기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질은 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the linear precursor material represented by Chemical Formula 1 may be hexamethyldisiloxane, and the linear precursor material represented by Chemical Formula 2 may be 3,3-dimethyl-1-. Butene (3,3-dimethyl-1-butene).
본 발명의 다른 측면에서는, In another aspect of the invention,
플라즈마 보강 CVD 법으로, 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질을 사용하여 플라즈마 중합된 박막을 기판 상에 증착시키는 단계; 및A plasma enhanced CVD method, comprising: depositing a plasma polymerized thin film on a substrate using a linear precursor material represented by Formula 1 and Formula 2 below; And
상기 증착된 박막을 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계;Performing post-heat treatment of the deposited thin film using an RTA apparatus;
를 포함하는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조방법이 제공된다. Provided is a method of manufacturing a low dielectric plasma polymer thin film comprising a.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X는 산소 원자 또는 C1-C5의 알킬렌기이다. In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C 1 -
[화학식 2][Formula 2]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 선형의 전구체 물질은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane)일 수 있으며, 상기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질은 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the linear precursor material represented by Chemical Formula 1 may be hexamethyldisiloxane, and the linear precursor material represented by Chemical Formula 2 may be 3,3-dimethyl-1-. Butene (3,3-dimethyl-1-butene).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 중합된 박막을 기판 상에 증착시키는 단계는, 거품기 내에서 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 전구체 물질을 증발시키는 단계; 상기 증발된 전구체 물질을 상기 거품기로부터 배출하여 플라즈마 증착용 반응기로 유입시키는 단계; 및 상기 반응기의 플라즈마를 이용하여 상기 반응기 내의 기판 위에 플라즈마 중합된 박막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of depositing the plasma polymerized thin film on the substrate, the step of evaporating the precursor material represented by the formula (1) and formula (2) in a bubbler; Discharging the evaporated precursor material from the bubbler and introducing it into a reactor for plasma deposition; And forming a plasma polymerized thin film on the substrate in the reactor by using the plasma of the reactor.
여기서, 상기 반응기의 운반기체 압력은 1×10-1 내지 10×10-1 Torr 이고, 기판의 온도는 20 내지 50℃이며, 반응기로 공급되는 전력은 15 내지 80 W인 것이 바람직하다. Here, the carrier gas pressure of the reactor is 1 × 10 -1 to 10 × 10 -1 Torr, the temperature of the substrate is 20 to 50 ℃, the power supplied to the reactor is preferably 15 to 80 W.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는, RTA 장치의 챔버 내에 플라즈마 중합된 박막이 증착된 기판을 넣고, 챔버 주위에 배치된 복수 개의 할로겐 램프를 이용하여 상기 기판에 열을 발생시켜 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the post-heat treatment using the RTA apparatus may include placing a substrate on which a plasma-polymerized thin film is deposited in a chamber of the RTA apparatus, and using a plurality of halogen lamps disposed around the chamber. By generating heat to the substrate.
여기서, 상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 질소 가스를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 기판을 300 내지 600℃에서 열처리함으로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 온도로 5분 이내로 증가시켜 1 내지 5분 동안 열처리하는 것이 바람직하다. Here, the post-heat treatment using the RTA apparatus may be performed using nitrogen gas, and the post-heat treatment using the RTA apparatus may be performed by heat-treating the substrate at 300 to 600 ° C. have. More preferably, the temperature is increased to within 5 minutes and heat treated for 1 to 5 minutes.
또한, 상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 1×10-1 내지 100×10-1 Torr의 압력에서 진행할 수 있다.
In addition, the post-heat treatment may be performed using the RTA apparatus at a pressure of 1 × 10 −1 to 100 × 10 −1 Torr.
본 발명에 의하면, 선형 형태의 유·무기 전구체 물질을 이용하여 종래에 비해 유전상수가 월등히 낮은 저유전체 박막을 제공할 수 있으며, 스핀 캐스팅 법에서 발생되는 전·후처리에 대한 복잡한 공정을 줄일 수 있는 효과를 가질 수 있다. 또한, RTA 장치를 이용한 후열처리를 거침으로써 플라즈마 중합체 박막의 유전상수와 기계적 강도를 개선시킬 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a low dielectric thin film having a much lower dielectric constant than the conventional one by using a linear organic / inorganic precursor material, and to reduce the complicated process of pre and post treatment generated by the spin casting method. It can have an effect. In addition, the dielectric constant and mechanical strength of the plasma polymer thin film can be improved by subjecting the post-heat treatment using the RTA apparatus.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 저유전 플라즈마 중합체 박막을 제조하는데 사용되는 플라즈마 CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 저유전 플라즈마 중합체 박막을 제조하는데 사용되는 RTA(Rapid Thermal Anne aling) 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 증착률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 열적 안정성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발 명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 유전 상수값을 나타내는 그래프이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 열처리 전후에 있어서 퓨리에 적외선분광법으로 얻은 화학구조에 대해 나타내는 그래프이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 열처리 전후에 있어서 퓨리에 적외선 분광법으로 얻은 탄화수소와 관련된 결합의 화학구조에 대한 그래프이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 열처리 전후에 있어서 퓨리에 적외선 분광법으로 얻은 규소-산소와 관련된 결합의 화학구조에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 강도(Hardness) 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저유전 플라즈마 중합체 박막의 탄성률(Modul us) 그래프이다.1 is a schematic diagram of a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) apparatus used to fabricate a low dielectric plasma polymer thin film according to one embodiment of the invention.
2 is a schematic diagram of a Rapid Thermal Annealing (RTA) device used to fabricate a low dielectric plasma polymer thin film according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the deposition rate of the low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the thermal stability of the low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the dielectric constant value of the low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are graphs showing chemical structures obtained by Fourier infrared spectroscopy before and after heat treatment of a low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are graphs of chemical structures of bonds associated with hydrocarbons obtained by Fourier infrared spectroscopy before and after heat treatment of a low dielectric plasma polymer thin film prepared according to one embodiment of the present invention.
8A and 8B are graphs of chemical structures of silicon-oxygen-related bonds obtained by Fourier infrared spectroscopy before and after heat treatment of a low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph of the strength (Hardness) of the low dielectric plasma polymer thin film prepared according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph of modulus of elasticity of the low dielectric plasma polymer thin film manufactured according to the exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 측면에 따른 저유전 플라즈마 중합체 박막은 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질을 사용하여 제조된다. Low dielectric plasma polymer thin film according to an aspect of the present invention is prepared using a linear precursor material represented by the following formula (1) and (2).
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X는 산소 원자 또는 C1-C5의 알킬렌기이다. In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C 1 -
[화학식 2][Formula 2]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group.
상기 화학식 1에서 알킬기는 탄소 원자수가 1 내지 5이고, 그 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등을 들 수 있다. 이들 알킬기는 직쇄형(linear) 또는 분지형(branched)일 수 있으며, 수고 원자들 중 하나 이상이 플루오르 원자와 같은 치환기로 치환된 것이어도 좋다. 또한, 상기 화학식 1에서 연결기로서 X는 산소 원자(-O-) 또는 메틸렌기, 에틸렌기 등의 탄소 원자수가 1 내지 5의 알킬렌기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 산소 원자(-O-)인 것이 좋다. In
상기 화학식 2에서도 알킬기는, 화학식 1에서와 마찬가지로 탄소 원자수가 1 내지 5이고, 그 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등을 들 수 있다. 이들 알킬기는 직쇄형(linear) 또는 분지형(branched)일 수 있으며, 수고 원자들 중 하나 이상이 플루오르 원자와 같은 치환기로 치환된 것이어도 좋다. 다만, 화학식 1의 전구체 물질과 축합반응 및/또는 가수분해 등에 유리하다는 면에서는, R1 내지 R3는 수소 원자인 것이 바람직하다. In
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 선형의 전구체 물질로는 하기 화학식 3과 같은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane)을 사용하고, 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질로는 하기 화학식 4와 같은 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene 또는 neohexene)을 사용하는 것이 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, as the linear precursor material represented by
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 선형 형태의 유·무기 전구체 물질을 동시에 조합하여 사용함으로써, 중합된 중합체 박막 내에 나노미터 사이즈 이하의 공극을 형성시킬 수 있으며, 유전 상수값을 현저히 낮추면서도 강도, 탄성률 등의 기계적 강도를 개선시키는 것이 가능하게 된다. By using a combination of organic and inorganic precursor materials in the linear form represented by the formulas (1) and (2) at the same time, it is possible to form nanometer-sized pores in the polymerized polymer thin film. It is possible to improve the mechanical strength of the back.
이와 같은 저유전 플라즈마 중합체 박막은 스핀 캐스팅 법에서 발생되는 전·후처리에 대한 복잡한 공정 및 시간을 줄이기 위하여 플라즈마 보강 CVD 법을 이용하여 제조되는 것이 바람직하다. Such a low dielectric plasma polymer thin film is preferably manufactured by using a plasma enhanced CVD method in order to reduce the complicated process and time for the pre- and post-treatment generated in the spin casting method.
본 발명의 다른 측면에 따른 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법은, 플라즈마 보강 CVD 법으로, 상기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질을 사용하여 플라즈마 중합된 박막을 기판 상에 증착시키는 단계; 및 상기 증착된 박막을 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a low dielectric plasma polymer thin film is a plasma enhanced CVD method, in which a plasma polymerized thin film is deposited on a substrate using a linear precursor material represented by
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 중합된 박막을 기판 상에 증착시키는 단계는, 거품기 내에서 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2로 표시되는 전구체 물질을 증발시키는 단계; 상기 증발된 전구체 물질을 상기 거품기로부터 배출하여 플라즈마 증착용 반응기로 유입시키는 단계; 및 상기 반응기의 플라즈마를 이용하여 상기 반응기 내의 기판 위에 플라즈마 중합된 박막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of depositing the plasma polymerized thin film on the substrate, the step of evaporating the precursor material represented by the formula (1) and formula (2) in a bubbler; Discharging the evaporated precursor material from the bubbler and introducing it into a reactor for plasma deposition; And forming a plasma polymerized thin film on the substrate in the reactor by using the plasma of the reactor.
PECVD 방법을 이용하는 PECVD 장치는 상부의 챔버 리드(chamber lid)와 하부의 챔버 바디(chamber body)로 구성되는 공정 챔버, 즉 반응기를 통하여 박막 증착 공정이 진행된다. 챔버 리드 내측에 형성된 샤워헤드를 통해 반응 가스가 챔버 바디 내에 형성된 기판 받침대(susceptor)의 상면에 안착된 기판 상에 균일하게 분사되어 박막이 증착되는데, 기판 받침대로 이루어지는 전극을 통하여 공급되는 RF(radio frequency) 에너지에 의해 활성화되어 박막 증착 공정이 진행된다. 이와 같이 증착된 박막은 후열처리 장치로서 RTA 장치 내의 기판 받침대에 넣고 소정의 온도에서 빠르게 후열처리 공정을 진행한다. In the PECVD apparatus using the PECVD method, a thin film deposition process is performed through a process chamber, that is, a reactor including an upper chamber lid and a lower chamber body. Through the shower head formed inside the chamber lid, the reaction gas is uniformly sprayed onto the substrate seated on the upper surface of the substrate support formed in the chamber body, and a thin film is deposited. The RF is supplied through an electrode formed of the substrate support. It is activated by the energy) and the thin film deposition process is performed. The thin film deposited as described above is placed in a substrate pedestal in the RTA apparatus as a post-heat treatment apparatus and rapidly undergoes a post-heat treatment process at a predetermined temperature.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a low dielectric plasma polymer thin film according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 저유전 플라즈마 중합체 박막을 제조하는데 사용되는 플라즈마 보강 CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, 이하 'PECVD'라 한다) 장치를 도식한 것이다.1 illustrates a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) apparatus used to prepare a low dielectric plasma polymer thin film according to one embodiment of the present invention.
PECVD 장치로는 도 1에 도시한 바와 같은 축전기형 PECVD 장치를 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에 다른 모든 종류의 PECVD 장치도 사용할 수 있다. As the PECVD apparatus, although the capacitor type PECVD apparatus as shown in FIG. 1 can be used, it is not limited to this, Any other kind of PECVD apparatus can also be used.
Ar 따위의 운반 기체가 담겨 있는 제 1 및 제 2 운반 기체 저장부(10, 11)와 통과하는 기체의 몰(mole) 수를 조절하는 제 1 및 제 2 유량 조절기(20, 21), 고상 또는 액상의 전구체가 담겨 있는 제 1 및 제 2 거품기(bubbler)(30, 31), 반응이 진행되는 반응로(50) 및 상기 반응로(50)에 플라즈마를 발생시키기 위한 RF 생성기(radio frequency generator)(40)로 이루어져 있다. 운반 기체 저장부(10, 11)와 유량 조절기(20, 21), 거품기(30, 31) 및 반응로(50)는 운송관(60)을 통하여 연결되어 있다. 반응로(50)에는 RF 생성기(40)와 연결되어 주위에 플라즈마를 발생시키며 기판(1)을 올려놓을 수 있는 기판 받침대(susceptor)(51)가 설치된다. 기판 받침대(51)의 내부에는 히터(도시 안됨)가 매설되어, 박막 증착 과정에서 기판 받침대(51)의 상부에 안착된 기판(1)을 증착에 적합한 온도로 상승시킨다. 증착 반응이 완료된 후에 반응로(50) 내부에 잔류하는 반응 가스가 외부로 배출되도록 반응로(50) 하부에는 배기 시스템이 구비되어 있다. First and second
상기 실시예에 따라, PECVD 장치를 이용하여 박막을 증착하는 방법은 다음과 같다. According to the above embodiment, a method of depositing a thin film using a PECVD apparatus is as follows.
먼저, 금속의 특성을 갖는 붕소가 주입된 규소(P++-Si)로 만들어진 기판(1)을 트리클로로에틸렌(trichloroethylene), 아세톤(acetone) 및 메탄올(methanol) 등으로 세정한 다음, 반응기(50)의 기판 받침대(51) 위에 올려놓는다. First, the
제 1 및 제 2거품기(30, 31) 안에는 각각의 화학식 1 및 화학식 2의 전구체 물질이 담겨 있으며, 제 1 및 제 2거품기(30, 31)를 각각의 전구체 물질의 증발시키기에 충분한 온도로 가열한다. 여기서, 각각의 전구체 물질은 2개의 거품기(30, 31) 중 어느 거품기에 담겨 있든지 상관없으나, 각각의 거품기의 가열 온도는 거품기에 담겨지는 전구체 종류에 따라 조절되어야 한다. The first and
각각의 제 1 및 제 2운반 기체 저장부(10, 11)에는 운반 기체로서 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 또는 이들을 조합한 기체가 담길 수 있으며, 제 1 및 제 2유량 조절기(20, 21)에 의하여 운송관(60)을 통해 흐른다. 상기 운송관(60)을 따라 이동하는 운반 기체는 거품기 유입관을 통하여 거품기(30, 31)의 전구체 용액 속으로 유입되어 거품을 발생시키며 기상 전구체를 싣고 다시 거품기 배출관을 통하여 운송관(60)으로 들어간다. Each of the first and second carrier
거품기(30, 31)를 통과하여 운송관(60)을 따라 흐르던 운반 기체와 증발된 전구체는 반응기(50)의 샤워헤드(53)를 통하여 분사되는데, 이 때, RF 전원(40)이 샤워헤드(53)와 연결되어 샤워헤드(53)를 통해 분사된 반응 가스를 플라즈마화한다. 반응기(50)의 샤워헤드(53)를 통하여 분사된 플라즈마화된 전구체는 기판 받침대(51) 위에 놓인 기판(1) 위에 증착되어 박막이 된다. 증착 반응이 완료된 후에 남은 기체는 반응기 하부에 구비된 배출시스템에 의하여 바깥으로 배출된다. Carrier gas and evaporated precursor that flowed along the
이때, 반응기(50)의 운반기체의 압력은 박막 형성의 최적의 조건이 되도록 1×10-1 내지 10×10-1 Torr 인 것이 바람직하고, 기판(1)의 온도는 20 내지 50℃인 것이 바람직하다. 기판(1)의 온도가 이 범위를 벗어나면 증착률이 떨어진다. 증기판(1)의 온도는 기판 받침대의 내부에 매설된 히터를 이용하여 조절한다. 또한, RF 생성기(40)에 공급되는 전력은 15W에서 80 W이다. 전력을 이보다 높이게 하거나 낮게 되면 저유전율의 박막이 형성되지 아니한다. 이로부터 만들어내는 플라즈마 주파수는 10 내지 20 MHz이다. 이와 같은 운반기체의 압력, 기판(1)의 온도, 공급전력 등은 전구체 물질을 플라즈마화하여 기판(1) 상에 증착시킬 수 있는 최적의 범위의 플라즈마 주파수를 형성하기 위한 것이며, 전구체 물질의 종류에 따라서 적절하게 조절가능하다. 전구체 물질로서 헥사메틸디실록산과 3,3-디메틸-1-부텐을 사용할 경우에는 플라즈마 주파수가 약 13.56 MHz가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. At this time, the pressure of the carrier gas of the
도 2는 후열처리를 수행하는데 사용되는 RTA 장치를 도식한 것이다. 2 illustrates an RTA apparatus used to perform post heat treatment.
RTA장치는 시편의 열처리 및 반도체 소자 공정시 전자의 활성화, 박막과 박막 사이 또는 웨이퍼와 박막 사이 계면을 바꾸고, 박막의 밀도를 높이기 위해 사용된다. 또, 성장된 박막의 상태를 변형시키고, 이온 주입에 의한 손실을 줄이고, 박막에서 또 다른 박막으로 전자가 이동하거나, 박막에서 웨이퍼로 전자가 이동하는 것을 도와준다. 이러한 RTA는 가열된 할로겐 램프와 뜨거운 척으로 인해 실행된다. 퍼니스와 다르게 공정 지속시간이 짧으며 RTP(Rapid Thermal Process)라고도 불린다. 이와 같은 열처리 장치를 가지고 플라즈마 증착된 박막에 후열처리(annealing)를 수행한다. The RTA apparatus is used to heat the specimen and activate the electrons in the semiconductor device process, to change the interface between the thin film and the thin film or between the wafer and the thin film, and to increase the density of the thin film. It also helps modify the state of the grown thin film, reduce the loss due to ion implantation, and help electrons move from one thin film to another, or move thin films from a thin film to a wafer. This RTA is performed due to the heated halogen lamp and the hot chuck. Unlike the furnace, the process duration is short and is also called Rapid Thermal Process (RTP). An annealing is performed on the plasma deposited thin film using the heat treatment apparatus as described above.
기판(1)에 박막을 넣고, 주위에 복수개의 할로겐 램프(파장 약 2㎛)로 둘러싸여 위치하고 있으며, 주황색 빛을 내면서 열을 발생시킨다. RTA 열처리는 플라즈마 증착된 박막이 놓여진 기판을 300 내지 600℃에서 열처리하는 것이 바람직하다. 이때 후열처리시 온도가 300℃ 미만이면 초기 증착한 박막의 특성이 변하지 않게 되고, 온도가 600℃를 초과하면 박막의 구조가 저유전율의 박막에서 SiO2 박막으로 구조가 바뀔 수 있어 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 상기 온도로 5분 이내에 증가시켜 1 내지 5분 동안 열처리를 행하는 것이 박막 구조의 효과적으로 변화시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. RTA 후열처리는 질소 가스를 이용하여 1×10-1 내지 100×10-1 Torr의 압력 하에서 진행한다. A thin film is placed in the
이와 같이 플라즈마 증착된 중합체 박막 및 상기 박막을 후열처리한 박막에 대한 효과를 실험하기 위하여 아래와 같이 본 발명을 실시하였다. 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
Thus, the present invention was carried out as follows to test the effect on the plasma thin film and the thin film subjected to the post-heat treatment. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention.
실시예Example
도 1에 도시된 PECVD 장치를 이용하여, 제1 및 제2 거품기(30, 31) 안에 전구체 물질로서 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane, 이하 'HMDSO'이라 함) 및 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene 또는 neohexene, 이하 'NHex'이라 함)을 각각 넣고, 각각 55℃ 및 45℃로 가열하여 전구체 용액을 증발시켰다. 운반기체로서 99.999%의 초고순도 아르곤(Ar) 기체를 이용하여, 플라즈마 증착용 반응기(50)의 샤워 헤드(53)를 통하여 분사시키고, 기판(51) 상에 플라즈마 증착시켰다. 이때 반응기(50)의 아르곤(Ar) 압력은 5×10-1 Torr이고, 기판의 온도는 35℃이었다. 또한, RF 생성기에 공급되는 전력은 15W 에서 80W이며, 이로부터 만들어내는 플라즈마 주파수는 약 13.56 MHz였다. Using the PECVD apparatus shown in FIG. 1, hexamethyldisiloxane (hereinafter referred to as 'HMDSO') and 3,3-dimethyl-1-butene as precursor materials in the first and
이와 같이 증착된 플라즈마 중합체 박막을 'HMDSO:NHex'이라 하겠다. HMDSO:NHex 중합체 박막의 두께는 0.4 내지 0.5㎛로 측정되었다. 이때 추정되는 증착 메카니즘은 다음과 같다. 즉, 반응기(50)로 전달된 혼합 전구체 물질의 단량체(monomer)가 플라즈마에 의해 반응종(reactive species)으로 활성화되거나(activated) 분해되어(decomposed), 기판(1) 위에서 응축된다(condense). 여기서, 헥사메틸디실록산(HMDSO)과 3,3-디메틸-1-부텐(NHex)의 분자들 사이의 상호 결합(cross-linking)이 쉽게 이루어지기 때문에 적절한 조건에서 증착된 HMDSO:NHex 박막은 헥사메틸디실록산(HMDSO)의 실리콘 산화물기와 메틸기(methyl)기 때문에 상호 결합(cross-linking)이 쉽게 이루어져 열적 안정성이 좋아지고, 헥사메틸디실록산(HMDSO)의 메틸기(methyl)기와 3,3-디메틸-1-부텐(NHex)과의 폴리머 중합 또한 잘 일어난 것으로 보인다. The plasma polymer thin film thus deposited will be referred to as 'HMDSO: NHex'. The thickness of the HMDSO: NHex polymer thin film was measured to be 0.4 to 0.5 mu m. The estimated deposition mechanism at this time is as follows. That is, monomers of the mixed precursor material delivered to the
이와 같이 증착된 플라즈마 중합체 박막 HMDSO:NHex을 도 2에 도시된 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 하였다. 기판(1)에 HMDSO:NHex 박막을 넣고, 주위에 둘러싼 12개의 할로겐 램프(파장 약 2㎛)로 열을 발생시켜, HMDSO:NHex박막을 450℃까지 5분 동안 질소 분위기에서 열처리하였다. 질소 가스의 압력은 1.0 Torr로 하였다. The plasma polymer thin film HMDSO: NHex deposited as described above was subjected to post-heat treatment using the RTA apparatus shown in FIG. 2. The HMDSO: NHex thin film was placed in the
이렇게 플라즈마 중합된 HMDSO:NHex박막과 이 박막을 질소 가스로 후열처리한 박막에 대한 효과를 다음과 같은 실험들을 통하여 확인하였다. 첨부된 도면에서 '증착 상태의 박막' 및 '450℃ 열처리한 박막'은 다음을 나타낸다. The effects of the plasma-polymerized HMDSO: NHex thin film and the thin film after heat-treatment with nitrogen gas were confirmed through the following experiments. In the accompanying drawings, the 'thin film in the deposition state' and the 'thin film heat treated at 450 ° C.' represent the following.
* 증착 상태의 박막(As-deposited films): 플라즈마 증착된 초기 HMDSO:NHex 박막 * As-deposited films: Plasma deposited initial HMDSO: NHex thin film
* 450℃ 열처리한 박막(450℃ annealed films): 플라즈마 증착된 초기 HMDSO:NHex 박막을 질소가스를 이용하여 RTA 후열처리 한 박막 * 450 ℃ annealed films: RTA post-heat treatment of plasma-deposited HMDSO: NHex thin film using nitrogen gas
도 3은 플라즈마 증착된 PPHMDSO:NCHex 박막에 대한 증착률을 나타낸 그래프이다. 전력이 점차 증가함에 따라 증착률도 증가하는 것을 알 수 있었다. Figure 3 is a graph showing the deposition rate for the plasma deposited PPHMDSO: NCHex thin film. As the power gradually increased, the deposition rate also increased.
도 4는 후열처리한 후의 PPHMDSO:NCHex 박막에 대한 열적 안정성을 나타낸 그래프이다. 450℃에서 5분 동안 열처리한 후 유지율이 95% 이상으로 나타난 것으로부터, 본 발명에 따른 저유전 플라즈마 중합체 박막은 열적 안정성이 매우 뛰어남을 알 수 있다. 4 is a graph showing the thermal stability of the PPHMDSO: NCHex thin film after the post-heat treatment. After heat treatment at 450 ° C. for 5 minutes, the retention rate was 95% or more. It can be seen that the low dielectric plasma polymer thin film according to the present invention has excellent thermal stability.
도 5는 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막에 대한 상대 유전 상수값을 나타낸 그래프이다. 유전 상수의 측정은 저항이 매우 낮은 실리콘 기판 위에 Al/PPHMDSO:NCHex/metallic-Si 구조의 축전기를 만들어 1MHz 주파수의 신호를 인가함으로써 측정하였다. 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막에 대하여 전력이 증가함으로써 유전 상수를 측정하였을 때 상대 유전 상수값은 2.67에서 3.27까지 증가하였고, 열처리가 이루어진 HMDSO:NHex 박막의 상대 유전 상수값은 2.27에서 2.8까지 증가하였다. RTA 후열처리를 한 박막의 상대 유전 상수값은 플라즈마 증착된 박막의 유전 상수값보다 현저히 감소하는 것을 알 수 있었다. FIG. 5 is a graph showing relative dielectric constant values for plasma-deposited HMDSO: NHex thin films and HMDSO: NHex thin films after post-heat treatment. The dielectric constant was measured by making a capacitor of Al / PPHMDSO: NCHex / metallic-Si structure on a silicon substrate with very low resistance and applying a signal of 1MHz frequency. Relative dielectric constants increased from 2.67 to 3.27 and the relative dielectric constants of the heat-treated HMDSO: NHex films increased from 2.27 to 2.8 when the dielectric constant was measured by increasing the power of plasma-deposited HMDSO: NHex films. . It was found that the relative dielectric constant of the thin film subjected to RTA post-heat treatment was significantly lower than that of the plasma deposited thin film.
도 6a 및 6b는 각각 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막에 대한 퓨리에 적외선분광법으로 얻은 화학구조에 대해 나타낸 그래프이다. 도 6a 및 6b를 참조하면, HMDSO:NHex 박막은 모두 전체 파수 범위에 걸쳐, 각각의 화학 구조에 대한 신축(stretching)이 동일한 진동 위치에서 발생하는 것으로 나타났다. 이는 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막은 모두 유사한 결합구조를 가지고 있다는 것을 보여준다. 6A and 6B are graphs showing chemical structures obtained by Fourier infrared spectroscopy for HMDSO: NHex thin films deposited by plasma deposition and HMDSO: NHex thin films after post-heat treatment, respectively. 6A and 6B, the HMDSO: NHex thin films were found to stretch at the same vibration location for each chemical structure, all over the full wave range. This shows that the plasma-deposited HMDSO: NHex thin film and the post-heat treated HMDSO: NHex thin film both have similar bonding structures.
도 7a 및 7b는 각각 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막에 대하여 퓨리에 적외선 분광법으로 얻은 탄화수소와 관련된 결합의 화학구조에 대한 그래프이다.7A and 7B are graphs of chemical structures of bonds associated with hydrocarbons obtained by Fourier infrared spectroscopy for plasma-deposited HMDSO: NHex thin films and post-heat treated HMDSO: NHex thin films, respectively.
이는 전체파수 범위에 대한 흡수도 중에서 유기물에 해당되는 탄화수소(CHx)에 대한 규격화된 흡수도를 나타낸 것으로, 도 7a에 도시된 바와 같이 HMDSO:NHex 박막은 전력이 증가함에 따라 흡수도가 점차 감소되었으며, 도 7b는 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막이 열처리 전에 비하여 전체적으로 흡수도가 감소한 것을 알 수 있다. This shows the normalized absorbance of hydrocarbon (CH x ) corresponding to organic matter among the absorbances over the entire wave range. As shown in FIG. 7A, the absorbance of HMDSO: NHex thin film gradually decreases with increasing power. 7B shows that the HMDSO: NHex thin film after the post-heat treatment has reduced overall absorbance as compared to before the heat treatment.
도 8a 및 8b는 각각 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막에 대하여 퓨리에 적외선 분광법으로 얻은 규소-산소와 관련된 결합의 화학구조에 대한 그래프이다.8A and 8B are graphs of chemical structures of silicon-oxygen related bonds obtained by Fourier infrared spectroscopy for plasma-deposited HMDSO: NHex thin films and post-heat treated HMDSO: NHex thin films, respectively.
이는 규소-산소-탄소(Si-O-C)와 규소-산소-규소(Si-O-Si)의 화학 결합에 대한 것으로, HMDSO:NHex 박막의 기본구조인 규소관련 결합구조는 열처리 후에 감소하는 것을 볼 수 있다. This is for the chemical bonding of silicon-oxygen-carbon (Si-OC) and silicon-oxygen-silicon (Si-O-Si), and the silicon-related bond structure, which is the basis of HMDSO: NHex thin film, decreases after heat treatment. Can be.
도 9는 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막에 대하여 나노인덴터(nano-indentor)를 이용하여 측정한 강도(Hardness)를 나타낸 그래프이다. 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막의 강도는 전력이 증가함에 따라 0.13GPa에서 2.50GPa로 증가하였다. 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막의 강도는 전력이 증가함에 따라 0.05GPa에서 2.66GPa로 증가하였다. FIG. 9 is a graph showing the hardness measured using a nano-indentor for plasma-deposited HMDSO: NHex thin films and post-heat treatment HMDSO: NHex thin films. The strength of plasma deposited HMDSO: NHex thin film increased from 0.13 GPa to 2.50 GPa with increasing power. The strength of the HMDSO: NHex thin film after post-heat treatment increased from 0.05 GPa to 2.66 GPa with increasing power.
도 10은 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막 및 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막의 탄성률(elastic modulus)을 나타낸 그래프이다. 플라즈마 증착된 HMDSO:NHex 박막의 탄성률은 전력이 증가함에 따라 2.25GPa에서 21.81GPa로 증가하였다. 후열처리한 후의 HMDSO:NHex 박막의 탄성률은 전력이 증가함에 따라 1.66GPa에서 18.9GPa로 증가하였다. 열처리된 박막의 탄성률은 플라즈마 증착된 박막의 탄성률보다 감소하는 것을 알 수 있다. FIG. 10 is a graph showing elastic modulus of plasma-deposited HMDSO: NHex thin film and HMDSO: NHex thin film after post-heat treatment. The elastic modulus of plasma-deposited HMDSO: NHex thin film increased from 2.25 GPa to 21.81 GPa with increasing power. The elastic modulus of HMDSO: NHex thin film after post-heat treatment increased from 1.66GPa to 18.9GPa with increasing power. It can be seen that the elastic modulus of the heat treated thin film is lower than that of the plasma deposited thin film.
상기 실시예로부터 본 발명에 따른 플라즈마 중합체 박막은 유전성, 박막 두께 미변동성, 열적 안정성, 화학적 결합 구조 미변동성, 강도, 탄성률에서 우수한 특성을 가지는 것을 알 수 있다. From the above examples, it can be seen that the plasma polymer thin film according to the present invention has excellent characteristics in dielectric properties, thin film thickness non-variability, thermal stability, chemical bond structure non-variability, strength and elastic modulus.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예를 설명한 것이며, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경실시 가능한 범위까지 본 발명의 범위에 있다고 할 것이다.
What has been described above has described one embodiment according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, without departing from the gist of the present invention, the field to which the present invention pertains. It will be said that the scope of the present invention to the extent that those skilled in the art can change.
1: 기 판 10, 11: 운송 기체 저장부
20, 21: 유량 조절기 30, 31: 거품기
40: RF 생성기 50: 반응로
51 : 기판 반침대 (suspector) 53: 샤워 헤드
60: 운송관1:
20, 21:
40: RF generator 50: reactor
51: substrate half bed (suspector) 53: shower head
60: pipeline
Claims (17)
[화학식 1]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X는 산소 원자 또는 C1-C5의 알킬렌기이다.
[화학식 2]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
A low dielectric plasma polymer thin film prepared using a linear precursor material represented by the following Chemical Formula 1 and a linear precursor material represented by the following Chemical Formula 2:
[Formula 1]
In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C 1 -C 5 alkyl group, X is an oxygen atom or a C 1 -C 5 alkylene group.
[Formula 2]
In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group.
상기 저유전 플라즈마 중합체 박막은 플라즈마 보강 CVD 법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 저유전 플라즈마 중합체 박막.
The method of claim 1,
The low dielectric plasma polymer thin film is a low dielectric plasma polymer thin film, characterized in that it is manufactured using a plasma enhanced CVD method.
상기 화학식 1 로 표시되는 선형의 전구체 물질은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane)인 것을 특징으로 하는 저유전 플라즈마 중합체 박막.
The method of claim 1,
The linear precursor material represented by Formula 1 is hexamethyldisiloxane (hexamethyldisiloxane), characterized in that the low dielectric plasma polymer thin film.
상기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질은 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene)인 것을 특징으로 하는 저유전 플라즈마 중합체 박막.
The method of claim 1,
The linear precursor material represented by the formula (2) is 3,3-dimethyl-1-butene (3,3-dimethyl-1-butene) low dielectric plasma polymer thin film, characterized in that.
상기 증착된 박막을 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계;
를 포함하는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조방법:
[화학식 1]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X는 산소 원자 또는 C1-C5의 알킬렌기이다.
[화학식 2]
상기 식에서, R1 내지 R6는 각각 독립적으로 수소 원자; 및 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
Depositing a plasma-polymerized thin film on a substrate using a linear precursor material represented by the following Chemical Formula 1 and a linear precursor material represented by the following Chemical Formula 2 by a plasma enhanced CVD method; And
Performing post-heat treatment of the deposited thin film using an RTA apparatus;
Method for producing a low dielectric plasma polymer thin film comprising:
[Formula 1]
In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C 1 -C 5 alkyl group, X is an oxygen atom or a C 1 -C 5 alkylene group.
[Formula 2]
In the above formula, R1 to R6 each independently represent a hydrogen atom; And a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group.
상기 화학식 1로 표시되는 선형의 전구체 물질은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane)인 것을 특징으로 하는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The linear precursor material represented by Formula 1 is hexamethyldisiloxane (hexamethyldisiloxane) characterized in that the method for producing a low dielectric plasma polymer thin film.
상기 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질은 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene)인 것을 특징으로 하는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The linear precursor material represented by the formula (2) is 3,3-dimethyl-1-butene (3,3-dimethyl-1-butene) method for producing a low dielectric plasma polymer thin film.
상기 플라즈마 중합된 박막을 기판 상에 증착시키는 단계는,
거품기 내에서 상기 화학식 1 로 표시되는 선형의 전구체 물질 및 화학식 2로 표시되는 선형의 전구체 물질을 증발시키는 단계;
상기 증발된 전구체 물질을 상기 거품기로부터 배출하여 플라즈마 증착용 반응기로 유입시키는 단계; 및
상기 반응기의 플라즈마를 이용하여 상기 반응기 내의 기판 위에 플라즈마 중합된 박막을 형성하는 단계;
를 포함하는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
Depositing the plasma polymerized thin film on a substrate,
Evaporating the linear precursor material represented by Formula 1 and the linear precursor material represented by Formula 2 in a bubbler;
Discharging the evaporated precursor material from the bubbler and introducing it into a reactor for plasma deposition; And
Forming a plasma polymerized thin film on a substrate in the reactor by using the plasma of the reactor;
Method for producing a low dielectric plasma polymer thin film comprising a.
상기 반응기의 운반기체 압력은 1×10-1 내지 10×10-1 Torr 인 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 8,
The carrier gas pressure of the reactor is a method of producing a low dielectric plasma polymer thin film of 1 × 10 -1 to 10 × 10 -1 Torr.
상기 반응기 내의 기판의 온도는 20 내지 50℃인 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 8,
The temperature of the substrate in the reactor is a method of producing a low dielectric plasma polymer thin film of 20 to 50 ℃.
상기 반응기로 공급되는 전력은 15 내지 80 W 인 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 8,
The power supplied to the reactor is a method of producing a low dielectric plasma polymer thin film is 15 to 80 W.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는, RTA 장치의 챔버 내에플라즈마 중합된 박막이 증착된 기판을 넣고, 챔버 주위에 배치된 복수 개의 할로겐 램프를 이용하여 상기 기판에 열을 발생시켜 수행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The post-heat treatment using the RTA apparatus may be performed by placing a substrate on which a plasma-polymerized thin film is deposited in a chamber of the RTA apparatus and generating heat to the substrate using a plurality of halogen lamps disposed around the chamber. Method for producing a low dielectric plasma polymer thin film.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 질소 가스를 이용하여 수행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The post-heat treatment using the RTA apparatus is performed using nitrogen gas.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 기판을 300 내지 600℃에서 열처리하여 수행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
Performing the post-heat treatment using the RTA apparatus is a method of manufacturing a low dielectric plasma polymer thin film is performed by heat-treating the substrate at 300 to 600 ℃.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 기판을 상기 300 내지 600℃의 온도로 5분 이내에 증가시켜 열처리하여 수행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 14,
The post-heat treatment using the RTA apparatus is performed by increasing the substrate to a temperature of 300 to 600 ° C. within 5 minutes and performing heat treatment.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 기판을 1 내지 5분 동안 열처리하여 수행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The post-heat treatment using the RTA apparatus is performed by heat-treating the substrate for 1 to 5 minutes.
상기 RTA 장치를 이용하여 후열처리를 수행하는 단계는 1×10-1 내지 100×10-1 Torr의 압력에서 진행되는 저유전 플라즈마 중합체 박막의 제조 방법.The method of claim 5,
The post-heat treatment using the RTA apparatus is performed at a pressure of 1 × 10 −1 to 100 × 10 −1 Torr.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100005202A KR100987183B1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100005202A KR100987183B1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070126331A Division KR100962044B1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100020501A true KR20100020501A (en) | 2010-02-22 |
KR100987183B1 KR100987183B1 (en) | 2010-10-11 |
Family
ID=42090496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100005202A KR100987183B1 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100987183B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101416558B1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-07-10 | 주식회사 테스 | Deposition method for die-bonding film |
KR101506801B1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-03-30 | 성균관대학교산학협력단 | Plasma polymerized thin film having high hardness and low dielectric constant and manufacturing method thereof |
US9371430B2 (en) | 2013-08-19 | 2016-06-21 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Porous film with high hardness and a low dielectric constant and preparation method thereof |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102138102B1 (en) | 2018-09-05 | 2020-07-27 | 성균관대학교산학협력단 | Plasma polymerized thin film having low dielectric constant and preparing method thereof |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6797643B2 (en) * | 2002-10-23 | 2004-09-28 | Applied Materials Inc. | Plasma enhanced CVD low k carbon-doped silicon oxide film deposition using VHF-RF power |
-
2010
- 2010-01-20 KR KR1020100005202A patent/KR100987183B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101416558B1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-07-10 | 주식회사 테스 | Deposition method for die-bonding film |
KR101506801B1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-03-30 | 성균관대학교산학협력단 | Plasma polymerized thin film having high hardness and low dielectric constant and manufacturing method thereof |
US9371430B2 (en) | 2013-08-19 | 2016-06-21 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Porous film with high hardness and a low dielectric constant and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100987183B1 (en) | 2010-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100962044B1 (en) | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof | |
KR100440233B1 (en) | Method and apparatus for depositing a planarized dielectric layer on a semiconductor substrate | |
US6383955B1 (en) | Silicone polymer insulation film on semiconductor substrate and method for forming the film | |
KR100573708B1 (en) | Low dielectric constant materials prepared from photon or plasma assisted cvd | |
JP3726226B2 (en) | Insulating film and manufacturing method thereof | |
EP1586674A1 (en) | Coatings, and methods and devices for the manufacture thereof | |
TW200303932A (en) | Method of forming silicon-containing insulation film having low dielectric constant and high mechanical strength | |
KR100987183B1 (en) | Plasma polymerized thin film and manufacturing method thereof | |
KR100845941B1 (en) | Manufacturing method of low-k thin films and after annealing processes using rta, low-k thin films manufactured therefrom | |
KR101506801B1 (en) | Plasma polymerized thin film having high hardness and low dielectric constant and manufacturing method thereof | |
US10968364B2 (en) | Plasma polymerized thin film having low dielectric constant, device, and method of preparing thin film | |
Kim et al. | Ultraviolet irradiation effect on the properties of leakage current and dielectric breakdown of low-dielectric-constant SiOC (H) films using comb capacitor structure | |
US20100003833A1 (en) | Method of forming fluorine-containing dielectric film | |
US7718544B2 (en) | Method of forming silicon-containing insulation film having low dielectric constant and low diffusion coefficient | |
KR100697669B1 (en) | MANUFACTURING METHOD OF LOW-k PLASMA POLYMERIZED THIN FILMS AND LOW-k THIN FILMS MANUFACTURED THEREFROM | |
Bae et al. | Electrical, mechanical, and optical properties of the organic–inorganic hybrid-polymer thin films deposited by PECVD | |
US9371430B2 (en) | Porous film with high hardness and a low dielectric constant and preparation method thereof | |
KR20230113130A (en) | Plasma polymerized thin film and preparing method thereof | |
US20230227611A1 (en) | Plasma polymerized thin film and preparing method thereof | |
JP3197008B2 (en) | Silicon polymer insulating film on semiconductor substrate and method for forming the film | |
JP3814797B2 (en) | Method for forming a silicon polymer insulating film on a semiconductor substrate | |
US20120043640A1 (en) | Material having a low dielectric konstant and method of making the same | |
JP2004228581A (en) | Insulation film on semiconductor substrate and method for forming the same | |
JP2002075980A (en) | Method for depositing low dielectric film by vacuum ultraviolet cvd |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130930 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140923 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |