JPH09249851A - 高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶縁膜の形成方法Info
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- JPH09249851A JPH09249851A JP8732896A JP8732896A JPH09249851A JP H09249851 A JPH09249851 A JP H09249851A JP 8732896 A JP8732896 A JP 8732896A JP 8732896 A JP8732896 A JP 8732896A JP H09249851 A JPH09249851 A JP H09249851A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡易な工程で安定した特性を有する高分子薄膜
の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】真空中で原料モノマーとしてのジアミンと
ジイソシアナートとを蒸発させ、これらを基体上で蒸着
重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した後、このポ
リ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架橋反応と高
分子量化することによりポリ尿素膜の比誘電率を低下さ
せる。ジアミンとしては、4、4'−ジアミノジフェニルメ
タン(ＭＤＡ)を用い、ジイソシアナートとして、4、4'−
ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用い
る。本発明によれば、層間絶縁膜２３の比誘電率を３．
０８まで低下させることができる。
の形成方法及び層間絶縁膜の形成方法を提供する。 【解決手段】真空中で原料モノマーとしてのジアミンと
ジイソシアナートとを蒸発させ、これらを基体上で蒸着
重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した後、このポ
リ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架橋反応と高
分子量化することによりポリ尿素膜の比誘電率を低下さ
せる。ジアミンとしては、4、4'−ジアミノジフェニルメ
タン(ＭＤＡ)を用い、ジイソシアナートとして、4、4'−
ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用い
る。本発明によれば、層間絶縁膜２３の比誘電率を３．
０８まで低下させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体装
置の層間絶縁膜に用いられる高分子薄膜の低比誘電率化
方法に関する。
置の層間絶縁膜に用いられる高分子薄膜の低比誘電率化
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の層間絶縁膜として
は、回転塗布法によるＳＯＧ（Spin onGlass)膜やＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法：Chemical Vapor Deposition)による
ＳｉＯ2膜が主に用いられている。これらの方法によっ
て形成された層間絶縁膜の比誘電率は約４となるが、最
近はＬＳＩの高集積化の進展により層間絶縁膜の低比誘
電率化が大きな課題とされており、比誘電率が４以下の
層間絶縁膜が要求されるようになっている。
は、回転塗布法によるＳＯＧ（Spin onGlass)膜やＣＶ
Ｄ法（化学蒸着法：Chemical Vapor Deposition)による
ＳｉＯ2膜が主に用いられている。これらの方法によっ
て形成された層間絶縁膜の比誘電率は約４となるが、最
近はＬＳＩの高集積化の進展により層間絶縁膜の低比誘
電率化が大きな課題とされており、比誘電率が４以下の
層間絶縁膜が要求されるようになっている。
【０００３】このような要求に対しては、近年、プラズ
マＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯ2 膜にフッ素を添
加したＳｉＯＦ膜が提案されており、この膜によれば層
間絶縁膜の比誘電率を３．７〜３．２程度に抑えること
ができる。
マＣＶＤ法によって形成されたＳｉＯ2 膜にフッ素を添
加したＳｉＯＦ膜が提案されており、この膜によれば層
間絶縁膜の比誘電率を３．７〜３．２程度に抑えること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術においては、次のような問題があった。すなわ
ち、上述のプラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜は低比誘
電率化が達成できる反面、膜の形成方法や成膜条件によ
って膜特性が大きく異なったり、膜中のフッ素の脱離や
吸湿性が大きいといった膜の不安定性により誘電率を悪
化させてしまう問題が指摘されており、将来の低比誘電
率材料としての応用は難しい状況にある。
従来技術においては、次のような問題があった。すなわ
ち、上述のプラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜は低比誘
電率化が達成できる反面、膜の形成方法や成膜条件によ
って膜特性が大きく異なったり、膜中のフッ素の脱離や
吸湿性が大きいといった膜の不安定性により誘電率を悪
化させてしまう問題が指摘されており、将来の低比誘電
率材料としての応用は難しい状況にある。
【０００５】また、プラズマを発生させるための電源や
気体又は液体状材料の供給、反応ガスを除去するための
設備などが必要となりコスト高となる。
気体又は液体状材料の供給、反応ガスを除去するための
設備などが必要となりコスト高となる。
【０００６】一方、回転塗布法によるＳＯＧ膜は、有機
溶媒を除去するために４００℃近傍の温度でベークし脱
水重合反応させて形成することから、水の発生や工程数
が多いなどの課題がある。
溶媒を除去するために４００℃近傍の温度でベークし脱
水重合反応させて形成することから、水の発生や工程数
が多いなどの課題がある。
【０００７】本発明は、このような従来の技術の課題を
解決するためになされたもので、簡易な工程で安定した
特性を有する高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶
縁膜の形成方法を提供することを目的とするものであ
る。
解決するためになされたもので、簡易な工程で安定した
特性を有する高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶
縁膜の形成方法を提供することを目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、蒸着重合によって
形成した低分子量のポリ尿素膜に紫外線を照射して熱処
理することにより、ポリ尿素膜の比誘電率を低下しうる
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、蒸着重合によって
形成した低分子量のポリ尿素膜に紫外線を照射して熱処
理することにより、ポリ尿素膜の比誘電率を低下しうる
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】すなわち、請求項１記載の発明は、真空中
で原料モノマーとしてのジアミンとジイソシアナートと
を蒸発させ、これらを基体上で蒸着重合させて低分子量
のポリ尿素膜を形成した後、このポリ尿素膜に紫外線の
照射と熱処理を行い、架橋反応と高分子量化することに
よりポリ尿素膜の比誘電率を低下させることを特徴とす
る高分子薄膜の低比誘電率化方法である。
で原料モノマーとしてのジアミンとジイソシアナートと
を蒸発させ、これらを基体上で蒸着重合させて低分子量
のポリ尿素膜を形成した後、このポリ尿素膜に紫外線の
照射と熱処理を行い、架橋反応と高分子量化することに
よりポリ尿素膜の比誘電率を低下させることを特徴とす
る高分子薄膜の低比誘電率化方法である。
【００１０】この場合、原料モノマーのジアミンとして
は、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジアミ
ノ3,3′-ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジ
フェニルメタン4,4′-ジアミノジフェニルサルファイド
等を用いることができ、もう一方の原料モノマーのジイ
ソシアナートとしては、4,4′-ジイソシアン酸メチレン
ジフェニル、4,4′-ジイソシアン酸3,3′-ジメチルジフ
ェニル等を用いることができる。
は、4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ジアミ
ノ3,3′-ジメチルジフェニルメタン、4,4′-ジアミノジ
フェニルメタン4,4′-ジアミノジフェニルサルファイド
等を用いることができ、もう一方の原料モノマーのジイ
ソシアナートとしては、4,4′-ジイソシアン酸メチレン
ジフェニル、4,4′-ジイソシアン酸3,3′-ジメチルジフ
ェニル等を用いることができる。
【００１１】特に、請求項２記載のように、ジアミンと
して、4、4'-ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）を用
い、ジイソシアナートとして、4、4'-ジフェニルメタンジ
イソシアナート（ＭＤＩ）を用いると効果的である。
して、4、4'-ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）を用
い、ジイソシアナートとして、4、4'-ジフェニルメタンジ
イソシアナート（ＭＤＩ）を用いると効果的である。
【００１２】低比誘電率化のため照射する紫外線の波長
としては、ｉ線（３６５ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ
ー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎ
ｍ）等の選択された波長のものを用いることができる。
としては、ｉ線（３６５ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ
ー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎ
ｍ）等の選択された波長のものを用いることができる。
【００１３】また、熱処理の条件は、温度が２００℃程
度、時間は３０分程度で行う。この場合、処理雰囲気
は、大気又は真空中のどちらでもよい。
度、時間は３０分程度で行う。この場合、処理雰囲気
は、大気又は真空中のどちらでもよい。
【００１４】一方、請求項３記載の発明は、真空中で原
料モノマーとしてのジアミンとジイソシアナートとを蒸
発させ、これらを金属配線が形成された半導体基板上で
蒸着重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した後、こ
のポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架橋反応
と高分子量化することにより低比誘電率の高分子薄膜を
形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法であ
る。
料モノマーとしてのジアミンとジイソシアナートとを蒸
発させ、これらを金属配線が形成された半導体基板上で
蒸着重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した後、こ
のポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架橋反応
と高分子量化することにより低比誘電率の高分子薄膜を
形成することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法であ
る。
【００１５】この場合、請求項４記載のように、請求項
３記載の発明において、ジアミンとして、4、4'-ジアミ
ノジフェニルメタン（ＭＤＡ)を用い、ジイソシアナー
トとして、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナート
（ＭＤＩ)を用いることも効果的である。
３記載の発明において、ジアミンとして、4、4'-ジアミ
ノジフェニルメタン（ＭＤＡ)を用い、ジイソシアナー
トとして、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナート
（ＭＤＩ)を用いることも効果的である。
【００１６】かかる構成を有する請求項１又は２記載の
発明の場合、真空中で原料モノマーとしてのジアミン
（例えば、4、4'-ジアミノジフェニルメタン）とジイソシ
アナート（例えば、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナ
ート）とを蒸発させ、これらを基体上で蒸着重合させて
低分子量のポリ尿素膜を形成する。このポリ尿素膜はオ
リゴマー状の膜であり、比誘電率は約４である。そし
て、このポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行うと、
未反応末端基の反応による高分子量化と同時に尿素結合
部分が架橋反応することで尿素結合部分が変化し、比誘
電率が３前後にまで低下する。
発明の場合、真空中で原料モノマーとしてのジアミン
（例えば、4、4'-ジアミノジフェニルメタン）とジイソシ
アナート（例えば、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナ
ート）とを蒸発させ、これらを基体上で蒸着重合させて
低分子量のポリ尿素膜を形成する。このポリ尿素膜はオ
リゴマー状の膜であり、比誘電率は約４である。そし
て、このポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行うと、
未反応末端基の反応による高分子量化と同時に尿素結合
部分が架橋反応することで尿素結合部分が変化し、比誘
電率が３前後にまで低下する。
【００１７】そして、請求項３又は４記載の発明のよう
に、真空中で原料モノマーとしてのジアミン（例えば、
4、4'-ジアミノジフェニルメタン）とジイソシアナート
（例えば、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナート）と
を蒸発させ、これらを金属配線が形成された半導体基板
上で蒸着重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した
後、このポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架
橋反応と高分子量化することによって高分子薄膜を形成
すれば、現在用いられているＳＯＧ膜やＳｉＯ2 膜より
低い比誘電率（３前後）の層間絶縁膜が得られる。
に、真空中で原料モノマーとしてのジアミン（例えば、
4、4'-ジアミノジフェニルメタン）とジイソシアナート
（例えば、4、4'-ジフェニルメタンジイソシアナート）と
を蒸発させ、これらを金属配線が形成された半導体基板
上で蒸着重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した
後、このポリ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架
橋反応と高分子量化することによって高分子薄膜を形成
すれば、現在用いられているＳＯＧ膜やＳｉＯ2 膜より
低い比誘電率（３前後）の層間絶縁膜が得られる。
【００１８】このように、本発明によれば、回転塗布法
によるＳＯＧ膜のベーク工程は必要とせず、水が発生す
ることもない。さらに、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ
Ｆ膜のように膜の不安定性による特性の悪化の問題は発
生せず、装置設備も簡単なもので十分である。
によるＳＯＧ膜のベーク工程は必要とせず、水が発生す
ることもない。さらに、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ
Ｆ膜のように膜の不安定性による特性の悪化の問題は発
生せず、装置設備も簡単なもので十分である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を
実施するためのポリ尿素膜形成装置の一例の概略構成を
示すものである。
態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を
実施するためのポリ尿素膜形成装置の一例の概略構成を
示すものである。
【００２０】図１に示すように、この装置においては、
第１及び第２の処理室１、２が設けられ、これら第１及
び第２の処理室１、２は、ゲートバルブ３を介して連結
されている。なお、第１及び第２の処理室１、２は、図
示しない真空ポンプ等の真空排気系に連結されている。
第１及び第２の処理室１、２が設けられ、これら第１及
び第２の処理室１、２は、ゲートバルブ３を介して連結
されている。なお、第１及び第２の処理室１、２は、図
示しない真空ポンプ等の真空排気系に連結されている。
【００２１】第１の処理室１内には、処理すべき基板４
が基板ホルダー５によって保持される。この基板ホルダ
ー５は、第１の処理室１の外部に貫通して配置される搬
送アーム６の先端部に取り付けられている。この搬送ア
ーム６は、搬送モータ７の回転に伴って水平方向に移動
自在となるように構成されている。すなわち、搬送モー
タ７のシャフト８にネジ部が形成される一方、搬送アー
ム６の先端部にもネジ部が形成され、これらの噛み合い
によって搬送アーム６が矢印方向に移動して第２の処理
室２に入り込むように構成される。
が基板ホルダー５によって保持される。この基板ホルダ
ー５は、第１の処理室１の外部に貫通して配置される搬
送アーム６の先端部に取り付けられている。この搬送ア
ーム６は、搬送モータ７の回転に伴って水平方向に移動
自在となるように構成されている。すなわち、搬送モー
タ７のシャフト８にネジ部が形成される一方、搬送アー
ム６の先端部にもネジ部が形成され、これらの噛み合い
によって搬送アーム６が矢印方向に移動して第２の処理
室２に入り込むように構成される。
【００２２】また、第１の処理室１の下方には、エレク
トロンビーム加熱源９が配置される。このエレクトロン
ビーム加熱源９の上部には、蒸発材料１０であるアルミ
ニウムが載置される。そして、基板４とエレクトロンビ
ーム加熱源９との間には、シャッター１１が設けられ、
このシャッター１１の近傍には、基板４上に形成される
薄膜の膜厚を検出するための膜厚モニター１２が設けら
れている。
トロンビーム加熱源９が配置される。このエレクトロン
ビーム加熱源９の上部には、蒸発材料１０であるアルミ
ニウムが載置される。そして、基板４とエレクトロンビ
ーム加熱源９との間には、シャッター１１が設けられ、
このシャッター１１の近傍には、基板４上に形成される
薄膜の膜厚を検出するための膜厚モニター１２が設けら
れている。
【００２３】一方、第２の処理室２の下方には、２種類
のモノマーの蒸発源１３Ａ、１３Ｂが配置される。各蒸
発源１３Ａ、１３Ｂのハウジング１４Ａ、１４Ｂ内に
は、それぞれ蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
そして、各蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂの内部には、モノ
マーＡ、Ｂがそれぞれ注入され、さらに、各蒸発用容器
１５Ａ、１５Ｂの近傍には、各モノマーＡ、Ｂを加熱す
るためのヒータ１６Ａ、１６Ｂが設けられる。また、各
蒸発源１３Ａ、１３Ｂの間には、モノマーＡ、Ｂ同士の
蒸気の混合を防止するための仕切板１７が配置される。
一方、蒸発源１３Ａ、１３Ｂの上方には、シャッター１
８が設けられ、このシャッター１８の近傍には、上述の
膜厚モニター１２が設けられている。
のモノマーの蒸発源１３Ａ、１３Ｂが配置される。各蒸
発源１３Ａ、１３Ｂのハウジング１４Ａ、１４Ｂ内に
は、それぞれ蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
そして、各蒸発用容器１５Ａ、１５Ｂの内部には、モノ
マーＡ、Ｂがそれぞれ注入され、さらに、各蒸発用容器
１５Ａ、１５Ｂの近傍には、各モノマーＡ、Ｂを加熱す
るためのヒータ１６Ａ、１６Ｂが設けられる。また、各
蒸発源１３Ａ、１３Ｂの間には、モノマーＡ、Ｂ同士の
蒸気の混合を防止するための仕切板１７が配置される。
一方、蒸発源１３Ａ、１３Ｂの上方には、シャッター１
８が設けられ、このシャッター１８の近傍には、上述の
膜厚モニター１２が設けられている。
【００２４】この装置を用いて基板４上にポリ尿素膜を
形成する場合には、ゲートバルブ３を開け、モーター７
を回転させて基板４を処理室２に搬送する。そして、シ
ャッター１８を閉じた状態で第２の処理室２内の圧力を
所定の値に設定し、膜圧モニター１２、１２で各原料モ
ノマーＡ、Ｂの蒸発量を測定しながらヒーター１６Ａ、
１６Ｂによって各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加
熱する。
形成する場合には、ゲートバルブ３を開け、モーター７
を回転させて基板４を処理室２に搬送する。そして、シ
ャッター１８を閉じた状態で第２の処理室２内の圧力を
所定の値に設定し、膜圧モニター１２、１２で各原料モ
ノマーＡ、Ｂの蒸発量を測定しながらヒーター１６Ａ、
１６Ｂによって各原料モノマーＡ、Ｂを所定の温度に加
熱する。
【００２５】次いで、各原料モノマーＡ、Ｂが所定の温
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、シャッター１
８を開き、所定の析出速度で基板４上にポリ尿素膜を蒸
着し、堆積させた後にシャッター１８を閉じ、基板４上
でポリ尿素の重合反応を起こさせてポリ尿素膜を形成す
る。
度に達して所要の蒸発量が得られた後に、シャッター１
８を開き、所定の析出速度で基板４上にポリ尿素膜を蒸
着し、堆積させた後にシャッター１８を閉じ、基板４上
でポリ尿素の重合反応を起こさせてポリ尿素膜を形成す
る。
【００２６】その後、第２の処理室２から基板４を取り
出し、２３０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の紫外線をポリ尿
素膜の全面に対して所定時間照射するとともに熱処理を
行い、架橋反応と高分子量化することによりポリ尿素膜
の比誘電率を低下させる。この場合、熱処理の条件は、
温度が２００℃程度、時間は３０分程度で行う。また、
処理雰囲気は、大気又は真空中のどちらでもよい。
出し、２３０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の紫外線をポリ尿
素膜の全面に対して所定時間照射するとともに熱処理を
行い、架橋反応と高分子量化することによりポリ尿素膜
の比誘電率を低下させる。この場合、熱処理の条件は、
温度が２００℃程度、時間は３０分程度で行う。また、
処理雰囲気は、大気又は真空中のどちらでもよい。
【００２７】図２(ａ)〜(ｅ)は、本発明に係るポリ尿素
膜の蒸着重合法により半導体装置の層間絶縁膜を形成す
る工程の一例を示すものである。まず、図２(ａ)に示す
ように、半導体基板２０と、この半導体基板２０表面に
形成され、所定の位置に窓開けがされたシリコン熱酸化
膜２１と、その上に成膜され、パターニングが施された
第１層目の配線２２とを有する例えばＳｉからなる基板
３１を用意する。
膜の蒸着重合法により半導体装置の層間絶縁膜を形成す
る工程の一例を示すものである。まず、図２(ａ)に示す
ように、半導体基板２０と、この半導体基板２０表面に
形成され、所定の位置に窓開けがされたシリコン熱酸化
膜２１と、その上に成膜され、パターニングが施された
第１層目の配線２２とを有する例えばＳｉからなる基板
３１を用意する。
【００２８】この基板３１の表面に、上述の蒸着重合法
によってポリ尿素膜を所望の厚みに全面成膜して層間絶
縁膜２３を形成した後、この層間絶縁膜２３に紫外線２
４の照射と熱処理を行い(図２(ｂ))、架橋反応と高分子
量化を行う。
によってポリ尿素膜を所望の厚みに全面成膜して層間絶
縁膜２３を形成した後、この層間絶縁膜２３に紫外線２
４の照射と熱処理を行い(図２(ｂ))、架橋反応と高分子
量化を行う。
【００２９】次いで、その層間絶縁膜２３の表面に所定
のパターニングが施されたレジスト膜２５を形成し(図
２(ｃ))、ドライエッチングを行ってレジスト膜２５の
窓開け部分に露出した層間絶縁膜２３を除去する(図２
(ｄ))。そして、上述のレジスト膜２５を除去した後、
配線薄膜を全面成膜し、パターニングを施して第２層目
の配線２６を形成する。すると、層間絶縁膜２３が除去
された窓開け部分２７で、第１層目の配線２２と第２層
目の配線２６とが電気的に接続され、その結果、多層配
線を有する半導体装置３５を得ることができる(図２
(ｅ))。
のパターニングが施されたレジスト膜２５を形成し(図
２(ｃ))、ドライエッチングを行ってレジスト膜２５の
窓開け部分に露出した層間絶縁膜２３を除去する(図２
(ｄ))。そして、上述のレジスト膜２５を除去した後、
配線薄膜を全面成膜し、パターニングを施して第２層目
の配線２６を形成する。すると、層間絶縁膜２３が除去
された窓開け部分２７で、第１層目の配線２２と第２層
目の配線２６とが電気的に接続され、その結果、多層配
線を有する半導体装置３５を得ることができる(図２
(ｅ))。
【００３０】本実施の形態によれば、低比誘電率化した
ポリ尿素膜によって層間絶縁膜２３を構成しているの
で、第１層目の配線２２と第２層目の配線２６との間で
形成されるコンデンサーの容量が小さくなり、半導体装
置３５の動作速度を向上させることが可能になる。
ポリ尿素膜によって層間絶縁膜２３を構成しているの
で、第１層目の配線２２と第２層目の配線２６との間で
形成されるコンデンサーの容量が小さくなり、半導体装
置３５の動作速度を向上させることが可能になる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を比較例とと
もに説明する。図１に示す装置を用いて基板４上にポリ
尿素膜を形成した。まず、基板ホルダー５に、長さ７６
ｍｍ×幅２６ｍｍ×厚み１．０ｍｍの例えばコーニング
＃７０５９からなる基板４を取り付け、処理室１におい
て、蒸発材料１であるアルミニウムを７のエレクトロン
ビーム（Ｅ／Ｂ）加熱により蒸発させ、膜厚モニター１
２で蒸発速度を制御しながら基板４上に１０００オング
ストロームとなるように蒸着して下部電極を形成する。
この場合、ゲートバルブ３は閉じておき、基板４の温度
は２０℃に保ち、蒸着中の第１の処理室１内の圧力を３
×１-3 Ｐａ とした。
もに説明する。図１に示す装置を用いて基板４上にポリ
尿素膜を形成した。まず、基板ホルダー５に、長さ７６
ｍｍ×幅２６ｍｍ×厚み１．０ｍｍの例えばコーニング
＃７０５９からなる基板４を取り付け、処理室１におい
て、蒸発材料１であるアルミニウムを７のエレクトロン
ビーム（Ｅ／Ｂ）加熱により蒸発させ、膜厚モニター１
２で蒸発速度を制御しながら基板４上に１０００オング
ストロームとなるように蒸着して下部電極を形成する。
この場合、ゲートバルブ３は閉じておき、基板４の温度
は２０℃に保ち、蒸着中の第１の処理室１内の圧力を３
×１-3 Ｐａ とした。
【００３２】次に、ゲートバルブ３を開け、モーター７
を回転させて基板４を処理室２に搬送し、基板４上にポ
リ尿素膜を蒸着する。この場合、ポリ尿素膜を形成する
ための原料モノマーとしては、4、4'-ジアミノジフェニ
ルメタン（ＭＤＡ）と4、4'-ジフェニルメタンジイソシ
アナート（ＭＤＩ）を用い、高真空中（３×１０-3Ｐ
ａ）においてＭＤＡは１００．０±０．１℃で、ＭＤＩ
については７０．５±０．１℃の温度で蒸発させ膜厚モ
ニター６により各モノマーの蒸発速度を制御し基板４上
にポリ尿素膜を形成した。なお、本実施例の場合、ＭＤ
ＡとＭＤＩの組成比が化学量論比で１：１となるように
制御した。
を回転させて基板４を処理室２に搬送し、基板４上にポ
リ尿素膜を蒸着する。この場合、ポリ尿素膜を形成する
ための原料モノマーとしては、4、4'-ジアミノジフェニ
ルメタン（ＭＤＡ）と4、4'-ジフェニルメタンジイソシ
アナート（ＭＤＩ）を用い、高真空中（３×１０-3Ｐ
ａ）においてＭＤＡは１００．０±０．１℃で、ＭＤＩ
については７０．５±０．１℃の温度で蒸発させ膜厚モ
ニター６により各モノマーの蒸発速度を制御し基板４上
にポリ尿素膜を形成した。なお、本実施例の場合、ＭＤ
ＡとＭＤＩの組成比が化学量論比で１：１となるように
制御した。
【００３３】その後、基板４を装置から取り出し、２３
０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の紫外線をポリ尿素膜の全面
に対して照射するとともに熱処理を行い、架橋反応と高
分子量化を行った。この場合、紫外線の照射時間は３０
分とし、熱処理の温度は２００℃とした。
０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の紫外線をポリ尿素膜の全面
に対して照射するとともに熱処理を行い、架橋反応と高
分子量化を行った。この場合、紫外線の照射時間は３０
分とし、熱処理の温度は２００℃とした。
【００３４】紫外線の照射と熱処理後、基板４を再度処
理室１内に挿入し、上述の下部電極の場合と同様の条件
でアルミニウムを蒸着して上部電極を形成し、比誘電率
測定用の素子を作成した。この素子についてポリ尿素膜
の比誘電率を測定したところ、３．０８であった。この
場合、比誘電率の値は、横河ヒューレットパッカード社
製のマルチ・フリケンシＬＣＲメータ（モデル４２７５
Ａ）を使用して静電容量Ｃを測定し、計算によって求め
た。
理室１内に挿入し、上述の下部電極の場合と同様の条件
でアルミニウムを蒸着して上部電極を形成し、比誘電率
測定用の素子を作成した。この素子についてポリ尿素膜
の比誘電率を測定したところ、３．０８であった。この
場合、比誘電率の値は、横河ヒューレットパッカード社
製のマルチ・フリケンシＬＣＲメータ（モデル４２７５
Ａ）を使用して静電容量Ｃを測定し、計算によって求め
た。
【００３５】一方、比較例として、実施例と同様の方法
によって上部電極及びポリ尿素膜を形成し、紫外線の照
射と熱処理をせずにポリ尿素膜上に下部電極を形成し
て、比誘電率測定用の素子を作成した。この素子につい
て実施例と同様の方法によりポリ尿素膜の比誘電率を測
定したところ、４．０前後であった。
によって上部電極及びポリ尿素膜を形成し、紫外線の照
射と熱処理をせずにポリ尿素膜上に下部電極を形成し
て、比誘電率測定用の素子を作成した。この素子につい
て実施例と同様の方法によりポリ尿素膜の比誘電率を測
定したところ、４．０前後であった。
【００３６】このように、紫外線を照射したポリ尿素膜
は、照射時間３０分で誘電率が３．０８と紫外線未照射
及び非熱処理膜の４より低い値となった。このことか
ら、紫外線の照射と熱処理をすることでポリ尿素膜の比
誘電率を低下させることができること明らかになった。
は、照射時間３０分で誘電率が３．０８と紫外線未照射
及び非熱処理膜の４より低い値となった。このことか
ら、紫外線の照射と熱処理をすることでポリ尿素膜の比
誘電率を低下させることができること明らかになった。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、真空
中で高分子薄膜を形成するため、溶媒を必要とすること
なく基板上に均一な膜が形成でき、また、紫外線の照射
と熱処理によって比誘電率を低くすることができる。し
たがって、本発明を用いて多層配線の層間絶縁膜を形成
すれば、半導体装置の動作速度を向上させることが可能
になる。
中で高分子薄膜を形成するため、溶媒を必要とすること
なく基板上に均一な膜が形成でき、また、紫外線の照射
と熱処理によって比誘電率を低くすることができる。し
たがって、本発明を用いて多層配線の層間絶縁膜を形成
すれば、半導体装置の動作速度を向上させることが可能
になる。
【００３８】加えて、蒸着重合によるポリ尿素膜は、既
存のレジスト材料の同様にパターンを作成することがで
き、また、段差被覆性も優れていることなどから半導体
装置の層間絶縁膜として最適である。
存のレジスト材料の同様にパターンを作成することがで
き、また、段差被覆性も優れていることなどから半導体
装置の層間絶縁膜として最適である。
【００３９】一方、本発明によれば、回転塗布法による
ＳＯＧ膜のベーク工程を必要とせず、しかも水の発生が
ないので、工程の簡素化を図ることができる。さらに、
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜の様に膜の不安定性
による特性の悪化や装置の複雑化に起因するコストアッ
プの問題を解消することができる。
ＳＯＧ膜のベーク工程を必要とせず、しかも水の発生が
ないので、工程の簡素化を図ることができる。さらに、
プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜の様に膜の不安定性
による特性の悪化や装置の複雑化に起因するコストアッ
プの問題を解消することができる。
【図１】本発明を実施するためのポリ尿素膜形成装置の
一例の概略構成図
一例の概略構成図
【図２】本発明に係るポリ尿素膜の蒸着重合法により半
導体装置の層間絶縁膜を形成する工程の一例を示す工程
図
導体装置の層間絶縁膜を形成する工程の一例を示す工程
図
１…第１の処理室、２…第２の処理室、３…ゲートバル
ブ、４…基板、５…基板ホルダー、１２…膜厚モニタ
ー、１３Ａ、１３Ｂ…蒸発源、１５Ａ、１５Ｂ…蒸発用
容器、１６Ａ、１６Ｂ…ヒーター、１８…シャッター、
２０…半導体基板、２１…シリコン熱酸化膜、２２…配
線、２３…層間絶縁膜、２４…紫外線、２５…レジスト
膜、２６…配線、３１…基板、３５…半導体装置、Ａ、
Ｂ…原料モノマー
ブ、４…基板、５…基板ホルダー、１２…膜厚モニタ
ー、１３Ａ、１３Ｂ…蒸発源、１５Ａ、１５Ｂ…蒸発用
容器、１６Ａ、１６Ｂ…ヒーター、１８…シャッター、
２０…半導体基板、２１…シリコン熱酸化膜、２２…配
線、２３…層間絶縁膜、２４…紫外線、２５…レジスト
膜、２６…配線、３１…基板、３５…半導体装置、Ａ、
Ｂ…原料モノマー
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/11 Ｈ０１Ｌ 21/95 (72)発明者 浮島 禎之 茨城県つくば市東光台５−９−７ 日本真 空技術株式会社筑波超材料研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】真空中で原料モノマーとしてのジアミンと
ジイソシアナートとを蒸発させ、これらを基体上で蒸着
重合させて低分子量のポリ尿素膜を形成した後、このポ
リ尿素膜に紫外線の照射と熱処理を行い、架橋反応と高
分子量化することによりポリ尿素膜の比誘電率を低下さ
せることを特徴とする高分子薄膜の低比誘電率化方法。 - 【請求項２】ジアミンとして、4、4'-ジアミノジフェニル
メタン（ＭＤＡ）を用い、ジイソシアナートとして、4、
4'-ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用
いることを特徴とする請求項１記載の高分子薄膜の低比
誘電率化方法。 - 【請求項３】真空中で原料モノマーとしてのジアミンと
ジイソシアナートとを蒸発させ、これらを金属配線が形
成された半導体基板上で蒸着重合させて低分子量のポリ
尿素膜を形成した後、このポリ尿素膜に紫外線の照射と
熱処理を行い、架橋反応と高分子量化することにより低
比誘電率の高分子薄膜を形成することを特徴とする層間
絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】ジアミンとして、4、4'-ジアミノジフェニル
メタン（ＭＤＡ）を用い、ジイソシアナートとして、4、
4'-ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用
いることを特徴とする請求項３記載の層間絶縁膜の形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8732896A JPH09249851A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8732896A JPH09249851A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09249851A true JPH09249851A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13911814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8732896A Pending JPH09249851A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 高分子薄膜の低比誘電率化方法及び層間絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09249851A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111092A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| WO2007111076A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| JP2009188642A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Nippon Kinzoku Co Ltd | スピーカー用振動板及びその製造方法 |
| JP2015048411A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 三井化学株式会社 | 蒸着重合材料、ポリウレタンウレア膜、積層体および蒸着重合方法 |
| CN108630530A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-10-09 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法和真空处理装置 |
| JP2020047701A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8732896A patent/JPH09249851A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111092A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| WO2007111076A1 (ja) | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | 透明バリア性シートおよび透明バリア性シートの製造方法 |
| JP2009188642A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Nippon Kinzoku Co Ltd | スピーカー用振動板及びその製造方法 |
| JP2015048411A (ja) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 三井化学株式会社 | 蒸着重合材料、ポリウレタンウレア膜、積層体および蒸着重合方法 |
| CN108630530A (zh) * | 2017-03-15 | 2018-10-09 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法和真空处理装置 |
| CN108630530B (zh) * | 2017-03-15 | 2023-02-28 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法和真空处理装置 |
| JP2020047701A (ja) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051122 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060314 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |