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JP2003502845A - 化学気相成長前に電子線処理を用いて薄膜を処理する方法 - Google Patents

化学気相成長前に電子線処理を用いて薄膜を処理する方法

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JP2003502845A
JP2003502845A JP2001503713A JP2001503713A JP2003502845A JP 2003502845 A JP2003502845 A JP 2003502845A JP 2001503713 A JP2001503713 A JP 2001503713A JP 2001503713 A JP2001503713 A JP 2001503713A JP 2003502845 A JP2003502845 A JP 2003502845A
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JP
Japan
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dielectric layer
electron beam
chemical vapor
vapor deposition
substrate
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マシュー ロス
Original Assignee
エレクトロン ビジョン コーポレーション
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 誘電体薄膜表面を、水分及びその他の汚染物質を除去するために処理する方法。このような処理を電子線暴露を用いて行って、表面を、その後の酸化物、窒化物、又は酸窒化物層の化学気相成長のために用意する。薄膜は、集積回路の製造において有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、硬化された誘電体薄膜、及び、このような薄膜の表面を処理して水
分及びその他の汚染物質をその表面から除去する方法に関する。この処理は、誘
電体表面を電子線に暴露することによって行って、表面の状態をその後の酸化物
、窒化物、又は酸窒化物層の化学気相成長のために前処理するものである。これ
により形成する薄膜は、集積回路の製造において有用である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体技術の分野においては、より多くの回路、より高速な回路を有する集積
回路チップを製造することが絶えず要求されている。このような超々ＬＳＩ集積
回路によって、フィーチャーサイズは絶えず縮小傾向にあり、その結果、多数の
デバイスをシングルチップ上に搭載できることになる。しかし、チップ表面積は
限られたものであるため、多層配置においては相互配線密度が通常チップ基板以
上に大きくなり、そのためデバイスをこれらの多層間で相互配線しなくてはなら
ない。
【０００３】 相互配線は、電気接点を取るために設計された場所を除いて、互いに電気絶縁
されていなければならない。通常、電気絶縁するために、誘電体薄膜を表面に堆
積させる必要がある。半導体分野においては、シリコンウェハ及びその他のマイ
クロエレクトロニクスデバイス上に形成させる誘電体コーティングとして様々な
樹脂が使用できることが知られている。このようなコーティングは、基板表面を
保護するととともに、誘電体層を集積回路上の電気導電体間に形成する。半導体
デバイスには、パターニングされた相互配線層の複数のアレイが設けられている
。これらの配線層によって個々の回路要素が電気的に接続されて、集積回路が形
成される。
【０００４】 マイクロエレクトロニクスデバイスの処理においては、誘電体層に通常平坦化
とエッチング処理とを施すことによって、隣接する層を通常エッチストップ層又
はその他の分離層によって分離する。エッチストップ層には通常、酸化物、窒化
物又は酸窒化物薄膜（たとえば酸化シリコン薄膜）が含まれ、これらは化学気相
成長（ＣＶＤ）又はプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）技術を用いて形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような薄膜を誘電体層に塗布するには誘電体表面上の水分及び汚
染物質（たとえば有機溶媒）、炭化水素、及び浮遊パーティクルに起因する問題
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
誘電体表面を電子線照射に暴露することによって、このような水分及び汚染物
質を誘電体薄膜表面から除去できることが見出されている。このような電子線暴
露によって、効果的にこれらの汚染物質が除去され、表面に、化学気相成長され
た酸化物、窒化物又は酸窒化物薄膜を問題なく設けることがより容易になる。
【０００７】 本発明は、下記工程を含むことを特徴とする基板上の誘電体層の処理方法を提
供するものである。
【０００８】 （ａ）誘電体層表面を加熱した後、真空状態下で誘電体層を電子線照射に暴露
することを、全ての水分及び／又は汚染物質を誘電体層の表面から除去するのに
十分な時間、温度、電子線エネルギー、及び電子線量で行うステップ （ｂ）前記真空状態を維持しながら、誘電体層表面上に化学気相成長材料を化
学気相成長させるステップ
【０００９】 また本発明は、下記工程を含むマイクロエレクトロニクスデバイス用支持体の
製造方法も提供する。
【００１０】 （ａ）誘電体層を基板上に塗布するステップと、 （ｂ）誘電体層を硬化させるステップと、 （ｃ）誘電体層表面を加熱した後、真空状態下で誘電体層を電子線照射に暴露
することを、全ての水分及び／又は汚染物質を誘電体層の表面から除去するのに
十分な時間、温度、電子線エネルギー、及び電子線量で行うステップと、 （ｄ）前記真空状態を維持しながら、誘電体層表面上に化学気相成長材料を化
学気相成長させるステップ
【００１１】 さらに本発明は、下記構成を備えるマイクロエレクトロニクスデバイス用の支
持体を提供する。
【００１２】 （ａ）基板 （ｂ）基板上の硬化された誘電体層であって、誘電体層表面が十分な電子線照
射に暴露されていて、誘電体層表面に水分と汚染物質とが無い誘電体層 （ｃ）誘電体層表面上の化学気相成長された化学気相成長材料
【００１３】 また本発明は、下記構成を備えるマイクロエレクトロニクスデバイスを提供す
る。 （ａ）基板 （ｂ）基板上の硬化された誘電体層であって、誘電体層表面が十分な電子線照
射に暴露されていて、誘電体層表面に水分と汚染物質とが無い誘電体層 （ｃ）誘電体層表面上の化学気相成長された化学気相成長材料 （ｄ）化学気相成長材料層上の導電性ラインのパターン
【００１４】 本発明の方法を実施する最初のステップは、誘電体組成物層を基板上に形成す
ることである。典型的な基板は、加工して集積回路又はその他のマイクロエレク
トロニクスデバイスにすることに適しているものである。本発明に好適な基板に
は、これらに限定されないが、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム、リチ
ウムニオベート、シリコンなどの半導体材料、シリコンゲルマニウム、結晶シリ
コン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、エピタキシャルシリコンなどのシ
リコン含有組成物、及び二酸化シリコン（Ｓｉ０２）、ならびにこれらの混合物
が含まれる。
【００１５】 基板の表面上には任意に、隆起したラインのパターンを設ける。たとえば金属
、酸化物、窒化物、又は酸窒化物のラインである。これらは、周知のリソグラフ
ィ技術によって形成する。ラインに好適な材料には、シリカ、窒化シリコン、窒
化チタン、窒化タンタル、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、タン
タル、タングステン、及び酸窒化シリコンが含まれる。これらのラインによって
、集積回路の導電体又は絶縁物が形成される。これらの導電体又は絶縁体は典型
的に、互いに近接して分離される。その距離は、約２０μｍ以下、好ましくは１
μｍ以下、より好ましくは約０．０５から約１μｍである。
【００１６】 誘電体組成物には、マイクロエレクトロニクスデバイスの作製に使用するもの
として当該技術分野で周知の多種多様な誘電体形成材料の何れかが含まれ得る。
上述の材料は、有機物でも無機物でも良い。誘電体層には、これらに限定されな
いが、シリコン含有のスピンオングラス、すなわちアルコキシシランポリマー、
水素シルセスキオキサンポリマーなどのシルセスキオキサンポリマー、シロキサ
ンポリマーなどのシリコン含有ポリマー、ポリ（アリーレンエーテル）、フッ化
ポリ（アリーレンエーテル）、その他のポリマー誘電体材料、ナノポーラスシリ
カ、又はこれらの混合物が含まれる。
【００１７】 本発明において使用できる有用なポリマー誘電体材料の１つには、ナノポーラ
スシリカアルコキシシランポリマーが含まれる。これは、以下の式のアルコキシ
シランモノマーから作製される。
【００１８】
【化１】
【００１９】 ここで、少なくとも２つのＲ基は独立にＣ１からＣ４のアルコキシル基であり
、残りは（もしあれば）、独立に、水素、アルキル、フェニル、ハロゲン、置換
フェニルからなる群から選択される。好ましくは、各Ｒは、メトキシ、エトキシ
、又はプロポキシである。これらは、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌからＮａｎｏｇ
ｌａｓｓ（商標）として市販されている。最も好ましいアルコキシシランモノマ
ーは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）である。また有用であるのは、水素シ
ロキサン（式は［（ＨＳｉＯ１．５）ｘＯｙ］ｎ）、水素シルセスキオキサン（
式は（ＨＳｉＯ１．５）ｎ）、及びヒドロオルガノシロキサン（式は［（ＨＳｉ
Ｏ１．５）ｘＯｙ（ＲＳｉＯ１．５）ｚ］ｎ、（ＨＳｉＯ１．５）ｘ（ＲＳｉＯ １．５ ）ｙ）ｎ及び［（ＨＳｉＯ１．５）ｘＯｙ（ＲＳｉＯ１．５）ｚ］ｎ）で
ある。ポリマーの式のそれぞれにおいて、ｘ＝約６から約２０、ｙ＝１から約３
、ｚ＝約６から約２０、ｎ＝１から約４，０００であり、各Ｒは独立にＨ、Ｃ１ からＣ８のアルキル又はＣ６からＣ１２のアリールである。重量平均分子量は、
約１，０００から約２２０，０００であり得る。好ましい実施形態においては、
ｎは約１００から約８００であり、分子量は約５，０００から約４５，０００と
なる。より好ましくは、ｎは約２５０から約６５０であり、分子量は約１４，０
００から約３６，０００となる。
【００２０】 本発明の文脈において有用なポリマーには、これらに限定されないが、水素シ
ロキサン、水素シルセスキオキサン、水素メチルシロキサン、水素エチルシロキ
サン、水素プロピルシロキサン、水素ブチルシロキサン、水素−ｔｅｒｔ−ブチ
ルシロキサン、水素フェニルシロキサン、水素メチルシルセスキオキサン、水素
エチルシルセスキオキサン、水素プロピルシルセスキオキサン、水素ブチルシル
セスキオキサン、水素−ｔｅｒｔ−ブチルシルセスキオキサン、及び水素フェニ
ルシルセスキオキサン、ならびにこれらの混合物が含まれる。
【００２１】 有用な有機物ポリマーには、ポリイミド、フッ化及び非フッ化ポリマー、特に
フッ化及び非フッ化ポリ（アリールエーテル）（商品名ＦＬＡＲＥ（商標）でＡ
ｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ社から販売）及びこれらのコポリマー混合物が含まれる
。ヒドロオルガノシロキサン、ポリ（アリーレンエーテル）、フッ化ポリ（アリ
ーレンエーテル）、及びこれらの混合物が好ましい。好適なポリ（アリーレンエ
ーテル）又はフッ化ポリ（アリーレンエーテル）は、当該技術分野において、米
国特許第５，１５５，１７５号、第５，１１４，７８０号、及び第５，１１５，
０８２号によって周知である。好ましいポリ（アリーレンエーテル）及びフッ化
ポリ（アリーレンエーテル）は、米国特許出願第０８／９９０，１５７号（１９
９７年１２月１２日に出願）に開示されている。本発明での使用に適した好まし
いシロキサン材料は、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ社から、商品名Ａｃｃｕｇｌａ
ｓｓ（登録商標）Ｔ−１１、Ｔ−１２及びＴ−１４で市販されている。また有用
であるのは、メチル化シロキサンポリマー（ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ社から、
商品名Ｐｕｒｅｓｐｉｎ（商標）及びＡｃｃｕｓｐｉｎ（登録商標）Ｔ１８、Ｔ
２３及びＴ２４で販売）である。
【００２２】 好ましいシリコン含有誘電体樹脂には、式が、以下のものからなる群から選択
されるポリマーが含まれる。［（ＨＳｉＯ１．５）ｘＯｙ］ｎ、（ＨＳｉＯ１． ５ ）ｎ、［（ＨＳｉＯ１．５）ｘＯｙ（ＲＳｉＯ１．５）ｚ］ｎ、［（ＨＳｉＯ １．５ ）ｘ（ＲＳｉＯ１．５）ｙ］ｎ及び［（ＨＳｉＯ１．５）ｘＯｙ（ＲＳｉ
Ｏ１．５）ｚ］ｎ。ここで、ｘ＝約６から約２０、ｙ＝１から約３、ｚ＝約６か
ら約２０、ｎ＝１から約４，０００である。また各Ｒは独立に、Ｈ、Ｃ１からＣ ８ のアルキル又はＣ６からＣ１２のアリールであり、これらは米国特許出願第０
８／９５５，８０２号（１９９７年１０月２２日に出願）に開示されている。な
おこの文献は、本明細書において参照により組み込まれている。また好ましいの
は、特定の低有機物含有量のシリコン含有ポリマー、たとえば以下の式Ｉを有す
るものである。
【００２３】 ［Ｈ−ＳｉＯ１．５］ｎ［Ｒ−ＳｉＯ１．５］ｍ、 ［Ｈ０．４−ＳｉＯ１．５〜１．８］ｎ［Ｒ０．４〜１．０−ＳｉＯ１．５〜 １．８ ］ｍ、 ［Ｈ０〜１．０−ＳｉＯ１．５〜２．０］ｎ［Ｒ−ＳｉＯ１．５］ｍ、 ［Ｈ−ＳｉＯ１．５］ｘ［Ｒ−ＳｉＯ１．５］ｙ［ＳｉＯ２］ｚ、 （ここで、ｎ及びｍの合計、又はｘ、ｙ、ｚの合計は、約８から約５０００で
あり、ｍ及びｙは、炭素含有置換基が約４０モルパーセント未満の量で存在する
ように選択する）。
【００２４】 構造Ｉを有するポリマーは、有機物含有量が低く、炭素含有置換基が約４０モ
ルパーセント未満の量で存在する。これらのポリマーは、米国特許出願第０９／
０４４，８３１号（１９９８年３月２０日に出願）においてより十分に説明され
ている。なおこの文献は、本明細書において参照により組み込まれている。また
好ましいは、特定の低有機物含有量のシリコン含有ポリマー、たとえば以下の式
ＩＩを有するものである。
【００２５】 ［ＨＳｉＯ１．５］ｎ［ＲＳｉＯ１．５］ｍ、 ［Ｈ０．４〜１．０ＳｉＯ１．５〜１．８］ｎ［Ｒ０．４〜１．０ＳｉＯ１． ５〜１．８ ］ｍ、 ［Ｈ０．１〜１．０Ｓ１．５〜２．０］ｎ［ＲＳｉＯ１．５］ｍ、 （ここで、ｎ及びｍの合計は、約８から約５０００であり、ｍは、炭素含有置
換基が約４０モルパーセント以上の量で存在するように選択する）、
【００２６】 及び、 ［ＨＳｉＯ１．５］ｘ［ＲＳｉＯ１．５］［ＳｉＯ］ｚ、 （ここでｘ、ｙ、ｚの合計は、約８から約５０００であり、ｙは、炭素含有置換
基が約４０モルパーセント以上の量で存在するように選択し、またＲは、置換及
び未置換の直鎖及び分岐アルキル基、シクロアルキル基、置換及び未置換アリー
ル基、及びこれらの混合物から選択される。）炭素含有置換基の具体的なモルパ
ーセントは、出発材料の量の割合の関数である。
【００２７】 構造ＩＩを有するポリマーは有機物含有量が高く、炭素含有置換基が約４０モ
ルパーセント以上の量で存在する。これらのポリマーは、米国特許出願第０９／
０４４，７９８号（１９９８年３月２０日に出願）においてより十分に説明され
ている。
【００２８】 誘電体ポリマーは、誘電体組成物中に、純粋な状態又は混合物のない状態（ど
んな溶媒とも混合されていない状態）で存在していても良いし、溶媒と混合され
溶液中に存在している状態でも良い。好ましくは、誘電体ポリマーを好適な相溶
性の溶媒中に分散させて、基板上に塗布する。好適な溶媒組成物には、沸点が約
１２０℃未満、好ましくは約１００℃未満のものが含まれる。好適な溶媒には、
これらに限定されないが、メタノール、エタノール、ｎ−プロバノール、イソプ
ロパノール、ｎ−ブタノール；非プロトン溶媒、たとえば環状ケトン（シクロペ
ンタノン、シクロヘキサノン、及びシクロオクタノンなど）；環状アミド、たと
えばＮ−アルキルピロリジノン（アルキル基が１から約４炭素原子を有する）、
及びＮ−シクロヘキシルピロリジノン、ならびにこれらの混合物が含まれる。他
の成分と相溶性であるその他の比較的揮発性が高い溶媒組成物は、当業者によっ
て容易に決められる。溶媒が存在する場合、ポリマーは好ましくは、誘電体組成
物の約１重量％から約５０重量％、より好ましくは約３重量％から約２０重量％
の量で存在する。溶媒成分は好ましくは、誘電体組成物の約５０重量％から約９
９重量％、より好ましくは約８０重量％から約９７重量％で存在する。
【００２９】 形成したらすぐに、誘電体組成物を基板上に堆積させて、誘電体ポリマー層を
基板上に形成する。堆積は、当該技術分野において周知である従来のスピンコー
ティング法、浸潰コーティング法、ローラコーティング法、スプレー法、化学気
相成長法、又はメニスカスコーティング法によって行うことができる。スピンコ
ーティングが最も好ましい。基板上のポリマー層の厚みは、堆積方法及びパラメ
ータ設定に応じて変化しても良い。しかし典型的には、厚みは約５００Åから約
５０，０００Å、好ましくは約２０００Åから約１２０００Åであっても良い。
基板上に塗布する誘電体組成物の量は、約１ｍｌから約１０ｍｌ、好ましくは約
２ｍｌから約８ｍｌであっても良い。好ましい実施形態においては、液状の誘電
体組成物を基板上面へ、既知のスピン技術に従ってスピンコーティングする。好
ましくはポリマー層の塗布を、液体誘電体組成物を基板中央に塗布した後に、基
板を回転ホイール上で回転させて行う。回転は、速度が約５００から約６０００
ｒｐｍ、好ましくは約１５００から約４０００ｒｐｍで、約５から約６０秒、好
ましくは約１０から約３０秒の間行って、溶液を均一に基板表面上に広げる。ポ
リマー層は好ましくは、密度が約１ｇ／ｃｍ３約３ｇ／ｃｍ３である。
【００３０】 任意であるが好ましいステップにおいては、処理されたウェハ基板を次に、薄
膜から溶媒を蒸発させるのに、又は薄膜を硬化させるのに十分な時間及び温度で
加熱する。これは、例えばホットプレート熱処理（温度が約１７０℃から約３２
０℃で、約１０秒から約５分間、好ましくは約３０秒から約６０分間）によって
行っても良い。これはホットプレート上で行うのが好ましいが、オーブン内で行
っても良い。薄膜を熱処理することによって、層は架橋し、固化し、部分的に平
坦化する。コーティングを加熱した後、結果として生じる薄膜の厚みは、約５０
０Åから約５０，０００Å、好ましくは約５００Åから約２０，０００Å、最も
好ましくは約１，０００Åから約１２，０００Åである。またポリマー層を任意
に、紫外線など化学作用を持つ光に暴露することによって硬化させて、その分子
量を増加させても良い。暴露量は、約１００ｍＪ／ｃｍ２から約３００ｍＪ／ｃ
ｍ２である。
【００３１】 また薄膜を、基板表面を電子のフラックスに暴露することによって硬化させて
も良い。薄膜を電子線暴露によって硬化させようと、又はその他の手段（たとえ
ば加熱又は紫外線への暴露）によって硬化させようと、誘電体薄膜の表面を、十
分な電子線暴露にさらして、全ての水分と汚染物質とを誘電体層表面から取り除
く。
【００３２】 このような処理は、基板を、大面積電子線暴露システムのチャンバ内に配置し
て行う。このようなシステムは、米国特許第５，００３，１７８号（Ｌｉｖｅｓ
ａｙ）に記載されているものなどである。なおこの文献の開示は、本明細書にお
いて参照により組み込む。この装置によって、基板全体が大量の電子線フラック
スに一度に暴露される。電子線暴露の時間は、好ましくは電子線暴露を、真空が
約１０−５から約１０２ｔｏｒｒ、基板温度が約２５℃から約１０５０℃で行う
。電子線を誘電体の硬化と表面処理の両方に用いる場合、エネルギーは、約０．
５から約３０ＫｅＶ、好ましくは約１から約１５ＫｅＶ、より好ましくは１から
約８ＫｅＶである。
【００３３】 電子線を誘電体の硬化と表面処理の両方に用いる場合、電子線のドーズは約１
から約１００，０００μＣ／ｃｍ２、好ましくは約１００から約１０，０００μ
Ｃ／ｃｍ２、より好ましくは約１から約８，０００μＣ／ｃｍ２である。選択し
たドーズ及びエネルギーは、処理すべき薄膜の厚みに比例する。電子線を誘電体
表面処理として用いる場合、エネルギー及びドーズはそれぞれ、約０．５から約
３ＫｅＶ及び約１００から約５，０００μＣ／ｃｍ２である。表面処理に関して
は、電子線を誘電体表面から約１０００Å以内の距離に集中させる。電子線照射
条件は、誘電体層表面上及び表面から約１０００Å以内の深さにおける全ての水
分、炭化水素、有機溶媒、及びパーティクルを除去するのに十分なものにする。
一般的に、暴露は、約０．５分から約１２０分間、好ましくは約１分から約６０
分間行う。誘電体コーティングされた基板を電子線へ暴露することは、内部に配
置された基板に電子線照射を与える手段を有するどんなチャンバ内で行っても良
い。誘電体を好ましくは、均一な大面積電子線源からの電子線照射へ、誘電体薄
膜をアニールするのに十分な条件下で暴露する。好ましくは暴露を、約４平方イ
ンチ（２５．８ｃｍ２）から約２５６平方インチ（１６５１．６ｃｍ２）の面積
の電子線を用いて行う。電子線システムチャンバ内のガス雰囲気は、窒素、水素
、アルゴン、酸素、又はこれらのガスのどんな組み合わせであっても良い。
【００３４】 こうして処理された誘電体表面は、化学気相成長させる材料（たとえば金属、
酸化物、窒化物、又は酸窒化物層）を誘電体層表面へ設けるために、コンディシ
ョニングされている。化学気相成長プロセスは当業者にとって周知であり、化学
気相成長反応器は広く市販されている。好適な反応器の１つは、モデルＳＫ−２
３−６−９３（Ｖａｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｌａｂｓ（Ｂｏｈｅ
ｍｉａ、ニューヨーク）から市販）である。誘電体表面に、例えば窒化シリコン
、窒化チタン、窒化タンタル、酸窒化タンタル、酸窒化タングステン、酸窒化シ
リコン、及びこれらのブレンドを被着する。酸化物窒化物又は酸窒化物層を、基
板上の誘電体に、厚みが約２００から約６，０００Åまで堆積させる。
【００３５】 好ましくは、電子線照射チャンバ、化学気相成長チャンバ、及び基板を電子線
照射チャンバから化学気相成長チャンバへ搬送する手段を有するクラスターツー
ル内で、電子線表面処理及び化学気相成長のプロセス全体を行う。電子線照射チ
ャンバ、化学気相成長、及び電子線照射チャンバから化学気相成長チャンバへの
搬送は、真空状態を連続して維持しながら行う。このようなクラスターツールは
、米国特許出願第０９／２７２，８６９号（１９９９年３月１９日に出願）に記
載されている。ウェハを、一定の真空圧レベルの隔離された環境内に連続して維
持し、１又は複数のアクセスポート又はロードロックを通して、外部の大気圧環
境に搬送し及びそこから搬送する。典型的なシステムにおいては、一連のウェハ
を有するカセット又はキャリアを、クラスターツールのインターフェースポート
に配置した後、ラッチによってポートドアを開放する。マニピュレータロボット
が、カセット又は個々のウェハを取り上げて、それらを装置内の所望する処理ス
テーションへ誘導する。処理した後、反対の動作を行う。このようなウェハ処理
技術によって、本質的に汚染物質が除去される。これは、処理が行われるのが、
ウェハを内部真空環境内に閉じ込めた後であり、処理が完了する前にウェハが取
り出されることはないことによるものである。このような構成によって、従来の
クリーンルーム内でむき出しのカセットを扱うことに対して著しい改善が達成さ
れる。また真空がステップごとに破られないため、クラスターツールを使用する
ことによって、プロセスの生産性が上がる。クラスターツールを使用することに
よって、半導体処理のスループットが著しく増加する。結果として、電子線表面
処理と化学気相成長とを直接クラスターツール内部で行うことができ、真空を破
ることもクラスターツールから取り出すこともない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を用いて、本発明を例示することができる。
【００３７】 （実施例１） 分子量３５，０００のポリ（アリーレンエーテル）ポリマーの薄膜を、４”シ
リコンウェハ上に、従来のスピンコーティング技術を用いて形成した。スピンコ
ーティングの後、薄膜にホットプレートベークを温度１５０℃で２分間施す。ス
ピニング及びベーキングプロセスの後の薄膜厚は、８０００から１００００Åで
ある。熱硬化を、４２５℃で１時間、水平炉内でＮ２フローを用いて大気圧で行
った。電子線暴露は、大面積電子源及びウェハ加熱用の石英ランプを備えるＥｌ
ｅｃｔｒｏｎＣｕｒｅ（商標）３０チャンバ内で行った。冷陰極源によって、大
面積電子線（直径は２００ｍｍを上回る）が生成され、均一な放出がその全表面
に渡ってなされた。電子放出は、アノードグリッドに印加される低バイアス電圧
によって制御した。電子線の侵入深さは、約１０００Åであった。電子線暴露は
、温度２００℃においてアルゴン雰囲気（１０〜３０ミリＴｏｒｒ）中で行った
。次にポリマー表面に窒化シリコン層を、化学気相成長によってコーティングし
た。窒化シリコン層は、誘電体ポリマー層の表面に対して良好な付着力を示した
。
【００３８】 （実施例２） シロキサンポリマー（ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌ社から商品名Ａｃｃｕｇｌａ
ｓｓ（登録商標）Ｔ−１１で市販される）の薄膜を、４”シリコンウェハ上に従
来のスピンコーティング技術を用いて形成した。スピンコーティングの後、薄膜
にホットプレートベークを温度１５０℃で２分間施した。スピニング及びベーキ
ングプロセスの後の薄膜厚は、約４０００Åとした。熱硬化を、４２５℃で１時
間、水平炉内でＮ２フローを用いて大気圧で行った。ポリマーに電子線暴露を施
した。これは、大面積電子源及びウェハ加熱用の石英ランプを備えるＥｌｅｃｔ
ｒｏｎＣｕｒｅ（商標）３０チャンバ内で行った。冷陰極ガス源によって、大面
積電子線（直径は２００ｍｍを上回る）が生成され、均一な放出がその全表面に
渡ってなされた。電子放出は、アノードグリッドに印加される低バイアス電圧に
よって制御した。電子線の侵入深さは、約１０００Åであった。電子線暴露は、
温度２００℃においてアルゴン雰囲気（１０〜３０ミリＴｏｒｒ）中で行った。
次にポリマー表面に酸化シリコン層を、化学気相成長によってコーティングした
。窒化シリコン層は、誘電体ポリマー層の表面に対して良好な付着力を示した。
【００３９】 （実施例３） 分子量３５，０００のポリ（アリーレンエーテル）ポリマーの薄膜を、４”シ
リコンウェハ上に、従来のスピンコーティング技術を用いて形成した。スピンコ
ーティングの後、薄膜にホットプレートベークを温度１５０℃で２分間施した。
スピニング及びベーキングプロセスの後の薄膜厚は、８０００から１００００Å
とした。熱硬化を、４２５℃で１時間、水平炉内でＮ２フローを用いて大気圧で
行った。
【００４０】 次に、誘電体コーティングされたウェハを、相互に連結された電子線暴露モジ
ュールと化学気相成長モジュールとを有するクラスターツール内へ挿入した。電
子線暴露モジュール、化学気相成長モジュール、及びモジュール間の輸送ゾーン
を含むツール全体の中を真空にした。ウェハを電子線暴露モジュールに輸送して
、そこでウェハを、大面積電子源を用いて電子線照射に暴露して、同時に加熱し
た。冷陰極源によって、大面積電子線（直径が２００ｍｍを上回る）が生成され
、均一な放出がその全表面に渡ってなされた。電子放出は、アノードグリッドに
印加される低バイアス電圧によって制御した。電子線の侵入深さは、約１０００
Åであった。電子線暴露は、温度２００℃においてアルゴン雰囲気（１０〜３０
ミリＴｏｒｒ）中で行った。真空を破らずに、処理されたウェハを化学気相成長
モジュールに輸送した後、そこで誘電体ポリマーの表面に窒化シリコン層を化学
気相成長によって被着した。ツールから取り出した後、窒化シリコン層は誘電体
ポリマー層表面に対して良好な付着力を示した。
【００４１】 本発明を、好ましい実施形態を参照しながら詳細に示し説明してきたが、当業
者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更
を行えることを容易に理解するであろう。特に、前述した実施例では特定の誘電
体材料を使用したが、これらは単に典型的なものであり、その他の多くのものを
使用することができる。たとえばアルコキシシランポリマー、シルセスキオキサ
ンポリマー、シロキサンポリマーなどのシリコン含有ポリマー、ポリ（アリーレ
ンエーテル）、フッ化ポリ（アリーレンエーテル）、その他のポリマー誘電体材
料、ナノポーラスシリカ、又はこれらの混合物である。特許請求の範囲は、開示
された実施形態、前述した代替案、及び全ての等価物を含むものと解釈すべきで
あることを意図している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｓ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4K030 BA40 BA44 CA04 CA07 DA03 FA10 LA15 5F058 AD02 AD05 AD10 AD11 AD12 AG01 AG09 AG10 BC02 BC08 BC11 BD01 BD04 BD10 BD15 BD19 BE01 BE10 BF02

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上の誘電体層の処理方法であって、 （ａ）誘電体層表面を加熱した後、真空状態下で誘電体層を電子線照射に暴露
    することを、全ての水分及び／又は汚染物質を誘電体層の表面から除去するのに
    十分な時間、温度、電子線エネルギー、及び電子線量で行い、 （ｂ）前記真空状態を維持しながら、誘電体層表面上に化学気相成長材料を化
    学気相成長させる工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 化学気相成長材料は、金属、酸化物、窒化物、又は酸窒化物
    を含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 誘電体層が有機物である請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 誘電体層が無機物である請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 誘電体層には、シリコン含有ポリマー、アルコキシシランポ
    リマー、シルセスキオキサンポリマー、シロキサンポリマー、ポリ（アリーレン
    エーテル）、フッ化ポリ（アリーレンエーテル）、ナノポーラスシリカ、又はこ
    れらの組み合わせを含む請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 誘電体表面に、二酸化シリコン、窒化シリコン、窒化チタン
    、窒化タンタル、酸窒化タンタル、酸窒化タングステン、及び酸窒化シリコンか
    らなる群から選択される材料を被着する請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 基板は、半導体材料を含む請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 基板は、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、シリコン、シリコン
    ゲルマニウム、ニオブ酸リチウム、結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファス
    シリコン、エピタキシャルシリコン、二酸化シリコン、及びこれらの混合物から
    なる群から選択される材料を含む請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 加熱を、約８０℃から約５００℃の温度で、約１から約６分
    間行う請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 電子線に暴露するステップを、エネルギーレベルが約０．
    ５から約３０ＫｅＶで行う請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 電子線に暴露するステップを、エネルギーレベルが約０．
    ５から約３ＫｅＶで行う請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 電子線に暴露するステップを、電子線量が約５０から約５
    ０，０００μＣ／ｃｍ２で行う請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 電子線に暴露するステップを、大面積電子線源からの広大
    なビームの電子線照射を用いて誘電体層全体を暴露することによって行う請求項
    １に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 電子線に暴露するステップを、約４平方インチから約２５
    ６平方インチの面積の均一な大面積電子線源からの広大なビームの電子線照射を
    用いて誘電体層全体を暴露することによって行請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 電子線を、誘電体層表面から約１０００Å以内の距離に集
    中させる請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 電子線照射を、誘電体層表面上及び表面から約１０００Å
    以内の深さにおける全ての水分、炭化水素、有機溶媒、及びパーティクルが除去
    されるのに十分な条件で行う請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 電子線照射チャンバと、化学気相成長チャンバと、基板を
    電子線照射チャンバから化学気相成長チャンバへ搬送する手段とを有するツール
    内で行い、電子線照射と、化学気相成長と、電子線照射チャンバから化学気相成
    長チャンバへの搬送とを、真空状態を連続して維持しながら行う請求項１に記載
    の方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１に記載の方法により製造された処理済基板。
  19. 【請求項１９】 マイクロエレクトロニクスデバイス用支持体の製造方法で
    あって、 （ａ）誘電体層を基板上に塗布するステップと、 （ｂ）誘電体層を硬化させるステップと、 （ｃ）誘電体層表面を加熱した後、真空状態下で誘電体層を電子線照射に暴露
    することを、全ての水分及び／又は汚染物質を誘電体層の表面から除去するのに
    十分な時間、温度、電子線エネルギー、及び電子線量で行うステップと、 （ｄ）前記真空状態を維持しながら、誘電体層表面上に化学気相成長材料を化
    学気相成長させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 ステップ（ｂ）を、紫外線照射、電子線照射、及び加熱か
    らなる群から選択される１又は複数の処理を用いて、誘電体層を硬化させるのに
    十分な条件下で行う請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 誘電体層の基板上への塗布を、液状の誘電体前駆体組成物
    を基板上にコーティングすることによって行う請求項１９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 誘電体の硬化を、誘電体層の加熱及び／又は誘電体層の電
    子線照射への暴露により行う請求項１９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 電子線照射を、誘電体層表面上及び表面から約１０００Å
    以内の深さにおける全ての水分、炭化水素、有機溶媒、及びパーティクルが除去
    されるのに十分な条件で行うことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 電子線照射チャンバと、化学気相成長チャンバと、基板を
    電子線照射チャンバから化学気相成長チャンバへ搬送する手段とを有するツール
    内で行い、電子線照射と、化学気相成長と、電子線照射チャンバから化学気相成
    長チャンバへの搬送とを、真空状態を連続して維持しながら行うことを特徴とす
    る請求項１９に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１９に記載の方法により製造された支持体。
  26. 【請求項２６】 マイクロエレクトロニクスデバイス用の支持体であって、 （ａ）基板と、 （ｂ）基板上の硬化された誘電体層であって、誘電体層表面が十分な電子線照
    射に暴露されていて、誘電体層表面に水分と汚染物質とが無い誘電体層と、 （ｃ）誘電体層表面上の化学気相成長された化学気相成長材料と、を備えるこ
    とを特徴とする支持体。
  27. 【請求項２７】 電子線照射された誘電体層表面は、誘電体層表面上及び表
    面から約１０００Å以内の深さにおける全ての水分、炭化水素、有機溶媒、及び
    パーティクルが無いことを特徴とする請求項２６に記載の支持体。
  28. 【請求項２８】 （ａ）基板と、 （ｂ）基板上の硬化された誘電体層であって、誘電体層表面が十分な電子線照
    射に暴露されていて、誘電体層表面に水分と汚染物質とが無い誘電体層と、 （ｃ）誘電体層表面上の化学気相成長された化学気相成長材料と、 （ｄ）化学気相成長材料層上の導電性ラインのパターンと、を備えることを特
    徴とするマイクロエレクトロニクスデバイス。
  29. 【請求項２９】 電子線照射された誘電体層表面は、誘電体層表面上及び表
    面から約１０００Å以内の深さにおける全ての水分、炭化水素、有機溶媒、及び
    パーティクルが無いことを特徴とする請求項２８に記載のマイクロエレクトロニ
    クスデバイス。
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