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JP2003509846A - 集積回路平坦化のための改良された装置及び方法 - Google Patents

集積回路平坦化のための改良された装置及び方法

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Publication number
JP2003509846A
JP2003509846A JP2001522584A JP2001522584A JP2003509846A JP 2003509846 A JP2003509846 A JP 2003509846A JP 2001522584 A JP2001522584 A JP 2001522584A JP 2001522584 A JP2001522584 A JP 2001522584A JP 2003509846 A JP2003509846 A JP 2003509846A
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JP
Japan
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substrate
compression tool
coating
dielectric
planarized
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001522584A
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English (en)
Inventor
エンディッシュ，デニス・エイチ
タワーリー，ダニエル・リン
レヴァート，ジョセフ・エイ
ドレイジ，ジェイムス・エス
Original Assignee
アライドシグナル インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/392,413 external-priority patent/US6589889B2/en
Application filed by アライドシグナル インコーポレイテッド filed Critical アライドシグナル インコーポレイテッド
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    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 基板上の誘電膜を平坦化又はパターン化するために装置が提供される。その装置は、作動できるように連結されている圧縮ツールに接触圧力をかけるためのプレス機を含む。圧縮ツールは、平らな又はパターン化された作用面を有する。位置、タイミング、及び圧縮ツールによって誘電膜にかけられる力を調節するためのコントローラーも提供される。圧縮ツールと接触している間に基板と誘電膜を支持するための任意の工作物ホルダーを備えた支持体も提供される。その装置を使用する方法、並びに平坦化され及び／又はパターン化された誘電膜も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、集積回路（ＩＣ）デバイスを包含する半導体デバイスに関する。よ
り特定的には、シリカ誘電性コーティング、特にナノポーラスシリカ誘電性コー
ティングを含有する半導体デバイスの表面上を平坦化及び／又はその表面上にパ
ターンを浮き立たせるための方法及び装置、並びにこれら方法及び装置により製
造される半導体デバイスに関する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体デバイスの作製に使用される方法は、殆ど変わりなく、平坦な地形から
大きく逸れる表面をもたらす。より大きな規模の集積化に向かう流れで、この問
題が増加すると考えられる。例えば、集積回路の製造では、典型的には、半導体
基板上に逐次的に形成される複数の層が必要とされる。これら層の多くは、その
ような層の各々の特定領域の選択的堆積又は選択的除去によってパターン化され
る。下層における平坦状態からの小さな逸脱が半導体及び回路フィーチャーの複
数の追加層の付加でより大きく際立つことはよく知られている。平坦でない基板
表面は、仕上がり製品の歩留りに悪い衝撃を与える多くの問題を引き起こし得る
。例えば、インターレベル誘電体の厚さのバラツキは、バイアスを開けれなくし
、下層材料への乏しい接着性、導電性金属層における段差のある覆い、望ましく
ない曲がり又は反りをもたらし、並びに光学的平版印刷法についての“焦点深度 (depth-of-focus) ”問題をもたらす。
【０００３】 複数層のインターコネクトを効果的に作製するには、多工程法の間に一定の層
の表面を全体的に平坦化することが必要になってきている。平坦化は、益々複雑
化する集積回路を精確にパターン化するために、マイクロエレクトロニックデバ
イス層の表面の状態を平滑化又は水平にすることである。光学的又は他の平版印
刷技術を使用して製造されるＩＣフィーチャーは、平版印刷焦点深度が極端に、
即ち、０．３５μｍ及びそれ未満に限定される局域的で全体的な誘電性平坦化を
必要とする。本明細書で使用される“局部的平坦化”という用語は、０〜約５直
線マイクロメーターの距離にわたって膜が平坦又は平らである状態を意味する。
“局域的平坦化”は、約５０〜約１０００直線マイクロメーターの距離にわたっ
て膜が平坦又は平らである状態を意味する。十分な局域的全体的平坦化がなけれ
ば、焦点深度の欠如が、限定された平版印刷加工の窓としてそれ自身を具現する
であろう。
【０００４】 従来用いられた平坦化の１つの方法は、エッチバック(Etch-back) 技術である
。その方法では、材料、即ち、平坦化材料は、相対的に地形のない表面を形成す
るように適合されたやり方で表面上に堆積される。そのデバイス層及び上方材料
層が凡そ同じエッチング速度を有すると、エッチングは、その平坦化材料を貫い
てデバイス層の中に進み、平坦化層の表面形状がデバイス材料表面に転写される
。この技術は、控えめな度合いの平坦さが要求される用途では十分であったが、
現在の平坦化材料及びその平坦化材料を堆積させる方法は、サブミクロンデバイ
ス作製において要求されるような用途に必要な平坦表面を仕上げるには不十分な
ことが多い。
【０００５】 平坦化の度合いは、デバイス表面上の地形の深さｈt と上層材料表面上の高点
と低点の間の垂直距離ｈd の間の差をデバイス表面上の地形の深さｈt で割った
値： ｈt −ｈd ／ｈt として定義される。 この平坦化の度合い（％）は、 ｈt −ｈd ／ｈt ×１００ である。 一般に、典型的なデバイス形状にとって、エッチバック技術を使用する平坦化
は、幅が３００ミクロンより大きなフィーチャーについて記載された方法により
計算して約５５％良くない。この技術により達成される低い度合いの平坦化は、
平坦化材料中の平坦さの欠如を一因としている。かくして、幅が３００ミクロン
より大きく深さが０．５ミクロンより大きな長ギャップ型フィーチャーでは、エ
ッチバック技術の有用性には限界がある。
【０００６】 参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，７３６，４２４号は、エッ
チバック方法にプレス工程を加えることにより、半導体材料のような基板の表面
を平坦化する方法を記載している。この文献では、光学的に平らな表面が、平坦
化を必要とする基板表面上の硬化性粘稠ポリマーコーティング上に刻印された後
でそのコーティングが重合される。ポリマーは、平坦化を必要とする表面と同じ
速度でエッチングするように選択され、そしてそのポリマーコーティングは、そ
の方法によって平坦化される基板に向かって下方にエッチングされる。より平ら
な表面でエッチバックを開始することによる改良された平坦化が特許請求されて
いるが、付加されたプロセス工程と複雑さが要求される。加えて、この文献は、
ナノポーラス誘電膜でコートされた基板を平坦化するための解決策を提供してい
ない。というのは、それらの本性によって、そのような低密度膜は、下層の基板
と同じ速度でエッチングされることができないからである。
【０００７】 化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、誘電層の全体表面を全体的に平坦化ための当
該技術分野で効果的に使用されてきた別の公知の方法である。この方法によれば
、粒状化学組成物又はスラリーが研磨パッドに適用され、そして所望の度合いの
平坦さが達成されるまで表面を研磨するために使用される。ＣＭＰは、平らな領
域をあまり薄くすることなしに浮き上がった地形的フィーチャーを速やかに取り
除くことができる。しかし、ＣＭＰは、所望の結果を得るには高度のプロセスコ
ントロールを必要とする。 ポリアリーレンエーテル及び／又はフッ素化ポリアリーレンエーテルポリマー
のような有機ポリマーから形成された誘電膜は、１９９８年２月１３日に出願さ
れた共有にかかる米国特許出願第０９／０２３，４１５号に記載のように、部分
的に硬化させた膜にＣＭＰを適用してから最終的に硬化させることによって平坦
化されてきた。上記米国出願の開示内容は参照により本明細書に組み込まれるも
のとする。しかし、この文献は、どのようにして、基板の表面上にケイ素ベース
ナノポーラス誘電性材料を平坦化するかを開示していない。
【０００８】 更に、これら従来法は、基板表面上の異なる領域上に局部的平坦化を提供する
のにも、基板表面の特定部分の上に他のタイプの地形を浮き立たせるのにも不十
分である。このことは、かつての大きな集積表面デバイスへの動きあり、それで
は、複数の平坦な表面、バイアス、溝等が単一基板の異なる部分の上に要求され
るので特に重要である。 加えて、ＩＣフィーチャーサイズが０．２５μｍ及びそれ未満に近づくにつれ
て、インターコネクトＲＣ遅れ、電力浪費及びシグナルクロストークに伴う問題
が、益々解決し難くなっている。インターレベル誘電体（ＩＬＤ）及びインター
メタル誘電体（ＩＭＤ）用途のための低誘電率材料の集積化は、これら問題の解
決の助けになる。そのような低誘電率材料の１つのタイプは、シリカ、即ち、ケ
イ素ベース材料から製造されるナノポーラス膜である。１の誘電率を有する空気
が、ナノメータースケールの気孔構造を有する適するシリカ材料の中に導入され
ると、相対的に低い誘電率（ｋ）、例えば、３．８又はそれ未満を有する誘電膜
が、集積回路を作製するのに適するシリコンウェハーのような基板上に調製され
得る。
【０００９】 潜在的なマイクエレクトロニックデバイス又は集積回路の表面をパターン化す
ることが当該技術分野で必要とされている。そのような方法の幾つかは公知であ
り、写真平版印刷法、電子ビーム平版印刷法、及びｘ線平版印刷法が含まれる。
電子ビーム平版印刷法では、ビームは、パターンをもたらす物品の表面を横切っ
てラスターされる。これは遅くて高価な方法である。他の従来のパターン化法に
は、例えば、米国特許第５，９４７，０２７号により開示されたような、印刷ヘ
ッドを誘電性表面と平行に保つための複雑なコントロールメカニズムを必要とす
るマイクロ接触印刷 (micro-contact printing) のための方法及び装置が含まれ
る。米国特許第５，９４７，０２７号により記載された装置及び方法には複雑さ
があるので、基板上の誘電膜の表面上にパターンを付けるための信頼性がありか
つ経済的な方法の必要性が当該技術分野には存在している。 これら全ての理由から、シリカ型誘電膜を含む、基板上の誘電膜の平坦化及び
／又はパターン化を達成するための改良された方法及び装置についての必要性が
当該技術分野に存在している。ナノポーラスシリカ誘電膜の平坦化及び／又はそ
の上にパターンを浮き立たせるためのそのような方法及び装置について、特に必
要性が存在している。
【００１０】
【発明の要旨】
上記の問題を解決するため及び他の改良を提供するため、本発明は、ポリマー
膜上の平坦化されたか又はパターン化された表面を効果的に浮き立たせる新規な
方法を提供する。本発明の方法及び装置によりパターンを浮き立たされる膜には
、好ましくは、集積回路のようなマイクロエレクトロニックデバイスに使用する
のに適する誘電膜が含まれる。より好ましくは、処理れる膜は、低い誘電率（ｋ
）、例えば、典型的には約１．５〜約３．８を有するナノポーラスシリカ誘電膜
である。本発明は、これら方法によって製造される組成物を包含することも意図
している。１つの好ましい態様においては、そのような組成物には、０．３５μ
を超えては平坦な地形から逸れるとのない表面を有し、かつ少なくとも５５％又
はそれを越える度合いの平坦さを有する膜が含まれる。 ナノポーラスシリカ膜は、溶媒組成物とケイ素ベース誘電性前駆体との混合物
、例えば、スピンオンガラス（ＳＰＧ）材料として使用するのに適する液体材料
であって、スピンコーティング、浸漬コーティング等の慣用的な方法により、及
び／又は化学蒸着及び上で詳述した関連する方法によってウェハー上に堆積され
る混合物を使用することにより作製されることができる。シリカ前駆体は、化学
的及び／又は熱的方法により、ゲルを形成するまで重合される。溶媒交換、加熱
、電子ビーム、イオンビーム、紫外線照射、イオン化照射、及び／又は他の類似
の方法による更なる処理が適用された膜の硬化及び固化をもたらす。
【００１１】 プロセスの適切な時点で、適用された膜は、当該技術分野で圧縮ツールとして
も知られる平坦化物体と接触される。これは、例えば、平らな表面を有する物体
又はその目的に適する他のタイプの表面である。平坦化物体と膜は、その膜の表
面を効果的に平らにするのに十分な力で一緒にされ、その後に平坦化物体がその
誘電膜との接触から分離され、そして残りのプロセス工程が行なわれて固化され
たナノポーラス誘電性シリカ膜が生成する。一定の任意の態様では、ゲル化又は
エージング工程が抜かされて、平らな表面又はパターンがその誘電膜に転写され
てから、平坦化ツールの作用面との接触の間又は後に加熱硬化される。
【００１２】 基板上の誘電膜を平坦化又はパターン化するための装置は、広くは、 (a) 平坦化物体、即ち、圧縮ツールに接触圧力をかけるためのプレス機、 (b) 平坦な又はパターン化された作用面を有する圧縮ツールであって、該プレ
ス機に作動できるように連結されている圧縮ツール、 (c) 位置、タイミング、及び該誘電膜にかけられる力を調節するためのコント
ローラー、及び (d) 前記誘電膜が該圧縮ツールによって接触されている際の該基板のための支
持体 を含む。 圧縮ツールを適用するためのプレス機は、あらゆる適する当該技術分野で公知
の水圧式又は気体作動式プレスデバイス、例えば、アーバープレス、水圧プレス
、空気圧プレス、移動クロスヘッドプレス、並びにそれらの変種及び／又は組合
せであることができる。
【００１３】 支持体は、圧縮プロセスの間に基板を決まった位置に固定するためのあらゆる
適するデバイスであり、任意に、基板の位置とアラインメントを維持するための
、真空チャック、機械的クランプ又は他の位置付けデバイスのような工作物ホル
ダーを含む。 圧縮ツールは、即ち、平坦化物体であり、あらゆる適する当該技術分野で公知
のデバイス、例えば、光学的フラット、平坦な作用面を有する物体、パターン化
された作用面を有する物体、円筒形物体であってそれが前記誘電膜上にロールさ
れるときに誘導膜にパターンを浮き立たせる作用面を有する円筒形物体、及びそ
れらの組合せであることができる。もちろん、そのような圧縮ツールは、平らな
又はパターン化された刻印を刻印されるべき膜に転写することができる作用面を
有する。
【００１４】 好ましい態様においては、圧縮ツールは、その圧縮ツールの作用面へ又は作用
面から蒸気又はガスを輸送するための少なくとも１つの通気孔を有する。例えば
、その通気孔は、好ましくは、その圧縮ツールの作用面上に少なくとも１つの開
口部を含んでおり、その通気孔は、刻印された膜からの蒸気又はガスを除去する
ため、及び／又は刻印工程の間にその膜を気相又は蒸気相試薬と接触させるため
に、前記圧縮ツールを通って導管に連絡している。蒸気又はガスを除去するとき
は、その導管は、大気に又はガス若しくは蒸気捕集系に連絡している。１つの好
ましい態様では、その導管は、刻印された膜からの圧縮ツールの分離を容易にす
るために、ガスの流れが圧縮ツールの作用面に向けられるように、加圧ガス又は
空気の供給源に連絡されることができる。 更に好ましい態様では、通気孔は、圧縮ツールの作用面上にその圧縮ツールを
完全に貫通する１又はそれを越えるパージ入口開口部を含む系であり、前記圧縮
ツールの作用面に沿って走る１又はそれを越えるパージ溝に任意に連絡している
系であり、そしてそれらパージ溝はパージ入口に作動できるように任意に連絡し
ている。上記の通気孔及び導管については、そのパージ入口が、ガス又は蒸気捕
集系及び／又は加圧ガスの供給源に作動できるように任意に連絡されている。
【００１５】 別の好ましい態様では、支持体は、あらゆる適するコンプライアント材料を使
用して形成されるコンプライアント支持体を包含する。単に例として、そのよう
なコンプライアント支持体は、圧縮可能なポリマー、圧縮可能なコポリマー、粘
稠な材料、圧力調節された水力流体で満たされたポリマー袋、及びそれらの組合
せから形成されることができる。工作物ホルダーは、任意に、圧縮の間に固定さ
れた位置に基板を保持するための真空チャックを包含することができる。 本発明は、基板上の誘電膜を平坦化又はパターン化する方法であって、 (a) 誘電膜前駆体を基板に適用し； (b) 請求項１記載の装置内で前記誘電膜を平坦化又はパターン化し； (c) 工程(b) の前、間又は後に前記誘電膜をゲル化させ；そして (d) 該誘電膜を硬化させる 工程を含んでなる方法も包含する。
【００１６】 本発明は、更に、上記の方法及び／又は装置のいずれかによって平坦化又はパ
ターン化される基板上の誘電膜も包含する。更には、本発明は、基板上の実質的
に平坦化されたナノポーラス誘電性シリカコーティングであって：ケイ素ベース
前駆体を含んでなる組成物を基板上に適用して前記基板上にコーティングを形成
し、そして (a) 該適用されたコーティングを任意にゲル化又はエージングする工程、 (b) 該コーティングを、平坦化物体、即ち、圧縮ツールと、該コーティングに
該物体の刻印を転写するのに十分な圧力で、接触させる工程、 (c) 該平坦化されたコーティングを該平坦化物体から分離する工程、及び (d) 前記平坦化されたコーティングを硬化させる工程 を含んでなる方法であって、工程(a) 〜(d) が、 (a) 、(b) 、(c) 及び(d) ； (a) 、(d) 、(b) 及び(c) ； (b) 、(a) 、(d) 及び(c) ； (b) 、(a) 、(c) 及び(d) ；及び (b) 、(c) 、(a) 及び(d) ； からなる群から選択される順序で行なわれる方法によって形成されるコーティン
グを包含する。 上記の方法がナノポーラスシリカ誘電膜に適用されるとき、工程(b) は、その
膜において望ましく低い誘電率を達成するのに要求されるナノメータースケール
の気孔の形成を実質的に減ずることなしに、そのコーティングにその物体の刻印
を転写するのに十分な圧力で行なわれることが留意されなければならない。
【００１７】
【好ましい態様の詳細な説明】
従って、基板及びデバイス上の誘電膜コーティングを平坦化しそしてそのコー
ティング上に有用な地形を刻印するための方法及び装置が、その方法により作製
されたデバイスと共に提供される。 本発明の範囲をより良く理解するために、“シリカ”という用語が用いられる
ときに“ＳｉＯ2 ”官能基が具体的に挙げられなければ、例えば、ナノポーラス
誘電膜に関連して本明細書で使用される“シリカ”という用語は、有機又は無機
のガラスベース材料、例えば、１又はそれを越えるケイ素ベース誘電性前駆体を
含有するあらゆる適する出発原料から本発明方法によって調製された誘電膜を意
味するように意図されることが理解されるべきである。本明細書における単数の
用語は、そのように限定されることが意図されておらず、適切な場合には、複数
をも包含することが理解されるべきである。例えば、本発明の例示的方法は、１
枚の“膜”に適用されかつそれを製造するものとして記載されることができるが
、説明され、例示され、そして特許請求される方法により、所望により複数の膜
が製造されてもよい。
【００１８】 更に、“エージング”という用語は、基板上に堆積後の組み合わされたシリカ
ベース前駆体組成物の、例えば、水及び／又は酸又は塩基触媒への暴露により誘
発されるゲル化又は重合を意味する。ゲル化は、場合により、泡状の、即ち、ナ
ノポーラスの誘電膜を形成するように選択された前駆体、及び／又はナノポーラ
ス誘電膜に適用される。ゲル化は、上記の架橋化及び／又は溶媒の蒸発によって
達成されることができる。 “硬化”という用語は、ゲル化後の、典型的には、熱の適用による膜の固化及
び乾燥を意味する。とはいえ、あらゆる他の当該技術分野で公知の形態の硬化、
例えば、電子ビーム、紫外線照射、及びそれらに類したものの形態のエネルギー
の適用によるものが用いられてもよい。 本明細書における“剤”という用語は、特に断らない限り“試薬”という用語
と同義語であることが考慮されるべきである。
【００１９】 更に、本明細書で提供される堆積は、一般的には、例示されるナノポーラスシ
リカ膜のような泡状誘電性材料を調製及び平坦化するか又はその上にパターンを
浮き立たせるために用いられる方法及び装置を説明するものであるが、当業者は
、ここで提供される方法及び組成物が、場合により他の基板表面に適用され得る
こと、及び、例えば、ナノポーラスシリカカ誘電膜及び有機ポリマーベース誘電
膜を包含する他の平坦化材料が用いら得ることを容易に理解するであろう。 加えて、“平らな”及び“平坦な”という用語は、特に断らない限り、本明細
書で使用されるときは同じ意味である。これら用語が本発明方法によって製造さ
れた誘電膜に関連して用いられるときは、その膜が所望の度合いの平坦さを有す
ることを示している。
【００２０】 何の反する明言もされなければ、本明細書での“平坦化物体”及び／又は“平
坦化表面”への言及は、単純な平面、一組の２又はそれを越える平坦領域、及び
／又はナノポーラスシリカ膜上に浮き立たされるか又は刻印されるあらゆる他の
適するパターンを含む、あらゆる有用な地形を有する物体又は表面を包含するこ
とが意図されている。 加えて、あらゆる適する当該技術分野で公知の物体が、プラスチック又は可鍛
性誘電膜表面を、地形的パターン、即ち、１又はそれを越える平坦な刻印で浮き
立たせるか又は刻印するための平坦化物体又は圧縮ツールとして使用されること
ができる。平坦化物体は、光学的フラットのような少なくとも１つの平らな表面
を有することができ、そして、ドラム、ローラー又はより複雑な曲がった表面を
含む、その寸法方向の１つにおいて曲がった接触表面を有する。かくして、曲が
った表面を有する平坦化物体について、そのような曲がった表面と処理されるべ
き表面の間の接触がローリング様式又は回転様式で達成されることが理解される
であろう。加えて、平坦化物体は、典型的には、本発明による圧縮工程を行なう
ために必要な機械力を提供するために、あらゆる当該技術分野で公知のプレス機
又はローラーデバイスに取り込まれることが理解されるであろう。
【００２１】 広く言えば、基板コーティングは、適用された誘電膜のエージング及び／又は
硬化の前、間又は後に平坦化物体と接触されることができる。適用された膜又は
コーティングは、望まれるフィーチャー、例えば、シリカ誘電膜のナノポーラス
スケールの気孔構造、の形成に害を与えたりそれを阻止したりしない、平らな刻
印を受け入れるだけの十分な可塑性又は柔軟性を有することが要求されるだけで
ある。 本発明によって提供される平坦化方法及び装置は、場合により、改善された機
械的特性、例えば、平坦化されていない膜に比べて高い凝集強さ、モジュラス、
又は接着性という追加の恩恵を提供することができるので、場合により、表面疎
水性を増大させるための硬化後表面修飾の必要性を無くすることができる、シー
ルされた膜表面を有するナノポーラス誘電性シリカ膜を提供することができるこ
とも理解されるであろう。
【００２２】 Ａ．誘電膜を調製する方法 誘電膜、例えば、インターレベル誘電性コーティングは、スピンコーティング
、浸漬コーティング、ブラッシング、ローリング、噴霧を包含するあらゆる当該
技術分野で公知の方法により及び／又は化学蒸着によって基板に適用される適す
る前駆体から調製される。前駆体は、有機ポリマー前駆体、ケイ素ベース前駆体
及び／又はそれらの組合せであることができる。次いで、そのコーティングは、
誘電性コーティングの所望のタイプ及びコンシステンシーを達成するように加工
される。その加工工程は、選択された前駆体及び望まれる最終製品に適切である
ように選択される。 典型的には、ナノポーラスシリカ誘電膜を包含するケイ素ベース誘電膜は、適
するケイ素ベース誘電性前駆体、例えば、１又はそれを越える溶媒及び／又は他
の成分とブレンドされたスピンオンガラス（ＳＰＧ）材料から調製される。誘電
性前駆体は、例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング、ブラッシング、
ローリング、噴霧、及び／又は化学蒸着を包含するがそれらに限定されないあら
ゆる当該技術分野で公知の方法によって、平坦化されるべき表面に適用される。
誘電膜を形成するため基礎材料を適用する前に、基板表面は、任意に、標準的な
当該技術分野で公知の清浄化方法によって、コーティングの準備をされることが
できる。
【００２３】 前駆体が基板表面に適用された後、コートされた表面は、平坦化物体、即ち、
圧縮ツールの形態の物体と、望まれるパターンを基板表面上の誘電性コーティン
グ又は誘電膜に転写するのに有効な時間及び圧力で接触される。 好ましくは、その物体の接触表面は、非粘着性剥離材料、例えば、テフロン（
登録商標）又はその機能的等価物で加工されているか又はコートされている。こ
れは、剥離材料の除去可能な膜又はシートの形態であることができる。また、剥
離材料は、圧縮ツール作用面上に直接の剥離コーティングとして提供されてもよ
い。この剥離材料又は剥離コーティングは、あらゆる当該技術分野で公知の液体
でも固体でもよい材料、例えば、フルオロカーボン、炭化水素、又は他の有機及
び／又は無機材料を包含することができる。
【００２４】 場合により、例えば、GortexTMから構成されるか又はそれを包含する剥離材料
は、選択的に透過性であるので、圧縮される表面への又は表面から離れる蒸気相
試薬、溶解ガス、反応生成ガス、及び／又は溶媒を通すことができる。有利なこ
とには、そのような選択的透過性膜は、平坦化された表面上又は表面内でのバブ
ル遺物の形成を阻止することができる。そのような選択的透過性非粘着表面は、
場合により、プレスされた表面上に望ましくないバブルの形成をもたらすかも知
れないガス又は蒸気を吸収及び／又は吸着するように選択された材料で置き換え
られてもアンダーコートされてもよい。別の選択肢では、圧縮ツールの接触表面
は、あらゆる過剰な蒸気又はガスの通気を可能にする１又はそれを越える開口部
又は流通口を組み込んでおり、そして剥離材料がその圧縮ツールの作用面上に存
在する。 処理された誘電膜の表面が仮定される望まれる形状を持つと、圧縮ツール及び
あらゆる非粘着性剥離材料はその誘電膜から分離されるが、一定の態様では、任
意の非粘着性剥離材料が、より長い時間のエージング又はゲル化を可能にするた
め、更なる膜加工を可能にするため、及び／又は更なる加工工程の間に新たに平
坦化される表面を保護するために、追加の時間だけ基板コーティング上に残って
もよい。
【００２５】 剥離材料が圧縮ツール作用面上のコーティングであるとき、その剥離コーティ
ングは、場合により溶解されても他の方法で中和されてもよく、これらは、平坦
化された膜からの圧縮ツールの分離を容易にする。１つの好ましい態様では、剥
離材料は、中和されると蒸気化する材料であることができる。そうすると、その
中和されたコーティングからの蒸気の拡散が、平坦化された膜から圧縮ツールを
押し離す助けとなる。この目的に適する蒸気化可能な剥離材料には、単に例とし
て、約５００〜約５０００の分子量を有するポリアルキレンオキシド、即ち、Ｐ
ＡＯが含まれる。これらタイプのポリマーは、その溶融状態（〜１００℃の融点
）で又は溶媒（水又はアルコールのようなもの）と共に、平坦化物体の作用面上
に、均一な薄膜にスピンコートされることができる。それらＰＡＯは、平坦化の
ための固い接触表面を可能にできるように、望ましくは室温で固体である。形成
又はゲル化又は両方を行なった後、ＰＡＯは、剥離のために溶融されても、それ
ら部材を離すことができる蒸気を形成するために蒸気化又は熱分解のいずれかを
行なうために更に加熱（＞１００℃）されてもよい。好ましいポリアルキレンオ
キシドポリマーには、単に例として、同じ一般的分子量範囲のポリエチレンオキ
シド及び／又はポリエチレングリコール、即ち、ＰＥＧが含まれる。 蒸気化することができる剥離材料の別の種類が、低〜中重量グリコール又はア
ルコールと配合されても依然として室温で固体化合物のままであるＰＥＧのよう
な通常は室温で固体である材料に組み合わされる。次いで、グリコール成分は、
容易に蒸気化されて、誘電膜からの平坦化フラットの剥離を可能にすることがで
きる。普通の石油ベースワックスも、類似の特性を有するので同じ機能を発揮す
ることができる。
【００２６】誘電膜のための前駆体 適する誘電膜の前駆体の例には、広く、取り込まれ又は適用された試薬、熱、
照射及びそれに類したもの、及び／又は種々の当該技術分野で公知のそれらの組
合せによる硬化を介して固化される、モノマー、モノマー混合物、オリゴマー、
及びオリゴマー混合物が含まれる。適する材料の他の例には、加熱により軟化さ
れてから冷却により再固化し得るポリマー溶融物のような固体材料が含まれる。
【００２７】誘電膜のための有機ベース前駆体 本発明の方法及び装置を使用して平坦化されたか又はパターンを浮き立たされ
たインターレベル誘電膜を形成するために場合により用いられることができる有
機ポリマー前駆体は周知であり、単に例として、例えば、参照によりその全体が
本明細書に組み込まれる米国特許第４，１１３，５５０号、第４，２１８，２８
３号、及び第４，４３６，５８３号により記載されたポリイミド前駆体が含まれ
る。好ましい有機誘電性前駆体には、単に例として、参照によりその全体が本明
細書に組み込まれる米国特許第４，９０８，０９６号に記載された、そのエーテ
ル部分の少なくとも半分中にビニルベンジル部分を含有するオリゴマー性フェノ
ール−ジアルデヒド縮合生成物のエーテル類が含まれる。他の好ましい有機ポリ
マーには、フッ素化及び非フッ素化ポリマー、特に、Honeywell International
Inc.から商品名 FLARETMで入手可能なフッ素化及び非フッ素化ポリ（アリールエ
ーテル）、及びそれらのコポリマー混合物が含まれる。ポリマー成分は、好まし
くは、その組成物の約１０〜約３０重量％の量で存在する。より好ましい範囲は
その組成物の約１５〜約３０重量％、最も好ましくは約１７〜約２５重量％であ
る。 エポキシ樹脂は、本発明で使用するのに適する誘電性前駆体の追加の例である
。適するエポキシ樹脂の一例は、Dow Chemical Co.から商業的に入手できるエポ
キシノボラック４３１である。この未硬化樹脂は、１００℃の温度で約１００ｃ
ｐの粘度を有する。その樹脂は、酸触媒の存在下で約１００℃の温度で硬化する
。適する酸触媒の例は、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムヘキサフル
オロアンチモネートである。
【００２８】誘電膜のためのケイ素ベース前駆体 好ましいケイ素ベース誘電性前駆体には、例えば、１９９８年４月３日に出願
された米国特許出願第０９／０５４，２６２号により教示された下記の式Ｉに従
うアルコキシシランを包含するオルガノシロキサンが含まれる。この米国出願の
開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２９】
【化２】
【００３０】 １つの態様では、式Ｉは、アルコキシシランであって、少なくとも２のＲ基が
独立にＣ1 〜Ｃ4 アルコキシ基であり、残りがある場合には、それらは、水素、
アルキル、フェニル、ハロゲン、及び置換フェニルからなる群から独立に選択さ
れるアルコキシシランである。この発明の目的のために、アルコキシという用語
には、室温に近い温度で加水分解により容易にケイ素から開裂されることができ
るあらゆる他の有機基が含まれる。Ｒ基は、エチレングリコキシ又はプロピレン
グリコキシ又はそれらに類したものであることができるが、好ましくは、全ての
４つのＲ基は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ又はブトキシである。最も好ま
しいアルコキシシランには、他を排除することなく、テトラエトキシシラン（Ｔ
ＥＯＳ）及びテトラメトキシシランが含まれる。以下に例示するように、部分加
水分解されて部分縮合された流動性アルコキシシラン組成物が用いられることが
できる。そのような前駆体は、Nanoglass TM K2.2(Honeywell International In
c., Advanced Microelectronic Materials) として商業的に入手可能である。
【００３１】 更なる選択肢では、例えば、特に前駆体が例えば参照によりその全体が本明細
書に組み込まれる１９９８年７月７日に出願された米国特許出願第０９／１１１
，０８３号により教示された化学蒸着により基板に適用されるときは、その前駆
体は、やはり式Ｉにより示されるが、代わって、アルキルアルコキシシランであ
って、少なくとも２のＲ基が独立にＣ1 〜Ｃ4 アルキルアルコキシ基であって、
そのアルキル基がＣ1 〜Ｃ4 アルキルでありそしてそのアルコキシ基がＣ1 〜Ｃ 6 アルコキシであるＣ1 〜Ｃ4 アルキルアルコキシ基、又はエーテル−アルコキ
シ基であり；残りがある場合には、それらは、水素、アルキル、フェニル、ハロ
ゲン、及び置換フェニルからなる群から独立に選択される。１つの好ましい態様
では、各々のＲが、メトキシ、エトキシ又はプロポキシである。別の好ましい態
様では、少なくとも２のＲ基がアルキルアルコキシ基であって、そのアルキル基
がＣ1 〜Ｃ4 アルキルでありそしてそのアルコキシ基がＣ1 〜Ｃ6 アルコキシで
ある。蒸気相前駆体についての更に別の好ましい態様では、少なくとも２のＲ基
が、式（Ｃ1 〜Ｃ6 アルコキシ) n （ｎは２〜６である）のエーテル−アルコキ
シ基である。
【００３２】 上記の米国特許出願第０９／１１１，０８３号は、化学蒸着のための好ましい
シリカ前駆体には、例えば、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、
テトライソプロポキシシラン、テトラ（メトキシエトキシ）シラン、テトラ（メ
トキシエトキシエトキシ）シランのようなアルコキシシランの組み合わせが含ま
れることも教示している。これらは、加水分解されてから縮合されて、シリカ、
メチルトリエトキシシランのようなアルキルアルコキシシラン、フェニルトリエ
トキシシランのようなアリールアルコキシシラン、及び膜にＳｉＨ官能基を生じ
させるトリエトキシシランのような前駆体を生成する４つの基を有する。テトラ
キス（メトキシエトキシエトキシ）シラン、テトラキス（エトキシエトキシ）シ
ラン、テトラキス（ブトキシエトキシエトキシ）シラン、テトラキス（２−エチ
ルエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシエトキシ）シラン、及びテトラキス
（メトキシプロポキシ）シランが、本発明に特に有用である。加えて、部分加水
分解、部分縮合及び部分重合されたこれらの誘導体も、この発明に使用されるこ
とができる。この発明に有用な他の前駆体には、熱又は光への暴露により架橋す
ることができる前駆体が含まれる。一般に、それら前駆体は、室温で気体であっ
ても液体であっても固体であってもよい。
【００３３】 他の好ましい態様では、ケイ素ベース誘電性前駆体は、参照によりその全体が
本明細書に組み込まれる１９９８年４月３１日に出願された米国特許出願第６０
／０９８，５１５号により教示された、シルセスキオキサンポリマー、式〔（Ｈ
ＳｉＯ1.5)x Ｏy 〕n を有するハイドロゲンシロキサン、式（ＨＳｉＯ1.5)n を
有するハイドロゲンシルセスキオキサン、及び式〔（ＨＳｉＯ1.5)x Ｏy （ＲＳ
ｉＯ1.5)z 〕n 、〔（ＨＳｉＯ1.5)x （ＲＳｉＯ1.5)y 〕n 及び〔（ＨＳｉＯ1. 5 )x Ｏy （ＲＳｉＯ1.5)z 〕n を有するハイドロオルガノシロキサンを包含する
がそれらに限定されない、１又はそれを越える追加のポリマーから選択されるこ
とができる。これらポリマーの各々の式において、ｘは約６〜約２０であり、ｙ
は１〜約３であり、ｚは約６〜約２０であり、ｎは１〜約４，０００であり、そ
して各々のＲは独立にＨ、Ｃ1 〜Ｃ8 アルキル又はＣ6 〜Ｃ12アリールである。
重量平均分子量は、約１，０００〜約２２０，０００であることができる。好ま
しい態様においては、ｎは約１００〜約８００であり、これは約５，０００〜約
４５，０００の分子量をもたらす。より好ましくは、ｎは約２５０〜約６５０ア
ルコキシ基であり、これは約１４，０００〜約３６，０００の分子量をもたらす
。かくして、有用なケイ素ベースポリマーには、他を排除することなく、ハイド
ロゲンシロキサン、ハイドロゲンシルセスキオキサン、ハイドロゲンメチルシロ
キサン、ハイドロゲンエチルシロキサン、ハイドロゲンプロピルシロキサン、ハ
イドロゲンブチルシロキサン、ハイドロゲン tert-ブチルシロキサン、ハイドロ
ゲンフェニルシロキサン、ハイドロゲンメチルシルセスキオキサン、ハイドロゲ
ンエチルシルセスキオキサン、ハイドロゲンプロピルシルセスキオキサン、ハイ
ドロゲンブチルシルセスキオキサン、ハイドロゲン tert-ブチルシルセスキオキ
サン、ハイドロゲンフェニルシルセスキオキサン、及びそれらの混合物、並びに
列挙するにはあまりに多い他のものが含まれる。
【００３４】 更に好ましい態様では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる１９９
８年８月２７日に出願された米国特許出願第６０／０９８，０６８号により教示
されたシリカ前駆体も、基板への反応生成物の適用前に一定の多官能性シラン試
薬を反応させることにより形成されることができる。例えば、そのような前駆体
は、多官能性、例えば三官能性のシラン前駆体を、四官能性シラン前駆体と反応
させてから、その反応生成物を基板上に堆積させることによって形成される。 望ましい多官能性アルコキシシランは、式II： Ａn −ＳｉＨm 式II 〔式中、Ａは、独立に、アルコキシ（Ｏ−Ｒ）（Ｒはアルキル又はアリールから
なる群から独立に選択される有機基であり、ｎは１〜３の整数であり、ｍは１〜
３の整数であり、そしてｍとｎの合計が４である。〕 を有する群から選択される。
【００３５】 本発明の方法に用いられる四官能性アルコキシシランは、好ましくは、式： Ａ4 −Ｓｉ 式III 〔式中、各々Ａは、独立に、アルコキシ（Ｏ−Ｒ）（Ｒはアルキル又はアリール
からなる群から独立に選択される有機基である。〕 を有する。 本発明の更なる側面では、上記のアルコキシシラン化合物は、全体が又は部分
的に、アセトキシ及び／又はハロゲンベース脱離基を有する化合物によって置き
換えられてもよい。例えば、前駆体化合物は、アセトキシシラン化合物のような
アセトキシ（ＣＨ3 ＣＯ−Ｏ−）及び／又はハロゲン化化合物、例えば、ハロゲ
ン化シラン化合物、及び／又はそれらの組合せであってもよい。ハロゲン化前駆
体については、そのハロゲンは、例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉであり、そして一定の
側面では、場合によりＦを含む。 誘電膜を形成するのに有用な低有機含量アルコキシシランには、炭素含有置換
基が約４０モル％未満の量で存在する、以下の式IV〜VII のアルコキシシランが
含まれる。
【００３６】
【化３】 〔ＨＳｉＯ1.5 〕n 〔ＲＳｉＯ1.5 〕m 式IV 〔Ｈ0.4-1.0 ＳｉＯ1.5-1.8 〕n 〔Ｒ0.4-1.0 ＳｉＯ1.5-1.8 〕m 式Ｖ 〔Ｈ0-1.0 ＳｉＯ1.5-2.0 〕n 〔ＲＳｉＯ1.5 〕m 式VI 〔ＨＳｉＯ1.5 〕x 〔ＲＳｉＯ1.5 〕y 〔ＳｉＯ2 〕z 式VII
【００３７】 式中、ｎとｍの合計又はｘ、ｙ及びｚの合計は、約８〜約５，０００であり、
そして、ｍとｙは、炭素含有置換基が約４０モル％未満の量で存在するように選
択される。Ｒは、置換及び未置換の直鎖状及び分枝状のアルキル基、シクロアル
キル基、置換及び未置換のアリール基、及びそ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、出発原料の量の比率によって変動す
る。好ましい態様において、炭素含有置換基のモルパーセントは、約１５〜約２
５モルパーセントである。これらポリマーは、参照により本明細書に組み込まれ
る１９９８年３月２０日に出願れた米国特許出願第０９／０４４，８３１号に十
分詳細に説明されている。適する低有機含量ポリマー前駆体は、ＬＯＳＰTM(Hon
eywell International Inc., Santa Clara, California) として商業的に入手可
能である。
【００３８】 誘電膜を形成するのに有用な高有機含量アルコキシシランには、炭素含有置換
基が約４０モル％又はそれを越える量で存在する、以下の式のアルコキシシラン
が含まれる。これらポリマーは、参照により本明細書に組み込まれる１９９８年
３月２０日に出願された米国特許出願第０９／０４４，７９８号に十分に説明さ
れている。そのような化合物は、式VIII〜Ｘを有する。
【００３９】
【化４】 〔ＨＳｉＯ1.5 〕n 〔ＲＳｉＯ1.5 〕m 式VIII 〔Ｈ0.4-1.0 ＳｉＯ1.5-1.8 〕n 〔Ｒ0.4-1.0 ＳｉＯ1.5-1.8 〕m 式IX 〔Ｈ0-1.0 ＳｉＯ1.5-2.0 〕n 〔ＲＳｉＯ1.5 〕m 式Ｘ
【００４０】 式中、ｎとｍの合計は、約８〜約５，０００であり、そして、ｍは、炭素含有
置換基が約４０モル％又はそれを越える量で存在するように選択される；及び
【００４１】
【化５】 〔ＨＳｉＯ1.5 〕x 〔ＲＳｉＯ1.5 〕y 〔ＳｉＯ2 〕z 式XI
【００４２】 式中、ｘ、ｙ及びｚの合計は、約８〜約５，０００であり、そして、ｙは、炭
素含有置換基が約４０モル％又はそれを越える量で存在するように選択される。
Ｒは、置換及び未置換の直鎖状及び分枝状のアルキル基、シクロアルキル基、置
換及び未置換のアリール基、及びそ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、出発原料の量の比率によって変動する。適する
高有機含量ポリマー前駆体は、ＨＯＳＰTM(Honeywell International Inc., San
ta Clara, California) として商業的に入手可能である。
【００４３】 構造IV〜IXのポリマーは、少なくとも１種のオルガノトリハロシランの溶液を
ヒロリドトリハロシランと混合し、その混合物を、非極性溶媒と極性溶媒の両方
を含む２元相溶媒と混合し、その２元相溶媒とトリハロシラン混合物に触媒を添
加し、かくして２元相反応混合液を提供し、その２元相反応混合液を反応させて
オルガノヒロリドシロキサンを生成させ、そしてそのオルガノヒロリドシロキサ
ンをその２元相溶媒系の非極性部分から回収することにより調製されることがで
きる。これらポリマーの調製に関する追加の情報は、参照により本明細書に組み
込まれる１９９９年６月９日に出願された米国特許出願第０９／３２８，６４８
号により提供される。 一般に、上記の基礎材料又は誘電膜前駆体については、ポリマー成分は、好ま
しくは、その組成物の約１０〜約５０重量％の量で存在する。より好ましい範囲
はその組成物の約１５〜約３０重量％、最も好ましくは約１７〜約２５重量％で
ある。好ましいシロキサン材料は、例えば、Honeywell International Inc.から
商品名 Accuglass（登録商標）で商業的に入手可能である。
【００４４】基板 広く言って、本明細書に記載される“基板”には、本発明のナノポーラスシリ
カ膜がそれに適用され及び／又はその上に形成される前に形成されるあらゆる適
する組成物が含まれる。例えば、基板は、典型的には、集積回路又はそれに関連
するデバイスを製造するのに適するシリコンウェハーであり、ナノポーラスシリ
カ膜を形成する基礎材料が慣用的な方法、例えば、スピンコーティング、浸漬コ
ーティング、ブラッシング、ローリング、噴霧及び／又は化学蒸着という当該技
術分野で公知の方法、又は他の適する方法を包含するがそれらに限定されない方
法によりその基板上に適用される。ナノポーラスシリカ膜を形成するための基礎
材料の適用の前に、基板表面は、場合により、標準的な当該技術分野で公知の清
浄化方法によって、コーティングの準備がされる。
【００４５】 本発明に適する基板には、他を排除することなく、研磨された形態の、ガリウ
ム砒素（ＧａＡ）、シリコン、及び結晶質シリコン、ポリシリコン、非晶質シリ
コン、エピタキシャルシリコン、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）のようなシリコ
ンを含有する組成物、及びそれらの混合物のような半導体材料が含まれる。基板
表面は、典型的には、周知の平版印刷技術によって形成される、金属、酸化物、
窒化物又はオキシ窒化物の配線のような浮き上がった配線を任意のパターンを含
む。集積回路の導電体又は絶縁体を形成するそれら配線に適する材料には、シリ
カ、窒化ケイ素、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、タングステン及びオキシ窒化ケイ素が含まれる。その
ようなものは、典型的には、約２０マイクロメーター又はそれ未満、好ましくは
１マイクロメーター又はそれ未満、より好ましくは約０．０５〜約１マイクロメ
ーターの距離で相互に近接して離れている。基板表面の他の任意的フィーチャー
には、シリコンウェハーを空気中で加熱することにより形成される酸化物層、又
は、より好ましくは、例えば、プラズマ増進テトラエトキシシラン（ＰＥＴＥＯ
Ｓ）シラン酸化物及びそれらの組合せのような当該技術分野で認識されている材
料の化学蒸着によって形成されるＳｉＯ2 酸化物層のような酸化物層、並びに１
又はそれを越える先に形成されていたナノポーラスシリカ誘電膜が含まれる。
【００４６】 誘電膜は、そのような任意の諸電子表面フィーチャー、例えば、回路素子及び
／又は導電路、の間を覆い及び／又は横たわるように適用されることができる。
そのような任意の基板フィーチャーは、少なくとも１つの追加層内において本発
明のナノポーラスシリカ膜の上方に適用されることもできる。その結果、その下
方の誘電膜は、得られる集積回路の１又はそれを越えるか又は複数の電気的及び
／又は電子的に機能的な諸層を絶縁する役目を果たす。かくして、本発明による
基板は、場合により、多層及び／又は多成分集積回路の製造中に、本発明のナノ
ポーラスシリカ膜の上方に又はそれに隣接して形成されるシリコン材料を包含す
る。
【００４７】 Ａ．シリコンベース誘電性前駆体の基板への適用 ナノポーラスシリカ誘電膜を包含するシリコンベース誘電膜は、例えば、１９
９８年４月３日に出願された米国特許出願第０９／０５４，２６２号に詳細に記
載された方法に基づく方法を用いて、シリコンベース誘電性前駆体を基板上にコ
ーティングすることにより調製される。この米国出願の開示内容は、その全体が
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。米国特許出願第０９／０５４，
２６２号に記載された方法への修飾には、その膜材料を平坦化物体と接触させる
必要性によって任意に要求されるものが含まれる。 典型的には、ナノポーラスシリカ誘電膜は、例えば、前出の式Ｉにより示され
るような少なくとも１種のアルコキシシラン、溶媒組成物、任意成分の水及び任
意成分の触媒量の酸又は塩基から反応生成物を形成することにより調製される。
水は、そのアルコキシシランを加水分解するための媒質を提供するために含めら
れる。好ましくは、溶媒組成物は、少なくとも１種の相対的に高い揮発性の溶媒
と少なくとも１種の相対的に低い揮発性の溶媒とを含んでなる。
【００４８】 この反応生成物は、先に記載したように基板上に適用される。高い揮発性の溶
媒は、その反応生成物の堆積中及び堆積直後に蒸発する。その反応生成物は、そ
れがゲル層を形成するまで、加水分解されて縮合される。平坦化のためには、例
えば、高揮発性溶媒が蒸発して粘稠なコーティングを残した後であるが、硬化又
はエージングプロセスがそのコーティングを非柔軟性にするほど十分に進行する
前に、そのゲル層に、ある平らな表面が接触されることができる。 本発明の目的のために、“相対的に高い揮発性の溶媒”は、相対的に低い揮発
性の溶媒の温度を下回る温度、好ましくは有意に下回る温度で蒸発する溶媒であ
る。相対的に高い揮発性の溶媒は、好ましくは、約１２０℃又はそれ未満、好ま
しくは約１００℃又はそれ未満の沸点を有する。適する高揮発性溶媒には、他を
排除することなく、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノ
ール、ｎ−ブタノール及びそれらの混合物が含まれる。他の成分と適合性である
他の相対的に高い揮発性の溶媒組成物は、当業者によって容易に決められ得る。
【００４９】 本発明の目的のために、“相対的に低い揮発性の溶媒”組成物は、相対的に高
い揮発性の溶媒の温度を上回る温度、好ましくは有意に上回る温度で蒸発する組
成物である。相対的に低い揮発性の溶媒組成物は、好ましくは、約１７５℃又は
それより高い沸点、より好ましくは約２００℃又はそれより高い沸点を有する。
適する低揮発性溶媒組成物には、他を排除することなく、アルコール及び、エチ
レングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１
，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、２−メチルプロ
パントリオール、２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、１，
４−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、テトラエチレン
グリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、グリセロールのよう
なグリコール類を包含するポリオール及びそれらの混合物が含まれる。他の成分
と適合性である他の相対的に低い揮発性の溶媒組成物は、当業者によって容易に
決められ得る。 別の選択肢では、酸触媒が用いられ得る。適する酸は、硝酸、及び揮発性であ
る適合性の有機酸、即ち、得られる反応生成物からプロセス実行条件下で蒸発し
てその反応生成物中に不純物を導入しない有機酸である。
【００５０】 シラン成分、例えば、アルコキシシランは、好ましくは、ブレンド物全体の約
３〜約５０重量％の量で存在する。より好ましい範囲は約５〜約４５重量％であ
り、最も好ましいのは約１０〜約４０重量％である。 溶媒組成物は、好ましくは、ブレンド物全体の約２０〜約９０重量％の量で存
在する。より好ましい範囲は約３０〜約７０重量％であり、最も好ましいのは約
４０〜約６０重量％である。用いられる高揮発性溶媒のパーセンテージが大きい
ほど、得られる膜はより薄くなる。用いられる低揮発性溶媒のパーセンテージが
大きいほど、得られる多孔度がより大きくなる。 水のシラン成分に対するモル比は、好ましくは約０〜約５０である。より好ま
しい範囲は約０．１〜約１０であり、最も好ましくは約０．５〜約１．５である
。酸は、当業者が容易に決められる触媒量で存在する。好ましくは、酸のシラン
に対するモル比は、約０〜約０．２であり、より好ましくは約０．００１〜約０
．０５であり、最も好ましくは約０．００５〜約０．０２である。
【００５１】 調製されたシリコンベース誘電性前駆体は、次いで、基板上にコートされる。
その層は、比較的均一に適用される。基板は、例えば先に記載したようなあらゆ
る当該技術分野で公知の材料であることができるが、典型的な基板は、予めその
基板上に作製された１又はそれを越える半導体成分を任意に有する研磨された半
導体ウェハーである。 次いで、通常は高い揮発性の溶媒である溶媒がそのコーティングから少なくと
も部分的に蒸発される。このより揮発性の溶媒は、数秒又は数分で蒸発する。こ
の時点で、その膜は、シリカ前駆体とあまり揮発性でない溶媒との粘稠な液体と
なる。場合により、この工程を加速するために僅かに昇温させた温度を用いても
よい。そのような温度は、約２０〜約８０℃、好ましくは約２０〜約５０℃、よ
り好ましくは約２０〜約３５℃であってもよい。
【００５２】 次いで、コートされた基板は、密閉されたチャンバー内に入れられ、速やかに
減圧に引かれる。好ましい態様では、引かれたチャンバーの圧力は、約０．００
１〜約０．１トル又はそれより大きい。別の態様では、チャンバー圧力は、約０
．００１〜約７６０トル又はそれより大きくてもよい。典型的には、その圧力は
約２５０トルである。次いで、そのコーティングは、水蒸気及び塩基蒸気の両方
に同時に又は逐次的に曝される。この発明の目的のために、塩基蒸気にはガス状
塩基が含まれる。好ましくは、そのコーティングは、まず水蒸気に曝されてから
塩基蒸気に曝されるが、別の態様では、そのコーティングは、まず塩基蒸気に曝
されてから水蒸気に曝されてもよい。２種の暴露のうち第１のものは、チャンバ
ー内の圧力がその後に減圧のままになるように行なわれる。第２の暴露は、大気
圧、減圧又は加圧でも行なわれることができる。
【００５３】 好ましい態様において、コートされた基板が密閉チャンバー内に入れら、そし
てそのチャンバーが真空まで引かれた後、バルブが水溜め対して開放され、水蒸
気が速やかにそのチャンバーを満たす。水蒸気の分圧ＰH2O は、バルブが開けら
れている時間の長さ及び液体の水溜めが維持される温度によって制御される。水
の蒸気圧が低いので、水添加後のチャンバー圧は、周囲圧よりずっと低い。水蒸
気の添加中にチャンバー内で起こる圧力上昇は、水蒸気分圧の直接の指標である
。好ましい態様では、水蒸気暴露後の引かれたチャンバーの圧力は、約０．１〜
約１５０トル、好ましくは約１〜約４０トル、より好ましくは約５〜約２０トル
である。好ましい態様では、暴露中の水の温度は、約１０〜約６０℃、好ましく
は約１５〜約５０℃、より好ましくは約２０〜約４０℃である。好ましい態様で
は、暴露後の水の温度は、約１０〜約５０℃、好ましくは約１５〜約４０℃、よ
り好ましくは約２０〜約４０℃である。
【００５４】 水蒸気添加後、塩基蒸気がチャンバー内に加えられる。塩基付与後のチャンバ
ー圧は、大気圧を上回っても下回ってもよい。圧力が大気圧を上回るなら、その
チャンバーは、系の全体圧に耐えるように設計されなければならない。水蒸気の
ときのように、塩基の分圧は、塩基付与中の圧力上昇から直接知られる。チャン
バーは、初期チャンバーポンプダウンから残存している痕跡量の周囲ガスを除く
と塩基と水蒸気しか含有しないので、塩基と水の拡散速度は、引かれていない場
合よりもずっと速いので、重合速度の大きな増加、コートされた基板当たりの処
理時間の大きな低下、及びコートされた表面のより大きな均一性をもたらす。塩
基及び水蒸気は別々に添加されるので、それらの分圧は容易に測定され、そして
廃棄物が殆ど出ない。ウェハーが必要とするのを上回る蒸気だけが捨てられる。
水と塩基の添加の順序は逆にされてもよいが、塩基より先に水を添加するのが好
ましい。その蒸気圧がより低いからである。好ましい態様では、塩基蒸気の暴露
後の引かれたチャンバーの圧力は、約１００〜約２，０００トル、好ましくは約
４００〜約１，０００トル、より好ましくは約６００〜約８００トルである。好
ましい態様では、暴露中の塩基の温度は、約１０〜約６０℃、好ましくは約１５
〜約４０℃、より好ましくは約２０〜約３０℃である。好ましい態様では、塩基
暴露後のチャンバー内の温度は、約１０〜約５０℃、好ましくは約１５〜約４０
℃、より好ましくは約２０〜約４０℃である。
【００５５】 塩基蒸気に使用するのに適する塩基（即ち、アルカリ性試薬）には、他を排除
することなく、アンモニア、及び１級、２級及び３級のアルキルアミン、アリー
ルアミン、アルコールアミン、及び、約２００℃又はそれ未満、好ましくは１０
０℃又はそれ未満、より好ましくは２５℃又はそれ未満の沸点を有するそれらの
混合物のような非揮発性アミンが含まれる。好ましいアミンは、エージングのた
め、即ち、膜が平らな表面で刻印されている間の雰囲気を必要とせず、そして、
それらアミンには、例えば、モノエタノールアミン、テトラエチレンペンタアミ
ン、２−（アミノエチルアミノ）エタノール、３−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、３−アミノ−１，２−プロパンジオール、３−（ジエチルアミノ）−１
，２−プロパンジオール、ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランが含まれる。本発明の
方法に有用な追加のアミンには、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリ
メチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−プロピルアミン、テトラメチル水酸化ア
ンモニウム、ピペリジン、及び２−メトキシエチルアミンが含まれる。水中でプ
ロトンを受け入れるアミンの能力は、塩基定数Ｋb 及びｐＫb ＝−ｌｏｇＫb に
よって測定される。好ましい態様では、塩基のｐＫb は、約０未満から約９まで
であることができる。より好ましい範囲は約２〜約６であり、最も好ましくは約
４〜約５である。
【００５６】 好ましくは、水蒸気の塩基蒸気に対するモル比は、約１：３〜約１：１００、
好ましくは約１：５〜約１：５０、より好ましくは約１：１０〜約１：３０であ
る。 水蒸気は、アルコキシシランのアルコキシ基の継続的加水分解を起こし、そし
て、塩基は、加水分解したアルコキシシランの縮合を触媒し、そしてコーティン
グがゲル化して最終的にゲル強度が高まるまで分子量を増加させる役目を果たす
。次いで、その膜は、慣用的なやり方であまり揮発性でない溶媒の蒸発によって
乾燥される。この工程でコーティングを乾燥させるために高温が用いられてもよ
い。そのような温度は、約２０〜約４５０℃、好ましくは約５０〜約３５０℃、
より好ましくは約１７５〜約３２０℃であることができる。 場合により、例えば、溶媒リンス、疎水性を高めるための表面修飾、及びあり
ゆる他の当該技術分野で公知のプロセス工程を包含する追加のプレス工程が、必
要に応じて、形成されたナノポーラスシリカ誘電膜に適用されてもよい。
【００５７】 塩基添加後に所望の時間反応を行なった後、数秒から数分のオーダーで、チャ
ンバー圧が大気圧まで戻される。これは、窒素のような不活性ガスを加えてチャ
ンバーを開けるか又は真空源を介して塩基／水混合物を引いてから不活性ガスを
充填するか又は場合により空気のような非不活性ガスをチャンバーに通ずること
によって達成されることができる。 かくして、前駆体がウェハー上に堆積され、そしてより大きな揮発性の溶媒が
数秒かけて蒸発し続ける。そのウェハーは、周囲圧の密閉チャンバー内に入れら
れる。そのチャンバーは真空源に対して開放され、周囲ガスが引かれて、チャン
バー圧が水蒸気の分圧よりずっと下回るようになる。次工程では、水蒸気が加え
られてチャンバー圧が増加する。その工程中の圧力は、水の分圧（ＰH2O ）であ
る。この場合はアンモニアである塩基蒸気が、そのチャンバー内に導入され、重
合が開始される。この工程中の圧力上昇は、塩基の分圧（例えば、ＰNH3 ）であ
るので、アンモニア添加サイクルの終点におけるチャンバーの全圧は、水蒸気と
アンモニアの分圧の合計である。所望の時間が経過した後、チャンバー圧は、窒
素のような不活性ガスを満たすことにより周囲圧にまで上げられても、まず真空
にまで引かれた後に周囲圧に戻されてもよい。
【００５８】 その結果、相対的に高い多孔度の低誘電率のシリコン含有ポリマー組成物が基
板の表面上に生成する。このシリコン含有ポリマー組成物は、好ましくは約１．
１〜約３．５、より好ましくは約１．３〜約３．０、最も好ましくは約１．５〜
約２．５の誘電率を有する。このシリカ組成物の気孔サイズは、約１〜約１００
ｎｍ、より好ましくは約２〜約３０ｎｍ、最も好ましくは約３〜約２０ｎｍであ
る。このシリコン含有組成物の気孔を包含する密度は、約０．１〜約１．９ｇ／
ｃｍ3 、より好ましくは約０．２５〜約１．６ｇ／ｃｍ3 、最も好ましくは約０
．４〜約１．２ｇ／ｃｍ3 である。
【００５９】 Ｂ．誘電膜を製造する方法Ｍｉｄストリームに混合された基礎材料を適用することによる方法 別の好ましい態様では、ナノポーラスシリカ誘電膜は、易流動性成分前駆体試
薬の複数のストリームを混合することにより予備混合されたシリコンベース前駆
体組成物を基板にコートすることによって調製される。この態様では、ナノポー
ラスシリカ誘電膜は、基板上に、 (i) 例えば、アルコキシシラン組成物のようなシリコンベース前駆体又は基礎
材料のストリームを塩基含有触媒組成物のストリームと混合して混合組成物スト
リームを形成し、その混合組成物ストリームを基板の表面上に即座に堆積させ、
その混合組成物を水（いずれの順序でも同時でもよい）に暴露し、そしてその混
合組成物の硬化中にその膜を平坦化するか；又は (ii) 例えば、アルコキシシラン組成物のようなシリコンベース前駆体又は基礎
材料のストリームを水のストリームと混合して混合組成物ストリームを形成し、
その混合組成物ストリームを基板の表面上に即座に堆積させ、そしてその混合組
成物の硬化中にその膜を平坦化する ことにより形成される。
【００６０】 方法(i) 及び (ii) は、本発明の平坦化フィーチャーがないとはいえ、参照に
よりその全体が本明細書に組み込まれる１９９８年８月２７日に出願された米国
特許出願第０９／１４０，８５５号に詳細に記載されている。成分のストリーム
を混合することによるナノポーラスシリカ膜の調製の方法は、次のように、より
詳細に纏められる。米国特許出願第０９／１４０，８５５号に記載された方法へ
の修飾は、膜を平坦化物体と接触させる必要性によって場合により要求される修
飾である。 この方法の第１工程は、先に式Ｉについて説明したアルコキシシランのような
少なくとも１種の前駆体及び溶媒組成物の混合物の形態の基礎材料を調製するこ
とである。次いで、この混合物は、ストリームの形態で適する基板上に放出され
る。１つの好ましい態様では、アルコキシシラン組成物のストリームが水のスト
リームと混合されて、基板との接触の直前に混合組成物ストリームを形成する。
【００６１】 別の好ましい態様では、混合組成物ストリームは、アルコキシシラン組成物の
ストリームと塩基（即ち、アルカリ）含有触媒組成物、例えば、先に説明したア
ミン化合物のストリームとから形成される。この混合組成物ストリームが、その
後、基板の表面上に堆積される。場合により、混合組成物ストリームは、基板上
に堆積されて水蒸気雰囲気の形態の水に曝される。また、混合組成物ストリーム
は、基板への堆積の前に水に曝される。別の選択肢では、混合組成物ストリーム
は、水に曝されて同時に基板上に堆積される。これは、水ストリーム又は水蒸気
雰囲気の形態であることができる。堆積及び水暴露の後、その混合組成物は、平
坦化の間又は後に、硬化、エージング又は乾燥されることによって、その基板上
にナノポーラス誘電膜コーティングを形成することができる。
【００６２】 本法を行うために上記選択肢のいずれが選択されても、混合組成物ストリーム
の上記成分は、堆積の直前に基板の表面上の空間で互いに接触する。個々のスト
リームの合流点において、混合ストリームは、チュービング、配管、マニフォー
ルド及びそれらに類したものにより拘束されていない。これは、堆積前の成分間
の反応時間を最小にし、そして供給チューブの交差点内での反応を阻止する。 好ましくは諸成分は全て液体形態であり、それら液体成分を分散させるための
あらゆる適する装置が、例えば、本発明によるアルコキシシラン、水及び塩基組
成物の上記の混合ストリームを堆積するために使用されることができる。適する
装置には、例えば、シリンジポンプが含まれるが、当業者は、混合組成物ストリ
ームを形成するのに他のデバイスが使用され得ることを理解するであろう。その
ようなものには、他を排除することなく、コック、噴霧器、ホース、タンク、配
管、チューブ、及びそれらに類したものが含まれる。諸成分を混合するための、
滴下、噴出、流出、噴霧及びそれらに類したもののような種々の方法が使用され
得る。
【００６３】 この方法を行うための例示となる装置には、その方法が始まるまで別々の成分
を貯蔵するための別々の容器、例えば、タンクが含まれる。各々のタンクは、混
合ストリームが基板表面上に堆積されることができるために単一ストリームに混
合されるそれぞれの成分を放出するための対応する別々の放出管を有する。各々
の成分は、例えば、重力送入により及び／又は１又はそれを越えるポンプの作用
により、そのそれぞれの放出管から噴射される。当業者は、その装置は、対応す
る貯蔵タンクに加圧ガス又は空気圧を適用することによっても１又はそれを越え
る成分の噴射を提供できることを理解するであろう。各々の放出管を通る流れは
、任意に、各々の放出管の遠位末端とそのそれぞれのタンクの間に配置された１
又はそれを越える流れ制御バルブによって、及び／又は諸成分の流れに勢いをつ
けるためにポンプが用いられているときはそのポンプ作用の制御により調節され
る。諸成分が空気又はガス圧によって噴射されるなら、成分流は、その空気又は
ガス噴射剤の圧力を制御することにより、全体的に又は部分的に調節されること
ができる。
【００６４】 諸放出管は、それぞれの放出ストリームが一緒に合わさって混合組成物ストリ
ームを形成するように配置され、その混合組成物ストリームは、それを受けるよ
うに配置された基板の表面上に堆積される。場合により、各々の放出管は、他の
ストリームと十分に混ざる放出ストリームを形成するのに適した、形状の付いた
ノズル、例えば、スピナーノズル、又は１又はそれを越える開口部から形成され
たノズル、例えば、シャワーヘッドの類似物を含むこともできる。当業者は、あ
らゆる提供されるノズルの寸法、及び／又は各々の放出管の放出末端が、任意の
ストリーム接触、混合、及び得られる混合組成物ストリームの基板上への拡散を
確実に行うために、例えば、本法が行われる速度、反応速度、及びそれぞれの成
分の粘度に依存して、各々のストリームの圧力及び流速の調節を助けるように容
易に修飾されることができるを理解するであろう。
【００６５】 基板上にナノポーラス誘電膜を形成するための種々の方法が、この方法に用い
られ得る。２成分法については、それら成分は、例えば、必要とされるまで別々
のタンクに貯蔵されたアルコキシシラン組成物及び水であっても、また、水成分
の代わりに塩基含有触媒組成物であってもよい。 ３成分法については、装置は、各々が３成分、例えば、それぞれアルコキシシ
ラン組成物、塩基含有触媒組成物、及び水のうち１成分を放出するための対応す
る放出管を有する３つの別々のタンクを有することができる。選択された方法に
ついて追加の成分を送り出すために必要なら、追加の貯蔵タンク及び放出管が加
えられてもよい。 例えば、混合ストリームがアルコキシシラン組成物と塩基触媒から形成される
ときは、その混合ストリームは、水蒸気雰囲気を包含する密閉環境中に置かれた
基板上に堆積されることができる。その密閉環境は、適するチャンバー又は基板
と蒸気成分を含有することができる密閉容器によって形成されることができる。
その密閉容器は、成分放出管のための入口と出口を有するであろう。好ましくは
、装置のその密閉容器部分は、蒸気、ガス−蒸気混合物、又は場合によりその密
閉容器内で蒸気に変換される液体を入れるための、場合によりバルブが付いた追
加の入口も含むだろう。
【００６６】 例えば、上記の２成分混合ストリームでは、その装置は、上記で概説したよう
に構築されるであろうが、水蒸気の供給源の追加部材、例えば、蒸発びん又はチ
ャンバーが提供され、その蒸発びんは、好ましくは水の蒸気化を促進するための
熱源及び場合によりその水蒸気を密閉容器に運ぶための流動空気又は不活性ガス
の供給源を包含する。基板の密閉容器で、この装置は、その密閉容器内に入れら
れた基板の表面上への堆積の間又は後に、混合組成物ストリームを水に曝すよう
に作動する。その密閉容器は、場合により、未反応水蒸気及び／又は他の未反応
成分の通気及び／又は再循環を可能にする出口も包含するであろう。 有用なアルコキシシランには、先に式Ｉに関して定義されたものが含まれる。
やはり先に定義したように、好ましいアルコキシシランには、他を排除すること
なく、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び及びテトラメトキシシランが含ま
れる。
【００６７】 基礎成分、例えば、アルコキシシランのための溶媒組成物は、好ましくは、相
対的に高い揮発性の溶媒又は相対的に低い揮発性の溶媒又は相対的に高い揮発性
の溶媒と相対的に低い揮発性の溶媒の両方を含んでなる。通常は高揮発性溶媒で
ある溶媒は、基板上への堆積直後に少なくとも部分的に蒸発する。この部分的乾
燥は、第１溶媒又は溶媒の一部が去った後の材料の低い粘度のために、本発明の
追加の平坦化工程がなくても、より良好な平坦さをもたらす。このより揮発性の
溶媒は、数秒又は数分で蒸発する。場合により、この工程を加速するために僅か
に昇温させた温度を用いてもよい。そのような温度は、好ましくは約２０〜約８
０℃、より好ましくは約２０〜約５０℃、最も好ましくは約２０〜約３５℃であ
る。 “相対的に高い揮発性の溶媒”及び“相対的に低い揮発性の溶媒組成物”とい
う表現の意味は、先にセクションＡで定義した通りである。
【００６８】 アルコキシシラン成分は、好ましくはブレンド物全体の約３〜約５０重量％、
より好ましくは約５〜約４５重量％、最も好ましくは約１０〜約４０重量％の量
で存在する。 アルコキシシラン前駆体組成物の溶媒成分は、好ましくは、ブレンド物全体の
約２０〜約９０重量％、より好ましくは約３０〜約７０重量、最も好ましくは約
４０〜約６０重量％の量で存在する。高揮発性溶媒及び低高揮発性溶媒の両方が
存在するときは、高揮発性溶媒成分は、ブレンド物全体の約２０〜約９０重量％
、より好ましくは約３０〜約７０重量、最も好ましくは約４０〜約６０重量％の
量で存在する。高揮発性溶媒及び低高揮発性溶媒の両方が存在するときは、低揮
発性溶媒成分は、ブレンド物全体の約１〜約４０重量％、より好ましくは約３〜
約３０重量、最も好ましくは約５〜約２０重量％の量で存在する。
【００６９】 塩基含有触媒組成物は、塩基、又は塩基＋水、又は塩基＋有機溶媒、又は塩基
＋水と有機溶媒の両方を含有する。塩基は、当業者によって容易に決められる触
媒量で存在する。好ましくは、塩基のシランに対するモル比は、約０〜約０．２
、より好ましくは約０．００１〜約０．５、最も好ましくは約０．００５〜約０
．０２である。水は、アルコキシシランを加水分解するための媒質を提供するた
めに含められる。水のシランに対するモル比は、好ましくは約０〜約５０、より
好ましくは約０．１〜約１０、最も好ましくは約０．５〜約１．５である。塩基
含有触媒組成物に適する溶媒には、高揮発性溶媒として上に挙げたものが含まれ
る。最も好ましい溶媒は、エタノール及びイソプロパノールのようなアルコール
である。 暴露中の水の温度は、好ましくは約１０〜約６０℃、より好ましくは約１５〜
約５０℃、最も好ましくは約２０〜約４０℃である。暴露中の塩基の温度は、好
ましくは約１０〜約６０℃、より好ましくは約１５〜約４０℃、最も好ましくは
約２０〜約３０℃である。
【００７０】 適する塩基には、他を排除することなく、アンモニア、及び１級、２級及び３
級のアルキルアミン、アリールアミン、アルコールアミン、及び、少なくとも約
−５０℃、より好ましくは少なくとも約５０℃、最も好ましくは少なくとも約−
１５０℃の好ましい沸点を有するそれらの混合物のようなアミンが含まれる。先
に挙げたものに加えて、適するアミンには、アルコールアミン、アルキルアミン
、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｎ−
プロピルアミン、テトラメチル水酸化アンモニウム、ピペリジン、２−メトキシ
エチルアミン、モノ、ジ若しくはトリエタノールアミン、及びモノ、ジ若しくは
トリイソプロパノールアミンも含まれる。 混合組成物は、あまり揮発性でない溶媒の蒸発のような慣用的なやり方で硬化
されても、エージングされても、乾燥されてもよい。コーティングを硬化、エー
ジング又は乾燥させるために高温が用いられてもよい。そのような温度は、好ま
しくは約２０〜約４５０℃、より好ましくは約５０〜約３５０℃、最も好ましく
は約１７５〜約３２０℃である。
【００７１】 その結果、相対的に高い多孔度の低誘電率のシリコン含有ポリマー組成物が基
板上に生成する。このシリコン含有ポリマー組成物は、好ましくは約１．１〜約
３．５、より好ましくは約１．３〜約３．０、最も好ましくは約１．５〜約２．
５の誘電率を有する。このシリカ組成物の気孔サイズは、約１〜約１００ｎｍ、
より好ましくは約２〜約３０ｎｍ、最も好ましくは約３〜約２０ｎｍである。こ
のシリコン含有組成物の気孔を包含する密度は、約０．１〜約１．９ｇ／ｃｍ3 、より好ましくは約０．２５〜約１．６ｇ／ｃｍ3 、最も好ましくは約０．４〜
約１．２ｇ／ｃｍ3 である。
【００７２】 Ｃ．膜形成法方法の変法 ナノポーラスシリカ誘電膜を作製するための上記方法への変法及び修飾は、多
くの米国特許出願に記載されているので、本発明を実施するに際して任意に利用
することができる。 例えば、上記の方法は、両方とも１９９８年３月２５日に出願された米国特許
出願第０９／０４６，４７３号及び第０９／０４６，４７５号により開示された
ような、少なくとも２種の異なる密度の領域、即ち、相対的に高い密度と相対的
に低い密度の隣接領域を有する膜を製造することにより修飾されることができる
。なお、これら出願の開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ
る。
【００７３】 第２の変法では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる１９９８年４
月３日に出願された米国特許出願第０９／０５４，２６２号により開示されてい
るように、少なくとも１種のアルコキシシランを溶媒組成物及び場合により水と
ブレンドし、そのブレンド物を半導体基板に適用し、そして逐次的にその基板を
大気圧を下回る圧力で水蒸気及び塩基蒸気にいずれかの順序で曝すことにより、
水と塩基の蒸気の混合効率が改善される。 第３の変法では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、両方とも１
９９８年７月７日に出願された米国特許出願第０９／１１１，０８１号及び第０
９／１１１，０８２号により開示されているように、水に混和性のＣ1 〜Ｃ4 ア
ルキレングリコールのＣ1 〜Ｃ4 アルキルエーテルとアルコキシシランとを含む
相対的に低い揮発性の溶媒組成物から前駆体混合物が形成される。
【００７４】 第４の変法では、例えば、式Ｉ及び好ましいシリカ種の関連する列挙により上
で定義されたシリカ前駆体が、任意の補助溶媒と共にその蒸気相から基板上に堆
積されて、液体様の膜を形成する。更なる詳細が、参照によりその全体が本明細
書に組み込まれる１９９８年７月７日に出願された米国特許出願第０９／１１１
，０８３号により提供される。 第５の変法では、水平に配置された平らな基板であって、開放された上面切片
とその上面を閉鎖するための取り外し可能なカバーを有するカップ内の中央に保
持された基板の上にスピン堆積された液体アルコキシシラン前駆体から、均一な
ナノポーラス誘電膜が形成されることができる。 採石シリカ例えば、式Ｉ及び好ましいシリカ種の関連する列挙により上で定義さ
れたシリカ前駆体が、任意の補助溶媒と共にその蒸気相から基板上に堆積されて
、液体様の膜を形成する。更なる詳細が、参照によりその全体が本明細書に組み
込まれる１９９８年７月７日に出願された米国特許出願第０９／１１１，０８３
号により提供される。更なる詳細が、参照によりその全体が本明細書に組み込ま
れる１９９８年８月６日に出願された米国特許出願第６０／０９５，５７３号に
より提供される。
【００７５】 第６の変法では、アルコキシシラン、酸、及び高揮発性溶媒と低揮発性溶媒と
を含有する溶媒組成物から、前駆体組成物が形成される。相対的に高い揮発性の
溶媒が蒸発し、低揮発性溶媒がその前駆体組成物から部分的に蒸発する。更なる
詳細が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる１９９９年１月２１日に
出願された米国特許出願第０９／２３４，６０９号により提供される。 第７の変法では、誘電膜を含む適する基板が、その基板を約３５０℃又はそれ
を越える温度に少なくとも３０秒間加熱することにより、実質的に酸素のない環
境で処理される。更なる詳細が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる
１９９８年８月３１日に出願された米国特許出願第６０／０９８，５１５号によ
り提供される。
【００７６】 第８の変法では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる１９９８年８
月２７日に出願された米国特許出願第０９／１４１，２８７号により記載されて
いるように、少なくとも１種のアルコキシシラン、有機溶媒組成物、水、及び任
意成分の塩基触媒の組み合わせを包含する実質的に均一なアルコキシシランゲル
組成物が基板上に形成される。その基板は、そのゲル組成物を縮合させるために
有機溶媒蒸気雰囲気内で加熱された後で硬化される。 第９の変法では、前駆体の化学蒸着を介して基板上にナノポーラスシリカ誘電
性コーティングが形成される。次いで、参照によりその全体が本明細書に組み込
まれる１９９８年７月７日に出願された米国特許出願第０９／１１１，０８３号
により記載されているように、堆積された前駆体は、ゲル化剤、例えば、水蒸気
、及び酸と塩基のいずれかの蒸気に曝され、そして、乾燥されて相対的に高い多
孔度の低誘電率のシリコン含有ポリマー組成物が基板の上に形成される。
【００７７】 D.表面変性試薬及び方法 通常、シリカ- ベースの材料、たとえば本明細書中に記載するアルコキシシロ
キサン類は、シラノール基を含有する細孔構造体の表面などの表面をもつナノポ
ーラス膜を形成する。シラノール類及び空気から吸収することができる水は、電
界中で高度に分極化可能であるので、膜の誘電率を上昇させるだろう。シラノー
ル類及び水を実質的に含まないナノポーラス膜を製造するには、有機試薬、則ち
表面変性試薬、たとえばヘキサメチルジシラザンまたはメチルトリアセトキシシ
ランを場合により膜の細孔内に導入する。かかるシリル化試薬は細孔表面上でシ
ラノール類と反応して、有機の疎水性キャッピング基、たとえばトリメチルシリ
ル基を付加する。かくして、かかる表面シラノール基を生成しない上記の多官能
性ベース材料を使用するか、または遊離の表面シラノール基をシリル化するため
に追加の処理工程を実施するのが望ましいことが知見された。
【００７８】 疎水性、低誘電率のナノポーラス・シリカ膜を製造するための多くの表面変性
試薬及び方法は、たとえば、本明細書中、その開示全体が参照として含まれる、
1998年８月27日にいずれも出願された共同所有の米国特許出願番号第60/098,068
号及び同第09/140,855号、1999年１月21日にいずれも出願された同第09/234,609
号及び同第09/235,186号に記載されてきた。
【００７９】 好ましい一表面変性剤は、式XII(１〜7)：(1)R3SiNHSiR3 、(2)Rx SiCly 、(3
)Rx Si(OH)y 、(4)R3SiOSiR3、(5)Rx Si(OR)y 、(6)Mp Si(OH)[4-p] 、及び／ま
たは(7)Rx Si(OCOCH3)y 並びにこれらの組合せ[ 式中、ｘは１〜３の範囲の整数
であり、ｙは、Y=4 −x であるような１〜３の範囲の整数であり、ｐは２〜３の
範囲の整数であり；Ｒはそれぞれ独立して水素及び疎水性有機部分から選択され
；Ｍはそれぞれ独立して疎水性有機部分から選択され；Ｒ及びＭは同一または異
なっていてもよい] からなる群から選択される式を持つ化合物である。Ｒ及びＭ
基は好ましくは、アルキル、アリール及びその組合せからなる有機部分の群から
独立して選択されるのが好ましい。このアルキル部分は置換または非置換であり
、直鎖アルキル、分岐アルキル、環式アルキル及びそれらの組合せ[ ここで、前
記アルキル部分は、C1〜約C18 のサイズを変動する] からなる群から選択される
。このアリール部分は置換または非置換であり、C5〜約C18 のサイズを変動する
。好ましくは、この表面変性剤は、アセトキシシラン、またはたとえばモノマー
化合物、たとえばアセトキシトリメチルシラン、アセトキシシラン、ジアセトキ
シジメチルシラン、メチルトリアセトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラ
ン、ジフェニルジアセトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメ
トキシシラン、2-トリメチルシロキシペント-2- エン-4- オン、n-( トリメチル
シリル) アセトアミド、2-( トリメチルシリル) 酢酸、n-( トリメチルシリル)
イミダゾール、トリメチルシリルプロピオレート、トリメチルシリル( トリメチ
ルシロキシ)-アセテート、ノナメチルトリシラザン、ヘキサメチルジシラザン、
ヘキサメチルジシロキサン、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール、ト
リフェニルシラノール、t-ブチルジメチルシラノール、ジフェニルシランジオー
ル及びその組合せである。最も好ましい表面変性剤は、ヘキサメチルジシラザン
である。この表面変性剤は、好適な溶媒、たとえばアセトンと混合して、蒸気ま
たは液体の形態でナノポーラス・シリカ表面に適用して、次いで乾燥する。
【００８０】 追加の表面変性剤としては、上記の如く、本明細書中、その全体が参照として
含まれる共同所有の米国特許出願第09/235,186号に詳細が記載されているような
多官能性表面変性剤が挙げられる。場合により補助溶媒を任意に使用して、蒸気
または液体のいずれかの状態でかかる多官能性表面変性剤を添加することができ
る。好適な補助溶媒としては、本明細書中、その開示全体が参照として含まれる
1998年７月７日出願の共同所有の米国特許出願第09/111,084号に記載されている
、たとえばケトン類、たとえばアセトン、ジイソプロピルケトン、ヘプタノン、
3-ペンタノン及び他のものが挙げられる。たとえば、上記参照文献に含まれてい
るように米国特許出願第09/235,186号に詳細が記載されているような、特定の好
ましい表面変性剤は二つ以上の官能基をもち、同時に膜の構造的組織の外側に存
在する質量(mass)を最小化しつつ表面シラノール官能基と反応し、たとえば、
【００８１】 Ｒ1 Ｓｉ（ＯＲ2)3 式XII [ 式中、R1及びR2は独立して選択された部分、たとえばH 及び／または有機部分
、たとえばアルキル、アリールまたはこれらの誘導体である] が挙げられる。R1 またはR2がアルキルであるとき、このアルキル部分は場合により置換または非置
換であり、直鎖、分岐または環式であることができ、C1〜約C18 、またはそれ以
上のサイズ範囲であるのが好ましく、より好ましくはC1〜C8である。R1またはR2 がアリールであるとき、このアリール部分は好ましくは、場合により置換または
非置換の単一芳香環からなるのが好ましく、C5〜約C18 、またはそれ以上のサイ
ズを変動し、C5〜C8がより好ましい。さらなる選択では、このアリール部分はヘ
テロアリールではない。
【００８２】 かくして、R1またはR2は独立してH 、メチル、エチル、プロピル、フェニル、
及び／またはその誘導体から選択され、但しR1またはR2の少なくとも一つは有機
である。一態様では、R1及びR2は両方ともメチルであり、式V の三官能性表面変
性剤はメチルトリメトキシシランである。 別の態様では、本発明の好適なシランは、一般式： Ｒ1 Ｓｉ（ＮＲ2 Ｒ3)3 式XIV [ 式中、R1、R2、R3は独立してH 、アルキル及び／またはアリールである] をも
つ。R1、R2、R3のいずれかがアルキル及び／またはアリールであるとき、これら
は上記式XIIIのR1及びR2に関して定義した通りである。式VIに従う好ましい態様
では、R1はH 、CH3 、C6H5から選択され、R2及びR3は両方ともCH3 である。従っ
て式VIに従う三官能性表面変性剤としては、たとえばトリス( ジメチルアミノ)
メチルシラン、トリス( ジメチルアミノ) フェニルシラン、及び／またはトリス
( ジメチルアミノ) シランが挙げられる。
【００８３】 また別の態様では、本発明の好適なシランは、一般式： Ｒ1 Ｓｉ（ＯＮ＝ＣＲ2 Ｒ3)3 式XV [ 式中、R1、R2、R3は独立してH 、アルキル及び／またはアリールである] をも
つ。R1、R2、R3のいずれかがアルキル及び／またはアリールであるとき、これら
は上記式VII の定義通りである。好ましい一態様では、R1及びR2は両方ともCH3 であり、R3はCH2CH3である。従って、式VII に従う三官能性表面変性剤としては
、たとえばメチルトリス( メチルエチルケオキシム) シランが挙げられる。
【００８４】 さらに別の態様では、本発明の好適なシランは、一般式： Ｒ1 ＳｉＣｌ3 式XVI [ 式中、R1はH 、アルキルまたはアリールである] をもつ。R1がアルキル及び／
またはアリールであるとき、これらは上記式IVに関する定義通りである。好まし
い一態様では、R1はCH3 である。従って、式VIIIに従う三官能性表面変性剤とし
ては、たとえばメチルトリクロロシランが挙げられる。
【００８５】 より好ましい態様では、キャッピング剤としては、以下の一般式： Ｒ1)x Ｓｉ（ＯＣＯＲ2)y 式XVII を持つオルガノアセトキシシラン類が挙げられる。好ましくはx は１〜２の値を
変動する整数であり、x 及びy は同一または異なっていてもよく、y は約２〜約
３以上を変動する整数である。 多官能性アルキルアセトキシシラン及び／またはアリールアセトキシシラン化
合物を含む有用なオルガノアセトキシシラン類としては、たとえばこれらに限定
されないが、メチルトリアセトキシシラン(MTAS)、ジメチルジアセトキシシラン
(DMDAS) 、フェニルトリアセトキシシラン及びジフェニルジアセトキシシラン並
びにこれらの組合せが挙げられる。
【００８６】 他にとり得る態様では、電子ビームで膜をアニールすることにより表面変性す
ることができる。ベース材料を基板上に付着させ、次いで場合により加熱して溶
媒を蒸発させた後、付着組成物を、真空下、約25℃〜約1050℃の範囲の温度で、
それぞれ約0.5 〜約30KeV の範囲のビームエネルギーと約500 〜約100,000 μC/
cm2 の範囲のエネルギー投与量で電子ビーム照射に暴露することによってアニー
ルする。電子ビームプロセス後には、得られた膜は本質的に炭素も水素も含んで
いないか、または少量の炭素及び水素を含んでいる。ナノポーラス・シリカ膜か
らメチル基は外され、疎水性で分極化可能なトリメチルシラノール類が減るか、
または存在しなくなる。詳細については、1999年１月９日出願の共同所有の米国
特許出願第09/227,734号に記載されている。
【００８７】 E.接触平坦化及び／または浮き立たせ法 広義には、基板上の平坦化ナノポーラス誘電性シリカ膜・コーティングの製造
は、以下の： (a) エージング、則ち予備添加した非揮発性酸または塩基触媒及び／または水に
よってゲル化させることにより、または基板に適用後に酸または塩基触媒及び／
または水とコーティングとを接触させることにより、コーティング粘度を上昇さ
せる、 (b) このコーティングを、たとえば、所望の平面度を付与し得る少なくとも一つ
の接触面または、ナノポーラス構造体の形成を実質的に損うことなくコーティン
グに転写するのに十分な圧力で他の所望のパターンをもつ平坦化物体と接触させ
る、 (c) 平坦化物体から平坦化または型押しコーティングを外す、 (d) 表面を堅く硬化させる 各工程を含む、平坦化物体と接触させることを含むように変形した方法により、
好適なシリコン- ベースの誘電前駆体を含む調製液体または気体組成物を基板に
適用し、次いで所望のナノポーラス・シリカ誘電膜の形成を完了することによっ
て実施できる。 表１によって示されるように、上記した順または異なる順でこれらの工程を容
易に実施し得ることが理解できるだろう。
【００８８】
【表１】
【００８９】 一つの選択では、エージングプロセスによって顕著に粘度が増加する前に、シ
リコン- ベースの誘電誘導体を含む流体は、粘度エンハンサーも含んで、平坦化
物体及び／または取り外し可能な、非粘着性膜と接触させることができる。 別の選択では、( 複数種類の) シリカ誘電前駆体を適用する前に、保護ライナ
ー及び／または追加の保護コーティングを基板表面に適用する。 基板をコーティングした後の好適な処理工程で、同時にコーティングが可塑性
のままで平坦な表面で押し付けることができ、同時に所望のナノポーラス構造体
を形成できる能力を保持したまま、コーティング化基板をプレス機、ローラー機
、及び／または膜- コーティング化基板に平坦な表面を押し付けるための任意の
他の公知のデバイスに移す。そこで、平坦化物体、則ちコーティング表面に平面
または任意の他の所望のパターン、たとえばオプティカル・フラット(optical
flat) を押し付ける必要な能力を持つ少なくとも一つの表面をもつ物体を、好ま
しくは加圧下で、基板上のコーティングと接触させる。
【００９０】 好ましくは、上記の如く、剥離層( たとえば非粘着性フルオロカーボン表面ま
たは同様の特性を持つ他の公知材料) を平坦化物体接触表面と平坦化すべきコー
ティングとの間に配置する。便宜上、この非粘着性剥離材料は、別個に適用し、
平面な物体接触表面と平坦化コーティングから別々に取り外すことができる非粘
着性膜であってもよい。さらに、基板が一度に一面しかコーティングされない場
合、柔らかい、則ち迎合性(compliant) 材料の保護層を基板のもう一方の表面の
下に配置して損傷しないようにする。 平坦化工程の圧力及び期間は、前駆体材料のタイプ、コーティングの粘度、コ
ーティング厚さ及び、もしあればプレスの開始時に起きるエージング及び／また
は硬化度を含む、誘電コーティングの特性に依存して、変動し得る。
【００９１】 本発明の好ましい側面では、適用圧力は、約0.1MPa〜約１GPa を変動する。よ
り好ましくは、適用圧力は、約0.2MPa〜約10MPa(パスカルでの単位) を変動する
。プレス工程の時間は、好ましくは約10秒〜約30分を変動し、より好ましくは約
30秒〜約10分である。 本発明のさらなる側面では、不都合な気泡の形成を最小化するために蒸気及び
／または溶解した気体の除去を加速させるためにプレスする前に、平坦化すべき
コーティングを真空に暴露することができる。あるいは、このプレス工程を真空
中で実施することができる。場合により、プレス中、加圧下でまたはプレスから
取り出した後に、この膜を加熱及び硬化することができる。
【００９２】 B.平坦化及び／または浮き立たせ装置 適用した誘電膜上のパターン 本発明は、基板上の誘電膜の平坦化及び／または浮き立たせ用の圧縮ツールを
提供する。無論、当業者は、本発明の圧縮ツールは、たとえば二〜三例を挙げる
と、アーバ・プレス、油圧プレス、空気プレス、移動クロスヘッドプレスを含む
任意の好適な従来のプレスまたは浮き立たせ装置によって適用及び制御し得るこ
とが解るだろう。 通常、本発明の装置としては、誘電膜上に押し付けたりまたは浮き立たせる所
望のパターンに対して反対の負の像の好適な形態を持つ少なくとも一つの面を備
えた物体が挙げられる。特定の態様が好ましい。図１を参照すると、通気式圧縮
ツール(1) が示されている。既に記載の如く、所望の誘電膜(10)用の前駆体を、
詳細を上記の如くたとえば、シリコンウエハまたはダイなどのような好適な基板
(20)の加工表面に適用する。この基板は支持体を備えたその反対表面上に支持さ
れている。これは好ましくは迎合性支持体(30)、たとえば可塑性で圧縮可能なポ
リマーまたはコポリマーパッドあるいは、必要により可塑的に変形するシートで
あって、基板のちょっとした屈曲を補償し、且つたとえば基板ウエハの全厚変化
(total thickness variation ：TTV)の変化量などの小さな基板の変形部の作
用を排除する。場合により硬質支持体(40)を迎合性支持体の下に敷くか及び／ま
たは裏打ちする。
【００９３】 この態様の迎合性支持体(30)は好ましくは、迎合性で且つ支持性の両方である
のに十分な厚さのポリマーパッドである。好適な迎合性材料としては、たとえば
中実または間隙- 充填エラストマー類、たとえば流体、気体または液体で加圧し
たエラストマー・ブラダーまたは可塑性ポリマーの中実パッドが挙げられる。さ
らに、迎合性支持体は、「ピッチ：pitch 」などの単に粘稠な材料を含むことが
できる。光学研磨プロセスでラップ仕上げ表面として広く使用されているピッチ
は、その粘稠特性により有用である。ピッチ型材料の有用な特性の一つは、ピッ
チ型材料の粘度を温度調節によって制御し得るという点である。 次いで、場合によりエージング及び／またはゲル化の前、間または後で、任意
の当業界の標準的なプレス機、たとえばアーバ・プレス、油圧プレス、空気プレ
ス、移動クロスヘッドプレス及び／またはかかるタイプのプレス機の組合せまた
は変形によって、圧縮ツールを誘電前駆体(50)の適用膜と接触させる。結果とし
て、圧縮ツールの接触表面の形態がその誘電膜に転写して、一段階で平坦化また
は浮き立ったパターンが得られる。
【００９４】 この誘電膜は、圧縮ツールの作用面(60)上に場合により貼るか若しくはコーテ
ィングされているか、または圧縮前に誘電膜にシート若しくはメンブランとして
適用した非粘着性剥離材料によってこの圧縮ツールの作用面とくっつかないよう
にする。既に記載の如く、これはテフロン(登録商標) または同様のタイプの剥
離材料であってもよい。 この圧縮ツール(1) が誘電膜と接触している間、進行中の蒸発プロセスまたは
ゲル化プロセスによって放出された気体または蒸気が生成してもよい。かかる気
体または蒸気を除去したりまたは発散させるための出口がなければ、気泡は膜表
面に押し付けられそうである。従って、発生した気体または蒸気は全て( 複数の
) パージ入口(70)を経て発散させる。一度膜を所望のパターンで浮き立たせるか
または平坦化したら、圧縮ツールをウエハ表面から外して、このプロセスが完了
する。
【００９５】 図２によって説明されているように、第二の好ましい態様では、基板(80)及び
誘電膜(90)は凸( とつ) 面をもつ。この凸形は、所定の位置に基板またはウエハ
をしっかり支持するその上部面上に真空「チャック」(110) をもつ迎合性支持体
(100) によって押し付けられている。次いでこのチャックをドーム型に曲げる。
この屈曲部分を作るのには任意の機械的圧力を適用することができる。好ましく
は、これは、迎合性支持体内に配置されている膨張式ブラダーまたは一つ以上の
ピストンなどの圧力隔室(120) 内の内部流体圧力を上昇させることによって達成
される。
【００９６】 一つの選択的態様において、湾曲型基板と誘電膜は、完全に接触するまで迎合
性隔室内の圧力を上昇し続けることによって、圧縮ツールに対して押し付ける。 基板と、湾曲型のその誘電膜コーティングを使用すると、平面圧縮ツール(130
) とは、最初、「ドーム」の高い点(140) で接触する。さらに圧縮ツールによっ
て力(150) を適用すると、圧縮ツールと膜との間の接触領域がだんだん大きくな
る。適用する力を次第に高くし続けていくと、膜全体が圧縮ツールと接触するよ
うになる。接触領域が徐々に放射状に拡大することによって、蒸気または気体が
全て外に押し出されて、蒸気または気体の気泡が取り込まれてしまうことが実質
的に少なくなる。でないと、そのような気泡は表面欠陥を誘発してしまう。
【００９７】 図３は、図２の「A 」として示されている円で囲った側面の近接図である。従
って、図３は、圧縮ツール(160) が、基板(180) 上の個々のスクライブ・ライン
(170) が圧縮ツールを通るパージ入口または通気孔(190) 、並びにたとえばダイ
中間のスクライブ・ラインと適合し、圧縮ツールの面に沿って走るパージチャネ
ル(200) と対応するように作られている本発明の態様を示す。これらのパージ入
口は、図２の円で囲った詳細部分(A) に示されているように、ツール面のパージ
チャネルと接続している。パージ通気孔はランダムな位置に配置してもよいが、
圧縮ツール面のパージチャネルに接続しているのが好ましい。通常、パージチャ
ネルは集積回路ウエハのそれぞれのダイを切り離したウエハ・スクライブ・ライ
ンに沿って配置するのが好ましい。パージチャネルは、ウエハ・スクライブ・ラ
インの「十字交差(cris-cross)」外観を反映することができる。パージチャネル
及び通気孔によって、圧縮の間に基板に気体、蒸気または液体溶液の除去または
適用を含む、非常に多い処理工程が容易になる。図１に示されているのと類似の
迎合性支持体を場合により使用する。
【００９８】 図４に示されているようにさらなる態様では、圧縮ツール(210) は、パージ通
気孔(220) が基板またはダイ(240) のパージチャネル(230) と対応するように作
られている。この態様において、パージ通気孔及びパージチャネルの組合せは、
圧縮ツール(260) が適用されるにつれて基板表面から過剰の液体前駆体(250) を
除去するのに有用である。大きな表面の上の比較的希薄な液体膜の厚さを薄くす
るには、許容不可能な程の力または許容不可能な程の時間が必要である。この「
スクイーズ膜」作用は、液体を捕らえる表面積を減らすことによって大きく減ら
すことができる。
【００９９】 それぞれのダイは、基板( ウエハ) 直径の10% オーダーである。スクライブ・
ライン上に配置されたパージチャネルによって、平坦化がより迅速に、たとえば
中実の、チャネルなしの圧縮ツールの約２倍早く実施できるだろう。図１に示さ
れているのと類似の迎合性支持体を場合により使用する。 さらに、パージ通気孔及びチャネルも使用して、図５に示されているように、
平坦化されている膜の領域に気体または液体を注入することができる。圧縮ツー
ル(300) が液体膜前駆体と完全に接触した後であるが、膜が硬化する前に、液体
及び／または気体溶媒(270) をパージ通気孔(280) とチャネルまたはスクライブ
・ライン(290) 内に押し通す。たとえば、( チャネルまたはスクライブ・ライン
に隣接する) スクライブ領域から不都合な液体膜前駆体材料を除去するために、
溶媒を使用する。ダイ端部及び圧縮ツールの連結部で強いメニスカスが発生して
しまい得るので、ほんの少量の溶媒を平坦化領域( ダイの上、320)で作用させる
。このメニスカスは、膜が平坦化されたか、またはパターンが浮き立ったダイ領
域上の溶媒移動を制限してしまうことがある。さらに、パージ通気孔及びチャネ
ル通して吸引と正圧との組合せを場合により使用して、膜平坦化を促進する。
【０１００】 たとえば、液体膜前駆体と圧縮ツールとを最初に接触させる状態では、真空を
使用して、ダイ及び圧縮ツールの界面から過剰の液体前駆体を掃去することがで
きる。所望の膜厚さが達成された後、液体及び気体溶媒の組合せをパージ通気孔
とチャネル内に押し通して、スクライブ・ライン並びに圧縮ツールパージ通気孔
及びパージチャネルから不都合な液体膜前駆体を除去する。圧縮ツールと迎合性
基板との間にさらに力を適用して、この正圧が膜から圧縮ツールを早まって外さ
ないようにする。膜が固まったりまたは硬化したら、( パージ通気孔及びチャネ
ル) 内の正圧で、平坦化膜から圧縮ツールを外し易くなる。
【０１０１】 図６により説明されているように第五の好ましい態様では、圧縮ツールは、大
スケール基板上の個々のダイのサイズ及び形に合うように基板(350) の直径より
も断面直径がそれぞれ小さく、且つ上記の如く非粘着性剥離材料(360) でそれぞ
れコーティングされている、小さな圧縮ツール(340) の協調配列から構成されて
いる。所望のIC製品に依存して、協調配列は場合により、たとえば２〜約20以上
の数を変動する任意の数の小さな圧縮ツールから構成される。より好ましくは、
協調配列は場合により、２〜約10個の小さな圧縮ツールから構成される。
【０１０２】 図１に関して上記の如く可塑性またはピッチ型迎合性支持体(370) は、場合に
より硬質支持体(380) 上に置かれている基板の反対面上でも使用される。小さな
圧縮ツールであるとウエハ(TTV) の基板プロフィールを大きく変動させることが
でき、並びに平坦化しなければならない個々のダイでさらに細かく平坦化するこ
とができる。さらに、小さな圧縮ツールは、大きなウエハサイズの圧縮ツールよ
りも単純で安価であり、大きなツールで可能なよりももっと平坦且つ平滑な平面
を製造することができる。これによって、それぞれのダイ上で膜に対する平坦化
の度合いが非常に高くなる。
【０１０３】 それぞれの小さな圧縮ツールは場合により一緒にまとめて、それぞれを上下で
きて、同時に及び等しい力で圧縮力(390) を適用できる一つのプレス機とするか
、あるいはこれらの圧縮ツールの一つ以上を作動可能に結合して、１つ以上の個
別の制御器を備える個別のプレス機、たとえば油圧、電磁気または気体- 操作ピ
ストン、( 複数の) チェインまたはローラメカニズムとすることができる。この
配置であると、圧縮の圧縮力深度及び圧縮時間を、所望の集積回路またはデバイ
スに適合するように基板上のそれぞれのダイについてカスタマイズできる。 単なる例示であって限定するものではないが、図７は単純なアーバ・プレスで
の本発明の一態様を示す。フレーム(400) は機械的連結(410) を支持し、これに
よってピストン(420) を介して回転可能なボールジョイントに力を適用し、これ
によって支持体(450) 上に配置されている、膜- コーティング化ウエハ(440) に
適用される、その操作面上の形態をもつ圧縮ツール(430) に均等に圧力を適用す
ることができる。圧力ゲージ(460) はウエハに適用する力を表示する。圧縮ツー
ルの作用面と膜コーティング化ウエハとの間の剥離材料( 示されていない) によ
って、転写が完了するとすぐに開放することができる。 以下の非限定的な実施例により本発明を説明する。
【０１０４】
【実施例】
実施例１ この実施例は、前駆体をエージング剤と混合し、次いでこの混合物を、その表
面上に金属配線のパターンをもつシリコンウエハ表面にスピン付着させるプロセ
スについて説明する。次いでコーティング済みウエハを、コーティングと接触す
る剥離層をもつオプティカル・フラットを備えるプレス内に設置した。 誘電体前駆体とエージング剤とを含むベース材料を30秒間混合してから、基板
を直径４〜６インチの試験ウエハ上でスピンコーティングした。この膜を、1000
〜4000rpm 範囲のスピン速度で手動で適用して、Solitec(商標) 機(Solitec Wa
fer Processing,Inc., San Jose, California) 上でスピンさせた。前駆
体は、21.6%EtOH で製造し、EtOH中8.75% モノエタノールアミン(MEA) と混合し
た、部分的に加水分解され且つ部分的に縮合した液体アルコキシシラン組成物[H
oneywell International Inc., Advanced Microelectronic Materials
Sunnyvale 、California、Nanoglass(登録商標)K2.2 として市販] であった。
MEA は非揮発性塩基エージング剤である。前駆体対塩基の割合は、約１：0.34〜
約１：0.26であった。
【０１０５】 このプロセスは以下のようにまとめることができる： 1)Nanoglass(登録商標) 前駆体とMEA とを混合する( 時間０と定義する) 。 2)シリコンウエハ上に膜を付着させてスピンする。 3)ウエハをプレスに入れ、Teflon( 商標) シートを適用する( 時間０から90〜12
0 秒) 。 4)プレス中で10分放置する。 5)スピンコータに戻し、HMDZ/33-ペンタノンを使用して溶媒交換を実施し、スピ
ン乾燥する。 6)それぞれ175 ℃及び320 ℃で１分間ずつ、ホットプレートでベーキングする。 7)400 ℃で30分間、炉内硬化させる。
【０１０６】 混合( 時間０）後、平坦なTeflon( 商標) シートをコーティング済みウエハ上
に適用し、ベース材料を混合後約90〜約210 秒の範囲の時間、結合体をプレス内
に設置した。プレスを、約25〜約60psi の範囲の圧力に設定した。プレス済み基
板をプレスから取り出し、HMDZ/3- ペンタノンを使用して溶媒交換し、次いで17
5 ℃でベーキングし、400 ℃で硬化させた。
【０１０７】 実施例２ この実施例は、前駆体をシリコンウエハ上に付着させ、次いでウエハを所定の
時間、チャンバ内でエージングし、図１に示されているような通気式の平坦なTe
flon( 商標) コーティング済み圧縮ツールでエージング化( 則ちゲル化) ナノポ
ーラスシリカ誘電膜をプレスすることによって平坦化するプロセスを説明する。 チャンバ内でのエージングプロセスは以下のようである。チャンバを排気し、
一定の時間、水蒸気で種々の圧力を加え、一定の時間アンモニアガスで高圧を加
え、一定の時間再び排気し、次いでチャンバ内の圧力を不活性ガスで充填するこ
とによって周囲圧力とする。前駆体は、撹拌しながら、テトラエトキシシラン61
ml、テトラエチレングリコール61ml、脱イオン水4.87mlと１Ｍ硝酸0.2ml(１Ｍま
で希釈した濃HNO3) を混合して製造した。次いでこの混合物を撹拌しながら連続
して1.5 時間還流し、次いで冷却した。この前駆体の一部を撹拌しながらエタノ
ールで55重量％に希釈した。
【０１０８】 この希釈前駆体を約1.5ml をスピンチャック上の４インチのシリコンウエハ上
に付着させ、2500rpm で10秒間スピンさせた。このようにして２枚の膜を付着さ
せた。それぞれの膜をエージングチャンバ内に設置し、次いでこれを１mbar(.76
トール) で30秒間排気した。約７mbar(5.32 トール) 〜約14mbar(10.64トール)
の範囲の圧力で( それぞれ０℃〜約25℃の範囲の温度で脱イオン水レザーバから
) 水蒸気をチャンバ内に与え；この水蒸気の圧力範囲でウエハを30秒間放置した
。 アンモニアガスをチャンバに導入して、約855mbar(649.8 トール) 〜約809mba
r(614.84トール) の圧力にし；ウエハをこの圧力範囲で１分間放置した。チャン
バを２mbar(1.52 トール) に30秒間排気し、次いで直ちに周囲圧力まで空気を充
填した。
【０１０９】 ウエハをチャンバから取り出して、それぞれをプレス内の迎合性パッド上に設
置した。作用面上にTeflon( 商標) コーティングをもつ図１に従う平坦な通気式
圧縮ツールを、約90〜約210 秒間、コーティング済みウエハとそれぞれ接触させ
た。このプレスは約25〜約60psi の範囲の圧力に設定した。プレス済み基板をプ
レスから取り出し、ホットプレート上に90℃で２分間設置し、続いて175 ℃で３
分間オーブンベーキングし、次いで別のオーブンで400 ℃で３分間ベーキングし
た。ウエハをプレスから取りだし、冷却した後、厚さ及び屈折率を偏光解析法に
より測定した。屈折率は膜多孔率と線形相関する傾向がある。1.0 の屈折率は10
0%多孔率であり、1.46は高密度、０% 多孔率シリカである。表面平面性及び規則
性に関して電子顕微鏡により検査した。ナノポーラス誘電膜の測定結果は、屈折
率及び厚さが許容範囲内であり、この誘電膜表面が平面であることを支持した。
【０１１０】 実施例３ ウエハを加熱し、乾燥してからプレス内に設置した以外には、実施例１のプロ
セスを繰り返した。 実施例４ プレスのプレートに熱を適用することによって、プレス内にまだある間にウエ
ハを90℃で２分間加熱した以外には、実施例１のプロセスを繰り返した。次いで
ウエハを、実施例１に記載の如く最終オーブンでのベーキング用にプレスから取
り出した。 実施例５ プレスを約10〜約30psi の範囲の圧力に設定した以外には、実施例１のプロセ
スを繰り返した。
【０１１１】 実施例６ この実施例は、前駆体をシリコンウエハ上にスピン付着させ、次いでウエハを
所定の時間チャンバ内でエージングし、次いで乾燥させたプロセスについて説明
する。チャンバ内エージングプロセスは以下の通りであった。チャンバを排気し
、一定の時間、水蒸気で種々の圧力を加え、一定の時間アンモニアガスで高圧を
加え、一定の時間再び排気し、次いでチャンバ内の圧力を不活性ガスで充填する
ことによって周囲圧力とする。前駆体は、撹拌しながら、テトラエトキシシラン
61ml、テトラエチレングリコール61ml、脱イオン水4.87mlと１Ｍ硝酸0.2ml を混
合して製造した。次いでこの混合物を撹拌しながら連続して1.5 時間還流し、次
いで冷却した。この前駆体の一部を撹拌しながらエタノールで55重量％に希釈し
た。この希釈前駆体約1.5ml をスピンチャック上の４インチのシリコンウエハ上
に付着させ、2500rpm で10秒間スピンさせた。このようにして２枚の膜を付着さ
せた。それぞれの膜をエージングチャンバ内に設置し、次いでこれを１mbar(.76
トール) で30秒間排気した。(25 ℃ので脱イオン水レザーバから) 水蒸気をチャ
ンバ内に与えて15mbar(11.4 トール) とし、この水蒸気の圧力でウエハを30秒間
放置した。アンモニアガスをチャンバに導入して、第一のウエハに関しては270m
bar(205.2 トール) 、第二のウエハに関しては506mbar(384.65トール) 、そして
第三のウエハに関しては809mbar(614.84トール) の圧力にした。ウエハをこの圧
力で３分間放置した。次に、チャンバを２mbar(1.52 トール) に30秒間排気し、
次いで直ちに周囲圧力まで空気を充填した。
【０１１２】 ウエハをチャンバから取り出して、それぞれをプレス内の迎合性パッド上に設
置した。作用面上にTeflon( 商標) コーティングをもつ図１に従う平坦な通気式
圧縮ツールを、約200 〜約400 秒間、コーティング済みウエハとそれぞれ接触さ
せた。このプレスは約40〜約100psiの範囲の圧力に設定した。プレス済み基板を
プレスから取り出し、ホットプレート上に90℃で２分間設置し、続いて175 ℃で
３分間オーブンベーキングし、次いで別のオーブンで400 ℃で３分間ベーキング
した。ウエハをプレスから取りだし、冷却した後、厚さ及び屈折率を偏光解析法
により測定した。ナノポーラス誘電膜の測定結果は、屈折率及び厚さが許容範囲
内であり、この誘電膜表面が平面であることを支持した。
【０１１３】 実施例７ この実施例は、同時付着(codeposition)によって付着させた触媒化ナノポーラ
ス・シリカ前駆体を周囲のクリーンルーム湿度中でエージングして、容易に平坦
化し得る低密度均一膜を製造したことを示す。 この前駆体は、テトラエトキシシラン104.0mL 、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテル47.0mL、脱イオン水8.4mL と１Ｎ硝酸0.34mLを丸底フラスコに一
緒に添加することによって合成した。この溶液を激しく撹拌し、次いで〜80℃に
加熱し、1.5 時間還流して溶液を形成した。溶液を放冷させた後、エタノールで
21.6重量％に希釈して粘度を減少させた。
【０１１４】 使用した触媒はモノエタノールアミンであった。これをエタノール中8.75重量
％に希釈して、粘度を下げ、ゲル時間を長くした。 デュアル・シリンジ・ポンプを付着に使用した。このデュアル・シリンジは、
それぞれ５mlと20mlのシリンジを用いて組み立てたもので、それぞれ流体送達管
に取り付けられている。この二つの管はそれぞれ、シリンジで同時に汲み上げる
ときに、それぞれの管からの流体細流が混合して混ぜ合わせるように終端してい
る。 この前駆体を大きなシリンジに充填し、触媒を小さなシリンジに充填した。前
駆体１mlと触媒0.346ml を同時に10ml/ 分の速度で汲み上げた。流体細流は90゜
の角度で出会って一つの細流を形成し、順に基板上に流れる。付着させた後、ウ
エハを2500rpm で30秒間スピンした。この膜を、35% に設定したクリーンルーム
周囲湿度のウエハ・キャリヤ・カートリッジに設置した。次いで膜を15分間エー
ジングした。
【０１１５】 次いで、膜を乾燥させずに、アセトンとヘキサメチルジシラザン(HMDZ)とのエ
ージング化(36 時間)50/50( 容積) 混合物20〜30mLを250rpmで20秒間付着させる
ことにより、膜を溶媒交換した。次いでこの膜を1000rpm で５分間スピン乾燥し
た。 ウエハをチャンバから取り出し、プレス内の迎合性パッド上にそれぞれ設置し
た。作用面上にTeflon( 商標) コーティングをもつ図１に従う平坦な通気式圧縮
ツールを、約200 〜約400 秒間、コーティング済みウエハとそれぞれ接触させた
。このプレスは約40〜約100psiの範囲の圧力に設定した。プレス済み基板をプレ
スから取り出し、続いてそれぞれ175 ℃及び320 ℃の高温で１分間ベーキングし
た。膜を、厚さ及び屈折率を偏光解析法により測定した。さらに、膜上に水滴を
垂らして接触角を測定することによって、疎水性を試験した。表面平面性及び規
則性に関して電子顕微鏡によりウエハを検査した。ナノポーラス誘電膜の測定結
果は、屈折率及び厚さが許容範囲内であり、この誘電膜表面が実質的に疎水性で
あり、且つ製造した誘電膜表面が平面であることを支持した。
【０１１６】 実施例８ プレスを約10〜約30psi の範囲の圧力に設置した以外には、実施例７のプロセ
スを繰り返した。 実施例９ 図２に示されている圧縮ツールを使用し、基板とコーティングを、ガス充填ブ
ラダーにより供給された迎合性デバイスによって屈曲形に押し付けた以外には実
施例２のプロセスを繰り返した。 実施例１０ 圧縮ツールを図３に示したように通気させ、パージ入口を通して真空を適用し
て、圧縮時間中の過剰な気体または蒸気を除去した以外には、 実施例２のプロセスを繰り返した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 圧縮ツール（即ち、平坦化物体）とコンプライアント支持体の間に配置された
基板上の誘電膜コーティングを示す。ここでは、圧縮ツールはパージ入口を備え
ている。
【図２】 圧縮ツールとコンプライアント支持体の間に配置された基板上の誘電膜コーテ
ィングを示す。ここでは、基板と膜が凸表面を有し、そして圧縮ツールは膜の中
心において初期接触を行なうように配置されている。
【図３】 プレスにおける個別のダイ帯有罫線及びパージ溝とその基板間罫線と対をなす
圧縮ツールパージ溝との関係を示す。
【図４】 プレスされた誘電膜からの蒸気又はガスを除去するに際しての基板におけるパ
ージ入口構造及びパージ溝と圧縮ツールとの作動関係を示す。
【図５】 通気孔からの蒸気、ガス等の注入を示す。
【図６】 単一の基板の異なる諸部分上の誘電性コーティングの中に複数のパターン又は
平坦領域を刻印できるように基板よりも小さくした圧縮ツールのアレイを示す。
【図７】 アーバープレス内に据えられた本発明の装置の一つの態様を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 レヴァート，ジョセフ・エイ アメリカ合衆国カリフォルニア州95050， サンタ・クララ，リンカーン・ストリート 1255，アパートメント 13 (72)発明者 ドレイジ，ジェイムス・エス アメリカ合衆国カリフォルニア州94555， フレモント，シール・ロック・テラス 34906 Ｆターム(参考） 5F033 GG03 QQ54 QQ74 QQ99 RR09 RR25 RR29 SS11 SS22 XX01 5F058 BC02 BF46 BG10 BJ02

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上の誘電膜を平坦化又はパターン化するための装置であ
    って、 (a) 圧縮ツールに接触圧力をかけるためのプレス機、 (b) 平坦な又はパターン化された作用面を有する圧縮ツール、 (c) 位置、タイミング、及び前記プレス機によって前記誘電膜にかけられる力
    を調節するためのコントローラー、及び (d) 前記基板に隣接しかつ該圧縮ツールと接触されるべき該膜とは反対側に配
    置された支持体 を含んでなる装置。
  2. 【請求項２】 前記プレス機が、アーバープレス、水圧プレス、空気圧プレ
    ス、移動クロスヘッドプレス、及びそれらの組合せからなる群から選択される、
    請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記圧縮ツールが、光学的フラット、平坦な作用面を有する
    物体、パターン化された作用面を有する物体、円筒形物体であってそれが前記誘
    電膜上にロールされるときに誘導膜にパターンを浮き立たせる作用面を有する円
    筒形物体、及びそれらの組合せからなる群から選択される物体である、請求項１
    記載の装置。
  4. 【請求項４】 単一の基板の異なる諸部分上の誘電性コーティングの中に複
    数のパターン又は平坦領域を刻印できるように、断面直径が基板の直径よりも小
    さい少なくとも２の圧縮ツールの等位のアレイを含んでなる、請求項１記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 前記支持体がコンプライアントな支持体である、請求項１記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 前記支持体が、圧縮の間に前記基板を固定された位置に保持
    するための工作物を含んでなる、請求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】 該基板及び膜が凸表面を有し、そして該圧縮ツールが、該プ
    レス機が該圧縮ツールを該基板及び膜の方に向けて進行させるにつれて該膜の中
    心において初期接触を行なうように該装置内に配置されている、請求項１記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 前記圧縮ツールが、平坦な又はパターン化された刻印を前記
    誘電膜に転写することができる作用面を有する、請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記圧縮ツールが、該圧縮ツールの作用面へ又は作用面から
    蒸気又はガスを輸送するための少なくとも１つの通気孔を含んでなり、前記通気
    孔が前記圧縮ツールの作用面上に少なくとも１つの開口部を含んでなり、前記開
    口部が前記圧縮ツールを通って導管に連絡している、請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記通気孔が、前記圧縮ツールの作用面上に前記圧縮ツー
    ルを完全に貫通する１又はそれを越えるパージ入口開口部、前記圧縮ツールの該
    作用面に沿って走る１又はそれを越えるパージ溝を含んでなり、そして前記パー
    ジ溝が前記パージ入口に作動できるように連絡している、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記圧縮ツールが、非粘着性剥離材料でコートされている
    、請求項１記載の装置。
  12. 【請求項１２】 その上に誘電膜を有する基板であって前記圧縮ツールの下
    に配置されかつ前記支持体によって支持された基板を更に含んでなる、請求項１
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 圧縮の間に捕捉される蒸気又はガスを放出するための少な
    くとも１つの通気孔を含んでなる圧縮ツールであって、前記通気孔が前記圧縮ツ
    ールの作用面上に少なくとも１つの開口部を含んでなり、前記開口部が前記圧縮
    ツールを通る導管に連絡しており、前記導管が大気に又はガス若しくは蒸気捕集
    系に連絡している圧縮ツール。
  14. 【請求項１４】 基板上の誘電膜を平坦化又はパターン化するための方法で
    あって、 (a) 誘電膜前駆体を基板に適用し； (b) 圧縮ツールの作用面の刻印を該コーティングに転写するのに十分な圧力を
    かけることによって請求項１記載の装置内で前記誘電膜を平坦化又はパターン化
    し； (c) 工程(b) の前、間又は後に前記誘電膜をゲル化させ；そして (d) 前記誘電膜を硬化させる ことを含んでなる方法。
  15. 【請求項１５】 該誘電膜前駆体がナノポーラスシリカ誘電膜から選択され
    る、請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 工程(b) の圧力が、該ナノポーラスシリカ誘電膜の気孔形
    成を実質的に減ずること成しに該圧縮ツールの作用面の刻印を転写するように調
    節される、請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１４記載の方法によって平坦化又はパターン化され
    た基板上の誘電膜。
  18. 【請求項１８】 基板上の平坦化又はパターン化された誘電性シリカコーテ
    ィングであって、ケイ素ベース前駆体を含んでなる組成物を基板上に適用し、そ
    して (a) 該適用されたコーティングをゲル化又はエージングする工程、 (b) 該コーティングを、平坦化物体と、所望のナノメータースケールの気孔構
    造の形成を実質的に減ずることなしに該コーティングに該物体の刻印を転写する
    のに十分な圧力で、接触させる工程、 (c) 該平坦化されたコーティングを該平坦化物体から分離する工程、及び (d) 前記平坦化されたコーティングを硬化させる工程 を含んでなる方法であって、工程(a) 〜(d) が、 (a) 、(b) 、(c) 及び(d) ； (a) 、(d) 、(b) 及び(c) ； (b) 、(a) 、(d) 及び(c) ； (b) 、(a) 、(c) 及び(d) ；及び (b) 、(c) 、(a) 及び(d) ； からなる群から選択される順序で行なわれる方法によって形成されるコーティン
    グ。
  19. 【請求項１９】 該ケイ素ベース前駆体が、アルコキシシラン、アルキルア
    ルコキシシラン、シルセスキオキサン、ハイドロゲンシロキサン、ハイドロオル
    ガノシロキサン、ハイドロゲンシルセスキオキサン、アセトキシシラン、ハロゲ
    ン化シラン及びそれらの組合せからなる群から選択される方法によって形成され
    る、請求項１８記載の平坦化又はパターン化された誘電性シリカコーティング。
  20. 【請求項２０】 該アルコキシシランが、式Ｉ： 【化１】 （式中、少なくとも２のＲ基は、独立にＣ1 〜Ｃ4 アルコキシ基であり、残りが
    ある場合には、それらは、水素、アルキル、フェニル、ハロゲン、及び置換フェ
    ニルからなる群から独立に選択される。） を含んでなる方法によって形成される、請求項１９記載の平坦化又はパターン化
    された誘電性シリカコーティング。
  21. 【請求項２１】 該平坦化物体が、平らな表面、曲線を描いた表面、及びそ
    れらの組合せからなる群から選択される接触表面を有する物体であり、前記平坦
    化物体が前記曲線を描いた接触表面であるときは、前記接触工程が、前記曲線を
    描いた接触表面が前記基板にローリング運動を伴って適用されるように行なわれ
    る方法によって形成される、請求項１８記載の平坦化又はパターン化された誘電
    性シリカコーティング。
  22. 【請求項２２】 該平坦化物体が、非粘着性剥離材料、ガス透過性非粘着性
    剥離材料、ガス又は蒸気吸収特性を有する非粘着性剥離材料、及びそれらの組合
    せからなる群から選択される層を含んでなる接触表面を有する光学的フラットで
    ある方法によって形成される、請求項２１記載の平坦化又はパターン化された誘
    電性シリカコーティング。
  23. 【請求項２３】 前記ケイ素ベース前駆体組成物が、更に、水、酸、塩基、
    水と酸の組み合わせ、及び水と塩基の組み合わせからなる群から選択されるエー
    ジング促進剤又は触媒を含んでなる方法によって形成される、請求項１８記載の
    平坦化又はパターン化された誘電性シリカコーティング。
  24. 【請求項２４】 硬化工程(d) が、該コーティングを該平坦化物体と接触さ
    せながら加熱することによって行なわれる方法によって形成される、請求項１８
    記載の平坦化又はパターン化された誘電性シリカコーティング。
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