(57)【要約】【課題】  多孔質材料を特徴づける方法とシステムを提供することである。【解決手段】  多孔質材料上の処理の有効性を診断するための方法とシステムである。たとえば、多孔質材料は、多孔質低誘電率材料を含むことができる。特に、方法は、材料の多孔率を特徴づけるためにＦＴＩＲスペクトロスコピーを利用することができ、材料の孔をシーリングする有効性を評価することができる。【選択図】
2008509543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を特徴づける方法であって：
多孔質材料の１つ以上の表面にシーリングプロセスを実行することと；
前記多孔質材料上の前記１つ以上の表面を、前記１つ以上の表面に浸透し、前記多孔質材料の中で分散するように構成された処理剤に曝すことと；
前記曝すことの後に、前記多孔質材料からの前記処理剤の解放をモニタリングすることとを具備する方法。
【請求項２】
前記実行することは、多孔質誘電体膜上にシーリングプロセスを実行することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項３】
前記実行することは、多孔質低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜上にシーリングプロセスを実行することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項４】
前記シーリングプロセスを前記実行することは、前記多孔質材料の前記１つ以上の表面を、プラズマ処理プロセス、ドライプラズマエッチングプロセス、ドライプラズマアッシングプロセス、蒸気相処理プロセス、液浸プロセス、堆積プロセス、若しくは超臨界流体プロセス、またはそれの組合せに曝すことを含んでいる請求項１の方法。
【請求項５】
前記多孔質材料の前記１つ以上の表面を前記処理剤に前記曝すことは、前記１つ以上の表面を超臨界液体に曝すことを含んでいる請求項１の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の表面を前記超臨界液体に前記曝すことは、前記１つ以上の表面を超臨界二酸化炭素に曝すことを含んでいる請求項５の方法。
【請求項７】
前記処理剤の前記解放を前記モニタリングすることは、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計を使用することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項８】
前記ＦＴＩＲ分光計を前記使用することは、前記多孔質材料からの二酸化炭素の解放を検出するように前記ＦＴＩＲ分光計を使用することを含んでいる請求項７の方法。
【請求項９】
前記処理剤が前記多孔質材料から解放される速度を決定することによって前記シーリングプロセスの有効性を決定することを更に具備する請求項１の方法。
【請求項１０】
前記有効性を前記決定することは、閾値に対して前記速度を比較することを含み、
前記閾値を上回らない前記速度は、有効にシールされた多孔質材料を示す請求項９の方法。
【請求項１１】
前記実行することは、多孔質基板にシーリングプロセスを実行することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項１２】
孔のマトリックスを有するバルク材料と；
前記バルク材料に組み合わせられ、孔が実質的にないように構成されているシーリング層と；
前記シーリング層に浸透し、前記孔のマトリックスの中で分散するように構成されている処理剤とを具備する多孔質材料。
【請求項１３】
前記孔のマトリックスを有する前記バルク材料は、多孔質誘電体膜である請求項１２の多孔質材料。
【請求項１４】
前記孔のマトリックスを有する前記バルク材料は、多孔質低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜である請求項１２の多孔質材料。
【請求項１５】
前記シーリング層は、前記バルク材料を、プラズマ処理プロセス、ドライプラズマエッチングプロセス、ドライプラズマアッシングプロセス、蒸気相処理プロセス、液浸プロセス、堆積プロセス、若しくは超臨界流体プロセス、またはそれの組合せに曝すことによって形成される請求項１２の多孔質材料。
【請求項１６】
前記処理剤は、前記処理剤を含む超臨界液体に前記バルク材料を曝すことによって前記孔のマトリックスの中で分散されている請求項１２の多孔質材料。
【請求項１７】
前記処理剤は、超臨界二酸化炭素を含んでいる請求項１６の多孔質材料。
【請求項１８】
前記処理剤が前記シーリング層を通って前記孔のマトリックスから解放される速度は、前記孔のマトリックスをシールするための前記シーリング層の有効性を示す請求項１２の多孔質材料。
【請求項１９】
前記速度は、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計を使用して前記処理剤の解放をモニタリングすることによって決定される請求項１８の多孔質材料。
【請求項２０】
前記ＦＴＩＲ分光計は、前記孔のマトリックスからの二酸化炭素の解放を検出するように構成されているＦＴＩＲ分光計を含む請求項１８の多孔質材料。
【請求項２１】
多孔質材料を特徴づけるためのシステムであって：
前記多孔質材料の１つ以上の表面にシーリング層を形成するように構成されたシーリングシステムと；
前記シーリングシステムに組み合わせられ、前記シーリング層に浸透し、前記多孔質材料の孔のマトリックスの中で分散するように構成された処理剤に前記多孔質材料を曝すように構成された処理システムと；
前記処理システムに組み合わせられ、前記多孔質材料からの前記処理剤の解放をモニタするように構成されたモニタリングシステムとを具備するシステム。
【請求項２２】
前記モニタリングシステムは、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計を含んでいる請求項２１のシステム。
【請求項２３】
前記モニタリングシステムに組み合わせられ、前記処理剤が前記多孔質材料から解放される速度を決定することによって前記多孔質材料をシールするための前記シーリング層の有効性を決定するように構成されているコントローラを更に具備する請求項２１のシステム。
【請求項２４】
前記シーリングシステムは、プラズマ処理システム、ドライプラズマエッチングシステム、ドライプラズマアッシングシステム、液体液浸システム、蒸気相処理システム、堆積システム、若しくは超臨界流体処理システム、またはそれの何らかの組合せを含んでいる請求項２１のシステム。
【請求項２５】
前記処理システムは、液体液浸システム、蒸気相処理システム、若しくは超臨界流体処理システム、またはそれの何らかの組合せを含んでいる請求項２１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００４年７月３０日に出願された米国の出願番号１０／９０２，５７８号に関するものであり、これに対し優先権を主張し、そして、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。
【０００２】
本発明は、多孔質（ｐｏｒｏｕｓ）材料を特徴づけるための方法とシステムに関し、より詳しくは、多孔質材料の多孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）および多孔質材料を処理の有効性（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）を特徴づけるための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体技術において、それらは周知のように、配線遅延は、集積回路（ＩＣ）の速度および性能を改良する推進力において主要な制限因子である。配線遅延を最小にする１つの方法は、ＩＣの生産において、低い誘電率（ｌｏｗ−ｋ）材料を用いて配線キャパシタンスを減少することである。したがって、近年、ｌｏｗ−ｋ材料は、二酸化珪素のような相対的に高い誘電率絶縁体を置き換えるために開発された。特に、ｌｏｗ−ｋ膜は、半導体デバイスの金属層の間の層間および同層間の誘電体層のために利用されている。加えて、絶縁体の誘電率を更に減少するために、材料膜は、孔（ｐｏｒｅｓ）を有して、すなわち多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体膜で形成される。このようなｌｏｗ−ｋ膜は、フォトレジストのアプリケーションに似たスピンオン誘電体（ＳＯＤ）方法によって、または化学気相成長（ＣＶＤ）によって堆積されることができる。したがって、ｌｏｗ−ｋ材料の使用は、既存の半導体製造プロセスに容易に適応できる。
【０００４】
ｌｏｗ−ｋ材料が、半導体回路の製造のために有望な一方、本発明の発明者は、これらの膜が、また多くの難題を提示するものであることを認識した。第一に、ｌｏｗ−ｋ膜は、より従来の誘電体層より強固でない傾向があり、誘電体層をパターン化する際に一般に使用されるプラズマエッチングおよびプラズマアッシングプロセスによるようなウエハ処理の間にダメージを受ける可能性がある。更に、あるｌｏｗ−ｋ膜は、ダメージを受けるときに、特に、パターニングの後に、高い反応性を有する傾向があり、このことにより、ｌｏｗ−ｋ材料が、水を吸収し、および／または、誘電体層の電気的性質を変更し得る他の気化物質および／またはプロセス汚染物質によって反応することとなり得る。たとえば、パターンエッチングの後に、露出表面は、疎水性であったものから親水性に変化することができ、露出表面層は、カーボン（Ｃ）の減少となり得て、および孔は、エッチングプロセスからの汚染物質を保持し得る。
【０００５】
さらに、本発明の発明者は、あるｌｏｗ−ｋ誘電体膜の多孔率が多くの場合、誘電体によって集積化するメタライゼーションの問題を深刻化させると認識した。一般に、ｌｏｗ−ｋ誘電体膜を有する銅のメタライゼーションのインテグレーションは、ダマシン構造の使用を必要とし、そこにおいて、金属配線パターンは、銅堆積に先だって誘電体膜内に形成される。誘電体膜中への銅の拡散を最小にするために、バリア層は、一般的に、パターンエッチング後にこれらのパターンの内部表面上に形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、誘電体膜のパターンのエッチング後の、孔を曝すこと、および／またはｌｏｗ−ｋ膜のダメージは、これらの曝された孔に局在したバリア膜の欠陥を介して、誘電体膜に対するバリア層の劣った密着性と同じく、バリア材料および銅のプリカーサの拡散に関する問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの目的は、多孔質膜の処理に関する従来技術における上記の問題または他の問題の何らかを減少すること、または除去することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、多孔質材料を処理の有効性（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ）を決定することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、多孔質材料のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）の有効性を決定することである。
【００１０】
本発明のさらにもう一つの目的は、多孔質低誘電率膜のシーリングの有効性を決定することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、バリア材料、シード材料、若しくはバルク材料、またはそれらの組合せの多孔質膜中への拡散を減少するために多孔質膜の処理の有効性を決定すること、および／または、多孔質膜へのバリア膜の密着性を改良する有効性を決定することである。
【００１２】
本発明のさらにもう一つの目的は、多孔質材料の多孔率を特徴づけることである。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の目的は、多孔質材料を特徴づける方法によって達成されることができる。本発明の一態様では、方法は、基板上に形成された多孔質材料の１つ以上の表面上にシーリングプロセスを実行することと；１つ以上の表面に浸透し、多孔質材料の中で分散するように構成された処理剤に多孔質材料上の１つ以上の表面を曝すことと；この曝すことに続いて、多孔質材料からの処理剤の解放（ｒｅｌｅａｓｅ）をモニタリングすることとを含む。
【００１４】
本発明の別の態様では、多孔質材料は、孔のマトリックスを有するバルク材料と；バルク材料に結合され、孔が実質的にないように構成されたシーリング層と；シーリング層に浸透し、孔のマトリックスの中で分散するように構成された処理剤とを含む。
【００１５】
本発明の更に別の態様に係る、多孔質材料を特徴づけるシステムは、形成に多孔質材料の１つ以上の表面上にシーリング層を形成するように構成されたシーリングシステムと；このシーリングシステムに組み合わせられ、多孔質材料をシーリング層に浸透し、多孔質材料の孔のマトリックスの中で分散するように構成された処理剤に曝すように構成された処理しているシステムと；処理システムに組み合わせられ、多孔質材料からの処理剤の解放をモニタするように構成されたモニタリングシステムとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の記載は、本発明の完全な理解を容易にするために、説明のためであって限定されるものではなく、詳細な説明、たとえば、多孔質膜または多孔質基板を特徴づけるための特定のプロセス、並びに多孔質膜および多孔質基板のさまざまな説明は、記載される。しかしながら、本発明は、これらの詳細な説明からそれた他の実施形態によって実施されることができると理解されるべきである。
【００１７】
それでもなお、一般の概念として発明の本質が説明されていたとしても、発明の本質もまた説明の中に含まれる形態であると理解されるべきである。
【００１８】
上記部分で発明の背景を説明したように、ｌｏｗ−ｋ誘電体膜のような多孔質膜は、ダメージおよびコンタミネーションに影響されやすく、バリア金属の拡散および劣った密着性を引き起こし得る。本発明の発明者は、シーリング処理を実行することがこれらの問題を減少するか、または除去することができることを見いだした。その上、更に以下に記載するように、本発明の発明者は、多孔質膜上に形成されるシーリングの有効性、および／または多孔質膜の特徴を決定することが有効であると認識した。ここで、図面を参照し、そこにおいて、参照番号は、いくつかの図にわたって同一であるか対応する部品を示すように付され、図１Ａから図１Ｄは、多孔質材料をその上に形成され、本発明の１つの実施形態に係る特徴づける方法を受ける基板の概略的な表現を記載する。加えて、図２は、図１Ａから１Ｄに対応する方法の工程を実行するフローチャート１００を示す。図１Ａから図１Ｄにおいて、多孔質膜が基板上に形成されているように記載されているが、本発明は、多孔質基板に対しても適用できる。
【００１９】
図１Ａおよび図２のステップ１１０に示すように、多孔質膜２０は、孔２５のマトリックスを有し、付加的な層を含むことができるかまたは含むことができない基板１０の上面上に形成される。基板１０は、半導体または上部に誘電体膜が形成される他のいかなる基板でもあり得る。たとえば、多孔質膜２０は、ほぼ４のＳｉＯ２の誘電率（たとえば、熱二酸化珪素に対しては誘電率は、３．８から３．９までの範囲であり得る）より低い公称誘電率値を有する低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）誘電体膜を含むことができる。より詳しくは、多孔質膜２０は、３．０未満の誘電率または１．６から２．７までの範囲の誘電率を有することができる。
【００２０】
加えて、たとえば、多孔質膜２０は、化学気相成長（ＣＶＤ）技術、または東京エレクトロン株式会社から市販されているＣｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８  ＳＯＤおよびＣｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ１２  ＳＯＤコーティングシステムにて提供されるようなスピンオン誘電体（ＳＯＤ）技術を使用して形成されることができる。Ｃｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ８（２００ｍｍ）およびＡＣＴ１２（３００  ｍｍ）コーティングシステムは、ＳＯＤ材料のためのコーティング、ベーキングおよび硬化（ｃｕｒｅ）のツールを提供する。トラックシステムは、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、およびより大きい基板サイズを処理するために構成されることができる。基板上に誘電体膜を形成するための他のシステムおよび方法は、スピンオン誘電体技術およびＣＶＤ誘電体技術の当業者にとって周知である。
【００２１】
さらに、多孔質膜２０は、有機、無機、および有機−無機ハイブリッド材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。たとえば、多孔質膜は、無機の、酸化させたオルガノシラン（または有機金属シロキサン）のようなＣＶＤ技術を使用して堆積されたケイ酸塩ベースの材料を含むことができる。このような膜の実施例は、アプライドマテリアルズ会社から市販されているブラックダイヤモンド（登録商標）ＣＶＤ有機珪酸塩ガラス（ＯＳＧ）膜、またはノベラスシステムから市販されているＣｏｒａｌ（登録商標）ＣＶＤ膜を含む。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、シングルフェーズ材料、たとえば小さいボイド（または孔）を作成するために硬化プロセス中に壊されるＣＨ３結合を有する酸化シリコンベースのマトリックスを含むことができる。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、デュアルフェーズ材料、たとえば硬化プロセス中に蒸発する有機材料（たとえばポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ））の孔を有する酸化シリコンベースのマトリックスを含むことができる。別の形態として、多孔質膜２０は、無機の、ＳＯＤ技術を使用して堆積される水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）またはメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）のようなケイ酸塩ベースの材料を含むことができる。このような膜の実施例は、ダウコーニングから市販されているＦＯｘＨＳＱ、ダウコーニングから市販されているＸＬＫ多孔質ＨＳＱ、およびＪＳＲマイクロエレクトロニクスから市販されているＪＳＲ  ＬＫＤ−５１０９を含む。なお、あるいは、多孔質膜２０は、ＳＯＤ技術を使用して堆積される有機材料を含むことができる。このような膜の実施例は、ダウケミカルから市販されているＳｉＬＫ―Ｉ、ＳｉＬＫ−Ｊ、ＳｉＬＫ−Ｈ、ＳｉＬＫ−Ｄ、および多孔質ＳｉＬＫ半導体誘電体樹脂を、およびＦＬＡＲＥ（登録商標）を、並びにハネウェルから市販されているナノ−ガラス（Ｎａｎｏ−ｇｌａｓｓ）を含む。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、ＡＳＭアメリカ社から市販されているＡｕｒｏｒａ（登録商標）ｌｏｗ−ｋ材料を含むことができる。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、Ｔｒｉｋｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されているＯｒｉｏｎ（登録商標）ｌｏｗ−ｋ材料を含むことができる。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、ローム＆ハースエレクトロニックマテリアルズ社から市販されているＺｉｒｋｏｎ（登録商標）ｌｏｗ−ｋ材料を含むことができる。加えて、たとえば、多孔質誘電体膜は、Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｌｉｍｉｔｅｄ．から市販されているナノ−クラスター化シリカ（ｎａｎｏ−ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ  ｓｉｌｉｃａ）を含むことができる。
【００２２】
図１Ｂに示すように、多孔質膜２０は、準備され、多孔質膜２０の露出表面は、この表面の曝された孔をシール（ｓｅａｌ）し、シーリング層３０を形成するために、ステップ１２０のシーリングプロセスを用いて処理される。上記の発明の背景の部分で議論されたように、本発明の発明者は、、多孔質膜の曝された孔が水分の蓄積の場所と同様にコンタミネーションの場所となり得ると認識した。たとえば、多孔質膜のパターンエッチング後に多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体膜の孔が曝されることは、誘電率の損失（すなわち、誘電率の値が増加する）、水分コンタミネーション、およびエッチング後残渣の蓄積に至ることとなり得る。加えて、たとえば、パターン化された多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体膜の曝された孔は、ｌｏｗ−ｋ誘電体膜内の金属マイグレーションに至る配線工程（ＢＥＯＬ）の金属層間配線および層内配線の劣ったバリア膜品質に影響されやすい。従って、多孔質膜は、コンタミネーションをその中で防ぐようにシールされるべきであり、そして良好なバリア特性をその後のプロセスに提供する。
【００２３】
シーリングプロセスは、曝された孔を実質的に閉じるように構成される何らかのシーリングプロセス、たとえば露出表面をシーリング層を形成するようにシールすることを含むことができる。たとえば、多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体膜のためのシーリングプロセスは、プラズマ処理を含むことができ、それによって、多孔質膜の表面は、プラズマに曝すことを介してシーリング層３０を形成するように高密度化を受ける。プラズマ処理は、多孔質膜にパターンを転写するためのドライプラズマエッチングプロセスを含むことができ、または、多孔質膜からフォトレジストまたはフォトレジスト残渣を除去するためのドライプラズマアッシングステップを含むことができ、または、多孔質膜表面層のプラズマ侵入（immersion）イオン衝撃を含むことができる。加えて、たとえば、２００４年６月２日に出願の表題が「ｌｏｗ−ｋ誘電体膜を処理するためのイオン注入を使用する方法とシステム」の係属中の米国特許出願番号第１０／８５７,９３５号によって詳述されるように、シーリングプロセスは、イオン注入を使用して多孔質膜表面層の高密度化を含むことができる。そして、それの全体の内容は、参照によって全体として引用したものとする。加えて、たとえば、シーリングプロセスは、液体浸せき処理（immersion treatment）、蒸気相処理、または超臨界液体処理を用いてシーリング薬品に多孔質膜を曝すことを含むことができる。多孔質膜をシールすることの詳細は、２００３年１０月１０日に出願の表題が「誘電体膜を処理する方法とシステム」の係属中の米国特許出願番号第１０／６８２,１９６号において提供され、それの全体の内容は、参照によって引用したものとする。加えて、たとえば、シーリングプロセスは、シーリング層またはバリア層としての働きをするために、多孔質膜上への薄膜の堆積を含むことができる。薄膜は、従来の技術、たとえばスピンオン技術および化学気相成長（ＣＶＤ）を使用して堆積させることができる。
【００２４】
多孔質膜への、たとえばシーリングによる処理に加えて、本発明の発明者は、たとえばシールして、多孔質膜への処理の有効性を決定することが有益であると更に認識した。たとえば、異なったｌｏｗ−ｋ膜は、所望の特性を提供する異なった処理プロセスを必要とし得る。さらに、特定のｌｏｗ−ｋ膜は、膜が曝される処理ステップに従い、異なった処理技術または処理レベルを必要とし得る。したがって、本発明の発明者は、多孔質膜上に形成されたシールの有効性を決定する方法を見いだした。この発明の方法によって、シーリング技術および多孔質膜は、それ自身特徴づけられることができる。
【００２５】
ここで図１Ｃを参照して、シーリングプロセスの有効性は、ステップ１３０の多孔質膜２０およびシーリング層３０を処理剤に曝すことによって決定される。たとえば、処理剤は、超臨界状態にて準備されることができる。加えて、たとえば、処理剤は、超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）を含むことができる。図１Ｃに示すように、処理剤４０は、シーリング層３０を通って浸透し、処理剤４５の一部は、多孔質膜２０の孔２５のマトリックスの中で分散する。処理剤は、シーリング層３０を通って浸透し、多孔質膜２０に侵入することが可能な何らかの原子または分子を含むことができる。加えて、処理剤は、シーリング層３０を通って浸透し、多孔質膜２０に侵入することを分子に許容する十分に小さい分子サイズを有することができる。処理剤に多孔質膜２０を曝すことは、シーリングプロセスの間、またはその後に行われることができる。たとえば、シーリングプロセスは、シーリング薬品を運ぶために超臨界液体の使用を含むことができ、それによって、シーリング薬品は、多孔質膜をシールし、超臨界液体の分子は、多孔質膜２０の中で分散する。さらに、たとえば処理剤に多孔質膜２０を曝すことは、超臨界液体の処理、クリーニング、または回復（ｈｅａｌｉｎｇ）のプロセス中に、またはその後に、行われることができる。
【００２６】
処理剤に多孔質膜２０を曝した後に、多孔質膜２０は、シーリング層を通って孔のマトリックスからの処理剤の解放を検出するために処理剤モニタリングシステムを使用してステップ１４０においてモニタされる。処理剤が多孔質膜から解放される速度は、シーリングプロセスの有効性を決定するために利用されることができる。たとえば、処理剤モニタリングシステムは、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分光計を含むことができる。
【００２７】
１つの実施例において、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜は、超臨界ＣＯ２に曝され、ＦＴＩＲ分光計は、多孔質膜からのＣＯ２の解放を検出するために利用される。図３は、多孔質有機石英ガラス（ＯＳＧ）膜、例えばｌｏｗ−ｋブラックダイヤモンド（登録商標）膜に対する典型的な波数スペクトルを示す。検査によって、ＣＯ２の存在は、２３４０ｃｍ−１でＣＯ２ピークの存在が検出される。ＣＯ２が多孔質膜の孔のマトリックスから解放されるときに、波数スペクトルは、このピークを示す。しかしながら、時間が経過とともに、実質的にＣＯ２の全てが多孔質膜から解放されるとき、このピークは、検出不可能なレベルまで減衰する。ピークが減衰する間の時間量は、シーリングプロセスの有効性を表す。たとえば、ピークの減衰が、比較的長時間にわたって起こるところでは、シーリングは、効果的であると決定される。しかしながら、ピークの減衰が、非常に短い期間にわたって起こるところでは、シーリングはより効果的でないと決定される。１つの実施形態におけるシールの有効性は、処理剤の解放の測定された速度を、有効にシールされた膜を示す閾値と比較することによって決定される。従来技術において当業者によって理解されるように、本発明に係るシールの有効性の決定は、使用されるｌｏｗ−ｋ膜およびｌｏｗ−ｋ膜が曝されるプロセスステップに大きく依存する。有効性を決定することに加えて、シーリングプロセスの後、波数スペクトルの中でのＣＯ２ピークの大きさは、その孔のマトリックスの中でのＣＯ２を保持する多孔質膜の容量を表すことができ、それ故、この大きさが、孔サイズ、孔の容量、またはそれの組合せを決定するために有効であり得る。
【００２８】
比較例において、２つの多孔質ｌｏｗ−ｋ膜は、準備され、その第１がＯＳＧ膜で、その第２がＪＳＲ  ＬＫＤ  ５１０９膜のようなメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜である。各々の膜の堆積に続いて、膜は、各々の膜をシールする付加的な意図を有するエッチングおよびアッシングプロセスを受ける。その後、シーリングプロセス、すなわちプラズマ処理の有効性は、最初にエリプソメータポロシメトリ（ＥＰ）を使用して決定され、次に、上で記載した方法を使用し、それにより、多孔質膜が処理剤に曝され、処理剤の解放に対してＦＴＩＲ分光計を使用しモニタされる。エリプソメータポロシメトリは、蒸気相トルエンに多孔質膜を曝すことと、トルエンに曝した後のトルエンが潜在的に（ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ）吸着され、脱離される間の多孔質膜の屈折率（ＲＩ）をモニタリングすることとを含む。もし多孔質膜の表面が十分にシールされるならば、それで、トルエンは、多孔質膜に侵入すること、および吸着することができず、多孔質膜の屈折率は、吸着（adsorption：ａｄｓ）および脱離（desorption：des）の間、不変のままである。これとは反対に、もし多孔質膜が十分にシールされないならば、それで、トルエンは、多孔質膜に侵入すること、および吸着することができ、そして多孔質膜の屈折率は、変化する。ＥＰ方法が、膜がシールされているまたはシールされていないことを決定するために効果的である一方で、この方法は、シールの有効性の各種レベルを決定すること、または多孔質膜自体を特徴づけるために用いられることはできない。さらに、トルエンの使用は、特定の膜に対して効果がないか、好ましくない場合がある。
【００２９】
表１は、堆積されたとき、およびエッチング／アッシングプロセス（またはシーリングプロセス）の後の両方の膜に対するエリプソメータポロシメトリ測定およびＦＴＩＲ  ＣＯ２モニタリングの結果を示す。堆積されたときの両方の膜に対して、ＥＰの結果は、オープンな孔であることを示し、予想通り、両方の膜が未だ処理剤に曝されていないためにＣＯ２ピークは、検出されない。エッチング／アッシングプロセスの後のＥＰの結果は、ＯＳＧ膜がシールされたことを示し、ＭＳＱ膜は、シールされていないことを示した。具体的には、図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、ＯＳＧ膜およびＭＳＱ膜に対する多孔質膜に曝す間の蒸気相トルエンの圧力（Ｐ）（リファレンス圧力Ｐｏ、例えば飽和圧力によって正規化される）の関数としての屈折率を示す。図４Ａおよび図４Ｂの検査は、ＯＳＧ膜がシールされ（恒常的なＲＩ）、ＭＳＱ膜がシールされない（可変的なＲＩ）ことを示す。
【００３０】
さらに、超臨界ＣＯ２に両方の膜を曝し、そして両方の膜のＦＴＩＲモニタリングは、ＯＳＧ膜が、処理剤に曝された直後、ＣＯ２ピークを呈し、曝した後５時間で、ＣＯ２ピークが検出できなかったことを示し、一方、ＭＳＱ膜は、曝した直後、または曝した後５時間でＣＯ２ピークは検出することができず、ＥＰ結果と矛盾しない。ＭＳＱ膜に対するピークが全く見られないのは、測定技術によって検出されることができるより高速で膜から逃げるＣＯ２によると考えている。
【表１】
2008509543.tif 000003
【００３１】
ここで図５を参照すると、多孔質膜または多孔質基板を特徴づけるシステムが、記載されている。システム５００は、多孔質膜（または多孔質基板）をシールするように構成されたシーリングシステム５１０と、シーリングシステムに組み合わせられ、処理剤に多孔質膜（または多孔質基板）を曝すように構成された処理システムと、処理システム５２０に組み合わせられ、多孔質膜（または多孔質基板）からの処理剤の解放をモニターするように構成された処理剤モニタリングシステム５３０とを具備する。シーリングシステムおよび処理システムは、同じシステムであることができる。シーリングシステムは、プラズマ処理システム、ドライプラズマエッチングシステム、ドライプラズマアッシングシステム、液体液浸システム、蒸気相処理システム、超臨界流体処理システム、イオン注入システム、若しくは堆積システム（例えばスピンオン堆積システムまたは化学気相成長システム）、またはそれの何らかの組合せを含むことができる。処理システムは、超臨界流体処理システム、液体液浸システム、若しくは蒸気相処理システム、またはそれの何らかの組合せを含むことができる。処理剤モニタリングシステムは、ＦＴＩＲ分光計、例えばサーモニコレから市販されているモデル番号ＡＶＡＴＡＲ３７０ＦＴ−ＩＲを含むことができる。
【００３２】
加えて、多孔質膜（または多孔質基板）を特徴づけるシステムは、シーリングシステム５１０、処理システム５２０、および処理剤モニタリングシステム５３０に組み合わせられるコントローラ５４０を含むことができる。コントローラ５４０は、マイクロプロセッサ、メモリ、並びに、シーリングシステム５１０、処理システム５２０、および処理剤モニタリングシステム５３０と通信し、これらのシステムへの入力をアクティブにし、同様にこれらのシステムからの出力をモニターするために十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポート（潜在的に、Ｄ／Ａおよび／またはＡ／Ｄコンバータを含む）を含む。メモリに格納されたプログラムは、保存されたプロセスレシピによってシステム５１０、５２０、および５３０と対話するために利用される。コントローラ５４０の１つの実施例は、デル社、オースティン、テキサスから入手可能な、デルプレシジョンワークステーション530（登録商標）である。コントローラ５４０は、また、汎用コンピュータ、デジタル信号処理装置などとして実施されることができる。
【００３３】
コントローラ５４０は、シーリングシステム５１０、処理システム５２０、および処理剤モニタリングシステム５３０に対して近くに位置づけられることができ、または、それは、インターネットまたはイントラネットを介して遠く離れて位置づけられることができる。したがって、コントローラ５４０は、シーリングシステム５１０、処理システム５２０、および処理剤モニタリングシステム５３０と、直接接続、イントラネット、およびインターネットのうちの少なくとも１つを用いてデータを交換することができる。コントローラ５４０は、顧客サイト（すなわちデバイスメーカーなど）でイントラネットに接続されることができ、またはベンダーサイト（すなわち装置製造業者）で、イントラネットに接続されることができる。さらにまた、別のコンピュータ（すなわちコントローラ、サーバなど）は、直接接続、イントラネット、およびインターネットのうちの少なくとも１つを介してデータを交換するために、コントローラ５４０にアクセスすることができる。
【００３４】
コントローラ５４０は、多孔質膜（または多孔質基板）上で実行されるシーリングプロセスの有効性を決定するように、より詳しくは、シーリングプロセスによって形成されるシーリング層の有効性を決定するように、更に構成されることができる。たとえば、処理剤が多孔質膜から解放される速度は、閾値と比較されることができる。測定された速度が閾値を上回る場合には、多孔質膜が有効にシールされていないと決定されることができる。もし速度が閾値を上回らないならば、多孔質膜は、効果的にシールされていると決定されることができる。別の形態として、コントローラは、処理剤解放期間からシーリングプロセスの有効性を決定することができる。処理剤の解放のためのより長い時間は、シーリング層がより効果的であることを示す。
【００３５】
本発明の特定の典型的な実施形態だけが上で詳述されたが、当業者は、本発明の新規進歩の事項から逸脱することなく、典型的な実施形態において多数の変更態様が可能であることを容易に理解する。たとえば、多孔質膜に関する議論が多孔質ｌｏｗ−ｋ膜を含んではいるが、本発明は、このような膜だけを処理することに限定されることはなく、何らかの多孔質膜を処理するために実施されることができる。したがって、全てのこのような変更態様は、本発明の範囲内に含まれることを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る多孔質膜を特徴づける方法の簡略化された概略表現を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る多孔質膜を特徴づける方法の簡略化された概略表現を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に係る多孔質膜を特徴づける方法の簡略化された概略表現を示す図である。
【図１Ｄ】本発明の実施形態に係る多孔質膜を特徴づける方法の簡略化された概略表現を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る多孔質膜を特徴づける方法を示す図である。
【図３】多孔質膜を特徴づけることから得られた典型的な波数スペクトルを示す図である。
【図４Ａ】エリプソメータポロシメトリ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉｃ  ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ）測定から得られた典型的なデータを示す図である。
【図４Ｂ】エリプソメータポロシメトリ測定から得られた典型的なデータを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る多孔質膜を特徴づけるシステムを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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