(57)【要約】  超低誘電率フィルムスタックを堆積させるための改良された方法が提供される。本発明の実施形態は、超低誘電フィルムスタックでの酸化物接着層の厚さを減少させることによって、超低誘電率フィルムスタックを堆積させる初期段階から、ｋ（誘電率）インパクトを最小限にし、それにより、フィルムスタックの厚さ不均一性を２％未満に低下させる。改良された方法は、総流量を高めることと組み合わせて、堆積速度を下げ、プラズマ密度を下げて超低誘電フィルムスタック内に酸化物接着層およびバルク層を堆積させることにより、フィルム堆積中の共堆積種の充填／秩序化を改善し、これにより機械的強度を高め、かつ多孔率を低下させる。
2014503991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内部に配置された基板を処理する方法であって、
ある流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、ある流量の１つまたは複数のポロゲン化合物とを含む混合ガスを前記処理チャンバ内に流し、高周波（ＲＦ）電力を前記処理チャンバに印加することによって前記基板上に開始層を堆積させること、
前記開始層の上に第１の遷移層を堆積させるために、前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を、前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させること、および
前記第１の遷移層の上に第２の遷移層を堆積させるために、最終的な流量の前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を流しながら、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させること
を含み、前記開始層ならびに前記第１および第２の遷移層の堆積を、約０．１Ｗ／ｓｃｃｍ〜約０．３Ｗ／ｓｃｃｍの間の総流量に対するＲＦ電力の比で行う方法。
【請求項２】
前記開始層の堆積を、約０．５秒〜約５秒の範囲の期間にわたって行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の遷移層および第２の遷移層の堆積を、それぞれ、約１秒〜約５秒および約１秒〜約１０秒の範囲の期間にわたって行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を、約２００ｍｇｍ〜約７００ｍｇｍの間の流量で前記チャンバ内に導入し、前記１つまたは複数のポロゲン化合物を、約２００ｍｇｍ〜約１６００ｍｇｍの間の流量で前記チャンバ内に導入する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記開始層ならびに前記第１および第２の遷移層の堆積を、１０００Å／分〜約３５００Å／分の間の堆積速度で、約３５０Ｗ〜約５００Ｗの間の低いＲＦ電力で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を上昇させることは、約６００ｍｇｍ／秒〜約１５００ｍｇｍ／秒の間の上昇率で行われ、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を上昇させることは、約２００ｍｇｍ／秒〜約６００ｍｇｍ／秒の間の上昇率で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記混合ガスが、さらに、オゾン、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、水、亜酸化窒素、２，３−ブタンジオン、およびそれらの混合物からなる群から選択される１つまたは複数の酸化ガスと、ヘリウム、アルゴン、または窒素からなる群から選択される不活性ガスとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物が、メチルジエトキシシラン（ｍＤＥＯＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ジメチルジシロキサン、テトラシラノ−２，６−ジオキシ−４，８−ジメチレン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）、１，３−ビス（シラノメチレン）ジシロキサン、ビス（１−メチルジシロキサニル）メタン、ビス（１−メチルジシロキサニル）プロパン、ヘキサメトキシジシロキサン（ＨＭＤＯＳ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＯＳ）、ジメトキシメチルビニルシラン（ＤＭＭＶＳ）、およびそれらの誘導体からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記１つまたは複数のポロゲン化合物が、ノルボルナジエン（ＢＣＨＤ、ビシクロ（２，２，１）ヘプタ−２，５−ジエン）、１−メチル−４−（１−メチルエチル）−１，３−シクロヘキサジエン（ＡＴＰまたはα−テルピネン）、ビニルシクロヘキセン（ＶＣＨ）、酢酸フェニル、ブタジエン、イソプレン、シクロヘキサジエン、ビシクロヘプタジエン、１−メチル−４−（１−メチルエチル）−ベンゼン（シメン）、３−カレン、フェンコン、リモネン、シクロペンテン酸化物、ビニル−１，４−ジオキシニルエーテル、ビニルフリルエーテル、ビニル−１，４−ジオキシン、ビニルフラン、フロン酸メチル、ギ酸フリル、酢酸フリル、フルアルデヒド、ジフリルケトン、ジフリルエーテル、ジフルフリルエーテル、フラン、１，４−ジオキシン、およびそれらのフッ化炭素誘導体からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
処理チャンバ内部に配置された基板を処理する方法であって、
ライナ／バリア層を支持する基板を提供すること、
前記ライナ／バリア層の上に、炭素含有酸化物接着層を、約１０００Å／分〜約３５００Å／分の間の堆積速度で堆積させることであって、
ある流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、ある流量の１つまたは複数のポロゲン化合物とを含む混合ガスを前記処理チャンバ内に流し、１３．５６ＭＨｚで約３００Ｗ〜約６００Ｗの高周波（ＲＦ）電力レベルを前記処理チャンバに印加することによって前記基板上に開始層を堆積させること、
前記開始層の上に第１の遷移層を堆積させるために、前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の最終的な流量に達するまで、前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を上昇させること、および
前記第１の遷移層の上に第２の遷移層を堆積させるために、最終的な流量の前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を流しながら、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させること
を含む堆積させること、
前記接着層の上に低誘電率フィルムを堆積させること、ならびに
前記堆積された低誘電率フィルムを硬化させて、その中にナノポーラスを形成すること
を含む方法。
【請求項１１】
開始層の堆積を、約０．５秒〜約５秒の範囲の期間にわたって行い、前記第１の遷移層の堆積を、約１秒〜約５秒の範囲の期間にわたって行い、前記第２の遷移層の堆積を、約１秒〜約１０秒の範囲の期間にわたって行う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を、約２００ｍｇｍ〜約７００ｍｇｍの間の流量で前記チャンバ内に導入し、前記１つまたは複数のポロゲン化合物を、約２００ｍｇｍ〜約１６００ｍｇｍの間の流量で前記チャンバ内に導入する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記開始層ならびに前記第１および第２の遷移層を、厚さが約５０Å〜約３００Åの範囲内となるように堆積させる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を上昇させることは、約６００ｍｇｍ／秒〜約１５００ｍｇｍ／秒の間の上昇率で行われ、前記１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を上昇させることは、約２００ｍｇｍ／秒〜約６００ｍｇｍ／秒の間の上昇率で行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記開始層ならびに前記第１および第２の遷移層の堆積を、約０．１Ｗ／ｓｃｃｍ〜約０．３Ｗ／ｓｃｃｍの間の総流量に対する前記ＲＦ電力の比で行う、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、集積回路の製造に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、集積回路用の低誘電率フィルムを堆積させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス幾何寸法は、そのようなデバイスが数十年前に初めて導入されて以来、劇的にサイズが減少している。それ以来、集積回路は、一般に、２年／サイズ半減の規則（しばしばムーアの法則と呼ばれる）に従ってきており、これは、チップに実装されるデバイスの数が２年毎に倍になることを意味する。今日の製造プラントは、日常的に、６５ｎｍ、さらには４５ｎｍのフィーチャサイズを有するデバイスを製造しており、将来のプラントは、いずれ、より一層小さい幾何寸法を有するデバイスを製造することになろう。
【０００３】
デバイス幾何寸法が引き続き減少することで、より低い誘電率（ｋ）値を有するフィルムが要求されている。なぜなら、Ｃｕデュアルダマシン相互接続プロセス技術において、集積回路上のデバイスのサイズをさらに減少させるためには、隣接する金属ライン間の容量結合を最小限にしなければならないからである。超低誘電率（ｋ＜２．５）を得るために使用されている手法の１つは、オルガノシリコン化合物と、熱的に不安定な種または揮発基を含む化合物（ポロゲン）とを含む混合ガスからハイブリッドフィルムを堆積させ、次いで、堆積されたフィルムをＵＶ硬化または熱処理によって後処理して、堆積されたフィルムからポロゲンの熱的に不安定な種または揮発基を除去し、それにより、フィルムの誘電率を低下させるナノメートルサイズの空隙をフィルム内に生成することによって、シリコンマトリックスと有機ポロゲンのハイブリッドフィルムを製造することである。
【０００４】
ナノポーラスフィルムは、下にあるバリア／ライナ層に対して、酸化ケイ素よりも接着性が低いことが知られている。接着性の改良は、界面での接着性を向上させることができる酸化物の接着層を堆積させることによって得ることができる。接着性をさらに改良するために、接着層の堆積ステップと、主層である低誘電率フィルムの堆積ステップとの間で炭素含有量が徐々に増加する勾配層を使用することが提案されている。しかし、この勾配層におけるシリコンの流れとポロゲンの流れの両方の制御不能な遷移が、（ＲＦ電力、圧力、および流量などの様々な変化による）望ましくない気相反応を引き起こし、フィルム上に粒子クラスタを生じさせる、または／およびフィルム内もしくは界面に炭素バンプを生じさせることがある。
【０００５】
さらに、上述したように開発された超低誘電率フィルムは、低い機械的強度（係数≒４ＧＰａ）など、望ましくない機械的特性を示し、その結果、後続の半導体処理ステップ中に損傷を受けやすくなることが報告されている。さらに、下にあるバリア／ライナ層に対する超低誘電率フィルムの接着性を向上させるために現在使用されている酸化物接着層は、誘電体フィルムスタックの大部分を成し、典型的には、誘電率（ｋ≒３．５）が高く、非常に高い厚さ不均一性を有するので、予想される通り、得られる誘電体フィルムスタックの全体の誘電率および厚さ不均一性は減少されていない。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、塗布厚さを低下させても制御性を損なうことなく、改良された機械的強度、低下された厚さ不均一性を有し、超低誘電率材料を堆積させる初期段階からｋ（誘電率）増加を最小限にする超低誘電率材料を作成する方法が必要とされる。
【０００７】
本発明の実施形態は、一般に、新規のプロセスパラメータを用いて超低誘電率フィルムを堆積させるための方法を提供する。一実施形態では、方法は、ある流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、ある流量の１つまたは複数のポロゲン化合物とを含む混合ガスを処理チャンバ内に流し、高周波（ＲＦ）電力を処理チャンバに印加することによって基板上に開始層（酸化物層）を堆積させること、開始層の上に第１の遷移層を堆積させるために、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させること、および第１の遷移層の上に第２の遷移層を堆積させるために、最終的な流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を流しながら、１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を、１つまたは複数のポロゲン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させることを含み、堆積が、約３５０Ｗ〜約５００Ｗの間の低いＲＦ電力で行われ、総流量に対するＲＦ電力の比が、約０．１Ｗ／ｓｃｃｍ〜約０．３Ｗ／ｓｃｃｍの間である。様々な処理パラメータおよび前駆体は、詳細な説明でさらに論じる。
【０００８】
別の実施形態では、方法は、ライナ／バリア層を支持する基板を提供すること、およびライナ／バリア層の上に、炭素含有酸化物接着層を約１０００Å／分〜約３５００Å／分の間の堆積速度で堆積させることを含み、堆積が、ある流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、ある流量の１つまたは複数のポロゲン化合物とを含む混合ガスを処理チャンバ内に流し、１３．５６ＭＨｚで約３００Ｗ〜約６００Ｗの高周波（ＲＦ）電力レベルを処理チャンバに印加することによって基板上に開始層を堆積させること、開始層の上に第１の遷移層を堆積させるために、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の最終的な流量に達するまで、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量を上昇させること、および第１の遷移層の上に第２の遷移層を堆積させるために、最終的な流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物を流しながら、１つまたは複数のポロゲン化合物の流量を、１つまたは複数のポロゲン化合物の最終的な流量に達するまで上昇させることを含み、方法はさらに、接着層の上に低誘電率フィルムを堆積させること、および堆積された低誘電率フィルムを硬化させて、中にナノポーラスを形成することを含む。様々な処理パラメータおよび前駆体は、詳細な説明でさらに論じる。
【０００９】
上述した本発明の特徴を詳細に理解できるように、いくつかの実施形態を参照することによって、上で簡単に概説した本発明のより詳細な説明を行う。それらの実施形態のいくつかは、添付図面に図示されている。しかし、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを図示しており、したがって本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。本発明は、他の均等に効果的な実施形態を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ａは、本発明の実施形態に従って形成された誘電体フィルムスタックの断面図である。Ｂは、図１Ａに示されるフィルムスタックの一部の断面の拡大図である。
【図２】本発明の一実施形態による超低誘電率ナノポーラスフィルムスタックを堆積させる方法を示すプロセス流れ図である。
【図３】本発明の実施形態を実施するために使用することができる例示的な処理チャンバの断面図である。
【図４】ＳＩＭＳ分析による、オルガノシリケート誘電体フィルムスタックにおける元素濃度の深さプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、低誘電率フィルムを堆積させる方法を提供する。低誘電率フィルムは、ケイ素、酸素、水素、および炭素を含む。本発明のいくつかの実施形態は、接着層の厚さを減少させることによって、超低誘電率フィルムスタックに対する接着層のＫインパクト（誘電率）を大幅に低下させることができることが実証されている。接着層の厚さを約２００Å以下に減少させることによって、超低誘電フィルムスタック（＜２ｋÅ）の厚さ不均一性も２％未満に減少される。以下に論じるように、改良された酸化物接着層は、総流量を高めることと組み合わせて、堆積速度を低下させ、かつプラズマ密度を下げて堆積されることにより、フィルム堆積中の共堆積種の充填／秩序化が改善され、これは、機械的強度を高め、多孔率を低下させる。改良された接着層は、下にあるバリア／ライナ層に対する超低誘電率フィルムの接着性を改良するための高い接着エネルギーを提供する。得られる低誘電フィルムは、ナノメートルサイズの孔と、より密な細孔径分布とを有する。低誘電率フィルムは、約３．０以下、好ましくは約２．５以下の誘電率を有する。低誘電率フィルムは、少なくとも約６．５ＧＰａ以上の弾性係数を有することがある。
【００１２】
図１Ａは、本発明の実施形態に従って形成される誘電体フィルムスタック１００の断面図を概略的に示す。ここには図示しないが、本発明の誘電体フィルムスタック１００は、デュアルダマシン構造における金属間誘電体層として使用することができると考えられる。デュアルダマシン構造は、一般に、交互に、または望まれる順序で堆積された、１つまたは複数のナノポーラス金属間誘電体層（図示せず）と、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、または水素化アモルファス炭化ケイ素の１つまたは複数のエッチング停止層（図示せず）とを含むことがある。次いで、堆積されたフィルム層の上に、反射防止コーティング（図示せず）と、フォトレジスト層を備えるトレンチフォトマスク（図示せず）とが丁寧に堆積され、従来のフォトリソグラフィ技法によってパターン形成されて、銅など所望の金属で充填すべきメタライゼーション構造を現像する。デュアルダマシン形成プロセスは、望みの数の相互接続レベルを堆積させるために繰り返すことができる。本発明から利益を得ることができる例示的なデュアルダマシン構造は、全体を参照により組み込む、２００９年６月１６日にＦｒａｎｃｉｍａｒ  Ｓｃｈｍｉｔｔ他に付与された、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許第７，５４７，６４３号にさらに記載されている。
【００１３】
一般に、図１Ａに示される誘電体フィルムスタック１００は、ライナ／バリア層１０４を支持する基板１０２を備え、ライナ／バリア層１０４は、後続の接着層１０６と、下にある基板表面１０３、および基板表面１０３上に形成された金属ライン１０８との間の絶縁層として働く。接着層１０６の上に低誘電率層１１０が堆積され、低誘電率層１１０は、キャップ層１１２によってキャップされる。本発明の様々な実施形態によるそのような誘電体フィルムスタック１００を堆積させる方法を、図１Ｂに関連付けて図２に関して簡単に説明する。
【００１４】
オルガノシリケート層を堆積させるための例示的なプロセス
図２は、本発明の一実施形態による誘電体フィルムスタック１００を堆積させる方法を示すプロセス流れ図２００である。一般に、典型的な有孔誘電体フィルムは、Ｓｉバックボーンとなる１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、犠牲ポロゲンとして働く熱的に不安定な基を有する１つまたは複数の不飽和の非シリコン化合物とを同時に堆積することを必要とする。ステップ２０２で、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスを行うことができる処理チャンバ内で、ライナ／バリア層１０４を支持する基板１０２が基板支持体上に位置決めされる。ライナ／バリア層１０４は、オルガノシラン化合物、アンモニア、酸素、および不活性ガスを含むプラズマからＰＥＣＶＤプロセスによって堆積させることができる。堆積プロセスは、当技術分野で知られている方法による処理チャンバ内での容量結合プラズマ、または誘導結合プラズマと容量結合プラズマの両方を含むことができる。プラズマは、Ｈｅ、Ａｒ、およびＮ２などの不活性ガスを使用して発生させることができる。ＰＥＣＶＤ堆積では、プラズマの発生を支援するためにヘリウムなどの不活性ガスが一般に使用される。
【００１５】
ステップ２０４で、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、１つまたは複数のポロゲン化合物と、１つまたは複数の酸化ガスとを含む組成を有する混合ガスが、シャワーヘッドなどガス分配プレートを通して処理チャンバ内に導入される。後続の堆積のための条件を安定させるために、ＲＦ電力の開始前に、酸素および／またはヘリウムの初期ガス組成物を処理チャンバ内に導入することができる。
【００１６】
一実施形態では、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物は、約２００ミリグラム／分〜約５０００ミリグラム／分の間、例えば約３５０ミリグラム／分〜約２５００ミリグラム／分の間の流量でチャンバ内に導入される。１つまたは複数の酸化ガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍの間、例えば約１２５ｓｃｃｍ〜約５５０ｓｃｃｍの間の流量でチャンバ内に導入される。１つまたは複数のポロゲン化合物は、約５０ミリグラム／分〜約５０００ミリグラム／分の間、例えば約１５０グラム／分〜約１５００グラム／分の間の流量でチャンバ内に導入される。チャンバ内でのプラズマ処理条件を実現するために、高周波（ＲＦ）電力が、シャワーヘッドなどの電極に印加される。適切なＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚの周波数で約１０Ｗ〜約２０００Ｗ、例えば約３００Ｗ〜約６００Ｗの範囲内の電力でよい。混合ガスは、ＲＦ電力の存在下においてチャンバ内で反応させられて、酸化物層を備える開始層１０６ａを堆積させ、酸化物層は、下にあるライナ／バリア層１０４に強く接着する。
【００１７】
混合ガスは、任意選択で、１つまたは複数のキャリアガスを含むことができる。典型的には、１つまたは複数のキャリアガスは、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物および１つまたは複数のポロゲン化合物と共に処理チャンバ内に導入される。使用することができるキャリアガスの例としては、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、およびそれらの組合せが挙げられる。キャリアガスとしてヘリウムが使用される一実施形態では、ヘリウムガスは、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と共に約１５００ｓｃｃｍ〜約８０００ｓｃｃｍの間、例えば約３５００ｓｃｃｍ〜約５５００ｓｃｃｍの間の流量でチャンバ内に導入される。また、ヘリウムガスは、１つまたは複数のポロゲン化合物と共に、約３００ｓｃｃｍ〜約１８００ｓｃｃｍ、例えば約７００ｓｃｃｍ〜約１２５０ｓｃｃｍの間の流量でチャンバ内に導入される。
【００１８】
開始層１０６ａは、一般に、酸化ケイ素層を含む。以下に論じるように、開始層１０６ａと、第１の遷移層１０６ｂおよび第２の遷移層１０６ｃ（図１Ｂ）とが、接着層１０６を構成し、接着層１０６は、下にあるライナ／バリア層１０４と後続の低誘電率層１１０との間の接着性を高める。一実施形態では、堆積期間が、フィルム全体の粘着性を保証するのに十分に長い限り、開始層堆積は、約０．５秒〜約１０秒の間の時間範囲を有することがある。一例では、開始層堆積は、約１秒間であることがある。開始層１０６ａは、約５Å〜約１００Å、好ましくは約１０Å〜約５０Åの範囲内の厚さに堆積させることができる。本開示で述べる様々な期間の時間は、特定の実施形態の必要性に応じて調節することができると考えられる。例えば、約０．５秒〜約１０秒の時間範囲を述べるが、いくつかの実施形態では、開始期間は、０秒間であることがある。０秒の開始期間は、ガスストリームの流量の変化が、ガスストリームをチャンバに導入した直後に始まることを意味する。すなわち、開始期間のない実施形態が考えられる。
【００１９】
低誘電率層１１０の堆積前に、ガス分配プレートで生じるシリコンの流れとポロゲンの流れとの望ましくない気相反応によって望ましくない粒子クラスタがフィルムに形成されるのを防止するために、別個の遷移ステップが行われる。また、チャンバ内への液体の滑らかな遷移が、炭素バンプの発生を大幅に減少させることができることも観察されている。これらの問題は、望ましい勾配率で２つの液体前駆体（すなわちオルガノシリコン化合物とポロゲン化合物）の遷移を分けることによって対処することができる。個別の遷移ステップの第１の期間２０６中（または単にステップ２０６と表す）、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物の流量は、ＰＦ電力の存在下で、所定のオルガノシリコン化合物ガス混合に達するまで、約１００ｍｇｍ／秒〜約５０００ｍｇｍ／秒の間、例えば約８００ｍｇｍ／秒〜約１２００ｍｇｍ／秒の間、例えば約１０００ｍｇｍ／秒の上昇率で徐々に増加されて、開始層１０６ａの上に第１の遷移層１０６ｂ（図１Ｂ参照。図１Ｂは、図１Ａに示されるフィルムスタックの断面の拡大図である）を堆積させる。ヘリウムキャリアガスが使用される実施形態では、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物およびヘリウムガスの流量は、約２５００ｓｃｃｍ〜約４０００ｓｃｃｍの範囲まで減少させることができる。一実施形態では、第１の遷移層の堆積は、約０．５秒〜約１０秒の間の時間範囲を有することがある。一例では、第１の遷移層の堆積時間は、約１秒であることがある。第１の遷移層１０６ｂは、約１０Å〜約３００Åの範囲内、例えば約５０Å〜約２００Åの範囲内の厚さに堆積されることがある。
【００２０】
遷移ステップの第２の期間２０８中（または単にステップ２０８と表す）、所定のオルガノシリコン化合物ガス混合を一定に保ちながら、１つまたは複数のポロゲン化合物の流量が、所定の最終的なガス混合に達するまで、約１００ｍｇｍ／秒〜約５０００ｍｇｍ／秒の間、例えば約２００ｍｇｍ／秒〜約３５０ｍｇｍ／秒の間、例えば約３００ｍｇｍ／秒の上昇率で徐々に増加され、第１の遷移層１０６ｂの上に第２の遷移層１０６ｃ（図１Ｂ）を堆積させる。ヘリウムキャリアガスが使用される実施形態では、１つまたは複数のポロゲン化合物およびヘリウムガスの流量は、約８００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの範囲まで増加させることができる。一実施形態では、第２の遷移層の堆積は、約１秒〜約１８０秒の間の時間範囲を有することがある。一例では、第２の遷移層の堆積時間は、約３秒であることがある。第２の遷移層１０６ｃは、約１０Å〜約６００Å、好ましくは、約１００Å〜約４００Åの範囲内の厚さに堆積させることができる。
【００２１】
開始層１０６ａと、第１の遷移層１０６ｂおよび第２の遷移層１０６ｃとの堆積期間により、好ましくは、図示されるようにフィルムスタック（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）の薄い部分１０６が堆積される。フィルムスタックのこの薄い部分１０６は、下にあるバリア／ライナ層に対する超低誘電率フィルムの接着性を向上させるための接着層として働く。ほとんどの実施形態において、この部分の厚さは、約半分、例えば約２００オングストローム未満減少される。フィルムスタック（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）の薄い部分１０６の堆積は、比較的短い期間および／または低い堆積速度で実現することができる。一実施形態では、フィルムスタックの薄い部分のための堆積速度は、約１０００オングストローム／分〜約３５００オングストローム／分の間、例えば約２５００オングストローム／分である。フィルムスタック（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）の薄い部分１０６は、２０００オングストローム未満の厚さを有する超低誘電率ナノポーラスフィルムスタック（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１１０）のかなりの部分を成すので、フィルムスタックの薄い部分の厚さを減少させることによって、誘電体フィルムスタック１００の厚さ不均一性を２％未満に減少させることができる。最も重要なことに、フィルムスタック（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）の薄い部分１０６の厚さの減少は、ナノポーラスフィルムスタック全体に対するＫインパクトを最小限にする。
【００２２】
ステップ２１０で、最終的な混合ガス組成に達した後、ある流量の１つまたは複数のオルガノシリコン化合物と、ある流量の１つまたは複数のポロゲン化合物とを含む最終的な混合ガスのプラズマが発生されて、ポロゲン含有オルガノシリケート誘電体層、すなわち低誘電率層１１０を堆積させる。一実施形態では、低誘電率層の堆積は、約１５秒〜約１８０秒の間の時間範囲を有することがある。一例では、最終層の堆積時間は、約１３０秒であることがある。低誘電率層１１０は、ＲＦ電力が終了されるまで、約２００Å〜約１００００Åの範囲内の厚さに堆積させることができる。理論に束縛されることを望まずに、オルガノシリコン化合物とポロゲン化合物の上昇率を分けることによって、より安定で、製造性の高いプロセスを得て、炭素バンプなど欠陥の問題がかなり少ないオルガノシリケート誘電体層を生成することができると考えられる。
【００２３】
あるいは、ステップ２０８、すなわち第２の遷移層１０６ｃの堆積を、ステップ２１０、すなわち最終的なポロゲン酸化ケイ素層の堆積と組み合わせることができる。そのような実施形態では、ポロゲン酸化ケイ素層の堆積中、所定のオルガノシリコン化合物混合ガスを流す一方で、ポロゲン化合物の流量は連続的に上昇される。ステップ２０８とステップ２１０の組合せは、約１秒〜約１８０秒の間の時間範囲を有することができる。このようにして、最終的なポロゲン酸化ケイ素層は、ポロゲン酸化ケイ素層が堆積されるにつれて酸化ケイ素層内のポロゲンの濃度が増加するようなポロゲンの勾配濃度を有することができる。この勾配層は、ＲＦ電力が終了されるまで、約５０Å〜約１００００Å、好ましくは約１００Å〜約５０００Åの範囲内の厚さに堆積させることができる。
【００２４】
上述したプロセス中、基板は、典型的には、約１００℃〜約４００℃の間、例えば約２００℃〜約３５０℃の間の温度で維持される。チャンバ圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒの間、例えば約７Ｔｏｒｒ〜約９Ｔｏｒｒの間でよく、基板支持体とチャンバシャワーヘッドとの間隔は、約２００ミル〜約１５００ミル、例えば約２８０ミル〜約４５０ミルの間でよい。３００ｍｍの基板に関して、約１００Ｗ〜約６００Ｗの間のＲＦ電力レベルを使用することができる。ＲＦ電力は、約０．０１ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚの間、例えば約１３．５６ＭＨｚの周波数で提供される。ＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚの高い周波数と約３５０ｋＨｚの低い周波数など、混合周波数で提供することができる。基板の加熱を減少させ、堆積されたフィルム内での多孔率を高めるために、ＲＦ電力をサイクルまたはパルスさせることができる。また、用途に応じて、ＲＦ電力は連続でも不連続でもよい。
【００２５】
特定の実施形態では、総流量を高め、かつプラズマ密度を下げる。より低いプラズマ密度を得るために、約３００Ｗ〜約６００Ｗ、例えば約３５０Ｗ〜約５００Ｗの間のＲＦ電力レベルを使用することができる。約３５０Ｗ〜約５００Ｗの間のＲＦ電力レベルが使用される場合、約０．１Ｗ／ｓｃｃｍ〜約０．３Ｗ／ｓｃｃｍのＲＦ電力／総流量が好ましい。あるいは、約０．２Ｗ／ｃｍ３〜約０．５Ｗ／ｃｍ３のＲＦ電力／総体積流量が好ましい。本明細書で使用する用語「総流量」または「総体積流量」は、前に論じたように、堆積中に処理チャンバ内に導入される混合ガスおよび任意選択のキャリアガスの流量／体積を表すものと意図される。総流量を高めると同時にプラズマ密度を下げることにより、フィルム堆積中に、共堆積種をより高密度で充填することができ、それにより、機械的な強度が高まり、細孔径（＜１０Å）が減少し、かつ細孔径分布がより密になることが本発明者らによって観察されている。これにより、後続のデバイス製造プロセスに対するフィルムの耐損傷性を増加させることによって、フィルムの機械的な完全性が大幅に改良される。
【００２６】
本明細書で述べる実施形態の任意のものにおいて、ポロゲン含有オルガノシリケート誘電体層は、オルガノシリコン化合物とポロゲンとを含むプロセスガス混合物から堆積される。オルガノシリケート層は、誘電体層として使用することができる。誘電体層は、デュアルダマシン構造または適切なデバイスの内部で様々なレベルで使用することができる。例えば、誘電体層は、プリメタル誘電体層、金属間誘電体層、またはゲート誘電体層として使用することができる。本発明の様々な実施形態に従って堆積されるオルガノシリケート層は、３．０未満、例えば約２．５の低誘電率を提供することができることが判明している。
【００２７】
オルガノシリケート誘電体層を堆積させるために、様々なプロセスガス混合物を使用することができ、そのような混合ガスの非限定的な例を以下に提示する。一般に、混合ガスは、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物（例えば第１および第２のオルガノシリコン化合物）と、１つまたは複数のポロゲン化合物と、キャリアガスと、酸化ガスとを含む。炭化水素（例えば脂肪族炭化水素）などさらなる成分を含む多くの他の混合ガスが考えられるので、上記の成分は、限定的なものと解釈すべきではない。
【００２８】
本明細書で使用する用語「オルガノシリコン化合物」は、有機基中の炭素原子を含むシリコン含有化合物を表すものと意図される。オルガノシリコン化合物は、１つまたは複数の環状オルガノシリコン化合物、１つまたは複数の脂肪族オルガノシリコン化合物、またはそれらの組合せを含むことができる。いくつかの例示的なオルガノシリコン化合物としては、以下のものが挙げられる。メチルジエトキシシラン（ｍＤＥＯＳ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、トリメチルシラン（ＴＭＳ）、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ジメチルジシロキサン、テトラシラノ−２，６−ジオキシ−４，８−ジメチレン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）、１，３−ビス（シラノメチレン）ジシロキサン、ビス（１−メチルジシロキサニル）メタン、ビス（１−メチルジシロキサニル）プロパン、ヘキサメトキシジシロキサン（ＨＭＤＯＳ）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＯＳ）、およびジメトキシメチルビニルシラン（ＤＭＭＶＳ）、またはそれらの誘導体。１つまたは複数のオルガノシリコン化合物は、約２００ミリグラム／分〜約５０００ミリグラム／分の範囲内、例えば約３５０ミリグラム／分〜約２５００ミリグラム／分の間の流量で処理チャンバ内に導入することができる。
【００２９】
本明細書で使用する用語「ポロゲン化合物」は、熱的に不安定な基を含む化合物を表すものと意図される。熱的に不安定な基は、不飽和環状有機基など、環状基でよい。本明細書で使用する用語「環状基」は、環状構造を表すものと意図される。環状構造は、原子を３つだけ含むこともある。原子は、例えば、炭素、窒素、酸素、フッ素、およびそれらの組合せを含むことがある。環状基は、１つまたは複数の単結合、二重結合、三重結合、およびそれらの任意の組合せを含むことがある。例えば、環状基は、１つまたは複数の芳香族、アリル類、フェニル類、シクロヘキサン類、シクロヘキサジエン類、シクロヘプタジエン類、およびそれらの組合せを含むことがある。環状基はまた、二環系または三環系でもよい。一実施形態では、環状基は、直鎖または分岐官能基に結合される。直鎖または分岐官能基は、好ましくは、アルキル基またはビニルアルキル基を含み、１〜２０個の炭素原子を有する。また、直鎖または分岐官能基は、例えば、ケトン、エーテル、およびエステル中に酸素原子を含むこともある。ポロゲンは、環状炭化水素化合物を含むことがある。使用することができるいくつかの例示的なポロゲンとしては、以下のものが挙げられる。ノルボルナジエン（ＢＣＨＤ、ビシクロ（２．２．１）ヘプタ−２，５−ジエン）、１−メチル−４−（１−メチルエチル）−１，３−シクロヘキサジエン（ＡＴＰまたはα−テルピネン）、ビニルシクロヘキセン（ＶＣＨ）、酢酸フェニル、ブタジエン、イソプレン、シクロヘキサジエン、ビシクロヘプタジエン、１−メチル−４−（１−メチルエチル）−ベンゼン（シメン）、３−カレン、フェンコン、リモネン、シクロペンテン酸化物、ビニル−１，４−ジオキシニルエーテル、ビニルフリルエーテル、ビニル−１，４−ジオキシン、ビニルフラン、フロン酸メチル、ギ酸フリル、酢酸フリル、フルアルデヒド、ジフリルケトン、ジフリルエーテル、ジフルフリルエーテル、フラン、および１，４−ジオキシン、ならびにそれらのフッ化炭素誘導体。１つまたは複数のポロゲン化合物は、約５０ミリグラム／分〜約５０００ミリグラム／分の範囲内、例えば約１５０ミリグラム／分〜約１５００ミルグラム／分の間の流量で処理チャンバ内に導入することができる。
【００３０】
前に論じたように、混合ガスは、任意選択で、１つまたは複数のキャリアガスを含むことができる。典型的には、１つまたは複数のキャリアガスは、１つまたは複数のオルガノシリコン化合物および１つまたは複数のポロゲン化合物と共に処理チャンバ内に導入される。使用することができるキャリアガスの例としては、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、およびそれらの組合せが挙げられる。１つまたは複数のキャリアガスは、一部はチャンバの内部のサイズに依存して、約２００００ｓｃｃｍ未満の流量で処理チャンバ内に導入することができる。好ましくは、キャリアガスの流量は、約５００ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの範囲内である。いくつかのプロセスでは、反応性プロセスガスが導入される前に、チャンバ内の圧力を安定化させるために、ヘリウムやアルゴンなど不活性ガスが処理チャンバ内に入れられる。
【００３１】
また、混合ガスは、１つまたは複数の酸化ガスを含む。適切な酸化ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、およびそれらの組合せが挙げられる。酸化ガスの流量は、一部はチャンバの内部のサイズに依存して、約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍの範囲内でよい。典型的には、酸化ガスの流量は、約１００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約４５０ｓｃｃｍである。堆積チャンバに入る前にマイクロ波チャンバ内で、および／または堆積チャンバ内部でプロセスガスに印加されるＲＦ電力によって、酸素または酸素含有化合物の解離が生じることがある。
【００３２】
後処理プロセス
低誘電率フィルムが堆積された後、フィルムが後処理される。フィルムを、熱アニーリングのみによって、またはＵＶ放射による支援を伴って熱アニーリングによって後処理して、不安定な有機種を除去し、最終材料内に細孔インクルージョンを生成することができる。一実施形態では、低誘電率フィルムは、ＵＶ硬化プロセスで後処理される。ＵＶ後処理は、同じ処理チャンバまたはシステム内部でインシトゥで行うことができ、例えば真空を破壊することなく１つのチャンバから別のチャンバに移送される。使用することができる例示的なＵＶ後処理条件は、約１Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの間のチャンバ圧力と、約３５０℃〜約５００℃の間の基板支持体温度とを含む。紫外線放射源を、基板表面から約１００ミル〜約１４００ミルの間の位置に置くことができる。任意選択で、紫外線硬化プロセス中に処理ガスを導入することができる。適切な処理ガスとしては、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素ガス、フッ化炭素ガス、およびフッ化炭化水素ガス、またはそれらの組合せが挙げられる。
【００３３】
ＵＶ放射は、任意のＵＶ源、例えば、水銀マイクロ波アークランプ、パルスキセノンフラッシュランプ、または高効率ＵＶ発光ダイオードアレイによって提供されることがある。紫外線放射は、ある範囲の紫外線波長を含むことがあり、１つまたは複数の波長を同時に含むこともある。適切な紫外線波長は、約１ｎｍ〜約４００ｎｍの間の波長を含み、さらに、約６００ｎｍまたは７８０ｎｍまでの光波長を含むことができる。追加として、または代替として、紫外線放射は、複数の波長で、または調整可能な波長放出および調整可能な電力放出で、または望みであれば複数の波長の間で変調させて印加することができ、単一のＵＶランプから放出することも、紫外線ランプのアレイから印加することもできる。適切なＵＶランプの例としては、Ｘｅ充填Ｚｅｒｉｄｅｘ（商標）ＵＶランプ、ウシオエキシマＵＶランプ、ＤＳＳ  ＵＶランプ、またはＨｇアークランプが挙げられる。堆積された低誘電率フィルムは、約１０秒〜約６００秒の間、例えば約６０秒〜約６００秒の間、紫外線放射に露出される。ＵＶ放射は、例えば約１７０ｎｍ〜約４００ｎｍの間の波長を有することがある。使用することができるＵＶチャンバおよび処理条件のさらなる詳細は、参照として本明細書に組み込む、本願と同一の譲受人に譲渡された２００５年５月９日出願の米国特許出願第１１／１２４，９０８号に記載されている。Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．からのＮａｎｏCｕｒｅ（商標）チャンバが、ＵＶ後処理のために使用することができる市販のチャンバの一例である。
【００３４】
別の実施形態では、低誘電率フィルムは、熱アニーリングまたはプラズマアニーリングプロセスで後処理される。フィルムは、チャンバ内で、約２００℃〜約４００℃の間の温度で約２秒〜約１時間、好ましくは約３０分、アニーリングすることができる。ヘリウム、水素、窒素、またはそれらの混合物など非反応性ガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約１００００ｓｃｃｍの流量で導入することができる。チャンバ圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒの間で維持される。アニーリング中のＲＦ電力は、約１３．５６ＭＨｚの周波数で約２００Ｗ〜約１０００Ｗであり、好ましい基板間隔は、約３００ミル〜約８００ミルの間である。低誘電率フィルムが堆積された後に、約２００℃〜約４００℃の基板温度で低誘電率フィルムをアニーリングすることで、フィルム内の有機基の少なくともいくらかを揮発させ、フィルム内に空隙を形成する。
【００３５】
さらに別の実施形態では、低誘電率フィルムは、電子ビーム処理によって後処理される。使用することができる例示的な電子ビーム条件は、約２００℃〜約６００℃の間、例えば約３５０℃〜約４００℃の間のチャンバ温度を含む。電子ビームエネルギーは、約０．５ｋｅＶ〜約３０ｋｅＶでよい。照射線量は、約１μＣ／ｃｍ２〜約４００μＣ／ｃｍ２の間でよい。チャンバ圧力は、約１ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒの間でよい。チャンバ内のガス雰囲気は、以下のガスの任意のものでよい。窒素、酸素、水素、アルゴン、水素と窒素の混合、アンモニア、キセノン、またはこれらのガスの任意の組合せ。電子ビーム電流は、約０．１５ｍＡ〜約５０ｍＡの間でよい。電子ビーム処理は、約１分〜約１５分間行うことができる。任意の電子ビームデバイスを使用することができるが、使用することができる例示的な電子ビームチャンバは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．（米国カリフォルニア州サンタクララ）から市販されているＥＢｋ（商標）電子ビームチャンバである。
【００３６】
電子ビーム硬化プロセスは、堆積されたフィルムネットワークの機械的強度を改良し、また低誘電率値を低下させる。励起された電子ビームは、堆積されたフィルムの分子ネットワーク内の化学的結合を変化させ、１つの環を備えて環内に１つまたは２つの炭素−炭素二重結合を備える１つまたは複数の酸素を含まない炭化水素化合物の環からの有機成分など、分子基の少なくとも一部をフィルムから除去する。分子基の除去は、フィルム内部に空隙または孔を生成し、低誘電率値を低下させる。
【００３７】
例示的なハードウェア
図３は、炭素ドープ酸化ケイ素層を堆積させるための化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ３００の概略断面図を示す。この図は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．によって現在製造されているＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）チャンバの特徴に基づく。ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＣＶＤチャンバ（２００ｍｍまたは３００ｍｍ）は、炭素ドープ酸化ケイ素および他の材料を堆積させるために使用することができる２つの隔離された処理領域を有する。２つの隔離された処理領域を有するチャンバは、参照として本明細書に組み込む米国特許第５，８５５，６８１号に記載されている。
【００３８】
堆積チャンバ３００は、個別の処理領域３１８、３２０を画定するチャンバ本体３０２を有する。各処理領域３１８、３２０は、チャンバ３００内部で基板（図示せず）を支持するためのペデスタル３２８を有する。ペデスタル３２８は、典型的には、加熱要素（図示せず）を含む。好ましくは、ペデスタル３２８は、ステム３２６によって各処理領域３１８、３２０内に可動に配置され、ステム３２６は、チャンバ本体３０２の底部を通って延在し、そこで駆動システム３０３に接続される。内部で移動可能なリフトピン（図示せず）が、好ましくは基板の下面に係合するようにペデスタル３２８内に提供される。リフトピンは、処理前に基板を受け取るため、または堆積後の基板を次のステーションへ移送するために持ち上げるために、リフトメカニズム（図示せず）によって係合される。
【００３９】
また、各処理領域３１８、３２０は、好ましくは、処理領域３１８、３２０内にガスを送達するためにチャンバ蓋３０４に通して配置されたガス分配アセンブリ３０８を含む。各処理領域のガス分配アセンブリ３０８は、通常は、マニホールド３４８を通るガス入口経路３４０を含み、ガス入口通路３４０は、ガス分配マニホールド３１９からのガスを、ブロッカプレート３４６を通して、次いでシャワーヘッド３４２を通して送る。シャワーヘッド３４２は、複数のノズル（図示せず）を含み、処理中にガス状混合物がそれらのノズルを通して注入される。ＲＦ（高周波）供給装置３２５が、シャワーヘッド３４２にバイアス電位を提供して、シャワーヘッドとペデスタル３２８の間でのプラズマの発生を容易にする。堆積チャンバ３００内で実施される堆積プロセスは、冷却された基板ペデスタル３２８上での非プラズマプロセスでも、プラズマプロセスでもよい。プラズマプロセスでは、典型的には、（ペデスタル３２８が接地された状態で）ＲＦ電源３２５からシャワーヘッド３４２に印加されるＲＦエネルギーによって、制御されたプラズマが基板に隣接して生成される。あるいは、ＲＦ電源３２５は、ペデスタル３２８に、または様々周波数で様々な構成要素に提供することができる。
【００４０】
プラズマは、高周波ＲＦ（ＨＦＲＦ）電力、ならびに低周波ＲＦ（ＬＦＲＦ）電力（例えば、二周波ＲＦ）、一定のＲＦ、パルスＲＦ、または他の任意の、既知もしくは未発見のプラズマ発生技法を使用して発生させることができる。ＲＦ電源３２５は、約５ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚの間の単一周波ＲＦを供給することができる。さらに、プロセスチャンバ内に導入されるプロセスガスの反応種の分解を高めるために、ＲＦ電源３２５は、約３００Ｈｚ〜約１０００ｋＨｚの間の低周波ＲＦも供給して、混合周波数を供給することができる。基板の加熱を減少させ、堆積されたフィルム内での多孔率を高めるために、ＲＦ電力をサイクルまたはパルスさせることができる。適切なＲＦ電力は、約１０Ｗ〜約５０００Ｗの範囲内、例えば約２００Ｗ〜約６００Ｗの範囲内の電力でよい。適切なＬＦＲＦ電力は、約０Ｗ〜約５０００Ｗの範囲内、例えば約０Ｗ〜約２００Ｗの範囲内の電力でよい。
【００４１】
システムコントローラ３３４は、ＲＦ電源３２５、駆動システム３０３、リフトメカニズム、ガス分配マニホールド３１９、ならびに他の関連のチャンバおよび／または処理機能など、様々な構成要素の機能を制御する。システムコントローラ３３４は、好ましい実施形態ではハードディスクドライブであるメモリ３３８に記憶されているシステム制御ソフトウェアを実行し、アナログおよびデジタル入電力ボード、インターフェースボード、およびステッパモータコントローラボードを含むことができる。一般に、可動の機械的アセンブリを移動させて位置を決定するために、光センサおよび／または磁気センサが使用される。
【００４２】
上記のＣＶＤシステムの説明は、主に例示の目的のものであり、本発明の実施形態を実施するために他のプラズマ処理チャンバも採用することができる。
【実施例】
【００４３】
本発明の実施形態は、分散された微小ガス空隙を有する超低誘電率ナノポーラスフィルムの堆積を実証する。前に述べた実施形態の任意のものにおいて、一般に、主層および／または接着層堆積プロセスに、以下のプロセスパラメータおよび範囲が有益である。
【００４４】
2014503991.tif 000003
【００４５】
接着層の堆積中、様々な遷移における１つまたは複数のオルガノシリコン化合物および１つまたは複数のポロゲン化合物の上昇率は、一般に、それぞれ８００ｍｇｍ／秒〜１２００ｍｇｍ／秒の間、および約２００ｍｇｍ／秒〜約３５０ｍｇｍ／秒の間である。好ましくは、前に論じたように、フィルムの欠陥を防止するために、様々な遷移ステップ中にオルガノシリコン化合物とポロゲン化合物の流量の一方のみが変化している。
【００４６】
図１Ａおよび図１Ｂに関して上述した１つの特定の実施形態では、ポロゲン含有オルガノシリケート誘電体層を基板上に堆積させた。フィルムは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．（米国カリフォルニア州サンタクララ）から市販されているＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）システムにおいてＰＥＣＶＤチャンバ（すなわちＣＶＤチャンバ）を使用して堆積させた。堆積中、チャンバ圧力を約６．５Ｔｏｒｒの圧力で維持し、基板を約２７０℃の温度で維持した。プロセスチャンバの内部に配置された基板支持体上に基板を位置決めした。チャンバシャワーヘッドから４５０ミルの位置に基板を位置決めした。
【００４７】
３００ｓｃｃｍの酸素と３８００ｓｃｃｍのヘリウムとの初期ガス組成を有するプロセスガス混合物をチャンバ内に導入し、ＲＦ電力の開始前に流量を安定させた。その後、１３．５６ＭＨｚで約６００ＷのＲＦ電力レベルをシャワーヘッドに印加して、約６００ｍｇｍの流量でチャンバ内に導入されるメチルジエトキシシラン（ｍＤＥＯＳ）を含む混合ガスのプラズマを発生させて、酸化ケイ素開始層を堆積させた。約１秒間のＲＦ電力の開始後、ｍＤＥＯＳの流量を、約１秒間、約１０００ｍｇｍ／秒の上昇率で２２００ｍｇｍまで増加させた。さらに、ヘリウムの流量を約３０００ｓｃｃｍに減少させた。
【００４８】
約２２００ｍｇ／分の最終的なｍＤＥＯＳ流量に達して維持した後、ある流量のＢＣＨＤを、約１３００ｍｇｍのポロゲン堆積流量に達するように約４００ｍｇｍ／秒の上昇率で約３秒間チャンバ内に導入した。また、最終的な混合ガス組成は、３０００ｓｃｃｍのヘリウムと、２２５ｓｃｃｍの酸素とを含む。ポロゲン含有オルガノシリケート誘電体層の所望の厚さに達した後、ＲＦ電力を終了し、さらなる堆積を停止する。ＲＦ電力終了後、チャンバ絞り弁を開き、プロセスガス混合物をチャンバからポンプで排出することができるようにする。チャンバ内への液体前駆体の個別の遷移が、フィルム内の欠陥を減少させる。図４に示されるように、誘電体フィルムスタック内での元素濃度の深さプロファイルを分析するために、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）での分析を行った。炭素の深さ分布は、フィルム内の炭素の滑らかな相推移を示し、これは、例示的なプロセスを使用してフィルム内に炭素バンプが生じなかったことを示唆する。
【００４９】
上記の例の多くの変形形態を実施することができることが考えられる。例えば、他のオルガノシラン前駆体、ポロゲン前駆体、酸化ガス、および不活性ガスを使用することもできる。さらに、異なる流量および／または傾斜率を採用することもできる。用途に応じて、様々な前駆体の流量を調節して、フィルムの各部分（例えば、開始層１０６ａおよび／または遷移層１０６ｂ、１０６ｃ）が堆積されるにつれて炭素含有量を変えることができ、それにより、堆積されたフィルムの初期の部分は、低い炭素含有量を有し、したがって酸化物状であり、後の部分は、より高い炭素含有量を有し、酸炭化物（ｏｘｙｃａｒｂｉｄｅ）状になる。
【００５０】
本発明の実施形態は、新規のプロセスパラメータを用いて堆積される接着層の厚さを減少させることによって、超低誘電フィルムスタックに対する酸化物接着層のＫインパクトを大幅に低下させることができることが判明している。接着層の厚さを約２００Å以下に減少させることによって、超低誘電フィルムスタック（＜２ｋÅ）の厚さ不均一性も２％未満に減少される。改良された酸化物接着層は、総流量（約０．１Ｗ／ｓｃｃｍ〜約０．３Ｗ／ｓｃｃｍの間のＲＦ電力／総流量）を高めながら、約２４００Å／分まで堆積速度を低下させ、かつ低いプラズマ密度を低下させて堆積されることで、フィルム堆積中の共堆積種の充填／秩序を改善し、これにより機械的強度が約６．９ＧＰａまで高まる。改良された接着層は、下にあるバリア／ライナ層に対する超低誘電率フィルムの接着性を改善するために十分な接着エネルギー（約４．５Ｊ／ｍ２）を提供する。得られる超低誘電ナノポーラスフィルムは、約７Å〜約１０Åのより小さな細孔半径と、約１５％〜約２５％の範囲内の多孔率を有するより密な細孔径分布とを有する。
【００５１】
前述したことは本発明のいくつかの実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を開発することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2014503991.tif 000009