超臨界流体を用いた大規模集積回路用高機能薄膜形成プロセスの開発

利用超临界流体开发大规模集成电路高性能薄膜形成工艺

基本信息

批准号：
15760566
负责人：
杉山正和
金额：
$ 2.37万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度作製した窓付き超臨界製膜装置を用い,製膜過程のin situ観察手法の確立と,それに基づく原料探索,製膜条件の最適化を行った。昨年度は,製膜過程を窓からCCDカメラにより観察し,流体および基板表面の色の変化として捉えることに成功した。今年度は,製膜過程の変化を定量的に観察するため,in situ紫外・可視分光測定を行った。タングステンランプの光を製膜装置の窓から入射し,基板に反射して戻ってくる光をCCDカメラに代えて取り付けたファイバー式分光器により観察した。これにより,(1)原料の溶解に伴う600nm付近にピークを持つブロードな吸収の増加,(2)基板上でのCu核発生・核の合一による700nm付近にピークを持つブロードな反射の増加が観察された。基板上でのCu核の状態と分光反射率の対応関係は,反射率変化の特徴的な段階で製膜を中止し,核や膜の電子顕微鏡観察を行うことで確認できた。基板温度を上昇させながら700nmの反射光強度を観察すると,ほぼ一定だった強度が核発生が始まる時点で急激に増大しはじめ,核が合一して連続膜になる時点で光強度の増加が飽和した。核発生が始まる温度が低い方が,平滑なCu膜を得られることがわかった。この観察手法を用いて,製膜に適したCu有機錯体を探索した。当初用いたhfac錯体はフッ素がCuの核発生を阻害するため原料としては不適であることが判明した。そこで,フッ素非含有のacac錯体とdpm錯体を比較した。その結果,acac錯体の方が核発生開始温度が低く,より平滑な膜を製膜できることがわかった。また,TiNよりもRuの方が核発生温度が高いなど,核発生過程への下地の影響も明らかになった。

利用去年建成的带窗口的超临界成膜装置，建立了成膜过程的原位观察方法，并根据该方法寻找原材料并优化成膜条件。去年，我们用CCD相机通过窗口观察成膜过程，成功捕捉到流体和基材表面颜色的变化。今年，进行了原位紫外和可见光谱测量，以定量观察成膜过程的变化。来自钨灯的光通过成膜装置的窗口入射，并且使用附接的光纤光谱仪代替CCD相机来观察从基板反射并返回的光。这导致 (1) 由于原材料的溶解，宽吸收增加，峰值在 600 nm 左右；(2) 由于铜在基材上成核和聚结，宽反射增加，峰值在 700 nm 左右。被观察到。通过在反射率变化的特征阶段停止成膜并用电子显微镜观察核和膜来确认基板上的Cu核的状态和光谱反射率之间的对应关系。当增加衬底温度时观察700 nm处的反射光强度，发现强度几乎恒定，然后在成核开始时突然增加，并且当核合并形成连续膜时光强度增加饱和。研究发现，成核开始温度越低，可以获得越光滑的Cu膜。利用这种观察方法，我们寻找适合成膜的Cu有机络合物。最初使用的 hfac 络合物被发现不适合作为原材料，因为氟会抑制 Cu 成核。因此，我们比较了无氟 acac 和 dpm 复合物。结果表明，acac复合物具有较低的成核起始温度，可以形成更光滑的薄膜。此外，还揭示了基材对成核过程的影响，因为Ru中的成核温度高于TiN中的成核温度。