ラジカル制御による低誘電率層間絶縁膜のダメージフリープロセスに関する研究

自由基控制低介电常数层间介质薄膜无损伤工艺研究

基本信息

批准号：
09J10187
负责人：
山本洋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

ラジカル制御による低誘電率層間絶縁膜のダメージフリープロセスを実現するための研究計画に基づき、平成23年度は、低誘電率層間絶縁膜へのプラズマアッシングダメージ発生のメカニズム解明を行った。半導体製造プロセス中にLow-k膜がダメージを受ける状況を再現するため、Siプレート、MgF_2ウィンドウを、チャンバー内で水平移動可能なプローブに吊るし、サンプル上に密着あるいは隙間を空けて配置することでプラズマアッシング時にプラズマ中のイオン、ラジカル、光がポーラスSiOCH膜に与える影響を分離して評価をおこなった。実験では100MHz/2MHz二周波容量結合型プラズマ装置を用い、ポーラスSiOCH膜へH_2/N_2プラズマを曝露させその変化を観測するため、in-situで計測可能な反射型FT-IR、分光エリプソメトリーなどの表面分析を行った。これらの表面計測の結果より、H_2/N_2プラズマおよびその後の大気曝露によりポーラスSiOCH膜中および表面で起こる反応を解明した。特に、ポーラスSiOCH膜中のSi-O-Si構造、Si-CH_3基などの化学構造の変化に着目した。また、これらin situでのFT-IR高感度反射吸収分光法と分光エリプソメトリーによる表面計測およびポーラスSiOCH膜とプラズマの化学反応に直接関わるラジカルの密度を計測した。これらの実験結果から、大気中の水分により形成されたSi-OH基同士の脱水縮合反応により新たなSi-O-Si構造が形成されるメカニズムを提唱し、ポーラスSiOCH膜の低ダメージプラズマプロセスとして、Nラジカルによる表面窒化処理および大気曝露フリープロセスを提案した。

基于一项研究计划，以实现通过自由基控制膜的低降压剂层间绝缘膜的无损害过程，2011年，阐明了血浆损伤对低量化剂构层间层绝缘膜的机制。为了重现半导体制造过程中低K膜受损的情况，SI板，MGF_2窗口被悬挂在腔室中的水平移动探头中，并在样品上紧密接触或缝隙，将离子，自由基的效果分开，在plasma asma as hiss的过程中，使离子，自由基的效果，自由基的效果，激进的效果和光线。在实验中，使用100MHz/2MHz双频电容偶联等离子体设备将H_2/N_2等离子体暴露于多孔Sioch膜中，并观察到变化，并观察到反射性FT-IR，光谱椭圆椭圆计等等等表面分析。这些表面测量结果揭示了由于H_2/N_2等离子体和随后的大气暴露而导致多孔Sioch膜表面和表面发生的反应。特别是，我们专注于多孔Sioch膜中的化学结构（例如SI-O-SI结构和SI-CH_3组）的变化。此外，使用FT-IR高灵敏度反射吸收光谱和光谱椭圆测量法进行表面测量，原位进行了光谱椭圆法，以及直接参与多孔Sioch膜和血浆之间化学反应的自由基密度。从这些实验结果中，我们提出了一种机制，通过该机制，通过水分在大气中由水分形成的Si-OH基团之间的脱水凝结反应形成了新的Si-O-SI结构，并提出了使用N自由基的表面硝化处理，并使用自由基和无大气曝光的过程作为毛孔SioCh膜的低污染等级过程。