[发明专利]制造疏水化多孔膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造疏水化多孔膜的方法。

背景技术

通常用作具有多层配线结构的半导体装置的层间绝缘膜的多孔膜，展示了较易于吸收包含在空气等中水分的性能，由此需要对所述多孔膜进行改进，如疏水处理等。对于利用改性剂对多孔膜的表面进行改性，要求在使得改性剂快速均匀地渗入多孔膜的特性与使得处理之后残余的过量改性剂立即耗尽的特性之间的协调。用于半导体集成电路装置的层间绝缘膜中的多孔膜的孔径要比图案尺寸小得多，更具体地，为5nm以下。因此，改性气体或改性化学溶液不能够容易到达多孔膜内部的孔表面。

作为对在衬底上形成的多孔膜进行疏水化的技术，例如专利文献1描述了对在衬底上形成的多孔膜进行疏水处理，其中在疏水处理器中引入具有疏水基团的气体有机硅烷化合物，然后在0℃～450℃下进行疏水处理。

专利文献2描述了在约25℃～约200℃的温度下，通过在衬底上的中孔氧化物膜的硅烷化过程中扩散硅烷化试剂，从而实现了中孔氧化物膜的疏水化。

专利文献3描述了将衬底冷却至约100K～约300K以容易引起晶片上的疏水剂冷凝，然后将所述晶片加热至约300℃～约450℃的温度，从而活化所述疏水剂。

专利文献4描述了利用蒸气或液体形式的强化剂(硅烷化试剂)涂布纳米多孔二氧化硅的表面，然后将经涂布的表面干燥，再在高达425℃的最高温度下焙烘。另外，所述公开内容还特意包括这样的一个方面，其中使用50％的六甲基二硅氮烷(HMDZ)和50％的3-戊酮的混合物作为硅烷化试剂。

专利文献1：特开2005-272188号公报

专利文献2：特开2002-33314号公报

专利文献3：特开2005-236285号公报

专利文献4：特开2007-508691号公报

发明内容

然而，在专利文献1和2中所述的方法固有地包括这样的现象，其中在多孔膜中的孔上吸附的挥发性成分如水，在疏水性气体扩散入多孔膜中之前，在升高疏水性气体温度的条件下气化，从而利用气化的成分填充多孔膜的孔，然后气化的成分又从所述多孔膜中释放出来。因此，这种现象引起如下问题，其中疏水性气体在多孔膜中的扩散受到阻碍，使得疏水化处理所需要的时间增加。

另一方面，当在升温条件下升高疏水性气体的浓度以缩短疏水化处理时间时，所述疏水性气体易于在多孔膜上析出成为细粒子。使所述疏水性气体析出成为细粒子的一个原因在于，在疏水性气体到达多孔膜内部之前，所述疏水性气体的分子在升温条件下相互反应而广泛生长，从而产生细粒子，而细粒子又粘附多孔膜的表面。另一个原因可能在于，过量的疏水性气体聚集在多孔膜的表面上，且通过升温而加热所述疏水性气体析出成细粒子。由疏水性气体的细粒子产生的这种析出物抑制了疏水性气体扩散入多孔膜的内部，从而未提供所述多孔膜的足够疏水化效果。因此，在多孔膜上发生水的吸附，从而引起比介电常数增大的问题。

由于在专利文献3中所述的方法涉及在约100K～约300K的温度下冷却衬底，因此所述疏水剂在多孔膜表面上冷凝，然后通过热对冷凝的液体进行干燥而在多孔膜表面上产生粒子，从而引起未在多孔膜的孔内部进行疏水化的问题。另外，认为由于在过量的疏水剂存在下对其进行加热，所以过量的疏水性气体在多孔膜表面上聚集，使得疏水性气体因升温加热而析出成为细粒子。

在多孔膜表面上产生的这种析出物可能会在半导体装置的多孔膜构图过程中造成形状缺陷。

在专利文献4中所述的方法可能会在多孔膜表面上和所述孔的内部不能实现充足疏水化的处理。特别地，溶剂和硅烷化试剂的混合物的使用可能会在低温处理中引起溶剂在多孔膜表面上和所述孔内部发生冷凝，并且这种冷凝的液体引起在多孔膜表面上产生粒子或粒子填充孔内部的问题。另一方面，高温处理还可能引起使溶剂汽化的问题，于是所述溶剂会变成反应气体。

为了解决这种问题，本发明人的研究结果显示，发现当使用硅烷化气体和惰性气体的气体混合物且将所述硅烷化气体的露点以上且所述硅烷化气体的汽化温度以下的温度用作衬底温度时，能够在多孔膜的孔内实现疏水化。

根据本发明的一个方面，提供一种疏水化多孔膜的制造方法，所述方法包括：在衬底上形成多孔膜；在衬底温度下向布置了衬底的装置中供应由硅烷化气体和惰性气体构成的气体混合物，所述衬底上形成有多孔膜，且所述温度为所述硅烷化气体的露点温度以上且所述硅烷化气体的汽化温度以下；停止向所述装置中供应所述气体混合物；以及对上面形成有所述多孔膜的衬底进行加热。