LSIで利用される無機系Low-k膜の一種である「SiOC膜」が積極的に利用されています。この薄膜材料の開発にあたっては、膜強度の向上や熱履歴に伴うCu膜との剥離問題の解決が重要なテーマになっています。強度の向上には薄膜内のナノ空孔を制御する必要が、剥離の対策には薄膜の線膨張係数をCuに近づけることが要求されます。 　

当社ではこれらのニーズにあわせ、「斜入射Ｘ線小角散乱法による空孔評価法」と「高温Ｘ線反射率法による薄膜の線膨張係数測定法」を新たに開発しました。その事例をご紹介します。



図1に2次元小角散乱像を示します。ナノ空孔のＸ線散乱を回折リングとして検出することに成功しました。このリングのピーク位置から空孔は1.4nmの周期で膜内に等方的に配置していることが確認されました。 　
また、明瞭なピークとして検出されたことから、ナノ空孔のサイズは均一で、その大きさは1.4nm以下の極めて微細なサイズと考えられます。



図3に代表的な温度点でのＸ線反射率曲線を示します。膜厚変化に伴うフリンジのシフトが観測されます。シミュレーションによる解析からサブnmの膜厚変化(図4)を読み取り、その勾配をもとに線膨張係数：18x10^-6 K^-1を求めることができました。この多孔質SiOC膜はCuの線膨張係数：16.5x10^-6 K^-1に近い線膨張係数を有することから、熱履歴に伴う多孔質SiOC/Cu界面の剥離現象を抑制できることが期待できます。

* 当社のＸ線小角散乱法の技術資料(A-ARC-J-26)、小誌Vol.13 No.12(2004.12)もご参照下さい。