用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法，在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置具有不同波長(zhǎng)的紫外線燈，在對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行紫外線照射處理時(shí)，先采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理，再采用波長(zhǎng)較短的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理；由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線的光子能量更低，使低k介質(zhì)的薄膜內(nèi)部交聯(lián)反應(yīng)較弱，能夠保證低k介質(zhì)薄膜下層的致孔劑能夠更徹底的被清除，然后再用波長(zhǎng)較短的紫外線進(jìn)行照射，促進(jìn)低k介質(zhì)薄膜的交聯(lián)反應(yīng)也徹底完成，從而形成多孔性較好的低k介質(zhì)薄膜。
【專利說(shuō)明】用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS集成電路制造工藝的發(fā)展以及關(guān)鍵尺寸的縮小，很多新的材料和工藝被運(yùn)用到器件制造工藝中，用以改善器件性能。例如多孔低k的介質(zhì)材料可以實(shí)現(xiàn)2.7以下的介電常數(shù)，能夠有效降低集成電路的RC (電阻和電容)延遲。
[0003]目前的多孔低k材料(主要是BDI1:Black Diamond II)的形成分了兩個(gè)步驟:薄膜沉積和紫外照射。薄膜沉積是在化學(xué)氣相沉積(PECVD)反應(yīng)腔里完成的，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)通入有機(jī)致孔劑(ATRP)。沉積得到的初始薄膜并不是多孔的，里面含有大量的致孔劑。隨后再紫外照射反應(yīng)腔中，對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行紫外線的照射。從而使致孔劑在紫外線的作用下被驅(qū)趕出薄膜，同時(shí)薄膜內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而能夠在薄膜內(nèi)形成多孔。致孔劑被趕出的越徹底，越有利于提聞多孔低k材料的性能。
[0004]目前主流的紫外線照射(UV Cure)過(guò)程是使用一種單一波長(zhǎng)(通常是200nm-300nm)的紫外燈管，例如AMAT公司生產(chǎn)的UV Cure反應(yīng)腔。這種波長(zhǎng)的紫外線也稱之為短波紫外線。然而，在短波紫外照射的過(guò)程中，薄膜內(nèi)部的交聯(lián)反應(yīng)很強(qiáng)烈，而發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)之后的薄膜會(huì)阻擋下層致孔劑的揮發(fā)，因此不利于致孔劑的驅(qū)趕，導(dǎo)致形成的薄膜多孔下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法，能夠使致孔劑全部揮發(fā)，形成多孔性較好的低k薄膜。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置，所述裝置包括:反應(yīng)腔室和位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)的多組紫外線燈，其中紫外線燈發(fā)射出的紫外線波長(zhǎng)均相異。
[0007]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置中，所述紫外線燈的個(gè)數(shù)為2個(gè)。
[0008]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置中，所述紫外線燈位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)同一水平高度。
[0009]進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，采用如上文所述任意一種照射裝置，所述方法包括:
[0010]將所述紫外線燈根據(jù)發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)將其分為第一紫外線燈和第二紫外線燈，其中，所述第一紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)大于第二紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)；
[0011]采用第一紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第一次紫外線照射處理；
[0012]采用第二紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第二次紫外線照射處理。[0013]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第一紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是300nm?400nm。
[0014]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第一次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s?200s。
[0015]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第一次紫外線照射處理的第一紫外線燈電源功率范圍是50W?500W。
[0016]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第二紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是200nm?300nm。
[0017]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第二次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s?200s。
[0018]進(jìn)一步的，在所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法中，所述第二次紫外線照射處理的第二紫外線燈電源功率范圍是50W?500W。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置具有不同波長(zhǎng)的紫外線燈，在對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行紫外線照射處理時(shí)，先采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理，再采用波長(zhǎng)較短的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理；由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線的光子能量更低，使低k介質(zhì)的薄膜內(nèi)部交聯(lián)反應(yīng)較弱，能夠保證低k介質(zhì)薄膜下層的致孔劑能夠更徹底的被清除，然后再用波長(zhǎng)較短的紫外線進(jìn)行照射，促進(jìn)低k介質(zhì)薄膜的交聯(lián)反應(yīng)也徹底完成，從而形成多孔性較好的低k介質(zhì)薄膜。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0023]為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。
[0024]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0025]請(qǐng)參考圖1，在本實(shí)施例中，提出了一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置，所述裝置包括:反應(yīng)腔室10和位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)的多組紫外線燈20，其中紫外線燈20發(fā)射出的紫外線波長(zhǎng)均相異。[0026]在本實(shí)施例中，所述紫外線燈20的個(gè)數(shù)為2個(gè)，稱為第一紫外線燈和第二紫外線燈，第一紫外線燈和第二紫外線燈相互平行且位于所述反應(yīng)腔室10內(nèi)同一水平高度，其中第一紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是300nm~400nm，例如是350nm ;第二紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是200nm~300nm，例如是250nm ;第一紫外線燈和第二紫外線燈在控制上是獨(dú)立的，也就是說(shuō)可以獨(dú)立開關(guān)。
[0027]在本實(shí)施例中，還提出了一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，采用如上文所述的照射裝置，所述方法包括:
[0028]SlOO:將所述紫外線燈20根據(jù)發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)將其分為第一紫外線燈和第二紫外線燈，其中，所述第一紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)大于第二紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng);
[0029]S200:采用第一紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第一次紫外線照射處理；
[0030]在該步驟中，所述第一次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s~200s，例如是IOOs ?’第一次紫外線照射處理的第一紫外線燈電源功率范圍是50W~500W，例如是300W ;先用長(zhǎng)波長(zhǎng)的紫外線照射，由于長(zhǎng)波長(zhǎng)的紫外線光子能量更低，低k介質(zhì)薄膜內(nèi)部交聯(lián)反應(yīng)較弱，能夠使低k介質(zhì)薄膜下層的致孔劑能夠更徹底的被清除。
[0031]S300:采用第二紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第二次紫外線照射處理。
[0032]在該步驟中，所述第二次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s~200s，例如是IOOs ;所述第二次紫外線照射處理的第二紫外線燈電源功率范圍是50
[0033]W~500W，例如是300W ;再使用長(zhǎng)波長(zhǎng)的紫外線照射之后，使用短波長(zhǎng)的紫外線進(jìn)行照射，能夠促進(jìn)低k介質(zhì)薄膜的交聯(lián)反應(yīng)徹底完成。
[0034]上述第一紫外線燈和第二紫外線燈均可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行開關(guān)，也可以根據(jù)需要同時(shí)開關(guān)。
[0035]綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置和照射方法中，在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置具有不同波長(zhǎng)的紫外線燈，在對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行紫外線照射處理時(shí)，先采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理，再采用波長(zhǎng)較短的紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行處理；由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外線的光子能量更低，使低k介質(zhì)的薄膜內(nèi)部交聯(lián)反應(yīng)較弱，能夠保證低k介質(zhì)薄膜下層的致孔劑能夠更徹底的被清除，然后再用波長(zhǎng)較短的紫外線進(jìn)行照射，促進(jìn)低k介質(zhì)薄膜的交聯(lián)反應(yīng)也徹底完成，從而形成多孔性較好的低k介質(zhì)薄膜。
[0036] 上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不對(duì)本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動(dòng)，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置，所述裝置包括:反應(yīng)腔室和位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)的多組紫外線燈，其中紫外線燈發(fā)射出的紫外線波長(zhǎng)均相異。
2.如權(quán)利要求1所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置，其特征在于，所述紫外線燈的個(gè)數(shù)為2個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射裝置，其特征在于，所述紫外線燈位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)同一水平高度。
4.一種用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，采用如權(quán)利要求1至3中任意一種所述的照射裝置，所述方法包括: 將所述紫外線燈根據(jù)發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)將其分為第一紫外線燈和第二紫外線燈，其中，所述第一紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)大于第二紫外線燈發(fā)出的紫外線波長(zhǎng)； 采用第一紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第一次紫外線照射處理； 采用第二紫外線燈對(duì)低k介質(zhì)進(jìn)行第二次紫外線照射處理。
5.如權(quán)利要求4所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第一紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是300nm?400nm。
6.如權(quán)利要求5所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第一次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s?200s。
7.如權(quán)利要求6所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第一次紫外線照射處理的第一紫外線燈電源功率范圍是50W?500W。
8.如權(quán)利要求4所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第二紫外線燈發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍是200nm?300nm。
9.如權(quán)利要求8所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第二次紫外線照射處理時(shí)間范圍是30s?200s。
10.如權(quán)利要求9所述的用于多孔低k介質(zhì)的紫外線照射方法，其特征在于，所述第二次紫外線照射處理的第二紫外線燈電源功率范圍是50W?500W。
【文檔編號(hào)】H01L21/3105GK103928370SQ201410138294
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】雷通, 桑寧波 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司