[發明專利]用于多孔低k介質的紫外線照射裝置和照射方法

在審

• 申請號: 201410138294.4
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103928370A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 雷通;桑寧波
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/3105
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 王宏婧

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種用于多孔低k介質的紫外線照射裝置和照射方法。

背景技術

隨著CMOS集成電路制造工藝的發展以及關鍵尺寸的縮小，很多新的材料和工藝被運用到器件制造工藝中，用以改善器件性能。例如多孔低k的介質材料可以實現2.7以下的介電常數，能夠有效降低集成電路的RC（電阻和電容）延遲。

目前的多孔低k材料（主要是BDII：Black?Diamond?II）的形成分了兩個步驟：薄膜沉積和紫外照射。薄膜沉積是在化學氣相沉積（PECVD）反應腔里完成的，在這個過程中會通入有機致孔劑（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腔中，對沉積的薄膜進行紫外線的照射。從而使致孔劑在紫外線的作用下被驅趕出薄膜，同時薄膜內部發生交聯反應，進而能夠在薄膜內形成多孔。致孔劑被趕出的越徹底，越有利于提高多孔低k材料的性能。

目前主流的紫外線照射（UV?Cure）過程是使用一種單一波長（通常是200nm-300nm）的紫外燈管，例如AMAT公司生產的UV?Cure反應腔。這種波長的紫外線也稱之為短波紫外線。然而，在短波紫外照射的過程中，薄膜內部的交聯反應很強烈，而發生交聯反應之后的薄膜會阻擋下層致孔劑的揮發，因此不利于致孔劑的驅趕，導致形成的薄膜多孔下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于多孔低k介質的紫外線照射裝置和照射方法，能夠使致孔劑全部揮發，形成多孔性較好的低k薄膜。

為了實現上述目的，本發明提出了一種用于多孔低k介質的紫外線照射裝置，所述裝置包括：反應腔室和位于所述反應腔室內的多組紫外線燈，其中紫外線燈發射出的紫外線波長均相異。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射裝置中，所述紫外線燈的個數為2個。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射裝置中，所述紫外線燈位于所述反應腔室內同一水平高度。

進一步的，本發明還提出了一種用于多孔低k介質的紫外線照射方法，采用如上文所述任意一種照射裝置，所述方法包括：

將所述紫外線燈根據發出的紫外線波長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出的紫外線波長大于第二紫外線燈發出的紫外線波長；

采用第一紫外線燈對低k介質進行第一次紫外線照射處理；

采用第二紫外線燈對低k介質進行第二次紫外線照射處理。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射方法中，所述第一紫外線燈發出的紫外線的波長范圍是300nm～400nm。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射方法中，所述第一次紫外線照射處理時間范圍是30s～200s。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質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。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射方法中，所述第二紫外線燈發出的紫外線的波長范圍是200nm～300nm。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質的紫外線照射方法中，所述第二次紫外線照射處理時間范圍是30s～200s。

進一步的，在所述的用于多孔低k介質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。

與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：在反應腔室內設置具有不同波長的紫外線燈，在對低k介質進行紫外線照射處理時，先采用波長較長的紫外線燈對低k介質進行處理，再采用波長較短的紫外線燈對低k介質進行處理；由于波長較長的紫外線的光子能量更低，使低k介質的薄膜內部交聯反應較弱，能夠保證低k介質薄膜下層的致孔劑能夠更徹底的被清除，然后再用波長較短的紫外線進行照射，促進低k介質薄膜的交聯反應也徹底完成，從而形成多孔性較好的低k介質薄膜。

附圖說明

圖1為本發明一實施例中用于多孔低k介質的紫外線照射裝置結構示意圖；

圖2為本發明一實施例中用于多孔低k介質的紫外線照射方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發明的用于多孔低k介質的紫外線照射裝置和照射方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。