用于固化多孔低介电常数电介质膜的方法技术

本发明专利技术用于固化多孔低介电常数电介质膜的方法，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其中低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。该方法包括将低k电介质膜暴露于红外(IR)辐射和紫外(UV)辐射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于处理电介质膜的方法，更具体的，涉及用电磁(electromagnetic,EM)辐射处理低介电常数(低k)电介质膜的方法。
技术介绍
对于半导体
的技术人员来说众所周知的，互联延迟是推动提高集成电路(IC)的速度和性能中的主要限制因素。一种尽量减小互联延迟的方法是通过使用低介电常数(低k)材料作为IC器件中金属线的绝缘电介质来减小互联电容。因此，在近年来，发展了低k材料(例如二氧化硅)来取代相对高介电常数的绝缘材料。具体来说，低k膜用于半导体器件中金属线之间的电介质层之间和之内。此外，为了进一步降低绝缘材料的介电常数，材料膜形成具有气孔，即，多孔低k电介质膜。可以与施加光阻剂一样通过旋转涂布电介质(SOD)方法，或者通过化学气相沉积(CVD)来沉积上述低k膜。因此，使用低k材料容易适应现有的半导体制造工艺。低k材料没有更传统的二氧化硅坚固，并且机械强度随着引入多孔性而进一步下降。在等离子体处理过程中多孔低k膜很容易被损坏，从而更需要机械强度增强过程。已经理解了多孔低k电介质的材料强度的增强对于成功集成是很重要的。为了增强机械强度，开发可选的固化技术，以使得多孔低k膜更坚固并适合于集成。聚合物的固化包括处理例如使用旋转涂布或气相沉积(例如化学气相沉积CVD)技术所沉积的薄膜以引起膜内的交联的过程。在固化过程中，自由基聚合被认为是用于交联的主要路径。由于聚合物链交联，提高了机械性能，例如杨氏模量、膜硬度、断裂韧性和界面粘结，从而提高了低k膜的构造物坚固性。由于有多种形成具有超低介电常数的多孔电介质膜的方法，沉积后处理(固化)的目的可以根据膜不同而不同，包括例如去除水分、去除溶剂、耗尽用于在多孔电介质膜中形成气孔的成孔剂，和提闻上述I吴的机械性能等等。对于CVD膜，低介电常数(低k)材料通常在300°C到400°C的范围内的温度下热固化。例如，炉内固化足以制造具有大于约2. 5的坚固致密介电常数的低k膜。但是，当以高孔隙度处理多孔电介质膜(例如超低k膜)时，热处理(或热固化)所实现的交联度不再足以为坚固互联结构而制造具有足够强度的膜。在热固化过程中，将适量的能量传送到电介质膜而不损坏电介质膜。但是，在感兴趣的温度范围内，只能产生少量的自由基。由于热能在与衬底的热耦合中损失并且热量损失在周围环境中，所以待固化的低k膜中只能实际吸收少量的热能。因此，通常的低k炉内固化需要高温和长固化时间。但是，即使有高的热预算，在热固化中没有产生引发剂并且在所沉积的低k膜中存在大量甲基端基也能使得很难实现所需的交联度。
技术实现思路
·本专利技术涉及用于处理电介质膜的方法，更具体的，涉及固化低介电常数(低k)电介质膜的方法。本专利技术还涉及用电磁(EM)辐射处理低k电介质膜的方法。根据实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其中该低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。该方法包括将低k电介质膜暴露于红外(IR)辐射和紫外(UV)辐射。根据另一实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其包括在衬底上形成低k电介质膜；将低k电介质膜暴露于第一红外(IR)辐射；在暴露于第一IR辐射之后，将低k电介质膜暴露于紫外(UV)辐射；并且在暴露于UV辐射之后，将低k电介质膜暴露于第二红外(IR)辐射，其中，低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。根据另一实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)膜的方法，其包括在衬底上形成低k电介质膜，低k电介质膜包括结构形成材料和孔产生材料；在第一持续时间内，将低k电介质膜暴露于红外(IR)辐射；并且在第一持续时间内，将低k电介质膜暴露于紫外(UV)辐射达第二持续时间，其中，第二持续时间小于第一持续时间，并且其中，第二持续时间起始于第一持续时间之内的第一时间，并且于所述第一持续时间之内的第二时间。根据另一实施例，描述了一种固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其包括在衬底上形成低k电介质膜，低k电介质膜包括结构形成材料和孔产生材料；从低k电介质膜中基本去除孔产生材料，以形成多孔低k电介质膜；在去除之后，在多孔低k电介质膜中产生交联引发剂；并且在产生交联引发剂之后，使多孔低k电介质膜发生交联。附图说明在附图中图I是根据实施例的处理电介质膜的方法的流程图；图2是根据另一实施例的处理电介质膜的方法的流程图；图3是根据另一实施例的处理电介质膜的方法的流程图；图4是根据另一实施例的处理电介质膜的方法的流程图；图5A到图5C是根据实施例的用于干燥系统和固化系统的传送系统的示意图6是根据另一实施例的干燥系统的示意性截面图；和图7是根据另一实施例的干燥系统的示意性截面图。具体实施例方式在下面的描述中，为了彻底理解本专利技术并且便于说明而且并非加以限制，列出了具体细节，例如处理系统的具体几何形状和对各种组件和过程的描述。但是，应当理解，也可以以不同于上述具体细节的其他实施例来实施本专利技术。专利技术人意识到可选固化方法只应对了热固化的一些缺点。例如，与热固化过程相t匕，可选固化方法在能量传递方面更有效，以高能粒子(例如加速电子、离子或中性粒子)形式或者以高能光子形式发现的更高的能级可以很容易的激发低k电介质膜中的电子，从而有效的破坏化学键并且离解侧基团。上述可选固化方法促进了产生交联引发剂(自由基)，并且可以改进实际交联中所需的能量传递。结果，可以在减小热预算的情况下增加交联度。·此外，专利技术人认识到，当膜强度成为对于集成低k和超低k(ULK)电介质膜(介电常数小于约2. 5)而言更重要的问题时，可选固化方法可以提高上述膜的机械特性。例如，可以使用电子束(EB)、紫外(UV)辐射、红外(IR)辐射和微波(MW)辐射来固化低k膜和ULK膜，以提高机械强度，同时不会牺牲介电特性和膜疏水性。但是，尽管EB、UV、IR和丽固化都具有其自身的优点，上述技术也具有缺陷。高能固化源(例如EB和UV)可以提供高能级，以产生足够的用于交联的交联引发剂(自由基)，这引起在额外衬底加热的情况下大幅提高机械性能。另一方面，电子和UV光子可以产生无差别的化学键离解，这可能不利的降低膜的所需物理和电学特性，例如失去疏水性、增加残余膜应力、多孔结构损坏、膜致密化和增大介电常数。此外，低能量固化源(例如MW固化)可以主要在热传递效率方面提供显著提高，但是同时具有副作用，例如弧光或者损坏晶体管(MW)。根据实施例，描述了固化衬底上的低介电常数(低k)电介质膜的方法，其中该低k电介质膜的介电常数是小于约4的值。上述方法包括使低k电介质膜暴露于非电离电磁(EM)辐射，包括紫外(UV)辐射和红外(IR)辐射。暴露于UV辐射可以包括多种暴露于UV辐射，其中每种暴露于UV辐射可以包括或可以不包括不同的强度、功率、功率密度或波长范围，或者上述各项中两项或多项的任意组合。暴露于IR辐射可以包括多种暴露于IR辐射，其中每种暴露于IR辐射可以包括或可以不包括不同的强度、功率、功率密度或波长范围,或者上述各项中两项或多项的任意组合。在暴露于UV辐射的过程中，可以通过将衬底的温度提升到从约200摄氏度到约600摄氏度的范围的UV热温度来加热低k电介质膜。或者，UV热温度范围从约300摄氏度到约500摄氏度。或者，UV热温度范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化衬底上的低介电常数(低k)膜的方法，其包括如下步骤：在衬底上形成低k电介质膜，所述低k电介质膜包括结构形成材料和孔产生材料；在第一持续时间内，将所述低k电介质膜暴露于红外(IR)辐射；并且在所述第一持续时间内，将所述低k电介质膜暴露于紫外(UV)辐射达第二持续时间，其中，所述第二持续时间小于所述第一持续时间，并且其中，所述第二持续时间起始于所述第一持续时间之内的第一时间，并且终止于所述第一持续时间之内的第二时间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊军，多雷尔·I·托玛，埃里克·M·李，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：