CN103928370A - 用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法，在反应腔室内设置具有不同波长的紫外线灯，在对低k介质进行紫外线照射处理时，先采用波长较长的紫外线灯对低k介质进行处理，再采用波长较短的紫外线灯对低k介质进行处理；由于波长较长的紫外线的光子能量更低，使低k介质的薄膜内部交联反应较弱，能够保证低k介质薄膜下层的致孔剂能够更彻底的被清除，然后再用波长较短的紫外线进行照射，促进低k介质薄膜的交联反应也彻底完成，从而形成多孔性较好的低k介质薄膜。

Description

用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法。
背景技术
随着CMOS集成电路制造工艺的发展以及关键尺寸的缩小，很多新的材料和工艺被运用到器件制造工艺中，用以改善器件性能。例如多孔低k的介质材料可以实现2.7以下的介电常数，能够有效降低集成电路的RC（电阻和电容）延迟。
目前的多孔低k材料（主要是BDII：Black Diamond II）的形成分了两个步骤：薄膜沉积和紫外照射。薄膜沉积是在化学气相沉积（PECVD）反应腔里完成的，在这个过程中会通入有机致孔剂（ATRP）。沉积得到的初始薄膜并不是多孔的，里面含有大量的致孔剂。随后再紫外照射反应腔中，对沉积的薄膜进行紫外线的照射。从而使致孔剂在紫外线的作用下被驱赶出薄膜，同时薄膜内部发生交联反应，进而能够在薄膜内形成多孔。致孔剂被赶出的越彻底，越有利于提高多孔低k材料的性能。
目前主流的紫外线照射（UV Cure）过程是使用一种单一波长（通常是200nm-300nm）的紫外灯管，例如AMAT公司生产的UV Cure反应腔。这种波长的紫外线也称之为短波紫外线。然而，在短波紫外照射的过程中，薄膜内部的交联反应很强烈，而发生交联反应之后的薄膜会阻挡下层致孔剂的挥发，因此不利于致孔剂的驱赶，导致形成的薄膜多孔下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法，能够使致孔剂全部挥发，形成多孔性较好的低k薄膜。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置，所述装置包括：反应腔室和位于所述反应腔室内的多组紫外线灯，其中紫外线灯发射出的紫外线波长均相异。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射装置中，所述紫外线灯的个数为2个。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射装置中，所述紫外线灯位于所述反应腔室内同一水平高度。
进一步的，本发明还提出了一种用于多孔低k介质的紫外线照射方法，采用如上文所述任意一种照射装置，所述方法包括：
将所述紫外线灯根据发出的紫外线波长将其分为第一紫外线灯和第二紫外线灯，其中，所述第一紫外线灯发出的紫外线波长大于第二紫外线灯发出的紫外线波长；
采用第一紫外线灯对低k介质进行第一次紫外线照射处理；
采用第二紫外线灯对低k介质进行第二次紫外线照射处理。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第一紫外线灯发出的紫外线的波长范围是300nm～400nm。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第一次紫外线照射处理时间范围是30s～200s。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第一次紫外线照射处理的第一紫外线灯电源功率范围是50W～500W。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第二紫外线灯发出的紫外线的波长范围是200nm～300nm。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第二次紫外线照射处理时间范围是30s～200s。
进一步的，在所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法中，所述第二次紫外线照射处理的第二紫外线灯电源功率范围是50W～500W。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在反应腔室内设置具有不同波长的紫外线灯，在对低k介质进行紫外线照射处理时，先采用波长较长的紫外线灯对低k介质进行处理，再采用波长较短的紫外线灯对低k介质进行处理；由于波长较长的紫外线的光子能量更低，使低k介质的薄膜内部交联反应较弱，能够保证低k介质薄膜下层的致孔剂能够更彻底的被清除，然后再用波长较短的紫外线进行照射，促进低k介质薄膜的交联反应也彻底完成，从而形成多孔性较好的低k介质薄膜。
附图说明
图1为本发明一实施例中用于多孔低k介质的紫外线照射装置结构示意图；
图2为本发明一实施例中用于多孔低k介质的紫外线照射方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，在本实施例中，提出了一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置，所述装置包括：反应腔室10和位于所述反应腔室内的多组紫外线灯20，其中紫外线灯20发射出的紫外线波长均相异。
在本实施例中，所述紫外线灯20的个数为2个，称为第一紫外线灯和第二紫外线灯，第一紫外线灯和第二紫外线灯相互平行且位于所述反应腔室10内同一水平高度，其中第一紫外线灯发出的紫外线的波长范围是300nm～400nm，例如是350nm；第二紫外线灯发出的紫外线的波长范围是200nm～300nm，例如是250nm；第一紫外线灯和第二紫外线灯在控制上是独立的，也就是说可以独立开关。
在本实施例中，还提出了一种用于多孔低k介质的紫外线照射方法，采用如上文所述的照射装置，所述方法包括：
S100：将所述紫外线灯20根据发出的紫外线波长将其分为第一紫外线灯和第二紫外线灯，其中，所述第一紫外线灯发出的紫外线波长大于第二紫外线灯发出的紫外线波长；
S200：采用第一紫外线灯对低k介质进行第一次紫外线照射处理；
在该步骤中，所述第一次紫外线照射处理时间范围是30s～200s，例如是100s；第一次紫外线照射处理的第一紫外线灯电源功率范围是50W～500W，例如是300W；先用长波长的紫外线照射，由于长波长的紫外线光子能量更低，低k介质薄膜内部交联反应较弱，能够使低k介质薄膜下层的致孔剂能够更彻底的被清除。
S300：采用第二紫外线灯对低k介质进行第二次紫外线照射处理。
在该步骤中，所述第二次紫外线照射处理时间范围是30s～200s，例如是100s；所述第二次紫外线照射处理的第二紫外线灯电源功率范围是50
W～500W，例如是300W；再使用长波长的紫外线照射之后，使用短波长的紫外线进行照射，能够促进低k介质薄膜的交联反应彻底完成。
上述第一紫外线灯和第二紫外线灯均可以根据工艺要求进行开关，也可以根据需要同时开关。
综上，在本发明实施例提供的用于多孔低k介质的紫外线照射装置和照射方法中，在反应腔室内设置具有不同波长的紫外线灯，在对低k介质进行紫外线照射处理时，先采用波长较长的紫外线灯对低k介质进行处理，再采用波长较短的紫外线灯对低k介质进行处理；由于波长较长的紫外线的光子能量更低，使低k介质的薄膜内部交联反应较弱，能够保证低k介质薄膜下层的致孔剂能够更彻底的被清除，然后再用波长较短的紫外线进行照射，促进低k介质薄膜的交联反应也彻底完成，从而形成多孔性较好的低k介质薄膜。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于多孔低k介质的紫外线照射装置，所述装置包括：反应腔室和位于所述反应腔室内的多组紫外线灯，其中紫外线灯发射出的紫外线波长均相异。
2.如权利要求1所述的用于多孔低k介质的紫外线照射装置，其特征在于，所述紫外线灯的个数为2个。
3.如权利要求2所述的用于多孔低k介质的紫外线照射装置，其特征在于，所述紫外线灯位于所述反应腔室内同一水平高度。
4.一种用于多孔低k介质的紫外线照射方法，采用如权利要求1至3中任意一种所述的照射装置，所述方法包括：
将所述紫外线灯根据发出的紫外线波长将其分为第一紫外线灯和第二紫外线灯，其中，所述第一紫外线灯发出的紫外线波长大于第二紫外线灯发出的紫外线波长；
采用第一紫外线灯对低k介质进行第一次紫外线照射处理；
采用第二紫外线灯对低k介质进行第二次紫外线照射处理。
5.如权利要求4所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第一紫外线灯发出的紫外线的波长范围是300nm～400nm。
6.如权利要求5所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第一次紫外线照射处理时间范围是30s～200s。
7.如权利要求6所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第一次紫外线照射处理的第一紫外线灯电源功率范围是50W～500W。
8.如权利要求4所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第二紫外线灯发出的紫外线的波长范围是200nm～300nm。
9.如权利要求8所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第二次紫外线照射处理时间范围是30s～200s。
10.如权利要求9所述的用于多孔低k介质的紫外线照射方法，其特征在于，所述第二次紫外线照射处理的第二紫外线灯电源功率范围是50W～500W。
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