CN104209254B - 用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法，包括：将晶圆放置在紫外光固化反应腔的晶圆加热台上，晶圆上方布置有透明石英挡板，而且透明石英挡板上方布置有紫外灯；其中，透明石英挡板的上端密封，透明石英挡板的下端布置有多个孔，透明石英挡板的中间为与所述多个孔相通的空腔，透明石英挡板布置有与所述空腔相通的气体入口通道；在紫外灯透过透明石英挡板向晶圆照射紫外光的同时，通过透明石英挡板的气体入口通道向空腔通入不影响紫外光固化处理的惰性气体，使得通入空腔的惰性气体从所述多个孔喷出。

Description

用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法。
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。多孔低介电常数(lowk)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延迟。
目前的多孔低介电常数材料(主要是BD2：BlackDiamond2)的形成分了两个步骤：薄膜沉积和紫外照射。薄膜沉积是在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。随后在紫外照射反应腔中，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，形成多孔。有机致孔剂被赶出的越彻底，越有利于提高多孔低介电常数材料的性能。
图1是现有技术的紫外光固化反应腔的示意图，在晶圆加热台20上的晶圆10的上方，平行放置(水平高度一致)两根短波紫外灯管40。灯管将在灯罩的带动下进行旋转。晶圆与紫外灯管之间有一个石英挡板30，其目的是避免从低介电常数材料中挥发出来的致孔剂污染灯管。石英挡板虽然能够保护紫外灯管，但是其自身会被致孔剂污染。有机致孔剂在石英挡板上越积越厚，石英挡板的透光率将下降，这会影响紫外光固化的效果。所以对腔体而言，紫外光固化工艺进行到一定次数，就需要进行清洗工艺，其基本原理是用氧化性气体(一般是O3)，在紫外照射条件下，将腔体里，特别是石英挡板上的残留有机会氧化清除。对于一个腔体而言，每运行十片左右的晶圆，就需要进行清洗工艺。这会影响机台产能，另外对于这十片晶圆而言，紫外光固化的效率也是逐步降低的。也就是说在一个清洗周期内(两次清洗之间所处理的晶圆的片数)，紫外光固化的效率不是稳定的，而是逐步降低的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够降低紫外光固化制程的清洁频率并稳定紫外光固化的效率的方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法，包括：将晶圆放置在紫外光固化反应腔的晶圆加热台上，晶圆上方布置有透明石英挡板，而且透明石英挡板上方布置有紫外灯；其中，透明石英挡板的上端密封，透明石英挡板的下端布置有多个孔，透明石英挡板的中间为与所述多个孔相通的空腔，透明石英挡板布置有与所述空腔相通的气体入口通道；在紫外灯透过透明石英挡板向晶圆照射紫外光的同时，通过透明石英挡板的气体入口通道向空腔通入不影响紫外光固化处理的惰性气体，使得通入空腔的惰性气体从所述多个孔喷出。
优选地，在执行紫外光固化处理时使得透明石英挡板与紫外灯一起旋转。
优选地，气体入口通道布置在透明石英挡板50的侧部。
优选地，所述惰性气体是氦气和/或氩气。
通过本发明提出的方法，可以将低介电常数材料紫外光固化制程的清洁频率降低，最终得以提升机台产能。同时由于避免了有机物对石英挡板的粘污，在一个清洗周期内，紫外光固化的效率也将更稳定。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的紫外光固化反应腔的示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的用于紫外光固化反应腔的石英挡板的示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
根据现有技术的紫外光固化工艺无法避免有机致孔剂污染石英挡板30，本发明将采用一种多孔可通气的透明石英挡板50(如图2所示)。即，本发明采用透明石英挡板50代替石英挡板30。
透明石英挡板50的上端密封51，透明石英挡板50的下端布置有多个孔53(均匀分布小孔)，透明石英挡板50的中间为与所述多个孔53相通的空腔52，透明石英挡板50还布置有与所述空腔52相通的气体入口通道54(气体首先通入中间空腔然后经下方小孔到达紫外光反应腔)。气体入口通道54优选地布置在透明石英挡板50的侧部。
由此，在根据本发明优选实施例的用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法中，首先将晶圆10放置在紫外光固化反应腔的晶圆加热台20上，晶圆10上方布置有根据本发明的透明石英挡板50，而且透明石英挡板50上方布置有紫外灯40。
此后，在紫外灯40透过透明石英挡板50向晶圆10照射紫外光的同时，通过透明石英挡板50的气体入口通道54向空腔52通入不影响紫外光固化处理的惰性气体。这样，通入空腔52的惰性气体会从下方孔53喷出，使得有机致孔剂难以到达石英挡板。
可以看出，在进行紫外光固化工艺的时候，石英挡板的下方孔里将喷出气体(例如氦气，氩气等不影响紫外光固化工程的惰性气体)。由此有机致孔剂将很难到达石英挡板。而且下方孔喷出的气体流量越大，有机致孔剂就越难以到达石英挡板。由此，采用本发明提出的技术方法，可以将低介电常数材料紫外光固化制程的清洁频率降低，最终得以提升机台产能。同时由于避免了有机物对石英挡板的粘污，在一个清洗周期内，紫外光固化的效率也将更稳定。
优选地，在执行紫外光固化处理时使得本发明采用的透明石英挡板与紫外灯40一起旋转。
例如，本发明采用的石英挡板可以安装在紫外灯罩上，因此可以随着紫外光灯的旋转。这样做的目的是提高紫外光固化的均匀性(因为石英挡板下方有小孔密布，如果石英挡板固定不动，有孔区域和无孔区域对应的晶圆部分受到的紫外光能量会有一定差异)。
本发明提出的技术方法可以将低介电常数材料紫外光固化制程的清洁频率降低，但是并不意味着腔体不再需要清洁制程。因为总会有少量的有机致孔剂到达石英挡板，另外在腔体壁上的致孔剂是需要氧化性气体的清洁。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法，其特征在于包括：
将晶圆放置在紫外光固化反应腔的晶圆加热台上，晶圆上方布置有透明石英挡板，而且透明石英挡板上方布置有紫外灯；其中，透明石英挡板的上端密封，透明石英挡板的下端布置有多个孔，透明石英挡板的中间为与所述多个孔相通的空腔，透明石英挡板布置有与所述空腔相通的气体入口通道，气体入口通道布置在透明石英挡板的侧部；
在紫外灯透过透明石英挡板向晶圆照射紫外光的同时，通过透明石英挡板的气体入口通道向空腔通入不影响紫外光固化处理的惰性气体，使得通入空腔的惰性气体从所述多个孔喷出。
2.根据权利要求1所述的用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法，其特征在于，在执行紫外光固化处理时使得透明石英挡板与紫外灯一起旋转。
3.根据权利要求1或2所述的用于多孔低介电常数材料的紫外光固化工艺方法，其特征在于，所述惰性气体是氦气和/或氩气。
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