DE112009000518T5 - Verfahren zum Aushärten eines porösen dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante - Google Patents

Verfahren zum Aushärten eines porösen dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante Download PDF

Info

Publication number
DE112009000518T5
DE112009000518T5 DE112009000518T DE112009000518T DE112009000518T5 DE 112009000518 T5 DE112009000518 T5 DE 112009000518T5 DE 112009000518 T DE112009000518 T DE 112009000518T DE 112009000518 T DE112009000518 T DE 112009000518T DE 112009000518 T5 DE112009000518 T5 DE 112009000518T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric film
low
radiation
irradiation
irradiating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE112009000518T
Other languages
English (en)
Inventor
Junjun Austin Liu
Dorel I. Dripping Springs Toma
Eric M. Austin Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/043,772 external-priority patent/US7858533B2/en
Priority claimed from US12/043,814 external-priority patent/US7977256B2/en
Priority claimed from US12/043,835 external-priority patent/US20090226694A1/en
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of DE112009000518T5 publication Critical patent/DE112009000518T5/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02203—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen
    • H01L21/02216—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen the compound being a molecule comprising at least one silicon-oxygen bond and the compound having hydrogen or an organic group attached to the silicon or oxygen, e.g. a siloxane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
    • H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst:
Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat;
Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer ersten Infrarot(IR)-Strahlung;
Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der Bestrahlung mit der ersten IR-Strahlung; und
Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten Infrarot(IR)-Strahlung nach der Bestrahlung mit der UV-Strahlung,
wobei eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung ist verwandt mit der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 11/269,581 mit dem Titel „MULTI-STEP SYSTEM AND METHOD FOR CURING A DIELECTRIC FILM", eingereicht am 9. November 2005, und mit der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 11/269,581 mit dem Titel „THERMAL PROCESSING SYSTEM FOR CURING DIELECTRIC FILMS", eingereicht am 8. September 2006. Des Weiteren ist diese Anmeldung verwandt mit der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 12/XXX,XXX mit dem Titel „METHOD FOR REMOVING A PORE-GENERATING MATERIAL FROM AN UNCURED LOW-K DIELECTRIC FILM" (TDC-007), am selben Tag eingereicht wie die vorliegende Anmeldung; mit der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 12/XXX,XXX mit dem Titel „POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING" (TDC-008), am selben Tag eingereicht wie die vorliegende Anmeldung; und mit der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 12/XXX,XXX mit dem Titel „METHOD FOR TREATING DIELECTRIC FILM WITH INFRARED RADIATION" (TDC-009), am selben Tag eingereicht wie die vorliegende Anmeldung. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldungen wird durch Bezugnahme in vollem Umfang in das vorliegende Dokument aufgenommen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films und insbesondere ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) mit elektromagnetischer (EM-)Strahlung.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Wie dem auf dem Gebiet der Halbleitertechnik bewanderten Fachmann bekannt ist, ist die Signallaufzeit auf den Leitungen (interconnect delay) ein bedeutender einschränkender Faktor in dem Bemühen, Geschwindigkeit und Leistung von integrierten Schaltkreisen (ICs) zu steigern. Eine Möglichkeit zur Minimierung der Signallaufzeit auf den Leitungen ist die Verringerung der Leitungskapazität durch Verwendung von Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) als das isolierende Dielektrikum für Metalldrähte in den IC-Bausteinen. Darum sind in den vergangenen Jahren Materialien mit niedrigem k-Wert entwickelt worden, um isolierende Materialien mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, zu ersetzen. Insbesondere werden Filme mit niedrigem k-Wert für Dielektrikumschichten auf Interebene und Intraebene zwischen Metalldrähten in Halbleiterbauelementen verwendet. Darüber hinaus werden zum Zweck der weiteren Senkung der Dielektrizitätskonstante von isolierenden Materialien Materialfilme mit Poren, d. h. poröse dielektrische Filme mit niedrigem k-Wert, ausgebildet. Solche Filme mit niedrigem k-Wert können durch ein Dielektrikum-Aufschleuderverfahren (Spin-on Dielectric, SOD), ähnlich dem Auftrag von Photoresist, oder durch chemisches Aufdampfen (Chemical Vapor Deposition, CVD) abgeschieden werden. Somit lässt sich der Einsatz von Materialien mit niedrigem k-Wert problemlos an vorhandene Halbleiterfertigungsprozesse anpassen.
  • Materialien mit niedrigem k-Wert sind weniger robust als das traditionellere Siliziumdioxid, und die mechanische Festigkeit verschlechtert sich mit der Einarbeitung von Poren noch weiter. Die porösen Filme mit niedrigem k-Wert können während der Plasmabearbeitung leicht Schaden nehmen, wodurch ein Prozess zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit angeraten ist. Man weiß heute, dass die Erhöhung der Materialfestigkeit von porösen Dielektrika mit niedrigem k-Wert von ausschlaggebender Bedeutung für ihre erfolgreiche Integration ist. Mit dem Ziel der Steigerung der mechanischen Festigkeit werden derzeit alternative Aushärtungstechniken erforscht, um poröse Filme mit niedrigem k-Wert robuster und besser für die Integration geeignet zu machen.
  • Die Aushärtung eines Polymers beinhaltet einen Prozess, bei dem ein Dünnfilm, der beispielsweise mittels einer Aufschleuder- oder Aufdampfungstechnik (wie zum Beispiel chemischer Aufdampfung, CVD) aufgebracht wurde, einer Behandlung unterzogen wird, um eine Vernetzung innerhalb des Films hervorzurufen. Man nimmt an, dass während des Aushärtungsprozesses eine freie radikalische Polymerisation der primäre Weg für die Vernetzung ist. Im Zuge der Vernetzung verbessern sich die mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Young'sche Modul, die Filmhärte, die Bruchzähigkeit und die Grenzflächenadhäsion, wodurch die Fertigungsrobustheit des Films mit niedrigem k-Wert erhöht wird.
  • Da es verschiedene Strategien zur Ausbildung poröser dielektrischer Filme mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante gibt, können sich die Ziele von Behandlungen nach der Abscheidung (Aushärtung) von Film zu Film unterscheiden, einschließlich beispielsweise des Entfernens von Feuchtigkeit, des Entfernens von Lösemitteln, des Ausbrennens von Porogenen, die zum Ausbilden der Poren in den porösen dielektrischen Filmen verwendet werden, der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften für solche Filme, und so weiter.
  • Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) werden herkömmlicherweise in einem Temperaturbereich von 300°C bis 400°C für CVD-Filme thermisch ausgehärtet. Zum Beispiel hat sich eine Ofenaushärtung für die Herstellung fester, dichter Filme mit niedrigem k-Wert mit einer Dielektrizitätskonstante größer als ungefähr 2,5 als ausreichend erwiesen. Beim Verarbeiten von porösen dielektrischen Filmen (wie zum Beispiel Filmen mit ultra-niedrigem k-Wert) mit einem hohen Porositätsgrad reicht dagegen der Grad der Vernetzung, der mit thermischer Behandlung (oder thermischer Aushärtung) erreichbar ist, nicht mehr aus, um Filme von hinreichender Festigkeit für eine robuste Verbindungsstruktur herzustellen.
  • Während einer thermischen Aushärtung wird dem dielektrischen Film eine geeignete Energiemenge zugeführt, ohne den dielektrischen Film zu beschädigen. Innerhalb des interessierenden Temperaturbereichs kann jedoch nur eine geringe Menge an freien Radikalen erzeugt werden. Aufgrund des Umstandes, dass bei der Kopplung von Wärme in das Substrat thermische Energie verloren geht, und infolge des Wärmeverlusts an die Umgebung kann in den auszuhärtenden Filmen mit niedrigem k-Wert nur eine geringe Menge an Wärmeenergie absorbiert werden. Darum werden für eine typische Ofenaushärtung auf einen niedrigen k-Wert hohe Temperaturen und lange Aushärtungszeiten benötigt. Doch selbst bei einer hohen Wärmebilanz können die fehlende Initiatorerzeugung in der thermischen Aushärtung und das Vorhandensein einer großen Menge an Methylterminierung in dem unmittelbar nach dem Abscheiden vorliegenden Film mit niedrigem k-Wert es sehr erschweren, den gewünschten Vernetzungsgrad zu erreichen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films und insbesondere ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert).
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit elektromagnetischer (EM) Strahlung.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, wobei die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung und Ultraviolett(UV)-Strahlung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer ersten Infrarot(IR)-Strahlung; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung nach dem Bestrahlen mit der ersten IR-Strahlung; und Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten Infrarot(IR)-Strahlung nach dem Bestrahlen mit der UV-Strahlung, wobei die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung über eine erste Zeitdauer; und während der ersten Zeitdauer, Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung über eine zweite Zeitdauer, wobei die zweite Zeitdauer ein Bruchteil der ersten Zeitdauer ist, und wobei die zweite Zeitdauer zu einem ersten Zeitpunkt nach dem Beginn der ersten Zeitdauer beginnt und zu einem zweiten Zeitpunkt vor dem Ende der ersten Zeitdauer endet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst; im Wesentlichen Entfernen des porenerzeugenden Materials aus dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, um einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert zu bilden; Erzeugen von Vernetzungsinitiatoren in dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert nach dem Entfernen; und Vernetzen des porösen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert nach dem Erzeugen der Vernetzungsinitiatoren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den begleitenden Zeichnungen:
  • ist 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln eines dielektrischen Films gemäß einer Ausführungsform;
  • ist 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln eines dielektrischen Films gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • ist 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln eines dielektrischen Films gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • ist 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln eines dielektrischen Films gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • sind 5A bis 5C schematische Darstellungen eines Transfersystems für ein Trocknungssystem und ein Aushärtungssystem gemäß einer Ausführungsform;
  • ist 6 eine schematische Querschnittsansicht eines Trocknungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • ist 7 eine schematische Querschnittsansicht eines Aushärtungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der folgenden Beschreibung sind – um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu ermöglichen, und zum Zweck der Erläuterung und nicht der Einschränkung – konkrete Details dargestellt, wie zum Beispiel eine bestimmte Geometrie des Bearbeitungssystems und Beschreibungen verschiedener Komponenten und Prozesse. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen praktiziert werden kann, die von diesen konkreten Details abweichen.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass alternative Aushärtungsverfahren einige der Schwächen der thermischen Aushärtung allein beseitigen. Zum Beispiel bewirken alternative Aushärtungsverfahren einen effizienteren Energietransfer im Vergleich zu thermischen Aushärtungsprozessen, und die höheren Energieniveaus, die in der Form energiereicher Teilchen, wie zum Beispiel beschleunigte Elektronen, Ionen oder Neutronen, oder in der Form energiereicher Photonen anzutreffen sind, können Elektronen in einem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert rasch anregen, wodurch auf effiziente Weise chemische Bindungen aufgebrochen und Seitengruppen dissoziiert werden. Diese alternativen Aushärtungsverfahren unterstützen die Erzeugung von Vernetzungsinitiatoren (freien Radikalen) und können den Energietransfer, der für die eigentliche Vernetzung erforderlich ist, optimieren. Infolge dessen kann der Vernetzungsgrad bei verringerter Wärmebilanz erhöht werden.
  • Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass, wenn die Filmfestigkeit für die Integration von dielektrischen Filmen mit niedrigem k-Wert und ultra-niedrigem k-Wert (ULK) (Dielektrizitätskonstante kleiner als ungefähr 2,5) zu einer wichtigeren Frage wird, alternative Aushärtungsverfahren die mechanischen Eigenschaften solcher Filme verbessern können. Beispielsweise können ein Elektronenstrahl (EB), Ultraviolett(UV)-Strahlung, Infrarot(IR)-Strahlung und Mikrowellen(MW)-Strahlung zum Aushärten von Filmen mit niedrigem k-Wert und von ULK-Filmen verwendet werden, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen, ohne die Dielektrizität und Filmhydrophobizität zu opfern.
  • Doch obgleich EB-, UV-, IR- und MW-Aushärtung alle ihre eigenen Vorzüge haben, sind diesen Techniken auch Grenzen gesetzt. Energiereiche Aushärtungsquellen, wie zum Beispiel EB und UV, können hohe Energieniveaus hervorbringen, um mehr als genug Vernetzungsinitiatoren (freie Radikale) zur Vernetzung zu erzeugen, was zu deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften unter komplementärer Substraterwärmung führt. Andererseits können Elektronen und UV-Photonen eine unterschiedslose Dissoziierung chemischer Bindungen verursachen, wodurch die erwünschten physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Films verloren gehen können, wie zum Beispiel durch Verlust von Hydrophobizität, erhöhte Filmeigenspannung, Zusammenfallen der Porenstrukturen, Filmverdichtung und erhöhte Dielektrizitätskonstante. Daneben können energiearme Aushärtungsquellen, wie zum Beispiel MW-Aushärtung, zwar signifikante Verbesserungen vor allem beim Wärmetransferwirkungsgrad bewirken, doch sie haben Nebenwirkungen, wie zum Beispiel Lichtbogenbildung oder Transistorschäden (MW).
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, wobei die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit nicht-ionisierender, elektromagnetischer (EM-)Strahlung, einschließlich Ultraviolett(UV)-Strahlung und Infrarot(IR)-Strahlung. Die UV-Bestrahlung kann mehrere UV-Bestrahlungsdurchgänge umfassen, wobei jede UV-Bestrahlung gegebenenfalls eine andere Intensität, eine andere Leistung, eine andere Leistungsdichte oder einen anderen Wellenlängenbereich oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Parameter enthalten kann. Die IR-Bestrahlung kann mehrere IR-Bestrahlungsdurchgänge umfassen, wobei jede IR-Bestrahlung gegebenenfalls eine andere Intensität, eine andere Leistung, eine andere Leistungsdichte oder einen anderen Wellenlängenbereich oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Parameter enthalten kann.
  • Während der UV-Bestrahlung kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C. Alternativ liegt die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C. Die thermische Erwärmung des Substrats kann durch konduktive Erwärmung, konvektive Erwärmung oder strahlende Erwärmung oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Erwärmungsformen ausgeführt werden.
  • Während der IR-Bestrahlung kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C. Alternativ liegt die IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C. Die thermische Erwärmung des Substrats kann durch konduktive Erwärmung, konvektive Erwärmung oder strahlende Erwärmung oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Erwärmungsformen ausgeführt werden.
  • Außerdem kann die thermische Erwärmung vor der UV-Bestrahlung, während der UV-Bestrahlung oder nach der UV-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungen stattfinden. Darüber hinaus kann die thermische Erwärmung vor der IR-Bestrahlung, während der IR-Bestrahlung oder nach der IR-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungen stattfinden. Die thermische Erwärmung kann durch konduktive Erwärmung, konvektive Erwärmung oder strahlende Erwärmung oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Erwärmungsarten ausgeführt werden.
  • Des Weiteren kann die IR-Bestrahlung vor der UV-Bestrahlung, während der UV-Bestrahlung oder nach der UV-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungsarten stattfinden. Darüber hinaus kann die UV-Bestrahlung vor der IR-Bestrahlung, während der IR-Bestrahlung oder nach der IR-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungsarten stattfinden.
  • Vor der UV-Bestrahlung und/oder der IR-Bestrahlung kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine Vor-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die Vor-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C.
  • Nach der UV-Bestrahlung und/oder der IR-Bestrahlung kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine Nach-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die Nach-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C.
  • Wenden wir uns nun 1 zu, wo ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films auf einem Substrat gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben ist. Das zu behandelnde Substrat kann ein Halbleiter, ein metallischer Leiter oder ein beliebiges anderes Substrat sein, auf dem der dielektrische Film auszubilden ist. Der dielektrische Film kann einen Dielektrizitätskonstantenwert (vor der Trocknung und/oder Aushärtung oder nach der Trocknung und/oder Aushärtung oder beidem) haben, der kleiner als die Dielektrizitätskonstante von SiO2 ist, die ungefähr 4 beträgt (z. B. die Dielektrizitätskonstante für thermisches Siliziumdioxid kann im Bereich von 3,8 bis 3,9 liegen). In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann der dielektrische Film eine Dielektrizitätskonstante (vor der Trocknung und/oder Aushärtung oder nach der Trocknung und/oder Aushärtung oder beidem) von weniger als 3,0, eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 2,5, eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 2,2 oder eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 1,7 haben.
  • Der dielektrische Film kann als ein Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) oder eine Film von ultra-niedrigem k-Wert beschrieben werden. Der dielektrische Film kann ein organisches und/oder ein anorganisches und/oder ein anorganisch-organisches Hybrid-Material enthalten. Außerdem kann der dielektrische Film porös oder nicht-porös sein.
  • Der dielektrische Film kann zum Beispiel einen einphasigen oder zweiphasigen porösen Film mit niedrigem k-Wert enthalten, der ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material enthält. Das strukturbildende Material kann ein Atom, ein Molekül oder ein Molekülfragment enthalten, das aus einem strukturbildenden Vorläufer gewonnen wird. Das porenerzeugende Material kann ein Atom, ein Molekül oder ein Molekülfragment enthalten, das aus einem porenerzeugenden Vorläufer (z. B. Porogen) gewonnen wird. Der einphasige oder zweiphasige poröse Film mit niedrigem k-Wert kann eine höhere Dielektrizitätskonstante vor dem Entfernen des porenerzeugenden Materials haben als nach dem Entfernen des porenerzeugenden Materials.
  • Beispielsweise kann das Ausbilden eines einphasigen porösen Films mit niedrigem k-Wert das Abscheiden eines strukturbildenden Moleküls enthalten, das eine porenerzeugende molekulare Seitengruppe aufweist, die schwach an das strukturbildende Molekül auf einer Oberfläche eines Substrats gebunden ist. Außerdem kann beispielsweise das Ausbilden eines zweiphasigen porösen Films mit niedrigem k-Wert das Kopolymerisieren eines strukturbildenden Moleküls und eines porenerzeugenden Moleküls auf einer Oberfläche eines Substrats enthalten.
  • Außerdem kann der dielektrische Film Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel und/oder andere Verunreinigungen enthalten, die bewirken, dass die Dielektrizitätskonstante vor der Trocknung und/oder Aushärtung höher ist als nach der Trocknung und/oder Aushärtung.
  • Der dielektrische Film kann mittels chemischer Aufdampfungs(CVD)-Techniken oder Dielektrikum-Aufschleuder(SOD)-Techniken ausgebildet werden, wie zum Beispiel jenen, die in den Beschichtungssystemen Clean Track ACT 8 SOD und ACT 12 SOD angeboten werden, die auf dem freien Markt bei der Firma Tokyo Electron Limited (TEL) zu beziehen sind. Die Beschichtungssysteme Clean Track ACT 8 (200 mm) und ACT 12 (300 mm) stellen Beschichtungs-, Brenn- und Aushärtungswerkzeuge für SOD-Materialien bereit. Das Track-System kann für die Bearbeitung von Substratgrößen von 100 mm, 200 mm, 300 mm und mehr konfiguriert werden. Es sind noch weitere, dem Fachmann auf den Gebieten der Dielektrikum-Aufschleudertechnik und der CVD-Dielektrikumtechnik bekannte Systeme und Verfahren zum Ausbilden eines dielektrischen Films auf einem Substrat für die Erfindung geeignet.
  • Beispielsweise kann der dielektrische Film ein anorganisches Material auf Silikatbasis enthalten, wie zum Beispiel oxidiertes Organosilan (oder Organosiloxan), das mittels CVD-Techniken aufgebracht wird. Zu Beispielen solcher Filme gehören CVD-Organosilikatglas(OSG)-Filme der Marke Black DiamondTM, die auf dem freien Markt bei der Firma Applied Materials, Inc. zu beziehen sind, oder CVD-Filme der Marke CoralTM, die auf dem freien Markt bei der Firma Novellus Systems zu beziehen sind.
  • Außerdem können beispielsweise poröse dielektrische Filme einphasige Materialien enthalten, wie zum Beispiel eine Matrix auf Siliziumoxidbasis mit endständigen organischen Seitengruppen, die eine Vernetzung während eines Aushärtungsprozesses hemmen, um kleine Hohlräume (oder Poren) zu erzeugen. Außerdem können beispielsweise poröse dielektrische Filme zweiphasige Materialien enthalten, wie zum Beispiel eine Matrix auf Siliziumoxidbasis mit Einschlüssen von organischem Material (z. B. einem Porogen), das während eines Aushärtungsprozesses zersetzt und verdampft wird.
  • Alternativ kann der dielektrische Film ein anorganisches Material auf Silikatbasis enthalten, wie zum Beispiel Wasserstoffsilsesquioxan (HSQ) oder Methylsilsesquioxan (MSQ), das mittels SOD-Techniken aufgebracht wird. Zu Beispielen solcher Filme gehören FOx HSQ, das auf dem freien Markt bei der Firma Dow Corning zu beziehen ist, XLK porous HSQ, das auf dem freien Markt bei der Firma Dow Corning zu beziehen ist, und JSR LKD-5109, das auf dem freien Markt bei der Firma JSR Microelectronics zu beziehen ist.
  • Als weitere Alternative kann der dielektrische Film ein organisches Material enthalten, das mittels SOD-Techniken aufgebracht wird. Zu Beispielen solcher Filme gehören die Halbleiter-Dielektrikumharze SiLK-I, SiLK-J, SiLK-H, SiLK-D, poröses SiLK-T, poröses SiLK-Y und poröses SiLK-Z, die auf dem freien Markt bei der Firma Dow Chemical zu beziehen sind, und FLARETM und Nanoglass®, die auf dem freien Markt bei der Firma Honeywell zu beziehen sind.
  • Das Verfahren umfasst ein Flussdiagramm 500, das bei 510 mit der optionalen Trocknung des dielektrischen Films auf dem Substrat in einem ersten Bearbeitungssystem beginnt. Das erste Bearbeitungssystem kann ein Trocknungssystem enthalten, das dafür konfiguriert ist, eine oder mehrere Verunreinigungen in dem dielektrischen Film ganz oder teilweise zu entfernen; einschließlich beispielsweise Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, porenerzeugende Moleküle, Fragmente von porenerzeugenden Molekülen oder sonstige andere Verunreinigungen, die einen anschließenden Aushärtungsprozess behindern können.
  • Bei 520 wird der dielektrische Film UV-bestrahlt. Die UV-Bestrahlung kann in einem zweiten Bearbeitungssystem ausgeführt werden. Das zweite Bearbeitungssystem kann ein Aushärtungssystem enthalten, das dafür konfiguriert ist, eine UV-unterstützte Aushärtung des dielektrischen Films auszuführen, indem eine vollständige oder teilweise Vernetzung innerhalb des dielektrischen Films bewirkt wird, um beispielsweise die mechanischen Eigenschaften des dielektrischen Films zu verbessern. Nach dem Trocknungsprozess kann das Substrat von dem ersten Bearbeitungssystem unter Vakuum zu dem zweiten Bearbeitungssystem transferiert werden, um eine Verunreinigung zu minimieren.
  • Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit UV-Strahlung aus einer oder mehreren UV-Lampen, einer oder mehreren UV-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren UV-Lasern oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen enthalten. Die UV-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 100 Nanometern (nm) bis ungefähr 600 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 400 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 150 nm bis ungefähr 300 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 170 nm bis ungefähr 240 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 240 nm liegen.
  • Während der Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung kann der dielektrische Film durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ kann die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegen. Alternativ kann die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen. Alternativ kann der dielektrische Film vor der Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung und/oder nach der Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats erwärmt werden. Die Erwärmung des Substrats kann konduktive Erwärmung, konvektive Erwärmung oder strahlende Erwärmung oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Erwärmungsarten enthalten.
  • Optional kann der dielektrische Film während der Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung mit IR-Strahlung bestrahlt werden. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit IR-Strahlung aus einer oder mehreren IR-Lampen, einer oder mehreren IR-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren IR-Lasern oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen enthalten. Die IR-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 2 Mikron bis ungefähr 20 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen.
  • Bei 530 wird der dielektrische Film mit IR-Strahlung bestrahlt. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit IR-Strahlung aus einer oder mehreren IR-Lampen, einer oder mehreren IR-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren IR-Lasern oder beidem enthalten. Die IR-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 2 Mikron bis ungefähr 20 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen. Die IR-Bestrahlung kann vor der UV-Bestrahlung, während der UV-Bestrahlung oder nach der UV-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungsarten stattfinden.
  • Darüber hinaus kann der dielektrische Film während der Bestrahlung des dielektrischen Films mit IR-Strahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ kann die IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegen. Als eine weitere Alternative kann die IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen. Alternativ kann der dielektrische Film vor der Bestrahlung des dielektrischen Films mit IR-Strahlung und/oder nach der Bestrahlung des dielektrischen Films mit IR-Strahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats erwärmt werden. Die Erwärmung des Substrats kann konduktive Erwärmung, konvektive Erwärmung oder strahlende Erwärmung oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Erwärmungsarten enthalten.
  • Wie oben beschrieben, kann der dielektrische Film während der IR-Bestrahlung durch Absorption von IR-Energie erwärmt werden. Jedoch kann die Erwärmung des Weiteren auch durch konduktive Erwärmung des Substrats in der Weise ausgeführt werden, dass man das Substrat auf einen Substrathalter legt und den Substrathalter mittels einer Erwärmungsvorrichtung erwärmt. Beispielsweise kann die Erwärmungsvorrichtung ein Widerstandsheizelement enthalten.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass der abgegebene Energiepegel (hv) während der verschiedenen Stufen des Aushärtungsprozesses verändert werden kann. Der Aushärtungsprozess kann Mechanismen zum Entfernen von Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen, zum Entfernen von porenerzeugendem Material, zum Zersetzen von porenerzeugendem Material, zum Erzeugen von Vernetzungsinitiatoren, zum Vernetzen des dielektrischen Films und zur Diffusion der Vernetzungsinitiatoren enthalten. Jeder Mechanismus kann einen anderen Energiepegel und eine andere Energierate erfordern, mit der dem dielektrischen Film Energie zugeführt wird.
  • Zum Beispiel kann der Entfernungsprozess während des Entfernens von porenerzeugendem Material durch Photonenabsorption bei IR-Wellenlängen unterstützt werden. Die Erfinder haben entdeckt, dass eine IR-Bestrahlung das Entfernen von porenerzeugendem Material effizienter unterstützt als die thermische Erwärmung oder UV-Bestrahlung.
  • Außerdem kann der Entfernungsprozess zum Beispiel während des Entfernens von porenerzeugendem Material durch Zersetzung des porenerzeugenden Materials unterstützt werden. Der Entfernungsprozess kann eine IR-Bestrahlung enthalten, die durch UV-Bestrahlung ergänzt wird. Die Erfinder haben entdeckt, dass eine UV-Bestrahlung einen Entfernungsprozess, der mit IR-Bestrahlung durchgeführt wird, unterstützen kann, indem sie Bindungen zwischen porenerzeugendem Material (z. B. porenerzeugenden Molekülen und/oder porenerzeugenden molekularen Fragmenten) und dem strukturbildenden Material auflöst. Beispielsweise können die Entfernungs- und/oder Zersetzungsprozesse durch Photonenabsorption bei UV-Wellenlängen (z. B. etwa 300 nm bis etwa 450 nm) unterstützt werden.
  • Darüber hinaus kann zum Beispiel der Initiatorerzeugungsprozess während der Erzeugung von Vernetzungsinitiatoren mittels einer photonen- und phononeninduzierten Bindungsauflösung innerhalb des strukturbildenden Materials unterstützt werden. Die Erfinder haben entdeckt, dass der Initiatorerzeugungsprozess durch UV-Bestrahlung unterstützt werden kann. Beispielsweise kann eine Bindungsauflösung Energieniveaus erfordern, deren Wellenlänge maximal ungefähr 300 bis 400 nm beträgt.
  • Darüber hinaus kann zum Beispiel der Vernetzungsprozess während der Vernetzung durch Wärmeenergie unterstützt werden, die zum Herstellen und Umorganisieren von Verbindungen ausreicht. Die Erfinder haben entdeckt, dass Vernetzung durch IR-Bestrahlung oder durch thermische Erwärmung oder beides unterstützt werden kann. Beispielsweise kann das Herstellen und Umorganisieren von Verbindungen Energieniveaus erfordern, die eine Wellenlänge von ungefähr 9 Mikron aufwiesen, was beispielsweise der Hauptabsorptionsspitze in auf Siloxan basierenden Organosilikatmaterialien mit niedrigem k-Wert entspricht.
  • Der Trocknungsprozess für den dielektrischen Film, die IR-Bestrahlung des dielektrischen Films und die UV-Bestrahlung des dielektrischen Films können im selben Bearbeitungssystem ausgeführt werden oder können jeweils in separaten Bearbeitungssystemen ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Trocknungsprozess in dem ersten Bearbeitungssystem ausgeführt werden, und die IR-Bestrahlung und die UV-Bestrahlung können in dem zweiten Bearbeitungssystem ausgeführt werden. Alternativ kann beispielsweise die IR-Bestrahlung des dielektrischen Films in einem anderen Bearbeitungssystem als die UV-Bestrahlung ausgeführt werden. Die IR-Bestrahlung des dielektrischen Films kann in einem dritten Bearbeitungssystem ausgeführt werden, wobei das Substrat von dem zweiten Bearbeitungssystem unter Vakuum zu dem dritten Bearbeitungssystem transferiert werden kann, um eine Verunreinigung zu minimieren.
  • Außerdem kann der dielektrische Film nach dem optionalen Trocknungsprozess, dem UV-Bestrahlungsprozess und dem IR-Bestrahlungsprozess optional in einem Nachbehandlungssystem nachbehandelt werden, das dafür konfiguriert ist, den ausgehärteten dielektrischen Film zu modifizieren. Beispielsweise kann die Nachbehandlung die thermische Erwärmung des dielektrischen Films enthalten. Alternativ kann beispielsweise die Nachbehandlung das Aufschleudern oder Aufdampfen eines weiteren Films auf den dielektrischen Film enthalten, um die Adhäsion für anschließende Filme zu stärken oder die Hydrophobizität zu verbessern. Alternativ kann beispielsweise eine Adhäsionsverstärkung in einem Nachbehandlungssystem durch leichten Beschuss des dielektrischen Films mit Ionen erreicht werden. Des Weiteren kann die Nachbehandlung das Abscheiden eines weiteren Films auf dem dielektrischen Film und/oder das Reinigen des dielektrischen Films und/oder das Behandeln des dielektrischen Films mit Plasma umfassen.
  • Wenden wir uns nun 2 zu, wo ein Verfahren zum Behandeln eines dielektrischen Films auf einem Substrat gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben ist. Das Verfahren enthält ein Flussdiagramm 600, das bei 610 mit dem Ausbilden eines dielektrischen Films, wie zum Beispiel eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, auf dem Substrat beginnt. Optional kann ein Trocknungsprozess ausgeführt werden, um eine oder mehrere Verunreinigungen in dem dielektrischen Film ganz oder teilweise zu entfernen, einschließlich beispielsweise Feuchtigkeit, Lösemittel oder eine beliebige andere Verunreinigung, die die Herstellung eines hochwertigen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert oder die Durchführung eines anschließenden Prozesses behindern kann.
  • Bei 620 wird der dielektrische Film mit einer ersten IR-Strahlung bestrahlt. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit der ersten IR-Strahlung das vollständige oder teilweise Entfernen von Feuchtigkeit, Wasser, Verunreinigungen, porenerzeugendem Material, Resten von porenerzeugendem Material, porenerzeugendem Material, das porenerzeugende Moleküle und/oder Fragmente von porenerzeugenden Molekülen enthält, Vernetzungsinhibitoren oder Vernetzungsinhibitor-Resten oder beliebiger Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Stoffe aus dem dielektrischen Film unterstützen. Die Bestrahlung des dielektrischen Films kann über eine Zeitdauer ausgeführt werden, die ausreichend lang ist, um Feuchtigkeit, Wasser, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, porenerzeugendes Material, das porenerzeugende Moleküle und/oder Fragmente von porenerzeugenden Molekülen enthält, Vernetzungsinhibitoren und Vernetzungsinhibitor-Reste oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Stoffe aus dem dielektrischen Film im Wesentlichen vollständig zu entfernen.
  • Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit einer ersten IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit polychromatischer IR-Strahlung, monochromatischer IR-Strahlung, gepulster IR-Strahlung oder Dauerstrich-IR-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Strahlungen enthalten. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit einer ersten IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit IR-Strahlung aus einer oder mehreren IR-Lampen, einer oder mehreren IR-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren IR-Lasern oder einer Kombination dieser Quellen enthalten. Die erste IR-Strahlung kann eine Leistungsdichte im Bereich bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Beispielsweise kann die erste IR-Strahlung eine Leistungsdichte im Bereich von etwa 1 W/cm2 bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Die erste IR-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die erste IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 2 Mikron bis ungefähr 20 Mikron liegen. Alternativ kann die erste IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die erste IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die erste IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen. Die erste IR-Leistungsdichte und/oder die erste IR-Wellenlänge können während der ersten IR-Bestrahlung verändert werden.
  • Optional kann der dielektrische Film während der ersten IR-Bestrahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine erste IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ kann die erste IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegen. Als eine weitere Alternative kann die erste IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen.
  • Bei 630 wird der dielektrische Film nach der ersten IR-Bestrahlung UV-bestrahlt. Beispielsweise kann die Bestrahlung des Substrats mit der UV-Strahlung die Erzeugung von Vernetzungsinitiatoren (oder freien Radikalen) in dem dielektrischen Film unterstützen.
  • Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit polychromatischer UV-Strahlung, monochromatischer UV-Strahlung, gepulster UV-Strahlung oder Dauerstrich-UV-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Strahlungen enthalten. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit UV-Strahlung aus einer oder mehreren UV-Lampen, einer oder mehreren UV-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren UV-Lasern oder einer Kombination dieser Quellen enthalten. Die UV-Strahlung kann eine Leistungsdichte im Bereich von ungefähr 0,1 mW/cm2 bis ungefähr 2000 mW/cm2 umfassen. Die UV-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 100 Nanometern (nm) bis ungefähr 600 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 400 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 150 nm bis ungefähr 300 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 170 nm bis ungefähr 240 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 240 mit liegen.
  • Optional kann der dielektrische Film während der UV-Bestrahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ kann die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegen. Als eine weitere Alternative kann die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen.
  • Bei 640 wird der dielektrische Film mit einer zweiten IR-Strahlung bestrahlt. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit der zweiten IR-Strahlung die Vernetzung des dielektrischen Films unterstützen.
  • Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit einer zweiten IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit polychromatischer IR-Strahlung, monochromatischer IR-Strahlung, gepulster IR-Strahlung oder Dauerstrich-IR-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen enthalten. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit einer zweiten IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit IR-Strahlung aus einer oder mehreren IR-Lampen, einer oder mehreren IR-LEDs (Leuchtdioden) oder einem oder mehreren IR-Lasern oder einer Kombination dieser Quellen enthalten. Die zweite IR-Strahlung kann eine Leistungsdichte im Bereich bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Beispielsweise kann die zweite IR-Strahlung eine Leistungsdichte im Bereich von etwa 1 W/cm2 bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Die zweite IR-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die zweite IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 2 Mikron bis ungefähr 20 Mikron liegen. Alternativ kann die zweite IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die zweite IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die zweite IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen. Die zweite IR-Leistungsdichte und/oder die zweite IR-Wellenlänge kann während der zweiten IR-Bestrahlung verändert werden.
  • Optional kann der dielektrische Film während der zweiten IR-Bestrahlung durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine zweite IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ kann die zweite IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegen. Als eine weitere Alternative kann die zweite IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen.
  • Optional kann der dielektrische Film während mindestens eines Teils der ersten IR-Bestrahlung mit einer zweiten UV-Strahlung bestrahlt werden. Beispielsweise kann die Bestrahlung des dielektrischen Films mit der zweiten UV-Strahlung das Aufbrechen oder Dissoziieren von Bindungen in dem dielektrischen Film unterstützen, um das Entfernen von verschiedenen, oben beschriebenen Materialien zu unterstützen. Die zweite UV-Strahlung kann eine UV-Leistungsdichte im Bereich von ungefähr 0,1 mW/cm2 bis ungefähr 2000 mW/cm2 umfassen. Die zweite UV-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 100 Nanometern (nm) bis ungefähr 600 nm liegen. Alternativ kann die zweite UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 400 nm liegen. Alternativ kann die zweite UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 150 nm bis ungefähr 300 nm liegen. Alternativ kann die zweite UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 170 nm bis ungefähr 240 nm liegen. Alternativ kann die zweite UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 240 nm liegen.
  • Optional kann der dielektrische Film während mindestens eines Teils der UV-Bestrahlung mit einer dritten IR-Strahlung bestrahlt werden. Die dritte IR-Strahlung kann eine Leistungsdichte im Bereich bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Beispielsweise kann die dritte IR-Strahlung eine Leistungsdichte im Bereich von etwa 1 W/cm2 bis etwa 20 W/cm2 umfassen. Die dritte IR-Strahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die dritte IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 2 Mikron bis ungefähr 20 Mikron liegen. Alternativ kann die dritte IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die dritte IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die dritte IR-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen. Die dritte IR-Leistungsdichte und/oder die dritte IR-Wellenlänge können während der dritten IR-Bestrahlung verändert werden.
  • Vor der UV-Bestrahlung und/oder der ersten IR-Bestrahlung kann der dielektrische Film durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine Vor-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die Vor-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C.
  • Nach der UV-Bestrahlung und/oder der zweiten IR-Bestrahlung kann der dielektrische Film durch Anheben der Temperatur des Substrats auf eine Nach-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C erwärmt werden. Alternativ liegt die Nach-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aushärten eines Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst. Der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert wird mit Infrarot(IR)-Strahlung über eine erste Zeitdauer bestrahlt. Während der ersten Zeitdauer wird der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert über eine zweite Zeitdauer mit Ultraviolett(UV)-Strahlung bestrahlt, wobei die zweite Zeitdauer ein Bruchteil der ersten Zeitdauer ist, und wobei die zweite Zeitdauer zu einem ersten Zeitpunkt nach dem Beginn der ersten Zeitdauer beginnt und zu einem zweiten Zeitpunkt vor dem Ende der ersten Zeitdauer endet.
  • Wenden wir uns 3 zu, wo ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben ist. Das Verfahren umfasst ein Flussdiagramm 700, das bei 710 mit dem Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat beginnt, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst. Bei 720 wird das porenerzeugende Material aus dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert im Wesentlichen entfernt, um einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert zu bilden. Darüber hinaus können bei 720 Vernetzungsinhibitoren im Wesentlichen entfernt werden. Die Vernetzungsinhibitoren können Feuchtigkeit, Wasser, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material oder porenerzeugendes Material, das porenerzeugende Moleküle und/oder Fragmente von porenerzeugenden Molekülen enthält, oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Stoffe enthalten.
  • Bei 730 werden nach dem Entfernen des porenerzeugenden Materials Vernetzungsinitiatoren in dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert erzeugt. Bei 740 wird das strukturbildende Material des porösen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert nach dem Erzeugen der Vernetzungsinitiatoren vernetzt.
  • Darüber hinaus kann das Verfahren optional das Aufbrechen von Bindungen in dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert enthalten, um das Entfernen zu unterstützen.
  • Wenden wir uns 4 zu, wo ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben ist. Das Verfahren umfasst ein Flussdiagramm 800, das bei 810 mit dem Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat beginnt, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und einen Vernetzungsinhibitor umfasst. Der Vernetzungsinhibitor kann Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, eine schwach gebundene Seitengruppe an dem strukturbildenden Material, porenerzeugende Moleküle oder Fragmente von porenerzeugenden Molekülen oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Stoffe enthalten. Beispielsweise kann der Vernetzungsinhibitor ein porenerzeugendes Material umfassen, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert, der das strukturbildende Material und den Vernetzungsinhibitor aufweist, das Kopolymerisieren eines strukturbildenden Moleküls und eines porenerzeugenden Moleküls auf einer Oberfläche des Substrat umfasst. Außerdem kann beispielsweise der Vernetzungsinhibitor ein porenerzeugendes Material umfassen, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert, der das strukturbildende Material und den Vernetzungsinhibitor aufweist, das Abscheiden eines strukturbildenden Moleküls, das eine porenerzeugende molekulare Seitengruppe aufweist, die schwach an das strukturbildende Molekül gebunden ist, auf einer Oberfläche des Substrats umfasst.
  • Bei 820 wird der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung bestrahlt. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit polychromatischer IR-Strahlung, monochromatischer IR-Strahlung, gepulster IR-Strahlung oder Dauerstrich-IR-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Strahlungen umfassen. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron umfassen.
  • Optional kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung bestrahlt werden. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit polychromatischer UV-Strahlung, monochromatischer UV-Strahlung, gepulster UV-Strahlung oder Dauerstrich-UV-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen umfassen. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung kann das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 100 Nanometern bis ungefähr 600 Nanometern umfassen. Die UV-Bestrahlung kann auf die IR-Bestrahlung folgen. Alternativ kann die UV-Bestrahlung während eines Teils der, oder während der gesamten, IR-Bestrahlung erfolgen. Beispielsweise kann die UV-Bestrahlung, die während der IR-Bestrahlung stattfindet, eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 300 Nanometern bis ungefähr 450 Nanometern umfassen.
  • Bei 830 wird eine Restmenge des Vernetzungsinhibitors eingestellt, um eine mechanische Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, eine elektrische Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, eine optische Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, eine Porengröße des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert oder eine Porosität des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Eigenschaften abzustimmen. Die Restmenge an Vernetzungsinhibitor kann andere Eigenschaften beeinflussen, wie zum Beispiel die Kohlenstoffkonzentration, die Hydrophobizität und die Plasmabeständigkeit.
  • Bei der mechanischen Eigenschaft kann es sich um einen Elastizitätsmodul (E) oder eine Härte (H) oder beides handeln. Bei der elektrischen Eigenschaft kann es sich um eine Dielektrizitätskonstante (k) handeln. Bei der optischen Eigenschaft kann es sich um einen Brechungsindex (n) handeln.
  • Das Einstellen der Restmenge des Vernetzungsinhibitors kann umfassen, den Vernetzungsinhibitor während der IR-Bestrahlung im Wesentlichen aus dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert zu entfernen. Beispielsweise kann der Vernetzungsinhibitor vor einer Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung im Wesentlichen entfernt werden.
  • Alternativ kann das Einstellen der Restmenge des Vernetzungsinhibitors das Einstellen einer Zeitdauer für die IR-Bestrahlung, einer IR-Intensität für die IR-Bestrahlung oder einer IR-Dosis für die IR-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Einstellungen umfassen.
  • Alternativ kann das Einstellen der Restmenge des Vernetzungsinhibitors das Einstellen einer Zeitdauer für die UV-Bestrahlung während der IR-Bestrahlung, einer UV-Intensität für die UV-Bestrahlung oder einer UV-Dosis für die UV-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Einstellungen umfassen.
  • Das Verfahren kann des Weiteren das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der IR-Bestrahlung und das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten IR-Strahlung während der UV-Bestrahlung umfassen. Außerdem kann das Verfahren des Weiteren das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer dritten IR-Strahlung nach der UV-Bestrahlung umfassen.
  • Darüber hinaus kann das Verfahren das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer ersten Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der IR-Bestrahlung und das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten UV-Strahlung während der IR-Bestrahlung umfassen, wobei die zweite UV-Bestrahlung von der ersten UV-Bestrahlung verschieden ist. Das Einstellen der Restmenge des Vernetzungsinhibitors kann das Einstellen einer Zeitdauer für die zweite UV-Bestrahlung während der IR-Bestrahlung, einer UV-Intensität für die zweite UV-Bestrahlung oder einer UV-Dosis für die zweite UV-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Einstellungen umfassen. Die Bestrahlung des dielektrischen Films mit der zweiten UV-Strahlung kann eine Wellenlänge im Bereich von ungefähr 300 Nanometern bis ungefähr 450 Nanometern umfassen.
  • Optional kann der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert vor der IR-Bestrahlung, während der IR-Bestrahlung oder nach der IR-Bestrahlung oder mit beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungsformen erwärmt werden.
  • IR-Behandlungen können unter Vakuumbedingungen oder in einer kontrollierten Atmosphäre ausgeführt werden.
  • Gemäß einem Beispiel kann das strukturbildende Material Diethoxymethylsilan (DEMS) umfassen, und das porenerzeugende Material kann ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen, oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfassen. Beispielsweise kann das porenerzeugende Material Alpha-Terpinen (ATRP) umfassen.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel wird ein Verfahren zum Herstellen eines porösen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat beschrieben. Das Verfahren umfasst: Ausbilden eines SiCOH-haltigen dielektrischen Films auf einem Substrat mittels eines chemischen Aufdampfungs(CVD)-Prozesses, wobei in dem CVD-Prozess Diethoxymethylsilan (DEMS) und ein porenerzeugendes Material verwendet wird; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit IR-Strahlung über eine erste Zeitdauer, die ausreichend lang ist, um das porenerzeugende Material im Wesentlichen zu entfernen; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung über eine zweite Zeitdauer nach der IR-Bestrahlung; und Erwärmen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films während eines Teils der, oder während der gesamten, zweiten Zeitdauer.
  • Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit IR-Strahlung kann IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron (z. B. 9,4 Mikron) umfassen. Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung kann UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 170 Nanometern bis ungefähr 240 Nanometern (z. B. 222 nm) umfassen. Die Erwärmung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films kann eine Erwärmung des Substrats auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C umfassen.
  • Die IR-Bestrahlung und die UV-Bestrahlung können in separaten Prozesskammern ausgeführt werden, oder die IR-Bestrahlung und die UV-Bestrahlung können in derselben Prozesskammer ausgeführt werden.
  • Das porenerzeugende Material kann ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfassen. Beispielsweise kann das porenerzeugende Material Alpha-Terpinen (ATRP) umfassen.
  • Tabelle 1 enthält Daten für einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2,2 bis 2,25 haben soll. Bei dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert handelt es sich um einen porösen SiCOH-haltigen dielektrischen Film, der mit einem CVD-Prozess unter Verwendung eines strukturbildenden Materials, das Diethoxymethylsilan (DEMS) umfasst, und eines porenerzeugenden Materials, das Alpha-Terpinen (ATRP) umfasst, gebildet wurde. Der „ursprüngliche” SiCOH-haltige dielektrische Film mit einer Nenndicke (Angström, A) und einem Brechungsindex (n) wird zuerst mit IR-Strahlung bestrahlt, was zu einer „Nach-IR”-Dicke (A) und einem „Nach-IR”-Brechungsindex (n) führt. Danach wird der SiCOH-haltige dielektrische „Nach-IR”-Film mit UV-Strahlung bestrahlt, während er thermisch erwärmt wird, was zu einer „Nach UV und Erwärmung”-Dicke (A) und einem „Nach UV und Erwärmung”-Brechungsindex (n) führt. TABELLE 1.
    Ursprünglich Nach IR UV + Erwärmung Schrumpfung UV Zeit k E
    Dicke Dicke Dicke Nach IR Nach UV (nm) (min) (GPa)
    (Å) n (Å) n (Å) n (%) (%)
    5860 1,498 5609 1,282 4837 1,34 4,3 17,5 172 10 2,29 5,37
    5880 1,495 5644 1,291 5335 1,309 4 9,3 222 5 2,09 3,69
    5951 1,492 5651 1,28 5285 1,309 5 11,2 222 10 2,11 4,44
  • Wie bleiben bei Tabelle 1, wo die Schrumpfung (%) der Filmdicke „nach IR” und „nach UV und Erwärmung” angegeben ist. Außerdem sind die UV-Wellenlänge und die UV-Bestrahlungszeit (Minuten, min) angegeben. Darüber hinaus sind die Dielektrizitätskonstante (k) und der Elastizitätsmodul (E) (GPa) für den entstandenen ausgehärteten, porösen, dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert angegeben. Wie in Tabelle 1 gezeigt, führt die Verwendung von IR-Strahlung vor der UV-Strahlung und der Erwärmung zu Dielektrizitätskonstanten kleiner als 2,3 und bis zu 2,09. Des Weiteren kann eine niedrige Dielektrizitätskonstante, d. h. k = 2,11, erreicht werden, während gleichzeitig akzeptable mechanische Eigenschaften, d. h. E = 4,44 GPa, erreicht werden.
  • Für Vergleichszwecke wurden SiCOH-haltige dielektrische Filme, die unter Verwendung des gleichen CVD-Prozesses hergestellt wurden, ohne Bestrahlung mit IR-Strahlung ausgehärtet. Ohne IR-Bestrahlung liegt der „Nach UV und Erwärmung”-Brechungsindex im Bereich von etwa 1,408 bis etwa 1,434, was signifikant höher als die in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse ist. Der höhere Brechungsindex zeigt möglicherweise einen Überschuss an restlichem porenerzeugendem Material in dem Film, z. B. weniger porösen Film, und/oder Oxidation des Films an.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel wird ein Verfahren zum Herstellen eines porösen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat beschrieben. Das Verfahren umfasst: Ausbilden eines SiCOH-haltigen dielektrischen Films auf einem Substrat mittels eines chemischen Aufdampfungs(CVD)-Prozesses, wobei in dem CVD-Prozess Diethoxymethylsilan (DEMS) und ein porenerzeugendes Material verwendet wird; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer ersten IR-Strahlung über eine erste Zeitdauer, die ausreichend lang ist, um das porenerzeugende Material im Wesentlichen zu entfernen; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung über eine zweite Zeitdauer nach der ersten IR-Bestrahlung; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer zweiten IR-Strahlung über eine dritte Zeitdauer während der UV-Bestrahlung; und Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer dritten IR-Strahlung über eine vierte Zeitdauer nach der UV-Bestrahlung.
  • Das Verfahren kann des Weiteren das Erwärmen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films während eines Teils der, oder während der gesamten, zweiten Zeitdauer umfassen. Außerdem kann die dritte Zeitdauer mit der zweiten Zeitdauer übereinstimmen.
  • Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer ersten IR-Strahlung kann eine IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron (z. B. 9,4 Mikron) umfassen. Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung kann eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 170 Nanometern bis ungefähr 230 Nanometern (z. B. 222 nm) umfassen. Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer zweiten IR-Strahlung kann eine IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron (z. B. 9,4 Mikron) umfassen. Die Bestrahlung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer dritten IR-Strahlung kann eine IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron (z. B. 9,4 Mikron) umfassen. Die Erwärmung des SiCOH-haltigen dielektrischen Films kann eine Erwärmung des Substrats auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C umfassen.
  • Das porenerzeugende Material kann ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfassen. Beispielsweise kann das porenerzeugende Material Alpha-Terpinen (ATRP) umfassen.
  • Tabelle 2 enthält Daten für einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2,2 bis 2,25 haben soll. Bei dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert handelt es sich um einen porösen SiCOH-haltigen dielektrischen Film, der mit einem CVD-Prozess unter Verwendung eines strukturbildenden Materials, das Diethoxymethylsilan (DEMS) umfasst, und eines porenerzeugenden Materials, das Alpha-Terpinen (ATRP) umfasst, gebildet wurde. Der „ursprüngliche” SiCOH-haltige dielektrische Film mit einer Nenndicke (Ångström, Å) und einem Brechungsindex (n) wird unter Verwendung zweier Prozesse ausgehärtet, und zwar: (1) eines herkömmlichen UV-Wärmeprozesses (d. h. ohne IR-Bestrahlung); und (2) eines Aushärtungsprozesses, wobei der ursprüngliche Film mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) bestrahlt wird, gefolgt von einer Bestrahlung mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) und UV-Strahlung (222 nm), gefolgt von einer Bestrahlung mit IR-Strahlung (9,4 Mikron). TABELLE 2.
    Ursprünglich Nach UV Wärmebehandlung Schrumpfung k E H
    Dicke Dicke
    (Å) n (Å) n Nach-(%) (GPa) (GPa)
    6100 1,495 5350 1,329 13 2,2 4,51 0,45
    Ursprünglich Nach IR + UV/IR + IR Schrumpfung k E H
    Dicke (Å) n Dicke (Å) n Nach (%) (GPa) (GPa)
    6137 1,488 5739 1,282 6,5 2,1 3,99 0,28
    6107 1,5 5473 1,297 10,4 2,1 4,26 0,35
    6173 1,498 5483 1,302 11,2 2,1 4,71 0,46
    6135 1,499 5374 1,306 12,4 2,1 4,78 0,48
  • Tabelle 2 zeigt die „Nach UV Wärmebehandlung”-Dicke (Å) und den „Nach UV Wärmebehandlung”-Brechungsindex (n) für den herkömmlichen UV Wärmeprozess und die „Nach-IR + UV/IR + IR”-Dicke (Å) und den „Nach-IR + UV/IR + IR”-Brechungsindex (n) für den IR + UV/IR + IR-Prozess. Außerdem ist die Schrumpfung (%) der Filmdicke nach der UV Wärmebehandlung und nach IR + UV/IR + IR angegeben. Darüber hinaus sind die Dielektrizitätskonstante (k), der Elastizitätsmodul (E) (GPa) und die Härte (H) (GPa) für den entstandenen ausgehärteten, porösen, dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert angegeben. Wie in Tabelle 2 gezeigt, führt die Verwendung von IR-Strahlung vor der UV-Strahlung und Erwärmung sowie während und nach der UV-Bestrahlung zu Dielektrizitätskonstanten kleiner als 2,1. Des Weiteren kann eine niedrige Dielektrizitätskonstante, d. h. k = 2,1, erreicht werden, während gleichzeitig akzeptable mechanische Eigenschaften, d. h. E = 4,71 GPa und H = 0,46 GPa, erreicht werden können. Im Vergleich gesehen, erzeugt der IR + UV/IR + IR-Aushärtungsprozess eine niedrigere Dielektrizitätskonstante (k = 2,1) bei weniger Filmdickenschrumpfung. Des Weiteren sind die mechanischen Eigenschaften (E und H) für beide Aushärtungsprozesse ungefähr gleich.
  • Infolge dessen kann die Verwendung von IR-Bestrahlung und UV-Bestrahlung zur Bildung eines auf Diethoxymethylsilan (DEMS) basierenden, porösen dielektrischen Films führen, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2,1 oder weniger, einen Brechungsindex von etwa 1,31 oder weniger, einen Elastizitätsmodul von etwa 4 GPa oder größer und eine Härte von etwa 0,45 GPa oder größer umfasst.
  • Tabelle 3 enthält Daten für einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2 haben soll. Bei dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert handelt es sich um einen porösen SiCOH-haltigen dielektrischen Film, der mit einem CVD-Prozess unter Verwendung eines strukturbildenden Materials, das Diethoxymethylsilan (DEMS) umfasst, und eines porenerzeugenden Materials, das Alpha-Terpinen (ATRP) umfasst, gebildet wurde. Der ursprüngliche SiCOH-haltige dielektrische Film wird unter Verwendung dreier Prozesse ausgehärtet, und zwar: (1) eines herkömmlichen UV Wärmeprozesses (d. h. ohne IR-Bestrahlung); (2) eines Aushärtungsprozesses, wobei der ursprüngliche Film nur mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) bestrahlt wird; (3) eines Aushärtungsprozesses, wobei der ursprüngliche Film mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) bestrahlt wird, gefolgt von einem herkömmlichen UV Wärmeprozess; und (4) eines Aushärtungsprozesses, wobei der ursprüngliche Film mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) bestrahlt wird, gefolgt von einer Bestrahlung mit IR-Strahlung (9,4 Mikron) und einer UV-Strahlung (222 nm), gefolgt von einer Bestrahlung mit IR-Strahlung (9,4 Mikron). TABELLE 3.
    Prozesstyp n Schrumpfung (%) k E (GPa) H (GPa)
    UV Wärmebehandlung 1,275 33 1,92 2,52 0,28
    nur IR 1,174 15 1,66 1,2 0,1
    IR + UV Wärmebehandlung 1,172 29 1,65 2,4 0,33
    IR + IN/IR + IR 1,172 26 1,68 2,34 0,28
    1,164 29 1,66 2,08 0,25
  • Tabelle 3 zeigt den resultierenden Brechungsindex (n), die resultierende Schrumpfung (%), die resultierende Dielektrizitätskonstante (k), den resultierenden Elastizitätsmodul (E) (GPa) und die resultierende Härte (H) (GPa) nach jedem der Aushärtungsprozesse. Wie in Tabelle 3 gezeigt, führt die Verwendung von IR-Strahlung (mit oder ohne UV-Strahlung) zu einer Dielektrizitätskonstante kleiner als 1,7 (im Gegensatz zu größer als 1,9). Wenn nur IR-Strahlung zum Aushärten des ursprünglichen Films verwendet wird, so kann eine niedrige Dielektrizitätskonstante, d. h. k = 1,66, erreicht werden, während gleichzeitig akzeptable mechanische Eigenschaften, d. h. E = 1,2 GPa und H = 0,1 GPa, erreicht werden können. Wenn jedoch IR-Strahlung und UV-Strahlung zum Aushärten des ursprünglichen Films verwendet werden, so kann eine niedrige Dielektrizitätskonstante, d. h. k = 1,68, erreicht werden, während gleichzeitig verbesserte mechanische Eigenschaften, d. h. E = 2,34 GPa und H = 0,28 GPa, erreicht werden können. Außerdem erzeugen die Aushärtungsprozesse unter Verwendung von IR-Strahlung eine niedrigere Dielektrizitätskonstante (k = 1,66 bis 1,68) mit weniger Filmdickenschrumpfung. Wenn des Weiteren IR-Strahlung verwendet wird, so können die mechanischen Eigenschaften (E und H) mittels UV-Strahlung verbessert werden.
  • Infolge dessen kann die Verwendung von IR-Bestrahlung und UV-Bestrahlung zur Bildung eines auf Diethoxymethylsilan (DEMS) basierenden, porösen dielektrischen Films führen, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 1,7 oder weniger, einen Brechungsindex von etwa 1,17 oder weniger, einen Elastizitätsmodul von etwa 1,5 GPa oder größer und eine Härte von etwa 0,2 GPa oder größer umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform zeigt 5A ein Bearbeitungssystem 1 zum Behandeln eines dielektrischen Films auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform. Das Bearbeitungssystem 1 enthält ein Trocknungssystem 20 und ein Aushärtungssystem 10, das mit dem Trocknungssystem 20 gekoppelt ist. Beispielsweise kann das Trocknungssystem 10 dafür konfiguriert sein, eine oder mehrere Verunreinigungen, porenerzeugende Materialien und/oder Vernetzungsinhibitoren in dem dielektrischen Film zu entfernen oder auf hinreichende Werte zu verringern, einschließlich beispielsweise Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, eine schwach gebundene Seitengruppe an dem strukturbildenden Material, porenerzeugende Moleküle, Fragmente von porenerzeugenden Molekülen, Vernetzungsinhibitoren, Fragmente von Vernetzungsinhibitoren oder beliebige andere Verunreinigungen, die einen in dem Aushärtungssystem 10 ausgeführten Aushärtungsprozess behindern können.
  • Beispielsweise kann eine ausreichende Verringerung einer bestimmten, in dem dielektrischen Film vorhandenen Verunreinigung von vor dem Trocknungsprozess bis nach dem Trocknungsprozess eine Verringerung von ungefähr 10% bis ungefähr 100% der bestimmten Verunreinigung beinhalten. Der Grad der Verringerung von Verunreinigungen kann mittels Fouriertransformationsinfrarot(FTIR)-Spektroskopie oder Massenspektroskopie gemessen werden. Alternativ kann beispielsweise eine ausreichende Verringerung einer bestimmten, in dem dielektrischen Film vorhandenen Verunreinigung im Bereich von ungefähr 50% bis ungefähr 100% liegen. Alternativ kann beispielsweise eine ausreichende Verringerung einer bestimmten, in dem dielektrischen Film vorhandenen Verunreinigung im Bereich von ungefähr 80% bis ungefähr 100% liegen.
  • Wie bleiben bei 5A. Das Aushärtungssystem 10 kann dafür konfiguriert sein, den dielektrischen Film auszuhärten, indem eine vollständige oder teilweise Vernetzung innerhalb des dielektrischen Films bewirkt wird, um beispielsweise die mechanischen Eigenschaften des dielektrischen Films zu verbessern. Darüber hinaus kann das Aushärtungssystem 10 dafür konfiguriert sein, den dielektrischen Film auszuhärten, indem eine vollständige oder teilweise Vernetzungsinitiierung, Entfernung von porenerzeugendem Material, Zersetzung von porenerzeugendem Material usw. bewirkt wird. Das Aushärtungssystem 10 kann eine oder mehrere Strahlungsquellen enthalten, die dafür konfiguriert sind, das Substrat mit dem darauf befindlichen dielektrischen Film einer elektromagnetischen (EM-)Strahlung bei mehreren EM-Wellenlängen auszusetzen. Beispielsweise kann es sich bei der einen oder den mehreren Strahlungsquellen um eine Infrarot(IR)-Strahlungsquelle und eine Ultraviolett(UV)-Strahlungsquelle handeln. Das Bestrahlen des Substrats mit UV-Strahlung und IR-Strahlung kann gleichzeitig, nacheinander oder teilweise miteinander überlappend ausgeführt werden. Während der nacheinander ausgeführten Bestrahlung kann die Bestrahlung des Substrats mit UV-Strahlung zum Beispiel der Bestrahlung des Substrats mit IR-Strahlung vorausgehen und/oder der Bestrahlung des Substrats mit IR-Strahlung folgen. Außerdem kann während der nacheinander ausgeführten Bestrahlung die Bestrahlung des Substrats mit IR-Strahlung zum Beispiel der Bestrahlung des Substrats mit UV-Strahlung vorausgehen und/oder der Bestrahlung des Substrats mit UV-Strahlung folgen.
  • Beispielsweise kann die IR-Strahlung eine IR-Strahlungsquelle im Bereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron enthalten. Außerdem kann beispielsweise die IR-Strahlung im Bereich von etwa 2 Mikron bis etwa 20 Mikron oder von etwa 8 Mikron bis etwa 14 Mikron oder von etwa 8 Mikron bis etwa 12 Mikron oder von etwa 9 Mikron bis etwa 10 Mikron liegen. Außerdem kann beispielsweise die UV-Strahlung eine UV-Wellenbandquelle enthalten, die Strahlung im Bereich von ungefähr 100 Nanometern (nm) bis ungefähr 600 nm erzeugt. Darüber hinaus kann beispielsweise die UV-Strahlung im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 400 nm oder von etwa 150 nm bis etwa 300 nm oder von etwa 170 bis etwa 240 nm oder von etwa 200 nm bis etwa 240 nm liegen.
  • Des Weiteren kann, wie in 5A veranschaulicht, ein Transfersystem 30 mit dem Trocknungssystem 20 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Trocknungssystem 20 und Aushärtungssystem 10 zu transferieren und Substrate mit einem Mehrelement-Fertigungssystem 40 auszutauschen. Das Transfersystem 30 kann Substrate zu und aus dem Trocknungssystem 20 und Aushärtungssystem 10 während der Beibehaltung einer Vakuum-Umgebung transferieren. Das Trocknungs- und das Aushärtungssystem 20, 10 und das Transfersystem 30 können beispielsweise ein Bearbeitungselement innerhalb des Mehrelement-Fertigungssystems 40 enthalten. Beispielsweise kann das Mehrelement-Fertigungssystem 40 den Transfer von Substraten zu und von den Bearbeitungselementen ermöglichen, einschließlich beispielsweise solcher Vorrichtungen wie Ätzsysteme, Abscheidungssysteme, Beschichtungssysteme, Strukturierungssysteme, Metrologiesysteme usw. Um die in dem ersten und dem zweiten System stattfindenden Prozesse voneinander zu trennen, kann eine Isolationsbaugruppe 50 verwendet werden, um jedes System zu koppeln. Zum Beispiel kann es sich bei der Isolationsbaugruppe 50 um eine thermische Isolationsbaugruppe für eine thermische Isolation und/oder um eine Schieberventilbaugruppe für eine Vakuumisolation handeln. Das Trocknungs- und Aushärtungssystem 20 und 10 und das Transfersystem 30 können in jeder beliebigen Reihenfolge angeordnet werden.
  • Die IR-Bestrahlung des Substrats kann in dem Trocknungssystem 20 oder dem Aushärtungssystem 10 oder in einem (nicht gezeigten) separaten Behandlungssystem ausgeführt werden.
  • Alternativ zeigt 5B in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Bearbeitungssystem 100 zum Behandeln eines dielektrischen Films auf einem Substrat. Das Bearbeitungssystem 100 enthält eine „Clusterwerkzeug”-Anordnung für ein Trocknungssystem 110 und ein Aushärtungssystem 120. Beispielsweise kann das Trocknungssystem 110 dafür konfiguriert sein, eine oder mehrere Verunreinigungen, porenerzeugende Materialien und/oder Vernetzungsinhibitoren in dem dielektrischen Film zu entfernen oder auf hinreichende Werte zu verringern, einschließlich beispielsweise Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, eine schwach gebundene Seitengruppe an dem strukturbildenden Material, porenerzeugende Moleküle, Fragmente von porenerzeugenden Molekülen, Vernetzungsinhibitoren, Fragmente von Vernetzungsinhibitoren oder beliebige andere Verunreinigungen, die einen in dem Aushärtungssystem 120 ausgeführten Aushärtungsprozess behindern können.
  • Außerdem kann beispielsweise das Aushärtungssystem 120 dafür konfiguriert sein, den dielektrischen Film auszuhärten, indem eine vollständige oder teilweise Vernetzung innerhalb des dielektrischen Films bewirkt wird, um beispielsweise die mechanischen Eigenschaften des dielektrischen Films zu verbessern. Darüber hinaus kann das Bearbeitungssystem 100 optional ein Nachbehandlungssystem 140 enthalten, das dafür konfiguriert ist, den ausgehärteten dielektrischen Film zu modifizieren. Beispielsweise kann eine Nachbehandlung eine thermische Erwärmung enthalten. Außerdem kann beispielsweise die Nachbehandlung das Aufschleudern oder das Modifizieren eines weiteren Films auf dem dielektrischen Film enthalten, um die Adhäsion für anschließende Filme zu verstärken oder die Hydrophobizität zu verbessern. Alternativ kann beispielsweise eine Adhäsionsverstärkung in einem Nachbehandlungssystem durch leichten Beschuss des dielektrischen Films mit Ionen erreicht werden, indem beispielsweise das Substrat einem Plasma ausgesetzt wird.
  • Des Weiteren kann, wie in 5B veranschaulicht, ein Transfersystem 130 mit dem Trocknungssystem 110 gekoppelt sein, um das Substrate in das, und aus dem, Trocknungssystem 110 zu transferieren, und kann mit dem Aushärtungssystem 120 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Aushärtungssystem 120 zu transferieren, und kann mit dem optionalen Nachbehandlungssystem 140 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Nachbehandlungssystem 140 zu transferieren. Das Transfersystem 130 kann Substrate zu und von dem Trocknungssystem 110, dem Aushärtungssystem 120 und dem optionalen Nachbehandlungssystem 140 unter Aufrechterhaltung einer Vakuum-Umgebung transferieren.
  • Außerdem kann das Transfersystem 130 Substrate mit einer oder mehreren (nicht gezeigten) Substratkassetten austauschen. Obgleich in 5B nur zwei oder drei Prozesssysteme veranschaulicht sind, können noch weitere Prozesssysteme auf das Transfersystem 130 zugreifen, einschließlich beispielsweise solcher Vorrichtungen wie Ätzsysteme, Abscheidungssysteme, Beschichtungssysteme, Strukturierungssysteme, Metrologiesysteme usw. Um die Prozesse, die in dem Trocknungs- und dem Aushärtungssystem stattfinden, voneinander zu isolieren, kann eine Isolationsbaugruppe 150 verwendet werden, um jedes System zu koppeln. Zum Beispiel kann es sich bei der Isolationsbaugruppe 150 um eine thermische Isolationsbaugruppe für eine thermische Isolation und/oder um eine Schieberventilbaugruppe für eine Vakuumisolation handeln. Außerdem kann beispielsweise das Transfersystem 130 als Teil der Isolationsbaugruppe 150 dienen.
  • Die IR-Bestrahlung des Substrats kann in dem Trocknungssystem 110 oder dem Aushärtungssystem 120 oder in einem (nicht gezeigten) separaten Behandlungssystem ausgeführt werden.
  • Alternativ zeigt 5C in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Bearbeitungssystem 200 zum Behandeln eines dielektrischen Films auf einem Substrat. Das Bearbeitungssystem 200 enthält ein Trocknungssystem 210 und ein Aushärtungssystem 220. Beispielsweise kann das Trocknungssystem 210 dafür konfiguriert sein, eine oder mehrere Verunreinigungen, porenerzeugende Materialien und/oder Vernetzungsinhibitoren in dem dielektrischen Film zu entfernen oder auf hinreichende Werte zu verringern, einschließlich beispielsweise Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, eine schwach gebundene Seitengruppe an dem strukturbildenden Material, porenerzeugende Moleküle, Fragmente von porenerzeugenden Molekülen, Vernetzungsinhibitoren, Fragmente von Vernetzungsinhibitoren oder beliebige andere Verunreinigungen, die einen in dem Aushärtungssystem 220 ausgeführten Aushärtungsprozess behindern können.
  • Außerdem kann beispielsweise das Aushärtungssystem 220 dafür konfiguriert sein, den dielektrischen Film auszuhärten, indem eine vollständige oder teilweise Vernetzung innerhalb des dielektrischen Films bewirkt wird, um beispielsweise die mechanischen Eigenschaften des dielektrischen Films zu verbessern. Darüber hinaus kann das Bearbeitungssystem 200 optional ein Nachbehandlungssystem 240 enthalten, das dafür konfiguriert ist, den ausgehärteten dielektrischen Film zu modifizieren. Beispielsweise kann die, Nachbehandlung eine thermische Erwärmung enthalten. Außerdem kann beispielsweise die Nachbehandlung das Aufschleudern oder Modifizieren eines weiteren Films auf dem dielektrischen Film enthalten, um die Adhäsion für anschließende Filme zu verstärken oder die Hydrophobizität zu verbessern. Alternativ kann beispielsweise eine Adhäsionsverstärkung in einem Nachbehandlungssystem durch leichten Beschuss des dielektrischen Films mit Ionen erreicht werden, indem beispielsweise das Substrat einem Plasma ausgesetzt wird.
  • Das Trocknungssystem 210, das Aushärtungssystem 220 und das Nachbehandlungssystem 240 können horizontal oder vertikal (d. h. übereinander) angeordnet werden. Des Weiteren kann, wie in 5C veranschaulicht, ein Transfersystem 230 mit dem Trocknungssystem 210 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Trocknungssystem 210 zu transferieren, kann mit dem Aushärtungssystem 220 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Aushärtungssystem 220 zu transferieren, und kann mit dem optionalen Nachbehandlungssystem 240 gekoppelt sein, um Substrate in das, und aus dem, Nachbehandlungssystem 240 zu transferieren. Das Transfersystem 230 kann Substrate zu und von dem Trocknungssystem 210, dem Aushärtungssystem 220 und dem optionalen Nachbehandlungssystem 240 unter Aufrechterhaltung einer Vakuum-Umgebung transferieren.
  • Außerdem kann das Transfersystem 230 Substrate mit einer oder mehreren (nicht gezeigten) Substratkassetten austauschen. Obgleich in 5C nur drei Prozesssysteme veranschaulicht sind, können noch weitere Prozesssysteme auf das Transfersystem 230 zugreifen, einschließlich beispielsweise solcher Vorrichtungen wie Ätzsysteme, Abscheidungssysteme, Beschichtungssysteme, Strukturierungssysteme, Metrologiesysteme usw. Um die in dem ersten und dem zweiten System stattfindenden Prozesse voneinander zu trennen, kann eine Isolationsbaugruppe 250 verwendet werden, um jedes System zu koppeln. Zum Beispiel kann es sich bei der Isolationsbaugruppe 250 um eine thermische Isolationsbaugruppe für eine thermische Isolation und/oder um eine Schieberventilbaugruppe für eine Vakuumisolation handeln. Außerdem kann beispielsweise das Transfersystem 230 als Teil der Isolationsbaugruppe 250 dienen.
  • Die IR-Bestrahlung des Substrats kann in dem Trocknungssystem 210 oder dem Aushärtungssystem 220 oder in einem (nicht gezeigten) separaten Behandlungssystem ausgeführt werden.
  • Entweder das Trocknungssystem 10 oder das Aushärtungssystem 20 des Bearbeitungssystem 1, wie in 5A gezeigt, oder beide enthalten mindestens zwei Transferöffnungen, um das Substrat dort hindurchzuführen. Beispielsweise enthält das Trocknungssystem 10, wie in 5A gezeigt, zwei Transferöffnungen, wobei die erste Transferöffnung die Passage des Substrats zwischen dem Trocknungssystem 10 und dem Transfersystem 30 ermöglicht und die zweite Transferöffnung die Passage des Substrats zwischen dem Trocknungssystem und dem Aushärtungssystem ermöglicht. Jedoch enthält in dem in 5B gezeigten Bearbeitungssystem 100 und dem in 5C gezeigten Bearbeitungssystem 200 jedes Behandlungssystem 110, 120, 140 bzw. 210, 220, 240 mindestens eine Transferöffnung, das das Hindurchführen des Substrats zu ermöglichen.
  • Wenden wir uns nun 6 zu, wo ein Trocknungssystem 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Das Trocknungssystem 300 enthält eine Trocknungskammer 310, die dafür konfiguriert ist, eine saubere, verunreinigungsfreie Umgebung für die Trocknung eines auf dem Substrathalter 320 ruhenden Substrats 325 zu erzeugen. Das Trocknungssystem 300 kann eine Wärmebehandlungsvorrichtung 330 enthalten, die mit der Trocknungskammer 310 oder dem Substrathalter 320 gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, Verunreinigungen wie zum Beispiel Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittelrückstände usw. durch Anheben der Temperatur des Substrats 325 zu verdampfen. Darüber hinaus kann das Trocknungssystem 300 eine Mikrowellenbehandlungsvorrichtung 340 enthalten, die mit der Trocknungskammer 310 gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, Verunreinigungen in Gegenwart eines oszillierenden elektrischen Feldes punktuell zu erwärmen. Der Trocknungsprozess kann sich der Wärmebehandlungsvorrichtung 330 und/oder der Mikrowellenbehandlungsvorrichtung 340 bedienen, um die Trocknung eines dielektrischen Films auf dem Substrat 325 zu unterstützen.
  • Die Wärmebehandlungsvorrichtung 330 kann ein oder mehrere konduktive Heizelemente enthalten, die in den Substrathalter 320 eingebettet und mit einer Stromquelle und einem Temperaturregler gekoppelt sind. Beispielsweise kann jedes Heizelement ein Widerstandsheizelement enthalten, das mit einer Stromquelle gekoppelt ist, die dafür konfiguriert ist, elektrischen Strom zu liefern. Alternativ kann die Wärmebehandlungsvorrichtung 330 ein oder mehrere strahlende Heizelemente enthalten, die mit einer Stromquelle und einem Regler gekoppelt sind. Beispielsweise kann jedes strahlende Heizelement eine Heizlampe enthalten, die mit einer Stromquelle gekoppelt ist, die dafür konfiguriert ist, elektrischen Strom zu liefern. Die Temperatur des Substrats 325 kann beispielsweise im Bereich von ungefähr 20°C bis ungefähr 600°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C liegen. Beispielsweise kann die Temperatur des Substrats 325 im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C oder von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen.
  • Die Mikrowellenbehandlungsquelle 340 kann eine frequenzveränderliche Mikrowellenquelle enthalten, die dafür konfiguriert ist, mit der Mikrowellenfrequenz eine Bandbreite von Frequenzen zu bestreichen. Eine Frequenzveränderung vermeidet einen Ladungsaufbau und erlaubt somit eine beschädigungsfreie Anwendung von Mikrowellentrocknungstechniken auf empfindliche elektronische Bauelemente.
  • In einem Beispiel kann das Trocknungssystem 300 ein Trocknungssystem enthalten, das sowohl eine frequenzveränderliche Mikrowellenvorrichtung als auch eine Wärmebehandlungsvorrichtung beinhaltet, wie zum Beispiel der Mikrowellenofen, der auf dem freien Markt bei der Firma Lambda Technologies, Inc. (860 Aviation Parkway, Suite 900, Morrisville, NC 27560) zu beziehen ist.
  • Der Substrathalter 320 kann gegebenenfalls dafür konfiguriert sein, das Substrat 325 festzuklemmen. Zum Beispiel kann der Substrathalter 320 dafür konfiguriert sein, das Substrat 325 mechanisch oder elektrisch festzuklemmen.
  • Des Weiteren kann das Trocknungssystem 300 eine IR-Strahlungsquelle zum Bestrahlen des Substrats 325 mit IR-Strahlung enthalten.
  • Wenden wir uns wieder 6 zu. Das Trocknungssystem 300 kann des Weiteren ein Gasinjektionssystem 350 enthalten, das mit der Trocknungskammer gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, ein Spülgas in die Trocknungskammer 310 einzuleiten. Das Spülgas kann beispielsweise ein Inertgas enthalten, wie zum Beispiel ein Edelgas oder Stickstoff. Außerdem kann das Trocknungssystem 300 ein Vakuumpumpsystem 355 enthalten, das mit der Trocknungskammer 310 gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, die Trocknungskammer 310 zu entleeren. Während eines Trocknungsprozesses kann das Substrat 325 einer Inertgasumgebung mit oder ohne Vakuumbedingungen ausgesetzt werden.
  • Darüber hinaus kann das Trocknungssystem 300 eine Steuereinheit 360, die mit der Trocknungskammer 310 gekoppelt ist, einen Substrathalter 320, eine Wärmebehandlungsvorrichtung 330, eine Mikrowellenbehandlungsvorrichtung 340, ein Gasinjektionssystem 350 und ein Vakuumpumpsystem 355 enthalten. Die Steuereinheit 360 enthält einen Mikroprozessor, einen Speicher und einen digitalen E/A-Port, der Steuerspannungen erzeugen kann, die ausreichen, um Eingangssignale zu dem Trocknungssystem 300 zu übermitteln und zu aktivieren sowie Ausgangssignale von dem Trocknungssystem 300 zu überwachen. Ein in dem Speicher gespeichertes Programm dient dem Interagieren mit dem Trocknungssystem 300 gemäß einer gespeicherten Prozessvorschrift. Die Steuereinheit 360 kann zum Konfigurieren einer beliebigen Anzahl von Bearbeitungselementen (310, 320, 330, 340, 350 oder 355) verwendet werden, und die Steuereinheit 360 kann Daten von Bearbeitungselementen erfassen, bereitstellen, verarbeiten, speichern und anzeigen. Die Steuereinheit 360 kann eine Anzahl von Anwendungen zum Steuern eines oder mehrerer der Bearbeitungselemente enthalten. Beispielsweise kann die Steuereinheit 360 eine (nicht gezeigte) grafische Benutzerschnittstellen(GUI)-Komponente enthalten, die Schnittstellen bereitstellen kann, die es einem Nutzer erlauben, ein oder mehrere Bearbeitungselemente zu überwachen und/oder zu steuern.
  • Wenden wir uns nun 7 zu, wo ein Aushärtungssystem 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Das Aushärtungssystem 400 enthält eine Aushärtungskammer 410, die dafür konfiguriert ist, eine saubere, verunreinigungsfreie Umgebung zum Aushärten eines auf dem Substrathalter 420 ruhenden Substrats 425 zu erzeugen. Das Aushärtungssystem 400 enthält des Weiteren eine oder mehrere Strahlungsquellen, die dafür konfiguriert sind, das Substrat 425 mit dem darauf befindlichen dielektrischen Film einer elektromagnetischen (EM-)Strahlung bei einzelnen, mehreren, Schmalband- oder Breitband-EM-Wellenlängen auszusetzen. Bei der einen oder den mehreren Strahlungsquellen kann es sich um eine optionale Infrarot(IR)-Strahlungsquelle 440 und eine Ultraviolett(UV)-Strahlungsquelle 445 handeln. Die Bestrahlung des Substrats mit UV-Strahlung und der optionalen IR-Strahlung kann gleichzeitig, nacheinander oder miteinander überlappend ausgeführt werden.
  • Bei der IR-Strahlungsquelle 440 kann es sich um eine Breitband-IR-Quelle (z. B. polychromatisch) oder um eine Schmalband-IR-Quelle (z. B. monochromatisch) handeln. Die IR-Strahlungsquelle kann eine oder mehrere IR-Lampen, eine oder mehrere IR-LEDs oder einen oder mehrere IR-Laser (Dauerstrich(CW)-Laser, abstimmbarer oder gepulster Laser) oder beliebige Kombinationen dieser Quellen enthalten. Die IR-Leistungsdichte kann im Bereich bis etwa 20 W/cm2 liegen. Beispielsweise kann die IR-Leistungsdichte im Bereich von etwa 1 W/cm2 bis etwa 20 W/cm2 liegen. Die IR-Strahlungswellenlänge kann im Bereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlungswellenlänge im Bereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 14 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlungswellenlänge im Bereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron liegen. Alternativ kann die IR-Strahlungswellenlänge im Bereich von ungefähr 9 Mikron bis ungefähr 10 Mikron liegen. Beispielsweise kann die IR-Strahlungsquelle 440 ein CO2-Lasersystem enthalten. Zusätzlich kann beispielsweise die IR-Strahlungsquelle 440 eine IR-Element, wie zum Beispiel ein Keramikelement oder Siliziumcarbidelement, enthalten, das einen Spektralausgang im Bereich von ungefähr 1 Mikron bis ungefähr 25 Mikron aufweist, oder die IR-Strahlungsquelle 440 kann einen Halbleiterlaser (Diodenlaser) oder einen Ionen-, Titan-Saphir- oder Farbstofflaser mit optischer parametrischer Verstärkung enthalten.
  • Die UV-Strahlungsquelle 445 kann eine Breitband-UV-Quelle (z. B. polychromatisch) oder eine Schmalband-UV-Quelle (z. B. monochromatisch) enthalten. Die UV-Strahlungsquelle kann eine oder mehrere UV-Lampen, eine oder mehrere UV-LEDs oder einen oder mehrere UV-Laser (Dauerstrich(CW)-Laser, abstimmbarer oder gepulster Laser) oder beliebige Kombinationen dieser Quellen enthalten. Eine UV-Strahlung kann zum Beispiel aus einer Mikrowellenquelle, einer Lichtbogenentladung, einer dielektrischen Barriereentladung oder einer Elektronenaufprallerzeugung erzeugt werden. Die UV-Leistungsdichte kann im Bereich von ungefähr 0,1 mW/cm2 bis ungefähr 2000 mW/cm2 liegen. Die UV-Wellenlänge kann im Bereich von ungefähr 100 Nanometern (nm) bis ungefähr 600 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung im Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 400 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung im Bereich von ungefähr 150 nm bis ungefähr 300 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung im Bereich von ungefähr 170 nm bis ungefähr 240 nm liegen. Alternativ kann die UV-Strahlung im Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 240 nm liegen. Beispielsweise kann die UV-Strahlungsquelle 445 eine Gleichstrom- oder gepulste Lampe, wie zum Beispiel eine Deuterium(D2)-Lampe, enthalten, die einen Spektralausgang im Bereich von ungefähr 180 nm bis ungefähr 500 nm aufweist, oder die UV-Strahlungsquelle 445 kann einen Halbleiterlaser (Diodenlaser), einen (Stickstoff-)Gaslaser, einen frequenzverdreifachten (oder -vervierfachten) Nd:YAG-Laser oder einen Kupferdampflaser enthalten.
  • Die IR-Strahlungsquelle 440 und/oder die UV-Strahlungsquelle 445 können eine beliebige Anzahl optischer Vorrichtungen zum Justieren einer oder mehrerer Eigenschaften der Ausgangsstrahlung enthalten. Beispielsweise kann jede Quelle des Weiteren optische Filter, optische Linsen, Strahlexpander, Strahlkollimatoren usw. enthalten. Solche optischen Manipulationsvorrichtungen, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Optik und der EM-Wellenausbreitung bekannt sind, eignen sich für die Erfindung.
  • Der Substrathalter 420 kann des Weiteren ein Temperaturregelsystem enthalten, das dafür konfiguriert sein kann, die Temperatur des Substrats 425 anzuheben und/oder zu regeln. Das Temperaturregelsystem kann ein Teil einer Wärmebehandlungsvorrichtung 430 sein. Der Substrathalter 420 kann ein oder mehrere konduktive Heizelemente enthalten, die in den Substrathalter 420 eingebettet und mit einer Stromquelle und einem Temperaturregler gekoppelt sind. Beispielsweise kann jedes Heizelement ein Widerstandsheizelement enthalten, das mit einer Stromquelle gekoppelt ist, die dafür konfiguriert ist, elektrischen Strom zu liefern. Der Substrathalter 420 könnte optional ein oder mehrere strahlende Heizelemente enthalten. Die Temperatur des Substrats 425 kann beispielsweise im Bereich von ungefähr 20°C bis ungefähr 600°C und bevorzugt im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C liegen. Beispielsweise kann die Temperatur des Substrats 425 im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C oder von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegen.
  • Außerdem kann der Substrathalter 420 gegebenenfalls dafür konfiguriert sein, das Substrat 425 festzuklemmen. Zum Beispiel kann der Substrathalter 420 dafür konfiguriert sein, das Substrat 425 mechanisch oder elektrisch festzuklemmen.
  • Wenden wir uns wieder 7 zu. Das Aushärtungssystem 400 kann des Weiteren ein Gasinjektionssystem 450 enthalten, das mit der Aushärtungskammer 410 gekoppelt und dafür konfiguriert ist, ein Spülgas in die Aushärtungskammer 410 einzuleiten. Das Spülgas kann beispielsweise ein Inertgas enthalten, wie zum Beispiel ein Edelgas oder Stickstoff. Alternativ kann das Spülgas andere Gase enthalten, wie zum Beispiel H2, NH3, CxHy oder beliebige Kombinationen diese Gase. Außerdem kann das Aushärtungssystem 400 des Weiteren ein Vakuumpumpsystem 455 enthalten, das mit der Aushärtungskammer 410 gekoppelt und dafür konfiguriert ist, die Aushärtungskammer 410 zu entleeren. Während eines Aushärtungsprozesses kann das Substrat 425 einer Spülgasumgebung mit oder ohne Vakuumbedingungen ausgesetzt werden.
  • Darüber hinaus kann das Aushärtungssystem 400 eine Steuereinheit 460, die mit der Aushärtungskammer 410 gekoppelt ist, einen Substrathalter 420, eine Wärmebehandlungsvorrichtung 430, eine IR-Strahlungsquelle 440, eine UV-Strahlungsquelle 445, ein Gasinjektionssystem 450 und ein Vakuumpumpsystem 455 enthalten. Die Steuereinheit 460 enthält einen Mikroprozessor, einen Speicher und einen digitalen E/A-Port, der Steuerspannungen erzeugen kann, die ausreichen, um Eingangssignale zu dem Aushärtungssystem 400 zu übermitteln und zu aktivieren sowie Ausgangssignale von dem Aushärtungssystem 400 zu überwachen. Ein in dem Speicher gespeichertes Programm dient dem Interagieren mit dem Aushärtungssystem 400 gemäß einer gespeicherten Prozessvorschrift. Die Steuereinheit 460 kann zum Konfigurieren einer beliebigen Anzahl von Bearbeitungselementen (410, 420, 430, 440, 445, 450 oder 455) verwendet werden, und die Steuereinheit 460 kann Daten von Bearbeitungselementen erfassen, bereitstellen, verarbeiten, speichern und anzeigen. Die Steuereinheit 460 kann eine Anzahl von Anwendungen zum Steuern eines oder mehrerer der Bearbeitungselemente enthalten. Beispielsweise kann die Steuereinheit 460 eine (nicht gezeigte) grafische Benutzerschnittstellen(GUI)-Komponente enthalten, die benutzerfreundliche Schnittstellen bereitstellen kann, die es einem Nutzer erlauben, ein oder mehrere Bearbeitungselemente zu überwachen und/oder zu steuern.
  • Die Steuereinheit 360 und 460 kann als eine DELL PRECISION WORKSTATION 610TM implementiert sein. Die Steuereinheiten 360 und 460 können auch als ein Allzweckcomputer, ein Prozessor, ein digitaler Signalprozessor usw. implementiert sein, die eine Substratverarbeitungsvorrichtung veranlassen, einige oder alle Bearbeitungsschritte der Erfindung auszuführen, wenn die Steuereinheiten 360 und 460 eine oder mehrere Sequenzen aus einer oder mehreren Instruktionen ausführen, die auf einem computerlesbaren Speichermedium enthalten sind. Das computerlesbare Speichermedium oder der Speicher dient zum Speichern von Instruktionen, die gemäß den Lehren der Erfindung programmiert sind, und zum Speichern von Datenstrukturen, Tabellen, Datensätzen oder sonstigen im vorliegenden Text beschriebenen Daten. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien sind Compact-Disks, Festplatten, Disketten, Band, magnet-optische Disks, PROMs (EPROM, EEPROM, Flash-EPROM), DRAM, SRAM, SDRAM oder alle sonstigen magnetischen Medien, Compact-Disks (z. B. CD-ROM) oder beliebige andere optische Medien, Lochkarten, Papierband oder sonstige physische Medien mit Lochstrukturen, eine Trägerwelle (unten beschrieben) oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer lesen kann.
  • Die Steuereinheiten 360 und 460 können relativ zu dem Trocknungssystem 300 und dem Aushärtungssystem 400 lokal angeordnet sein, oder sie können relativ zu dem Trocknungssystem 300 und dem Aushärtungssystem 400 über ein Internet oder Intranet räumlich abgesetzt sein. Auf diese Weise können die Steuereinheiten 360 und 460 Daten mit dem Trocknungssystem 300 und dem Aushärtungssystem 400 unter Verwendung einer Direktverbindung und/oder eines Intranets und/oder des Internets austauschen. Die Steuereinheiten 360 und 460 können mit einem Intranet an einem Kundenstandort (d. h. bei einem Gerätehersteller usw.) gekoppelt sein oder können mit einem Intranet an einem Lieferantenstandort (d. h. bei einem Ausrüstungshersteller) gekoppelt sein. Darüber hinaus kann ein anderer Computer (d. h. eine Steuereinheit, ein Server usw.) auf die Steuereinheiten 360 und 460 zugreifen, um Daten über eine Direktverbindung und/oder ein Intranet und/oder das Internet auszutauschen.
  • Darüber hinaus können Ausführungsformen dieser Erfindung als ein Softwareprogramm oder zur Unterstützung eines Softwareprogramms verwendet werden, das in einer Form von Verarbeitungskern (wie zum Beispiel einem Prozessor eines Computers, z. B. einer Steuereinheit 360 oder 460) ausgeführt wird oder auf sonstige Weise auf oder in einem maschinenlesbaren Speichermedium implementiert oder realisiert ist. „Maschinenlesbares Speichermedium” meint jeglichen Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer Form, die durch eine Maschine (z. B. einen Computer) gelesen werden kann. Beispiele für ein maschinenlesbares Speichermedium sind Medien wie zum Beispiel ein Nurlesespeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Magnetdiskspeichermedium, ein optisches Speichermedium, ein Flashspeicherbaustein usw.
  • Obgleich oben nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung ausführlich beschrieben wurden, leuchtet dem Fachmann ein, dass viele Modifizierungen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen in den Geltungsbereich dieser Erfindung fallen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat beschrieben, wobei die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung und Ultraviolett(UV)-Strahlung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „MULTI-STEP SYSTEM AND METHOD FOR CURING A DIELECTRIC FILM”, eingereicht am 9. November 2005 [0001]
    • „THERMAL PROCESSING SYSTEM FOR CURING DIELECTRIC FILMS”, eingereicht am 8. September 2006 [0001]
    • „METHOD FOR REMOVING A PORE-GENERATING MATERIAL FROM AN UNCURED LOW-K DIELECTRIC FILM” (TDC-007) [0001]
    • „POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING” (TDC-008) [0001]
    • „METHOD FOR TREATING DIELECTRIC FILM WITH INFRARED RADIATION” (TDC-009) [0001]

Claims (56)

  1. Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer ersten Infrarot(IR)-Strahlung; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der Bestrahlung mit der ersten IR-Strahlung; und Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten Infrarot(IR)-Strahlung nach der Bestrahlung mit der UV-Strahlung, wobei eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert kleiner als ein Wert von ungefähr 4 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren Folgendes umfasst: während der ersten IR-Bestrahlung, Erwärmen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert durch Anheben einer Temperatur des Substrats auf eine erste IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die erste IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren Folgendes umfasst: während der UV-Bestrahlung, Erwärmen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert durch Anheben einer Temperatur des Substrats auf eine UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die UV-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 300°C bis ungefähr 500°C liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren Folgendes umfasst: während der zweiten IR-Bestrahlung, Erwärmen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert durch Anheben einer Temperatur des Substrats auf eine zweite IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 200°C bis ungefähr 600°C.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweite IR-Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von ungefähr 350°C bis ungefähr 450°C liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste IR-Bestrahlung in einem Prozesssystem ausgefübrt wird, das von der UV-Bestrahlung verschieden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste IR-Bestrahlung in demselben Prozesssystem wie die UV-Bestrahlung ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit polychromatischer UV-Strahlung, monochromatischer UV-Strahlung, gepulster UV-Strahlung oder Dauerstrich-UV-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Strahlungen umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung aus einer oder mehreren UV-Lampen, einer oder mehreren UV-LEDs oder einem oder mehreren UV-Lasern oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 200 Nanometern bis ungefähr 400 Nanometern umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 200 Nanometern bis ungefähr 240 Nanometern umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit der ersten IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit polychromatischer IR-Strahlung, monochromatischer IR-Strahlung, gepulster IR-Strahlung oder Dauerstrich-IR-Strahlung oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Strahlungen umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit der ersten IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung aus einer oder mehreren IR-Lampen, einer oder mehreren IR-LEDs oder einem oder mehreren IR-Lasern oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Quellen umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung des Weiteren umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer dritten IR-Strahlung während mindestens eines Teils der UV-Bestrahlung.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit der dritten IR-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit IR-Strahlung im Bereich von ungefähr 8 Mikron bis ungefähr 12 Mikron umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren Folgendes umfasst: Behandeln des dielektrischen Films nach der zweiten IR-Bestrahlung mittels Abscheiden eines weiteren Films auf dem dielektrischen Film und/oder Reinigen des dielektrischen Films und/oder Behandeln des dielektrischen Films mit Plasma.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert um einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert handelt, der ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das strukturbildende Material Diethoxymethylsilan (DEMS) umfasst.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das porenerzeugende Material ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfasst.
  23. Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten UV-Strahlung während der ersten IR-Bestrahlung, wobei die zweite UV-Bestrahlung von der UV-Bestrahlung nach der ersten IR-Bestrahlung verschiedenen ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die zweite UV-Strahlung das Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 300 Nanometern bis ungefähr 450 Nanometern umfasst.
  25. Verfahren zum Aushärten eines Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung über eine erste Zeitdauer; und während der ersten Zeitdauer, Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung über eine zweite Zeitdauer, wobei die zweite Zeitdauer kleiner als die erste Zeitdauer ist, und wobei die zweite Zeitdauer zu einem ersten Zeitpunkt während der ersten Zeitdauer beginnt und zu einem zweiten Zeitpunkt während der ersten Zeitdauer endet.
  26. Verfahren zum Aushärten eines dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und ein porenerzeugendes Material umfasst; im Wesentlichen Entfernen des porenerzeugenden Materials aus dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, um einen porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert zu bilden; Erzeugen von Vernetzungsinitiatoren in dem porösen dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert nach dem Entfernen; und Vernetzen des porösen dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert nach dem Erzeugen der Vernetzungsinitiatoren.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, das des Weiteren Folgendes umfasst: Aufbrechen von Bindungen in dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert, um das Entfernen zu unterstützen.
  28. Verfahren zum Herstellen eines porösen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert auf einem Substrat, wobei der dielektrische Film mit niedrigem k-Wert ein strukturbildendes Material und einen Vernetzungsinhibitor umfasst; Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Infrarot(IR)-Strahlung; und Einstellen einer Restmenge des Vernetzungsinhibitors zum Abstimmen einer mechanischen Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, einer elektrischen Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, einer optischen Eigenschaft des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, einer Porengröße des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert oder einer Porosität des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert oder einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Parameter.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Vernetzungsinhibitor Feuchtigkeit, Wasser, Lösemittel, Verunreinigungen, porenerzeugendes Material, Reste von porenerzeugendem Material, eine schwach gebundene Seitengruppe an dem strukturbildenden Material, porenerzeugende Moleküle oder Fragmente von porenerzeugenden Molekülen oder beliebige Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfasst.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Vernetzungsinhibitor ein porenerzeugendes Material umfasst, und wobei das Ausbilden des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, der das strukturbildende Material und den Vernetzungsinhibitor aufweist, das Kopolymerisieren eines strukturbildenden Moleküls und eines porenerzeugenden Moleküls auf einer Oberfläche des Substrats umfasst.
  31. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Vernetzungsinhibitor ein porenerzeugendes Material umfasst, und wobei das Ausbilden des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert, der das strukturbildende Material und den Vernetzungsinhibitor aufweist, das Abscheiden eines strukturbildenden Moleküls, das eine porenerzeugende molekulare Seitengruppe aufweist, die schwach an das strukturbildende Molekül gebunden ist, auf einer Oberfläche des Substrats umfasst.
  32. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Einstellen der Restmenge an Vernetzungsinhibitor umfasst, den Vernetzungsinhibitor während der IR-Bestrahlung aus dem dielektrischen Film mit niedrigem k-Wert im Wesentlichen zu entfernen.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Vernetzungsinhibitor vor einer Bestrahlung des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung im Wesentlichen entfernt wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Einstellen der Restmenge an Vernetzungsinhibitor das Einstellen einer Zeitdauer für die IR-Bestrahlung, einer IR-Intensität für die IR-Bestrahlung oder einer IR-Dosis für die IR-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Parameter umfasst.
  35. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die mechanische Eigenschaft einen Elastizitätsmodul (E) oder eine Härte (H) oder beides umfasst.
  36. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die elektrische Eigenschaft eine Dielektrizitätskonstante (k) umfasst.
  37. Verfahren nach Anspruch 28, wobei die optische Eigenschaft einen Brechungsindex (n) umfasst.
  38. Verfahren nach Anspruch 28, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, wobei die UV-Bestrahlung auf die IR-Bestrahlung folgt.
  40. Verfahren nach Anspruch 38, wobei die UV-Bestrahlung während eines Teils der, oder während der gesamten, IR-Bestrahlung stattfindet.
  41. Verfahren nach Anspruch 38, wobei das Einstellen der Restmenge an Vernetzungsinhibitor das Einstellen einer Zeitdauer für die UV-Bestrahlung während der IR-Bestrahlung, einer UV-Intensität für die UV-Bestrahlung oder einer UV-Dosis für die UV-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Parameter umfasst.
  42. Verfahren nach Anspruch 28, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der IR-Bestrahlung; und Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten IR-Strahlung während der UV-Bestrahlung.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer dritten IR-Strahlung nach der UV-Bestrahlung.
  44. Verfahren nach Anspruch 28, das des Weiteren Folgendes umfasst: Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer ersten Ultraviolett(UV)-Strahlung nach der IR-Bestrahlung; und Bestrahlen des dielektrischen Films mit niedrigem k-Wert mit einer zweiten UV-Strahlung während der IR-Bestrahlung, wobei die zweite UV-Bestrahlung von der ersten UV-Bestrahlung verschiedenen ist.
  45. Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Einstellen der Restmenge an Vernetzungsinhibitor das Einstellen einer Zeitdauer für die zweite UV-Bestrahlung während der IR-Bestrahlung, einer UV-Intensität für die zweite UV-Bestrahlung oder einer UV-Dosis für die zweite UV-Bestrahlung oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Parameter umfasst.
  46. Verfahren nach Anspruch 28, das des Weiteren Folgendes umfasst: Erwärmen des Substrats vor der IR-Bestrahlung, während der IR-Bestrahlung oder nach der IR-Bestrahlung oder beliebigen Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Bestrahlungsarten.
  47. Verfahren zum Herstellen eines porösen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines SiCOH-haltigen dielektrischen Films auf einem Substrat mittels eines chemischen Aufdampfungs(CVD)-Prozesses, wobei in dem CVD-Prozess Diethoxymethylsilan (DEMS) und ein porenerzeugendes Material verwendet wird; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit IR-Strahlung über eine erste Zeitdauer, die ausreichend lang ist, um das porenerzeugende Material im Wesentlichen zu entfernen; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung über eine zweite Zeitdauer nach der IR-Bestrahlung; und Erwärmen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films während eines Teils der, oder während der gesamten, zweiten Zeitdauer.
  48. Verfahren nach Anspruch 47, wobei das porenerzeugende Material ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfasst.
  49. Verfahren nach Anspruch 47, wobei das porenerzeugende Material Alpha-Terpinen (ATRP) umfasst.
  50. Verfahren zum Herstellen eines porösen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante (niedrigem k-Wert) auf einem Substrat, das Folgendes umfasst: Ausbilden eines SiCOH-haltigen dielektrischen Films auf einem Substrat mittels eines chemischen Aufdampfungs(CVD)-Prozesses, wobei in dem CVD-Prozess Diethoxymethylsilan (DEMS) und ein porenerzeugendes Material verwendet wird; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer ersten IR-Strahlung über eine erste Zeitdauer, die ausreichend lang ist, um das porenerzeugende Material im Wesentlichen zu entfernen; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit UV-Strahlung über eine zweite Zeitdauer nach der ersten IR-Bestrahlung; Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer zweiten IR-Strahlung über eine dritte Zeitdauer während der UV-Bestrahlung; und Bestrahlen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films mit einer dritten IR-Strahlung über eine vierte Zeitdauer nach der UV-Bestrahlung.
  51. Verfahren nach Anspruch 50, das des Weiteren Folgendes umfasst: Erwärmen des SiCOH-haltigen dielektrischen Films während eines Teils der, oder während der gesamten, zweiten Zeitdauer.
  52. Verfahren nach Anspruch 51, wobei die dritte Zeitdauer mit der zweiten Zeitdauer übereinstimmt.
  53. Verfahren nach Anspruch 50, wobei das porenerzeugende Material ein Terpen, ein Norboren, 5-Dimethyl-1,4-cyclooktadien, Decahydronaphthalen, Ethylbenzen oder Limonen oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Stoffe umfasst.
  54. Verfahren nach Anspruch 50, wobei das porenerzeugende Material Alpha-Terpinen (ATP) umfasst.
  55. Dielektrischer Film, der Folgendes umfasst: einen auf Diethoxymethylsilan (DEMS) basierenden, porösen, dielektrischen Film, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 1,7 oder weniger, einen Brechungsindex von etwa 1,17 oder weniger, einen Elastizitätsmodul von etwa 1,5 GPa oder größer und eine Härte von etwa 0,2 GPa oder größer umfasst.
  56. Dielektrischer Film, der Folgendes umfasst: einen auf Diethoxymethylsilan (DEMS) basierenden, porösen, dielektrischen Film, der eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2,1 oder weniger, einen Brechungsindex von etwa 1,31 oder weniger, einen Elastizitätsmodul von etwa 4 GPa oder größer und eine Härte von etwa 0,45 GPa oder größer umfasst.
DE112009000518T 2008-03-06 2009-03-03 Verfahren zum Aushärten eines porösen dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante Ceased DE112009000518T5 (de)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/043,772 US7858533B2 (en) 2008-03-06 2008-03-06 Method for curing a porous low dielectric constant dielectric film
US12/043,814 US7977256B2 (en) 2008-03-06 2008-03-06 Method for removing a pore-generating material from an uncured low-k dielectric film
US12/043,814 2008-03-06
US12/043,835 2008-03-06
US12/043,835 US20090226694A1 (en) 2008-03-06 2008-03-06 POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING
US12/043,772 2008-03-06
PCT/US2009/035878 WO2009111473A2 (en) 2008-03-06 2009-03-03 Method for curing a porous low dielectric constant dielectric film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112009000518T5 true DE112009000518T5 (de) 2011-05-05

Family

ID=41056604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112009000518T Ceased DE112009000518T5 (de) 2008-03-06 2009-03-03 Verfahren zum Aushärten eines porösen dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante

Country Status (6)

Country Link
JP (2) JP5490024B2 (de)
KR (1) KR101538531B1 (de)
CN (2) CN102789975B (de)
DE (1) DE112009000518T5 (de)
TW (1) TWI421939B (de)
WO (1) WO2009111473A2 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9017933B2 (en) * 2010-03-29 2015-04-28 Tokyo Electron Limited Method for integrating low-k dielectrics
JP2012104703A (ja) * 2010-11-11 2012-05-31 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
CN104143524A (zh) * 2013-05-07 2014-11-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件的制造方法
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
CN113169026B (zh) 2019-01-22 2024-04-26 应用材料公司 用于控制脉冲电压波形的反馈回路
US11848176B2 (en) 2020-07-31 2023-12-19 Applied Materials, Inc. Plasma processing using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1323189A2 (de) * 2000-09-13 2003-07-02 Shipley Company LLC Herstellung einer elektronischen vorrichtung
US6692903B2 (en) * 2000-12-13 2004-02-17 Applied Materials, Inc Substrate cleaning apparatus and method
US6756085B2 (en) * 2001-09-14 2004-06-29 Axcelis Technologies, Inc. Ultraviolet curing processes for advanced low-k materials
US20030224544A1 (en) * 2001-12-06 2003-12-04 Shipley Company, L.L.C. Test method
JP3726071B2 (ja) * 2002-06-05 2005-12-14 東京エレクトロン株式会社 熱処理方法
US7404990B2 (en) * 2002-11-14 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Non-thermal process for forming porous low dielectric constant films
US7098149B2 (en) * 2003-03-04 2006-08-29 Air Products And Chemicals, Inc. Mechanical enhancement of dense and porous organosilicate materials by UV exposure
TWI240959B (en) * 2003-03-04 2005-10-01 Air Prod & Chem Mechanical enhancement of dense and porous organosilicate materials by UV exposure
US6897162B2 (en) * 2003-10-20 2005-05-24 Wafermasters, Inc. Integrated ashing and implant annealing method
US20060081557A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Molecular Imprints, Inc. Low-k dielectric functional imprinting materials
US7622378B2 (en) * 2005-11-09 2009-11-24 Tokyo Electron Limited Multi-step system and method for curing a dielectric film
US20070173071A1 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 International Business Machines Corporation SiCOH dielectric
JP2007214156A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Yatabe Hitoo 半導体デバイス
JP2007324170A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Yoshimi Shiotani 照射装置及び照射装置を用いた半導体製造装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"METHOD FOR REMOVING A PORE-GENERATING MATERIAL FROM AN UNCURED LOW-K DIELECTRIC FILM" (TDC-007)
"METHOD FOR TREATING DIELECTRIC FILM WITH INFRARED RADIATION" (TDC-009)
"MULTI-STEP SYSTEM AND METHOD FOR CURING A DIELECTRIC FILM", eingereicht am 9. November 2005
"POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING" (TDC-008)
"THERMAL PROCESSING SYSTEM FOR CURING DIELECTRIC FILMS", eingereicht am 8. September 2006

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011514678A (ja) 2011-05-06
WO2009111473A2 (en) 2009-09-11
KR20120041641A (ko) 2012-05-02
JP5490024B2 (ja) 2014-05-14
CN102789975A (zh) 2012-11-21
JP2014007416A (ja) 2014-01-16
TWI421939B (zh) 2014-01-01
CN101960556A (zh) 2011-01-26
WO2009111473A3 (en) 2010-01-14
TW200949941A (en) 2009-12-01
KR101538531B1 (ko) 2015-07-21
CN101960556B (zh) 2013-09-18
CN102789975B (zh) 2015-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112009000518T5 (de) Verfahren zum Aushärten eines porösen dielektrischen Films mit niedriger Dielektrizitätskonstante
US7858533B2 (en) Method for curing a porous low dielectric constant dielectric film
US7977256B2 (en) Method for removing a pore-generating material from an uncured low-k dielectric film
TWI431689B (zh) 介電膜之硬化方法
US10068765B2 (en) Multi-step system and method for curing a dielectric film
US8895942B2 (en) Dielectric treatment module using scanning IR radiation source
JP5615180B2 (ja) エアギャップ構造の作製方法
DE112020003824B4 (de) Verfahren zur Herstellung von MRAM-Einheiten, welche ein gehärtetes Lückenfüller-Dielektrikumsmaterial enthalten
US7829268B2 (en) Method for air gap formation using UV-decomposable materials
KR20110081981A (ko) 유전체 재료 처리 시스템 및 작동 방법
US10147640B2 (en) Method for removing back-filled pore-filling agent from a cured porous dielectric
US20100067886A1 (en) Ir laser optics system for dielectric treatment module
US20090226695A1 (en) Method for treating a dielectric film with infrared radiation
US20090226694A1 (en) POROUS SiCOH-CONTAINING DIELECTRIC FILM AND A METHOD OF PREPARING
JP3530165B2 (ja) 半導体装置の製造方法
DE102009035417B4 (de) Größere Dichte von dielektrischen Materialien mit kleinem ε in Halbleiterbauelementen durch Anwenden einer UV-Behandlung
DE102009015712A1 (de) Materialentfernung in Halbleiterbauelementen durch Verdampfen
DE102007036540A1 (de) Erwärmen von Schichten mit UV-Strahlung ausgewählter Frequenz

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final