[发明专利]用于处理介电材料的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及并主张于2004年6月18日提交的No.60/581,185的美国临时申请的优先权，其在此处将其全文援引作为参考。

技术领域

本发明总体涉及用于固化介电材料和/或从介电材料去除致孔剂的设备，具体涉及用于在受控环境中用紫外线辐射固化低k值介电材料和/或从低k值介电材料去除致孔剂的设备。

背景技术

随着半导体和其它微电子器件尺寸的日渐减小，对器件构件的要求持续增长。例如，防止互连线路之间的电容性串音对于较小器件来说就变得更加重要。电容性串音通常是导体之间的距离和置于导体之间的材料的介电常数(k)的函数。已有相当多的关注聚焦于使用具有低介电常数的新绝缘体将导体彼此相互电隔离，因为尽管硅土(二氧化硅)因其大约为4的相对较低的介电常数而被惯常地用于这样的器件中，满足了较早期(即：较大型的)应用的需求，但硅土不足以适用于未来的更小器件。希望将低k值(即，小于4的介电常数)的材料用作例如层间介电层(ILD)。

为达到低的介电常数，可以使用拥有低介电常数的材料，和/或将多孔结构引入材料，因为空气的介电常数名义值为1，这有效地降低了介电常数。已通过多种方式将多孔结构引入了低k值材料。在旋压(spin-on)低k值电介质的情况下，可以通过在后续处理时使用模板或借助形成气孔的基于致孔剂的方法，使用高沸点溶剂，来实现k值的降低。然而，一般而言，已经证明，在半导体器件制造中整合多孔的低k值材料是很困难的。

最近已发现，利用紫外线(UV)辐射来固化低k值介电薄膜，与其它的固化方法相比，将为终产物介电材料提供增强的电气、机械和化学特性。此外，紫外线辅助处理能有效地去除致孔剂材料，该致孔剂材料是用于产生多孔隙结构的牺牲性有机物质。对不同的低k值材料的测试结果已经显示：曝露于紫外线光的不同波长分布、并结合适当的背景化学作用和足够高的晶片温度，会导致低k值薄膜的不同变化。尤其是，我们已发现某些波长分布(A)对于去除致孔剂及增强低k值基质的交联是非常有效的，而同时另一些波长分布(B)有助于低k值基质的交联而不去除致孔剂。因此能产生出许多可以对多孔隙低k值电介质的合成与整合有利的、不同的低k值介电质固化流程。

现在不存在能解决与固化各种介电材料和/或从各种介电材料去除致孔剂相关联的特殊问题与关注点的紫外线辐射设备。相应地，在本领域中需要一种设备，其适于处理用于先进器件制造的介电材料诸如低k值材料、氧化物、氮化物、电容(premetal dielectrics)、阻挡层以及类似物。

发明内容

这里所披露的内容是用于处理诸如用于先进半导体器件制备的低k值电介质、电容以及类似物的介电材料的设备和方法。在一个实施例中，该设备包括：辐射源模组，包括反射器、紫外线辐射源、和能透射约150纳米到约300纳米波长的板，以限定密封内部区域，其中该密封内部区域与第一流体源成流体相通；处理腔模组，耦连到辐射源模组以限定与紫外线辐射源成操作性相通的密封腔，该处理腔包括适于容纳衬底的可关闭开口、适于支承该衬底的支承件、和与第二流体源成流体相通的气体入口；和传送腔模组，与该处理腔和晶片装卸器成操作性相通；该传送腔包括与第三流体源成流体相通的气锁腔和夹具。

在另一个实施例中，用于处理介电材料的设备包括：辐射源模组，包括反射器、适于发射宽带辐射的紫外线辐射源、和能透射约150纳米到约300纳米波长的板，以限定密封内部区域，其中该密封内部区域与第一流体源成流体相通；光学滤波器，设置在辐射源与衬底之间；和处理腔模组，耦连到辐射源模组以限定与紫外线辐射源成操作性相通的密封腔，该处理腔包括适于容纳衬底的可关闭开口、适于支承该衬底的支承件、和与第二流体源成流体相通的气体入口。

用于处理介电材料的方法包括：将衬底从传送腔传送入处理腔，其中该处理腔耦连到辐射源模组，该辐射源模组包括反射器、紫外线辐射源、和板以限定密封内部区域，其中该板能透射约150纳米到约300纳米的波长；使非活性气体流入处理腔和该密封内部区域；和以约150纳米到约300纳米的波长产生紫外线宽带辐射，并将该衬底曝露于该紫外线宽带辐射。

以上所描述的及其它特征将通过下列附图和详细说明而被例证。

附图说明

现在参见附图，其中相同元件被标示以同样的附图标记：

图1图示了用于在制造集成电路器件期间处理介电材料的设备的剖视图，该设备包括辐射源模组、处理腔模组和传送腔(loadlockchamber)模组；