可流動膜固化穿透深度改善和應力調諧的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開的實施例總體設及增加可流動層中的UV(紫外）穿透。更具體地說，本文 所述的實施例總體設及用于預處理可流動層W增加固化效率的方法。
【背景技術】
[0002] 自從幾十年前半導體器件的引入W來，半導體器件幾何形狀的尺寸已顯著減小。 現(xiàn)代半導體制造設備通常用于生產具有小至28皿和更小的幾何形狀的器件，并且正不斷 開發(fā)并實現(xiàn)新的設備設計W生產具有甚至更小的幾何形狀的器件。隨著器件的幾何形狀 減小，互連電容對器件性能的影響增加。為了降低互連電容，正在使用較低介電常數(shù)的材料 (低k材料）來形成傳統(tǒng)上由氧化娃形成的層間材料。已使用的一些低k材料包括氣化氧 化娃、碳酸氧化娃，W及各種聚合物與氣凝膠。運些低k材料的使用通常呈現(xiàn)嚴峻的可靠 性、可制造性和/或集成化挑戰(zhàn)。
[0003] 多年W來，已經開發(fā)許多技術來避免使電介質材料阻塞間隙的頂部，或"合 猶"("heal")已形成的空隙或接縫。已有一種方法是W高度可流動的前體材料開始，所述材 料能W液相被施加到旋轉的基板表面（例如，旋涂玻璃沉積（spin on glass (^position) 技術）。運些可流動前體可在不形成空隙或弱接縫的情況下流入并填充非常小的基板間隙。 然而，一旦沉積了運些高度可流動的材料，則必須將運些材料硬化為固體電介質材料。
[0004] 在許多情況下，在烙爐轉換和致密化之前，為了進一步使材料交聯(lián)成膜，用于可流 動材料的硬化工藝包括在UV光下進行的非熱固化。憑借著UV暴露，膜密度和Si-Si鍵增 加。因為表面是膜與UV福射接觸的第一個區(qū)域，所W膜的光學性質首先在表面處改變。表 面層的反射率和消光系數(shù)增加，并且運阻礙或降低了塊狀膜中的UV強度。
[00化]因此，需要用于更好地控制UV固化工藝的裝置和方法。

【發(fā)明內容】

[0006] 本文中所公開的實施例包括沉積可流動電介質層的方法。在一個實施例中，一種 沉積層的方法可包括：在基板上形成可流動電介質層，所述基板被定位在工藝腔室的處理 區(qū)域中；將含氧氣體傳遞至所述基板和所述處理區(qū)域，所述可流動電介質層被浸透在所述 含氧氣體中達一段時間，從而產生經浸透的電介質層；在所述一段時間之后，凈化來自所述 處理區(qū)域的所述含氧氣體；W及將所述經浸透的電介質層暴露于UV福射，其中，所述UV福 射至少部分地固化所述經浸透的電介質層。
[0007] 在另一實施例中，用于處理基板的方法可順序地包括：在工藝腔室中的基板的基 板表面上沉積具有小于約2. 5的介電常數(shù)的可流動電介質層，所述基板表面具有基板表 面積；W每平方毫米的基板表面積約3. Isccm至約10. 6sccm之間的流率來使含氧氣體 流入所述工藝腔室；使所述含氧氣體進入UV處理腔室中的流動終止；將基板傳遞至紫外 (ultraviolet ;UV)處理腔室；W及將所述可流動電介質層暴露于UV福射。
[0008] 在另一實施例中，一種固化層的方法可包括：將無碳娃前體提供給工藝腔室，所 述工藝腔室包含處理區(qū)域，所述處理區(qū)域具有被定位在所述處理區(qū)域上的基板，所述基板 具有基板表面，所述基板表面具有基板表面積；將自由基氮前體提供給工藝腔室；使所述 無碳娃前體和所述自由基氮前體混合并反應，W便在所述基板表面上沉積可流動的含娃 氮層，所述可流動的含娃氮層具有小于約2. 5的介電常數(shù)；W每平方毫米的基板表面積約 3. Isccm至約10. 6sccm之間的流率來將含氧氣體傳送進所述基板和所述工藝腔室，所述可 流動的含娃氮層被浸透在所述含氧氣體中達一段時間，所述含氧氣體包含臭氧（〇3);使用 惰性氣體凈化來自所述處理區(qū)域的所述含氧氣體；W及將所述可流動的含娃氮的層暴露于 UV福射，其中，所述UV福射至少部分地固化所述可流動電介質層。
【附圖說明】
[0009] 因此，可詳細地理解本公開的上述特征的方式，可通過參照實施例來進行上文簡 要概述的本公開的更特定描述，所述實施例中的一些實施例在附圖中示出。然而，應當注 意，附圖僅示出本公開的典型實施例，并且因此不將附圖視為限制本公開的范圍，因為本公 開可允許其他同等有效的實施例。
[0010] 圖1是根據(jù)一個實施例的處理系統(tǒng)的一個實施例的俯視圖。
[0011] 圖2是根據(jù)一個實施例的工藝腔室的一個實施例的示意性剖視圖。
[0012] 圖3是根據(jù)一個實施例的沉積可流動層的方法的框圖。
[0013] 圖4是根據(jù)一個實施例的固化可流動層的方法的框圖。
[0014] 為了便于理解，在盡可能的情況下，已使用完全相同的附圖標記來指定諸附圖所 共用的完全相同的元件。另外，一個實施例的元件可有利地適用于本文所述的其他實施例。
【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明描述了一種形成電介質層的方法。所述方法首先在基板上沉積初始可流動 的層。隨后，在通過UV固化進行致密化之前，將所述初始可流動的層暴露于含氧氣體預浸 透。在UV固化工藝期間，表面的光學吸收率可改變W使得UV對位于下方的諸部分的穿透 降低。預浸透工藝降低了光學吸收率的運種改變，從而允許對所沉積層進行更優(yōu)的固化。
[0016] 可流動層可通過諸如旋涂玻璃（spin-on glass ;S0G)旋涂電介質（spin-on dielectric ;S0D)工藝、eHARP工藝（H2O-TEOS-O3)、SACVD (亞常壓化學氣相沉積）或諸如 自由基組份CVD之類的可流動CVD工藝來沉積。相比不可流動的膜，可流動膜可具有降低 的密度和升高的蝕刻速率。已發(fā)現(xiàn)本文所述的高密度等離子體處理實現(xiàn)了濕法蝕刻速率比 率的顯著降低，例如，從3-5降低至遠低于3。
[0017] 本文所述的示例將集中于自由基組份CVD娃氮燒膜（即，含娃氮和氨的層）的沉 積、已發(fā)現(xiàn)能改善所得到的膜的UV固化的含氧的預浸透，W及后續(xù)的UV處理。在一些實施 例中，膜可包括娃、氨和氮。在進一步的實施例中，膜可包括娃、碳、氧、氨和氮。
[0018] 可用于沉積根據(jù)本文所述的實施例的可流動層的處理腔室可包括高密度等離子 體化學氣相沉積化i曲-density plasma chemical vapor deposition ;皿P-CVD)腔室、等 離子體增強化學氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor exposition ;陽CVD)腔室、 亞常壓化學氣相沉積（sub-atmospheric chemical vapor deposition ;SACVD)腔室，和熱 化學氣相沉積腔室，W及其他類型的腔室。具體示例包括可從美國加利佛尼亞州圣克拉拉 市的應用材料公司（Applied Materials, Inc.)獲得的CENTURA ULTIMA衝皿P-CVD腔室 /系統(tǒng)和PRODUCE民飯陽CVD腔室/系統(tǒng)。
[0019] 處理腔室可被并入較大的制造系統(tǒng)W便產生集成電路忍片。圖1示出具有沉 積、烘烤和固化腔室的一個此類系統(tǒng)100。在此圖中，一對前開式晶片盒（化ont opening unified pod ;F0UP) 102供應基板（例如，300mm直徑的晶片），所述基板在被放入處理腔室 108曰、108b、108c、lost IOSe和IOSf中的一個腔室之前，由機械臂104接收并放入低壓力保 存區(qū)106中。第二機械臂110可用于將基板晶片從保存區(qū)106輸送到處理腔室108a、108b、 108c、108d、108e 和 108f，并且返回。
[0020] 處理腔室108a、108b、108c、lost 108e和108f可包括用于在基板晶片上沉積、退 火、固化和/或蝕刻可流動電介質膜的一個或多個系統(tǒng)部件。在一個配置中，兩對處理腔室 (例如，108c和IOSd與IOSe和108f)可用于在基板上沉積可流動的電介質材料，而第S對 處理腔室（例如，108a和108b)可用于對所沉積的電介質進行退火。在另一配置中，同樣 的運兩對處理腔室（例如，108c和IOSd與IOSe和108f)可配置成在基板上既沉積可流動 電介質膜又對可流動電介質膜退火，而第=對腔室（例如，108a和108b)可用于對所沉積的 膜進行UV固化或電子束固化。在又一配置中，所有S對腔室（例如，108a和108b、108c和 108d，與108e和108f)可配置成在基板上沉積并固化可流動電介質膜。在再一配置中，兩 對處理腔室（例如，108c和IOSd與IOSe和108f)可用于既沉積又UV固化或電子束固化可 流動電介質質，而第=對處理腔室（例如，108a和108b)可用于對電介質膜退火。所述的任 何一個或多個工藝可對與不同實施例中所示的制造系統(tǒng)分開的腔室來實施。
[0021] 此外，一個或多個處理腔室108a、108b、108c、lost IOSe和IOSf可配置為濕法處 理腔室。運些工藝腔室包括在包含濕氣的氣氛中加熱可流動電介質膜。因此，系統(tǒng)100的 實施例可包括作為濕法處理腔室的處理腔室108a和108b W及作為退火處理腔室的處理腔 室108c和108山W對所沉積的電介質膜執(zhí)行濕法和干法退火兩者。
[0022] 圖2是根據(jù)一個實施例的基板處理腔室200。遠程等離子體系統(tǒng)210可處理氣體， 所述氣體隨后穿