可流动膜固化穿透深度改善和应力调谐的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开的实施例总体设及增加可流动层中的UV(紫外）穿透。更具体地说，本文 所述的实施例总体设及用于预处理可流动层W增加固化效率的方法。
【背景技术】
[0002] 自从几十年前半导体器件的引入W来，半导体器件几何形状的尺寸已显著减小。 现代半导体制造设备通常用于生产具有小至28皿和更小的几何形状的器件，并且正不断 开发并实现新的设备设计W生产具有甚至更小的几何形状的器件。随着器件的几何形状 减小，互连电容对器件性能的影响增加。为了降低互连电容，正在使用较低介电常数的材料 (低k材料）来形成传统上由氧化娃形成的层间材料。已使用的一些低k材料包括氣化氧 化娃、碳酸氧化娃，W及各种聚合物与气凝胶。运些低k材料的使用通常呈现严峻的可靠 性、可制造性和/或集成化挑战。
[0003] 多年W来，已经开发许多技术来避免使电介质材料阻塞间隙的顶部，或"合 犹"("heal")已形成的空隙或接缝。已有一种方法是W高度可流动的前体材料开始，所述材 料能W液相被施加到旋转的基板表面（例如，旋涂玻璃沉积（spin on glass (^position) 技术）。运些可流动前体可在不形成空隙或弱接缝的情况下流入并填充非常小的基板间隙。 然而，一旦沉积了运些高度可流动的材料，则必须将运些材料硬化为固体电介质材料。
[0004] 在许多情况下，在烙炉转换和致密化之前，为了进一步使材料交联成膜，用于可流 动材料的硬化工艺包括在UV光下进行的非热固化。凭借着UV暴露，膜密度和Si-Si键增 加。因为表面是膜与UV福射接触的第一个区域，所W膜的光学性质首先在表面处改变。表 面层的反射率和消光系数增加，并且运阻碍或降低了块状膜中的UV强度。
[00化]因此，需要用于更好地控制UV固化工艺的装置和方法。
【发明内容】
[0006] 本文中所公开的实施例包括沉积可流动电介质层的方法。在一个实施例中，一种 沉积层的方法可包括：在基板上形成可流动电介质层，所述基板被定位在工艺腔室的处理 区域中；将含氧气体传递至所述基板和所述处理区域，所述可流动电介质层被浸透在所述 含氧气体中达一段时间，从而产生经浸透的电介质层；在所述一段时间之后，净化来自所述 处理区域的所述含氧气体；W及将所述经浸透的电介质层暴露于UV福射，其中，所述UV福 射至少部分地固化所述经浸透的电介质层。
[0007] 在另一实施例中，用于处理基板的方法可顺序地包括：在工艺腔室中的基板的基 板表面上沉积具有小于约2. 5的介电常数的可流动电介质层，所述基板表面具有基板表 面积；W每平方毫米的基板表面积约3. Isccm至约10. 6sccm之间的流率来使含氧气体 流入所述工艺腔室；使所述含氧气体进入UV处理腔室中的流动终止；将基板传递至紫外 (ultraviolet ;UV)处理腔室；W及将所述可流动电介质层暴露于UV福射。
[0008] 在另一实施例中，一种固化层的方法可包括：将无碳娃前体提供给工艺腔室，所 述工艺腔室包含处理区域，所述处理区域具有被定位在所述处理区域上的基板，所述基板 具有基板表面，所述基板表面具有基板表面积；将自由基氮前体提供给工艺腔室；使所述 无碳娃前体和所述自由基氮前体混合并反应，W便在所述基板表面上沉积可流动的含娃 氮层，所述可流动的含娃氮层具有小于约2. 5的介电常数；W每平方毫米的基板表面积约 3. Isccm至约10. 6sccm之间的流率来将含氧气体传送进所述基板和所述工艺腔室，所述可 流动的含娃氮层被浸透在所述含氧气体中达一段时间，所述含氧气体包含臭氧（〇3);使用 惰性气体净化来自所述处理区域的所述含氧气体；W及将所述可流动的含娃氮的层暴露于 UV福射，其中，所述UV福射至少部分地固化所述可流动电介质层。
【附图说明】
[0009] 因此，可详细地理解本公开的上述特征的方式，可通过参照实施例来进行上文简 要概述的本公开的更特定描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应当注 意，附图仅示出本公开的典型实施例，并且因此不将附图视为限制本公开的范围，因为本公 开可允许其他同等有效的实施例。
[0010] 图1是根据一个实施例的处理系统的一个实施例的俯视图。
[0011] 图2是根据一个实施例的工艺腔室的一个实施例的示意性剖视图。
[0012] 图3是根据一个实施例的沉积可流动层的方法的框图。
[0013] 图4是根据一个实施例的固化可流动层的方法的框图。
[0014] 为了便于理解，在尽可能的情况下，已使用完全相同的附图标记来指定诸附图所 共用的完全相同的元件。另外，一个实施例的元件可有利地适用于本文所述的其他实施例。
【具体实施方式】
[0015] 本发明描述了一种形成电介质层的方法。所述方法首先在基板上沉积初始可流动 的层。随后，在通过UV固化进行致密化之前，将所述初始可流动的层暴露于含氧气体预浸 透。在UV固化工艺期间，表面的光学吸收率可改变W使得UV对位于下方的诸部分的穿透 降低。预浸透工艺降低了光学吸收率的运种改变，从而允许对所沉积层进行更优的固化。
[0016] 可流动层可通过诸如旋涂玻璃（spin-on glass ;S0G)旋涂电介质（spin-on dielectric ;S0D)工艺、eHARP工艺（H2O-TEOS-O3)、SACVD (亚常压化学气相沉积）或诸如 自由基组份CVD之类的可流动CVD工艺来沉积。相比不可流动的膜，可流动膜可具有降低 的密度和升高的蚀刻速率。已发现本文所述的高密度等离子体处理实现了湿法蚀刻速率比 率的显著降低，例如，从3-5降低至远低于3。
[0017] 本文所述的示例将集中于自由基组份CVD娃氮烧膜（即，含娃氮和氨的层）的沉 积、已发现能改善所得到的膜的UV固化的含氧的预浸透，W及后续的UV处理。在一些实施 例中，膜可包括娃、氨和氮。在进一步的实施例中，膜可包括娃、碳、氧、氨和氮。
[0018] 可用于沉积根据本文所述的实施例的可流动层的处理腔室可包括高密度等离子 体化学气相沉积化i曲-density plasma chemical vapor deposition ;皿P-CVD)腔室、等 离子体增强化学气相沉积（plasma enhanced chemical vapor exposition ;阳CVD)腔室、 亚常压化学气相沉积（sub-atmospheric chemical vapor deposition ;SACVD)腔室，和热 化学气相沉积腔室，W及其他类型的腔室。具体示例包括可从美国加利佛尼亚州圣克拉拉 市的应用材料公司（Applied Materials, Inc.)获得的CENTURA ULTIMA衝皿P-CVD腔室 /系统和PRODUCE民饭阳CVD腔室/系统。
[0019] 处理腔室可被并入较大的制造系统W便产生集成电路忍片。图1示出具有沉 积、烘烤和固化腔室的一个此类系统100。在此图中，一对前开式晶片盒（化ont opening unified pod ;F0UP) 102供应基板（例如，300mm直径的晶片），所述基板在被放入处理腔室 108曰、108b、108c、lost IOSe和IOSf中的一个腔室之前，由机械臂104接收并放入低压力保 存区106中。第二机械臂110可用于将基板晶片从保存区106输送到处理腔室108a、108b、 108c、108d、108e 和 108f，并且返回。
[0020] 处理腔室108a、108b、108c、lost 108e和108f可包括用于在基板晶片上沉积、退 火、固化和/或蚀刻可流动电介质膜的一个或多个系统部件。在一个配置中，两对处理腔室 (例如，108c和IOSd与IOSe和108f)可用于在基板上沉积可流动的电介质材料，而第S对 处理腔室（例如，108a和108b)可用于对所沉积的电介质进行退火。在另一配置中，同样 的运两对处理腔室（例如，108c和IOSd与IOSe和108f)可配置成在基板上既沉积可流动 电介质膜又对可流动电介质膜退火，而第=对腔室（例如，108a和108b)可用于对所沉积的 膜进行UV固化或电子束固化。在又一配置中，所有S对腔室（例如，108a和108b、108c和 108d，与108e和108f)可配置成在基板上沉积并固化可流动电介质膜。在再一配置中，两 对处理腔室（例如，108c和IOSd与IOSe和108f)可用于既沉积又UV固化或电子束固化可 流动电介质质，而第=对处理腔室（例如，108a和108b)可用于对电介质膜退火。所述的任 何一个或多个工艺可对与不同实施例中所示的制造系统分开的腔室来实施。
[0021] 此外，一个或多个处理腔室108a、108b、108c、lost IOSe和IOSf可配置为湿法处 理腔室。运些工艺腔室包括在包含湿气的气氛中加热可流动电介质膜。因此，系统100的 实施例可包括作为湿法处理腔室的处理腔室108a和108b W及作为退火处理腔室的处理腔 室108c和108山W对所沉积的电介质膜执行湿法和干法退火两者。
[0022] 图2是根据一个实施例的基板处理腔室200。远程等离子体系统210可处理气体， 所述气体随后穿