專利名稱：：形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)，更具體地，涉及使用第一紫外線(UV)輻射工序來分解并經(jīng)由蓋層移除犧牲層并且使用第二UV輻射工序使蓋層硬化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：如半導體領域所公知的，在推動改善集成電路(IC)的速度和性能的過程中，連線延遲是主要的限制因素。一種使得連線延遲最小化的方法是通過將低介電常數(shù)(低k)材料用作用于IC器件中的金屬線的絕緣電介質(zhì)來減小連線電容。因此，在近年來，低k材料已經(jīng)迅速發(fā)展，來代替諸如二氧化硅的相對高介電常數(shù)的絕緣材料。具體地，低k薄膜正在被用于半導體器件中的金屬線之間的層間和層內(nèi)電介質(zhì)層。此外，為了進一步減小絕緣材料的介電常數(shù)，材料膜形成為具有孔，即，多孔低k電介質(zhì)膜?？梢酝ㄟ^與光刻膠的涂布方法類似的電介質(zhì)旋涂(SOD)法或者通過化學氣相沉積(CVD)法來制作這種低k膜。因此，低k材料的使用容易適用于現(xiàn)有的半導體制作過程。此外，在減小絕緣材料的介電常數(shù)的另一種嘗試中，構(gòu)想了一種氣隙結(jié)構(gòu)。通過在襯底上沉積犧牲層并且之后在犧牲層上沉積跨接材料來形成氣隙結(jié)構(gòu)。其后，在裝置制作過程之后的時間點，將犧牲材料分解和移除，以便在空缺的地方剩下空隙或空位。傳統(tǒng)地，使用化學處理或熱處理來移除犧牲材料。然而，盡管通過這種方法能夠保證優(yōu)良的電學性能，但是機械穩(wěn)定性是主要的擔心。具體地，當在廣闊空間上形成可以包括多孔低k材料的跨接材料時，已經(jīng)觀察到這些材料在分解以及隨后的處理步驟中發(fā)生崩潰。此外，犧牲材料的選擇、跨接材料的選擇以及制備、形成以及結(jié)合這些材料對于在IC器件中成功地實施氣隙結(jié)構(gòu)提出了許多挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及使用第一紫外線(UV)輻射工序來經(jīng)由蓋層分解和移除犧牲層并且使用第二UV輻射工序使蓋層硬化的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，描述了一種用于在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括在襯底上形成犧牲層，其中該犧牲層包括在約350攝氏度以上的熱分解溫度下熱分解的可分解材料。其后，在小于犧牲層的熱分解溫度的襯底溫度下，在犧牲層上形成蓋層。通過執(zhí)行襯底的第一次紫外(UV)輻射曝光并且將襯底加熱到小于犧牲層的熱分解溫度的第一溫度，來使得犧牲層分解，并且經(jīng)由蓋層移除經(jīng)分解的犧牲層。通過執(zhí)行襯底的第二次UV輻射曝光并且將襯底加熱到大于第一溫度的第二溫度，來將蓋層硬化而使得蓋層交聯(lián)。根據(jù)另一個實施例，描述了一種用于在襯底上制備氣隙結(jié)構(gòu)的處理系統(tǒng)，其包括處理室，其用于為襯底提供真空環(huán)境；襯底支架，其連接到處理室，并且用于支持襯底；第一紫外(UV)輻射源，其用于將襯底暴露到第一光譜的UV輻射下；第二UV輻射源，其用于將襯底暴露到第二光譜的UV輻射下；以及加熱裝置，其用于升高襯底的溫度。在附圖中圖1是根據(jù)實施例的在襯底上選擇性地移除犧牲材料的方法的流程圖；圖2是根據(jù)實施例的在襯底上選擇性地移除犧牲材料的方法的流程圖；圖3是根據(jù)實施例的在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法的流程圖；圖4A到圖4E示出了根據(jù)實施例的在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法；圖5是根據(jù)實施例的處理系統(tǒng)的概略截面圖；以及圖6表示用于分解犧牲材料的示例性數(shù)據(jù)。具體實施例方式在以下描述中，為了幫助透徹地理解本發(fā)明并且為了解釋而不是為了進行限制，陳述了具體的細節(jié)，諸如，特定的處理以及可以在其中進行這種處理的各種系統(tǒng)和組件的描述。然而，應該理解本發(fā)明可以實施為背離這些具體描述的其他實施例。如上所述，可以預料到氣隙結(jié)構(gòu)進一步減小連線電容并且轉(zhuǎn)而減小連線延遲并改善集成電路(IC)的速度和性能。其中，跨接材料形成在犧牲層上方，并且將犧牲層分解和移除，以便在空缺的地方剩下空隙或空位。此外，如上所述，當覆蓋在犧牲層上的跨接材料形成在廣闊的空間中時，已經(jīng)觀察到這些材料在犧牲材料分解和隨后的處理步驟中崩潰。因此，參照圖1，描述了根據(jù)實施例的選擇性地移除襯底上的犧牲材料的方法。方法包括流程100，其在110中以在襯底上形成犧牲層為開始。可以使用氣相沉積工藝(諸如下文中更詳細地描述的誘導化學氣相沉積(iCVD)工藝)形成犧牲層。其后，在120中，在比使得犧牲層熱分解所需要的溫度更小的溫度下，將犧牲層選擇性地分解，其中，通過將犧牲層選擇性地暴露到UV輻射下來執(zhí)行選擇分解。熱分解犧牲層所需要的溫度可以根據(jù)犧牲層的化學沉積以及犧牲層的尺寸而改變。例如，圖案化的膜與覆蓋膜相比，熱分解犧牲層所需要的溫度可能不同。通過選擇性地分解犧牲材料，可以在襯底上的期望更大機械強度(例如，IC器件中金屬線間隔較寬)的區(qū)域中保留犧牲材料，并且可以在襯底上的期望更小機械強度(例如，IC器件中的金屬線間隔更近)的區(qū)域中移除犧牲材料。在襯底上的期望更大的機械強度(例如，IC器件中金屬線間隔較寬)的區(qū)域中，對于更低介電常數(shù)(以降低線電容)的需求更小(例如因為較寬的間距)，而在襯底上的期望更小的機械強度(例如，IC器件中的金屬線間隔更近)的區(qū)域中，對于更低介電常數(shù)的需求(以降低連線電容)更大(例如因為較靠近的間距)。例如，該方法可以包括在襯底上形成犧牲層，其中，該犧牲層包括在約325攝氏度以上的熱分解溫度下熱分解的可分解材料。在形成犧牲材料之后，將蓋層形成在犧牲材料之上，以用作跨接材料。其后，通過將襯底上的特定區(qū)域處的犧牲層選擇性地暴露到紫外(UV)輻射下并且將襯底加熱到小于犧牲層的熱分解溫度的紫外輔助分解溫度，來在襯底上的特定區(qū)域處選擇性地移除犧牲材料。該方法還可以包括將襯底上的特定區(qū)域處的犧牲層暴露到紅外(IR)輻射下。發(fā)明人已經(jīng)認識到與純粹的熱分解的工藝相比，UV輔助的分解工藝在能量傳遞上更加有效，并且以高能光子的形式而得到的更高的能量水平可以幫助在比犧牲材料的熱分解溫度更小的溫度下分解犧牲材料。因為犧牲層的溫度不超過其熱分解溫度，所以可以通過在特定區(qū)域處選擇性的UV輻射曝光來選擇性地對分解過程進行輔助，選擇性地分解犧牲層?，F(xiàn)在參照圖2，描述了根據(jù)另一個實施例的在襯底上選擇性地移除犧牲材料的方法。該方法包括流程200，其在210中以在襯底上形成犧牲層為開始。可以使用氣相沉積工藝(諸如下文中更詳細地描述的誘導化學氣相沉積(iCVD)工藝)形成犧牲層。在220中，蓋層沉積到犧牲層上，其中蓋層包括多孔材料?？梢允褂脷庀喑练e工藝(諸如下文中更詳細地描述的化學氣相沉積(CVD)工藝)形成蓋層。其后，在230中，以包括過孔結(jié)構(gòu)、溝槽結(jié)構(gòu)或溝槽-過孔結(jié)構(gòu)及其組合的結(jié)構(gòu)，來對蓋層和犧牲層進行圖案化。圖案化工藝可以包括濕法顯影工藝、干法顯影工藝、濕法蝕刻工藝或干法蝕刻工藝或者以上兩者或多者的任何組合。例如，本領域技術(shù)人員將會理解使用光刻掩模(具有或不具有一個或多個軟掩模層或硬掩模層)來將圖案蝕刻到一個或多個電介質(zhì)層內(nèi)以形成結(jié)構(gòu)的這種工藝。在240中，該結(jié)構(gòu)被金屬化，其中蓋層的至少一部分被暴露。金屬化工藝可以包括在襯底上保形地沉積屏障層、用金屬對結(jié)構(gòu)進行填充、執(zhí)行預平坦化退火過程并且對金屬化的結(jié)構(gòu)進行平坦化直到蓋層，以便將蓋層暴露。例如，金屬化工藝可以包括鑲嵌工藝或雙重鑲嵌工藝。在250中，在形成了金屬化的結(jié)構(gòu)之后，將UV曝光掩模層形成在蓋層上，其中UV曝光掩模層包括用于分解犧牲層的曝光圖案。例如，UV曝光掩模層可以包括使用傳統(tǒng)的光刻工序制備的非臨界光刻掩模。在260中，犧牲層和蓋層暴露到UV輻射下，以便于在比熱分解犧牲層所需要的溫度更低溫度下根據(jù)曝光圖案選擇性地分解犧牲層?，F(xiàn)在參照圖3，描述了根據(jù)另一個實施例的在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括流程300，其在310中以制備包括犧牲層和犧牲層上的蓋層的襯底為開始。其后，在320中，將襯底放置在處理系統(tǒng)中。處理系統(tǒng)可以構(gòu)造為在提供無雜質(zhì)、低壓(例如，低氣壓)的環(huán)境的同時，支持襯底。此外，處理系統(tǒng)還被構(gòu)造為用紫外輻射以及可選擇的紅外(IR)輻射照射襯底。此外，處理系統(tǒng)還可以構(gòu)造為加熱襯底并且控制襯底的溫度。在330中，犧牲層暴露到第一UV輻射工序中，以便分解犧牲層并且經(jīng)由蓋層移除犧牲材料。選擇用于第一曝光工序的UV輻射，以便于分解犧牲材料并使蓋層部分地硬化。發(fā)明人已經(jīng)觀察到只要減小了或最小化了犧牲材料中的交聯(lián)，那么在第一UV輻射曝光過程中蓋層的部分硬化就是可以接受的。在第一UV曝光過程中蓋層的過度交聯(lián)可能導致難以經(jīng)由蓋層移除被分解的犧牲材料。在340中，蓋層暴露到第二UV輻射工序下，以便基本移除擋在蓋層中的被分解的犧牲材料并且基本完成蓋層的硬化。在第二UV曝光工序中蓋層的硬化可以用于對蓋層進行機械地加強。在制備氣隙結(jié)構(gòu)時，跨接氣隙或空位的蓋層可以包括低k電介質(zhì)材料或超低k(ULK)電介質(zhì)材料。此外，蓋層可以包括多孔ULK電介質(zhì)材料。蓋層可以具有等于或小于SiO2的介電常數(shù)(約為4，例如，熱二氧化硅的介電常數(shù)范圍從3.8到3.9)的介電常數(shù)(在干燥和/或硬化之前、在干燥和/或硬化之后或者以上兩種情況下)。在本發(fā)明的各種實施例中，蓋層可以包括小于3.0的介電常數(shù)、小于2.5的介電常數(shù)或范圍從1.6到2.7的介電常數(shù)(在干燥和/或硬化之前、在干燥和/或硬化之后或者以上兩種情況下)。低k材料不如傳統(tǒng)的二氧化硅堅固，并且通過多孔結(jié)構(gòu)的引入而進一步使得機械強度劣化。在等離子體處理過程中，多孔低k膜易于受到損傷，由此使得機械增強過程(或硬化過程)變得有必要。已經(jīng)理解增強多孔低k電介質(zhì)的材料強度對于其成功結(jié)合是非常重要的。針對機械增強，已經(jīng)探索到硬化技術(shù)來使得多孔低k膜更堅固以及更適合于結(jié)合。低k膜的硬化包括這樣一種過程，通過該過程對例如使用旋涂或氣相沉積(諸如化學氣相沉積CVD)技術(shù)而沉積的薄膜進行處理以在膜內(nèi)部引起交聯(lián)。在硬化過程中，自由基聚合被認為是交聯(lián)的主要途徑。隨著聚合物鏈交聯(lián)，諸如楊氏模量的機械特性、膜硬度、斷裂韌度以及截面粘合性得到改善，由此改善了低k膜(即，蓋層)的制作耐用性?，F(xiàn)在參照圖4A到圖4E，示出了選擇性地移除犧牲材料的方法以及形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法。在圖4A中，示出了一部分襯底上的電路層的分解圖。襯底包括具有金屬線12和金屬過孔14的金屬連線10，其中金屬過孔14將金屬線12連接到圖示電路層下方的電路。每個金屬過孔14通過過孔層電介質(zhì)層20來與下一個金屬過孔14絕緣，并且每個金屬線12通過包括犧牲層30和蓋層40的線層電介質(zhì)來與下一個金屬線12絕緣。一旦移除了犧牲層30，將蓋層40作為跨接材料的氣隙結(jié)構(gòu)作為用于一部分襯底的線層電介質(zhì)而保留。此夕卜，包括屏障材料的襯墊16可以沉積在絕緣電介質(zhì)與金屬線12和金屬過孔14之間。此外，如圖4A所示，金屬線12之間的間距可以在襯底上變化。例如，金屬線12之間的間距可以在第一區(qū)域50中(相對地)窄，而該間距可以在第二區(qū)域55中(相對地)寬。在間距相對窄的區(qū)域中，對于低介電常數(shù)的絕緣材料的需要可能更大，以便于補償更靠近的間距，并且因此可以形成氣隙結(jié)構(gòu)。在間距相對寬的區(qū)域中，對于低介電常數(shù)的絕緣材料的需要可能更小，因此犧牲材料可以保留在該結(jié)構(gòu)中，以便于保持機械強度。要被處理的襯底可以是半導體、金屬導體或其上將要形成氣隙結(jié)構(gòu)的任何其他襯底。蓋層40包括具有等于或小于SiO2的介電常數(shù)(約為4，例如，熱二氧化硅的介電常數(shù)范圍從3.8到3.9)的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。在本發(fā)明的各種實施例中，蓋層40可以具有小于3.0的介電常數(shù)、小于2.5的介電常數(shù)或范圍從1.6到2.7的介電常數(shù)。蓋層40可以被描述為低介電常數(shù)(低k)膜或超低k膜。蓋層40可以包括多孔電介質(zhì)膜或者可以包括非多孔電介質(zhì)膜。然而，在后者中，蓋層40應當允許犧牲層30在其分解過程中被移除。例如，如果蓋層40包括非多孔材料，那么可以形成一個或多個開口以允許被分解的犧牲材料通過。作為示例，蓋層40可以包括雙階段多孔低k膜。與成孔劑燒蝕之后相比，蓋層40的介電常數(shù)在成孔劑燒蝕之前可以具有更高的介電常數(shù)?？捎檬褂没瘜W氣相沉積(CVD)技術(shù)或者諸如由可以從TokyoElectronLimited(TEL)購得的CleanTrackACT8SOD和ACT12SOD涂布系統(tǒng)所提供的電介質(zhì)旋涂(SOD)技術(shù)來形成蓋層40。CleanTrackACT8(200nm)和ACT12(300nm)涂布系統(tǒng)提供用于SOD材料的涂布、烘烤和硬化工具。軌道系統(tǒng)可以構(gòu)造為處理100mm、200mm、300mm或更大尺寸的襯底。
技術(shù)領域：
的技術(shù)人員所公知的用于在襯底上形成電介質(zhì)膜的電介質(zhì)旋涂技術(shù)和CVD電介質(zhì)技術(shù)的其他系統(tǒng)和技術(shù)都適合與本發(fā)明。如上所述，可以將蓋層40的特征描述為低介電常數(shù)(或低k)的電介質(zhì)膜。蓋層40可以包括有機、無機和無機-有機混合材料中的至少一種。此外，蓋層40可以是多孔的或非多孔的。例如，蓋層40可以包括使用CVD技術(shù)沉積的無機的、基于硅酸鹽的材料，諸如氧化的有機硅烷(或有機硅氧烷)。這種膜的示例包括可以從AppliedMaterials,Inc.買到的BlackDiamoncTCVD有機硅酸鹽玻璃(OSG)膜或可以從NovellusSystem買到的CoralCVD膜。此外，舉例來說，蓋層40可以包括單階段材料，諸如具有末端有機側(cè)基的基于氧化硅的基質(zhì)，其中末端有機側(cè)基在硬化過程中表現(xiàn)交聯(lián)以產(chǎn)生小空位(或孔)。此外，舉例來說，蓋層40可以包括雙階段材料，諸如具有有機材料內(nèi)含物(例如，成孔劑)的基于氧化硅的基質(zhì)，內(nèi)含物在硬化過程中分解并蒸發(fā)?；蛘?，蓋層40可以包括使用SOD技術(shù)沉積的無機的、基于硅酸鹽的材料，諸如，氫基倍半硅氧烷(HSQ)或甲基倍半硅氧烷(MSQ)。這種膜的示例包括可以從DowCorning買到的F0xHSQ、可以從DowCorning買到的XLK多孔HSQ以及可以從JSRMicroelectronics購得的JSRLKD-5109?；蛘?，蓋層40可以包括使用SOD技術(shù)沉積的有機材料。這種膜的示例包括可以從DowChemical買到的SiLK-I、SiLK_J、SiLK-H、SiLK-D、多孔SiLK-T、多孔SiLK-Y以及多孔SiLK-Z半導體電介質(zhì)樹脂以及可以從Hoeywell購得的FLARE和納米玻璃。犧牲層30包括可分解聚合物。該聚合物可以包括交聯(lián)的聚合物。此外，犧牲層30可以包括具有可以根據(jù)其化學結(jié)構(gòu)的選擇而調(diào)整的熱特性的可以熱降解的聚合物。可以使用采用一種或多種單體以及可選地一種或多種引發(fā)劑的聚合過程，來形成可分解聚合物，其中，一種或多種引發(fā)劑可以使得一種或多種單體離解或分裂，由此形成活性單體。此外，可以使用一種或多種交聯(lián)劑以促進或幫助襯底上的聚合過程。例如，聚合過程可以包括誘導化學氣相沉積(iCVD)。在題為“ChemicalVaporDepositionofHydrogelFilms”的未決美國專利申請公報No.US2007/0032620Al中描述了關于iCVD的其他細節(jié)。在題為“VaporDepositionSystemandMethodofOperating”的未決美國專利申請序列號No.11/693，067中描述了iCVD硬件的其他細節(jié)?！N或多種單體可以包括甲基丙烯酸單體。單體可以具有各種側(cè)基，包括苯基、乙烯基、甲硅烷基/氧硅基、氨基以及不飽和及飽和的烴基。一種或多種交聯(lián)劑可以包括雙官能團丙烯酸交聯(lián)劑或甲基丙烯酸交聯(lián)劑。根據(jù)一個示例，犧牲層30可以包括P(npMA-C0-EGDA)，其中P(npMA)(新戊基甲基丙烯酸甲酯)表示單體，EGDA(乙二醇二丙烯酸酯)表示交聯(lián)劑。參照圖6，對于包括P(npMA-co-EGDA)的犧牲層提供了示意性數(shù)據(jù)。犧牲層的移除百分比(％)示出為其上對具有犧牲層的襯底進行支撐的襯底支架的溫度(攝氏度)的函數(shù)，其中，沒有采用UV來對沉積過程進行輔助。通過觀察圖6，犧牲層的分解在約300攝氏度附近開始，并且在375攝氏度處僅移除少量的犧牲層(約16%)。現(xiàn)在參照表1，對于P(npMA-C0-EGDA)提供了額外的示例性數(shù)據(jù)，其中UV輻射被用于對分解過程進行輔助。如表1所示，提供了由UV輻射波長(單位是納米(nm))和襯底支架溫度(攝氏度)決定的犧牲層的厚度改變(％)。通過觀察數(shù)據(jù)，在300攝氏度的襯底支架溫度下，UV輻射的缺席使得犧牲層的厚度產(chǎn)生了可以忽略的變化(即，可以忽略的分解)。然而，使用UV輻射對犧牲層進行照射，外加將襯底支架溫度升高到300°C，使得犧牲層的厚度改變顯著地增加。具體地，在較短的UV波長處(即，更具有能量的光子)，分解過程在(相對)低的溫度(小于容易發(fā)生熱分解的溫度)下更有效率，并且實現(xiàn)了可以估計的犧牲層的厚度改變(即，在172nm處為-72%)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>過孔層電介質(zhì)層20包括具有等于或小于Si02的介電常數(shù)(約為4，例如，熱二氧化硅的介電常數(shù)范圍從3.8到3.9)的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。在本發(fā)明的各種實施例中，過孔層電介質(zhì)層20可以具有小于3.0的介電常數(shù)、小于2.5的介電常數(shù)或范圍從1.6到2.7的介電常數(shù)。過孔層電介質(zhì)層20可以被描述為低介電常數(shù)(低k)膜或超低k膜。過孔層電介質(zhì)層20可以包括多孔電介質(zhì)膜，或者可以包括非多孔電介質(zhì)膜。例如，過孔層電介質(zhì)層20可以包括上述電介質(zhì)材料中的任何一種。金屬線12例如可以包括銅(Cu)或鋁(A1)或鋁銅合金。同樣，金屬過孔14例如可以包括Cu或A1或鋁銅合金。襯墊16可以包括鉭(Ta)、氮化鉭(TaNx)、碳氮化鉭(TaCxNy)、銅、釕(Ru)或已知的用作屏障層或種子層的任何材料?？蛇x擇地，在形成蓋層40之后，可以通過干法工藝對蓋層40進行處理，以將電介質(zhì)膜中的一種或多種雜質(zhì)(例如包括水分、溶劑、成孔劑或可能與硬化過程產(chǎn)生干涉的任何其它雜質(zhì))移除或減少到合格的水平。例如，在從干法處理之前到干法處理之后充分地減少存在于電介質(zhì)膜中的特定雜質(zhì)可以包括將特定雜質(zhì)減少約10%到約100%?？梢允褂酶道锶~變換紅外(FTIR)光譜儀或質(zhì)譜儀來測量雜質(zhì)減少的程度。另外，存在于電介質(zhì)膜中的特定雜質(zhì)的充分減少的范圍例如可以從約50%到約100%。另外，存在于電介質(zhì)膜中的特定雜質(zhì)的充分減少的范圍例如可以從約80%到約100%?，F(xiàn)在參照圖4B，犧牲層30和蓋層40暴露到第一UV照射工序32下，以使得犧牲層30分解并使得經(jīng)由蓋層40移除犧牲層30。選擇用于第一曝光工序的UV輻射32以使得犧牲層30分解并且使得蓋層40部分地硬化。但是，蓋層40基本沒有硬化或者最小限度的硬化也是可以接受的。發(fā)明人觀察到在第一UV輻射曝光過程中，在允許減小或最小化犧牲材料中的交聯(lián)的情況下，蓋層40的部分硬化是可以接受的。在第一UV曝光過程中蓋層的過度交聯(lián)可能導致難以經(jīng)由蓋層40移除被分解的犧牲材料。發(fā)明人已經(jīng)認識到在犧牲層30的分解過程中，在硬化過程的不同階段能量水平(hv)和能量傳遞到蓋層40的速率(q')不同。硬化過程可以包括產(chǎn)生交聯(lián)引發(fā)劑、成孔劑燒蝕、成孔劑分解、膜交聯(lián)以及可選地交聯(lián)的成孔劑擴散的機制。每個機制可能需要不同的能量水平以及能量傳遞到電介質(zhì)膜的速率。例如，在基質(zhì)材料硬化過程中，可以使用光子或在基質(zhì)材料內(nèi)部由光子引起的鍵斷裂來產(chǎn)生交聯(lián)引發(fā)劑。鍵斷裂可能需要具有小于或等于約300到400nm的波長的能量水平。此外，舉例來說，成孔劑燒蝕可能需要UV波長(諸如小于或等于約300到400nm的波長)。此外，舉例來說，可以通過足以成鍵或重組的熱能量來促進交聯(lián)。成鍵和重組可能需要具有約9微米的波長(其例如對應于基于硅氧烷的有機硅酸鹽低k材料中的主吸收峰)的能量水平。犧牲層30和蓋層40的第一次UV輻射暴露可以包括將這些層暴露到從一個或多個UV燈、一個或多個UVLED(發(fā)光二極管)、一個或多個UV激光器或以上兩者或多者的組合發(fā)出的UV輻射下。UV輻射的波長可以小于或等于約350nm。期望地，UV輻射可以在從約150nm到約350nm的波長范圍內(nèi)，并且更期望地，UV輻射可以在從約170nm到約320nm或者從約170nm到約240nm的波長范圍內(nèi)。在犧牲層30和蓋層40的第一次UV輻射暴露期間，可以通過將襯底的溫度升高到UV輔助分解溫度，來對這些層進行熱處理，其中UV輔助分解溫度低于在沒有UV輻射的狀態(tài)下熱分解犧牲層30所需要的溫度。熱分解溫度可以大于或等于350攝氏度，或者可以大于約375攝氏度。另外，熱分解溫度可以大于或等于約400攝氏度，或者可以大于約425攝氏度。將UV輔助分解溫度選擇為小于熱分解溫度。例如，UV輔助分解溫度可以小于或等于約375攝氏度，或者可以小于或等于約350攝氏度。另外，例如，UV輔助分解溫度可以小于或等于約325攝氏度，或者可以小于或等于約300攝氏度?？蛇x擇地，在犧牲層30的第一次UV輻射暴露期間，犧牲層30和蓋層40可以暴露到紅外(IR)輻射下。犧牲層30和蓋層40的IR輻射暴露可以包括將這些層暴露到從一個或多個IR燈、一個或多個IRLED、一個或多個IR激光器或以上兩者或多者的組合發(fā)出的IR輻射下。IR輻射可以在從約1微米到約25微米的波長范圍內(nèi)。期望地，IR輻射可以在從約8微米到約14微米的波長范圍內(nèi)。如圖4B所示，可以通過選擇性地將襯底上的特定區(qū)域處的犧牲層暴露到UV輻射下并且將襯底加熱到小于犧牲層30的熱分解溫度的UV輔助分解溫度，來選擇性地分解襯底上的特定區(qū)域處的犧牲層30。例如，在圖4B中，在第一區(qū)域50中的犧牲層30暴露到UV輻射下并且分解，而在區(qū)域55中的犧牲層30不暴露到UV輻射下并且不分解。方法還可以10包括在襯底上的特定區(qū)域處的犧牲層30暴露到紅外(IR)輻射下。在將犧牲層30選擇性地暴露到UV輻射下時，UV曝光掩模層可以形成在蓋層40上，其中UV曝光掩模層包括用于分解犧牲層30的曝光圖案。例如，UV曝光掩模層可以包括使用傳統(tǒng)的光刻過程制備的非臨界光刻掩?！，F(xiàn)在參照圖4C，第一UV輻射過程有助于犧牲層30的分解。隨著犧牲層30分解，經(jīng)由蓋層40移除犧牲層30，由此，留下氣隙34。現(xiàn)在參照圖4D，蓋層40暴露到第二UV輻射工序42下，以便于基本移除擋在蓋層中的被分解的犧牲材料并且基本完成蓋層40的硬化，以制作硬化的蓋層44(如圖4E所示)。在第二UV輻射工序中，蓋層40的硬化可以用于機械地增強蓋層40。蓋層40的第二次UV輻射曝光可以包括將蓋層40暴露到從一個或多個UV燈、一個或多個UVLED、一個或多個UV激光器或以上兩者或多者的組合發(fā)出的UV輻射下。UV輻射的波長可以小于或等于約350nm。期望地，UV輻射可以在從約lOOnm到約300nm的波長范圍內(nèi)，更期望地，UV輻射可以在從約150nm到約240nm的波長范圍內(nèi)。根據(jù)一個實施例，用于第二UV輻射工序的UV輻射包括比在第一UV輻射工序過程中的那些UV輻射更短的波長(例如，較高的能量來促進蓋層40的交聯(lián))。在蓋層40的第二次UV輻射曝光期間，可以通過將襯底的溫度升高到UV輔助硬化溫度來對蓋層40進行熱處理，其中UV輔助硬化溫度小于對犧牲層30進行熱處理所需要的溫度。在第二次UV輻射工序期間，蓋層40也可以暴露到IR輻射下。蓋層40的IR輻射曝光可以包括來自一個或多個IR燈、一個或多個IRLED、一個或多個IR激光器或以上兩者或多者的組合發(fā)出的IR輻射。IR輻射可以在從約1微米到約25微米的波長范圍內(nèi)。期望地，IR輻射可以在從約8微米到約14微米的波長范圍內(nèi)。在第二次UV輻射工序之后，可以通過將襯底的溫度增加到范圍從約200攝氏度到小于犧牲層30的熱分解溫度的熱處理溫度，來可選地對蓋層40進行熱處理。如果在襯底上不存在犧牲層30，那么可以允許更高的熱處理溫度。在第一UV輻射工序和第二UV輻射工序之后，可以在與UV曝光相同的處理系統(tǒng)中執(zhí)行電介質(zhì)膜的熱處理?；蛘?，在第一UV輻射工序和第二UV輻射工序之后，可以在與UV曝光不同的處理系統(tǒng)中執(zhí)行蓋層40的熱處理?，F(xiàn)在參照圖5，示出了根據(jù)另一個實施例的UV曝光系統(tǒng)400。UV曝光系統(tǒng)400包括處理室410，其構(gòu)造為對于處理支撐在襯底支架420上的襯底425提供清潔、無雜質(zhì)的環(huán)境。UV曝光系統(tǒng)400還包括一個或多個輻射源，構(gòu)造為將具有電介質(zhì)膜的襯底425暴露到處于單個、多個、窄波段和寬波段電磁(EM)波長的電磁輻射下。一個或多個輻射源可以包括可選的IR輻射源440和第一UF輻射源445。可以同時地、連續(xù)地或彼此重疊地執(zhí)行襯底的UV輻射曝光和可選的IR輻射曝光。此外，一個或多個輻射源可以包括構(gòu)造為以與第一UV輻射源445不同的波長或波長范圍照射襯底425的第二UV輻射源446。IR輻射源440可以包括寬波段IR源，或者可以包括窄波段IR源。IR輻射源可以包括一個或多個IR燈、一個或多個IRLED或一個或多個(連續(xù)波(CW)、可調(diào)諧或脈沖)IR激光器及其任何組合。IR功率的范圍可以從約0.lmW到約2000W。IR輻射波長的范圍可以從約1微米到約25微米，并且期望地，范圍可以從約8微米到約14微米。舉例來說，IR輻射源440可以包括具有范圍從約1微米到約25微米的光譜輸出的IR元件(諸如陶瓷元件和碳化硅元件)，或者IR輻射源440可以包括半導體激光器(二極管)，或者離子、Ti藍寶石(A1203)或具有光學參量放大的染料激光器。第一UV輻射源445(以及第二UV輻射源446)可以包括寬波段UV源，或者可以包括窄波段UV源。第一和第二UV輻射源445、446可以包括一個或多個UV燈、一個或多個UVLED或者一個或多個(連續(xù)波(CW)、可調(diào)諧或脈沖)UV激光器及其任何組合。舉例來說，UV輻射可以由微波源、電弧放電、電介質(zhì)阻擋放電或電子沖擊發(fā)電產(chǎn)生。UV功率密度的范圍從約0.lmff/cm2到約2000mW/cm2。UV波長的范圍可以從約lOOnm到約600nm，并且期望地，可以從約200nm到約400nm。例如，第一UV輻射源445(以及第二UV輻射源446)可以包括具有范圍從約180nm到約500nm的光譜輸出的直流(DC)或脈沖燈(諸如氘(D2)燈)，或者第一UV輻射源445(以及第二UV輻射源446)可以包括半導體激光器(二極管)、(氮)氣體激光器、三倍頻Nd:YAG激光器或銅蒸汽激光器。IR輻射源440或者第一和第二UV輻射源445、446，或者以上兩者可以包括任何數(shù)目的光學裝置，來調(diào)整輸出輻射的一個或多個特性。例如，每個源還可以包括光學濾波器、光學透鏡、擴束器、束準直器等。對于光學和EM波傳播
技術(shù)領域：
中的工作人員公知的這種光學操縱裝置適合于本發(fā)明。襯底支架420還可以包括可以構(gòu)造為升高和/或控制襯底425溫度的溫度控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)可以是熱處理裝置430的一部分。襯底支架420可以包括嵌入襯底支架420并與電源和溫度控制器相連接的一個或多個傳導性加熱元件。例如，每個加熱元件可以包括電阻加熱元件，電阻加熱元件連接到構(gòu)造為提供電力的電源。襯底支架420可以可選地包括一個或多個輻射加熱元件。舉例來說，襯底425的溫度的范圍可以從約20攝氏度到約500攝氏度，并且期望地，溫度的范圍可以從約200攝氏度到約400攝氏度。加熱裝置可以用于加熱襯底425的溫度。加熱裝置可以包括熱處理裝置430或IR輻射源440，或以上兩者。此外，襯底支架420可以構(gòu)造為夾住襯底425也可以不構(gòu)造為夾住襯底425。例如，襯底支架420可以構(gòu)造為機械地或電地夾住襯底425。再次參照圖5，UV曝光系統(tǒng)400還可以包括與處理室410連接并且構(gòu)造為將凈化氣體引入處理室410的氣體注入系統(tǒng)450。凈化氣體例如可以包括諸如稀有氣體或氮氣的惰性氣體?；蛘?，凈化氣體可以包括其他氣體，諸如H2、NH3、(；Hy及其任何組合。或者，UV曝光系統(tǒng)400還可以包括連接到處理室410并且構(gòu)造為對處理室410抽真空的真空泵系統(tǒng)455。在沉積或硬化過程中，襯底425可以在真空或不在真空條件下受到凈化氣體環(huán)境。此外，UV曝光系統(tǒng)400可以包括連接到處理室410的控制器460、襯底支架420、熱處理裝置430、可選的IR輻射源440、第一和第二UV輻射源445、446、氣體注入系統(tǒng)450以及真空泵系統(tǒng)455?？刂破?60包括微處理器、存儲器和數(shù)字I/O端口，其中數(shù)字I/O端口能夠產(chǎn)生足以進行通信并激活到UV曝光系統(tǒng)400的輸入以及監(jiān)視來自UV曝光系統(tǒng)400的輸出的控制電壓。存儲在存儲器中的程序被用來根據(jù)所存儲的工藝配方而與UV曝光系統(tǒng)400相互作用?？刂破?60可以用于配置任何數(shù)目的處理元件(410、420、430、440、445、446,450或455)，并且控制器460可以收集、提供、處理、存儲和顯示來自處理元件的數(shù)據(jù)?？刂破?60可以包括用于控制一個或多個處理元件的許多應用。例如，控制器460可以包括圖形用戶界面(GUI)組件(未示出)，其中圖形用戶界面組件可以提供使得使用者可以監(jiān)視和/或控制一個或多個處理元件的易于使用的界面。控制器460還可以實現(xiàn)為DELLPRECISIONWORKSTATION610?？刂破?60也可以實現(xiàn)為響應于控制器460而使得襯底處理設備執(zhí)行本發(fā)明的部分或全部處理步驟的通用計算機、處理器、數(shù)字信號處理器等，其中控制器460執(zhí)行容納在計算機可讀介質(zhì)中的一個或多個指令的一個或多個序列。計算機可讀介質(zhì)或存儲器用于保存根據(jù)本發(fā)明的教導而編程的指令，并且用于容納數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格或這里描述的其他數(shù)據(jù)。計算機可讀介質(zhì)的示例是緊湊型盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、PR0M(EPR0M、EEPROM、flashEPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或任何磁介質(zhì)、緊湊型盤(例如，CD-ROM)，或者任何其他的光學介質(zhì)、打孔卡、紙帶或其它具有孔的圖案的物理介質(zhì)、載波(如下所述)或者計算機可以讀取的任何其他介質(zhì)。控制器460可以相對于UV曝光系統(tǒng)在本地定位，或者可以通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)而相對于UV曝光系統(tǒng)400遠程地定位。因此，控制器460可以使用直接連接、局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中的至少一種來與UV曝光系統(tǒng)400交換數(shù)據(jù)。控制器460可以連接到在買家所在地(即，器件制造者等)的局域網(wǎng)，或者連接到在賣家所在地(即，設備制造商)的局域網(wǎng)。此外，另一個計算機(即，控制器、服務器等)可以對控制器460進行訪問，來通過直接連接、局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中的至少一種交換數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明的實施例也可以用作在一些形式的處理核心(諸如計算機的處理器，例如控制器460)上執(zhí)行的或者在機器可讀介質(zhì)上或內(nèi)部實施或?qū)崿F(xiàn)的軟件程序或用來對其提供支持。機器可讀介質(zhì)包括用于以機器(例如，計算機)可讀取的形式存儲信息的任何機構(gòu)。舉例來說，機器可讀取介質(zhì)可以包括諸如只讀存儲器(ROM)；隨機存取存儲器(RAM)；磁盤存儲介質(zhì)；光存儲介質(zhì)；以及閃存裝置等。如上文中參照圖4A到圖4E描述的，可以在相同的UV曝光系統(tǒng)(諸如，圖5中的UV曝光系統(tǒng)400)中執(zhí)行第一UV曝光工序和第二UV曝光工序?；蛘?，可以在單獨的UV曝光系統(tǒng)(其每個都可以包括圖5中示出的組件)中執(zhí)行第一UV曝光工序和第二UV曝光工序。通過構(gòu)造為將襯底傳遞進出UV曝光系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)，可以將UV曝光系統(tǒng)連接到多重元件制作系統(tǒng)。例如，多重元件制造系統(tǒng)可以允許將襯底傳遞到包括諸如蝕刻系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)、涂布系統(tǒng)、圖案化系統(tǒng)、計量系統(tǒng)和其他材料處理系統(tǒng)的處理單元，并從這些處理單元中傳遞出來。雖然上文中僅詳細描述了該發(fā)明的特定示例性實施例，但是，本領域技術(shù)人員將會理解，在沒有本質(zhì)上背離該發(fā)明的新穎教導和優(yōu)點的情況下，在示例性實施例中可能有許多修改。因此，意圖將這種修改包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種用于在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法，包括在襯底上形成犧牲層，其中，所述犧牲層包括在約350攝氏度以上的熱分解溫度下熱分解的可分解材料；在小于所述犧牲層的所述熱分解溫度的襯底溫度下，在所述犧牲層上形成蓋層；通過執(zhí)行所述襯底的第一次紫外(UV)輻射曝光并且將所述襯底加熱到小于所述犧牲層的所述熱分解溫度的第一溫度，來使得所述犧牲層分解；經(jīng)由所述蓋層移除經(jīng)分解的所述犧牲層；并且通過執(zhí)行所述襯底的第二次UV輻射曝光并且將所述襯底加熱到大于所述第一溫度的第二溫度，來將所述蓋層硬化而使得所述蓋層交聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溫度導致所述蓋層中所述第一次UV曝光的光化學反應速率充分地低。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲層在大于約375攝氏度的熱分解溫度下熱分解。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲層在大于約425攝氏度的熱分解溫度下熱分解。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溫度小于約350攝氏度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溫度小于約300攝氏度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分解包括通過在所述襯底上的特定區(qū)域處選擇性地執(zhí)行所述犧牲層的所述第一次曝光，來在所述襯底上的所述特定區(qū)域處選擇性地分解所述犧牲層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，將所述犧牲層選擇性暴露到UV輻射下包括將所述犧牲層選擇性地暴露到來自一個或多個UV燈、一個或多個UV激光器或者以上二者的UV輻射下，并且其中，將所述犧牲層選擇性暴露到UV輻射下包括經(jīng)由掩模來用UV輻射照射所述犧牲層，并且其中，形成在所述掩模中的圖案對所述襯底上的一個或多個所述特定區(qū)域進行區(qū)分。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第一次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到來自一個或多個UV燈、一個或多個UV激光器或者以上二者的UV輻射下。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第一次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到范圍從約100納米到約600納米的UV輻射下。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第一次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到范圍從約170納米到約320納米的UV輻射下。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第二次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到來自一個或多個UV燈、一個或多個UV激光器或者以上二者的UV輻射下。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第二次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到范圍從約100納米到約600納米的UV輻射下。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第二次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到范圍從約170納米到約240納米的UV輻射下。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在相同的處理室中執(zhí)行所述襯底的第一次UV輻射曝光以及所述襯底的第二次UV輻射曝光。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的第一次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到處于第一UV波長范圍的UV輻射下，并且所述襯底的第二次UV輻射曝光包括將所述襯底暴露到處于第二UV波長范圍的UV輻射下。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述犧牲層包括P(npMA-C0-EGDA)，并且其中，所述蓋層包括多孔材料。18.一種用于在襯底上制備氣隙結(jié)構(gòu)的處理系統(tǒng)，包括處理室，其用于為襯底提供真空環(huán)境；襯底支架，其連接到所述處理室，并且用于支持所述襯底；第一紫外(UV)輻射源，其用于將所述襯底暴露到第一光譜的UV輻射下；第二UV輻射源，其用于將所述襯底暴露到第二光譜的UV輻射下；以及加熱裝置，其用于升高所述襯底的溫度。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理系統(tǒng)，其中，所述加熱裝置包括連接到所述襯底支架的加熱元件，或者包括連接到所述處理室的紅外(IR)輻射源，或者包括以上二者。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理系統(tǒng)，其中，所述第一UV輻射源用于以所述第一UV光譜對所述襯底進行照射，以對所述襯底上的犧牲層的分解進行輔助，并且所述第二UV輻射源用于以所述第二UV光譜對所述襯底進行照射，以使得蓋層硬化，并且其中，所述蓋層在對所述犧牲層進行分解之前形成在所述犧牲層上。全文摘要描述了一種用于在襯底上形成氣隙結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)。該方法包括在襯底上形成犧牲層，其中該犧牲層包括在約350攝氏度以上的熱分解溫度下熱分解的可分解材料。其后，在小于犧牲層的熱分解溫度的襯底溫度下，在犧牲層上形成蓋層。通過執(zhí)行襯底的第一次紫外(UV)輻射曝光并且將襯底加熱到小于犧牲層的熱分解溫度的第一溫度，來使得犧牲層分解，并且經(jīng)由蓋層移除經(jīng)分解的犧牲層。通過執(zhí)行襯底的第二次UV輻射曝光并且將襯底加熱到大于第一溫度的第二溫度，來將蓋層硬化而使得蓋層交聯(lián)。文檔編號H01L23/52GK101828249SQ200880112231公開日2010年9月8日申請日期2008年10月14日優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日發(fā)明者劉俊軍,多雷爾·I·托瑪申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社