專利名稱：修復(fù)低-k介電質(zhì)損壞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過蝕刻低-k硅基有機(jī)介電層在半導(dǎo)體晶片上獲得結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體等離子體蝕刻應(yīng)用中，等離子體蝕刻器通常用于將例如光刻膠掩膜圖案等有機(jī)掩膜圖案轉(zhuǎn)換成硅晶片上的所期望的薄膜和/或膜層堆疊(filmstack)(導(dǎo)體或電介質(zhì)絕緣體)中的電路和線路圖案。這是通過蝕刻掉在掩膜圖案的打開區(qū)域中的光刻膠材料下面的膜(和膜層堆疊)來實現(xiàn)的。該蝕刻反應(yīng)通過化學(xué)活性類物質(zhì)和帶電微粒(離子) 引發(fā)，該帶電微粒(離子)通過激發(fā)容納在真空封殼(也被稱為反應(yīng)器室)中的反應(yīng)物混合物中的放電而產(chǎn)生。此外，離子也朝向晶片材料加速穿過產(chǎn)生于氣體混合物和晶片材料之間的電場，沿著離子軌跡的方向以被稱為各向異性蝕刻的方式定向去除蝕刻材料。在蝕刻順序完成時，通過將掩膜材料剝除掉來去除掩膜材料，使最初預(yù)期的掩膜圖案的橫向圖案的復(fù)制品留在該掩膜材料的位置。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)上述目標(biāo)并結(jié)合本發(fā)明的目的，提供了為修復(fù)具有有機(jī)化合物的硅基低_k 介電層的損壞的方法，其中損壞使附著于硅的羥基替代附著于硅的甲基。提供了包括甲烷氣體的修復(fù)氣體。當(dāng)壓強(qiáng)維持在50mTorr以下時，修復(fù)氣體形成等離子體。附著于硅的羥基被由修復(fù)氣體形成的等離子體中的甲基所取代。在本發(fā)明的另一個表現(xiàn)形式中，提供了在晶片上的具有有機(jī)化合物的硅基低_k 介電層上形成特征的方法。晶片放置在等離子體蝕刻室中。晶片被夾持在晶片支撐物上。 將特征蝕刻進(jìn)具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層上。具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層的損壞可以通過提供含有甲烷氣體的修復(fù)氣體并且使所述修復(fù)氣體形成等離子體來修復(fù)， 同時將壓強(qiáng)維持在50mTorr以下。附著于硅的羥基被由修復(fù)氣體形成的等離子體中的甲基所取代。只有在修復(fù)完成后才松開晶片。本發(fā)明的另一個表現(xiàn)形式是，提供了在晶片上和掩膜下的具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層上形成特征的方法。提供了等離子體工藝室，該等離子體工藝室包括形成等離子體工藝室壁的封殼，在等離子體工藝室封殼內(nèi)部的支撐晶片的襯底支撐物，在等離子體工藝室封殼中用于調(diào)節(jié)壓強(qiáng)的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器，用于提供功率給等離子體工藝室封殼以維持等離子體的至少有一個電極，用于為等離子體工藝室封殼提供氣體的氣體進(jìn)口，和用于等離子體工藝室封殼排出氣體的氣體出口。氣體源與氣體進(jìn)口流體連接，并且包括含甲烷氣體源，蝕刻氣體源，和剝除氣體源。控制器可控地連接到氣體源和所述至少電極的控制器， 并且包括至少一個處理器和計算機(jī)可讀介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于將晶片夾持在襯底支撐物上的計算機(jī)可讀代碼；用于將特征蝕刻到具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層中的計算機(jī)可讀介質(zhì)，用于剝除掩膜的計算機(jī)可讀代碼，修復(fù)具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層損壞的計算機(jī)可讀代碼，該計算機(jī)可讀代碼包括用于從包含甲烷的氣體源中提供包含
5甲烷氣體的修復(fù)氣體的計算機(jī)可讀代碼，和使修復(fù)氣體形成等離子體同時將壓強(qiáng)維持在 50mTorr以下的計算機(jī)可讀代碼，以及用于由修復(fù)氣體形成的等離子體中的甲基替換連接硅的羥基的計算機(jī)可讀代碼；和用于僅僅在修復(fù)損壞后松開晶片的計算機(jī)可讀代碼。本發(fā)明中的這些以及另外的特征會在本發(fā)明的具體實施方式
中并結(jié)合下述附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述。


本發(fā)明通過附圖進(jìn)行示例說明，而不是進(jìn)行限制性說明，在附圖中相似的參考標(biāo)號指代相似的元件且其中圖1是本發(fā)明實施方式的流程圖。圖2A-B中顯示了運用本發(fā)明的方法形成的特征的示意圖。圖3中顯示了可用于實施本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖。圖4中顯示了用于本發(fā)明中一個實施方式的等離子體工藝室的示意圖。圖5A-B中顯示了可用于實施本發(fā)明的計算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。圖6中是一張原始的ULK、損壞的ULK和修復(fù)的ULK中的Si_0_Si與Si-C的比率圖表。圖7展示了原始的ULK、損壞的ULK和修復(fù)的ULK的水接觸角。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考如附圖中所闡釋的本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下的描述中，提出許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的徹底的理解。然而對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見，沒有這些具體細(xì)節(jié)的一些或者全部本發(fā)明也可以實現(xiàn)。在其它示例中，沒有詳細(xì)描述公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)以免不必要地使本發(fā)明難以理解。隨著集成電路器件的尺寸繼續(xù)減小，必須減小傳播延遲，這可以通過降低周圍介電材料的電容量來實現(xiàn)。在說明書和權(quán)利要求書中，低_k材料被定義為具有k< 3.0的介電常數(shù)k。這種低-k介電材料可以是例如氧化硅之類的硅基的帶有有機(jī)化合物的材料， 從而減小介電常數(shù)，該材料如有機(jī)硅酸鹽玻璃(0SG)。對于硅基低_k介電材料而言，通過在低_k介電材料中形成納米多孔(nanoporous)的方式，這種材料可以形成為超低_k(k < 2. 8)的材料，這種超低_k的材料稱作納米多孔超低_k介電材料。在半導(dǎo)體的先孔后槽(VFTL)雙大馬士革(DD)工藝中，具有增加的有機(jī)成分以提供較低介電常數(shù)的氧化硅基低介電常數(shù)(低_k)材料在蝕刻和抗剝除工藝期間曝露于各種反應(yīng)物。曝露的低_k介電材料通常被蝕刻/剝除等離子體和化學(xué)品破壞。一般而言，低_k 破壞包括在材料構(gòu)成(例如，碳消耗)、形態(tài)(密度或孔隙率)、和/或表面性質(zhì)(例如，疏水到親水)上的改變。被破壞的層不再具有預(yù)期的介電性能，且能夠?qū)е缕骷a(chǎn)率損失和 /或可靠性失效。因此，在低_k介電蝕刻/剝除期間減少破壞已經(jīng)成為半導(dǎo)體處理中最具關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)之一。與原始的(未被破壞的)低_k材料不同，被破壞的層可以通過稀釋的 HF溶液容易地去除。在蝕刻和剝除之后，通過在稀釋的HF溶液中浸漬樣品后測量材料損失的方式來量化低_k材料損失是一種常規(guī)作法。對于納米多孔超低_k介電材料而言，由于孔隙提供了增強(qiáng)的表面區(qū)域，在該表面區(qū)域之上可能發(fā)生破壞且導(dǎo)致在介電膜內(nèi)破壞自由基的加強(qiáng)的擴(kuò)散，所以這樣的破壞可能增強(qiáng)。已做出努力來減小低_k介電蝕刻和剝除工藝期間的破壞。通過優(yōu)化工藝化學(xué)方法、硬件配置、和/或等離子體源(例如，RF對微波)等方式來優(yōu)化蝕刻和剝除工藝的現(xiàn)有技術(shù)方法僅僅取得了有限的成功。隨著介電常數(shù)(k值)繼續(xù)減小，以及材料變得更加多孔， 以及臨界尺寸變得更小，在最高級的集成電路處理中破壞成為更嚴(yán)峻的問題。圖1為本發(fā)明一種實施方式的高階流程圖，在該實施方式中，在低_k介電層之上形成有圖案的有機(jī)掩膜(步驟104)。圖2A為襯底210的剖面示意圖，在襯底210之上配置有低_k介電層208，在低-k介電層208之上形成有有圖案的有機(jī)掩膜204。可以將一個或者一個以上的中間層配置在襯底(晶片)210和低-k介電層208之間。可以將一個或者一個以上的例如抗反射涂層等中間層配置在低_k介電層208和有圖案的有機(jī)掩膜204之間。將襯底210放置在處理工具中(步驟108)。圖3為可以用于本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中的處理工具300的俯視示意圖。在這種實施方式中，處理工具300包括修復(fù)室304、例如蝕刻器308等多數(shù)個等離子體工藝室、和傳輸模塊312。傳輸模塊312放置在修復(fù)室304 和蝕刻器308之間從而使晶片能運動出入于修復(fù)室304和多數(shù)個蝕刻器308，同時保持真空。在這種實施方式中，襯底210被放置在處理工具300的傳輸模塊312中，傳輸模塊中產(chǎn)生有真空。傳輸模塊312將襯底210移動入蝕刻器308。在蝕刻器308中，執(zhí)行蝕刻以形成進(jìn)入低_k介電層的特征(步驟11幻。在這種實施方式中，然后剝除有機(jī)掩膜(步驟 116)。圖2B為已經(jīng)將特征212蝕刻到低_k介電層208中以及已經(jīng)剝除有機(jī)掩膜之后襯底 210和低-k介電層208的剖視示意圖。在這種實施方式中，在蝕刻器308中執(zhí)行剝除。在其他實施方式中，可以將剝除工具連接到傳輸模塊312，傳輸模塊312將襯底210從蝕刻器 308移動到剝除工具，而不破壞真空。然后傳輸模塊312將襯底210移動到修復(fù)室304。優(yōu)選地，具有單個靜電卡盤的單個等離子體工藝室可以在蝕刻、剝除、和修復(fù)期間保持襯底210，該蝕刻、剝除、和修復(fù)在單個的等離子體工藝室中進(jìn)行。在修復(fù)室304中，提供了含甲烷的修復(fù)氣體(步驟120)。優(yōu)選地，含甲烷氣體含有至少5%的甲烷摩爾流量，其余的是惰性氣體，比如氮氣或氬氣。含有甲烷的氣體保持平衡至少需要摩爾流率為5%的甲烷。更優(yōu)選地，修復(fù)氣體至少是摩爾流量為50%的甲烷。最優(yōu)選地，修復(fù)氣體基本由甲烷組成。含有甲烷的修復(fù)氣體形成低壓等離子體(步驟124)。 優(yōu)選地，低壓等離子體維持在小于50mTorr的壓強(qiáng)下。優(yōu)選地，等離子體由OV到-100V的偏壓形成。優(yōu)選地，等離子體能夠維持足夠長時間以提供厚度小于5A的修復(fù)層。襯底隨后從加工工具300上移除(步驟128)。
實施例實施例本發(fā)明實施方式中更具體的實施例提供了襯底210，其中低_k介電層208是納米多孔有機(jī)硅酸鹽玻璃。有機(jī)掩膜204是包含193納米的光刻膠，有機(jī)抗反射涂層和有機(jī)平整層的多層光刻膠掩膜(步驟104)。襯底210位于加工工具300中(步驟108)。在這個實施例中，襯底210位于加工工具300中的運輸模塊312上。運輸模塊312將襯底210移動至蝕刻器308。在這個實施例中特征212 (圖2B)被蝕刻進(jìn)低_k介電層中(步驟112)，并且有機(jī)掩膜在蝕刻器308中被剝除(步驟116)。使用于傳統(tǒng)的有機(jī)硅酸鹽玻璃蝕刻和光刻膠剝除的工藝中。在這個實施例中，運輸模塊312將襯底210移動至修復(fù)室304。圖4是等離子體工藝室400的示意圖，該等離子體工藝室400用于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中處理修復(fù)層。在這個實施方式中，等離子體工藝室400包含限制環(huán)402、上電極404、下電極408、氣體源412 和排氣泵420。氣體源410包含甲烷氣體源412。其他氣體源414，416可設(shè)置為或者提供其他修復(fù)氣體組成部分或者提供氣體來執(zhí)行其他任務(wù)，比如剝除光刻膠。在等離子體工藝室400中，襯底210位于下電極408上方。下電極408為了固定襯底210采用了合適的襯底夾持裝置(比如靜電、機(jī)械夾，或類似物)。反應(yīng)器頂部4 采用了可以直接相對于下電極408的上極電404。上電極404、下電極408和限制環(huán)402限定受限的等離子體容積腔。 通過氣體進(jìn)口 443，氣體源410的氣體供給至受限的等離子體容積腔，并且通過限制環(huán)402 和排氣泵420的排出口從限制的等離子體容積腔中釋放。排氣泵420為等離子體工藝室形成了氣體出口。第一射頻源444電連接到上電極404上。第二射頻源448電連接到下電極 408上。室壁452形成了等離子體封殼，在該封殼中設(shè)置有限制環(huán)402，上電極404，和下電極408。第一射頻源444和第二射頻源448都可以包含60MHz的功率源，27MHz的功率源和 2MHz的功率源。射頻功率源連接到電極上的不同組合是可行的。由加利福尼亞弗力蒙特市的Lam Research Corporation 制作的2300 Exelan Flex EL的介電層蝕刻系統(tǒng)可用于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中。控制器435可控地連接到第一射頻源444，第二射頻源448，排氣泵420。第一控制閥437連接到甲烷氣體源412，第二控制閥439和第三控制閥441連接到氣體源414，416。進(jìn)氣口 443從氣體源412，414，416中提供氣體進(jìn)入等離子體工藝封殼內(nèi)。淋噴頭連接到氣體進(jìn)口 443。氣體進(jìn)口 443對于每種氣體源可以是單一的進(jìn)口，或?qū)τ诿糠N氣體源是不同的進(jìn)口，或?qū)τ诿糠N氣體源是多個入口或其他可能的組合。圖5A和5B闡釋了計算機(jī)系統(tǒng)500，其適合作為加工工具的控制器。這樣的控制器可以用作襯底在不同處理室之間的運輸并可以控制處理室中的過程。圖5A展示了可用于控制器435的計算機(jī)系統(tǒng)的一種可行的物理形式。當(dāng)然，計算機(jī)系統(tǒng)可以有許多物理形式， 從集成電路、印刷電路板、小的手持設(shè)備至巨大的超級計算機(jī)。計算機(jī)系統(tǒng)500包含監(jiān)視器 502、顯示器504、外殼506、磁盤驅(qū)動器508、鍵盤510和鼠標(biāo)512。磁盤514是可用于與計算機(jī)系統(tǒng)500往來傳輸數(shù)據(jù)的計算機(jī)可讀介質(zhì)。圖5B是用于計算機(jī)系統(tǒng)500的示例框圖。附著于系統(tǒng)總線520的是廣泛的各種子系統(tǒng)。處理器522(也被稱為中心處理單元，或者CPU)被耦合于存儲裝置，包括存儲器 524。存儲器5M包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。如在本領(lǐng)域中眾所周知的，ROM用于將數(shù)據(jù)和指令單向地傳輸給CPU，RAM通常用于以雙向的方式傳輸數(shù)據(jù)和指令。存儲器的這些類型都可以包括以下所描述的任何適當(dāng)類型的計算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤5 也雙向地耦合于CPTO22 ；其提供了額外的數(shù)據(jù)存儲容量以及也可以包括以下所描述的任何計算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤5 可以用于存儲程序、數(shù)據(jù)、以及諸如此類，且通常是慢于主存儲器的輔助存儲介質(zhì)(例如硬盤)。在適當(dāng)?shù)那闆r下，保存在固定硬盤526內(nèi)的信息以標(biāo)準(zhǔn)形式合并為存儲器524中的虛擬內(nèi)存。可移動磁盤514可以采用下文所描述的計算機(jī)可讀介質(zhì)中的任何形式。CPU522也可以耦合于各種輸入/輸出設(shè)備，比如顯示器504、鍵盤510、鼠標(biāo)512、和揚聲器530。通常，輸入/輸出設(shè)備可以是以下任何設(shè)備視頻顯示器、跟蹤球、鼠標(biāo)、鍵盤、麥克風(fēng)、觸控式顯示器、傳感器讀卡器、磁帶或紙帶讀取器、平板電腦、唱針、語音或者手寫識別器、生物統(tǒng)計(biometrics)讀取器、或者其他計算機(jī)。CPTO22可選擇地可以用于耦合另外的計算機(jī)或者使用網(wǎng)絡(luò)接口 540的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。有這樣的網(wǎng)絡(luò)接口，在執(zhí)行以上所描述的方法步驟過程中，預(yù)期CPU可以接收來自于網(wǎng)絡(luò)的信息，或者可以輸出信息給網(wǎng)絡(luò)。此外，本發(fā)明的方法實施方式可以單獨地依據(jù)CPTO22執(zhí)行或者可以通過比如與分享部分處理的遠(yuǎn)程CPU協(xié)同的互聯(lián)網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行。此外，本發(fā)明的實施方式進(jìn)一步涉及具有計算機(jī)可讀介質(zhì)的計算機(jī)存儲產(chǎn)品，該計算機(jī)可讀介質(zhì)上具有用于執(zhí)行各種計算機(jī)應(yīng)用操作的計算機(jī)編碼。該介質(zhì)和計算機(jī)編碼可以是那些為本發(fā)明的目的而專門設(shè)計和構(gòu)造的，或者它們也可以是計算機(jī)軟件領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的和可獲得的種類。有形的計算機(jī)可讀介質(zhì)的事例包括，但不限于例如硬盤、 軟盤和磁帶等磁介質(zhì)；例如CD-ROM和全息設(shè)備等光學(xué)介質(zhì)；例如光軟盤之類的磁性光學(xué)介質(zhì)；和專門配置于用于存儲和執(zhí)行程序編碼的硬件設(shè)備，例如專用集成電路(ASIC)，可編程邏輯器件(PLD)和ROM與RAM器件。計算機(jī)編碼的示例包括比如由編譯器生成的機(jī)器代碼，以及包含由使用解釋器的計算機(jī)執(zhí)行的更高級編碼的文件。計算機(jī)可讀介質(zhì)也可以是由包含在載波中的計算機(jī)數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)牟⑶掖砜捎商幚砥鲌?zhí)行的指令序列的計算機(jī)編碼。在這個實施例中，等離子體是通過將60MHz的50瓦的射頻能源提供給壓強(qiáng)為 50mTorr的氣流量為lOOsccm的甲烷并維持15秒。晶片溫度保持在20°C。優(yōu)選地，至少為 27MHz的射頻功率頻率具有5至50瓦之間的功率。運輸模塊312將襯底210從修復(fù)室304移出加工工具300 (步驟128)。在另一個優(yōu)選的實施方式中，諸如處理室400等單個的等離子體工藝室，可以用于蝕刻、剝除和修復(fù)，其中襯底210在蝕刻、剝除、修復(fù)過程中會通過靜電效應(yīng)綁定到下電極408上。本發(fā)明的一個實施方式中，在修復(fù)過程后并且在襯底從加工工具上移除前會提供等離子體調(diào)諧。這種調(diào)諧在由乂印&11 Sirard等人在于本申請同一日提交的、申請?zhí)枮?12/604，222、名稱為METHOD FOR TUNABLY REPAIRING LOff-K DIELECTRIC DAMAGE、律師檔案號為LAM1P^1/P1972的美國專利申請中有描述，并基于所有目的通過引用將該專利申請并入本文。本發(fā)明過程的優(yōu)勢在于本發(fā)明提供了清潔沉積。其他聚合物材料被認(rèn)為提供了過多的聚合作用。還認(rèn)為低偏壓可以減少刻面現(xiàn)象(faceting)。
試驗結(jié)果在將55nm半間距(half-pitch)溝道結(jié)構(gòu)上的沒有使用本發(fā)明方法的損壞與使用了上述配方的本發(fā)明方法的損壞進(jìn)行比較，會發(fā)現(xiàn)以下結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有本發(fā)明的甲烷修復(fù)過程的蝕刻特征在45秒的100 1的HF浸泡后有7nm的物理側(cè)壁損壞，而使用了本發(fā)明的甲烷修復(fù)過程的蝕刻特征在100 1的HF浸泡45秒后有不到3nm的物理側(cè)壁損壞。沒有經(jīng)過本發(fā)明的甲烷修復(fù)的特征的標(biāo)準(zhǔn)化的線電容是1，其中，經(jīng)過本發(fā)明的甲烷恢復(fù)的特征的標(biāo)準(zhǔn)化的線電容是0.9。因此，可以看出甲烷修復(fù)減少了物理的側(cè)壁損壞。在另外一個實驗中，在ULK損壞前、在ULK損壞后和在本發(fā)明的修復(fù)作用于損壞后的ULK時對超低-k介電層(ULK)進(jìn)行分析。圖6顯示了來自測量原始的ULK、損壞后的 ULK和修復(fù)后的ULK的ART-IR的Si-O-Si與Si-C的比率。對于原始的ULK，Si-O比Si-C 的比率為33. 4。產(chǎn)生的損壞的ULK的Si-O比Si-C的比率為57. 48，顯示出在損壞的ULK 中消耗的碳。應(yīng)用于損壞的ULK的甲烷修復(fù)的方法提供了 Si-O比Si-C的比率為44. 04的所得到的ULK，其顯示了甲烷修復(fù)方法重新獲得了大部分丟失的碳。圖7顯示了原始ULK、 損壞的ULK和修復(fù)后的ULK的水接觸角。如圖7所示，原始ULK的水接觸角為91度。損壞的ULK具有親水性的水接觸角為9度，其相對于原始ULK顯著減小。修復(fù)后的ULK具有疏水性的水接觸角為86度，其顯示了修復(fù)基本完成。 盡管本發(fā)明已依據(jù)于幾個優(yōu)選的實施方式進(jìn)行了描述，但是存在落入本發(fā)明范圍之內(nèi)的改變、組合、和替代等同方式。也應(yīng)當(dāng)注意有許多實施本發(fā)明方法和裝置的選擇性方式。因此意圖將以下所附權(quán)利要求解釋為包括落入本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)的所有這些改變、組合、和替代等同方式。
權(quán)利要求
1.用于修復(fù)具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層的損壞的方法，其中損壞使附著于硅的羥基替代附著于硅的甲基，所述方法包含提供包含甲烷氣體的修復(fù)氣體；使所述修復(fù)氣體形成等離子體，同時將壓強(qiáng)維持50mTorr以下；用來自于由所述修復(fù)氣體所形成的等離子體中的甲基替代附著于硅的羥基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中甲烷流量是所述修復(fù)氣體中摩爾流量的至少5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述形成所述等離子體使用了OV至-100V的偏壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包含提供頻率至少為27MHz和功率在5至50瓦之間的射頻功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述等離子體維持足以提供具有厚度不到5A的鍵合的烴層的時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包含 在所述硅基低_k介電層上形成光刻膠掩膜；通過所述光刻膠掩膜蝕刻所述硅基低_k介電層；和在充入所述修復(fù)氣體前，剝除所述光刻膠掩膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述硅基低-k介電層是納米多孔超低-k介電層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包含保持所述襯底溫度在60°C以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中甲烷流量是所述修復(fù)氣體中摩爾流量的至少 50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硅基低_k介電層是納米多孔超低-k介電層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
13.在晶片上的具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層中形成特征的方法，包括 將所述晶片放置在等離子體蝕刻室中；將所述晶片夾持到襯底支撐物上； 將特征蝕刻到具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層中； 修復(fù)具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層的損壞，包含 提供包含甲烷氣體的修復(fù)氣體；和使所述修復(fù)氣體形成等離子體，同時維持壓強(qiáng)在50mTorr以下；和用來自于由所述修復(fù)氣體所形成的所述等離子體中的甲基替代附著于硅的羥基，以及松開晶片，其中只有在修復(fù)損壞后才松開晶片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中掩膜位于具有有機(jī)化合物的硅基低-k介電層之上，并且還包含剝除所述掩膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述蝕刻、修復(fù)和剝除是在所述等離子體蝕刻室中進(jìn)行的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中甲烷流量是所述修復(fù)氣體中摩爾流量的至少5%。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述形成所述等離子體使用OV至-100V的偏壓，還包含提供頻率至少為27MHz和功率在5至50瓦之間的射頻功率，并且其中所述等離子體維持足以提供具有厚度不到5A的鍵合的烴層的時間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
20.用于在晶片上和掩膜下的具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層上形成特征的方法， 包含等離子體工藝室，其包含 形成等離子體工藝室封殼的室壁；用于在所述等離子體工藝室封殼內(nèi)支撐晶片的襯底支撐物；用于調(diào)節(jié)所述等離子體工藝室封殼內(nèi)的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器；至少一個電極，其用于向所述等離子體工藝室封殼提供功率以維持等離子體；用于將氣體提供至所述等離子體工藝室封殼中的氣體進(jìn)口 ；和用于將氣體從所述等離子體工藝室封殼排出的氣體出口。與所述氣體進(jìn)口流體連接的氣體源，其包含含有甲烷的氣體源；蝕刻氣體源；和剝除氣體源；和可控地連接到所述氣體源和所述至少有一個電極的控制器，包含 至少一個處理器；和計算機(jī)可讀介質(zhì)，包含用于將所述晶片夾持在所述晶片支撐物上的計算機(jī)可讀代碼；用于將特征蝕刻進(jìn)所述具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層的計算機(jī)可讀代碼；用于剝除所述掩膜的計算機(jī)可讀代碼；將具有有機(jī)化合物的硅基低_k介電層的損壞修復(fù)的計算機(jī)可讀代碼，包含 用于提供含有來自所述含有甲烷的氣體源中的甲烷氣體的修復(fù)氣體的計算機(jī)可讀代碼；和用于使所述修復(fù)氣體形成等離子體，同時保持壓強(qiáng)在50mTorr以下的計算機(jī)可讀代碼；和用于以來自于由所述修復(fù)氣體所形成的所述等離子體中的甲基替代附著于硅的羥基的計算機(jī)可讀代碼；和用于從所述晶片支撐物上松開所述晶片的計算機(jī)可讀代碼。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的方法，其中所述形成所述等離子體使用OV 至-100V的偏壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-2和21中任一項所述的方法，還包含提供頻率至少為27MHz和功率在5至50瓦之間的射頻功率。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-22中任一項所述的方法，其中所述等離子體維持足以提供具有厚度不到5A的鍵合的烴層的時間。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-23中任一項所述的方法，還包含在所述硅基低_k介電層上形成光刻膠掩膜； 通過所述光刻膠掩膜蝕刻所述硅基低_k介電層；以及在提供所述修復(fù)氣體前，剝除所述光刻膠掩膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-M中任一項所述的方法，其中所述硅基低_k介電層是納米多孔超低_k介電層。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-25中任一項所述的方法，還包含保持襯底溫度低于60°C。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-2和2116中任一項所述的方法，其中甲烷流量是所述修復(fù)氣體中摩爾流量的至少50%。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-2和2116中任一項所述的方法，其中所述修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求13-14中任一項所述的方法，其中甲烷流量是所述修復(fù)氣體中摩爾流量的至少5%。
30.根據(jù)權(quán)利要求13-14和四中中任一項所述的方法，其中所述形成所述等離子體使用OV至-100V的偏壓，還包含提供頻率至少為27MHz和功率在5至50瓦之間的射頻功率， 并且其中所述等離子體維持足以提供具有厚度不到5A的鍵合的烴層的時間。
31.根據(jù)權(quán)利要求13-14和四-30中任一項所述的方法，其中所述修復(fù)氣體基本由甲烷組成。
全文摘要
用于修復(fù)具有有機(jī)化合物的硅基低-k介電層的損壞的方法，其中損壞處用附著于硅的羥基替代附著于硅的甲基。提供包含甲烷氣體的修復(fù)氣體。使所述修復(fù)氣體形成等離子體，同時將壓強(qiáng)維持在50mTorr以下。附著于硅的羥基被來自于由所述修復(fù)氣體所形成的所述等離子體中的甲基所替代。
文檔編號H01L21/311GK102598227SQ201080047573
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者安德魯·D·貝利三世, 斯蒂芬·M·西拉德, 竹下健二 申請人:朗姆研究公司