KR102539941B1 - 저 유전 상수 재료들의 반응성 uv 열 프로세싱 - Google Patents

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Abstract

본 명세서의 다양한 실시예들은 반도체 기판 상에 로우-k 유전체 재료를 준비하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 유전체 재료는 구조적 매트릭스 전체에 걸쳐 분포된 포로겐들 (porogens) 을 포함할 수도 있다. 유전체 재료로부터 포로겐들의 제거를 촉진시키기 위해 반응성 UV 열 프로세싱 동작이 수행된다. UV 노출 동안 이산화탄소와 같은 약산화제를 반응 챔버 내로 흘림으로써, 포로겐들이 제거되는 레이트는 제어가능한 방식으로 향상될 수 있다.

Description

저 유전 상수 재료들의 반응성 UV 열 프로세싱{REACTIVE ULTRAVIOLET THERMAL PROCESSING OF LOW DIELECTRIC CONSTANT MATERIALS}
많은 상이한 타입들의 재료들이 반도체 디바이스들을 제조하기 위해 사용된다. 일반적으로 사용되는 일 타입의 재료는 저 유전 상수 (low-k) 재료이다. 로우-k 재료는 종종 전도성 상호접속부들 사이에 금속-간 유전체 및/또는 층-간 유전체로서 사용된다. 로우-k 재료들은 커패시티브 효과로 인해 신호 전파 시 지연을 감소시킨다. 저 유전 상수를 갖는 유전체 재료는 또한 저 커패시턴스를 가질 것이고, 이러한 재료를 사용하여 구성된 집적 회로의 발생되는 RC 지연 또한 보다 낮을 것이다.
로우-k 재료들을 준비하는 일 방법에서, 구조적 매트릭스 전체에 걸쳐 스캐터링된 다수의 제거가능한 포로겐들을 갖는 유전체 막은 기판 상에 증착된다. 이 막은 이어서 막을 경화시키기 (harden) 위해 포로겐들의 제거 및 매트릭스의 교차 결합을 촉진하기 위해 열 에너지 및/또는 자외선 복사에 노출된다. 포로겐들의 제거는 매트릭스 내에 기공들의 형성을 발생시켜, 막의 유전 상수를 낮춘다.
본 명세서의 특정한 실시예들은 저 유전 상수 재료들의 반응성 UV 열 프로세싱을 수행하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 다양한 실시예들에서, 이산화탄소 또는 또다른 약산화제는 UV 경화 동작 동안 반응 챔버로 제공된다. 경화되는 막은 구조적 매트릭스 전체에 걸쳐 분포된 포로겐들을 포함하는 로우-k 재료일 수도 있다. 경화 동작의 일 목적은 매트릭스로부터 포로겐을 제거하여, 막의 유전 상수를 감소시키는 것이다. 이산화탄소 또는 다른 약산화제들의 존재는 신속하지만 제어가능한 포로겐들의 제거를 촉진하는 것을 도울 수 있다. 분자 산소 (O2) 또는 오존 (O3) 과 같은 강산화제들과 비교하여, 약산화제들은 로우-k 유전체 재료들의 반응성 UV 열 프로세싱의 사용에 실질적으로 보다 실현가능하다. 낮은 이산화탄소의 광해리 레이트는 이산화탄소 및 다른 약산화제들을 사용하는 프로세스들을 산소 또는 다른 강 산화제들을 채용하는 실현불가능하고/제어불가능한 프로세스들로부터 구별하는 일 인자이다.
개시된 실시예들의 일 양태에서, 기판 상에 막을 준비하는 방법이 제공된다. 방법은 기판을 프로세싱 챔버 내에 수용하는 단계로서, 기판은 상부에 막을 갖고, 막은 포로겐들 (porogens) 및 구조체 형성기를 포함하는 탄소-함유 유전체막을 포함하고, 막은 제 1 유전 상수를 갖는, 기판을 수용하는 단계; 프로세싱 가스를 반응 챔버 내로 흘리고 기판을 프로세싱 가스의 플로우에 노출시키는 단계로서, 프로세싱 가스는 이산화탄소 및 불활성 캐리어 가스를 포함하는, 프로세싱 가스를 흘리고 기판을 프로세싱 가스의 플로우에 노출시키는 단계; 기판 및 프로세싱 가스를 자외선 (UV) 복사에 노출시키는 단계로서, UV 복사는 프로세싱 가스 내의 이산화탄소 부분의 광해리를 발생시켜 일산화탄소 및 산소 라디칼들을 형성하는 파장들을 포함하는, 자외선 복사에 노출시키는 단계; 및 막으로부터 포로겐들을 제거하도록 기판 상의 막을 산소 라디칼들과 반응시켜, 막의 유전 상수를 제 2 유전 상수로 감소시키는 단계를 포함할 수도 있다.
상기 UV 복사는 약 185 내지 230 ㎚의 파장들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, UV 복사는 약 190 내지 210 ㎚, 또는 약 190 내지 200 ㎚의 파장들을 포함한다. 이산화탄소는 약 0.1 내지 10 T의 분압으로 반응 챔버으로 제공될 수도 있다. 일부 경우들에서 이산화탄소의 분압은 약 1 내지 2 T이다. 프로세싱 가스는 체적 플로우 레이트들로 측정될 때, 약 5 내지 30 ％ 이산화탄소를 포함할 수도 있다. 일부 경우들에서, 프로세싱 가스는 체적 플로우 레이트들로 측정될 때, 약 10 내지 25 ％의 이산화탄소를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 프로세싱 가스는 강산화제들을 포함하지 않는다. 예를 들어, 다수의 실시예들에서, 프로세싱 가스는 분자 산소 (O2) 를 포함하지 않는다. 프로세싱 가스로부터 배제될 수도 있는 다른 종은 이산화질소 (NO2), 일산화질소 (NO), 오존 (O3), 및 과산화수소 (H2O2) 를 포함할 수도 있다.
언급된 바와 같이, 방법은 막의 유전 상수를 하락시킨다. 일부 실시예들에서, 제 2 유전 상수는 약 2.2 내지 2.25이다. 특정한 실시예들에서, 기판 및 프로세싱 가스를 UV 복사에 노출시키는 단계는 단계화된 경화 동작을 수행하는 것을 포함할 수도 있고, 제 1 단계 동안 기판에 노출된 UV 조건들은 제 2 단계 동안 기판에 노출된 UV 조건들과 상이하다. 특정한 경우들에서, 반응 챔버는 복수의 기판들을 동시에 프로세싱하기 위한 복수의 스테이션들을 포함한다. 단계화된 경화 동작의 상이한 단계들은 반응 챔버 내의 상이한 스테이션들에서 발생할 수도 있다. 다른 경우들에서, 2 이상의 단계들이 일 스테이션에서 발생할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 반응 챔버는 적어도 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 UV 복사 소스를 포함하고, 제 1 UV 복사 소스는 제 1 스테이션으로 UV 복사를 제공하고 그리고 제 2 UV 복사 소스는 제 2 스테이션으로 UV 복사를 제공하고, 방법은 제 1 스테이션 및 제 2 스테이션에서 이산화탄소의 광해리를 독립적으로 조절하도록 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함한다. 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나를 조절하는 단계는, 예를 들어, 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나로부터 기판에 노출된 파장들의 범위를 변화시키는 것을 포함할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 반응 챔버는 적어도 제 1 스테이션으로 UV 복사를 제공하기 위한 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 스테이션으로 UV 복사를 제공하기 위한 제 2 UV 복사 소스를 포함하고, 제 1 UV 복사 소스는 이산화탄소를 광해리하는 파장들에서 기판을 복사에 노출시키고, 그리고 제 2 UV 복사 소스는 이산화탄소를 실질적으로 광해리하지 않는 파장들에서 기판을 복사에 노출시킨다.
방법은 상대적으로 얇은 막들에 대해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 막은 약 200 ㎚ 이하의 두께를 갖는다. 이산화탄소의 광해리는 바람직하게 반응 챔버의 특정한 부분들에서 발생한다. 예를 들어, 이산화탄소의 광해리는 일부 경우들에서 기판으로부터 제거된 반응 챔버 내의 위치들에 비해 기판에 근접하여 발생한다. 바람직한 해리는 반응 챔버 내 온도 차의 결과로서 발생할 수도 있다. 일부 경우들에서, 기판 및 프로세싱 가스의 UV 복사로의 노출 동안, 기판과 UV 복사가 기판에 도달하기 전에 통과하는 윈도우 사이에 적어도 약 150 ℃의 온도 차가 있다.
개시된 실시예들의 또다른 양태에서, 기판을 프로세싱 챔버 내에 수용하는 단계로서, 기판은 상부에 막을 갖고, 막은 포로겐들 및 구조체 형성기를 포함하는, 기판을 수용하는 단계; 및 포로겐을 제거하기 위해, 기판을 UV 복사에 노출시키는 동안 기판을 프로세싱 가스에 노출시키는 단계를 포함하고, 프로세싱 가스는 불활성 캐리어 가스 및 체적 플로우 레이트로 측정될 때, 약 5 내지 30 ％의 이산화탄소를 포함하는, 방법이 제공된다.
특정한 실시예들에서, UV 복사는 약 185 내지 230 ㎚, 예를 들어 약 190 내지 210 ㎚, 또는 약 190 내지 200 ㎚의 파장들을 포함한다. 또한, 프로세싱 가스는 실질적으로 분자 산소가 없을 수도 있다.
개시된 실시예들의 다른 양태에서, 로우-k 유전체막들을 준비하기 위한 장치가 제공되고, 장치는, 반응 챔버; 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부; 기판 지지부 상의 기판으로 UV 복사를 전달하도록 구성된 UV 복사 소스; 프로세싱 가스를 반응 챔버에 제공하기 위한 유입부 및 반응 챔버로부터 재료를 제거하기 위한 유출부; 및 기판 상의 노출된 막으로부터 포로겐들을 제거하기 위해 기판을 UV 복사 소스로부터의 UV 복사에 노출시키는 동안 기판을 프로세싱 가스에 노출시키기 위한 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함하고, 프로세싱 가스는 불활성 캐리어 가스 및 체적 플로우 레이트로 측정될 때, 약 5 내지 30 ％의 이산화탄소를 포함한다.
이들 및 다른 특징들은 연관된 도면들을 참조하여 이하에 기술될 것이다.
도 1은 반응 가스로서 산소 또는 이산화탄소를 사용한 반응성 UV 열 프로세싱 동작들 동안 막 수축 대 반응 가스의 플로우와 관련된 데이터를 도시한다.
도 2a는 이산화탄소의 흡수 단면적에 관련된 추세선을 예시한다.
도 2b는 오존의 흡수 단면적에 관련된 추세선을 예시한다.
도 3은 상이한 온도들에서 이산화탄소의 흡수 단면적에 관련된 추세선들을 예시한다.
도 4는 특정한 개시된 반응성 UV 열 프로세싱 동작들을 사용하여 준비된 막들의 유전 상수와 관련된 데이터를 도시한다.
도 5는 특정한 실시예들에 따른 반응성 UV 열 프로세싱을 사용하여 로우-k 막을 준비하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 6은 특정한 개시된 실시예들에 따른 반응 챔버를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 특정한 개시된 실시예들에 따른 멀티-스테이션 반응 챔버를 도시한다.
본 출원에서, 용어들 “반도체 웨이퍼”, “웨이퍼”, “기판”, “웨이퍼 기판”, 및 “부분적으로 제조된 집적 회로” 는 상호교환 가능하게 사용된다. 당업자는 용어 “부분적으로 제조된 집적 회로” 가 그 위의 집적 회로 제조의 많은 단계들 중 임의의 단계 동안 실리콘 웨이퍼를 지칭할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 디바이스 산업에서 사용된 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 ㎜, 또는 300 ㎜, 또는 450 ㎜의 직경을 가질 수도 있다. 이하의 상세한 설명은 본 발명이 웨이퍼 상에서 구현된다는 것을 가정한다. 그러나, 본 발명은 이렇게 제한되지 않는다. 워크피스는 다양한 형태들, 크기들, 및 재료들일 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 부가하여, 본 발명의 장점을 취할 수도 있는 다른 워크피스들은 인쇄 회로 기판들, 자기 기록 매체, 자기 기록 센서들, 미러들, 광학 엘리먼트들, 마이크로-기계 디바이스들, 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 본 실시예들의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급된다. 개시된 실시예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 구체적인 실시예들에 관하여 기술되지만, 이는 개시된 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
I. 반응성 자외선 열 프로세싱
일반적으로 말하면, 본 명세서의 다양한 실시예들은 반응성 자외선 열 프로세싱을 사용하는 로우-k 유전체 재료들을 형성하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 이들 프로세스들에서, 유전체막들은 반응물질의 존재시, 종종 기판이 가열된 페데스탈 상에 위치되는 동안, 자외선 복사에 노출된다. 다양한 실시예들에서, 반응물질은 약산화제이다. 약산화제들의 예들은 이산화탄소 (CO2), 물 (H2O), 메탄올 (CH3OH), 에탄올 (C2H5OH), 이소프로필 알코올 (C3H7OH), 다른 산소-함유 하이드로카본들 (CxHyOz), 및 이들의 조합들을 포함한다. 특정한 예에서, 반응물질은 이산화탄소를 포함한다. 많은 전술한 실시예들이 이산화탄소 반응물질의 맥락에서 제공되었지만, 다른 약산화제들이 또한 사용될 수도 있다는 것이 예상된다. 다양한 실시예들에서, 반응물질은 분자 산소 (O2) 가 없거나 실질적으로 없을 수도 있다 (본 명세서에서 사용된 바와 같이, 종이 "실질적으로 없는" 반응물질/프로세싱 가스는 반응물질이 문제의 종을 미량만 함유할 수도 있다는 것을 의미한다). 반응물질은 또한 이로 제한되는 것은 아니지만, 이산화질소 (NO2), 일산화질소 (NO), 오존 (O3), 과산화수소 (H2O2), 및 이들의 조합들을 포함하는 다른 강산화제들이 실질적으로 없을 수도 있다.
약산화제는 가스 형태로 전달될 수도 있다. 반응물질이 관련 프로세싱 온도들에서 액체이면, 액체 전달 시스템이 제공될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 액체 반응물질은 반응 챔버로의 전달을 위해 기화되거나 달리 원자화될 수도 있다.
약산화제의 존재는 증가된 포로겐 제거율을 발생시키고, 증가된 반응/경화 레이트에 대응한다. 이 증가된 반응 레이트는 보다 높은 처리량을 발생시킨다. 그러나, 특정한 응용들에서, 반응 챔버 내로 산화 종 (특히 강 산화 종) 의 도입은 막으로부터 탄소의 과도한 제거로 인해 유전 상수에서의 허용불가능한 상승을 유발할 것이다. 따라서, 이들 고려 사항들은 산화제들을 도입할지 여부 및 어떤 산화제를 도입할지를 고려할 때 서로에 대해 밸런싱된다. 이산화탄소 (및 다른 약산화제들) 의 존재는 여전히 고품질, 저 유전 상수 막들 및 디바이스들을 제조하면서, 증가된 반응 레이트 및 증가된 처리량을 촉진할 수 있다는 것을 알았다.
A. 포로겐 제거
본 명세서에 기술된 방법들은 포로겐 및 포로겐 주변 영역들에 형성된 유전체 매트릭스 양자를 포함하는 유전체 전구체층에 의해 로우-k 유전체 재료를 형성하는 단계를 수반한다. 포로겐은 로우-k 유전체층을 생성하기 위해 전구체층으로부터 제거된다. 전구체층 내에서, 포로겐은 최종 유전체층에서 나중에 보이드 위치들이 될 위치들 내에 있다. 따라서, 포로겐 및 유전체 매트릭스는 통상적으로 전구체층 내에서 별개의 상들로 존재한다. 어느 정도, 포로겐은 다공성, 보이드 체적, 비틀림 (tortuosity) 및 최종 로우-k 유전체 재료에서 기공 모폴로지를 특징으로 하는 다른 파라미터들을 규정한다. 일부 경우들에서, 기공 모폴로지는 포로겐이 제거되기 전에 설정된다. 다른 경우들에서, 포로겐 제거 프로세스 동안 설정된다. 또한, 유전체 매트릭스는 포로겐 제거 프로세스 전 또는 포로겐 제거 프로세스 동안 최종 조성 및 구조를 가정할 수도 있다. 대안적인 방법들에서, 구조체 형성기 및 포로겐은 2-페이즈 프로세스에서 개별적으로 증착된다. 예를 들어, 일부 중간 다공성 (mesoporous) 막들에서, 제 1 프로세스 페이즈에서 탬플릿을 형성하기 위해, 탬플릿-형성 전구체, 용매 및 촉매가 혼합되고 스핀-코트 방법 또는 프린트-온 방법에 의해 도포되고, 이어서 폴리머 매트릭스 내로의 초임계 주입과 같이, 제 2 프로세스 단계에서 형성된 탬플릿으로 실리카-형성 전구체가 도입된다. 응용에 따라, 전구체막의 두께는 일부 예들에서 10 ㎚ 내지 3 ㎛의 범위일 수도 있다.
일반적으로, 포로겐은 유전체 매트릭스 내에 보이드 영역들을 규정하는 임의의 제거가능한 재료이다. 이는 종종 바람직하게 제거되지 않을 수도 있지만, 전구체막으로부터 제거될 수 있는, 구조체 형성기 백본 상에 작은 유기 말단기들을 포함하지 않는다.
정렬된 다공성 또는 중간 다공성 유전체 매트릭스의 경우, 포로겐은 "탬플릿"으로서 자주 지칭된다. 많은 경우들에서, 포로겐은 유기 재료이거나 유기 재료를 포함한다.
일부 경우들에서 포로겐은 전구체 막 전체에 걸쳐 랜덤하게 분포되고 다른 경우들에서 막 전체에 걸쳐 반복하는 구조로 정렬된다. 예를 들어, 일 타입의 정렬된 포로겐은 별개의 상들로 분리하는 화학적으로 구별된 컴포넌트들 (예를 들어, PEO(polyethylene oxide) 및 PPO (polypropylene oxide)) 을 갖는 블록 코폴리머이다. 본 명세서의 논의는 일반적으로 포로겐 및 포로겐 재료들을 참조하고, 달리 명시되지 않는 한, 정렬되거나 정렬되지 않은, 유기 또는 무기의 임의의 타입의 포로겐을 포함하도록 의도된다.
빈번하게, 포로겐은 하이드로카본이다. 적합할 수도 있는 (포로겐 분자들의 타입으로 리스트된) 전구체 막들의 비-종합적 리스트가 이어진다. "저온 포로겐들"은 약 200 ℃ 미만에서 증착되고 "고온 포로겐들"은 약 200 ℃ 이상에서 증착된다.
일 부류의 포로겐들은 ATRP들 (alpha-terpinenes) 과 같은 다관능 순환 비방향족 화합물들이다. 적합한 ATRP 유도체들은, 예를 들어, ATRP 자체, 치환된 ATRP들, 및 ATRP 핵을 함유하는 멀티-링 화합물들을 포함한다. 다른 화합물들은 -CH=CH2, -CH=CH-, -C≡CH, -C≡C-, -C=O, -OCH3와 같은 관능기들을 포함한다. 이들 화합물들 중 하나의 예는 TMCP (1,2,3,4-tetramethyl-1,3-cyclopentadiene) (C9H14) 이다. ENB (5-ethylidene-2-norbornene) 와 같은 3차원 멀티-링 화합물들이 또한 적합하다. 사용될 수 있는 또다른 ATRP 화합물은 D-리모넨이다.
일부 경우들에서, 포로겐 및 구조체 형성기는 동일한 화합물 내에 있다. 즉, 포로겐은 포로겐들로서 기능하는 모이어티들에 공유 결합된 구조체 형성기들로서 기능하는 모이어티들을 포함하는 화합물 내의 제거가능한 모이어티이다. 명목상, 포로겐 모이어티는 발생되는 유전체 막에 기공들을 남길 큰 벌크 유기 치환기이다. 이러한 종의 예들은 디-tert-부틸실란, 페닐디메틸실란, 및 BMDS (5-(bicycloheptenyl)methyldimethoxysilane) 및 BTS (5-(bicycloheptenyl) triethoxysilane) (SiCl3O3H24) 와 같은 알콕시실란들과 같은 유기 실란들이다. 이들 화합물들은 예를 들어, CVD 방법 또는 스핀 온 방법을 사용하여 증착될 수도 있다.
나타낸 바와 같이, 구조체 형성기는 다공성 로우-k 막을 발생시키기 위한 백본으로서 기능한다. 많은 상이한 화학적 조성들이 구조체 형성기로서 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 조성은 실리콘 및 산소를 포함한다. 때때로 탄소 및/또는 다른 원소들 및 심지어 금속들을 포함한다. 상대적으로 두꺼운 전구체층들에 대해, UV 복사에 불투명하지 않은 구조체 형성기들을 사용하는 것이 때때로 바람직할 것이다.
구조체 형성기들을 위한 전구체들의 예들은 실란들, 알킬 실란들 (예를 들어, 트리메틸실란 및 테트라메틸실란), 알콕시실란들 (예를 들어, 메틸트리에톡시실란 (MTEOS), 메틸트리메톡시실란 (MTMOS), 디에톡시메틸실란 (DEMS), 메틸디메톡시실란 (MDMOS), 메틸디에톡시 실란 (MDEOS), 트리메틸메톡시실란 (TMMOS) 및 디메틸디메톡시실란 (DMDMOS)), 선형 실록산들 및 순환적 실록산들 (예를 들어 디에틸메틸실록산 (DEMS), 옥타메틸사이클로테트라실록산 (OMCTS), 테트라메틸사이클로세트라실록산 (TMCTS)) 을 포함한다. 실란의 일 예는 상기 기술된 디-tert-부틸실란이라는 것을 주의한다.
전구체 막 (따라서 유전체층을 발생시킴) 의 두께는 최후의 응용에 따른다. 층간 유전체 또는 패키징 응용에 대해, 두께는 100 Å으로부터 약 2 내지 3 ㎛까지의 범위일 수도 있다. 일부 경우들에서, 추가의 두께는 후속하는 평탄화 단계를 수용하도록 어느 정도 양의 희생적 유전체를 제공한다. 보다 얇은 전구체 막들은 점점 더 보다 작은 기술 노드들과 함께 점점 더 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 대부분의 프로세스들은 약 200 ㎚ 미만, 또는 약 150 ㎚ 미만의 박막들과 함께 유리하게 사용될 수도 있다. 일부 이러한 경우들의 막들에서, 적어도 약 50 ㎚의 두께를 가질 수도 있다. 이론 또는 동작 메커니즘에 메이지 않고, 특정한 개시된 실시예들은 포로겐 제거를 구동하기 위해 사용된 반응성 자외선 열 프로세스의 확산-기반 특성으로 인해, 이 두 께 범위 내의 막들에 특히 유용하다고 믿어진다. 그에 반해, 개시된 방법들은 보다 두꺼운 막들에 대해 수행되기 때문에, 확산 기반 프로세스는 막을 완전히 침투하지 못할 수도 있고, 막은 다층 효과들 (multi-layer effect) 을 나타낼 수도 있다.
유전체막의 공극률 (porosity) 은 일관될 수도 있고, 유전체 매트릭스로부터 포로겐의 제거에 의해 도입된 기공들 및/또는 유전체 매트릭스에 내재된 기공들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 탄소 도핑된 산화물 (CDO) 매트릭스는 포로겐 제거 후에 CDO 매트릭스 내에 남아 있는 메틸기 또는 다른 유기기의 통합으로 인해 공극률을 가질 수도 있다. 다공성 유전체막은 중간공극률 및/또는 미소공극률을 포함할 수도 있다. 중간공극률은 대체로 2 ㎚ 내지 50 ㎚의 기공 크기들을 참조하고 미소공극률은 2 ㎚ 미만의 기공 크기들을 참조한다. 일관된 공극률을 갖는 유전체들에서, 적어도 일부의 연결된 기공들의 크기는 Å 내지 ㎚에 근사한 크기들을 갖고, 수 ㎚ 내지 수십 ㎚에 근사한 크기들을 갖는 중간기공들에 연결된 미소기공들과의 연속체일 수도 있다.
상기에 주지된 바와 같이, 전구체는 포로겐 및 유기-산화 실리콘 매트릭스에 직접 결합된 유기기들 양자를 포함할 수도 있다. 많은 경우들에서, 포로겐의 제거는 유기기들을 제거하지 않는 동안 바람직하다. 이는 제거되지 않은, 비-포로겐 유기 말단기들이 본질적으로 공극률을 증가시키도록 도입되기 때문이다. 일부 구현예들에서, 예를 들어, 미소공극률은 산화 실리콘 매트릭스 내의 유기 말단기들에 의해 ULK (ultra low-k) 유전체 내로 통합될 수도 있고 중간공극률은 포로겐의 제거에 의해 ULK 유전체 내로 통합될 수도 있다.
포로겐 제거 방법들은 다양한 결함들을 겪는다. ULK 박막들을 위한 현재 경화 기술은 자외선 (UV) 광의 적용 및 상승된 온도에 의존한다. 이 열 UV 프로세스의 목적은 기계적 특성들을 상승시키기 위해 박막의 보다 낮은 효율성의 유전 상수로 포로겐을 제거할뿐만 아니라 ULK 박막의 매트릭스를 교차결합하는 것 둘 다이다. 그러나, UV 광의 적용은 동시에 포로겐을 제거하고 실리콘-유기 매트릭스를 교차결합하기 때문에, 경화된 막의 획득가능한 최종 특성들에 제한이 있다. 과도한 교차결합은 선 집적의 말단에서 증가된 전기 누설 및 저하된 TDDB (time-dependent-dielectric-breakdown) 로 유도하는 유전 상수의 증가뿐만 아니라 ULK 박막 내부에 포로겐의 트랩 (trap) 을 유도할 수 있다. 또한, 플라즈마 노출을 포함하는 다양한 방법들은 실리콘-유기 매트릭스의 백본 상에서 매우 많은 유기기들을 제거함으로써 유전체 재료에 대미지를 주기 쉽다. 이와 같이, 유전체막 내의 포로겐들을 제거하는 개선된 방법이 목표된다.
B. 자외선 프로세싱 동안 반응물질들의 사용
대부분의 자외선-기반 포로겐 제거 프로세스들은 불활성 분위기들 (예를 들어, 헬륨, 아르곤, 질소, 등) 갖는 반응 챔버들 내에서 수행된다. 불활성 가스의 목적은 챔버 내에서 열 전달을 촉진하는 것이다. 불활성 가스는 어떠한 화학 반응들에도 관여하지 않는다. 그러나, 특정한 자외선 열 프로세스들은 반응성 분위기에서 수행되는 것으로부터 유리할 수도 있다. 이전의 방법들은 특정한 자외선 열 프로세스들에서 산소 (O2) 와 같은 광-활성 산화제들 및/또는 암모니아 (NH3) 와 같은 환원제들의 사용이 탐구되었다. 그러나, 이들 반응성 프로세스들은 로우-k 재료들을 형성하는 맥락에서 사용될 때, 제어하기 매우 어렵고 매우 공격적이며, 과도한 반응 레이트들 및 로우-k 매트릭스로부터 유기기들의 상당한 손실을 유도하는 것으로 증명되었다. 매트릭스에서의 유기기들의 상당한 손실은 처리된 재료의 유전 상수의 극적이고 허용불가능한 증가를 발생한다.
도 1은 2개의 상이한 반응물질들이 사용될 때 UV 열 경화 동안 막의 평균 수축을 도시하는 특정한 실험 결과들의 그래프를 나타낸다. 수축은 경화 프로세스의 결과이고 경우 각각에 대해 설정된 시간 기간에 걸쳐 발생하여, 막이 경화되는 레이트에 대한 정보를 제공한다. 보다 큰 수축 값들은 보다 빠른 경화 프로세스들에 관련된다. 한 경우에서 산소가 반응 챔버 내로 흐르고, 다른 경우에서 이산화탄소가 반응 챔버 내로 흐른다. 두 경우들에서 반응물질은 불활성 캐리어 가스 내에 제공된다. 반응물질들은 기판이 반응 챔버 내의 자외선 복사에 노출되는 동안 도입된다. 산소가 반응 챔버 내로 도입될 때, 매우 작은 플로우들 (예를 들어, 45,000 sccm의 총 플로우에서 10 sccm O2) 조차도 상당한 수축 증가를 발생시킨다. 이는 챔버 내의 매우 작은 양의 분자 산소의 존재가 경화 레이트 (즉, 탄소/포로겐이 막으로부터 제거되는 레이트) 를 상당히 증가시킨다는 것을 의미한다.
이러한 경화 레이트에서의 매우 높은 선택도는 바람직하지 않다. 과도한 양의 탄소를 제거하지 않고 포로겐 제거 및 교차결합을 가능하게 하는 효과적인 레벨로 경화 레이트를 유지하기 위해, 분자 산소의 양은 매우 낮은 레벨 (예를 들어, 일부 경우들에서 O2의 ppm에 근사한, sccm으로 측정될 때, 총 플로우의 약 0.05 ％ 미만) 로 유지되어야 한다. 즉, 산소의 플로우 레이트와 총 플로우 레이트 사이에 몇 자리 수의 차가 있을 수 있다. 이러한 큰 플로우 레이트 차는 다양한 실제적 문제들을 제공한다. 예를 들어, 혼합 제한들로 인해, 산소의 농도가 매우 낮을 때 반응 챔버 내의 산소의 균일한 농도를 달성하는 것이 어렵다. 또한, 산소 농도/분압의 매우 작은 차조차도 경화 레이트에서 큰 차를 발생시키기 때문에 프로세스 구성들 간의 균일성을 유지하는 것은 어렵다. 경화 레이트의 차는 상이한 구성들 내에서 프로세싱된 기판들 간에 막 특성들에서 상당한 차를 유도할 수 있다.
이론이나 동작의 메커니즘에 메이지 않고, 로우-k 유전체 재료들의 자외선 열 프로세싱의 맥락에서 산소의 고 반응성은 오존의 형성과 관련된다고 믿어진다. 분자 산소가 자외선 복사에 노출될 때, 산소 분자들 (O2) 의 일부는 개별 산소 원자들 (즉, 원자 산소 라디칼들, O*) 로 분할된다. 이어서 원자 산소는 오존 분자 (O3) 를 형성하기 위해 또다른 산소 분자 (O2) 와 결합한다. 오존 분자들은 매우 반응성이고, 포로겐들 및 유기 산화 실리콘 매트릭스에 직접 결합된 유기기들 모두를 제거하도록 작용한다.
도 1로 돌아가면, 평균 수축 (및 따라서 반응/경화 레이트) 은 이산화탄소가 반응물질로서 사용될 때 (이산화탄소는 불활성 캐리어 가스와 함께 전달됨) 훨씬 보다 안정하다. 특히, 도 1의 x-축은 로그이다. 따라서, 도 1은 수축 및 반응 레이트가 산소의 농도에 매우 민감하고, 10 sccm O2의 도입 조차 상당한 수축, 따라서 제어불가능하게 높은 반응 레이트를 발생시킨다는 것을 보여준다. 그에 반해, 막이 이산화탄소 분위기 하에서 처리된 막은 이산화탄소가 사용되지 않는 경우와 비교하여 증가된 수축 및 반응 레이트를 보이지만 (예를 들어, y-축 상의 데이터 지점들), 이러한 증가는 구성 내에서 양호한 혼합 및 구성들 간의 양호한 균일성을 촉진하기에 충분히 높은 플로우 레이트들을 포함하는, 훨씬 보다 넓은 범위의 플로우 레이트에 걸쳐 알 수 있다. 즉, UV 노출 챔버 내의 이산화탄소의 존재는 반응 레이트의 증가 (즉, 처리량 증가) 에 유리하고, 분자 산소의 존재로부터 실현되는 반응 레이트 이점과 비교하여, 이점은 훨씬 보다 제어가능하고, 안정하고, 반복가능한 방식으로 구현될 수 있다.
이산화탄소가 특정한 파장들의 자외선 복사에 노출될 때, 이산화탄소 분자들의 일부는 광해리된 일산화탄소 분자들 (CO) 및 원자 산소 라디칼들 (O*) 일 수도 있다.
CO2 + 광자 -> CO + O*
일산화탄소 분자는 매우 안정하고 일반적으로 더이상 분해되지 않는다. 일산화탄소의 광해리는 매우 높은 에너지/낮은 파장들에서 (예를 들어, 약 100 ㎚ 이하에서) 발생한다. 다양한 실시예들에 따라, 본 명세서에 개시된 자외선 열 프로세싱 방법들에 사용된 자외선 복사 소스들은 이러한 레벨에서 상당한 양의 복사를 방출하지 않거나 이러한 복사는 기판에 도달하기 전에 필터링된다. 따라서, 일산화탄소는 안정하게 남아 있을 것으로 기대된다. 그러나, 원자 산소 라디컬은 훨씬 보다 반응성이다. 이산화탄소의 광해리에 의해 생성된 원자 산소 라디칼들은 매트릭스를 산화시키기 위해 (예를 들어, 매트릭스로부터 탄소를 제거함으로써) 막과 직접적으로 반응할 수도 있다. 매트릭스의 산화는 댕글링 실리콘 본드들을 형성할 수도 있고, 이는 결국 다른 산소 라디칼 또는 실라놀기 (Si-OH) 와 반응할 수도 있다. 이어서 UV-구동 응결 반응이 매트릭스를 교차결합하도록 발생할 수도 있다. 이러한 반응에 사용된 광자의 파장은 약 300 ㎚미만일 수도 있다. 교차결합 반응은 다음과 같이 발생할 수도 있다:
Si-OH + Si-OH + 광자 -> Si-O-Si + H2O
부가적으로, 원자 산소는 적은 양의 분자 산소를 형성하도록 다른 원자 산소와 반응할 수도 있다. 원자 산소는 또한 오존을 형성하도록 이러한 분자 산소와 반응할 수도 있다. 그러나, 이러한 오존 형성은, 적어도, 상대적으로 낮은 이산화탄소의 해리 레이트 및 발생된 낮은 레이트의 원자 산소 및 분자 산소의 형성으로 인해, 매우 작은 레벨들로 일어날 가능성이 있다. 또한, 임의의 형성된 오존은 UV 복사의 존재로 인해 분자 산소 및 원자 산소로 다시 광해리될 가능성이 있다.
특정한 이론에 메이지 않고, 이산화탄소 (및 다른 약산화제들) 가 제어가능하고 반복가능하게 반응 레이트들을 증가시키도록 사용될 수도 있다는 이유들 중 하나는 작은 백분율의 이산화탄소만이 UV 복사에 노출시 광해리된다는 것이라고 믿어진다. 낮은 레이트의 광해리는 관련 파장들의 상대적으로 적은 양의 UV 복사가 반응 챔버 내의 가스에 도달하는 장치를 사용함으로써 촉진될 수도 있다. 상대적으로 적은 양의 UV 복사는 관련 파장들에서 상대적으로 작은 복사를 출력하는 복사 소스를 사용함으로써, 및/또는 관련 파장들에서 복사량을 제어하기 위해 필터를 사용함으로써 달성될 수도 있다. 온도에 따라, 이산화탄소는 약 200 ㎚와 근사한 파장들을 갖는 UV 복사를 흡수한다.
도 2a는 약 190 내지 220 ㎚의 범위에서 다양한 연구자들에 의해 관찰된 이산화탄소의 흡수 시작을 예시하는 추세선을 제공한다. 이 추세선은 D. Ityaksov, 등의 "Deep-UV absorption and Rayleigh scattering of carbon dioxide", Chemical Physical Letters, 462, 31-34 (2008) 에 제공된 데이터에 기초하여 생성되었다. 도 2b는 약 195 내지 215 ㎚ 범위의 오존의 흡수 단면도를 예시하는 추세선을 제공한다. 이 추세선은 J. Malicet, 등의 "Ozone UV Spectroscopy. II. Absorption cross-sections and temperature dependence", Journal of Atmopheric Chemistry, 21, 263-273 (1995) 에 제공된 데이터에 기초하여 생성되었다. 도 3은 다양한 온도들에서 이산화탄소의 흡수 단면적을 예시하는 추세선들을 제공한다. 이들 추세선들은 O. Venot, 등의 "High-temperature measurements of VUV-absorption cross sections of CO2 and their application to exoplanets", Astronomy & Astrophysics, 551, A131 (2013) 에 제공된 데이터에 기초하여 생성되었다. 도 3은 CO2에서 UV 복사의 흡수가 강하게 온도 의존적이라는 것을 나타낸다. 일반적으로, 큰 흡수 단면적이 보다 클 수록, 분자를 광여기 (및 광해리) 하는 것이 보다 쉽다.
도 2a 및 도 3은 함께, 온도에 따라, 이산화탄소가 약 230 ㎚ 이하, 예를 들어 약 220 ㎚ 이하, 약 210 ㎚ 이하, 또는 약 200 ㎚ 이하의 범위의 파장들을 갖는 UV 복사를 흡수한다는 것을 보여준다. 이와 같이, 개시된 실시예들을 수행하기 위한 UV 복사 소스는 언급된 파장들을 포함하는 복사를 방출할 수도 있다. 이들 또는 다른 경우들에서, UV 복사 소스는 약 180 ㎚보다 큰, 예를 들어 약 185 ㎚보다 큰, 또는 약 190 ㎚보다 큰 파장들을 방출할 수도 있다. 도 2a 및 도 3은 또한 (y-축 상의 낮은 값들에 기초하여) 적절한 파장들의 복사가 제공되어도, 특정한 이산화탄소 분자를 광해리할 가능성은 상대적으로 낮다는 것을 암시한다. 즉, 광해리하는 이산화탄소 분자들의 비율은 매우 낮다. 이 낮은 레이트의 광해리는 반응 챔버 내의 원자 산소의 농도를 낮게 유지하는 것을 보장하는 것을 돕는다. 낮은 농도의 원자 산소는, 분자 산소 형성 레이트 또한 낮고, 오존 형성 레이트는 매우 낮거나 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 이와 같이, 원자 산소는, 제어가능하게 막 매트릭스를 산화하고 포로겐들 및 제어된 교차결합의 제거를 촉진하는 것을 도울 수 있도록 상대적으로 적은 (그러나 재생가능하고 균일하게 혼합가능한) 양으로 반응 챔버 내에 존재한다.
그에 반해, 도 2b는 오존의 흡수 단면적을 제공한다. 이들 파장들에서/부근에서 이산화탄소와 오존 간의 흡수에 커다란 차이가 있다. 오존은 실질적으로 보다 많은 광자들을 흡수하고, 따라서 실질적으로 보다 큰 레이트로 해리한다. 예를 들어, 주어진 파장/UV 소스에 대해, 이산화탄소의 흡수 단면적은 오존의 흡수 단면적보다 약 5자리 작다. 이는 오존이 반응 챔버에 제공된다면, 이산화탄소 (동일한 UV 조건들로의 노출을 가정) 보다 훨씬 보다 높은 레이트로 광해리 될 것이라는 것을 암시한다. 수은 램프를 사용하는 정상 동작 조건들을 가정하는 개략적인 추정치로서, 이산화탄소 내 광자 흡수율은, 동일한 조건들이 약 20 광자들/초와 근사한 오존 내 광자 흡수율을 생성하는 동안, 약 5×10-7 광자들/초와 근사할 수도 있다. 이들 추정치들은 파장의 함수로서 광해리에 대한 단면적 및 복사의 평균 강도를 수반하는 계산들에 기초한다. 이들 흡수율들은 개략적인 추정치들이고, 이들 흡수율들 간의 차는 실제 값들보다 보다 중요하다. 흡수율 차는 오존이 이산화탄소보다 훨씬 보다 큰 정도로, 훨씬 보다 신속하게 해리할 것이라는 것을 암시한다. 이러한 신속하고 광범위한 광해리는 반응성 UV 프로세스를 제어가능하지 않게 할 것이다.
분자 산소 (O2) 에 대한 흡수 단면적은 이산화탄소의 흡수 단면적과 오존의 흡수 단면적 사이에 있고, 흡수 값들은 이산화탄소의 흡수 값보다 오존의 흡수 값에 보다 가깝다. 따라서, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 반응 챔버에 제공된 산소는 동일한 UV 조건들 하에서 이산화탄소보다 실질적으로 높은 레이트로 광해리한다.
다양한 실시예들에서, UV 복사 소스는 램프의 청정도를 유지하기 위해 투명 윈도우 뒤에 제공된다. 윈도우는 특정한 파장들, 예를 들어 약 190 ㎚ 미만, 또는 약 185 ㎚ 미만, 또는 약 180 ㎚미만의 파장들을 필터링하도록 작용할 수도 있다. 이들 파장들에 근접한 복사에 대해 롤-오프 (roll-off) 가 있을 수도 있다. 당업자들이 UV 열 프로세싱을 위한 반응 분위기로서 이산화탄소를 회피하는 한가지 이유는 이산화탄소의 광해리 레이트는 어떠한 프로세싱 이점들도 발생하지 않도록 허용불가능하게 낮을 것이라고 믿기 때문이다. 광해리 레이트는, (1) 로우-k 유전체들의 UV 열 프로세싱에 사용된 대부분의 UV 복사 소스들은 보다 낮은 에너지, 보다 높은 파장들에서 대부분의 복사를 방출하고, 관련 파장들 (예를 들어, 약 200 ㎚에 근사한) 에서 적은 양의 광자들만을 방출하기 때문에, 그리고 (2) 윈도우는 관련 파장들에서 많은 복사를 차단하는 것으로 생각되기 때문에 매우 낮을 것이라고 생각된다. 제 1 지점에 대하여, 관련 파장들에서 상당한 복사를 방출하는 상이한 UV 복사 소스를 사용하는 것은 사소하지 않다. 광원들 및 프로세스들은 특정한 재료들을 프로세스하고 특정한 결과들을 달성하기 위해 최적화된다. 이와 같이, 당업자는 보다 낮은 파장들을 방출하는 상이한 UV 복사 소스로 스위칭하는 것은 상이한 재료들에 대한 다양한 프로세싱 조건들을 재최적화하기 위해 상당한 프로세스를 수반하기 때문에, 보다 낮은 파장들을 방출하는 상이한 UV 복사 소스로 스위칭하는 것을 선택하지 않을 것이다. 또한, 상이한 UV 복사 소스의 사용은 현재 프로세스들에서 사용된 특정한 재료들이 적합하지 않게 할 수도 있다. 제 2 지점에 대하여, 이러한 믿음은 상온에서, 이산화탄소가 흡수하는 파장들의 범위가 윈도우가 흡수하는 파장들의 범위와 상당히 오버랩한다 (즉, 윈도우는, UV 복사가 이산화탄소에 도달하고 광해리하기 전에 많거나 모든 관련 UV 복사를 흡수한다고 생각된다) 는 고려 사항에 특히 관련된다.
도 3에 예시된 UV 흡수의 온도 의존성은 일부 실시예들에서 경화 프로세스에 유리한 효과들을 갖도록 활용될 수도 있다. 본 명세서에 개시된 UV 열 프로세스들에서, 기판은 가열된 페데스탈 상에 배치되고 상승된 온도로 가열되는 동안 UV 복사에 노출될 수도 있다. 페데스탈은 약 380 내지 420 ℃ 일부 경우들에서, 예를 들어 약 400 ℃의 온도로 유지될 수도 있다. UV 복사 소스는 기판 위 또는, 유리 또는 다른 투명 윈도우 뒤에 제공될 수도 있다. 윈도우는 기판에 비교하여 적어도 약 150 ℃의 온도 차를 갖고, 기판보다 상당히 보다 낮은 온도, 예를 들어 약 200 ℃ 이하일 수도 있다. 이 온도 차로 인해, 이산화탄소는 (온도가 상대적으로 보다 낮은) 반응 챔버의 다른 부분들과 비교하여, (온도가 상승된) 기판에 인접하여 바람직하게 광해리할 수도 있다. 이 바람직한 광해리의 한 결과는 원자 산소 라디칼들이 포로겐들을 제거하기 위해 요구되는, 기판 근방에 바람직하게 형성되는 것이다.
UV 처리에 사용된 반응 챔버 내의 이산화탄소의 존재는 다른 이점들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 이산화탄소는 그렇지 않으면 기판 상의 막에 대미지를 줄 수도 있는 고 에너지, 저 파장 광자들을 흡수할 (및 그에 따라 필터링을 도울) 수도 있다. 이산화탄소는 상당한 양으로 존재할 수도 있기 때문에, 이러한 필터링은 중요할 수도 있다. 이 필터링은 경도 (hardness) 와 같은 특정한 바람직한 막 특성들을 촉진하는 것을 도울 수도 있다. 한가지 가능한 설명은 이산화탄소에 의해 필터링된 고 에너지/저 파장 광자들은 그렇치 않으면 매트릭스의 백본으로부터 작은 탄소기들을 제거함으로써 매트릭스에 대미지를 유발하고, 이는 경도에 악영향을 줄 수도 있다는 것이다. 그에 반해, 반응 챔버 내 산소의 존재는, 산소는 필터링이 효과적으로 발생할 수 없는 낮은 농도들로 존재하기 때문에, 적어도 로우-k 재료들을 프로세싱하는 맥락에서, 어떠한 유사한 필터링 효과도 갖지 않는다.
이산화탄소 (및/또는 다른 약산화제들) 의 사용은 또한 특정한 다른 막 특성들에 영향을 줄 수도 있다. 로우-k 재료들에 적용된 임의의 프로세싱 방법들이 재료의 유전 상수의 허용불가능한 증가를 발생시키지 않는다는 것이 중요하다. 포로겐 제거의 맥락에서, 유전 상수는, 너무 많은 탄소가 막으로부터 제거되면, 특히 (포로겐 내에 존재하는 탄소와 반대로) 탄소가 유기 산화 실리콘 매트릭스에 직접 결합된 유기기들로부터 제거되면, 허용불가능하게 상승할 수 있다. 이와 같이, 경화 분위기 내로 산화 종을 도입할 때, 향상된 탄소 제거 레이트는 제어불가능한 방식으로 너무 많은 탄소를 제거할 수 있어, 막의 유전 상수를 유해하게 상승시킬 위험이 있다.
도 4는 불활성 캐리어 가스 내 이산화탄소의 존재 시 UV 복사에 노출된 다양한 로우-k 막들의 유전 상수와 관련된 데이터를 제공한다. 상이한 데이터 지점들은 이산화탄소의 가변하는 플로우 레이트들에 노출된 기판들과 관련된다. 막들의 유전 상수는 이산화탄소 플로우 레이트들의 범위에 걸쳐 상대적으로 안정하게 유지된다. 이는 막들의 유전 상수가 반응 챔버 내에 존재하는 이산화탄소의 양에 지나치게 민감하지 않다는 것을 암시한다. 즉, 이들 레벨들에 존재하는 이산화탄소는 유기 산화 실리콘 매트릭스에 결합된 유기기들 내의 탄소의 허용불가능하게 높은 제거를 발생시키지 않는다. 도 4의 데이터는 약 45,000 sccm의 (이산화탄소 + 불활성 캐리어 가스) 총 플로우 레이트, 및 약 10 Torr의 총 압력을 사용하여 획득되었다. 따라서, 존재한다면, 가스 내 이산화탄소의 백분율은 약 1 내지 25 ％이고, 이산화탄소의 분압은 약 0.1 내지 2.5 Torr이다.
다양한 실시예들에서, UV 열 프로세싱 챔버로 전달된 프로세스 가스 내 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 백분율 (sccm으로 측정될 때) 은 약 1 내지 30 ％, 예를 들어 약 5 내지 30 ％, 또는 약 10 내지 25 ％일 수도 있다. 이들 또는 다른 경우들에서, 프로세스 가스 내 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 백분율은 적어도 약 1 ％, 예를 들어 적어도 약 5 ％, 적어도 약 10 ％, 또는 적어도 약 20 ％일 수도 있다. 프로세스 가스 내 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 백분율은 또한 약 30 ％ 이하, 예를 들어 약 25 ％ 이하, 또는 약 20 ％ 이하일 수도 있다. 프로세싱 가스의 최적의 조성은 프로세싱될 재료뿐만 아니라, 온도 및 다른 프로세싱 조건들에 따를 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 프로세싱 챔버 내 이산화탄소의 분압은 약 0.1 내지 10 Torr, 예를 들어 약 0.5 내지 5 Torr, 또는 약 1 내지 3 Torr, 또는 약 1 내지 2 Torr일 수도 있다. 이들 또는 다른 실시예들에서, 프로세싱 챔버 내 이산화탄소의 분압은 적어도 약 0.1 Torr, 적어도 약 0.5 Torr, 적어도 약 1 Torr, 또는 적어도 약 2 Torr일 수도 있다. 프로세싱 챔버 내에 존재하는 이산화탄소의 분압은 또한 약 10 Torr 이하, 예를 들어 약 5 Torr 이하, 3 Torr 이하, 또는 2 Torr 이하일 수도 있다. 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 플로우는 기판의 표면적의 제곱 센티미터 당 약 1 내지 50 sccm, 예를 들어 기판의 표면적의 제곱 센티미터 당 약 10 내지 15 sccm일 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 기판의 표면적은 기판의 단일 면의 면적으로 간주된다. 예를 들어, 300 ㎜ 직경 웨이퍼는 약 706 ㎠의 표면적을 갖는다. 언급된 바와 같이, 기판은 UV 복사로의 노출 동안 상승된 온도로 유지될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 기판은 약 380 내지 420 ℃의 온도로 유지되지만, 이는 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
다른 관련 프로세싱 조건들 및 고려사항들은, 각각 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된, 다음의 미국 특허들에서 더 논의된다: 명칭이 "CARBON CONTAINING LOW-K DIELECTRIC CONSTANT RECOVERY USING UV TREATMENT"인 미국 특허 제 8,465,991 호, 명칭이 "MULTI-STATION SEQUENTIAL CURING OF DIELECTRIC FILMS"인 미국 특허 제 8,454,750 호, 및 명칭이 "PROGRESSIVE UV CURE"이고, 2008년 9월 12일 출원된 미국 특허 출원 번호 제 12/210,060 호.
C. 프로세스 흐름
도 5는 특정한 실시예들에 따른 반응성 자외선 열 프로세싱을 사용하여 로우-k 막을 준비하는 방법을 위한 흐름도를 제공한다. 방법은 기판이 반응 챔버 내에 수용되는 동작 501에서 시작한다. 기판은 본 명세서에 기술된 바와 같이 구조적 매트릭스 전체에 걸쳐 분포된 포로겐들을 갖는 유전체 재료의 층을 포함한다. 동작 (502) 에서 기판은 (예를 들어, 가열된 페데스탈/기판 지지부를 통해) 가열되고, 그리고 동작 (503) 에서 기판은 프로세싱 가스의 플로우에 노출된다. 프로세싱 가스는 불활성 캐리어 가스 내에 전달된 약산화제 (예를 들어, 이산화탄소 또는 또다른 약산화제) 를 포함할 수도 있다. 동작 (505) 에서, 기판은 UV 복사에 노출된다. UV 복사는 관련 온도에서 약산화제를 광해리하도록 동작하는 파장 또는 파장들의 범위의 복사를 포함해야 한다. 그러나, UV 복사는 포로겐들의 제거를 위해 최적화될 수도 있고, 이산화탄소의 광해리에 적합한 파장을 갖는 복사의 양은 상대적으로 적을 수도 있다. 예를 들어, UV 복사는, 이산화탄소를 광해리하는 파장들에서 복사의 훨씬 보다 낮은 강도를 갖지만 유전체막 내에 존재하는 특정한 포로겐의 제거에 최적인 파장에서 또는 파장 근처에서 강도 피크를 가질 수도 있다.
광해리도는 상대적으로 적은 분자들의 약산화제가 해리되도록 종종 작다. 약산화제는 기판 상의 유전체 재료로부터 탄소의 제어된 제거를 촉진하는 종으로 해리된다. 약산화제의 존재 시 UV 복사로의 노출 결과로서, 포로겐들은 신속하지만 제어가능한 레이트로 기판 상의 유전체 재료로부터 제거된다. 이 레이트는 불활성 분위기와 조합된 UV 복사를 사용하여 달리 달성될 수 있는 것보다 빠르다. UV 복사는 또한 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 재료 내에서 교차결합을 촉진한다.
동작들 (502, 503, 및 505) 은 시간에서 오버랩할 수도 있고, 다른 순서들로 발생할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 동작들 (502, 503, 및 505) 은 동시에 시작하고, 선택적으로 동일한 지속기간을 갖는다. 가열 동작 (502), 프로세싱 가스 노출 동작 (503) 및 UV 노출 동작 (505) 은 약 10 초 내지 10 분의 지속기간들을 가질 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 유전체막이 처리되는 레이트는 처리 동안 조절된다. 이러한 조절은 다양한 수단을 통해 발생할 수도 있다. 일 구현예에서, 처리 레이트는 복사 소스를 가변시킴으로써 조절된다. 예를 들어, 복사는 턴온 및 턴오프될 수도 있고, 또는 상이한 파장들 또는 파장들의 세트들 사이에서 스위칭할 수도 있다. 복사는 (a) 약산화제들의 광해리를 발생시키는 파장들과 (b) 약산화제의 광해리 또는 복사를 발생시키지 않는 파장들 간을 조절할 수도 있다. (a) 동안의 복사는, 특정한 실시예들에서, 약 185 내지 230 ㎚, 또는 약 190 내지 210 ㎚, 또는 약 190 내지 200 ㎚의 파장들을 포함할 수도 있다. (b) 동안의 복사는, 특정한 실시예들에서, 이들 동일한 범위들의 파장들을 배제할 수도 있다. 복사는 또한 상이한 강도들/전력 레벨들 사이에서 조절될 수도 있다. 또다른 구현예에셔, 처리 레이트는 반응 챔버 내로의 약산화제의 플로우를 가변시킴으로써 조절된다. 더욱 더 또다른 구현예에서, 처리 레이트는 기판이 유지되는 온도를 가변시킴으로써 조절될 수도 있다. 보다 높은 기판 온도들은, 도 3의 데이터에 의해 나타낸 바와 같이, 기판 근방에서 광해리 가능성을 증가시킨다. 이들 조절은 멀티-스테이션 장치에서 개별 스테이션-바이-스테이션으로 수행될 수도 있다. UV 복사 및 기판 온도는, 스테이션 각각이 종종 자신의 UV 복사 소스 및 기판 지지부를 구비하기 때문에 스테이션 각각 (스테이션 각각은 독립적으로 제어됨) 에서 조절하는 것이 특히 쉽다. 프로세싱 가스의 플로우의 개별 스테이션-바이-스테이션 제어는 서로로부터 (예를 들어, 구조, 가스 커튼, 등을 통해) 분리하는 챔버들을 수반할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 기판은 교차결합을 증가시키기 위해 포로겐이 제거된 후 UV 복사에 노출될 수도 있다. 수행된다면, 기판이 노출되는 방출 스펙트럼은 블록 (505) 에서와 동일하거나 상이할 수도 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 기판은 교차결합 동작 동안 이산화탄소에 노출될 수도 있고 노출되지 않을 수도 있다. 이하에 더 논의되는 바와 같이, UV-매개 교차결합 동안 기판이 이산화탄소에 노출되더라도, 이는 상당한 광해리가 발생하지 않는 온도 또는 UV 파장일 수도 있다. 교차결합에 사용된 방출 스펙트럼은 사용된 특정한 타입의 교차결합에 가장 효율적인 파장들을 포함할 수도 있다. 예로서, 약 250 ㎚ 미만의 스펙트럼 선을 포함하는 UV 복사 소스가 일부 실시예들에서 사용될 수도 있다.
II. 장치
본 명세서에 기술된 방법들은 임의의 적합한 장치에 의해 수행될 수도 있다. 적합한 장치는 프로세스 동작들을 달성하기 위한 하드웨어 및 본 발명에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 갖는 시스템 제어기를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 하드웨어는 프로세스 툴에 포함된 하나 이상의 프로세스 스테이션들을 포함할 수도 있다.
UV 처리 장치의 예들은 2012년 3월 20일 허여되고, 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로서 인용된 미국 특허 제 8,137,465 호에 기술된다. 플라즈마 장치는 UV 처리 장치에 부착되거나, 예를 들어, UV 처리 장치로서 공통 이송 모듈에 부착된 로드록에서 구현될 수도 있다.
많은 상이한 타입들의 UV 노출 장치가 채용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 장치는 UV 소스를 포함하는 적어도 하나의 챔버와 함께, 하나 이상의 기판들을 하우징하는 하나 이상의 챔버들을 포함할 것이다. 단일 챔버는 하나 이상의 스테이션들을 가질 수도 있고 일 동작 또는 일부 동작들 또는 모든 동작들을 위해 채용될 수도 잇다. 챔버 각각은 프로세싱을 위해 하나 이상의 기판들을 하우징할 수도 있다. 기판 온도가 제어되는 특정한 동작들을 위해, 장치는 가열될 수도 있거나 냉각될 수도 있거나 양자가 가능할 수도 있는 제어된 온도의 기판 지지부를 포함할 수도 있다. 지지부는 또한 프로세스 모듈 내에서 규정된 기판 위치들을 제공하기 위해 제어가능할 수도 있다. 기판 지지부는 UV 소스에 대해 기판을 회전시키거나 진동시키거나 달리 교반시킬 수도 있다.
도 6은 본 명세서에 기술된 특정한 방법들의 구현예들에 적합한 UV 광원의 구성을 도시한다. 도 6의 예에서, 냉각 미러 반사기는 UV 복사는 프로세싱에 사용가능하도록 허용하면서, 기판 상에 IR 복사의 입사는 약화시킨다. 명확성을 위해, 이 도면은 장치에서 사용가능한 가능한 복수의 프로세싱 스테이션들 중 하나의 스테이션만을 도시한다. 또한, 이 도면은 명확성을 위해 기판의 도시를 생략하고, 플러드-타입 반사기를 도시한다. 도 6에 도시된 원리들은 또한 포커싱된 반사기에 적용될 수도 있다. 또한, UV 장치는 특정한 실시예들에서 냉각 미러들을 포함하지 않을 수도 있다.
페데스탈 (673) 은 프로세싱 챔버 (671) 의 일 스테이션 내로 임베딩된다. 윈도우 (675) 는 UV 램프들 (679 및 689) 로부터 목표된 파장들의 UV 출력들을 사용하여 기판 (여기서는 미도시) 의 복사를 허용하도록 페데스탈 (673) 위에 적절히 위치된다. UV 광원으로 적합한 램프들은, 이로 제한되는 것은 아니지만, 수은 증기 램프 또는 제논 램프를 포함할 수도 있다. 다른 적합한 광원들은 중수소 램프들, 엑시머 램프들 또는 레이저들 (예를 들어, 엑시머 레이저들 및 다양한 레이저들의 튜닝가능한 변형들) 을 포함한다. 두 램프들 (679 및 689) 은 램프들의 출력을 투광 조명 (flood illumination) 이 되게 하는 반사기들 (677 및 687) 을 포함한다. 반사기들 (677 및 687) 자체는 "냉각 미러" 재료들로부터 이루어질 수도 있고, 즉, 반사기들은 또한 IR을 투과하고 UV 복사를 반사시키도록 설계될 수도 있다.
램프들 (679 및 689) 로부터 바로 방사되는 복사뿐만 아니라 반사기들 (677 및 687) 로부터 반사된 복사는 또한 반사기들의 세트 (681) 에 입사한다. 이들 반사기들은 또한 상기 기술된 바와 같이 바람직한 UV 파장들만을 반사시키도록 설계된 냉각 미러들이다. 가시 및 가장 구체적으로 IR을 포함하는 모든 다른 복사는 이 냉각 미러들의 세트에 의해 투과된다. 따라서, 기판은 막 상에 목표된 효과를 유발하는 이들 파장들에 의해서만 복사될 수도 있다. 램프들 (679 및 689) 에 대해 냉각 미러 반사기들 (681) 의 구체적인 각, 거리, 및 배향은 기판에 입사하는 UV 강도를 최대화하기 위해 그리고 조명의 균일성을 최적화하기 위해 최적화될 수도 있다.
챔버 (671) 는 대기압 위의 압력들로 진공을 홀딩하고/하거나 가스들을 포함할 수 있다. 간결성을 위해, 일 챔버 (671) 의 일 스테이션만이 도시된다. 일부 실시예들에서, 챔버 (671) 는 멀티-챔버 장치의 일 챔버이지만, 챔버 (671) 는 대안적으로 단독 단일 챔버 장치의 일부일 수 있다는 것을 주의한다. 어떤 경우에서든, 챔버(들)는 하나의 스테이션보다 하나 이상의 스테이션들을 가질 수도 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, UV 프로세스 모듈들은 하나의 스테이션을 갖는다. 본 발명의 구현에 적합한 장치는 CA, Fremont의 Lam Research, Inc.로부터의 INOVA, Sequel, Vector 및 SOLA 시스템들, 그리고 CA, Santa Clara의 Applied Materials의 Endura, Centura, Producer 및 Nanocure 시스템들의 본 명세서에 기술된 바와 같은 구성들을 포함한다.
도 6의 UV 광원의 구성은 적합한 구성의 예일뿐이라는 것을 주의한다. 일반적으로, 램프(들)는 균일한 UV 복사를 기판에 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 다른 적합한 램프 구성들은 동심원으로 또는 달리 배열된 원형 램프들의 어레이들을 포함할 수 있고, 또는 서로에 대해 90도 내지 180도 각으로 배열된 보다 작은 길이의 램프들이 사용될 수도 있다. 광원(들)은 기판 상의 적절한 위치들에 광을 제공하도록 고정되거나 이동가능할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 일련의 이동가능 렌즈들, 필터들, 및/또는 미러들을 포함하는, 광학계는 상이한 시간들에 상이한 소스들로부터 기판으로 광을 지향시키도록 제어될 수 있다.
UV 광 강도는 광원의 타입에 의해 그리고 광원 또는 광원들의 어레이에 인가된 전력에 의해 직접적으로 제어될 수 있다. 인가된 전력의 강도에 영향을 주는 인자들은, 예를 들어, (예를 들어, 광원들의 어레이의) 광원들의 수 및 광원 타입들 (예를 들어, 램프 타입 또는 레이저 타입) 을 포함한다. 기판 샘플 상의 UV 광 강도를 제어하는 다른 방법들은 기판 샘플에 광의 일부가 도달하는 것을 차단할 수 있는 필터들을 사용하는 것을 포함한다. 광의 방향에 따라, 기판에서 광의 강도는 미러들, 렌즈들, 확산기들 및 필터들과 같은 다양한 광학 컴포넌트들을 사용하여 조절될 수 있다. 개별 소스들의 스펙트럼 분포는 소스들의 선택 (예를 들어, 수은 증기 램프 대 제논 램프 대 중수소 램프 대 엑시머 레이저, 등) 뿐만 아니라 스펙트럼 분포에 맞춘 필터들의 사용에 의해 제어될 수 있다. 부가적으로, 일부 램프들의 스펙트럼 분포들은 철, 갈륨, 등과 같은 특정한 도펀트들로 램프 내의 가스 혼합물들을 도핑함으로써 튜닝될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 광대역 UV 소스들을 사용하는 본 발명의 특정한 실시예들에 사용하기 위한 장치의 일 실시예를 도시한다. 챔버 (701) 는 복수의 경화 스테이션들 (703, 705, 707 및 709) 을 포함하고, 스테이션들 각각은 기판을 수용한다. 스테이션 (703) 은 이송 핀들 (719) 을 포함한다. 도 7b는 스테이션들 (703 및 705) 페데스탈들 (723 및 725) 위에 위치된 기판들 (713 및 715) 을 도시하는 챔버의 측면도이다. 기판들과 페데스탈들 사이에 갭들 (704) 이 있다. 기판은 핀과 같은 부착부에 의해 페데스탈 위에 지지되거나 가스 상에 플로팅 (float) 할 수도 있다. 파라볼릭 또는 평면형 냉각 미러들 (753 및 755) 은 광대역 UV 소스 세트들 (733 및 735) 위에 위치된다. 램프 세트들 (733 및 735) 로부터의 UV 광은 윈도우들 (743 및 745) 을 통과한다. 이어서 기판들 (713 및 715) 은 복사에 노출된다. 대안적인 실시예들에서, 기판은 페데스탈들 (723 및 725) 에 의해 지지될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 램프들은 냉각 미러들을 구비하거나 구비하지 않을 수도 있다. 페데스탈과 완전히 콘택트하게 함으로써, 기판 온도는 전도성 열 전달을 위해 충분한 압력, 통상적으로 20 내지 760 Torr, 그러나 바람직하게 100 내지 600 Torr에서, 헬륨 또는 헬륨과 아르곤의 혼합물과 같은 전도성 가스의 사용에 의해 유지될 수도 있다.
동작시, 기판은 제 1 UV 경화 동작이 수행되는 스테이션 (703) 에서 챔버로 들어간다. 이어서 UV 경화 동작들이 다양한 실시예들에서 동일한 스테이션 또는 상이한 스테이션에서 수행될 수도 있다. 단계화된 UV 경화는 경화 프로세스 동안 발생하는 상이한 프로세스들 (예를 들어, 포로겐 제거 및 교차결합) 을 최적화하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 경화의 제 1 단계는 포로겐 제거를 촉진하도록 최적화될 수도 있고 경화의 제 2 단계는 교차결합을 촉진하도록 최적화될 수도 있다. 일반적으로, 보다 긴 파장들은 포로겐 제거를 구동하도록 의도되고 보다 짧은 파장들은 교차결합을 구동하도록 의도된다. 단계화된 경화가 일부 실시예들에서 유리하지만, 항상 사용되지는 않는다. 특정한 경우들에서, UV 경화 동작은 기판에 인가된 파장들 및/또는 강도/UV 전력을 변화시키지 않고 완료된다.
도 7a 및 도 7b의 실시예들로 돌아가서, 스테이션 (703) 에서 페데스탈 온도는 스테이션 (703) 위의 UV 램프들을 제 1 강도, 예를 들어, 100 ％ 최대 강도, 및 제 1 파장 범위, 예를 들어, 약 185 내지 800 ㎚로 설정하면서 제 1 온도, 예를 들어 400 ℃로 설정된다. 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 플로우는 챔버 내로 흐르고 스테이션 (703) 에서 기판과 상호작용한다. 이산화탄소가 포로겐 제거를 촉진하도록 반응 챔버 내에 존재하면, 제 1 파장 범위는 이산화탄소를 광해리하기 위해 상대적으로 낮은 파장들 (예를 들어, 약 185 내지 230 ㎚의 파장들) 을 포함할 수도 있다. 제 1 파장 범위는 또한 최적화된 포로겐 제거에 대해 보다 높은 파장들 (예를 들어, 일부 경우들에서 약 305 내지 800 ㎚) 을 포함할 수도 있다. 포로겐 제거를 위한 최적읜 파장 또는 파장들의 범위는 포로겐의 아이덴티티에 따른다. 제 1 파장 범위는 언급된 범위들 내에서 연속적이거나 불연속적일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 파장 범위는, 이산화탄소를 광해리하는 파장들의 범위 (광해리된 이산화탄소 절편들을 통해 포로겐들을 간접적으로 제거하는 이산화탄소를 광해리하기 위한 파장들) 의 훨씬 보다 작은 강도의 복사를 사용하여, 특정한 포로겐의 직접 제거를 위해 최적화된 파장 또는 파장들의 범위에 대응하는 강도 피크를 가질 수도 있다.
파장 범위에서의 흡수가 감소되도록 충분한 시간 동안 스테이션 (703) 에서 경화 후, 기판은 동일한 파장 범위에서 또는 (특정한 실시예들에서) 보다 짧은 파장 범위에서의 추가 경화를 위해 스테이션 (705) 으로 이송된다. 이 파장들의 제 2 범위는 매트릭스를 교차결합하기 위해 최적화될 수도 있다. 일부 경우들에서 파장들의 제 2 범위는 약 185 내지 800 ㎚, 약 295 내지 800 ㎚이다. 일부 경우들에서 파장들의 제 2 범위는 약 250 ㎚ (예를 들어, 250 ㎚ 이상의 파장들을 포함하거나 배제하는) 미만의 파장들을 포함한다. 이들 또는 다른 경우들에서, 파장들의 제 2 범위는 본 명세서에서 더 논의된 바와 같이, 관련 온도에서 이산화탄소를 광해리하는 파장들을 배제할 수도 있다. 스테이션 (705) 에서 페데스탈 온도는 제 1 스테이션과 동일하거나 동일하지 않을 수도 있는 제 2 온도로 설정되고, UV 강도는 제 2 강도, 예를 들어 90 ％ 강도로 설정된다. 이산화탄소 또는 다른 약산화제의 플로우는 스테이션 (705) 에서 기판과 상호작용하거나 상호작용하지 않을 수도 있다. 스테이션들 (707 및 709) 은 UV 경화를 위해 사용될 수도 있고, 스테이션들 (703 및 705) 과 동일하거나 상이한 범위의 파장들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 기판은 기판이 다양한 스테이션들을 통과하기 때문에 감소하는 파장들에서 강도 피크들을 갖는 UV 복사에 노출된다.
넓은 스펙트럼의 복사를 생성하는 광대역 UV 소스를 사용하는 동안 상이한 파장들 또는 파장들 범위에서 기판에 조사하기 (irradiate) 위해, 광학 컴포넌트들은 기판에 도달하는 넓은 스펙트럼의 일부를 조절하기 위해 복사 소스에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 반사기들, 필터들, 또는 반사기들과 필터들 양자의 조합은 복사로부터 스펙트럼의 일부를 빼기 위해 사용될 수도 있다. 필터에 이르면, 광은 반사되거나, 필터 재료 내로 흡수되거나, 투과할 수도 있다.
장파장 통과 필터들은 특정한 파장 미만의 날카로운 컷-오프를 제공하는 간섭 필터들이다. 이 필터들은 스펙트럼의 특정한 영역들을 격리하기 위해 유용하다. 장파장 통과 필터들은 파장들의 범위를 통과시키거나 투과하도록 그리고 통과대역의 보다 짧은 파장측의 다른 파장들을 차단하거나 반사하도록 사용된다. 장파장 복사는 투과되는 동안, 단파장 복사는 반사된다. 고 투과도 영역은 통과대역으로 공지되고 고 반사도 영역은 거절 또는 반사 대역으로 공지된다. 롤-오프 영역은 통과대역과 반사대역을 분리한다. 장파장 통과 필터들의 복잡도는 주로 전이 영역의 가파름 및 또한 통과대역의 리플 명세들에 따른다. 상대적으로 높은 입사각의 경우, 편광 의존 손실이 발생할 수도 있다. 장파장 통과 필터들은 유전체 코팅들을 덮는 견고하고, 내구성 있는 표면 재료들로 구성된다. 이 필터들은 정상적인 세정 및 핸들링을 견디도록 설계된다.
또다른 타입의 필터는 UV 컷-오프 필터이다. 이들 필터들은 설정된 값, 예를 들어 280 ㎚의 UV 투과를 허용하지 않는다. 이들 필터들은 컷-오프 값 미만의 파장들을 흡수함으로써 동작한다. 이는 목표된 경화 효과를 최적화하는데 유용할 수도 있다.
파장 범위를 선택하기 위해 사용될 수도 있는 더욱 더 또다른 광학적 필터는 대역통과 필터이다. 광학적 대역통과 필터들은 특정한 주파대 (waveband) 를 투과하도록 설계된다. 대역통과 필터들은 투과된 광에서 구조적 및 파괴적 간섭을 생성하도록 상이한 굴절률들을 갖는 유전체 재료들의 박막들의 많은 박층들로 구성된다. 이러한 방식의 광학적 대역투과 필터들은 특정한 주파대만을 투과하도록 설계된다. 범위 제한들은 보통 간섭 필터 렌즈들, 및 박막 필터 재료의 조성에 따른다. 입사광은 2개의 코팅된 반사 표면들을 통과한다. 반사 코팅들 간의 거리는 파괴적으로 간섭하는 파장들 및 코팅된 표면들을 통과하도록 허용될 파장들을 결정한다. 반사된 빔들이 동위상 (in phase) 인 경우들에서, 광은 2개의 반사 표면들을 통과할 것이다. 그러나, 파장들이 이위상 (out of phase) 이면, 파괴적 간섭은 거의 아무것도 투과되지 않게 하면서, 대부분의 반사들을 차단할 것이다. 이러한 방식으로, 간섭 필터들은 목표된 범위보다 보다 높거나 보다 낮은 파장들의 투과된 광의 강도를 감쇠시킬 수 있다.
기판에 도달하는 복사의 파장들을 감쇠시킬 수 있는 또다른 필터는, 통상적으로 석영으로 이루어진 윈도 (743) 이다. 금속 불순물들의 레벨 및 함수량 (water content) 을 변화시킴으로써, 석영 윈도우는 원치 않는 파장들의 복사들을 차단하도록 만들어질 수 있다. 매우 적은 금속 불순물을 갖는 고순도 실리카 석영은 자외선에 보다 투명하고 보다 깊다. 예로서, 1 ㎝의 두께를 갖는 석영은 적은 백분율만이 160 ㎚로 떨어지는, 170 ㎚ 파장에서 약 50 ％의 투과율을 가질 것이다. 석영 내 불순물들의 레벨들을 증가시키는 것은 감소될 보다 낮은 파장들에서 UV 투과를 유발한다. 전기적으로 융합된 (fused) 석영은 UV 투과 파장을 대략 200 ㎚ 이상으로 제한하는, 금속성 불순물들을 보다 많이 포함한다. 한편, 합성 실리카는 훨씬 보다 큰 순도를 갖고, 170 ㎚로 이동할 것이다. 적외선 복사에 대해, 석영을 통한 투과도는 함수량에 의해 결정된다. 석영 내의 보다 많은 물은 적외선 복사가 보다 많이 흡수될 것이라는 것을 의미한다. 석영 내 함수량은 제작 프로세스를 통해 제어될 수도 있다. 따라서, 석영 윈도우를 통한 복사 투과 스펙트럼은 보다 짧은 파장들에서 UV 투과를 컷오프하거나 감소시키고/시키거나 보다 긴 파장들에서 적외선 투과를 감소시키도록 제어될 수도 있다.
기판에 도달하는 복사를 변경함으로써 파장들을 변화시키는 것에 더하여, 복사 파장은 또한 광 생성기의 특성들을 수정함으로써 제어될 수 있다. 광대역 UV 소스는 UV로부터 적외선으로 복사의 넓은 스펙트럼을 생성할 수 있지만, 다른 광 생성기들은 보다 작은 스펙트럼을 방출하도록 또는 보다 좁은 스펙트럼의 강도를 증가시키도록 사용될 수도 있다. 다른 광 생성기들은 수은 증기 램프들, 도핑된 수은 증기 램프들, 전극 램프들, 엑시머 램프들, 엑시머 레이저들, 펄싱된 제논 램프들, 도핑된 제논 램프들일 수도 있다. 엑시머 레이저들과 같은 레이저들은 단일 파장의 복사를 방출할 수 있다. 도펀트들이 수은 증기 램프들 및 제논 램프들에 첨가될 때, 좁은 파장 대역의 복사는 보다 강하게 될 수도 있다. 일반적인 도펀트들은 철, 니켈, 코발트, 주석, 아연, 인듐, 갈륨, 탈륨, 안티몬, 비스무스, 또는 이들 조합들이다. 예를 들어, 인듐 도핑된 수은 증기 램프들은 가시 스펙트럼 및 대략 450 ㎚을 강하게 방출하고; 철은 360 ㎚에서 강하게 방출하고; 그리고 갈륨은 320 ㎚에서 강하게 방출한다. 복사 파장들은 또한 램프들의 충진 압력을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 고압 수은 증기 램프들은 250 내지 440 ㎚, 특히 310 내지 350 ㎚의 파장들을 보다 강하게 방출하도록 만들어질 수 있다. 저압 수은 증기 램프들은 보다 짧은 파장들에서 방출한다.
광 생성기 특성들을 변화시키고 필터들을 사용하는 것에 더하여, 램프 스펙트럼 출력의 하나 이상의 세그먼트들을 바람직하게 전달하는 반사기들이 사용될 수도 있다. 일반적인 반사기는 적외선 복사는 통과되게 하지만 다른 광은 반사시키는 냉각 미러이다. 스펙트럼 대역의 광을 바람직하게 반사하는 다른 반사기들이 사용될 수도 있다. 따라서 기판은 상이한 스테이션들에서 상이한 파장들의 복사에 노출될 수도 있다. 물론, 복사 파장들은 일부 스테이션들에서 동일할 수도 있다.
도 7b에서, 페데스탈들 (723 및 725) 은 고정된다. 인덱서 (711) 는 노출 기간 각각 사이에서 일 페데스탈로부터 또다른 페데스탈로 기판 각각을 리프트하고 이동시킨다. 인덱서 (711) 는 회전 운동 및 축 운동을 갖는 운동 메커니즘 (731) 에 부착된 인덱서 플레이트 (721) 를 포함한다. 상향 축 운동은 페데스탈 각각으로부터 기판을 픽업하도록 인덱서 플레이트 (721) 에 부여된다. 회전 운동은 기판들을 일 스테이션에서 또다른 스테이션으로 전진시키도록 기능한다. 이어서 운동 메커니즘은 기판들을 스테이션들 상에 내려놓도록 (put down) 플레이트에 하향 축방향 운동을 부여한다.
페데스탈들 (723 및 725) 은 전기적으로 가열되고 목표된 프로세스 온도로 유지된다. 페데스탈들 (723 및 725) 은 또한 정밀한 기판 온도 제어를 인에이블하도록 냉각 선들을 구비할 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 대형 히터 블록이 개별 페데스탈들 대신 기판들을 지지하도록 사용될 수도 있다. 헬륨과 같은 열 전도성 가스가 페데스탈과 기판 사이에 양호한 열 커플링을 달성하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 동축 열 교환기들을 갖는 주물 페데스탈들이 사용될 수도 있다. 이들은 상기 인용된 미국 특허 출원 번호 제 11/184,101 호에 기술된다.
도 7a 및 도 7b는 적합한 장치의 예만을 도시하고 이전의 프로세스들 및/또는 후속하는 프로세스들에 수반되는 다른 방법들을 위해 설계된 다른 장치들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 광대역 UV 소스를 사용하는 또다른 실시예에서, 기판 지지부는 캐로절이다. 고정식 페데스탈 기판 지지부들과 달리, 기판들은 캐로절에 대해 이동하지 않는다. 기판이 캐로절 상에 로딩된 후, 필요하다면 캐로절은 기판을 UV 램프 세트로부터의 광에 기판을 노출시키도록 회전한다. 캐로절은 노출 기간 동안 고정된다. 노출 기간 후에, 캐로절은 다음 세트의 램프들로의 노출을 위해 기판 각각을 전진시키도록 회전한다. 가열 엘리먼트들 및 냉각 엘리먼트들은 회전하는 캐로절 내에 임베딩될 수도 있다. 대안적으로 캐로절은 히터 플레이트와 콘택트하거나 히터 플레이트 위에 매달리도록 기판을 홀딩할 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 기판들은 플러드 램프들이 아닌 포커싱된 램프들로부터의 UV 복사에 노출된다. (도 7a 및 도 7b와 같이) 노출 동안 기판들이 고정되는 광대역 소스 실시예들과 달리, 포커싱된 광들에 대한 노출 동안 기판들이 스캐닝되기 때문에 기판들가 광원들 간에 상대적인 움직임이 있다. 다른 실시예들에서, 기판들은 기판에 걸친 임의의 강도 차들도 평균하도록 광원들에 대해 회전될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이러한 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 램프 설정사항들, 파장 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 전달 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 전달들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 반응성 및/또는 비반응성 UV 열 프로세싱 챔버, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
상기 기술된 다양한 하드웨어 및 방법 실시예들은 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이, LED들, 광전 패널 등의 제조 또는 제작을 위해 리소그래피 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 이러한 툴들/프로세스들은 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 수행될 수 있다.
막의 리소그래픽 패터닝은 통상적으로 단계들 각각이 다수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는, 이하의 단계들: (1) 예를 들어, 그 위에 형성된 질화 실리콘막을 갖는 기판에 스핀-온 (spin-on) 툴 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 다른 적합한 경화 툴을 사용하는 포토레지스트 경화 단계; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광 또는 UV 또는 x-선 광에 포토레스지트를 노출시키는 단계; (4) 습식 벤치 또는 스프레이 현상기와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 레지스트를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 보조 에칭 툴을 사용함으로써 아래에 놓인 막 또는 워크피스로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계의 일부 또는 전부를 포함한다. 일부 실시예들에서, (비정질 탄소층과 같은) 애시가능 하드마스크층 및 (반사 방지층과 같은) 다른 적합한 하드마스크가 포토레지스트를 도포하기 전에 증착될 수도 있다.
본 명세서에 기술된 구성들 및/또는 접근 방법들은 본질적으로 예시적이고, 이들 구체적인 실시예들 또는 예들은 다양한 변형들이 가능하기 때문에 제한하는 방식으로 고려되지 않는다는 것이 이해된다. 본 명세서에 기술된 구체적인 루틴들 또는 방법들은 하나 이상의 임의의 수의 프로세싱 전략들을 나타낼 수도 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 동작들은 예시된 순서로, 다른 순서로, 병행하여, 수행될 수도 있고, 또는 일부 경우들에서 생략될 수도 있다. 유사하게, 상기 기술된 프로세스들의 순서는 변경될 수도 있다.
본 개시의 주제는 본 명세서에 개시된 다양한 프로세스들, 시스템들 및 구성들, 및 다른 특징들, 기능들, 동작들, 및/또는 특성들의 모든 신규하고 명백하지 않은 조합들, 및 하위 조합들뿐만 아니라 임의의 모든 이들의 등가물들을 포함한다.

Claims (22)

  1. 기판 상에 막을 준비하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    기판을 프로세싱 챔버 내에 수용하는 단계로서, 상기 기판은 상부에 막을 갖고, 상기 막은 포로겐들 (porogens) 및 구조체 형성기를 포함하는 탄소-함유 유전체막을 포함하고, 상기 막은 제 1 유전 상수를 갖는, 상기 기판을 수용하는 단계;
    프로세싱 가스를 반응 챔버 내로 흘리고 상기 기판을 상기 프로세싱 가스의 플로우에 노출시키는 단계로서, 상기 프로세싱 가스는 이산화탄소 및 불활성 캐리어 가스를 포함하는, 상기 프로세싱 가스를 흘리고 상기 기판을 상기 프로세싱 가스의 플로우에 노출시키는 단계;
    상기 기판 및 상기 프로세싱 가스를 자외선 (UV) 복사에 노출시키는 단계로서, 상기 UV 복사는 상기 프로세싱 가스 내의 상기 이산화탄소의 일부의 광해리를 발생시켜 일산화탄소 및 산소 라디칼들을 형성하는 파장들을 포함하는, 상기 자외선 복사에 노출시키는 단계; 및
    상기 막으로부터 상기 포로겐들을 제거하도록 상기 기판 상의 상기 막을 상기 산소 라디칼들과 반응시켜, 상기 막의 상기 유전 상수를 제 2 유전 상수로 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 프로세싱 가스 내의 이산화탄소의 대부분은 이산화탄소로 남는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV 복사는 185 내지 230 ㎚의 파장들을 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 UV 복사는 190 내지 210 ㎚의 파장들을 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내 이산화탄소의 분압은 0.1 내지 10 T인, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내 이산화탄소의 분압은 1 내지 2 T인, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 체적 플로우 레이트들로 측정될 때, 5 내지 30 ％ 이산화탄소를 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 체적 플로우 레이트들로 측정될 때, 10 내지 25 ％의 이산화탄소를 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유전 상수는 2.2 내지 2.25인, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 분자 산소 (O2) 를 포함하지 않는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 다음 종: 이산화질소 (NO2), 일산화질소 (NO), 오존 (O3), 및 과산화수소 (H2O2) 중 어느 것도 포함하지 않는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 프로세싱 가스를 UV 복사에 노출시키는 단계는 단계화된 경화 동작을 수행하는 것을 포함하고, 제 1 단계 동안 상기 기판에 노출된 UV 조건들은 제 2 단계 동안 상기 기판에 노출된 UV 조건들과 상이한, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 챔버는 복수의 기판들을 동시에 프로세싱하기 위한 복수의 스테이션들을 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응 챔버는 적어도 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 UV 복사 소스를 포함하고, 상기 제 1 UV 복사 소스는 제 1 스테이션으로 UV 복사를 제공하고 그리고 상기 제 2 UV 복사 소스는 제 2 스테이션으로 UV 복사를 제공하고,
    상기 방법은 상기 제 1 스테이션 및 상기 제 2 스테이션에서 상기 이산화탄소의 광해리를 독립적으로 조절하도록 상기 제 1 UV 복사 소스 및 상기 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 UV 복사 소스 및 상기 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나를 조절하는 단계는 상기 제 1 UV 복사 소스 및 상기 제 2 UV 복사 소스 중 적어도 하나로부터 상기 기판에 노출된 파장들의 범위를 변화시키는 것을 포함하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응 챔버는 적어도 제 1 스테이션으로 UV 복사를 제공하기 위한 제 1 UV 복사 소스 및 제 2 스테이션으로 UV 복사를 제공하기 위한 제 2 UV 복사 소스를 포함하고, 그리고
    상기 제 1 UV 복사 소스는 이산화탄소를 광해리하는 파장들에서 상기 기판을 복사에 노출시키고, 그리고 상기 제 2 UV 복사 소스는 이산화탄소를 실질적으로 광해리하지 않는 파장들에서 상기 기판을 복사에 노출시키는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막은 200 ㎚ 이하의 두께를 갖는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이산화탄소의 광해리는 상기 기판으로부터 제거된 상기 반응 챔버 내의 위치들에 비해 상기 기판에 근접하여 발생하는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 프로세싱 가스의 UV 복사로의 노출 동안, 상기 기판과 상기 UV 복사가 상기 기판에 도달하기 전에 통과하는 윈도우 사이에 적어도 150 ℃의 온도 차가 있는, 기판 상에 막을 준비하는 방법.
  19. 기판을 프로세싱 챔버 내에 수용하는 단계로서, 상기 기판은 상부에 막을 갖고, 상기 막은 포로겐들 및 구조체 형성기를 포함하는, 상기 기판을 수용하는 단계; 및
    상기 포로겐을 제거하기 위해, 상기 기판을 UV 복사에 노출시키는 동안 상기 기판을 프로세싱 가스에 노출시키는 단계를 포함하고,
    상기 프로세싱 가스는 불활성 캐리어 가스 및 체적 플로우 레이트로 측정될 때, 5 내지 30 ％의 이산화탄소를 포함하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 UV 복사는 185 내지 230 ㎚의 파장들을 포함하는, 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 프로세싱 가스는 실질적으로 분자 산소가 없는, 방법.
  22. 로우-k 유전체막들을 준비하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    반응 챔버;
    상기 반응 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
    상기 기판 지지부 상의 상기 기판으로 UV 복사를 전달하도록 구성된 UV 복사 소스;
    프로세싱 가스를 상기 반응 챔버에 제공하기 위한 유입부 및 상기 반응 챔버로부터 재료를 제거하기 위한 유출부; 및
    상기 기판 상의 노출된 막으로부터 포로겐들을 제거하기 위해 상기 기판을 UV 복사 소스로부터의 UV 복사에 노출시키는 동안 상기 기판을 상기 프로세싱 가스에 노출시키기 위한 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함하고,
    상기 프로세싱 가스는 불활성 캐리어 가스 및 체적 플로우 레이트로 측정될 때, 5 내지 30 ％의 이산화탄소를 포함하는, 로우-k 유전체막들을 준비하기 위한 장치.
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