0.18μm以下低K介质材料上的低离子等离子体去胶工艺
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:532
| 摘要：本文论述了下游式等离子体在多种cu／低k材料上去胶及去残留物的工艺应用，主要有3类低k材料的实验数据--有机类、掺氮氧化物和多孔性低k材料，同时论述了在这些对应低k材料上新的等离子体气氛：(1)中性等离子体；(2)无氧和还原性等离子体；(3)无氧和无氮等离子体。 简介
当设计规则在0．18]xm以下时，需要引入cu和低介电常数(10w-k)材料，但对去胶及去残留物的工艺应用具有挑战性。传统的o：等离子体工艺将会导致铜的氧化并且会导致低k材料发生不期望的性质改变因而不再适用。新的等离子体必须能成功的实现去胶及去残留物的工艺应用。axcelis已成功地开发出后段在低k材料上的清洗工艺，其中包括无氧工艺，无氮工艺，低氧高氢，还有中性等离子体去胶工艺。
工艺气体及工艺菜单的选择有赖于所用的低k材料，以及相关的刻蚀工艺。一般情况下的中性等离子体中活性h及o粒子在数量上是保持平衡的。对于许多低k材料来讲具有很高的选择比，对去聚合物及残留物的去除是非常有效的，特别在去除有机低k的聚合物材料时具有优势。无机低k膜象掺碳氧化物(cdo)，如sicoh材料，氧化性等离子体就不适用而需要还原性等离子体。对于较敏感的cdo及多孑l性低k材料就需要无氧无氮等离子体，从而避免低k材料的退化。无氧无氮等离子体不光能减少等离子体对cdo及多孑l性低k材料的损伤，同时能消除潜在的胶中毒，这可认为是因暴露在n：等离子体中产生的。
本文论述了在不同种低k材料上的去胶及去残留物工艺，其中包括了3个种类的低k材料： 低k掺杂性氧化物、低k多孑l性材料及低k有机材料。重点是在不同的低k材料上选择不同的工艺气体及工艺条件，特别是由含氮及无氮实验对比的结果来阐明无氧等离子体工艺。等离子体系统描is_
axcelis的下游式等离子体去胶机提供(1)远端等离子体源产生等离子体，可极大减少离子密度，从而减少或消除由等离子体导致的对低k材料的损伤。(2)辐射式加热系统可提供均匀的非接触式的快速升温及多温区工艺步，对实现低k材料上工艺有效性是必需的。(3)强健的感应藕合等离子体允许大范围的可在工艺菜单中改变的工艺气体，这提供了在特定低k材料应用上的工艺灵活性。
这些硬件特性对所有及多种低k材料的工艺开发有帮助，对cu／低k的工艺菜单已开发完成。例如双大马士革，通孔腐蚀后，沟槽腐蚀后的去胶及去残留物工艺。 数据及讨论
本文论述了选定的低k材料去胶及去残留物的实例，实验数据主要针对3类材料：有机低k材料，掺杂性氧化物及多孑l性低k材料。数据采集来自低k材料的光片和带胶光片及cu／低k材料的图形片，分析手段采用膜厚、拆射率等ftir及sem检查。 掺杂型氧化物低k材料
掺杂型氧化物低k材料包括掺h氧化物如fox，掺氟氧化物如fsg(氟硅玻璃>和最常用的掺碳氧化低k材料像coraltm，blackdiamondtm或auroratm，对氧化性等离子体较敏感，因此氧化性等离子体在这些型氧化物低k材料上不适用，特别是像cdo这类材料。一种在此类材料上的去胶及去侧壁聚合物的无氧等离子体工艺已开发成功并得到证实是有效的。这种无氧工艺由n／h：混合气体组成也可混入少量的含氟性气体，如cf4,图1给出了在blackdiamondtm低k材料上的应用实例，可看出残留物及侧壁聚合物已去除干净而未对掺碳低k材料造成损伤。 典型的工艺参数包括温度变化200-350℃，压力在1torr附近，cf4与n2／h2混合气体比为0~0．5％。这种工艺的强健性还可从coral低k材料的实例上看到，如图2，图片显示的沟槽刻蚀工艺加了很大的过腐蚀量，这可从右边的扫描电镜看到。
经无氧等离子体去胶后所有侧壁的聚合物及胶被去除干净，但并未对coraltm 低k材料产生损伤。
以n／h：为基础的等离子体去胶对去除光刻胶及聚合物非常有效，同时对低k材料并未产生物理性损伤，但在多数情况下，的确会对cdo低k材料中的有机成分造成化学损害，这种损害主要是会影响到低k材料的特性，而材料成分的改变在扫描电镜下是不易被检测到的，等离子体损伤层可由低浓度hf清洗得到揭示。它能选择性的去除碳耗尽层。我们对无氟无氧等离子体工艺作了更进一步的开发。这种工艺气体采用he／h：，其中h：含量为3％～5％，通常he／h2等离子体应用采用高温，低压工艺，这样可使工艺时间变得很短。
he／h2等离子体工艺对cdo低k材料具有非常优越的保护作用，
| 摘要：本文论述了下游式等离子体在多种cu／低k材料上去胶及去残留物的工艺应用，主要有3类低k材料的实验数据--有机类、掺氮氧化物和多孔性低k材料，同时论述了在这些对应低k材料上新的等离子体气氛：(1)中性等离子体；(2)无氧和还原性等离子体；(3)无氧和无氮等离子体。 简介
当设计规则在0．18]xm以下时，需要引入cu和低介电常数(10w-k)材料，但对去胶及去残留物的工艺应用具有挑战性。传统的o：等离子体工艺将会导致铜的氧化并且会导致低k材料发生不期望的性质改变因而不再适用。新的等离子体必须能成功的实现去胶及去残留物的工艺应用。axcelis已成功地开发出后段在低k材料上的清洗工艺，其中包括无氧工艺，无氮工艺，低氧高氢，还有中性等离子体去胶工艺。
工艺气体及工艺菜单的选择有赖于所用的低k材料，以及相关的刻蚀工艺。一般情况下的中性等离子体中活性h及o粒子在数量上是保持平衡的。对于许多低k材料来讲具有很高的选择比，对去聚合物及残留物的去除是非常有效的，特别在去除有机低k的聚合物材料时具有优势。无机低k膜象掺碳氧化物(cdo)，如sicoh材料，氧化性等离子体就不适用而需要还原性等离子体。对于较敏感的cdo及多孑l性低k材料就需要无氧无氮等离子体，从而避免低k材料的退化。无氧无氮等离子体不光能减少等离子体对cdo及多孑l性低k材料的损伤，同时能消除潜在的胶中毒，这可认为是因暴露在n：等离子体中产生的。
本文论述了在不同种低k材料上的去胶及去残留物工艺，其中包括了3个种类的低k材料： 低k掺杂性氧化物、低k多孑l性材料及低k有机材料。重点是在不同的低k材料上选择不同的工艺气体及工艺条件，特别是由含氮及无氮实验对比的结果来阐明无氧等离子体工艺。等离子体系统描is_
axcelis的下游式等离子体去胶机提供(1)远端等离子体源产生等离子体，可极大减少离子密度，从而减少或消除由等离子体导致的对低k材料的损伤。(2)辐射式加热系统可提供均匀的非接触式的快速升温及多温区工艺步，对实现低k材料上工艺有效性是必需的。(3)强健的感应藕合等离子体允许大范围的可在工艺菜单中改变的工艺气体，这提供了在特定低k材料应用上的工艺灵活性。
这些硬件特性对所有及多种低k材料的工艺开发有帮助，对cu／低k的工艺菜单已开发完成。例如双大马士革，通孔腐蚀后，沟槽腐蚀后的去胶及去残留物工艺。 数据及讨论
本文论述了选定的低k材料去胶及去残留物的实例，实验数据主要针对3类材料：有机低k材料，掺杂性氧化物及多孑l性低k材料。数据采集来自低k材料的光片和带胶光片及cu／低k材料的图形片，分析手段采用膜厚、拆射率等ftir及sem检查。 掺杂型氧化物低k材料
掺杂型氧化物低k材料包括掺h氧化物如fox，掺氟氧化物如fsg(氟硅玻璃>和最常用的掺碳氧化低k材料像coraltm，blackdiamondtm或auroratm，对氧化性等离子体较敏感，因此氧化性等离子体在这些型氧化物低k材料上不适用，特别是像cdo这类材料。一种在此类材料上的去胶及去侧壁聚合物的无氧等离子体工艺已开发成功并得到证实是有效的。这种无氧工艺由n／h：混合气体组成也可混入少量的含氟性气体，如cf4,图1给出了在blackdiamondtm低k材料上的应用实例，可看出残留物及侧壁聚合物已去除干净而未对掺碳低k材料造成损伤。 典型的工艺参数包括温度变化200-350℃，压力在1torr附近，cf4与n2／h2混合气体比为0~0．5％。这种工艺的强健性还可从coral低k材料的实例上看到，如图2，图片显示的沟槽刻蚀工艺加了很大的过腐蚀量，这可从右边的扫描电镜看到。
经无氧等离子体去胶后所有侧壁的聚合物及胶被去除干净，但并未对coraltm 低k材料产生损伤。
以n／h：为基础的等离子体去胶对去除光刻胶及聚合物非常有效，同时对低k材料并未产生物理性损伤，但在多数情况下，的确会对cdo低k材料中的有机成分造成化学损害，这种损害主要是会影响到低k材料的特性，而材料成分的改变在扫描电镜下是不易被检测到的，等离子体损伤层可由低浓度hf清洗得到揭示。它能选择性的去除碳耗尽层。我们对无氟无氧等离子体工艺作了更进一步的开发。这种工艺气体采用he／h：，其中h：含量为3％～5％，通常he／h2等离子体应用采用高温，低压工艺，这样可使工艺时间变得很短。
he／h2等离子体工艺对cdo低k材料具有非常优越的保护作用，
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