JP2001110775A - フォトレジスト／エッチング後の残留物を取り除くためのプラズマストリッピング処理方法 - Google Patents
フォトレジスト／エッチング後の残留物を取り除くためのプラズマストリッピング処理方法Info
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- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
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- H01L21/76813—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures involving a partial via etch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高選択比で、高処理能力を有したプラズマスト
リッピング処理方法および乾式アッシングプロセスを提
供すること。 【解決手段】フォトレジスト16および／またはエッチン
グ後の残留物を露出した低ｋ誘電体層14から除去する方
法で、無酸素ガスをエネルギー源にさらすことにより、
電気的に中性な粒子と荷電粒子を有する無酸素プラズマ
を作り出す。その後、荷電粒子は、プラズマから選択的
に取り除かれる。電気的に中性な粒子は、フォトレジス
ト16および／またはエッチング後の残留物と反応して、
ガス流によってウエハから除去される揮発性ガスを形成
する。無酸素プラズマのガス組成物は、水素含有ガスと
フッ素含有ガスを含み、フッ素含有ガスは、全体のガス
組成物の約10％以下となっている。
リッピング処理方法および乾式アッシングプロセスを提
供すること。 【解決手段】フォトレジスト16および／またはエッチン
グ後の残留物を露出した低ｋ誘電体層14から除去する方
法で、無酸素ガスをエネルギー源にさらすことにより、
電気的に中性な粒子と荷電粒子を有する無酸素プラズマ
を作り出す。その後、荷電粒子は、プラズマから選択的
に取り除かれる。電気的に中性な粒子は、フォトレジス
ト16および／またはエッチング後の残留物と反応して、
ガス流によってウエハから除去される揮発性ガスを形成
する。無酸素プラズマのガス組成物は、水素含有ガスと
フッ素含有ガスを含み、フッ素含有ガスは、全体のガス
組成物の約10％以下となっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、プラズ
マストリッピング処理方法(plasma stripping process)
に関する。特に、本発明は、ＩＣ製造中に低ｋ誘電体表
面からまたは低ｋ誘電率の材料に存在するフォトレジス
トおよびエッチング残留物の両方またはいずれか一方を
取り除くための無酸素プラズマ処理方法に関する。
マストリッピング処理方法(plasma stripping process)
に関する。特に、本発明は、ＩＣ製造中に低ｋ誘電体表
面からまたは低ｋ誘電率の材料に存在するフォトレジス
トおよびエッチング残留物の両方またはいずれか一方を
取り除くための無酸素プラズマ処理方法に関する。
【０００２】酸素が遊離したプラズマを発生するための
ガスは、水素含有ガスおよびフッ素含有ガスの混合物か
らなる。
ガスは、水素含有ガスおよびフッ素含有ガスの混合物か
らなる。
【０００３】
【従来の技術】集積回路は、現在、素子生成が０．３５
Φｍの設計基準を越えて行なわれる場合、相互接続用と
してアルミニウム金属から銅金属に変わりつつある。ア
ルミニウム金属は、このような設計基準に対して、より
小さい寸法の回路接続線に信頼性を持って電流を流すに
は不適当なために限界がある。
Φｍの設計基準を越えて行なわれる場合、相互接続用と
してアルミニウム金属から銅金属に変わりつつある。ア
ルミニウム金属は、このような設計基準に対して、より
小さい寸法の回路接続線に信頼性を持って電流を流すに
は不適当なために限界がある。
【０００４】銅は、アルミニウムよりも低い抵抗を有
し、より小さい領域に多くの電流を流すことができ、そ
の結果、計算能力を向上させて高速かつ高密度のチップ
を作ることができる。さらに、銅の使用は、相互接続の
経路選択を容易にする。これは、必要とする相互接続レ
ベルの数を減少させ、その結果、素子の生産に直接影響
を与える多数の処理ステップを取り除く。
し、より小さい領域に多くの電流を流すことができ、そ
の結果、計算能力を向上させて高速かつ高密度のチップ
を作ることができる。さらに、銅の使用は、相互接続の
経路選択を容易にする。これは、必要とする相互接続レ
ベルの数を減少させ、その結果、素子の生産に直接影響
を与える多数の処理ステップを取り除く。
【０００５】０．２５Φｍの素子生成を越えると、通常
のドーピングされたアルミニウム導体では、完全な電気
移動を生じさせることができないレベルに電流密度が到
達してしまう。このアルミニウムに対して銅では、電気
移動の抵抗力が増加し、より低い相互接続レベルとなる
最も細かいピッチ間隔で影響を及ぼすこの限界に打ち勝
つ。こうして、銅は、集積回路用に使用する好ましい導
線となる。
のドーピングされたアルミニウム導体では、完全な電気
移動を生じさせることができないレベルに電流密度が到
達してしまう。このアルミニウムに対して銅では、電気
移動の抵抗力が増加し、より低い相互接続レベルとなる
最も細かいピッチ間隔で影響を及ぼすこの限界に打ち勝
つ。こうして、銅は、集積回路用に使用する好ましい導
線となる。
【０００６】アルミニウムから銅への移行によって誘電
体の絶縁層が改良される。二酸化ケイ素は、一般的に絶
縁材料として用いられ、約3.9の誘電率を有している。
低ｋ誘電体等の相互接続用の新しい絶縁材料が提案され
てきており、それらは、回路性能を高めるために、より
低い相互接続容量およびクロストークノイズを有する。
これらの低ｋ誘電体は、一般的に、有機ポリマーからな
り、誘電率が約３．５以下である。低ｋ誘電体のいくつ
かの例では、ポリイミド、炭化フッ素(fluorocarbon
s)、パリレン((parylene)、シルセスキオキサン水素(hy
drogen silsesquioxanes)、ベンゾシクロブテンまたは
同等物を含む。
体の絶縁層が改良される。二酸化ケイ素は、一般的に絶
縁材料として用いられ、約3.9の誘電率を有している。
低ｋ誘電体等の相互接続用の新しい絶縁材料が提案され
てきており、それらは、回路性能を高めるために、より
低い相互接続容量およびクロストークノイズを有する。
これらの低ｋ誘電体は、一般的に、有機ポリマーからな
り、誘電率が約３．５以下である。低ｋ誘電体のいくつ
かの例では、ポリイミド、炭化フッ素(fluorocarbon
s)、パリレン((parylene)、シルセスキオキサン水素(hy
drogen silsesquioxanes)、ベンゾシクロブテンまたは
同等物を含む。
【０００７】集積回路の製造において、銅の相互接続線
および低ｋ誘電体を用いることが半導体製造業者にとっ
ての新しい挑戦であり、かつ問題となっている。これら
の素子を作るために、製造業者は、一般的にダマスク処
理(damascene process)を用いる。このダマスク処理
は、同一のチップ形成技術に最も良く用いられ、一般的
な構造で相互接続線を形成するが、その構造の作成方法
が異なる。
および低ｋ誘電体を用いることが半導体製造業者にとっ
ての新しい挑戦であり、かつ問題となっている。これら
の素子を作るために、製造業者は、一般的にダマスク処
理(damascene process)を用いる。このダマスク処理
は、同一のチップ形成技術に最も良く用いられ、一般的
な構造で相互接続線を形成するが、その構造の作成方法
が異なる。
【０００８】金属フィルム内にパターンをエッチングす
る代わりに、このフィルムを絶縁材料で取り囲み、ダマ
スク処理で誘電体フィルムにパターンをエッチングす
る。その後、このパターンに銅を充填する。ダマスク処
理の利点は、金属エッチングが単純な誘電体エッチング
によって置きかえられ、相互接続線の幅や間隔を形成す
る工程が容易になる。
る代わりに、このフィルムを絶縁材料で取り囲み、ダマ
スク処理で誘電体フィルムにパターンをエッチングす
る。その後、このパターンに銅を充填する。ダマスク処
理の利点は、金属エッチングが単純な誘電体エッチング
によって置きかえられ、相互接続線の幅や間隔を形成す
る工程が容易になる。
【０００９】製造業者は、パターンが低いｋ誘電体層に
エッチングされた後に起こる１つの問題を解決しなけれ
ばならない。フォトレジストは、低いｋ誘電体層に金属
回路パターンを形成するのに用いられ、また、エッチン
グ後の残留物は、下側の層から完全に取り除かれ、また
は剥ぎ取られるのに必要な、側壁に堆積するポリマーを
含んでいる。現在のストリッピング処理は、低ｋ誘電体
表面からフォトレジストおよびエッチング後の残留物を
除去するのに十分ではない。
エッチングされた後に起こる１つの問題を解決しなけれ
ばならない。フォトレジストは、低いｋ誘電体層に金属
回路パターンを形成するのに用いられ、また、エッチン
グ後の残留物は、下側の層から完全に取り除かれ、また
は剥ぎ取られるのに必要な、側壁に堆積するポリマーを
含んでいる。現在のストリッピング処理は、低ｋ誘電体
表面からフォトレジストおよびエッチング後の残留物を
除去するのに十分ではない。
【００１０】誘電体のエッチングが完了した後、その表
面に残っているフォトレジストとエッチング後の残留物
を除去するために一般的に認められたストリッピング処
理がある。残存するフォトレジストおよびエッチング後
の残留物は、湿式または乾式の化学作用のいずれかを用
いて取り除くことができる。湿式の化学作用は、適当な
有機溶媒に溶解することによってフォトレジストとエッ
チング後の残留物を除去することを含んでいる。しか
し、湿式の化学作用の費用は、それを用いる環境に関係
し、汚染問題を導くので、多くの製造業者は、乾式の処
理を用いる。このような乾式の１つは、一般的にアッシ
ング(ashing)と呼ばれている。
面に残っているフォトレジストとエッチング後の残留物
を除去するために一般的に認められたストリッピング処
理がある。残存するフォトレジストおよびエッチング後
の残留物は、湿式または乾式の化学作用のいずれかを用
いて取り除くことができる。湿式の化学作用は、適当な
有機溶媒に溶解することによってフォトレジストとエッ
チング後の残留物を除去することを含んでいる。しか
し、湿式の化学作用の費用は、それを用いる環境に関係
し、汚染問題を導くので、多くの製造業者は、乾式の処
理を用いる。このような乾式の１つは、一般的にアッシ
ング(ashing)と呼ばれている。
【００１１】このアッシングは、残存するフォトレジス
トとエッチング後の残留物がプラズマにさらされること
によって行なわれる技術または処理である。一般的に、
プラズマは、その構成要素の１つとして酸素ガスを含む
混合ガスから発生される。高い反応性酸素プラズマは、
有機フォトレジスト層と反応または酸化する。この酸化
またはアッシング作業から生じる燃焼生成物は、二酸化
炭素および水蒸気等の揮発性要素であり、ガス流によっ
て運ばれる。アッシングは、湿式の化学作用の除去作業
に向いている。その理由は、わずかな処理工程ですみ、
基板の取り扱いが少なくてすみ、化学物質および化学的
処理設備が少なくし、さらに、アッシングは、環境的に
もより受け入れ可能である。
トとエッチング後の残留物がプラズマにさらされること
によって行なわれる技術または処理である。一般的に、
プラズマは、その構成要素の１つとして酸素ガスを含む
混合ガスから発生される。高い反応性酸素プラズマは、
有機フォトレジスト層と反応または酸化する。この酸化
またはアッシング作業から生じる燃焼生成物は、二酸化
炭素および水蒸気等の揮発性要素であり、ガス流によっ
て運ばれる。アッシングは、湿式の化学作用の除去作業
に向いている。その理由は、わずかな処理工程ですみ、
基板の取り扱いが少なくてすみ、化学物質および化学的
処理設備が少なくし、さらに、アッシングは、環境的に
もより受け入れ可能である。
【００１２】酸素を含むプラズマを用いる場合の問題の
１つは、このプラズマが、一般的に、銅および最もｋが
低い相互接続線を用いる場合に不適当なことである。低
ｋ誘電率の材料に対する、酸素を含むプラズマのエッチ
ング選択比は、特に、低ｋ誘電率の材料が有機物である
場合、大変低い。フォトレジストとして用いられる材料
は、低ｋ誘電率の材料として用いられるそれと類似して
いる。すなわち、両方の材料は、酸素を含むプラズマに
よって容易に酸化されやすく、揮発性の副産物を形成す
る。
１つは、このプラズマが、一般的に、銅および最もｋが
低い相互接続線を用いる場合に不適当なことである。低
ｋ誘電率の材料に対する、酸素を含むプラズマのエッチ
ング選択比は、特に、低ｋ誘電率の材料が有機物である
場合、大変低い。フォトレジストとして用いられる材料
は、低ｋ誘電率の材料として用いられるそれと類似して
いる。すなわち、両方の材料は、酸素を含むプラズマに
よって容易に酸化されやすく、揮発性の副産物を形成す
る。
【００１３】その結果、低ｋ材料は、酸素プラズマによ
ってフォトレジストと概略同一の割合で取り除かれる。
低ｋ材料へのフォトレジストのアッシュ選択比(ash sel
ectivity)を単一化させる。非常に希釈した酸素混合物
を用いる場合でさえ、同時にアッシング反応がかなり緩
やかになり、この問題を解決できなかった。この挑戦
は、リソグラフィーに続いて起こるフォトレジストおよ
びエッチング後の残留物を取り除くことであり、エッチ
ングされたパターンに影響することなくエッチング処理
が低ｋ誘電体の層に行なわれる。エッチングされた形状
におけるわずかな偏りは、素子の性能に悪影響を与え、
最終的に集積回路の信頼性を揺るがせる。
ってフォトレジストと概略同一の割合で取り除かれる。
低ｋ材料へのフォトレジストのアッシュ選択比(ash sel
ectivity)を単一化させる。非常に希釈した酸素混合物
を用いる場合でさえ、同時にアッシング反応がかなり緩
やかになり、この問題を解決できなかった。この挑戦
は、リソグラフィーに続いて起こるフォトレジストおよ
びエッチング後の残留物を取り除くことであり、エッチ
ングされたパターンに影響することなくエッチング処理
が低ｋ誘電体の層に行なわれる。エッチングされた形状
におけるわずかな偏りは、素子の性能に悪影響を与え、
最終的に集積回路の信頼性を揺るがせる。
【００１４】銅は、容易に酸化可能で延性のある材料で
あり、それゆえ、酸素を含むプラズマを用いると、酸化
しやすい。酸素含有プラズマにさらされて形成される銅
酸化物は、半導体素子の性能を悪くする。より高い接触
抵抗は、集積回路を通る電流の流れを遅らせる。その結
果、クロック速度と電気移動(electromigration)が影響
を受ける。
あり、それゆえ、酸素を含むプラズマを用いると、酸化
しやすい。酸素含有プラズマにさらされて形成される銅
酸化物は、半導体素子の性能を悪くする。より高い接触
抵抗は、集積回路を通る電流の流れを遅らせる。その結
果、クロック速度と電気移動(electromigration)が影響
を受ける。
【００１５】低ｋ誘電体の層に酸素プラズマを当てるこ
とのもう１つの問題は、酸素プラズマがアッシング作業
中に誘電体の誘電率を変えることがわかっていることで
ある。例えば、(nanoglass)やエーロゲル等のドープさ
れた酸化物の低ｋ材料は、酸素プラズマにさらされる
と、誘電率を増加することがわかっている。誘電率が増
加すると、相互接続線の容量およびクロストークに好ま
しくない影響を与える。これは、Si-HとSi-OHの結合がS
I-O結合を形成する酸化作用によると考えられる。さら
に、相互接続線として銅を有する集積回路に酸素プラズ
マを用いると、さらされた銅表面を酸化し、素子の性能
に有害となる。
とのもう１つの問題は、酸素プラズマがアッシング作業
中に誘電体の誘電率を変えることがわかっていることで
ある。例えば、(nanoglass)やエーロゲル等のドープさ
れた酸化物の低ｋ材料は、酸素プラズマにさらされる
と、誘電率を増加することがわかっている。誘電率が増
加すると、相互接続線の容量およびクロストークに好ま
しくない影響を与える。これは、Si-HとSi-OHの結合がS
I-O結合を形成する酸化作用によると考えられる。さら
に、相互接続線として銅を有する集積回路に酸素プラズ
マを用いると、さらされた銅表面を酸化し、素子の性能
に有害となる。
【００１６】米国特許明細書第４２０１５７９号には、
水素プラズマによって基板からフォトレジストを取り除
く方法が開示されている。水素プラズマは、金、銀、
銅、および同等物などの容易に酸化する金属表面からフ
ォトレジストを取り除く。この特許の処理法は、比較的
緩やかで、高処理能力の処理を行なうことができず、半
導体ウエハから多くの残留物を取り除くのに効果的では
ない。
水素プラズマによって基板からフォトレジストを取り除
く方法が開示されている。水素プラズマは、金、銀、
銅、および同等物などの容易に酸化する金属表面からフ
ォトレジストを取り除く。この特許の処理法は、比較的
緩やかで、高処理能力の処理を行なうことができず、半
導体ウエハから多くの残留物を取り除くのに効果的では
ない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、銅の相互接続線と低ｋ誘電体の絶縁層を
有する集積回路からフォトレジストおよびエッチング後
の残留物を取り除くために、高選択比で、高処理能力を
有したプラズマストリッピング処理方法および乾式アッ
シングプロセスを提供することを目的としている。
て、本発明は、銅の相互接続線と低ｋ誘電体の絶縁層を
有する集積回路からフォトレジストおよびエッチング後
の残留物を取り除くために、高選択比で、高処理能力を
有したプラズマストリッピング処理方法および乾式アッ
シングプロセスを提供することを目的としている。
【００１８】本発明の更なる目的は、露出した銅の相互
接続線がアッシング処理中に酸化されないような非酸化
的な処理方法を提供することである。さらに、本発明の
他の目的は、露出した銅の相互接続線上に形成された生
の酸化物を取り除く新規なアッシング処理により、改良
された素子性能を与えることである。
接続線がアッシング処理中に酸化されないような非酸化
的な処理方法を提供することである。さらに、本発明の
他の目的は、露出した銅の相互接続線上に形成された生
の酸化物を取り除く新規なアッシング処理により、改良
された素子性能を与えることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各請求項に記載の構成する。本発明は、
基板からフォトレジストおよびエッチング後の残留物の
両方またはいずれか一方を取り除くための方法であっ
て、前記フォトレジストおよび／またはエッチング後の
残留物を有する少なくとも１つの基板をウエハ処理室に
配置し、プラズマを発生するためのガスが、水素含有ガ
スとフッ素含有ガスを含んで、無酸素プラズマを発生す
ることによって反応種を形成し、前記基板を電気的に中
性である前記反応種にさらすことにより、側壁に堆積し
たポリマーを含むフォトレジストおよび／またはエッチ
ング後の残留物を取り除く、各工程を有することを特徴
としている。
に、本発明は、各請求項に記載の構成する。本発明は、
基板からフォトレジストおよびエッチング後の残留物の
両方またはいずれか一方を取り除くための方法であっ
て、前記フォトレジストおよび／またはエッチング後の
残留物を有する少なくとも１つの基板をウエハ処理室に
配置し、プラズマを発生するためのガスが、水素含有ガ
スとフッ素含有ガスを含んで、無酸素プラズマを発生す
ることによって反応種を形成し、前記基板を電気的に中
性である前記反応種にさらすことにより、側壁に堆積し
たポリマーを含むフォトレジストおよび／またはエッチ
ング後の残留物を取り除く、各工程を有することを特徴
としている。
【００２０】無酸素プラズマは、プラズマガス組成物を
マイクロ波源にさらすことによって発生する。本発明の
方法では、フォトレジストおよび／またはエッチング後
の残留物を有する少なくとも１つの基板をプラズマ反応
室内に配置することを含んでいる。反応種は、酸素のな
いプラズマを発生することにより形成され、このプラズ
マを発生するガスは、水素含有ガスおよびフッ素含有ガ
スを含む。両方のガスの混合物により発生する反応種
は、反応によりフォトレジストを取り除き、揮発性の生
成物を形成する。エッチング後の残留物は、反応室内で
揮発させるか、基板への付着を弱めるか、または、水に
溶けやすくするかによって取り除かれる。
マイクロ波源にさらすことによって発生する。本発明の
方法では、フォトレジストおよび／またはエッチング後
の残留物を有する少なくとも１つの基板をプラズマ反応
室内に配置することを含んでいる。反応種は、酸素のな
いプラズマを発生することにより形成され、このプラズ
マを発生するガスは、水素含有ガスおよびフッ素含有ガ
スを含む。両方のガスの混合物により発生する反応種
は、反応によりフォトレジストを取り除き、揮発性の生
成物を形成する。エッチング後の残留物は、反応室内で
揮発させるか、基板への付着を弱めるか、または、水に
溶けやすくするかによって取り除かれる。
【００２１】揮発されない残留物は、脱イオン水で洗浄
する工程により順次取り除かれる。この除去方法は、フ
ォトレジストおよび／またはエッチング後の残留物間の
反応から生じる揮発性の反応生成物が、もはや含まれな
くなるまで、または、フォトレジストおよび上記残留物
が水で除去できるまで続けられる。
する工程により順次取り除かれる。この除去方法は、フ
ォトレジストおよび／またはエッチング後の残留物間の
反応から生じる揮発性の反応生成物が、もはや含まれな
くなるまで、または、フォトレジストおよび上記残留物
が水で除去できるまで続けられる。
【００２２】フッ素含有ガスは、プラズマによって励起
されたとき、フッ素の反応種を発生する化合物を含む。
好ましくは、フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨyＦ
zで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲であ
るような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなるグ
ループより選択される。さらに、フッ素化合物は、ＣＦ
4またはＣＨＦ3であることが望ましい。
されたとき、フッ素の反応種を発生する化合物を含む。
好ましくは、フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨyＦ
zで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲であ
るような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなるグ
ループより選択される。さらに、フッ素化合物は、ＣＦ
4またはＣＨＦ3であることが望ましい。
【００２３】水素含有ガスは、炭化水素、フッ化炭化水
素(hydrofluorocarbon)、水素ガスおよび水素ガス混合
物からなるグループより選択される。炭化水素は、臭
素、塩素、またはフッ素等のハロゲン、あるいは酸素、
窒素、水酸基とアミンのグループと置きかえることがで
きない場合もあるし、また、部分的に置きかえることも
できる。
素(hydrofluorocarbon)、水素ガスおよび水素ガス混合
物からなるグループより選択される。炭化水素は、臭
素、塩素、またはフッ素等のハロゲン、あるいは酸素、
窒素、水酸基とアミンのグループと置きかえることがで
きない場合もあるし、また、部分的に置きかえることも
できる。
【００２４】好ましくは、炭化水素は、少なくとも１つ
の水素を有し、１〜12の炭素原子を有する。適当な水素
含有ガスの例は、メタン、エタン、プロパンを含む。水
素ガス混合物は、水素ガスの混合物であり、窒素ガスを
含む水素ガスの混合物からなるいわゆる形成ガスが好ま
しい。負荷が加わらないプラズマ室の構造に対して、水
素ガスは、安全性を考慮した形成ガスの容積全体の約３
〜５％の容量の範囲にある。
の水素を有し、１〜12の炭素原子を有する。適当な水素
含有ガスの例は、メタン、エタン、プロパンを含む。水
素ガス混合物は、水素ガスの混合物であり、窒素ガスを
含む水素ガスの混合物からなるいわゆる形成ガスが好ま
しい。負荷が加わらないプラズマ室の構造に対して、水
素ガスは、安全性を考慮した形成ガスの容積全体の約３
〜５％の容量の範囲にある。
【００２５】特に好適な実施形態では、プラズマガス
は、形成ガスと四フッ化素炭素(carbon tetrafluoride)
ガスの混合物からなる。好適な形成ガスは、水素ガスと
窒素ガスの混合物を含み、水素ガスは、形成ガスの容積
全体の約３から５％の容積の範囲内にある。四フッ化素
炭素ガスは、プラズマガス全体の容積の約１０％より少
ない。プラズマによって剥がされる基板は、好ましく
は、約８０〜３５０℃の範囲に加熱され、反応時間を促
進させ、処理能力を最大限にする。固有の低ｋ材料に対
してウエハは、約８０℃から約１８０℃に加熱されるこ
とが望ましい。プラズマは、フッ素と水素の反応種を発
生し、この反応種は、電気的に中性な粒子および荷電粒
子である。この荷電粒子は、反応室に到着する前に選択
的に取り除かれる。プラズマの中性種は、フォトレジス
トおよびエッチング後の残留物と反応し、揮発性アルカ
ン類を生じさせる。
は、形成ガスと四フッ化素炭素(carbon tetrafluoride)
ガスの混合物からなる。好適な形成ガスは、水素ガスと
窒素ガスの混合物を含み、水素ガスは、形成ガスの容積
全体の約３から５％の容積の範囲内にある。四フッ化素
炭素ガスは、プラズマガス全体の容積の約１０％より少
ない。プラズマによって剥がされる基板は、好ましく
は、約８０〜３５０℃の範囲に加熱され、反応時間を促
進させ、処理能力を最大限にする。固有の低ｋ材料に対
してウエハは、約８０℃から約１８０℃に加熱されるこ
とが望ましい。プラズマは、フッ素と水素の反応種を発
生し、この反応種は、電気的に中性な粒子および荷電粒
子である。この荷電粒子は、反応室に到着する前に選択
的に取り除かれる。プラズマの中性種は、フォトレジス
トおよびエッチング後の残留物と反応し、揮発性アルカ
ン類を生じさせる。
【００２６】さらに好ましくは、中性種は、フォトレジ
ストおよびエッチング後の残留物と反応して、主たる反
応生成物としてのメタンガスを生じさせる。フォトレジ
スト／エッチング後の残留物と基板との間で、プラズマ
のエッチング選択比は、少なくとも約１０：１よりも大
きい。
ストおよびエッチング後の残留物と反応して、主たる反
応生成物としてのメタンガスを生じさせる。フォトレジ
スト／エッチング後の残留物と基板との間で、プラズマ
のエッチング選択比は、少なくとも約１０：１よりも大
きい。
【００２７】好ましい実施形態において、フォトレジス
トおよび／またはエッチング後の残留物は、低ｋ誘電体
の層から取り除かれる。低ｋ誘電体の層における誘電率
は、フォトレジストとエッチング後の残留物を取り除く
前後において、一定に維持される。
トおよび／またはエッチング後の残留物は、低ｋ誘電体
の層から取り除かれる。低ｋ誘電体の層における誘電率
は、フォトレジストとエッチング後の残留物を取り除く
前後において、一定に維持される。
【００２８】別の実施形態では、低ｋ誘電体の層からフ
ォトレジストを剥ぎ取り、さらにエッチング後の残留物
を取り除くためのアッシング方法は、フォトレジストお
よび／またはエッチング後の残留物を選択的にアッシン
グして、主たるアッシング反応生成物としてメタンガス
を形成する。続いて、脱イオン化水で洗浄する工程が、
ウエハからいかなる残留物をも取り除くために、アッシ
ングが完了した後に付加される。
ォトレジストを剥ぎ取り、さらにエッチング後の残留物
を取り除くためのアッシング方法は、フォトレジストお
よび／またはエッチング後の残留物を選択的にアッシン
グして、主たるアッシング反応生成物としてメタンガス
を形成する。続いて、脱イオン化水で洗浄する工程が、
ウエハからいかなる残留物をも取り除くために、アッシ
ングが完了した後に付加される。
【００２９】本発明は、水素のないプラズマを発生する
ために無酸素プラズマガス組成物が用いられ、同時に露
出した銅表面をクリーンにするのに有利である。エッチ
ングの高選択比は、約１０：１を越え、本発明の処理方
法を用いて、種々の低ｋ基板に対して早い処理能力を達
成することができる。さらに、プラズマは、フォトレジ
ストおよび／またはエッチング後の残留物と反応して、
揮発性アルカン類の反応生成物を生じさせ、この生成物
は、特に、低ｋ誘電体の層が過度にエッチングされるの
を防ぐために、容易に監視できる信号の役目をする。
ために無酸素プラズマガス組成物が用いられ、同時に露
出した銅表面をクリーンにするのに有利である。エッチ
ングの高選択比は、約１０：１を越え、本発明の処理方
法を用いて、種々の低ｋ基板に対して早い処理能力を達
成することができる。さらに、プラズマは、フォトレジ
ストおよび／またはエッチング後の残留物と反応して、
揮発性アルカン類の反応生成物を生じさせ、この生成物
は、特に、低ｋ誘電体の層が過度にエッチングされるの
を防ぐために、容易に監視できる信号の役目をする。
【００３０】さらに、フッ素および水素を含むガスから
なるガス混合物を用いて、これまで非常に除去するのに
困難なエッチング後のシリコンを含む残留物を取り除
く。さらに、プラズマによるストリップ処理が完了した
後、残っている残留物を水で取り除くために、脱イオン
水で洗浄することもできる。本発明の処理方法は、経済
的でありかつ種々のプラズマアッシングに容易に適合で
きる。
なるガス混合物を用いて、これまで非常に除去するのに
困難なエッチング後のシリコンを含む残留物を取り除
く。さらに、プラズマによるストリップ処理が完了した
後、残っている残留物を水で取り除くために、脱イオン
水で洗浄することもできる。本発明の処理方法は、経済
的でありかつ種々のプラズマアッシングに容易に適合で
きる。
【００３１】本発明の他の実施形態では、基本要素の特
別の特徴および構造的な可変要素を設けることを考慮す
る。本発明の可能な変更、種々の特徴および利点ととも
に言及する特別の実施形態は、以下に示す添付の図面と
ともに詳細な記載に関連して見るとき、より理解できる
であろう。
別の特徴および構造的な可変要素を設けることを考慮す
る。本発明の可能な変更、種々の特徴および利点ととも
に言及する特別の実施形態は、以下に示す添付の図面と
ともに詳細な記載に関連して見るとき、より理解できる
であろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】本発明は、非酸化化学反応によっ
て半導体ウエハからフォトレジストおよび／またはエッ
チング後の残留物を取り除くために、無酸素プラズマガ
ス組成物を用いる方法に関係している。無酸素プラズマ
は、水素含有ガスとフッ素含有ガスを含んでいる。
て半導体ウエハからフォトレジストおよび／またはエッ
チング後の残留物を取り除くために、無酸素プラズマガ
ス組成物を用いる方法に関係している。無酸素プラズマ
は、水素含有ガスとフッ素含有ガスを含んでいる。
【００３３】本発明は、特に、銅の相互接続線と低ｋ誘
電体の絶縁層を使用する基板に対して用いるのに適して
いる。低ｋ誘電体は、以下において、集積回路または同
等物の製造において使用するのに好適な絶縁材料として
定義され、誘電率が約３．５以下のものである。低ｋ誘
電体は、一般的に３つの形式、即ち、有機物の、多孔性
の、またはドープされた酸化物の１つとして分類され
る。
電体の絶縁層を使用する基板に対して用いるのに適して
いる。低ｋ誘電体は、以下において、集積回路または同
等物の製造において使用するのに好適な絶縁材料として
定義され、誘電率が約３．５以下のものである。低ｋ誘
電体は、一般的に３つの形式、即ち、有機物の、多孔性
の、またはドープされた酸化物の１つとして分類され
る。
【００３４】本発明において使用するのに適当な有機物
の低ｋ誘電体材料の例としては、ポリイミド、ベンゾシ
クロブテン、パリレン(parylene)、炭化フッ素を含む。
多孔性の低ｋ誘電体材料の例としては、ナノポーラス(n
anoporous)酸化物、有機ポリマーを含み、これらは、商
品名[NAOGLASS]、[AEROGEL]として販売されている。ド
ープされた酸化物の低ｋ誘電体材料の例としては、シル
セスキオキサン水素、ナノポーラス酸化物、有機ポリマ
ー、炭素をドープした二酸化ケイ素（商品名[CORAL]に
より利用可能）、およびハイブリッド材料（商品名[HOS
P]により利用可能）を含んでいる。他の低ｋ誘電体材料
は、この分野の当業者であれば容易にわかるものであ
る。
の低ｋ誘電体材料の例としては、ポリイミド、ベンゾシ
クロブテン、パリレン(parylene)、炭化フッ素を含む。
多孔性の低ｋ誘電体材料の例としては、ナノポーラス(n
anoporous)酸化物、有機ポリマーを含み、これらは、商
品名[NAOGLASS]、[AEROGEL]として販売されている。ド
ープされた酸化物の低ｋ誘電体材料の例としては、シル
セスキオキサン水素、ナノポーラス酸化物、有機ポリマ
ー、炭素をドープした二酸化ケイ素（商品名[CORAL]に
より利用可能）、およびハイブリッド材料（商品名[HOS
P]により利用可能）を含んでいる。他の低ｋ誘電体材料
は、この分野の当業者であれば容易にわかるものであ
る。
【００３５】低ｋ誘電体の層を有する基板上のフォトレ
ジストおよび／またはエッチング後の残留物を取り除く
ための無酸素プラズマを用いる本発明の方法は、処理の
前後において、低ｋ誘電体材料の誘電率に変化がないこ
とが利点であることがわかってきた。さらに、本発明の
無酸素プラズマ処理で、エッチング後のシリコン残留物
を取り除くか、または水でも取り除くことができること
もわかってきた。さらに、フォトレジストおよび／また
はエッチング後の残留物の除去は、時間周期でなされ、
また高い処理能力と素子の生産を実現できる。さらに、
無酸素プラズマは、露出した銅の酸化を防止し、これに
より電気抵抗を低くする。
ジストおよび／またはエッチング後の残留物を取り除く
ための無酸素プラズマを用いる本発明の方法は、処理の
前後において、低ｋ誘電体材料の誘電率に変化がないこ
とが利点であることがわかってきた。さらに、本発明の
無酸素プラズマ処理で、エッチング後のシリコン残留物
を取り除くか、または水でも取り除くことができること
もわかってきた。さらに、フォトレジストおよび／また
はエッチング後の残留物の除去は、時間周期でなされ、
また高い処理能力と素子の生産を実現できる。さらに、
無酸素プラズマは、露出した銅の酸化を防止し、これに
より電気抵抗を低くする。
【００３６】集積回路または同等物を製造する方法は、
通常、半導体ウエハ上にフォトレジストを被膜する少な
くとも１つのステップを有している。フォトレジスト
は、一般的に、下にある基板に像を転写するために用い
る有機性の感光性フィルムである。本発明は、ｇライ
ン、iライン、ＤＵＶ、193n m、157nmの利用に用いられ
る、これらのフォトレジストを剥ぎ取るために一般的に
利用可能である。これは、ノボラック、ポリビニルフェ
ノール、アクリレート、および環状オレフィンを含み、
これらの制限されない。他の適当なフォトレジストの定
式化は、この分野の当業者であれば明らかとなるであろ
う。フォトレジストは、選択されたフォトレジスト化学
及び現像剤により正または負の作用を呈する。
通常、半導体ウエハ上にフォトレジストを被膜する少な
くとも１つのステップを有している。フォトレジスト
は、一般的に、下にある基板に像を転写するために用い
る有機性の感光性フィルムである。本発明は、ｇライ
ン、iライン、ＤＵＶ、193n m、157nmの利用に用いられ
る、これらのフォトレジストを剥ぎ取るために一般的に
利用可能である。これは、ノボラック、ポリビニルフェ
ノール、アクリレート、および環状オレフィンを含み、
これらの制限されない。他の適当なフォトレジストの定
式化は、この分野の当業者であれば明らかとなるであろ
う。フォトレジストは、選択されたフォトレジスト化学
及び現像剤により正または負の作用を呈する。
【００３７】図１ないし図３において、銅の相互接続線
と低ｋ誘電体の層を有する集積回路の製造に一般的に使
用されるデュアルダマスクプロセス(dual damascene pr
ocess)の流れが示されている。このプロセスは、例示的
にのみ示すものであり、種々のプロセスが集積回路に銅
の相互接続線と低ｋ誘電体を集積化するのに用いること
ができ、それらはこの分野の当業者によって良く知られ
ている。
と低ｋ誘電体の層を有する集積回路の製造に一般的に使
用されるデュアルダマスクプロセス(dual damascene pr
ocess)の流れが示されている。このプロセスは、例示的
にのみ示すものであり、種々のプロセスが集積回路に銅
の相互接続線と低ｋ誘電体を集積化するのに用いること
ができ、それらはこの分野の当業者によって良く知られ
ている。
【００３８】ダマスクプロセスは、下にある第１金属層
１０に生じることが示され、この層は、完成した金属相
互接続線と誘電体層を有する。各銅の相互接続レベルを
製造する第１ステップは、図１(a)に示すように、窒化
シリコンの薄い絶縁層１２の堆積である。この窒化層
は、金属レベル間の銅の拡散に対して障壁として作用
し、誘電体のエッチング処理においてエッチングの進行
を止めるように働く。
１０に生じることが示され、この層は、完成した金属相
互接続線と誘電体層を有する。各銅の相互接続レベルを
製造する第１ステップは、図１(a)に示すように、窒化
シリコンの薄い絶縁層１２の堆積である。この窒化層
は、金属レベル間の銅の拡散に対して障壁として作用
し、誘電体のエッチング処理においてエッチングの進行
を止めるように働く。
【００３９】図１(b)において、低ｋ誘電体の厚い層１
４の堆積は、窒化シリコン層の下側に続いている。この
低ｋ誘電体材料は、上部表面に薄い酸化物の層を有する
ようにしてもよい。この誘電体層は、マスク材料として
のフォトレジスト１６を用いる従来の写真によって誘電
体層がパターン化され、図１(c)に示すようにエッチン
グされる部分(vias)が形成される。フォトレジストは、
活動的なエネルギーで露光されることによりパターン化
されて低ｋ誘電体層上に被覆され、さらに、リリーフ像
を形成するために現像される。
４の堆積は、窒化シリコン層の下側に続いている。この
低ｋ誘電体材料は、上部表面に薄い酸化物の層を有する
ようにしてもよい。この誘電体層は、マスク材料として
のフォトレジスト１６を用いる従来の写真によって誘電
体層がパターン化され、図１(c)に示すようにエッチン
グされる部分(vias)が形成される。フォトレジストは、
活動的なエネルギーで露光されることによりパターン化
されて低ｋ誘電体層上に被覆され、さらに、リリーフ像
を形成するために現像される。
【００４０】図２(a)では、このリリーフ像が、当業者
に良く知られた通常のエッチング技術を用いて誘電体層
内で部分的にエッチングされる。この写真平版処理は、
図２(b)，(c)に示すようにトレンチ(溝）層を形成する
ために繰り返されてエッチングされる。
に良く知られた通常のエッチング技術を用いて誘電体層
内で部分的にエッチングされる。この写真平版処理は、
図２(b)，(c)に示すようにトレンチ(溝）層を形成する
ために繰り返されてエッチングされる。
【００４１】図３(a)〜図３(c)に示すように、銅金属の
堆積処理は、エッチング処理とストリッピング処理よっ
て残った空間を埋めるのに使用され、第２金属層を形成
する。現在の銅堆積技術では、バリア層の堆積が必要と
され、このバリア層は、図３(a)に示すように、続いて
銅を堆積させるためのシード(seed)層１７として作用す
る。ウエハ表面に堆積した銅１８は、化学的及び機械的
な磨き工程により一般的に平坦化される。この処理は繰
り返されて集積回路または同等物が形成される。
堆積処理は、エッチング処理とストリッピング処理よっ
て残った空間を埋めるのに使用され、第２金属層を形成
する。現在の銅堆積技術では、バリア層の堆積が必要と
され、このバリア層は、図３(a)に示すように、続いて
銅を堆積させるためのシード(seed)層１７として作用す
る。ウエハ表面に堆積した銅１８は、化学的及び機械的
な磨き工程により一般的に平坦化される。この処理は繰
り返されて集積回路または同等物が形成される。
【００４２】各エッチングステップの後、フォトレジス
トおよび／またはエッチング後の残留物は、順次行なわ
れる処理に対して干渉しないようにストリッピングによ
り取り除く必要がある。フォトレジストおよび／または
エッチング後の残留物に対する本発明の除去方法では、
プラズマガスを形成できるエネルギー源に、水素含有ガ
スとフッ素含有ガスを含むガス組成物をさらすことによ
り、このガス組成物から無酸素プラズマを発生すること
を含む。無酸素プラズマガスは、エッチングステップの
後で、揮発性の化合物を形成するために、フォトレジス
トおよび／またはエッチング後の残留物を選択的に反応
させる反応種を発生する。
トおよび／またはエッチング後の残留物は、順次行なわ
れる処理に対して干渉しないようにストリッピングによ
り取り除く必要がある。フォトレジストおよび／または
エッチング後の残留物に対する本発明の除去方法では、
プラズマガスを形成できるエネルギー源に、水素含有ガ
スとフッ素含有ガスを含むガス組成物をさらすことによ
り、このガス組成物から無酸素プラズマを発生すること
を含む。無酸素プラズマガスは、エッチングステップの
後で、揮発性の化合物を形成するために、フォトレジス
トおよび／またはエッチング後の残留物を選択的に反応
させる反応種を発生する。
【００４３】ストリッピング処理の後で、基板は、脱イ
オン水で時々洗浄され、いかなる残りの残留物も除去さ
れる。無酸素プラズマの特定の構成要素は、それらの能
力により選択され、プラズマ形成条件におけるガスとプ
ラズマを形成する。好ましくは、これらの構成要素は、
ガスとしてプラズマアッシャーに結合されかつ付加され
る。無酸素プラズマガスは、フォトレジスト化合物およ
びエッチング後の残留物における炭素及び他の原子と反
応してプラズマ反応室内で揮発性の化合物を形成する。
さらに、無酸素プラズマは、取り除くのが難しいとされ
た残留物と反応して、その残留物に埋め込まれたシリコ
ンを含むエッチング後の残留物を取り除く。
オン水で時々洗浄され、いかなる残りの残留物も除去さ
れる。無酸素プラズマの特定の構成要素は、それらの能
力により選択され、プラズマ形成条件におけるガスとプ
ラズマを形成する。好ましくは、これらの構成要素は、
ガスとしてプラズマアッシャーに結合されかつ付加され
る。無酸素プラズマガスは、フォトレジスト化合物およ
びエッチング後の残留物における炭素及び他の原子と反
応してプラズマ反応室内で揮発性の化合物を形成する。
さらに、無酸素プラズマは、取り除くのが難しいとされ
た残留物と反応して、その残留物に埋め込まれたシリコ
ンを含むエッチング後の残留物を取り除く。
【００４４】フッ素含有化合物は、フォトレジストおよ
びこのフォトレジストの下側に誘電体層を有する基板上
での誘電体のエッチング率に対するフォトレジストの除
去率の選択比を増加させるために十分な反応種を発生す
るために用いられる。
びこのフォトレジストの下側に誘電体層を有する基板上
での誘電体のエッチング率に対するフォトレジストの除
去率の選択比を増加させるために十分な反応種を発生す
るために用いられる。
【００４５】好適なフッ素含有化合物は、プラズマによ
って励起されるとき、フッ素反応種を発生する化合物を
含む。好ましくは、フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨy
Ｆzで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲で
あるような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなる
グループより選択される。他のフッ素含有コンパウンド
は、この開示から当業者であれば明らかであろう。さら
に、好ましくは、フッ素化合物は、ＣＦ4またはＣＦ3で
ある。
って励起されるとき、フッ素反応種を発生する化合物を
含む。好ましくは、フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨy
Ｆzで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲で
あるような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなる
グループより選択される。他のフッ素含有コンパウンド
は、この開示から当業者であれば明らかであろう。さら
に、好ましくは、フッ素化合物は、ＣＦ4またはＣＦ3で
ある。
【００４６】水素含有化合物は、水素を含む化合物、例
えば、炭化水素、フッ化炭化水素(hydrofluorocarbo
n)、水素ガスまたは水素ガス混合物を含んでいる。ここ
で使用される水素含有化合物は、十分な反応種を発生す
るものであり、ストリッピング処理の選択比を増加す
る。水素含有化合物は、好適には、窒素等の不活性ガス
を有する非可燃性の水素ガス混合物である。
えば、炭化水素、フッ化炭化水素(hydrofluorocarbo
n)、水素ガスまたは水素ガス混合物を含んでいる。ここ
で使用される水素含有化合物は、十分な反応種を発生す
るものであり、ストリッピング処理の選択比を増加す
る。水素含有化合物は、好適には、窒素等の不活性ガス
を有する非可燃性の水素ガス混合物である。
【００４７】好ましい水素先駆物質のガスは、ガス状態
で存在するものであり、水素を解放してプラズマ形成状
態下での遊離基または水素イオン等の反応性の水素種を
形成する。このガスは、炭化水素でも良く、この炭化水
素は、臭素、塩素、またはフッ素等のハロゲン、あるい
は酸素、窒素、水酸基とアミンのグループと置きかえる
ことができない場合もあるし、また、部分的に置きかえ
ることもできる。
で存在するものであり、水素を解放してプラズマ形成状
態下での遊離基または水素イオン等の反応性の水素種を
形成する。このガスは、炭化水素でも良く、この炭化水
素は、臭素、塩素、またはフッ素等のハロゲン、あるい
は酸素、窒素、水酸基とアミンのグループと置きかえる
ことができない場合もあるし、また、部分的に置きかえ
ることもできる。
【００４８】好ましくは、炭化水素は、少なくとも１つ
の水素と、１から12の炭素原子を有している。さらに、
好適には、３つから10の炭素原子を有している。適切な
水素含有ガスの例では、メタン、エタン、アンモニア、
プロパンを含む。
の水素と、１から12の炭素原子を有している。さらに、
好適には、３つから10の炭素原子を有している。適切な
水素含有ガスの例では、メタン、エタン、アンモニア、
プロパンを含む。
【００４９】好ましい水素ガス混合物は、水素ガスと不
活性ガスを含む混合ガスである。不活性ガスの例では、
アルゴン、窒素、ネオン、ヘリウム、または同等のもの
を含む。特に好ましい水素ガス混合物は、いわゆる形成
ガスで、本質的に水素ガスと窒素ガスを含んでいる。本
発明において用いられる好適なガスは、形成ガスであ
り、その中で、水素ガスは、安全性を考慮して形成ガス
の容積全体の約３〜５％の容量の範囲にある。
活性ガスを含む混合ガスである。不活性ガスの例では、
アルゴン、窒素、ネオン、ヘリウム、または同等のもの
を含む。特に好ましい水素ガス混合物は、いわゆる形成
ガスで、本質的に水素ガスと窒素ガスを含んでいる。本
発明において用いられる好適なガスは、形成ガスであ
り、その中で、水素ガスは、安全性を考慮して形成ガス
の容積全体の約３〜５％の容量の範囲にある。
【００５０】本発明のプラズマガス組成物は、水素含有
ガス化合物とフッ素ガス含有化合物の混合物からなる。
好ましくは、フッ素化合物は、エッチング選択比を最大
にするために、組成物全体の容積の約１０％より少な
い。フッ素含有化合物が、容積全体の１０％よりも大き
いと、フォトレジストの副産物の重合が起こり、フォト
レジストを取り除くのが困難になる。
ガス化合物とフッ素ガス含有化合物の混合物からなる。
好ましくは、フッ素化合物は、エッチング選択比を最大
にするために、組成物全体の容積の約１０％より少な
い。フッ素含有化合物が、容積全体の１０％よりも大き
いと、フォトレジストの副産物の重合が起こり、フォト
レジストを取り除くのが困難になる。
【００５１】さらに、水素含有ガスとフッ素含有ガスと
を組み合わせて使用すると、除去率を高めることが期待
できないことがわかっている。一般的に、水素含有ガス
をフッ素含有ガスと混合すると、フッ化水素が形成され
る。これは、水素によってフッ素基が取り除かれること
から生じると思われる。プラズマ内のフッ化水素は、当
業者に良く知られているように、二酸化ケイ素等の一般
的な誘電体の除去効率を弱める。その結果、低ｋ誘電体
を有する残留物の除去効率を増加させることを期待する
ことはできない。
を組み合わせて使用すると、除去率を高めることが期待
できないことがわかっている。一般的に、水素含有ガス
をフッ素含有ガスと混合すると、フッ化水素が形成され
る。これは、水素によってフッ素基が取り除かれること
から生じると思われる。プラズマ内のフッ化水素は、当
業者に良く知られているように、二酸化ケイ素等の一般
的な誘電体の除去効率を弱める。その結果、低ｋ誘電体
を有する残留物の除去効率を増加させることを期待する
ことはできない。
【００５２】選択比は、下側にある層と比較されるフォ
トレジストおよび／またはエッチング後の残留物の相対
的な除去率として定義される。フォトレジストおよび／
またはエッチング後の残留物は、低ｋ誘電体材料よりも
１０倍も早くエッチングされるように、低ｋ誘電体基板
に対して少なくとも１０：１の選択比を有することが好
ましい。より好ましくは、エッチングの選択比は、１
０：１よりも大きい。
トレジストおよび／またはエッチング後の残留物の相対
的な除去率として定義される。フォトレジストおよび／
またはエッチング後の残留物は、低ｋ誘電体材料よりも
１０倍も早くエッチングされるように、低ｋ誘電体基板
に対して少なくとも１０：１の選択比を有することが好
ましい。より好ましくは、エッチングの選択比は、１
０：１よりも大きい。
【００５３】アッシング中にウエハを加熱することは、
プラズマとフォトレジストおよび／またはエッチング後
の残留物をとの間の反応率を増加させることができる。
好ましくは、多孔性で、ドープされた酸化物の低ｋ誘電
体材料に対して、ウエハが約８０〜３５０℃の範囲に加
熱され、ウエハの処理能力を改善する。さらに、好まし
くは、この温度は、処理中に段階的に高められる。
プラズマとフォトレジストおよび／またはエッチング後
の残留物をとの間の反応率を増加させることができる。
好ましくは、多孔性で、ドープされた酸化物の低ｋ誘電
体材料に対して、ウエハが約８０〜３５０℃の範囲に加
熱され、ウエハの処理能力を改善する。さらに、好まし
くは、この温度は、処理中に段階的に高められる。
【００５４】例えば、ウエハは、最初、約１８０℃にま
で加熱され、エッチング後の残留物を水で除去できるよ
うにし、その後約２４０℃まで加熱してフォトレジスト
を揮発させる。好ましくは、有機物の低ｋ誘電体材料に
対して、ウエハは、約８０℃から最大約１８０℃にまで
加熱される。有機物の誘電体に対する最大温度は、使用
された有機物の低ｋ材料の本来的な性質に依存し、かつ
当業者には良く知られた温度分析技術によって容易に決
定することができる。さらに、エッチング後の残留物は
より低い温度で容易に取り除くことができることがわか
ってきた。あるエッチング後の残留物は、より高温度で
化学的変化を引き起こして、これら残留物を除去するの
を困難にさせる。
で加熱され、エッチング後の残留物を水で除去できるよ
うにし、その後約２４０℃まで加熱してフォトレジスト
を揮発させる。好ましくは、有機物の低ｋ誘電体材料に
対して、ウエハは、約８０℃から最大約１８０℃にまで
加熱される。有機物の誘電体に対する最大温度は、使用
された有機物の低ｋ材料の本来的な性質に依存し、かつ
当業者には良く知られた温度分析技術によって容易に決
定することができる。さらに、エッチング後の残留物は
より低い温度で容易に取り除くことができることがわか
ってきた。あるエッチング後の残留物は、より高温度で
化学的変化を引き起こして、これら残留物を除去するの
を困難にさせる。
【００５５】この除去率は、当業者に知られているよう
にさらに最適化することができる。例えば、プラズマ室
の圧力は、約０．５トル〜約１０トルまで変えることが
でき、出力は、約５００Ｗ〜約２０００Ｗまで調整する
ことができる。また、全体のガスの流量率は、約５００
sccm〜約９０００sccmまで調整することができる。
にさらに最適化することができる。例えば、プラズマ室
の圧力は、約０．５トル〜約１０トルまで変えることが
でき、出力は、約５００Ｗ〜約２０００Ｗまで調整する
ことができる。また、全体のガスの流量率は、約５００
sccm〜約９０００sccmまで調整することができる。
【００５６】本発明に使用するのに好適なプラズマアッ
シャー装置は、例えば、商品名G EMINI ESとしてイート
ン社から商業的に入手可能なマイクロ波プラズマアッシ
ャー等のダウンストリーム式プラズマアッシャーであ
る。マイクロ波プラズマアッシャーの一部分は、米国特
許第５４９８３０８号、第４３４１５９２号および国際
特許出願ＷＯ／９７／３７０５５に開示され、それらは
ここに参考文献として包含される。本発明は、この形式
または以下の実施形態により示す特定のプラズマアッシ
ャーに限定されるものではない。例えば、誘導的に結合
されたプラズマリアクターを用いることもできる。
シャー装置は、例えば、商品名G EMINI ESとしてイート
ン社から商業的に入手可能なマイクロ波プラズマアッシ
ャー等のダウンストリーム式プラズマアッシャーであ
る。マイクロ波プラズマアッシャーの一部分は、米国特
許第５４９８３０８号、第４３４１５９２号および国際
特許出願ＷＯ／９７／３７０５５に開示され、それらは
ここに参考文献として包含される。本発明は、この形式
または以下の実施形態により示す特定のプラズマアッシ
ャーに限定されるものではない。例えば、誘導的に結合
されたプラズマリアクターを用いることもできる。
【００５７】特に、図４、図５には、マイクロ波プラズ
マアッシャー２０が示され、この装置は、無酸素プラズ
マを用いた処理により、フォトレジストおよび／または
エッチング後の残留物を取り除く方法を実行するのに適
している。この図示されたプラズマアッシャーは、プラ
ズマ発生室２１およびプラズマ反応室(ウエハ処理室）
２２を含んでいる。プラズマ発生室は、マイクロ波用ハ
ウジング２４を有する。このマイクロ波用ハウジング
は、長方形ボックスで、長さ方向に複数のセクションを
有するように、仕切り２６,２７,２８によって仕切られ
ており、各セクションを貫通するプラズマチューブ３２
を有する。各仕切りは、プラズマチューブが通る開口を
有する。各セクションは、マイクロ波エネルギーを蓄え
る。
マアッシャー２０が示され、この装置は、無酸素プラズ
マを用いた処理により、フォトレジストおよび／または
エッチング後の残留物を取り除く方法を実行するのに適
している。この図示されたプラズマアッシャーは、プラ
ズマ発生室２１およびプラズマ反応室(ウエハ処理室）
２２を含んでいる。プラズマ発生室は、マイクロ波用ハ
ウジング２４を有する。このマイクロ波用ハウジング
は、長方形ボックスで、長さ方向に複数のセクションを
有するように、仕切り２６,２７,２８によって仕切られ
ており、各セクションを貫通するプラズマチューブ３２
を有する。各仕切りは、プラズマチューブが通る開口を
有する。各セクションは、マイクロ波エネルギーを蓄え
る。
【００５８】こうして、各セクションは、入来するマイ
クロ波エネルギーに対して比較的短い空洞となってお
り、方位角的にかつ軸方向に均一なモード形成を促進す
る。外側チューブは、その空洞内部にプラズマチューブ
を収容する。外側チューブは、プラズマチューブからわ
ずかに離れており、またプラズマチューブを効果的に冷
却するために両方のチューブ間に正のエア圧力が供給さ
れている。チューブ３４は、好ましくはサファイアから
作られている。他のプラズマチューブ用の材料として、
水晶、またはアルミナ被膜の水晶を使用することができ
る。
クロ波エネルギーに対して比較的短い空洞となってお
り、方位角的にかつ軸方向に均一なモード形成を促進す
る。外側チューブは、その空洞内部にプラズマチューブ
を収容する。外側チューブは、プラズマチューブからわ
ずかに離れており、またプラズマチューブを効果的に冷
却するために両方のチューブ間に正のエア圧力が供給さ
れている。チューブ３４は、好ましくはサファイアから
作られている。他のプラズマチューブ用の材料として、
水晶、またはアルミナ被膜の水晶を使用することができ
る。
【００５９】仕切り２６,２７,２８に設けた各開口は、
この開口内に同心的にチューブが配置されるためにプラ
ズマチューブの外形寸法よりも大きく作られている。こ
のような開口を通過してマイクロ波伝送が行なわれ、仕
切りによって囲まれたチューブの一部分にプラズマが励
起される。このような伝送は、仕切りによって囲まれた
領域とそうでない領域との間のプラズマチューブ内での
温度勾配を減少させるのに役立つ。外側チューブを用い
ない(他の方法で冷却が与えられる）と、仕切りの開口
は、プラズマチューブと仕切りとの間にマイクロ波伝送
を与えるための空間を設けるように寸法付けられる。図
４では、外側チューブと仕切りとの間に空間がある。
この開口内に同心的にチューブが配置されるためにプラ
ズマチューブの外形寸法よりも大きく作られている。こ
のような開口を通過してマイクロ波伝送が行なわれ、仕
切りによって囲まれたチューブの一部分にプラズマが励
起される。このような伝送は、仕切りによって囲まれた
領域とそうでない領域との間のプラズマチューブ内での
温度勾配を減少させるのに役立つ。外側チューブを用い
ない(他の方法で冷却が与えられる）と、仕切りの開口
は、プラズマチューブと仕切りとの間にマイクロ波伝送
を与えるための空間を設けるように寸法付けられる。図
４では、外側チューブと仕切りとの間に空間がある。
【００６０】また、図示するように、マイクロ波用構造
体の開口側を覆う絞りプレート３６が設けられており、
このプレートは、隣接するセクションにマイクロ波エネ
ルギーを供給するのに効果的である。プレート３６は、
絞り３８,４０,４２,４４を有する平らな金属板であ
り、ここを通ってマイクロ波エネルギーが供給される。
体の開口側を覆う絞りプレート３６が設けられており、
このプレートは、隣接するセクションにマイクロ波エネ
ルギーを供給するのに効果的である。プレート３６は、
絞り３８,４０,４２,４４を有する平らな金属板であ
り、ここを通ってマイクロ波エネルギーが供給される。
【００６１】マイクロ波トラップ４６,４８は、マイク
ロ波伝送を防止するために両端部に設けられている。こ
のようなトラップは、米国特許明細書第５４９８３０８
号に開示され、ここに参考文献として包含される。エア
シール／方向性フィーダー５０,５２が冷却エアを受入
れ、かつそれを同心チューブ間の空間に供給する。ま
た、エアシール／方向性フィーダー５４は、４番目の出
口端部が示され、このユニット自体は、図では見ること
ができない。
ロ波伝送を防止するために両端部に設けられている。こ
のようなトラップは、米国特許明細書第５４９８３０８
号に開示され、ここに参考文献として包含される。エア
シール／方向性フィーダー５０,５２が冷却エアを受入
れ、かつそれを同心チューブ間の空間に供給する。ま
た、エアシール／方向性フィーダー５４は、４番目の出
口端部が示され、このユニット自体は、図では見ること
ができない。
【００６２】マグネトロン５６は、カップラー５８を通
りＴＥ10モードを与える導波管に供給されるマイクロ波
出力を与える。導波管は、互いに直交する部分６０,６
２を有する。導波管部分６２の長さは、移動可能なプラ
ンジャー６４を用いて調整される。この導波管部分６２
の底部プレートは、絞りプレート６６であり、このプレ
ートは、プラズマチューブ３２が延びている仕切られた
マイクロ波用構造体２４内にマイクロ波エネルギーを与
える。こうして、プラズマは、プラズマチューブ３２を
通って流れるガス内で励起される。
りＴＥ10モードを与える導波管に供給されるマイクロ波
出力を与える。導波管は、互いに直交する部分６０,６
２を有する。導波管部分６２の長さは、移動可能なプラ
ンジャー６４を用いて調整される。この導波管部分６２
の底部プレートは、絞りプレート６６であり、このプレ
ートは、プラズマチューブ３２が延びている仕切られた
マイクロ波用構造体２４内にマイクロ波エネルギーを与
える。こうして、プラズマは、プラズマチューブ３２を
通って流れるガス内で励起される。
【００６３】再び図５において、エンドキャップ７０に
は、マイクロ波トラップと管継手７４が隣接し、管継手
にはエンドキャップ内に伸びるプラズマチューブにガス
を供給するための中央オリフィスを有する。ガスの供給
は、外部流れボックス(図示略）によって調整される。
は、マイクロ波トラップと管継手７４が隣接し、管継手
にはエンドキャップ内に伸びるプラズマチューブにガス
を供給するための中央オリフィスを有する。ガスの供給
は、外部流れボックス(図示略）によって調整される。
【００６４】プラズマチューブは、この端部が、エンド
キャップ内のＯリング７２によって支持されている。外
側チューブ３４は、その両端がマイクロ波トラップ４
６,４８に接触して支持されている。スペーサ７６は、
処理室に関連して適当な間隔で配置されている。プラズ
マチューブの端部は、エンド部材７８に配置され、処理
室内にガスを放出するためのオリフィス８０を有する。
キャップ内のＯリング７２によって支持されている。外
側チューブ３４は、その両端がマイクロ波トラップ４
６,４８に接触して支持されている。スペーサ７６は、
処理室に関連して適当な間隔で配置されている。プラズ
マチューブの端部は、エンド部材７８に配置され、処理
室内にガスを放出するためのオリフィス８０を有する。
【００６５】プラズマ反応室２２は、ウエハ支持ピン９
０,９２を有し、これらは、処理されるべきウエハ９８
を支持する。代わりに、チャック(図示略）を使用する
こともできる。加熱は、ウエハの下側に配置されたタン
グステンハロゲンランプ(図示略）の配列によって達成
することができる。好ましくは、基板は、アッシング作
業中、約８０℃〜約３５０℃の範囲に加熱される。さら
に好適には、基板は、温度を順次増加させて段階的に加
熱される。
０,９２を有し、これらは、処理されるべきウエハ９８
を支持する。代わりに、チャック(図示略）を使用する
こともできる。加熱は、ウエハの下側に配置されたタン
グステンハロゲンランプ(図示略）の配列によって達成
することができる。好ましくは、基板は、アッシング作
業中、約８０℃〜約３５０℃の範囲に加熱される。さら
に好適には、基板は、温度を順次増加させて段階的に加
熱される。
【００６６】加熱によって、フォトレジストおよび／ま
たはエッチング後の残留物に対するプラズマの反応率が
増加することがわかっている。その結果、処理能力が増
加する。１つまたは複数のバッフルプレートがウエハ上
方に設けて、ウエハ表面へのプラズマの分配を促進させ
る。さらに、反応室は、モノクロメータ（図示略）を含
むこともできる。このモノクロメータは、プラズマおよ
びフォトレジストの間の反応生成物に対応して、光学的
に特定の波長範囲を有する放射ピークを検出する。
たはエッチング後の残留物に対するプラズマの反応率が
増加することがわかっている。その結果、処理能力が増
加する。１つまたは複数のバッフルプレートがウエハ上
方に設けて、ウエハ表面へのプラズマの分配を促進させ
る。さらに、反応室は、モノクロメータ（図示略）を含
むこともできる。このモノクロメータは、プラズマおよ
びフォトレジストの間の反応生成物に対応して、光学的
に特定の波長範囲を有する放射ピークを検出する。
【００６７】図６において、本装置の外側から見た図が
示されている。図６における参照番号は、他の図で用い
られた参照番号に対応している。好ましくは、マイクロ
波用ハウジング２４は、長方形ＴＭ110モードを支持す
るために寸法付けられており、かつハウジング２４は、
四角形断面を有するようにしてもよい。この断面の寸法
は、ＴＭ110モードが共振するようになっている。各断
面の長さは、λｇ／２より小さく、このλｇは、ＴＥ
104モードにおけるキャビティ内のガイド長さである。
示されている。図６における参照番号は、他の図で用い
られた参照番号に対応している。好ましくは、マイクロ
波用ハウジング２４は、長方形ＴＭ110モードを支持す
るために寸法付けられており、かつハウジング２４は、
四角形断面を有するようにしてもよい。この断面の寸法
は、ＴＭ110モードが共振するようになっている。各断
面の長さは、λｇ／２より小さく、このλｇは、ＴＥ
104モードにおけるキャビティ内のガイド長さである。
【００６８】作業において、フォトレジストおよび／ま
たはエッチング後の残留物を有する半導体ウエハ９８
は、ウエハ支持ピン９０,９２上の反応室２２内に配置
されるこのウエハは、好ましくは、プラズマを用いてフ
ォトレジストおよび／またはエッチング後の残留物の反
応を加速するために加熱される。反応室内の圧力は、減
少される。好適には、この圧力は、約１トル〜約５トル
の間に維持される。水素含有ガスとフッ素含有ガスの励
起可能なガス混合物は、ガス入口２３（図７に示すよう
に）を経てプラズマ発生室２１のプラズマチューブ３２
内に供給される。フッ素含有ガスは、好ましくは、全体
のガス組成物の１０％以下である。各部分２６,２８,３
０には、マイクロ波エネルギーが供給され、プラズマチ
ューブ内のプラズマを励起する。このプラズマは、電気
的に中性な粒子および荷電粒子を含んでいる。
たはエッチング後の残留物を有する半導体ウエハ９８
は、ウエハ支持ピン９０,９２上の反応室２２内に配置
されるこのウエハは、好ましくは、プラズマを用いてフ
ォトレジストおよび／またはエッチング後の残留物の反
応を加速するために加熱される。反応室内の圧力は、減
少される。好適には、この圧力は、約１トル〜約５トル
の間に維持される。水素含有ガスとフッ素含有ガスの励
起可能なガス混合物は、ガス入口２３（図７に示すよう
に）を経てプラズマ発生室２１のプラズマチューブ３２
内に供給される。フッ素含有ガスは、好ましくは、全体
のガス組成物の１０％以下である。各部分２６,２８,３
０には、マイクロ波エネルギーが供給され、プラズマチ
ューブ内のプラズマを励起する。このプラズマは、電気
的に中性な粒子および荷電粒子を含んでいる。
【００６９】荷電粒子は、反応室にプラズマが入る前
に、選択的に取り除かれる。フッ素の励起したまたは活
動的な原子（フッ素原子）および水素（水素原子）が、
反応室内に供給され、そして、フォトレジストおよび／
またはエッチング後の残留物と反応する。主たる反応生
成物は、メタンガスを含む、モノクロメータによって光
学的に監視される。このメタンガスは、反応室内でガス
の吹流しにより絶えず吹き払われる。
に、選択的に取り除かれる。フッ素の励起したまたは活
動的な原子（フッ素原子）および水素（水素原子）が、
反応室内に供給され、そして、フォトレジストおよび／
またはエッチング後の残留物と反応する。主たる反応生
成物は、メタンガスを含む、モノクロメータによって光
学的に監視される。このメタンガスは、反応室内でガス
の吹流しにより絶えず吹き払われる。
【００７０】モノクロメータは、メタンの放射ピークを
検出する。放射ピークが最小値に到達すると、フォトレ
ジストおよび／またはエッチング後の残留物の除去は、
完了し、プラズマは消失される。代わりに、プラズマが
所定の時間を経て作動させることもできる。これは、フ
ォトレジスト残留物がエッチング後に最小になった基板
から、さらにエッチング後の残留物を取り除くのに特に
有益であるがわかってきた。検出可能な放射ピークが、
プラズマとフォトレジストの間の反応から本来的に引き
出される。その後、脱イオン水の洗浄が、残留物を剥ぎ
取ったウエハ上からさらに残っている残留物を取り除く
のに使用される。真空排気により、処理されたウエハが
反応室から排出される。
検出する。放射ピークが最小値に到達すると、フォトレ
ジストおよび／またはエッチング後の残留物の除去は、
完了し、プラズマは消失される。代わりに、プラズマが
所定の時間を経て作動させることもできる。これは、フ
ォトレジスト残留物がエッチング後に最小になった基板
から、さらにエッチング後の残留物を取り除くのに特に
有益であるがわかってきた。検出可能な放射ピークが、
プラズマとフォトレジストの間の反応から本来的に引き
出される。その後、脱イオン水の洗浄が、残留物を剥ぎ
取ったウエハ上からさらに残っている残留物を取り除く
のに使用される。真空排気により、処理されたウエハが
反応室から排出される。
【００７１】実施例１ 次の実施例では、多数のヘキサメチルジメチルシラン(h
examethyldimethylsilane)処理され、3000rpmで回転す
るシリコンウエハ上にＤＵＶフォトレジストが被膜され
た。このフォトレジストは、商品名ＵＶ５‐１.０でシ
ップレイ(Shipley)社から商業的に入手できる。真空の
ホットプレート上で１３０℃で各ウエハを４５秒間ソフ
ト加熱した後、タックフリー(tack free)のフォトレジ
ストフィルムが得られ、このフィルムは、約10000オン
グストロームの厚さを有する。フォトレジストフィルム
は、イートン社から入手できるフュージョンョン ＧＥ
ＭＩＮＩ ＥＳ プラズマアッシャーを用いるマイクロ
波用プラズマに、その後さらされる。プラズマ室の出力
は、1800Ｗに設定され、１．５トルの室内圧力を有す
る。ウエハは、二組の３つのウエハに分割される。一組
のウエハは、3500sccmのガス流量速度で形成ガスから発
生したプラズマに個々にさらされた。他の組のウエハ
は、形成ガスとＣＦ4の混合物から発生したプラズマに
さらされる。この形成ガスのガス流量速度は、3400sccm
でかつＣＦ4ガスは、100sccmであった。
examethyldimethylsilane)処理され、3000rpmで回転す
るシリコンウエハ上にＤＵＶフォトレジストが被膜され
た。このフォトレジストは、商品名ＵＶ５‐１.０でシ
ップレイ(Shipley)社から商業的に入手できる。真空の
ホットプレート上で１３０℃で各ウエハを４５秒間ソフ
ト加熱した後、タックフリー(tack free)のフォトレジ
ストフィルムが得られ、このフィルムは、約10000オン
グストロームの厚さを有する。フォトレジストフィルム
は、イートン社から入手できるフュージョンョン ＧＥ
ＭＩＮＩ ＥＳ プラズマアッシャーを用いるマイクロ
波用プラズマに、その後さらされる。プラズマ室の出力
は、1800Ｗに設定され、１．５トルの室内圧力を有す
る。ウエハは、二組の３つのウエハに分割される。一組
のウエハは、3500sccmのガス流量速度で形成ガスから発
生したプラズマに個々にさらされた。他の組のウエハ
は、形成ガスとＣＦ4の混合物から発生したプラズマに
さらされる。この形成ガスのガス流量速度は、3400sccm
でかつＣＦ4ガスは、100sccmであった。
【００７２】使用された形成ガスは、水素と窒素の混合
ガスであり、このうち、水素ガスは、混合した形成ガス
の全体の容量の５％であった。ウエハ温度は、１８０℃
〜３００℃の間で変化する。プラズマアッシング率は、
アッシング前後のフォトレジストのフィルム厚さを測定
することによって決定される。
ガスであり、このうち、水素ガスは、混合した形成ガス
の全体の容量の５％であった。ウエハ温度は、１８０℃
〜３００℃の間で変化する。プラズマアッシング率は、
アッシング前後のフォトレジストのフィルム厚さを測定
することによって決定される。
【００７３】図７は、２つの異なるガスプラズマに対す
るフォトレジストの除去率と基板温度との関係をグラフ
で示したものである。その結果、ＣＦ4を含む形成ガス
の混合物は、形成ガスのみの使用と比較すると、最速の
アッシング率を与えることを示している。ウエハの温度
を高めると、プラズマによってフォトレジストのアッシ
ング率を増加させる。このデータによると、シリコンウ
エハからフォトレジストを剥ぎ取るために無酸素プラズ
マ処理を用いた場合、高処理能力を得ることができるこ
とを示している。
るフォトレジストの除去率と基板温度との関係をグラフ
で示したものである。その結果、ＣＦ4を含む形成ガス
の混合物は、形成ガスのみの使用と比較すると、最速の
アッシング率を与えることを示している。ウエハの温度
を高めると、プラズマによってフォトレジストのアッシ
ング率を増加させる。このデータによると、シリコンウ
エハからフォトレジストを剥ぎ取るために無酸素プラズ
マ処理を用いた場合、高処理能力を得ることができるこ
とを示している。
【００７４】実施例２ この実施例によって示されるように、好適には本発明に
よる無酸素プラズマ処理の重要な利点は、低ｋ誘電体材
料での高い選択比である。商品名ＣＯＲＡＬでノベラス
(Novellus)社から入手できる、炭素がドープされた二酸
化ケイ素のウエハは、実施例１の場合と同様なフォトレ
ジストで被膜されている。ＧＥＭＩＮＩＥＳ プラズマ
アッシャーの出力設定は、1800Ｗで室内圧力が３．０ト
ルであった。形成ガスは、3500sccmのガス流量速度であ
った。この使用された形成ガスは、水素ガスと窒素ガス
の混合物であり、このうち、水素ガスは、混合した形成
ガスの全体の容量の５％であった。被覆されたウエハ
は、３００℃に加熱され、プラズマにさらされる。
よる無酸素プラズマ処理の重要な利点は、低ｋ誘電体材
料での高い選択比である。商品名ＣＯＲＡＬでノベラス
(Novellus)社から入手できる、炭素がドープされた二酸
化ケイ素のウエハは、実施例１の場合と同様なフォトレ
ジストで被膜されている。ＧＥＭＩＮＩＥＳ プラズマ
アッシャーの出力設定は、1800Ｗで室内圧力が３．０ト
ルであった。形成ガスは、3500sccmのガス流量速度であ
った。この使用された形成ガスは、水素ガスと窒素ガス
の混合物であり、このうち、水素ガスは、混合した形成
ガスの全体の容量の５％であった。被覆されたウエハ
は、３００℃に加熱され、プラズマにさらされる。
【００７５】フォトレジストの除去率は、１分間当り約
4000オングストロームとなるように決定された。被覆さ
れないウエハは、同一の条件でさらされ、かつ低ｋ誘電
体材料は、１分間当り約１４３オングストロームで取り
除かれることがわかった。選択比は、各基板に対する除
去率の比から決定される。こうして、アッシングの選択
比は、4000／143または２５：１よりも大きい。その結
果、この実施例では、フォトレジストは、誘電体材料よ
りも２５倍も早く除去される。
4000オングストロームとなるように決定された。被覆さ
れないウエハは、同一の条件でさらされ、かつ低ｋ誘電
体材料は、１分間当り約１４３オングストロームで取り
除かれることがわかった。選択比は、各基板に対する除
去率の比から決定される。こうして、アッシングの選択
比は、4000／143または２５：１よりも大きい。その結
果、この実施例では、フォトレジストは、誘電体材料よ
りも２５倍も早く除去される。
【００７６】実施例３ 次の実施例では、商品名ＣＯＲＡＬでノベラス(Novellu
s)社から入手できる、炭素がドープされた二酸化ケイ素
のウエハは、実施例１の場合と同様なフォトレジストで
被膜され、そして、実施例２と同一の条件下で発生した
異なるプラズマにさらされる。このプラズマは、形成ガ
スとＣＦ4の混合物から発生したものである。この形成
ガスのガス流量速度は、3400sccmでかつＣＦ4ガスは、1
00sccmであった。
s)社から入手できる、炭素がドープされた二酸化ケイ素
のウエハは、実施例１の場合と同様なフォトレジストで
被膜され、そして、実施例２と同一の条件下で発生した
異なるプラズマにさらされる。このプラズマは、形成ガ
スとＣＦ4の混合物から発生したものである。この形成
ガスのガス流量速度は、3400sccmでかつＣＦ4ガスは、1
00sccmであった。
【００７７】使用された形成ガスは、水素と窒素の混合
ガスであり、このうち、水素ガスは、混合した形成ガス
の全体の容量の５％であった。フォトレジストのアッシ
ング率は、１分間当り約8700オングストロームとなるよ
うに決定された。ＣＯＲＡＬのアッシング率は、１分間
当り約449オングストロームとなるように決定された。
こうして、フォトレジストのＣＯＲＡＬに対するアッシ
ングの選択比は、約２０：１であった。ＣＦ4を含む形
成ガスの混合物を用いて観測されたより高いアッシング
選択比は、このガス混合物内にフッ素含有ガスを含む場
合に得られるより高い選択比を示す。フォトレジストに
対するこのプラズマのより高い反応性は、改良された処
理能力をもたらす。
ガスであり、このうち、水素ガスは、混合した形成ガス
の全体の容量の５％であった。フォトレジストのアッシ
ング率は、１分間当り約8700オングストロームとなるよ
うに決定された。ＣＯＲＡＬのアッシング率は、１分間
当り約449オングストロームとなるように決定された。
こうして、フォトレジストのＣＯＲＡＬに対するアッシ
ングの選択比は、約２０：１であった。ＣＦ4を含む形
成ガスの混合物を用いて観測されたより高いアッシング
選択比は、このガス混合物内にフッ素含有ガスを含む場
合に得られるより高い選択比を示す。フォトレジストに
対するこのプラズマのより高い反応性は、改良された処
理能力をもたらす。
【００７８】さらに、フッ素含有ガスと水素含有ガスを
組み合わせて用いるとき、向上した除去率を得ることは
期待できなかった。一般的に、水素含有ガスにフッ素含
有ガスを混合すると、水素によってフッ素基を取り除く
ことによって生じると考えられるフッ化水素が形成され
る。プラズマ内のフッ化水素は、一般に、二酸化ケイ素
等の誘電体の除去効率を低下させることが当業者に良く
知られている。その結果、低ｋ誘電体においてフォトレ
ジストおよび／またはエッチング後の残留物の除去効率
を増加させることを期待できない。
組み合わせて用いるとき、向上した除去率を得ることは
期待できなかった。一般的に、水素含有ガスにフッ素含
有ガスを混合すると、水素によってフッ素基を取り除く
ことによって生じると考えられるフッ化水素が形成され
る。プラズマ内のフッ化水素は、一般に、二酸化ケイ素
等の誘電体の除去効率を低下させることが当業者に良く
知られている。その結果、低ｋ誘電体においてフォトレ
ジストおよび／またはエッチング後の残留物の除去効率
を増加させることを期待できない。
【００７９】以上、本発明の好ましい実施形態を説明し
かつ記載してきたが、本発明は、ここで詳細に記載した
形式に限定されるものではない。明らかな修正および変
更は、上記本発明の技術的思想に基づいて可能である。
この実施形態は、本発明の原理を最も良く説明するため
に選択されかつ記載された。それゆえ、本発明を種々の
実施例において利用することは、当業者であれば、特定
の使用を考慮して適合するように種々の変更が可能であ
る。このような全ての修正および変更は、本発明の特許
請求の範囲内にあり、公正かつ法的にまた公平に受ける
権利範囲に従って解釈される場合に、添付の特許請求の
範囲によって決定されるものである。
かつ記載してきたが、本発明は、ここで詳細に記載した
形式に限定されるものではない。明らかな修正および変
更は、上記本発明の技術的思想に基づいて可能である。
この実施形態は、本発明の原理を最も良く説明するため
に選択されかつ記載された。それゆえ、本発明を種々の
実施例において利用することは、当業者であれば、特定
の使用を考慮して適合するように種々の変更が可能であ
る。このような全ての修正および変更は、本発明の特許
請求の範囲内にあり、公正かつ法的にまた公平に受ける
権利範囲に従って解釈される場合に、添付の特許請求の
範囲によって決定されるものである。
【図１】図１(a)〜(c)は、銅の相互接続線と低ｋ誘電体
の絶縁層を有する集積回路の製造に用いられるデュアル
ダマスクプロセス(dual damascene process)の流れを示
す図である。
の絶縁層を有する集積回路の製造に用いられるデュアル
ダマスクプロセス(dual damascene process)の流れを示
す図である。
【図２】図２(a)〜(c)は、図１に続くプロセスの流れを
示す図である。
示す図である。
【図３】図３(a)〜(c)は、図２に続くプロセスの流れを
示す図である。
示す図である。
【図４】プラズマアッシャーに用いるためのマイクロ波
ハウジングを示す斜視図である。
ハウジングを示す斜視図である。
【図５】本発明を実施可能にするプラズマアッシャーを
概略的に示す断面図である。
概略的に示す断面図である。
【図６】図５に示したプラズマアッシャーの斜視図であ
る。
る。
【図７】種々のプラズマガス組成物に対する水温対フォ
トレジスト除去の割合を示すグラフである。
トレジスト除去の割合を示すグラフである。
【符号の説明】 １０ 第１金属層 １２ 絶縁層 １４ 誘電体層 １６ フォトレジスト ２０ マイクロ波プラズマアッシャー ２１ プラズマ発生室 ２２ プラズマ反応室 ２４マイクロ波用ハウジング ２６,２８,３０ 仕切り ３６ プレート ３８,４０,４２,４４ 絞り ４６,４８ トラップ ５６ マグネトロン ９０,９２ ウエハ支持ピン ９８ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マームド ダヒメネ アメリカ合衆国 メリーランド 20879 ガイザーズブルク ナンバー195 ボイゼ ンベリー ドライブ 18512 (72)発明者 リッキー ラッフィン アメリカ合衆国 メリーランド 20898 ガイザーズブルク ピー．オー．ボックス 8501 (72)発明者 パラニクマラン サクシーベル アメリカ合衆国 メリーランド 20878 ガイザーズブルク ウエスト サイド ド ライブ 391 アパートメント203 (72)発明者 イバン ルイス ベリー ザ サード アメリカ合衆国 メリーランド 21042 エリコットシティ フォント ヒル ドラ イブ 3716
Claims (37)
- 【請求項１】基板（98）からフォトレジスト（16）とエ
ッチング後の残留物の両方またはいずれか一方を取り除
くための方法であって、 a. 前記フォトレジスト（16）および／またはエッチン
グ後の残留物を有する少なくとも１つの基板（98）をウ
エハ処理室（22）に配置し、 b. プラズマを発生するためのガスが、水素含有ガスと
フッ素含有ガスを含んで、酸素のないプラズマを発生す
ることによって反応種を形成し、 c.前記基板を電気的に中性である前記反応種にさらすこ
とにより、側壁に堆積したポリマーを含むフォトレジス
ト（16）および／またはエッチング後の残留物を取り除
く、各工程を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨyＦ
zで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲であ
るような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなるグ
ループより選択されることを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】前記水素含有ガスは、炭化水素、フッ化炭
化水素(hydrofluorocarbon)、水素ガスおよび水素ガス
混合物からなるグループより選択されることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項４】前記水素ガス混合物は、窒素と水素ガスを
含む形成ガスからなり、前記水素ガスは、前記形成ガス
全体の約３〜５％の容量であることを特徴とする請求項
３記載の方法。 - 【請求項５】前記基板（98）は、絶縁層（12）を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】前記基板（98）は、低ｋ誘電率の材料から
構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】低ｋ誘電率の材料は、多孔性材料およびド
ープされた酸化物から選択されることを特徴とする請求
項６記載の方法。 - 【請求項８】さらに、前記基板（98）を約８０〜３５０
℃の範囲で加熱する工程を含むことを特徴とする請求項
６記載の方法。 - 【請求項９】低ｋ誘電率の材料は、有機物であることを
特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】さらに、前記基板（98）を約８０〜１８
０℃の範囲で加熱する工程を含むことを特徴とする請求
項９記載の方法。 - 【請求項１１】低ｋ誘電率の材料の誘電率は、前記フォ
トレジスト（16）およびエッチング後の残留物を取り除
く工程の前後においてほぼ一定であることを特徴とする
請求項６記載の方法。 - 【請求項１２】フォトレジスト（16）およびエッチング
後の残留物に対して前記プラズマの反応種を反応させ
て、揮発性アルカン類を生じさせることを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項１３】揮発性アルカン類は、メタンガスを含ん
でいることを特徴とする請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】フッ素含有ガスは、プラズマガス全体の
約１０％よりも少ない容量であることを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項１５】電気的に中性な粒子および荷電粒子を生
じさせるために、マイクロ波によりプラズマを発生し
て、前記プラズマから前記荷電粒子を取り除き、さら
に、前記フォトレジスト（16）およびエッチング後の残
留物に対して、前記電気的に中性な粒子を反応させる各
工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】フォトレジスト（16）および／またはエ
ッチング後の残留物と、前記基板（98）との間における
プラズマのエッチングの選択比が、約１０：１よりも大
きいことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１７】半導体ウエハ（98）からフォトレジスト
（16）および／またはエッチング後の残留物を取り除く
ためのアッシング方法であって、 a.前記フォトレジスト（16）および／またはエッチング
後の残留物を有する前記半導体ウエハ（98）を反応室
（22）内に配置し、 b.本質的に水素含有ガスとフッ素含有ガスからなるガス
をマイクロ波にさらすことにより、電気的に中性の種と
荷電粒子の両方を含むプラズマを発生し、 c.前記プラズマから前記荷電粒子を取り除き、 d. 前記フォトレジスト（16）および有機性残留物を有
する前記半導体ウエハ（98）を前記電気的に中性の種に
さらすことによって前記半導体ウエハ上の有機性残留物
をアッシングする、各工程を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項１８】前記プラズマは、前記反応室（22）に隣
接するプラズマ発生室（21）内で作られ、前記電気的に
中性の種は、前記プラズマ発生室（21）と反応室（22）
の間の少なくとも１つのバッフルプレートを介して、前
記プラズマ発生室（21）から流出して反応室（22）内に
流入させることを特徴とする請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】前記基板（98）は、前記反応室（22）内
に配置され、有機性残留物は、アッシング作業中に、前
記バッフルプレートを介して流れる電気的に中性の種の
みと反応するようにしたことを特徴とする請求項１８記
載の方法。 - 【請求項２０】さらに、前記ウエハ（98）を約８０〜３
５０℃の範囲で加熱する工程を含むことを特徴とする請
求項１７記載の方法。 - 【請求項２１】前記フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨy
Ｆzで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲で
あるような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなる
グループより選択されることを特徴とする請求項１７記
載の方法。 - 【請求項２２】前記水素含有ガスは、水素、炭化水素、
フッ化炭化水素、水素ガス混合物からなるグループより
選択されることを特徴とする請求項１７記載の方法。 - 【請求項２３】プラズマは、酸素を含まないことを特徴
とする請求項１７記載の方法。 - 【請求項２４】フッ素含有ガスは、プラズマガスの容量
全体の約１０％よりも少ない容量であることを特徴とす
る請求項１７記載の方法。 - 【請求項２５】フォトレジスト（16）および／またはエ
ッチング後の残留物を低ｋ誘電体の層（14）から取り除
くためのアッシング方法であって、前記フォトレジスト
（16）および／またはエッチング後の残留物を選択的に
アッシングして、主たるアッシング反応生産物としてメ
タンガスを形成することを特徴とする方法。 - 【請求項２６】さらに、脱イオン化された水で洗浄する
工程を含んでいることを特徴する請求項２５記載の方
法。 - 【請求項２７】前記アッシングは、本質的に水素含有ガ
スとフッ素含有ガスからなるプラズマガスをマイクロ波
にさらすことにより、反応種を発生させることを含んで
いる請求項２５記載の方法。 - 【請求項２８】前記低ｋ誘電体の層は、約８０〜３５０
℃の範囲で加熱されることを特徴とする請求項２５記載
の方法。 - 【請求項２９】前記水素含有ガスは、水素、炭化水素、
フッ化炭化水素、水素ガス混合物からなるグループより
選択されることを特徴とする請求項２７記載の方法。 - 【請求項３０】前記フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨy
Ｆzで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲で
あるような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなる
グループより選択されることを特徴とする請求項２７記
載の方法。 - 【請求項３１】フッ素含有ガスは、プラズマガスの容量
全体の約１０％よりも少ない容量であることを特徴とす
る請求項２７記載の方法。 - 【請求項３２】前記基板を、約８０〜３５０℃の範囲で
加熱することを特徴とする請求項２７記載の方法。 - 【請求項３３】フォトレジスト（16）および／またはエ
ッチング後の残留物を取り除くために、本質的に水素含
有ガスとフッ素含有ガスからなる無酸素のプラズマガス
組成物。 - 【請求項３４】前記フッ素含有ガスは、化学式がＣxＨy
Ｆzで、ｘが１〜４、ｙが０〜９、ｚが１〜10の範囲で
あるような化合物、ＮＦ3、Ｆ2、およびＳＦ6からなる
グループより選択されることを特徴とする請求項３３記
載の組成物。 - 【請求項３５】前記水素含有ガスは、水素、炭化水素、
フッ化炭化水素、水素ガス混合物からなるグループより
選択されることを特徴とする請求項３３記載の組成物。 - 【請求項３６】フッ素含有ガスは、前記プラズマガス組
成物の容量全体の約１０％よりも少ない容量であること
を特徴とする請求項３３記載の組成物。 - 【請求項３７】前記水素ガス混合物は、形成ガス組成物
全体の約３から５％の容量を有する水素ガスを含んでい
ることを特徴とする請求項３５記載の組成物。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6281135B1 (ja) |
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