JP2007508698A - 有機ケイ酸塩ガラスについての一酸化二窒素剥脱方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）誘電体を有するＩＣ構造体に悪影響を及ぼさずに有機フォトレジストを剥脱する方法を提供すること。
【解決手段】有機フォトレジスト材料と有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）材料を有する集積回路（ＩＣ）構造体において有機フォトレジストを剥脱する、デュアルダマシンプロセス中に行われる多数の工程の１つであって、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガス混合物を反応器内に供給すること、反応器内でプラズマを発生させること、及びフォトレジストを剥脱することを含んでなる方法を提供する。この剥脱方法は、フォトレジストとＯＳＧ材料との間に高い選択性を提供し、さらに、フォトレジストや他のそのような有機材料の剥脱を、ＯＳＧ材料のエッチングに用いられるのと同じ反応器内で行うことを可能とする。
【選択図】図１
【解決手段】有機フォトレジスト材料と有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）材料を有する集積回路（ＩＣ）構造体において有機フォトレジストを剥脱する、デュアルダマシンプロセス中に行われる多数の工程の１つであって、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガス混合物を反応器内に供給すること、反応器内でプラズマを発生させること、及びフォトレジストを剥脱することを含んでなる方法を提供する。この剥脱方法は、フォトレジストとＯＳＧ材料との間に高い選択性を提供し、さらに、フォトレジストや他のそのような有機材料の剥脱を、ＯＳＧ材料のエッチングに用いられるのと同じ反応器内で行うことを可能とする。
【選択図】図１
Description
この特許出願は、これと同時に出願され、参照により本明細書中に組み込まれる、Rao Annapragada等による、AN ETCH BACK PROCESS USING NITROUS OXIDEというタイトルの、共通して譲渡される米国特許出願番号 （代理人Docket.：１０５４）に関連する。
本発明は、フォトレジストの剥脱（stripping）に関する。より詳しくは、本発明は、有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）材料を有するＩＣ構造体からのフォトレジストの剥脱に関する。
半導体集積回路（ＩＣ）製作において、素子トランジスタ（component transistor）のようなデバイスは、典型的にはシリコンで作られた半導体ウエハー基板上に形成される。製作工程中、望ましいＩＣを組み立てるため、様々な材料が異なる層に堆積される。典型的には、伝導層には、誘電性材料で互いから絶縁されているパターン化された金属被覆ライン、ポリシリコントランジスタゲート等が含まれる。誘電性材料は、二酸化ケイ素ＳｉＯ2から形成されて、半導体構造体の様々な層上の伝導ラインを絶縁する。半導体回路が高速かつ高集積化するにつれて、動作周波数が増加し、半導体デバイス内の伝導ライン間の距離が減少する。これは、増加したレベルの結合静電容量（coupling capacitance）を回路へ導入し、それは半導体デバイスの減速という欠陥を有する。故に、そのような大きい結合静電容量に反して伝導ラインを有効に絶縁できる誘電層を使用することが重要となってきている。
一般的に、集積回路における結合静電容量は、誘電層を形成するために用いられる材料の誘電率ｋに直接比例する。上記のように、集積回路の先行技術における誘電層は、伝統的にＳｉＯ2で形成されており、それは約４．０の誘電率を有する。半導体デバイスにおける高いライン密度と動作周波数の結果、ＳｉＯ2で形成される誘電層は、高い結合静電容量レベルを回避するために必要とされる程度にまで有効に伝導ラインを絶縁できない。
低誘電率（low-k）誘電体として用いられる１つの特定の材料は、有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）である。ＯＳＧは、スピン−オン方法によってもＣＶＤ方法によっても堆積させることができる低誘電率材料である。典型的なＯＳＧのｋ値は、２．６〜２．８の範囲である。ポーラスＯＳＧ（ｐＯＳＧ）もまた低誘電率の適用のために用いられる。典型的には、ｐＯＳＧのようなポーラス材料は、スピン−オン方法を用いて塗布されて、溶媒の蒸発を制御して望まれる有孔の基板を提供する。
典型的には、低誘電率材料は、銅デュアルダマシンプロセスを用いてＩＣ製作に組み込まれる。デュアルダマシン構造は、ラインのためのトレンチと、ビアのためのホールを創設するエッチング方法を採用する。次いで、ビアとトレンチは、金属被覆されて、相互に連結する配線（interconnect wiring）を形成する。２つのよく知られるデュアルダマシンスキームは、ビアファーストシーケンス及びトレンチファーストシーケンスと呼ばれる。
先行技術の方法では、有機フォトレジストは、酸素（Ｏ2）、窒素と酸素の組み合わせ（Ｎ2／Ｏ2）、窒素と水素の組み合わせ（Ｎ2／Ｈ2）、又はアンモニア（ＮＨ3）のようなよく知られるガス混合物を用いて、剥脱され又は除去される。これらのガス又はガス混合物の各々は、有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）誘電体を有するＩＣ構造体に対し、悪い方向に反応する。例えば、酸素（Ｏ2）の使用は、ＯＳＧ誘電体のｋ値を増加させる。窒素及び水素（Ｎ2／Ｈ2）ガス混合物についてのエッチング速度は比較的低く、ＯＳＧのファセッティング（faceting）を引き起こす比較的高い電力を要求する。さらに、アンモニア（ＮＨ3）の使用は、パーティクル（particle）の発生をもたらす。かくして、ＯＳＧ材料を有するＩＣ構造体からフォトレジストを剥脱するときは、これらのよく知られるガス又はガス混合物の各々は、付随する限界を有している。
フォトレジスト材料と有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）材料を有する集積回路（ＩＣ）構造体を剥脱する方法を記載する。その方法は、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガス混合物を反応器内に供給すること、反応器内でプラズマを発生させること、及びフォトレジストを剥脱することを含んでなる。その剥脱方法は、フォトレジストとＯＳＧ材料との間に高い選択性を提供する。例示的な態様では、フォトレジストは、有機フォトレジストである。その方法は、フォトレジストや他のそのような有機材料の剥脱を、ＯＳＧ材料のエッチングに用いられる同じ反応器内で行うことを可能とする。フォトレジストを剥脱する方法は、デュアルダマシンプロセス中に行われる多数の工程の１つである。
例示的な態様では、剥脱方法は、第一フォトレジスト層、第二中間層、及び第三有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）層を含む、例示的な集積回路（ＩＣ）構造体に適用される。例示的な態様では、その方法は、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を反応器内に供給する。次いで、プラズマを発生させ、フォトレジストをＩＣ構造体から剥脱する。第一フォトレジスト層と第二中間層との間には高い選択性がある。加えて、第一フォトレジスト層と第三ＯＳＧ層との間には高い選択性がある。
その方法は、第二中間層がキャップ層であるＩＣ構造体にビアがエッチングされる、ビアファーストエッチシーケンスに適用される。例示的なキャップ層は、フォトレジスト層の再加工中にＯＳＧ層への保護を提供するために形成される。非限定的な例として、例示的なキャップ層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）又はオキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）のようなケイ素と酸素を含有する材料である。例示的なビアファースト方法には、例示的なＩＣ構造体にビアをエッチングすることが含まれる。次いで、その方法は、例示的なＩＣ構造体のビアを充填する反射防止膜（ＡＲＣ）又は裏面反射防止膜（ＢＡＲＣ）の塗布へと進行する。次いで、Ｎ2Ｏガス混合物がＡＲＣ又はＢＡＲＣをエッチバックするために適用され、ビア内に、望ましい高さを有する有機プラグ（organic plug）を生成させる。かくして、例示的なＩＣ構造体では、有機プラグが、第三ＯＳＧ層の一部を占める。次いで、その方法は、第二キャップ層と第三ＯＳＧ層へのトレンチのエッチングへと進行する。次いで、Ｎ2Ｏガス混合物が反応器内に供給され、フォトレジスト層と有機プラグを剥脱するプラズマが生じる。
その方法は、第二中間層がハードマスク層であるトレンチファーストエッチシーケンスにも適用される。非限定的な例としては、ハードマスク層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のような材料で形成される。第一フォトレジスト層のトレンチパターンを用いて、トレンチが第二ハードマスク層にエッチングされる。次いで、第一フォトレジスト層がＮ2Ｏガス混合物で剥脱される。ビアエッチングのためにパターン化された別の第一フォトレジスト層が塗布される。次いで、ビアが第二ハードマスク層にエッチングされ、そして第三ＯＳＧ層にエッチングされる。次いで、その方法は、例示的なＩＣ構造体のビアを充填する反射防止膜（ＡＲＣ）又は裏面反射防止膜（ＢＡＲＣ）の塗布へと進行する。ビアファーストエッチについて記載したように、次いで、Ｎ2Ｏガス混合物が、ＡＲＣ又はＢＡＲＣをエッチバックするために適用され、ビア内に望ましい高さを有する有機プラグを生じさせる。第二ハードマスク層に先にエッチングされたトレンチパターンを用いて、次いで、第三ＯＳＧ層にトレンチがエッチングされる。次いで、Ｎ2Ｏガス混合物が、有機プラグを除去するために用いられる。
次の詳細な説明において、本明細書の一部を構成し、特定の態様が示されている、付随する図への参照が行われる。これらの態様は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に記載されており、本特許請求の範囲の精神及び範囲から離れることなく他の態様を用いることができ、構造的変更、論理的変更、及び電気的変更が行われ得ることが理解されるべきである。故に、次の詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきではない。図における参照番号の数字は、複数の図に表れる同一の要素が同じ参照番号により同定されるという例外はあるが、図中の番号に対応することに注意すべきである。
図１を参照すると、ＯＳＧ層を有するＩＣ構造体からフォトレジストを剥脱する例示的なシステムが示されている。例示的なシステムは、ハードマスクのエッチングと誘電体のエッチングを行うためにも形成される。例示的なシステムは、Fremont, CalforniaのLam Research Corporation（Lam）から入手可能である200 mm EXELAN HPTシステムのような平行板プラズマシステム１００である。加えて、EXELAN 2300シリーズのようなLamからの他のシステムを用いてもよい。システム１００には、反応器壁において出口に連結される真空ポンプ１０４により望ましい減圧に維持されている、内部１０２を有するチャンバーが含まれる。エッチングガスは、ガス供給口１０６からプラズマ反応器に供給されることができる。中密度プラズマは、ＲＦ源１０８からのＲＦエネルギーがマッチングネットワーク１１０を通じて動力電極１１２に供給されるところの、二周波の配置により反応器内に発生させることができる。ＲＦ源１０８は、２７ＭＨｚ及び２ＭＨｚでＲＦ電力を供給するように形成される。電極１１４は接地電極である。基板１１６は、動力電極１１２により支えられ、ガスに電圧を加えてプラズマ状態にすることにより生じたプラズマでエッチング及び／又は剥脱される。他の静電容量結合反応器も、その開示が参照により本明細書中に組み込まれる、共通して所有される米国特許番号６，０９０，３０４に記載された、二周波のプラズマエッチング反応器のような、ＲＦ電力が両電極に供給される反応器のように用いることができる。
また、プラズマは、誘導結合プラズマ反応器、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ反応器、ヘリコンプラズマ反応器等として言及される、様々な他のタイプのプラズマ反応器で生成することができる。そのようなプラズマ反応器は、典型的には、ＲＦエネルギー、マイクロ波エネルギー、磁場等を用いるエネルギー源を有し、中〜高密度プラズマを生成する。例えば、高密度プラズマは、誘導結合プラズマ反応器とも呼ばれる、Lam Research Corporationから入手可能なTransformer Coupled Plasma etch reactorで生成することができる。
図２を参照すると、ビアファーストデュアルダマシンプロセスでフォトレジストを剥脱するためのフローチャートが示されている。例示的なＩＣ構造体には、第一有機フォトレジスト層、第二中間層、第三ＯＳＧ層、及び第四バリア層が含まれる。非限定的な例として、フォトレジスト層は、Shipley Companyからの１９３ｎｍフォトレジスト又は２４８ｎｍフォトレジストのような有機フォトレジストである。例示的な第二中間層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、及び他のあらゆるケイ素と酸素を含有する材料のようなキャップ材料で形成されるキャップ層である。キャップ層は、フォトレジスト層の再加工中に、ＯＳＧ層への保護を提供する。第三層はＯＳＧ層であり、それにはNovellus Systems of San Jose、CaliforniaからのCORALTMやApplied Materials of Santa Clara、CaliforniaからのBLACK DIAMONDTM、又は他のあらゆるそのようなＯＳＧ材料のような材料が含まれる。加えて、ＯＳＧ材料は、ポーラスＯＳＧ（ｐＯＳＧ）であってもよいことが当業者に理解されるだろう。非限定的な例として、ｐＯＳＧは、３０％を超える空間を有する。例示的な第四バリア層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は他のあらゆるそのようなケイ素ベース材料のようなバリア材料から形成される。バリア層は銅拡散からの保護を提供する。
図２のフローチャートは、第二中間層がキャップ層であるＩＣ構造体にビアをエッチングする、ビアファーストエッチシーケンスを行う方法２００を記載する。その方法は、ＩＣ構造体が例示的な反応器１００に配置されている、方法ブロック２０２で開始する。ＩＣ構造体には、ビアがパターン化されたフォトレジスト層が含まれる。当業者は、パターン化されたビア又はトレンチの発生により、第一フォトレジスト層上のフォトリソグラフィーの完了が予想されることを理解するだろう。当該技術分野でよく知られるように、フォトリソグラフィーは、焼き付けられ、制御された光源にさらされる、感光性のフォトレジストを用いる。光は、望ましいパターンを転写するレティクルを通過する。
ブロック２０４で、ビアが第二キャップ層、そして第三ＯＳＧ層にエッチングされる。ビアは、バリア層までエッチングされる。ブロック２０６で、Ｎ2Ｏが反応器チャンバーに加えられ、プラズマが生じる。やや広い態様では、加工パラメータの範囲は、１０〜１０００ｍＴｏｒｒの操作圧力で、ＲＦ電力について０〜１０００Ｗの範囲の電力で、そして５０〜２０００ｓｃｃｍのＮ2Ｏ流速で実施されてもよい。２７ＭＨｚと２ＭＨｚ又はそれよりも大きいＲＦ電力を供給するように形成されたＲＦ源を有する、やや狭い態様では、加工パラメータの範囲は、５０〜６００ｍＴｏｒｒの操作圧力で、２７ＭＨｚのＲＦ電力について１００〜６００Ｗで、２ＭＨｚのＲＦ電力について５０〜６００Ｗで、そして２００〜１５００ｓｃｃｍのＮ2Ｏ流速で実施されてもよい。２００ｍｍウエハー又は基板に適用される、より狭い態様では、加工パラメータの範囲は、１００〜３５０ｍＴｏｒｒの操作圧力で、２７ＭＨｚのＲＦ電力について１００〜２００Ｗで、２ＭＨｚのＲＦ電力について１００〜２００Ｗで、そして３００〜９００ｓｃｃｍのＮ2Ｏ流速で実施されてもよい。加えて、不活性ガスが、記載された各々の態様について希釈剤として用いられてもよい。非限定的な例として、不活性ガスには、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、及びキセノンのような希ガスが含まれる。不活性ガスは、フォトレジストの除去中、均一性を制御するために用いられてもよい。
例示的なシステム１００に加えるＮ2Ｏについての多数の異なる加工パラメータを表１に示す。
表１には、多くのの異なる“実験”についての加工パラメータが示されている。実験は２００ｍｍウエハー上で２０℃で行われた。各々の実験の間、圧力、電力、及びＮ2Ｏ流速を調節する。フォトレジスト剥脱速度の結果を、表１の最右欄に示す。
表１の例示的なガス混合物についての最適な流速と比は、プラズマエッチチャンバーのタイプ、基板の大きさ、及び当業者によく知られる他のそのような変動に依存して変更してもよいことが、当業者に理解されるだろう。その上さらに、本発明を実施する際に用いられる温度、電力レベル、及びガス圧力の選択は、広く変動することができ、そして、本明細書で特定されるそれらは、例示であり、限定的なものでないことも、当業者に理解されるだろう。
ブロック２０８で、プラズマは、その構造体からフォトレジストを剥脱し、二酸化炭素（ＣＯ2）のような揮発性の副生成物を生成する。フォトレジストを除去する目的のためには、一般的には、ＯＳＧ層を傷つけない、より高いフォトレジスト剥脱速度を達成することが望ましい。第一フォトレジスト層と第二キャップ層との間には高い選択性がある。従って、第一フォトレジスト層と第三ＯＳＧ層との間には高い選択性がある。
次いで、その方法は、ビアのための有機プラグを生成する。有機プラグは、ビアのファセッティングを防止し、トレンチエッチ工程中にバリア層を保護するために用いられる。方法ブロック２１０で、有機プラグは、有機スピン−オンテクニックを用いて有機材料を塗布することにより生成される。非限定的な例として、有機材料は、反射防止膜（ＡＲＣ）又は裏面反射防止膜（ＢＡＲＣ）である。例示的な有機ＡＲＣ及び／又はＢＡＲＣは、光を吸収することが示されている。
方法ブロック２１２で、Ｎ2Ｏが、上記の例示的な加工パラメータを用いて、例示的な反応器１００に加えられる。ブロック２１４で、Ｎ2Ｏガスに電圧が加えられ、ＢＡＲＣ又は有機材料がエッチバックされ、望ましい“有機プラグ”を生成する。非限定的な例として、有機プラグは、望ましいトレンチ高さと等しいか、又は望ましいトレンチ高さを超えるプラグの高さを有する。プラグの高さは、フェンス形成を防止し、ビアのファセッティングを防止するのに十分な高さであることが必要である。有機プラグを生成する方法についてのより詳細な説明は、本願と同時に出願され、参照により本明細書に組み込まれる、“AN ETCH BACK PROCESS USING NITROUS OXIDE”という標題の特許出願に、より詳細に記載されている。
ブロック２１６で、別のフォトレジスト層が塗布される。フォトレジストはトレンチエッチシーケンスのためにパターン化されている。次いで、その方法は、トレンチが第二キャップ層及び第三ＯＳＧ層にエッチングされるところのブロック２１８へと進行する。ブロック２２０で、Ｎ2Ｏは、上記の加工パラメータを用いて再び適用される。ブロック２２２で、Ｎ2Ｏは電圧が加えられ、有機プラグとフォトレジスト層が両方とも除去される。
この開示の恩恵を有する当業者は、上記の方法が、フォトレジストの剥脱を、ハードマスク層とＯＳＧ層をエッチングするために用いられる同じ反応器内で行うことを可能とすることを理解するだろう。これは、ウエハーを、剥脱のための別の反応器チャンバーへと移動させる必要性がなく、サイクル時間を大いに削減させる。加えて、ウエハー又は基板が周囲の湿度に曝されないので、周囲の湿度に曝されることにより取り除くことが難しかった、エッチング中に発生するあらゆるポリマーを、今や、連続する剥脱／清浄化工程でより簡単に除去できる。その上さらに、in-situの剥脱も、エッチング工程でチャンバー壁上に堆積するポリマーを除去するためにウエハーのない自動清浄化（waferless auto clean）を行う必要を、削減する。その上さらに、本明細書に記載されたシステム及び方法が、ex-situの適用に用いてもよいことが、この開示の恩恵を有する当業者により理解されるだろう。
表２を参照すると、様々な他の通常用いられる剥脱ガス又はガス混合物と比較された、Ｎ2Ｏ剥脱方法が示されている。非限定的な例として、他のガス又はガス混合物には、アンモニア（ＮＨ3）、酸素（Ｏ2）、及び窒素と水素（Ｎ2／Ｈ2）ガス混合物が含まれる。それらガスの比較では、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）が、例示的なＯＳＧ材料における変化を検出するために用いられた。比較のために、CORALTMで覆われたウエハーを、例示的なＯＳＧ層として用いた。実験中、CORALTMウエハーは、Ｓｉ−ＣピークのＳｉＯピークに対する比における変化を測定するために、異なるガスに曝された。Ｓｉ−Ｃ及びＳｉＯピークは、ＯＳＧ材料への変化を示唆する。
表２は、Ｎ2Ｏが、ＳＩＣ／ＳｉＯ比において最も小さい変化をもたらすことを示し、それは、Ｎ2Ｏ剥脱によりＯＳＧ材料が最も影響を受けないことを示唆する。Ｎ2Ｏ剥脱速度はＮＨ3剥脱速度に匹敵するが、Ｎ2Ｏ剥脱は、ＮＨ3剥脱よりも有意に低い電力要求で作動することに注意すべきである。加えて、Ｎ2Ｏ剥脱は、ＮＨ3剥脱に付随するパーティクル発生を回避できる。その上さらに表２に示されるように、Ｎ2Ｏ剥脱方法は、Ｏ2よりも穏やかな酸化体であり、それは、酸化の少ないＯＳＧ材料をもたらす。酸化はＯＳＧ材料のｋ値を上昇させるので、ＯＳＧ材料の酸化が少ないことは望ましい。
図３Ａから３Ｈを参照すると、図２におけるフローチャートの、ビアのエッチングと剥脱シーケンスの等尺図が示されている。図３Ａは、第一有機フォトレジスト３０２、第二中間キャップ層３０４、第三ＯＳＧ層３０６、及び第四バリア層３０８を有する例示的なＩＣ構造体の等尺図を示す。上記のように、例示的なＩＣ構造体は、例示的な反応器１００内に配置される。図３Ｂは、ビア３１０が第二キャップ層３０４及び第三ＯＳＧ層３０６にエッチングされるところの、工程２０４での、ビアファーストエッチを行った後の例示的なＩＣ構造体を示す。
図３Ｃには、工程２０６でＮ2Ｏが加えられ、工程３０８でフォトレジスト層３０２が剥脱された後の、例示的なＩＣ構造体が示されている。残ったＩＣ構造体には、とりわけ、見ることができるキャップ層３０４と、ビア３１０が含まれる。
図３Ｄを参照すると、方法ブロック２１０で記載したようにＢＡＲＣ３１２のような有機材料を加えた後の、例示的なＩＣ構造体が示されている。図３Ｅには、有機プラグ３１４がビア３１０内に示されている。有機プラグ３１４は、Ｎ2Ｏを適用し、次いでブロック２１２とブロック２１４で記載したように有機プラグ３１４をエッチバックすることにより生成される。図３Ｆでは、ブロック２１６で記載したようにフォトレジスト３１６の層を添加した後のＩＣ構造体が、示されている。フォトレジスト３１６は、トレンチエッチングのためにパターン化されている。
次いで、トレンチエッチ工程２１８に従って、トレンチ３１８が、図３Ｇに示されるようにエッチングされる。トレンチ３１８は、第二キャップ層と第三ＯＳＧ層とにエッチングされる。有機プラグ３１４は、ビア３１０のファセッティングを防止する。図３Ｈには、ブロック２２０とブロック２２２で記載したＮ2Ｏ剥脱方法を用いてフォトレジストと有機プラグを剥脱した後の、ＩＣ構造体が示されている。
方法２００は、フォトレジストの剥脱を、フォトレジストとＯＳＧ材料をエッチングするために用いられる同じ反応器内で行うことを可能とすることが、この開示の恩恵を有する当業者により理解されるだろう。同じ反応器チャンバー内で剥脱及びエッチング工程を行うことの恩恵は、上に記載される。加えて、この開示の恩恵を有する当業者は、本明細書に記載されたシステムと方法が、ex-situの適用に用いられてもよいことを理解するだろう。
図４を参照すると、トレンチファーストデュアルダマシンプロセスでフォトレジストを剥脱する方法についてのフローチャートが示されている。フォトレジストは、ＯＳＧ層を含むＩＣ構造体に塗布される。例示的なＩＣ構造体には、第一有機フォトレジスト層、第二中間層、第三ＯＳＧ層、及び第四バリア層が含まれる。フォトレジスト層は、上記のような有機フォトレジストである。例示的な第二中間層は、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）のようなハードマスク材料から形成されるハードマスク層である。フォトレジストの恩恵を受けないエッチング工程中、ＩＣ構造体は直接プラズマに曝されるので、ハードマスク材料がキャップ層の代わりに用いられる。第三層は、CORALTM及びBLACK DIAMONDTM、又は他のそのようなＯＳＧ材料のようなＯＳＧ層である。加えて、ＯＳＧ材料は上記のように、ポーラスＯＳＧ（ｐＯＳＧ）であってもよい。例示的な第四バリア層は、上記のように窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成される。
図４のフローチャートは、中間ハードマスク層を有する例示的な構造体においてトレンチのエッチングを行う方法４００を記載する。その方法は、フォトレジスト層にパターン化されるトレンチを有する例示的なＩＣ構造体が、例示的な反応器１００に配置されるところの、方法ブロック４０２で開始される。次いで、その方法は、トレンチが第二中間ハードマスク層にエッチングされるところの、方法工程４０４へと進行する。
方法ブロック４０６で、Ｎ2Ｏが反応器チャンバーに加えられ、プラズマを発生させる。フォトレジストの除去のための操作パラメータは、上に記載されたものと同等である。プラズマは、構造体からフォトレジストを剥脱し、ＣＯ2のような揮発性の副生成物を生成する。第一フォトレジスト層と第二ハードマスク層との間には高い選択性がある。加えて、第一フォトレジスト層と第三ＯＳＧ層との間には高い選択性がある。
方法ブロック４０８で、別の第一フォトレジスト層がＩＣ構造体に加えられる。この、他のフォトレジスト層は、ビアエッチングのためにパターン化される。次いで、ブロック４１０で、ビアが、第二ハードマスク層と、第三ＯＳＧ層にエッチングされる。ビアエッチング用に用いられるガスと加工パラメータは、ハードマスク材料やＯＳＧ材料のタイプのような様々なパラメータに依存することが、当業者により理解されるだろう。
ブロック４１２で、Ｎ2Ｏが、上に記載された加工パラメータで、例示的なシステム１００に再び適用される。次いで、Ｎ2Ｏに電圧が与えられる時、プラズマが形成され、次いで、ビアがかたどられたフォトレジスト層が、Ｎ2Ｏプラズマで剥脱される。
次いで、その方法は、ビアのための有機プラグの生成へと進行する。ブロック４１４で、有機プラグは、上記のように、ＢＡＲＣ又はＡＲＣのような有機材料を最初に塗布することにより生じる。ブロック４１６で、Ｎ2Ｏが、ＢＡＲＣ又はＡＲＣをエッチバックするために用いられて、上記のように望ましい有機プラグを生成する。
ブロック４１８で、ハードマスク層に先にエッチングされたトレンチパターンが、第三ＯＳＧ層にトレンチをエッチングするために用いられる。先に記載したように、トレンチエッチを行うためのガスと加工パラメータは、ハードマスク材料及びＯＳＧ材料のようなＩＣ構造体のようなパラメータに依存する。最終的に、ブロック４２０で、Ｎ2Ｏプラズマが、有機プラグを除去するために用いられる。
図５Ａ〜５Ｊを参照すると、図４のフローチャートに記載されたトレンチのエッチング及び剥脱の等尺図が示されている。図５Ａは、第一有機フォトレジスト層５０２、第二中間ハードマスク層５０４、第三ＯＳＧ層５０６、及び第四バリア層５０８を有する例示的なＩＣ構造体の等尺図を示す。第一有機フォトレジスト層は、フォトレジスト層中にパターン化されたトレンチ５１０を有する。上記のように、例示的なＩＣ構造体は、例示的な反応器１００に配置される。図５Ｂは、トレンチ５１０が第二ハードマスク層５０４にエッチングされるところの工程４０４を行った後の、例示的なＩＣ構造体を示す。
図５Ｃには、工程４０６で、チャンバー１００へとＮ2Ｏを加えた後の、例示的なＩＣ構造体が示されている。Ｎ2Ｏは、プラズマへと変換され、フォトレジスト層５０２を剥脱し、トレンチがエッチングされたハードマスク層５０４を残す。
図５Ｄを参照すると、方法ブロック４０８に記載したように、フォトレジストの別の層１２を加えた後の、例示的なＩＣ構造体が示されている。図５Ｅでは、ブロック４１０に記載したように、ビア５１４が、ＩＣ構造体にエッチングされる。図５Ｆは、ブロック４１２に記載したように、フォトレジスト５１２を除去するための別のＮ2Ｏ剥脱を行った後の、ＩＣ構造体を示す。
有機プラグは、ブロック４１４で記載したように、ＡＲＣ５１６のような有機材料を最初に塗布することにより生成される。塗布されたＡＲＣ５１６を有するＩＣ構造体は、図５Ｇに示される。図５Ｈには、ブロック４１６に記載したＮ2Ｏガスが、ＡＲＣ５１６をエッチバックするために用いられて、望ましい有機プラグ５１８を生成する後の、ＩＣ構造体が示されている。図５Ｉで、ＯＳＧ層は、ブロック４１８に記載したような望ましい深さへと、トレンチがエッチングされる。最終的には、図５Ｊは、望ましいトレンチ５１０とビア５１４を有するＩＣ構造体の結果を示す。生じたＩＣ構造体は、ブロック４２０に記載されたＮ2Ｏプラズマを適用して、有機プラグを除去することにより生成される。
本明細書には多くの限定が含まれているが、これらは特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の現時点の好ましい態様のいくつかの例示をただ提供するものとして解釈されるべきである。多くの他の態様が、本記載を検討した当業者に明白であるだろう。かくして、本発明の範囲は、権利化されるような特許請求の範囲に均等な全範囲とともに、付随する特許請求の範囲により決定されるべきである。
Claims (26)
- フォトレジスト材料及び有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）材料を有する集積回路（ＩＣ）構造体を剥脱する方法であって：
一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを反応器内へ供給すること；
前記反応器でプラズマを発生させること；
前記フォトレジストを剥脱すること；及び、
前記フォトレジスト及び前記ＯＳＧ間に高い選択性を発生させること
を含んでなる方法。 - 前記フォトレジストが有機フォトレジストである、請求項１に記載の方法。
- 前記フォトレジストを前記剥脱することが、デュアルダマシンプロセス中に行われる多数の工程のうちの１つである、請求項２に記載の方法。
- 前記フォトレジストの前記剥脱が、前記ＯＳＧ材料をエッチングするために用いられる同じ反応器内で行われる、請求項３に記載の方法。
- 請求項１に記載の方法であって、さらに：
前記ＩＣ構造体中にエッチングされたビアを提供すること；
前記ビアを占める有機プラグを生成すること；及び、
前記Ｎ2Ｏガスで前記有機プラグを剥脱すること
を含んでなる方法。 - 第一フォトレジスト層、第二中間層、および第三有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）層を含む集積回路（ＩＣ）構造体を剥脱する方法であって：
一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を反応器内に供給すること；
前記反応器内にプラズマを発生させること；
前記プラズマで前記フォトレジストを剥脱すること；
前記第一フォトレジスト層及び前記第二ハードマスク層間に高い選択性を発生させること；及び、
前記第一フォトレジスト層及び前記第三ＯＳＧ層間に高い選択性を発生させること
を含んでなる方法。 - 前記フォトレジストが有機フォトレジストである、請求項６に記載の方法。
- 前記フォトレジストの前記剥脱が、前記ＯＳＧ層をエッチングするために用いられる同じ反応器内で行われる、請求項６に記載の方法。
- 前記フォトレジストを前記剥脱することが、デュアルダマシンプロセス中に行われる複数の工程のうちの１つである、請求項６に記載の方法。
- 前記第二中間層がキャップ層である、請求項６に記載の方法。
- 前記キャップ層が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）及びオキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなる群から選ばれる、請求項１０に記載の方法。
- 前記第二中間層がハードマスク層である、請求項６に記載の方法。
- 前記ハードマスク層が、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる群から選ばれる、請求項１２に記載の方法。
- 第一フォトレジスト層、第二キャップ層、及び第三有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）層を含むＩＣ構造体でビアファーストエッチングを行う方法であって：
一番目に、前記第二キャップ層と前記第三ＯＳＧ層の中に、ビアをエッチングすること；そして、
二番目に、前記第一フォトレジスト層を、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスで剥脱すること
を含んでなる方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、三番目に、前記第三ＯＳＧ層の一部を占める前記ビアで有機プラグを発生させることを、さらに含んでなる方法。
- 請求項１５に記載の方法であって、四番目に、前記第二キャップ層及び前記第三ＯＳＧ層中にトレンチをエッチングすることを、さらに含んでなる方法。
- 請求項１５に記載の方法であって、五番目に、前記他の第一フォトレジスト層及び前記有機プラグを、前記Ｎ2Ｏガスで剥脱することを、さらに含んでなる方法。
- 前記フォトレジストが有機フォトレジストである、請求項１７に記載の方法。
- 前記フォトレジストを前記剥脱することが、デュアルダマシンプロセス中に行われる多数の工程のうちの１つである、請求項１８に記載の方法。
- 第一フォトレジスト層、第二ハードマスク層、および第三有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）層を含むＩＣ構造体でトレンチファーストエッチングを行う方法であって：
一番目に、前記第二ハードマスク層の中にトレンチをエッチングすること；そして、
二番目に、前記第一フォトレジスト層を、一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスで剥脱すること
を含んでなる方法。 - 請求項２０に記載の方法であって、三番目に、ビアエッチングを行うために別の第一フォトレジスト層を塗布することを、さらに含んでなる方法。
- 請求項２１に記載の方法であって、四番目に、前記第二ハードマスク層及び前記第三ＯＳＧ層中にビアをエッチングすることを、さらに含んでなる方法。
- 請求項２２に記載の方法であって、五番目に、前記他の第一フォトレジスト層を、前記Ｎ2Ｏガスで剥脱することを、さらに含んでなる方法。
- 請求項２３に記載の方法であって、六番目に、前記第三ＯＳＧ層の一部を占める前記ビア内に有機プラグを生成させることを、さらに含んでなる方法。
- 請求項２４に記載の方法であって、七番目に、前記第三ＯＳＧ層中に前記トレンチをエッチングすることを、さらに含んでなる方法。
- 請求項２５に記載の方法であって、八番目に、前記有機プラグを剥脱するために前記Ｎ2Ｏガスを用いることを、さらに含んでなる方法。
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