(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低誘電率の材料層を洗浄する方法であって、低誘電率の材料層がフォトレジスト層で被覆され、フォトレジスト層が材料層の側壁を露出させる開口部を有する、低誘電率の材料層を洗浄する方法において、
先に窒素プラズマを使用して前記フォトレジスト層の大部分を除去するとともに、開口部によって露出され窒素プラズマに暴露される低誘電率の材料層の表面にオキシ窒化物薄層を形成し、残留フォトレジスト層は残し、
前記残留フォトレジスト層を溶媒中に浸漬し、
酸素を含むプラズマを使用して前記残留フォトレジスト層を除去することから成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記低誘電率の材料層とフォトレジスト層との間に、フォトレジスト層のパターンを有するマスク層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記溶媒が水から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記残留フォトレジスト層を約７０〜９０℃の温度の前記溶媒中に約３５〜５０分間浸漬することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記窒素プラズマが、
マイクロ波電力が約５００〜８００Ｗ、
窒素／水素（９５：５）のガス流量が約１０００〜４０００ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃である条件を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記酸素を含むプラズマが、
マイクロ波電力が約２００〜４００Ｗ、
フッ化炭素のガス流量が約５〜１５ｓｃｃｍ、
酸素のガス流量が約２０〜１５０ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃である条件を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
低誘電率の材料層を洗浄する方法であって、マスク層およびフォトレジスト層が低誘電率の材料層の上に順次形成され、マスク層および低誘電率の材料層の両方の側壁を露出する開口部を有する、低誘電率の材料層を洗浄する方法において、
前記低誘電率の材料層の前記露出した側壁上にオキシ窒化物層を形成するように、先に前記酸素を含まない窒素プラズマを使用してフォトレジスト層の大部分を除去するとともに、開口部によって露出され窒素プラズマに暴露される低誘電率材料層の表面にオキシ窒化物薄層を形成し、
溶媒を使用して、前記マスク層に残った残留フォトレジスト層を膨潤させ、
酸素を含むプラズマを使用して、膨潤した残留フォトレジスト層を除去することから成ることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記窒素プラズマが、
マイクロ波電力が約５００〜８００Ｗ、
窒素／水素（９５：５）のガス流量が約１０００〜４０００ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃である条件を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記溶媒が水から成ることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記残留フォトレジスト層を約７０〜９０℃の温度の溶媒に約３５〜５０分間浸漬することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記酸素を含むプラズマが、
マイクロ波電力が約２００〜４００Ｗ、
フッ化炭素のガス流量が約５〜１５ｓｃｃｍ、
酸素のガス流量が約２０〜１５０ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃である条件を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に低誘電率（ｋ）材料の層の表面を洗浄する方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、低誘電率材料層上のフォトレジスト層を除去するための洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体層は一般的に、ＶＬＳＩ組立技術において導電層間の中間層として使用される。伝送時間遅延を低下するために、低誘電率材料を使用することが中間誘電体層の傾向になっている。大抵の低誘電率材料は有機成分を含んでいる。例えば、ブラックダイヤモンド、４ＭＳ、フレア、およびＳＩＬＫのような有機物含有低誘電率誘電体は、非常に一般的に見られる低誘電率有機材料である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在、フォトリソグラフィ工程のためのフォトレジスト層を除去するために、酸素プラズマがしばしば使用される。しかし、酸素プラズマは低誘電率材料に対し腐食性がある。したがって、低誘電率材料は、フォトレジスト層を除去するとき損傷を受けやすい。このように低誘電率材料の断面形状は非常に簡単にゆがみ、誘電率の変化を引き起こす。
【０００４】
フォトレジスト層を除去するための従来の方法を行った後、開口部によって露出させられる下引き層である低誘電率の有機材料は側壁が損傷または過剰腐食され、結果的にボーイング断面形状になることがしばしばである。断面形状は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察することができる。ボーイング断面形状のようなゆがみは、金属埋込み工程のようなその後の工程に大きな問題を引き起こす。
【０００５】
本発明は、低誘電率材料の表面を洗浄するための方法を提供することを目的としている。
【００１２】
本発明は、低誘電率の材料層を洗浄する方法であって、低誘電率の材料層がフォトレジスト層で被覆され、フォトレジスト層が材料層の側壁を露出させる開口部を有する、低誘電率の材料層を洗浄する方法において、
先に窒素プラズマを使用して前記フォトレジスト層の大部分を除去するとともに、開口部によって露出され窒素プラズマに暴露される低誘電率の材料層の表面にオキシ窒化物薄層を形成し、残留フォトレジスト層は残し、
前記残留フォトレジスト層を溶媒中に浸漬し、
酸素を含むプラズマを使用して前記残留フォトレジスト層を除去することから成ることを特徴とする方法である。
【００１３】
また本発明は、前記低誘電率材料層とフォトレジスト層との間に、フォトレジスト層のパターンを有するマスク層をさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記溶媒が水から成ることを特徴とする。
また本発明は、前記残留フォトレジスト層を約７０〜９０℃の温度の前記溶媒中に約３０〜５０分間浸漬することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記窒素プラズマが、
マイクロ波電力が約５００〜８００Ｗ、
窒素／水素（９５：５）のガス流量が約１０００〜４０００ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃の条件を含むことを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記酸素を含むプラズマが、
マイクロ波電力が約２００〜４００Ｗ、
フッ化炭素のガス流量が約５〜１５ｓｃｃｍ、
酸素のガス流量が約２０〜１５０ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃の条件を含むことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、低誘電率の材料層を洗浄する方法であって、マスク層およびフォトレジスト層が低誘電率の材料層の上に順次形成され、マスク層および低誘電率の材料層の両方の側壁を露出する開口部を有する、低誘電率の材料層を洗浄する方法において、
前記低誘電率の材料層の前記露出した側壁上にオキシ窒化物層を形成するように、先に前記酸素を含まない窒素プラズマを使用してフォトレジスト層の大部分を除去するとともに、開口部によって露出され窒素プラズマに暴露される低誘電率材料層の表面にオキシ窒化物薄層を形成し、
溶媒を使用して、前記マスク層に残った残留フォトレジスト層を膨潤させ、
酸素を含むプラズマを使用して、膨潤した残留フォトレジスト層を除去することから成ることを特徴とする方法である。
【００１９】
また本発明は、前記窒素プラズマが、
マイクロ波電力が約５００〜８００Ｗ、
窒素／水素（９５：５）のガス流量が約１０００〜４０００ｓｃｃｍ、
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃の条件を含むことを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記溶媒が水から成ることを特徴とする。
また本発明は、前記残留フォトレジスト層を約７０〜９０℃の温度の溶媒に約３０〜５０分間浸漬することを特徴とすることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記酸素を含むプラズマが
マイクロ波電力が約２００〜４００Ｗ、
フッ化炭素のガス流量が約５〜１５ｓｃｃｍ、
酸素のガス流量が約２０〜１５０ｓｃｃｍ
圧力が約０．４〜１．０ｔｏｒｒ、および
温度が約５０〜７０℃の条件を含むことを特徴とする。
【００２２】
低誘電率材料層の上のフォトレジスト層に対し、第１の洗浄工程および第２の洗浄工程を行う。第１の洗浄工程には窒素プラズマを使用し、第２の洗浄工程には酸素を使用する。第１の洗浄工程と第２の洗浄工程との間に、第１の洗浄工程の後に残った残留フォトレジスト層を膨潤させるために、ウェットエッチング工程を行う。さらに、第１の洗浄工程で、低誘電率材料の露出表面に沿って、非常に薄いオキシ窒化物層が形成される。したがって、第２の洗浄工程の実行中に、低誘電率材料は酸素プラズマによって腐食されることなく、オキシ窒化物薄層によって保護される。
【００２３】
本発明によって提供される乾式洗浄／ウェットエッチング／乾式洗浄法を使用すると、低誘電率材料の表面をこうして、ボーイング断面形状のようなゆがみ断面形状を形成することなく、洗浄することができる。したがって、これは金属埋込みのようなその後の工程にとって好都合である。したがって製品の信頼性が向上する。
【００２４】
本発明の１つの実施の形態では、その上に低誘電率材料層を有する基板を用意する。低誘電率材料層の一部を露出する開口部を持つフォトレジスト層を形成する。窒素プラズマを使用してフォトレジスト層に第１の洗浄工程を行い、残留フォトレジスト層が残る。残留フォトレジスト層および露出した低誘電率材料層にウェットエッチング工程を行う。その結果、残留フォトレジスト層が膨潤する一方、第１の洗浄工程後に露出した低誘電率材料層の上に薄いオキシ窒化物層が形成される。次に、酸素プラズマを使用して、残留フォトレジスト層に第２の洗浄工程を行う。
【００２５】
以上の概略記述および以下の詳細記述はどちらも単なる例示および解説であって、請求の範囲のように、本発明を制限するものではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、断面形状のゆがみを防止するように低誘電率材料層の表面を洗浄するための方法を提供する。この洗浄方法は基本的に、乾式洗浄工程の後にウェットエッチング工程を行い、ウェットエッチング工程の後に再び乾式洗浄工程を行うことから成る。
【００２７】
図２に、本発明による洗浄方法の流れ図を示す。第１の工程で、低誘電率材料層を覆う材料層に洗浄工程、例えば乾式洗浄工程を行う。次に、この洗浄工程の後に残った残留材料に、ウェットエッチング工程を行う。別の洗浄工程、例えば乾式洗浄工程を行い、残留材料層を除去する。
【００２８】
図２（ａ）を参照すると、低誘電率材料層１０２が基板１００上に形成されている。図示されていないが、基板１００は、その上に形成されかつ低誘電率材料層１０２で被覆されたトランジスタ、ビット線、または配線のような素子を含んでいてもかまわない。低誘電率材料層１０２の上に、マスク層１０４および材料層１０６が形成されている。低誘電率材料層１０２は、例えばＳＩＬＫまたはフレアのような有機材料から選択することができる。マスク層１０４は例えば酸化ケイ素で構成することができ、材料層１０６はフォトレジスト層とすることができる。フォトレジスト層のパターンが、マスク層１０４および低誘電率材料層に転写される。つまり、開口部が形成され、マスク層１０４および低誘電率材料層１０２の側壁が露出する。
【００２９】
図１および図２（ｂ）の両方を参照すると、第１の洗浄工程１１はフォトレジスト層１０６の大部分を除去するために行われ。残留フォトレジスト層１０６ａが残る。第１の洗浄工程１１では、窒素プラズマ１０８を使用して、フォトレジスト層１０６だけでなく露出表面、すなわちマスク層１０４および低誘電率材料層１０２の側壁もボンバードされる。したがって、低誘電体材料を簡単に腐食する酸素プラズマのようなプラズマは、この洗浄工程１１では使用できない。望ましい動作条件は、約５００〜８００Ｗのマイクロ波電力、窒素ガスと水素ガスの混合物Ｎ２／Ｈ２（９５：５）の約１０００〜１４００ｓｃｃｍの流量、約０．４〜１ｔｏｒｒの圧力、および約５０〜７０℃の温度を含む。
【００３０】
低誘電率材料層１０２が酸化ケイ素と炭化水素を含む有機ポリマーから選択される場合、第１の洗浄工程１１中に窒素プラズマ１０８に暴露され、その側壁に沿って、オキシ窒化物薄層が形成される。
【００３１】
図２（ｃ）および図１の両方を参照しながら説明する。ウェットエッチング工程１２が行われ、残留フォトレジスト層１０６ａは、溶媒１１２、例えば約７０〜９０℃の水に約３０〜５０分間浸漬される。こうして残留フォトレジスト層１０６ａは膨潤し、その後の工程でより簡単に除去されるようになる。
【００３２】
図１および図２（ｄ）の両方を参照すると、乾式洗浄工程を含む第２の洗浄工程１３が、酸素プラズマ１１４を使用して行われる。酸素プラズマ１１４の好適な条件は、約２００〜４００Ｗのマイクロ波電力、フッ化炭素（ＣＦ４）および酸素のそれぞれ約５〜１５ｓｃｃｍおよび約２０〜１５０ｓｃｃｍのガス流量、約０．４〜１．０ｔｏｒｒの圧力、および約５０〜７０℃の温度を含む。低誘電体材料層１０２はオキシ窒化物薄層１１０によって被覆されているので、腐食性の酸素プラズマを使用しても、その断面形状はゆがまない。
【００３３】
低誘電体材料層の断面形状は、走査型電子顕微鏡で観察することができる。従来の洗浄方法を使用した断面形状に比較して、本発明の洗浄方法ではひずみのない断面形状が得られることが非常に容易に観察される。したがって、開口部を金属層で埋めるようなその後の工程で埋込み効果の改善が得られ、結果的に素子の信頼性の向上が達成される。
【００３４】
本発明のその他の実施例は、ここに開示した本発明の明細書および実施法を考慮することにより、当業者には明白であろう。明細書および実施の形態は単なる例示とみなすべきものであって、本発明の真の範囲および精神は請求の範囲によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって提供される洗浄方法の一実施例の流れ図である。
【図２】図１に示す洗浄方法の断面図である。
【符号の説明】
１００  基板
１０２  低誘電率材料層
１０４  マスク層
１０６  材料層
１０６ａ  残留フォトレジスト層
１０８  窒素プラズマ
１１０  オキシ窒化物薄層
１１２  溶媒
１１４  酸素プラズマ
【図１】
0003547653.tif 000002
【図２】
0003547653.tif 000003