(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングプロセスの後に製造途中の集積回路の一部であるワークピース上の誘電体層から材料を除去する方法であって、
水素およびフッ素含有化合物を含むガスから第１のプラズマを形成する段階と、
前記ワークピースを前記第１のプラズマに暴露する段階と、
水素材料を含むガスから第２のプラズマを形成する段階と、
前記ワークピースを前記第２のプラズマに暴露する段階と
を備え、
前記ワークピースの温度は、摂氏１６０度未満の温度に維持され、
前記第２のプラズマは、実質的にフッ素を含まず、
前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、酸素分子を含まず、かつ、誘電率が４．０未満のｌｏｗ−ｋ誘電体層からフォトレジストを除去する、方法。
【請求項２】
前記ワークピースの温度は、摂氏１００度未満の温度に維持される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワークピースの温度は、摂氏９０度未満の温度に維持される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のプラズマを形成するための前記ガスはさらに、弱酸化剤を含む請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記弱酸化剤は、二酸化炭素、一酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素および水のうち少なくとも１つを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記弱酸化剤は、二酸化炭素である請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記フッ素含有化合物は、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、オクトフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、オクトフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクトフルオロ［１−］ブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクトフルオロ［２−］ブタン（Ｃ４４Ｆ８）、オクトフルオロイソブチレン（Ｃ４Ｆ８）、およびフッ素（Ｆ２）のうち少なくとも１つを含む請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記フッ素含有化合物は、三フッ化窒素である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ワークピースは、従来の酸素ベースのプラズマフォトレジストストリッピング処理が実行されていない請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記誘電体層から除去される前記材料は、フォトレジストおよび／または前記エッチングプロセスに起因する残留物を含む請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ワークピースの表面から材料を除去する装置であって、
反応チャンバと、
一連の命令を実行するコントローラと
を備え、
前記反応チャンバは、
プラズマ源と、
前記プラズマ源の下流に位置しているシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの下流に位置しているワークピース支持部と
を有しており、
前記ワークピース支持部は、前記ワークピース支持部上に支持されているワークピースの温度を制御する温度制御メカニズムおよびペデスタルを含み、
前記一連の命令は、
水素、弱酸化剤およびフッ素含有化合物を含むガスから第１のプラズマを形成するための命令と、
前記ワークピースを前記第１のプラズマに暴露するための命令と、
水素および弱酸化剤を含むガスから第２のプラズマを形成するための命令と、
前記ワークピースを前記第２のプラズマに暴露するための命令と
を含み、
前記第１のプラズマに暴露する段階、および、前記第２のプラズマに暴露する段階において、前記ワークピースの温度は、摂氏１６０度未満の温度に維持され、 前記第２のプラズマは、実質的にフッ素を含まず、
前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、酸素分子を含まず、かつ、誘電率が４．０未満のｌｏｗ−ｋ誘電体層からフォトレジストを除去する、
装置。
【請求項１２】
集積回路を製造する方法であって、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法のエッチングプロセスの後に、製造途中の集積回路の一部であるワークピース上の誘電体層から材料を除去する段階を備える、集積回路を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジスト材料をストリッピング（剥離）して、更なる処理に備えて、製造途中の集積回路の表面からエッチング関連の残留物を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連出願］
本願は、米国特許出願第１２／６３６，６０１号（出願日：２００９年１２月１１日）に基づき優先権を主張する。当該出願は、参照により本願に組み込まれる。
【０００３】
ダマシンプロセスは、他の方法に比べると必要な処理工程の数が少なく収率が高いので、多くの最新式集積回路製造方式で好ましい方法として利用されることが多い。ダマシンプロセスでは、誘電体層（金属間誘電体）内のトレンチおよびビアに象嵌的手法で金属ラインを形成することによって、集積回路上に金属導電体を形成する。ダマシンプロセスの一環として、フォトレジスト層を誘電体層上に成膜する。このフォトレジストは、感光性有機ポリマーであり、液体状で「スピニング」されて、乾燥させて、固体薄膜となる。感光性フォトレジストはこの後、マスクを介して露光させるとともに湿潤溶剤を用いてパターニングされる。この後、プラズマエッチングプロセス（ドライエッチング）を用いて、誘電体の露出部分をエッチングして、パターンを誘電体に転写して、誘電体層にビアおよびトレンチを形成する。
【０００４】
誘電体層のエッチングが完了すると、フォトレジストをストリッピングしなければならない。そして、存在すれば、不純物をデバイス内に埋設することを避けるべく、エッチングに関連して発生した残留物を全て、後続処理を実行する前に除去しなければならない。フォトレジストをストリッピングする従来のプロセスでは、複数のガスを混合させた混合ガスから形成されたプラズマを利用している。尚、プラズマには酸素を含めている。反応性が高い酸素をベースとするプラズマは、有機フォトレジストと反応して、有機フォトレジストを酸化して、ウェハ表面から取り去られる揮発性成分を形成する。
【０００５】
一般的に、酸化性の高い条件もまた、低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）材料に対して利用するには不向きである。ｌｏｗ−ｋ材料は、多くの最新型デバイスにおいて、容量効果に起因する信号伝搬遅延を抑制するべく、導電性インターコネクト同士の間で金属間誘電体および／または層間誘電体として利用されている。誘電体材料の誘電率が低いほど、誘電体の容量が小さくなり、集積回路のＲＣ遅延が小さくなる。ｌｏｗ−ｋ誘電体は通常、酸化シリコンをベースとする材料であり、炭素が一定量含まれている。通常、炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ）と呼ばれる。必ずしも証明はされていないが、酸素がｌｏｗ−ｋ材料から炭素を収集または除去すると考えられている。ＣＤＯ等の材料の多くでは、誘電率を低くする上で炭素の存在が役に立つ。このため、酸素がこれらの材料から炭素を除去する限り、誘電率が上昇することになる。集積回路を製造するために用いられるプロセスが一層の小型化に傾倒し、利用する誘電体材料の誘電率も一層の低下を要求している中、従来のストリッピング用プラズマ条件は適切でないことが分かった。
【０００６】
このため、フォトレジストおよびエッチング関連の材料を誘電体材料、特に、ｌｏｗ−ｋ誘電体材料からストリッピングする方法を改善して高効率化する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、誘電体材料からフォトレジストをストリッピングして、エッチングに関連する残留物を除去する方法を改善することによって、上記の要望に応えるものである。本発明の一の側面に係る方法では、弱酸化剤およびフッ素含有化合物を採用した水素をベースとするエッチングプロセスを利用して誘電体層から材料を除去する。基板温度は、約摂氏１６０度以下の水準、例えば、約摂氏９０度未満に維持する。
【０００８】
特定の実施形態によると、当該方法では、弱酸化剤、フッ素含有化合物および水素を含むガスを反応チャンバに導入して、ＲＦ電力を印加して反応チャンバ内にプラズマを形成して、材料のうち少なくとも一部を気体状に変化させて、製造途中の集積回路から材料の少なくとも一部を除去する。前述したように、当該方法は、フォトレジストおよび／またはエッチングプロセスで発生した残留物を除去するために用いられるとしてよい。当該方法は、シングルダマシンデバイスおよびデュアルダマシンデバイス等のダマシンデバイスで実現するとしてよい。
【０００９】
さまざまな実施形態によると、弱酸化剤は、二酸化炭素、一酸化炭素、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素、および、水のうち少なくとも１つを含む。特定の実施形態によると、弱酸化剤は、二酸化炭素を含む。特定の実施形態によると、ガスは、体積比率で約０．１％から約１０．０％の二酸化炭素を含む。一部の実施形態によると、当該ガスはさらに、ヘリウム、アルゴンまたは窒素等の少なくとも１つの不活性のキャリアガスを含む。特定の実施形態によると、ガスは、酸素分子を含まない。
【００１０】
さまざまな実施形態によると、フッ素含有化合物は、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２）、オクトフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、オクトフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクトフルオロ［１−］ブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクトフルオロ［２−］ブタン（Ｃ４Ｆ８）、オクトフルオロイソブチレン（Ｃ４Ｆ８）、フッ素（Ｆ２）等のうち少なくとも１つを含む。特定の実施形態によると、弱酸化剤は、三フッ化窒素を含む。特定の実施形態によると、ガスは、体積比率で約５ｐｐｍから約１０％の三フッ化窒素を含む。
【００１１】
本発明に係る方法は、任意のサイズのウェハに対して実施され得る。大半の最新型のウェハ製造設備では、２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェハを利用している。処理条件は、ウェハサイズに応じて決まるとしてよい。３００ｍｍのウェハを利用する場合、ガスの総流量の範囲は約１，０００ｓｃｃｍと約４０，０００ｓｃｃｍとの間であるとしてよい。弱酸化剤として二酸化炭素を用いる場合、二酸化炭素の流量の範囲は、約１０ｓｃｃｍと約２０００ｓｃｃｍとの間、例えば、８００ｓｃｃｍであるとしてよい。フッ素含有ガスとして三フッ化窒素を用いる場合、三フッ化窒素の流量の範囲は、約１ｓｃｃｍと２０ｓｃｃｍとの間、例えば、５ｓｃｃｍであるとしてよい。３００ｍｍのウェハの場合、プラズマに対するＲＦプラズマ電力の範囲は通常、約３００ワットと約３キロワットの間である。当該方法は、直接プラズマまたは遠隔プラズマで実現されるとしてよい。
【００１２】
ワークピースの表面にプラズマを当てている間の基板の温度の範囲は、約摂氏５０度と約摂氏１６０度との間である。特定の実施形態によると、ワークピースの温度は、約摂氏９０度以下で維持される。チャンバ圧の範囲は、一例として、約３００ｍＴｏｒｒと約２Ｔｏｒｒとの間である。一部の実施形態によると、ウェハは所与のバイアスで保持される。
【００１３】
前述したように、本発明に係る方法は、炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ）等の炭素ドープｌｏｗ−ｋ誘電体材料を含むｌｏｗ−ｋ誘電体材料と共に利用されるとしてよい。本発明に係る方法は、非多孔質および多孔質の誘電体材料、例えば、ＣＤＯおよびその他の組成に対して実施され得る。
【００１４】
本発明に係る方法は、任意の適切な反応チャンバで実行されるとしてよい。反応チャンバは、複数のチャンバを備える装置における１つのチャンバであってもよいし、１つのチャンバを備える装置の一部であってもよい。一部の実施形態によると、多段階除去プロセスを利用し、フッ素含有化合物はこのうち一部の段階でのみ利用される。特定の実施形態によると、フッ素含有化合物は、第１の群の段階、例えば、第１の段階でのみ利用される。マルチステーション装置を利用する実施形態によると、フッ素含有化合物は、例えば、第１のステーションでプラズマを生成するために用いられる処理ガスの一部として利用されるとしてよい。
【００１５】
本発明の上記およびその他の特徴および利点は、添付図面を参照しつつより詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】製造途中の集積回路からフォトレジストをストリッピングし、エッチングに関連する残留物を除去するために利用される、本発明の一部の実施形態の側面を説明するためのプロセスフローチャートである。
【００１７】
【図２Ａ】本発明に係るドライエッチングプロセスおよびフォトレジストストリッピングプロセスの間のｌｏｗ−ｋダマシンデバイスを示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明に係るドライエッチングプロセスおよびフォトレジストストリッピングプロセスの間のｌｏｗ−ｋダマシンデバイスを示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明に係るドライエッチングプロセスおよびフォトレジストストリッピングプロセスの間のｌｏｗ−ｋダマシンデバイスを示す断面図である。
【００１８】
【図３Ａ】本発明に係るフォトレジストストリッピングプロセスおよびＨＦ試験プロセスの後の乾燥中のｌｏｗ−ｋデバイスを示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明に係るフォトレジストストリッピングプロセスおよびＨＦ試験プロセスの後の乾燥中のｌｏｗ−ｋデバイスを示す断面図である。
【００１９】
【図４Ａ】本発明を実施する上で適切な装置を示す概略図である。
【００２０】
【図４Ｂ】本発明を実施する上で適切なマルチステーションストリッピングツールを示す簡略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜序論＞
以下に記載する本発明の詳細な説明では、本発明を深く理解していただくべく具体的な実施形態を数多く記載する。しかし、当業者には自明であろうが、本発明は、以下に記載するような具体的且つ詳細な内容を採用することなく実施され得るものであり、別の構成要素または処理を利用しても実施し得るものである。また、公知の処理、手順および構成要素は、本発明の側面を不要にあいまいにすること避けるべく、詳細な説明を省略している。
【００２２】
本願では、「半導体ウェハ」、「ウェハ」および「製造途中の集積回路」といった用語は、同様の意味を持つものとして用いられる。当業者であれば、「製造途中の集積回路」という用語は集積回路製造プロセスの多くの段階のうち任意の段階が行われている間のシリコンウェハを意味するものと理解されたい。以下に記載する詳細な説明は、本発明がウェハ上で実施されるものと仮定している。しかし、本発明はこれに限定されない。ワークピースは、さまざまな形状、サイズおよび材料であるとしてよい。半導体ウェハ以外に本発明を活用し得る他のワークピースとしては、プリント配線基板等のさまざまな物品が挙げられる。
【００２３】
上述したように、本発明に係る方法は、ｌｏｗ−ｋ誘電体材料からフォトレジストおよびエッチングに関連する材料を効率的且つ効果的に除去するために用いられるとしてよい。本発明に係る方法は、ｌｏｗ−ｋ誘電体に限定されない。方法は、任意の特定のカテゴリのｌｏｗ−ｋ誘電体に限定されない。例えば、本明細書で説明する方法は、ｋ値が４．０未満の誘電体、ｋ値が約２．８未満の誘電体、ｋ値が約２．０未満の誘電体「超ｌｏｗ−ｋ」またはＵＬＫ誘電体）に利用すると効果的であるとしてよい。ｌｏｗ−ｋ誘電体は、多孔質であってもよいし、非多孔質であってもよい（「高密度」ｌｏｗ−ｋ誘電体と呼ばれることもある）。一般的に、高密度ｌｏｗ−ｋ誘電体は、ｋ値が２．８以下であり、多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体は、ｋ値が２．２以下である。任意の適切な組成のｌｏｗ−ｋ誘電体を利用するとしてよい。例えば、酸化シリコンをベースとする誘電体であって、フッ素および／または炭素をドープしたものを利用するとしてよい。酸化シリコンをベースにしない誘電体、例えば、ポリマー材料を用いるとしてもよい。ｌｏｗ−ｋ誘電体を成膜する場合、任意の適切なプロセスを利用するとしてよい。例えば、スピンオン成膜法及びＣＶＤ成膜法を利用するとしてよい。多孔質誘電体を形成する場合、任意の適切な方法を利用するとしてよい。通常の方法では、シリコンをベースとするバックボーンおよび有機ポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）を同時に成膜した後、ポロゲン成分を除去して、残ったものが多孔質誘電体膜となる。他の方法には、ゾルゲル法がある。適切なｌｏｗ−ｋ膜の具体例を挙げると、ＳＩＬＫ（商標）、および、Ｃｏｒａｌ（商標）等のＣＶＤで成膜された多孔質膜等、スピンオン方式で成膜される炭素ベースの膜がある。
【００２４】
本発明に係る方法では、水素および弱酸化剤、そして、特定の処理では、フッ素含有化合物を含むガスから生成されるプラズマを利用する。当業者であれば、プラズマ内に存在する実際の種は、水素、弱酸化剤および／またはフッ素含有化合物に由来する複数の異なるイオンおよび分子の混合物であると理解するであろう。尚、プラズマが有機フォトレジストおよびその他の残留物と反応して有機フォトレジストおよびその他の残留物を分解したりすることによって、他の種も反応チャンバ内には存在するものと考えられたい。例えば、少量の炭化水素、二酸化炭素、水蒸気およびその他の揮発性成分が存在すると考えられたい。当業者であれば、プラズマ内に導入される最初の１以上のガスと言う場合、プラズマの形成後に存在する他の１以上のガスとは異なることを認めるであろう。
【００２５】
図１は、本発明の一部の実施形態に係る一般的な高位のプロセスフローを示すフローチャートである。尚、図１には、集積回路（ＩＣ）製造プロセスにおける本発明に係る方法に関連する一部の一般的な処理も図示して、本発明をどのような場合に利用するかを説明する。本発明の一部の実施形態を視覚的に説明するべく、図２Ａから図２Ｃでは、さまざまな関連する製造プロセス中のｌｏｗ−ｋダマシンデバイスの一部の様子を断面図で示す。
【００２６】
図１を参照して説明すると、ｌｏｗ−ｋ誘電体層が露出している領域を持つウェハをエッチングして、パターニングされたフォトレジスト層を形成する（ブロック１０１）。図２Ａおよび図２Ｂは、ダマシンデバイス２００の処理において、パターニングされたｌｏｗ−ｋ誘電体を形成する様子を示す図である。図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、ドライエッチングプロセスの前および後のデバイス２００を示す図である。図２Ｂは、図１のブロック１０１で得られるデバイスの状態に対応している。
【００２７】
図２Ａを参照しつつ説明すると、層２０１の上にはｌｏｗ−ｋ誘電体層２０３が成膜されている。ｌｏｗ−ｋ誘電体層２０３には、フォトレジスト２０５の一部分が成膜されている。集積化方式に応じて決まるが、基礎層２０１は、銅等の金属層、炭化シリコンまたは窒化シリコン等のエッチストップ層、または、その他の種類の層であってよい。フォトレジスト２０５は、ＵＶ光リソグラフィー（またはその他の適切なプロセス）を用いて既にパターニングされていて、ｌｏｗ−ｋ誘電体層２０３の一部が露出している。デバイス２００はこの後、ドライエッチングプロセス、通常は、スパッタリングエッチング、プラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングのうち１つが実行される。
【００２８】
図２Ｂに示すように、ドライエッチングプロセスの後得られるデバイス２００は、超ｌｏｗ−ｋ誘電体層２０３にフィーチャ２１０がエッチングされる。フォトレジスト部分２０５は、さらにウェハを処理する前にストリッピングしなければならない。尚、露出しているフォトレジスト部分２０５の上部および側部には、「スキン」２０７が形成されている。スキン２０７は、一部のドライエッチングプロセスの結果形成される比較的固いフォトレジスト部分であり、バルクフォトレジスト部分２０５とは組成が異なる場合がある。スキンは通常、誘電体の残留物がｌｏｗ−ｋ誘電体２０３から再堆積されることによって、そして、フォトレジスト２０５からポリマー残留物が再堆積されることによって形成される。スキンに加えて、ｌｏｗ−ｋ誘電体２０３の露出した側壁には膜２０９がさらに形成される。この膜は通常、ポリマー残留物から形成されており、ドライエッチングプロセスにおいてイオンが衝突したことによって損傷したｌｏｗ−ｋ誘電体の一部分である。
【００２９】
図１を再び参照すると、フォトレジストは、第１の部分をストリッピングする（ブロック１０３）。特定の実施形態によると、この第１の部分は、エッチングプロセスに起因して形成され、除去が比較的困難なことが多いスキンを含む。この処理では、弱酸化剤およびフッ素含有化合物を含む水素ベースのプラズマにウェハを暴露する。例えば、特定の実施形態によると、ウェハをＨ２／ＣＯ２／ＮＦ３のプラズマに暴露する。後述するが、この処理では比較的少量のフッ素含有化合物を利用する。一例を挙げると、Ｈ２の流量は、約２０，０００ｓｃｃｍ（２０ｓｌｐｍ）であり、ＣＯ２の流量は、８００ｓｃｃｍ（０．８ｓｌｐｍ）であり、ＮＦ３の流量は５ｓｃｃｍである。それぞれの流量は、実施形態毎に変化するとしてよい。Ｈ２の流量は、ＣＯ２の流量に比べると２ケタ大きく、ＮＦ３の流量に比べると４ケタ大きい。特定の実施形態によると、ＣＯ２の流量は、ＮＦ３の流量に比べて少なくとも１ケタ大きい。上記の範囲は、他の弱酸化剤およびフッ素含有化合物についても、適宜適用されるとしてよい。
【００３０】
この処理は通常、エッチングが行われたチャンバとは別の反応チャンバで実行される。このような反応チャンバは、スタンドアロン型の「ストリッピング部」と呼ばれるとしてよい。適切なプラズマ反応チャンバを持つ装置であればどのような装置を利用するとしてもよい。このシステムでは、直接（インサイチュ）プラズマまたは遠隔プラズマのいずれを供給するとしてよい。
【００３１】
尚、従来の酸素ベースのストリッピングに代えて処理１０３を特定の実施形態で利用し得ることに留意されたい。従来の酸素ベースのストリッピングは、エッチングが行われたのと同じ反応チャンバで実行され、酸素ベースのプラズマへの暴露を行うのが普通である。このような酸化による部分的なストリッピング処理は、一部のｌｏｗ−ｋ誘電体材料を損傷する可能性があり、特定の実施例では実行されない。このため、特定の実施形態では、処理１０１において、エッチングチャンバでこのようなストリッピングプロセスがまだ実施されていないウェハを用意する。
【００３２】
図１を再び参照すると、次の処理では、バルクフォトレジストをストリッピングして、および／または、エッチング関連の材料を除去するべく、弱酸化剤を含む水素ベースのプラズマにウェハを暴露する（ブロック１０５）。特定の実施形態によると、この処理では、前の処理と違って、フッ素を利用しない。特定の実施形態によると、フォトレジストのバルクおよび残留物をこの処理で除去する。当該処理は、複数の処理を含むとしてよい。
【００３３】
弱酸化剤およびフッ素含有化合物のガス総流量および相対的な量、ならびに、ストリッピングチャンバ内のその他の条件は、他にも要因はあるが、プラズマの種類（下流か直接か）、ＲＦ電力、チャンバ圧、基板（ウェハ）のサイズ、および、利用した弱酸化剤の種類に応じて変化するとしてよい。ノベルス（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ）社のＧａｍｍａ（商標）システム（下流プラズマシステム）を利用する一部の例によると、プラズマは、体積比率で約０．１％から１０％の間の二酸化炭素を含むとしてよく、体積比率で約５ｐｐｍから１０％の間の三フッ化窒素（含む場合）を含むとしてよい。
【００３４】
水素、弱酸化剤およびフッ素含有ガスに加えて、ヘリウム、アルゴンまたは窒素等のキャリアガスを利用するとしてよい。キャリアガスは通常、非反応性のガスである。出荷および取扱時の安全上の理由から、市販の水素は、ヘリウム等の希ガスと混合された状態で利用可能である。このような市販の混合ガスを本発明に係る方法で利用するとしてよい。
【００３５】
フォトレジストおよびエッチングの残留物の大半を処理１０５のプラズマストリッピングで除去した後、１以上のプラズマストリッピング処理または湿式洗浄処理を追加で実行するとしてよい。また、複数のステーションを備える装置では、処理１０３および１０５はそれぞれ、１以上のステーションにわたって実行され得ることに留意されたい。
【００３６】
ウェハは通常、プラズマへ暴露されている間は温度が制御される。具体的には、温度は、約摂氏２００度以下、約摂氏１６０度以下、約摂氏１５０度以下、約摂氏１４０度以下、約摂氏１３０度以下、約摂氏１２０度以下、約摂氏１１０度以下、約摂氏１００度以下、約摂氏９０度以下、約摂氏８０度以下、または、約摂氏６０度以下になるように制御される。特定の実施形態によると、基板の温度は約摂氏９０度以下に維持される。このように比較的低い温度が、特定の実施形態では、ＵＬＫ膜に多大な損傷が受けないようにする上で重要であることが分かっている。
【００３７】
図３Ａは、上述したようにフォトレジストが除去された後のパターニングされた超ｌｏｗ−ｋ誘電体層３０３、ハードマスク層３１５、および、炭化シリコン層３０１を示す図である。ｌｏｗ−ｋ誘電体層３０３には、ビアまたはトレンチである凹型フィーチャ３１０がエッチングされている。フィーチャ３１０は、側壁３１７および底部３１９を持つ。フォトレジストの除去の際の温度が高過ぎる場合、側壁３１７近傍のｌｏｗ−ｋ材料が損傷を受けることが分かっている。この損傷を試験する方法の１つとして、ＨＦ浸漬がある。例えば、ＨＦの１００：１の希釈液に４５秒間浸漬させる。一例を挙げると、上述したようなフォトレジスト除去プロセスを摂氏９０度で実行し、同じ化学物質を用いるが摂氏２８０度で実行されるプロセスと比較する。図３Ｂは、摂氏２８０度でストリッピングした場合のフィーチャのプロフィールを示すべく３１７´´で結果を示し、摂氏９０度でストリッピングした場合のフィーチャのプロフィールを３１７´で示す。プロフィール３１７´は、ストリッピングされた場合のフィーチャのプロフィールとは略変化がないことが分かったが、プロフィール３１７´´は内側に湾曲している。これら２つのプロフィールの間の領域は、高温ストリッピングプロセスで損傷を受けた領域である。さらに高温のプロセスでは、フィーチャの底部からエッチストップ材料を所定量除去する可能性もある。
【００３８】
高温になるほど、エッチング速度が高速化するが、温度を昇温させるとエッチングに必要なフッ素の量が増加することが分かっている。この結果、誘電体への損傷が大きくなる。しかし、低温にしたことによって暴露時間が長くなっても損傷は発生し得る。しかし、上述の範囲に温度を設定すれば、このように競合する影響の制約内で、損傷を食い止めるか、または、抑制することができると分かっている。
【００３９】
一例を挙げると、損傷の少ないストリッピングを実現するべく以下のような処理条件を採用した。
ステーション１：Ｈ２  ２０ｓｌｐｍ／ＣＯ２  ０．８ｓｌｐｍ／ＮＦ３  ５ｓｃｃｍ
ステーション２−５：Ｈ２  ２０ｓｌｐｍ／ＣＯ２  ０．８ｓｌｐｍ
ステーション１−５：０．９Ｔｏｒｒ／摂氏９０度／ＲＦプラズマ  ３．５ｋＷ／ステーション毎に１０３秒
【００４０】
特定の実施形態によると、１以上の処理について、フッ素含有プラズマに暴露した後、温度を昇温させる。例えば、フッ素ベースのプラズマへ暴露している間の温度は、摂氏１６０度未満または摂氏９０度未満の温度とするとしてよい。フッ素を含まないプラズマを利用する１以上の処理の前またはこれら１以上の処理での暴露の間に、昇温させる。特定の実施形態によると、温度は段階的に昇温させるとしてよく、後のステーションになるほど、前のステーションよりも高い温度となる。昇温後の温度は、上述した範囲内であってもよいし、または、上述した範囲よりも高い温度であってよい。例えば、特定の実施形態によると、後のステーションは摂氏２８５度等の高温を利用することができる。しかし、多くの実施形態によると、ストリッピングプロセスの間はずっと低温に維持する。
【００４１】
上記の説明では、低温で水素ベースのプラズマを用いてフォトレジストを除去する例を説明した。特に、水素ガスから生成されるプラズマにフォトレジストおよびエッチング関連の残留物を暴露する場合に、ウェハ温度を低温に維持するプロセスを説明した。この低温とは、例えば、約摂氏２００度未満、約摂氏１６０度未満、約摂氏１５０度未満、約摂氏１４０度未満、約摂氏１３０度未満、約摂氏１２０度未満、約摂氏１１０度未満、約摂氏１００度未満、約摂氏９０度未満、約摂氏８０度未満、または、約摂氏６０度未満である。特定の実施形態によると、プラズマを生成するために用いられるガスは、１以上の処理において、実質的に水素ガスから成る。別の実施形態によると、弱酸化剤、フッ素含有ガスおよびキャリアガスのうち１以上を、上述したように、１以上の処理において、水素ガスに追加するとしてよい。低温暴露処理用のプラズマを生成するべく採用される処理用のガスの化学物質の例を挙げると、Ｈ２、Ｈ２／ＣＯ２、Ｈ２／ＣＯ２／ＮＦ３およびＨ２／ＮＦ３がある。ＣＯ２およびＮＦ３に代えて、または、ＣＯ２およびＢＦ３に加えて、上述した他の弱酸化剤およびフッ素含有剤を含める。フォトレジストおよびエッチングの残留物の特性に応じて、図２Ａから図２Ｃで説明した除去処理のうち一部または全てで利用するとしてよい。
【００４２】
例えば、「スキン」を除去するべく、水素ベースのプラズマを生成するために用いられるガスは、ＣＯ２または他の弱酸化剤を実質的に含まないとしてもよい。また、特定の実施形態によると、ＮＦ３またはその他のフッ素含有ガスを実質的に含まないとしてもよい。バルクフォトレジストを除去するための水素ベースのプラズマを生成するために用いられるガスは、ＣＯ２またはその他の弱酸化剤を実質的に含まないとしてよい。多くの実施形態において、上述したように、ＮＦ３またはその他のフッ素含有ガスを実質的に含まないとしてよい。しかし、ＮＦ３またはその他のフッ素含有ガスは、特定の実施形態において、含まれるとしてよい。
【００４３】
＜装置＞
上述したように、任意の適切なプラズマ反応チャンバ装置を利用するとしてよい。適切なプラズマチャンバおよびシステムとしては、Ｎｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ社（米国カリフォルニア州サンノゼ）製のガンマ２１００、２１３０  Ｉ２ＣＰ（インターレース方式誘導結合プラズマ）Ｇ４００、および、ＧｘＴがある。他のシステムとしては、Ａｘｃｅｌｉｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．社（米国メリーランド州、ロックビル）製のフュージョンライン（Ｆｕｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ）、ＰＳＫ  Ｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．社（韓国）製のＴＥＲＡ２１、Ｍａｔｔｓｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．社（米国カリフォルニア州フリーモント）製のＡｓｐｅｎがある。また、さまざまなストリッピングチャンバは、クラスタツール上に構成するとしてもよい。例えば、ストリッピングチャンバは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社（米国カリフォルニア州サンタクラーラ）製のＣｅｎｔｕｒａクラスタツールに追加されるとしてよい。
【００４４】
図４Ａは、ウェハに本発明を実施するのに適した下流プラズマ装置４００の側面を示す概略図である。装置４００では、プラズマ源４１１および露光チャンバ４０１がシャワーヘッドアセンブリ４１７によって分離している。露光チャンバ４０１において、ウェハ４０３はプラテン（またはステージ）４０５上に載置される。プラテン４０５は、加熱／冷却素子が設けられている。一部の実施形態によると、プラテン４０５は、ウェハ４０３にバイアスを印加するように構成されている。コンジット４０７を介して真空ポンプによって露光チャンバ４０１内を低圧とする。気体状の水素（希釈ガス／キャリアガスを含んでも含まなくてもよい）、二酸化炭素（またはその他の弱酸化剤）、および、含まれていれば、三フッ化窒素（またはその他のフッ素含有ガス）のソースによって、吸気口４０９を通って当該装置のプラズマ源４１１に入るガス流が得られる。プラズマ源４１１は、一部の周囲が誘導コイル４１３によって取り囲まれている。誘導コイル４１３は、電源４１５に接続されている。動作について説明すると、混合ガスをプラズマ源４１１に導入して、誘導コイル４１３にエネルギーを加えると、プラズマ源４１１でプラズマが生成される。シャワーヘッドアセンブリ４１７は、電圧が印加されると、一部のイオンの流れを止めて、中性種の流れを露光チャンバ４０１内へと方向付ける。上述したように、ウェハ４０３は、温度が制御されるとしてよく、および／または、ＲＦバイアスが印加されるとしてよい。プラズマ源４１１および誘導コイル４１３は、さまざまな構成および構造のものを利用するとしてよい。例えば、誘導コイル４１３は、インターレースパターンでプラズマ源４１１の周りに巻き回されているとしてよい。別の例によると、プラズマ源４１１は、円筒形状ではなくドーム形状を持つとしてよい。コントローラ４５０は、処理チャンバの構成要素に接続されているとしてよく、ストリッピング処理における処理ガスの組成、圧力、温度およびウェハへのインデックス付与を制御するとしてよい。上記の処理の処理条件を制御するための命令を含む機械可読媒体をコントローラに結合するとしてよい。
【００４５】
上述したように、一部の実施形態によると、本発明に係る装置は、ウェハからのフォトレジストのストリッピングに特化しているストリッピング部である。一般的に、このようなストリッピングツールは、複数のウェハ処理ステーションを備えており、複数のウェハを同時に処理可能である。図４Ｂは、本発明に応じて利用されるマルチステーションウェハストリッピングツール４３０の上部から見た様子を示す簡略ブロック図である。ストリッピングツール４３０は、５個のストリッピングステーション４３３、４３５、４３７、４３９および４４１、ならびに、１つのロードステーション４３１を備える。ストリッピングツール４３０は、ステーション毎に１つのウェハを処理可能であると共に、全てのステーションが共通の真空に暴露されるように構成される。ストリッピングステーション４３３、４３５、４３７、４３９および４４１はそれぞれ、独自のＲＦ電源を持つ。ロードステーション４３１は通常、真空を中断することなく、ストリッピングツール４３０に複数のウェハを入れるように、ロードロックステーションが取着されている。ロードステーション４３１はさらに、ストリッピングステーションへと輸送してフォトレジストストリッピングを行う前にウェハを予熱するためのヒートランプを備えるとしてよい。ストリッピングステーション４４１は通常、真空を中断することなく、ストリッピングツール４３０から複数のウェハを出すように、ロードロックステーションが取着されている。ロボットアーム４４３がステーション間でウェハを輸送する。
【００４６】
通常製造モードでは、ウェハをバッチ方式で処理する。バッチ方式処理によると、ウェハのスループットが向上するので、製造処理でよく用いられる。バッチ方式では、各ウェハを、ステーション４３１、４３３、４３５、４３７、４３９および４４１のそれぞれに、輸送して各ステーションで処理する。例えば、通常バッチ方式プロセスは以下のように進行する。ウェハを最初に、ウェハをヒートランプで予熱するロードステーション４３１にロードする。続いて、ロボットアーム４４３によって、フッ素ベースのプラズマを用いてフォトレジストの約５分の１をストリッピングするのに十分な期間にわたってプラズマ処理を行うストリッピングステーション４３３にウェハを輸送する。ロボットアーム４４３はこの後、残りのフォトレジストから別の約５分の１をストリッピングするのに十分な期間にわたってフッ素を用いないプロセスでプラズマ処理するストリッピングステーション４３５にウェハを輸送する。この順序で処理を続けて、ウェハをストリッピングステーション４３７、４３９および４４１で処理する。ストリッピングステーション４４１において、フォトレジストは大半が除去されるべきであり、ウェハはこの後ストリッピングツールから取り出される。
【００４７】
説明を分かりやすくするためにさまざまな詳細な事項を省略したが、さまざまな点で構成を変更し得るものとしてよい。このため、上述した例は、本発明を例示するためのものであって限定するものではないと解釈されるべきであり、本発明は、本明細書に記載した詳細な事項に限定されるものではなく、特許請求の範囲において修正し得るものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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