(57)【要約】【課題】  塩基性物質拡散障壁膜を使用する微細電子素子のデュアルダマシン配線の製造方法を提供する。【解決手段】  （ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系の充填材でビアを充填した後、ビアを埋め込んだ充填材と層間絶縁膜とを一部エッチングしてビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成し、ビアに残留する充填材を除去し、トレンチ及びビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成するデュアルダマシン配線の製造方法。【選択図】  図１
2006049908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板上に低誘電率層間絶縁膜を形成する段階と、
（ｂ）前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階と、
（ｃ）（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系の充填材で前記ビアを充填する段階と、
（ｄ）前記ビアを埋め込んだ前記充填材と前記層間絶縁膜とを一部エッチングして、前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成する段階と、
（ｅ）前記ビアに残留する前記充填材を除去する段階と、
（ｆ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成する段階と、を含むデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２】
前記低誘電率層間絶縁膜は、誘電率３．３以下のハイブリッド型絶縁膜である請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３】
前記ハイブリッド型絶縁膜は、有機シリケートガラス膜である請求項２に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項４】
前記（ａ）段階は、化学気相蒸着法で行う請求項２に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項５】
前記充填材は、フォトレジスト現像液に対する溶解抑制剤をさらに含む請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項６】
前記（ａ）段階前に、前記基板上に下部配線を形成する段階と、
前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と、をさらに含み、
前記（ｂ）段階は、前記エッチング停止膜を露出させる前記ビアを形成する段階であり、前記（ｆ）段階前に前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階をさらに含む請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング停止膜は、ＳｉＣ、ＳｉＮまたはＳｉＣＮよりなる請求項６に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項８】
前記（ｂ）段階前に、前記層間絶縁膜上にキャッピング膜を形成する段階をさらに含み、前記（ｂ）段階は、前記キャッピング膜及び前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階である請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項９】
前記キャッピング膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮまたはＳｉＣＮよりなる請求項８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｄ）段階前に、前記充填材表面をプラズマ処理する段階をさらに含む請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１１】
前記プラズマは、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＮＨ３、Ｎ２、Ａｒ、またはそれらの混合ガスのプラズマである請求項１０に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１２】
前記（ｄ）段階は、
前記充填材上に前記トレンチを定義するフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記充填材と前記層間絶縁膜のエッチング比が４：１以下になるように乾式エッチングして、前記トレンチを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを除去する段階と、を含む請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１３】
前記乾式エッチングは、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚガスをメインエッチングガスとして使用し、前記フォトレジストパターンを除去する段階は、水素系プラズマを使用して除去する段階である請求項１２に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｅ）段階は、前記充填材：前記層間絶縁膜のエッチング比が２０：１以上になるように湿式エッチングする段階である請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１５】
前記湿式エッチングは、希釈されたＨＦ溶液、ＮＨ４Ｆ、ＨＦと脱イオン水との混合液、またはジメチルアセチルアミドを含む有機溶液を使用する請求項１４に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１６】
前記（ｆ）段階で前記配線は銅配線である請求項１に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１７】
（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と、
（ｂ）前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と、
（ｃ）前記エッチング停止膜上に有機シリケートガラス膜を形成する段階と、
（ｄ）前記有機シリケートガラス膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階と、
（ｅ）（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系の充填材で前記ビアを充填する段階と、
（ｆ）前記ビアを埋め込んだ前記充填材及び前記有機シリケートガラス膜を一部エッチングして、前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成する段階と、
（ｇ）前記ビアに残留する前記充填材を除去する段階と、
（ｈ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填して配線を完成する段階と、を含むデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１８】
（ａ）基板上に低誘電率層間絶縁膜を形成する段階と、
（ｂ）前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階と、
（ｃ）前記ビアを満たすスピンオンポリマーよりなり、前記層間絶縁膜を覆うマスク用の充填材を形成する段階と、
（ｄ）前記充填材の上部に、ＨＳＱまたは（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系物質で塩基性物質拡散障壁膜を形成する段階と、
（ｅ）前記拡散障壁膜上に配線が形成されるトレンチ領域を定義するフォトレジストパターンを形成する段階と、
（ｆ）前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして前記塩基性物質拡散障壁膜をエッチングして拡散障壁膜パターンを形成する段階と、
（ｇ）前記フォトレジストパターンと前記拡散障壁膜パターンとをエッチングマスクとして使用して、前記層間絶縁膜上の前記充填材をエッチングして前記拡散障壁膜パターンと前記充填材パターンとからなるマルチスタックマスクを形成する段階と、
（ｈ）前記マルチスタックマスクをエッチングマスクとして前記層間絶縁膜を一部エッチングして、前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成する段階と、
（ｉ）前記マルチスタックマスク及び前記ビア内に残留する前記充填材を除去する段階と、
（ｊ）前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階と、
（ｋ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成する段階と、を含むデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項１９】
前記低誘電率層間絶縁膜は、誘電率３．３以下のハイブリッド型絶縁膜である請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２０】
前記ハイブリッド型絶縁膜は、有機シリケートガラス膜である請求項１９に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２１】
前記（ａ）段階は、化学気相蒸着法で行う請求項１９に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２２】
前記塩基性物質拡散障壁膜は、フォトレジスト現像液に対する溶解抑制剤をさらに備える請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２３】
前記（ａ）段階前に、前記基板上に下部配線を形成する段階と、
前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と、をさらに含み、
前記（ｂ）段階は、前記エッチング停止膜を露出させる前記ビアを形成する段階であり、前記（ｆ）段階前に前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階をさらに含む請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２４】
前記エッチング停止膜は、ＳｉＣ、ＳｉＮまたはＳｉＣＮよりなる請求項２３に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２５】
前記（ｂ）段階前に、前記層間絶縁膜上にキャッピング膜を形成する段階をさらに含み、前記（ｂ）段階は、前記キャッピング膜及び前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階である請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２６】
前記キャッピング膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮまたはＳｉＣＮよりなる請求項２５に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２７】
前記（ｅ）段階前に前記拡散障壁膜上に反射防止膜を形成する段階をさらに含み、前記（ｆ）段階は、前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして前記反射防止膜と前記拡散障壁膜をエッチングして反射防止膜パターンと前記拡散障壁膜パターンを形成する段階であり、前記（ｇ）段階は、前記フォトレジストパターン、前記反射防止膜パターン及び前記拡散障壁膜パターンをエッチングマスクとして使用して前記充填材をエッチングして前記マルチスタックマスクを形成する段階である請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２８】
前記（ｇ）段階時、前記フォトレジストパターン及び前記反射防止膜パターンは除去され、前記マルチスタックマスクは、前記拡散障壁膜パターンと前記充填材パターンとを含む請求項２７に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項２９】
前記（ｆ）段階は、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚガスをメインエッチングガスとして使用する請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３０】
前記（ｇ）段階の完了後、残留する充電材の上面が前記トレンチの底より低くなるように残留させる請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３１】
前記（ｇ）段階時、前記フォトレジストパターンも除去される請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３２】
前記（ｇ）段階は、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２またはそれらの混合ガスをメインガスとして使用し、ＣｘＨｙＦｚガスを補助ガスとして使用する乾式エッチングにより進行される請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３３】
前記（ｈ）段階時、前記拡散障壁膜パターンもエッチングされて除去される請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３４】
前記（ｈ）段階は、ＣｘＦｙガスをメインエッチングガスとして使用する乾式エッチングにより進む請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３５】
前記（ｉ）段階は、水素系プラズマを使用する段階である請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３６】
前記（ｊ）段階の前に、前記トレンチが形成された基板を湿式エッチングする段階をさらに含む請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３７】
前記（ｊ）段階で前記配線は、銅配線である請求項１８に記載のデュアルダマシン配線の製造方法。
【請求項３８】
（ａ）基板上に下部配線を形成する段階と、
（ｂ）前記下部配線上にエッチング停止膜を形成する段階と、
（ｃ）前記エッチング停止膜上に有機シリケートガラス膜を形成する段階と、
（ｄ）前記有機シリケートガラス膜内に前記エッチング停止膜を露出させるビアを形成する段階と、
（ｅ）前記ビアを満たすスピンオンポリマーよりなり、前記有機シリケートガラス膜を覆うマスク用充填材を形成する段階と、
（ｆ）前記充填材の上部にＨＳＱまたは（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系物質で塩基性物質拡散障壁膜を形成する段階と、
（ｇ）前記拡散障壁膜上に配線が形成されるトレンチ領域を定義するフォトレジストパターンを形成する段階と、
（ｈ）前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして前記塩基性物質拡散障壁膜をエッチングして拡散障壁膜パターンを形成する段階と、
（ｉ）前記フォトレジストパターンと前記拡散障壁膜パターンとをエッチングマスクとして使用して前記層間絶縁膜上の充填材をエッチングし、前記拡散障壁膜パターンと前記充填材パターンよりなるマルチスタックマスクを形成すると同時に前記フォトレジストパターンも除去する段階と、
（ｊ）前記マルチスタックマスクをエッチングマスクとして前記層間絶縁膜を一部エッチングして、前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成すると同時に、前記拡散障壁膜パターンも除去する段階と、
（ｋ）前記充填材パターンと前記ビア内に残留する前記充填材とを除去する段階と、
（ｌ）前記結果物を湿式エッチングして残留する不純物を除去する段階と、
（ｍ）前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階と、
（ｎ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成する段階と、を含むデュアルダマシン配線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細電子素子の製造方法に係り、さらに具体的には、微細電子素子のデュアルダマシン配線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細電子素子の高性能化及び高集積化のために多層配線構造が広く適用されている。多層配線構造を採用した素子を信頼度あるように具現するためには、各配線層を全体的に平坦に形成せねばならない。このためにデュアルダマシン配線が適用され始めた。
【０００３】
最近、注目されているデュアルダマシン配線方法によれば、ビアをスピンオンガラス（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ；ＳＯＧ）、スピンオンポリマー（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＳＯＰ）、染料（ｄｙｅ）が添加されたＳＯＧまたは染料が添加されたＳＯＰよりなる充填材（ｆｉｌｌｅｒ）で充填する方式を採択している。これは、ビアによって、トレンチの形成のために塗布したフォトレジスト膜に段差が発生して焦点深度（ＤＯＦ）マージンが減少し、トレンチエッチング及び洗浄工程時にエッチング停止膜がエッチングされて下部配線が露出され、電気的特性が不良になることを防止するためのものである。
【０００４】
しかし、図１に示されているように、従来の充填材２０の場合、ビア１９エッチング時に使用した窒素系エッチングガスまたはビア１９のパターニング時に使用したフォトレジストパターンを除去するための窒素系プラズマを使用するアッシング工程により層間絶縁膜１８内に残留するようになった窒素またはアミンなどの塩基性物質が充填材２０に沿って容易に拡散２７されて脱ガス（ｏｕｔ  ｇａｓｓｉｎｇ）される。したがって、トレンチ形成用のマスク２４の透光領域２５を通過した露光光２６により露光されたフォトレジスト膜２２内の露光部２２ｂ内に発生した酸Ｈ＋を中和させて、ビア１９の上部と周辺の露光部２２ｂとが現像液に溶解されず、その結果、フォトレジストパターンが正しく形成されていないフォトレジスト欠陥（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ）を誘発させる。図１において、説明しなかった符号１０は基板を、１２は下部層間絶縁膜を、１４は下部配線を、１６はエッチング停止膜を各々表す。
【０００５】
図２は、従来の染料が添加されたＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌｓｅｓ  Ｑｕｉｏｘａｎｅ）を充填材として使用してフォトレジストパターンを形成した後で測定したＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）写真である。図２に示されているように、ビア１９の上部にプロファイルの不良なフォトレジストパターンが形成されるか、あるいは、フォトレジストパターン自体が形成されないフォトレジスト欠陥が発生することが分かる。
【０００６】
したがって、デュアルダマシン配線を信頼性あるように製造する方法の開発が要求される。
【特許文献１】米国特許第６，４６１，９５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、デュアルダマシン配線を信頼性あるように製造できる方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を達成するための本発明の実施例は、（ａ）基板上に低誘電率層間絶縁膜を形成する段階と、（ｂ）前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階と、（ｃ）（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系の充填材で前記ビアを充填する段階と、（ｄ）前記ビアを埋め込んだ前記充填材と前記層間絶縁膜を一部エッチングして前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成する段階と、（ｅ）前記ビアに残留する前記充填材を除去する段階と、（ｆ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成する段階と、を含む。
【０００９】
前記技術的課題を達成するための本発明の他の実施例は、（ａ）基板上に低誘電率層間絶縁膜を形成する段階と、（ｂ）前記層間絶縁膜内にビアを形成する段階と、（ｃ）前記ビアを満たすスピンオンポリマーよりなり、前記層間絶縁膜を覆うマスク用の充填材を形成する段階と、（ｄ）前記充填材の上部にＨＳＱまたは（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙで表示され、ｘ＋ｙ＝１であり、０＜ｘ＜ｙ＜１を満足させ、ＲがＣ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素またはＣ１−Ｃ４の置換炭化水素であるＨＳＱ系物質で塩基性物質拡散障壁膜を形成する段階と、（ｅ）前記拡散障壁膜上に配線が形成されるトレンチ領域を定義するフォトレジストパターンを形成する段階と、（ｆ）前記フォトレジストパターンをエッチングマスクとして前記塩基性物質拡散障壁膜をエッチングして拡散障壁膜パターンを形成する段階と、（ｇ）前記フォトレジストパターンと前記拡散障壁膜パターンとをエッチングマスクとして使用して、前記層間絶縁膜上の前記充填材をエッチングして前記拡散障壁膜パターンと前記充填材パターンとからなるマルチスタックマスクを形成する段階と、（ｈ）前記マルチスタックマスクをエッチングマスクとして前記層間絶縁膜を一部エッチングして、前記ビアと連結され、配線が形成されるトレンチを形成する段階と、（ｉ）前記マルチスタックマスク及び前記ビア内に残留する前記充填材を除去する段階と、（ｊ）前記ビアにより露出された前記エッチング停止膜を除去して前記下部配線を露出させる段階と、（ｋ）前記トレンチ及び前記ビアを配線物質で充填してデュアルダマシン配線を完成する段階と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施態様によるデュアルダマシン製造方法は、層間絶縁膜をハイブリッド型の低誘電率物質よりなし、ビア充填材を、塩基性拡散障壁特性と共に反射防止機能を有するＨＳＱ系物質よりなすことによって、フォトレジスト損傷が発生せず、下部配線を保護するエッチング停止膜が損傷されず、写真エッチング工程時に焦点深度マージンが向上し、デュアルダマシン配線の電気的特性に致命的な影響を及ぼすフェンスなどの欠陥が発生せず、トレンチの幅も臨界寸法もそのまま保持しうる。また、本発明の他の実施態様によるマルチスタック型マスクを使用するデュアルダマシン製造方法は、マルチスタック型マスクを乾式エッチング耐性の大きなポリマー膜、塩基性物質拡散障壁膜及びフォトレジストパターンで形成するために、フォトレジストパターンの損傷が発生せず、トレンチの形成時に乾式エッチング耐性が向上し、良好なプロファイルのトレンチを形成しうる。そして、本発明の実施例では、層間絶縁膜を低誘電率物質で形成することによって、ＲＣ信号遅延を防止して相互干渉及び電力消費の増加を抑制しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の利点及び特徴、そしてこれを達成する方法は添付された図面に基づいて詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、この実施例から外れて多様な形に具現でき、本明細書で説明する実施例は本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項及び発明の詳細な説明により定義されるだけである。一方、明細書全体に亙って同一な参照符号は同一な構成要素を示す。
【００１２】
本発明の実施例では、デュアルダマシン配線のＲＣ信号遅延を防止して相互干渉及び電力消費の増加を抑制するために、デュアルダマシン配線が形成される層間絶縁膜を低誘電率物質で形成する。低誘電率物質とは、少なくとも誘電率が３．３以下である物質を示す。誘電率が３．３以下である物質のうち、ハイブリッド型低誘電率物質が使われうる。ハイブリッド型低誘電率物質は、低誘電率特性を有する有機物の長所と、既存のシリコン酸化膜の構造が一部変形された形態で既存の装備及び工程を大きく変化させずとも使用でき、熱的安定性にも優れた無機物の長所とをいずれも有する物質である。
【００１３】
本発明の例示的な実施例では、窒素またはアミンなどの塩基性物質の拡散障壁膜の役割を行う物質をビア充填材として使用するか、マルチスタック型マスクのマスク層として使用する。さらに、ビア充填材またはマスク層を構成する物質として、塩基性物質に対する拡散障壁膜機能と反射防止機能とを同時に有する物質を使用することもできる。このような物質を使用することによって、信頼度が高く、強健（ｒｏｂｕｓｔ）なデュアルダマシン配線の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明のデュアルダマシン配線の製造方法が適用される素子は、高集積回路半導体素子、プロセッサー、ＭＥＭ’ｓ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）素子、光電子（ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）素子、ディスプレイ素子（ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）などの微細電子素子である。特に、本発明のデュアルダマシン配線の製造方法は、高速特性が要求されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＣＰＵとＤＳＰとの組合わせ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ロジック素子、ＳＲＡＭなどに、よりさらに有用である。
【００１５】
以下、本発明の実施例では、下部配線を露出させる開口部をビアと称し、配線が形成される領域をトレンチと称する。また、ミスアラインが発生してもビアの大きさがそのまま保持されうる方法であるビア先行（ｖｉａ  ｆｉｒｓｔ）デュアルダマシン配線の製造方法を例としてデュアルダマシン配線の製造方法を説明する。
【００１６】
以下、図３ないし図１３に基づいて本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、図３に図示されているように、デュアルダマシン配線の製造方法が適用される基板１００を準備する。デュアルダマシン配線の製造方法が適用される基板１００上には、下部配線１１０を備える下部層間絶縁膜１０５が形成されている。基板１００としては、シリコン基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、ガリウム砒素基板、シリコンゲルマニウム基板、セラミック基板、石英基板、またはディスプレイ用のガラス基板などを例として挙げうる。基板１００上には、多様な種類の能動素子及び受動素子などを含みうる。下部配線１１０は、多様な種類の配線物質、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などよりなりうる。低抵抗観点で下部配線１１０は、銅で形成されることが望ましい。下部配線１１０の表面も平坦化されていることが望ましい。
【００１８】
図４を参照すれば、下部配線１１０が形成されている基板１００の全面にエッチング停止膜１２０、低誘電率層間絶縁膜１３０、キャッピング膜１４０を順次に形成した後、キャッピング膜１４０上にビアを定義するフォトレジストパターン１４５を形成する。
【００１９】
エッチング停止膜１２０は、後続のビア形成のための乾式エッチング工程時、そしてトレンチの形成後に残留する充填材の除去のための湿式エッチング工程時、下部配線１１０がエッチング工程に露出されて電気的特性が損傷されることを防止するために形成する。したがって、エッチング停止膜１２０はその上に形成される層間絶縁膜１３０に対するエッチング選択比の大きな物質で形成する。望ましくは、エッチング停止膜１２０は誘電率が４〜５であるＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮなどで形成する。エッチング停止膜１２０の厚さは、全体層間絶縁膜の誘電率に与える影響を考慮して、できるだけ最小化するが、エッチング停止膜１２０としての機能を行うのに十分な厚さに形成する。
【００２０】
層間絶縁膜１３０は、少なくとも誘電率３．３以下の低誘電率物質で形成しうる。これは、前述したように下部配線１１０と形成しようとするデュアルダマシン配線間のＲＣ信号遅延を防止して、相互干渉及び電力消費の増加を抑制するためである。誘電率が３．３以下である物質としては、有機物の低誘電率特性と既存の装備及び工程をそのまま使用でき、熱的安定性に優れた無機物の特性をいずれも有するハイブリッド型低誘電率物質が適している。ハイブリッド型低誘電率物質としては、低誘電率ＯＳＧ（ｌｏｗ  ｋ  Ｏｒｇａｎｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）が効果的に使われうる。低誘電率ＯＳＧとして、層間絶縁膜１３０を形成する場合には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で、より具体的には、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）法で形成する。ＯＳＧ膜内の炭素の含有量が多いほど、誘電率は減少するが、熱的機械的特性が低下する。ところが、ＣＶＤ法でＯＳＧ膜を形成すれば、ＯＳＧ膜内の炭素の含有量を調節することによって、ＯＳＧ膜の誘電率と熱的機械的特性がいずれも満足できるように調節されうる。したがって、ＣＶＤ法により形成されたＯＳＧ膜が層間絶縁膜１３０に適している。ＣＶＤ法によりＯＳＧ膜を形成する時に使用するソースガス（炭素、シリコン、酸素ソースガスなど）、ＣＶＤチャンバ、工程条件（温度、時間）などは当業者に公知とされた技術を使用して多様に変形して実施できるということは言うまでもない。ＣＶＤ法でＯＳＧを製造する方法は、当業者に公知の方法または米国特許第６，４５５，４４５号明細書、第６，４３２，８４６号明細書、第６，５１４，８８０号明細書、第６，５５９，５２０号明細書、第６，３５２，９４５号明細書、第６，３８３，９５５号明細書、第６，４１０，４６３号明細書及び大韓民国特許第０３６４０５３号明細書に開示された方法により進行でき、これらの特許は、この明細書に十分に開示されたように援用されて統合される。層間絶縁膜１３０は、３０００ないし２００００Åの厚さに、望ましくは、６０００ないし７０００Åの厚さに形成する。しかし、層間絶縁膜１３０の厚さは、当業者により多様に変形可能なのは言うまでもない。
【００２１】
キャッピング膜１４０は、デュアルダマシン配線の平坦化のためのＣＭＰ時、ＣＭＰが安定的に層間絶縁膜１３０の損傷なしに進行させるために形成する。したがって、ＳｉＯ２、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮなどで形成する。また、キャッピング膜１４０は、後続トレンチの形成のための写真エッチング工程で反射防止機能も有することが望ましい。したがって、キャッピング膜１４０は、前記物質のうち、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮなどで形成することがさらに望ましい。しかし、ＣＭＰ工程の調節だけでも、層間絶縁膜１３０の損傷を防止でき、後続工程で反射防止機能を有する物質層が形成されるならば、キャッピング膜１４０の形成は選択的に省略しても良い。
【００２２】
フォトレジストパターン１４５は、２４８ｎｍ以下の光源に適したフォトレジストを塗布した後、ビアを定義するフォトマスクを使用した露光及び現像を経て形成する。
【００２３】
図５を参照すれば、フォトレジストパターン１４５をエッチングマスクとして使用してキャッピング膜１４０および層間絶縁膜１３０を乾式エッチング１４７してビア１５０を形成する。層間絶縁膜１３０のエッチングは、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚなどのメインエッチングガスとＡｒガスなどの不活性ガスの混合ガスまたはここにＯ２、Ｎ２、及びＣｏｘから選択された１つ以上のガスがさらに添加された混合ガスを使用する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で進める。この際、層間絶縁膜１３０だけ選択的にエッチングし、エッチング停止膜１２０はエッチングしないようにＲＩＥ条件を調節して進める。
【００２４】
図６を参照すれば、フォトレジストパターン１４５を除去した後、ビア１５０を充填材１６２で充填する。フォトレジストパターン１４５は、水素系（Ｈ２  ｂａｓｅｄ）プラズマ処理後、ストリッパを使用する工程で除去する。水素系プラズマは、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２またはそれらの混合ガスから得られたプラズマのことを称する。フォトレジストパターンの除去に広く使われるＯ２アッシング（ａｓｈｉｎｇ）によりフォトレジストパターン１４５を除去すれば、炭素を含んで有機物の性質を有している層間絶縁膜１３０がＯ２プラズマにより損傷される恐れがあるので、水素系プラズマを使用する。
【００２５】
ビア充填材１６２は、後続のトレンチを定義するためのフォトレジストパターンを形成するための露光工程時に、層間絶縁膜１３０内に含まれている窒素またはアミンなどの塩基性物質がフォトレジスト膜に拡散されることを遮断しうる物質により形成する。また、ビア充填材１６２は、露光光の反射防止機能を有する物質により形成する。また、ビア充填材１６２は、ギャップ充填（ｇａｐ  ｆｉｌｌ）能力に優れた物質で形成する。一方、層間絶縁膜１３０と乾式エッチング率が実質的に同一か、ビア充填材１６２：層間絶縁膜１３０の乾式エッチング比が４：１以下になりうる特性を有する物質で形成する。また、後続の湿式エッチング工程で層間絶縁膜１３０に比べて非常に速い湿式エッチング速度を有する物質で形成する。望ましくは、ビア充填材１６２：層間絶縁膜１３０の湿式エッチング比が２０：１以上である特性を有する物質でビア充填材１６２を形成する。
【００２６】
したがって、ビア充填材１６２は、ＨＳＱの基本的なバックボーンを保持しつつ、多種の炭化水素基がバックボーンの一部に置換基として結合された物質が、前記条件を充足させるのに最も適している。以下、炭化水素が置換されたＨＳＱは、ＨＳＱ系物質と称する。本発明の第１実施例のビア充填材１６２として適したＨＳＱ系物質は下記式１で一般化して表現しうる。
【００２７】
［式１］
（ＲＳｉＯ３／２）ｘ（ＨＳｉＯ３／２）ｙ
前記式中、前記ｘ、ｙは、ｘ＋ｙ＝１＆０＜ｘ＜ｙ＜１を満し、
前記Ｒは、Ｃ４−Ｃ２４のアルキル、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、Ｃ４−Ｃ２４の置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の非置換炭化水素、Ｃ１−Ｃ４の置換炭化水素である。
【００２８】
”アルキル”、”アルケニル”、”アルコキシ”及び”アルケンオキシ”は、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素を何れも包括するための用語である。そして、”置換された炭化水素”は、ＣとＨとを含み、ＨＳＱと実質的に反応しない少なくとも１つの原子を含む構造を示す。また、”非置換された炭化水素”は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ｔ−ブチルのようにＣとＨとを含む構造を示す。
【００２９】
例えば、Ｒは、Ｃ４−Ｃ２４のアルキル、またＣ６−Ｃ２４のアルキル、さらにはＣ１６−Ｃ２２のアルキルでありうる。また、Ｒは、Ｃ４−Ｃ２のアルケニル、さらにＣ８−Ｃ２のアルケニルでありうる。また、Ｒは、Ｃ４−Ｃ２４のアルコキシ、さらにＣ１６−Ｃ２２のアルコキシでありうる。また、Ｒは、Ｃ８−Ｃ２４のアルケンオキシ、さらにＣ１６−Ｃ２２のアルケンオキシでありうる。
【００３０】
また、Ｒは、テトラメチルヒドロキシヘキサデシルまたはオクタデシルでありうる。また、Ｒは、ｔ−ブトキシでありうる。
【００３１】
また、ビア充填材１６２は、溶解抑制剤を含むことが望ましい。溶解抑制剤は、フォトレジスト膜の現像液に対する溶解を抑制しうる物質であって当業者に公知の物質が使われうる。溶解抑制剤の機能は後述する。
【００３２】
前記物質は、イソブチルイソブチレート、メシチレン、シクロヘキサノン、キシレン、メチルイソブチルケトン、それらの混合物など適切な溶媒に溶解された後、スピンコーティング法によりビア１５０を何れも満たすように形成されうる。ビア充填材１６２は、ビア１５０だけを満たすように形成してもよく、キャッピング膜１４０上に所定厚さに形成しても良いが、後者の場合が工程調節マージン側面でさらに望ましい。望ましくは、ビア１５０の密度の低い領域に形成されるビア充填材１６２の高さＴ１とビア１５０の密度の高い領域に形成されるビア充填材１６２の高さＴ２との差（Ｔ１−Ｔ２）が、２０００Å以下になるようにすることが焦点深度マージン確保の側面で望ましい。前述したビア充填材を構成する物質は、コーティング条件（ｒｅｃｉｐｅ）、ビア１５０間の間隔、ビア１５０の臨界寸法及び高さなどの変数を考慮して、その厚さを容易に調節でき、前記制限条件（Ｔ１−Ｔ２≦２０００Å）に容易に合わせることができる。
【００３３】
図７を参照すれば、ビア充填材１６２の表面をプラズマ１７０処理する。プラズマ１７０処理は、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＮＨ３、Ｎ２、Ａｒ、またはそれらの混合ガスのプラズマ１７０を使用して常温ないし５００℃の温度で１秒ないし１２０秒間進める。ビア充填材１６２内に窒素が残留しないようにするために、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒまたはそれらの混合ガスのプラズマを使用することがさらに望ましい。プラズマ１７０処理によりビア充填材１６２の表面が緻密化（ｄｅｎｓｉｆｙ）される。プラズマ１７０処理目的の１つは、ビア充填材１６２がフォトレジスト現像液に溶解されることを防止することである。したがって、ビア充填材１６２が溶解抑制剤を含む場合には、プラズマ１７０処理を省略しても良い。
【００３４】
図８を参照すれば、フォトレジスト膜１８５を形成した後、トレンチを定義するマスク２００を使用してフォトレジスト膜１８５を露光する。マスク２００の透光領域２０１を通過した２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたはそれ以下の波長の露光源がフォトレジスト膜１８５に照射されれば、フォトレジスト膜１８５の露光部１８５ｂに含まれている光酸発生剤から酸Ｈ＋が発生する。この際、露光部１８５ｂ下部の充填材１６２がフォトレジスト膜１８５ｂを透過した光が再びフォトレジスト膜１８５に再び反射されることを防止する。露光部１８５ｂ内に発生した酸Ｈ＋により露光部１８５ｂを構成するフォトレジスト膜が現像液に溶解可能な物質に加水分解される。露光後ベークにより酸加水分解がさらに活発になる。露光及び露光後ベーク時、ビア充填材１６２は、窒素またはアミンに対する拡散障壁膜として機能する。したがって、ビア１５０のエッチング時に使用した窒素系エッチングガスまたはビア１５０を定義したフォトレジストパターン（図４の１４５）を除去するための窒素を含むプラズマ処理により層間絶縁膜に残留する窒素またはアミンなどの塩基性物質Ｎ：がビア充填材１６２に沿って拡散（点線）されて露光部１８５ｂに発生した酸を中和させてフォトレジスト欠陥を発生させる機能が防止される。
【００３５】
図９を参照すれば、フォトレジストパターン１８５ａを形成する。露光後ベークされたフォトレジスト膜１８５をテトラメチルアンモニウムヒドロキシド現像液に浸ければ、露光部１８５ｂだけ現像液に溶解されて除去されるので、図９に図示されているような、フォトレジストパターン１８５ａが形成される。この際、露光部１８５ｂの下部のビア充填材１６０がプラズマ処理された場合には、現像液によりビア充填材１６０が損傷されない。また、ビア充填材１６０が溶解抑制剤を含む場合にも、現像液によりビア充填材１６０が損傷されない。
【００３６】
図１０は、トレンチ１９０を形成する段階を示す。フォトレジストパターン１８５をエッチングマスクとして使用してビア充填材１６２、キャッピング膜１４０を順次にエッチングした後、層間絶縁膜１３０及びビア充填材１６２を所定深さにエッチングしてトレンチ１９０を形成する。トレンチ１９０のエッチングは、乾式エッチング１８７で進行するが、層間絶縁膜１３０及びビア充填材１６２のエッチング率が実質的に同一か、ビア充填材１６２：層間絶縁膜１３０のエッチング比が４：１以下になりうる条件で進行する。したがって、ビア充填材１６２と層間絶縁膜１３０とのエッチング率差によってビア充填材１６２の側壁に層間絶縁膜１３０がエッチングされずに残留するフェンスのような欠陥が発生せず、ビア充填材１６２が依然としてビア１５０内に一部残留して、エッチング停止膜１２０がエッチングにより露出されて下部配線１１０が損傷されることを防止しうる。層間絶縁膜１３０がＯＳＧよりなり、ビア充填材１６２が前述したＨＳＱ系物質よりなる場合、いずれも無機物の性格を有しているので、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚなどのメインエッチングガスとＡｒガスなどの不活性ガスとの混合ガス、またはここにＯ２、Ｎ２、及びＣｏｘから選択された１つ以上のガスがさらに添加された混合ガスを使用するＲＩＥで進行すれば、前記条件を充足させうる。
【００３７】
図１１は、フォトレジストパターン１８５ａ及び残留するビア充填材１６２を除去した結果物を示す断面図である。トレンチ１９０のエッチングが完了した後、フォトレジストパターン１８５ａをＨ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２またはそれらの混合ガスから得られた水素系プラズマを使用するアッシング工程で除去する。次いで、ビア充填材１６２を除去してビア１５０とトレンチ１９０とで構成されたデュアルダマシン配線領域１９５を形成する。ビア充填材１６２の除去のためのエッチングは、湿式エッチングで進行する。層間絶縁膜１３０は、ほとんどエッチングされず、ビア充填材１６２だけ選択的にエッチングされる条件で、少なくともビア充填材１６２：層間絶縁膜１３０の湿式エッチング比が２０：１以上になりうる条件で進行する。また、エッチング停止膜１２０に対してビア充填材１６２を選択的に除去できるようにエッチングが進められねばならない。層間絶縁膜１３０が有機物的な性格を有する一方、ビア充填材１６２の主成分が無機物であり、エッチング停止膜１２０も無機物で形成されるので、無機物の除去に選択比の大きいエッチング液を使用すれば、前記条件を満足させうる。特に、ビア充填材１６２が前記ＨＳＱ系物質で、層間絶縁膜１３０がＯＳＧで、エッチング停止膜１２０がＳｉＣ（Ｎ）で形成された場合、１００：１以上に脱イオン水に希釈されたＨＦ溶液、ＮＨ４Ｆ、ＨＦと脱イオン水との混合液であるＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ）またはジメチルアセチルアミドを含む有機溶液に浸ける方式で湿式エッチングを進行すれば、ＨＳＱ系物質：ＯＳＧ：ＳｉＣ（Ｎ）エッチング比を１００：１：１より高めうる。したがって、ビア充填材１６２の除去時、層間絶縁膜１３０もエッチングされてトレンチ１９０の臨界寸法を正確に調節できなかった従来の問題点が解決される。前記ビアエッチング、トレンチエッチング、湿式エッチングに関する詳細な内容は大韓民国出願第２００２−５７１９２号に開示されており、前記出願は、本明細書に十分に開示されたように援用されて統合される。
【００３８】
図１２を参照すれば、ビア１５０に露出されているエッチング停止膜１２０をエッチングして下部配線１１０を露出させてビア１５０とトレンチ１９０とで構成されたデュアルダマシン領域１９５を完成する。エッチング停止膜１２０のエッチングは下部配線１１０に影響を与えずに、エッチング停止膜１２０だけを選択的に除去できるエッチング条件で実施する。
【００３９】
図１３を参照すれば、デュアルダマシン領域１９５に導電膜を形成した後、平坦化してデュアルダマシン配線２１０を完成する。導電膜はアルミニウム、タングステン、銅またはそれらの合金を含めることができ、低抵抗の観点では銅が最も望ましい。また、拡散障壁膜及び主配線膜の積層構造で形成され、銅配線の形成は、当業者に公知の技術を使用して多様に変形されうる。
【００４０】
前記図３ないし図１３を参照して説明したビア先行デュアルダマシン配線の製造方法をトレンチ先行デュアルダマシン配線の製造方法に適用できるということは言うまでもない。
【００４１】
図１４ないし図２３を参照して、本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法について説明する。本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法はマルチスタックマスクを使用してトレンチを形成する方法に関する。
【００４２】
まず、図１４を参照すれば、ビア１５０を形成する段階までは、第１実施例の説明と同一な方法で進行する。次いで、ビア１５０をマスク用のビア充填材２６２で充填する。マスク用のビア充填材２６２は、第１実施例で説明したようにトレンチエッチング及び洗浄工程時、エッチング停止膜１２０がエッチングされて下部配線１１０が露出されて電気的特性が不良になることを防止するための機能と共に、トレンチエッチング時のエッチングマスクとしての機能を同時に行うために形成する。０．１８μｍ、さらに９０ｎｍ以下のデザインルールで微細線幅のデュアルダマシン配線を形成するには、深紫外線（Ｄｅｅｐ  ＵＶ）、すなわち、２４８ｎｍ以下の露光光に対して透明なフォトレジスト膜を形成せねばならない。しかし、深紫外線用のフォトレジスト膜は乾式エッチング耐性が弱く、トレンチ形成のための乾式エッチング時にフォトレジストパターンが除去されてエッチング工程不良を誘発する傾向がある。したがって、単一フォトレジストパターンの代わりにマルチスタック型マスクを形成するために、マスク用のビア充填材２６２を形成する。
【００４３】
したがって、マスク用のビア充填材２６２は、ギャップ充填特性に優れるだけでなく、トレンチエッチングのための乾式エッチングに対する耐性を有する物質で形成する。また、上部に形成されるフォトレジスト膜の露光時、露光されないことが望ましいので、写真エッチング工程時に使われる２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光光に対して不透明な物質が使われうる。したがって、マスク用のビア充填材２６２としては、スピン−オンポリマー（ＳＯＰ）を使用しうる。スピン−オンポリマーの例としては、ｉ−ライン用のフォトレジストを挙げられる。
【００４４】
スピンコーティング法によりビア１５０を何れも満たすマスク用のビア充填材２６２を形成する。後続エッチングマスクとしての機能を考慮すれば、マスク用のビア充填材２６２は層間絶縁膜１３０とキャッピング膜１４０上に所定高さに形成しうる。例えば、１０００−１００００Åの厚さに形成しうる。
【００４５】
図１５を参照すれば、ビア充填材２６２の上部に塩基性物質拡散障壁膜２８２を形成する。塩基性物質拡散障壁膜２８２は、後続のトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成するための露光工程時、層間絶縁膜１３０内に含まれている窒素またはアミンなどの塩基性物質がフォトレジスト膜に広がることを遮断しうる物質で形成する。また、塩基性物質拡散障壁膜２８２は、露光光の反射防止機能を有する物質及び／または溶解抑制剤をさらに含む物質で形成する。したがって、塩基性物質拡散障壁膜２８２は、第１実施例で言及したＨＳＱ系物質またはＨＳＱが適している。
【００４６】
次いで、図面には図示していないが、塩基性物質拡散障壁膜２８２の表面をプラズマ処理する段階をさらに実施しうる。プラズマ処理は、ＮＯ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＮＨ３、Ｎ２、Ａｒ、またはそれらの混合ガスのプラズマを使用して常温ないし５００℃の温度で１秒ないし１２０秒間進行する。塩基性物質拡散障壁膜２８２内に窒素を残留させないために、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、Ａｒまたはそれらの混合ガスのプラズマを使用することがさらに望ましい。プラズマ処理により塩基性物質拡散障壁膜２８２の表面が緻密化される。プラズマ処理目的の１つは、塩基性物質拡散障壁膜２８２がフォトレジスト現像液に溶解されることを防止することである。したがって、塩基性物質拡散障壁膜２８２が溶解抑制剤を含む場合には、プラズマ処理を省略しても良い。
【００４７】
図１６を参照すれば、塩基性物質拡散障壁膜２８２上に反射防止膜２８４を形成する。反射防止膜２８４は無機反射防止膜または有機反射防止膜がいずれも可能であるが、有機反射防止膜であることが、除去の容易性観点で有利である。反射防止膜２８４は、当業者に公知の２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたはそれ以下の波長の露光源を吸収できる反射防止物質または米国出願第１０／４００，０２９号に開示されている物質が使われ、前記出願は本明細書に十分に開示されたように援用されて統合される。反射防止膜２８４は、５００ないし７００Åの厚さに形成する。塩基性物質拡散障壁膜２８２が反射防止機能を有する物質で形成される場合には、反射防止層２８４の形成を省略しうる。
【００４８】
次いで、反射防止層２８４の上部に２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたはそれ以下の波長を有する露光光３０２に対して透明なフォトレジスト膜２８５を形成した後、トレンチを定義するマスク３００を使用してフォトレジスト膜２８５を露光する。マスク３００の透光領域３０１を通過した波長の露光光３０２がフォトレジスト膜２８５に照射されれば、フォトレジスト膜２８５の露光部２８５ｂに含まれている光酸発生剤から酸Ｈ＋が発生する。この際、露光部２８５ｂの下部の反射防止膜２８４がフォトレジスト膜１８５ｂを透過した光が再びフォトレジスト膜２８５に反射されることを防止する。塩基性物質拡散障壁膜２８２が反射防止機能を有しているために、反射防止膜２８４が形成されていない場合には、塩基性物質拡散障壁膜２８２が光の反射を防止することもある。露光部２８５ｂ内に発生した酸Ｈ＋により露光部２８５ｂを構成するフォトレジスト膜が現像液に溶解可能な物質に加水分解される。露光後ベークにより酸加水分解がさらに活発になる。
【００４９】
露光及び露光後ベーク時、塩基性物質拡散障壁膜２８２が塩基性物質の拡散を遮断する。したがって、ビア１５０のエッチング時に使用した窒素系エッチングガスまたはビア１５０を定義したフォトレジストパターンを除去するための窒素を含むプラズマ処理により層間絶縁膜に残留するようになった窒素、アミンなどの塩基性物質Ｎ：がビア充填材２６２に沿って拡散（点線）されて露光部２８５ｂに到達することを効果的に遮断する。したがって、脱ガスされた塩基性物質により露光部２８５ｂに発生した酸が中和されてフォトレジスト欠陥が発生する機能が防止される。
【００５０】
図１７を参照すれば、フォトレジストパターン２８５ａを形成する。露光後ベークされたフォトレジスト膜２８５をテトラメチルアンモニウムヒドロキシド現像液に浸ければ、露光部２８５ｂだけ現像液に溶解されて除去されるので、図１７に図示されているようなフォトレジストパターン２８５ａが形成される。この際、反射防止膜２８４があるために、塩基性物質拡散障壁膜２８２が現像液に露出されない。塩基性物質拡散障壁膜２８２がプラズマ処理された場合には、反射防止膜２８４が形成されていなくても、現像液により損傷されない。また、塩基性物質拡散障壁膜２８２が溶解抑制剤を含む場合にも、反射防止膜２８４を形成しなくても現像液により塩基性物質拡散障壁膜２８２が損傷されない。
【００５１】
図１８を参照すれば、フォトレジストパターン２８５ａをエッチングマスクとして使用して乾式エッチング３０７を進行させてフォトレジストパターン２８５ａイメージが転写された反射防止膜パターン２８４ａと塩基性物質拡散障壁膜パターン２８２ａを形成する。乾式エッチング３０７は、ＣｘＦｙまたはＣｘＨｙＦｚなどのメインエッチングガスとＡｒガスなどの不活性ガスの混合ガスまたはここにＯ２、Ｎ２、及びＣｏｘから選択された１つ以上のガスがさらに添加された混合ガスを使用するＲＩＥで進めれば、前記条件を充足させうる。
【００５２】
図１９を参照すれば、マスク用のビア充填材２６２を乾式エッチング３１７して充填材パターン２６２ａと塩基性物質拡散障壁膜パターン２８２ａとよりなるマルチスタックトレンチ形成用のマスクを形成する。乾式エッチング３１７時に上部のフォトレジストパターン２８５ａと反射防止膜パターン２８４ａとが共に除去されることが、後続トレンチ形成時の縦横比を低めるのに有利である。この際、ビア１５０内のマスク用ビア充填材２６２もエッチングされて一部２６２ｂが残留する。後続のトレンチエッチング工程を考慮すれば、残留するビア充填材２６２ｂの上部面はトレンチの底面より低く残留するように調節しうる。乾式エッチング３１７は、キャッピング膜１４０と層間絶縁膜１３０は、エッチングせずに、選択的にマスク用のビア充填材２６２をエッチングできる条件で実施する。例えば、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２またはそれらの混合ガスをメインガスとして使用し、ＣｘＨｙＦｚガスを補助ガスとして使用し、Ｏ２ガスなどを添加する乾式エッチングで実施しうる。
【００５３】
図２０を参照すれば、マルチスタックマスクをエッチングマスクとして使用してキャッピング膜１４０及び層間絶縁膜１３０を乾式エッチング３２７してトレンチ２９０を形成する。トレンチ形成用のマスク２６２ａは、乾式エッチング耐性の大きなＳＯＰなどで形成されるので、トレンチ形成用のマスク２６２ａは乾式エッチングの間に損傷されずに、マスクとしての機能を忠実に行ってプロファイルの良好なトレンチ２９０を形成させる。乾式エッチング３２７時に塩基性物質拡散障壁膜パターン２８２ａを除去することが、後続段階でトレンチ形成用のマスク２６２ａの除去工程を容易にする。乾式エッチング３２７時、以前の段階で残留したマスク用のビア充填材２６２ｂもエッチングされて減少した一部２６２ｃが残留する。この際、エッチング停止膜１２０が露出されず、少量のマスク用のビア充填材２６２ｃがトレンチ２９０の下部のビア１５０内に残留できる条件で乾式エッチング３２７を実施する。例えば、ＣｘＦｙガスをメインエッチングガスとして使用し、Ｎ２またはＡｒガスを添加ガスとして使用する乾式エッチングで進めれば、前記条件を充足させうる。
【００５４】
図２１は、トレンチ形成用のマスク２６２ａ及び残留する充填材２６２ｃを除去した結果物を表す断面図である。トレンチ２９０のエッチングが完了した後、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２またはそれらの混合ガスから得られた水素系プラズマを使用するアッシング工程でトレンチ形成用マスク２６２ａ及び残留する充填材２６２ｃを同時に除去して、ビア１５０とトレンチ２９０とで構成されたデュアルダマシン配線領域２９５を形成する。アッシング工程は、層間絶縁膜１３０はエッチングせず、トレンチ形成用のマスク２６２ａ及び残留する充填材２６２ｃだけを除去できるので、充填材２６２ｃの除去時に層間絶縁膜１３０もエッチングされてトレンチ２９０の臨界寸法を正確に調節できなかった従来の問題点が解決される。アッシング工程後、有機ストリッパなどを使用する湿式エッチング工程でアッシング工程により残留するポリマーなどを完全に除去する。
【００５５】
図２２を参照すれば、ビア１５０に露出されているエッチング停止膜１２０をエッチングして下部配線１１０を露出させて、ビア１５０とトレンチ２９０とで構成されたデュアルダマシン領域２９５を完成する。エッチング停止膜１２０のエッチングは、下部配線１１０に影響を与えず、エッチング停止膜１２０だけを選択的に除去できるエッチング条件で実施する。
【００５６】
図２３を参照すれば、デュアルダマシン領域２９５に導電膜を形成した後、平坦化してデュアルダマシン配線３３０を完成する。導電膜は、アルミニウム、タングステン、銅またはそれらの合金を含みうるが、低抵抗の観点で、銅が最も望ましい。また、拡散障壁膜及び主配線膜の積層構造より形成され、当業者に公知の技術を使用して多様に変形されうる。
【００５７】
本発明は、以下の非制限的な実験例を通じてさらに詳細に説明される。
【００５８】
＜実験例１＞
基板上に層間絶縁膜としてＯＣＶＤ  ＯＳＧ（ｋ＝２．９）を７０００Åの厚さに形成した後、ビアを形成し、窒素系列のプラズマアッシング処理をして層間絶縁膜内に窒素、アミンなどの塩基性物質Ｎ：が残留するようにした。次いで、ＣＶＤ  ＯＳＧ上にＨＳＱ系物質（前記式１で、Ｒはオクタデシル、ｘは０．２４、ｙは０．７６の物質）を２０００Åの厚さに形成した後、ＡｒＦ用のフォトレジストをその上に形成した後、１９３ｎｍ波長の露光源を使用する露光及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド現像液を使用した現像を経てトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成することによって、テストサンプルを準備した。
【００５９】
基板上に層間絶縁膜としてＣＶＤ  ＯＳＧ（ｋ＝２．９）を７０００Åの厚さに形成した後、窒素プラズマ処理をして層間絶縁膜内に窒素、アミンなどの塩基性物質Ｎ：を残留するようにし、ＣＶＤ  ＯＳＧ上にＭＳＱを２０００Åの厚さに形成した後、ＡｒＦ用のフォトレジストをその上に形成した後、１９３ｎｍ波長の露光源を使用する露光及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド現像液を使用した現像を経てトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成することによって、対照サンプルを準備した。
テストサンプルと対照サンプルとのフォトレジストパターンをＳＥＭで観察した結果、テストサンプルでは良好なフォトレジストパターンが得られたが、一方、対照サンプルではフォトレジスト損傷が発生したことが分かった。
【００６０】
＜実験例２＞
前述した本発明の第１実施例によって９０ｎｍのデザインルールで１．１μｍ２６Ｔｒ−ＳＲＡＭセルがエンベデッドされ、デュアルダマシン配線を有するロジック素子の製造工程に本発明の第１実施例を適用して、デュアルダマシン配線のトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成した後、その結果物をＳＥＭで測定した結果が、図２４に示されている。従来とは違って、フォトレジストの損傷が全くないことが分かる。
【００６１】
図面及び実施例には、本発明の典型的な望ましい実施例が開示され、たとえ特定の用語を使用したとしても、これらは単に一般的で描写的な意味で使われたものであり、特許請求の範囲によって決まる本発明の思想を制限するために使われたものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、半導体素子の配線製造方法に有用に利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来のデュアルダマシン配線の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】図１の方法によってデュアルダマシン配線用のトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成した後、測定したＳＥＭ写真である。
【図３】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図５】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図７】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図８】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図９】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１０】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１１】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１２】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１３】本発明の第１実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１５】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１７】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１８】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図１９】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図２０】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図２１】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図２２】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図２３】本発明の第２実施例によるデュアルダマシン配線の製造方法の工程段階別断面図である。
【図２４】本発明の第１実施例によってデュアルダマシン配線用のトレンチを定義するフォトレジストパターンを形成した後、測定したＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  基板
１０５  下部層間絶縁膜
１１０  下部配線
１２０  エッチング停止膜
１３０  低誘電率層間絶縁膜
１４０  キャッピング膜
１５０  ビア
１９０  トレンチ
１９５  デュアルダマシン領域
２１０  デュアルダマシン配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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