(57)【要約】  ビアの中に有機プラグを形成する方法について記述する。ビアはシリコン含有誘電体を含む集積回路（ＩＣ）構造中に存在する。有機プラグを形成する方法は底部反射防止膜等の有機化合物を塗布することを含む。その有機化合物はビアを占める。そして、その方法は反応装置に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを供給することに進み、そして反応装置中でプラズマを生成する。有機化合物の多くの部分が除去されて、ビアを占める有機プラグを残す。有機プラグは、典型的には、デュアルダマシンプロセスにおいて形成される。【選択図】図２
2007508697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビア中に有機プラグを形成する方法であって、前記ビアはシリコン含有誘電体を有する集積回路構造の中に存在し、そして、
第一に、前記ＩＣの表面及び前記ビアを占めるように有機化合物が形成されるように、前記ＩＣ構造に有機化合物を塗布すること；
第二に、反応装置に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを供給すること；
第三に、前記反応装置がプラズマを生成すること；及び
第四に、前記有機プラグが前記ビアを占めるように前記有機化合物の一部を除去すること；
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記有機化合物が反射防止膜（ＡＲＣ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有機化合物が底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｎ２Ｏガスと希釈剤との混合によってガス混合物を生成すること、及び前記ガス混合物を前記反応装置に適用すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記希釈剤が希ガスである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記有機プラグを形成する前記方法が、デュアルダマシンプロセスで行なわれる多数の工程の中の一つの工程中で適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記シリコン含有誘電体が有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及びフッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ビア中に有機プラグを形成する方法であって、前記ビアは第一のフォトレジスト層、第二の中間層及び第三のシリコン含有誘電体層を有する集積回路構造の中に存在し、そして、
第一に、前記ＩＣの表面及び前記ビアを占めるように有機化合物が形成されるように、前記ＩＣ構造に有機化合物を塗布すること；
第二に、反応装置に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを供給すること；
第三に、前記反応装置がプラズマを生成すること；及び
第四に、前記ビア中に前記有機プラグを形成するように前記有機化合物の一部を除去すること；
を含む、前記方法。
【請求項９】
前記有機化合物が反射防止膜（ＡＲＣ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記有機化合物が底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｎ２Ｏガスと希釈剤との混合によってガス混合物を生成すること、及び前記ガス混合物を前記反応装置に適用すること、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記希釈剤が希ガスである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記有機プラグを形成する前記方法が、デュアルダマシンプロセスで行なわれる多数の工程の中の一つの工程中で適用される、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記シリコン含有誘電体が有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及びフッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
ビア中に有機プラグを形成する方法であって、前記ビアは第一のフォトレジスト層、第二の中間層及び第三のシリコン含有誘電体層を有する集積回路構造の中に存在し、そして、
第一に、前記ＩＣの表面及び前記ビアを占めるように有機化合物が形成されるように、前記ＩＣ構造に底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）である有機化合物を塗布すること；
第二に、反応装置に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを供給すること；
第三に、前記反応装置がプラズマを生成すること；及び
第四に、前記ビア中に前記有機プラグを形成するように前記有機化合物の一部を除去すること；
を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記Ｎ２Ｏガスと希釈剤との混合によってガス混合物を生成すること、及び前記ガス混合物を前記反応装置に適用すること、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
前記希釈剤が希ガスである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記シリコン含有誘電体が有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及びフッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記有機プラグを形成する前記方法が、デュアルダマシンプロセスで行なわれる多数の工程の中の一つの工程中で適用される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
本特許出願は、本出願と同時に出願されそして本明細書において援用される、ラオ・アナプラガダ（Ｒａｏ Ａｎｎａｐｒａｇａｄａ）ら同一出願人による米国特許出願Ｎｏ．（Ａｔｔｏｒｎｅｙ Ｄｏｃｋｅｔ:１０５２）、発明の名称：有機ケイ酸塩ガラスについての一酸化二窒素剥脱方法、に関連する。
【０００２】
背景
発明の分野
本発明は半導体製造に関する。より具体的には、本発明はＩＣ構造のための有機プラグ（ｏｒｇａｎｉｃ ｐｌｕｇ）の形成に関する。
【０００３】
関連技術の開示
半導体集積回路（ＩＣ）製造において、コンポーネントトランジスタ（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の装置は、典型的にはシリコンでできている、半導体ウエハ基板上に形成される。その製造方法において、所望のＩＣを構築するために、異なった層の上に多様な材料が堆積される。典型的には、導電層は、パターン化された金属化線（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ）及びポリシリコントランジスタゲート等を含むことができ、そしてそれらは誘電体によって互いに絶縁されている。半導体構造の多様な層上の導電線を絶縁するために、誘電体は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成されてきている。半導体回路の速度が増しそして小型になっているので、動作周波数が増加し、そして半導体装置内の導電線間の距離が減少している。このことは回路にカップリングキャパシタンスレベルの上昇をもたらし、そしてそれは半導体装置の動作の遅延という欠点を有する。そのため、このようなカップリングキャパシタンスの増加に対して、効果的に導電線を絶縁することができる誘電体層を使用することが重要になってきている。
【０００４】
一般に、集積回路のカップリングキャパシタンスは誘電体層を形成するために使用される材料の誘電率ｋに直接的に比例する。上述したように、先行技術の集積回路の誘電体層は、従来、約４．０の誘電率を有するＳｉＯ２で形成されている。半導体装置における増加した線密度及び動作周波数の結果として、ＳｉＯ２から形成される誘電体層は、カップリングキャパシタンスレベルの上昇を回避するために必要とされる程度に、効果的に導電線を絶縁することができないようである。
【０００５】
ｌｏｗ−ｋ誘電体として使用されている一つの具体的な材料が有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）である。ＯＳＧは、スピンオン（ｓｐｉｎ−ｏｎ）法またはＣＶＤ法によって堆積することができるｌｏｗ−ｋ材料である。典型的なＯＳＧのｋ値は２．６乃至２．８である。多孔質ＯＳＧ（ｐＯＳＧ）もｌｏｗ−ｋ用途に使用することができる。典型的には、ｐＯＳＧなどの多孔質材料はスピンオン法によって塗布され、そして溶媒の制御された蒸発が所望の多孔質構造を与える。
【０００６】
典型的には、ｌｏｗ−ｋ材料は銅デュアルダマシンプロセスを使用したＩＣ製造に組み込まれる。デュアルダマシン構造は、線のためのトレンチとビアのためのホールを作製するエッチング方法を使用する。そして、ビア及びトレンチは金属化されて相互接続配線を形成する。二つの周知のデュアルダマシン法はビアファースト（ｖｉａ ｆｉｒｓｔ）法及びトレンチファースト（ｔｒｅｎｃｈ ｆｉｒｓｔ）法と呼ばれている。
【０００７】
デュアルダマシンプロセスにおいて、ビアはファセット（ｆａｃｅｔｉｎｇ）形成及びフェンス形成から保護されなければならない。これらの問題からビアを保護するために、有機プラグが使用される。有機プラグを形成する方法はＩＣ構造に僅かな影響しか与えないもの、または影響を与えないものでなければならない。そのため、ＯＳＧ誘電体を有するＩＣ構造のために、有機プラグの形成はＯＳＧ層に僅かな影響しか与えないか、または影響を与えてはならない。
【０００８】
要旨
ビア中に有機プラグを形成する方法について記載する。ビアはシリコンベースの誘電体を有する集積回路（ＩＣ）構造中に存在する。説明のための例では、ビアは、第一のフォトレジスト層、第二の中間層及び第三の有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）層を有するＩＣ構造中に存在する。第２の中間層はキャップ層またはハードマスク層を含むことができる。
【０００９】
有機プラグを形成する方法は、ＩＣ構造に底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）等の有機化合物を塗布することを含む。そして、その有機化合物がビアを占める。その方法は、次に、反応装置に一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを供給することに移り、そしてその反応装置内でプラズマを生成する。有機化合物のかなりの部分が除去されて、ビアを占める有機プラグが残る。有機化合物を除去する工程は“エッチバック”工程とも呼ばれる。有機材料の除去を制御するために、制御された灰化速度をもたらす濃度のＮ２Ｏガスが使用される。また、所望のエッチング速度を一層達成するために、希ガス等の希釈剤をＮ２Ｏガスとともに使用することができる。
【００１０】
有機プラグは、ＩＣ構造のエッチング及び／または剥脱のために使用されるものと同じ反応装置内で形成することができる。典型的には、有機プラグは、ビア−ファーストデュアルダマシンプロセス及びトレンチ−ファーストデュアルダマシンプロセスを含むデュアルダマシンプロセスにおいて形成される。
【００１１】
本発明の説明のための態様が、添付の図面に示されている。
詳細な説明
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照する。その図面は本説明の部分を形成する。そしてその図面は特定の態様によって表されている。これらの態様は、当業者が本発明を実施可能なように充分詳細に記載されている。そして、他の態様を利用することができることが理解されるべきであり、また、特許請求の範囲の適用範囲及び精神から離れることなく、構造的、論理的及び電気的変化をなすことができるということも理解されるべきである。そのため、以下の詳細な説明は限定された意味に受け取られるべきではない。複数の図に表れる同一の構成要素が同じ参照番号で表されていることを除いて、図中の参照番号の先頭の数字は図番号に対応している。
【００１２】
図１には、ＯＳＧ層を有するＩＣ構造でエッチバック工程を実施するための例示的なシステムを示している。この例示的なシステムはまた、ハードマスクエッチング及び誘電体エッチングを実施するようにも構成されている。この例示的なシステムは、カリフォルニア州フレモントのラムリサーチ社（Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能な２００ｍｍＥＸＥＬＡＮ ＨＰＴシステム等のパラレルプレート（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ）プラズマシステム（１００）である。また、ＥＸＥＬＡＮ２３００シリーズ等のラムリサーチ社から入手可能な他のシステムを使用することもできる。そのシステム（１００）は、反応装置の壁で排気口に連結された真空ポンプ（１０４）によって所望の減圧に維持された内部（１０２）を有するチャンバーを含む。エッチングガスは、ガスを供給するガス供給部（１０６）からプラズマ反応装置に供給することができる。二重周波数処理によって、反応装置内に中密度プラズマを発生することができる。そして、そこでは、ＲＦ源（１０８）からのＲＦエネルギーがマッチングネットワーク（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）（１１０）を経てパワー電極（ｐｏｗｅｒｅｄ ｅｌａｃｔｒｏｄｅ）（１１２）に供給される。ＲＦ源（１０８）は２７ＭＨｚ及び２ＭＨｚでＲＦパワーを供給するように設定されている。電極（１１４）は接地電極である。基板（１１６）はパワー電極（１１２）によって支持されており、そしてガスにエネルギーを与えてプラズマ状態にすることによって発生させたプラズマによってエッチング及び／または剥脱される。両方の電極にＲＦパワーが供給される反応装置等、他の用量結合型の反応装置を使用することもできる。例えば同一出願人による米国特許Ｎｏ．６０９０３０４に記載されている二重周波数プラズマエッチング反応装置を使用することができる。その米国特許の開示を、本明細書において援用する。
【００１３】
一方、誘導結合プラズマ反応装置、エレクトロン−サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ反応装置、ヘリコンプラズマ反応装置等の他の多様なプラズマ反応装置でプラズマを発生させることもできる。そのようなプラズマ反応装置は、典型的には、中密度乃至高密度プラズマを発生するために、ＲＦエネルギー、マイクロ波エネルギー、磁場等を使用するエネルギー源を有している。例えば、高密度プラズマは、ラムリサーチ社から入手可能なトランスフォーマー結合プラズマエッチング反応装置（これはまた、誘導結合プラズマ反応装置とも呼ばれる）で発生させることができる。
【００１４】
図２には、ビア−ファーストデュアルダマシンプロセスでのフォトレジスト剥脱のためのフローチャートを示している。その剥脱工程はシリコン含有誘電体の中に有機プラグを形成するための方法を含む。その説明のための例において、シリコン含有誘電体はＯＳＧ層である。その例示的なＩＣ構造は、第一のフォトレジスト層、第二の中間層、第三のＯＳＧ層及び第四のバリア層を含む。限定的でない例として、フォトレジスト層は、シプレー社（Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能な１９３ｎｍフォトレジストまたは２４８ｎｍフォトレジスト等の有機フォトレジストである。例示的な第二の中間層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯＮ）及び他のシリコンと酸素とを含む材料等のキャップ材料からなるキャップ層である。キャップ層は、フォトレジストの加工中に、ＯＳＧ層への保護を提供する。第三の層はＯＳＧ層であり、カリフォルニア州サンノゼのＮｏｖｅｌｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＣＯＲＡＬＴＭ、カリフォルニア州サンタクラーラのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤＴＭ等の材料または他のＯＳＧ材料を含むことができる。また、ＯＳＧ材料は多孔質ＯＳＧ（ｐＯＳＧ）材料であってもよいということを当業者は理解するべきである。限定的でない例として、ｐＯＳＧは３０％を超える空隙を有することができる。例示的な第四のバリア層は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、または他のシリコンベースの材料等のバリア材料からなる。バリア層は銅拡散からの保護を提供する。
【００１５】
図２のフローチャートはビア−ファーストエッチング手順を行なうための方法（２００）を示している。そして、そこでは、第二の中間層がキャップ層であるＩＣ構造中にビアがエッチングされる。上述のように、この方法はビアを保護するための有機プラグの形成を含む。この方法は、工程ブロック（２０２）より始まり、そこではＩＣ構造が図の反応装置（１００）に設置される。そのＩＣ構造はビアがパターン化されているフォトレジストを含む。パターン化されているビアまたはトレンチの形成が第一のフォトレジストでフォトリソグラフィーが完了していることを意味するということを、当業者は認識するべきである。本分野でよく知られているように、フォトリソグラフィーは、焼成されそして制御された光源にさらされる光感受性のフォトレジストを使用する。光は所望のパターンを転写するレチクルを通過する。
【００１６】
ブロック（２０４）において、第二のキャップ層及び第三のＯＳＧ層にビアがエッチングされる。限定的でない例として、ビアはバリア層までエッチングされる。ブロック（２０６）において、Ｎ２Ｏが反応チャンバーに供給され、プラズマが生成される。ブロック（２０８）において、プラズマはＩＣ構造からフォトレジストを剥脱し、そして二酸化炭素（ＣＯ２）等の揮発性の副生成物を生じる。フォトレジストの剥脱のための方法に関するより詳細な議論が、本出願と同時に出願されている特許出願、発明の名称：有機ケイ酸塩ガラスについての一酸化二窒素剥脱方法、に与えられており、そしてその出願を本出願において援用する。
【００１７】
本方法はビアのための有機プラグを形成する。有機プラグはビアのファセット形成を防ぐため及びトレンチエッチング工程の間にバリア層を保護するために使用される。工程ブロック（２１０）において、有機プラグは、有機のスピンオン技術を使用して有機材料を塗布することによって形成される。限定的でない例として、有機材料は底部反射防止膜（ＢＡＲＣ）である。また、有機材料は反射防止膜（ＡＲＣ）であってもよい。例えば、有機ＢＡＲＣ及びＡＲＣは光を吸収するように設計されている。
【００１８】
ブロック（２１２）において、Ｎ２Ｏが以下の例示的な加工パラメータによって図の反応装置（１００）に供給される。ブロック（２１４）において、Ｎ２Ｏガスにエネルギーが与えられ、ＢＡＲＣまたは有機材料が所望の“有機プラグ”を形成するようにエッチバック（ｅｔｃｈｅｄ ｂａｃｋ）される。限定的でない例として、有機プラグは所望のトレンチの高さに等しい、または所望のトレンチの高さを超えるプラグの高さを有する。プラグの高さは、フェンス形成を防ぎ、そしてビアのファセットを防ぐために充分な高さであることが必要である。
【００１９】
説明のための例としてＯＳＧ層中に有機プラグを形成することを記載しているが、有機プラグが他の周知のシリコン含有誘電体、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）及び他のシリコン含有誘電体等、において形成されることができるということが、本明細書の開示の利益を有する当業者に認識されるべきである。さらに、本明細書の開示の利益を有する当業者は、有機プラグを効果的に形成するために例示的な中間キャップ層は必要とされないということを認識するであろう。
【００２０】
より広い態様において、加工パラメータの範囲は、１０−１０００ｍＴｏｒｒの動作圧力、ＲＦパワーに対する０−１０００Ｗの電力範囲、及び５０−２０００ｓｃｃｍのＮ２Ｏ流速、で行なうことができる。２７ＭＨｚ及び２ＭＨｚ、またはそれを超えたＲＦパワーを供給するように設定されたＲＦ源を有するそれほど広くない態様では、加工パラメータの範囲は、５０−６００ｍＴｏｒｒの動作圧力、２７ＭＨｚＲＦパワーに対する５０−２００Ｗ、２ＭＨｚＲＦパワーに対する５０−２００Ｗ、及び１５０−１０００ｓｃｃｍのＮ２Ｏ流速、で行なうことができる。２００ｍｍウエハまたは基板に適用されるより広くない態様では、加工パラメータの範囲は、１００−３５０ｍＴｏｒｒの動作圧力、２７ＭＨｚＲＦパワーに対する１００−１５０Ｗ、２ＭＨｚＲＦパワーに対する１００−１５０Ｗ、及び１００−５００ｓｃｃｍのＮ２Ｏ流速、で行なうことができる。また、前記の各態様において、不活性ガスを希釈剤として使用することができる。限定的でない例として、不活性ガスはアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン及びキセノン等の希ガスを含むことができる。不活性ガスは、有機プラグのエッチング速度を制御するために使用することができる。
【００２１】
例示的なシステム（１００）において、有機ＢＡＲＣをエッチバックするためにＮ２Ｏを使用するための複数の異なった加工パラメータを表１に示す。表１の有機灰化速度は有機フォトレジストに対するものである。しかしながら、ＢＡＲＣの灰化速度はフォトレジストに対する剥脱速度に類似したものであろうということを認識するべきである。
【００２２】
【表１】
2007508697.tif 000003
【００２３】
多くの異なった“試験”に対する加工パラメータを表１に示している。試験は、２０℃で２００ｍｍウエハについて行なわれた。各試験において、圧力、電力及びＮ２Ｏ流速が調節される。得られた有機灰化剥脱速度を表１の最右欄に示している。
【００２４】
表１の例示的なガス混合物の最適な流速及び割合は、プラズマエッチチャンバーの型、基板の大きさ、及び当業者に周知の他の変動要因に依存して変動することがあるということが、当業者に認識されるべきである。さらに、本発明を実施する際に使用される温度、パワーレベル及びガスの圧力の選択は大きく変えることができ、そしてここで特定されているものは例として与えられたのであってそれに限定されるものではない、ということが当業者に認識されるべきである。
【００２５】
例示的なＢＡＲＣの一部を除去する目的のためには、ＢＡＲＣの剥脱に対して低い灰化速度を達成することが、一般に、望ましい。低い灰化速度はプラグの高さのより広範な制御を可能にする。具体的な態様において、ＯＳＧ／中間層界面より低くなるようにプラグの高さが制御される。したがって、フォトレジストエッチング速度工程とは異なり、エッチバック工程は、通例、相当するフォトレジスト剥脱工程の速度より小さい剥脱速度を有する。有機プラグ材料層と第二のキャップ層の間に、高い選択性がある。
【００２６】
ブロック（２１６）において、別のフォトレジストが塗布される。そのフォトレジストはトレンチエッチング手順のためにパターン化される。方法はブロック（２１８）に進み、そこでは第二のキャップ層と第三のＯＳＧ層にトレンチがエッチングされる。ブロック（２２０）において、Ｎ２Ｏが再び適用される。ブロック（２２２）において、Ｎ２Ｏにエネルギーが与えられ、有機プラグ及びフォトレジスト層がともに除去される。発明の名称：有機ケイ酸塩ガラスについての一酸化二窒素剥脱方法、によって特定される特許出願（この特許出願は本出願と同時に出願されており、本明細書において援用する）に記載されている加工パラメータに従ってＮ２Ｏが適用され、エネルギーが与えられる。
【００２７】
エッチバック工程に使用することができる他の多様なガスと比較したＮ２Ｏ剥脱工程について表２に示している。限定的でない例として、他のガスまたはガス混合物はアンモニア（ＮＨ３）、酸素（Ｏ２）、及び窒素と水素（Ｎ２／Ｈ２）のガス混合物、を含む。ガスの比較において、例示的なＯＳＧ材料の変化を検出するためにフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光光度計を使用した。その比較のために、例示的なＯＳＧ材料として全面がＣＯＲＡＬＴＭのウエハを使用した。実験において、ＳｉＯピークに対するＳｉ−Ｃピークの割合の変化を測定するためにＣＯＲＡＬＴＭウエハを異なったガスにさらした。Ｓｉ−ＣとＳｉＯのピークはＯＳＧ材料の変化を表す。
【００２８】
【表２】
2007508697.tif 000004
【００２９】
表２は、Ｎ２ＯがＳｉＣ／ＳｉＯ比の最も小さい変化をもたらしたことを示しており、そしてこのことはＯＳＧ材料がＮ２Ｏ剥脱に最も影響されないということを表している。Ｎ２Ｏ剥脱速度はＮＨ３剥脱速度に匹敵するが、Ｎ２Ｏ剥脱はＮＨ３剥脱より非常に小さい電力で行なわれていることに注意すべきである。また、Ｎ２Ｏ剥脱は、ＮＨ３剥脱に関連した粒子形成を避けることができる。さらに表２に示されるように、Ｎ２Ｏ剥脱工程はＯ２より穏やかな酸化剤であり、そのためＯＳＧ材料のより少ない酸化をもたらす。酸化はＯＳＧ材料のｋ値を高めるので、ＯＳＧ材料の少ない酸化が好ましい。
【００３０】
図３Ａ乃至３Ｈには、図２のフローチャートのビアエッチング及び剥脱の手順の等角図を示している。図３Ａは、第一の有機フォトレジスト（３０２）、第二の中間キャップ（Cap）層（３０４）、第三のＯＳＧ層（３０６）及び第四のバリア（Barrier）層（３０８）を有する例示的なＩＣ構造の図である。上述のように、ＩＣ構造は反応装置（１００）に設置される。図３Ｂは工程（２０４）のビアファーストエッチングを行なった後のＩＣ構造を示しており、そこでは、ビア（３１０）は第二のキャップ層（３０４）及び第三のＯＳＧ層（３０６）にエッチングされている。
【００３１】
図３Ｃには、工程（２０６）でＮ２Ｏを適用し、そして工程（３０８）でフォトレジスト層（３０２）を剥脱した後のＩＣ構造を示している。残っているＩＣ構造は、とくに、見ることができるキャップ層（３０４）及びビア（３１０）を含んでいる。
【００３２】
工程ブロック（２１０）に記載したように、ＢＡＲＣ（３１２）等の有機材料を塗布した後の例示的なＩＣ構造を図３Ｄに示している。図３Ｅでは、ビア（３１０）の中の有機プラグ（３１４）が示されている。ブロック（２１２）及びブロック（２１４）に記載のように、Ｎ２Ｏを適用し、そして有機プラグ（３１４）をエッチバックすることによって有機プラグ（３１４）が形成される。図３Ｆには、ブロック（２１６）に記載したようにフォトレジスト（３１６）の層を塗布した後のＩＣ構造を示している。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。
【００３３】
図３Ｇに示しているように、トレンチエッチング工程（２１８）に従ってトレンチ（３１８）がエッチングされる。トレンチ（３１８）は第二のキャップ層及び第三のＯＳＧ層にエッチングされる。有機プラグ（３１４）はビア（３１０）のファセットを防ぐ。図３Ｈにおいて、ブロック（２２０）及びブロック（２２２）に記載されたＮ２Ｏ剥脱工程を使用したフォトレジスト及び有機プラグの剥脱後のＩＣ構造を示している。有機プラグの除去の間、灰化速度は、エッチバック工程の灰化速度のように制御されたものである必要がないことに注意すべきである。限定的でない例として、低いエッチング速度によって制御が達成される。
【００３４】
トレンチファーストデュアルダマシンプロセスにおけるフォトレジストの剥脱方法のためのフローチャートを図４に示している。ＯＳＧ層等のシリコン含有誘電体を含むＩＣ構造にフォトレジストが塗布される。例示的なＩＣ構造は第一の有機フォトレジスト層、第二の中間層、第三のＯＳＧ層及び第四のバリア層を有する。フォトレジスト層は、上述のように有機フォトレジストである。例示的な第二の中間層は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のハードマスク材料からなるハードマスク層である。キャップ層の代わりにハードマスク材料が使用される、というのは、エッチングプロセスの間、フォトレジストの保護なくＩＣ構造が直接プラズマにさらされるからである。第三の層は、ＣＯＲＡＬＴＭ及びＢＬＡＣＫ ＤＩＡＭＯＮＤＴＭ、または他のシリコン含有誘電体等のＯＳＧ層である。また、ＯＳＧ材料は、上述のように、多孔質ＯＳＧ（ｐＯＳＧ）材料であってもよい。例示的な第四のバリア層は、上記のように、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のバリア材料からなる。
【００３５】
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におけるトレンチエッチングを実施するための方法（４００）を示している。その方法は工程ブロック（４０２）より開始され、そこでは、トレンチがパターン化されたフォトレジストを有するＩＣ構造が反応装置（１００）に設置される。方法は工程（４０４）に進み、そこでは第二の中間ハードマスク層にトレンチがエッチングされる。
【００３６】
工程ブロック（４０６）において、Ｎ２Ｏが反応チャンバーに供給され、プラズマが生成される。フォトレジストの除去のための操作パラメータは上記のものと同様である。プラズマが構造からフォトレジストを剥脱し、そしてＣＯ２等の揮発性の副生成物を生じる。第一のフォトレジスト層と第二のハードマスク層の間に大きな選択性がある。また、第一のフォトレジスト層と第三のＯＳＧ層の間に大きな選択性がある。
【００３７】
工程ブロック（４０８）において、別の第一のフォトレジスト層がＩＣ構造に加えられる。この別のフォトレジストはビアエッチングのためにパターン化される。ブロック（４１０）において、ビアが第二のハードマスク層及び第三のＯＳＧ層にエッチングされる。ビアエッチングのためのガス及び加工パラメータはハードマスク材料及びＯＳＧ材料の種類等の多様な要因に依存するということが、当業者に認識されるべきである。
【００３８】
ブロック（４１２）において、上記の加工パラメータを用いて、Ｎ２Ｏが再び図のシステム（１００）に供給される。Ｎ２Ｏにエネルギーが与えられてプラズマが生成され、そしてビアがパターン化されたフォトレジストがＮ２Ｏプラズマによって剥脱される。
【００３９】
次いで、方法はビアのための有機プラグの形成に進む。ブロック（４１４）において、上述のように、まずＢＡＲＣまたはＡＲＣ等の有機材料を塗布することによって有機プラグが形成される。ブロック（４１６）において、上述のように、Ｎ２Ｏを使用してＢＡＲＣまたはＡＲＣがエッチバックされて所望の有機プラグが形成される。
【００４０】
ブロック（４１８）において、ハードマスク層の事前にエッチングされたトレンチパターンを使用して、第三のＯＳＧ層にトレンチがエッチングされる。すでに述べたように、トレンチエッチングを実施するためのガス及び加工パラメータはハードマスク材料及びＯＳＧ材料等のＩＣ構造の要因に依存する。最後に、ブロック（４２０）において、Ｎ２Ｏプラズマを使用して有機プラグが除去される。有機プラグの除去の間、灰化速度は、エッチバック工程の灰化速度のように制御されたものである必要がないことに注意すべきである。限定的でない例として、エッチバック工程の間、低いエッチング速度によって制御が達成される。
【００４１】
図５Ａ乃至図５Ｊには、図４のフローチャートのトレンチエッチング及び剥脱の手順（５００）の等角図が示してある。図５Ａは第一のフォトレジスト層（５０２）、第二の中間ハードマスク（Hardmask）層（５０４）、第三のＯＳＧ層（５０６）及び第四のバリア層（５０８）を有する例示的なＩＣ構造の等角図を示している。第一の有機フォトレジスト層はその中にパターン化されたトレンチ（５１０）を有している。上記のように、ＩＣ構造は反応装置（１００）に設置される。図５Ｂは工程（４０４）を実施した後のＩＣ構造を示しており、そこではトレンチ（５１０）が第二のハードマスク層（５０４）にエッチングされる。
【００４２】
図５Ｃには、工程（４０６）からチャンバー（１００）にＮ２Ｏを適用した後のＩＣ構造を示している。Ｎ２Ｏがプラズマに変換され、そのプラズマがフォトレジスト層（５０２）を剥脱し、そしてトレンチがエッチングされたハードマスク層（５０４）を残す。
【００４３】
図５Ｄには、工程ブロック（４０８）で記載したように、別のフォトレジストの層（５１２）を塗布した後の例示的なＩＣ構造を示している。図５Ｅでは、ブロック（４１０）で記載したように、ビア（５１４）がＩＣ構造中にエッチングされている。図５Ｆは、ブロック（４１２）で記載したように、フォトレジスト（５１２）を除去するための別のＮ２Ｏ剥脱を実施した後のＩＣ構造を示している。
【００４４】
ブロック（４１４）で記載したように、まずＢＡＲＣ（５１６）等の有機材料を塗布することによって有機プラグが形成される。塗布されたＢＡＲＣ（５１６）を有するＩＣ構造を図５Ｇに示す。ブロック（４１６）で記載したように、Ｎ２Ｏガスを使用してＢＡＲＣ（５１６）をエッチバックして所望の有機プラグ（５１８）を形成した後のＩＣ構造を図５Ｈに示す。ブロック（４１８）で記載したように、図５Ｉにおいて、例示的なシリコン含有誘電体、すなわちＯＳＧ層は所望の深さまでトレンチがエッチングされる。最後に、図５Ｊは、所望のトレンチ（５１０）及びビア（５１４）を有する、結果として生じるＩＣ構造を示している。そのＩＣ構造は、工程ブロック（４２０）で記載したように、Ｎ２Ｏプラズマを適用して有機プラグを除去することによって形成される。
【００４５】
明細書の記載は多くの限定を含んでいるが、それらは請求項の範囲を限定していると解釈されるべきではなく、それらは単に、本発明の好ましい態様いくつかの具体例を提供していると理解されるべきである。本明細書の記載より、当業者には他の多くの態様が明らかであろう。それゆえ、本発明の範囲は、権利を与えられる資格のある請求項に等価な総ての範囲と共に、添付の請求項によって決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、フォトレジスト層及びＯＳＧ層を有するＩＣ構造からフォトレジストを除去することができる例示的な装置の図である。
【図２】図２は、ビアファーストデュアルダマシンプロセスでのフォトレジスト剥脱のためのフローチャートである。
【図３】図３Ａ乃至図３Ｈは図２のフローチャートのビアエッチング及び剥脱の手順の等角図である。
【図４】図４は、トレンチファーストデュアルダマシンプロセスでのフォトレジスト剥脱のためのフローチャートである。
【図５】図５Ａ乃至図５Ｊは図４のフローチャートのトレンチエッチング及び剥脱の手順の等角図である。
【図１】
2007508697.tif 000005
【図２】
2007508697.tif 000006
【図３】
2007508697.tif 000007
【図４】
2007508697.tif 000008
【図５】
2007508697.tif 000009
【国際調査報告】
2007508697.tif 000010