(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜堆積方法であって、
堆積チャンバの中に基板を置くステップと、
前記堆積チャンバにガス混合物を供給するステップであって、前記ガス混合物が、フェニル基を有するアルコキシシラン化合物と、トリメチルシラン（ＳｉＣ３Ｈ１０）、トリエチルシラン（ＳｉＣ６Ｈ１６）、メチルシラン（ＳｉＣＨ６）、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、メトキシシラン（ＳｉＣＨ６Ｏ）、ビス（メチルシラノ）メタン（Ｓｉ２Ｃ３Ｈ１２）、１,２−ビス（メチルシラノ）エタン（Ｓｉ２Ｃ４Ｈ１４）及びこれらの組合せ、よりなる群から選択されるオルガノシラン化合物とを含む、前記ステップと、
前記基板上にオルガノシリケート層を形成するために、前記ガス混合物を反応させるステップと、を含む、前記方法。
【請求項２】
前記ガス混合物が、前記堆積チャンバの中のガス混合物に電界を印加することによって反応させられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フェニル基を有するアルコキシシラン化合物が、フェニルトリエトキシシラン（ＳｉＯ３Ｃ１２Ｈ２０）、フェニルトリメトキシシラン（ＳｉＯ３Ｃ９Ｈ１４）、ジフェニルジエトキシシラン（ＳｉＯ２Ｃ１６Ｈ２０）、ジフェニルジメトキシシラン（ＳｉＯ２Ｃ１４Ｈ１６）及びこれらの組合せ、よりなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガス混合物が、酸素含有ガスを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ガス混合物が、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）及びこれらの組合せ、よりなる群から選択される酸素含有ガスを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記堆積チャンバの中のガス混合物に印加された電界が、高周波数（ＲＦ）電力である、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記ＲＦ電力が、１ワット／ｃｍ２〜１５００ワット／ｃｍ２の範囲内である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記堆積チャンバが、１トール〜５００トールの間の圧力に維持される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記フェニル基を有するアルコキシシラン化合物が、１０ｍｇ／分（milligrams/minute）〜１５００ｍｇ／分の範囲の流速で前記堆積チャンバに供給される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記オルガノシラン化合物が、１０ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍの範囲の流速で前記堆積チャンバに供給される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記酸素含有ガスが、１０ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍの範囲の流速で前記堆積チャンバに供給される、請求項４記載の方法。
【請求項１２】
前記堆積チャンバが、５０℃〜５００℃の間の温度に維持される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記ガス混合物が、不活性ガスを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記不活性ガスが、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）及びこれらの組合せ、よりなる群から選択される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記不活性ガスが、１ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍの範囲の流速で前記堆積チャンバに供給される、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記オルガノシリケート層が、２５０ｎｍ（ナノメータ）未満の波長光に対する抗反射被覆である、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記オルガノシリケート層が、３．０未満の誘電率を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記オルガノシリケート層が、２５０ｎｍ未満の波長光に対して０．１〜０．７の範囲の吸光係数を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記オルガノシリケート層が、１．２〜１．７の範囲の屈折率を有する、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
開示の背景
１．発明の分野
本発明は、オルガノシリケート層、集積回路製造におけるその使用、及びオルガノシリケート層を形成する方法に関する。
【０００２】
２．背景技術の説明
集積回路は、シングルチップ上に何百万もの（トランジスタ、コンデンサ及び抵抗等の）素子を含むことができる複雑な装置に展開した。チップ設計の展開には、より速い回路構成、より高い回路密度が絶えず要求される。より高い回路密度の要求には、集積回路素子の寸法の減少が必然的に伴う。
【０００３】
集積回路素子の寸法が（例えば、サブミクロン寸法に）縮小されるにつれ、集積回路素子の製造に使われる材料がその電気的性能に関与してくる。例えば、低い抵抗率の金属（例えば、銅及びアルミニウム）相互接続は、集積回路上の素子間に伝導パスを与える。一般に、金属相互接続は、絶縁材によって互いが電気的に絶縁されている。隣接する金属相互接続間の距離及び／又は絶縁材の厚さがサブミクロン寸法になると、このような相互接続間で容量性の結合（capacitive coupling）が起こる可能性がある。隣接する金属相互接続間における容量性の結合は、集積回路の全体的性能を下げてしまうクロストーク及び／又は抵抗−キャパシタンス（ＲＣ）遅延の原因となり得る。隣接する金属相互接続間における容量性の結合を防ぐためには、低い誘電率（小さなｋ）の（例えば、誘電率が４．５未満の）絶縁材料が必要とされる。
【０００４】
より高い集積回路密度の要求は、集積回路製造に使われるプロセスシーケンスにも要求を課す。例えば、通常のリソグラフィー技術を使うプロセスシーケンスにおいては、基板上にある材料層の堆積物をおおってエネルギー感光性レジストの層が形成される。下に横たわるこうした材料層の多くは、紫外線を反射させる。紫外線の反射は、エネルギー感光性レジスト材料の中に形成されるライン及びビア等の特徴部の寸法をゆがめてしまう。
【０００５】
下に横たわる材料層からの反射を最小にするために提案された一つの手法として、抗反射被覆（ＡＲＣ）が使われている。ＡＲＣは、レジストパターン化（resist patterning）の前に、反射性材料層をおおって形成される。ＡＲＣは、レジストイメージングの間、下に横たわる材料層からの反射を抑制し、エネルギー感光性レジスト層の中にパターンの複製を正確に供給する。
【０００６】
その後、エネルギー感光性レジスト材料の中に形成されたパターンは、一般には、下に横たわる材料層に転写される。多くの場合、エネルギー感光性レジスト層と下に横たわる材料層との間でハードマスク層が使用され、下に横たわる材料層内へパターン転写を容易にしている。
【０００７】
従って、従来技術においては、集積回路製造に適した低誘電率材料に対する必要性が現存する。ＡＲＣ及び／又はハードマスクとしても適切な低誘電率材料が特に望ましい。
【０００８】
発明の概要
集積回路製造に使用するためにオルガノシリケート層を形成する方法が提供されている。一つの実施形態では、フェニル基を有するアルコキシシラン化合物を含むガス混合物を反応させることによって、オルガノシリケート層が形成される。アルコキシシラン化合物を含むガス混合物は、それに電界を印加することによって反応し得る。このガス混合物には、随時、オルガノシラン化合物、酸化ガス、及び／又は不活性ガスが含まれてもよい。
【０００９】
オルガノシリケート層は、集積回路製造工程に適合可能である。ある一つの集積回路製造シーケンスにおいては、このオルガノシリケート層は、ＤＵＶリソグラフィー用の抗反射被覆（ＡＲＣ）として使われる。このような実施形態における好ましいプロセスシーケンスには、基板上にオルガノシリケート層を形成するステップが含まれる。このオルガノシリケート層は、約１．２〜約１．７の範囲の屈折率を有し、約２５０ｎｍ未満の波長光に対して約０．１〜約０．７の範囲の吸光係数（ｋ）を有する。オルガノシリケート層の屈折率（ｎ）及び吸光係数（ｋ）は調整可能であり、層の形成中に使われるガス成分並びに堆積温度の関数として、望ましい範囲において可変できる。基板上にオルガノシリケート層が形成された後、エネルギー感光性レジスト材料の層がその上に形成される。約２５０ｎｍ未満の波長光で、エネルギー感光性レジストの中にパターンが画定される。その後、エネルギー感光性レジストの中に画定されたパターンは、オルガノシリケート層内へ転写される。オルガノシリケート層がパターン化された後は、該パターンは、オルガノシリケートＡＲＣ層をハードマスクとして使うことにより、基板内へ任意に転写される。
【００１０】
もう一つの集積回路製造工程においては、このオルガノシリケート層はダマシン構造体内へ組み込まれる。このような実施形態に対する好ましいプロセスシーケンスには、基板上に第一の誘電層を堆積するステップが含まれる。オルガノシリケート層は、第一の誘電層上に引き続き形成される。その後、このオルガノシリケート層は、そこを通してコンタクト／ビアを画定するために、パターン化されエッチングされる。このオルガノシリケート層がパターン化されエッチングされた後は、第二の誘電材料がそこをおおって堆積される。この第二の誘電材料は、引き続き、そこを通して相互接続を画定するために、パターン化されエッチングされる。第二の誘電材料の中に形成された相互接続は、オルガノシリケート層の中に形成されたコンタクト／ビアをおおって置かれる。相互接続が形成された後、オルガノシリケート層の中に画定されたコンタクト／ビアは、オルガノシリケート層をハードマスクとして使うことにより、第一の誘電層を通して基板表面へとエッチングされる。その後、導電性材料を用いて相互接続及びコンタクト／ビアを充填することにより、ダマシン構造体が完成する。
【００１１】
詳細な説明
本発明の教示は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を考慮することにより容易に理解されよう。
【００１２】
図１は、本願明細書に記載された実施形態に従い、集積回路製造を実行するために使うことが可能なウエハプロセッシングシステム３５の略図である。この装置は、一般に、プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１、ロードロックチャンバ４６、トランスファチャンバ５０、マイクロプロセッサコントローラ５４を、電源装置（図示せず）及び真空ポンプ（図示せず）等の他のハードウェア構成機器と共に備えている。このようなウエハプロセッシングシステム３５の例としては、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されているＣＥＮＴＵＲＡ?システムがある。
【００１３】
本発明において使用されるウエハプロセッシングシステム３５の詳細については、１９９３年２月１６日に公布された「Staged-Vacuum Substrate Processing System and Method」という表題の米国特許第５１８６７１８号に記載されており、該特許は、引用文献として本明細書に組み込まれている。以下、このシステム３５の顕著な特徴について簡潔に記載する。
【００１４】
ウエハプロセッシングシステム３５は、トランスファロボット５１を含むトランスファチャンバ５０を含んでいる。トランスファチャンバ５０は、一群のプロセスチャンバ３６、３８、４９、４１並びにロード-ロックチャンバ４６に連結されている。
【００１５】
基板（図示せず）は、ロード-ロックチャンバ４６を介してウエハプロセッシングシステム３５に装着される。その後、トランスファロボット５１が、一つ以上のプロセスチャンバ３６、３８、４９、４１間で基板を移動させる。
【００１６】
プロセスチャンバ３６、３８、４９、４１は、様々な集積回路製造シーケンスを実行するために使用される。とりわけ、プロセスチャンバ３６、３８、４９、４１としては、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、イオン化金属プラズマ物理気相堆積（ＩＭＰ ＰＶＤ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、迅速熱的プロセス（ＲＴＰ）チャンバ及び抗反射被覆（ＡＲＣ）チャンバが例として挙げられる。
【００１７】
図２は、ウエハプロセッシングシステム３５の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスチャンバ３６の模式的な横断面図を表す。ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、本願明細書で記載される実施形態に従ってオルガノシリケート層を堆積するために使うことができる。このようなＣＶＤプロセスチャンバ３６の例としては、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている ＤＸＺTMチャンバがある。
【００１８】
ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、一般に、ガスパネル１３０、コントロールユニット１１０を、電源装置及び真空ポンプ等の他のハードウェア構成機器と共に備えている。本発明において使用されるＣＶＤプロセスチャンバ３６の詳細については、１９９８年１２月１４日に出願された「High Temperature Chemical Vapor Deposition Chamber」という表題の米国特許出願第０９／２１１９９８号に記載されており、該特許出願は、引用文献として本明細書に組み込まれている。以下、ＣＶＤプロセスチャンバ３６の顕著な特徴について簡潔に記載する。
【００１９】
ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、一般に、支持体ペデスタル１５０を収容する。支持体ペデスタル１５０は、半導体ウエハ１９０等の基板を支持するために使われる。このペデスタル１５０は、移動機構（図示せず）を使って、チャンバ３６内部で垂直方向に移動できる。特定プロセスに基づき、層堆積の前にウエハ１９０を所望の温度に加熱することができる。例えば、包埋された加熱器素子１７０によってウエハ支持体ペデスタル１５０を加熱できる。ＡＣ電源１０６から加熱器素子１７０へ電流を印加することによって、ペデスタル１５０を抵抗加熱することができる。ウエハ１９０は、順番に、ペデスタル１５０によって加熱される。
【００２０】
また、従来の方法においては、ペデスタル１５０の温度をモニターするためにウエハ支持体ペデスタル１５０に温度センサ１７２（例えば熱電対）が包埋されている。測定温度は、加熱素子１７０用の電源装置１０６を制御するフィードバックループにおいて使用される。これにより、特定のプロセスアプリケーションに適した所望の温度にウエハ温度を維持又は制御することができる。ペデスタル１５０は、プラズマを使って又は放射熱（図示せず）によって、任意に加熱される。
【００２１】
真空ポンプ１０２は、プロセスチャンバ３６を空にして、チャンバ３６内を適当なガス流及び圧力に維持するために使われている。プロセスガスがチャンバ３６内へ導入されるシャワーヘッド１２０は、ウエハ支持体ペデスタル１５０よりも上に位置している。シャワーヘッド１２０は、プロセスシーケンスの別々のステップで使われる種々のガスを制御及び供給するガスパネル１３０に連結されている。
【００２２】
また、シャワーヘッド１２０及びウエハ支持体ペデスタル１５０は、互いに間隔をおいた一対の電極を形成している。電界がこれらの電極間に生じると、チャンバ３６に導入されるプロセスガスはプラズマへと点火される。一般的に、マッチングネットワーク（図示せず）を介してＲＦ電源（図示せず）にウエハ支持体ペデスタル１５０を接続することによって電界が生じる。あるいは、ＲＦ電源及びマッチングネットワークに、シャワーヘッド１２０を接続するか、シャワーヘッド１２０及びウエハ支持体ペデスタル１５０の両方を接続してもよい。
【００２３】
プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）技術は、基板表面の近くの反応ゾーンで、電界の印加によって反応物ガスの励起及び／又は分離を促進させ、反応種のプラズマを作る。プラズマ中の反応種の反応性は、化学反応が起こるために必要とされるエネルギーを減らし、このようなＰＥＣＶＤプロセスに必要な温度を実質的に低下させる。
【００２４】
少なくとも一つの実施形態においては、一つ以上のアルコキシ官能基（例えばフェニルトリエトキシシラン）を含むフェニル基を有するシラン化合物のプラズマ強化酸化によって、オルガノシリケート層堆積が達成される。フェニル基を有するアルコキシシラン化合物は、調節された流量を有するガスとして、ガスパネル1１３０の制御下でプロセスチャンバ３６に導入される。
【００２５】
ガスパネル１３０を介してのガス流の適当な制御及び調整は、質量流量コントローラ（図示せず）及びコンピュータ（図示せず）によって実行される。シャワーヘッド１２０は、ガスパネル１３０からのプロセスガスが、プロセスチャンバ１００内へ均一に導入され且つ分配されるようにしている。
【００２６】
図１を参照すると、ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、マイクロプロセッサコントローラ５４によって制御される。マイクロプロセッサコントローラ５４は、種々のチャンバ及びサブプロセッサを制御するために工業用設定において使用できる汎用コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）のいかなる形態の一つであってもよい。このコンピュータは、ローカルであれリモートであれ、いかなる適切なメモリを使用することができる。適切なメモリとしては、例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は他形態のいかなるデジタル記憶装置がある。種々のサポート回路は、プロセッサをサポートするＣＰＵに従来の方法で接続されてよい。ソフトウェアルーチンは、必要に応じてメモリに格納されるか又は遠隔に位置する第二のＣＰＵによって実行される。
【００２７】
基板がペデスタルに置かれた後にソフトウェアルーチンが実行される。ソフトウェアルーチンは、実行されると、チャンバープロセスが実行されるようにチャンバ操作を制御する特定のプロセスコンピュータへと汎用コンピュータを変換させる。あるいは、本発明のプロセスは、用途特化集積回路又は他の種類のハードウェアの実装、又はソフトウェアとハードウェアの組合せのとして、ハードウェア内で実行されてもよい。
【００２８】
オルガノシリケート層堆積
一つの実施形態においては、オルガノシリケート層は、フェニル基を有するアルコキシシラン化合物を含むガス混合物を反応させることによって形成される。フェニル基を有するアルコキシシラン化合物は、一般式
【化１１】
0004709450.tif 000002
を有する。ここで、Ｒは、ＯxＣYＨZ置換基を含んでいてもよく、Ｘは、０〜３間の範囲であり、Ｙは、０〜６間の範囲でありは、Ｚは、１〜３０間の範囲である。例えば、フェニル基を有するアルコキシシラン化合物として、とりわけ、フェニルトリエトキシシラン（SiO3C12H20）、フェニルトリメトキシシラン（SiO3C9H14）、ジフェニルジエトキシシラン（SiO2C16H20）及びジフェニルジメトキシシラン（SiO2C14H16）を使うことができる。
【００２９】
ガス混合物は、一般式
【化１２】
0004709450.tif 000003
を有するオルガノシラン化合物を任意に含んでいてもよい。ここで、ＲはＯXＣYＨZ置換基を含み、Ｘは０〜３の間の範囲であり、Ｙは０〜６の間の範囲であり、Ｚは１〜３０の間の範囲である。オルガノシラン化合物としては、とりわけ、トリメチルシラン（SiC3H10）、メチルシラン（SiCH6）、トリエチルシラン（SiC6H16）、ジメチルシラン（SiC2H8）、テトラメチルシラン（SiC4H12）、メトキシシラン（SiCH6O）、ジメチルジメトキシシラン（SiC4H12O2）、ジエチルジエトキシシラン（SiC8H20O2）、ジメチルジエトキシシラン（SiC6H16O2）、ジエチルジエトキシシラン（SiC6H16O2）、ヘキサメチルジシロキサン（Si2C6H18O）、ビス（メチルシラノ）メタン（Si2C3H12）、１,２-ビス（メチルシラノ）エタン（Si2C4H14）を使うことができる。
【００３０】
さらに、ガス混合物は、酸素含有ガスを任意に含んでいてもよい。酸素含有ガスとしては、酸素（O2）、オゾン（O3）、一酸化二窒素（N2O）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）又はこれらの組合せを使うことができる。
【００３１】
また、ガス混合物は、不活性ガスを含んでいてもよい。不活性ガスとしては、とりわけ、アルゴン（Ar）、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、キセノン（Xe）、窒素（N2）及びこれらの組合せを使うことができる。
【００３２】
一般に、図２に示されるＣＶＤプロセスチャンバに類似のものを使ってオルガノシリケート層を形成するためには、以下の堆積プロセスパラメータを使うことができる。プロセスパラメータとしては、ウエハ温度が約５０℃〜約５００℃、チャンバの圧力が約１トール〜約５００トール、フェニル基を有するアルコキシシラン化合物のガス流速が約１０ｍｇ／分（milligrams/minute）〜約１５００ｍｇ／分、オルガノシラン化合物のガス流速が約１０ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、酸素含有ガスの流速が約１０ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、不活性ガスの流速が約１ｓｃｃｍ〜約１００００ｓｃｃｍ、及び、ＲＦ電力が約１ワット／ｃｍ2〜約１５００ワット／ｃｍ2、が挙げられる。上記のプロセスパラメータは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から利用可能な堆積チャンバ内で２００ｍｍ（ミリメータ）の基板上で実行されると、オルガノシリケート層に対して、約５００Å／ｍｉｎ〜２００００Å／ｍｉｎの範囲の堆積速度を与える。
【００３３】
他の堆積チャンバも本発明の範囲内であり、オルガノシリケート層を形成するために使われる特定の堆積チャンバにより、上記にリストされたパラメータを変えることができる。例えば、他の堆積チャンバは、アプライドマテリアルズ社から利用可能な堆積チャンバについて列挙されているガス流速よりも大きいか又は小さいガス流速を必要とする、（例えば、３００ｍｍの基板を収容するために設定される）より大きな容積又はより小さな容積を有してもよい。
【００３４】
堆積されたオルガノシリケート層は、そのままでは、約３．０未満の誘電率を有し、集積回路の絶縁材としての使用に適している。オルガノシリケート層の誘電率は調整可能であって、反応温度の関数として所望の範囲で変えられる。特に、温度が上げるにつれて、堆積された層のままの誘電率は減少する。
【００３５】
また、層形成の間、ガス混合物の組成物の関数として、オルガノシリケート層の誘電率を調整することができる。ガス混合物中の炭素（Ｃ）濃度が増加すると、堆積されたオルガノシリケート層のままのＣ含量も同様に増加して、誘電率を減少させる。
【００３６】
また、オルガノシリケート層は、約２５０ｎｍ未満の波長光で約０．１〜約０．７の範囲において調整可能な吸光係数を有する。吸光係数は、反応温度の関数として調整できる。特に、温度が上昇すると、堆積された層のままの吸光係数は増加する。
【００３７】
集積回路製造プロセス
Ａ．オルガノシリケート抗反射被覆（ＡＲＣ）
図３Ａ〜図３Ｅは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込む集積回路製造シーケンスにおける異なる段階での基板３００について、模式的な横断面図を例示する。一般に、基板３００は、ワークピースであってその上で膜プロセッシングが実行されるいかなるものを指す。基板構造体３５０は、基板３００と共に、基板３００上に形成される他の材料層を意味する目的で使われる。プロセッシングの特定の段階により、基板３００は、シリコンウエハに相当するか、又は基板に形成された他の材料層に相当する。例えば、図３Ａは、基板３００がシリコンウエハである基板構造体３５０の横断面図を例示する。
【００３８】
オルガノシリケート層３０２は、基板構造体３５０上に形成される。オルガノシリケート層３０２は、上述のプロセスパラメータに従い、基板構造体３５０上に形成される。オルガノシリケート層は、約２５０ｎｍ（ナノメータ）よりも短い波長において約０．１〜約０．７の間で変わり得る吸光係数（ｋ）を有し、深紫外（ＤＵＶ）波長における抗反射被覆（ＡＲＣ）としての使用に適している。オルガノシリケート層の吸光係数は調整可能であって、層形成の間、ガス混合物中の炭素濃度と堆積温度との関数として、所望の範囲で変えられる。オルガノシリケート層３０２の厚さは、プロセッシングの特定の段階により変わり得る。一般的に、オルガノシリケート層は、約２００Å〜約２０００Åの厚さを有する。
【００３９】
図３Ｂは、図３Ａの基板構造体３５０上に形成されたエネルギー感光性レジスト材料３０４の層を表す。エネルギー感光性レジスト材料の層は、約２０００Å〜約６０００Åの範囲内の厚さで、基板構造体３５０上にスピン被覆することができる。エネルギー感光性レジスト材料は、約２５０ｎｍ未満の波長光を有するＤＵＶ照射に対して感光性である。
【００４０】
このようなエネルギー感光性レジスト材料３０４を、マスク３０６を介してＤＵＶ照射にさらすことによって、エネルギー感光性レジスト材料３０４の層内へパターン像が導入される。パターン像がエネルギー感光性レジスト材料３０４の層に導入されるときに、オルガノシリケート層３０２が、下に横たわる（酸化物、金属等の）材料層からのいかなる反射も抑制する。このような反射は、エネルギー感光性レジスト材料３０４の層に導入されたパターン像のグレードを落してしまうものである。
【００４１】
図３Ｃに示されているように、エネルギー感光性レジスト材料３０４の層に導入されたパターン像は、適切な現像液中で現像され、層を通してパターンが画定される。その後、図３Ｄを参照すると、エネルギー感光性レジスト材料３０４において画定されたパターンは、オルガノシリケート層３０２を通して転写される。このパターンは、エネルギー感光性レジスト材料３０４をマスクとして使うことにより、オルガノシリケート層３０２を通して転写される。このパターンは、適切な化学腐食剤（例えば、四フッ化炭素（ＣＨ4）、又は、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）、フッ化エタン若しくはフッ化ブテンと酸素（Ｏ2）を含むガス混合物）を使ってオルガノシリケート層３０２をエッチングすることにより、オルガノシリケート層３０２を通して転写される。
【００４２】
図３Ｅは、オルガノシリケート層３０２の中に画定されたパターンを基板３００へ転写することによる、集積回路製造シーケンスの完了を例示する。パターンは、オルガノシリケート層３０２をハードマスクとして使うことにより、基板３００に転写される。パターンは、適切な化学腐食剤（例えばＣＨ4）を使い基板３００をエッチングすることによって基板３００に転写される。
【００４３】
基板３００のパターン化後、適切な化学腐食剤（例えば、四フッ化炭素（ＣＨ4）、又は、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）と酸素（Ｏ2）を含むガス混合物）を使って、オルガノシリケート層３０２をエッチングすることにより、オルガノシリケート層３０２を基板構造３５０から任意に剥離することができる。
【００４４】
Ｂ．オルガノシリケートハードマスク
図４Ａ〜図４Ｅは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造シーケンスにおける、異なる段階での基板４００について模式的な横断面図を例示する。一般に、基板４００は、ワークピースであってその上で膜プロセッシングが実行されるいかなるものを指す。基板構造体４５０は、基板４００と共に、基板４００上に形成される他の材料層を意味する目的で使われる。プロセッシングの特定の段階により、基板４００は、シリコンウエハに相当するか、又は基板上に形成された他の材料層に相当する。例えば、図４Ａは、材料層４０２がその上に形成されている基板構造体４５０の横断面図を例示する。材料層４０２は、酸化物であってもよい（例えば、二酸化ケイ素）。一般に、基板４００は、シリコン、ケイ化物、金属又は他の材料の層を含んでいてよい。図４Ａは、基板４００が、その上に形成される二酸化ケイ素層を有するシリコンである、一つの実施形態である。
【００４５】
図４Ｂは、図４Ａの基板構造体４５０上に形成されたオルガノシリケート層４０４を表す。オルガノシリケート層４０４は、上述のプロセスパラメータに従い、基板構造体４５０上に形成される。オルガノシリケート層４０４の厚さは、プロセッシングの特定の段階により変わり得る。一般的に、オルガノシリケート層４０４は、約２００Å〜約２０００Åの厚さに堆積される。
【００４６】
エネルギー感光性レジスト材料４０８の層は、オルガノシリケート層４０４上に形成される。エネルギー感光性レジスト材料４０８の層は、約４０００Å〜約１００００Åの範囲内の厚さで、基板構造上にスピン被覆することができる。エネルギー感光性レジスト材料のほとんどは、約４５０ｎｍ（ナノメータ）未満の波長を有する紫外（ＵＶ）照射に対して感光性である。深紫外（ＤＵＶ）レジスト材料は、約２４５ｎｍ未満の波長を有するＵＶ照射に対して感光性である。
【００４７】
製造シーケンスに使われるエネルギー感光性レジスト材料４０８のエッチング化学に依存して、エネルギー感光性レジスト材料４０８の形成前に、中間層４０６がオルガノシリケート層４０４上に形成される。エネルギー感光性レジスト材料４０８及びオルガノシリケート層４０４が同じ化学腐食剤を使ってエッチングされ得る場合、中間層４０６はオルガノシリケート層４０４のマスクとして機能する。中間層４０６は、オルガノシリケート層４０４上に従来通りに形成することができる。中間層４０６は、酸化物、窒化物、オキシ窒化ケイ素、アモルファスシリコン又は他の適切な材料であってもよい。
【００４８】
エネルギー感光性レジスト材料４０８を、マスク４１０を介してＤＵＶ照射にさらすことによって、このようなエネルギー感光性レジスト材料４０８の層内へパターン像が導入される。図４Ｃに示されるように、エネルギー感光性レジスト材料４０８の層に導入されたパターン像は、適切な現像液中で現像され、層を通してパターンが画定される。
【００４９】
その後、図４Ｄを参照すると、エネルギー感光性レジスト材料４０８内に画定されたパターンは、エネルギー感光性レジスト材料４０８をマスクとして使うことにより、オルガノシリケート層４０４を通して転写される。このパターンは、適切な化学腐食剤を使うことにより、オルガノシリケート層４０４を通して転写される。例えば、オルガノシリケート層４０４を化学的にエッチングするためには、四フッ化炭素（ＣＨ4）、フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）又はフッ化ブテン（Ｃ4Ｆ8）等を使うことができる。
【００５０】
代替的に、中間層４０６が存在すると、エネルギー感光性レジスト材料４０８の中に画定されたパターンは、エネルギー感光性レジスト材料４０８をマスクとして使うことにより、まず、中間層４０６を通して転写される。その後、このパターンは、中間層４０６をマスクとして使うことにより、オルガノシリケート層４０４を通して転写される。このパターンは、適切な化学腐食剤を使うことにより、中間層４０６とオルガノシリケート層４０４の両方を通して転写される。
【００５１】
図４Ｅは、オルガノシリケート層４０４をハードマスクとして使って、オルガノシリケート層４０４の中に画定されたパターンを、二酸化ケイ素層４０２を通して転写することによる、集積回路製造シーケンスの完了を例示する。
【００５２】
二酸化ケイ素層４０２のパターン化後、適切な化学腐食剤を使って、オルガノシリケート層４０４をエッチングすることにより、オルガノシリケート層４０４を基板４００から任意に剥離することができる。
【００５３】
Ｃ．オルガノシリケート層を組み込んだダマシン構造体
図５Ａ〜図５Ｅは、オルガノシリケート層を組み込むダマシン構造体製造シーケンスにおける、異なる段階での基板５００について模式的な横断面図を例示する。一般的に、ダマシン構造体は、集積回路上に金属の相互接続を形成するために使われる。プロセッシングの特定の段階により、基板５００は、シリコン基板に相当するか、又は基板上５００に形成された他の材料層に相当する。例えば、図５Ａは、導電性特徴部５０１、中間誘電部５０３、バリア層５０５、並びに、それらの上に形成された第一の誘電層５０２を有する、基板５００の横断面図を例示する。導電性特徴部５０１は、金属（例えば、アルミニウム、銅）であってよい。中間誘電部５０３及びバリア層５０５は、低誘電率材料（例えば、オルガノシリケート材料、炭化珪素）であってよい。第一の誘電層５０２は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素、フルオロケイ酸塩ガラス）であってよい。一般に、基板５００は、シリコン、ケイ化物、金属又は他の材料の層を含んでいてよい。
【００５４】
図５Ａは、基板５００がシリコンであり、導電性特徴部５０１が銅であり、中間誘電部５０３が炭化珪素であり、第一の誘電層５０２がフルオロケイ酸塩ガラスである、一つの実施形態を例示する。第一の誘電層５０２は、製造される構造体の大きさにより、約１０００Å〜約１００００Åの厚さを有する。
【００５５】
オルガノシリケート層５０４は、第一の誘電層５０２上に形成される。オルガノシリケート層５０４は、上述のプロセスパラメータに従い、第一の誘電層５０２上に形成される。オルガノシリケート層５０４は、約３．０未満の誘電率を有しており、ダマシン構造体中の金属相互接続間で容量性カップリングが形成されるのを抑制又は最小限にしている。オルガノシリケート層の誘電率は調整可能であって、層形成の間、ガス混合物の組成と堆積温度との関数として、所望の範囲で変えられる。
【００５６】
オルガノシリケート層５０４の厚さは、プロセッシングの特定の段階により変わり得る。オルガノシリケート層５０４は、その上に引き続き形成される、上方に横たわる誘電材料に比較したエッチング選択性並びにその誘電率により、約２００Å〜約１０００Åの厚さを有する（例えば、バリア層は、上方に横たわる誘電層に比較して１０：１よりも大きいエッチング選択性を有することが好ましい）。
【００５７】
図５Ｂを参照すると、コンタクト／ビアの開口部５０６を画定し、更に、コンタクト／ビアが形成される領域に第一の誘電層５０２を露出させるために、オルガノシリケート層５０４がパターン化及びエッチングされる。コンタクト／ビアの開口部５０６は、伝導性の特徴部５０１の上方に置かれる。オルガノシリケート層５０４は、通常のリソグラフィ（図４Ｂ〜４Ｄに関しては上記の通り）を使ってパターン化され、フルオロカーボン化合物（例えば、フッ化メタン（ＣＦ4）、フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）、フッ化ブテン（Ｃ4Ｆ8）及びこれらの組合せ）を使ってエッチングされる。
【００５８】
オルガノシリケート層５０４のパターン化後、図５Ｃに示されるように、第二の誘電層５０８がオルガノシリケート層５０４をおおって堆積される。第二の誘電層５０８は、酸化物であってもよい（例えば、二酸化ケイ素、フルオロケイ酸塩ガラス）。第二の誘電層５０８は、製造される構造体の大きさにより、約１０００Å〜約１００００Åの厚さを有する。
【００５９】
第二の誘電体層５０８は、その後、図５Ｄで例示されるように、相互接続５１０を画定するためにパターン化される。これには、上記の通常のリソグラフィプロセスを使うことが好ましい。第二の誘電層５０８中に形成される相互接続５１０は、オルガノシリケート層５０４のコンタクト／ビア開口部５０６の上方に置かれる。その後、相互接続５１０及びコンタクト／ビア５０６の両方は、反応性イオンエッチング又は他の異方性エッチング法を使って、導伝性の特徴部５０１の表面を露出させるためにエッチングされる。
【００６０】
図５Ｅを参照すると、相互接続５１０及びコンタクト／ビア５０６は、導電性材料５１４（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）又はこれらの組合せ）で充填される。一般的に、その低い抵抗率（低効率は約１．７μΩ−ｃｍ）のため、相互接続５１０及びコンタクト／ビア５０６を充填するために銅が使われる。導電性材料５１４は、ダマシン構造体を形成するために、化学気相堆積、物理気相堆積、電気メッキ又はそれの組合せを使って堆積される。周囲の誘電層５０２、５０８並びにオルガノシリケート層５０４内への金属移動を防止するために、タンタル、窒化タンタル又は他の適切なバリヤ材等のバリヤ層５１２が、相互接続５１０及びコンタクト／ビア５０６の側壁に最初に堆積されることが好ましい。
【００６１】
本発明の教示を組み込んだ幾つかの好適な実施形態が提示され且つ詳述されてきたが、当業者であれば、これらの教示を組み込んだ、多くの他の様々な実施形態を容易に案出することができよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願明細書に記述される実施形態を実施するために使うことができる装置の概略図を表す。
【図２】図２は、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバの模式的な横断面図を表す。
【図３Ａ】図３Ａは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、抗反射被覆（ＡＲＣ）としてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図４Ａ】図４Ａは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図４Ｅ】図４Ｅは、ハードマスクとしてオルガノシリケート層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、基板の模式的な横断面図を表す。
【図５Ａ】図５Ａは、ダマシン構造体に珪酸塩層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、ダマシン構造体の模式的な横断面図を表す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ダマシン構造体に珪酸塩層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、ダマシン構造体の模式的な横断面図を表す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、ダマシン構造体に珪酸塩層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、ダマシン構造体の模式的な横断面図を表す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、ダマシン構造体に珪酸塩層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、ダマシン構造体の模式的な横断面図を表す。
【図５Ｅ】図５Ｅは、ダマシン構造体に珪酸塩層を組み込んだ集積回路製造についての一つの段階にある、ダマシン構造体の模式的な横断面図を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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