(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内に配置した基板上に、第１誘電体層と、エッチング停止層と、第２誘電体層と、を備える多層構造を堆積する方法であって、
基板上に前記第１誘電体層を形成するステップと、
ケイ素を含有する第１のガス源と、酸素を含有する第２のガス源と、前記第１のガス源及び前記第２のガス源とは異なる窒素含有化合物と、を含むプロセスガスを処理チャンバ内に導入するステップと、
前記プロセスガスにエネルギを印加して、前記プロセスガスの反応を引き起こすことで、前記第１誘電体層上に前記エッチング停止層を堆積するステップと、
前記エッチング停止層上にフォトレジスト層を形成するステップと、
前記フォトレジスト層をパターン化するステップであって、前記エッチング停止層が、前記フォトレジスト層のパターン化の間に前記フォトレジスト層内における入射放射エネルギの反射及び屈折を減少させるステップと、
前記フォトレジスト層を使用して、前記エッチング停止層をパターン化するステップと、
前記エッチング停止層をパターン化した後、かつ、前記第２誘電体層を形成する前に、前記フォトレジスト層を除去するステップと、
前記エッチング停止層上に前記第２誘電体層を形成するステップと、
前記第２誘電体層の一部をエッチングするステップであって、前記エッチング停止層が、前記第２誘電体層をエッチングするために使用されるエッチング剤に対する露出から前記第１誘電体層を保護するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記エネルギが高周波エネルギであり、前記エネルギが前記プロセスガスからプラズマを発生する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマが０．８Ｗ／ｃｍ２〜８Ｗ／ｃｍ２のプラズマ密度を有する請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記プロセスガスが不活性ガスを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
基板を２００℃〜４００℃の温度に加熱するステップを更に含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第１のガス源がシランであり、
前記第２のガス源が酸化窒素であり、
前記不活性ガスがヘリウムである、
請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記窒素含有化合物がアンモニアである請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、半導体基板のための装置及び半導体基板の処理に関する。特に、本発明は基板処理中の薄膜のパターン化（パターン形成）に関する。
【０００２】
数十年前に半導体デバイスが初めて導入されて以来、半導体デバイスの形状は劇的に小型化されてきた。この間、集積回路は２年でサイズ半減の規則（しばしば「ムーアの法則」と呼ばれる）に概ね従ってきた。これは、１つのチップに収まるデバイスの数が２年ごとに２倍になることを意味している。今日の半導体製造工場では、日常的に特徴サイズが０．５ミクロン（０．３５ミクロンのことさえある）のデバイスを製造しており、明日の工場では、更に小型化した特徴サイズのデバイスを製造することになるであろう。
【０００３】
こうしたデバイスの製造における共通のステップに、パターン化された薄膜を基板上に形成するステップがある。これらの薄膜はしばしば、堆積したブランケット層の一部分をエッチングで除去することによって形成される。最新の基板処理装置では、フォトリソグラフィ技術が用いられて層がパターン化される。一般的に従来のフォトリソグラフィ技術では、最初に処理対象の層上にフォトレジスト又はその他の感光材が堆積される。次に、所望のパターンを実現する透明な領域と不透明な領域とを有するフォトマスク（単にマスクとしても知られる）が、フォトレジスト上に配置される。マスクに光が当たると、透明な部分のフォトレジストは露光されるが、マスクの不透明な部分は露光されない。光によって、フォトレジストの露光部で化学反応を引き起こされる。次に、適切な化学プロセス、化学気相プロセス、又はイオン衝撃プロセスが用いられて、フォトレジストの反応部又は非反応部のいずれかが選択的に攻撃される。次いで、マスクとして作用する残ったフォトレジストパターンが用いられて、下の層に更なる処理が行われることができる。例えば、層にドーピング又はエッチングが行われるか、或いはその他の処理が実行され得る。
【０００４】
このような薄膜をパターン化するときは、線幅やその他の重要な寸法の変動を最小限に抑えることが望ましい。これらの寸法の誤差は結果的にデバイスの特性の変動し、又は開放／短絡回路デバイスを発生させ、それによりデバイスの歩留まりに悪影響を及ぼす。従って、特徴部のサイズが減少するにつれて、より高い精度で構造を製造しなければならなくなる。その結果、現在、製造者の中には、パターン化作業の寸法精度の変動を、設計者に指定された寸法の５％以内に維持することを要求するものもいる。
【０００５】
最新のフォトリソグラフィ技術はしばしば、ステッパとして知られる装置の使用を含む。この技術は、フォトレジスト層のマスキング及び露光のために使用される。ステッパでは、しばしば単色（単一波長）光が使用されて、微細形状デバイスの製造に必要な詳細パターンの形成を可能にしている。しかし、基板が処理されるにつれて、基板の上面のトポロジ（topology）は徐々に平坦でなくなる。この不均等なトポロジは、単色光の反射及び屈折を生じることがあり、結果的に、マスクの不透明部の下のフォトレジストの一部を露光することがある。その結果、この不均等な表面のトポロジは、フォトレジスト層に転写されるマスクパターンを変化させることがあり、もって、その後に製造される構造の所望の寸法が変化される。
【０００６】
これらの反射から生じる１つの現象は、定在波として知られている。フォトレジスト層を反射性の下層の上に堆積し、単色放射（例えば遠紫外（ＵＶ）光）に露光すると、フォトレジスト層内に定在波が発生することがある。このような場合、反射光は入射光に干渉して、フォトレジスト層内に垂直方向の光度の定期的変動を引き起こす。特定の材料（例えば酸化物、窒化物、及びポリシリコン）の表面は遠ＵＶ波長の場合により多く反射するので、定在波の影響は通常、長い波長の場合より、最新のステッパで使用される遠ＵＶ波長の場合に一層顕著になる。露光中にフォトレジスト層に定在波が存在すると、パターン化中にフォトレジスト層の一部分が除去されるときに形成される垂直の壁に凸凹ができ、それは、線幅、間隔、及びその他の重要な寸法の変動となる。
【０００７】
必要な寸法精度を達成するのに有用な１つの技術として、反射防止被膜（ＡＲＣ）の使用がある。ＡＲＣの光学的性質は、層間の界面で発生する反射を最小限に抑制することである。ＡＲＣの吸収率は、（いずれかの方向に）透過する単色光の量を最小にして、もって透過入射光と反射の両方を減衰するような大きさである。ＡＲＣの屈折率と反射率は、それでもなお発生する反射を消去するような値に設定される。
【０００８】
フォトリソグラフィで生じる別の現象は、所定の層のエッチングに使用するエッチング剤に対する堆積材料の反応性の変動である。所定のエッチング剤を使用したときの、一の材料の他の材料に対する反応性は、その材料のエッチング選択比として知られている。エッチング選択比は通常、除去される材料のエッチング速度と、他の材料のエッチング速度との比として表わされる。従って、理想的には、エッチング剤は、パターン化される層の意図された部分だけを選択的にエッチングすべきであり、被処理基板上にすでに存在する他の構造は腐食すべきでないので、高いエッチング選択比がしばしば望ましい。言い換えると、高いエッチング選択比の材料は、他の材料のエッチング中には、エッチングに事実上耐性を有する。
【０００９】
例えば、２つの誘電体層の中の第２層をパターン化する場合などのように、第２層のパターン化中に第１層をエッチングすべきでない場合には、上層である第２層にする第１層の高いエッチング選択比が望ましい。そのような状況で高いエッチング選択比が望ましいのは、下層が第２層がエッチングにより完全に除去される領域でも、著しく腐食されることはないからである。第１層のエッチング選択比が低ければ、エッチング作業により、第２層の意図された領域だけでなく、その下にある第１層の部分も除去され、第１層のトポロジはおそらく破壊される。このような状況では、第１層の少量の除去が予想されるが、きわめて低いエッチング選択比では、第１層が事実上エッチングにより除去されて、被害を被った構造はおそらく作動不能になるであろう。
【００１０】
多くの状況で高いエッチング選択比が望ましい。例として、バイア、自己整合コンタクト、及び局所配線構造を形成するプロセスがある。例えば、金属層間の接続を形成する際に時々使用されるダマシーンプロセスは、高いエッチング選択比を有する層を有利に利用することができる。ダマシーンとは、基板の処理において、誘電体層にトラフをパターン化し、次に誘電体層の表面を金属の層で覆うことによってトラフに金属を充填することにより、平坦な誘電体層に配線ラインを埋め込むメタリゼーションプロセスを指すために採用された宝飾品製造用語である。次に、余分の金属（つまりトラフに充填されない金属）を、化学機械的研磨（ＣＭＰ）又は同様の方法で除去する。これは、通常、誘電体層の上に金属配線ラインを形成し、その後で構造全体を１層以上の誘電体材料で覆うことによって進行する、金属配線ラインを形成するために使用される従来のプロセスとは対照的である。
【００１１】
ダマシーンプロセスの１つの利点は、その結果得られた表面が、従来のプロセスによって形成される表面より平坦であることである。別の利点は、金属パターンを画成するエッチング段階が削除されることである。これは、金属組成の選択における柔軟性を高める。例えばアルミニウム−銅合金のドライエッチングは、銅成分が増加するにつれて難しくなる。エッチングの必要がなければ、より大量の銅又はその他の成分を合金に加えることができ、それにより金属の耐エレクトロマイグレーション性が向上する。
【００１２】
従って、パターン化される層の下層の望ましくないエッチングを回避する構造を提供することが望ましい。更に、フォトリソグラフィプロセスは、例えばＡＲＣ層を使用する等の、上記パターン化を一層正確に行うことのできる技術から利益を得ることができる。特に上記の層を使用することにより、許容できるパターン化精度を提供するのに必要な光学的品質を達成しながら、ダマシーンプロセスなどのプロセスを使用することも可能になる。
【００１３】
【発明の概要】
本発明は、エッチング停止層の上に形成された層をパターン化する際に、エッチング停止層の下に形成された層を保護するための、エッチング停止層を堆積する方法及び装置を提供することによって、先行技術の上記問題を解決するものである。更に、エッチング停止層は有利な光学的性質も備えており、エッチング停止層は、エッチング停止層の下にある層をパターン化する際の反射防止膜として用いるためにも適する。
【００１４】
本発明の方法に従って、処理チャンバ内に配置された基板上に多層構造を堆積するためのプロセスを提供する。このプロセスは、基板上に第１層を形成することによって開始される。次に、第１層の上に第２層が堆積される、第２層の上に第３層が堆積される。次に、感光性の第３層が入射放射エネルギに露出される。入射放射エネルギの第１部分は第１層の上面から反射され、入射放射エネルギの第２部分は第１層の下面から反射される。第２層の位相は、入射放射エネルギの第２部分によって、入射放射エネルギの第１部分から約１８０°の奇数倍だけずらされる。これにより、入射放射エネルギの第１部分と第２部分は、少なくとも部分的に相互に相殺される。第２層により、入射放射エネルギの第１部分と第２部分の強度を実質的に同程度にすることが望ましい。更に、第２層が、第２層の上に堆積した第４層をエッチングするために使用するエッチング剤に関し、第４層に対する高いエッチング選択比を有することにより、第１層がエッチング剤に露出されることが事実上防止される。
【００１５】
本発明の性質及び利点の更なる理解は、明細書の以下の部分及び図面を参照することにより、実現されるであろう。
【００１６】
【好ましい実施形態の詳細な説明】
Ｉ．序論
本発明の好適な実施形態では、反射防止膜（ＡＲＣ）が堆積され、ＡＲＣの下にある層がＡＲＣの上にある層のパターン化用に使用されるエッチング剤から保護され、パターン化作業で使用されるフォトレジスト層内における入射光の反射と屈折を低減することによって、ＡＲＣの下にある層の高精度のパターン化が促進される。本発明の方法では、ＡＲＣはケイ素、窒素、及び酸素を含むことが望ましい。この種の組成を有するＡＲＣを本明細書では、通常、有機系の組成を有する従来型ＡＲＣと区別して、誘電体ＡＲＣ（ＤＡＲＣ）と呼ぶ。本発明では、ＤＡＲＣは、プラズマ促進化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）技術を用いて基板上に堆積されることができる。ＤＡＲＣを堆積するために、基板の表面にほぼ隣接して、ヘリウム（Ｈｅ）及び任意選択的に窒素含有化合物（例えばアンモニア（ＮＨ3））の存在下で、シラン（ＳｉＨ4）と酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の化学反応が促進される。上記のプロセスガスが望ましいが、これらは決して、本発明の方法で使用できる唯一の組合せではない。異なる処理条件が必要になるかもしれないが、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等といった他のケイ素含有化合物、酸素（Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）等といった他の酸素源、及びその他の窒素源なども使用され得る。
【００１７】
ＩＩ．代表的なＣＶＤ装置
本発明の方法を実行することができる好適なＣＶＤ装置の１つを図１及び図２に示す。これらの図はＣＶＤ装置１０の垂直断面図であって、その装置１０には真空チャンバ又はプロセスチャンバ１５が設けられ、そのチャンバ１５には、チャンバ壁１５ａ及びチャンバ蓋アセンブリ１５ｂが設けられている。チャンバ壁１５ａ及びチャンバ蓋アセンブリ１５ｂを、図３及び図４に分解斜視図として示す。
【００１８】
リアクタ１０にはガス分散マニホールド１１が設けられており、そのガス分散マニホールドによって、プロセスガスがプロセスチャンバ内の中心にある加熱されたペデスタル１２に載置された基板（図示せず）に分散される。処理中に、基板（例えば半導体ウェーハ）はペデスタル１２の平らな（又は僅かに凸曲線状の）面１２ａに配置される。ペデスタルは、下方のローディング／オフローディング位置（図１に示す）と、マニホールド１１に近接した上方処理位置（図１では点線１４で示し、図２では実線で表わしている）との間を制御可能な状態で移動される。センタボード（図示せず）はセンサを有し、ウェーハの位置に関する情報を提供する。
【００１９】
堆積ガス及びキャリヤガスは、従来の平坦で円形なガス分散面板１３ａの穿孔１３ｂ（図４に示す）を通ってチャンバ１５に導入される。更に詳細には、堆積プロセスガスは、吸込みマニホールド１１（図２に矢印４０で示す）を通り、従来の穿孔されたブロッカ板４２を通り、そして分散面板１３ａの孔１３ｂを通ってチャンバに流入される。
【００２０】
堆積ガス及びキャリヤガスは、マニホールドに達する前にガス源からガス供給ライン８を通して混合装置９に入れられて混合され、それからマニホールド１１に送られる。通常、各プロセスガスの供給ラインには、（ｉ）プロセスガスのチャンバ流入を自動的に又は手動で遮断するために用いることができる数個の安全遮断バルブ（図示せず）と、（ｉｉ）供給ラインを通るガスの流れを測定する質量流量コントローラ（これも図示せず）とが設けられている。有毒ガスがプロセスで使用される場合は、数個の安全遮断バルブが従来の配置で各供給ラインに置かれる。
【００２１】
リアクタ１０で行われる堆積プロセスは、熱プロセス又はプラズマ促進プロセスのどちらかであろう。プラズマ促進プロセスにおいて、ＲＦ電源４４は、ガス分散面板１３ａとペデスタルとの間に電力を供給し、プロセスガス混合物を励起して、面板１３ａとペデスタルとの間の円柱形領域にプラズマを形成する（この領域を本明細書では「反応領域」と呼ぶ）。プラズマ成分は、反応して、所望の膜がペデスタル１２に支持された半導体ウェーハの表面に堆積される。ＲＦ電源４４は、混合周波数ＲＦ電源であり、通常、１３．５６ＭＨｚの高ＲＦ周波（ＲＦ１）、３６０ＫＨｚの低周波（ＲＦ２）を供給し、真空チャンバ１５に導入された反応種の分解を促進する。
【００２２】
堆積プロセス中、排出路２３及び遮断バルブ２４を取り囲むチャンバ本体の壁部１５ａを含むプロセスチャンバ１０の全体がプラズマによって加熱される。プラズマがオンされていないときは、高温の液体がプロセスチャンバの壁１５ａを通って循環し、チャンバは高温に維持される。チャンバ壁１５ａを加熱するために用いられる流体は、典型的な流体の種類、即ち水ベースのエチレングリコール又はオイルベースの伝熱流体を含んでいる。この加熱によって、望ましくない反応生成物の凝縮が有益に低減又は排除される。またこの加熱によって、低温の真空通路の壁に凝縮して、ガスが流れていないときにプロセスチャンバに移動して戻った場合にプロセスを汚染する可能性のある、プロセスガスの揮発性生成物及び他の汚染物質が一層排除される。
【００２３】
層に堆積されなかったガス混合物の残余物（反応生成物を含む）は、チャンバから真空ポンプ（図示せず）によって排気される。特にガスは、反応領域を包囲している環状のスロット形オリフィス１６を通して、環状の排気プリナム１７に排気される。環状のスロット１６及びプリナム１７はチャンバの円筒形側壁１５ａ（壁にある上部絶縁ライニング１９を含む）の頂部と、円形チャンバ蓋２０の底部との間の隙間によって画されている。３６０゜の円対称で均一なスロットオリフィス１６及びプリナム１７は、ウェーハ上にプロセスガスの均一な流れを達成し、ウェーハ上に均一な膜を堆積するのに重要である。
【００２４】
ガスは、排気プリナム１７から排気プリナム１７の横延長部２１の下を流れ、のぞき窓２２を過ぎ、下方に延びるガス路２３を通り、真空遮断バルブ２４（本体は下部チャンバ壁１５ａと一体になっている）を過ぎ、フォアライン(foreline)（図示せず）を通して外部真空ポンプ（図示せず）に連結されている排出口２５に入る。
【００２５】
ペデスタル１２（好ましくはアルミニウム）のウェーハ支持プラタ(platter)は、平行な同心円形状の２フルターンの埋込型シングルループヒータ部材を用いて加熱される。このヒータ部材の外側部分は支持プラタの外周に隣接して通され、内側部分は小さな半径を有している方の同心円の軌跡上に通される。ヒータ用の電熱線はペデスタル１２のステムを通過する。
【００２６】
通常、チャンバライニング、ガス吹込みマニホールド面板及び他の多様なリアクタハードウエアのどれもが又は全てがアルミニウム又は陽極処理されたアルミニウム等の材料から作られている。このようなＣＶＤ装置の例が、「ＣＶＤプロセスチャンバ」という名称のZhao等に付与された米国特許第5,558,717号明細書の記載されている。第5,558,717号の特許は、譲受人であるアプライドマテリアルズ社に譲渡され、本明細書に全体で援用されている。
【００２７】
ウェーハがロボットブレード（図示せず）によって、チャンバ１０の側部の挿入／取出し口２６を通してチャンバの本体の中に及び中から移送されると、加熱ペデスタルアセンブリ１２及びウェーハリフトピン１２ｂはリフト機構及びモータ３２（図１）によって上下動される。ペデスタル１２は、モータ３２によって処理位置１４とそれより低いウェーハローディング位置との間を上下動される。モータ、供給ライン８に連結されているバルブ又は流量コントローラ２０、ガス送出装置、スロットルバルブ３２、ＲＦ電源４４並びにチャンバ及び基板の加熱装置は、コントロールライン３６（数本のみが図示されている）を介してそれら全てが装置コントローラ３４によって制御されている。コントローラ３４は、光センサからのフィードバックによってスロットルバルブ及びサセプタ等の可動式機械アセンブリの位置を決定し、コントローラ３４の制御の下、適切なモータによって移動される。
【００２８】
好ましい実施形態において、装置コントローラは、ハードディスクドライブ（メモリ３８）、フロッピディスクドライブ及びプロセッサ３７を有している。プロセッサは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログインプット／アウトプットボード及びデジタルインプット／アウトプットボード、インターフェースボード並びにステッパモータコントローラボードを有している。ＣＶＤ装置１０の様々な部分が、ボード、カードケージ及びコネクタの寸法及び型を定めるベルサモジューラヨーロピアンズ(Versa Modular Europeans（ＶＭＥ）)規格に従っている。１６ビットデータバス及び２４ビットアドレスバスを有するバス構造もＶＭＥ規格によって定められている。
【００２９】
装置コントローラ３４によって、ＣＶＤ装置の全ての動きが制御されている。装置コントローラは装置コントロールソフトウエアを実行する。そのソフトウエアは、メモリ３８等のコンピュータ読取り可能媒体に記憶されているコンピュータプログラムである。メモリ３８は、好ましくはハードディスクドライブであるが、他の種類のものであってもよい。コンピュータプログラムは、命令集合を含んでおり、その命令集合は、特定のプロセスのタイミング、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置及び他のパラメータを指示するものである。例えばフロッピディスク又は他の適当なドライブを含む他のメモリ素子に記憶されているもの等の他のコンピュータプログラムも、コントローラ３４を操作するのに用いることができる。
【００３０】
図５に示すように、使用者とコントローラ３４とのインターフェースは、ＣＲＴモニタ５０ａ及びライトペン５０ｂによってなされる。この図５は１以上のチャンバを含むことのできるマルチチャンバ装置のＣＶＤ装置１０及び装置モニタの略図である。好ましい実施形態で、２つのモニタ５０ａが使用されており、１つはオペレータ用にクリーンルーム壁に取り付けられており、他方はサービス技術者用に壁の裏側に取り付けられている。両モニタ５０ａは同時に同じ情報を表示するが、ライトペン５０ｂは１つのみが可能である。ライトペン５０ｂはＣＲＴディスプレイによって発せられた光をペンの先端にあるライトセンサで検出する。特定の表示面又は機能を選択するために、オペレータはディスプレイ表示面の指定された領域に触れ、ペン５０ｂのボタンを押す。接触領域は特に明るい色に変化するか、新しいメニュー又は表示面がディスプレイされ、ライトペンとディスプレイ表示面との間で通信できたことが確認される。使用者がコントローラ３４と通信するために、キーボード、マウス又は他の指示若しくは通信装置等の他の装置を、ライトペン５０ｂの代わりに又はライトペン５０ｂに加えて使用することもできる。
【００３１】
膜を堆積するプロセスは、コントローラ３４で実行されるコンピュータプログラムプロダクトを用いて実施され得る。コンピュータプログラムコードは、68000アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン又は他のもの等の従来のどのコンピュータ読取り可能プログラミング言語によっても書かれることができる。プログラムコードとしては、単一のファイル又は複数のファイルに入力されており、従来のテキストエディタを使用して、コンピュータのメモリ装置等のコンピュータ使用可能媒体で具現化又はストアされているものが好適である。入力されたコードテキストが高級言語の場合、コードはコンパイルされ、その結果生じたコンパイラコードは次に、コンパイルされたウィンドウズ（商標）ライブラリルーチンのオブジェクトコードとリンクする。装置使用者は、リンクされ且つコンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、オブジェクトコードを呼び出し、そのコードをコンピュータ装置によってメモリにロードさせ、そのメモリからＣＰＵにそのコードを読取らせてコードを実行させ、プログラムで識別されたタスクを行わせる。
【００３２】
図６は、特定の実施形態に従った、装置コントロールソフトウエア、コンピュータプログラム７０の階層的コントロール構造を示したブロック図である。使用者は、ＣＲＴモニタに表示されたメニュー又は表示面に応じてプロセスセット番号及びプロセスチャンバ番号を、ライトペンを用いてプロセス選択サブルーチン７３に入力する。プロセスセットは、特定のプロセスを実行するのに必要なプロセスパラメータの所定の組合せであり、予め決められたセット番号で識別される。プロセス選択サブルーチン７３は、（ｉ）所望のプロセスチャンバ、（ｉｉ）所望のプロセスを実行するようにプロセスチャンバを操作するのに必要な所望のプロセスパラメータのセットとを識別する。特定のプロセスを行うためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガスの組成及び流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベル並びにＲＦ周波の低周波数等のプラズマ条件、冷却ガス圧及びチャンバ壁温度等のプロセス条件と関係している。プロセス条件は使用者にレシピの形で提供されており、そのプロセスレシピによって特定されたパラメータは、ライトペン／ＣＲＴモニタインターフェースを用いて入力される。
【００３３】
プロセスをモニタする信号は、装置コントローラのアナログ入力ボード及びデジタル入力ボードによって提供され、プロセスを制御する信号は、ＣＶＤ装置１０のアナログ出力ボード及びデジタル出力ボードに出力される。
【００３４】
プロセスシーケンササブルーチン７５は、識別されたプロセスチャンバ及びプロセスパラメータのセットをプロセス選択サブルーチン７３から読み込むためと、多様なプロセスチャンバの制御操作のためとのプログラムコードを含んでいる。多数の使用者がプロセス組合せ番号及びプロセスチャンバ番号を入力することができ、或いは一人の使用者が多数のプロセス組合せ番号及びプロセスチャンバ番号を入力することができ、シーケンササブルーチン７５によって、選択されたプロセスが所望の順序にスケジュールされるように操作される。好ましくは、シーケンササブルーチン７５は以下のプロセスを行うプログラムコードを含んでいる。即ち、(ｉ)プロセスチャンバの作動状況をモニタしてチャンバが使用されているか否かを決定するプロセス、(ｉｉ)何のプロセスが使用されているチャンバ内で行われているかを決定するプロセス、(iii)実行されるプロセスの型及びプロセスチャンバのアベイラビリティ(availability)をベースにして所望のプロセスを実行するプロセス。プロセスチャンバが使用可能かをモニタする従来の方法はポーリング等であった。シーケンササブルーチン７５は、どのプロセスが実行されるかをスケジュールするときに、どのプロセスを優先させるかといったスケジュールを決定するために、選択したプロセスに対する、所望のプロセス状況と対比した使用プロセスチャンバの現状況若しくは使用者が入力した各々の特定のリクエストの「年代(age)」、又は装置プログラマが含めることを望む他の関連あるファクタを考慮するように設計されることができる。
【００３５】
シーケンササブルーチン７５によって、どのプロセスチャンバ及びプロセスセットの組合せが次に実行されるかが決定されると、シーケンササブルーチン７５は、特定のプロセスセットパラメータをチャンバ管理サブルーチン７７ａ〜ｃに渡してプロセスセットが実行される。チャンバ管理サブルーチン７７ａ〜ｃは、複数の処理タスクを、シーケンササブルーチン７５によって決定されたプロセスセットに従ってプロセスチャンバ１５内で制御するものである。例えば、チャンバ管理サブルーチン７７ａはプロセスチャンバ１５内のスパッタ及びＣＶＤプロセスの操作を制御するプログラムコードを含んでいる。チャンバ管理サブルーチン７７は、また多様なチャンバ構成要素サブルーチンを実行を制御し、それらのサブルーチンは、選択されたプロセスセットを実行するのに必要なチャンバ構成要素の操作を制御する。チャンバ構成要素サブルーチンの例としては、基板位置決めサブルーチン８０、プロセスガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルーチン８５、ヒータ制御サブルーチン８７及びプラズマ制御サブルーチン９０がある。当業者は、チャンバ１５内でどのようなプロセスの実行が望まれるかによって、他のチャンバ制御サブルーチンが含まれ得ることを容易に認識するであろう。操作中に、チャンバ管理サブルーチン７７ａは、実行される特定のプロセスセットに従って、プロセス構成要素サブルーチンを選択的にスケジュールするか又は呼び出す。チャンバ管理サブルーチン７７ａは、シーケンササブルーチン７５がどのプロセスチャンバ１５及びプロセスセットが次に実行されるかをスケジュールしたのと同様にプロセス構成要素サブルーチンをスケジュールする。通常、チャンバ管理サブルーチン７７ａは、個々の構成要素をモニタするプロセスと、実行されるプロセスセットのプロセスパラメータをベースにしてどの構成要素に操作が必要かを決定するプロセスと、モニタプロセス及び決定プロセスに応答してチャンバ構成要素サブルーチンを実行するプロセスとを含んでいる。
【００３６】
特定のチャンバ構成要素サブルーチンを図６を参照して説明する。基板位置決めサブルーチン８０はチャンバ構成要素を制御するプログラムコードを含んでおり、そのプログラムコードは基板をサセプタ１２上にロードするためと、基板と基板をチャンバ１５内で望ましい高さに持ち上げてガス分散マニホールド１１との間の間隔を制御するため（これは任意事項である）に用いられるものである。基板がプロセスチャンバ１５内にロードされると、サセプタ１２は基板を受けるように下げられ、その後サセプタ１２はチャンバ内で所望の高さに持ち上げられ、ＣＶＤプロセス中にガス分散マニホールドから第１の距離又は間隔で基板は維持される。操作中、チャンバ管理サブルーチン７７ａから転送されたサポート高さに関するプロセスセットパラメータに応じて、基板位置決めサブルーチン８０はサセプタの移動を制御する。
【００３７】
プロセスガス制御サブルーチン８３は、プロセスガス組成及び流量を制御するプログラムコードを有する。プロセスガス制御サブルーチン８３は、安全遮断バルブの開閉位置を制御し、また所望のガス流量を得るために質量流量コントローラの流量をランプ増減（ramps up/doun）する。プロセスガス制御サブルーチン８３は、全てのチャンバ構成要素サブルーチンと同様にチャンバ管理サブルーチン７７ａによって呼び出され、チャンバ管理サブルーチンから所望のガス流量に関するプロセスパラメータを受け取る。基本的に、プロセスガス流量制御サブルーチン８３は、ガス供給ラインを開けて、繰り返して(ｉ)必要な質量流量コントローラを読取ること、(ｉｉ)読取り値を、チャンバ管理サブルーチン７７ａから受け取った所望のガス流量と比較すること、(iii)必要に応じてガス供給ラインの流量調整することの操作を行う。更に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、ガス流量を危険流量に対してモニタするプロセスと、危険な状態が検出されたら安全遮断バルブを動作させるプロセスとを含んでいる。
【００３８】
プロセスの中には、反応プロセスガスがチャンバ内に導入される前にチャンバ内の圧力を安定させるために、ヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスがチャンバ１５に流入されるものもある。プロセスガス制御サブルーチン８３は、これらのプロセスに対しては不活性ガスをチャンバ内の圧力を安定するために必要な時間チャンバ１５に流入するプロセスを含むようにプログラムされ、そして上述のプロセスは実行される。更に、プロセスガスが、例えばテトラエチルオルソシラン（ＴＥＯＳ）といった液体前駆物質から気化される場合、プロセスガス制御サブルーチン８３は、ヘリウム等の送出ガスをバブラ(bubbler)アセンブリ内の液体前駆物質に通して泡立てるプロセス又はヘリウム等のキャリヤガスを液体噴射装置に導入するプロセスを含むように書込まれる。このタイプのプロセスにバブラが使用されると、プロセスガス制御サブルーチン８３は送出ガスの流れ、バブラ内の圧力及びバブラ温度を、所望のプロセスガス流量を得るように調整する。上述したように、所望のプロセスガス流量はプロセスパラメータとしてプロセスガス制御サブルーチン８３に転送される。更に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、所望のプロセスガス流量を得るために必要な送出ガス流量、バブラ圧及びバブラ温度を、所定のガス流量に対する必要な値を含んでいる記憶された表にアクセスすることによって得るためのプロセスを含んでいる。一旦必要な値が得られると、それに応じて送出ガス流量、バブラ圧及びバブラ温度がモニタされ、必要な値と比較され、調整される。
【００３９】
圧力制御サブルーチン８５は、チャンバの排気装置のスロットルバルブの開口部の大きさを調整することによって、チャンバ１５内の圧力を制御するためのプログラムコードを含んでいる。スロットルバルブの開口部の大きさは、全プロセスガス流、プロセスチャンバの大きさ及び排気装置のポンピングの設定圧力に対応して、チャンバ圧を所望のレベルに制御するように設定されている。圧力制御サブルーチン８５が呼び出されると、所望の又は目標の圧力レベルが、チャンバ管理サブルーチン７７ａからパラメータとして受入れられる。圧力制御サブルーチン８５は、チャンバに連結された１以上の従来圧力計を読むことによってチャンバ１５内の圧力を測定し、測定値を目標圧力と比較し、ＰＩＤ（比例、積分及び微分）値を目標圧力に対応させて記憶圧力表から得て、スロットルバルブを圧力表から得られたＰＩＤ値に従って調整するように作動する。また、圧力制御サブルーチン８５は、開口部がチャンバ１５を所望の圧力に調整する特定の大きさになるようにスロットルバルブを開閉するように書込まれることもできる。
【００４０】
ヒータ制御サブルーチン８７は、基板２０を加熱するのに用いられる加熱ユニットへの電流を制御するプログラムコードを含んでいる。加熱制御サブルーチン８７はまたチャンバ管理サブルーチン７７ａによって呼び出され、目標値又は設定値の温度パラメータを受信する。ヒータ制御サブルーチン８７は、サセプタ１２に配置されている熱電対の電圧出力を測定することによって温度を測定し、測定温度を設定温度と比較し、加熱ユニットに加えられる電流を増減し、設定温度を得る。温度は、記憶換算表の対応する温度を測定電圧から調べることにより、又は４次の多項式(a fourth order polynominal)を用いて温度を計算することによって得られる。埋込型ループ状体がサセプタ１２を加熱するのに用いられる場合、ヒータ制御サブルーチン８７は、ループ状体に加えられる電流のランプ増減を漸次制御する。漸次的なランプ増減は、ランプの寿命と信頼性の増加する。加えて、プロセス安全コンプライアンスを検出するように組込みフェールセーフモードを含めることができ、プロセスチャンバ１５が適当に準備されていない場合、加熱ユニットの操作を停止することができる。
【００４１】
プラズマ制御サブルーチン９０は、チャンバ１５内のプロセス電極に印加されるＲＦ電力レベルの低周波数及び高周波数をセットするためと、低周波数を使用される周波数にセットするためのプログラムコードを含んでいる。前に説明したチャンバ構成要素サブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０はチャンバ管理サブルーチン７７ａによって呼び出される。
【００４２】
上述のリアクタの記載は、主に説明するためのものであり、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ装置、誘導結合式ＲＦ高密度プラズマ装置等の他のプラズマＣＶＤ装置が用いられ得る。加えて、上述の装置の変形、例えばサセプタの設計、ヒータの設計、ＲＦ電力周波数、ＲＦ電力の接続位置及び他の部分の変更等を行うことも可能である。例えば、ウェーハは石英ランプによって支持されて加熱されることも可能である。本発明の膜及び同様のものを形成する方法は、特定の装置及び特定のプラズマ促進方法に限定されない。更に、本発明を使用する際に窒化ケイ素及びオキシ窒化ケイ素膜の堆積速度も制御することができる。
【００４３】
ＩＩＩ．有利な光学的性質を有するエッチング停止層の堆積
上述の代表的ＣＶＤ装置等の基板処理装置を使用して、本発明に従ってエッチング停止層を堆積することができる。これにより、上にある層のパターン化の最中に、下にある層を保護することができるエッチング停止層（ＥＳＬ）が得られる。更に、本発明の方法に従って形成されたＥＳＬは、有利な光学的性質をも有しており、ＥＳＬの下にある層のパターン化におけるＤＡＲＣとして使用するのに適している。従って、この層をここではＤＡＲＣ／ＥＳＬと呼ぶ。
【００４４】
図７は、本発明の一実施形態に従ってＤＡＲＣ／ＥＳＬを堆積するときに実行するステップを示すフローチャートである。このフローチャートを、図１に示す代表的ＰＥＣＶＤ装置と関連して説明する。このプロセスでは、処理チャンバ１５内に配置された基板の上面にＤＡＲＣ／ＥＳＬが堆積される。ステップ２１０において、ＤＡＲＣ／ＥＳＬを堆積するために使用するプロセスガスが、マニホールド１１を介して、処理チャンバ１５に導入される。これらのプロセスガスは、シラン及び酸化窒素を含むことが望ましい。シランは、約５sccm〜３００sccmの速度で、処理チャンバ１５内に導入されるであろう。酸化窒素は、約５sccm〜３００sccmの速度で、処理チャンバ１５内に導入されるであろう。シラン対酸化窒素の比は、約０．５：１から３：１の間で変えることができるが、約１：１が望ましい。ヘリウムは、約５sccm〜５０００sccmの速度で、処理チャンバ１５内に導入されるであろう。
【００４５】
所望の屈折率、吸収率、及び厚さの値、並びに使用するプロセス状況によっては、アンモニア又はその他の窒素含有化合物をも処理チャンバ１５内に導入することができる。より幅広い範囲の屈折率、吸収率、及び厚さを所望する場合には、０〜３００sccmの速度でアンモニアが処理チャンバに導入されるであろう。これらの幅広い範囲は、任意選択的に、前述の限度内でヘリウムの流量を増加することによって達成することができる。これらの範囲内で、シランを導入するための好適な範囲は１５〜１６０sccmであり、酸化窒素の好適な範囲は１５〜１６０sccmであり、アンモニアに好適な範囲は０〜３００sccmであり、ヘリウムの好適な範囲は５００〜４０００sccmである。これらのガスの最適流量は、シランが４０〜１２０sccm、酸化窒素が３０〜１２０sccm、ヘリウムが１５００〜２５００sccm、アンモニアが０〜１５０sccmである。
【００４６】
次に、ステップ２２０で、チャンバ内の環境パラメータが適切なレベルに設定される。プロセスガスが導入されるときの処理チャンバ１５内の圧力は、約１．０torr〜７．０torrに維持される。基板温度は、約２００℃〜４００℃に維持される。ペデスタル１２と面板１３ａとの間の間隔は、２００〜６００milに設定される。約１９０ｎｍ〜９００ｎｍの露光波長に対し、これらの処理パラメータが使用されて、様々な屈折率、吸収率、及び厚さを持つＤＡＲＣ／ＥＳＬが堆積され得る。これらの範囲内における面板間隔の好適な範囲は、約４００mil〜６００milである。基板温度及びチャンバ内圧力の好適な範囲はそれぞれ、３００〜４００℃及び４．５〜６．０torrである。
【００４７】
ステップ２３０で、処理チャンバ１５にはＲＦ電源４４からＲＦエネルギが供給され、もってプロセスガスから基板に隣接した被制御プラズマが形成され、ＤＡＲＣが堆積される。ＲＦ電源４４から、約５０Ｗ〜５００ＷのＲＦ電力が、マニホールド１１に（従って面板１３ａにも）供給され得る。ステップ２４０のＤＡＲＣの堆積中、上述の条件が維持される。
【００４８】
本明細書で説明しているプロセスパラメータ及びガス導入速度は、８インチの基板処理用に装備された、アプライド  マテリアルズ  インコーポレイテッド製の抵抗加熱式センチュラＤｘＺチャンバの代表的値である。上述のプロセスは、本発明の方法を限定することを意図するものではない。他のチャンバのサイズや他のメーカ製のチャンバは異なる値を取ることができる。前述の通り、他の反応ガス（例えばＴＥＯＳ）やパラメータ（例えば異なる流量、チャンバ内圧力、又は基板温度）を使用して、本明細書で説明している種類の誘電体／ＤＡＲＣ構造を堆積することができる。
【００４９】
本発明の方法に従って製造されたＤＡＲＣ／ＥＳＬには、幾つかの利点がある。第１に、このようなＤＡＲＣ／ＥＳＬは、前述の通り、リソグラフィックプロセスの精度を向上することができる。更に、ＡＲＣ（例えば一部のプロセスで使用される有機ＡＲＣ）とは異なり、本発明によるＤＡＲＣ／ＥＳＬは、上にあるエッチング対象の層に対してエッチング選択比の低い、下にある層を保護するエッチング停止層として機能する。例えば、ＤＡＲＣ／ＥＳＬは、酸化ケイ素などの誘電体をパターン化するためのエッチング剤として燐酸（Ｈ3ＰＯ4）を使用する場合、好ましくは約５：１のエッチング選択比を示すであろう。これは、薄膜の誘電体エッチング選択比として知られ、ＤＡＲＣ／ＥＳＬは、下にある同様の組成の誘電体層を実質的に保護するのに役立ち得るであろう。例えば、このような層は、前述のダマシーンプロセスで使用することができる。
【００５０】
ＩＶ．ＤＡＲＣ／ＥＳＬを使用する典型的構造
図８は、ダマシーンプロセスで実行されるステップを示しており、図９〜図１３に示す、製造プロセスの様々なポイントで形成された構造の縦断面図に関連して説明する。前述の通り、ダマシーン技術は平坦化ステップを使用して、パターン化された誘電体層の上のブランケットに加えられた過剰金属を除去し、誘電体のエッチングされた部分にだけに金属を残す。ダマシーンプロセスを使用して、様々な構造を形成することができる。例えば、バイアとして知られる金属相互接続層間を接続する金属間誘電体（ＩＭＤ）層の場合のように、金属相互接続層を形成することができる。このような構造は、こうして製造されたデバイスの密度、性能、及び信頼性を高める。ダマシーンプロセスはまた、その他の不適切であった金属組成の使用をも可能にする。更に、結果的に得られる表面は、従来の方法によって形成される表面より平坦である。
【００５１】
この例では、第１誘電体層４００の上にダマシーン構造が形成される。ステップ３００で第１誘電体層４００が堆積される。次に、ステップ３１０で、前述のＰＥＣＶＤプロセス等の適切な堆積方法が用いられて、第１誘電体層４００の上にＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０が堆積される。これらの層は、図９に示す構造に見ることができる。
【００５２】
任意選択的に、パターン化精度向上のために、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０を反射防止膜として作用させながら、第１誘電体層４００をパターン化することができる。最初に、ステップ３２０で、フォトレジスト層が塗布され、マスクを用いてパターン化され、これによりパターン化フォトレジスト層（図示せず）が形成される。エッチング作業によって、パターンがＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０に転写される（ステップ３３０）。このエッチング作業では、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ材料（例えば窒化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素）をエッチングするのに特に適したエッチング剤が使用される。ステップ３４０で、エッチング作業によって、第１誘電体層４００のパターン化も実行される。次にフォトレジスト層が除去される。代替的に、第１誘電体層４００をパターン化する前にフォトレジスト層が除去され、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０がパターン化作業中にマスキング層として使用されることもできる。しかし、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０をマスクとして使用する場合、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０は、そうでない場合に必要とされる厚さ以上の厚さに堆積しなければならないようである。
【００５３】
後の処理ステップにおけるエッチング停止層としての用途以外に、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０は、フォトレジスト層のパターン化の精度向上も提供する。フォトレジスト層を露光するために使用する入射放射エネルギの反射及び屈折を減少することにより、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０によって、フォトレジスト材の意図しない露光が減少される。ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０はこうして、反射防止膜及びエッチング停止層の両方として作用することができる。
【００５４】
ダマシーンプロセス自体は、実際、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０の堆積により開始される。ダマシーンプロセスの次のステップは、第２誘電体層４２０が堆積されるステップ３５０で発生される。第１誘電体層４１０の任意選択的パターン化が完了され（ステップ３３０及び３４０）、フォトレジスト層が除去された後の第１誘電体層４１０、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０、及び第２誘電体層４２０を、図９に示す。図９には、簡素化のために、第１誘電体層４００の任意選択的パターン化プロセスの効果は示さず、従って単にこれらの層が最初に堆積した状態を示す。
【００５５】
誘電体層４２０の堆積の後、ステップ３６０で、フォトレジスト層の塗布及びパターン化（マスクパターンを使用して）を行い、パターン化フォトレジスト材料（図示せず）を形成する。このフォトレジスト層にエッチング形成されるパターンは、次に、エッチング作業によって第２誘電体層４２０に転写される（ステップ３７０）。この作業の結果を図１０に示す。ここでギャップ４３０、４４０は、第２誘電体層４２０にエッチング形成されたパターンを例示している。
【００５６】
このエッチング作業は、使用する誘電体材料（例えば酸化ケイ素）だけをエッチングし、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０には実質的に影響を与えずにそのまま残すのに特に適したエッチング剤を使用する。従ってＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０は、第１層４００をこのようなエッチング剤から保護するのに役立つ。第１誘電体層４００は、第２誘電体層４２０と同様にこれらのエッチング剤におそらく敏感であるので、この保護は重要である。これを図１０に示す。この図はＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０があまり影響されていない状態を示している。実際の実施では、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０は、第１誘電体層４００に実質的保護（その完全な保護とは対照的に）のみを提供する必要があるであろう。即ち、形成される回路機構に悪影響を及ぼすことなく、第１誘電体層４００の多少のエッチングが発生するであろう。
【００５７】
任意選択的に、前のパターン化作業によって露光したＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０の部分（例えば、ギャップ４３０、４４０の底の部分）も除去することができる。このような作業は、ステップ３８０で行われる。この作業の結果を図１１に示す。ここで、エッチング作業によって、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ材料（例えば窒化ケイ素又はオキシ窒化ケイ素）がエッチングされ、第１誘電体層４００には実質的な影響を及ぼさずにそのまま残すために特に適したエッチング剤が使用される。
【００５８】
次にステップ３９０で、ブランケット金属層４５０が堆積され、第２誘電体層４２０の上面が覆われ、エッチングされたパターンが埋め込まれる。この堆積の結果を図１２に示す。これは、金属によってほぼ埋め込まれたギャップ４３０、４４０を示したものである。次にブランケット金属層４５０は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）などの技術によって平坦化される（ステップ３９５）。もって、余分な金属が除去され、ブランケット金属層４５０の上面が、図１３で明瞭なように、第２誘電体層４２０の上面と同じ高さにされる。これにより、第２誘電体層４２０（及び任意選択的にＤＡＲＣ／ＥＳＬ４１０）にエッチング形成されたパターンに対応した、金属ライン４６０、４７０によって例示される離散金属部が形成される。代替的に、平坦化を続けて、第２誘電体層４２０をも研磨することができる。
【００５９】
ここで説明したダマシーンプロセスは、その二重化学的性質によって可能になる。誘電体又はＤＡＲＣ／ＥＳＬ材料を除去するかどうかによって、化学的に異なるエッチングプロセスが使用される。例えば、誘電体材料を除去するために使用されるエッチング剤は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ材料に対しては最小限の効果しかない。同様に、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ材料を除去するのに使用するエッチング剤は、誘電体材料に対しては最小限の効果しかない。これにより、例えば、第１誘電体層４００を保護しながら、第２誘電体層４２０をエッチングすることが可能になる。
【００６０】
ＶＩ．実験結果
様々な用途で使用するＤＡＲＣ／ＥＳＬの好適な性質を決定するために行ったシミュレーションで、上記の層を含む構造を、プロリソ−シミュレータとポジ型／ネガ型レジスト光学的リソグラフィモデル−バージョン４．０５ａ（Prolitho simulator with Positive/Negative Resist Optical Lithography Model version 4.05a）を用いて、シミュレートした。プロリソ−ソフトウエアを、幾つかの異なる多層構造（積層体として知られる）の、２４８ｎｍの波長を有する遠紫外（ＵＶ）放射エネルギへの露出をシミュレートするために使用した。シミュレートした各積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬを含んでいた。他のシミュレーションパラメータとしては、２６mJの露出エネルギ及び８０秒の露出時間を含めた。シミュレートしたフォトレジストは、厚さ１０００ｎｍ（１μｍ）で１層のＡＰＥＸ  Ｅフォトレジストの性質に近いものであった。
【００６１】
シミュレートした多層構造は、図１３に示す構造に類似していた。上にある層及び下にある層の両方に、幾つかの材料を使用した。これらのシミュレーションの結果を、下の表１に概略説明する（簡素化のために、ここでは、ＤＡＲＣ／ＥＳＬを単にＤＡＲＣと呼ぶ）。
【００６２】
【表１】
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シミュレートした構造における酸化物の層を、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ、アンドープケイ酸塩ガラス即ちＵＳＧとしても知られている）で表わした。その他の様々な酸化物をこれらの層において単独で、又は組合せて使用することができるが、酸化ケイ素に基づくもの以外の酸化物は、基板の反射率を最小にするために、異なるＤＡＲＣ／ＥＳＬ特性が必要になるかもしれない。ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ、ホウ素をドープした酸化ケイ素）及びホウ燐ケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ、ホウ素と燐をドープした酸化ケイ素）の層は、物質の屈折率が非常に類似しているので、同様の厚さのＵＳＧ層と実質的に同一の光学的性質を有するものとして処理した。従って、ここで論じたシミュレーションでは、下にある酸化物層の組成におけるこれらの層間の評価は行わない。窒化物からなる層は、窒化ケイ素（ＳｉＮx）で表わした。ここでもまた、異なる窒化物を使用することができるが、基板の反射率を最小にするために、異なるＤＡＲＣ／ＥＳＬ特性が必要になるかもしれない。
【００６３】
シミュレートした最初の積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、窒化ケイ素、酸化ケイ素、ケイ化タングステン（ＷＳｉx）、及びポリシリコン層（最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。基板の反射率は、窒化物層の厚さに敏感であることが分かった。窒化物の層は厚さ１５０ｎｍが最適であり、０％に近い基板反射率が得られた。しかし、窒化物層の厚さが約３３％変化すると、基板の反射率が４０％以上にまで上昇することが、シミュレーションから予測された。窒化物層の厚さが僅か１０％変化する場合でさえも、基板の反射率は、約２０％もの大きさになると考えられる。従って、窒化物層の厚さは、このような構造を製造する場合の関心事である。この特定の適用例では、下にある層により大きい保護を設けることが望ましい（又は製造可能性の限界のために必要である）場合、より大きい厚さを使用することができた。
【００６４】
シミュレートした２番目の積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、α−ポリシリコン、酸化ケイ素、ケイ化タングステン、及びポリシリコン層（再び最上層から最下層まで順番にリスト）で構成した。基板の反射率は、α−ポリシリコン層の厚さが増加するにつれて、４０％もの高さ（０ｎｍの厚さのとき（即ちＤＡＲＣ／ＥＳＬがないとき））から低下していくことが分かった。α−ポリシリコン層の厚さが３０ｎｍ（３００オングストローム）に近づくと、基板の反射率はほぼ０％になり、それ以後はその状態を維持した（ただし、α−ポリシリコン層の厚さは、１０００オングストロームまでしかシミュレートしなかった）。これは、α−ポリシリコン層の厚さが３００オングストローム以上になると、α−ポリシリコン層の下にある層が、この分析では無視できることを示すものであった。この型の積層体の適用例は、二重の酸化物／窒化物構造を含む。この適用例では、下にある層をより保護することが望ましい（又は製造可能性の限界のために必要である）場合に、より厚くすることができる
シミュレートした３番目の積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、酸化ケイ素、ケイ化タングステン、及びポリシリコン層（再び最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。基板の反射率は、酸化物層の厚さと共に定期的に変化することが分かった。この積層体は１００ｎｍ〜３００ｎｍの酸化物の厚さについてしかシミュレートしなかったが、８０ｎｍから始めてほぼ１２０ｎｍ追加されるたびに（即ち、８０ｎｍ、２００ｎｍ、３２０ｎｍ・・・のとき）、最小になることが予測された。酸化物層の厚さの１０％以内の変動では、基板の反射率の増加は約１％未満であることが分かった。
【００６５】
シミュレートした４番目の積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬとアルミニウム層で構成した。アルミニウムは、フォトリソグラフィプロセスで使用される放射エネルギの波長を透過しないので、アルミニウム層の下にある層の組成は、この分析では重要ではない。表１に示すように、シミュレーションにより、ＤＡＲＣ／ＥＳＬの最適厚さは２５５オングストロームであることが分かった。この適用例では、下にある層にをより保護することが望ましい（又は製造可能性の限界のために必要である）場合、より厚くすることができる。
【００６６】
シミュレートした５番目の積層体は、第１酸化ケイ素層、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、第２酸化ケイ素層、及びポリシリコン層（再び最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。第１及び第２酸化ケイ素層の様々な厚さをシミュレートすることにより、第１酸化ケイ素層の最適厚さの値は８４００オングストロームであり、第２酸化ケイ素層は１２３５０オングストロームであることが決定された。
【００６７】
これらの厚さの値の最適化により、基板の最小限反射と高い抵抗（９．５×１０9Ω台の大きさ）が達成されるように、ＤＡＲＣ／ＥＳＬの性質を調整することができた。表１に示すように、この積層体は、１０００オングストロームの厚さと、それぞれ２．５及び０．３５のｎ値及びｋ値を有するＤＡＲＣ／ＥＳＬを使用した。
【００６８】
深いトレンチ積層体（ＤＴＳ；シミュレートした第６層）及びコンタクトエッチング積層体（ＣＥＳ；シミュレートした第７層）の最適な光学的特性を決定するためにも、プロリソ−シミュレーションを実行した。ＤＴＳ構造は、メモリセルなどの集積化デバイスの分離を向上し、もってデバイスのラッチアップの可能性を軽減するときに、しばしば使用される。シミュレートしたＤＴＳは、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、酸化ケイ素、及び窒化ケイ素層（最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。表１に示すように、シミュレーションから、５％未満の基板反射率を達成するためのＤＴＳ適用例の最適値は、ｎ＝２．１５、ｋ＝０．５となることが示唆された。
【００６９】
このＤＡＲＣ／ＥＳＬを組み込んだ積層体は、基板の反射率に明らかな影響を及ぼすことなく、酸化ケイ素層の厚さの±２００オングストロームの変化、及びＤＡＲＣ／ＥＳＬの厚さの±７５オングストロームの変化を受容する。酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の厚さは、基板の反射の３％を越える変化を経験することなく、それぞれ±１７５オングストローム及び±１００オングストローム変化させることができる。
【００７０】
シミュレートしたＣＥＳは、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、酸化ケイ素、及び窒化ケイ素層（最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。ＣＥＳ構造は、金属層とドープウエル、ガードリング、又はポリシリコン層との間のコンタクトの形成などの用途で使用される。表１にも示すように、５％未満の基板の反射率を達成するためのＣＥＳ適用例の最適な光学的値は、ｎ＝２．１５、ｋ＝０．５４となることが分かった。上記のｎとｋの値は、本発明の方法に従ってＤＡＲＣ／ＥＳＬを形成し、遠ＵＶ用（つまり、波長２４８ｎｍの放射エネルギ）に調整した場合の値である。これは酸化ケイ素層の厚さの±２５０オングストロームの変化及びＤＡＲＣ／ＥＳＬの厚さの±１００オングストロームの変化を許容する。酸化ケイ素層及び窒化ケイ素層の厚さは、再び基板の反射の３％を越える変化を経験することなく、それぞれ±２００オングストローム及び±２００オングストローム変化させることができる。
【００７１】
酸化物層の組成に関し上述の単純化の想定と共に、上述のＤＴＳ及びＣＥＳ構造のシミュレーションに関し、更に単純化する想定を行った。これらがＤＥＳ及びＣＥＳの光学的品質を明らかに変化させるとは考えられないので、ＤＴＳ（通常、５０オングストロームの厚さ）及びＣＥＳ（通常、８０オングストロームの厚さ）の窒化物層の下に通常形成される酸化物層は、実行したシミュレーションでは考慮しなかった。フォトリソグラフィで使用される種類の入射放射エネルギは、これらの積層体の場合、ＤＴＳ及びＣＥＳ構造のＤＡＲＣ／ＥＳＬの下にある酸化物層及び窒化物層に浸透するとは考えられないので、これは公正な想定であると考えられる。
【００７２】
シミュレートした８番目の積層体は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬ、窒化チタン（ＴｉＮ）層、及バイアルミニウム層（再び最上層から最下層まで順番にリストした）で構成した。これは、ケイ素を含まない窒化物層の好例であり、これを使用できる例については上述した。アルミニウムは、フォトリソグラフィプロセスで使用される放射エネルギの波長を透過しないので、アルミニウム層の下にある層の組成は、この分析には重要ではない。表１に示すように、ＤＡＲＣ／ＥＳＬの厚さが３００オングストロームの場合に、良好な結果（即ち最小基板反射率）が示された。再び、この型の適用例でも、ＤＡＲＣ／ＥＳＬは厚い方が適切である。
【００７３】
ＤＡＲＣ／ＥＳＬの光学的性質と厚さの示唆された組合せにより、ここで記載する全ての積層体で、５％未満の基板反射率を得ることができる。本発明によるＤＡＲＣ／ＥＳＬはまた、下にあるトポグラフィ及びＤＡＲＣ／ＥＳＬの厚さが変化した場合でも、基板の反射を最小にし、線幅の精度を向上する。本発明によって製造されたＤＡＲＣ／ＥＳＬの含有率が単独で基板反射率を約８％以下に抑制することが合理的な予想がなされる。これらの反射は、ＤＡＲＣ／ＥＳＬを使用しない場合には、５０％を越えることがある。
【００７４】
本発明の方法は、上記実験で記載した特定のパラメータによって限定することを意図してはいない。この技術分野における通常の熟練者は、本発明の精神から逸脱することなく、異なる処理条件及び異なる反応物質源を使用できることを理解されるであろう。本発明によるＤＡＲＣ／ＥＳＬを堆積する他の同等又は代替的方法は、当業者には明白であろう。これらの同等物及び代替物は、本発明の範囲内に含めるつもりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による化学気相堆積（ＣＶＤ）装置の一実施形態の縦断面図である。
【図２】本発明による化学気相堆積（ＣＶＤ）装置の一実施形態の縦断面図である。
【図３】図１に示すＣＶＤチャンバの一部分の拡大斜視図である。
【図４】図１に示すＣＶＤチャンバの一部分の拡大斜視図である。
【図５】マルチチャンバ装置における装置モニタ及びＣＶＤ装置１０の簡易図である。
【図６】特定の実施形態によるコンピュータプログラム７０の装置制御ソフトウエアの階層制御構造の図解的ブロック図である。
【図７】本発明の方法によるＤＡＲＣ／エッチング停止層を堆積するプロセスのフローチャートである。
【図８】本発明の方法によるＤＡＲＣ／エッチング停止層を使用するダマシーンプロセスのフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートによって説明したプロセスのある点でのダマシーン構造の簡易断面図である。
【図１０】図８のフローチャートによって説明したプロセスのある点でのダマシーン構造の簡易断面図である。
【図１１】図８のフローチャートによって説明したプロセスのある点でのダマシーン構造の簡易断面図である。
【図１２】図８のフローチャートによって説明したプロセスのある点でのダマシーン構造の簡易断面図である。
【図１３】図８のフローチャートによって説明したプロセスのある点でのダマシーン構造の簡易断面図である。
【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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