(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜を堆積する方法であって、
基板を堆積チャンバ内に配置するステップと、
混合ガスを堆積チャンバへ供給するステップであって、当該混合ガスはアルキル基及びＳｉ−Ｈ結合を有するフェニル基を有するシラン化合物を有し、及び当該フェニル基を有するシラン化合物は４００ｍｇｍ〜１０００ｍｇｍの流量で堆積チャンバへ供給されるステップと、
堆積チャンバ内で混合ガスに電界を印加して、有機ケイ酸塩層を基板上に形成するステップと
を有し、
前記フェニル基を有するシラン化合物は、フェニルエチルシラン（ＳｉＣ８Ｈ１２）と、フェニルメチルエチルシラン（ＳｉＣ９Ｈ１４）と、フェニルメトキシシラン（ＳｉＣ７ＯＨ１０）と、フェニルエトキシシラン（ＳｉＣ８ＯＨ１２）と、フェニルメチルエトキシシラン（ＳｉＣ９ＯＨ１４）と、フェニルメトキシエトキシシラン（ＳｉＣ９Ｏ２Ｈ１４）と、これらの混合物とから成る群より選択される方法。
【請求項２】
混合ガスが更に、酸化性ガスを含有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
酸化性ガスが、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と、酸素（Ｏ２）と、オゾン（Ｏ３）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、窒素（Ｎ２）と、これらの混合物とから成る群より選択される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
堆積チャンバ内で混合ガスへ印加される電界が、高周波（ＲＦ）電力である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＲＦ電力が、５０ワット〜５００ワットである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
堆積チャンバが、１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの圧力に維持される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
酸化性ガスが、１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で堆積チャンバへ供給される請求項２に記載の方法。
【請求項８】
堆積チャンバの温度が、１００℃〜４００℃に維持される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
基板上へ有機ケイ酸塩層を形成する方法であって、
基板を堆積チャンバ内へ配置するステップと、
混合ガスを堆積チャンバへ供給するステップであって、当該混合ガスはアルキル基及びＳｉ−Ｈ結合を有するフェニル基を有するシラン化合物を有し、及び当該フェニル基を有するシラン化合物は４００ｍｇｍ〜１０００ｍｇｍの流量で堆積チャンバへ供給されるステップと、
堆積チャンバ内で混合ガスに電界を印加して、有機ケイ酸塩層を基板上に形成するステップと
を有し、
前記混合ガスは、フェニルエチルシラン（ＳｉＣ８Ｈ１２）と、フェニルメチルエチルシラン（ＳｉＣ９Ｈ１４）と、フェニルメトキシシラン（ＳｉＣ７ＯＨ１０）と、フェニルエトキシシラン（ＳｉＣ８ＯＨ１２）と、フェニルメチルエトキシシラン（ＳｉＣ９ＯＨ１４）と、フェニルメトキシエトキシシラン（ＳｉＣ９Ｏ２Ｈ１４）と、これらの混合物とから成る群より選択されたフェニル基を有するシラン化合物を含む方法。
【請求項１０】
混合ガスが更に、酸化性ガスを含有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
酸化性ガスが、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と、酸素（Ｏ２）と、オゾン（Ｏ３）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、窒素（Ｎ２）と、これらの混合物とから成る群より選択される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
堆積チャンバ内で混合ガスへ印加される電界が高周波（ＲＦ）電力である請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ＲＦ電力が、５０ワット〜５００ワットある請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
堆積チャンバが、圧力１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒに維持される請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
酸化性ガスが、１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で堆積チャンバに供給される請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
堆積チャンバの温度が、１００℃〜４００℃に維持される請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
デバイスを形成する方法であって、
アルキル基及びＳｉ−Ｈ結合を有するフェニル基を有するシラン化合物を有する混合ガスに電界を印加して、有機ケイ酸塩層を基板上に形成するステップと、
有機ケイ酸塩層の少なくとも１つの区域にパターンを形成するステップと、
有機ケイ酸塩層をマスクとして使用して、有機ケイ酸塩層の少なくとも１つの区域に形成されたパターンを、基板内へ転写するステップと
を有し、
前記フェニル基を有するシラン化合物は、フェニルエチルシラン（ＳｉＣ８Ｈ１２）と、フェニルメチルエチルシラン（ＳｉＣ９Ｈ１４）と、フェニルメトキシシラン（ＳｉＣ７ＯＨ１０）と、フェニルエトキシシラン（ＳｉＣ８ＯＨ１２）と、フェニルメチルエトキシシラン（ＳｉＣ９ＯＨ１４）と、フェニルメトキシエトキシシラン（ＳｉＣ９Ｏ２Ｈ１４）と、これらの混合物とから成る群より選択される方法。
【請求項１８】
有機ケイ酸塩層を基板から除去するステップを更に有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
基板が、自身の上に形成される１つ以上の材料層を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
有機ケイ酸塩層の少なくとも１つの区域におけるパターンの形成の工程が、
エネルギー感応性レジスト材料の層を、有機ケイ酸塩層上に形成するステップと、
エネルギー感応性レジスト材料を、パターニングを有する放射に曝露して、エネルギー感応性レジスト材料の層にパターン画像を導入するステップと、
エネルギー感応性レジスト材料の層に導入されたパターンの画像を現像するステップと、
有機ケイ酸塩層の中にパターンを転写するステップと
を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
エネルギー感応性レジスト材料の層を形成する前に有機ケイ酸塩層上に中間層を形成し、そこにパターンの画像を導入し、パターンを現像するステップと、
エネルギー感応性レジスト材料の層に現像されたパターンの画像を中間層の中に転写するステップと
を更に有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該中間層が酸化物である請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
該酸化物が、二酸化ケイ素と、フルオロケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）と、酸窒化ケイ素とから成る群より選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
有機ケイ酸塩層が、フッ素ベースの化合物を用いて基板より除去される請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
フッ素基を有する化合物が、四フッ化炭素（ＣＦ４）と、フルオロメタン（ＣＦ４）と、フルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）と、フルオロブテン（Ｃ４Ｈ８）とから成る群より選択される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
有機ケイ酸塩層が、２５０ｎｍ（ナノメートル）未満の波長に対する反射防止皮膜である請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
有機ケイ酸塩層が、２５０ｎｍ未満の波長に対して、０．１〜０．７の光吸収係数を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
該光吸収係数が、有機ケイ酸塩層の厚み方向に対して０．１〜０．７で変化する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
有機ケイ酸塩層が、１．２〜１．７の屈折率を有する請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
混合ガスが、更に酸化性ガスを有する請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
酸化性ガスが、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と、酸素（Ｏ２）と、オゾン（Ｏ３）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、窒素（Ｎ２）と、これらの混合物とから成る群より選択される請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
混合ガスへ印加される電界が、高周波（ＲＦ）電力である請求項１７に記載の方法。
【請求項３３】
ＲＦ電力が、５０ワット〜５００ワットである請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
有機ケイ酸塩層が、１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒに圧力が維持される堆積チャンバ内で形成される請求項１７に記載の方法。
【請求項３５】
フェニル基を有するシラン化合物が、４００ｍｇｍ〜１０００ｍｇｍの流量で堆積チャンバに供給される請求項１７に記載の方法。
【請求項３６】
酸化性ガスが、１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で堆積チャンバに供給される請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
堆積チャンバの温度が、１００℃〜４００℃に維持される請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
ダマシン構造を製造する方法であって、
第１誘電体層を基板上に形成するステップと、
アルキル基及びＳｉ−H結合を有するフェニル基を有するシラン化合物を有する混合ガスに電界を印加することにより、有機ケイ酸塩層を第１誘電体層上に形成するステップと、
有機ケイ酸塩層をパターニングし、その中にコンタクト／バイアを形成するステップと、
第２誘電体層を、パターニングされた有機ケイ酸塩層上に形成するステップと、
第２誘電体層をパターニングし、そこに、有機ケイ酸塩層に形成された該コンタクト／バイヤの上に配置される配線を形成するステップと、
第１誘電体層をエッチングし、そこにコンタクト／バイアを形成するステップと、
該コンタクト／バイア及び該配線を導電性材料で充填するステップと
を有し、
前記フェニル基を有するシラン化合物は、フェニルエチルシラン（ＳｉＣ８Ｈ１２）と、フェニルメチルエチルシラン（ＳｉＣ９Ｈ１４）と、フェニルメトキシシラン（ＳｉＣ７ＯＨ１０）と、フェニルエトキシシラン（ＳｉＣ８ＯＨ１２）と、フェニルメチルエトキシシラン（ＳｉＣ９ＯＨ１４）と、フェニルメトキシエトキシシラン（ＳｉＣ９Ｏ２Ｈ１４）と、これらの混合物とから成る群より選択される方法。
【請求項３９】
コンタクト／バイア及び配線を充填する導電性材料が、銅と、アルミニウムと、タングステンと、これらの混合物とから成る群より選択される請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
混合ガスが更に、酸化性ガスを有する請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
酸化性ガスが、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と、酸素（Ｏ２）と、オゾン（Ｏ３）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、窒素（Ｎ２）と、これらの混合物とから成る群より選択される請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
混合ガスに印加される電界が、高周波（ＲＦ）電力である請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
ＲＦ電力が、５０ワット〜５００ワットである請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
フェニル基を有するシラン化合物が、４００ｍｇｍ〜１０００ｍｇｍの流量で堆積チャンバに供給される請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
酸化性ガスが、１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で堆積チャンバに供給される請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
堆積チャンバが、１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの圧力に維持される請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
堆積チャンバの温度が、１００℃〜４００℃に維持される請求項４４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ケイ酸塩層、集積回路製造におけるその使用、及び、有機ケイ酸塩層を形成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路は、何百万もの構成要素（例えば、トランジスタ、コンデンサ、及び抵抗器）を単一チップ上に含むことができる複雑なデバイスに進化した。チップ設計の進化は、より速い回路、より大きい回路密度を絶えず必要としている。より大きい回路密度に対する要求は、集積回路構成要素の寸法における縮小を伴なう。
【０００３】
集積回路構成要素の寸法が縮小するのに従い（例えば、サブミクロン寸法）、そのような構成要素の製造に使用される材料が、構成要素の電気的性能に貢献する。例えば、低い固有抵抗のメタル配線（例えば、銅及びアルミニウム）が、集積回路上の構成要素間の導電路を提供する。通常、メタル配線は、絶縁材料によって電気的に相互に隔離される。隣接するメタル配線間の距離及び／又は絶縁材料の厚さがサブミクロン寸法を有する場合、容量結合が、そのような配線間に生じる可能性がある。隣接するメタル配線間の容量結合は、クロストーク及び／又は抵抗と容量（ＲＣ）の遅延を引起すことがあり、それは集積回路の全般的性能を劣化させる。隣接するメタル配線間の容量結合を阻止するために、低い比誘電率（低ｋ）の絶縁材料（例えば、比誘電率約４．５未満）が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
より大きい集積回路密度に対する要求は、集積回路製造で使用されるプロセスシーケンスへの要求も強いる。例えば、従来のリソグラフィ技術を使用するプロセスシーケンスにおいて、エネルギー感応性レジストの層が、基板上の材料層の積層を覆って形成される。これらの下地材料層の多くは紫外線に対し反射性である。そのような反射は、エネルギー感応性レジスト材料内に形成されるラインやバイア等のフィーチャの寸法を歪ませる。
【０００５】
下地材料層からの反射を最小化するよう提案された１つの技術は、反射防止皮膜（ＡＲＣ）を使用する。ＡＲＣは、レジストのパターン形成に先立ち反射性材料層を覆って形成される。ＡＲＣはレジストの描画中に下地材料層からの反射を抑制し、エネルギー感応性レジストの層内に正確なパターンの複製を提供する。
【０００６】
従って、集積回路製造に好適な低い比誘電率材料に対するニーズがこの技術分野で存在する。殊に望ましいのは、ＡＲＣでもある低い比誘電率材料であろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
集積回路製造で使用する有機ケイ酸塩層を形成するための方法が提供される。１つの実施の形態では、有機ケイ酸塩層は、フェニル基を含むシラン化合物を含む混合ガスへ電界を印加することによって形成される。混合ガスは、任意に酸化性ガスを含んでもよい。
【０００８】
有機ケイ酸塩層は集積回路製造プロセスと相性がよい。１つの集積回路製造プロセスでは、有機ケイ酸塩層は、ＤＵＶリソグラフィのための反射防止皮膜（ＡＲＣ）として使用される。そのような実施の形態にとって好ましいプロセスシーケンスは、有機ケイ酸塩層を基板上に形成することを含んでいる。有機ケイ酸塩層は、約２５０ｎｍ未満の波長で、約１．２０から約１．７０の範囲の屈折率と、約０．１から約０．７の範囲の光吸収係数とを有する。有機ケイ酸塩層の屈折率（ｎ）と光吸収係数（κ）は調整可能であり、両者とも堆積温度だけでなく層形成中に使用されるガスの組成の関数として所望の範囲に変えることができる。有機ケイ酸塩層が基板上に形成された後に、エネルギー感応性レジスト材料の層がその上に形成される。パターンが約２５０ｎｍ未満の波長でエネルギー感応性レジスト内に形成される。その後、エネルギー感応性レジスト材料内に形成されたパターンは、有機ケイ酸塩層内へ転写される。有機ケイ酸塩層がパターン形成された後に、そのようなパターンは任意に有機ケイ酸塩ＡＲＣ層をハードマスクとして使用して基板内へ転写される。
【０００９】
別の集積回路製造プロセスでは、有機ケイ酸塩層はダマシン構造内へ組込まれる。そのような実施の形態のために、好ましいプロセスシーケンスは、第１誘電体層を基板上に堆積することを含む。次に、有機ケイ酸塩層が、第１誘電体層上に形成される。その後、有機ケイ酸塩層は、パターン形成されエッチングされ、その中にコンタクト／バイアを形成する。有機ケイ酸塩層がパターン形成されエッチングされた後に、第２誘電体層がそれを覆って堆積される。次に、第２誘電体層は、パターン形成されてエッチングされ、その中に配線を形成する。第２誘電体層内に形成された配線は、有機ケイ酸塩層内に形成されたコンタクト／バイアを覆って配置される。配線が形成された後に、有機ケイ酸塩層内に形成されたコンタクト／バイアは、第１誘電体層を貫き基板表面までエッチングされる。その後、配線及びコンタクト／バイアを導電性材料で充填することによってダマシン構造が完成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の教示は、添付図面に関連させて以下の詳細な説明を熟慮することによって容易に理解できる。
【００１１】
図１は、先に記載された実施の形態に従って集積回路製造を行なうために使用可能なウエハ処理装置３５の概略を示す。この装置は、通常、プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１と、ロードロックチャンバ４６と、搬送チャンバ５０と、マイクロプロセッサコントローラ５４とを、電源（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要素と共に備えている。そのようなウエハ処理装置３５の例は、米国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より入手可能なＣＥＮＴＵＲＡシステムである。
【００１２】
本発明で使用されるウエハ処理装置３５の詳細は、同一人に譲渡された、１９９３年２月１６日発行の米国特許第５，１８６，７１８号、発明の名称「段階真空式基板処理装置及び方法」で説明され、これは引用して本明細書に組込まれる。この装置３５の顕著な特徴を、以下に簡潔に説明する。
【００１３】
ウエハ処理装置３５は、搬送ロボット５１を収容する搬送チャンバ５０を含む。搬送チャンバ５０は、ロードロックチャンバ４６と一群のプロセスチャンバ３６、３８、４０、４１へ結合されている。
【００１４】
基板（図示せず）は、ウエハ処理装置３５内へロードロックチャンバ４６を介してローディングされる。その後、搬送ロボット５１が、プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１のうちの１つ以上の間で基板を移動させる。
【００１５】
プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１を用いて、種々の集積回路製造シーケンスを実行する。例えば、プロセスチャンバ３６、３８、４０、４１には、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、イオン化メタルプラズマ物理気相堆積（ＩＭＰＰＶＤ）チャンバ、化学的気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、高速熱プロセス（ＲＴＰ）チャンバ、反射防止膜（ＡＲＣ）チャンバ等が含まれるだろう。
【００１６】
図２は、ウエハ処理装置３５の化学的気相堆積（ＣＶＤ）プロセスチャンバ３６の断面略図を示す。ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、本明細書に説明する実施の形態に従って有機ケイ酸塩層を堆積するために使用されることができる。そのようなＣＶＤプロセスチャンバ３６の例は、米国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より入手可能なＤＸＺチャンバである。
【００１７】
ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、通常、電源及び真空ポンプ等の他のハードウェア構成要素と共に、ガスパネル１３０、制御ユニット１１０を備えている。ＣＶＤプロセスチャンバ３６の詳細は、１９９８年１２月１４日出願の米国特許出願第０９／２１１，９９８号、発明の名称「高温度化学的気相堆積チャンバ」に記載されている。ＣＶＤプロセスチャンバ３６の顕著な特徴を以下、簡潔に説明する。
【００１８】
ＣＶＤプロセスチャンバ３６は、一般的に、半導体ウエハ１９０等の基板を支持するために使用される支持ペデスタル１５０を格納している。このペデスタル１５０は、通常、変位機構（図示せず）を使用してチャンバ３６内を上下方向に移動できる。特定のプロセスによっては、層堆積に先立ってウエハ１９０を所望温度まで加熱することができる。例えば、ウエハ支持ペデスタル１５０は、埋込まれたヒータ要素１７０によって加熱される。ペデスタル１５０は、ＡＣ電源１０６からヒータ要素１７０へ電流を印加することによって抵抗加熱してもよい。同様に、ウエハ１９０はペデスタル１５０によって加熱される。熱電対のような温度センサ１７２もウエハ支持ペデスタル１５０内に埋込まれ、従来の様式でペデスタル１５０の温度を監視する。測定された温度は、加熱要素１７０の電源１６を制御するフィードバックループで使用され、それによりウエハ温度を特有なプロセス用途にとって好適な所望温度に維持したり、制御することができる。ペデスタル１５０はプラズマを使用して、又は放射熱（図示せず）によって任意に加熱される。
【００１９】
真空ポンプ１０２を用いて、プロセスチャンバ３６を排気するとともに、チャンバ３６内で適正なガス流量と圧力とを維持する。シャワーヘッド１２０は、それを通してプロセスガスがチャンバ３６内へ導入されるが、ウエハ支持ペデスタル１５０の上方に配置される。シャワーヘッド１２０は、プロセスシーケンスの異なるステップで使用される種々のガスを制御し供給するガスパネル１３０へ接続される。
【００２０】
シャワーヘッド１２０及びウエハ支持ペデスタル１５０は、一対の間隔を置いた電極も形成する。電界がこれらの電極間に生成されたときに、チャンバ３６内へ導入されたプロセスガスは点火されて、プラズマとなる。通常、電界は、ウエハ支持ペデスタル１５０をＲＦ電力のソース（図示せず）へ整合回路網（図示せず）を介して接続することによって生成される。代替として、ＲＦ電源及び整合回路網はシャワーヘッド１２０へ結合してもよいし、シャワーヘッド１２０及びウエハ支持ペデスタル１５０の両方へ結合してもよい。
【００２１】
プラズマ強化化学的気相堆積（ＰＥＣＶＤ）技術は、基板表面近くの反応ゾーンへ電界を印加することによって反応性ガスの励起及び／又は解離を促進し、反応性核種のプラズマを生成する。プラズマ中の核種は反応性があり、これにより生成の化学反応に必要なエネルギーを低減し、結局このＰＥＣＶＤプロセスのために要する温度を低下させる。
【００２２】
少なくとも１つの実施の形態では、有機ケイ酸塩層堆積は、フェニルメチルシラン等の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成し遂げられる。フェニル基を有するシラン化合物は、ガスパネル１３０の制御下で調節された流量のガスとしてプロセスチャンバ３６内へ導入される。
【００２３】
ガスパネル１３０を通るガス流量の適正な制御及び調節は、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）によって遂行される。シャワーヘッド１２０は、ガスパネル１３０からのプロセスガスを、プロセスチャンバ１００内へ均一に導入して分配できるようにする。
【００２４】
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、工業用環境において種々のチャンバ及びサブプロセッサを制御するために使用できるいずれの形態の汎用コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）の１つであってもよい。コンピュータは、随時書込み読出メモリ、読出専用メモリ、フロッピディスクドライブ、ハードディスク、又はいずれか他の形態のデジタル記憶装置など、局所の又は遠隔の、いずれか好適なメモリを使用してよい。種々の支援回路が、従来の様式でプロセッサを支援するためにＣＰＵへ結合できる。必要に応じてソフトウエアルーチンを、メモリ内に格納でき、あるいは、遠隔地に配置される第２ＣＰＵによって実行できる。
【００２５】
ソフトウエアルーチンは、基板がペデスタル上に配置された後に実行される。ソフトウエアルーチンは、実行される際に、汎用コンピュータをチャンバ動作を制御する特定プロセスコンピュータに変換し、それによりチャンバプロセスが遂行される。代替として、本発明のプロセスは、ハードウエアで、特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウエア実施手段として、又は、ソフトウエア又はハードウエアの組合せで遂行されることができる。
【００２６】
有機ケイ酸塩層の堆積
１つの実施の形態で、有機ケイ酸塩層は、フェニル基を有するシラン化合物を含む混合ガスへ電界を印加することによって形成される。フェニル基を有するシラン化合物は、一般的化学式ＳｉＣａＯｂＨｃを有し、ここでａの範囲は６と３０の間であり、ｂの範囲は０と３の間であり、そして、ｃの範囲は８と３０の間である。例えば、フェニルシラン（ＳｉＣ６Ｈ８）、フェニルメチルシラン（ＳｉＣ７Ｈ１０）、フェニルエチルシラン（ＳｉＣ８Ｈ１２）、フェニルメチルエチルシラン（ＳｉＣ９Ｈ１４）、フェニルメトキシシラン（ＳｉＣ７ＯＨ１０）、フェニルエトキシシラン（ＳｉＣ８ＯＨ１２）、フェニルメチルエトキシシラン（ＳｉＣ９ＯＨ１４）、フェニルメトキシエトキシシラン（ＳｉＣ９Ｏ２Ｈ１４）が、フェニル基を有するシラン化合物として使用できる。
【００２７】
混合ガスは任意に酸化性ガスを含むことができる。例えば、酸素（Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）、又は、その組合せが、酸化性ガスとして使用できる。
【００２８】
一般に、以下の堆積プロセスパラメータが、図２に示すものと類似するＣＶＤプロセスチャンバを使用して有機ケイ酸塩層を形成するために使用できる。プロセスパラメータは、約１００℃から約４００℃のウエハ温度、約１Torrから１０Torrのチャンバ圧力、約４００ｍｇｍから約１０００ｍｇｍのフェニル基を有するシラン化合物のガス流量、約１ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの酸化性ガスの流量、及び、約５０ワットから約５００ワットのＲＦ電力の範囲に及ぶ。上記プロセスパラメータは、アプライドマテリアルズ社より入手可能な堆積チャンバ内で２００ｍｍ（ミリメートル）基板上に実施される場合、約１０００Å／分から約４０００Å／分の範囲での有機ケイ酸塩層に対する堆積レートを提供する。
【００２９】
他の堆積チャンバは本発明の範囲内であり、上に記載のパラメータは、有機ケイ酸塩層を形成するために使用される特定の堆積チャンバによって変えてもよい。例えば、他の堆積チャンバ容積を大きくしたり小さくしたりすれば、アプライドマテリアルズ社より入手可能な堆積チャンバに対して記載されたものより大きい又は小さいガス流量を必要とするのであり、また３００ｍｍ基板を収容するよう構成してもよい。
【００３０】
有機ケイ酸塩のアズデポ(as depo.)層は、約３．０未満の比誘電率を有し、集積回路に絶縁材料として使用に好適なものにする。有機ケイ酸塩層の比誘電率は調整可能であり、反応温度に関して約２．０〜約３．０で変化できる。詳細には、温度が高くなれば、アズデポ層の比誘電率が減少する。
【００３１】
有機ケイ酸塩層の比誘電率は、層形成中の混合ガスの組成の関数として調整することもできる。混合ガス中の炭素（Ｃ）濃度が増大えると、堆積されたままの有機ケイ酸塩層のＣ含有量が増大し、その比誘電率を減少させる。
【００３２】
有機ケイ酸塩層は、約２５０ｎｍ未満の波長で約０．１から約０．７の範囲で調整可能な光吸収係数を持つ。光吸収係数は、反応温度の関数として調整可能である。詳細には、温度が高まると、堆積したままの層の光吸収係数が大きくなる。
【００３３】
集積回路製造プロセス
Ａ．  有機ケイ酸塩反射防止皮膜（ＡＲＣ）
図３ａ〜３ｅは、フルオロ−有機ケイ酸塩層をハードマスクとして組込む集積回路製造シーケンスの異なる段階での基板２００の断面略図を示す。一般に、基板２００は、その上で処理が遂行される何らかのワークピースを指し、基板構造２５０は、基板２００上に形成される他の材料層と一緒に基板を包括的に表わすために使用される。処理の特定の段階に従って、基板２００は、シリコン基板、又は基板上に形成された他の材料層に対応させてもよい。例えば、図３ａは、基板上常套的に形成された材料層２０２を有する基板構造２５０の断面図を示す。材料層２０２は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素）であってもよい。一般に、基板２００は、シリコン、シリサイド、メタル、又は他の材料を含んでよい。図３ａは、基板２００がその上に形成された二酸化ケイ素層を有するシリコンである１つの実施の形態を示す。
【００３４】
図３ｂは、図３ａの基板構造２５０上に形成された有機ケイ酸塩層２０４を図示する。有機ケイ酸塩層２０４は、先に記載のプロセスパラメータに従い基板構造２５０上に形成される。有機ケイ酸塩層の厚さは、処理の特定の段階に依存して変更可能である。通常、有機ケイ酸塩層は、約４００Åから約７００Åの厚さまで堆積される。
【００３５】
エネルギー感応性レジスト材料層２０８が、有機ケイ酸塩層２０４上に形成される。エネルギー感応性レジスト材料層２０８は、基板上へ約４，０００Åから約１０，０００Åの範囲内の厚さまでスピン塗布できる。大部分のエネルギー感応性レジスト材料は、約４５０ｎｍ（ナノメートル）未満の波長の紫外（ＵＶ）放射線に対して感応性である。深紫外（ＤＵＶ）レジスト材料は、約２４５ｎｍ未満の波長のＵＶ放射線に対して感応性である。
【００３６】
製造シーケンスで使用されるエネルギー感応性レジスト材料のエッチング化学薬品に依存して、中間層２０６が、エネルギー感応性レジスト材料の層２０８に先立って有機ケイ酸塩層２０４上に形成される。エネルギー感応性レジスト材料２０８及び有機ケイ酸塩層２０４が同じ化学薬品エッチャントを使用してエッチングできる場合、中間層２０６は、有機ケイ酸塩層２０４のためのマスクとして機能する。中間層２０６は、常套的に有機ケイ酸塩層２０４上に形成される。中間層２０６は、酸化物、窒化物、酸窒化ケイ素、アモルファスシリコン、又は他の好適な材料であってもよい。
【００３７】
パターンの画像は、エネルギー感応性レジスト材料２０８をＤＵＶ放射線へマスク２１０を経て暴露することによってそのようなエネルギー感応性レジスト材料層２０８へ導入される。エネルギー感応性レジスト材料層２０８へ導入されたパターンの画像は、適切な現像剤中で現像され、図３ｃに示すように、その中にパターンを形成する。
【００３８】
図３ｄを参照すると、エネルギー感応性レジスト材料２０８内に形成されたパターンは、有機ケイ酸塩層２０４の中に転写される。パターンは、エネルギー感応性レジスト材料２０８をマスクとして使用して、有機ケイ酸塩層２０４の中に転写される。パターンは、適切な化学薬品エッチャントを使用して、有機ケイ酸塩層２０４の中に転写される。例えば、フルオロメタン（ＣＦ4）、フルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）、及びフルオロブテン（Ｃ4Ｈ8）等のフルオロカーボン化合物が、有機ケイ酸塩層２０４を使用して化学的にエッチングすることができる。
【００３９】
代替として、中間層２０６がある場合、エネルギー感応性レジスト材料２０８内に形成されたパターンは、エネルギー感応性レジスト材料２０８をマスクとして使用して、最初に中間層２０６の中に転写される。その後に、パターンは、中間層２０６をマスクとして使用して、有機ケイ酸塩層２０４の中に転写される。パターンは、適切な化学薬品エッチャントを使用して、中間層２０６と有機ケイ酸塩層２０４の両方の中に転写される。
【００４０】
図３ｅは、有機ケイ酸塩層をハードマスクとして使用して、有機ケイ酸塩層２０４に形成されたパターンの二酸化ケイ素層２０２の中の転写によって集積回路製造シーケンスの完結を図示する。
【００４１】
二酸化ケイ素層２０２がパターニングされた後に、有機ケイ酸塩層２０４は、任意に好適な化学薬品エッチャントでエッチングすることによって基板２００から取り除くことができる。
Ｂ．  有機ケイ酸塩層を組込むダマシン構造
図４ａ〜４ｄは、有機ケイ酸塩層を組込むダマシン構造製造シーケンスの異なる段階での基板３００の断面略図を示す。ダマシン構造は、通常、集積回路上にメタル配線を形成するために使用される。処理の特定の段階に従って、基板３００は、シリコン基板、又は、基板３００上に形成された他の材料層に対応させてもよい。例えば、図４ａは、その上に形成された第１誘電体層３０２を有する基板３００の断面図を示す。第１誘電体層３０２は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素、フルオロケイ酸塩ガラス）であってもよい。一般に、基板３００は、シリコン、シリサイド、メタル、又は他の材料の層を含んでよい。
【００４２】
図４ａは、基板３００が、上に形成されたフルオロケイ酸塩ガラス層を有するシリコンである１つの実施の形態を示す。第１誘電体層３０２の厚さは、製造される構造の大きさにもよるが、約５，０００Å〜約１０，０００Åである。
【００４３】
有機ケイ酸塩層３０４は、第１誘電体層３０２上に形成される。有機ケイ酸塩層３０４は、先に記載のプロセスパラメータに従い第１誘電体層３０２上に形成される。有機ケイ酸塩層３０４は、約３．０未満の比誘電率を有し、それによりダマシン構造に形成されることになるメタル配線間の容量結合を阻止、つまり最小化する。有機ケイ酸塩層に対する比誘電率は調整可能であり、層形成中の反応温度だけでなく混合ガスの組成の関数として所望範囲で変えることができる。
【００４４】
有機ケイ酸塩層３０４の厚さは、処理の特定段階に依存して変更可能である。通常、有機ケイ酸塩層３０４の厚さは約２００Åから約１０００Åである。
【００４５】
図４ｂを参照すると、有機ケイ酸塩層３０４は、パターニングされてエッチングされ、コンタクト／バイア開口部３０６を形成し、コンタクト／バイアが形成されることになる領域で第１誘電体層３０２を露出させる。有機ケイ酸塩層３０４は、従来のリソグラフィを使用してパターニングされ、フルオロメタン（ＣＦ4）、フルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）、及びフルオロブテン（Ｃ4Ｈ8）等のフルオロカーボン化合物を使用してエッチングされる。
【００４６】
有機ケイ酸塩層３０４がパターニングされた後で、第２誘電体層３０８が有機ケイ酸塩層３０４を覆って堆積される。第２誘電体層３０８は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素、フルオロケイ酸塩ガラス）であってもよい。第２誘電体層３０８の厚さは、約５，０００Å〜約１０，０００Åである。
【００４７】
第２誘電体層３０８は、次に、図４ｃに図示するように、好ましくは従来のリソグラフィプロセスを使用してパターニングされ、配線の線３１０を形成する。第２誘電体層３０８内に形成された配線３１０は、有機ケイ酸塩層３０４内のコンタクト／バイア開口部３０６を覆って配置される。その後に、配線３１０及びコンタクト／バイア３０６の両方が、反応性イオンエッチング又は他の異方性エッチング技術を使用してエッチングされる。
【００４８】
図４ｄを参照すると、配線３１０及びコンタクト／バイア３０６は、アルミニウム、銅、タングステン、又は、その組合せ等の導電性材料３１４で充填される。通常は、低い固有抵抗（固有抵抗が約１．７μΩ−ｃｍ）のゆえに、銅を使用して、配線３１０及びコンタクト／バイア３０６を充填する。導電性材料３１４は、化学的気相堆積、物理気相堆積、電気メッキ、又は、その組合せを使用して堆積され、ダマシン構造を形成する。好ましくは、タンタル、窒化タンタル、又は他の好適なバリア材料のようなバリア層３１６が、最初に、配線３１０及びコンタクト／バイア３０６の側壁上に従形して堆積され、周囲の誘電体層３０２、３０８だけでなく有機ケイ酸塩層３０４内へのメタルの泳動を阻止する。
【００４９】
本発明の教示を組込む幾つかの好ましい実施の形態を示して、詳細に説明したが、この技術に精通した者は、これらの教示を依然として組込む多くの他の変更された実施の形態を容易に考案することができよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書に説明した実施の形態の実施のために使用できる装置の略図である。
【図２】化学的気相堆積（ＣＶＤ）チャンバの断面略図である。
【図３】ａ〜ｅは、有機ケイ酸塩層を反射防止皮膜（ＡＲＣ）として組込む集積回路製造の異なる段階での基板の断面略図である。
【図４】ａ〜ｄは、有機ケイ酸塩層をダマシン構造内に組込む集積回路製造の異なる段階でのそのような構造の断面略図を描である。
【符号の説明】
１６，１０６…電源、３５…ウエハ処理装置、３６，１００…プロセスチャンバ、４６…ロードロックチャンバ、５０…搬送チャンバ、５１…搬送ロボット、５４…マイクロプロセッサコントローラ、１０２…真空ポンプ、１１０…制御ユニット、１２０…シャワーヘッド、１３０…ガスパネル、１５０…支持ペデスタル、１７０…ヒータ要素、１７２…温度センサ、１９０…ウエハ、２００，３００…基板、２０２，３０４…材料層、２０６…中間層、２０８…エネルギー感応性レジスト材料、２１０…マスク、２５０…基板構造、３０２，３０８…誘電体層、３０６…バイア、３１０…配線、３１４…導電性材料、３１６…バリア層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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