JP2004207731A - 電子デバイスの製造 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子デバイスの製造
【解決手段】
フォトレジストや反射防止コーティングなどの架橋ポリマー層を除去するために使用される強力な化学物質に対して影響されやすい材料の１つ以上の層を含む電子デバイスを製造する方法が提供される。架橋ポリマー層は、基体と架橋ポリマー層との間にある除去自在層を使用することによって、エッチング後に容易に除去することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、電子デバイスの製造の分野に関する。特に、本発明は、低誘電率材料または強誘電性ポリマーを含む電子デバイスの分野に関する。
電子デバイスが小型化されていくにつれて、エレクトロニクス産業では、たとえば集積回路、回路基板、マルチチップモジュール、チップテストデバイスなどの電子部品において、たとえばクロストークまたは容量結合などの電気性能を低下させることなく回路密度を増加させることと、さらに、これらの部品の信号伝搬速度を増加させることとが常に望まれている。これらの目的を実現するための方法の１つは、部品中に使用される中間層、または金属管化合物の絶縁材料の誘電率を低下させることである。
中間層絶縁材料の誘電率を低下させる方法の１つは、絶縁材料としてある有機材料を使用することである。別の方法は、絶縁膜内部、特に無機誘電材料内部に非常に小さく均一に分散した細孔または空隙を混入させることである。このような多孔質誘電材料は、細孔が存在しない同じ誘電材料と比較すると、低下した誘電率を有し、おそらくは実質的に低下した誘電率を有する。
種々の有機および無機の誘電材料が、電子デバイス、特に集積回路の製造の技術分野で公知である。好適な有機誘電材料としては、ポリイミド、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレン、ポリシアヌレート、ポリベンズアゾール、ベンゾシクロブテンなどの熱硬化性樹脂が挙げられる。好適な無機誘電材料としては、特に、二酸化ケイ素、および有機ポリシリカが挙げられる。
一般に、多孔質誘電材料は、最初に除去可能なポロゲンを誘電材料混入し、除去可能なポロゲンを含有する誘電材料を基体上に配置し、誘電材料を硬化させ、続いてポリマーを除去して多孔質誘電材料を形成することによって作製される。たとえば、米国特許第６，２７１，２７３号（ユー（Ｙｏｕ）ら）には、多孔質有機ポリシリカ誘電材料を含む集積回路デバイスの製造方法が開示されている。米国特許第６，４２０，４４１号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）には、多孔質で有機または無機の誘電材料を含む集積回路の製造方法が開示されている。
次に、通常は、多孔質誘電材料またはその他の低誘電率（「低ｋ」）誘電材料へのパターンのエッチングが、フォトレジストと任意に反射防止コーティングとを低ｋ誘電材料に適用し、レジストに画像形成し、続いて反応性イオンエッチング（「ＲＩＥ」）などのエッチングを行うことによって実施される。このようなパターン形成の後、フォトレジストおよび任意の反射防止コーティングが除去される。このような方法で使用されるフォトレジストおよび任意の反射防止コーティングは、通常は架橋ポリマーコーティングである。
米国特許第６，２７１，２７３号明細書 米国特許第６，４２０，４４１号明細書
ＲＩＥなどを使用してエッチングを行うと、このような架橋ポリマーコーティングの除去が困難となる。これらのポストエッチポリマーコーティングの除去が困難であることの理由の１つは、フォトレジストおよび反射防止コーティングの露出部分の上、ならびに誘電材料にエッチングされた構造の側壁の上に有機金属種が形成されることである。フッ素含有剥離剤などの非常に強力なポリマー剥離剤が、通常、このようなポストエッチフォトレジストおよび反射防止コーティングポリマーを完全に除去するために使用する必要がある。このような剥離剤には問題が生じうる。たとえば、このような剥離剤は、脆弱な低ｋ誘電材料または強誘電性ポリマー層を損傷することがある。フッ化物イオンなどの剥離剤は、このような低ｋ誘電材料または強誘電性ポリマー層に吸収され、後の時点、たとえば後の処理ステップ中また集積回路の使用中にさえもこのような層から滲出することがあり、これはデバイスの短絡やその他の問題を引き起こしうる。このようなポストエッチポリマーコーティングを除去するためのより穏やかな方法が、このような問題を防止するために必要である。
反射防止コーティングおよびフォトレジストなどのポストエッチ有機ポリマーコーティングは、本発明の方法により容易に除去することができ、低ｋ誘電材料および強誘電性ポリマーなどの影響されやすい層に悪影響を与えることはない。本発明は、集積回路デバイスの製造方法であって、ａ）１つ以上のリフトオフ層を基体上に配置するステップと、ｂ）ポリマーコーティングの１つ以上の層を前記リフトオフ層上に配置するステップと、ｃ）前記基体にパターン形成するステップと、ｄ）前記コーティングおよびリフトオフ層を除去するステップとを含み、前記基体は、強誘電性ポリマー、誘電材料、またはその両方の１つ以上の層を含み、前記誘電材料は誘電率≦３を有し、前記リフトオフ層は有機ポリマー材料である製造方法を提供する。通常、ポリマーコーティングは架橋ポリマーである。パターン形成ステップは、通常、反応性イオンエッチングステップを含む。
また本発明は、強誘電性ポリマー、誘電率≦３を有する誘電材料、またはその両方の１つ以上の層と、１つ以上のリフトオフ層と、前記リフト層上のポリマーコーティングの１つ以上の層とを含む集積回路デバイスであって、前記リフトオフ層が有機ポリマー材料である集積回路デバイスも提供する。
本明細書全体にわたって使用されるが、文脈上明らかに異なる意味を示す場合をのぞけば、以下の略語は以下の意味を有する。℃＝摂氏温度、ｎｍ＝ナノメートル、ｇ＝グラム、％ｗｔ＝重量％、Ｌ＝リットル、μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル、Å＝オングストローム、ｒｐｍ＝１分間当たりの回転数。
用語「（メタ）アクリル酸」はアクリル酸とメタクリル酸の両方を含み、用語「（メタ）アクリレート」はアクリレートとメタクリレートの両方を含む。同様に、用語「（メタ）アクリルアミド」はアクリルアミドとメタクリルアミドの両方を意味する。用語「アルキル」は、直鎖、分岐、および環状のアルキル基を意味する。「架橋剤」および「架橋物質」は、本明細書全体で交換可能に使用される。「ポリマー」は、ポリマーとオリゴマーとを意味し、またホモポリマーとコポリマーとを含む。用語「オリゴマー」および「オリゴマー性」は、ダイマー、トリマー、テトラマーなどを意味する。「モノマー」は、重合可能なあらゆるエチレン系またはアセチレン系不飽和化合物、あるいは縮合によって重合可能な他の化合物を意味する。このようなモノマーは、１つ以上の二重結合または三重結合、あるいは縮合によって重合可能な基を含みうる。本明細書全体で使用されるが、「フィーチャー」は基体上の形状を意味する。「アパーチャー」は、バイアやトレンチなどのくぼんだフィーチャーを意味する。
他に明記しない限り、すべての量は重量％であり、すべての比率は重量基準である。すべての数値範囲は、両端の値を含み、このような数値範囲の合計が最大１００％に制限されることが明らかである場合を除いて、あらゆる順序で結合可能である。
フォトレジストや反射防止コーティングなどのポリマーコーティングは、集積回路、微小電気機械（「ＭＥＭＳ」）デバイス、オプトエレクトロニクスデバイス、半導体実装などの電子デバイスの製造において広範囲に使用されている。通常、このようなポリマーコーティングは架橋ポリマーを含む。現在の集積回路設計は、反応性イオンエッチングなどのエッチングの後に、ポリマーコーティングを除去するために使用されるある種の強力な化学物質に対して敏感な低ｋ誘電材料および／または強誘電性ポリマーの層などのある種の層を含む。エッチング条件、特に反応性イオンエッチング条件にさらされたポリマーコーティングを、本明細書全体で「ポストエッチポリマー」と呼ぶ。本発明によって、このようなポストエッチポリマーは、このような強力な化学物質を使用せずに容易に除去される。したがって、本発明は、集積回路デバイスの製造方法であって、ａ）１つ以上のリフトオフ層を基体上に配置するステップと、ｂ）ポリマーコーティングの１つ以上の層を前記リフトオフ層上に配置するステップと、ｃ）前記基体にパターン形成するステップと、ｄ）前記コーティングおよびリフトオフ層を除去するステップとを含み、前記基体は、強誘電性ポリマー、誘電材料、またはその両方の１つ以上の層を含み、前記誘電材料は誘電率≦３を有し、前記リフトオフ層は有機ポリマー材料である製造方法を提供する。通常、パターン形成ステップは、ＲＴＥなどのイオンエッチングステップを含む。
多種多様な有機ポリマー材料をリフトオフ層として使用してよく、ただし、このような有機ポリマー材料層は架橋しておらず、ベーキング後、後に適用されたポリマーコーティング中またはポリマーコーティングの適用に使用された溶剤中に溶解しないことが条件である。通常、このような有機ポリマー材料層は線状ポリマーを含むか、あるいは架橋ポリマー粒子を含みうる。架橋ポリマー粒子が使用される場合、これらの粒子は個別の架橋したポリマー粒子である。このような場合、個別の架橋ポリマー粒子を含有するリフトオフ層自体は架橋していない。本発明のリフトオフ層として有用な代表的有機ポリマー材料としては、ポリイミドとポリアミドとが挙げられるが、その他の好適なポリマーを使用してもよい。ポリイミドが好ましい。多種多様のポリイミドを使用してよく、限定するものではないが、たとえば、米国特許第４，４５１，９７１号（ミルグラム（Ｍｉｌｇｒａｍ））に開示されるような芳香族脂環式ジアミンと二無水物とのコポリマーであるポリイミド、ポリグルタルイミドなどを使用してよい。好ましくは、本発明のリフトオフ層はポリグルタルイミドである。
好適なポリグルタルイミドポリマーは、一般には市販されているか、あるいは文献によって公知である種々の手段によって調製可能である。たとえば、ポリグルタルイミドは、米国特許第４，２４６，３７４号（コプチック（Ｋｏｐｃｈｉｋ））に開示される方法によって調製することができる。この方法では、ポリ（メタクリル酸メチル）またはポリ（アクリル酸メチル）などの（メタ）アクリルポリマーを、アンモニアまたは第１級アミンと反応させる。通常、このような反応は、加圧条件下で加熱しながら実施される。当業者であれば理解できるであろうが、ポリグルタルイミドは種々の他の方法によって調製してもよい。一般に、ポリグルタルイミドは、１〜９９％がイミド化される。通常、ポリグルタルイミドは、１０〜９５％がイミド化され、特に２０〜９５％がイミド化される。
リフトオフ層として使用すると好適な有機ポリマー材料は、広範囲の分子量を有してよい。一般に、このような材料は、最高２５０，０００の重量平均分子量を有する。通常、重量平均分子量は最高１５０，０００である。ポリグルタルイミドが使用される場合、分子量は一般に最高１５０，０００であり、より一般的には最高５０，０００である。このようなポリグルタルイミドは、米国特許第４，６３６，５３２号（サンフォード（Ｓａｎｄｆｏｒｄ））に開示される方法に従って調製することができるし、あるいはその他の好適な方法によって調製することもできる。
通常、リフトオフ層は、１種類以上の有機ポリマー材料と有機溶剤とを含むリフトオフ層コーティング組成物を基体上に適用することによって形成される。この有機ポリマー材料は、一般に、このような組成物中に、組成物の重量を基準にして≦３０重量の量で存在し、より一般的には５〜３０重量％の範囲の量で存在する。特に、有機ポリマー材料は、≦１５重量％の量で存在し、さらに特に≦１０重量％の量で存在する。好適な有機溶剤としては、限定するものではないが、環状ケトン、たとえばシクロペンタノンおよびシクロヘキサノンなど、極性非プロトン性アミド、たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、およびジメチルプロピレン尿素など、アルコール、たとえばセロソルブアセテート、テトラヒドロフルフリルアルコール、アセトール、メチルカルビトール、および２−メトキシエタノールなど、小分子カルボン酸、たとえばギ酸および酢酸など、塩基性エーテル、たとえばＮ−アルキルモルホリンなど、環状エーテル、たとえばテトロヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、および１，４−ジオキサンなどが挙げられる。当業者であれば理解できるように、有機溶剤の混合物も適宜使用してよい。有機ポリマー材料自体の溶剤ではない他の溶剤を、上述の溶剤と併用することによって、リフトオフ層形成性組成物に好適な溶剤系を得ることもできる。
このようなリフトオフ層組成物は、たとえば限定するものではないが、スピンコーティング、ローラーコーティング、カーテンコーティング、はけ塗り、浸漬などの種々の手段によって基体上に適用してよい。スピンコーティングは、組成物を基体上に適用するための特に好適な方法である。好適なスピン速度は、１０００〜７０００ｒｐｍであり、一般的には２５００〜７０００ｒｐｍである。リフトオフ層の厚さは広範囲で変動させてよいが、一般には≦１０，０００Åである。通常、リフトオフ層の厚さは≦５０００Åであり、特に≦３０００Åであり、さらに特に≦２５００Åである。一般に、リフトオフ層の厚さは、部分的にはスピン速度によって制御することができる。たとえば、厚さ１０００Åのリフトオフ層は、ポリグルタルイミド組成物を約３０００ｒｐｍの速度でスピンコーティングすることによって得ることができる。
必要なものではないが、本発明のリフトオフ層組成物は、１種類以上の追加成分をさらに含んでよく、たとえば、限定するものではないが、光吸収性材料、界面活性剤、流動調整剤などをさらに含んでよい。このような追加成分が存在するかどうか、およびそれらの量は、十分当業者の能力の範囲内にある。
好適な基体は、限定するものではないがたとえば、集積回路、記憶素子、ＭＥＭＳデバイス、半導体実装、プリント配線基板、オプトエレクトロニクスデバイスなどの電子デバイスの製造に使用されるあらゆる基体である。好ましくは、基体は、集積回路または記憶素子の製造に使用される。通常、基体は、フォトレジストや反射防止コーティングなどの架橋ポリマー層の剥離あるいは除去に使用される強力な化学物質（たとえ、フッ化物イオン、強塩基など）に対して敏感な１つ以上の層を含む。用語「強塩基」は、水に重量５％の濃度で加えた場合に溶液のｐＨが≧１０となる塩基を意味し、たとえばコリン、水酸化テトラメチルアンモニウム、アルカリ金属水酸化物などが挙げられる。このような強力な化学物質に対して敏感である代表的な層は、強誘電性ポリマーと低ｋ誘電材料である。理解されているように、あらゆるこれらの層の１つ以上、またはこれらの層のあらゆる組み合わせを含みうる。たとえば、基体は、１層以上の強誘電性ポリマー層、および１層以上の低ｋ誘電材料層を含みうる。
本発明の基体は、国際特許出願ＷＯ０２／４３０７１号（ヨハンソン（Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ）ら）に開示されるような種々のあらゆる強誘電性ポリマーを含んでよい。代表的な強誘電性ポリマーとしては、限定するものではないが、ポリフッ化ビニリデン、トリフルオロエチレンとのコポリマーなどのポリフッ化ビニリデンコポリマー、ポリビニリデンコポリマー、奇数ナイロン、奇数ナイロンとのコポリマー、シアノポリマー、シアノポリマーとのコポリマーなどが挙げられる。このような強誘電性ポリマーが記憶素子中に使用される場合、強誘電性ポリマーの層は通常≦１μｍの厚さを有する。強誘電性薄膜は通常０．１〜１μｍの範囲の厚さを有するが、強誘電性超薄膜は通常≦０．１μｍの厚さを有する。
本発明の基体は、種々のあらゆる低ｋ誘電材料も含んでよい。このような低ｋ誘電材料は通常、≦３の誘電率を有する。特に、本発明の低ｋ誘電材料は、≦２．８、特に≦２．５、さらに特に≦２．２、さらに特に≦２．０の誘電率を有する。このような低ｋ誘電材料は、有機または無機、あるいは有機−無機複合材料であってよい。代表的な低ｋ有機誘電材料としては、限定するものではないが、ＷＯ００／３１１８３号（ブルザ（Ｂｒｕｚａ）ら）に開示されるポリアリーレン、ポリアリーレンエーテル、およびベンゾシクロブテン、米国特許第６，０９３，６３６号（カーター（Ｃａｒｔｅｒ）ら）および第５，９６９，０８８号（Ｅｚｚｅｌｌら）に開示されるポリイミド、ポリノルボルネンホモポリマーおよびコポリマーなどのポリシクロオレフィンやポリジシクロペンタジエンホモポリマーおよびコポリマーなどのポリシクロオレフィン、ならびにポリ（アリールエステル）、ポリ（エーテルケトン）、ポリカーボネート、ポリナフタレンなどの多環芳香族炭化水素、ポリキノキサリン、ポリ（テトラフルオロエチレン）などのポリ（過フッ素化炭化水素）、ポリベンゾオキサゾール等が挙げられる。その他の好適な低ｋ誘電材料としては、米国特許第６，３２９，１１８号（フセイン（Ｈｕｓｓｅｉｎ）ら）および第６，３６５，５２９号（フセイン（Ｈｕｓｓｅｉｎ）ら）に開示されてるような、光吸収性染料を含有するスピンオンガラス（「ＳＯＧ」）材料またはスピンオンポリマー（「ＳＯＰ」）材料が挙げられる。
一般に、多種多様な低ｋ無機誘電材料を使用してよい。好適な低ｋ無機誘電材料としては多孔質無機誘電材料が挙げられる。代表的な多孔質無機誘電材料としては、多孔質シリカ、および多孔質有機ポリシリカが挙げられる。特に好適な有機ポリシリカ（またはオルガノシロキサン）誘電材料は、ケイ素原子、炭素原子、酸素原子、および水素原子を含有するそのような化合物である。通常、有機ポリシリカ材料は、式：
（（ＲＲ１ＳｉＯ）ａ（Ｒ２ＳｉＯ１．５）ｂ（Ｒ３ＳｉＯ１．５）ｃ（ＳｉＯ２）ｄ））ｎ
の縮合物または加水分解生成物のポリマーであり、式中、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は独立に、水素、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、アリール、および置換アリールから選択され、ａ、ｂ、ｃおよびｄは独立に０〜１の数であり、ｎは約３〜約１０，０００の整数であり、ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、Ｒ、Ｒ１、およびＲ２の少なくとも１つは水素ではない。「置換アリール」は、アリール基の１つ以上の水素が、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、ハロ、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、（Ｃ１−Ｃ６）アルコキシなどの別の置換基で置換されたアリール基を意味する。上記式中、ａ、ｂ、およびｃは各成分のモル比を表している。このようなモル比は、０〜約１の間を変動することができる。通常ａは０〜約０．８である。一般に、ｂは約０．２〜約１である。特に、ｃは０〜約０．８である。より一般的には、ｄは０〜約０．８である。上記式中、ｎは繰り返し単位数を意味する。縮合物の場合、ｎは通常約３〜約１０００の整数である。理解されるように、あらゆる硬化ステップの前に、有機ポリシリカ縮合物は、１つ以上のヒドロキシルまたはアルコキシ末端キャッピング基または側鎖官能基を含んでよい。このような末端キャッピング基または側鎖官能基は当業者に公知である。
好適な有機ポリシリカ誘電材料としては、限定するものではないが、シルセスキオキサン、部分縮合ハロシランまたはアルコキシシラン、たとえば数平均分子量が約５００〜約２０，０００である加水分解が制御されたテトラエトキシシランの部分縮合物など、ＲＳｉＯ３またはＲ２ＳｉＯ２（式中、Ｒは有機置換基である）を有する有機改質シリケート、およびモノマー単位としてＳｉ（ＯＲ）４を有する部分縮合オルトケイ酸塩が挙げられる。シルセスキオキサンは、ＲＳｉＯ１．５（式中、Ｒは有機置換基である）型の高分子量ケイ酸塩材料である。好適なシルセスキオキサンは、アルキルシルセスキオキサン、たとえばメチルシルセスキオキサン、エチルシルセスキオキサン、プロピルシルセスキオキサン、ブチルシルセスキオキサンなど、アリールシルセスキオキサン、たとえばフェニルシルセスキオキサンおよびトリルシルセスキオキサンなど、アルキル／アリールシルセスキオキサン混合物、メチルシルセスキオキサンとフェニルシルセスキオキサンとの混合物など、ならびにアルキルシルセスキオキサン混合物、たとえばメチルシルセスキオキサンとエチルシルセスキオキサンである。有機ポリシリカはメチルシルセスキオキサンを含むことが好ましい。シルセスキオキサン材料は、シルセスキオキサンのホモポリマー、シルセスキオキサンのコポリマー、またはそれらの混合物を含む。
理解されるように、誘電材料の混合物を使用してよく、たとえば２種類以上の有機誘電材料、２種類以上の無機誘電材料、または１種類以上の有機誘電材料と１種類以上の無機誘電材料との混合物を使用してよい。したがって、アルキル／アリールシルセスキオキサン混合物、ヒドリド／アルキルシルセスキオキサン混合物、２種類以上のポリアリーレンエーテルの混合物、２種類以上のポリイミドの混合物などを使用してよい。一実施形態では、好適な誘電材料の混合物としては、欧州特許出願ＥＰ ９９７ ４９７号（イオカ（Ｉｏｋａ）ら）に開示されるアルコキシシラン／有機誘電材料などの無機有機複合材料が挙げられる。
このようなシリカまたは有機ポリシリカ誘電材料は、ポロゲンすなわち細孔形成性材料を使用することによって一般に多孔質にすることができる。好適なポロゲンとしては、溶剤、ポリマーなどが挙げられる。多孔質低ｋ無機誘電材料を製造する方法は、米国特許第５，８９５，２６３号（カーター（Ｃａｒｔｅｒ）ら）、第６，２７１，２７３号（ユー（Ｙｏｕ）ら）、および第６，４２０，４４１号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）に開示されている。あるいは、低ｋ有機誘電材料は、米国特許第６，０９３，６３６号に開示されるようにして多孔質にすることもできる。このような低ｋ誘電体層の製造条件は当業者に公知である。たとえば、米国特許出願第２００２／００３０２９７号（ギャラガー（Ｇａｌｌａｇｈｅｒ）ら）、および上記特許を参照されたい。
基体上に適用した後で、リフトオフ層コーティング組成物を加熱して溶剤を除去（すなわちソフトベーク）して、基体上にリフトオフ層が形成される。一般に次に、フォトレジストまたは反射防止コーティング組成物などの１つ以上のポリマーコーティングが、あらゆる従来手段によってリフトオフ層上に適用される。通常、このようなポリマーコーティングは、リフトオフ層上にスピンコーティングによって適用される。ポリマーコーティング組成物は続いて加熱されて、溶剤が除去される。ポリマー組成物が反射防止コーティング組成物である場合には、次にこれを硬化（架橋）させてから、フォトレジストが反射防止コーティング上に配置される。このような硬化ステップは、加熱、放射線照射、または加熱と放射線照射との組み合わせなどのあらゆる好適な手段によって実施してよい。一実施形態では、フォトレジスト組成物の１つ以上の層は、リフトオフ層上に配置される。別の実施形態では、反射防止コーティングの１つ以上の層は、リフトオフ層上に配置され、続いて、フォトレジストの１つ以上の層が反射防止コーティング層の上に配置される。
ポジ型レジストおよびネガ型レジストの両方を含む多種多様なフォトレジストを適宜使用してよい。好適なフォトレジストは、マサチューセッツ州マールボロのシプレイ・カンパニー（Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）より入手可能なフォトレジストである。多種多様の反射防止コーティングを本発明で使用してよく、たとえばシプレイより商標ＡＲ３、ＡＲ５、およびＡＲ７で販売される反射防止コーティングを使用してよい。その他の好適な反射防止コーティングは、ミズーリ州ロラのブルーアー・サイエンス（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｌｌａ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）より入手可能な反射防止コーティングである。
続いて、フォトレジスト層は、マスクを通して化学線を使用して画像形成される。使用される放射線の選択は、選択された個々のフォトレジストに依存し、当業者の能力の十分範囲内にある。画像形成後、フォトレジスト層が現像されてパターンが形成される。次に、このパターンが、反応性イオンエッチングなどのエッチングなどによって、下にある層に転写される。このようなエッチング法によって、下にある層にアパーチャーが形成される。さらに、このようなエッチングによって、ポストエッチポリマーが形成され、これらのポリマーは特にある種の有機金属種を含有する。
図１は、基体５、強誘電性ポリマー層１０、金属層１５、リフトオフ層２０、およびフォトレジスト層２５を記載の順序で含む集積回路デバイスを示している。この構造は、ＲＩＥなどによってパターン形成（エッチング）されており、アパーチャー３０が形成されている。図２は、基体５、低ｋ誘電材料１２、リフトオフ層２０、およびフォトレジスト層２５を記載の順序で含む集積回路デバイスを示している。この構造は、ＲＩＥなどによってパターン形成（エッチング）されており、アパーチャー３２が形成されている。
前述したようにパターン転写後に、フォトレジストおよび反射防止コーティングが除去される。本発明のリフトオフ層の利点は、穏やかな除去条件を、このような架橋したフォトレジスト、反射防止コーティング、またはこれらの組み合わせの除去に使用してよいということである。ポストエッチコーティングを除去するためには、基体を１種類以上の溶剤と接触させる。これらの溶剤は、単独で使用される場合もあるし、１種類以上の酸または１種類以上の塩基をさらに含む組成物中で使用される場合もある。リフトオフ層コーティング組成物の調製に使用される前述のあらゆる溶剤が、リフトオフ層の除去に好適である。リフトオフ層の除去に特に有用な溶剤は、シクロペンタノンやシクロヘキサノンなどの環状ケトンである。好適な塩基としては、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化テトラアルキルアンモニウム、およびその他のアミンの水溶液などのアルカリ水溶液が挙げられる。理論によって束縛しようとするものではないが、溶剤がリフトオフ層を除去すると、リフトオフ層の上にあるポストエッチポリマー層も除去される。したがって、本発明のもう１つの利点は、フッ化物イオン、強塩基などの強力な化学物質を使用する場合にのみ通常は除去可能なポストエッチポリマーを、本発明により容易かつ完全に除去できることである。このようにリフトオフ層が除去された後で、基体は水や有機溶剤などで任意に洗浄され、任意に乾燥させてから、さらなる処理が行われる。
本発明のさらなる利点は、ｐＨ≧１０を有するフッ化物イオンを含有する剥離剤などの従来の強塩基剥離剤を、なおリフトオフ層の除去に使用できることである。リフトオフ層の除去が容易であるため、リフトオフ層が存在しない場合にこのようなポストエッチポリマーを除去するために必要となる場合と比較して、より短時間、またはより低濃度、またはより低温、またはこれらの組み合わせでポストエッチポリマーを従来の強塩基剥離剤に接触させることによって、ポストエッチポリマーを除去することができる。このような接触時間の短縮、温度の低下、および強塩基濃度の低下によって、低ｋ誘電材料や強誘電性ポリマーなどの影響されやすい材料層の損傷が軽減または解消されながら、ポストエッチポリマーが除去される。
したがって、本発明は、強誘電性ポリマー、誘電率≦３を有する誘電材料、またはその両方の１つ以上の層と、１つ以上のリフトオフ層と、前記リフト層上のポリマーコーティングの１つ以上の層とを含む集積回路デバイスであって、前記リフトオフ層が有機ポリマー材料である集積回路デバイスも提供する。通常、ポリマーコーティングは架橋コーティングである。より一般的には、ポリマーコーティングはポストエッチポリマーである。
以下の実施例は、本発明の種々の態様を説明するために提供されるが、あらゆる点で本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
ポリグルタルイミド（重量平均分子量が≦５０，０００）とシクロペンタノンとを、固形分３〜７％となる量で混合して、リフトオフ層コーティング組成物を調製する。
このリフトオフ層コーティング組成物を、集積回路の製造に使用される基体であって強誘電性ポリマー層を含む基体上にスピンコーティングする。スピン速度は３０００ｒｐｍであり、リフトオフ層の厚さは約１０００Åである。次に基体をベークして、溶剤を除去する。溶剤を除去してから、フォトレジスト（マサチューセッツ州マールボロのシプレイ・カンパニーより市販されるフォトレジストなど）を、（スピンコーティングなどによって）リフトオフ層上に適用する。続いて、フォトレジストをソフトベークして溶剤を除去し、必要であればさらに続いて硬化させる。次に、フォトレジストに、マスクを通して適切な波長の光などの放射線またはｅ−ビームを露光して、画像を形成する。露光後、フォトレジストを好適な現像液（シプレイ・カンパニーより入手可能な現像液など）を使用して現像し、続いて、反応性イオンエッチングなどの好適な転写技術を使用して画像を基体に転写することによって基体にパターン形成する。このようなエッチングによって、基体上の層にアパーチャーが形成される。このようなエッチングの後、基体を剥離剤としての溶剤（シクロペンタノンに）接触させることによって、フォトレジストは完全に除去される。シクロペンタノンはリフトオフ層を除去し、その結果、リフトオフ層の上にあるフォトレジスト層も除去する。
基体が、多孔質有機ポリシリカ誘電材料（低ｋ誘電材料）の層を含み、剥離剤がテトラヒドロフルフリルアルコールであることを除いて、実施例１の手順を繰り返す。
基体が、多孔質有機ポリシリカ誘電材料（低ｋ誘電材料）の２つの層と、強誘電性ポリマーの１つの層とを含み剥離剤がシクロヘキサノンであることを除いて、実施例１の手順を繰り返す。
反射防止コーティング（シプレイより入手可能なＡＲ７など）をリフトオフ層上に適用し、続いて硬化させることを除いて、実施例２の手順を繰り返す。反射防止層の硬化の後、フォトレジストを硬化した反射防止層の上に配置し、実施例２の手順を続ける。
ポリグルタルイミド（重量平均分子量が≦５０，０００）とシクロペンタノンとを、固形分３〜７％となる量で混合して、リフトオフ層コーティング組成物を調製する。
このリフトオフ層コーティング組成物を、多数のウエハ上にスピンコーティングする。スピン速度は３０００ｒｐｍであり、リフトオフ層（「ＬＯＬ」）の厚さは約１７５０Åである。次に、これらのウエハをベークして、溶剤を除去する。１組のウエハ（組Ａ）はホットプレート上１２０℃で１０分間ベークする。もう１つのウエハの組（組Ｂ）はホットプレート上１２０℃で３０分間ベークする。両方の組のウエハの試料に対して、次に種々の剥離剤を２３℃で使用して、リフトオフ層が除去されるまでの時間を測定する。これらの結果を表に示す。
強誘電性ポリマー層を、リフトオフ層を含まない多数のウエハ（組Ｃ）上に配置する。これらのウエハについて、次に、表に示す種々の剥離剤と２３℃で３分間接触させ、除去される強誘電性ポリマー量を測定する。
Figure 2004207731
剥離剤Ａは、市販の水酸化テトラメチルアンモニウム系現像液であり、界面活性剤は含まないが、アルミニウムのエッチングが可能である。剥離剤Ｂは、メタケイ酸塩系現像液であり、アルミニウムの腐食は最小限である。剥離剤Ｃは、アミン系ポリマーストリッパーであり、銅およびアルミニウムの両方の腐食に対する抑制剤を含有する。剥離剤Ｄはシクロペンタノンである。剥離剤Ｅは、市販の溶剤混合ポリマーストリッパーであり、ｐＨは中性である。剥離剤Ｆは市販のアルカリ性Ｎ−メチルピロリドン系ポリマーストリッパーである。剥離剤Ｇは、アミンとグリコールエーテルの混合物であり、アルミニウムのエッチングが可能である。上記データから、剥離剤Ａ〜ＤおよびＧは、強誘電性ポリマー層に影響を与えずにＬＯＬを除去することができる。対照的に、市販のポリマーストリッパー（剥離剤ＥおよびＦ）は、ＬＯＬを除去するだけでなく、強誘電性ポリマー層も除去する。
強誘電性ポリマーとリフトオフ層とを含む集積回路デバイスを示している。 低ｋ誘電材料とリフトオフ層とを含む集積回路デバイスを示している。
符号の説明
５ 基体
１０ 強誘電性ポリマー層
１２ 低ｋ誘電材料
１５ 金属層
２０ リフトオフ層
２５ フォトレジスト層
３０ アパーチャー
３２ アパーチャー

Claims (10)

  1. 集積回路デバイスの製造方法であって、ａ）１つ以上のリフトオフ層を基体上に配置するステップと、ｂ）架橋コーティングの１つ以上の層を前記リフトオフ層上に配置するステップと、ｃ）前記基体にパターン形成するステップと、ｄ）前記コーティングおよびリフトオフ層を除去するステップとを含み、前記基体は、強誘電性ポリマー、誘電材料、またはその両方の１つ以上の層を含み、前記誘電材料は誘電率≦３を有し、前記リフトオフ層は有機ポリマー材料である製造方法。
  2. 前記リフトオフ層がポリグルタルイミドを含む請求項１記載の方法。
  3. 前記ポリグルタルイミドが≦５０，０００の分子量を有する請求項２記載の方法。
  4. 前記リフトオフ層が光吸収性材料をさらに含む請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
  5. 前記リフトオフ層が架橋ポリマー粒子を含む請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
  6. 前記誘電材料が≦２．８の誘電率を有する請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
  7. 前記リフトオフ層が、溶剤との接触によって除去される請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
  8. 前記リフトオフ層が≦２５００Åの厚さを有する請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
  9. 強誘電性ポリマー、誘電率≦３を有する誘電材料、またはその両方の１つ以上の層と、１つ以上のリフトオフ層と、前記リフト層上の架橋コーティングの１つ以上の層とを含む集積回路デバイスであって、前記リフトオフ層が有機ポリマー材料である集積回路デバイス。
  10. 誘電材料が、誘電率≦３を有する請求項１３記載の集積回路デバイス。
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