发明创造名称：刻蚀方法和互连结构的形成方法
外观设计名称：
决定号：187331
决定日：2019-08-19
委内编号：1F275758
优先权日：
申请（专利）号：201410265014.6
申请日：2014-06-13
复审请求人：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：熊洁
合议组组长：沈丽
参审员：刘利芳
国际分类号：H01L21/033,H01L21/311，H01L21/768
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求与最接近的对比文件存在区别技术特征，如果该区别技术特征是采用了某种特定的材料，而另一对比文件公开了一个材料的集合，其中该材料的集合中包括了该种材料，但是该对比文件并没有记载选择该种材料具有何作用，即该材料的特性在该对比文件中并没有任何记载，则该对比文件与最接近的对比文件并没有结合的技术启示；如果也没有证据表明该区别技术特征是本领域的公知常识或有限次实验能够得到的，且该区别技术特征还具有有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410265014.6、发明名称为“刻蚀方法和互连结构的形成方法”的发明专利申请（下称本申请），申请日为2014年06月13日，公开日为2014年06月13日，申请人为中芯国际集成电路制造（上海）有限公司。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月23日发出驳回决定，驳回了本申请，驳回决定所依据的文本为：申请日提交的说明书摘要、说明书第1-84段、摘要附图、说明书附图，2018年06月13日提交的权利要求第1-11项。
驳回决定中引用了2篇对比文件，即：对比文件1，CN103545196A，公开日为2014年01月29日；对比文件2，CN103681325A，公开日为2014年03月26日。驳回决定的主要理由如下：（1）权利要求1与对比文件1相比的区别技术特征在于：“以二氧化钛层作为硬掩膜层，硬掩膜材料层所使用的材料在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，使得经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小，清洗液还可以采用EKC溶液。上述区别技术特征已经被对比文件2公开，其在对比文件2中的作用与其在本申请中的作用相同，都是用于提供一种提高刻蚀精度的硬掩膜层材料。即对比文件2给出了将上述区别技术特征用于对比文件1以解决技术问题的启示。此外，采用EKC溶液也是本领域常见的清洗液，采用EKC溶液进行湿法清洗，是本领域的公知常识。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的公知常识从而获得权利要求1请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）从属权利要求2-11的附加技术特征或被对比文件1公开，或被对比文件2公开，或为本领域的公知常识，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，从属权利要求2-11也不具备创造性。
驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种互连结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成介质层；
在所述介质层上形成硬掩膜材料层，所述硬掩膜材料层所使用的材料在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，从而减小经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差，所述硬掩膜材料层的材料为二氧化钛；
在所述介质层上刻蚀所述硬掩膜材料层形成硬掩模；
以所述硬掩模为掩模刻蚀所述介质层，在所述介质层内形成通孔；
在形成通孔后，进行湿法清洗步骤，以去除通孔表面以及内壁附着的刻蚀副产物，所述湿法清洗步骤采用EKC溶液或者是稀释的氢氟酸溶液作为清洗溶液；
在所述通孔内填充导电材料，以形成导电插塞。
2. 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，刻蚀所述介质层的方法为干法刻蚀。
3. 如权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述干法刻蚀以含有四氟化碳和二氧化碳的气体为刻蚀气体。
4. 如权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述干法刻蚀的步骤包括气体流量为100～5000sccm，气压为0.01～10torr，射频功率为100～5000W，偏置功率为100～1000W。
5. 如权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，刻蚀所述介质层的干法刻蚀采用的刻蚀气体还包括三氟甲烷。
6. 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述硬掩模的厚度为 50～600?。
7. 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，形成所述硬掩模的步骤包括：在所述介质层上形成二氧化钛层，之后干法刻蚀所述二氧化钛层形成所述 硬掩模。
8. 如权利要求7所述的刻蚀方法，其特征在于，在所述介质层上形成所述二氧化钛层的步骤包括：采用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积或介电质化学气相沉积形成所述二氧化钛层。
9. 如权利要求7所述的刻蚀方法，其特征在于，干法刻蚀所述二氧化钛层形成所述硬掩模的步骤包括：
在所述二氧化钛层上形成光刻胶层，经曝光显影工艺后形成光刻胶掩模；
以所述光刻胶掩模为掩模刻蚀所述二氧化钛层形成所述硬掩模。
10. 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述介质层的材料的K值小于3。
11. 如权利要求1所述的互连结构的形成方法，其特征在于，在所述通孔内填充导电材料，以形成导电插塞的步骤包括：
在所述通孔内填充金属材料，形成金属插塞以作为所述导电插塞。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年03月08日向国家知识产权局提出了复审请求，未对权利要求书进行修改。
复审请求人认为：权利要求1相对于对比文件1至少包括下列区别技术特征：（1）在所述介质层上形成硬掩膜材料层，所述硬掩膜材料层所使用的材料在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，从而减小经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差；（2）所述硬掩膜材料层的材料为二氧化钛。而上述区别技术特征也未在对比文件2中公开。因此，权利要求1相对于对比文件1、2的结合具备创造性。从属权利要求2-11也具备创造性。
经形式审查合格后，国家知识产权局受理了此复审请求，于2019年03月08日向国家知识产权局原审查部门发出前置审查通知书，并于2019年03月13日向复审请求人发出复审请求受理通知书。
原审查部门在前置审查意见书中认为：对比文件2公开了多种技术方案，实际公开的是一个集合（此处以集合A表示，A={ SiO2,ZnO,CdO,TiO2,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3}），这是一个大范围，A中的任何一种元素都可以单独存在，当A为TiO2时，其技术方案实质与本申请一致。因此A中包含的可单独存在的TiO2技术方案公开了本申请中“硬掩膜的材料为二氧化钛”的技术特征。此外，对比文件2已经公开了TiO2作为硬掩膜材料的基础上，依据经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小是由于选择了TiO2材料后相对于过去的氮化钛材料必然带来的；氧化物的刻蚀应力普遍小于氮化物，这是本领域的公知常识。此外，本申请使用TiO2不仅基于刻蚀应力小，而且还基于氧化物作为研磨不会产生氮化物污染物，污染物易清洗，从基于氧化物作为研磨不会产生氮化物污染物，污染物易清洗的技术问题出发，对比文件2也给出了明确的技术启示。基于上述原因，坚持驳回决定。
在此基础上，国家知识产权局成立合议组对本案进行审查。
经审查，合议组认为本案事实已清楚，可以依法作出本复审请求审查决定。
二、决定的理由
(一)本决定依据的文本
复审请求人在提出复审请求时未对申请文件进行任何修改，因此本复审决定依据的文本与驳回决定针对的文本相同，即：复审请求人于申请日提交的说明书摘要、说明书第1-84段、摘要附图、说明书附图，于2018年06月13日提交的权利要求第1-11项。
(二) 具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定：发明的创造性，是指与现有技术相比，该发明有突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求与最接近的对比文件存在区别技术特征，如果该区别技术特征是采用了某种特定的材料，而另一对比文件公开了一个材料的结合，其中该材料的集合中包括了该种材料，但是该对比文件并没有记载选择该种材料具有何种作用，即该材料的特性在该对比文件中并没有任何记载，则该对比文件与最接近的对比文件并没有结合的技术启示；如果也没有证据表明该区别技术特征是本领域的公知常识或有限次实验能够得到的，且该区别技术特征还具有有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
本复审决定引用的对比文件与驳回决定中引用的对比文件相同，即：
对比文件1：CN103545196A，公开日为2014年01月29日；
对比文件2：CN103681325A，公开日为2014年03月26日。
关于权利要求1
权利要求1请求保护一种互连结构的形成方法。对比文件1公开了一种金属互连线的制造方法，并具体公开了（参见说明书第36-57段和附图2A-2G）：提供半导体衬底；在半导体衬底上依次形成介质层和硬掩膜层230；干法刻蚀所述硬掩膜层230形成硬掩膜，以硬掩膜为掩膜刻蚀介质层形成开口（相当于权利要求1中的通孔），在开口内填充金属形成金属互连线，以形成导电插塞；干法刻蚀介质层形成开口221后，在金属填充开口221前，湿法清洗开口221，以去除前一刻蚀步骤残留的聚合物，采用稀释的氢氟酸进行所述湿法清洗。
权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征在于：（1）以二氧化钛层作为硬掩膜层；硬掩膜材料层所使用的材料在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，使得经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小；（2）清洗液还可以采用EKC溶液。
基于上述区别技术特征，确定权利要求1相对于对比文件1实际要解决的技术问题是：（1）如何减小经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差，从而改善导电插塞的质量；（2）选择合适的清洗液。
对于上述区别技术特征（1），对比文件2公开了一种鳍片场效应晶体管的制备方法，并具体公开了（参见说明书第39段）在半导体衬底上沉积氧化物硬掩膜层102，氧化物硬掩膜层材料可以为SiO2、ZnO、CdO、TiO2、Al2O3、SnO、Cu2O、NiO、CoO、FeO、Cr2O3中的一种。
驳回决定中认为：对比文件2公开了氧化物硬掩膜层材料可以是TiO2；当其使用TiO2时，硬掩膜材料层所使用的材料在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，必然引起经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小。
对此，合议组认为：对比文件2实际公开的是一个集合，此处以集合A表示，A={ SiO2,ZnO,CdO,TiO2
,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3}，这是一个大范围，而二氧化钛作为集合A中的一个元素，是一个小范围。虽然对比文件2公开了氧化物硬掩膜层材料可以是TiO2，但是对比文件2通篇均未提及以TiO2作为硬掩膜的材料相对于大范围中的其它材料（即“SiO2,ZnO,CdO, Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3”）而言具备何种优势，对比文件2将包括TiO2在内的上述多种材料以并列的形式例举，表明这些材料都可以用作硬掩膜材料，但对比文件2中完全没有体现出SiO2,ZnO,CdO,TiO2,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3具有“使用的材料在刻蚀时应力小”以及“形成的副产物易于清除”的作用。事实上，上述材料客观上也并非每一种都具有比TiN（氮化钛）更低的刻蚀应力。并且，对比文件2并没有公开TiO2具有“在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，使得经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小”的技术效果。因此，对比文件2并没有公开上述区别技术特征（1），并且对比文件2与对比文件1并没有结合的技术启示。
对于上述区别技术特征（2），在半导体领域，EKC溶液为常见的半导体清洗液，采用EKC溶液进行湿法清洗是本领域的公知常识。
综上所述，对比文件2并没有公开上述区别技术特征（1），也没有证据表明上述区别技术特征（1）为本领域的公知常识或通过有限次实验可以得到的，并且上述区别技术特征使得权利要求1具有以下有益的技术效果：以二氧化钛材料的硬掩膜为掩膜刻蚀介质层时产生的刻蚀副产物更易清洗，从而可以有效地降低刻蚀硬掩膜材料形成的刻蚀副产物对硬掩膜的结构形态影响，降低刻蚀介质层时产生的刻蚀副产物对于介质层内形成的通孔结构影响，进而降低刻蚀硬掩膜材料以及介质层时产生的刻蚀副产物对导电插塞的结构和性能影响，进而提高后续形成的半导体器件的性能（参见本申请说明书第0035段）。
因此，权利要求1相对于对比文件1、2和公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.关于权利要求2-11
从属权利要求2-11直接或间接引用独立权利要求1，在权利要求1相对于对比文件1、2和公知常识的结合具备创造性的前提下，从属权利要求2-11相对于对比文件1、2和公知常识的结合也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）关于前置意见
针对前置意见，合议组认为：对比文件2实际公开的是一个集合，此处以集合A表示，={ SiO2,ZnO,CdO,TiO2,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3}，这是一个大范围，而二氧化钛作为集合A中的一个元素，是一个小范围。虽然对比文件2公开了氧化物硬掩膜层材料可以是TiO2，但是对比文件2通篇均未提及以TiO2作为硬掩膜的材料相对于大范围中的其它材料（即“SiO2,ZnO,CdO, Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3”）而言具备何种优势，对比文件2将包括TiO2在内的上述多种材料以并列的形式例举，表明这些材料都可以用作硬掩膜材料，但对比文件2中完全没有体现出SiO2,ZnO,CdO,TiO2,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3具有“使用的材料在刻蚀时应力小”以及“形成的副产物易于清除”的作用。事实上，上述材料客观上也并非每一种都具有比TiN（氮化钛）更低的刻蚀应力。并且，对比文件2并没有公开TiO2具有“在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，使得经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小”的技术效果，对比文件2中并没有动机去从{ SiO2,ZnO,CdO,TiO2,Al2O3,SnO,Cu2O,NiO,CoO,FeO,Cr2O3}的材料集合中选择TiO2。并且，也没有证据表明TiO2就具有“在刻蚀时应力小且形成的副产物易于清除，使得经刻蚀后形成的硬掩膜的尺寸与预设尺寸间的偏差小”的技术效果。因此，上述前置意见的理由不成立。
本复审决定仅针对驳回理由及证据进行了审查，至于本申请是否还存在其他不符合专利法及实施细则有关规定的缺陷，均留待后续程序继续审查。
基于上述理由，本案合议组作出如下审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年11月23日对第201410265014.6号发明专利申请作出的驳回决定。
由国家知识产权局原审查部门以于申请日提交的说明书摘要、说明书第1-84段、摘要附图、说明书附图，以及于2018年06月13日提交的权利要求第1-11项为基础，继续审查程序。
复审请求人对本决定不服的，可根据专利法第41条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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