DE112004001026T5

DE112004001026T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Materialien mit einstellbaren Eigenschaften und Ätzcharakteristiken

Info

Publication number: DE112004001026T5
Application number: DE112004001026T
Authority: DE
Inventors: Noriaki Fukiage
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-10-19
Also published as: CN100540733C; US20050039681A1; KR101029286B1; CN1839218A; TW200514145A; JP2007502917A; KR20060118405A; US7371436B2; TWI248637B; JP4903567B2; WO2005021832A2; WO2005021832A3

Abstract

Verfahren zum Abscheiden eines Materials auf einem Substrat, bei dem:
ein Substrat in einer Kammer platziert wird, die eine Plasmaquelle und einen mit einer Hochfrequenzquelle verbundenen Substrathalter hat, und
eine Antireflexionsbeschichtung mit einstellbarer Ätzrate (TERA – Tunable Etch Rate Antireflecitve Coating) auf dem Substrat unter Anwendung von Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) abgeschieden wird, wobei der von der Hochfrequenzquelle bereitgestellte Betrag der Hochfrequenzleistung so ausgewählt ist, dass die Abcheidungsgeschwindigkeit wenigstens eines Teils der TERA-Schicht größer ist als ohne Anlegen einer Hochfrequenzleistung an den Substrathalter.

Description

Diese PCT-Anmeldung basiert auf und beruht auf der Priorität der nicht-provisorischen US-Patentanmeldung mit der Nummer 10/644958, eingereicht am 21. August 2003, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Systems zur Plasma-unterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD – plasma-enhanced chemical vapor deposition), um dünne Schichten mit einstellbaren optischen und Ätz-Charakteristiken abzuscheiden.
Hintergrund der Erfindung
Die Herstellung von integrierten Schaltungen und Vorrichtungen erfordert die Abscheidung von elektrischen Materialien auf Substraten. Die aufgedampfte Schicht kann ein dauerhaftes Teil des Substrats oder der fertiggestellten Schaltung sein. In diesem Fall werden die Schichtcharakteristiken so gewählt, um die für den Schaltungsbetrieb erforderlichen elektrischen, physikalischen oder chemischen Eigenschaften bereitzustellen. In anderen Fällen kann die Schicht als eine temporäre Schicht eingesetzt werden, die die Herstellung der Schaltung oder der Vorrichtung ermöglicht oder vereinfacht. Beispielsweise kann die abgeschiedene Schicht als Maske für nachfolgende Ätzvor gänge dienen. Die nicht ätzbare Schicht kann in einem solchen Muster aufgebracht werden, dass sie Gebiete des Substrats abdeckt, die durch den Ätzvorgang nicht entfernt werden sollen. In einem nachfolgenden Prozess kann die nicht ätzbare Schicht dann entfernt werden, um die weitere Bearbeitung des Substrats zu ermöglichen.
In einem anderen Beispiel einer temporären Schicht kann eine Schicht dazu eingesetzt werden, um einen nachfolgenden lithographischen Mustergebungsvorgang zu unterstützen. In einer Ausführungsform wird eine Schicht mit spezifischen optischen Eigenschaften auf ein Substrat aufgedampft, wonach die Schicht mit einer photosensitiven Abbildungsschicht beschichtet wird, die üblicherweise als Photolack bezeichnet wird. Dem Photolack wird dann durch Belichtung mit Licht ein Muster gegeben. Die optischen Eigenschaften der darunterliegenden aufgebrachten Schicht sind so gewählt, um Reflexionen des Belichtungslichtes zu reduzieren, wodurch die Auflösung des Lithographieprozesses verbessert wird. Eine solche Schicht wird gewöhnlich als Antireflektionsbeschichtung (im Folgenden ARC – anti-reflective coating) bezeichnet. Verfahren zur Anwendung und Herstellung von aufgedampften Materialien mit einstellbaren optischen Eigenschaften sind in US Patent 6316167 beschrieben.
Verschiedene physikalische und/oder chemische Gasphasenabscheidungstechniken werden für die Schichtabscheidung routinemäßig eingesetzt, und oft kann mehr als eine Technik zur Aufbringung einer bestimmten Schicht angewendet werden. Das bevorzugte Aufdampfverfahren wird durch Berücksichtigung der gewünschten Schichteigenschaften, der physikalischen und/oder chemischen Randbedingungen, die durch die herzustellende Vorrichtung erfüllt werden müssen, und der ökonomischen Faktoren bestimmt, die mit dem Herstellungsprozess zusammenhängen. Oftmals ist der ausgewählte Prozess einer, der einen akzeptablen Kompromiss im Hinblick auf die maßgeblichen technischen und ökonomischen Gegebenheiten bietet.
Thermisch angeregte chemische Gasphasenabscheidung (im Folgenden CVD) ist eine übliche Technik, die zur Aufbringung von Materialien für die Herstellung von integrierten Schaltungen angewendet wird. In einer typischen Ausführungsform wird ein Substrat in einem Unterdruck-Reaktor platziert und auf einer kontrollierten Temperatur gehalten. Der Wafer wird einer gasförmigen Umgebung eines oder mehrerer Vorläufer ausgesetzt, die die in die Schicht einzubringenden chemischen Elemente enthalten. Die gasförmigen Vorläufer werden zu der Substratoberfläche transportiert und verbinden sich über ein oder mehrere chemische Reaktionen, um eine feste Schicht zu bilden. Die Bedingungen der Reaktorkammer, des Substrats und der Vorläufer werden typischerweise so gewählt, um chemische Reaktionen zu bevorzugen, die Schichten mit den gewünschten physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften produzieren.
Ein Plasma kann eingesetzt werden, um den Schichtabscheidungsmechanismus zu ändern oder zu unterstützen. Ein Abscheidungsprozess, der ein Plasma einsetzt, wird allgemein als Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (im Folgenden PECVD – plasma-enhanced chemical vapor deposition) bezeichnet. Im Allgemeinen wird ein Plasma gebildet, indem ein Gas in einem Vakuumreaktor einem Hochfrequenzsignal (RF-Signal) ausgesetzt wird und die Elektronen auf ausreichende Energien angeregt werden, um ionisierende Kollisionen mit einem zugeführten Prozessgas aufrechtzuerhalten. Ferner können die angeregten Elektronen ausreichend Energie haben, um zerlegende Kollisionen aufrechtzuerhalten, und daher wird ein spezifischer Satz von Gasen unter vorbestimmten Bedingungen (zum Beispiel Kammerdruck, Gasflussgeschwindigkeit, etc.) ausgewählt, um eine Gesamtheit von geladenen Spezies und chemisch reaktiven Spezi es zu erzeugen, die für den bestimmten, innerhalb der Kammer auszuführenden Prozess geeignet sind.
Plasmaanregung erlaubt es im Allgemeinen, dass schichtbildende Reaktionen bei Temperaturen fortschreiten, die signifikant niedriger sind als diejenigen, die typischerweise zur Erzeugung ähnlicher Schichten durch thermisch angeregte CVD benötigt werden. Außerdem kann die Plasmaanregung schichtbildende chemische Reaktionen aktivieren, die energetisch oder kinetisch bei der thermischen CVD nicht bevorzugt sind. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der PECVD-Schichten können daher über einen relativ weiten Bereich durch Einstellen von Prozessparametern variiert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Abscheiden in einem PECVD-System, und insbesondere das Aufdampfen einer einstellbaren Ätzwiderstands-Antireflexionsschicht (Tunable Etch Resistant Anti-reflective coating (TERA)). Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Abscheiden einer TERA-Schicht auf einem Substrat, wobei bei dem Verfahren: eine Kammer bereitgestellt wird, die eine obere Elektrode gekoppelt mit einer ersten Hochfrequenzquelle und einen verschiebbaren Substrathalter aufweist, der mit einer zweiten Hochfrequenzquelle gekoppelt ist, ein Substrat auf dem verschiebbaren Substrathalter platziert wird, die TERA-Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird, wobei die physikalischen, chemischen oder optischen Eigenschaft von wenigstens einem Teil der TERA-Schicht von dem Betrag der Hochfrequenzleistung abhängt, die durch die zweite Hochfrequenzquelle bereitgestellt wird, und wobei die Abscheidungsgeschwindigkeit von wenigstens einem Teil der TERA-Schicht von dem Betrag der Hochfrequenzleistung abhängt, die von der zweiten Hochfrequenzquelle bereitgestellt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines PECVD-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A-2C eine vereinfachte Prozedur zur Verwendung einer TERA-Schicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Prozesses zum Abscheiden einer TERA-Schicht auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
4 zeigt einen beispielhaften Satz von Prozessen, die bei einer Prozedur zum Abscheiden einer TERA-Schicht auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
1 illustriert ein vereinfachtes Blockdiagramm für ein PECVD-System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der illustrierten Ausführungsform weist das PECVD-System 100 eine Prozesskammer 110, eine obere Elektrode 140 als Teil einer kapazitiv gekoppelten Plasmaquelle, eine Sprüh plattenanordnung 120, einen Substrathalter 130 zum Halten des Substrats 135, ein Drucksteuerstystem 180 und eine Steuereinheit 190 auf.
In einer Ausführungsform kann das PECVD-System 100 eine trockene Pumpe 170 aufweisen, die mit der Prozesskammer 110 unter Verwendung eines Ventils 118 verbindbar ist. Alternativ kann 118 ein Drucksteuersystem einschließlich eines Drucksensors und eines Drosselventils (nicht gezeigt) umfassen. In einer alternativen Ausführungsform werden eine trockene Pumpe und ein Ventil nicht benötigt.
In einer Ausführungsform kann das PECVD-System 100 ein entferntes Plasmasystem 175 aufweisen, das mit der Prozesskammer 110 unter Verwendung eines Ventils 178 verbunden werden kann. In einer alternativen Ausführungsform werden ein entferntes Plasmasystem und Ventil nicht benötigt.
In einer Ausführungsform kann das PECVD-System 100 ein Drucksteuersystem 180 aufweisen, das mit der Prozesskammer 110 verbunden werden kann. Das Drucksteuersystem 180 kann zum Beispiel ein Drosselventil (nicht gezeigt) und eine Turbomolekularpumpe (TMP) (nicht gezeigt) aufweisen, und kann in der Prozesskammer 110 einen gesteuerten Druck erzeugen. Beispielsweise kann der Kammerdruck von etwa 0,1 mTorr bis etwa 100 Torr reichen. Alternativ kann der Druck von 0,1 Torr bis 20 Torr reichen.
Die Prozesskammer 110 kann die Bildung eines Plasmas in dem Prozessraum 102 angrenzend an das Substrat 135 erleichtern. Das PECVD-System 100 kann so gestaltet sein, um Substrate jeden Durchmessers, wie etwa 200 mm Substrate, 300 mm Substrate oder größere Substrate bearbeiten zu können. Alternativ kann das PECVD-System 100 arbeiten, indem es Plasma in einer oder mehreren Prozesskammern erzeugt.
Das PECVD-System 100 weist eine Sprühplattenanordnung 120 auf, die mit der Prozesskammer 110 verbunden ist. Die Sprühplattenanordnung ist gegenüber dem Substrathalter 130 montiert. Die Sprühplattenanordnung 120 umfasst einen Mittelbereich 122, einen Randbereich 124 und einen Unterbereich 126. Ein Abschirmring 128 kann dazu verwendet werden, um die Sprühplattenanordnung 120 mit der Prozesskammer 110 zu verbinden.
Der Mittelbereich 122 ist mit einem Gaszufuhrsystem 131 durch eine erste Prozessgasleitung 123 verbunden. Der Randbereich 124 ist mit dem Gaszufuhrsystem 131 durch eine zweite Prozessgasleitung 125 verbunden. Der Unterbereich 126 ist mit dem Gaszufuhrsystem 131 durch eine dritte Prozessgasleitung 127 verbunden.
Das Gaszufuhrsystem 131 liefert ein erstes Prozessgas zu dem Mittelbereich 122, ein zweites Prozessgas zu dem Randbereich 124 und ein drittes Prozessgas zu dem Unterbereich 126. Die chemischen Eigenschaften und Durchfüsse können für diese Bereiche individuell gesteuert werden. Alternativ können der Mittelbereich und der Randbereich miteinander als einzelner Primärbereich verbunden werden, und das Gaszufuhrsystem kann das erste Prozessgas und/oder das zweite Prozessgas zu dem Primärbereich leiten. Tatsächlich können alle diese Bereiche miteinander verbunden werden und das Gaszufuhrsystem kann ein oder mehr Prozessgase, wie erforderlich, liefern.
Das erste Prozessgas kann wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer enthalten. Zum Beispiel kann der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilicat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) enthalten. Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweisen. Es kann auch ein Inertgas enthalten sein, wie etwa Argon, Helium und/oder Stickstoff. Der Durchfluss (Massenstrom) des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann von etwa 0,0 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute – cm³/min unter Standardbedingungen) bis etwa 5000 sccm reichen und der Durchfluss des Inertgases von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm reichen.
Außerdem kann auch das zweite Prozessgas wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer enthalten. Zum Beispiel umfasst der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS). Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer umfasst wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₅ und C₆H₅OH. Ein Inertgas kann auch enthalten sein, wie etwa Argon, Helium und/oder Stickstoff. Der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm reichen und der Durchfluss des Inertgases von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm reichen.
Ferner kann das dritte Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Stickstoff enthaltenden Gas, einem Kohlenstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweisen. Zum Beispiel kann das Sauerstoff enthaltende Gas wenigstens eines von O₂, CO, NO, N₂O und CO₂ aufweisen; das Stickstoff enthaltende Gas kann wenigstens eines von N₂ und NF₃ aufweisen; und das Inertgas kann wenigstens eines von Ar und He aufweisen. Der Durchfluss des dritten Prozessgases kann von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm reichen.
Das Gaszufuhrsystem 131 kann wenigstens einen Verdampfer (nicht gezeigt). zum Bereitstellen der Vorläufer aufweisen. Alternativ ist kein Verdampfer notwendig. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Sprudelsystem verwendet werden.
Das PECVD-System 100 weist eine obere Elektrode 140 auf, die mit der Sprühplattenanordnung 120 und mit der Prozesskammer 110 verbunden werden kann. Die obere Elektrode 140 kann Temperatursteuerelemente 142 umfassen. Die obere Elektrode 140 kann mit einer ersten Hochfrequenzquelle 146 unter Verwendung eines ersten Anpassungsnetzwerks 144 verbunden sein. Als Alternative wird kein separates Anpassungsnetzwerk benötigt.
Die erste Hochfrequenzquelle 146 liefert ein oberes Hochfrequenzsignal (TRF – top RF signal) an die obere Elektrode, wobei die erste Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten kann. Beispielsweise wurden Aufdampfprozesse bei jeweils der folgenden Frequenzen durchgeführt: 100 MHz, 60 MHz, 27 MHz und 13,56 MHz. Das obere Hochfrequenzsignal kann im Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz, oder alternativ im Frequenzbereich von etwa 2 MHz bis etwa 60 MHz liegen. Die erste Hochfrequenzquelle 146 kann in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt arbeiten, oder alternativ kann die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 5000 Watt arbeiten.
Die obere Elektrode 140 und die Hochfrequenzquelle 146 sind Teile einer kapazitiv gekoppelten Plasmaquelle. Die kapazitiv gekoppelte Plasmaquelle kann ersetzt werden oder unterstützt werden durch andere Arten von Plasmaquellen, wie etwa eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (ICP), eine transformatorgekoppelte Plasmaquelle (TCP), einer mikrowellen-betriebenen Plasmaquelle, einer Elektronenzyklotron-Resonanz-Plasmaquelle (ECR), einer Helikonwellen-Plasmaquelle und einer Oberflächen wellen-Plasmaquelle. Wie in dieser Technik wohl bekannt ist, kann die obere Elektrode 140 in den verschiedenen geeigneten Plasmaquellen eliminiert oder anders ausgestaltet werden.
Das Substrat 135 kann beipielsweise in die und aus der Prozesskammer 110 durch ein Ventilklappe (nicht gezeigt) und eine Kammerdurchführung (nicht gezeigt) über ein Roboter-Substrattransfersystem (nicht gezeigt) transportiert werden, und kann von dem Substrathalter 130 aufgenommen und von den mechanisch damit verbundenen Vorrichtungen verschoben werden. Sobald das Substrat 135 in den Substrattransfersystem aufgenommen ist, kann das Substrat angehoben und/oder abgesenkt werden, indem eine Verschiebungseinrichtung 150 verwendet wird, die durch eine Verbindungsanordnung 152 mit dem Substrathalter 130 gekoppelt sein kann.
Das Substrat 135 kann an dem Substrathalter durch ein elektrostatisches Einspannsystem fixiert sein. Ein elektrostatisches Einspannsystem kann zum Beispiel eine Elektrode 116 und eine Einspann-Spannungsversorgung 156 aufweisen. Die Einspann-Spannungen, die im Bereich von etwa –2000 V bis etwa +2000 V liegen können, werden der Einspannelektrode zugeführt. Alternativ kann die Einspann-Spannung im Bereich von etwa –1000 V bis +1000 V liegen. In alternativen Ausführungsformen kann beispielsweise Gas zu der Hinterseite des Substrats 135 über ein rückseitiges Gassystem zugeführt werden, um die thermische Leitfähigkeit der Gaslücke zwischen dem Substrat und dem Substrathalter 130 zu verbessern. In anderen alternativen Ausführungsformen können Hebestifte in dem Substrathalter 130 vorgesehen sein.
Ein Temperatursteuersystem kann auch vorgesehen sein. Ein solches System kann angewendet werden, wenn eine Temperatursteuerung des Substrats bei erhöhten oder reduzierten Temperaturen notwendig ist. Beispielsweise kann ein Heizelement 132, wie etwa ein Widerstandsheizelement oder eine thermoelektrische Heizung/Kühlung enthalten sein, und kann der Substrathalter 130 ferner ein Kühlsystem 134 umfassen. Das Heizelement 132 kann mit einer Heizspannungsversorgung 158 verbunden sein. Das Kühlsystem 134 kann einen im Kreis zurückgeführten Kühlmittelfluss bereitstellen, der Wärme von dem Substrathalter 130 aufnimmt und Wärme zu einem Wärmetauschersystem (nicht gezeigt) transportiert, oder beim Heizen Wärme von dem Wärmetauschersystem her transportiert.
Ferner kann die Elektrode 116 mit einer zweiten Hochfrequenzquelle 160 unter Verwendung eines zweiten Anpassungsnetzwerks 162 verbunden sein. In einer alternativen Ausführungsform wird kein Anpassungsnetzwerk benötigt.
Die zweite Hochfrequenzquelle 160 liefert ein unteres Hochfrequenzsignal (BRF – bottom RF signal) an die untere Elektrode 116, und die zweite Hochfrequenzquelle 160 kann in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten. Das untere Hochfrequenzsignal kann im Frequenzbereich von etwa 0,2 MHz bis etwa 30 MHz oder alternativ in dem Frequenzbereich von etwa 0,3 MHz bis etwa 15 MHz liegen. Die zweite Hochfrequenzquelle kann in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt arbeiten, oder in einer Alternative kann die zweite Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 500 Watt arbeiten. Die untere Elektrode 116 kann die einzige Plasmaquelle innerhalb der Kammer sein oder eine andere zusätzliche Plasmaquelle ergänzen.
Das PECVD-System 100 kann weiter eine Verschiebungseinrichtung 150 aufweisen, die über eine Balganordnung 154 mit der Prozesskammer 110 verbunden ist. Ferner kann eine Verbindungsanordnung 152 die Verschiebungseinrichtung 150 mit dem Substrathalter 130 verbinden. Die Balganordnung 154 ist so gestaltet, um die vertikale Verschiebungseinrichtung von der Atmosphäre außerhalb der Prozesskammer 110 abzudichten.
Die Verschiebungseinrichtung 150 erlaubt es, eine variable Lücke 104 zwischen der Sprühplattenanordnung 120 und dem Substrat 135 zu bilden. Die Lücke kann im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 200 mm, oder alternativ im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 80 mm liegen. Die Lücke kann fixiert bleiben oder während des Aufdampfprozesses verändert werden. Ferner kann der Substrathalter 130 einen Zentrierring 106 und einen Keramikdeckel 108 umfassen. In einer Alternative sind ein Zentrierring 106 und/oder ein keramischer Deckel 108 nicht notwendig.
Wenigstens eine Kammerwand 112 kann eine Beschichtung 114 aufweisen, um die Wand zu schützen. Die Beschichtung 114 kann ein keramisches Material aufweisen. In einer Alternative wird eine Beschichtung 114 nicht benötigt.
Außerdem kann das Temperatursteuersystem dazu verwendet werden, um die Temperatur der Kammerwände zu steuern. Zum Beispiel können Anschlüsse 180 in der Kammerwand vorgesehen sein, um die Temperatur zu steuern. Die Kammerwandtemperatur kann relativ konstant gehalten werden, während der Prozess in der Kammer durchgeführt wird.
Das Temperatursteuerstystem kann auch dazu verwendet werden, um die Temperatur der oberen Elektrode zu steuern. Die Temperatursteuerelemente 142 können dazu verwendet werden, um die Temperatur der oberen Elektrode zu steuern. Die Temperatur der oberen Elektrode kann relativ konstant gehalten werden, während ein Prozess in der Kammer ausgeführt wird.
Ferner kann das PECVD-System 100 auch ein entferntes Plasmasystem 175 aufweisen, das zum Reinigen der Kammer verwendet werden kann.
Ferner kann das PECVD-System 100 auch ein Spülsystem (nicht gezeigt) aufweisen, das dazu verwendet werden kann, um die Verschmutzung zu kontrollieren und/oder die Kammer zu reinigen.
In einer alternativeren Ausführungsform kann die Prozesskammer 110 beispielsweise weiter einen Monitoranschluss (nicht gezeigt) aufweisen. Ein Monitoranschluss kann beispielsweise eine optische Überwachung des Prozessraums 102 ermöglichen.
Das PECVD-System 100 weist ferner eine Steuereinheit 190 auf. Die Steuereinheit 190 kann mit der Kammer 110, der Sprühplattenanordnung 120, dem Substrathalter 130, dem Gaszufuhrsystem 131, der oberen Elektrode 140, der ersten Hochfrequenz-Anpassungschaltung 144, der ersten Hochfrequenzspannungsquelle 146, der Verschiebungseinrichtung 150, der elektrostatischen Einspann-Spannungsversorgung 156, der Heizungs-Spannungsversorgung 158, der zweiten Hochfrequenz-Anpassungsschaltung 162, der zweiten Hochfrequenzquelle 160, der trockenen Pumpe 170, der entfernten Plasmaeinrichtung 175 und dem Drucksteuersystem 118 verbunden sein. Die Steuereinheit kann so ausgelegt sein, um diesen Komponenten Steuerdaten zu liefern und Daten von diesen zu empfangen, wie etwa die Prozessdaten dieser Komponenten. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 190 einen Mikroprozessor, einen Speicher und einen digitalen Eingangs/Ausgangs-Anschluss aufweisen, der zur Erzeugung von Steuerspannungen in der Lage ist, die zum Kommunizieren und Aktivieren der Eingänge des Prozesssystems 100 sowie zur Überwachung der Ausgänge des PECVD-Systems 100 in der Lage ist. Ferner kann die Steuereinheit 190 Informationen mit Systemkomponenten austauschen. Auch kann ein Programm in dem Speicher gespeichert sein, das dazu verwendet werden kann, um die oben erwähnten Komponenten des PECVD-Systems 100 gemäß einer Prozessbeschreibung zu steuern. Außerdem kann die Steuereinheit 190 so ausgestaltet sein, um Prozessdaten zu analysie ren, die Prozessdaten mit Zielprozessdaten zu vergleichen und den Vergleich dazu zu verwenden, einen Prozess zu ändern und/oder die Aufdampfeinrichtung zu steuern. Auch kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, die Prozessdaten zu analysieren, die Prozessdaten mit historischen Prozessdaten zu vergleichen und den Vergleich dazu zu verwenden, einen Fehler vorherzusagen, zu verhindern und/oder anzuzeigen.
2A-2C zeigen eine vereinfachte Prozedur zur Verwendung einer TERA-Schicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A zeigt eine Photolackschicht 210 auf einer TERA-Schicht, wobei die letzere eine TERA-Deckschicht 220 und eine TERA-Bodenschicht 230 aufweist. Zum Beispiel kann die TERA-Deckschicht 220 eine Schicht mit einer Dicke von etwa 150 Å bis etwa 1000 Å sein und die TERA-Bodenschicht kann eine Schicht mit einer Dicke von etwa 300 Å bis etwa 5000 Å sein. In diesem Beispiel ist die TERA-Bodenschicht 230 mit einer Oxidschicht 240 verbunden. Dies ist für die Erfindung nicht erforderlich, die TERA-Schicht kann auf anderen Materialien als Oxiden aufgebracht sein. Obwohl in 2 zwei Schichten gezeigt sind, ist dies für die Erfindung nicht erforderlich. Eine TERA-Schicht kann eine oder mehrere Schichten aufweisen.
In 2B ist die Photolackschicht 210 unter Anwendung von wenigstens einem Lithographieschritt und wenigstens einem Entwicklungsschritt bearbeitet worden.
In 2C ist die TERA-Schicht unter Verwendung von wenigstens einem Ätzprozess geöffnet worden.
3 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Prozedur zur Abscheidung einer TERA-Schicht auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann eine TERA-Schicht eine Bodenschicht und eine Deckschicht aufweisen, die unter Verwendung von verschiedenen Prozessen aufgedampft werden können. Die Prozedur 300 beginnt bei 310.
Bei 320 kann eine Kammer bereitgestellt werden und die Kammer kann eine Plasmaquelle und optional einen verschiebbaren Substrathalter aufweisen, der mit einer zweiten Hochfrequenzquelle verbunden ist.
Bei 330 wird ein Substrat auf dem verschiebbaren Substrathalter plaztiert. Der verschiebbare Substrathalter kann beispielsweise dazu verwendet werden, um eine Lücke zwischen einer oberen Elektrodenoberfläche und einer Oberfläche des verschiebbaren Substrathalters zu bilden. Diese Lücke kann im Bereich von 1 mm bis etwa 200 mm liegen, alternativ kann die Lücke im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 80 mm liegen. Die Lückengröße kann verändert werden, um die Aufdampfrate zu verändern. Zum Beispiel kann die Lücke vergrößert werden, um die Aufdampfrate zu reduzieren, und die Lücke kann verkleinert werden, um die Aufdampfrate zu erhöhen. Die Lückengröße kann auch variiert werden, um Lichtbogenbildung während des Plasmaprozesses zu vermeiden.
Bei 340 kann eine Bodenschicht auf dem Substrat aufgedampft werden, wobei die Aufdampfrate von der Position des verschiebbaren Substrathalters, dem Betrag der durch die erste Hochfrequenzquelle bereitgestellten Hochfrequenzleistung und dem Betrag der durch die zweite Hochfrequenzquelle bereitgestellten Hochfrequenzleistung abhängt.
Während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht kann der oberen Elektrode unter Verwendung der ersten Hochfrequenzquelle ein oberes Hochfrequenzsignal zugeführt werden. Beispielsweise kann die erste Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten. Alternativ kann die erste Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz arbeiten, oder die erste Hochfrequenzquelle kann in einem Frequenzbereich von etwa 2 MHz bis etwa 60 MHz arbeiten. Die erste Hochfrequenzquelle kann in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 10000 Watt oder alternativ in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 5000 Watt arbeiten.
Während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht kann auch der unteren Elektrode unter Verwendung der zweiten Hochfrequenzquelle ein unteres Hochfrequenzsignal zugeführt werden. Beispielsweise kann die zweite Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten. Alternativ kann die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 MHz bis etwa 30 MHz oder in einem Frequenzbereich von etwa 0,3 MHz bis etwa 15 MHz arbeiten. Die zweite Hochfrequenzquelle kann in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt oder alternativ in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 500 Watt arbeiten.
Außerdem kann in der Prozesskammer eine Sprühplattenanordnung vorgesehen und mit der oberen Elektrode verbünden sein. Die Sprühplattenanordnung kann einen Mittelbereich und einen Randbereich aufweisen und mit einem Gaszufuhrsystem verbunden sein. Während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht kann dem Mittelbereich ein erstes Prozessgas und dem Randbereich ein zweites Prozessgas zugeführt werden.
Alternativ können der Mittelbereich und der Randbereich miteinander zu einem einzelnen Primärbereich verbunden sein, und das Gaszufuhrsystem kann dem Primärbereich das erste Prozessgas und/oder das zweite Prozessgas zuführen. Tatsächlich kann jeder der Bereiche miteinander verbunden werden und das Zufuhrsystem kann ein oder mehrere Prozessgase zuführen.
Das erste Prozessgas kann wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweisen. Ein Inertgas kann auch enthalten sein. Der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegen, und der Durchfluss des Inertgases kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm liegen. Der Silizium enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Oktomethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweisen. Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweisen. Das Inertgas kann Argon, Helium und/oder Stickstoff sein.
Das zweite Prozessgas kann wenigstens einen aus einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweisen. Ein Inertgas kann auch enthalten sein. Der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegen, und der Durchfluss des Inertgases kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm liegen. Der Silizim enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Oktomethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweisen. Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweisen. Das Inertgas kann wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff sein.
Der Durchfluss des ersten Prozessgases und des zweiten Prozessgases kann während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht unabhängig eingestellt werden.
Die Bodenschicht kann Material mit einem Brechungsindex (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5 aufweisen, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und kann einen Extinktionskoeffizienten (k) im Bereich von etwa 0,10 bis etwa 0,9 aufweisen, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm. Die Bodenschicht kann eine Dicke im Bereich von etwa 30 nm bis etwa 500.0 nm haben und die Aufdampfgeschwindigkeit kann im Bereich von etwa 100 Å pro Minute bis etwa 10.000 Å pro Minute liegen. Die Aufdampfzeit der Bodenschicht kann von etwa 5 Sekunden bis etwa 180 Sekunden variieren.
Eine hohe Aufdampfgeschwindigkeit kann erreicht werden, indem während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht ein Hochfregeunzsignal an die untere Elektrode angelegt wird. Die Hochfrequenzquelle kann eine relativ niedrige Hochfrequenzleistung liefern.
Bei 350 kann eine Deckschicht auf dem Substrat abgeschieden werden, wobei die Abscheidungsgeschwindigkeit abhängig von der Position des verschiebbaren Substrathalters, dem Betrag der durch die erste Hochfrequenzquelle gelieferten Hochfrequenzleistung und dem Prozessgas ist.
Während des Aufdampfprozesses der Deckschicht kann ein oberes Hochfrequenzsignal an die obere Elektrode unter Verwendung der ersten Hochfrequenzquelle angelegt werden. Zum Beispiel kann die erste Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten. Alternativ kann die erste Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz arbeiten oder die erste Hochfrequenzquelle kann in einem Frequenzereich von etwa 2 MHz bis etwa 60 MHz arbeiten. Die erste Hochfrequenzquelle kann in einem Leistungsbe reich von etwa 10 Watt bis etwa 10000 Watt oder in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 5000 Watt arbeiten.
Außerdem kann in der Prozesskammer eine Sprühplattenanordnung vorgesehen und mit der oberen Elektrode verbunden sein. Die Sprühplattenanordnung kann einen Mittelbereich und einen Randbereich aufweisen und mit einem Gaszufuhrsystem verbunden sein. Während des Aufdampfprozesses der Deckschicht kann dem Mittelbereich ein erstes Prozessgas, dem Randbereich ein zweites Prozessgas, und der Kammer ein drittes Prozessgas durch eine Gasregion zugeführt werden.
Alternativ können der Mittelbereich und der Randbereich miteinander zu einem einzelnen Primärbereich verbunden sein, und das Gaszufuhrsystem kann dem Primärbereich das erste Prozessgas und/oder das zweite Prozessgas zuführen. Tatsächlich kann jeder der Bereiche miteinander verbunden werden und das Zufuhrsystem kann ein oder mehrere Prozessgase zuführen.
Das erste Prozessgas kann wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweisen. Ein Inertgas kann auch enthalten sein. Der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegen, und der Durchfluss des Inertgases kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm liegen. Der Silizim enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Oktomethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweisen. Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweisen. Das Inertgas kann wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff aufweisen.
Das zweite Prozessgas kann wenigstens einen aus einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweisen. Ein Inertgas kann auch enthalten sein. Der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegen, und der Durchfluss des Inertgases kann im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm liegen. Der Silizim enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilikat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Oktomethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweisen. Der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer kann wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweisen. Das Inertgas kann wenigstens eines von Argon, Helium und/oder Stickstoff aufweisen.
Beispielsweise kann der Durchfluss des dritten Prozessgases von etwa 0,0 sccm bis etwa 10000 sccm reichen. Ferner kann das dritte Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Stickstoff enthaltenden Gas, einem Kohlenstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweisen. Zum Beispiel kann das Sauerstoff enthaltende Gas wenigstens eines von O₂, CO, NO, N₂O und CO₂ aufweisen; das Stickstoff enthaltende Gas kann wenigstens eines von N₂ und NF₃ aufweisen; und das Inertgas kann wenigstens eines von Ar und He aufweisen.
Die Prozedur 300 endet bei 360. Die Deckschicht kann Material mit einem Brechungsindex (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5 aufweisen, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und kann einen Extinktionskoeffizienten (k) im Bereich von etwa 0,10 bis etwa 0,9 aufweisen, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm.
Die Deckschicht kann eine Dicke im Bereich von etwa 5,0 nm bis etwa 40,0 nm haben und die Aufdampfgeschwindigkeit kann im Bereich von etwa 50 Å pro Minute bis etwa 5000 Å pro Minute liegen. Die Aufdampfzeit der Deckschicht kann von etwa 5 Sekunden bis etwa 180 Sekunden variieren.
In einer alternative Ausführungsform kann während des Aufdampfprozesses der Deckschicht der unteren Elektrode unter Verwendung der zweiten Hochfrequenzquelle ein unteres Hochfrequenzsignal zugeführt werden. Beispielsweise kann die zweite Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeiten. Alternativ kann die zweite Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 MHz bis etwa 30 MHz arbeiten, oder die erste Hochfrequenzquelle kann alternativ in einem Frequenzbereich von etwa 0,3 MHz bis etwa 15 MHz arbeiten. Die zweite Hochfrequenzquelle kann in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt oder alternativ in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 500 Watt arbeiten.
Mit der Kammer kann ein Drucksteuersystem verbunden sein, und der Kammerdruck kann unter Anwendung des Drucksteuersystems gesteuert werden. Beispielsweise kann der Kammerdruck von etwa 0,1 mTorr bis etwa 100 Torr reichen.
Mit dem Substrathalter kann ein Temperatursteuersystem verbunden sein, und die Substrattemperatur kann unter Anwendung des Temperatursteuersystems gesteuert werden. Beispielsweise kann die Substrattemperatur im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegen. Das Temperatursteuersystem kann auch mit einer Kammerwand verbunden sein, und die Temperatur der Kammerwand kann durch das Temperatursteuersystem gesteuert werden. Beispielsweise kann die Temperatur der Kammerwand im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegen. Außerdem kann das Temperatursteuersystem mit der Sprühplattenanordnung verbunden sein; unter Verwendung des Temperatursteuersystems kann die Temperatur der Sprühplattenanordnung gesteuert werden. Beispielsweise kann die Temperatur der Sprühplattenanordnung im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegen.
Ferner kann der Substrathalter ein elektrostatisches Einspannsystem aufweisen, und dem elektrostatischen Einspannsystem kann eine Gleichspannung zugeführt werden, um das Substrat dem Substrathalter festzuhalten. Beispielsweise kann die Gleichspannung im Bereich von etwa –2000 V bis etwa +2000 V liegen.
4 zeigt eine beispielhafte Folge von Prozessen, die in einer Prozedur zur Abscheidung einer TERA-Schicht auf einem Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In dem ersten Schritt werden Prozessgase in die Kammer eingeführt, und wird der Arbeitsdruck eingestellt. Beispielsweise kann der Kammerdruck auf etwa 8 Torr eingestellt werden und die Dauer des ersten Schrittes 60 Sekunden betragen. Die Prozessgase können einen Silizium enthaltenden Vorläufer, einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer und ein Inertgas aufweisen. In alternativen Ausführungsformen können andere Drucke verwendet werden und auch verschiedene Zeitdauern angewendet werden.
In dem zweiten Schritt kann ein Stabilisierungsprozess durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Durchfluss eines oder mehrerer der Prozessgase und die auf die elektrostatische Einspannvorrichtung angewendete Einspann-Spannung verändert werden.
In dem dritten Schritt kann der Bodenschichtbereich der TERA-Schicht aufgebracht werden. Eine erste Hochfrequenzquelle kann der oberen Elektrode ein oberes Hochfrequenzsignal (TRF – top RF signal) zuführen und eine zweite Hochfrequenzquelle kann der unteren Elektrode ein unteres Hochfrequenzsignal (BRF – bottom RF signal) zuführen, die Teil des Substrathalters sein kann. Beispielsweise kann die TRF-Frequenz im Bereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz und die TRF-Leistung im Bereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt liegen. Ferner kann die BRF-Frequenz im Bereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz und die BRF-Leistung im Bereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt liegen. Das BRF-Signal ermöglicht die Steuerung der Aufdampfgeschwindigkeit während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht. In der illustrierten Ausführungsform (4) betrug die TRF-Frequenz etwa 13,56 MHz, die TRF-Leistung etwa 700 Watt, die BRF-Frequenz etwa 2 MHz, die BRF-Leistung etwa 50 Watt und die elektrostatische Einspann-Spannung etwa –200 V. In alternativen Ausführungsformen können andere Frequenzen, Leistungsniveaus und Einspann-Spannungen angewendet werden.
In dem vierten Schritt kann ein Präparationsprozess durchgeführt werden. Die TRF- und BRF-Signalniveaus können geändert werden, die Prozessgase können verändert und die Durchflüsse modifiziert werden. In der illustrierten Ausführungsform ( 4) wurde das TRF-Signal abgeschaltet, das BRF-Signal wurde abgeschaltet, und die elektrostatische Einspann-Spannung war etwa –200 V. Ferner wurde der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers geändert und ein Sauerstoff enthaltendes Gas wurde der Prozesskammer zugeführt. Alternativ kann das Plasma beendet werden, und der Druck in der Kammer kann im Bereich von etwa 1 mTorr bis etwa 20 Torr liegen, wobei das Prozessgas wenigstens eines aus einem Silizium enthaltenden Vorläufer, einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer, einem Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweist. Alternativ kann das Plasma aufrechterhalten werden, wobei der Kammer ein Inertgas zugeführt wird. Alternativ kann der vierte Schritt zwischen der Aufbringung der Bodenschicht und der Aufbringung der Deckschicht eliminiert werden, so dass das Aufbringen Deckschicht unmittelbar nach dem Aufbringen der Bodenschicht erfolgt.
In dem fünften Schritt kann der Deckschichtbereich der TERA-Schicht aufgebracht werden. Die erste Hochfrequenzquelle kann der oberen Elektrode ein oberes Hochfrequenzsignal (TRF – top RF signal) zuführen, und eine unterschiedliche Kombination von Prozessgasen kann der Prozesskammer zugeführt werden. Beispielsweise kann die TRF-Frequenz im Bereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz und die TRF-Leistung im Bereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt liegen. Außerdem kann die Kombination der Prozessgase einen Silizium enthaltenden Vorläufer, einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer, ein Sauerstoff enthaltendes Gas und ein Inertgas enthalten. In der illustrierten Ausführungsform (4) betrug die TRF-Frequenz etwa 13,56 MHz, die TRF-Leistung etwa 400 Watt, die Einspann-Spannung etwa –200 V; der Silizium enthaltende Vorläufer wies 3MS, das Sauerstoff enthaltende Gas CO₂ und das Inertgas He auf. In alternativen Ausführungsformen können andere Frequenzen, Leistungsniveaus und Gase verwendet werden.
In den Schritten sechs und sieben können Spülvorgänge ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Durchfluss eines oder mehrerer Prozessgase verändert werden, das TRF-Signal kann verändert werden, die elektrostatische Einspann-Spannung kann geändert werden und der Druck kann modifiziert werden. In der illustrierten Ausführungsform (4) wurde das TRF-Signal abgeschaltet, der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Sauerstoff enthaltenden Gases auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Inertgases konstant gehalten und die elektrostatische Einspann-Spannung auf 0 gesetzt.
Im achten Schritt wird die Kammer evakuiert und der Druck wird gesenkt. Während dieses Schrittes wird der Kammer kein Prozessgas zugeführt.
Im neunten Schritt kann der Kammerdruck erhöht werden. Zum Beispiel können der Prozesskammer ein oder mehrere Prozessgase zugeführt werden, und der Kammerdruck kann auf einem vorgegebenen Niveau gehalten werden. In der illustrierten Ausführungsform (4) werden die Hochfrequenzsignale abgeschaltet, der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Sauerstoff enthaltenden Gases wurde auf etwa 36 sccm gesetzt, der Durchfluss des Inertgases auf etwa 600 sccm gesetzt, und der Kammerdruck wurde auf etwa 2 Torr gehalten.
Im zehnten Schritt kann ein Entnahmeprozess durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein unteres Hochfrequenzsignal dazu verwendet werden, um ein Plasma zu bilden. In der illustrierten Ausführungsform (4) wurde das TRF-Signal abgeschaltet, der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Sauerstoff enthaltenden Gases wurde auf etwa 36 sccm gesetzt, der Durchfluss des Inertgases auf etwa 600 sccm gesetzt, und der Kammerdruck wurde auf etwa 2 Torr gehalten.
Im elften Schritt kann ein Hebeprozess durchgeführt werden. Zum Beispiel können die Hebestifte ausgestellt werden, um das Substrat von dem Substrathalter anzuheben.
Im zwölften Schritt kann ein Spülprozess durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das obere Hochfrequenzsignal verändert werden und der Kammerdruck geändert werden. In der illustrierten Ausführungsform (4) wurde das TRF-Signal abgeschaltet, der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers wurde auf 0 gesetzt, der Durchfluss des Sauerstoff enthaltenden Gases wurde auf etwa 36 sccm gesetzt, der Durchfluss des Inertgases auf etwa 600 sccm gesetzt, der Kammerdruck wurde auf etwa 2 Torr gehalten.
Im dreizehnten Schritt wird die Kammer evakuiert und der Druck abgesenkt. Beispielsweise wird der Kammer während dieses Schrittes kein Prozessgas zugeführt.
Das oben beschriebene Beispiel illustriert, dass der Verwendung eines PECVD-Prozesses eine TERA-Schicht aufgebracht werden kann, um eine Bodenschicht und eine Deckschicht aufzubringen, wobei die Anwendung einer geringen sekundären Hochfrequenzleistung auf die untere Elektrode die Aufdampfgeschwindigkeit während des Aufdampfprozesses der Bodenschicht erhöhen kann.
In dieser Ausführungsform werden die TERA-Bodenschicht und – Deckschicht aufeinanderfolgend in einer Kammer aufgebracht. Während der Periode zwischen der Aufbringung der Bodenschicht und der Deckschicht wird das Plasma abgestellt. In einer alternativen Ausführungsform können die TERA-Bodenschicht und Deckschicht sequenziell in der selben Kammer ohne Abstellen des Plasmas aufgebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform können die TERA-Bodenschicht und -Deckschicht in separaten Kammern aufgebracht werden.
In dieser Ausführungsform wird die Kammer zwischen der Aufbringung der Bodenschicht und der Deckschicht auf einem spezifischen Druck gehalten. In einer alternativen Ausführungsform kann die Kammer zwischen der Aufbringung der Schichten evakuiert werden.
Diese Ausführungsformen liefern eine dramatische Erhöhung der Aufdampfgeschwindigkeit, indem eine geringe Hochfrequenzleistung an die untere Elektrode angelegt wird. Frühere Prozess systeme verwendeten höhere Hochfrequenzleistung an der unteren Elektrode, um dem Prozess eine Ätzkomponente zu geben.
Die in Tabelle 1 gezeigten Daten illustrieren Prozessbedingungen für beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Prozessbedingungen für die Schicht A und die Schicht B waren identisch, außer dass die Schicht B eine untere Hochfrequenz mit niedriger Leistung verwendete. Die Aufdampfgeschwindigkeit war für Schicht B über 2 mal, tatsächlich fast 3 mal höher als für die Schicht A. Außerdem war die durch Rutherford-Backscattering-Spectroscopy (RBS) gemessene Dichte der Schicht B signifikant höher als die der Schicht A. Auch wurden Unterschiede im Brechungsindex und im Extinktionskoeffizienten der beiden Schichten beobachtet. Aus diesem Beispiel ist die Wirkung der unteren Hochfrequenz mit niedriger Leistung auf die Aufdampfgeschwindigkeit und die Schichteigenschaften ersichtlich.
Tabelle 1
Fortschritte bei Photolacktechniken erfordern weiterentwickelte untere Antireflexionsbeschichtungen (BARC – bottom antireflective coating). Die vorliegende Erfindung schafft eine Art und Weise zum Aufbringen von TERA-Stapeln mit weiterentwickelten BARC-Schichteigenschaften. Zum Beispiel hat der TERA-Stapel optische Eigenschaften, um als eine Antireflexionsschicht bei einer vorgeschriebenen Wellenlänge zu wirken, gute Ätz-Auswahleigenschaften in Bezug auf den Photolack, keine Wechselwirkung mit dem Photolack, und kann als Maskenschicht für nachfolgende Ätzvorgänge dienen. Außerdem ist der TERA-Stapel oxidierbar und kaum unter Verwendung von Nassätzprozessen entfernt werden.
Obwohl nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute ohne weiteres anerkennen, dass viele Modifikationen bei den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von der neuen Lehre und den Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollen solche Modifikationen auch im Umfang der Erfindung umfasst sein.
Zusammenfassung
Verfahren und System zum Abscheiden einer Schicht mit einstellbaren optischen und Ätzwiderstands-Eigenschaften auf einem Substrat mittels Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung. Eine Kammer hat eine Plasmaquelle und einen mit einer Hochfrequenzquelle verbundenen Substrathalter. Ein Substrat wird auf dem Substrathalter platziert. Die TERA-Schicht wird auf dem Substrat abgeschieden. Der Betrag der durch die Hochfrequenzquelle gelieferten Hochfrequenzleistung wird so ausgewählt, dass die Abscheidungsgeschwindigkeit von wenigstens einem Teil der TERA-Schicht größer als ohne Anlegen einer Hochfrequenzleistung an den Substrathalter ist.

Claims

Verfahren zum Abscheiden eines Materials auf einem Substrat, bei dem: ein Substrat in einer Kammer platziert wird, die eine Plasmaquelle und einen mit einer Hochfrequenzquelle verbundenen Substrathalter hat, und eine Antireflexionsbeschichtung mit einstellbarer Ätzrate (TERA – Tunable Etch Rate Antireflecitve Coating) auf dem Substrat unter Anwendung von Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) abgeschieden wird, wobei der von der Hochfrequenzquelle bereitgestellte Betrag der Hochfrequenzleistung so ausgewählt ist, dass die Abcheidungsgeschwindigkeit wenigstens eines Teils der TERA-Schicht größer ist als ohne Anlegen einer Hochfrequenzleistung an den Substrathalter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plasmaquelle eine obere Elektrode hat und der Substrathalter verschiebbar ist, wobei bei dem Verfahren weiter: eine Lücke zwischen einer oberen Elektrodenoberfläche und einer Oberfläche des verschiebbaren Substrathalters gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Lücke im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 200 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Lücke im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 80 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Abscheiden der TERA-Schicht: während einer ersten Abscheidungszeit eine Bodenschicht abgeschieden wird, wobei die Bodenschicht ein Material aufweist, das einen Brechungsindex (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und das einen Extinktionskoeffizienten (k) hat, der im Bereich von 0,10 bis 0,9 liegt, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und während einer zweiten Abscheidungszeit eine Deckschicht abgeschieden wird, wobei die Deckschicht ein Material aufweist, das einen Brechungsindex (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und das einen Extinktionskoeffizienten (k) hat, der im Bereich von etwa 0,10 bis etwa 0,9 liegt, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bodenschicht eine Dicke im Bereich von etwa 30,0 nm bis etwa 500,0 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Plasmaquelle eine zusätzliche Hochfrequenzquelle aufweist und beim Abscheiden der Bodenschicht weiterhin: die zusätzliche Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz betrieben wird; und die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die zusätzliche Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz betrieben wird, und die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 MHz bis etwa 30 MHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die zusätzlichen Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 2 MHz bis etwa 60 MHz betrieben wird, und die Hochfrequenzquelle in einen Frequenzbereich von etwa 0,3 MHz bis etwa 15,0 MHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Plasmaquelle eine zusätzliche Hochfrequenzquelle umfasst und wobei beim Abscheiden der Bodenschicht die zusätzliche Hochfrequenzquelle im Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt betrieben wird, und die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die zusätzliche Hochfrequenzquelle einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 5000 Watt, und die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 500 Watt betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abscheiden der Bodenschicht mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Å/min bis etwa 10.000 Å/min stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Abscheidungszeit von etwa 5 Sekunden bis etwa 180 Sekunden variiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei beim Abscheiden der Bodenschicht ein erstes Prozessgas bereitgestellt wird, wobei das erste Prozessgas wenigstens einen Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bereitstellen des ersten Prozessgases das Strömen des Silizium enthaltenden Vorläufers und/oder des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers mit einem ersten Durchfluss im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilicat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste Prozessgas ein Inertgas enthält, das wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei beim Abscheiden der Bodenschicht der Kammerdruck unter Verwendung eines Drucksteuersystems gesteuert wird, wobei der Kammerdruck im Bereich von etwa 0,1 mTorr bis etwa 100 Torr liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Kammerdruck im Bereich von etwa 0,1 Torr bis etwa 20 Torr liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei beim Abscheiden der Bodenschicht einer elektrostatischen Einspannvorrichtung, die mit dem Substrathalter verbunden ist, eine Gleichspannung zugeführt wird, um das Substrat an dem Substrathalter festzuhalten, wobei die Gleichspannung im Bereich von etwa –2000 V bis etwa +2000 V liegt.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Gleichspannung im Bereich von etwa –1000 V bis etwa +1000 V liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Deckschicht eine Dicke im Bereich von etwa 5,0 nm bis etwa 400 nm hat.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Plasmaquelle eine zusätzliche Hochfrequenzquelle enthält und wobei bei dem Abscheiden der Deckschicht die zusätzliche Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei beim Abscheiden der Deckschicht die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Plasmaquelle eine zusätzliche Hochfrequenzquelle umfasst und wobei beim Abscheiden der Deckschicht die zusätzliche Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei beim Abscheiden der Deckschicht die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abscheiden der Deckschicht mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Å/min bis etwa 5000 Å/min stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Abscheidungszeit von etwa 5 Sekunden bis etwa 180 Sekunden variiert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei beim Abscheiden der Deckschicht ein zweites Prozessgas bereitgestellt wird, wobei das zweite Prozessgas wenigstens einen Silizium enthaltenden Vorläufer und einen Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer und ein Sauerstoff enthaltendes Gas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Silizium enthaltende Vorläufer und/oder der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer mit einem Durchfluss im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm strömen gelassen werden und/oder der Sauerstoff enthaltende Vorläufer mit einem Durchfluss im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10.000 sccm strömen gelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilicat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Sauerstoff enthaltende Gas wenigstens eines von O₂, CO, NO, N₂O und CO₂ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei das zweite Prozessgas ein Inertgas aufweist, wobei das Inertgas wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem zwischen der Abscheidung der Bodenschicht und der Deckschicht des Plasma abgestellt wird, während die Kammer auf einem Druck zwischen etwa 1 mTorr und etwa 20 Torr gehalten wird, wobei das Prozessgas wenigstens eines von einem Silizium enthaltenden Vorläufer, einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer, einem Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abscheiden der Bodenschicht und das Abscheiden der Deckschicht in separaten Kammern stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Abscheiden der Bodenschicht und das Abscheiden der Deckschicht sequenziell in derselben Kammer stattfinden, während über die ganze sequenzielle Abscheidung ein Plasma aufrechterhalten wird, wobei das Prozessgas wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwischen der Abscheidung der Bodenschicht und der Abscheidung der Deckschicht ein Plasma aufrechterhalten wird und die Reaktorumgebung zwischen den Abscheidungen ein Inertgas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abscheidung der Bodenschicht und die Abscheidung der Deckschicht in einer Kammer stattfinden und zwischen den Abscheidungen das Plasma abgestellt wird und die Kammer einer Folge von Evakuierungen und Gasspülungen unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem weiter einem Mittelbereich einer mit der oberen Elektrode verbundenen Sprühplattenanordnung ein erstes Prozessgas zugeführt wird, und einem Randbereich der Sprühplattenanordnung ein zweites Prozessgas mit einem zweiten Durchfluss zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei das erste Prozessgas wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist und das zweite Prozessgas wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Sprühplattenanordnung weiter einen Unterbereich aufweist und dem Unterbereich ein drittes Prozessgas zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das dritte Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Kohlenstoff enthaltenden Gas, einem Stickstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem weiter einem Primärbereich einer Sprühplattenanordnung, die mit der oberen Elektrode verbunden ist, ein Prozessgas mit einem ersten Durchfluss zugeführt wird, und einem Unterbereich der Sprühplattenanordnung ein anderes Prozessgas mit einem zweiten Durchfluss zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei das Prozessgas wenigstens ein von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei das andere Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Stickstoff enthaltenden Gas, einem Kohlenstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem weiter die Substrattemperatur unter Verwendung eines mit dem Substrathalter verbundenen Temperatursteuersystems gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei die Substrattemperatur im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 48, bei dem weiter die Temperatur wenigstens einer Kammerwand unter Verwendung des Temperatursteuerstystems gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei die Temperatur der wenigstens einen Kammerwand im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 48, bei dem weiter die Temperatur der Sprühplattenanordnung unter Verwendung des Temperatursteuersystems gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei die Temperatur der Sprühplattenanordnung im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem weiter die Kammer gespült wird, ein niedriger Druck in der Kammer erzeugt wird, und eine Einspannung gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei das Lösen der Einspannung die Bereitstellung eines Prozessgases umfasst.
Verfahren nach Anspruch 55, wobei das Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abscheidung der Antireflexionsbeschichtung mit einstellbarer Ätzrate (TERA-Schicht – Tunable Etch Rate Antireflective Coating) auf dem Substrat die Abscheidung von wenigstens zwei Schichten als die TERA-Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Charakteristiken der TERA-Schicht von dem Betrag der durch die Hochfrequenzquelle bereitgestellten Hochfrequenzleistung abhängt.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei die Dichte der TERA-Schicht größer ist, als wenn keine Hochfrequenzleistung auf den Substrathalter angewendet wird.
PECVD-System zum Abscheiden einer Antireflexionsbeschichtung mit einstellbarem Ätzwiderstand (TERA-Schicht – Tunable Etch Resistant Antireflective Coating) auf einem Substrat, wobei das PECVD-System aufweist: eine Kammer mit einem Substrathalter, eine Plasmaquelle, die zur Erzeugung eines Plasmas innerhalb der Kammer angeordnet ist, eine mit dem Substrathalter verbundene Hochfrequenzquelle, ein mit der Kammer verbundenes Gaszufuhrsystem, und ein mit der Kammer verbundenes Drucksteuersystem, wobei der Betrag der durch die Hochfrequenzquelle gelieferten Hochfrequenzleistung so ausgewählt ist, dass die Abscheidungsgeschwindigkeit wenigstens eines Teils der TERA-Schicht größer ist als ohne Anlegen Hochfrequenzleistung an den Substrathalter.
PECVD-System nach Anspruch 60, das weiter aufweist: ein Transfersystem, das mit der Kammer verbunden ist, um ein Substrat auf den Substrathalter zu platzieren.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei der Substrathalter verschiebbar ist, die Plasmaquelle eine obere Elektrode umfasst und der verschiebbare Substrathalter so ausgestaltet ist, um eine Lücke zwischen einer oberen Elektrodenoberfläche und einer Oberfläche des verschiebbaren Substrathalters zu definieren.
PECVD-System nach Anspruch 62, wobei die Lücke im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 200 mm liegt.
PECVD-System nach Anspruch 62, wobei die Lücke im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 80 mm liegt.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei die Plasmaquelle eine andere Hochfrequenzquelle und eine obere Elektrode aufweist, wobei die andere Hochfrequenzquelle dazu ausgelegt ist, um ein oberes Hochfrequenzsignal an die obere Elektrode anzulegen, wobei die andere Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 65, wobei die andere Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 66, wobei die andere Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 2 MHz bis etwa 60 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 65, wobei die andere Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 10.000 Watt arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 68, wobei die andere Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 10 Watt bis etwa 5000 Watt arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei die Hochfrequenzquelle dazu ausgelegt ist, um dem verschiebbaren Substrathalter ein unteres Hochfrequenzsignal zu liefern, wobei die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,1 MHz bis etwa 200 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 70, wobei die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 MHz bis etwa 30 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 71, wobei die Hochfrequenzquelle in einem Frequenzbereich von etwa 0, 3 MHz bis etwa 15 MHz arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 70, wobei die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 1000 Watt arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 73, wobei die Hochfrequenzquelle in einem Leistungsbereich von etwa 0,1 Watt bis etwa 500 Watt arbeitet.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei das Gaszufuhrsystem eine Sprühplattenanordung umfasst und das Gaszufuhrsystem einem Mittelbereich der Sprühplattenanordnung ein erstes Prozessgas zuführt und einem Randbereich der Sprühplattenanordnung ein zweites Prozessgas zuführt.
PECVD-System nach Anspruch 75, wobei das erste Prozessgas wenigstens einem von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer umfasst.
PECVD-System nach Anspruch 76, wobei der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und/oder des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegt.
PECVD-System nach Anspruch 76, wobei der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilicat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 76, wobei der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer wenigstens eines von CH₉, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 76, wobei das erste Prozessgas ein Inertgas aufweist, wobei das Inertgas wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff umfasst.
PECVD-System nach Anspruch 75, wobei das zweite Prozessgas wenigstens einen von einem Silizium enthaltenden Vorläufer und einem Kohlenstoff enthaltenden Vorläufer umfasst.
PECVD-System nach Anspruch 81, wobei der Durchfluss des Silizium enthaltenden Vorläufers und/oder des Kohlenstoff enthaltenden Vorläufers im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 5000 sccm liegt.
PECVD-System nach Anspruch 81, wobei der Silizium enthaltende Vorläufer wenigstens eines von Monosilan (SiH₄), Tetraethylorthosilicat (TEOS), Monomethylsilan (1MS), Dimethylsilan (2MS), Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), Octamethylzyklotetrasiloxan (OMCTS), und Tetramethylzyklotetrasilan (TMCTS) aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 81, wobei der Kohlenstoff enthaltende Vorläufer wenigstens eines von CH₄, C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆ und C₆H₅OH aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 81, wobei das zweite Prozessgas ein Inertgas aufweist, wobei das Inertgas wenigstens eines von Argon, Helium und Stickstoff umfasst.
PECVD-System nach Anspruch 75, wobei die Sprühplattenanordnung einen Unterbereich aufweist und das Gaszufuhrsystem dazu ausgestaltet ist, um dem Unterbereich ein drittes Prozessgas zuzuführen.
PECVD-System nach Anspruch 86, wobei das dritte Prozessgas wenigstens eines von einem Sauerstoff enthaltenden Gas, einem Stickstoff enthaltenden Gas und einem Inertgas aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 86, wobei der Durchfluss des dritten Prozessgases im Bereich von etwa 0,0 sccm bis etwa 10.000 sccm liegt.
PECVD-System nach Anspruch 87, wobei das Sauerstoff enthaltende Gas wenigstens eines von O₂, CO, NO, N₂O und CO₂ aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 87, wobei das Stickstoff enthaltende Gas wenigstens eines von N₂ und NF₃ aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 87, wobei das Inertgas wenigstens eines von Ar und He aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei das Drucksteuersystem wenigstens eine Trockenpumpe zum Steuern des Kammerdrucks aufweist.
PECVD-System nach Anspruch 92, wobei der Kammerdruckbereich von etwa 0,1 mTorr bis etwa 100 Torr liegt.
PECVD-System nach Anspruch 60, das weiter ein Temperatursteuersystem umfasst, das mit dem Substrathalter verbunden ist, wobei das Temperatursteuersystem dazu ausgestaltet ist, um die Substrattemperatur zu steuern.
PECVD-System nach Anspruch 94, wobei die Substrattemperatur im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
PECVD-System nach Anspruch 94, wobei das Temperatursteuersystem mit wenigstens einer Kammerwand verbunden ist und weiter dazu ausgestaltet ist, um die Temperatur der wenigstens einen Kammerwand zu steuern.
PECVD-System nach Anspruch 96, wobei die Temperatur der wenigstens einen Kammerwand im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
PECVD-System nach Anspruch 94, wobei das Gaszufuhrsystem eine Sprühplattenanordnung umfasst und wobei das Temperatursteuersystem mit der Sprühplattenanordnung verbunden ist und weiter dazu ausgestaltet ist, um die Temperatur der Sprühplattenanordnung zu steuern.
PECVD-System nach Anspruch 98, wobei die Temperatur der Sprühplattenanordnung im Bereich von etwa 0°C bis etwa 500°C liegt.
PECVD-System nach Anspruch 60, das weiterhin aufweist: eine elektrostatische Einspannvorrichtung (ESC – electrostatic Chuck), die mit dem Substrathalter verbunden ist, und eine Einrichtung zum Zuführen einer Gleichspannung zu der Einspannvorrichtung, um das Substrat an dem Substrathalter festzuspannen.
PECVD-System nach Anspruch 110, wobei die Gleichspannung im Bereich von etwa –2000 V bis etwa +2000 V liegt.
PECVD-System nach Anspruch 60, wobei die TERA-Schicht eine Bodenschicht, die während einer ersten Abscheidungszeit abgeschieden worden ist, wobei die Bodenschicht ein Material mit einem Brechungsindex (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5 hat, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und einen Extinktionskoeffizienten (k) hat, der im Bereich von etwa 0,10 bis etwa 0,9 liegt, wenn dieser bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und eine Deckschicht umfasst, die während einer zweiten Abscheidungszeit abgeschieden worden ist, wobei die Deckschicht ein Material mit einem Brechungsindex von (n) im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,5 hat, wenn dieser bei einer Wel lenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm, und einen Extinktionskoeffizienten (k) hat, der im Bereich von etwa 0,10 bis 0,9 liegt, wenn er bei einer Wellenlänge von wenigstens einer der folgenden gemessen wird: 248 nm, 193 nm und 157 nm.