JP2022539699A - 選択的カーボン堆積 - Google Patents

選択的カーボン堆積 Download PDF

Info

Publication number
JP2022539699A
JP2022539699A JP2021576542A JP2021576542A JP2022539699A JP 2022539699 A JP2022539699 A JP 2022539699A JP 2021576542 A JP2021576542 A JP 2021576542A JP 2021576542 A JP2021576542 A JP 2021576542A JP 2022539699 A JP2022539699 A JP 2022539699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
substrate
processing chamber
plasma
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021576542A
Other languages
English (en)
Inventor
グプタ・オウニッシュ
ラボア・エイドリアン
ジェイ． ヴァンシュラヴェンディク・バート
タン・サマンサ・シャンファ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of JP2022539699A publication Critical patent/JP2022539699A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C23C16/45542—Plasma being used non-continuously during the ALD reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02304—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment formation of intermediate layers, e.g. buffer layers, layers to improve adhesion, lattice match or diffusion barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/16—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering
    • H10K71/166—Deposition of organic active material using physical vapour deposition [PVD], e.g. vacuum deposition or sputtering using selective deposition, e.g. using a mask

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

【解決手段】処理チャンバ内の基板上にカーボンを堆積させる方法は、処理チャンバ内の基板支持体上に基板を配置することを含む。基板は、基板の少なくとも１つの下地層上に形成された第１の厚さを有するカーボン膜を含む。本方法は、第１のエッチング工程を実施して基板をエッチングして基板上にフィーチャを形成し、カーボン膜の一部を除去し、カーボン膜の第１の厚さを減少させることと、カーボン膜の残っている部分上にカーボンを選択的に堆積させることと、少なくとも１つの第２のエッチング工程を実施して基板をエッチングして基板上へのフィーチャの形成を完了することと、を含む。【選択図】図９

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／８６５，５６６号の利益を主張する。上記で参照された出願の開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、原子層堆積基板処理チャンバ内での選択的カーボン堆積に関する。
本明細書で提供される「背景技術」の記載は、本開示の文脈を概略的に提示することを目的としている。本明細書の「背景技術」に記載されている範囲における、本明細書にて名前を挙げた発明者の業績、並びに、出願時点で先行技術と見なされないかも知れない本明細書の態様は、明示的にも暗黙的にも本開示に対する先行技術として認められていない。
半導体ウェハーなどの基板を処置するために、基板処理システムを使用する場合がある。基板処置の例には、エッチング、堆積、フォトレジスト除去などが含まれる。処理中、基板は静電チャックなどの基板支持体上に配置され、１つ以上のプロセスガスが処理チャンバ内に導入されてよい。
１つ以上の処理ガスは、ガス送達システムにより処理チャンバに送達され得る。いくつかのシステムでは、ガス送達システムは、１つ以上の導管により、処理チャンバ内に位置するシャワーヘッドに接続されたマニホルドを含む。いくつかの例では、プロセスは原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して基板上に薄膜を堆積する。様々なエッチング及び堆積の交互のサイクルが同じ基板上で実施される場合がある。
他の特徴では、少なくとも１つの下地層は、ケイ素、二酸化ケイ素、及び窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む。基板は、少なくとも１つの下地層上に形成された交互の酸化物－窒化物（ＯＮＯＮ）層を含み、カーボン膜はＯＮＯＮ層上に形成されている。フィーチャを形成することは、ＯＮＯＮ層中にＯＮＯＮピラーを形成することを含む。カーボン膜はアモルファスハードマスク（ＡＨＭ）膜である。第１の厚さは１μｍ以下である。
他の特徴では、カーボンを選択的に堆積することは、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用してカーボンを堆積することを含む。ＡＬＤプロセスを実施することは、ドーズ工程第１の期間において、処理チャンバ内に少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給することと、第２の期間におけるパージ工程において処理チャンバをパージさせることと、第３の期間におけるプラズマ工程において処理チャンバ内にプラズマを生成させることと、を含む。ＡＬＤプロセスを実施することは、ドーズ工程、パージ工程、及びプラズマ工程を繰り返し交互に行うことを含む。プラズマを生成させることは、少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給せずに、処理チャンバ内にプラズマプロセスガスを供給しながらプラズマを生成させることを含む。
他の特徴では、基板上にカーボンシード層を堆積させ、カーボンシード層上にカーボン膜を堆積させる。カーボンシード層は、フッ化カーボン（ＣＦx）を含み、ここで、ｘは整数である。カーボンシード層を堆積することは、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤプロセスを使用してカーボンシード層を堆積することを含む。カーボンシード層を堆積することは、処理チャンバ内にカーボン含有前駆体ガスを供給することを含む。カーボン含有前駆体ガスは、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、トリブロモメタン（ＣＨＢｒ3）、及びトリブロモメタン（ＣＨ2Ｂｒ2）のうちの少なくとも１つを含む。
処理チャンバ内の基板上にカーボンを堆積するように構成されたシステムは、処理チャンバ内にプロセスガスを供給するように構成されたガス送達システムと、処理チャンバ内でプラズマを生成するように構成された無線周波数（ＲＦ）プラズマ生成システムと、コントローラと、を含む。基板は、基板の少なくとも１つの下地層上に形成された第１の厚さを有するカーボン膜を含む。コントローラは、基板が処理チャンバ内の基板支持体上に配置された状態で、ＲＦプラズマ生成システムを制御して、第１のエッチング工程を実施させて基板をエッチングさせて基板上にフィーチャを形成させ、カーボン膜の一部を除去させ、カーボン膜の第１の厚さを減少させ、ガス送達システム制御して、カーボン膜の残っている部分上にカーボンを選択的に堆積させ、ＲＦプラズマ生成システムを制御して、少なくとも１つの第２のエッチング工程を実施して基板をエッチングして基板上へのフィーチャの形成を完了させる、ように構成されている。
他の機能では、コントローラは、ガス送達システム及びＲＦプラズマ生成システムを制御して、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを実施させて、カーボンを堆積させるように構成されている。ＡＬＤプロセスを実施するために、コントローラは、ガス送達システムを制御して、ドーズ工程第１の期間において、処理チャンバ内に少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給させ、第２の期間におけるパージ工程において処理チャンバをパージさせ、ＲＦプラズマ生成システムを制御して、第３の期間におけるプラズマ工程において処理チャンバ内にプラズマを生成させる、ように構成されている。
他の特徴では、コントローラは、ガス送達システム及びＲＦプラズマ生成システムを制御して、基板上にカーボンシード層を堆積させ、カーボンシード層上にカーボン膜を堆積させる、ように構成されている。カーボンシード層を堆積することは、処理チャンバ内にカーボン含有前駆体ガスを供給して、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤプロセスを使用してカーボンシード層を堆積させることを含む。カーボン含有前駆体ガスは、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、トリブロモメタン（ＣＨＢｒ3）、及びトリブロモメタン（ＣＨ2Ｂｒ2）のうちの少なくとも１つを含む。
処理チャンバ内の基板上にカーボンを堆積させる方法は、処理チャンバ内の基板支持体上に基板を配置することを含む。基板は、基板の少なくとも１つの下地層上に形成された第１の厚さを有するカーボン膜を含む。本方法は、第１のエッチング工程を実施して基板をエッチングして基板上にフィーチャを形成し、カーボン膜の一部を除去し、カーボン膜の第１の厚さを減少させることと、カーボン膜の残っている部分上にカーボンを選択的に堆積させることと、少なくとも１つの第２のエッチング工程を実施して基板をエッチングして基板上へのフィーチャの形成を完了することと、を更に含む。
本開示の適用可能な更なる領域が、「発明を実施するための形態」、「特許請求の範囲」、及び図面から明らかとなるであろう。「発明を実施するための形態」及び具体例は、例示のみを目的としており、開示の範囲を限定することを意図していない。
本開示は、詳細な説明及び添付の図面からより完全に理解されるであろう。
図１は、本開示による基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
図２Ａは、カーボンマスク堆積プロセスの一例を示す。 図２Ｂは、カーボンマスク堆積プロセスの一例を示す。 図２Ｃは、カーボンマスク堆積プロセスの一例を示す。 図２Ｄは、カーボンマスク堆積プロセスの一例を示す。
図３Ａは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。 図３Ｂは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。 図３Ｃは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。 図３Ｄは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。 図３Ｅは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。 図３Ｆは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例を示す。
図４Ａは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。 図４Ｂは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。 図４Ｃは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。 図４Ｄは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。 図４Ｅは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。
図５Ａは、本開示によるコンフォーマルカーボンＡＬＤプロセスの一例を示す。 図５Ｂは、本開示によるコンフォーマルカーボンＡＬＤプロセスの一例を示す。 図５Ｃは、本開示によるコンフォーマルカーボンＡＬＤプロセスの一例を示す。
図６Ａは、本開示によるカーボン保護層を堆積するためのプロセスの一例を示す。 図６Ｂは、本開示によるカーボン保護層を堆積するためのプロセスの一例を示す。 図６Ｃは、本開示によるカーボン保護層を堆積するためのプロセスの一例を示す。
図７Ａは、本開示による、基板上に形成されるフィーチャのピッチを低減させるためのプロセスの一例を示す。 図７Ｂは、本開示による、基板上に形成されるフィーチャのピッチを低減させるためのプロセスの一例を示す。
図８Ａは、本開示による、コンフォーマルカーボン堆積を使用するダブルパターニングプロセスの一例を示す。 図８Ｂは、本開示による、コンフォーマルカーボン堆積を使用するダブルパターニングプロセスの一例を示す。 図８Ｃは、本開示による、コンフォーマルカーボン堆積を使用するダブルパターニングプロセスの一例を示す。 図８Ｄは、本開示による、コンフォーマルカーボン堆積を使用するダブルパターニングプロセスの一例を示す。
図９は、本開示による、選択的カーボン堆積プロセスを実施する例示的な方法の工程を示す。
図面において、参照番号は、類似の及び／又は同一の要素を識別するために再利用される場合がある。
膜（例えば、アモルファスカーボン膜）を下地層又は基板の上に堆積させるために、堆積プロセスが使用される場合がある。いくつかの例では、その後のパターンエッチング工程中に基板のフィーチャを保護するためのマスクとして、膜が堆積されてよい。例えば、いくつかのパターニングプロセス（例えば、メモリホール又は他の酸化物窒化物（ＯＮＯＮ）のパターニング）では、異方性エッチング工程中にフィーチャを保護するために、アモルファスカーボンハードマスク（ＡＨＭ）膜が基板上に堆積されてよい。
ＡＨＭ膜は、選択的エッチング工程中に基板上に形成されたフィーチャ（例えば、ＯＮＯＮピラー又はスタック）の上部を保護する。しかしながら、エッチング工程はＡＨＭ膜からも材料を除去する。それに応じて、ディープエッチングの場合（すなわち、ＯＮＯＮスタックがより高い場合）、より長いエッチング期間に耐えるように、堆積されるＡＨＭ膜の厚さを増加させなければならない。より厚いＡＨＭ膜に関連する重量の増加は、基板及び／又はＯＮＯＮフィーチャの湾曲を引き起こす場合がある。他の例では、パターンのピッチを規定するためにフォトレジスト膜が使用されてよい。しかしながら、フォトレジストフィルムを使用する場合、ピッチを更に低減させることは難しい場合がある。
本開示によるシステム及び方法は、（例えば、原子層堆積又はＡＬＤを使用して）以前に堆積されたカーボン膜上にカーボンを選択的に堆積する。例えば、カーボン膜は、化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、基板上に、又はケイ素（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などを含む下地層上に堆積されてよく、及び／又はいくつかの例では、前の工程においてカーボン含有膜をエッチングした結果として偶発的に堆積されてよい。第１のエッチング期間に続いて、カーボンは、選択的カーボン成長工程で（例えば、ＡＬＤを使用して）カーボン膜上に再堆積されてよい。例えば、選択的カーボン成長工程は、以前に堆積されたカーボン膜の残っている部分上にのみカーボンを堆積させ、他（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなど）のフィーチャには堆積させなくてよい。他の表面上に堆積されたいかなる僅かな量のカーボンも、等方性エッチングにより除去されてよい。必要に応じて、カーボンの追加堆積を実施してよい。例えば、カーボン堆積工程及びエッチング工程が交互に実施されてよい。このように、カーボン膜により提供されるエッチング保護の量は、堆積されたＡＨＭ膜の初期厚さを増加させることなく、追加エッチング期間にわたって延長され得る。
ここで図１を参照すると、本開示の原理に従って選択的カーボン堆積を実施するように構成された基板処理システム１００の一例が示される。基板処理システム１００は、処理チャンバ１０８内に配置された基板支持体（例えば、ペデスタル）１０４を含む。基板１１２は、処理のために基板支持体１０４上に配置される。例えば、堆積及びエッチング工程を含む処理が、基板１１２上で実施されてよい。
ガス送達システム１２０が、プロセスガスを処理チャンバ１０８内に流すように構成されている。例えば、ガス送達システム１２０は、バルブ１２４－１、１２４－２、…、及び１２４－Ｎ（総称してバルブ１２４）に接続されたガス源１２２－１、１２２－２、…、及び１２２－Ｎ（総称してガス源１２２）、並びにマスフローコントローラ１２６－１、１２６－２、…、及び１２６－Ｎ（総称してＭＦＣ １２６）、を含む。ＭＦＣ１２６は、ガス源１２２から、ガスが混合されるマニホルド１２８へのガスの流れを制御する。マニホルド１２８の出力は、任意選択の圧力調整器１３２を介して、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０などのガス分配装置に供給される。
いくつかの例では、抵抗性ヒータ１６０を使用して基板支持体１０４の温度が制御されてよい。基板支持体１０４は、冷却剤チャネル１６４を含んでよい。冷却流体は、流体貯蔵部１６８及びポンプ１７０から冷却剤チャネル１６４に供給される。圧力センサ１７２、１７４は、圧力を測定するために、それぞれマニホルド１２８又はシャワーヘッド１４０に配置されてよい。反応物質を処理チャンバ１０８から排出するために、及び／又は処理チャンバ１０８内の圧力を制御するために、バルブ１７８及びポンプ１８０を使用してよい。
コントローラ１８２は、ガス送達システム１２０からのガスの送達を制御する。いくつかの例では、コントローラ１８２は、マルチインジェクタシャワーヘッド１４０により提供されるドーズを制御するドーズコントローラ１８４を含んでよい。コントローラ１８２は、バルブ１７８及びポンプ１８０を使用して、処理チャンバ内の圧力及び／又は反応物質の排出を制御する。コントローラ１８２は、（例えば、基板支持体内のセンサ（図示せず）及び／又は冷却剤温度を測定するセンサ（図示せず）からの）温度フィードバックに基づいて、基板支持体１０４及び基板１１２の温度を制御する。本開示によるコントローラ１８２は、以下により詳細に説明するように、ガス送達システム１２０を制御して選択的カーボン堆積を実施するように構成されている。
いくつかの例では、基板処理システム１００は、（例えば、コントローラ１８２に応答して）同じ処理チャンバ１０８内の基板１１２にエッチングを実施するように構成されてよい。それに応じて、基板処理システム１００は、（例えば、電圧源、電流源などとして）ＲＦ電力を生成し下部電極（例えば、図示するような基板支持体１０４のベースプレート）及び上部電極（例えば、シャワーヘッド１４０）のうちの１つに供給するように構成されたＲＦ生成システム１８８を含んでよい。下部電極と上部電極のうちのもう一方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地、又はフローティングであってよい。例としてのみ、ＲＦ生成システム１８８はＲＦ発生器１９２を含んでよく、ＲＦ発生器はＲＦ電圧を生成し、ＲＦ電圧はマッチング及び分配ネットワーク１９６により供給されて、処理チャンバ１０８内にプラズマを生成させて基板１１２をエッチングするように構成されている。他の例では、プラズマは、誘導的に又はリモートで生成されてよい。ＲＦ生成システム１８８は、例示的な目的で、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムに対応するように示されているが、本開示の原理はまた、例としてのみ、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、ＣＣＰカソードシステム、リモートマイクロ波プラズマ生成及び送達システムなど、他の好適なシステムにも実装されてよい。
ここで図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄを参照すると、カーボンマスク堆積プロセスの一例が示される。図２Ａは、処理用に提供される例示的な基板２００を示す。例えば、基板２００は、１つ以上の下地層２０４を含んでよい。下地層２０４は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどを含んでよい。図２Ｂは、下地層２０４上に堆積された交互のＯＮＯＮ層２０８を示す。図２Ｃは、ＯＮＯＮ層２０８上に堆積されたＡＨＭ層２１２（例えば、カーボンＡＨＭ膜）を示す。図２Ｄは、ＯＮＯＮ層２０８をエッチングすることにより形成されたＯＮＯＮフィーチャ２１６（例えば、ＯＮＯＮピラー又はスタック）を示す。ＡＨＭ層２１２は、選択的エッチング工程中に形成されたＯＮＯＮフィーチャ２１６の上部を保護する。図示するように、初期のＡＨＭ層２１２は、ＯＮＯＮフィーチャ２１６のエッチングが完了するまでエッチングに耐えるのに十分な（例えば、２μｍを超える）厚さである。
ここで図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、及び３Ｆを参照すると、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの一例が示される。図３Ａは、処理用に提供される例示的な基板３００を示す。例えば、基板３００は、１つ以上の下地層３０４を含んでよい。下地層３０４は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどを含んでよい。図３Ｂは、下地層３０４上に堆積された交互のＯＮＯＮ層３０８を示す。
図３Ｃは、（例えば、ＣＶＤ又はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して）ＯＮＯＮ層３０８上に堆積されたＡＨＭ層３１２（例えば、カーボンＡＨＭ膜）を示す。この例では、ＡＨＭ層３１２の厚さが、図２Ｃに示すＡＨＭ層２１２の厚さよりも著しく薄い（３２０で示すように）。例えば、ＡＨＭ層３１２の厚さは、ＡＨＭ層２１２の厚さの５０％以下（例えば、１μｍ以下）であってよい。図３Ｄは、ＯＮＯＮ層３０８をエッチングすることにより形成されたＯＮＯＮフィーチャ３１６を示す。ＡＨＭ層３１２は、選択的エッチング工程中に形成されたＯＮＯＮフィーチャ３１６の上部を保護する。
図３Ｅは、（例えば、以下により詳細に説明されるようなＡＬＤプロセスを使用して）ＡＨＭ層３１２上に再堆積された追加のカーボン材料を示す。換言すれば、図３Ｄにおいて実施された初期エッチングに続いて、且つＯＮＯＮフィーチャ３１６のエッチングを完了する前に、ＡＨＭ層３１２上にカーボンが選択的に再堆積されて、ＡＨＭ層３１２の厚さが増加する。例えば、カーボンは、ＯＮＯＮフィーチャ３１６又はＯＮＯＮ層３０８上にカーボンが堆積されることなくＡＨＭ層３１２の残っている部分上にカーボンが堆積されるように、選択的カーボン成長工程において選択的に再堆積される。ＯＮＯＮフィーチャ３１６又はＯＮＯＮ層３０８上に堆積されたいかなるカーボンも、その後の異方性エッチング工程で除去されてよい。
このようにして、ＡＨＭ層３１２の厚さは、エッチング中に失われた材料を補償するために増加される。図３Ｆは、追加エッチング後のＯＮＯＮフィーチャ３１６を示す。図３Ｅ及び図３Ｆに記載されるように、ＡＨＭ層３１２上へのカーボンの再堆積とＯＮＯＮフィーチャ３１６のエッチングとが必要に応じて交互に繰り返されて、ＯＮＯＮフィーチャ３１６の所望の深さへのエッチングが完了されてよい。
一例では、第１の期間（例えば、５～２０秒間）のドーズ工程において、１種以上のカーボン前駆体ガス（例えば、アセチレン、すなわちＣ2Ｈ2ガスなどの炭化水素種（ＣxＨy）を含む前駆体）のドーズを処理チャンバ１０８内に供給することにより、ＡＬＤプロセスを実施して、ＡＨＭ層３１２のカーボンを選択的に堆積させてよい。（例えば、アルゴン、すなわちＡｒガスを使用する）パージ工程が、その後の第２の期間で（例えば、１～１０秒間）実施されてよい。パージ工程に続く第３の期間（例えば、０．１～１．０秒）において、ＲＦプラズマ工程が実施される。ＲＦプラズマ工程中は、プラズマプロセスガス（例えば、Ａｒガス）が供給されてよい一方で、前駆体ガスは供給されない。換言すれば、プラズマは、パージ工程の後に、Ａｒガスを流しているが追加の前駆体ガスを供給していない間に、処理チャンバ１０８内で生成され得る。それに応じて、ＲＦプラズマ工程中に比較的少量のカーボン（例えば、１～２オングストローム）が堆積される。処理チャンバ１０８から副生成物をパージするために、第４の期間において第２のパージ工程が（例えば、１～１０秒）実施されてよい。
図３Ｃ及び図３Ｅに示すように、カーボンを選択的に堆積させるために、ドーズ、パージ、及びＲＦプラズマ工程が複数回（例えば、２００～３００サイクルにわたり）繰り返されてよい。いくつかの例では、この選択的カーボン堆積プロセスは、ＡＨＭ層３１２上に３０～５０ｎｍのカーボンの堆積をもたらす一方で、Ｓｉ、ＳｉＯ2、又はＳｉＮ層上には、０～３．０ｎｍのカーボンのみが堆積される。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、及び図４Ｅは、本開示による選択的カーボン堆積プロセスの別の一例を示す。この例では、カーボン核形成又はシード層が堆積され、カーボンシード層上に追加のカーボン材料が（例えば、ＡＬＤを使用して）選択的に堆積される。図４Ａは、１つ以上の下地層４０４（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなど）、下地層４０４上に堆積された交互のＯＮＯＮ層４０８、及びＯＮＯＮ層４０８上に堆積されたＡＨＭ層４１２（例えば、カーボンＡＨＭ膜）、を含む例示的な基板４００を示す。例えば、カーボンシード層４１４がＯＮＯＮ層４０８上に堆積され、ＡＨＭ層４１２はカーボンシード層４１４上に堆積される。いくつかの例では、カーボンシード層４１４は、ＯＮＯＮ層４０８上にコンフォーマルに堆積されたＣＦx層に対応し得る。ＡＨＭ層４１２のカーボンは、ＣＦx層上に選択的に堆積する。
いくつかの例では、カーボンシード層４１４は、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤプロセスを使用して堆積されてよい。カーボンシード層４１４は、０．５～２オングストロームの厚さを有してよい。一例では、臭化炭素前駆体ガス（例えば、四臭化炭素、すなわちＣＢｒ4）を処理チャンバ１０８内に流して、カーボンシード層４１４を堆積させる。他の例示的な前駆体ガスは、トリブロモメタン（ＣＨＢｒ3）及びトリブロモメタン（ＣＨ2Ｂｒ2）を含むが、これらに限定されない。
いくつかの例では、Ｃ2Ｈ2前駆体ガスを処理チャンバ１０８内に流し、ＲＦプラズマ工程においてプラズマを生成することにより、（例えば、ＡＬＤを使用して）カーボンシード層４１４上にカーボンが選択的に堆積されて、ＡＨＭ層４１２が形成される。例えば、Ａｒガスなどのプラズマプロセスガスが、ＲＦプラズマ工程中に供給されて、カーボンシード層４１４上へのカーボンの選択的堆積を生じさせてよい。選択的カーボン堆積を実施する前及び／又は実施した後に、任意選択のパージ工程が、図３Ａ～図３Ｆに記載したものと類似の形で実施されてよい。
図４Ｂは、ＯＮＯＮ層４０８をエッチングすることにより形成されたＯＮＯＮフィーチャ４１６を示す。ＡＨＭ層４１２は、選択的エッチング工程中に形成されたＯＮＯＮフィーチャ４１６の上部を保護する。図４Ｃは、エッチングにより、ＡＨＭ層４１２がカーボンシード層４１４に至るまで除去された例を示す。図４Ｄは、ＡＨＭ層４１２を再形成するために、カーボンシード層４１４上に堆積された追加のカーボン材料を示す。換言すれば、図４Ｂにおいて実施された初期エッチングに続いて、且つＯＮＯＮフィーチャ４１６のエッチングを完了する前に、カーボンシード層４１４上にカーボンが選択的に再堆積されて、ＡＨＭ層３１２の厚さが増加する。例えば、カーボンは、ＯＮＯＮフィーチャ４１６又はＯＮＯＮ層４０８上にカーボンが堆積されることなくカーボンシード層４１４及び／又はＡＨＭ層４１２の残っている部分上にカーボンが堆積されるように、選択的カーボン成長工程において（例えば、ＡＬＤを使用して）選択的に再堆積される。ＯＮＯＮフィーチャ４１６又はＯＮＯＮ層４０８上に堆積されたいかなるカーボンも、その後の異方性エッチング工程で除去されてよい。
図４Ｅは、追加エッチング後のＯＮＯＮフィーチャ４１６を示す。図４Ｄ及び図４Ｆに記載されるように、カーボンシード層４１４及び／又はＡＨＭ層４１２上へのカーボンの再堆積とＯＮＯＮフィーチャ４１６のエッチングとが必要に応じて交互に繰り返されて、ＯＮＯＮフィーチャ４１６の所望の深さへのエッチングが完了されてよい。
図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、本開示によるコンフォーマルカーボンＡＬＤプロセスの一例を示す。図５Ａは、１つ以上の下地層５０４、及び下地層上に形成されたパターンフィーチャ（例えば、スタック又はピラー）５０８、を含む例示的な基板５００を示す。下地層５０４は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどを含んでよい。例としてのみ、パターンフィーチャ５０８は、ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、ＯＮＯＮ層などを含むフィーチャに対応してよい。
図５Ｂは、パターンフィーチャ５０８上に堆積されたカーボンシード層５１２を示す。例えば、カーボンシード層５１２は、ＰＥＣＶＤプロセスを使用して堆積された層に対応してよい。一例では、ＰＥＣＶＤプロセスは、１つ以上の前駆体ガス（例えば、ＣＢｒ4）を処理チャンバ１０８に流し、加えて、ヘリウム（Ｈｅ）、分子水素（Ｈ2）などのプラズマプロセスガスを流しながらプラズマを生成させることを含む。
図５Ｃは、カーボンシード層５１２上に形成されたコンフォーマルカーボンＡＬＤ層５１６を示す。例えば、コンフォーマルカーボンＡＬＤ層５１６は、カーボンシード層５１２上にカーボンを選択的に堆積させることにより形成される。例えば、カーボンは、Ｃ2Ｈ2ガスなどの炭化水素前駆体を処理チャンバ１０８内に流し、ＲＦプラズマ工程においてプラズマを生成することにより、カーボンシード層５１２上に選択的に堆積される。例としてのみ、Ａｒガスなどのプラズマプロセスガスが、ＲＦプラズマ工程中に供給されて、カーボンシード層５１２上へのカーボンの選択的堆積を生じさせてよい。
図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、本開示による、カーボン保護層を堆積するためのプロセスの一例を示す。図６Ａは、１つ以上の下地層６０４、下地層６０４上に形成されたＯＮＯＮ層６０８、及び以前にＯＮＯＮ層６０８中にエッチングされたＯＮＯＮフィーチャ６１２、を含む例示的な基板６００を示す。下地層５０４は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＳｉＮなどを含んでよい。図示するように、カーボンマスク層の残っている部分（例えば、カーボンＡＨＭ、金属ドープダイヤモンドライクカーボン（ＭＤＬＣ）層など）６１６が、ＯＮＯＮフィーチャ６１２上に形成されてよい。カーボンマスク層６１６は、エッチング中にＯＮＯＮフィーチャ６１２の上面を保護する。
図６Ｂは、カーボンマスク層６１６、ＯＮＯＮ層６０８の上面、及びＯＮＯＮフィーチャ６１２の側壁６２４の上に選択的に堆積された、コンフォーマルカーボン保護層６２０を示す。例えば、カーボン保護層６２０は、ＡＬＤプロセスを使用して堆積された層に対応してよい。一例では、ＡＬＤプロセスは、１つ以上の前駆体ガス（例えば、ＣＢｒ4）を処理チャンバ１０８に流し、加えて、ヘリウム（Ｈｅ）、分子水素（Ｈ2）などのプラズマプロセスガスを流しながらプラズマを生成させて、カーボン保護層６２０をコンフォーマルに堆積させることを含む。他の例では、カーボン保護層６２０は、別個の工程では堆積されない。むしろ、カーボン保護層６２０は、エッチング工程中に再堆積されるカーボンマスク層６１６からの材料により形成されてよい。
図６Ｃは、追加エッチング後のＯＮＯＮフィーチャ６１２を示す。ＯＮＯＮフィーチャ６１２の側壁６２４を保護するカーボン保護層６２０の一部分がエッチングされている。それに応じて、図６Ｃに示すようなカーボン保護層６２０は、図６Ｂに比べて薄い。カーボン保護層６２０は、追加エッチング工程のために再堆積されてよい。このようにして、ＯＮＯＮフィーチャ６１２のエッチングが完了するまで、カーボン保護層６２０の堆積とエッチング工程とが交互に繰り返されてよい。
図７Ａ及び図７Ｂは、本開示による、基板７００上に形成されるフィーチャのピッチを低減させるための例示的なプロセスを示す。図７Ａは、ＡＨＭ７０４などの１つ以上の下地層、エッチング停止層（ＥＳＬ）７０８など、及び下地層上に形成されたパターンフィーチャ（例えば、マンドレル又はスペーサ）７１２、を含む基板７００の例を示す。マンドレル７１２は、以降のエッチング工程で除去され得る任意の好適な犠牲材料（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ2など）を含んでよい。マンドレル７１２は、ピッチ７１６に応じて間隔を置いて配置されている。
図７Ｂは、マンドレル７１２上に選択的に堆積されたコンフォーマルカーボン層７２０を示す。例えば、コンフォーマルカーボン層７２０は、他の実施例で上述したようなＡＬＤプロセスを使用して堆積された層に対応してよい。コンフォーマルカーボン層７２０により、マンドレル７１２間の間隔が低減され、新しい低減されたピッチ７２４が形成される。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄは、本開示による、コンフォーマルカーボン堆積を使用するダブルパターニングプロセスの一例を示す。図８Ａは、１つ以上の下地層８０４、バッファ層（例えば、ＳｉＮ又はＳｉＮ2層）８０８、及び下地層上に形成されたパターンフィーチャ（例えば、マンドレル又はスペーサ）８１２、を含む基板８００の例を示す。マンドレル８１２は、後続のエッチング工程で除去され得る任意の適切な犠牲材料（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ2など）を含んでよい。
図８Ｂは、マンドレル８１２上に選択的に堆積されたコンフォーマル（例えば、アモルファス）カーボン層８１６を示す。例えば、コンフォーマルカーボン層８１６は、他の実施例で上述したようなＡＬＤプロセスを使用して堆積された層に対応してよい。次いで、図８Ｃに示すように、コンフォーマルカーボン層８１６は、バッファ層８０８から及びマンドレル８１２の上面から選択的に（すなわち、ＳｉＯ2、ＳｉＮ2などに対して）エッチングされることができ、一方で、カーボン層８１６の側壁（例えば、側壁スペーサ）８２０が基板８００上に残っている。いくつかの例では、カーボン層８１６のエッチングは、１つ以上のアッシング工程を含む。
図８Ｄに示すように、追加エッチング工程が実施されて、側壁スペーサ８２０の間からマンドレル８１２が除去される。側壁スペーサ８２０は、追加の処理工程のために基板８００上に残っている。
上述した例に加えて、他の半導体処理工程に対してコンフォーマルカーボン堆積が使用されてよい。例えば、ＰＥＣＶＤ又は他のＡＬＤプロセスを使用して、基板上にカーボンをコンフォーマルに堆積させて基板内のボイドを充填（すなわち、ギャップ充填）してよい。
ここで図９を参照すると、本開示による選択的カーボン堆積プロセスを実施する例示的な方法９００が、９０４において始まる。９０８において、処理チャンバ内に基板が配置される。例えば、基板は、１つ以上の下地層と、下地層上に堆積された交互のＯＮＯＮ層とを含んでよい。９１２において、任意選択のカーボン核生成又はシード層がＯＮＯＮ層上に堆積される。９１６において、ＡＨＭ層（例えば、カーボンＡＨＭ膜）が、ＯＮＯＮ層（及び／又はカーボンシード層）上に堆積される。９２０において、ＯＮＯＮ層をエッチングすることにより、ＯＮＯＮフィーチャ（例えば、スタック又はピラー）が形成される。
９２４において、追加のカーボン材料がＡＨＭ層上に選択的に堆積されて、エッチング工程中に除去された材料を置換する（例えば、ＡＬＤプロセスを使用して）。一例では、第１の期間（例えば、５～２０秒間）のドーズ工程において、１種以上のカーボン前駆体ガス（例えば、アセチレン、又はＣ2Ｈ2、ガス）のドーズを処理チャンバ内に供給することにより、ＡＨＭ層の選択的カーボン堆積が実施される。（例えば、アルゴン、すなわちＡｒガスを使用する）パージ工程が、その後の第２の期間で（例えば、１～１０秒間）実施されてよい。パージ工程に続く第３の期間（例えば、０．１～１．０秒）において、ＲＦプラズマ工程が実施される。処理チャンバから副生成物をパージするために、第４の期間において第２のパージ工程が（例えば、１～１０秒）実施されてよい。ドーズ、パージ、及びＲＦプラズマの工程を複数回繰り返して、所望の量のカーボンを選択的に堆積させてよい。
９２８において、追加エッチングが実施されて、ＯＮＯＮフィーチャが完成する。９２４及び９２８において実施されるＡＨＭ層上へのカーボンの再堆積とＯＮＯＮフィーチャのエッチングとを、必要に応じて交互に繰り返して、ＯＮＯＮフィーチャの所望の深さへのエッチングが完了されてよい。方法９００は９３２において終了する。
前述の説明は本質的に単なる例示に過ぎず、本開示、その適用又は使用を限定することは決して意図されていない。本開示の広範な教示は、様々な形で実現され得る。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を検討すると、他の修正形態が明らかになるであろうから、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。方法における１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（又は同時に）実行されてよいことを理解すべきである。更に、実施形態の各々は、特定の特徴を有するものとして上述されているが、本開示の任意の実施形態に関して記載されているこれらの特徴のうちのいずれか１つ以上を、他の実施形態のいずれかに実装することができ、及び／又は、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができ、その組み合わせは、たとえ明示的に説明されていなくてよい。換言すれば、記載した実施形態は相互排他的ではなく、１つ以上の実施形態の順序を互いに並べ換えることは、本開示の範囲内にとどまる。
要素間の空間的及び機能的関係（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「隣の」、「上の」、「上方の」、「下方の」、「配置された」を含む様々な用語を使用して説明される。「直接」であると明示的に記載されていない限り、上述した開示に、第１の要素と第２の要素との間の関係が記載されている場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係であり得るが、１つ以上の介在要素が（空間的又は機能的のいずれかで）第１の要素と第２の要素との間に存在する間接的な関係でもあり得る。本明細書で使用する場合、Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ、という語句は、非排他的論理和ＯＲを使用した論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、及びＣのうちの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。
いくつかの実現形態では、コントローラは、上述した実施例の一部であってよいシステムの一部である。このようなシステムは、処理ツール（単数又は複数）、チャンバ（単数又は複数）、処理用プラットフォーム（単数又は複数）、及び／又は特定の処理構成要素（ウェハーペデスタル、ガスフローシステムなど）を含む、半導体処理装置を備えることができる。これらシステムは、半導体ウェハー又は基板の処理前、処理中、及び処理後の作業を制御するための電子機器に組み込まれてよい。電子機器は、システム（単数又は複数）の様々な構成要素又は副部品を制御し得る「コントローラ」と呼ばれる場合がある。コントローラは、処理要件及び／又はシステムのタイプに応じて、処理ガスの送達、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送達設定、位置及び作業設定、特定のシステムと接続しているか又はインターフェースしているツール及び他の搬送ツール並びに／又はロードロックに対するウェハーの搬出入、を含む、本明細書に開示されるプロセスのいずれをも制御するようにプログラムされてよい。
大まかに言って、コントローラは、様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有し、命令を受信し、命令を発行し、作業を制御し、クリーニング作業を有効にし、エンドポイント測定を有効にするような電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、及び／又は１つ以上のマイクロプロセッサ、又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラ、を含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウェハー上で若しくは半導体ウェハー用に、又はシステムに対して実施するための作業パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、作業パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、及び／又はウェハーダイの作製時に、１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
いくつかの実現形態では、コントローラは、システムに組み込まれた、システムに結合された、若しくはシステムにネットワーク接続された、又はこれらの組み合わせである、コンピュータの一部であるか、又はそのコンピュータに結合されていてよい。例えば、コントローラは「クラウド」内にあるか、又はファブホストコンピュータシステムの全て若しくは一部であってよく、それによりウェハー処理のリモートアクセスが可能になり得る。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造作業の現在の進行状況を監視し、過去の製造作業の履歴を調査し、複数の製造作業から傾向又は性能の指標を調査して、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定するか、又は新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワーク又はインターネットを含んでよいネットワークを経由して、プロセスレシピをシステムに提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力若しくはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでよく、パラメータ及び／又は設定は次いで、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の作業中に実施される各処理工程のためのパラメータを指定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、及びコントローラがインターフェースするか、又は制御するように構成されているツールのタイプに固有のものであってよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、１つ以上の個別のコントローラを備え、これらが一緒にネットワーク化され、本明細書に記載されるプロセス及び制御などの共通の目的に向けて動作することなどによって分散されてよい。そのような目的のための分散コントローラの例は、遠隔に置かれた（例えば、プラットフォームレベルで、又はリモートコンピュータの一部として）１つ以上の集積回路と通信状態にあるチャンバ上の１つ以上の集積回路であってよく、これらが組み合わされてチャンバでのプロセスを制御する。
限定するわけではないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバ又はモジュール、堆積チャンバ又はモジュール、スピンリンスチャンバ又はモジュール、金属めっきチャンバ又はモジュール、クリーニングチャンバ又はモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ又はモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又はモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はモジュール、イオン注入チャンバ又はモジュール、トラックチャンバ又はモジュール、及び半導体ウェハーの作製及び／又は製造に関連するか若しくは使用されてよい任意の他の半導体処理システム、を含んでよい。
上述したように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路又はモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接ツール、隣り合うツール、工場全体に置かれたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内のツール場所及び／又はロードポートとの間でウェハー容器を搬出入する材料搬送に使用されるツール、のうちの１つ以上と通信し得る。

Claims (20)

  1. 処理チャンバ内の基板上にカーボンを堆積させる方法であって、前記方法は、
    前記基板を前記処理チャンバ内の基板支持体上に配置することであって、前記基板は、前記基板の少なくとも１つの下地層上に形成された第１の厚さを有するカーボン膜を含む、ことと、
    第１のエッチング工程を実施して前記基板をエッチングして前記基板上にフィーチャを形成することであって、前記第１のエッチング工程を実施することにより、前記カーボン膜の一部が除去され、前記カーボン膜の前記第１の厚さが減少する、ことと、
    前記カーボン膜の残っている部分上にカーボンを選択的に堆積させることと、
    少なくとも１つの第２のエッチング工程を実施して前記基板をエッチングして前記基板上への前記フィーチャの形成を完了することと、を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの下地層は、ケイ素、二酸化ケイ素、及び窒化ケイ素のうちの少なくとも１つを含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、前記基板は、前記少なくとも１つの下地層上に形成された交互の酸化物－窒化物（ＯＮＯＮ）層を含み、前記カーボン膜は前記ＯＮＯＮ層上に形成されている、方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、前記フィーチャを形成することは、前記ＯＮＯＮ層中にＯＮＯＮピラーを形成することを含む、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、前記カーボン膜はアモルファスハードマスク（ＡＨＭ）膜である、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の厚さは１μｍ以下である、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、前記カーボンを選択的に堆積させることは、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して前記カーボンを堆積することを含む、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、前記ＡＬＤプロセスを実施することは、ドーズ工程第１の期間において前記処理チャンバ内に少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給することと、
    第２の期間におけるパージ工程において前記処理チャンバをパージすることと、
    第３の期間におけるプラズマ工程において前記処理チャンバ内にプラズマを生成させることと、を含む方法。
  9. 請求項８に記載の方法であって、前記ＡＬＤプロセスを実施することは、前記ドーズ工程、前記パージ工程、及び前記プラズマ工程を繰り返し交互に行うことを含む、方法。
  10. 請求項８に記載の方法であって、前記プラズマを生成させることは、前記少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給せずに、前記処理チャンバ内にプラズマプロセスガスを供給しながら前記プラズマを生成させることを含む、方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、前記基板上にカーボンシード層を堆積させ、前記カーボンシード層上に前記カーボン膜を堆積させることを更に含む、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、前記カーボンシード層はフッ化カーボン（ＣＦx）を含み、ｘは整数である、方法。
  13. 請求項１１に記載の方法であって、前記カーボンシード層を堆積することは、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤプロセスを使用して前記カーボンシード層を堆積すること含む、方法。
  14. 請求項１１に記載の方法であって、前記カーボンシード層を堆積することは、前記処理チャンバ内にカーボン含有前駆体ガスを供給することを含む、方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、前記カーボン含有前駆体ガスは、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、トリブロモメタン（ＣＨＢｒ3）、及びトリブロモメタン（ＣＨ2Ｂｒ2）のうちの少なくとも１つを含む、方法。
  16. 処理チャンバ内の基板上にカーボンを堆積させるように構成されたシステムであって、前記システムは、
    前記処理チャンバ内にプロセスガスを供給するように構成されたガス送達システムと、
    前記処理チャンバ内でプラズマを生成するように構成された無線周波数（ＲＦ）プラズマ生成システムと、
    コントローラであって、前記コントローラは、前記基板が前記処理チャンバ内の基板支持体上に配置され、前記基板が前記基板の少なくとも１つの下地層上に形成された第１の厚さを有するカーボン膜を含む場合に、
    前記ＲＦプラズマ生成システムを制御して、第１のエッチング工程を実施させて、前記基板をエッチングさせて、前記基板上にフィーチャを形成させ、前記第１のエッチング工程を実施させることにより、前記カーボン膜の一部を除去させ、前記カーボン膜の前記第１の厚さを減少させ、
    前記ガス送達システムを制御して、前記カーボン膜の残っている部分上にカーボンを選択的に堆積させ、
    前記ＲＦプラズマ生成システムを制御して、少なくとも１つの第２のエッチング工程を実施して前記基板をエッチングして前記基板上への前記フィーチャの形成を完了させる、ように構成された、コントローラと、を備える、システム。
  17. 請求項１６に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記ガス送達システム及び前記ＲＦプラズマ生成システムを制御して、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを実施させて前記カーボンを堆積させるように構成され、前記ＡＬＤプロセスを実施するために、前記コントローラは、
    前記ガス送達システムを制御して、ドーズ工程第１の期間において、前記処理チャンバ内に少なくとも１つのカーボン含有前駆体ガスを供給させ、
    第２の期間におけるパージ工程において前記処理チャンバをパージさせ、
    前記ＲＦプラズマ生成システムを制御して、第３の期間におけるプラズマ工程において前記処理チャンバ内にプラズマを生成させる、ように構成されている、システム。
  18. 請求項１６に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記ガス送達システム及び前記ＲＦプラズマ生成システムを制御して、前記基板上にカーボンシード層を堆積させ、前記カーボンシード層上に前記カーボン膜を堆積させるように構成されている、システム。
  19. 請求項１８に記載のシステムであって、前記カーボンシード層を堆積することは、カーボン含有前駆体ガスを前記処理チャンバに供給して、ＣＶＤ又はＰＥＣＶＤプロセスを使用して前記カーボンシード層を堆積することを含む、システム。
  20. 請求項１９に記載のシステムであって、前記カーボン含有前駆体ガスは、四臭化炭素（ＣＢｒ4）、トリブロモメタン（ＣＨＢｒ3）、及びトリブロモメタン（ＣＨ2Ｂｒ2）のうちの少なくとも１つを含む、システム。
JP2021576542A 2019-06-24 2020-06-22 選択的カーボン堆積 Pending JP2022539699A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962865566P 2019-06-24 2019-06-24
US62/865,566 2019-06-24
PCT/US2020/038872 WO2020263718A1 (en) 2019-06-24 2020-06-22 Selective carbon deposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022539699A true JP2022539699A (ja) 2022-09-13

Family

ID=74060344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021576542A Pending JP2022539699A (ja) 2019-06-24 2020-06-22 選択的カーボン堆積

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220235464A1 (ja)
JP (1) JP2022539699A (ja)
KR (1) KR20220030249A (ja)
CN (1) CN114270476A (ja)
WO (1) WO2020263718A1 (ja)

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4975144A (en) * 1988-03-22 1990-12-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of plasma etching amorphous carbon films
JP3410574B2 (ja) * 1994-03-31 2003-05-26 株式会社メガチップス 単結晶炭素薄膜、軸配向多結晶炭素薄膜、高音用スピーカの振動板、半導体レーザ装置のヒートシンク、及び工具形成方法
JP3228183B2 (ja) * 1996-12-02 2001-11-12 日本電気株式会社 絶縁膜ならびにその絶縁膜を有する半導体装置とその製造方法
KR100780944B1 (ko) * 2005-10-12 2007-12-03 삼성전자주식회사 탄소함유막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
JP2007224383A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Tokyo Electron Ltd アモルファスカーボン膜の成膜方法、それを用いた半導体装置の製造方法、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
US8466045B2 (en) * 2010-07-02 2013-06-18 Tokyo Electron Limited Method of forming strained epitaxial carbon-doped silicon films
CN102738074B (zh) * 2012-07-05 2014-07-02 中微半导体设备(上海)有限公司 半导体结构的形成方法
WO2014149281A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Applied Materials, Inc. Layer-by-layer deposition of carbon-doped oxide films
TWI612182B (zh) * 2013-09-09 2018-01-21 液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 用蝕刻氣體蝕刻半導體結構的方法
US9524976B2 (en) * 2013-09-15 2016-12-20 Sandisk Technologies Llc Method of integrating select gate source and memory hole for three-dimensional non-volatile memory device
US9570460B2 (en) * 2014-07-29 2017-02-14 Sandisk Technologies Llc Spacer passivation for high-aspect ratio opening film removal and cleaning
US9464348B2 (en) * 2014-08-26 2016-10-11 HGST Netherlands B.V. Method for making a patterned perpendicular magnetic recording disk using glancing angle deposition of hard mask material
CN107546108A (zh) * 2014-10-30 2018-01-05 应用材料公司 在低温下生长薄外延膜的方法
US10763103B2 (en) * 2015-03-31 2020-09-01 Versum Materials Us, Llc Boron-containing compounds, compositions, and methods for the deposition of a boron containing films
US9607834B2 (en) * 2015-04-02 2017-03-28 Tokyo Electron Limited Trench and hole patterning with EUV resists using dual frequency capacitively coupled plasma (CCP)
KR101704723B1 (ko) * 2015-04-06 2017-02-09 연세대학교 산학협력단 탄소 박막 소자 및 이의 제조 방법
US20160329213A1 (en) * 2015-05-04 2016-11-10 Lam Research Corporation Highly selective deposition of amorphous carbon as a metal diffusion barrier layer
US10280512B2 (en) * 2015-07-27 2019-05-07 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for carbon film deposition profile control
US10269566B2 (en) * 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
TWI680496B (zh) * 2016-09-13 2019-12-21 美商應用材料股份有限公司 高壓縮/拉伸的翹曲晶圓上的厚鎢硬遮罩膜沉積
US10490411B2 (en) * 2017-05-19 2019-11-26 Applied Materials, Inc. Method for enabling self-aligned lithography on metal contacts and selective deposition using free-standing vertical carbon structures
US11062897B2 (en) * 2017-06-09 2021-07-13 Lam Research Corporation Metal doped carbon based hard mask removal in semiconductor fabrication
US10410878B2 (en) * 2017-10-31 2019-09-10 American Air Liquide, Inc. Hydrofluorocarbons containing —NH2 functional group for 3D NAND and DRAM applications

Also Published As

Publication number Publication date
US20220235464A1 (en) 2022-07-28
KR20220030249A (ko) 2022-03-10
CN114270476A (zh) 2022-04-01
WO2020263718A1 (en) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105845551B (zh) 衬底处理系统中用作硬掩模的无定形碳和硅膜的金属掺杂
US9928994B2 (en) Methods for decreasing carbon-hydrogen content of amorphous carbon hardmask films
CN107039265B (zh) 硬掩膜的自限性平坦化
TWI805644B (zh) 針對pecvd金屬摻雜碳硬遮罩之均質介面的沉積系統和方法
JP2020529736A (ja) 水平表面上におけるＳｉＮの選択的堆積
KR102500931B1 (ko) 하드마스크들을 위한 금속 유전체 막의 증착
CN110998805B (zh) Tcp蚀刻室中的集成原子层钝化和原位蚀刻-alp方法
US20180247828A1 (en) Systems for performing in-situ deposition of sidewall image transfer spacers
JP7419342B2 (ja) トリムプロセスに対する限界寸法の変化の改善をもたらすチャンバおよびプロセスの補償
JP2022500850A (ja) 準安定活性ラジカル種を使用する原子層処置プロセス
CN113710829B (zh) 高蚀刻选择性的低应力可灰化碳硬掩模
TW202113121A (zh) 藉由高功率脈衝低頻率射頻產生的高選擇性、低應力、且低氫之類鑽石碳硬遮罩
JP2022539699A (ja) 選択的カーボン堆積
TW202105490A (zh) 蝕刻停止層
US20160329213A1 (en) Highly selective deposition of amorphous carbon as a metal diffusion barrier layer