JP2023546587A - ハードマスク及びプラズマ化学気相堆積によるハードマスク形成のためのプロセス - Google Patents

ハードマスク及びプラズマ化学気相堆積によるハードマスク形成のためのプロセス Download PDF

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Abstract

本開示の実施形態は、広くは、ハードマスク及びプラズマ化学気相堆積（PECVD）によるハードマスク形成のためのプロセスに関する。一実施形態では、基板上にハードマスクを形成するためのプロセスが提供される。該プロセスは、PECVDチャンバの処理空間に基板を導入することであって、基板は基板支持体上に置かれ、基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、及び、PECVDチャンバ内の処理空間の中にプロセスガスを流すことであって、プロセスガスは炭素含有ガスを含む、プロセスガスを流すことを含む。該プロセスは、プラズマ条件下で、処理空間内のプロセスガスから励起されたプロセスガスを生成すること、基板支持体に基板を静電チャックすること、基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を基板上に堆積させること、及び、第２の炭素含有層を基板上に堆積させることによって、ハードマスク層を形成することを更に含む。【選択図】図３

Description

[0001] 本開示の実施形態は、広くは、ハードマスク及びプラズマ化学気相堆積によるハードマスク形成のためのプロセスに関する。
[0002] 炭素ベースのハードマスクは、典型的には、例えば炭素ベースのハードマスクの機械的特性のために、パターニングや線幅トリミング用途でエッチング耐性マスクに採用されている。炭素ベースのハードマスクは、典型的には、プラズマ化学気相堆積（PECVD）によって製造される。従来、このようなハードマスクを形成するためのプラズマ条件は、アルゴン及び／又はヘリウムを単独で採用する。しかし、プラズマ条件下で、例えばアルゴン及び／又はヘリウムの核種の高エネルギーボンバードは、特に基板チャッキング中に、ハードマスクがその上に形成される下層の誘電材料に損傷を与え得る。下層の誘電材料に対する損傷は、結果として、デバイス性能の劣化をもたらし得る。
[0003] 例えば、ハードマスク形成中に下層の損傷を軽減する、新規且つ改善されたプロセスが必要とされている。
[0004] 本開示の実施形態は、広くは、ハードマスク及びPECVDによるハードマスク形成のためのプロセスに関する。本明細書で説明される実施形態は、ハードマスク形成中の下層の損傷を低減させ又は排除し、ハードマスクと基板との間の接着性を改善する。
[0005] 一実施形態では、基板上にハードマスクを形成するためのプロセスが提供される。該プロセスは、PECVDチャンバの処理空間に基板を導入することであって、基板は基板支持体上に置かれ、基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、及び、PECVDチャンバ内の処理空間の中にプロセスガスを流すことであって、プロセスガスは炭素含有ガスを含む、プロセスガスを流すことを含む。該プロセスは、プラズマ条件下で、処理空間内のプロセスガスから励起されたプロセスガスを生成すること、基板支持体に基板を静電チャックすること、基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を基板上に堆積させること、及び、第２の炭素含有層を基板上に堆積させることによって、ハードマスク層を形成することを更に含む。
[0006] 別の一実施形態では、基板上にハードマスクを形成するためのプロセスが提供される。該プロセスは、PECVDチャンバの処理空間に基板を導入することであって、基板は基板支持体上に置かれ、基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、及び、PECVDチャンバ内の処理空間の中にプロセスガスを流すことを含む。プロセスガスは、炭素含有ガスを含む。その場合、炭素含有ガスは炭素含有化合物を含み、又は炭素含有ガスは炭素含有化合物から生成される。炭素含有化合物は、置換された若しくは非置換であるC1～C40炭化水素、置換された若しくは非置換であるC6～C20芳香族炭化水素、C1～C40ハロゲン化された炭化水素、又はこれらの組み合わせである。該プロセスは、プラズマ条件下で、処理空間内のプロセスガスから励起されたプロセスガスを生成すること、基板支持体に基板を静電チャックすること、基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を基板上に堆積させること、及び、第２の炭素含有層を基板上に堆積させることによって、ハードマスク層を形成することを更に含む。第１の炭素含有層、第２の炭素含有層、又はそれらの両方が、堆積されている間に、基板は、約－４０℃から約４０℃の温度に維持され、処理空間内の圧力は、約１mTorrから約２０mTorrであり、又はこれらの組み合わせである。
[0007] 別の一実施形態では、基板上にハードマスクを形成するためのプロセスが提供される。該プロセスは、PECVDチャンバの処理空間に基板を導入することであって、基板は基板支持体上に置かれ、基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、及び、PECVDチャンバ内の処理空間の中にプロセスガスを流すことを含む。プロセスガスは、炭素含有ガスを含む。その場合、炭素含有ガスは炭素含有化合物を含み、又は炭素含有ガスは炭素含有化合物から生成される。炭素含有化合物は、置換された若しくは非置換であるC1～C20炭化水素を含む。該プロセスは、プラズマ条件下で、処理空間内のプロセスガスから励起されたプロセスガスを生成することであって、プラズマ条件は、基板支持体に約２００Wから約５０００WのRFバイアス電力を印加することを含む、励起されたプロセスガスを生成すること、基板支持体に基板を静電チャックすること、基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を基板上に堆積させること、及び、第２の炭素含有層を基板上に堆積させることによって、ハードマスク層を形成することを更に含む。第１の炭素含有層、第２の炭素含有層、又はそれらの両方が、堆積されている間に、基板は、約－４０℃から約４０℃の温度に維持され、処理空間内の圧力は、約１mTorrから約２０mTorrであり、又はこれらの組み合わせである。
[0008] 上述の本開示の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は、付随する図面に例示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。
［0009］ 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な処理チャンバの概略側面断面図である。 [0010] 本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的な基板支持体の概略断面図である。 [0011] 本開示で説明される少なくとも１つの実施形態による、図２Ａで示されている例示的な基板支持体の一部分の拡大断面図である。 [0012] 本開示の例示的な一実施形態による、基板を処理する例示的な方法の選択された動作を示すフローチャートである。
[0013] 理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号が使用された。一実施形態の要素及び特徴は、追加の記述がなくても、他の複数の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
[0014] 本開示の実施形態は、広くは、ハードマスク及びPECVDによるハードマスク形成のためのプロセスに関する。本発明者らは、ハードマスクを形成するための従来の方法の１以上の欠点を克服する、新規且つ改善されたプロセス及び結果として生じるハードマスク構造を見出した。例えば、本明細書で説明される複数の実施形態は、ハードマスク形成中の基板損傷を低減させ、ハードマスクとハードマスクが上に配置される表面との間の接着性を改善する。簡単に説明すると、幾つかの実施例では、炭素含有ガスの存在下で、基板支持体に基板が静電チャックされる。基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層が形成される。次いで、第２の炭素含有層（例えば、ダイヤモンドのような炭素（DLC）膜又はsp3留分が６０％を超える膜）を基板上に堆積させることによって、ハードマスク層が形成される。結果として生じる炭素含有層は、イオンの高エネルギーボンバードによって引き起こされる下層の損傷を防止し又は少なくとも軽減し、ウエハのインピンジメントを低減させる。
[0015] プラズマストライク（例えば、点火）のための従来の方法は、典型的には、非反応性ガス（例えば、アルゴン又はヘリウム）を単独で利用し、主たる堆積動作は、前駆体／担体（例えば、アセチレン／ヘリウム）混合物を利用する。結果として、誘電体層上に炭素ハードマスクが形成される前に、イオンの高エネルギーボンバードが、炭素ハードマスクの下の誘電体上に衝突する。対照的に、本明細書で説明される複数の実施形態は、基板を静電チャックしている間に、炭素含有ガス（非反応性ガスを伴うか又は伴わない）を利用して、プラズマをストライクし、開始層を形成する。堆積動作中に、炭素含有ガス（非反応性ガスを伴うか又は伴わない）を使用して、炭素ハードマスクを形成することができる。炭素ベースのハードマスクが除去された後で、結果として生じる誘電材料の波状の形態が観察され得る。対照的に、本明細書で説明される複数の実施形態は、下層の誘電材料の損傷を排除し又は少なくとも軽減するしたがって、本明細書で説明される複数の実施形態は、例えば改善されたデバイス性能を可能にする。
[0016] 図１は、少なくとも１つの実施形態による、堆積プロセスを行うのに適した例示的な処理チャンバ１００の概略側面断面図である。適切なチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのカリフにあるアプライドマテリアルズ社（Applied Materials, Inc.）から入手することができる。以下で説明されるシステムは、例示的なチャンバであり、他の製造業者からのチャンバを含む他のチャンバが、本開示の複数の実施形態（例えば、以下で説明されるプロセス３００）を実現するために使用されてよく、又は修正されてよいことを理解されたい。幾つかの実施形態では、処理チャンバ１００が、基板の上にハードマスク膜（例えば、アモルファスカーボンハードマスク膜）などのアドバンスドパターニング膜（advanced patterning film）を堆積させるように構成されてよい。
[0017] 処理チャンバ１００は、リッドアセンブリ１０５、チャンバ本体１９２上に配置されたスペーサ１１０、基板支持体１１５、及び可変圧力システム１２０を含む。リッドアセンブリ１０５は、リッドプレート１２５及び熱交換器１３０を含む。図示されている一実施形態では、リッドアセンブリ１０５がまた、シャワーヘッド１３５も含む。しかし、他の複数の実施形態では、リッドアセンブリ１０５が、凹状又はドーム形状のガス導入プレートを含む。
[0018] リッドアセンブリ１０５は、第１の処理ガス源１４０に結合されている。第１の処理ガス源１４０は、基板支持体１１５上に支持された基板１４５上に膜を形成するための前駆体ガスを含む。一実施例として、第１の処理ガス源１４０は、とりわけ、炭素含有ガス、水素含有ガス、非反応性ガス（例えば、ヘリウム）などの、前駆体ガスを含む。特定の一実施例では、炭素含有ガスが、アセチレン（C2H2）を含む。第１の処理ガス源１４０は、リッドアセンブリ１０５内に配置されたプレナム１９０に前駆体ガスを提供する。リッドアセンブリは、第１の処理ガス源１４０からプレナム１９０の中に前駆体ガスを導くための１以上のチャネルを含む。前駆体ガスは、プレナムからシャワーヘッド１３５を貫通して処理空間１６０の中に流れる。幾つかの実施形態では、第２の処理ガス源１４２が、スペーサ１１０を貫通して配置された入口１４４を介して処理空間１６０に流体結合されている。一実施例として、第２の処理ガス源１４２は、とりわけ、炭素含有ガス、水素含有ガス、不活性ガス（例えば、ヘリウム）、例えばC2H2などの、前駆体ガスを含む。幾つかの実施形態では、処理空間１６０の中への前駆体ガスの全流量が、約１００sccmから約２slmである。第２の処理ガス源１４２を介した処理空間１６０内の前駆体ガスの流れは、シャワーヘッド１３５を貫通した前駆体ガス流の流れを調節する。それによって、前駆体ガスは、処理空間１６０内で均一に分散される。一実施例では、複数の入口１４４が、スペーサ１１０の周りで放射状に分布していてよい。このような一実施例では、処理空間１６０内のガスの均一性を更に促進するために、入口１４４の各々へのガス流が別々に制御されてよい。
[0019] リッドアセンブリ１０５はまた、任意選択的な遠隔プラズマ源１５０にも結合されている。任意選択的な遠隔プラズマ源１５０は、リッドアセンブリ１０５と基板１４５との間でスペーサ１１０の内側に形成された処理空間１６０に洗浄ガスを提供するための洗浄ガス源１５５と結合されている。一実施例では、洗浄ガスが、リッドアセンブリ１０５を軸方向に貫通して形成された中央導管１９１を通して提供される。別の一実施例では、洗浄ガスが、前駆体ガスを導くのと同じチャネルを通して提供される。例示的な洗浄ガスは、酸素及び／又はオゾンなどの酸素含有ガス、ならびにNF3などのフッ素含有ガス、又はこれらの組み合わせを含む。
[0020] 任意選択的な遠隔プラズマ源１５０に加えて又はそれの代替として、リッドアセンブリ１０５はまた、第１の又は上側の高周波（RF）電源１６５にも結合されている。第１のRF電源１６５は、洗浄ガスから生成されるプラズマなどのプラズマの維持又は生成を容易にする。一実施例では、任意選択的な遠隔プラズマ源１５０が省略され、洗浄ガスは、第１のRF電源１６５を介してインシトゥ（その場）でプラズマの中にイオン化される。基板支持体１１５は、第２の又は下側のRF電源１７０に結合されている。第１のRF電源１６５は、高周波数RF電源（例えば、約１３．５６MHzから約１２０MHz）であってよく、第２のRF電源１７０は、低周波数RF電源（例えば、約２MHzから約１３．５６MHz）であってよい。他の周波数もまた考慮されていることに留意されたい。幾つかの実施態様では、第２のRF電源１７０が、混合周波数RF電源であり、高周波数と低周波数の両方の電力を提供する。特に第２のRF電源１７０用の二重周波数RF電源の利用は、膜の堆積を改善する。幾つかの実施例では、第２のRF電源１７０を利用することによって、二重周波数電力が得られる。幾つかの実施形態では、例えば約２MHzから約１３．５６MHzの第１の周波数が、堆積される膜の中への核種の注入を改善し、一方、例えば約１３．５６MHzから約１２０MHzの第２の周波数は、イオン化及び膜の堆積速度を増加させる。
[0021] 第１のRF電源１６５と第２のRF電源１７０の一方又は両方は、処理空間１６０内でのプラズマの生成又は維持に利用され得る。例えば、第２のRF電源１７０は、堆積プロセス中に利用されてよく、第１のRF電源１６５は、洗浄プロセス中に（単独で又は任意選択的な遠隔プラズマ源１５０と併せて）利用されてよい。幾つかの堆積プロセスでは、第１のRF電源１６５が、第２のRF電源１７０と併せて使用される。堆積又はエッチングプロセス中に、第１のRF電源１６５と第２のRF電源１７０の一方又は両方が、例えば、処理空間１６０内に約１００ワット（W）から約２００００Wの電力を提供して、前駆体ガスのイオン化を促進することができる。幾つかの実施形態では、第１のRF電源１６５と第２のRF電源１７０の少なくとも一方が、パルス化される。少なくとも１つの実施形態では、RF電力がリッドプレート１２５に印加される。
[0022] 基板支持体１１５は、アクチュエータ１７５（すなわち、リフトアクチュエータ）に結合されている。アクチュエータ１７５は、Ｚ方向への基板支持体１１５の移動を提供する。基板支持体１１５はまた、設備ケーブル１７８にも結合されている。設備ケーブル１７８は、可撓性であり、基板支持体１１５の鉛直方向への移動を可能にすると同時に、第２のRF電源１７０ならびに他の電力との通信、及び流体接続を維持する。スペーサ１１０は、チャンバ本体１９２上に配置されている。スペーサ１１０の高さは、処理空間１６０内での基板支持体１１５の鉛直方向への移動を可能にする。スペーサ１１０の高さは、約０．５インチから約２０インチである。一実施例では、基板支持体１１５が、リッドアセンブリ１０５に対して（例えば、シャワーヘッド１３５の下面に対して）、第１の距離１８０Ａから第２の距離１８０Ｂに移動可能である。幾つかの実施形態では、第２の距離１８０Ｂが第１の距離１８０Ａの約２／３である。例えば、第１の距離１８０Ａと第２の距離との間の差が、約５インチから約６インチである。したがって、図１で示されている位置から、基板支持体１１５は、シャワーヘッド１３５の下面に対して約５インチから約６インチだけ移動可能である。別の一実施例では、基板支持体１１５が、第１の距離１８０Ａと第２の距離１８０Ｂのうちの一方に固定されている。従来のプラズマ化学気相堆積（PECVD）プロセスとは対照的に、スペーサ１１０は、基板支持体１１５とリッドアセンブリ１０５との間の距離（及びしたがってそれらの間の空間）を大幅に増加させる。基板支持体１１５とリッドアセンブリ１０５との間の増加した距離は、処理空間１６０内のイオン化種の衝突を低減させ、結果として、２．５ギガパスカル（GPa）未満などのより小さい中立応力を有する膜の堆積をもたらす。より小さい中立応力を有する堆積膜は、膜がその上に形成される基板の平坦性の改善（例えば、反りがより少ない）を容易にする。基板の反りが低減されると、結果として、下流のパターニング動作の精度が向上する。
[0023] 可変圧力システム１２０は、第１のポンプ１８２及び第２のポンプ１８４を含む。第１のポンプ１８２は、洗浄プロセス及び／又は基板移送プロセス中に利用されてよい粗引きポンプである。粗引きポンプは、概して、より高い体積流量を移動させること及び／又は比較的高い圧力（依然として大気圧以下であるが）を動作させることのために構成されている。非限定的な一実施例では、洗浄プロセス中に、第１のポンプ１８２が、処理チャンバ内の圧力を、約５０mTorr未満などの約５００mTorr未満に維持する。別の一実施例では、第１のポンプ１８２が、処理チャンバ１００内の圧力を、例えば約５００mTorr未満、例えば約５０mTorr未満、例えば、約０．５mTorrから約１０mTorr、又は約５mTorrから約１５mTorrに維持する。洗浄動作中に粗引きポンプを使用することによって、洗浄ガスの圧力及び／又は体積流量が（堆積動作と比較して）比較的高くなる。洗浄動作中の比較的高い圧力及び／又は体積流量は、チャンバ表面の洗浄を改善する。
[0024] 第２のポンプ１８４は、ターボポンプと低温ポンプのうちの一方であってよい。第２のポンプ１８４は、堆積プロセス中に利用され得る。第２のポンプ１８４は、概して、比較的低い体積流量及び／又は圧力を動作させるように構成されている。非限定的な一実施例では、第２のポンプ１８４が、プロセスチャンバの処理空間１６０を、約５０mTorr未満などの約５００mTorr未満の圧力に維持するよう構成されている。別の一実施例では、第２のポンプ１８４が、処理チャンバ１００内の圧力を、例えば約５００mTorr未満、例えば約５０mTorr未満、例えば、約０．５mTorrから約１０mTorr、又は約５mTorrから約１５mTorrに維持する。堆積中に維持される処理空間１６０の低減された圧力は、カーボンベースのハードマスクを堆積させるときに、低減された中立応力及び／又は増加したsp2-sp3変換を有する膜の堆積を容易にする。したがって、処理チャンバ１００は、堆積を改善するための比較的低い圧力と洗浄を改善するための比較的高い圧力との両方を利用するように構成されている。
[0025] 幾つかの実施形態では、第１のポンプ１８２と第２のポンプ１８４の両方が、堆積プロセス中に利用されて、プロセスチャンバの処理空間１６０を、約５０mTorr未満などの約５００mTorr未満の圧力に維持する。他の複数の実施形態では、第１のポンプ１８２及び第２のポンプ１８４が、処理空間１６０を、例えば、約０．５mTorrから約１０mTorr又は約５mTorrから約１５mTorrの圧力に維持する。バルブ１８６は、第１のポンプ１８２と第２のポンプ１８４のうちの一方又は両方への伝導経路を制御するために利用される。バルブ１８６はまた、処理空間１６０からの対称的なポンピングも提供する。
[0026] 処理チャンバ１００はまた、基板移送ポート１８５も含む。基板移送ポート１８５は、内部ドア１８６A及び外部ドア１８６Ｂによって選択的に密封される。ドア１８６Ａと１８６Ｂの各々は、アクチュエータ１８８（すなわち、ドアアクチュエータ）に結合されている。ドア１８６Ａ及び１８６Ｂは、処理空間１６０の減圧密封を容易にする。ドア１８６Ａ及び１８６Ｂはまた、処理空間１６０内の対称的なRF印加及び／又はプラズマ対称性も提供する。一実施例では、少なくともドア１８６Ａが、RF電力の伝導性を促進する材料、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、又はそれらの合金で形成されている。スペーサ１１０とチャンバ本体１９２との界面に配置されたＯリングなどのシール１１６が、処理空間１６０を更に密封してよい。処理チャンバ１００に結合されたコントローラ１９４が、処理中に処理チャンバ１００の諸態様を制御するように構成されている。
[0027] 図２Ａは、基板支持体１１５の一実施形態の概略断面図である。図２Bは、図２Ａで示されている基板支持体１１５の一部分の拡大断面図である。上述されたように、基板支持体１１５は、静電チャック２３０を含み得る。静電チャック２３０は、パック２６０を含む。パック２６０は、内部に埋め込まれた１以上の電極２０５（図２Ｂで示されている第１の電極２０５Ａ及び第２の電極２０５Ｂ）を含む。第１の電極２０５Ａは、チャック電極として利用され、第２の電極２０５Ｂは、RFバイアス電極として利用される。基板支持体１１５は、例えば、約３００kHzから約６０MHzなどの約３００kHzから約１２０MHzの周波数にあるRF電力を、第２の電極２０５Ｂに提供することによってバイアスされてよい。第２の電極２０５Ｂに提供される周波数は、パルス化されてよい。パック２６０は、典型的には、セラミック材料などの誘電材料、例えば窒化アルミニウム（AlN）から形成される。
[0028] パック２６０は、誘電体プレート２１０及びベースプレート２１５によって支持されている。誘電体プレート２１０は、石英などの電気的絶縁材料、又はREXOLITE（登録商標）という商品名で販売されている高性能プラスチックなどの熱可塑性材料から形成されてよい。ベースプレート２１５は、アルミニウムなどの金属材料から作製されてよい。動作中、パック２６０がRF通電している間に、ベースプレート２１５は、接地に結合されているか又は電気的に浮いている。少なくともパック２６０及び誘電体プレート２１０は、絶縁体リング２２０によって囲まれている。絶縁体リング２２０は、石英、シリコン、又はセラミック材料などの、誘電材料で作製されてよい。ベースプレート２１５と絶縁体リング２２０の一部分とは、アルミニウムで作製された接地リング２２５によって囲まれている。絶縁体リング２２０は、動作中に、パック２６０とベースプレート２１５との間のアーク放電を防止又は最小化する。設備ケーブル１７８の端部が、パック２６０、誘電体プレート２１０、及びベースプレート２１５内に形成された開口部内で図示されている。パック２６０の電極用の電力、ならびに基板支持体１１５へのガス供給（図示せず）からの流体は、設備ケーブル１７８によって提供される。
[0029] 絶縁体リング２２０の内周に隣接して、エッジリング（図示せず）が配置される。エッジリングは、とりわけ、石英、シリコン、架橋ポリスチレン及びジビニルベンゼン（例えば、REXOLITE（登録商標））、PEEK、Al2O3、AINなどの誘電材料を含んでよい。このような誘電材料などを含むエッジリングを利用することによって、プラズマ出力を変更する必要なしに、プラズマカップリングを調節し、基板支持体への電圧（Vdc）などのプラズマ特性を調節することができ、したがって、基板上に堆積されるハードマスク膜の特性を改善する。エッジリングの材料を介してウエハや基板とのRFカップリングを調節することによって、膜の弾性率が膜の応力から分離され得る。
[0030] パック２６０、誘電体プレート２１０、及びベースプレート２１５の各々は、設備ケーブル１７８を収容するために、内部に又はそこを貫通して形成された、それぞれ軸方向に整列した開口部を含む。パック２６０は、設備ケーブル１７８に係合するように成形された開口部２９５を含む。例えば、開口部２９５は、設備ケーブル１７８を受け入れるための雌受け口として構成されてよい。誘電体プレート２１０は、開口部２９５と軸方向に整列した開口部２９６を含む。開口部２９６は、開口部２９５の直径と略等しい直径を有する上側部分２９６ａ、上側部分の直径よりも大きい直径を有する中間部分２９６ｂ、及び中間部分２９６ｂの直径よりも大きい直径を有する下側部分２９６ｃを含む。ベースプレート２１５は、第１の直径を有する上側部分２９７ａ及び第１の直径よりも小さい第２の直径を有する下側部分２９７ｂを含む、開口部２９７を含む。開口部２９６及び２９７の複数の直径は、内部に設備ケーブル１７８を固定することを容易にし得る。
[0031] パック２６０は、内部に形成された複数の流体チャネル２３１を含む。流体チャネル２３１の各々は、入口チャネル２３２と流体連通している。入口チャネル２３２は、入口導管２３４に流体結合されている。入口導管２３４は、冷媒源２２１に結合されている。流体チャネル２３１と入口チャネル２３２の各々は、キャッププレート２３６によって密封されている。キャッププレート２３６は、パック２６０と同じ材料、又はアルミニウムで作製されてよく、流体チャネル２３１及び入口導管２３４を密封するために、パック２６０に溶接され、又はさもなければ接合され得る。図示されていないが、入口導管２３４と同様に、出口導管が、基板支持体１１５内に設けられる。それによって、冷却流体が内部で再循環され得る。
[0032] 入口導管２３４の一部分は、管状部材２３８によって形成されている。管状部材２３８は、セラミック材料などの誘電材料から形成されている。シール２４０が、キャッププレート２３６とベースプレート２１５に隣接して環状部材２３８の端部に設けられている。管状部材２３８は、そこを通って流れる冷却流体によって引き起こされる可能性があるアーク放電を防止する。管状部材２３８はまた、誘電体プレート２１０の亀裂発生を防止するために、誘電体プレート２１０を、内部を流れる比較的冷たい冷却流体から熱的に絶縁してもよい。
[0033] 基板支持体１１５はまた、複数のリフトピン２４２（１つだけが図２Ａで示されている）も含む。リフトピン２４２の各々は、誘電体ブッシング２４４内で移動可能に配置されている。リフトピン２４２の各々は、AlN、サファイア、石英などの、セラミック材料から形成されてよい。誘電体ブッシング２４４は、パック２６０、誘電体プレート２１０、及びベースプレート２１５の各々内に又はそれらを貫通して設けられている。誘電体ブッシング２４４は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）材料などのポリマー材料で作製されている。誘電体ブッシング２４４は、その長さ方向に沿って開口部２４６を含む。開口部２４６内でリフトピン２４２がガイドされる。開口部２４６は、リフトピン２４２の寸法（直径）よりもわずかに大きくなるようにサイズ決定される。それによって、伝導経路が誘電体ブッシング２４４内に形成される。例えば、開口部２４６は、可変圧力システム１２０に結合されている。それによって、処理空間１６０と誘電体ブッシング２４４との間に、且つ、誘電体ブッシング２４４を貫通して可変圧力システム１２０まで減圧伝導が提供される。開口部２４６によって設けられる伝導経路が、リフトピンのアーク放電を防止する。誘電体ブッシング２４４は、直径が変化するセクションである複数の段差２４８を含む。段差２４８は、電気が移動してよい経路の長さを増加させることによって、ならびに経路に沿って角度のあるターンを導入することによって、パック２６０とベースプレート２１５との間のアーク放電を低減させる。
[0034] 基板支持体１１５はまた、複数の締結デバイス２５０（１つだけが示されている）も含む。締結デバイス２５０は、パック２６０を誘電体プレート２１０に取り付けるために利用される。各締結デバイス２５０は、ファスナ２５２、ワッシャ２５４、及びファスナキャップ２５６を含む（ワッシャ２５４及びファスナキャップ２５６は、図２Ｂで示されている）。ファスナ２５２が締め付けられると、ワッシャ２５４が、誘電体プレート２１０内に形成された開口部２６８の表面２５８に押し付けられる。ワッシャ２５４及びファスナ２５２は、ステンレス鋼などの金属材料から作製されている。ワッシャ２５４は、丸められた上側角部２６２を含む。丸められた上側角部２６２は、ファスナ２５２が締め付けられたときに、誘電体プレート２１０の材料の亀裂発生を防止する。
[0035] ファスナキャップ２５６は、誘電体プレート２１０内の開口部２６８の残りを埋めるために利用される。ファスナキャップ２５６は、ファスナ２５２のヘッドを受け入れるようにサイズ決定されたポケット２６４を含む。ファスナキャップ２５６は、ポリマー（例えば、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK））などの誘電材料から形成される。ファスナキャップ２５６の外面は、段差２６６を含む。段差２６６は、電気が移動してよい経路の長さを増加させることによって、パック２６０とベースプレート２１５との間のアーク放電を低減させる。
[0036] 基板支持体１１５はまた、その層の間の複数の間隙も含む。第１の間隙２７０が、パック２６０と誘電体プレート２１０との間に設けられている。第２の間隙２７２が、誘電体プレート２１０とベースプレート２１５との間に設けられている。第１の間隙２７０及び第２の間隙２７２は、ガス供給（図示せず）と流体連通している。ガス供給からの流体は、第１の間隙２７０及び第２の間隙２７２内に流されて、隣接する層の間の圧縮を防止し得る。第１の間隙２７０及び第２の間隙２７２内の流体は、エッジリングによって基板支持体１１５の端部で密封される。エッジリングは、第１の間隙２７０及び第２の間隙２７２からの流体の制御された漏れを提供するようにサイズ決定されてよい。
方法
[0037] 本開示の複数の実施形態は、概して、基板上にハードマスク層を形成するためのプロセスなどの、基板を処理する方法に関する。従来の方法は、典型的には、プラズマストライク中にアルゴン及び／又はヘリウムの混合ガスを使用し、下層の損傷をもたらす。対照的に、本明細書で説明される複数の実施形態は、基板を静電チャックしている間に、炭素含有ガス（非反応性ガスを伴うか又は伴わない）を利用して、プラズマをストライクし、基板上に中間／開始層を形成する。低RFバイアス電力を使用するこの中間層形成動作は、プレチャック中に下層の中へのArイオンボンバードを防止し、透過型電子顕微鏡像によって特定されるように、堆積中のCH2+イオンの高エネルギーボンバードを防止するためのブロッキング（中間／開始）層として働く。例えば、主たる堆積動作と比較して中間層形成動作中に使用されるより低いRFバイアス電力のために、CH2+イオンもまた下層に悪影響を及ぼさない。主たる堆積動作中にも、炭素含有ガス（非反応性ガスを伴うか又は伴わない）を利用して、炭素ハードマスクを形成することができる。更に、結果として生じるハードマスク膜特性が、この薄い炭素含有開始層（プラズマストライクにおいて形成される）によって影響されない。典型的には、炭素含有開始層は、主たる堆積動作から形成される層よりも低いsp3含有量を有し、その厚さは約１００Å未満である。加えて、非反応性ガスを伴うか又は伴わないかに関わらず、炭素含有ガスを使用するプラズマストライクは、下層の損傷を軽減する助けとなり得る。以下で説明されるように、チャッキング／開始層は、主たる堆積動作よりも低いRFバイアス電力で形成される。
[0038] 図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、基板上にハードマスク膜を形成するための例示的なプロセス３００の選択された動作を示すフローチャートである。該プロセスは、炭素ハードマスクの形成中に下層の損傷を排除し（又は少なくとも軽減し）、ハードマスクとハードマスクがその上に形成される下層との間の接着性を改善する。
[0039] プロセス３００は、動作３１０で、基板処理チャンバの処理領域に基板を導入すること（例えば、移送することや搬送することなど）を含む。一実施例として、基板（例えば、基板１４５）は、任意の適切な手段によって（例えば、基板移送ポート１８５などによって）、処理チャンバ１００の中に及び基板支持体１１５の上に移送される。基板支持体１１５は、図１で描かれているように、アクチュエータ１７５によって、処理位置に調整され得る。基板支持体１１５は、静電チャック２３０などの静電チャックを含む。基板は、窒化物、酸化物、シリコン、及び／又は金属（例えば、タングステン、モリブデン、チタンなど）などの１種類以上の材料を含み得る。
[0040] プロセス３００は、動作３２０で、PECVDチャンバ内の処理空間の中に１種類以上のプロセスガスを流すことを更に含む。一実施例として、１以上のソースからの１種類以上のプロセスガスが、例えばシャワーヘッド１３５を貫通して、処理空間１６０に提供される。それによって、１種類以上のプロセスガスは、処理空間１６０内に均一に分散される。一実施例では、複数の入口１４４が、スペーサ１１０の周りで放射状に分布していてよく、複数の入口１４４の各々へのガス流は、処理空間１６０内のガスの均一性を更に促進するために、別々に制御されてよい。
[0041] 該プロセスガスは、１種類以上の炭素含有化合物を含む。更に又は代替的に、プロセスガスは、１種類以上の炭素含有化合物から生成される。例えば、標準的な温度及び圧力のガス状態にない化合物が、炭素含有化合物に変換され得る。したがって、幾つかの実施例では、炭素含有ガスが炭素含有化合物を含むか、若しくは炭素含有ガスが炭素含有化合物から生成されるか、又はそれらの組み合わせである。
[0042] 炭素含有化合物の非限定的な例としては、とりわけ、炭化水素、芳香族炭化水素、及びハロゲン化された化合物が挙げられる。幾つかの実施形態では、炭素含有化合物が、例えばC1～C100、例えばC1～C40、例えばC1～C20、例えばC1～C10の炭素数を有する。炭素含有化合物は、線形若しくは分岐状、環状若しくは非環状、及び／又は置換されている若しくは非置換であり得る。置換されているとは、炭素含有化合物の少なくとも１つの水素原子が、少なくとも１つのヘテロ原子（ハロゲン、例えば、フッ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br）、及び／又はヨウ素（I）など）、或いは、ヘテロ原子含有基（官能基、例えば、-NR*2、-OR*、-SiR*3、-GeR*3など、ここで各R*は、独立して水素又は線形若しくは分岐状、環状若しくは非環状、置換されている若しくは非置換である炭化水素）で置換されている、炭素含有化合物を指す。
[0043] 炭化水素の非限定的な例としては、実験式CnH2n＋2を有するアルカン、実験式CnH2nを有するアルケン、及び実験式CnH2n-2を有するアルキンが挙げられるが、これらに限定されない。アルカン、アルケン、及びアルキンの各々は、線形若しくは分岐状、環状若しくは非環状、芳香族若しくは非芳香族、置換されている若しくは非置換であり得る。アルカンの非限定的な例としては、例えば、メタン、エタン、並びにプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、及びアイコサンの異性体が挙げられる。アルケンの非限定的な例としては、例えば、エテン、並びにプロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、及びアイコセンの異性体が挙げられる。アルキンの非限定的な例としては、例えば、アセチレン、並びにプロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ヘプチョン、オクチョン、ノイン、デシン、ウンデシン、ドデシン、トリデシン、テトラデシン、ペンタデシン、ヘキサデシン、ヘプタデシン、オクタデシン、ノナデシン、及びアイコシンの異性体などが挙げられる。
[0044] 芳香族炭化水素の非限定的な例としては、C4～C30芳香族炭化水素、例えばC6～C20芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、及びナフタレンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。芳香族炭化水素は、非置換であるか又は置換されている。置換されている場合、芳香族炭化水素の少なくとも１つの水素原子が、少なくとも１つのヘテロ原子（ハロゲン、例えば、フッ素（F）、塩素（Cl）、臭素（Br）、及び／又はヨウ素（I）など）、或いは、ヘテロ原子含有基（官能基、例えば、-NR*2、-OR*、-SiR*3、-GeR*3など、ここで各R*は、独立して水素又は線形若しくは分岐状、環状若しくは非環状、置換されている若しくは非置換である炭化水素）で置換されている。
[0045] ハロゲン化された化合物の非限定的な例としては、実験式CnHxX'（2n＋2-x）を有する化合物が挙げられるが、これらに限定されない、ここで、X'＝F、Cl、Br、及び／又はI、並びにn＝1～100（例えば1～40、例えば1～30、例えば1～20、例えば1～10など、例えば1～6）である。ハロゲン化された化合物の例としては、CF4、CH2F2、C4F6、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
［0046］ 幾つかの実施形態では、プロセスガスが、１種類以上の非反応性ガスを更に含む。非反応性ガスの例としては、ヘリウム（He）、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン（Rn）、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
[0047] プロセス３００は、動作３３０で、プロセスガスから励起されたプロセスガスを生成することを更に含む。励起されたプロセスガスは、プラズマ条件下でプラズマによって生成される。ここで、例えば、RF電源１６５及び／又はRF電源１７０は、プラズマ生成のための任意の適切な周波数又は電力レベルでRF電力を供給することができる。RF電力は、処理空間１６０内でプロセスガスを励起する電磁場を生成する。プラズマを生成するためのプロセス条件の非限定的な例が、以下で提供される。
[0048] プロセス３００は、動作３４０で、基板支持体に基板を静電チャックすること、及び、動作３５０で、基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を基板上に堆積させることを更に含む。次いで、動作３６０で、第２の炭素含有層を基板上に堆積させることによって、ハードマスクが形成される。第１の炭素含有層は、動作３６０の主たる堆積ステップ中に、C2H＋イオンの高エネルギーボンバードを防止するためのブロッキング（中間／開始）層として働き得る。
[0049] 本明細書で説明される例示的なプロセス（例えば、プロセス３００）の様々な動作は、以下で説明されるような１以上のプロセスパラメータを含む。
[0050] 基板の温度は、約１００℃以下、例えば約－４０℃から約１００℃、例えば約－３０℃から約５０℃、又は約－４０℃から約１０℃の温度を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、基板の温度が、T1からT2（℃の単位）の範囲にある。ここで、T1とT2の各々は、独立して、約－４０、約－３５、約－３０、約－２５、約－２０、約－１５、約－１０、約－５、約０、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約５５、約６０、約６５、約７０、約７５、約８０、約８５、約９０、約９５、又は約１００、且つT1＜T2である。
[0051] 処理空間内の圧力は、約５００ミリトール（mTorr）以下、例えば約４００mTorr以下、例えば約３００mTorr以下、例えば約２００mTorr以下、例えば約１００mTorr以下、例えば約５０mTorr以下、例えば約２０mTorr以下、例えば約１mTorrから約１０mTorr、約４mTorrから約１０mTorr、又は約５mTorrから約１５mTorrであり得る。少なくとも１つの実施形態では、処理空間内の圧力が、P1からP2（mTorrの単位で）の範囲にある。ここで、P1とP2の各々は、独立して、約０．５mTorr、約１、約２、約３、約４、約５、約６、約７、約８、約９、約１０、約１１、約１２、約１３、約１４、約１５、約１６、約１７、約１８、約１９、約２０、約２５、約５０、約１００、約２００、約３００、約４００、又は約５００、且つP1＜P2である。
[0052] 処理空間の中への１種類以上の炭素含有ガスの流量は、約５０００標準立方センチメートル／分（sccm）以下、例えば３００mmサイズの基板について、約２０sccmから約５０００sccm、例えば約５０sccmから約２００sccm、例えば約８０sccmから約１６０sccmであり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００mmサイズの基板について、１種類以上の炭素含有ガスの流量が、流量１から流量２（sccmの単位）の範囲にある。ここで、流量１と流量２の各々は、独立して、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約５００、約１０００、約１５００、約２０００、約２５００、約３０００、３５００、約４０００、約４５００、又は５０００、且つ流量１＜流量２である。
[0053] １種類以上の非反応性ガスが使用される複数の実施形態では、処理空間の中への１種類以上の非反応性ガスの流量が、３００mmサイズの基板について、約３０００sccm以下、例えば５００sccm以下、例えば２５０sccm以下、例えば約０sccmから約１００sccm、例えば約１sccmから約５０sccmであり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００mmサイズの基板について、１種類以上の非反応性ガスの流量が、流量３から流量４（sccmの単位）の範囲にある。ここで、流量３と流量４の各々は、独立して、約０、約１、約５、約１０、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約５００、約１０００、１５００、約２０００、約２５００、又は３０００、且つ流量３＜流量４である。
[0054] １種類以上の非反応性ガスが使用される複数の実施形態では、３００mmサイズの基板について、（１種類以上の）炭素含有ガスの（１種類上の）非反応性ガスに対する流量の比が、約０．０５以上、例えば約０．１から約１００、例えば約０．５から約５０、例えば約１から約１０であり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００mmサイズの基板について、（１種類以上の）炭素含有ガスの（１種類以上の）非反応性ガスに対する流量の比が、比１から比２の範囲にある。ここで、比１と比２の各々は、独立して、約０．１、約０．２、約０．３、約０．４、約０．５、約１、約２、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約５５、約６０、約６５、約７０、約７５、約８０、約８５、約９０、約９５、又は約１００、且つ比１＜比２である。
[0055] リッドプレート（例えば、リッドプレート１２５）に印加されるRF電力は、約１００ワット（W）から約１００００W、例えば約５００Wから約５０００W、例えば約１０００Wから約２０００W、又は約２５００Wから４０００Wであり得る。少なくとも１つの実施形態では、RF電力が、電力１から電力２（Wの単位）の範囲にある。ここで、電力１と電力２の各々は、独立して、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約１５００、約２０００、約２５００、約２６００、約２７００、約２８００、約２９００、約３０００、約３１００、約３２００、約３３００、約３４００、約３５００、約３６００、約３７００、約３８００、約３９００、約４０００、約４５００、約５０００、約５５００、約６０００、約６５００、約７０００、約７５００、約８０００、約８５００、約９０００、約９５００、又は約１００００W、且つ電力１＜電力２である。
[0056] 堆積中の基板支持体に印加されるRFバイアス電力は、約１００ワット（W）から約１００００W、例えば約５００Wから約５０００W、例えば約１０００Wから約２０００W、又は約２５００Wから約４０００Wであり得る。少なくとも１つの実施形態では、堆積中のRF電力が、電力３から電力４（Wの単位）の範囲にある。ここで、電力３と電力４の各々は、独立して、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約１５００、約２０００、約２５００、約２６００、約２７００、約２８００、約２９００、約３０００、約３１００、約３２００、約３３００、約３４００、約３５００、約３６００、約３７００、約３８００、約３９００、約４０００、約４５００、約５０００、約５５００、約６０００、約６５００、約７０００、約７５００、約８０００、約８５００、約９０００、約９５００、又は約１００００、且つ電力３＜電力４である。
[0057] プラズマストライク中のRFバイアス電力は、約１００ワット（W）から約１０００W、例えば約１００Wから約８００W、例えば約２００Wから約５００Wであり得る。少なくとも１つの実施形態では、プラズマストライク中のRFバイアス電力が、電力５から電力６（Wの単位）の範囲にある。ここで、電力５と電力６の各々は、独立して、約１０、約５０、約１００、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約３５０、約４００、約４５０、約５００、約５５０、約６００、約６５０、約７００、約７５０、約８００、約８５０、約９００、約９５０、又は約１０００、且つ電力５＜電力６である。
[0058] 基板支持体は、少なくとも約３００kHz、例えば約４００kHzから約１２０MHz、又は約３００kHzから約６０MHz、例えば約１MHzから約１０MHzなどの周波数でRF電力を提供することによってバイアスされてよい。周波数は、パルス化され得る。
[0059] 採用されるプラズマは、約１０イオン／cm3以上のオーダー、例えば約１００イオン／cm3から約１×１０１５イオン／cm3、例えば約１×１０７イオン／cm3から約１×１０１５イオン／cm3、例えば１×１０８イオン／cm3から約１×１０１４イオン／cm3、例えば１×１０９イオン／cm3から約１×１０１３イオン／cm3、例えば１×１０１０イオン／cm3から約１×１０１２イオン／cm3のプラズマ密度を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、プラズマ密度（PD）が、PD１からPD２（イオン／cm3の単位）の範囲にある。ここで、PD1とPD2は、独立して、約１イオン／cm3、約１０イオン／cm3、約１００イオン／cm3、約１×１０３イオン／cm3、約１×１０４イオン／cm3、約１×１０５イオン／cm3、約１×１０６イオン／cm3、約１×１０７イオン／cm3、約１×１０８イオン／cm3、約１×１０９イオン／cm3、約１×１０１０イオン／cm3、約１×１０１１イオン／cm3、約１×１０１２イオン／cm3、約１×１０１３イオン／cm3、約１×１０１４イオン／cm3、又は約１×１０１５イオン／cm3、且つPD1＜PD2である。プラズマ密度は、基板処理チャンバの処理空間内で測定することができる。
[0060] 炭素含有層の堆積時間は、約１秒（s）以上、例えば約１sから約２０００s、例えば約１sから約１０００s、又は約１０００sから約１５００sであり得る。少なくとも１つの実施形態では、堆積時間が、時間１から時間２（sの単位）の範囲にある。ここで、時間１と時間２は、独立して、約１、約１０、約３０、約６０、約９０、約１２０、約１５０、約２００、約２４０、約３００、約３６０、約４２０、約４８０、約５４０、約６００、約６６０、約７２０、約７８０、約８４０、約９００、約９６０、約１０００、約１０２０、約１０８０、約１１４０、約１２００、約１２６０、約１３２０、約１３８０、約１４４０、約１５００、約１５６０、約１６２０、約１６８０、約１７４０、約１８００、約１８６０、約１９２０、約１９８０、又は約２０００、且つ時間１＜時間２である。
[0061] 形成される炭素含有層の厚さは、約２５オングストローム（Å）以上、例えば約５０Åから約５００００Å、例えば約１００Åから約２５０００Åであり得る。少なくとも１つの実施形態では、炭素含有層の厚さが、厚さ１から厚さ２（Åの単位）の範囲にある。ここで、厚さ１と厚さ２は、独立して、約５０、約１００、約２００、約３００、約５００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１１０００、約１２０００、約１３０００、約１４０００、約１５０００、約１６０００、約１７０００、約１８０００、約１９０００、約２００００、約２１０００、約２２０００、約２３０００、約２４０００、約２５０００、約２６０００、約２７０００、約２８０００、約２９０００、約３００００、約３１０００、約３２０００、約３３０００、約３４０００、約３５０００、約３６０００、約３７０００、約３８０００、約３９０００、約４００００、約４１０００、約４２０００、約４３０００、約４４０００、約４５０００、約４６０００、約４７０００、約４８０００、約４９０００、又は５００００、且つ厚さ１＜厚さ２である。
[0062] 炭素含有層の堆積速度は、約１オングストローム／分（Å／分）以上、例えば約１Å／分から約５０００Å／分、例えば約１０Å／分から約３０００Å／分、例えば約１００Å／分から約２０００Å／分であり得る。少なくとも１つの実施形態では、炭素含有層の堆積速度が、DR1からDR2（Å／分の単位）の範囲にある。ここで、DR1とDR2の各々は、独立して、約１、約１０、約５０、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約１１００、約１２００、約１３００、約１４００、約１５００、約１６００、約１７００、約１８００、約１９００、約２０００、約２１００、約２２００、約２３００、約２４００、約２５００、約２６００、約２７００、約２８００、約２９００、約３０００、約３１００、約３２００、約３３００、約３４００、約３５００、約３６００、約３７００、約３８００、約３９００、約４０００、約４１００、約４２００、約４３００、約４４００、約４５００、約４６００、約４７００、約４８００、約４９００、又は約５０００、且つDR1＜DR2である。
[0063] 幾つかの実施形態では、堆積された炭素含有層が、ラマン分光法によって特定されたときに、少なくとも１０％のsp3混成原子（hybridized atom）を有する。すなわち、炭素含有層のsp3混成含有量は、少なくとも１０％以上であり得る。sp3混成含有量は、約１％から約１００％、例えば約５％から約９０％、例えば約１０％から約７５％、例えば約２５％から約５０％、又は少なくとも約６０％であり得る。少なくとも１つの実施形態では、炭素含有層のsp3混成含有量が、含有量１から含有量２（％の単位）の範囲にある。ここで、含有量１と含有層２の各々は、独立して、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約５５、約６０、約６５、約７０、約７５、約８０、約８５、約９０、約９５、又は約１００、且つ含有層１＜含有層２である。
[0064] ハードマスクを形成するための従来の方法の１以上の欠点を克服する新規且つ改善されたプロセス及び構造が、本明細書で説明された。本明細書で説明される複数の実施形態は、例えば、ハードマスク形成中の下層の損傷を低減させ、ハードマスクと基板との間の接着性を改善した。したがって、本明細書で説明される複数の実施形態は、例えば、改善されたデバイス性能を可能にする。
[0065] １以上の前述の一般的な説明と具体的な実施形態から明らかなように、本開示の複数の形態が図示され説明されてきたが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなしに、様々な変形が行われ得る。したがって、それによって本開示が限定されることは意図していない。同様に、「備える、含む（comprising）」という用語は、「含む（including）」という用語と同義であると考えられる。同様に、組成、要素、又は複数の要素の群の前に「備える、含む（comprising）」という移行フレーズが付いている場合には、常に、組成、要素、又は複数の要素の前に「本質的に～から成る（consisting essentially of）」、「～から成る（consisting of）」、「～から成る群から選択される（selected from the group of consisting of）」、又は「である（is）」という移行フレーズを有する、同じ組成又は複数の要素の群も考慮されていると理解され、逆もまた同様である。
[0066] 本開示の目的のために、特段の指定がない限り、本明細書の詳細な説明及び特許請求の範囲内の全ての数値は、示された値を「約」又は「略」で修正し得ること、当業者によって予想され得る実験誤差及び変動を含むことを考慮している。
[0067] 特定の実施形態及び特徴が、一組の数値上限と一組の数値下限を使用して説明された。別段の指定がない限り、任意の２つの値の組み合わせ、例えば、任意の下側値と任意の上側値の組み合わせ、任意の２つの下側値の組み合わせ、及び／又は任意の２つの上側値の組み合わせが、考慮されていると理解されたい。特定の下側値、上側値、及び範囲は、以下の１以上の請求項内で現れる。
[0068] 以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (20)

  1. 基板上にハードマスク層を形成するための方法であって、
    プラズマ化学気相堆積（PECVD）チャンバの処理空間に基板を導入することであって、前記基板は基板支持体上に置かれ、前記基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、
    前記PECVDチャンバ内の前記処理空間の中にプロセスガスを流すことであって、前記プロセスガスは炭素含有ガスを含む、プロセスガスを流すこと、
    プラズマ条件下で、前記処理空間内の前記プロセスガスから励起されたプロセスガスを生成すること、
    前記基板支持体に前記基板を静電チャックすること、
    前記基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を前記基板上に堆積させること、及び
    第２の炭素含有層を前記基板上に堆積させることによって、前記ハードマスク層を形成することを含む、方法。
  2. 前記炭素含有ガスは炭素含有化合物を含み、又は前記炭素含有ガスは炭素含有化合物から生成され、前記炭素含有化合物は、置換された若しくは非置換であるC1～C40炭化水素、置換された若しくは非置換であるC6～C20芳香族炭化水素、C1～C40ハロゲン化された炭化水素、又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記炭素含有化合物は、アルキンを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記炭素含有ガスは、アセチレンを含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記励起されたプロセスガスは、非反応性ガスを更に含む、請求項２に記載の方法。
  6. 前記炭素含有化合物は、アセチレンを含み、前記非反応性ガスは、ヘリウムを含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、
    前記基板が、約－４０℃から約４０℃の温度で維持され、
    前記処理空間内の圧力が、約１mTorrから約２０mTorrであり、又は
    それらの組み合わせである間に、堆積される、請求項１に記載の方法。
  8. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、ラマン分光法によって特定されたときに、約６０％以上のsp3混成原子を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記プラズマ条件は、
    約２００Wから約５０００Wの高周波（RF）バイアス電力を印加すること、
    約１０００Wから約５０００WのRF電力を印加すること、又は
    それらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記プラズマ条件は、約２５００Wから約４０００WのRFバイアス電力を前記静電チャックに印加することを含む、請求項１に記載の方法。
  11. 基板上にハードマスク層を形成するための方法であって、
    プラズマ化学気相堆積（PECVD）チャンバの処理空間に基板を導入することであって、前記基板は基板支持体上に置かれ、前記基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、
    前記PECVDチャンバ内の前記処理空間の中にプロセスガスを流すことであって、前記プロセスガスは炭素含有ガスを含み、前記炭素含有ガスは炭素含有化合物を含み又は前記炭素含有ガスは炭素含有化合物から生成され、前記炭素含有化合物は、置換された若しくは非置換であるC1～C40炭化水素、置換された若しくは非置換であるC6～C20芳香族炭化水素、C1～C40ハロゲン化された炭化水素、又はこれらの組み合わせである、プロセスガスを流すこと、
    プラズマ条件下で、前記処理空間内の前記プロセスガスから励起されたプロセスガスを生成すること、
    前記基板支持体に前記基板を静電チャックすること、
    前記基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を前記基板上に堆積させること、及び
    第２の炭素含有層を前記基板上に堆積させることによって、前記ハードマスク層を形成することを含み、前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、
    前記基板が、約－４０℃から約４０℃の温度で維持され、
    前記処理空間内の圧力が、約１mTorrから約２０mTorrであり、又は
    それらの組み合わせである間に、堆積される、方法。
  12. 前記炭素含有化合物は、アルキンを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記プロセスガスは、１種類以上の非反応性ガスを更に含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、
    前記基板が、約－４０℃から約１０℃の温度で維持され、
    前記処理空間内の圧力が、約５mTorrから約１５mTorrであり、又は
    それらの組み合わせである間に、堆積される、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、ラマン分光法によって特定されたときに、約６０％以上のsp3混成原子を含む、請求項１１に記載の方法。
  16. 前記プラズマ条件は、
    約２００Wから約５０００Wの高周波（RF）バイアス電力を印加すること、
    約１０００Wから約５０００WのRF電力を印加すること、又は
    それらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の方法。
  17. 基板上にハードマスク層を形成するための方法であって、
    プラズマ化学気相堆積（PECVD）チャンバの処理空間に基板を導入することであって、前記基板は基板支持体上に置かれ、前記基板支持体は静電チャックを含む、基板を導入すること、
    前記PECVDチャンバ内の前記処理空間の中にプロセスガスを流すことであって、前記プロセスガスは炭素含有ガスを含み、前記炭素含有ガスは炭素含有化合物を含み又は前記炭素含有ガスは炭素含有化合物から生成され、前記炭素含有化合物は、置換された又は非置換であるC1～C20炭化水素を含む、プロセスガスを流すこと、
    プラズマ条件下で、前記処理空間内の前記プロセスガスから励起されたプロセスガスを生成することであって、前記プラズマ条件は、約２００Wから約５０００WのRFバイアス電力を前記基板支持体に印加することを含む、励起されたプロセスガスを生成すること、
    前記基板支持体に前記基板を静電チャックすること、
    前記基板を静電チャックしている間に、第１の炭素含有層を前記基板上に堆積させること、及び
    第２の炭素含有層を前記基板上に堆積させることによって、前記ハードマスク層を形成することを含み、前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、
    前記基板が、約－４０℃から約４０℃の温度で維持され、
    前記処理空間内の圧力が、約１mTorrから約２０mTorrであり、又は
    それらの組み合わせである間に、堆積される、方法。
  18. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、
    前記基板が、約－４０℃から約１０℃の温度で維持され、
    前記処理空間内の圧力が、約５mTorrから約１５mTorrであり、又は
    それらの組み合わせである間に、堆積される、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記第１の炭素含有層、前記第２の炭素含有層、又はそれらの両方は、ラマン分光法によって特定されたときに、約６０％以上のsp3混成原子を含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記炭素含有化合物は、アルキンである、請求項１７に記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69815163T2 (de) 1997-01-24 2004-05-06 Applied Materials, Inc., Santa Clara Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Titanschichten
MY132894A (en) 1997-08-25 2007-10-31 Ibm Layered resist system using tunable amorphous carbon film as a bottom layer and methods of fabrication thereof
US6863835B1 (en) 2000-04-25 2005-03-08 James D. Carducci Magnetic barrier for plasma in chamber exhaust
US6830939B2 (en) 2002-08-28 2004-12-14 Verity Instruments, Inc. System and method for determining endpoint in etch processes using partial least squares discriminant analysis in the time domain of optical emission spectra
KR100988085B1 (ko) 2003-06-24 2010-10-18 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 처리 장치
US7556718B2 (en) 2004-06-22 2009-07-07 Tokyo Electron Limited Highly ionized PVD with moving magnetic field envelope for uniform coverage of feature structure and wafer
FR2884079B1 (fr) 2005-03-31 2007-09-07 Valeo Equip Electr Moteur Commande d'un transistor mos
KR100941070B1 (ko) 2007-05-10 2010-02-09 세메스 주식회사 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치
US8133819B2 (en) 2008-02-21 2012-03-13 Applied Materials, Inc. Plasma etching carbonaceous layers with sulfur-based etchants
JP2009206394A (ja) 2008-02-29 2009-09-10 Nippon Zeon Co Ltd 炭素系ハードマスクの形成方法
US8435608B1 (en) 2008-06-27 2013-05-07 Novellus Systems, Inc. Methods of depositing smooth and conformal ashable hard mask films
US8361906B2 (en) 2010-05-20 2013-01-29 Applied Materials, Inc. Ultra high selectivity ashable hard mask film
US8252699B2 (en) * 2010-11-22 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Composite removable hardmask
KR101226274B1 (ko) 2011-02-15 2013-01-25 에스케이하이닉스 주식회사 카본 하드마스크층 형성방법 및 이를 이용한 반도체소자의 패턴 형성방법
KR20120121340A (ko) 2011-04-26 2012-11-05 삼성전자주식회사 유도결합 플라즈마를 이용한 탄소계 하드 마스크막 제조 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
JP2013021382A (ja) 2011-07-07 2013-01-31 Toshiba Corp 同軸ケーブル
US9362133B2 (en) 2012-12-14 2016-06-07 Lam Research Corporation Method for forming a mask by etching conformal film on patterned ashable hardmask
US20150371851A1 (en) 2013-03-15 2015-12-24 Applied Materials, Inc. Amorphous carbon deposition process using dual rf bias frequency applications
US9589799B2 (en) 2013-09-30 2017-03-07 Lam Research Corporation High selectivity and low stress carbon hardmask by pulsed low frequency RF power
US20170040140A1 (en) 2015-08-06 2017-02-09 Seagate Technology Llc Magnet array for plasma-enhanced chemical vapor deposition
US10879041B2 (en) 2015-09-04 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus of achieving high input impedance without using ferrite materials for RF filter applications in plasma chambers
US10418243B2 (en) 2015-10-09 2019-09-17 Applied Materials, Inc. Ultra-high modulus and etch selectivity boron-carbon hardmask films
US10249495B2 (en) 2016-06-28 2019-04-02 Applied Materials, Inc. Diamond like carbon layer formed by an electron beam plasma process
WO2018226370A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-13 Applied Materials, Inc. High-density low temperature carbon films for hardmask and other patterning applications
JP7442459B2 (ja) 2018-04-24 2024-03-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド カーボンハードマスクのプラズマ強化化学気相堆積
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