KR100855464B1 - 비정질탄소막 증착방법 - Google Patents

비정질탄소막 증착방법 Download PDF

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Abstract

하드마스크용 또는 저유전체용 비정질탄소막 증착방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법은 (a)N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계; (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 샤워헤드를 통하여 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및 (c)상기 반응챔버 내부에서 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어진다.
비정질탄소막, 하드마스크, 저유전체

Description

비정질탄소막 증착방법{METHOD OF DEPOSITING AMORPHOUS CARBON LAYER}
본 발명은 비정질탄소막 증착방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메틸기(-CH3)를 다수 포함하는 십자형 탄화수소 화합물 또는 이와 유사한 구조의 탄화수소 화합물을 원료물질로 하고, 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He)을 첨가가스로 하여 하드마스크용 또는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비정질탄소막은 탄화수소 화합물 및 아르곤(Ar)이나 헬륨(He)과 같은 불활성 가스를 포함하는 가스 혼합물을 플라즈마 또는 열적으로 활성화하여 증착된다. 이렇게 증착된 비정질탄소막은 생체 재료, 유기발광다이오드(OLED), 반도체 집적회로, 하드 마스크 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
종래의 하드마스크(Hardmask) 등에 응용되는 비정질탄소막 증착에는 미국공개특허 US2006-0084280호(2006.04.20. 공개),미국등록특허US7,079,740(2006.07.18. 등록)에 개시된 바와 같이 알칸 계열(CnH2n +2), 알켄(CnH2n) 계열, 알킨(CnH2n -2) 계열의 선형(Linear type) 탄화수소 화합물 또는 벤젠 계열, 사이클로헥산 계열의 고리형(Cyclic type) 탄화수소 화합물을 원료물질로 주로 이용하였다.
선형 탄화수소 화합물은 알칸 계열, 알켄 계열, 알킨 계열이 대표적이며, 고리형 탄화수소 화합물은 벤젠 계열, 사이클로헥산 계열이 대표적이다. 도 1에는 선형 탄화수소 화합물의 대표적인 예로, 부탄(C4H10)과 프로필렌(C3H6)이 도시되어 있다. 그리고, 도 2에는 고리형 탄화수소 화합물의 대표적인 예로 벤젠(C6H6)이나 트라이메틸벤젠(C9H12)이 도시되어 있다.
PECVD 방법 등에 의해 증착된 비정질 탄소층은 선형, 가지형, 고리형 등의 구조와 단일결합, 이중결합, 삼중결합의 결합형태가 복합적으로 형성되어 있는데, 원료물질의 구조에 따라 그 비율이 변하면서 그 특성 또한 구별된다. 특히, 선형 탄화수소 화합물을 원료물질로 이용할 경우 증착된 비정질탄소막의 구조는 선형 또는 가지형 형태가 주를 이룬다. 반면, 고리형 탄화수소 화합물을 원료물질로 이용할 경우 증착된 비정질탄소막의 구조는 선형, 가지형 중간중간에 고리형이 연결된 형태가 주를 이룬다.
증착시 이용되는 원료물질은 액체 또는 기체 상태로 반응챔버에 공급된다. 원료물질이 기체 상태로 공급될 경우, 이온화 에너지가 높기 때문에 증착된 막은 막의 경도(Hardness)는 높일 수 있으나, 수소 함유량이 많고, 공정중 아킹(arcing)에 의한 파티클 발생이 문제시되며, 또한, 증착속도가 매우 낮은 단점이 있다. 반대로, 원료물질이 액체 상태로 공급될 경우, 증착속도는 빠르게 할 수 있지만, 막의 경도가 낮아지는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는 막의 경도를 증가시켜 하드마스크로 이용할 수 있는 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 나노포어(nanopore) 형성을 용이하게 하고, 막의 경도를 증가시켜 저유전체로 이용할 수 있는 저유전체용 비정질탄소막 증착방법을 제공하는데 있다.
상기 하나의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법의 일실시예는 (a)N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계; (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및 (c)상기 반응챔버 내부에서 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고, 상기 (c)단계는, 상기 첨가가스가 아르곤(Ar) 가스일 경우, 0.5 ~ 10 [GPa] 범위 내의 경도 및 5 ~ 50 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하고, 상기 첨가가스가 헬륨(He) 가스일 경우, 1 ~ 20 [GPa] 범위 내의 경도 및 15 ~100 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 비정질탄소막을 증착하는 것으로 이루어진다.
상기 하나의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법의 다른 일실시예는 (a)M개(여기서, M은 4이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 M번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소 및 다른 하나의 탄소에 각각 1개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계; (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및 (c)상기 반응챔버 내부에서 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고, 상기 (c)단계는, 상기 첨가가스가 아르곤(Ar) 가스일 경우, 0.5 ~ 10 [GPa] 범위 내의 경도 및 5 ~ 50 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하고, 상기 첨가가스가 헬륨(He) 가스일 경우, 1 ~ 20 [GPa] 범위 내의 경도 및 15 ~100 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 비정질탄소막을 증착하는 것으로 이루어진다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 저유전체용 비정질탄소막 증착방법의 일실시예는 (a)N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계; (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 샤워헤드를 통하여 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및 (c)상기 반응챔버 내부에서 그물망 구조(Cross-linking Structure)를 포함하는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어진다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 저유전체용 비정질탄소막 증착방법의 다른 일실시예는 (a)M개(여기서, M은 4이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 M번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소 및 다른 하나의 탄소에 각각 1개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계; (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 샤워헤드를 통하여 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및 (c)상기 반응챔버 내부에서 그물망 구조를 포함하는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어진다.
본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법은 다량의 메틸기(-CH3)를 가지는 십자형 탄화수소 화합물이나 이와 유사한 탄화수소 화합물을 이용함으로써 막의 경도(Hardness)를 높일 수 있어서, 제조된 비정질탄소막은 하드마스크에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법은 십자형 탄화수소 화합물이나 이와 유사한 탄화수소 화합물을 이용함으로써 나노포어(nanopore)를 용이하게 형성할 수 있어서, 제조된 비정질탄소막은 저유전체에 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법의 일실시예를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3에 도시된 비정질탄소막 증착방법(300)을 구현하기 위한 비정질탄소막 증착 장치의 예를 도시한 것이다. 이하, 도 3에 도시된 비정질탄소막 증착방법(300)을 설명하는데 있어서, 도 4에 도시된 비정질탄소막 증착 장치(400)를 참조하기로 한다.
도 3에 도시된 비정질탄소막 증착방법(300)은 원료물질 기상화 단계(S310), 원료물질 및 첨가물질 공급 단계(S320) 및 증착 단계(S330)를 구비하여 이루어진다.
원료물질 기상화 단계(S310)에서는 기화기(Vaporizer), 버블러(Bubbler) 등과 같은 기상화 장치(410)를 이용하여 액체상태의 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화한다. 이때, 버블러를 이용할 시에는 원료물질을 아르곤(Ar), 수소(H2), 산소(O2), 질소(N2), 헬륨(He) 등과 같은 기체와 함께 버블링할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 이용되는 탄화수소 화합물의 예들을 도시한 것이다.
도 5에 도시된 탄화수소 화합물들은 N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 단일결합, 이중결합 등으로 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기(functional group)가 결합된 구조의 십자형(Cross type) 탄화수소 화합물이다. 이때, 작용기로 이용될 수 있는 것은 대표적으로 메틸기(-CH3), 에틸기(-C2H5), 벤질기(-CH2-C6H5), 페닐기(-C6H5) 등이 될 수 있다. 또한, 사용 목적에 따라 질소, 산소, 플루오르, 염소 중에서 적어도 하나를 포함하는 작용기, 예를 들면 플루오로카본기(-CxFy), 아민기(-NH2), 니트로기(-NO), 히드록시기(-OH), 포르밀기(-CHO), 카르복시기(-COOH) 등이 될 수 있다.
십자형 탄화수소 화합물의 예는, 2,2-디메틸프로판(2,2-dimethylpropane), 2,2-디메틸프로펜(2,2-dimethyl-propene), 2,2-디메틸부탄(2,2-dimethylbutane), 3,3-디메틸-1-부텐(3,3-dimethyl-1-butene), 3,3-디메틸-1,3-부타디엔(3,3-dimethyl-1,3-butadiene), 3,3-디메틸펜탄(3,3-dimethylpentane), 3,3-디메틸-1-펜텐(3,3-dimethyl-1-pentene), 3,3-디메틸-1,4-펜타디엔(3,3-dimethyl-1,4-pentadiene), 3,3-디에틸펜탄(3,3-diethylpentane), 3,3-디에틸-1-펜텐(3,3-diethyl-1-pentene), 3,3-디에틸-1,4-펜타디엔(3,3-diethyl-1,4-pentadiene), 3,3-디메틸헥산(3,3-dimethylhexane), 3,3-디메틸-1-헥센(3,3-dimethyl-1-hexene), 3,3-디메틸-1,4-헥사디엔(3,3-dimethyl-1,4-hexadiene), 3,3-디메틸-1,5-헥사디엔(3,3-dimethyl-1,5-hexadiene), 3,3-디에틸헥산(3,3-diethylhexane), 3,3-디에틸-1-헥센(3,3-diethyl-1-hexene), 3,3-디에틸-1,4-헥사디엔(3,3-diethyl-1,4-hexadiene), 3,3-디에틸-1,5-헥사디엔(3,3-diethyl-1,5-hexadiene) 등이 있다. 원료물질로, 이들 중 하나를 이용할 수도 있고, 이들 중 2이상의 혼합물이나, 이들 중 하나와 다른 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
선형의 사슬 중의 하나의 탄소에 2개의 작용기(functional group)가 결합된 형태의 십자형 탄화수소 화합물 대신에, 이와 유사한 M개(여기서, M은 4이상의 자연수)의 탄소가 단일결합, 이중결합 등으로 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소와 M번째 탄소를 제외한 하나의 탄소에 1개의 작용기가 결합되고, 다른 하나의 탄소에 1개의 작용기가 결합된 구조를 가지는 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다. 이들의 예는 2,3-디메틸부탄(2,3-dimethylbutane), 2,3-디메틸-1-부텐(2,3-dimethyl-1-butene), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔(2,3-dimethyl-1,3-butadiene) 등이 있으며, 이외에도 상기의 십자형 탄화수소 화합물의 예로 나열한 물질들을 기본 골격으로 하여 서로 다른 위치에 작용기들이 위치할 수 있다.
십자형 탄화수소 화합물의 특징으로 선형 또는 고리형 탄화수소 화합물에 비해 이온화 에너지가 상대적으로 낮기 때문에 낮은 파워 인가에 의하여도 비정질탄소막의 증착속도를 높일 수 있다. 또한, 십자형 구조의 특성상 고리 형태의 비정질탄소막 증착이 가능하면서도, 플라즈마화된 상태에서 선형 구조의 고분자 중합이 용이하기 때문에, 선형 및 고리 형태의 원료물질 특징을 동시에 가질 수 있어서 다양한 구조의 비정질탄소막을 형성할 수 있다. 또한, 십자형 탄화수소 화합물은 증착이 느린 기체 원료물질의 단점을 보완할 수 있으며, 경도가 낮은 액체 원료물질의 단점도 보완하기에 용이하다.
원료물질 및 첨가물질 공급 단계(S320)에서는 원료물질 기상화 단계(S310)에서 기상화된 원료물질을 첨가물질인 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)과 함께 샤워헤드(420)를 통하여 반응챔버(430) 내부로 공급한다. 여기서, 헬륨(He)이나 아르곤(Ar)은 종래와 같이 원료물질의 캐리어 가스로 이용되는 것이 아니라, 플라즈마화되어 반응챔버(430) 내부로 공급되어, 증착 과정 동안에 비정질탄소막 표면에 충돌함으로써 비정질탄소막의 경도(Hardness)를 높이기 위하여 원료물질과 함께 플라즈마화되어 반응챔버(430) 내부로 공급된다.
샤워헤드(420)에는 원료물질 및 첨가물질의 플라즈마화를 위한 파워가 인가된다. 플라즈마화를 위한 파워는 0.1kW ~ 2kW의 전력으로 샤워헤드(420)에 인가될 수 있다. 또한, 플라즈마화를 위한 파워는 RF(Radio Frequency) 파워, DC(Direct Current) 파워 또는 마이크로웨이브(Microwave) 파워 등의 형태로 샤워헤드(420)에 인가될 수 있다.
증착 단계(S330)에서는 플라즈마화되어 공급된 원료물질 및 첨가물질을 이용하여 반응챔버(430) 내부에서 비정질탄소막의 증착이 이루어진다. 이때, 증착 효율을 높이기 위하여 샤워헤드(420)에 플라즈마화를 위한 파워 인가를 중단하지 않거나, 반응챔버(430) 내부에 일정한 파워를 인가할 수 있다.
증착 단계(S330)에서는 반응챔버(430) 내부가 0.1Torr ~ 10 Torr의 압력 및 25℃ ~ 500℃의 온도로 유지될 수 있다. 증착 단계(S330)는 분(min)당 5nm ~ 500nm의 증착속도로 이루어질 수 있다. 일반적으로 동일한 증착조건에서 증착속도가 빠르면 거대분자에 의한 증착이 주를 이루어 막의 치밀도가 떨어지고, 증착속도가 느리면 막의 치밀도가 높아지므로, 증착속도는 공정목적에 따라서 적절히 조절될 수 있다. 비정질탄소막 증착을 위하여 반응챔버(430) 내부로 공급되는 원료물질의 비율은 원료물질과 첨가물질의 전체의 5% ~ 100%가 될 수 있다.
하드마스크용 비정질탄소막
비정질탄소막은 원료물질의 구조에 따라서, PLC(Polymer-Like-Carbon), GLC(Graphite-Like-Carbon) 및 DLC(Diamond-Like-Carbon) 구조 등 다양한 구조를 가질 수 있다. 만약, 비정질탄소막을 반도체 소자 제조용 하드마스크에 적용하기 위한 것이라면, 제조된 비정질탄소막의 경도가 높아야 하고, 이를 위해서는 제조된 비정질탄소막은 상기의 구조들 중 DLC 구조를 가지는 것이 가장 바람직하다.
도 6은 원료물질로부터 DLC 구조의 비정질탄소막이 형성되는 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 원료물질로부터 DLC 구조의 비정질탄소막이 형성되기 위해서는 하나의 탄소원자(C)에 3개의 수소원자(H)가 결합되어 있는 메틸기(-CH3)가 다량 필요한 것을 알 수 있다. 따라서, 하드마스크 제조에 이용되는 십자형 탄화수소 화합물나 이와 유사한 탄화수소 화합물 각각의 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기인 것이 바람직하다.
표 1은 첨가가스 및 증착시 압력에 따른 경도 및 모듈러스(Modulus) 값을 나타낸다.
첨가가스 파워/압력 비 [W/Torr] 경도 [GPa] 모듈러스 [GPa]
Ar 75(60/0.80) 0.55 8.1
120(60/0.50) 3.19 26.6
133(60/0.45) 4.12 31.8
150(60/0.40) 5.45 39.7
171(60/0.35) 6.27 47.6
He 75(60/0.80) 2.1 19.2
90(45/0.50) 3.9 27.4
120(60/0.50) 7 47.2
128(45/0.35) 7.3 47
171(60/0.35) 12.1 82.4
표 1을 참조하면, 첨가가스로 아르곤(Ar) 가스를 이용하였을 때보다 헬륨(He) 가스를 이용하였을 때, 증착된 비정질탄소막의 경도 및 모듈러스 값이 더 큰 것을 알 수 있다. 또한, 동일한 파워에서 압력을 낮출수록 경도 및 모듈러스 값이 증가함을 알 수 있다.
전체적으로는 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 의해 제조된 하드마스크용 비정질탄소막은 첨가가스가 아르곤(Ar) 가스일 경우, 0.5 ~ 10 [GPa] 범위 내의 경도(Hardness) 및 5 ~ 50 [GPa] 범위 내의 모듈라스 값을 가질 수 있고, 첨가가스가 헬륨(He) 가스일 경우, 1 ~ 20 [GPa] 범위 내의 경도 및 15 ~100 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 가질 수 있다.
실험에 의하면, 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 의하여 원료가스로 3,3-dimethyl-1-butene을 원료물질로 하여 하드마스크용 비정질탄소막을 500nm ~ 1500nm 증착하였을 때, 248nm 파장에서 1.4 ~ 2.4의 굴절률(Refractive Index) 및 종래의 비정질탄소막보다 현저히 낮은 0.1 ~ 0.3의 흡광 계수(Extinction Coefficient)를 보였다.
저유전체용 비정질탄소막
도 7은 저유전체용 비정질탄소막이 형성되는 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 저유전체용 비정질탄소막은 원료물질(Precursor)로부터 활성종(Active species)을 거치면서, 최종적으로는 사슬 구조(Chain Structure)나 그물망 구조(Cross-linking Structure)를 다수 포함한다. 이때, 최종적인 비정질탄소막의 구조 중 그물망 구조는 도 7에 도시된 바와 같이 나노포어(Nanopore)가 형성된다. 나노포어가 많이 형성되어 있으면 비정질탄소막 내부에 비어있는 공간이 그만큼 많게 되고, 따라서 비정질탄소막의 유전상수 값을 낮출 수 있다. 따라서, 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 단계에서는 그물망 구조가 많이 생기도록 하는 것이 바람직하다.
도 8은 첨가가스 및 증착 압력에 따른 유전상수 값의 변화를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 첨가가스로 헬륨을 첨가하였을 때가 아르곤을 첨가하였을 때보다 유전상수 값이 더 크며, 동일한 파워에서 증착 압력이 감소할수록 유전상수 값이 더 커지는 것을 알 수 있다.
전체적으로 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 따라 증착된 저유전체용 비정질탄소막은 2.0 ~ 3.2 사이의 유전상수 값을 보여, 저유전체로 이용이 가능하다. 이는 전술한 바와 같이, 비정질탄소막 그물망 구조를 다수 포함하고, 이에 따라 다수의 나노포어에 의해 유전상수를 낮출 수 있는 것에 기인한다.
종래의 저유전체는 경도가 낮은 단점이 있었지만, 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 의해 제조된 저유전체용 비정질탄소막은 십자형 탄화수소 화합물 또는 이와 유사한 구조의 탄화수소 화합물을 원료물질로 이용함으로써, 막의 경도도 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 비정질탄소막 증착방법에 이용되는 원료물질의 예들을 도시한 것이다.
도 2는 종래의 비정질탄소막 증착방법에 이용되는 원료물질의 다른 예들을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 이용되는 증착 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 비정질탄소막 증착방법에 이용되는 탄화수소 화합물의 예들을 도시한 것이다.
도 6은 원료물질로부터 DLC 구조의 비정질탄소막이 형성되는 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 7은 저유전체용 비정질탄소막이 형성되는 메카니즘을 나타낸 것이다.
도 8은 첨가가스 및 증착 압력에 따른 유전상수 값의 변화를 나타낸다.

Claims (7)

  1. 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법에 있어서,
    (a)N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기(Functional Group)가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기(-CH3)인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계;
    (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및
    (c)상기 반응챔버 내부에서 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고,
    상기 (c)단계는,
    증착압력에 대한 플라즈마 파워의 비(플라즈마파워/증착압력)가 75W/Torr 내지 171W/Torr의 범위에 있으며,
    상기 첨가가스가 아르곤(Ar) 가스일 경우, 0.55 ~ 6.27 [GPa] 범위 내의 경도(Hardness) 및 8.1 ~ 47.6 [GPa] 범위 내의 모듈러스(Modulus) 값을 갖는 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하고,
    상기 첨가가스가 헬륨(He) 가스일 경우, 2.1 ~ 12.1 [GPa] 범위 내의 경도 및 19.2 ~ 82.4 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 비정질탄소막을 증착하는 것을 특징으로 하는 비정질탄소막 증착방법.
  2. 하드마스크용 비정질탄소막 증착방법에 있어서,
    (a)M개(여기서, M은 4이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 M번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소 및 다른 하나의 탄소에 각각 1개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기(-CH3)인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계;
    (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및
    (c)상기 반응챔버 내부에서 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고,
    상기 (c)단계는,
    증착압력에 대한 플라즈마 파워의 비(플라즈마파워/증착압력)가 75W/Torr 내지 171W/Torr의 범위에 있으며,
    상기 첨가가스가 아르곤(Ar) 가스일 경우, 0.55 ~ 6.27 [GPa] 범위 내의 경도(Hardness) 및 8.1 ~ 47.6 [GPa] 범위 내의 모듈러스(Modulus) 값을 갖는 하드마스크용 비정질탄소막을 증착하고,
    상기 첨가가스가 헬륨(He) 가스일 경우, 2.1 ~ 12.1 [GPa] 범위 내의 경도 및 19.2 ~ 82.4 [GPa] 범위 내의 모듈러스 값을 갖는 비정질탄소막을 증착하는 것을 특징으로 하는 비정질탄소막 증착방법.
  3. 저유전체용 비정질탄소막 증착방법에 있어서,
    (a)N개(여기서, N은 3이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 N번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소에 2개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기(-CH3)인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계;
    (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및
    (c)상기 반응챔버 내부에서 그물망 구조(Cross-linking Structure)를 포함하는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고,
    상기 (c)단계는,
    증착압력에 대한 플라즈마 파워의 비(플라즈마파워/증착압력)가 75W/Torr 내지 171W/Torr의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 비정질탄소막 증착방법.
  4. 저유전체용 비정질탄소막 증착방법에 있어서,
    (a)M개(여기서, M은 4이상의 자연수)의 탄소가 선형으로 결합된 구조에서 첫번째 탄소 및 M번째 탄소를 제외한 어느 하나의 탄소 및 다른 하나의 탄소에 각각 1개의 작용기가 결합되어 있는 구조이되, 2개의 작용기 중 적어도 하나는 메틸기(-CH3)인 탄화수소 화합물을 포함하는 원료물질을 기상화하는 단계;
    (b)상기 기상화된 원료물질 및 첨가가스인 헬륨 또는 아르곤을 플라즈마화하여 반응챔버 내부로 공급하는 단계; 및
    (c)상기 반응챔버 내부에서 그물망 구조를 포함하는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 단계를 구비하고,
    상기 (c)단계는,
    증착압력에 대한 플라즈마 파워의 비(플라즈마파워/증착압력)가 75W/Torr 내지 171W/Torr의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 비정질탄소막 증착방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    2.0 ~ 3.2 범위 내의 유전상수 값을 갖는 저유전체용 비정질탄소막을 증착하는 것을 특징으로 하는 비정질탄소막 증착방법.
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