KR20230088498A - 하드마스크들을 형성하는 방법들 - Google Patents

하드마스크들을 형성하는 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR20230088498A
KR20230088498A KR1020237017140A KR20237017140A KR20230088498A KR 20230088498 A KR20230088498 A KR 20230088498A KR 1020237017140 A KR1020237017140 A KR 1020237017140A KR 20237017140 A KR20237017140 A KR 20237017140A KR 20230088498 A KR20230088498 A KR 20230088498A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
mtorr
plasma treatment
processing
processing volume
Prior art date
Application number
KR1020237017140A
Other languages
English (en)
Inventor
주이-위안 쉬
바스카르 쿠마르
카르틱 자나키라만
프라밋 만나
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20230088498A publication Critical patent/KR20230088498A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • 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
    • H01L21/027—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
    • H01L21/0332—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 composition, e.g. multilayer masks, materials

Landscapes

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

Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 하드마스크들을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대 감소된 막 응력을 갖는 탄소-함유 하드마스크들의 형성을 가능하게 한다. 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계, 및 기판 상에 다이아몬드형 탄소(DLC) 층을 증착하는 단계를 포함한다. DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 막 응력이 감소되며, 여기서, 플라즈마 처리는 약 100 W 내지 약 10,000 W의 무선 주파수(RF) 바이어스 전력을 인가하는 것을 포함한다.

Description

하드마스크들을 형성하는 방법들
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 하드마스크들을 형성하는 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 하드마스크들에서의 막 응력을 감소시키는 방법들에 관한 것이다.
[0002] 탄소-함유 하드마스크들은 통상적으로, 예컨대, 이들의 기계적 특성들, 높은 에칭 선택성, 및 산소 플라즈마에서의 용이한 스트립 능력(stripability)으로 인해, 패터닝 및 라인-폭 트리밍 애플리케이션들에서 에칭-저항성 마스크들에 사용된다. 통상적으로, 탄소-함유 하드마스크들은 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 형성된다. 현재의 최신 기술에 의해 적절하게 해결되지 않은 하나의 문제는, 하드마스크 층을 형성하는 데 사용되는 재료들이 내부 응력을 포함하는 경우, 형성되는 구조들의 형상 무결성이 약화될 수 있다는 것이다. 예컨대, 하드마스크 재료가 내부 응력, 예컨대 내부 압축 응력 또는 인장 응력을 포함하는 경우, 재료의 미세구조로 인해, 하드마스크 재료는 변형될 수 있다. 이후, 변형된 하드마스크 층은, 예컨대, 에칭 동작 동안 하드마스크가 사용될 때, 변형된 패턴을 하부 유전체 재료에 전사할 수 있다. 이러한 현상은 때때로 라인 휨(warpage) 또는 위글링(wiggling)으로 지칭된다. 위글링은 기계적으로 약한, 다공성 유전체를 변형시킬 뿐만 아니라 디바이스 성능을 저하시킨다.
[0003] 예컨대, 감소된 막 응력을 갖는 탄소-함유 하드마스크들을 형성하는 새롭고 개선된 방법들이 필요하다.
[0004] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 하드마스크들을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대 감소된 막 응력을 갖는 탄소-함유 하드마스크들의 형성을 가능하게 한다.
[0005] 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계, 및 기판 상에 다이아몬드형 탄소(DLC) 층을 증착하는 단계를 포함한다. DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 DLC 층의 막 응력이 감소되며, 여기서, 플라즈마 처리는 약 100 W 내지 약 10,000 W의 무선 주파수(RF) 바이어스 전력을 인가하는 것을 포함한다.
[0006] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계, 및 기판 상에 DLC 층을 증착하는 단계를 포함한다. DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 DLC 층의 막 응력이 감소되며, 여기서, 플라즈마 처리는 프로세싱 볼륨 내로 비-반응성 가스를 유동시키는 것을 포함한다. 플라즈마 처리는, DLC 층을 처리하기 위해 약 100 W 내지 약 10,000 W의 RF 바이어스 전력을 인가함으로써 프로세싱 볼륨 내의 비-반응성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 것을 더 포함한다.
[0007] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계, 및 기판 상에 DLC 층을 증착하는 단계를 포함한다. DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 막 응력이 감소되며, 여기서, 플라즈마 처리는 프로세싱 볼륨 내로 비-반응성 가스를 유동시키는 것을 포함하고, 비-반응성 가스는 N2, 아르곤, 헬륨, 또는 이들의 조합들을 포함한다. 플라즈마 처리는, DLC 층을 처리하기 위해, 약 100 W 내지 약 10,000 W의 RF 바이어스 전력을 인가함으로써 프로세싱 볼륨 내의 비-반응성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 것을 더 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0010] 도 2a는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른 예시적인 기판 지지부의 개략적인 단면도이다.
[0011] 도 2b는 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 도 2a에 도시된 예시적인 기판 지지부의 일부의 확대 단면도이다.
[0012] 도 3은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하는 예시적인 방법의 선택된 동작들을 도시하는 흐름도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 번호들이 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 지정하는 데 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.
[0014] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 하드마스크들을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 새롭고 개선된 방법들은 감소된 막 응력을 갖는 탄소-함유 하드마스크들(예컨대, 다이아몬드형 탄소(DLC) 하드마스크들)의 형성을 가능하게 한다. 간략하게 그리고 일부 예들에서, 탄소-함유 하드마스크의 막 응력, 예컨대 압축 응력을 감소시키기 위해, 비-반응성 가스를 이용하는 증착-후 플라즈마 처리가 사용된다. 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은 기판 프로세싱 동안 하드마스크들의 위글링 문제들을 완화시킨다. 추가로, 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대, 플라즈마 처리의 무선 주파수(RF) 전력을 조정함으로써, 막 응력의 조작을 가능하게 한다. 본원에서 설명된 방법들에 의해 하드마스크 막 응력이 감소될 뿐만 아니라, 하드마스크의 굴절률 및 균일성이 변경되지 않고 유지된다.
[0015] 도 1은 적어도 하나의 실시예에 따른, 증착 프로세스 및 증착-후 플라즈마 처리를 수행하기에 적합한 예시적인 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 측단면도이다. 적절한 챔버들은 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수될 수 있다. 아래에서 설명되는 시스템은 예시적인 프로세싱 챔버이고, 다른 제조자들로부터의 챔버들을 포함하는, 다른 챔버들이 본 개시내용의 실시예들(예컨대, 아래에서 설명되는 방법(300))과 함께 사용되거나 또는 이를 달성하기 위해 변경될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 기판 상에 어드밴스드 패터닝 막(advanced patterning film)들, 이를테면, 하드마스크 막들, 예컨대 비정질 탄소 하드마스크 막들을 증착하도록, 그리고/또는 증착-후 플라즈마 처리 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
[0016] 프로세싱 챔버(100)는 리드 어셈블리(105), 챔버 바디(192) 상에 배치된 스페이서(110), 기판 지지부(115), 및 가변 압력 시스템(120)을 포함한다. 리드 어셈블리(105)는 리드 플레이트(125) 및 열 교환기(130)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 리드 어셈블리(105)는 또한, 샤워헤드(135)를 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 리드 어셈블리(105)는 오목 또는 돔-형상 가스 도입 플레이트를 포함한다. 리드 어셈블리(105)는 제1 프로세싱 가스 소스(140)에 커플링된다. 제1 프로세싱 가스 소스(140)는 기판 지지부(115) 상에 지지된 기판(145) 상에 막들을 형성하기 위한 전구체 가스들을 함유한다. 예로서, 제1 프로세싱 가스 소스(140)는, 특히, 전구체 가스들, 이를테면, 탄소-함유 가스들, 수소-함유 가스들, 비-반응성 가스들(예컨대, 헬륨)을 포함한다. 특정 예에서, 탄소-함유 가스는 아세틸렌(C2H2)을 포함한다. 제1 프로세싱 가스 소스(140)는 리드 어셈블리(105)에 배치된 플레넘(plenum)(190)에 전구체 가스들을 제공한다. 리드 어셈블리는 제1 프로세싱 가스 소스(140)로부터 플레넘(190) 내로 전구체 가스들을 지향시키기 위한 하나 이상의 채널들을 포함한다. 플레넘으로부터, 전구체 가스들은 샤워헤드(135)를 통해 프로세싱 볼륨(160) 내로 유동한다. 일부 실시예들에서, 제2 프로세싱 가스 소스(142)는 스페이서(110)를 통해 배치된 유입구(144)를 통해 프로세싱 볼륨(160)에 유동적으로 커플링된다. 예로서, 제2 프로세싱 가스 소스(142)는 전구체 가스들, 이를테면, 특히, 탄소-함유 가스들, 수소-함유 가스들, 비-반응성 가스들(예컨대, 헬륨), 예컨대 C2H2를 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 볼륨(160) 내로의 전구체 가스들의 총 유량은 약 100 sccm 내지 약 2 slm이다. 제2 프로세싱 가스 소스(142)를 통한 프로세싱 볼륨(160) 내의 전구체 가스들의 유동은, 전구체 가스들이 프로세싱 볼륨(160) 내에 균일하게 분배되도록, 샤워헤드(135)를 통하는 전구체 가스들의 유동을 조절한다. 일 예에서, 복수의 유입구들(144)이 스페이서(110) 주위에 반경방향으로 분포될 수 있다. 그러한 예에서, 유입구들(144) 각각으로의 가스 유동은, 프로세싱 볼륨(160) 내의 가스 균일성을 더 가능하게 하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다.
[0017] 리드 어셈블리(105)는 또한, 선택적인 원격 플라즈마 소스(150)에 커플링된다. 선택적인 원격 플라즈마 소스(150)는 리드 어셈블리(105)와 기판(145) 사이의 스페이서(110) 내부에 형성된 프로세싱 볼륨(160)에 가스들을 제공하기 위한 가스 소스(155)에 커플링된다. 일 예에서, 가스들은 리드 어셈블리(105)를 통해 축방향으로 형성된 중앙 도관(191)을 통해 제공된다. 다른 예에서, 전구체 가스들을 지향시키는 것과 동일한 채널들을 통해 가스들이 제공된다.
[0018] 선택적인 원격 플라즈마 소스(150)에 부가하여 또는 이에 대한 대안으로서, 리드 어셈블리(105)는 제1 또는 상부 무선 주파수(RF) 전력 소스(165)에 커플링된다. 제1 RF 전력 소스(165)는 플라즈마, 이를테면 가스로부터 생성되는 플라즈마의 유지 또는 생성을 가능하게 한다. 일 예에서, 선택적인 원격 플라즈마 소스(150)는 생략되고, 가스는 제1 RF 전력 소스(165)를 통해 인-시튜로 플라즈마로 이온화된다. 기판 지지부(115)는 제2 또는 하부 RF 전력 소스(170)에 커플링된다. 제1 RF 전력 소스(165)는 고 주파수 RF 전력 소스(예컨대, 약 13.56 MHz 내지 약 120 MHz)일 수 있고, 제2 RF 전력 소스(170)는 저 주파수 RF 전력 소스(예컨대, 약 2 MHz 내지 약 13.56 MHz)일 수 있다. 다른 주파수들이 또한 고려된다는 것이 주목되어야 한다. 일부 구현들에서, 제2 RF 전력 소스(170)는 고 주파수 및 저 주파수 전력 둘 모두를 제공하는, 혼합 주파수 RF 전력 소스이다. 특히 제2 RF 전력 소스(170)를 위한, 이중 주파수 RF 전력 소스의 활용은 막 증착 그리고/또는 증착-후 플라즈마 처리를 개선할 수 있다. 일부 예들에서, 제2 RF 전력 소스(170)를 활용하는 것은 이중 주파수 전력들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 예컨대 약 2 MHz 내지 약 13.56 MHz의 제1 주파수는 증착된 막 내로의 종의 주입을 개선하는 한편, 예컨대 약 13.56 MHz 내지 약 120 MHz의 제2 주파수는 막의 이온화 및 증착율을 증가시킨다.
[0019] 제1 RF 전력 소스(165) 및 제2 RF 전력 소스(170) 중 하나 또는 둘 모두는 프로세싱 볼륨(160) 내에 플라즈마를 생성 또는 유지하는 데 활용될 수 있다. 예컨대, 제2 RF 전력 소스(170)는 증착 프로세스 동안 활용될 수 있고, 제1 RF 전력 소스(165)는 증착-후 플라즈마 처리 프로세스 동안 (단독으로 또는 선택적인 원격 플라즈마 소스(150)와 함께) 활용될 수 있다. 일부 프로세스들에서, 제1 RF 전력 소스(165)는 제2 RF 전력 소스(170)와 함께 사용된다. 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 또는 증착-후 프로세스 동안, 제1 RF 전력 소스(165) 및 제2 RF 전력 소스(170) 중 하나 또는 둘 모두는, 전구체 가스의 이온화를 가능하게 하기 위해, 프로세싱 볼륨(160) 내에 예컨대, 약 100 와트(W) 내지 약 20,000 W의 전력을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 RF 전력 소스(165) 및 제2 RF 전력 소스(170) 중 적어도 하나는 펄싱된다. 적어도 하나의 실시예에서, RF 전력이 리드 플레이트(125)에 인가된다.
[0020] 기판 지지부(115)는 Z 방향으로의 기판 지지부(115)의 이동을 제공하는 액추에이터(175)(예컨대, 리프트 액추에이터)에 커플링된다. 기판 지지부(115)는 또한, 제2 RF 전력 소스(170)뿐만 아니라 다른 전력 및 유체 연결들과의 연통을 유지하면서 기판 지지부(115)의 수직 이동을 가능하게 하는 가요성인 설비 케이블(178)에 커플링된다. 스페이서(110)는 챔버 바디(192) 상에 배치된다. 스페이서(110)의 높이는 프로세싱 볼륨(160) 내에서의 수직으로 기판 지지부(115)의 이동을 가능하게 한다. 스페이서(110)의 높이는 약 0.5 인치 내지 약 20 인치이다. 일 예에서, 기판 지지부(115)는 리드 어셈블리(105)에 대해(예컨대, 샤워헤드(135)의 하부 표면에 대해) 제1 거리(180A)로부터 제2 거리(180B)로 이동가능하다. 일부 실시예들에서, 제2 거리(180B)는 제1 거리(180A)의 약 2/3이다. 예컨대, 제1 거리(180A)와 제2 거리 사이의 차이는 약 5 인치 내지 약 6 인치이다. 따라서, 도 1에 도시된 포지션으로부터, 기판 지지부(115)는 샤워헤드(135)의 하부 표면에 대해 약 5 인치 내지 약 6 인치만큼 이동가능하다. 다른 예에서, 기판 지지부(115)는 제1 거리(180A) 및 제2 거리(180B) 중 하나에서 고정된다.
[0021] 가변 압력 시스템(120)은 제1 펌프(182) 및 제2 펌프(184)를 포함한다. 제1 펌프(182)는 기판 이송 프로세스 동안 활용될 수 있는 러핑 펌프(roughing pump)이다. 러핑 펌프는 일반적으로, 더 높은 체적 유량들을 이동시키고/시키거나 비교적 더 높은 (그러나 여전히 대기압보다 낮은) 압력을 동작시키도록 구성된다. 비-제한적인 예에서, 제1 펌프(182)는 본원에서 설명되는 하나 이상의 동작들 동안, 예컨대 약 500 mTorr 미만, 이를테면 약 50 mTorr 미만의, 프로세싱 챔버 내의 압력을 유지한다. 다른 예에서, 제1 펌프(182)는, 예컨대 약 500 mTorr 미만, 이를테면 약 50 mTorr 미만, 이를테면 약 0.5 mTorr 내지 약 10 Torr 또는 약 5 mTorr 내지 약 15 mTorr의, 프로세싱 챔버(100) 내의 압력을 유지한다. 본원에서 설명되는 동작들 동안의 러핑 펌프의 활용은 비교적 더 높은 압력들 그리고/또는 가스의 체적 유동을 가능하게 한다.
[0022] 제2 펌프(184)는 터보 펌프 그리고/또는 극저온 펌프일 수 있다. 제2 펌프(184)는 증착 프로세스 그리고/또는 증착-후 플라즈마 처리 프로세스 동안 활용될 수 있다. 제2 펌프(184)는 일반적으로, 비교적 더 낮은 체적 유량 그리고/또는 압력을 동작시키도록 구성된다. 비-제한적인 예에서, 제2 펌프(184)는, 예컨대 약 500 mTorr 미만, 이를테면 약 50 mTorr 미만의 압력으로 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨(160)을 유지하도록 구성된다. 다른 예에서, 제2 펌프(184)는, 예컨대 약 500 mTorr 미만, 이를테면 약 50 mTorr 미만, 이를테면 약 0.5 mTorr 내지 약 10 Torr 또는 약 5 mTorr 내지 약 15 mTorr의, 프로세싱 챔버(100) 내의 압력을 유지한다.
[0023] 일부 실시예들에서, 제1 펌프(182)와 제2 펌프(184) 둘 모두는, 예컨대 약 500 mTorr 미만, 이를테면 약 50 mTorr 미만의 압력으로 프로세스 챔버의 프로세싱 불륨(160)을 유지하기 위해 증착 프로세스 그리고/또는 증착-후 플라즈마 처리 프로세스 동안 활용된다. 다른 실시예들에서, 제1 펌프(182) 및 제2 펌프(184)는, 예컨대, 약 0.5 mtorr 내지 약 10 Torr 또는 약 5 mTorr 내지 약 15 mTorr의 압력으로 프로세싱 볼륨(160)을 유지한다. 제1 펌프(182) 및 제2 펌프(184) 중 하나 또는 둘 모두에 대한 컨덕턴스 경로(conductance path)를 제어하기 위해 밸브(186)가 활용된다. 밸브(186)는 또한, 프로세싱 볼륨(160)으로부터의 대칭적인 펌핑을 제공한다.
[0024] 프로세싱 챔버(100)는 또한, 기판 이송 포트(185)를 포함한다. 기판 이송 포트(185)는 내부 도어(186A) 및 외부 도어(186B)에 의해 선택적으로 밀봉된다. 내부 도어(186A) 및 외부 도어(186B) 각각은 액추에이터들(188)(즉, 도어 액추에이터)에 커플링된다. 내부 도어(186A) 및 외부 도어(186B)는 프로세싱 볼륨(160)의 진공 밀봉을 가능하게 한다. 내부 도어(186A) 및 외부 도어(186B)는 또한, 프로세싱 볼륨(160) 내에서 대칭적인 RF 인가 그리고/또는 플라즈마 대칭성을 제공한다. 일 예에서, 적어도 내부 도어(186A)는 RF 전력의 컨덕턴스를 가능하게 하는 재료, 이를테면 스테인리스 강, 알루미늄, 또는 이들의 합금들로 형성된다. 스페이서(110)와 챔버 바디(192)의 계면에 배치된, 밀봉부들(116), 이를테면 O-링들이 프로세싱 볼륨(160)을 추가로 밀봉할 수 있다. 프로세싱 챔버(100)에 커플링된 제어기(194)는 기판 프로세싱 동안 프로세싱 챔버(100)의 양상들을 제어하도록 구성된다.
[0025] 도 2a는 기판 지지부(115)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 2b는 도 2a에서 도시된 기판 지지부(115)의 일부의 확대 단면도이다. 기판 지지부(115)는 정전 척(230)을 포함한다. 정전 척(230)은 퍽(puck)(260)을 포함한다. 퍽(260)은 퍽(260)에 매립된 하나 이상의 전극들(205)을 포함한다(도 2b에서 제1 전극(205A) 및 제2 전극(205B)이 도시됨). 제1 전극(205A)은 척킹 전극(chucking electrode)으로서 활용되고, 제2 전극(205B)은 RF 바이어싱 전극으로서 활용된다. 기판 지지부(115)는, 예컨대 약 300 kHz 내지 약 120 MHz, 이를테면 약 300 kHZ 내지 약 60 MHz의 주파수로 RF 전력을 제2 전극(205B)에 제공함으로써 바이어싱될 수 있다. 제2 전극(205B)에 제공되는 주파수는 펄싱될 수 있다. 퍽(260)은 통상적으로, 유전체 재료, 이를테면 세라믹 재료, 예컨대 알루미늄 질화물(AlN)로 형성된다.
[0026] 퍽(260)은 유전체 플레이트(210) 및 베이스 플레이트(215)에 의해 지지된다. 유전체 플레이트(210)는 전기 절연성 재료, 이를테면 석영, 또는 상표명 REXOLITE®로 판매되는 고성능 플라스틱들과 같은 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(215)는 알루미늄과 같은 금속성 재료로 제조될 수 있다. 동작 동안, 베이스 플레이트(215)는 접지에 커플링되거나, 또는 퍽(260)이 RF 핫(RF hot)인 동안 전기적으로 플로팅된다. 적어도 퍽(260) 및 유전체 플레이트(210)는 절연체 링(220)에 의해 둘러싸인다. 절연체 링(220)은 유전체 재료, 이를테면 석영, 실리콘, 또는 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 베이스 플레이트(215) 및 절연체 링(220)의 일부는 알루미늄으로 제조된 접지 링(225)에 의해 둘러싸인다. 절연체 링(220)은 동작 동안에 퍽(260)과 베이스 플레이트(215) 사이의 아킹(arcing)을 방지하거나 또는 최소화한다. 설비 케이블(178)의 단부는 퍽(260), 유전체 플레이트(210) 및 베이스 플레이트(215)에 형성된 개구들에 도시된다. 퍽(260)의 전극들뿐만 아니라 가스 공급부(미도시됨)로부터 기판 지지부(115)로의 유체들을 위한 전력이 설비 케이블(178)에 의해 제공된다.
[0027] 에지 링(미도시됨)이 절연체 링(220)의 내측 둘레에 인접하게 배치된다. 에지 링은 특히, 유전체 재료, 이를테면, 석영, 실리콘, 가교 폴리스티렌 및 디비닐벤젠(예컨대, REXOLITE®), PEEK, Al2O3, AIN을 포함할 수 있다. 그러한 유전체 재료를 포함하는 에지 링을 활용하는 것은, 플라즈마 전력을 변화시킬 필요 없이, 플라즈마 커플링 및 플라즈마 특성들, 이를테면 기판 지지부 상의 전압(Vdc)을 조절하는 것을 돕고, 그에 따라, 기판들 상에 증착된 하드마스크 막들의 특성들을 개선한다. 에지 링의 재료를 통해 웨이퍼 또는 기판에 대한 RF 커플링을 조절함으로써, 막의 모듈러스가 막의 응력으로부터 디커플링될 수 있다.
[0028] 퍽(260), 유전체 플레이트(210), 및 베이스 플레이트(215) 각각은 설비 케이블(178)을 수용하기 위해 그 안에 또는 이를 통해 형성된 각각 축방향으로-정렬된 개구를 포함한다. 퍽(260)은 설비 케이블(178)과 맞물리도록 형상화된 개구(295)를 포함한다. 예컨대, 개구(295)는 설비 케이블(178)을 수용하기 위한 암형 리셉터클(female receptacle)로서 구성될 수 있다. 유전체 플레이트(210)는 개구(295)와 축방향으로 정렬된 개구(296)를 포함한다. 개구(296)는 개구(295)의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는 상부 부분(296a), 상부 부분의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 중간 부분(296b), 및 중간 부분(296b)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 하부 부분(296c)을 포함한다. 베이스 플레이트(215)는, 제1 직경을 갖는 상부 부분(297a) 및 제1 직경보다 더 작은 제2 직경을 갖는 하부 부분(297b)을 갖는 개구(297)를 포함한다. 개구들(296 및 297)의 다수의 직경들은 개구들(296 및 297)에 설비 케이블(178)을 고정시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0029] 퍽(260)은 내부에 형성된 복수의 유체 채널들(231)을 포함한다. 유체 채널들(231) 각각은 유입구 채널(232)과 유체 연통한다. 유입구 채널(232)은 유입구 도관(234)에 유동적으로 커플링된다. 유입구 도관(234)은 냉각제 소스(221)에 커플링된다. 유체 채널들(231) 및 유입구 채널(232) 각각은 캡 플레이트(cap plate)(236)에 의해 밀봉된다. 캡 플레이트들(236)은 퍽(260)과 동일한 재료 또는 알루미늄으로 제조될 수 있고, 유체 채널들(231) 및 유입구 도관(234)을 밀봉하기 위해 퍽(260)에 용접되거나 또는 다른 방식으로 본딩될 수 있다. 도시되지 않았지만, 냉각 유체가 내부에서 재순환될 수 있도록, 유입구 도관(234)과 유사한, 유출구 도관이 기판 지지부(115)에 제공된다.
[0030] 유입구 도관(234)의 일부는 관형 부재(238)에 의해 형성된다. 관형 부재(238)는 유전체 재료, 이를테면 세라믹 재료로 형성된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트들(236) 및 베이스 플레이트(215)에 인접하게, 관형 부재(238)의 단부들에 밀봉부들(240)이 제공된다. 관형 부재(238)는 관형 부재(238)를 통해 유동하는 냉각 유체에 의해 야기될 수 있는 아킹을 방지한다. 관형 부재(238)는 또한, 유전체 플레이트(210)의 균열을 방지하기 위해, 유전체 플레이트(210)에서 유동하는 비교적 저온의 냉각 유체로부터 유전체 플레이트(210)를 열적으로 단열시킬 수 있다.
[0031] 기판 지지부(115)는 또한 복수의 리프트 핀들(242)을 포함한다(도 2a에서는 하나만 도시됨). 리프트 핀들(242) 각각은 유전체 부싱(dielectric bushing)(244)에 이동가능하게 배치된다. 리프트 핀들(242) 각각은 AlN, 사파이어, 석영 등과 같은 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 유전체 부싱(244)은 퍽(260), 유전체 플레이트(210) 및 베이스 플레이트(215) 각각에 또는 그 각각을 통해 제공된다. 유전체 부싱(244)은 폴리머 재료, 이를테면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 재료로 제조된다. 유전체 부싱(244)은 그 길이 방향을 따라 리프트 핀(242)이 안내되는 개구(246)를 포함한다. 개구(246)는, 유전체 부싱(244)에 컨덕턴스 경로가 형성되도록, 리프트 핀(242)의 치수(직경)보다 약간 더 크게 사이징된다. 예컨대, 개구(246)는, 진공 컨덕턴스가 프로세싱 볼륨(160) 사이에 그리고 유전체 부싱(244)을 통해 가변 압력 시스템(120)에 제공되도록, 가변 압력 시스템(120)에 커플링된다. 개구(246)에 의해 제공되는 컨덕턴스 경로는 리프트 핀들의 아킹을 방지한다. 유전체 부싱(244)은 가변 직경 섹션들인 복수의 스텝들(248)을 포함한다. 스텝들(248)은 전기가 이동할 수 있는 경로의 길이를 증가시킴으로써 뿐만 아니라 경로를 따라 각도 턴(angular turn)들을 도입함으로써 퍽(260)과 베이스 플레이트(215) 사이의 아킹을 감소시킨다.
[0032] 기판 지지부(115)는 또한 복수의 파스너 디바이스들(250)(단지 하나만 도시됨)을 포함한다. 파스너 디바이스들(250)은 퍽(260)을 유전체 플레이트(210)에 부착하는 데 활용된다. 각각의 파스너 디바이스(250)는 파스너(252), 와셔(254) 및 파스너 캡(256)을 포함한다(와셔(254) 및 파스너 캡(256)이 도 2b에 도시됨). 파스너(252)가 조여질 때, 와셔(254)는 유전체 플레이트(210)에 형성된 개구(268)의 표면(258)에 대해 가압된다. 와셔(254) 및 파스너(252)는 스테인리스 강과 같은 금속성 재료로 제조된다. 와셔(254)는 둥근 상부 코너(262)를 포함한다. 둥근 상부 코너(262)는 파스너(252)가 조여질 때 유전체 플레이트(210)의 재료의 균열을 방지한다.
[0033] 파스너 캡(256)은 유전체 플레이트(210)의 개구(268)의 나머지를 충전하는 데 활용된다. 파스너 캡(256)은 파스너(252)의 헤드를 수용하도록 사이징된 포켓(264)을 포함한다. 파스너 캡(256)은 유전체 재료, 이를테면 폴리머, 예컨대 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 형성된다. 파스너 캡(256)의 외측 표면은 스텝(266)을 포함한다. 스텝(266)은 전기가 이동할 수 있는 경로의 길이를 증가시킴으로써 퍽(260)과 베이스 플레이트(215) 사이의 아킹을 감소시킨다.
[0034] 기판 지지부(115)는 또한, 기판 지지부(115)의 층들 사이에 복수의 갭들을 포함한다. 제1 갭(270)이 퍽(260)과 유전체 플레이트(210) 사이에 제공된다. 제2 갭(272)이 유전체 플레이트(210)와 베이스 플레이트(215) 사이에 제공된다. 제1 갭(270) 및 제2 갭(272)은 가스 공급부(미도시됨)와 유체 연통한다. 가스 공급부로부터의 유체들은, 인접한 층들 사이의 응축을 방지하기 위해, 제1 갭(270) 및 제2 갭(272) 내에서 유동될 수 있다. 제1 갭(270) 및 제2 갭(272) 내의 유체들은 에지 링에 의해 기판 지지부(115)의 단부들 상에서 밀봉된다. 에지 링은 제1 갭(270) 및 제2 갭(272)으로부터의 유체들의 제어된 누설을 제공하도록 사이징될 수 있다.
[0035] 도 3은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하는 예시적인 방법(300)의 선택된 동작들을 도시하는 흐름도이다. 방법(300)은 동작(310)에서, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝(예컨대, 도입, 이송, 전달 등)하는 단계를 포함한다. 예로서, 기판, 예컨대 기판(145)은, 임의의 적절한 수단에 의해, 이를테면, 기판 이송 포트(185)를 통해, 프로세싱 챔버(100) 내로 그리고 기판 지지부(115) 상으로 이송된다. 기판 지지부(115)는 도 1에 도시된 바와 같은 액추에이터(175)에 의해 프로세싱 포지션으로 조정될 수 있다. 기판 지지부(115)는 정전 척, 이를테면, 정전 척(230)을 포함할 수 있다. 기판은 질화물, 산화물, 실리콘, 그리고/또는 금속(예컨대, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 등)과 같은 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다.
[0036] 방법(300)은, 동작(320)에서, 기판 상에 탄소-함유 층을 증착하는 단계를 더 포함한다. 탄소-함유 층은 DLC 층일 수 있다. DLC 층을 형성하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 간략하게 그리고 비-제한적인 예로서, 하나 이상의 소스들로부터의 하나 이상의 프로세스 가스들은, 하나 이상의 프로세스 가스들이 프로세싱 볼륨(160) 내에 균일하게 분포되도록, 예컨대, 샤워헤드(135)를 통해 프로세싱 볼륨(160)에 제공된다. 복수의 유입구들(144)이 스페이서(110) 주위에 반경방향으로 분포될 수 있고, 복수의 유입구들(144) 각각으로의 가스 유동은 프로세싱 볼륨(160) 내의 가스 균일성을 추가로 가능하게 하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다. 증착을 위한 프로세스 가스는 아세틸렌과 같은 하나 이상의 탄소-함유 화합물들을 포함한다. 에너자이징된 프로세스 가스는, 플라즈마 생성을 위한 임의의 적합한 주파수 또는 전력 레벨로 RF 전력을 공급하기 위해, 예컨대, 제1 RF 전력 소스(165) 그리고/또는 제2 RF 전력 소스(170)를 사용하여, 플라즈마 조건들 하에서 플라즈마에 의해 생성된다. RF 전력은 프로세싱 볼륨(160) 내의 프로세스 가스를 에너자이징하는 전자기장을 생성한다. 이후, 탄소-함유 층이 기판 상에 증착된다.
[0037] 탄소-함유 층(예컨대, DLC 층)을 증착한 후에, 동작(330)에서, 증착-후 플라즈마 처리가 수행된다. 여기서, 비-제한적인 예로서, 하나 이상의 비-반응성 가스들은, 하나 이상의 비-반응성 또는 불활성 가스들이 프로세싱 볼륨(160) 내에 균일하게 분배되도록, 예컨대, 샤워헤드(135)를 통해, 프로세싱 볼륨(160)에 제공된다. 일 예에서, 복수의 유입구들(144)은 스페이서(110) 주위에 반경방향으로 분포될 수 있고, 복수의 유입구들(144) 각각으로의 가스 유동은 프로세싱 볼륨(160) 내의 가스 균일성을 추가로 가능하게 하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다. 예시적이지만 비-제한적인, 하나 이상의 비-반응성 또는 불활성 가스들의 예들은 N2, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 라돈, 또는 이들의 조합들을 포함한다. 플라즈마 생성을 위한 임의의 적합한 주파수 또는 전력 레벨을 공급하기 위해, 예컨대, 제1 RF 전력 소스(165) 그리고/또는 제2 RF 전력 소스(170)를 사용하여, 플라즈마 조건들 하에서 플라즈마에 의해 하나 이상의 비-반응성 가스들로부터 고-에너지 이온들을 함유하는 에너자이징된 가스가 생성된다. RF 전력은 프로세싱 볼륨(160) 내의 하나 이상의 비-반응성 또는 불활성 가스들을 에너자이징하는 전자기장을 생성한다. 고-에너지 이온들의 주입 시에, 탄소-함유 막 내에 국부적인 열 스파이크(local thermal spike)들이 생성된다. 온도의 국부적인 증가들은 화학 결합들의 sp2-혼성화로의 열-활성화 이완(thermally-activated relaxation)을 촉진하여, 감소된 응력을 갖는 탄소-함유 층을 야기시킨다.
[0038] 증착-후 플라즈마 처리는 아래에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 프로세스 파라미터들을 포함한다.
[0039] 기판의 온도는 약 40℃ 이하, 이를테면, 약 -40℃ 내지 약 40℃, 이를테면, 약 -30℃ 내지 약 30℃, 이를테면, 약 -20℃ 내지 약 20℃, 이를테면, 약 -10℃ 내지 약 10℃일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 기판 지지부의 온도는 T1 내지 T2(단위 ℃)의 범위이며, 여기서, T1 및 T2 각각은 독립적으로, T1 < T2인 한, 약 -40, 약 -35, 약 -30, 약 -25, 약 -20, 약 -15, 약 -10, 약 -5, 약 0, 약 5, 약 10, 약 15, 약 20, 약 25, 약 30, 약 35, 또는 약 40일 수 있다.
[0040] 프로세싱 볼륨 내의 압력은 약 500 millitorr(mTorr) 이하, 이를테면, 약 400 mTorr 이하, 이를테면, 약 300 mTorr 이하, 이를테면, 약 200 mTorr 이하, 이를테면, 약 100 mTorr 이하, 이를테면, 약 50 mTorr 이하, 이를테면, 약 20 mTorr 이하, 예컨대, 약 5 mTorr 내지 약 100 mTorr, 이를테면, 약 20 mTorr 내지 약 80 mTorr, 이를테면, 약 40 mTorr 내지 약 60 mTorr일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 프로세싱 볼륨 내의 압력은 P1 내지 P2(단위 mTorr)의 범위이며, 여기서, P1 및 P2 각각은 독립적으로, P1 < P2인 한, 약 1, 약 5, 약 10, 약 15, 약 20, 약 25, 약 30, 약 35, 약 40, 약 45, 약 50, 약 55, 약 60, 약 65, 약 70, 약 75, 약 80, 약 85, 약 90, 약 95, 또는 약 100이다.
[0041] 하나 이상의 비-반응성 또는 불활성 가스들의 유량은 300 mm-크기 기판에 대해 약 10,000 sccm(standard cubic centimeters per minute) 이하, 이를테면, 약 5,000 sccm 이하, 이를테면, 약 500 sccm 내지 약 5,000 sccm, 이를테면, 약 1,000 sccm 내지 약 4,000 sccm, 이를테면, 약 2,000 sccm 내지 약 3,000 sccm일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 300 mm-크기의 기판에 대한 하나 이상의 비-반응성 또는 불활성 가스들의 유량은 유량1 내지 유량2(단위 sccm)의 범위이며, 여기서 유량1 및 유량2 각각은 독립적으로, 유량1 < 유량2인 한, 약 50, 약 100, 약 200, 약 300, 약 400, 약 500, 약 600, 약 700, 약 800, 약 900, 약 1,000, 약 1,100, 약 1,200, 약 1,300, 약 1,400, 약 1,500, 약 1,600, 약 1,700, 약 1,800, 약 1,900, 약 2,000, 약 2,100, 약 2,200, 약 2,300, 약 2,400, 약 2,500, 약 2,600, 약 2,700, 약 2,800, 약 2,900, 약 3,000, 약 3,100, 약 3,200, 약 3,300, 약 3,400, 약 3,500, 약 3,600, 약 3,700, 약 3,800, 약 3,900, 약 4,000, 약 4,100, 약 4,200, 약 4,300, 약 4,400, 약 4,500, 약 4,600, 약 4,700, 약 4,800, 약 4,900, 또는 약 5,000이다.
[0042] 리드 플레이트(예컨대, 리드 플레이트(125))에 인가되는 RF 소스 전력은 약 100 와트(W) 내지 약 10,000 W, 이를테면 약 500 W 내지 약 5,000 W, 이를테면 약 1,000 W 내지 약 2,000 W 또는 약 2,500 W 내지 약 4,000 W일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, RF 소스 전력은 전력1 내지 전력2(단위 W)의 범위이며, 여기서, 전력1 및 전력2 각각은 독립적으로, 전력1 < 전력2인 한, 약 100, 약 500, 약 1,000, 약 1,500, 약 2,000, 약 2,500, 약 3,000, 약 3,500, 약 4,000, 약 4,500, 약 5,000, 약 5,500, 약 6,000, 약 6,500, 약 7,000, 약 7,500, 약 8,000, 약 8,500, 약 9,000, 약 9,500, 또는 약 10,000 W이다.
[0043] 증착-후 플라즈마 처리 동안 기판 지지부(115)에 인가되는 RF 바이어스 전력은 약 100 와트(W) 내지 약 10,000 W, 이를테면, 약 100 W 내지 약 1,000 W, 이를테면, 약 200 W 내지 약 800 W, 또는 약 500 W 내지 약 5,000 W, 이를테면, 약 1,000 W 내지 약 2,000 W 또는 약 2,500 W 내지 약 4,000 W일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 증착-후 플라즈마 처리 동안의 RF 바이어스 전력은 전력3 내지 전력4(단위 W)의 범위이며, 여기서, 전력3 및 전력4 각각은 독립적으로, 전력3 < 전력4인 한, 약 100, 약 200, 약 300, 약 400, 약 500, 약 600, 약 700, 약 800, 약 900, 약 1,000, 약 1,000, 약 1,100, 약 1,200, 약 1,300, 약 1,400, 약 1,500, 약 1,600, 약 1,700, 약 1,800, 약 1,900, 약 2,000, 약 2,100, 약 2,200, 약 2,300, 약 2,400, 약 2,500, 약 2,600, 약 2,700, 약 2,800, 약 2,900, 약 3,000, 약 3,100, 약 3,200, 약 3,300, 약 3,400, 약 3,500, 약 3,600, 약 3,700, 약 3,800, 약 3,900, 약 4,000, 약 4,100, 약 4,200, 약 4,300, 약 4,400, 약 4,500, 약 4,600, 약 4,700, 약 4,800, 약 4,900, 또는 약 5,000이다. RF 바이어스 전력의 주파수는 약 100 킬로헤르쯔(kHz) 내지 약 120 메가헤르츠(MHz), 이를테면, 약 400 kHz 내지 약 120 MHz, 이를테면, 약 1 MHz 내지 약 60 MHz, 이를테면, 약 2 MHz 내지 약 27 MHz, 이를테면, 약 13.5 MHz일 수 있다. 주파수는 펄싱될 수 있다.
[0044] 사용되는 플라즈마는, 약 10 이온들/㎤ 이상, 이를테면, 약 100 이온들/㎤ 내지 약 1×1015 이온들/㎤, 이를테면, 약 1×107 이온들/㎤ 내지 약 1×1015 이온들/㎤, 이를테면, 약 1×108 이온들/㎤ 내지 약 1×1014 이온들/㎤, 이를테면, 약 1×109 이온들/㎤ 내지 약 1×1013 이온들/㎤, 이를테면, 약 1×1010 이온들/㎤ 내지 약 1×1012 이온들/㎤의 플라즈마 밀도를 가질 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 플라즈마 밀도(PD)는 시간1 내지 시간2(단위 s)의 범위이며, PD1 및 PD2 각각은 독립적으로, PD1 < PD2인 한, 약 1 이온들/㎤, 약 10 이온들/㎤, 약 100 이온들/㎤, 약 1×103 이온들/㎤, 약 1×104 이온들/㎤, 약 1×105 이온들/㎤, 약 1×106 이온들/㎤, 약 1×107 이온들/㎤, 약 1×108 이온들/㎤, 약 1×109 이온들/㎤, 약 1×1010 이온들/㎤, 약 1×1011 이온들/㎤, 약 1×1012 이온들/㎤, 약 1×1013 이온들/㎤, 약 1×1014 이온들/㎤, 또는 약 1×1015 이온들/㎤이다. 플라즈마 밀도는 기판 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에서 측정될 수 있다.
[0045] 탄소-함유 층의 증착-후 플라즈마 처리를 위한 시간의 양은 약 1 초(s) 이상, 이를테면 약 1 초 내지 약 60 분(min), 30 초 내지 약 30 분, 이를테면, 약 1 분 내지 약 10 분일 수 있다.
[0046] 일부 실시예들에서, 증착-후 플라즈마 처리 후의 탄소-함유 층은, 라만 분광법에 의해 결정되는 때, 적어도 10%의 sp3-혼성화 원자들을 갖는다. 즉, 탄소-함유 층의 sp3-혼성화 함량은 적어도 10%일 수 있다. sp3-혼성화 함량은 약 1% 내지 약 100%, 이를테면 약 5% 내지 약 90%, 이를테면 약 10% 내지 약 75%, 이를테면 약 25% 내지 약 50%, 또는 적어도 약 60%일 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 탄소-함유 층의 sp3-혼성화 함량은, 함량1 내지 함량2(단위 %)의 범위이며, 여기서, 함량1 및 함량2 각각은 독립적으로, 함량1 < 함량2인 한, 약 10, 약 15, 약 20, 약 25, 약 30, 약 35, 약 40, 약 45, 약 50, 약 55, 약 60, 약 65, 약 70, 약 75, 약 80, 약 85, 약 90, 약 95, 또는 약 100이다.
[0047] 일부 실시예들에서, 탄소-함유 층(예컨대, DLC 층)의 막 응력은 증착-후 플라즈마 처리의 결과로서 약 5% 이상, 이를테면, 약 10% 내지 약 50%, 이를테면, 약 15% 내지 약 45%, 이를테면, 약 20% 내지 약 40%, 이를테면, 약 25% 내지 약 35%만큼 감소된다. 적어도 하나의 실시예에서, 막 응력의 감소는 퍼센트1 내지 퍼센트2(단위 %)의 범위이며, 여기서, 퍼센트1 및 퍼센트2 각각은 독립적으로, 퍼센트1 < 퍼센트2인 한, 약 10, 약 15, 약 20, 약 25, 약 30, 약 35, 약 40, 약 45 또는 약 50이다. 막 응력은 엘립소메트리에 의해 결정된다.
[0048] 하기 예들은 본원에 설명된 임의의 실시예를 제한하는 것으로 의도되지는 않는다.
예들
[0049] 고밀도 탄소 막들(DLC 막들)을 마그네트론 PECVD에 의해 제작하였다. 정전 척 상에 기판이 포지셔닝된 프로세스 챔버 내로 탄화수소-함유 가스 혼합물들을 유동시켰다. 증착들을 약 10℃의 온도, 약 10 mTorr의 압력에서 수행하였고, 정전 척에 약 4 kW RF 바이어스를 인가함으로써 플라즈마를 생성하였다.
[0050] 이후, 아르곤(약 700 sccm의 유량), 헬륨(약 1200 sccm의 유량), 압력(약 25 mTorr), 및 표 1에 도시된 플라즈마 전력(RF 바이어스 전력)을 사용하여, DLC 막들 상에서 증착-후 플라즈마 처리를 수행하였다. 증착-후 플라즈마 처리에 대한 결과들이 표 1에 도시되어 있다.
표 1
Figure pct00001
[0051] 표 1은, 증착-후 플라즈마 처리가 5 kA 및 15 kA 막들 둘 모두에 대해 DLC 층의 막 응력을 감소시킨다는 것을 보여준다. 이러한 현상은 고 에너지 이온들의 주입 시에 국부적 열 스파이크들의 생성으로 인한 가능성이 있다. 온도의 이러한 국부적인 증가들은 sp2-혼성화로의 화학 결합들의 열-활성화 이완을 촉진하여, 감소된 응력을 갖는 탄소-함유 층을 야기시킨다.
[0052] 표 2는 DLC 막들의 증착-후 플라즈마 처리로부터의 결과들을 도시한다. 예 5 내지 예 7(막 A)은 상이한 증착-후 플라즈마 처리들을 제외하고, 동일한 탄소 증착 동작을 사용하여 제조된 ~5,500Å의 DLC 막들이다. 예 8 내지 예 10(막 B)은 상이한 증착-후 플라즈마 처리들을 제외하고, 동일한 탄소 증착 동작을 사용하여 제조된 ~5,300Å DLC 막들이다. 아르곤(약 700 sccm의 유량), 헬륨(약 1200 sccm의 유량), 압력(약 25 mTorr), 및 표 2에 도시된 플라즈마 전력(RF 바이어스 전력)을 사용하여, DLC 막들 상에서 증착-후 플라즈마 처리를 수행하였다. 증착-후 플라즈마 처리에 대한 결과들이 표 2에 도시되어 있다.
표 2
Figure pct00002
[0053] 표 2는, 증착-후 플라즈마 처리가 막들 둘 모두에 대해 DLC 층의 막 응력을 감소시키는 한편, 굴절률, 비-균일성, 및 sp3-함량은 유사하게 유지된다는 것을 보여준다.
[0054] 하드마스크들을 형성하는 종래의 방법들의 하나 이상의 결점들을 극복하는 새롭고 개선된 프로세스들이 본원에서 설명된다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대, 탄소-함유 하드마스크들의 막 응력의 감소 및 위글링 문제들의 완화를 가능하게 한다. 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대, 개선된 디바이스 성능을 가능하게 한다.
[0055] 전술한 일반적인 설명 및 특정 실시예들로부터 명백한 바와 같이, 본 개시내용의 형태들이 예시되고 설명되었지만, 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시내용이 그에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 마찬가지로, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 용어 "포함하는(including)"과 동의어로 간주된다. 마찬가지로, 조성, 엘리먼트, 또는 엘리먼트들의 그룹이 "포함하는(comprising)"이라는 전환 어구에 후행될 때마다, 우리는 또한 조성, 엘리먼트, 또는 엘리먼트들의 열거에 후행하는 "~를 필수적 요소로 하여 구성되는(cosisting essentially of)", "구성되는(consisting of)", "~로 구성되는 군으로부터 선택되는" 또는 "~이다"라는 전환 어구들을 갖는 동일한 조성 또는 엘리먼트들의 그룹을 고려하고, 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 이해된다.
[0056] 본 개시내용의 목적들을 위해, 그리고 달리 특정되지 않는 한, 본원의 상세한 설명 및 청구항들 내의 모든 수치 값들은 "약" 또는 "대략" 표시된 값에 의해 변경되고, 당업자에 의해 예상될 실험 오차 및 변동들을 고려한다.
[0057] 특정 실시예들 및 특징들은 한 세트의 수치 상한들 및 한 세트의 수치 하한들을 사용하여 설명되었다. 달리 명시되지 않는 한, 임의의 2개의 값들의 조합, 예컨대, 임의의 하한 값과 임의의 상한 값의 조합, 임의의 2개의 하한 값들의 조합, 그리고/또는 임의의 2개의 상한 값들의 조합을 포함하는 범위들이 고려된다는 것이 인지되어야 한다. 특정 하한들, 상한들 및 범위들은 하기의 하나 이상의 청구항들에서 나타난다.
[0058] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 하기 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계;
    상기 기판 상에 다이아몬드형 탄소(DLC) 층을 증착하는 단계; 및
    상기 DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 상기 DLC 층의 막 응력을 감소시키는 단계 ― 상기 플라즈마 처리는 약 100 W 내지 약 10,000 W의 무선 주파수(RF) 바이어스 전력을 인가하는 것을 포함함 ―를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 수행하는 단계가,
    상기 프로세싱 볼륨 내로 비-반응성 가스를 유동시키는 단계; 및
    상기 DLC 층을 처리하기 위해 상기 프로세싱 볼륨 내의 상기 비-반응성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 300 mm-크기의 기판에 대해 약 500 sccm 내지 약 5,000 sccm의 유량으로 상기 프로세싱 볼륨 내로 유동되는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 N2, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 라돈, 또는 이들의 조합들을 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 아르곤, 헬륨, 또는 둘 모두를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 DLC 층을 증착하는 단계 및 플라즈마 처리를 수행하는 단계가 동일한 프로세싱 챔버에서 수행되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 수행하는 단계가,
    상기 기판을 약 -40℃ 내지 약 40℃의 온도로 유지하는 단계;
    상기 프로세싱 볼륨을 약 1 mTorr 내지 약 500 mTorr의 압력으로 유지하는 단계; 또는
    이들의 조합을 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 온도가 약 -10℃ 내지 약 10℃이거나, 상기 압력이 약 5 mTorr 내지 약 100 mTorr이거나, 또는 이들의 조합들인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 RF 바이어스 전력이 약 200 W 내지 약 5,000 W인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 후 상기 DLC 층의 sp3-함량이, 라만 분광법(Raman spectroscopy)에 의해 결정될 때, 약 60% 이상인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 DLC 층의 막 응력이, 엘립소메트리(ellipsometry)에 의해 결정될 때, 약 10% 내지 약 50%만큼 감소되는, 방법.
  12. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계;
    상기 기판 상에 다이아몬드형 탄소(DLC) 층을 증착하는 단계; 및
    상기 DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 상기 DLC 층의 막 응력을 감소시키는 단계를 포함하며,
    상기 플라즈마 처리는,
    상기 프로세싱 볼륨 내로 비-반응성 가스를 유동시키는 단계; 및
    상기 DLC 층을 처리하기 위해, 약 100 W 내지 약 10,000 W의 무선 주파수(RF) 바이어스 전력을 인가함으로써 상기 프로세싱 볼륨 내의 상기 비-반응성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 300 mm-크기의 기판에 대해 약 500 sccm 내지 약 5,000 sccm의 유량으로 상기 프로세싱 볼륨 내로 유동되는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 N2, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 라돈, 또는 이들의 조합들을 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 비-반응성 가스가 아르곤, 헬륨, 또는 둘 모두를 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 수행하는 단계가,
    상기 기판을 약 -40℃ 내지 약 40℃의 온도로 유지하는 단계;
    상기 프로세싱 볼륨을 약 1 mTorr 내지 약 500 mTorr의 압력;
    약 200 W 내지 약 5,000 W의 RF 바이어스 전력으로 유지하는 단계; 또는
    이들의 조합들을 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 온도가 약 -10℃ 내지 약 10℃이거나, 상기 압력이 약 5 mTorr 내지 약 100 mTorr이거나, 또는 이들의 조합인, 방법.
  18. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계;
    상기 기판 상에 다이아몬드형 탄소(DLC) 층을 증착하는 단계; 및
    상기 DLC 층을 증착한 후에, 플라즈마 처리를 수행함으로써 상기 DLC 층의 막 응력을 감소시키는 단계를 포함하며,
    상기 플라즈마 처리는,
    상기 프로세싱 볼륨 내로 비-반응성 가스를 유동시키는 단계 ― 상기 비-반응성 가스는 N2, 아르곤, 헬륨, 또는 이들의 조합들을 포함함 ―; 및
    상기 DLC 층을 처리하기 위해, 약 100 W 내지 약 10,000 W의 무선 주파수(RF) 바이어스 전력을 인가함으로써 상기 프로세싱 볼륨 내의 상기 비-반응성 가스로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 수행하는 단계가,
    상기 기판을 약 -40℃ 내지 약 40℃의 온도로 유지하는 단계;
    상기 프로세싱 볼륨을 약 1 mTorr 내지 약 500 mTorr의 압력;
    약 200 W 내지 약 5,000 W의 RF 바이어스 전력으로 유지하는 단계; 또는
    이들의 조합들을 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 온도가 약 -10℃ 내지 약 10℃이거나, 상기 압력이 약 5 mTorr 내지 약 100 mTorr이거나, 또는 이들의 조합인, 방법.
KR1020237017140A 2020-10-21 2021-10-06 하드마스크들을 형성하는 방법들 KR20230088498A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/075,967 US11699585B2 (en) 2020-10-21 2020-10-21 Methods of forming hardmasks
US17/075,967 2020-10-21
PCT/US2021/053826 WO2022086707A1 (en) 2020-10-21 2021-10-06 Methods of forming hardmasks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230088498A true KR20230088498A (ko) 2023-06-19

Family

ID=81185592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237017140A KR20230088498A (ko) 2020-10-21 2021-10-06 하드마스크들을 형성하는 방법들

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11699585B2 (ko)
JP (1) JP2023547089A (ko)
KR (1) KR20230088498A (ko)
CN (1) CN116568857A (ko)
TW (1) TW202231906A (ko)
WO (1) WO2022086707A1 (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10153310A1 (de) 2001-10-29 2003-05-22 Infineon Technologies Ag Photolithographisches Strukturierungsverfahren mit einer durch ein plasmaunterstützes Abscheideeverfahren hergestellten Kohlenstoff-Hartmaskenschicht diamantartiger Härte
US8563095B2 (en) * 2010-03-15 2013-10-22 Applied Materials, Inc. Silicon nitride passivation layer for covering high aspect ratio features
US20150200094A1 (en) 2014-01-10 2015-07-16 Applied Materials, Inc. Carbon film stress relaxation
US20180274100A1 (en) 2017-03-24 2018-09-27 Applied Materials, Inc. Alternating between deposition and treatment of diamond-like carbon
CN113936997A (zh) 2017-06-08 2022-01-14 应用材料公司 用于硬掩模及其他图案化应用的高密度低温碳膜
US10388860B2 (en) 2017-12-30 2019-08-20 Spin Memory, Inc. Method for manufacturing high density magnetic random access memory devices using diamond like carbon hard mask
EP3650583A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-13 Nanofilm Technologies International Pte Ltd Ta-c based coatings with improved hardness

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022086707A1 (en) 2022-04-28
US11699585B2 (en) 2023-07-11
US20220122835A1 (en) 2022-04-21
TW202231906A (zh) 2022-08-16
CN116568857A (zh) 2023-08-08
JP2023547089A (ja) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI820667B (zh) 間隙填充物沉積方法及類金剛石之碳的間隙填充物材料
US10811296B2 (en) Substrate support with dual embedded electrodes
US7354501B2 (en) Upper chamber for high density plasma CVD
US20030213562A1 (en) High density plasma CVD chamber
US20200370177A1 (en) Substrate processing chamber
KR20240097984A (ko) 패터닝을 위한 고품질 c 막들의 펄스형 플라즈마(dc/rf) 증착
US11721545B2 (en) Method of using dual frequency RF power in a process chamber
US8435882B2 (en) Film forming method for a semiconductor
KR20230088498A (ko) 하드마스크들을 형성하는 방법들
CN116065140A (zh) 薄膜沉积方法
JP2022538455A (ja) プラズマカップリング材料の最適化による膜特性の変調
KR20230091950A (ko) 하드마스크들, 및 플라즈마 강화 화학 기상 증착에 의해 하드마스크들을 형성하기 위한 프로세스들
US20240363315A1 (en) Adjustable de-chucking voltage
US20220178026A1 (en) Carbon cvd deposition methods to mitigate stress induced defects
US20230022359A1 (en) Methods, apparatus, and systems for maintaining film modulus within a predetermined modulus range
WO2024226341A1 (en) Adjustable de-chucking voltage
WO1999034430A1 (fr) Film fluorocarbone et procede de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination