用于图案化应用的碳硬掩模及相关的方法技术

此处的实施例提供一种使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积非晶碳层的方法，及由此形成的硬掩模。在一个实施例中，一种处理基板的方法，包括以下步骤：将基板定位在基板支撑件上，基板支撑件安置于处理腔室的处理容积中；使包含碳氢化合物气体及稀释气体的处理气体流至处理容积中；将处理容积维持在小于约100mTorr的处理压力下；通过施加第一功率至处理腔室的一或更多功率电极之一者，点燃并维持处理气体的沉积等离子体；将基板支撑件维持在小于约350℃的处理温度下；将基板的表面暴露至沉积等离子体；及在基板的表面上沉积非晶碳层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图案化应用的碳硬掩模及相关的方法背景
此处所述的实施例大致关于半导体器件制造的领域，且更具体而言，关于在电子器件制造工艺中使用的非晶碳层及沉积非晶碳层的方法。
技术介绍
由非晶碳形成的碳硬掩模在半导体器件制造中用作为在基板表面或其材料表面层中形成高深宽比开口(例如，2：1或更大的高度对宽度比率)的蚀刻掩模。一般而言，关于形成高深宽比开口的处理问题，包括堵塞、孔形状扭曲、图案变形、顶部关键尺寸放大、线弯曲及轮廓折弯，都是传统地沉积的碳硬掩模的非所欲材料特性的结果。举例而言，具有较低材料密度及较低材料硬度(即，杨氏模量)之一者或其组合的碳硬掩模，已知当与具有较高密度或较高硬度的硬掩模材料比较时，会造成高深宽比开口增加的变形。类似地，在硬掩模材料和其下方安置的待蚀刻的基板材料之间的较低蚀刻选择性、以及具有较高膜应力(压缩或拉伸)的硬掩模材料两者，已知当与使用对下方基板材料具有较高蚀刻选择性及较低膜应力的硬掩模材料的工艺比较时，会造成增加的裂缝图案变形及线弯曲。再者，随着关键尺寸(CD)缩小及高深宽比开口的高度增加，用以形成高深宽比开口的传统地沉积的碳硬掩模的厚度亦增加。不幸地，归因于低光学K及增加的厚度之一者或两者的具有较低透明度的硬掩模在后续光刻工艺中可造成对齐问题。对下方基板材料具有较高蚀刻选择性的硬掩模材料与具有较低蚀刻选择性的硬掩模比较，允许减少的厚度，且因此为所希望的。再者，在硬掩模材料和下方基板材料之间具有较低蚀刻选择性的工艺通常依赖相对较厚的硬掩模，这非所欲地增加沉积的处理时间及成本，导致降低的基板处理能力及增加的装置成本。因此，本领域中需要改良的非晶碳硬掩模及形成改良的非晶碳硬掩模的改良的方法。
技术实现思路
本公开的实施例大致说明使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺及根据其形成的硬掩模，将非晶碳层沉积至基板上的方法，包括沉积在基板上先前形成的层上。在一个实施例中，一种处理基板的方法，包括以下步骤：将基板定位在基板支撑件上，基板支撑件安置于处理腔室的处理容积中；使包含碳氢化合物气体及稀释气体的处理气体流至处理容积中；将处理容积维持在小于约100mTorr的处理压力下；通过施加第一功率至处理腔室的一或更多功率电极之一者，点燃并维持处理气体的沉积等离子体；将基板支撑件维持在小于约350℃的处理温度下；将基板的表面暴露至沉积等离子体；及在基板的表面上沉积非晶碳层。在另一实施例中，一种处理基板的方法，包括以下步骤：将基板定位在基板支撑件上，基板支撑件安置于处理腔室的处理容积中；使包含碳氢化合物气体及稀释气体的处理气体流至处理容积中；将处理容积维持在小于约20mTorr的处理压力下；通过施加第一ac功率至该基板支撑件的一或更多功率电极之一者，点燃并维持处理气体的沉积等离子体，其中第一ac功率在基板支撑件的基板接收表面每cm2介于约0.7W与约15W之间；将基板支撑件维持在小于约100℃的处理温度下；将基板的表面暴露至沉积等离子体；及在基板的表面上沉积非晶碳层。在另一实施例中，一种碳硬掩模，包括非晶碳层，安置于基板的表面上，其中非晶碳层具有大于约1.8g/cm3的密度、大于约50GPa的杨氏模量、小于约500MPa的膜应力、且在约633nm的波长下具有小于约0.15的吸收系数(光学K)。附图说明通过以上所载本公开的特征的方式可详细理解，而以上简要概述的本公开的更具体说明可通过参考实施例而获得，某些实施例图示于随附附图中。然而，应理解，随附附图仅图示本公开的典型实施例，且因此不应视为对范围的限制，因为本公开可认可其他均等效果的实施例。图1根据一个实施例，为用以实践此处所提及的方法的示例性处理腔室的示意性剖视图。图2根据一个实施例，为沉积非晶碳层的方法的流程图。图3根据一个实施例，图示由根据图2中提及的方法沉积的非晶碳层所形成的碳硬掩模。具体实施方式本公开的实施例大致关于使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺，用于将非晶碳层沉积至基板上的方法，包括沉积在基板上先前形成的层上。具体而言，此处所述的方法提供，与在沉积非晶碳层的传统方法中所典型地使用的相比，较低的处理压力，例如小于约100mTorr，较低的处理温度，例如小于约350℃，及较高的功率，例如大于约1000W。在此处的某些实施例中，用以点燃并维持沉积等离子体的功率被输送至安置于或耦合至具有基板安置于其上的基板支撑件的一或更多功率电极。较低的处理压力、较低的处理温度、较高的功率以及基板水平等离子体(通过与基板支撑件的功率电极电容耦合形成的等离子体)中的各者或组合，增加沉积期间基板表面处的离子能量，这导致当与传统沉积方法比较时sp3含量(类金刚石碳)对sp2含量(类石墨碳)为所希望的较高比率的非晶碳层。因为得到较高的sp3含量，所以当与传统地沉积的非晶碳层比较时，此处所述的方法提供具有改良的密度、硬度、透明度、蚀刻选择性及膜应力的非晶碳层。图1根据一个实施例，为用以实践此处所提及的方法的示例性处理腔室的示意性剖视图。可用以实践此处所述的方法的其他示例性处理腔室包括从美国加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司可取得的及处理腔室，以及来自其他制造商的适合的沉积腔室。处理腔室100包括腔室盖组件101、一或更多侧壁102及腔室底座104。腔室盖组件101包括腔室盖106、安置于腔室盖106中且电气耦合至腔室盖106的喷淋头107、及安置于腔室盖106与一或更多侧壁102之间的电气绝缘环108。喷淋头107、一或更多侧壁102及腔室底座104一起限定处理容积105。穿过腔室盖106安置的气体入口109流体耦合至气源110。具有穿过其安置的多个开口111的喷淋头107用以从气源110均匀分配处理气体至处理容积105中。此处，腔室盖组件101，且因此喷淋头107，电气耦合至接地。在其他实施例中，腔室盖组件101，及因此安置于其中的喷淋头107，电气耦合至功率供应器(未显示)，例如连续波(CW)RF功率供应器、脉冲RF功率供应器、DC功率供应器、脉冲DC功率供应器、或它们的组合，所述功率供应器输送一或更多偏压至腔室盖组件101且因此至喷淋头107。在其他实施例中，处理腔室100不包括喷淋头107，且处理气体通过经由腔室盖106或一或更多侧壁102安置的一或更多气体入口而输送至处理容积105。此处，处理容积105通过真空出口114流体耦合至真空源，例如流体耦合至一或更多专用真空泵，这维持处理容积105在次大气压条件下且从中排空处理气体及其他气体。安置于处理容积105中的基板支撑件115被安置在可移动支撑杆116上，可移动支撑杆116密封地延伸穿过腔室底座104，例如在腔室底座104下方的区域中由波纹管(未显示)环绕。此处，处理腔室100配置成促进基板117通过一或更多侧壁102之一者中的开口118往来于基板支撑件115的传送，此开口118在基板处理期间以门或阀门(未显示)密封。通常，安置于基板支撑件115上的基板117使用加热器(例如，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理基板的方法，包含以下步骤：/n将基板定位在基板支撑件上，所述基板支撑件安置于处理腔室的处理容积中；/n使包含碳氢化合物气体及稀释气体的处理气体流至所述处理容积中；/n将所述处理容积维持在小于约100mTorr的处理压力下；/n通过施加第一功率至所述处理腔室的一或更多功率电极之一者，点燃并维持所述处理气体的沉积等离子体；/n将所述基板支撑件维持在小于约350℃的处理温度下；/n将所述基板的表面暴露至所述沉积等离子体；及/n在所述基板的所述表面上沉积非晶碳层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180409 US 62/655,0491.一种处理基板的方法，包含以下步骤：
将基板定位在基板支撑件上，所述基板支撑件安置于处理腔室的处理容积中；
使包含碳氢化合物气体及稀释气体的处理气体流至所述处理容积中；
将所述处理容积维持在小于约100mTorr的处理压力下；
通过施加第一功率至所述处理腔室的一或更多功率电极之一者，点燃并维持所述处理气体的沉积等离子体；
将所述基板支撑件维持在小于约350℃的处理温度下；
将所述基板的表面暴露至所述沉积等离子体；及
在所述基板的所述表面上沉积非晶碳层。


2.如权利要求1所述的方法，其中沉积的所述非晶碳层具有大于约1.8g/cm3的密度。


3.如权利要求1所述的方法，其中沉积的所述非晶碳层具有大于约50GPa的杨氏模量。


4.如权利要求1所述的方法，其中沉积的所述非晶碳层具有小于约500MPa的膜应力。


5.如权利要求1所述的方法，其中沉积的所述非晶碳层在约633nm的波长下具有小于约0.15的吸收系数(光学K)。


6.如权利要求1所述的方法，其中沉积的所述非晶碳层具有大于约1.8g/cm3的密度、大于约50GPa的杨氏模量、小于约500MPa的膜应力、且在约633nm的波长下具有小于约0.15的吸收系数(光学K)。


7.如权利要求1所述的方法，其中所述碳氢化合物气体包含CH4、C2H2、C3H8、C4H10、C2H4、C3H6、C4H8、C5H10、或它们的组合中的一者。


8.如权利要求7所述的方法，其中所述处理温度小于约100℃。


9.如权利要求8所述的方法，其中所述第一功率为ac功率、在所述基板支撑件的基板接收表面每cm2介于约0.7W与约11.3W之间，其中所述第一功率具有介于约350kHz与约100MHz之间的频率。


10.如权利要求9所述的方法，进一步包含以下步骤：施加第二功率至所述一或更多功率电极之一者，其中所述第二功率为ac功率、在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·文卡塔苏布磊曼聂，杨扬，P·曼纳，K·拉马斯瓦米，T·越泽，A·B·玛里克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US