本发明专利技术涉及一种形成非晶碳膜的方法和一种使用所述方法制造半导体装置的方法。通过将具有链状结构和一个双键的液态碳氢化合物汽化，并将化合物供应到腔室且将化合物离子化，而在衬底上形成非晶碳膜。非晶碳膜用作硬掩模膜。可容易地控制非晶碳膜的特征，如沉积速率、蚀刻选择性、折射率（ｎ）、光吸收系数（ｋ）和应力，以满足用户要求。明确来说，可降低折射率（ｎ）和光吸收系数（ｋ）。因而，可在不具有防止下材料层发生漫反射的抗反射膜的情况下执行光刻过程。另外，在沉积过程期间产生少量反应副产物，且可容易地移除粘附在腔室内壁上的反应副产物。为此，可增加用于清洁腔室过程的周期，并可增加腔室的零件替换周期。故，可节省时间和成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种形成非晶碳膜的方法，且更明确地说，涉及一种通过使用液 态碳氢化合物来形成具有低光吸收系数和广范围的折射率的非晶碳膜的方法以及 一种使用所述方法制造半导体装置的方法。
技术介绍
半导体装置包含各种元件，例如字线、位线、电容器和金属线，其彼此相互 作用。随着半导体装置的集成度和性能的增加，对用于制造半导体装置的材料和 工艺技术的需要也在增加。明确来说，集成度的增加伴随着半导体装置尺寸的减 小，已经不断研究出用于为半导体衬底上的各种结构形成精细图案的方法。由于越来越需要用以形成精细图案的改进光刻过程，曝光光源的波长正逐渐下降。举例来说，随着半导体装置的集成度增加，波长为248 nm的KrF激光或 波长为193 nm的ArF激光被用作曝光光源来代替波长为436 nm的G线或波长为 365 nm的i线。为了形成较精细的图案，X射线或电子束可用作曝光光源。当如上所述般地减小图案尺寸时，应减小光敏膜图案的厚度以控制图案的分 辨率。然而，当光敏膜图案的厚度为不合需要地薄时，可在下材料层之前蚀刻掉 光敏膜图案，所述下材料层比光敏膜图案厚，借此不能形成下材料层图案。因而， 另外在下材料层上形成除光敏膜图案以外的硬掩模膜(例如氧化物膜(Si02)或 氮化物膜(Si3N4))，以便在用于形成图案的蚀刻过程期间确保处理裕度。在高度集成的半导体装置(即，尺寸小于100 nm的半导体装置)中，增加 金属线的高度以补偿由金属线的减少宽度和金属线之间的间隙造成的电阻增加。 另外，减小多晶硅膜、氧化物膜或氮化物膜的宽度和所述膜之间的间隙，且增加 每一膜的厚度。因此，需要增加硬掩模膜的厚度以防止硬掩模膜在完全蚀刻材料 层之前被蚀刻掉。随着硬掩模膜的厚度增加，还需要增加光敏膜的厚度。然而，当线宽较小时，光敏膜图案在硬掩模的蚀刻过程期间崩溃。因此，不能够对硬掩 模膜和下材料层进行图案化。另外，如果硬掩模膜的厚度增加，那么单位时间的 设备生产力下降。后续蚀刻过程中生产力下降和杂质造成的故障也变得更有可能。 另外，当在具有增加厚度的金属层上形成硬掩模膜时，由于硬掩模膜的高光吸收系数(k)而发生漫反射。因此，在显影过程中由于漫反射而发生颈縮(necking) 和脚縮(footing)。颈縮是光敏膜图案的下部的宽度减小的现象。脚縮是光敏膜 的下部的宽度逐渐增加的现象。如果使用此类光敏膜图案来图案化金属层，那么 图案的横截面积减小。随着图案之间的间隙变得较小，横截面积的减小变得更为 有影响。另外，横截面积的减小增加了电线的电阻，降低了装置的处理速度，且 通过促进电子移动而破坏了装置的可靠性。因此，应另外形成抗反射膜以防止硬 掩模膜的漫反射。为此，使用非晶碳膜作为硬掩模。在此情况下，即使非晶碳膜的厚度较小， 也能够获得高分辨率且执行精确图案化而不管蚀刻速率如何。常规上己使用碳氢 化合物(例如苯(C6H6)或甲苯(C7H8)，其具有苯环或多个双键)来形成非晶 碳膜。然而，当使用上述材料时，不能够自由调节沉积速率、蚀刻选择性、折射 率(n)、光吸收系数(k)和应力特征。举例来说，当使用苯(C6H6)或甲苯(C7H8) 时，沉积速率较高，蚀刻选择性较低，且产生较多反应副产物。由于产生大量反 应副产物，非晶碳膜的沉积速率降低且非晶碳膜中的残余颗粒增加，从而非晶碳膜的质量和特征变差。因为反应副产物通常粘附到腔室的内壁，所以应较为经常 地执行清洁过程，这会导致较长的处理时间和较高的成本。同时，在清洁过程中 不容易从腔室移除反应副产物。因而，非晶碳膜的质量变坏，且縮短了腔室的部 件替换周期。
技术实现思路
本专利技术提供一种形成非晶碳膜的方法，其通过形成折射率可得到精细控制且 光吸收系数较低的非晶碳膜，而能够在不发生漫反射的情况下形成所需图案。另外，本专利技术提供一种形成非晶碳膜的方法，其中产生少量反应副产物，几 乎不污染腔室，容易移除反应副产物，且因此可节省成本和处理时间。此外，本专利技术提供一种使用非晶碳膜制造半导体装置的方法，其中通过将液 态碳氢化合物汽化而形成非晶碳膜，且可通过使用所述非晶碳膜作为硬掩模膜而在不具有抗反射膜的情况下精确地图案化光敏膜。根据本专利技术的一方面， 一种形成非晶碳膜的方法包含将衬底加载到腔室中； 以及通过将包含一个双键的链状结构液态碳氢化合物汽化，并将碳氢化合物供应 到腔室且将碳氢化合物离子化，而在衬底上形成非晶碳膜。碳氢化合物可包含己烯(C6H12)、壬烯(C9H18)、十二烯(C12H24)、十五烯(C15H3())和其组合中的一者。可以在0.3到0.8g/min范围内的流动速率来供应碳氢化合物。 可通过向腔室施加在800到2000 W范围内的射频功率来将经汽化的碳氢化合物离子化。可进一步向腔室施加在150到400 W范围内的低频功率。 可在腔室中维持在4.5到8托范围内的压力的同时形成非晶碳膜。 腔室可包含喷头以用于注射经汽化的碳氢化合物，且可将喷头与衬底之间的距离维持在250到400密耳的范围内。可在300到550。C范围内的温度下形成非晶碳膜。可以在15到80 A/sec范围内的沉积速率来形成非晶碳膜。非晶碳膜可含有碳和氢，且可根据射频功率、碳氢化合物的量、腔室压力和沉积温度来控制碳与氢的比率。可通过进一步供应氢气或氨气来控制非晶碳膜中的氢含量。 非晶碳膜可具有在1.7到2.2范围内的折射率和在0.1到0.5范围内的光吸收系数。非晶碳膜相对于氧化物膜的蚀刻选择性可在1:5到1:40的范围内，且非晶碳 膜相对于氮化物膜的蚀刻选择性可在1:1到l:20的范围内。可使用惰性气体来形成非晶碳膜，且可通过使用惰性气体来控制非晶碳膜的 沉积速率和蚀刻选择性。根据本专利技术另一方面， 一种制造半导体装置的方法包含在上面形成有预定结 构的衬底上形成材料层；将上面形成有材料层的衬底加载到腔室中；通过将包含 一个双键的链状结构液态碳氢化合物汽化，并将碳氢化合物供应到腔室且将碳氢 化合物离子化，而在衬底上形成非晶碳膜；在非晶碳膜上形成光敏膜图案，且在 使用光敏膜图案作为蚀刻掩模的同时蚀刻非晶碳膜；以及蚀刻暴露的材料层，且 移除非晶碳膜和光敏膜图案。可使用反应性离子蚀刻来蚀刻非晶碳膜。可使用CF4等离子体、C4F8等离子体、氧气(02)等离子体、臭氧(03)等 离子体和其组合中的一者来蚀刻非晶碳膜。可通过使用氧气(02) 、 NF3和其组合中的一者由远程等离子体系统蚀刻非 晶碳膜。附图说明通过参看附图详细描述本专利技术的优选实施例将更加容易了解本专利技术的以上及其它特征和优点，在附图中图1是用于根据本专利技术实施例沉积非晶碳膜的设备的示意性横截面图。图2A到2D是根据本专利技术第一实例说明非晶碳膜的特征依据射频功率而变化 的图表。图3A到3D是根据本专利技术第二实例说明非晶碳膜的特征依据待供应的反应源 的量而变化的图表。图4A到4D是根据本专利技术第三实例说明非晶碳膜的特征依据喷头与衬底之间 的距离而变化的图表。图5A和5B是说明在使用甲苯(C7H8)和乙苯(C8H1())形成非晶碳膜且执 行清洁过程之后腔室下部的照片。图6是说明在使用己烯(C6H12)形成非晶碳膜且执行清洁过程之后腔室下部 的照片。图7A到7F是根据本专利技术实例说明使用非晶碳膜制造半导体装置的示范性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成非晶碳膜的方法，其特征在于，所述方法包括：将衬底加载到腔室中；以及通过将包含一个双键的链状结构液态碳氢化合物汽化，并将所述碳氢化合物供应到所述腔室且将所述碳氢化合物离子化，而在所述衬底上形成非晶碳膜。
【技术特征摘要】
KR 2007-5-22 10-2007-00497301. 一种形成非晶碳膜的方法，其特征在于，所述方法包括 将衬底加载到腔室中；以及通过将包含一个双键的链状结构液态碳氢化合物汽化，并将所述碳氢化合物 供应到所述腔室且将所述碳氢化合物离子化，而在所述衬底上形成非晶碳膜。2. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，所述碳氢化合 物包括己烯、壬烯、十二烯、十五烯和其组合中的一者。3. 根据权利要求1所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，以在0.3到0.8 g/min范围内的流动速率来供应所述碳氢化合物。4. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，通过向所述腔 室施加在800到2000 W范围内的射频功率来将经汽化的所述碳氢化合物离子化。5. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，进一步向所述 腔室施加在150到400 W范围内的低频功率。6. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，在所述腔室中 维持在4.5到8托范围内的压力的同时形成所述非晶碳膜。7. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，所述腔室包含 喷头以用于注射经汽化的所述碳氢化合物，且将所述喷头与所述衬底之间的距离 维持在250到400密耳的范围内。8. 根据权利要求1所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，在300到550 C范围内的温度下形成所述非晶碳膜。9. 根据权利要求1所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，以在15到80 A/sec范围内的沉积速率形成所述非晶碳膜。10. 根据权利要求l所述的形成非晶碳膜的方法，其特征在于，所述非晶碳膜 包括碳和氢，且根据射频功率、所述碳氢化合物的量、...
【专利技术属性】
技术研发人员：朴根五，安秉大，李承俊，
申请(专利权)人：TES股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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