JP7704828B2 - Method for producing densely doped carbon films for hardmasks and other patterning applications - Patents.com - Google Patents
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Description
[0001] 本開示の実施形態は、概して、集積回路の製造に関する。より詳細には、本明細書に記載される実施形態は、パターニング用途のための高密度膜の堆積のための技法を提供する。 [0001] Embodiments of the present disclosure generally relate to integrated circuit manufacturing. More particularly, embodiments described herein provide techniques for the deposition of dense films for patterning applications.
関連技術の説明
[0002] 集積回路は、単一チップ上に数百万個ものトランジスタ、コンデンサ、及び抵抗器が搭載されうる複雑なデバイスへと進化を遂げている。チップ設計の進化には、より高速な回路とより高い回路密度とが、絶えず必要とされる。より高い回路密度を有するより高速な回路に対する要求により、かかる集積回路の製造に使用される材料についても、相応な要求が課されている。具体的には、集積回路構成要素の寸法がサブミクロン単位まで小さくなるにつれ、かかる構成要素から適切な電気的性能を得るために、低抵抗率の導電性材料だけでなく低誘電率の絶縁材料を使用することも、現在必要になっている。
Description of the Related Art [0002] Integrated circuits have evolved into complex devices that may contain millions of transistors, capacitors, and resistors on a single chip. Evolution in chip design continually requires faster circuits and greater circuit density. The demand for faster circuits with greater circuit density places corresponding demands on the materials used in the fabrication of such integrated circuits. In particular, as the dimensions of integrated circuit components shrink to sub-micron scale, it is now necessary to use not only conductive materials with low resistivity, but also insulating materials with low dielectric constants to obtain adequate electrical performance from such components.
[0003] より大きな集積回路密度に対する要求は、集積回路構成要素の製造に使用される処理シーケンスにも要求を課す。例えば、従来のフォトリソグラフィ技法を使用する処理シーケンスでは、基板に配置された積層体の材料層の上にエネルギー感応性レジストの層が形成される。このエネルギー感応性レジスト層は、パターンの像に露光され、フォトレジストマスクが形成される。その後、エッチング処理を使用して、マスクパターンが積層体の1つ又は複数の材料層に転写される。このエッチング処理で使用される化学エッチャントは、エネルギー感応性レジストのマスクに対してよりも、積層体の材料層に対してより高いエッチング選択性を有するように選択される。つまり、この化学エッチャントは、エネルギー感応性レジストよりもはるかに速い速度で材料積層体の1つ又は複数の層をエッチングする。レジスト上の積層体の1つ又は複数の材料層に対するエッチング選択性により、パターン転写が完了する前のエネルギー感応性レジストの消耗が防止される。 [0003] The demand for greater integrated circuit density also places demands on the process sequences used to manufacture integrated circuit components. For example, in a process sequence using conventional photolithography techniques, a layer of energy sensitive resist is formed over a material layer of a stack disposed on a substrate. The energy sensitive resist layer is exposed to an image of a pattern to form a photoresist mask. An etching process is then used to transfer the mask pattern to one or more material layers of the stack. A chemical etchant used in the etching process is selected to have a higher etch selectivity for the material layer of the stack than for the energy sensitive resist mask. That is, the chemical etchant etches the one or more layers of the material stack at a much faster rate than the energy sensitive resist. The etch selectivity for one or more material layers of the stack over the resist prevents the energy sensitive resist from being worn out before the pattern transfer is complete.
[0004] パターン寸法が縮小するにつれて、パターン解像度を制御するために、エネルギー感応性レジストの厚さも相応に小さくなる。このような薄いレジスト層は、化学エッチャントの浸食により、パターン転写工程中に下層の材料層をマスキングするのに不十分となることがありうる。ハードマスクと呼ばれる中間層(例えば、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又は炭素膜)は、エネルギー感受性レジスト層と下層の材料層との間に使用されることが多く、化学エッチャントに対する耐性がより高いので、パターン転写を容易にする。高いエッチング選択性と速い堆積速度の両方を有するハードマスク材料が、求められている。限界寸法(CD)が小さくなっているので、既存のハードマスク材料は、下層材料(例えば酸化物及び窒化物)と比較して望ましいエッチング選択性が欠如しており、かつ多くの場合、堆積が困難である。 [0004] As pattern dimensions shrink, the thickness of the energy sensitive resist is correspondingly reduced to control pattern resolution. Such thin resist layers may be insufficient to mask the underlying material layer during the pattern transfer process due to erosion by chemical etchants. An intermediate layer called a hard mask (e.g., silicon oxynitride, silicon carbide, or carbon film) is often used between the energy sensitive resist layer and the underlying material layer to facilitate pattern transfer by being more resistant to chemical etchants. Hard mask materials that have both high etch selectivity and fast deposition rates are needed. As critical dimensions (CDs) shrink, existing hard mask materials lack the desired etch selectivity compared to the underlying materials (e.g., oxides and nitrides) and are often difficult to deposit.
[0005] したがって、当該技術分野では、改善されたハードマスク層、及び改善されたハードマスク層を堆積するための方法が必要とされている。 [0005] Thus, there is a need in the art for improved hardmask layers and methods for depositing improved hardmask layers.
[0006] 本開示の実施形態は、概して、集積回路の製造に関する。より詳細には、本明細書に記載される実施形態は、パターニング用途のための高密度膜の堆積のための技法を提供する。1つ又は複数の実施形態では、基板を処理する方法は、静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む堆積ガスを流すことを含み、処理空間は約0.5mTorr~約10Torrの圧力で維持されている。この方法はまた、基板上にドープされたダイアヤモンド状炭素膜を堆積させるため、静電チャックに第1のRFバイアスを印加することによって、基板にプラズマを生成することを含み、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2g/ccを上回る密度及び-500MPa未満の圧縮応力を有する。
[0006] Embodiments of the present disclosure generally relate to integrated circuit manufacturing. More particularly, embodiments described herein provide techniques for the deposition of dense films for patterning applications. In one or more embodiments, a method of processing a substrate includes flowing a deposition gas including one or more hydrocarbon compounds and one or more dopant compounds into a processing space of a processing chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck, the processing space being maintained at a pressure between about 0.5 mTorr and about 10 Torr. The method also includes generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the electrostatic chuck to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate, the doped diamond-like carbon film having a density greater than 2 g/cc and a compressive stress less than -500 MPa.
[0007] いくつかの実施形態では、基板を処理する方法は、静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む堆積ガスを流すことを含み、静電チャックはチャッキング電極と、このチャッキング電極から分離されているRF電極を有し、処理空間は約0.5mTorr~約10Torrの圧力で維持されている。この方法はまた、基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積させるため、RF電極に第1のRFバイアスを、また、静電チャックに第2のRFバイアスを印加することによって、基板にプラズマを生成することを含む。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約2g/cc超~約12g/ccの密度と、約-600MPa~約-300MPaの応力とを有する。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約50原子パーセント(at%)~約90at%のsp3ハイブリッド炭素原子を含む。
[0007] In some embodiments, a method of processing a substrate includes flowing a deposition gas including one or more hydrocarbon compounds and one or more dopant compounds into a processing space of a processing chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck, the electrostatic chuck having a chucking electrode and an RF electrode separated from the chucking electrode, and the processing space being maintained at a pressure between about 0.5 mTorr and about 10 Torr. The method also includes generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the RF electrode and a second RF bias to the electrostatic chuck to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate. The doped diamond-like carbon film has a density of greater than about 2 g/cc to about 12 g/cc and a stress of about -600 MPa to about -300 MPa. The doped diamond-like carbon film includes between about 50 atomic percent (at%) and about 90 at% sp 3 hybridized carbon atoms.
[0008] 他の実施形態では、基板を処理する方法は、静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む堆積ガスを流し込むことを含む。静電チャックは、チャッキング電極と、このチャッキング電極から分離されているRF電極とを有し、処理空間は、約0.5mTorr~約10Torrの圧力で維持されている。この方法はまた、基板上にドープされたダイアヤモンド状炭素膜を堆積させるため、RF電極に第1のRFバイアスを、また、チャッキング電極に第2のRFバイアスを印加することによって、基板にプラズマを生成することを含み、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2g/cc超~約12g/ccの密度及び約-500MPa~約-300MPaの応力を有する。この方法は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜の上にパターニングされたフォトレジスト層を形成することと、パターニングされたフォトレジスト層に対応するパターンでドープされたダイヤモンド状炭素膜をエッチングすることと、パターンを基板にエッチングすることとをさらに含む。
[0008] In another embodiment, a method of processing a substrate includes flowing a deposition gas including one or more hydrocarbon compounds and one or more dopant compounds into a processing space of a processing chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck. The electrostatic chuck has a chucking electrode and an RF electrode separated from the chucking electrode, and the processing space is maintained at a pressure between about 0.5 mTorr and about 10 Torr. The method also includes generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the RF electrode and a second RF bias to the chucking electrode to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate, the doped diamond-like carbon film having a density of greater than 2 g/cc to about 12 g/cc and a stress of about -500 MPa to about -300 MPa. The method further includes forming a patterned photoresist layer over the doped diamond-like carbon film, etching the doped diamond-like carbon film in a pattern corresponding to the patterned photoresist layer, and etching the pattern into a substrate.
[0009] 1つ又は複数の実施形態では、極紫外線(「EUV」)リソグラフィ処理の向けの下層として使用される膜が提供され、膜中の炭素原子の総量を基準にして約40%~約90%の含有量のsp3ハイブリッド炭素原子と、約0.1at%~約20at%の1つ又は複数のドーパントと、約150GPa以上~約400GPaの弾性率とを有する。 [0009] In one or more embodiments, a film for use as an underlayer for extreme ultraviolet ("EUV") lithography processing is provided having a content of sp3 hybridized carbon atoms of about 40% to about 90% based on the total amount of carbon atoms in the film, about 0.1 at% to about 20 at% of one or more dopants, and an elastic modulus of about 150 GPa or more to about 400 GPa.
[0010] 上述の本開示の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実装を参照することによって得られ、一部の実装は、付随する図面に例示されている。しかしながら、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って、本発明の範囲を限定すると見なされないことに注意されたい。 [0010] In order that the features of the present disclosure may be understood in detail, a more particular description of the present disclosure briefly summarized above may be obtained by reference to implementations, some of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be noted, however, that since the present disclosure may admit of other equally effective embodiments, the accompanying drawings depict only typical embodiments of the present disclosure and are therefore not to be considered as limiting the scope of the present invention.
[0017] 理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他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。 [0017] For ease of understanding, identical reference numbers have been used, where possible, to designate identical elements common to the figures. It is believed that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated in other embodiments without further description.
[0018] 本明細書で提供される実施形態は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜と、ドープされたダイヤモンド状炭素膜を基板上に堆積させるか又は形成するための方法とに関する。本開示の様々な実施形態の完全な理解をもたらすために、特定の詳細が以下の説明及び図1A~図5で提示されている。様々な実行形態の説明を不必要に曖昧にすることを避けるために、プラズマ処理及びドープされたダイヤモンド状炭素膜の堆積に関連することが多い周知の構造及びシステムについて説明するその他の詳細事項は、以下の開示に明記しない。 [0018] Embodiments provided herein relate to doped diamond-like carbon films and methods for depositing or forming doped diamond-like carbon films on a substrate. Specific details are presented in the following description and in FIGS. 1A-5 to provide a thorough understanding of various embodiments of the present disclosure. Other details describing well-known structures and systems often associated with plasma processing and deposition of doped diamond-like carbon films are not set forth in the following disclosure to avoid unnecessarily obscuring the description of the various implementations.
[0019] 図面に示す詳細例、寸法、角度、及びその他の特徴の多くは、特定の実装形態の例示に過ぎない。したがって、他の実装形態は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の詳細例、構成要素、寸法、角度、及び特徴を有しうる。加えて、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載された詳細例のうちのいくつかがなくても、実施可能である。 [0019] Many of the details, dimensions, angles, and other features shown in the drawings are merely illustrative of particular implementations. Thus, other implementations may have other details, components, dimensions, angles, and features without departing from the spirit or scope of the disclosure. In addition, further embodiments of the disclosure may be practiced without some of the details described below.
[0020] 本明細書に記載の実施形態は、任意の適切な薄膜堆積システムを使用して実行可能な化学気相堆積(PE-CVD)処理を参照にして以下で説明される。適切なシステムの例には、DXZ(登録商標)処理チャンバ、PRECISION5000(登録商標)システム、PRODUCER(登録商標)システム、PRODUCER(登録商標)GT(商標)システム、PRODUCER(登録商標)XP Precision(商標)システム、PRODUCER(登録商標)SE(商標)システム、Sym3(登録商標)処理チャンバ、及びMesa(商標)処理チャンバを使用可能なCENTURA(登録商標)システムが含まれており、これらはすべて、カリフォルニア州サンタクララに所在するApplied Materials Inc.から入手可能である。PE-CVD処理を実施可能な他のツールも、本明細書に記載の実施形態から恩恵を受けるよう適合されうる。加えて、本明細書に記載のCVD処理を可能にする任意のシステムを有利に使用することができる。本明細書に記載の任意の装置の説明は例示的なものであり、本明細書に記載された実施形態の範囲を制限するものとして理解又は解釈するべきではない。 [0020] The embodiments described herein are described below with reference to chemical vapor deposition (PE-CVD) processes that can be performed using any suitable thin film deposition system. Examples of suitable systems include the DXZ® processing chamber, the PRECISION5000® system, the PRODUCER® system, the PRODUCER® GT™ system, the PRODUCER® XP Precision™ system, the PRODUCER® SE™ system, the Sym3® processing chamber, and the CENTURA® system that can use the Mesa™ processing chamber, all of which are available from Applied Materials Inc., Santa Clara, Calif. Other tools capable of performing PE-CVD processes can also be adapted to benefit from the embodiments described herein. Additionally, any system that enables the CVD processes described herein may be used to advantage. Any apparatus descriptions described herein are exemplary and should not be understood or construed as limiting the scope of the embodiments described herein.
[0021] メモリ及び他のデバイス用の現行のハードマスク用途は、本質的に非晶質である厚い炭素膜(例えば、約300nm~約1.5ミクロン)を主に利用しているが、これらのエッチング選択性は、ますます厳しくなる要件及び今後のノードの高アスペクト比エッチングを満たすにはもはや十分ではない。より高いエッチング選択性を実現するためには、膜の密度及びヤング率が改善される必要がある。より高いエッチング選択性と改善されたヤング率を達成する上での主な課題の1つは、そのような膜の高い圧縮応力が、その結果としてウエハ/基板の反りが大きくなるため、応用に適していないことである。したがって、高いエッチング選択性と低応力(例えば、<-500MPa)を有し、(例えば、sp3含有量がより高く、よりダイヤモンド的な)高い密度と弾性率を備える(ダイヤモンド状の)炭素膜が必要となる。
[0021] Current hardmask applications for memory and other devices mainly utilize thick carbon films (e.g., about 300 nm to about 1.5 microns) that are amorphous in nature, but their etch selectivity is no longer sufficient to meet the increasingly stringent requirements and high aspect ratio etching of upcoming nodes. To achieve higher etch selectivity, the density and Young's modulus of the film need to be improved. One of the main challenges in achieving higher etch selectivity and improved Young's modulus is that the high compressive stress of such films results in high wafer/substrate bowing, making them unsuitable for applications. Thus, there is a need for (diamond-like) carbon films with high etch selectivity and low stress (e.g., < -500 MPa) and high density and elastic modulus (e.g., higher sp3 content, more diamond-like).
[0022] 本明細書に記載の実施形態は、高密度(例えば、>2g/cc)、高弾性率(例えば、>150GPa)、及び低応力(例えば、<-500MPa)を有するドープされたダイヤモンド状炭素膜の製造方法の改良を含む。本明細書に記載の実施形態により製造されるドープされたダイヤモンド状炭素膜は、本来は非晶質であり、現行のパターニング膜よりも低い応力とともに、より高い弾性率(例えば、>150GPa)を備えた、より高いエッチング選択性を有している。本明細書に記載の実施形態により製造されるドープされたダイヤモンド状炭素膜は、応力が低いだけでなく、高いsp3炭素含有量を有する。概して、本明細書に記載の堆積処理はまた、ハードマスク用途の現行の集積化スキームと完全に互換性がある。
[0022] The embodiments described herein include an improved method for producing doped diamond-like carbon films having high density (e.g., >2 g/cc), high modulus (e.g., >150 GPa), and low stress (e.g., < -500 MPa). The doped diamond-like carbon films produced by the embodiments described herein are amorphous in nature and have higher etch selectivity with higher modulus (e.g., >150 GPa) along with lower stress than current patterned films. The doped diamond-like carbon films produced by the embodiments described herein have not only low stress but also high sp 3 carbon content. In general, the deposition processes described herein are also fully compatible with current integration schemes for hardmask applications.
[0023] 1つ又は複数の実施形態では、本明細書に記載のドープされたダイヤモンド状炭素膜は、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む堆積ガスを使用して、プラズマ化学気相堆積(CVD)処理及び/又は熱CVD処理などのCVDによって形成されてもよい。例示的な炭化水素化合物は、エチレン又はアセチレン(C2H2)、プロペン(C3H6)、メタン(CH4)、ブテン(C4H8)、1,3-ジメチルアダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ2,5-ジエン(2,5-ノルボルナジエン)、アダマンティン(C10H16)、ノルボルネン(C7H10)、これらの誘導体、これらの異性体、又はこれらの任意の組み合せであるか、これらを含みうる。 [0023] In one or more embodiments, the doped diamond-like carbon films described herein may be formed by CVD, such as plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) and/or thermal CVD processes, using a deposition gas that includes one or more hydrocarbon compounds and one or more dopant compounds. Exemplary hydrocarbon compounds may be or include ethylene or acetylene ( C2H2 ), propene ( C3H6 ), methane ( CH4 ), butene ( C4H8 ), 1,3-dimethyladamantane, bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-diene ( 2,5 - norbornadiene ), adamantine ( C10H16 ), norbornene ( C7H10 ), derivatives thereof, isomers thereof, or any combination thereof.
[0024] ドーパント化合物は、1つ又は複数の金属ドーパント、1つ又は複数の非金属ドーパント、またはこれらの組み合わせであるか、これらを含みうる。ドーパント化合物は、CVD又はALDなどの気相堆積処理で使用される1つ又は複数の化学前駆体でありうる。金属ドーパントは、タングステン、モリブデン、コバルト、ニッケル、バナジウム、ハフニウム、ジルコニウム、タンタル、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。このように、金属ドーパントは、タングステン前駆体、モリブデン前駆体、コバルト前駆体、ニッケル前駆体、バナジウム前駆体、ハフニウム前駆体、ジルコニウム前駆体、タンタル前駆体、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。例示的な金属ドーパントは、六フッ化タングステン、ヘキサカルボニルタングステン、五塩化モリブデン、シクロペンタジエニルジカルボニルコバルト、ジコバルトヘキサカルボニルブチルアセチレン(CCTBA)、ビス(シクロペンタジエニル)コバルト、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ニッケル、五塩化バナジウム、四塩化ハフニウム、テトラキス(ジメチルアミノ)ハフニウム、テトラキス(ジエチルアミノ)ハフニウム、四塩化ジルコニウム、二水素化ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム、テトラキス(ジメチルアミノ)ジルコニウム、テトラキス(ジエチルアミノ)ジルコニウム、五塩化タンタル、五フッ化タンタル、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル、ペンタキス(ジエチルアミノ)タンタル、ペンタキス(エチルメチルアミノ)タンタル、これらの付加物、これらの誘導体、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。非金属ドーパントは、ホウ素、シリコン、ゲルマニウム、窒素、リン、、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。このように、非金属ドーパントは、ホウ素前駆体、シリコン前駆体、ゲルマニウム前駆体、窒素前駆体、リン前駆体、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。例示的な非金属ドーパントは、ジシラン、ジボラン、トリエチルボラン、シラン、ジシラン、トリシラン、ゲルマン、アンモニア、ヒドラジン、ホスフィン、これらの付加化合物、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。 [0024] The dopant compound may be or include one or more metal dopants, one or more non-metal dopants, or a combination thereof. The dopant compound may be one or more chemical precursors used in a vapor deposition process such as CVD or ALD. The metal dopant may be or include one or more of tungsten, molybdenum, cobalt, nickel, vanadium, hafnium, zirconium, tantalum, or any combination thereof. Thus, the metal dopant may be or include one or more of a tungsten precursor, a molybdenum precursor, a cobalt precursor, a nickel precursor, a vanadium precursor, a hafnium precursor, a zirconium precursor, a tantalum precursor, or any combination thereof. Exemplary metal dopants may be or include tungsten hexafluoride, tungsten hexacarbonyl, molybdenum pentachloride, cyclopentadienyl dicarbonyl cobalt, dicobalt hexacarbonyl butylacetylene (CCTBA), bis(cyclopentadienyl)cobalt, bis(methylcyclopentadienyl)nickel, vanadium pentachloride, hafnium tetrachloride, tetrakis(dimethylamino)hafnium, tetrakis(diethylamino)hafnium, zirconium tetrachloride, bis(cyclopentadienyl)zirconium dihydride, tetrakis(dimethylamino)zirconium, tetrakis(diethylamino)zirconium, tantalum pentachloride, tantalum pentafluoride, pentakis(dimethylamino)tantalum, pentakis(diethylamino)tantalum, pentakis(ethylmethylamino)tantalum, adducts thereof, derivatives thereof, or any combination thereof. The non-metallic dopant may be or include one or more of boron, silicon, germanium, nitrogen, phosphorous, or any combination thereof. Thus, the non-metallic dopant may be or include one or more of a boron precursor, a silicon precursor, a germanium precursor, a nitrogen precursor, a phosphorous precursor, or any combination thereof. Exemplary non-metallic dopants may be or include disilane, diborane, triethylborane, silane, disilane, trisilane, germane, ammonia, hydrazine, phosphine, adducts thereof, or any combination thereof.
[0025] 基板及び/又は処理空間は、堆積処理の間、個別の温度で加熱及び維持することができる。基板及び/又は処理空間は、約50℃、約25℃、約10℃、約5℃、約0℃、約5℃、又は約10℃~約15℃、約20℃、約23℃、約30℃、約50℃、約100℃、約150℃、約200℃、約300℃、約400℃、約500℃、又は約600℃の温度まで加熱されうる。例えば、基板及び/又は処理空間は、約50℃~約600℃、約50℃~約450℃、約50℃~約350℃、約50℃~約200℃、約50℃~約100℃、約50℃~約50℃、約50℃~約0℃、約0℃~約600℃、約0℃~約450℃、約0℃~約350℃、約0℃~約200℃、約0℃~約120℃、約0℃~約100℃、約0℃~約80℃、約0℃~約50℃、約0℃~約25℃、約10℃~約600℃、約10℃~約450℃、約10℃~約350℃、約10℃~約200℃、約10℃~約100℃、又は約10℃~約50℃の温度まで加熱されうる。 [0025] The substrate and/or the processing space can be heated and maintained at a separate temperature during the deposition process. The substrate and/or the processing space can be heated to a temperature of about 50°C, about 25°C, about 10°C, about 5°C, about 0°C, about 5°C, or about 10°C to about 15°C, about 20°C, about 23°C, about 30°C, about 50°C, about 100°C, about 150°C, about 200°C, about 300°C, about 400°C, about 500°C, or about 600°C. For example, the substrate and/or processing space may be heated to a temperature of about 50°C to about 600°C, about 50°C to about 450°C, about 50°C to about 350°C, about 50°C to about 200°C, about 50°C to about 100°C, about 50°C to about 50°C, about 50°C to about 0°C, about 0°C to about 600°C, about 0°C to about 450°C, about 0°C to about 350°C, about 0°C to about 200°C, about 0°C to about 120°C, about 0°C to about 100°C, about 0°C to about 80°C, about 0°C to about 50°C, about 0°C to about 25°C, about 10°C to about 600°C, about 10°C to about 450°C, about 10°C to about 350°C, about 10°C to about 200°C, about 10°C to about 100°C, or about 10°C to about 50°C.
[0026] 処理チャンバの処理空間は、堆積処理の間、大気圧以下の圧力に維持される。処理チャンバの処理空間は、約0.1mTorr、約0.5mTorr、約1mTorr、約5mTorr、約10mTorr、約50mTorr、又は約80mTorr~約100mTorr、約250mTorr、約500mTorr、約1Torr、約5Torr、約10Torr、約20Torr、約50Torr、又は約100Torrの圧力に維持されている。例えば、処理チャンバの処理空間は、約0.1mTorr~約10Torr、約0.1mTorr~約5Torr、約0.1mTorr~約1Torr、約0.1mTorr~約500mTorr、約0.1mTorr~約100mTorr、約0.1mTorr~約10mTorr、約1mTorr~約10Torr、約1mTorr~約5Torr、約1mTorr~約1Torr、約1mTorr~約500mTorr、約1mTorr~約100mTorr、約1mTorr~約10mTorr、約5mTorr~約10Torr、約5mTorr~約5Torr、約5mTorr~約1Torr、約5mTorr~約500mTorr、約5mTorr~約100mTorr、又は約5mTorr~約10mTorrの圧力に維持されている。 [0026] The process space of the processing chamber is maintained at a subatmospheric pressure during the deposition process. The process space of the processing chamber is maintained at a pressure of about 0.1 mTorr, about 0.5 mTorr, about 1 mTorr, about 5 mTorr, about 10 mTorr, about 50 mTorr, or about 80 mTorr to about 100 mTorr, about 250 mTorr, about 500 mTorr, about 1 Torr, about 5 Torr, about 10 Torr, about 20 Torr, about 50 Torr, or about 100 Torr. For example, the processing space of the processing chamber may be from about 0.1 mTorr to about 10 Torr, from about 0.1 mTorr to about 5 Torr, from about 0.1 mTorr to about 1 Torr, from about 0.1 mTorr to about 500 mTorr, from about 0.1 mTorr to about 100 mTorr, from about 0.1 mTorr to about 10 mTorr, from about 1 mTorr to about 10 Torr, from about 1 mTorr to about 5 Torr, from about 1 mTorr to about 1 Torr, about 1 mTorr to about 500 mTorr, about 1 mTorr to about 100 mTorr, about 1 mTorr to about 10 mTorr, about 5 mTorr to about 10 Torr, about 5 mTorr to about 5 Torr, about 5 mTorr to about 1 Torr, about 5 mTorr to about 500 mTorr, about 5 mTorr to about 100 mTorr, or about 5 mTorr to about 10 mTorr.
[0027] 堆積ガスは、例えば、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、窒素(N2)、水素(H2)、又はこれらの任意の組み合わせなど、1つ又は複数の希釈ガス、キャリアガス、及び/又はパージガスをさらに含んでもよい。堆積ガスは、膜の品質を向上させるために、塩素(Cl2)、四フッ化炭素(CF4)、及び/又は三フッ化窒素(NF3)などのエッチャントガスをさらに含んでもよい。プラズマ(例えば、容量結合プラズマ)は、頂部及び底部の電極又は側部電極のいずれかから形成されうる。これらの電極は、単一の電力供給電極から、二重の(dual)電力供給電極から、又は複数の周波数(約350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、及び約100MHzなどであるが、これらに限定されるわけではない)を伴うより多くの電極から、形成されてよく、ハードマスク及び/又はエッチング停止として使用されるダイヤモンド状炭素の薄膜、又は他の何らかの応用に必要な平滑炭素膜を堆積させるために、本明細書で列挙されている反応ガスのいずれか又はすべてと共に、CVDシステムにおいて代替的に又は同時に使用される。ドープされたダイヤモンド状炭素膜の高いエッチング選択性は、既存の生成膜よりも高い密度及び弾性率を有することによって実現される。理論に縛られるわけではないが、密度及び弾性率の向上は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中のsp3ハイブリッド炭素原子の含有量の増大によりもたらされると考えられており、この含有量の増大は、低い圧力とプラズマ出力とを組み合わせることによって実現されうる。 [0027] The deposition gas may further include one or more dilution gases, carrier gases, and/or purge gases, such as, for example, helium, argon, xenon, neon, nitrogen ( N2 ), hydrogen ( H2 ), or any combination thereof. The deposition gas may further include an etchant gas, such as chlorine ( Cl2 ), carbon tetrafluoride ( CF4 ), and/or nitrogen trifluoride ( NF3 ), to improve film quality. The plasma (e.g., a capacitively coupled plasma) may be formed from either the top and bottom electrodes or the side electrodes. These electrodes may be formed from a single powered electrode, from dual powered electrodes, or from more electrodes with multiple frequencies (such as, but not limited to, about 350 KHz, about 2 MHz, about 13.56 MHz, about 27 MHz, about 40 MHz, about 60 MHz, and about 100 MHz) and are used alternatively or simultaneously in a CVD system with any or all of the reactant gases listed herein to deposit thin films of diamond-like carbon used as hard masks and/or etch stops, or smooth carbon films required for any other application. The high etch selectivity of the doped diamond-like carbon film is achieved by having a higher density and modulus than existing produced films. Without being bound by theory, it is believed that the improved density and modulus result from an increased content of sp 3 hybridized carbon atoms in the doped diamond-like carbon film, which may be achieved by combining low pressure with plasma power.
[0028] 1つ又は複数の実施形態では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約10℃に維持された基板ペデスタルを有する処理チャンバであって、圧力が約2mTorrに維持され、静電チャックに約2,500ワット(約13.56MHz)のバイアスを印加することにより基板レベルにおいて生成されたプラズマを有する、処理チャンバ内で堆積される。他の実施形態では、約2MHzで約1,000ワットの追加のRF電力もまた、静電チャックに供給され、基板レベルでデュアルバイアスプラズマを生成する。 [0028] In one or more embodiments, the doped diamond-like carbon film is deposited in a process chamber having a substrate pedestal maintained at about 10° C., a pressure maintained at about 2 mTorr, and a plasma generated at the substrate level by applying a bias of about 2,500 Watts (about 13.56 MHz) to the electrostatic chuck. In other embodiments, an additional RF power of about 1,000 Watts at about 2 MHz is also supplied to the electrostatic chuck to generate a dual bias plasma at the substrate level.
[0029] 1つ又は複数の実施形態では、RPSを通じて水素ラジカルが供給され、これが、sp2ハイブリッド炭素原子の選択的エッチングにつながり、ひいては膜のsp3ハイブリッド炭素原子の分画(fraction)をさらに増大させ、これによりエッチング選択性をさらに高める。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の炭素原子の総量を基準にして、少なくとも40原子%(at%)、約45at%、約50at%、約55at%、又は約58at%~約60at%、約65at%、約70at%、約75at%、約80at%、約85at%、約88at%、約90at%、約92at%、又は約95at%であるsp3ハイブリッド炭素原子の濃度又は割合(例えば、sp3ハイブリッド炭素原子含有量)を有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の炭素原子の総量を基準にして、少なくとも40at%~約95at%、約45at%~約95at%、約50at%~約95at%、約50at%~約90at%、約50at%~約85at%、約50at%~約80at%、約50at%~約75at%、約50at%~約70at%、約50at%~約65at%、約65at%~約95at%、約65at%~約90at%、約65at%~約85at%、約65at%~約80at%、約65at%~約75at%、約65at%~約70at%、約65at%~約68at%、約75at%~約95at%、約75at%~約90at%、約75at%~約85at%、約75at%~約80at%、又は約75at%~約78at%であるsp3ハイブリッド炭素原子の濃度又は割合を有しうる。 [0029] In one or more embodiments, hydrogen radicals are provided through the RPS, which leads to selective etching of sp 2 hybridized carbon atoms, which in turn further increases the fraction of sp 3 hybridized carbon atoms in the film, thereby further increasing the etch selectivity. The doped diamond-like carbon film may have a concentration or percentage of sp 3 hybridized carbon atoms (e.g., sp 3 hybridized carbon atom content) that is at least 40 atomic percent (at%), about 45 at%, about 50 at%, about 55 at%, or about 58 at% to about 60 at%, about 65 at%, about 70 at%, about 75 at%, about 80 at%, about 85 at%, about 88 at%, about 90 at%, about 92 at%, or about 95 at%, based on the total amount of carbon atoms in the doped diamond-like carbon film. For example, the doped diamond-like carbon film may have a doped carbon content of at least 40 at% to about 95 at%, about 45 at% to about 95 at%, about 50 at% to about 95 at%, about 50 at% to about 90 at%, about 50 at% to about 85 at%, about 50 at% to about 80 at%, about 50 at% to about 75 at%, about 50 at% to about 70 at%, about 50 at% to about 6 at%, based on the total amount of carbon atoms in the doped diamond-like carbon film. The concentration or percentage of sp3 hybridized carbon atoms may be 5 at%, about 65 at% to about 95 at%, about 65 at% to about 90 at%, about 65 at% to about 85 at%, about 65 at% to about 80 at%, about 65 at% to about 75 at%, about 65 at% to about 70 at%, about 65 at% to about 68 at%, about 75 at% to about 95 at%, about 75 at% to about 90 at%, about 75 at% to about 85 at%, about 75 at% to about 80 at%, or about 75 at% to about 78 at%.
[0030] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の原子の総量を基準にして、約0.01at%、約0.05at%、約0.1at%、約0.3at%、約0.5at%、約0.8at%、約1at%、約1.2at%、約1.5at%、約1.8at%、約2at%、約2.5at%、又は約2.8at%~約3at%、約3.5at%、約4at%、約5at%、約6at%、約7at%、約8at%、約9at%、約10at%、約12at%、約15at%、約18at%、約20at%、約25at%、約30at%、又はそれ以上のドーパント濃度又は割合を有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の原子の総量を基準にして、約0.01at%~約25at%、約0.1at%~約25at%、約0.5at%~約25at%、約1at%~約25at%、約2at%~約25at%、約3at%~約25at%、約5at%~約25at%、約7at%~約25at%、約10at%~約25at%、約12at%~約25at%、約15at%~約25at%、約18at%~約25at%、約20at%~約25at%、約0.1at%~約20at%、約0.5at%~約20at%、約1at%~約20at%、約2at%~約20at%、約3at%~約20at%、約5at%~約20at%、約7at%~約20at%、約10at%~約20at%、約12at%~約20at%、約15at%~約20at%、約18at%~約20at%、約0.1at%~約18at%、約0.5at%~約18at%、約1at%~約18at%、約2at%~約18at%、約3at%~約18at%、約5at%~約18at%、約7at%~約18at%、約10at%~約18at%、約12at%~約18at%、約15at%~約18at%、約0.1at%~約15at%、約0.5at%~約15at%、約1at%~約15at%、約2at%~約15at%、約3at%~約15at%、約5at%~約15at%、約7at%~約15at%、約10at%~約15at%、約12at%~約15at%、約0.01at%~約10at%、約0.1at%~約10at%、約0.5at%~約10at%、約1at%~約10at%、約2at%~約10at%、約3at%~約10at%、約4at%~約10at%、約5at%~約10at%、約7at%~約10at%、約0.01at%~約5at%、約0.1at%~約5at%、約0.5at%~約5at%、約1at%~約5at%、約2at%~約5at%、又は約3at%~約5at%のドーパント濃度又は割合を有しうる。 [0030] The doped diamond-like carbon film may have a dopant concentration or percentage of about 0.01 at%, about 0.05 at%, about 0.1 at%, about 0.3 at%, about 0.5 at%, about 0.8 at%, about 1 at%, about 1.2 at%, about 1.5 at%, about 1.8 at%, about 2 at%, about 2.5 at%, or about 2.8 at% to about 3 at%, about 3.5 at%, about 4 at%, about 5 at%, about 6 at%, about 7 at%, about 8 at%, about 9 at%, about 10 at%, about 12 at%, about 15 at%, about 18 at%, about 20 at%, about 25 at%, about 30 at%, or more, based on the total amount of atoms in the doped diamond-like carbon film. For example, the doped diamond-like carbon film may have a doping ratio of about 0.01 at% to about 25 at%, about 0.1 at% to about 25 at%, about 0.5 at% to about 25 at%, about 1 at% to about 25 at%, about 2 at% to about 25 at%, about 3 at% to about 25 at%, about 5 at% to about 25 at%, about 7 at% to about 25 at%, about 10 at% to about 25 at%, about 12 at% to about 25 at%, about 15 at% to about 25 at%, about 18 at% to about 25 at%, based on the total amount of atoms in the doped diamond-like carbon film. t%, about 20 at% to about 25 at%, about 0.1 at% to about 20 at%, about 0.5 at% to about 20 at%, about 1 at% to about 20 at%, about 2 at% to about 20 at%, about 3 at% to about 20 at%, about 5 at% to about 20 at%, about 7 at% to about 20 at%, about 10 at% to about 20 at%, about 12 at% to about 20 at%, about 15 at% to about 20 at%, about 18 at% to about 20 at%, about 0.1 at% to about 18 at%, about 0.5 at% to about 18 at%, about 1 at% to about 18 at%, about 2 at% to about 18 at%, about 3 at% to about 18 at%, about 5 at% to about 18 at%, about 7 at% to about 18 at%, about 10 at% to about 18 at%, about 12 at% to about 18 at%, about 15 at% to about 18 at%, about 0.1 at% to about 15 at%, about 0.5a t% to about 15 at%, about 1 at% to about 15 at%, about 2 at% to about 15 at%, about 3 at% to about 15 at%, about 5 at% to about 15 at%, about 7 at% to about 15 at%, about 10 at% to about 15 at%, about 12 at% to about 15 at%, about 0.01 The dopant concentration or ratio may be from about at% to about 10 at%, from about 0.1 at% to about 10 at%, from about 0.5 at% to about 10 at%, from about 1 at% to about 10 at%, from about 2 at% to about 10 at%, from about 3 at% to about 10 at%, from about 4 at% to about 10 at%, from about 5 at% to about 10 at%, from about 7 at% to about 10 at%, from about 0.01 at% to about 5 at%, from about 0.1 at% to about 5 at%, from about 0.5 at% to about 5 at%, from about 1 at% to about 5 at%, from about 2 at% to about 5 at%, or from about 3 at% to about 5 at%.
[0031] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2g/ccを上回る、例えば約2.1g/cc、約2.2g/cc、約2.3g/cc、約2.4g/cc、約2.5g/cc、約2.6g/cc、約2.7g/cc、約2.8g/cc、約2.9g/cc、又は約3g/cc~約3.1g/cc、約3.2g/cc、約3.4g/cc、約3.5g/cc、約3.6g/cc、約3.8g/cc、約4g/cc、約4.5g/cc、約5g/cc、約5.5g/cc、約6g/cc、約6.5g/cc、約7g/cc、約8g/cc、約9g/cc、約10g/cc、約11g/cc、約12g/cc、又はそれ以上の密度を有する。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2g/cc超~約12g/cc、2g/cc超~約10g/cc、2g/cc超~約8g/cc、2g/cc超~約7g/cc、2g/cc超~約5g/cc、2g/cc超~約4g/cc、2g/cc超~約3g/cc、約2.5g/cc以上~約12g/cc、約2.5g/cc以上~約10g/cc、約2.5g/cc以上~約8g/cc、約2.5g/cc以上~約7g/cc、約2.5g/cc以上~約5g/cc、約2.5g/cc以上~約4g/cc、約2.5g/cc以上~約3g/cc、約3g/cc以上~約12g/cc、約3g/cc以上~約10g/cc、約3g/cc以上~約8g/cc、約3g/cc以上~約7g/cc、約3g/cc以上~約5g/cc、約3g/cc以上~約4g/cc、又は、約3g/cc以上~約3.5g/ccの密度を有する。 [0031] The doped diamond-like carbon film has a melting point of greater than 2 g/cc, e.g., about 2.1 g/cc, about 2.2 g/cc, about 2.3 g/cc, about 2.4 g/cc, about 2.5 g/cc, about 2.6 g/cc, about 2.7 g/cc, about 2.8 g/cc, about 2.9 g/cc, or about 3 g/cc to about 3.1 g/cc, about 3.2 g/cc, about 3. .4 g/cc, about 3.5 g/cc, about 3.6 g/cc, about 3.8 g/cc, about 4 g/cc, about 4.5 g/cc, about 5 g/cc, about 5.5 g/cc, about 6 g/cc, about 6.5 g/cc, about 7 g/cc, about 8 g/cc, about 9 g/cc, about 10 g/cc, about 11 g/cc, about 12 g/cc, or more. For example, the doped diamond-like carbon film may have a viscosity of from greater than 2 g/cc to about 12 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 10 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 8 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 7 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 5 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 4 g/cc, from greater than 2 g/cc to about 3 g/cc, from about 2.5 g/cc or more to about 12 g/cc, from about 2.5 g/cc or more to about 10 g/cc, from about 2.5 g/cc or more to about 8 g/cc, from about 2.5 g/cc or more ~7 g/cc, approximately 2.5 g/cc or more ~ approximately 5 g/cc, approximately 2.5 g/cc or more ~ approximately 4 g/cc, approximately 2.5 g/cc or more ~ approximately 3 g/cc, approximately 3 g/cc or more ~ approximately 12 g/cc, approximately 3 g/cc or more ~ approximately 10 g/cc c, about 3 g/cc or more to about 8 g/cc, about 3 g/cc or more to about 7 g/cc, about 3 g/cc or more to about 5 g/cc, about 3 g/cc or more to about 4 g/cc, or about 3 g/cc or more to about 3.5 g/cc.
[0032] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約5Å、約10Å、約50Å、約100Å、約150Å、約200Å、又は約300Å~約400Å、約500Å、約800Å、約1,000Å、約2,000Å、約3,000Å、約5,000Å、約8,000Å、約10,000Å、約15,000Å、約20,000Å、又はこれを上回る厚さを有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約5Å~約20,000Å、約5Å~約10,000Å、約5Å~約5,000Å、約5Å~約3,000Å、約5Å~約2,000Å、約5Å~約1,000Å、約5Å~約500Å、約5Å~約200Å、約5Å~約100Å、約5Å~約50Å、約300Å~約20,000Å、約300Å~約10,000Å、約00Å~約5,000Å、約300Å~約3,000Å、約300Å~約2,000Å、約300Å~約1,000Å、約300Å~約500Å、約300Å~約200Å、約300Å~約100Å、約300Å~約50Å、約1,000Å~約20,000Å、約1,000Å~約10,000Å、約1,000Å~約5,000Å、約1,000Å~約3,000Å、約1,000Å~約2,000Å、約2,000Å~約20,000Å、又は約2,000Å~約3,000Åの厚さを有しうる。 [0032] The doped diamond-like carbon film may have a thickness of about 5 Å, about 10 Å, about 50 Å, about 100 Å, about 150 Å, about 200 Å, or about 300 Å to about 400 Å, about 500 Å, about 800 Å, about 1,000 Å, about 2,000 Å, about 3,000 Å, about 5,000 Å, about 8,000 Å, about 10,000 Å, about 15,000 Å, about 20,000 Å, or more. For example, the doped diamond-like carbon film may have a thickness of about 5 Å to about 20,000 Å, about 5 Å to about 10,000 Å, about 5 Å to about 5,000 Å, about 5 Å to about 3,000 Å, about 5 Å to about 2,000 Å, about 5 Å to about 1,000 Å, about 5 Å to about 500 Å, about 5 Å to about 200 Å, about 5 Å to about 100 Å, about 5 Å to about 50 Å, about 300 Å to about 20,000 Å, about 300 Å to about 10,000 Å, about 00 Å to about 5,000 Å, about 300 Å to about 3,000 Å, about 300 It may have a thickness of about 2,000 Å, about 300 Å to about 1,000 Å, about 300 Å to about 500 Å, about 300 Å to about 200 Å, about 300 Å to about 100 Å, about 300 Å to about 50 Å, about 1,000 Å to about 20,000 Å, about 1,000 Å to about 10,000 Å, about 1,000 Å to about 5,000 Å, about 1,000 Å to about 3,000 Å, about 1,000 Å to about 2,000 Å, about 2,000 Å to about 20,000 Å, or about 2,000 Å to about 3,000 Å.
[0033] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2を上回る、例えば、約2.1、約2.2、約2.3、約2.4又は約2.5~約2.6、約2.7、約2.8、約2,9、又は約3の屈折率又はn値(633nmにおけるn)を有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2超~約3、2超~約2.8、2超~約2.5、2超~約2.3、約2.1~約3、約2.1~約2.8、約2.1~約2.5、約2.1~約2.3、約2.3~約3、約2.3~約2.8、又は約2.3~約2.5の屈折率又はn値(633nmにおけるn)を有しうる。 [0033] The doped diamond-like carbon film may have a refractive index or n value (n at 633 nm) greater than 2, e.g., about 2.1, about 2.2, about 2.3, about 2.4 or about 2.5 to about 2.6, about 2.7, about 2.8, about 2.9, or about 3. For example, the doped diamond-like carbon film may have a refractive index or n value (n at 633 nm) greater than 2 to about 3, greater than 2 to about 2.8, greater than 2 to about 2.5, greater than 2 to about 2.3, about 2.1 to about 3, about 2.1 to about 2.8, about 2.1 to about 2.5, about 2.1 to about 2.3, about 2.3 to about 3, about 2.3 to about 2.8, or about 2.3 to about 2.5.
[0034] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、0.1を上回る、例えば、約0.15、約0.2、約0.25、又は約0.3の吸光係数又はk値(633nmにおけるk)を個別に有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、0.1超~約0.3、0.1超~約0.25、0.1超~約0.2、0.1超~約0.15、約0.2~約0.3、約0.2~約0.25の吸光係数又はk値(633nmにおけるk)を有しうる。 [0034] The doped diamond-like carbon film may have an extinction coefficient or k value (k at 633 nm) greater than 0.1, e.g., about 0.15, about 0.2, about 0.25, or about 0.3, individually. For example, the doped diamond-like carbon film may have an extinction coefficient or k value (k at 633 nm) of greater than 0.1 to about 0.3, greater than 0.1 to about 0.25, greater than 0.1 to about 0.2, greater than 0.1 to about 0.15, about 0.2 to about 0.3, or about 0.2 to about 0.25.
[0035] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、-250MPa未満、-275MPa未満、約-300MPa以下、約-350MPa以下、約-400MPa以下、約-450MPa以下、約-500MPa以下約-550MPa以下、約-600MPa以下の応力を有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約-600MPa~約-300MPa、約-600MPa~約-350MPa、約-600MPa~約-400MPa、約-600MPa~約-450MPa、約-600MPa~約-500MPa、約-600MPa~約-550MPa、約-550MPa~約-300MPa、約-550MPa~約3-50MPa、約-550MPa~約-400MPa、約-550MPa~約-450MPa、約-550MPa~約-500MPa、約-500MPa~約-300MPa、約-500MPa~約-350MPa、約-500MPa~約-400MPa、又は約-500MPa~約-450MPaの応力を有しうる。
[0035] Doped diamond-like carbon films may have a stress of less than -250 MPa, less than -275 MPa, about -300 MPa or less, about -350 MPa or less, about -400 MPa or less, about -450 MPa or less, about -500 MPa or less, about -550 MPa or less, about -600 MPa or less. For example, the doped diamond-like carbon film may have a viscosity of about -600 MPa to about -300 MPa, about -600 MPa to about -350 MPa, about -600 MPa to about -400 MPa, about -600 MPa to about -450 MPa, about -600 MPa to about -500 MPa, about -600 MPa to about -550 MPa, about -550 MPa to about -300 MPa, about -550 MPa to about 3-50 MPa, about -550 MPa to about -400 MPa, about -550 MPa to about -450 MPa, about -550 MPa to about -500 MPa, about -500 MPa to about -300 MPa, about -500 MPa to about - The stress may be about -350 MPa, about -500 MPa to about -400 MPa, or about -500 MPa to about -450 MPa.
[0036] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、150GPaを上回る、例えば、約175GPa、約200GPa、又は約250GPa~約275GPa、約300GPa、約325GPa、約350GPa、約375GPa、又は約400GPaの弾性率を有しうる。例えば、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、150GPa超~約400GPa、150GPa超~約375GPa、150GPa超~約350GPa、150GPa超~約300GPa、150GPa超~約250GPa、約175GPa~約400GPa、約175GPa~約375GPa、約175GPa~約350GPa、約175GPa~約300GPa、約175GPa~約250GPa、約200GPa~約400GPa、約200GPa~約375GPa、約200GPa~約350GPa、約200GPa~約300GPa、又は約200GPa~約250GPaの弾性率を有する。 [0036] The doped diamond-like carbon film may have an elastic modulus of greater than 150 GPa, e.g., about 175 GPa, about 200 GPa, or about 250 GPa to about 275 GPa, about 300 GPa, about 325 GPa, about 350 GPa, about 375 GPa, or about 400 GPa. For example, the doped diamond-like carbon film may have an elastic modulus of greater than 150 GPa to about 400 GPa, greater than 150 GPa to about 375 GPa, greater than 150 GPa to about 350 GPa, greater than 150 GPa to about 300 GPa, greater than 150 GPa to about 250 GPa, about 175 GPa to about 400 GPa, about 175 GPa to about 375 GPa, about It has an elastic modulus of 75 GPa to about 350 GPa, about 175 GPa to about 300 GPa, about 175 GPa to about 250 GPa, about 200 GPa to about 400 GPa, about 200 GPa to about 375 GPa, about 200 GPa to about 350 GPa, about 200 GPa to about 300 GPa, or about 200 GPa to about 250 GPa.
[0037] いくつかの実施形態では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、極紫外線(「EUV」)リソグラフィ処理のための下層である。いくつかの実施形態では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、EUVリソグラフィ処理用の下層であり、膜中の炭素原子の総量を基準にして約40%~約90%の含有量のsp3ハイブリッド炭素原子と、2g/cc超~約12g/ccの密度と、約150GPa~約400GPaの弾性率を有する。 [0037] In some embodiments, the doped diamond-like carbon film is an underlayer for extreme ultraviolet ("EUV") lithography processing. In some embodiments, the doped diamond-like carbon film is an underlayer for EUV lithography processing and has a content of sp3 hybridized carbon atoms of about 40% to about 90%, based on the total amount of carbon atoms in the film, a density of greater than 2 g/cc to about 12 g/cc, and an elastic modulus of about 150 GPa to about 400 GPa.
[0038] 図1Aは、本明細書に記載の実施形態による、ドープされたダイヤモンド状炭素膜の堆積を実施するために使用されうる基板処理システム132の概略図を示している。基板処理システム132は、ガスパネル130及びコントローラ110に連結された処理チャンバ100を含む。処理チャンバ100は、一般的に、上部壁124、側壁101、及び底部壁122を含み、これらの壁が処理空間126を画定する。基板支持アセンブリ146が、処理チャンバ100の処理空間126内に設けられる。基板支持アセンブリ146は、一般的に、ステム160によって支持される静電チャック150を含む。静電チャック150は、典型的には、アルミニウム、セラミック、及びその他の好適な材料から製造されうる。静電チャック150は、変位機構(図示せず)を使用して、処理チャンバ100の内部で垂直方向に動かされうる。
1A shows a schematic diagram of a
[0039] 真空ポンプ102は、処理チャンバ100の底部に形成されたポートに連結されている。真空ポンプ102は、処理チャンバ100内で所望のガス圧を保つために使用される。真空ポンプ102は、処理チャンバ100から、後処理ガス及び処理の副生成物を排出する。
[0039] The
[0040] 基板処理システム132は、チャンバ圧力を制御するために処理チャンバ100と真空ポンプ102との間に位置付けられた、チャンバ圧力制御用の追加装置、例えば、バルブ(スロットルバルブや隔離バルブなど)をさらに含みうる。
[0040] The
[0041] 複数の開孔128を有するガス分配アセンブリ120が、静電チャック150の上方で、処理チャンバ100の上部に配置される。ガス分配アセンブリ120の開孔128は、処理チャンバ100内に処理ガス(例えば、堆積ガス、希釈ガス、キャリアガス、バージガス)を導入するために利用される。開孔128は、種々の処理要件のために様々な処理ガスの流れを容易にするため、種々のサイズ、数量、分配態様、形状、設計、及び直径を有しうる。ガス分配アセンブリ120はガスパネル130に接続され、ガスパネル130は、処理中に様々なガスを処理空間126に供給することを可能にする。基板190の表面191上への材料の堆積をもたらす処理ガスの熱分解を強化するために、ガス分配アセンブリ120から出る処理混合ガスからプラズマが形成される。
[0041] A
[0042] ガス分配アセンブリ120と静電チャック150とは、処理空間126内に離間した電極の対を形成しうる。ガス分配アセンブリ120と静電チャック150との間でプラズマの生成を促進するために、1つ又は複数のRF電源140が、整合ネットワーク138(これは任意選択である)を通じて、ガス分配アセンブリ120にバイアス電位を提供する。代替的に、RF電源140及び整合ネットワーク138は、ガス分配アセンブリ120に、静電チャック150に、又はガス分配アセンブリ120と静電チャック150の両方に連結されうるか、或いは、処理チャンバ100の外部に配置されたアンテナ(図示せず)に連結されうる。1つ又は複数の実施例では、RF電源140は、約350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、又は約100MHzの周波数で、電力を発生させうる。いくつかの実施形態では、RF電源140は、約50kHz~約13.6MHzの周波数で、約100ワット~約3,000ワットの電力を供給しうる。他の実施例では、RF電源140は、約50kHz~約13.6MHzの周波数で、約500ワット~約1,800ワットの電力を供給しうる。
[0042] The
[0043] コントローラ110は、中央処理装置(CPU)112、メモリ116、及び支持回路114を含み、これらは、処理シーケンスを制御し、ガスパネル130からのガス流を調節するために利用される。CPU112は、産業用設定で使用できる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであってもよい。ソフトウェアルーチンは、メモリ116に、例えば、ランダムアクセスメモリ、読出専用メモリ、フロッピー、又はハードディスクドライブ、或いはその他の形態のデジタルストレージに記憶されうる。支持回路114は、従来的にはCPU112に接続され、キャッシュ、クロック回路、入出力システム、電力供給源などを含みうる。コントローラ110と基板処理システム132の様々な構成要素との間の双方向通信は、多数の信号ケーブル(信号バス118と総称され、その一部が図1Aに示されている)を通じて処理される。
[0043] The
[0044] 図1Bは、本明細書に記載された実施形態を実践するために使用することができる別の基板処理積システム180の概略断面図を示している。基板処理システム180は、ガスパネル130から、側壁101を経て基板190の表面191の端から端まで処理ガスを流すよう構成されていることを除けば、図1Aの基板処理システム132に類似している。加えて、図1Aに示しているガス分配アセンブリ120が電極182で置換されている。電極182は、二次的な電荷生成装置として構成されうる。1つ又は複数の実施形態では、電極182は、ケイ素含有電極である。
[0044] FIG. 1B illustrates a schematic cross-sectional view of another
[0045] 図2は、本明細書に記載の実施形態を実践する上で使用されうる図1A及び図1Bの処理システムにおいて使用される、基板支持アセンブリ146の概略断面図を示している。図2を参照するに、静電チャック150は、静電チャック150の上面192の上に支持されている基板190の温度を制御するのに適した、ヒータ素子170を含みうる。ヒータ素子170は、静電チャック150に埋設されうる。静電チャック150は、ヒータ電源106からの電流がヒータ素子170に印加されることによって、抵抗加熱されうる。ヒータ電源106は、RFフィルタ216を通じて連結されうる。RFフィルタ216は、ヒータ電源106をRFエネルギーから保護するために使用されうる。ヒータ素子170は、ニッケル-鉄-クロム合金(例えば、INCOLOY(登録商標))のシース管内に封入されたニッケル-クロムワイヤから作製されうる。ヒータ素子170により生成された熱を制御し、ひいては基板190及び静電チャック150を膜堆積中に実質的に一定の温度に維持するよう、ヒータ電源106から供給される電流はコントローラ110によって調整される。供給される電流は、静電チャック150の温度を約50℃~約600℃に選択的に制御するよう、調節されうる。
[0045] FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a
[0046] 図1を参照するに、従来の様態では、静電チャック150の温度をモニタするために、静電チャック150に温度センサ172(熱電対など)が埋設されうる。測定された温度は、ヒータ素子170に供給される電力を制御して、基板を望ましい温度に維持するために、コントローラ110によって使用される。
[0046] Referring to FIG. 1, in a conventional manner, a temperature sensor 172 (such as a thermocouple) may be embedded in the
[0047] 静電チャック150は、チャッキング電極210を含み、これは導電性材料のメッシュであってよい。チャッキング電極210は、静電チャック150に埋設されうる。チャッキング電極210はチャッキング電源212に連結されており、通電されると、基板190を静電チャック150の上面192に静電クランプする。
[0047] The
[0048] チャッキング電極210は、単極若しくは双極の電極として構成されてもよく、又は別の適切な構成を有してもよい。チャッキング電極210は、RFフィルタ214を通じてチャッキング電源212に連結されてよく、チャッキング電源212は、直流(DC)電力を供給して、基板190を静電チャック150の上面192に静電固定する。RFフィルタ214は、処理チャンバ100内のプラズマ形成に利用されるRF電力が、チャンバの外で電気機器を損傷すること、又は電気的障害を引き起こすことを防止する。静電チャック150は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム(例えば、アルミナ)などのセラミック材料から製造されうる。代替的に、静電チャック150は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)などのポリマーから製造されうる。
[0048] The chucking
[0049] 電力印加システム220が、基板支持アセンブリ146に連結される。電力印加システム220は、ヒータ電源106、チャッキング電源212、第1の高周波(RF)電源230、及び第2のRF電源240を含みうる。電力印加システム220は、コントローラ110と、コントローラ110及び第1のRF電源230と第2のRF電源240の両方と通信可能なセンサデバイス250とを含みうる。コントローラ110はさらに、基板190に材料の層を堆積させるように、第1のRF電源230と第2のRF電源240からのRF電力を印加することにより、処理ガスからのプラズマを制御するために利用されうる。
[0049] A
[0050] 上述したように、静電チャック150は、一態様では、基板190をチャックするよう機能すると同時に、第1のRF電極としても機能しうるチャッキング電極210を含む。静電チャック150は、第2のRF電極260も含んでよく、チャッキング電極210と共に、プラズマを調整するためにRF電力を印加しうる。第1のRF電源230は、第2のRF電極260に連結されてもよいが、第2のRF電源240は、チャッキング電極210に連結されてもよい。第1のRF電源230と第2のRF電源240のそれぞれのために、第1の整合ネットワークと第2の整合ネットワークが設けられてもよい。第2のRF電極260は、図示しているような導電性材料の固体金属プレートであってもよい。代替的に、第2のRF電極260は、導電性材料のメッシュであってもよい。
[0050] As described above, the
[0051] 第1のRF電源230及び第2のRF電源240は、同じ周波数で、又は異なる周波数で電力を発生させうる。1つ又は複数の実施形態では、第1のRF電源230と第2のRF電源240の一方又は両方が、約350KHz~約100MHz(例えば、350KHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、又は100MHz)の周波数で、個別に電力を発生させうる。1つ又は複数の実施形態では、第1のRF電源230は、13.56MHzの周波数で電力を発生させることができ、第2のRF電源240は、2MHzの周波数で電力を発生させることができ、或いはその逆も可能である。第1のRF電源230と第2のRF電源240の一方又は両方からのRF電力が、プラズマを調整するために変更されうる。例えば、センサデバイス250は、第1のRF電源230と第2のRF電源240の一方又は両方からのRFエネルギーをモニタするために使用されうる。センサデバイス250からのデータは、コントローラ110に送信されてよく、コントローラ110は、第1のRF電源230及び第2のRF電源240によって印加される電力を変更するために利用されうる。
[0051] The first
[0052] 1つ又は複数の実施形態では、静電チャック150は、チャッキング電極210とRF電極とを互いに分離し、第1のRFバイアスをRF電極260に印加し、第2のRFバイアスをチャッキング電極210に印加することが可能である。1つ又は複数の実施例では、第1のRFバイアスは、約350KHz~約100MHzの周波数で、約10ワット~約3,000ワットの電力で供給され、第2のRFバイアスは、約350KHz~約100MHzの周波数で、約10ワット~約3,000ワットの電力で供給される。他の実施例では、第1のRFバイアスは、約13.56MHzの周波数で、約2,500ワット~約3,000ワットの電力で供給され、第2のRFバイアスは、約2MHzの周波数で、約800ワット~約1,200ワットの電力で供給される。
[0052] In one or more embodiments, the
[0053] 1つ又は複数の実施形態では、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む堆積ガスを、PE-CVDチャンバなどの処理チャンバの処理空間に流すか又は導入してもよい。炭化水素化合物及びドーパント化合物は、個別に処理空間に流すか又は導入されてもよい。いくつかの実施例では、1つ又は複数の基板が処理チャンバ内の静電チャック上に配置される。静電チャックは、チャッキング電極とRF電極を別々に有することができる。RF電極に第1のRFバイアスを、チャッキング電極に第2のRFバイアスを印加することにより、基板又はその近傍(例えば、基板レベル)でプラズマを点火又は発生させることができる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、基板上に堆積又は形成される。いくつかの実施形態では、パターニングされたフォトレジスト層は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜の上に堆積又は形成されてよく、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、パターニングされたフォトレジスト層に対応するパターンでエッチング又は形成され、また、パターンは基板にエッチング又は形成される。 [0053] In one or more embodiments, a deposition gas including one or more hydrocarbon compounds and one or more dopant compounds may be flowed or introduced into a processing space of a processing chamber, such as a PE-CVD chamber. The hydrocarbon compounds and the dopant compounds may be flowed or introduced into the processing space separately. In some examples, one or more substrates are placed on an electrostatic chuck in the processing chamber. The electrostatic chuck may have a separate chucking electrode and an RF electrode. A plasma may be ignited or generated at or near the substrate (e.g., at the substrate level) by applying a first RF bias to the RF electrode and a second RF bias to the chucking electrode. A doped diamond-like carbon film is deposited or formed on the substrate. In some embodiments, a patterned photoresist layer may be deposited or formed on the doped diamond-like carbon film, the doped diamond-like carbon film is etched or formed in a pattern corresponding to the patterned photoresist layer, and the pattern is etched or formed in the substrate.
[0054] 一般的に、ドープされたダイヤモンド状炭素膜を形成するために、以下の例示的な堆積処理パラメータが使用されてもよい。基板温度は、約50℃~約350℃(例えば、約約10℃~約100℃、又は約10℃~約50℃)の範囲であってよい。チャンバ圧力は、約0.5mTorr~約10Torr(例えば、約2mTorr~約50mTorr、又は約2mTorr~約10mTorr)のチャンバ圧力の範囲であってよい。炭化水素化合物の流量は、約10sccm~約1,000sccm(例えば、約100sccm~約200sccm、又は約150sccm~約200sccm)であってよい。ドーパント化合物の流量は、約1sccm~約1000sccm(例えば、約10sccm~約150sccm、又は約20sccm~約100sccm)であってよい。希釈ガス又はパージガスの流量は、約50sccm~約50,000sccm(例えば、約50sccm~約500sccm、又は約50sccm~約100sccm)であってよい。
[0054] In general, the following exemplary deposition process parameters may be used to form doped diamond-like carbon films: The substrate temperature may range from about 50° C. to about 350° C. (e.g., from about about 10° C. to about 100° C., or from about 10° C. to about 50° C.). The chamber pressure may range from about 0.5 mTorr to about 10 Torr (e.g., from about 2 mTorr to about 50 mTorr, or from about 2 mTorr to about 10 mTorr). The flow rate of the hydrocarbon compound may range from about 10 sccm to about 1,000 sccm (e.g., from about 100 sccm to about 200 sccm, or from about 150 sccm to about 200 sccm). The flow rate of the dopant compound can be from about 1 sccm to about 1000 sccm (e.g., from about 10 sccm to about 150 sccm, or from about 20 sccm to about 100 sccm). The flow rate of the dilution gas or purge gas can be from about 50 sccm to about 50,000 sccm (e.g., from about 50 sccm to about 500 sccm, or from about 50 sccm to about 100 sccm).
[0055] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約5Å~約20,000Å(例えば、約300Å~約5,000Å、約2,000Å~約3,000Å、又は約5Å~約200Å)の厚さに堆積されてもよい。表1に示した上記の処理パラメータは、カリフォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.から入手可能な堆積チャンバにおける300mm基板向けの処理パラメータの例を提示するものである。 [0055] The doped diamond-like carbon film may be deposited to a thickness of about 5 Å to about 20,000 Å (e.g., about 300 Å to about 5,000 Å, about 2,000 Å to about 3,000 Å, or about 5 Å to about 200 Å). The above process parameters shown in Table 1 provide example process parameters for a 300 mm substrate in a deposition chamber available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, Calif.
[0056] ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2.0を上回る、例えば、約2.1~約3.0、2.3などの屈折率又はn値(633nmにおけるn)を有しうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、0.1を上回る、例えば、約0.2~約0.3、0.25などの吸光係数又はk値(633nmにおけるK)を有しうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約-100MPa未満の応力(例えば、約-1,000MPa~約-100MPa、約-600MPa~約-300MPa、約-600MPa~約-500MPa、約-550MPaなど)を有しうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2g/ccを上回る密度(例えば、約2.5g/cc以上、約2.8g/cc以上、約3g/cc~約12g/ccなど)を有しうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、150GPaを上回る弾性率(例えば、約200GPa~約400GPa)を有しうる。
[0056] The doped diamond-like carbon film may have a refractive index or n value (n at 633 nm) greater than 2.0, e.g., from about 2.1 to about 3.0, 2.3, etc. The doped diamond-like carbon film may have an extinction coefficient or k value (K at 633 nm) greater than 0.1, e.g., from about 0.2 to about 0.3, 0.25, etc. The doped diamond-like carbon film may have a stress of less than about -100 MPa (e.g., from about -1,000 MPa to about -100 MPa, from about -600 MPa to about -300 MPa, from about -600 MPa to about -500 MPa, about -550 MPa, etc.). The doped diamond-like carbon film may have a density greater than 2 g/cc (e.g., about 2.5 g/cc or greater, about 2.8 g/cc or greater, about 3 g/cc to about 12 g/cc, etc.) The doped diamond-like carbon film may have an elastic modulus greater than 150 GPa (e.g., about 200 GPa to about 400 GPa).
[0057] 図3は、本開示の一実施形態による、基板上に配置された膜積層体の上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を形成するための方法300のフロー図を示す。膜積層体上に形成されたドープされたダイヤモンド状炭素膜は、例えば、膜積層体に階段状構造を形成するためのハードマスクとして利用されうる。図4A、図4Bは、方法300により基板上に配置された膜積層体の上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を形成するためのシーケンスを示す、概略断面図である。三次元半導体デバイス向けに膜積層体に階段状構造を製造するために利用される膜積層体の上に形成されうるハードマスク層に関連して、方法300について後述しているが、方法300は、他のデバイス製造応用においても、有利に使用されうる。さらに、図3に示している工程は、同時に、及び/又は図3に示している順序とは異なる順序で、実施されうることも理解されたい。
[0057] FIG. 3 shows a flow diagram of a
[0058] 方法300は、工程310において、基板(図4Aに示す基板402など)を、処理チャンバ(図1A又は図1Bに示す処理チャンバ100など)の中に位置付けることによって始まる。基板402は、図1A、図1B、及び図2に示している基板190でありうる。基板402は、静電チャック(例えば、静電チャック150の上面192)の上に位置付けられうる。基板402は、膜積層体404が上部に配置された、ケイ素系材料、又は必要に応じて任意の適切な絶縁材料若しくは導電材料であってもよく、これらの材料は、膜積層体404において構造400(例えば、階段状構造)を形成するために利用されうる。
[0058] The
[0059] 図4Aに示される実施形態に示すように、基板402は、実質的に平面的な表面、平坦ではない表面、又は構造がその上に形成された実質的に平面的な表面を有しうる。膜スタック404が、基板402上に形成されている。1つ又は複数の実施形態では、膜積層体404は、フロントエンド処理又はバックエンド処理においてゲート構造、接触構造、又は相互接続構造を形成するために、利用されうる。方法300は、膜積層体404でメモリ構造(NAND構造など)に使用される階段状構造を形成するために、膜積層体404に対して実施されうる。1つ又は複数の実施形態では、基板402は、結晶シリコン(例えば、Si<100>又はSi<111>)、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコン基板、パターニングされた又はパターニングされていない基板シリコンオンインシュレータ(SOI)、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料であってもよい。基板402は、様々な寸法、例えば200mm、300mm、及び450mm、又はその他の直径を有してもよく、矩形又は方形のパネルであってもよい。別途明記されない限り、本明細書に記載の実施形態及び実施例は、直径200mm、直径300mm、又は直径450mmの基板上で実行される。基板402でSOI構造が利用される実施形態では、基板402は、シリコン結晶基板に配置された埋め込み型誘電体層を含みうる。本明細書に記載の1つ又は複数の実施形態では、基板402は、結晶シリコン基板であってもよい。
[0059] As shown in the embodiment depicted in FIG. 4A, the
[0060] 1つ又は複数の実施形態では、基板402上に配置された膜積層体404は、多数の垂直に積層された層を有しうる。膜積層体404は、膜積層体404において繰り返し形成される第1の層(408a1、408a2、408a3、...、408anとして示される)、及び第2の層(408b1、408b2、408b3、...、408bnとして示される)を含むペアを含みうる。これらのペアは、交互に重なる第1の層(408a1、408a2、408a3、...、408anとして示される)と、第2の層(408b1、408b2、408b3、...、408bnとして示される)とを含み、第1の層と第2の層のペアが目標数に達するまで、繰り返し形成される。
[0060] In one or more embodiments, the
[0061] 膜積層体404は、三次元メモリチップなどの半導体チップの一部であってもよい。第1の層(408a1、408a2、408a3、...、408anとして示される)と、第2の層(408b1、408b2、408b3、...、408bnとして示される)の反復層が図4A、図4Bに3つ示されているが、必要に応じて、第1の層と第2の層の反復するペアが任意の目標数だけ利用されてもよいことに留意されたい。
[0061] The
[0062] 1つ又は複数の実施形態では、膜積層体404を利用して、3次元メモリチップ用の複数のゲート構造を形成することができる。膜積層体404において形成された第1の層408a1、408a2、408a3、...、408anは、第1の誘電体層であってもよく、第2の層408b1、408b2、408b3、...、408bnは、第2の誘電体層であってもよい。第1の層408a1、408a2、408a3、...、408an、及び第2の層408b1、408b2、408b3、...、408bnの形成に利用されうる適切な誘電体層には、とりわけ、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、窒化チタン、酸化物と窒化物の複合物、窒化物層を挟む少なくとも1つ又は複数の酸化物層、及びこれらの組み合わせが含まれうる。1つ又は複数の実施形態では、誘電体層は、4を上回る誘電率を有する、高誘電率材料であってもよい。高誘電率材料の適切な例としては、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、ハフニウム酸化ケイ素、又はハフニウムケイ酸塩、ハフニウムアルミニウム酸化物、又はハフニウムアルミネート、ジルコニウム酸化ケイ素又はジルコニウムケイ酸塩、タンタル酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウムドープ二酸化ハフニウム、ビスマスストロンチウムチタン(BST)、及び白金ジルコニウムチタン(PZT)、これらのドーパント、又はこれらの任意の組み合わせが含まれる。
[0062] In one or more embodiments, the
[0063] 1つ又は複数の実施例では、第1の層408a1、408a2、408a3、...、408anは、酸化ケイ素層であり、第2の層408b1、408b2、408b3、...、408bnは、第1の層408a1、408a2、408a3、...、408anの上に配置された窒化ケイ素層又はポリシリコン層である。1つ又は複数の実施形態では、第1の層408a1、408a2、408a3、...、408anは、の厚さは、約50Å~約1,000Å(例えば、約500Å)で制御されてよく、第2の層408b1、408b2、408b3、...、408bnの各々の厚さは、約50Å~約1,000Å(例えば、約500Å)で制御されてよい。膜積層体404は、約100Å~約2,000Åの総厚を有しうる。1つ又は複数の実施形態では、膜積層体404の総厚は、約3ミクロン~約10ミクロンであり、技術が進歩するにつれて変化することになる。
[0063] In one or more examples, the first layers 408a1 , 408a2 , 408a3 ,..., 408an are silicon oxide layers and the second layers 408b1 , 408b2, 408b3,..., 408bn are silicon nitride layers or polysilicon layers disposed on the first layers 408a1, 408a2 , 408a3 ,..., 408an. In one or more embodiments, the first layers 408a1 , 408a2 , 408a3 ,..., 408an are silicon oxide layers and the second layers 408b1, 408b2, 408b3,..., 408bn are silicon nitride layers or polysilicon layers disposed on the first layers 408a1 , 408a2 , 408a3 ,..., 408an. , 408a n may be controlled in thickness from about 50 Å to about 1,000 Å (e.g., about 500 Å) and the thickness of each of the second layers 408b 1 , 408b 2 , 408b 3 , ..., 408b n may be controlled in thickness from about 50 Å to about 1,000 Å (e.g., about 500 Å). The
[0064] 基板402上に膜積層体404が存在するか否かに関わらず、基板402の任意の表面又は任意の部分にドープされたダイヤモンド状炭素膜が形成されうることに留意されたい。
[0064] It should be noted that a doped diamond-like carbon film may be formed on any surface or any portion of the
[0065] 工程320では、チャッキング電圧が静電チャックに印加されて、基板402が静電チャックにクランプされるか、その上に配置される。基板402が静電チャック150の上面192に位置付けられる1つ又は複数の実施形態では、処理中、上面192が基板402を支持してクランプする。静電チャック150は、基板402を上面192に密着させ、裏側堆積を防止する。チャッキング電極210を介して、基板402に電気バイアスが提供される。チャッキング電極210は、チャッキング電極210にバイアス電圧を供給するチャッキング電源212と、電気的に通信可能でありうる。1つ又は複数の実施形態では、チャッキング電圧は、約10ボルト~約3,000ボルト、約100ボルト~約2,000ボルト、又は約200ボルト~約1,000ボルトである。
[0065] In
[0066] 工程320では、いくつかの処理パラメータが処理に合わせて調節されうる。300mm基板の処理に適した1つ又は複数の実施形態では、処理空間内の処理圧力は、約0.1mTorr~約10Torr(例えば、約2mTorr~約50mTorr、又は約5mTorr~約20mTorr)に維持されうる。300mm基板の処理に適したいくつかの実施形態では、処理温度及び/又は基板温度は、約50℃~約350℃(例えば、約0℃~約50℃、又は約10℃~約20℃)に維持されうる。
[0066] In
[0067] 1つ又は複数の実施形態では、一定のチャッキング電圧が基板402に印加される。いくつかの実施形態では、チャッキング電圧は、静電チャック150へとパルス化されうる。他の実施形態では、基板の温度を制御するためにチャッキング電圧が印加されている間、裏側ガスが基板402に適用されうる。裏側ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、窒素(N2)、水素(H2)、又はこれらの任意の組み合わせを含みうるが、これらに限定されない。
[0067] In one or more embodiments, a constant chucking voltage is applied to the
[0068] 工程330では、第1のRFバイアスを静電チャックに印加することにより、基板において、例えば、基板に隣接して、又は基板レベルの近傍で、プラズマが生成される。基板において生成されるプラズマは、基板と静電チャックとの間のプラズマ領域内で生成されうる。第1のRFバイアスは、約350KHz~約100MHz(例えば、350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、又は約100MHz)の周波数で、約10ワット~約3,000ワットになりうる。1つ又は複数の実施形態では、第1のRFバイアスは、約13.56MHzの周波数で、約2,500ワット~約3,000ワットの電力で供給される。1つ又は複数の実施形態では、第1のRFバイアスは、第2のRF電極260を介して、静電チャック150に供給される。第2のRF電極260は、第2のRF電極260にバイアス電圧を供給する第1のRF電源230と電気的に通信可能でありうる。1つ又は複数の実施形態では、バイアス電力は、約10ワット~約3,000ワット、約2,000ワット~約3,000ワット、又は約2,500ワット~約3,000ワットである。第1のRF電源230は、約350KHz~約100MHz(例えば、約350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、又は約100MHz)の周波数で電力を発生させうる。
[0068] In
[0069] 1つ又は複数の実施形態では、工程330は、第2のRFバイアスを静電チャックに印加することをさらに含む。第2のRFバイアスは、約350KHz~約100MHz(例えば、約350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、又は約100MHz)の周波数で、約10ワット~約3,000ワットになりうる。いくつかの実施形態では、第2のRFバイアスは、約2MHzの周波数で、約800ワット~約1,200ワットの電力で供給される。他の実施例では、第2のRFバイアスは、チャッキング電極210を介して基板402に供給される。チャッキング電極210は、チャッキング電極210にバイアス電圧を供給する第2のRF電源240と、電気的に通信可能でありうる。1つ又は複数の実施例では、バイアス電力は、約10ワット~約3,000ワット、約500ワット~約1,500ワット、又は約800ワット~約1,200ワットである。第2のRF電源240は、約350KHz~約100MHz(例えば、約350KHz、約2MHz、約13.56MHz、約27MHz、約40MHz、約60MHz、又は約100MHz)の周波数で電力を発生させうる。1つ又は複数の実施形態では、工程320中に供給されるチャッキング電圧は、工程330中にも維持される。
[0069] In one or more embodiments, step 330 further includes applying a second RF bias to the electrostatic chuck. The second RF bias can be from about 10 watts to about 3,000 watts at a frequency of about 350 KHz to about 100 MHz (e.g., about 350 KHz, about 2 MHz, about 13.56 MHz, about 27 MHz, about 40 MHz, about 60 MHz, or about 100 MHz). In some embodiments, the second RF bias is provided at a frequency of about 2 MHz and with a power of about 800 watts to about 1,200 watts. In other examples, the second RF bias is provided to the
[0070] いくつかの実施形態では、工程330中に、第1のRFバイアスは、チャッキング電極210を介して基板402に供給され、第2のRFバイアスは、第2のRF電極260を介して基板402に供給されうる。1つ又は複数の実施形態では、第1のRFバイアスは約2,500ワット(約13.56MHz)であり、第2のRFバイアスは約1,000ワット(約2MHz)である。
[0070] In some embodiments, during
[0071] 工程340では、膜積層体上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を形成するために、堆積ガスが処理空間126内に流し込まれる。堆積ガスは、ガスパネル130から、ガス分配アセンブリ120を通して、又は側壁101を介して、処理空間126内に流し込まれうる。堆積ガスは、1つ又は複数の炭化水素化合物及び1つ又は複数のドーパント化合物を含む。炭化水素化合物は、物質の任意の状態における、1つ、2つ、又はそれ以上の炭化水素化合物であるか、これらを含みうる。同様に、ドーパント化合物は、物質の任意の状態における、1つ、2つ、又はそれ以上の炭化水素化合物であるか、これらを含みうる。炭化水素及び/又はドーパント化合物は、液体又は気体のいずれでもよいが、材料の計量、制御、及び処理空間への供給に必要なハードウェアを簡略化するために、前駆体のいずれかが室温で蒸気であれば、いくつかの利点が実現される場合がある。
[0071] In
[0072] 堆積ガスは、不活性ガス、希釈ガス、エッチャントガス、又はこれらの組み合わせをさらに含みうる。1つ又は複数の実施形態では、工程320中に供給されるチャッキング電圧は、工程340中にも維持される。いくつかの実施形態では、工程320中に確立された処理条件及び工程330中に形成されたプラズマは、工程340中にも維持される。
[0072] The deposition gas may further include an inert gas, a diluent gas, an etchant gas, or a combination thereof. In one or more embodiments, the chucking voltage provided during
[0073] 1つ又は複数の実施形態では、炭化水素化合物は気体の炭化水素又は液体の炭化水素である。炭化水素は、1つ又は複数のアルカン、1つ又は複数のアルケン、1つ又は複数のアルキン、1つ又は複数の芳香族、或いはこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。いくつかの実施形態では、炭化水素化合物は、一般式CxHyで表され、ここで、xは1~20の範囲を有し、yは1~20の範囲を有する。適切な炭化水素化合物としては、例えば、C2H2、C3H6、CH4、C4H8、1,3-ジメチルアダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ-2,5-ジエン(2,5-ノルボルナジエン)、アダマンティン(C10H16)、ノルボルネン(C7H10)、或いはこれらの任意の組み合わせが含まれる。1つ又は複数の実施例では、エチンは、表面移動度の向上を可能にする、より安定した中間種を形成するため利用される。 [0073] In one or more embodiments, the hydrocarbon compound is a gaseous hydrocarbon or a liquid hydrocarbon. The hydrocarbon can be or include one or more alkanes, one or more alkenes, one or more alkynes, one or more aromatics, or any combination thereof. In some embodiments, the hydrocarbon compound is represented by the general formula CxHy , where x has a range from 1 to 20 and y has a range from 1 to 20. Suitable hydrocarbon compounds include, for example, C2H2 , C3H6 , CH4 , C4H8 , 1,3 - dimethyladamantane , bicyclo[2.2.1 ] hepta-2,5-diene (2,5-norbornadiene), adamantine ( C10H16 ), norbornene ( C7H10 ), or any combination thereof. In one or more embodiments, ethyne is utilized to form a more stable intermediate species that allows for enhanced surface mobility.
[0074] 炭化水素化合物は、1つ又は複数のアルカン(例えば、CnH2n+2、nは1~20)であるか、これらを含みうる。適切な炭化水素化合物には、アルカン(例えば、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)、ブタン(C4H10)及びその異性体イソブタン、ペンタン(C5H12)、ヘキサン(C6H14)及びその異性体イソペンタンとネオペンタン、ヘキサン(C6H14)及びその異性体2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2,3-ジメチルブタン、並びに2,2-ジメチルブタン、又はこれらの組み合わせ)が含まれる。 [0074] The hydrocarbon compound can be or include one or more alkanes (e.g., C n H 2n+2 , where n is 1 to 20). Suitable hydrocarbon compounds include alkanes (e.g., methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ) and its isomers isopentane, pentane (C 5 H 12 ), hexane (C 6 H 14 ) and its isomers isopentane and neopentane, hexane (C 6 H 14 ) and its isomers 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylbutane, and 2,2-dimethylbutane, or combinations thereof).
[0075] 炭化水素化合物は、1つ又は複数のアルケン(例えば、CnH2n、nは1~20)であるか、これらを含みうる。適切な炭化水素化合物には、例えば、エチレン、プロピレン(C3H6)、ブチレン及びその異性体、ペンテン及びその異性体などのアルケン類、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエンなどのジエン類、又はこれらの組み合わせが含まれる。さらに適切な炭化水素には、例えば、ハロゲン化されたアルケン(例えば、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、又はこれらの任意の組み合わせ)が含まれる。 [0075] The hydrocarbon compound can be or include one or more alkenes (e.g., C n H 2n , where n is 1 to 20). Suitable hydrocarbon compounds include, for example, alkenes such as ethylene, propylene (C 3 H 6 ), butylene and its isomers, pentene and its isomers, dienes such as butadiene, isoprene, pentadiene, hexadiene, or combinations thereof. Further suitable hydrocarbons include, for example, halogenated alkenes (e.g., monofluoroethylene, difluoroethylene, trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, monochloroethylene, dichloroethylene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, or any combination thereof).
[0076] 炭化水素化合物は、1つ又は複数のアルキン(例えば、CnH2n2、nは1~20)であるか、これらを含みうる。適切な炭化水素には、例えば、アルキン(例えば、アセチレン(C2H4)、プロピン(C3H4)、ブチレン(C4H8)、ビニルアセチレン、又はこれらの組み合わせ)が含まれる。 [0076] The hydrocarbon compound can be or include one or more alkynes (e.g., C n H 2n2 , where n is 1 to 20). Suitable hydrocarbons include, for example, alkynes (e.g., acetylene (C 2 H 4 ), propyne (C 3 H 4 ), butylene (C 4 H 8 ), vinyl acetylene, or combinations thereof).
[0077] 炭化水素化合物は、1つ又は複数の芳香族炭化水素化合物(例えば、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェノール、クレゾール、フラン等)、α-テルピネン、シメン、1,1,3,3-テトラメチルブチルベンゼン、t-ブチルエーテル、t-ブチルエチレン、メチルメタアクリレート、及びt-ブチルフルフリルエーテル、化学式C3H2及びC5H4を有する化合物、ハロゲン化芳香族化合物(モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、又はこれらの任意の組み合わせを含む)であるか、これらを含みうる。 [0077] The hydrocarbon compound may be or include one or more aromatic hydrocarbon compounds (e.g., benzene, styrene, toluene, xylene, ethylbenzene, acetophenone, methyl benzoate, phenyl acetate, phenol, cresol, furan, etc.), alpha-terpinene, cymene, 1,1,3,3-tetramethylbutylbenzene, t-butyl ether, t-butyl ethylene, methyl methacrylate, and t - butyl furfuryl ether, compounds having the chemical formulas C3H2 and C5H4 , halogenated aromatic compounds (including monofluorobenzene, difluorobenzene, tetrafluorobenzene, hexafluorobenzene, or any combination thereof).
[0078] 例示的なタングステン前駆体は、六フッ化タングステン、六塩化タングステン、タングステンヘキサカルボニル、ビス(シクロペンタジエニル)二水素化タングステン、ビス(tertブチルイミノ)ビス(ジメチルアミノ)タングステン、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なモリブデン前駆体は、五塩化モリブデン、モリブデンヘキサカルボニル、二塩化ビス(シクロペンタジエニル)モリブデン、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なコバルト前駆体は、コバルトカルボニル化合物、コバルトアミジナート化合物、コバルトセン化合物、コバルトジエニル化合物、これらの錯体、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。例示的なコバルト前駆体は、シクロペンタジエニルジカルボニルコバルト(CpCo(CO)2)、ジコバルトヘキサカルボニルブチルアセチレン(CCTBA)、(シクロペンタジエニル)(シクロヘキサジエニル)コバルト、(シクロブタジエニル)(シクロペンタジエニル)コバルト、ビス(シクロペンタジエニル)コバルト、ビス(メチルシクロペンタジエニル)コバルト、ビス(エチルシクロペンタジエニル)コバルト、シクロペンタジエニル(1,3-ヘキサジエニル)コバルト、(シクロペンタジエニル)(5-メチルシクロペンタジエニル)コバルト及びビス(エチレン)(ペンタメチルシクロペンタジエニル)コバルト、又はこれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数であるか、これを含みうる。 [0078] Exemplary tungsten precursors may be or include tungsten hexafluoride, tungsten hexachloride, tungsten hexacarbonyl, bis(cyclopentadienyl)tungsten dihydride, bis(tertbutylimino)bis(dimethylamino)tungsten, or any combination thereof. Exemplary molybdenum precursors may be or include molybdenum pentachloride, molybdenum hexacarbonyl, bis(cyclopentadienyl)molybdenum dichloride, or any combination thereof. Exemplary cobalt precursors may be or include one or more of cobalt carbonyl compounds, cobalt amidinate compounds, cobaltocene compounds, cobalt dienyl compounds, complexes thereof, or any combination thereof. Exemplary cobalt precursors may be, or may include, one or more of cyclopentadienyl dicarbonyl cobalt (CpCo(CO) 2 ), dicobalt hexacarbonyl butylacetylene (CCTBA), (cyclopentadienyl)(cyclohexadienyl)cobalt, (cyclobutadienyl)(cyclopentadienyl)cobalt, bis(cyclopentadienyl)cobalt, bis(methylcyclopentadienyl)cobalt, bis(ethylcyclopentadienyl)cobalt, cyclopentadienyl(1,3-hexadienyl)cobalt, (cyclopentadienyl)(5-methylcyclopentadienyl)cobalt, and bis(ethylene)(pentamethylcyclopentadienyl)cobalt, or any combination thereof.
[0079] 例示的なニッケル前駆体は、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ニッケル、アリル(シクロペンタジエニル)ニッケル、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なバナジウム前駆体は、五塩化バナジウム、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウム、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なジルコニウム前駆体は、四塩化ジルコニウム、二水素化ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウム、テトラキス(ジメチルアミノ)ジルコニウム、テトラキス(ジエチルアミノ)ジルコニウム、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。 [0079] Exemplary nickel precursors can be or include bis(cyclopentadienyl)nickel, bis(ethylcyclopentadienyl)nickel, bis(methylcyclopentadienyl)nickel, allyl(cyclopentadienyl)nickel, or any combination thereof. Exemplary vanadium precursors can be or include vanadium pentachloride, bis(cyclopentadienyl)vanadium, or any combination thereof. Exemplary zirconium precursors can be or include zirconium tetrachloride, bis(cyclopentadienyl)zirconium dihydride, tetrakis(dimethylamino)zirconium, tetrakis(diethylamino)zirconium, or any combination thereof.
[0080] ハフニウム前駆体は、1つ又は複数のハフニウムシクロペンタジエン化合物、1つ又は複数のハフニウムアミノ化合物、1つ又は複数のハフニウムアルキル化合物、1つ又は複数のハフニウムアルコキシ化合物、これらの置換体(substitutes)、これらの錯体、これらの付加化合物、これらの塩、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なハフニウム前駆体は、ビス(メチルシクロペンタジエン)ジメチルハフニウム((MeCp)2HfMe2)、ビス(メチルシクロペンタジエン)メチルメトキシハフニウム((MeCp)2Hf(OMe)(Me))、ビス(シクロペンタジエン)ジメチルハフニウム((Cp)2HfMe2)、テトラ(tert-ブトキシ)ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド((iPrO)4Hf)、テトラキス(ジメチルアミノ)ハフニウム(TDMAH)、テトラキス(ジエチルアミノ)ハフニウム(TDEAH)、テトラキス(エチルメチルアミノ)ハフニウム(TEMAH)、これらの異性体、これらの錯体、これらの付加化合物、これらの塩、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。 [0080] The hafnium precursor may be or include one or more hafnium cyclopentadiene compounds, one or more hafnium amino compounds, one or more hafnium alkyl compounds, one or more hafnium alkoxy compounds, substitutes thereof, complexes thereof, addition compounds thereof, salts thereof, or any combination thereof. Exemplary hafnium precursors may be or include bis(methylcyclopentadiene)dimethylhafnium ((MeCp)2HfMe2 ) , bis(methylcyclopentadiene)methylmethoxyhafnium ((MeCp) 2Hf (OMe)(Me)), bis(cyclopentadiene)dimethylhafnium ((Cp) 2HfMe2 ), tetra(tert - butoxy)hafnium, hafnium isopropoxide ((iPrO) 4Hf ), tetrakis(dimethylamino)hafnium (TDMAH), tetrakis(diethylamino)hafnium (TDEAH), tetrakis(ethylmethylamino)hafnium (TEMAH), isomers thereof, complexes thereof, adducts thereof, salts thereof, or any combination thereof.
[0081] 例示的なタンタル含有化合物は、ペンタキス(エチルメチルアミノ)タンタル(PEMAT)、ペンタキス(ジエチルアミノ)タンタル(PDEAT)、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(PDMAT)、及びPEMAT、PDEAT、並びにPDMATの任意の誘導体であるか、これらを含みうる。例示的なタンタル含有化合物はまた、tert-ブチルイミノトリス(ジエチルアミノ)タンタル(TBTDET)、tert-ブチルイミノトリス(ジメチルアミノ)タンタル(TBTDMT)、ビス(シクロペンタジエニル)タンタル三水素化物、ビス(メチルシクロペンタジエニル)タンタル三水素化物、及びハロゲン化タンタル、TaX5(Xはフッ素(F)、臭素(Br)又は塩素(Cl)、及び/又はこれらの誘導体を含む。例示的な窒素含有化合物は、窒素ガス、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、t-ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びこれらの誘導体を含む。 [0081] Exemplary tantalum-containing compounds can be or include pentakis(ethylmethylamino)tantalum (PEMAT), pentakis(diethylamino)tantalum (PDEAT), pentakis(dimethylamino)tantalum (PDMAT), and any derivatives of PEMAT, PDEAT, and PDMAT. Exemplary tantalum-containing compounds also include tert-butyliminotris(diethylamino)tantalum (TBTDET), tert-butyliminotris(dimethylamino)tantalum (TBTDMT), bis(cyclopentadienyl)tantalum trihydride, bis(methylcyclopentadienyl)tantalum trihydride, and tantalum halides, TaX 5 , where X is fluorine (F), bromine (Br), or chlorine (Cl), and/or derivatives thereof. Exemplary nitrogen-containing compounds include nitrogen gas, ammonia, hydrazine, methylhydrazine, dimethylhydrazine, t-butylhydrazine, phenylhydrazine, azoisobutane, ethyl azide, and derivatives thereof.
[0082] 例示的なシリコン前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロシラン、置換シラン、これらのプラズマ誘導体、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なホウ素前駆体は、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、トリエチルボラン(Et3B)、ジメチルアミノボラン、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。 [0082] Exemplary silicon precursors can be or include silane, disilane, trisilane, tetrasilane, pentasilane, hexasilane, monochlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, tetrachlorosilane, hexachlorosilane, substituted silanes, plasma derivatives thereof, or any combination thereof. Exemplary boron precursors can be or include diborane, triborane, tetraborane, triethylborane ( Et3B ), dimethylaminoborane, or any combination thereof.
[0083] 窒素含有化合物は、ピリジン化合物、脂肪族アミン、アミン、ニトリル、及び同様の化合物のうちの1つ又は複数であるか、これらを含みうる。例示的な窒素含有化合物は、窒素ガス、原子状窒素、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、t-ブチルヒドラジン、フェニルヒドラジン、アゾイソブタン、エチルアジド、及びこれらの誘導体であるか、これらを含みうる。例示的なリン前駆体は、ホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。例示的なゲルマニウム前駆体は、ゲルマン、テトラメチルゲルマニウム、水素化トリエチルゲルマニウム、水素化トリフェニルゲルマニウム、又はこれらの任意の組み合わせであるか、これらを含みうる。 [0083] The nitrogen-containing compound may be or include one or more of pyridine compounds, aliphatic amines, amines, nitriles, and similar compounds. Exemplary nitrogen-containing compounds may be or include nitrogen gas, atomic nitrogen, ammonia, hydrazine, methylhydrazine, dimethylhydrazine, t-butylhydrazine, phenylhydrazine, azoisobutane, ethylazide, and derivatives thereof. Exemplary phosphorus precursors may be or include phosphine, triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, or any combination thereof. Exemplary germanium precursors may be or include germane, tetramethylgermanium, triethylgermanium hydride, triphenylgermanium hydride, or any combination thereof.
[0084] 1つ又は複数の実施形態では、堆積ガスは、1つ又は複数の希釈ガス、1つ又は複数のキャリアガス、及び/又は、1つ又は複数のパージガスをさらに含む。とりわけ、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)、水素(H2)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、一酸化窒素(NO)、又はこれらの任意の組み合わせなどの適切な希釈ガス、キャリアガス、及び/又はパージガスが、堆積ガスと共に処理空間126に共流されるか、供給されてもよい。ドープされたダイヤモンド状炭素膜の密度及び堆積速度を制御するために、アルゴン、ヘリウム、及び/又は窒素が使用されうる。場合によっては、N2及び/又はNH3の添加は、後述するように、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の水素比率を制御するために使用されうる。代替的に、堆積中に希釈ガスが使用されないこともある。
[0084] In one or more embodiments, the deposition gas further comprises one or more dilution gases, one or more carrier gases, and/or one or more purge gases. Suitable dilution gases, carrier gases, and/or purge gases, such as helium (He), argon (Ar), xenon (Xe), hydrogen ( H2 ), nitrogen ( N2 ), ammonia ( NH3 ), nitric oxide (NO), or any combination thereof, among others, may be co-flowed or supplied to the
[0085] いくつかの実施形態では、堆積ガスは、エッチャントガスをさらに含む。適切なエッチャントガスは、塩素(Cl2)、フッ素(F2)、フッ化水素(HF)、四フッ化炭素(CF4)、三フッ化窒素(NF3)、又はこれらの組み合わせであるか、これらを含む。理論に縛られるわけではないが、エッチャントガスは、膜からsp2ハイブリッド炭素原子を選択的のエッチングし、ひいては膜中のsp3ハイブリッド炭素原子の分画を増大させ、これにより、膜のエッチング選択性が高まると考えられている。 [0085] In some embodiments, the deposition gas further comprises an etchant gas. Suitable etchant gases are or include chlorine ( Cl2 ), fluorine ( F2 ), hydrogen fluoride (HF), carbon tetrafluoride ( CF4 ), nitrogen trifluoride ( NF3 ), or combinations thereof. Without being bound by theory, it is believed that the etchant gas selectively etches sp2 hybridized carbon atoms from the film, thus increasing the fraction of sp3 hybridized carbon atoms in the film, thereby increasing the etch selectivity of the film.
[0086] 1つ又は複数の実施形態では、工程340において、ドープされたダイヤモンド状炭素膜412が基板上に形成された後に、ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は水素ラジカルに曝露される。いくつかの実施形態では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、工程340の堆積処理中に、水素ラジカルに曝露される。他の実施形態では、水素ラジカルは、RPS内で形成され、処理領域に供給される。理論に縛られるわけではないが、ドープされたダイヤモンド状炭素膜を水素ラジカルに曝露することは、sp2ハイブリッド炭素原子を選択的エッチングにつながり、その結果、膜のsp3ハイブリッド炭素原子の分画を増大させ、これにより、エッチング選択性を高めると考えられている。
[0086] In one or more embodiments, after the doped diamond-
[0087] 工程350において、基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜412が形成された後、基板がチャック解除される。工程350の間、チャッキング電圧はオフにされる。反応性ガスもオフにされ、任意選択により、処理チャンバからパージされる。1つ又は複数の実施形態では、RF電力は、工程350の間、低減される(例えば、約200ワット)。任意選択により、コントローラ110がインピーダンスの変化をモニタして、静電荷がRF経路を通って接地に散逸したかどうかを判断する。基板が静電チャックからチャック解除されると、残留ガスは処理チャンバからパージされる。処理チャンバはポンプダウンされ、基板は、リフトピンで持ち上げられてチャンバの外に移送される。
[0087] In
[0088] 図5は、本明細書に記載され説明される1つ又は複数の実施形態によるドープされたダイヤモンド状炭素膜を使用する方法500のフロー図を示す。ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、基板上に形成された後に、エッチング処理において、三次元構造(階段状構造など)を形成するためのパターニングマスクとして利用されうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、標準的なフォトレジストパターニング技法を使用してパターニングされうる。工程510では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜412の上に、パターニングされたフォトレジスト(図示せず)が形成されうる。工程520では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、パターニングされたフォトレジスト層に対応するパターンでエッチングされてよく、その後、基板530にこのパターンがエッチングされる。工程540では、基板402のエッチングされた部分の中に、材料が堆積されうる。工程550では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、過酸化水素と硫酸を含む溶液を使用して除去されうる。過酸化水素と硫酸を含む例示的な溶液の1つは、ピラニア溶液又はピラニア腐食液として既知である。ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、酸素とハロゲン(例えばフッ素又は塩素)を含有するエッチング化学物質(例えばCl2/O2、CF4/O2、Cl2/O2/CF4)を使用しても除去されうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜412は、化学機械研磨(CMP)処理によっても除去されうる。
[0088] Figure 5 shows a flow diagram of a
論理的実施例:
[0089] 以下の非限定的な実施例は、本明細書に記載の実装をさらに説明するために提供されている。しかしながら、これらの実施例は、本明細書に記載の実施形態のすべてを網羅することを意図しておらず、その範囲を限定するためのものでもない。実際の結果と予測結果の一部を表IIに示す。
Logical example:
[0089] The following non-limiting examples are provided to further illustrate the implementations described herein. However, these examples are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the embodiments described herein. Some actual and predicted results are shown in Table II.
[0090] 1つ又は複数の実施例では、本開示の低応力高密度ホウ素ドープダイヤモンド状炭素膜は、約150sccmのアセチレン、約100sccmのヘリウム、及び100sccmのジボラン(90vol%のH2で希釈)を堆積ガスとして使用する。基板は約10℃の温度であり、チャンバ圧力は約5mTorrに維持され、その間、約2,500ワットのRF(13.56MHz)電力と基板ペデスタル(静電チャック)を通して約1,000ワット(2MHz)が、Ar及び/又はHeを希釈ガスとして有するCVD反応器に印加された。 [0090] In one or more embodiments, the low stress high density boron doped diamond-like carbon films of the present disclosure are deposited using about 150 sccm acetylene, about 100 sccm helium, and 100 sccm diborane (diluted with 90 vol% H2 ) as deposition gases. The substrate was at a temperature of about 10°C and the chamber pressure was maintained at about 5 mTorr while about 2,500 Watts of RF (13.56 MHz) power and about 1,000 Watts (2 MHz) were applied to the CVD reactor through the substrate pedestal (electrostatic chuck) with Ar and/or He as diluent gases.
[0091] 得られたホウ素ドープダイヤモンド状炭素膜は、2g/ccを上回る、例えば、2.5g/cc~約3g/cc、又は約5g/ccの密度と、-500MPa以下、例えば、-550MPa又は-600MPaの応力と、633nmにおけるK<0.15を有する。ホウ素ドープダイヤモンド状炭素膜は、現在入手可能な非晶質炭素膜又は他の従来のドープされていないダイヤモンド状炭素膜よりも高いエッチング選択性を有する。
[0091] The resulting boron doped diamond-like carbon films have a density greater than 2 g/cc, e.g., 2.5 g/cc to about 3 g/cc, or about 5 g/cc, a stress of -500 MPa or less, e.g. , -550 MPa or -600 MPa, and a K<0.15 at 633 nm. The boron doped diamond-like carbon films have a higher etch selectivity than currently available amorphous carbon films or other conventional undoped diamond-like carbon films.
[0092] 他の実施例では、本開示の高密度タングステンドープダイヤモンド状炭素膜は、約150sccmのアセチレン、約100sccmのヘリウム、及び20sccmの六フッ化タングステンを堆積ガスとして流すことによって製造された。基板は約10℃の温度であり、チャンバ圧力は約5mTorrに維持され、その間、約2,500ワットのRF(13.56MHz)電力と基板ペデスタル(静電チャック)を通して約1,000ワット(2MHz)が、Ar及び/又はHeを希釈ガスとして有するCVD反応器に印加された。 [0092] In another embodiment, high density tungsten doped diamond-like carbon films of the present disclosure were produced by flowing about 150 sccm acetylene, about 100 sccm helium, and 20 sccm tungsten hexafluoride as deposition gases. The substrate was at a temperature of about 10° C. and the chamber pressure was maintained at about 5 mTorr while about 2,500 watts of RF (13.56 MHz) power and about 1,000 watts (2 MHz) were applied to the CVD reactor through the substrate pedestal (electrostatic chuck) with Ar and/or He as diluent gases.
[0093] 得られたタングステンドープダイヤモンド状炭素膜は、3g/ccを上回る、例えば、3.5g/cc~約10g/cc、又は約12g/ccの密度と、-550MPa以下、例えば、-600MPa又は-650MPaの応力と、633nmにおけるK<0.15を有する。タングステンドープダイヤモンド状炭素膜は、現在入手可能な非晶質炭素膜又は他の従来のドープされていないダイヤモンド状炭素膜よりも高いエッチング選択性を有する。
[0093] The resulting tungsten doped diamond-like carbon films have a density greater than 3 g/cc, e.g., 3.5 g/cc to about 10 g/cc, or about 12 g/cc, a stress of -550 MPa or less, e.g. , -600 MPa or -650 MPa, and a K<0.15 at 633 nm. The tungsten doped diamond-like carbon films have a higher etch selectivity than currently available amorphous carbon films or other conventional undoped diamond-like carbon films.
極紫外線(EUV)パターニング方式
[0094] 極紫外線(EUV)パターンニング方式において金属含有フォトレジストを使用する場合、半導体デバイスにおける極小不具合(nanofailures)(例えばブリッジ形成の欠陥及び間隔形成の欠陥)を防止するために、下層の選択が重要になる。EUVパターニング(リソグラフィ)方式向けの従来の下層は、スピンオンカーボン(SOC)材料である。しかし、パターンニング中に、スズなどの金属は、例えばSOC材料を通って拡散し、半導体デバイスの極小不具合につながる。このような極小不具合は、半導体性能を引き下げ、劣化させ、妨害するよう作用する。
Extreme Ultraviolet (EUV) Patterning Schemes [0094] When using metal-containing photoresists in extreme ultraviolet (EUV) patterning schemes, the choice of underlayer becomes important to prevent nanofailures (e.g., bridging and spacing defects) in semiconductor devices. The traditional underlayer for EUV patterning (lithography) schemes is a spin-on-carbon (SOC) material. However, during patterning, metals such as tin, for example, diffuse through the SOC material, leading to nanofailures in semiconductor devices. Such nanofailures act to degrade, degrade, and impede semiconductor performance.
[0095] その一方で、本明細書に記載の高密度炭素膜は、優れた膜品質を有する(例えば、硬度及び密度が向上している)。このような硬度及び密度により、高密度炭素膜が、従来型のSOC膜よりも大幅に、金属侵入に対するより強力なバリアとして作用すること、及び極小不具合を防ぐ(最低でも低減する)ことが、可能になる。1つ又は複数の実施形態では、極紫外線(EUV)リソグラフィ処理の向けの下層として使用されるドープされたダイヤモンド状炭素膜が提供される。 [0095] On the other hand, the dense carbon films described herein have superior film qualities (e.g., improved hardness and density). Such hardness and density enable the dense carbon films to act as a much stronger barrier to metal intrusion and prevent (or at least reduce) micro defects than conventional SOC films. In one or more embodiments, a doped diamond-like carbon film is provided for use as an underlayer for extreme ultraviolet (EUV) lithography processing.
[0096] 1つ又は複数の実施形態では、EUVリソグラフィ処理用の下層として使用されるドープされたダイヤモンド状炭素膜は、本明細書に記載の任意の膜でありうる。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、ドープされたダイヤモンド状炭素膜中の炭素原子の総量に基づいて、約40%~約90%のsp3ハイブリッド炭素原子含有量と、2g/ccを上回る密度、例えば、約2.5g/cc~約12g/cc又は約3g/cc~約10g/ccの密度と、約150GPa~約400GPaの弾性率とを有しうる。 [0096] In one or more embodiments, the doped diamond-like carbon film used as an underlayer for EUV lithography processing may be any film described herein. The doped diamond-like carbon film may have an sp 3 hybridized carbon atom content of about 40% to about 90%, a density greater than 2 g/cc, for example about 2.5 g/cc to about 12 g/cc or about 3 g/cc to about 10 g/cc, and an elastic modulus of about 150 GPa to about 400 GPa, based on the total amount of carbon atoms in the doped diamond-like carbon film.
[0097] いくつかの実施形態では、EUVリソグラフィ処理の向けの下層として使用されるドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2.5g/cc~12g/ccの密度と、約180GPa~約200GPaの弾性率とを有する。ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約3g/ccの密度と、約195GPaの弾性率とを有する。他の実施形態では、ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、約-600MPaの応力と、約2.0~約3.0の屈折率、並びに約0.2及び約0.3の吸光係数を有する。
[0097] In some embodiments, doped diamond-like carbon films used as underlayers for EUV lithography processing have a density of 2.5 g/cc to 12 g/cc and an elastic modulus of about 180 GPa to about 200 GPa. The doped diamond-like carbon films have a density of about 3 g/cc and an elastic modulus of about 195 GPa. In other embodiments, the doped diamond-like carbon films have a stress of about -600 MPa, a refractive index of about 2.0 to about 3.0, and an extinction coefficient of about 0.2 and about 0.3.
[0098] このように、半導体デバイスの三次元積層を製造するための階段状構造の形成に使用されうるドープされたダイヤモンド状炭素膜であるか、これを含むハードマスク層を形成するための、方法及び装置が提供される。所望の強固な膜特性とエッチング選択性を有するハードマスク層として、ドープされたダイヤモンド状炭素膜を利用することによって、結果として得られる、膜積層体で形成される構造物の寸法及びプロファイル制御の向上が得られ、半導体デバイスの三次元積層向けの応用における、チップデバイスの電気的性能が強化されうる。 [0098] Thus, methods and apparatus are provided for forming a hard mask layer that is or includes a doped diamond-like carbon film that can be used to form stepped structures for manufacturing three-dimensional stacks of semiconductor devices. By utilizing a doped diamond-like carbon film as a hard mask layer with the desired robust film properties and etch selectivity, improved dimensional and profile control of the resulting structures formed in the film stack can be obtained, enhancing the electrical performance of chip devices in applications for three-dimensional stacks of semiconductor devices.
[0099] つまり、本開示の利点の一部により、基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積又は形成するための処理がもたらされる。典型的なPE-CVDハードマスク膜は、ハイブリッドsp3原子の割合が非常に低く、ゆえに、弾性率及びエッチング選択性も低い。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、低プロセス圧力(1Torr未満)及び底部駆動(bottom driven)プラズマにより、約60%以上のハイブリッドsp3原子を有するドープされた膜の製造が可能になり、これは、従来から入手可能なハードマスク膜と比較して、エッチング選択性の改善をもたらす。加えて、本明細書に記載の実施形態のいくつかは低い基板温度で実施され、これにより、現在可能な温度よりもずっと低い温度で、その他の誘電体膜の堆積も可能になり、これまでCVDによって対処することができなかった、低い熱収支を伴う応用の可能性が開かれる。加えて、本明細書に記載の実施形態のいくつかは、EUVリソグラフィ処理向けの下層として使用されうる。 [0099] Thus, some of the advantages of the present disclosure provide a process for depositing or forming a doped diamond-like carbon film on a substrate. Typical PE-CVD hardmask films have a very low percentage of hybrid sp 3 atoms and therefore low modulus and etch selectivity. Some of the embodiments described herein allow for the production of doped films with about 60% or more hybrid sp 3 atoms using low process pressures (less than 1 Torr) and bottom driven plasma, which provides improved etch selectivity compared to previously available hardmask films. In addition, some of the embodiments described herein are performed at low substrate temperatures, which allows for the deposition of other dielectric films at much lower temperatures than currently possible, opening up applications with low thermal budgets that could not previously be addressed by CVD. In addition, some of the embodiments described herein may be used as underlayers for EUV lithography processing.
[00100] 上述は、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決定される。本明細書に記載の全ての文書は、この本文と矛盾しない限りにおいて、あらゆる優先文書及び/又は試験手順を含め、参照により本明細書に援用される。上述した概要及び具体的な実施形態から自明であるように、本開示の形態が図示され、説明されているが、本開示の本質及び範囲から逸脱することなく、様々な改変が行われうる。したがって、図示され、説明されている本開示の形態によって本開示を限定することは意図されていない。同様に、「備える/含む(comprising)」という語は、米国法の解釈での「含む(including)」という語の同義語であると見なされる。同様に、組成物、要素、又は要素の群に「備える/含む(comprising)」という移行表現(transitional phrase)が先行する場合は常に、組成物、1つ又は複数の要素の列挙に先だって「実質的に~からなる(consisting essentially of)」、「~からなる(consisting of)」、「~からなる群から選択される(selected from the group of consisting of)」、又は「~である(is)」という移行表現を有する同じ組成物又は要素の群も想定され、その逆もまた同様であると、理解される。 [00100] The above is directed to embodiments of the present disclosure, however, other and further embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, the scope of which is determined by the following claims. All documents described herein are incorporated by reference, including any priority documents and/or test procedures, to the extent not inconsistent with this text. As is apparent from the summary and specific embodiments set forth above, forms of the present disclosure have been illustrated and described, but various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Thus, it is not intended that the present disclosure be limited to the forms of the present disclosure as illustrated and described. Similarly, the term "comprising" is considered to be synonymous with the term "including" under US law. Similarly, whenever a composition, element, or group of elements is preceded by the transitional phrase "comprising," it is understood that the same composition or group of elements having the transitional phrase "consisting essentially of," "consisting of," "selected from the group of consisting of," or "is" prior to the recitation of the composition, one or more elements is also contemplated, and vice versa.
[00101] ある種の実施形態及び特徴は、数値の上限のセット及び数値の下限のセットを使用して説明されている。別途指示されない限り、任意の2つの値の組み合わせ(例えば、任意の下方値と任意の上方値との組み合わせ、任意の2つの下方値の組み合わせ、及び/又は任意の2つの上方値の組み合わせ)を含む範囲が想定されると、認識すべきである。以下の1つ又は複数の請求項には、ある種の下限、上限、及び範囲が記載されている。 [00101] Certain embodiments and features are described using a set of upper numerical limits and a set of lower numerical limits. It should be recognized that ranges including combinations of any two values (e.g., any lower value with any upper value, any two lower values, and/or any two upper values) are envisioned unless otherwise indicated. Certain lower limits, upper limits, and ranges are set forth in one or more claims below.
Claims (20)
静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、炭化水素化合物及びドーパント化合物を含む堆積ガスを流すことであって、前記処理空間は0.5mTorr~10Torrの圧力に維持されている、堆積ガスを流すことと
第1のRFバイアスを前記静電チャックに印加することによって前記基板にプラズマを生成し、前記基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積させることであって、前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2.6g/ccを上回る密度及び-500MPa未満の応力を有し、前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜が、45原子%~95原子%のsp 3 ハイブリッド炭素原子を含む、ドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積させることと、
を含む方法。 1. A method for processing a substrate, comprising:
flowing a deposition gas comprising a hydrocarbon compound and a dopant compound into a process space of a process chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck, the process space being maintained at a pressure between 0.5 mTorr and 10 Torr; generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the electrostatic chuck to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate, the doped diamond-like carbon film having a density greater than 2.6 g/cc and a stress less than -500 MPa, the doped diamond-like carbon film comprising 45 atomic % to 95 atomic % sp3 hybridized carbon atoms;
The method includes:
静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、炭化水素化合物及びドーパント化合物を含む堆積ガスを流すことであって、前記静電チャックは、チャッキング電極と、該チャッキング電極から分離されているRF電極とを有し、前記処理空間は0.5mTorr~10Torrの圧力に維持されている、堆積ガスを流すことと、
前記基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積させるため、前記RF電極に第1のRFバイアスを、前記チャッキング電極に第2のRFバイアスを印加することによって、前記基板にプラズマを生成することであって、前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2.6g/cc超~12g/ccの密度及び-600MPa~-300MPaの応力を有し、前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、50原子%~90原子%のsp3ハイブリッド炭素原子を含む、プラズマを生成することと、
を含む方法。 1. A method for processing a substrate, comprising:
flowing a deposition gas including a hydrocarbon compound and a dopant compound into a process space of a process chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck, the electrostatic chuck having a chucking electrode and an RF electrode separated from the chucking electrode, the process space being maintained at a pressure between 0.5 mTorr and 10 Torr;
generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the RF electrode and a second RF bias to the chucking electrode to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate, the doped diamond-like carbon film having a density of greater than 2.6 g/cc to 12 g/cc and a stress of -600 MPa to -300 MPa, the doped diamond-like carbon film comprising 50 atomic % to 90 atomic % sp 3 hybridized carbon atoms ;
The method includes:
静電チャック上に配置された基板を有する処理チャンバの処理空間に、炭化水素化合物及びドーパント化合物を含む堆積ガスを流すことであって、前記静電チャックは、チャッキング電極と、該チャッキング電極から分離されているRF電極とを有し、前記処理空間は0.5mTorr~10Torrの圧力に維持されている、堆積ガスを流すことと、
前記基板上にドープされたダイヤモンド状炭素膜を堆積させるため、前記RF電極に第1のRFバイアスを、前記チャッキング電極に第2のRFバイアスを印加することによって、前記基板にプラズマを生成することであって、前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜は、2.6g/cc超~12g/ccの密度及び-600MPa~-300MPaの応力を有する、プラズマを生成することと、
前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜の上にパターニングされたフォトレジスト層を形成することと、
前記パターニングされたフォトレジスト層に対応するパターンで前記ドープされたダイヤモンド状炭素膜をエッチングすることと、
前記基板に前記パターンをエッチングすることと、
を含む方法。
1. A method for processing a substrate, comprising:
flowing a deposition gas including a hydrocarbon compound and a dopant compound into a process space of a process chamber having a substrate disposed on an electrostatic chuck, the electrostatic chuck having a chucking electrode and an RF electrode separated from the chucking electrode, the process space being maintained at a pressure between 0.5 mTorr and 10 Torr;
generating a plasma at the substrate by applying a first RF bias to the RF electrode and a second RF bias to the chucking electrode to deposit a doped diamond-like carbon film on the substrate, the doped diamond-like carbon film having a density of greater than 2.6 g/cc to 12 g/cc and a stress of -600 MPa to -300 MPa;
forming a patterned photoresist layer over the doped diamond-like carbon film;
Etching the doped diamond-like carbon film in a pattern corresponding to the patterned photoresist layer;
Etching the pattern into the substrate;
The method includes:
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