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特許7591929パターニングのための高品質Ｃ膜のパルスプラズマ（ＤＣ／ＲＦ）蒸着
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-21
(45)【発行日】2024-11-29
(54)【発明の名称】パターニングのための高品質Ｃ膜のパルスプラズマ（ＤＣ／ＲＦ）蒸着
(51)【国際特許分類】
H01L 21/314 20060101AFI20241122BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20241122BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20241122BHJP
【ＦＩ】
H01L21/314 A
H01L21/302 105A
H01L21/31 C
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020561008
(86)(22)【出願日】2018-10-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-09-02
(86)【国際出願番号】 US2018056004
(87)【国際公開番号】W WO2019212592
(87)【国際公開日】2019-11-07
【審査請求日】2021-10-13
【審判番号】
【審判請求日】2023-07-21
(31)【優先権主張番号】62/666,205
(32)【優先日】2018-05-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ベンカタサブラマニアン， エスワラナンド
(72)【発明者】
【氏名】ヤン， ヤン
(72)【発明者】
【氏名】マンナ， プラミット
(72)【発明者】
【氏名】ラーマスワーミ， カーティク
(72)【発明者】
【氏名】越澤 武仁
(72)【発明者】
【氏名】マリック， アブヒジット バス
【合議体】
【審判長】恩田 春香
【審判官】三浦 みちる
【審判官】棚田 一也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０２４４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２４９４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５４０３５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５４１４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５０１５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－００５４６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０１４７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５０８９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００２４７４４（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
H01L 21/314
H01L 21/31
H01L 21/3065
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する方法であって、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすること、
炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すこと、
処理容積を１００ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持すること、
処理チャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、処理チャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成すること、
基板支持体を１００℃未満の温度に維持すること、
基板の表面をプラズマに曝すこと、及び
基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させること
を含む、方法。
【請求項2】
アモルファスカーボン層が、１．８ｇ／ｃｍ３を上回る密度を有し、且つ１５０ＧＰａを上回るヤング率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
アモルファスカーボン層が、５００ＭＰａ未満の膜応力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
炭化水素ガスが、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｃ４Ｈ８、Ｃ５Ｈ１０、又はこれらの組み合わせのうちの一つを含み、炭化水素ガスと希釈ガスの流量比が１：１０から１０：１の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
圧力が２０ｍＴｏｒｒ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
希釈ガスがＨ２を含み、Ｈ２と炭化水素ガスの流量比が０．５：１と１：１０の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
第１の電力が、５００Ｗと５ｋＷの間のＲＦ ＡＣ電力であり、周波数が、３５０ｋＨｚと１００ＭＨｚの間であり、第２の電力が、２００Ｗと１５ｋＷの間であり且つ１ｋＨｚの周波数でパルス化される、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
第１の電極が基板支持体内に配置され、第２の電極が基板支持体の反対側に配置され、第２の電極がシャワーヘッドである、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
第２の電極が基板支持体内に配置され、第１の電極が基板支持体の反対側に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
基板を処理する方法であって、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすること、
炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すこと、
処理容積を２０ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持すること、
処理チャンバの第１の電極にＲＦ ＡＣ電力を印加することであって、ＲＦ ＡＣ電力が５００Ｗと５ｋＷの間であり、周波数が３５０ｋＨｚと１００ＭＨｚの間である、第１の電極にＲＦ ＡＣ電力を印加することと、処理チャンバの第２の電極にパルス化ＤＣ電力を印加することであって、パルス化ＤＣ電力が２００Ｗと１５ｋＷの間である、第２の電極にパルス化ＤＣ電力を印加することとにより、プロセスガスのプラズマを形成すること、
基板支持体を１００℃未満の温度に維持すること、
基板の表面をプラズマに曝すこと、及び
基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させること
を含む、方法。
【請求項11】
炭化水素ガスが、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｃ４Ｈ８、Ｃ５Ｈ１０、又はこれらの組み合わせのうちの一つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
希釈ガスがＨ２を含み、Ｈ２と炭化水素ガスの流量比が０．５：１と１：１０の間である、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
第２の電極が基板支持体内に配置され、第１の電極が基板支持体の反対側に配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
基板の表面上に、アモルファスカーボン層を含むカーボンハードマスクの製造方法であって、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすること、
炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すこと、
処理容積を１００ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持すること、
処理チャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、処理チャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成すること、
基板支持体を２００℃未満の温度に維持すること、
基板の表面をプラズマに曝すこと、及び
基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させること
を含み、
アモルファスカーボン層が、１．８ｇ／ｃｍ３を上回る密度、１５０ＧＰａを上回るヤング率、及び５００ＭＰａ未満の膜応力を有する、方法。
【請求項15】
アモルファスカーボン層が、それを貫通して形成された複数の開口を有し、複数の開口の各々が、２：１を上回る高さ対幅の比を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
基板の表面上にアモルファスカーボン層を形成する方法であって、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすること、
炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すこと、
処理容積を１００ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持すること、
処理チャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、処理チャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成すること、
基板支持体を１００℃未満の温度に維持すること、
基板の表面をプラズマに曝すこと、及び
基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させること
を含む、方法。
【請求項17】
基板を処理する方法であって、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすること、
炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すこと、
処理容積を１００ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持すること、
処理チャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、処理チャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成すること、
基板支持体を２００℃未満の温度に維持すること、
基板の表面をプラズマに曝すこと、及び
基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させること
を含み、
第１の電極が基板支持体内に配置され、第２の電極が、基板支持体の反対側に配置されたシャワーヘッドである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施態様は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して、基板上に以前に形成された層の上を含め、基板上にアモルファスカーボン層を堆積させるための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
アモルファスカーボンから形成されるカーボンハードマスクは、基板表面又はその材料表面層に高アスペクト比の開口（例えば、高さと幅の比が２：１以上）を形成する際のエッチングマスクとして半導体装置の製造に使用される。一般に、目詰まり、孔形状の歪み、パターン変形、上部限界寸法ブローアップ、ライン曲げ、及びプロファイルバウイングを含む、高アスペクト比開口の形成に関連する加工の問題は、従来の堆積されたカーボンハードマスクの望ましくない材料特性の結果である。例えば、より低い材料密度及びより低い材料剛性（すなわち、ヤング率）の一方又は両方を有するカーボンハードマスクは、より高い密度又はより高い剛性を有するハードマスク材料と比較したとき、高アスペクト比開口の変形を増大させることが知られている。
【0003】
同様に、ハードマスク材料と基板材料との間のエッチング選択性の低下は、より高いエッチング選択性を示すハードマスクと比較して、スリットパターンの変形及びライン曲げの増大を引き起こしうる。同様の問題が、高い膜応力（圧縮又は張力）によって引き起こされうる。さらに、限界寸法（ＣＤ）が縮小し、高アスペクト比開口の大きさが増大するにつれて、高アスペクト比開口を形成するために使用される従来の堆積カーボンハードマスクの厚さも増大する。残念ながら、低い光学Ｋ及び増加した厚さのうちの一方又は両方に起因して、より低い透明度を有するハードマスクは、後続のフォトリソグラフィプロセスにおいて不整合を引き起こしうる。さらに、ハードマスク材料とその下に位置する基板材料との間のエッチング選択性がより低いプロセスは、多くの場合、処理時間及びコストを増加させる相対的により厚いハードマスクに依存する。
【0004】
したがって、当技術分野で必要とされているのは、改善されたハードマスク及び改善されたハードマスクを形成する方法である。
【発明の概要】
【0005】
一実施態様において、基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすることを含む。この方法は、炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へ流すことをさらに含む。この方法は、処理容積を約１００ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持することをさらに含む。この方法は、プロセスチャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、プロセスチャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成することをさらに含む。この方法は、基板支持体を約３５０℃未満の温度に維持することをさらに含む。この方法は、基板の表面をプラズマに曝すことをさらに含む。この方法は、基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させることをさらに含む。
【0006】
別の実施態様では、基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理チャンバの処理容積内に配置された基板支持体上に基板を位置決めすることを含む。この方法は、炭化水素ガス及び希釈ガスを含むプロセスガスを処理容積中へと流すことをさらに含む。この方法は、処理容積を約２０ｍＴｏｒｒ未満の圧力に維持することをさらに含む。この方法は、プロセスチャンバの第１の電極にＲＦ ＡＣ電力を印加することによって、プロセスガスのプラズマを形成することであって、ＲＦ ＡＣ電力が約５００Ｗと５ｋＷの間であり、周波数が約３５０ｋＨｚと約１００ＭＨｚの間である、第１の電極にＲＦ ＡＣ電力を印加することと、プロセスチャンバの第２の電極にパルス化ＤＣ電力を印加することであって、パルス化ＤＣ電力が約１ｋＨｚの周波数でパルス化された約２００Ｗと約１５ｋＷの間である、第２の電極にパルス化ＤＣ電力を印加することとをさらに含む。この方法は、基板支持体を約１００℃未満の温度に維持することをさらに含む。この方法は、基板の表面をプラズマに曝すことをさらに含む。この方法は、基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させることをさらに含む。
【0007】
別の実施態様では、カーボンハードマスクが提供される。カーボンハードマスクは、基板の表面上に配置されたアモルファスカーボン層を含む。アモルファスカーボン層は、約１．８ｇ／ｃｍ３を上回る密度、約１５０ＧＰａを上回るヤング率、及び約５００ＭＰａ未満の膜応力を有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、それらの実施態様の一部は添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施態様のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施態様も許容しうることに留意されたい。
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の実施態様は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して、基板上に以前に形成された層の上を含め、基板上にアモルファスカーボン層を堆積させるための方法に関する。特に、ここに記載される方法は、ｓｐ３（ダイヤモンド状）炭素対ｓｐ２（グラファイト状）炭素の比率が高いアモルファスカーボン層を堆積させるプラズマを生成するために、ＲＦ ＡＣ電力とパルスＤＣ電力との組み合わせを利用する。これらの方法はまた、より低い処理圧力、より低い処理温度、及びより高い処理能力を提供し、これらの各々は、単独で又は組み合わせて、堆積されたアモルファスカーボン層中のｓｐ３カーボンの相対的分画をさらに増加させうる。より高いｓｐ３炭素分画の結果として、ここに記載される方法は、従来の方法によって堆積されるアモルファスカーボン層と比較して、改善された密度、剛性、エッチング選択性、及び膜応力を有するアモルファスカーボン層を提供する。
【0011】
図１は、一実施態様による、ここに規定される方法を実施するために使用される例示的な処理チャンバ１００の概略断面図である。ここに記載される方法を実施するために使用されうる他の例示的な処理チャンバには、カリフォルニア州サンタクララに居所を有する本出願人から入手可能なＲＡＤＩＯＮＴＭ、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）、及びＳＹＭ３ＴＭ処理装置、並びに他の製造者による適切な堆積チャンバが含まれる。
【0012】
処理チャンバ１００は、リッドアセンブリ１０１、側壁１０２、及びチャンバベース１０４を含む。リッドアセンブリ１０１は、チャンバリッド１０６、チャンバリッド１０６に結合されて電気通信するシャワーヘッド１０７、及びチャンバリッド１０６と側壁１０２との間に配置される電気絶縁リング１０８を含む。シャワーヘッド１０７、側壁１０２、及びチャンバベース１０４は、一緒になって処理容積１０５を画定する。一実施態様において、チャンバリッド１０６及びシャワーヘッド１０７は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。ガス入口１０９は、チャンバリッド１０６を貫通して配置され、ガス源１１０に流体的に結合されている。シャワーヘッド１０７は、それを貫通して配置された複数の開口１１１を有し、ガス源１１０から処理容積１０５中へ処理ガスを均一に分配するために使用される。他の実施態様では、処理チャンバ１００はシャワーヘッド１０７を含まず、処理ガスは、チャンバリッド１０６又は側壁１０２を貫通して配置された一又は複数のガス入口を通って処理容積１０５に送達される。
【0013】
処理容積１０５は、処理容積１０５を大気圧未満の状態に維持し、処理中に処理ガス及び他のガスをそこから排出する真空出口１１４を通して、一又は複数の専用真空ポンプとすることができる真空源１１２に流体的に結合される。処理容積１０５内に配置された基板支持体１１５は、チャンバベース１０４を通って延びる可動支持軸１１６上に配置される。ここでは、処理チャンバ１００は、基板処理中にドア又はバルブ（図示しない）でシールされる一又は複数の側壁１０２のうちの一つの開口１１８を通して基板支持体１１５への及び基板支持体１１５からの基板１１７の移送を容易にするように構成される。
【0014】
基板１１７は、ヒータ１１９及び一又は複数の冷却チャネル１２０の一方又は両方を使用して、所望の処理温度に維持される。ヒータ１１９は、抵抗加熱器であってよく、一又は複数の冷却チャネルは、基板支持体１１５内に配置される。一又は複数の冷却チャネル１２０は、比較的高い電気抵抗を有する冷媒源又は修正水源などの冷却剤源（図示しない）に流体的に結合される。ヒータ１１９は、ヒータ１１９に電力を供給し且つ基板支持体１１５の温度を上昇させるように構成された電源（図示しない）と電気通信している。
【0015】
いくつかの実施態様では、一又は複数の電極１２４が、基板支持体１１５の誘電体材料に埋め込まれる。一又は複数の電極は、電源１２１に電気的に結合される。電源１２２は、シャワーヘッド１０７に電気的に結合される。シャワーヘッドを含まない実施態様の場合、電源１２２はリッドアセンブリ１０６に電気的に結合される。電源１２１及び１２２の各々は、連続波（ＣＷ）ＲＦ電源、パルスＲＦ電源、ＤＣ電源、及び／又はパルスＤＣ電源とすることができる。一実施態様では、電源１２１はＣＷ ＲＦ電源であり、電源１２２はパルスＤＣ電源である。別の実施態様では、電源１２１はパルスＤＣ電源であり、電源１２２はパルスＲＦ電源である。二つの電源１２１及び１２２のみが示されているが、必要に応じて、それよりも多くの電源が基板支持体１１５又はリッドアセンブリ１０１の電極に結合されてもよいと考えられる。例えば、パルスＤＣ電源は、リッドアセンブリ１０１内の電極に結合されたＲＦ電源と共に、基板支持体１１５及びリッドアセンブリ１０１の両方の電極に結合されてよい。
【0016】
一実施態様において、プラズマ１２３は、電源１２２からリッドアセンブリ１０１内の一又は複数の電極にＲＦ電力を供給することによって処理容積１０５内に形成及び維持され、それによって容量結合プラズマ１２３が生成される。次に、プラズマ１２３は、電源１２１から、基板支持体１１５内に配置された一又は複数の電極にＤＣ電力を供給することによって修正される。別の実施態様では、プラズマ１２３は、電源１２１からのＲＦ電力によって形成及び維持され、電源１２２からのＤＣ電力によって修正される。
【0017】
図２は、一実施態様による、基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させる方法２００のフロー図である。工程２０１において、方法２００は、基板を基板支持体上に位置決めすることを含む。基板支持体は、図１に記載される処理チャンバ１００などの処理チャンバの処理容積内に配置される。工程２０２において、方法２００は、処理ガスを処理容積中へと流すことを含む。処理ガスは、炭化水素ガスなどの炭素源ガス、例えばＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６、Ｃ４Ｈ８、Ｃ５Ｈ１０、又はこれらの組み合わせを含み、処理ガスは、希釈ガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、又はこれらの組み合わせといった不活性ガスも含む。いくつかの実施態様では、希釈ガスは、貴ガス、Ｎ２、Ｈ２、又はこれらの組み合わせなどの不活性ガスを含む。
【0018】
いくつかの実施態様では、炭化水素ガスの流量と希釈ガスの流量との比は、約１：１０と約１０：１の間、例えば約１：５と約５：１の間である。例えば、一実施態様では、Ｃ２Ｈ２の流量とＨｅの流量の比は、約１：３と約３：１の間である。いくつかの実施態様では、希釈ガスはＨ２を含み、Ｈ２の流量と炭化水素ガスの流量の比は、約０．５：１と約１：１０の間、例えば約１：１と約１：５の間である。
【0019】
工程２０３において、方法２００は、約０．１ｍＴｏｒｒと約１００ｍＴｏｒｒの間、例えば約０．１ｍＴｏｒｒと約５０ｍＴｏｒｒの間、又は約０．１ｍＴｏｒｒと約３０ｍＴｏｒｒの間、又は約０．１ｍＴｏｒｒと約２０ｍＴｏｒｒの間、又は約０．１ｍＴｏｒｒと約１５ｍＴｏｒｒの間、又は約０．１ｍＴｏｒｒと約１０ｍＴｏｒｒの間、又は約１００ｍＴｏｒｒ未満、又は約５０ｍＴｏｒｒ未満、又は約２０ｍＴｏｒｒ未満、又は約１５ｍＴｏｒｒ未満、又は約１０ｍＴｏｒｒ未満の処理圧力に処理容積を維持することを含む。
【0020】
工程２０４において、方法２００は、処理チャンバの第１の電極に第１の電力を印加し、処理チャンバの第２の電極に、パルスＤＣ電力である第２の電力を印加することによって処理ガスのプラズマを形成し、維持することを含む。一実施態様では、第１の電極は、基板支持体内に配置される。別の実施態様では、第１の電極は、処理チャンバのシャワーヘッド又はチャンバリッド内など、基板支持体の反対側に配置される。一実施態様では、第１の電力は、約５００Ｗと約５ｋＷの間、例えば約２５００ＷのＲＦ ＡＣ電力である。第１の電力は、約３５０ｋＨｚと約１００ＭＨｚの間、例えば２ＭＨｚ又は１３．５６ＭＨｚの周波数を有する。
【0021】
一実施態様において、第２の電極は、基板支持体内に配置される。別の実施態様では、第２の電極は、基板支持体の反対側に配置される。一実施態様において、第２の電極はシャワーヘッドである。一実施態様において、第２の電力は、約２００Ｗと約１５ｋＷの間である。別の実施態様では、第２の電力は、約１ｋＨｚの周波数でパルス化される。別の実施態様では、第２の電力は、約５０％のデューティサイクルを有する。
【0022】
上述のように、基板支持体からパルスＤＣ電力を供給すると、プラズマ内のイオンエネルギーの均一性が高まり、次に堆積されたアモルファスカーボン層中のｓｐ３カーボンの濃度が上昇すると考えられる。図３を参照して以下に記載するように、より高いｓｐ３濃度を有するアモルファスカーボン層は、従来の堆積アモルファスカーボン層と比較して、より高い密度、より高いヤング率、及びより低い膜応力などの望ましい特性を示す。さらに、上述したように、基板支持体の反対側、例えばシャワーヘッドのような第２の電極にパルスＤＣ電力を供給すると、第２の電極からの二次電子放出が増加し、堆積されたアモルファスカーボン層の膜応力をさらに低減することができると考えられる。
【0023】
工程２０５において、方法２００は、基板支持体、したがってその上に配置された基板を、約－５０℃と約３５０℃の間、例えば約－５０℃と約１５０℃の間、約－５０℃と約１００℃の間、約－５０℃と約５０℃の間、約－２５℃と約２５℃の間の温度、又は約３５０℃未満、例えば約２００℃未満、約１５０℃未満、１００℃未満、又は約５０℃未満の温度に維持することを含む。
【0024】
工程２０６において、方法２００は、基板の表面をプラズマに曝すことを含む。工程２０７において、方法２００は、基板の表面上にアモルファスカーボン層を堆積させることを含む。
【0025】
図２は、フロー図の一例を示すが、方法２００の変形が企図されることに留意されたい。例えば、工程２０５は、工程２０２、２０３、又は２０４の前に行われてよい。さらに、工程２０２～２０７のうちの一又は複数が同時に行われてもよい。
【0026】
図３は、一実施態様による、図２に示される方法に従って堆積されたカーボンハードマスク３０３を示す。パターン化されたカーボンハードマスクとして示されているカーボンハードマスク３０３は、基板３０１のパターン化対象表面上に配置された、その中に複数の開口３０４が形成されているアモルファスカーボン層３０２を含む。基板３０１又はその一又は複数の材料層は、結晶シリコン、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、タングステン、窒化チタン、ドープ又は非ドープポリシリコン、炭素ドープ酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、及び低誘電率誘電体材料のうちの一又はそれらの組み合わせから形成される。
【0027】
アモルファスカーボン層３０２は約１ｋAと約４０ｋAの間、例えば約１０ｋAと約４０ｋAの間、又は約１０ｋAと約３０ｋAの間の厚さ、約１．８ｇ／ｃｍ３を上回る密度、及び約１５０ＧＰａを上回るヤング率を有する。一実施態様において、アモルファスカーボン層３０２は、約５００ＭＰａ未満の張力又は圧縮膜応力を有する。いくつかの実施態様では、開口３０４の各々は、約２：１を上回る、例えば、約３：１を上回る、約４：１を上回る、約５：１を上回る、約６：１を上回る、約７：１を上回る、約８：１を上回る、約９：１を上回る、又は約１０：１を上回るアスペクト比（すなわち、高さ３０６対幅３０５の比）を有する。
【0028】
ここに記載される方法及びそのような方法に従って堆積されたアモルファスカーボン層は、カーボンハードマスクの用途に望ましい特性を示す。堆積されたアモルファスカーボン層は、ｓｐ３（ダイヤモンド状）炭素対ｓｐ２（グラファイト状）炭素の高い比率を示す。これらの方法はまた、より低い処理圧力、より低い処理温度、及びより高い処理能力を提供し、これらの各々は、単独で又は組み合わせて、堆積されたアモルファスカーボン層中のｓｐ３カーボンの相対的分画をさらに増加させうる。より高いｓｐ３炭素分画の結果として、ここに記載される方法は、従来の方法によって堆積されるアモルファスカーボン層と比較して、改善された密度、剛性、エッチング選択性、及び膜応力を有するアモルファスカーボン層を提供する。
【0029】
以上の説明は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施態様及びさらなる実施態様が考案されてもよく、本開示の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図1】
【図2】
【図3】