(57)【要約】  アモルファス炭素材料を堆積するための方法が提供される。一態様では、本発明は、処理チャンバに基板を位置決めするステップと、該処理チャンバに処理ガスを導入するステップであって、該処理ガスがキャリアガス、水素および１つ以上の前駆体化合物を含むステップと、二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって該処理ガスのプラズマを生成するステップと、該基板上にアモルファス炭素層を堆積するステップとを含む基板処理方法を提供する。【選択図】  図６
2007531987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバにおいて基板を処理する方法であって、
前記基板を処理チャンバに位置決めするステップと、
処理ガスを前記処理チャンバに導入するステップであって、前記処理ガスが、水素と式ＣＡＨＢＯＣＦＤを有する１つ以上の前駆体化合物とを含み、ここで、Ａが１〜２４の範囲を有し、Ｂが０〜５０の範囲を有し、Ｃが０〜１０の範囲を有し、Ｄが０〜５０の範囲を有し、ＢおよびＤの合計が少なくとも２であるステップと、
二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって前記処理ガスのプラズマを生成するステップと、
前記基板上にアモルファス炭素層を堆積するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記アモルファス炭素層をエッチングして、パターニング済みアモルファス炭素層を形成するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の前駆体化合物が、メタン、エタン、エチレン、プロピレン、プロピン、プロパン、ブタン、ブチレン、ブタジエン、アセチレン、ペンタン、ペンテン、ペンタジエン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、α−テルピネン、フェノール、シメンおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
水素含有プラズマ、窒素含有プラズマ、酸素含有プラズマまたはこれらの組み合わせを使用して前記基板から前記アモルファス炭素層を除去するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマを生成する前記ステップが、第１の周波数で第１のＲＦ電力を印加する工程と、前記第１の周波数未満の第２の周波数で第２のＲＦ電力を印加する工程とを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマを生成する前記ステップが、約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの第１の周波数で第１のＲＦ電力を印加する工程と、約１０ｋＨｚ〜約１ＭＨｚの第２の周波数で第２のＲＦ電力を印加する工程とを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２のＲＦ電力対第１のＲＦ電力の比が０．６：１未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のＲＦ電力が約２００Ｗ〜約１６００Ｗであり、前記第２のＲＦ電力が約２００Ｗ〜約１０００Ｗである、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上の炭化水素化合物が約２０℃の温度で液体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理チャンバに導入される前に前記１つ以上の炭化水素化合物を気化するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ以上の炭化水素前駆体が各々、窒素、ホウ素、フッ素、酸素、ヒドロキシル基またはこれらの組み合わせをさらに含んでもよい、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上のフッ素ベース化合物が、フッ素（Ｆ２）、三フッ化窒素（ＮＨ３）、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射防止コーティングが、窒化シリコン、シリコンカーバイド、炭素ドープ酸化シリコン、アモルファス炭素およびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記誘電材料に対するアモルファス炭素のエッチング選択性が約１：７より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理ガスがキャリアガスをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
処理チャンバにおいて基板を処理する方法であって、
処理チャンバに前記基板を位置決めするステップと、
前記処理チャンバに処理ガスを導入するステップであって、前記処理ガスがキャリアガス、水素、および式ＣＡＨＢＯＣＦＤを有する１つ以上の前駆体化合物を含んでおり、ここでＡが１〜２４の範囲を有し、Ｂが０〜５０の範囲を有し、Ｃが０〜１０の範囲を有し、Ｄが０〜５０の範囲を有し、ＢおよびＤの合計が少なくとも２であるステップと、
二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって前記処理ガスのプラズマを生成するステップと、
前記基板上にアモルファス炭素層を堆積するステップと、
前記アモルファス炭素層をエッチングして、パターニング済みアモルファス炭素層を形成するステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層を除去するステップと、
前記基板の前記表面上に導電材料を堆積するステップと、
を備える方法。
【請求項１７】
前記１つ以上のアモルファス炭素層上に１つ以上の反射防止コーティングを堆積するステップと、
前記反射防止コーティング上にレジスト材料をパターニングするステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層をエッチングする前、またはこれと同時に前記反射防止コーティングをエッチングするステップと、
をさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記導電材料を堆積する前に誘電層を堆積するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電材料を堆積する前にバリヤ層を堆積するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
処理チャンバにおいて基板を処理する方法であって、
処理チャンバに前記基板を位置決めするステップと、
前記処理チャンバに処理ガスを導入するステップであって、前記処理ガスがキャリアガス、水素、および式ＣＡＨＢＯＣＦＤを有する１つ以上の前駆体化合物を含み、ここでＡが１〜２４の範囲を有し、Ｂが０〜５０の範囲を有し、Ｃが０〜１０の範囲を有し、Ｄが０〜５０の範囲を有し、ＢおよびＤの合計が少なくとも２であるステップと、
二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって前記処理ガスのプラズマを生成するステップと、
前記基板上にアモルファス炭素層を堆積するステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層の少なくとも１つの領域にパターンを画成するステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層の前記少なくとも１つの領域に形成された前記パターンによって前記１つ以上の誘電層に特徴限定部を形成するステップと、
を備える方法。
【請求項２１】
前記特徴限定部に１つ以上の導電材料を堆積する前に前記１つ以上のアモルファス炭素層をプラズマに暴露することによって前記１つ以上のアモルファス炭素層を除去するステップであって、前記プラズマが、水素含有ガス、窒素含有ガス、酸素含有ガスおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されるガスであるステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記１つ以上の導電材料を研磨して、前記１つ以上のアモルファス炭素層上で停止するステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層を水素含有ガスのプラズマに暴露することによって前記１つ以上のアモルファス炭素層を除去するステップと、
をさらに備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記１つ以上のアモルファス炭素層上に反射防止コーティングを堆積するステップと、
前記反射防止コーティング上にレジスト材料をパターニングするステップと、
前記１つ以上のアモルファス炭素層をエッチングする前、またはこれと同時に前記反射防止コーティングをエッチングするステップと、
をさらに備える請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記処理チャンバに処理ガスを導入するステップであって、前記処理ガスが１つ以上の脂肪酸炭化水素化合物を含むステップと、
前記処理ガスのプラズマを生成するステップと、
を備える方法によって、前記第２のアモルファス炭素層上に第３のアモルファス炭素層を堆積するステップをさらに備える、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は集積回路の製造と、基板上に材料を堆積するためのプロセスと、この材料によって形成された構造とに関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]現代の半導体デバイスの製造は、化学気相堆積法、ＣＶＤと称されるガスの化学反応による基板上への金属および誘電層の形成を必要とする。熱ＣＶＤプロセスは反応ガスを基板表面に供給し、ここでエネルギー誘導化学反応が生じて所望の層を発生させる。
【０００３】
[0004]ＣＶＤプロセスは、１つ以上の材料層の堆積およびパターニングを伴うダマシンまたはデュアルダマシン方法によって垂直および水平の配線を形成する際に有用である。ダマシン方法において、低誘電率誘電材料（つまり、＜４．０の誘電定数（ｋ）を有する）などの１つ以上の誘電材料が堆積およびパターンエッチングされて、ビアとしても既知である垂直配線と、ラインとしても既知の水平配線とを形成する。例えば銅を含有する導電材料と、周囲の低誘電率誘電体への銅含有材料の拡散を防止するために使用されるバリヤ層材料を含む他の材料とが次いでエッチングパターンにはめ込まれる。次いで、基板の電界上などのエッチングパターンの外部の過剰な銅含有材料および過剰なバリヤ層材料が除去される。
【０００４】
[0005]しかしながら、低誘電率材料がダマシン形成で使用される場合にほとんどまたは全く表面欠陥や特徴部の変形のない特徴部を発生させることは困難であった。低誘電率誘電材料はしばしば多孔性であり、導電材料の除去中に引っかかれたりダメージを受けたりしやすいため、欠陥が基板表面上に形成される可能性を増大させる。さらに、低誘電率材料はしばしば脆く、従来の研磨プロセスで変形する場合がある。表面の欠陥および変形を制限または削減する一つの解決策は、低誘電率材料の特徴限定部をパターニングおよびエッチングする前に暴露された低誘電率材料上にハードマスクを堆積することである。ハードマスクはダメージおよび変形に抵抗性がある。ハードマスクはまた、化学機械研磨技術やエッチング技術などの後続の材料堆積および平坦化や材料除去プロセス中に下地低誘電率材料を保護することもあり、これによって欠陥形成および特徴部変形を削減することができる。次いでハードマスクは、後続の基板処理の前に平坦化に続いて除去されてもよい。
【０００５】
[0006]加えて、上記ダマシンプロセスにおいて、１層のエネルギー感応レジストが基板上の材料層のスタック上に形成される従来のリソグラフィック技術を使用してパターンが形成され、パターンのイメージがエネルギー感応レジスト材料に導入され、エネルギー感応レジスト材料に導入されたパターンは、エネルギー感応レジスト層をマスクとして使用して基板上に形成された材料スタックの１つ以上の層に移送される。
【０００６】
[0007]エネルギー感応レジストに導入されたパターンは化学エッチャントを使用して材料スタックの１つ以上の層に移送可能である。化学エッチャントは、エネルギー感応レジストよりもスタックの材料層に対してより大きなエッチング選択性を有するように設計される。つまり、化学エッチャントは、エネルギー感応レジストをエッチングするよりもかなり高速で材料スタックの１つ以上の層をエッチングする。スタックの１つ以上の材料層に対する高速エッチングレートは通常、パターン移送の完了前にエネルギー感応レジスト材料が消費されるのを防止する。
【０００７】
[0008]パターン寸法が縮小されると、エネルギー感応レジストの厚さは、パターン解像度をコントロールするために、これに応じて縮小されなければならない。このような薄いレジスト材料（約６０００Å未満）は、化学エッチャントを使用するパターン移送ステップ中に下地材料層をマスキングするのに不十分である恐れがある。上記のようなハードマスク層は、下地材料層へのパターン移送を容易にするために、エネルギー感応レジスト材料と下地材料層間に使用されてもよい。しかしながら、半導体構造を形成する一部の用途では、ハードマスク材料を基板表面から除去するのは困難であり、残りのハードマスク材料は半導体処理に決定的に影響を与えることがある。さらに、従来のハードマスク材料は、形成中の特徴部の所望の寸法を保有するためにエッチング中の材料とハードマスク間に十分なエッチング選択性を提供しないこともある。
【０００８】
[0009]波長（例えば約２５０ナノメートル（ｎｍ）未満）をイメージングする遠紫外線（ＤＵＶ）を有するリソグラフィックイメージングツールがレジストパターンを生成するのに使用される場合に、レジストパターニングの問題はさらに悪化される。回折効果はこれらの短い波長で低下されるため、ＤＵＶイメージング波長はレジストパターン解像度を改良する。しかしながら、このようなＤＵＶ波長での多結晶シリコン、金属および金属シリサイドなどの多くの下地材料の反射性質の強化は、得られるレジストパターンを劣化させる恐れがある。
【０００９】
[0010]下地材料層からの反射を最小化するために提案された一技術は反射防止コーティング（ＡＲＣ）である。ＡＲＣはレジストパターニングの前に反射材料層上に形成される。ＡＲＣはレジストイメージング中に下地材料層の反射を抑制し、エネルギー感応レジストの層に適切なパターン複製を提供する。多数のＡＲＣ材料がエネルギー感応レジストとの併用を勧められてきたが、満足のいく結果には至らなかった。加えて、ハードマスクおよび反射防止コーティングの現在の堆積プロセスは、所望のステップカバレージ未満のプロセスおよび前駆体を使用する。さらに、ハードマスク材料のようなＡＲＣ材料は除去するのが困難であり、また後続の集積回路製造ステップと潜在的に干渉する残渣物を残す場合がある。
【００１０】
[0011]したがって、良好なエッチング選択性および／または反射防止特性を有し、かつ残渣物がごくわずかまたは最小限となるように除去可能である、集積回路製造に有用な材料層の必要性が当分野にある。
【発明の概要】
【００１１】
[0012]本発明の態様は概して、アモルファス炭素材料を堆積するための方法を提供する。一態様では、本発明は、基板を処理チャンバに位置決めするステップと、処理ガスを該処理チャンバに導入するステップであって、該処理ガスが１つ以上の炭化水素化合物やこれらの誘導体および水素を含むステップと、二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって該処理ガスのプラズマを生成するステップと、該基板上にアモルファス炭素層を堆積するステップとを含む基板処理方法を提供する。
【００１２】
[0013]本発明の別の態様では、誘電材料層を基板の表面上に形成するステップと、１つ以上の炭化水素化合物および水素を含む処理ガスを導入するステップを含むプロセスによって該誘電材料層上に１つ以上のアモルファス炭素層を堆積するステップと、二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって該処理ガスのプラズマを生成するステップと、該１つ以上のアモルファス炭素層をエッチングしてパターニング済みアモルファス炭素層を形成するステップと、該パターニング済みの１つ以上のアモルファス炭素層に対応する該誘電材料層に特徴限定部をエッチングするステップと、を含む基板処理方法が提供される。
【００１３】
[0014]本発明の別の態様では、１つ以上の誘電層を基板表面上に堆積するステップであって、該１つ以上の誘電層のうちの少なくとも１つがシリコン、酸素および炭素を含み、かつ約３以下の誘電定数を有するステップと、１つ以上の炭化水素化合物やこれらの誘導体と水素とを含む処理ガスを導入するステップを含むプロセスによって該１つ以上の誘電層上に１つ以上のアモルファス炭素層を形成するステップと、二重周波数ＲＦ源から電力を印加することによって該処理ガスのプラズマを生成するステップと、該１つ以上のアモルファス炭素層の少なくとも１つの領域にパターンを画成するステップと、該１つ以上のアモルファス炭素層の該少なくとも１つの領域に形成された該パターンによって該１つ以上の誘電層に特徴限定部を形成するステップと、該特徴限定部に１つ以上の導電材料を堆積するステップと、を含む基板処理方法が提供される。
【００１４】
[0015]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、この一部が添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、したがって、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいため、その範囲を制限するものとみなすべきではないことに注目されたい。
【００１５】
[0022]本発明の態様のさらなる理解のために、後の詳細な説明を参照すべきである。
【詳細な説明】
【００１６】
[0023]本明細書で使用されている用語およびフレーズは、さらに定義されない限り、当分野における通常かつ慣用的な意味が当業者によって付与されるべきである。本発明の態様は概して、アモルファス炭素材料を堆積、処理および除去するための方法を提供する。酸化物などの誘電材料に対するアモルファス炭素堆積レートおよびエッチング選択性は、二重周波数ＲＦ電源を使用し、希釈ガスとしての水素とキャリアガスとしてのアルゴンとをアモルファス炭素処理ガスに含めることによる従来のアモルファス炭素堆積プロセスによって堆積されたアモルファス炭素に比較して大きい場合がある。アモルファス炭素堆積はさらに、２００３年６月３日に発行され、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  ａｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｌａｙｅｒ」と題された米国特許第６，５７３，０３０号に説明されており、特許請求されている態様および説明に矛盾しない限り参照として本明細書に組み込まれる。
【００１７】
[0024]適切なシステムの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＤｘＺ（商標）処理チャンバ、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ５０００（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（商標）システムおよびＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＥ（商標）処理チャンバを使用してもよいＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システムを含む。プロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理チャンバなどの堆積チャンバにおいて２００ｍｍ基板上で具現化可能である。以下の堆積プロセスは、カリフォルニ州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されている３００ｍｍＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）二重堆積ステーション処理チャンバの使用によって説明され、それに応じて解釈されるべきであり、例えば流量は全流量であり、またチャンバにおけるエッチング堆積ステーションでのプロセス流量を説明するために２つに分割されるべきである。加えて、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＤｘＺ処理チャンバなどの単一堆積チャンバは、適切なプロセス変換によって以下のプロセスを実行するように、つまり、全二重堆積ステーションＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理チャンバ流量から単一堆積ステーション流量に流量を調整するために使用されてもよい。
【００１８】
例となる装置
[0025]図６は、アモルファス炭素層堆積を実行するのに使用可能な基板処理システムの一実施形態の概略図である。この装置はプロセスチャンバ６２５と、ガスパネル６３０と、コントロールユニット６１０と、電源および真空ポンプなどの他のハードウェアコンポーネントとを備える。本発明で使用されるシステムの一実施形態の詳細は、２００２年４月２日に発行された、同一出願人による米国特許第６，３６４，９５４号、「Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｃｈａｍｂｅｒ」に説明されており、参照として本明細書に組み込まれている。
【００１９】
[0026]プロセスチャンバ６２５は概して、半導体基板６９０などの基板を支持するのに使用される支持ペデスタル６５０を備える。このペデスタル６５０は変位機構（図示せず）を使用して、チャンバ６２５内部で垂直方向に移動する。プロセスに応じて、基板６９０は処理前に所望の温度に加熱可能である。基板支持ペデスタル６５０は埋め込みヒーター要素６７０によって加熱される。例えば、ペデスタル６５０はＡＣ電源６０６からヒーター要素６７０に電流を印加することによって抵抗加熱されてもよい。そして基板６９０はペデスタル６５０によって加熱される。熱電対などの温度センサー６７２はまた、ペデスタル６５０の温度を監視するために基板支持ペデスタル６５０に埋め込まれる。測定温度は、加熱素子６７０に対する電源６０６をコントロールするためにフィードバックループで使用される。基板温度は、具体的なプロセス用途に対して選択される温度に維持またはコントロール可能である。ペデスタル６５０はプラズマを使用して、または放射熱によって場合によって加熱される。
【００２０】
[0027]真空ポンプ６０２は、プロセスチャンバ６２５を空にして、チャンバ６２５内部の適切なガス流および圧力を維持するために使用される。これを介してプロセスガスがチャンバ６２５に導入されるシャワーヘッド６２０が基板支持ペデスタル６５０上に配置される。シャワーヘッド６２０はガスパネル６３０に接続され、これはプロセスシーケンスの異なるステップで使用される種々のガスをコントロールおよび供給する。
【００２１】
[0028]ガスパネル６３０はまた種々の気化液体前駆体をコントロールおよび供給するために使用されてもよい。図示されていないが、液体前駆体サプライからの液体前駆体は、例えば液体注入気化器によって気化され、キャリアガスの存在下のプロセスチャンバに送出されてもよい。キャリアガスは通常、窒素などの不活性ガス、あるいはアルゴンやヘリウムなどの希ガスである。代替的に、液体前駆体は、熱および／または真空増強気化プロセスによってアンプルから気化されてもよい。
【００２２】
[0029]シャワーヘッド６２０および基板支持ペデスタル６５０はまた１対の間隔をあけられた電極を形成することがある。これらの電極間に電界が生成される場合、チャンバ６２５に導入されたプロセスガスはプラズマに着火される。通常、電界は、基板支持ペデスタル６５０を単周波数または二重周波数無線周波数（ＲＦ）電源（図示せず）に整合ネットワーク（図示せず）を介して接続することによって生成される。代替的に、ＲＦ電源および整合ネットワークはシャワーヘッド６２０に結合されてもよく、あるいはシャワーヘッド６２０および基板支持ペデスタル６５０の両方に結合されてもよい。
【００２３】
[0030]プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）技術は、電界を基板表面付近の反応ゾーンに印加して、反応種のプラズマを作成することによって反応ガスの励起および／または解離を促進する。プラズマにおける種の反応性は、化学反応が生じるのに必要なエネルギーを削減し、実際にこのようなＰＥＣＶＤプロセスに必要な温度を低下させる。
【００２４】
[0031]本実施形態では、アモルファス炭素層堆積は、炭化水素化合物のプラズマ増強熱分解によって遂行される。炭化水素化合物はガスパネル６３０のコントロール下でプロセスチャンバ６２５に導入される。炭化水素化合物は、流れが調節されたガスとしてプロセスチャンバに導入される。
【００２５】
[0032]ガスパネル６３０を介するガスおよび液体流の適切なコントロールおよび調節は質量流コントローラ（図示せず）と、コンピュータなどのコントロールユニット６１０とによって実行される。シャワーヘッド６２０によってガスパネル６３０からのプロセスガスは、プロセスチャンバ６２５に均一に分布および導入される。例示的に、コントロールユニット６１０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）６１２と、支援回路６１４と、関連コントロールソフトウェア６１６を含有するメモリとを備える。このコントロールユニット６１０は、基板移送、ガス流コントロール、液体流コントロール、温度コントロール、チャンバ排出などの基板処理に必要な多数のステップの自動コントロールを担っている。コントロールユニット６１０と装置の種々のコンポーネント間の双方向通信は、総称的に信号バス６１８と称される多数の信号ケーブルを介して取り扱われ、この一部が図６に図示されている。
【００２６】
[0033]本発明で使用される加熱ペデスタル６５０はアルミニウムで作られており、ペデスタル６５０の基板支持表面下のある距離に埋め込まれている加熱素子６７０を含んでいる。加熱素子６７０は、Ｉｎｃｏｌｏｙ（商標）シースチューブにカプセル化されているニッケル・クロムワイヤーで作られていてもよい。加熱素子６７０に供給される電流を適切に調整することによって、基板６９０およびペデスタル６５０は膜堆積中に比較的一定の温度に維持可能である。これはフィードバックコントロールループで遂行され、ここでは、ペデスタル６５０の温度はペデスタル６５０に埋め込まれた熱電対６７２によって連続的に監視される。この情報は信号バス６１８を介してコントロールユニット６１０に送信され、これはヒーター電源に必要な信号を送ることによって応答する。ペデスタル６５０を所望の温度、例えば特定のプロセス用途に適した温度に維持およびコントロールするために、後に電源６０６で調整がなされる。プロセスガス混合物がシャワーヘッド６２０を出ると、炭化水素化合物のプラズマ増強熱分解が加熱された基板６９０の表面６９１で生じ、基板６９０上へのアモルファス炭素層の堆積をもたらす。
【００２７】
堆積プロセス
[0034]アモルファス炭素層は、１つ以上の炭化水素化合物のガス混合物やこれらの誘導体を処理チャンバに導入するステップを含むプロセスによって堆積されてもよい。加えて、酸素含有化合物が使用されてもよい。炭化水素化合物は場合によって窒素を含有したり、アンモニアなどの窒素含有ガスを堆積されたりしてもよい。また、炭化水素化合物は、フッ素および酸素などの置換基を有してもよい。炭化水素化合物やその誘導体は式ＣＡＨＢＯＣＦＤを有しており、ここでＡは１〜２４の範囲を有しており、Ｂは０〜５０の範囲を有しており、Ｃは０〜１０の範囲を有しており、Ｄは０〜５０の範囲を有しており、ＢおよびＤの合計は少なくとも２である。
【００２８】
[0035]適切な炭化水素化合物の例は飽和または不飽和の脂肪族または脂環式炭化水素および芳香族炭化水素である。より具体的には、脂肪族炭化水素は例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどのアルカン類と、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンテンなどのアルケン類と、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン、などのジエン類と、アセチレン、ビニルアセチレンなどのアルキン類とを含む。脂環式炭化水素は例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、トルエンなどを含む。芳香族炭化水素は例えば、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、ピリジン、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、フランなどを含む。加えて、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−メタクリレートおよびｔ−ブチルフルフリルエーテルが選択されてもよい。
【００２９】
[0036]炭化水素化合物の適切な誘導体の例はフッ素化アルケン、ハロゲン化アルケンおよびハロゲン化芳香族化合物である。フッ素化アルケンは例えば、モノフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、テトラフルオロメタン、モノフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、モノフルオロプロパン、トリフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、ペルフルオロプロパン、モノフルオロブタン、トリフルオロブタン、テトラフルオロブタン、オクタフルオロブタン、ジフルオロブタン、モノフルオロペンタン、ペンタフルオロペンタン、テトラフルオロヘキサン、テトラフルオロヘプタン、ヘキサフルオロヘプタン、ジフルオロオクタン、ペンタフルオロオクタン、ジフルオロテトラフルオロオクタン、モノフルオロノナン、ヘキサフルオロノナン、ジフルオロデカン、ペンタフルオロデカンなどを含む。ハロゲン化アルケンは、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などを含む。ハロゲン化芳香族化合物は、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などを含む。
【００３０】
[0037]少なくとも５個の炭素原子を有する炭化水素化合物や誘導体はおよそ２０℃の室温では液体であり、前のアモルファス炭素堆積プロセスの上に、ステップカバレージなどの増強膜カバレージと改良コンフォーマル性とを提供すると考えられている。さらに、液体前駆体は、ウェーハ表面上に吸収し、かつトポグラフィに対する移動性を有し、ひいては改良ステップカバレージを有するメタ安定中間種を形成するより大きな分子および種を有すると考えられている。
【００３１】
[0038]代替的に、炭化水素化合物の部分的または完全ドープ誘導体が使用されてもよい。誘導体は窒素、フッ素、酸素、ヒドロキシル基、および炭化水素化合物のホウ素含有誘導体ならびにこれらのフッ素化誘導体を含む。適切なフッ素ベース化合物は、フッ素（Ｆ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）などの無機化合物フッ素誘導体、炭化水素化合物の部分または完全フッ素化誘導体、およびこれらの組み合わせを含む。フッ素化炭化水素化合物は式ＣｘＨｙＦｚを有しており、ここでｘは例えば５〜２０の範囲と、５より大きく、ｙは０〜１８の範囲を有しており、ｚは０〜４２の範囲を有しており、ｙ＋ｚは２以上かつ６２以下である。例として、Ｃ３Ｆ８やＣ４Ｆ８およびＣ６Ｆ６などの完全フッ素化炭化水素を含んでおり、これらは、アモルファス過フッ化炭化水素層として記述されることもあるフッ素化アモルファス炭素層を堆積するのに使用されてもよい。炭化水素化合物と炭化水素化合物のドープ誘導体との組み合わせは、アモルファス炭素層やアモルファス過フッ化炭化水素層を堆積するのに使用されてもよい。
【００３２】
[0039]１つ以上のフッ素含有化合物が、堆積されたアモルファス炭素材料の炭素濃度を高めるためにアモルファス炭素堆積プロセス中、あるいは中間ステップとして導入可能である。フッ素はアモルファス炭素の堆積プロセスの前、この最中あるいはこの最中の途中に添加されてもよい。塩素ベース化合物および臭化物ベース化合物などのハロゲン化物化合物もまた使用されてもよい。フッ素ベース化合物は堆積プロセス中、あるいは中間ステップとして導入されてもよい。フッ素ベース化合物は、堆積プロセス全体、堆積プロセスの一部の間に、あるいは堆積プロセス中に周期的または循環的に炭化水素化合物を導入されてもよい。
【００３３】
[0040]フッ素ベース化合物は炭化水素導入の１００％にわたり導入されてもよい。代替的に、フッ素ベース化合物が堆積サイクル中に炭化水素化合物に連続的に添加される間、フッ素ベース化合物濃度は、アモルファス炭素層の堆積中に２または３サイクルなど、周期的または循環的に増減されてもよい。
【００３４】
[0041]フッ素ベース化合物は、例えば堆積サイクルの約４０％〜約６０％という堆積プロセスの一部において、あるいは例えば、堆積サイクル期間の約４０％〜６０％中など、堆積サイクルの中間部分において導入されてもよい。さらに、フッ素ベース化合物をプロセスの一部の間印加する場合、フッ素ベース化合物は、アモルファス炭素層の堆積中２または３サイクルなど周期的または循環的に導入されてもよい。
【００３５】
[0042]さらなる実施形態では、炭化水素の流れが終了される場合があり、またフッ素ベース化合物の流れは、炭化水素化合物の再導入およびアモルファス炭素材料のさらなる堆積の前に、堆積されたアモルファス炭素材料の中間処理ステップとして処理チャンバに導入される場合がある。加えて、フッ素ベース化合物および炭化水素化合物の濃度を修正することによって、例えば高炭化水素濃度および低フッ素ベース化合物濃度を有する初期プロセスステップと、低炭化水素濃度および高フッ素ベース化合物濃度を有するステップと、高炭化水素濃度および低フッ素ベース化合物濃度を有する最終ステップまたはさらなる循環ステップによって類似の効果が達成される場合がある。
【００３６】
[0043]加えて、フッ素は、アモルファス炭素堆積のために処理ガスを導入する前に添加されてもよい。このような実施形態では、フッ素ガスは、処理チャンバを洗浄し、かつアモルファス炭素処理ガスの導入に対してフッ素が豊富な環境を提供するために使用されてもよい。フッ素前処理の存在はアモルファス炭素処理ガスにおけるフッ素と併用して、あるいはこの代替物として使用されてもよい。
【００３７】
[0044]フッ素ベース化合物のフッ素が反応し、堆積プロセスおよび堆積材料から水素を除去する、つまり取り除く際、フッ素ベース化合物の導入は堆積されたアモルファス炭素層の炭素原子濃度の増加を見込んでいると考えられている。堆積されたアモルファス炭素層の炭素濃度の増加は、半導体製造に従来のリソグラフィックプロセスで使用される１５７ｎｍ〜９００ｎｍの波長の吸収度増大（ｋ、減衰係数）をもたらすことが観察された。吸収度増大はＡＲＣ有効性の増大をもたらす。さらに、フッ素の存在は、従来のアモルファス炭素堆積プロセス未満であり、かつ半導体製造で最もよく使用される材料の熱量内である約５５０℃以下の温度での効果的なアモルファス炭素堆積を見込んでいる。
【００３８】
[0045]代替的に、１つ以上の炭化水素化合物は、式ＣｘＨｙを有する炭化水素などの、５個未満の炭素原子を有する炭化水素化合物と混合されたり、これを導入されたりしてもよく、ここでｘは２〜４の範囲を有し、ｙは２〜１０の範囲を有する。例えば、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、ブタジエン（Ｃ４Ｈ６）またはたアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ならびにこれらの組み合わせが、本明細書に説明された炭化水素化合物と併用されてもよい。
【００３９】
[0046]好ましくは、メタン、エタン、エチレン、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、ブタジエン（Ｃ４Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ペンタン、ペンテン、ペンタジエン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、α−テルピネン、フェノール、シメンおよびこれらの組み合わせが、アモルファス炭素層を堆積するために使用されてもよい。
【００４０】
[0047]反応ガスおよび不活性ガスの混合物が、アモルファス炭素層を堆積するために処理ガスに添加されてもよい。不活性ガスはアルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）を含んでもよい。不活性ガスは、アモルファス炭素層の密度および堆積レートをコントロールするために使用されてもよい。
【００４１】
[0048]加えて、様々な処理ガスが、アモルファス炭素材料の特性を修正するためにガス混合物に添加されてもよい。水素（Ｈ２）が、アモルファス炭素材料の特性を修正するために処理ガスに添加される。また、炭化水素化合物は窒素を含有してもよく、あるいはアンモニアなどの窒素含有ガスを堆積されてもよい。ガスは、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）および窒素（Ｎ２）の混合物、フッ素ベース化合物あるいはこれらの組み合わせなどの反応ガスであってもよい。Ｈ２および／またはＮＨ３の添加は、アモルファス炭素層の水素比をコントロールして、反射率などの層特性をコントロールするために使用可能である。
【００４２】
[0049]アモルファス過フッ化炭化水素層を堆積するために、フッ素ベース化合物が好ましくは、約１：２０（フッ素ベース化合物：炭化水素化合物）〜約２：１、例えば約１：２０〜約１：５の炭化水素化合物に対する流量比で導入される。フッ素ベース化合物は、約５０ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、例えば約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに炭化水素化合物を導入されても、されなくてもよい。処理ガスはさらに、約５０ｓｃｃｍ〜約１００００ｓｃｃｍ、例えば約５００ｓｃｃｍ〜約５０００ｓｃｃｍの流量でキャリアまたは不活性ガス、例えば窒素、ヘリウムまたはアルゴンを含んでもよい。
【００４３】
[0050]アモルファス炭素層は炭素および水素原子を備えており、これらは、約１０％水素〜約６０％水素に及ぶ調整可能な炭素：水素比を有してもよい。アモルファス炭素層の水素比をコントロールすることは、それぞれの光学特性、エッチング選択性および化学機械研磨抵抗特性を同調するのに望ましい。水素はヘリウムやアルゴンに比較して低いイオン化しきい値を有しているため、より高い水素濃度が反応ガスの混合物には望ましく、かつ水素は分子量が小さいため、水素が堆積膜の表面により高速で拡散する恐れがあると考えられている。水素イオン（Ｈ＊）は、メチル基イオン（ＣＨｘ＊）の浸透深さの１０倍の浸透深さを有している。水素は基板のアークを招く恐れがあるプラズマの局所化を防止し、かつプラズマを横方向に拡大させ、かつ得られる膜の均一性を改良する助けとなるため、水素もまた望ましい。
【００４４】
[0051]ハードマスク用途において、水素含有率が低下すると、アモルファス炭素層のエッチング抵抗、引いては選択性が増加する。ハードマスクは、例えば１：１０より大きくかつ１：２０以下の約１：１０より大きな、誘電材料に対するアモルファス炭素の選択性つまり除去レート比を提供する。導電材料にエッチングされた特徴部を画成するアモルファス炭素層の除去レートの低下は、アモルファス炭素層の損失のない効果的な誘電材料エッチングを見込んでいる。ここでのプロセスによって堆積されたアモルファス炭素層は、ヘリウム堆積アモルファス炭素材料よりも約５％〜約２０％大きなエッチング選択性の改良を有することが観察された。
【００４５】
[0052]反射防止コーティング用途では、アモルファス炭素層の含有率およびアモルファス炭素層を堆積するためのプロセスのコントロールは反射防止コーティング特性のコントロールをもたらす可能性がある。例えば、水素含有率が低下すると、例えば屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）などの堆積された層の光学特性が高まる。
【００４６】
[0053]アモルファス炭素層の光吸収係数ｋが、例えば約１９３ｎｍ〜約２５０ｎｍにおいて約２５０ｎｍ以下の波長で約０．１〜約１．０で変更可能であり、ＤＵＶ波長での反射防止コーティング（ＡＲＣ）としての使用に適したアモルファス炭素層を作る。加えて、反射防止コーティング用途で使用されるアモルファス炭素層の含有率およびアモルファス炭素層を堆積するためのプロセスのコントロールは、得られる反射防止コーティング特性のコントロールを提供可能である。例えば、水素含有率が低下すると、屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）などの堆積層の光学特性が大きくなる。
【００４７】
[0054]アモルファス炭素層の吸収係数は堆積温度の関数として変更可能である。とりわけ、温度が高くなると、堆積層の吸収係数は同様に大きくなる。例えば、プロピレンが炭化水素化合物である場合、堆積アモルファス炭素層のｋ値は、堆積温度を約１５０℃から約４８０℃に高めることによって約０．２から約０．７に大きくなる可能性がある。通常、アモルファス炭素層は約２００Å〜約１１００Åの厚さを有する。堆積温度の低下は、炭素二重結合の形成の可能性を低下させる。炭素二重結合の形成の可能性を低下させることは、得られる膜の透明性を高め、誘電定数を低下させることがある。
【００４８】
[0055]アモルファス炭素層の吸収係数はまた、ガス混合物で使用される添加剤の関数として変更可能である。とりわけ、ガス混合物における水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）および窒素（Ｎ２）やこれらの組み合わせの存在は約１０％〜約１００％ｋ値を大きくする可能性がある。アモルファス炭素層はさらに、２０００年６月８日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  ａｎ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｌａｙｅｒ」と題された米国特許出願第０９／５９０，３２２号に説明されており、これは特許請求された態様および説明に矛盾しない限り本明細書に組み込まれている。
【００４９】
[0056]加えて、吸収係数は堆積チャンバの圧力の関数として変更可能である。堆積チャンバの低圧力はチャンバにおけるイオンの平均自由行程を大きくする。イオンが基板表面付近を移動する場合、これらは基板表面に沿った原子と相互作用する際に、活動の増加を経験する。チャンバの圧力は約１トール〜約１０トールで変更可能である。膜堆積中のチャンバにおける圧力の増加は得られる膜密度を低下させることになると考えられている。
【００５０】
[0057]代替実施形態では、アモルファス炭素層は、層の厚さにわたって変化する吸収係数（ｋ）を有することが可能である。つまり、アモルファス炭素層は、吸収係数勾配を形成することができる。勾配は、層形成中のガス混合物の温度および組成の変化の関数として形成される。
【００５１】
[0058]２つの材料層間の界面において、屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）の差ゆえに反射が生じる可能性がある。アモルファス炭素ＡＲＣが勾配を有する場合、２つの材料層の屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）を一致させることが可能であるため、アモルファス炭素ＡＲＣへの最小の反射および最大の透過がある。そしてアモルファス炭素ＡＲＣの屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）は、ここを透過する光のすべてを吸収するように漸次的に調整可能である。
【００５２】
[0059]アモルファス炭素層は、異なる光学特性を有する２つ以上の層を堆積されることがある。例えば、アモルファス炭素二重層は、上述のプロセスパラメータに従った第１のアモルファス炭素層を含んでもよく、主に光吸収に対して設計されている。したがって、第１のアモルファス炭素層は、約２５０ｎｍ未満の波長で約１．５〜約１．９の範囲の屈折率と、約０．５〜約１．０の範囲の吸収係数（ｋ）とを有する。第２のアモルファス炭素層である反射防止コーティング層は上述のプロセスパラメータに従って第１のアモルファス炭素層上に形成されて、約１．５〜約１．９の屈折率と約０．１〜約０．５の吸収係数とを有する。第２のアモルファス炭素層は、エネルギー感応レジスト材料などの下地材料層、例えばレジストとの界面で生成された反射をキャンセルする反射を作成することによる位相シフトキャンセルのために主に設計されている。第１および第２のアモルファス炭素層の屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）は、層形成中のガス混合物の温度および組成の関数として変更可能である点において同調可能である。
【００５３】
[0060]誘電材料からのアモルファス炭素材料の任意の除去は、水素含有ガス、窒素含有ガスおよび／または酸素含有ガスのプラズマにアモルファス炭素層を付すことによって達成されてもよい。水素含有ガスおよび／または酸素含有ガスのプラズマは、下に配置された誘電材料や、下に配置されたコア材料の表面粗さの最小限の効果で、アモルファス炭素材料を除去すると考えられている。
【００５４】
[0061]アモルファス炭素堆積プロセスは熱化学気相堆積プロセスやプラズマ化学気相堆積プロセスであってもよい。アモルファス炭素層は、約１００℃〜約７００℃、例えば４５０℃以下に基板温度を維持し、約１トール〜約２０トールにチャンバ圧力を維持し、約５０ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの流量で水素ガスおよび不活性または反応ガスをそれぞれ２００ｍｍ基板に導入することによって処理ガスから堆積されてもよく、場合によって、プラズマは約０．０３Ｗ／ｃｍ２〜約２０Ｗ／ｃｍ２または約１０ワット（Ｗ）〜約６０００Ｗ、例えば約０．３Ｗ／ｃｍ２〜約３Ｗ／ｃｍ２、約１００Ｗ〜約１０００ＷのＲＦ電力を２００ｍｍ基板に印加することによって生成され、ガス分配器は基板表面から約２００ミル〜約１０００ミルである。上記プロセスパラメータは、約１００Å／分〜約５０００Å／分の範囲でのアモルファス炭素層の堆積レートを提供する。
【００５５】
[0062]好ましくは、二重周波数システムが、アモルファス炭素層を堆積するために使用される。二重周波数は、流束およびイオンエネルギーの独立コントロールを提供すると考えられている。膜表面に衝突するイオンのエネルギーは膜密度に影響すると考えられている。水素イオンによるより高いレートの表面衝撃は、膜表面からのより高いレートの水素除去を生み出す。高周波数プラズマはプラズマ密度をコントロールする。低周波数プラズマはウェーハ表面に衝突する運動学的エネルギーをコントロールする。混合ＲＦ電力の二重周波数源は、約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの範囲、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波数電力、ならびに約１０ＫＨｚ〜約１ＭＨｚの範囲、例えば約３５０ＫＨｚの低周波数電力を提供する。混合周波数ＲＦ電力用途の一例は、約２００ワット〜約１６００ワットの範囲の電力かつ約０．２７Ｗ／ｃｍ２〜約１．７Ｗ／ｃｍ２の電力密度で約１０ＭＨｚ〜約３０ＭＨｚの範囲の周波数の第１のＲＦ電力と、約１ワット〜約１０００ワットの範囲の電力かつ約０．２７Ｗ／ｃｍ２〜約１．４Ｗ／ｃｍ２の電力密度で約１０ＫＨｚ〜約１ＭＨｚの範囲の周波数の少なくとも１つの第２のＲＦ電力とを含んでもよい。第２のＲＦ電力対全混合周波数電力の比は好ましくは約０．６対１．０（０．６：１）未満である。印加されたＲＦ電力および１つ以上の周波数の使用は、基板サイズおよび使用される機器に基づいて変更されてもよい。
【００５６】
[0063]高周波数ＲＦ電力および低周波数ＲＦ電力はガス分配器（シャワーヘッド）または基板支持に結合されてもよく、あるいはシャワーヘッドおよび支持ペデスタルに結合されてもよい。混合ＲＦ電源１１９の詳細は、２０００年３月２８日に発行された、「Ｕｓｅ  ｏｆ  ａｎ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｗａｖｅｆｏｒｍ  ｔｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｏｎ  Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題された同一出願人による米国特許第６，０４１，７３４号に説明されており、参照として本明細書に組み込まれている。
【００５７】
[0064]ポストプラズマ処理は概して、水素、アンモニア、水蒸気（Ｈ２Ｏ）またはこれらの組み合わせを含む水素含有ガスを、約１００ｓｃｃｍ〜約８０００ｓｃｃｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約２５００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに提供するステップと、プラズマを処理チャンバで生成するステップとを含む。プラズマは、約０．１５Ｗ／ｃｍ２〜約５Ｗ／ｃｍ２に及ぶ電力密度を使用して生成されてもよく、これは２００ｍｍ基板に対して約５０Ｗ〜約１５００ＷのＲＦ電力レベルである。ＲＦ電力は、例えば１３ＭＨｚ〜１４ＭＨｚの高周波数で提供可能である。ＲＦ電力は連続的に、あるいは短期間サイクルで提供可能であり、ここでは、電力は、上記レベルで約２００Ｈｚ未満のサイクル、および全デューティサイクルの約１０％〜約３０％のサイクルである。
【００５８】
[0065]プラズマ処理は、約１トール〜約１０トール、好ましくは約３トール〜約８トールのチャンバ圧力を維持し、約１５秒〜約１２０秒間、プラズマ処理中約１００℃〜約３００℃、好ましくは約２００℃〜約３００℃の温度に基板を維持し、必要ならば、プラズマ処理中に基板表面から約１００ミル〜約２０００ミルに位置決めされる、好ましくは約２００ミル〜約１０００ミルに位置決めされるガス分配器によってアモルファス炭素材料を除去することによって実行されてもよい。しかしながら、それぞれのパラメータは種々のチャンバにおいて、かつ例えば２００ｎｍ〜３００ｎｍ基板の異なる基板サイズでプラズマプロセスを実行するように修正されてもよい点に注目すべきである。代替的に、プラズマ処理プロセスパラメータは、材料堆積プロセスパラメータと同じまたは実質的に同じであってもよい。
【００５９】
[0066]上記プロセスパラメータは、約１００Å／分〜約１０００Å／分の範囲のアモルファス炭素層の通常の堆積レートを提供し、またアプライドマテリアルズ社から市販されているＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理チャンバなどの堆積チャンバで３００ｍｍ基板上に具現化可能である。
【００６０】
[0067]本明細書に説明されている、アモルファス炭素材料堆積と、アモルファス炭素材料の水素含有ガスプラズマ除去とを実行するのに適した反応器は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＰｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理チャンバやＤｘＺ（商標）化学気相堆積チャンバで実行されてもよい。
【００６１】
ハードマスク／反射防止コーティング（ＡＲＣ）用途
[0068]図１Ａ〜１Ｅは、ハードマスクとしてアモルファス炭素層を組み込んでいる集積回路製造シーケンスの異なる段階での基板１００の一実施形態の概略断面図を図示している。一般的に、基板１００は、処理が実行される任意のワークのことをいい、基板構造１５０は、基板１００上に形成された他の材料と共に基板１００を概して記すために使用される。特定の処理段階に応じて、基板１００はシリコン基板や、基板上に形成されている他の材料層に対応してもよい。図１Ａは例えば、従来その上に形成されていた材料層１０２を有する基板構造１５０の断面図を図示している。材料層１０２は酸化物（例えば、ＳｉＯ２）であってもよい。一般的に、基板１００は、１層のシリコン、シリサイド、金属または他の材料を含んでもよい。
【００６２】
[0069]図１Ｂは、図１Ａの基板構造１５０上に堆積されたアモルファス炭素層１０４を描いている。アモルファス炭素層１０４は、上記プロセスパラメータに従って基板構造１５０上に形成される。アモルファス炭素層の厚さは特定の処理段階に応じて可変的である。通常、アモルファス炭素層は、約５０Å〜約１０００Åの範囲の厚さを有している。
【００６３】
[0070]製造シーケンスで使用されるエネルギー感応レジスト材料のエッチング化学物質に応じて、任意のキャッピング層１０６がアモルファス炭素層１０４上に形成されてもよい。任意のキャッピング層１０６は、パターンが移送される場合に、アモルファス炭素層１０４に対するマスクとして機能する。任意のキャッピング層１０６は、酸化シリコンなどの酸化物、窒化シリコンや窒化チタンなどの窒化物、酸窒化シリコン、シリコンカーバイド、アモルファスシリコン、無ドープシリカガラス（ＵＳＧ）、ドープ酸化シリコン、あるいは他の材料を含む材料を備えてもよい。任意のキャッピング層１０６は約１００Å〜約１０００Åの厚さに堆積されてもよいが、層の厚さはプロセス要件に応じて変更してもよい。キャッピング層は、フォトレジストからアモルファス炭素層を保護し、かつアモルファス炭素材料に形成されたピンホールなどの層の不完全性をカバーすると考えられている。
【００６４】
[0071]１層のエネルギー感応レジスト材料１０８が任意のキャッピング層１０６上に形成される。１層のエネルギー感応レジスト材料１０８は、約２０００Å〜約６０００Åの範囲内の厚さに基板上にスピンコーティング可能である。ほとんどのエネルギー感応レジスト材料は、約４５０ｎｍ未満の波長を有する紫外線（ＵＶ）放射に敏感である。ＤＵＶレジスト材料は２４５ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有するＵＶ放射に敏感である。
【００６５】
[0072]エネルギー感応レジスト材料１０８をマスク１１０を介してＵＶ放射に暴露することによって、パターンのイメージがエネルギー感応レジスト材料１０８の層に導入される。エネルギー感応レジスト材料１０８の層に導入されたパターンのイメージは、図１Ｃに示されるような層を介してパターンを画成するために適切な現像器で現像される。
【００６６】
[0073]その後、図１Ｄを参照すると、エネルギー感応レジスト材料１０８に画成されたパターンは任意のキャッピング層１０６およびアモルファス炭素層１０４の両方を介して移送される。パターンは、エネルギー感応レジスト材料１０８をマスクとして使用して任意のキャッピング層１０６を介して移送される。パターンは、適切な化学エッチャントを使用して任意のキャッピング層１０６をエッチングすることによって任意のキャッピング層１０６を介して移送される。そしてパターンは、任意のキャッピング層１０６をマスクとして使用して、また適切な化学エッチャント（例えば、オゾン、酸素またはアンモニアプラズマ）を使用してアモルファス炭素層１０４を介して、次いで、図１Ｅに示されるようにアモルファス炭素層１０４をハードマスクとして使用して材料層１０２を介して移送される。材料層１０２、つまり二酸化シリコンがパターニングされた後、アモルファス炭素層１０４は、本明細書に説明されるように基板１００から場合によってストリップ可能である。
【００６７】
[0074]製造シーケンスの特定の例では、アモルファス炭素ハードマスクに画成されたパターンは、ダマシン構造などの集積回路の構造に組み込むことができる。ダマシン構造は通常、集積回路上に金属配線を形成するために使用される。
【００６８】
導電特徴部形成
[0075]エッチングストップおよび／または反射防止コーティング（ＡＲＣ）としてのアモルファス炭素および本明細書に説明されたアモルファス炭素材料除去プロセスによって形成された導電または誘電特徴部の一例が図２Ａ〜２Ｅに示されており、これらは、本発明のステップを形成する基板の断面図である。
【００６９】
[0076]図２Ａに示されるように、任意のバリヤ層２１０が、基板２００と後に堆積される材料間のレベル間拡散を排除するために基板表面上に堆積される。基板表面２０５は誘電または導電材料を備えてもよく、また図示されていないが、基板表面２０５は誘電材料に形成された金属特徴部を備えてもよい。バリヤ層２１０は約１００Å〜約１０００Åの厚さに堆積されてもよい。
【００７０】
[0077]バリヤ層２１０は、例えば窒化シリコン、酸窒化シリコンまたはこれらの組み合わせを含む従来のバリヤ層材料を備えてもよい。バリヤ層はまた、シリコンカーバイドや、約５以下の誘電定数を有する窒素含有シリコンカーバイドなどの低誘電定数材料を含んでもよい。低誘電率材料の一例は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＢＬＯＫ（商標）誘電材料である。
【００７１】
[0078]誘電材料層２２０がバリヤ層２１０上に堆積される。誘電材料層は、例えば素子分離（ＳＴＩ）堆積プロセスで使用する酸化シリコンベース材料を含んでもよい。誘電材料の例は、シリコン酸化物、ＰＳＧ、ＰＢＳＧなどのドープシリコン酸化物、および炭素ドープシリコン酸化物を含む。低誘電率材料の一例は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＢｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（商標）誘電材料である。
【００７２】
[0079]そしてアモルファス炭素層２３０が誘電材料層２２０上に堆積される。通常、アモルファス炭素層は約５０Å〜約１０００Åの範囲の厚さを有する。アモルファス炭素層２３０は、エッチング中のダメージや研磨方法から誘電材料層２２０などの下地材料を保護しつつ材料の選択的除去を可能にするために、化学機械研磨技術のストップとして実行してもよいハードマスクである。
【００７３】
[0080]アモルファス炭素層２３０はまた、エッチングストップとして実行して、下地誘電材料層の選択的除去を可能にし、かつ／または反射防止コーティングとして実行してもよい。アモルファス炭素層の光吸収係数ｋは、例えば約１９３ｎｍ〜約２５０ｎｍにおいて約２５０ｎｍ以下の波長で約０．１〜約１．０で変更可能であり、アモルファス炭素層をＤＵＶ波長での反射防止コーティング（ＡＲＣ）としての使用に適したものにする。通常、アモルファス炭素層２３０は約２００Å〜約１０，０００Åの厚さを有する。
【００７４】
[0081]場合によって、反射防止コーティング２４０はアモルファス炭素層２３０上に堆積されてもよい。反射防止コーティングは、酸化物、窒化物、酸窒化シリコン、シリコンカーバイド、アモルファスシリコンおよびこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を備えてもよい。反射防止コーティング２４０は、パターンが移送される場合にアモルファス炭素層２３０のハードマスクとして機能してもよい。
【００７５】
[0082]代替的に、反射防止コーティング２４０は別のアモルファス炭素層を備えてもよい。反射防止コーティング２４０がアモルファス炭素層である場合、アモルファス炭素二重層は上記プロセスパラメータに従った第１のアモルファス炭素層２３０を含んでもよく、また主に光吸収に対して設計されている。したがって、第１のアモルファス炭素層２３０は、約２５０ｎｍ未満の波長で約１．２〜約１．９の範囲の屈折率および約０．３〜約１．０の範囲の吸収係数（ｋ）を有する。第１のアモルファス炭素層２３０の厚さは特定の処理段階に応じて可変的である。通常、第１のアモルファス炭素層２３０は約３００Å〜約１０，０００Åの範囲の厚さを有する。
【００７６】
[0083]第２のアモルファス炭素層である反射防止コーティング層２４０は上記のプロセスパラメータに従って第１のアモルファス炭素層２３０上に形成されて、約１．２〜約１．９の屈折率および約０．０１〜約０．５の吸収係数を有する。第２のアモルファス炭素層は、エネルギー感応レジスト材料などの下地材料層、例えばレジストとの界面で生成される反射をキャンセルする反射を作成することによって、主に位相シフトキャンセルに対して設計されている。第２のアモルファス炭素層の厚さはまた特定の処理段階に応じて、例えば約２００Å〜約７００Åで可変的である。第１および第２のアモルファス炭素層の屈折率（ｎ）および吸収係数（ｋ）は、層形成中のガス混合物の温度および電力ならびに組成の関数として可変的である点において同調可能である。
【００７７】
[0084]レジスト材料２５０などのエネルギーレジスト材料がアモルファス炭素材料の表面上に堆積およびパターニングされる。レジスト材料２５０は約２００Å〜約６０００Åの範囲内の厚さに、基板上にスピンコーティング可能である。フォトレジスト材料は約４５０ｎｍ未満の波長を有する紫外線（ＵＶ）放射に敏感である。ＤＵＶレジスト材料は２４５ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有するＵＶ放射に敏感である。パターンのイメージは、フォトリソグラフィックレチクルを介するＵＶ放射への暴露によってレジスト材料２５０の層に導入される。レジスト材料２５０の層に導入されたパターンのイメージは図２Ａに示されるようなパターンを画成するために適切な現像器で現像される。
【００７８】
[0085]レジスト材料２５０に画成されたパターンは、図２Ｂに示されるようにアモルファス炭素層２３０、および反射防止コーティング２４０などの介在層を介して移送される。パターンは、適切な化学エッチャントを使用するエッチングによってアモルファス炭素層２３０および介在層を介して移送される。例えば、オゾン、酸素またはアンモニアプラズマが、アモルファス炭素材料をエッチングするために使用されてもよい。可変的なエッチングガス組成を含む複数のエッチングステップが、アモルファス炭素層２３０および介在層を介してエッチングするために使用されてもよい。場合によって、エッチングプロセス後の残りのレジスト材料はさらなる処理の前に除去されてもよい。
【００７９】
[0086]そしてアモルファス炭素層２３０に形成されたパターンは、適切な化学エッチャントを使用してエッチングして、図２Ｄに示されるような特徴部２６０を形成することによって誘電材料層２２０および介在層に移送されてもよい。既知の導電材料エッチャントは、導電材料１２０をエッチングするために使用されてもよい。
【００８０】
[0087]そしてアモルファス炭素層２３０は、基板表面からアモルファス含有材料を除去するために水素含有ガスのプラズマに暴露されてもよい。水素含有プラズマ除去プロセスの一例は約１０００ｓｃｃｍの流量で水素ガスを導入し、約５トールのチャンバ圧力を維持し、基板温度を約２５０℃に維持し、２００ｍｍ基板に対して約１００Ｗ〜約３００ＷのＲＦ電力レベルを供給することによってプラズマを生成し、またプラズマを約６０秒間維持し、必要ならばアモルファス炭素材料を除去することによって実行されてもよい。ガス分配器は、図２Ｄに示されるように、プラズマ処理中に基板表面から約５００ミルに位置決めされる。ＡＲＣ材料などの残りの介在材料はエッチャントによって、あるいはアモルファス炭素除去プロセスによって除去される。本発明は、ＡＲＣ層の個別除去プロセスがアモルファス炭素除去前にこのような層残渣物を除去するのに必要な場合があることを想定している。
【００８１】
[0088]そして導電特徴部は特徴部２６０間の特徴限定部２７０にバルク堆積によって形成されてもよい。導電材料は、アルミニウム、タングステンまたは銅などの金属や、多結晶シリコンなどの導電材料を備えてもよく、またタングステンシリサイドなどの金属シリサイドを含んでもよい。導電材料は例えば、原子層堆積技術を含む化学気相堆積法、高密度物理気相堆積技術を含む物理気相堆積法、電気メッキおよび無電界堆積技術を含む電気化学堆積法、あるいは堆積技術の組み合わせによって堆積されてもよい。導電材料はまた約２，０００Å〜約４，０００Åの厚さに堆積されてもよく、また製造される構造のサイズに応じて厚さが変化してもよい。
【００８２】
[0089]低誘電率誘電材料を含む誘電材料はまた図２Ｅに示されるように特徴限定部２７０に堆積されてもよい。低誘電率誘電材料によるギャップ充填プロセスの一例は２０００年４月２５日に発行された米国特許第６，０５４，３７９号に開示されており、これは開示および特許請求された態様と矛盾しない限り参照として本明細書に組み込まれている。酸化シリコンおよび酸化シリコンベース材料などの誘電材料のギャップ充填堆積が素子分離（ＳＴＩ）堆積プロセスに対して使用されてもよい。誘電材料はまた約２，０００Å〜約４，０００Åの厚さに堆積されてもよく、また製造される構造のサイズに応じて厚さが変化してもよい。
【００８３】
[0090]第１および第２のアモルファス炭素層の屈折率（ｎ）および（減衰係数とも称される）吸収係数（ｋ）は、層形成中のガス混合物の温度ならびに組成の関数として変更可能である点において同調可能である。２つのアモルファス炭素ベース反射防止コーティング層の組み合わせが使用される場合、水素含有率は、異なる水素濃度を有する膜を発生させるためにそれに応じて調整されてもよい。例えば、より高い水素含有率のＡＲＣ層がアモルファス炭素処理ガスにおいてフッ素濃度が最小または全くなく堆積されてもよいのに対して、より高い吸収係数を有する別の層がアモルファス炭素処理ガスにおいてより高いフッ素濃度を有してもよい。さらに、ＡＲＣ層は堆積層における水素含有率の漸次的変化で堆積されてもよいため、両ＡＲＣ層は、アモルファス炭素処理ガスにおいてフッ素濃度を経時的に変化させることによってイン・シトゥーで連続的に堆積されてもよい。このような漸次的変化アプローチにおいて、漸次的変化した水素濃度を有する厚いアモルファス炭素層は多層ＡＲＣスタックの代わりに使用されてもよい。
【００８４】
デュアルダマシン構造の堆積
[0091]低誘電率誘電シリコン、酸素および炭素材料と、アモルファス炭素材料と、本明細書に説明されたアモルファス炭素材料除去プロセスとを使用して形成されるダマシン構造の一例が図３Ａ〜３Ｇに示されており、これらは断面図である。
【００８５】
[0092]図３Ａに示されるように、シリコンカーバイドバリヤ層３１０が、基板と後に堆積される材料間のレベル間拡散を排除するために基板表面上に堆積される。基板表面は、誘電材料３０５に形成された金属特徴部３０７を備えてもよい。シリコンカーバイドバリヤ層３１０は酸素、ホウ素、リン酸またはこれらの組み合わせによってドープされてもよい。
【００８６】
[0093]本明細書に説明されたようなシリコン、酸素および炭素を備える第１の誘電層３１２が、誘電材料３０５に形成された金属特徴部３０７を含む基板表面上のシリコンカーバイドバリヤ層３１０上に堆積される。層間誘電材料の第１の誘電層３１２は、製造される構造のサイズに応じて約５，０００〜約１５，０００Åの厚さにトリメチルシランなどの有機シランや有機シロキサンを酸化することによって第１のシリコンカーバイドバリヤ層３１０上に堆積される。
【００８７】
[0094]層間誘電材料として使用されてもよい低誘電定数材料の一例は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＢｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（商標）誘電材料である。代替的に、第１の誘電層はまた、パラリンを含む低誘電率ポリマー材料などの低誘電率誘電材料や、無ドープシリコンガラス（ＵＳＧ）やフッ素ドープシリコンガラス（ＦＳＧ）などの低誘電率スピンオンガラスを備えてもよい。そしてシリコンオキシカーバイド層に対して本明細書に説明されたような堆積に続くプラズマプロセスが第１の誘電層３１２を処理してもよい。低誘電率誘電定数層およびアモルファス炭素層スタックの一例はさらに、２００４年４月１日に発行された米国特許第６，５４１，３９７号に開示されており、これは、開示および特許請求された態様と矛盾しない限り参照として本明細書に組み込まれている。
【００８８】
[0095]そして、シリコンカーバイド材料や酸化有機シラン層の低誘電率エッチングストップ（つまり第２のバリヤ層）３１４が約２００Å〜約１０００Åの厚さに、第１の誘電層３１２上に堆積される。代替的に、エッチングストップ３１４は窒素含有シリコンカーバイド材料であってもよい。そして低誘電率エッチングストップ３１４は、コンタクト／ビアが図３Ａに示されるように形成されるエリアにおいてコンタクト／ビア開口３１６を画成し、かつ第１の誘電層３１２を暴露するためにパターンエッチングされる。好ましくは、低誘電率エッチングストップ３１４は、フッ素、炭素および酸素イオンを使用する従来のフォトリソグラフィおよびエッチングプロセスを使用してパターンエッチングされる。図示されていないが、約１００Å〜約５００Å厚の無窒素シリコンカーバイドや酸化シリコンキャッピング層が、さらなる材料を堆積する前にエッチングストップ３１４上に堆積されてもよい。
【００８９】
[0096]低誘電率エッチングストップ３１４がコンタクト／ビアをパターニングするためにエッチングされ、かつフォトレジストが除去された後、本明細書に説明されたようなシリコンオキシカーバイドの第２の誘電層３１８が、図３Ａに示されるように約５，０００〜約１５，０００Åの厚さに堆積される。第２の誘電層３１８はまたシリコンオキシカーバイド層に対して、本明細書に説明されたようにプラズマ処理されてもよい。
【００９０】
[0097]代替実施形態では、約１００Å〜約５００Å厚の無窒素シリコンカーバイドや酸化シリコンキャッピング層が、フォトレジスト材料などの追加材料を堆積する前に第２の誘電層３１８上に堆積されてもよい。さらなる代替実施形態では、シリコンカーバイドキャッピング層（図示せず）が、フォトレジスト材料などの追加材料を堆積する前に第２の誘電層３１８上に堆積されてもよい。
【００９１】
[0098]そしてアモルファス炭素層３２２が第２の誘電層３１８（つまりキャッピング層）上に堆積され、好ましくは従来のフォトリソグラフィプロセスを使用してパターニングされて、図３Ｂに示されるような配線ライン３２０を画成する。アモルファス炭素層３２２は本明細書に説明されたように堆積される。通常、アモルファス炭素層は、約５０Å〜約１０００Åの範囲の厚さを有する。
【００９２】
[0099]アモルファス炭素層３２２は、第２の誘電層３１８などの低誘電率誘電材料をエッチング中のダメージや研磨方法から保護しつつ導電材料の除去を許容するために、化学機械研磨技術に対するストップとして実行してもよいハードマスクである。アモルファス炭素層３２２はまた、ハードマスクに加えて反射防止コーティングとして機能してもよい。さらなるアモルファス炭素の多層がアモルファス炭素層３２２に使用されてもよい。例えば、本明細書に説明されたアモルファス炭素二重層ＡＲＣ層がアモルファス炭素層３２２として使用されてもよい。
【００９３】
[00100]そして特徴部は図３Ｃに示されるように、第２の誘電層３１８、低誘電率エッチングストップ３１４、第１の誘電層３１２およびシリコンカーバイドバリヤ層３１０を介してエッチングされる。アモルファス炭素層は、例えば約１：１０〜約１：２０において約１：１０より大きな、下地に堆積された誘電材料に対する選択性つまり除去レート比を有しており、また１：３０より大きな除去レート比を含む可能性がある。
【００９４】
[00101]配線ライン３２０は、アルミニウム、銅、タングステンまたはこれらの組み合わせなどの導電材料によってメタライゼーション構造を形成するために充填される。現在、トレンチは、低抵抗率の銅（アルミニウムの３．１ｍＷ／ｃｍに比較して１．７ｍＷ／ｃｍ）によるより小さな特徴部を形成するために銅を使用することになる。好ましくは、図３Ｄに示されるように、タンタルや窒化タンタルなどの適切なバリヤ層３２４がメタライゼーションパターンにコンフォーマルに最初に堆積され、周囲のシリコンおよび／または誘電材料への銅の移入を防止する。その後、銅３２６が、化学気相堆積法、物理気相堆積法、電気メッキ、またはこれらの組み合わせのいずれかを使用して堆積され、図３Ｅに示されるような構造を充填する。
【００９５】
[00102]構造が銅や他の金属で充填されると、表面は化学機械研磨を使用して平坦化されて、過剰な銅３２６およびバリヤ層３２４の材料を除去する。しかしながら、アモルファス炭素層３２２は研磨抵抗性があり、図３Ｆに示されるように研磨プロセス後に残る。アモルファス炭素層は、例えば約５：１〜約３０：１の、約１：１より大きな、アモルファス炭素に対する銅またはバリヤ層材料のいずれかの導電材料の選択性つまり除去レート比を有しており、３０：１より大きな除去レート比を含む可能性がある。
【００９６】
[00103]そしてアモルファス炭素層３２２は水素含有ガスのプラズマに暴露されて、基板表面からアモルファス含有材料を除去する。水素含有プラズマ除去プロセスの一例は、約１０００ｓｃｃｍの流量で水素ガスを導入し、約５トールのチャンバ圧力を維持し、基板温度を約２５０℃に維持し、２００ｍｍ基板に対して約１００Ｗ〜約３００ＷのＲＦ電力レベルを供給することによってプラズマを生成し、プラズマを約６０秒間維持し、必要ならばアモルファス炭素材料を除去することによって実行されてもよい。ガス分配器はプラズマ処理中に基板表面から約５００ミルに位置決めされる。
【００９７】
代替ハードマスク／反射防止コーティング（ＡＲＣ）用途
[00104]図４は、アモルファス炭素層を組み込む集積回路製造シーケンスの異なる段階でのアモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態の断面図である。基板構造４０１は、基板上に形成された他の材料層を伴う基板のことである。処理段階に応じて、基板はシリコン基板や、基板上に形成されている他の層に相当する場合がある。図４は、従来その上に形成されてきた材料層４０２を有する基板構造４０１を図示している。材料層４０２は酸化物（例えば、ＳｉＯ２）であってもよい。一般的に、材料層４０２は１層のシリコン、シリサイド、金属または他の材料を含んでもよい。アモルファス炭素層４０３が上記のプロセスパラメータに従って材料層４０２上に形成される。アモルファス炭素層の厚さは特定の処理段階に応じて可変的である。通常、アモルファス炭素層は約５０Å〜約１０００Åの範囲の厚さを有している。
【００９８】
[00105]図４はさらに任意のキャッピング層４０４を図示している。製造シーケンスで使用されるエネルギー感応レジスト材料のエッチング化学物質に応じて、任意のキャッピング層４０４はアモルファス炭素層４０３上に形成されてもよい。任意のキャッピング層４０４は、パターンを移送することによってアモルファス炭素層４０３のマスクとして機能してもよい。任意のキャッピング層４０４は、酸化シリコンなどの酸化物、窒化シリコンや窒化チタンなどの窒化物、酸窒化シリコン、シリコンカーバイド、アモルファスシリコン、無ドープシリカガラス（ＵＳＧ）、ドープ酸化シリコン、あるいは他の材料を含んでもよい。任意のキャッピング層４０４は、約１００Å〜約１０００Åの厚さに堆積されてもよい。しかしながら、層の厚さはプロセス要件に応じて変化してもよい。キャッピング層４０４は、アモルファス炭素層をフォトレジストから保護し、かつアモルファス炭素材料に形成されたピンホールなどの層の不完全性をカバーするものと考えられている。
【００９９】
[00106]図４はさらに、スピンオン材料層４０５およびパターニング済みフォトレジスト４０６を図示している。スピンオン材料層４０５は、シリコン、フッ化シリコン、炭素ドープシリコン、フッ素ドープ酸化シリコン、窒素ドープシリコン、または炭素ドープ酸化シリコンなどの任意のシリコン含有誘電材料であってもよい。スピンオン材料層４０５は、回転する基板表面に印加される液体ベース前駆体を使用して堆積されてもよい。カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されているプロセスであるＢＡＲＣ（商標）はまた、スピンオン材料層４０５の堆積プロセスとして使用されてもよい。
【０１００】
[00107]１層のエネルギー感応レジスト材料４０６がスピンオン材料層４０５上に形成される。１層のエネルギー感応レジスト材料４０６は約２０００Å〜約６０００Åの範囲内の厚さに基板上にスピンコーティング可能である。ほとんどのエネルギー感応レジスト材料は、約４５０ｎｍ未満の波長を有する紫外線（ＵＶ）放射に敏感である。ＤＵＶレジスト材料は、２４５ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有するＵＶ放射に敏感である。
【０１０１】
[00108]このようなエネルギー感応レジスト材料１０８をマスク（図示せず）を介してＵＶ放射に暴露することによって、パターンのイメージがエネルギー感応レジスト材料４０６の層に導入される。１層のエネルギー感応レジスト材料４０６に導入されたパターンのイメージは、このような層を介してパターンを画成するために適切な現像器において現像される。
【０１０２】
追加の代替ハードマスク／反射防止コーティング（ＡＲＣ）用途
[00109]図５は、アモルファス炭素層をハードマスクとして組み込む集積回路製造シーケンスの異なる段階でのアモルファス炭素堆積プロセスの代替実施形態の断面図である。一般的に、基板構造５０１は、処理が実行される任意のワークのことである。特定の処理段階に応じて、基板構造５０１はシリコン基板や、基板上に形成されている他の材料層であってもよい。図５は例えば、従来その上に形成されてきた材料層を含む場合がある基板構造５０１の断面図を図示している。基板構造の材料層は酸化物（例えば、ＳｉＯ２）を含むことがある。一般的に、基板構造５０１は１層のシリコン、シリサイド、金属または他の材料を含んでもよい。
【０１０３】
[00110]図５はさらに、基板構造５０１上に堆積されたアモルファス炭素層５０２を描いている。アモルファス炭素層５０２は上記のプロセスパラメータに従って基板構造５０１上に形成される。アモルファス炭素層の厚さは特定の処理条件に応じて可変的である。通常、アモルファス炭素層は約５０Å〜約１００Åの厚さを有する。
【０１０４】
実験結果
[00111]得られる膜密度に水素流量が如何に影響したかを図示するために、アモルファス炭素膜が炭化水素化合物および水素を堆積された。膜が１０００ｓｃｃｍ水素、２０００ｓｃｃｍ水素または３０００ｓｃｃｍ水素によって堆積される以外は処理条件のすべてが一定であった。１０００ｓｃｃｍ水素の膜密度は１．４４ｇ／ｃｃ、２０００ｓｃｃｍ水素の膜密度は１．４７ｇ／ｃｃ、３０００ｓｃｃｍ水素の膜密度は１．５４ｇ／ｃｃであった。これらの結果は、高い水素流量では、密度の高い膜が堆積されることを指し示している。膜密度は炭素二重結合形成の１つの推定である。したがって、水素流量の高い膜堆積プロセスは、炭素二重結合の可能性の高い膜を形成しやすい。
【０１０５】
[00112]様々な温度での３つの個々の前駆体の派生膜の比較が実行され、ここでＡ−ＴＲＰはα−テルピネンである。
【０１０６】
【表１】
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【０１０７】
[00113]５５０℃でプロピレンを使用して形成された膜は、より低い温度でプロピレンを使用して形成された膜の約２倍のエッチング選択性と、これよりも約２０パーセント高い密度とを有していた。炭素二重結合濃度はまた、より高い温度ではさらに高い。
【０１０８】
[00114]プロピレン、Ａ−ＴＲＰおよびトルエン前駆体はまた、各前駆体を個々に使用して比較されて、３５０〜５５０℃の５つの様々な温度で膜を形成した。膜の屈折率の結果は温度上昇によって増加した。温度の関数としての屈折率の応答曲線は前駆体ごとに異なっていた。Ａ−ＴＲＰおよびトルエン膜の誘電定数もまた測定された。膜がより高温で堆積されると誘電定数は増加する。フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）分析もまた得られた膜に対して実行された。４００℃よりも高い温度でプロピレンで形成された膜は炭素二重結合を有してした。
【０１０９】
[00115]個別セットの実験において、波数の関数としての吸収度は、３５０、４００、４２５、４５０および５００℃でトルエンを使用して堆積された膜についてプロットされた。曲線のピークは、炭素二重結合が形成され、かつ二重結合の形成が、トルエンを前駆体として形成された膜について４００℃よりも高い温度でのみ生じたことを示している。
【０１１０】
[00116]低周波数ＲＦ電力が、アモルファス炭素膜の密度を調整する方法として検証された。０、５０、１００および２００ＷのＲＦ電力が観察された。３５０および４５０℃の両方で膜前駆体としてトルエンを使用してテストされる場合、膜の密度は１．１７付近から１．２８ｇ／ｃｃに増加した。低周波数ＲＦ電力はアモルファスパターニング膜の密度を増大させることが可能である。４５０℃で、ＬＦＲＦが０から２００Ｗに増加すると減衰係数が劇的に増加した。３５０℃で、ＬＦＲＦが０から８００℃に増加すると減衰係数は０．０５よりも増加しなかった。
【０１１１】
[00117]トルエンを前駆体として使用して堆積された膜が測定され、０、２００、４００、６００および８００ＷのＬＦＲＦに対する波数の関数としての吸収度がプロットされた。０ＷのＬＦＲＦ膜は、−ＣＨ３結合、−ＣＨ２結合および−ＣＨ結合のピークで最大数の波数を有していた。８００ＷのＬＦＲＦ膜は−ＣＨ２結合のピークで最小数の波数を有していた。ＣＨ２／ＣＨ３およびＣＨ／ＣＨ３の比はＬＦＲＦトライアルと比較する場合に一貫していた。波数のグラフはまた、ベンゼン対ＣＨ３比が増加するとＬＦＲＦへの電力を増加させることを示している。このことは、電力ＬＦＲＦが大きいほとんどのベンゼン環状構造の存在を指し示している。
【０１１２】
[00118]８００ＷでＬＦＲＦを保ちつつ温度を変更することはトルエン膜の形成の如何に影響するかを観察するために、３５０、３７５、４００および４２５℃で形成された膜がＦＴＩＲスペクトルを使用して測定された。波数の関数としての吸収度のプロットは、膜形成温度の増大は炭素二重結合の可能性を低下させ、かつ減衰係数の大きな膜を生み出すことを指し示している。
【０１１３】
[00119]ＬＦＲＦの関数としての堆積レートもまた観察された。ＬＦＲＦへの電力が増加されると、堆積レートは線形に増大した。前駆体を希釈するための水素の添加は堆積レートを低下させた。
【０１１４】
[00120]異なる前駆体もまた比較された。トルエンおよびα−テルピネンは、同程度の温度範囲での光学特性および誘電定数の測定結果を含む最良の膜特性を提供した。プロピレンおよびアセチレンを前駆体として使用することもまた、受容可能な光学特性および誘電定数の結果を膜に提供した。トルエンベース膜はまた、ＳＥＭによって測定されたように最良のステップカバレージを提供した。α−テルピネンベース膜は、トルエンベース膜がより小さな減衰係数測定結果を有したのと類似の温度で堆積した。
【０１１５】
[00121]低圧膜堆積もまたテストされた。低圧は、複数の基板がテストされる場合に均一の膜を提供するのに望ましかった。しかしながら、膜特性の検出可能な改良は観察されなかった。
【０１１６】
[00122]上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他のさらなる実施形態がその基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は以下の請求項によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｂ】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｃ】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｄ】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態を示す断面図である。
【図１Ｅ】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明の堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ａ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｂ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｃ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｄ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｅ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｆ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図３Ｇ】デュアルダマシン堆積シーケンスの一実施形態を示す断面図である。
【図４】アモルファス炭素堆積プロセスの一実施形態の断面図である。
【図５】アモルファス炭素堆積プロセスの代替実施形態の断面図である。
【図６】本発明の実践に使用可能な装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００…基板、１０２…材料層、１０４…アモルファス炭素層、１０６…キャッピング層、１０８…エネルギー感応レジスト材料、１１０…マスク、１５０…基板構造、２００…基板、２０５…基板表面、２１０…バリヤ層、２２０…誘電材料層、２３０…アモルファス炭素層、２４０…反射防止コーティング、２５０…レジスト材料、２６０…特徴部、２７０…特徴限定部、３０５…誘電材料、３０７…金属特徴部、３１０…シリコンカーバイドバリヤ層、３１２…第１の誘電層、３１４…エッチングストップ、３１６…コンタクト／ビア開口、３１８…第２の誘電層、３２０…配線ライン、３２２…アモルファス炭素層、３２４…バリヤ層、３２６…銅、４０１…基板構造、４０２…材料層、４０３…アモルファス炭素層、４０４…キャッピング層、４０５…スピンオン材料層、４０６…パターニング済みフォトレジスト、５０１…基板構造、５０２…アモルファス炭素層、６０２…真空ポンプ、６０６…電源、６１０…コントロールユニット、６１２…ＣＰＵ、６１４…支援回路、６１６…関連コントロールソフトウェア、６１８…信号バス、６２０…シャワーヘッド、６２５…プロセスチャンバ、６３０…ガスパネル、６５０…基板支持ペデスタル、６７０…ヒーター要素、６７２…熱電対、６９０…基板、６９１…表面。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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