(57)【要約】  本発明の諸実施形態は一般に集積回路に関し、詳細には、半導体基板上へのホウ素含有アモルファスカーボン層の堆積に関する。一実施形態においては、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理容積に基板を設けること、処理容積に炭化水素含有混合ガスを流すこと、ＲＦ源から電力を加えることによって、炭化水素含有混合ガスのプラズマを発生させること、処理容積にホウ素含有混合ガスを流すこと、およびプラズマの存在下、基板上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させることを含み、ホウ素含有アモルファスカーボン膜が、約３０〜約６０原子百分率のホウ素を含有する【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、
ＲＦ電力の存在下、炭化水素含有ガスの流れに基板をさらして、前記基板上にホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を堆積させること、
前記炭化水素含有ガスの流れを継続しながらＲＦ電力を切ること、および
ＲＦ電力の存在下、ホウ素含有ガスの流れと、前記炭化水素含有ガスの前記流れとに前記基板をさらして、前記ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させることを含み、前記ボロン含有アモルファスカーボン膜が、約３０〜６０原子百分率のホウ素を含有する、方法。
【請求項２】
前記ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜の厚さが約５０Å〜約１０００Åであり、前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜の厚さが約３００Å〜約５０００Åである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜が約２０〜約５０原子百分率の炭素を含有し、前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜が約１０〜約２５原子百分率の水素を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記炭化水素含有混合ガスが、一般式ＣｘＨｙを有する少なくとも１種の炭化水素化合物を備え、式中、ｘの範囲が１〜４、ｙの範囲が２〜１０である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記炭化水素含有混合ガスが、アルゴン、窒素およびヘリウムを備える群から選択される不活性ガスおよび／またはキャリアガスをさらに備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ホウ素含有混合ガスが、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、トリメチルホウ素（ＴＭＢまたはＢ（ＣＨ３）３）、トリエチルホウ素（ＴＥＢ）、メチルホウ素、ジメチルホウ素、エチルホウ素、ジエチルホウ素またはこれらの組合せを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記炭化水素化合物が、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）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）およびその異性体、ブタジエン（Ｃ４Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ならびにこれらの組合せを備える群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基板が、複数の交互する酸化物および窒化物材料、アモルファスシリコンと交互する酸化物、ポリシリコンと交互する酸化物、ドープシリコンと交互する非ドープシリコン、ドープポリシリコンと交互する非ドープポリシリコン、ドープアモルファスシリコンと交互する非ドープアモルファスシリコン、アルミニウム、タングステン、窒化チタン、銅、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素およびこれらの組合せを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜をエッチングして、パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜を形成すること、および
前記基板内に前記パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜に対応するフィーチャ画定部を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、
処理チャンバ内に基板を設けること、
前記処理チャンバに炭化水素含有混合ガスを流すこと、
前記炭化水素含有混合ガスから第１のプラズマを発生させて、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を前記基板上に堆積させること、
前記処理チャンバへの前記炭化水素含有混合ガスの流れを継続しながら前記第１のプラズマを切ることによって、前記処理チャンバ内の処理条件を安定させること、
前記処理チャンバにホウ素含有混合ガスを流すこと、および
前記炭化水素含有混合ガスおよび前記ホウ素含有混合ガスから第２のプラズマを発生させて、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有し、約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有し、約２０〜約５０原子百分率の炭素を含有し、約１０〜約２５原子百分率の水素を含有するホウ素含有アモルファスカーボン膜を、前記ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上に堆積させること、
過酸化水素および硫酸を備える溶液を用いて前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜を除去すること、および
水素含有プラズマ、酸素含有プラズマまたはこれらの組合せを用いて前記ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を除去することを含む、方法。
【請求項１１】
約３５〜６０原子百分率のホウ素、約２０〜約５０原子百分率の炭素と、約１０〜約３０原子百分率の水素とを備えるホウ素含有アモルファスカーボン膜。
【請求項１２】
基板上に堆積させた、厚さが約５０Å〜約５０００Åであるホウ素を含まないアモルファスカーボン膜と、
前記ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上に堆積させたホウ素含有アモルファスカーボン膜であって、厚さが約３００Å〜約５０００Åである、約１０〜６０原子百分率のホウ素を含有するホウ素含有アモルファスカーボン膜と、
前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜上に堆積させた反射防止コーティング膜と、
前記反射防止コーティング膜上に堆積させたフォトレジスト膜とを備える、半導体デバイス。
【請求項１３】
処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、
ＲＦ電力の存在下、炭化水素含有ガスおよびホウ素含有ガスを備える混合ガスの流れに基板をさらして、前記基板の上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させること、
約３５〜約６０原子百分率のホウ素を含有し、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素含有アモルファスカーボン膜をエッチングして、パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜を形成すること、および
前記基板内に前記パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜に対応するフィーチャ画定部を形成することを含む、方法。
【請求項１４】
前記ホウ素含有アモルファスカーボン膜が、約２０〜約５０原子百分率の炭素と、約１０〜約２５原子百分率の水素とを含有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板が、複数の交互する酸化物および窒化物材料、アモルファスシリコンと交互する酸化物、ポリシリコンと交互する酸化物、ドープシリコンと交互する非ドープシリコン、ドープポリシリコンと交互する非ドープポリシリコン、ドープアモルファスシリコンと交互する非ドープアモルファスシリコン、アルミニウム、タングステン、窒化チタン、銅、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素およびこれらの組合せを備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の諸実施形態は一般に集積回路の製造に関し、詳細には、半導体基板上へのホウ素含有アモルファスカーボン層の堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路が、単一チップ上に何百万ものトランジスタ、コンデンサおよび抵抗器を備えることができる複合デバイスへと進化している。チップ設計の進化により、より高速の回路およびより高い回路密度が継続的に必要となる。より高い回路密度を有するより高速の回路に対する要求により、そのような集積回路を製造するために使用される材料に対して対応する要求が課される。特に、集積回路部品の寸法がサブミクロンスケールにまで縮小されると、そのような部品から適切な電気的性能を得るために低抵抗率導電材料ならびに低誘電率絶縁材料を使用することが現在必要である。
【０００３】
より高い集積回路密度に対する要求により、集積回路部品の製造に使用されるプロセス順序にも要求が課される。たとえば、従来のフォトリソグラフィ技術を使用するプロセス順序では、基板上に配置された材料層のスタックの上に、エネルギー感度の高いレジスト層が形成される。このエネルギー感度の高いレジスト層は、あるパターンの画像にさらされて、フォトレジストマスクを形成する。その後、エッチプロセスを用いて、スタックの材料層の１つまたは複数にマスクパターンを転写する。このエッチプロセスで使用する化学エッチャントは、エネルギー感度の高いレジストのマスクに対してよりも、スタックの材料層に対してより高いエッチ選択性を有するように選択される。すなわち、化学エッチャントにより、エネルギー感度の高いレジストよりもはるかに速い速度で、材料スタックの１つまたは複数の層がエッチングされる。スタックの１つまたは複数の材料層に対するレジストを超えるエッチ選択性により、パターン転写の完了前にエネルギー感度の高いレジストが消費されることが防止される。したがって、選択性の高いエッチャントにより、正確なパターン転写が強化される。
【０００４】
パターン寸法が縮小されると、それに応じてエネルギー感度の高いレジストの厚さを、パターン分解能を制御するために減少させなければならない。そのような薄いレジスト層は、化学エッチャントによる攻撃に起因して、パターン転写ステップ中に下層の材料層をマスクするには不十分となり得る。ハードマスクと呼ばれる中間層（たとえば、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素またはカーボン膜）が、化学エッチャントに対するそのより大きな耐性によりパターン転写を容易にするために、エネルギー感度の高いレジスト層と下層の材料層と間で多くの場合使用される。エッチ選択性も高く、またエッチングプロセスが完了した後の除去が容易でもある薄いハードマスクを有することが望ましい。限界寸法（ＣＤ）が減少すると、現在のハードマスク材料は、下層材料に対する所望のエッチ選択性を欠き、多くの場合除去が困難である。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、ハードマスク層の改良が、また改良したハードマスク層を堆積させるための方法の改良が従来技術では必要である。
【０００６】
本発明の諸実施形態は一般に集積回路の製造に、特に、半導体基板上へのホウ素含有アモルファスカーボン層の堆積に関する。一実施形態において、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理容積に基板を設けること、処理容積に炭化水素含有混合ガスを流すこと、ＲＦ源から電力を加えることによって、炭化水素含有混合ガスのプラズマを発生させること、処理容積にホウ素含有混合ガスを流すこと、およびプラズマの存在下、基板上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させることを含み、ホウ素含有アモルファスカーボン膜が、約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有する。
【０００７】
別の一実施形態において、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、ＲＦ電力の存在下炭化水素含有ガスの流れに基板をさらして、基板上にホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を堆積させること、炭化水素含有ガスの流れを継続しながらＲＦ電力を切ること、ＲＦ電力の存在下、ホウ素含有ガスの流れと、炭化水素含有ガスの流れとに基板をさらして、ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させることを含み、ボロン含有アモルファスカーボン膜が、約３０〜６０原子百分率のホウ素を含有する。一例では、ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜の厚さは約５０Å〜約１０００Åでよく、一方ホウ素含有アモルファスカーボン膜の厚さは約３００Å〜約５０００Åでよい。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約２０〜約５０原子百分率の炭素と、約１０〜約２５原子百分率の水素とを含有することができる。この方法は、ホウ素含有アモルファスカーボン膜をエッチングして、パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜を形成すること、および基板内にパターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜に対応するフィーチャ画定部（ｆｅａｔｕｒｅ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）を形成することをさらに含むことができる。
【０００８】
別の実施形態において、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理容積に基板を設けること、処理容積に炭化水素含有混合ガスを流すこと、ＲＦ源から電力を加えることによって、炭化水素含有混合ガスのプラズマを発生させること、プラズマの存在下、基板上にホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を堆積させること、処理容積にホウ素含有混合ガスを流すこと、およびプラズマの存在下、ホウ素を含まないアモルファスカーボン含有膜上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させることを含み、ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有する。
【０００９】
別の一実施形態において、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、処理チャンバ内に基板を設けること、処理チャンバに炭化水素含有混合ガスを流すこと、炭化水素含有混合ガスから第１のプラズマを発生させて、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を基板上に堆積させること、処理チャンバへの炭化水素含有混合ガスの流れを継続しながら第１のプラズマを切ることによって、処理チャンバ内の処理条件を安定させること、処理チャンバにホウ素含有混合ガスを流すこと、および炭化水素含有混合ガスおよびホウ素含有混合ガスから第２のプラズマを発生させて、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素含有アモルファスカーボン膜をホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上に堆積させることを含む。一例では、ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有する。この方法は、過酸化水素と硫酸とを含む溶液を用いてホウ素含有アモルファスカーボン膜を除去すること、および水素含有プラズマ、酸素含有プラズマまたはこれらの組合せを用いてホウ素を含まないアモルファスカーボン膜を除去することをさらに含むことができる。
【００１０】
さらに別の実施形態においては、ホウ素含有アモルファスカーボン膜が提供される。このホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約１０〜約６０原子百分率のホウ素と、約２０〜約５０原子百分率の炭素と、約１０〜約３０原子百分率の水素とを含有する。
【００１１】
さらに別の一実施形態では、半導体デバイスが提供される。このデバイスは、基板の上に堆積されているホウ素を含まないアモルファスカーボン膜であって、約５０Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素を含まないアモルファスカーボン膜と、ホウ素を含まないアモルファスカーボン膜上に堆積されているホウ素含有アモルファスカーボン膜であって、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有し、約１０〜６０原子百分率のホウ素を含有するホウ素含有アモルファスカーボン膜と、ホウ素含有アモルファスカーボン膜上に堆積されている反射防止コーティング膜と、反射防止コーティング膜上に堆積されているフォトレジスト膜とを含む。
【００１２】
別の一実施形態において、処理チャンバ内で基板を処理する方法が提供される。この方法は、ＲＦ電力の存在下、炭化水素含有ガスおよびホウ素含有ガスを含む混合ガスの流れに基板をさらして、基板の上にホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させること、約３５〜約６０原子百分率のホウ素を含有し、約３００Å〜約５０００Åの厚さを有するホウ素含有アモルファスカーボン膜をエッチングして、パターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜を形成すること、基板内にパターニングしたホウ素含有アモルファスカーボン膜に対応するフィーチャ画定部を形成することを含む。一例では、ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約２０〜約５０原子百分率の炭素と、約１０〜約２５原子百分率の水素とを含有することができる。
【００１３】
本発明の上記特徴を詳細に理解することができるように、上で簡潔に要約した本発明について、添付図面にその一部を示す諸実施形態を参照してより詳細に説明することができる。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な諸実施形態を示しているにすぎず、したがって本発明の範囲を限定すると考えられるべきではなく、本発明について他の同様に効果的な諸実施形態を認めることができることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書中に記載されている諸実施形態の実施のために使用することができる装置の概略図である。
【図２】本明細書中に記載されている諸実施形態による、ホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させるための方法の一実施形態を示すプロセスフロー図である。
【図３】本明細書中に記載されている諸実施形態による、ハードマスク層としてホウ素含有アモルファスカーボン層を組み込んだ基板構造の概略断面図である。
【図４】本明細書中に記載されている諸実施形態による、ホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させるための方法の一実施形態を示すプロセスフロー図である。
【図５】本明細書中に記載されている諸実施形態による、非ドープアモルファスカーボン膜の上にハードマスク層としてホウ素含有アモルファスカーボン層を組み込んだ基板構造の概略断面図である。
【図６】既知の非ドープアモルファスカーボン膜と対比して本明細書中に記載されている諸実施形態に従って堆積させたホウ素含有アモルファスカーボン膜についてのブランケットエッチ選択性を示すプロットである。
【図７】既知の非ドープアモルファスカーボン膜と対比して本明細書中に記載されている諸実施形態に従って堆積させたホウ素含有アモルファスカーボン膜についてのブランケットエッチ選択性を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
しかしながら、添付図面は本発明の例示的実施形態を示しているにすぎず、したがって本発明を限定すると考えられるべきではなく、本発明について他の同様に効果的な諸実施形態を認めることができることに留意されたい。
【００１６】
本発明の諸実施形態は一般に集積回路の製造に関し、詳細には、半導体基板上へのアモルファスカーボン層の堆積に関し、より詳細には、ホウ素含有アモルファスカーボン層の堆積に関する。論理デバイスおよび記憶デバイスの構造における深いコンタクトのための高アスペクト比エッチでは、アスペクト比は１０〜７５：１であってもよく、その場合ハードマスクは全スタック厚の１０〜４０％である。一実施形態においては、エッチ選択性を４０〜８０％向上させるホウ素含有アモルファスカーボン膜が提供され、これにより同様に対応する量だけハードマスク厚を薄くすることが可能となる。別の実施形態においては、ハードマスク厚の削減および構造のアスペクト比を可能とする現在知られている非ドープアモルファスカーボン膜よりも２倍〜２０倍エッチ耐性があるホウ素含有膜が提供される。本明細書中に記載の特定の実施形態では、ハードマスク形状、限界寸法制御および限界寸法均一性が改善される。様々な実施形態において、炭化水素含有ガス、ホウ素含有ガス、およびアルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性／キャリアガスを用いて、ホウ素含有アモルファスカーボン層を堆積させることができる。有利には、下層誘電体膜に損傷を与えることなく、産業的に受け入れられているウエットエッチング化学薬品を用いて下層材料からホウ素含有アモルファスカーボン膜を容易に剥離できることがわかっている。
【００１７】
本発明の諸実施形態ではまた、アモルファスカーボン層と、アモルファスカーボン層上に堆積されているホウ素含有アモルファスカーボン層とを備える多層ハードマスクが提供される。一実施形態においては、ホウ素含有アモルファスカーボン膜が約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有する。アモルファスカーボン層の厚さは、約５０Å〜約５０００Åの範囲で異なることがある。ホウ素含有アモルファスカーボン膜の厚さは、約３００Å〜約５０００Åでよい。アモルファスカーボン層の厚さが約５０Å〜約１０００Åである場合、下層のアモルファスカーボン層は、ジボランなどのホウ素含有ガスを用いた後に続くホウ素含有アモルファスカーボン堆積中に基板上に直接アモルファスホウ素（除去が困難）が形成されることを回避するために、基板とホウ素含有アモルファスカーボン層との間の遷移層としての機能を果たすことができる。遷移膜としての機能を果たすことに加え、アモルファスカーボン層の厚さが約３００Å〜約５０００Åである特定の実施形態では、ホウ素含有アモルファスカーボン層は、下層に損傷を与えることなくパターニングを完了させるように、従来の酸素プラズマを用いて容易に灰化可能な、十分に厚いアモルファスカーボン層を下に残しながら、優れたハードマスク性能（たとえば、良好なＣＤ制御およびフィーチャ形状）により主要エッチプロセス中に消費され得る。当業者には理解されるはずであるが、本明細書を通して使用する用語「ホウ素含有アモルファスカーボン」は、炭化ホウ素の形態での、もしくはホウ素および炭素の非化学量論的混合物でのホウ素炭素（ホウ化炭素）材料、またはホウ素をドープしたアモルファスカーボンを全般的に網羅する。この材料を本明細書中では「アモルファス」と称するが、この用語は、膜中に結晶構造が全く存在しないことを表すものではなく、現在利用可能な技術によって認識できる結晶構造がないことを示しているだけであることにも留意されたい。
【００１８】
図１は、本明細書中に記載の諸実施形態に従ってアモルファスカーボン層堆積を行うために使用することができる基板処理システム１３２の概略図を示す。本発明を実施するために使用することができる基板処理システム１３２の一例の詳細が、Ｓａｌｖａｄｏｒらの同一出願人により２００２年４月２日に発行された米国特許第６３６４９５４号に記載されており、参照により本明細書中に組み込まれている。適切なシステムの例として、ＤｘＺ（商標）処理チャンバを使用することができるＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システム、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ５０００（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＧＴ（商標）およびＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＥ（商標）処理チャンバが挙げられ、これらのシステムは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。他の製造業者から入手可能なシステムを含めた他の処理システムも、本明細書中に記載されている諸実施形態を実施するために適合させることができると考えられる。
【００１９】
処理システム１３２は、ガスパネル１３０およびコントローラ１１０と結合されているプロセスチャンバ１００を含む。プロセスチャンバ１００は一般に、内部処理容積１２６を画定する上面１２４、側面１０１および底壁１２２を含む。チャンバ１００の内部処理容積１２６内に、支持体ペデスタル１５０が設けられる。このペデスタル１５０はステム１６０によって支持され、典型的にはアルミニウム、セラミックおよび他の適切な材料から作製することができる。ペデスタル１５０は、変位機構（図示せず）を用いてチャンバ１００の内側で鉛直方向に移動させることができる。
【００２０】
ペデスタル１５０は、ペデスタル１５０の表面１９２上で支持される基板１９０の温度を制御するために適切な埋め込みヒーター素子１７０を含むことができる。ペデスタル１５０は、電力供給部１０６からヒーター素子１７０へと電流を流すことによって抵抗加熱することができる。ヒーター素子１７０は、ニッケル−鉄−クロム合金（たとえばＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標））シース管内に封入されたニッケル−クロム線で作成することができる。電力供給部１０６から供給される電流をコントローラ１１０によって調節して、ヒーター素子１７０によって生じる熱を制御し、これにより膜堆積中実質的に一定の温度に基板１９０およびペデスタル１５０が維持される。供給電流を調節して、セ氏約１００度〜セ氏約７００度でペデスタル１５０の温度を選択的に制御することができる。
【００２１】
熱電対などの温度センサ１７２を支持体ペデスタル１５０に埋め込んで、従来のようにしてペデスタル１５０の温度をモニタすることができる。測定した温度をコントローラ１１０が使用して、加熱素子１７０に供給される電力を制御して、基板を所望の温度に維持する。
【００２２】
チャンバ１００の底部に形成されているポートに真空ポンプ１０２が結合されている。真空ポンプ１０２を使用して、プロセスチャンバ１００内の所望のガス圧を維持する。真空ポンプ１０２はまた、チャンバ１００から後処理ガスおよびプロセスの副生成物を排出する。
【００２３】
処理システム１３２はさらに、チャンバ圧を制御するための追加の機器、たとえば、チャンバ圧を制御するためにプロセスチャンバ１００と真空ポンプ１０２との間に位置するバルブ（たとえば、スロットルバルブおよび遮断バルブ）を含むことができる。
【００２４】
複数の開孔１２８を有するシャワーヘッド１２０が、基板支持体ペデスタル１５０の上のプロセスチャンバ１００の上部に配置されている。シャワーヘッド１２０の開孔１２８は、チャンバ１００へプロセスガスを導入するために利用される。開孔１２８は、異なるプロセス要件のための様々なプロセスガスの流れが容易になるように、異なるサイズ、数、分布、形状、設計および径を有することができる。プロセス中、内部処理容積１２６へ様々なガスを供給することを可能にするガスパネル１３０に、シャワーヘッド１２０が接続されている。シャワーヘッド１２０を出たプロセス混合ガスからプラズマを形成して、プロセスガスの熱分解を増進させ、その結果基板１９０の表面１９１上に材料が堆積される。
【００２５】
シャワーヘッド１２０および基板支持体ペデスタル１５０は、内部処理容積１２６内に一対の相隔たる電極を形成することができる。１つまたは複数のＲＦ電源１４０により、整合回路（ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｎｅｔｗｏｒｋ）１３８を介してシャワーヘッド１２０へとバイアス電位が供給されて、シャワーヘッド１２０とペデスタル１５０との間でプラズマの生成が促進される。あるいは、ＲＦ電源１４０および整合回路１３８をシャワーヘッド１２０、基板ペデスタル１５０に結合させることも、またはシャワーヘッド１２０と基板ペデスタル１５０との両方に結合させることも、またはチャンバ１００の外部に配置されているアンテナ（図示せず）に結合させることもできる。一実施形態において、ＲＦ電源１４０は、約５０ｋＨｚ〜約１３．６ＭＨｚの周波数で約１００ワット〜約３，０００ワットを供給することができる。別の実施形態では、ＲＦ電源１４０は、約５０ｋＨｚ〜約１３．６ＭＨｚの周波数で約５００ワット〜約１，８００ワットを供給することができる。
【００２６】
コントローラ１１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１２と、メモリ１１６と、プロセスの順序を制御し、またガスパネル１３０からのガス流を調節するために利用する支援回路１１４とを備える。ＣＰＵ１１２は、産業用の装置で使用することができる汎用コンピュータプロセッサの任意の形態でよい。ランダムアクセスメモリ、ＲＯＭ、フロッピもしくはハードディスクドライブまたは他の形態のデジタル記憶装置などのメモリ１１６には、ソフトウエアルーチンを格納することができる。支援回路１１４は、従来通りＣＰＵ１１２に結合され、キャッシュ、クロック回路、入力／出力システム、電力供給部等を含むことができる。コントローラ１１０と処理システム１３２の様々な構成要素との間の双方向通信が、その一部を図１に示す信号バス１１８と総称される数多くの信号ケーブルを通じて取り扱われる。
【００２７】
他の堆積チャンバもまた、本発明から利益を享受することができ、上記で列挙したパラメータは、アモルファスカーボン層を形成するために使用する特定の堆積チャンバによって変化することができる。たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な堆積チャンバ向けに記載されているガス流量よりも大きいまたは小さいガス流量を必要とする他の堆積チャンバが、より大きな容積またはより小さな容積を有することもある。一実施形態においては、下記表１に記載のパラメータを用いる、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＥ（商標）またはＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＧＴ（商標）処理チャンバを用いて、ホウ素含有アモルファスカーボン層を堆積させることができる。
【００２８】
堆積時の（ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）ホウ素含有アモルファスカーボン膜中のホウ素の量／百分率は、適用例毎に異なることがある。本発明の様々な実施形態において、ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、少なくとも８、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０または５５原子百分率のホウ素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、最大１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０原子百分率のホウ素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約１０〜約６０原子百分率のホウ素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約３０〜約６０原子百分率のホウ素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、少なくとも１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０原子百分率の炭素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、最大２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０または６５原子百分率の炭素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約２０〜約６５原子百分率の炭素、たとえば、約３５〜約５０原子百分率の炭素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、少なくとも１０、１５、２０、２５原子百分率の水素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、最大１５、２０、２５、３０または４０原子百分率の水素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約１０〜約２５原子百分率の水素を含有することができる。前駆体として窒素を使用する特定の実施形態においては、ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、少なくとも５、１０または１５原子百分率の窒素を含有することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜は、最大１０、１５または２０原子百分率の窒素を含有することができる。
【００２９】
一般に、下記の例示的堆積プロセスパラメータを使用して、ホウ素含有アモルファスカーボン層を形成することができる。プロセスパラメータは、ウエハ温度が約１００℃〜約７００℃、たとえば、約２００℃〜約５００℃の範囲に及ぶことができる。チャンバ圧は、約１ｔｏｒｒ〜約２０ｔｏｒｒ、たとえば、約２ｔｏｒｒ〜約１０ｔｏｒｒの範囲に及ぶことができる。炭化水素含有ガスの流量は、約２００ｓｃｃｍ〜約５，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約４００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍでよい。希釈ガスの流量は個々に、約０ｓｃｃｍ〜約２０，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約２，０００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍの範囲に及ぶことができる。不活性ガスの流量は個々に、約０ｓｃｃｍ〜約２０，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約２００ｓｃｃｍ〜約２，０００ｓｃｃｍの範囲に及ぶことができる。ホウ素含有混合ガスの流量は、約１，０００ｓｃｃｍ〜約１５，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約５，０００ｓｃｃｍ〜約１３，０００ｓｃｃｍでよい。ＲＦ電力は約１Ｗ／ｉｎ２〜約１００Ｗ／ｉｎ２、たとえば約３Ｗ／ｉｎ２〜約２０Ｗ／ｉｎ２などでよく、平板間隔は基板の上面とシャワーヘッドとの間の約２００ミル〜約６００ミルでよい。ホウ素含有アモルファスカーボン層は、約３００Å〜約５０００Åなど、約１００Å〜約２０，０００Åの厚さに堆積させることができる。上記プロセスパラメータは、約１００Å／分〜約１０，０００Å／分の範囲でホウ素含有アモルファスカーボン層のための典型的な堆積速度を提供し、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内の３００ｍｍの基板上で実施することができる。
【表１】
2013540359.tif 000003
【００３０】
堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜は、２．０％未満の均一性（Ｒ／２％）を有することができる。堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜は、１．８を超える、たとえば約２．３２の屈折率（ＲＩ（６３３ｎｍ））を有することができる。堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜は、０．１未満、たとえば約０．０２の誘電率値（６３３ｎｍにおける誘電率）を有することができる。堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜は、約０〜約−５００ＭＰａの、たとえば、−５０ＭＰａの応力（ＭＰａ）を有することができる。堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜は、１．５ｇ／ｃｃを超える、たとえば、１．９５ｇ／ｃｃなど約１．８６ｇ／ｃｃ以上の密度（ｇ／ｃｃ）を有することができる。
【００３１】
図２は、本明細書中に記載されている諸実施形態による、ホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させるための方法２００の一実施形態を示すプロセスフロー図である。方法２００は、処理チャンバの内部容積に基板を設けることによって、ブロック２０２から開始する。処理チャンバは、図１に示す処理チャンバ１００でよい。図３に示すような基板１９０は、実質的に平らな表面１９１を有する。あるいは、基板１９０には、パターン化構造、トレンチを有する表面、ホールまたはビアが形成されていてもよい。基板１９０はまた、その上または中に所望の高さで形成された構造を有する実質的に平らな表面を有することもできる。基板１９０を単体として示しているが、基板１９０は、金属接点、トレンチ隔離、ゲート、ビット線、他の任意の相互接続フィーチャなど、半導体デバイスを形成する際に使用する１種または複数種の材料を含有することができると理解される。基板１９０は、半導体デバイスを製造するために利用する１種または複数種の金属層、１種または複数種の誘電材料、半導体材料およびそれらの組合せを備えることができる。たとえば、基板１９０は、用途に応じて酸化物材料、窒化物材料、ポリシリコン材料等を含むことができる。メモリ用途が所望される一実施形態においては、基板１９０は、シリコン基板材料、酸化物材料および窒化物材料を、その間にポリシリコンがはさまれているかどうかにかかわらず含むことができる。別の実施形態においては、基板１９０は、基板（図示せず）の表面上に堆積される複数の交互する酸化物および窒化物材料（すなわち、酸化物−窒化物−酸化物（ＯＮＯ））を含むことができる。様々な実施形態において、基板１９０は、複数の交互する酸化物および窒化物材料、１種または複数種の酸化物または窒化物材料、ポリシリコンまたはアモルファスシリコン材料、アモルファスシリコンと交互する酸化物、ポリシリコンと交互する酸化物、ドープシリコンと交互する非ドープシリコン、ドープポリシリコンと交互する非ドープポリシリコン、またはドープアモルファスシリコンと交互する非ドープアモルファスシリコンを含むことができる。基板は、膜処理が行われる任意の基板または材料表面でよい。たとえば、基板１９０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（ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ）、シリコンゲルマニウム、タングステン、窒化チタン、ドープまたは非ドープポリシリコン、ドープまたは非ドープシリコンウエハおよびパターン化または非パターン化ウエハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、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、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、低誘電率誘電体、これらの組合せなどの材料でよい。
【００３２】
ブロック２０４では、処理容積１２６に炭化水素含有混合ガスを流す。ガスパネル１３０から処理容積１２６へとシャワーヘッド１２０を介して炭化水素含有混合ガスを流すことができる。この混合ガスは、少なくとも１種の炭化水素化合物および不活性ガスを含むことができる。炭化水素は任意の液体またはガスでよいが、好ましい前駆体は、材料計量、制御およびチャンバに対するデリバリに必要となるハードウエアを簡略化するために室温で気体である。好ましくは、炭素源は、直鎖炭化水素などのガス状炭化水素である。一実施形態においては、炭化水素化合物が一般式ＣｘＨｙを有し、式中ｘの範囲は１〜２０、ｙの範囲は１〜２０である。適切な炭化水素化合物として、下記化合物、たとえば、アルカン類、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）およびその異性体イソブタン、ペンタン（Ｃ５Ｈ１２）およびその異性体オイソペンタンおよびネオペンタン、ヘキサン（Ｃ６Ｈ１４）およびその異性体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、および２，２−ジメチルブタン等の１種または複数種が挙げられる。追加の適切な炭化水素として、エチレン、プロピレン、ブチレンおよびその異性体、ペンテンおよびその異性体等のアルケン類、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン等のジエン類を挙げることができ、ハロゲン化アルケン類として、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等が挙げられる。また、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、ビニルアセチレンおよびこれらの誘導体などのアルキン類を炭素前駆体として使用することもできる。加えて、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、フラン等の芳香族炭化水素、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、メタクリル酸メチルおよびｔ−ブチルフルフリルエーテル、式Ｃ３Ｈ２およびＣ５Ｈ４を有する化合物、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等を含めたハロゲン化芳香族化合物を使用することもできる。一例では、より一層の表面移動度が可能となるより安定した中間体種が形成されることから、Ｃ２Ｈ２が好ましい。
【００３３】
適切な希釈ガス、中でもヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、またはこれらの組合せなどを、必要に応じて混合ガスに添加することができる。アモルファスカーボン層の密度および堆積速度を制御するためにＡｒ、ＨｅおよびＮ２を使用する。場合によっては、以下で議論する通り、アモルファスカーボン層の水素比を制御するために、Ｎ２および／またはＮＨ３の添加を利用することができる。あるいは、堆積中、希釈ガスを使用しなくてもよい。
【００３４】
アルゴン（Ａｒ）および／またはヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスを、炭化水素含有混合ガスと共にプロセスチャンバ１００へと供給することができる。窒素（Ｎ２）や一酸化窒素（ＮＯ）など他の不活性ガスを、アモルファスカーボン層の密度および堆積速度を制御するために使用することもできる。加えて、アモルファスカーボン材料の特性を修正するために、他の様々な処理ガスを混合ガスに添加することができる。一実施形態においては、これら処理ガスは、水素（Ｈ２）、アンモニア（ＮＨ３）、水素（Ｈ２）と窒素（Ｎ２）との混合物、またはこれらの組合せなどの反応性ガスでよい。堆積させたアモルファスカーボン層の水素比（たとえば、炭素対水素比）を制御するために、Ｈ２および／またはＮＨ３の添加を利用することもできる。アモルファスカーボン膜中に存在する水素比により、反射率などの層特性の制御が行われる。
【００３５】
ブロック２０６では、内部処理容積１２６にホウ素含有混合ガスを流す。ガスパネル１３０から処理容積１２６へとシャワーヘッド１２０を介してホウ素含有混合ガスを流すことができる。一実施形態において、ホウ素含有混合ガスは、ホウ素含有化合物および不活性ガスを備える。ホウ素含有化合物の例として、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、トリメチルホウ素（ＴＭＢまたはＢ（ＣＨ３）３）、トリエチルホウ素（ＴＥＢ）、メチルホウ素、ジメチルホウ素、エチルホウ素、ジエチルホウ素および類似の化合物が挙げられる。一実施形態においては、全ホウ素含有混合ガス中のホウ素含有化合物の百分率は、約２％〜約２０％である。別の実施形態においては、全ホウ素含有混合ガス中のホウ素含有化合物の百分率は、約５％〜約１０％である。例示的なホウ素含有混合ガスとして、５％Ｂ２Ｈ６／９５％Ｎ２、５％Ｂ２Ｈ６／９５％Ｈｅ、１０％Ｂ２Ｈ６／９０％Ｈｅ、５％Ｂ２Ｈ６／９５％Ａｒ、１０％Ｂ２Ｈ６／９０％Ａｒまたは５％Ｂ２Ｈ６／９５％Ｈ２を挙げることができる。理論によって限定されるものではないが、ヘリウムを使用すると、窒素の使用よりも、弾性率や硬度などの機械的膜特性の向上が実現されることが発明者らによって見出されている。異なる濃度のホウ素含有混合ガスを使用すると、特定の膜特性を実現するために必要となる流量がその都度変化することがあると考えられる。たとえば、ホウ素含有ガス源として５％ジボランを使用する場合には、ホウ素含有混合ガスの流量は約５，０００ｓｃｃｍ〜約１５，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約１３，０００ｓｃｃｍでよい。ホウ素含有ガス源として１０％ジボランを使用する別の例では、ホウ素含有混合ガスの流量は約４，０００ｓｃｃｍ〜約１０，０００ｓｃｃｍ、たとえば、約６，０００ｓｃｃｍ〜約７，０００ｓｃｃｍでよい。
【００３６】
ブロック２０８では、内部処理容積１２６内でＲＦプラズマを発生させて、基板１９０上にホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４を堆積させる。本明細書の図２には、ＲＦプラズマを入れる前に、内部処理容積１２６に炭化水素含有混合ガスおよびホウ素含有混合ガスを導入する一実施形態が示してある。そのような場合、炭化水素含有混合ガスは、約５秒〜約３０秒、たとえば約１５秒などより長い時間かけて処理容積１２６へと導入することができ、この時間は基板の寸法に応じて変化することがある。ホウ素含有ガスの導入前に炭化水素含有混合ガスを流すと、処理容積１２６の継続的な熱安定化および圧力安定化がもたらされると考えられる。炭化水素含有混合ガスを流しながら、ホウ素含有混合ガスはその後、ＲＦプラズマを加える前に、約０．５秒〜約５秒、たとえば、約１秒〜約２秒処理容積１２６へと流れている（流れる時間は、ホウ素含有混合ガスが処理容積１２６に到達し始める程度に十分に長いのであれば変化することがある）。炭化水素含有混合ガスおよびホウ素含有混合ガスは、ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４が所望の厚さに到達するまで流れ続ける。あるいは、内部処理容積１２６へのホウ素含有混合ガスの導入前に、ＲＦプラズマを発生させることもできる。
【００３７】
ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４の厚さは、処理の段階に応じて可変である。一実施形態においては、ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４の厚さは約１００Å〜約２０，０００Å、たとえば、約３００Å〜約５，０００Åでよい。ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４は、標準的なフォトレジストパターニング技法を用いてパターニングすることができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４は、過酸化水素および硫酸を備える溶液を用いて除去することができる。過酸化水素および硫酸を含む溶液を備える例示的な一溶液が、ピラニア（Ｐｉｒａｎｈａ）溶液またはピラニアエッチとして知られている。ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４は、酸素およびハロゲン（たとえば、フッ素または塩素）を含有するエッチング化学薬品、たとえば、Ｃｌ２／Ｏ２、ＣＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２／Ｏ２／ＣＦ４を用いて除去することもできる。
【００３８】
図４は、本明細書中に記載されている諸実施形態によるホウ素含有アモルファスカーボン膜を堆積させるための別の方法４００の一実施形態を示すプロセスフロー図である。図５は、本明細書中に記載されている諸実施形態による、非ドープアモルファスカーボン膜５０２上にハードマスク層としてホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４を組み込んだ基板構造の概略断面図を示す。図４に示す方法４００は、非ドープアモルファスカーボン膜５０２上へのホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４の堆積よりも前に、基板１９０の表面１９１上に非ドープアモルファスカーボン膜５０２が堆積されている以外は、図２に示す方法２００と同様である。
【００３９】
ブロック４０２では、処理チャンバ１００の内部処理容積１２６内に基板１９０を位置付ける。
【００４０】
ブロック４０４では、炭化水素含有混合ガスを内部処理容積１２６に流す。炭化水素含有混合ガスは、方法２００で使用した水素含有混合ガスと同様でよい。
【００４１】
ブロック４０６では、内部処理容積１２６内でＲＦプラズマを発生させて、基板１９０の表面１９１上に非ドープアモルファスカーボン（ホウ素を含まない）膜を堆積させる。非ドープアモルファスカーボン膜５０２は、ホウ素含有混合ガスの流れがない状態で上記処理条件を用いて堆積させることができる。一実施形態において、非ドープアモルファスカーボン膜５０２の厚さは約５０Å〜約１，０００Åでよく、この非ドープアモルファスカーボン膜５０２は基板１９０とその後に堆積されるホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４（図５）との間の遷移層としての役割を果たすことができる。その後のホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４の堆積中、ホウ素源として使用するホウ素含有ガス（ジボランなど）が分解され、プラズマを入れなくても、加熱された基板上にアモルファスホウ素膜（除去が困難）が形成されることが観測されている。堆積時の非ドープアモルファスカーボン膜５０２により、その後のホウ素含有アモルファスカーボン堆積中に、基板上に直接アモルファスホウ素が形成されることが回避される。
【００４２】
別の実施形態において、非ドープアモルファスカーボン層５０２の厚さは、約３００Å〜約５０００Å、たとえば、約２０００Å〜約３０００Åより厚く、非ドープアモルファスカーボン層５０２（図５）上にその後堆積されるホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４が、下層に損傷を与えることなくパターニングを完了させるように、従来の酸素プラズマを用いて容易に灰化可能な、十分に厚いアモルファスカーボン層を下に残しながら、優れたハードマスク性能（たとえば、良好なＣＤ制御およびフィーチャ形状）により主要エッチプロセス中に消費され得るようになっている。この多層ハードマスク手法は、深酸化物コンタクトエッチ、ＤＲＡＭコンデンサモールドエッチ、ラインおよび／またはスペースエッチなど、様々な用途に適用することができる。浅いトレンチ隔離のエッチハードマスク、ゲートエッチのハードマスク、ビット線エッチのハードマスクなど、ラインおよびスペースエッチ用途の場合には、スタック膜は、非ドープアモルファスカーボン膜５０２が約３００Å〜約１，０００Å、ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４が約３００Å〜約１，０００Åでよい。密集領域および隔離領域のエッチ選択性に応じて、層の厚さを調整することができる。
【００４３】
基板１９０上に所望の厚さを有する非ドープアモルファスカーボン膜５０２を堆積させたら、処理容積１２６への炭化水素含有混合ガスの流れを継続しながらＲＦプラズマを切ることによって、処理チャンバを安定させることができる。ＲＦプラズマは、処理容積１２６へのホウ素含有混合ガスの導入後に再開され得る。一例では、ホウ素含有混合ガスは、ＲＦプラズマを加える前に、約０．５秒〜約５秒、たとえば、約１秒〜約２秒、処理容積１２６へと流れている（流れる時間は、ホウ素含有混合ガスが処理容積１２６に到達し始める程度に十分に長いのであれば変化することがある）。
【００４４】
非ドープアモルファスカーボン膜５０２の堆積後、ブロック４０８では、方法２００で使用したホウ素含有混合ガスと同様のホウ素含有混合ガスを、処理チャンバの内部処理容積１２６へと流す。一実施形態においては、非ドープアモルファスカーボン膜５０２の堆積に使用する処理条件を、処理チャンバ１００の内部処理容積１２６へホウ素含有混合ガスを流しながら維持することができる。あるいは、上述のように内部処理容積１２６へのホウ素含有混合ガスの導入の前に、プロセス容積１２６への炭化水素含有混合ガスの流れを継続しながら、ＲＦプラズマを切ることもできる。
【００４５】
ブロック４１０では、非ドープアモルファスカーボン膜５０２上に、ＲＦプラズマの存在下、ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４を堆積させる。一実施形態において、ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４の厚さは約１００Å〜約２０，０００Å、たとえば、約３００Å〜約５，０００Åでよい。堆積時のホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４により、マスク切子面形成（ｍａｓｋ  ｆａｃｅｔｉｎｇ）に対する優れた耐性がもたらされ、この耐性は、主要エッチングプロセス中にＣＤ制御およびフィーチャ形状を、また従来のアモルファスカーボンハードマスクよりも最大７倍良い、ブランケット膜試験に基づく優れたエッチ選択性を維持する際に重要である。ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４は、過酸化水素および硫酸を備える溶液を用いて除去することができる。過酸化水素および硫酸を備える例示的な一溶液が、ピラニア溶液またはピラニアエッチとして知られている。非ドープアモルファスカーボン（ホウ素を含まない）膜５０２は、水素含有プラズマ、酸素含有プラズマまたはこれらの組合せを用いて除去することができる。ホウ素含有アモルファスカーボン膜３０４は、酸素およびハロゲン（たとえば、フッ素または塩素）を含有するエッチング化学薬品、たとえば、Ｃｌ２／Ｏ２、ＣＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２／Ｏ２／ＣＦ４を用いて除去することもできる。
【００４６】
以下の非限定的な例を、本明細書中に記載されている諸実施形態をさらに説明するために示す。しかしながら、これらの例は全く包括的なものではなく、また本明細書中に記載されている諸実施形態の範囲を限定することが意図されていない。表ＩＩおよびＩＶに示す例示的な膜は、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＰＲＯＤＵＣＥＲ  ＳＥ（商標）処理チャンバを用いて堆積させた。表ＩＩは、本明細書中に記載されている諸実施形態による、ホウ素含有アモルファスカーボン膜（試料２〜９）についてのプロセス条件および機械的特性を示す。試料１は、ホウ素を含有しない対照である。表ＩＩＩは、表ＩＩに示す試料１〜９についての堆積時の膜中の炭素、水素、ホウ素および窒素の百分率を示す。原子百分率（ａｔ．％）には、元素毎にそれぞれ以下の不確実性（ａｔ．％）および検出限界（ａｔ．％）があり、Ｏ（±３，３）、Ｎ（±３，３）、Ｃ（±４，４）、Ｂ（±５，４）およびＨ（±４，４）である。応力の単位はＭＰａ、密度の単位はｇ／ｃｃ、流量の単位はｓｃｃｍ、間隔の単位はミル、圧力の単位はＴｏｒｒ、厚さの単位はÅ、堆積速度の単位はÅ／分、温度の単位はセ氏温度である。
【表２】
2013540359.tif 000004
【表３】
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【００４７】
表ＩＶは、本明細書中に記載されている諸実施形態による、ホウ素含有アモルファスカーボン膜（試料１０〜１６）についてのプロセス条件および機械的特性を示す。表Ｖは、表ＩＶに示す試料１０〜１６についての堆積時の膜中の炭素、水素、ホウ素および窒素の百分率を示す。原子百分率（ａｔ．％）には、元素毎にそれぞれ以下の不確実性（ａｔ．％）および検出限界（ａｔ．％）があり、Ｏ（±３，３）、Ｎ（±３，３）、Ｃ（±４，４）、Ｂ（±５，４）およびＨ（±５，０．３）である。
【表４】
2013540359.tif 000006
【表５】
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【００４８】
図６は、既知の非ドープアモルファスカーボン膜対本明細書中に記載されている諸実施形態に従って堆積させたホウ素含有アモルファスカーボン膜についてのエッチ選択性を示すプロット６００である。ｙ軸は、酸化物の上に堆積させた各膜のブランケットエッチ選択性を示す。図６に示すように、Ｂ：ａ−ｃは、ブランケットエッチ選択性が比較例の２倍改善されていることを示す。
【００４９】
図７は、既知の非ドープアモルファスカーボン膜対本明細書中に記載されている諸実施形態に従って堆積させたホウ素含有アモルファスカーボン膜についてのブランケットエッチ選択性を示すプロット７００である。ｙ軸は、既知の非ドープアモルファスカーボン膜対ホウ素含有アモルファスカーボン膜のブランケットエッチ選択性を示す。ｘ軸は、エッチングされる材料を示す。図７に示すように、Ｂ：ａ−ｃは、Ｂドープシリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を含めた下層材料について、ブランケットエッチ選択性が比較例の約２倍改善されていることを示す。
【００５０】
上記は本発明の諸実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の、またさらなる諸実施形態を考案することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決まる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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