(57)【要約】【解決手段】基板上にハードマスク層を蒸着するための方法が、基板の第１層を窒化する工程を備える。第１層は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される。非晶質炭素層が、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて、窒化された第１層上に蒸着される。単層が、還元剤と共に金属前駆体ガスを含むガス混合物を用いて、プラズマなしに、非晶質炭素層上に蒸着される。バルク金属ドープ炭素ハードマスク層が、単層上に蒸着される。【選択図】図８
2021503551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にハードマスク層を蒸着するための方法であって、
前記基板の第１層を窒化する工程であって、前記第１層は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される、工程と、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて前記窒化された第１層上に非晶質炭素層を蒸着する工程と、
還元剤と共に金属前駆体ガスを含むガス混合物を用いて、プラズマなしに、前記非晶質炭素層上に単層を蒸着する工程と、
前記単層上にバルク金属ドープ炭素ハードマスク層を蒸着する工程と、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記非晶質炭素層の厚さは、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記還元剤は、ハロゲン化合物系の還元剤を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記第１層は、二酸化シリコンを含み、前記第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記第１層は、窒化シリコン層を含み、前記窒化シリコン層は、自然二酸化シリコン層を含み、前記第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記非晶質炭素層を蒸着する工程は、炭化水素前駆体ガスと不活性ガスとを含むガス混合物を供給する工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、および、アルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択された金属を含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記バルク金属ドープ炭素ハードマスク層は、前記金属を含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記方法は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバ内で実行される、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記窒化する工程は、
３５０℃〜５５０℃の温度範囲内の所定の温度まで前記基板を加熱する工程と、
窒素分子を含む不活性ガス混合物を供給する工程と、
を含む、方法。
【請求項１１】
基板上にハードマスク層を蒸着するための方法であって、
前記基板の第１層を窒化する工程であって、
前記第１層は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択され、
前記窒化する工程は、３５０℃〜５５０℃の温度範囲内の所定の温度まで前記基板を加熱する工程と、窒素分子を含む不活性ガス混合物を供給する工程と、を含む、工程と、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて前記窒化された第１層上に非晶質炭素層を蒸着する工程と、
ハロゲン化合物系の還元剤と共に金属前駆体ガスを含むガス混合物を用いて、プラズマなしに、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の厚さを有する前記非晶質炭素層上に単層を蒸着する工程と、
前記単層上にバルク金属ドープ炭素ハードマスク層を蒸着する工程と、
を備える、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記第１層は、二酸化シリコンを含み、前記第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、前記第１層は、窒化シリコン層を含み、前記窒化シリコン層は、自然二酸化シリコン層を含み、前記第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、前記非晶質炭素層を蒸着する工程は、炭化水素前駆体ガスと不活性ガスとを含むガス混合物を供給する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、および、アルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択された金属を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記バルク金属ドープ炭素ハードマスク層は、前記金属を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、前記方法は、ＰＥＣＶＤチャンバ内で実行される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願への相互参照］
本願は、２０１７年１１月１７日出願の米国特許出願第１５／８１６，２６８号の優先権を主張する。上記の出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板処理システムおよび方法に関し、特に、基板上に金属ドープ炭素ハードマスクを蒸着するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
半導体ウエハなどの基板の処理中、蒸着、パターニング、および／または、エッチングなど、様々な基板処理が実行される。蒸着を実行するための基板処理システムは、典型的には、ペデスタルを備えた処理チャンバを備える。半導体ウエハなどの基板が、ペデスタル上に配置されうる。１以上の前駆体ガスを含む処理ガス混合物が、基板上に膜を蒸着するために、処理チャンバに導入されうる。プラズマが、化学反応を活性化するために用いられうる。
【０００５】
エッチングガス混合物を処理チャンバに導入することによって、エッチングが、処理チャンバ内で実行されうる。プラズマが、エッチング中に用いられてもよい。エッチング中、基板の一部の領域をエッチングしつつ、基板の他の領域をエッチングしないことが望ましい場合がある。ハードマスク膜が、ハードマスク膜の下にある基板の特定の領域でのエッチングを防止するために、エッチングの前に基板上に蒸着およびパターニングされうる。ハードマスク膜は、エッチング処理に耐えるように硬く高密度である必要がある。エッチングが実行された後、ハードマスク膜は、基板を損傷しないハードマスク除去処理によって除去される必要がある。
【０００６】
非晶質炭素およびポリシリコン系の膜が、高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャをエッチングするためのハードマスクとして利用されうる。ＶＮＡＮＤおよびダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の応用例において、ハードマスク膜は、ハードマスク膜の下層の誘電体層に対して高いエッチング選択性を持つ必要がある。したがって、ハードマスクは、（除去の容易さとエッチング選択比とのバランスを取りつつ）硬く高密度であり、ホールエッチング均一性の調整の制御を提供することが好ましい。
【０００７】
金属ドープ炭素ハードマスクも、高度なメモリパターニング応用例で利用されうる。金属ドープ炭素ハードマスクは、下層の誘電体層が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）および／または窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＮ）を含む場合に利用されうる。金属ドープ炭素ハードマスクは、金属含有ハロゲン化合物（フッ化物（Ｆ）および塩化物（Ｃｌ）など）および炭化水素（ＣｘＨｙ）前駆体ガスを含む前駆体ガス混合物を用いてプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバ内で蒸着されうる（ここで、ｘおよびｙは、ゼロよりも大きい整数である）。ＦまたはＣｌ種を含む前駆体ガスを用いて蒸着されたハードマスク膜は、ＳｉＯ２またはＳｉＮ膜にうまく結合しない。下層の誘電体層にある水酸（−ＯＨ）基も、金属含有化合物に結合しない。さらに、ＦおよびＣｌ系のラジカルが、処理中にポンプ除去される揮発性化合物を生成する。
【０００８】
炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、または、ケイ化タングステン（ＷＳｉ２）など、いくつかの接着／界面層も評価されている。これらの材料は、金属ドープ炭素ハードマスクと、ＳｉＯ２またはＳｉＮとの間の界面で良好な接着を提供する。しかしながら、これらの材料は、基板（ＳｉＯ２またはＳｉＮ）およびハードマスク（金属ドープ炭素）とは異なり、ピラーエッチング後のマスクの除去が完了した時に問題を引き起こすか、または、界面層を剥離するための追加の工程を必要としうる。
【発明の概要】
【０００９】
基板上にハードマスク層を蒸着するための方法が、基板の第１層を窒化する工程を備える。第１層は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される。非晶質炭素層が、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤを用いて、窒化された第１層上に蒸着される。単層が、還元剤と共に金属前駆体ガスを含むガス混合物を用いて、プラズマなしに、非晶質炭素層上に蒸着される。バルク金属ドープ炭素ハードマスク層が、単層上に蒸着される。
【００１０】
別の特徴において、非晶質炭素層の厚さは、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。還元剤は、ハロゲン化合物系の還元剤を含む。第１層は、二酸化シリコンを含み、第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する。第１層は、窒化シリコン層を含む。窒化シリコン層は、自然二酸化シリコン層を含む。第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する。
【００１１】
別の特徴において、非晶質炭素層を蒸着する工程は、炭化水素前駆体ガスと不活性ガスとを含むガス混合物を供給する工程を含む。金属前駆体ガスは、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、および、アルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択された金属を含む。
【００１２】
別の特徴において、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層は、上記金属を含む。
【００１３】
別の特徴において、方法は、ＰＥＣＶＤチャンバ内で実行される。
【００１４】
別の特徴において、窒化する工程は、３５０℃〜５５０℃の温度範囲内の所定の温度まで基板を加熱する工程と、窒素分子を含む不活性ガス混合物を供給する工程と、を含む。
【００１５】
基板上にハードマスク層を蒸着するための方法が、基板の第１層を窒化する工程を備える。第１層は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される。窒化する工程は、３５０℃〜５５０℃の温度範囲内の所定の温度まで基板を加熱する工程と、窒素分子を含む不活性ガス混合物を供給する工程と、を含む。方法は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて、窒化された第１層上に非晶質炭素層を蒸着する工程を備える。方法は、ハロゲン化合物系の還元剤と共に金属前駆体ガスを含むガス混合物を用いて、プラズマなしに、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の厚さを有する非晶質炭素層上に単層を蒸着する工程を備える。方法は、単層上にバルク金属ドープ炭素ハードマスク層を蒸着する工程を備える。
【００１６】
別の特徴において、第１層は、二酸化シリコンを含み、第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する。第１層は、窒化シリコン層を含み、窒化シリコン層は、自然二酸化シリコン層を含み、第１層を窒化する工程は、酸窒化シリコン界面層を形成する。
【００１７】
別の特徴において、方法は、非晶質炭素層を蒸着する工程を備え、蒸着工程は、炭化水素前駆体ガスと不活性ガスとを含むガス混合物を供給する工程を含む。金属前駆体ガスは、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、および、アルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択された金属を含む。バルク金属ドープ炭素ハードマスク層は、上記金属を含む。
【００１８】
別の特徴において、方法は、ＰＥＣＶＤチャンバ内で実行される。
【００１９】
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
【００２１】
【図１】二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層を含む基板の側断面図。
【００２２】
【図２】本開示に従って、二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層を窒化し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルクハードマスク膜を蒸着した後の基板の一例を示す側断面図。
【００２３】
【図３Ａ】二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層の窒化の例を示す図。
【図３Ｂ】二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層の窒化の例を示す図。
【図４】非晶質炭素層および金属単層の蒸着の例を示す図。
【図５】非晶質炭素層および金属単層の蒸着の例を示す図。
【図６】非晶質炭素層および金属単層の蒸着の例を示す図。
【００２４】
【図７】本開示に従って、二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層を窒化し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルクハードマスク層を蒸着するための基板処理チャンバの一例を示す機能ブロック図。
【００２５】
【図８】本開示に従って、二酸化シリコンまたは窒化シリコンの層を窒化し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルクハードマスク層を蒸着するための方法の一例を示すフローチャート。
【００２６】
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示に従ったシステムおよび方法は、ＳｉＮおよびＳｉＯ２層と、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層との間に同質界面層を生成するために用いられる。本開示に従った同質界面層は、バルク金属ドープ炭素ハードマスクに対して基本的に同質な組成を有する。同質界面層は、ＤＲＡＭ、ＶＮＡＮＤ、および／または、バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）の応用例のために設計された統合的な処理フローで利用できる。
【００２８】
同質界面層は、バルク金属ドープ炭素ハードマスクと同じ元素を含む。例えば、同質界面層は、炭素（Ｃ）と、水素（Ｈ）と、金属（タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、または、アルミニウム（Ａｌ）など）と、を含む。いくつかの実施形態において、同質界面層は、バルク金属ドープ炭素ハードマスクと同じ処理チャンバで形成される。いくつかの例において、バルク金属ドープ炭素ハードマスクは、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、または、その他のバルク金属ドープ炭素ハードマスク材料を含む。バルク金属ドープ炭素ハードマスク膜の蒸着のための処理の例は、同一出願人による米国特許第９，５２０，２９５号「Ｍｅｔａｌ  Ｄｏｐｉｎｇ  ｏｆ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｃａｒｂｏｎ  ａｎｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｕｓｅｄ  ａｓ  Ｈａｒｄｍａｓｋｓ  ｉｎ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」に見られ、その特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２９】
同質界面層は、露出したＳｉＯ２またはＳｉＮ膜を含む基板に利用されてよい。酸窒化シリコン（ＳｉＯｒＮｓ：ここで、ｒおよびｓは整数）の界面層が、ＳｉＯ２またはＳｉＮ層を窒化することによって形成される。ＳｉＯ２またはＳｉＮ層を窒化するために、基板は加熱され、１以上の不活性ガスにソーキングされる。いくつかの例において、不活性ガスは、窒素分子（Ｎ２）を含み、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、または、それらの組みあわせなど、１以上のその他の不活性ガスを含んでもよい。
【００３０】
いくつかの例において、基板の温度が、ソーキング／加熱中に３５０℃〜５５０℃の間の範囲に維持される。いくつかの例において、処理チャンバの圧力が、ソーキング／加熱中に０．８〜９Ｔｏｒｒの範囲に維持される。
【００３１】
いくつかの例において、基板は、Ｎ２およびＡｒを含むガス混合物で処理される。いくつかの例において、いくつかの例において、Ｎ２ガスは、１００標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）〜２００００ｓｃｃｍの範囲で供給され、Ａｒガスは、１００ｓｃｃｍ〜３５０００ｓｃｃｍの範囲で供給される。いくつかの例において、Ｎ２ガスは、５０００ｓｃｃｍで供給され、Ａｒガスは、１００００ｓｃｃｍで供給される。理解できるとおり、流量は、処理チャンバの容積に依存する。
【００３２】
最初のソーキング／加熱は、ＳｉＯ２またはＳｉＮ層の露出面の窒化を引き起こし、ＳｉＯＮ界面層を形成する。露出したＳｉＮを含む基板について、ＳｉＮが空気に暴露された時に、典型的に、天然のＳｉＯ２層が形成される。ソーキング／加熱工程は、自然ＳｉＯ２層を窒化する。
【００３３】
ＳｉＯ２またはＳｉＮ層を窒化した後、非晶質炭素層が蒸着される。いくつかの例において、非晶質炭素層は、炭化水素前駆体ガスおよび搬送ガスを供給して、ＰＥＣＶＤチャンバ内でプラズマを点火することによって蒸着される。いくつかの例において、前駆体ガスは、０．５秒〜１５秒の範囲の所定の期間にわたって供給される。
【００３４】
いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ここで、ｘおよびｙは、１以上の整数である。いくつかの例において、プラズマのＲＦ電力は、１３．５６ＭＨｚの周波数で４００Ｗ〜９ｋＷの範囲、そして、４３０ｋＨｚに対しては４００Ｗ〜５ＫＷの範囲である。いくつかの例において、チャンバ圧は、０．８〜９Ｔｏｒｒの所定の圧力範囲に維持される。いくつかの例において、基板温度は、１５０℃〜５５０℃の温度範囲に維持される。いくつかの例において、ガス流量は、Ｃ３Ｈ６およびＣＨ４について５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍである。
【００３５】
いくつかの例において、搬送ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２、水素分子（Ｈ２）、および／または、それらの組み合わせ、を含む。非晶質炭素層の厚さおよび元素組成は、統合処理フローに基づいて設計されうる。いくつかの例において、非晶質炭素層は、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の厚さを有する。
【００３６】
非晶質炭素層は、膜のＨ含有量を削減するように設計されてもよい。非晶質炭素層の中のＨが多いと、より多くの金属が、後続の工程中に非晶質炭素層の中に拡散する。  したがって、非晶質炭素層の中のＨのレベルは、非晶質炭素膜内の金属ドープを調節するために利用できる。例えば、非晶質炭素膜が、〜３２％のＨ（原子百分率）を有する場合、〜１０〜２０％のＷ金属をドープできる。しかしながら、非晶質炭素膜が非常に高密度（＜１０％のＨ（原子百分率）など）である場合、〜５％のＷ金属しかドープできない。
【００３７】
非晶質炭素層を蒸着し、プラズマを消化した後、処理ガスが処理チャンバから排出される。不活性ガスが、処理チャンバに供給される。いくつかの例において、ＡｒおよびＮ２は同質界面層を改質しうるので、不活性ガスは、Ｈｅを含む。ハロゲン化合物系の還元剤と共に金属含有前駆体ガスを含むガス混合物が、処理チャンバ内でプラズマと点火せずに所定の期間にわたって処理チャンバに供給される。この処理は、原子層蒸着（ＡＬＤ）を再現し、金属単層を形成する。下層の非晶質炭素層は、ハロゲン化合物系の金属前駆体ガスの流れによって還元されたＨを含む。
【００３８】
この例において、同質界面層は、金属ドープ炭素を含み、これは、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層と同じ元素である。同質界面層は、パターニングを用いて必要に応じて垂直プロファイルの調整を可能にし、基板への優れた接着を提供する。
【００３９】
ここで、図１〜図２を参照すると、本開示に従った基板の処理が示されている。図１では、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層を蒸着する前の基板１０が示されている。基板１０は、１以上の下層２０と、１以上の下層２０上に配置されたＳｉＯ２またはＳｉＮ層２４と、を備える。図２では、ＳｉＯ２またはＳｉＮ層の窒化後（符号２４’で示唆されている）の基板１０が示されている。非晶質炭素層２６および金属単層２８が、後に詳述するように、窒化されたＳｉＯ２またはＳｉＮ窒化物層２４’上に蒸着されている。窒化されたＳｉＯ２またはＳｉＮ窒化物層２４’、非晶質炭素層２６、および、金属単層２８は、同質界面層３０を形成する。その後、バルクハードマスク層３２が、同質界面層２６上に蒸着される。
【００４０】
ここで、図３Ａ〜図６を参照すると、バルクハードマスク層の蒸着前のＳｉＯ２層の処理の一例が示されている。図３Ａ〜図３Ｂにおいて、ＳｉＯ２層２４内のＳｉ−Ｈ成分が窒化されて、図３Ｂの窒化後のＳｉＯ２層２４’に示すように酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）界面層を形成する。図４において、非晶質炭素膜２６が、窒化されたＳｉＯ２層２４’上に蒸着される。図５において、タングステン（Ｗ）前駆体ガスがハロゲン化合物系の還元剤と共に、プラズマを点火することなしに処理チャンバに供給される。金属単層２８（この例では、Ｗ）は、図６に示すように蒸着される。その後、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層が、金属単層上に蒸着される。
【００４１】
ここで、図７を参照すると、本開示に従って、ＳｉＯ２またはＳｉＮ層を窒化し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルクハードマスク層を蒸着するための基板処理システム１００の一例が示されている。上記の例は、ＰＥＣＶＤシステムに関するが、その他のプラズマベースの基板処理チャンバが利用されてもよい。本開示は、同じ処理チャンバ内で、窒化を実行し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルクハードマスク層を蒸着することを記載しているが、２以上の別個の処理チャンバが用いられてもよい。
【００４２】
基板処理システム１００は、基板処理システム１００の他の構成要素を収容すると共に、利用する場合にＲＦプラズマを閉じ込める処理チャンバ１０２を備える。基板処理システム１００は、上側電極１０４と、下側電極１０７を備えたペデスタル１０６と、を備える。基板１０８が、上側電極１０４および下側電極１０７の間で、ペデスタル１０６上に配置される。
【００４３】
単に例として、上側電極１０４は、処理ガスを導入して分散させるシャワーヘッド１０９を備えてよい。あるいは、上側電極１０４は、導電性のプレートを備えてもよく、処理ガスは、別の方法で導入されてもよい。下側電極１０７は、非導電性のペデスタルの中に配置されてよい。あるいは、ペデスタル１０６は、下側電極１０７として機能する導電性のプレートを備えた静電チャックを備えてもよい。
【００４４】
ＲＦ発生システム１１０が、プラズマ利用時に、ＲＦ電圧を生成して、上側電極および下側電極の一方に出力する。上側電極および下側電極の他方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地されるか、または、浮遊していてよい。単に例として、ＲＦ発生システム１１０は、整合／配電ネットワーク１１２によって上側電極１０４または下側電極１０７に供給されるＲＦ電圧を生成するＲＦ電圧発生器１１１を備えてよい。
【００４５】
ガス供給システム１３２の一例が、図７に示されている。ガス供給システム１３２は、１または複数のガス源１３２−１、１３２−２、・・・、および、１３２−Ｎ（集合的に、ガス源１３２）を備えており、ここで、Ｎはゼロより大きい整数である。ガス源は、１または複数の前駆体およびそれらの混合物を供給する。気化した前駆体が用いられてもよい。ガス源１３２は、バルブ１３４−１、１３４−２、・・・、および、１３４−Ｎ（集合的に、バルブ１３４）ならびにマスフローコントローラ１３６−１、１３６−２、・・・、および、１３６−Ｎ（集合的に、マスフローコントローラ１３６）によってマニホルド１４０に接続されている。マニホルド１４０の出力は、処理チャンバ１０２に供給される。単に例として、マニホルド１４０の出力は、シャワーヘッド１０９に供給される。
【００４６】
ペデスタル１０６を加熱するために、ヒータ１４２が、ペデスタル１０６内に配置されたヒータコイル（図示せず）に接続されてよい。ヒータ１４２は、ペデスタル１０６および基板１０８の温度を制御するために用いられてよい。バルブ１５０およびポンプ１５２が、処理チャンバ１０２から反応物質を排出するために用いられてよい。コントローラ１６０が、基板処理システム１００の様々な構成要素を制御するために用いられてよい。単に例として、コントローラ１６０は、処理ガス、搬送ガス、および、前駆体ガスの流量、プラズマの点火および消火、反応物質の除去、チャンバパラメータの監視、などを制御するために用いられてよい。
【００４７】
ここで、図８を参照すると、本開示に従って、ＳｉＯ２またはＳｉＮ層を窒化し、非晶質炭素層および金属単層を蒸着し、バルク金属ドープ炭素ハードマスク層を蒸着するための方法２００が示されている。工程２０４で、露出したＳｉＯ２またはＳｉＮ層を含む基板が、処理チャンバ内のペデスタル上に配置される。工程２０８で、基板は、不活性ガス環境で所定の温度まで加熱される。不活性ガス環境は、窒素分子を含んでおり、１以上のその他の不活性ガスを含んでもよい。工程２１６で、基板は、ＳｉＯＮ界面層を形成するために窒化される。
【００４８】
工程２２０で、非晶質炭素が、炭化水素前駆体ガスおよび不活性ガスを含むプラズマガス混合物を用いて処理チャンバ内で蒸着される。いくつかの例において、以下に記載の金属系の前駆体は、この蒸着期間中には処理チャンバに供給されない。いくつかの例において、非晶質炭素層は、２ｎｍ〜１０ｎｍの間の範囲の厚さまで蒸着される。工程２２２で、処理チャンバがパージされる。工程２２６で、非晶質炭素層上に１以上の金属単層を蒸着するために、金属前駆体ガスが、ハロゲン化合物系の還元剤と共に供給される。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスは、この蒸着期間中には供給されない。いくつかの例において、金属前駆体ガスは、ハロゲン化合物系の還元剤と共に、六フッ化タングステン（ＷＦ６）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）、塩化タングステン（ＷＣｌ）、塩化チタン（ＴｉＣｌ）、または、任意のその他の金属含有前駆体、を含む。いくつかの例において、任意選択的な還元剤ガスが、ＦまたはＣｌガス種を含む。工程２２８で、金属ドープ炭素層などのバルクハードマスク層が、１以上の金属単層上に蒸着される。
【００４９】
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、および、Ｃの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。
【００５０】
いくつかの実施例において、コントローラは、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１または複数のプラットフォーム、および／または、特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および、処理後に、システムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。
【００５１】
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
【００５２】
コントローラは、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、もしくは、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べうる。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ネットワーク（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。一部の例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラがインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラの一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１または複数の集積回路である。
【００５３】
限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層蒸着（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。
【００５４】
上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。
【図１】
2021503551.tif 000003
【図２】
2021503551.tif 000004
【図３Ａ】
2021503551.tif 000005
【図３Ｂ】
2021503551.tif 000006
【図４】
2021503551.tif 000007
【図５】
2021503551.tif 000008
【図６】
2021503551.tif 000009
【図７】
2021503551.tif 000010
【図８】
2021503551.tif 000011
【国際調査報告】
2021503551.tif 000012
2021503551.tif 000013