(57)【要約】      （修正有）【課題】高いエッチング選択性を有するとともに、開口処理中に除去可能なハードマスクの製造方法を提供する。【解決手段】金属誘電体膜を蒸着するためのシステムおよび方法であって、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に基板を配置すること、搬送ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給すること、誘電体前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給すること、金属前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給すること、ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成すること、ならびに５００℃未満の処理温度で基板上に金属誘電体膜を蒸着することを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属誘電体膜を蒸着するための方法であって、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に前記基板を配置する工程と、
搬送ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
誘電体前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と、
５００℃未満の処理温度で前記基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含み、ａは、１以上の整数である、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される、方法。
【請求項１１】
請求項１の方法であって、前記金属誘電体膜は、ナノ結晶である、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備え、
前記台座は、第２の電極を備え、
プラズマ発生器からのＲＦ電力が前記第２の電極に供給され、前記第１の電極は接地されている、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記第１の電極は、シャワーヘッドを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜、窒化タンタル膜、および、炭化バナジウム膜からなる群より選択される、方法。
【請求項１６】
金属誘電体膜を蒸着するための方法であって、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に基板を配置する工程と、
搬送ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
誘電体前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と、
前記基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、
を備え、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備え、
前記台座は、第２の電極を備え、
プラズマ発生器からのＲＦ電力が前記第２の電極に供給され、前記第１の電極は接地されている、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含み、ａは、１以上の整数である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む、方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、前記搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
【請求項２２】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である、方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される、方法。
【請求項２６】
請求項１６の方法であって、前記金属誘電体膜は、ナノ結晶である、方法。
【請求項２７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備え、
前記台座は、第２の電極を備え、
プラズマ発生器からのＲＦ電力が前記第２の電極に供給され、前記第１の電極は接地されている、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、前記第１の電極は、シャワーヘッドを含む、方法。
【請求項２９】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい、方法。
【請求項３０】
請求項１６に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜、窒化タンタル膜、および、炭化バナジウム膜からなる群より選択される、方法。
【請求項３１】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムであって、
台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバと、
搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つを選択的に供給するよう構成されたガス供給システムと、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されたプラズマ発生器と、 
前記ガス供給システムおよび前記プラズマ発生器と通信するよう構成されたコントローラであって、さらに、
前記搬送ガス、前記誘電体前駆体ガス、および、前記金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを点火し、
５００℃未満の処理温度で前記基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成された、コントローラと、
を備える、システム。
【請求項３２】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムであって、
台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバと、
前記台座から間隔を空けて配置された第１の電極であって、
前記台座は、第２の電極を備え、
前記第１の電極は接地されている、第１の電極と、
搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに選択的に供給するよう構成されたガス供給システムと、
ＲＦ電力を前記第２の電極に供給することにより、前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されたプラズマ発生器と、
前記ガス供給システムおよび前記プラズマ発生器と通信するよう構成されたコントローラであって、さらに、
前記搬送ガス、前記誘電体前駆体ガス、および、前記金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内で前記プラズマを点火し、
前記基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成された、コントローラと、
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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。
【０００３】
蒸着および／またはエッチングを実行するための基板処理システムは、台座（ｐｅｄｅｓｔａｌ）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、台座上に配置されうる。例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）処理では、１または複数の前駆体を含むガス混合物が、基板上に膜を蒸着するためまたは基板をエッチングするために、処理チャンバに導入されうる。一部の基板処理システムでは、プラズマが、化学反応を活性化するために用いられてよく、本明細書ではプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）と呼ぶ。
【０００４】
非晶質炭素およびシリコン膜が、基板処理中に高アスペクト比の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。例えば、３Ｄメモリの用途では、ハードマスク膜は、高いエッチング選択性を有することが好ましい。結果として、ハードマスク膜は、より高い弾性率、より高い密度、および、より高いエッチング剤耐性の結合マトリクスを有することが好ましい。開口処理中にハードマスク膜を除去できることと、誘電体エッチング処理に対して高い選択性を有することとの間で、バランスが取られる。
【０００５】
炭化タングステン膜は、結晶質であり、ハードコーティングであると見なされる。炭化タングステンは、良好なハードマスク膜として機能しうる。しかしながら、炭化タングステン膜は、通例、除去が困難である。炭化タングステン膜は、通常、ＰＥＣＶＤ以外の蒸着方法を用いて蒸着される。炭化タングステン膜が、ＰＥＣＶＤを用いて蒸着される際、非常に高い処理温度（約８００℃）が用いられる。例えば、「Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ」（Ｈ．Ｚｈｅｎｇ  ｅｔ．  ａｌ．、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４  ２００５，ｐｐ５４５−５４８）を参照のこと。ＰＥＣＶＤで用いられる比較的高い処理温度は、しばしば、多くの用途に適さない。
【発明の概要】
【０００６】
基板上に金属誘電体膜を蒸着するための方法が：プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に基板を配置する工程と；搬送ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；誘電体前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；金属前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と；５００℃未満の処理温度で基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、を備える。
【０００７】
別の特徴において、金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される。
【０００８】
別の特徴において、金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む。タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含む（ａは、１以上の整数）。タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む。搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される。
【０００９】
別の特徴において、誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む。炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ここで、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である。誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む。炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される。金属誘電体膜は、ナノ結晶である。
【００１０】
別の特徴において、ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備える。台座は、第２の電極を備える。プラズマ発生器からのＲＦ電力が第２の電極に供給され、第１の電極は接地される。
【００１１】
別の特徴において、第１の電極は、シャワーヘッドを含む。誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい。
【００１２】
金属誘電体膜を蒸着するための方法が：プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に基板を配置する工程と；搬送ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；誘電体前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；金属前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と；ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と；基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、を備える。ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備える。台座は、第２の電極を備える。プラズマ発生器からのＲＦ電力が第２の電極に供給され、第１の電極は接地される。
【００１３】
別の特徴において、金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される。
【００１４】
別の特徴において、金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む。タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含む（ａは、１以上の整数）。タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む。搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される。
【００１５】
別の特徴において、誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む。炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ここで、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である。炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される。
【００１６】
別の特徴において、誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む。金属誘電体膜は、ナノ結晶である。
【００１７】
別の特徴において、第１の電極は、シャワーヘッドを含む。誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい。
【００１８】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムが、台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバを備える。ガス供給システムが、搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つを選択的に供給するよう構成されている。プラズマ発生器が、ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されている。コントローラが、ガス供給システムおよびプラズマ発生器と通信するよう構成されており、さらに：搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し；ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを点火し；５００℃未満の処理温度で基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成されている。
【００１９】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムが、台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバを備える。第１の電極が、台座から間隔を空けて配置されている。台座は、第２の電極を備える。第１の電極は接地されている。ガス供給システムが、搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つをＰＥＣＶＤ処理チャンバに選択的に供給するよう構成されている。プラズマ発生器が、ＲＦ電力を前記第２の電極に供給することにより、ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されている。コントローラが、ガス供給システムおよびプラズマ発生器と通信するよう構成されており、さらに：搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスをＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し；ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを点火し；基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成されている。
【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
【図１】５００℃未満の温度で金属誘電体膜（炭化タングステン膜など）を蒸着するためのＰＥＣＶＤ基板処理チャンバの一例を示す機能ブロック図。
【００２３】
【図２】本開示に従って金属誘電体膜を蒸着するための方法の一例を示すフローチャート。
【００２４】
【図３】本開示に従って蒸着された炭化タングステン例について、２θ（度）の関数として強度（カウント）を示すグラフ。
【００２５】
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】
【００２６】
本開示に従ったシステムおよび方法は、５００℃未満の処理温度でＰＥＣＶＤ基板処理チャンバ内で金属誘電体膜を蒸着するために用いられる。いくつかの例において、誘電体膜は、炭素系または窒化物系でありうる。いくつかの例において、金属は、タングステン、チタン、タンタル、または、バナジウムでありうる。
【００２７】
単に例として、誘電体膜は、炭化タングステンであってよい。膜内の高密度炭素のナノ結晶構造および十分な濃度により、炭化タングステン膜は、誘電体エッチング剤のためのエッチング選択性ハードマスク膜として利用可能である。
【００２８】
金属誘電体膜は、ＰＥＣＶＤ基板処理チャンバ内で蒸着される。いくつかの例において、金属誘電体膜は、５００℃未満の処理温度でＰＥＣＶＤを用いて蒸着される。いくつかの例において、金属誘電体膜は、４００℃〜５００℃の間の処理温度でＰＥＣＶＤを用いて蒸着される。これらの処理温度は、新たな用途のための金属誘電体膜の利用を可能にする。
【００２９】
上述の説明は炭化タングステン膜の蒸着に関連するが、本開示は、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化バナジウム（ＶＣ）など（これらに限定されない）、他の金属誘電体膜にも適用される。
【００３０】
いくつかの例では、処理ガスが、誘電体前駆体ガスを含む。いくつかの例において、誘電体前駆体ガスは、ＷＦａ（ここで、ａは１以上の整数）ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）前駆体、または、その他の適切なタングステン前駆体など、タングステン前駆体ガスを含む。いくつかの例において、タングステン前駆体ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ６）である。
【００３１】
いくつかの例において、処理ガスは、ＣｘＨｙなどの炭化水素前駆体ガスをさらに含んでおり、ここで、ｘは２から１０までの整数であり、ｙは２から２４までの整数である。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、または、トルエンを含んでよい。
【００３２】
いくつかの例において、タングステン前駆体ガスは、ＰＥＣＶＤ蒸着リアクタ内で、炭化水素前駆体ガスならびに１または複数の搬送ガスと混合される。いくつかの例において、搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、または、それらの混合物を含む。
【００３３】
蒸着された炭化タングステン膜は、ナノサイズの結晶構造を有し、十分なエッチング選択性を提供する。また、炭化タングステン膜は、容易に除去できる。したがって、炭化タングステン膜は、より低い処理温度上限を求める用途において非常に良好なハードマスク候補である。
【００３４】
他の例において、窒化物系の前駆体ガスおよび／またはその他の金属ベース系の前駆体ガスが用いられてもよい。
【００３５】
ここで、図１を参照すると、金属誘電体膜のＰＥＣＶＤ蒸着を実行するための基板処理システム１００の一例が示されている。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を備えた台座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、台座１０６上に配置される。
【００３６】
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よい。下側電極１０７は、非導電性の台座の中に配置されてよい。あるいは、台座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。
【００３７】
ＲＦ発生システム１１０が、ＲＦ電力を生成して、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電力を生成するＲＦ電圧発生器１１１を備えてよい。いくつかの例では、図１に示したように、ＲＦ電力は下側電極１０７に供給され、上側電極１０４が接地される。
【００３８】
ガス供給システム１３０の一例が、図１に示されている。ガス供給システム１３０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または複数の金属前駆体、誘電体前駆体、搬送ガス、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。
【００３９】
台座１０６を加熱するために、ヒータ１４２が、台座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、台座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。
【００４０】
ここで、図２を参照すると、本開示に従って金属誘電体膜を蒸着するための方法２００が示されている。工程２０４で、基板が、ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内に配置される。工程２０８で、搬送ガスが、処理チャンバに供給される。いくつかの例において、搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせを含む。
【００４１】
工程２１６で、誘電体前駆体ガスが、処理チャンバに供給される。いくつかの例において、誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体または炭化水素前駆体ガスを含む。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含んでよく、ここで、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、または、トルエンを含んでよい。
【００４２】
工程２２０で、金属前駆体ガスが、処理チャンバに供給される。いくつかの例において、金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、チタン前駆体ガス、バナジウム前駆体ガスなどを含む。いくつかの例において、タングステン前駆体ガスは、ＷＦａ（ここで、ａはゼロより大きい整数）ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）前駆体ガス、または、その他の適切なタングステン前駆体ガスを含む。工程２２２で、プラズマが、処理チャンバ内で生成される。いくつかの例では、ＲＦ電力が下側電極に供給され、上側電極は接地される。工程２２４で、金属誘電体膜が、基板上に蒸着される。金属誘電体膜は、後の基板処理中にハードマスクとして利用されてよい。いくつかの例において、金属誘電体膜は、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜、窒化タンタル膜、炭化バナジウム膜などを含む。
【００４３】
ここで、図３を参照すると、強度（カウント）が、２θ（度）の関数として示されている。炭化タングステン膜は、比較的小さい結晶構造を有する。一例では、結晶構造は、１００％の結晶化度で１．７ｎｍ＋／−０．２ｎｍだった。
【００４４】
いくつかの例において、搬送ガスはアルゴンであり、炭化水素前駆体ガスはＣＨ４であり、タングステン前駆体ガスはＷＦ６である。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスに対するタングステン前駆体ガスの割合は、２０％より大きい。いくつかの例において、ＷＦ６に対するＣＨ４の割合は、２０％より大きい。いくつかの例において、処理圧力は、３Ｔｏｒｒから７Ｔｏｒｒの間である。いくつかの例において、処理圧力は、４Ｔｏｒｒから６Ｔｏｒｒの間である。いくつかの例において、処理圧力は、５Ｔｏｒｒである。
【００４５】
いくつかの例において、高周波数（ＨＦ）電力は、１３．５６ＭＨｚの周波数で供給されるが、その他の周波数が用いられてもよい。
【００４６】
いくつかの例において、低周波数（ＬＦ）電力は、８００ｋＨｚ以下の周波数で供給される。他の例において、低周波数電力は、６００ｋＨｚ以下の周波数で供給される。他の例において、低周波数電力は、５００ｋＨｚ以下の周波数で供給される。さらに他の例において、低周波数電力は、４００ｋＨｚの周波数で供給される。
【００４７】
いくつかの例において、高周波数の高周波（ＲＦ）電力は、低周波数のＲＦ電力より大きい。いくつかの例において、高周波数のＲＦ電力は、２４００Ｗ以下である。他の例において、高周波数のＲＦ電力は、２２００Ｗ以下である。さらに他の例において、高周波数のＲＦ電力は、２０００Ｗである。
【００４８】
いくつかの例において、低周波数（ＬＦ）のＲＦ電力は、２０００Ｗ以下である。他の例において、低周波数のＲＦ電力は、１８００Ｗ以下である。さらに他の例において、低周波数のＲＦ電力は、１６００Ｗである。いくつかの例において、低周波数のＲＦ電力は、高周波電力より約２０％小さい。
【００４９】
以下の表は、炭化タングステン膜を蒸着するための処理パラメータの一例を記載する：
【表１】
2016181687.tif 000003
【００５０】
窒化物系の膜および／またはその他の金属を蒸着する際に、同様のレシピが用いられてよい。
【００５１】
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。
【００５２】
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（ウエハ台座、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、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。いくつかの例において、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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】
2016181687.tif 000004
【図２】
2016181687.tif 000005
【図３】
2016181687.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月24日(2016.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属誘電体膜を蒸着するための方法であって、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に前記基板を配置する工程と、
搬送ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
誘電体前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と、
５００℃未満の処理温度で前記基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含み、ａは、１以上の整数である、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、ナノ結晶である、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備え、
前記台座は、第２の電極を備え、
プラズマ発生器からのＲＦ電力が前記第２の電極に供給され、前記第１の電極は接地されている、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記第１の電極は、シャワーヘッドを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜、窒化タンタル膜、および、炭化バナジウム膜からなる群より選択される、方法。
【請求項１６】
金属誘電体膜を蒸着するための方法であって、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバ内に基板を配置する工程と、
搬送ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
誘電体前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給する工程と、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを生成する工程と、
前記基板上に金属誘電体膜を蒸着する工程と、
を備え、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバは、台座から間隔を空けて配置された第１の電極を備え、
前記台座は、第２の電極を備え、
プラズマ発生器からのＲＦ電力が前記第２の電極に供給され、前記第１の電極は接地されている、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、チタン前駆体ガス、タンタル前駆体ガス、タングステン前駆体ガス、および、バナジウム前駆体ガスからなる群より選択される、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記金属前駆体ガスは、タングステン前駆体ガスを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ＷＦａを含み、ａは、１以上の整数である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、前記タングステン前駆体ガスは、ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）を含む、方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、前記搬送ガスは、水素分子（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素分子（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、および／または、それらの組み合わせからなる群より選択される、方法。
【請求項２２】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、炭化水素前駆体ガスを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、ＣｘＨｙを含み、ｘは２から１０までの整数、ｙは２から２４までの整数である、方法。
【請求項２４】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスは、窒化物系の前駆体ガスを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、前記炭化水素前駆体ガスは、メタン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブタン、シクロヘキサン、ベンゼン、および、トルエンからなる群より選択される、方法。
【請求項２６】
請求項１６に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、ナノ結晶である、方法。
【請求項２７】
請求項１６に記載の方法であって、前記第１の電極は、シャワーヘッドを含む、方法。
【請求項２８】
請求項１６に記載の方法であって、前記誘電体前駆体ガスに対する金属前駆体ガスの割合は、２０％より大きい、方法。
【請求項２９】
請求項１６に記載の方法であって、前記金属誘電体膜は、炭化タングステン膜、炭化タンタル膜、窒化タンタル膜、および、炭化バナジウム膜からなる群より選択される、方法。
【請求項３０】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムであって、
台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバと、
搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つを選択的に供給するよう構成されたガス供給システムと、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されたプラズマ発生器と、
前記ガス供給システムおよび前記プラズマ発生器と通信するよう構成されたコントローラであって、さらに、
前記搬送ガス、前記誘電体前駆体ガス、および、前記金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを点火し、
５００℃未満の処理温度で基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成された、コントローラと、
を備える、システム。
【請求項３１】
金属誘電体膜を蒸着するための基板処理システムであって、
台座を備えたプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理チャンバと、
前記台座から間隔を空けて配置された第１の電極であって、
前記台座は、第２の電極を備え、
前記第１の電極は接地されている、第１の電極と、
搬送ガス、誘電体前駆体ガス、および、金属前駆体ガスの内の少なくとも１つを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに選択的に供給するよう構成されたガス供給システムと、
ＲＦ電力を前記第２の電極に供給することにより、前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内でプラズマを選択的に形成するよう構成されたプラズマ発生器と、
前記ガス供給システムおよび前記プラズマ発生器と通信するよう構成されたコントローラであって、さらに、
前記搬送ガス、前記誘電体前駆体ガス、および、前記金属前駆体ガスを前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバに供給し、
前記ＰＥＣＶＤ処理チャンバ内で前記プラズマを点火し、
基板上に金属誘電体膜を蒸着するよう構成された、コントローラと、
を備える、システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
いくつかの例では、処理ガスが、誘電体前駆体ガスを含む。いくつかの例において、処理ガスは、ＷＦａ（ここで、ａは１以上の整数）ビス（ｔｅｒｔ‐ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）タングステン（ＢＴＢＭＷ）前駆体、または、その他の適切なタングステン前駆体など、タングステン前駆体ガスを含む。いくつかの例において、タングステン前駆体ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ６）である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
いくつかの例において、搬送ガスはアルゴンであり、炭化水素前駆体ガスはＣＨ４であり、タングステン前駆体ガスはＷＦ６である。いくつかの例において、炭化水素前駆体ガスに対するタングステン前駆体ガスの割合は、２０％より大きい。いくつかの例において、ＣＨ４に対するＷＦ６の割合は、２０％より大きい。いくつかの例において、処理圧力は、３Ｔｏｒｒから７Ｔｏｒｒの間である。いくつかの例において、処理圧力は、４Ｔｏｒｒから６Ｔｏｒｒの間である。いくつかの例において、処理圧力は、５Ｔｏｒｒである。
【外国語明細書】
2016181687000001.pdf