[发明专利]低压下的高密度、模量和硬度的非晶碳膜

说明书

本文提供了用于使用双频射频部件在低压室中的衬底上沉积可灰化硬掩模(AHM)的方法和相关装置。低压等离子体增强化学气相沉积可用于增加AHM的蚀刻选择性，从而使得能使用薄的AHM以用于半导体处理操作。

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

在半导体处理中，包括在存储器和逻辑器件制造中，非晶碳膜可用作硬掩模和蚀刻停止层。这些膜也称为可灰化硬掩模(AHM)，因为其可通过灰化技术移除。随着光刻中的深宽比增加，AHM需要更高的蚀刻选择性。目前的使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)而形成高选择性AHM的方法造成具有高应力的AHM，从而限制AHM作为硬掩模的用途。因此，需要产生具有高蚀刻选择性但低应力的AHM。

在此包含的背景和上下文的描述仅针对整体呈现公开内容的上下文的目的而提供。本公开内容的许多呈现发明人的成果，且单纯由于如此成果在背景技术部分中描述或在本文其他位置呈现为上下文并不表示将认为是现有技术。

发明内容

在此公开的用于在低压环境中沉积可灰化硬掩模(AHM)的方法和系统。在本文的实施方案的一些方面中，提供了一种方法，所述方法包含：将在室内的半导体衬底暴露于处理气体，所述处理气体包含烃前体气体和氦气且基本上没有任何其他的惰性气体；并且通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理将可灰化硬掩模(AHM)膜沉积在所述衬底上，其中所述PECVD处理包含：将所述室的压强维持在低于500毫托；将通过包含高频(HF)分量和低频(LF)分量的双射频(RF)等离子体源所产生的等离子体点燃。在一些实施方案中，所述室压强介于约3和30毫托之间。在一些实施方案中，所述HF功率至少约50W。在一些实施方案中，所述HF功率介于约50W和700W之间。在一些实施方案中，所述HF功率具有介于约2MHz和约100MHz之间的频率。在一些实施方案中，所述HF功率具有约60MHz的频率。

在一些实施方案中，所述LF功率具有介于约100kHz和约2.4MHz之间的频率。在一些实施方案中，所述LF功率具有约400kHz的频率。在一些实施方案中，所述LF功率低于4000W。在一些实施方案中，所述LF功率是0W。在一些实施方案中，所述LF功率介于50和500W之间。在一些实施方案中，所述LF功率介于50和250W之间。在一些实施方案中，所述LF功率介于250和500W之间。在一些实施方案中，所述HF功率介于约50和150W之间，并且所述LF功率介于约50和500W之间。在一些实施方案中，在所述PECVD处理期间直流偏压被施加至其上安置有所述半导体衬底的静电卡盘，并且所述直流偏压的电位介于100V至10000V之间。在一些实施方案中，所述直流偏压具有介于约10％和约90％之间的工作周期，以及介于约100Hz和10kHz之间的重复率。

在一些实施方案中，所述AHM膜的沉积率为至少在一些实施方案中，所述室包含静电卡盘，所述半导体衬底于所述PECVD处理期间安置在所述静电卡盘上，并且所述静电卡盘的温度介于-20℃和175℃之间。在一些实施方案中，所述静电卡盘温度介于80℃和125℃之间。在一些实施方案中，其还包含以至少500℃的温度将所述AHM膜退火。在一些实施方案中，所述烃前体气体包含化合物，其具有至多约50g/mol的分子量。在一些实施方案中，所述烃前体气体包含具有至少0.5的C:H比率的化合物。在一些实施方案中，所述烃前体气体包含乙炔(C₂H₂)。在一些实施方案中，所述AHM膜的模量至少为约120GPa。在一些实施方案中，所述AHM膜的硬度至少为约12GPa。在一些实施方案中，所述AHM膜的sp³含量至少为约67％。在一些实施方案中，所述AHM膜的密度至少为约1.8g/cm³。在一些实施方案中，所述AHM膜的厚度至少为约0.1μm。