專利名稱：用于沉積具有可調(diào)節(jié)的性質(zhì)的材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)來沉積具有可調(diào)節(jié)光學(xué)和刻蝕特性的薄膜材料。
背景技術(shù)：
集成電路和器件制作要求在襯底上沉積電子材料。所沉積的膜可能是襯底或完成電路的永久性部分。這種情況下，選擇膜特性以提供電路工作所需的電、物理或化學(xué)性質(zhì)。在其他情況下，膜可被用作臨時層，該臨時層使能或簡化了器件或電路制作。例如，所沉積的膜可用作后續(xù)刻蝕處理的掩模。可以圖案化抗刻蝕膜，從而使其覆蓋襯底上不希望被刻蝕處理移去的區(qū)域。然后，后續(xù)處理可以移去抗刻蝕膜，以允許對襯底進(jìn)行進(jìn)一步處理。
在臨時層的另一個示例中，膜可用來提高后續(xù)的光刻圖案化操作。在一個實(shí)施例中，具有特定光學(xué)性質(zhì)的膜被沉積在襯底上，然后在膜上涂覆感光成像膜(其通常被稱為光刻膠)。然后通過曝光圖案化光刻膠。選擇下層沉積膜的光學(xué)性質(zhì)以減小曝光光的反射，從而提高光刻處理的分辨率。這種膜通常被稱為抗反射涂層(下文中簡稱為ARC)。在美國專利6316167中介紹了用于使用并制作具有可調(diào)節(jié)光學(xué)性質(zhì)的氣相沉積材料的方法。
常規(guī)上，各種物理和/或化學(xué)沉積技術(shù)被用于膜沉積，并且通?？梢允褂枚嘤谝环N技術(shù)來沉積特定膜。優(yōu)選的沉積方法通過考慮所期望的膜性質(zhì)、由要制作的器件施加的物理和/或化學(xué)約束、以及與制造工藝相關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)因素來確定。所選擇的工藝通常是這樣的工藝，其對于解決相應(yīng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題提供了可接受的平衡。
熱激發(fā)化學(xué)氣相沉積(下文中簡稱為CVD)是用來沉積用于集成電路制作的材料的常用技術(shù)。在一般實(shí)施例中，襯底被放置在低壓反應(yīng)室中，并被維持在受控的溫度。晶片被暴露于一種或多種前驅(qū)體的氣態(tài)環(huán)境，這一種或多種前驅(qū)體包含要被包含在膜中的化學(xué)元素。氣態(tài)前驅(qū)體被輸運(yùn)到襯底表面，并經(jīng)由一個或多個化學(xué)反應(yīng)結(jié)合以形成固態(tài)膜。一般選擇反應(yīng)室、襯底和前驅(qū)體的條件以有利于產(chǎn)生具有期望物理、化學(xué)和電性能的膜的化學(xué)反應(yīng)。
等離子體可用來改變或增強(qiáng)膜沉積機(jī)制。采用等離子體的沉積處理通常被稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(下文中簡稱為PECVD)。通常，通過將氣體混合物暴露于射頻(RF)信號，并將電子激發(fā)到足以維持與所供應(yīng)的處理氣體發(fā)生電離碰撞的能量，來在真空反應(yīng)室中形成等離子體。而且，所激發(fā)的電子可以具有足以維持離解碰撞的能量，因此，選擇預(yù)定條件(例如，室壓強(qiáng)、氣體流率等)下的一組特定氣體以產(chǎn)生大量適合于在室內(nèi)執(zhí)行的特定工藝的帶電物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性物質(zhì)。
等離子體激發(fā)通常允許膜形成反應(yīng)在這樣的溫度下進(jìn)行，該溫度明顯低于通過熱激發(fā)CVD產(chǎn)生類似膜時一般所需的溫度。另外，等離子體激發(fā)可以激活在熱CVD中能量或者動力學(xué)上不被支持的膜形成化學(xué)反應(yīng)。從而，通過調(diào)整工藝參數(shù)，可以在相對較寬的范圍內(nèi)改變PECVD膜的化學(xué)和物理性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及PECVD系統(tǒng)中的沉積，更具體而言，涉及可調(diào)節(jié)抗刻蝕ARC(TERA)層的沉積。本發(fā)明提供了一種用于在襯底上沉積TERA層的方法，包括提供一個室，該室具有耦合到第一RF源的上電極和耦合到第二RF源的可平移襯底夾持器；將襯底放置在可平移襯底夾持器上；在襯底上沉積TERA層，其中TERA層的至少一部分的物理、化學(xué)或光學(xué)性質(zhì)取決于由第二RF源提供的RF功率的量；并且其中TERA層的至少一部分的沉積速率取決于由第二RF源提供的RF功率的量。


在附圖中圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)的簡化框圖；圖2A-2C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用TERA層的簡化過程；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于在襯底上沉積TERA層的過程的簡化流程圖；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在用于在襯底上沉積TERA層的過程中所用的一組示例性工藝。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)的簡化框圖。在圖示實(shí)施例中，PECVD系統(tǒng)100包括處理室110、作為電容耦合等離子體源的一部分的上電極140、噴淋板組件120、用于支撐襯底135的襯底夾持器130、壓強(qiáng)控制系統(tǒng)180和控制器190。
在一個實(shí)施例中，PECVD系統(tǒng)100可以包括干燥泵170，干燥泵170可以利用閥118耦合到處理室110?；蛘撸?18可以包括結(jié)合了壓強(qiáng)計(jì)和節(jié)流閥(未示出)的壓強(qiáng)控制系統(tǒng)。在替換實(shí)施例中，不需要干燥泵和閥。
在一個實(shí)施例中，PECVD系統(tǒng)100可以包括遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)175，遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)175可以利用閥178耦合到處理室110。在替換實(shí)施例中，不需要遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)和閥。
在一個實(shí)施例中，PECVD系統(tǒng)100可以包括壓強(qiáng)控制系統(tǒng)180，壓強(qiáng)控制系統(tǒng)180可以耦合到處理室110。例如，壓強(qiáng)控制系統(tǒng)180可以包括節(jié)流閥(未示出)和渦輪分子泵(TMP)(未示出)，并且可以在處理室110中提供受控壓強(qiáng)。例如，室壓強(qiáng)范圍可以從約0.1mTorr到約100Torr?；蛘?，室壓強(qiáng)范圍可以從0.1Torr到20Torr。
處理室110可以促進(jìn)在鄰近襯底135的處理空間102中等離子體的形成。PECVD系統(tǒng)100可以被配置為處理任何直徑的襯底，如200mm襯底、300mm襯底或更大的襯底?；蛘?，PECVD系統(tǒng)100可以通過在一個或多個處理室中生成等離子體來進(jìn)行操作。
PECVD系統(tǒng)100包括耦合到處理室110的噴淋板組件120。噴淋板組件正對于襯底夾持器130安裝。噴淋板組件120包括中心區(qū)域122、邊緣區(qū)域124和副區(qū)域126。屏蔽環(huán)128可用來將噴淋板組件120耦合到處理室110。
中心區(qū)域122通過第一處理氣體管線123耦合到氣體供應(yīng)系統(tǒng)131。邊緣區(qū)域124通過第二處理氣體管線125耦合到氣體供應(yīng)系統(tǒng)131。副區(qū)域126通過第三處理氣體管線127耦合到氣體供應(yīng)系統(tǒng)131。
氣體供應(yīng)系統(tǒng)131向中心區(qū)域122提供第一處理氣體，向邊緣區(qū)域124提供第二處理氣體，向副區(qū)域126提供第三處理氣體?？梢詫@些區(qū)域獨(dú)立控制氣體化學(xué)組分和流率。或者，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域可以耦合在一起形成單個主區(qū)域，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以向主區(qū)域提供第一處理氣體和/或第二處理氣體。事實(shí)上，這些區(qū)域中的任何幾個都可以耦合在一起，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以按需要提供一種或多種處理氣體。
第一處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。例如，含硅前驅(qū)體可以包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體可以包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。還可以包括惰性氣體，如氬、氦和/或氮。含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。
同樣，第二處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。例如，含硅前驅(qū)體包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。還可以包括惰性氣體，如氬、氦和/或氮。含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍從約0.0sccm到約10000sccm。
另外，第三處理氣體可以包括含氧氣體、含氮?dú)怏w、含碳?xì)怏w和惰性氣體中的至少一種。例如，含氧氣體可以包括O2、CO、NO、N2O和CO2中的至少一種；含氮?dú)怏w可以包括N2和NF3中的至少一種；惰性氣體可以包括Ar和He中的至少一種。第三處理氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。
氣體供應(yīng)系統(tǒng)131可以包括用于提供前驅(qū)體的至少一個蒸餾器(未示出)?；蛘?，不需要蒸餾器。在替換實(shí)施例中，可以使用鼓泡系統(tǒng)。
PECVD系統(tǒng)100包括上電極140，上電極140可以耦合到噴淋板組件120和處理室110。上電極140可以包括溫度控制元件142。上電極140可以利用第一匹配網(wǎng)絡(luò)144耦合到第一RF源146?；蛘?，不需要單獨(dú)的匹配網(wǎng)絡(luò)。
第一RF源146向上電極提供頂部RF信號(TRF)，并且第一RF源146可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz。例如，已經(jīng)在大約以下每一個頻率下執(zhí)行了沉積處理100MHz、60MHz、27MHz和13.56MHz。TRF信號的頻率范圍可以從約1MHz到約100MHz，或者可以從約2MHz到約60MHz。第一RF源146可以工作的功率范圍從約10W到約10000W，或者，第一RF源可以工作的功率范圍從約10W到約5000W。
上電極140和RF源146是電容耦合等離子體源的一部分。電容耦合等離子體源可以被其他類型的等離子體源替代或補(bǔ)充其他類型的等離子體源，如電感耦合等離子體(ICP)源、變壓器耦合等離子體(TCP)源、微波功率等離子體源、電子回旋共振(ECR)等離子體源、螺旋波(Heliconwave)等離子體源和表面波等離子體源。如本領(lǐng)域中所公知的，在各種合適的等離子體源中可以去掉上電極140或重配置上電極140。
襯底135例如可以經(jīng)由機(jī)械襯底傳送系統(tǒng)(未示出)經(jīng)過門閥(未示出)和室進(jìn)料通孔(未示出)被傳送到處理室110中以及從處理室110中移出，并且其可以被襯底夾持器130接收，并被耦合到其的設(shè)備機(jī)械平移。一旦從襯底傳送系統(tǒng)接收到襯底135，襯底135就可以利用平移設(shè)備150升高和/或降低，平移設(shè)備150可以通過耦合組件152耦合到襯底夾持器130。
襯底135可以經(jīng)由靜電鉗制系統(tǒng)附著到襯底夾持器130。例如，靜電鉗制系統(tǒng)可以包括電極116和ESC源156。例如，可以向鉗制電極提供范圍可以從約-2000V到約+2000V的鉗制電壓?；蛘?，鉗制電壓范圍可以從約-1000V到約+1000V。在替換實(shí)施例中，氣體例如可以經(jīng)由背面氣體系統(tǒng)被傳遞到襯底135的背面，以提高襯底135和襯底夾持器130之間的氣體間隙熱導(dǎo)。在其他替換實(shí)施例中，可以在襯底夾持器130中提供抬升釘。
還可以提供溫度控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可用于在提升的或降低的溫度下需要進(jìn)行襯底的溫度控制時。例如，可以包括諸如電阻加熱元件之類的加熱元件132或熱電加熱器/冷卻器，并且襯底夾持器130還可以包括冷卻系統(tǒng)134。加熱元件132可以耦合到加熱器電源158。冷卻系統(tǒng)134可以提供再循環(huán)冷卻流，這種冷卻流接收來自襯底夾持器130的熱量，并將熱量傳送到熱交換系統(tǒng)(未示出)，或者在加熱時傳送來自熱交換系統(tǒng)的熱量。
同樣，電極116可以利用第二匹配網(wǎng)絡(luò)162耦合到第二RF源160?；蛘?，不需要匹配網(wǎng)絡(luò)。
第二RF源160向下電極116提供底部RF信號(BRF)，并且第二RF源160可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz。BRF信號的頻率范圍可以從約0.2MHz到約30MHz，或者可以從約0.3MHz到約15MHz。第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約1000W，或者，第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約500W。下電極116可以是室內(nèi)唯一的等離子體源，或者可以補(bǔ)充任何附加的等離子體源。
PECVD系統(tǒng)100還可以包括平移設(shè)備150，平移設(shè)備150可以通過伸縮管154耦合到處理室110。另外，耦合組件152可以將平移設(shè)備150耦合到襯底夾持器130。伸縮管154被配置為將垂直的平移設(shè)備從處理室110外部的大氣密封。
平移設(shè)備150允許在噴淋板組件120和襯底135之間建立可變間隙104。間隙范圍可以從約1mm到約200mm，或者可以從約2mm到約80mm。間隙可以保持固定，也可以在沉積處理期間變化。
另外，襯底夾持器130還可以包括聚焦環(huán)106和陶瓷蓋108。或者，不需要聚焦環(huán)106和/或陶瓷蓋108。
至少在室壁112上可以包括涂層114以保護(hù)壁。涂層114可以包括陶瓷材料?；蛘?，不需要涂層114。
另外，溫度控制系統(tǒng)可用來控制室壁溫度。例如，可以在室壁上提供用于控制溫度的端口180。在室中執(zhí)行處理的同時，室壁溫度可以保持相對恒定。
另外，溫度控制系統(tǒng)可用來控制上電極的溫度。溫度控制元件142可用來控制上電極溫度。在室中執(zhí)行處理的同時，上電極溫度可以保持相對恒定。
另外，PECVD系統(tǒng)100還可以包括遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)175，遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)175可用于室的清洗。
此外，PECVD系統(tǒng)100還可以包括凈化系統(tǒng)(未示出)，凈化系統(tǒng)可用于控制污染物和/或室清洗。
在替換實(shí)施例中，處理室110例如還可以包括監(jiān)視端口(未示出)。監(jiān)視端口例如可以以光學(xué)方式監(jiān)視處理空間102。
PECVD系統(tǒng)100還包括控制器190?？刂破?90可以耦合到室110、噴淋板組件120、襯底夾持器130、氣體供應(yīng)系統(tǒng)131、上電極140、第一RF匹配網(wǎng)絡(luò)144、第一RF源146、平移設(shè)備150、ESC源156、加熱器電源158、第二RF匹配網(wǎng)絡(luò)162、第二RF源160、干燥泵170、遠(yuǎn)程等離子體設(shè)備175和壓強(qiáng)控制系統(tǒng)118?？刂破骺梢员慌渲脼橄蜻@些組件提供控制數(shù)據(jù)，并從這些組件接收諸如工藝數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)。例如，控制器190可以包括微處理器、存儲器和數(shù)字I/O端口，其能夠生成控制電壓，該控制電壓足以傳輸并且激活到處理系統(tǒng)100的輸入，以及監(jiān)視來自PECVD系統(tǒng)100的輸出。而且，控制器190可以與系統(tǒng)組件交換信息。另外，存儲在存儲器中的程序可用來根據(jù)工藝方案控制PECVD系統(tǒng)100的前述組件。另外，控制器190可被配置來分析工藝數(shù)據(jù)、將工藝數(shù)據(jù)與目標(biāo)工藝數(shù)據(jù)相比較，并使用比較結(jié)果來改變工藝和/或控制沉積工具。另外，控制器可被配置來分析工藝數(shù)據(jù)、將工藝數(shù)據(jù)與歷史工藝數(shù)據(jù)相比較，并使用比較結(jié)果來預(yù)測、防止和/或聲明故障。
圖2A-2C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用TERA層的簡化過程。圖2A示出了TERA層上的光刻膠層210，TERA層包括TERA帽層220和TERA底層230。例如，TERA帽層220可以是厚度為約150埃到約1000埃的層，TERA底層230可以是厚度為約300埃到約5000埃的層。在該示例中，TERA底層230耦合到氧化物層240。這并不是本發(fā)明所要求的，TERA層也可以沉積在除了氧化物之外的其他材料上。盡管圖2中示出了兩層，但是這并不是本發(fā)明所要求的。TERA疊層可以包括一層或多層。
在圖2B中，利用至少一步光刻步驟和至少一步顯影步驟處理了光刻膠層210。
在圖2C中，利用至少一個與刻蝕有關(guān)的工藝開口了TERA層。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于在襯底上沉積TERA層的過程的簡化流程圖。例如，TERA層可以包括底層和帽層，其可以利用不同的處理沉積。過程300開始于310。
在320中，可以提供室，該室可以包括等離子體源，并且包括耦合到第二RF源的可任選地平移的襯底夾持器。
在330中，將襯底放置在可平移襯底夾持器上。例如，可平移襯底夾持器可用來建立上電極表面和可平移襯底夾持器的表面之間的間隙。間隙范圍可以從約1mm到約200mm，或者可以從約2mm到約80mm。可以改變間隙尺寸以改變沉積速率。例如，可以增大間隙尺寸以減小沉積速率，并且可以減小間隙以增大沉積速率。也可以改變間隙尺寸以防止在等離子體處理期間發(fā)生電弧放電。
在340中，可以在襯底上沉積底層，其中沉積速率取決于可平移襯底夾持器的位置、由第一RF源提供的RF功率的量和由第二RF源提供的RF功率的量。
在底層沉積處理期間，可以利用第一RF源向上電極提供TRF信號。例如，第一RF源可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz?；蛘?，第一RF源可以工作的頻率范圍從約1MHz到約100MHz，或者從約2MHz到約60MHz。第一RF源可以工作的功率范圍從約10W到約10000W，或者，第一RF源可以工作的功率范圍從約10W到約5000W。
同樣，在底層沉積處理期間，可以利用第二RF源向下電極提供BRF信號。例如，第二RF源可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz。或者，第二RF源可以工作的頻率范圍從約0.2MHz到約30MHz，或者從約0.3MHz到約15MHz。第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約1000W，或者，第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約500W。
另外，可以在處理室中提供噴淋板組件，噴淋板組件可以耦合到上電極。噴淋板組件可以包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，并且噴淋板組件可以耦合到氣體供應(yīng)系統(tǒng)?？梢栽诘讓映练e處理期間向中心區(qū)域提供第一處理氣體，向邊緣區(qū)域提供第二處理氣體。
或者，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域可以耦合在一起作為單個主區(qū)域，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以向主區(qū)域提供第一處理氣體和/或第二處理氣體。事實(shí)上，這些區(qū)域中的任何幾個都可以耦合在一起，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以提供一種或多種處理氣體。
第一處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。還可以包括惰性氣體。例如，含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。含硅前驅(qū)體可以包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體可以包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。惰性氣體可以是氬、氦和/或氮。
第二處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。還可以包括惰性氣體。例如，含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。含硅前驅(qū)體可以包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體可以包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。惰性氣體可以包括氬、氦和氮中的至少一種。
第一處理氣體和第二處理氣體的流率可以在底層沉積處理期間被獨(dú)立確定。
底層可以包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9。底層可以包括范圍從約30.0nm到約500.0nm的厚度，并且沉積速率的范圍可以從約100埃/min到約10000埃/min。底層沉積時間可以從約5秒變化到約180秒。
通過在底層沉積處理期間向底電極施加RF信號，可以實(shí)現(xiàn)高沉積速率。RF源可以提供相對較低的RF功率。
在350中，可以在襯底上沉積帽層，其中沉積速率取決于可平移襯底夾持器的位置、由第一RF源提供的RF功率的量和處理氣體。
在帽層沉積處理期間，可以利用第一RF源向上電極提供TRF信號。例如，第一RF源可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz?；蛘撸谝籖F源可以工作的頻率范圍從約1MHz到約100MHz，或者從約2MHz到約60MHz。第一RF源可以工作的功率范圍從約10W到約10000W，或者，第一RF源可以工作的功率范圍從約10W到約5000W。
另外，可以在處理室中提供噴淋板組件，噴淋板組件可以耦合到上電極。噴淋板組件可以包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，并且噴淋板組件可以耦合到氣體供應(yīng)系統(tǒng)?？梢栽诿睂映练e處理期間向中心區(qū)域提供第一處理氣體，向邊緣區(qū)域提供第二處理氣體，并且經(jīng)過第三氣體區(qū)域向室提供第三處理氣體。
或者，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域可以耦合在一起作為單個主區(qū)域，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以向主區(qū)域提供第一處理氣體和/或第二處理氣體。事實(shí)上，這些區(qū)域中的任何幾個都可以耦合在一起，并且氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以提供一種或多種處理氣體。
第一處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。還可以包括惰性氣體。例如，含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。含硅前驅(qū)體可以包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體可以包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。惰性氣體可以包括氬、氦和氮中的至少一種。
第二處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。還可以包括惰性氣體。例如，含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體的流率范圍可以從約0.0sccm到約5000sccm，惰性氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。含硅前驅(qū)體可以包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。含碳前驅(qū)體可以包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。惰性氣體可以包括氬、氦和氮中的至少一種。
例如，第三處理氣體的流率范圍可以從約0.0sccm到約10000sccm。第三處理氣體可以包括含氧氣體、含氮?dú)怏w和惰性氣體中的至少一種。含氧氣體可以包括O2、CO、NO、N2O和CO2中的至少一種。含氮?dú)怏w可以包括N2和NF3中的至少一種。惰性氣體可以包括Ar和He中的至少一種。
過程300在360中結(jié)束。帽層可以包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9。
帽層可以包括范圍從約5.0nm到約40.0nm的厚度，并且沉積速率的范圍可以從約50埃/min到約5000埃/min。帽層沉積時間可以從約5秒變化到約180秒。
在替換實(shí)施例中，可以在帽層沉積處理期間利用第二RF源向下電極提供BRF信號。例如，第二RF源可以工作的頻率范圍從約0.1MHz到約200MHz?；蛘撸诙F源可以工作的頻率范圍從約0.2MHz到約30MHz，或者從約0.3MHz到約15MHz。第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約1000W?；蛘?，第二RF源可以工作的功率范圍從約0.1W到約500W。
壓強(qiáng)控制系統(tǒng)可以耦合到室，并且可以利用壓強(qiáng)控制系統(tǒng)來控制室壓強(qiáng)。例如，室壓強(qiáng)的范圍可以從約0.1mTorr到約100Torr。
溫度控制系統(tǒng)可以耦合到襯底夾持器，并且可以利用溫度控制系統(tǒng)來控制襯底溫度。例如，襯底溫度的范圍可以從約0℃到約500℃。溫度控制系統(tǒng)也可以耦合到室壁，并且可以利用溫度控制系統(tǒng)來控制室壁的溫度。例如，室壁溫度的范圍可以從約0℃到約500℃。另外，溫度控制系統(tǒng)可以耦合到噴淋板組件；并且可以利用溫度控制系統(tǒng)來控制噴淋板組件的溫度。例如，噴淋板組件溫度的范圍可以從約0℃到約500℃。
此外，襯底夾持器可以包括ESC，并且可以向ESC提供DC電壓以將襯底鉗制在襯底夾持器上。例如，DC電壓的范圍可以從約-2000V到約+2000V。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在用于在襯底上沉積TERA層的過程中所用的一組示例性工藝。在第一步中，將處理氣體引入到室中，并建立工作壓強(qiáng)。例如，室壓強(qiáng)可以建立在約8Torr，并且第一步的持續(xù)時間可以為60秒。處理氣體可以包括含硅前驅(qū)體、含碳前驅(qū)體和惰性氣體。在替換實(shí)施例中，可以使用不同的壓強(qiáng)，并且可以使用不同的持續(xù)時間。
在第二步中，可以執(zhí)行穩(wěn)定處理。例如，可以改變一種或多種處理氣體的流率，并且可以向ESC施加鉗制電壓。
在第三步中，可以沉積TERA層的底層部分。第一RF源可以向上電極提供RF信號(TRF)，第二RF源可以向下電極提供RF信號(BRF)，下電極可以是襯底夾持器的一部分。例如，TRF的頻率范圍可以從約0.1MHz到約200MHz，TRF功率范圍可以從約10W到約10000W。同樣，BRF的頻率范圍可以從約0.1MHz到約200MHz，BRF功率范圍可以從約0.1W到約1000W。BRF信號在底層沉積處理期間提供沉積速率的控制。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF頻率約為13.56MHz；TRF功率約為700W；BRF頻率約為2MHz；BRF功率約為50W；ESC電壓約為-200V。在替換實(shí)施例中，可以使用不同的頻率、功率水平和鉗制電壓。
在第四步中，可以執(zhí)行預(yù)備處理?？梢愿腡RF和BRF信號水平，可以改變處理氣體，并且可以修改流率。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF信號被關(guān)閉；BRF信號被關(guān)閉；ESC電壓約為-200V。另外，改變含硅前驅(qū)體的流率，并且含氧氣體被供應(yīng)到處理室中?；蛘?，等離子體可被關(guān)閉，并且室壓強(qiáng)的范圍可以從約1mTorr到約20Torr，且處理氣體包括含硅前驅(qū)體、含碳前驅(qū)體、含氧氣體和惰性氣體中的至少一種?；蛘?，可以維持等離子體，同時向室提供惰性氣體?；蛘?，可以去掉底層沉積和帽層沉積之間的第四步，從而使帽層沉積在底層沉積之后立即發(fā)生。
在第五步中，可以沉積TERA層的帽層部分。第一RF源可以向上電極提供RF信號(TRF)，并且可以向處理室提供處理氣體的不同組合。例如，TRF的頻率范圍可以從約0.1MHz到約200MHz，TRF功率范圍可以從約10W到約10000W。另外，處理氣體的組合可以包括含硅前驅(qū)體、含碳前驅(qū)體、含氧氣體和惰性氣體。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF頻率約為13.56MHz；TRF功率約為400W；ESC電壓約為-200V；含硅前驅(qū)體包括3MS，含氧氣體包括CO2，惰性氣體包括He。在替換實(shí)施例中，可以使用不同的頻率、功率水平和氣體。
在第六步和第七步中，可以執(zhí)行凈化處理。例如，可以改變一種或多種處理氣體的流率；可以更改TRF信號；可以改變ESC電壓；并且可以修改壓強(qiáng)。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF信號被關(guān)閉；含硅前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含氧氣體的流率被設(shè)為0；惰性氣體的流率保持恒定；ESC電壓被設(shè)為0。
在第八步中，室被抽空，壓強(qiáng)降低。例如，在該步期間不向室提供處理氣體。
在第九步中，可以增大室壓強(qiáng)。例如，可以向處理室供應(yīng)一種或多種處理氣體，并且室壓強(qiáng)可以維持在預(yù)定水平。在圖示實(shí)施例(圖4)中，RF信號被關(guān)閉；含硅前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含碳前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含氧氣體的流率被設(shè)為約36sccm；惰性氣體的流率被設(shè)為約600sccm；室壓強(qiáng)維持在約2Torr。
在第十步中，可以執(zhí)行放電處理。例如，TRF信號可用來建立等離子體。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF信號被開啟；含硅前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含碳前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含氧氣體的流率被設(shè)為約36sccm；惰性氣體的流率被設(shè)為約600sccm；室壓強(qiáng)維持在約2Torr。
在第十一步中，可以執(zhí)行抬升處理。例如，抬升釘可以伸出以將襯底抬離襯底夾持器。
在第十二步中，可以執(zhí)行凈化處理。例如，可以更改TRF信號，并且可以改變室壓強(qiáng)。在圖示實(shí)施例(圖4)中，TRF信號被關(guān)閉；含硅前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含碳前驅(qū)體的流率被設(shè)為0；含氧氣體的流率被設(shè)為約36sccm；惰性氣體的流率被設(shè)為約600sccm；室壓強(qiáng)從約2Torr開始減小。
在第十三步中，室被抽空，壓強(qiáng)降低。例如，在該步期間不向室提供處理氣體。
以上示例說明了通過利用PECVD過程沉積底層和帽層可以沉積TERA層，其中向底電極施加小量的第二RF功率可以增大底層沉積處理期間的沉積速率。
在該實(shí)施例中，在一個室中順序沉積TERA底層和帽層。在底層和帽層沉積之間的時間段中，等離子體被關(guān)閉。在替換實(shí)施例中，可以在同一室中順序沉積TERA底層和帽層，而不用關(guān)閉等離子體。在替換實(shí)施例中，可以在分離的室中沉積TERA底層和帽層。
在該實(shí)施例中，在底層和頂層沉積之間室被保持在特定壓強(qiáng)。在替換實(shí)施例中，在層沉積之間室可被抽空。
這些實(shí)施例通過向底電極施加小量的RF功率，提供了顯著增加的沉積速率。先前的處理系統(tǒng)對底電極使用了更高的RF功率以向處理提供刻蝕成分。
表1中所示的數(shù)據(jù)圖示了用于本發(fā)明示例性實(shí)施例的處理?xiàng)l件。用于膜A和膜B的處理?xiàng)l件基本相同，除了膜B是利用低功率背面RF沉積的以外。膜B的沉積速率超過了膜A的沉積速率的兩倍，實(shí)際上幾乎是膜A沉積速率的三倍。另外，由盧瑟福背散射光譜儀(RBS)測得的膜B的密度明顯比膜A的高。還觀察到了這兩種膜的折射率和消光系數(shù)的差別。從該示例來看，低功率背面RF對沉積速率和膜性質(zhì)的影響很明顯。

表1光刻膠技術(shù)的進(jìn)步要求底部抗反射涂層(BARC)層的進(jìn)步。本發(fā)明提供了用于沉積具有改進(jìn)的BARC層性質(zhì)的TERA疊層的裝置。例如，TERA疊層具有充當(dāng)規(guī)定波長下的ARC層的光學(xué)性質(zhì)；相對于光刻膠的優(yōu)良的刻蝕選擇性；不與光刻膠相互作用，并且可以用作用于后續(xù)刻蝕操作的硬掩模層。另外，TERA疊層是可氧化的，并且可以利用濕法刻蝕處理剝離。
盡管以上僅僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識到，可以在示例性實(shí)施例中進(jìn)行許多修改，而不實(shí)質(zhì)上脫離本發(fā)明的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有這些修改都應(yīng)當(dāng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底上沉積材料的方法，所述方法包括將襯底放置在具有等離子體源的室中并置于耦合到RF源的襯底夾持器上；以及利用PECVD在所述襯底上沉積可調(diào)節(jié)刻蝕速率ARC(TERA)層，其中選擇由所述RF源提供的RF功率的量，使得所述TERA層的至少一部分的沉積速率大于在不向所述襯底夾持器施加RF功率時的沉積速率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述等離子體源具有上電極，所述襯底夾持器是可平移的，所述方法還包括在上電極表面和所述可平移襯底夾持器的表面之間建立間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述間隙的范圍從約1mm到約200mm。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述間隙的范圍從約2mm到約80mm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積TERA層的操作包括在第一沉積時間期間沉積底層，其中所述底層包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9；以及在第二沉積時間期間沉積帽層，其中所述帽層包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述底層的厚度范圍從約30.0nm到約500.0nm。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述等離子體源具有附加RF源，并且所述沉積底層的操作還包括使所述附加RF源工作在從約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)；以及使所述RF源工作在從約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述附加RF源工作在約1MHz到約100MHz的頻率范圍內(nèi)；并且所述RF源工作在約0.2MHz到約30MHz的頻率范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述附加RF源工作在約2MHz到約60MHz的頻率范圍內(nèi)；并且所述RF源工作在約0.3MHz到約15MHz的頻率范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述等離子體源具有附加RF源，并且所述沉積底層的操作還包括使所述附加RF源工作在從約10W到約10000W的功率范圍內(nèi)；以及使所述RF源工作在從約0.1W到約1000W的功率范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述附加RF源工作在約10W到約5000W的功率范圍內(nèi)；并且所述RF源工作在約0.1W到約500W的功率范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述底層的沉積以從約100埃/min到約10000埃/min的速率進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一沉積時間從約5秒變化到約180秒。
14.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積底層的操作還包括提供第一處理氣體，其中所述第一處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述提供第一處理氣體的操作包括使所述含硅前驅(qū)體和/或所述含碳前驅(qū)體以第一速率流入，所述第一速率的范圍從約0.0sccm到約5000sccm。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述含硅前驅(qū)體包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述含碳前驅(qū)體包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一處理氣體包括惰性氣體，所述惰性氣體包括氬、氦和氮中的至少一種。
19.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積底層的操作還包括利用壓強(qiáng)控制系統(tǒng)控制室壓強(qiáng)，其中所述室壓強(qiáng)的范圍從約0.1mTorr到約100Torr。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述室壓強(qiáng)的范圍從約0.1Torr到約20Torr。
21.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積底層的操作還包括向耦合到所述襯底夾持器的靜電卡盤(ESC)提供DC電壓以將所述襯底鉗制到所述襯底夾持器，其中所述DC電壓的范圍從約-2000V到約+2000V。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述DC電壓的范圍從約-1000V到約+1000V。
23.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述帽層的厚度范圍從約5.0nm到約400nm。
24.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述等離子體源包括附加RF源，并且所述沉積帽層的操作還包括使所述附加RF源工作在從約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沉積帽層的操作還包括使所述RF源工作在約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)。
26.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述等離子體源包括附加RF源，并且所述沉積帽層的操作還包括使所述附加RF源工作在從約10W到約10000W的功率范圍內(nèi)。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述沉積帽層的操作還包括使所述RF源工作在約0.1W到約1000W的功率范圍內(nèi)。
28.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述帽層的沉積以從約50埃/min到約5000埃/min的速率進(jìn)行。
29.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二沉積時間從約5秒變化到約180秒。
30.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述沉積帽層的操作還包括提供第二處理氣體，其中所述第二處理氣體包括含硅前驅(qū)體、含碳前驅(qū)體和含氧氣體中的至少一種。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，所述含硅前驅(qū)體和/或所述含碳前驅(qū)體以第一速率流入，和/或所述含氧前驅(qū)體以第二速率流入，所述第一速率的范圍從約0.0sccm到約5000sccm，所述第二速率的范圍從約0.0sccm到約10000sccm。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述含硅前驅(qū)體包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述含碳前驅(qū)體包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述含氧氣體包括O2、CO、NO、N2O和CO2中的至少一種。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第二處理氣體包括惰性氣體，所述惰性氣體包括氬、氦和氮中的至少一種。
36.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在所述底層和帽層的沉積之間關(guān)閉等離子體，同時將所述室維持在約1mTorr和約20Torr之間的壓強(qiáng)，且所述處理氣體包括含硅前驅(qū)體、含碳前驅(qū)體、含氧氣體和惰性氣體中的至少一種。
37.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積底層和所述沉積帽層的操作還在分離的室中發(fā)生。
38.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述底層的沉積和所述沉積帽層的操作在同一室中順序進(jìn)行，同時在整個順序沉積過程中保持等離子體，且所述處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
39.如權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述底層的沉積和所述帽層的沉積之間維持等離子體，并且所述沉積之間的反應(yīng)室環(huán)境包括惰性氣體。
40.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述沉積底層和所述沉積帽層的操作在一個室中進(jìn)行，并且在沉積之間，等離子體被關(guān)閉，且對所述室進(jìn)行抽空和氣體凈化的工序。
41.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以第一流率向耦合到所述上電極的噴淋板組件的中心區(qū)域提供第一處理氣體；以及以第二流率向所述噴淋板組件的邊緣區(qū)域提供第二處理氣體。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述第一處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種，所述第二處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述噴淋板組件還包括副區(qū)域，并且向所述副區(qū)域提供第三處理氣體。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述第三處理氣體包括含氧氣體、含碳?xì)怏w、含氮?dú)怏w和惰性氣體中的至少一種。
45.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以第一流率向耦合到所述上電極的噴淋板組件的主區(qū)域提供處理氣體；以及以第二流率向所述噴淋板組件的副區(qū)域提供另一種處理氣體。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
47.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述另一種處理氣體包括含氧氣體、含氮?dú)怏w、含碳?xì)怏w和惰性氣體中的至少一種。
48.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用耦合到所述襯底夾持器的溫度控制系統(tǒng)來控制襯底溫度。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述襯底溫度的范圍從約0C到約500C。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括利用所述溫度控制系統(tǒng)來控制至少一個室壁的溫度。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述至少一個室壁的溫度的范圍從約0C到約500C。
52.如權(quán)利要求48所述的方法，還包括利用所述溫度控制系統(tǒng)來控制噴淋板組件的溫度。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中所述噴淋板組件的溫度的范圍從約0C到約500C。
54.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括凈化所述室；在所述室中創(chuàng)建低壓；以及執(zhí)行解夾持操作。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述解夾持操作包括提供處理氣體。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述處理氣體包括含氧氣體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
57.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述在襯底上沉積可調(diào)節(jié)刻蝕速率ARC(TERA)層的操作包括沉積至少兩層作為所述TERA層。
58.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述TERA層的特性取決于由所述RF源提供的RF功率的量。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其中所述TERA層的密度大于在不向所述襯底夾持器施加RF功率時的密度。
60.一種用于在襯底上沉積可調(diào)節(jié)抗刻蝕ARC(TERA)層的PECVD系統(tǒng)，所述PECVD系統(tǒng)包括具有襯底夾持器的室；布置來在所述室中創(chuàng)建等離子體的等離子體源；耦合到所述襯底夾持器的RF源；耦合到所述室的氣體供應(yīng)系統(tǒng)；和耦合到所述室的壓強(qiáng)控制系統(tǒng)，其中選擇由所述RF源提供的RF功率的量，使得所述TERA層的至少一部分的沉積速率大于在不向所述襯底夾持器施加RF功率時的沉積速率。
61.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，還包括耦合到所述室的傳送系統(tǒng)，用于將襯底放置在所述襯底夾持器上。
62.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述襯底夾持器是可平移的，所述等離子體源包括上電極，并且所述可平移襯底夾持器被配置為在上電極表面和所述可平移襯底夾持器的表面之間建立間隙。
63.如權(quán)利要求62所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述間隙的范圍從約1mm到約200mm。
64.如權(quán)利要求62所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述間隙的范圍從約2mm到約80mm。
65.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述等離子體源包括另一RF源和上電極，所述另一RF源被配置為向所述上電極提供TRF信號，其中所述另一RF源工作在從約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)。
66.如權(quán)利要求65所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述另一RF源工作在從約1MHz到約100MHz的頻率范圍內(nèi)。
67.如權(quán)利要求66所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述另一RF源工作在從約2MHz到約60MHz的頻率范圍內(nèi)。
68.如權(quán)利要求65所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述另一RF源工作在從約10W到約10000W的功率范圍內(nèi)。
69.如權(quán)利要求68所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述另一RF源工作在從約10W到約5000W的功率范圍內(nèi)。
70.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述RF源被配置為向所述可平移襯底夾持器提供BRF信號，其中所述RF源工作在從約0.1MHz到約200MHz的頻率范圍內(nèi)。
71.如權(quán)利要求70所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述RF源工作在從約0.2MHz到約30MHz的頻率范圍內(nèi)。
72.如權(quán)利要求71所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述RF源工作在從約0.3MHz到約15MHz的頻率范圍內(nèi)。
73.如權(quán)利要求70所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述RF源工作在從約0.1W到約1000W的功率范圍內(nèi)。
74.如權(quán)利要求73所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述RF源工作在從約0.1W到約500W的功率范圍內(nèi)。
75.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括噴淋板組件，并且所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)向所述噴淋板組件的中心區(qū)域提供第一處理氣體，向所述噴淋板組件的邊緣區(qū)域提供第二處理氣體。
76.如權(quán)利要求75所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第一處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
77.如權(quán)利要求76所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含硅前驅(qū)體和/或所述含碳前驅(qū)體的流率范圍從約0.0sccm到約5000sccm。
78.如權(quán)利要求76所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含硅前驅(qū)體包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。
79.如權(quán)利要求76所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含碳前驅(qū)體包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。
80.如權(quán)利要求76所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第一處理氣體包括惰性氣體，所述惰性氣體包括氬、氦和氮中的至少一種。
81.如權(quán)利要求75所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第二處理氣體包括含硅前驅(qū)體和含碳前驅(qū)體中的至少一種。
82.如權(quán)利要求81所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含硅前驅(qū)體和/或所述含碳前驅(qū)體的流率范圍從約0.0sccm到約5000sccm。
83.如權(quán)利要求81所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含硅前驅(qū)體包括甲硅烷(SiH4)、原硅酸四乙酯(TEOS)、甲基硅烷(1MS)、二甲基硅烷(2MS)、三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷(4MS)、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)和四甲基環(huán)四硅烷(TMCTS)中的至少一種。
84.如權(quán)利要求81所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含碳前驅(qū)體包括CH4、C2H4、C2H2、C6H6和C6H5OH中的至少一種。
85.如權(quán)利要求81所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第二處理氣體包括惰性氣體，所述惰性氣體包括氬、氦和氮中的至少一種。
86.如權(quán)利要求75所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述噴淋板組件包括副區(qū)域，并且所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)被配置為向所述副區(qū)域提供第三處理氣體。
87.如權(quán)利要求86所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第三處理氣體包括含氧氣體、含氮?dú)怏w和惰性氣體中的至少一種。
88.如權(quán)利要求86所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述第三處理氣體的流率范圍從約0.0sccm到約10000sccm。
89.如權(quán)利要求87所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含氧氣體包括O2、CO、NO、N2O和CO2中的至少一種。
90.如權(quán)利要求87所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述含氮?dú)怏w包括N2和NF3中的至少一種。
91.如權(quán)利要求87所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述惰性氣體包括Ar和He中的至少一種。
92.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述壓強(qiáng)控制系統(tǒng)包括用于控制室壓強(qiáng)的至少一個干燥泵。
93.如權(quán)利要求92所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述室壓強(qiáng)的范圍從約0.1mTorr到約100Torr。
94.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，還包括耦合到所述襯底夾持器的溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)被配置為控制襯底溫度。
95.如權(quán)利要求94所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述襯底溫度的范圍從約0C到約500C。
96.如權(quán)利要求94所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述溫度控制系統(tǒng)耦合到至少一個室壁，并且還被配置為控制所述至少一個室壁的溫度。
97.如權(quán)利要求96所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述至少一個室壁的溫度的范圍從約0C到約500C。
98.如權(quán)利要求94所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括噴淋板組件，所述溫度控制系統(tǒng)耦合到所述噴淋板組件，并且還被配置為控制所述噴淋板組件的溫度。
99.如權(quán)利要求98所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述噴淋板組件的溫度的范圍從約0C到約500C。
100.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，還包括耦合到所述襯底夾持器的靜電卡盤(ESC)；和用于向所述ESC提供DC電壓以將所述襯底鉗制到所述襯底夾持器的裝置。
101.如權(quán)利要求100所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述DC電壓的范圍從約-2000V到約+2000V。
102.如權(quán)利要求60所述的PECVD系統(tǒng)，其中所述TERA層包括在第一沉積時間期間沉積的底層和在第二沉積時間期間沉積的帽層，其中所述底層包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9，所述帽層包括這樣的材料，該材料的折射率(n)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約1.5到約2.5，消光系數(shù)(k)在以248nm、193nm和157nm波長中的至少一個測量時范圍從約0.10到約0.9。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積在襯底上沉積具有可調(diào)節(jié)光學(xué)和抗刻蝕性質(zhì)的膜的方法和系統(tǒng)。室具有等離子體源和耦合到RF源的襯底夾持器。襯底被放置在襯底夾持器上。TERA層被沉積在襯底上。選擇由RF源提供的RF功率的量，使得TERA層的至少一部分的沉積速率大于在不向襯底夾持器施加RF功率時的沉積速率。
文檔編號C23C16/455GK1839218SQ200480023772
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者吹上紀(jì)明 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社