CN110660653A 薄膜沉积方法 （Asm知识产权私人控股有限公司）

地址荷兰阿尔梅勒佛斯特卡尔斯瑞特8,一种在半导体衬底及图案结构上进行沉积所述源气体供应操作(a1)的供应时间比所述源2第一操作，通过将第一循环重复进行特定数目第二操作，通过在所述第一操作之后将第二循环2.根据权利要求1所述的方法，其中所述源气体供应操作(a1)的所述供应时间是所述4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一循环的重复的所述数目次小于所述第二5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一循环的重复的所述数目次对所述第二循6.根据权利要求1所述的方法，其中通过控制所述第一操作中的所述源气体供应操作操作(c1)的等离子体占空比中的至少一者来调整所述图案7.根据权利要求6所述的方法，其中当所述源气体供应操作(a1)的所述供应时间增加8.根据权利要求6所述的方法，其中通过在维持所述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体功率乘以所述等离子体占空比恒定的同时增大所述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体功率以及减小所述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体占空比来减小所述图案结构在所述第一操作期间的所述损耗量并改善所述9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一操作中的所述等离子体供应操作(c1)的所述第一操作中的所述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体占空比处于25％到所述等离子体供应操作(c1)的等离子体占空比小于所述等离子体供应操作(c2)的等功率及所述等离子体供应操作(c2)的等离子体占空比中的至少一者来获得所述薄膜的期12.根据权利要求11所述的方法，其中当所述等离子体供应操作(c2)的所述等离子体13.根据权利要求11所述的方法，其中当所述等离子体供应操作(c2)的所述等离子体3在使用等离子体原子层沉积工艺的同时将以脉冲形式施加第一等离子体功率的第一在使用所述等离子体原子层沉积工艺的同时将以脉冲形式施加第二等离子体功率的15.根据权利要求14所述的方法，其中改善所述图案结构的所述损耗量及所述损耗均通过增加所述等离子体原子层沉积工艺中的源气体供应操作的供应时间来改善所述16.根据权利要求14所述的方法，其中改善所述图案结构的所述损耗量及所述损耗均通过调整所述第一等离子体功率及占空比中的至少一者来改善所述图案结构的所述述第二循环的重复数目所述n次的比设定成1/12到1/1通过调整所述第二等离子体功率及占空比中的至少一者来控制所述薄膜的湿法蚀刻其中所述薄膜的所述间隔物图案在所述半导体衬底之上通过在使用等离子体原子层沉积工艺的同时控制源气体体供应操作的等离子体功率及等离子体占空比中的至少一者来改善所述图案结构的损耗通过在使用所述等离子体原子层沉积工艺的同时控制所述等离子体供应操作的所述等离子体功率及所述等离子体占空比中的至少一者来4[0002]本申请主张在2018年6月29日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-[0003]本发明的一个或多个实施例涉及一种薄膜沉积方法及一种半导体器件的制造方模是在双重图案化技术(doublepatterningtechnology，DPT)工艺中用作光刻胶[0005]一般来说，当使用等离子体工艺在SOH膜上沉积薄膜时，会因等离子体自由基部分而变化。由于损耗的不均匀性，因此在执行精细图案化时，临界尺寸(critical下部膜的损耗量及损耗均匀性调整到期望水平薄膜时改善图案的损耗量及损耗均匀性且同时控制形成在半导体图案上的薄膜的湿法蚀导体衬底的图案上沉积薄膜时改善图案的损耗均匀性且在整个衬底上形成更均匀的间隔[0011]根据一个或多个实施例，在半导体衬底的图案结构上执行一5[0012]所述源气体供应操作(a1)的所述供应时间可为所述源气体供应操作(a2)的所述[0015]所述第一循环的重复的所述数目对所述第二循环的重复的所述数目的比可为1/离子体供应操作(c1)的等离子体功率、及所述等离子体供应操作(c1)的等离子体占空比述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体功率可处于约650W到约1200W的范围内，且所述第一操作中的所述等离子体供应操作(c1)的所述等离子体占空比可处于约25％到约50%[0017]所述等离子体供应操作(c1)的等离子体功率可大于所述等离子体供应操作(c2)[0018]可通过控制所述等离子体供应操作(c2)的等离子体功率及所述等离子体供应操作(c2)的等离子体占空比中的至少一者来获得所述薄膜的期望的湿法蚀刻速率(WER)。当所述等离子体供应操作(c2)的所述等离子体功率增大时所述薄膜的所述湿法蚀刻速率可离子体原子层沉积工艺的同时将以脉冲形式施加第二等离子体功率的第二循环重复进行n离子体原子层沉积工艺中的源气体供应操作的供应时间来改善所述图案结构的所述损耗一等离子体功率及占空比中的至少一者来改善所述图案结构的所述损耗量及所述损耗均6[0022]所述沉积所述薄膜的方法还可包括通过将所述第一循环的重复数目m次对所述第二循环的重复数目n次的比设定成1/12[0023]所述通过将所述第二循环重复进行n次来沉积所述薄膜可包括：通过调整所述第方法包括：通过在使用等离子体原子层沉积工艺的同时控制源气体供应操作的供应时间、等离子体供应操作的等离子体功率及等离子体占空比中的至少一者来改善所述图案结构离子体供应操作的所述等离子体功率及所述等离子体占空比中的至少一者来控制所述薄[0026]结合附图阅读以下对实施例的说明，这些方面和/或其他方面将变得显而易见并[0028]图3A及图3B是示出在使用图1及图2所示传统工艺的薄膜沉积期间出现的问题的[0032]图10是示出当在第一操作中以连续模式及脉冲模式向衬底上供应等离子体时产[0033]图11到图15是示出根据本发明概念其他实施例的制造半导体器件的方法的剖视7[0048]就此来说，本发明实施例可具有不同的形式且不应被视为仅限于本文所述[0058]图2是示出根据本发明概念实施例的薄膜沉积方法的时序图。根据这些实施例的8体供应及等离子体施加(t2到t3)以及吹洗(t3到t4)的顺序来[0060]在替代实施例中，可在整个循环期间向反应器连续地供应反应物气体及吹洗气[0062]在其他实施例中，当反应物气体通过与衬底进行热反应来与[0063]在图2所示实施例中，等离子体可为在衬底上产生的原位等离子体(in-situ其他实施例中，等离子体可为可使反应物气体活化的另一源(例如，紫外线(Ultraviolet可为27MHz到100MHz。不期望施加100MHz或大于100MHz的频率，这是因为当施加频率为[0067]重复进行基本循环直到以从t0到t4的基本循环(即，图2所示时间)沉积期望厚度[0070]举例来说，当掩模图案由SOH形成且使用薄膜沉积工艺在掩模图案上形成氧化硅9[0071]图3A及图3B示出当通过PEALD模式在掩模图案上沉积薄膜时，由于自由基而发生得在等离子体供应操作期间可移除硬掩模图案结构的至少一部分(具体来说，移除侧壁的[0075]内部空间CD与外部空间CD之间的差异会影响使用如下所述双重图案化技术(DPT)留氧化物膜充当后续DPT工艺的掩模，因此残留氧化物膜的厚度的不均匀性导致CD不均匀上的位置而定的硬掩模(例如，SOH)的损耗均匀性以及在后续工艺中均匀地补偿整个衬底SOH)的损耗不均匀性最小化的同时形成具有期望的蚀刻特性(例如，WER)的薄膜(例如，[0084]图4示出以连续模式进行的等离子体供应操作，其中在时间t2到时间t3期间连续地供应等离子体，如在图2所示实施例中一样。在以连续模式进行的等离子体供应操作期[0086]图5及图6示出以脉冲模式进行的等离子体供应操作，其中在时间t2到时间t3期示等离子体脉冲周期中的等离子体功率的量值设定成2y，2y是图4所示等离子体功率的量的周期供应的等离子体的功率量等于针对图4所示对应周期供应的等离子体的功率量，将[0094]图7及图8示出当根据上述实施例以连续模式及脉冲模式向衬底上供应等离子体时，薄膜的湿法蚀刻速率(WER)特性及对下部膜的损坏根据占空比及等离子体功率而变化离子体占空比中的至少一者来控制薄膜(在这种情形中为SiO2)的WER。更详细来说，可看[0103]图9是示出根据本发明概念其他实施例的薄膜沉积方法的时序图。根据这些实施操作及等离子体供应操作(t2到t3)以及吹洗操作(t3到t4)的顺序来依序执行第一操作的气体供应操作及等离子体供应操作(t2到t3)以及(iv)吹洗操作(t3到t4)的工艺时间可分通过增加第一操作中的源气体供应操作的供应时间来改善图案结构的损耗量及损耗均匀[0112]在替代实施例中，可在整个循环期间向反应器连续地供应反应物气体及吹洗气[0114]在其他实施例中，当反应物气体通过与衬底进行热反应来与(DSEA)，(SiH3)2NEt；二甲硅烷基异丙胺(DSIPA)，(SiH3)2N(iPr)；二甲硅烷基叔丁胺(tBu)2；双(二乙基氨基)硅烷(BDEAS)，SiH2(NEt2)2；双(二甲氨基)硅烷(BDMAS)，SiH222中的至少一者。子体功率是650W到1200W，且第一操作的等离子体供应操作的等离子体占空比是25％到[0119]如以上参照图8所述且如随后在以下参照图10所述，可通过调整等离子体功率及维持等离子体功率的量(射频功率(RF)与占空比的乘积)恒定的同时增大射频信号的功率以及减小射频信号的占空比时，图案结构的损耗量可减小且图案结构的损耗均匀性可改脉冲形式施加第一射频信号的第一循环重复进行m次，以及改善图案结构的损耗量及损耗操作及等离子体供应操作(t6到t7)以及吹洗操作(t7到t8)的顺序来依序执行第二操作的气体供应操作及等离子体供应操作(t6到t7)以及(iv)吹洗操作(t7到t8)的工艺时间可分增大时薄膜的WER可减小，且可通过在维持等离子体功率恒定的同时减小等离子体占空比[0128]在实施例中，第一操作中的第一循环的重复数目(m次)小于第二操作中的第二循[0129]表1示出当使用图9所示实施例在图案结构上沉积薄膜时可使用的工艺参数的实[0133]第一操作及第二操作中的第一射频等离子体及第二射频等离子体的频率可为体供应操作的供应时间是第二操作中的源气体供应操作的供应时间的两倍到五倍。优选[0139]图10是示出在执行根据本发明概念实施例的薄膜沉积方法时产生的下部掩模上供应等离子体时产生的SOH损耗量根据衬底位置而变化的关系的曲线图。在维持在第一操作中的等离子体供应操作期间供应的等离子体功率的量(射频功率及占空比的乘数值图10中的水平轴的中心表示直径为300毫米的衬底的中心部分。图10中的垂直轴指示在薄毫米)的左侧及右侧中的每一者指示SOH损耗的程度根据衬底的长度的一半(即150毫米的[0141]在图10中，CW指示连续波射频模式，且还指示占空比为100％的传统射频脉动模D50意指仅在等离子体供应时间的50％期[0142]图10示出在使表1所示工艺参数中的第一操作中的第一射频信号的功率及占空比[0145]可看出，当以占空比为25％的脉冲模式施加与在连续模式中相同的功率量(在这的SOH的损耗量与位于衬底的外围部分处的SOH的施加与在连续模式期间供应的功率相比相对大的功率量，可防止硬掩模被不均匀地损坏。[0148]表2是薄膜的SOH损耗均匀性及WER根据第一操作中的源供应时间而变化的关系的置处的损耗量-发生最小损耗的位置处的损耗量)减小。这是因为保护膜对下部SOH膜的功操作中的等离子体供应操作的等离子体功率以及等离子体供应操作的等离子体占空比中沉积时将下部膜的损耗量及损耗均匀性调整到期望水平的同时沉积具有期望的蚀刻特性[0156]表3是在执行第一操作的情形中与在不执行第一操作的情形中对SOH损耗量及SOH[0159]在情形1中，通过将第二操作执行130次而不执行第一操作来沉积薄膜。在情形2[0161]由此可看出，可通过执行第一操作来改善下部膜(在这种情形中为SOH膜)的损耗大等离子体功率并减小等离子体占空比来改善下部膜的损耗量及损耗均匀性以执行等离刻的膜可为用于对下部层进行图案化的绝缘层(例如氧化硅层)或掩模层(例如非晶碳层供衬底100，衬底100包括为第一层110的薄膜作为将要被蚀刻的膜以及包括形成在薄膜上图案结构被暴露出的表面)上形成第三层的部分130a。可使用根据上述实施例的薄膜沉积[0166]更详细来说，可通