[发明专利]使用等离子体CVD形成碳聚合物膜的方法

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及使用具有高分子量的含烃材料、由等离子体CVD形成碳聚合物膜的方法，更具体地涉及使用碳聚合物膜作为用于半导体加工的硬掩模的方法。

背景技术

【0002】在半导体加工技术中，光薄膜例如减反射膜和硬掩模被使用。在传统技术中，这些膜主要由称作涂覆方法的技术形成。涂覆方法通过涂覆液体材料并烧结它而形成高功能的聚合物膜。但是，由于具有粘度的液体被涂覆，在衬底上形成薄的膜是困难的。由于半导体芯片尺寸持续缩小，需要更薄和更高强度的膜。

【0003】作为获得更薄的膜的有利方法，报道了用等离子体CVD形成的DLC类金刚石碳(diamond-like carbon)膜或无定形碳膜的用途(例如，美国专利5,470,661、美国专利6,428,894)。在这些情况中，使用在室温时是气体的分子作为材料，类金刚石碳膜或无定形碳膜通过用等离子体分解该分子而形成。使用等离子体CVD的方法产生了易于取得更薄的膜的希望。

发明内容

【0004】从具有高分子量的有机单体例如苯产生的聚合物材料实现了广大范围的结构和特征，并且广泛地和工业化地被用作高强度材料和多种高功能材料。通过等离子体聚合这些有机单体(例如，通过将它们作为源气体加入反应气体中)，有可能形成具有优异特性的薄膜硬掩模。

【0005】在上面中，在其中使用具有苯结构的液体单体的CVD中，具有大约0.9-1.2g/cm³密度的稳定聚合物可以通过将苯结构大量地并入聚合物结构而形成。但是，在那种情况中，因为多孔结构的苯结构构成了基本结构，形成具有超过1.2g/cm³密度的高密度聚合物是困难的。

【0006】在本发明的一个实施方式中，通过使用不饱和的并且不含苯结构的烃单体，可以形成密度超过1.2g/cm³(1.3g/cm³或更高)的高密度碳聚合物。形成的聚合物可以具有优异的光学性质例如，在照明光波长为633nm时，具有1.7或更高(优选地，1.8或1.9或比前述的更高)的折射率(n)和具有0.1或更高(优选地，0.11或更高)的消光系数(k)。由于聚合物膜的高密度，可以提高蚀刻选择性。

【0007】在一个实施方式中，本发明提供了通过电容耦合的等离子体CVD装置，在半导体衬底上形成含烃聚合物膜的方法，其包括：(i)蒸发沸点为大约20℃到大约350℃的含烃液体单体(C_αH_βX_γ，其中α和β是5或更大的自然数；γ是包括零的整数；X是O、N或F)，所述液体单体是不饱和的并且不含苯结构；(ii)将所述的蒸发气体引入到内部放入了衬底的CVD反应室中；和(iii)通过所述气体的等离子体聚合，在所述衬底上形成含烃聚合物膜。

【0008】在一个实施方式中，液体有机单体是具有5个或更多个碳并且包含至少一个不饱和碳键的烃单体。在一个实施方式中，聚合物是在半导体衬底上形成的聚合物膜，并且对其意图用途或目的没有任何限制。

【0009】在另一个实施方式中，作为液体有机单体，不含有不饱和碳键的单体可以被使用。在一个实施方式中，液体有机单体由烃组成并在单体中不含O、Si、F和N的任何一种。在一个实施方式中，源气体只有液体有机单体。在一个实施方式中，除了液体有机单体，惰性气体和/或添加气体也被使用。

【0010】因为具有高分子量的大多数单体具有低的蒸气压并且在室温下是液体，因此它们需要被蒸发以将它们引入到反应室中。在本发明的一个实施方式中，通过提供用于蒸发液体单体的蒸发器，以及在给定的温度下，加热和保持从蒸发器到反应器的气体管道和在反应空间内的喷淋板，预防单体再冷凝，使得液体单体的使用成为可能。

【0011】进一步依据本发明的实施方式，在被引入到反应器中之后，有机单体由等通过离子体的聚合反应被聚合，使在衬底表面上形成有机碳聚合物膜成为可能，并且使形成的膜用作用于半导体加工的硬掩模成为可能。通过等离子体CVD形成的碳聚合物膜作为光学膜具有优异的特性，因为它有助于形成具有透明性的薄膜。

【0012】本发明不限于上面提到的优点、目标或实施方式。在本发明中，可以理解，依据本发明的任意具体实施方式，不必实现所有的这些目标或优点。因此，例如，本领域的技术人员将意识到，本发明可以以实现或优化本文中教导的一个优点或一组优点的方式被实施或进行，而不必实现本文中可能教导或建议的其它目标或优点。

附图说明