专利名称：：环戊烯用作碳基膜的前体的制作方法环戊烯用作碳基膜的前体
技术领域：
异戊二烯是一种有前途的碳硬掩模前体，其在CF4/02等离子体中具有高沉积速率，相对低的蚀刻速率，和具有高蒸气压；然而，存在几个重要的与使用异戊二烯有关的缺点。首先，异戊二烯具有类别(Class)la的易燃危险性，其限制了可以被存储在设备中的量。第二，异戊二烯是已知的致癌物质和诱变剂，因此它被认为对身体有害。第三，异戊二烯一般地是不稳定的，因此需要抑制剂以防止过氧化物形成，放热热分解反应通道，其可能导致自加速的聚合反应，并且一旦在室温下稳定，异戊二烯同时容易发生狄尔斯-阿德耳(Diels-Alder)二聚合反应，这导致纯度/贮藏期限问题。图3提供了异戊二烯的稳定性数据；和根据另一实施方案，本发明提供形成用于集成电路制造的无定形碳层的方法。该无定形碳层通过以下步骤形成将基材安置在加工室中；将工艺气体引入到加工室中，其中工艺气体包括含有环戊烯的组合物，其中组合物不含稳定剂；产生工艺气体的等离子体；和在基材上沉积无定形碳层。[0027根据又一个实施方案，本发明提供在基材上形成无定形碳层的方法，该方法包括以下步骤将基材安置在加工室中；从容器中蒸发液体环戊烯以形成工艺气体的至少一种组分；将工艺气体引入到该加工室中；产生该工艺气体的等离子体；和在基材上沉积无定形碳层。[0028根据本发明方法进行沉积的沉积态无定形碳层具有可调节的碳氢比率在约10%氢-约60%氬范围内。无定形碳层还具有光吸收系数k，在低于约250纳米的波长下该系数可以在约0.1-约1.O之间变[00:9该无定形碳层与集成电路制造方法是可相容的。在一种集成电路制造方法中，该无定形碳层用作硬掩模。对于这种实施方案，优选的工艺程序包括将无定形碳层沉积在基材上。在将无定形碳层沉积在基材上之后，在其上形成中间层。图案被限定在中间层中并被转移到无定形碳层中。此后，图案通过使用无定形碳层作为硬掩模被转移到基材中。而且，在无定形碳硬掩模中限定的图案可以被结合到集成电路的结构中，如，例如在镶嵌结构中。[0030本发明的方法包括将基材安置在加工室中的步骤。合适的基材(根据本发明无定形碳层可以被沉积在其上)包括如下材料例如塑料、金属、各种玻璃、磁头(magneticheads)、电子芯片、电子线路板、半导体器件等等。待涂布的基材可以是任何形状或尺寸，只要基材可以被放置在反应室中。因此，具有任何尺寸的规则的或不规则形状物体可以用于本发明。[0031图1是优选的晶片加工系统10的示意表示，该系统可用于根据本发明进行无定形碳层的沉积。该装置一般地包括加工室100，气体面板(gaspanel)130，控制单元IIO，连同其他硬件部件，如电源和真空泵。这种系统的实例包括CENTURAOSystem'sPRECISION5000系统和PRODUCER系统，它们可以从AppliedMaterialslnc.，SantaClara,CA商业获得。可以用于本发明的其他装置/系统的实例包括Novellus，VectorSystem和ASMJapan'sDragonSystem,这两种对于本领域的技术人员是熟知的。0032参考图l，该加工室100—般地包括支持底座150,其用来支持基材，如半导体晶片190。该底座150—般地可以通过使用位移机械装置(未显示)在室100内部在垂直方向上进行移动。取决于特定的方法，晶片190可以在加工之前被加热到要求的温度。在本发明中，晶片支持底座150通过嵌入的加热元件170进行加热。例如，底座150可以通过应用乂人交流电源106至加热元件170的电流进4亍电阻加热。晶片190随后由底座150进行加热。温度传感器172(如热电偶)也被嵌入在晶片支持底座150中以便以常规方式监测底座150的温度。测量的温度用于反馈回路以控制用于加热元件170的电源16,这样晶片温度可以被维持或控制在适合于特定的方法应用所要求的温度。底座150任选地使用等离子体或通过辐射热(未显示)进行加热。包含具有单个碳-碳双键的C4-CK)环烃和杂质的组合物可以通过本领域的技术人员已知的纯化方法进行纯化以除去杂质，上述纯化方法例如蒸馏或使用固体树脂、活性碳或活性氧化铝吸附剂(如来自BASF/Englehard(IselinNewJersey)的CI750和CC710)的吸附。或者，由于它相对高的蒸气压(在21。C下，〉300托)，环戊烯还可以通过从容器通过质量流量控制器直接蒸气吸入被递送到室中。—般而言，可以使用以下沉积工艺参数以形成无定形碳层。工艺参数可以在以下范围内变化约100。C-约500。C的晶片温度，约1托-约20托的室压力，约5Osccm-约5OOsccm(每8英寸晶片)的环戊烯气体流速，约3W/in、约20W/ii^之间的RF功率，和约300mil-约600mil的板间距。上述工艺参数产生了典型的无定形碳层的在约iooA/分钟-约1000A/分钟的范围内的沉积速率，并且可以在沉积室中的200毫米基材上进行实施。下面给出的实施例举例说明了本发明的范围。因为这些实施例仅仅为了说明性目的而一皮给出，所以本发明体现在其中而不应3皮限制在其中。实施例[00551在100毫托压力和IOW等离子体功率和在400-550。C之间的温度下，在GaseousElectronicsConference("GEC")反应器上进行碳膜的等离子体-增强化学气相沉积("PECVD")。气体流量为5sccm氩气和5sccm烃前体。具有与GEC反应器中沉积的膜相似的物理性质的膜还可以通过在与P-5000平台连接的200mmAppliedMaterials灯加热DxL室(200mmAppliedMaterialslampheatedDxLchamber)中沉积该膜而获得。蚀刻速率数据通过使用以下条件，在GEC反应器内的CF4基RIE等离子体中蚀刻膜而获得55sccmCF4，55sccmHe,35mTorr,300W。[0056表l显示了由异戊二烯和环戊烯沉积的膜的沉积特征以及物理性质。这些膜在相同条件下进行沉积。环戊烯膜显示了升高的沉积速率以及更高的折射指数，其表明是更高交联的膜。在240纳米的波长测量的摩尔吸光系数(K)几乎是相等的。蚀刻速率对于由环戊烯沉积的膜来说是较低的，显示出作为蚀刻阻止层的增强性能。对于用环戊烯沉积的膜通过小角度的X射线反射率测量的密度是较高的，显示出更好的蚀刻阻止性能。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>[0057图2比较了异戊二烯和环戊烯的通过差示扫描量热法("DSC")测量的热稳定性。这些样品被密封在不锈钢盘中并且被放置在DSC仪器中以测量热稳定性和从样品产生的热量。上面的曲线是从异戊烯获得的DSC数据。从这些数据可以明显看出异戊二烯在高于约175。C开始放热分解，高于约250。C具有大的放热量，在第二步骤中产生的能量是巨大的，并且如果材料暴露在高温下明显地显示出安全风险。下面的曲线是在与环戊烯相同条件下获得的，在低于225。C时没有放热反应，并且在较高温度下释放的能量的量显著地低于对异戊二烯测定的量。[00581图3显示了在8和25。C下异戊二烯纯度随时间的改变。这些数据表明在28。C时异戊二烯纯度随着天数降低。这是由于异戊二烯的二聚作用，其是共轭二烯的4+2狄尔斯-阿德耳二聚反应。还显示出加入抑制剂不会影响二聚反应的速率。这种纯度随着时间的降低将阻碍它用作用于要求高纯度化学试剂的微电子工业的前体，该高纯度化学试剂具有相对长的贮藏期限，一般地约为l年或更长。异戊二烯可以被储存在冷藏环境中，然而这将显著地增加使用这种前体的成本和后勤(logistics)。[0059图4显示了对于环戊烯在22°C在32天期间内纯度随着时间的变化。环戊烯比异戊二烯更稳定得多，因为前者材料不包含共轭二烯，由此没有二聚作用的直接作用机理。因此，基本上没有观测至)J环戊烯的纯度随时间变化。期望环戊烯的有效贮藏期限为至少1年，使得它成为比其他更活性的材料(如异戊二烯或类似的包含共轭二烯的化学试剂)更有前途的选择物以用作为在微电子学工业中的前体。权利要求1.在基材上形成无定形碳层的方法，该方法包括以下步骤将基材安置在加工室中；将工艺气体引入到加工室中，其中工艺气体包括包含环戊烯的组合物，其中所述组合物不含稳定剂；产生该工艺气体的等离子体；和在基材上沉积无定形碳层。2.权利要求l的方法，其中所述工艺气体进一步地包含惰性气体。3.权利要求l的方法，其中所述工艺气体进一步地包含含氮气体。4.权利要求3的方法，其中所述含氮气体包括氮气或氨。5.权利要求l的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氢气。6.权利要求1的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氧化性气体。7.权利要求l的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氟气。8.在基材上形成无定形碳层的方法，该方法包括以下步骤将基材安置在加工室中；从容器蒸发液态环戊烯以形成工艺气体的至少一种组分；将该工艺气体引入到加工室中；产生该工艺气体的等离子体；和在基材上沉积无定形碳层。9.权利要求8的方法，其中所述工艺气体进一步地包含惰性气体。10.权利要求8的方法，其中所述工艺气体进一步地包含含氮气体。11.权利要求10的方法，其中所述含氮气体包括氮气或氨。12.权利要求8的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氢气。13.权利要求8的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氧化性气体。14.权利要求8的方法，其中所述工艺气体进一步地包含氟气。15.在基材上形成无定形碳层的方法，所述方法包括以下步骤将基材安置在加工室中；把工艺气体引入到加工室中，其中工艺气体包括含有具有单个碳-碳双键的C4-do环烃的组合物，其中该组合物不含稳定剂；产生所述工艺气体的等离子体；和在基材上沉积无定形碳层。16.权利要求15的方法，其中所述C4-Qo环烃选自环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚烯、环辛烯、环壬烯、环癸烯和它们的混合物。17.权利要求16的方法，其中所述CrCK)环烃是环戊烯。全文摘要本发明涉及环戊烯用作碳基膜的前体。本发明提供在基材上形成无定形碳层的方法。所述方法包括以下步骤将基材安置在加工室中；将工艺气体引入到所述加工室中，其中工艺气体包括含有具有单个碳-碳双键的C<sub>4</sub>-C<sub>10</sub>环烃的组合物，其中组合物不含稳定剂；产生所述工艺气体的等离子体；并且在基材上沉积无定形碳层。文档编号C23C16/455GK101403107SQ200810161930公开日2009年4月8日申请日期2008年9月27日优先权日2007年9月27日发明者R·N·弗蒂斯,S·A·莫蒂卡,S·G·马约加申请人:气体产品与化学公司