CN116568857A - 形成硬模的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容的实施例总体涉及形成硬模的方法。本文描述的实施例使得能够例如形成具有降低的膜应力的含碳硬模。在实施例中，提供了处理基板的方法。方法包括将基板定位在处理腔室的处理空间中，并在基板上沉积类金刚石碳(DLC)层。在沉积DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低膜应力，其中等离子体处理包括施加约100W至约10,000W的射频(RF)偏压功率。

Description

形成硬模的方法
背景
领域
本公开内容的实施例总体涉及形成硬模的方法，并且更具体地涉及减少硬模中膜应力的方法。
背景技术
由于例如含碳硬模的机械性能、高蚀刻选择性和在氧等离子体中的易剥离性，含碳硬模通常被用于图案化和线宽修剪应用中的抗蚀刻掩模。典型地，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成含碳硬模。现有技术没有充分解决的一个问题是，当用来形成硬模层的材料包括内部应力时，所形成结构的形状完整性可能会降低。例如，当硬模材料包括内部应力(例如内部压缩应力或拉伸应力)时，由于材料的微观结构，硬模材料可能会变形。当在例如蚀刻操作期间使用硬模时，变形的硬模层会接着将变形的图案传送到下面的介电材料。这种现象有时被称为线翘曲或摆动。摆动不仅会使机械上薄弱的多孔电介质变形，而且还会降低器件性能。
需要新的和改进的方法来形成具有例如减少的膜应力的含碳硬模。
发明内容
本公开内容的实施例总体涉及形成硬模的方法。本文描述的实施例能够例如形成具有降低的膜应力的含碳硬模。
在实施例中，提供了处理基板的方法。方法包括将基板定位在处理腔室的处理空间中，并在基板上沉积类金刚石碳(DLC)层。在沉积DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低DLC层的膜应力，其中等离子体处理包括施加约100W至约10,000W的射频(RF)偏压功率。
在另一实施例中，提供了处理基板的方法。方法包括将基板定位在处理腔室的处理空间中，并在基板上沉积DLC层。在沉积DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低DLC层的膜应力，其中等离子体处理包括将非反应性气体流入处理空间。等离子体处理进一步包括通过施加约100W至约10,000W的RF偏压功率来从处理空间的非反应性气体生成等离子体以处理DLC层。
在另一实施例中，提供了处理基板的方法。方法包括将基板定位在处理腔室的处理空间中，并在基板上沉积DLC层。在沉积DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低膜应力，其中等离子体处理包括将非反应性气体流入处理空间，非反应性气体包括N2、氩、氦或上述各项的组合。等离子体处理进一步包括通过施加约100W至约10,000W的RF偏压功率来从处理空间的非反应性气体生成等离子体以处理DLC层。
附图说明
为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考实施例对上文简要概述的本公开内容进行更具体的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中得到说明。然而，需要注意的是，附图只说明了示例性实施例，因此不应视为对其范围的限制，而且可以接受其他等效实施例。
图1是根据本公开内容的至少一个实施例的示例处理腔室的示意性侧视横截面图。
图2A是根据本公开内容的至少一个实施例的示例基板支撑件的示意性剖面图。
图2B是根据本公开内容的至少一个实施例的图2A中所示的示例基板支撑件的一部分的放大剖面图。
图3是示出根据本公开内容的至少一个实施例的处理基板的示例方法的选定操作的流程图。
为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的附图标记来指定图中共同的相同元件。可以设想，一个实施例的元件和特征可以有益地并入其他实施例，而无需进一步叙述。
具体实施方式
本公开内容的实施例总体涉及形成硬模的方法。本文描述的新的和改进的方法能够形成具有降低的膜应力的含碳硬模(例如，类金刚石碳(DLC)硬模)。简而言之，并且在一些示例中，采用非反应性气体的沉积后等离子体处理被用来减少含碳硬模的膜应力(例如，压缩应力)。因此，本文所述的实施例减轻基板处理期间硬模的摆动问题。此外，本文所述的实施例能够通过例如调整等离子体处理的射频(RF)功率来操纵膜应力。通过本文所述的方法不仅可以减少硬模膜应力，而且硬模的折射率和均匀性保持不变。
图1是根据至少一个实施例的适合进行沉积工艺与沉积后等离子体处理的示例处理腔室100的示意性侧视横截面图。合适的腔室可以从位于加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得。应理解，下面描述的***是示例性处理腔室，并且其他腔室(包括来自其他制造商的腔室)可以与本公开内容的实施例一起使用或经修改以完成本公开内容的实施例(例如，下面描述的方法300)。在一些实施例中，处理腔室100可以被配置为将先进的图案化膜沉积到基板上(诸如硬模膜，例如非晶碳硬模膜)和/或执行沉积后等离子体处理操作。
处理腔室100包括盖组件105、设置在腔室主体192上的间隔件110、基板支撑件115和可变压力***120。盖组件105包括盖板125和热交换器130。在所示的实施例中，盖组件105还包括喷头135。然而，在其他实施例中，盖组件105包括凹形或圆顶形的气体导入板。盖组件105耦接至第一处理气体源140。第一处理气体源140包含前驱物气体，以用于在被支撑在基板支撑件115上的基板145上形成膜。作为示例，第一处理气体源140包括诸如含碳气体、含氢气体、非反应性气体(例如氦)等等的前驱物气体。在特定示例中，含碳气体包括乙炔(C2H2)。第一处理气体源140向设置在盖组件105中的气室190提供前驱物气体。盖组件包括一个或多个通道，以用于将前驱物气体从第一处理气体源140导入气室190。前驱物气体从气室流经喷头135进入处理空间160。在一些实施例中，第二处理气体源142经由穿过间隔件110设置的入口144与处理空间160流体耦合。作为示例，第二处理气体源142包括诸如含碳气体、含氢气体、非反应性气体(例如氦)等等的前驱物气体，例如C2H2。在一些实施例中，进入处理空间160的前驱物气体的总流动速率为约100sccm至约2slm。经由第二处理气体源142在处理空间160中的前驱物气体的流动调制通过喷头135的前驱物气体的流动，使得前驱物气体均匀地分布在处理空间160中。在一个示例中，多个入口144可以在径向上围绕间隔件110分布。在这样的示例中，流向入口144中的每一个的气体可以被单独控制，以进一步促进处理空间160内的气体均匀性。
盖组件105还与可选的远程等离子体源150耦接。可选的远程等离子体源150与气体源155耦接，以将气体提供给形成在盖组件105和基板145之间的间隔件110内的处理空间160。在一个示例中，通过在轴向上穿过盖组件105形成的中央管道191提供气体。在另一示例中，通过引导前驱物气体的相同通道提供气体。
附加于或替代于可选的远程等离子体源150，盖组件105可与第一或上射频(RF)功率源165耦接。第一RF功率源165促进维护或生成等离子体，诸如由气体生成的等离子体。在一个示例中，可选的远程等离子体源150被省略，而气体经由第一RF功率源165被原位电离成等离子体。基板支撑件115耦合到第二或下RF功率源170。第一RF功率源165可以是高频RF功率源(例如，约13.56MHz至约120MHz)，而第二RF功率源170可以是低频RF功率源(例如，约2MHz至约13.56MHz)。需要指出的是，还考虑到其他频率。在一些实施方案中，第二RF功率源170是混合频率RF功率源，同时提供高频和低频功率两者。利用双频RF功率源，特别是第二RF功率源170，可以改善膜沉积和/或沉积后等离子体处理。在一些示例中，利用第二RF功率源170提供双频功率。在一些实施例中，例如约2MHz至约13.56MHz的第一频率改善了物质到沉积膜中的注入，而例如约13.56MHz至约120MHz的第二频率增加了电离和膜的沉积速率。
第一RF功率源165和第二RF功率源170中的一个或两个可被用于在处理空间160中产生或维持等离子体。例如，第二RF功率源170可在沉积工艺期间使用，而第一RF功率源165可在沉积后等离子体处理工艺期间使用(单独地或与可选的远程等离子体源150结合使用)。在一些工艺中，第一RF功率源165与第二RF功率源170结合使用。在沉积工艺、蚀刻工艺或沉积后工艺期间，第一RF功率源165和第二RF功率源170中的一个或两个可在处理空间160中提供例如约100瓦(W)至约20,000W的功率，以促进前驱物气体的电离。在一些实施例中，第一RF功率源165和第二RF功率源170中的至少一个是脉冲式的。在至少一个实施例中，RF功率被施加到盖板125。
基板支撑件115与致动器175(例如，升降致动器)耦合，致动器175提供基板支撑件115在Z方向上的移动。基板支撑件115还与设施电缆178耦合，设施电缆178是柔性的，这允许基板支撑件115的垂直移动，同时保持与第二RF功率源170以及其他功率和流体连接的连通。间隔件110被放置在腔室主体192上。间隔件110的高度允许基板支撑件115在处理空间160内垂直移动。间隔件110的高度约为0.5英寸至约20英寸。在一个示例中，基板支撑件115可从相对于盖组件105(例如，相对于喷头135的下表面)的第一距离180A移动到第二距离180B。在一些实施例中，第二距离180B约为第一距离180A的2/3。例如，第一距离180A和第二距离之间的差异是约5英寸至约6英寸。因此，从图1所示的位置开始，基板支撑件115相对于喷头135的下表面可移动约5英寸至约6英寸。在另一个示例中，基板支撑件115被固定在第一距离180A和第二距离180B中的一个。
可变压力***120包括第一泵182和第二泵184。第一泵182是可以在基板传送工艺期间使用的粗抽泵。粗抽泵通常被配置为移动较高的体积流率和/或操作相对较高的(虽然仍然是次大气压的)压力。在非限制性示例中，第一泵182在本文所述的一个或多个操作期间在处理腔室内维持例如小于500毫托，诸如小于约50毫托的压力。在另一个示例中，第一泵182在处理腔室100内维持例如小于约500毫托，诸如小于约50毫托，诸如从约0.5毫托到约10托或从约5毫托到约15毫托的压力。在本文所述的操作期间使用粗抽泵有利于气体的相对较高的压力和/或体积流率。
第二泵184可以是涡轮泵和/或低温泵。第二泵184可以在沉积工艺和/或沉积后等离子体处理工艺期间使用。第二泵184通常被配置为以相对较低的体积流率和/或压力运行。在非限制性示例中，第二泵184被配置为将处理腔室的处理空间160维持在例如小于500毫托，诸如小于50毫托的压力。在另一个示例中，第二泵184在处理腔室100内维持例如小于约500毫托，诸如小于约50毫托，诸如从约0.5毫托到约10托或从约5毫托到约15毫托的压力。
在一些实施例中，第一泵182和第二泵184两者在沉积工艺和/或沉积后等离子体处理工艺期间都被利用，以将处理腔室的处理空间160维持在例如小于约500毫托，诸如小于约50毫托的压力。在其他实施例中，第一泵182和第二泵184将处理空间160维持在例如从约0.5毫托到约10托或从约5毫托到约15毫托的压力。阀门186被用来控制通往第一泵182和第二泵184中的一个或两个的传导路径。阀门186还提供从处理空间160的对称抽气。
处理腔室100还包括基板传送端口185。基板传送端口185由内部门186A和外部门186B选择性地密封。内部门186A和外部门186B中的每一个都与致动器188(即，门致动器)耦合。内部门186A和外部门186B有利于处理空间160的真空密封。内部门186A和外部门186B还提供处理空间160内的对称的RF应用和/或等离子体对称性。在一个示例中，至少内部门186A是由有利于RF功率传导的材料形成，所述材料诸如不锈钢、铝或上述各项的合金。设置在间隔件110和腔室主体192的接口处的密封件116(诸如O形环)可进一步密封处理空间160。耦合到处理腔室100的控制器194被配置为在基板处理期间控制处理腔室100的各个方面。
图2A是基板支撑件115的一个实施例的示意性剖面图。图2B是图2A中所示的基板支撑件115的一部分的放大剖视图。基板支撑件115包括静电夹盘230。静电夹盘230包括圆盘260。圆盘260包括嵌入其中的一个或多个电极205(第一电极205A和第二电极205B示出在图2B中)。第一电极205A被用作夹持电极，而第二电极205B被用作RF偏压电极。可以通过向第二电极205B提供频率为例如从约300kHz至约120MHz，诸如从约300kHz至约60MHz的RF功率来偏压基板支撑件115。提供给第二电极205B的频率可以是脉冲式的。圆盘260通常由介电材料形成，诸如陶瓷材料，例如氮化铝(AlN)。
圆盘260由介电板210和底板215支撑。介电板210可由电绝缘材料(诸如石英)或热塑性材料(诸如以商标出售的高性能塑料)形成。底板215可由诸如铝之类的金属材料制成。在操作期间，当圆盘260处于RF热状态时，底板215耦合到接地或处于电浮动状态。至少圆盘260和介电板210被绝缘环220所包围。绝缘环220可以由诸如石英、硅或陶瓷材料之类的介电材料制成。底板215和绝缘环220的一部分被由铝制成的接地环225包围。绝缘环220防止或最小化操作期间圆盘260和底板215之间的电弧放电。设施电缆178的一端示出在圆盘260、介电板210和底板215中形成的开口中。圆盘260的电极的功率以及从气源(未示出)到基板支撑件115的流体由设施电缆178提供。
边缘环(未示出)与绝缘环220的内周边相邻。边缘环可包括介电材料，诸如石英、硅、交联聚苯乙烯和二乙烯基苯(例如)、PEEK、Al2O3、AIN等等。使用包括此类介电材料的边缘环有助于调制等离子体耦合、等离子体性质(诸如基板支撑件上的电压(Vdc))而不需要改变等离子体功率，从而改善沉积在基板上的硬模膜的性能。通过经由边缘环的材料调制对晶片或基板的RF耦合，可使膜的模量与膜的应力解耦。
圆盘260、介电板210和底板215中的每一个都包括分别在其中或贯穿其中形成的轴向对齐开口，以用于容纳设施电缆178。圆盘260包括开口295，开口295成形为与设施电缆178接合。例如，开口295可被配置成用于接收设施电缆178的插座。介电板210包括与开口295轴向对齐的开口296。开口296包括上部分296a、中间部分296b与下部分296c，上部分296a的直径约等于开口295的直径，中间部分296b的直径大于上部分的直径，下部分296c的直径大于中间部分296b的直径。底板215包括开口297，开口297具有上部分297a和下部分297b，上部分297a具有第一直径而下部分297b具有小于第一直径的第二直径。开口296和297的多个直径可有助于将设施电缆178固定在其中。
圆盘260包括在其中形成的多个流体通道231。流体通道231中的每一个都与入口通道232流体连通。入口通道232与入口管道234流体耦合。入口管道234与冷却剂源221耦合。流体通道231和入口通道232中的每一个都由盖板236密封。盖板236可由与圆盘260相同的材料或铝制成，并可以焊接或以其他方式结合到圆盘260，以密封流体通道231和入口管道234。虽然没有示出，但在基板支撑件115中提供了类似于入口管道234的出口管道，使得冷却流体可以在其中再循环。
入口管道234的一部分由管状构件238形成。管状构件238由诸如陶瓷材料之类的介电材料形成。如图2B所示，管状构件238的与盖板236和底板215相邻的端部处设有密封件240。管状构件238防止可能由穿过其中流动的冷却流体造成的电弧放电。管状构件238还可使介电板210与在其中流动的相对较冷的冷却流体热绝缘，以防止介电板210的开裂。
基板支撑件115还包括多个升降杆242(图2A中只示出一个)。升降杆242中的每一个可移动地设置在介电衬套244中。升降杆242中的每一个可由诸如AlN、蓝宝石、石英等的陶瓷材料形成。介电衬套244被提供在圆盘260、介电板210和底板215中的每一个中或穿过它们。介电衬套244由诸如聚四氟乙烯(PTFE)材料之类的聚合物材料制成。介电衬套244包括沿其长度方向的开口246，在开口246中，升降杆242被引导。开口246尺寸设计成略大于升降杆242的尺寸(直径)，使得在介电衬套244中形成导电路径。例如，开口246与可变压力***120耦合，使得在处理空间160之间并通过介电衬套244向可变压力***120提供真空传导。由开口246提供的传导路径防止升降杆的电弧放电。介电衬套244包括多个台阶248，这些台阶248是不同直径部分。台阶248通过增加电可行进的路径长度，以及沿路径引入角度转弯，来减少圆盘260和底板215之间的电弧放电。
基板支撑件115还包括多个紧固件装置250(只示出一个)。紧固件装置250被用来将圆盘260附接到介电板210。每个紧固件装置250包括紧固件252、垫圈254和紧固件帽256(垫圈254和紧固件帽256在图2B中示出)。当紧固器252被拧紧时，垫圈254被压靠在介电板210中形成的开口268的表面258上。垫圈254和紧固件252由诸如不锈钢之类的金属材料制成。垫圈254包括圆滑上角262。圆滑上角262防止紧固件252被拧紧时介电板210的材料出现开裂。
紧固件帽256被用来填充介电板210的开口268的剩余部分。紧固件帽256包括袋部264，袋部264尺寸设计成接收紧固件252的头部。紧固件帽256由介电材料形成，所述介电材料诸如聚合物，例如聚醚醚酮(PEEK)。紧固件帽256的外表面包括台阶266。台阶266通过增加电可行进的路径长度来减少圆盘260和底板215之间的电弧放电。
基板支撑件115还包括在其层间的多个间隙。在圆盘260和介电板210之间提供第一间隙270。在介电板210和底板215之间提供第二间隙272。第一间隙270和第二间隙272与气源(未示出)流体联通。来自气源的流体可在第一间隙270和第二间隙272中流动，以防止相邻层之间出现凝结。第一间隙270和第二间隙272中的流体在基板支撑件115的端部被边缘环密封。边缘环可尺寸设计成提供从第一间隙270和第二间隙272的流体的可控泄漏。
图3是示出根据本公开内容的至少一个实施例的处理基板的示例方法300的选定操作的流程图。方法300包括在操作310处将基板定位(例如、引入、传送、输送等)在处理腔室的处理区域中。作为示例，基板(例如基板145)通过任何合适的方式(诸如通过基板传送端口185)被传送到处理腔室100中和基板支撑件115上。基板支撑件115可如图1中描绘地通过致动器175调整到处理位置。基板支撑件115可包括静电夹盘，诸如静电夹盘230。基板可以包括一种或多种材料，诸如氮化物、氧化物、硅和/或金属(例如钨、钼、钛等)。
方法300进一步包括在操作320处将含碳层沉积在基板上。含碳层可以是DLC层。可使用各种方法来形成DLC层。简而言之，作为非限制性示例，来自一个或多个源的一种或多种处理气体通过例如喷头135提供到处理空间160，使得一种或多种处理气体均匀地分布在处理空间160中。多个入口144可径向地围绕间隔件110分布，而流向多个入口144中的每个入口144的气体可分别控制，以进一步促进处理空间160内的气体均匀性。用于沉积的处理气体包括一种或多种含碳化合物，诸如乙炔。激励的处理气体是使用例如以用于等离子体生成的任何合适的频率或功率水平提供RF功率的第一RF功率源165和/或第二RF功率源170，在等离子体条件下由等离子体生成的。RF功率产生激励处理空间160内的处理气体的电磁场。然后，含碳层被沉积在基板上。
在沉积含碳层(例如DLC层)之后，在操作330处执行沉积后等离子体处理。此处，作为非限制性示例，通过例如喷头135向处理空间160提供一种或多种非反应性气体，使得一种或多种非反应性或惰性气体均匀地分布在处理空间160中。在一个示例中，多个入口144可以径向地围绕间隔件110分布，而流向多个入口144中的每个入口144的气体可分别控制，以进一步促进处理空间160内的气体均匀性。一种或多种非反应性或惰性气体的说明性但非限制性的示例包括N2、氩、氦、氖、氪、氙、氡，或上述各项的组合。包含高能离子的激励气体是使用例如以用于等离子体生成的任何合适的频率或功率水平提供RF功率的第一RF功率源165和/或第二RF功率源170，在等离子体条件下由等离子体从一种或多种非反应性气体生成的。RF功率产生激励处理空间160内的一种或多种非反应性或惰性气体的电磁场。在注入高能离子时，在含碳膜内产生局部热峰值。局部温度的增加促进了化学键变成sp2-杂化的热激活弛豫，从而使含碳层具有降低的应力。
沉积后等离子体处理包括下方所述的一个或多个处理参数。
基板的温度可以是约40℃或更低，诸如从约-40℃到约40℃，诸如从约-30℃到约30℃，诸如从约-20℃到约20℃，诸如从约-10℃到约10℃。在至少一个实施例中，基板支撑件的温度在从T1到T2(以℃为单位)的范围内，其中T1和T2中的每一个都独立地是约-40、约-35、约-30、约-25、约-20、约-15、约-10、约-5、约0、约5、约10、约15、约20、约25、约30、约35或约40，只要T1<T2。
处理空间中的压力可以是约500毫托(mTorr)或更低，诸如约400毫托或更低，诸如约300毫托或更低，诸如约200毫托或更低，诸如约100毫托或更低，诸如约50毫托或更低，诸如约20毫托或更低，例如从约5毫托到约100毫托，诸如从约20毫托到约80毫托，诸如从约40毫托到约60毫托。在至少一个实施例中，处理空间中的压力在从P1到P2(以毫托为单位)的范围内，其中P1与P2中的每一个都独立地是约1、约5、约10、约15、约20、约25、约30、约35、约40、约45、约50、约55、约60、约65、约70、约75、约80、约85、约90、约95或约100，只要P1<P2。
对于300毫米尺寸的基板，一种或多种非反应性或惰性气体的流动速率可以是每分钟约10,000标准立方厘米(sccm)或更低，诸如约5,000sccm或更低，诸如从约500sccm到约5,000sccm，诸如从约1,000sccm到约4,000sccm，诸如从约2,000sccm到约3,000sccm。在至少一个实施例中，对于300毫米尺寸的基板，一种或多种非反应性或惰性气体的流动速率在从流动速率1到流动速率2(以sccm为单位)的范围内，其中流动速率1与流动速率2中的每一个都独立地是约50、约100、约200、约300、约400、约500、约600、约700、约800、约900、约1,000、约1,100、约1,200、约1,300、约1,400、约1,500、约1,600、约1,700、约1,800、约1,900、约2,000、约2,100、约2,200、约2,300、约2,400、约2,500、约2,600、约2,700、约2,800、约2,900、约3,000、约3,100、约3,200、约3,300、约3,400、约3,500、约3,600、约3,700、约3,800、约3,900、约4,000、约4,100、约4,200、约4,300、约4,400、约4,500、约4,600、约4,700、约4,800、约4,900或约5,000，只要流动速率1<流动速率2。
施加至盖板(例如，盖板125)的RF源功率可以是从约100瓦(W)到约10,000W，诸如从约500W到约5,000W，诸如从约1,000W到约2,000W或从约2,500W到约4,000W。在至少一个实施例中，RF源功率在从功率1到功率2(以W为单位)的范围内，其中功率1和功率2中的每一个都独立地是约100、约500、约1,000、约1,500、约2,000、约2,500、约3,000、约3,500、约4,000、约4,500、约5,000、约5,500、约6,000、约6,500、约7,000、约7,500、约8,000、约8,500、约9,000、约9,500或约10,000W，只要功率1<功率2。
在沉积后等离子体处理期间施加至基板支撑件115的RF偏压功率可以是从约100瓦(W)到约10,000W，诸如从约100W到约1,000W，诸如从约200W到约800W或从约500W到约5,000W，诸如从约1,000W到约2,000W或从约2,500W到约4,000W。在至少一个实施例中，在沉积后等离子体处理期间的RF偏压功率在从功率3到功率4(以W为单位)的范围内，其中功率3与功率4中的每一个都独立地是约100、约200、约300、约400、约500、约600、约700、约800、约900、约1,000、约1,000、约1,100、约1,200、约1,300、约1,400、约1,500、约1,600、约1,700、约1,800、约1,900、约2,000、约2,100、约2,200、约2,300、约2,400、约2,500、约2,600、约2,700、约2,800、约2,900、约3,000、约3,100、约3,200、约3,300、约3,400、约3,500、约3,600、约3,700、约3,800、约3,900、约4,000、约4,100、约4,200、约4,300、约4,400、约4,500、约4,600、约4,700、约4,800、约4,900、或约5,000，只要功率3<功率4。RF偏压功率的频率可以是从约100千赫兹(kHz)到约120兆赫兹(MHz)，诸如从约400kHz到约120MHz，诸如从约1MHz到约60MHz，诸如从约2MHz到约27MHz，诸如约13.5MHz。频率可以是脉冲式的。
采用的等离子体可具有的等离子体密度的数量级是约10离子/cm3或更高，诸如从约100离子/cm3到约1×1015离子/cm3，诸如从约1×107离子/cm3到约1×1015离子/cm3，诸如从约1×108离子/cm3到约1×1014离子/cm3，诸如从约1×109离子/cm3到约1×1013离子/cm3，诸如从约1×1010离子/cm3到约1×1012离子/cm3。在至少一个实施例中，等离子体密度(PD)在从PD1到PD2(以离子/cm3为单位)的范围内，其中PD1和PD2中的每一个都独立地是约1离子/cm3、约10离子/cm3、约100离子/cm3、约1×103离子/cm3、约1×104离子/cm3、约1×105离子/cm3、约1×106离子/cm3、约1×107离子/cm3、约1×108离子/cm3、约1×109离子/cm3、约1×1010离子/cm3、约1×1011离子/cm3、约1×1012离子/cm3、约1×1013离子/cm3、约1×1014离子/cm3或约1×1015离子/cm3，只要PD1<PD2。可在基板处理腔室的处理空间中测量等离子体密度。
含碳层的沉积后等离子体处理的时间量可以是约1秒或更久，诸如从约1秒到约60分钟(min)，30秒到约30分钟，诸如从约1分钟到约10分钟。
在一些实施例中，如通过拉曼光谱测定的，在沉积后等离子体处理之后的含碳层具有至少10％的sp3-杂化原子。也就是说，含碳层的sp3-杂化含量可以是至少10％。sp3-杂化含量可以是从约1％到约100％，诸如从约5％到约90％，诸如从约10％到约75％，诸如从约25％到约50％或至少约60％。在至少一个实施例中，含碳层的sp3-杂化含量在从含量1到含量2(以％为单位)的范围内，其中含量1和含量2中的每一个都独立地是约10、约15、约20、约25、约30、约35、约40、约45、约50、约55、约60、约65、约70、约75、约80、约85、约90、约95或约100，只要含量1<含量2。
在一些实施例中，因为沉积后等离子体处理，含碳层(例如，DLC层)的膜应力被降低约5％或更多，诸如从约10％到约50％，诸如从约15％到约45％，诸如从约20％到约40％，诸如从约25％到约35％。在至少一个实施例中，膜应力的降低在从百分比1到百分比2(以％为单位)的范围内，其中百分比1与百分比2中的每一个都独立地是约10、约15、约20、约25、约30、约35、约40、约45或约50，只要百分比1<百分比2。膜应力是通过椭圆测量法测定的。
下面示例并不旨在限制本文所述的任何实施例。
示例
通过磁控PECVD制造了高密度碳膜(DLC膜)。含烃气体混合物被流入处理腔室，所述处理腔室具有定位在静电夹盘上的基板。沉积是在约10℃的温度、约10毫托的压力下进行的，并且等离子体是通过向静电夹盘施加约4kW的RF偏压生成的。
接着使用氩(约700sccm的流动速率)、氦(约1200sccm的流动速率)、压力(约25毫托)与如表1中所示的等离子体功率(RF偏压功率)在DLC膜上执行沉积后等离子体处理。沉积后等离子体处理的结果示出于表1中。
表1
表1示出对于5kA和15kA膜这两者而言，沉积后等离子体处理降低了DLC层的膜应力。这种现象可能是由于高能离子注入时产生了局部热峰值。这些局部的温度增加促进了化学键变成sp2-杂合的热激活弛豫，从而使含碳层具有降低的应力。
表2示出了沉积后等离子体处理DLC膜的结果。示例5-7(膜A)是使用相同的碳沉积操作，但使用不同的沉积后等离子体处理制造的的DLC膜。示例8-10(膜B)是使用相同的碳沉积操作，但使用不同的沉积后等离子体处理制造的/>的DLC膜。使用氩(约700sccm的流动速率)、氦(约1200sccm的流动速率)、压力(约25毫托)和表2所示的等离子体功率(RF偏压功率)在DLC膜上执行沉积后等离子体处理。沉积后等离子体处理的结果示出在表2中。
表2
表2示出沉积后等离子体处理降低了两种膜的DLC层的膜应力，而折射率、非均匀性和sp3-含量保持相似。
本文描述了新的和改善的工艺，这些工艺克服了形成硬模的传统方法的一个或多个缺陷。本文描述的实施例能够实现例如缓解含碳硬模的摆动问题并降低膜应力。因此，本文所描述的实施例能够实现例如改善的器件性能。
从上述一般描述和具体实施例中可以看出，虽然已经说明和描述了本公开内容的形式，但在不背离本公开内容的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，不旨在由此限制本公开内容。同样，术语“包括”被认为与术语“包含”同义。同样，当组合物、元素或一组元素前面有过渡性短语“包括”时，可以理解为我们也考虑在叙述组合物、元素或一组元素之前有过渡性短语“基本由……组成”、“由……组成”、“选自由……组成的群组”"或“是”，反之亦然。
出于本公开内容的目的，除非另有规定，否则本文详细描述和权利要求书中的所有数值均由“约”或“大致”指示值修饰，并考虑本领域普通技术人员所预期的实验误差和变化。
某些实施例和特征已经使用一组数值上限和一组数值下限进行了描述。应理解，除非另有说明，否则考虑了包括任何两个值的组合的范围，例如，任何较低值与任何较高值的组合，任何两个较低值的组合，和/或任何两个较高值的组合。某些下限、上限和范围出现在以下一项或多项权利要求中。
虽然上述内容针对的是本公开内容的实施例，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可以设计出本公开内容的其他和进一步的实施例，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种处理基板的方法，包括以下步骤：
将基板定位在处理腔室的处理空间中；
在所述基板上沉积类金刚石碳(DLC)层；以及
在沉积所述DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低所述DLC层的膜应力，所述等离子体处理包括施加约100W到约10,000W的射频(RF)偏压功率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述执行等离子体处理的步骤包括：
将非反应性气体流入所述处理空间；以及
从所述处理空间中的所述非反应性气体生成等离子体以处理所述DLC层。
3.如权利要求2所述的方法，其中对于300毫米尺寸的基板，所述非反应性气体流入所述处理空间的流动速率为约500sccm到约5,000sccm。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述非反应性气体包括N2、氩、氦、氖、氪、氙、氡或上述各项的组合。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述非反应性气体包括氩、氦或这两者。
6.如权利要求1所述的方法，其中沉积所述DLC层与执行等离子体处理的步骤在相同的处理腔室中执行。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述执行等离子体处理的步骤包括：
将所述基板维持在从约–40℃到约40℃的温度下；
将所述处理空间维持在从约1毫托到约500毫托的压力下；或者
上述各项的组合。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述温度为从约–10℃到约10℃，所述压力为从约5毫托到约100毫托，或上述各项的组合。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述RF偏压功率为约200W到约5,000W。
10.如权利要求1所述的方法，其中如通过拉曼光谱测定的，在所述等离子体处理之后的所述DLC层的sp3含量为约60％或更高。
11.如权利要求1所述的方法，其中如通过椭圆测量法测定的，所述DLC层的所述膜应力降低约10％到约50％。
12.一种处理基板的方法，包括以下步骤：
将基板定位在处理腔室的处理空间中；
在所述基板上沉积类金刚石碳(DLC)层；以及
在沉积所述DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低所述DLC层的膜应力，所述等离子体处理包括：
将非反应性气体流入所述处理空间；以及
通过施加约100W到约10,000W的射频(RF)偏压功率来从所述处理空间中的所述非反应性气体生成等离子体，以处理所述DLC层。
13.如权利要求12所述的方法，其中对于300毫米尺寸的基板，所述非反应性气体流入所述处理空间的流动速率为约500sccm到约5,000sccm。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述非反应性气体包括N2、氩、氦、氖、氪、氙、氡或上述各项的组合。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述非反应性气体包括氩、氦或这两者。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述执行等离子体处理的步骤包括：
将所述基板维持在从约–40℃到约40℃的温度下；
将所述处理空间维持在从约1毫托到约500毫托的压力下；
从约200W到约5,000W的RF偏压功率；或者
上述各项的组合。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述温度为从约–10℃到约10℃，所述压力为从约5毫托到约100毫托，或上述各项的组合。
18.一种处理基板的方法，包括以下步骤：
将基板定位在处理腔室的处理空间中；
在所述基板上沉积类金刚石碳(DLC)层；以及
在沉积所述DLC层之后，通过执行等离子体处理来降低所述DLC层的膜应力，所述等离子体处理包括：
将非反应性气体流入所述处理空间，所述非反应性气体包括N2、氩、氦或上述各项的组合；以及
通过施加约100W到约10,000W的射频(RF)偏压功率来从所述处理空间中的所述非反应性气体生成等离子体，以处理所述DLC层。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述执行等离子体处理的步骤包括：
将所述基板维持在从约–40℃到约40℃的温度下；
将所述处理空间维持在从约1毫托到约500毫托的压力下；
从约200W到约5,000W的RF偏压功率；或者
上述各项的组合。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述温度为从约–10℃到约10℃，所述压力为从约5毫托到约100毫托，或上述各项的组合。
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