(57)【要約】  統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツール、並びに基板の処理方法。基板処理ツールは、基板搬送チャンバと、基板搬送チャンバに結合された複数の基板処理チャンバと、基板搬送チャンバに結合された基板計測モジュールとを含む。基板処理方法は、基板処理ツールの第１基板処理チャンバ内で基板を処理することと、第１基板処理チャンバから基板搬送チャンバを通して、基板処理ツール内の基板計測モジュールに基板を搬送することと、基板計測モジュール内で基板に対して計測を実施することと、基板計測モジュールから基板搬送チャンバを通して第２基板処理チャンバに基板を搬送することと、第２基板処理チャンバ内で基板を処理することと、を含む。
2021518673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送チャンバと、
前記基板搬送チャンバに結合された複数の基板処理チャンバと、
前記基板搬送チャンバに結合された基板計測モジュールと、
を含む、基板処理ツール。
【請求項２】
前記基板計測モジュールは、基板又は基板上に形成された薄膜及び層の１つ以上の材料特性を測定する１つ以上の分析ツールを含む、請求項１に記載の基板処理ツール。
【請求項３】
前記基板搬送チャンバは、基板搬送ロボットを含む、請求項１に記載の基板処理ツール。
【請求項４】
前記複数の基板処理チャンバは、
自己組織化単層（ＳＡＭ）プロセスを実施するように構成された第１基板処理チャンバと、
膜堆積プロセスを実施するように構成された第２基板処理チャンバと、
エッチングプロセスを実施するように構成された第３基板処理チャンバと、
を含む、請求項１に記載の基板処理ツール。
【請求項５】
前記第２基板処理チャンバは、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、又はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）により、膜堆積プロセスを実施するように構成されている、請求項４に記載の基板処理ツール。
【請求項６】
反応性処理ガス、熱処理、又はこれらの組み合わせを使用して処理プロセスを実施するように構成された第４基板処理チャンバを更に含む、請求項４に記載の基板処理ツール。
【請求項７】
前記基板計測モジュールは、ゲートバルブによって前記基板搬送チャンバに直接的に結合されている、請求項１に記載の基板処理ツール。
【請求項８】
基板処理ツールの第１基板処理チャンバ内で基板を処理することと、
前記第１基板処理チャンバから基板搬送チャンバを通して、前記基板処理ツール内の基板計測モジュールに前記基板を搬送することと、
前記基板計測モジュール内で前記基板に対して計測を実施することと、
前記基板計測モジュールから前記基板搬送チャンバを通して前記第２基板処理チャンバに前記基板を搬送することと、
前記第２基板処理チャンバ内で前記基板を処理することと、
を含む、基板処理方法。
【請求項９】
前記基板計測モジュールは、ゲートバルブによって前記基板搬送チャンバに直接的に結合されている、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記第１基板処理チャンバは、膜堆積プロセスを実施するように構成されており、前記第２処理チャンバは、エッチングプロセスを実施するように構成されている、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記基板計測モジュールは、基板又は前記基板上に形成された薄膜及び層の１つ以上の材料特性を測定する１つ以上の分析ツールを含む、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
基板処理ツール内に基板を供給することであって、前記基板は、第１材料層の露出面と第２材料層の露出面とを含む、ことと、
第１基板処理チャンバ内で前記基板上に自己組織化単層（ＳＡＭ）を形成することと、
前記第１基板処理チャンバから基板搬送チャンバを通して第２基板処理チャンバに前記基板を搬送することと、
前記第２基板処理チャンバ内で前記第１材料層上に膜を、及び前記自己組織化単層上に膜核を堆積させることと、
前記第２基板処理チャンバから前記基板搬送チャンバを通して基板計測モジュールに前記基板を搬送することと、
前記基板計測モジュール内で前記膜に対して計測を実施することと、
前記基板計測モジュールから前記基板搬送チャンバを通して第３基板処理チャンバに前記基板を搬送することと、
前記第３基板処理チャンバ内でエッチングによって前記自己組織化単層から前記膜核を除去することと、
を含む、基板処理方法。
【請求項１３】
前記基板計測モジュールは、ゲートバルブによって前記基板搬送チャンバに直接的に結合されている、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
第４基板処理チャンバ内で、反応性処理ガス、熱処理、又はこれらの組み合わせを使用し、前記基板に対して処理プロセスを実施することを更に含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記第１材料層は誘電体層を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記第２材料層は金属層を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記金属層は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＭｏを含有する、請求項１６に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記膜は金属酸化物を含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記ＳＡＭの密度は、前記第１材料層上よりも前記第２材料層上の方が高い、請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項２０】
前記ＳＡＭは、先端基、テール基、及び官能性末端基を含有する複数の分子を含み、前記先端基は、チオール、シラン、又はホスホネートを含む、請求項１２に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年３月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／６４５，６８５号明細書に関するものであり、その優先権を主張し、その全内容が、参照により本願明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、基板処理に関し、より具体的には、統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツール、並びに使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
製造されるトランジスタが小型化するにつれて、パターン形成されるフィーチャのクリティカルディメンション（ＣＤ）又は解像度の生成がますます困難になっている。ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）導入後であってもコスト効率の良いスケーリングを継続できるようにするには、自己整合パターニングが、重ね合わせ式パターニング（ｏｖｅｒｌａｙ−ｄｒｉｖｅｎ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）に取って代わる必要がある。ばらつきの低減、スケーリングの拡張、並びにＣＤ及びプロセス制御の向上を可能にするパターニングオプションが必要である。しかし、スケーリングされたデバイスを手頃な低コストで製造することは極めて困難になってきている。選択的堆積は、高度なパターニングに関連するコストを大幅に削減することができる。ギャップ充填などの薄膜の選択的堆積、特定基板上への誘電体及び金属の領域選択的堆積、並びに選択的ハードマスクは、高度にスケーリングされた技術ノードでのパターニングにおける重要な工程である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツール、並びに基板の処理方法について記載する。
【０００５】
一実施形態によれば、基板処理ツールは、基板搬送チャンバと、基板搬送チャンバに結合された複数の基板処理チャンバと、基板搬送チャンバに結合された基板計測モジュールとを含む。
【０００６】
一実施形態によれば、基板処理方法は、基板処理ツールの第１基板処理チャンバ内で基板を処理することと、第１基板処理チャンバから基板搬送チャンバを通して、基板処理ツール内の基板計測モジュールに基板を搬送することと、基板計測モジュール内で基板に対して計測を実施することと、基板計測モジュールから基板搬送チャンバを通して第２基板処理チャンバに基板を搬送することと、第２基板処理チャンバ内で基板を処理することと、を含む。
【０００７】
以下の詳細な説明を参照し、特に添付図面と併せて検討すると、本発明の様々な実施形態のより詳細な理解及びそれらに付随する利点の多くが容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による、統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツールの概略図である。
【図２Ａ−２Ｅ】本発明の一実施形態による領域選択的膜形成の方法を概略断面図で示す。
【図３】本発明の一実施形態による、統合的な基板処理及び基板計測を実施するためのプロセスフロー図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、統合的な基板処理及び基板計測を実施するためのプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツール、並びに基板の処理方法について記載する。
【００１０】
本発明の実施形態は、統合的な基板処理、及び統合的な基板処理中に基板計測を実施する必要性に対処する。一例では、基板処理ツールでの領域選択的膜堆積中、堆積選択性の喪失を測定し、キャラクタライズするために、膜堆積工程に続いて、処理ツール内で基板計測を実施してもよく、選択的膜形成を達成するために、基板計測データに基づいて、不要な膜核の除去を実施してもよい。基板計測工程の結果を用いて、膜堆積工程におけるばらつきに基づき、膜核除去工程を調整してもよい。更に、人工知能（ＡＩ）を用いて、基板計測結果を分析し、将来の膜厚及び膜堆積選択性を予測してもよい。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態による、統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツールの概略図である。基板処理ツール１００は、カセットモジュール１０１Ａ、１０１Ｂ、及び１０１Ｃと、基板位置合わせモジュール１０１Ｄとを含む、基板（ウェーハ）搬送システム１０１を含む。ロードロックチャンバ１０２Ａ及びロードロックチャンバ１０２Ｂ並びに基板計測モジュール１０２Ｃが、基板搬送システム１０１に結合されている。基板搬送システム１０１は大気圧に維持されるが、不活性ガスでのパージにより清浄な環境が提供される。ロードロックチャンバ１０２Ａ及びロードロックチャンバ１０２Ｂは基板搬送チャンバ１０３に結合されており、基板を基板搬送システム１０１から基板搬送チャンバ１０３に搬送するために使用されてもよい。基板搬送チャンバ１０３は、非常に低いベース圧力（例えば、５ｘ１０−８トル以下）に維持されてもよい、又は不活性ガスで常時パージされてもよい。
【００１２】
基板計測モジュール１０２Ｃは、大気圧下で動作させても真空条件下で動作させてもよく、基板並びに／又は基板上に堆積した薄膜及び層の１つ以上の材料及び電子的特性を測定することが可能な１つ以上の分析ツールを含むことができる。１つ以上の分析ツールのいくつか又は全ての構成要素は、基板計測モジュール１０２Ｃ内の真空環境中に位置してもよい。一例では、光源は、基板計測モジュール１０２Ｃの外部に配置されてもよく、光源からの光を、窓を通して、基板計測モジュール１０２Ｃ内及び基板上に透過させてもよい。或いは、光源は、基板計測モジュール１０２Ｃの内部に配置されてもよい。
【００１３】
例示的な分析ツールとしては、材料の元素組成、実験式、化学状態、及び電子状態を測定するためのＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）；表面、薄膜、及び多層をキャラクタライズするためのＸ線反射率法（ＸＲＲ）；材料の元素分析及び化学分析用の蛍光Ｘ線分析法（ＸＲＦ）；材料をキャラクタライズするためのフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）；薄膜の厚さ及び光学特性を測定するための紫外線／可視光（ＵＶ／Ｖｉｓ）分光法；表面、薄膜、及び多層をキャラクタライズするための光学スキャトロメトリ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）；薄膜の組成、粗さ、厚さ（深さ）、結晶性、ドーピング濃度、導電率、及びその他の材料特性をキャラクタライズするためのエリプソメトリ；並びに基板の湾曲及び反りを測定するための分析ツールが挙げられ得る。
【００１４】
基板搬送チャンバ１０３に結合されているのは、Ｓｉウェーハなどの基板を処理するように構成された基板処理チャンバ１０６Ａ〜１０６Ｄである。Ｓｉウェーハは、例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又は４５０ｍｍよりも大きな直径を有することができる。本発明の一実施形態によれば、第１基板処理チャンバ１０６Ａは、基板に対して処理プロセスを実施することができ、第２基板処理チャンバ１０６Ｂは、基板上に自己整合単層（ＳＡＭ：ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を形成することができる。第３基板処理チャンバ１０６Ｃは、基板をエッチングすること又は清浄にすることができ、第４基板処理チャンバ１０６Ｄは、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、又はプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）などの気相成長によって基板上に膜を堆積させることができる。基板搬送チャンバ１０３は、基板処理チャンバ１０６Ａ〜１０６Ｄのいずれかの間で、及び基板計測モジュール１０２Ｃに基板を搬送するように構成されている。図１は、隣接する処理ツール構成要素間に分離を提供するゲートバルブＧ１〜Ｇ９を更に示す。図１の実施形態に示すように、基板処理チャンバ１０６Ａ〜１０６Ｄ及び基板計測モジュール１０２Ｃは、ゲートバルブＧ５、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、及びＧ１０によって基板搬送チャンバ１０３に直接的に結合されてもよい。この直接結合により、基板のスループットを大きく改善することができる。
【００１５】
基板処理ツール１００は、統合的な基板処理及び基板計測中、図１に示したツール構成要素のいずれか又は全てに結合し、これを制御することができるコントローラ１１０を含む。或いは又は加えて、コントローラ１１０は、１つ以上の更なるコントローラ／コンピュータ（図示せず）に接続することができ、コントローラ１１０は、更なるコントローラ／コンピュータからセットアップ及び／又はコンフィギュレーション情報を取得することができる。コントローラ１１０を使用して、基板処理チャンバ及び処理要素のいずれか又は全てをコンフィギュレーションすることができ、コントローラ１１０は、ツール構成要素のいずれか又は全てからのデータを収集、提供、処理、保存、及び表示することができる。コントローラ１１０は、ツール構成要素のいずれか又は全てを制御するためのいくつかのアプリケーションを含むことができる。例えば、コントローラ１１０は、ユーザが１つ以上のツール構成要素を監視及び／又は制御することを可能にする使いやすいインターフェースを提供することができるグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）コンポーネントを含むことができる。
【００１６】
コントローラ１１０は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びデジタルＩ／Ｏポートを含むことができ、これらは、基板処理ツール１００と通信し、入力をアクティブにし、情報を交換することに加えて、基板処理ツール１００からの出力を監視することのために十分な制御電圧を生成することができる。例えば、統合的な基板処理を実施するために、メモリに格納されたプログラムを用いて、プロセスレシピに従い基板処理ツール１００の入力をアクティブにしてもよい。コントローラ１１０は、プロセッサがメモリに含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行したことに応答して本発明のマイクロプロセッサベースの処理工程の一部又は全部を実施する汎用コンピュータシステムとして実装されてもよい。このような命令は、ハードディスク又はリムーバブルメディアドライブなどの別のコンピュータ可読媒体からコントローラのメモリに読み込まれてもよい。メインメモリに含まれる命令のシーケンスを実行するために、マルチプロセッシング構成の１つ以上のプロセッサもまた、コントローラのマイクロプロセッサとして用いてよい。別の実施形態では、ハードワイヤード回路を、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて使用してもよい。したがって、実施形態は、ハードウェア回路及びソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されない。
【００１７】
コントローラ１１０は、基板処理ツール１００に対してローカルに配置されてもよい、又は基板処理ツール１００に対してリモートに配置されてもよい。例えば、コントローラ１１０は、直接接続、イントラネット、インターネット、及び無線接続のうちの少なくとも１つを使用して、基板処理ツール１００とデータを交換してもよい。コントローラ１１０は、例えば、カスタマーサイト（即ち、デバイスメーカ等）のイントラネットに接続されてもよい、又は例えば、ベンダーサイト（即ち、機器製造業者）のイントラネットに接続されてもよい。これに加えて、例えば、コントローラ１１０はインターネットに接続されてもよい。更に、別のコンピュータ（即ち、コントローラ、サーバ等）が、直接接続、イントラネット、及びインターネットのうちの少なくとも１つを介して、例えばコントローラ１１０にアクセスし、データを交換してもよい。また、当業者には理解されるように、コントローラ１１０は、無線接続を介して、基板処理ツール１００とデータを交換してもよい。
【００１８】
基板処理の例
ここで、図１、図２Ａ〜図２Ｅ、及び図３を参照すると、一実施形態によれば、基板処理ツール１００は、基板上の領域選択的堆積の方法を実施及び監視するように構成されてもよい。本実施形態では、基板２００は、ベース層２０２と、第１材料層２０４の露出面と、第２材料層２０６の露出面とを含む。一例では、基板２００は、誘電体層２０４と金属層２０６とを含む。例えば、金属層２０６は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＭｏを含有することができる。誘電体層２０４は、例えば、ＳｉＯ２、低誘電率誘電体材料、又は高誘電率誘電体材料を含有することができる。低誘電率誘電体材料は、ＳｉＯ２の比誘電率（約４）よりも低い公称比誘電率を有する（例えば、熱的に成長した二酸化ケイ素の比誘電率は、３．８〜３．９の範囲であり得る）。高誘電率材料は、ＳｉＯ２の比誘電率よりも高い公称比誘電率を有する。
【００１９】
低誘電率誘電体材料は、３．７未満の比誘電率、又は１．６〜３．７の範囲の比誘電率を有し得る。低誘電率誘電体材料としては、フッ素化シリコンガラス（ＦＳＧ）、炭素ドープ酸化物、ポリマー、ＳｉＣＯＨ含有低誘電率材料、非多孔質低誘電率材料、多孔質低誘電率材料、スピンオン誘電体（ＳＯＤ）低誘電率材料、又は任意の他の適切な誘電体材料が挙げられ得る。低誘電率誘電体材料としては、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）（ＢＤ）若しくはＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（登録商標）ＩＩ（ＢＤＩＩ）ＳｉＣＯＨ材料、又はＮｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＣｏｒａｌ（登録商標）ＣＶＤ膜が挙げられ得る。他の市販の炭素含有材料としては、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＳＩＬＫ（登録商標）（例えば、ＳｉＬＫ−Ｉ、ＳｉＬＫ−Ｊ、ＳｉＬＫ−Ｈ、ＳｉＬＫ−Ｄ、及び多孔質ＳｉＬＫ半導体誘電体樹脂）及びＣＹＣＬＯＴＥＮＥ（登録商標）（ベンゾシクロブテン）、並びにＨｏｎｅｙｗｅｌｌから入手可能なＧＸ−３（商標）及びＧＸ−３Ｐ（商標）半導体誘電体樹脂が挙げられる。
【００２０】
低誘電率誘電体材料としては、硬化又は堆積プロセス中の膜の完全緻密化を阻害して小さなボイド（又は細孔）を形成するＣＨ３結合を有する酸化ケイ素系マトリックスなどの単相を含む多孔質無機有機ハイブリッド膜が挙げられる。また或いは、これらの誘電体層としては、硬化プロセス中に分解され、蒸発する有機材料（例えば、ポロゲン）の細孔を有する炭素ドープ酸化ケイ素系マトリックスなどの少なくとも２相を含む多孔質無機有機ハイブリッド膜が挙げられ得る。
【００２１】
加えて、低誘電率材料としては、ＳＯＤ技術を用いて堆積させた水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）又はメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）などのケイ酸塩系材料が挙げられる。このような膜の例としては、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されているＦＯｘ（登録商標）ＨＳＱ、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されているＸＬＫ多孔質ＨＳＱ、及びＪＳＲ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから市販されているＪＳＲ  ＬＫＤ−５１０９が挙げられる。
【００２２】
当該方法は、プロセスフロー３００の工程３０２において、基板搬送システム１０１に基板２００を供給すること、その後、基板搬送チャンバ１０３に基板２００を搬送することを更に含む。
【００２３】
その後、工程３０４において、基板２００は、基板計測モジュール１０２Ｃに任意選択的に搬送され、そこで、基板２００は測定され、キャラクタライズされる。
【００２４】
工程３０６において、基板２００は、処理ガスで処理するために、第１基板処理チャンバ１０６Ａに任意選択的に搬送される。例えば、処理ガスとしては、酸化性ガス又は還元ガスが挙げられ得る。いくつかの例では、酸化性ガスとしては、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、イソプロピルアルコール、又はこれらの組み合わせを挙げることができ、還元ガスとしては、Ｈ２ガスを挙げることができる。後の領域選択的堆積を向上させるために、酸化性ガスを使用して、第１材料層２０４又は第２材料２０６の表面を酸化させてもよい。一例では、処理ガスは、プラズマ励起Ａｒガスを含有し得る又はプラズマ励起Ａｒガスからなり得る。
【００２５】
工程３０８において、基板２００は、基板計測モジュール１０２Ｃに任意選択的に搬送され、そこで、工程３０６における基板２００の処理が測定され、キャラクタライズされる。
【００２６】
その後、基板は、第２基板処理チャンバ１０６Ｂに搬送され、そこで、工程３１０において、自己整合単層（ＳＡＭ）が基板２００上に形成される。ＳＡＭは、基板２００上にＳＡＭを形成することができる分子を含有する反応ガスに曝されることにより基板２００上に形成され得る。ＳＡＭは、吸着により基板表面上に自発的に形成されて、多少大きな秩序ドメインに組織化された分子集合体である。ＳＡＭは、先端基、テール基、及び官能性末端基を有する分子を含むことができ、ＳＡＭは、室温で又は室温超で気相から基板２００上に先端基を化学吸着させ、その後、テール基をゆっくりと組織化させることにより形成される。最初、表面上の分子密度が小さい時には、吸着質分子は、無秩序な分子の塊を形成するか、秩序のある２次元の「横たわる相（ｌｙｉｎｇ  ｄｏｗｎ  ｐｈａｓｅ）」を形成するかのいずれかであり、分子による被覆範囲が広くなると、数分から数時間をかけて、基板表面上に３次元の結晶構造又は半結晶構造を形成し始める。先端基は基板上に集合し、テール基は基板から離れたところに集合する。
【００２７】
一実施形態によれば、ＳＡＭを形成する分子の先端基としては、チオール、シラン、又はホスホネートが挙げられ得る。シランの例としては、Ｃ、Ｈ、Ｃｌ、Ｆ、及びＳｉ原子、又はＣ、Ｈ、Ｃｌ、及びＳｉ原子を含む分子が挙げられる。分子の非限定的な例としては、パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３）、パーフルオロデカンチオール（ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳＨ）、クロロデシルジメチルシラン（ＣＨ３（ＣＨ２）８ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、及びｔｅｒｔ−ブチル（クロロ）ジメチルシラン（（ＣＨ３）３ＣＳｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ））が挙げられる。
【００２８】
基板２００上のＳＡＭの存在を用い、第２材料層２０６（例えば、金属層）に対して、第１材料層２０４（例えば、誘電体層）上への後続の選択的膜堆積を可能にしてもよい。この選択的堆積挙動は予期せぬものであり、第２材料層２０６上の金属酸化物の堆積を防止又は低減しつつ、第１材料層２０４上に膜を選択的に堆積させるための新たな方法を提供する。ＳＡＭ密度は、第１材料層２０４上に比べると第２材料層２０６上の方が高いと推測される。これはおそらく、第１材料層２０４上に比して第２材料層２０６上の分子の初期秩序化がより高いことによる。この第２材料層２０６上のより高いＳＡＭ密度は、図２ＢにＳＡＭ２０８として概略的に示される。
【００２９】
基板２００上のＳＡＭ２０８の形成に続いて、工程３１２において、基板２００は、基板計測モジュール１０２Ｃに任意選択的に搬送され、そこで、基板２００上のＳＡＭ２０８の形成が測定され、キャラクタライズされる。
【００３０】
その後、基板２００は、第４基板処理チャンバ１０６Ｄに搬送され、そこで、工程３１４において、基板２００を１種以上の堆積ガスに曝すことにより、膜２１０（例えば、金属酸化物膜）が、ＳＡＭ２０８を含む第２材料層２０６上に対して、第１材料層２０４上に選択的に堆積される。一例では、膜２１０としては、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、又はＡｌ２Ｏ３を含有する金属酸化物膜が挙げられ得る。膜２１０は、例えば、ＣＶＤ、プラズマ強化ＣＶＤＰＥＡＬＤ）、ＡＬＤ、又はプラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）によって堆積させてもよい。いくつかの例では、膜２１０は、金属含有前駆体と酸化剤（例えば、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、プラズマ励起Ｏ２、又はＯ３）との交互曝露を用いて、ＡＬＤにより堆積させてもよい。
【００３１】
図２Ｃに示すように、第３基板処理チャンバ１０６Ｃ内で１種以上の堆積ガスに曝露すると、第１材料層２０４上に膜２１０を堆積させることに加えて、ＳＡＭ２０８上に膜核２１０’を堆積させることがある。この堆積選択性の喪失は、堆積プロセスがあまりにも長く行われた場合、又は第１材料層２０４とＳＡＭ２０８との間の堆積選択性が乏しい場合に生じ得る。乏しい堆積選択性は、ＳＡＭ２０８の表面被覆が不完全であり、第２材料層２０６上にボイドを含有する場合にも生じ得る。
【００３２】
基板２００上の膜２１０の堆積に続いて、工程３１６において、基板２００は、基板計測モジュール１０２Ｃに搬送され、そこで、膜２１０の堆積が測定され、キャラクタライズされる。キャラクタリゼーションにより、堆積選択性の程度、及びＳＡＭ２０８から膜核２１０’の除去が必要かを決定することができる。
【００３３】
第１材料層２０４上に膜２１０を選択的に形成するために、ＳＡＭ２０８上の膜核２１０’は、エッチングプロセスを使用して除去してもよい。基板２００は、工程３１８においてエッチングプロセスを実施するために、第３基板処理チャンバ１０６Ｃに搬送される。膜２１０もまた、エッチングプロセスによって部分的に除去され得るが、金属酸化物核２１０’は、膜２１０よりも速くエッチングされると予想される。エッチングプロセスは、ドライエッチングプロセス、ウェットエッチングプロセス、又はこれらの組み合わせを含むことができる。一例では、エッチングプロセスは、原子層エッチング（ＡＬＥ）プロセスを含み得る。図２Ｄに示される得られた基板２００は、第１材料層２０４上に選択的に形成された膜２１０を有する。
【００３４】
エッチングプロセスに続いて、工程３２０において、基板２００は、基板計測モジュール１０２Ｃに任意選択的に搬送され、そこで、基板２００は測定され、キャラクタライズされる。キャラクタリゼーションにより、エッチングプロセスの程度を決定することができる。
【００３５】
その後、工程３２２において、ＳＡＭ２０８は、例えば、第３基板処理チャンバ１０６Ｃ内でのエッチング若しくは洗浄により、又は第１基板処理チャンバ１０６Ａ内での熱処理により、基板２００から除去されてもよい。
【００３６】
プロセス矢印３２４により概略的に示されるように、上記の基板処理工程３０４〜３２２は、基板２００上の膜２１０の厚さを増すために１回以上繰り返されてもよい。ＳＡＭ２０８が膜堆積及び／又はエッチングプロセス中に損傷し、それによって膜堆積選択性に影響を及ぼす場合、基板２００上のＳＡＭ２０８を除去し、それに続いて堆積を繰り返すことが望ましい場合がある。
【００３７】
図４は、本発明の一実施形態による、統合的な基板処理及び基板計測を実施するためのプロセスフロー図である。図１及び図２Ａ〜図２Ｅも参照すると、図４のプロセスフロー図４００は、図３のプロセスフロー図３００に類似し、工程４０２において、基板処理ツール１００内に基板２００を供給することを含み、基板２００は、第１材料層２０４の露出面と、第２材料層２０６の露出面とを含む。一例では、第１材料層２０４は誘電体層を含み、第２材料層２０６は金属層を含む。当該方法は、工程４０４において、任意選択的に、基板計測を実施すること、工程４０６において、任意選択的に、基板２００を処理ガスで処理すること、及び工程４０８において、任意選択的に、基板計測を実施することを更に含む。
【００３８】
当該方法は、工程４１０において、基板２００上にＳＡＭ２０８を形成すること、及び工程４１２において、任意選択的に、基板計測を実施することを更に含む。当該方法は、工程４１４において、第１材料層２０４上に膜２１０及びＳＡＭ２０８上に膜核２１０’を堆積させること、及び工程４１６において、基板計測を実施することを更に含む。当該方法は、工程４１８において、ＳＡＭ２０８から膜核２１０’を除去すること、及び工程４２０において、任意選択的に、基板計測を実施することを更に含む。４２２において、任意選択的に、基板２００を処理ガスで処理することを更に含む。プロセス矢印４２４により概略的に示されるように、上記の基板処理工程４１２〜４２２は、基板２００上の膜２１０の厚さを増すために１回以上繰り返されてもよい。
【００３９】
統合的な基板処理及び基板計測を実施するように構成された基板処理ツール、並びに領域選択的堆積の方法を、様々な実施形態において開示してきた。本発明の実施形態の上述の説明は、例示及び説明を目的として提示したものである。この説明は、網羅的であること、又は開示されている厳密な形態に本発明を限定することを意図するものではない。本明細書及び以下の特許請求の範囲は、説明目的でのみ使用される用語を含み、限定するものとして解釈されないものとする。関連する技術分野の当業者であれば、上記教示に照らして多くの修正及び変形が可能であることを理解することができる。当業者は、図に示されている様々な構成要素の様々な等価な組み合わせ及び置換を認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ本明細書に添付の特許請求の範囲によって限定されることを意図している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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