(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法であって、
基板の表面上に有機材料を配置することと、
前記有機材料からポリマーブラシ材料を前記基板の第１の領域上に選択的に形成するために、摂氏約４００度から摂氏約６００度までのプロセス温度を有する熱アニーリングプロセスである熱処理プロセスを実施することと、
前記ポリマーブラシ材料によって覆われていない前記基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することと
を含む方法。
【請求項２】
前記有機材料は、有機モノマー又は有機ポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーブラシ材料は、ベンゼン環を有する又は有さない、ＯＨ（ヒドロキシ）末端炭化水素含有材料又はシリルによって官能化された炭化水素含有材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマーブラシ材料は、ポリスチレン、ポリアクリル酸（ＰＡＡＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記熱処理プロセスは、前記基板の前記第１の領域上に配置された有機材料に選択的に熱エネルギーを印加する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の前記第１の領域上で選択的に前記有機材料が活性化されて前記ポリマーブラシ材料が形成され、前記基板の前記第２の領域上の前記有機材料は変化しないまま残る、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記有機材料は、シリコン含有表面上に配置されたときに疎水性の表面特性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記有機材料は、シリコン含有表面上に配置されたときに６０度を上回る濡れ角を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法であって、該方法は、
基板の表面上に有機材料を配置することと、
前記有機材料からポリマーブラシ材料を前記基板の第１の領域上に選択的に形成するために、熱処理プロセスを実施することと、
前記ポリマーブラシ材料によって覆われていない前記基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することと
を含み、
前記材料層は、前記基板の前記第２の領域が金属含有材料であるときに金属含有材料である、方法。
【請求項１０】
前記材料層は、前記基板の前記第２の領域が誘電体材料であるときに誘電体材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法であって、該方法は、
基板の表面上に有機材料を配置することと、
前記有機材料からポリマーブラシ材料を前記基板の第１の領域上に選択的に形成するために、摂氏２５０度未満のプロセス温度を有する蒸気重合プロセスである熱処理プロセスを実施することと、
前記ポリマーブラシ材料によって覆われていない前記基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することと
を含み、
前記蒸気重合プロセスは、前記有機材料のモノマーを凝集させてポリマー化合物を形成する、方法。
【請求項１２】
基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法であって、
基板の表面上に有機材料を配置することと、
前記有機材料からポリマーブラシ材料を前記基板の第１の領域上に選択的に形成するために、熱処理プロセスを実施することと、
前記ポリマーブラシ材料によって覆われていない前記基板の第２の領域上に材料層を、原子層堆積プロセスにより選択的に形成することと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記ポリマーブラシ材料は、１０を上回る炭化水素鎖を有する、請求項１、９、１１又は１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本実施形態は概して、半導体基板の特定の場所に所望の材料を選択的に形成するための方法に関する。より具体的には、本実施形態は、ポリマーブラシ構造を用いた選択的堆積プロセスによって、基板の異なる場所に異なる材料を用いて基板上に所望の材料を選択的に形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］サブハーフミクロン及びより小さな特徴を確実に生産することは、半導体デバイスの次世代の超大規模集積（ＶＬＳＩ）及び極超大規模集積（ＵＬＳＩ）の主要な技術的課題のうちの１つである。しかしながら、回路技術の限界が押し上げられるにつれて、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩ技術の寸法は小さくなり、更なる処理能力が要求されることとなった。基板上に信頼度の高いゲート構造を形成することは、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩの成功にとって、また、個々の基板やダイの回路密度や品質を高めるための継続的な取り組みにとっても重要なことである。
【０００３】
［０００３］半導体デバイスの形成に使われる構造の形状寸法の限界が技術的な限界に押し迫るにつれ、微小限界寸法と高アスペクト比を有する構造、並びに異なる材料を有する構造の製造のために所望の材料を用いて正確に形成するという要求を満たすことが益々困難になってきている。選択的に堆積させるための従来の方法は、基板材料とは異なる材料からできた材料層を、基板上の平面の特定の場所にのみ局所的に形成するために実施されうる。しかしながら、構造の形状寸法の限界が推し進められ続けると、選択的堆積プロセスが基板上の指定された微小寸法に効率よく限定されず、また形成されない可能性があり、結果的に基板の望ましくない場所に望ましくない材料が形成されてしまう。このため、材料が選択性なく上記基板の全面に全体的に形成されることになり、選択的な材料堆積を達成することが困難になる。
【０００４】
［０００４］したがって、後期世代の半導体チップ又は他の半導体デバイスに適した選択的堆積プロセスの方法を改善する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］半導体用途のためのポリマーブラシ構造を用いて、異なる材料を用いて基板の異なる場所に形成される所望の材料を堆積させるための方法が提供される。一実施形態では、基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法は、基板の表面上に有機材料を配置することと、有機材料からポリマーブラシ材料を基板の第１の領域上に選択的に形成するために、熱処理プロセスを実施することと、ポリマーブラシ材料によって覆われていない基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することとを含む。
【０００６】
［０００６］別の実施形態では、半導体用途のために基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法は、基板の第１の領域上に開始剤を選択的に配置することと、基板の第１の領域上にポリマーブラシ構造を形成するために、開始剤を蒸気重合することと、ポリマーブラシ構造によって覆われていない基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することとを含む。
【０００７】
［０００７］更に別の実施形態では、半導体用途のために基板上に所望の材料を用いて構造を形成する方法は、基板上に全体的にポリマー材料をスピンコーティングすることと、基板の第１の領域上に処理されたポリマー材料を形成するために、基板の第１の領域上に選択的に配置されたポリマー材料に熱処理を施すことと、熱処理プロセスによって処理されていない基板の第２の領域上に配置されたポリマー材料を除去することと、処理されたポリマー材料によって覆われていない基板の第２の領域上に材料層を選択的に形成することとを含む。
【０００８】
［０００８］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、上記に要約した本開示を、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、より具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスの実施に用いられうる装置を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る、基板上へのポリマーブラシ構造の形成に用いられうる装置を示す図である。
【図３】図１及び図２の装置を含むクラスタ処理システムを示す概略図である。
【図４】基板上の特定の場所に材料を選択的に形成するための方法の一例を示すフロー図である。
【図５】５Ａ〜５Ｆは、図４に示すプロセスによる製造プロセスの間に、基板上の特定の場所に選択的に材料を形成するためのシーケンスの一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る液体と接触する特定の濡れ角を有する基板表面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１５］理解を容易にするために、可能な場合には、図面共通の同一の要素を指し示すのに同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると考えられる。
【００１１】
［００１６］しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面は、この開示の例示的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではないことに、留意されたい。
【００１２】
［００１７］基板上に形成された構造の異なる場所に異なる材料を選択的に堆積させる方法が提供される。構造は、後端構造、前端構造、相互接続構造、パッシベーション構造、フィン構造、ゲート構造、コンタクト構造、又は半導体デバイスにおけるいずれかの好適な構造を含みうる。一例では、選択的堆積プロセスを用いて、基板の特定の場所に選択的に形成されたポリマーブラシ構造を用いることによって、基板上に形成された構造の異なる表面、例えば異なる部分に異なる材料を形成しうる。異なる種類のポリマーブラシ構造を利用して、基板上に異なる材料特性を有するポリマーブラシ構造を形成することも可能である。ポリマーブラシ構造は、基板の第１の規定領域に選択的に形成され、限定されうる。その後、選択的堆積プロセスを実施して、ポリマーブラシ構造によって覆われていない基板の第２の規定領域上に選択的にターゲット材料層を形成することができる。基板上にポリマーブラシ構造を形成するために選択された材料により、以下の選択的堆積プロセスが可能になり、ポリマーブラシ構造上にではなく、ポリマーブラシ構造によって覆われていない第２の規定領域上にターゲット材料層を選択的に形成することが可能になる。
【００１３】
［００１８］図１は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理チャンバ１００の一実施形態の概略断面図である。ＡＬＤ処理チャンバ１００は、ＡＬＤ又は化学気相堆積（ＣＶＤ）などの循環堆積に適合されたガス供給装置１３０を含む。本書で使用するＡＬＤ及びＣＶＤという用語は、基板構造の上に薄層を堆積させるための、反応物質の順次導入を意味する。複数の薄層を堆積させて所望の厚みのコンフォーマル層を形成するために、反応物質の順次導入が繰り返されうる。チャンバ１００はまた、リソグラフィプロセスのほかに、他の堆積技法にも適合されうる。
【００１４】
［００１９］チャンバ１００は、底部１３２を有するチャンバ本体１２９を含む。チャンバ本体１２９を通るように形成されたスリットバルブトンネル１３３は、ロボット（図示せず）が２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍの半導体基板又はガラス基板等の基板１０１をチャンバ１００に供給したり、チャンバ６３４から取り出したりするためのアクセスを可能にする。
【００１５】
［００２０］チャンバ１００には基板支持体１９２が設けられ、処理中に基板１０１を支持する。基板支持体１９２は、基板支持体１９２及びその上に配置された基板３３８を上昇及び下降させるための昇降機１１４に装着されている。昇降機プレート１１６は、昇降機プレート１１６の上下動を制御する昇降機プレートアクチュエータ１１８に接続されている。昇降機プレート１１６は、基板支持体１９２を通って移動可能に配置されたピン１２０を上昇及び下降させるため、上昇及び下降されうる。ピン１２０は、基板支持体１９２の表面の上方で、基板１０１を上昇及び下降させるために利用される。基板支持体１９２は、処理中に基板１０１を基板支持体１９２の表面に固定するための、真空チャック、静電チャック、又はクランプリングを含みうる。
【００１６】
［００２１］基板支持体１９２は、その上に配置された基板１０１の温度を上げるため、加熱されうる。例えば、基板支持体１９２は、抵抗加熱器などの埋込み加熱素子を使用して加熱されてもよく、或いは、基板支持体１９２の上方に配置された加熱ランプなど、放射熱を利用して加熱されてもよい。パージリング１２２は基板支持体１９２に配置され、基板１０１の周辺部分に対して、その上への堆積を防止するパージガスを供給するパージチャネル１２４を画定しうる。
【００１７】
［００２２］ガス供給装置１３０は、プロセスガス及び／又はパージガスなどのガスをチャンバ１００に供給するため、チャンバ本体１２９の上部に配置されている。ポンピングシステム１７８は、任意の所望のガスを処理チャンバ１００から排気し、チャンバ１００のポンピングゾーン１６６内を所望の圧力又は所望の圧力範囲に維持するよう支援するためのポンピングチャネル１７９と連通している。
【００１８】
［００２３］一実施形態では、ガス供給装置１３０はチャンバリッド１３２を備える。チャンバリッド１３２は、チャンバリッド１３２の中心部分から延在する拡張チャネル１３７、及び拡張チャネル１３７からチャンバリッド１３２の周辺部分まで延在する底面１６０を含む。底面１６０は、基板支持体１９２上に配置された基板１０１を実質的に覆うように、大きさ及び形状が決められている。チャンバリッド１３２は、基板１０１の外周に隣接するチャンバリッド１３２の周辺部分にチョーク１６２を有しうる。キャップ部分１７２は、拡張チャネル１３７の一部及びガス注入口１３６Ａ、１３６Ｂを含む。拡張チャネル１３７は、２つの同様のバルブ１４２Ａ、１４２Ｂからガス流を供給するガス注入口１３６Ａ、１３６Ｂを有する。バルブ１４２Ａ、１４２Ｂからのガス流は、一緒に及び／又は別々に供給されうる。
【００１９】
［００２４］一構成では、バルブ１４２Ａとバルブ１４２Ｂは別々の反応ガス源に連結されるが、同一のパージガス源に連結される。例えば、バルブ１４２Ａは反応ガス源１３８に連結されており、バルブ１４２Ｂは反応ガス源１３９に連結されており、両バルブ１４２Ａ、１４２Ｂはガス源１４０をパージするように連結されている。各バルブ１４２Ａ、１４２Ｂは、バルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂを有する供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂを含み、また、バルブシートアセンブリ１４６Ａ、１４６Ｂを有するパージライン１４５Ａ、１４５Ｂを含む。供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂは、反応ガス源１３８、１３９と連通しており、拡張チャネル１９０のガス注入口１３７Ａ、１３７Ｂと連通している。供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂのバルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂは、反応ガス源１３８、１３９から拡張チャネル１９０までの反応ガスの流れを制御する。パージライン１４５Ａ、１４５Ｂはパージガス源１４０と連通しており、供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂのバルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂの下流で供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂと交差する。パージライン１４５Ａ、１４５Ｂのバルブシートアセンブリ１４６Ａ、１４６Ｂは、パージガス源１４０から供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂまでのパージガスの流れを制御する。反応ガス源６３８、６３９から反応ガスを供給するのに、キャリアガスが使用される場合には、キャリアガス及びパージガスとして同じガスが使用されてもよい（すなわち、アルゴンガスをキャリアガスとパージガスのいずれとしても使用することができる）。
【００２０】
［００２５］各バルブ１４２Ａ、１４２Ｂは、バルブのバルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂが閉じられているときには、供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂから反応ガスをフラッシュする（流す）ことができるように、ゼロデッドボリュームバルブであってもよい。例えば、パージライン１４５Ａ、１４５Ｂは、供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂのバルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂに隣接して配置されうる。バルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂが閉じられているときには、パージライン１４５Ａ、１４５Ｂは、供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂをフラッシュするためパージガスを供給しうる。図示した実施形態では、バルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂが開いているときにパージガスが直接バルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂ内部へ供給されないように、パージライン１４５Ａ、１４５Ｂは、供給ライン１４３Ａ、１４３Ｂのバルブシートアセンブリ１４４Ａ、１４４Ｂからわずかに間隔を空けて位置づけされている。本書で使用するゼロデッドボリュームバルブとは、無視しうるわずかのデッドボリュームを有する（すなわち、必ずしもゼロデッドボリュームではない）バルブとして定義される。各バルブ１４２Ａ、１４２Ｂは、ガス源１３８、１３９からの反応ガスとガス源１４０からのパージガスを組み合わせたガス流、及び／又は分離したガス流を供給するように適合されうる。パージガスのパルスは、パージライン１４５Ａのバルブシートアセンブリ１４６Ａのダイアフラムを開閉することによって供給されうる。反応ガス源１３８からの反応ガスのパルスは、供給ライン１４３Ａのバルブシートアセンブリ１４４Ａの開閉によって供給されうる。
【００２１】
［００２６］制御ユニット１８０は、チャンバ１００に結合され、処理条件を制御しうる。制御ユニット１８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１８２、サポート回路１８４、及び関連制御ソフトウェア１８３を含むメモリ１８６を備える。制御ユニット１８０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために工業環境で使用されうる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つでありうる。ＣＰＵ１８２は、ランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ、ハードディスク、或いは、ローカル又は遠隔の、他の任意の形態のデジタルストレージ等の任意の好適なメモリ１８６を使用しうる。様々なサポート回路がＣＰＵ１８２に結合され、チャンバ１００をサポートしうる。制御ユニット１８０は、バルブ１４２Ａ、１４２Ｂのプログラマブル論理コントローラ６４８Ａ、６４８Ｂ等の個々のチャンバ構成要素に隣接して配置される別のコントローラに結合されうる。制御ユニット１８０とチャンバ１００の様々な他の構成要素との間の双方向通信は、信号バス１８８と総称される多数の信号ケーブルを経由して処理される。その一部を図１に図解する。ガス源１３８、１３９、１４０及びバルブ１４２Ａ、１４２Ｂのプログラマブル論理コントローラ１４８Ａ、１４８Ｂからのプロセスガス及びパージガスの制御に加えて、制御ユニット１８０は、一部が本書の他の部分に記載されているその他の作業のうち、基板搬送、温度制御、チャンバ排気等の基板処理で利用される他の作業の自動制御に関与するように構成されうる。
【００２２】
［００２７］図２は、半導体デバイス製造のための半導体相互接続構造として利用されうるプラズマ堆積プロセス（例えば、プラズマＣＶＤ又は金属有機ＣＶＤ）を実施するのに適したプラズマ処理チャンバ２００の断面図である。処理チャンバ２００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている適切に適合されたＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥ又はＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ又はＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＸＰ処理システムでありうる。他の製造業者によって製造されたものを含む他の処理システムは、本書に記載の実施形態から恩恵を受けうると考えられる。
【００２３】
［００２８］処理チャンバ２００はチャンバ本体２５１を含む。チャンバ本体２５１は、内部空間２２６を画定するリッド２２５、側壁２０１及び底壁２２２を含む。
【００２４】
［００２９］チャンバ本体２５１の内部空間１２６に、基板支持ペデスタル２５０が設けられる。ペデスタル２５０は、アルミニウム、セラミック、窒化アルミニウム、及び他の適切な材料から製造されうる。一実施形態では、ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０に熱的損傷を引き起こすことなく、プラズマプロセス環境のような高温環境での使用に適した材料である、窒化アルミニウムのようなセラミック材料によって製造される。ペデスタル２５０は、リフト機構（図示せず）を用いてチャンバ本体２５１の内部で垂直方向に移動されうる。
【００２５】
［００３０］ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０に支持される基板１０１の温度を制御するのに適した、埋め込み型ヒータ要素２７０を含みうる。一実施形態では、ペデスタル２５０は、電源２０６からヒータ要素２７０に電流を印加することによって抵抗加熱されてもよい。一実施形態では、ヒータ要素２７０は、ニッケル−鉄−クロム合金（例えば、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標））シースチューブ内にカプセル化されたニッケル−クロムワイヤから作られてもよい。電源２０６から供給される電流は、ヒータ要素２７０によって生成された熱を制御することにより、膜堆積中に、基板１０１及びペデスタル２５０を、任意の好適な温度範囲における実質的に一定の温度に維持するよう、コントローラ２１０によって調整される。別の実施形態では、ペデスタルは、必要に応じて室温に維持されてもよい。更に別の実施形態では、ペデスタル２５０はまた、必要に応じて室温よりも低い範囲でペデスタル２５０を冷却するために、必要に応じてチラー装置（図示せず）も含みうる。供給される電流は、ペデスタル２５０の温度を約２０℃から約７００℃までの間で選択的に制御するように調節されうる。
【００２６】
［００３１］従来の方法でペデスタル２５０の温度をモニタするために、熱電対などの温度センサ２７２を基板支持ペデスタル２５０に埋め込むことができる。測定された温度は、ヒータ要素２７０に供給される電力を制御して基板を所望の温度に維持するために、コントローラ２１０によって使用される。
【００２７】
［００３２］ペデスタル２５０は、一般に、ペデスタル２５０を通るように配置され、ペデスタル２５０から基板１０１を持ち上げ、従来の方法でロボット（図示せず）と基板１０１の交換を容易にするように構成される、複数のリフトピン（図示せず）を含む。
【００２８】
［００３３］ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０上に基板１０１を保持するための少なくとも１つの電極２９２を備える。電極２９２は、チャック電源２０８によって駆動され、従来既知のように、基板１０１をペデスタル表面に保持する静電力を発生させる。代替的には、基板１０１は、クランプ、真空又は重力によってペデスタル２５０に保持されてもよい。
【００２９】
［００３４］一実施形態では、ペデスタル２５０は、２つのＲＦバイアス電源２８４、２８６として図２に示す、少なくとも１つのＲＦバイアス電源に連結された電極２９２が内部に埋め込まれたカソードとして構成される。図２に示す例では、２つのＲＦバイアス電源２８４、２８６を示したが、ＲＦバイアス電源の数は、必要に応じて任意の数でよいことに留意されたい。ＲＦバイアス電源２８４、２８６は、ペデスタル２５０に配置された電極２９２と、処理チャンバ２００のガス分配プレート２４２又はリッド２２５などの別の電極との間に連結される。ＲＦバイアス電源２８４、２８６は、処理チャンバ２００の処理領域内に配置されたガスから形成されるプラズマ放電を励起し維持する。
【００３０】
［００３５］図２に示す実施形態では、デュアルＲＦバイアス電源２８４、２８６は、整合回路２０４を介してペデスタル２５０に配置された電極２９２に連結される。プラズマ処理チャンバ２００内に提供される混合ガスをイオン化し、それによって堆積又は他のプラズマプロセスを実施するために必要なイオンエネルギーを提供するために、ＲＦバイアス電源２８４、２８６によって生成された信号が、単一フィードを通じ、整合回路２０４を通してペデスタル２５０に供給される。ＲＦバイアス電源２８４、２８６は、一般に、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの周波数及び約０ワットから約５０００ワットの間の電力を有するＲＦ信号を生成することができる。
【００３１】
［００３６］本書に図示した一例では、必要に応じて処理チャンバ２００内で洗浄プロセスが実施されるときにのみプラズマがオンにされることに留意されたい。
【００３２】
［００３７］真空ポンプ２０２は、チャンバ本体２５１の底部２２２に形成されたポートに連結される。真空ポンプ２０２は、チャンバ本体２５１内に所望のガス圧力を維持するために使用される。真空ポンプ２０２はまた、後処理ガス及びプロセスの副生成物をチャンバ本体２５１から排出する。
【００３３】
［００３８］処理チャンバ２００は、処理チャンバ２００のリッド２２５を通して連結された一又は複数のガス供給通路２４４を含む。ガス供給通路２４４及び真空ポンプ２０２は、内部空間２２６内に層流を誘導して粒子汚染を最小にするために、処理チャンバ２００の対向端部に位置付けられる。
【００３４】
［００３９］ガス供給通路２４４は、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）２４８を通してガスパネル２９３に連結され、混合ガスを内部空間２２６内に供給する。一実施形態では、ガス供給通路２４４を介して供給される混合ガスは、ガス供給通路２４４の下方に配置されたガス分配プレート２４２を通って更に供給されうる。一例では、複数の開孔２４３を有するガス分配プレート２４２は、ペデスタル２５０の上方のチャンバ本体２５１のリッド２２５に連結される。ガス分配プレート２４２の開孔２４３は、プロセスガスをガスパネル２９３からチャンバ本体２５１内に導入するために利用される。開孔２４３は、異なるプロセス要件のための様々なプロセスガスの流れを容易にするために、異なるサイズ、数、分布、形状、設計、及び直径を有しうる。プラズマは、ガス分配プレート２４２を出るプロセス混合ガスから形成され、プロセスガスの熱分解を高め、基板１０１の表面２９１上に材料を堆積させる。
【００３５】
［００４０］ガス分配プレート２４２及び基板支持ペデスタル２５０は、内部空間２２６に一対の離間した電極を形成しうる。一又は複数のＲＦ源２４７は、ガス分配プレート２４２とペデスタル２５０との間でのプラズマ発生を容易にするために、整合ネットワーク２４５を介してガス分配プレート２４２にバイアス電位を供給する。代替的に、ＲＦ源２４７及び整合ネットワーク２４５は、ガス分配プレート２４２、基板支持ペデスタル２５０に連結されてもよく、又はガス分配プレート２４２及び基板支持ペデスタル２５０の両方に連結されてもよく、又はチャンバ本体２５１の外側に配置されたアンテナ（図示せず）に連結されてもよい。一実施形態では、ＲＦ源２４７は、約３０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの周波数で約１０ワットから約３０００ワットまでを供給しうる。代替的に、ＲＦ源２４７は、内部空間２２６内にプラズマの発生を助けるマイクロ波電力をガス分配プレート２４２に供給するマイクロ波発振器であってもよい。
【００３６】
［００４１］一実施形態では、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）２４８は、代替的に、ガスパネル２９３から内部空間２２６内に供給されるガスからプラズマを形成するのを助けるために、ガス供給通路２４４に連結されうる。遠隔プラズマ源２４８は、ガスパネル２９３によって供給される混合ガスから形成されたプラズマを処理チャンバ２００に供給する。
【００３７】
［００４２］コントローラ２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１２、メモリ２１６、及び処理シーケンスを制御し、ガスパネル２９３からのガス流を調整するために利用されるサポート回路２１４を含む。ＣＰＵ２１２は、産業用の設定で使用されうる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサでありうる。ソフトウェアルーチンは、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー、若しくはハードディスクドライブ、又は他の形態のデジタルストレージなどのメモリ２１６に記憶させることができる。サポート回路２１４は、従来、ＣＰＵ１１２に接続され、キャッシュ、クロック回路、入力／出力システム、電源などを含みうる。コントローラ２１０と処理チャンバ２００の様々な構成要素との間の双方向通信は、信号バス２１８と総称される多数の信号ケーブルを経由して処理される。その一部を図２に示す。
【００３８】
［００４３］図３は、本書に記載の方法が実行されうる半導体処理システム３００を示す平面図である。本開示から恩恵を受けるように適合されうる１つの処理システムは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている３００ｍｍ又は４５０ｍｍのＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）処理システムである。処理システム３００は一般的に、ＦＯＵＰ３１４に含まれる基板カセット３１８が支持され、ロードロックチャンバ３０９との間で基板が出し入れされるフロントプラットフォーム３０２と、基板ハンドラ３１３を格納する移送チャンバ３１１と、移送チャンバ３１１上に装着された一連のタンデム処理チャンバ３０６とを含む。
【００３９】
［００４４］タンデム処理チャンバ３０６の各々は、基板を処理するための２つの処理領域を含む。２つの処理領域は、共通のガス供給、共通の圧力制御、及び共通の処理ガス排気／ポンピングシステムを共有する。本システムのモジュール設計により、一構成から他の任意の構成への急速な転換が可能になる。チャンバの配置及び組み合わせは、具体的なプロセスステップを実施するという目的により、変更されうる。タンデム処理チャンバ３０６のいずれかは、図１及び／又は図２に示す処理チャンバ１００、２００を参照して上述した一又は複数のチャンバ構成を含む、以下に説明する本開示の態様に係るリッドを含みうる。処理システム３００は、必要に応じて、堆積プロセス、エッチングプロセス、硬化プロセス、又は加熱／アニーリングプロセスを実行するように構成されうることに留意されたい。一実施形態では、処理チャンバ１００、２００を図１及び図２で設計されたシングルチャンバとして示したが、半導体処理システム３００に組み込むことができる。
【００４０】
［００４５］一実行態様では、処理システム３００は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、スピンコーティング、エッチング、硬化、又は加熱／アニーリング等の他の様々な既知のプロセスに対応することが知られている支持チャンバハードウェアを有する一又は複数のタンデム処理チャンバを有するように適合されうる。例えば、システム３００は、金属含有膜又はポリマーブラシ構造等の堆積用のプラズマ堆積チャンバとして、図２の処理チャンバ２００の１つと共に、或いは、基板上に形成された金属含有誘電体層、金属層又は絶縁材料を形成するための原子層堆積処理チャンバとして、図１に描かれている処理チャンバ１００の１つと共に構成可能である。このような構成は、製造利用の研究と開発を最大限に高め、所望であれば、エッチングされる膜の外気への露出を実質的になくすことができる。
【００４１】
［００４６］中央処理装置（ＣＰＵ）３４４、メモリ３４２、及びサポート回路３４６を含むコントローラ３４０は、本開示のプロセスの制御を効率化するため、半導体処理システム３００の様々な構成要素に結合される。メモリ３４２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクなどの任意のコンピュータ可読媒体、或いは、半導体処理システム３００又はＣＰＵ３４４に対してローカルの又は遠隔の、他の任意の形態のデジタルストレージであってよい。サポート回路４４６は、従来の方法でＣＰＵをサポートするためにＣＰＵ３４４に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、及びサブシステム等を含む。メモリ３４２に記憶されたソフトウェアルーチン、すなわち一連のプログラム命令は、ＣＰＵ３４４で実行されると、タンデム処理チャンバ３０６を実行する。
【００４２】
［００４７］図４は、基板上に形成された構造の異なる場所に異なる材料を形成するように実施されうる、選択的堆積プロセス４００の一例のフロー図である。構造は、導電エリア及び非導電エリアを有する相互接続構造、フィン構造、ゲート構造、コンタクト構造、前端構造、後端構造又は半導体用途において用いられる他の任意の好適な構造等の、半導体基板上に形成された任意の好適な構造であってよい。図５Ａ〜図５Ｆは、プロセス４００の様々な段階に対応する基板１０１の一部の概略断面図である。プロセス４００を導電エリア及び非導電エリアの両方が基板上に形成された後端相互接続構造に用いて、後端相互接続構造の異なる場所に形成される所望の材料を形成することができる。あるいは、プロセス４００を、１を超える材料を有する基板の異なる場所に異なる材料を選択的に形成するのに有利に利用することができる。
【００４３】
［００４８］プロセス４００は、図５Ａに示したように、工程４０２において図１〜２に示す基板１０１等の基板を提供することによって開始される。一実施形態では、基板１０１は、基板１０１上に形成された相互接続構造５０２を有しうる。一例では、半導体デバイスを形成するために相互接続構造５０２を後端構造に用いる場合がある。図５Ａに示す例では、相互接続構造５０２は、絶縁材料５０６内に形成された金属材料５０４を含みうる。構造５０２は、半導体デバイスを形成するのに利用される前端構造又はゲート構造を含む、任意の構造であってよいことに留意されたい。
【００４４】
［００４９］一例では、基板１０１は、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、パターン形成された又はパターン形成されていないウエハシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアからなる群から選択された材料を含みうる。基板１０１は、様々な寸法（例えば２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又はその他の直径）を有してよく、また、長方形又は正方形のパネルであることもある。別途明記されない限り、本書に記載の実施形態及び実施例は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、直径４５０ｍｍの基板上で実行される。基板１０１に対してＳＯＩ構造が利用される実施形態では、基板１０１は結晶シリコン基板上に配置された埋め込み誘電体層を含みうる。本書に図示した実施形態では、基板１０１は結晶シリコン基板であってもよい。しかも、基板１０１は特定の大きさ又は形状に限定されない。基板１０１は、２００ｍｍの直径、３００ｍｍの直径、又は他の直径、とりわけ４５０ｍｍの直径を有する円形基板であってもよい。基板１０１はまた、フラットパネルディスプレイの製造に使用される多角形ガラス基板などのように、任意の多角形、正方形、長方形、湾曲した或いは非円形の加工品であってもよい。
【００４５】
［００５０］図５Ａに示す例では、基板１０１上に形成された相互接続構造５０２を図示したが、必要に応じて相互接続構造５０２と基板１０１との間に更なる構造を形成することができることに留意されたい。一例では、半導体デバイスの機能を可能にするために、相互接続構造５０２と基板１０１との間にゲート構造及び／又はコンタクト構造等の前端構造が形成されうる。
【００４６】
［００５１］一例では、相互接続構造５０２に含まれる絶縁材料５０６は、酸化ケイ素材料、シリコン含有材料、ドープされたシリコン材料等の誘電体材料、炭素含有材料等の低誘電率材料であってよい。好適な炭素含有材料は、アモルファスカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、ドープされた炭素材料又は任意の好適な材料を含む。低誘電率絶縁誘電体材料の好適な例は、ＳｉＯ含有材料、ＳｉＮ含有材料、ＳｉＯＣ含有材料、ＳｉＣ含有材料、炭素系材料、又は他の好適な材料を含む。
【００４７】
［００５２］絶縁材料は必要に応じて、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）、流動性化学気相堆積（ＣＶＤ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）、周期的層堆積（ＣＬＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）等によって形成されうる。
【００４８】
［００５３］絶縁材料５０６内に形成された金属材料５０４が露出し、その上に形成される別の材料を受ける準備ができる。同様に、必要に応じてプロセス統合のために第２の種類の材料を受けるように絶縁材料５０６も露出する。金属材料５０４のための好適な材料の例は、とりわけタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、それらの合金及びそれらの組み合わせを含む。
【００４９】
［００５４］工程４０４において、ポリマーブラシ構造堆積プロセスが実施され、基板１０１上にポリマー構造が形成される。本書では、ポリマーブラシ構造を基板１０１の特定の場所に選択的に形成する異なる方法として２つのオプション、副工程４０４ａ及び４０４ｂを説明する。
【００５０】
［００５５］最初に副工程４０４ａを参照する。第１の副工程プロセス４０４ａ（１）が実施され、基板１０１上にポリマーブラシ材料５０８が形成される。ポリマーブラシ材料５０８は、基板１０１上にスピンコーティングされた有機材料であってよい。ポリマーブラシ材料５０８は、選択性なく基板１０１上に全体的にスピンコーティングされうる。一実施形態では、ポリマーブラシ材料５０８を形成するのに好適な有機材料は、炭化水素含有材料を含む。一例では、ポリマーブラシ材料５０８は、ベンゼン環を有する又は有さないＯＨ（ヒドロキシ）末端炭化水素含有材料、ベンゼン環を有する又は有さないシリルによって官能化された炭化水素含有材料、マルチＯＨ基又はマルチシリル基炭化水素含有材料等である。ＯＨ末端炭化水素含有材料又はシリルによって官能化されたポリマーの好適な例には、ポリスチレン、ポリアクリル酸（ＰＡＡＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）等が含まれる。
【００５１】
［００５６］一例では、ポリマーブラシ材料５０８は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ又はＡｌ等の金属、金属酸化物又は金属誘電体表面に形成された、Ｘが任意の好適な化合物である［Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨ］、又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴａＯ、Ｓｉ又は他の酸化物等の誘電体表面に形成された［Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｓｉ−Ｈｍ）］、［Ｘ−（ＣＨ２−ｎ−ＳｉＣｌ３）］、［Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨ］、［Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｓｉ−ＯＨ］又は［Ｘ−（ＣＨ２−ｎ−ＳｉＣｌ３）等のヘッド基を有する。
【００５２】
［００５７］一実施形態では、基板１０１上に、約２ｎｍから約１００ｎｍの間、例えば約３ｎｍから約１０ｎｍの間、例えば約５ｎｍの厚さのポリマーブラシ材料５０８がコーティングされうる。ある場合には、ポリマーブラシ材料５０８の厚さを比較的大きい厚さを有するように調整することにより、後に実施される選択的堆積プロセスの実施を促進し、所望の材料が基板表面全体にわたって形成される代わりに、基板上の限定された所望の場所に形成されうるようにするブロッキング層として機能させることができる。
【００５３】
［００５８］一例では、ポリマーブラシ材料５０８は基板表面上にスピンコーティングされうる。別の実施形態では、ポリマーブラシ材料５０８は、注入、スプレー堆積システム、図２に示す化学気相堆積システム（スプレーＣＶＤ又はプラズマＣＶＤを含む）、エアゾール堆積（ＡＤ）プロセス、エアロジェット、溶剤からのナノ粒子スプレー、インクジェット、メニスカスコーティング、浸漬コーティング、電気めっき、スプレーコーティング、エレクトロスプレー、スクリーン印刷を使用して、又は必要に応じて他の適切な技法によって基板上にコーティングすることもできる。
【００５４】
［００５９］炭化水素含有材料からのＯＨ（ヒドロキシ）又はシリル末端基は、基板に付着が可能で堆積プロセスを可能にしうる付着チップとして機能しうると考えられる。上記プロセスは、付着機構を得やすくし、選択的堆積プロセスを可能にする「ｇｒａｆｔｉｎｇ−ｔｏ」プロセスとも称されうる。
【００５５】
［００６０］第２の副工程プロセス４０４ａ（２）において、熱プロセスが実施され、ポリマーブラシ材料５０８の特定の領域においてポリマーブラシ材料５０８が選択的に熱処理される。熱プロセスは、摂氏６００度未満等の比較的低い熱処理温度を有するアニーリング、焼成又は硬化プロセスであってよい。図５Ｃ２に示すように、ポリマーブラシ材料５０８の特定領域が選択的に硬化され、及び／又は熱処理され、処理されたポリマー構造５１０が形成される。一例では、金属材料５０４の上面５０７の領域が熱処理されるように選択され、絶縁材料５０６の上面５０５のポリマーブラシ材料５０８は変化しないまま（例えば、熱処理されずに）残される。熱処理プロセスにより、基板へのポリマーブラシ材料５０８の付着が強化され、図５Ｃ２に示すように、表面に結合した処理されたポリマー構造５１０が形成される。ポリマーブラシ材料５０８が選択的に熱処理されると、ポリマーブラシ材料５０８からの官能基間の化学反応が起こり、表面が活性化して、処理されたポリマー構造５１０が形成される。熱処理プロセスは、ポリマーブラシ材料５０８を処理し、表面に対する共有結合を選択的に活性化し、金属材料５０４の上面５０７上に処理されたポリマー構造５１０が形成される。
【００５６】
［００６１］一実施形態では、第２の副工程プロセス４０４ａ（２）において実施される熱処理プロセスは、金属材料５０４の上面５０７上などのポリマーブラシ材料５０８の特定領域に十分な熱を選択的に供給しうる熱板、オーブン、加熱チャンバ又は適切なツール上で実行されうる。
【００５７】
［００６２］一実施形態では、熱処理温度は摂氏約１００度から摂氏７００度の間、例えば摂氏約４００度から摂氏６００度の間に制御されうる。熱処理時間は、約１秒から約１時間の間、例えば約５分未満に制御されうる。
【００５８】
［００６３］熱処理プロセスの間に、ポリマーブラシ材料５０８の末端のヒドロキシ（ＯＨ）又はシリル基が活性化され、基板表面の酸素又は水素源と反応して、効果的な化合物付着プロセスが可能になりうると考えられる。その結果、良好なインターフェース制御でポリマーブラシが基板表面に付着し粘着しうる。
【００５９】
［００６４］処理されたポリマー構造５１０のヒドロキシル基又はシリル基は、基板表面に付着している間、表面の濡れ性能を効率よく変化させうるため、表面に異なる濡れ性を十分に付与して、基板表面への処理されたポリマー構造５１０の付着を可能にすると考えられる。ポリマーブラシ材料５０８の炭化水素鎖と特定の官能基の長さ及び／又は数により、基板表面と反応したときに、特定の所望範囲の濡れ角が得られうると考えられる。一例では、長い炭化水素鎖を有するヒドロキシル末端ポリマーブラシ材料５０８は、疎水性の表面特性を有する。比較的高い炭化水素鎖を有するポリマーブラシ材料５０８は、シリコン表面上に配置されたときに、６０度を上回る濡れ角を有する。図６に示す例では、ヒドロキシル末端ポリマーブラシ材料は、基板表面に対して高い濡れ角θ（例：疎水性の表面）を有する。疎水性の表面特性により、ヒドロキシル末端ポリマーブラシ材料が、基板の他の領域に吸収されずに又は広がらずに、基板表面上に蓄積して凝集する。こうすることで、基板１０１上に形成された処理されたポリマー構造５１０は、基板上の特定の所望の場所に限定され、他と区別して配置されうる。例えば、処理されたポリマー構造５１０の疎水性の表面特性により、図５Ｃ２に示すように、処理されたポリマー構造５１０が絶縁材料の表面５０５上に形成されずに、金属材料５０４の表面５０７上に限定され形成されやすくなり、これにより、基板の所望の場所にのみポリマーブラシ材料５０８が選択的に形成される選択的堆積が得られうる。一例では、ポリマーブラシ材料５０８の炭化水素鎖の数は１０よりも多くてよい。
【００６０】
［００６５］第３の副工程プロセス４０４ａ（３）において、ポリマーブラシ材料５０８が熱処理され、金属材料５０４の上面５０７上に処理されたポリマー構造５１０が選択的に形成された後、次に除去プロセスが実施される。第３の副工程プロセス４０４ａ（３）における除去プロセスでは、図５Ｄに示すように、絶縁材料５０６の上面５０５に残る熱処理されていないポリマーブラシ材料５０８が選択的に除去される。除去プロセスは、液体溶液を用いた湿式プロセス又はプラズマを用いた乾式プロセスであってよい。
【００６１】
［００６６］一例では、除去プロセスは、基板１０１にポリマーブラシ除去液を浸漬させる、又は基板１０１をポリマーブラシ除去液中に漬けることによって実施される湿式プロセスである。別の例では、熱処理プロセスを経ることなく、ポリマーブラシ材料５０８の表面５１４と反応する蒸気又はプラズマプロセス等の乾式プロセスが用いられる。湿式プロセスは、液体貯蔵タンク内でポリマーブラシ除去液中に基板を浸す、基板にポリマーブラシ除去液を浸漬させる、又は基板をポリマーブラシ除去液に漬けることによって実施される。ポリマーブラシ除去液は、規定の範囲内のｐＨ値を有するアルコール、アルカリ性、中性又は酸性溶液であってよい。ポリマーブラシ除去液の選択は、基板１０１上に残るポリマーブラシ材料５０８の材料の種類に基づく。別の具体例では、除去プロセスは、基板を処理チャンバ内に位置づけて、プラズマを使用して基板の表面を処理することによって実施される乾式プロセスであってよい。プラズマは、除去混合ガスによって形成される。一例では、除去混合ガスは、少なくとも１つのハロゲン含有ガス、酸素含有ガスを含む。ハロゲン含有ガスの適切な例には、ＨＢｒ、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＳＦ６、ＮＦ３、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ等が含まれる。
【００６２】
［００６７］副工程４０４ｂにおける別のオプションでは、第１の副工程プロセス４０４ｂ（１）が実施され、図５Ｂ１に示すように、基板１０１上の金属材料５０４の上面５０７上に開始剤５３０が選択的に形成される。開始剤５３０は、基板１０１の特定の場所に選択的に形成され（「ｇｒａｆｔｉｎｇ−ｆｒｏｍプロセス」とも称される）、基板１０１上の所望の場所を活性化しうる材料特性を有する有機材料である。例えば、開始剤５３０は、基板１０１上の所望の場所にターゲット材料を選択的に形成する助けとなりうる表面誘発重合（ＳＩＰ）プロセスを後に実施することを可能にする、金属材料５０４の上面５０７上に配置された有機モノマーであってよい。
【００６３】
［００６８］一例では、開始剤５３０は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ又はＡｌ等の金属、金属酸化物又は金属誘電体表面に形成された、Ｘが任意の好適な化合物である［Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨ］、又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ、ＴａＯ、Ｓｉ又は他の酸化物等の誘電体表面に形成された［Ｘ−（ＣＨ２−ｎ−ＳｉＣｌ３）］又は［Ｘ−（ＣＨ２−ｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｃｌ３）等のヘッド基を有する。
【００６４】
［００６９］第２の副工程プロセス４０４ｂ（２）において、気相重合プロセスが実施される。気相重合プロセスは、図５Ｃ１に示すように、開始剤５３０をモノマーからポリマーブラシ構造５３２に変換する。金属材料５０４の表面５０７上に開始剤５３０が選択的に形成されると、実施される気相重合プロセスが基板１０１の絶縁材料５０６と反応せずに基板１０１上の開始剤５３０と反応し、これにより、金属材料５０４の表面５０７上にポリマーブラシ構造５３２が選択的に形成される。
【００６５】
［００７０］一実施形態では、気相重合プロセスは、プラズマを用いて、又はプラズマを用いずに実施される蒸気プロセスである。気相重合プロセスは、摂氏２５０度未満、例えば摂氏１５０度未満、摂氏約１２０度等の温度で実施される。気相重合プロセスにより開始剤５３０が活性化され、開始剤５３０の重合が誘発されて、基板１０１上に重合されたポリマーブラシ構造５３２が形成される。
【００６６】
［００７１］一例では、気相重合プロセスは、化学気相堆積チャンバ、例えば図２に示す処理チャンバ内で実施されうる。気相重合プロセスはまた、いずれかの密閉されたオーダーメイドの封入物又は容器内でも実施されうる。気相重合プロセスは、基板１０１をモノマー、例えばスチレン、アクリル酸、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド等に暴露することによって、プロセス中に基板表面に対して実施される。気相重合プロセスは、開始剤５３０により、結合された化合物であるポリマーブラシ構造５３２が形成されて、他の領域（例：絶縁材料５０６の上面５０５）とは異なる表面特性をもたらす比較的高いグラフト密度を有するポリマーブラシ構造５３２が設けられるのを助ける。したがって、他の領域（例：絶縁材料５０６の上面５０５）の表面特性とは異なる所望の表面特性を有するポリマーブラシ構造５３２を設けることによって、次の選択的堆積プロセスにより、規定の場所に選択的にターゲット材料を形成することが可能になる。
【００６７】
［００７２］上述したように、開始剤５３０又はポリマーブラシ構造５３２の選択された表面特性により、開始剤５３０及び／又はポリマーブラシ構造５３２が基板の特定領域上に選択的に形成されやすくなりうる。したがって、その後実施される選択的堆積プロセスにより、基板の特定領域上に、又は特定領域にのみターゲット材料を選択的に形成することが可能になる。同様に、開始剤５３０及び／又はポリマーブラシ構造５３２は、シリコン表面上に配置されたときに６０度を上回る表面濡れ角を有しうる。開始剤５３０及び／又はポリマーブラシ構造５３２は、少なくとも３を上回る水素炭素鎖を有しうる。
【００６８】
［００７３］工程４０６において、図５Ｄ及び図５Ｃ１にそれぞれ示すように金属材料５０４上に処理されたポリマー構造５１０及びポリマーブラシ構造５３２が形成され、絶縁材料５０６の上面５０５が露出した後に、次の選択的堆積プロセスが実施され、図５Ｅ２及び図５Ｅ１にそれぞれ示すように材料層５１６が形成される。実施される選択的堆積プロセスは主に、絶縁材料５０６の材料と相性の良い膜質及び特徴を有するが、金属材料５０４上に形成された処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２と相性の良い膜質及び特徴を有さない材料層５１６を形成するために実施される。この結果、材料層５１６は、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２上ではなく、又は絶縁材料５０６の表面５０５を含む基板１０１に全体的に形成される代わりに、絶縁材料５０６上に選択的に形成される。
【００６９】
［００７４］材料層５１６が絶縁材料５０６上に選択的に形成される実施形態では、材料層５１６は誘電体層である。材料層５１６の誘電体材料の好適な例は、ＡｌＮ、ＷＳｉＯ２、ＷＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ，ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＮ、アモルファスカーボン、炭素含有材料又は低誘電率誘電体材料、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＯＮ、ＴａＯＮ、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等の金属誘電体材料又は絶縁誘電体材料を含む。
【００７０】
［００７５］一例において、選択的堆積プロセスは、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、又は任意の好適な堆積プロセスであってよい。本書に示す一例では、選択的堆積プロセスは、図１に示す処理チャンバ１００を用いた原子層堆積プロセス、又は図２に示す処理チャンバ２００を用いたＣＶＤプロセスである。
【００７１】
［００７６］選択的堆積プロセスがＡＬＤプロセスである例では、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスは、自己末端／限定成長を伴う化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスである。ＡＬＤプロセスは、わずか数オングストーム又は単層レベルの厚さを生み出す。ＡＬＤプロセスは、化学反応を、サイクルで反復される２つの別々の半反応に分配することによって、制御される。ＡＬＤプロセスによって形成される材料層５１６の厚さは、反応サイクルの数に依存する。
【００７２】
［００７７］第１の反応により、基板上で分子層の第１の原子層が吸収され、第２の反応により、第１の原子層の上で分子層の第２の原子層が吸収される。ＡＬＤプロセスは基板条件にかなり左右されるため、絶縁材料５０６上に形成される材料層５１６は、膜の材料特性の違いにより、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２に粘着しえない又は形成されえない場合がある。したがって、基板の異なる場所における材料特性の差を利用することによって、選択的ＡＬＤ堆積プロセスが可能になり、ＡＬＤ堆積プロセスの前駆体が、絶縁材料５０６から得られた核形成部位で核形成し成長する一方で、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２の表面に対しては不活性となるようにすることができる。
【００７３】
［００７８］図５Ａ〜図５Ｆに示す例では、金属材料５０４の表面５０７上に形成された処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２を図示したが、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２の材料を選択的に絶縁材料５０６の表面５０５上に形成して、必要に応じて材料層５１６を金属材料５０４上に選択的に形成することを可能にすることができる、あるいはその逆を行うことが可能であることに留意されたい。図５Ｅ２及び図５Ｅ１の例では、材料層５１６が絶縁材料５０６の表面５０５上に選択的に形成され、次に材料層５１６の材料が基板１０１の絶縁材料５０６から得られた絶縁材料に選択的に容易に吸収され付着する。したがって、選択的ＡＬＤ堆積プロセスでは、金属材料５０４の導電性材料上には形成せず、指定された部位にのみ絶縁材料５０６のみを成長させる。
【００７４】
［００７９］ＡＬＤ堆積プロセス中、第１の反応混合ガスのパルスは、図１に示す処理チャンバ１００などの処理チャンバに供給され、材料層５１６の第１の単層が形成される。第１の単層は、化学反応によって絶縁材料５０６上（又は逆に金属材料５０４上）に吸収され、これにより、第１の単層の原子を絶縁材料５０６の原子にしっかりと粘着させることができると考えられる。金属材料５０４の導電性材料は、絶縁材料５０６の非導電性材料とは異なる化学的性質を有しうるため、金属材料５０４の分子は材料層５１６の第１の単層の原子を効果的に粘着させることができえないため、第１の単層の原子を絶縁材料５０６の原子のみに粘着させることが可能になる。こうすれば、後に形成される第２の単層は第１の単層にのみ選択的に堆積されるため、ＡＬＤプロセスの選択的堆積が可能になる。
【００７５】
［００８０］絶縁材料５０６上に材料層５１６が形成される例において、材料層５１６は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、Ｓｉ含有材料、アモルファスカーボン、ハフニウム含有酸化物（ＨｆＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ）、酸化鉄（ＦｅＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）等である。金属材料５０４上に材料層５１６が形成される別の例では、材料層５１６は、必要に応じてＮｉ、Ｒｕ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、それらの合金又は任意の好適な材料等の金属含有材料であってよい。
【００７６】
［０００１］工程４０８において、基板１０１上に材料層５１６が形成された後、次に、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２が、図５Ｆに示すように、基板１０１から除去され、材料層５１６の表面５０５上に材料層５１６が残りうる。一例では、処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２は、基板１０１から処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２を除去するために酸素含有ガス及び／又は水素含有ガスを用いた任意のエッチング、アッシング又はストリッピングプロセスによって除去されうる。酸素含有ガス及び／又は水素含有ガスは効率的に、酸化剤（Ｏ・）、還元剤（Ｈ・）、及びヒドロキシル基（ＯＨ）を形成しうる。酸素酸化剤は処理されたポリマー構造５１０及び／又はポリマーブラシ構造５３２の炭素元素と反応し、チャンバから排気されうる揮発性化合物（例：ＣＯ２）を形成しうると考えられる。ポリマーブラシ構造５３２は、プラズマ処理チャンバ、例えば図２に示す処理チャンバ２００、又は他の任意の好適な処理チャンバ内で除去されうることに留意されたい。
【００７７】
［００８１］したがって、選択的堆積プロセスは、基板上に選択的に形成されたポリマーブラシ構造を用いることによって、基板上に形成された構造の異なる表面、例えば異なる部分に異なる材料を形成するために提供される。本方法は、ポリマーブラシ構造を利用し、構造の異なる表面上に異なる材料を用いて、基板の構造の特定の場所にターゲット層を形成する選択的ＡＬＤプロセスを可能にする。したがって、構造内の異なる場所に形成された所望の異なる種類の材料を有する構造が得られうる。
【００７８】
［００８２］上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態を、それらの基本範囲を逸脱せずに考案することが可能であり、それらの範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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