(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム前駆体および水に順次曝すことによって基板表面に酸化アルミニウム膜を形成するステップと、
前記酸化アルミニウム膜を、酸素とヘリウムの混合物を含む分離プラズマに曝すステップとを含む方法であって、前記分離プラズマがソース電力および無バイアスを有する、方法。
【請求項２】
前記アルミニウム前駆体がトリメチルアルミニウムを含み、前記分離プラズマがヘリウムおよび酸素から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アルミニウム前駆体および水に順次曝すことによって基板表面に酸化アルミニウム膜を形成するステップと、
前記酸化アルミニウム膜を、ヘリウムから成る分離プラズマに曝すステップとを含む方法であって、前記分離プラズマがソース電力およびバイアス電力を有する、方法。
【請求項４】
前記分離プラズマが、プラズマが流れる縁部付きスロットを有するプラズマアセンブリ内で形成される遠隔プラズマであり、前記プラズマは、前記スロットの前記縁部近傍でイオンのエネルギーおよび密度が高い、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、薄膜を堆積する方法に関する。詳細には、本開示は、後堆積プラズマ処理による酸化アルミニウム膜の選択的堆積のプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜は、半導体製造において多くのプロセスで広く使用されている。たとえば、薄膜（たとえば、酸化アルミニウム）が、最も費用がかかるＥＵＶリソグラフィ技術を使用せずにより小さいデバイス寸法を達成するためのスペーサ材料として、マルチパターニングプロセスに使用されている。
【０００３】
従来の製造プロセスには、層の一部分を除去するためのウェットまたはドライエッチングが後に続く、３Ｄ構造体（たとえば、フィン）への共形膜堆積が含まれる。膜の除去性またはエッチング耐性は、プロセスの均一性、再現性および精度に影響を及ぼし得る。膜厚に影響を及ぼすことなく膜のウェットまたはドライエッチング速度を変化させることで、パターニング用途のより良好な制御を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、膜のウェットまたはドライエッチング速度を制御するプロセスが当技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、酸化剤として水を使用するＡＬＤによって基板表面に金属酸化膜を形成するステップを含む方法を対象とする。金属酸化膜は、Ｈｅ、Ｈ2、またはＯ2のうちの１つ以上を含む分離プラズマに曝されて、金属酸化膜のウェットエッチング速度が低下する。
【０００６】
本開示の追加の実施形態は、アルミニウム前駆体および水に順次曝すことによって基板表面に酸化アルミニウム膜を形成するステップを含む方法を対象とする。酸化アルミニウム膜は、酸素とヘリウムの混合物を含む分離プラズマに曝される。分離プラズマは、ソース電力および無バイアスを有する。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、アルミニウム前駆体および水に順次曝すことによって基板表面に酸化アルミニウム膜を形成するステップを含む方法を対象とする。酸化アルミニウム膜は、本質的にヘリウムから成る分離プラズマに曝される。分離プラズマは、ソース電力およびバイアス電力を有する。
【０００８】
本開示の上述した特徴が詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本開示についてのより具体的な説明が、添付の図面にその一部が示されている実施形態を参照することによって得られよう。しかし、本開示ではその他の同様に効果的な実施形態も認めることができるので、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を示すにすぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の１つまたは複数の実施形態による処理プラットフォームの概略図である。
【図２】本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの断面図である。
【図３】本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの部分斜視図である。
【図４】本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図である。
【図５】本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバに使用するための、くさび形ガス分配アセアンブリの一部分の概略図である。
【図６】本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図である。
【図７】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付の図では、類似の構成要素および／または特徴は、同じ参照標示を有することがある。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、これら類似の構成要素の中で区別するダッシュおよび第２の標示を参照標示の後に続けることによって区別されることがある。第１の数字参照標示だけが明細書で使用されている場合には、その記述は、第２の参照標示にかかわらず、同じ第１の参照標示を有する類似の構成要素のいずれか１つに当てはまる。
【００１１】
本開示のいくつかの例示的な実施形態について説明する前に、本開示は、以下の説明で記載される構造またはプロセスステップの細部に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践されること、または実行されることも可能である。
【００１２】
本明細書で使用される場合、「基板」とは、製造プロセス中に膜処理が行われる基板の上に形成された任意の基板または材料面を指す。たとえば、処理をすることができる基板表面には、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープ酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイアなどの材料、および金属、金属窒化物、金属合金などの他の任意の材料、ならびに他の導電材料が用途に応じて含まれる。基板は半導体ウエハを、これだけには限らないが含む。基板は、前処理プロセスにかけられて、基板表面が研磨、エッチング、還元、酸化、水酸化、アニールおよび／またはベーキングされることがある。基板自体の表面に直接膜処理することに加えて、本開示では、開示された膜処理ステップのいずれかを、より詳細には以下で開示されるように、基板に形成された下層に対して実行することもでき、用語の「基板表面」とは、文脈が示すように、このような下層を含むものである。したがって、たとえば、１つの膜／層または部分的な膜／層が基板表面の上に堆積されているところでは、新たに堆積される膜／層の露出面が基板表面になる。
【００１３】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、用語の「前駆体」、「反応物質」、「反応性ガス」などは交換可能に用いられて、基板表面と反応することができる任意のガス種を指す。
【００１４】
図１は、本開示の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバ１００を示す。図１に示された実施形態は、１つの実現可能な構成を表しているにすぎず、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。たとえば、いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム１００は、異なる数の処理チャンバ、バッファチャンバおよびロボット構成を有する。
【００１５】
処理プラットフォーム１００は、複数の側面１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を有する中心移送ステーション１１０を含む。図示の移送ステーション１１０は、第１の側面１１１、第２の側面１１２、第３の側面１１３、第４の側面１１４、第５の側面１１５、および第６の側面１１６を有する。６つの側面が示されているが、当業者には、たとえば処理プラットフォーム１００の全体構成に応じて、移送ステーション１１０に対し適切な任意の数の側面があり得ることが理解されよう。
【００１６】
移送ステーション１１０には、ロボット１１７が配置されている。ロボット１１７は、処理中にウエハを移動させることが可能な、任意の適切なロボットとすることができる。いくつかの実施形態では、ロボット１１７は、第１のアーム１１８および第２のアーム１１９を有する。第１のアーム１１８および第２のアーム１１９は、互いに独立して動かすことができる。第１のアーム１１８および第２のアーム１１９は、ｘ−ｙ平面内で、および／またはｚ軸に沿って動くことができる。いくつかの実施形態では、ロボット１１７は第３のアームおよび第４のアームを含む（図示せず）。これらのアームのそれぞれは、互いに独立して動くことができる。
【００１７】
バッチ処理チャンバ１２０は、中心移送ステーション１１０の第１の側面１１１に連結することができる。バッチ処理チャンバ１２０は、ｘ枚のウエハをバッチ時間に一度に処理するように構成することができる。いくつかの実施形態では、バッチ処理チャンバ１２０は、約４（ｘ＝４）から約１２（ｘ＝１２）枚の範囲のウエハを同時に処理するように構成することができる。いくつかの実施形態では、バッチ処理チャンバ１２０は、６（ｘ＝６）枚のウエハを同時に処理するように構成することができる。当業者には理解されるように、バッチ処理チャンバ１２０は、個々のウエハのローディング／アンローディング間に複数のウエハを処理できるが、各ウエハは、任意の所与の時間に異なるプロセス条件下におくことができる。たとえば、図２〜６に示されるような、空間原子層堆積チャンバでは、ウエハを異なる処理領域で異なる処理条件に曝し、それにより、ウエハがこれらの領域のそれぞれに通されると、処理が完了する。
【００１８】
図２は、注入器または注入器アセンブリとも呼ばれるガス分配アセンブリ２２０と、サセプタアセンブリ２４０とを含む処理チャンバ２００の断面を示す。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバに使用される任意のタイプのガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ２２０は、サセプタアセンブリ２４０に面する前面２２１を含む。前面２２１は、ガス流をサセプタアセンブリ２４０に向けて送出するための任意の数の、または様々な、開口を有することができる。ガス分配アセンブリ２２０はまた、図示の実施形態では実質的に円形である、外縁部２２４を含む。
【００１９】
使用されるガス分配アセンブリ２２０の具体的なタイプは、使用される特定のプロセスに応じて異なり得る。本開示の諸実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の隙間が制御される、任意のタイプの処理システムと共に使用することができる。様々なタイプのガス分配アセンブリ（たとえば、シャワーヘッド）を使用することができるが、本開示の諸実施形態は、実質的に平行な複数のガスチャネルを有する空間ガス分配アセンブリでは特に有用であり得る。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、用語の「実質的に平行な」とは、ガスチャネルの各長軸が同一の共通の方向に延びていることを意味する。ガスチャネルの平行度には不完全さがわずかにあり得る。２成分反応では、実質的に平行な複数のガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、および／または少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。第１の反応性ガスＡチャネル、第２の反応性ガスＢチャネル、およびパージガスＰチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面を横切って水平に流れ、パージガスＰチャネルを通って処理領域から出る。ガス分配アセンブリの一方の端部から他方の端部へと移動する基板が、処理ガスのそれぞれに順に曝されて、基板表面に１つの層が形成される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、単一のインジェクタユニットで作られた剛性の固定本体である。１つまたは複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、図３に示されるように、複数の個別セクタ（たとえば、インジェクタユニット２２２）で構成されている。単一部片本体またはマルチセクタ本体どちらかを、本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。
【００２１】
サセプタアセンブリ２４０は、ガス分配アセンブリ２２０の下に配置される。サセプタアセンブリ２４０は、上面２４１、および上面２４１の少なくとも１つの凹部２４２を含む。サセプタアセンブリ２４０はまた、底面２４３および縁部２４４を有する。凹部２４２は、処理される基板６０の形状およびサイズに応じて任意の適切な形状およびサイズにすることができる。図２に示された実施形態では、凹部２４２は、ウエハの底部を支持するための平坦な底部を有するが、凹部の底部は様々であり得る。いくつかの実施形態で、凹部には、ウエハの外周縁部を支持するように寸法設定されている段領域が、凹部の外周縁部にある。これらの段によって支持されるウエハ外周縁部の分量は、たとえばウエハの厚さ、およびウエハの裏側に既存のフィーチャの存在によって、変わり得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、図２に示されるように、サセプタアセンブリ２４０の上面２４１の凹部２４２は、凹部２４２内に支持された基板６０が、サセプタ２４０の上面２４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように寸法設定される。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、用語の「実質的に同一平面」とは、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面とが、±０．２ｍｍ以内で同一平面にあることを意味する。いくつかの実施形態では、これらの上面は、０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３５ｍｍ、±０．３０ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２０ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、または±０．０５ｍｍ以内で同一平面にある。
【００２３】
図２のサセプタアセンブリ２４０は、サセプタアセンブリ２４０を上昇させること、下降させること、および回転させることが可能である支持ポスト２６０を含む。サセプタアセンブリは、ヒータ、またはガスライン、または電気構成要素を支持ポスト２６０の中心に含み得る。支持ポスト２６０は、サセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０の間の隙間を増大または減少させて、サセプタアセンブリ２４０を適切な位置へと動かす主要な手段である。サセプタアセンブリ２４０はまた、サセプタアセンブリ２４０に微調整を加えてサセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０の間に所定の隙間２７０を作り出すことができる、微調整アクチュエータ２６２も含み得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、隙間２７０の間隔は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、または約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、または約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、または約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、または約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、または約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、または約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、または約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、または約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、または約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、または約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、約１ｍｍである。
【００２５】
図に示された処理チャンバ２００は、サセプタアセンブリ２４０が複数の基板６０を保持できるカルーセル型チャンバである。図３に示されるように、ガス分配アセンブリ２２０は複数の別個のインジェクタユニット２２２を含むことができ、各インジェクタユニット２２２は、インジェクタユニットの下でウエハが動くにつれてウエハに膜を堆積することが可能である。２つのパイ形インジェクタユニット２２２が図では、サセプタアセンブリ２４０の上のほぼ向かい合わせ側に配置されている。この数のインジェクタユニット２２２は、説明のためだけに示されている。もっと多い、または少ないインジェクタユニット２２２が含まれ得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ２４０の形状に一致する形を作るために十分な数のパイ形インジェクタユニット２２２がある。いくつかの実施形態では、個々のパイ形インジェクタユニット２２２のそれぞれを、他のインジェクタユニット２２２のいずれにも影響を及ぼすことなく、独立して動かすこと、取り外すこと、および／または取り替えることができる。たとえば、１つのセグメントを引き上げて、ロボットがサセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０の間の領域にアクセスして基板６０をロード／アンロードできるようにしてもよい。
【００２６】
複数のガスインジェクタを有する処理チャンバを使用して、ウエハが同じ処理の流れを受けるように複数のウエハを同時に処理することができる。たとえば、図４に示されるように、処理チャンバ２００は、４つのガスインジェクタアセンブリ、および４つの基板６０を有する。処理の始めに、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０の間に配置することができる。サセプタアセンブリ２４０を４５°だけ回転１７させると、ガス分配アセンブリ２２０の間にある各基板６０が、ガス分配アセンブリ２２０の下に点線の円で示されているように、膜堆積のためにガス分配アセンブリ２２０まで動くことになる。さらに４５°回転すると、基板６０がガス分配アセンブリ２２０から離れる。基板６０とガス分配アセンブリ２２０の数は、同じにすることも別にすることもできる。いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリと同じ数の処理されるウエハがある。１つまたは複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の何分の１かであるか整数倍かである。たとえば、４つのガス分配アセンブリがある場合、４ｘ個の処理されるウエハがあり、ここでｘは、１以上の整数値である。例示的な一実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、ガスカーテンで分離された８つの処理領域を含み、サセプタアセンブリ２４０は６つのウエハを保持することができる。
【００２７】
図４に示された処理チャンバ２００は、１つの実現可能な構成を表すにすぎず、本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではない。ここで、処理チャンバ２００は複数のガス分配アセンブリ２２０を含む。図示の実施形態では、処理チャンバ２００のまわりに均等な間隔をおいて配置された４つのガス分配アセンブリ２２０（インジェクタアセンブリとも呼ばれる）がある。図示の処理チャンバ２００は八角形であるが、当業者には、これは１つの実現可能な形状であり、本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではないことが理解されよう。図示のガス分配アセンブリ２２０は台形であるが、単一の円形構成要素とすることも、図３に示されたもののような複数のパイ形セグメントで構成することもできる。
【００２８】
図４に示された実施形態は、ロードロックチャンバ２８０、またはバッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ２８０は、たとえば基板（基板６０とも呼ばれる）をチャンバ２００からロード／アンロードできるように処理チャンバ２００の側面に連結される。ウエハロボットが、基板をサセプタの上に移動させるためにチャンバ２８０内に配置され得る。
【００２９】
カルーセル（たとえば、サセプタアセンブリ２４０）の回転は、連続的にも間欠的（不連続的）にもすることができる。連続処理では、ウエハは、インジェクタのそれぞれに順に曝されるように常に回転している。不連続処理では、ウエハはインジェクタ領域まで移動させ停止させ、次にインジェクタ間の領域８４まで移動させ停止させることができる。たとえば、カルーセルは、ウエハがインジェクタ間領域からインジェクタと交差し（またはインジェクタ近傍で停止し）、カルーセルが再び休止できる次のインジェクタ間領域へと移動するように回転することができる。インジェクタ間で休止することにより、各層堆積の間の追加処理ステップ（たとえば、プラズマに曝すこと）のための時間を設けることができる。
【００３０】
図５は、ガス分配アセンブリ２２０のセクタまたは一部分を示し、これはインジェクタユニット２２２と呼ばれることがある。インジェクタユニット２２２は、個別に、または他のインジェクタユニットと組み合わせて、使用することができる。たとえば、図６に示されるように、図５の４つのインジェクタユニット２２２が組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（４つのインジェクタユニットを分ける線は、図を分かりやすくするために示されていない。）図５のインジェクタユニット２２２は、パージガスポート２５５および真空ポート２４５に加えて、第１の反応性ガスポート２２５と第２のガスポート２３５の両方を有するが、インジェクタユニット２２２は、これらの構成要素のすべてを必要とするわけではない。
【００３１】
図５と図６の両方を参照すると、１つまたは複数の実施形態によるガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（すなわちインジェクタユニット２２２）を備えることができ、各セクタは同じであることも異なることもある。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に配置され、ガス分配アセンブリ２２０の前面２２１に複数の細長いガスポート２２５、２３５、２４５を備える。複数の細長いガスポート２２５、２３５、２４５、２５５は、内周縁部２２３に隣接する領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周縁部２２４に隣接する領域まで延びる。図示の複数のガスポートには、第１の反応性ガスポート２２５と、第２のガスポート２３５と、第１の反応性ガスポートおよび第２のガスポートのそれぞれを取り囲む真空ポート２４５と、パージガスポート２５５とが含まれる。
【００３２】
図５または図６に示された実施形態を参照すると、ポートが少なくとも内周領域付近から少なくとも外周領域付近へ延びると述べている場合には、ポートは半径方向に内側領域から外側領域へ延びることができるだけではない。ポートは、真空ポート２４５が反応性ガスポート２２５および反応性ガスポート２３５を取り囲むにつれて、接線方向に延びることができる。図５および図６に示された実施形態では、くさび形反応性ガスポート２２５、２３５は、内周領域および外周領域に隣接する縁部を含め、すべての縁部で真空ポート２４５によって取り囲まれている。
【００３３】
図５を参照すると、基板が経路２２７に沿って動くにつれて、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝される。経路２２７をたどるために、基板は、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第１の反応性ガスポート２２５、真空ポート２４５、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第２のガスポート２３５、および真空ポート２４５に曝される、すなわちこれらのポートを「見る」ことになる。したがって、図５に示された経路２２７の末端では、基板は第１反応性ガス２２５および第２の反応性ガス２３５に曝されて層が形成されている。図示のインジェクタユニット２２２は四分円になっているが、もっと大きいことも小さいこともある。図６に示されたガス分配アセンブリ２２０は、図４の４つのインジェクタユニット２２２が順次連結された組合せと考えることができる。
【００３４】
図５のインジェクタユニット２２２は、反応性ガスを分けるガスカーテン２５０を示す。用語の「ガスカーテン」は、反応性ガスが混合しないように分ける、ガス流または真空の任意の組合せを表すために用いられる。図５に示されたガスカーテン２５０は、第１の反応性ガスポート２２５のすぐ隣の真空ポート２４５の部分と、中間のパージガスポート２５５と、第２の反応性ガスポート２３５のすぐ隣の真空ポート２４５の部分とを含む。このガス流と真空の組合せを用いて、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスの気相反応を防止または最小化することができる。
【００３５】
図６を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空の組合せが、複数の処理領域３５０の仕切りを形成している。処理領域は、３５０間のガスカーテン２５０によって個々のガスポート２２５、２３５のまわりに大まかに画定される。図６に示された実施形態は、８つの別個の処理領域３５０を構成し、間に８つの別個のガスカーテン２５０がある。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、または１２の処理領域がある。
【００３６】
処理の間中、基板は、任意の所与の時間に複数の処理領域３５０に曝すことができる。しかし、異なる処理領域に曝される部分には、その２つを分けるガスカーテンがあることになる。たとえば、基板の前縁が、第２のガスポート２３５を含む処理領域に入った場合、基板の中間部はガスカーテン２５０の下にあることになり、基板の後縁は、第１の反応性ガスポート２２５を含む処理領域の中にあることになる。
【００３７】
たとえばロードロックチャンバとすることができるファクトリインターフェース２８０は、図で処理チャンバ２００に連結されている。基板６０は図で、基準フレームを形成するガス分配アセンブリ２２０の上に重ね合わされている。基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０の前面２２１の近くに保持されるようにサセプタアセンブリ上にしばしば位置することがある。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して処理チャンバ２００の中の基板支持体すなわちサセプタアセンブリ（図４参照）の上に装填される。基板６０は、図で処理領域内に配置することができる。その理由は、基板が第１の反応性ガスポート２２５に隣接しており、また２つのガスカーテン２５０ａ、２５０ｂの間にあるからである。基板６０を経路２２７に沿って回すと、基板が処理チャンバ２００を反時計方向に回ることになる。したがって、基板６０は、第８の処理領域３５０ｈを、間のすべての処理領域を含めて経由して、第１の処理領域３５０ａに曝される。
【００３８】
本開示のいくつかの実施形態は、各処理領域がガスカーテン２５０によって隣接領域から分けられている複数の処理領域３５０ａ〜３５０ｈ付きの処理チャンバ２００を含む、処理方法を対象とする。たとえば、図６に示された処理チャンバ。処理チャンバの中のガスカーテンおよび処理領域の数は、ガス流の配置に応じて任意の適切な数とすることができる。図６に示された実施形態には、８つのガスカーテン２５０、および８つの処理領域３５０ａ〜３５０ｈがある。
【００３９】
図１に戻ると、処理プラットフォーム１００は、中心移送ステーション１１０の第２の側面１１２に連結された前洗浄チャンバ１００を含む。前洗浄チャンバ１４０は、希薄（１％）フッ化水素酸から成るウェットエッチング、またはプラズマベースのエッチングからなるドライエッチングのうちの１つ以上にウエハを曝すように構成される。たとえば、プラズマベースのエッチング処理では、基板表面をアンモニアとＨＦの混合物に曝す。
【００４０】
いくつかの実施形態では、処理プラットフォームは、中心移送ステーション１１０の第３の側面１１３に連結された第２のバッチ処理チャンバ１３０をさらに備える。第２のバッチ処理チャンバ１３０は、バッチ処理チャンバ１２０と同様に構成することができ、あるいは、異なる処理を行うように、または異なる数の基板を処理するように構成することができる。
【００４１】
第２のバッチ処理チャンバ１３０は、第１のバッチ処理チャンバ１３０と同じであることも異なることもある。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０と第２のバッチ処理チャンバ１３０は、同じ処理を同じ数のウエハに同じバッチ時間内で行うように構成され、それにより、ｘとｙ（第２のバッチ処理チャンバ１３０内のウエハの数）は同じになり、第１のバッチ時間と（第２のバッチ処理チャンバ１３０の）第２のバッチ時間が同じになる。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０と第２のバッチ処理チャンバ１３０は、異なる数のウエハ（ｘがｙと等しくない）、異なるバッチ時間、または両方のうちの１つ以上を有するように構成される。
【００４２】
図１に示された実施形態では、処理プラットフォーム１００は、中心移送ステーション１１０の第４の側面１１４に連結された第２の前洗浄チャンバ１５０を含む。第２の前洗浄チャンバ１５０は、前洗浄チャンバ１４０と同じであることも異なることもある。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０と第２のバッチ処理チャンバ１３０は、同じ数のウエハを同じバッチ時間内で処理するように構成され（ｘ＝ｙ）、第１の単一ウエハ処理チャンバ１４０と第２の単一ウエハ処理チャンバ１５０は、同じ処理を同じ時間内で行うように構成される（１／ｘ＝１／ｙ）。
【００４３】
処理プラットフォーム１００は、ロボット１１７に連結されたコントローラ１９５を含み得る（連結部は図示せず）。コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を用いてウエハを前洗浄チャンバ１４０と第１のバッチ処理チャンバ１２０の間で移動させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１９５はまた、ロボット１１７の第２のアーム１１９を用いてウエハを第２の単一ウエハ処理チャンバ１５０と第２のバッチ処理チャンバ１３０の間で移動させるように構成される。
【００４４】
処理プラットフォーム１００はまた、中心移送ステーション１１０の第５の側面１１５に連結された第１のバッファステーション１５１、および／または中心移送ステーション１１０の第６の側面１１６に連結された第２のバッファステーション１５２を含み得る。第１のバッファステーション１５１および第２のバッファステーション１５２は、同じ機能または異なる機能を実行することができる。たとえば、バッファステーションは、処理されてから元のカセットに戻されるウエハのカセットを保持することができ、あるいは第１のバッファステーション１５１は、処理後に第２のバッファステーション１５２まで移動される未処理のウエハを保持することができる。いくつかの実施形態では、バッファステーションのうちの１つ以上が、処理の前および／または後にウエハを前処理、予熱または洗浄するように構成される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を使用してウエハを第１のバッファステーション１５１と、前洗浄チャンバ１４０および第１のバッチ処理チャンバ１２０のうちの１つ以上との間で移動させるように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第２のアーム１１９を使用してウエハを第２のバッファステーション１５２と、第２の単一ウエハ処理チャンバ１５０または第２のバッチ処理チャンバ１３０のうちの１つ以上との間で移動させるように構成される。
【００４６】
処理プラットフォーム１００はまた、中心移送ステーション１１０と処理チャンバのいずれかとの間に１つまたは複数のスリットバルブ１６０を含み得る。図示の実施形態では、処理チャンバ１２０、１３０、１４０、１５０のそれぞれと中心移送ステーション１１０の間にスリットバルブ１６０がある。スリットバルブ１６０は、処理チャンバ内の環境を中心移送ステーション１１０内の環境から分離するように開閉することができる。たとえば、処理チャンバが処理中にプラズマを発生する場合、その処理チャンバにはスリットバルブを閉じることが、浮遊プラズマが移送ステーション内のロボットを損傷しないようにすることの助けになり得る。
【００４７】
いくつかの実施形態では、処理チャンバは、中心移送ステーション１１０から容易に移動可能ではない。処理チャンバのいずれにも保守が行われることを可能にするために、処理チャンバのそれぞれが、複数のアクセス扉１７０を処理チャンバの側面にさらに含み得る。アクセス扉１７０により、処理チャンバに手でアクセスすることが、処理チャンバを中心移送ステーション１１０から取り外さなくても可能になる。図示の実施形態では、それぞれの処理チャンバの各側面は、移送ステーションに連結された側面を除いて、アクセス扉１７０を有する。それほど多くのアクセス扉１７０を含むと、チャンバ内のハードウェアは扉からアクセス可能なように構成される必要があるため、使用される処理チャンバの構築が複雑になる可能性がある。
【００４８】
いくつかの実施形態の処理プラットフォームは、移送チャンバ１１０に連結された水ボックス１８０を含む。水ボックス１８０は、処理チャンバのいずれかまたはすべてに冷媒を供給するように構成することができる。「水」ボックスと呼ばれているが、任意の冷媒を使用できることが当業者には理解されよう。
【００４９】
いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム１１０のサイズは、単一の電源コネクタ１９０を介する電源を収容するための接続部を可能にする。単一の電源コネクタ１９０は、処理チャンバおよび中心移送ステーション１１０のそれぞれに電力を供給するために、処理プラットフォーム１００に付随する。
【００５０】
処理プラットフォーム１００は、ウエハまたはウエハのカセットをプラットフォーム１００に装填できるように、ファクトリインターフェース１０２に連結することができる。ファクトリインターフェース１０２内のロボット１０３は、ウエハまたはカセットをバッファステーション１５１、１５２に出し入れすることができる。ウエハまたはカセットは、中心移送ステーション１１０のロボット１１７によってプラットフォーム１００に入れることができる。いくつかの実施形態では、ファクトリインターフェース１０２は、別のクラスタツールの移送ステーションである。
【００５１】
いくつかの実施形態では、第２の前洗浄チャンバ１５０はプラズマ処理チャンバである。いくつかの実施形態のプラズマ処理チャンバでは、ヘリウムを含む分離プラズマに基板を曝す。
【００５２】
図７を参照すると、いくつかの実施形態では、スロット３８２を備えたプラズマアセンブリ３８０を使用する。プラズマは、プラズマキャビティ３８４内に生じ、スロット３８２を通って基板表面３００へ流れる。図７に示されているのは断面図であり、スロット３８２は紙面から離れて延びている。プラズマキャビティ３８４内で生じたプラズマが流れるスロット８３２は、縁部３８６を有する。いくつかの実施形態では、プラズマは、スロット３８２の縁部３８６近傍でイオンのエネルギーおよび密度が高い。
【００５３】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、金属酸化膜を形成する方法を対象とする。金属酸化膜は、当業者に知られている任意の適切な方法によって形成することができる。適切な方法には、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エピタキシャル成長および酸化成長が、これだけには限らないが含まれる。いくつかの実施形態では、金属酸化膜は、基板が金属前駆体および反応物質に順次曝されて金属酸化物を形成する原子層堆積プロセスによって、堆積または形成される。
【００５４】
金属酸化膜は、実行されるプロセスおよび製造されるデバイスに応じて、任意の適切な金属酸化物とすることができる。いくつかの実施形態では、金属酸化膜は、低誘電率誘電体、誘電率が約１２未満の材料、または高誘電率誘電体である。いくつかの実施形態では、金属酸化物は酸化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態で使用される場合、金属酸化物は本質的に酸化アルミニウムから成る。本明細書および添付の特許請求の範囲では、用語の「酸化アルミニウムから本質的に成る」とは、金属酸化膜が約９５％、９８％または９９％以上アルミニウム原子と酸素原子であることを意味する。いくつかの実施形態では、酸化アルミニウム膜は、原子ベースで約２．５％、２．４％、２．３％、２．２％、２．１％、２．０％、１．９％、１．８％、１．７％、１．６％、１．５％、１．４％、１．３％、１．２％、１．１％または１．０％以下の炭素を含む。いくつかの実施形態では、酸化アルミニウム膜は、原子ベースで約０．５％、０．４％、０．３％、０．２％、または０．１％以下の窒素を含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、金属酸化膜は、基板をアルミニウム前駆体および酸素反応物質に順次曝すことによって形成された酸化アルミニウムを含む。アルミニウム前駆体は、酸化アルミニウムを形成し得る任意の適切な化合物とすることができる。いくつかの実施形態では、アルミニウム前駆体は、トリアルキルアルミニウムまたはハロゲン化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態では、トリアルキルアルミニウムは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を含む。いくつかの実施形態では、アルミニウム前駆体は本質的にＴＭＡから成る。このように用いられる場合、用語の「本質的にＴＭＡから成る」とは、アルミニウム前駆体のアルミニウム含有反応性構成要素が、含まれる可能性のある希釈ガス、キャリアガスまたは不活性ガスの量を除いて、重量ベースで９５％、９８％、または９９％以上がＴＭＡであることを意味する。
【００５６】
酸素反応物質は、アルミニウム前駆体に曝すことによって生成される、または形成される表面種と反応し得る任意の適切な酸素反応物質とすることができる。いくつかの実施形態では、酸素反応物質は、水、酸素、オゾン、過酸化物、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2またはＮＯのうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、酸素反応物質は水蒸気を含む。いくつかの実施形態では、酸素反応物質は本質的に水蒸気から成る。このように用いられる場合、用語の「本質的に水蒸気から成る」とは、酸素反応物質中の酸素含有反応性種が、モルベースで９５％、９８％、または９９％以上水蒸気であることを意味する。
【００５７】
金属前駆体および酸素反応物質への順次曝露は、金属酸化膜が所定の厚さに形成されるまで、または所定のサイクル数に達するまで繰り返すことができる（各サイクルは、金属前駆体および酸素反応物質への１回の曝露である）。いくつかの実施形態では、堆積方法はＣＶＤ反応を含み、金属前駆体と酸素反応物質が気相で混合され、金属酸化膜が所定の厚さに堆積される。
【００５８】
所定の厚さに形成した後、金属酸化膜は、金属酸化膜のウェットエッチング速度および／またはドライエッチング速度を低下させるために、分離プラズマに曝される。分離プラズマは、遠隔プラズマ源（図７のものなど）で形成することができ、処理チャンバの処理領域に流れ込んで基板上の金属酸化膜と反応できるようになり得る。いくつかの実施形態では、分離プラズマは、Ｈｅ、Ｈ2、またはＯ2のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、分離プラズマはヘリウムを含む。いくつかの実施形態では、分離プラズマは本質的にヘリウムから成る。このように用いられる場合、用語の「本質的にヘリウムから成る」とは、プラズマ種が原子ベースで９５％、９８％、または９９％以上ヘリウムであることを意味する。
【００５９】
いくつかの実施形態では、分離プラズマはヘリウムと酸素を含む。いくつかの実施形態では、分離プラズマは本質的にヘリウムと酸素から成る。このように用いられる場合、用語の「本質的にヘリウムと酸素から成る」とは、プラズマ種が原子ベースで９５％、９８％、または９９％以上ヘリウムと酸素であることを意味する。分離プラズマ中のヘリウムと酸素の比は変わり得る。いくつかの実施形態では、Ｈｅ：Ｏ2比は、約１：１０から約１０：１の範囲内、または約１：５から約５：１の範囲内、または約１：２から約２：１の範囲内であるか、約１：１である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、分離プラズマは指向性プラズマである。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、用語の指向性プラズマとは、基板または基板支持体にバイアスが加えられてプラズマのイオンおよび／またはラジカルが基板に向かうように駆動される、プラズマ照射を意味する。非指向性プラズマは、プラズマ源にだけ加えられるソース電力（Ｗｓ）を有し得る。指向性プラズマは、プラズマ源に加えられるソース電力（Ｗｓ）と、基板または基板支持体に加えられるバイアス電力（Ｗｂ）とを有し得る。いくつかの実施形態では、分離プラズマは非指向性プラズマであり、ソース電力は、約１０００Ｗから約５０００Ｗの範囲内であるか、約２０００Ｗである。
【００６１】
いくつかの実施形態では、分離プラズマは指向性プラズマであり、ソース電力は、約１００Ｗから約５００Ｗの範囲内、または約２００Ｗから約４００Ｗの範囲内であるか、約２５０Ｗであり、バイアス電力は、約１００Ｗから約５００Ｗの範囲内、または約１５０Ｗから約４００Ｗの範囲内であるか、約２００Ｗである。いくつかの実施形態では、この方法は、ソース電力および無バイアス電力を含む。このように用いられる用語の「無バイアス電力」とは、基板または基板支持体に加えられる意図的なバイアスがないことを意味する。いくつかの実施形態では、この方法は、ソース電力およびバイアス電力を含む。
【００６２】
金属酸化膜厚さは、分離プラズマに曝す前に所定の量まで堆積することができる。いくつかの実施形態では、分離プラズマは、金属酸化膜の最終厚さの堆積中に金属酸化膜に複数回曝される。いくつかの実施形態では、基板は、２０回、３０回、４０回、５０回、６０回、７０回、８０回、９０回または１００回以下の原子層堆積サイクルの後に分離プラズマに曝されて膜が堆積される。
【００６３】
いくつかの実施形態では、分離プラズマに曝された後の金属酸化膜のウェットエッチング速度は、プラズマ照射の前よりも低い。いくつかの実施形態では、プラズマに曝された金属酸化膜はウェットエッチング速度が、非常に希薄なＨＦ（１：１１００  ＨＦ：Ｈ2Ｏ）中では、約５０Å／分、４５Å／分、４０Å／分、３５Å／分、３０Å／分、２５Å／分、２０Å／分、１５Å／分または１０Å／分以下である。いくつかの実施形態では、非常に希薄なＨＦ中でのウェットエッチング速度は、プラズマに曝す前の膜のウェットエッチング速度の約５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％または１５％以下である。
【００６４】
いくつかの実施形態では、プラズマに曝された金属酸化膜はウェットエッチング速度が、過酸化水素：水酸化アンモニウム:水が１：１：５０の混合物中では７０℃において、約１０５Å／分、１００Å／分、９５Å／分、９０Å／分、８５Å／分、８０Å／分、７５Å／分、７０Å／分、６５Å／分、６０Å／分、５５Å／分、５０Å／分、４５Å／分または４０Å／分以下である。いくつかの実施形態では、過酸化水素：水酸化アンモニウム:水が１：１：５０での７０℃におけるウェットエッチング速度は、プラズマに曝す前の膜のウェットエッチング速度の約５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％または１５％以下である。
【実施例】
【００６５】
トリメチルアルミニウムおよび水を使用して、酸化アルミニウム膜を原子層堆積によって堆積した。次に、酸化アルミニウム膜を分離プラズマにかけた。酸化アルミニウム膜の厚さの変化を決定した。結果は表１にまとめてある。分離プラズマ処理は膜の厚さにほとんど乃至まったく影響を及ぼさないことが観察された。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
膜合成に及ぼすプラズマ処理の影響については、分離プラズマ処理が膜合成にほとんど乃至まったく影響を及ぼさないことが示された。
【００６８】
非常に希薄なＨＦ（１：１１００  ＨＦ：Ｈ2Ｏ）を室温で使用するプラズマ処理の、ウェットエッチング速度に及ぼす影響を測定した。結果は表２に示してある。
【表２】
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【００６９】
膜はまた、Ｈ2Ｏ2：ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏが１；１；５０の混合物を使用して７０℃でエッチングした。結果は表３に示してある。
【表３】
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【００７０】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は、層を形成する前および／または後に処理にかけられる。この処理は、同じ処理チャンバ内で、または１つまたは複数の別々の処理チャンバ内で行うことができる。いくつかの実施形態では、基板は、第１のチャンバから別個の、第２のチャンバへさらなる処理のために移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバへ直接移動させることができ、あるいは、第１のチャンバから１つまたは複数の移送チャンバへ移動させ、次に、別個の処理チャンバへ移動させることができる。それに応じて、処理装置は、移送ステーションと連通している複数のチャンバを備え得る。この種の装置は、「クラスタツール」または「クラスタシステム」などと呼ばれることがある。
【００７１】
一般に、クラスタツールは、複数のチャンバを備えるモジュラシステムであり、これらのチャンバでは、基板中心検出および配向、脱ガス処理、アニーリング、堆積および／またはエッチングを含む様々な機能を実行する。１つまたは複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバおよび中心移送チャンバを含む。中心移送チャンバは、基板を処理チャンバとロードロックチャンバの間で往復させることができるロボットを収容し得る。移送チャンバは通常、真空状態に維持され、基板を１つのチャンバから別のものまで、および／またはクラスタツールの前端に配置されたロードロックチャンバまで往復させるための中間ステージを提供する。本発明に適合させることができる２つのよく知られているクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方ともカリフォルニア州Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃから市販されている。しかし、チャンバの厳密な配置および組合せは、本明細書に記載のプロセスの特定のステップを実行する目的のために変更されてもよい。使用できる他の処理チャンバには、循環層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＬＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学的洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、脱ガス、配向、水酸化、および他の基板処理が、これだけには限らないが含まれる。クラスタツール上のチャンバ内で処理を実行することによって、次の膜を堆積する前に酸化しなくても、大気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。
【００７２】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は継続して真空または「ロードロック」状態下にあり、１つのチャンバから次へ移動させるときに外気に曝されない。移送チャンバはこのように真空下にあり、真空圧下に「ポンプダウン」される。不活性ガスが処理チャンバまたは移送チャンバ内に存在することがある。いくつかの実施形態では、不活性ガスが、反応物質の一部または全部を除去するためのパージガスとして使用される。１つまたは複数の実施形態によれば、反応物質が堆積チャンバから移送チャンバおよび／または追加の処理チャンバへと移動することを防止するために、パージガスが堆積チャンバの出口で注入される。こうして、不活性ガスが流れることによりチャンバの出口にカーテンが形成される。
【００７３】
基板は、単一基板堆積チャンバ内で処理することができ、ここでは単一の基板が装填され、処理され、別の基板が処理される前に取り出される。基板はまた、コンベヤシステムと同様に連続して処理することもでき、複数の基板が個々にチャンバの第１の部分の中に装填され、チャンバを通り抜け、チャンバの第２の部分から取り出される。チャンバと付随コンベヤシステムの形状は、直線経路または湾曲経路を形成することができる。加えて、処理チャンバはカルーセルとすることができ、複数の基板が中心軸のまわりを移動し、カルーセル経路全体を通して、堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などの処理に曝される。
【００７４】
処理中、基板は加熱することも冷却することもできる。このような加熱または冷却は、基板支持体の温度を変えること、および加熱されたガスまたは冷却されたガスを基板表面に流すことを含めて、これだけに限らないが、任意の適切な手段によって達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導的に変えるように制御できるヒータ／冷却器を含む。１つまたは複数の実施形態では、使用されるガス（反応性ガスまたは不活性ガスのいずれか）が加熱または冷却されて、基板温度を局所的に変える。いくつかの実施形態では、基板温度を対流で変化させるために、ヒータ／冷却器がチャンバ内の基板表面近くに配置される。
【００７５】
基板はまた、処理中に固定しておくことも回転させることもできる。回転基板は、連続的にも不連続に段階的にも回転させることができる。たとえば、基板は、プロセス全体を通して回転させることができ、あるいは基板は、異なる反応性ガスまたはパージガスに曝している間に少しだけ回転させることができる。処理中に基板を回転させると（連続的または段階的に）、たとえばガス流幾何形状の局所的変動性の影響を最小限にすることによって、より均一な堆積またはエッチングを生成する助けになり得る。
【００７６】
本明細書全体を通して「一つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」、または「一実施形態」について言及することは、その実施形態に関して説明された特別な特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえに、本明細書全体を通して様々な場所で「１つまたは複数の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一つの実施形態では」、または「一実施形態では」などの文言が出てきても、必ずしも本発明の同一の実施形態について言及しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、一つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００７７】
本明細書では本発明を特定の実施形態に関して説明したが、これらの実施形態は、本発明の原理および適用例を例示するものにすぎないことを理解されたい。当業者には、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく様々な変更および変形を本発明の方法および装置に加えられ得ることが明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にある変更形態および変形形態を含むものである。
【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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【図７】
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