(57)【要約】  半導体処理装置内で構造体を形成する装置および方法が開示される。装置は第一の反応チャンバーを備え、第一の反応チャンバーは第一の層を有する少なくとも一つの基材を保持するように構成される。装置はまた、基材上に第一の前駆体および第二の前駆体を連続的にパルスすることによって浸透を行うように構成される前駆体送達システムを備える。装置はまた、浸透された材料を残しながら、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去するために構成される第一の除去システムを備えることができ、浸透および第一の層の少なくとも一部の除去を同じ半導体処理装置内で行う。半導体処理装置内で構造体を形成する方法も開示される。方法は、反応チャンバー内で処理するために基材を供給し、基材は基材上に配置された第一の層を有する。方法はまた、基材上に第一の前駆体および第二の前駆体を連続的にパルスすることによって第一の層の浸透を行うことを含み、第一の前駆体と第二の前駆体との反応から、浸透された材料は第一の層の中に形成する。方法はまた、浸透を行った後に基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去することを含み、浸透および第一の層の少なくとも一部の除去を同じ半導体処理装置内で行う。【選択図】図１
2020502790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体を形成するように構成される半導体処理装置であって、前記装置が、
第一の反応チャンバーであって、前記第一の反応チャンバーは第一の層を有する少なくとも一つの基材を保持するように構成される、第一のチャンバーと、
前駆体送達システムであって、前記前駆体送達システムは、第一の前駆体および第二の前駆体を前記第一の層の上に連続的にパルスすることによって浸透を行い、ならびに少なくとも前記第一の前駆体および前記第二の前駆体の浸透と、前記第一の層において少なくとも前記第一の前駆体と前記第二の前駆体との間での反応と、を行うことができ、それにより浸透された材料を形成するように構成される、前駆体送達システムと、
前記浸透された材料を残しながら、前記基材上に配置された前記第一の層の少なくとも一部の除去のために構成される第一の除去システムと、を備え、
前記浸透および前記第一の層の少なくとも一部の前記除去を同じ半導体処理装置内で行う、装置。
【請求項２】
前記第一の除去システムから供給されるエッチャントガスからプラズマ活性種を生成するように構成されるプラズマ発生器を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一の除去システムが、前記少なくとも一つの基材を４５０℃を超える温度に加熱するように構成される発熱体を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の反応チャンバーが、前記第一の層の少なくとも一部を除去するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一の反応チャンバーが、アニール工程を行うように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の反応チャンバーが、複数の基材を処理するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記前駆体送達システムが更に、浸透された材料上に第一の前駆体および第二の前駆体を連続的にパルスすることによって膜堆積を行うように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が更に、前記基材の少なくとも一部を除去するためにエッチングプロセスを行うように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
エッチャントガス源から供給されるエッチャントガスからプラズマ活性エッチャント種を生成するように構成されるプラズマ発生器を更に備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記構造体が、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第一の反応チャンバーが前記浸透を行い、前記第二の反応チャンバーが前記第一の層の少なくとも一部を前記除去を行う、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの基材を、複数の基材のホルダー内の少なくとも第二の基材とともに、前記第一の反応チャンバーから前記第二の反応チャンバーへ搬送する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第一の反応チャンバーが、バッチ式反応器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第一の反応チャンバーが、単一のウェーハ反応器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第一の除去システムが、更にトリミングプロセスを行うように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
構造体を形成するように構成される半導体処理装置であって、前記装置が、
第一の基材ホルダーを備え、前記第一の基材ホルダー上に配置される基材上の第一の層の浸透を行い、浸透された材料を前記第一の層の中に浸透させるように構成されおよび配置される、第一の反応チャンバーと、
第二の基材ホルダーを備え、前記浸透された材料を前記基材上に残しながら、前記第二の基材ホルダー上に配置される前記基材上の前記第一の層の少なくとも一部を除去するように構成されおよび配置される、第二の反応チャンバーと、
前記基材を前記第一の基材ホルダーに供給し、前記基材を前記第一の基材ホルダーから前記第二の基材ホルダーに搬送し、前記基材を前記第二の基材ホルダーから取り出すように構成されおよび配置される、基材ハンドラーと、
前記基材ハンドラーならびに前記第一の反応チャンバーおよび第二の反応チャンバーを覆い、前記第一の基材ホルダーから前記第二の基材ホルダーへ前記基材を前記搬送中に前記基材を前記装置の外側の環境から保護する、ハウジングと、を備える、装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の半導体処理装置内に構造体を形成する方法であって、前記方法が、
前記反応チャンバー内で処理するための基材を供給することであって、前記基材は前記基材上に配置される第一の層を有する、供給することと、
前記基材上に前記第一の前駆体および前記第二の前駆体を連続的にパルスすることによって第一の層の浸透を行うことであって、前記第一の層の浸透は、少なくとも前記第一の前駆体および前記第二の前駆体が前記第一の層の中へ浸透することができるように構成され、過剰な前記第一の前駆体および前記第二の前駆体は前記反応チャンバーからパージされ、
前記第一の前駆体と前記第二の前駆体との反応から、浸透された材料が、前記第一の層の中に形成する、浸透を行うことと、
前記浸透を行った後に前記浸透された材料を残しながら、前記基材上に配置された前記第一の層の少なくとも一部を除去することであって、
前記浸透および前記第一の層の少なくとも一部の前記除去を同じ半導体処理装置で行う、除去することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記基材上でアニール工程を行うことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基材上に配置された前記第一の層の少なくとも一部を除去した後に、前記基材上で堆積プロセスまたはエッチングプロセスのうちの少なくとも一つを行うことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第一の層の少なくとも一部を除去することが、前記第一の層を酸素含有反応物質に曝すことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記構造体が、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、シリコン（Ｓｉ）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記アニール工程の間、前記反応チャンバーの温度は１００℃〜４５０℃の範囲である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記浸透工程の間、前記反応チャンバーの温度は２５℃〜４５０℃の範囲である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第一の層が、
スピンオンガラス、スピンオンカーボン層、窒化ケイ素層、反射防止コーティング層、またはアモルファスカーボン層のうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記第一の層が、
ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリ（スチレン−ブロック−メチルメタクリレート）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）、深紫外線フォトレジスト、１９３フォトレジスト、１９３ｉフォトレジスト、または極端紫外線フォトレジスト、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
前記浸透が、所望の厚さの前記構造体を形成するために繰り返される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記浸透が、
前記基材上に前記第一の前駆体をパルスすることと、
前記反応チャンバーから前記第一の前駆体をパージすることと、
前記基材上に前記第二の前駆体をパルスすることと、
前記反応チャンバーから前記第二の前駆体をパージすることと、を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記アニール工程および前記浸透を単一反応チャンバー内で行う、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記アニール工程および前記浸透を前記半導体処理装置上に配置される別の反応チャンバー内で行う、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第一の層の浸透を行う前にトリミング工程を行うことを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
請求項１６に記載の半導体処理装置内で構造体を形成する方法であって、前記方法が、
前記第一の反応チャンバー内で処理するための基材を供給することであって、前記基材は前記基材上に配置された第一の層を有する、供給することと、
前記第一の層に気相浸透により形成された無機材料を浸透させることと、
無機材料を含む前記第一層を前記装置の外側の環境に曝すことなく、前記基材を前記第一の反応チャンバーから前記第二の反応チャンバーへ搬送することと、
前記基材上の前記無機材料を残しながら、前記半導体処理装置の前記第二の反応チャンバー内で前記第一の層の少なくとも一部を除去することと、を含む、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、２０１６年１２月１５日に出願された米国仮特許出願第６１／４３４，９５５号の利益を主張し、当該出願の全内容は引用することによりここに組み込まれている。
本開示は、概ね、電子デバイスを製造するための装置に関する。より具体的には、本開示は、構造体を形成するように構成される半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トレンドが半導体デバイスをより小さいサイズに推し進めるにしたがい、種々のパターニング技術が生まれてきた。これらの技術には、自己整合型マルチパターニング、スペーサークオドパターニング、深紫外線リソグラフィー（ＤＵＶ）、極端紫外線リソグラフィー（ＥＵＶ）、およびスペーサーダブルパターニングと組合せたＤＵＶ、ＥＵＶが含まれる。更に、誘導自己組織化（ＤＳＡ）は、将来のリソグラフィー用途の選択肢と考えられている。ＤＳＡは、自己集合のためのパターンを画定するためにブロックコポリマーの使用を含む。使用されるブロックコポリマーは、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、またはポリ（スチレン−ブロック−メチルメタクリレート）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を含み得る。他のブロックコポリマーは、潜在的に小さな寸法を可能にし得る新たな「高χ（ｈｉｇｈ−Ｃｈｉ）」ポリマーを含み得る。これらの方法は、７ｎｍの範囲内のノードの製造を可能にしている。
【０００３】
上記のパターニング技術は、基材の高解像度パターニングを可能にするために、基材上に配置される少なくとも一つのポリマーレジストを利用することができる。高解像度およびラインエッジラフネスの両方の要求を満たすために、ポリマーレジストは通常薄い層であることができる。しかしながら、このような薄いポリマーレジストはいくつかの欠点を有することがある。特に、高解像度ポリマーレジスト、例えばＰＭＭＡまたはポリスチレンは、低いエッチング耐性を有することがある。この低いエッチング耐性のために、パターン形成されたレジストを下にある層へ転写することはより困難になる。半導体デバイスのサイズを更に縮小するために必要な高度な高解像度ポリマーレジストが更により低いエッチング耐性およびエッチング選択性を有する場合に、低いエッチング耐性はより大きな問題となる。更に、高解像度ポリマーレジストは、得られるパターンに大きなエッジラフネスが生じる可能性がある。
【０００４】
いくつかの用途では、ポリマーレジストのパターンをハードマスクに転写することが有利である場合がある。ハードマスクは、より高いエッチング耐性およびエッチング選択性を有するポリマーまたは他の有機「ソフト」レジスト材料の代わりに、エッチングマスクとして半導体プロセスにおいて使用される材料である。しかし、ハードマスクでも、エッチング速度、ラインエッジラフネス、またはライン幅を調整する必要がある。
【０００５】
その結果、高度な特性を有するポリマーレジストおよびハードマスクシステムが望まれる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、構造体を形成するように構成される半導体処理装置が開示される。半導体処理装置は、第一の反応チャンバーであって、第一の反応チャンバーは第一の層を有する少なくとも一つの基材を保持するように構成される、第一のチャンバーを備える。装置はまた、前駆体送達システムを備えることができ、前駆体送達システムは、第一の前駆体および第二の前駆体を少なくとも一つの基材上に連続的にパルスすることにより浸透を行い、少なくとも第一の前駆体および第二の前駆体が、第一の前駆体と第二の前駆体との反応から第一の層の中へ浸透することができ、それによって浸透された材料を形成するように構成される。半導体処理装置は、また浸透された材料を残しながら、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去するように構成される第一の除去システムを含むことができ、浸透および第一の層の少なくとも一部の除去を同じ半導体処理装置内で行う。
【０００７】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、半導体処理装置内に構造体を形成する方法が開示されている。方法は、反応チャンバー内で処理するための基材を供給することであって、基材は、基材上に配置された第一の層を有する、供給することを含む。この方法はまた、基材上に第一の前駆体および第二の前駆体を連続的にパルスすることにより第一の層の浸透を行うことであって、第一の層の浸透は、少なくとも第一の前駆体および第二の前駆体が第一の層の中へ浸透できるように構成され、過剰な第一の前駆体および第二の前駆体は反応チャンバーからパージされ、第一の前駆体と第二の前駆体との反応から、浸透された材料が第一の層の中に形成する、浸透を行うことを含むことができる。この方法はまた、浸透を行った後に、浸透された材料を残しながら、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去することであって、浸透および第一の層の少なくとも一部の除去を同じ半導体処理装置内で行う、除去することを含むことができる。
【０００８】
従来の技術を超えて達成される本発明および利点を要約するために、本発明のある目的および利点について、本明細書において上に記載してきた。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点の全てが本発明の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それゆえ、例えば、本明細書に教授または示唆する通り、一つの利点または利点の一群を達成または最適化する形式で、本明細書に教授または示唆されてもよい、他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本発明が具体化または実行されてもよいことを、当業者は認識するであろう。
【０００９】
これらの実施形態の全ては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図されている。当業者には、これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のいくつかの実施形態の発明を実施するための形態から容易に明らかとなり、本発明は、開示される全ての特定の実施形態にも限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴、態様、並びに利点は、ある特定の実施形態の図面を参照して以下に記載され、これは例示することを意図しており、本発明を限定することを意図してはいない。
【００１１】
【図１】図１は、本発明の少なくとも一つの実施形態によるフローチャートである。
【図２】図２は、本開示の様々な例示的実施形態による例示的な半導体処理装置を例示する。
【図３】図３は、本開示の様々な例示的実施形態による追加の例示的な半導体処理装置を例示する。
【００１２】
図面の要素は、簡潔かつ明瞭にするために例示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。例えば、図内の要素のうちいくつかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
いくつかの実施形態および実施例を以下に開示するが、本発明が、具体的に開示する本発明の実施形態および／または用途、並びにその明白な変更および均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それゆえ、開示する本発明の範囲は、以下に記載し具体的に開示する実施形態によって限定されるべきでないことが意図される。
【００１４】
加えて、本開示の実施形態を通じて多くの例示的な材料が与えられているが、例示的な材料のそれぞれに与えられる化学式は限定的であると解釈されるべきではなく、与えられる非限定的な例示的な材料はある例示的な化学量論によって限定されるべきではないことに留意されたい。
【００１５】
本明細書で使用する用語「構造」は、一つまたは複数の材料のパターン形成された層およびパターン形成されていない（即ち平面の）層の両方を含み得る。
【００１６】
本開示による実施形態は、高解像度ポリマーレジストおよびハードマスク材料と浸透プロセスとの組み合わせに関する。ポリマーレジストおよびハードマスク材料と浸透プロセスとのこの組み合わせは、ポリマーレジストおよびハードマスク材料のエッチング耐性を著しく向上させることができる。浸透技術は、エッチング耐性を向上させるために高解像度ポリマーレジストおよびハードマスクを前駆体ガスと反応させることを可能にし、後続のプロセスは、エッチャントガスを利用して高解像度ポリマーレジストおよびハードマスク材料の不要部分を除去することができる。
【００１７】
浸透プロセスを高解像度ポリマーおよびハードマスクパターニングと組み合わせることは、従来のアプローチ、例えば米国特許出願公開第２０１４０２７３５１４Ａ１号に記載されているものではこれまで見られなかった利点をもたらすことができる。例えば、９０℃での酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の浸透は、高解像度ポリマーレジストとの反応を可能にすることができる。酸化アルミニウムを、高解像度ポリマーレジストの上に形成するだけでなく、ポリマーの剛性を高めるためにポリマーに注入してもよい。
【００１８】
図１は、本発明の少なくとも一つの実施形態による方法１００を例示する。方法１００は、基材を半導体処理装置に供給する第一の工程１１０を含み、基材は基材上に配置された第一の層を有する。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態では、第一の層は、高解像度ポリマーレジストまたはハードマスク材料のうちの少なくとも一つを含むことができる。より詳細には、いくつかの実施形態では、第一の層は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリ（スチレン−ブロック−メチルメタクリレート）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）のうちの少なくとも一つを含む高解像度ポリマーレジスト、深紫外線フォトレジスト、１９３ｎｍフォトレジスト（液浸（１９３ｉ）および非液浸（１９３）の両方）、ならびに極端紫外線フォトレジストを含むことができる。本開示のいくつかの実施形態では、第一の層は第一の構成要素および第二の構成要素を含むことができ、第一の構成要素は少なくとも第一のＤＳＡポリマーを有し、第二の構成要素は第二のＤＳＡポリマーを有すことができ、第一のＤＳＡポリマーおよび第二のＤＳＡポリマーポリマーを、ポリマーの中でも特に、ＰＭＭＡ、ポリスチレン（ＰＳ）から製造することができる。本開示のいくつかの実施形態では、第一の層は、スピンオンガラス、スピンオンカーボン層、窒化ケイ素層、反射防止コーティング層、またはアモルファスカーボン層のうちの少なくとも一つを更に含むハードマスク材料を含むことができる。基材上にガラスまたはカーボン層をスピニングすることによりスピンオンガラスまたはスピンオンカーボン層を設け、ハードマスク材料を提供することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、半導体処理装置は、バッチ式反応器（例えば単一の反応チャンバー）または二つのバッチ式反応器（例えば二つ以上の反応チャンバー）を有するクラスターツールであってもよい。可能性のある半導体処理装置の一例は、同じ処理を二つの反応チャンバー内で実行することができ、または独立してもしくは連続的に二つの異なる処理を実行することができるプロセスチャンバーを備えることができる。いくつかの実施形態では、半導体処理装置は、単一ウェーハ反応器（例えば単一の反応チャンバー）または二つの単一ウェーハ反応器（例えば二つ以上の反応チャンバー）を有するクラスターツールとすることができる。可能性のあるプロセスチャンバーの一例は、同じ処理を二つ以上の単一ウェーハ反応チャンバー内で実行することができ、または独立してもしくは連続的に二つの異なる処理を実行することができるプロセスチャンバーを備えることができる。
【００２１】
基材上に配置された第一の層がブロックコポリマーを含むいくつかの実施形態では、方法１００はまた、ＤＳＡポリマーの自己集合アニールを実行することを含むことができる。アニールプロセスの目的は、ＤＳＡポリマーまたはブロックコポリマー内で自己集合または自己組織化を誘発することである。換言すれば、ポリマー中の平行ライン、またはホール／ピラー／ポストの格子は、基材上のガイド構造によって導かれるように形成されてもよい。本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、これは、ＰＭＭＡのドメインおよびＰＳのドメインが交互に形成され得ることを意味し得る。自己集合アニールによって達成される利点は、自己集合プロセスの改善、欠陥の低減、線幅粗さの改善、および限界寸法（ＣＤ）均一性の改善を含み得る。
【００２２】
別の実施形態では、第一の層はブロックコポリマーを含まない高解像度ポリマーレジストを含むことができ、アニール工程はポリマーから水分または他の汚染物質を脱気する、ポリマーを硬化させる、または基材表面からポリマーの一部を選択的に焼失させる目的を有することができる。
【００２３】
得られるパターン内の欠陥密度を低減するためにＤＳＡポリマーの自己集合アニールを行う実施形態では、プロセスパラメータ、例えば時間、温度、ならびにアニールプロセスの周囲条件および圧力が重要である。低い欠陥密度を得るためには、長いアニール時間を必要とする場合がある。アニールを、１００℃〜４００℃、もしくは２００℃〜３００℃の範囲の温度、またはおおよそ２５０℃で約６０分間行うことができる。所望のアニールの量に応じて、他の温度および持続時間が可能である。しかし、自己集合アニールの温度を高すぎないようにするべきであり、さもなければポリマーが分解し始める可能性がある。
【００２４】
アニールを行う周囲環境は、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水蒸気、溶媒蒸気、またはこれらのガスの混合物を含むことができる。アニール周囲環境の圧力は、超高真空から大気圧まで範囲の任意の圧力、または大気圧を超える圧力とすることができる。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、アニールプロセスを単一ウェーハのホットプレート上で行うことができる。本発明の別の実施形態によれば、バッチ式反応器は、長いアニール時間を必要とするプロセスにとって有益であることが分かる。バッチ式反応器は、２〜２５０枚の基材、好ましくは５〜１５０枚の基材、または最も好ましくは約１００枚の基材を保持することができる。例えば、二つ以上の反応チャンバーを備えるクラスターツールを、一つの反応チャンバーがアニールプロセスに使用できるように作動させることができる。これにより、コスト効果の高い方法で、約１〜２時間の長いアニールを行うことができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、第一の工程はまた、任意のトリミングプロセスを含んでもよく、トリミングプロセスは本開示の後続のプロセスの前に第一の層の一部を除去するために実行されてもよい。本開示のいくつかの実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を励起プラズマに、例えば、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、オゾン（Ｏ３）および水素（Ｈ２）のうちの少なくとも一つの励起種を含むプラズマ等に曝すことを含むことができる。本開示のいくつかの実施形態では、トリミングプロセスは、プラズマなしで第一の層をオゾンに曝すことを含むことができる。非限定的な例示的実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を酸素および窒素の励起種を含むプラズマに曝すことを含むことができる。非限定的な例示的実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を酸素の励起種を含むプラズマに曝すことを含むことができる。いくつかの実施形態では、プラズマはまた追加の種、例えば、希ガス、例えばＡｒを含むことができる。更なる非限定的な例示的実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を酸素および窒素の励起種を含むプラズマに曝すことを含むことができる。トリミングプロセスが励起プラズマを利用して第一の層の一部を除去する実施形態では、第一の層を、約２０℃を超える、もしくはいくつかの実施形態では約５０℃を超える温度に加熱してもよく、または本開示のいくつかの実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を約１００℃を超える温度に、もしくは約２００℃を超える温度に、もしくは約３００℃を超える温度に、もしくは更に約４００℃を超える温度に加熱することを含むことができる。
【００２７】
更におよび／または代替的に、第一の層を所望のプロセス温度に加熱することによって第一の層の一部を除去し、第一の層の一部の分解を促進することができるように、トリミングプロセスは熱プロセスを含んでもよい。本開示のいくつかの実施形態では、トリミングプロセスは、第一の層を約１００℃を超える温度に、または約２００℃を超える温度に、または３００℃を超える温度に、または更に約４００℃を超える温度に加熱することを含むことができる。
【００２８】
方法１００はまた、浸透プロセス、例えば金属または誘電体膜のうちの少なくとも一つを第一の層の中へ浸透させる等を行う第二の工程１２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、第一の層は、第一のＤＳＡポリマーまたは第二のＤＳＡポリマーのいずれかを更に含むことができる少なくとも一つのポリマー層を含むことができる。このように、浸透プロセスが二つのポリマーのうちの一つのみと選択的に反応することができる方法で浸透プロセスを行うことができる。例えば、堆積させる膜がＰＳポリマーではなくＰＭＭＡポリマーと反応することができるように、浸透プロセスを行うことができる。
【００２９】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第二の工程１２０は、金属または誘電体膜の原子層堆積を含むことができる。
【００３０】
更に、堆積させる金属または誘電体膜が第一の層に浸透して浸透材料を形成することができるように浸透プロセスを行うことができ、第一の層の全体積上に第二の膜を堆積させることもできる。本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第二の工程１２０をクラスターツールの一つの反応チャンバー内で行うことができ、そしてアニール工程をクラスターツールの別の反応チャンバー内で行う。本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第二の工程１２０をクラスターツールの一つの反応チャンバー内で行うことができ、そしてトリミングプロセスをクラスターツールの別の反応チャンバー内で行う。アニール工程およびトリミングプロセスならびに第二工程１２０を、バッチ式反応器またはクラスターツールのいずれかの単一の反応チャンバー内で行なうことも可能である。更に、基材を、複数の基材のホルダー内の少なくとも第二の基材とともに、第一の反応チャンバーから第二の反応チャンバーへ搬送することができる。複数の基材のホルダーは、２５枚以上の基材、５０枚以上の基材、７５枚以上の基材、または１００枚以上の基材を保持することができる。
【００３１】
第二の工程１２０において第一の層の中へ浸透する金属または誘電体は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、オキシ炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、炭化チタン（ＴｉＣ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を含むことができる。浸透プロセスを行うために、金属を得るための前駆体、例えばＡｌ２Ｏ３の形成のためのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）および水（Ｈ２Ｏ）を使用することができる。
【００３２】
工程１２０における浸透プロセスは、Ａｌ２Ｏ３形成のために２５〜４００℃の範囲の温度で、または６０〜９０℃の範囲の温度で行うことができる。第二の工程１２０の間の温度は、任意のアニール工程の間の温度より低くてもよく、したがって、２５０℃の例示的なアニール温度から７０℃の第二の工程１３０の温度に進むために、冷却工程が必要な場合がある。本発明の少なくとも一実施形態によれば、任意のアニールプロセスの温度は、第二の工程１２０の温度以上、または第二の工程１２０の温度よりも２５℃から３００℃高い、もしくは更に第二の工程１２０の温度よりも１００℃から２５０℃高い温度である。
【００３３】
第二の工程１２０は、０．５秒から１０分の範囲の持続時間の第一の前駆体、例えばＴＭＡの第一のパルスを含むことができる。第二の工程１２０はまた、１０〜６０秒の範囲の持続時間のパージを含むことができる。そして第二の工程１２０は、１０〜６０秒の範囲の持続時間の第二の前駆体、例えば水のパルスを含むことができる。そして第二の工程１２０は、１０秒から２分の範囲の持続時間を有する第二のパージを含むことができる。更に、第二の工程１２０を、基材上に配置された第一の層の中へ金属または誘電体を十分に浸透させるために、必要に応じて繰り返すことができる。
【００３４】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、第二の工程１２０の浸透をアニールの任意の工程よりも前に行うことができる。この場合、金属または誘電体膜は、最初に第一の層に浸透し、その後アニールプロセスを行ってもよい。アニールプロセスの結果、第二の工程１２０の間に金属膜にも誘電体膜にも反応しなかった第一の層の一部を、アニール工程で焼失させることができる。本発明の少なくとも一つの実施形態では、任意のアニール工程および第二の工程１２０の浸透を周囲の空気に全く曝すことなく行うことができる。周囲の空気に曝さないことにより、かなりの量の酸素または水への曝露を回避する。周囲の空気へ曝すことにより、アニールされたパターンの整列またはポリマーの浸透に悪影響を及ぼす可能性があり、水を吸収する可能性のあるポリマーがそれらに影響を与える場合がある。ポリマーが水を吸収すると、望ましくない物質が堆積することがある。
【００３５】
方法１００はまた、前駆体をパージする追加の工程を含むことができる。追加のパージする工程は、パージガス、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、および他の不活性ガスの導入を含むことができる。パージガスは過剰の前駆体を反応チャンバーから除去するであろう。パージする工程を、第二の工程１２０の温度と同様の温度で行うことができる。
【００３６】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、前駆体を第一の層の中へ浸透させるために、必要に応じてまたは所望に応じて第二の工程１２０を繰り返すことができる。第一の層の中に十分な量の金属または誘電体膜を確実にするために、サイクルを約１回もしくは複数回、２回以上、３回以上、４回以上、または更に５回以上繰り返すことができる。各サイクルにおいて、第二の工程１３０の持続時間は、数分程度とすることができる。これらの持続時間を用いて、バッチ式反応器を使用して、一度に最大１００枚以上のウェーハを処理することにより、高い生産性と低いプロセスコストを達成することができる。
【００３７】
本発明の少なくとも一つの実施形態では、第二の工程１２０をパルス−パージ−パルス−パージ方式で繰り返すことができるように、方法１００を操作することができる。前駆体を第一の層に浸透させるために、これらの工程の条件をより高い圧力およびより長い時間に設定することができる。このような単一サイクルは持続時間０．５秒〜１２０分の範囲とすることができ、いくつかの実施形態では、単一サイクルは持続時間１秒〜６０分の範囲とすることができ、また更にいくつかの実施形態では、単一サイクルは持続時間２秒〜２０分の範囲とすることができる。サイクルを数回繰り返してもよく、例えば、いくつかの実施形態では、サイクルを、第一の層内へ材料を十分に浸透させるように、１回もしくは複数回、２回以上、３回以上、４回以上、または更に５回以上繰り返してもよい。第一の層内へ材料を浸透させるのにはより長い時間がかかるので、アニールと浸透とを組み合わせたプロセスはバッチ式で工程を行う機会を提供する。
【００３８】
方法１００はまた、浸透プロセスを行った後に基材上に配置された第一の層の一部を除去する第三の工程１３０を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、第一の層の浸透の後、浸透プロセスによって影響を受けないまま残っている第一の層の残りの部分がある場合がある。浸透プロセスによって影響を受けないまま残っている第一の層の一部は、第一の層の影響を受けかった部分が基材上で行われる後続のプロセス、例えば後続の堆積またはエッチングプロセス等、には適していない可能性があるため、望ましくない場合がある。したがって、本開示の実施形態は、浸透後であるがその後の基材処理の前に、第一の層の不要な残部を除去することができる。
【００３９】
本開示のいくつかの実施形態では、基材上に配置された第一の層の一部を除去する第三の工程１３０は、第一の層をエッチャントガスに曝すことを含むことができ、更なる実施形態では、第一の層をエッチャントガスに曝すことは、第一の層を酸素含有反応物質に曝すことを含むことができる。例えば、基材上に配置された第一の層の一部を除去する第三の工程１３０は、第一の層を酸素含有プラズマまたはオゾン含有反応物質のうちの少なくとも一方に曝すことを含むことができる。
【００４０】
第一の層の一部を除去するために酸素含有プラズマを利用する実施形態では、方法は、プラズマ発生器を利用して酸素種を励起して第一の層の一部を効果的に除去することを含むことができ、プロセスは「アッシング」と呼ばれることがある。プラズマ発生器には、酸素（Ｏ２）、または代替的に酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）との混合ガスを供給することができる。したがって、第一の層の一部を除去するためのエッチャントは、酸素励起種および窒素励起種のうちの少なくとも一つを含むことができる。酸素含有プラズマを利用して第一の層の一部を除去する実施形態では、第一の層を約２０℃を超える温度に、または約５０℃を超える温度に、または約１００℃を超える温度に、または約２００℃を超える温度に、または約３００℃を超える温度に、または更に約４００℃を超える温度に加熱してもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、オゾン含有反応物質を利用して第一の層の一部を除去することは、第一の層をオゾン（Ｏ３）を含むガス混合物に曝すことを含むことができる。いくつかの実施形態では、オゾンを含むガス混合物は純粋なオゾンからなることができ、別の実施形態では、オゾンを含むガス混合物はオゾンと水蒸気、酸素または不活性キャリアガスのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、第一の層の少なくとも一部を除去することは、第一の層を約１００℃を超える温度に、または約１５０℃を超える温度に、または約２００℃を超える温度に、または約２５０℃を超える温度に、または約３００℃を超える温度に、または約３５０℃を超える温度に、または更に約４００℃を超える温度に加熱することを含むことができる。例えば、非限定的な例として、第一の層が炭素含有材料、例えばポリマーレジストまたはスピンオンカーボン層を含む実施形態では、前の浸透プロセスによる影響を受けなかった第一の層の部分は、約３００℃より高い温度で分解することができ、したがって追加のエッチャントを必要とせずに除去されることができる。更なる実施形態では、第一の層は、溶媒またはオゾンエッチャントに曝されながら、約３００℃を超える温度に加熱されてもよい。
【００４３】
いくつかの実施形態では、浸透プロセスを行った後に基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去することは、第一の層の少なくとも一部を選択的に除去することを更に含む。より詳細には、浸透プロセス中に、第一の層の一部を少なくとも第一の前駆体および第二の前駆体で浸透させ、それにより浸透された材料を形成することができる。浸透プロセスによる影響を受けていない第一の層の部分は、本明細書で前述したように望ましくない。したがって、本開示の実施形態の方法は、浸透プロセスによる影響を受けていない第一の層の部分を選択的に除去することができる。
【００４４】
本開示の一実施形態によれば、浸透プロセスおよび第一の層の少なくとも一部の除去を、同じ反応チャンバー内で行ってもよい。本開示の別の実施形態では、浸透プロセスおよび第一の層の少なくとも一部の除去を周囲の空気に曝すことなく行うために、浸透プロセスおよび第一の層の少なくとも一部の除去を、同じクラスターツール、即ち同じ半導体処理装置上に配置される別の反応チャンバー内で行うことができる。本開示の更なる実施形態では、トリミングプロセス、浸透プロセス、および第一の層の少なくとも一部の除去を、同じ反応チャンバー内で行ってもよい。本開示の別の実施形態では、トリミングプロセス、浸透プロセス、および第一の層の少なくとも一部の除去を、周囲の空気に曝すことなく行うために、トリミングプロセス、浸透プロセス、および第一の層の少なくとも一部の除去を、同じクラスターツール、即ち同じ半導体処理装置に配置される別の反応チャンバー内で行ってもよい。
【００４５】
１００の方法はまた、第一の層の少なくとも一部を除去する第三の工程１３０の後に追加のプロセスを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、方法１００は、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去した後に、基材上での堆積プロセスまたはエッチングプロセスのうちの少なくとも一つを更に含むことができる。より詳細には、浸透プロセスを受けた第一の層の残りの一部を、基材の一部を、例えば基材をプラズマエッチングプロセスに曝すことによってエッチングするためのマスキング層として利用することができる。あるいは、浸透プロセスを受けた第一の層の残りの部分、即ち浸透された材料を後続の堆積プロセスに利用することがきる。例えば、堆積プロセスを利用して、浸透された材料の上にスペーサ材料を堆積させることができる。
【００４６】
本開示の一実施形態によれば、任意のトリミングプロセス、浸透プロセス、第一の層の少なくとも一部の除去、および堆積プロセスまたはエッチングプロセスの少なくとも一方を同じ反応チャンバー内で行うことができる。本開示の別の実施形態では、任意のトリミングプロセス、浸透、第一の層の少なくとも一部の除去、および堆積プロセスまたはエッチングプロセスの少なくとも一方を同じ半導体処理装置内で、即ち周囲の空気に曝されることなく行うように、任意のトリミングプロセス、浸透プロセス、第一の層の少なくとも一部の除去、および堆積プロセスまたはエッチングプロセスの少なくとも一方を同じクラスターツール上に配置される別の反応チャンバー内で行うことができる。
【００４７】
本開示のいくつかの実施形態では、トリミングプロセスおよび浸透プロセスを、同じ反応チャンバー内で行ってもよく、第一の層の少なくとも一部を除去するためのプロセスは任意である。本開示の別の実施形態では、トリミングプロセスおよび浸透プロセスを、同じクラスターツール上に配置される別の反応チャンバー内で行ってもよく、第一の層の少なくとも一部を除去するためのプロセスは任意である。したがって、トリミングプロセスおよび浸透プロセスの両方を同じ半導体処理装置内で、即ち周囲の空気に曝すことなく行うことができることを理解されたい。
【００４８】
ここで図２を参照すると、第一の層の少なくとも一部を浸透させて除去するための半導体処理装置２００が例示されている。装置２００は、第一の反応チャンバー２０３、基材ホルダー２０４、およびガス分配システム２０６を更に備えることができる反応器２０２を備えることができる。装置２００はまた、第一の前駆体源２０７、第二の前駆体源２０８、キャリアまたはパージガス源２１０を更に備えることができる前駆体送達システムを備えることができる。装置２００は、任意のトリミングプロセスおよび基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去するように構成される第一の除去システムを備えることができ、第一の除去システムはエッチャントガス源２１６を更に備えることができる。装置２００は、供給源２０７、２０８、２１０、２１６と反応器２０２との間に配置されるバルブ２１１、２１２、２１４および２１８を更に備えることができる。
【００４９】
反応チャンバー２０３は、スタンドアローンの反応チャンバーまたはクラスターツールの一部であってもよい。更に、反応チャンバー２０３は、本明細書に記載されているような浸透プロセス専用であってもよく、または反応チャンバー２０３は別のプロセス、例えば膜堆積、トリミングプロセス、第一の層の一部の除去、並びに一つもしくは複数の追加の層堆積および／もしくはエッチングプロセスに用いられてもよい。例えば、反応チャンバー２０３は、化学蒸着（ＣＶＤ）および／または原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスに典型的に使用される反応チャンバーを備えることができ、ダイレクトプラズマおよび／またはリモートプラズマ装置を備えることもできる。更に反応チャンバー２０３は、真空下または大気圧に近い圧力下で作動することができる。一例として、反応チャンバー２０３は、第一の前駆体および第二の前駆体を少なくとも一つの基材上へ連続的にパルスすることによる膜のＡＬＤ堆積に好適な反応チャンバーを備えることができ、膜は少なくとも第一の前駆体および第二の前駆体が第一の層の中へ浸透することができるように構成される。半導体処理装置２００に好適な例示的なＡＬＤ反応チャンバーは、米国特許第８，１５２，９２２号に記載され、その内容が本開示と矛盾しない範囲で、その内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５０】
基材ホルダー２０４は、少なくとも一つの基材、例えば第一の層が上に配置される基材２１６を、プロセス中に定位置に保持するように構成されることができる。様々な例示的実施形態によれば、基材ホルダー２０４は直接プラズマ回路の一部を形成してもよい。追加的にまたは代替的に、基材ホルダー２０４は（例えば、発熱体２０５により）加熱、冷却されてもよく、またはプロセス中の周囲のプロセス温度であってもよい。いくつかの実施形態では、発熱体２０５は少なくとも一つの基材２１６上でアニール工程を行うように構成されてもよい。更なる実施形態では、発熱体２０５は第一の層の一部を除去するように構成されることができる。
【００５１】
ガス分配システム２０６はブロック形式で例示されているが、ガス分配システム２０６は比較的複雑であり、ガス混合物を反応チャンバー２０３の残りの部分に分配する前に、第一の前駆体源２０７、第二の前駆体源２０８からの蒸気（ガス）、ガス源２１０からのキャリア／パージガス、およびエッチングガス源２１６を混合するように設計されてもよい。更に、ガス分配システム２０６は、半導体表面へのガスの（図示されるような）垂直流または水平流を提供するように構成されてもよい。例示的なガス分配システムは、米国特許第８，１５２，９２２号に記載されている。
【００５２】
第一の前駆体源２０７は、膜堆積プロセスに好適な金属含有材料の液体、固体、またはガスの供給源であってもよい。第一の前駆体源２０７が液体または固体である場合、原料を反応チャンバー２０３に入れる前に気化させることができる。本開示のいくつかの実施形態において、第一のガス前駆体は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、ジメチルアルミニウムヒドリド（ＤＭＡＨ）、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）、または五塩化ニオブ（ＮｂＣｌ５）の少なくとも一つを含むことができる。
【００５３】
第二の前駆体源２０８は、膜堆積プロセスに好適な液体、固体、またはガスの供給源であってもよい。第二の前駆体源２０８が液体または固体である場合、原料を反応チャンバー２０３に入れる前に気化させることができる。本開示のいくつかの実施形態において、第二の前駆体源は、水蒸気、オゾン、過酸化水素、アンモニア、およびヒドラジンのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００５４】
第一の前駆体源および第二の前駆体源を共に利用して、基材上に配置された第一の層の中へ少なくとも第一の前駆体源および第二の前駆体源が浸透することができるように構成される膜を堆積させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、装置２００は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、シリコン（Ｓｉ）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）のうちの少なくとも一つを含む構造体を浸透させるように構成されてもよい。
【００５５】
キャリアガスまたはパージガス源２１０は、第一の前駆体源２０７および／または第二の前駆体源２０８と混合するのに好適な任意の適切なガスを含むことができる。キャリアガスまたはパージガス源２１０はまた、浸透プロセスおよび第一の層の少なくとも一部の除去の前、後、またはその間に反応チャンバー２０３をパージするのに好適な任意の好適なガスを含むことができる。本開示の例示的な実施形態によれば、パージガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、またはそれらの組合せとすることができる。キャリアガスはまた、窒素、アルゴン、ヘリウム、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００５６】
半導体処理装置２００はまた、エッチャントガス源２１６を更に含むことができる第一の除去システムを備えることができ、エッチャントガス源は、トリミングプロセスを可能にし、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去するための固相、液相、または気相化学物質を含む。例えば、エッチャントガス源２１６は、反応チャンバー２０３に入る場合に気相である化学物質を含み、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去することができる。非限定的な例示的実施形態として、エッチャント源２１６は、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素（Ｎ２）、および水素（Ｈ２）を含むことができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー２０３および第一の除去システムは、例えば酸素および窒素の励起種を形成するために、第一の除去システムから供給されるエッチャントガスからプラズマ活性種を生成するように構成されるプラズマ発生器を備える。
【００５７】
図２に例示するように、供給源２０７、２０８、２１０、および２１６は、バルブ２１１、２１２、２１４、および２１８を介して反応チャンバー２０３と流体連通しており、これらのバルブを用いて、供給ライン２１９、２２０、２２２、および２２４を用いる反応チャンバー２０３へのそれぞれの原料の流れ、混合、および分配を制御することができる。
【００５８】
追加の実施形態では、装置２００は、第一の層の一部を除去した後に後続の基材上の材料の膜の堆積のために利用することができる一つまたは複数の追加の前駆体源を備えることができる。更に追加の実施形態では、装置２００は、第一の層の一部を除去した後に後続の基材上のエッチングのために利用することができる一つまたは複数の追加のエッチャントガス源を備えることができる。したがって、いくつかの実施形態では、装置２００は膜を堆積するように構成されることができる。膜は、少なくとも第一の前駆体および第二の前駆体が基材上に配置された第一の層の中へ浸透すること、および第一層の少なくとも一部を除去することができるように構成され、浸透および第一の層の少なくとも一部の除去は、同じ半導体処理装置内で、すなわち基材を周囲の空気に曝すことなく行われる。
【００５９】
本開示の追加の実施形態では、任意のトリミングプロセス、浸透プロセスを行い、および第一の層の少なくとも一部を除去するための半導体処理装置３００が図３を参照して説明される。装置３００は、装置２００と同様であってもよいが、第一の反応チャンバー２０３Ａおよび第二の反応チャンバー２０３Ｂを更に備えることができる反応器３０２を備えることができる。いくつかの実施形態では、反応器３０２はクラスターツールを備える。図３は二つの反応チャンバーを備える反応器３０２を例示するが、いくつかの実施形態では、本明細書で前述したように反応器３０２は複数の反応チャンバーを備えることができ、各反応チャンバーは基材ホルダー２０４およびガス分配システム２０６を備えることが理解されよう。装置３００はまた、第一の前駆体源２０７、第二の前駆体源２０８、キャリアまたはパージガス源２１０を備えることができる。装置３００はまた、エッチャントガス源２１６を更に備える第一の除去システムを備えることができる。装置３００はまた、供給源２０７、２０８、２１０、２１６と、反応器３０２との間に配置されるバルブ２１１、２１２、２１４および２１８を備えることができる。
【００６０】
装置３００はまた、基材、例えば半導体を第一の反応チャンバー２０３Ａと第二の反応チャンバー２０３Ｂとの間で搬送するために利用される搬送システム３０４を備えることができる。搬送システム３０４は、第一の反応チャンバー２０３Ａから第二の反応チャンバー２０３Ｂへ（およびその逆へ）周囲の空気に基材を曝すことなく基材を搬送することができるように制御された環境を備えることができる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、反応チャンバー２０３Ａは、半導体プロセス全体の中の単一のプロセス専用とすることができる。例えば、反応チャンバー２０３Ａは、第一の前駆体と第二の前駆体とを基材上に連続的にパルスすることによる浸透プロセスを行う専用とすることができ、第二の反応チャンバー２０３Ｂは、基材上に配置された第一の層の少なくとも一部を除去すること、および／または任意のトリミングプロセス専用とすることができる。当然のことながら、いくつかの実施形態では、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂ内の専用の単一プロセスを逆にしてもよい。半導体プロセス全体における一つまたは複数のプロセスに対する単一の反応チャンバーの専用化は、半導体プロセス全体を含む各プロセスについて独立したプロセスパラメータ、即ち第一の反応チャンバー２０３Ａおよび第二の反応チャンバー２０３Ｂについて独立したプロセスパラメータを可能にすることができる。例えば、第一の反応チャンバー２０３Ａを第一の温度と第一の圧力で制御し、第二の反応チャンバー２０３Ｂを第二の温度と第二の圧力で制御することができ、第一の温度および第二の温度は互いに等しくても異なっていてもよく、第一の圧力と第二の圧力は互いに等しくても異なってもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態では、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、本明細書に記載されているような浸透プロセス専用であってもよく、または反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、他のプロセス、例えば層堆積および／またはエッチングプロセスに使用されてもよい。例えば、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂは、本明細書に記載の化学蒸着（ＣＶＤ）、および／または原子層堆積プロセスに典型的に使用される反応チャンバーを備えることができる。更なる実施形態では、装置３００は、追加の専用プロセス、例えばトリミング、堆積、およびエッチングプロセスを行うための別の反応チャンバーを備えることができる。
【００６３】
図３に例示するように、供給源２０７、２０８、２１０、および２１６は、バルブ２１１、２１２、２１４、および２１８を介して反応器３０２と流体連通しており、これらのバルブを用いて、反応チャンバー２０３Ａおよび２０３Ｂへ供給ライン２１９、２２０、２２２、および２２４を使用して、それぞれの原料の流れ、混合、および分配を制御することができる。
【００６４】
アニール、浸透プロセス、および第一の層の少なくとも一部の除去の組み合わせを使用するための可能な用途は、極端紫外線（ＥＵＶ）フォトレジスト用用途であることができる。ＥＵＶ用途のためのアニールを、ポリマーの自己集合のためではなく、硬化または安定化目的に用いることができる。例えば、本発明の少なくとも一つの実施形態によるアニールと浸透プロセスとの組合せは、カルボキシル基の転化を潜在的に防止するので、またはポリマー膜から水分を脱気することによって、もしくはフォトレジストを安定化させるもしくは硬化させることによって、連続浸透合成（ＳＩＳ）工程を促進することがでできる。
【００６５】
示され説明された特定の実施形態は、本発明およびその最良の形態を例示するものであり、態様および実施形態の範囲を何ら限定する意図はない。実際、簡潔さのために、従来の製造、関連、調製、およびシステムの他の機能的態様を詳細には説明しない場合がある。更に、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的結合を表すことを意図する。多くの代替的もしくは追加の機能的関係、もしくは物理的接続が実際のシステムに存在してもよく、および／またはいくつかの実施形態では存在しなくてもよい。
【００６６】
本明細書に記載される構成および／または方法は本質的に例示的であり、これらの特定の実施形態または実施例は、数多くの変形が可能であるので、限定的な意味で考慮されるべきではないことを理解されたい。本明細書に記載される特定のルーチンまたは方法は、任意の数の処理方策のうちの一つまたは複数を表す場合がある。それゆえ、例示された様々な動作は、例示されるシーケンスで実施されてもよく、他のシーケンスで実施されてもよく、または場合によっては省略されてもよい。
【００６７】
本開示の主題は、本明細書で開示される様々なプロセス、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作および／または特性の、全ての新規かつ自明でない組合せおよび部分的組合せ、ならびにその任意のおよび全ての均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2020502790.tif 000007