JP2023521251A - 刺激応答性ポリマー膜の制御された分解 - Google Patents

刺激応答性ポリマー膜の制御された分解 Download PDF

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Abstract

【解決手段】基板から刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を除去することは、制御された分解を含む。本明細書に記載の方法の特定の実施形態では、ＳＲＰｓを除去することは、反応してＳＲＰの分解を誘発し得る酸または塩基を形成する２つの反応物への曝露を含む。曝露は、より正確なトップダウン制御を提供するために順次行われる。いくつかの実施形態では、方法は、化合物、または反応して化合物を形成する反応物を、ＳＲＰの上部のみに拡散させることを含む。その後、残りのＳＲＰが無傷の状態のままで、上部を分解および除去する。曝露および除去サイクルは、繰り返される。【選択図】図３

Description

［参照による援用］
本出願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願願書が提出される。この同時出願されたＰＣＴ出願願書に明記され、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体が、あらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
半導体デバイスの微細化が進むにつれ、所望のデバイス性能を達成するために、より高いアスペクト比構造が使用される。半導体デバイスの製造では、材料堆積、平坦化、フィーチャのパターニング、フィーチャのエッチング、およびフィーチャの洗浄などのプロセスが複数回繰り返される。より高いアスペクト比構造への移行により、これらの従来の製造工程の多くに処理上の課題が生じる。エッチングおよび洗浄などのウェットプロセスは、プロセスフロー全体の２５％超を占める場合があり、乾燥中に毛管力が発生するため、高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャでは特に困難を生じる。これらの毛管力の強さは、乾燥させるエッチング液、洗浄液、またはリンス液の表面張力と接触角、ならびにフィーチャの間隔とアスペクト比に依存する。乾燥中に発生する力が大きすぎると、高アスペクト比フィーチャが互いに崩れ、スティクションが発生する場合がある。フィーチャの崩れおよびスティクションにより、デバイスの歩留まりが著しく低下する。
本明細書に提示された背景技術の説明は、本開示の内容の概要を提示することを目的とする。本背景技術のセクションにて説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
基板から刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を除去することは、制御された分解を含む。本明細書に記載の方法の特定の実施形態では、ＳＲＰを除去することは、反応して、ＳＲＰの分解を誘発し得る酸または塩基を形成する２つの反応物への曝露を含む。曝露は、より正確なトップダウン制御を提供するために順次行われる。いくつかの実施形態では、前記方法は、化合物、または反応して化合物を形成する反応物を、ＳＲＰの上部のみに拡散させることを含む。その後、残りのＳＲＰが無傷の状態のままで、上部を分解および除去する。曝露および除去サイクルは、繰り返される。
本開示の一態様は、チャンバに、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に形成されている高アスペクト比の間隙に刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を有するＨＡＲ構造を提供し、高アスペクト比の間隙は全厚Ｔtotalを有し、その間隙からＳＲＰを除去する１回または複数回のサイクルを実行し、各サイクルは、
（ａ）第１の反応物がＴtotal未満の深さのみ間隙内に拡散するように、第１の反応物をチャンバにパルス化し、
（ｂ）（ａ）の後、チャンバをパージし、
（ｃ）（ｂ）の後、第２の反応物がＴtotal未満の深さのみその間隙内に拡散するように、第２の反応物をチャンバにパルス化し、
（ｄ）ＳＲＰを分解する化合物を形成するために、第１の反応物と第２の反応物とを反応させ、
（ｅ）ＳＲＰの厚さをＴtotal未満まで分解し、
（ｆ）分解されたＳＲＰを除去すること
を含む方法に関する。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとして、ポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む。いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとして、ポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む。
いくつかの実施形態では、第１または第２の反応物は、水蒸気である。いくつかのこのような実施形態では、第１または第２の反応物の他方は、アンモニア、または水蒸気と反応して酸性もしくは塩基性の種になる気体酸化物である。気体酸化物の例としては、二酸化窒素、二酸化硫黄、および二酸化炭素が挙げられる。
いくつかの実施形態では、（ａ）および（ｃ）の目標拡散深さは、同じである。いくつかの実施形態では、（ａ）および（ｃ）の目標拡散深さは、異なる。いくつかの実施形態では、（ｄ）の反応は、無触媒である。いくつかの実施形態では、化合物は、酸または塩基である。例としては、亜硫酸、硝酸、炭酸、および水酸化アンモニウムが挙げられる。
本開示の別の態様は、チャンバに、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に形成されている高アスペクト比の間隙に刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を有するＨＡＲ構造を提供し、ＳＲＰ膜は全厚Ｔtotalを有し、その間隙からＳＲＰを除去する１回または複数回のサイクルを実行し、各サイクルは、
（ａ）第１の反応物が間隙内に深さＤfirst reactantまで拡散するように、第１の反応物をチャンバにパルス化し、
（ｂ）（ａ）の後、チャンバをパージし、
（ｃ）（ｂ）の後、第２の反応物が深さＤsecond reactantのみその間隙内に拡散するように、第２の反応物をチャンバにパルス化し、Ｄsecond reactantは、Ｄfirst reactant未満であり、
（ｄ）ＳＲＰを分解する化合物を形成するために、第１の反応物と第２の反応物とを反応させ、
（ｅ）ＳＲＰを深さＤsecond reactantまで分解し、
（ｆ）分解されたＳＲＰを除去すること
を含む、方法に関する。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとしてポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む。いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとしてポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む。
いくつかの実施形態では、第１または第２の反応物は、水蒸気である。いくつかのこのような実施形態では、第１または第２の反応物の他方は、アンモニア、または水蒸気と反応して酸性もしくは塩基性の種になる気体酸化物である。気体酸化物の例としては、二酸化窒素、二酸化硫黄、および二酸化炭素が挙げられる。
いくつかの実施形態では、Ｄfirst reactantは、第１の反応物が１回のサイクルでＳＲＰ膜の全厚にわたって拡散されるように、Ｔtotalに等しい。いくつかの実施形態では、Ｄfirst reactantは、Ｔtotal未満で、複数回のサイクルが実行される。いくつかの実施形態では、（ｄ）の反応は、無触媒である。いくつかの実施形態では、化合物は、酸または塩基である。例としては、亜硫酸、硝酸、炭酸、および水酸化アンモニウムが挙げられる。
本開示の別の態様は、
刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）をその上に有する基板を提供し、
複数回の除去サイクルを実行し、各サイクルは、
ＳＲＰの上部のみを、ＳＲＰを分解できる化合物に曝露し、それによって、ＳＲＰの上部を分解し、
ＳＲＰの上部のみを除去すること
を含む方法に関する。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、触媒を用いることなく提供される。いくつかの実施形態では、ＳＲＰの上部を化合物に曝露することは、基板を収容するチャンバ内に気相中の化合物をパルス化することを含む。化合物の例としては、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、硝酸（ＨＮＯ3）、ギ酸（ＣＨ2Ｏ2）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、シアン化水素（ＨＣＮ）、またはアンモニア（ＮＨ3）、およびメチルもしくはエチルアミンガスが挙げられる。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰの上部を曝露することは、第１の反応物および第２の反応物を順次パルス化することを含み、第１の反応物および第２の反応物が反応して、化合物を形成する。いくつかのこのような実施形態では、第１の反応物および第２の反応物は、ＳＲＰ膜の上部で反応する。いくつかの実施形態では、ＳＲＰの上部を曝露することは、第１の反応物の第１のパルスに続いて、第２の反応物の複数回の連続したパルスを含み、第１の反応物および第２の反応物が反応して、化合物を形成する。いくつかの実施形態では、連続したパルスは、不活性ガスのパージによって分離される。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとしてポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む。いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーのポリマーのうちの１つとしてポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に提供される。いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、基板上の保護コーティングとして提供される。
これらおよび他の態様は、図面を参照して以下に詳述される。
図１Ａは、刺激応答性ポリマー（ＳＲＰｓ）を使用する例示的な半導体製造プロセスにおいて特定の動作を示すフロー図である。 図１Ｂは、刺激応答性ポリマー（ＳＲＰｓ）を使用する例示的な半導体製造プロセスにおいて特定の動作を示すフロー図である。
図２Ａは、ＳＲＰが一回の除去で十分に除去され、構造フィーチャが崩れている高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の一例の側断面図を示す。
図２Ｂは、崩れないようにＳＲＰの除去が制御されている高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の一例の側断面図を示す。
図３は、ＳＲＰを分解するための制御された曝露の方法の例を示すプロセスフロー図である。 図４は、ＳＲＰを分解するための制御された曝露の方法の例を示すプロセスフロー図である。
図５は、図４の方法の様々な実施形態によるＨＡＲ構造からＳＲＰを除去する側断面図のシーケンスを示す。
図６は、ＳＲＰを分解するための制御された曝露の方法の一例を示すプロセスフロー図である。
図７は、図６の方法の様々な実施形態によるＨＡＲ構造からＳＲＰを除去する側断面図のシーケンスを示す。
図８は、本開示による複数の基板処理ツールおよびストレージバッファを含む基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
刺激応答性ポリマー（ＳＲＰｓ）は、半導体製造プロセスにおいて、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造の犠牲ブレース用に使用されてもよい。低い天井温度のＳＲＰｓは、穏やかに上昇した温度または酸性蒸気などの刺激に曝露されると、自発的に除去され、基板表面を傷つける場合がある強力な湿式または乾式除去化学反応を回避できる。これらのＳＲＰｓは、空気中の分子状汚染物質およびキュータイム延長からの表面保護にも使用できる。
前述の通り、多くの実施形態では、ＳＲＰｓは、低い天井温度（Ｔc）のポリマーである。Ｔcは、ポリマーとそのモノマーとの間の平衡温度である。本明細書に使用される場合、低いＴcという用語は、除去温度未満のＴc値を指す。いくつかの実施形態では、Ｔcは、ポリマーが室温で熱力学的に不安定であるため、室温未満である。その代わりに、低いＴcのポリマーは、動力学的に捕捉されて、室温での長期保管が可能となる。いくつかの例では、安定した保管期間は、およそ数ヶ月から数年である。低いＴcのポリマーは、末端基または主鎖の結合が切断されると、急速にそのモノマー成分に解重合することになる。したがって、ポリマーは、紫外（ＵＶ）光、熱、または酸性／塩基性触媒もしくは化合物などの刺激に応答して解重合する。モノマー生成物は揮発性であり、表面およびチャンバから離れるか、または容易に除去され得る。
いくつかの実施形態では、Ｔcは、室温未満である。ただし、半導体処理の状況下では、低いＴcは、室温よりも高い天井温度を指す場合もある。例えば、最大４００℃までの除去温度が使用されてもよく、これは天井温度が４００℃未満であり、ポリマーが天井温度未満で動力学的に捕捉されていることを意味する。
本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態では、ＳＲＰを除去することは、化合物、または反応して化合物を形成する反応物をＳＲＰの上部のみに拡散させることによる制御された分解を含む。その後、残りのＳＲＰが無傷の状態のままで、上部を分解および除去する。曝露および除去サイクルは、繰り返される。
本明細書に記載の方法のいくつかの実施形態では、ＳＲＰｓを除去することは、反応して、ＳＲＰの分解を誘発し得る酸または塩基を形成する２つの反応物への曝露を含む。曝露は、より正確なトップダウン制御を提供するために順次行われる。第１の反応物は気体で提供されてもよく、ＳＲＰ内に拡散する。圧力、温度、流量、および曝露時間を制御して、拡散の深さを調節してもよい。その後、第１の反応物をパージし、第２の反応物を気体で提供して、ＳＲＰ内に拡散させる。圧力、温度、流量、および曝露時間を制御して、拡散の深さを調節してもよい。反応は、第１および第２の反応物が共に、ＳＲＰ内に存在する深さおよび範囲にのみ起こる。したがって、ＳＲＰの全てまたは一部のみが、１回のサイクルで分解され、除去される。
上述した方法により、刺激として熱をそれ自体で使用するよりも低い温度でＳＲＰを除去できる。これは、不揮発性炭素質種（木炭）の形成を回避するために好都合であり得る。さらに、前記方法により、不揮発性触媒、染料、または他の添加剤を膜に加えることなく、制御された除去が可能となる。低揮発性添加剤および木炭を排除することにより、ＳＲＰの除去時の残渣が大幅に減少するか、あるいは除去される。
犠牲ＳＲＰｓの使用を含むプロセスの例を図１Ａおよび図１Ｂを参照して以下に説明する。さらに、除去プロセスの詳細を図２～図７を参照して提供する。図１Ａを参照すると、ＳＲＰを使用してＨＡＲ構造を支える方法の一例が示されている。まず、動作１０１において、溶媒を有するＨＡＲ構造を含む基板を設置する。ＨＡＲ構造は、高アスペクト比（ＡＲｓ）、例えば、少なくとも８、１０、２０、３０、４０、または８０を有する構造である。基板は、例えば、ウェットエッチングまたは洗浄動作の後に提供され、先行の動作に関連する溶媒を有してもよい。いくつかの実施形態では、先行の溶媒がＳＲＰ溶液と化学的に適合しない場合、動作１０１における溶媒は、移行溶媒であってもよい。
次に動作１０３では、溶媒を、刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を含む溶液に置換する。次いで、動作１０５では、基板を乾燥させる。ＳＲＰは、液体部分の溶液が除去されると固化し、このＳＲＰによりＨＡＲ構造が充填される。ＨＡＲ構造に機械的ブレースを形成して、溶媒の乾燥中に発生する毛管力による構造の崩れを防ぐ。充填物は、１つまたは複数の追加成分を含んでもよい。このような追加成分は、安定剤、界面活性剤、および／または可塑剤を含んでいてもよい。
次に動作１０７では、基板を刺激に曝露して、ＳＲＰの全てまたは上部のみを分解する。以下でさらに説明するように、動作１０７は、化合物、または反応してＳＲＰを分解する化合物を形成する２つの反応物への制御された曝露を含む。刺激は、ＳＲＰの結合を切断して、ＳＲＰを分解する任意の化合物である。いくつかの実施形態では、その化合物は、比較的強い酸または塩基である。その後、動作１０９では、分解したポリマーからの揮発性モノマーまたは断片を、構造から除去できる。ＳＲＰがまだ存在する場合は、動作１０７と１０９とを１回または複数回繰り返して、動作１１１で全てのＳＲＰを除去する。各繰り返しで除去されるＳＲＰの量は、同じであっても異なっていてもよい。
繰り返しの回数は、動作１０７と１０９の各サイクルの後に残るブレースが、崩れることなく毛管力に耐えられるような回数である。厚さＴtotalのＳＲＰ膜を有するＨＡＲ構造を示す、図２Ａおよび図２Ｂは、不足したサイクルと十分なサイクルとの違いを概略的に示す。図２Ａは、１回の除去で、過剰な量のＳＲＰが除去されているＨＡＲ構造の一例の側断面図を示す。高アスペクト比フィーチャは、崩れている。図２Ｂでは、対照的に、構造は、無傷のままである。
ＳＲＰｓは、半導体製造プロセスにおいて、基板の敏感な表面の過渡保護のために使用されてもよい。これにより、今度は、製造工程間で使用可能なキュータイムを延長できる。半導体製造中、多くの表面は、周囲環境における空気中の分子状汚染物質（ＡＭＣｓ）に対して敏感である。キュータイムでは、ＡＭＣｓに曝され、酸化、腐食、およびハロゲン化などの不要な相互作用に繋がる可能性がある。図１Ｂは、基板の敏感な表面を保護する方法の一例を示す。動作１２１において、環境に敏感な表面を含む基板を設置する。表面は、平面表面であってもよいし、ＨＡＲ構造を含む、１つまたは複数のピラー、孔、およびトレンチを含んでもよい。環境的なキュータイムの影響に敏感であり得る基板表面の例としては、シリコン、シリコンゲルマニウム、ならびにフィンおよびナノワイヤなどのゲルマニウム構造、銅、コバルト、チタン、窒化チタン、タングステンまたはモリブデンを含むがこれらに限定されない金属表面、および／または他の構造および材料が挙げられる。
次に、動作１２３では、表面を、ＳＲＰを含む溶液でコーティングする。次いで、動作１２５では、基板を乾燥させ、敏感な基板上にＳＲＰを含む保護コーティングを形成する。その後、動作１２７では、基板は、大気条件で保管し得る。さらなる処理の準備ができると、動作１２９では、基板を刺激に曝露して、ＳＲＰの全てまたは上部を分解する。以下でさらに説明するように、動作１２９は、化合物、または反応してＳＲＰを分解する化合物を形成する２つの反応物への制御された曝露を含んでもよい。刺激は、ＳＲＰの結合を切断して、ＳＲＰを分解する任意の化合物である。いくつかの実施形態では、その化合物は、比較的強力な酸または塩基である。その後、動作１３１では、分解したポリマーからの揮発性モノマーまたは断片は、構造から除去できる。ＳＲＰがまだ存在する場合は、動作１２９と１３１とを１回または複数回繰り返して、動作１３３でＳＲＰを完全に除去する。各繰り返しで除去される量は、同じであっても異なっていてもよい。
図１Ａおよび図１Ｂは、ＳＲＰｓを使用する例示的な半導体製造プロセスにおける特定の動作を示すフロー図である。ただし、本明細書に記載の方法は、特定の用途に限定されず、ＳＲＰｓが任意の表面から除去される任意の用途で使用してもよい。任意の除去前のＳＲＰ膜の厚さは、全厚（Ｔtotal）として表してもよい。厚さが表面全体にわたって変化する場合、Ｔtotalは、最大厚さである。本明細書に記載の方法の特定の実施形態では、任意の１回の除去動作で除去されるＳＲＰの量は、Ｔtotalよりも少ない、すなわち、ＳＲＰは、複数回の除去サイクルで部分ごとに除去される。他の実施形態では、１回のサイクルで全てのＳＲＰが除去されてもよい。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、ＳＲＰを分解可能な気相化合物（例えば、塩基または酸）のパルスに直接曝露される。例えば、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、硝酸（ＨＮＯ３）、ギ酸（ＣＨ2Ｏ2）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、シアン化水素（ＨＣＮ）、またはアンモニア（ＮＨ3）、種々のメチルもしくはエチルアミンガスもしくは蒸気が使用されてもよい。いくつかの例では、ＨＢｒ蒸気が使用される場合、基板は、５ｍＴから５０００ｍＴの範囲の圧力および０℃から１００℃の範囲の温度で維持される。いくつかの例では、基板は、７５０ｍＴから１５００ｍＴの範囲の圧力および３５℃から７０℃の範囲の温度で維持される。いくつかの例では、基板の温度は、１０００ｍＴの圧力および６０℃の温度で維持される。酸性蒸気または他の化合物の蒸気の量を制御して、拡散を制限する。図３は、ＳＲＰを分解する化合物への制御された曝露の方法の一例を示すプロセスフロー図である。動作３０１では、ＳＲＰ膜を有する基板を設置する。基板を設置可能な装置の例は、図８を参照して以下に説明される。いくつかの実施形態では、動作３０１は、基板を処理チャンバに提供することを含む。他の実施形態では、基板は、前の処理動作からチャンバ内にある。ＳＲＰは、様々な形態、例えば、構造のフィーチャ間の間隙内に、または基板の全てもしくは一部の上のブランケット膜として提供されてもよい。
動作３０３では、化合物をチャンバ内にパルス化する。蒸気の分圧および／またはパルス時間を制御して、蒸気への全体的な曝露および拡散深さを制御し得る。動作３０５では、チャンバをパージし得る。パージは、チャンバを排気すること、および／またはチャンバから一掃する不活性ガスを流すことを含み得る。このようなガスを、例えば、動作３０３中を含めて連続的に流していてもよいし、ガス自体をパルス化してチャンバ内に供給してもよい。動作３０５の間、揮発したモノマーまたはＳＲＰの断片をチャンバからポンプで排出するか、またはパージしてもよい。動作３０７では、ＳＲＰが除去されるまで動作３０３と３０５とを繰り返す。
上述したように、いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、各サイクルにおいて順次反応物に曝露される。これにより、プロセスへのさらなる制御を提供でき、また様々な方法で実施されてもよい。いくつかの実施形態では、両方の反応物の拡散は、厳密に制御される。これにより、膜が両方の反応物が存在する深さまでしか分解しないので、除去プロセスへのさらなる制御を提供できる。したがって、２つの反応物のうちの１つが目標よりも多く拡散した場合でも、他方の反応物の拡散によって除去される膜の量を制御し得る。図４は、実施形態に従って使用可能なプロセスフローの一例を示す。図３の動作３０１に関して上述したように、動作４０１では、ＳＲＰ膜を有する基板を設置する。除去の前のこの段階で、ＳＲＰ膜は、厚さＴtotalを有する。動作４０３では、第１の反応物をチャンバ内にパルス化する。基板温度と蒸気の分圧および／またはパルス時間とを制御して、蒸気への全体的な曝露および拡散深さを制御し得る。動作４０３の結果、第１の反応物は、ＳＲＰ膜の上部にわたって拡散する。動作４０５では、チャンバをパージし得る。パージは、チャンバを排気すること、および／またはチャンバから一掃する不活性ガスを流すことを含み得る。このようなガスを、例えば、動作４０３中を含めて連続的に流していてもよいし、ガス自体をパルス化してチャンバ内に供給されてもよい。次に、動作４０７では、第２の反応物をパルス化する。動作４０３と同様に、基板温度と蒸気の分圧および／またはパルス時間とを制御して、拡散深さを制限できる。第１の反応物および第２の反応物は、反応して化合物を形成し、その化合物自体がＳＲＰと反応して、ＳＲＰの結合を切断する。ＳＲＰは、両方の反応物が拡散した深さまで分解される。上述したように、動作４０９では、チャンバをパージし得る。動作４０９の間、揮発したモノマーまたはＳＲＰの断片をチャンバからポンプで排出するか、またはパージしてもよい。動作４１１では、ＳＲＰが除去されるまで動作４０３～４０９を繰り返す。いくつかの実施形態では、動作４１１は、実行されなくてもよい。例えば、ＨＡＲフィーチャを支えることが重要ではない表面保護用途では、１回のサイクルでＳＲＰを十分に除去できる場合がある。このような場合、動作４０３および４０７では、反応物を膜の全厚にわたって拡散させてもよい。
図４の例では、各反応物の目標拡散深さは、同じであっても異なっていてもよい。図５は、異なる実施形態の例を示す。まず、５０１において、ＳＲＰで充填されたＨＡＲ構造の側断面図のシーケンスが示されている。このシーケンスは、各反応物が同じ深さまで拡散することを目標とする図４による方法の一例に従ったＳＲＰ除去の２回のサイクルを示す。反応物１（Ｒ１）の第１のパルスは、深さＤ１まで拡散し、続いて反応物２（Ｒ２）の第１のパルスは、Ｄ１まで拡散する。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ１まで分解する化合物を形成する。分解されたＳＲＰは除去され、未充填の間隙がＤ１まで残る。このサイクルを繰り返し、深さＤ２までＳＲＰを除去する。このサイクルは、ＳＲＰが除去されるまで継続してよい。
５０３において、ＳＲＰで充填されたＨＡＲ間隙の側断面図の別のシーケンスが示されている。このシーケンスは、各反応物が前の反応物のパルスの拡散深さを超える深さまで拡散することを目標とする図４による方法の一例に従ったＳＲＰ除去の２回のサイクルを示す。反応物１（Ｒ１）の第１のパルスは、深さＤ１まで拡散し、続いて反応物２（Ｒ２）の第１のパルスは、Ｄ２まで拡散する。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ１まで分解する化合物を形成し、未反応の反応物Ｒ２がＤ２の深さまで残る。分解されたＳＲＰは除去され、未充填の間隙がＤ１まで残り、未反応の反応物Ｒ２がＤ２までＳＲＰ内に存在する。次の反応物のパルスＲ１は、目標深さＤ３まで行われる。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ２まで分解する化合物を形成し、未反応の反応物Ｒ１が深さＤ３まで残る。分解されたＳＲＰは除去され、未充填の間隙がＤ２まで残り、未反応の反応物Ｒ１がＤ３までＳＲＰ内に存在する。次の反応物のパルスＲ２は、目標深さＤ４まで行われる。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ３まで分解する化合物を形成し、未反応の反応物Ｒ２が深さＤ４まで残る。このサイクルは、ＳＲＰが除去されるまで継続してよい。シーケンス５０３をシーケンス５０１と比較して分かるように、反応物の各パルスが、前の反応物のパルスよりもＳＲＰ内にさらに拡散できるようにすることで、サイクル数を減少できる。ただし、各パルス時間がより長くなる場合がある。
いくつかの実施形態では、ＳＲＰは、第１の反応物に曝露され、これにより、第１の反応物がＳＲＰの全てまたは第１の部分全体にわたって拡散し、その後、第２の反応物の複数のパルス化が続き、第２の反応物の各々のパルスにより、第２の反応物が拡散し、ＳＲＰの上部のみにおいてＳＲＰが分解される。図６は、実施形態に従って使用可能なプロセスフローの一例を示す。
図３の動作３０１に関して上述したように、動作６０１では、ＳＲＰ膜を有する基板を設置する。動作６０３では、第１の反応物をチャンバ内にパルス化する。基板温度と蒸気の分圧および／またはパルス時間とを制御して、蒸気への全体的な曝露および拡散深さを制御し得る。動作６０３の結果、第１の反応物は、ＳＲＰ膜を通って目標拡散深さまで拡散する。いくつかの実施形態では、目標拡散深さは、ＳＲＰ膜の深さ全体、すなわち、Ｔtotalであってもよい。他の実施形態では、目標拡散深さは、深さ全体よりも小さくてもよく、例えば、Ｔtotalの半分、Ｔtotalの１／４などであってもよい。動作６０５では、チャンバをパージし得る。パージは、チャンバを排気すること、および／またはチャンバから一掃する不活性ガスを流すことを含み得る。このようなガスを、例えば、動作６０３中を含めて連続的に流していてもよいし、ガス自体をパルス化してチャンバ内に供給してもよい。次いで、動作６０７では、第２の反応物をパルス化する。動作６０７では、目標拡散深さは、動作６０３における第１の反応物の目標拡散深さよりも小さい。例えば、第１の反応物が動作６０３において深さ全体または深さ全体の半分にわたって拡散した場合、動作６０７における目標拡散深さは、その深さの５分の１または４分の１であってもよい。第１の反応物および第２の反応物が反応して、化合物を形成し、化合物自体がＳＲＰと反応して、ＳＲＰの結合を切断する。ＳＲＰは、第２の反応物が拡散した深さのみ分解される。したがって、第２の反応物の拡散深さにより、全体の除去率が制御される。上述したように、動作６０９では、チャンバをパージし得る。動作６０９の間、揮発したモノマーまたはＳＲＰの断片をチャンバからポンプで排出するか、またはパージしてもよい。動作６１１では、第１の反応物が消費されるまで動作６０７と６０９とを繰り返す。第１の反応物が膜全体にわたって拡散する実施形態では、ＳＲＰは、動作６１１の後に完全に除去されてもよい。他の実施形態では、動作６１３において、ＳＲＰが完全に除去されるまで動作６０３～６１１を１回または複数回繰り返してもよい。
図７は、図６で説明した方法による異なる実施形態の例を示す。まず、７０１において、ＳＲＰで充填されたＨＡＲ構造の側断面図のシーケンスが示されている。このシーケンスは、第１の反応物がＳＲＰの深さ全体に拡散することを目標とする図６による方法の一例に従ったＳＲＰ除去の複数回のサイクルを示す。反応物２（Ｒ２）の第１のパルスにより、深さＤ１まで拡散する。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ１まで分解する化合物を形成する。分解されたＳＲＰは除去され、未充填の間隙がＤ１まで残る。Ｒ２－除去サイクルを繰り返し、深さＤ２までＳＲＰを除去する。このサイクルは、ＳＲＰが除去されるまで継続してよい。
７０３において、ＳＲＰで充填されたＨＡＲ構造の側断面図の別のシーケンスを示す。このシーケンスは、第１の反応物がＳＲＰの深さの半分まで拡散することを目標とする図６による方法の一例に従ったＳＲＰ除去の複数回のサイクルを示す。反応物２（Ｒ２）の第１のパルスは、深さＤ１まで拡散する。反応物が反応し、ＳＲＰをＤ１まで分解する化合物を形成する。分解されたＳＲＰは除去され、未充填の間隙がＤ１まで残る。Ｒ２－除去サイクルを繰り返して、深さＤ２までＳＲＰを除去する。このサイクルは、ＳＲＰが間隙の深さの半分まで除去されるまで継続してよい。次いで、反応物１が再びパルス化され、間隙の底部まで拡散する。その後、膜が完全に除去されるまでＲ２－除去のサイクルを繰り返してよい（図示せず）。
刺激化合物および反応物
ＳＲＰｓを分解するために使用可能な化合物の例は、酸（例えば、７未満のｐＫａ、およびいくつかの実施形態では、４未満、または２未満のｐＫａを有する）および塩基（例えば、７未満のｐＫｂ、およびいくつかの実施形態では、４未満または２未満のｐＫｂを有する）を含む。
代替様式でパルス化して、ＳＲＰｓを切断するのに有効な化合物を生成できる反応物の例としては、反応して亜硫酸（Ｈ2ＳＯ3）を形成するＳＯ2（二酸化硫黄）および水（Ｈ2Ｏ）、硝酸（ＨＮＯ3）を形成する二酸化窒素（ＮＯ2）および水、炭酸（Ｈ2ＣＯ3）を形成する二酸化炭素（ＣＯ2）および水、ならびに水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）を形成するアンモニア（ＮＨ3）および水が挙げられる。他の酸化物を水または他の反応物と反応させて、酸または塩基を形成してもよい。
いくつかの実施形態では、水素結合を形成する反応物（例えば、Ｈ2ＯまたはＮＨ3）を、図６および図７に示すようなスキームにおいて第１の反応物として使用してもよい。これは、反応物が拡散すると、水素結合が反応物を膜に吸着させるのに有効な場合があるからである。
様々な実施形態によれば、反応は、触媒反応でもよいし、無触媒反応であってもよい。いくつかの実施形態では、触媒（例えば、熱活性化触媒）は、ＳＲＰに提供され、反応物と共に供給されるか、または別個のパルスとして導入されてもよい。ただし、多くの実施形態では、反応は、ＳＲＰが触媒を含まないで提供されるため、無触媒である。これにより、ＳＲＰを容易に除去できる。
いくつかの実施形態では、反応は、副生成物を生成しない。
ＳＲＰｓ
以下に、ＳＲＰｓの例を提示する。ただし、本明細書に記載の方法は、任意のＳＲＰｓを用いて使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＳＲＰｓは、ポリ（アルデヒド）を含むコポリマーである。特定の実施形態では、それらは、２０１８年６月７日に公開され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第２０１８／０１５５４８３号に記載の自己犠牲ポリマーであってもよい。コポリマーの参考例としては、Ｆｏｒｍｕｌａ Ｉのコポリマーが含まれる。
Figure 2023521251000002
 ここで、Ｒは、置換または非置換のＣ1～Ｃ20アルキル、Ｃ1～Ｃ20アルコキシ、Ｃ２～Ｃ20アルケニル、Ｃ2～Ｃ20アルキニル、Ｃ6～Ｃ10ヘテロアリール、Ｃ3～Ｃ10シクロアルキル、Ｃ3～Ｃ10シクロアルケニル、Ｃ3～Ｃ10へテロシクロアルキル、またはＣ3～Ｃ10ヘテロシクロアルケニルであり、置換される場合、Ｒは、Ｃ1～Ｃ20アルキル、Ｃ1～Ｃ20アルコキシ、Ｃ2～Ｃ20アルケニル、Ｃ2～Ｃ20アルキニル、Ｃ6～Ｃ10アリール、Ｃ6～Ｃ10ヘテロアリール、アルデヒド、アミノ、スルホン酸、スルフィン酸、フルオロ酸、ホスホン酸、エーテル、ハロゲン、ヒドロキシル、ケトン、ニトロ、シアノ、アジド、シリル、スルホニル、スルフィニル、またはチオールで置換される。
特定の実施形態では、ＳＲＰｓは、フタルアルデヒドモノマーと、エタナール、プロパナール、またはブタナールなどの第２のアルデヒドとの環状コポリマーである。このようなコポリマーの例としては、米国特許公開第２０１８／０１５５４８号に、Ｆｏｒｍｕｌａ ＩＩとして示されている。
Figure 2023521251000003
米国特許公開第２０１８／０１５５４８号における具体例としては、ＰＨＡおよびアセトアルデヒド、プロパナール、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、オクタナール、ノナナール、デカナール、ウンデカナール、プロペナール、ブテナール、ペンテナール、ヘキセナール、ヘプテナール、オクテナール、ノネナール、デセナール、ウンデセナールのうちの１つまたは複数、ならびにそれらの任意の組み合わせのコポリマーが挙げられる。
また、ＳＲＰｓは、純フタルアルデヒドホモポリマーを含む任意の適切な線状または環状コポリマーであってもよい。また、ＳＲＰは、ポリ（４，５－ジクロロフタルアルデヒド）などのポリ（フタルアルデヒド）誘導体のホモポリマーであってもよい。
装置
説明した除去プロセスは、基板処理システムの一部であり得るチャンバ内で実施されてもよい。基板処理システムは、ＳＲＰｓの堆積と上流および下流処理とを含む基板を処理するために使用される１つまたは複数の追加の基板処理ツールをさらに含んでもよい。ここで図８を参照すると、基板処理システム８００は、１つまたは複数の基板処理ツール８０２（基板処理ツール８０２ａおよび８０２ｂは、例示目的で示されている）および基板バッファ８３０または他の基板保管装置を含む。基板処理ツール８０２ａおよび８０２ｂの各々は、複数の処理チャンバ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃなど（総称して処理チャンバ８０４）を含む。ほんの一例として、処理チャンバ８０４の各々は、基板処理を実行するように構成されてもよい。いくつかの例では、基板は、処理チャンバ８０４のうちの１つに搬入され、処理され、その後、処理チャンバ８０４のうちの１つまたは複数の他の処理チャンバに移動し、かつ／あるいは（例えば、全てが同じ処理を実行する場合）基板処理ツール８００から除去されてもよい。
処理される基板は、大気－真空（ＡＴＶ）搬送モジュール８０８のロードステーションのポートを介して基板処理ツール８０２ａおよび８０２ｂに搬入される。いくつかの例では、ＡＴＶ搬送モジュール７０８は、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）を含む。次いで、基板は、処理チャンバ８０４のうちの１つまたは複数に搬送される。例えば、搬送ロボット８１２は、基板をロードステーション８１６からロードロック８２０に搬送するように配置される。真空搬送モジュール８２８の真空搬送ロボット８２４は、基板をロードロック８２０から様々な処理チャンバ８０４に搬送するように配置される。
基板処理ツール８０２ａおよび８０２ｂのうちの１つまたは複数において処理した後、基板は、真空環境の外側に移送されてもよい。例えば、基板を保管のための場所（基板バッファ８３０など）に移動させてもよい。他の例では、基板をさらなる処理のために基板処理ツールから別の基板処理ツールに、あるいはさらなる処理のために保管バッファ８３０から別の基板処理ツールに、直接移動させてもよい。
基板を大気条件に曝露すると、欠陥が生じる場合があり、そうでなければ下流処理に悪影響が及ぶ場合がある。ＳＲＰを含む犠牲保護層は、大気条件に曝露する前に基板に追加できる。いくつかの例では、犠牲保護層は、基板を保管のため基板バッファに、または別の基板処理ツールに搬送する前に基板処理ツールに適用される。他の例では、犠牲保護層は、（基板処理ツールに関連付けられていない）別の処理チャンバに適用される。
基板上で別の処理を実行する前に、犠牲保護層は、本明細書で説明したように除去される。例えば、基板は、保管バッファ８３０での保管期間の後または基板処理ツール８０２ａでの処理後に、基板処理ツール８０２ｂに搬送されてもよい。犠牲保護層は、基板処理ツール８０２ｂ内の処理チャンバのうちの１つ、または（基板処理ツール８０２ｂに関連付けられていない）別の処理チャンバにおいて除去されてもよい。いくつかの実施形態では、犠牲保護層は、ロードロック８２０において除去される。
いくつかの例では、犠牲保護層は、大気条件への曝露の前に、（基板処理を実行した）同じ基板処理ツール内の処理チャンバによって適用される。基板処理ツールは真空で動作するため、基板の大気条件への曝露は防止される。いくつかの例では、犠牲層は、ウェット洗浄プロセスの後に堆積される。この場合、酸化物および残渣は、ウェット洗浄プロセスによって除去されてもよく、犠牲層は、ウエハを乾燥させる前またはウエハを乾燥させた直後に、順次堆積される。いくつかの例では、このプロセスは、真空下で行われず、乾燥した汚れのない表面を大気に曝露することなく行われる。他の例では、基板は、基板処理ツールから犠牲保護層を追加する基板処理ツールの外側に位置する別の処理チャンバに移送される。この方法を用いると、基板を大気条件へ曝露する時間が制限または短縮される。曝露は、基板処理ツールから犠牲保護層が適用される処理チャンバへの移送の短時間に制限される。基板の保管は、大気条件にさらに曝露することなく、より長い時間行われてもよい。その後、犠牲保護層は、さらなる処理の前に除去されてもよい。いくつかの例では、犠牲保護層は、同じ基板処理ツールの処理チャンバにおける基板処理の前に、真空条件下で別の基板処理ツールにて除去される。他の例では、基板は、犠牲保護層を除去する処理チャンバに移送され、その後、さらなる処理のために基板処理ツールに移送される。また、この方法により、処理チャンバと基板処理ツールまたは他の環境との間の大気条件への曝露が制限される。一例では、犠牲保護層は、エッチング、堆積、または他の処理の直後に、表面上で凝縮して膜を形成する小分子蒸気に基板を曝露することによって形成される。これは、エッチングまたは堆積が行われたツール（例えば、基板処理ツール８０２ａ）の内部で直接実行可能であり、エッチングまたは堆積が行われた同じ処理チャンバ内で行われてもよい。その後、基板は、処理のために次のツール（例えば、基板処理ツール８０２ｂ）に運ばれる。基板が再び大気条件に曝露されなくなると（例えば、基板を真空下または不活性ガスでパージされた雰囲気下に置くことによって）、真空および化合物、ならびに場合によっては、他の刺激が、上述したように適用されて、膜が分解し、基板から除去されるように誘導する。これは、上述したような処理チャンバ（例えば、基板処理チャンバ８０２ｂのプロセスチャンバ８０４ａ）の内部で行われてもよい。
様々な実施形態では、ＳＲＰの除去中を含む処理中にプロセス条件を制御するために、システムコントローラが採用される。コントローラは一般に、１つまたは複数の記憶装置と１つまたは複数のプロセッサとを含む。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続、ステッパモータコントローラボードなどを含んでもよい。
コントローラは、除去装置の全ての動作を制御してもよい。システムコントローラは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ウエハ温度、ウエハチャックまたは台座位置、プラズマパワー、および特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令のセットを含む、システム制御ソフトウェアを実行する。いくつかの実施形態では、コントローラに関連付けられた記憶装置に格納された他のコンピュータプログラムが採用されてもよい。
典型的には、コントローラに関連付けられたユーザインターフェースが存在する。ユーザインターフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件のグラフィカルソフトウェア表示、ならびにポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなどのユーザ入力デバイスを含んでもよい。
システム制御論理は、任意の適切な方法で構成されてもよい。一般に、論理は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで設計または構成可能である。駆動回路を制御するための命令は、ハードコード化されてもよく、あるいはソフトウェアとして提供されてもよい。命令は、「プログラミング」によって提供されてもよい。このようなプログラミングは、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、およびハードウェアとして実装された特定のアルゴリズムを有する他のデバイスにおけるハードコード化された論理を含む、任意の形式の論理を含むことが理解される。また、プログラミングは、汎用プロセッサ上で実行可能なソフトウェアまたはファームウェア命令を含むことが理解される。システム制御ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコード化されてもよい。
プロセスシーケンスにおける反応物パルスおよびパージガス流ならびに他のプロセスを制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン、またはその他で記述可能である。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトは、プロセッサによって実行されて、プログラム内で特定されたタスクを実行する。また、前述の通り、プログラムコードは、ハードコード化されてもよい。
コントローラパラメータは、例えば、プロセスガス組成および流量、温度、圧力、基板温度、およびプラズマパワーなど、プロセス条件に関する。これらのパラメータは、レシピの形態でユーザに提供され、ユーザインターフェースを利用して入力されてもよい。
プロセスを監視するための信号は、システムコントローラのアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供されてもよい。プロセスを制御するための信号は、システムのアナログおよびデジタル出力接続で出力される。
システムソフトウェアは、多くの方法で設計または構成されてもよい。
例えば、本開示の実施形態に従って堆積プロセスを実行するのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが記述されてもよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムのセクションの例としては、基板位置決めコード、プロセスガス制御コード、圧力制御コード、およびヒータ制御コードが挙げられる。
いくつかの実施態様では、コントローラは、システムの一部であり、上述した例の一部であってもよい。このようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、処理のための１つまたは複数のプラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む、半導体処理装置を含み得る。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と統合されてもよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれる場合があり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素またはサブパーツを制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムの種類に応じて、本明細書に開示のプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとして、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ツールへのウエハの搬入出、ならびに特定のシステムに接続または連動した他の搬送ツールおよび／またはロードロックへのウエハの搬入出が挙げられる。
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であって、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはウエハのダイの製造中に１つまたは複数の処理工程を達成してもよい。
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムに統合されているか、結合されているか、そうでない場合はシステムにネットワーク接続されているか、またはそれらの組み合わせであるコンピュータの一部であっても結合されていてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよく、あるいは、ファブホストコンピュータシステムの全てまたは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にし、製造動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定する、あるいは新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供できる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実行される処理ステップの各々に対するパラメータを特定する。パラメータは、実行されるプロセスの種類およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールの種類に特有のものであってもよい。したがって、上述したように、コントローラは、互いにネットワーク接続され、本明細書に記載のプロセスおよび制御など、共通の目的に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを含むことなどによって、分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの一例としては、（プラットフォームレベルでまたはリモートコンピュータの一部としてなど）遠隔配置され、チャンバ上のプロセスを制御するように結合する１つまたは複数の集積回路と通信するチャンバ上の１つまたは複数の集積回路が挙げられるであろう。
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、ＰＶＤチャンバまたはモジュール、ＣＶＤチャンバまたはモジュール、ＡＬＤチャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連付けられた、または使用可能な任意の他の半導体処理システムを含んでもよいが、これらに限定されない。
上述したように、ツールによって実行される１つまたは複数のプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュールのうちの１つまたは複数、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体生産工場内のツール場所および／またはロードポートへウエハの容器を搬入出する材料移送に使用されるツールと通信してもよい。
コントローラは、様々なプログラムを含んでもよい。基板位置決めプログラムは、基板を台座上またはチャック上に載置し、基板とガス入口および／または対象物などのチャンバの他の部品との間の間隔を制御するために使用されるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含んでもよい。プロセスガス制御プログラムは、ガス組成、流量、パルス時間を制御するためのコードと、任意にチャンバ内にガスを流すためのコードとを含んでもよい。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムにおけるスロットル弁を調節することによって、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを含んでもよい。ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでもよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ウエハチャックへ、ヘリウムなどの熱搬送ガスの供給を制御してもよい。プラズマパワープログラムは、プラズマパワーを制御してもよい。
除去中に監視可能なチャンバセンサの例としては、マスフローコントローラ、マノメータなどの圧力センサ、および台座またはチャックに配置される熱電対が挙げられる。適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムをこれらのセンサからのデータと共に使用して、所望のプロセス条件を維持してもよい。
上記は、単一またはマルチチャンバ半導体処理ツールにおいて、開示された実施形態の実施態様を説明している。本明細書に記載の装置およびプロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤｓ、光起電力パネルなどの製造または生産のための、リソグラフィパターニングツールまたはプロセスと連動して使用されてもよい。一般に、必ずしもそうではないが、このようなツール／プロセスは、共通の製造設備において共に使用または実施される。膜のリソグラフィパターニングは一般に、（１）フォトレジストをスピンオンまたはスプレー式ツールを用いて、ワークピース、すなわち、基板上へ塗布することと、（２）ホットプレートまたは炉または紫外線硬化ツールを用いてフォトレジストを硬化させることと、（３）ウエハステッパなどのツールを用いてフォトレジストを可視光または紫外線またはＸ線へ露光することと、（４）ウェットベンチなどのツールを用いてレジストを選択的に除去し、それによって、レジストをパターニングするようにレジストを現像することと、（５）ドライまたはプラズマアシストエッチングツールを用いることによって、レジストパターンを下層にある膜またはワークピースに転写することと、（６）ＲＦまたはマイクロ波プラズマレジストストリッパーなどのツールを用いてレジストを除去することとの一部または全てを含み、各ステップには、いくつかの利用可能なツールが設けられている。
前述の実施形態は、理解を明確にする目的である程度詳細に説明してきた。ただし、添付の特許請求の範囲内で特定の変更および修正が実施されてもよいことが明らかであろう。なお、本実施形態のプロセス、システム、および装置を実装する多くの代替方法が存在することに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的なものであって制限的なものではないと見なされるべきで、本実施形態は、本明細書にて与えられた詳細に限定されるものではない。
処理される基板は、大気－真空（ＡＴＶ）搬送モジュール８０８のロードステーションのポートを介して基板処理ツール８０２ａおよび８０２ｂに搬入される。いくつかの例では、ＡＴＶ搬送モジュール８０８は、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）を含む。次いで、基板は、処理チャンバ８０４のうちの１つまたは複数に搬送される。例えば、搬送ロボット８１２は、基板をロードステーション８１６からロードロック８２０に搬送するように配置される。真空搬送モジュール８２８の真空搬送ロボット８２４は、基板をロードロック８２０から様々な処理チャンバ８０４に搬送するように配置される。

Claims (38)

  1. 高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に形成されている高アスペクト比の間隙に刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を有する前記ＨＡＲ構造をチャンバに提供し、前記高アスペクト比の間隙が、全厚Ｔtotalを有し、
    前記間隙から前記ＳＲＰを除去する１回または複数回のサイクルを実行することを備え、各サイクルは、
    （ａ）第１の反応物がＴtotal未満の深さのみ前記間隙内に拡散するように、前記第１の反応物を前記チャンバにパルス化し、
    （ｂ）（ａ）の後、前記チャンバをパージし、
    （ｃ）（ｂ）の後、第２の反応物がＴtotal未満の深さのみ前記間隙内に拡散するように、前記第２の反応物を前記チャンバにパルス化し、前記
    （ｄ）前記ＳＲＰを分解する化合物を形成するために前記第１の反応物と前記第２の反応物とを反応させ、
    （ｅ）ＳＲＰの厚さをＴtotal未満まで分解し、
    （ｆ）前記分解されたＳＲＰを除去すること
    を備える、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとして、ポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとして、ポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物は、水蒸気である、方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物の他方は、前記水蒸気と反応して酸性もしくは塩基性の種になる気体酸化物である、方法。
  6. 請求項５に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化窒素である、方法。
  7. 請求項５に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化硫黄である、方法。
  8. 請求項５に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化炭素である、方法。
  9. 請求項４に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物の他方は、アンモニアである、方法。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法であって、
    （ａ）および（ｃ）の目標拡散深さは、同じである、方法。
  11. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法であって、
    （ａ）および（ｃ）の目標拡散深さは、異なる、方法。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法であって、
    （ｄ）の前記反応は、無触媒である、方法。
  13. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記化合物は、酸または塩基である、方法。
  14. 高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に形成されている高アスペクト比の間隙に刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）を有する前記ＨＡＲ構造をチャンバに提供し、前記ＳＲＰ膜は、全厚Ｔtotalを有し、
    前記間隙から前記ＳＲＰを除去する１回または複数回のサイクルを実行することを備え、各サイクルは、
    （ａ）第１の反応物が前記間隙内に深さＤfirst reactantまで拡散するように、前記第１の反応物を前記チャンバにパルス化し、
    （ｂ）（ａ）の後、前記チャンバをパージし、
    （ｃ）（ｂ）の後、第２の反応物が深さＤsecond reactantのみ前記間隙内に拡散するように前記第２の反応物を前記チャンバにパルス化し、Ｄsecond reactantは、Ｄfirst reactant未満であり、
    （ｄ）前記ＳＲＰを分解する化合物を形成するために、前記第１の反応物と前記第２の反応物とを反応させ、
    （ｅ）前記ＳＲＰを深さＤsecond reactantまで分解し、
    （ｆ）前記分解されたＳＲＰを除去すること
    を備える、方法。
  15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとしてポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  16. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとしてポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  17. 請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物は、水蒸気である、方法。
  18. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物の他方は、前記水蒸気と反応して酸性もしくは塩基性の種になる気体酸化物である、方法。
  19. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化窒素である、方法。
  20. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化硫黄である、方法。
  21. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記気体酸化物は、二酸化炭素である、方法。
  22. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記第１または第２の反応物の他方は、アンモニアである、方法。
  23. 請求項１３から２１のいずれか一項に記載の方法であって、
    Ｄfirst reactantは、前記第１の反応物が１回のサイクルで前記ＳＲＰ膜の前記全厚にわたって拡散されるように、Ｔtotalに等しい、方法。
  24. 請求項１３から２１のいずれか一項に記載の方法であって、
    Ｄfirst reactantは、Ｔtotal未満であり、複数回のサイクルが実行される、方法。
  25. 請求項１３から２３のいずれか一項に記載の方法であって、
    （ｄ）の前記反応は、無触媒である、方法。
  26. 請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記化合物は、亜硫酸、硝酸、炭酸、および水酸化アンモニウムのうちの１つである、方法。
  27. 刺激応答性ポリマー（ＳＲＰ）をその上に有する基板を提供し、
    複数回の除去サイクルを実行することを備え、各サイクルは、
    前記ＳＲＰの上部のみを、前記ＳＲＰを分解できる化合物に曝露し、それによって、前記ＳＲＰの前記上部を分解し、
    前記ＳＲＰの前記上部のみを除去すること
    を備える、方法。
  28. 請求項２６に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、触媒を用いることなく提供される、方法。
  29. 請求項２６または２７に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰの前記上部を化合物に曝露することは、前記基板を収容するチャンバ内に気相中の前記化合物をパルス化することを含む、方法。
  30. 請求項２８に記載の方法であって、
    前記化合物は、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、硝酸（ＨＮＯ3）、ギ酸（ＣＨ2Ｏ2）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、シアン化水素（ＨＣＮ）、またはアンモニア（ＮＨ3）、およびアルキルアミンガスのうちの１つである、方法。
  31. 請求項２６から２９のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰの前記上部を曝露することは、第１の反応物および第２の反応物を順次パルス化することを含み、前記第１の反応物および前記第２の反応物が反応して、前記化合物を形成する、方法。
  32. 請求項３０に記載の方法であって、
    前記第１の反応物および前記第２の反応物は、前記ＳＲＰ膜の前記上部で反応する、方法。
  33. 請求項２６または２７に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰの前記上部を曝露することは、第１の反応物の第１のパルスに続いて、第２の反応物の複数回の連続したパルスを含み、前記第１の反応物および前記第２の反応物が反応して、前記化合物を形成する、方法。
  34. 請求項３０から３２のいずれか一項に記載の方法であって、
    連続したパルスは、不活性ガスのパージによって分離される、方法。
  35. 請求項２６から３３のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとしてポリ（フタルアルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  36. 請求項２６から３４のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、ホモポリマーとして、もしくはコポリマーの前記ポリマーのうちの１つとしてポリ（アルデヒド）またはその誘導体を含む、方法。
  37. 請求項２６から３５のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造のフィーチャ間に提供される、方法。
  38. 請求項２６から３５のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記ＳＲＰは、基板上の保護コーティングとして提供される、方法。
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