JP7473667B2 - リフレクタ膜の成長方法 - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、概して、リフレクタ層の形成に関する。特に、本開示の実施形態は、高アスペクト比(HAR)構造にリフレクタ膜を成長させる方法及び装置を提供する。
デジタルカメラ、コンピュータ、及び携帯電話に見られるものなど、最新の電子画像デバイスの多くは、ピクセルのアレイを含むデジタルイメージセンサを使用している。ピクセルは光を電荷に変換する。しかしながら、ピクセルが受け取った光の一部は吸収されず、下層のデバイス構成要素に入る。一部のデバイスでは、吸収されなかった光が隣接するピクセルに散乱され、クロストークを生じさせる。吸収されない光とクロストーク又は散乱光は、ピクセルの精度及び寿命を低下させる。
クロストークを最小限に抑える又は防止するために、コンタクトイメージセンサ(CIS)の個々のピクセルは、ディープトレンチアイソレーション(DTI)として知られる構造/技法によって、隣接するピクセルから分離されている。ディープトレンチアイソレーションは、CISの光感知領域間の基板表面に形成された高アスペクト比構造を使用する。ディープトレンチアイソレーションでは、隣り合うピクセル間の光学的クロストークを低減するためにリフレクタ材料のスタックを使用することが多く、これによりCISの量子効率が向上する。リフレクタ材料は、優れた光学的分離を提供するために高反射性でなければならない。
加えて、化学気相堆積(CVD)による金属膜(例えば、アルミニウム)の成長は、基板に対する金属の選択性に起因して、困難な作業になる可能性がある。例えば、CVDアルミニウムは、空気に少しでも曝露された基板上では成長しないか、又は最小限の成長しか示さない。
さらには、高アスペクト比構造の底部に膜を形成することは困難でありうる。図1に示されるように、一部の高アスペクト比DTI構造10では、該構造10の上部12にリフレクタ材料16が充填され、一方、構造の底部14には充填されないままである。充填されていない部分は、ピクセル分離の有効性を低下させる。
したがって、リフレクタ材料を堆積させる方法、並びに高アスペクト比構造におけるDTIを改善する方法が必要とされている。
本開示の1つ以上の実施形態は、リフレクタ膜スタックを形成する方法を対象とする。基板上にライナが形成され、該ライナ上にリフレクタ層が形成される。リフレクタ層は、その間に酸素に曝露されることなく、ライナと同じ処理ツール内で形成される。
本開示の追加の実施形態は、リフレクタ膜スタックを形成する方法を対象とする。少なくとも1つの構造が形成された基板上に共形ライナが形成される。少なくとも1つの構造は、底部及び側壁を有する。基板は、成長抑制剤に曝露されて、基板の上部が不活性化される。少なくとも1つの構造内のライナ上にリフレクタ層が抑制された厚さまで形成される。基板の上部が再活性化される。少なくとも1つの構造にリフレクタ層が充填される。
本開示のさらなる実施形態は、処理ツールのコントローラによって実行されると、処理ツールに次の動作を行わせる命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする:内部にロボットを有する中央移送ステーションに接続された第1の処理チャンバ内で、基板上に共形ライナを堆積させ;基板が酸素に曝露されないように、基板を第1の処理チャンバから中央移送ステーションに接続された第2の処理チャンバへと移動させ;第1の処理チャンバ、中央移送ステーション、又は第2の処理チャンバのうちの1つ以上において、基板を成長抑制剤に曝露させ;第2の処理チャンバ内でライナ上にリフレクタ層を形成させ;かつ、基板を再活性化剤に曝露させる、動作。
本開示の上記構造を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しているのであり、したがって、本開示は他の同等に有効な実施形態も許容しうることから、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
底部セクションが充填されていない先行技術のCISを示す図 本開示の1つ以上の実施形態による膜スタックを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態によるリフレクタスタックを形成するプロセスを示す図 本開示の1つ以上の実施形態による方法とともに使用するための処理ツールを示す図
本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことが理解されるべきである。本開示は、他の実施形態も可能であり、さまざまな方法で実施又は実行することができる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「基板」という用語は、処理が行われる表面又は表面の一部を指すために用いられる。基板に対しての言及は、文脈上他のことが明示されない限り、基板の一部分のみを指すこともありうることもまた、当業者に理解されよう。さらには、基板上への堆積についての言及は、むき出しの基板と、1つ以上の膜又は構造がその上に堆積又は形成されている基板の両方を意味しうる。
本明細書で用いられる「基板」とは、その上で製造処理中に膜処理が行われる、任意の基板表面又は基板上に形成された材料表面を指す。例えば、処理が実施されうる基板表面は、用途に応じて、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)、炭素をドープした酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープしたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに、金属、金属窒化物、金属合金、及び他の導電材料など、他の任意の材料を含む。基板には半導体ウエハが含まれるが、これに限定されない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、UV硬化、電子ビーム硬化、及び/又はベークするための前処理プロセスに曝されてもよい。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、開示される任意の膜処理工程は、以下により詳細に開示されるように、基板上に形成された下地層にも行うことができ、「基板表面」という用語は、文脈が示すように、こうした下地層を含むことが意図されている。したがって、例えば基板表面上に膜/層又は部分膜/部分層が堆積している場合には、新たに堆積した膜/層の露出面が基板表面になる。
本開示の幾つかの実施形態は、化学気相堆積(CVD)によってアルミニウム(Al)薄膜を成長させる方法に関する。幾つかの実施形態は、化学的終端にかかわらず、基板上に金属膜を成長させる方法を有利に提供する。幾つかの実施形態のCVDアルミニウム膜は、1つの堆積チャンバ内で基板上への第1の堆積としてライナ膜を使用して成長される。ライナを有する基板は、幾つかの実施形態によれば、高真空下で第2の堆積チャンバへと移送され、良好な反射率を有する金属膜を成長させる。
本開示の1つ以上の実施形態は、コンタクトイメージセンサ内のピクセルを光学的に分離する効果的な方法を提供する。幾つかの実施形態では、堆積された金属膜(例えば、CVDアルミニウム)は高い反射率を有する。幾つかの実施形態の金属膜は、ピクセル間の間隙に充填するために用いられ、ピクセルのクロストークを防止するか、又は最小限に抑える。幾つかの実施形態は、現在の方法より高い信号対雑音比を有する、ディープトレンチアイソレーションのための方法を提供する。幾つかの実施形態は、デバイス性能の向上をもたらす、ディープトレンチアイソレーションのための方法を提供する。
本開示の幾つかの実施形態は、優れた成長挙動を有するCVDアルミニウム膜を成長させる方法を有利に提供する。幾つかの実施形態では、ライナ材料(例えば、TiAlC)は、アルミニウムの成長のための優れた表面を提供する。幾つかの実施形態では、ライナ材料としてTiAlCを使用して、インシトゥCVDアルミニウムを、半導体製造で一般的に用いられる基板上に堆積させることができる。幾つかの実施形態は、50:1のアスペクト比を有するトレンチに完全に充填することができる金属間隙充填のための方法を有利に提供する。幾つかの実施形態は、継ぎ目又はボイドがないか、最小限の量の継ぎ目又はボイドしか有しない、間隙充填方法を提供する。
コンタクトイメージセンサ(CIS)用途では、ピクセルのディープトレンチアイソレーション(DTI)にタングステン(W)が従来から使用されている。本開示の1つ以上の実施形態は、デバイス性能を向上させるために、タングステンを置き換えるように、高反射性のCVD膜(例えば、CVD Al膜)を堆積させる方法を提供する。
幾つかの実施形態では、ライナの選択は、CVDアルミニウム膜の成長に影響を与える。本開示の幾つかの実施形態は、真空を破壊することなく複数の堆積チャンバをクラスタ化し、高真空下でチャンバ間のサンプル移送を可能にすることによって、ALD TiAlCライナを堆積させる方法を提供する。幾つかの実施形態におけるALD TiAlCライナは、チタン前駆体及びアルミニウム前駆体に交互に曝露することによって形成される。幾つかの実施形態では、ALD TiAlC堆積プロセスは、最後の反応種としてのチタン前駆体曝露で終了する。
幾つかの実施形態では、ライナを空気に曝露すると、CVD Al膜の成長が抑制される。本開示の幾つかの実施形態は、良好な堆積速度、抵抗率、及び/又は反射率を有するCVD Al膜を形成する方法を提供する。
幾つかの実施形態では、50:1のアスペクト比を有するコンタクトイメージセンサのディープトレンチ(開口部~100nm、深さ5μm)にCVD Alを充填した。連続注入が用いられる従来のCVDプロセスとは異なり;幾つかの実施形態では、5~10秒の各ドーズが、各ドーズ間の10~20秒のパージによって分離される。幾つかの実施形態における全膜厚は、用量-パージサイクルを何回も繰り返すことによって制御した。幾つかの実施形態では、驚くべきことに、本発明者らは、パージによって各ドーズを分離することにより、継ぎ目がなく、ボイドが最小限である、アスペクト比50:1の構造の完全充填が可能になることを見出した。
幾つかの実施形態は、高アスペクト比(例えば、>100:1)を最小限の継ぎ目又はボイドで、完全に充填する方法を提供する。幾つかの実施形態によれば、表面処理を使用して、トレンチの上部への金属膜の堆積を抑制し、トレンチの底部に充填する。第2の表面処理は、金属膜堆積のためにトレンチの上部を活性化し、完全な間隙充填をもたらす。
図2を参照すると、本開示の1つ以上の実施形態は、リフレクタ膜スタック100を形成する方法を対象とする。ライナ110が基板105の表面106上に形成される。ライナ110は、任意の適切な組成を有することができ、当業者に知られている任意の適切な技法で堆積させることができる。幾つかの実施形態では、ライナ110は、化学気相堆積(CVD)によって堆積される。幾つかの実施形態では、ライナ110は、原子層堆積(ALD)によって堆積される。幾つかのALD堆積では、ライナ110は、基板表面106に共形膜を形成する。本明細書で用いられる「共形」膜とは、堆積に沿ってほぼ同じ厚さを有する膜を指す。例えば、基板に形成されたトレンチでは、共形膜は、トレンチの上部がトレンチの底部とほぼ同じ厚さを有する。このように用いられる場合、「ほぼ同じ厚さ」という用語は、厚さが平均膜厚に対して±15%、±10%、±7.5%、±5%、又は±2.5%を超えて変化しないことを意味する。
幾つかの実施形態では、ライナ110は、炭化チタンアルミニウム(TiAlC)を含む。当業者は、膜組成のための化学式の使用が特定の化学量論的関係を示唆するものではないことを認識するであろう。例えば、炭化チタンアルミニウム(TiAlC)膜は、1:1:1のTi:Al:C原子を有する膜に限定されない。むしろ、化学式は、単に膜の成分を定性的に示すために用いられる。例えば、TiAlC膜は、任意の適切な比率のチタン、アルミニウム、及び炭素の原子で構成される。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にTiAlCからなる。このように用いられる場合、「本質的に~からなる」という用語は、対象膜の組成が、原子基準で、記載された元素の合計の約95%以上、98%以上、99%以上、又は99.5%以上であることを意味する。幾つかの実施形態では、ライナ110は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、又はアルミニウム(Al)のうちの1つ以上を含むか、又は本質的にそれらからなる。幾つかの実施形態では、ライナ110は、炭化チタンアルミニウム(TiAlC)、又はチタン(Ti)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)若しくはアルミニウム(Al)のうちの1つ以上を含むか、又は本質的にそれらからなる。幾つかの実施形態では、ライナ110は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、又は炭素(C)のうちの1つ以上を含むか、又は本質的にそれらからなる。
幾つかの実施形態では、ライナ110はチタンを含む。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にチタンからなる。幾つかの実施形態では、チタンは、四塩化チタン(TiCl)、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)、又はTiClと1-メチル-3,6-ビス(トリメチルシリル)-1,4-シクロヘキサジエンとの混合物のうちの1つ以上を使用して、ALDによって堆積される。幾つかの実施形態では、チタン前駆体は、四塩化チタン(TiCl)を含むか、又は本質的に四塩化チタン(TiCl)からなる。本明細書で用いられる場合、反応性ガス又は前駆体に言及するとき、「から本質的になる」という用語は、反応性核種が、反応性ガスの組成中の記載された化合物の95%、98%、99%、又は99.5%以上を構成することを意味する。希釈剤、キャリア、及び不活性ガスは、反応性核種の組成の計算には含まれない。幾つかの実施形態では、チタン前駆体は、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)を含むか、又は本質的にテトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)からなる。幾つかの実施形態では、チタン前駆体は、1-メチル-3,6-ビス(トリメチルシリル)-1,4-シクロヘキサジエンを含むか、又は本質的に1-メチル-3,6-ビス(トリメチルシリル)-1,4-シクロヘキサジエンからなる。
幾つかの実施形態では、ライナ110はタンタルを含む。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にタンタルからなる。幾つかの実施形態では、タンタルは、TaCl又はペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(PDMAT)のうちの1つ以上を使用して、ALDによって堆積される。幾つかの実施形態では、タンタル前駆体は、TaClを含むか、又は本質的にTaClからなる。幾つかの実施形態では、タンタル前駆体は、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(PDMAT)を含むか、又は本質的にペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(PDMAT)からなる。
幾つかの実施形態では、ライナ110はコバルトを含む。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にコバルトからなる。幾つかの実施形態では、コバルトは、ジコバルトヘキサカルボニルtert-ブチルアセチレン(CCTBA)を使用して、ALDによって堆積される。幾つかの実施形態では、コバルト前駆体は、ジコバルトヘキサカルボニルtert-ブチルアセチレン(CCTBA)を含む。幾つかの実施形態では、コバルト前駆体は、本質的に、ジコバルトヘキサカルボニルtert-ブチルアセチレン(CCTBA)からなる。
幾つかの実施形態では、ライナ110はニッケルを含む。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にニッケルからなる。1つ以上の実施形態では、ニッケルは、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(Ni(PF)を使用して、ALDによって堆積される。幾つかの実施形態では、ニッケル前駆体は、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(Ni(PF)を含む。幾つかの実施形態では、ニッケル前駆体は、本質的にテトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(Ni(PF)からなる。
1つ以上の実施形態では、ライナ110はアルミニウムを含む。幾つかの実施形態では、ライナ110は、本質的にアルミニウムからなる。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、ジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)、トリエチルアルミニウム(TEA)、又はトリメチルアルミニウム(TMA)のうちの1つ以上を使用して、ALDによって堆積される。1つ以上の実施形態では、アルミニウム前駆体は、ジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム前駆体は、本質的にジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)からなる。1つ以上の実施形態では、アルミニウム前駆体はトリエチルアルミニウム(TEA)を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム前駆体は、本質的にトリエチルアルミニウム(TEA)からなる。1つ以上の実施形態では、アルミニウム前駆体はトリメチルアルミニウム(TMA)を含む。幾つかの実施形態では、アルミニウム前駆体は、本質的にトリメチルアルミニウム(TMA)からなる。
ライナ110は、任意の適切な温度で堆積させることができる。幾つかの実施形態では、ライナ110は、約300℃から約500℃の範囲の温度で堆積される。
ライナ110は、該ライナ110に用いられる核種、基板105、及び/又はライナ110の上に堆積される金属膜120の組成に応じて、任意の適切な厚さを有することができる。1つ以上の実施形態では、ライナ110は、連続した膜を形成するのに十分な厚さを有する。本明細書で用いられる「連続」という用語は、堆積層の下にある材料を露出させる間隙又は剥き出しの部分のない、露出表面全体を覆う層又は膜を指す。幾つかの実施形態では、ライナ110は30Åから100Åの範囲の厚さを有する。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120がライナ110の上に形成されるか、又はライナに直接形成される。このように用いられる場合、「直接形成される」という用語は、記載された層間に介在層が存在しないことを意味する。幾つかの実施形態では、ライナ110の形成後、その間に酸素に曝露されることなく、リフレクタ層120が形成される。「酸素に曝露されることなく」という用語は、下地膜(例えば、ライナ110)が、下地膜の酸化物が形成される環境に曝露されないことを意味する。例えば、ライナ110は、リフレクタ層120を形成する前に、空気、水、水蒸気、酸素、オゾン、過酸化物などに曝露されない。
リフレクタ層120は、ALD、CVD、プラズマALD、プラズマCVD、物理的気相堆積(PVD)を含むが、これらに限定されない任意の適切な技法によって形成することができる。幾つかの実施形態では、ライナ110はALDプロセスによって形成され、リフレクタ層120はCVDプロセスによって形成される。
幾つかの実施形態のリフレクタ層120は、ライナ110と同じ処理チャンバ内で形成される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、ライナ110とは異なる処理チャンバ内で形成される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、ライナ110と同じ処理ツール内で形成される。以下でさらに説明するように、クラスタツールとも呼ばれる「処理ツール」は、移送ステーションに接続された複数の処理チャンバを有する処理ツールである。
幾つかの実施形態のリフレクタ層120は、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む。幾つかの実施形態では、リフレクタ層は、本質的に、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上からなる。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、ライナ110とは異なる組成を有する。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、ライナ110とは異なる元素を有する。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120及びライナ110は、1つ以上の共通する元素及び異なる組成を有する。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、アルミニウムを含むか、又は本質的にアルミニウムからなる。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、ジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)、トリエチルアルミニウム(TEA)、又はトリメチルアルミニウム(TMA)のうちの1つ以上を使用して、ALD又はCVDのうちの1つ以上によって堆積される。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、DMAHを使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、TEAを使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、TMAを使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるアルミニウム前駆体は、DMAHを含むか、又は本質的にDMAHからなる。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるアルミニウム前駆体は、TEAを含むか、又は本質的にTEAからなる。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるアルミニウム前駆体は、TMAを含むか、又は本質的にTMAからなる。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、タングステンを含むか、又は本質的にタングステンからなる。幾つかの実施形態では、タングステンは、五塩化タングステン(WCl)を使用して、ALD又はCVDのうちの1つ以上によって堆積される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるタングステン前駆体は、五塩化タングステンを含むか、又は本質的に五塩化タングステンからなる。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、モリブデンを含むか、又は本質的にモリブデンからなる。幾つかの実施形態では、モリブデンは、五塩化モリブデン(MoCl)又は二塩化二酸化モリブデン(MoOCl)のうちの1つ以上を使用して、ALD又はCVDのうちの1つ以上によって堆積される。幾つかの実施形態では、モリブデンは、五塩化モリブデンを使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、アルミニウムは、二塩化二酸化モリブデンを使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるモリブデン前駆体は、五塩化モリブデンを含むか、又は本質的に五塩化モリブデンからなる。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられるモリブデン前駆体は、二塩化二酸化モリブデンを含むか、又は本質的に二塩化二酸化モリブデンからなる。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、銅を含むか、又は本質的に銅からなる。幾つかの実施形態では、銅は、塩化銅(I)(CuCl)又は塩化銅(II)(CuCl)のうちの1つ以上を使用して、ALD又はCVDのうちの1つ以上によって堆積される。幾つかの実施形態では、銅は、塩化銅(I)を使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、銅は、塩化銅(II)を使用してCVDによって堆積される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられる銅前駆体は、塩化銅(I)を含むか、又は本質的に塩化銅(I)からなる。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120の堆積に用いられる銅前駆体は、塩化銅(II)を含むか、又は本質的に塩化銅(II)からなる。
幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、100℃から500℃の範囲、又は50℃から450℃の範囲、又は200℃から400℃の範囲の温度で堆積される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層120は、0.5Torrから100Torrの範囲、又は約1Torrから約50Torrの範囲、又は5Torrから25Torrの範囲の圧力で堆積される。
次に、図3Aから3Gを参照すると、本開示の1つ以上の実施形態は、構造化された基板200上にリフレクタ膜スタックを形成する方法を対象とする。構造化された基板200は、その内部に形成された少なくとも1つの構造(特徴部とも呼ばれる)を有する基板である。幾つかの実施形態の構造202は、図3Aに示されるように、少なくとも1つの側壁203及び底部204を含む。図示される実施形態では、構造202は、構造化された基板200の上面201から底部204まで、深さDで延びる先細のプロファイルを有する。構造202の幅Wは、基板200の上面201で測定される。幾つかの実施形態では、構造202の幅Wに対する深さDとして測定される構造202のアスペクト比は、50:1より大きい。幾つかの実施形態では、構造202のアスペクト比は、60:1、70:1、80:1、90:1、又は100:1より大きい。図示される構造202の特定の形状は、1つの可能な形状を単に代表するものであり、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。構造202上の側壁203の数は、構造202の形状に依存しており、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。
図3Bに示されるように、基板200及び少なくとも1つの構造202上に共形ライナ210が形成される。共形ライナ210は、材料のいずれかであってよく、前述のプロセスのいずれかによって形成することができる。
共形ライナ210の堆積後、図3Cに示されるように、基板200は成長抑制剤に曝露される。幾つかの実施形態の成長抑制剤は、基板200の上面201を不活性化し、不活性化ライナ220を形成する。現時点では、基板200の上面201は、共形ライナ210を含む。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態の成長抑制剤は、基板200の上面201の共形ライナ210を不活性化する。幾つかの実施形態では、成長抑制剤は、構造202内の共形ライナ210の上部212を不活性化する。幾つかの実施形態では、成長抑制剤は、基板の上部を不活性化する。このように用いられる場合、基板200の上部とは、基板200の上面201及び構造202の上部206を指す。幾つかの実施形態の成長抑制剤は、共形ライナ210を基板200の上面201から深さDまで不活性化する。幾つかの実施形態の不活性化したライナ220の深さDは、構造202の深さDの10%から90%、又は20%から80%、又は30%から70%、又は40%から60%、又は約50%の範囲にある。
幾つかの実施形態の成長抑制剤は、ライナ210と反応して、リフレクタ層材料の堆積には不利な表面又は材料を形成する化合物を含む。幾つかの実施形態では、成長抑制剤は、炭素ベースの材料を含む。幾つかの実施形態では、成長抑制剤は、TEAを含むか、又は本質的にTEAからなる。
図3Dでは、少なくとも1つの構造202内の共形ライナ210上にリフレクタ層230が形成される。リフレクタ層230は、構造202の底部204の共形ライナ210から測定して抑制された厚さTまで形成される。幾つかの実施形態では、抑制された厚さTは、構造202の深さDの10%から90%、又は20%から80%、又は30%から70%、又は40%から60%、又は約50%の範囲にある。幾つかの実施形態では、抑制された厚さTは、リフレクタ層230の上面232を、不活性化したライナ220の深さDにするのに十分である。幾つかの実施形態では、抑制された厚さTは、不活性化したライナ220に到達するための厚さよりも小さい。幾つかの実施形態では、抑制された厚さTは、不活性化したライナ220によって境界付けられた構造206の領域内で、構造の上部206にリフレクタ層230の上面232を与える。
幾つかの実施形態では、図3Eに示されるように、基板200の上部206は再活性化されて、不活性化したライナ220を共形ライナ210と交換する。幾つかの実施形態では、基板は、基板表面をライナの堆積と同じ温度及び処理条件で四塩化チタンに曝露することによって再活性化される。
図3Fに示されるように、幾つかの実施形態によれば、構造202にリフレクタ層230が充填される。幾つかの実施形態では、リフレクタ層230は、基板200の上面にオーバーバーデン235を形成するために堆積される。幾つかの実施形態では、オーバーバーデン235は、基板200上の共形ライナ210上にある。幾つかの実施形態では、オーバーバーデン235は、共形ライナ210なしに、基板200上に直接存在する。
図3Gは、基板200の上面201にリフレクタ層230が堆積された基板200を示している。幾つかの実施形態では、図3Fに示されるオーバーバーデン235は、構造202内の基板200の上面201及び共形ライナ210の上面211を露出させるために、任意の適切な技法によって除去される。幾つかの実施形態では、オーバーバーデン235は、リフレクタ層230の上面232が共形ライナ210の上面211と同じ高さになるようにするために除去される。幾つかの実施形態では、共形ライナ210は、基板200の上面201を覆い、リフレクタ層230は、共形ライナ210の上面211と同じ高さの上面232を有する。幾つかの実施形態では、基板200の上面201上のオーバーバーデン235、及び任意選択的に共形ライナ210は、化学機械平坦化(CMP)又はエッチングのうちの1つ以上によって除去される。
本開示の追加の実施形態は、図4に示されるように、デバイスの形成及び記載された方法の実施のための処理ツール900を対象とする。クラスタツールとも呼ばれる処理ツール900は、複数の側面を有する少なくとも1つの中央移送ステーション921、931を含む。ロボット925、935は、中央移送ステーション921、931内に位置づけられ、ロボットブレード及びウエハを複数の側面のそれぞれに移動させるように構成される。
処理ツール900は、中央移送ステーションに接続された、処理ステーションとも呼ばれる複数の処理チャンバ902、904、906、908、910、912、914、916、及び918を含む。さまざまな処理チャンバは、隣接する処理ステーションから隔離された別個の処理領域を提供する。処理チャンバは、物理的気相堆積チャンバ、UV硬化チャンバ、ICPチャンバ、エッチングチャンバなどを含むがこれらに限定されない、任意の適切なチャンバでありうる。処理チャンバ及び構成要素の特定の配置は、クラスタツールに応じて変更することができ、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。
幾つかの実施形態では、処理ツール900は、中央移送ステーションに接続された少なくとも1つの原子層堆積チャンバを含む。幾つかの実施形態では、処理ツール900は、中央移送ステーションに接続された少なくとも1つの化学気相堆積チャンバを含む。
図4に示される実施形態では、ファクトリインターフェース950が処理ツール900の前面に接続される。ファクトリインターフェース950は、該ファクトリインターフェース950の前面951にローディングチャンバ954及びアンローディングチャンバ956を含む。ローディングチャンバ954が左側に示され、アンローディングチャンバ956が右側に示されているが、当業者は、これが1つの可能な構成の単なる代表であることを理解するであろう。
ローディングチャンバ954及びアンローディングチャンバ956のサイズ及び形状は、例えば、処理ツール900において処理される基板に応じて、変化しうる。示される実施形態では、ローディングチャンバ954及びアンローディングチャンバ956は、カセット内に複数のウエハが位置づけられたウエハカセットを保持するようにサイズ決めされる。
ロボット952は、ファクトリインターフェース950内にあり、ローディングチャンバ954とアンローディングチャンバ956との間を移動することができる。ロボット952は、ウエハを、ローディングチャンバ954内のカセットからファクトリインターフェース950を介してロードロックチャンバ960に移送することができる。ロボット952はまた、ウエハを、ロードロックチャンバ962からファクトリインターフェース950を介してアンローディングチャンバ956内のカセットに移送することもできる。当業者に理解されるように、ファクトリインターフェース950は、1より多くのロボット952有することができる。例えば、ファクトリインターフェース950は、ウエハをローディングチャンバ954とロードロックチャンバ960との間で移送する第1のロボット、並びにウエハをロードロック962とアンローディングチャンバ956との間で移送する第2のロボットとを有することができる。
示される処理ツール900は、第1のセクション920と第2のセクション930とを有している。第1のセクション920は、ロードロックチャンバ960、962を介してファクトリインターフェース950に接続される。第1のセクション920は、少なくとも1つのロボット925がその中に位置付けられた第1の移送チャンバ921を含む。ロボット925は、ロボットウエハ搬送機構とも呼ばれる。第1の移送チャンバ921は、ロードロックチャンバ960、962、処理チャンバ902、904、916、918、及びバッファチャンバ922、924に関して中央に配置される。幾つかの実施形態のロボット925は、一度に1より多くのウエハを独立して移動することができるマルチアームロボットである。幾つかの実施形態では、第1の移送チャンバ921は、1より多くのロボットウエハ移送機構を含む。第1の移送チャンバ921内のロボット925は、第1の移送チャンバ921の周りのチャンバ間にウエハを移動するように構成される。個々のウエハは、第1のロボット機構の遠位端に配置されたウエハ搬送ブレード上で運ばれる。
第1のセクション920でウエハを処理した後、該ウエハを、通過チャンバを介して第2のセクション930に渡すことができる。例えば、チャンバ922、924は、一方向又は双方向の通過チャンバでありうる。通過チャンバ922、924は、例えば、第2のセクション930で処理する前にウエハを低温冷却するために、又は第1のセクション920に戻る前にウエハの冷却又は後処理を可能にするために使用することができる。
システムコントローラ990は、第1のロボット925、第2のロボット935、第1の複数の処理チャンバ902、904、916、918、及び第2の複数の処理チャンバ906、908、910、912、914と通信する。システムコントローラ990は、処理チャンバ及びロボットを制御することができる任意の適切な構成要素でありうる。例えば、システムコントローラ990は、中央処理装置(CPU)992、メモリ994、入力/出力(I/O)996、及びサポート回路998を含むコンピュータでありうる。コントローラ990は、処理ツール900を直接、又は特定の処理チャンバ及び/又はサポートシステム構成要素に関連付けられたコンピュータ(又はコントローラ)を介して制御することができる。
1つ以上の実施形態では、コントローラ990は、さまざま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することができる、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの1つでありうる。コントローラ990のメモリ994又はコンピュータ可読媒体は、非一時的メモリ(例えば、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、光記憶媒体(例えば、コンパクトディスク又はデジタルビデオディスク)、フラッシュドライブ、若しくはローカル又は遠隔の任意の他の形態のデジタルストレージなどの容易に入手可能なメモリのうちの1つ以上でありうる。メモリ994は、処理ツール900のパラメータ及び構成要素を制御するためにプロセッサ(CPU992)によって動作可能な命令セットを保持することができる。
サポート回路998は、従来の方法でプロセッサをサポートするためCPU992に接続される。これらの回路には、キャッシュ、電力供給装置、クロック回路、入出力回路、及びサブシステムなどが含まれる。1つ以上の処理は、プロセッサによって実行又は呼び出されると、プロセッサに、本明細書に記載される方法で処理ツール900又は個々の処理ユニットの動作を制御させるソフトウェアルーチンとしてメモリ994に格納することができる。ソフトウェアルーチンは、CPU992によって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第2のCPU(図示せず)によって、記憶及び/又は実行させることもできる。
本開示のプロセス及び方法の幾つか又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装されてもよく、かつ、例えば、ハードウェア内のコンピュータシステムを特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウェアの実装、若しくはソフトウェアとハードウェアとの組合せとして使用して、プロセスを実行することもできる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバの動作を制御する特定用途向けコンピュータ(コントローラ)に変換する。
幾つかの実施形態では、コントローラ990は、方法を実施するために個々のプロセス又はサブプロセスを実行するための1つ以上の構成を有している。コントローラ990は、方法の機能を実行するために中間構成要素を動作させるように接続及び構成することができる。幾つかの実施形態では、コントローラ990は、原子層堆積チャンバ又は化学気相堆積チャンバのうちの1つ以上を制御するように接続及び構成される。
プロセスは、概して、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示のプロセスを実行させるソフトウェアルーチンとしてシステムコントローラ990のメモリ994に格納されうる。ソフトウェアルーチンはまた、プロセッサによって制御されているハードウェアから遠隔に位置している第2のプロセッサ(図示せず)によって格納及び/又は実行されうる。本開示の方法の幾つか又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装されてもよく、かつ、例えば、ハードウェア内のコンピュータシステムを特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウェアの実装、若しくはソフトウェアとハードウェアとの組合せとして使用して、プロセスを実行することもできる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバの動作を制御する特定用途向けコンピュータ(コントローラ)に変換する。
1つ以上の実施形態では、処理ツールは、ウエハを移動させるように構成されたロボットを含む中央移送ステーション;各処理ステーションが中央移送ステーションに接続され、隣接する処理ステーションの処理領域から分離された処理領域を提供する、複数の処理ステーションであって、物理的気相堆積チャンバと遠隔プラズマ源とを含む、複数の処理ステーション;UV硬化チャンバ;ICPチャンバ;並びに、中央移送ステーション及び複数の処理ステーションに接続されたコントローラであって、ウエハを処理ステーション間で移動させ、処理ステーションの各々で行われる処理を制御するように構成された、コントローラ、含む。
幾つかの実施形態では、コントローラ990は、基板を中央移送ステーションから少なくとも1つの堆積チャンバへと移動させる構成;基板を少なくとも1つの堆積チャンバから中央移送ステーションへと移動させる構成;原子層堆積チャンバにおいて基板上に共形ライナを形成する構成;基板を成長抑制剤に曝露する構成;リフレクタ層の第1の部分を形成する構成;基板を再活性化する材料に基板を曝露する構成;並びに、リフレクタ層の第2の部分を形成する構成、のうちの1つ以上を有する。
本開示の幾つかの実施形態は、処理チャンバのコントローラによって実行されると、処理チャンバに次の動作を行わせる命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を対象とする:内部にロボットを有する中央移送ステーションに接続された第1の処理チャンバ内で基板上に共形ライナを堆積させ;基板が酸素に曝露されないように、基板を第1の処理チャンバから中央移送ステーションに接続された第2の処理チャンバへと移動させ;第1の処理チャンバ、中央移送ステーション、又は第2の処理チャンバのうちの1つ以上において基板を成長抑制剤に曝露させ;第2の処理チャンバ内でライナ上にリフレクタ層を形成させ;かつ、基板を再活性化剤に曝露させる。
本明細書全体を通じて、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、「1つ以上の実施形態」、又は、「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明されている特定の構造、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体のさまざまな箇所での「1つ以上の実施形態」、「ある特定の実施形態」、「一実施形態」、又は「ある実施形態」などの文言の表出は、必ずしも本開示の同一の実施形態を指すものではない。さらには、特定の構造、構造、材料、又は特性は、1つ以上の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせることができる。
本明細書の開示は特定の実施形態を参照して説明されているが、当業者は、説明された実施形態が本開示の原理及び用途の単なる例示であることを理解するであろう。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対してさまざまな修正及び変形を行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内である修正及び変形を含みうる。

Claims (18)

  1. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、チタンを含み、TiCl 、テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(TDMAT)、又は1-メチル-3,6-ビス(トリメチルシリル)-1,4-シクロヘキサジエンを使用して堆積され、前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、方法。
  2. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、タンタルを含み、TaCl又はペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(PDMAT)のうちの1つ以上を使用して堆積され、前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、方法。
  3. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、コバルトを含み、ジコバルトヘキサカルボニルtert-ブチルアセチレン(CCTBA)を使用して堆積され、前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、方法。
  4. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、ニッケルを含み、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(Ni(PF)を使用して堆積され、前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、方法。
  5. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、アルミニウムを含み、ジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)、トリエチルアルミニウム(TEA)、又はトリメチルアルミニウム(TMA)のうちの1つ以上を使用して堆積され、前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、方法。
  6. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、コバルトを含み、ジコバルトヘキサカルボニルtert-ブチルアセチレン(CCTBA)を使用して堆積され、前記ライナが30Åから50Åの範囲の厚さを有する、方法。
  7. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    基板上にライナを形成すること;及び
    前記ライナ上にリフレクタ層を形成することであって、前記リフレクタ層がその間に酸素に曝露されることなく前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、形成すること
    を含み、
    前記ライナが、ニッケルを含み、テトラキス(トリフルオロホスフィン)ニッケル(Ni(PF )を使用して堆積され、前記ライナが30Åから50Åの範囲の厚さを有する、方法。
  8. 前記リフレクタ層が、前記ライナとは異なる組成を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記リフレクタ層が、アルミニウムを含み、ジメチルアルミニウムヒドリド(DMAH)、トリエチルアルミニウム(TEA)、又はトリメチルアルミニウム(TMA)のうちの1つ以上を使用して堆積される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記リフレクタ層が、タングステンを含み、五塩化タングステン(WCl)を使用して堆積される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記リフレクタ層が、モリブデンを含み、五塩化モリブデン(MoCl)又は二塩化二酸化モリブデン(MoOCl)のうちの1つ以上を使用して堆積される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記リフレクタ層が、銅を含み、塩化銅(I)(CuCl)又は塩化銅(II)(CuCl)のうちの1つ以上を使用して堆積される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  13. リフレクタ膜スタックを形成する方法であって、
    少なくとも1つの構造が形成された基板上に共形ライナを形成することであって、前記少なくとも1つの構造が底部及び側壁を有する、形成すること;
    前記基板を成長抑制剤に曝露して前記基板の上部を不活性化すること;
    前記少なくとも1つの構造内の前記ライナ上にリフレクタ層を抑制された厚さまで形成すること;
    前記基板の前記上部を再活性化すること;及び
    前記少なくとも1つの構造に前記リフレクタ層を充填すること
    を含む、方法。
  14. 前記ライナが、TiAlC、又はチタン(Ti)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)若しくはアルミニウム(Al)のうちの1つ以上を含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記リフレクタ層が、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は銅のうちの1つ以上を含む、請求項13に記載の方法。
  16. 前記共形ライナが炭化チタンアルミニウム(TiAlC)を含み、前記リフレクタ層がアルミニウムを含み、前記基板を前記成長抑制剤に曝露することが、前記基板をトリエチルアルミニウム(TEA)に浸漬することを含み、かつ前記基板の前記上部を再活性化することが、前記基板を四塩化チタン(TiCl)に曝露することを含む、請求項13に記載の方法。
  17. 前記リフレクタ層が、その間に酸素に曝露されることなく、前記ライナと同じ処理ツール内で形成される、請求項13に記載の方法。
  18. 非一時的コンピュータ可読媒体であって、処理ツールのコントローラによって実行されると、前記処理ツールに、次の動作:
    内部にロボットを有する中央移送ステーションに接続された第1の処理チャンバ内で基板上に共形ライナを堆積させ、
    前記基板が酸素に曝露されないように、前記基板を前記第1の処理チャンバから前記中央移送ステーションに接続された第2の処理チャンバへと移動させ、
    前記第1の処理チャンバ、前記中央移送ステーション、又は前記第2の処理チャンバのうちの1つ以上において、前記基板を成長抑制剤に曝露させ、
    前記第2の処理チャンバ内で前記ライナ上にリフレクタ層を形成させ、かつ
    前記基板を再活性化剤に曝露させる
    動作を実行させる命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
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