JP7478776B2 - ゲートスタック形成のための統合湿式洗浄 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２１年７月７日に出願された「ゲートスタック形成のための統合湿式洗浄」という題目の米国仮出願第63/219,221号の利益及び優先権を主張し、その内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本技術は、半導体処理設備及び材料に関する。特に、本技術は、クラスタツール構成、及びクラスタツール上で実行される方法に関する。
[0003] 論理ゲート性能は、構造層の厚さや面積のみならず、使用される材料の特性に関連している。しかし、デバイスのスケーリングに対応するために、幾つかのゲート特性が調整されるので課題が生じる。例えば、酸化ケイ素のゲート誘電体では、厚さが減少するにつれて静電容量が改善され、これにより、より高いチャネル移動度及びより高速なデバイス性能がもたらされ得る。しかし、厚さが減少し続けると、ゲートリークがデバイスに大きな影響を与え得、デバイス歩留まりの低下を引き起こす可能性がある。更に、厚さが低減された酸化物は、より低い品質であり得、短絡を引き起こす可能性があり得、酸化物にわたって均一な厚さを維持することが、より重要になり、より大きな課題となる。ゲート誘電体には高誘電率材料が採用され、ゲートリークへの大きな影響を制限しながら有効酸化膜厚が低減されている。特定の高誘電率材料を最大化する努力は、高誘電率材料の形成に関連する形態の問題のために制限されてきた。
[0004] したがって、高品質デバイス及び構造物の製造に使用することができる、改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及びその他の必要性は、本技術によって対処される。
[0005] 例示的な統合クラスタツールは、第１の移送ロボットを含むファクトリインターフェースを含んでよい。該ツールは、湿式洗浄システムの第１の側でファクトリインターフェースと結合された湿式洗浄システムを含んでよい。該ツールは、湿式洗浄システムの第１の側の反対の湿式洗浄システムの第２の側で、湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバを含んでよい。該ツールは、ロードロックチャンバに結合された第１の移送チャンバを含んでよい。第１の移送チャンバは、第２の移送ロボットを含んでよい。該ツールは、第１の移送チャンバに結合された熱処理チャンバを含んでよい。該ツールは、第１の移送チャンバに結合された第２の移送チャンバを含んでよい。第２の移送チャンバは、第３の移送ロボットを含んでよい。該ツールは、第２の移送チャンバに結合された金属堆積チャンバを含んでよい。
[0006] 幾つかの実施形態では、ツールが、第１の移送チャンバ又は第２の移送チャンバにとってアクセス可能なドライエッチングチャンバを含んでよい。湿式洗浄システムは、動作可能に気圧（atmospheric pressure）に維持される単一ウエハ湿式洗浄チャンバを含んでよい。第１の移送チャンバは、減圧状態に維持されてよい。単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、複数の化学物質供給システムと流体結合されてよい。単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、ファクトリインターフェースの第１の移送ロボットにとってアクセス可能であってよい。湿式洗浄システムは、湿式洗浄システム内に配置された第４の移送ロボットを含んでよい。第４の移送ロボットは、単一ウエハ湿式洗浄チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を移送するように動作可能であってよい。湿式洗浄システムは、互いに積み重ねられた複数の単一ウエハ湿式洗浄チャンバを含んでよい。各単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、複数の化学物質供給システムと流体結合されてよい。第１の移送ロボットがその上で動作する軌道が、湿式洗浄システム内に延在してよい。
[0007] 本技術の幾つかの実施形態は、統合クラスタツールを含んでよい。該ツールは、第１の移送ロボットを含むファクトリインターフェースを含んでよい。ファクトリインターフェースは、ファクトリインターフェースの第１の表面上に、前面開口型統一ポッド用の１以上のアクセス箇所を含んでよい。該ツールは、湿式洗浄システムの第１の側で、ファクトリインターフェースの第１の表面の反対側のファクトリインターフェースの第２の表面に結合された湿式洗浄システムを含んでよい。該ツールは、湿式洗浄システムの第１の側の反対の湿式洗浄システムの第２の側で、湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバを含んでよい。該ツールは、ロードロックチャンバに結合された移送チャンバを含んでよい。移送チャンバは、第２の移送ロボットを含んでよい。該ツールは、移送チャンバに結合された金属堆積チャンバを含んでよい。
[0008] 幾つかの実施形態では、移送チャンバが、第２の移送チャンバであってよい。統合クラスタツールは、ロードロックチャンバと第２の移送チャンバとの間に結合された第１の移送チャンバを含んでよい。該ツールは、第１の移送チャンバに結合されたドライエッチングチャンバを含んでよい。湿式洗浄システムは、動作可能に気圧（atmospheric pressure）に維持される単一ウエハ湿式洗浄チャンバを含んでよい。移送チャンバは、減圧状態に維持されてよい。単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、ファクトリインターフェースの第１の移送ロボットにとってアクセス可能であってよい。湿式洗浄システムは、湿式洗浄システム内に配置された第４の移送ロボットを含んでよい。第４の移送ロボットは、単一ウエハ湿式洗浄チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を移送するように動作可能であってよい。湿式洗浄システムは、垂直に積み重ねられた２つ以上の単一ウエハ湿式洗浄チャンバを含んでよい。各単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、異なる化学物質供給システムと流体結合されてよい。
[0009] 本技術の幾つかの実施形態は、基板を処理する方法を含んでよい。該方法は、基板を統合クラスタツールのファクトリインターフェース内に受け取ることを含んでよい。該方法は、基板を、ファクトリインターフェースから、湿式洗浄システムの第１の表面上でファクトリインターフェースに結合された湿式洗浄システムに送達することを含んでよい。該方法は、半導体処理チャンバ内に収容される基板の表面から酸化物を除去するために、湿式洗浄システムの湿式洗浄チャンバ内で基板を処理することを含んでよい。基板は、シリコン層を含んでよい。該方法は、湿式洗浄システムから、湿式洗浄システムの第１の表面の反対側の湿式洗浄システムの第２の表面上で、湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバに、基板を送達することを含んでよい。該方法は、ロードロックチャンバから金属堆積チャンバに基板を送達することを含んでよい。該方法は、高誘電率（high-k）誘電材料を形成することを含んでよい。該方法は、窒素含有前駆体を用いて、高誘電率誘電材料を処理することを含んでよい。該方法は、高誘電率誘電材料をアニーリングすることを含んでよい。
[0010] 幾つかの実施形態では、該方法が、高誘電率誘電材料を形成する前に、シリコン層の少なくとも一部分を酸化することを含んでよい。該方法は、シリコン層の少なくとも一部分を酸化した後で、水酸化アンモニウム及び過酸化水素の溶液を用いて、湿式洗浄プロセスを実行することを含んでよい。該方法は、高誘電率誘電材料を窒素含有前駆体で処理する前に、高誘電率誘電材料をアニーリングすることを含んでよい。湿式洗浄チャンバ内で基板を処理することは、フッ化水素酸を含む第１の化学物質を用いて、基板を洗浄することを含んでよい。湿式洗浄チャンバ内で基板を処理することは、水酸化アンモニウムを含む第２の化学物質を用いて、基板を洗浄することを含んでよい。湿式洗浄チャンバ内で基板を処理することは、塩酸を含む第３の化学物質を用いて、基板を洗浄することを含んでよい。湿式洗浄チャンバ内で基板を処理することは、オゾン注入脱イオン水を含む第４の化学物質を用いて、基板を洗浄することを含んでよい。
[0011] このような技術は、従来のシステム及び技法を超えた多数の利点を提供してよい。例えば、本技術は、ゲートスタック形成のためのより滑らかなインターフェースを提供してよい。加えて、本技術は、より均一な厚さによって特徴付けられる誘電体層を生成してよく、これは、電気パラメータのばらつきを低減させ得る。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。
[0012] 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによってさらに理解を深めることができる。
[0013] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な処理システムの一実施形態の概略上面図を示す。 [0014] 本技術の幾つかの実施形態による積み重ねられた湿式洗浄チャンバの概略断面図を示す。 [0015] 本技術の幾つかの実施形態による基板を処理する方法における選択された動作を示す。
[0016] 幾つかの図面は、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べて全ての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。
[0017] 添付図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同一の参照符号を有し得る。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの何れにも適用可能である。
[0018] 論理ゲート構造がより小さな寸法に縮小されるにつれて、改良を提供するために新しい材料構造が求められている。高誘電率誘電体の使用によって、酸化ケイ素のような材料を利用する従来のゲートスタックよりもゲートスタックの誘電率が増加する。しかし、酸化ケイ素と同様に、材料の厚さが薄くなると、ゲートリークが増加する。例えば、ゲートリークは、有効酸化膜厚が減少するにつれて増加する。したがって、ゲートリークと有効酸化膜厚との間の相反する関係が、トランジスタ及び生成されるデバイスの性能に限界をもたらす可能性がある。
[0019] FinFET構造では、フィンを覆うゲート酸化膜が、幾つかの機能を果たすことができる。例えば、ゲート酸化物は、ゲートの下方に導電性チャネル領域を形成してよい。より低品質の酸化物からのようなゲート酸化物内の欠陥又は孔は、短絡を生じさせ得、構造に損傷を与える可能性がある。更に、ゲート酸化物は、デバイスのPFET又はP-MOS領域におけるゲルマニウム拡散をブロックし得る。従来の技術は、より低品質の酸化物層を生成し、十分に制御されないことがあり、フィンを過酸化することがある。これらの現場外（ex situ）化学酸化プロセスは、後続の処理の数時間前に実行され得るので、酸化は、処理の遅延中に深さが増すように広がることがある。これは、熱応力又は電気応力の下で故障する可能性がより高い、あまり堅牢でない酸化ゲルマニウム材料を生成し得る。本技術は、規定されたシリコン含有材料から制御されたゲート酸化物層を形成することにより、これらの問題を克服する。これらのゲート酸化物層は、SiGeフィン材料の過酸化を制限し得、従来の技術よりも改善された電気的及び熱的性能を提供し得る。本技術はまた、ドーパントをチャネル領域、及び上層を利用する他の基板構造に組み込むための機構も提供する。
[0020] 本技術は、湿式洗浄又は酸化された基板の曝露を制限してよいツール及びプロセスシーケンスを利用することによって、これらの課題を克服してよい。湿式洗浄システムをゲート形成クラスタツール上に組み込むことによって、湿式洗浄と減圧処理との間の遅延は、数分又は数秒に制限されてよい。これは、材料成長のためのより均一な表面を生成してよく、ならびにより均一な厚さを有する誘電体の生成を促進してよい。時間遅延を低減させようとする従来の技術にもかかわらず、後続のツールに移送される前に複数の基板が各ツールで処理されるバッチ処理に基づく従来の技術では、数時間の遅延が不可避である。その結果、現場外化学酸化は、本技術の構造を生成することができず、代わりに、時間遅延のために酸化が増加した構造を生成する。残りの開示は、開示された技術を利用して、特定の材料及びプロセスを規定通りに特定するが、該システム及び方法は、堆積又は他の半導体処理中に行われてよいように、様々な材料及びプロセスに等しく適用可能であることが容易に理解されよう。例えば、説明される技術は、FinFET及びゲート全周構造にも適用されてよい。したがって、本技術は、説明されるゲート形成のみで使用されるように、限定されると考えられるべきではない。本技術の幾つかの実施形態に従って使用され得る例示的なチャンバシステムについて説明した後に、システム上で行われてよい半導体処理の方法が説明されることになる。
[0021] 図１は、本技術の幾つかの実施形態による態様又は動作を実施するように具体的に構成されてよい、統合クラスタツール又はマルチチャンバ処理システム１００の概略上面図を示している。マルチチャンバ処理システム１００は、半導体デバイスを形成するために、任意の数の半導体基板などの個々の基板上で１以上の製造プロセスを実行するように構成されてよい。マルチチャンバ処理システム１００は、気圧に維持されてよい構成要素を含んでよい。該気圧は、正圧又は負圧などの環境を含む、処理施設内の任意の圧力であってよい。該システムはまた、減圧状態に維持される構成要素も含んでよい。該構成要素は、例えば、ロードロックシステムによって気圧構成要素から分離されてよい。
[0022] マルチチャンバ処理システム１００は、ファクトリインターフェース１０１を含んでよい。ファクトリインターフェース１０１は、基板を処理のために該システムに提供するために、１以上の前面開口型統一ポッド（すなわちFOUP１０２）を受け入れるように、ユニットの第１の側に沿った受け口を含んでよい。４つのFOUPがシステムに結合されるように図示されているが、幾つかの実施形態では、１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれより多いFOUPが、いつでも連結されてよい。各FOUP１０２は、処理のための１以上の基板を含んでよい。FOUPは、典型的には、処理のために幾つかの基板を格納するので、従来の技術は、しばしば、ツール間の処理の間に大きな時間遅延を有する。各ツールは、全ての基板を次のツールに移送する前に、バッチとして数十個の基板を処理することがある。これは、時間遅延を増加させる可能性があり、上述の課題につながる。
[0023] ファクトリインターフェース１０１は、１以上の移送ロボット１０３を含んでよい。１以上の移送ロボット１０３は、ファクトリインターフェース内で側方に移動し、FOUPのうちのいずれかにアクセスするように動作されてよい。FOUPが結合されてよいファクトリインターフェースの側面とは反対側に、湿式洗浄システム１０５があってよい。湿式洗浄システム１０５は、１以上の湿式洗浄チャンバ１０６を含んでよい。湿式洗浄システム１０５は、図示されているように、湿式洗浄システムの第１の端部又は表面に沿ってファクトリインターフェースと結合されてよく、１以上の移送ロボット１０３によってアクセス可能であってよい。例えば、幾つかの実施形態では、ファクトリインターフェースの移送ロボット１０３ａ又は１０３ｂが、ファクトリインターフェースに連結されたFOUPから基板を受け取るために使用されてよく、基板を湿式洗浄チャンバ１０６に送達するために使用されてもよい。ファクトリインターフェースの移送ロボットは、基板を１以上のロードロックチャンバ１１２に送達するために使用されてもよい。１以上のロードロックチャンバ１１２は、湿式洗浄システムがファクトリインターフェース１０１に結合されているのと反対側の端部などの、湿式洗浄システムの第２の端部又は表面で湿式洗浄システム１０５に結合されてよい。
[0024] 幾つかの実施形態では、更なる移送ロボット１０３ｃが、湿式洗浄システム内に含まれてよく、ファクトリインターフェースの移送ロボットと共に又はそれらの代わりに働いてよい。例えば、幾つかの実施形態では、ファクトリインターフェースの移送ロボットが、基板を湿式洗浄チャンバ１０６の中に送達してよく、湿式洗浄システムの移送ロボット１０３ｃは、基板を湿式洗浄チャンバ１０６からロードロックチャンバ１１２に送達してよい。加えて、湿式洗浄システムの移送ロボットは、基板をファクトリインターフェースから受け取ってよく、湿式洗浄チャンバ１０６の内外に送達してよい。幾つかの実施形態では、ロボットがその上で移動されてよい軌道１０９が、ファクトリインターフェース及び湿式洗浄システムの両方を通って延在してよく、１以上のロボットが、システム構成要素の間で基板を受け取り、送達するように動作可能であることを容易にしてよい。本技術の幾つかの実施形態では、上述の移送ロボットのいずれも、任意の態様の軌道に沿って移動してよい。
[0025] 湿式洗浄システム１０５は、基板を処理するための幾つかの構成要素及びチャンバを含んでよい。例えば、湿式洗浄ハードウェア１０８が、以下で更に説明されるように動作することを容易にするために、システム内に含まれてよい。本技術の実施形態では、湿式洗浄チャンバ１０６が、１以上のチャンバであってよい。例えば、湿式洗浄チャンバ１０６は、バッチ洗浄バス（bath）又はシステムを含んでよく、幾つかの実施形態では、１以上の単一ウエハ湿式洗浄チャンバであってよく又はそれらを含んでよい。以下で説明されることとなるように、幾つかの実施形態では、単一ウエハ湿式洗浄チャンバが積み重ねられてよい。それは、例えば、個々のプロセスが各チャンバ内で実行されることを可能にしてよく、又は複数の基板が同時に処理されることを可能にしてよい。それらのチャンバは、１以上の化学物質供給システム１１０と流体結合されてよい。１以上の化学物質供給システム１１０は、１以上のプロセス化学物質を１以上の湿式洗浄チャンバ１０６に供給するためのポンプ、管類、及び他の材料を含んでよい。
[0026] 任意の数の湿式洗浄プロセスが、本技術の態様に従って実行されてよく、幾つかの実施形態では、湿式洗浄が、複数の洗浄プロセス及び化学物質を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、第１の化学物質供給システム１１０ａが、フッ化水素酸を含む第１の化学物質を提供してよい。第２の化学物質供給システム１１０ｂは、水酸化アンモニウムを含む第２の化学物質を提供してよい。第３の化学物質供給システム１１０ｃは、塩酸を含む第３の化学物質を提供してよい。第４の化学物質供給システム１１０ｄは、脱イオン水中に溶解されたオゾンを含む第４の化学物質を提供してよい。化学物質は、１以上の流体源から来てよく、１以上の湿式洗浄チャンバに供給されてよいことを理解されたい。加えて、説明を容易にするために湿式洗浄システム１０５とは別個に図示されているが、流体供給システムは、例えば、システムの洗浄ハードウェアセクションの部分であるなど、システムと共に含まれてよいことを理解されたい。洗浄動作が実行されてしまうと、基板は、ロードロックチャンバ１１２の中に送達されてよい。ロードロックチャンバ１１２は、基板を処理用の減圧環境に移送してよい。湿式洗浄と更なる処理との間の遅延を制限することによって、幾つかの実施形態では、ベーキング動作が制限又は回避されてよい。
[0027] 上述されたように、湿式洗浄チャンバ１０６は、気圧に維持されてよく、又は設備環境と共通の圧力に維持されてよい。マルチチャンバ処理システム１００はまた、減圧状態にある幾つかの構成要素も含んでよい。例えば、ロードロックチャンバ１１２は、ロードロックチャンバの湿式洗浄システムとは反対側に結合された減圧環境へ又は減圧環境から基板を移送するために使用されてよい。単一ウエハロードロックが図示されているが、本技術の実施形態によるシステムでは、デュアルウエハ又はマルチウエハロードロックを使用することもできることを理解されたい。基板がロードロックチャンバに送達されると、減圧状態、ならびに１以上の他のプロセス動作が実現されてよい。以下で更に説明されることとなるように、湿式洗浄は、酸化物の形成を開始してよい一方で、形成深さを制限する。減圧圧力を提供すると共に、ロードロックチャンバ１１２は、パージ及び加熱などの更なる動作を実行してよい。例えば、ロードロックチャンバ１１２は、窒素、アルゴン、又は何らかの他の不活性若しくは非反応性ガスでパージされてよい。これは、基板の表面上の汚染物質取り込み又は酸化物形成の増加を制限してよい。更に、加熱動作が実行されてよい。これは、水分が、除去されるか、又は基板と接触するのを防止することを確実にしてよい。
[0028] 基板が更なる処理のために準備されると、又は基板が待ち行列内に受け取られると、システム内で更なる処理が行われてよい。マルチチャンバ処理システム１００は、基板をシステムの任意の数の箇所に提供するための移送チャンバを含んでよい。例えば、第１の移送チャンバ１１４が、図示されているようにロードロックチャンバ１１２と結合されてよく、更なる処理のために基板を受け取ってよい。第１の移送チャンバの周りは、任意の数の処理チャンバであってよく、これらは、基板上で任意の数の処理を実行するために使用されてよい。残りの説明は、ゲートスタック形成動作用の前処理又は実行に関与するチャンバを含むことになるが、任意の数の他の処理チャンバがシステム上に含まれてよいことを理解されたい。例えば、チャンバ１２３及び１２５は、以下で説明されるような前処理若しくは後処理動作、計測、配向、又は半導体処理で実行されてよい任意の数の他の動作のために使用されてよい。基板はまた、処理チャンバ１２２、１２４の中に送達されてもよく、これらは、以下で更に説明されるように、ドライエッチングプロセス、アニール、酸化、又は他の処理を実行するように構成されてよい。自然酸化物を除去するためのプロセス、シリコン若しくはシリコン含有材料をエピタキシャル形成するためのプロセス、又はゲート形成用に基板を処理するために実行されてよい任意の他の数のプロセスなどの、任意の数のエッチングプロセスが実行されてよい。
[0029] 基板はまた、更なる処理チャンバ１２０に移送されてもよく、これは、以下で更に説明されるように、高誘電率誘電材料を形成するなどの１以上の金属堆積動作を実行するために使用されてよい。第２の移送チャンバ１１７は、第１の移送チャンバ１１４と結合されてよく、幾つかの実施形態では、エピタキシャル成長チャンバとの間で基板を送達するために使用されてよい。以下で更に詳細に説明されることとなるように、処理チャンバ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、及び１２０ｄは、実行されるべき処理に応じて、同様に又は異なるように構成されてよい。例えば、チャンバのいずれかにおいて又はチャンバの任意の組み合わせにおいて実行されてよい幾つかの特定のプロセスは、金属堆積、表面洗浄及び前処理、急速熱処理などの熱アニーリング、並びにプラズマ処理であってよい。第１の移送チャンバ１１４と第２の移送チャンバ１１７との間の送達は、チャンバ内の移送ロボットを用いて容易にされてよい。２つの基板移送プラットフォーム１１５は、移送チャンバ１１４と移送チャンバ１１７との間に配置されてよく、ロボット１２６と１２８との間の移送を容易にしてよい。移送プラットフォーム１１５ａ及び１１５ｂは、移送チャンバに対して開かれていてよい。例えば、それらはまた、緩衝チャンバであってもよく、又は、プラットフォームは、２つの移送チャンバの間で異なる動作圧力が維持されることを可能にするために、チャンバから選択的に分離若しくは密封されてよい。本技術の幾つかの実施形態では、移送プラットフォーム１１５が、各々、配向又は測定動作などのための１以上のツール１１６を含んでよい。
[0030] マルチチャンバ処理システム１００の動作は、コンピュータシステム１３０によって制御されてよい。コンピュータシステム１３０は、以下で説明される動作を実施するように構成された任意のデバイス又はデバイスの組み合わせを含んでよい。したがって、コンピュータシステム１３０は、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェアで構成されたコントローラ若しくはコントローラのアレイ及び／又は汎用コンピュータであってよい。該ソフトウェアは、実行されたときに、本技術の実施形態による方法に関して説明される動作を実行してよい。処理チャンバ及び湿式洗浄システムの各々は、半導体構造の製造において１以上のプロセス動作を実行するように構成されてよい。より具体的には、処理チャンバが、任意の数の他の基板プロセスの中で、ドライエッチングプロセス、サイクリック層堆積、原子層堆積、エピタキシャル堆積、酸化、窒化、化学蒸着、物理蒸着、エッチング、予洗浄、ガス抜き、配向を含んでよい、幾つかの更なる基板処理動作を実行するように装着されてよい。
[0031] 前述されたように、本技術の幾つかの実施形態では、湿式洗浄チャンバ１０６が、複数の単一ウエハ湿式洗浄チャンバを含んでよい。図２は、本技術の幾つかの実施形態による積み重ねられた湿式洗浄チャンバの概略断面図を示している。図示されているように、２つ以上の湿式洗浄チャンバ１０６が、垂直に積み重ねられてよく、これは、本技術の幾つかの実施形態では、統合クラスタツールの長さを制限してよい。チャンバは、互いに積み重ねられてよく、移送ロボットのいずれにとってもアクセス可能であってよい。加えて、湿式洗浄チャンバは、一直線上にのみ送達されるのではなく、ある角度においてアクセスされてよいので、チャンバは、移送ロボットの更なる修正を必要とすることなく、前述されたような種々の移送ロボットによって容易にアクセスされてよい。
[0032] 前述されたように、本技術の幾つかの実施形態による処理は、複数の湿式洗浄動作を実行することを含んでよい。それは、残留誘電材料の除去を容易にしてよく、膜形成を改善してよい初期界面酸化を提供してよい。幾つかの実施形態では、異なる湿式洗浄チャンバが、異なる洗浄動作を実行するために利用されてもよいが、複数の実施形態では、各湿式洗浄チャンバが、以下で説明される全ての洗浄及び前処理オプションを実行するために幾つかの化学物質と流体結合されてよい。例えば、湿式洗浄チャンバ１０６ａは、化学物質供給システム１１０ａと結合されてよい。それは、第１の湿式洗浄を実行するための化学物質を含んでよい。洗浄チャンバ１０６ｂは、化学物質供給システム１１０ｂと結合されてよい。それは、第２の湿式洗浄を実行するための化学物質を含んでよい。湿式洗浄チャンバ１０６ｃは、化学物質供給システム１１０ｃと結合されてよい。それは、第３の湿式洗浄を実行するための化学物資を含んでよい。任意の数の更なる湿式洗浄チャンバがまた、含まれてもよい。それは、酸化などの第４の処理が実行されることを可能にしてよい。加えて、図示されているように、各湿式洗浄チャンバ１０６は、化学物質供給システム１１０の各々と流体結合されてよい。それは、以下で説明されることとなるように、各湿式洗浄チャンバが、幾つかの洗浄及び前処理動作を実行することを可能にしてよい。３つの積み重ねられた湿式洗浄チャンバ１０６が図示されているが、本技術の実施形態では、湿式洗浄システムが、単一の湿式洗浄チャンバを含んでよく、又は、本技術の実施形態による、２つ以上、例えば３つ、４つ、５つ、若しくはそれより多い湿式洗浄チャンバを含む、積み重ねられた若しくは他の方法で配向された洗浄チャンバを含んでよいことを理解されたい。
[0033] 図３を参照すると、本技術の幾つかの実施形態による基板を処理する方法３００における選択された動作が示されている。方法３００は、方法の開始前に、フロントエンド処理、堆積、エッチング、研磨、洗浄、又は説明された動作の前に実行されてよい任意の他の動作を含む、１以上の動作を含んでよい。該方法は、本技術による方法の幾つかの実施形態に特に関連付けられてよい、又は関連付けられなくてもよい、幾つかの任意選択的な動作を含んでよい。例えば、動作の多くは、より広い範囲の構造形成を提供するために説明されるが、本技術にとって絶対的なものではなく、又は以下で更に説明されるように代替的な方法によって実行されてよい。
[0034] 方法３００は、動作３０５で、上述された統合マルチチャンバ処理システム１００などの、統合クラスタツールのファクトリインターフェースで基板を受け取ることを含んでよい。基板は、移送ロボットによって、FOUPからツール環境内に移動されてよい。動作３１０では、基板が、ファクトリインターフェースから湿式洗浄システムへ送達されてよい。該システムは、最大で気圧までなどのより高い処理圧力に維持されてよい。以下で更に説明されることとなるように、動作３１５で、１以上の湿式洗浄チャンバを用いて、基板処理が実行されてよい。基板洗浄動作が完了すると、動作３２０で、基板は、減圧システムに送達されてよい。例えば、基板を湿式洗浄チャンバから移動してよい移送ロボットは、前述されたように、湿式洗浄システムに連結されたロードロックチャンバの中に基板を直接装填してよい。動作３２５で、基板は、ロードロックチャンバから更に処理されてよい。それは、幾つかのゲート酸化物形成動作を含んでよい。
[0035] 基板をロードロックチャンバに直接送達することによって、湿式洗浄プロセスの仕上げとゲートスタック形成プロセスの開始との間の時間が、従来のシステムにおける数時間の遅延から、約３０分以下に低減されてよい。実行される任意の介在する処理に応じて、その時間は、約２０以下、約１５分以下、約１０分以下、約５分以下、又はそれ未満になってよい。加えて、増加した酸化深さが形成されることをもたらす可能性がある、従来技術で起こり得る数時間の大気曝露とは異なり、湿式洗浄動作の仕上げと基板をロードロックチャンバに送達することとの間の時間が、約５分以下、約３分以下、約１分以下、約５０秒以下、約４０秒以下、約３０秒以下、約２０秒以下、約１０秒以下、約５秒以下、又はそれ未満になってよい。
前述されたように、湿式処理及びゲート酸化物形成用の別個の治具を有する従来技術は、バッチ処理及びツール待ち行列時間のために、基板がシステム間で移送されるのに数時間待つので、ウエハ処理においてこのような均一性を生み出すことができない。
[0036] クラスタツールに送達される基板は、シリコン、シリコンゲルマニウム、又は、シリコンの酸化物、窒化物、及び炭化物などのシリコン含有材料、ならびに構造内に組み込まれてよい任意の他の材料を含む、任意の数の材料を含んでよい。本技術によって包含される幾つかの実施形態では、基板が、ゲート全周構造に関連し得るようなシリコンナノシートの一部分であってよく、N-GAA領域の部分であってもよい。方法３００の前に、シリコン及びシリコンゲルマニウムの層は、シリコン基板又は他の基板上に形成されてよく、ゲート全周構造を形成するためにパターニングされてよい。ナノシートの周囲に絶縁誘電体を形成してもよく、ナノシートを薄くするためにトリム動作が行われてもよい。代替的な構造が提供されてもよく、その場合に本技術の動作が実行されてよいことを理解されたい。
[0037] この処理に続いて、又は基板の移送の結果として、送達される基板は、シリコンゲルマニウムの表面上に自然酸化物又は残留粒子材料を含むことがある。基板の表面における露出された材料は、ドライエッチングプロセスを用いてエッチングされてよいが、上述されたように、クラスタツール内で生じる湿式洗浄プロセスを実行することによって、普通であれば過酸化につながり得る時間遅延が回避されてよい。更に、湿式洗浄動作は、より均一な表面状態を提供してよく、以下で更に説明されるように、後続の酸化ステップ中のより完全な酸化を促進してよい。したがって、幾つかの実施形態では、基板が、クラスタツールに送達されてよく、湿式洗浄システム内の湿式洗浄チャンバに提供されてよく、自然酸化物を除去し、及び／又は後続の処理のために表面を前処理する。
[0038] 例えば、本技術の幾つかの実施形態では、ゲート形成プロセスの前に実行される湿式洗浄が、１以上の湿式洗浄チャンバ内で実行される幾つかの動作を含んでよい。例えば、第１の洗浄プロセスは、第１の期間、フッ化水素酸洗浄を実行することを含んでよい。フッ化水素酸エッチングは、希フッ化水素酸を用いて実行され、表面上に残存する可能性がある残留誘電材料を除去してよく、存在する場合、残留自然酸化物を除去してよい。次いで、脱イオン水を使用するなどして、第１のすすぎプロセスが実行されてよい。表面の材料が除去されると、表面処理が実行されてよく、基板全体の均一性を高め、不純物を制限する。第２の洗浄プロセスは、第２の期間、水酸化アンモニウム及び過酸化水素の溶液を用いて、洗浄を実行することを含んでよい。この溶液は、基板の表面から軽い有機材料及び粒子を除去してよく、また、表面吸着ハロゲン材料を除去してもよい。次いで、脱イオン水を用いて、第２のすすぎが実行されてよい。第３の洗浄プロセスは、第３の期間、塩酸及び過酸化水素の溶液を用いて、洗浄を実行することを含んでよい。この溶液は、エピタキシャル成長が実行されてよい表面から残留金属材料を除去してよい。次いで、脱イオン水を用いて、第３のすすぎが実行されてよい。幾つかの実施形態では、第４の洗浄プロセスが実行されてよい。このプロセスは、オゾン注入脱イオン水又は他の酸化剤を用いて、洗浄を実行することを含んでよい。これにより、界面において初期酸化が提供されてよく、以下で説明されるように、後続の処理において、より高密度の酸化物コーティングが形成されてよい。
[0039] 洗浄及び／又はすすぎプロセスのいずれかのための期間は、約６０秒以下であってよく、約５０秒以下、約４０秒以下、約３０秒以下、約２０秒以下、約１０秒以下、又はそれ未満であってよい。洗浄動作が実行された後で、１以上の乾燥動作が実行されてよい。例えば、基板は、スピンドライプロセスで乾燥されてよい。更に、チャンバは、より複雑な乾燥動作を実行してよい。例えば、乾燥される洗浄済みウエハは、水平方向に回転されてよく、２つの流体供給ノズルを含む可動アームがウエハの中心に運ばれてよい。例えば、先頭ノズルは、ウエハを横切って供給される脱イオン水を含んでよく、後続ノズルは、アルコール、又はN2／張力活性蒸気ディスペンスを含んでよい。次いで、アームをウエハの中心から回転しているウエハの縁部に移動させてよく、ウエハを、ウォータマーク（water mark）の形成を制限又は防止するやり方で乾燥させる。加えて、幾つかの実施形態では、表面改質乾燥動作が実行されてよく、これは、成長が行われる表面を乾燥させるシリル化反応（silylation reaction）をもたらしてよい。上述されたように、任意の数の湿式洗浄チャンバ内で種々の動作が実行されてよい。幾つかの実施形態では、乾燥動作を含むプロセスの各々が、単一ウエハ湿式洗浄チャンバ内で実行されてよい。
[0040] 次いで、以下で説明されることとなるように、高誘電率誘電材料を形成する前に、処理が、基板をロードロックチャンバから１以上の処理チャンバに送達してよい。基板がロードロックに送達されると、処理は、方法の動作のために１以上のチャンバ間で基板を移送しながら、システム１００内の減圧を維持することなどによって、基板表面を大気又は空気に曝露することなく、１以上の処理チャンバ内で動作を実行することを含んでよい。統合された減圧を維持することによって、表面汚染、ならびに望ましくない更なる酸化物形成を有利に低減させてよい。移送は、単一のプラットフォーム上の１以上のチャンバ間で行われてよいが、幾つかの実施形態では、移送が、複数のプラットフォーム上のチャンバ間で行われてもよい。しかし、単一のプラットフォームを利用することによって、酸素環境への基板の曝露の回避をより確実にすることができる。
[0041] 幾つかの実施形態では、シリコン含有材料が、前処理又は洗浄済み基板表面上に形成又は堆積されてよい。例えば、シリコンの層、又は、ドープされたシリコン、合金化されたシリコン、若しくはシリコン-半金属若しくはシリコン-金属材料などのようなシリコン含有材料が、基板の表面の上の層を形成するために、任意の数の方法によって形成又は堆積されてよい。幾つかの非限定的な実施形態では、シリコンが、シリコンゲルマニウムフィンの表面の上にコンフォーマルに（conformally）エピタキシャル成長されてよいが、ある量の酸化を生成するために湿式洗浄動作が使用されてよい幾つかの実施形態では、プロセスが、更なる酸化動作、又は以下で更に説明されるように高誘電率材料堆積に進んでよい。加えて、原子層堆積プロセスが、基板上にコンフォーマルに堆積され又は形成されたシリコン層を生成するために実行されてよい。コンフォーマルな形成により、従来の堆積技術より優れた厚さの制御が可能になる。層は、任意の高さに形成されてよく、比較的高品質のシリコンを生成してよい。例えば、様々な実施形態では、シリコン層が、数オングストローム又は数ナノメートルの高さに形成されてよい。幾つかの実施形態では、層が、約１０．０nm以下の厚さに形成されてよく、約８．０nm以下、約５．０nm以下、約４．０nm以下、約３．０nm以下、約２．０nm以下、約１．０nm以下、約９Å以下、約８Å以下、又はそれ未満の厚さに形成されてよい。
[0042] 幾つかの実施形態では、シリコン層が、アモルファスシリコンとして形成されてよく、形成プロセス中にドーパント材料を含んでよい。ドーパント粒子は、堆積中にシリコン層内に組み込まれてもよい。ドーパントは、更なる前駆体として供給されてよい。それは、形成されるシリコン材料内にドーパント粒子を組み込むために、１以上のシリコン含有前駆体若しくは他の堆積前駆体又はキャリアガスと更に相互作用してよい。例示的なドーパント材料は、窒素、リン、フッ素、又はシリコン構造内に組み込まれ得る任意の他の材料であってよい。材料は、任意の数の形態で供給されてよいが、材料は、シリコン層内への更なる材料の組み込みを制限するために、より容易に解離可能な形態で供給されてよい。例えば、例示的な前駆体は、二原子窒素、三フッ化窒素、フッ素、フッ化水素、ホスフィン、又は、任意の他の窒素含有、フッ素含有、若しくはリン含有材料を含んでよい。
[0043] シリコン層の形成後に、層の一部分が酸化されてよく、又は、酸化は、湿式洗浄済み基板の送達の直後に実行されてよい。その基板は、第４の洗浄プロセスが行われるときに、ある量の酸化を含んでいてよい。酸化は、任意の数の方法で実行することができ、酸化は、層を完全に酸化してよいが、酸化は、シリコン層を完全には貫通しないことがある。酸化動作は、シリコンが形成されるときに、最大でシリコンの全層まで、シリコン層の一部分を酸化ケイ素に変換することによって、犠牲酸化物を生成してよい。酸化動作は、半導体基板と接触するシリコン層の一部分を少なくとも部分的に維持しながら、シリコン層の一部分を酸化してよい。例えば、シリコン含有層を通る酸化の延在を制限するために、制御された酸化が実行されてよい。加えて、湿式洗浄動作が酸化を生成するときに、以前に生成された酸化の密度及び均一性を増加させるために、後続の酸化が実行されてよい。酸化は、インシトゥ（in situ）蒸気生成プロセスなどの蒸気を使用する熱ベースの反応を含んでよく、それによって、酸化は、従来の熱技法と比較してより低い速度で生じる。更に、この酸化は、熱酸化プロセスとして、水素及び酸素ならびに更なる前駆体を一緒に利用してよい。例えば、幾つかの実施形態では、窒素及び酸素含有前駆体などの酸素含有前駆体が使用されてよい。例えば、亜酸化窒素、若しくは幾つかの他の窒素及び酸素含有前駆体、及び／又は例えば水素などの更なる前駆体を使用して、シリコン含有材料の一部分を酸化してよい。
[0044] 窒素は、酸素のためのキャリアとして働いてよく、界面又は基板の一部分にならなくてよい。プロセスはまた、ゆっくりと行われてもよく、それによって、より制御された酸化を生成してよく、基板の表面に沿って特定の厚さのシリコンを維持するように制御されてよい。犠牲酸化物の形成後に、幾つかの他の製造動作が行われてよく、それは、基板上でのダミーゲート形成が続いて生じるダミーポリマスクを形成することを含む。以下で更に説明されることとなるように、処理が行われた後で、ゲート酸化物形成プロセスが行われてよい。
[0045] 酸化プロセスは、更なる動作を容易にするために使用されてよい。例えば、シリコン層の中にドーパントを組み込むことによって、シリコン層を貫通して下にある基板内にドーパントを熱的に駆動するために、酸化プロセスが使用されてよい。例えば、酸化の温度は、ドーパント材料が、シリコン層を完全に貫通して拡散し、下にある材料内に組み込まれることを可能にしてよい。例えば、形成されるべきゲートの下に存在してよい下にあるチャネル領域などの基板に、フッ素、窒素、又はリンを組み込むことによって、形成されるデバイスの動作性能及び信頼性が高められてよい。ドーピングは、下にあるチャネル領域の形成中に実行されてよいが、ドーパントを酸化動作に続いて組み込むことによって、チャネル領域を通して高品質の形成が生じることを確実にしてよい。加えて、形成は、水素などのドーパント材料の他の成分、又は前駆体の形態で供給されるようなドーパントの他の成分の過剰な量を組み込むことなく生じてよい。
[0046] 維持されているシリコンの上にある犠牲酸化物を除去するために、１以上の除去動作が任意選択的に実行されてよい。維持されているシリコンは、シリコンゲルマニウム基板材料の上のカバレージを維持するのに十分な厚さによって特徴付けられてよい。例えば、幾つかの実施形態では、シリコン層が、約５nm以下に維持されてよく、約４nm以下、約３nm以下、約２nm以下、約１nm以下、約5Å以下、又はそれ未満に維持されてよい。除去動作は、酸化物選択性エッチングなどの選択性エッチングを含んでよい。幾つかの実施形態では、フッ素含有前駆体及び水素含有前駆体などを用いて、プラズマエッチングプロセスが実行されてよい。除去動作は、三フッ化窒素及びアンモニアのプラズマエッチングを利用することなどによって、任意の数の前駆体を含んでよく、これはまた、更なる熱処理又は昇華動作も含んでよい。幾つかの実施形態では、更なる又は代替的なフッ素及び水素含有前駆体が使用されてもよい。幾つかの実施形態では、プラズマ放出物が、下にある構造を更に損傷することがあるので、プラズマ除去は、この除去のために実行されなくてもよい。したがって、幾つかの実施形態では、基板が、湿式洗浄システムに戻されてよく、希フッ化水素酸を利用する湿式酸化物除去が使用されてよく、これは、エッチングプロセスを制御してよく、プラズマ損傷に起因して生成され得る厄介な問題を制限又は防止してよい。湿式処理はまた、水酸化アンモニウム溶液を利用する処理、塩酸溶液を利用する処理、及び／又はオゾン注入脱イオン水を利用する処理を含む、他の場所で説明される他の処理のいずれかを含んでもよい。酸化物選択性エッチングプロセスを実行することによって、シリコンの下にある部分が、維持されてよく又は実質的に維持されてよい。
[0047] シリコンキャップ材料が露出された後で、シリコンゲルマニウムフィンを覆っている材料の残りのシリコン層を酸化するために、第２の酸化動作が実行されてよい。先の酸化動作のいずれかを行って、酸化ケイ素などの酸素含有材料を生成することができる。幾つかの実施形態では、残っているシリコン材料が、完全に酸化ケイ素に変換されてよく、残っているシリコン層が残らなくてよい。幾つかの実施形態では、この酸化が、上述したように亜酸化窒素及び水素を利用してよい。これは、シリコンゲルマニウム材料の過酸化を制限又は防止しながら、酸化がシリコン材料に実質的に限定されるように厳密に制御してよい。かかる熱酸化プロセスは、上述したように多くの利点を提供することができる。例えば、現場外湿式酸化とは異なり、例えば、本酸化は、ゲルマニウム拡散を制限してよい高品質酸化物を生成してよい。
[0048] 更に、現場外湿式酸化及び乾式酸化プロセスを含む幾つかの従来の酸化プロセスは、前述されたように、シリコンゲルマニウムの中に過剰酸化することがある。それは、酸化ゲルマニウム材料を生成することがある。酸化ゲルマニウムは、酸化ケイ素と比較して結合の安定性が低いことを特徴とし得、その結果、後続の動作によって酸化ゲルマニウム結合が破壊されることがある。これにより、形成される酸化膜が損傷したり、材料間の界面の品質が低下したりして、トランジスタの効率が制限されたり、又はデバイスが損傷したりする可能性がある。高品質の酸化物を形成することによって、後の動作中にも構造を有益に保護することができる。例えば、より低密度の酸化物を製造する従来のプロセスは、更なる製造動作で更に劣化する可能性がある。以下で説明されるように、更なる高誘電率誘電動作が、高温プロセスを含んでよい後続の製造と同様に実行されてよい。例えば、製造のある時点で、フラッシュアニールは最高１０００℃まで実行されてよい。より低い品質又はより密度の低い酸化物では、これは、より多孔性の酸化物構造のために、更なるゲルマニウム拡散を促進することがある。本技術の幾つかの実施形態による、より高密度の熱酸化物プロセスは、その後の製造動作中の拡散に対抗する保護を提供し得る。本技術の実施形態による酸化の制御を維持することによって、特定の深さを有する高品質の酸化物材料を、上述の低減された厚さのいずれかで提供することができる。
[0049] 形成される酸素含有材料は、高品質且つ高度に秩序化されたものであってもよく、これは、欠陥のない又は実質的に欠陥のない結晶構造を意味する。これは、更なる材料がチャネル領域に近接してアクセスすることを防止し、したがって、漏れを防止することができる界面を提供してよい。結果として生じる酸素含有材料は、二酸化ケイ素を含んでよい。形成される酸素含有材料は、最大約５Åの厚さを有してよく、約５Å以上、約１０Å以上、約１５Å以上、約２０Å以上、約２５Å以上、約３０Å以上、又はそれより上の厚さを有してよい。
[0050] 処理は、任意選択的に、前処理前駆体を基板に供給することを含んでもよい。前処理前駆体は、窒素含有前駆体若しくは酸素含有前駆体であってよく、又はそれらを含んでよい。前駆体は、基板と接触してよく、基板の露出表面上に反応性リガンドを形成又は導入してよい。従来の技術とは異なり、本技術は、その後の動作において高誘電率誘電材料の規則的な成長を生成するように構成された前処理を利用してよい。
[0051] 前処理前駆体は、任意の窒素含有若しくは酸素含有前駆体であってよく、又はそれらを含んでよい。酸素含有前駆体は、ヒドロキシル基[-OH]によって特徴付けられてよく、これは、基板の酸素含有材料の表面上に組み込まれてよい。窒素含有前駆体は、アミン基[-NH2]又は他の窒素含有基によって特徴付けられてよい。例えば、窒素含有前駆体は、非限定的な一例としてアンモニアなどの窒素及び水素含有前駆体、若しくは窒素及び酸素含有前駆体、又は窒素を含む任意の他の前駆体であってよく、或いはそれらを含んでよい。加えて、幾つかの実施形態では、プロセスが、基板を湿式洗浄システムに戻すことを含んでよく、ここで、前述された洗浄プロセスの幾つか又は全ては、処理中の第２の例で、高誘電率誘電材料形成の直前に実行されてよい。例えば、幾つかの実施形態では、湿式洗浄チャンバに戻されるときに、プロセスは、前述された洗浄動作のサブセットのみを含んでよい。任意の数の洗浄動作が実行されてよいが、例示的な動作は、前述されたように、水酸化アンモニウム及び過酸化水素の溶液のみで基板を処理することを含んでよく、続いて制御された乾燥動作が行われてよい。酸化物の表面から任意の残留有機物及び粒子を除去することに加えて、これは、後続の堆積が行われ得る表面上のある量の水分を維持してよく、以下で述べられるように、核形成を促進するためにヒドロキシル表面末端を増加させてよい。
[0052] 幾つかの実施形態では、表面末端が、ヒドロキシル基又はアミン基の末端表面であってよく、又はそれを含んでよい。次いで、ゲート形成処理が、酸素含有材料の上に高誘電率誘電体材料を形成することを含んでよい。本技術は、高誘電率材料の任意の形成又は堆積を包含してよいが、幾つかの実施形態では、形成が、金属又は金属含有膜堆積のために、上述されたクラスタツール上などに含まれてよい任意の数の原子層堆積チャンバを利用してよい原子層堆積であってよく、又はそれを含んでよい。ゲート形成プロセスの直前に湿式処理を実行することによって、ある量の水分が構造内に組み込まれ得る。これは、以前に実行された乾燥プロセスに基づいて、及び水分の量を維持することによって調整されてよく、残留ヒドロキシル表面末端が含まれてよく、これは、高誘電率材料の核形成を促進してよく、成長の品質及び均一性を改善してよい。高誘電率材料の形成は、実行される場合、基板又は酸素含有材料の表面を前処理した直後に実行されてよく、前処理と同じチャンバ内で、又はシステム１００などの同じシステムに組み込まれた更なるチャンバなどの更なるチャンバ内で実行されてよい。幾つかの実施形態では、基板が前処理チャンバから堆積又は形成チャンバに移動されている間に、減圧状態が維持されてよく、基板の空気への曝露を制限してよい。
[0053] 高誘電率誘電材料を形成するために原子層堆積プロセスが実行される場合、金属含有前駆体が、前処理された表面と反応するために基板に送達されてよい。例えば、遷移金属含有前駆体、低金属含有前駆体、又はランタニド金属含有前駆体を処理チャンバに送達して、前処理によって基板上に露出した反応性配位子と相互作用させてよい。次いで、酸素含有前駆体が、金属含有前駆体の後続のパージなどの第２の動作で送達されてよい。これは、原子層堆積によって酸化物層を生成することができる。非限定的な一例では、ハフニウム含有前駆体が、第１の動作で送達されてよく、酸化剤が、酸化ハフニウム膜を生成するための第２の動作で送達されてよい。更なる金属含有前駆体が、ジルコニウム含有材料を製造するためのジルコニウム含有前駆体、ならびに更なる金属酸化物構造を製造するための任意の他の数の金属含有前駆体を含み得る。ハフニウム含有前駆体では、任意の代替的な金属の場合と同様に、前駆体が、ハフニウムが組み込まれているハロゲン含有前駆体、酸素含有前駆体、水素含有前駆体、又は炭素含有前駆体であってよく、又はそれらを含んでよい。
[0054] 酸化剤については、金属含有材料と反応し得る任意の酸素含有前駆体が使用されてよい。例えば、酸素含有前駆体は、水、二原子酸素、オゾン、ヒドロキシル含有前駆体又はアルコール、窒素及び酸素含有前駆体、局所的又は遠隔的に強化された酸素を含むプラズマ強化酸素、或いはハフニウムなどの金属と共に組み込まれて、基板を覆う金属酸化物材料層を生成することができる、酸素を含む任意の他の材料であってよく、又はそれらを含んでよい。再び、上記の金属含有材料のいずれかが、本技術の実施形態で使用されてよく、ハフニウム、ジルコニウム、シリコン、ランタン、アルミニウム、チタン、ストロンチウム、又はこれらの材料の組み合わせ、例えば、ハフニウムシリケートなどを含んでよく、これらに限定されなくてもよい群化された金属のいずれかを含んでよい。
[0055] 本技術の実施形態による前処理が実行される場合、金属含有材料の構造は、より均一な粒子構造を生成するように規則正しいやり方で形成又は堆積され得る。これは、本技術の実施形態によって製造されるような、より高品質のシリコン又は酸化ケイ素などの、より構造化された表面材料の上に前処理前駆体の反応性配位子を形成することによって製造されてよい。更に、特定の条件で前処理曝露を行うことによって、更なる改善が提供されてよい。
[0056] 前処理は、前駆体及び／又は基板の表面を活性化するように構成された温度で行われてよい。例えば、窒素及び水素含有前駆体を前処理前駆体として使用してよい状況では、前駆体を供給しながら、基板は約３００℃以上の温度に維持されてよい。同様に、基板温度を約３００℃以上に維持しながら、酸素含有前駆体による前処理を行ってもよい。任意の前処理動作では、基板がまた、約４００℃以上、約５００℃以上、約６００℃以上、約７００℃以上、約８００℃以上、又はそれより上の温度に維持されてもよい。前処理用の温度が約５００℃以下に低下すると、有効性が低減される可能性がある。同様に、温度が約７００℃以上に上昇すると、核形成が改善されず、過剰な前駆体が表面に組み込まれ、デバイスの移動度が劣化することがある。したがって、幾つかの実施形態では、温度が、前処理中に、約５００℃と約７００℃との間に維持されてよい。
[0057] 同様な温度範囲が、酸化動作の一方又は両方の動作に影響を及ぼすことがあり、これは、第１の酸化において維持されるシリコンキャップ材料の量を注意深く制御してよく、第２の酸化において過剰な酸化を制限してよい。シリコン材料の中への酸素のゆっくりとした侵入を制御するために、温度は、約９００℃以下に維持されてよく、約８５０℃以下、約８００℃以下、約７５０℃以下、約７００℃以下、約６５０℃以下、約６００℃以下、又はそれ未満に維持されてよい。
[0058] 同様に、曝露時間が、窒素含有前駆体の組み込み量に影響を与えることがあり、したがって、製造装置の移動損失を制限するために、前駆体曝露が約３分以下であってよく、幾つかの実施形態では、曝露時間が、約２．５分以下、約２分以下、約１．５分以下、約１分以下、約４５秒以下、約３０秒以下、約１５秒以下、又はそれ未満であってよい。一旦、適切な量のアミン基が組み込まれると、形成が行われてよい。原子層形成を含む形成は、任意の温度で実行されてよいが、幾つかの実施形態では、原子層堆積が、同じチャンバ内で実行されるか又は異なるチャンバ内で実行されるかにかかわらず、前処理が実行される温度未満の温度又は略その温度で実行されてよい。例えば、原子層堆積は、前処理温度に対して第２の温度で実行されてよく、形成温度は、複数の実施形態では約５００℃以下であってよく、約４５０℃以下、約４００℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２５０℃以下、又はそれ未満であってよい。
[0059] 高誘電率材料の層が形成又は堆積された後で、１以上の後処理が行われてよい。幾つかの実施形態では、基板が、材料を後処理するために、堆積チャンバから別のチャンバ又はチャンバのセットに移送されてよい。上記で説明したものと同様に、この移動は、複数のチャンバを有する単一の処理システム上で行うことができ、したがって、これらのチャンバのいずれかからの、又はこれらのチャンバ間の移動は、減圧状態を維持しながら行われてよい。次いで、処理は、１以上の更なる後処理動作を含んでよい。後処理動作は、同じクラスタツール上の複数のチャンバを含む、１以上のチャンバ内で実行される１以上の動作を含んでよい。後処理動作は、酸化、窒化、並びに／又は酸化若しくは窒化の前及び／若しくは後に１以上の熱アニール動作を含んでよい。
[0060] 上述されたように、前処理動作は、過剰な前駆体が基板に組み込まれることを制限しながら、前述の均一な成長を与えるのに十分な末端部分を提供するように実施されてよい。例えば、組み込まれた窒素界面は、製造されたトランジスタの移動度、又はキャリアが構造を通っていかに迅速に移動することができるかを低減し得る。上述の前処理は、制御されない場合には、高誘電率膜のスケーリングを更に改善することができるが、そのような前処理は、実際にはデバイス移動度を低下させることがある。しかし、幾つかの実施形態では、１つの後処理が、前処理動作で使用され得る第１の酸素含有前駆体に対して、形成された高誘電率材料を第２の酸素含有前駆体で酸化することを含んでよい。
[0061] 例えば、上述したいずれかの酸素含有前駆体を利用した酸化動作を行って、形成後の膜を更に酸化してもよい。高誘電率膜の堆積又は形成は、多孔質膜、又は構造中に空孔を含む膜を生成し得る。酸化動作を実行することによって、酸素種は、上述された先の動作で形成されない場合、膜充填空孔に浸透し、高誘電率材料の界面に酸化物材料を生成してよい。これによって、アミン末端基から下にある界面を改善することができ、これは、デバイスの移動度性能を増加させ得る。下にある酸化物層の厚さの過剰な増加を制限するために、酸化動作は、制限された時間で実行されてよく、前述の時間範囲のいずれかの範囲内で実行されてよい。
[0062] 後処理動作は、使用される場合、前処理窒素含有前駆体に対して、基板を第２の窒素含有前駆体と接触させることを更に含んでよい。第２の窒素含有前駆体は、上述の任意の窒素含有前駆体を含んでよく、窒素ガス、ならびに他の箇所に記載の任意の窒素含有前駆体を含んでよい。第２の窒素含有前駆体は、プラズマ活性化若しくは強化窒素含有前駆体、熱活性化窒素、又は他の何らかの窒素前駆体を含んでよく、これは、窒素ラジカル又は窒素原子が、高誘電率構造内に組み込まれることを可能にし、膜を安定化させるか、又は膜を平衡状態に向かって沈降させ得る。酸化動作とは異なり、窒化は、酸化シリコンなどの下層の厚さを増加させ得ず、生成される膜の誘電率値をわずかに増加させ得る。
[0063] 窒素の組み込みは、構造的及び電気的特性を維持するために、膜内への組み込みを制限するように制御されてよい。幾つかの実施形態では、後処理窒化は、高誘電率膜の表面領域に約２０原子％以下の窒素を組み込んでよく、約１５原子％以下の窒素、約１０原子％以下の窒素、約８原子％以下の窒素、約６原子％以下の窒素、約４原子％以下の窒素、約２原子％以下の窒素、又はそれ未満の窒素を組み込んでよい。幾つかの実施形態では、約３原子％と約７原子％との間の組み込みは、より高い窒素組み込みよりも高い誘電率値を維持することができ、より低い窒素組み込みよりも膜をより良好に安定化することができる。表面領域とは、材料の露出表面を意味し得るが、窒素の組み込みは、膜内の任意の距離に及んでもよく、また、材料を通して一貫していても、減少するような勾配を形成していてもよい。
[0064] 幾つかの実施形態では、後処理酸化及び／又は窒化が、上述された温度のいずれかで実行されてよいが、幾つかの実施形態では、後処理酸化及び／又は窒化が、約５００℃以下の温度範囲で実行されてよく、約４００℃以下、約３００℃以下、約２００℃以下、約１００℃以下、又は実行される動作に応じてそれ未満の温度範囲で実行されてよい。
[0065] 後処理アニールは、上述の後処理動作のいずれかを含む動作のいずれかの後に実行されてよい。後処理アニールは、前の動作が実行される任意のチャンバ内で実行されてよく、又は、例えば、急速熱アニールプロセスを実行するように構成されたチャンバなどの異なるチャンバへの移動を含んでよい。この場合も、チャンバは、他のチャンバと同じプラットフォーム上に組み込むことができ、減圧状態を維持しながらチャンバ間の移動を可能にすることができる。後処理アニールは、膜結合を更に整列させてよく、膜を更に安定化させることができる。幾つかの実施形態では、後処理アニールが、堆積温度又は酸化温度よりも高い温度で実行されてよい。例えば、後処理アニールは、約４００℃以上の温度で実行されてもよく、複数の実施形態では、約５００℃以上、約６００℃以上、約７００℃以上、約８００℃以上、約９００℃以上、又はそれより上の温度で実行されてよい。
[0066] 本技術の実施形態による前処理、酸化、及び／又は後処理を実行することによって、改善された高誘電率材料及び半導体構造を生成することができる。高誘電率材料の層は、最大数ナノメートル又は約数ナノメートルを含む任意の厚さに製造することができる。しかし、本技術によって製造される好適な結晶粒構造のために、ゲートリーク性能への損失なしに、より薄い有効酸化物厚さが製造され得る。本技術に従って製造される高誘電率材料は、約１０以上の誘電率値によって特徴付けられてよく、約１５以上、約２０以上、約２１以上、約２２以上、約２３以上、約２４以上、約２５以上、又はそれより上の誘電率値によって特徴付けられてよい。上述のような湿式処理を組み込むなど、本技術の実施形態に従って膜を製造することによって、有益な形態を有する形成された膜が製造されてよく、これは、従来の技術と比較して膜の電気特性を向上させてよい。
[0067] 上記の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されている。しかし、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があれば、特定の実施形態を実施することができることは明らかであろう。
[0068] 幾つかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることを認識されよう。更に、幾つかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
[0069] 値の範囲が付与されているところでは、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これらのより小さい範囲の上限及び下限は、独立して、範囲内に含まれてもよいし、又は除外されてもよく、範囲のいずれかの限界、範囲の両方の限界、又は範囲のいずれかの限界がより小さい範囲内に含まれない各範囲も、記載された範囲内の任意の具体的に除外された限界に従って、本技術内に包含される。記載された範囲に一方又は両方の限界値が含まれる場合、これらの含有限界値のいずれか又は両方を除外する範囲もまた含まれる。
[0070] 本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「１つの層（a layer）」への言及は、複数のそのような層を含み、「そのチャンバ（the chamber）」への言及は、１以上のチャンバ及び当業者に既知のその均等物への言及を含む、などである。
[0071] また、「備える（comprise（s））」、「備えている（comprising）」、「含有する（contain（s））」、「含有している（containing）」、「含む（include（s））」、及び「含んでいる（including）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在若しくは追加を除外するものではない。

Claims (23)

  1. 第１の移送ロボットを含むファクトリインターフェース、
    湿式洗浄システムの第１の側で前記ファクトリインターフェースに結合された前記湿式洗浄システム、
    前記湿式洗浄システムの前記第１の側とは反対の前記湿式洗浄システムの第２の側で前記湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバ、
    前記ロードロックチャンバに結合され、第２の移送ロボットを含む、第１の移送チャンバ、
    前記第１の移送チャンバに結合された熱処理チャンバ、
    前記第１の移送チャンバに結合され、第３の移送ロボットを含む、第２の移送チャンバ、
    前記第２の移送チャンバに結合された金属堆積チャンバ、及び
    コントローラであって、
    前記湿式洗浄システムの湿式洗浄チャンバで基板を処理して、前記基板上に形成された酸化物の表面から残留有機物及び粒子を除去することであって、前記基板はシリコン層を含み、前記湿式洗浄チャンバで前記基板を処理することにより、前記酸化物の前記表面上の水分の量を維持する、ことと、
    前記湿式洗浄チャンバで前記基板を処理した直後に前記基板上でゲート形成処理を実行することであって、前記ゲート形成処理を実行することは、前記酸化物の前記表面上に高誘電率材料を形成することを含む、ことと、
    を実行するように構成されたコントローラ、
    を備える、統合クラスタツール。
  2. 前記第１の移送チャンバ又は前記第２の移送チャンバにとってアクセス可能なドライエッチングチャンバを更に備える、請求項１に記載の統合クラスタツール。
  3. 前記湿式洗浄システムは、
    動作可能に気圧に維持される単一ウエハ湿式洗浄チャンバを備え、前記第１の移送チャンバは、減圧状態に維持される、請求項１に記載の統合クラスタツール。
  4. 前記単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、複数の化学物質供給システムと流体結合される、請求項３に記載の統合クラスタツール。
  5. 前記単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、前記ファクトリインターフェースの前記第１の移送ロボットにとってアクセス可能である、請求項３に記載の統合クラスタツール。
  6. 前記湿式洗浄システムは、
    前記湿式洗浄システム内に配置された第４の移送ロボットを更に備え、前記第４の移送ロボットは、前記単一ウエハ湿式洗浄チャンバと前記ロードロックチャンバとの間で基板を移送するように動作可能である、請求項３に記載の統合クラスタツール。
  7. 前記湿式洗浄システムは、更に、
    互いに積み重ねられた複数の単一ウエハ湿式洗浄チャンバを備える、請求項３に記載の統合クラスタツール。
  8. 各単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、複数の化学物質供給システムと流体結合される、請求項７に記載の統合クラスタツール。
  9. 前記第１の移送ロボットがその上で動作する軌道が、前記湿式洗浄システムの中に延在する、請求項１に記載の統合クラスタツール。
  10. 第１の移送ロボットを含むファクトリインターフェースであって、前記ファクトリインターフェースの第１の表面上に前面開口型統一ポッド用の１以上のアクセス箇所を備えるファクトリインターフェース、
    湿式洗浄システムの第１の側で、前記ファクトリインターフェースの前記第１の表面とは反対側の前記ファクトリインターフェースの第２の表面に結合された前記湿式洗浄システム、
    前記湿式洗浄システムの前記第１の側とは反対の前記湿式洗浄システムの第２の側で、前記湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバ、
    前記ロードロックチャンバに結合され、第２の移送ロボットを含む、移送チャンバ、
    前記移送チャンバに結合された金属堆積チャンバ、及び
    コントローラであって、
    前記湿式洗浄システムの湿式洗浄チャンバで基板を処理して、前記基板上に形成された酸化物の表面から残留有機物及び粒子を除去することであって、前記基板はシリコン層を含み、前記湿式洗浄チャンバで前記基板を処理することにより、前記酸化物の前記表面上の水分の量を維持する、ことと、
    前記湿式洗浄チャンバで前記基板を処理した直後に前記基板上でゲート形成処理を実行することであって、前記ゲート形成処理を実行することは、前記酸化物の前記表面上に高誘電率材料を形成することを含む、ことと、
    を実行するように構成されたコントローラ、
    を備える、統合クラスタツール。
  11. 前記移送チャンバは、第２の移送チャンバであり、前記統合クラスタツールは、更に、
    前記ロードロックチャンバと前記第２の移送チャンバとの間に結合された第１の移送チャンバを備える、請求項１０に記載の統合クラスタツール。
  12. 前記第１の移送チャンバに結合されたドライエッチングチャンバを更に備える、請求項１１に記載の統合クラスタツール。
  13. 前記湿式洗浄システムは、
    動作可能に気圧に維持される単一ウエハ湿式洗浄チャンバを備え、前記移送チャンバは、減圧状態に維持される、請求項１０に記載の統合クラスタツール。
  14. 前記単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、前記ファクトリインターフェースの前記第１の移送ロボットにとってアクセス可能である、請求項１３に記載の統合クラスタツール。
  15. 前記湿式洗浄システムは、更に、
    前記湿式洗浄システム内に配置された第４の移送ロボットを備え、前記第４の移送ロボットは、前記単一ウエハ湿式洗浄チャンバと前記ロードロックチャンバとの間で基板を移送するように動作可能である、請求項１３に記載の統合クラスタツール。
  16. 前記湿式洗浄システムは、更に、
    垂直に積み重ねられた２つ以上の単一ウエハ湿式洗浄チャンバを備える、請求項１３に記載の統合クラスタツール。
  17. 各単一ウエハ湿式洗浄チャンバは、異なる化学物質供給システムと流体結合される、請求項１６に記載の統合クラスタツール。
  18. 基板を処理する方法であって、
    前記基板を統合クラスタツールのファクトリインターフェース内に受け取ること、
    前記基板を、前記ファクトリインターフェースから、湿式洗浄システムの第１の表面で前記ファクトリインターフェースに結合された前記湿式洗浄システムに送達すること、
    半導体処理チャンバ内に収容される基板の表面から酸化物を除去するために、前記湿式洗浄システムの湿式洗浄チャンバ内で、前記基板を処理することであって、前記基板はシリコン層を含む、前記基板を処理すること、
    前記基板を、前記湿式洗浄システムから、前記湿式洗浄システムの前記第１の表面の反対側の前記湿式洗浄システムの第２の表面で、前記湿式洗浄システムに結合されたロードロックチャンバに送達すること、
    前記基板を前記ロードロックチャンバから金属堆積チャンバに送達すること、
    高誘電率誘電材料を形成すること、
    前記高誘電率誘電材料を、窒素含有前駆体を用いて処理すること、及び
    前記高誘電率誘電材料をアニーリングすることを含む、基板を処理する方法。
  19. 前記高誘電率誘電材料を形成する前に、前記シリコン層の少なくとも一部分を酸化することを更に含む、請求項１８に記載の基板を処理する方法。
  20. 前記シリコン層の少なくとも一部分を酸化した後で、水酸化アンモニウム及び過酸化水素の溶液を用いて湿式洗浄プロセスを実行することを更に含む、請求項１９に記載の基板を処理する方法。
  21. 前記高誘電率誘電材料を、窒素含有前駆体を用いて処理する前に、前記高誘電率誘電材料をアニーリングすることを更に含む、請求項１８に記載の基板を処理する方法。
  22. 前記湿式洗浄チャンバ内で前記基板を処理することは、
    フッ化水素酸を含む第１の化学物質を用いて、前記基板を洗浄すること、
    水酸化アンモニウムを含む第２の化学物質を用いて、前記基板を洗浄すること、及び
    塩酸を含む第３の化学物質を用いて、前記基板を洗浄することを含む、請求項１８に記載の基板を処理する方法。
  23. オゾン注入脱イオン水を含む第４の化学物質を用いて、前記基板を洗浄することを更に含む、請求項２２に記載の基板を処理する方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070202254A1 (en) 2001-07-25 2007-08-30 Seshadri Ganguli Process for forming cobalt-containing materials
JP2009529789A (ja) 2006-03-09 2009-08-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 低エネルギープラズマシステムを用いた高誘電率トランジスタゲートを製造するための方法及び装置
JP2009533877A (ja) 2006-04-11 2009-09-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド コバルト含有材料を形成するプロセス
JP2009543355A (ja) 2006-07-03 2009-12-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 進歩型フロントエンド処理のためのクラスターツール
JP2013517616A (ja) 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体
JP2019061996A (ja) 2017-09-25 2019-04-18 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板反転装置、基板処理装置および基板挟持装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070202254A1 (en) 2001-07-25 2007-08-30 Seshadri Ganguli Process for forming cobalt-containing materials
JP2009529789A (ja) 2006-03-09 2009-08-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 低エネルギープラズマシステムを用いた高誘電率トランジスタゲートを製造するための方法及び装置
JP2009533877A (ja) 2006-04-11 2009-09-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド コバルト含有材料を形成するプロセス
JP2009543355A (ja) 2006-07-03 2009-12-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 進歩型フロントエンド処理のためのクラスターツール
JP2013517616A (ja) 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体
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