特許 6991323 有機ラジカルを使用した炭素含有膜の表面処理

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】有機ラジカルを使用した炭素含有膜の表面処理

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20220104BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 572A

H01L21/302 104H

【請求項の数】 25

(21)【出願番号】P 2020519055

(86)(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 US2018051706

(87)【国際公開番号】W WO2019070403

(87)【国際公開日】2019-04-11

【審査請求日】2020-05-27

(31)【優先権主張番号】62/567,295

(32)【優先日】2017-10-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/958,601

(32)【優先日】2018-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502278714

【氏名又は名称】マトソン テクノロジー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍａｔｔｓｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】４７１３１ Ｂａｙｓｉｄｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｆｒｅｍｏｎｔ， ＣＡ ９４５３８， ＵＳＡ

(73)【特許権者】

【識別番号】520111187

【氏名又は名称】ベイジン イータウン セミコンダクター テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅ－Ｔｏｗｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ８ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｎｏ． ２８ Ｊｉｎｇｈａｉ Ｅｒ Ｒｄ．， Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， １００１７６ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】マイケル エックス． ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ホワ チュン

(72)【発明者】

【氏名】シンリアン ルー

【審査官】冨士 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２７７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５０３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１５３７７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５０６１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平１０－５０８９８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３０

２１／３０２、２１／３６５

２１／４６ －２１／４６１

Ｈ０５Ｈ １／００ － １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を処理するための方法であって、
前記被加工物は、半導体材料と、炭素含有層とを含み、
当該方法は、前記炭素含有層に対して表面処理プロセスを実施するステップを含み、
前記表面処理プロセスは、
第１のチャンバ内で誘導されたプラズマを用いて１つまたは複数の種を生成するステップと、
第１の混合物を生成するために、前記プラズマによって生成された前記１つまたは複数の種をフィルタリングするステップと、
第２の混合物を生成するために、１つまたは複数の炭化水素分子をフィルタリング後の前記第１の混合物に注入するステップであって、前記第２の混合物は、１つまたは複数の有機ラジカルを含む、ステップと、
第２のチャンバ内で前記炭素含有層を前記第２の混合物に曝すステップと、
を含み、
前記第１の混合物を生成するために前記プラズマによって生成された前記１つまたは複数の種は、前記第１のチャンバを前記第２のチャンバから分離する分離グリッドによってフィルタリングされ、
前記分離グリッドは、第１のグリッドプレートおよび第２のグリッドプレートを含み、前記第１のグリッドプレートは、前記１つまたは複数の種をフィルタリングして、前記第１の混合物を生成するように構成され、前記第２混合物は、前記第２のグリッドプレートを通過して前記炭素含有層に曝され、前記１つまたは複数の炭化水素分子は、前記第１のグリッドプレートと前記第２のグリッドプレートとの間に位置するガス注入源によって、フィルタリング後の前記第１の混合物に注入される、
方法。

【請求項2】

前記１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２の化学式を有し、
ｎは、１以上かつ１０以下である、
請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎの化学式を有し、
ｎは、２以上かつ１０以下である、
請求項１記載の方法。

【請求項4】

１つまたは複数の有機ラジカルを、前記第１のチャンバ内で前記第２の混合物中の１つまたは複数の炭化水素分子を解離させることによって生成する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１のチャンバは、分離グリッドによって前記第２のチャンバから分離されており、
前記炭化水素分子は、前記第２のチャンバ内で前記種と混合される、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の混合物は、１つまたは複数の有機ラジカルを含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記第２の混合物は、ＣＨ_３ラジカルを含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記炭素含有層は、フォトレジストを含む、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

当該方法は、前記炭素含有層の少なくとも一部を除去するために、乾式ストリッププロセスを実施するステップを含む、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記１つまたは複数の種を、前記第１のチャンバ内のプロセスガス中で誘導された前記プラズマによって生成する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記プロセスガスは、不活性ガスである、請求項１０記載の方法。

【請求項12】

前記不活性ガスは、ヘリウムである、請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記プロセスガスは、水素ガスを含み、
前記種は、水素ラジカルを含む、
請求項１０記載の方法。

【請求項14】

前記１つまたは複数の有機ラジカルを、誘導結合プラズマ源を使用して、前記第１のチャンバ内の前記プラズマ中で生成する、請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

当該方法は、前記第１のチャンバを前記第２のチャンバから分離する分離グリッドを使用して、前記第１の混合物を生成するために、１つまたは複数のイオンをフィルタリングするステップを含む、請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記１つまたは複数の種は、加熱されたフィラメントを使用して生成された水素ラジカルを含む、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記１つまたは複数の有機ラジカルを、分子の熱分解を使用して、またはＵＶアシストによる分子解離を使用して生成する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

半導体被加工物を処理する方法であって、当該方法は、
被加工物上の被加工物層の表面濡れ角を変化させるために、前記被加工物に対して有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施するステップと、
前記有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施した後、前記被加工物層上にコーティング材料を堆積させるステップと、
を含み、
前記有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、
第１のチャンバ内で誘導されたプラズマを用いて１つまたは複数の種を生成するステップと、
第１の混合物を生成するために、前記プラズマによって生成された前記１つまたは複数の種をフィルタリングするステップと、
１つまたは複数の有機ラジカルを含む第２の混合物を生成するために、１つまたは複数の炭化水素分子をフィルタリング後の前記第１の混合物に注入するステップと、
第２のチャンバ内で前記被加工物層を前記第２の混合物に曝すステップと、
を含み、
前記第１の混合物を生成するために前記プラズマによって生成された前記１つまたは複数の種は、前記第１のチャンバを前記第２のチャンバから分離する分離グリッドによってフィルタリングされ、
前記分離グリッドは、第１のグリッドプレートおよび第２のグリッドプレートを含み、前記第１のグリッドプレートは、前記１つまたは複数の種をフィルタリングして、前記第１の混合物を生成するように構成され、前記第２混合物は、前記第２のグリッドプレートを通過して前記炭素含有層に曝され、前記１つまたは複数の炭化水素分子は、前記第１のグリッドプレートと前記第２のグリッドプレートとの間に位置するガス注入源によって、フィルタリング後の前記第１の混合物に注入される、
方法。

【請求項19】

前記被加工物層は、親水性の被加工物層である、請求項１８記載の方法。

【請求項20】

前記被加工物層は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｗ、またはＣｕを含む、請求項１８または１９記載の方法。

【請求項21】

前記コーティング材料は、フォトレジストを含む、請求項１８から２０までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

前記コーティング材料は、反射防止材料を含む、請求項１８から２０までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項23】

前記１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２の化学式を有し、ｎは、１以上かつ１０以下であるか、または
前記１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎの化学式を有し、ｎは、２以上かつ１０以下である、
請求項１８から２２までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項24】

前記１つまたは複数の種を、前記第１のチャンバ内のプロセスガス中で前記プラズマを誘導することによって生成する、請求項１８から２３までのいずれか１項に記載の方法。

【請求項25】

前記プロセスガスは、不活性ガスである、請求項２４記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本出願は、２０１７年１０月３日に出願された“Surface Treatment of Silicon and Carbon Containing Films by Remote Plasma with Organic Precursors”という表題の米国仮出願番号第６２／５６７２９５号明細書の優先権を主張する、２０１８年４月２０日に出願された“Surface Treatment of Carbon Containing Films Using Organic Radicals”という表題の米国特許出願番号第１５／９５８６０１号明細書の優先権を主張するものであり、同明細書は、あらゆる目的で参照によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

分野
本開示は、概して、有機ラジカルを使用した被加工物の表面処理に関する。

【0003】

背景
プラズマ処理は、半導体ウェハおよび他の基板の堆積、エッチング、レジスト除去、および関連処理のために半導体産業において広く使用されている。プラズマ源（例えば、マイクロ波、ＥＣＲ、誘導など）は、基板を処理するための高密度プラズマおよび反応種を生成するためのプラズマ処理のためにしばしば使用される。注入後のフォトレジスト、エッチング後の残留物、および他のマスクならびに／または材料は、プラズマ乾式ストリッププロセスを使用して除去されている。プラズマ乾式ストリッププロセスでは、遠隔のプラズマチャンバ内で生成されたプラズマからの中性粒子が分離グリッドを通過して、処理チャンバに到達し、半導体ウェハのような基板を処理する。

【0004】

概要
本開示の実施形態の態様および利点は、部分的に以下の説明に記載されるか、または以下の説明から把握され得るか、もしくは実施形態の実施を通じて把握され得る。

【0005】

本開示の１つの例示的な態様は、被加工物を処理するための方法に関する。被加工物は、半導体材料と、炭素含有層とを含むことができる。本方法は、被加工物に対する表面処理プロセスを含むことができる。表面処理プロセスは、第１のチャンバ内で１つまたは複数の種を生成することを含むことができる。表面処理プロセスは、１つまたは複数の炭化水素ラジカルを種と混合して、混合物を生成することを含むことができる。表面処理プロセスは、第２のチャンバ内で炭素含有層を混合物に曝すことを含むことができる。

【0006】

本開示の他の例示的な態様は、被加工物の表面処理のためのシステム、方法、および装置に関する。

【0007】

種々の実施形態の上記およびその他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することでより良好に理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を図示したものであり、明細書と併せて、関連する原理を説明するために役立つ。

【0008】

図面の簡単な説明
本明細書には、当業者に向けられた実施形態の詳細な説明が記載されており、本明細書は、添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】炭素含有層を有する、例示的な被加工物の構造を示す図である。

【図2】本開示の例示的な実施形態による、例示的なプラズマ処理装置を示す図である。

【図3】本開示の例示的な実施形態による、例示的な表面処理プロセスのフローチャートである。

【図4】本開示の例示的な実施形態による、例示的な表面処理プロセスのフローチャートである。

【図5】本開示の例示的な実施形態による、表面処理プロセス中の例示的なプラズマ後のガス注入を示す図である。

【図6】本開示の例示的な実施形態による、例示的な水素ラジカル源を示す図である。

【図7】本開示の例示的な実施形態による、例示的な方法のフローチャートである。

【図8】本開示の例示的な実施形態による、例示的な方法のフローチャートである。

【図9】本開示の例示的な実施形態による、例示的な方法のフローチャートである。

【0010】

詳細な説明
以下では、複数の実施形態が詳細に参照され、これらの実施形態のうちの１つまたは複数の例が図面に図示されている。それぞれの例は、本開示を限定するものとして提供されているのではなく、実施形態を説明するものとして提供されている。実際に、当業者には、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、これらの実施形態に種々の修正および変更を加えることができることが明らかであろう。例えば、或る１つの実施形態の一部として図示または説明されている特徴を、別の実施形態と共に使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本開示の態様は、そのような修正および変更を含むことが意図されている。

【0011】

本開示の例示的な態様は、半導体ウェハのような被加工物を処理するための、表面処理プロセスに関する。被加工物は、半導体材料（例えば、シリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ））と、フォトレジスト層のような炭素含有層とを含むことができる。半導体の処理中に被加工物を処理するために、乾式ストリッププロセスを実施することができる。例えば、乾式ストリッププロセスは、フォトレジストの除去、化学残留物の除去、またはその他の材料の除去のために使用され得る。

【0012】

いくつかの例示的な乾式ストリッププロセスでは、被加工物は、処理チャンバ内のペデスタルまたは他の基板上に配置され得る。（例えば、誘導結合プラズマ源を使用して）遠隔のプラズマチャンバ内でプラズマを誘導して、プロセスガスまたは他の混合物中で種（例えば、イオンおよび中性物質）を生成することができる。プラズマチャンバを処理チャンバから分離する分離グリッドは、イオンをフィルタリングすることができ、中性物質が分離グリッドの孔を通過して処理チャンバに到達することを可能にすることができる。被加工物から材料（例えば、フォトレジスト、残留物など）を除去するために、中性物質を被加工物の表面に曝すことができる。

【0013】

乾式ストリッププロセス中には、例えば、フォトレジストの剥離速度が速いこと、下にある材料に対して除去されるフォトレジスト材料の材料エッチング選択性が高いこと、シリコンおよびシリコンゲルマニウムのような下にある材料の酸化が防止されること、限界寸法（ＣＤ）が制御されることを含む、いくつかの要件が満たされる必要がある場合がある。

【0014】

図１は、半導体材料と、炭素含有層とを有する例示的な被加工物５０を示す。より具体的には、被加工物は、半導体層５３と、１つまたは複数の炭素含有層５２とを有する基板５４を含むことができる。基板５４は、例えば、Ｓｉ基板であり得る。半導体層５３は、例えば、Ｓｉ薄膜および／またはＳｉＧｅ薄膜であり得る。炭素含有層５２は、フォトレジストまたは他の適切な炭素含有層であり得る。炭素含有層は、例えば、１つまたは複数のポリマーを含むことができる。

【0015】

概して、フォトレジストは、３つのグループに、すなわち光重合材料と、光架橋材料と、光分解材料とに分類され得る。光重合材料は、露光されるとフリーラジカルを生成してモノマーの重合を開始することができる。光架橋材料は、露光されるとポリマー鎖の間を架橋して不溶性のネットワークを形成することができる。光重合材料および光架橋材料の両方は、ネガ型のフォトレジストとして機能することができ、すなわち、露光された領域は、現像液に不溶性になる。これとは対照的に、光分解材料は、露光されると分解して親水性の生成物を生成することができる。光分解材料は、ポジ型のフォトレジストとして機能することができ、すなわち、露光された領域は、水性の現像液に可溶性である。例えば、１つの非常に一般的なポジ型のフォトレジストは、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）とノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂）との混合物に基づいたものである。

【0016】

乾式ストリッププロセス中に、分離グリッドを通過する中性ラジカル５１を使用して、炭素含有層５２（および他の表面残留物）を除去することができる。いくつかの用途では、フォトレジスト除去の選択性および限界寸法の制御のような、種々のプロセスパラメータに対して影響を与えるために、ストリッププロセスの前および／または最中に炭素含有層を変化させることが望ましいだろう。

【0017】

本開示の例示的な態様によれば、乾式ストリッププロセスと組み合わせて、かつ／または乾式ストリッププロセスとは別個のステップとして、有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施することができ、これによって、有機ラジカルベースの表面処理プロセスを使用して、炭素含有層（例えば、フォトレジストまたは他の炭素含有層）の特性を変化させることができる。より具体的には、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、半導体表面（例えば、シリコンおよび／またはシリコンゲルマニウム）を、中性有機ラジカル（ＣＨ_３ラジカル）に曝すことができる。有機ラジカルは、（例えば、炭素含有層の少なくとも一部のメチル化によって）炭素含有層の種々の特性を変化させることができる。このようにして、炭素含有層（例えば、フォトレジストまたは他の炭素含有層）の特性を、例えば、乾式ストリッププロセス中のプロセスパラメータとして変化させることができる。

【0018】

いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、分離グリッドによって処理チャンバから分離されたプラズマチャンバ内で１つまたは複数の種（例えば、水素ラジカルおよび／または励起された不活性ガス分子）を生成することを含むことができる。種は、例えば、プロセスガス中でプラズマを誘導することによって生成され得る。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、またはキセノン（Ｘｅ）のような不活性ガスであり得る。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、例えば、Ｈ_２と窒素（Ｎ_２）とを含む混合物、またはＨ_２とＨｅとを含む混合物、またはＨ_２とＡｒとを含む混合物であり得る。いくつかの他の実施形態では、種は、例えば、加熱されたタングステンフィラメントのような、加熱されたフィラメントを使用して生成された１つまたは複数の水素ラジカルを含むことができる。

【0019】

有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、混合物中の中性物質の通過を可能にしながら、イオンをフィルタリングすることを含み、これによって、被加工物に曝すための中性物質を含む、フィルタリングされた混合物を生成することができる。例えば、分離グリッドを使用して、プラズマチャンバ内で生成されたイオンをフィルタリングすると共に、中性物質が分離グリッドの孔を通過して処理チャンバに到達して、被加工物に曝されることを可能にすることができる。

【0020】

いくつかの実施形態では、中性物質は、メチル（ＣＨ_３）ラジカルのような１つまたは複数の有機ラジカルを含むことができる。有機ラジカルは、（例えば、メチル化を介して）炭素含有層の表面に付着して、炭素含有層の１つまたは複数の特性を変化させることができる。有機ラジカルは、水素のような他のガスおよびラジカルと混合され得る。

【0021】

いくつかの実施形態では、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、プラズマチャンバ内で１つまたは複数の炭化水素分子を解離させることによって生成され得る。例示的な炭化水素分子は、例えば、非環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２を含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、メタンＣＨ_４、エタンＣ_２Ｈ_６、プロパン、またはイソプロパンＣ_３Ｈ_８などのような非環状アルカンを含むことができる。

【0022】

いくつかの実施形態では、炭化水素分子は、環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、５以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素前駆体は、シクロペンタンＣ_５Ｈ_１０、シクロヘキサンＣ_６Ｈ_１２、メチルシクロヘキサンＣ_７Ｈ_１４、ジメチルシクロヘキサンＣ_８Ｈ_１６、１，３，５－トリメチルシクロヘキサンＣ_９Ｈ_１８などのような環状アルカンを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化水素前駆体は、エチレンＣ_２Ｈ_４、プロペンＣ_３Ｈ_６などのようなアルケンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、２以上かつ１０以下である。

【0023】

いくつかの実施形態では、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、プラズマ後の混合物にガスを注入することによって生成され得る。例えば、プラズマ（例えば、Ｈ_２プラズマ、またはＨｅプラズマのような不活性ガスプラズマ）は、遠隔のプラズマチャンバ内で生成され得る。混合物は、イオンをフィルタリングするための分離グリッドアセンブリを通過することができる。イオンフィルタリングの後、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）を生成するために、フィルタリングされた混合物に炭化水素（ＣＨ_４など）を注入することができる。

【0024】

有機ラジカルは、他のアプローチを使用して生成され得る。例えば、有機ラジカルは、分子の熱分解（熱による分解）（例えば、アゾメタンＣＨ_３－Ｎ＝Ｎ－ＣＨ_３）を使用して、またはＵＶアシストによる分子解離（例えば、アセトンＣＨ_３ＣＯＣＨ_３）を使用して生成され得る。

【0025】

被加工物は、ペデスタル上で支持され得る。ペデスタルは、処理中の被加工物温度を制御するために使用される温度調節システム（例えば、１つまたは複数の電気ヒータ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、約２０℃～約５００℃の範囲の温度で被加工物に実施され得る。

【0026】

有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、乾式ストリッププロセスと組み合わせて実施され得る。例えば、いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、乾式ストリッププロセスと同じプロセスステップで実施され得る。この例示的な実施形態では、プラズマ源（例えば、誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源など）を使用して、プラズマチャンバ内のプロセスガスから１つまたは複数の水素ラジカルを生成することができる。プロセスガスは、例えば、Ｈ_２とＮ_２とを含む混合物、および／またはＨ_２とＨｅとを含む混合物、および／またはＨ_２とＡｒとを含む混合物を含むことができる。プラズマ源を使用して、１つまたは複数の炭化水素分子を解離させて、同じプロセスステップの一部として有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）を生成することもできる。水素ラジカルおよび有機ラジカルは、分離グリッドを通過して処理チャンバに到達して、被加工物に曝され得る。

【0027】

いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、乾式ストリッププロセスとは別個のステップとして実施され得る。例えば、半導体基板を処理するための方法は、乾式ストリッププロセスを実施することを含むことができる。プラズマチャンバ内で乾式ストリッププロセスを実施するために、乾式ストリッププロセス中に、プラズマ源を使用して１つまたは複数のラジカルを生成することができる。乾式ストリッププロセスを実施するために、ラジカルは、分離グリッドを通過して、被加工物に曝され得る。

【0028】

別個のプロセスステップでは、本開示の例示的な実施形態による有機ラジカルベースの表面処理プロセスの一部として、１つまたは複数の有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）を被加工物に曝すことができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、乾式ストリッププロセスの前および／または後に実施され得る。

【0029】

或る特定の被加工物層は、被加工物材料の親水特性に関連して小さい表面濡れ角を有することがある。例えば、被加工物は、小さい表面濡れ角に関連している以下の材料、すなわち、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステン（Ｗ）、および／または銅（Ｃｕ）の１つまたは複数の層または構造を含むことができる。いくつかの用途では、フォトレジストおよび／または反射防止コーティング層のような、付着のために大きい表面濡れ角／疎水性表面を提供するコーティング層によって、被加工物層をコーティングすること、および／または堆積させることが望ましいだろう。

【0030】

親水性の層へのコーティング層の付着を容易にするために、親水性の被加工物層の表面濡れ角は、例えば、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）のようなプライマーを使用して変化させられ得る。ＨＭＤＳは、ＨＭＤＳのＳｉ原子を、酸化された表面の酸素に化学的に結合させることができる。この結果、アンモニア（ＮＨ_３）が放出され得る。ＨＭＤＳのメチル基は、フラグメント化して被加工物層と結合し、疎水性表面を形成することができる。

【0031】

例えば、フォトレジスト層を堆積させるために被加工物層を準備するために、ＨＭＤＳを適用することは、いくつかの欠点を被ることがある。例えば、ＨＭＤＳを適用すると、必要とされる処理時間が長くなる可能性があり、特定の被加工物構造（例えば、高アスペクト比（ＨＡＲ）の構造）にとって問題となる可能性があり、熱安定性の問題がもたらされる可能性があり、表面被覆率の制御が困難になる可能性がある。さらに、ＨＭＤＳは、ＴｉＮ層のような特定の被加工物層には適さない場合がある。

【0032】

本開示の例示的な態様によれば、被加工物層の表面濡れ角は、本開示の例示的な実施形態による有機ラジカル表面処理プロセスを使用して変化させられ得る。例えば、いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスを、フォトレジストのような炭素含有層を被加工物上に堆積させる前に、製造フローに挿入することができる。

【0033】

有機ラジカル表面処理プロセスは、親水性の被加工物層を、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３）に曝すことができる。有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３有機ラジカル）は、（例えば、メチル化を介して）親水性の被加工物層の表面に付着し、被加工物層をより疎水性にして、被加工物上への層（例えば、フォトレジストのような炭素含有層、反射防止コーティング層など）の堆積を容易にすることができる。

【0034】

本開示の態様は、例示および説明の目的で、「ウェハ」または半導体ウェハを参照しながら説明される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の例示的な態様が、任意の半導体基板または他の適切な基板に関連して使用され得ることを理解するであろう。さらに、数値と併せて「約」という用語が使用される場合には、記載された数値の１０パーセント（１０％）以内を指すことが意図されている。「ペデスタル」は、被加工物を支持するために使用され得る任意の構造を指す。

【0035】

本開示の１つの例示的な態様は、被加工物を処理するための方法に関する。被加工物は、半導体材料と、炭素含有層とを含むことができる。本方法は、被加工物に対する表面処理プロセスを含むことができる。表面処理プロセスは、第１のチャンバ内で１つまたは複数の種を生成することを含むことができる。表面処理プロセスは、１つまたは複数の炭化水素ラジカルを種と混合して、混合物を生成することを含むことができる。表面処理プロセスは、第２のチャンバ内で炭素含有層を混合物に曝すことを含むことができる。

【0036】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２の化学式を有することができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎの化学式を有し、なお、ｎは、２以上かつ１０以下である。

【0037】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の有機ラジカルは、第１のチャンバ内で混合物中の１つまたは複数の炭化水素分子を解離させることによって生成される。第１のチャンバは、分離グリッドによって第２のチャンバから分離され得る。炭化水素分子は、第２のチャンバ内で種と混合され得る。いくつかの実施形態では、本方法は、第１のチャンバを第２のチャンバから分離する分離グリッドを使用して、１つまたは複数のイオンをフィルタリングして、フィルタリングされた混合物を生成することを含むことができる。

【0038】

いくつかの実施形態では、混合物は、１つまたは複数の有機ラジカルを含む。いくつかの実施形態では、混合物は、ＣＨ_３ラジカルを含む。

【0039】

いくつかの実施形態では、炭素含有層は、フォトレジストを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、炭素含有層の少なくとも一部を除去するために、乾式ストリッププロセスを実施することを含む。

【0040】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の種は、第１のチャンバ内のプロセスガス中で誘導されたプラズマによって生成され得る。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、ヘリウムのような不活性ガスであり得る。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、水素ガスを含み、種は、水素ラジカルを含む。

【0041】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の有機ラジカルは、誘導結合プラズマ源を使用して、第１のチャンバ内のプラズマ中で生成される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の種は、加熱されたフィラメントを使用して生成された水素ラジカルを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の有機ラジカルは、分子の熱分解を使用して、またはＵＶアシストによる分子解離を使用して生成される。

【0042】

本開示の別の例示的な実施形態は、半導体被加工物を処理する方法に関し、本方法は、被加工物に対して有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施して、被加工物層（例えば、親水性の被加工物層）の表面濡れ角を変化させることと、有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施した後、被加工物層上にコーティング材料を堆積させることとを含む。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、第１のチャンバ内で１つまたは複数の種を生成することと、１つまたは複数の炭化水素分子を種と混合して、１つまたは複数の有機ラジカルを含む混合物を生成することと、第２のチャンバ内で被加工物層を混合物に曝すこととを含むことができる。

【0043】

いくつかの実施形態では、被加工物層は、親水性の被加工物層である。いくつかの実施形態では、被加工物層は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｗ、またはＣｕを含む。

【0044】

いくつかの実施形態では、コーティング材料は、フォトレジストを含む。いくつかの実施形態では、コーティング材料は、反射防止材料を含む。

【0045】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２の化学式を有し、なお、ｎは、１以上かつ１０以下であるか、または１つまたは複数の炭化水素分子は、Ｃ_ｎＨ_２ｎの化学式を有し、なお、ｎは、２以上かつ１０以下である。

【0046】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の種は、第１のチャンバ内のプロセスガス中でプラズマを誘導することによって生成される。プロセスガスは、ヘリウムのような不活性ガスであり得る。

【0047】

図２は、本開示の例示的な実施形態による、表面処理プロセスを実施するために使用され得る例示的なプラズマ処理装置１００を示す。図示のように、プラズマ処理装置１００は、処理チャンバ１１０と、処理チャンバ１１０から分離されたプラズマチャンバ１２０とを含む。処理チャンバ１１０は、基板ホルダまたはペデスタル１１２を含み、この基板ホルダまたはペデスタル１１２は、半導体ウェハのような処理されるべき被加工物１１４を保持するように動作可能である。この例示的な図では、プラズマは、誘導結合プラズマ源１３５によってプラズマチャンバ１２０（すなわち、プラズマ生成領域）内で生成され、望ましい種は、プラズマチャンバ１２０から分離グリッドアセンブリ２００を通って基板１１４の表面へと送られる。

【0048】

本開示の態様は、例示および説明の目的で、誘導結合プラズマ源を参照しながら説明される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、任意のプラズマ源（例えば、誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源など）が使用され得ることを理解するであろう。

【0049】

プラズマチャンバ１２０は、誘電体側壁１２２と、天井１２４とを含む。誘電体側壁１２２と、天井１２４と、分離グリッド２００とが、プラズマチャンバ室内１２５を画定する。誘電体側壁１２２は、石英および／またはアルミナのような誘電体材料から形成され得る。誘導結合プラズマ源１３５は、誘導コイル１３０を含むことができ、この誘導コイル１３０は、プラズマチャンバ１２０の周りの誘電体側壁１２２に隣接して配置されている。誘導コイル１３０は、適切なマッチングネットワーク１３２を介してＲＦ電力発生器１３４に結合されている。プロセスガス（例えば、反応体およびキャリアガス）は、ガス供給部１５０および環型ガス分配チャネル１５１または他の適切なガス導入機構からチャンバ室内に供給され得る。ＲＦ電力発生器１３４からのＲＦ電力によって誘導コイル１３０にエネルギ供給されると、プラズマチャンバ１２０内でプラズマが生成され得る。特定の実施形態では、プラズマ処理装置１００は、誘導コイル１３０とプラズマとの容量結合を低減させるために、オプションの接地されたファラデーシールド１２８を含むことができる。

【0050】

図２に示されるように、分離グリッド２００は、プラズマチャンバ１２０を処理チャンバ１１０から分離する。分離グリッド２００を使用して、プラズマチャンバ１２０内のプラズマによって生成された混合物からイオンフィルタリングを実施して、フィルタリングされた混合物を生成することができる。フィルタリングされた混合物は、処理チャンバ内の被加工物１１４に曝され得る。

【0051】

いくつかの実施形態では、分離グリッド２００は、マルチプレート式の分離グリッドであり得る。例えば、分離グリッド２００は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含むことができ、第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、相互に平行な関係で離間されている。第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレートとは、所定の距離だけ分離され得る。

【0052】

第１のグリッドプレート２１０は、複数の孔を有する第１のグリッドパターンを有することができる。第２のグリッドプレート２２０は、複数の孔を有する第２のグリッドパターンを有することができる。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでもよいし、または異なっていてもよい。荷電粒子は、分離グリッドのそれぞれのグリッドプレート２１０，２２０の孔を通って荷電粒子の経路上の壁で再結合することができる。中性物質（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の孔を通って比較的自由に流れることができる。孔の寸法と、それぞれのグリッドプレート２１０および２２０の厚さとは、荷電粒子および中性粒子の両方の透過性に対して影響を与えることができる。

【0053】

いくつかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０は、金属（例えば、アルミニウム）または他の導電性材料から形成され得、かつ／または第２のグリッドプレート２２０は、導電性材料または誘電性材料（例えば、石英、セラミックなど）から形成され得る。いくつかの実施形態では、第１のグリッドプレート２１０および／または第２のグリッドプレート２２０は、シリコンまたは炭化シリコンのような他の材料から形成され得る。グリッドプレートが金属または他の導電性材料から形成されている場合には、グリッドプレートは、接地され得る。

【0054】

図３は、本開示の例示的な態様による、例示的な有機ラジカルベースの表面処理プロセス（３００）のフローチャートを示す。有機ラジカルベースの表面処理プロセス（３００）は、プラズマ処理装置１００を使用して実施され得る。しかしながら、以下で詳細に説明されるように、本開示の例示的な態様による有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、本開示の範囲から逸脱することなく、他のアプローチを使用して実施され得る。図３は、例示および説明の目的で、特定の順序で実施されるステップを示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される任意の方法の種々のステップが、種々のやり方で省略、拡張、同時実施、再配置、および／または変更され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、種々の追加的なステップ（図示せず）が実施され得る。

【0055】

（３０２）において、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、被加工物を加熱することを含むことができる。例えば、被加工物１１４は、処理チャンバ１１０内でプロセス温度まで加熱され得る。被加工物１１４は、例えば、ペデスタル１１２に関連する１つまたは複数の加熱システムを使用して加熱され得る。いくつかの実施形態では、被加工物は、約２０℃～約４００℃の範囲のプロセス温度まで加熱され得る。

【0056】

（３０４）において、表面処理プロセスは、プロセスガスをプラズマチャンバに入れることを含むことができる。例えば、プロセスガスは、ガス源１５０から環型ガス分配チャネル１５１または他の適切なガス導入機構を介してプラズマチャンバ室内１２５に入れられ得る。

【0057】

いくつかの実施形態では、プロセスガスは、１つまたは複数の炭化水素分子を含むことができる。例示的な炭化水素分子は、例えば、非環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２を含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、メタンＣＨ_４、エタンＣ_２Ｈ_６、プロパン、またはイソプロパンＣ_３Ｈ_８などのような非環状アルカンを含むことができる。

【0058】

いくつかの実施形態では、炭化水素分子は、環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、５以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素前駆体は、シクロペンタンＣ_５Ｈ_１０、シクロヘキサンＣ_６Ｈ_１２、メチルシクロヘキサンＣ_７Ｈ_１４、ジメチルシクロヘキサンＣ_８Ｈ_１６、１，３，５－トリメチルシクロヘキサンＣ_９Ｈ_１８などのような環状アルカンを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化水素前駆体は、エチレンＣ_２Ｈ_４、プロペンＣ_３Ｈ_６などのようなアルケンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、２以上かつ１０以下である。

【0059】

（３０６）において、表面処理プロセスは、水素ガス（Ｈ_２）のような反応性ガスのような第２のガスをプラズマチャンバに入れることを含む（例えば、オプションで含む）ことができる。例えば、第２のガスは、プロセスガスの一部としてプラズマチャンバに入れられ得る。プロセスガスは、Ｈ_２とＮ_２とを含む混合物、および／またはＨ_２とＨｅとを含む混合物、および／またはＨ_２とＡｒとを含む混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、ヘリウム、アルゴン、またはキセノンのような不活性ガスである。

【0060】

（３０８）において、表面処理プロセスは、プラズマチャンバ内でプラズマを生成するために、誘導結合プラズマ源にエネルギ供給することを含むことができる。例えば、誘導コイル１３０は、プラズマチャンバ室内１２５でプラズマを生成するために、ＲＦ電力発生器１３４からのＲＦエネルギによってエネルギ供給され得る。いくつかの実施形態では、誘導結合プラズマ源は、低減されたプラズマエネルギを有する望ましいラジカルを得るために、パルス電力によってエネルギ供給され得る。プラズマを使用して、水素ガスから１つまたは複数の水素ラジカルを生成することができる。

【0061】

（３１０）において、表面処理プロセスは、プラズマを使用して、プラズマチャンバ室内で混合物中の１つまたは複数の炭化水素分子を解離させることを含むことができる。例えば、誘導結合プラズマ源１３５を使用してプラズマチャンバ室内１２５で誘導されたプラズマは、プロセスガス中の炭化水素分子と他の分子とを解離させて、ラジカルおよびイオンを生成することができる。例えば、１つまたは複数の炭化水素分子は、プラズマ中で解離されて、ＣＨ_３ラジカルのような有機ラジカルを生成することができる。

【0062】

（３１２）において、表面処理プロセスは、混合物中のプラズマによって生成された１つまたは複数のイオンをフィルタリングして、フィルタリングされた混合物を生成することを含むことができる。フィルタリングされた混合物は、ＣＨ_３ラジカルのような、炭化水素分子の解離によって生成されたラジカルを含むことができる。

【0063】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のイオンは、被加工物が配置されている処理チャンバからプラズマチャンバを分離する分離グリッドアセンブリを使用してフィルタリングされ得る。例えば、分離グリッド２００は、プラズマによって生成されたイオンをフィルタリングするために使用され得る。分離グリッド２００は、複数の孔を有することができる。荷電粒子（例えば、イオン）は、複数の孔を通って荷電粒子の経路上の壁で再結合することができる。中性物質（例えば、ＣＨ_３ラジカルのようなラジカル）は、孔を通過することができる。

【0064】

いくつかの実施形態では、分離グリッド２００は、約９０％以上の、例えば約９５％以上の効率でイオンをフィルタリングするように構成され得る。イオンフィルタリングに関するパーセント効率は、混合物中のイオンの総数に対する、混合物から除去されたイオンの量を指す。例えば、約９０％の効率は、イオンの約９０％がフィルタリング中に除去されることを示す。約９５％の効率は、イオンの約９５％がフィルタリング中に除去されることを示す。

【0065】

いくつかの実施形態では、分離グリッドは、マルチプレート式の分離グリッドであり得る。マルチプレート式の分離グリッドは、複数の平行な分離グリッドプレートを有することができる。グリッドプレートにおける孔の配置および配列は、イオンフィルタリングに関する望ましい効率、例えば約９５％以上の効率を提供するように選択され得る。

【0066】

例えば、分離グリッド２００は、相互に平行な関係の、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を有することができる。第１のグリッドプレート２１０は、複数の孔を有する第１のグリッドパターンを有することができる。第２のグリッドプレート２２０は、複数の孔を有する第２のグリッドパターンを有することができる。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでもよいし、または異なっていてもよい。荷電粒子（例えば、イオン）は、分離グリッド２００のそれぞれのグリッドプレート２１０，２２０の孔を通って荷電粒子の経路上の壁で再結合することができる。中性種（例えば、ラジカル）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の孔を通って比較的自由に流れることができる。

【0067】

図４の（３１４）において、表面処理プロセスは、炭素含有層を、フィルタリングされた混合物に曝すことを含むことができる。より具体的には、被加工物は、プラズマ中で生成されて分離グリッドアセンブリを通過したラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）に曝され得る。一例として、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、分離グリッド２００を通過することができ、被加工物１１４上に曝され得る。いくつかの実施形態では、被加工物を有機ラジカルに曝すことよって、炭素含有層上の少なくとも一部における有機ラジカルの付着を結果的に生じさせることができる。

【0068】

有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、本開示の範囲から逸脱することなく、他のアプローチを使用して実施され得る。例えば、いくつかの実施形態では、有機ラジカルは、少なくとも部分的に、プラズマ後のガス注入を使用して生成され得る。

【0069】

例えば、図４は、本開示の例示的な実施形態による、プラズマ後のガス注入を使用して有機ラジカルが生成される、例示的な表面処理プロセス（４００）のフローチャートを示す。プロセス（４００）は、例として、図２のプラズマ処理装置１００を参照しながら説明される。図４は、例示および説明の目的で、特定の順序で実施されるステップを示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される任意の方法の種々のステップが、種々のやり方で省略、拡張、同時実施、再配置、および／または変更され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、種々のステップ（図示せず）が実施され得る。

【0070】

（４０２）において、表面処理プロセスは、被加工物を加熱することを含むことができる。例えば、被加工物１１４は、処理チャンバ内でプロセス温度まで加熱され得る。被加工物１１４は、例えば、ペデスタル１１２に関連する１つまたは複数の加熱システムを使用して加熱され得る。いくつかの実施形態では、被加工物は、約５０℃～約４００℃の範囲の温度まで加熱され得る。

【0071】

（４０４）において、表面処理プロセスは、プロセスガス混合物をプラズマチャンバに入れることを含むことができる。例えば、プロセスガスは、ガス源１５０から環型ガス分配チャネル１５１または他の適切なガス導入機構を介してプラズマチャンバ室内１２５に入れられ得る。いくつかの実施形態では、プロセスガスは、水素ガス（Ｈ_２）のような反応性ガスを含むことができる。プロセスガスは、Ｎ_２および／またはＨｅおよび／またはＡｒのようなキャリアガスを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、プロセスガスは、Ｈ_２とＮ_２とを含む混合物であり得る。いくつかの他の実施形態では、プロセスガスは、Ｈ_２とＨｅとを含む混合物であり得る。さらにいくつかの他の実施形態では、プロセスガスは、Ｈ_２とＡｒとを含む混合物であり得る。

【0072】

いくつかの実施形態では、プロセスガスは、不活性ガスであり得る。例えば、プロセスガスは、反応性ガスを含まない不活性ガスであり得る。特定の実施形態では、プロセスガスは、ヘリウム、キセノン、アルゴン、または他の不活性ガスであり得る。

【0073】

（４０６）において、表面処理プロセスは、プラズマチャンバ内でプラズマを生成するために、誘導結合プラズマ源にエネルギ供給することを含むことができる。例えば、誘導コイル１３０は、プラズマチャンバ室内１２５でプラズマを生成するために、ＲＦ電力発生器１３４からのＲＦエネルギによってエネルギ供給され得る。いくつかの実施形態では、誘導結合プラズマ源は、低減されたプラズマエネルギを有する望ましい種を得るために、パルス電力によってエネルギ供給され得る。

【0074】

（４０８）において、表面処理プロセスは、プラズマを使用して、プラズマチャンバ室内で混合物中の１つまたは複数の分子を解離させることを含むことができる。例えば、誘導結合プラズマ源１３５を使用してプラズマチャンバ室内１２５で反応性のプロセスガス（例えば、Ｈ_２）から誘導されたプラズマは、プロセスガス混合物中の分子を解離させて、ラジカル（例えば、Ｈラジカル）およびイオンを生成することができる。別の例として、誘導結合プラズマ源１３５を使用してプラズマチャンバ室内１２５で不活性のプロセスガス（例えば、Ｈｅ）から誘導されたプラズマは、１つまたは複数の励起された不活性ガス分子（例えば、励起されたＨｅ分子）を生成することができる。

【0075】

（４１０）において、表面処理プロセスは、プロセスガスからのプラズマ中で１つまたは複数の種を生成することを含むことができる。フィルタリングされた混合物は、プロセスガスからのプラズマ中で生成された種を含むことができる。

【0076】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のイオンは、被加工物が配置されている処理チャンバからプラズマチャンバを分離する分離グリッドアセンブリを使用してフィルタリングされ得る。例えば、分離グリッド２００は、プラズマによって生成されたイオンをフィルタリングするために使用され得る。

【0077】

分離グリッド２００は、複数の孔を有することができる。荷電粒子（例えば、イオン）は、複数の孔を通って荷電粒子の経路上の壁で再結合することができる。中性粒子（例えば、ラジカル）は、孔を通過することができる。いくつかの実施形態では、分離グリッド２００は、約９０％以上の、例えば約９５％以上の効率でイオンをフィルタリングするように構成され得る。

【0078】

いくつかの実施形態では、分離グリッドは、マルチプレート式の分離グリッドであり得る。マルチプレート式の分離グリッドは、複数の平行な分離グリッドプレートを有することができる。グリッドプレートにおける孔の配置および配列は、イオンフィルタリングに関する望ましい効率、例えば約９５％以上の効率を提供するように選択され得る。

【0079】

（４１２）において、プロセスは、フィルタリング後に炭化水素分子を、フィルタリングされた混合物に注入することを含むことができる。炭化水素分子は、水素ラジカルと反応して、望ましいラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）を生成することができる。

【0080】

例示的な炭化水素分子は、例えば、非環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２を含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、メタンＣＨ_４、エタンＣ_２Ｈ_６、プロパン、またはイソプロパンＣ_３Ｈ_８などのような非環状アルカンを含むことができる。炭化水素分子は、環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、５以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、シクロペンタンＣ_５Ｈ_１０、シクロヘキサンＣ_６Ｈ_１２、メチルシクロヘキサンＣ_７Ｈ_１４、ジメチルシクロヘキサンＣ_８Ｈ_１６、１，３，５－トリメチルシクロヘキサンＣ_９Ｈ_１８などのような環状アルカンを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化水素分子は、エチレンＣ_２Ｈ_４、プロペンＣ_３Ｈ_６などのようなアルケンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。

【0081】

図５は、本開示の例示的な実施形態による、イオンフィルタリング後に炭化水素分子を注入するための例示的な分離グリッド２００を示す。より具体的には、分離グリッド２００は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含み、第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、イオン／ＵＶフィルタリングのために平行な関係で配置されている。

【0082】

第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０は、相互に平行な関係であり得る。第１のグリッドプレート２１０は、複数の孔を有する第１のグリッドパターンを有することができる。第２のグリッドプレート２２０は、複数の孔を有する第２のグリッドパターンを有することができる。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでもよいし、または異なっていてもよい。プラズマからの中性粒子および荷電粒子２１５は、分離グリッド２００に曝され得る。荷電粒子（例えば、イオン）は、分離グリッド２００のそれぞれのグリッドプレート２１０，２２０の孔を通って荷電粒子の経路上の壁で再結合することができる。中性種（例えば、Ｈラジカル、または励起された不活性ガス分子）は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０の孔を通って比較的自由に流れることができる。

【0083】

第２のグリッドプレート２２０に続いて、フィルタリングされた混合物に炭化水素ガスを入れるために、ガス注入源２３０が構成され得る。炭化水素ガスの注入から結果的に生じるラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）２２５は、第３のグリッドプレート２３５を通過して、被加工物に曝され得る。

【0084】

本例は、例示の目的で、３つのグリッドプレートを有する分離グリッドを参照しながら説明される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多いまたはより少ないグリッドプレートが使用され得ることを理解するであろう。

【0085】

図４の（４１４）において、表面処理プロセスは、炭素含有層を、フィルタリングされた混合物に曝すことを含むことができる。より具体的には、炭素含有層は、炭化水素分子の注入後のラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）に曝され得る。一例として、ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、第３のグリッドプレート２３５（図５）を通過することができ、被加工物１１４上に曝され得る。いくつかの実施形態では、被加工物を有機ラジカルに曝すことによって、炭素含有層の少なくとも一部のメチル化を結果的に生じさせることができる。

【0086】

いくつかの実施形態では、水素ラジカルは、異なる水素ラジカル源を使用して生成され得る。例えば、図６に示されるように、水素ガスＨ_２は、加熱されたフィラメント（例えば、タングステンフィラメント）を通過して、第１のチャンバ内で水素ラジカルを生成することができる。水素ラジカルは、分離グリッド２００を通過することができる。

【0087】

分離グリッド２００は、第１のグリッドプレート２１０および第２のグリッドプレート２２０を含み、第１のグリッドプレート２１０と第２のグリッドプレート２２０とは、平行な関係で配置されている。第１のグリッドプレート２１０は、複数の孔を有する第１のグリッドパターンを有することができる。第２のグリッドプレート２２０は、複数の孔を有する第２のグリッドパターンを有することができる。第１のグリッドパターンは、第２のグリッドパターンと同じでもよいし、または異なっていてもよい。

【0088】

第１のグリッドプレート２１０に続いて、フィルタリングされた混合物に炭化水素ガスを入れるために、ガス注入源２３０が構成され得る。炭化水素ガスの注入から結果的に生じるラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）２２５は、第２のグリッドプレート２２０を通過して、被加工物に曝され得る。

【0089】

炭化水素ガスは、１つまたは複数の炭化水素分子を含むことができる。例示的な炭化水素分子は、例えば、非環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２を含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、メタンＣＨ_４、エタンＣ_２Ｈ_６、プロパン、またはイソプロパンＣ_３Ｈ_８などのような非環状アルカンを含むことができる。炭化水素分子は、環状アルカンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、５以上かつ１０以下である。例えば、炭化水素分子は、シクロペンタンＣ_５Ｈ_１０、シクロヘキサンＣ_６Ｈ_１２、メチルシクロヘキサンＣ_７Ｈ_１４、ジメチルシクロヘキサンＣ_８Ｈ_１６、１，３，５－トリメチルシクロヘキサンＣ_９Ｈ_１８などのような環状アルカンを含むことができる。いくつかの実施形態では、炭化水素分子は、エチレンＣ_２Ｈ_４、プロペンＣ_３Ｈ_６などのようなアルケンＣ_ｎＨ_２ｎを含むことができ、なお、ｎは、１以上かつ１０以下である。

【0090】

本例は、例示の目的で、２つのグリッドプレートを有する分離グリッドを参照しながら説明される。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、より多いまたはより少ないグリッドプレートが使用され得ることを理解するであろう。

【0091】

有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のアプローチを使用して生成され得る。一例として、有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）は、分子の熱分解（熱による分解）（例えば、アゾメタンＣＨ_３－Ｎ＝Ｎ－ＣＨ_３）を使用して生成され得る。別の例として、有機ラジカルは、ＵＶアシストによる分子解離（例えば、アセトンＣＨ_３ＣＯＣＨ_３）を使用して生成され得る。

【0092】

図７は、本開示の例示的な態様による、半導体デバイスを製造するための１つの例示的な方法（５００）のフローチャートを示す。方法（５００）は、例として、図２のプラズマ処理装置１００を参照しながら説明される。方法（５００）は、例えば、分離グリッドによって第２のチャンバから分離された第１のチャンバを有する任意の適切な処理装置において実施され得る。図７は、例示および説明の目的で、特定の順序で実施されるステップを示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される任意の方法の種々のステップが、種々のやり方で省略、拡張、同時実施、再配置、および／または変更され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、種々のステップ（図示せず）が実施され得る。

【0093】

（５０２）において、本方法は、本開示の例示的な実施形態による有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施するための処理装置を調整することを含むことができる。例えば、本方法は、表面処理プロセスを実施するために、プラズマチャンバ１２０および／または処理チャンバ１１０を調整することを含むことができる。いくつかの実施形態では、プラズマ処理装置１００を調整することは、被加工物を処理チャンバ１１０に導入する前に、プラズマチャンバ１２０内で酸素ベースのプラズマを生成することを含むことができる。本開示の範囲から逸脱することなく、プラズマ処理装置を調整するために、他の酸化ベースの化学プロセスが実施され得る。

【0094】

（５０４）において、本方法は、プラズマ処理装置の処理チャンバ内に被加工物を配置することを含むことができる。被加工物は、フォトレジストのような炭素含有層を含むことができる。処理チャンバは、プラズマチャンバから分離され得る（例えば、分離グリッドアセンブリによって分離され得る）。例えば、本方法は、処理チャンバ１１０内のペデスタル１１２上に被加工物１１４を配置することを含むことができる。

【0095】

図７を参照すると、本方法は、本開示の例示的な態様による有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施すること（５０６）を含むことができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、本明細書に開示される任意の有機ラジカルベースの表面処理プロセスであり得る。例えば、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、図３～６を参照しながら説明された例示的な表面処理プロセスであり得る。有機ラジカルベースの表面処理プロセスを使用して、例えば、乾式ストリッププロセスのためのプロセスパラメータとして炭素含有層の特性を変化させることができる。

【0096】

いくつかの実施形態では、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、乾式ストリッププロセスと同時に、単一のステップとして実施され得る。例えば、この例示的な実施形態では、プラズマ源１３５を使用して、プラズマチャンバ１２０内のプロセスガスから１つまたは複数の水素ラジカルを生成することができる。プロセスガスは、例えば、Ｈ_２とＮ_２との混合物、および／またはＨ_２とＨｅとの混合物、および／またはＨ_２とＡｒとの混合物を含むことができる。プラズマ源１３５を使用して、１つまたは複数の炭化水素分子を解離させて、同じプロセスステップの一部として有機ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカル）を生成することもできる。ラジカル（例えば、ＣＨ_３ラジカルを含む）は、分離グリッド２００を通過して処理チャンバに到達して、被加工物１１４に曝され得る。ラジカルは、例えば、フォトレジスト、残留物、または他の材料の除去のために使用され得る。ＣＨ_３ラジカルは、被加工物上のＳｉおよび／またはＳｉＧｅ表面上に保護層を形成して、乾式ストリッププロセス中のＳｉおよび／またはＳｉＧｅ表面の材料損失を低減させることができる。

【0097】

図７の（５０８）において、本方法は、処理チャンバから被加工物を取り外すことを含むことができる。例えば、処理チャンバ１１０内のペデスタル１１２から被加工物１１４を取り外すことができる。次に、プラズマ処理装置は、追加的な被加工物の将来の処理のために調整され得る。

【0098】

図８は、本開示の例示的な態様による、半導体デバイスを製造するための１つの例示的な方法（６００）のフローチャートを示す。方法（６００）は、例として、図２のプラズマ処理装置１００を参照しながら説明される。方法（６００）は、例えば、分離グリッドによって第２のチャンバから分離された第１のチャンバを有する任意の適切な処理装置において実施され得る。図８は、例示および説明の目的で、特定の順序で実施されるステップを示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される任意の方法の種々のステップが、種々のやり方で省略、拡張、同時実施、再配置、および／または変更され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、種々のステップ（図示せず）が実施され得る。

【0099】

（６０２）において、本方法は、本開示の例示的な実施形態による有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施するための処理装置を調整することを含むことができる。例えば、本方法は、表面処理プロセスを実施するために、プラズマチャンバ１２０および／または処理チャンバ１１０を調整することを含むことができる。いくつかの実施形態では、プラズマ処理装置１００を調整することは、被加工物を処理チャンバ１１０に導入する前に、プラズマチャンバ１２０内で酸素ベースのプラズマを生成することを含むことができる。本開示の範囲から逸脱することなく、プラズマ処理装置を調整するために、他の酸化ベースの化学プロセスが実施され得る。

【0100】

（６０４）において、本方法は、プラズマ処理装置の処理チャンバ内に被加工物を配置することを含むことができる。被加工物は、フォトレジストのような炭素含有層を含むことができる。処理チャンバは、プラズマチャンバから分離され得る（例えば、分離グリッドアセンブリによって分離され得る）。例えば、本方法は、処理チャンバ１１０内のペデスタル１１２上に被加工物１１４を配置することを含むことができる。

【0101】

（６０６）において、本方法は、本開示の例示的な態様による有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施することを含むことができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、本明細書に開示される任意の有機ラジカルベースの表面処理プロセスであり得る。例えば、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、図３～６を参照しながら説明された例示的な表面処理プロセスであり得る。有機ラジカルベースの表面処理プロセスを使用して、例えば、乾式ストリッププロセスのためのプロセスパラメータとして炭素含有層の特性を変化させることができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、炭素含有層の表面の少なくとも一部のメチル化を結果的に生じさせるメチルラジカルベースのプロセスであり得る。

【0102】

（６０８）において、本方法は、乾式ストリッププロセスを実施することを含むことができる。乾式ストリッププロセスは、有機ラジカルベースの表面処理プロセスとは別個のステップとして実施され得る。乾式ストリッププロセスは、誘導結合プラズマ源１３５を使用してプラズマチャンバ１２０内のプロセスガス中でプラズマを誘導して、１つまたは複数のイオンおよびラジカルを生成することを含むことができる。プロセスガスは、例えば、Ｈ_２とＮ_２とを含む混合物、および／またはＨ_２とＨｅとを含む混合物、および／またはＨ_２とＡｒとを含む混合物であり得る。イオンおよびラジカルは、分離グリッドに供給され得る。分離グリッドは、１つまたは複数のイオンをフィルタリングすると共に、ラジカルが分離グリッドを通過して処理チャンバに到達して、被加工物に曝されることを可能にすることができる。ラジカルは、例えば、フォトレジストの除去のため、または他の乾式ストリッププロセスのために使用され得る。

【0103】

図８の（６１０）において、本方法は、処理チャンバから被加工物を取り外すことを含むことができる。例えば、処理チャンバ１１０内のペデスタル１１２から被加工物１１４を取り外すことができる。次に、プラズマ処理装置は、追加的な被加工物の将来の処理のために調整され得る。

【0104】

図９は、本開示の例示的な態様による、半導体デバイスを製造するための１つの例示的な方法（７００）のフローチャートを示す。方法（７００）は、例として、図２のプラズマ処理装置１００を参照しながら説明される。方法（７００）は、例えば、分離グリッドによって第２のチャンバから分離された第１のチャンバを有する任意の適切な処理装置において実施され得る。図９は、例示および説明の目的で、特定の順序で実施されるステップを示す。本明細書で提供される開示を使用する当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される任意の方法の種々のステップが、種々のやり方で省略、拡張、同時実施、再配置、および／または変更され得ることを理解するであろう。さらに、本開示の範囲から逸脱することなく、種々のステップ（図示せず）が実施され得る。

【0105】

（７０２）において、本方法は、プラズマ処理装置の処理チャンバ内に被加工物を配置することを含むことができる。被加工物は、１つまたは複数の親水性の被加工物層を含むことができる。親水性の層は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｗ、および／またはＣｕを含むことができる。処理チャンバは、プラズマチャンバから分離され得る（例えば、分離グリッドアセンブリによって分離され得る）。例えば、本方法は、処理チャンバ１１０内のペデスタル１１２上に被加工物１１４を配置することを含むことができる。

【0106】

（７０４）において、本方法は、本開示の例示的な態様による有機ラジカルベースの表面処理プロセスを実施することを含むことができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、本明細書に開示される任意の有機ラジカルベースの表面処理プロセスであり得る。例えば、有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、図３～６を参照しながら説明された例示的な表面処理プロセスであり得る。

【0107】

有機ラジカルベースの表面処理プロセスを使用して、例えば、親水性の被加工物層の表面濡れ角を変化させることができる。有機ラジカルベースの表面処理プロセスは、炭素含有層の表面の少なくとも一部のメチル化を結果的に生じさせるメチルラジカルベースのプロセスであり得る。親水性の被加工物層の表面にメチルラジカルを付着させることにより、被加工物層をより疎水性にすることができ、これによって、被加工物上への他の層（例えば、フォトレジスト、反射防止コーティング層など）のコーティングおよび／または堆積が容易になる。

【0108】

（７０６）において、本方法は、被加工物上の被加工物層上にコーティング層を堆積させることを含むことができる。例えば、被加工物層上にフォトレジスト層を堆積させることができる。別の例として、被加工物層上に反射防止コーティング層を堆積させてもよい。

【0109】

図９の（７０８）において、本方法は、半導体製造プロセスステップのようなさらなるプロセスステップを実施することを含むことができる。一例として、本方法は、被加工物の表面上にパターニングを形成するためのフォトリソグラフィプロセスを実施することを含むことができる。本方法は、フォトレジストの除去または他の残留物の除去のための乾式ストリッププロセスを実施することを含むことができる。本方法は、湿式クリーニングプロセスまたは他の半導体製造プロセスステップを実施することを含むことができる。

【0110】

本主題を、その特定の例示的な実施形態に関して詳細に説明してきたが、当業者は、前述したことを理解すれば、そのような実施形態の代替形態、変形形態、および等価形態を容易に生成し得ることが理解されるであろう。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例としてのものであり、本主題の開示は、当業者には容易に明らかであるように、本主題に対するそのような修正、変形、および／または追加を包含することを排除するものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】