▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2023-09-22
(45)【発行日】2023-10-02
(54)【発明の名称】原子層堆積による多層カプセル化スタック
(51)【国際特許分類】
H01L 21/318 20060101AFI20230925BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20230925BHJP
C23C 16/42 20060101ALI20230925BHJP
C23C 16/30 20060101ALI20230925BHJP
【ＦＩ】
H01L21/318 B
H01L21/31 C
C23C16/42
C23C16/30
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022505442
(86)(22)【出願日】2020-07-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-17
(86)【国際出願番号】 US2020043965
(87)【国際公開番号】W WO2021021863
(87)【国際公開日】2021-02-04
【審査請求日】2022-03-25
(31)【優先権主張番号】62/879,680
(32)【優先日】2019-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】トリン， ツォン
(72)【発明者】
【氏名】バルセヌ， ミハエラ エー．
(72)【発明者】
【氏名】マルドナード－ガルシア， マリベル
(72)【発明者】
【氏名】リー， ニン
(72)【発明者】
【氏名】サリー， マーク
(72)【発明者】
【氏名】ブイヤン， バスカー ジョティ
(72)【発明者】
【氏名】ウッズ， キーナン エヌ．
(72)【発明者】
【氏名】エンマン， リサ ジェー．
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０３４２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５４９６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００５７８５７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｃ２３Ｃ １６／４２
Ｃ２３Ｃ １６／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
カプセル化スタックを形成する方法であって：表面を備えた、アスペクト比を有する少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することと；
前記基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことにより、前記フィーチャの前記表面上に共形の誘電体の保護層を形成することと；
前記基板を、ケイ素前駆体及び窒素前駆体及び第２のプラズマに順次曝すことにより、前記保護層上に共形の気密な、窒化ケイ素を含むカプセル化層を形成することと
を含み、
前記基板は４００℃以下の温度に維持され、前記フィーチャの前記表面は前記方法によって実質的に損傷を受けず、
前記保護層が、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムのうちの１つ又は複数を含む誘電体を含む、
方法。
【請求項2】
前記フィーチャの前記表面が、プラズマ、化学的曝露又は熱によって容易に損傷を受ける材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記フィーチャの前記表面がカルコゲン材料を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記保護層が、前記フィーチャの前記表面に実質的に付着する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記フィーチャの前記表面が炭素材料表面を含み、前記保護層が前記炭素材料表面に実質的に付着する、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記アスペクト比が５：１以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
カプセル化スタックを形成する方法であって：
表面を備えた、アスペクト比を有する少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することと；
前記基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことにより、前記フィーチャの前記表面上に共形の誘電体の保護層を形成することと；
前記基板を、ケイ素前駆体及び窒素前駆体及び第２のプラズマに順次曝すことにより、前記保護層上に共形の気密な、窒化ケイ素を含むカプセル化層を形成することと
を含み、
前記基板は４００℃以下の温度に維持され、前記フィーチャの前記表面は前記方法によって実質的に損傷を受けず、
前記保護層を形成することが、前記基板を、２００Ｗ以下の電力を有する第１のプラズマに曝すことを含む、
方法。
【請求項8】
前記基板の前記表面が、１０Å以下窒化される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記保護層の形成中、前記基板が５Ｔｏｒｒ以上の圧力に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記保護層が１Å／分以上の速度で形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記第２のプラズマが５０Ｗ以上の電力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記カプセル化層の形成中、前記基板が２０Ｔｏｒｒ以下の圧力に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記カプセル化層が複数の曝露サイクルによって形成され、前記サイクルが２０サイクル／分以下の速度で繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記カプセル化層が、１００：１のＤＨＦにおいて８．５Å／分以下の湿式エッチング速度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記カプセル化層が１０Å以上の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項16】
前記カプセル化層の酸化が、酸化試験条件下で３Å以下であり、前記酸化試験条件は、酸化ケイ素のプラズマ強化原子層堆積、５０ＷのＯ
２
／Ａｒプラズマへの曝露、又は２時間にわたる４００℃での蒸気への曝露を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項17】
カプセル化スタックを形成する方法であって：表面を備えた、５：１以上のアスペクト比を有する少なくとも１つのフィーチャを基板に提供することと；
前記基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことにより、前記フィーチャの前記表面上に共形の誘電体の保護層を形成することであって、前記基板は５Ｔｏｒｒ以上の圧力に維持され、前記保護層は１Å／分以上の速度で形成される、保護層を形成することと；
前記基板をケイ素前駆体及び窒素前駆体及び第２のプラズマに順次曝すことにより、前記保護層上に共形の気密な、窒化ケイ素を含むカプセル化層を形成することであって、前記第２のプラズマは５０Ｗ以上の電力を有し、前記基板は２０Ｔｏｒｒ以下の圧力に維持される、カプセル化層を形成することと
を含み、
前記基板は４００℃以下の温度に維持され、前記フィーチャの前記表面は前記方法によって実質的に損傷を受けず、
前記保護層を形成することが、前記基板を、２００Ｗ以下の電力を有する第１のプラズマに曝すことを含む、
方法。
【請求項18】
カプセル化スタックを形成する方法であって：表面を備えた、アスペクト比を有する少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することと；
前記基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことにより、前記フィーチャの前記表面上に共形の誘電体の保護層を形成することであって、前記保護層は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムのうちの１つ又は複数を含む誘電体を含む、保護層を形成することと；
前記基板をケイ素前駆体及び窒素前駆体及び第２のプラズマに順次曝すことにより、前記保護層上に共形の気密な、窒化ケイ素を含み、１００：１のＤＨＦにおいて８．５Å／分以下の湿式エッチング速度を有する、カプセル化層を形成することであって、前記カプセル化層の厚さは１０Å以上である、カプセル化層を形成することと
を含み、
前記基板は４００℃以下の温度に維持され、前記フィーチャの前記表面は前記方法によって実質的に損傷を受けない、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、多層カプセル化スタックを形成するためのプロセスを含む、半導体の製造に関する。より具体的には、本開示の特定の実施形態は、ＰＣＲＡＭデバイス用のカプセル化スタックを堆積するための方法に向けられている。
【背景技術】
【0002】
［０００２］相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＣＲＡＭ）は、増加する用途を伴い、市場が急速に成長している、新しい不揮発性メモリの一種である。ＰＣＲＡＭは、カルコゲニド材料からなる相変化層に依存している。カルコゲニド材料は空気及び湿気に対して敏感である。窒化ケイ素（ＳｉＮ）薄膜は、カルコゲニド材料を保護するためのカプセル化層として使用できる。
【0003】
［０００３］ＳｉＮ膜を堆積するために使用される多くの従来の方法には欠点がある。化学気相堆積（ＣＶＤ）などの一部の方法は、デバイスに損傷を与える可能性のある高温に依存している。プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの一部の方法では、低温で堆積できるが、膜の品質を向上させるために、その後のプラズマ後処理が必要となる。
【0004】
［０００４］ＰＥＣＶＤプロセスはまた、不十分なステップカバレッジによっても制限され、膜の品質は後処理効率に大きく依存する可能性がある。デバイス密度が増加し続けるにつれて、これらのプロセスは、より大きなアスペクト比を有する次世代のデバイスに拡張できなくなる。
【0005】
［０００５］ＰＣＲＡＭスタックには、他の処理条件にも敏感な材料が含まれている。カプセル化層を形成するための理想的なプロセスは、下にある材料に損傷を与えることなく低温で実行でき、下にある材料への良好な接着を示し、空気、水、及び水分に対する適切な保護を提供し、高密度及び遅い湿式エッチング速度を有する。
【0006】
［０００６］したがって、当技術分野では、下にある層への損傷を制限し、製造要件を満たす、高アスペクト比のフィーチャ上にカプセル化層を形成する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
［０００７］本開示の１つ又は複数の実施形態は、カプセル化スタックを形成する方法に関する。該方法は、表面を備えた少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することを含む。共形の誘電体保護層は、基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことによって、フィーチャの表面上に形成される。共形の気密なカプセル化層は、基板をシリコン前駆体及び窒素前駆体及びに第２のプラズマに順次曝すことによって保護層上に形成される。カプセル化層は窒化ケイ素を含む。基板は約４００℃以下の温度に維持され、フィーチャの表面はこの方法によって実質的に損傷を受けていない。
【0008】
［０００８］本開示の追加の実施形態は、カプセル化スタックを形成する方法に関する。該方法は、表面を備えた少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することを含む。フィーチャのアスペクト比は約５：１以上である。共形の誘電体保護層は、基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことによって、フィーチャの表面上に形成される。基板は、約５Ｔｏｒｒ以上の圧力に維持され、保護層は、約１０Å／分以上の速度で形成される。共形の気密なカプセル化層は、基板をシリコン前駆体及び窒素前駆体及びに第２のプラズマに順次曝すことによって保護層上に形成される。カプセル化層は窒化ケイ素を含む。第２のプラズマは、約５０Ｗ以上の電力を有する。基板は、約２０Ｔｏｒｒ以下の圧力に維持される。基板は約４００℃以下の温度に維持され、フィーチャの表面はこの方法によって実質的に損傷を受けていない。
【0009】
［０００９］本開示のさらなる実施形態は、カプセル化スタックを形成する方法に関する。該方法は、表面を備えた少なくとも１つのフィーチャを備えた基板を提供することを含む。共形の誘電体保護層は、基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことによって、フィーチャの表面上に形成される。保護層は、窒化ケイ素、アモルファスシリコン、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムのうちの１つ又は複数を含む誘電体を含む。共形の気密なカプセル化層は、基板をシリコン前駆体及び窒素前駆体及びに第２のプラズマに順次曝すことによって保護層上に形成される。カプセル化層は窒化ケイ素を含み、１００：１のＤＨＦにおいて約８．５Å／分以下の湿式エッチング速度を有する。カプセル化層の厚さは約１０Åである。基板は約４００℃以下の温度に維持され、フィーチャの表面はこの方法によって実質的に損傷を受けていない。
【0010】
［００１０］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちのいくつかの実施形態は添付の図面で例示されている。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おり、したがって、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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】［００１１］本開示の１つ又は複数の実施形態による処理プラットフォームの概略図を示す。
【図2】［００１２］本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンの断面図を示す。
【図3】［００１３］本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの部分透視図を示す。
【図4】［００１４］本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図5】［００１５］本開示の１つ又は複数の実施形態による、バッチ処理チャンバで使用するためのくさび形のガス分配アセンブリの一部の概略図を示す。
【図6】［００１６］本開示の１つ又は複数の一実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図7A】［００１７］本開示の１つ又は複数の実施形態による保護層の形成のための例示的なプロセスの手順を示す。
【図7B】［００１８］本開示の１つ又は複数の実施形態によるカプセル化層を形成するための例示的なプロセス手順を示す。
【図8】［００１９］本開示の１つ又は複数の実施形態による、複数のフィーチャを備えた基板の概略図を示す。
【図9A】［００２０］本開示の１つ又は複数の実施形態による、複数の材料からなるフィーチャを備えた基板の概略図を示す。
【図10】［００２２］複数の材料を含むＰＣＲＡＭスタックを備えた例示的な基板を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
［００２３］添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有しうる。更に、同じ種類の様々な構成要素は、参照符号の後にダッシュを付けること、及び、類似の構成要素同士を区別する第２符号によって、区別されうる。本明細書において第１参照符号のみが使用される場合、その説明は、第２参照符号に関わりなく、同じ第１参照符号を有する類似の構成要素のうちの任意の１つに適用可能である。
【0013】
［００２４］本開示のいく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で提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。
【0014】
［００２５］ここで使用される「基板」、「基板表面」などは、処理が行われる基板上に形成された任意の基板又は材料表面を指す。例えば、その上に処理を行うことができる基板表面には、用途に応じて、シリコン、酸化シリコン、歪みシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、及び金属、窒化ケイ素、金属合金、その他の導電性材料などのその他の材料が含まれるが、これらに限定されない。基板は、半導体ウエハを含むが、これに限定されない。基板表面を研磨し、エッチングし、還元し、酸化させ、ヒドロキシル化し（又は、化学的機能に影響を与えるためにターゲットの化学的部分を生成又はグラフトし）、アニールし及び／又はベイクするために、基板は前処理プロセスに晒されうる。基板自体の表面上で直接処理することに加えて、本開示では、開示される膜処理ステップのいずれも、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層上で実行され得、また、「基板表面」という用語は、文脈が示すような下層を含むことを意図している。したがって、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面に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となる。与えられた基板表面が何を構成するかは、どの材料が堆積されるか、及び使用される特定の化学的性質に依存する。
【0015】
［００２６］本明細書で使用される「原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）」又は「周期的堆積」とは、２つ以上の反応性化合物への連続的曝露により、基板表面に材料層を堆積させることを指す。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応種」、「前駆体」、「処理ガス」などの用語は、交換可能に使用され、表面反応（例えば、化学吸着、酸化、還元）において基板表面又は基板表面上の材料と反応可能な種を有する物質を意味する。基板又は基板の一部は、処理チャンバの反応区域内に導入される２つ以上の反応性化合物に別々に曝露される。時間領域ＡＬＤ処理では、各反応性化合物への曝露は、時間遅延によって分けられ、それにより、各化合物は、基板表面に付着する且つ／又は基板表面上で反応し、次いで、処理チャンバからパージされることが可能になる。これらの反応性化合物は、基板に連続的に曝されると言われている。空間ＡＬＤ処理では、基板上の任意の所与の点が１つより多くの反応性化合物に同時に実質的に曝露されないように、基板表面又は基板表面上の材料の種々の部分が、２つ以上の反応性化合物に同時に曝露される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、このように使用される「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という表現は、当業者によって理解されるように、基板の小さな部分が、拡散に起因して複数の反応性ガスに同時に曝露される可能性があり、その同時曝露は意図されていないことを意味する。
【0016】
［００２７］時間領域ＡＬＤ処理の一態様では、第１の反応性ガス（すなわち、第１の前駆体又は化合物Ａ）が反応区域内にパルス供給されてから、第１の時間遅延が続く。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂが反応区域内にパルス供給され、第２の遅延が続く。各時間遅延の間、アルゴンのようなパージガスが処理チャンバ内に導入され、反応区域がパージされるか、又はさもなければ、反応区域から任意の残留反応性化合物又は反応性副生成物が除去される。代替的に、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間、パージガスのみが流動するように、堆積処理全体にわたってパージガスが連続的に流動し得る。反応性化合物は、基板表面上に所望の膜又は膜厚が形成されるまで、交互にパルス供給される。いずれの場合でも、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂ、及びパージガスをパルス供給するＡＬＤ処理は、周期的に行われる。サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始されてもよく、所定の厚さを有する膜が達成されるまで、サイクルの対応する順序が継続される。
【0017】
［００２８」空間処理の一実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスは、同時に反応区域に供給されるが、不活性ガスカーテン及び／又は真空カーテンによって分離される。基板上の任意の所与の点が、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されるように、基板は、ガス供給装置に対して移動させられる。
【0018】
［００２９」空間処理の一実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスは、同時に反応区域に供給されるが、不活性ガスカーテン及び／又は真空カーテンによって分離される。基板上の任意の所与の点が、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されるように、基板は、ガス供給装置に対して移動させられる。
【0019】
［００３０］「前駆体」、「反応物質」、「反応性ガス」などの用語は、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、基板表面と反応することができる任意のガス種を指すために、交換可能に使用される。
【0020】
［００３１］ここで使用される「パルス（ｐｕｌｓｅ）」又は「投与（ｄｏｓｅ）」は、処理チャンバ内に断続的に又は非連続的に導入される処理ガスの量を指すことが意図される。各パルス内の特定の化合物の量は、パルスの持続時間に応じて、経時的に変動し得る。特定の処理ガスは、単一の化合物、又は２つ以上の化合物の混合物／組み合わせ（例えば、以下に記載される処理ガス）を含み得る。
【0021】
［００３２］各パルス／投与の持続時間は、可変であり、例えば、処理チャンバの空間容量、並びに処理チャンバに連結された真空システムの能力に適合するように調整され得る。さらに、処理ガスの投与時間は、処理ガスの流量、処理ガスの温度、制御弁の種類、使用される処理チャンバの種類、及び基板表面に吸着する処理ガスの成分の能力に応じて変動し得る。投与時間は、形成される層の種類、及び形成されるデバイスの形状に基づいても変動し得る。投与時間は、基板の表面全体に実質的に吸着／化学吸着し、その上に処理ガス成分の層を形成するのに十分な量の化合物を供給するのに十分な長さでなければならない。
【0022】
［００３３］本開示のいくつかの実施形態は、異なる化学物質又はプラズマガスの導入に使用することができる複数のガスポートを備えた反応チャンバを使用するプロセスを対象としている。空間的に、これらのガスポート（チャネルとも呼ばれる）は、不活性パージガス及び／又は真空ポンプ穴によって分離され、不要な気相反応を回避するために異なるガスポートからのガスの混合を最小化又は排除するガスカーテンを作る。これらの異なる空間的に分離されたポートを通って移動するウエハは、異なる化学的又はプラズマ環境への連続的且つ複数の表面曝露を取得し、その結果、空間ＡＬＤモード又は表面エッチングプロセスでの層ごとに膜成長が発生する。いくつかの実施形態では、処理チャンバは、ガス分配構成要素上にモジュラーアーキテクチャを有し、各モジュラー構成要素は、例えば、ガス流及び／又はＲＦ曝露を制御する柔軟性を提供するために、独立したパラメータ制御（例えば、ＲＦ又はガス流）を有する。
【0023】
［００３４］本開示の実施形態は、カプセル化スタックをより低い温度で、下にある基板への損傷を最小限に抑えて堆積させる方法を有利に提供する。これに関して使用されるように、「より低い温度」は、熱ＣＶＤ及びＡＬＤプロセスで通常使用される温度と比較して評価される。
【0024】
［００３５］本開示のいくつかの実施形態は、下にある基板材料に損傷を与えることなく、より低い温度で実行される方法を有利に提供する。下にある基板への損傷は、膜の特性（エッチング速度、密度など）の変化、元素組成の変化（酸化、窒化など）、及び／又は厚さの変化（エッチング、膨張、収縮など）によって証明され得る。
【0025】
［００３６］いくつかの実施形態は、下にある基板材料への良好な接着を有利に提供する。接着力はテープテストで試験できる。約５０ｎｍの試験膜が基板上に堆積され、その領域がテストアレイ（例えば、１０×１０）にスクライブされ、テープがスクライブされた領域に適用されてから除去される。除去されたテープと基板は、堆積された膜の痕跡がないか検査される。膜が除去されていないダイは合格である。接着力は通常、合格したダイの割合として表される。本開示のいくつかの実施形態は、約１００％の合格率を有する膜を提供する。
【0026】
［００３７］いくつかの実施形態は、有利に、良好な気密性を提供し、空気、水、及び水分から下にある材料を効果的に保護する。いくつかの実施形態は、より高密度及び／又はより低い湿式エッチング速度を有するカプセル化スタックを有利に提供する。
【0027】
［００３８］本開示のいくつかの実施形態は、時間領域ＡＬＤプロセスを利用する。前記プロセスは、当技術分野で一般に知られている処理プラットフォーム上で実行することができる。
【0028】
［００３９］時間領域ＡＬＤの実施形態では、各処理ガスへの曝露は、時間遅延／休止によって分けられ、それにより、処理ガスの成分が、基板表面に付着し且つ／又は基板表面で反応することが可能になる。代替的に、又は組み合わせにより、いくつかの実施形態では、基板を処理ガスに曝露する前及び／又は後にパージを行ってもよい。パージを行うためには、不活性ガスが使用される。例えば、第１の処理ガスを処理チャンバに供給し、その後、不活性ガスによるパージを行うことができる。次に、第２の処理ガスを処理チャンバに供給し、その後、不活性ガスによるパージを行うことができる。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバに継続的に供給されてもよく、第１の処理ガスが、処理チャンバ内に投与又はパルス供給され、その後、第２の処理ガスが、処理チャンバ内に投与又はパルス供給され得る。このような実施形態では、第１の処理ガスの投与と第２の処理ガスの投与との間に遅延又は休止が生じる場合があり、これにより、処理ガスの投与間に不活性ガスの連続流が処理チャンバをパージすることが可能になる。
【0029】
［００４０］本開示のいくつかの実施形態は、本明細書で開示されるような処理プラットフォームで実行される空間ＡＬＤ処理を利用する。図１～図６を参照すると、図１は、本開示の１つ又は複数の実施形態による処理プラットフォーム１００を示している。図１に示す実施形態は、１つの可能な構成を単に表すものであり、本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム１００は、異なる数の処理チャンバ、バッファチャンバ、及びロボット構成体を有する。
【0030】
［００４１］処理プラットフォーム１００は、複数の側面１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を有する中央移送ステーション１１０を含む。図示の中央移送ステーション１１０は、第１の側面１１１、第２の側面１１２、第３の側面１１３、第４の側面１１４、第５の側面１１５、及び第６の側面１１６を有する。ここでは６つの側面が示されているが、当業者であれば、例えば、処理プラットフォーム１００の全体的な構成に応じて、中央移送ステーション１１０に任意の適切な数の側面があってもよいことを理解するであろう。
【0031】
［００４２］移送ステーション１１０は、その中に位置決めされたロボット１１７を有する。ロボット１１７は、処理中にウエハを移動させることが可能な任意の適切なロボットであり得る。いくつかの実施形態では、ロボット１１７は、第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９を有する。第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９は、他方のアームから独立して動くことができる。第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９は、ｘ－ｙ面において及び／又はｚ軸に沿って動くことができる。いくつかの実施形態では、ロボット１１７は、第３のアーム又は第４のアーム（図示せず）を含む。各アームは、他方のアームから独立して動くことができる。
【0032】
［００４３］第１のバッチ処理チャンバ１２０は、中央移送ステーション１１０の第１の側面１１１に接続され得る。第１のバッチ処理チャンバ１２０は、バッチ時間の間、一度にｘ個のウエハを処理するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、約４個（ｘ＝４）から約１２個（ｘ＝１２）の範囲のウエハを同時に処理するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、６個（ｘ＝６）のウエハを同時に処理するように構成され得る。当業者によって理解されるように、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、個々のウエハのロードとアンロードとの間に複数のウエハを処理することができるが、各ウエハは、任意の所与の時点で異なる処理条件に曝され得る。例えば、空間原子層堆積チャンバは、図２から図６に示されているように、ウエハが各領域を移動するにつれて、プロセスが完了するように、ウエハを種々の処理領域の種々の処理条件に曝露する。
【0033】
［００４４］図２は、ガス分配アセンブリ２２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも呼ばれる）、及びサセプタアセンブリ２４０を含む、処理チャンバ２００の断面を示す。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバ内で用いられる任意の種類のガス供給装置である。ガス分配アセンブリ２２０は、サセプタアセンブリ２４０に対向する前面２２１を含む。前面２２１は、サセプタアセンブリ２４０に向けてガスの流れを伝達するための、任意の数の開口又は様々な開口を有しうる。ガス分配アセンブリ２２０は、図示の実施形態では実質的に円形である外縁２２４をさらに含む。
【0034】
［００４５］使用されるガス分配アセンブリ２２０の特定の種類は、使用される特定の処理に応じて変わり得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される、任意のタイプの処理システムと共に使用することが可能である。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えば、シャワーヘッド）を利用することができるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ガス分配アセンブリにおいて特に有用であり得る。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐａｒａｌｌｅｌ）」という表現は、ガスチャネルの長手方向軸が同じ概略方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度には、若干の不完全さがあり得る。２成分反応では、複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。１つ又は複数の第１の反応性ガスＡチャネル、１つ又は複数の第２の反応性ガスＢチャネル、及び１つ又は複数のパージガスＰチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けて導かれる。一部のガス流は、ウエハ表面にわたって水平に移動し、１つ又は複数のパージガスＰチャネルを通して処理領域から出る。基板がガス分配アセンブリの一端から他端まで移動することで、基板は、各処理ガスに順に曝露され、基板表面上に層が形成されることになる。
【0035】
［００４６］いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、単一のインジェクタユニットで作られた剛性の静止体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、図３に示すように、複数の個々のセクタ（例えば、インジェクタユニット２２２）で構成されている。単片体又は複数のセクタ体のいずれであっても、記載された本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。
【0036】
［００４７］サセプタアセンブリ２４０は、ガス分配アセンブリ２２０の下方に位置付けされる。サセプタアセンブリ２４０は、上面２４１と、上面２４１における少なくとも１つの凹部２４２とを含む。サセプタアセンブリ２４０は、底面２４３及び縁２４４をさらに有する。凹部２４２は、処理される基板６０の形状とサイズに応じて、任意の適切な形状とサイズであってもよい。図２に示す実施形態では、凹部２４２は、ウエハの底を支持するために平らな底部を有しているが、凹部の底部は変動し得る。いくつかの実施形態では、凹部の外周縁の周りには、ウエハの外周縁を支持するよう寸法形成された段差領域がある。この段差によって支持されるウエハの外周縁の面積は、例えば、ウエハの厚さや、ウエハの背面に既にあるフィーチャの存在に応じて変動し得る。
【0037】
［００４８］いくつかの実施形態では、図２に示すように、サセプタアセンブリ２４０の上面２４１の凹部２４２は、凹部２４２内で支持される基板６０が、サセプタ２４０の上面２４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、寸法形成される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に同一平面上」という用語は、ウエハの上面及びサセプタアセンブリの上面が±０．２ｍｍ以内で同一平面上にあることを意味する。いくつかの実施形態では、上面は、０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３５ｍｍ、±０．３０ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２０ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ以内で同一平面上にある。
【0038】
［００４９］図２のサセプタアセンブリ２４０は、サセプタアセンブリ２４０を上昇、下降、且つ回転させることが可能な支持ポスト２６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト２６０の中央内部に、ヒータ又はガスライン又は電気的構成要素を含みうる。支持ポスト２６０は、サセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間の間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ２４０を適切な位置へと移動させる主要手段であり得る。サセプタアセンブリ２４０は、微調整アクチュエータ２６２をさらに含み得る。微調整アクチュエータ２６２は、サセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間に所定の間隙２７０が生じるように、サセプタアセンブリ２４０に対して微調整を行うことができる。
【0039】
［００５０］いくつかの実施形態では、間隙２７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、若しくは約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、若しくは約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、若しくは約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、若しくは約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、若しくは約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、若しくは約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、若しくは約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、又は、約１ｍｍである。
【0040】
［００５１］図に示されている処理チャンバ２００は、サセプタアセンブリ２４０が複数の基板６０を保持し得るカルーセル型チャンバである。図３に示すように、ガス分配アセンブリ２２０は、複数の個々のインジェクタユニット２２２を含み得る。各インジェクタユニット２２２は、ウエハがインジェクタユニットの下方に移動するにつれて、ウエハに膜を堆積させることが可能である。２つのパイ形状のインジェクタユニット２２２が、サセプタアセンブリ２４０のほぼ両側で、且つサセプタアセンブリ２４０の上に位置付けされているように示されている。インジェクタユニット２２２の数は、例示目的のためにのみ示されている。より多くの又はより少ないインジェクタユニット２２２を含み得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ２４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ形状のインジェクタユニット２２２が存在する。いくつかの実施形態では、個々のパイ形状のインジェクタユニット２２２は、それぞれ、他のインジェクタユニット２２２のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動してもよく、取り外されてもよく、且つ／又は交換されてもよい。例えば、あるセグメントを上昇させることにより、ロボットがサセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間の領域にアクセスして、基板６０をローディング／アンローディングすることを可能にすることができる。
【0041】
［００５２］複数のウエハを同時に処理するために、複数のガスインジェクタを有する処理チャンバが使用することができ、それにより、複数のウエハが同じ処理の流れを経る。例えば、図４に示すように、処理チャンバ２００は、４つのガスインジェクタアセンブリ、及び４つの基板６０を有する。処理開始の際、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０間に位置付けされ得る。サセプタアセンブリ２４０を４５°回転させること１７により、ガス分配アセンブリ２２０間にある各基板６０が、膜堆積のために、ガス分配アセンブリ２２０の下方の点線円で示されているように、ガス分配アセンブリ２２０の方に移動させられる。さらに４５°回転させることにより、基板６０はガス分配アセンブリ２２０から離れる方向に移動することになる。基板６０の数とガス分配アセンブリ２２０の数は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数と同じである。１つ又は複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数又は整数倍になる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、４ｘの処理されるウエハが存在し、ここでｘは１以上の整数値である。例示的な実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、ガスカーテンによって分離された８つの処理領域を含み、サセプタアセンブリ２４０は、６つのウエハを保持し得る。
【0042】
［００５３］図４に示す処理チャンバ２００は、実行可能な一構成を表しているに過ぎず、本開示の範囲を限定していると見なすべきではない。ここでは、処理チャンバ２００は複数のガス分配アセンブリ２２０を含んでいる。図示の実施形態では、４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリとも呼ばれる）があり、処理チャンバ２００の周囲で均等に離間している。図示の処理チャンバ２００は八角形であるが、当業者であれば、これは可能な一形状であり、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解されよう。図示のガス分配アセンブリ２２０は台形であるが、単一の円形構成要素であってもよく、又は、図３に示すように、複数のパイ形状のセグメントで構成されてもよい。
【0043】
［００５４］図４に示す実施形態は、ロードロックチャンバ２８０、又はバッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ２８０は、処理チャンバ２００の側面に接続されており、それにより、例えば、基板（基板６０とも呼ばれる）が処理チャンバ２００にロードされる／処理チャンバ２００からアンロードされることが可能となる。基板をサセプタ上に移動させるために、ウエハロボットをチャンバ２８０内に配置してもよい。
【0044】
［００５５］カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ２４０）の回転は、連続的であってもよく、又は断続的（不連続）であってもよい。連続処理においては、ウエハは、常に回転しており、各インジェクタに順に曝露される。非連続処理においては、ウエハは、インジェクタ領域に移動してから停止し、次いで、インジェクタ間の領域８４に移動してから停止し得る。例えば、カルーセルは、ウエハが、インジェクタ間領域からインジェクタを通って移動し（又はインジェクタの隣で停止し）、カルーセルが再び一時停止することができる次のインジェクタ間領域に向かうように、回転することができる。インジェクタ間で一時停止することにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理ルーチン（例えば、プラズマへの曝露）を行う時間が確保され得る。
【0045】
［００５６］図５は、ガス分配アセンブリ２２０のセクタ又は一部を示し、これは、インジェクタユニットと呼ばれ得る。インジェクタユニット２２２は、個別に使用してもよく、又は他のインジェクタユニットと組み合わせて使用してもよい。例えば、図６に示すように、図５のインジェクタユニット２２２が４つ組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（分かりやすくするために、４個のインジェクタユニットを分ける線は示されていない。）図５のインジェクタユニット２２２は、パージガスポート２５５及び真空ポート２４５に加えて、第１の反応性ガスポート２２５と第２ガスポート２３５の両方を有しているが、インジェクタユニット２２２には、これらの構成要素の全てが必要なわけではない。
【0046】
［００５７］図５及び図６の両方を参照すると、１つ又は複数の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又はインジェクタユニット２２２）を備え得る。各セクタは、同一であるか、又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に配置され、ガス分配アセンブリ２２０の表側面２２１に複数の狭長ガスポート２２５、２３５、２４５を備える。複数の細長いガスポート２２５、２３５、２４５、２５５は、内周縁２２３に隣接する領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周縁２２４に隣接する領域に向かって延在する。図示の複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート２２５、第２のガスポート２３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートのそれぞれを取り囲む真空ポート２４５、及びパージガスポート２５５を含む。
【0047】
［００５８］図５又は図６に示す実施形態を参照すると、ポートが少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延在すると述べたとしても、ポートは、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではないことがある。真空ポート２４５は、反応性ガスポート２２５及び反応性ガスポート２３５を取り囲むので、ポートは、接線方向に延在することができる。図５及び図６に示す実施形態では、くさび型の反応性ガスポート２２５、２３５は、内周領域と外周領域に隣接する縁を含むすべての縁が真空ポート２４５によって囲まれている。
【0048】
［００５９］図５を参照すると、基板が経路２２７に沿って移動するにつれて、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝される。経路２２７を辿ると、基板は、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第１の反応性ガスポート２２５、真空ポート２４５、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第２のガスポート２３５、そして真空ポート２４５に曝されることになり、すなわち、これらに「遭遇」することになる。ゆえに、図５に示す経路２２７の終点では、基板は、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されており、層が形成される。図示のインジェクタユニット２２２は、四分円をなしているが、より大きくてもよく、又はより小さくてもよい。図６に示すガス分配アセンブリ２２０は、図３のインジェクタユニット２２２が４つ連続的に接続されて組み合わさったものであると見なしてよい。
【0049】
［００６０］図５のインジェクタユニット２２２は、反応性ガスを分離させるガスカーテン２５０を示す。「ガスカーテン（ｇａｓ ｃｕｒｔａｉｎ）」という用語は、混合しないように反応性ガスを分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図５に示すガスカーテン２５０は、真空ポート２４５の第１の反応性ガスポート２２５に隣り合った部分、中間のパージガスポート２５５、及び真空ポート２４５の第２のガスポート２３５に隣り合った部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最少化するために使用され得る。
【0050】
［００６１］図６を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせが、複数の処理領域３５０に分離をもたらす。処理領域は、個々のガスポート２２５、２３５の周りに大まかに画定されており、３５０の間にガスカーテン２５０が伴う。図６に示す実施形態は、８つの別個の処理領域３５０からなり、それらの間に８つの別個のガスカーテン２５０がある。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。いくつかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の処理領域が存在する。
【0051】
［００６２］処理中、基板は、任意の所与の時点で１つより多くの処理領域３５０に曝され得る。しかしながら、種々の処理領域に曝露される諸部分では、ガスカーテンが２つを分離する。例えば、基板の先端縁が第２のガスポート２３５を含む処理領域に入った場合、基板の中央部はガスカーテン２５０の下にあり、基板の後端縁は第１の反応性ガスポート２２５を含む処理領域内にある。
【0052】
［００６３］例えば、ロードロックチャンバ２８０であり得るファクトリインターフェース（図４に示す）が、処理チャンバ２００に接続されているように示されている。基準のフレームを提示するために、基板６０が、ガス分配アセンブリ２２０に重ねた状態で示されている。基板６０は、多くの場合、ガス分配アセンブリ２２０の前面２２１の近くに保持されるようサセプタアセンブリ上に配置され得る。基板６０は、ファクトリインターフェースを介して、処理チャンバ２００の中へとローディングされ、基板支持体又はサセプタアセンブリ上に配置される（図４参照）。基板６０は、第１の反応性ガスポート２２５に隣接し、２つのガスカーテン２５０ａ、２５０ｂの間に配置されているので、処理領域内に位置付けされたように示され得る。基板６０を経路２２７に沿って回転させることにより、基板は、処理チャンバ２００を反時計回りに移動することになる。したがって、基板６０は、第１の処理領域３５０ａから第８の処理領域３５０ｈまでの、その間の処理領域を含むすべての処理領域に曝露されることになる。
【0053】
［００６４］本開示のいくつかの実施形態は、複数の処理領域３５０ａ～３５０ｈを有する処理チャンバ２００であって、各処理領域が隣接する領域からガスカーテン２５０によって分離されている処理チャンバ２００を対象としている。例えば、図６に示す処理チャンバである。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の配置に応じて、任意の適切な数であり得る。図６に示す実施形態は、８つのガスカーテン２５０、及び８つの処理領域３５０ａ～３５０ｈを有する。
【0054】
［００６５］再び図１を参照すると、処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第２の側面１１２に接続された処理チャンバ１４０を含む。いくつかの実施形態の処理チャンバ１４０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０におけるプロセスの前及び／又は後にウエハを処理するプロセスにウエハを曝露するように構成される。いくつかの実施形態の処理チャンバ１４０は、アニーリングチャンバを含む。アニーリングチャンバは、炉アニーリングチャンバ若しくは急速熱アニーリングチャンバ、又は所定の温度及び圧力でウエハを保持し、チャンバにガス流を供給するように構成された別のチャンバであり得る。
【0055】
［００６６］いくつかの実施形態では、処理プラットフォームは、中央移送ステーション１１０の第３の側面１１３に接続された第２のバッチ処理チャンバ１３０をさらに備えている。第２のバッチ処理チャンバ１３０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０と同様に構成することができ、又は異なるプロセスを実行するように若しくは異なる数の基板を処理するように構成することができる。
【0056】
［００６７］第２のバッチ処理チャンバ１３０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０と同じであってもよいし、又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０と第２のバッチ処理チャンバ１３０は、ｘ（第１バッチ処理チャンバ１２０のウエハの数）とｙ（第２のバッチ処理チャンバ１３０のウエハの数）が同じとなり、（第２のバッチ処理チャンバ１３０の）第１のバッチ時間と第２のバッチ時間とが同じになるように、同じバッチ時間で同じ数のウエハで同じ処理を行うように構成されている。いくつかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０及び第２のバッチ処理チャンバ１３０は、異なる数のウエハ（ｘはｙに等しくない）、異なるバッチ時間、又はその両方のうちの１つ又は複数を有するように構成されている。
【0057】
［００６８］図１に示す実施形態では、処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第４の側面１１４に接続された第２の処理チャンバ１５０を含む。第２のバッチ処理チャンバ１５０は、処理チャンバ１４０と同じであってもよいし、又は異なっていてもよい。
【0058】
［００６９］処理プラットフォーム１００は、ロボット１１７に接続されたコントローラ１９５（接続は図示せず）を含み得る。コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を用いて、処理チャンバ１４０と第１のバッチ処理チャンバ１２０との間でウエハを移動させるように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第２のアーム１１９を用いて、第２の処理チャンバ１５０と第２のバッチ処理チャンバ１３０との間でウエハを移動させるようにさらに構成される。
【0059】
［００７０］いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、処理チャンバ２００のサセプタアセンブリ２４０及びガス分配アセンブリ２２０に接続される。コントローラ１９５は、サセプタアセンブリ２４０を中心軸の周りで回転１７させるように構成され得る。コントローラは、ガスポート２２５、２３５、２４５、２５５内のガス流を制御するようにさらに構成され得る。いくつかの実施形態では、第１の反応性ガスポート２２５は、ルテニウム前駆体の流れを供給する。いくつかの実施形態では、第２の反応性ガスポート２３５は、反応物質の流れを供給する。いくつかの実施形態では、他のガスポート（標示なし）は、プラズマの流れを供給し得る。第１の反応性ガスポート２２５、第２の反応性ガスポート２３５、及び他の反応性ガスポート（標示なし）は、任意の処理順序で配置することができる。
【0060】
［００７１］処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第５の側面１１５に接続された第１のバッファステーション１５１、及び／又は中央移送ステーション１１０の第６の側面１１６に接続された第２のバッファステーション１５２を含み得る。第１のバッファステーション１５１及び第２のバッファステーション１５２は、同じ又は異なる機能を実行することができる。例えば、バッファステーションは、ウエハのカセットを保持し得る。このウエハのカセットは、処理されて元のカセットに戻される。又は、第１のバッファステーション１５１は、未処理のウエハを保持し得る。このウエハは、処理された後に第２のバッファステーション１５２に移動する。いくつかの実施形態では、バッファステーションのうちの１つ又は複数は、処理の前及び／又は後にウエハを前処理、予加熱、又は洗浄するように構成されている。
【0061】
［００７２］いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を用いて、第１のバッファステーション１５１と、処理チャンバ１４０及び第１のバッチ処理チャンバ１２０のうちの１つ又は複数との間でウエハを移動させるように構成されている。いくつかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第２のアーム１１９を用いて、第２のバッファステーション１５２と、第２の処理チャンバ１５０又は第２のバッチ処理チャンバ１３０のうちの１つ又は複数との間でウエハを移動させるように構成されている。
【0062】
［００７３］処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０と任意の処理チャンバとの間に１つ又は複数のスリット弁１６０をさらに含み得る。図示の実施形態では、処理チャンバ１２０、１３０、１４０、１５０のそれぞれと中央移送ステーション１１０との間にスリット弁１６０が存在する。スリット弁１６０は、開閉して、中央移送ステーション１１０内の環境から処理チャンバ内の環境を隔離することができる。例えば、処理チャンバが処理中にプラズマを生成する場合、浮遊プラズマが移送ステーション内のロボットを損傷することを防止するために、その処理チャンバのスリット弁を閉じることが役立つ場合がある。
【0063】
［００７４］いくつかの実施形態では、処理チャンバは、中央移送ステーション１１０から容易に取り外すことができない。処理チャンバのいずれかに対してメンテナンスを行うことを可能にするために、各処理チャンバは、処理チャンバの側面に複数のアクセスドア１７０をさらに備え得る。アクセスドア１７０は、中央移送ステーション１１０から処理チャンバを取り外すことなく、処理チャンバへの手動アクセスを可能にする。図示の実施形態では、各処理チャンバの各側面は、移送ステーションに接続された側面を除いて、アクセスドア１７０を有する。このようにあまりにも多くのアクセスドア１７０を含むと、チャンバ内のハードウェアを、ドアを介してアクセス可能であるように構成しなければならないので、使用される処理チャンバの構成を複雑にしてしまう恐れがある。
【0064】
［００７５］いくつかの実施形態の処理プラットフォームは、中央移送ステーション１１０に接続されたウォーターボックス１８０を含む。ウォーターボックス１８０は、処理チャンバのいずれか又は全てに冷却剤を供給するように構成され得る。ここでは「ウォーター」ボックスと呼ばれるが、当業者であれば、任意の冷却剤を使用できることを理解するであろう。
【0065】
［００７６］いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム１００の大きさにより、単一の電力コネクタ１９０を介して、接続が電力を収容することが可能になる。単一の電力コネクタ１９０は、処理プラットフォーム１００に取り付けられ、処理チャンバ及び中央移送ステーション１１０のそれぞれに電力を供給する。
【0066】
［００７７］処理プラットフォーム１００をファクトリインターフェース１０２に接続することができ、それにより、処理プラットフォーム１００にウエハ又はウエハのカセットをロードすることが可能になる。ファクトリインターフェース１０２内のロボット１０３は、ウエハ又はカセットをバッファステーション１５１、１５２に出入りするように移動させることができる。中央移送ステーション１１０内のロボット１１７によって、ウエハ又はカセットを処理プラットフォーム１００内で移動させることができる。いくつかの実施形態では、ファクトリインターフェース１０２は、別のクラスタツールの移送ステーションである。
【0067】
［００７８］いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム１００又は第１のバッチ処理チャンバ１２０は、コントローラに接続される。コントローラは、同じコントローラ１９５であってもよく、又は異なるコントローラであってもよい。コントローラは、第１のバッチ処理チャンバ１２０のサセプタアセンブリ及びガス分配アセンブリに連結可能であり、１つ又は複数の構成を有する。この構成には、サセプタアセンブリを中心軸の周りで回転させる第１の構成、ルテニウム前駆体の流れをプロセス領域に供給する第２の構成、反応物質の流れを処理領域に供給する第３の構成、プラズマを処理領域内に供給する第４の構成が含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。
【0068】
［００７９］図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、少なくとも１つのフィーチャを備えた基板上にカプセル化スタックを形成するための方法に関する。基板の少なくとも１つのフィーチャは、当技術分野で知られている様々なパターニング及びエッチングプロセスによって形成することができる。図７Ａは、基板フィーチャの表面上に保護層を形成するための例示的なプロセスを示している。図７Ｂは、保護層の表面上にカプセル化層を形成するための例示的なプロセスを示している。保護層とカプセル化層であり、合わせてカプセル化スタックと呼ばれる。
【0069】
［００８０］図８は、その上／その中に形成された複数のフィーチャ８２０ａ、８２０ｂを備えた例示的な基板８１０を示している。図８に示される基板８１０は、正のフィーチャとも呼ばれる基板８１０から延びるフィーチャ８２０ａと、負のフィーチャとも呼ばれる基板８１０に埋め込まれるフィーチャ８２０ｂとを備える。本開示で使用される場合、「フィーチャ」という用語及び参照符号８２０は、正のフィーチャ及び負のフィーチャの両方の一般的な用語として使用される。
【0070】
［００８１］図８に示されている基板とフィーチャとは同じ材料で構成されているように示されているが、図８から材料組成を推測することはできない。フィーチャ８２０は、露出面８２５を有する。フィーチャ８２０ａ、８２０ｂの表面８２５は、少なくとも１つの側壁８２６及び上部８２８ａ又は下部８２８ｂを含む。
【0071】
［００８２］当業者は、図８に示されるように、実際には、基板８１０が、互いに近くに位置決めされた複数の正のフィーチャ８２０ａを含み得ることを認識するであろう。したがって、２つの正のフィーチャ８２０ａの間の空間（間隙又はトレンチとも呼ばれる）は、負のフィーチャ８２０ｂを創出することができる。
【0072】
［００８３］フィーチャ８２０は、高さＨ及び幅Ｗを有する。いくつかの実施形態のフィーチャ８２０は、より短い末端壁（図示せず）によって接続された細長い側壁を備えた長方形のプリズム形状の物体である。いくつかの実施形態では、フィーチャ８２０は、１つの丸い側壁と、上部若しくは下部を備えた円筒形スタック（正）又はビア（負）である。いくつかの実施形態では、フィーチャ８２０は、約５以上、約７以上、又は約１０以上のアスペクト比を有する。これに関して使用されるように、フィーチャのアスペクト比は、高さＨを幅Ｗで割ったものとして定義される。
【0073】
［００８４］単純化且つ理解の容易さのために、図９Ａ及び図９Ｂは、１つ又は複数の実施形態による処理の前後に単一の正のフィーチャを備えた例示的な基板９１０を示している。図９Ａに示されるように、いくつかの実施形態では、フィーチャは、異なる材料９２０、９３０、９４０を含む。図９Ａには３つの材料が示されているが、そのフィーチャは、より多くの材料又はより少ない材料を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の材料９２０は、基板９１０の材料と同じ又は異なっていてもよく、第１の材料９２０はフィーチャを形成する。いくつかの実施形態では、第２の材料９３０は、第１の材料９２０上に共形的に堆積される。いくつかの実施形態では、第２の材料９３０は、第１の材料９２０上の酸化物ライナーである。いくつかの実施形態では、図９Ａに示されるように、第３の材料９４０は第２の材料９３０の上面上に堆積される。図９Ａに示される材料層の配置は、例示を意図するものであり、限定することを意図するものではない。
【0074】
［００８５］いくつかの実施形態では、第３の材料９４０は、空気又は水分に敏感である。いくつかの実施形態では、第３の材料は酸素に敏感である。いくつかの実施形態では、第３の材料９４０は水に敏感である。これに関して使用されるように、環境又は種への曝露が材料の特性を変える場合、材料は環境又は環境内の種に「敏感」である。変化した材料の特性は、物理的変化（結晶化度、揮発性など）又は化学的変化（酸化状態、汚染など）の結果として変化し得る。
【0075】
［００８６］いくつかの実施形態では、第１の材料９２０はケイ素を含み、第２の材料９３０は酸化ケイ素を含み、第３の材料９４０はカルコゲン材料である。これに関して使用される場合、「カルコゲン材料」は、カルコゲンを含む任意の材料である。例示的なカルコゲンには、硫黄、セレン、テルル、及びポロニウムが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、カルコゲン材料は、カルコゲンと、周期表の第１４族又は第１５族からの元素を含む。いくつかの実施形態では、第３の材料９４０は、ＡｓＳ、ＧｅＳ、ＧｅＳｂＴｅ、又はＧｅＳｉＡｓｔｅのうちの１つ又は複数を含む。
【0076】
［００８７］第３の材料９４０は空気及び水分に敏感である可能性があるため、本開示のいくつかの実施形態は、図９Ｂに示されるように、第３の材料９４０の露出面を覆って保護するためのカプセル化スタック９５０を形成する方法を提供する。図９Ｂは単一の層を示しているが、カプセル化スタック９５０は、異なる方法によって堆積された複数の層を含む。いくつかの実施形態では、カプセル化スタック９５０は、少なくとも第３の材料９４０を覆って保護する。いくつかの実施形態では、カプセル化スタック９５０は、第３の材料９４０及び第２の材料９３０にわたって連続している。いくつかの実施形態では、カプセル化スタックは、表面の組成に関係なく、フィーチャの表面上で連続している。
【0077】
［００８８］いくつかの実施形態では、カプセル化スタックは気密である。これに関して使用されるように、「気密」な層は、空気又は水への曝露による酸化に対して耐性である。いくつかの実施形態では、カプセル化スタックはＳｉＮを含み、ＳｉＯＮの形成に抵抗する。
【0078】
［００８９］カプセル化スタック９５０は、カプセル化スタック９５０の気密性を試験するために、酸化試験条件に曝され得る。酸化試験条件は、スタック表面上への酸化ケイ素のプラズマ強化原子層堆積（ＢＤＥＡＳ及び５０ＷのＯ２／Ａｒプラズマを使用した６０Å）、低電力（例：５０Ｗ）のＯ２／Ａｒプラズマへの曝露、又は高温（例えば、４００℃）での長時間（例えば２時間）の蒸気への曝露を含み得る。試験方法に関係なく、膜内の酸素原子の深さは、膜の気密性の指標を提供する（つまり、酸化の深さが浅いほど、気密性がより良好であるか又はより高いことを示す。）。いくつかの実施形態では、カプセル化スタック９５０は、酸化試験条件下で約５Å以下の酸化、酸化試験条件下で約４Å以下の酸化、酸化試験条件下で約３Å以下の酸化、酸化試験条件下で約２Å以下の酸化を示す。
【0079】
［００９０］図１０に示されるように、いくつかの実施形態では、フィーチャは、基板１０１０上の材料１０３０～１０９０のスタック１０２０を含む。したがって、スタック１０２０の表面は、複数の材料表面を含む。この場合も、図１０に示されるフィーチャにおける材料の組成、数、及び配置は、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【0080】
［００９１］いくつかの実施形態では、スタック１０２０は、下から上に、導体１０３０、底部電極１０４０、ＯＴＳ材料１０５０、中間電極１０６０、ＧＳＴ１０７０、上部電極１０８、及びハードマスク１０９０を含む。いくつかの実施形態では、導体１０３０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。いくつかの実施形態では、上部電極１０４０、中間電極１０６０、及び上部電極１０８のうちの少なくとも１つは、炭素を含むか、又は本質的に炭素からなる。いくつかの実施形態では、ＯＴＳ材料１０５０は、ゲルマニウム、ケイ素、ヒ素、又はテルルのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、ＧＳＴ１０７０は、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含む。いくつかの実施形態では、スタック１０２０はＰＣＲＡＭスタックである。
【0081】
［００９２］図７Ａ及び図７Ｂを再度参照すると、方法７００は、概して、基板８１０を提供することによって７０２で始まる。このように使用される場合、「提供される」とは、基板８１０が所定の位置又は処理に適した環境に配置されることを意味する。基板８１０は、表面８２５を備えた少なくとも１つのフィーチャ８２０を有する。
【0082】
［００９３］単純化且つ理解の容易さのために、以下の開示において、図８に示される基板を説明する際に使用される参照符号を参照する。方法７００は任意の適切な基板を使用して実行できるため、この使用法を制限することを意図するものではない。
【0083】
［００９４］７０４において、保護層が表面８２５上に形成される。いくつかの実施形態では、保護層は共形である。いくつかの実施形態では、保護層は誘電体材料を含む。保護層は、基板を第１の反応物及び第２の反応物に順次曝すことによって形成される。いくつかの実施形態では、曝露は、原子層堆積（ＡＬＤ）などの周期的堆積プロセスで繰り返される。
【0084】
［００９５］７０４で保護層を形成するプロセスは、基板を、第１の反応物を含む第１の反応性ガスに曝すことによって開始することができる。第１の反応性ガスは、７０６に示されるように、第１の期間基板に曝される。７０６で、第１の反応物は表面８２５に吸着する。
【0085】
［００９６］第１の反応物は、保護層を形成するための任意の適切な反応物であり得る。いくつかの実施形態では、第１の反応物はケイ素前駆体を含む。適切なケイ素前駆体は、Ｘがハロゲン様基であるＳｉＸ４；トリシリルアミン（例えば、Ｎ（ＳｉＨ３）２；又はＳｉＲａＸｂ（式中、Ｒは、有機基又はＨであり、ａ＋ｂ＝４である。）を含むが、これらに限定されない。ハロゲン様基には、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ、－ＣＮ、－ＣＰ、－ＯＣＮ、－ＮＣＯ、－ＳＣＮ、－ＳｅＣＮ、及び－Ｎ３が含まれるが、これらに限定されない。理論に拘束されることなく、ケイ素前駆体のＳｉ－Ｘ結合は反応性であるため、Ｘは窒素前駆体からの窒素で置き換えることができる。いくつかの実施形態では、第１の反応物はハロゲン原子を含まない。いくつかの実施形態では、第１の反応物は、ＳｉＣｌ４、ＳｉＢｒ４、ＳｉＩ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２又はＳｉＨ２Ｉ２を含むか、又は本質的にそれらからなる。
【0086】
［００９７］いくつかの実施形態において、第１の反応物は金属前駆体を含む。いくつかの実施形態では、第１の反応物はアルミニウム前駆体を含む。適切なアルミニウム前駆体には、アルミニウム及びアルキル基、アルキルアミノ基及び／又はアルコキシ基を含むアルミニウム錯体が含まれるが、これらに限定されない。適切なアルミニウム前駆体の例には、Ａｌ（Ｍｅ）３、Ａｌ（Ｅｔ）３、Ａｌ（ｉＢｕ）３、Ａｌ（ｔＢｕ）３、Ａｌ（Ｎ（Ｍｅ）２）３などが含まれる。
【0087】
［００９８］次に、７０８では、（特に時間領域ＡＬＤにおいて）処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされてもよい。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど）であってもよい。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、同じであり得るか、あるいは、７０６での第１の反応物への基板の曝露中にプロセスチャンバに提供される不活性ガスとは異なり得る。不活性ガスが同じである実施形態では、パージは、第１の反応性ガスをプロセスチャンバから偏向させることによって実施することができ、不活性ガスがプロセスチャンバを通って流れることを可能にし、プロセスチャンバから過剰な第１のプロセスガス成分又は反応副生成物をパージすることができる。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、上述の第１の反応性ガスに関連して使用される流量と同じ流量で供給されてもよく、又はいくつかの実施形態では、流量を増加又は減少させてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバをパージするために約０～約１０，０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給され得る。
【0088】
［００９９］空間ＡＬＤでは、パージガスカーテンが反応性ガスの流れの間に維持することができ、プロセスチャンバをパージする必要がない場合がある。空間的ＡＬＤ処理のいくつかの実施形態では、処理チャンバ又は処理チャンバ領域は、不活性ガスでパージされ得る。
【0089】
［００１００］不活性ガスの流れは、処理チャンバからの任意の過剰な第１の処理ガス成分及び／又は過剰な反応副産物の除去を促進させ、第１及び第２の処理ガスの望ましくない気相反応を防止することができる。例えば、不活性ガスの流れは、プロセスチャンバから過剰のハロゲン化ケイ素前駆体を除去し、ハロゲン化ケイ素前駆体とその後の反応性ガスとの間の気相反応を防止し得る。
【0090】
［００１０１］７０４で保護層を形成するプロセスは、基板を第２の反応物を含む第２の反応性ガスに曝すことによって継続する。第２の反応性ガスは、７１０に示されるように、第２の期間、基板に曝される。第２の反応物は、基板表面に吸着された第１の反応物と反応して、保護層を形成する。
【0091】
［００１０２］いくつかの実施形態において、第２の反応物は、窒素前駆体を含む。いくつかの実施形態において、窒素前駆体は、窒素ガス（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）若しくはそれらの誘導体（例えば、アルキルアミン、アルキルヒドラジン）のうちの１つ又は複数を含むか、又は本質的にそれらからなる。
［００１０３］いくつかの実施形態では、保護層は窒化ケイ素を含む。いくつかの実施形態では、保護層はアモルファスシリコンを含む。いくつかの実施形態では、保護層は窒化アルミニウムを含む。
［００１０３］いくつかの実施形態では、保護層は窒化ケイ素を含む。いくつかの実施形態では、保護層はアモルファスシリコンを含む。いくつかの実施形態では、保護層は窒化アルミニウムを含む。
【0092】
［００１０４］いくつかの実施形態において、第２の反応物は酸素前駆体を含む。いくつかの実施形態では、保護層は金属酸化物を含む。いくつかの実施形態では、保護層は酸化アルミニウムを含む。いくつかの実施形態において、酸素前駆体は、アルコールを含むか又は本質的にアルコールからなる。例示的なアルコールには、エタノール、イソプロパノール、及びｔ－ブタノールが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、酸素前駆体は実質的に水を含まない。理論に拘束されない限り、水にさらされると、フィーチャ表面の潜在的に敏感な材料が損傷します。したがって、いくつかの実施形態の酸化アルミニウム層は、水ではなく少量のアルコールを利用する「乾燥」プロセスによって形成される。
【0093】
［００１０５］いくつかの実施形態では、保護層を形成するプロセスは、実質的にプラズマを含まない。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、保護層は、熱ＡＬＤプロセスによって形成される。
【0094】
［００１０６］いくつかの実施形態では、保護層を形成するプロセスは、基板を第１のプラズマに曝すことを含む。いくつかの実施形態では、第１のプラズマは第２の反応物のプラズマである。これらの実施形態では、７１０で、基板は、第１のプラズマを含む第２のプロセスガスに曝される。いくつかの実施形態では、第２のプロセスガスは、アンモニアガスから生成されたプラズマを含む。
【0095】
［００１０７］いくつかの実施形態では、７０４で保護層を形成するプロセスは、７１４での個別のプラズマ曝露を含む。いくつかの実施形態では、７１４でのプラズマ曝露は、７１２及び７１６で不活性ガスでパージすることによって他のプロセスから分離される。例えば、いくつかの実施形態では、第２のプロセスガスはアンモニアを含み、第１のプラズマは、アルゴン／窒素ガス混合物から生成されたプラズマを含む。
【0096】
［００１０８］いくつかの実施形態では、第１のプラズマは、１つ又は複数の窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウム、アンモニア、又は上記で特定された窒素含有第２の反応物の１つを含む第１のプラズマガスから生成される。いくつかの実施形態では、第１のプラズマは、アルゴンガスと窒素ガスの混合物から生成される。アルゴンガスと窒素ガスの比率を調整して、後で保護材の堆積速度と、形成された保護層の特性に影響を与えることができる。いくつかの実施形態では、アルゴン：窒素の比は、約１：１００～約１００：１の範囲にある。いくつかの実施形態では、アルゴン：窒素の比は、約１：１以上、約２：１以上、約４：１以上、又は約９：以上である。
【0097】
［００１０９］第１のプラズマは、遠隔で又は処理チャンバ内で生成され得る。第１のプラズマは、マイクロ波プラズマ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又は導電的結プラズマ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）であり得る。例えば、反応物又は他のプロセス条件に応じて、任意の適切な電力を使用することができる。いくつかの実施形態では、第１のプラズマは、約１０Ｗ～約２００Ｗの範囲のプラズマ電力で生成される。いくつかの実施形態では、第１のプラズマは、約１０Ｗ～約１７００Ｗの範囲のプラズマ電力で生成されるマイクロ波プラズマである。いくつかの実施形態では、第１のプラズマは、約２００Ｗ以下、約１５０Ｗ以下、約１００Ｗ以下、約５０Ｗ以下、又は約３５Ｗ以下のプラズマ電力で生成される。
【0098】
［００１１０］いくつかの実施形態では、保護層が７０４で形成されている間、基板の温度が維持される。いくつかの実施形態では、基板は、約２００℃～約４００℃、約２００℃～約３００℃、約２００℃～約２８０℃、又は約２００℃～約２５０℃の範囲の温度に維持される。いくつかの実施形態では、基板は、約４００℃以下、約３００℃以下、約２８０℃以下、又は約２５０℃以下の温度に維持される。いくつかの実施形態では、基板は約２５０℃の温度に維持される。
【0099】
［００１１１］次に、７１２では、処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされ得る。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど）であってよい。いくつかの実施形態において、不活性ガスは、以前のプロセスルーチンの間にプロセスチャンバに提供された不活性ガスと同じであり得るか、あるいはまた、該ガスとは異なり得る。不活性ガスが同一である実施形態では、第２の処理ガスを処理チャンバから偏向させ、不活性ガスが処理チャンバを通って流れることを可能にすることによってパージが実行され得る。それにより、処理チャンバから任意の過剰な第２の処理ガス成分又は反応副産物をパージする。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、上述の第２の処理ガスに関連して使用される流量と同じ流量で供給されてもよく、又はいくつかの実施形態では、流量を増加又は減少させてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバをパージするために０より大きな流量から約１０，０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給され得る。
【0100】
［００１１２］保護層を堆積するための様々なプロセスパラメータを変えることができる。いくつかの実施形態では、基板は、第１の期間、第１の反応物に曝され、基板は、第２の、異なる期間、第２の反応物に曝される。
【0101】
［００１１３］基板表面が各プロセスガス及び／又はプラズマに曝される圧力は、例えば、選択された反応物及び他のプロセス条件（例えば、温度）に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体のそれぞれへの曝露は、約５Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。１つ又は複数の実施形態では、各前駆体への曝露は、約５Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲、又は約１０Ｔｏｒｒ～約８０Ｔｏｒｒの範囲、又は約１５Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、各前駆体への曝露は、約５トル以上、又は約１０Ｔｏｒｒ以上、約１５Ｔｏｒｒ以上、又は約２０Ｔｏｒｒ以上の圧力で起こる。
【0102】
［００１１４］先に述べたように、いくつかの実施形態では、保護層は、基板表面に実質的に共形である。これに関して使用される場合、「共形」という用語は、層の厚さが基板表面全体で均一であることを意味する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に共形」という用語は、層の平均厚さに対して約４０％、３０％、２０％、１０％、５％、２％、１％、又は０．５％以上層の厚さが変化しないことを意味する。別の言い方をすれば、実質的に共形である層は、約６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％、又は９９．５％を超える共形を有する。
【0103】
［００１１５］次に、７１８で、保護層が所定の厚さに形成されているかどうかが決定される。所定の厚さが達成されていない場合、方法７００は７０４に戻り、所定の厚さに達するまで保護層を形成し続ける。所定の厚さに達すると、方法７００はさらなる処理のために７２０に進む。いくつかの実施形態では、保護層は、約５～約５０Å、約１０～約５０Å、又はいくつかの実施形態では、約２０～約３０Åの範囲の厚さで堆積され得る。いくつかの実施形態では、保護層は、約５Å、約１０Å、約１５Å、約２０Å、約２５Å、約３０Å、又は約３５Åの厚さを有する。
【0104】
［００１１６］理論に拘束されることなく、本発明者らは、保護層の成長速度を最大化することにより、下にある基板への損傷を最小化できることを見出した。保護層の成長速度は、サイクルあたりの成長（ＧＰＣ）の観点から評価でき、その際、各ＡＬＤサイクルは平均的な厚さを堆積する。保護層の成長速度は、１分当たりの成長（ＧＰＭ）の観点から評価することもでき、その際、総成長は総処理時間で除算される。
【0105】
［００１１７］いくつかの実施形態では、成長速度は、約０．２０Å／サイクル以上、約０．２５Å／サイクル以上、約０．３Å／サイクル以上、約０．４Å／サイクル以上、又は約０．５Å／サイクル以上、又は約１．０Å／サイクル以上、約１．５Å／サイクル以上である。
【0106】
［００１１８］いくつかの実施形態では、上記のような空間ＡＬＤ装置が利用される。いくつかの実施形態では、各完全回転は２つのＡＬＤサイクルに対応する。したがって、１分当たりの回転数（ＲＰＭ）もわかっている場合は、成長率をＧＰＭで表すこともできる。
【0107】
いくつかの実施形態では、ＲＰＭは、約１ＲＰＭ～約５０ＲＰＭ、約１ＲＰＭ～約２０ＲＰＭ、約１ＲＰＭ～約１０ＲＰＭ、又は約１ＲＰＭ～約５ＲＰＭの範囲にある。いくつかの実施形態では、ＲＰＭは、約２ＲＰＭ、約３ＲＰＭ、約５ＲＰＭ、約１０ＲＰＭ又は約２０ＲＰＭである。
【0108】
いくつかの実施形態では、成長速度は、約１Å／分以上、約２Å／分以上、約５５Å／分以上、約１０Å／分以上、約１２Å／分以上、約１５Å／分以上、約１８Å／分以上、又は約２０Å／分以上である。いくつかの実施形態では、成長速度は約２０Å／分である。
【0109】
［００１２１］本明細書の他の場所で論じられているように、開示されたプロセスはまた、下にある基板材料への最小限の損傷しか与えない。いくつかの実施形態では、保護層を形成するプロセスは、基板表面を損傷しない。いくつかの実施形態では、カプセル化スタックを形成するプロセスは、基板表面を損傷しない。別の言い方をすれば、開示されたプロセスは、実質的な損傷を受けていないスタックを残す。
【0110】
［００１２２］窒素プラズマを含むＰＥＡＬＤプロセスによって引き起こされる損傷を評価する１つの方法は、下にある基板材料の窒化の深さを測定することによるものである。いくつかの実施形態では、ケイ素基板上に堆積された場合、窒化の深さは、約１２Å以下、約１０Å以下、又は約８Å以下である。
【0111】
［００１２３］本明細書の他の場所で論じられるように、開示されたプロセスはまた、下にある基板材料への良好な接着を提供する。いくつかの実施形態では、保護層は、基板及び／又はフィーチャの表面に実質的に付着する。いくつかの実施形態では、カプセル化層（以下に記載）は、保護層に実質的に付着する。この説明で使用されるように、下にある層に「実質的に付着する」層は、約９５％、９８％、又は９９％以上の合格率でテープ試験（上記）に合格する。いくつかの実施形態では、下にある層に実質的に付着する層は、約１００％の合格率を有する。
【0112】
［００１２４］理論に拘束されることなく、本発明者らは、炭素が下層として存在する場合、接着が特に困難であることを発見した。したがって、いくつかの実施形態では、フィーチャの表面は炭素材料表面を含み、保護層は実質的に炭素材料表面に付着する。
【0113】
［００１２５］図７Ｂを参照すると、方法７００は、保護層を含む基板を更に処理することによって７２０で継続する。７２０で、保護層を備えた基板が提供される。基板は、図７Ａを参照して上記の方法７００に従って処理されている。
【0114】
［００１２６］７３０で、カプセル化層が基板の表面上に形成される。いくつかの実施形態では、カプセル化層は共形である。いくつかの実施形態では、カプセル化層は誘電体材料を含む。カプセル化層は、基板を第３の反応物及び第４の反応物に順次曝すことによって形成される。いくつかの実施形態では、曝露は、原子層堆積（ＡＬＤ）などの周期的堆積プロセスで繰り返される。
【0115】
［００１２７］７３０でカプセル化層を形成するプロセスは、基板を、第３の反応物を含む第３の反応性ガスに曝すことによって開始することができる。第３の反応性ガスは、７３２に示されるように、第３の期間、基板に曝される。７３２で、第３の反応物が保護層の表面に吸着する。
【0116】
［００１２８］第３の反応物は、カプセル化層を形成するための任意の適切な反応物であり得る。いくつかの実施形態において、第３の反応物は、第１の反応物と同じである。いくつかの実施形態において、第３の反応物は、第１の反応物とは異なる。
【0117】
［００１２９］いくつかの実施形態では、第３の反応物はケイ素前駆体を含む。適切なケイ素前駆体は、Ｘがハロゲン様基であるＳｉＸ４；トリシリルアミン（例えば、Ｎ（ＳｉＨ３）２；又はＳｉＲａＸｂ（式中、Ｒは、有機基であり、ａ＋ｂ＝４である。）を含むが、これらに限定されない。ハロゲン様基には、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ、－ＣＮ、－ＣＰ、－ＯＣＮ、－ＮＣＯ、－ＳＣＮ、－ＳｅＣＮ、及び－Ｎ３が含まれるが、これらに限定されない。理論に拘束されることなく、ケイ素前駆体のＳｉ－Ｘ結合は反応性であるため、Ｘは窒素前駆体からの窒素で置き換えることができる。いくつかの実施形態では、第３の反応物はハロゲン原子を含まない。
【0118】
［００１３０］次に、７３４では、（特に時間領域ＡＬＤにおいて）処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされてもよい。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど）であってよい。７３４でのパージプロセスは、本明細書の他の場所で説明されているパージプロセスと同様である。空間ＡＬＤでは、反応性ガスの流れの間にパージガスカーテンを維持することができ、プロセスチャンバをパージする必要がない場合がある。空間ＡＬＤプロセスのいくつかの実施形態では、７３４において、プロセスチャンバ又はプロセスチャンバの領域は、不活性ガスでパージされ得る。
【0119】
［００１３１］７３０でカプセル化層を形成するプロセスは、基板を第４の反応物を含む第４の反応性ガスに曝すことによって継続する。第４の反応性ガスは、７３６に示されるように、第４の期間、基板に曝される。第４の反応物は、保護層の表面に吸着された第３の反応物と反応して、カプセル化層を形成する。
【0120】
［００１３２］いくつかの実施形態において、第４の反応物は、窒素前駆体を含む。いくつかの実施形態において、窒素前駆体は、窒素ガス（Ｎ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）又はそれらの誘導体（例えば、アルキルアミン、アルキルヒドラジンなど）のうちの１つ又は複数を含むか、あるいは本質的にそれらからなる。
［００１３３］いくつかの実施形態では、カプセル化層は窒化ケイ素を含む。いくつかの実施形態では、カプセル化層は窒化アルミニウムを含む。
［００１３３］いくつかの実施形態では、カプセル化層は窒化ケイ素を含む。いくつかの実施形態では、カプセル化層は窒化アルミニウムを含む。
【0121】
［００１３４］保護層を形成するプロセスは、基板を第２のプラズマに曝すことを含む。いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、第４の反応物のプラズマである。これらの実施形態では、７３６で、基板は、第２のプラズマを含む第４のプロセスガスに曝される。いくつかの実施形態では、第４のプロセスガスは、アンモニアガスから生成されたプラズマを含む。
【0122】
［００１３５］いくつかの実施形態では、７３０でカプセル化層を形成するプロセスは、７４０での別個のプラズマ曝露を含む。いくつかの実施形態では、７４０でのプラズマ曝露は、７３８及び７４２で不活性ガスでパージすることによって他のプロセスから分離される。例えば、いくつかの実施形態では、第４のプロセスガスはアンモニアを含み、第２のプラズマは、アルゴン／窒素ガス混合物から生成されたプラズマを含む。
【0123】
［００１３６］いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、１つ又は複数の窒素ガス、アルゴン、ヘリウム、アンモニア、又は上記で特定された窒素含有第４の反応物の１つを含む第２のプラズマガスから生成される。いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、アルゴンガスと窒素ガスの混合物から生成される。アルゴンガスと窒素ガスの比率を調整して、後で保護材の堆積速度と、形成された保護層の特性に影響を与えることができる。いくつかの実施形態では、アルゴン：窒素の比は、約１：１００～約１００：１の範囲にある。いくつかの実施形態では、アルゴン：窒素の比は、約１：１以上、約２：１以上、約４：１以上、又は約９：以上である。
【0124】
［００１３７］第２のプラズマは、遠隔で又は処理チャンバ内で生成され得る。第２のプラズマは、マイクロ波プラズマ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、又は導電的結プラズマ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）であり得る。例えば、反応物又は他のプロセス条件に応じて、任意の適切な電力を使用することができる。いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、約１０Ｗ～約２００Ｗの範囲のプラズマ電力で生成される。いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、約１０Ｗ～約１７００Ｗの範囲のプラズマ電力で生成されるマイクロ波プラズマである。いくつかの実施形態では、第２のプラズマは、約１０Ｗ以下、約３５Ｗ以下、約５０Ｗ以下、約１００Ｗ以下、又は約１５０Ｗ以下のプラズマ電力で生成される。
【0125】
［００１３８］いくつかの実施形態では、カプセル化層が７３０で形成されている間、基板の温度が維持される。いくつかの実施形態では、基板は、約２００℃～約４００℃、約２００℃～約３００℃、約２００℃～約２８０℃、又は約２００℃～約２５０℃の範囲の温度に維持される。いくつかの実施形態では、基板は、約４００℃以下、約３００℃以下、約２８０℃以下、又は約２５０℃以下の温度に維持される。いくつかの実施形態では、基板は約２５０℃の温度に維持される。
【0126】
［００１３９］次に、７３８では、処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされ得る。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど）であってよい。いくつかの実施形態において、不活性ガスは、以前のプロセスルーチンの間にプロセスチャンバに提供された不活性ガスと同じであり得るか、あるいはまた、該ガスとは異なり得る。７３８でのパージプロセスは、本明細書の他の場所で説明されているパージプロセスと同様である。
【0127】
［００１４０］保護層を堆積するための様々なプロセスパラメータを変えることができる。いくつかの実施形態では、基板は、第１の期間、第１の反応物に曝され、基板は、第２の、異なる期間、第２の反応物に曝される。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、基板が窒素前駆体に曝される期間の約２倍の期間、基板に曝される。いくつかの時間領域ＡＬＤの実施形態では、第１又は第２の期間は、約１秒～約１２０秒の範囲、又は約２秒～約６０秒の範囲、又は約５秒～薬３０秒の範囲であり得る。
【0128】
［００１４１］基板表面が各プロセスガス及び／又はプラズマに曝される圧力は、例えば、選択された反応物及び他のプロセス条件（例えば、温度）に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体のそれぞれへの曝露は、約０．１Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、約０．１Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲、又は約１Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒの範囲、又は約２Ｔｏｒｒ～約３０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で曝される。いくつかの実施形態では、基板は、約５Ｔｏｒｒ、約１０Ｔｏｒｒ、約１５Ｔｏｒｒ、又は約２０Ｔｏｒｒの圧力でプロセスガスに曝される。
【0129】
［００１４２］カプセル化層を堆積するための様々なプロセスパラメータを変えることができる。いくつかの実施形態では、基板は、第３の期間、第３の反応物に曝され、基板は、第４の、異なる期間、第４の反応物に曝される。
【0130】
［００１４３］基板表面が各プロセスガス及び／又はプラズマに曝される圧力は、例えば、選択された反応物及び他のプロセス条件（例えば、温度）に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体のそれぞれへの曝露は、約５Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。１つ又は複数の実施形態では、各前駆体への曝露は、約５Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒの範囲、又は約１０Ｔｏｒｒ～約８０Ｔｏｒｒの範囲、又は約１５Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、前駆体のそれぞれへの曝露は、約１０Ｔｏｒｒ以上の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、前駆体のそれぞれへの曝露は、約２５Ｔｏｒｒ以下、約２０Ｔｏｒｒ以下、約１５Ｔｏｒｒ以下、約１０Ｔｏｒｒ以下、又は約５Ｔｏｒｒ以下の圧力で起こる。
【0131】
［００１４４］先に述べたように、いくつかの実施形態では、カプセル化層は、基板表面に実質的に共形である。これに関して使用される場合、「共形」という用語は、層の厚さが基板表面全体で均一であることを意味する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に共形」という用語は、層の平均厚さに対して約４０％、３０％、２０％、１０％、５％、２％、１％、又は０．５％以上層の厚さが変化しないことを意味する。別の言い方をすれば、実質的に共形である層は、約６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％、又は９９．５％を超える共形を有する。
【0132】
［００１４５］次に、７５０で、カプセル化層が所定の厚さに形成されているかどうかが決定される。所定の厚さが達成されていない場合、方法７００は７３０に戻り、所定の厚さに達するまでカプセル化層を形成し続ける。所定の厚さに達すると、方法７００を終了するか、又は更なる処理のために７６０に進むことができる。いくつかの実施形態では、カプセル化層は、約８Å～約５０Åの厚さ、又はいくつかの実施形態では、約１０Å～約２０Åの厚さに堆積され得る。いくつかの実施形態では、カプセル化層は、約８Å、約９Å、約１０Å、約１５Å、約２０Å、又は約２５Åの厚さを有する。いくつかの実施形態では、カプセル化層は、約５０Å以下、約２０Å以下、約１０Å以下、又は約５Å以下の厚さを有する。いくつかの実施形態では、カプセル化層は、約５Å以上、約１０Å以上、約２０Å以上、又は約５０Å以上の厚さを有する。
［００１４６］いくつかの実施形態では、カプセル化層は、基板表面に実質的に共形である。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に共形」という用語は、層の平均厚さに対して約４０％、３０％、２０％、１０％、５％、２％、１％、又は０．５％以上層の厚さが変化しないことを意味する。別の言い方をすれば、実質的に共形である層は、約６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％、又は９９．５％を超える共形を有する。
［００１４６］いくつかの実施形態では、カプセル化層は、基板表面に実質的に共形である。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に共形」という用語は、層の平均厚さに対して約４０％、３０％、２０％、１０％、５％、２％、１％、又は０．５％以上層の厚さが変化しないことを意味する。別の言い方をすれば、実質的に共形である層は、約６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、９９％、又は９９．５％を超える共形を有する。
【0133】
［００１４７］カプセル化層は、高い湿式エッチング耐性（すなわち、低いエッチング速度）を有する。いくつかの実施形態では、１０００：１のＤＨＦにおけるカプセル化層の湿式エッチング速度は、約１０Å／分以下、約８．５Å／分以下、約８Å／分以下、約７．５Å／分以下、約７Å／分以下、又は約６．５Å／分以下である。
【0134】
［００１４８］この明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「一又は複数の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、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、この明細書全体の様々な箇所での「１つ又は複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」などの表現は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【0135】
［００１４９］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、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の例示にすぎないことを理解されたい。本開示の精神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様々な改変及び変形を行いうることが、当業者には明らかになろう。このように、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変更例及び変形例を含むことが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】