JP2017163143A - 基板の蒸気相ヒドロキシルラジカル処理のためのシステム及び方法 - Google Patents

基板の蒸気相ヒドロキシルラジカル処理のためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 基板を処理するための装置及び方法。【解決手段】当該方法は、基板処理システムの処理チャンバ内に基板を位置決めするステップを含む。前記基板は、前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含む。当該方法はまた、前記基板処理システムの前記蒸気処理領域内に過酸化水素蒸気を受け取るステップと、前記過酸化水素蒸気を処理すること、及び前記蒸気処理領域内の前記過酸化水素蒸気を処理することによってヒドロキシルラジカル蒸気を生成するステップと、前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び残存する過酸化水素蒸気を前記基板の前記作業表面に向けるステップであって、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、ステップと、をさらに含む、【選択図】 なし

Description

関連出願とのクロスリファレンス
本願は、２０１６年３月９日に出願された米国仮出願第６２／３０５，７１５号の優先権を主張するものであり、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、半導体材料の処理に関し、及び特に、洗浄及び材料除去のための方法、システム、及び装置に関する。
集積回路及び半導体デバイスの製造は、多くの異なるタイプの処理技術を伴うことができる。そのような技術は、一般に、基板をパターニングし、及び様々な犠牲的及び／又は永久的構造を作製するために前記パターンを使用することを伴う。例えば、フォトレジストなどの放射線感受性材料の薄層を使用してパターン化された層を作成するために、フォトリソグラフィを使用することができる。パターンを、基板上の以上の下層に得チング又は転写するために、使用することができるパターン化マスクに、この放射感受性層を変換する。したがって、フォトレジストのパターン化された層は、１以上の下層の方向性（すなわち異方性）エッチングのためのマスクとして作用することができる。酸化物、有機材料、ハードマスク、金属などを含む様々な材料のいずれかをパターン化することができる。
集積回路及び半導体デバイスの製造は、材料の堆積、材料の変性(modifying)、材料のパターニング及び材料の除去の周期的な(cyclical)プロセスであり得る。所与の基板上の材料について他のタイプを除去することなく、材料の１タイプを除去する必要があることは普通である。所与の基板から材料を選択的に除去又は洗浄除去するために、様々なクリーニングプロセスを実施することができる。そのような洗浄プロセスは、基板から材料を洗浄又は除去するための特定の化学及び／又は物理的機構を使用する、湿式洗浄技術（例えば、反応性液体化学薬品(chemicals)）及びドライクリーニング技術（例えば、プラズマベースの洗浄）の両方を含むことができる。
上記の「背景」の記載は、本開示の文脈を一般的に提示することを目的とするものである。本発明者の研究は、この背景技術の項に記載されている範囲で、出願時に先行技術として認められない記述の態様も、本発明に対する先行技術として明白に又は暗示的に認められていない。
本開示の態様は、基板を処理する方法を含む。当該方法は、基板処理システムの処理チャンバ内に基板を位置決めするステップ(positioning)を含む。前記基板は、前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含む。当該方法はまた、
前記基板処理システムの蒸気処理領域内で過酸化水素蒸気を受け取るステップと、
前記蒸気処理領域内の前記過酸化水素蒸気を処理することによってヒドロキシルラジカル蒸気を生成するステップと、
前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの過酸化水素蒸気を前記基板の前記作業表面に向けるステップ(directing)であって、前記炭素含有材料を化学的に改質させる(modified)、ステップと、
を含む。
本開示の別の態様は、基板処理システムを含む。当該システムは、基板を保持するように構成された処理チャンバを含む。前記基板は前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含む。当該基板処理システムはまた、過酸化水素蒸気を受け取り(receive)、前記過酸化水素蒸気からヒドロキシルラジカル蒸気を生成し、及び前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの過酸化水素蒸気を前記基板の作業表面に向ける（direct）ように構成されたヒドロキシラジカル蒸気生成システムであって、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、ヒドロキシラジカル蒸気生成システム、を含む。
本開示の別の態様は、基板処理システムにおける基板洗浄のための装置を含む。当該装置は、
過酸化水素蒸気を受け取るように構成された入口と、
ヒドロキシルラジカル蒸気を生成するように、前記過酸化水素蒸気を十分なＵＶ放射に曝露するように構成された紫外線（ＵＶ）源と、
前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び前記残りの過酸化水素蒸気を基板に向けるように構成された出口であって、前記基板は前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含み、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、出口と、
を含む。
前述の段落は、概略紹介のために提供されたものであり、且つ、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。記載された実施形態は、さらなる利点と共に、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
開示のより完全な理解及びそれに付随する多くの利点は、添付の図面に関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるように、容易に得られるであろう。
一例による基板処理システムの概略図である。 一例による蒸気処理システムの概略図である。 図２Ａのシステムの側面図を示す概略図である。 一例による複数の(multiple)紫外線（ＵＶ）露光(exposure)チャンバを有する基板を処理するためのシステムの概略図である。 一例による基板を処理するためのシステムの概略図である。 一例による有機過酸化物デリバリーシステムの概略図である。 一例による基板を処理する方法を示すフローチャートである。 一例による例示的な結果を示す概略図である。 一例によるコントローラの例示的なブロック図である。
ここで図面を参照すると、同様の参照符号はいくつかの図面を通して同一又は対応する部品を示し、以下の記載は、基板の気相ヒドロキシルラジカル処理(processing)のためのシステム及び関連する方法（methodology）に関するものである。
本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して説明された特定の特徴(feature)、構造、材料又は特性(characteristic)が少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味するが、それらがあらゆる実施形態に存在することを意味するのではない。従って、本明細書を通じて様々な場所での「一実施形態では」という表現の出現は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１以上の実施形態においていずれの好適な方法で組み合わせることができる。
本明細書に記載の技術は、プラズマ又は高いプロセス温度（すなわち、１５０℃より高い(above)）を使用することに依存しない低ダメージ酸化プロセスを提供する。技術は、炭素含有膜を除去するための高濃度のヒドロキシルラジカル蒸気の生成を含む。高濃度の過酸化水素の流れ(flow)は、高濃度のヒドロキシルラジカル蒸気を生成するために、基板表面に到達する前に、紫外線（ＵＶ）放射に暴露されることができる。このような酸化技術は、半導体及びフラットパネル基板の処理のための乾式酸化プロセスを提供することができる。典型的には、酸化洗浄(cleaning)又は酸化処理(treatment)プロセスは、酸化プラズマ又は高温酸化湿式化学(chemistry)、例えば硫酸及び過酸化水素混合物（ＳＰＭ）、標準洗浄１（ＳＣ１）（有機洗浄＋粒子洗浄）、Ｈ２Ｏ２、又は酸化雰囲気中での熱処理、に依拠する。過酸化水素の反応性は、過酸化物及び／又は基板を加熱することによって増加させることができるが、過酸化水素が水及び酸素への熱分解に敏感であるという欠点がある。
反応性に関して、ヒドロキシルラジカルＨＯ・は、Ｈ２Ｏ２単独よりも著しく酸化的である。より高い酸化電位(potential)の反応物(reactant)を使用することの１つの利点は、より酸化性の少ない(less-oxidizing)条件下での除去の影響を受けにくい膜の除去を可能にする。さらに、より酸化性の(more-oxidizing)反応物の使用は、酸化性の少ない反応物を使用する処理時間と比較して、ターゲットフィルムを除去するのに必要な処理時間を減少させる。表１は、様々な酸化種(species)の酸化電位を示し、且つ、ヒドロキシルラジカルと過酸化水素との間の酸化電位の差を強調する。したがって、過酸化水素蒸気の反応性は、過酸化水素蒸気をヒドロキシルラジカル蒸気に変換することによって増加させることができる。
表１： 酸化電位（Ｖ）
Figure 2017163143
図１は、一例による基板を処理するためのシステム１００の概略図である。システム１００は、半導体炉、単一(single)ウェハ処理システム、エッチングシステム（例えば、プラズマ処理システム）、及び洗浄ツールを含むことができる。システム１００は、処理チャンバ１０２を含むことができ、処理チャンバ１０２の内部には、基板１０４を受け取る(receiving)ための静電チャックなどの基板ホルダ１１６が配置される。基板ホルダ１１６は、温度制御チャックであってもよい。
基板１０４は、前記基板１０４の作業表面上に炭素含有材料の層を含む。この層は、本明細書に記載のプロセスによって除去又は処理することができる。炭素含有材料の層は、アモルファスカーボン、フォトレジスト、スピンオンカーボン、又は半導体処理装置操作の炭素含有副生成物からなる群から選択される。例えば、膜は、炭素膜(carbon films)、例えばアモルファスカーボンの化学蒸着、並びにスピンオンカーボン（ＳＯＣ）、を含むことができる。イオン注入されたフォトレジストを含む様々なフォトレジストを使用することができる。エッチング副生成物フィルムは、エッチング後(post-etch)ポリマーなどのように処理することもできる。
過酸化水素蒸気は、基板処理システム１００の蒸気処理領域１２０に受け取られる。このような過酸化水素蒸気は、５０００〜１５０，０００ｐｐｍのような高濃度で提供することができる。真空から大気圧までにおいて、高濃度の乾燥Ｈ２Ｏ２又はＨ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ蒸気を生成する様々な過酸化水素発生器を使用することができる。例示的な過酸化水素蒸気発生器はカリフォルニア州サンディエゴのＲＡＳＩＲＣによって製造される。このような蒸気発生器は、水蒸気(water vapor)に対する過酸化水素の平衡蒸気濃度と比較して、より高い濃度の過酸化水素を提供することができる。蒸気処理領域(region)１２０は、基板処理チャンバ１０２内の基板１０４の作業表面上の領域（an area）であってもよいし、基板処理チャンバ１０２に隣接するチャンバ又はチューブ内であってもよいし、又は基板処理チャンバ１０２の外側であってもよい。
ヒドロキシルラジカル蒸気は、蒸気処理領域１２０内の過酸化水素蒸気を処理することによって生成される。過酸化水素蒸気を処理することは、過酸化水素蒸気を紫外線放射(radiation)に暴露することを含む。過酸化水素蒸気の酸化性能は、過酸化水素をヒドロキシルラジカル蒸気に分解する（crack）ことために、過酸化水素蒸気をＵＶ光に曝露することにより、増加させることができる。次いで、ヒドロキシルラジカルは、そのまま(as generated)、基材表面上の直接酸化反応のために使用することができ、又は有機ラジカルもしくは有機過酸化物を生成するために、他のガスの存在下で製造されることができる。したがって、ヒドロキシルラジカルは、実質的に酸化プロセス時間を短縮し、スループットを改善することができる。ヒドロキシルラジカル蒸気は、基板処理チャンバ内で、又は処理チャンバに入る前に別々の(separate)領域内でｉｎ−ｓｉｔｕで生成することができる。いくつかの基板は、ＵＶ光に敏感であり、且つ、ＵＶ光暴露を含有する隣接領域にヒドロキシルラジカル蒸気をそのように生成することが有益であり得る。
図１に戻ると、高濃度の過酸化水素蒸気を基板処理チャンバ１０２内に流すことができる。基板処理チャンバ１０２は、ＵＶ透過窓１０８の後ろに配置することができるＵＶランプなどの１以上のＵＶ源１０６を含むことができる。過酸化水素蒸気がＨ２Ｏ２発生器１１０から基板に向かって流れると、ＵＶ放射は過酸化水素蒸気と相互作用し、且つ、ヒドロキシル蒸気を形成し、次いで基板に向かって流れる。システムは、蒸気(vapor)オゾン発生器１１２及び蒸気(steam)発生器１１４をさらに含むことができる。Ｈ２Ｏ２発生器１１０、蒸気オゾン発生器１１２、蒸気発生器１１４、及び温度制御基板ホルダ１１６は、システム１００の様々なパラメータを調節するため、コントローラ１１８によって制御されてよい。
いくつかの基板上の材料は、ＵＶ放射に敏感であり、及び／又はＵＶ放射によって損傷を受ける可能性がある。このように、図１に示す構成は、ＵＶ放射が基板の作業表面に到達することができるので、場合によっては好ましくない。他の実施形態では、蒸気(vapor)処理領域を基板処理チャンバ１０２に隣接して、又は処理チャンバのすぐ外側に配置して、ヒドロキシルラジカル蒸気をＵＶ放射で生成することができ、次いでヒドロキシルラジカル蒸気を処理チャンバに送達することができるが、ＵＶ放射が基板に到達することはない。
図２Ａは、一例による蒸気処理システム２００の概略図である。２５４ナノメートルの波長を生成するＵＶ光源２０２は、ＵＶ透過性(transparent)材料で囲まれた細長いＵＶ源である。この例では、石英管２０４がＵＶ光源２０２を取り囲んでいる。（ＵＶ反射材料を含むことができる）外部管２０６は、ＵＶ光源２０２を過ぎて／の周りを、過酸化水素蒸気を流すための導管を提供する。過酸化水素及びＵＶ透過性キャリアガス（例えば、窒素）は、入口２０８を介して導入されてもよい。ＵＶ透過性キャリアガスは、ＵＶ光源２０２に曝されるように導管を通して湿った又は乾燥した過酸化水素蒸気を運ぶことができる。次いで、このようなＵＶ暴露は、その後、出口２１０を介して基板の作業表面に流すことができるヒドロキシルラジカルを生成するため、過酸化水素を分解する(cracks)。
図３は、一例による複数の(multiple)ＵＶ露光チャンバを使用して基板を処理するシステム３００の概略図である。生成されるヒドロキシルラジカルの濃度をさらに増加させるために、異なるＵＶ光源を使用することができる。ヒドロキシルラジカルを生成するために、複数のＵＶ露光チャンバ及び／又はＵＶ光源を使用することができる。一実施形態では、システムは、第１の露光チャンバ３０２及び第２の露光チャンバ３０４を含むことができる。第１の露光チャンバ３０２は、第１の波長、例えば１８５ｎｍ又は１７２ｎｍを有する第１のＵＶ源３０６を含むことができる。第２の露光チャンバ３０４は、第２の波長、例えば２５４ｎｍを有する第２のＵＶ源３０８を含むことができる。過酸化水素は、第１の露光チャンバ３０２に導入され、且つ、第１の露光チャンバからの出力（例えば、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＨＯ・、Ｏ３、Ｏ）は、第２の露光チャンバ３０４の入力に向けられる。第２の露光チャンバからの出力（例えば、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＨＯ・）はその後、基板処理チャンバに向けられる。
多重露光処理構成における各露光チャンバの波長のシーケンスの選択は、ラジカルの寿命の関数として決定される。例えば、原子状酸素（Ｏ）がオゾン（Ｏ３）よりも反応性である場合、基板表面における反応性の濃度を増加させるために、原子状酸素をシーケンスの最後に（すなわち、基板処理チャンバの前の最後の露光チャンバ内で）生成することが有益である。そうでなければ、より高いパーセンテージのＯが、基板に到達する前に他の場所で反応した可能性がある。
Ｈ２Ｏ２は、２５４ｎｍで強く吸収し、且つ、ヒドロキシルラジカルに分裂する。Ｏ３はまた、２５４ｎｍで強く吸収し、且つ、原子状酸素（Ｏ）及び二原子状酸素（Ｏ２）を生成する可能性がある。Ｏ２が存在する場合、１８５ｎｍ又は１７２ｎｍの光が、原子状酸素を生成するためＯ２分子を開裂する(cleave)ことができる。原子状酸素自体は、基板と反応性であるか、酸素と反応してオゾンを生成する。オゾンは酸素よりも反応性が高い。Ｈ２Ｏ２／窒素混合物が使用された場合、２５４ｎｍの波長を有する露光チャンバのみが使用される。キャリアガスが空気である場合、ガスの反応性を高めるために、より短い波長の露光チャンバを使用してよい。
ことができる。
チューブ内に位置決めされた(positioned)ＵＶ光源を有すること、及びチューブの周りに過酸化水素を流すことは、単なる一例の構成であることに留意されたい。例えば、ＵＶ源は過酸化水素蒸気が流入する導管の周りに配置することができる。基板処理チャンバに入る前に、様々なジオメトリを導管又は前露光(pre-exposure)チャンバのために使用することができる。
一実施形態では、基板へのＵＶダメージの危険を最小にしながら、ヒドロキシルラジカル蒸気を基板処理チャンバ内で生成することができる。具体的には、ＵＶ光は、ＵＶに対する基板の暴露を最小限に抑えるように向けられ得る。
図４は、一例による基板を処理するためのシステム４００の概略図である。光又はレーザシース４０２は、基板４０４の作業面と平行に向けられ得る。したがって、基板４０４は、本質的にＵＶ放射にさらされない(not subjected)。光シース４０２は、基板４０４から様々な高さ及び距離を有することができる。このように、ヒドロキシルラジカル蒸気は、蒸気処理領域４０６内の基板４０４の作業表面に接触する直前に生成することができる。
他の実施形態では、送達される濃縮乾式過酸化水素又は湿潤過酸化水素に加えて、有機過酸化物送達システムが、図５に記載されるように含まれてもよい。
図５は、一例による有機過酸化物送達システム５００の概略図である。有機過酸化物送達システム５００は、１つ以上の入口、例えば入口５０２を含むことができる。アルカン又はアルケンは、有機過酸化物を形成するために、入口５０２を介して過酸化水素の流れ(stream)に注入されることができる。有機過酸化物は、重合剤として（例えば、開始(initiated)化学蒸着（ｉＣＶＤ）を用いて）、又は表面改質を提供するために表面にグラフトするために、使用される能力を有する。この実施形態の１つの利点は、高エネルギーの(energetic)有機過酸化物を消耗品として使用することを回避すること、ならびにかかる使用の送達及び貯蔵の危険を回避することである。有機過酸化物ラジカルは、有機過酸化物供給システム５００の要求に応じて生成される。有機過酸化物ラジカルにＯ２、アルカン又はアルケンを注入するために第２の(secondary)入口５０４を使用することができる。
選択された所定のガス組成、ならびに照射に使用されるＵＶ波長が生成される化学種(species)を決定する。蒸気、酸素、窒素及び過酸化水素の雰囲気を制御することにより、ＵＶ曝露後に所与のプロセスガス混合物中に生成／存在する過酸素化学種の比率を制御することができる。ＵＶとの様々な酸素／過酸素化合物反応の例には、以下のものを含む。：
Ｏ２＋ｈｖ（＜２３０ｎｍ） → ２Ｏ
Ｏ＋Ｏ２＋Ｍ＝Ｏ３＋Ｍ （Ｍは不活性な第３のボディ、例えばＮ２）
Ｏ３＋ｈｖ（２５４ｎｍ） → Ｏ＋Ｏ２
Ｏ＋Ｈ２Ｏ → ２ＨＯ・
Ｈ２Ｏ２＋ｈｖ （＜３００ｎｍ） ＝ ２ＨＯ・
異なる過酸素化学種は、異なる炭素含有材料の処理において好まれる可能性がある。さらに、特定の過酸素化学種は、より高い処理温度で好ましい場合がある。したがって、生成される過酸素化学種のタイプを考慮して、コントローラ１１８によって基板温度を制御することができる。したがって、本明細書には、ヒドロキシルラジカル蒸気を生成するための様々な実施形態が記載されている。生成後、ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの(remaining)残留過酸化水素蒸気は、基板の作業表面に向けられ、それにより、ヒドロキシルラジカル蒸気が炭素含有物質の層と接触するようにする。炭素含有材料の層を気体状態に酸化するか、さもなければ有機材料の層を改質するために、十分なヒドロキシルラジカル蒸気を基板の作業面に向けることができる。
他の実施形態では、酸素及び水素が炭素含有材料の炭素構造に添加されるように、十分なヒドロキシルラジカル蒸気が基板の作用表面に向けられる。従って、炭素含有層は化学的に変性されるが、Ｈ２Ｏ及びＣＯ２に無機化される(mineralized)代わりに適所に(in place)留まり、気相で除去される。
このような改変は、ＵＶ処理された空気を使用したその後の除去を可能にすることができる。ヒドロキシルラジカル蒸気を基板の作業表面に向けることは、基板を、処理チャンバの所与の圧力の場合、摂氏２６０度未満、又は摂氏１００度未満で維持すること、又は過酸化水素蒸気の凝縮温度以下(at and below)で、維持することを含むことができる。例えば、圧力は６ｍＴｏｒｒから２０Ｔｏｒｒの範囲であり得る。
したがって、酸化された炭素含有材料は、揮発性になった後に処理チャンバから除去することができる。例えば、酸化後に処理チャンバから炭素含有材料を除去するために、ポンプ又は真空システムを用いることができる。
図６は、一例による基板処理するための方法６００を示すフローチャートである。基板は、基板処理システム（６０２）の処理チャンバ内に位置決めされる。基板は、基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含むことができる。炭素含有材料は、アモルファスカーボン、フォトレジスト、スピンオンカーボン、及びエッチング後ポリマー残渣を含むことができる。
前述したように、蒸気処理領域は、基板上の領域であってもよい（例えば、図１又は図４のシステム１００）。一実施形態では、蒸気処理領域は処理チャンバの外側にあってもよい。例えば、蒸気処理領域は、ＵＶ光又は放射線を受け取るように構成された石英導管を含むことができる（例えば、図２又は３の露光チャンバ）。
一例では、基板を所定の温度に維持することができる。所定の温度は、処理チャンバの所与の圧力に対する過酸化水素蒸気の凝縮温度よりも低い温度であってもよい。一例では、基板は摂氏１００度未満に維持されてもよい。
過酸化水素蒸気は、基板処理システム（６０４）の蒸気処理領域に受け取られる。一実施形態では、蒸気処理領域は大気圧に維持される。さらに、過酸化水素蒸気をキャリアガスで受け取ることができる。過酸化水素蒸気の濃度は、１〜４０％の間であってもよい。例えば、有機除去反応に高濃度を使用することができる。
水酸基ラジカル蒸気は、蒸気処理領域（６０６）で過酸化水素蒸気を処理することによって生成される。過酸化水素蒸気を処理することは、過酸化水素蒸気を十分なＵＶ放射に曝露することを含むことができる。十分なＵＶ放射は、当業者に理解されるように、過酸化水素蒸気からヒドロキシルラジカル蒸気を生成する量である。
一実施形態では、ＵＶ放射源は、例えば、図４に示すように、基板が本質的にＵＶ放射に暴露されないように位置決めされる。
ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの過酸化水素蒸気は、基板の作業表面に向けられ、それにより、十分なヒドロキシルラジカル蒸気が炭素含有材料の層と接触し、炭素含有材料を化学的に変性させる（６０８）。十分なヒドロキシルラジカル蒸気は、基板が５分未満、及び好ましくは２分未満の間、蒸気に曝されるようなものであってもよい。一実施態様(implementation)では、基板は３０秒未満の間蒸気に曝される。炭素含有材料の炭素構造に酸素と水素を添加する。例えば、炭素含有材料は酸化されて気体状態になる。
一実施態様では、基板１０４に向けられたヒドロキシルラジカル蒸気は、炭素含有材料の層を部分的に酸化するのに十分である。
酸化された炭素含有材料は、処理チャンバ（６１０）から除去される。
一実施態様では、アルカン又はアルケンも、基板処理システムの蒸気処理領域に投入される(input)。従って、有機過酸化物は、アルケン又はアルケンを紫外線放射に曝すことによって蒸気処理領域内のアルカン又はアルケンを処理することによって生成される。
図７は、一例による例示的な結果を示す概略図である。グラフ７００は、Ｂｒｕｔｕｓの場合のナノメートル単位のアモルファス炭素除去量を示す（すなわち、高濃度過酸化水素ガス（乾燥）及び過酸化剤（すなわち、高濃度過酸化水素ガス（濃Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ混合物））。グラフ７０２は、温度及び時間の変化による、Ｂｒｕｔｕｓ及び過酸化剤の場合のアモルファスカーボン除去速度(rate)を示す。過酸化物は、加熱された管式反応器内に使用供給源のポイントとして供給される。Ｂｒｕｔｕｓ過酸化水素は、低い除去量を示す。Ｂｒｕｔｕｓは、過酸化水素の高濃度乾いた供給源である（水蒸気なし）。過酸化剤過酸化水素は、グラフ７００及び７０２に示されるように、２５０℃で有意な活性を示した。
次に、例示的実施形態によるコントローラ１１８のハードウェア記述を説明する。図８において、コントローラ１１８は、本明細書で説明するプロセスを実行するＣＰＵ８００を含む。プロセスデータ及び命令は、メモリ８０２に格納されてもよい。これらのプロセス及び命令は、ハードドライブ（ＨＤＤ）又はポータブル記憶媒体などの記憶媒体ディスク８０４に格納されてもよく、又は遠隔格納されてもよい。さらに、特許請求される進歩は、本発明のプロセスの命令が格納されるコンピュータ可読媒体の形態によって制限されない。例えば、命令は、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク、又はコントローラ１１８が通信するサーバ又はコンピュータなどの他の情報処理装置に格納することができる。
さらに、特許請求される進歩は、ＣＰＵ８００及びオペレーティングシステム、例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｏｒａｃｌｅ（登録商標）Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ ｍａｃＯＳ（商標）、及び当業者に知られている他のシステムなど、と連携して実行されるユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、又はオペレーティングシステムのコンポーネント、又はそれらの組み合わせとして提供されることができる。
コントローラ１１８を実現するために、ハードウェア要素は、当業者に知られている様々な回路要素によって実現することができる。例えば、ＣＰＵ８００は、Ｉｎｔｅｌ ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａのＸｅｎｏｎ又はＣｏｒｅプロセッサ、又はＡＭＤ ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａのＯｐｔｅｒｏｎプロセッサであってもよく、又は当業者によって認識される他のプロセッサタイプであってもよい。あるいは、ＣＰＵ８００は、当業者が認識するように、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ上に実装されてもよいし、ディスクリート論理回路を用いてもよい。さらに、ＣＰＵ８００は、上述の本発明のプロセスの命令を実行するために、並列に協働して動作する複数のプロセッサとして実装されることができる。
図８におけるコントローラ１１８はまた、ネットワーク８２８とインターフェース接続するため、Ｉｎｔｅｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａのインテル・イーサネット（登録商標）ＰＲＯネットワーク・インターフェース・カードのようなネットワーク・コントローラ８０６を含む。理解できるように、ネットワーク８２８は、インターネットなどの公衆回線、又はＬＡＮ又はＷＡＮネットワークなどのプライベートネットワーク、又はそれらのいずれの組み合わせをであり得、及びＰＳＴＮ又はＩＳＤＮサブネットワークを含むこともできる。ネットワーク８２８は、イーサネット（登録商標）ネットワークのような有線でもよく、又はＥＤＧＥ、３Ｇ、及び４Ｇ無線セルラーシステムを含むセルラーネットワークのような無線でもよい。無線ネットワークは、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は既知の他の無線形式の通信であってもよい。
コントローラ１１８はさらに、ディスプレイ８１０、例えばヒューレット・パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ）（登録商標）ＨＰＬ２４４５ｗ ＬＣＤモニタ、とインタフェース接続するための、ディスプレイコントローラ８０８、例えばＮＶＩＤＩＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａのＮＶＩＤＩＡ（登録商標）ＧｅＦｏｒｃｅ（登録商標）ＧＴＸ又はＱｕａｄｒｏ（登録商標）グラフィックスアダプタ、を含む。汎用Ｉ／Ｏインターフェース８１２は、キーボード８１４及び／又はマウス８１４と、ならびにディスプレイ８１０上又はディスプレイ８１０とは別個のオプションのタッチスクリーンパネル８１６とインターフェース接続する。汎用Ｉ／Ｏインターフェースはまた、プリンタ及びスキャナを含む様々な周辺機器８１８、例えばＨｅｗｌｅｔｔ ＰａｃｋａｒｄのＯｆｆｉｃｅＪｅｔ（登録商標）又はＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）など、を接続する。
また、コントローラ１１８には、Ｓｏｕｎｄ Ｂｌａｓｔｅｒ（登録商標）Ｘ−Ｆｉ Ｔｉｔａｎｉｕｍ（登録商標）（Ｃｒｅａｔｉｖｅ製）のようなサウンドコントローラ８２０が設けられており、スピーカ／マイクロフォン８２２とインターフェースすることにより、音及び／又は音楽を提供する。
汎用記憶制御装置８２４は、記憶媒体ディスク８０４を、コントローラ１１８のすべての構成要素を相互接続するためのＩＳＡ、ＥＩＳＡ、ＶＥＳＡ、ＰＣＩなどの通信バス８２６と接続する。ディスプレイ８１０、キーボード及び／又はマウス８１４、ならびにディスプレイコントローラ８０８、ストレージコントローラ８２４、ネットワークコントローラ８０６、サウンドコントローラ８２０、及び汎用Ｉ／Ｏインターフェイス８１２の一般的な特徴及び機能の記載は、これらの特徴は既知であるので、簡潔さのため本書において省略する。
前述の説明では、処理システムの特定の幾何学的図形、及びその中で使用される様々な構成要素及び処理の説明などの特定の詳細が示されている。しかしながら、本明細書における技術は、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態において実施されてもよく、そのような詳細は、説明のためであって限定ではないことを理解されたい。本明細書に開示された実施形態は、添付の図面を参照して説明されている。同様に、説明の目的のために、徹底的な理解を提供するために、特定の数、材料、及び構成が示されている。それにもかかわらず、そのような具体的な詳細なしに実施形態を実施することができる。なお、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
様々な技術を、様々な実施形態の理解を助けるための複数の不連続な(discrete)動作として説明した。説明の順序は、これらの操作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。実際に、これらの操作は、提示順に実行される必要はない。説明された動作は、記載された実施形態と異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の動作が実行されてもよく、及び／又は説明された動作が追加の実施形態で省略されてもよい。
本明細書で使用される「基板」又は「ターゲット基板」は、一般に、本発明に従って処理される物体を指す。基板は、デバイス、特に半導体又は他の電子デバイスの任意の材料部分又は構造を含むことができ、たとえば、半導体ウェハ、レチクル、又はベース基板の上又は上にある層などのベース基板構造であってもよい薄膜などの構造物である。したがって、基板は、パターン形成された又はパターン化されていない任意の特定のベース構造、下地層又は上層に限定されず、そのような層又はベース構造、ならびに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことが意図される。この説明は、特定のタイプの基板を参照することができるが、これは例示的な目的のみのためである。
当業者であれば、本発明の同じ目的を依然として達成しつつ、上述した技術の動作に多くの変形を加えることができることを理解するであろう。そのような変形は、本開示の範囲によって網羅されることが意図される。このように、本発明の実施形態の前述の説明は限定を意図するものではない。むしろ、本発明の実施形態に対する制限は、添付の特許請求の範囲に示されている。
１００ 基板処理システム
１０２ 基板処理チャンバ
１０４ 基板
１０６ ＵＶ源
１０８ ＵＶ透過窓
１１０ Ｈ２Ｏ２発生器
１１２ 蒸気オゾン発生器
１１４ 蒸気発生器
１１８ コントローラ
１２０ 蒸気処理領域

Claims (20)

  1. 基板を処理するための方法であって、
    基板処理システムの処理チャンバ内に基板を位置決めするステップであって、前記基板は、前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含むステップと、
    前記基板処理システムの蒸気処理領域内で過酸化水素蒸気を受け取るステップと、
    前記蒸気処理領域内の前記過酸化水素蒸気を処理することによってヒドロキシルラジカル蒸気を生成するステップと、
    前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの過酸化水素蒸気を前記基板の作業表面に向けるステップであって、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、ステップと、
    を含む方法。
  2. 十分なヒドロキシルラジカル蒸気が、炭素含有材料の前記層と接触して、前記炭素含有材料を酸化して気体状態にする、請求項1に記載の方法。
  3. 酸化された炭素含有材料を前記処理チャンバから除去するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記過酸化水素蒸気を処理するステップが、前記過酸化水素蒸気を紫外線に暴露するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記過酸化水素蒸気を紫外線に暴露するステップが、十分な紫外線に暴露することを含み、前記ヒドロキシルラジカル蒸気が前記過酸化水素蒸気から生成される、請求項４に記載の方法。
  6. 前記ヒドロキシルラジカル蒸気を前記基板の前記作業表面に向けるステップは、前記基板を摂氏１００度未満に維持することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記ヒドロキシルラジカル蒸気を前記基板の前記作業表面に向けるステップは、前記基板を、前記処理チャンバの所与の圧力に対して前記過酸化水素蒸気の凝縮温度よりも低い温度に維持することを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記過酸化水素蒸気を受け取るステップが、大気圧で前記過酸化水素蒸気を受け取ることを含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記蒸気処理領域は、前記基板が前記処理チャンバ内に位置決めされるときに、前記基板上の前記処理チャンバ内の領域を含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記蒸気処理領域は、前記処理チャンバの外側に配置される、請求項1に記載の方法。
  11. 前記蒸気処理領域が、紫外光を受光するように構成された石英導管を含む、請求項1に記載の方法。
  12. 炭素含有材料の前記層が、アモルファスカーボン、フォトレジスト、スピンオンカーボン、及びエッチング後ポリマー残渣からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  13. 前記過酸化水素蒸気を受け取るステップは、前記過酸化水素蒸気をキャリアガスと共に受け取ることを含み、且つ、前記過酸化水素蒸気の濃度が１〜４０％である、請求項1に記載の方法。
  14. 前記ヒドロキシルラジカル蒸気を前記基板の前記作業表面に向けるステップは、炭素含有材料の前記層を部分的に酸化するため、十分なヒドロキシルラジカル蒸気を向けることを含む、請求項１に記載の方法。
  15. 請求項1に記載の方法であって、
    前記基板処理システムの前記蒸気処理領域内にアルカン又はアルケンを受け取るステップと、
    前記過酸化水素蒸気を処理すること、及び前記蒸気処理領域内の前記アルカン又はアルケンを処理することによって有機過酸化物を生成するステップと、
    前記ヒドロキシルラジカル蒸気、前記有機過酸化物及び残存する過酸化水素蒸気を前記基板の作業表面に向けるステップであって、それによりヒドロキシルラジカル蒸気が炭素含有材料の前記層と接触するようにする、ステップと、
    をさらに含む、方法。
  16. 前記過酸化水素蒸気を紫外線放射に暴露するステップは、紫外線放射が前記基板の前記作業表面に向けられないように紫外線放射源を位置決めすることを含む、請求項1に記載の方法。
  17. 基板処理システムであって、当該システムは、
    基板を保持するように構成された処理チャンバであって、前記基板は前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含む、処理チャンバと、
    過酸化水素蒸気を受け取り、前記過酸化水素蒸気からヒドロキシルラジカル蒸気を生成し、及び前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び残りの過酸化水素蒸気を前記基板の作業表面に向けるように構成されたヒドロキシラジカル蒸気生成システムであって、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、ヒドロキシラジカル蒸気生成システムと、
    を含む、システム。
  18. 前記ヒドロキシルラジカル蒸気生成システムが紫外線（ＵＶ）源を含む、請求項１７に記載の基板処理システム。
  19. 基板処理システムにおける基板洗浄のための装置であって、
    過酸化水素蒸気を受け取るように構成された入口と、
    ヒドロキシルラジカル蒸気を生成するように、前記過酸化水素蒸気を十分なＵＶ放射に曝露するように構成された紫外線（ＵＶ）源と、
    前記ヒドロキシルラジカル蒸気及び前記残りの過酸化水素蒸気を基板に向けるように構成された出口であって、前記基板は前記基板の作業表面上に炭素含有材料の層を含み、前記炭素含有材料を化学的に改質させる、出口と、
    を含む、装置。
  20. 炭素含有材料の前記層が、アモルファスカーボン、フォトレジスト、スピンオンカーボン、及びエッチング後ポリマー残渣からなる群から選択される、請求項１９に記載の装置。
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