JP7645659B2 - 炭素系膜の気相堆積 - Google Patents

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、グラフェンを堆積又は形成するための方法に関する。本開示のいくつかの実施形態は、誘電体基板上にグラフェンハードマスク膜を形成するための方法に関する。いくつかの実施形態は、グラフェンを堆積させながら、基板表面品質又は堆積パラメータを改善するための方法に関する。

［０００２］グラフェンは、その優れた光学的及び電気的特性の結果、半導体製造において大いに注目されている。固有の２Ｄハニカム形状の格子と１つの原子層構造のため、六角格子状に配列された炭素原子の単層であるグラフェンには、エレクトロニクス産業の未来に極めて大きな可能性がある。グラフェンは、約３．３５オングストロームの１つの炭素原子の厚さを有する最も薄い材料である。したがって、グラフェンは、炭素材料の中で記録されている最も高い比表面積（ＳＳＡ）を有する。この高いＳＳＡは、グラフェンが他の炭素質材料よりも多くのエネルギーを貯蔵可能であるという有望な属性をもたらす加えて、グラフェンシート中の非局在化された電子は、約２－２．５×１０^５ｃｍ^２／ｖｓの固有移動度で高速で移動することができ、これにより、電流を効率的に搬送するのに役立つ。厚さが薄く、電子移動度が高いため、厚さと寸法が縮小し続けるにつれて、金属線の抵抗がますます高くなるため、グラフェンは、次世代半導体デバイスにおける従来の金属バリア層の代替として使用することができる。また、グラフェンは、例えば、スマートウォッチ用途において、可撓性のある電子機器で使用できる高い光透過性を示す。

［０００３］従来のグラフェンＣＶＤ成長には、触媒として高温（＞１０００℃）及び金属箔が必要となる。この高温で、電子アプリケーションにおいて使用されるほとんどの材料が損傷しうる。加えて、金属箔は、グラフェン成長後に除去する必要がある。転写プロセスには費用がかかり、グラフェンハードマスク膜を損傷し、金属汚染も引き起こす可能性がある。この理由から、金属触媒を使用しない低温成長が非常に望ましい。

［０００４］現在、グラフェン膜を成長させるために、金属触媒を用いた化学気相堆積（ＣＶＤ）が使用されている。高品質のグラフェン膜は、ＣＶＤ成長によって堆積させることができるが、通常８００－１０００℃以上の高い成長温度を必要とする。これは、デバイスウエハ上の金属線及び低誘電率膜がこのような高温に耐えられないので、半導体産業において現在の統合フローと互換性がない。加えて、高温ＣＶＤによって堆積したグラフェンはまた、金属箔から転写する必要がある。転写プロセスには費用がかかり、膜の損傷、膜中の欠陥、及び金属汚染につながる可能性がある。したがって、既知の方法による高温ＣＶＤは、工業用途には便利でもなく、実行可能でもない。よって、比較的低い温度で金属触媒を使用せずに任意の基板上で直接成長させることが非常に望ましい。

［０００５］したがって、グラフェンハードマスク膜を堆積させる、改善された方法が必要とされている。

［０００６］本開示の１つ又は複数の実施形態は、グラフェンハードマスク膜を形成する方法を対象とする。本方法は、処理チャンバ内で基板を芳香族前駆体に曝露することと、処理チャンバから芳香族前駆体をパージすることと、芳香族前駆体を重合させ、基板上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、基板を６００℃未満の温度まで加熱することと、処理チャンバをパージすることと
を含む。

［０００７］本開示の追加の実施形態は、膜を形成する方法を対象とする。１つ又は複数の実施形態では、本方法は、基板を芳香族前駆体に曝露することによって、基板上に流動性グラフェンハードマスク膜を形成することと、基板をプラズマに曝露することとを含む。

［０００８］本開示の更なる実施形態は、命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であって、処理チャンバのコントローラによって実行されると、処理チャンバに、処理チャンバ内で基板を芳香族前駆体に曝露する工程と、処理チャンバから芳香族前駆体をパージする工程と、芳香族前駆体を重合し、基板上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、基板を６００℃未満の温度まで加熱する工程と、処理チャンバをパージする工程とを実行させる、非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。

［０００９］本開示の上述の特徴が詳細に理解できるように、上記で概説した本開示のより具体的な説明が実施形態を参照することにより得られ、それら実施形態のいくつかが添付図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付図面が本開示の典型的な実施形態を例示しているにすぎず、よって本開示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。

［００１０］本開示の１つ又は複数の実施形態による方法のプロセスフロー図を示す。 ［００１１］本開示の１つ又は複数の実施形態による方法のプロセスフロー図を示す。 ［００１２］１つ又は複数の実施形態によるクラスタツールを示す。

［００１３］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。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可能である。

［００１４］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「基板」という用語は、プロセスが作用する表面又は表面の一部を指す。また、基板への言及は、文脈が特に明確に示さない限り、基板の一部のみを指すこともありうると当業者には理解されよう。加えて、基板上に堆積することへの言及は、露出した基板と、堆積又は形成された１つ又は複数の膜又は特徴を有する基板との両方を意味する可能性がある。

［００１５］本明細書で使用される「基板」は、製造プロセス中に膜処理が実行さ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、処理が実行可能である基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電性材料といった他の任意の材料を含む。基板は、半導体ウエハを含むが、これに限定されない。基板は、基板表面を研磨し、エッチングし、還元し、酸化し、ヒドロキシル化し、アニールし、ＵＶ硬化し、電子ビーム硬化し、及び／又はベークするために、前処理プロセスに曝露されうる。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示された膜処理ステップのいずれもが、以下でより詳細に開示されるように、基板上に形成される下層の上で実行されてもよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すように、そのような下層を含むことが意図される。したがって、例えば、層又は部分層が基板表面上に堆積されている場合に、新たに堆積された層の露出表面は、基板表面として記載されることもある。

［００１６］１つ又は複数の実施形態の方法は、バックエンド・オブ・ライン（ＢＥＯＬ）統合スキームである。１つ又は複数の実施形態では、基板は、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、及び低誘電率誘電体材料、例えば、ブラックダイアモンド（登録商標）のうちの１つ又は複数を含む。本明細書で使用する際に、「ブラックダイアモンド（登録商標）」という用語は、アプライドマテリアルズ社（登録商標）により製造された低誘電率誘電体膜を指す。本明細書で使用する際に、「低誘電率誘電体（ｌｏｗ－ｋ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）」という用語は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と比較して比誘電率（ｋ）が小さい材料を指す。１つ又は複数の実施形態では、低誘電率誘電体は、当業者に知られている任意の許容可能な材料とすることができる。１つ又は複数の実施形態では、低誘電率誘電体はブラックダイアモンド（登録商標）である。

［００１７］本開示の実施形態は、グラフェンハードマスク膜を形成するための方法に関する。本開示の更なる実施形態は、グラフェン堆積プロセスを改善するための方法に関する。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、より低い温度でグラフェンハードマスク膜を形成するための方法を提供する。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、より低い温度で所定の厚さのグラフェンハードマスク膜を形成するための方法を提供する。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、より低い抵抗を有するグラフェンハードマスク膜を形成するための方法を提供する。

［００１８］１つ又は複数の実施形態によれば、本方法は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを使用する。本明細書で使用される際に、「化学気相堆積」は、基板表面が前駆体及び／又は共試薬に同時に又は実質的に同時に曝露されるプロセスを指す。本明細書中で使用される際に、「実質的に同時に」は、共流（ｃｏ－ｆｌｏｗ）か、又は前駆体の曝露の大部分について重複が存在する場合のいずれかを指す。

［００１９］１つ又は複数の実施形態によれば、本方法は、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用する。そのような実施形態では、基板表面は、前駆体（又は反応性ガス）に順次又は実質的に順次、曝露される。本明細書を通して使用されるように、「実質的に順次」は、前駆体曝露の持続時間の大部分が、共試薬への曝露と重ならないが、いくらかの重複がありうることを意味する。この明細書及び付随する特許請求の範囲において、「前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」、「反応物（ｒｅａｃｔａｎｔ）」、「反応性ガス（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇａｓ）」などの語は、基板表面と反応しうる任意のガス種を表わすために、互換可能に使用される。

［００２０］本明細書で使用される「原子層堆積」又は「周期的堆積」は、基板表面上に材料の層を堆積させるために２つ以上の反応性化合物を順次曝露することを指す。基板又は基板の一部は、処理チャンバの反応ゾーンに導入される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プロセスでは、各反応性化合物への曝露は、各化合物が基板表面上に付着及び／又は反応し、次いで処理チャンバからパージされることができるように、時間遅延によって分離される。これらの反応性化合物は、基板に順次曝露されると言われている。空間的ＡＬＤプロセスでは、基板表面の異なる部分、又は基板表面上の材料は、基板上の任意の所与の点が複数の反応性化合物に同時に実質的に曝露されないように、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際に、この観点で使用される「実質的に」という用語は、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のため同時に複数の反応性ガスに曝露される可能性があり、同時の曝露が意図されないことを意味する。

［００２１］時間領域ＡＬＤプロセスの１つの態様では、第１の反応性ガス（即ち、第１の前駆体又は化合物Ａ、例えば芳香族前駆体）が反応ゾーン内にパルス供給され、その後、第１の時間遅延を伴う。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂ（例えば、酸化剤）が反応ゾーンにパルス供給され、その後、第２の遅延を伴う。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、反応ゾーンがパージされるか、又はさもなければ、反応ゾーンから任意の残留反応性化合物又は反応副生成物が除去される。代替的には、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うる。反応性化合物は、基板表面上に所望の膜又は膜の厚さが形成されるまで、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プロセスは、サイクルである。サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始し、所定の厚さを有する膜が実現されるまで、そのサイクルのそれぞれの順序を継続しうる。

［００２２］空間ＡＬＤプロセスの実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガス（例えば、窒素ガス）は、反応ゾーンに同時に供給されるが、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、基板を、ガス供給装置に対して移動させる。

［００２３］本明細書で使用される「パルス」又は「ドーズ（ｄｏｓｅ：投与量）」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ソース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、経時的に変化しうる。特定のプロセスガスは、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、以下に記載されるプロセスガスを含みうる。

［００２４］各パルス／ドーズの持続時間は変更可能であり、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応するように調整されうる。加えて、プロセスガスのドーズ時間は、プロセスガスの流量、プロセスガスの温度、制御バルブのタイプ、用いられる処理チャンバのタイプ、並びに基板表面上に吸着するプロセスガスの成分の能力に応じて変化しうる。ドーズ時間はまた、形成される層のタイプ及び形成されるデバイスの形状寸法に基づいて変化しうる。ドーズ時間は、基板の実質的に全表面上に吸着／化学吸着し、その上にプロセスガス成分の層を形成するのに十分な量の化合物を提供するのに十分な長さとすべきである。

［００２５］１つ又は複数の実施形態によれば、グラフェンは、多くの用途のために、化学気相堆積及び／又は原子層堆積によって成長させることができる。本開示の１つ又は複数の実施形態は、有利には、グラフェンハードマスク膜を形成するための化学気相堆積のプロセスを提供する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「グラフェンハードマスク膜」という用語は、グラフェンを含む膜を指す。グラフェンは、１つの原子が各頂点を形成する２次元六角格子中の原子の単一層の形態の炭素の同素体である。これは、無限に大きな芳香族分子、即ち、平坦な多環式芳香族炭化水素の群の究極な場合と考えることができる。

［００２６］図１は、１つ又は複数の実施形態による方法のプロセスフロー図を示す。図１に示す方法は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを表し、反応性ガスが処理チャンバ内で混合され、反応性ガスの気相反応及び薄膜の堆積が可能になる。いくつかの実施形態では、図１に示される方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、基板又は基板表面が、反応性ガスの気相反応を防止又は最小限に抑えるように、反応性ガスに順次曝露される。

［００２７］図１は、本開示の１つ又は複数の実施形態による、膜を堆積させる方法１００のフロー図を示す。図１を参照すると、方法１００は、堆積サイクル１１０を含む。方法１００は、工程１０２で、処理される基板を準備することによって開始する。いくつかの実施形態では、本方法は、反応性ガスの気相反応及び基板上へのハードマスク膜の堆積を可能にするために、反応性ガスが処理チャンバ内で混合される化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを含む。ＣＶＤ反応では、基板（又は基板表面）は、所定の厚さを有するグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、前駆体と反応物との気体混合物に曝露させることができる。ＣＶＤ反応では、グラフェンハードマスク膜は、混合反応性ガスへの１回の曝露で堆積させることができ、又は間にパージを挟んで、混合反応性ガスへの複数回の曝露で堆積させることができる。いくつかの実施形態では、方法１００は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを表し、基板又は基板表面が、反応性ガスの気相反応を防止又は最小限に抑えるように、反応性ガスに順次曝露される。

［００２８］いくつかの実施形態では、基板１０２を準備することは、前処理工程を含む。前処理は、当業者に知られている任意の適切な前処理でありうる。適切な前処理は、予熱、洗浄、浸漬、自然酸化物除去、又は接着層（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）など）の堆積を含むが、これらに限定されない。

［００２９］１つ又は複数の実施形態では、基板が洗浄される。洗浄は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄、標準洗浄１（ＳＣ１）及び標準洗浄２（ＳＣ２）を含む当業者に知られた標準洗浄、自動プロセス制御（ＡＰＣ）洗浄などの気相洗浄、ｅ－ＡＰＣ洗浄などを含むが、これらに限定されない、当業者に知られた任意の適切な技術によって実行されうる。基板が洗浄された後に、基板は処理チャンバに搬入される。

［００３０］堆積１１０において、基板（又は基板表面）上にグラフェンハードマスク膜を堆積するためのプロセスが実行される。堆積プロセスは、基板上にハードマスクを形成するための１つ又は複数の工程を含むことができる。工程１１２では、基板（又は基板表面）を芳香族前駆体に曝露して、基板（又は基板表面）上にグラフェンハードマスク膜を堆積させる。

［００３１］堆積１１０では、基板（又は基板表面）上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、プロセスサイクルが実行されうる。堆積プロセスは、基板上にハードマスク膜を形成するための１つ又は複数の工程を含むことができる。工程１１２では、基板（又は基板表面）を芳香族前駆体に曝露して、基板（又は基板表面）上にグラフェンハードマスク膜を堆積させる。芳香族前駆体は、基板表面上に芳香族種を残すために基板表面と反応する（即ち、基板表面上に吸着又は化学吸着する）ことができる任意の適切な芳香族化合物とすることができる。

［００３２］工程１１２において、基板は、次に、１つ又は複数の前駆体と共に処理チャンバに搬入され、基板は、前駆体に曝露される。いくつかの実施形態では、前駆体は芳香族前駆体を含む。芳香族前駆体は、少なくとも１つの芳香環を含む。

［００３３］本明細書中で使用される際に、１つ又は複数の実施形態において、「芳香族前駆体」という用語は、芳香族である前駆体を指す。当業者により認識されるように、芳香族性は、同じ組の原子を有する他の形状寸法又は結合の配置と比較して、増大した安定性を与える共鳴結合の環を有する環式（環状）、平面（平坦）構造の特性である。芳香族分子は非常に安定しており、他の物質と反応するために容易に分解することはない。芳香族性は、環中の交互の単結合及び二重結合から作られることが多い共役系のことを言う。この構成により、分子のπ系（ｐｉ ｓｙｓｔｅｍ）中の電子が環の周りに非局在化することができるようになり、分子の安定性が増加する。

［００３４］１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、当業者に知られた任意の芳香族前駆体を含むことができる。いくつかの実施形態では、芳香族前駆体は、ベンゼン、置換ベンゼン、ナフタレン、置換ナフタレン、アントラセン、及び置換アントラセンのうちの１つ又は複数を含む。１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、１つ又は複数のアルキル基、１つ又は複数のアルコキシ基、１つ又は複数のビニル基、１つ又は複数のシラン基、１つ又は複数のアミン基、１つ又は複数のハロゲン化物で置換されうる。

［００３５］別途提示されない限り、本明細書で単独で、又は別の基の一部として使用される「低級アルキル」、「アルキル」、又は「アルク（ａｌｋ）」という用語は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ－ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、ヘプチル、４，４－ジメチルペンチル、オクチル、２，２，４－トリメチル－ペンチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、これらの様々な分岐鎖異性体など、１から２０の炭素を含有する直鎖炭化水素及び分岐鎖炭化水素の両方を正規鎖に含む。このような基は、オプションで、１から４の置換基を含みうる。

［００３６］本明細書中で使用される際に、「アルコキシ」という用語は、酸素原子に結合された上記のアルキル基のいずれかを含む。

［００３７］本明細書中で使用される際に、「ビニル」又は「ビニル含有」という用語は、ビニル基（－ＣＨ＝ＣＨ_２）を含む基を指す。

［００３８］本明細書中で使用される際に、「アミン」という用語は、例えば、ＮＲ’_２（ここで、Ｒ’は、水素（Ｈ）又はアルキルから独立して選択される）といった、少なくとも１つの塩基性窒素原子を含有する任意の有機化合物に関する。

［００３９］本明細書中で使用される際に、「シラン」という用語は、化合物ＳｉＲ’_３（ここで、Ｒ’は、水素（Ｈ）又はアルキルから独立して選択される）を指す。

［００４０］本明細書中で使用される際に、「ハロゲン化物」という用語は、二相を指し、その一方の部分はハロゲン原子であり、他方の部分は、ハロゲンよりも電気陰性の少ない元素又はラジカルであり、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、又はアスタチド化合物を作る。ハロゲン化物イオンは、負電荷を帯びたハロゲン原子である。当業者に知られているように、ハロゲン化物アニオンは、フッ化物（Ｆ－）、塩化物（Ｃｌ－）、臭化物（Ｂｒ－）、ヨウ化物（Ｉ－）、及びアスタチド（Ａｔ－）を含む。

［００４１］１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、温度感受性官能基を有する小さな芳香族分子を含む。１つ又は複数の特定の実施形態では、芳香族前駆体は、ナフタレン、２，６－ジブロモナフタレン、トリメチル１，３，５－ベンゼントリカルボキシレート、９，１０－ジブロモアントラセン、安息香酸、２，６－ジテルブチルナフタレン、１，３，５－トリメトキシベンゼン、及びヘキサブロモベンゼンのうちの１つ又は複数から選択される。

［００４２］基板は、当業者に知られている任意の基板でありうる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、及び低誘電率誘電性材料、例えば、ブラックダイアモンド（登録商標）のうちの１つ又は複数を含む。

［００４３］工程１１４において、処理チャンバはパージされる。パージすること（即ち、真空を生成すること）は、基板、基板上の膜、及び／又は処理チャンバ壁と反応性のない任意の適切なガスを用いて実現することができる。適切なパージガスは、Ｎ_２、Ｈｅ及びＡｒを含むが、これらに限定されない。パージガスは、処理チャンバから芳香族前駆体及び／又は酸化剤をパージするために使用されうる。いくつかの実施形態では、パージ工程毎に、同一のパージガスが使用される。他の実施形態では、様々なパージ工程に対して、異なるパージガスが使用される。１つ又は複数の実施形態では、パージ圧力は、０．１ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲であり、約０．５ｍＴｏｒｒから約５０Ｔｏｒｒの範囲、及び約１ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲を含む。

［００４４］工程１１４では、未反応の芳香族前駆体、反応生成物及び副生成物を除去するために、処理チャンバがパージされる。このように使用される際に、「処理チャンバ」という用語はまた、処理チャンバの完全な内部空間を包含することなく、基板表面に隣接する処理チャンバの部分を含む。例えば、空間的に分離された処理チャンバのセクタにおいて、芳香族前駆体を全く含まないか又は実質的に全く含まない処理チャンバの部分又はセクタにガスカーテンを通して基板を移動させることを含むがこれに限定されない任意の適切な技術によって、基板表面に隣接する処理チャンバの部分から、テルル前駆体がパージされる。いくつかの実施形態では、処理チャンバをパージすることは、基板上にパージガスを流すことを含む。いくつかの実施形態では、処理チャンバの部分は、処理チャンバ内の微容量又は小容量の処理ステーションを指す。基板表面を指す「隣接する」という用語は、表面反応（例えば、前駆体吸着）が起こるのに十分な空間を提供することができる、基板の表面に近接する物理的空間を意味する。

［０００１］工程１１６において、基板（又は基板表面）は、約１５０℃から約７００℃の温度まで加熱される。１つ又は複数の実施形態では、チャンバ温度は約５００℃未満である。他の実施形態では、堆積プロセスは、約２５℃、約５０℃、約７５℃、約１００℃、約１２５℃、約１５０℃、約１７５℃、約２００℃、約２２５℃、約２５０℃、約２７５℃、約３００℃、約３２５℃、約３５０℃、約３７５℃、約４００℃、約４２５℃、約４５０℃、約４７５℃、及び約５００℃を含む、約０℃から約５００℃の範囲の温度で実行される。

［００４５］１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体の官能基は、分解し、２Ｄ重合に向かって分子を活性化して、基板上にグラフェンハードマスク膜を形成する。他の実施形態では、工程１１６において、処理チャンバに反応物が導入されうる。グラフェンハードマスク膜を形成するために、反応物は、基板表面上の芳香族含有種と反応しうる。いくつかの実施形態では、反応物は還元剤を含む。１つ又は複数の実施形態では、還元剤は、当業者に知られている任意の還元剤を含みうる。他の実施形態では、反応物は酸化剤を含む。１つ又は複数の実施形態では、酸化剤は、当業者に知られている任意の酸化剤を含みうる。更なる実施形態では、反応物は、酸化剤及び還元剤のうちの１つ又は複数を含む。

［００４６］工程１１６において、処理チャンバ内の基板の温度は、約１５０℃、約２００℃、約２５０℃、約３００℃、約３５０℃、約４００℃、約４５０℃、約５００℃、約５５０℃、約６００℃、約６５０℃、及び約７００℃の温度を含む、約１５０℃から約７００℃の範囲の温度にされる。１つ又は複数の実施形態では、基板上にハードマスク膜が堆積される。堆積中、芳香族前駆体上の官能基は分解し、分子を２Ｄ重合に向かって活性化し、基板上にグラフェンハードマスク膜を形成する。

［００４７］工程１１８において、処理チャンバは冷却及びパージされ、基板を処理チャンバから除去することができる。パージすること（即ち、真空を生成すること）は、基板、基板上の膜、及び／又は処理チャンバ壁と反応性のない任意の適切なガスを用いて実現することができる。適切なパージガスは、Ｎ_２、Ｈｅ及びＡｒを含むが、これらに限定されない。パージガスは、処理チャンバから芳香族前駆体及び／又は酸化剤をパージするために使用されうる。いくつかの実施形態では、パージ工程毎に、同一のパージガスが使用される。他の実施形態では、様々なパージ工程に対して、異なるパージガスが使用される。

［００４８］工程１１８において、処理チャンバがパージされる。工程１１８において処理チャンバをパージすることは、工程１１４におけるパージと同じプロセスであってもよく、異なるプロセスであってもよい。処理チャンバ、処理チャンバの一部、基板表面に隣接する領域などをパージすることにより、基板表面に隣接する領域から未反応の反応物、反応生成物、及び副生成物が除去される。

［００４９］堆積サイクル１１０は、所定の厚さのグラフェンが形成されるまで実行されうる。工程１２０では、形成されたグラフェンハードマスク膜の厚さが評価され、所定の厚さに達しているかどうかが判定される。達していない場合、方法１００は、更なる形成のために工程１１２に戻る。達している場合、方法１００は、工程１３０でオプションの後処理ステップに移動するか、又は方法１００は終了する。

［００５０］判定１２０において、堆積されたグラフェンハードマスク膜の厚さ、又は芳香族前駆体のサイクル数が考慮される。堆積されたハードマスク膜が所定の厚さに達した場合、又は所定の数のプロセスサイクルが実行された場合、方法１００は、オプションの後処理工程１３０に移動する。堆積されたハードマスク膜の厚さ又はプロセスサイクル数が所定の閾値に達していない場合、方法１００は、工程１１０に戻り、工程１１２において、基板表面を再び芳香族前駆体に曝露し、継続する。

［００５１］オプションの後処理工程１３０は、例えば、膜特性を修正するためのプロセス（例えば、アニーリング）、又は追加の膜を成長させるための更なる膜堆積プロセス（例えば、追加のＡＬＤ又はＣＶＤプロセス）でありうる。いくつかの実施形態では、オプションの後処理工程１３０は、堆積されたハードマスク膜の特性を修正するプロセスとすることができる。いくつかの実施形態では、オプションの後処理工程１３０は、堆積した膜をアニーリングすることを含む。いくつかの実施形態では、アニーリングは、約３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃又は１０００℃の範囲の温度で行われる。いくつかの実施形態のアニーリング環境は、不活性ガス（例えば、分子窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ））又は還元ガス（例えば、分子水素（Ｈ_２）又はアンモニア（ＮＨ_３））又は酸化剤（例えば、限定されないが、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、若しくは過酸化物）のうちの１つ又は複数を含む。アニーリングは、任意の適切な長さの時間にわたって実行されうる。いくつかの実施形態では、膜は、約１５秒から約９０分の範囲、又は約１分から約６０分の範囲の所定の時間にわたってアニールされる。いくつかの実施形態では、堆積したハードマスク膜をアニーリングすることは、密度を増加させ、抵抗を減少させ、及び／又は膜の純度を増加させる。

［００５２］方法１００は、例えば、デバイスの芳香族前駆体、反応物、又は熱収支に応じて、任意の適切な温度で実行することができる。いくつかの実施形態では、芳香族前駆体への曝露（工程１１２）及び反応物への曝露（工程１１６）は、同じ温度で行われる。いくつかの実施形態では、基板は、約１５０℃から約７００℃の範囲、又は約１５０℃から約６５０℃の範囲、又は約１５０℃から約５００℃の範囲の温度に維持される。基板表面の温度は、グラフェンハードマスク膜の形成中に制御されうる。いくつかの実施形態では、基板表面は、約７００℃以下、約６５０℃以下、約６００℃以下、約５００℃以下、約４００℃以下、約３００℃以下、約２００℃以下、約１００℃以下、約５０℃以下、又は約２５℃以下の温度に維持される。

［００５３］典型的には、グラフェンハードマスク膜を形成するためのＣＶＤプロセスは、１０００℃を超える温度で実行される。１つ又は複数の実施形態は、より低い温度、即ち、約７００℃未満、又は約６００℃未満、又は約５００℃未満、又は約４００℃未満の温度で、グラフェンハードマスク膜を堆積させるための方法を提供する。理論により束縛されることを意図するものではないが、これらのより低い温度は、製造中の電子デバイスの熱収支とより適合性があると考えられる。

［００５４］いくつかの実施形態では、開示された方法によって形成されるグラフェンハードマスク膜は、グラフェンの約１以下、約２以下、約５以下、約１０以下、約２０以下、約２５以下、又は約３０以下の単層を含む。いくつかの実施形態では、開示された方法によって形成されるグラフェンハードマスク膜は、グラフェンの約０．５から約２５の範囲の単層、又は約０．５から約１０の範囲の単層、又は約１から約５の範囲の単層、又は約５から約１０の範囲の単層を含む。いくつかの実施形態では、開示された方法によって形成されるグラフェンハードマスク膜は、約３Å以下、約５Å以下、約１０Å以下、約１５Å以下、約２０Å以下、約２５Å以下、約３０Å以下、約４０Å以下、又は約５０Å以下の厚さを有する。

［００５５］いくつかの実施形態では、方法１００は、比較的短時間で実行可能である。いくつかの実施形態では、グラフェンハードマスク膜は、約１５分以下、約１０分以下、約５分以下、約２分以下、又は約１分以下の期間で形成される。他の実施形態では、グラフェンハードマスク膜は、約１時間から約４８時間の範囲の時間で形成される。

［００５６］いくつかの実施形態では、基板表面品質が改善すると、滑らかさが増す。いくつかの実施形態では、基板表面品質が改善すると、水素濃度が低下する。いくつかの実施形態では、基板表面品質が改善すると、汚染が減少する。

［００５７］いくつかの実施態様では、堆積パラメータが改善すると、膜の厚さが増す。いくつかの実施態様では、堆積パラメータが改善すると、膜抵抗が減少する。いくつかの実施形態では、堆積パラメータが改善すると、均一性が増す。これらの改善は、類似のプロセスパラメータ（例えば、反応物、温度、プラズマ出力、堆積時間）によって堆積されたグラフェンハードマスク膜に関する。

［００５８］図２を参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、グラフェンハードマスク膜を堆積させる方法２００を対象とする。図２に示す方法は、反応性ガスの気相反応及び薄膜の堆積を可能にするために反応性ガスが処理チャンバ内で混合されるプラズマ強化プロセスを表す。

［００５９］いくつかの実施形態では、方法２００は、前処理工程２０５を含む。前処理は、当業者に知られている任意の適切な前処理でありうる。適切な前処理は、予熱、洗浄、浸漬、自然酸化物除去、又は層（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ））の堆積を含むが、これらに限定されない。

［００６０］堆積工程２１０において、基板（又は基板表面）上にグラフェンハードマスク膜を堆積するためのプロセスが実行される。堆積プロセスは、基板上にグラフェンハードマスク膜を形成するための１つ又は複数の工程を含むことができる。工程２１２では、基板（又は基板表面）を芳香族前駆体に曝露して、基板（又は基板表面）上に膜を堆積させる。

［００６１］１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、当業者に知られた任意の芳香族前駆体を含むことができる。いくつかの実施形態では、芳香族前駆体は、ベンゼン、置換ベンゼン、ナフタレン、置換ナフタレン、アントラセン、及び置換アントラセンのうちの１つ又は複数を含む。１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、１つ又は複数のアルキル基、１つ又は複数のアルコキシ基、１つ又は複数のビニル基、１つ又は複数のシラン基、１つ又は複数のアミン基、１つ又は複数のハロゲン化物で置換されうる。

［００６２］１つ又は複数の実施形態では、芳香族前駆体は、温度感受性官能基を有する小さな芳香族分子を含む。１つ又は複数の特定の実施形態では、芳香族前駆体は、ナフタレン、２，６－ジブロモナフタレン、トリメチル１，３，５－ベンゼントリカルボキシレート、９，１０－ジブロモアントラセン、安息香酸、２，６－ジテルブチルナフタレン、１，３，５－トリメトキシベンゼン、及びヘキサブロモベンゼンのうちの１つ又は複数から選択される。

［００６３］基板は、当業者に知られている任意の基板でありうる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、窒化チタン（ＴｉＮ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、及び低誘電率誘電性材料、例えば、ブラックダイアモンド（登録商標）のうちの１つ又は複数を含む。

［００６４］工程２１４において、処理チャンバは、未反応の前駆体、反応生成物、及び副生成物を除去するためにパージされる。

［００６５］１つ又は複数の実施形態では、堆積プロセスは、遠隔プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスを含む。基板上にグラフェンハードマスク膜を形成した後に、工程２１６において、基板がプラズマに曝露される。１つ又は複数の実施形態では、処理チャンバ内でグラフェンハードマスク膜をプラズマに曝露することにより、膜特性が改善される。例えば、１つ又は複数の実施形態では、ウェットエッチング速度が改善され、これは、グラフェンハードマスク膜の密度がプラズマ処理によって高められたことを示す。１つ又は複数の実施形態では、プラズマは、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、水素（Ｈ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、又は二酸化炭素（ＣＯ_２）のうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、プラズマは遠隔プラズマである。他の実施形態では、プラズマは直流プラズマである。

［００６６］１つ又は複数の実施形態では、プラズマは、遠隔で、又は処理チャンバ内で生成されうる。１つ又は複数の実施形態では、プラズマは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）又は導電結合プラズマ（ＣＣＰ）である。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、プラズマは、約１０Ｗから約３０００Ｗの範囲のプラズマ出力で生成される。いくつかの実施形態では、プラズマは、約３０００Ｗ以下、約２０００Ｗ以下、約１０００Ｗ以下、約５００Ｗ以下、又は約２５０Ｗ以下のプラズマ出力で生成される。

［００６７］工程２１８において、処理チャンバは、プラズマに曝露された後に、オプションでパージされる。工程２１８において処理チャンバをパージすることは、工程２１４におけるパージと同じプロセスであってもよく、異なるプロセスであってもよい。処理チャンバ、処理チャンバの一部、基板表面に隣接する領域などをパージすることにより、基板表面に隣接する領域からプラズマ、反応生成物、及び副生成物が除去される。

［００６８］判定段階２２０において、１つ又は複数の実施形態では、堆積された膜の厚さ、又は前駆体及び反応物のサイクル数が考慮される。１つ又は複数の実施形態では、堆積された膜が所定の厚さに達した場合、又は所定の数のプロセスサイクルが実行された場合、方法２００は後処理工程２３０に移動する。１つ又は複数の実施形態では、堆積された膜の厚さ又はプロセスサイクルの数が所定の閾値に達していない場合、方法２００は、堆積工程２１０に戻り、工程２１２において、基板表面を再び芳香族前駆体に曝露し、継続する。

［００６９］１つ又は複数の実施形態では、オプションの後処理工程２３０は、例えば、膜特性を修正するためのプロセス（例えば、アニーリング）又は追加の膜を成長させるための更なる膜堆積プロセス（例えば、追加のＡＬＤ又はＣＶＤプロセス）を含む。いくつかの実施形態では、後処理工程２３０は、堆積された膜の特性を修正するプロセスである。いくつかの実施形態では、後処理工程２３０は、堆積した膜をアニーリングすることを含む。いくつかの実施形態では、アニーリングは、約３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃又は１０００℃の範囲の温度で実行される。いくつかの実施形態のアニーリング環境は、不活性ガス（例えば、分子窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ））又は還元ガス（例えば、分子水素（Ｈ_２）又はアンモニア（ＮＨ_３））又は酸化剤（例えば、限定されないが、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、若しくは過酸化物）のうちの１つ又は複数を含む。１つ又は複数の実施形態では、アニーリングは、任意の適切な長さの時間にわたって実行される。いくつかの実施形態では、グラフェンハードマスク膜は、約１５秒から約９０分の範囲、又は約１分から約６０分の範囲の所定の時間にわたってアニールされる。いくつかの実施形態では、堆積した膜をアニーリングすることは、密度を増加させ、抵抗を減少させ、及び／又は膜の純度を増加させる。

［００７０］１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、例えば、デバイスの前駆体、反応物、又は熱収支に応じて、任意の適切な温度で実行することができる。いくつかの実施形態では、基板は、約０℃から約５００℃の範囲の温度に維持される。

［００７１］１つ又は複数の実施形態では、基板（又は基板表面）は、ＰＥ－ＣＶＤ反応において前駆体に曝露される。ＰＥ－ＣＶＤ反応では、基板（又は基板表面）は、前駆体と、オプションで反応物との気体混合物に曝露されて、所定の厚さを有するグラフェンハードマスク膜を堆積させる。ＰＥ－ＣＶＤ反応では、グラフェンハードマスク膜は、混合反応性ガスへの１回の曝露で堆積させることができ、又は間にパージを挟んで、混合反応性ガスへの複数回の曝露で堆積させることができる。

［００７２］１つ又は複数の実施形態では、堆積プロセスは、約０．１ｍＴｏｒｒ、約１０ｍＴｏｒｒ、約１００ｍＴｏｒｒ、約１０００ｍＴｏｒｒ、約５０００ｍＴｏｒｒ、約１Ｔｏｒｒ、約２０Ｔｏｒｒ、約３０Ｔｏｒｒ、約４０Ｔｏｒｒ、約５０Ｔｏｒｒ、約６０Ｔｏｒｒ、約７０Ｔｏｒｒ、約８０Ｔｏｒｒ、約９０Ｔｏｒｒ、及び約１００Ｔｏｒｒの圧力を含む、約０．１ｍＴｏｒｒから１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で、処理空間内で実施される。

［００７３］前駆体含有混合ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ_２）、又は水素（Ｈ_２）から選択される希釈ガスのうちの１つ又は複数を更に含みうる。いくつかの実施形態の希釈ガスは、反応物及び基板材料に対して不活性ガスである化合物を含む。

［００７４］プラズマ（例えば、容量結合プラズマ）は、頂部及び底部の電極又は側部電極のいずれかから形成されうる。電極は、単一の電力供給電極、二重の（ｄｕａｌ）電力供給電極、又は複数の周波数（例えば、限定されないが、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚなど）を有する、より多くの電極から形成され、誘電体の薄膜を堆積させるために、本明細書に列挙された反応ガスのいずれか又はすべてを伴うＣＶＤシステムにおいて交互に又は同時に使用される。いくつかの実施形態では、プラズマは容量結合プラズマ（ＣＣＰ）である。いくつかの実施形態では、プラズマは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）である。いくつかの実施形態では、プラズマはマイクロ波プラズマである。

［００７５］１つ又は複数の実施形態では、所定の厚さを有するグラフェンハードマスク膜を形成するために、堆積工程２１０を繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、堆積工程２１０を繰り返して、約０．１ｎｍより大きい厚さ、又は約０．１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲（約１０ｎｍから約５００ｎｍ、約１０ｎｍから約１００ｎｍ、約５ｎｍから約５０ｎｍ、約１０ｎｍから約５０ｎｍ、又は約２０ｎｍから約３０ｎｍを含む）の厚さを有するグラフェンハードマスク膜を提供する。

［００７６］いくつかの実施形態では、グラフェンハードマスク膜は、約２００ワットのバイアスを静電チャックに印加することによって、ウエハレベルで生成されたプラズマ（即ち、直流プラズマ）を用いて、基板ペデスタルが約７００℃未満、又は約６００℃未満、又は約５００℃未満、又は約４００℃未満、又は約３００℃未満に維持され、圧力が約５Ｔｏｒｒに維持されたチャンバ内で堆積される。いくつかの実施形態では、２ＭＨｚで約１０００ワットの追加のＲＦ電力もまた、静電チャックに供給され、ウエハレベルでデュアルバイアスプラズマを生成する。

［００７７］概して、１つ又は複数の実施形態によれば、以下の例示的な堆積プロセスパラメータが使用され、堆積した膜が形成されうる。１つ又は複数の実施形態では、ウエハ温は、約１５０℃から約７００℃、又は約１５０℃から約５００℃の範囲でありうる。チャンバ圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲でありうる。前駆体含有混合ガスの流量は、約１０ｓｃｃｍから約１，０００ｓｃｃｍの範囲でありうる。希釈ガスの流量は、個々に約５０ｓｃｃｍから約５０，０００ｓｃｃｍの範囲でありうる。

［００７８］１つ又は複数の実施形態では、グラフェンハードマスク膜は、約５Aから約６０，０００Aの範囲（約３００Aから約１０，０００Aの範囲、約２０００Aから約３０００Aの範囲、又は約５Aから約２００Aの範囲を含む）の厚さに堆積されうる。

［００７９］１つ又は複数の実施形態によれば、層の形成前及び／又は後に、基板には処理が施される。この処理は、同一のチャンバ内、又は１つ又は複数の別個の処理チャンバ内で実行されうる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、次いで、更なる処理のために別の処理チャンバに移動する。基板は、物理的気相堆積チャンバから別個の処理チャンバに直接移動させることができ、又は、物理的気相堆積チャンバから１つ又は複数の移送チャンバに移動させ、次いで、別個の処理チャンバに移動させることができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備えうる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタ化システム」などと呼ばれることがある。

［００８０］概して、クラスタツールは、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニーリング、堆積及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する、複数のチャンバを備えるモジュールシステムである。１つ又は複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバ及び中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を往復搬送することができるロボットを収容することができる。移送チャンバは、通常、真空状態に維持され、基板を１つのチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に位置決めされたロードロックチャンバへ往復搬送するための中間ステージを提供する。本発明のために適合されうる２つのよく知られたクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及びＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方とも、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能である。しかしながら、チャンバの正確な配置及び組合せは、本明細書に記載のプロセスの特定のステップを実行する目的で変更されうる。使用されうる他の処理チャンバは、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含むが、これらに限定されない。クラスタツール上のチャンバ内でプロセスを実行することにより、その次の膜を堆積させる前に酸化することなく、大気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。

［００８１］１つ又は複数の実施形態によれば、基板は、継続的に真空条件又は「ロードロック」条件の下にあり、あるチャンバから次のチャンバへと移動されるときに周囲空気に曝露されない。移送チャンバは、よって真空下にあり、真空圧力下に「ポンプダウン」される。不活性ガスは、処理チャンバ又は移送チャンバ内に存在しうる。いくつかの実施形態では、反応物の一部又はすべてを除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ又は複数の実施形態によれば、反応物が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバまで移動するのを防止するために、パージガスが堆積チャンバの出口で注入される。このようにして、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。

［００８２］基板は、単一の基板堆積チャンバ内で処理することができ、別の基板が処理される前に単一の基板が搬入され、処理され、搬出される。基板はまた、複数の基板が個々に、チャンバの第１の部分の中に搬入され、チャンバを通って移動し、チャンバの第２の部分から搬出される、コンベヤシステムに類似した連続的な様態で、処理することができる。チャンバ及び関連するコンベヤシステムの形状は、直線経路又は曲線経路を形成しうる。加えて、処理チャンバは、複数の基板が中心軸周囲を移動し、カルーセルの経路全体を通じて、堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などに曝されるカルーセルでありうる。

［００８３］処理中、基板は加熱又は冷却することができる。このような加熱又は冷却は、基板支持体の温度を変化させること、及び加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すことを含むが、これらに限定されない、任意の適切な手段によって達成されうる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、伝導的に基板温度を変化させるように制御することができる、ヒータ／クーラを含む。１つ又は複数の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるために、用いられる使用するガス（反応性ガス又は不活性ガス）が加熱又は冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流によって変化させるために、ヒータ／クーラは、チャンバ内で基板表面に隣接するように配置される。

［００８４］基板はまた、処理中に、静止していても回転されてもよい。回転基板は、連続的に又は非連続に段階的に回転させることができる。例えば、基板は、処理全体を通じて回転させてもよく、又は種々の反応性ガス若しくはパージガスへの曝露と曝露との間に、少しずつ回転させることもできる。処理中に基板を（連続的に又は段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状寸法の局所的可変性などの影響を最少化することによって、より均一な堆積又はエッチングを行うのに役立ちうる。

［００８５］本開示の追加の実施形態は、図３に示されるように、デバイスの形成及び記載された方法実施のための処理ツール９００を対象とする。クラスタツール９００は、複数の側面を有する少なくとも１つの中央移送ステーション９２１、９３１を含む。ロボット９２５、９３５は、中央移送ステーション９２１、９３１内に配置され、ロボットブレード及びウエハを複数の側面の各々に移動させるように構成される。

［００８６］クラスタツール９００は、中央移送ステーションに接続された、プロセスステーションとも呼ばれる複数の処理チャンバ９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、９１４、９１６、及び９１８を備える。様々な処理チャンバは、隣接する処理ステーションから分離した別個の処理領域を提供する。処理チャンバは、物理的気相堆積チャンバ、ＵＶ硬化チャンバ、ＩＣＰチャンバ、エッチングチャンバなどを含むがこれらに限定されない任意の適切なチャンバとすることができる。処理チャンバ及び構成要素の特定の配置は、クラスタツールに応じて変更することができ、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

［００８７］いくつかの実施態様において、クラスタツール９００は、少なくとも１つの物理的気相堆積チャンバを含む。いくつかの実施形態では、クラスタツール９００は、中央移送ステーションに接続された遠隔プラズマ源を有する物理的気相堆積チャンバを含む。

［００８８］図３に示す実施形態では、ファクトリインターフェース９５０がクラスタツール９００の前面に接続されている。ファクトリインターフェース９５０は、ファクトリインターフェース９５０の前面９５１上にローディングチャンバ９５４及びアンローディングチャンバ９５６を含む。ローディングチャンバ９５４が左側に示され、アンローディングチャンバ９５６が右側に示されているが、当業者は、これが１つの可能な構成の単なる典型にすぎないことを理解するだろう。

［００８９］ローディングチャンバ９５４及びアンローディングチャンバ９５６のサイズ及び形状は、例えば、クラスタツール９００内で処理される基板に応じて変化しうる。図示された実施形態では、ローディングチャンバ９５４及びアンローディングチャンバ９５６は、複数のウエハがカセット内に配置されたウエハカセットを保持するようにサイズ決定される。

［００９０］ロボット９５２は、ファクトリインターフェース９５０内にあり、ローディングチャンバ９５４とアンローディングチャンバ９５６との間を移動することができる。ロボット９５２は、ファクトリインターフェース９５０を通してローディングチャンバ９５４内のカセットからロードロックチャンバ９６０までウエハを移送可能である。また、ロボット９５２は、ファクトリインターフェース９５０を通してロードロックチャンバ９６２からアンローディングチャンバ９５６内のカセットまでウエハを移送可能である。当業者には理解されるように、ファクトリインターフェース９５０は、複数のロボット９５２を有することができる。例えば、ファクトリインターフェース９５０は、ローディングチャンバ９５４とロードロックチャンバ９６０との間でウエハを移送する第１のロボットと、ロードロックチャンバ９６２とアンローディングチャンバ９５６との間でウエハを移送する第２のロボットとを有しうる。

［００９１］図示されたクラスタツール９００は、第１のセクション９２０及び第２のセクション９３０を有する。第１のセクション９２０は、ロードロックチャンバ９６０、９６２を通してファクトリインターフェース９５０に接続される。第１のセクション９２０は、少なくとも１つのロボット９２５が内部に配置された第１の移送チャンバ９２１を含む。ロボット９２５は、ロボット式ウエハ搬送機構とも呼ばれる。第１の移送チャンバ９２１は、ロードロックチャンバ９６０、９６２、処理チャンバ９０２、９０４、９１６、９１８、及びバッファチャンバ９２２、９２４に対して中央に位置する。いくつかの実施形態のロボット９２５は、一度に複数のウエハを独立して移動させることができるマルチアームロボットである。いくつかの実施形態では、第１の移送チャンバ９２１は、複数のロボット式ウエハ移送機構を備える。第１の移送チャンバ９２１内のロボット９２５は、第１の移送チャンバ９２１周囲のチャンバ間でウエハを移動させるように構成される。個々のウエハは、第１のロボット式機構の遠位端に位置するウエハ搬送ブレード上に担持される。

［００９２］第１のセクション９２０内のウエハを処理した後、ウエハは、第２のセクション９３０まで通過チャンバを通って通過しうる。例えば、チャンバ９２２、９２４は、単方向又は双方向の通過チャンバでありうる。通過チャンバ９２２、９２４は、例えば、第２のセクション９３０における処理前に、ウエハを低温冷却するために使用することができ、又は第１のセクション９２０に戻る前にウエハ冷却又は後処理を可能にする。

［００９３］システムコントローラ９９０は、第１のロボット９２５、第２のロボット９３５、第１の複数の処理チャンバ９０２、９０４、９１６、９１８、及び第２の複数の処理チャンバ９０６、９０８、９１０、９１２、９１４と通信している。システムコントローラ９９０は、処理チャンバ及びロボットを制御することができる任意の適切な構成要素でありうる。例えば、システムコントローラ９９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）９９２、メモリ９９４、入力／出力（Ｉ／Ｏ）９９６、及びサポート回路９９８を含むコンピュータでありうる。コントローラ９９０は、直接、又は特定の処理チャンバ及び／又はサポートシステム構成要素に関連するコンピュータ（又はコントローラ）を介して、処理ツール９００を制御しうる。

［００９４］１つ又は複数の実施形態では、コントローラ９９０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つでありうる。コントローラ９９０のメモリ９９４又はコンピュータ可読媒体は、非一時的なメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、光記憶媒体（例えば、コンパクトディスク又はデジタルビデオディスク）、フラッシュドライブ、又は任意の他の形式のデジタルストレージ、ローカル又はリモートなどの、容易に利用可能なメモリのうちの１つ又は複数でありうる。メモリ９９４は、処理ツール９００のパラメータ及び構成要素を制御するためにプロセッサ（ＣＰＵ９９２）によって動作可能な命令セットを保持することができる。

［００９５］サポート回路９９８は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵ９９２に接続される。これらの回路はキャッシュ、電力供給装置、クロック回路、入出力回路及びサブシステム等を含む。１つ又は複数のプロセスは、プロセッサによって実行又は起動されると、プロセッサに、本明細書に記載の方法で処理ツール９００又は個々の処理ユニットの動作を制御させるソフトウェアルーチンとして、メモリ９９４に記憶されうる。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ９９２によって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶及び／又は実行されてもよい。

［００９６］本開示のプロセス及び方法のいくつか又はすべてはまた、ハードウェアで実行されてもよい。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装され、コンピュータシステムを使用して、例えば、特定用途向け集積回路又は他のタイプのハードウェア実装としてのハードウェアで、又はソフトウェアとハードウェアの組合せとして実行されうる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する特定目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。

［００９７］いくつかの実施形態では、コントローラ９９０は、方法を実行するために個々のプロセス又はサブプロセスを実行するための１つ又は複数の構成を有する。コントローラ９９０は、方法の機能を実行するために中間構成要素に連結され、中間構成要素を動作させるように構成されうる。例えば、コントローラ９９０は、物理的気相堆積チャンバに接続され、これを制御するように構成することができる。

［００９８］プロセスは、概して、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示のプロセスを実行させるソフトウェアルーチンとして、システムコントローラ９９０のメモリ９９４に記憶されうる。ソフトウェアルーチンはまた、プロセッサによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶及び／又は実行されうる。本開示の方法のいくつか又はすべてはまた、ハードウェアで実行されうる。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装され、コンピュータシステムを使用して、例えば、特定用途向け集積回路又は他のタイプのハードウェア実装としてのハードウェアで、又はソフトウェアとハードウェアの組合せとして実行されうる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する特定目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。

［００９９］いくつかの実施形態では、システムコントローラ９９０は、物理的気相堆積チャンバを制御して、約２０℃から約４００℃の範囲の温度でウエハ上に膜を堆積させ、遠隔プラズマ源を制御して、ウエハ上にポリシラザン膜を形成する構成を有する。

［００１００］１つ又は複数の実施形態では、処理ツールは、ウエハを移動させるように構成されたロボットを備える中央移送ステーションと、複数のプロセスステーションであって、各プロセスステーションが中央移送ステーションに接続され、隣接するプロセスステーションの処理領域から分離された処理領域を提供し、物理的気相堆積チャンバ及び遠隔プラズマ源を含む、複数のプロセスステーションと、ＵＶ硬化チャンバと、ＩＣＰチャンバと、中央移送ステーション及び複数のプロセスステーションに接続されたコントローラであって、ロボットを起動して、プロセスステーションの間でウエハを移動させ、かつプロセスステーションの各々で行うプロセスを制御するように構成された、コントローラとを備える。

［００１０１］本明細書で論じられる材料及び方法を説明する文脈における（特に、以下の特許請求の範囲の文脈における）、「１つの（「ａ」及び「ａｎ」）」、「その（ｔｈｅ）」並びに類似の指示対象の使用は、本明細書で別段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数と複数の両方を包含すると解釈されるべきである。本明細書中の数値範囲の列挙は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各別個の値を個々に言及する略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各別個の値は、本明細書中で個々に列挙されるかのように、明細書に組み込まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、又は明らかに文脈に矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行されうる。本明細書で提供された任意の及びすべての例、又は例示的な文言（例えば、「～など（ｓｕｃｈ ａｓ）」）の使用は、単に材料及び方法をより良好に説明することを意図したものであり、特に主張しない限り、範囲を限定するものではない。本明細書中のいかなる文言も、開示された材料及び方法の実施に不可欠なものとして特許請求されていない要素を示すものと解釈すべきではない。

［００１０２］本明細書全体を通して、「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、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、本明細書全体の様々な場所における「１つ又は複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「１つの実施形態において」、又は「実施形態において」などの表現の出現は、必ずしも本開示の同一の実施形態を指すとは限らない。１つ又は複数の実施形態では、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、任意の適切な方法で組み合わされる。

［００１０３］本明細書の開示が特定の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の単なる例示であると理解すべきである。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な修正及び変更を行うことができることが、当業者には明らかになろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正及び変更を含むことが意図される。

Claims (10)

1. 膜を形成する方法であって、
   処理チャンバ内で基板を芳香族前駆体に曝露することと、
   前記処理チャンバから前記芳香族前駆体をパージすることと、
   前記芳香族前駆体を重合させ、前記基板上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、前記基板を６００℃未満の温度まで加熱することと、
   前記処理チャンバをパージすることと
   を含み、
   前記芳香族前駆体が、ナフタレン、２，６－ジブロモナフタレン、トリメチル１，３，５－ベンゼントリカルボキシレート、９，１０－ジブロモアントラセン、安息香酸、２，６－ジテルブチルナフタレン、１，３，５－トリメトキシベンゼン、及びヘキサブロモベンゼンのうちの１つ又は複数から選択される、方法。
2. 前記芳香族前駆体が、ベンゼン、置換ベンゼン、ナフタレン、置換ナフタレン、アントラセン、及び置換アントラセンのうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記基板が、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、及び低誘電率誘電体材料のうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
4. ０．３ｎｍから１００ｎｍの厚さを有するグラフェンハードマスク膜を提供するために前記方法を繰り返すことを更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記基板を反応物に曝露することを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記基板が、前記芳香族前駆体及び前記反応物に同時に曝露される、請求項５に記載の方法。
7. 前記基板が、前記芳香族前駆体及び前記反応物に順次曝露される、請求項５に記載の方法。
8. 命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であって、処理チャンバのコントローラによって実行されると、前記処理チャンバに、
   前記処理チャンバ内で基板を芳香族前駆体に曝露する工程と、
   前記処理チャンバから前記芳香族前駆体をパージする工程と、
   前記芳香族前駆体を重合し、前記基板上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、前記基板を６００℃未満の温度まで加熱する工程と、
   前記処理チャンバをパージする工程と
   を実行させ、
   前記芳香族前駆体が、ナフタレン、２，６－ジブロモナフタレン、トリメチル１，３，５－ベンゼントリカルボキシレート、９，１０－ジブロモアントラセン、安息香酸、２，６－ジテルブチルナフタレン、１，３，５－トリメトキシベンゼン、及びヘキサブロモベンゼンのうちの１つ又は複数から選択される、非一時的なコンピュータ可読媒体。
9. 命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であって、処理チャンバのコントローラによって実行されると、前記処理チャンバに、
   前記処理チャンバ内で基板を芳香族前駆体に曝露する工程と、
   前記処理チャンバから前記芳香族前駆体をパージする工程と、
   前記芳香族前駆体を重合し、前記基板上にグラフェンハードマスク膜を堆積させるために、前記基板を６００℃未満の温度まで加熱する工程と、
   前記処理チャンバをパージする工程と
   を実行させ、
   前記芳香族前駆体が、置換ベンゼン、ナフタレン、置換ナフタレン、アントラセン、及び置換アントラセンのうちの１つ又は複数を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体。
10. 前記基板が、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ケイ素（Ｓｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、及び低誘電率誘電体材料のうちの１つ又は複数を含む、請求項８又は９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。

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