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用于表面保护和排队期间延长的可移除CAD聚合物膜的制作方法

用于表面保护和排队期间延长的可移除cad聚合物膜
通过引用并入
1.pct申请表作为本技术的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的pct申请表中所标识的本技术要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
技术领域
2.本公开涉及衬底的处理，更具体而言涉及使用干式工艺沉积可移除聚合物膜，以在工艺步骤之间对衬底提供表面保护的方法。

背景技术：

3.这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
4.衬底处理系统在例如半导体晶片之类的衬底上进行处理。衬底处理的示例包括沉积、灰化、蚀刻、清洁和/或其他工艺。可将工艺气体混合物供应至处理室以处理衬底。可将等离子体用于点燃气体以增强化学反应。
5.在衬底制造期间，通常会在例如半导体晶片之类的衬底上执行大量的不同工艺。通常，单一工具并不执行全部不同类型的所需工艺。因此，可在一工具或衬底处理站中处理衬底，接着将该衬底移动至一个或更多其他工具和/或衬底处理站，直到完成该衬底的制造。在一些示例中，可使衬底在由不同工具或衬底处理站执行的工艺之间经历延迟(或排队期间)。
6.在排队期间，可在暂时储存期间或分离工具或衬底处理系统之间移动将该衬底暴露于大气环境。可能发生暴露表面的污染，这可能会对一或更多下游工艺产生不利影响。
7.通常，衬底在前开式晶片传送盒(foup)中移动。一些foup包括清扫系统，该清扫系统维持惰性气体环境(例如，分子氮(n2))以避免衬底暴露于大气环境及避免表面污染。替代地，可彻底在完全整合真空系统内对衬底进行处理，以避免表面污染并保持表面整体性。然而，这些策略均是不灵活的、资本密集的，且经常对于防止污染是无效率的。

技术实现要素：

8.一种方法包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)工艺以在所述衬底的暴露表面上沉积聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除；在所述排队期间后，将所述聚合物膜从所述衬底移除；以及在第二衬底处理工具中使用第二干式工艺对所述衬底执行第二衬底处理。
9.在其他特征中，所述第一衬底处理是在所述第一衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第一衬底处理工具的第二处理室中执行。所述第一衬底
处理是在所述第一衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第一衬底处理工具的所述第一处理室中执行。
10.在其他特征中，所述第二衬底处理是在所述第二衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第二衬底处理工具的第二处理室中执行。所述第二衬底处理是在所述第二衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第二衬底处理工具的所述第一处理室中执行。
11.在其他特征中，所述方法包括在所述cvd工艺期间将压强控制在预定压强范围内。所述预定压强范围可以介于50毫托与100托之间，例如50毫托与10托之间。所述衬底包括半导体衬底。所述cvd工艺包括引发式cvd(icvd)工艺。所述icvd工艺使用多个加热灯丝以引发反应。
12.在其他特征中，所述方法还包括在所述排队期间将所述衬底储存于大气环境。所述方法包括在所述排队期间将所述衬底储存于以惰性气体清扫的前开式晶片传送盒(foup)中。
13.在其他特征中，所述方法包括，移除所述聚合物膜包括将所述衬底加热至预定温度范围内的温度持续预定时段。所述预定温度范围是从80℃至600℃，例如从80℃至400℃。所述预定时段在1秒至5分钟的范围内，例如30秒至5分钟的范围内。所述第一衬底处理选自于由蚀刻和沉积所构成的组。所述第二衬底处理选自于由蚀刻和沉积所构成的组。
14.在其他特征中，所述第一衬底处理是在所述第一衬底处理工具的第二处理室中执行，接着通过真空传送模块传送至所述第一衬底处理工具的所述第一处理室。所述聚合物膜包括具有交替的碳-氧键的聚合物主链。
15.在其他特征中，所述聚合物膜可以选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛组成的组。所述聚合物膜可以为包括均聚物的共聚物，所述均聚物选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。在一些实施方案中，所述共聚物可由从聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组中选择的均聚物所构成。
16.在其他特征中，在所述聚合物膜的沉积期间，所述方法包括输送前体，所述前体选自于由单体醛和具有交替的碳-氧环结构的前体所构成的组。所述前体选自于由1,3,5-三氧杂环己烷和三聚乙醛所构成的组。所述单体醛选自于由甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛或癸醛、或这些分子的任何非线性支链版本所构成的组。
17.所述聚合物膜的厚度是在10nm至5000nm的范围内。所述聚合物膜的厚度是在50nm至5000nm的范围内。所述聚合物膜的厚度是在100nm至1000nm的范围内。
18.在其他特征中，所述方法包括对所述聚合物膜执行后处理。所述后处理选自于由暴露于溶剂、退火和软式烘烤所构成的组。所述方法包括移除所述聚合物膜，其包括将所述聚合物膜暴露于辐射。所述方法包括在所述聚合物膜的沉积期间将衬底支撑件的温度控制在比进行所述聚合物膜的沉积所在的处理室内的其他表面的温度低的温度。
19.在其他特征中，所述方法包括在所述聚合物膜上沉积盖层。所述盖层通过cvd工艺而沉积。所述盖层是在所述第一衬底处理工具中沉积。所述盖层可以是无机层，例如：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
和sinx，其中x为大于0的数。所述盖层可以是聚合物层。在其他特征中，所述方法还包括在所述聚合物膜中掺入有机弱酸。
20.一种方法包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)处理以在所述衬底的暴露表面上沉积聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除，所述聚合物膜选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。
21.在其他特征中，所述方法包括在所述聚合物膜上沉积盖层。所述盖层是通过cvd工艺而沉积的。所述盖层是在所述第一衬底处理工具中沉积的。所述盖层可以是无机层，例如：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
以及sin
x
，其中x为大于0的数。所述盖层可以是聚合物层。在其他特征中，所述方法还包括在所述聚合物膜中掺入弱有机酸。
22.一种方法包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)工艺以在所述衬底的暴露表面上沉积聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除，其中所述聚合物膜为包括一种或更多均聚物的共聚物，所述一种或更多均聚物选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。在一些实施方案中，所述共聚物可以由均聚物构成，所述均聚物选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。
23.在其他特征中，所述方法包括在所述聚合物膜上沉积盖层。所述盖层是通过cvd工艺沉积的。所述盖层是在所述第一衬底处理工具中沉积的。所述盖层可以是无机层，例如：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
和sin
x
，其中x为大于0的数。所述盖层可以是聚合物。在其他特征中，所述方法还包括在所述聚合物膜中掺入弱有机酸。
24.根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
25.根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
26.图1是根据本公开的衬底处理系统的示例的功能框图，其中该衬底处理系统用于使用化学气相沉积(cvd)以将聚合物膜沉积至衬底的暴露表面上；
27.图2a和图2b是根据本公开而使用cvd在衬底上分别沉积或移除聚合物膜的方法；
28.图3是根据本公开的衬底处理系统的另一示例的功能框图，其中该衬底处理系统用于使用引发式cvd(icvd)以在衬底上沉积聚合物膜；
29.图4是根据本公开的平面图，其示出了在图3中用于引发反应的加热灯丝；
30.图5a和图5b是根据本公开使用icvd以涂覆及移除聚合物膜的方法的流程图；
31.图6是根据本公开的衬底处理工具的示例的功能框图，其中该衬底处理工具包括多个衬底处理站；以及
32.图7是根据本公开的制造室的示例的功能框图，其中该制造室包括多个衬底处理工具。
33.图8显示了衬底的示意性示例，其中该衬底包括受多层保护堆叠件保护的表面，其中该多层保护堆叠件包括聚合物膜及盖层。
34.在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
35.为缓解前述问题中的一些，根据本公开的系统及方法使用干式工艺在衬底的外表面上沉积聚合物膜，以在排队期间保护该衬底。该聚合物膜可在排队期间后且在下游处理之前容易地移除。在一些示例中，该移除通过在低于400℃的温度进行加热而执行，且几乎没有或无残留物。
36.使用聚合物膜缓解与在工艺之间的排队期间、或将衬底在制造期间所使用的衬底处理系统之间移动时的衬底表面污染相关的问题。换言之，在一工具或衬底处理系统中对衬底进行处理后，使用干式cvd或icvd工艺对该衬底涂覆聚合物膜。当衬底未处于真空环境中时，该聚合物膜避免衬底的外表面暴露于大气环境。
37.已使用湿式工艺沉积包括聚醛聚合物(例如，聚(苯二甲醛)及相关共聚物)的聚合物膜，以避免衬底表面因暴露于周边环境所致的污染。衬底处理(例如，蚀刻、沉积或清洁)通常涉及在真空环境中执行的干式工艺。由于上述聚合物膜使用湿式工艺进行涂覆，因此必须将衬底从先前干式工艺的真空环境移除，并将其移动至涂覆聚合物膜的湿式工艺系统。因此，该衬底在涂覆聚合物膜之前暴露于大气环境，而这是具有问题性的。湿式工艺还可能造成各种下游处理问题。举例而言，湿式工艺可能造成如衬底的高深宽比(har)特征的图案塌陷的问题。如本文所述的har特征是指深度比宽度的比率大于4:1的特征。
38.根据本公开的系统及方法涉及在衬底上沉积聚合物膜以在排队期间保护衬底免于表面污染的干式cvd或icvd工艺。该干式膜沉积工艺可被整合于真空工具中而对污染物减少和成本降低具有改善，原因在于已不再需要湿式工艺工具。
39.在先前的工艺步骤(例如，沉积、清洁或蚀刻)之后，将衬底带往与该先前工艺步骤相同或不同室中的真空。在一些示例中，在沉积聚合物膜期间的预定压强是在50毫托至100托，或50毫托至10托的范围内，然而其他工艺压强是可使用的。该聚合物膜所用的一或更多前体气体被供应至该处理室。在一些示例中，使用两种或更多不同前体以制造共聚物膜。共聚物可为随机或嵌段共聚物。另外，还可供应引发剂和/或催化剂(通常通过第二充气室进行)。
40.使用执行cvd或icvd的衬底处理系统，将聚合物膜沉积至衬底上以保护该衬底的暴露表面不被氧、水、卤素或其他反应性物质改性，而使与工艺步骤之间的排队期间相关的变异性最小化。该聚合物膜是在进行下游工艺之前移除。在一些示例中，通过在真空下将该衬底加热至大于或等于80℃且小于或等于600℃、或小于或等于400℃的温度而移除聚合物膜。
41.在一些示例中，该聚合物膜包括聚醛(有时称作聚缩醛)，其中该聚合物主链包括交替的碳-氧键。这些聚合物膜具有低的上限温度，且当暴露于足够高的温度时将容易恢复至单体形式。
42.这类聚合物膜的示例包括使用干式cvd或icvd工艺而沉积的聚甲醛及聚乙醛。在一些示例中，该聚合物膜所使用的前体包括单体醛或具有交替碳-氧环结构的前体，例如1,3,5-三氧杂环己烷或三聚乙醛。单体醛的示例包括甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛或癸醛，以及这些分子的任何非线性(支链)版本。
43.聚合物膜的其他示例包括聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛以及聚庚醛，以及前述均聚物的共聚物，例如聚甲醛-r-聚乙醛。
44.在一些示例中，将前体结合于衬底上方。举例而言，使用能量源(例如，加热灯丝或热表面)以活化这些前体中的一或更多者。在一些示例中，将衬底冷却至低于处理室的其他表面的温度，以促进前体吸附或聚合物膜缩合至该衬底上。在其他示例中，将该衬底加热至预定温度以促进聚合反应。
45.该工艺继续一段预定时段直到该聚合物膜生长至预定厚度，接着将反应停止。在一些示例中，该预定厚度是在10nm至5000nm的范围内。在一些示例中，该预定厚度是在50nm至5000nm的范围内。在其他示例中，该预定厚度是在100nm至1000nm的范围内。
46.在一些实施方案中，聚合物膜包括有机弱酸。有机弱酸是pka≥1的有机酸，其示例包括酒石酸和草酸。示例包括线性烷基羧酸，cxh2xo2，其中x为整数，以及相应的二羧酸变体。特定示例包括甲酸(x＝1)及乙酸(x＝2)。二羧酸的特定示例包括乙二酸以及丙二酸。有机弱酸还可以是这些示例中的任何一者具有额外醇取代和/或不饱和键的变体。举例而言，可使用氧代乙酸、2-羟基乙酸、丙-2-烯酸、2-丙炔酸、2-羟基丙二酸、氧代丙二酸、2,2-二羟基丙二酸、2-氧代丙酸、2-羟基丙酸、3-羟基丙酸、2,3-二羟基丙酸等。
47.在一些实施方案中，可通过使弱酸与其他前体并排流动，使有机弱酸与聚合物膜的聚合物同时沉积。在其他实施方案中，可在沉积后将有机弱酸添加至聚合物膜，其中该聚合物膜被暴露于该有机弱酸的蒸汽，而该有机弱酸一定程度地扩散至膜中。在一些实施方案中，可在有机弱酸的掺入或其他沉积后沉积聚合物膜的一部分，而该聚合物膜的后续部分以相同方式进行沉积。在一些示例中，掺入该聚合物膜的有机弱酸在0.001重量％至10重量％的范围内。在一些示例中，掺入该聚合物膜的有机弱酸在0.01重量％至1重量％的范围内。
48.包括上述有机弱酸的聚合物膜在室温下是稳定的，但与没有配制有机弱酸的纯聚合物膜相比可能会呈现出加速降解的特性。
49.在沉积聚合物膜后可在衬底上执行后处理。在一些示例中，后处理包括暴露于溶剂、退火和/或软式烘烤。该后处理可在膜生长的同一处理室中执行，或者可将该衬底移动至另一处理室。举例而言，可将退火用于改善膜均匀性、填充形貌(尤其为高深宽比特征)、驱除未反应前体或其他挥发物、移除空隙和/或改善膜性质。热退火是在低于其降解温度的温度下进行，并且可小于或等于250℃。
50.在一些实施方案中，在沉积聚合物膜后进行一个或更多盖层的沉积。类似于聚合物膜，在一些实施方案中该一个或更多盖层可以是气相沉积的。盖层的形成进一步描述于下。
51.在聚合物膜的处理完成后，可在排队期间将衬底暴露于大气环境而不受污染。该聚合物膜在典型排队时段期间有效保护该衬底的暴露表面。举例而言，典型排队时段小于或等于24小时(在执行后续处理之前)。在其他示例中，该典型排队时段小于或等于4小时。然而，可使用较长或较短的排队时段。
52.在后续或下游处理开始之前将该聚合物膜移除。在一些示例中，在室中将该衬底在预定温度下加热并持续预定时段，以剥离该聚合物膜。在一些示例中，该预定温度是在80℃至400℃的范围内，然而可使用其他温度，包括高达且包括600℃。在一些示例中，该预定
时段是在30秒至5分钟的范围内，然而可使用较长或较短的持续时间。在一些实施方案中，该预定时段是在1秒至5分钟的范围内，例如1秒至30秒。
53.在一些示例中，将衬底暴露于一种或更多波长下的电磁辐射，以促进聚合物膜的降解，或者随着该降解进行而可能形成的微量有机炭污染物的降解。在一些示例中，该电磁辐射主要是在紫外或真空紫外波长范围内。该辐射可为宽带或单的。在该聚合物膜移除后将该衬底移动至下一工具或衬底处理系统。在一些示例中，该聚合物膜是在快速热处理(rtp)室中进行剥离，以允许对衬底的加热速率进行精确控制。在rtp室中，可使用多设定点温度轮廓使膜移除优化。目标温度的范围是从80℃至600℃(例如，80℃至400℃)，而暂停时间的范围是从1秒至5分钟(例如，30秒至5分钟)。在快速热退火器中的加热或冷却速率的范围是从1℃/分钟至200℃/秒。
54.现在参照图1，其显示了用于将聚合物膜沉积至衬底上的衬底处理系统110的示例。衬底处理系统110包括将衬底处理系统110的其他部件包围的处理室122。衬底处理系统110包括引导和分布工艺气体的气体分配设备124，例如喷头。替代地，能以另一方式引导工艺气体。衬底支撑件126可配置在气体分配设备124下方。在一些示例中，衬底支撑件126包括基座或静电卡盘(esc)。
55.在一些示例中，衬底支撑件126是受温度控制的。在一些示例中，使用衬底支撑件的温度以协助引发聚合物cvd。举例而言，衬底支撑件126可包括电阻式加热器130和/或冷却通道134。可以使用泵138和流体源140所输送的流体供应冷却通道134。一个或更多传感器142可用于监测衬底支撑件126的温度。该一个或更多传感器142可以包括热电耦，其中所述热电耦位于衬底支撑件126中，或位于与衬底支撑件126连接的流体导管中。替代地，可以将位于处理室122中(远离衬底支撑件)的其他类型的传感器(例如，热或红外线传感器)用于监测衬底或衬底支撑件的温度。
56.该处理室122的表面可经由加热器144进行加热。虽然在图1中是对处理室122的侧壁进行加热，但还可以对处理室122的其他表面(例如，顶表面、底表面)以及气体分配设备进行加热。在一些示例中，将处理室的表面加热至大于衬底温度的温度。一个或更多传感器146可用于监测室操作参数，例如温度和/或压强。
57.衬底处理系统还包括气体输送系统150，该气体输送系统150具有一个或更多气体源152-1、152-2、
…
、以及152-n(统称为气体源152)，其中n为大于零的整数。所述气体源将一个或更多气体供应至处理室122。气体源152通过阀154-1、154-2、
…
、以及154-n(统称为阀154)以及质量流量控制器(mfc)156-1、156-2、
…
、以及156-n(统称为mfc156)而连接至歧管160。歧管160的输出被供给至处理室122。仅作为示例，歧管160的输出被供给至气体分配设备124。
58.蒸汽输送系统170可用于将汽化前体输送至处理室122。该蒸汽输送系统170包括储存液体前体176的安瓿174。加热器178可根据需求而用于加热液体前体，以增加汽化。还可将安瓿174中的压强控制在预定压强。由于在进行加热时单体不稳定，因此可将单体保存在室温或甚至冷却，并可将输送至汽化设备的一小部分加热至汽化点。
59.阀系统180可用于控制载气或推送气体从气体源182的供给和/或汽化前体的供给。举例而言，阀系统180可包括阀184、186和188。在此示例中，阀184的输入口被连接于气体源182与阀186的输入口之间。阀184的输出口被连接至安瓿174的输入口。安瓿174的输出
口被连接至阀188的输入口。阀188的输出口被连接至阀186的输出口以及气体分配设备124的输入口。可将阀系统180配置成不供应气体、载气和/或载气和汽化前体。阀190和泵192可用于控制处理室122中的压强和/或将反应物从处理室122抽除。
60.控制器198可用于控制衬底处理系统110的各种部件。仅举例而言，控制器198可用于控制处理气体、载气及前体气体、汽化前体、水蒸气，氨蒸气的流动、反应物的移除、室参数的监测等。
61.在一些示例中，在使用该衬底处理系统110在衬底上沉积聚合物层之前，可将衬底处理系统110用于在衬底上执行干式工艺处理(例如，沉积、蚀刻或清洁)。在其他示例中，在衬底被输送至衬底处理系统110进行聚合物膜的沉积之前，在另一室中对衬底进行处理。
62.现在参照图2a和图2b，其显示了在衬底上沉积聚合物膜的方法200。在图2a中的操作204处，将衬底设置在室中的衬底支撑件上。在操作208处，将该室中的压强设定于预定压强范围内。在操作212处，将该衬底的温度控制在预定温度范围。在一些示例中，将该衬底的温度控制在一定温度，其中该温度小于室中的其他表面的温度。在操作216处，将聚合物前体气体混合物输送至室。当在操作222处判断达到预定的聚合物膜厚度时，则在操作230处停止该聚合物前体气体混合物。在操作232处，执行任选的后处理。
63.在一些示例中，后处理包括暴露于溶剂、退火和/或软式烘烤。所述后处理可在膜生长的同一处理室中执行，或者可以将该衬底移动至另一处理室。举例而言，可将退火用于改善膜均匀性、填充形貌特征(尤其为高深宽比特征)、驱除未反应前体或其他挥发物、移除空隙或改善膜性质。在操作234处，将衬底从该室移除。
64.如进一步在下文论述的，在一些实施方案中沉积一个或更多盖层。在一些实施方案中，可在操作230后且在操作234之前通过cvd沉积这些盖层。在此类实施方案中，可在操作232之前或之后、或在操作232的一部分时沉积该一个或更多盖层。在其他实施方案中，可在操作234后于不同室中沉积该一个或更多盖层。
65.在图2b中，在排队时段的最后且在进一步处理之前执行移除聚合物膜的方法250。在操作252处，当该衬底准备好进行处理时，将衬底设置在室中的衬底支撑件上。
66.在操作258处，将该聚合物膜移除。在室中将该衬底加热至预定温度范围中的预定温度持续预定时段，以剥离聚合物膜。在一些示例中，该预定温度的范围是从80℃至400℃，然而可使用其他温度。举例而言，聚醛是在此温度范围内分解。在一些示例中，该预定时段是在30秒至5分钟的范围内，然而可使用较长或较短的持续时间。
67.在一些示例中，将衬底暴露于一个或更多波长的电磁辐射，以促进聚合物膜的降解，或随着该降解进行而可能形成的微量有机炭污染物的降解。在该聚合物膜移除后，在相同室中处理该衬底、或将该衬底移动至下一工具或衬底处理系统。在一些示例中，该聚合物膜是在快速热处理(rtp)室中进行剥离，以允许控制衬底的加热速率。在操作262处，该衬底的进一步处理是在相同室或不同室中执行。
68.盖层(如果存在的话)的移除在下文进一步讨论。
69.现在参考图3至4，其显示了用于执行引发式化学气相沉积(icvd)的衬底处理系统300。衬底处理系统300类似于上述的衬底处理系统110。然而，该衬底处理系统300还包括在图3中整体标示为310的多个加热灯丝。由加热灯丝310产生的热被使用以引发反应。在图4中，多个加热灯丝310的示例被显示以包括导体对410，其中导体对410被连接至加热灯丝
412。在该示例中，该导体对410被附接至在处理室122中配置的第一支撑件414和第二支撑件416(例如，附接至处理室122的侧壁)。
70.现在参照图5a及5b，其显示了在衬底上沉积聚合物膜的方法500。在图5a中的操作504处，将衬底设置在室中的衬底支撑件上。在操作508处，将该室中的压强设定于预定压强范围内。在操作512处，将该衬底的温度控制在预定温度范围。在一些示例中，将该衬底的温度控制在一定温度，其中该温度小于室中的其他表面的温度。在操作516处，将聚合物前体气体混合物输送至室。当在操作522处判断达到预定的聚合物膜厚度时，则在操作530处停止聚合物前体气体混合物。在操作532处，可如上所述执行后处理。在操作534处，将衬底从室移除。
71.如在下文进一步讨论的，在一些实施方案中，沉积一个或更多盖层。在一些实施方案中，可在操作530后且操作534之前通过cvd沉积这些盖层。在此类实施方案中，可在操作532之前或之后、或在操作532的一部分时沉积该一个或更多盖层。在其他实施方案中，可以在操作534后于不同室中沉积该一个或更多盖层。
72.在图5b中，在排队时段的最后且在进一步处理之前执行移除该聚合物膜的方法550。在操作552处，当该衬底准备好进行处理时，将该衬底设置在室中的衬底支撑件上。在操作558处，如上所述将该聚合物膜移除。在操作562处，该衬底的进一步处理是在相同室或不同室中执行。盖层(如果存在的话)的移除在下文进一步讨论。
73.现在参照图6，其根据本公开显示了工具600的示例。工具600包括处理室624-1、624-2、
…
、及624-n，其中n为大于1的整数。可在foup中将衬底输送至装载/卸除站612。分别位于装载锁617、619中的机械手614、616将衬底从foup输送至包括机械手622的真空传送模块618。机械手622将衬底输送至处理室624-1、624-2、
…
、以及624-n中的一或更多者，以进行干式处理、聚合物膜移除和/或聚合物膜沉积。
74.举例而言，包括先前所沉积的聚合物膜的衬底在排队时段后从储存处或另一位置被输送至处理室624-1，以进行进一步处理。在处理室624-1中，将该聚合物膜如本文所述地移除。随后，机械手622将该衬底移动至处理室中的一或更多者，并且执行例如沉积、蚀刻或清洁之类的衬底处理。替代地，该衬底被保留在移除聚合物膜的同一处理室(例如，624-1)中，并且在该同一室中执行例如沉积或蚀刻之类的衬底处理。
75.机械手将衬底移动至另一处理室(例如，624-3)，并再次沉积聚合物膜。替代地，该机械手保留在相同处理室(例如，624-1或624-2)中，并且在该相同室中沉积聚合物膜。随后，将该衬底从工具600移除，并且在排队时段后于另一工具中进行处理。
76.现在参照图7，制造设施包括多个工具730-1、730-2、
…
、及730-m，其中m为大于1的整数。该制造设施还包括其他衬底处理室或工具734-1、734-2、
…
、及734-p，以及储存处736。可通过工具中的一者730-1对衬底进行处理，接着该工具730-1的处理室沉积聚合物层。在排队时段可将该衬底移动至储存处736或另一位置，直到可执行下一工艺。在一些示例中，可将foup或以惰性清扫的foup用于移动衬底和/或在排队时段储存衬底。
77.在排队时段后，将该衬底移动至工具734-1、734-2、
…
、及734-p中的另一者，将该聚合物膜移除并执行进一步处理。在一些示例中，在执行该进一步处理后，在另一排队时段之前添加聚合物膜，并可根据需求重复进行该工艺。
78.在一些实施方案中，可在聚合物膜上沉积盖层。图8显示了衬底801的示例，其中衬
底801包括待受保护的表面。包括聚合物膜803及盖层805的多层膜位于衬底表面上并用作瞬时保护层。该聚合物膜803可以是在上文关于图2a及5a所描述的气相沉积膜。
79.除了聚合物膜外，该多层膜包括一个或更多盖层，其中所述盖层提供保护以避免因暴露于周边环境所导致的不期望的氧化、腐蚀或卤化。在图2a的示例中，所述盖层可在操作232之前、之后或作为操作232的一部分，或在操作234后形成。类似地，在图5a的示例中，所述盖层可在操作532之前、之后或作为操作532的一部分，或在操作534后形成。
80.在图8的示例中，存在一个盖层805，然而可使用相同或不同组成的额外盖层。聚合物膜803的厚度示例可介于2nm至1000nm的范围，而对于该一个或更多盖层的厚度的示例是从数纳米至数微米。举例而言，厚度可取决于储存环境及时间长度。
81.盖层805是实心的非水性膜，并且可以是具有少量或无孔隙或缺陷的高密度材料。该盖层的特征可在于比聚合物膜具有较高湿度或氧阻挡物性质。该盖层以不使聚合物膜降解的方式进行沉积。在一些实施方案中，这涉及在低于150℃(或聚合物膜降解的其他温度)的温度下进行热(非等离子体)沉积。在一些实施方案中，不将聚合物膜直接暴露于等离子体。示例性的沉积处理可包括电子束蒸镀、各种溅镀处理、原子层沉积以及化学气相沉积。示例性的盖层可以包括氧化物膜，例如硅氧化物(sio
x
)、锡氧化物(sno
x
)、铝氧化物(alo
x
)、钛氧化物(tio
x
)、锆氧化物(zro
x
)、铪氧化物(hfo
x
)以及锌氧化物(zno
x
)；以及氮化物膜，例如硅氮化物(sin
x
)，其中x为大于0的数。
82.在一些实施方案中，盖层也可以是聚合物。将其称作聚合物盖层以与聚合物膜803产生区别。聚合物盖层可以是气相沉积的(通过化学气相沉积或物理气相沉积)。可以气相沉积的其他盖层包括类聚合物膜、树脂膜及有机分子。在一些实施方案中，可从以气相进行输送的前体进行聚合物的原位生长。
83.可以通过气相沉积或基于溶液的沉积而进行沉积的盖层示例包括聚四氟乙烯(ptfe)、聚乙烯(pe)、聚丙烯酸酯(包括其衍生物、经取代形式以及共聚物)、聚苯乙烯(包括其衍生物、经取代形式及共聚物)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚脲、聚醛以及聚氨酯。
84.聚合物膜803通常如上所述具有带交替的碳-氧键的主链，并且以良性方式(例如，暴露于uv和/或在150℃-300℃进行烘烤)移除而仅留下少量残留物。为了建构该多层膜，如上所述地通过cvd沉积聚合物的聚合物膜，其中该聚合物膜包括聚合物主链，而该聚合物主链具有交替的碳-氧键。接着，后续将一个或更多盖层沉积至该聚合物膜上。气相、低温且非等离子体cvd技术可用于避免聚合物膜的降解。举例而言，可以在不大于或少于150℃的温度下使用cvd沉积，而不具有辐射。可以在重复性堆叠件中将许多不同类型的膜沉积许多次，以使表面保护优化。
85.在一些实施方案中，可通过温和cvd工艺沉积第一盖层以保护下伏的聚合物膜，随后通过较苛刻的技术(例如，pecvd)进行沉积，以较快速地生长较稳健的膜。在一些实施方案中，可在进行聚合物膜沉积的同一室中执行该温和cvd工艺，而在相同或不同室中执行该较苛刻的工艺。在整个工艺中，衬底的温度通常应低于下方聚合物膜的150℃(或其他降解温度)，或是超过该温度并持续不多于数秒。
86.在一些实施方案中，在相同处理室(例如，图1或图3中的处理室122)将一个或更多盖层沉积于聚合物膜上。在一些实施方案中，可以使用多站室，以在第一站或一组站中沉积聚合物膜(例如，聚合物膜803)，并且在第二站或一组站中沉积盖层。
87.当准备好进行衬底的进一步处理时，将该一个或更多盖层移除。这可以是单一操作或多个操作。此外，可以在相同或不同操作中移除该一个或更多盖层以及聚合物膜。
88.在一些实施方案中，移除该一个或更多盖层可涉及使用等离子体或溶剂使这些层降解，在下伏的聚合物膜本身被完全移除之前将该等离子体关闭或移除溶剂。接着，可以在真空或周边环境下将该表面进行烘烤以驱除该聚合物膜，留下所期望的干净表面，而该干净表面被保护以避免受移除盖层所使用的苛刻化学品或环境的影响。
89.在一些实施方案中，可利用粘附剂将该一个或更多盖层与另一衬底附接以将该一个或更多盖层剥离，而该第一衬底仍被夹持或固定至某种固持件。接着，在进行拉开时将整个组件进行加热。由于该加热可使聚合物膜降解，故该衬底-聚合物膜界面是在一分为二处，从而留下无保护膜的干净衬底，而保护膜的主体仍通过粘附剂而附接至该第二衬底。类似地，在一些实施方案中，可将该聚合物膜降解，使其易于利用重力、或用于将该聚合物膜与重叠盖层分离的其他作用力而移除。
90.前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
91.使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“a、b和c中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(or)的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
92.在一些实现方案中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、射频(rf)产生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片传送进出工具和其他传送工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
93.从广义上讲，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控
制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或执行程序指令(例如，软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
94.在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的工艺。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
95.示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
96.如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

技术特征：

1.一种方法，其包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)工艺以在所述衬底的暴露表面上沉积聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除；在所述排队期间后，将所述聚合物膜从所述衬底移除；以及在第二衬底处理工具中使用第二干式工艺对所述衬底执行第二衬底处理。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一衬底处理是在所述第一衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第一衬底处理工具的第二处理室中执行。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一衬底处理是在所述第一衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第一衬底处理工具的所述第一处理室中执行。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二衬底处理是在所述第二衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第二衬底处理工具的第二处理室中执行。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二衬底处理是在所述第二衬底处理工具的第一处理室中执行，而沉积所述聚合物膜是在所述第二衬底处理工具的所述第一处理室中执行。6.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述cvd工艺期间将压强控制在预定压强范围内。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预定压强范围是介于50毫托与100托之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括半导体衬底。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述cvd工艺包括引发式cvd(icvd)工艺。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述icvd工艺使用多个加热灯丝以引发反应。11.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述排队期间将所述衬底储存于大气环境。12.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述排队期间将所述衬底储存于以惰性气体清扫的前开式晶片传送盒(foup)中。13.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述聚合物膜包括将所述衬底加热至预定温度范围内的温度持续预定时段。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述预定温度范围是从80℃至600℃。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述预定时段是在1秒至5分钟的范围内。16.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一衬底处理选自于由蚀刻和沉积所构成的组。17.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二衬底处理选自于由蚀刻和沉积所构成的组。18.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一衬底处理是在所述第一衬底处理工具的
第二处理室中执行，接着通过真空传送模块传送至所述第一衬底处理工具的所述第一处理室。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜包括具有交替的碳-氧键的聚合物主链。20.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜包括聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛、聚癸醛或其任何组合。21.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜为包括均聚物的共聚物，所述均聚物选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。22.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述聚合物膜的沉积期间输送前体，所述前体选自于由单体醛和具有交替的碳-氧环结构的前体所构成的组。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述前体选自于由1,3,5-三氧杂环己烷和三聚乙醛所构成的组。24.根据权利要求22或23所述的方法，其中所述单体醛选自于由甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛或癸醛、或这些分子的任何非线性支链版本所构成的组。25.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜的厚度是在10nm至5000nm的范围内。26.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物膜的厚度是在100nm至1000nm的范围内。27.根据权利要求1所述的方法，其还包括对所述聚合物膜执行后处理。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述后处理选自于由暴露于溶剂、退火和软式烘烤所构成的组。29.根据权利要求1所述的方法，其中移除所述聚合物膜包括将所述聚合物膜暴露于辐射。30.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述聚合物膜的沉积期间将衬底支撑件的温度控制在比进行所述聚合物膜的沉积所在的处理室内的其他表面的温度低的温度。31.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述聚合物膜上沉积盖层。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述盖层是在所述第一衬底处理工具中通过cvd工艺沉积的。33.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述盖层是无机层。34.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述盖层包括以下一者或更多者：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
和sinx，其中x为大于0的数。35.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述盖层包括聚合物层。36.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述聚合物膜中掺入有机弱酸。37.一种方法，其包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)处理以在所述衬底的暴露表面上沉积包含聚合物的聚合物膜；
在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除，其中所述聚合物选自于由聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。38.根据权利要求37所述的方法，其还包括在所述聚合物膜上沉积盖层。39.根据权利要求38所述的方法，其中所述盖层是在所述第一衬底处理工具中通过cvd工艺沉积的。40.根据权利要求38或39所述的方法，其中所述盖层是无机层。41.根据权利要求38或39所述的方法，其中所述盖层包括以下一者或更多者：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
以及sin
x
，其中x为大于0的数。42.根据权利要求38或39所述的方法，其中所述盖层包含聚合物。43.根据权利要求37所述的方法，其还包括在所述聚合物膜中掺入有机弱酸。44.一种方法，其包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(cvd)工艺以在所述衬底的暴露表面上沉积包含聚合物的聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除，其中所述聚合物为包括均聚物的共聚物，其中所述均聚物选自于由聚甲醛、聚乙醛、聚丙醛、聚丁醛、聚戊醛、聚庚醛、聚辛醛、聚壬醛和聚癸醛所构成的组。45.根据权利要求44所述的方法，其还包括在所述聚合物膜上沉积盖层。46.根据权利要求45所述的方法，其中所述盖层是在所述第一衬底处理工具中通过cvd工艺沉积的。47.根据权利要求45或46所述的方法，其中所述盖层是无机层。48.根据权利要求46或47所述的方法，其中所述盖层包括以下一者或更多者：sio
x
、sno
x
、alo
x
、tio
x
、zro
x
、hfo
x
、zno
x
和sin
x
，其中x为大于0的数。49.根据权利要求45所述的方法，其中所述盖层包含聚合物。50.根据权利要求44所述的方法，其还包括在所述聚合物膜中掺入有机弱酸。

技术总结

一种方法包括：在真空下进行操作的第一衬底处理工具中使用第一干式工艺对衬底执行第一衬底处理；在所述第一衬底处理后，在所述第一衬底处理工具中使用化学气相沉积(CVD)工艺以在所述衬底的暴露表面上沉积聚合物膜；在排队期间将所述衬底从所述第一衬底处理工具移除；在所述排队期间后，将所述聚合物膜从所述衬底移除；以及在第二衬底处理工具中使用第二干式工艺对所述衬底执行第二衬底处理。干式工艺对所述衬底执行第二衬底处理。干式工艺对所述衬底执行第二衬底处理。