(57)【要約】【課題】  超伝導金属化又は仕事関数調整用途のために用いられることができる窒化チタン材料を形成するための基板処理方法を提供する。【解決手段】  基板処理方法は、基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、第１窒化チタン膜をプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、第１窒化チタン膜は多結晶であり、処理は第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、を含む。方法はさらに、処理された、第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積によって堆積するステップと、プラズマ励起水素含有ガスで第２窒化チタンの少なくとも１つのモノレイヤを処理するステップと、を含む。【選択図】図１
2020015980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、
前記第１窒化チタン膜をプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、前記第１窒化チタン膜は多結晶であり、前記処理は前記第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、
前記の処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、
前記第２窒化チタン膜の前記少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップと、
を含む基板処理方法。
【請求項２】
窒化チタン材料は、前記処理された第１窒化チタン膜及び前記の処理された第２窒化チタン膜を含み、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積によって堆積するステップと、前記第２窒化チタン膜の前記少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップと、を少なくとも１回繰り返すステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
窒化チタン材料は、第１窒化チタン膜及び第２窒化チタン膜を含み、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップは、第１の原子層堆積の複数のサイクルを実行するステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第１の原子層堆積の複数のサイクルは、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとの交互曝露を含む、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップは、第２の原子層堆積の複数のサイクルを実行するステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第２の原子層堆積の複数のサイクルは、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとの交互曝露を含む、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記プラズマ励起水素含有ガスは、マイクロ波プラズマ源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、又は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源を用いて形成される、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記処理するステップは、前記第１窒化チタン膜及び前記第２窒化チタン膜を含む窒化チタン材料の閾値電圧を正にシフトさせる、
請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記水素含有ガスは、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、Ｈラジカル、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、
請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記処理された第１窒化チタン膜及び前記処理された第２窒化チタン膜を含む窒化チタン材料を薄くするためにエッチングを実行するステップであって、
薄くされた窒化チタン材料は（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する、ステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチングするステップは、ＣＨＦ３とＡｒとのガス混合物又は、Ｃｌ２とＡｒとのガス混合物を用いて実行される、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記処理された第１窒化チタン膜を含む窒化チタン材料を薄くするために原子層エッチングを実行するステップであって、
薄くされた前記窒化チタン材料は、（２００）結晶的構造を優性的に有する、ステップをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１５】
基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを原子層堆積により堆積するステップと、
前記第１窒化チタン膜を、マイクロ波プラズマ源を用いて形成されるプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、前記第１窒化チタン膜は多結晶であり、前記処理は前記第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、
前記の処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを原子層堆積により堆積するステップと、
前記第２窒化チタン膜の前記少なくとも１つのモノレイヤを、前記マイクロ波プラズマ源を用いて形成された前記プラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、前記処理された第１窒化チタン膜及び前記の処理された第２窒化チタン膜を含む窒化チタン材料は、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する、ステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記の堆積するステップは、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとのお交互曝露を含む原子層堆積の複数のサイクルを含む、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
気相堆積によって形成された、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する、窒化チタン膜を備えた
半導体デバイス。
【請求項１８】
前記窒化チタン膜は超電導特性を有する、
請求項１７記載の半導体デバイス。
【請求項１９】
前記窒化チタン膜は、高ｋ誘電体膜上に配置されており、トランジスタ内のゲート電極を形成している、
請求項１７記載の半導体デバイス。
【請求項２０】
前記窒化チタン膜は、
基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤが気相堆積により堆積されており、
前記第１窒化チタン膜はプラズマ励起水素含有ガスで処理されており、前記第１窒化チタン膜は多結晶であり、前記処理によって前記第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織が増加されており、
前記の処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤが気相堆積により堆積されており、
前記第２窒化チタン膜の前記少なくとも１つのモノレイヤがプラズマ励起水素含有ガスで処理されていること、
によって形成されている、請求項１７記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月２６日に出願された「（２００）結晶学的集合組織を有する窒化チタン膜を形成する方法」と題する米国仮特許出願第６２／７０３，７０１号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、半導体処理の分野におけるものであり、特に、（２００）結晶学的集合組織（the  (200)  crystallographic  texture）を優性的に有する窒化チタン膜を形成する方法を記載する。窒化チタン膜は、例えば、超伝導及び仕事関数（workfunction）調整用途に使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
人工知能（ＡＩ）、モノのインターネット（ＩｏＴ）、ビッグデータなどの新しい技術は、ますます多くの計算能力を必要とし、そのため、いくつかの革新的な計算技術が開発されている。例えば、量子コンピューティングは、先進的なコンピューティング技術の一つとして登場しつつある。量子コンピューティングは超伝導金属化部を含むマイクロエレクトロニクス回路を必要とし、超伝導材料を堆積する新しい方法が必要とされる。
【０００４】
窒化チタン（ＴｉＮ）は、その硬さが知られている耐火材料であり、多くの産業で数十年にわたり耐摩耗性コーティングとして使用されてきた。さらに、ＴｉＮは、拡散バリア材料及び導電性電極材料として半導体デバイスに使用されている。ＴｉＮは、マイクロ波周波数において低損失を有することが知られており、その結果、多くの新進の量子デバイスアーキテクチャにおいて使用できる可能性がある。ＴｉＮは６．０ＫのバルクＴｃを有する超伝導体であり、したがって量子コンピューティングに使用するための魅力的な材料である。
【０００５】
ＴｉＮ薄膜は、原子層堆積（ＡＬＤ）、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）を含む多くの方法によって成長されてきたが、低損失量子回路用のＴｉＮ薄膜成長の最も一般的な方法は、Ａｒ／Ｎ２プラズマをチタンターゲットのスパッタリングに使用する反応性スパッタリング（例えばマグネトロンスパッタリング）である。しかしながら、例えば、超伝導及び仕事関数調整用途に使用するためには、好ましい結晶学的集合組織を有するＴｉＮ薄膜を堆積するための新しい方法が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
超伝導金属化又は仕事関数調整用途のために用いられることができる窒化チタン材料を形成するための基板処理方法が記載されている。基板処理方法は、基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、第１窒化チタン膜をプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、第１窒化チタン膜は多結晶であり、処理は第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、を含む。方法はさらに、処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、第２窒化チタンの少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップと、を含む。
【０００７】
気相堆積により形成され、優性的に又は主として（predominantly）（２００）結晶学的集合組織を有する窒化チタン膜を含む半導体デバイスが記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に与えられた発明の一般的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
【図１】本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜を形成するためのプロセスシーケンスを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜のＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜を形成するために構成された堆積システムの上面図を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜を処理するためのマイクロ波プラズマ源を含むプラズマ処理システムの概略を示す図である。
【図５】図４のプラズマ処理システムのガス供給ユニットの平面図を示す図である。
【図６】図４のプラズマ処理システムのアンテナ部分の部分断面図を示す図である。
【図７Ａ】超伝導金属化にＴｉＮ膜を形成及び集積化するためのクラスタツールの概略を示す図である。
【図７Ｂ】仕事関数調整用途にＴｉＮ膜を形成し集積化するためのクラスタツールの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有するＴｉＮ膜を形成するための方法を記載する。ＴｉＮ膜は、例えば、超伝導及び仕事関数調整用途に使用することができる。優性的に（２００）結晶学的集合組織を有するＴｉＮ膜は、高い超伝導転移温度を有し、したがって、超伝導用途に使用するために魅力的である。さらに、優性的に（２００）結晶学的テクスチャを形成するために、堆積中にＴｉＮ膜を処理すると、閾値電圧が約０．２Ｖから約０．４Ｖだけ（by  between）正にシフトする。このことにより、仕事関数調整用途のためのＴｉＮ膜を使用するための様々な用途が開かれる。例えば、ＴｉＮ膜は、トランジスタのゲート電極として使用されることができ、そこでは、ＴｉＮ膜は、高ｋ誘電体膜の頂部に配置され、ＴｉＮ膜は、トランジスタの閾値電圧を設定する特定の有効な仕事関数を有する。
【００１０】
一実施形態によれば、基板処理方法が記載される。基板処理方法は、基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、その後、第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、第１窒化チタン膜は多結晶であり、処理は第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、を含む。方法はさらに、処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、その後、第２窒化チタンの少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップと、を含む。本発明の実施形態によれば、水素含有ガスは、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、Ｈラジカル、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される。気相堆積は、例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ又は物理堆積（ＰＶＤ）を含むことができる。処理された第１窒化チタン膜は、（２００）の結晶学的集合組織を優性的に有し、これはまた、（２００）の結晶学的集合組織を優性的に有する第２の窒化チタン膜の形成を助ける。第１窒化チタン膜及び第２窒化チタン膜はともに、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する窒化チタン材料を形成する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例によるＴｉＮ膜を形成するためのプロセス手順を示す。プロセス手順１００は、１０２において、基板上に第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、１０４において、第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤをプラズマ励起水素含有ガスで処理するステップであって、第１窒化チタン膜は多結晶であり、処理は第１窒化チタン膜の（２００）結晶学的集合組織を増加させる、ステップと、を含む。
【００１２】
プロセス手順１００は、さらに、１０６において、処理された第１窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤ上に第２窒化チタン膜の少なくとも１つのモノレイヤを気相堆積により堆積するステップと、１０８において、プラズマ励起水素含有ガスで第２窒化チタンの少なくとも１つのモノレイヤを処理するステップと、を含む。
【００１３】
１０２における堆積は、第１の、原子層堆積の複数のサイクル（a  first  plurality  of  cycles  of  atomic  layer  deposition）を実行することによって達成することができ、１０６における堆積は、第２の、原子層堆積の複数のサイクル（a  second  plurality  of  cycles  of  atomic  layer  deposition）を実行することによって達成することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態によれば、プロセス手順は、チタン材料の（２００）結晶学的集合組織をさらに増加させるために、第１チタン膜、第２チタン膜、又は、第１チタン膜及び第２のチタン膜の両方をアニールすることをさらに含むことができる。アニールは、第１チタン膜を堆積した後であって第１チタン膜を処理する前、第１チタン膜を処理した後であって第２チタン膜を堆積する前、第２チタン膜を堆積した後であって第２チタン膜を処理する前、第２のチタン膜を処理した後、又はそれらのさらなる組み合わせで行うことができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、プロセス手順は、窒化チタン材料の厚さを増加させるために、追加の堆積ステップ及び処理ステップを実施することをさらに含むことができる。これは、図１のプロセス矢印１１０によって概略的に示されている。いくつかの例において、第１の複数のサイクルは、２回と約５０回との間、２回と１０回との間、１０回と３０回との間、又は３０回と５０回との間であり得る。いくつかの実施例において、第２の複数のサイクルは、２回と約５０回との間、２回と１０回との間、１０回と３０回との間、３０回と５０回との間であり得る。
【００１６】
一実施形態によれば、処理ステップ１０４及び１０８は、ＴｉＮ膜の閾値電圧を、例えば約０．２Ｖと約０．４Ｖとの間で正にシフトさせる。
【００１７】
ＴｉＮ膜は、Ｔｉ含有前駆体と窒素含有前駆体の交互曝露を用いてＡＬＤによって堆積させることができる。Ｔｉ含有前駆体は、窒化チタン前駆体及びチタン前駆体から選択することができる。窒化チタン前駆体は、同一分子中にチタンと窒素との両方を含有することができるが、別個の窒素前駆体（例えば、ＮＨ３又はプラズマ励起Ｎ２）を、追加の窒素源として追加することができる。「Ｔｉ−Ｎ」分子内結合を有する窒化チタン前駆体の代表的な例としては、Ｔｉ（ＮＥｔ２）４（ＴＤＥＡＴ）、Ｔｉ（ＮＭｅＥｔ）４（ＴＥＭＡＴ）、Ｔｉ（ＮＭｅ２）４（ＴＤＭＡＴ）が挙げられる。チタン含有前駆体としては、ＴｉＦ５及びＴｉＣ５が挙げられ、「Ｔｉ−Ｃ」分子内結合を含む前駆体としては、例えば、Ｔｉ（ＣＯＣＨ３）（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）Ｃｌ３、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）Ｃｌ３、Ｔｉ（ＣＨ３）（η５−Ｃ５Ｈ５）２Ｃｌ、Ｔｉ（η５−Ｃ９Ｈ７）２Ｃｌ２、Ｔｉ（（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２Ｃｌ、Ｔｉ（（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２Ｃｌ２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２（μ−Ｃｌ）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）２（ＣＯ）２、Ｔｉ（ＣＨ３）３（η５−Ｃ５Ｈ５）、Ｔｉ（ＣＨ３）２（η５−Ｃ５Ｈ５）２、Ｔｉ（ＣＨ３）４、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）（η７−Ｃ７Ｈ７）、Ｔｉ（η５−Ｃ５Ｈ５）（η８−Ｃ８Ｈ８）、Ｔｉ（Ｃ５Ｈ５）２（η５−Ｃ５Ｈ５）２、Ｔｉ（（Ｃ５Ｈ５）２）２（η−Ｈ）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２、Ｔｉ（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２（Ｈ）２、及びＴｉ（ＣＨ３）２（η５−Ｃ５（ＣＨ３）５）２等が挙げられる。窒素含有前駆体は、ＮＨ３、プラズマ励起ＮＨ３、プラズマ励起Ｎ２、ＮＨ（ＣＨ３）２、Ｎ２Ｈ４、又はＮ２Ｈ３ＣＨ３ＮＨ３、又はそれらの２つ以上の組み合わせから選択することができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜のＸＲＤスペクトルを示す。ＴｉＮ膜は、ＴｉＣｌ４とＮＨ３の交互曝露を用いてＡＬＤにより堆積された。第１ＴｉＮ膜１は、堆積したＴｉＮ膜をプラズマ励起Ｈ２ガスで処理することなく形成された。第２ＴｉＮ膜２は、堆積したＴｉＮ膜をプラズマ励起Ｈ２ガスで間欠的に（intermittently）処理することにより形成した。ＸＲＤスペクトルはＴｉＮについて３つの結晶学的集合組織を示す：約３７度の（１１１）、約４２．５度の（２００）、約６２度の（２２０）である。第１ＴｉＮ膜１は多結晶であり、ＸＲＤは顕著な（１１１）、顕著な（２００）及び顕著な（２２０）結晶学的集合組織を示した。対照的に、第２ＴｉＮ膜２は、優性的に又は主として（２００）結晶学的集合組織を有し、（１１１）結晶学的集合組織は測定されなかった。図２の結果は、堆積されたＴｉＮ膜をプラズマ励起Ｈ２ガスで間欠処理することを含む、図１のプロセス手順を用いて、優性的に（２００）結晶学的集合組織を有するＴｉＮ膜が形成され得ることを明確に示す。
【００１９】
一実施形態によれば、本方法は、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有するＴｉＮ膜を堆積させるステップと、その後、ＴｉＮ膜を薄くするために、ドライエッチングプロセス（例えば、原子層エッチング（ＡＬＥ））を行うステップとを含み、ここで、薄くしたＴｉＮ膜も、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有する。これは、厚いＴｉＮ膜を最初に堆積させ、その後、厚いＴｉＮ膜を、優性的な（２００）結晶学的集合組織を維持しながら、所望の厚さまで薄くする方法を提供する。一実施例では、ドライエッチングプロセスは、ハロゲンガス、又は、例えばフッ素含有ガスを使用することを含む。一実施例では、ドライエッチングプロセスは、プラズマ励起エッチングガスを形成するためにプラズマを使用することを含む。例えば、ドライエッチングプロセスは、反応性ガスとしてＣＨＦ３又はＣｌ２を含んでもよい。ドライエッチングプロセスは、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスをさらに含んでもよい。一実施例において、ドライエッチングプロセスは、プラズマ励起ＣＨＦ３＋Ａｒ又はプラズマ励起Ｃｌ２＋Ａｒを使用することができる。他の例において、ＡＬＥプロセスは、ホウ素（Ｂ）含有ガス又はアルミニウム（Ａｌ）含有ガス及びフッ素含有ガスの使用を含み得る。例えば、ＡＬＥプロセスは、ＢＣｌ３及びＨＦの使用を含み得る。別の例では、ＡＬＥプロセスは、ＴｉＮ膜を除去する前に、ＴｉＮ膜の全部又は一部を酸化することを含んでもよい。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜を形成するために構成された堆積システムの上面図である。複数の基板２００を処理するためのバッチ処理システム２１０は、入出力ステーション２１２、ロード／ロックステーション２１４、プロセスチャンバ２１６、及びロード／ロックステーション２１４とプロセスチャンバ２１６との間に介在する移送チャンバ２１８を備える。簡略化された方法で示されているバッチ処理システム２１０は、当業者によって理解されるように、ロード／ロックステーション２１４を移送チャンバ２１８に、プロセスチャンバ２１６を移送チャンバ２１８に連結する追加の真空隔離壁のような追加の構造を含んでもよい。入出力ステーション２１２は、大気圧（例えば、７６０Ｔｏｒｒ）又はそれに近い圧力であり、ウエハカセット２２０、例えば、前面開口一体化ポッド（ＦＯＵＰ）を受け入れるように構成されている。ウエハカセット２２０は、例えば２００又は３００ミリメートルの直径を有する半導体ウエハ等の複数の基板２００を保持するようにサイズ設定及び成形される。
【００２１】
ロード／ロックステーション２１４は、大気圧から真空圧に排気され、真空圧から大気圧にベントされるように構成され、一方、プロセスチャンバ２１６及び移送チャンバ２１８は、隔離され、真空圧力下で連続的に維持される。ロード／ロックステーション２１４は、入出力ステーション２１２の大気圧環境から導入された複数のウエハカセット２２０を保持する。ロード／ロックステーション２１４は、各々がウエハカセット２２０の１つを支持するプラットフォーム２２１、２２３を含み、プラットフォーム２２１、２２３は、プロセスチャンバ２１６へ及びプロセスチャンバ２１６からのウエハの移送を促進するために垂直方向にインデックス付けされていてもよい。
【００２２】
ウエハ移送機構２２２は、基板２００を、真空下で、ロード／ロックステーション２１４内のウエハカセット２２０のうちの１つから、移送チャンバ２１８を介して、プロセスチャンバ２１６内へと移送する。別のウエハ移送機構２２４は、真空下で、プロセスチャンバ２１６内で処理された基板２００を、プロセスチャンバ２１６から移送チャンバ２１８を介してウエハカセット２２０へと移送する。バッチ処理システム２１０のスループットを高めるために互いに独立して動作するウエハ移送機構２２２、２２４は、ピックアンドプレース操作（pick-and-place  operations）に一般的に使用される選択的順応関節／組立ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボット（selective  compliant  articulated/assembly  robot  arm  (SCARA)  robots）であってもよい。ウエハ移送機構２２２、２２４は、移送中に基板２００を固定するように構成されたエンドエフェクタを含む。プロセスチャンバ２１６は、プロセスチャンバ２１６内のプロセス空間にアクセスするためにウエハ移送機構２２２、２２４によってそれぞれ使用される別個の第１シール可能ポート及び第２シール可能ポート（図示せず）を含んでもよい。アクセスポートは、堆積又はエッチングプロセスがプロセスチャンバ２１６内で発生しているときにシールされる。ウエハ移送機構２２２は、ロード／ロックステーション２１４のプラットフォーム２２１上のウエハカセット２２０から処理チャンバ２１６へ、処理されていない基板２００を移送するものとして図３に示されている。ウエハ移送機構２２４は、プロセスチャンバ２１６からロード／ロックステーション２１４のプラットフォーム２２３上のウエハカセット２２０へ、処理された基板２００を移送するものとして図３に示されている。
【００２３】
ウエハ移送機構２２４は、プロセスチャンバ２１６から引き抜かれる処理された基板２００を検査のための計測ステーション２２６に、又は、基板２００の後処理低圧冷却のために使用される冷却ステーション２２８に移送することもできる。計測ステーション２２６で実行されるプロセスは、例えばエリプソメトリー等の、膜厚及び／又は膜組成を測定するために使用される通常の技術、及び、汚染制御のための粒子測定技術を含んでもよいが、これらに限定されない。
【００２４】
バッチ処理システム２１０は、バッチ処理システム２１０の動作を制御し、調整するようにプログラムされたシステムコントローラ２３６を備えている。システムコントローラ２３６は、典型的には、種々のシステム機能、チャンバプロセス及びサポートハードウェア（例えば、検出器、ロボット、モータ、ガス源ハードウェアなど）を制御し、システム及びチャンバプロセス（例えば、チャンバ温度、プロセス手順スループット、チャンバプロセス時間、入出力信号など）を監視するための中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含む。ソフトウェア命令及びデータは、ＣＰＵに指示するためにコード化され、メモリ内に記憶されることができる。システムコントローラ２３６によって実行可能なソフトウェアプログラムは、どのタスクが基板２００上で実行されるかを特定し、プロセス手順タスク及び種々のチャンバプロセスレシピステップ（chamber  process  recipe  steps）の監視及び実行に関するタスクを含む。
【００２５】
サセプタ２４８は、プロセスチャンバ２１６の内側に配置されている。サセプタ２４８は、サセプタ２４８の頂部表面に画定された複数の円形基板支持体２５２を含む。基板支持体２５２の各々は、基板２００のうちの少なくとも１つをプロセスチャンバ２１６の周辺側壁２４０内の半径方向の位置に保持するように構成される。個々の基板支持体２５２の数は、例えば、２個〜８個の範囲であってもよい。しかしながら、当業者であれば、サセプタ２４８は、基板２００の寸法及びサセプタ２４８の寸法に応じて、任意の所望の数の基板支持体２５２で構成することができることを理解するであろう。本発明のこの実施形態は、円形又は丸形（circular  or  round）の幾何学的形状の基板支持体２５２を有するものとして示されているが、当業者であれば、基板支持体２５２は、適切に成形された基板を収容する、任意の所望の形状であってもよいことが理解されよう。
【００２６】
バッチ処理システム２１０は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、又はより大きなサイズの丸形基板を処理するように構成することができ、その寸法設定は基板支持体２５２の寸法に反映される。実際、当業者に理解されるように、バッチ処理システム２１０は、基板、ウエハ、又は液晶ディスプレイを、そのサイズに関係なく処理するように構成することができると考えられる。したがって、本発明の態様は、半導体基板である基板２００の処理に関連して説明されるが、本発明は、それに限定されない。
【００２７】
基板支持体２５２は、回転軸２５４を中心とした一様な半径周りに（about  a  uniform  radius）サセプタ２４８上に円周方向に分配される。基板支持体２５２は、回転軸２５４の周りにほぼ等角間隔を有し、これは方位軸２４２と（with  the  azimuthal  axis  242）実質的にコリニアはコアキシャル（collinear  or  coaxial）であるが、本発明はそれに限定されない。
【００２８】
基板２００がプロセスチャンバ２１６内で処理される場合、サセプタ２４８の回転は連続的であってよく、回転軸２５４の周りの一定の角速度で生じ得る。あるいは、角速度は、任意の基準点に対するサセプタ２４８の角度方向に応じて変化させることができる。
【００２９】
パーティション２６８、２７０、２７２、２７４は、サセプタ２４８及び基板支持体２５２が回転軸２５４の周りを自由に回転できるようにしながら、プロセスチャンバ２１６を複数の処理空間２７６、２７８、２８０、２８２に区画化する。パーティション２６８、２７０、２７２、２７４は、回転軸２５４に関して半径方向に周辺側壁２４０に向かって延在する。４つのパーティション２６８、２７０、２７２、２７４が代表的に示されているが、当業者であれば、プロセスチャンバ２１６は、４つの処理スペースとは異なる数を形成するために、任意の適切な複数のパーティションに分割されてもよいことを理解するであろう。あるいは、パーティション２６８、２７０、２７２、２７４は、気体カーテンで置き換えてもよい。
【００３０】
バッチ処理システム２１０は、周辺側壁２４０を貫通するガスインジェクタ２３０、２３４にガス配管によって連結されたパージガス供給システム２８４をさらに含む。パージガス供給システム２８４は、処理空間２７６及び２８０にパージガスの流れを導入するように構成される。処理空間２７６及び２８０に導入されるパージガスは、希ガス（すなわち、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン）、窒素、又は水素等の不活性ガスを含むことができる。基板処理中、パージガスを処理空間２７６及び２８０に連続的に導入することができ、処理空間２７８、２８２間の第１プロセス材料及び第２プロセス材料の気体移動を防止し、又は少なくとも大幅に制限する、気体カーテン又はバリアを提供することができる。パージガスはまた、処理空間２７６、２８０内に不活性雰囲気を提供し、基板２００によって担持された任意のプロセス材料層は、処理空間２７６、２８０を通してサセプタ２４８上で搬送されたとき、実質的に変化しない。処理空間２７８は、処理空間２７６、２８０の間に並置（juxtaposed）され、処理空間２８２は、処理空間２７６、２８０の間に並置され、その結果、第１プロセス材料及び第２のプロセス材料のための相互分離を提供するために、処理空間２７６、２８０は処理空間２７８、２８２を分離する。
【００３１】
バッチ処理システム２１０は、周辺側壁２４０を貫通するガスインジェクタ２３２にガスラインによって結合された第１プロセス材料供給システム２９０と、周辺側壁２４０を貫通するガスインジェクタ２３８にガスラインによって結合された第２プロセス材料供給システム２９２とをさらに含む。第１プロセス材料供給システム２９０は、第１プロセス材料を処理空間２７８に導入するように構成され、第２プロセス材料供給システム２９２は、第２プロセス材料を処理空間２８２に導入するように構成される。第１プロセス材料供給システム及び第２プロセス材料供給システム２９０、２９２は、各々、かかるプロセス材料供給システムに従来見られるように、１つ以上の材料源、１つ以上のヒータ、１つ以上の圧力制御デバイス、１つ以上の流量制御デバイス、１つ以上のフィルタ、１つ以上の弁、又は１つ以上の流量センサを含んでもよい。
【００３２】
第１プロセス材料は、例えば、基板２００の各々の上に形成される膜中に見出される主要な（principal）原子又は分子種を有する組成物等の前駆体を含むことができる。例えば、前駆体は、固相、液相、又は気相として発生することができ、キャリアガスの補助の有無にかかわらず、気体又は気相（a  gaseous  or  vapor  phase）のいずれかで処理空間２７８に分配されることができる。第２のプロセス材料は、例えば、反応体を含むことができ、これも、基板２００上に形成される膜中に見出される原子又は分子種を有し得る。例えば、反応物は、固相、液相、又は気相として発生することができ、キャリアガスの補助の有無にかかわらず、気体又は気相のいずれかで処理空間２８２に分配されることができる。
【００３３】
第１プロセス材料供給システム２９０によってプロセスチャンバ２１６に供給される第１プロセス材料、及び第２プロセス材料供給システム２９２によってプロセスチャンバ２１６に供給される第２プロセス材料は、基板上に薄膜として堆積される材料の組成及び特性に従って選択される。例えば、第１プロセス材料はチタン含有前駆体を含むことができ、第２プロセス材料は窒素含有前駆体を含むことができる。第１プロセス材料及び第２プロセス材料の温度及び圧力もまた、薄膜成長を促進するように選択される。
【００３４】
一実施形態によれば、第１プロセス材料供給システム２９０、第２プロセス材料供給システム２９２、及びパージガス供給システム２８４のうちの１つ以上は、エッチングガスを処理空間２７６、２７８、２８０、２８２のうちの１つ以上に注入するようにさらに構成されてもよい。
【００３５】
サセプタ２４８が回転軸２５４周りに回転すると、サセプタ２４８の周囲まわりの基板支持体２５２の配置により、各基板２００が処理空間２７６、２７８、２８０、２８２の各々の内部の異なる環境に順次曝露されることが可能になる。例として、サセプタ２４８が２πラジアン（３６０°）の閉路を通って回転すると、基板２００の各々は、第１処理空間２７８内の環境の第１プロセス材料に曝され、次いで、順次、第２処理空間２８０内の環境を含むパージガスに曝され、次いで、第３処理空間２８２内の環境の第２プロセス材料に曝され、最後に、第４の処理空間２７６内の環境を含むパージガスに曝される。基板２００の各々は、基板２００の各々の上に堆積されるべき膜の特性によって要求されるように、膜を形成するのに十分なように、それぞれの処理空間２７６、２７８、２８０、２８２の各々の中で所望の滞留時間を有する。
【００３６】
堆積プロセスは、薄膜の各原子層又はその一部の基板２００上への堆積が、自己限定的に反応して薄膜を逐次形成又は構築する適切な気相前駆体を交互に順次導入することによって制御される堆積技術である。第１処理空間２７８内で、第１処理材料の分子は、（化学的に、吸収、吸着などによって）基板２００の各々の頂部表面に結合し、第１処理材料のモノレイヤ又はモノレイヤの一部を形成する。第３処理空間２８２内で、第２処理材料は、各連続する基板２００上の第１処理材料の分子と反応する。基板２００が第１及び第３の処理空間２７８、２８２を通して回転されると、これらのステップが繰り返され、第１プロセス材料及び第２プロセス材料への連続的な次の曝露が行われる。第１処理空間及び第３処理空間２７８、２８２における第１プロセス材料及び第２プロセス材料の環境は、それぞれ、第２処理空間及び第４処理空間２８０、２７６内の化学的に非反応性のパージガス環境によって互いに隔離される。
【００３７】
基板２００は、堆積プロセスを促進するためにプロセス温度まで加熱されてもよい。主に熱的に駆動されるＣＶＤプロセスと比較して、ＡＬＤは主に化学的に駆動される。従って、ＡＬＤは、ＣＶＤよりもかなり低い基板温度で実施することができる。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、第１プロセス材料供給システム２９０は、イオン、ラジカル、又はそれらの組み合わせを含むプラズマ生成物の形態で、第１プロセス材料を処理空間２７８に供給するプラズマ源を含む。さらに、第２プロセス材料供給システム２９２は、イオン、ラジカル、又はそれらの組み合わせを含むプラズマ生成物の形態で第２プロセス材料を処理空間２８２に供給するプラズマ源を含んでもよい。さらに、異方性エッチングを提供するために、基板支持体２５２は、電気的にバイアスされ得る。一実施例では、サセプタ２４８の回転は、電気的バイアス中に停止される必要があり得る。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、パージガス供給システム２８４は、プラズマ励起水素含有ガスを処理空間２７６、２８０のうちの１つ以上に供給し、図１のプロセス手順に記載されるようにＴｉＮ膜を処理するプラズマ源を含んでもよい。
【００４０】
一実施例において、第１ＴｉＮ膜は、第１処理空間２７８におけるチタン含有前駆体への気相曝露、及び第３処理空間２８２における窒素含有前駆体への曝露によって、各基板２００上に堆積され得る。これらの順次曝露は、Ａ回繰り返されることができる。第１ＴｉＮ膜を基板２００上に堆積させるための複数の曝露サイクルの後、第１ＴｉＮ膜は、第２又は第４の処理空間２８０、２７６においてプラズマ励起水素含有ガスで処理され得る。プラズマ曝露処理は、Ｂ回実施することができる。順次曝露及びプラズマ曝露処理は、合計Ｃ回繰り返すことができる。換言すれば、第１ＴｉＮ膜は、（Ａ回×（チタン含有前駆体曝露、その後窒素含有前駆体曝露）＋Ｂ回×（プラズマ曝露処理））×Ｃ回を行うことによって形成することができる。ここで、Ａは、第１ＴｉＮ膜を堆積させるために順次曝露が行われた回数を表し、Ｂは、プラズマ曝露が行われた回数を表し、Ｃは、順次曝露及びプラズマ曝露処理が繰り返された回数を表す。Ｃは、スーパーサイクル数とも呼ばれる。その後、処理された第１ＴｉＮ膜上に第２ＴｉＮ膜を堆積させるために、複数の曝露サイクルを繰り返すことができる。
【００４１】
図４は、本発明の一実施形態によるＴｉＮ膜を処理するためのマイクロ波プラズマ源を含むプラズマ処理システムの概略図である。プラズマ処理システム１０は、プラズマ処理チャンバ２０（真空チャンバ）、アンテナユニット５７及び基板ホルダ２１を含む。
【００４２】
プラズマ処理チャンバ２０の内部は、プラズマガス供給ユニット３０の下に位置するプラズマ生成領域Ｒ１と、基板ホルダ２１側部のプラズマ拡散領域Ｒ２とに概略的に分割されている。プラズマ生成領域Ｒ１で生成されたプラズマは、数エレクトロンボルト（ｅＶ）の電子温度を有することができる。プラズマがプラズマ拡散領域Ｒ２内に拡散されて、そこで膜形成又は膜処理プロセスが実行されると、基板ホルダ２１近傍のプラズマの電子温度は、約２ｅＶ未満の値に低下する。基板ホルダ２１は、プラズマ処理チャンバ２０の底部の中央に配置され、基板Ｗを取り付けるための取り付けユニットとして機能する。基板ホルダ２１内には、基板温度を制御するために、絶縁部材（an  insulating  member）２１ａ、冷却ジャケット２１ｂ、及び図示しない温度制御ユニットが設けられている。
【００４３】
プラズマ処理チャンバ２０の頂部部分は開口している（open-ended）。プラズマガス供給ユニット３０は、基板ホルダ２１に対向して配置されて、Ｏリング等の図示しないシール部材を介してプラズマ処理チャンバ２０の頂部部分と封止される。プラズマガス供給ユニット３０は、誘電体窓としても機能することができ、酸化アルミニウム又は石英等の材料で作られ、仮想ディスク形状（a  virtual  disk  shape）を有し、基板ホルダ２１に対向する。複数のガス供給孔３１が、基板ホルダ２１に対向してプラズマガス供給ユニット３０の平面上に設けられている。複数のガス供給孔３１は、ガス流路３２を介してプラズマガス供給口３３と連通する。プラズマガス供給源３４は、水素含有ガス、Ａｒガス、又は他の不活性ガス等のプラズマガスをプラズマガス供給口３３に供給する。その後、プラズマガスは、複数のガス供給孔３１を介してプラズマ発生領域Ｒ１に均一に供給される。
【００４４】
プラズマ処理システム１０は、プラズマ生成領域Ｒ１とプラズマ拡散領域Ｒ２との間で、プラズマ処理チャンバ２０の実質的に中心に位置するプロセスガス供給ユニット４０をさらに含む。プロセスガス供給ユニット４０は、マグネシウム（Ｍｇ）又はステンレス鋼を含有するアルミニウム合金等の導電材料で作られている。プラズマガス供給ユニット３０と同様に、複数のガス供給孔４１がプロセスガス供給ユニット４０の平坦表面に設けられている。プロセスガス供給ユニット４０の平坦表面は、基板ホルダ２１と対向して配置され、ディスク形状を有する。
【００４５】
プラズマ処理チャンバ２０は、プラズマ処理チャンバ２０の底部に接続された排気ライン２６と、排気ラインを圧力制御弁２８及び真空ポンプ２９に接続する真空ライン２７とをさらに含む。圧力制御弁２８は、プラズマ処理チャンバ２０内の所望のガス圧力を達成するために使用され得る。
【００４６】
図５には、プロセスガス供給ユニット４０の平面図が示されている。この図に示されるように、プロセスガス供給ユニット４０内には、シャワープレートとも呼ばれるグリッド状ガス流路４２が形成されている。グリッド状ガス流路４２は、垂直方向に形成された複数のガス供給孔４１の上端と連通する。複数のガス供給孔４１の下端は、基板ホルダ２１に面する開口部である。複数のガス供給孔４１は、グリッドパターン化ガス流路４２を介してプロセスガス供給口４３と連通する。
【００４７】
さらに、複数の開口４４がプロセスガス供給ユニット４０を垂直方向に通過するように、プロセスガス供給ユニット４０に複数の開口４４が形成される。複数の開口４４は、プラズマガス、例えば、水素含有ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、又は他の不活性ガスを、基板ホルダ２１側のプラズマ拡散領域Ｒ２へと通す。図４に示すように、複数の開口４４は、隣接するガス流路４２同士の間に形成される。プロセスガスは、例えば、別個のプロセスガス供給源３４、４５〜４７からプロセスガス供給口４３へ供給される。プロセスガス供給源４５及び４６は、それぞれＯ２及びＮ２を供給することができる。ガス供給源４７は、水素含有ガスを供給するために設けられている。いくつかの実施形態によれば、Ａｒ（及び／又はＨｅ）及び水素含有ガスの任意の組み合わせが、プロセスガス供給ユニット４０及び／又はプラズマガス供給口３３を通って流されてもよい。さらに、例えば、複数の開口部４４は、基板Ｗの周縁部を越えて延在するプロセスガス供給ユニット４０上の領域を占めてもよい。
【００４８】
プロセスガスは、グリッド状ガス流路４２を通って流れ、複数のガス供給孔４１を介してプラズマ拡散領域Ｒ２に均一に供給される。プラズマ処理システム１０は、さらに、４つのバルブ（Ｖ１−Ｖ４）及び４つの流量コントローラ（ＭＦＣ１−ＭＦＣ４）を含み、それぞれ、プラズマ処理チャンバ２０へのガス供給を制御する。
【００４９】
外部マイクロ波発生器５５は、所定の周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号（又はマイクロ波エネルギー）を、同軸導波路５４を介してアンテナユニット５７に供給する。同軸導波路５４は、内側導体５４Ｂ及び外側導体５４Ａを含んでもよい。マイクロ波発生器５５からのマイクロ波は、プラズマ発生領域Ｒ１において、プラズマガス供給ユニット３０のすぐ下に電場を生成し、これは、次いでプラズマ処理チャンバ２０内でプロセスガスの励起を引き起こす。
【００５０】
図６は、アンテナユニット５７の部分断面図を示す。この図に示すように、アンテナユニット５７は、マイクロ波の波長を短縮するために（to  shorten）、フラットアンテナ本体５１と、半径方向ラインスロットプレート５２と、誘電体プレート５３とを含むことができる。フラットアンテナ本体５１は、開口底面（an  open-ended  bottom  surface）を有する円形形状を有する。半径方向ラインスロットプレート５２は、フラットアンテナ本体５１の開口底面を閉じるように形成されている。フラットアンテナ本体５１及び半径方向ラインスロットプレート５２は、フラットな中空円形形状導波路を有する導電材料で構成されている。
【００５１】
複数のスロット５６が、円形偏波を生成するために半径方向ラインスロットプレート５２上に設けられている。複数のスロット５６は、それらの間に僅かなギャップを有する実質的にＴ字形状で、円周に沿った同心円パターン又は螺旋パターンにおいて、配列されている。スロット５６ａ及び５６ｂは互いに垂直であるので、２つの直交偏波成分を含む円形偏波が、平面波として、半径方向ラインスロットプレート５２から放射される。
【００５２】
誘電体プレート５３は、低損失誘電体材料、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）で作られおり、半径方向ラインスロットプレート５２と平坦アンテナ本体５１との間に位置する。半径方向ラインスロットプレート５２がカバープレート２３と密着するように、半径方向ラインスロットプレート５２は、シール部材（図示せず）を用いてプラズマ処理チャンバ２０上に取り付けられる。カバープレート２３は、プラズマガス供給ユニット３０の上部表面に配置され、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等のマイクロ波透過誘電体材料から形成される。
【００５３】
外部高周波電源２２は、マッチングネットワーク２５を介して基板ホルダ２１に電気的に接続されている。外部高周波電源２２は、基板Ｗに引き込まれるイオンエネルギーを制御するために、所定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス電力を生成する。電源２２は、ＲＦバイアス電力のパルスを任意に提供するようにさらに構成され、パルス周波数は、１Ｈｚ以上、例えば２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ、又はそれ以上とすることができる。電源２２は、ＲＦバイアス電力を供給するために構成されており、ＲＦバイアス電力は、０Ｗと１００Ｗとの間、１００Ｗと２００Ｗとの間、２００Ｗと３００Ｗとの間、３００Ｗと４００Ｗとの間、又は４００Ｗと５００Ｗとの間であることができる。当業者は、電源２２の電力レベルが処理される基板のサイズに関連することを理解するであろう。例えば、３００ｍｍのＳｉウエハは、処理中に２００ｍｍのウエハよりも大きな電力消費を必要とする。プラズマ処理システム１０はさらに、約−５ｋＶと約＋５ｋＶとの間のＤＣ電圧バイアスを基板ホルダ２１に供給することができるＤＣ電圧発生器３５を含む。
【００５４】
ＴｉＮ膜の処理中に、プラズマガス、例えば水素含有ガスが、プラズマガス供給ユニット３０を使用してプラズマ処理チャンバ２０に導入されてもよい。さらに、又は、あるいは、水素含有ガスが、プロセスガス供給ユニット４０を使用してプラズマ処理チャンバ２０に導入されてもよい。
【００５５】
図７Ａは、超伝導金属化にＴｉＮ膜を形成及び集積化するためのクラスタツールの概略を示す図である。クラスタツールは、ＴｉＮ堆積チャンバと、プラズマ処理（例えば、プラズマ励起水素含有ガス処理）チャンバとを含み、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有するＴｉＮ膜を形成し、ＴｉＮ膜を空気に曝すことなくＰＶＤプロセスチャンバ内の超伝導金属化デバイス内にＴｉＮ膜を集積化する。ＰＶＤプロセスチャンバは、ＴｉＮ膜と組み合わせて使用する金属又は金属含有材料を堆積するために使用され得る。
【００５６】
クラスタツール７００は、カセットモジュール７０１Ａ及び７０１Ｂと、基板アライメントモジュール７０１Ｃと、を含む基板（ウエハ）移送システム７０１を含む。ロード／ロックチャンバ７０２Ａ及び７０２Ｂは、基板移送システム７０１に結合される。基板移送システム７０１は大気圧に維持されるが、不活性ガスでパージすることによって清浄な環境が提供される。
【００５７】
ロード／ロックチャンバ７０２Ａ及び７０２Ｂは、基板移送システム７０３に結合される。基板移送システム７０３は、ターボ分子ポンプ（図示せず）を用いて、非常に低いベース圧力（例えば、５×１０−８Ｔｏｒｒ、又はより低い圧力）で維持され得る。基板移送システム７０３は、基板移送ロボットを含み、ＴｉＮ膜を処理するために構成されたＴｉＮ堆積システム７０４Ｂ及び７０４Ｃ（例えば、図３のバッチ処理システム２１０）、並びにプラズマ処理システム７０４Ａ及び７０４Ｄ（例えば、図４乃至６の、マイクロ波プラズマ源を含むプラズマ処理システム１０）に結合される。他の実施形態によれば、１つ以上のプラズマ処理システム７０４Ａ及び７０４Ｄは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源又は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源を含むことができる。
【００５８】
さらに、基板移送システム７０３は、基板ハンドリングチャンバ７０４Ｅを介して基板移送システム７０５に結合される。基板移送システム７０３と同様に、基板移送システム７０５は、ターボ分子ポンプ（図示せず）を用いて、非常に低いベース圧力（例えば、５×１０−８Ｔｏｒｒ、又はより低い圧力）に維持され得る。基板移送システム７０５は、基板移送ロボットを含む。基板移送システム７０５には、ＴｉＮ膜と組み合わせて使用する金属又は金属含有材料を堆積するために構成された処理システム７０６Ａ〜７０６Ｄが結合される。
【００５９】
上述のように、クラスタツール７００は、同一又は類似の処理を実行するように構成された２つ以上の処理システムを含んでもよい。これは、クラスタツール７００のウエハスループットを増加させるために行うことができる。従って、本発明のいくつかの実施形態は、図７に示される全ての処理システムよりも少ない使用を含んでもよい。
【００６０】
クラスタツール７００は、集積基板処理中に図７に示される処理システム及び処理要素のいずれか又は全てに結合され、制御し得るコントローラ７１０を含む。あるいは、又は、さらに、コントローラ７１０は、１つ以上の追加のコントローラ／コンピュータ（図示せず）に結合されることができ、コントローラ７１０は、追加のコントローラ／コンピュータからセットアップ及び／又は構成情報を得ることができる。コントローラ７１０は、処理システム及び処理要素のいずれか又は全てを構成するために使用することができ、コントローラ７１０は、処理システム及び処理要素のいずれか又は全てからデータを収集し、提供し、処理し、記憶し、表示することができる。コントローラ７１０は、処理システム及び処理要素のいずれか又は全てを制御するための多数のアプリケーションを備えることができる。例えば、コントローラ７１０は、ユーザが１つ以上の処理システム及び処理要素を監視及び／又は制御することを可能にする、使いやすいインターフェースを提供することができるグラフィックユーザーインタフェース（ＧＵＩ）コンポーネント（図示せず）を含むことができる。
【００６１】
図７Ｂは、ＴｉＮ膜を形成し、仕事関数調整用途に統合するためのクラスタツールの概略図である。クラスタツール７２０は、図７Ａのクラスタツール７００に類似しており、ＴｉＮ膜を空気に曝すことなく、（２００）結晶学的集合組織を優性的に有するＴｉＮ膜を形成するためのＴｉＮ堆積チャンバ及びプラズマ処理（例えば、プラズマ励起水素含有ガス処理）チャンバを含む。
【００６２】
（２００）結晶学的集合組織を優性的に有するＴｉＮ膜を形成する方法のための複数の実施形態が記載されている。本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明のために提示されたものである。開示された正確な形態を網羅すること又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。この説明及び以下の特許請求の範囲は、説明のためだけに使用される用語を含み、限定するものとして解釈されるべきではない。当業者は、上記教示に照らして多くの改変及び変形が可能であることを理解することができる。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【図１】
2020015980.tif 000003
【図２】
2020015980.tif 000004
【図３】
2020015980.tif 000005
【図４】
2020015980.tif 000006
【図５】
2020015980.tif 000007
【図６】
2020015980.tif 000008
【図７Ａ】
2020015980.tif 000009
【図７Ｂ】
2020015980.tif 000010
【外国語明細書】
2020015980000001.pdf