(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレットマニホルドアセンブリであって、
インレットマニホルドアセンブリを貫通して延びる中央チャネルを包囲する環状チャネルと、
環状チャネルから中央チャネルの側壁を貫通して中央チャネルへと延びる注入孔とを備え、
注入孔が、中央チャネルの中心軸に向かって又は実質的に中心軸に向かって延びる第１の複数の注入孔と、第１の複数の注入孔よりも下方に配置され、中央チャネルの側壁に正接して又は実質的に正接して延びる第２の複数の注入孔を含むインレットマニホルドアセンブリ。
【請求項２】
第１の複数の注入孔が３つ以上の注入孔を含み、第２の複数の注入孔が３つ以上の注入孔を含む、請求項１記載のインレットマニホルドアセンブリ。
【請求項３】
インレットマニホルドアセンブリが、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む、請求項１記載のインレットマニホルドアセンブリ。
【請求項４】
インレットマニホルドアセンブリがアルミニウム合金を含み、アルミニウム合金がマグネシウムとケイ素を更に含む、請求項３記載のインレットマニホルドアセンブリ。
【請求項５】
各注入孔が、０．０６インチ（１．５２４ｍｍ）〜０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）の範囲内の直径を有する、請求項１記載のインレットマニホルドアセンブリ。
【請求項６】
プラズマ支援原子層堆積プロセス用のチャンバであって、
基板受け面を備え且つチャンバ本体内に配置された基板支持体と、
チャンバ本体に連結されたチャンバ蓋アセンブリであって、チャンバ蓋アセンブリが、
中央チャネルを包囲する環状チャネルを有するインレットマニホルドアセンブリであって、中央チャネルがインレットマニホルドアセンブリを貫通して延び、インレットマニホルドアセンブリが更に、環状チャネルから中央チャネルの側壁を貫通して中央チャネルへと延びる注入孔を備え、注入孔が、中央チャネルの中心軸に向かって又は実質的に中心軸に向かって延びる第１の複数の注入孔と、第１の複数の注入孔よりも下方に配置され、中央チャネルの側壁に正接して又は実質的に正接して延びる第２の複数の注入孔を含むインレットマニホルドアセンブリと、
インレットマニホルドアセンブリ下に配置されたシャワーヘッドプレートを備えるシャワーヘッドアセンブリと、
インレットマニホルドアセンブリとシャワーヘッドアセンブリとの間に配置されたウォーターボックスと、
インレットマニホルドアセンブリ上に配置され且つ連結され、また中央チャネルと流体連通する遠隔プラズマシステムを備えるチャンバ蓋アセンブリと、
基板受け面とシャワーヘッドプレートの下面との間に配置された処理領域を備えるチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して、材料を堆積するための装置及び方法に関し、より詳細に
はプラズマ支援プロセス中に材料を堆積するように構成された原子層堆積チャンバに関す
る。
【０００２】
（関連技術の説明）
半導体処理の分野において、フラットパネルディスプレイ処理又はその他の電子素子処
理、気相蒸着プロセスは、基板への材料の堆積において重要な役割を果たしてきた。電子
素子の形状は縮小し続け、また素子の密度は上昇し続けていることから、フィーチャーの
サイズ及びアスペクト比はより厳しいものになってきている（例えば、フィーチャーのサ
イズ：０．０７μｍ、アスペクト比：１０以上）。従って、これらの素子を形成するため
の材料のコンフォーマル堆積が益々重要になりつつある。
【０００３】
慣用の化学気相蒸着（ＣＶＤ）は、０．１５μｍまでの素子形状及びアスペクト比に関
しては上手くいくと判明しているが、素子形状がより厳しいものになると別の堆積技法が
必要となる。大きな関心を集めている１つの技法が、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙ
ｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）である。ＡＬＤプロセス中、反応物質ガスは順次
、基板を納めた堆積チャンバ内に導入される。一般に、第１反応物質を堆積チャンバ内に
パルス供給し、基板表面上に吸着させる。第２反応物質が堆積チャンバにパルス供給され
、第１反応物質と反応して堆積材料が生成される。典型的には、各反応物質ガスの供給と
供給の間にパージ工程を行う。このパージ工程は、キャリアガスを使用した連続パージで
あっても、次の反応物質ガスを供給する前に行うパルス方式のパージであってもよい。熱
誘起ＡＬＤプロセスが最も一般的なＡＬＤ技法であり、熱を使用して２つの反応物質の間
に化学反応を起こす。一部の材料の堆積では熱ＡＬＤプロセスが極めて有効だが、これら
のプロセスの堆積速度は遅いことが多い。このため、許容できないレベルにまで製造スル
ープットが影響をうける場合がある。高堆積温度で堆積速度が上昇する場合もあるが、多
くの化学物質前駆体、特に金属・有機化合物は、高温では分解してしまう。
【０００４】
プラズマ支援ＡＬＤ（ＰＥ−ＡＬＤ）を使用して様々な材料を生成することができる。
ＰＥ−ＡＬＤプロセスの一部の例においては、材料を、熱ＡＬＤプロセスと同じ化学物質
前駆体から、ただしより速い堆積速度と低い温度で生成することができる。この技法には
幾つかのやり方があるが、一般に、ＰＥ−ＡＬＤプロセスでは反応物質ガスと反応物質プ
ラズマを順次、基板を納めている堆積チャンバ内に導入する。第１反応物質ガスを堆積チ
ャンバ内にパルス供給し、基板表面上に吸着させる。その後、反応物質プラズマがこの堆
積チャンバ内にパルス供給され、第１反応物質ガスと反応して堆積材料が生成される。熱
ＡＬＤプロセスと同様に、パージ工程を、次の反応物質を供給する前に行うことができる
。ＰＥ−ＡＬＤプロセスは、プラズマ内の反応物質ラジカルの高い反応性に因り熱ＡＬＤ
プロセスの欠点の一部を克服しているものの、ＰＥ−ＡＬＤプロセスには多くの制限があ
る。ＰＥ−ＡＬＤプロセスでは、プラズマが基板に損傷を与えたり（例えば、エッチング
）、特定の化学物質前駆体と不適合であったり、追加のハードウェアを必要とする場合が
ある。
【０００５】
従って、気相蒸着技法、例えばＰＥ−ＡＬＤプロセスによって基板上に材料を堆積する
ための装置及びプロセスが必要とされる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス（熱ＡＬＤプロセス、プラズマ支
援ＡＬＤ（ＰＥ−ＡＬＤ）プロセス等）中に基板上に材料を堆積するための装置及び方法
を提供する。一部の実施形態において、ＰＥ−ＡＬＤプロセス用の堆積チャンバが提供さ
れ、このチャンバは、基板受け面を備え且つチャンバ本体内に配置される基板支持体と、
チャンバ本体に連結されるチャンバ蓋アセンブリと、基板受け面とシャワーヘッドプレー
トの下面との間に配置される処理領域とを含む。
【０００７】
一実施形態において、チャンバ蓋アセンブリは、中央チャネルを包囲する環状チャネル
を備えたインレットマニホルドアセンブリを有し、この中央チャネルはインレットマニホ
ルドアセンブリを貫通して延び、インレットマニホルドアセンブリは更に、環状チャネル
から中央チャネルの側壁を貫通して中央チャネルへと延びる注入孔を備える。チャンバ蓋
アセンブリは更に、インレットマニホルドアセンブリ下に配置されるシャワーヘッドプレ
ートを有するシャワーヘッドアセンブリと、インレットマニホルドアセンブリとシャワー
ヘッドアセンブリとの間に配置されるウォーターボックスと、インレットマニホルドアセ
ンブリ上に配置され且つ連結され、また中央チャネルと流体連通する遠隔プラズマシステ
ム（ＲＰＳ）も備える。
【０００８】
インレットマニホルドアセンブリは、アルミニウム若しくはアルミニウム合金を含有す
ることができる又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金から形成することができる。
一部の例において、インレットマニホルドアセンブリはアルミニウム合金、例えばマグネ
シウムとケイ素を含有するアルミニウム合金を含有する。
【０００９】
一部の実施形態において、注入孔は、中央チャネルの中心軸に向かって又は実質的に中心軸に向かって延びる第１の複数の注入孔を有する。注入孔は、通常は第１の複数の注入孔とは異なる角度で延びる第２の複数の注入孔も有することができる。一部の例において、この第２の複数の注入孔は、中央チャネルの側壁に正接して又は実質的に正接して延びる。第２の複数の注入孔は、中央チャネルの側壁に沿って、第１の複数の注入孔とシャワーヘッドアセンブリとの間に配置することができる。一般に、第２の複数の注入孔は、中央チャネルから遠ざかる又は実質的に遠ざかって延びる。一例において、第１の複数の注入孔は３つ以上の注入孔を含む。別の例において、第２の複数の注入孔は、３つ以上の注入孔を含む。各注入孔は、約０．０６インチ（１．５２４ｍｍ）〜約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）の範囲内の直径を有することができる。
【００１０】
実施形態において、チャンバは更に、インレットマニホルドアセンブリと連結され且つ
流体連通するガスマニホルドアセンブリを備える。このガスマニホルドアセンブリは、環
状チャネルと連結され且つ流体連通する第１導管を有することができる。バルブアセンブ
リを、この第１導管に連結し且つ流体連通させることができる。一例において、バルブア
センブリは質量流量制御装置（ＭＦＣ）を備え、ＡＬＤ堆積プロセスが可能になる。ガス
マニホルドアセンブリは、環状チャネルと連結され且つ流体連通する第２導管も有するこ
とができる。或いは、ガスマニホルドアセンブリは、ＲＰＳと連結され且つ流体連通する
第２導管を有することができる。ＲＰＳは通常、中央チャネルの上端部に配置され、シャ
ワーヘッドアセンブリは中央チャネルの下端部に配置される。
【００１１】
別の実施形態において、インレットマニホルドアセンブリが提供され、このインレット
マニホルドアセンブリは、中央チャネルを包囲する環状チャネル（この中央チャネルはイ
ンレットマニホルドアセンブリを貫通して延びる）と環状チャネルから中央チャネルの側
壁を貫通して中央チャネルへと延びる注入孔を含む。注入孔は、中央チャネルの中心軸に
向かって又は実質的に中心軸に向かって延びる第１の複数の注入孔を有し、注入孔は、中
央チャネルの側壁に正接して又は実質的に正接して延びる第２の複数の注入孔を有する。
一例において、第１の複数の注入孔は３つ以上の注入孔を含み、第２の複数の注入孔は３
つ以上の注入孔を含む。インレットマニホルドアセンブリは、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金（マグネシウムとケイ素を含有するアルミニウム合金等）を含有することができ
る又はアルミニウム又はアルミニウム合金から形成することができる。
【００１２】
別の実施形態において、気相蒸着プロセス用のシャワーヘッドアセンブリが提供され、このシャワーヘッドアセンブリは、上面、底面及び中心から外縁部にかけての半径を有するシャワーヘッドプレートと、上面及び底面と流体連通している、シャワーヘッドプレートの中心からシャワーヘッドプレートの半径の約２５％を占める第１ゾーン内に位置決めされた第１の複数の孔（各孔は、０．１インチ（２．５４ｍｍ）未満の直径を有する）と、上面及び底面と流体連通している、シャワーヘッドプレートの半径の約２５％からシャワーヘッドプレートのおよそ外縁部までを占める第２ゾーン内に位置決めされた第２の複数の孔（各孔は、０．１インチより大きい直径を有する）とを含む。
【００１３】
一部の例において、第１の複数の孔の直径は約０．０９インチ（２．２８６ｍｍ）以下である。第２の複数の孔の直径は約０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）以上、例えば約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）以上、例えば約０．１３インチ（３．３０２ｍｍ）以上である。その他の例において、シャワーヘッドプレートは、外縁部に向かって半径方向に増大する孔密度を有する。一部の実施形態において、シャワーヘッドプレートは、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウムめっき金属、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル合金、ニッケルめっきアルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金、これらの誘導体又はこれらの組み合わせを含有する又はそれから形成される。一部の例において、シャワーヘッドプレートは、マグネシウムとケイ素を含有するアルミニウム合金等のアルミニウム合金を含有する。別の実施形態において、シャワーヘッドアセンブリはシャワーヘッドプレートを備え、シャワーヘッドプレートは、石英、セラミック、石英ガラス、サファイア、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）材料、ガラス、シリケート材料、シリカ材料、アルミナ材料、ジルコニア材料、これらの合金、これらの誘導体若しくはこれらの組み合わせを含有する又はそれから形成される。一例において、シャワーヘッドプレートは石英を含有する。
【００１４】
その他の実施形態において、シャワーヘッドプレートの中心の孔密度は低く、その縁部での孔密度は高い。ガスインレットは中央に位置することから、これらの低い／高い孔密度は、均一性をより良好にするためにシャワーヘッドプレートの縁部へとより多くの窒素プラズマ又は窒素ラジカルを指向させるのに役立つ。加えて、シャワーヘッドプレートの中心から縁部へと孔サイズが小から大へと徐々に変化する。別の態様において、シャワーヘッドプレートは、約０．０８インチ（２．０３２ｍｍ）〜約０．１３インチ（３．３０２ｍｍ）の範囲内の直径を有する孔を備える。この孔サイズが窒素ラジカルの再結合を減少させ、膜特性が改善される。
【００１５】
別の実施形態において、基板上に材料を堆積するための方法が提供され、この方法は、
堆積チャンバ内でＡＬＤプロセス中に、基板を、チタン前駆体ガス及び窒素プラズマに順
次曝露することによって基板上に窒化チタン材料を生成することを含む。一部の例におい
て、チタン前駆体ガスは、テトラキス（ジメチルアミド）チタンを含有し、窒素プラズマ
はＲＰＳから発生させられる。堆積チャンバは、チャンバ本体と連結されたチャンバ蓋ア
センブリを備える。チャンバ蓋アセンブリは、中央チャネルを包囲する環状チャネルを備
えたインレットマニホルドアセンブリを有する。中央チャネルは、インレットマニホルド
アセンブリを貫通して延びる。
【００１６】
一実施形態において、ＡＬＤプロセスは、インレットマニホルドアセンブリ内の環状チ
ャネルにチタン前駆体ガスを流し、チタン前駆体ガスを環状チャネルから中央チャネルへ
と、環状チャネルから中央チャネルの側壁を通って中央チャネルへと延びる複数の注入孔
を介して流し、チタン前駆体ガスを中央チャネル、チャンバ蓋アセンブリに取り付けられ
たシャワーヘッドアセンブリに流し、基板上にテトラキス（ジメチルアミド）チタンの層
を吸収させることを含む。ＡＬＤプロセスの方法は更に、ＲＰＳを使用して窒素（Ｎ２）
を含有する処理ガスに点火することによって窒素プラズマを発生させ、窒素プラズマを中
央チャネル、シャワーヘッドアセンブリを通して基板へと流し、テトラキス（ジメチルア
ミド）チタンの層を窒素プラズマに曝露して窒化チタン材料を基板上に生成することを提
供する。
【００１７】
一部の実施形態において、本方法は、第１の複数の注入孔から中央チャネルの中心軸に
向かって又は実質的に中心軸に向かってチタン前駆体ガスを流すことを提供する。その他
の実施形態において、本方法は、チタン前駆体ガスを、中央チャネルの側壁に正接して又
は実質的に正接して延びる第２の複数の注入孔から流すことを提供する。或いは、本方法
は、チタン前駆体ガスを第２の複数の注入孔を通して流して中央チャネルを流れるチタン
前駆体ガスの円形ガス流を形成することを提供する。幾つかの実施形態において、チタン
前駆体ガス又は窒素プラズマの円形流動パターンは、渦様流動パターン、つるまき様流動
パターン、スパイラル流動パターン、回転流動パターン、旋回流動パターン、ねじれ流動
パターン、コイル様流動パターン、螺旋流動パターン、巻き流動パターン、渦巻様流動パ
ターン又はこれらの派生パターン等の流動パターンである。一部の例において、第１の複
数の注入孔は３つ以上の注入孔を含む及び／又は第２の複数の注入孔は、３つ以上の注入
孔を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明の構成が達成され且つ詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明の
より具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態は添付図面に図示されている。
【００１９】
しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はそ
の他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を制限すると解釈され
ないことに留意すべきである。
【００２０】
【図１】本明細書の実施形態に記載されるようなインレットマニホルドアセンブリを図示する。
【図２Ａ】〜
【図２Ｃ】本明細書の実施形態に記載されるような上方インレットマニホルドを図示する。
【図３Ａ】〜
【図３Ｄ】本明細書の実施形態に記載されるような下方インレットマニホルドを図示する。
【図４Ａ】〜
【図４Ｂ】本明細書の実施形態に記載されるような下方インレットマニホルドの一部の概略図である。
【図５Ａ】本明細書の別の実施形態に記載されるような代替のインレットマニホルドアセンブリを図示する。
【図５Ｂ】本明細書の別の実施形態に記載されるような別の代替のインレットマニホルドアセンブリを図示する。
【図６Ａ】〜
【図６Ｄ】本明細書の実施形態に記載されるようなシャワーヘッドアセンブリの概略図である。
【図７Ａ】本明細書の実施形態に記載されるようなシャワーヘッドプレートの１タイプを備えたシャワーヘッドアセンブリの概略図である。
【図７Ｂ】〜
【図７Ｅ】本明細書の実施形態に記載されるような多種多様なその他のシャワーヘッドプレートの概略図である。
【図８Ａ】〜
【図８Ｃ】本明細書の実施形態に記載されるようなウォーターボックスの概略図である。
【図９Ａ】〜
【図９Ｄ】本明細書の実施形態に記載されるようなポンピングリングの概略図である。
【図１０Ａ】〜
【図１０Ｂ】本明細書の一部の実施形態に記載されるようなポンピングリングアセンブリの概略図である。
【図１１Ａ】本明細書の実施形態に記載されるようなチャンバ本体アセンブリの部分概略図である。
【図１１Ｂ】本明細書のその他の実施形態に記載されるような代替のチャンバ本体アセンブリの部分概略図である。
【図１２Ａ】〜
【図１２Ｂ】本明細書の一部の実施形態に記載されるようなチャンバ蓋プレートの概略図である。
【図１３Ａ】〜
【図１３Ｅ】本明細書の実施形態に記載されるようなガスマニホルドアセンブリの概略図である。
【図１４】本明細書の一部の実施形態に記載されるようなチャンバ蓋アセンブリの概略図である。
【図１５】本明細書のその他の実施形態に記載されるような別のチャンバ蓋アセンブリの概略図である。
【図１６Ａ】〜
【図１６Ｂ】本明細書の実施形態に記載されるようなチャンバ蓋アセンブリの概略図である。
【図１７】本明細書の実施形態に記載されるようなＡＬＤチャンバアセンブリの概略図である。
【図１８Ａ】〜
【図１８Ｂ】本明細書の実施形態に記載されるようなガスパージアセンブリの概略図である。
【図１９】本明細書の実施形態に記載されるような、ＡＬＤチャンバを含む様々な堆積チャンバを備えた処理システムの概略図である。
【詳細な説明】
【００２１】
堆積チャンバ
本発明の実施形態は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス（熱ＡＬＤプロセス、プラズマ支
援ＡＬＤ（ＰＥ−ＡＬＤ）プロセス等）中に材料を形成するように構成された装置を提供
する。本発明のその他の実施形態は、様々な材料（窒化チタン等）を形成するためのＡＬ
Ｄ及びＰＥ−ＡＬＤプロセスを提供する。一部の実施形態において、処理システム又はチ
ャンバは、ＰＥ−ＡＬＤプロセス中、基板をガス及びプラズマに連続的に曝露するように
構成される。一実施形態において、堆積チャンバは、プラズマの点火に遠隔プラズマシス
テム（ＲＰＳ）を使用してＰＥ−ＡＬＤプロセスを実行するように構成される。別の実施
形態において、堆積チャンバは、熱ＡＬＤプロセスを実行するように構成される。
【００２２】
図１は、本明細書に記載されるような熱若しくはプラズマ支援ＡＬＤシステム、チャン
バ及びプロセス内で又はこれらによって利用されるインレットマニホルドアセンブリ１０
０を示す。インレットマニホルドアセンブリ１００は、上方インレットマニホルド１１０
及び下方インレットマニホルド１３０を備える。上方インレットマニホルド１１０及び下
方インレットマニホルド１３０は、それぞれ独立して金属（アルミニウム、アルミニウム
合金、アルミニウムめっき金属、スチール、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル合
金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっきア
ルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金、これらの誘導体、これら
の組み合わせ等）を含有することができる又はその金属から形成することができる。一実
施形態においては、上方インレットマニホルド１１０及び下方インレットマニホルド１３
０の両方が、アルミニウム又はアルミニウム合金（例えば、アルミニウム６０６１等のマ
グネシウム及びケイ素を含有するアルミニウム合金）を含有する又はそれから形成される
。
【００２３】
アルミニウム合金は、ケイ素、マグネシウム、鉄、銅及びその他の元素（マンガン、ク
ロム、亜鉛、チタン等）を含有することができる。一部の実施形態において、アルミニウ
ム合金は、約９５％〜約９９％の範囲内のアルミニウム、約０．８％〜約１．２％の範囲
内のマグネシウム、約０．４％〜約０．８％の範囲内のケイ素、約０．１５％〜約０．４
０％の範囲内の銅、約０．２％〜約０．７０％の範囲内の鉄の重量基準濃度を有する。一
例において、アルミニウム合金は、以下の重量基準組成：Ｍｇ（１．００％以下）、Ｓｉ
（０．６０％）、Ｃｕ（０．３０％）、Ｆｅ（０．７％以下）、Ｍｎ（０．１５％）、Ｃ
ｒ（０．２０％）、Ｚｎ（０．２５％以下）、Ｔｉ（０．１５％以下）及びＡｌ（残分）
を有する。別の例において、アルミニウム合金はアルミニウム６０６１である。
【００２４】
上方インレットマニホルド１１０を図２Ａ〜２Ｃにおいて更に図示し、下方インレット
マニホルド１３０を図３Ａ〜３Ｄにおいて更に図示する。上方インレットマニホルド１１
０は、下方インレットマニホルド１３０の上に、部分的に覆うように配置することができ
る。上方インレットマニホルド１１０の下面１１２、１１４は、それぞれ下方インレット
マニホルド１３０の上面１３２、１３４上に配置することができる。上面１３２には溝１
３３が刻まれ、上面１３４には溝１３５が刻まれている。溝１３３、１３５はそれぞれＯ
リングを備えることができ、このＯリングを使用して下面１１２と上面１３２との間、ま
た下面１１４と上面１３４との間にシールを形成する。環状チャネル１４０が、上方イン
レットマニホルド１１０と下方インレットマニホルド１３０との間に形成される。環状チ
ャネル１４０は中央チャネル１５０を取り囲み又は包囲し、中央チャネルは、上方インレ
ットマニホルド１１０及び下方インレットマニホルド１３０を貫通して形成される。
【００２５】
中央チャネル１５０は、上方インレットマニホルド１１０内のチャネル１２５と、下方インレットマニホルド１３０内のチャネル１４５とを備える。中央チャネル１５０は、中心軸１５２に沿って極めて一定の内径を有することができる。一実施形態において、直径３００ｍｍの基板を処理するように構成されたチャンバの場合、中央チャネル１５０の内径は、約０．２インチ（５．０８ｍｍ）〜約２インチ（５０．８ｍｍ）、好ましくは約１インチ（２５．４ｍｍ）〜約１．８インチ（４５．７２ｍｍ）、より好ましくは約１．２インチ（３０．４８ｍｍ）〜約１．５インチ（３８．１ｍｍ）の範囲内、例えば約１．４インチ（３５．５６ｍｍ）である。
【００２６】
上方インレットマニホルド１１０は、インレット１２０及びアウトレット１２１を備え
、これらは中心軸１５２と同心であり且つ中央チャネル１５０と流体連通している。遠隔
プラズマシステム（ＲＰＳ）は、インレット１２０に流体的に連結することができる。上
方インレットマニホルド１１０は、上方インレットマニホルド１１０の外部側壁１１５か
ら上方インレットマニホルド１１０を貫通して環状チャネル１４０内へと延びるインレッ
ト１２２を備える。一例において、上方インレットマニホルド１１０は、アウトレット１
２１にテーパー加工面１１１も有することができる。
【００２７】
一実施形態において、下方インレットマニホルド１３０は、注入孔１３６及び注入孔１
３８を備える。この注入孔１３６、１３８は両組共、下方インレットマニホルド１３０の
側壁１３９を貫通して延び、環状チャネル１４０と中央チャネル１５０との間での流体連
通をもたらす。図４Ａ〜４Ｂは、本明細書の一実施形態に記載されるような、注入孔１３
６、１３８を描いている下方インレットマニホルド１３０の一部の概略図である。一部の
実施形態において、注入孔１３６は、図４Ａに図示されるように、直接的に又は実質的に
、中央チャネル１５０の中央を貫通する中心軸１５２に向かって位置決めされる。注入孔
１３８は、図４Ｂに図示されるように、中央チャネル１５０の側壁１５１に正接して又は
実質的に正接して位置決めされる。
【００２８】
全ての実施形態において、少なくとも１つの注入孔１３６と、少なくとも１つの注入孔１３８がある。図４Ａ〜４Ｂに図示されるように、下方インレットマニホルド１３０は、注入孔１３６用に３つの孔、注入孔１３８用に３つの孔を備える。その他の実施形態において、下方インレットマニホルド１３０は、１、２、３、４、５、６個以上の注入孔１３６を備え、また独立して１、２、３、４、５、６個以上の注入孔１３８を備える。注入孔１３６、１３８は独立して、約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）、好ましくは約０．０４インチ（１．０１６ｍｍ）〜約０．４インチ（１０．１６ｍｍ）、好ましくは約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）〜約０．２インチ（５．０８ｍｍ）、より好ましくは約０．０６インチ（１．５２４ｍｍ）〜約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）、より好ましくは約０．０７インチ（１．７７８ｍｍ）〜約０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）の範囲内の直径を有することができる。一例において、注入孔１３６は直径約０．０８９インチ（２．２６０６ｍｍ）を有し、注入孔１３８は直径約０．１００（２．５４ｍｍ）インチを有する。
【００２９】
注入孔１３８は、中央チャネル１５０の側壁１５１に正接して又は実質的に正接して位
置決めすることができる。各注入孔１３８から来るガス流は中央チャネル１５０内で合流
して円形方向を有するガス流が形成される。注入孔１３６は、直接的に又は実質的に中心
軸１５２に向けて位置決めすることができる。各注入孔１３６から来るガス流は、中心軸
１５２又はその近くの中央チャネル１５０内で合流する。合流したガス流は、中央チャネ
ル１５０を下に、注入孔１３８によって形成された円形ガス流に向かって流れる下方向の
ガス流を形成する。注入孔１３６からの下方向のガス流と注入孔１３８からの円形ガス流
とが合流して、中央チャネル１５０を下方インレットマニホルド１３０の丸められたコー
ナー部１３１を越えてシャワーヘッドへと流れる大きな渦ガス流を形成する。中央チャネ
ル１５０を流れる大きな渦ガス流の正確な形状は不明だが、処理ガス又はプラズマは、渦
様（ｖｏｒｔｅｘ）流動パターン、つるまき（ｈｅｌｉｘ）様流動パターン、スパイラル
（ｓｐｉｒａｌ）流動パターン、回転（ｓｗｉｒｌ）流動パターン、旋回（ｔｗｉｒｌ）
流動パターン、ねじれ（ｔｗｉｓｔ）流動パターン、コイル（ｃｏｉｌ）様流動パターン
、螺旋（ｃｏｒｋｓｃｒｅｗ）流動パターン、巻き（ｃｕｒｌ）流動パターン、渦巻（ｗ
ｈｉｒｌｐｏｏｌ）様流動パターン又はこれらの派生パターンである流動パターンを有す
る円形ガス流となって流れると考えられる。
【００３０】
幾つかの代替の実施形態において、図５Ａは本明細書に記載されるような熱又はプラズ
マ支援ＡＬＤシステム、チャンバ及びプロセス内で又はこれらによって利用することがで
きるインレットマニホルドアセンブリ５００ａ、図５Ｂはインレットマニホルドアセンブ
リ５００ｂを図示する。インレットマニホルドアセンブリ５００ａ、５００ｂは、上方イ
ンレットマニホルド５１０及び下方インレットマニホルド５３０を備える。上方インレッ
トマニホルド５１０は、下方インレットマニホルド５３０上に、一部をその内部に入れて
配置することができる。上方インレットマニホルド５１０の下面５１２は、下方インレッ
トマニホルド５３０の上面５３２上に配置することができる。上面５３２には溝５３３が
刻まれる。溝５３３は、下面５１２と上面５３２との間でシールを形成するのに使用され
るＯリングを備えることができる。また、インレットマニホルドアセンブリ５００ａの場
合、上方インレットマニホルド５１０の側面５１４を、下方インレットマニホルド５３０
の側面５３４と接して配置することができる。側面５３４には溝５３５が刻まれる。溝５
３５は、側面５１４と側面５３４との間でシールを形成するのに使用されるＯリングを備
えることができる。
【００３１】
環状チャネル５４０が、上方インレットマニホルド５１０と下方インレットマニホルド
５３０との間に形成される。環状チャネル５４０は中央チャネル５５０を取り囲み又は包
囲し、中央チャネルは、上方インレットマニホルド５１０及び下方インレットマニホルド
５３０を貫通して形成される。中央チャネル５５０は、上方インレットマニホルド５１０
内の上方チャネル５２５と、下方インレットマニホルド５３０内の下方チャネル５４５と
を備える。
【００３２】
別の実施形態において、上方インレットマニホルド５１０は、注入孔５３６及び注入孔
５３８を備える。この注入孔５３６、５３８は両組共、上方インレットマニホルド５１０
の側壁５３９を貫通して延び、環状チャネル５４０と中央チャネル５５０との間で流体連
通をもたらす。図５Ａは、本明細書の一実施形態に記載されるような、注入孔５３６、５
３８を描いている下方インレットマニホルド５３０の一部の概略図である。一部の実施形
態において、注入孔５３６は、直接的に又は実質的に、中央チャネル５５０の中央を貫通
する中心軸に向かって位置決めされる。注入孔５３８は、中央チャネル５５０の側壁５５
１に正接して又は実質的に正接して位置決めされる。
【００３３】
中央チャネル５５０は、上方インレットマニホルド５１０内のチャネル５２５と、下方インレットマニホルド５３０内のチャネル５４５とを備える。中央チャネル５５０は、中心軸５５２に沿って極めて一定の内径を有することができる。一実施形態において、直径３００ｍｍの基板を処理するように構成されたチャンバの場合、中央チャネル５５０の内径は、約０．２インチ（５．０８ｍｍ）〜約２インチ（５０．８ｍｍ）、好ましくは約１インチ（２５．４ｍｍ）〜約１．８インチ（４５．７２ｍｍ）、より好ましくは約１．２インチ（３０．４８ｍｍ）〜約１．５インチ（３８．１ｍｍ）の範囲内、例えば約１．４インチ（３５．５６ｍｍ）である。
【００３４】
上方インレットマニホルド５１０は、インレット５２０及びアウトレット５２１を備え
、これらは中心軸５５２と同心であり且つ中央チャネル５５０と流体連通している。遠隔
プラズマシステム（ＲＰＳ）は、インレット５２０に流体的に連結することができる。上
方インレットマニホルド５１０は、上方インレットマニホルド５１０の外部側壁５１５か
ら上方インレットマニホルド５１０を貫通して環状チャネル５４０内へと延びるインレッ
ト５２２を備える。一例において、上方インレットマニホルド５１０は、アウトレット５
２１にテーパー加工面５１１も有することができる。
【００３５】
上方インレットマニホルド５１０はインレット５２０を備え、このインレットは中心軸
５５２と同心となり且つ中央チャネル５５０と流体連通することができる。遠隔プラズマ
システム（ＲＰＳ）は、インレット５２０に流体的に連結することができる。上方インレ
ットマニホルド５１０は、上方インレットマニホルド５１０の外部側壁５１５から上方イ
ンレットマニホルド５１０を貫通して環状チャネル５４０内に延びるインレット５２２を
備える。一例において、上方インレットマニホルド５１０は、テーパー加工面５１１も有
することができる。
【００３６】
上方インレットマニホルド５１０及び下方インレットマニホルド５３０は、それぞれ独
立して金属（アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウムめっき金属、スチール、ス
テンレススチール、ニッケル、ニッケル合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬ
ＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっきアルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄
、これらの合金、これらの誘導体、これらの組み合わせ等）を含有することができる又は
その金属から形成することができる。一実施形態においては、上方インレットマニホルド
５１０及び下方インレットマニホルド５３０の両方が独立して、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金を含有する又はそれから形成される。一部の例において、アルミニウム合金は
マグネシウム及びケイ素を含有し、例えばアルミニウム６０６１である。
【００３７】
全ての実施形態において、少なくとも１つの注入孔５３６と、少なくとも１つの注入孔５３８がある。下方インレットマニホルド５３０は、３つの注入孔５３６と３つの注入孔５３８を備える。その他の実施形態において、下方インレットマニホルド５３０は、１、２、３、４、５、６個以上の注入孔５３６を備え、また独立して１、２、３、４、５、６個以上の注入孔５３８を備える。注入孔５３６、５３８は独立して、約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）、好ましくは約０．０４（１．０１６ｍｍ）〜約０．４インチ（１０．１６ｍｍ）、好ましくは約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）〜約０．２インチ（５．０８ｍｍ）、より好ましくは約０．０６インチ（１．５２４ｍｍ）〜約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）、より好ましくは約０．０７インチ（１．７７８ｍｍ）〜約０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）の範囲内の直径を有する。一例において、注入孔５３６は直径約０．０８９インチ（２．２６０６ｍｍ）を有し、注入孔５３８は直径約０．１００インチ（２．５４ｍｍ）を有する。
【００３８】
注入孔５３８は、中央チャネル５５０の側壁５５１に正接して又は実質的に正接して位
置決めすることができる。各注入孔５３８から来るガス流は中央チャネル５５０内で合流
して円形方向を有するガス流を形成する。注入孔５３６は、直接的に又は実質的に中心軸
５５２に向けて位置決めすることができる。各注入孔５３６から来るガス流は、中心軸５
５２又はその近くの中央チャネル５５０内で合流する。合流したガス流は、中央チャネル
５５０を下に、注入孔５３８によって形成される円形ガス流に向かって流れる下方向のガ
ス流を形成する。注入孔５３６からの下方向のガス流と注入孔５３８からの円形ガス流と
が合流して、中央チャネル５５０を下方インレットマニホルド５３０の丸められたコーナ
ー部５３１を越えてシャワーヘッドへと流れる大きな渦ガス流を形成する。中央チャネル
５５０を流れる大きな渦ガス流の正確な形状は不明だが、処理ガスは、円形流動パターン
、渦様流動パターン、つるまき様流動パターン、スパイラル流動パターン、回転流動パタ
ーン、旋回流動パターン、ねじれ流動パターン、コイル様流動パターン、螺旋流動パター
ン、巻き流動パターン、渦巻様流動パターン又はこれらの派生パターンで流れると考えら
れる。
【００３９】
図６Ａ〜６Ｄ、及び７Ａは、孔６２０を有するシャワーヘッドプレート６０２を備える
シャワーヘッドアセンブリ６００を図示している。図７Ｂ〜７Ｅは、シャワーヘッドアセ
ンブリ６００で使用することができるシャワーヘッドプレート６０２を図示している。孔
６２０は、シャワーヘッドプレート６０２内をその上面６１０から下面６１２へと貫通し
て延びる。一実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ６００は、内方リング６０４
上に配置されたシャワーヘッドプレート６０２を備え、内方リングは外方リング６０６上
に配置される。シャワーヘッドプレート６０２、内方リング６０４及び外方リング６０６
は一体型であっても、これらが一緒になってシャワーヘッドアセンブリ６００を形成する
別々の分離可能なピース又は部品であってもよい。例えば、シャワーヘッドプレート６０
２、内方リング６０４及び外方リング６０６は一つのピース、２つのピース又は一緒にな
ってシャワーヘッドアセンブリ６００を形成する複数のピースである。一部の実施形態に
おいて、シャワーヘッドアセンブリ６００、シャワーヘッドプレート６０２、内方リング
６０４及び／又は外方リング６０６はそれぞれ独立して金属（アルミニウム、アルミニウ
ム合金、アルミニウムめっき金属、スチール、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル
合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっき
アルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金、これらの誘導体、これ
らの組み合わせ等）を含有する又はその金属から形成される。一例において、シャワーヘ
ッドアセンブリ６００及び／又はシャワーヘッドプレート６０２は独立してアルミニウム
又はアルミニウム合金を含有する又はそれから形成される。一部の例において、アルミニ
ウム合金はマグネシウム及びケイ素を含有し、例えばアルミニウム６０６１である。
【００４０】
代替の実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ６００及び／又はシャワーヘッドプレート６０２は、石英、セラミック、石英ガラス、サファイア、熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）材料、ガラス、シリケート材料、シリカ材料、アルミナ材料、ジルコニア材料、これらの合金、これらの誘導体及びこれらの組み合わせ等の材料を含有する又はそれから形成される。一例において、シャワーヘッドアセンブリ６００及び／又はシャワーヘッドプレート６０２は、石英を含有する又は石英から形成される。一実施形態においては、上面６１０及び下面６１２に粗面加工（例えば、機械加工）を施すことによって、少なくとも約３００ミクロインチ（７．６２μｍ）以上の平均粗さ（Ｒａ）を付与する。
【００４１】
一実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ６００は、半径方向に外縁部に向かって上昇する孔密度を有する。シャワーヘッドプレート６０２の上面６１０は、処理ガス又はプラズマを受け取り、孔６２０を通して処理領域内へと分散させる。孔６２０は、シャワーヘッドプレート６０２内を上面６１０から下面６１２へと貫通しており、シャワーヘッドプレートを通じた流体連通をもたらす。孔６２０は様々なサイズを有することができる。また上面６１０から下面６１２へと複数のパターンで貫通させることができる。複数の孔６２０の各孔は、約０．０５インチ（１．２７ｍｍ）〜約０．１６インチ（４．０６４ｍｍ）、好ましくは約０．０７インチ（１．７７８ｍｍ）〜約０．１４インチ（３．５５６ｍｍ）、より好ましくは約０．０８インチ（２．０３２ｍｍ）〜約０．１３インチ（３．３０２ｍｍ）の範囲内の直径を有することができる。一実施形態において、シャワーヘッドプレート６０２は少なくとも約３００個、例えば約３２０個〜約５００個の孔を有する。一例において、シャワーヘッドプレート６０２は、約３５０個の孔を有する。
【００４２】
別の実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ６００又はシャワーヘッドプレート
６０２は、図７Ａ〜７Ｅに図示されるように、複数のリング状に連なる孔６２０を有し、
また様々な直径の孔６２０を有する。シャワーヘッドアセンブリ６００又はシャワーヘッ
ドプレート６０２は、１５連以下のリングの孔６２０（図７Ａ〜７Ｄ）、例えば８連のリ
ング（図７Ｅ）を有することができる。図７Ｂは、シャワーヘッドプレート６０２の外縁
部に向かって半径方向に連なるリングＡ〜Ｏを図示している。孔６２０の直径を、シャワ
ーヘッドプレート６０２の全体的な孔密度と同様に、シャワーヘッドプレート６０２の外
縁部に向かって半径方向に増大させることができる。
【００４３】
一部の実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ６００又はシャワーヘッドプレート６０２は、上面６１０と下面６１２との間で流体連通している第１の複数の孔６２０を有する。この第１の複数の孔６２０は、シャワーヘッドプレート６０２の中心からシャワーヘッドプレート６０２の半径の約２５％を占める第１ゾーン内に位置決めされ、各孔は、０．１インチ（２．５４ｍｍ）未満の直径を有する。シャワーヘッドアセンブリ６００は、上面６１０と下面６１２との間で流体連通している第２の複数の孔を有する。この第２の複数の孔６２０は、シャワーヘッドプレート６０２の半径の約２５％の位置からシャワーヘッドアセンブリ６００のおよそ外縁部までを占める第２ゾーン内に位置決めされ、各孔は、０．１インチ（２．５４ｍｍ）より大きい直径を有する。一部の例において、第１の複数の孔の直径は約０．０９インチ（２．２８６ｍｍ）以下である。その他の例において、第２の複数の孔の直径は約０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）以上、好ましくは約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）以上、より好ましくは約０．１３インチ（３．３０２ｍｍ）以上である。
【００４４】
図８Ａ〜８Ｃは、堆積チャンバ蓋アセンブリ（チャンバ蓋アセンブリ１４００、１５０
０等）から熱を除去することによる温度調節に使用されるウォーターボックス８００を図
示している。ウォーターボックス８００は、シャワーヘッドアセンブリ６００の上に位置
決めすることができる。ウォーターボックス８００は、本体８０２を貫通する開口部８２
０等の中央流路を有する。本体８０２の内方上面８０３及び外方上面の両方が開口部８０
２を取り囲む。ウォーターボックス８００の下面８０６は、チャンバ蓋アセンブリ１４０
０において、シャワーヘッドアセンブリ６００に面する。開口部８２０は、インレットマ
ニホルドアセンブリ１００を受け止められるように構成されており、インレットマニホル
ドアセンブリ１００は、棚面８１４上に位置決めすることができる。ウォーターボックス
８００は、金属（アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミニウム６０６１等の
アルミニウムマグネシウムシリコン合金）、アルミニウムめっき金属、ステンレススチー
ル、ニッケル、ニッケル合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（商標名
）等）、ニッケルめっきアルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金
、これらの誘導体、これらの組み合わせ等）を含有する又はその金属から形成される。一
例において、ウォーターボックス８００は、アルミニウム又はアルミニウム合金を含有す
る又はそれから形成される。
【００４５】
ウォーターボックス８００は、チャンバ蓋アセンブリ１４００又は１５００、例えばシ
ャワーヘッドアセンブリ６００から熱を除去する。ウォーターボックス８００の内方上面
８０３は、流路８３０と流体的に連通しているインレット８１０及びアウトレット８１２
を有する。堆積処理中、初期温度の流体が、インレット８１０を通してウォーターボック
ス８００内に注入される。流体は、流路８３０に沿って流れる間に熱を吸収する。温度が
上昇した流体は、アウトレット８１２を通ってウォーターボックス８００から除去される
。
【００４６】
流体は、液体、気体又は超臨界状態であってよく、時宜にかなったやり方で熱を吸着し
、放散させることが可能である。ウォーターボックス８００で使用することができる液体
には、水、油、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、その他の有機溶剤、超臨
界流体（例えば、ＣＯ２）、これらの誘導体又はこれらの混合物が含まれる。気体には、
窒素、アルゴン、空気、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）又はこれらの組み合わせを含
めることができる。好ましくは、ウォーターボックス８００には水又は水／アルコール混
合物を供給する。
【００４７】
図１４に図示されるように、インレットノズル８１１をインレット８１０に連結し且つ
インレット８１０と流体連通させ、またアウトレットノズル８１３をアウトレット８１２
に連結し且つアウトレット８１２と流体連通させることができる。インレット８１０は、
流体供給源と流体連通しているライン（例えば、ホース）に接続されたインレットノズル
８１１を受け入れるように構成することができる。同様に、アウトレット８１２を、流体
戻り部と流体連通しているラインに接続されたアウトレットノズル８１３を受け入れるよ
うに構成することができる。流体供給源及び流体戻り部は、内部冷却システム又は独立冷
却システムであってもよい。流体ラインは、管、ホース又は導管であってよい。
【００４８】
一実施形態において、流体は、約−２０℃〜約４０℃、好ましくは約０℃〜約２０℃の
範囲内の温度でウォーターボックス８００に注入される。温度、流量及び流体組成を適宜
調節してシャワーヘッドアセンブリ６００を含むチャンバ蓋アセンブリ１４００から適当
な量の熱を除去し、一方、ウォーターボックス８００を規定の温度に維持することができ
る。ウォーターボックス８００は、約０℃〜約１００℃、好ましくは約１８℃〜約６５℃
、より好ましくは約２０℃〜約５０℃の範囲内の既定の温度に維持することができる。代
替の実施形態において、流路８３０は、この既定の温度を維持するのに使用することがで
きる様々な異なる形状を有する。流路８３０は、部分ループ、単一ループ、複数ループを
含むことができる。或いは、その周囲に分岐部又は支脈を有することができる。
【００４９】
図９Ａ〜９Ｄは、本明細書の実施形態で使用されるポンピングリング９００を図示して
いる。ポンピングリング９００は、上方リング、中間リング９０４及び下方リング９０６
を備える。ポンピングリング９００の上面９１２は上方リング９０２の外面であり、ポン
ピングリング９００の下面９１４は下方リング９０６の外面である。ポンピングリング９
００は、ポンピングリングを貫通し且つ側壁９０８によって包囲された中央流路（開口部
９２０等）を有する。上方リング９０２、中間リング９０４及び下方リング９０６は、開
口部９２０を取り囲む。ポンピングリング９００は、中間リング９０４と下方リング９０
６との間に配置された開口部９２２も有する。
【００５０】
ポンピングリング９００は、上方リング９０２と中間リング９０４との間に複数の孔９１０を有する。孔９１０が、開口部９２０から側壁９０８及びポンピングリング９００を通る流体連通をもたらす。ポンピングリング９００は、約５０個〜約１００個、例えば約７２個の孔を有することができる。孔９１０は、約０．１インチ（２．５４ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）、好ましくは約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）〜約０．４０インチ（１０．１６ｍｍ）の範囲内の直径を有することができる。ポンピングリング９００は、金属（アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミニウム６０６１等のアルミニウムマグネシウムシリコン合金）、アルミニウムめっき金属、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっきアルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金、これらの誘導体、これらの組み合わせ等）を含有することができる又はその金属から形成することができる。
【００５１】
図１０Ａ〜１０Ｂ、図１１Ｂは、本明細書の一部の実施形態に記載されるように、ポン
ピングリング９００を包囲する外方シールドリング９５０を備えたポンピングリングアセ
ンブリ９４０を図示している。チャネル９５２が、ポンピングリングアセンブリ９４０内
のポンピングリング９００と外方シールドリング９５０との間に形成され、また孔９１０
を介して開口部９２０と流体連通している。外方シールドリング９５０は、金属（アルミ
ニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミニウム６０６１等のアルミニウムマグネシウ
ムシリコン合金）、アルミニウムめっき金属、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル
合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっき
アルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム、鉄、これらの合金、これらの誘導体、これ
らの組み合わせ等）を含有することができる又はその金属から形成することができる。
【００５２】
図１１Ａはチャンバ本体アセンブリ１１００を図示し、図１１Ｂはチャンバ本体アセン
ブリ１１５０を図示しており、本明細書の実施形態に記載されるように、これらは共にチ
ャンバ蓋アセンブリ１４００、１５００内に収容することができる。図１１Ａは、本明細
書の一実施形態に記載されるように、チャンバ本体アセンブリ１１００内のチャンバ本体
９９０を図示している。チャンバ本体アセンブリ１１００は、基板支持体９６０を包囲す
る又は取り囲むエッジリング９８０を備える。基板支持体９６０はヒータ９６２を備え、
このヒータを使用して基板支持体９６０、この基板支持体上に配置された基板及びその周
囲を取り囲む処理領域を加熱することができる。別の実施形態において、チャンバ本体ア
センブリ１１５０はポンピングリングアセンブリ９４０も備え、このポンピングリングア
センブリは、図１１Ｂに図示されるように、ポンピングリング９００を包囲する又は取り
囲む外方シールド９５０を含む。
【００５３】
図１２Ａ〜１２Ｂは、本明細書の一部の実施形態に記載されるようなチャンバ蓋プレー
ト１０００を図示している。チャンバ蓋プレート１０００の上面１００４が図１２Ａに図
示され、チャンバ蓋プレート１０００の下面１００６が図１２Ｂに図示されている。シャ
ワーヘッドアセンブリ６００又はその他のシャワーヘッドは、図１４〜１６Ａに図示され
るように、チャンバ蓋プレート１０００の開口部１０２０内に配置することができる。チ
ャンバ蓋プレート１０００は、金属（アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、アルミ
ニウム６０６１等のアルミニウムマグネシウムシリコン合金）、アルミニウムめっき金属
、ステンレススチール、ニッケル、ニッケル合金（ＩＮＣＯＮＥＬ（商標名）、ＨＡＳＴ
ＥＬＬＯＹ（商標名）等）、ニッケルめっきアルミニウム、ニッケルめっき金属、クロム
、鉄、これらの合金、これらの誘導体、これらの組み合わせ）を含有することができる又
はその金属から形成することができる。
【００５４】
図１３Ａ〜１３Ｅは、本明細書の実施形態に記載されるように、チャンバ蓋アセンブリ
１４００、１５００内に収容することができるガスマニホルドアセンブリ１３００を図示
している。ガスマニホルドアセンブリ１３００は少なくとも１本のガス導管を有している
が、通常は２本、３本又はそれより多いガス導管を有する。図１３Ａ〜１３Ｅは、ガスマ
ニホルドアセンブリ１３００のマニホルドハウジング１３０８全体に延びるガス導管１３
０２、１３０４を図示している。ガス導管１３０２は、インレット１３１０からマニホル
ドハウジング１３０８内をアウトレットプレート１３１４のアウトレット１３１２まで延
びる。ガス導管１３０４は、インレット１３２０からマニホルドハウジング１３０８内を
アウトレットプレート１３１４のアウトレット１３２２まで延びる。インレット１３１０
を、第１化学物質前駆体が入った第１前駆体供給源に連結し且つ流体連通させることがで
き、またインレット１３２０を、第２化学物質前駆体が入った第２前駆体供給源に連結し
且つ流体連通させることができる。
【００５５】
一実施形態において、図１４及び１６Ａは、インレットマニホルドアセンブリ１００上
に位置決めされ且つ中央チャネル１５０と流体連通している遠隔プラズマシステム（ＲＰ
Ｓ）１４０５を備えたチャンバ蓋アセンブリ１４００の概略図である。中央チャネル１５
０の下方インレットマニホルド１３０は注入孔１３６、１３８を有し、これらの注入孔は
下方インレットマニホルド１３０の側壁１３９内を通って環状チャネル１４０と中央チャ
ネル１５０との間を流体連通させている。一部の実施形態において、注入孔１３６は、中
央チャネル１５０の中央を通る中心軸１５２に直接的に又は実質的に中心軸に向かって位
置決めされる。注入孔１３８は、中央チャネル１５０の側壁１５１に正接するように又は
実質的に正接するように位置決めすることができる。図１６Ｂは、チャンバ蓋アセンブリ
１４００を覆う蓋アセンブリカバー１４０６を図示している。
【００５６】
別の実施形態において、図１５は、インレットマニホルドアセンブリ５００ｂ上に位置
決めされ且つ中央チャネル５５０と流体連通しているＲＰＳ１４０５を備えた蓋アセンブ
リ１５００の概略図である。中央チャネル５５０の上方インレットマニホルド５１０は注
入孔５３６、５３８を有し、これらの注入孔が環状チャネル５４０と中央チャネル５５０
との間に流体連通をもたらす。一部の実施形態において、注入孔５３６は、中央チャネル
５５０の中央を通る中心軸５５２に直接的に又は実質的に中心軸に向かって位置決めされ
る。注入孔５３８は、中央チャネル５５０の側壁５５１に正接するように又は実質的に正
接するように位置決めすることができる。
【００５７】
チャンバ蓋アセンブリ１４００、１５００と組み合わせて使用することができるプラズ
マシステム及びチャンバ本体アセンブリは、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なＴＸＺ（商標名）ＣＶＤチャンバである。プラズマシステ
ム、ＡＬＤチャンバ及び堆積チャンバについては、本発明の譲受人に譲渡された米国特許
第５８４６３３２号、第６０７９３５６号及び第６１０６６２５号に開示されており、こ
れらの文献は参照により全て本明細書に組み込まれ、またプラズマ発生装置、プラズマチ
ャンバ、ＡＬＤチャンバ本体、基板支持体又は台座部及びチャンバライナについての更な
る開示を提供する。
【００５８】
別の実施形態において、図１７は、ＲＰＳ１４０５を搭載したチャンバ蓋アセンブリ１
４００を備えたＡＬＤチャンバアセンブリ１７００を図示している。図１８Ａ〜１８Ｂは
、チャンバ蓋アセンブリ１４００を備えたＡＬＤチャンバアセンブリと使用することがで
きるガスパージアセンブリ１８００を図示している。ガスパージアセンブリ１８００は、
複数のバルブアセンブリ１８３０を備えた真空ポンピングシステム１８１０を備える。
【００５９】
ガス供給源（図示せず）は、前駆体ガス、キャリアガス又はパージガスを、導管システ
ムを通して、チャンバ蓋アセンブリ１４００若しくは１５００及び／又はＡＬＤチャンバ
アセンブリ１７００と一緒に供給する。一実施形態において、ガス供給源は、ガスマニホ
ルドアセンブリ１３００に連結され且つこのアセンブリと流体連通する。ガス供給源は、
化学物質供給源又はガス供給源に直接又は間接的に接続することができる。化学物質又は
ガス供給源は、タンク、アンプル、バブラ、気化装置又は化学物質前駆体の保存、移動又
は生成に使用される別の容器を含む。化学物質又はガス供給が、内部供給源からの場合も
ある。ガス供給源からガスマニホルドアセンブリ１３００へのガス流の適切な制御及び調
節は、制御ユニット１７５０に連結されたバルブアセンブリ１７２０、１７２２及びバル
ブアセンブリ１７３０によって行われる。ガスマニホルドアセンブリ１３００によって、
処理ガスをＡＬＤチャンバアセンブリ１７００に導入する。任意で加熱することによって
ガスマニホルドアセンブリ１３００の導管又はライン内でのガスの凝縮を防止する場合も
ある。
【００６０】
各バルブアセンブリ１７２０、１７２２は、ダイヤフラム及びバルブシートを有するこ
とができる。ダイヤフラムを付勢により開放又は閉鎖し、またダイヤフラムを作動させて
それぞれ閉鎖又は開放することができる。ダイヤフラムを、空気圧で作動させても電気的
に作動させてもよい。空気圧で作動させるバルブの例は、Ｆｕｊｉｋｉｎ社及びＶｅｒｉ
ｆｌｏｗ社から入手可能であり、電気的に作動させるバルブの例は、Ｆｕｊｉｋｉｎ社か
ら入手可能である。制御ユニット１７５０を、バルブアセンブリ１７２０、１７２２に連
結することによってバルブのダイヤフラムの作動を制御することができる。空気圧で作動
させるバルブによって、約０．０２０秒もの短い時間でガスをパルス供給することができ
る。電気的に作動させるバルブは、約０．００５秒もの短い時間でガスをパルス供給する
ことができる。一般に、空気圧で又は電気的に作動させるバルブは、約３秒もの長い時間
でガスをパルス供給することができる。より長い時間のガスのパルス供給が可能ではある
が、典型的なＡＬＤプロセスではＡＬＤバルブを利用して、それが開放中の約５秒以下、
好ましくは約３秒以下、より好ましくは約２秒以下の間隔でガスをパルス供給する。一実
施形態において、ＡＬＤバルブは、約０．００５秒〜約３秒、好ましくは約０．０２秒〜
約２秒、より好ましくは約０．０５秒〜約１秒の範囲内の間隔で開閉する。電気的に作動
させるバルブは、典型的には、バルブと制御ユニット１７５０との間に連結されるドライ
バの使用を必要とする。別の実施形態において、各バルブアセンブリ１７２０、１７２２
は、ガスの分散、ガス流量及びＡＬＤパルス供給シーケンスのその他の属性を制御するた
めの質量流量制御装置（ＭＦＣ）を備える。
【００６１】
ＡＬＤ装置内の前駆体又はガス送出システムを使用して、化学物質前駆体、キャリアガ
ス、パージガス又はこれらの組み合わせを保存し、分注する。送出システムは、ガスマニ
ホルドアセンブリ１３００、チャンバ蓋アセンブリ１４００若しくは１５００、ＡＬＤチ
ャンバアセンブリ１７００及び／又は処理システム１９００と共に使用することができる
バルブ（例えば、ＡＬＤバルブ、ＭＦＣ）、導管、容器、アンプル、バブラ、ヒータ及び
／又は制御ユニットシステムを備えることができる。一例において、送出システムは、制
御ユニット１７５０に連結されるガス供給源及びバルブアセンブリ１７２０、１７２２を
備える。ＡＬＤ処理システム用に構成された送出システムは、共通して譲渡された、２０
０５年５月１２日に出願されＵＳ２００５−０２７８１２として公開された米国特許出願
第１１／１２７７５３号、２００５年４月２９日に出願されＵＳ２００５−０２５２４４
９として公開され現在は放棄されている米国特許出願第１１／１１９３８８号、２００２
年１０月２５日に出願されＵＳ２００３−０１２１６０８として公開された米国特許出願
第１０／２８１０７９号及び２００３年１１月３日に出願されＵＳ２００５−００９８５
９として公開され現在は放棄されている米国特許出願第１０／７００３２８号に記載され
ており、これらの文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。
【００６２】
制御ユニット１７５０（プログラムされたパーソナルコンピュータ、ワークステーショ
ンコンピュータ等）をＡＬＤチャンバアセンブリ１７００に連結して処理条件を制御する
ことができる。例えば、制御ユニット１７５０は、基板処理シーケンスの異なる段階にお
いてバルブアセンブリ１７２０、１７２２を通ってガス供給源から来る様々な処理ガス及
びパージガスの流れを制御するように構成される。実例を挙げると、制御ユニット１７５
０は、中央処理措置（ＣＰＵ）、サポート回路及びメモリを搭載した関連制御ソフトウェ
アを備える。
【００６３】
ソフトウェアルーチンを、必要に応じて、メモリに保存する又は遠隔ソース（例えば、
コンピュータ、サーバ）で実行することができる。ソフトウェアルーチンを実行するとプ
ロセスレシピ又はシーケンスが開始される。ソフトウェアルーチンは、実行されると、汎
用コンピュータを特殊用途コンピュータに変え、この特殊用途コンピュータが、チャンバ
プロセス中のチャンバ操作を制御する。例えば、ソフトウェアルーチンを使用することに
よって、本明細書に記載の実施形態によるプロセスシーケンスの実行中、バルブアセンブ
リ１７２０、１７２２を通したガス供給源の起動を正確に制御する。或いはソフトウェア
ルーチンを、アプリケーション特化集積回路、その他のタイプのハードウェアインプリメ
ンテーション又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせとしてハードウェアにおい
て実行することができる。
【００６４】
制御ユニット１７５０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサの制御のために工業環境
で使用可能ないずれの形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。ＣＰＵ
は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、コン
パクトディスクドライブ、ハードディスク、その他いずれの形式のローカル又はリモート
デジタルストレージ等のいずれの適切なメモリも使用することができる。ＡＬＤチャンバ
アセンブリ１７００をサポートするために、様々なサポート回路をＣＰＵに連結すること
ができる。制御ユニット１７５０は、個々のチャンバ構成要素に隣接した別の制御装置（
バルブアセンブリ１７２０、１７２２のプログラマブル論理制御装置等）に連結すること
ができる。制御ユニット１７５０とＡＬＤチャンバアセンブリ１７００のその他の様々な
構成要素との間での双方向通信は、信号バスと総称される多数の信号ケーブルを通して行
われる。ガス供給源からの処理ガス及びパージガス、バルブアセンブリ１７２０、１７２
２並びにプログラマブル論理制御装置の制御に加えて、制御ユニット１７５０を、製造過
程におけるその他の作業の自動制御に関与するように構成することができる。制御ユニッ
ト１７５０は、ＲＰＳ１４０５用のプラズマ発生装置制御装置、真空ポンピングシステム
１８１０及びサポート制御装置に接続することができ、またこれらを制御するように構成
することができる（温度の監視及び昇降ピン（図示せず）の制御を含む）。
【００６５】
図１９は、材料を基板上に堆積する及び除去するための様々な堆積チャンバを備えた処
理システム１９００を図示している。一例において、処理システム１９００は、２つの堆
積チャンバ１９４０、１９４２、例えば本明細書に記載されるように窒化チタンを生成す
るように構成されたＡＬＤチャンバを備える。一部の実施形態においては、ロードロック
１９１２ａ、１９１２ｂをインターフェース１９１４に位置決めする。処理システム１９
００は、プラットフォーム１９０２に位置決めされた搬送ロボット１９１０ａ、１９１０
ｂを備える。堆積チャンバ１９１６ａ、１９１６ｂ、１９２０、１９２２、１９２４、１
９２６、１９３０、１９４０及び１９４２を、プラットフォーム１９０２の外周部付近に
配置し、またプラットフォームと連結させることができる。
【００６６】
幾つかの例において、堆積チャンバ１９１６ａ、１９１６ｂはそれぞれ独立して加熱チ
ャンバ又はアニーリングチャンバであり、堆積チャンバ１９２０、１９２２はそれぞれ独
立して脱気チャンバ、真空チャンバ又はアニーリングチャンバであり、堆積チャンバ１９
２４、１９２６はそれぞれ独立して予備洗浄チャンバ、プラズマチャンバ、昇華チャンバ
又はアニーリングチャンバ（例えば、ＳＩＣＯＮＩ（商標名）予備洗浄チャンバ）である
。堆積チャンバ１９３０、１９４０及び／又は１９４２は、それぞれ独立して堆積チャン
バ（ＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＶＤチャンバ等）であってもよい。一例において、堆積チャンバ
１９３０はＥＳＩＰ（商標明）Ｔｉチャンバであり、チタン含有材料（例えば、金属チタ
ン、窒化チタン、その他のチタン合金）を堆積するために利用される。別の例において、
堆積チャンバ１９４０、１９４２はそれぞれ独立してＴＸＺ（商標名）ＡＬＤ−ＴｉＮチ
ャンバであり、またチタン含有材料（例えば、金属チタン、窒化チタン、その他のチタン
合金）をＡＬＤプロセス中に堆積するために利用される。
【００６７】
窒化チタンＰＥ−ＡＬＤプロセス
本発明の実施形態は、気相蒸着プロセス（原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ支援ＡＬＤ
（ＰＥ−ＡＬＤ）等）によって基板上に様々な材料（例えば、窒化チタン）を堆積するた
めの方法を提供する。一態様において、このプロセスでは開始遅延がほとんど又は全く起
こらず、チタン材料（金属チタン、窒化チタン、窒化チタンケイ素、これらの誘導体等）
を生成しつつも速い堆積速度を維持する。
【００６８】
一実施形態において、本明細書に記載のＰＥ−ＡＬＤプロセスで使用することができる
チタン前駆体は、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）、テトラキス（ジ
エチルアミノ）チタン（ＴＤＥＡＴ）、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）及びこれらの誘導体
を含む。本明細書に記載のＰＥ−ＡＬＤプロセスは、基板を窒素前駆体及び窒素プラズマ
又はその他のイオン化試薬プラズマに順次曝露することを含む。
【００６９】
一例において、ＴＤＭＡＴを含有する処理ガスは、インレット１２２内へと、環状チャ
ネル１４０を通って、注入孔１３６、１３８から、更に中央チャネル１５０内へとパルス
供給され、窒素プラズマが順次、ＲＰＳから中央チャネル１５０内へとインレット１２０
からパルス供給される。ＴＤＭＡＴを含有する処理ガスと窒素プラズマは共に順次、シャ
ワーヘッドアセンブリ６００へとそれを通ってパルス供給される。その後、基板は順次、
処理ガス及び窒素プラズマに曝露される。
【００７０】
一実施形態において、窒化チタン材料は、チタン前駆体及びプラズマを順次パルス供給
しながら一定流量の試薬ガスを使用するＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成される。別の実施
形態において、チタン材料は、チタン前駆体（例えば、ＴＤＭＡＴ）及び試薬プラズマ（
例えば、窒素プラズマ）を順次パルス供給する別のＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成される
。これらの実施形態の両方において、試薬は一般にプロセス中にイオン化される。ＰＥ−
ＡＬＤプロセスでは、プラズマを堆積チャンバの外部、例えば遠隔プラズマ発生（ＲＰＳ
）システムによって発生させる。ＰＥ−ＡＬＤプロセス中、プラズマを、マイクロ波（Ｍ
Ｗ）周波数発生装置又は高周波（ＲＦ）発生装置から発生させることができる。別の実施
形態において、チタン材料は、チタン前駆体と試薬を順次パルス供給する熱ＡＬＤプロセ
ス中に生成される。
【００７１】
チャンバ蓋アセンブリ１４００又は１５００を、本明細書の実施形態のＡＬＤプロセス
中に利用し、また本明細書に記載の様々なＡＬＤチャンバ本体に連結することができる。
その他のＡＬＤチャンバも本明細書に記載の実施形態の一部に使用することができ、これ
らは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。Ａ
ＬＤチャンバについての詳細な説明は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６９１６
３９８号、第６８７８２０６号、２００２年１０月２５日に出願されＵＳ２００３−０１
２１６０８として公開された本発明の譲受人に譲渡された米国出願第１０／２８１０７９
号に見ることができ、これらの文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。別の実施
形態において、チタン材料の堆積をするのにＡＬＤモード及び慣用のＣＶＤモードの両方
で動作するように構成されたチャンバは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７２０
４８８６号に記載されており、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。
【００７２】
一部の実施形態において、堆積チャンバは、本明細書に記載の幾つかのＡＬＤプロセス
中、約０．０１Ｔｏｒｒ〜約８０Ｔｏｒｒ、好ましくは約０．１Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒ
ｒ、より好ましくは約０．５Ｔｏｒｒ〜約２Ｔｏｒｒの範囲内の圧力で加圧される。また
、チャンバ又は基板を、本明細書に記載の幾つかのＡＬＤプロセス中、約５００℃未満、
好ましくは約４００℃以下、例えば約２００℃〜約４００℃の範囲内、より好ましくは約
３４０℃〜約３７０℃、例えば約３６０℃の温度にまで加熱することができる。ＰＥ−Ａ
ＬＤプロセス中、プラズマを外部ソース（遠隔プラズマ発生装置、遠隔プラズマシステム
（ＲＰＳ）等）によって点火することができる。プラズマは、マイクロ波（ＭＷ）発生装
置又は高周波（ＲＦ）発生装置によって発生させることができる。例えば、プラズマ発生
装置は、約１キロワット（ｋＷ）〜約４０ｋＷ、好ましくは約２ｋＷ〜約２０ｋＷ、より
好ましくは約４ｋＷ〜約１０ｋＷの範囲内の出力を有するように設定される。
【００７３】
基板は、例えば、その上に形成された１つ以上の誘電体層に画成された相互接続子パタ
ーンを有するシリコン基板である。例えば、基板はその上に接着層を有し、別の例におい
て、基板は誘電体面を有する。堆積チャンバ条件（温度、圧力等）は、基板上での処理ガ
スの吸着が強化されてチタン前駆体と試薬ガスとの反応が促進されるように調節される。
【００７４】
一実施形態において、基板は、ＡＬＤサイクル全体を通して試薬ガスに曝露される。基
板は、キャリアガス（例えば、窒素、アルゴン）をチタン前駆体のアンプルに通すことに
よって生成されるチタン前駆体ガスに曝露することができる。このアンプルを、プロセス
中に使用されるチタン前駆体に応じて加熱してもよい。一例において、ＴＤＭＡＴを入れ
たアンプルを、約２５℃〜約８０℃の範囲内の温度にまで加熱する。チタン前駆体ガスは
通常、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１００
０ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５
００ｓｃｃｍの流量を有する。チタン前駆体ガスと試薬ガスとを混合して堆積ガスを生成
することができる。試薬ガスは通常、約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、好ましく
は約２００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約１５０
０ｓｃｃｍの範囲内の流量を有する。一例においては、窒素プラズマを試薬ガスとして、
流量約１５００ｓｃｃｍで使用する。基板を、チタン前駆体ガス又はチタン前駆体と試薬
ガスとを含有する堆積ガスに約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ま
しくは約２秒〜約４秒に亘って曝露することができる。チタン前駆体ガスの流れは、一旦
、チタン前駆体の層が基板に吸着されたら停止させることができる。チタン前駆体の層は
、不連続層、連続層であっても、或いは複数の層でさえあってもよい。
【００７５】
チタン前駆体ガスの流れを停止させた後、基板及びチャンバをパージ工程に供すること
ができる。試薬ガスの流量を、このパージ工程中、先行の工程と同じに維持しても調節を
加えてもよい。好ましくは、試薬ガスの流れを、先行の工程と同じままに維持する。任意
で、パージガスを堆積チャンバ内に、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましく
は約２００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００
ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量で注入することができる。パージ工程
によって、堆積チャンバ内の余分なチタン前駆体及びその他の汚染物質が除去される。パ
ージ工程は、約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜
約４秒の範囲内の時間に亘って行うことができる。キャリアガス、パージガス及び処理ガ
スは、窒素、水素、アンモニア、アルゴン、ネオン、ヘリウム又はこれらの組み合わせを
含有することができる。好ましい実施形態において、キャリアガスは窒素を含有する。
【００７６】
その後、プラズマに点火する前に、試薬ガスの流れを維持する又は調節することができ
る。基板を、プラズマに、約０．１秒〜約２０秒、好ましくは約１秒〜約１０秒、より好
ましくは約２秒〜約８秒の範囲内の時間に亘って曝露することができる。その後、プラズ
マ電力が切断された。一例において、試薬は、アンモニアプラズマ、窒素プラズマ、水素
プラズマ又は混合プラズマを形成するためのアンモニア、窒素、水素又はこれらの組み合
わせである。この反応物質プラズマが、基板上に吸着されたチタン前駆体と反応すること
によって基板上にチタン材料が生成される。一例において、反応物質プラズマは、金属チ
タンを生成するために還元剤として使用される。しかしながら、多種多様な反応物質を使
用して幅広い組成を有するチタン材料を生成することができる。一例においては、ホウ素
含有還元化合物（例えば、ジボラン）を使用してホウ化物を含有するチタン材料を生成す
る。別の例においては、ケイ素含有還元化合物（例えば、シラン）を使用してケイ化物を
含有するチタン材料を生成する。
【００７７】
堆積チャンバを第２パージ工程に供することによって、前工程からの余分な前駆体又は
汚染物質を除去した。試薬ガスの流量を、このパージ工程中、先行する工程と同じに維持
しても、調節を加えてもよい。任意のパージガスを、堆積チャンバ内に、約１００ｓｃｃ
ｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ま
しくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量で
注入することができる。第２パージ工程は、約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約
５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の時間に亘って行うことができる。
【００７８】
ＡＬＤサイクルは、既定の厚さのチタン材料が基板上に堆積されるまで繰り返すことが
できる。チタン材料は、厚さ１０００Å未満、好ましくは５００Å未満、より好ましくは
約１０Å〜約１００Å、例えば約３０Åで堆積することができる。本明細書に記載される
ようなプロセスでは、チタン材料を少なくとも０．１５Å／サイクル、好ましくは少なく
とも０．２５Å／サイクル、より好ましくは少なくとも０．３５Å／サイクル又はそれよ
り速い速度で堆積することができる。別の実施形態において、本明細書に記載されるよう
なプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服する。チタン材料を堆積する
実験の殆どではなくても多くにおいて、核形成遅延は検出されない。
【００７９】
別の実施形態において、チタン材料は、基板をパルス供給されるチタン前駆体及び活性
試薬（試薬プラズマ等）に順次曝露する別のＰＥ−ＡＬＤプロセス中に形成される。基板
を、本明細書に記載されているように、チタン前駆体を入れたアンプルにキャリアガスを
通すことによって生成されるチタン前駆体ガスに曝露することができる。チタン前駆体ガ
スは通常、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１
０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば
約５００ｓｃｃｍの流量を有する。基板を、チタン前駆体と試薬ガスとを含有する堆積ガ
スに約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の
範囲内の時間に亘って曝露することができる。チタン前駆体ガスの流れは、一旦、チタン
前駆体が基板に吸着されたら停止させることができる。チタン前駆体は、不連続層、連続
層であっても、或いは複数の層でさえあってもよい。
【００８０】
続いて、基板及びチャンバをパージ工程に供する。パージガスは、パージ工程中に堆積
チャンバに注入することができる。一態様において、パージガスは試薬ガス、例えばアン
モニア、窒素又は水素である。別の態様において、パージガスは、この試薬ガスとは異な
るガスである。例えば、試薬ガスはアンモニアであり、パージガスは窒素、水素又はアル
ゴンである。パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２０
０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍ
の範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量を有することができる。パージ工程によって、
堆積チャンバ内の余分なチタン前駆体及びその他の汚染物質が除去される。パージ工程は
、約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範
囲内の時間に亘って行うことができる。キャリアガス、パージガス及び処理ガスは、窒素
、水素、アンモニア、アルゴン、ネオン、ヘリウム又はこれらの組み合わせを含有するこ
とができる。
【００８１】
基板及びその上に吸着されたチタン前駆体を、ＡＬＤプロセスの次の工程において試薬
ガスに曝露することができる。任意で、キャリアガスを、試薬ガスと同時に堆積チャンバ
内に注入することができる。試薬ガスに点火してプラズマを形成することができる。試薬
ガスは通常、約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約
２０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍの範囲内の流
量を有する。一例においては、アンモニアを試薬ガスとして流量約１５００ｓｃｃｍで使
用する。基板を、プラズマに、約０．１秒〜約２０秒、好ましくは約１秒〜約１０秒、よ
り好ましくは約２秒〜約８秒の範囲内の時間に亘って曝露することができる。その後、プ
ラズマ電力を切断することができる。一例において、試薬はアンモニア、窒素、水素又は
これらの組み合わせであり、プラズマは、アンモニアプラズマ、窒素プラズマ、水素プラ
ズマ又はこれらの組み合わせである。反応物質プラズマが、基板上に吸着されたチタン前
駆体と反応することによって基板上にチタン材料が生成される。好ましくは、反応物質プ
ラズマを、金属チタンを形成するための還元剤として使用する。しかしながら、本明細書
に記載されるように、多種多様な反応物質を使用して、幅広い組成のチタン材料を生成す
ることができる。
【００８２】
堆積チャンバを第２パージ工程に供することによって余分な前駆体又は汚染物質を堆積
チャンバから除去することができる。試薬ガスの流れを前工程の最後に停止させ、試薬ガ
スをパージガスとして使用する場合、パージ工程中に再開させている場合がある。或いは
、試薬ガスとは異なるパージガスを堆積チャンバに注入することができる。試薬ガス又は
パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜
約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例
えば約５００ｓｃｃｍの流量を有することができる。第２パージ工程は、約０．１秒〜約
８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の時間に亘っ
て行うことができる。
【００８３】
ＡＬＤサイクルを、既定の厚さのチタン材料が基板上に堆積されるまで繰り返すことが
できる。チタン材料は、厚さ１０００Å未満、好ましくは５００Å未満、より好ましくは
約１０Å〜約１００Å、例えば約３０Åで堆積することができる。本明細書に記載される
ようなプロセスでは、チタン材料を、少なくとも０．１５Å／サイクル、好ましくは少な
くとも０．２５Å／サイクル、より好ましくは少なくとも０．３５Å／サイクル又はそれ
より速い速度で堆積することができる。別の実施形態において、本明細書に記載されるよ
うなプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服する。チタン材料を堆積す
る実験の殆どではなくても多くにおいて、核形成遅延は検出されない。
【００８４】
熱ＡＬＤプロセス又はＰＥ−ＡＬＤプロセス中、チタン前駆体及び試薬を順次、堆積チ
ャンバに導入することができる。本明細書のプロセスによって生成されるチタン材料には
、金属チタン、窒化チタン、窒化チタンケイ素又はこれらの誘導体が含まれる。チタン材
料の生成に適した試薬は窒素前駆体又は還元ガスであり、窒素（例えば、Ｎ２、原子状窒
素）、水素（例えば、Ｈ２、原子状水素）、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ
４）、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テト
ラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、メチルシラン（ＳｉＣＨ
６）、エチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、クロロシラン（ＣｌＳｉＨ３）、ジクロロシラン
（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ボラン（ＢＨ３）、ジボ
ラン（Ｂ２Ｈ６）、トリエチルボラン（Ｅｔ３Ｂ）、これらの誘導体、これらのプラズマ
又はこれらの組み合わせが含まれる。
【００８５】
チタン前駆体のパルスの間隔は、例えば使用する堆積チャンバの容積、堆積チャンバに
連結された真空システム及びＡＬＤプロセス中に使用される反応物質の揮発性／反応性等
の数々の要因に応じて変化する。例えば、（１）大容量の堆積チャンバの場合は、例えば
キャリア／パージガス流量、温度等のプロセス条件の安定化に時間がかかるため、より長
いパルス時間が必要となる場合がある。（２）処理ガスの流量が少なくても、プロセス条
件の安定化に時間がかかるため、より長いパルス時間が必要となる場合がある。（３）チ
ャンバ圧が低いと堆積チャンバから処理ガスがより速く排出されるため、より長いパルス
時間が必要となる。一般に、プロセス条件は、有利には、少なくともチタン前駆体の単層
が基板上に吸着されるに十分な量の前駆体が１回のチタン前駆体のパルスで得られるよう
に選択される。その後、チャンバ内に残留している余分なチタン前駆体を、真空システム
と組み合わせた一定のキャリアガス流によって堆積チャンバから除去することができる。
【００８６】
チタン前駆体及び試薬ガスの各パルスの間隔は同じ長さを有することができる。つまり
、チタン前駆体のパルスの持続時間が、試薬ガスのパルスの持続時間と同じになる場合が
ある。このような実施形態の場合、チタン前駆体（例えば、ＴＤＭＡＴ）のパルスの間隔
（Ｔ１）は、試薬ガス（例えば、窒素プラズマ）のパルスの間隔（Ｔ２）に等しい。
【００８７】
或いは、チタン前駆体及び試薬ガスの各パルスの間隔は、異なる長さを有することがで
きる。つまり、チタン前駆体のパルスの持続時間が、試薬ガスのパルスの持続時間より短
い又は長い。このような実施形態の場合、チタン前駆体のパルスの間隔（Ｔ１）は、試薬
ガスのパルスの間隔（Ｔ２）とは異なる。
【００８８】
加えて、チタン前駆体及び試薬ガスの各パルス間の無パルス時間は、同じ長さを有する
ことができる。つまり、チタン前駆体の各パルスと試薬ガスの各パルスとの間の無パルス
持続時間が同じである。このような実施形態の場合、チタン前駆体のパルスと試薬ガスの
パルスとの間の無パルス間隔（Ｔ３）は、試薬ガスのパルスとチタン前駆体のパルスとの
間の無パルス間隔（Ｔ４）に等しい。無パルス時間中、堆積チャンバには一定のキャリア
ガス流しか供給されない。
【００８９】
或いは、チタン前駆体及び試薬ガスの各パルス間の無パルス時間は異なる長さを有する
ことができる。つまり、チタン前駆体の各パルスと試薬ガスの各パルスとの間の無パルス
持続時間が、試薬ガスの各パルスとチタン前駆体の各パルスとの間の無パルス持続時間よ
り短い又は長い。このような実施形態において、チタン前駆体のパルスと試薬ガスのパル
スとの間の無パルス間隔（Ｔ３）は、試薬ガスのパルスとチタン前駆体のパルスとの間の
無パルス間隔（Ｔ４）とは異なる。無パルス時間中、堆積チャンバには一定のキャリアガ
ス流しか供給されない。
【００９０】
加えて、各堆積サイクルにおけるチタン前駆体、試薬ガスの各パルスの間隔及びパルス
間の無パルス時間は、同じ長さを有することができる。このような実施形態においては、
チタン前駆体の間隔（Ｔ１）、試薬ガスの間隔（Ｔ２）、チタン前駆体のパルスと試薬ガ
スのパルスとの間の無パルス間隔（Ｔ３）及び試薬ガスのパルスとチタン前駆体のパルス
との間の無パルス間隔（Ｔ４）は、各堆積サイクルにおいてそれぞれ同じ値を有する。例
えば、第１堆積サイクル（Ｃ１）において、チタン前駆体のパルス間隔（Ｔ１）は、続く
堆積サイクル（Ｃ２・・・・Ｃｎ）におけるチタン前駆体のパルスの間隔（Ｔ１）と同じ
持続時間を有する。同様に、第１堆積サイクル（Ｃ１）における試薬ガスの各パルスの持
続時間及びチタン前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間の無パルス時間は、続く堆積
サイクル（Ｃ２・・・・Ｃｎ）における試薬ガスの各パルスの持続時間及びチタン前駆体
のパルスと試薬ガスのパルスとの間の無パルス時間とそれぞれ同じである。
【００９１】
或いは、チタン材料堆積プロセスの堆積サイクルの１つ以上に関して、チタン前駆体、
試薬ガスの少なくとも１つのパルス間隔とこれらのパルス間の無パルス時間は、異なる長
さを有することができる。このような実施形態の場合、チタン前駆体のパルスの間隔（Ｔ
１）、試薬ガスのパルスの間隔（Ｔ２）、チタン前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの
間の無パルス間隔（Ｔ３）及び試薬ガスのパルスとチタン前駆体のパルスとの間の無パル
ス間隔（Ｔ４）の１つ以上が、周期的堆積プロセスの１つ以上の堆積サイクルについて異
なる値を有することができる。例えば、第１堆積サイクル（Ｃ１）において、チタン前駆
体のパルスの間隔（Ｔ１）は、続く堆積サイクル（Ｃ２・・・Ｃｎ）におけるチタン前駆
体のパルスの１つ以上の間隔（Ｔ１）より長い又は短い。同様に、第１堆積サイクル（Ｃ
１）における試薬ガスのパルスの持続時間及びチタン前駆体のパルスと試薬ガスのパルス
との間の無パルス時間が、続く堆積サイクル（Ｃ２・・・Ｃｎ）における試薬ガスの各パ
ルスの持続時間及びチタン前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間での無パルス時間と
同じであっても異なっていてもよい。
【００９２】
一部の実施形態においては、一定流量のキャリアガス又はパージガスが、パルス供給時
間と無パルス供給時間とが交互に切り替えられる堆積チャンバに供給され、チタン前駆体
及び試薬ガスはキャリア／パージガス流と一緒に交互にパルス供給され、無パルス時間中
はキャリア／パージガス流しか流れない。
【００９３】
本明細書に記載されるように、ＰＥ−ＡＬＤチャンバを使用して多数の材料を生成する
ことができ、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、ルテニウム、タングステン
、窒化タングステン、ルテニウム、コバルト、ハフニウム、これらのケイ化物、これらの
酸化物、これらの誘導体、これらの組み合わせ、その他の材料が含まれる。
【００９４】
一例においては、ＣＶＤプロセスによって窒化チタン材料上に銅シード層を形成し、そ
の後、ＥＣＰプロセスによってバルク銅を堆積して相互接続子を充填する。別の例におい
ては、ＰＶＤプロセスによって銅シード層を窒化チタン材料上に形成し、その後、ＥＣＰ
プロセスによってバルク銅を堆積して相互接続子を充填する。別の例においては、無電解
プロセスによって銅シード層を窒化チタン材料上に形成し、その後、ＥＣＰプロセスによ
ってバルク銅を堆積して相互接続子を充填する。別の例においては、窒化チタン材料がシ
ード層として機能し、このシード層に、ＥＣＰプロセス又は無電解堆積プロセスによって
銅バルク充填剤を直接堆積する。
【００９５】
別の例においては、ＰＥ−ＡＬＤプロセスによってタングステンシード層を窒化チタン
材料上に形成し、その後、ＣＶＤプロセス又はパルスＣＶＤプロセスによってバルクタン
グステンを堆積して相互接続子を充填する。別の例においては、ＰＶＤプロセスによって
タングステンシード層を窒化チタン材料上に形成し、その後、ＣＶＤプロセス又はパルス
ＣＶＤプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続子を充填する。別の例に
おいては、ＰＥ−ＡＬＤプロセスによってタングステンシード層を窒化チタン材料上に形
成し、その後、ＥＣＰプロセスによってバルクタングステンを堆積して相互接続子を充填
する。別の例においては、窒化チタン材料がシード層として機能し、このシード層上に、
ＣＶＤプロセス又はパルスＣＶＤプロセスによってタングステンバルク充填剤を直接堆積
する。
【００９６】
幾つかの集積シーケンスを行うことによって、窒化チタン材料を相互接続子内で生成す
る。一例においては、後続工程が続く。（ａ）基板の予備洗浄、（ｂ）バリア層の堆積（
例えば、ＴｉＮのＡＬＤ）、（ｃ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｄ）無電解
、ＥＣＰ又はＰＶＤによるシード銅の堆積とそれに続くＥＣＰによるバルク銅の堆積。別
の例においては、後続工程が続く。（ａ）バリア層の堆積（例えば、ＴｉＮのＰＥ−ＡＬ
Ｄ）、（ｂ）パンチスルー工程、（ｃ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｄ）無
電解、ＥＣＰ又はＰＶＤによるシード銅の堆積とそれに続くＥＣＰによるバルク銅の堆積
。別の例においては、後続工程が続く。（ａ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（
ｂ）パンチスルー工程、（ｃ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｄ）無電解、Ｅ
ＣＰ又はＰＶＤによるシード銅の堆積とそれに続く無電解、ＥＣＰ又はＰＶＤによるバル
ク銅の堆積。別の例においては、後続工程が続く。（ａ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタン
の堆積、（ｂ）パンチスルー工程、（ｃ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｄ）
無電解又はＥＣＰによる銅の堆積。別の実施形態においては、後続工程が続く。（ａ）基
板の予備洗浄、（ｂ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｃ）無電解、ＥＣＰ又は
ＰＶＤによるシード銅の堆積及びそれに続くＥＣＰによるバルク銅の堆積。別の例におい
ては、後続工程が続く。（ａ）バリア層の堆積（例えば、ＴｉＮのＰＥ−ＡＬＤ）、（ｂ
）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（ｃ）パンチスルー工程、（ｄ）ＰＥ−ＡＬＤ
による窒化チタンの堆積、（ｅ）無電解、ＥＣＰ又はＰＶＤによるシード銅の堆積とそれ
に続くＥＣＰによるバルク銅の堆積。別の例においては、後続工程が続く。（ａ）バリア
層の堆積（例えば、ＴｉＮのＰＥ−ＡＬＤ）、（ｂ）パンチスルー工程、（ｃ）バリア層
の堆積（例えば、ＴｉＮのＰＥ−ＡＬＤ）、（ｄ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積
、（ｄ）無電解、ＥＣＰ又はＰＶＤによるシード銅の堆積、（ｅ）ＥＣＰによるバルク銅
の堆積。一例においては、後続工程が続く。（ａ）基板の予備洗浄、（ｂ）バリア層の堆
積（例えば、ＴｉＮのＰＥ−ＡＬＤ）、（ｃ）ＰＥ−ＡＬＤによる窒化チタンの堆積、（
ｄ）無電解又はＥＣＰによる銅バルクの堆積。
【００９７】
一部の実施形態において、本明細書に記載のＰＥ−ＡＬＤプロセスによって生成される
窒化チタン材料の塩素濃度又は不純物は殆どゼロ又はゼロである。一例において、チタン
前駆体ガスはＴＤＭＡＴを含有し、窒素プラズマは窒素（Ｎ２）から形成される。基板は
、約３４０℃〜約３７０℃の範囲内の温度に加熱することができる。プラズマは、約４ｋ
Ｗ〜約１０ｋＷの範囲内の電力で印加することができる。窒素ガスは、約２００ｓｃｃｍ
〜約２０００ｓｃｃｍの範囲内の流量を有することができる。堆積チャンバは、約５００
ｍＴｏｒｒ〜約２Ｔｏｒｒの範囲内の内圧を有することができる。
【００９８】
予備洗浄工程は、ビアを洗浄又は浄化する方法を含む（ビアの底部の炭素等の残留物の
除去、銅酸化物の金属銅への還元等）。パンチスルー工程は、材料（例えば、バリア層）
をビアの底部から除去して導体層（銅等）を露出させる方法を含む。パンチスルー工程に
ついての更なる開示は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６４９８０９１号でより
詳細に記載されており、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。パンチスル
ー工程は、バリアチャンバ、洗浄チャンバ等の堆積チャンバ内で行うことができる。本発
明の実施形態において、洗浄工程及びパンチスルー工程は、窒化チタンバリア層に適用さ
れる。全集積方法の更なる開示は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７０４９２２
６号により詳細に記載されており、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。
【００９９】
本明細書に記載されるようなＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成される窒化チタン材料は、
一般に、２０００μΩ−ｃｍ未満、好ましくは１０００μΩ−ｃｍ、より好ましくは５０
０μΩ−ｃｍ未満のシート抵抗を有する。
【０１００】
本明細書で使用の用語「基板表面」は、製造プロセス中に膜処理を施す基板上に形成さ
れる全ての基板又は材料表面のことである。例えば、処理を実行可能な基板表面には、用
途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎ
ｓｕｌａｔｏｒ）、カーボンドープ酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープシリコン、ゲルマニ
ウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、その他の材料、例えば金属、金属窒化物、合
金及びその他の導電性材料が含まれる。基板表面上のバリア層、金属又は金属窒化物には
、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タンタル、窒化タンタル、これらのケイ化物
、これらの誘導体又はこれらの組み合わせが含まれる。基板は様々な寸法を有し得て、例
えば直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのウェハ、矩形又は正方形のガラス板である。特に記
載がない限り、本明細書中に記載の実施形態及び実施例は、好ましくは、直径２００ｍｍ
又は３００ｍｍ、より好ましくは直径３００ｍｍの基板上で行われる。本明細書に記載の
一部の実施形態のプロセスは、多数の基板及び表面上に窒化チタン及びその他のチタン材
料（例えば、金属チタン、窒化チタンケイ素）を堆積するのに利用することができる。本
発明の実施形態が有用となり得る基板には、以下に限定されるものではないが、半導体ウ
ェハ、例えば結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素
、歪シリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコ
ン、ドープされた又はドープされていないシリコンウェハ及びパターン形成された又はパ
ターン形成されていないウェハが含まれる。基板を前処理プロセスに供して基板表面の研
磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール及び／又は焼付けを行うことが
できる。
【０１０１】
本明細書で使用の用語「原子層堆積（ＡＬＤ）」又は「周期的堆積（ｃｙｃｌｉｃａｌ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）」は、２種以上の反応性化合物を順次導入することによって材
料層を基板表面上に堆積することを意味する。この２、３種以上の反応性化合物を、堆積
チャンバの反応域又は処理領域に交互に導入することができる。反応性化合物は、気体、
プラズマ、蒸気、流体又は気相蒸着プロセスに有用なその他の物質状態であってもよい。
通常、時間遅延によって各反応性化合物を隔てることによって、各化合物を基板表面上に
付着させている及び／又は基板表面と反応させている。一態様において、第１前駆体又は
化合物Ａが反応域にパルス供給され、第１時間遅延がそれに続く。次に、第２前駆体又は
化合物Ｂが反応域にパルス供給され、第２遅延がそれに続く。化合物Ａと化合物Ｂとが反
応して堆積材料を生成する。各時間遅延中、パージガスを堆積チャンバ内に導入すること
によって反応域のパージを行い、或いは別の方法で反応域から残留している反応性化合物
又は副形成物を除去する。或いは、反応性化合物のパルス間の時間遅延中、パージガスだ
けが流れるようにパージガスを堆積プロセスを通して流し続けることができる。反応性化
合物は、所望の膜厚の堆積材料が基板表面上に生成されるまで交互にパルス供給される。
どちらの場合も、化合物Ａ、パージガスをパルス供給し、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。あるサイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂか
ら始めることができ、所望の厚さを有する膜が得られるまでこのサイクルをそれぞれの順
序で継続する。別の実施形態において、化合物Ａを含有する第１前駆体、化合物Ｂを含有
する第２前駆体及び化合物Ｃを含有する第３前駆体がそれぞれ別々に堆積チャンバにパル
ス供給される。或いは、第１前駆体のパルスが時間的に第２前駆体のパルスと重なり合い
、第３前駆体のパルスは、第１、第２前駆体のどちらのパルスとも時間的に重ならない。
【０１０２】
本明細書で使用の用語「処理ガス」は、単一のガス、複数のガス、プラズマを含有して
いるガス、ガス及び／又はプラズマの組み合わせを意味する。処理ガスは、気相蒸着プロ
セスの場合、少なくとも１種の反応性化合物を含有することができる。反応性化合物又は
試薬は、気相蒸着プロセスの間、気体、プラズマ、蒸気又は流体の状態にある。また、処
理ガスが、パージガス又はキャリアガスを含有するが反応性化合物を含有しない場合があ
る。
【０１０３】
その他のＡＬＤプロセス
本発明の実施形態は、様々な金属含有材料（例えば、タンタル又はタングステン含有材
料）を基板上に、熱ＡＬＤプロセス又はＰＥ−ＡＬＤプロセスによって本明細書に記載の
ＰＥ−ＡＬＤチャンバ及びプロセスを利用して堆積するための方法を提供する。一例にお
いて、窒化タンタルは、ＰＥ−ＡＬＤプロセス中、基板をタンタル前駆体及びプラズマに
順次曝露することによって堆積される。別の例において、窒化タングステンは、基板を、
ＰＥ−ＡＬＤプロセス中に、タングステン前駆体及びプラズマに順次曝露することによっ
て堆積される。その他の例において、金属タンタル又は金属タングステンが、ＰＥ−ＡＬ
Ｄプロセス中、基板をタンタル前駆体又はタングステン前駆体及びプラズマに順次曝露す
ることによって堆積される。
【０１０４】
本明細書に記載されるような気相蒸着プロセス中に有用なタンタル前駆体には、ペンタ
キス（ジメチルアミド）タンタル（ＰＤＭＡＴ又はＴａ（ＮＭｅ２）５）、ペンタキス（
エチルメチルアミド）タンタル（ＰＥＭＡＴ又はＴａ［Ｎ（Ｅｔ）Ｍｅ］５）、ペンタキ
ス（ジエチルアミド）タンタル（ＰＤＥＡＴ又はＴａ（ＮＥｔ２）５）、エチルイミド−
トリス（ジメチルアミド）タンタル（（ＥｔＮ）Ｔａ（ＮＭｅ２）３）、エチルイミド−
トリス（ジエチルアミド）タンタル（（ＥｔＮ）Ｔａ（ＮＥｔ２）３）、エチルイミド−
トリス（エチルメチルアミド）タンタル（（ＥｔＮ）Ｔａ［Ｎ（Ｅｔ）Ｍｅ］３）、第３
級ブチルイミド−トリス（ジメチルアミド）タンタル（ＴＢＴＤＭＴ又は（ｔＢｕＮ）Ｔ
ａ（ＮＭｅ２）３）、第３級ブチルイミド−トリス（ジエチルアミド）タンタル（ＴＢＴ
ＤＥＴ又は（ｔＢｕＮ）Ｔａ（ＮＥｔ２）３）、第３級ブチルイミド−トリス（エチルメ
チルアミド）タンタル（ＴＢＴＥＡＴ又は（ｔＢｕＮ）Ｔａ［Ｎ（Ｅｔ）Ｍｅ］３）、第
３級アミルイミド−トリス（ジメチルアミド）タンタル（ＴＡＩＭＡＴＡ又は（ｔＡｍｙ
ｌＮ）Ｔａ（ＮＭｅ２）３（ｔＡｍｙｌは第３級アミル基（Ｃ５Ｈ１１−又はＣＨ３ＣＨ
２Ｃ（ＣＨ３）２−））、第３級アミルイミド−トリス（ジエチルアミド）タンタル（Ｔ
ＡＩＥＡＴＡ又は（ｔＡｍｙｌＮ）Ｔａ（ＮＥｔ２）３、第３級アミルイミド−トリス（
エチルメチルアミド）タンタル（ＴＡＩＭＡＴＡ又は（ｔＡｍｙｌＮ）Ｔａ（［Ｎ（Ｅｔ
）Ｍｅ］３）、タンタルハロゲン化物（例えば、ＴａＦ５又はＴａＣｌ５）、これらの誘
導体又はこれらの組み合わせが含まれる。
【０１０５】
本明細書に記載されるような気相蒸着プロセス中に有用となり得るタングステン前駆体
には、ビス（第３級ブチルイミド）ビス（第３級ブチルアミド）タングステン（（ｔＢｕ
Ｎ）２Ｗ（Ｎ（Ｈ）ｔＢｕ）２）、ビス（第３級ブチルイミド）ビス（ジメチルアミド）
タングステン（（ｔＢｕＮ）２Ｗ（ＮＭｅ２）２）、ビス（第３級ブチルイミド）ビス（
ジエチルアミド）タングステン（（ｔＢｕＮ）２Ｗ（ＮＥｔ２）２）、ビス（第３級ブチ
ルイミド）ビス（エチルメチルアミド）タングステン（（ｔＢｕＮ）２Ｗ（ＮＥｔＭｅ）
２）、タングステンヘキサフルオライド、これらの誘導体又はこれらの組み合わせが含ま
れる。
【０１０６】
本明細書に記載されるような気相蒸着プロセス中に金属含有材料を生成するのに有用と
なり得る窒素前駆体には、窒素（例えば、プラズマ、Ｎ２、原子状Ｎ）、アンモニア（Ｎ
Ｈ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、メチルヒドラジン（Ｍｅ（Ｈ）ＮＮＨ２）、ジメチル
ヒドラジン（Ｍｅ２ＮＮＨ２又はＭｅ（Ｈ）ＮＮ（Ｈ）Ｍｅ）、第３級ブチルヒドラジン
（ｔＢｕ（Ｈ）ＮＮＨ２）、フェニルヒドラジン（Ｃ６Ｈ５（Ｈ）ＮＮＨ２）、窒素プラ
ズマ源（例えば、Ｎ、Ｎ２、Ｎ２／Ｈ２、ＮＨ３又はＮ２Ｈ４プラズマ）、２，２´−ア
ゾタートブタン（ｔＢｕＮＮｔＢｕ）、アジド源（例えば、エチルアジド（ＥｔＮ３）、
トリメチルシリルアジド（Ｍｅ３ＳｉＮ３））、これらの誘導体、これらのプラズマ又は
これらの組み合わせが含まれる。
【０１０７】
金属含有材料を生成するための適切な試薬は還元ガスであってもよく、水素（例えば、
Ｈ２又は原子状Ｈ）、原子状Ｎ、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、シラ
ン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テトラシラン（
Ｓｉ４Ｈ１０）、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、メチルシラン（ＳｉＣＨ６）、エチ
ルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８）、クロロシラン（ＣｌＳｉＨ３）、ジクロロシラン（Ｃｌ２Ｓ
ｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２
Ｈ６）、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、トリエチルボラン（Ｅｔ３Ｂ）、こ
れらの誘導体、これらのプラズマ又はこれらの組み合わせが含まれる。
【０１０８】
キャリアガス、パージガス及び処理ガスは、窒素、水素、アンモニア、アルゴン、ネオ
ン、ヘリウム又はこれらの組み合わせを含有することができる。これらのガスのいずれか
を含有するプラズマに点火することができる。好ましくは、本明細書に記載されるような
気相蒸着プロセス中に金属含有材料を生成するのに有用となり得るプラズマ前駆体ガスに
は、窒素、水素、アンモニア、アルゴン又はこれらの組み合わせが含まれる。一例におい
て、プラズマは窒素及び水素を含有する。別の例において、プラズマは窒素及びアンモニ
アを含有する。別の例において、プラズマはアンモニア及び水素を含有する。
【０１０９】
本明細書に記載されるような熱ＡＬＤ又はＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成することがで
きる金属含有材料には、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タングステン、チ
タン、窒化チタン、これらの合金、これらの誘導体又はこれらの組み合わせが含まれる。
一実施形態において、金属含有材料は、金属前駆体及びプラズマを順次パルス供給しなが
ら一定流量の試薬ガスを使用するＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成される。別の実施形態に
おいて、金属含有材料は、金属前駆体及び試薬プラズマを順次パルス供給する別のＰＥ−
ＡＬＤプロセス中に生成される。これらの実施形態の両方において、試薬は一般にプロセ
ス中にイオン化される。実施形態において、プラズマは、堆積チャンバの外部で発生させ
られる（遠隔プラズマ発生（ＲＰＳ）システム等）。ＰＥ−ＡＬＤプロセス中、プラズマ
を、マイクロ波（ＭＷ）周波数発生装置又は高周波（ＲＦ）発生装置から発生させること
ができる。ＲＰＳシステム内でプラズマに点火して、堆積チャンバに供給することができ
る。多数の実施形態において、プラズマは、インレットマニホルドアセンブリの中央チャ
ネル、シャワーヘッドアセンブリを通って堆積チャンバ内へと供給される。
【０１１０】
ＲＦ発生装置は、約１００ＫＨｚ〜約１．６ＭＨｚの範囲内の周波数に設定することが
できる。一例において、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生装置は、約１００ワット〜約
１０００ワット、好ましくは約２５０ワット〜約６００ワット、より好ましくは約３００
ワット〜約５００ワットの範囲内の出力を有するように設定される。一例において、周波
数４００ＫＨｚのＲＦ発生装置は、約２００ワット〜約２０００ワット、好ましくは約５
００ワット〜約１５００ワットの範囲内の出力を有するように設定される。基板の表面を
、約０．０１ワット／ｃｍ２〜約１０．０ワット／ｃｍ２、好ましくは約０．０５ワット
／ｃｍ２〜約６．０ワット／ｃｍ２の範囲内の表面積あたりの電力を有するプラズマに曝
露することができる。
【０１１１】
ＡＬＤプロセスでは、堆積チャンバを０．１Ｔｏｒｒ〜約８０Ｔｏｒｒ、好ましくは約
０．５Ｔｏｒｒ〜約１０Ｔｏｒｒ、より好ましくは約１〜約５の範囲内の圧力で加圧する
ことができる。また、チャンバ又は基板を、約５００℃未満、好ましくは約１００℃〜約
４５０℃、より好ましくは約１５０℃〜約４００℃の範囲内の温度、例えば約３００℃に
まで加熱することができる。別の実施形態において、金属含有材料は、金属前駆体及び試
薬を順次パルス供給する熱ＡＬＤプロセス中に生成される。
【０１１２】
基板は、例えば、１つ以上の誘電体層に画成された相互接続子パターンをその上に有す
るシリコン基板である。一例において、基板はその上にバリア層を有し、別の例において
、基板は誘電性表面を有する。堆積チャンバ条件（温度、圧力等）は、基板上での処理ガ
スの吸着を増強させてピロリル金属前駆体と試薬ガスとの反応を促進するように調節され
る。
【０１１３】
一実施形態において、基板は、全ＡＬＤサイクルを通して試薬ガスに曝露される。基板
を、金属前駆体のアンプルにキャリアガス（例えば、窒素、アルゴン）を通すことによっ
て生成される金属前駆体ガスに曝露することができる。このアンプルを、プロセス中に使
用する金属前駆体に応じて加熱することができる。金属前駆体ガスは通常、約１００ｓｃ
ｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好
ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量
を有する。金属前駆体ガスと試薬ガスとが化合して堆積ガスが生成される。試薬ガスは通
常、約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約２０００
ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍの範囲内の流量を有す
る。一例においては、アンモニアを試薬ガスとして流量約１５００ｓｃｃｍで使用する。
基板は、金属前駆体ガス又は金属前駆体と試薬ガスとを含有している堆積ガスに約０．１
秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の時間
に亘って曝露することができる。金属前駆体ガスの流れは、金属前駆体が基板上に一旦吸
着されたら停止させることができる。金属前駆体は、不連続層、連続層であっても、或い
は複数の層でさえあってもよい。
【０１１４】
基板及び堆積チャンバを、金属前駆体ガスの流れを停止させた後、パージ工程に供する
ことができる。試薬ガスの流量を、このパージ工程中、先行の工程と同じに維持しても調
節を加えてもよい。好ましくは、試薬ガスの流れを、先行の工程と同じままに維持する。
任意で、パージガスを堆積チャンバ内に、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ま
しくは約２００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７
００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量で注入することができる。パージ
工程によって、堆積チャンバ内の余分な金属前駆体及びその他の汚染物質が除去される。
パージ工程は、約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒
〜約４秒の範囲内の時間に亘って行うことができる。キャリアガス、パージガス及び処理
ガスは、窒素、水素、アンモニア、アルゴン、ネオン、ヘリウム又はこれらの組み合わせ
を含有することができる。好ましい実施形態において、キャリアガスは窒素を含有する。
【０１１５】
その後、プラズマに点火する前に、試薬ガスの流れを維持する又は調節することができ
る。基板を、プラズマに、約０．１秒〜約２０秒、好ましくは約１秒〜約１０秒、より好
ましくは約２秒〜約８秒の範囲内の時間に亘って曝露することができる。その後、プラズ
マ電力が切断された。一例において、試薬は、アンモニアプラズマ、窒素プラズマ、水素
プラズマ又は混合プラズマを形成するためのアンモニア、窒素、水素又はこれらの組み合
わせである。反応物質プラズマが、基板上に吸着された金属前駆体と反応することによっ
て基板上に金属含有材料が生成される。一例において、反応物質プラズマは、金属ルテニ
ウム、タンタル、タングステン、チタン又はこれらの合金を生成するための還元剤として
使用される。しかしながら、多種多様な反応物質を使用して、幅広い組成の金属含有材料
を生成することができる。一例においては、ホウ素含有還元化合物（例えば、ジボラン）
を使用してホウ化物を含有する金属含有材料を生成する。別の例においては、ケイ素含有
還元化合物（例えば、シラン）を使用してケイ化物を含有する金属含有材料を生成する。
【０１１６】
堆積チャンバを第２パージ工程に供することによって、前工程からの余分な前駆体又は
汚染物質を除去した。試薬ガスの流量を、このパージ工程中、先行する工程と同じに維持
しても、調節を加えてもよい。任意のパージガスを、堆積チャンバ内に、約１００ｓｃｃ
ｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ま
しくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量で
注入することができる。第２パージ工程は、約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約
５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の時間に亘って行うことができる。
【０１１７】
ＡＬＤサイクルは、既定の厚さの金属含有材料が基板上に堆積されるまで繰り返すこと
ができる。金属含有材料は、厚さ１０００Å未満、好ましくは５００Å未満、より好まし
くは約１０Å〜約１００Å、例えば約３０Åで堆積することができる。本明細書に記載さ
れるようなプロセスでは、金属含有材料を少なくとも０．１５Å／サイクル、好ましくは
少なくとも０．２５Å／サイクル、より好ましくは少なくとも０．３５Å／サイクル又は
それより速い速度で堆積することができる。別の実施形態において、本明細書に記載され
るようなプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服する。金属含有材料を
堆積する実験の殆どではなくても多くにおいて、核形成遅延は検出されない。
【０１１８】
別の実施形態において、金属含有材料は、基板をパルス供給される金属前駆体及び活性
試薬（試薬プラズマ等）に順次曝露する別のＰＥ−ＡＬＤプロセス中に生成される。基板
を、本明細書に記載されているように、金属前駆体を入れたアンプルにキャリアガスを通
すことによって生成される金属前駆体ガスに曝露することができる。金属前駆体ガスは通
常、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜約１０００
ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例えば約５０
０ｓｃｃｍの流量を有する。基板を、金属前駆体と試薬ガスとを含有する堆積ガスに約０
．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の
時間に亘って曝露することができる。金属前駆体ガスの流れは、一旦、金属前駆体が基板
に吸着されたら停止させることができる。金属前駆体は、不連続層、連続層であっても、
或いは複数の層でさえあってもよい。
【０１１９】
続いて、基板及びチャンバをパージ工程に供する。パージガスは、パージ工程中に堆積
チャンバに注入することができる。一態様において、パージガスは試薬ガス、例えばアン
モニア、窒素又は水素である。別の態様において、パージガスは、この試薬ガスとは異な
るガスである。例えば、試薬ガスはアンモニアであり、パージガスは窒素、水素又はアル
ゴンである。パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２０
０ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍ
の範囲内、例えば約５００ｓｃｃｍの流量を有することができる。パージ工程によって、
堆積チャンバ内の余分な金属前駆体及びその他の汚染物質が除去される。パージ工程は、
約０．１秒〜約８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲
内の時間に亘って行うことができる。キャリアガス、パージガス及び／又は処理ガスは、
窒素、水素、アンモニア、アルゴン、ネオン、ヘリウム、これらのプラズマ又はこれらの
混合物を含有することができる。
【０１２０】
基板及びその上に吸着された金属前駆体を、ＡＬＤプロセスの次の工程において試薬ガ
スに曝露することができる。任意で、キャリアガスを、試薬ガスと同時に堆積チャンバ内
に注入することができる。ＲＰＳによって試薬ガスに点火してプラズマを形成することが
できる。試薬ガスは通常、約１００ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００
ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約１５００ｓｃｃｍ
の範囲内の流量を有する。一例においては、アンモニアを試薬ガスとして流量約１５００
ｓｃｃｍで使用する。基板を、プラズマに、約０．１秒〜約２０秒、好ましくは約１秒〜
約１０秒、より好ましくは約２秒〜約８秒の範囲内の時間に亘って曝露することができる
。その後、プラズマ電力を切断することができる。一例において、試薬はアンモニア、窒
素、水素又はこれらの組み合わせであり、プラズマは、アンモニアプラズマ、窒素プラズ
マ、水素プラズマ又はこれらの組み合わせである。反応物質プラズマが、基板上に吸着さ
れた金属前駆体と反応することによって基板上に金属含有材料が生成される。好ましくは
、反応物質プラズマを、ルテニウム、タンタル、タングステン、チタン又はこれらの合金
の金属層又は窒化物層を形成するための還元剤又は窒素源として使用する。しかしながら
、本明細書に記載されるように、多種多様な反応物質を使用して、幅広い組成の金属含有
材料を生成することができる。
【０１２１】
堆積チャンバを第２パージ工程に供することによって余分な前駆体又は汚染物質を堆積
チャンバから除去することができる。試薬ガスの流れを前工程の最後に停止させ、試薬ガ
スをパージガスとして使用する場合、パージ工程中に再開させている場合がある。或いは
、試薬ガスとは異なるパージガスを堆積チャンバに注入することができる。試薬ガス又は
パージガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍ、好ましくは約２００ｓｃｃｍ〜
約１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは約３００ｓｃｃｍ〜約７００ｓｃｃｍの範囲内、例
えば約５００ｓｃｃｍの流量を有することができる。第２パージ工程は、約０．１秒〜約
８秒、好ましくは約１秒〜約５秒、より好ましくは約２秒〜約４秒の範囲内の時間に亘っ
て行うことができる。
【０１２２】
ＡＬＤサイクルを、既定の厚さの金属含有材料が基板上に堆積されるまで繰り返すこと
ができる。金属含有材料は、厚さ１０００Å未満、好ましくは５００Å未満、より好まし
くは約１０Å〜約１００Å、例えば約３０Åで堆積することができる。本明細書に記載さ
れるようなプロセスでは、金属含有材料を、少なくとも０．１５Å／サイクル、好ましく
は少なくとも０．２５Å／サイクル、より好ましくは少なくとも０．３５Å／サイクル又
はそれより速い速度で堆積することができる。別の実施形態において、本明細書に記載さ
れるようなプロセスは、核形成遅延に関連した従来技術の欠点を克服する。金属含有材料
を堆積する実験の殆どではなくても多くにおいて、核形成遅延は検出されない。
【０１２３】
金属前駆体のパルスの間隔は、例えば使用する堆積チャンバの容積、堆積チャンバに連
結された真空システム及びＡＬＤプロセス中に使用される反応物質の揮発性／反応性等の
数々の要因に応じて変化する。例えば、（１）大容量の堆積チャンバの場合は、例えばキ
ャリア／パージガス流量、温度等のプロセス条件の安定化に時間がかかるため、より長い
パルス時間が必要となる場合がある。（２）処理ガスの流量が少なくても、プロセス条件
の安定化に時間がかかるため、より長いパルス時間が必要となる場合がある。（３）チャ
ンバ圧が低いと堆積チャンバから処理ガスがより速く排出されるため、より長いパルス時
間が必要となる。一般に、プロセス条件は、有利には、少なくとも金属前駆体の単層が基
板上に吸着されるに十分な量の前駆体が１回の金属前駆体のパルスで得られるように選択
される。その後、チャンバ内に残留している余分な金属前駆体を、真空システムと組み合
わせた一定のキャリアガス流によって堆積チャンバから除去することができる。
【０１２４】
金属前駆体及び試薬ガスの各パルスの間隔は同じ長さを有することができる。つまり、
金属前駆体のパルスの持続時間が、試薬ガスのパルスの持続時間と同じになる場合がある
。このような実施形態の場合、金属前駆体のパルスの間隔（Ｔ１）は、試薬ガスのパルス
の間隔（Ｔ２）に等しい。
【０１２５】
或いは、金属前駆体及び試薬ガスの各パルスの間隔は、異なる長さを有することができ
る。つまり、金属前駆体のパルスの持続時間が、試薬ガスのパルスの持続時間より短い又
は長い。このような実施形態の場合、金属前駆体のパルスの間隔（Ｔ１）は、試薬ガスの
パルスの間隔（Ｔ２）とは異なる。
【０１２６】
加えて、金属前駆体及び試薬ガスの各パルス間の無パルス時間は、同じ長さを有するこ
とができる。つまり、金属前駆体の各パルスと試薬ガスの各パルスとの間の無パルス持続
時間が同じである。このような実施形態の場合、金属前駆体のパルスと試薬ガスのパルス
との間の無パルス間隔（Ｔ３）は、試薬ガスのパルスと金属前駆体のパルスとの間の無パ
ルス間隔（Ｔ４）に等しい。無パルス時間中、堆積チャンバには一定のキャリアガス流し
か供給されない。
【０１２７】
或いは、金属前駆体及び試薬ガスの各パルス間の無パルス時間は異なる長さを有するこ
とができる。つまり、金属前駆体の各パルスと試薬ガスの各パルスとの間の無パルス持続
時間が、試薬ガスの各パルスと金属前駆体の各パルスとの間の無パルス持続時間より短い
又は長い。このような実施形態において、金属前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間
の無パルス間隔（Ｔ３）は、試薬ガスのパルスと金属前駆体のパルスとの間の無パルス間
隔（Ｔ４）とは異なる。無パルス時間中、堆積チャンバには一定のキャリアガス流しか供
給されない。
【０１２８】
加えて、各堆積サイクルにおける金属前駆体、試薬ガスの各パルスの間隔及びパルス間
の無パルス時間は、同じ長さを有することができる。このような実施形態においては、金
属前駆体の間隔（Ｔ１）、試薬ガスの間隔（Ｔ２）、金属前駆体のパルスと試薬ガスのパ
ルスとの間の無パルス間隔（Ｔ３）及び試薬ガスのパルスと金属前駆体のパルスとの間の
無パルス間隔（Ｔ４）は、各堆積サイクルにおいてそれぞれ同じ値を有する。例えば、第
１堆積サイクル（Ｃ１）において、金属前駆体のパルス間隔（Ｔ１）は、続く堆積サイク
ル（Ｃ２・・・・Ｃｎ）における金属前駆体のパルスの間隔（Ｔ１）と同じ持続時間を有
する。同様に、第１堆積サイクル（Ｃ１）における試薬ガスの各パルスの持続時間及び金
属前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間の無パルス時間は、続く堆積サイクル（Ｃ２
・・・・Ｃｎ）における試薬ガスの各パルスの持続時間及び金属前駆体のパルスと試薬ガ
スのパルスとの間の無パルス時間とそれぞれ同じである。
【０１２９】
或いは、金属含有材料堆積プロセスの堆積サイクルの１つ以上に関して、金属前駆体、
試薬ガスの少なくとも１つのパルス間隔とこれらのパルス間の無パルス時間は、異なる長
さを有することができる。このような実施形態の場合、金属前駆体のパルスの間隔（Ｔ１
）、試薬ガスのパルスの間隔（Ｔ２）、金属前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間の
無パルス間隔（Ｔ３）及び試薬ガスのパルスと金属前駆体のパルスとの間の無パルス間隔
（Ｔ４）の１つ以上が、周期的堆積プロセスの１つ以上の堆積サイクルについて異なる値
を有することができる。例えば、第１堆積サイクル（Ｃ１）において、金属前駆体のパル
スの間隔（Ｔ１）は、続く堆積サイクル（Ｃ２・・・Ｃｎ）における金属前駆体のパルス
の１つ以上の間隔（Ｔ１）より長い又は短い。同様に、第１堆積サイクル（Ｃ１）におけ
る試薬ガスのパルスの持続時間及び金属前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間の無パ
ルス時間が、続く堆積サイクル（Ｃ２・・・Ｃｎ）における試薬ガスの各パルスの持続時
間及び金属前駆体のパルスと試薬ガスのパルスとの間での無パルス時間と同じであっても
異なっていてもよい。
【０１３０】
一部の実施形態においては、一定流量のキャリアガス又はパージガスが、パルス供給時
間と無パルス供給時間とが交互に切り替えられる堆積チャンバに供給され、金属前駆体及
び試薬ガスはキャリア／パージガス流と一緒に交互にパルス供給され、無パルス時間中は
キャリア／パージガス流しか流れない。
【０１３１】
以上は本発明の好ましい実施形態を対象としているが、本発明のその他及び更なる実施
形態はその基本的な範囲から逸脱することなく創作することもでき、本発明の範囲は以下
の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
0005965955.tif 000002
【図２Ａ】
0005965955.tif 000003
【図２Ｂ】
0005965955.tif 000004
【図２Ｃ】
0005965955.tif 000005
【図３Ａ】
0005965955.tif 000006
【図３Ｂ】
0005965955.tif 000007
【図３Ｃ】
0005965955.tif 000008
【図３Ｄ】
0005965955.tif 000009
【図４Ａ】
0005965955.tif 000010
【図４Ｂ】
0005965955.tif 000011
【図５Ａ】
0005965955.tif 000012
【図５Ｂ】
0005965955.tif 000013
【図６Ａ】
0005965955.tif 000014
【図６Ｂ】
0005965955.tif 000015
【図６Ｃ】
0005965955.tif 000016
【図６Ｄ】
0005965955.tif 000017
【図７Ａ】
0005965955.tif 000018
【図７Ｂ】
0005965955.tif 000019
【図７Ｃ】
0005965955.tif 000020
【図７Ｄ】
0005965955.tif 000021
【図７Ｅ】
0005965955.tif 000022
【図８Ａ】
0005965955.tif 000023
【図８Ｂ】
0005965955.tif 000024
【図８Ｃ】
0005965955.tif 000025
【図９Ａ】
0005965955.tif 000026
【図９Ｂ】
0005965955.tif 000027
【図９Ｃ】
0005965955.tif 000028
【図９Ｄ】
0005965955.tif 000029
【図１０Ａ】
0005965955.tif 000030
【図１０Ｂ】
0005965955.tif 000031
【図１１Ａ】
0005965955.tif 000032
【図１１Ｂ】
0005965955.tif 000033
【図１２Ａ】
0005965955.tif 000034
【図１２Ｂ】
0005965955.tif 000035
【図１３Ａ】
0005965955.tif 000036
【図１３Ｂ】
0005965955.tif 000037
【図１３Ｃ】
0005965955.tif 000038
【図１３Ｄ】
0005965955.tif 000039
【図１３Ｅ】
0005965955.tif 000040
【図１４】
0005965955.tif 000041
【図１５】
0005965955.tif 000042
【図１６Ａ】
0005965955.tif 000043
【図１６Ｂ】
0005965955.tif 000044
【図１７】
0005965955.tif 000045
【図１８Ａ】
0005965955.tif 000046
【図１８Ｂ】
0005965955.tif 000047
【図１９】
0005965955.tif 000048