(57)【要約】  本発明は一般的に、材料の堆積のための方法を提供し、さらに詳細には、本発明の実施形態は、障壁層、シード層、導電材料および誘電材料を堆積するために、光励起技術を利用する化学気相堆積処理および原子層堆積処理に関する。本発明の実施形態は一般的に、支援型処理の方法および装置を提供し、支援型処理は、均一に堆積される材料を提供するために行われてもよい。【選択図】  図１
2009536267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に金属窒化物を形成するための方法であって、
処理チャンバ内に基板を位置決めするステップと、
金属を含有する前駆物質および窒素を含有する前駆物質を含む堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されるエネルギビームに前記堆積ガスを曝すステップと、
前記基板の上に金属窒化物を堆積するステップと、
を備える、形成方法。
【請求項２】
基板の上に金属酸化物を形成するための方法であって、
処理チャンバ内に基板を位置決めするステップと、
金属を含有する前駆物質および酸素を含有する前駆物質を含む堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されるエネルギビームに前記堆積ガスを曝すステップと、
前記基板の上に金属酸化物を堆積するステップと、
を備える、形成方法。
【請求項３】
基板の上に金属層を形成するための方法であって、
処理チャンバ内に基板を位置決めするステップと、
金属を含有する前駆物質および還元ガスを含む堆積ガスに前記基板を曝すステップと、
前記処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されるエネルギビームに前記堆積ガスを曝すステップと、
前記基板の上に金属層を堆積するステップと、
を備える、形成方法。
【請求項４】
複数の基板を処理するためのバッチチャンバであって、
処理領域を含有するチャンバハウジングと、
垂直に積層された基板のバッチを保持するための前記処理領域における基板ボートと、
前記処理領域に導入される処理ガスの種を励起するために、前記チャンバハウジング内に位置決めされる励起アセンブリと、
を備え、
前記励起アセンブリが、陽極ユニットおよび陰極ユニットを備え、前記陽極ユニットまたは前記陰極ユニットが、前記基板ボートの垂直方向に沿って延在する、バッチチャンバ。
【請求項５】
複数の基板を処理するためのバッチチャンバであって、
処理領域を含有するチャンバハウジングと、
前記処理領域に処理ガスを注入し、入口チャネルおよびフェースプレートを有する前記チャンバハウジング内の注入器アセンブリと、
基板のバッチを保持するための前記処理領域における基板ボートと、
前記処理ガスの種を励起するために、前記注入器アセンブリに位置決めされる励起アセンブリと、
を備える、バッチチャンバ。
【請求項６】
基板のバッチ処理のための方法であって、
チャンバ内の基板ボートに垂直に積層される基板のバッチを処理するステップと、
処理ガスを前記チャンバに注入するステップと、
前記チャンバの励起領域内で前記処理ガスの種を励起するステップと、を備え、前記励起領域が、前記基板ボート内に積層される基板の前記バッチの垂直寸法に沿って延在する、方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は一般的に、材料の堆積のための方法に関し、さらに詳細には、本発明の実施形態は、障壁層、シード層、導電材料および誘電材料を堆積するために、光励起技術を利用する化学気相堆積処理および原子層堆積処理に関する。
【０００２】
関連技術の詳細
[0002]基板製作処理は、２つの関連する重要な要因、すなわち、デバイス歩留まりおよび所有コスト（ＣＯＯ）によって評価されることが多い。ＣＯＯは、複数の要因によって影響されるが、時間当たりに処理される基板の数、すなわち、製作処理の処理能力および処理材料のコストによって著しく影響される。バッチ処理は、処理能力を増大させるための試みにおいて、前途有望であることが分かっている。しかし、増大した数の基板に関して処理状態を均一に提供することは、難題である。
【０００３】
[0003]さらに、プラズマ支援型ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理、ＵＶ支援型（光支援型）ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理、および処理エリアに対してイオンによる支援を直接的に有するＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理は、いくつかの堆積処理に対して有益であることが示されている。たとえば、ＵＶ支援型処理およびプラズマ支援型処理は、デバイススケールが６５ｎｍ未満の用途に対処する場合にますます必要とされる高ｋ誘電体に関して良好な膜品質を提供することが実証されている。プラズマ支援型ＡＬＤまたはＣＶＤもまた、類似の熱支援型処理に比べて、熱量および処理時間の要件を低減することが実証されている。
【０００４】
[0004]さらなる支援処置が、プラズマ支援型ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理、ＵＶ支援型（光支援型）ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理、および処理領域に対してイオンによる支援を直接的に有するＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理に関して上述した処理に加えられる場合には、増大した数の基板に関して均一な処理状態を提供することは、さらに一層困難である。
【０００５】
[0005]プラズマ支援型ＡＬＤ処理は、バッチチャンバ内の均一なプラズマ状態に基板を曝す試みに対して、遠隔プラズマ生成を使用している。プラズマは、バッチツールのガス送出システムなどの送出システムによって導入される。しかし、この処理は、処理領域に入る前にプラズマの緩和を被る可能性がある。
【０００６】
[0006]したがって、ＵＶ支援によるバッチツールにおいて、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理中に、材料を均一かつ効果的に堆積するための方法に対する需要がある。
【発明の開示】
【０００７】
[0007]本発明は一般的に、材料の堆積のための方法を提供し、さらに詳細には、本発明の実施形態は、障壁層、シード層、導電材料および誘電材料を堆積するために、光励起技術を利用する化学気相堆積処理および原子層堆積処理に関する。本発明の実施形態は一般的に、支援型処理の方法および装置を提供し、支援型処理は、均一に堆積される材料を提供するために行われてもよい。
【０００８】
[0008]一実施形態によれば、基板の上に金属窒化物を形成するための方法が、提供される。方法は、処理チャンバ内に基板を位置決めすることと、前駆物質を含有する金属および前駆物質を含有する窒素を含む堆積ガスに基板を曝すことと、処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されたエネルギビームに堆積ガスを曝すことと、基板上に金属窒化物を堆積することと、を備える。一実施形態において、基板は、金属窒化物の堆積前に前処置処理中にエネルギビームに曝されるか、または基板は、金属窒化物の堆積後に後処置処理中にエネルギビームに曝される。
【０００９】
[0009]別の実施形態によれば、基板上に金属酸化物を形成する方法が、提供される。方法は、処理チャンバ内に基板を位置決めすることと、前駆物質を含有する金属および前駆物質を含有する酸素を含む堆積ガスに基板を曝すことと、処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されたエネルギビームに堆積ガスを曝すことと、基板上に金属酸化物を堆積することと、を備える。一実施形態において、基板は、金属酸化物の堆積前に前処置処理中にエネルギビームに曝される。また一実施形態において、基板は、金属酸化物の堆積後に後処置処理中に後でエネルギビームに曝される。
【００１０】
[0010]別の実施形態によれば、基板上に金属層を形成する方法が、提供される。方法は、処理チャンバ内に基板を位置決めすることと、前駆物質を含有する金属および還元ガスを含む堆積ガスに基板を曝すことと、処理チャンバ内でＵＶ源から抽出されたエネルギビームに堆積ガスを曝すことと、基板上に金属層を堆積することと、を備える。一実施形態において、基板は、金属酸化物の堆積前に前処置処理中にエネルギビームに曝される。また一実施形態において、基板は、金属酸化物の堆積後に後処置処理中に後でエネルギビームに曝される。
【００１１】
[0011]本発明の上記に記載した特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に概要を述べた本発明のさらに具体的な説明は、実施形態を参照して行われてもよく、実施形態の一部は添付図面に図示される。しかし、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを図示しており、したがって、本発明は、他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいことから、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意されたい。
【詳細な説明】
【００１２】
[0026]本発明は一般的に、生成イオンによる処理を支援するためのアセンブリを備えたバッチにおいて半導体基板を処理するための装置および方法を提供する。本発明の一実施形態において、バッチ処理チャンバハウジング内に位置決めされる励起アセンブリを備えたバッチ処理チャンバが、提供される。本明細書に記載される一実施形態に関する有用である可能性があるバッチ処理チャンバの実施例は、カリフォルニア州サンタクララに位置するＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．から入手可能なＦＬＥＸＳＴＡＲ（登録商標）システムである。
【００１３】
[0027]一般的に、処理ガスの励起種は、本明細書において記載されているように、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理を支援するために生成されてもよい。これらの種は、プラズマ支援、ＵＶ支援（光支援）、イオン支援（たとえば、イオン源によって生成されるイオン）またはその組み合わせによって励起されてもよい。種は、イオンがバッチ処理チャンバの処理領域に達する前に、励起状態の緩和を回避するために、チャンバハウジング内の処理領域またはその付近で励起される。
【００１４】
[0028]「基板」としては、本明細書において言及されるとき、半導体ウェーハ、半導体加工物および他の加工物、たとえば、光学厚板、メモリディスクなどが挙げられるが、これに限定されるわけではない。本発明の実施形態は、本明細書に記載される方法によって材料が堆積される任意の一般的に平坦な加工物に適用されてもよい。
【００１５】
[0029]「垂直方向」および「水平方向」は、相対的な方向を表すものとして理解されるべきである。このように、水平方向は、垂直方向に対して実質的に垂直であるものとして理解されるべきであり、これはその逆についても当てはまる。にもかかわらず、記載された実施形態および態様は、垂直方向として言及される次元が水平に向けられ、同時に、水平方向として言及される次元が垂直に向けられるように、全体として回転されうることは本発明の範囲内である。
【００１６】
[0030]本明細書に記載される実施形態に関して有用なＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理のためのバッチ処理チャンバは、２００５年１０月１３日出願の「Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｃｈａｍｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｐｏｓｉｎｇ  Ｐｏｃｋｅｔｓ  ｆｏｒ  Ｇａｓ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｘｈａｕｓｔ」という名称の同一出願人による米国特許出願第１１／２４９，５５５号に記載され、チャンバ、加熱システム、ガス送出システムおよび排気管システムのさらなる詳細を提供するために、参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００１７】
ハードウェア
[0031]図１は、内部チャンバ１０１（たとえば、石英チャンバ）と、制御された注入および排気管と、を有するバッチ処理チャンバの一実施形態を図示する。典型的に、注入器アセンブリ１５０および排気管アセンブリ１７０は、処理ガスの凝縮を回避するために制御された温度である。図１は、バッチ処理チャンバ１００の断面側面図である。バッチ処理チャンバ１００は一般的に、基板ボート１２０に積層された基板１２１のバッチに適応するように構成された処理領域１１７を画定する内部チャンバ１０１を含有する。基板は、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理などの種々の堆積処理によって処理されることになっている処理領域に提供される。一般的に、１つまたは複数の加熱器ブロック（図示せず）は、内部チャンバ１０１の周囲に配列され、処理領域１１７に提供される基板１２１を加熱するように構成される。一実施形態において、内部チャンバ１０１は、たとえば、石英チャンバであってもよい。外部チャンバ１１３は一般的に、内部チャンバ１０１の周囲に配置される。外部チャンバを冷却状態で維持するために、１つまたは複数の断熱体（図示せず）は、外部チャンバ１１３と任意の加熱器との間に提供されてもよい。
【００１８】
[0032]図１に示される実施形態において使用されてもよい加熱器ブロックおよび断熱体の実施例が、図２の実施形態に示されている。図２は、内部チャンバ２０１の周囲に配列され、処理領域に提供される基板を加熱するように構成される１つまたは複数の加熱器ブロック２１１を示す。外部チャンバ２１３は一般的に、内部チャンバ２０１の周囲に配置される。一実施形態において、内部チャンバ２０１は、たとえば、石英チャンバであってもよい。図２において、外部チャンバを冷却状態で維持するために、断熱体２１２は、外部チャンバ２１３と任意の加熱器との間に提供される。
【００１９】
[0033]図１は、下部に開口部を有するチャンバ本体と、チャンバ本体の一方の側に形成される注入器ポケットと、注入器ポケットの対向する側でチャンバ本体に形成される排気管ポケットと、を一般的に含有する内部チャンバ１０１、たとえば、石英チャンバを示す。内部チャンバ１０１は、基板ボート１２０の形状に類似の円筒形形状を有する。それにより、処理領域１１７は、小さい状態で維持されてもよい。削減された処理領域は、バッチ当たりの処理ガスの量を削減し、バッチ処理中の滞留時間を短くする。
【００２０】
[0034]一実施形態において、排気管ポケット１０３および注入器ポケット１０４は、内部チャンバ１０１のチャンバ本体上に圧延されるスロットを用いて適所で溶接されてもよい。一実施形態によれば、注入器ポケットおよび排気管ポケットは、一端がチャンバ本体上で溶接され、一端が開放される平坦な石英チューブである。注入器ポケット１０４および排気管ポケット１０３は、注入器アセンブリ１５０および排気管アセンブリ１７０を収容するように構成される。参照によって本明細書に組み込まれる、上記２００５年１０月１３日出願の「Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｃｈａｍｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｐｏｓｉｎｇ  Ｐｏｃｋｅｔｓ  ｆｏｒ  Ｇａｓ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｘｈａｕｓｔ」という名称の米国特許出願第１１／２４９，５５５号（上記を参照によって組み込まれるものとする）にさらに詳細に記載されたように、注入器アセンブリ１５０および排気管アセンブリ１７０は典型的に、温度制御されてもよい。さらに、内部（石英）チャンバを支持するための支持プレートは、内部チャンバ１０１の下部開口部の下に位置決めされるロードロックにさらに接続される。基板ボート１２０は、ロードロックを通じて装填および解放されてもよい。基板ボート１２０は、内部チャンバの下部で開口部を介して処理領域１１７とロードロックとの間で、垂直に並進されてもよい。
【００２１】
[0035]バッチ処理チャンバにおいて本明細書に記載される処理中に使用されてもよい基板ボートの実施例は、２００５年８月３１日出願の「Ｂａｔｃｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｔｏｏｌ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｂｏａｔ」という名称の米国特許出願第１１／２１６，９６９号にさらに記載され、参照によって本明細書に組み込まれるものとする。バッチ処理において使用される、基板ボートの装填および解放のための方法および装置の実施例は、２００５年９月３０日出願の「Ｂａｔｃｈ  Ｗａｆｅｒ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許出願第１１／２４２，３０１号にさらに記載され、参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００２２】
[0036]加熱器ブロックは、注入器ポケット１０４および排気管ポケット１０３の付近以外の内部チャンバ１０１の外周の周囲に一般的に巻き付けられる。別の実施形態によれば（図示せず）、加熱器ブロック２１１は、注入器ポケット１０４および／または排気管ポケット１０３の周囲に巻きつけられてもよい。基板１２１は、内部チャンバ１０１を通って加熱器ブロックによって適切な温度まで加熱される。加熱器は、基板の均一な加熱を達成するように制御される。一実施形態において、バッチ処理において基板１２１上の点は、同一の設定点温度±１℃に達する。バッチ処理チャンバ１００の構造は、バッチ処理における温度均一性を改善する。たとえば、内部チャンバ１０１の円筒形形状は、内部チャンバから均等に離隔される基板１２１の縁を結果として生じる。また、加熱器は、領域間の温度の変動を調整するために、複数の制御可能なゾーンを有してもよい。加熱器ブロックは、複数の垂直ゾーンにおいて配列される抵抗加熱器から構成されてもよい。一実施例において、加熱器ブロックは、セラミック抵抗加熱器であってもよい。
【００２３】
[0037]図１は、注入器ポケット１０４が、処理領域１１７と連通する注入容積を画定するチャンバ本体の側で溶接されてもよいことを図示する。基板ボートが処理位置にあるときに、注入容積は典型的に、基板ボート１２０の高さ全体に沿って延在する。このように、注入器ポケットに配置される注入器アセンブリ１５０は、あらゆる基板１２１に対して処理ガスの水平流れを提供してもよい。
【００２４】
[0038]凹部は、注入器ポケット１０４の壁を保持するように形成される。注入器アセンブリは、たとえば、シール１５４によって熱的に分離される。シール１５４は、Ｏリングまたは他の適切な要素であってもよく、内部チャンバ１０１における圧力を制御するために、真空シールも提供する。注入器アセンブリの熱的分離は、注入器の温度を独立に制御するために所望であってもよい。
【００２５】
[0039]処理領域１１７および注入器容積は通常、処理中の真空状態で保持されるため、内部チャンバ１０１とチャンバ１１３との間の外部容積もまた、排出されてもよい。低減した圧力下で、外部容積を維持することは、内部チャンバ１０１において圧力生成応力を低減してもよい。Ｏリングなどのさらなる真空シールは、処理領域１１７の圧力、内部チャンバ１０１に印加される真空／圧力応力を制御するために、処理領域に向かってのみ挿入される処理ガスのガス流を制御するために、チャンバ１００の適切な部品間に配置されてもよい。さらに、内部チャンバ１０１における圧力を制御するために、１つまたは複数の真空ポンプは、直接的であってもよく、または内部チャンバに接続されるさらなる排気管プレナム（図示せず）を介してもよい。
【００２６】
[0040]特に堆積処理がバッチ処理チャンバで行われることになっている場合に、バッチ処理チャンバにおける種々の構成要素の温度は、独立に制御可能である。注入器アセンブリの温度が低すぎる場合には、注入されるガスは、凝縮され、注入器アセンブリの表面に残っていてもよく、粒子を生成してチャンバ処理に影響を及ぼすことができる。注入器アセンブリの温度が注入器アセンブリの経路を「詰まらせる」可能性がある気相分解および／または表面分解を引き起こすほど十分に高い場合には、バッチ処理チャンバの注入器アセンブリは、注入されているガスの分解温度より低く、ガスの凝縮温度より高い温度まで加熱される。注入器アセンブリの温度は一般的に、処理領域における処理温度とは異なる。一実施例において、基板は、約６００℃まで加熱されてもよいが、注入器アセンブリの温度は、原子層堆積処理中、約８０℃である。したがって、注入器アセンブリの温度は、独立に制御される。
【００２７】
[0041]図１は、排気管ポケット１０３が、処理領域１１７と連通する排気管容積を画定するチャンバ本体の側に溶接されてもよいことを図示する。排気管容積は典型的に、基板ボートが処理位置にあるとき、排気管ポケットに配置された排気管アセンブリが、あらゆる基板１２１に対して処理ガスの水平流れを提供してもよいようになっている場合に、基板ボート１２０の高さ全体を覆う。
【００２８】
[0042]凹部は、排気管ポケット１０３の壁を保持するように形成される。排気管アセンブリは、たとえば、シール１７４によって熱的に分離される。シール１７４は、Ｏリングまたは他の適切な要素であってもよく、内部チャンバ１０１における圧力を制御するために、真空シールも提供する。排気管アセンブリの熱的分離は、排気管の温度を独立に制御するために所望であってもよい。
【００２９】
[0043]処理領域１１７および排気管容積は通常、処理中の真空状態で保持されるため、内部チャンバ１０１とチャンバ１１３との間の外部容積もまた、排出されてもよい。真空化された外部容積を維持することにより、内部チャンバ１０１において圧力生成応力を低減することができる。Ｏリングなどのさらなる真空シールは、処理領域１１７の圧力、内部チャンバ１０１に印加される真空／圧力応力を制御するために、処理領域に向かってのみ挿入される処理ガスのガス流を制御するために、チャンバ１００の適切な部品間に配置されてもよい。さらに、内部チャンバ１０１における圧力を制御するために、１つまたは複数の真空ポンプは、直接的であってもよく、または内部チャンバに接続されるさらなる排気管プレナム（図示せず）を介してもよい。
【００３０】
[0044]特に堆積処理がバッチ処理チャンバで行われることになっている場合に、バッチ処理チャンバにおける種々の構成要素の温度は、独立に制御可能である。一方では、堆積反応が排気管アセンブリで生じないように、排気管アセンブリの温度を処理チャンバにおける温度より低く維持することが望ましい。他方では、排気管アセンブリを通過する処理ガスが凝縮されず、粒子汚染を生じる表面に残っているように、排気管アセンブリを加熱することが望ましい。排気管アセンブリにおける反応副生成物の堆積が生じる場合には、排気管アセンブリの高温は、堆積が良好な接着を有することを保証してもよい。したがって、排気管アセンブリは、処理領域とは独立に加熱されてもよい。
【００３１】
[0045]図１は、その上、ガス源１５９が提供されることを図示する。ガス源１５９は、前駆物質ガスまたは堆積ガスのような処理ガス、処置ガス、キャリアガスおよびパージガスを、弁１５８および入口チャネル１５６を介して、注入器アセンブリの垂直チャネル１５５に提供する。垂直チャネル１５５はまた、プレナム１５５またはキャビティ１５５として表示されてもよい。処理ガスは、注入器アセンブリの開口部１５３を通して処理領域１１７に入る。プレートおよび開口部は、基板ボート１２０における基板１２１の上へのガスを均一な分散を有するように、フェースプレート１５２を形成する。
【００３２】
[0046]一般的に、キャリアガスおよびパージガスは、処理ガスとして使用されてもよく、Ｎ２、Ｈ２、Ａｒ、Ｈｅ、その組み合わせなどを含む。前処理ステップ中、Ｈ２、ＮＨ３、Ｂ２Ｈ６、Ｓｉ２Ｈ４、ＳｉＨ６、Ｈ２Ｏ、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２または他の周知のガスが、処理ガスとして使用されてもよい。一実施形態において、堆積ガスまたは前駆物質ガスは、ハフニウム前駆物質、ケイ素前駆物質またはその組み合わせを含有してもよい。
【００３３】
[0047]例示のハフニウム前駆物質は、ハロゲン化物、アルキルアミノ、シクロペンタジエニル、アルキル、アルコキシド、その誘導体またはその組み合わせなどの配位子を含有するハフニウム化合物を含む。ハフニウムを含有する材料を堆積するのに有用なハフニウム前駆物質は、ＨｆＣｌ４、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｈｆ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｈｆ、（ＭｅＥｔＮ）４Ｈｆ、（ｔＢｕＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（Ｃ５Ｈ５）２ＨｆＣｌ２、（ＥｔＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５）２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５）ＨｆＣｌ３、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）ＨｆＣｌ３、（ｔＢｕＣ５Ｈ４）２ＨｆＭｅ２、（ａｃａｃ）４Ｈｆ、（ｈｆａｃ）４Ｈｆ、（ｔｆａｃ）４Ｈｆ、（ｔｈｄ）４Ｈｆ、（ＮＯ３）４Ｈｆ、（ｔＢｕＯ）４Ｈｆ、（ｉＰｒＯ）４Ｈｆ、（ＥｔＯ）４Ｈｆ、（ＭｅＯ）４Ｈｆまたはその誘導体を含む。例示のケイ素前駆物質は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＴＤＭＡＳ、Ｔｒｉｓ−ＤＭＡＳ、ＴＥＯＡ、ＤＣＳ、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＢＴＢＡＳまたはその誘導体を含む。
【００３４】
[0048]本明細書に記載される気相堆積処理中に使用される別法の金属前駆物質は、ＺｒＣｌ４、Ｃｐ２Ｚｒ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｚｒ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｚｒ、ＴａＦ５、ＴａＣｌ５、（ｔＢｕＯ）５Ｔａ、（Ｍｅ２Ｎ）５Ｔａ、（Ｅｔ２Ｎ）５Ｔａ、（Ｍｅ２Ｎ）３Ｔａ（ＮｔＢｕ）、（Ｅｔ２Ｎ）３Ｔａ（ＮｔＢｕ）、ＴｉＣｌ４、ＴｉＩ４、（ｉＰｒＯ）４Ｔｉ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｔｉ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｔｉ、ＡｌＣｌ３、Ｍｅ３Ａｌ、Ｍｅ２ＡｌＨ、（ＡＭＤ）３Ｌａ、（（Ｍｅ３Ｓｉ）（ｔＢｕ）Ｎ）３Ｌａ、（（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｎ）３Ｌａ、（ｔＢｕＮ）３Ｌａ、（ｉＰｒ２Ｎ）３Ｌａ、その誘導体またはその組み合わせを含む。
【００３５】
[0049]たとえ図１が、唯一のガス源を示しているとしても、当業者には、複数のガス源、たとえば、第１の前駆物質用の１つのガス源、第２の前駆物質用の１つのガス源およびキャリアガスおよびパージガス用の１つのガス源が、バッチ処理チャンバ１００に連結されてもよいことが認識されよう。異なるガスからのガス流は、処理のための所望の必要性に応じて、オンおよびオフを切り換えてもよい。それにより、３方弁または４方弁が、入口チャネル１５６に異なるガスを提供するために使用されてもよい。あるいは、２つ、３つまたはそれ以上の入口チャネル１５６が、注入器アセンブリ１５０にわたって水平に圧延されてもよく、複数の垂直チャネル１５５が処理領域に異なる処理ガスを挿入するために提供されてもよい。
【００３６】
[0050]実施例として、注入器アセンブリ２５０は、２つ以上の入口チャネル、たとえば、図２に図示されているように、３つの入口チャネル２５６を有する。一実施形態において、３つの入口チャネル２５６のそれぞれは、処理領域１１７に互いとは異なる処理ガスを供給するように構成される。各入口チャネル２５６は、垂直チャネル２５５に接続される。垂直チャネル２５５はまた、キャビティ２５５またはプレナム２５５と表示されてもよい。垂直チャネル２５５はさらに、複数の均等に分散された水平孔２５３に接続され、注入器アセンブリ２５０の中心部分に垂直フェースプレートを形成する。
【００３７】
[0051]注入器アセンブリ１５０から内部チャンバ１０１の対向する端部で、排気管ポケット１０３が、チャンバ１０１に提供される。排気管ポケットは、排気管アセンブリ１７０を受け入れる。排気管ポート１７６は、中心部分付近で、排気管アセンブリ１７０にわたって水平に形成される。排気管ポート１７６は、中心部分に形成される垂直区画１７５に通じている。垂直区画１７５はさらに、処理領域１１７に通じている複数の水平スロット１７３に接続される。処理領域１１７が弁１７８を介して真空ポンプ１７９からポンプで送り込まれているとき、処理ガスは、最初に複数の水平スロット１７３を通して処理領域１１７から垂直区画１７５へ流れる。処理ガスは次に、排気管ポート１７６を介して排気管システム内に流れ込む。一態様において、基板ボート１２０にわたって上部から下部へのさらなる引き込みを提供するために、水平スロット１７３は、特定の水平スロット１７３と排気管ポート１７６との間の距離に応じて、サイズが変化してもよい。
【００３８】
[0052]上記でさらに詳細に記載したように、前駆物質ガス、堆積ガス、処置ガス、パージガスまたはキャリアガスなどの処理ガスは、注入器アセンブリおよび排気管アセンブリによって処理領域１１７に送出されたり、処理領域１１７から送出される。各基板１２１にわたる均一なガス流のほか、基板ボート１２０において垂直に整列されるすべての基板にわたる均一なガス流が、所望である。しかし、非均一性は、ウェーハ縁でガス流における不規則性によって生じる可能性がある。これらの不規則性は、注入器と基板ボートとの間に、拡散体１６９を提供することによって、防いでもよい。拡散体１６０は、ガス流に基板の縁における直接的な影響が及ばないようにしてもよい。拡散体１６０は、Ｖ字形の形態を有してもよく、基板に沿って接線方向に入口からガスを指向してもよい。
【００３９】
[0053]拡散体は、種々の形状および位置に提供されてもよい。一般的に、拡散体は、注入器アセンブリのフェースプレートと基板ボートとの間に提供されてもよい。それにより、拡散体は、基板アセンブリに一体化されてもよく、および／または内部チャンバ１０１の注入器ポケットに位置決めされてもよい。チャンバにおいて使用されてもよい拡散体の種々の実施形態および用途の方法は、本願と同日に出願された「Ｂａｔｃｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｆｆｕｓｅｒ  Ｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｉｎｊｅｃｔｏｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という名称の米国特許出願（米国特許出願第１１／３８１，９６６号）にさらに詳細に記載され、参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００４０】
[0054]改善した均一性を有するガス流は、前駆物質ガスまたはキャリアガスまたはパージガスなどの処理ガスのイオン化された種を搬送する。ガス流の均一性はまた、イオン化された種の均一性を改善し、プラズマ支援型処理、ＵＶ支援型処理またはイオン支援型処理を提供するために使用される。一般的に、プラズマ、ＵＶ、イオン生成による処理支援は、導入ガスの励起としてまたは導入ガスのイオン化によって特徴付けられることができる。処理領域１１７に処理ガス流を提供する構成要素は、各基板にわたっておよび基板ボートにおける基板にわたって均一に堆積される材料を形成するように構成される。
【００４１】
[0055]プラズマ支援型バッチ処理は、遠隔プラズマ源によってこれまでは行われていた。しかし、遠隔プラズマは、処理領域に関してより大きな距離で生成される。このように、プラズマが処理領域に入るときには、プラズマ内で励起される種の数は既に、相当減少されていた。遠隔プラズマ源は、プラズマが処理領域に入る前にプラズマの緩和を結果として生じる。
【００４２】
[0056]本発明は一般的に、バッチツールにおいて半導体基板を処理するための装置および方法を提供し、たとえば、基板のプラズマ支援型処理用のプラズマは、処理領域の中または処理領域付近または隣接位置に提供される。処理領域付近または隣接位置は、処理領域に直接的に隣接する位置、または少なくとも内部チャンバ、注入器ポケットまたは注入器アセンブリの中にプラズマ生成を有するものとして理解されるべきである。
【００４３】
[0057]図１に図示される実施形態は、拡散体１６０および注入器アセンブリ１５０のフェースプレート１５２に接続されるプラズマを生成するための電源１８０を含む。プラズマは、拡散体１６０と注入器アセンブリ１５０のフェースプレート１５２との間に生成される。注入器面は、陽極として使用され、拡散体は、陰極として使用されて、その間にプラズマを生成する。プラズマを生成するために印加される電力は、所望の用途に適合されることができ、処理領域に流れ込む処理ガスにおける特定の種をイオン化するために必要なエネルギに左右されてもよい。結果として、プラズマ電力は、現在行われる処理ステップに応じて変化してもよい。たとえば、プラズマ支援型ＡＬＤ処理の場合には、異なる電力が、第１の前駆物質のガス流中、第１の前駆物質を除去するためのパージ中またはポンピング中、第２の前駆物質のガス流中または第２の前駆物質を除去するためのパージ中またはポンピング中に印加されてもよい。あるいは、処理ステップの一部が、類似のプラズマ電力でまたはプラズマ支援を受けることなく行われてもよい。たとえば、パージステップは、同一の電力でまたは電力がない状態で行われてもよいのに対して、前駆物質が処理領域に提供される時間の場合には、第１の前駆物質および第２の前駆物質にそれぞれ適合されるプラズマ電力が印加される。
【００４４】
[0058]上記で既に述べたように、障壁シール１５４が、注入器ポケット１０４と注入器アセンブリ１５０との間に配置され、障壁シール１７４が、排気管ポケット１０３と排気管アセンブリ１７０との間に配置される。それにより、処理化学物質が、バッチ処理チャンバにおける任意の望ましくないエリアに入らないようにする。さらに、石英チャンバ用の真空シールが、シール１５４、１７４によって提供されてもよい。その上、Ｏリングなどの形態で提供されてもよいシールは、チャンバ内で異なる構成要素を互いから電気的に絶縁することができる。これは、電源１８０によって提供される電力が増大するにつれてますます関係する。電極、たとえば、注入器アセンブリに印加されるより高い電圧は、注入器アセンブリの改善した電気絶縁を必要とする可能性がある。
【００４５】
[0059]図１に示される実施形態の中で、プラズマは、注入器アセンブリ１５０の面と拡散体１６０との間に閉じ込められてもよい。それにより、プラズマに対する基板の直接的な曝露が、回避されてもよい。これは、基板の表面に対するプラズマ損傷を防止するために、望ましい場合がある。それゆえ、拡散体は、プラズマから基板を遮蔽する。
【００４６】
[0060]図１を参照しながら記載された実施形態において、プラズマは、水平方向に生成される。プラズマは、拡散体１６０および注入器アセンブリ１５０の垂直方向に沿って延在する。このように、水平プラズマは、処理領域１１７の垂直方向に沿って延在する。基板ボート１２０における基板１２１は、基板の全体的な積層に沿ってプラズマに曝露される。前に記載した均一なガス流は、ウェーハにわたるプラズマのイオン化された種の均一な分散を提供する。
【００４７】
[0061]図２は、内部チャンバ２０１と、制御された注入器および排気管と、を有するバッチ処理チャンバのさらなる実施形態を図示する。典型的に、注入器アセンブリ２５０および排気管アセンブリ２７０は、処理ガスの凝縮を回避するように制御された温度である。図２は、バッチ処理チャンバ２００の断面平面図である。バッチ処理チャンバ２００は一般的に、基板ボート２２０に積層された基板のバッチに適応するように構成された処理領域２１７を画定する内部チャンバ２０１を含有する。基板は、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理などの種々の堆積処理によって処理されることになっている処理領域に提供される。一般的に、１つまたは複数の加熱器ブロック２１１は、内部チャンバ２０１の周囲に配列され、処理領域に提供される基板を加熱するように構成される。外部チャンバ２１３は一般的に、内部チャンバ２０１の周囲に配置される。図２において、外部チャンバを冷却状態で維持するために、断熱体２１２が、外部チャンバ２１３と任意の加熱器との間に提供される。
【００４８】
[0062]内部チャンバ２０１、たとえば、石英チャンバは一般的に、下部に開口部を有するチャンバ本体と、チャンバ本体の一方の側に形成される注入器ポケットと、注入器ポケットの対向する側でチャンバ本体に形成される排気管ポケットと、を備える。内部チャンバ２０１は、基板ボート２２０の形状に類似の円筒形形状を有する。それにより、処理領域１１７は、比較的小さい状態で維持される。削減された処理領域は、バッチ当たりの処理ガスの量を削減し、バッチ処理中の滞留時間を短くする。
【００４９】
[0063]排気管ポケット２０３および注入器ポケット２０４は、チャンバ本体上に圧延されるスロットを用いて適所で溶接されてもよい。別法の実施形態によれば、排気管ポケットは、垂直区画２７５と処理領域を接続する垂直に整列された管の形態で提供されてもよい。一実施形態によれば、注入器ポケット２０４および排気管ポケット２０３は、一端がチャンバ本体上で溶接され、一端が開放される平坦な石英チューブである。注入器ポケット２０４および排気管ポケット２０３は、注入器アセンブリ２５０および排気管アセンブリ２７０を収容するように構成される。注入器アセンブリ２５０および排気管アセンブリ２７０は典型的に、温度制御される。
【００５０】
[0064]図２に図示される実施形態は、拡散体２６０および注入器アセンブリ２５０のフェースプレート２５２に接続されるプラズマを生成するための電源２８０を含む。プラズマは、拡散体２６０と注入器アセンブリの面との間に生成される。注入器面は、陽極として使用され、拡散体は、陰極として使用されてその間にプラズマを生成する。プラズマを生成するために印加される電力は、所望の用途に適合されることができ、処理領域に流れ込む処理ガスにおける特定の種をイオン化するために必要なエネルギに左右されてもよい。結果として、プラズマ電力は、現在行われる処理ステップに応じて変化してもよい。たとえば、プラズマ支援型ＡＬＤ処理の場合には、異なる電力が、第１の前駆物質のガス流中、第１の前駆物質を除去するためのパージ中またはポンピング中、第２の前駆物質のガス流中または第２の前駆物質を除去するためのパージ中またはポンピング中に印加されてもよい。
【００５１】
[0065]あるいは、処理ステップの一部が、類似のプラズマ電力でまたはプラズマ支援を受けることなく行われてもよい。たとえば、パージステップは、同一の電力でまたは電力がない状態で行われてもよいのに対して、第１の前駆物質および第２の前駆物質にそれぞれ適合されるプラズマ電力がそれぞれの前駆物質ガスの注入中に印加される。
【００５２】
[0066]一実施形態において、図２に示されているように、プラズマは、注入器アセンブリ２５０の面と拡散体２６０との間に閉じ込められてもよい。それにより、プラズマに対する基板の直接的な曝露が、回避されてもよい。これは、基板の表面に対するプラズマ損傷を防止するために、望ましい場合がある。それゆえ、拡散体は、プラズマから基板を遮蔽する。
【００５３】
[0067]図２を参照しながら記載された実施形態において、プラズマは、水平方向に生成される。プラズマは、拡散体および注入器アセンブリの垂直方向に沿って延在する。このように、水平プラズマは、処理領域２１７の垂直方向に沿って延在する。基板ボート２２０における基板は、基板の全体的な積層に沿ってプラズマに曝露される。前に記載した均一なガス流は、ウェーハにわたるプラズマのイオン化された種の均一な分散を提供する。
【００５４】
[0068]バッチ処理チャンバ２００は、外部チャンバ２１３と、断熱体２１２によって外部チャンバから分離される加熱器ブロック２１１と、を含む。注入器ポケット２０４および排気管ポケット２０３または排気管を含む内部チャンバ２０１は、処理領域に位置している基板ボート２２０を包囲する。注入器アセンブリ２５０は、３つの入口チャネル２５６を有する。処理ガスは、チャネルを通って垂直チャネル２５５に提供されることができ、注入器アセンブリ２５０の面における開口部２５３を通って処理位置に入る。排気管アセンブリ２７０は、排気管ポート１７６、垂直区画２７５および水平スロット２７３を含む。
【００５５】
[0069]さらに、Ｖ字形の拡散体２６０が、示されている。図１と同様に、電源は、注入器アセンブリを介して注入器の面および拡散体に連結されて注入器の面と拡散体との間にプラズマを生成する。図２はさらに、拡散体と注入器の面との間の間隙にプラズマをさらに閉じ込める導電メッシュ２６１を図示する。拡散体はその上、プラズマを閉じ込めてエネルギ粒子からの基板の保護を改善するために透過性に構成されてもよい。透過性拡散体は、ウェーハにわたって、ガス流の均一性を改善してもよい。透過性拡散体の場合には、拡散体は、メッシュの形態で提供されてもよい。別の実施形態（図示せず）によれば、メッシュ２６１および透過性メッシュ拡散体２６０は、陰極を提供し、この陰極と陽極として作用する注入器アセンブリの面との間にプラズマを閉じ込めるために、１つのユニットとして提供されてもよい。プラズマの閉じ込めは、所望であれば、注入器アセンブリとメッシュまたは拡散体との間の間隙を最小限に抑えることによって、または間隙を排除することによって改善されてもよい。にもかかわらず、隣接要素が陽極と、プラズマ点火および保守点検用の陰極と、を形成する場合には、断熱が提供されてもよいことを理解すべきである。
【００５６】
[0070]導電メッシュおよび透過性メッシュ、拡散体および注入器アセンブリの面は、基板が基板ボートにおいて互いに積層される方向に沿って延在する。本明細書において示される実施形態において、この方向は、垂直方向である。基板は、垂直に積層される。プラズマが、処理領域の高さ全体に沿って、処理領域に隣接して生成されるため、一方では、処理領域における均一なプラズマ支援型処理状態を提供することを可能にする。他方では、プラズマが、処理領域に隣接して生成されるため、励起種が処理領域における基板と接触するまで、励起の緩和はほとんど生じない。
【００５７】
[0071]図３は、プラズマ支援型ＡＬＤ処理、プラズマ支援型ＣＶＤ処理または他のプラズマ支援型処理が行われてもよいバッチ処理チャンバ３００の別の実施形態を図示する。図３の中で、図１の実施形態と同一である要素は、同一の参照符号で表示される。あるいは、これらの要素は、図２に示される実施形態においても同一であってもよい。これらの要素および関連する目的または用途の説明の繰り返しは、簡単にするために省略される。
【００５８】
[0072]電源３８０は、注入器アセンブリ３５０および排気管アセンブリ３７０に接続され、注入器の面と排気管の対向するポートとの間にプラズマを生成する。
【００５９】
[0073]プラズマは、基板の表面に平行である水平方向に生成される。プラズマは、内部チャンバ１０１の処理領域１１７に沿って延在する。排気管ポートは、陰極として使用されてもよく、注入器アセンブリの面は、陽極として使用されてもよい。陽極と陰極との間の増大される距離に照らして、陰極と陽極との間の電源によって提供される電圧は、処理ガスの種に作用する同一の電界を提供するために、増大されなければならない。増大された電位差の結果として、荷電された構成要素は、周囲の構成要素からのさらなる電気的絶縁を必要とする可能性がある。図３において、これは、注入器アセンブリ３５０と内部チャンバ１０１の注入器ポケットとの間の増大された間隙によって表される。さらに、排気管アセンブリ３７０の間隙が、増大される。シール３５４および３７４はまた、さらなる電気的絶縁を表すために、サイズにおいて増大される。たとえ、石英チャンバの場合には、注入器アセンブリの面と排気管アセンブリのポートの絶縁が、非導電性内部チャンバによって部分的に提供されてもよいとしても、処理領域にわたってプラズマを作成するほど十分に高い電位は、バッチ処理チャンバ３００における構成要素のさらなる絶縁を必要とする可能性がある。
【００６０】
[0074]プラズマ支援型処理を行うオプションを提供するバッチ処理チャンバ４００のさらなる実施形態が、図４に示されている。図４の中で、図１の実施形態または他の前の実施形態と同一である要素は、同一の参照符号で表示される。あるいは、これらの要素は、図２に示される実施形態においても同一であってもよい。これらの要素および関連する目的または用途の説明の繰り返しは、簡単にするために省略される。
【００６１】
[0075]図４の中で、図３のチャンバ３００と比べると、電極４７０が、内部チャンバ１０１に位置決めされる。１つまたは複数の電極４７０は、排気管アセンブリに隣接するチャンバキャビティ内に配置されるロッドの形態で提供されてもよい。電源４８０は、電極４７０および注入器アセンブリ３５０に接続される。注入器アセンブリのフェースプレートは、電極として作用する。図４に示される実施形態の中で、プラズマは、基板ボートにおける基板の基板表面に平行に水平に生成される。生成されたプラズマは、処理領域にわたって延在し、基板に暴露される。
【００６２】
[0076]図４は、プラズマ生成のための電極として３つのロッド４７０を示す。あるいは、１つまたは２つの垂直ロッドが、電極として使用されてもよい。さらに、４つまたはそれ以上のロッドが、電極として使用されてもよい。電極の数および配列は、基板にわたって均一なプラズマを提供し、処理ガスのガス流の均一性を妨げることなく適合されるべきである。
【００６３】
[0077]別の実施形態（図示せず）によれば、ロッドはまた、注入器アセンブリの面と基板ボートとの間に位置決めされてもよい。それにより、図１に匹敵するプラズマ生成が、生じてもよい。プラズマは、たとえば、石英チャンバなどの内部チャンバ１０１内部の基板ボートに隣接して生成される。プラズマは、注入器アセンブリの垂直に延在する面と、ロッドの垂直に延在する集合との間で、水平に生成される。それにより、プラズマに対する基板の直接的な曝露が、低減されてもよい。しかし、プラズマによって励起されている処理ガスの種は、基板表面と接触する前に緩和する時間がほとんどない。さらなる別法（図示せず）として、電極はまた、内部チャンバ１０１における他の位置に配置されてもよい。
【００６４】
[0078]図５および図６は、さらなる実施形態を図示する。図１の実施形態または他の前の実施形態と同一である要素は、同一の参照符号で表示される。あるいは、これらの要素は、図２に示される実施形態においても同一であってもよい。これらの要素および関連する目的または用途の説明の繰り返しは、簡単にするために省略される。
【００６５】
[0079]図５および図6の実施形態の場合には、プラズマは、注入器アセンブリにおいて生成されてもよい。一実施形態において、プラズマは、注入器アセンブリの内側の垂直チャネルに生成されてもよい。また、垂直チャネルは、プレナムまたはキャビティとして表示されてもよい。
【００６６】
[0080]図５は、バッチ処理チャンバ５００を示す。注入器アセンブリ５５０は、絶縁体部品５５９によって互いから断熱される垂直ロッド５５３を含む。あるいは、注入器５５０は、絶縁材料から形成されてもよい。プラズマ電源５８０は、上部ロッド５５３および下部ロッド５５３に接続される。一実施形態によれば、上部ロッドは、陰極であり、下部ロッドは、陰極であってもよいのに対して、別の実施形態によれば、上部ロッドは、陰極であるのに対して、下部ロッドは陽極であってもよい。ロッドは、プラズマの生成用の電極を形成する。生成されるプラズマは、垂直に延在するチャネル５５５に閉じ込められる。プラズマは、垂直に生成され、処理ガスの励起種は、注入器アセンブリのフェースプレートにおける開口部を通って水平方向に処理領域に入る。
【００６７】
[0081]別法の実施形態によれば、注入器のフェースプレートは、垂直チャネル内のプラズマの閉じ込めを改善するために、導電材料から構成されてもよい。図５に関して記載された実施形態は、図５に示され、図１および図２に関してさらに詳細に記載されるように、拡散体１６０を任意に含んでもよい。
【００６８】
[0082]図６に示された実施形態はまた、注入器アセンブリ６５０の垂直チャネルにプラズマを提供するプラズマ生成要素を含む。プラズマが、垂直チャネルの壁の間に生成される。１つの壁は、開口部１５３を含むフェースプレート１５２である。他の壁は、電極６５２であり、注入器アセンブリ６５０の本体６５１に提供される。電極６５２は、フェースプレート１５２に対向する垂直チャネルの壁を形成する。電源６８０に接続される２つの電極は、絶縁体要素６５９によって分離される。
【００６９】
[0083]別法の実施形態（図示せず）によれば、注入器アセンブリの本体６５１は、プラズマを生成するために、電極の１つを形成してもよい。注入器は、導電材料から形成され、非分離電極６５２を必要としなくてもよい。この実施形態によれば、対向する電極を形成するフェースプレートはまた、絶縁体要素６５９によって本体６５１に接続されることになる。図６に関して記載した実施形態は、図５に示され、図１および図２に関してさらに詳細に記載されているように、拡散体１６０を任意に含んでもよい。
【００７０】
[0084]図１から図６に関して本明細書に記載される実施形態は、たとえば、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理などのプラズマ支援型処理中に使用されてもよいバッチ処理チャンバを図示する。そのとき、プラズマ支援は、チャンバ内、処理領域またはその付近に処理ガスのイオン化された種を提供する。処理領域または処理領域付近におけるプラズマの存在は、励起状態の緩和を低減する。プラズマ支援は、基板表面に対して処理ガスのイオン化された種を提供するため、プラズマ支援型処理は、処理ガスの励起種に基づき、処理の１つの形態を考慮することができる。
【００７１】
[0085]以下では、励起種の支援を用いた処理の別の形態およびチャンバのそれぞれの実施形態が、記載される。ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理などの処理は、ＵＶ放射線によって支援される。ＵＶ光は、処理ガスの種を励起および／またはイオン化するために、またはたとえば、所望のレベルにＯ３濃度を維持するために、使用されてもよい。処理ガスの種の励起に照らして、すなわち、電子がより高い励起レベルに励起されるとき、バッチ処理中のＵＶ支援もまた、励起種によって支援される処理の１つの形態を考慮してもよい。
【００７２】
[0086]ＵＶ光を用いた処理ガスの放射時に、処理ガスの種は、基底状態より上に励起される。励起は、ＵＶ光の波長に左右される。波長は、１２６ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあってもよい。励起種は、前駆物質の表面反応またはリアクタンスを開始または強化することによって、ＡＬＤ処理またはＣＶＤ処理を支援する。強化は、露光時間の削減を結果として生じ、このように、処理能力を増大してもよい。その上、前駆物質のより完全な反応のために、膜品質が、改善されてもよい。
【００７３】
[0087]ＵＶ支援型膜堆積処理に関して、励起種の緩和時間は、処理ガスが処理領域に達する時間までに、遠隔で励起された処理ガスが緩和された範囲にあってもよい。たとえば、遠隔位置で励起される場合に、Ｏ３濃度は、堆積チャンバの処理領域に達する時間までに減少される可能性がある。Ｏ３濃度は、チャンバ内でＯ３を活性化することによって、より高く維持されてもよい。
【００７４】
[0088]ＵＶ支援を用いたバッチ処理チャンバ７００の実施形態が、図７に示されている。図７の中で、図１の実施形態または他の前の実施形態と同一である要素は、同一の参照符号で表示される。あるいは、これらの要素は、図２に示される実施形態においても同一であってもよい。これらの要素および関連する目的または用途の説明の繰り返しは、簡単にするために省略される。
【００７５】
[0089]図７は、注入器アセンブリ７５０の垂直チャネル７５５の内部で垂直にＵＶ光を放射するための実施形態を図示する。ＵＶ源７９０は、垂直チャネル７５５の上端部で提供され、ＵＶ源は、垂直チャネルの下端部で提供される。各源は、ランプ７９２と、垂直チャネルに面する窓７９３と、を含む。窓材料は、ＵＶ波長に基づいて選択されることができる。たとえば、石英窓は、約１８０ｎｍ〜２２０ｎｍまでの波長の場合に使用されてもよい。より短い波長の場合には、サファイア、フッ化マグネシウムまたはフッ化カルシウムの窓が、窓７９３として使用されてもよい。
【００７６】
[0090]ＵＶ光は、垂直チャネル７５５に沿って垂直に延在し、処理領域に入る前に注入器アセンブリにおいて処理ガスの種を励起する。図７に示される実施形態の中で、重水素放電管またはＨｇまたはＸｅを用いて充填されたアーク灯などのＵＶランプが、使用されてもよい。垂直チャネルにおいて励起される処理ガスの種は、注入器アセンブリ、排気管アセンブリおよび任意に拡散体によって生成される均一なガス流を用いて均一に提供され、ガス流は、図１に関してさらに詳細に記載される。
【００７７】
[0091]図８は、注入器アセンブリ８５０を用いたバッチ処理チャンバ８００の別の実施形態を示す。実施形態は、ＵＶ支援型処理のために使用されてもよい。図８の中で、図１の実施形態または他の前の実施形態と同一である要素は、同一の参照符号で表示される。あるいは、これらの要素は、図２に示される実施形態においても同一であってもよい。これらの要素および関連する目的または用途の説明の繰り返しは、簡単にするために省略される。
【００７８】
[0092]図８は、注入器アセンブリが、基板ボートに積層される基板の基板表面に水平かつ平行にフェースプレートの開口１５３を通してＵＶ光を放つことを図示する。ＵＶ光は、垂直チャネル８５５の中で希ガスを用いてグロー放電と衝突させることによって、垂直チャネル８５５に生成される。フェースプレートの注入器面８５２は、陽極として構成される。注入器の本体８５１は、陽極から絶縁体８５９によって電気的に絶縁される。垂直チャネル８５５は、中空の陰極として機能する。
【００７９】
[0093]図２に関して前に記載したように、注入器アセンブリは、複数の垂直チャネルを有してもよい。垂直チャネルのうちの唯一の垂直チャネルまたは複数の垂直チャネルは、チャンバの内側にＵＶ光を提供するために、中空の陰極として使用されてもよい。
【００８０】
[0094]注入器における電界が、グロー放電に衝突させるには小さすぎる場合には、先端８５４が注入器に取り付けられることができる。それにより、先端付近の電界強度が、増大され、グロー放電が、印加されるより小さな電圧を用いて点火されることができる。別の実施形態（図示せず）によれば、十分な電力が、垂直チャネルにおいてグロー放電に衝突するように電源８８０によって提供される場合には、先端８５４は、省略されてもよい。
【００８１】
[0095]図９は、注入器アセンブリの別の実施形態を示す。図８に示された実施形態に比べて、分離した導電要素９５０が、陰極として垂直チャネル９５５の後端部で提供される。陰極９５０には、複数の小さなキャビティが備わっている。これらのキャビティは、１ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の小さな直径を有する円筒の形態であり、さらなる中空の陰極のアレイとして提供される。それにより、垂直チャネル９５５におけるガスおよび／または陰極材料に対応する波長を有するＵＶ光を提供する中空の陰極の効果が、倍増される。結果として、垂直チャネル９５５と、基板が処理される処理領域と、における光子密度を増大することができる。中空の陰極とフェースプレート孔との間の整列により、処理領域への透過が最適化されることを保証する。
【００８２】
[0096]先端９５４は、中空の陰極に提供されてもよい。先端は、先端の小さな曲率のために電界強度を増大し、より低い電圧レベルでグロー放電の衝突を改善するために、使用されてもよい。
【００８３】
[0097]別の実施形態（図示せず）によれば、グロー放電はまた、拡散体と、フェースプレートの一方の側である注入器の面との間に生成されてもよい。それにより、拡散体は、陽極として提供され、注入器の面は、陰極である。
【００８４】
[0098]グロー放電がＵＶ発生のために注入器のプレナムに含有されるすべての実施形態の場合には、差分ポンピングが、使用されてもよい（図示せず）。一部の場合には、基板における処理圧力は、ＵＶ発生のために使用されるグロー放電によって必要とされる圧力より低い可能性がある。この場合には、グロー放電のために使用されるガスは、処理チャンバからそらされてもよい。
【００８５】
[0099]グロー放電がＵＶ発生のために注入器のプレナムに含有されるすべての実施形態の場合には、ＵＶ光透過性膜は、注入器フェースプレート（図示せず）の反応炉側に固定されてもよい。一部の場合には、基板における処理圧力は、ＵＶ発生のために使用されるグロー放電によって必要とされる圧力より高い可能性がある。この場合には、処理からのガスは、グロー放電のために使用されるガスから障壁によって分離される。障壁はＵＶ光透過性であるため、ＵＶは、基板に透過される。障壁は、ＵＶ透過を強化するために薄いが、約１０トールまでの処理圧力に対応するのに十分であるほど厚い。
【００８６】
[00100]一般的に、ＵＶ支援型バッチ処理チャンバの場合には、光子エネルギであるＵＶ放射線の波長は、中空の陰極において使用されるガスに基づいて選択されてもよい。励起状態の再結合に基づく、典型的な希ガスおよび対応する放射される光子エネルギは、Ｈｅ（たとえば、２１．２２ｅＶ、４０．８２ｅＶ、４０．３８ｅＶ）、Ｎｅ（たとえば、１６．８５ｅＶ、１６．６７ｅＶ、２６．９ｅＶ）またはＡｒ（たとえば、１１．８３ｅＶ、１１．６３ｅＶ、１３．４８ｅＶ、１３．３０ｅＶ）である。重水素放電管、または他のＵＶ源（たとえば、水銀ランプ）からの広範囲のスペクトルのＵＶのほか、より弱いＵＶ放射線もまた、適用可能である。
【００８７】
[00101]ＵＶ支援型バッチ処理チャンバの場合には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成される基板を搬送するためのサセプタは、ＵＶ光を反射するように適合されてもよい。サセプタの輪郭および粗さは、基板表面上でＵＶ光を反射によって集束するように適合されてもよい。それにより、ＵＶ放射線によって処理ガス種の励起の位置は、基板表面にさらに近い位置であってもよい。内部チャンバ１０１の円筒形の幾何構成は、ＵＶ反射率が法線入射に対して強化される視射角を好む。注入器垂直チャネルにおけるグロー放電を用いて、ＵＶ放射線は、グロー放電に関して適切な状態を有する任意の処理ステップ中に提供されてもよい。上述したように、ガス迂回路、障壁または他の測定器が提供される場合には、注入器のプレナムおよび処理領域における状態は、変化してもよい。それにより、グロー放電の場合に適した状態が、チャンバの部品に提供されてもよい。適切な処理状態は、グロー放電の場合に所望であるガスの注入を含んでもよい。Ａｒからの１１．６３ｅＶおよび１１．８３ｅＶ光子の場合には、グロー放電の最適の圧力は、０．４５トールであり、ＳｉＣの場合の反射率は、法線入射およびπ／４入射で０．４である。
【００８８】
[00102]ＵＶ支援を必要とするＣＶＤ処理の場合には、予想される負荷サイクルは、連続である。ＡＬＤ処理の場合には、ＵＶ支援が膜特性および／または処理能力のために必要とされる可能性がある複数の場合がある。ＵＶ支援は、光子エネルギが前駆物質分子と表面結合場所との間の反応を開始するために必要とされる可能性がある、１つまたはすべての前駆物質の曝露の場合に必要とされる可能性がある。ＵＶ支援は、ＡＬＤサイクルの終わりでサイクルパージステップ中に、反応副生成物の取り込みが最小限に抑えられるようにするために、表面反応を終わらせるために、必要とされる可能性がある。
【００８９】
[00103]以下の実施形態は、図８および図９を参照しながら記載される。上記で記載したように、ＵＶ支援型処理には、垂直に延在する陽極および垂直延在する中空の陰極が備わっており、陽極および陰極は、陽極がウェーハ積層を保持する基板ボートにより近くなるように配列される。
【００９０】
[00104]プラズマ支援型処理および中空の陰極の効果に関して上記で記載した実施形態はまた、イオン支援型ＡＬＤまたはＣＶＤバッチ処理チャンバの場合に利用されてもよい。したがって、一実施形態によれば、拡散体は、陰極であり、注入器面は、陽極となる。別の実施形態によれば、垂直チャネルの注入器面側（垂直チャネルのフェースプレート側）は、陰極となり、注入器アセンブリの本体に向かって位置付けられる注入器の対向する側が、陽極となる。一般的に、電源９８０は、イオンが処理領域に提供されるように、偏光を用いて前の実施形態のそれぞれの構成要素に接続される。処理ガスの種のイオン化に照らし、バッチ処理中のイオン生成支援はまた、励起種によって支援される処理の１つの形態を考慮してもよい。さらに、拡散体は、中空の陰極効果を提供するように改変されてもよい。
【００９１】
[00105]グロー放電において生成されるイオンは次に、処理領域に向かって加速される。イオンおよび中性子は、その中に提供される開口部を通って陰極を通過してもよい。このように、イオンおよび中性子は、処理領域に入り、イオンのエネルギまたは運動量によって処理を支援することができる。イオンおよび中性子の運動エネルギは、約６００ｅＶであってもよい。任意に、遅延格子が、イオンエネルギを低減するために使用されてもよい。遅延格子は、遅延格子に印加される電位を用いてメッシュの形態で提供されてもよい。電位は、イオンを減速する。減速されたイオンは、格子における開口部を通過してもよい。注入器とウェーハボートとの間に取り付けられる荷電格子は、このように、エネルギおよび運動量を所望のレベルまで低減することができる。
【００９２】
[00106]プラズマ支援型処理、ＵＶ支援型処理またはイオン支援型処理に関連する実施形態の場合には、注入器の要素と排気管との間に形成される電極は、接地されてもよいのに対して、他の電極は、偏倚される。注入器または排気管アセンブリの要素は、プラズマ生成用、ＵＶ生成用またはイオン生成用の陽極または陰極であってもよい。一般的に、陽極または陰極のいずれか一方は、接地されてもよいと理解されるべきである。
【００９３】
材料を堆積するための処理
[00107]図１０〜図１３は、本明細書の実施形態によって記載されたように、ＵＶ支援型光励起を用いて材料を堆積するための処理１０００、１１００、１２００および１３００のフローチャート図を図示する。処理１０００、１１００、１２００および１３００は、本明細書の実施例によって記載されたような処理チャンバ６００を用いて、または他の適切なチャンバおよび機器によって、行われてもよい。１つのそのような適切なチャンバは、２００５年６月２１日出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ  ＡＮＤ  ＦＩＬＭＳ  ＷＩＴＨ  ＰＨＯＴＯＥＸＣＩＴＡＴＩＯＮ」という名称の同時係属中の米国特許出願第１１／１５７，５６７号に記載されており、現出願と矛盾しない範囲で、本明細書に参照によって組み込まれるものとする。本明細書に記載される処理は、ＴａおよびＴａＮなどの障壁材料（図１０）、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、Ｉｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＡＩ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＲｈＯ２、ＰｄＯ、ＯｓＯ、ＰｔＯ、ＶＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ３、Ｖ６Ｏ１１、Ｂａ（Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）、Ｌｎ２Ｏ３およびそれらのケイ酸塩などの誘電体材料（図１１）、ＷＮ、ＴｉＮおよびＣｕなどの導電材料（図１２）およびＲｕ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ、ＲｈおよびＰｔなどのシード層材料（図１３）を堆積するために使用されてもよい。本明細書に記載される前駆物質および処理を使用して堆積されてもよい他の材料は、窒化ホウ素、窒化ハフニウム、窒化アルミニウムおよび窒化ジルコニウムなどの窒化物、ホウ化マグネシウム、ホウ化バナジウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化チタン、ホウ化タングステンおよびホウ化タンタルなどの金属ホウ化物を含む。材料は、集積回路などの電子特徴部を形成するために、基板の上に層として堆積されてもよい。
【００９４】
障壁材料
[00108]図１０は、本明細書の実施形態によって記載したように、障壁材料を堆積するための処理１０００の流れ図を描く。基板は、処理チャンバ内に位置決めし（ステップ１０１０）、任意に前処置処理に曝され（ステップ１０２０）および所定の温度まで加熱されてもよい（ステップ１０３０）。続いて、障壁材料は、基板の上に堆積されてもよい（ステップ１０４０）。基板は、任意に後堆積処置処理に曝され（ステップ１０５０）、処理チャンバは、任意にチャンバ洗浄処理に曝されてもよい（ステップ１０６０）。
【００９５】
[00109]基板は、ステップ１０１０中に、処理チャンバ内に位置決めされてもよい。処理チャンバは、１つのウェーハチャンバであってもよく、または複数のウェーハまたは基板（たとえば、２５個、５０個、１００個またはそれ以上）を含有するバッチチャンバであってもよい。基板は、定位置に維持されてもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。任意に、基板は、処理１０００の１つまたは複数のステップ中に割り出されてもよい。
【００９６】
[00110]図７に描かれている処理チャンバ６００は、処理１０００中に、本明細書において実施例によって記載されたように、基板１２１に障壁材料を堆積するために、使用されてもよい。一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で基板支持ペデスタル上に約１２０ｒｐｍ（毎分回転数）までの速度で回転されてもよい。あるいは、基板１２１は、基板支持ペデスタル上に位置決めされてもよく、堆積処理中に回転されなくてもよい。
【００９７】
[00111]一実施形態において、基板１２１は、ステップ１０２０中に少なくとも１つの前処置処理に任意に曝される。基板表面は、前処置処理中に除去される自然酸化物を含有してもよい。基板は、ステップ１０４０中に障壁材料を堆積する前に基板表面から自然酸化物を除去するために、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処置されてもよい。処理ガスは、前処置処理中に、基板に曝されてもよい。処理ガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはその組み合わせを含有してもよい。光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、前処置処理は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、続いてもよい。また、基板１２１は、処理１０００中の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ１０２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内、好ましくは約２００℃〜約６００℃、さらに好ましくは約３００℃〜約５００℃の温度まで加熱されてもよい。
【００９８】
[00112]実施例は、基板１２１がステップ１０２０中に、ランプ７９２によって生成されるエネルギビームに曝されてもよいことを提供する。ランプ７９２は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、たとえば、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供してもよい。別の実施例において、ランプ７９２は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線のエネルギビームを提供する。ランプ７９２は、酸化物を除去するのに十分な期間の間、電圧を印加されてもよい。電圧印加期間は、窓７９３のサイズおよび幾何構成および基板回転速度に基づいて選択される。一実施形態において、光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、電圧を印加される。一実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、約３００℃〜約５００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよく、自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約５分の範囲内の時間期間の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供する。一実施例において、エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有する。
【００９９】
[00113]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１０２０で、前処置処理中に、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。エネルギ送出ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（たとえば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、それらのエキシマ、それらのラジカル、それらの誘導体またはその組み合わせであってもよい。一部の実施形態において、処理ガスはまた、少なくとも１つのエネルギ送出ガスのほかに、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（たとえば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）を含有してもよい。
【０１００】
[00114]一実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に処理ガスを提供することによって、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスに曝されてもよい。エネルギ送出ガスは、ガス源１５９からフェースプレート１５２を通して提供されてもよい。基板１２１に比べて、ランプ７９２に対する処理ガスの近接性は、その中のエネルギ送出ガスを容易に励起する。エネルギ送出ガスが脱励起し、基板１２１により近い位置に移動すると、エネルギは、基板１２１の表面に効率的に移送され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【０１０１】
[00115]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１０２０で、前処置処理中に有機蒸気を含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。一実施例において、基板は、環状芳香族炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ放射線の存在下にあってもよい。前処置処理中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ヒドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントラセン、それらの誘導体、またはその組み合わせを含む。別の実施例において、基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体またはその組み合わせを含む不飽和炭化水素などの、他の炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。別の実施例において、有機蒸気は、ステップ１０２０で、前処置処理中にアルカン化合物を含有してもよい。
【０１０２】
[00116]一実施例において、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線は、ステップ１０２０中にランプによって生成されてもよい。別の実施形態において、多環芳香族炭化水素は、自然酸化物の中の酸素原子と反応することによって、ＵＶ放射線の存在下で自然酸化物を除去してもよい。別の実施形態において、自然酸化物は、キノンまたはヒドロキシキノンに基板を曝すことによって除去されてもよく、同時に、誘導体生成物を形成する。誘導体生成物は、真空ポンピング処理中によって処理チャンバから除去されてもよい。
【０１０３】
[00117]ステップ１０３０で、基板１２１は、前処置処理中にまたは前処置処理に続いて、所定の温度まで加熱されてもよい。基板１２１は、ステップ１０４０で、障壁材料を堆積する前に加熱される。基板は、基板支持材の中に埋め込まれた加熱素子、エネルギビーム（たとえば、ＵＶ源）またはその組み合わせによって加熱されてもよい。一般的に、基板は、約１５秒〜約３０分、好ましくは約３０秒〜約２０分、さらに好ましくは約１分〜約１０分までの範囲内の時間期間の間などで、所定の温度を得るほど十分に長く加熱される。一実施形態において、基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは約４００℃〜約８５０℃、さらに好ましくは約５５０℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施形態において、基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは約４５０℃未満の温度に加熱されてもよい。
【０１０４】
[00118]一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で、所定の温度に加熱されてもよい。所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲内であってもよい。基板１２１は、電源から加熱素子、たとえば、加熱器ブロック２１１まで電力を印加することによって加熱されてもよい。
【０１０５】
[00119]一実施形態において、障壁材料は、ステップ１０４０で、堆積処理中に基板の上に堆積される。障壁材料は、たとえば、基板の上に、中でもチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮｘ）、タングステン（Ｗ）または窒化タングステン（ＷＮｘ）の１つまたは複数の層を備えてもよい。障壁層材料は、堆積処理中に基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成されてもよい。一実施例において、堆積処理は、タンタル前駆物質、チタン前駆物質、またはタングステン前駆物質および窒素前駆物質または両方の源を含有する前駆物質を含有してもよい堆積ガスを有するＣＶＤ処理である。ＣＶＤ技術を利用して、１つまたは複数の障壁層は、上述の前駆物質を熱分解することによって形成されてもよい。あるいは、堆積処理は、基板が、タンタル前駆物質、チタン前駆物質、またはタングステン前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝されるように、少なくとも２つの堆積ガスを有するＡＬＤ処理であってもよい。堆積処理は、熱処理、ラジカル処理またはその組み合わせであってもよい。たとえば、基板は、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、処理ガスに曝されてもよい。
【０１０６】
[00120]ＴｉＮｘ、ＴａＮｘまたはＷＮｘなどの窒化物に基づく障壁層が、形成されることになっている場合には、窒素（Ｎ２）ガスが処理チャンバに提供される。Ｎ２ガスの流速は、約１００ｓｃｃｍ〜約２０００ｓｃｃｍの範囲にあってもよい。ステップ１０４０で障壁材料を形成するための適切な窒素前駆物質の実施例は、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、有機アミン、有機ヒドラジン、有機ジアジン（たとえば、メチルジアジン（（Ｈ３Ｃ）ＮＮＨ））、アジ化シリル、シリルヒドラジン、アジ化水素（ＨＮ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、原子状窒素（Ｎ）、窒素（Ｎ２）、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。窒素前駆物質としての有機アミンは、ＲｘＮＨ３−ｘを含み、各Ｒは独立にアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２または３である。有機アミンの実施例は、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、メチルアミン（（ＣＨ３）ＮＨ２））、トリエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｎ）、ジエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＮＨ）、エチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＮＨ２））、ｔｅｒｔ−ブチルアミン（（（ＣＨ３）３Ｃ）ＮＨ２）、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。窒素前駆物質としての有機ヒドラジンは、ＲｘＮ２Ｈ４−ｘを含み、各Ｒは独立にアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２、３または４である。有機ヒドラジンの実施例は、メチルヒドラジン（（ＣＨ３）Ｎ２Ｈ３）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２）、エチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）Ｎ２Ｈ３）、ジエチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ２Ｈ２）、ｔｅｒｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）Ｎ２Ｈ３）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）２Ｎ２Ｈ２）、それらのラジカル、それらのプラズマ、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。
【０１０７】
[00121]タングステン前駆物質は、六フッ化タングステン（ＷＦ６）およびカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）から選択されてもよい。タンタル含有前駆物質は、たとえば、中でも、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）、ペンタキス（ジエチルアミド）タンタル（ＰＤＥＡＴ）（Ｔａ（Ｎｅｔ２）５）、ペンタキス（エチルメチルアミド）タンタル（ＰＥＭＡＴ）（Ｔａ（Ｎ（Ｅｔ）（Ｍｅ））５）およびペンタキス（ジメチルアミド）タンタル（ＰＤＭＡＴ）（Ｔａ（Ｎｍｅ２）５）の群から選択されてもよい。チタン含有前駆物質は、たとえば、中でも、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＴＤＥＡＴ）（Ｔｉ（Ｎｅｔ２）４）、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＴＥＭＡＴ）（Ｔｉ（Ｎ（Ｅｔ）（Ｍｅ））４）およびテトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＴＤＭＡＴ）（Ｔｉ（ＮＭｅ２）４）の群から選択されてもよい。
【０１０８】
[00122]適切な還元ガスは、従来の還元剤、たとえば、水素（たとえば、Ｈ２または原子状Ｈ）、アンモニア（ＮＨ３）、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（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、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）などのアルキルボラン、それらの誘導体およびその組み合わせを含んでもよい。
【０１０９】
[00123]一実施例において、障壁材料は、ステップ１０４０で、堆積処理中に処理チャンバ６００内で基板１２１の上に堆積されてもよい。一実施形態において、基板１２１は、ＣＶＤ処理中に、タングステン前駆物質、チタン含有前駆物質またはタンタル含有前駆物質および窒素前駆物質を含有する処理ガスに曝されてもよい。前駆物質は一般的に、フェースプレート１５２を通ってガス源１５９から内部チャンバ１０１に提供される。
【０１１０】
[00124]一実施形態において、前駆物質は、ステップ１０４０で処理チャンバ６００に導入されてもよく、または従来のＣＶＤ処理中などに同時にまたはＡＬＤ処理中などに連続的に、入口チャネル１５６によって基板１２１に曝されてもよい。ＡＬＤ処理は、タングステン含有前駆物質、チタン含有前駆物質またはタンタル含有前駆物質などの第１の前駆物質および窒素前駆物質などの第２の前駆物質に基板１２１が連続的に曝されてもよいように、少なくとも２つの堆積ガスに基板１２１を曝してもよい。タングステン層を堆積する場合には、第１の前駆物質は、ＷＦ６などのタングステン含有前駆物質であり、第２の前駆物質は、Ｂ２Ｈ６などの還元ガスであることが想定される。１つの入口チャネル１５６が示されているが、第１の前駆物質および第２の前駆物質は、別々のガス管路で処理チャンバ６００に提供されることが想定される。温度は、各ガス管路に関して制御されてもよい。
【０１１１】
[00125]改変されてもよい（たとえば、ＵＶ放射線源を組み込む）ＣＶＤおよびＡＬＤの処理および装置、および障壁材料を堆積するために有用である可能性がある化学前駆物質の説明は、同一出願人による２００４年１２月２１日公布の「ＣＹＣＬＩＣＡＬ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＵＮＧＳＴＥＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＦＯＲ  ＭＥＴＡＬ  ＯＸＩＤＥ  ＧＡＴＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」という名称の米国特許第６，８３３，１６１号、２００５年１０月４日公布の「ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＡＮＴＡＬＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＬＡＹＥＲ」という名称の米国特許第６，９５１，８０４号、２００６年５月２３日公布の「ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＬＤ  ＴＡＮＴＡＬＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＦＯＲ  ＣＯＰＰＥＲ  ＭＥＴＡＬＬＩＺＡＴＩＯＮ」という名称の米国特許第７，０４９，２２６号、２００３年８月１９日公布の「ＣＯＰＰＥＲ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ  ＢＡＲＲＩＥＲ  ＬＡＹＥＲ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国特許第６，６０７，９７６号、２００５年６月２８日公布の「ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＩＴＡＮＩＵＭ  ＡＮＤ  ＴＩＴＡＮＩＵＭ  ＮＩＴＲＩＤＥ  ＬＡＹＥＲＳ」という名称の米国特許第６，９１１，３９１号、および２００３年６月１２日公開の「ＣＹＣＬＩＣＡＬ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＹ  ＭＥＴＡＬ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＮＩＴＲＩＤＥ」という名称の米国特許出願第２００３−０１０８６７４号、２００６年１月１２日公開の「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧ  ＴＵＮＧＳＴＥＮ  ＬＡＹＥＲＳ  ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ  ＡＴＯＭＩＣ  ＬＡＹＥＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」という名称の米国特許出願第２００６−０００９０３４号にさらに開示されており、これらはすべて全体として本明細書に参照によって組み込まれるものとする。
【０１１２】
[00126]たとえば、チタン含有前駆物質および窒素前駆物質が、処理チャンバにおいて結合される場合には、窒化チタンなどのチタン含有材料が、基板表面上に形成される。堆積される窒化チタン材料は、反射率およびウェットエッチング速度などの良好な膜品質を呈する。一実施形態において、窒化チタン材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の範囲内の速度で堆積されてもよく、約１０Å〜約１，０００Åの範囲内の厚さで堆積される。
【０１１３】
[00127]キャリアガスは、ステップ１０４０中に、窒素前駆物質およびチタン前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。１つのウェーハ処理チャンバの総内圧は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは約２５０ミリトール〜約１００トール、さらに好ましくは約５００ミリトール〜約５０トールの範囲内の圧力にあってもよい。一実施例において、処理チャンバの内圧は、約１０トール以下、好ましくは約５トール以下、さらに好ましくは約１トール以下に維持される。一部の実施形態において、キャリアガスは、バッチ処理システムのために約１００ミリトール〜約１トールの範囲内の窒素前駆物質またはケイ素前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。適切なキャリアガスの実施例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガスまたはその組み合わせを含む。
【０１１４】
[00128]基板、第１の前駆物質および／または第２の前駆物質は、ステップ１０４０で、堆積処理中に光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギ束に曝されてもよい。エネルギビームの使用は、堆積速度を有利に増大させ、障壁材料内の原子の表面拡散または移動度を改善し、入ってくる反応種のための活性場所を作成する。一実施形態において、ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内のエネルギを有する。また、エネルギビームは、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
【０１１５】
[00129]一実施例において、ランプ７９２は、第１の前駆物質または窒素前駆物質のうちの少なくとも１つの励起エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。速い堆積速度および低い堆積温度は、最小の寄生副反応を用いて調整可能な特性を有する膜を作成する。一実施形態において、エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。
【０１１６】
[00130]別の実施形態において、障壁材料を含有する基板（ステップ１０４０において形成される）は、ステップ１０５０中に後堆積処置処理に曝される。後堆積処置処理は、堆積後に、基板表面のエネルギを増大し、有利に、揮発性および／または他の膜汚染物質（水素成分の還元によるなど）を除去するか、および／または堆積される膜をアニールする。堆積される材料からのより低い濃度の水素は、膜の引張応力を有利に増大する。少なくとも１つのランプ（たとえば、ランプ７９０）はあるいは、堆積後、基板の表面エネルギを増大し、揮発性および／または他の膜を除去するために、基板に曝されるエネルギ送出ガスに電圧を印加するために利用されてもよい。
【０１１７】
[00131]任意に、ステップ１０５０で、エネルギ送出ガスは、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に提供されてもよい。適切なエネルギ送出ガスの実施例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびその組み合わせを含む。実施例は、基板１２１が、ステップ１０５０中にエネルギビームまたはエネルギ束を用いて処置されることを提供する。一実施例において、ランプ７９２は、ステップ１０５０中に基板１２１の表面エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。別の実施例において、障壁材料をアニールするために、エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。また、ランプ７９０は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するエネルギビームを作成してもよい。一般的に、ランプ７９０は、光励起によって後堆積処置を容易にするために、約１分〜約１０分の範囲内の時間期間、電圧を印加されてもよい。
【０１１８】
[00132]一実施例において、揮発性化合物または汚染物質は、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するランプ７９０によって生成されるエネルギビームに基板を曝すことによって、堆積される膜表面から除去されてもよく、処理チャンバ６００内でラジカルを解離するために利用される。このように、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）などのエキシマランプは、ＴｉＮ、ＴａＮおよびＷＮネットワークから水素を除去するために、Ｎ−Ｈ結合を解離するために選択されてもよい。基板の回転速度は、たとえば、前の堆積ステップに対して、ステップ１０５０における回転速度を増大することによって、変更されてもよいことが想定される。
【０１１９】
[00133]別の実施形態において、基板１２１は、処理チャンバ６００から除去されてもよく、処理チャンバ６００は続いて、ステップ１０６０中にチャンバ洗浄処理に曝される。処理チャンバは、光励起洗浄剤を使用して洗浄されてもよい。一実施形態において、洗浄剤は、フッ素を含む。実施例は、洗浄剤がランプ７９０を使用して、処理チャンバ６００の中で光励起されてもよいことを提供する。
【０１２０】
[00134]処理チャンバ６００は、堆積性能を強化するために、チャンバ洗浄処理中に洗浄されてもよい。たとえば、チャンバ洗浄処理は、処理チャンバ６００の表面上に含有される汚染物質または窓７９３に含有される汚染物質を除去するために、使用されてもよく、それにより、窓７９３を通って進むエネルギビームまたはエネルギ束の透過損失を最小限に抑え、ガスおよび表面に移送されるエネルギを最大にする。窓７９３は、処理チャンバ６００より多い頻度で洗浄されてもよく、たとえば、処理チャンバ６００は、複数の基板の処理後に洗浄されてもよいのに対して、窓７９３は、各基板の処理後に洗浄される。適切な洗浄剤は、たとえば、Ｈ２、ＨＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ）、ＮＸ３（Ｘ＝ＦまたはＣｌ）、ＸＦｎ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉおよびｎ＝１、３、５、７）などのハロゲン間化合物およびその水素化されたハロゲン間化合物、およびＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＸｅＦ６およびＫｒＦ２などの不活性ガスのハロゲン化物を含む。
【０１２１】
[00135]ステップ１０４０中に堆積される障壁材料の元素組成は、化学前駆物質の濃度または流速を制御することによって予め決定されてもよい。膜特性は、障壁材料内のＴａ、Ｔｉ、Ｗ、ＨおよびＮ２の相対的な濃度を制御することによって、特定の用途向けに合わせられてもよい。一実施形態において、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、ＨおよびＮ２の元素濃度は、堆積処理中または堆積処理の次に、ＵＶエネルギの範囲を変化させることによって調整されてもよい。膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電率などを含む。たとえば、水素成分を還元することによって、堆積される材料は、より高い引張応力を有してもよい。別の実施例において、炭素成分を還元することによって、堆積される材料は、より低い電気抵抗を有してもよい。
【０１２２】
[00136]本明細書において記載されているように、処理１０００中に堆積される障壁材料は、複数の物理特性に起因する電子特徴部／デバイスの全体に使用されてもよい。障壁材料がゲート材料と電極との間、または低誘電率多孔性材料と銅との間などその間に置かれる場合には、障壁特性は、異種材料または元素との間のイオン拡散を抑制する。一実施形態において、障壁材料は、処理１０００中に集積回路（図１４）などの電子特徴部を形成するために、基板の上に層として堆積されてもよい。
【０１２３】
誘電体材料
[00137]図１１は、本明細書の実施形態によって記載されたように、誘電体材料を堆積するために、処理１１００の流れ図を描く。基板は、処理チャンバ内に位置決めし（ステップ１１１０）、任意に前処置処理に曝され（ステップ１１２０）および所定の温度まで加熱されてもよい（ステップ１１３０）。続いて、誘電体材料は、基板の上に堆積されてもよい（ステップ１１４０）。基板は、任意に後堆積処置処理に曝され（ステップ１１５０）、処理チャンバは、任意にチャンバ洗浄処理に曝されてもよい（ステップ１１６０）。
【０１２４】
[00138]基板は、ステップ１１１０中に、処理チャンバ内に位置決めされてもよい。処理チャンバは、１つのウェーハチャンバであってもよく、または複数のウェーハまたは基板（たとえば、２５個、５０個、１００個またはそれ以上）を含有するバッチチャンバであってもよい。基板は、定位置に維持されてもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。任意に、基板は、処理１１００の１つまたは複数のステップ中に割り出されてもよい。
【０１２５】
[00139]図７に描かれている処理チャンバ６００は、処理１１００中に、本明細書において実施例によって記載されたように、基板１２１に誘電体材料を堆積するために、使用されてもよい。一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で基板支持ペデスタル上に約１２０ｒｐｍ（毎分回転数）までの速度で回転されてもよい。あるいは、基板１２１は、基板支持ペデスタル上に位置決めされてもよく、堆積処理中に回転されなくてもよい。
【０１２６】
[00140]一実施形態において、基板１２１は、ステップ１１２０中に少なくとも１つの前処置処理に任意に曝される。基板表面は、前処置処理中に除去される自然酸化物を含有してもよい。基板１２１は、ステップ１１４０中に誘電体材料を堆積する前に基板表面から自然酸化物を除去するために、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処置されてもよい。処理ガスは、前処置処理中に、基板に曝されてもよい。処理ガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはその組み合わせを含有してもよい。光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、前処置処理は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、続いてもよい。また、基板１２１は、処理１１００中の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ１１２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内、好ましくは約２００℃〜約６００℃、さらに好ましくは約３００℃〜約５００℃の温度まで加熱されてもよい。
【０１２７】
[00141]実施例は、基板１２１がステップ１０２０中に、ランプ７９２によって生成されるエネルギビームに曝されてもよいことを提供する。ランプ７９２は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、たとえば、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供してもよい。別の実施例において、ランプ７９２は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線のエネルギビームを提供する。ランプ７９２は、酸化物を除去するのに十分な期間の間、電圧を印加されてもよい。電圧印加期間は、窓７９３のサイズおよび幾何構成および基板回転速度に基づいて選択される。一実施形態において、光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、電圧を印加される。一実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、約３００℃〜約５００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよく、自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約５分の範囲内の時間期間の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供する。一実施例において、エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有する。
【０１２８】
[00142]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１１２０で、前処置処理中に、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。エネルギ送出ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（たとえば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、それらのエキシマ、それらのラジカル、それらの誘導体またはその組み合わせであってもよい。一部の実施形態において、処理ガスはまた、少なくとも１つのエネルギ送出ガスのほかに、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（たとえば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）を含有してもよい。
【０１２９】
[00143]一実施例において、基板１２１は、ステップ１０２０中に、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に処理ガスを提供することによって、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスに曝されてもよい。エネルギ送出ガスは、ガス源１５９からフェースプレート１５２を通して提供されてもよい。基板１２１に比べて、ランプ７９２に対する処理ガスの近接性は、その中のエネルギ送出ガスを容易に励起する。エネルギ送出ガスが脱励起し、基板１２１により近い位置に移動すると、エネルギは、基板１２１の表面に効率的に移送され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【０１３０】
[00144]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１１２０で、前処置処理中に有機蒸気を含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。一実施例において、基板は、環状芳香族炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ放射線の存在下にあってもよい。前処置処理中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ヒドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントラセン、それらの誘導体、またはその組み合わせを含む。別の実施例において、基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体またはその組み合わせを含む不飽和炭化水素などの、他の炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。別の実施例において、有機蒸気は、ステップ１１２０で、前処置処理中にアルカン化合物を含有してもよい。
【０１３１】
[00145]一実施例において、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線は、ステップ１１２０中にランプによって生成されてもよい。別の実施形態において、多環芳香族炭化水素は、自然酸化物の中の酸素原子と反応することによって、ＵＶ放射線の存在下で自然酸化物を除去してもよい。別の実施形態において、自然酸化物は、キノンまたはヒドロキシキノンに基板を曝すことによって除去されてもよく、同時に、誘導体生成物を形成する。誘導体生成物は、真空ポンピング処理によって処理チャンバから除去されてもよい。
【０１３２】
[00146]ステップ１１３０で、基板１２１は、前処置処理中にまたは前処置処理に続いて、所定の温度まで加熱されてもよい。基板１２１は、ステップ１１４０で、誘電体材料を堆積する前に加熱される。基板は、基板支持材の中に埋め込まれた加熱素子、エネルギビーム（たとえば、ＵＶ源）またはその組み合わせによって加熱されてもよい。一般的に、基板は、約１５秒〜約３０分、好ましくは約３０秒〜約２０分、さらに好ましくは約１分〜約１０分までの範囲内の時間期間の間などで、所定の温度を得るほど十分に長く加熱される。一実施形態において、基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは約４００℃〜約８５０℃、さらに好ましくは約５５０℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施形態において、基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは約４５０℃未満の温度に加熱されてもよい。
【０１３３】
[00147]一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で、所定の温度に加熱されてもよい。所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲内であってもよい。基板１２１は、電源から加熱素子、たとえば、加熱器ブロック２１１まで電力を印加することによって加熱されてもよい。
【０１３４】
[00148]一実施形態において、誘電体材料は、ステップ１１４０で、堆積処理中に基板の上に堆積される。誘電体材料は、堆積処理中に基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成されてもよい。一実施例において、堆積処理は、第１の前駆物質および酸素前駆物質または第１の前駆物質および酸素前駆物質の両方を含有する前駆物質を含有してもよい堆積ガスを有するＣＶＤ処理である。あるいは、堆積処理は、基板が、第１の前駆物質および酸素前駆物質に連続的に曝されるように、少なくとも２つの堆積ガスを有するＡＬＤ処理であってもよい。堆積処理は、熱処理、ラジカル処理またはその組み合わせであってもよい。たとえば、基板は、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、処理ガスに曝されてもよい。
【０１３５】
[00149]誘電体材料は、酸素と、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、タンタル、ランタン、ルテニウム、アルミニウムまたはその組み合わせなどの少なくとも１つの金属と、を含有する。誘電体材料は、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘまたはＨｆＯ２）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯｘＮy）、アルミン酸ハフニウム（ＨｆＡｌｘＯｙ）、酸化ランタンハフニウム（ＨｆＬａｘＯｙ）などのハフニウム含有材料、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘまたはＺｒＯ２）、酸窒化ジルコニウム（ＺｒＯｘＮｙ）、アルミン酸ジルコニウム（ＺｒＡｌｘＯｙ）、酸化ランタンジルコニウム（ＺｒＬａｘＯｙ）などのジルコニウム含有材料、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３またはＡｌＯｘ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、酸化アルミニウムランタン（ＬａＡｌｘＯｙ）、酸化ランタン（ＬａＯｘまたはＬａ２Ｏ３）などの他のアルミニウム含有材料またはランタン含有材料、それらの誘導体またはその組み合わせを含む組成を有してもよい。他の誘電体材料は、酸化チタン（ＴｉＯｘまたはＴｉＯ２）、酸窒化チタン（ＴｉＯｘＮｙ）、酸化タンタル（ＴａＯｘまたはＴａ２Ｏ５）、酸窒化タンタル（ＴａＯｘＮｙ）を含んでもよい。有用な誘電体材料である積層膜は、ＨｆＯ２／Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３およびＨｆＯ２／Ｌａ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３を含む。誘電体材料はまた、たとえば、中でも、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、Ｉｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｂａ（Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）、Ｐｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）、ＲｈＯ２、ＰｄＯ、ＯｓＯ、ＰｔＯ、ＶＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ３、Ｖ６Ｏ１１を含んでもよい。
【０１３６】
[00150]ステップ１１４０中に誘電体材料を形成するための適切な酸素前駆物質の実施例は、原子状の酸素（Ｏ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、有機過酸化物、アルコール、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、それらのプラズマ、それらのラジカル、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。一実施形態において、酸素前駆物質は、強酸化剤を提供するために、オゾンおよび水を化合することによって形成されてもよい。酸素前駆物質は一般的に、強酸化力を有するヒドロキシルラジカル（ＯＨ）を含有する。オゾン濃度は、水濃度に対して変化してもよい。オゾン対水のモル比は、約０．０１〜約３０、好ましくは約０．０３〜約３、さらに好ましくは約０．１〜約１の範囲内であってもよい。一実施例において、オゾンを含有する酸素前駆物質を形成するために、ＵＶ源から抽出されるエネルギビームは、酸素または酸素／水混合物に曝されてもよい。別の実施形態において、光励起ステップ中のチャンバ内のエネルギ送出ガスおよび／または大気は、酸素および／またはオゾンを含む。
【０１３７】
[00151]例示のハフニウム前駆物質は、ハロゲン化物、アルキルアミノ、シクロペンタジエニル、アルキル、アルコキシド、それらの誘導体またはその組み合わせなどの配位子を含有するハフニウム化合物を含む。ハフニウム前駆物質として有用なハフニウムハロゲン化物化合物は、ＨｆＣｌ４、ＨｆＩ４およびＨｆＢｒ４を含んでもよい。ハフニウム前駆物質として有用なハフニウムアルキルアミノ化合物は、（ＲＲ’Ｎ）４Ｈｆを含み、ＲまたはＲ’は、独立に水素、メチル、エチル、プロピルまたはブチルである。ハフニウム含有材料を堆積するのに有用なハフニウム前駆物質は、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｈｆ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｈｆ、（ＭｅＥｔＮ）４Ｈｆ、（ｔＢｕＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（Ｃ５Ｈ５）２ＨｆＣｌ２、（ＥｔＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５）２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｈ５）ＨｆＣｌ３、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）２ＨｆＣｌ２、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）ＨｆＣｌ３、（ｔＢｕＣ５Ｈ４）２ＨｆＭｅ２、（ａｃａｃ）４Ｈｆ、（ｈｆａｃ）４Ｈｆ、（ｔｆａｃ）４Ｈｆ、（ｔｈｄ）４Ｈｆ、（ＮＯ３）４Ｈｆ、（ｔＢｕＯ）４Ｈｆ、（ｉＰｒＯ）４Ｈｆ、（ＥｔＯ）４Ｈｆ、（ＭｅＯ）４Ｈｆまたはその誘導体を含む。好ましくは、本明細書において堆積処理中に使用されるハフニウム前駆物質は、ＨｆＣｌ４、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｈｆまたは（Ｍｅ２Ｎ）４Ｈｆを含む。
【０１３８】
[00152]別法の実施形態において、種々の金属酸化物または金属酸窒化物は、ＷＶＧシステムから抽出された水蒸気を含有する酸化ガスを用いて、金属前駆物質を連続的にパルス化することによって、形成されてもよい。アルミン酸ハフニウム、アルミン酸チタン、酸窒化チタン、酸化ジルコニウム、酸窒化ジルコニウム、アルミン酸ジルコニウム、酸化タンタル、酸窒化タンタル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ランタン、酸窒化ランタン、アルミン酸ランタン、それらの誘導体またはその組み合わせなどのさらなる誘電体材料を形成するために、本明細書に開示されるＡＬＤ処理は、ハフニウム前駆物質を他の金属前駆物質によって置換することによって変質されてもよい。一実施形態において、１つの層を別の層の一番上に堆積するために、２つ以上のＡＬＤ処理は、一斉に行われる。たとえば、化合処理は、第１の誘電体材料を形成するための第１のＡＬＤ処理および第２の誘電体材料を形成するための第２のＡＬＤ処理を含有する。化合処理は、たとえば、ケイ酸アルミニウムハフニウムまたはハフニウムアルミニウムシリコンオキシナイトライドなどの種々のハフニウム含有材料を作成するために、使用されてもよい。一実施例において、誘電体積層材料は、基板の上に第１のハフニウム含有材料を堆積し、続いてその上に第２のハフニウム含有材料を堆積することによって形成される。第１のハフニウム含有材料および第２のハフニウム含有材料は、組成において可変であってもよく、その結果、１つの層が酸化ハフニウムを含有し、他の層がケイ酸ハフニウムを含有してもよい。一態様において、より低い層は、ケイ素を含有する。本明細書に記載されるＡＬＤ処理中に使用される別法の金属前駆物質は、ＺｒＣｌ４、Ｃｐ２Ｚｒ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｚｒ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｚｒ、ＴａＦ５、ＴａＣｌ５、（ｔＢｕＯ）５Ｔａ、（Ｍｅ２Ｎ）５Ｔａ、（Ｅｔ２Ｎ）５Ｔａ、（Ｍｅ２Ｎ）３Ｔａ（ＮｔＢｕ）、（Ｅｔ２Ｎ）３Ｔａ（ＮｔＢｕ）、ＴｉＣｌ４、ＴｉＩ４、（ｉＰｒＯ）４Ｔｉ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｔｉ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｔｉ、ＡｌＣｌ３、Ｍｅ３Ａｌ、Ｍｅ２ＡｌＨ、（ＡＭＤ）３Ｌａ、（（Ｍｅ３Ｓｉ）（ｔＢｕ）Ｎ）３Ｌａ、（（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｎ）３Ｌａ、（ｔＢｕ２Ｎ）３Ｌａ、（ｉＰｒ２Ｎ）３Ｌａ、その誘導体またはその組み合わせを含む。
【０１３９】
[00153]タンタル含有前駆物質は、たとえば、中でも、五塩化タンタル（ＴａＣｌ５）、ペンタキス（ジエチルアミド）タンタル（ＰＤＥＡＴ）（Ｔａ（Ｎｅｔ２）５）、ペンタキス（エチルメチルアミド）タンタル（ＰＥＭＡＴ）（Ｔａ（Ｎ（Ｅｔ）（Ｍｅ））５）およびペンタキス（ジメチルアミド）タンタル（ＰＤＭＡＴ）（Ｔａ（Ｎｍｅ２）５）の群から選択されてもよい。チタン含有前駆物質は、たとえば、中でも、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＴＤＥＡＴ）（Ｔｉ（Ｎｅｔ２）４）、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＴＥＭＡＴ）（Ｔｉ（Ｎ（Ｅｔ）（Ｍｅ））４）およびテトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＴＤＭＡＴ）（Ｔｉ（ＮＭｅ２）４）の群から選択されてもよい。
【０１４０】
[00154]適切なロジウム前駆物質は、たとえば、以下のロジウム化合物、すなわち、２，４−ペンタンジオナトジカルボニルロジウム（Ｉ）（Ｃ５Ｈ７Ｒｈ（ＣＯ）２）、トリス（２，４−ペンタンジオナト）ロジウム、すなわち、アセチルアセトナートロジウム（ＩＩＩ）（Ｒｈ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３）およびトリス（トリフルオロ−２，４−ペンタンジオナト）ロジウムを含む。
【０１４１】
[00155]適切なイリジウム前駆物質は、たとえば、以下のイリジウム化合物、すなわち、（メチルシクロペンタジエニル）（１，５−シクロオクタジエン）イリジウム（Ｉ）（［（ＣＨ３）Ｃ５Ｈ４］（Ｃ８Ｈ１２）Ｉｒ）およびトリスアリルイリジウム（（Ｃ３Ｈ５）３Ｉｒ）を含む。
【０１４２】
[00156]適切なパラジウム前駆物質は、たとえば、以下のパラジウム化合物、すなわち、Ｐｄ（ｔｈｄ）２およびビス（１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオナト）パラジウム（Ｐｄ（ＣＦ３ＣＯＣＨＣＯＣＦ３）２）を含む。
【０１４３】
[00157]適切な白金前駆物質は、たとえば、以下の白金化合物、すなわち、白金（ＩＩ）ヘキサフルオロアセチルアセトナート（Ｐｔ（ＣＦ３ＣＯＣＨＣＯＣＦ３）２）、（トリメチル）メチルシクロペンタジエニル白金（ＩＶ）（（ＣＨ３）３（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）Ｐｔ）およびアリルシクロペンタジエニル白金（（Ｃ３Ｈ５）（Ｃ５Ｈ５）Ｐｔ）を含む。
【０１４４】
[00158]適切な低酸化状態の酸化オスミウム前駆物質は、たとえば、以下のオスミウム化合物、すなわち、ビス（シクロペンタジエニル）オスミウム（（Ｃ５Ｈ５）２Ｏｓ）、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエニル）オスミウム（［（ＣＨ３）５Ｃ５］２Ｏｓ）および酸化オスミウム（ＶＩＩＩ）（ＯｓＯ４）を含む。
【０１４５】
[00159]適切なバナジウム前駆物質は、たとえば、ＶＣｌ４、ＶＯＣｌ、Ｖ（ＣＯ）６およびＶＯＣｌ３を含む。
【０１４６】
[00160]一実施例において、障壁材料は、ステップ１１４０で、堆積処理中に処理チャンバ６００内で基板１２１の上に堆積されてもよい。一実施形態において、基板１２１は、ＣＶＤ処理中に、誘電体材料前駆物質および酸素前駆物質を含有する処理ガスに曝されてもよい。前駆物質は一般的に、フェースプレート１５２を通ってガス源１５９から内部チャンバ１０１に提供される。
【０１４７】
[00161]一実施形態において、前駆物質は、ステップ１４０で処理チャンバに導入されてもよく、または従来のＣＶＤ処理中などに同時にまたはＡＬＤ処理中などに連続的に、入口チャネル１５６によって基板１２１に曝されてもよい。ＡＬＤ処理は、第１の前駆物質および酸素前駆物質などの第２の前駆物質に基板が連続的に曝されてもよいように、少なくとも２つの堆積ガスに基板を曝してもよい。１つの入口チャネル１５６が示されているが、第１の前駆物質および第２の前駆物質は、別々のガス管路で処理チャンバ６００に提供されることが想定される。温度は、各ガス管路に関して制御されてもよい。
[00162]改変されてもよい（たとえば、ＵＶ放射線源を組み込む）ＣＶＤおよびＡＬＤの処理および装置、および誘電体材料を堆積するために有用である可能性がある化学前駆物質の説明は、同一出願人による２００５年２月２２日公布の“ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  Ａ  ＧＡＴＥ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ”という名称の米国特許第６，８５８，５４７号、２００２年９月１９日公布の“ＡＬＤ  ＭＥＴＡＬ  ＯＸＩＤＥ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＵＳＩＮＧ  ＤＩＲＥＣＴ  ＯＸＩＤＡＴＩＯＮ”という名称の米国特許第７，０６７，４３９号、２００３年９月１６日公布の“ＰＲＯＣＥＳＳ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ  ＡＮＤ  ＰＲＥＣＵＲＳＯＲＳ  ＦＯＲ  ＡＴＯＭＩＣ  ＬＡＹＥＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  （ＡＬＤ）  ＯＦ  Ａｌ２Ｏ３”という名称の米国特許第６，６２０，６７０号、２００３年１２月１８日公開の“ＳＵＲＦＡＣＥ  ＰＲＥ−  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＦＯＲ  ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＮＵＣＬＥＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＨＩＧＨ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＣＯＮＳＴＡＮＴ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”という名称の米国特許出願第２００３−０２３２５０１号、２００３年１２月８日公開の“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＡＴＯＭＩＣ  ＬＡＹＥＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＨＡＦＮＩＵＭ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＨＩＧＨ−Ｋ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”という名称の米国特許出願第２００５−０２７１８１３号、２００６年１月２６日公開の“ＰＬＡＳＭＡ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＯＦ  ＨＡＦＮＩＵＭ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ”という名称の米国特許出願第２００６−００１９０３３号、２００６年３月２３日公開の“ＶＡＰＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＨＡＦＮＩＵＭ  ＳＩＬＩＣＡＴＥ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＷＩＴＨ  ＴＲＩＳ（ＤＩＭＥＴＨＹＬＡＭＩＮＯ）ＳＩＬＡＮＥ”という名称の米国特許出願第２００６−００６２９１７号にさらに開示されており、これらはすべて全体として本明細書に参照によって組み込まれるものとする。
【０１４８】
[00163]第１の前駆物質として、たとえば、ハフニウム前駆物質および酸素前駆物質が、処理チャンバで化合され、酸化ハフニウム材料などのハフニウム含有材料が、基板表面上に形成される。堆積される酸化ハフニウム材料は、反射率およびウェットエッチング速度などの良好な膜品質を呈する。一実施形態において、酸化ハフニウム材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の範囲内の速度で堆積されてもよく、約１０Å〜約１，０００Åの範囲内の厚さで堆積される。酸化ハフニウム材料は、ＨｆｘＯｙなどの化学式を有し、酸素：ハフニウム原子の比（Ｙ／Ｘ）は、約２以下であり、たとえば、ＨｆＯ２であってもよい。一実施形態において、本明細書において記載されているように形成される材料は、低い水素含有量を呈し、少量の炭素ドーピングを含み、ＰＭＯＳデバイスにおけるホウ素保持を強化する。
【０１４９】
[00164]キャリアガスは、ステップ１１４０中に、酸素前駆物質およびハフニウム前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。１つのウェーハ処理チャンバの総内圧は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは約２５０ミリトール〜約１００トール、さらに好ましくは約５００ミリトール〜約５０トールの範囲内の圧力にあってもよい。一実施例において、処理チャンバの内圧は、約１０トール以下、好ましくは約５トール以下、さらに好ましくは約１トール以下の圧力に維持される。一部の実施形態において、キャリアガスは、バッチ処理システムのために約１００ミリトール〜約１トールの範囲内の酸素前駆物質またはハフニウム前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。適切なキャリアガスの実施例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガスまたはその組み合わせを含む。
【０１５０】
[00165]基板、ハフニウム前駆物質および／または酸素前駆物質は、ステップ１１４０で、堆積処理中に光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギ束に曝されてもよい。エネルギビームの使用は、堆積速度を有利に増大させ、酸化ハフニウム材料内の原子の表面拡散または移動度を改善し、入ってくる反応種のための活性場所を作成する。一実施形態において、ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内のエネルギを有する。また、エネルギビームは、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
【０１５１】
[00166]一実施例において、ランプ７９０は、ハフニウム前駆物質または酸素前駆物質のうちの少なくとも１つの励起エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。速い堆積速度および低い堆積温度は、最小の寄生副反応を用いて調整可能な特性を有する膜を作成する。一実施形態において、エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。基板表面および処理ガスもまた、ランプ７９０によって励起されてもよい。
【０１５２】
[00167]別の実施形態において、誘電体材料を含有する基板（ステップ１１４０において形成される）は、ステップ１１５０中に後堆積処置処理に曝される。後堆積処置処理は、堆積後に、基板表面のエネルギを増大し、有利に、揮発性および／または他の膜汚染物質（水素成分の還元によるなど）を除去するか、および／または堆積される膜をアニールする。堆積される材料からのより低い濃度の水素は、膜の引張応力を有利に増大する。少なくとも１つのランプ（たとえば、ランプ７９０）はあるいは、堆積後、基板の表面エネルギを増大し、揮発性および／または他の膜を除去するために、基板に曝されるエネルギ送出ガスに電圧を印加するために利用されてもよい。
【０１５３】
[00168]任意に、ステップ１１５０で、エネルギ送出ガスは、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に提供されてもよい。適切なエネルギ送出ガスの実施例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびその組み合わせを含む。実施例は、基板１２１が、ステップ１１５０中にエネルギビームまたはエネルギ束を用いて処置されることを提供する。一実施例において、ランプ７９２は、ステップ１１５０中に基板１２１の表面エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。別の実施例において、障壁材料をアニールするために、エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。また、ランプ７９０は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するエネルギビームを作成してもよい。一般的に、ランプ７９０は、光励起によって後堆積処置を容易にするために、約１分〜約１０分の範囲内の時間期間、電圧を印加されてもよい。
【０１５４】
[00169]一実施例において、揮発性化合物または汚染物質は、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有しランプ７９０によって生成されるエネルギビームに基板を曝すことによって、堆積される膜表面から除去されてもよく、処理チャンバ６００内でハフニウム前駆物質および酸素前駆物質を解離するために利用される。このように、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）などのエキシマランプは、ＨｆＯ２ネットワークから水素を除去するために選択されてもよい。基板の回転速度は、たとえば、前の堆積ステップに対して、ステップ１１５０における回転速度を増大することによって、変更されてもよいことが想定される。
【０１５５】
[00170]別の実施形態において、基板１２１は、処理チャンバ６００から除去されてもよく、処理チャンバ６００は続いて、ステップ１１６０中にチャンバ洗浄処理に曝される。処理チャンバは、光励起洗浄剤を使用して洗浄されてもよい。一実施形態において、洗浄剤は、フッ素を含む。
【０１５６】
[00171]処理チャンバ６００は、堆積性能を強化するために、チャンバ洗浄処理中に洗浄されてもよい。たとえば、チャンバ洗浄処理は、処理チャンバ６００の表面上に含有される汚染物質または窓７９３に含有される汚染物質を除去するために、使用されてもよく、それにより、窓７９３を通って進むエネルギビームまたはエネルギ束の透過損失を最小限に抑え、ガスおよび表面に移送されるエネルギを最大にする。窓７９３は、処理チャンバ６００より多い頻度で洗浄されてもよく、たとえば、処理チャンバ６００は、複数の基板の処理後に洗浄されてもよいのに対して、窓７９３は、各基板の処理後に洗浄される。適切な洗浄剤は、たとえば、Ｈ２、ＨＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ）、ＮＸ３（Ｘ＝ＦまたはＣｌ）、ＸＦｎ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉおよびｎ＝１、３、５、７）などのハロゲン間化合物およびその水素化されたハロゲン間化合物、およびＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＸｅＦ６およびＫｒＦ２などの不活性ガスのハロゲン化物を含む。
【０１５７】
[00172]ステップ１１４０中に堆積される誘電体材料の元素組成は、化学前駆物質、すなわち、第１の前駆物質および酸素前駆物質の濃度または流速を制御することによって予め決定されてもよい。膜特性は、誘電体材料内の誘電体前駆物質および酸素前駆物質の相対的な濃度を制御することによって、特定の用途向けに合わせられてもよい。一実施形態において、誘電体前駆物質および酸素前駆物質の元素濃度は、堆積処理中または堆積処理の次に、ＵＶエネルギの範囲を変化させることによって調整されてもよい。膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電率などを含む。たとえば、水素成分を還元することによって、堆積される材料は、より高い引張応力を有してもよい。別の実施例において、炭素成分を還元することによって、堆積される材料は、より低い電気抵抗を有してもよい。
【０１５８】
[00173]本明細書において記載されているように、処理１１００を利用して堆積される誘電体材料は、複数の物理特性に起因する電子特徴部／デバイスの全体に使用されてもよい。一実施形態において、誘電体材料は、処理１１００中に集積回路（図１４）などの電子特徴部を形成するために、基板の上に層として堆積されてもよい。
【０１５９】
導電材料
[00174]図１２は、本明細書の実施形態によって記載されたように、導電材料を堆積するために、処理１２００の流れ図を描く。基板は、処理チャンバ内に位置決めし（ステップ１２１０）、任意に前処置処理に曝され（ステップ１２２０）、および所定の温度まで加熱されてもよい（ステップ１２３０）。続いて、導電材料は、基板の上に堆積されてもよい（ステップ１２４０）。基板は、任意に後堆積処置処理に曝され（ステップ１２５０）、処理チャンバは、任意にチャンバ洗浄処理に曝されてもよい（ステップ１２６０）。
【０１６０】
[00175]基板は、ステップ１２１０中に、処理チャンバ内に位置決めされてもよい。処理チャンバは、１つのウェーハチャンバであってもよく、または複数のウェーハまたは基板（たとえば、２５個、５０個、１００個またはそれ以上）を含有するバッチチャンバであってもよい。基板は、定位置に維持されてもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。任意に、基板は、処理１２００の１つまたは複数のステップ中に割り出されてもよい。
【０１６１】
[00176]図７に描かれている処理チャンバ６００は、処理１２００中に、本明細書において実施例によって記載されたように、基板１２１に導電材料を堆積するために、使用されてもよい。一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で基板支持ペデスタル上に約１２０ｒｐｍ（毎分回転数）までの速度で回転されてもよい。あるいは、基板１２１は、基板支持ペデスタル上に位置決めされてもよく、堆積処理中に回転されなくてもよい。
【０１６２】
[00177]一実施形態において、基板１２１は、ステップ１２２０中に少なくとも１つの前処置処理に任意に曝される。基板表面は、前処置処理中に除去される自然酸化物を含有してもよい。基板１２１は、ステップ１２４０中に導電材料を堆積する前に基板表面から自然酸化物を除去するために、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処置されてもよい。処理ガスは、前処置処理中に、基板に曝されてもよい。処理ガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはその組み合わせを含有してもよい。光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、前処置処理は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、続いてもよい。また、基板１２１は、処理１２００中の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ１２２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内、好ましくは約２００℃〜約６００℃、さらに好ましくは約３００℃〜約５００℃の温度まで加熱されてもよい。
【０１６３】
[00178]実施例は、基板１２１がステップ１２２０中に、ランプ７９２によって作成されるエネルギビームに曝されてもよいことを提供する。ランプ７９２は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、たとえば、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供してもよい。別の実施例において、ランプ７９２は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線のエネルギビームを提供する。ランプ７９２は、酸化物を除去するのに十分な期間の間、電圧を印加されてもよい。電圧印加期間は、窓７９３のサイズおよび幾何構成および基板回転速度に基づいて選択される。一実施形態において、光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、電圧を印加される。一実施例において、基板１２１は、ステップ１２２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施例において、基板１２１は、ステップ１２２０中に、約３００℃〜約５００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよく、自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約５分の範囲内の時間期間の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供する。一実施例において、エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有する。
【０１６４】
[00179]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１２２０で、前処置処理中に、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。エネルギ送出ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（たとえば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、それらのエキシマ、それらのラジカル、それらの誘導体またはその組み合わせであってもよい。一部の実施形態において、処理ガスはまた、少なくとも１つのエネルギ送出ガスのほかに、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（たとえば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）を含有してもよい。
【０１６５】
[00180]一実施例において、基板１２１は、ステップ１２２０中に、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に処理ガスを提供することによって、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスに曝されてもよい。エネルギ送出ガスは、ガス源１５９からフェースプレート１５２を通して提供されてもよい。基板１２１に比べて、ランプ７９２に対する処理ガスの近接性は、その中のエネルギ送出ガスを容易に励起する。エネルギ送出ガスが脱励起し、基板１２１により近い位置に移動すると、エネルギは、基板１２１の表面に効率的に移送され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【０１６６】
[00181]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１２２０で、前処置処理中に有機蒸気を含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。一実施例において、基板は、環状芳香族炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ放射線の存在下にあってもよい。前処置処理中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ヒドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントラセン、それらの誘導体、またはその組み合わせを含む。別の実施例において、基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体またはその組み合わせを含む不飽和炭化水素などの、他の炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。別の実施例において、有機蒸気は、ステップ１２２０で、前処置処理中にアルカン化合物を含有してもよい。
【０１６７】
[00182]一実施例において、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線は、ステップ１１２０中にランプによって生成されてもよい。別の実施形態において、多環芳香族炭化水素は、自然酸化物の中の酸素原子と反応することによって、ＵＶ放射線の存在下で自然酸化物を除去してもよい。別の実施形態において、自然酸化物は、キノンまたはヒドロキシキノンに基板を曝すことによって除去されてもよく、同時に、誘導体生成物を形成する。誘導体生成物は、真空ポンピング処理によって処理チャンバから除去されてもよい。
【０１６８】
[00183]ステップ１２３０で、基板１２１は、前処置処理中にまたは前処置処理に続いて、所定の温度まで加熱されてもよい。基板１２１は、ステップ１２４０で、誘電体材料を堆積する前に加熱される。基板は、基板支持材の中に埋め込まれた加熱素子、エネルギビーム（たとえば、ＵＶ源）またはその組み合わせによって加熱されてもよい。一般的に、基板は、約１５秒〜約３０分、好ましくは約３０秒〜約２０分、さらに好ましくは約１分〜約１０分までの範囲内の時間期間の間などで、所定の温度を得るほど十分に長く加熱される。一実施形態において、基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは約４００℃〜約８５０℃、さらに好ましくは約５５０℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施形態において、基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは約４５０℃未満の温度に加熱されてもよい。
【０１６９】
[00184]一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で、所定の温度に加熱されてもよい。所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲内であってもよい。基板１２１は、電源から加熱素子、たとえば、加熱器ブロック２１１まで電力を印加することによって加熱されてもよい。
【０１７０】
[00185]一実施形態において、導電材料は、ステップ１２４０で、堆積処理中に基板の上に堆積される。導電材料は、堆積処理中に基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成されてもよい。一実施例において、堆積処理は、たとえば、タングステン、チタンまたはその組み合わせなどの金属前駆物質、および窒素前駆物質または金属前駆物質および窒素源の両方を含有する前駆物質を含有してもよい、堆積ガスを有するＣＶＤ処理である。あるいは、堆積処理は、基板が、金属前駆物質および窒素前駆物質に連続的に曝されるように、少なくとも２つの堆積ガスを有するＡＬＤ処理であってもよい。堆積処理は、熱処理、ラジカル処理またはその組み合わせであってもよい。たとえば、基板は、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、処理ガスに曝されてもよい。
【０１７１】
[00186]一実施形態において、導電材料は、窒素と、タングステン、チタンまたはその組み合わせなどの少なくとも１つの金属と、を含有する。導電材料は、窒化タングステン（ＷＮ）などのタングステン含有材料、窒化チタン（ＴｉＮ）などのチタン含有材料、それらの誘導体またはその組み合わせを含む組成を有してもよい。他の導電材料は、中でも、タングステンおよびアルミニウムを含んでもよい。
【０１７２】
[00187]ステップ１４０で導電材料を形成するための適切な窒素前駆物質の実施例は、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、有機アミン、有機ヒドラジン、有機ジアジン（たとえば、メチルジアジン（（Ｈ３Ｃ）ＮＮＨ））、アジ化シリル、シリルヒドラジン、アジ化水素（ＨＮ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、原子状窒素（Ｎ）、窒素（Ｎ２）、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。窒素前駆物質としての有機アミンは、ＲｘＮＨ３−ｘを含み、各Ｒは独立にアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２または３である。有機アミンの実施例は、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ）、メチルアミン（（ＣＨ３）ＮＨ２））、トリエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｎ）、ジエチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）２ＮＨ）、エチルアミン（（ＣＨ３ＣＨ２）ＮＨ２））、ｔｅｒｔ−ブチルアミン（（（ＣＨ３）３Ｃ）ＮＨ２）、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。窒素前駆物質としての有機ヒドラジンは、ＲｘＮ２Ｈ４−ｘを含み、各Ｒは独立にアルキル基またはアリール基であり、ｘは、１、２、３または４である。有機ヒドラジンの実施例は、メチルヒドラジン（（ＣＨ３）Ｎ２Ｈ３）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２）、エチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）Ｎ２Ｈ３）、ジエチルヒドラジン（（ＣＨ３ＣＨ２）２Ｎ２Ｈ２）、ｔｅｒｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）Ｎ２Ｈ３）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドラジン（（（ＣＨ３）３Ｃ）２Ｎ２Ｈ２）、それらのラジカル、それらのプラズマ、それらの誘導体またはその組み合わせを含む。
【０１７３】
[00188]例示のタングステン前駆物質は、六フッ化タングステン（ＷＦ６）およびカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）から選択される。チタン含有前駆物質は、たとえば、中でも、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＴＤＥＡＴ）（Ｔｉ（Ｎｅｔ２）４）、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＴＥＭＡＴ）（Ｔｉ（Ｎ（Ｅｔ）（Ｍｅ））４）およびテトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＴＤＭＡＴ）（Ｔｉ（ＮＭｅ２）４）の群から選択されてもよい。
【０１７４】
[00189]適切な還元ガスは、従来の還元剤、たとえば、水素（たとえば、Ｈ２または原子状Ｈ）、アンモニア（ＮＨ３）、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（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、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）などのアルキルボラン、それらの誘導体およびその組み合わせを含んでもよい。
【０１７５】
[00190]一実施例において、導電材料は、ステップ１２４０で、堆積処理中に処理チャンバ６００内で基板１２１の上に堆積されてもよい。一実施形態において、基板１２１は、ＣＶＤ処理中に、タングステン前駆物質またはチタン含有前駆物質および窒素前駆物質などの導電材料前駆物質を含有する処理ガスに曝されてもよい。前駆物質は一般的に、フェースプレート１５２を通ってガス源１５９から内部チャンバ１０１に提供される。
【０１７６】
[00191]一実施形態において、前駆物質は、ステップ１２４０で処理チャンバに導入されてもよく、または従来のＣＶＤ処理中などに同時にまたはＡＬＤ処理中などに連続的に、入口チャネル１５６によって基板１２１に曝されてもよい。ＡＬＤ処理は、タングステン含有前駆物質またはチタン含有前駆物質などの第１の前駆物質および窒素を含有する前駆物質などの第２の前駆物質に基板が連続的に曝されてもよいように、少なくとも２つの堆積ガスに基板を曝してもよい。１つの入口チャネル１５６が示されているが、第１の前駆物質および第２の前駆物質は、別々のガス管路で処理チャンバ６００に提供されることが想定される。温度は、各ガス管路に関して制御されてもよい。
【０１７７】
[00192]改変されてもよい（たとえば、ＵＶ放射線源を組み込む）ＣＶＤおよびＡＬＤの処理および装置、および導電材料を堆積するために有用である可能性がある化学前駆物質の説明は、同一出願人による２００４年１１月２日公布の“ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＧＲＯＷＩＮＧ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭＳ  ＢＹ  ＣＡＴＡＬＹＴＩＣ  ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ”という名称の米国特許第６，８１１，８１４号、２００３年９月１６日公布の“ＮＩＴＲＯＧＥＮ  ＡＮＡＬＯＧＳ  ＯＦ  ＣＯＰＰＥＲ  ＩＩ  Ｂ−ＤＩＫＥＴＯＮＡＴＥＳ  ＡＳ  ＳＯＵＲＣＥ  ＲＥＡＧＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ”という名称の米国特許第６，６２０，９５６号、２００４年５月２５日公布の“ＢＡＲＲＩＥＲ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＮＯＶＥＬ  ＳＰＵＴＴＥＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＷＩＴＨ  ＰＶＤ，ＣＶＤ，ＯＲ  ＡＬＤ”という名称の米国特許第６，７４０，５８５号、２００４年１月１５日公開の“ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＯＰＰＥＲ  ＦＩＬＭＳ”という名称の米国特許出願第２００４−０００９６６５号、２００５年１０月６日公開の「ＮＯＢＬＥ  ＭＥＴＡＬ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＣＯＰＰＥＲ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第２００５−０２２０９９８号、２００４年６月３日公開の“ＲＵＴＨＥＮＩＵＭ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＣＯＰＰＥＲ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”という名称の米国特許出願第２００４−０１０５９３４号、２００４年１２月１２日公開の“ＲＵＴＨＥＮＩＵＭ  ＬＡＹＥＲ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＣＯＰＰＥＲ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”という名称の米国特許出願第２００４−０２４１３２１号にさらに開示されており、これらはすべて全体として本明細書に参照によって組み込まれるものとする。
【０１７８】
[00193]第１の前駆物質として、たとえば、タングステン前駆物質および窒素前駆物質が、処理チャンバで化合され、窒化タングステン材料などのタングステン含有材料が、基板表面上に形成される。堆積される窒化タングステン材料は、反射率およびウェットエッチング速度などの良好な膜品質を呈する。一実施形態において、窒化タングステン材料は、約１０Å／分〜約５００Å／分の範囲内の速度で堆積されてもよく、約１０Å〜約１，０００Åの範囲内の厚さで堆積される。
【０１７９】
[00194]キャリアガスは、ステップ１２４０中に、タングステン前駆物質および窒素前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。１つのウェーハ処理チャンバの総内圧は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは約２５０ミリトール〜約１００トール、さらに好ましくは約５００ミリトール〜約５０トールの範囲内の圧力にあってもよい。一実施例において、処理チャンバの内圧は、約１０トール以下、好ましくは約５トール以下、さらに好ましくは約１トール以下の圧力に維持される。一部の実施形態において、キャリアガスは、バッチ処理システムのために約１００ミリトール〜約１トールの範囲内の窒素前駆物質またはタングステン前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。適切なキャリアガスの実施例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガスまたはその組み合わせを含む。
【０１８０】
[00195]基板、タングステン前駆物質および／または窒素前駆物質は、ステップ１２４０で、堆積処理中に光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギ束に曝されてもよい。エネルギビームの使用は、堆積速度を有利に増大させ、窒化タングステン材料内の原子の表面拡散または移動度を改善し、入ってくる反応種のための活性場所を作成する。一実施形態において、ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内のエネルギを有する。また、エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
【０１８１】
[00196]一実施例において、ランプ７９０は、タングステン前駆物質または窒素前駆物質のうちの少なくとも１つの励起エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。速い堆積速度および低い堆積温度は、最小の寄生副反応を用いて調整可能な特性を有する膜を作成する。一実施形態において、エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。基板表面および処理ガスもまた、ランプ７９０によって励起されてもよい。
【０１８２】
[00197]別の実施形態において、導電材料を含有する基板（ステップ１２４０において形成される）は、ステップ１２５０中に後堆積処置処理に曝される。後堆積処置処理は、堆積後に、基板表面のエネルギを増大し、有利に、揮発性および／または他の膜汚染物質（水素成分の還元によるなど）を除去するか、および／または堆積される膜をアニールする。堆積される材料からのより低い濃度の水素は、膜の引張応力を有利に増大する。少なくとも１つのランプ（たとえば、ランプ７９０）はあるいは、堆積後、基板の表面エネルギを増大し、揮発性および／または他の膜を除去するために、基板に曝されるエネルギ送出ガスに電圧を印加するために利用されてもよい。
【０１８３】
[00198]任意に、ステップ１２５０で、エネルギ送出ガスは、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に提供されてもよい。適切なエネルギ送出ガスの実施例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびその組み合わせを含む。実施例は、基板１２１が、ステップ１２５０中にエネルギビームまたはエネルギ束を用いて処置されることを提供する。一実施例において、ランプ７９２は、ステップ１２５０中に基板１２１の表面エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。別の実施例において、導電材料をアニールするために、エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。また、ランプ７９０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲内の波長を有するエネルギビームを作成してもよい。一般的に、ランプ７９０は、光励起によって後堆積処置を容易にするために、約１分〜約１０分の範囲内の時間期間、電圧を印加されてもよい。
【０１８４】
[00199]一実施例において、揮発性化合物または汚染物質は、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有しランプ７９０によって生成されるエネルギビームに基板を曝すことによって、堆積される膜表面から除去されてもよく、処理チャンバ６００内でタングステンまたはチタン前駆物質および窒素前駆物質を解離するために利用される。このように、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）などのエキシマランプは、ＴｉＮまたはＷＮネットワークから水素を除去するために、選択されてもよい。基板の回転速度は、たとえば、前の堆積ステップに対して、ステップ１２５０における回転速度を増大することによって、変更されてもよいことが想定される。
【０１８５】
[00200]別の実施形態において、基板１２１は、処理チャンバ６００から除去されてもよく、処理チャンバ６００は続いて、ステップ１２６０中にチャンバ洗浄処理に曝される。処理チャンバは、光励起洗浄剤を使用して洗浄されてもよい。一実施形態において、洗浄剤は、フッ素を含む。
【０１８６】
[00201]処理チャンバ６００は、堆積性能を強化するために、チャンバ洗浄処理中に洗浄されてもよい。たとえば、チャンバ洗浄処理は、処理チャンバ６００の表面上に含有される汚染物質または窓７９３に含有される汚染物質を除去するために、使用されてもよく、それにより、窓７９３を通って進むエネルギビームまたはエネルギ束の透過損失を最小限に抑え、ガスおよび表面に移送されるエネルギを最大にする。窓７９３は、処理チャンバ６００より多い頻度で洗浄されてもよく、たとえば、処理チャンバ６００は、複数の基板の処理後に洗浄されてもよいのに対して、窓７９３は、各基板の処理後に洗浄される。適切な洗浄剤は、たとえば、Ｈ２、ＨＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ）、ＮＸ３（Ｘ＝ＦまたはＣｌ）、ＸＦｎ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉおよびｎ＝１、３、５、７）などのハロゲン間化合物およびその水素化されたハロゲン間化合物、およびＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＸｅＦ６およびＫｒＦ２などの不活性ガスのハロゲン化物を含む。
【０１８７】
[00202]ステップ１２４０中に堆積される導電材料の元素組成は、化学前駆物質、すなわち、金属前駆物質および窒素前駆物質の濃度または流速を制御することによって予め決定されてもよい。膜特性は、導電体材料内の金属前駆物質および窒素前駆物質の相対的な濃度を制御することによって、特定の用途向けに合わせられてもよい。一実施形態において、金属前駆物質の元素濃度は、堆積処理中または堆積処理の次に、ＵＶエネルギの範囲を変化させることによって調整されてもよい。膜特性は、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、応力、誘電率などを含む。
【０１８８】
[00203]本明細書において記載されているように、処理１２００を利用して堆積される導電材料は、複数の物理特性に起因する電子特徴部／デバイスの全体に使用されてもよい。一実施形態において、導電材料は、処理１２００中に集積回路（図１４）などの電子特徴部を形成するために、基板の上に層として堆積されてもよい。
【０１８９】
[00204]導電層および材料を形成するために使用されてもよい装置および処理は、同一出願人による２００３年５月２２日出願で、ＵＳ２００５−０２２０９９８として公開された米国特許出願第１０／４４３，６４８号、２００３年８月４日出願で、ＵＳ  ２００４−０１０５９３４として公開された米国特許出願第１０／６３４，６６２号、２００４年３月２６日出願で、ＵＳ  ２００４−０２４１３２１として公開された米国特許出願第１０／８１１，２３０号、２００５年９月６日出願の米国特許出願第６０／７１４５８０号、同一出願人による米国特許第６，９３６，５３８号、米国特許第６，６２０，７２３号、米国特許第６，５５１，９２９号、米国特許第６，８５５，３６８号、米国特許第６，７９７，３４０号、米国特許第６，９５１，８０４号、米国特許第６，９３９，８０１号、米国特許第６，９７２，２６７号、米国特許第６，５９６，６４３号、米国特許第６，８４９，５４５号、米国特許第６，６０７，９７６号、米国特許第６，７０２，０２７号、米国特許第６，９１６，３９８号、米国特許第６，８７８，２０６号および米国特許第６，９３６，９０６号にさらに記載され、これらはすべて全体として本明細書に参照によって組み込まれるものとする。
【０１９０】
シード材料
[00205]図１２は、本明細書の実施形態によって記載されたように、シード材料を堆積するために、処理１３００の流れ図を描く。基板は、処理チャンバ内に位置決めし（ステップ１３１０）、任意に前処置処理に曝され（ステップ１３２０）、および所定の温度まで加熱されてもよい（ステップ１３３０）。続いて、シード材料は、基板の上に堆積されてもよい（ステップ１３４０）。基板は、任意に後堆積処置処理に曝され（ステップ１３５０）、処理チャンバは、任意にチャンバ洗浄処理に曝されてもよい（ステップ１３６０）。
【０１９１】
[00206]基板は、ステップ１３１０中に、処理チャンバ内に位置決めされてもよい。処理チャンバは、１つのウェーハチャンバであってもよく、または複数のウェーハまたは基板（たとえば、２５個、５０個、１００個またはそれ以上）を含有するバッチチャンバであってもよい。基板は、定位置に維持されてもよいが、好ましくは、支持ペデスタルによって回転される。任意に、基板は、処理１３００の１つまたは複数のステップ中に割り出されてもよい。
【０１９２】
[00207]図７に描かれている処理チャンバ６００は、処理１３００中に、本明細書において実施例によって記載されたように、基板１２１にシード材料を堆積するために、使用されてもよい。一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で基板支持ペデスタル上に約１２０ｒｐｍ（毎分回転数）までの速度で回転されてもよい。あるいは、基板１２１は、基板支持ペデスタル上に位置決めされてもよく、堆積処理中に回転されなくてもよい。
【０１９３】
[00208]一実施形態において、基板１２１は、ステップ１３２０中に少なくとも１つの前処置処理に任意に曝される。基板表面は、前処置処理中に除去される自然酸化物を含有してもよい。基板１２１は、ステップ１３４０中にシード材料を堆積する前に基板表面から自然酸化物を除去するために、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームを用いて前処置されてもよい。処理ガスは、前処置処理中に、基板に曝されてもよい。処理ガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガスまたはその組み合わせを含有してもよい。光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、前処置処理は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、続いてもよい。また、基板１２１は、処理１３００中の自然酸化物の除去を容易にするために、ステップ１３２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内、好ましくは約２００℃〜約６００℃、さらに好ましくは約３００℃〜約５００℃の温度まで加熱されてもよい。
【０１９４】
[00209]実施例は、基板１２１がステップ１３２０中に、ランプ７９２によって生成されるエネルギビームに曝されてもよいことを提供する。ランプ７９２は、約２ｅＶ〜約１０ｅＶ、たとえば、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供してもよい。別の実施例において、ランプ７９２は、約１２３ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線のエネルギビームを提供する。ランプ７９２は、酸化物を除去するのに十分な期間の間、電圧を印加されてもよい。一実施形態において、光励起処理中に自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約１０分の範囲内の時間期間の間、電圧を印加される。一実施例において、基板１２１は、ステップ１３２０中に、約１００℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施例において、基板１２１は、ステップ１３２０中に、約３００℃〜約５００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよく、自然酸化物の除去を容易にするために、ランプ７９２は、約２分〜約５分の範囲内の時間期間の間、約２ｅＶ〜約１０ｅＶの範囲内の光子エネルギを有するエネルギビームを提供する。一実施例において、エネルギビームは、約３分間、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有する。
【０１９５】
[00210]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１３２０で、前処置処理中に、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。エネルギ送出ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、臭化アルゴン、塩化アルゴン、臭化クリプトン、塩化クリプトン、フッ化クリプトン、フッ化キセノン（たとえば、ＸｅＦ２）、塩化キセノン、臭化キセノン、フッ素、塩素、臭素、それらのエキシマ、それらのラジカル、それらの誘導体またはその組み合わせであってもよい。一部の実施形態において、処理ガスはまた、少なくとも１つのエネルギ送出ガスのほかに、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）、フォーミングガス（たとえば、Ｎ２／Ｈ２またはＡｒ／Ｈ２）を含有してもよい。
【０１９６】
[00211]一実施例において、基板１２１は、ステップ１３２０中に、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に処理ガスを提供することによって、エネルギ送出ガスを含有する処理ガスに曝されてもよい。エネルギ送出ガスは、ガス源１５９からフェースプレート１５２を通して提供されてもよい。基板１２１に比べて、ランプ７９２に対する処理ガスの近接性は、その中のエネルギ送出ガスを容易に励起する。エネルギ送出ガスが脱励起し、基板１２１により近い位置に移動すると、エネルギは、基板１２１の表面に効率的に移送され、それにより、自然酸化物の除去を容易にする。
【０１９７】
[00212]別の実施形態において、自然酸化物の除去は、ステップ１３２０で、前処置処理中に有機蒸気を含有する処理ガスの存在下で、光励起処理によって増大されてもよい。一実施例において、基板は、環状芳香族炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。環状芳香族炭化水素は、ＵＶ放射線の存在下にあってもよい。前処置処理中に有用である単環芳香族炭化水素および多環芳香族炭化水素は、キノン、ヒドロキシキノン（ヒドロキノン）、アントラセン、ナフタレン、フェナントラセン、それらの誘導体、またはその組み合わせを含む。別の実施例において、基板は、エチレン、アセチレン（エチン）、プロピレン、アルキル誘導体、ハロゲン化誘導体またはその組み合わせを含む不飽和炭化水素などの、他の炭化水素を含有する処理ガスに曝されてもよい。別の実施例において、有機蒸気は、ステップ１３２０で、前処置処理中にアルカン化合物を含有してもよい。
【０１９８】
[00213]一実施例において、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲内の波長を有するＵＶ放射線は、ステップ１３２０中にランプによって生成されてもよい。別の実施形態において、多環芳香族炭化水素は、自然酸化物の中の酸素原子と反応することによって、ＵＶ放射線の存在下で自然酸化物を除去してもよい。別の実施形態において、自然酸化物は、キノンまたはヒドロキシキノンに基板を曝すことによって除去されてもよく、同時に、誘導体生成物を形成する。誘導体生成物は、真空ポンピング処理によって処理チャンバから除去されてもよい。
【０１９９】
[00214]ステップ１３３０で、基板１２１は、前処置処理中にまたは前処置処理に続いて、所定の温度まで加熱されてもよい。基板１２１は、ステップ１２４０で、誘電体材料を堆積する前に加熱される。基板は、基板支持材の中に埋め込まれた加熱素子、エネルギビーム（たとえば、ＵＶ源）またはその組み合わせによって加熱されてもよい。一般的に、基板は、約１５秒〜約３０分、好ましくは約３０秒〜約２０分、さらに好ましくは約１分〜約１０分までの範囲内の時間期間の間などで、所定の温度を得るほど十分に長く加熱される。一実施形態において、基板は、約２００℃〜約１，０００℃、好ましくは約４００℃〜約８５０℃、さらに好ましくは約５５０℃〜約８００℃の範囲内の温度まで加熱されてもよい。別の実施形態において、基板は、約５５０℃未満の温度、好ましくは約４５０℃未満の温度に加熱されてもよい。
【０２００】
[00215]一実施例において、基板１２１は、処理チャンバ６００内で、所定の温度に加熱されてもよい。所定の温度は、約３００℃〜約５００℃の範囲内であってもよい。基板１２１は、電源から加熱素子、たとえば、加熱器ブロック２１１まで電力を印加することによって加熱されてもよい。
【０２０１】
[00216]一実施形態において、シード材料は、ステップ１３４０で、堆積処理中に基板の上に堆積される。シード材料は、堆積処理中に基板を少なくとも１つの堆積ガスに曝すことによって形成されてもよい。一実施例において、堆積処理は、第１の前駆物質および第２の前駆物質、または第１の前駆物質および第２の前駆物質の両方を含有する前駆物質を含有してもよい、堆積ガスを有するＣＶＤ処理である。あるいは、堆積処理は、基板が、第１の前駆物質および第２の前駆物質に連続的に曝されるように、少なくとも２つの堆積ガスを有するＡＬＤ処理であってもよい。堆積処理は、熱処理、ラジカル処理またはその組み合わせであってもよい。たとえば、基板は、直接光励起システムによって生成されるエネルギビームの存在下で、処理ガスに曝されてもよい。
【０２０２】
[00217]シード材料は、ルテニウム、イリジウム、タングステン、タンタル、白金、銅またはその組み合わせなどの少なくとも１つの金属を含有する。シード材料は、窒化タンタル（ＴａＮ）などのタンタル含有材料を含む組成を有してもよい。
【０２０３】
[00218]ステップ１３４０でシード層を形成するための適切なルテニウム含有前駆物質の実施例は、少なくとも１つの開鎖ジエニル配位子を含有するルテノセン化合物およびルテニウム化合物を含んでもよい。ルテノセン化合物は、ＲｘＣ５Ｈ５−ｘなどの少なくとも１つのシクロペンチル配位子を含有し、ｘ＝０〜５であり、Ｒは独立に水素またはアルキル基であり、ビス（シクロペンタジエニル）ルテニウム化合物、ビス（アルキルシクロペンタジエニル）ルテニウム化合物、ビス（ジアルキルシクロペンタジエニル）ルテニウム化合物およびそれらの誘導体を含み、アルキル基は、独立にメチル、エチル、プロピルまたはブチルであってもよい。ビス（シクロペンタジエニル）ルテニウム化合物は、一般的な化学式（ＲｘＣ５Ｈ５−ｘ）２Ｒｕを有し、ｘ＝０〜５であり、Ｒは独立に水素またはメチル、エチル、プロピルまたはブチルなどのアルキル基である。
【０２０４】
[00219]少なくとも１つの開鎖ジエニル配位子を含有するルテニウム化合物は、ＣＨ２ＣＲＣＨＣＲＣＨ２などの配位子を含有してもよく、Ｒは独立に水素またはアルキル基である。一部の実施例において、ルテニウム含有前駆物質は、ペンタジエニルまたはヘプタジエニルなどの２つの開鎖ジエニル配位子を有し、ビス（ペンタジエニル）ルテニウム化合物、ビス（アルキルペンタジエニル）ルテニウム化合物およびビス（ジアルキルペンタジエニル）ルテニウム化合物を含んでもよい。ビス（ペンタジエニル）ルテニウム化合物は、一般的な化学式（ＣＨ２ＣＲＣＨＣＲＣＨ２）２Ｒｕを有し、Ｒは独立にアルキル基または水素である。通常、Ｒは、独立に水素、メチル、エチル、プロピルまたはブチルである。また、ルテニウム含有前駆物質は、１つの開鎖ジエニル配位子およびシクロペンタジエニル配位子の両方を有してもよい。
【０２０５】
[00220]したがって、本明細書に記載される堆積処理中に有用なルテニウム含有前駆物質の実施例は、ビス（シクロペンタジエニル）ルテニウム（Ｃｐ２Ｒｕ）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（２，４−ジエチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（２，４−ジイソプロピルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（メチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（エチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（イソプロピルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペンタジエニル）ルテニウム、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。一部の実施形態において、他のルテニウム含有化合物は、トリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト）ルテニウム、ジカルボニルペンタジエニルルテニウム、ルテニウムアセチルアセトナート、（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム（シクロペンタジエニル）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム（メチルシクロペンタジエニル）、（１，５−シクロオクタジエン）ルテニウム（シクロペンタジエニル）、（１，５−シクロオクタジエン）ルテニウム（メチルシクロペンタジエニル）、（１，５−シクロオクタジエン）ルテニウム（エチルシクロペンタジエニル）、（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム（エチルシクロペンタジエニル）、（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム（イソプロピルシクロペンタジエニル）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチル１，３−テトラメチルジイミナート）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチル１，３−ジメチルジイミナート）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、ビス（アリル）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、（η６−Ｃ６Ｈ６）ルテニウム（１，３−シクロヘキサジエン）、ビス（１，１−ジメチル−２−アミノエトキシラート）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、ビス（１，１−ジメチル−２−アミノエチルアミナート）ルテニウム（１，５−シクロオクタジエン）、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。
【０２０６】
[00221]他の貴金属含有化合物は、パラジウム、白金、コバルト、ニッケルおよびロジウムを含有する前駆物質などのそれぞれの貴金属層を堆積するために、ルテニウム含有前駆物質の置換物として使用されてもよい。パラジウム含有前駆物質は、たとえば、ビス（アリル）パラジウム、ビス（２−メチルアリル）パラジウムおよび（シクロペンタジエニル）（アリル）パラジウム、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。適切な白金含有前駆物質は、ジメチル（シクロオクタジエン）白金、トリメチル（シクロペンタジエニル）白金、トリメチル（メチルシクロペンタジエニル）白金、シクロペンタジエニル（アリル）白金、メチル（カルボニル）シクロペンタジエニル白金、トリメチル（アセチルアセトナート）白金、ビス（アセチルアセトナート）白金、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。適切なコバルト含有前駆物質は、ビス（シクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）（シクロヘキサジエニル）コバルト、シクロペンタジエニル（１，３−ヘキサジエニル）コバルト、（シクロブタジエニル）（シクロペンタジエニル）コバルト、ビス（メチルシクロペンタジエニル）コバルト、（シクロペンタジエニル）（５−メチルシクロペンタジエニル）コバルト、ビス（エチレン）（ペンタメチルシクロペンタジエニル）コバルト、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。適切なニッケル含有前駆物質は、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ニッケルを含み、適切なロジウム含有前駆物質は、ビス（カルボニル）（シクロペンタジエニル）ロジウム、ビス（カルボニル）（エチルシクロペンタジエニル）ロジウム、ビス（カルボニル）（メチルシクロペンタジエニル）ロジウム、ビス（プロピレン）ロジウム、それらの誘導体およびその組み合わせを含む。
【０２０７】
[00222]適切な還元ガスは、従来の還元剤、たとえば、水素（たとえば、Ｈ２または原子状Ｈ）、アンモニア（ＮＨ３）、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（Ｃｌ２ＳｉＨ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、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）などのアルキルボラン、それらの誘導体およびその組み合わせを含んでもよい。
【０２０８】
[00223]また、還元ガスは、酸素（たとえば、Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、それらの誘導体およびその組み合わせなどの還元剤として使用される酸素含有ガスを含んでもよい。さらに、従来の還元剤は、還元ガスを形成するために、酸素含有還元剤を用いて化合されてもよい。本発明の実施形態において使用される酸素含有ガスは、従来、酸化剤として化学業界で使用される。しかし、貴金属（たとえば、Ｒｕ）を含有する有機金属化合物における配位子は通常、貴金属より酸素含有還元剤に対して高い感受性がある。したがって、配位子は一般的に、金属中心から酸化され、金属イオンは、元素金属を形成するために還元される。一実施例において、還元ガスは、還元剤として周辺酸素を含有する空気である。空気は、周辺水を還元するために篩の上で乾燥されてもよい。
【０２０９】
[00224]適切なタングステン含有化合物は、六フッ化タングステン（ＷＦ６）、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）、ヘキサカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）、ビス（シクロペンタジエニル）二塩化タングステン（Ｃｐ２ＷＣｌ２）およびメシチレンタングステントリカルボニル（Ｃ９Ｈ１２Ｗ（ＣＯ）３）のほか、それらの誘導体を含む。適切な還元化合物は、シラン化合物、ボラン化合物および水素を含む。シラン化合物は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、クロロシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、メチルシランおよび他のアルキルシランおよびそれらの誘導体を含み、ボラン化合物は、ボラン、ジボラン、トリボラン、テトラボラン、ペンタボラン、トリエチルボランおよび他のアルキルボランおよびそれらの誘導体を含む。好ましい還元化合物および浸漬化合物は、シラン、ジシラン、ジボラン、水素およびその組み合わせを含む。
【０２１０】
[00225]一実施例において、シード層は、ステップ１３４０で、堆積処理中に処理チャンバ６００内で基板１２１の上に堆積されてもよい。一実施形態において、基板１２１は、ＣＶＤ処理中に、Ｃｐ２Ｒｕなどのシード層前駆物質およびＢ２Ｈ６などの試薬を含有する処理ガスに曝されてもよい。前駆物質は一般的に、流れ制御リングを通ってガスパネルからチャンバ本体６５１の内部容積に提供される。前駆物質は一般的に、フェースプレート１５２を通ってガス源１５９から内部チャンバ１０１に提供される。
【０２１１】
[00226]一実施形態において、前駆物質は、ステップ１４０で処理チャンバ６００に導入されてもよく、または従来のＣＶＤ処理中などに同時にまたはＡＬＤ処理中などに連続的に、入口チャネル１５６によって基板１２１に曝されてもよい。ＡＬＤ処理は、Ｃｐ２Ｒｕなどの第１の前駆物質およびＢ２Ｈ６などの第２の前駆物質に基板が連続的に曝されてもよいように、少なくとも２つの堆積ガスに基板を曝してもよい。１つの入口チャネル１５６が示されているが、第１の前駆物質および第２の前駆物質は、別々のガス管路で処理チャンバ６００に提供されることが想定される。温度は、各ガス管路に関して制御されてもよい。
【０２１２】
[00227]改変されてもよい（たとえば、ＵＶ放射線源を組み込む）ＣＶＤおよびＡＬＤの処理および装置、および導電材料を堆積するために有用である可能性がある化学前駆物質の説明は、同一出願人による２００６年６月１５日公開の“ＲＵＴＨＥＮＩＵＭ  ＡＳ  ＡＮ  ＵＮＤＥＲＬＡＹＥＲ  ＦＯＲ  ＴＵＮＧＳＴＥＮ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”という名称の米国特許出願第２００６−０１２８１５０号にさらに開示されており、これは全体として本明細書に参照によって組み込まれるものとする。
【０２１３】
[00228]第１の前駆物質として、たとえば、Ｃｐ２Ｒｕなどのルテニウム含有前駆物質およびＢ２Ｈ６などの還元剤が、処理チャンバで化合される。ルテニウムは、基板表面上に形成される。
【０２１４】
[00229]キャリアガスは、ステップ１２４０中に、第１の前駆物質および第２の前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。１つのウェーハ処理チャンバの総内圧は、約１００ミリトール〜約７４０トール、好ましくは約２５０ミリトール〜約１００トール、さらに好ましくは約５００ミリトール〜約５０トールの範囲内の圧力にあってもよい。一実施例において、処理チャンバの内圧は、約１０トール以下、好ましくは約５トール以下、さらに好ましくは約１トール以下の圧力に維持される。一部の実施形態において、キャリアガスは、バッチ処理システムのために約１００ミリトール〜約１トールの範囲内の第１の前駆物質または第２の前駆物質の分圧を制御するために提供されてもよい。適切なキャリアガスの実施例は、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、フォーミングガスまたはその組み合わせを含む。
【０２１５】
[00230]基板、第１の前駆物質および／または第２の前駆物質は、ステップ１２４０で、堆積処理中に光励起システムによって生成されるエネルギビームまたはエネルギ束に曝されてもよい。エネルギビームの使用は、堆積速度を有利に増大させ、ルテニウム材料内の原子の表面拡散または移動度を改善し、入ってくる反応種のための活性場所を作成する。一実施形態において、ビームは、約３．０ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内のエネルギを有する。また、エネルギビームは、約１２６ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
【０２１６】
[00231]一実施例において、ランプ７９０は、前駆物質の少なくとも１つの励起エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。速い堆積速度および低い堆積温度は、最小の寄生副反応を用いて調整可能な特性を有するシード層を作成する。一実施形態において、エネルギビームまたはエネルギ束は、約４．５ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。基板表面および処理ガスもまた、ランプ７９０によって励起されてもよい。
【０２１７】
[00232]別の実施形態において、シード層を含有する基板（ステップ１２４０において形成される）は、ステップ１３５０中に後堆積処置処理に曝される。後堆積処置処理は、堆積後に、基板表面のエネルギを増大し、有利に、揮発性および／または他の膜汚染物質（水素成分の還元によるなど）を除去するか、および／または堆積される膜をアニールする。堆積される材料からのより低い濃度の水素は、膜の引張応力を有利に増大する。少なくとも１つのランプ（たとえば、ランプ７９０）はあるいは、堆積後、基板の表面エネルギを増大し、揮発性および／または他の膜を除去するために、基板に曝されるエネルギ送出ガスに電圧を印加するために利用されてもよい。
【０２１８】
[00233]任意に、ステップ１３５０で、エネルギ送出ガスは、処理チャンバ６００の内部チャンバ１０１に提供されてもよい。適切なエネルギ送出ガスの実施例は、窒素、水素、ヘリウム、アルゴンおよびその組み合わせを含む。実施例は、基板１２１が、ステップ１３５０中にエネルギビームまたはエネルギ束を用いて処置されることを提供する。一実施例において、ランプ７９２は、ステップ１３５０中に基板１２１の表面エネルギを供給するために、エネルギビームを提供する。別の実施例において、障壁材料をアニールするために、エネルギビームまたはエネルギ束は、約３．５３ｅＶ〜約９．８４ｅＶの範囲内の光子エネルギを有してもよい。また、ランプ７９０は、約１２６ｎｍ〜約３５１ｎｍの範囲内の波長を有するエネルギビームを作成してもよい。一般的に、ランプ７９０は、光励起によって後堆積処置を容易にするために、約１分〜約１０分の範囲内の時間期間、電圧を印加されてもよい。
【０２１９】
[00234]一実施例において、揮発性化合物または汚染物質は、約３．２ｅＶ〜約４．５ｅＶの範囲内の光子エネルギを有しランプ７９０によって生成されるエネルギビームに基板を曝すことによって、堆積される膜表面から除去されてもよく、処理チャンバ６００内でタングステンまたはチタン前駆物質および窒素前駆物質を解離するために利用される。このように、ＸｅＢｒ＊（２８３ｎｍ／４．４１ｅＶ）、Ｂｒ２＊（２８９ｎｍ／４．２９ｅＶ）、ＸｅＣｌ＊（３０８ｎｍ／４．０３ｅＶ）、Ｉ２＊（３４２ｎｍ／３．６３ｅＶ）、ＸｅＦ＊（３５１ｎｍ／３．５３ｅＶ）などのエキシマランプは、シード層から水素を除去するために、選択されてもよい。基板の回転速度は、たとえば、前の堆積ステップに対して、ステップ１３５０における回転速度を増大することによって、変更されてもよいことが想定される。
【０２２０】
[00235]別の実施形態において、基板１２１は、処理チャンバ６００から除去されてもよく、処理チャンバ６００は続いて、ステップ１３６０中にチャンバ洗浄処理に曝される。処理チャンバは、光励起洗浄剤を使用して洗浄されてもよい。一実施形態において、洗浄剤は、フッ素を含む。
【０２２１】
[00236]処理チャンバ６００は、堆積性能を強化するために、チャンバ洗浄処理中に洗浄されてもよい。たとえば、チャンバ洗浄処理は、処理チャンバ６００の表面上に含有される汚染物質または窓７９３に含有される汚染物質を除去するために、使用されてもよく、それにより、窓７９３を通って進むエネルギビームまたはエネルギ束の透過損失を最小限に抑え、ガスおよび表面に移送されるエネルギを最大にする。窓７９３は、処理チャンバ６００より多い頻度で洗浄されてもよく、たとえば、処理チャンバ６００は、複数の基板の処理後に洗浄されてもよいのに対して、窓７９３は、各基板の処理後に洗浄される。
【０２２２】
[00237]本明細書において記載されているように、処理１３００を利用して堆積されるシード層は、複数の物理特性に起因する電子特徴部／デバイスの全体に使用されてもよい。一実施形態において、シード層は、処理１３００中に集積回路（図１４）などの電子特徴部を形成するために、基板の上に層として堆積されてもよい。
【０２２３】
[00238]ＡＬＤ堆積の場合には、反応ガスを用いて、または反応ガスを用いることのないＵＶアニール処置は、上述の処理を用いて行われてもよい。このＵＶアニール処置は一般的に、１２３ｎｍ〜５００ｎｍのＵＶエネルギを使用して３０℃〜１０００℃の温度範囲で行われる。このアニール処置は、パージサイクル中に、各サイクル終了後に、断続サイクル後に、必要な厚さのためのすべてのサイクルの終了後に、および処理実行の終了後に、行われてもよい。酸素およびオゾンと共に使用される場合には、この処理は、膜における酸素成分を強化し、高ｋ酸化物、窒化物および酸窒化物の層ごとの化学量論を維持するのを助け、炭素および他の不純物を排除し、膜の密度を高くし、漏れ電流を削減する。
【０２２４】
[00239]図１４Ａ〜図１４Ｄは、集積回路の製作シーケンスの概略断面図を図示する。図１４Ａは、金属接触層１４０４およびその上に形成される誘電体層１４０２を有する基板１４００の断面図を図示する。基板１４００は、たとえば、ケイ素、ゲルマニウムまたはヒ化ガリウムなどの半導体材料を備えてもよい。誘電体層１４０２は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ＳＯＩ、シリコンオキシナイトライドおよび／またはＳｉＯｘＣｙなどの炭素ドープ酸化ケイ素、たとえば、カリフォルニア州サンタクララに位置するＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ（商標）低ｋ誘電体などの絶縁材料を備えてもよい。金属接触層１４０４は、たとえば、タングステン、銅、アルミニウムおよびその合金などの導電材料を備える。バイアまたはアパーチャー１４０３は、金属接触層１４０４の上に開口部を提供するために、誘電体層１４０２において画定されてもよい。アパーチャー１４０３は、従来のリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、誘電体層１４０２において画定されてもよい。
【０２２５】
[00240]障壁層１４０６は、誘電体層１４０２の上のほか、アパーチャー１４０３の中に形成されてもよい。障壁層１４０６は、たとえば、タンタル、窒化タンタル、窒化ケイ素タンタル、チタン、窒化チタン、窒化ケイ素チタン、窒化タングステン、窒化ケイ素、窒化ルテニウム、それらの誘導体、それらの合金およびその組み合わせなどの１つまたは複数の障壁材料を含んでもよい。障壁層１４０６は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤまたは無電解堆積などの適切な堆積処理を使用して形成されてもよい。たとえば、窒化タンタルは、ＣＶＤ処理またはＡＬＤ処理を使用して堆積されてもよく、タンタル含有化合物またはタンタル前駆物質（たとえば、ＰＤＭＡＴ）および窒素含有化合物または窒素前駆物質（たとえば、アンモニア）が、反応される。一実施形態において、タンタルおよび／または窒化タンタルは、同一出願人による２００２年１０月２５日出願の米国特許第１０／２８１，０７９号に記載され、本明細書において参照によって組み込まれるものとするようなＡＬＤ処理によって、障壁層１４０６として堆積される。一実施例において、Ｔａ／ＴａＮ二層は、障壁層１４０６として堆積されてもよく、タンタル層および窒化タンタル層は、ＡＬＤ処理、ＣＶＤ処理および／またはＰＶＤ処理によって独立に堆積される。
【０２２６】
[00241]層１４０８、たとえば、ルテニウム層は、ＡＬＤ処理、ＣＶＤ処理またはＰＶＤ処理によって、好ましくはＡＬＤ処理によって障壁層１４０６に堆積されてもよい。核生成層１４１０、たとえば、タングステン核生成層は、図１４Ｃに描かれているように、層１４０８の上に形成されてもよい。核生成層１４１０は、ＡＬＤ、ＣＶＤまたはＰＶＤなどの従来の堆積技術を使用することによって堆積される。好ましくは、核生成層１４１０は、タングステン含有前駆物質および還元化合物を交互に吸収することによるなどＡＬＤ処理によって堆積される。バルク層１４１２、たとえば、タングステンバルク層は、核生成層１４１０の一番上に形成されてもよい。
【０２２７】
[00242]前述の内容は、本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態は、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく考案されることができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明の例示のバッチ処理チャンバの断面側面図を図示する。
【図２】処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明のバッチ処理チャンバのさらなる実施形態の断面平面図を図示する。
【図３】処理領域内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明のバッチ処理チャンバの実施形態の断面側面図を図示する。
【図４】処理領域内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明のバッチ処理チャンバの別の実施形態の断面側面図を図示する。
【図５】注入器アセンブリ内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明の例示のバッチ処理チャンバの断面側面図を図示する。
【図６】注入器アセンブリ内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明の例示のバッチ処理チャンバの別の実施形態の断面側面図を図示する。
【図７】注入器アセンブリ内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明の例示のバッチ処理チャンバのさらに他の実施形態の断面側面図を図示する。
【図８】注入器アセンブリ内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明の例示のバッチ処理チャンバの別の実施形態の断面側面図を図示する。
【図９】注入器アセンブリ内で処理ガスの種を励起するためのアセンブリを含む本発明のバッチ処理チャンバ用の注入器アセンブリの別の実施形態の断面側面図を図示する。
【図１０】本明細書の実施形態によって記載したように、障壁材料を堆積するための処理の流れ図である。
【図１１】本明細書の実施形態によって記載したように、誘電体材料を堆積するための処理の流れ図である。
【図１２】本明細書の実施形態によって記載したように、導電材料を堆積するための処理の流れ図である。
【図１３】本明細書の実施形態によって記載したように、シード層を堆積するための処理の流れ図である。
【図１４Ａ】集積回路製作シーケンスの概略断面図を図示する。
【図１４Ｂ】集積回路製作シーケンスの概略断面図を図示する。
【図１４Ｃ】集積回路製作シーケンスの概略断面図を図示する。
【図１４Ｄ】集積回路製作シーケンスの概略断面図を図示する。
【符号の説明】
【０２２９】
１００…バッチ処理チャンバ、１０１…内部チャンバ、１０３…排気管ポケット、１０４…注入器ポケット、１１３…外部チャンバ、１１７…処理領域、１２０…基板ボート、１２１…基板、１５０…注入器アセンブリ、１５２…フェースプレート、１５３…開口部、１５４…シール、１５５…垂直チャネル、１５６…入口チャネル、１５８…弁、１５９…ガス源、１６０…拡散体、１７０…排気管アセンブリ、１７３…水平スロット、１７４…シール、１７５…垂直区画、１７６…排気管ポート、１７８…弁、１７９…真空ポンプ、１８０…電源、２００…バッチ処理チャンバ、２０１…内部チャンバ、２０３…排気管ポケット、２０４…注入器ポケット、２１１…加熱器ブロック、２１２…断熱体、２１３…外部チャンバ、２１７…処理領域、２２０…基板ボート、２５０…注入器アセンブリ、２５２…フェースプレート、２５３…水平孔、２５５…垂直チャネル、２５６…入口チャネル、２６０…拡散体、２６１…導電メッシュ、２７０…排気管アセンブリ、２７５…垂直区画、２８０…電源、３００…バッチ処理チャンバ、３５０…注入器アセンブリ、３７０…排気管アセンブリ、３８０…電源、４００…バッチ処理チャンバ、４７０…電極、４８０…電源、５００…バッチ処理チャンバ、５５０…注入器アセンブリ、５５３…ロッド、５５５…チャネル、５５９…絶縁体部品、５８０…電源、６５０…注入器アセンブリ、６５１…本体、６５２…電極、６５９…絶縁体要素、６８０…電源、７００…バッチ処理チャンバ、７５０…注入器アセンブリ、７５５…垂直チャネル、７９０…ＵＶ源、７９２…ランプ、７９３…窓、８００…バッチ処理チャンバ、８５０…注入器アセンブリ、８５１…注入器本体、８５２…注入器面、８５４…先端、８５５…垂直チャネル、８５９…絶縁体、８８０…電源、９５０…陰極、９５４…先端、９５５…垂直チャネル、９８０…電源、１４００…基板、１４０２…誘電体層、１４０３…アパーチャー、１４０４…金属接触層、１４０６…障壁層、１４０８…層、１４１０…核生成層、１４１２…バルク層
【図１】
2009536267.tif 000003
【図２】
2009536267.tif 000004
【図３】
2009536267.tif 000005
【図４】
2009536267.tif 000006
【図５】
2009536267.tif 000007
【図６】
2009536267.tif 000008
【図７】
2009536267.tif 000009
【図８】
2009536267.tif 000010
【図９】
2009536267.tif 000011
【図１０】
2009536267.tif 000012
【図１１】
2009536267.tif 000013
【図１２】
2009536267.tif 000014
【図１３】
2009536267.tif 000015
【図１４Ａ】
2009536267.tif 000016
【図１４Ｂ】
2009536267.tif 000017
【図１４Ｃ】
2009536267.tif 000018
【図１４Ｄ】
2009536267.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を処理するためのバッチチャンバであって、
処理領域を含有するチャンバハウジングと、
垂直に積層された基板のバッチを保持するための前記処理領域における基板ボートと、
前記処理領域に導入される処理ガスの種を励起するために、前記チャンバハウジング内に位置決めされる励起アセンブリと、
を備え、
前記励起アセンブリが、陽極ユニットおよび陰極ユニットを備え、前記陽極ユニットまたは前記陰極ユニットが、前記基板ボートの垂直方向に沿って延在する、バッチチャンバ。
【請求項２】
前記処理領域を含有する内部チャンバをさらに備え、前記励起アセンブリが、前記内部チャンバに位置決めされる、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
前記励起アセンブリは、前記処理領域に隣接して位置決めされる、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項４】
前記処理ガスを前記処理領域に導入するための注入器アセンブリをさらに備え、前記励起アセンブリが、前記注入器アセンブリに位置決めされる、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項５】
前記処理ガスのための注入器アセンブリおよび排気管アセンブリをさらに備え、前記励起アセンブリは、前記注入器アセンブリと前記排気管アセンブリとの間で、前記処理ガスの種を励起するように構成される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項６】
前記陽極ユニットおよび前記陰極ユニットは、前記基板ボートの垂直方向に沿って励起種を提供するように適合される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項７】
前記陽極ユニットは、前記処理領域に沿って実質的に垂直に延在し、前記陰極ユニットは、前記処理領域に沿って実質的に垂直に延在する、請求項６に記載のチャンバ。
【請求項８】
前記陰極ユニットは、前記陽極ユニットに対して水平に置き換えられる、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項９】
前記励起アセンブリは、プラズマ源、ＵＶ源およびイオン源を備える群から選択される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１０】
前記励起アセンブリは、中空の陰極グロー荷電ＵＶ源である、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１１】
前記処理領域に前記処理ガスを導入するための注入器アセンブリをさらに備え、前記陽極ユニットは、前記注入器アセンブリのフェースプレートである、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１２】
前記処理領域に前記処理ガスを注入するための注入器アセンブリをさらに備え、前記陰極ユニットは、前記注入器アセンブリのフェースプレートである、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１３】
前記陰極ユニットは、前記処理領域に導入される前記処理ガスを拡散するように構成される、請求項１に記載のチャンバ。
【請求項１４】
前記処理ガスのための注入器アセンブリをさらに備え、前記注入器アセンブリおよび前記拡散体は、その間にプラズマを閉じ込めるように位置決めされる、請求項１３に記載のチャンバ。
【請求項１５】
前記処理ガスのための注入器アセンブリをさらに備え、前記陰極ユニットは、前記注入器アセンブリと前記基板ボートとの間に配置されるメッシュであり、前記注入器アセンブリおよび前記メッシュは、その間にプラズマを閉じ込めるように位置決めされる、請求項１に記載のチャンバ。
【国際調査報告】
2009536267.tif 000020