(57)【要約】  ルテニウムを選択的に堆積させる方法が説明される。好適な堆積表面は、処理中の基板温度に基づいて変化する。高温では、ルテニウムは、絶縁材料の第２の表面より導電材料の第１の表面に堆積される。低温では、ルテニウムは、導電性表面より絶縁性表面に堆積される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的堆積方法であって、
第１の表面を有する導電材料、及び第２の表面を有する絶縁材料を含む基板を設けることと、
前記基板を所定の温度で制御することと、
前記基板をルテニウム前駆体に曝露することと、
前記基板を反応物質に曝露することであって、前記反応物質が、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数を含む、前記基板を反応物質に曝露すること
を含み、前記所定の温度が約２５０℃以上であるとき、ルテニウムが、前記第２の表面より前記第１の表面に選択的に堆積され、前記所定の温度が約２００℃以下であるとき、ルテニウムが、前記第１の表面より前記第２の表面に選択的に堆積される、方法。
【請求項２】
前記導電材料が、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、又はこれらの酸化物、窒化物、若しくは酸窒化物のうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記絶縁材料が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は高抵抗Ｓｉのうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導電材料が、実質的にＷからなり、前記絶縁材料が、実質的にＳｉＯ２からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記導電材料が、実質的にＴｉＮからなり、前記絶縁材料が、実質的にＳｉＮからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ルテニウム前駆体が、少なくとも１つのシクロペンタジエニル配位子又はその誘導体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ルテニウム前駆体が、実質的にＲｕ（Ｃｐ）２又はＲｕ（ＥｔＣｐ）２からなる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ルテニウムが、約５以上の選択性で堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
選択的堆積方法であって、
第１の表面を有する導電材料、及び第２の表面を有する絶縁材料を含む基板を設けることと、
前記基板をルテニウム前駆体に曝露することと、
前記基板を反応物質に曝露することであって、前記反応物質が、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数を含む、前記基板を反応物質に曝露すること
を含み、前記基板が、約２００℃以下の温度に維持され、ルテニウムが、前記第１の表面より前記第２の表面に選択的に堆積される、方法。
【請求項１０】
前記導電材料が、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、又はこれらの酸化物若しくは窒化物のうちの１つ又は複数を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記絶縁材料が、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は高抵抗Ｓｉのうちの１つ又は複数を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電材料が、実質的にＷからなり、前記絶縁材料が、実質的にＳｉＯ２からなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電材料が、実質的にＴｉＮからなり、前記絶縁材料が、実質的にＳｉＮからなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ルテニウム前駆体が、少なくとも１つのシクロペンタジエニル配位子又はその誘導体を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ルテニウムが、約５以上の選択性で堆積される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実施形態は、ルテニウム膜を選択的に堆積させる方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、絶縁材料より導電材料にルテニウムを堆積させる方法、導電材料より絶縁材料にルテニウムを堆積させる方法、及び処理選択性を制御する方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体産業は、新興産業（例えば、自律車両、バーチャルリアリティ、及び未来型モバイルデバイス）におけるモバイル型及び高性能のシステムの必要性によって追い立てられ、継続的にデバイスの小型化を追求し続けている。この偉業を成し遂げるために、マイクロエレクトロニクスデバイスのフィーチャの急速な低減において遭遇する固有のエンジニアリング上の問題及び物理的問題を回避するために新しい高性能材料が必要とされる。
【０００３】
［０００３］ルテニウムは、高融点（高電流密度に耐える能力）、並外れた密度、電流通電能力があるため、集積化のために新たに提案される材料である。ルテニウム、及びルテニウム含有薄膜は、魅力的な材料特性及び導電特性を有する。ルテニウム膜は、半導体及びマイクロエレクトロニクスデバイスのフロントエンドからバックエンドの部品の用途のために提案されてきた。
【０００４】
［０００４］ルテニウムの薄膜は、理想的には、薄膜堆積技術（例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ））を使用して堆積される。それは、これらの技術が、高スループットで、共形的に、且つ精密に材料を堆積させる固有の能力を有するからである。
【０００５】
［０００５］半導体デバイスの設計が進化するにつれて、半導体産業における精密材料製造は、原子スケールの次元の時代に突入している。原子スケールでは、わずか数十個の原子が関わっており、誤りを生じさせる余裕はない。すなわち、すべての原子が重要なのである。この前例のない課題は、原子レベルの精度を有する新しい材料処理技法を必要とする。しかしながら、原子スケールのデバイス製造において必要とされる処理フローの複雑さが増すことにより、製造コストが著しく増加する可能性がある。
【０００６】
［０００６］選択的堆積技法は、半導体膜パターニングにおける化学選択的な原子層精度の可能性をもたらす。選択的堆積は、リソグラフィ又はその他の処理を排除することによって、より単純な処理フローの可能性をさらにもたらす。
【０００７】
［０００７］様々な方法で材料の選択的堆積を達成することができる。例えば、幾つかの処理は、表面の化学的性質に基づいて、その表面に対して固有の選択性を有する場合がある。このような処理は、かなり稀であり、通常、表面エネルギーが著しく異なる複数の表面（例えば、金属と誘電体）を有する必要がある。
【０００８】
［０００８］したがって、様々な基板材料にルテニウム膜を選択的に堆積させる方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００９】
［０００９］本開示の１つ又は複数実施形態は、第１の表面を有する導電材料、及び第２の表面を有する絶縁材料を含む基板を設けることを含む選択的堆積方法を対象としている。基板は、ルテニウム前駆体に曝露される。基板は、反応物質に曝露される。反応物質は、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数を含む。ルテニウムは、第２の表面より第１の表面又は第１の表面より第２の表面のいずれかに選択的に堆積される。
【００１０】
［００１０］本開示の追加の実施形態は、第１の表面を有する導電材料、及び第２の表面を有する絶縁材料を含む基板を設けることを含む選択的堆積方法を対象としている。導電材料は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、又はこれらの酸化物若しくは窒化物のうちの１つ又は複数を含む。絶縁材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は高抵抗Ｓｉのうちの１つ又は複数を含む。基板は、ルテニウム前駆体に曝露される。基板は、反応物質に曝露される。反応物質は、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数を含む。基板は、約２５０℃以上の温度で維持され、ルテニウムは、第２の表面より第１の表面に選択的に堆積される。
【００１１】
［００１１］本開示のさらなる実施形態は、第１の表面を有する導電材料、及び第２の表面を有する絶縁材料を含む基板を設けることを含む選択的堆積方法を対象としている。導電材料は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、又はこれらの酸化物若しくは窒化物のうちの１つ又は複数を含む。絶縁材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は高抵抗Ｓｉのうちの１つ又は複数を含む。基板は、ルテニウム前駆体に曝露される。基板は、反応物質に曝露される。反応物質は、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数を含む。基板は、約２００℃以下の温度で維持され、ルテニウムは、第１の表面より第２の表面に選択的に堆積される。
【００１２】
［００１２］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、処理プラットフォームの概略図を示す。
【図２】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、バッチ処理チャンバの断面図を示す。
【図３】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、バッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。
【図４】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、バッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図５】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、バッチ処理チャンバにおいて使用される、くさび型ガス分配アセンブリの一部の概略図を示す。
【図６】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、バッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図７】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、２パルス周期的堆積技法を使用して、ルテニウム層を形成するための例示的な処理シーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［００２０］添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同じ参照符号を有し得る。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、参照符号の後にダッシュを付けて、類似の構成要素同士を区別する第２の符号によって、区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、第２の参照符号に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの任意の１つに適用可能である。
【００１５】
［００２１］本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明で提示される構成又は処理ルーチンの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。
【００１６】
［００２２］本開示の実施形態は、ルテニウム含有膜を選択的に堆積させる方法を提供する。様々な実施形態の方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して、ルテニウム膜を選択された基板表面に設ける。
【００１７】
［００２３］幾つかの実施形態では、基板は、導電材料及び絶縁材料を含む。導電材料の表面は、第１の表面と呼ばれる。絶縁材料の表面は、第２の表面と呼ばれる。
【００１８】
［００２４］幾つかの実施形態では、導電材料は、金属、金属、金属窒化物、金属酸化物、又はこれらの組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、導電材料は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、又はこれらの酸化物、窒化物、若しくは酸窒化物のうちの１つ又は複数を含むか、又はこれらから実施的になる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「実質的になる（consists essentially of）」という表現は、特定された材料の約９５％、９８％、又は９９％以上が、記載の材料であることを意味する。
【００１９】
［００２５］絶縁材料は、導電材料に対して選択性を示す任意の適切な誘電体であり得る。絶縁材料は、高ｋ（ｋ＞５）誘電体又は低ｋ（ｋ＜５）誘電体であってもよい。幾つかの実施形態では、絶縁材料は、ケイ素を含む。幾つかの実施形態では、絶縁材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、又は高抵抗Ｓｉのうちの１つ又は複数を含むか、又はこれらから実質的になる。このように使用される「高抵抗Ｓｉ」とは、純粋なケイ素材料よりも高い抵抗を有するケイ素材料を意味する。幾つかの実施形態では、高抵抗Ｓｉ材料は、表面上に酸化層を有する。したがって、幾つかの実施形態では、高抵抗ケイ素は、表面上にＳｉＯｘの薄層を有するケイ素である。
【００２０】
［００２６］幾つかの実施形態では、導電材料は、実質的にＷからなり、絶縁材料は、実質的にＳｉＯ２からなる。幾つかの実施形態では、導電材料は、実質的にＴｉＮからなり、絶縁材料は、実質的にＳｉＮからなる。
【００２１】
［００２７］本開示の実施形態は、一方の表面より他方の表面にルテニウム含有膜を選択的に堆積させる方法を提供する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「一方の表面より他方の表面に膜を選択的に堆積させる」等の表現は、第１の量の膜が、第１の表面に堆積され、第２の量の膜が、第２の表面に堆積され、第２の量の膜が第１の量の膜よりも少ないか、又は第２の表面には膜が堆積されないことを意味する。このように使用される「〜より（ｏｖｅｒ）」という表現は、一方の表面の上部の他方の表面の物理的配向を意味するのではなく、むしろ、一方の表面に対する他方の表面の化学的反応の熱力学的特性又は力学的特性の関係性を意味している。例えば、絶縁材料の表面より導電材料の表面にルテニウム膜を選択的に堆積させることは、ルテニウム膜が導電材料表面に堆積し、絶縁材料の表面には、ルテニウム膜が、より少ない量堆積する若しくは全く堆積しないことか、又は、導電材料表面上のルテニウム膜の形成が、絶縁材料の表面上のルテニウム膜の形成に対して、熱力学的又は力学的に好適であることを意味する。
【００２２】
［００２８］選択的堆積処理では、膜又は層は、ある基板表面部分よりもそれと異なる基板部分により好適に堆積されることになる。堆積処理の選択性は、概して、成長速度の倍数として表現される。例えば、ある表面が異なる表面よりも２５倍速く成長する（又は堆積される）場合、この処理は、２５：１の選択性を有すると説明される。このように、より高い比は、より選択的な処理を示す。
【００２３】
［００２９］本開示の幾つかの実施形態は、有利には、絶縁材料の表面に対して（に関連して）、導電材料の表面に好適に作用する選択的堆積のための方法を提供する。本開示の幾つかの実施形態は、有利には、導電材料の表面に対して（に関連して）、絶縁材料の表面に好適に作用する選択的堆積を提供する。驚くべきことに、本発明者らは、基板温度を制御することによって、幾つかの実施形態の選択性を制御できることを発見した。
【００２４】
［００３０］基板は、約２５０℃以上の温度で維持され、ルテニウムは、第２の表面より第１の表面に選択的に堆積される。幾つかの実施形態では、基板は、約２００℃以下の温度で維持され、ルテニウムは、第１の表面より第２の表面に選択的に堆積される。幾つかの実施形態では、この選択性は、約５：１より大きい。理論に縛られるわけではないが、選択性は連続的ではなく、むしろ２００℃から２５０℃の間で「反転する」と考えられる。
【００２５】
［００３１］本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「基板」という用語は、処理が作用する表面又は表面の一部分を表している。また、基板に対して言及がなされるとき、文脈において特に明示されない限り、基板の一部のみを指すことができることを当業者には理解されるであろう。さらに、基板への堆積に対して言及がなされるとき、それは、ベア基板と、１つ又は複数の膜又はフィーチャが上部に堆積又は形成された基板との両方を意味し得る。
【００２６】
［００３２］本明細書で使用される「基板表面」とは、基板の任意の部分、又は、膜の処理が実行される、基板上に形成された材料表面の任意の部分のことを指す。例えば、処理を実行することができる基板表面には、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、並びに金属、窒化金属、金属合金、及び他の導電材料などの任意の他の材料のような材料が含まれる。基板は、半導体ウエハを含むが、これに限定されない。基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、電子ビーム（ｅビーム）硬化、且つ／又はベークするために、基板を前処理プロセスに曝露してもよい。基板自体の表面上で直接膜処理を行うことに加えて、本開示では、開示された任意の膜処理ルーチンは、以下でより詳細に開示される、基板に形成された下層にも実施され得る。「基板表面」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことが意図されている。ゆえに、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出面が基板表面となる。基板は、様々な寸法（例えば、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのウエハや、長方形又は正方形のペイン）を有し得る。幾つかの実施形態では、基板は、剛性でディスクリートな材料を含む。
【００２７】
［００３３］本明細書で使用される「原子層堆積（atomic layer deposition）」又は「周期的堆積」とは、２つ以上の反応性化合物への連続的曝露により、基板表面に材料層を堆積させることを指す。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応種」、「前駆体」、「処理ガス」などの用語は、交換可能に使用され、表面反応（例えば、化学吸着、酸化、還元）において基板表面又は基板表面上の材料と反応可能な種を有する物質を意味する。基板又は基板の一部は、処理チャンバの反応区域内に導入される２つ以上の反応性化合物に別々に曝露される。時間領域ＡＬＤ処理では、各反応性化合物への曝露は、時間遅延によって分けられ、それにより、各化合物は、基板表面に付着するか且つ／又は基板表面上で反応し、次いで、処理チャンバからパージされることが可能になる。これらの反応性化合物は、基板に連続的に曝露されると言われている。空間ＡＬＤ処理では、基板上の任意の所与の点が１つより多くの反応性化合物に同時に実質的に曝露されないように、基板表面又は基板表面上の材料の種々の部分が、２つ以上の反応性化合物に同時に曝露される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、このように使用される「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という表現は、当業者によって理解されるように、基板の小さな部分が、拡散に起因して複数の反応性ガスに同時に曝露される可能性があり、その同時曝露は意図されていないことを意味する。
【００２８】
［００３４］時間領域ＡＬＤ処理の一態様では、第１の反応性ガス（すなわち、第１の前駆体又は化合物Ａ）が反応区域内にパルス供給されてから、第１の時間遅延が伴う。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂが反応区域内にパルス供給され、その後、第２の遅延が伴う。各時間遅延の間、アルゴンのようなパージガスが処理チャンバ内に導入され、反応区域がパージされるか、又はさもなければ、反応区域から任意の残留反応性化合物又は反応性副生成物が除去される。代替的に、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間、パージガスのみが流動するように、堆積処理全体にわたってパージガスが連続的に流動し得る。反応性化合物は、基板表面上に所望の膜又は膜厚が形成されるまで、交互にパルス供給される。いずれの場合でも、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂ、及びパージガスをパルス供給するＡＬＤ処理は、周期的に行われる。サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始されてもよく、所定の厚さを有する膜が達成されるまで、サイクルの対応する順序が継続される。
【００２９】
［００３５］空間ＡＬＤ処理の一実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガス（例えば、水素ガス）は、反応区域に同時に供給されるが、不活性ガスカーテン及び／又は真空カーテンによって分離される。基板上の任意の所与の点が、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されるように、基板は、ガス供給装置に対して移動させられる。
【００３０】
［００３６］本開示の幾つかの実施形態は、本明細書で開示されるような処理プラットフォームで実行される空間ＡＬＤ処理を利用する。図面を参照すると、図１は、本開示の１つ又は複数の実施形態に係る処理プラットフォーム１００を示す。図１に示す実施形態は、１つの可能な構成を単に表すものであり、本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。例えば、幾つかの実施形態では、処理プラットフォーム１００は、種々の数の処理チャンバ、バッファチャンバ、及びロボット構成体を有する。
【００３１】
［００３７］処理プラットフォーム１００は、複数の側面１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を有する中央移送ステーション１１０を含む。図示の中央移送ステーション１１０は、第１の側面１１１、第２の側面１１２、第３の側面１１３、第４の側面１１４、第５の側面１１５、及び第６の側面１１６を有する。ここでは６つの側面が示されているが、当業者であれば、例えば、処理プラットフォーム１００の全体的な構成に応じて、中央移送ステーション１１０に任意の適切な数の側面があってもよいことを理解するであろう。
【００３２】
［００３８］移送ステーション１１０は、その中に位置決めされたロボット１１７を有する。ロボット１１７は、処理中にウエハを移動させることが可能な任意の適切なロボットであり得る。幾つかの実施形態では、ロボット１１７は、第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９を有する。第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９は、他方のアームから独立して動くことができる。第１のアーム１１８及び第２のアーム１１９は、ｘ−ｙ面において及び／又はｚ軸に沿って動くことができる。幾つかの実施形態では、ロボット１１７は、第３のアーム又は第４のアーム（図示せず）を含む。各アームは、他方のアームから独立して動くことができる。
【００３３】
［００３９］第１のバッチ処理チャンバ１２０は、中央移送ステーション１１０の第１の側面１１１に接続され得る。第１のバッチ処理チャンバ１２０は、バッチ時間の間、一度にｘ個のウエハを処理するように構成され得る。幾つかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、約４個（ｘ＝４）から約１２個（ｘ＝１２）の範囲のウエハを同時に処理するように構成され得る。幾つかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、６個（ｘ＝６）のウエハを同時に処理するように構成され得る。当業者によって理解されるように、第１のバッチ処理チャンバ１２０は、個々のウエハのロードとアンロードとの間に複数のウエハを処理することができるが、各ウエハは、任意の所与の時点で異なる処理条件に曝され得る。例えば、空間原子層堆積チャンバは、図２から図６に示されているように、ウエハが各領域を移動するにつれて、プロセスが完了するように、ウエハを種々の処理領域の種々の処理条件に曝露する。
【００３４】
［００４０］図２は、ガス分配アセンブリ２２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも呼ばれる）、及びサセプタアセンブリ２４０を含む、処理チャンバ２００の断面を示す。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバ内で使用される、任意の種類のガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ２２０は、サセプタアセンブリ２４０に対面する前面２２１を含む。前面２２１は、サセプタアセンブリ２４０に向けてガスの流れを供給するための、任意の数の開口又は様々な開口を有し得る。ガス分配アセンブリ２２０は、図示の実施形態では実質的に円形である外縁２２４をさらに含む。
【００３５】
［００４１］使用されるガス分配アセンブリ２２０の特定の種類は、使用される特定の処理に応じて変わり得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される任意の種類の処理システムと使用することができる。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えば、シャワーヘッド）を利用することができるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ガス分配アセンブリにおいて特に有用であり得る。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「実質的に平行（substantially parallel）」という表現は、ガスチャネルの長手方向軸が同じ概略方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度には、若干の不完全さがあり得る。２成分反応では、複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。１つ又は複数の第１の反応性ガスＡチャネル、１つ又は複数の第２の反応性ガスＢチャネル、及び１つ又は複数のパージガスＰチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けて導かれる。一部のガス流は、ウエハ表面にわたって水平に移動し、１つ又は複数のパージガスＰチャネルを通して処理領域から出る。基板がガス分配アセンブリの一端から他端まで移動することで、基板は、各処理ガスに順に曝露され、基板表面上に層が形成されることになる。
【００３６】
［００４２］幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、単一のインジェクタユニットで作られた剛性の固定体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、図３に示すように、複数の個々のセクタ（例えば、インジェクタユニット２２２）で構成されている。単片体又は複数のセクタ体のいずれであっても、記載された本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。
【００３７】
［００４３］サセプタアセンブリ２４０は、ガス分配アセンブリ２２０の下方に位置付けされる。サセプタアセンブリ２４０は、上面２４１、及び上面２４１における少なくとも１つの凹部２４２を含む。サセプタアセンブリ２４０は、底面２４３及び縁２４４をさらに有する。凹部２４２は、処理される基板６０の形状とサイズに応じて、任意の適切な形状とサイズであってもよい。図２に示す実施形態では、凹部２４２は、ウエハの底を支持するために平らな底部を有しているが、凹部の底部は変動し得る。幾つかの実施形態では、凹部の外周縁の周りには、ウエハの外周縁を支持するよう寸法形成された段差領域がある。この段差によって支持されるウエハの外周縁の面積は、例えば、ウエハの厚さや、ウエハの背面に既にあるフィーチャの存在に応じて変動し得る。
【００３８】
［００４４］幾つかの実施形態では、図２に示すように、サセプタアセンブリ２４０の上面２４１の凹部２４２は、凹部２４２内で支持される基板６０が、サセプタ２４０の上面２４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、寸法形成される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「実質的に同一平面（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｃｏｐｌａｎａｒ）」という表現は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．２ｍｍ内で同一平面にあることを意味する。幾つかの実施形態では、上面は、０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３５ｍｍ、±０．３０ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２０ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍの範囲内で同一平面にある。
【００３９】
［００４５］図２のサセプタアセンブリ２４０は、サセプタアセンブリ２４０を上昇、下降、且つ回転させることが可能な支持ポスト２６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト２６０の中央内部にヒータ、又はガスライン、又は電子部品を含み得る。支持ポスト２６０は、サセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間の間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ２４０を適切な位置へと移動させる主要手段であり得る。サセプタアセンブリ２４０は、微調整アクチュエータ２６２をさらに含み得る。微調整アクチュエータ２６２は、サセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間に所定の間隙２７０が生じるように、サセプタアセンブリ２４０に対して微調整を行うことができる。
【００４０】
［００４６］幾つかの実施形態では、間隙２７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、若しくは約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、若しくは約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、若しくは約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、若しくは約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、若しくは約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、若しくは約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、若しくは約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、若しくは約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、又は、約１ｍｍである。
【００４１】
［００４７］図に示されている処理チャンバ２００は、サセプタアセンブリ２４０が複数の基板６０を保持し得るカルーセル型チャンバである。図３に示すように、ガス分配アセンブリ２２０は、複数の個々のインジェクタユニット２２２を含み得る。各インジェクタユニット２２２は、ウエハがインジェクタユニットの下方に移動するにつれて、ウエハに膜を堆積させることが可能である。２つのパイ形状のインジェクタユニット２２２が、サセプタアセンブリ２４０のほぼ両側で、且つサセプタアセンブリ２４０の上に位置付けされているように示されている。インジェクタユニット２２２の数は、例示目的のためにのみ示されている。より多くの又はより少ないインジェクタユニット２２２を含み得ることを理解されたい。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ２４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ形状のインジェクタユニット２２２が存在する。幾つかの実施形態では、個々のパイ形状のインジェクタユニット２２２は、それぞれ、他のインジェクタユニット２２２のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動してもよく、取り外されてもよく、且つ／又は交換されてもよい。例えば、あるセグメントを上昇させることにより、ロボットがサセプタアセンブリ２４０とガス分配アセンブリ２２０との間の領域にアクセスして、基板６０をローディング／アンローディングすることを可能にすることができる。
【００４２】
［００４８］複数のウエハを同時に処理するために、複数のガスインジェクタを有する処理チャンバが使用することができ、それにより、複数のウエハが同じ処理の流れを経る。例えば、図４に示すように、処理チャンバ２００は、４つのガスインジェクタアセンブリ、及び４つの基板６０を有する。処理開始の際、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０間に位置付けされ得る。サセプタアセンブリ２４０を４５°回転させること１７により、ガス分配アセンブリ２２０間にある各基板６０が、膜堆積のために、ガス分配アセンブリ２２０の下方の点線円で示されているように、ガス分配アセンブリ２２０の方に移動させられる。さらに４５°回転させることにより、基板６０はガス分配アセンブリ２２０から離れる方向に移動することになる。基板６０の数とガス分配アセンブリ２２０の数は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数と同じである。１つ又は複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数又は整数倍になる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、４ｘの処理されるウエハが存在し、ここでｘは１以上の整数値である。例示的な実施形態では、ガス分配アセンブリ２２０は、ガスカーテンによって分離された８つの処理領域を含み、サセプタアセンブリ２４０は、６つのウエハを保持し得る。
【００４３】
［００４９］図４に示す処理チャンバ２００は、実行可能な一構成を表しているに過ぎず、本開示の範囲を限定していると見なすべきではない。ここでは、処理チャンバ２００は、複数のガス分配アセンブリ２２０を含む。図示の実施形態では、４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリとも呼ばれる）があり、処理チャンバ２００の周囲で均等に離間している。図示の処理チャンバ２００は八角形であるが、当業者であれば、これは可能な一形状であり、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解されよう。図示のガス分配アセンブリ２２０は台形であるが、単一の円形構成要素であってもよく、又は、図３に示すように、複数のパイ形状のセグメントで構成されてもよい。
【００４４】
［００５０］図４に示す実施形態は、ロードロックチャンバ２８０、又はバッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ２８０は、処理チャンバ２００の側面に接続されており、それにより、例えば、基板（基板６０とも呼ばれる）が処理チャンバ２００にローディングされたり、処理チャンバ２００からアンローディングされることが可能となる。基板をサセプタ上に移動させるために、ウエハロボットをチャンバ２８０内に配置してもよい。
【００４５】
［００５１］カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ２４０）の回転は、連続的であってもよく、又は断続的（不連続）であってもよい。連続処理においては、ウエハは、常に回転しており、各インジェクタに順に曝露される。非連続処理においては、ウエハは、インジェクタ領域に移動してから停止し、次いで、インジェクタ間の領域８４に移動してから停止し得る。例えば、カルーセルは、ウエハが、インジェクタ間領域からインジェクタを通って移動し（又はインジェクタの隣で停止し）、カルーセルが再び一時停止することができる次のインジェクタ間領域に向かうように、回転することができる。インジェクタ間で一時停止することにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理ルーチン（例えば、プラズマへの曝露）を行う時間が確保され得る。
【００４６】
［００５２］図５は、ガス分配アセンブリ２２０のセクタ又は一部を示し、これは、インジェクタユニットと呼ばれ得る。インジェクタユニット２２２は、個別に使用してもよく、又は他のインジェクタユニットと組み合わせて使用してもよい。例えば、図６に示すように、図５のインジェクタユニット２２２が４つ組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（分かりやすくするために、４つのインジェクタユニットを分ける線は示されていない。）図５のインジェクタユニット２２２は、パージガスポート２５５及び真空ポート２４５に加えて、第１の反応性ガスポート２２５と第２ガスポート２３５の両方を有しているが、インジェクタユニット２２２には、これらの構成要素の全てが必要なわけではない。
【００４７】
［００５３］図５及び図６の両方を参照すると、１つ又は複数の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又はインジェクタユニット２２２）を備え得る。各セクタは、同一であるか、又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に位置付けられており、ガス分配アセンブリ２２０の前面２２１には、複数の細長いガスポート２２５、２３５、２４５が備え付けられている。複数の細長いガスポート２２５、２３５、２４５、２５５は、内周縁２２３に隣接する領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周縁２２４に隣接する領域に向かって延在する。図示の複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート２２５、第２のガスポート２３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートのそれぞれを取り囲む真空ポート２４５、及びパージガスポート２５５を含む。
【００４８】
［００５４］図５又は図６に示す実施形態を参照すると、ポートが少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延在すると述べたとしても、ポートは、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではないことがある。真空ポート２４５は、反応性ガスポート２２５及び反応性ガスポート２３５を取り囲むので、ポートは、接線方向に延在することができる。図５及び図６に示す実施形態では、くさび型の反応性ガスポート２２５、２３５は、内周領域と外周領域に隣接する縁を含むすべての縁が真空ポート２４５によって囲まれている。
【００４９】
［００５５］図５を参照すると、基板が経路２２７に沿って移動するにつれて、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝露される。経路２２７を辿ると、基板は、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第１の反応性ガスポート２２５、真空ポート２４５、パージガスポート２５５、真空ポート２４５、第２のガスポート２３５、そして真空ポート２４５に曝されることになり、すなわち、これらに「遭遇」することになる。ゆえに、図５に示す経路２２７の終点では、基板は、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されており、層が形成される。図示のインジェクタユニット２２２は、四分円をなしているが、より大きくてもよく、又はより小さくてもよい。図６に示すガス分配アセンブリ２２０は、図３のインジェクタユニット２２２が４つ連続的に接続されて組み合わさったものであると見なしてよい。
【００５０】
［００５６］図５のインジェクタユニット２２２は、反応性ガスを分離させるガスカーテン２５０を示す。「ガスカーテン」という用語は、反応性ガスを混合しないように分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図５に示すガスカーテン２５０は、真空ポート２４５の第１の反応性ガスポート２２５に隣り合った部分、中間のパージガスポート２５５、及び真空ポート２４５の第２のガスポート２３５に隣り合った部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最少化するために使用され得る。
【００５１】
［００５７］図６を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせが、複数の処理領域３５０に分離をもたらす。処理領域は、個々のガスポート２２５、２３５の周りに大まかに画定されており、３５０の間にガスカーテン２５０が伴う。図６に示す実施形態は、８つの別個の処理領域３５０からなり、それらの間に８つの別個のガスカーテン２５０がある。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。幾つかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の処理領域が存在する。
【００５２】
［００５８］処理中、基板は、任意の所与の時点で１つより多くの処理領域３５０に曝露され得る。しかしながら、種々の処理領域に曝露される諸部分では、ガスカーテンが２つを分離する。例えば、基板の先端縁が第２のガスポート２３５を含む処理領域に入った場合、基板の中央部はガスカーテン２５０の下にあり、基板の後端縁は第１の反応性ガスポート２２５を含む処理領域内にある。
【００５３】
［００５９］例えば、ロードロックチャンバ２８０であり得るファクトリインターフェース（図４に示す）が、処理チャンバ２００に接続されているように示されている。基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０に重なり合うように示されており、参照用のフレームが提供される。基板６０は、多くの場合、ガス分配アセンブリ２２０の前面２２１の近くに保持されるようサセプタアセンブリ上に配置され得る。基板６０は、ファクトリインターフェースを介して、処理チャンバ２００の中へとローディングされ、基板支持体又はサセプタアセンブリ上に配置される（図４参照）。基板６０は、第１の反応性ガスポート２２５に隣接し、２つのガスカーテン２５０ａ、２５０ｂの間に配置されているので、処理領域内に位置付けされたように示され得る。基板６０を経路２２７に沿って回転させることにより、基板は、処理チャンバ２００を反時計回りに移動することになる。したがって、基板６０は、第１の処理領域３５０ａから第８の処理領域３５０ｈまでの、その間の処理領域を含むすべての処理領域に曝露されることになる。
【００５４】
［００６０］本開示の幾つかの実施形態は、複数の処理領域３５０ａ〜３５０ｈを有する処理チャンバ２００であって、各処理領域が隣接する領域からガスカーテン２５０によって分離されている処理チャンバ２００を対象としている。例えば、図６に示す処理チャンバである。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の配置に応じて、任意の適切な数であり得る。図６に示す実施形態は、８つのガスカーテン２５０、及び８つの処理領域３５０ａ〜３５０ｈを有する。
【００５５】
［００６１］再び図１を参照すると、処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第２の側面１１２に接続された処理チャンバ１４０を含む。幾つかの実施形態の処理チャンバ１４０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０におけるプロセスの前及び／又は後にウエハを処理するプロセスにウエハを曝露するように構成される。幾つかの実施形態の処理チャンバ１４０は、アニーリングチャンバを含む。アニーリングチャンバは、炉アニーリングチャンバ若しくは急速熱アニーリングチャンバ、又は所定の温度及び圧力でウエハを保持し、チャンバにガス流を供給するように構成された別のチャンバであり得る。
【００５６】
［００６２］幾つかの実施形態では、処理プラットフォームは、中央移送ステーション１１０の第３の側面１１３に接続された第２のバッチ処理チャンバ１３０をさらに備えている。第２のバッチ処理チャンバ１３０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０と同様に構成することができ、又は異なるプロセスを実行するように若しくは異なる数の基板を処理するように構成することができる。
【００５７】
［００６３］第２のバッチ処理チャンバ１３０は、第１のバッチ処理チャンバ１２０と同じであってもよいし、又は異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０と第２のバッチ処理チャンバ１３０は、ｘ（第１バッチ処理チャンバ１２０のウエハの数）とｙ（第２のバッチ処理チャンバ１３０のウエハの数）が同じとなり、（第２のバッチ処理チャンバ１３０の）第１のバッチ時間と第２のバッチ時間とが同じになるように、同じバッチ時間で同じ枚数のウエハで同じ処理を行うように構成されている。幾つかの実施形態では、第１のバッチ処理チャンバ１２０及び第２のバッチ処理チャンバ１３０は、異なる数のウエハ（ｘはｙに等しくない）、異なるバッチ時間、又はその両方のうちの１つ又は複数を有するように構成されている。
【００５８】
［００６４］図１に示す実施形態では、処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第４の側面１１４に接続された第２の処理チャンバ１５０を含む。第２のバッチ処理チャンバ１５０は、処理チャンバ１４０と同じであってもよいし、又は異なっていてもよい。
【００５９】
［００６５］処理プラットフォーム１００は、ロボット１１７に接続されたコントローラ１９５（接続は図示せず）を含み得る。コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を用いて、処理チャンバ１４０と第１のバッチ処理チャンバ１２０との間でウエハを移動させるように構成され得る。幾つかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第２のアーム１１９を用いて、第２の処理チャンバ１５０と第２のバッチ処理チャンバ１３０との間でウエハを移動させるようにさらに構成される。
【００６０】
［００６６］幾つかの実施形態では、コントローラ１９５は、処理チャンバ２００のサセプタアセンブリ２４０及びガス分配アセンブリ２２０に接続される。コントローラ１９５は、サセプタアセンブリ２４０を中心軸の周りで回転１７させるように構成され得る。コントローラは、ガスポート２２５、２３５、２４５、２５５内のガス流を制御するようにさらに構成され得る。幾つかの実施形態では、第１の反応性ガスポート２２５は、ルテニウム前駆体の流れを供給する。幾つかの実施形態では、第２の反応性ガスポート２３５は、反応物質の流れを供給する。幾つかの実施形態では、他のガスポート（符号なし）は、プラズマの流れを供給し得る。第１の反応性ガスポート２２５、第２の反応性ガスポート２３５、及び他の反応性ガスポート（符号なし）は、任意の処理順序で配置することができる。
【００６１】
［００６７］処理プラットフォーム１００は、中央移送ステーション１１０の第５の側面１１５に接続された第１のバッファステーション１５１、及び／又は中央移送ステーション１１０の第６の側面１１６に接続された第２のバッファステーション１５２を含み得る。第１のバッファステーション１５１及び第２のバッファステーション１５２は、同じ又は異なる機能を実行することができる。例えば、バッファステーションは、ウエハのカセットを保持し得る。このウエハのカセットは、処理されて元のカセットに戻される。又は、第１のバッファステーション１５１は、未処理のウエハを保持し得る。このウエハは、処理された後に第２のバッファステーション１５２に移動する。幾つかの実施形態では、バッファステーションのうちの１つ又は複数は、処理の前及び／又は後にウエハを前処理、予加熱、又は洗浄するように構成されている。
【００６２】
［００６８］幾つかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第１のアーム１１８を用いて、第１のバッファステーション１５１と、処理チャンバ１４０及び第１のバッチ処理チャンバ１２０のうちの１つ又は複数との間でウエハを移動させるように構成されている。幾つかの実施形態では、コントローラ１９５は、ロボット１１７の第２のアーム１１９を用いて、第２のバッファステーション１５２と、第２の処理チャンバ１５０又は第２のバッチ処理チャンバ１３０のうちの１つ又は複数との間でウエハを移動させるように構成されている。
【００６３】
［００６９］処理プラットホーム１００は、中央移送ステーション１１０と任意の処理チャンバとの間に１つ又は複数のスリット弁１６０をさらに含み得る。図示の実施形態では、処理チャンバ１２０、１３０、１４０、１５０のそれぞれと中央移送ステーション１１０との間にスリット弁１６０が存在する。スリット弁１６０は、開閉して、中央移送ステーション１１０内の環境から処理チャンバ内の環境を隔離することができる。例えば、処理チャンバが処理中にプラズマを生成する場合、浮遊プラズマが移送ステーション内のロボットを損傷することを防止するために、その処理チャンバのスリット弁を閉じることが役立つ場合がある。
【００６４】
［００７０］幾つかの実施形態では、処理チャンバは、中央移送ステーション１１０から容易に取り外すことができない。処理チャンバのいずれかに対してメンテナンスを行うことを可能にするために、各処理チャンバは、処理チャンバの側面に複数のアクセスドア１７０をさらに備え得る。アクセスドア１７０は、中央移送ステーション１１０から処理チャンバを取り外すことなく、処理チャンバへの手動アクセスを可能にする。図示の実施形態では、各処理チャンバの各側面は、移送ステーションに接続された側面を除いて、アクセスドア１７０を有する。このようにあまりにも多くのアクセスドア１７０を含むと、チャンバ内のハードウェアを、ドアを介してアクセス可能であるように構成しなければならないので、使用される処理チャンバの構成を複雑にしてしまう恐れがある。
【００６５】
［００７１］幾つかの実施形態の処理プラットフォームは、中央移送ステーション１１０に接続されたウォーターボックス１８０を含む。ウォーターボックス１８０は、処理チャンバのいずれか又は全てに冷却剤を供給するように構成され得る。ここでは「ウォーター」ボックスと呼ばれるが、当業者であれば、任意の冷却剤を使用できることを理解するであろう。
【００６６】
［００７２］幾つかの実施形態では、処理プラットフォーム１００の大きさにより、単一の電力コネクタ１９０を介して、接続が電力を収容することが可能になる。単一の電力コネクタ１９０は、処理プラットフォーム１００に取り付けられ、処理チャンバ及び中央移送ステーション１１０のそれぞれに電力を供給する。
【００６７】
［００７３］処理プラットフォーム１００をファクトリインターフェース１０２に接続することができ、それにより、処理プラットフォーム１００にウエハ又はウエハのカセットをロードすることが可能になる。ファクトリインターフェース１０２内のロボット１０３は、ウエハ又はカセットをバッファステーション１５１、１５２に出入りするように移動させることができる。中央移送ステーション１１０内のロボット１１７によって、ウエハ又はカセットを処理プラットフォーム１００内で移動させることができる。幾つかの実施形態では、ファクトリインターフェース１０２は、別のクラスタツールの移送ステーションである。
【００６８】
［００７４］幾つかの実施形態では、処理プラットフォーム１００又は第１のバッチ処理チャンバ１２０は、コントローラに接続される。コントローラは、同じコントローラ１９５であってもよく、又は異なるコントローラであってもよい。コントローラは、第１のバッチ処理チャンバ１２０のサセプタアセンブリ及びガス分配アセンブリに連結可能であり、１つ又は複数の構成を有する。この構成には、サセプタアセンブリを中心軸の周りで回転させる第１の構成、ルテニウム前駆体の流れをプロセス領域に供給する第２の構成、反応物質の流れを処理領域に供給する第３の構成、プラズマを処理領域内に供給する第４の構成が含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。
【００６９】
［００７５］図７は、本開示の一又は複数の実施形態に係る、基板上にルテニウム含有層を形成する方法を示す。方法７００は、概して、７０２で始まり、ルテニウム含有層が上部に形成される基板は、処理チャンバ内に設置且つ配置される。ここで使用される「基板表面（substrate surface）」とは、上部に層が形成され得る任意の基板表面のことを指す。基板表面は、その中に形成された１つ又は複数のフィーチャ、その上に形成された１つ又は複数の層、及びこれらの組合せを有し得る。基板（又は基板表面）は、ルテニウム含有層の堆積の前に、例えば、研磨、エッチング、還元、酸化、ハロゲン化、ヒドロキシル化、アニーリング、ベーキングなどによって前処理され得る。
【００７０】
［００７６］基板は、例えば、シリコン基板、ＩＩＩ−Ｖ化合物基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板、エピ基板、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板、ディスプレイ基板（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ）、太陽電池アレイ、ソーラーパネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板、半導体ウエハ、又は同等物などの、上部に材料を堆積することが可能な任意の基板であり得る。幾つかの実施形態では、ルテニウム含有層が少なくとも部分的に上部に形成され得るように、１つ又は複数の追加の層を基板に配置してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、金属、窒化物、酸化物、若しくは同等物、又はこれらの組み合わせを含む層が、基板上に配置されてもよく、このような１つ又は複数の層の上にルテニウム含有層が形成され得る。
【００７１】
［００７７］７０４では、ルテニウム含有層が基板上に形成される。ルテニウム含有層は、原子層堆積（ＡＬＤ）などの周期的堆積処理によって形成することができる。幾つかの実施形態では、周期的堆積処理によるルテニウム含有層の形成は、概して、基板を２つ以上の処理ガスに別々に曝露することを含み得る。時間領域ＡＬＤの実施形態では、各処理ガスへの曝露は、時間遅延／休止によって分けられ、それにより、処理ガスの成分が、基板表面に付着し且つ／又は基板表面で反応することが可能になる。代替的に、又は組み合わせにより、幾つかの実施形態では、基板を処理ガスに曝露する前及び／又は後にパージを行ってもよい。パージを行うためには、不活性ガスが使用される。例えば、第１の処理ガスを処理チャンバに供給し、その後、不活性ガスによるパージを行うことができる。次に、第２の処理ガスを処理チャンバに供給し、その後、不活性ガスによるパージを行うことができる。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバに継続的に供給されてもよく、第１の処理ガスが、処理チャンバ内に投与又はパルス供給され、その後、第２の処理ガスが、処理チャンバ内に投与又はパルス供給され得る。このような実施形態では、第１の処理ガスの投与と第２の処理ガスの投与との間に遅延又は休止が生じる場合があり、これにより、処理ガスの投与間に不活性ガスの連続流が処理チャンバをパージすることが可能になる。
【００７２】
［００７８］空間ＡＬＤの実施形態では、（２つの反応性ガスのみが使用される場合に）基板の一部が第１の反応性ガスに曝露され、基板の異なる部分が第２の反応性ガスに曝露されるように、各処理ガスへの曝露は、基板の種々の部分に対して同時に行われる。基板は、その上の各点が、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの両方に連続的に曝露されるように、ガス供給システムに対して移動させられる。時間領域ＡＬＤ又は空間ＡＬＤ処理の任意の実施形態では、所定の層厚が基板表面上に形成されるまで、このシーケンスが繰り返され得る。
【００７３】
［００７９］ここで使用される「パルス（ｐｕｌｓｅ）」又は「投与（ｄｏｓｅ）」は、処理チャンバ内に断続的に又は非連続的に導入される原料ガスの量を指すことが意図される。各パルス内の特定の化合物の量は、パルスの持続時間に応じて、経時的に変動し得る。特定の処理ガスは、単一の化合物、又は２つ以上の化合物の混合物／組み合わせ（例えば、以下に記載される処理ガス）を含み得る。
【００７４】
［００８０］各パルス／投与の持続時間は、可変であり、例えば、処理チャンバの空間容量、並びに処理チャンバに連結された真空システムの能力に適合するように調整され得る。さらに、処理ガスの投与時間は、処理ガスの流量、処理ガスの温度、制御弁の種類、使用される処理チャンバの種類、及び基板表面に吸着する処理ガスの成分の能力に応じて変動し得る。投与時間は、形成される層の種類、及び形成されるデバイスの形状に基づいても変動し得る。投与時間は、基板の表面全体に実質的に吸着／化学吸着し、その上に処理ガス成分の層を形成するのに十分な量の化合物を供給するのに十分な長さでなければならない。
【００７５】
［００８１］７０４でルテニウム含有層を形成する処理は、基板を第１の反応性ガスに曝露することによって開始し得る。幾つかの実施形態では、第１の反応性ガスは、ルテニウム前駆体（ルテニウム含有ガス等とも呼ばれる）を含み、７０６に示すように、第１の期間にわたって基板に曝露される。
【００７６】
［００８２］ルテニウム前駆体は、後の反応のために基材上にルテニウムの層を吸着させるための任意の適切な前駆体であり得る。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ルテニウム金属中心及び１つ又は複数の配位子を含む。幾つかの実施形態では、ルテニウム金属中心は、１つ又は複数のルテニウム原子を含む。言い換えると、幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、二量体、三量体、又は四量体のうちの１つ又は複数である。
【００７７】
［００８３］ルテニウム前駆体上の配位子の数及び配位子の種類は、例えば、ルテニウム原子の酸化状態に基づいて変動し得る。ルテニウム前駆体は、ホモレプティック又はヘテロレプティックであり得る。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ホモレプティック錯体である（すなわち、ルテニウム前駆体の配位子が同一である）。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ヘテロレプティックである（すなわち、配位子の少なくとも１つが他の配位子とは異なる）。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、トリルテニウムドデカカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）を含む。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、少なくとも１つのシクロペンタジエニル配位子（Ｃｐ）又はその誘導体を含む。シクロペンタジエニル配位子の適切な誘導体には、１つ又は複数のアルキル基又はアミノ基で置換されたＣｐ、及び別のＣｐ又は異なる配位子に共有結合されたＣｐが含まれるが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ビス（シクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）（Ｒｕ（Ｃｐ）２）を含む。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２）を含むか、又は実質的にそれからなる。幾つかの実施形態では、ルテニウム前駆体は、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエニル）ルテニウム（ＩＩ）（Ｒｕ（Ｍｅ５Ｃｐ）２又はＲｕ（Ｃｐ＊）２）を含むか、又は実質的にそれらからなる。
【００７８】
［００８４」ルテニウム前駆体は、ルテニウム含有ガスとして処理チャンバに供給される。ルテニウム含有ガスは、１つ又は複数のパルスで、又は連続的に供給され得る。ルテニウム含有ガスの流量は、約１から約５０００ｓｃｃｍの範囲、又は約２から約４０００ｓｃｃｍの範囲、又は約３から約３０００ｓｃｃｍの範囲、又は約５から約２０００ｓｃｃｍの範囲を含む任意の適切な流量であり得るが、これらに限定されない。ルテニウム含有ガスは、約５ｍＴｏｒｒから約２５Ｔｏｒｒの範囲、又は約１００ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの範囲、又は約５Ｔｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの範囲、又は約５０ｍＴｏｒｒから約２０００ｍＴｏｒｒの範囲、又は約１００ｍＴｏｒｒから約１０００ｍＴｏｒｒの範囲、又は約２００ｍＴｏｒｒから約５００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力を含む任意の適切な圧力で供給され得るが、これらに限定されない。
【００７９】
［００８５］基板がルテニウム含有ガスに曝露される期間は、ルテニウム前駆体が、基板表面の上に適切な核形成層を形成することを可能にするのに必要な任意の適切な時間であり得る。例えば、処理ガスは、約０．１秒から約９０秒の期間にわたって処理チャンバ内に流入し得る。幾つかの時間領域ＡＬＤ処理では、ルテニウム含有ガスは、約０．１秒から約９０秒の範囲、又は約０．５秒から約６０秒の範囲、又は約１秒から約３０秒の範囲、又は約２秒から約２５秒の範囲、又は約３秒から約２０秒の範囲、又は約４秒から約１５秒の範囲、又は約５秒から約１０秒の範囲の時間にわたって基板表面に曝露される。
【００８０】
［００８６］幾つかの実施形態では、不活性ガスは、ルテニウム含有ガスと同時に処理チャンバに追加的に供給され得る。不活性ガスは、（例えば、希釈ガスとして）ルテニウム含有ガスと混合されてもよく、又は別々に供給されてもよく、且つパルス供給であってもよく、又は一定の流れであってもよい。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、約１から約１００００ｓｃｃｍの範囲の一定流量で処理チャンバ内に流入する。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、又はこれらの組み合わせ等）であってもよい。１つ又は複数の実施形態では、ルテニウム含有ガスは、処理チャンバ内に流入する前に、アルゴンと混合される。
【００８１】
［００８７］堆積中の基板の温度は、例えば、基板支持体又はサセプタの温度を設定することによって制御することができる。幾つかの実施形態では、基板は、約０℃から約６００℃の範囲、又は約２５℃から約５００℃の範囲、又は約５０℃から約４５０℃の範囲、又は約１００℃から約４００℃の範囲、又は約１００℃から約２００℃の範囲、又は約２５０℃から約３５０℃の範囲の温度に保持される。
【００８２】
［００８８］１つ又は複数の実施形態では、基板温度は、堆積処理の選択性を調整するように制御される。幾つかの実施形態では、基板は、約２００℃以下、又は約１５０℃以下、又は約１００℃未満に維持され、ルテニウムは、導電材料よりも絶縁材料上に堆積される。幾つかの実施形態では、基板は、約２５０℃以上、又は約３００℃以上、又は約３５０℃以上に維持され、ルテニウムは、絶縁材料よりも導電材料上に堆積される。
【００８３】
［００８９］上記に加えて、基板をルテニウム含有ガスに曝露する間、追加の処理パラメータを調節してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、処理チャンバは、約０．２から約１００Ｔｏｒｒ、又は約０．３から約９０Ｔｏｒｒの範囲、又は約０．５から約８０Ｔｏｒｒの範囲、又は約１から約５０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で維持され得る。
【００８４】
［００９０］次に、７０８では、（特に時間領域ＡＬＤにおいて）処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされてもよい。（空間的ＡＬＤ処理では、反応性ガスを分離するガスカーテンが存在するので、これは必要とされない場合がある。）不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素等）であってもよい。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、基板をルテニウム含有ガスに曝露する間（７０６）に処理チャンバに供給される不活性ガスと同一であってもよく、又は代替的にそれと異なっていてもよい。不活性ガスが同一である実施形態では、第１の処理ガスを処理チャンバから偏向させ、不活性ガスが処理チャンバを通って流れることを可能にすることによってパージが実行され得る。それにより、処理チャンバから任意の過剰な第１の処理ガス成分又は反応副産物をパージする。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、上述の第１の処理ガスに関連して使用される流量と同じ流量で供給されてもよく、又は幾つかの実施形態では、流量を増加又は減少させてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバをパージするために約０から約１００００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給され得る。空間的ＡＬＤでは、反応性ガスの流れと流れとの間にパージガスカーテンが維持されており、処理チャンバをパージする必要がない場合がある。空間的ＡＬＤ処理の幾つかの実施形態では、処理チャンバ又は処理チャンバ領域は、不活性ガスでパージされ得る。
【００８５】
［００９１］不活性ガスの流れは、処理チャンバからの任意の過剰な第１の処理ガス成分及び／又は過剰な反応副産物の除去を促進させ、第１及び第２の処理ガスの望ましくない気相反応を防止することができる。例えば、不活性ガスの流れは、処理チャンバから過剰なルテニウム含有ガスを除去し、ルテニウム前駆体とその後の反応性ガスとの間の反応を防止することができる。
【００８６】
［００９２］次に、７１０では、基板が、第２の期間にわたって、第２の処理ガスに曝露される。第２の処理ガスは、基板表面上のルテニウム含有化合物と反応して堆積膜を生成する。幾つかの実施形態では、第２の反応性ガスは、反応物質（ｒｅａｃｔａｎｔ）と呼ばれる。第２の処理ガスは、得られたルテニウム膜に衝突し得る。例えば、第２の処理ガスがＨ２である場合、ルテニウム膜が堆積され得るが、第２の反応性ガスがシラン又はジシランの場合、ルテニウムシリサイド膜が堆積され得る。
【００８７】
［００９３］幾つかの実施形態では、第２の反応性ガスは、Ｏ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、又はそれらのプラズマのうちの１つ又は複数を含む。幾つかの実施形態では、第２の反応性ガスは、金属膜（例えば、ルテニウム膜）又は金属酸化物（例えば、ＲｕｘＯｙ）を基板に堆積させるために選択される。
【００８８】
［００９４］幾つかの実施形態では、第２の反応性ガスは、水素を含み、形成された結果的な膜は、ルテニウム膜である。水素ガスは、ルテニウム含有ガスよりも大きい流量で基板表面に供給され得る。１つ又は複数の実施形態では、Ｈ２の流量は、ルテニウム含有ガスの流量の約１倍、又はルテニウム含有ガスの流量の約１００倍、又はルテニウム含有ガスの流量の約３０００から５０００倍の範囲である。水素ガスは、時間領域ＡＬＤでは、約１秒から約３０秒の範囲、又は約５秒から約２０秒の範囲、又は約１０秒から約１５秒の範囲の時間にわたって供給され得る。水素ガスは、約１Ｔｏｒｒから約３０Ｔｏｒｒの範囲、又は約５Ｔｏｒｒから約２５Ｔｏｒｒの範囲、又は約１０Ｔｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの範囲、又は最大約５０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で供給され得る。本明細書の他の箇所に開示されているように、基板温度は、任意の適切な温度で維持され得る。１つ又は複数の実施形態では、基板は、ルテニウム含有ガスに曝露されている間の基板の温度とほぼ同じ温度で維持される。
【００８９】
［００９５］次に、７１２では、処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされ得る。不活性ガスは、任意の不活性ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素等）であってもよい。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、以前の処理ルーチン中に処理チャンバに供給される不活性ガスとは同一であってもよく、又は代替的に、異なっていてもよい。不活性ガスが同一である実施形態では、第２の処理ガスを処理チャンバから偏向させ、不活性ガスが処理チャンバを通って流れることを可能にすることによってパージが実行され得る。それにより、処理チャンバから任意の過剰な第２の処理ガス成分又は反応副産物をパージする。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、上述の第２の処理ガスに関連して使用される流量と同じ流量で供給されてもよく、又は幾つかの実施形態では、流量を増加又は減少させてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、不活性ガスは、処理チャンバをパージするために０より大きな流量から約１０，０００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバに供給され得る。
【００９０】
［００９６］図面に示された処理方法の概略的な実施形態は、反応性ガスの２つのパルスのみを含むが、これらは例示に過ぎず、反応性ガスの追加のパルスを使用し得ることを理解されたい。例えば、窒化物膜は、金属前駆体ガスを含む第１のパルス、還元剤を含む第２のパルス、及び窒化のための窒素の第３のパルスによって、成長させることができる。パルスは、全体的に又は部分的に繰り返すことができる。例えば、３つのパルス全てを繰り返してもよく、又は２つのみを繰り返してもよい。これは、各サイクルにつき変動し得る。
【００９１】
［００９７］堆積処理は、熱的処理又はプラズマ強化処理であり得、いずれともプラズマの追加を使用することができる。図には示されていないが、幾つかの実施形態では、基板はプラズマに曝露される。幾つかの実施形態では、プラズマは、Ｏ２、Ｈ２、又はＨ２Ｏのうちの１つ又は複数のプラズマを含む。幾つかの実施形態では、基板は、反応物質のプラズマに曝露される。幾つかの実施形態では、プラズマは、限定されないが、窒素、アルゴン、又はヘリウムを含む不活性ガス、希釈ガス、又はキャリアガスのプラズマを含む。プラズマは、直流プラズマ又は遠隔プラズマであり得る。反応プラズマは、導電結合プラズマ（ＣＣＰ）又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）であり得る。
【００９２】
［００９８］次に、７１４では、ルテニウム含有層が所定の厚さに達したかどうかが判定される。所定の厚さに達していない場合、方法７００は７０４に戻り、所定の厚さに達するまでルテニウム含有層を形成し続ける。一旦所定の厚さに達すると、方法７００は、終了するか、又は任意選択的なさらなる処理（例えば、別の金属膜のバルク堆積）のために７１６に進み得る。幾つかの実施形態では、ルテニウム含有層は、約１０から約１０，０００Å、又は幾つかの実施形態では、約１０から約１０００Å、又は幾つかの実施形態では、約５０から約５，０００Åの総層厚を形成するように堆積され得る。
【００９３】
［００９９］本開示の幾つかの実施形態は、ルテニウム含有膜を堆積させる方法を対象とする。幾つかの実施形態のルテニウム含有膜は、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、及び／又は酸窒化ルテニウムのうちの１つ又は複数を含む。当業者であれば、堆積される膜は、原子ベースで非化学量論量の金属、酸素、及び／又は窒素原子を有し得るよいことを理解するであろう。
【００９４】
［００１００］幾つかの実施形態では、ルテニウム含有膜は、約９５原子パーセント以上のルテニウム、約９７原子パーセント以上のルテニウム、約９８原子パーセント以上のルテニウム、約９９原子パーセント以上のルテニウム、又は約９９．５原子パーセント以上のルテニウムを含む。１つ又は複数の実施形態では、Ｃ、Ｎ、及びＯ原子の合計は、ルテニウム含有膜の約５原子パーセント以下、約３原子パーセント以下、約２原子パーセント以下、約１原子パーセント以下、又は約０．５原子パーセント以下である。
【００９５】
［００１０１］本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の例示に過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な改変及び変形を本開示の方法及び装置に対して行うことができることが明らかであろう。ゆえに、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に含まれる改変例及び変形例を含むことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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