(57)【要約】  金属表面上に金属酸化物層を堆積させる方法が説明される。本方法は、基板を金属−酸素結合を含まない金属前駆体とアルコールとの別々の投与に曝露することを含む。これらの方法は、下層の金属層を酸化しない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積方法であって、
第１の金属表面を有する基板を設けることであって、前記第１の金属が、コバルト、銅、ニッケル、ルテニウム、タングステン、又は白金のうちの１つ以上を含む、第１の金属表面を有する基板を設けることと、
前記基板を第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露し、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することであって、前記第２の金属が、アルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニッケル、亜鉛、タンタル、又はチタンのうちの１つ以上を含み、前記第２の金属前駆体が、実質的に金属−酸素結合を含まない、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することと
を含み、前記方法が、前記第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない、方法。
【請求項２】
前記第１の金属が、実質的にコバルトからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の金属が、実質的に銅からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の金属が、実質的にアルミニウムからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の金属前駆体が、少なくとも１つのカルボ配位子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのカルボ配位子が、１個から６個の炭素原子を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の金属前駆体が、カルボ配位子のみを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の金属酸化物層が、実質的に炭素を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の金属前駆体が、少なくとも１つのアミノ配位子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の金属前駆体が、少なくとも１つのハロゲン配位子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルコールが、１個から１０個の炭素原子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルコールが、実質的にイソプロピルアルコールからなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
堆積方法であって、
第１の金属表面を有する基板を設けることであって、前記第１の金属が、実質的にコバルトからなる、第１の金属表面を有する基板を設けることと、
前記基板を第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露し、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することであって、前記第２の金属前駆体が、実質的にトリメチルアルミニウムからなり、前記アルコールが、実質的にイソプロピルアルコールからなる、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することと
を含み、前記方法が、前記第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない、方法。
【請求項１４】
前記基板が、約１００℃以上の温度で維持される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
堆積方法であって、
第１の金属表面を有する基板を設けることであって、前記第１の金属が、実質的にコバルトからなる、第１の金属表面を有する基板を設けることと、
前記基板を水素プラズマに曝露することと、
前記基板を第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露し、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することであって、前記第２の金属前駆体が、実質的にトリメチルアルミニウムからなり、前記アルコールが、実質的にイソプロピルアルコールからなる、前記第１の金属表面上に第２の金属酸化物層を形成することと
を含み、前記基板が、約３５０℃の温度で維持され、前記方法が、前記第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
［０００１］本出願は、２０１７年１１月１９日に提出された米国仮特許出願第６２／５８８，４２２に対する優先権を主張するものであり、その開示全体が本明細書中での参照により組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
［０００２］本開示の実施形態は、薄い膜を堆積させる方法に関する。具体的には、本開示は、界面酸化を伴わずに金属表面上に金属酸化物を堆積させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］薄膜は、多くのプロセスの半導体製造に幅広く使用されている。例えば、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム）の薄膜は、スペーサ材料及びエッチング停止層として、パターニング処理において使用されることが多い。これらの材料は、より高価なＥＵＶリソグラフィ技術を採用せずにより小さなデバイス寸法を可能にする。
【０００４】
［０００４」基板表面上に金属酸化物を堆積させる一般的な技法には、基板表面の一部の酸化が関わる場合が多い。この酸化処理は、特に金属表面上では、デバイス性能に有害であり得る。
【０００５】
［０００５」したがって、当該技術分野では、金属表面を酸化させずに、金属表面上に金属酸化物を堆積させる方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］本開示の１つ以上の実施形態は、堆積方法を対象とする。当該方法は、第１の金属表面を有する基板を設けることを含む。第１の金属は、コバルト、銅、ニッケル、ルテニウム、タングステン、又は白金のうちの１つ以上を含む。基板は、第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露され、第１の金属表面上に第２の金属酸化物層が形成される。第２の金属は、アルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニッケル、亜鉛、タンタル、又はチタンのうちの１つ以上を含み、第２の金属前駆体は、実質的に金属−酸素結合を含まない。当該方法は、第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない。
【０００７】
［０００７］本開示の追加の実施形態は、堆積方法を対象とする。当該方法は、第１の金属表面を有する基板を設けることを含む。第１の金属は、実質的にコバルトからなる。基板は、第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露され、第１の金属表面上に第２の金属酸化物層が形成される。第２の金属前駆体は、実質的にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）からなり、アルコールは、実質的にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）からなる。当該方法は、第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない。
【０００８】
［０００８］本開示のさらなる実施形態は、堆積方法を対象とする。当該方法は、第１の金属表面を有する基板を設けることを含む。第１の金属は、実質的にコバルトからなる。基板は、水素プラズマに曝露される。基板は、第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露され、第１の金属表面上に第２の金属酸化物層が形成される。第２の金属前駆体は、実質的にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）からなり、アルコールは、実質的にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）からなる。基板は、約３５０℃の温度で維持され、当該方法は、第１の金属表面の酸化を実質的に発生させない。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［０００９］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ステップ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。
【００１０】
［００１０］本開示の実施形態は、金属表面の酸化を実質的に伴わずに金属表面上に金属酸化物層を堆積させる方法を提供する。このように使用される「実質的に酸化がない」とは、表面原子の数に基づいて、表面が、５％、２％、１％、又は０．５％未満の酸素を含有することを意味する。理論に縛られるわけではないが、金属表面の酸化は、下層の金属材料の抵抗率を増加させ、デバイスの不具合を加速させる恐れがある。本開示の実施形態は、有利には、第１の金属表面を酸化させずに、第２の金属酸化物層を堆積することを提供する。
【００１１】
［００１１］例えば、トリメチルアルミニウム及び水を利用する、コバルトに酸化アルミニウムを堆積させる方法は、コバルト層と酸化アルミニウム層との間にかなりの量の酸化コバルトを発生させる。これに対して、開示された方法は、コバルト層と酸化アルミニウム層との間に酸化コバルト層を発生させることなく、同様の酸化アルミニウム層を堆積する。
【００１２】
［００１２］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、及び他の導電性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。基板自体の表面上の直接的な膜処理に加えて、本開示では、開示された膜処理ステップはいずれも、以下でより詳細に開示される基板に形成された下層に対して実施することができる。「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。
【００１３】
［００１３］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、化学反応（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連続的に曝露される。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。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異なる部分が、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、この観点で使用される用語「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」とは、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。
【００１４】
［００１４］１つ以上の実施形態によると、本方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理を使用する。かかる実施形態では、基板表面は、別々に又は実質的に別々に前駆体（又は反応性ガス）に曝露される。本明細書で使用される「別々に（ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ）」とは、金属前駆体及びアルコールが、一時的に、空間的に、又はその両方で分離されることを意味する。本明細書全体で使用される「実質的に別々に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ）」とは、時間的分離に関連する場合、前駆体の曝露の持続時間の大部分が、共反応物への曝露と重ならないが、幾らかの重複もあり得ることを意味する。本明細書全体で使用される「実質的に別々に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ）」とは、空間的分離に関連する場合、前駆体の曝露領域の大部分が、共反応物の曝露領域と重ならないが、幾らかの重複もあり得ることを意味する。
【００１５】
［００１５］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する「前駆体」、「反応物質」、「反応性ガス」などの用語は、交換可能に使用され、基板表面と反応し得る任意のガス種、又は基板表面上に存在する種を示す。
【００１６】
［００１６］１つ以上の実施形態では、当該方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理を使用して実施される。ＡＬＤ処理は、２成分（又はより高次の）反応を使用して材料の単一層が堆積される、自己制限型処理である。個々のＡＬＤ反応は、理論的には、自己制限的であり、基板表面の全ての利用可能な活性部位が反応するまで継続する。ＡＬＤ処理は、時間領域ＡＬＤ又は空間的ＡＬＤによって実施され得る。
【００１７】
［００１７］時間領域処理では、処理チャンバ及び基板は、任意の所与の時点で単一の反応性ガスに曝露される。例示的な時間領域処理では、処理チャンバは、一定時間にわたり金属前駆体で満たされる場合があり、それにより、金属前駆体が基板の利用可能な部位と完全に反応することが可能になる。次いで、第２の反応性ガスを処理チャンバ内に流し込む前に処理チャンバの前駆体をパージすることができ、それにより、第２反応性ガスが、基板表面又は基板表面上の材料と完全に反応することが可能になる。時間領域処理は、任意の所与の時間で処理チャンバ内に１つの反応性ガスのみが存在することを確実なものとすることにより、反応性ガスの混合を最小限に抑える。任意の反応性ガス曝露の開始時では、反応性種の濃度がゼロから最終的な所定圧力になるような遅延が生じる。同様に、処理チャンバから全ての反応種のパージする時にも遅延が生じる。
【００１８】
［００１８］空間ＡＬＤ処理では、基板は、単一の処理チャンバ内の種々の処理領域間で移動させられる。個々の処理領域は、それぞれ、ガスカーテンによって隣接する処理領域から分離される。ガスカーテンは、反応性ガスの混合を防止して、任意の気相反応を最小限に抑えるのに役立つ。種々の処理領域を通って基板が移動することにより、気相反応を防止しながら、基板が異なる反応性ガスに連続曝露されることが可能になる。
【００１９】
［００１９」幾つかの実施形態では、第１の金属層を含む基板は、第１の金属表面を有する。第１の基板は、任意の適切な金属であってもよい。理想的には、第１の金属表面は、実質的に第１の金属からなる。実際には、第１の金属表面は、第１の金属以外の元素を含む汚染物質又はその他の膜をその表面上にさらに含み得る。
【００２０】
［００２０］幾つかの実施形態では、第１の金属は、コバルト、銅、ニッケル、ルテニウム、タングステン、又は白金のうちの１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、第１の金属は、単一の金属種を含む純金属である。幾つかの実施形態では、第１の金属は、金属合金であり、複数の金属種を含む。幾つかの実施形態では、第１の金属は、実質的にコバルト、銅、ニッケル、ルテニウム、タングステン、又は白金からなる。幾つかの実施形態では、第１の金属は、実質的にコバルトからなる。幾つかの実施形態では、第１の金属は、実質的に銅からなる。このように使用されている表現「実質的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、記載された材料が、記載された種の約９５％、９８％、９９％、又は９９．５％以上であることを意味する。
【００２１】
［００２１］基板は、開示された方法による処理のために設けられる。このように使用される表現「設けられる（ｐｒｏｖｉｄｅｄ）」とは、基板が、さらなる処理のために、ある位置又は環境内に配置されることを意味する。基板は、第２の金属前駆体及びアルコールに曝露され、第１の金属表面上に第２の金属酸化物層が形成される。幾つかの実施形態では、基板は、第２の金属前駆体及びアルコールに別々に曝露される。
【００２２】
［００２２］第２の金属前駆体は、第２の金属及び１つ以上の配位子を含む。第２の金属は、金属酸化物が形成され得る任意の適切な金属であり得る。幾つかの実施形態では、第２の金属は、アルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニッケル、亜鉛、タンタル、又はチタンのうちの１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、第２の金属は、実質的にアルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニッケル、亜鉛、タンタル、又はチタンからなる。幾つかの実施形態では、第２の金属は、実質的にアルミニウムからなる。
【００２３】
［００２３］第２の金属前駆体の配位子は、任意の適切な配位子であり得る。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、実質的に金属−酸素結合を含まない。このように使用される表現「金属−酸素結合を実質的に含まない」とは、第２の金属前駆体が、金属−配位子結合の総数で測定して、２％、１％、又は０．５％未満の金属−酸素結合を有することを意味する。本開示で使用されるように、配位子は、主に、第２の金属前駆体の金属中心に付着する元素によって説明される。したがって、カルボ配位子（ｃａｒｂｏ  ｌｉｇａｎｄ）は、金属−炭素結合を示し、アミノ配位子（ａｍｉｎｏ  ｌｉｇａｎｄ）は、金属−窒素結合を示し、ハロゲン配位子（ｈａｌｉｄｅ  ｌｉｇａｎｄ）は、金属−ハロゲン結合を示す。
【００２４】
［００２４」幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、少なくとも１つのカルボ配位子を含む。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、カルボ配位子のみを含む。少なくとも１つのカルボ配位子が存在する実施形態では、各カルボ配位子は、独立して１個から６個の炭素原子を含有する。幾つかの実施形態では、カルボ配位子は、メチルである。幾つかの実施形態では、カルボ配位子は、エチルである。第２の金属前駆体が少なくとも１つのカルボ配位子を含む幾つかの実施形態では、開示された方法は、実質的に炭素を含有しない第２の金属酸化物層を設ける。
【００２５】
［００２６］幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、実質的にトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）からなる。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、実質的にトリメチルアルミニウム（ＴＥＡ）からなる。
【００２６】
［００２６］幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、少なくとも１つのアミノ配位子を含む。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、アミノ配位子のみを含む。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、少なくとも１つのハロゲン配位子を含む。幾つかの実施形態では、第２の金属前駆体は、ハロゲン配位子のみを含む。
【００２７】
［００２７］アルコールは、一般式Ｒ−ＯＨのものであり、式中、Ｒは任意の適切な有機置換基である。幾つかの実施形態では、アルコールは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０個の炭素原子を含有する。幾つかの実施形態では、有機置換基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロ、アリール、直鎖、又は分枝鎖のうちの１つ以上である。幾つかの実施形態では、有機置換基は、炭素以外の原子を含有する。幾つかの実施形態では、アルコールは、１つより多くのヒドロキシル基を含有する。幾つかの実施形態では、アルコールは、実質的にメタノールからなる。幾つかの実施形態では、アルコールは、実質的にエタノールからなる。幾つかの実施形態では、アルコールは、実質的にイソプロパノールからなる。幾つかの実施形態では、アルコールは、実質的にｔ−ブタノールからなる。ここで使用されているように、当該アルコールが、モル基準で上述アルコールの９５％、９８％、９９％、又は９９．５％を超える場合、当該アルコールは、上述アルコール「から実質的になる」。
【００２８】
［００２８］基板は、本開示の実施形態に従って処理されるが、幾つかの条件を制御することができる。これらの条件には、基板温度、流量、第２の金属前駆体及び／又はアルコールのパルス持続時間及び／又は温度、並びにチャンバ圧力を含まれるが、これらに限定されない。
【００２９】
［００２９］堆積中の基板の温度は、例えば、使用される前駆体に応じて、任意の適切な温度であり得る。処理中、基板は加熱又は冷却され得る。かかる加熱又は冷却は、基板支持体の温度を変化させることと、加熱された又は冷却されたガスを基板表面に流すこととを含む任意の適切な手段によって達成され得るが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導的に変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１つ以上の実施形態では、利用されるガス（反応性ガス又は不活性ガス）は、加熱又は冷却され、基板温度を局所的に変化させる。幾つかの実施形態では、ヒータ／クーラは、基板温度を対流によって変化させるように、チャンバ内で基板表面に隣接するように位置付けされる。
【００３０】
［００３０］幾つかの実施形態では、基板の温度は、約２５℃、又は約５０℃、又は約１００℃、又は約１５０℃、又は約２００℃、又は約２５０℃、又は約３００℃、又は約３５０℃、又は約４００℃、又は約４５０℃、又は約５００℃以上に維持される。幾つかの実施形態では、基板温度は、約６００℃、又は約５５０℃、又は約５００℃、又は約４５０℃、又は約４００℃、又は約３５０℃、又は約３００℃、又は約２５０℃、又は約２００℃、又は約１５０℃、又は約１００℃、又は約５０℃、又は約２５℃以下の温度に維持される。幾つかの実施形態では、基板温度は、約３５０℃に維持される。
【００３１】
［００３１］本明細書で使用される「パルス（ｐｕｌｓｅ）」又は「投与量（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。
【００３２】
［００３２］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、及び基板表面上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。
【００３３】
［００３３］反応物（例えば、第２の金属前駆体及びアルコール）は、１つ以上のパルスで、又は連続的に供給され得る。反応物の流量は、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。反応物は、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することができるが、これらに限定されない。
【００３４】
［００３４］基板が各反応物に曝露される期間は、反応物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量であり得る。例えば、反応物は、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、反応物は、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。
【００３５】
［００３５」幾つかの実施形態では、不活性ガスが、反応物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、希釈ガスとしての）反応物と混合されてもよく、又は別々に混合されてもよく、且つ不活性ガスは、パルス化されてもよく、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、これらの組み合わせなど）であってもよい。１つ以上の実施形態では、反応物は、処理チャンバ内に流入する前に、アルゴンと混合される。
【００３６】
［００３６］上記に加えて、基板を反応物に曝露する間、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の範囲の圧力に維持され得る。
【００３７】
［００３７］幾つかの実施形態では、（特に時間領域ＡＬＤにおける）処理チャンバは、不活性ガスを使用してパージされ得る。（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、ネオンなど）であってもよい。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、基板を反応物に曝露する間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２の金属前駆体に関連して使用される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、反応物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。
【００３８】
［００３８］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し得る。
【００３９】
［００３９」本明細書に記載される処理方法の一般的な実施形態は、反応性ガスの２つのパルスのみを含むが、これは例示に過ぎず、反応性ガスの追加のパルスを使用してもよいことを理解されたい。
【００４０】
［００４０］堆積中の処理チャンバの圧力は、約５０ｍＴｏｒｒから７５０Ｔｏｒｒの範囲、又は約１００ｍＴｏｒｒから約４００Ｔｏｒｒの範囲、又は約１Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲、又は約２Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒの範囲であり得る。
【００４１】
［００４１］形成された第２の金属酸化物層は、任意の適切な膜であってもよい。幾つかの実施形態では、形成される膜は、ＭＯｘに従う１つ以上の種を含む非晶質膜又は結晶質膜であり、式は、化学量論的ではなく、原子組成を表す。幾つかの実施形態では、第２の金属酸化物は、化学量論的である。幾つかの実施形態では、第２の金属膜は、化学量論比よりも大きな、酸素に対する第２の金属の比を有する。幾つかの実施形態では、第２の金属酸化物は、化学量論的である。幾つかの実施形態では、第２の金属膜は、化学量論比よりも少ない、酸素に対する第２の金属の比を有する。
【００４２】
［００４２］第２の金属酸化物層を所望の厚さに堆積し終えると、本方法は、概して終了し、基板は、任意のさらなる処理に進むことができる。
【００４３】
［００４３］幾つかの実施形態では、基板を曝露させて第２の金属酸化物層を形成する前に、基板は洗浄される。幾つかの実施形態では、基板の洗浄は、基板を水素プラズマに曝露することを含む。このように使用される場合、「水素プラズマ」という用語は、分子状水素（すなわち、Ｈ２）を有するプラズマを指す。幾つかの実施形態では、水素プラズマは、モル基準で約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９８％、又は９９％のＨ２以上である。
【００４４】
［００４４］原子層堆積型チャンバ内では、基板は、空間的又は時間的に分離された処理において、第１の前駆体及び第２の前駆体に曝露され得る。時間的ＡＬＤは、第１前駆体がチャンバに流れ込んで表面と反応する、従来の処理である。第２の前駆体を流し込む前に、第１の前駆体がチャンバからパージされる。空間的ＡＬＤでは、第１の前駆体及び第２の前駆体が両方とも同時にチャンバへ流し込まれるが、前駆体の混合を防止する領域が流れと流れの間に存在するように、空間的に分離されている。空間的ＡＬＤでは、基板がガス分配プレートに対して移動させられるか、又はガス分配プレートが基板に対して移動させられる。
【００４５】
［００４５］１つのチャンバ内で方法の部分のうちの一又は複数が実行される実施形態では、処理は空間的ＡＬＤ処理であり得る。上述の１つ以上の化学物質は適合性がない（すなわち、結果的に、基板表面以外の場所で反応するか、且つ／又はチャンバ上に堆積する）場合があるが、空間的分離により、気相中で試薬がそれぞれに確実に曝露されない。例えば、時間的ＡＬＤには、堆積チャンバのパージが関わる。しかしながら、実際には、追加の試薬を流し込む前に、すべての過剰な試薬をチャンバからパージすることは可能ではないときがある。したがって、チャンバ内に残った任意の試薬が反応する恐れがある。空間的に分離されていれば、過剰な試薬をパージする必要はなく、相互汚染が制限される。さらに、チャンバをパージするのに多くの時間を要することがあり、それゆえに、パージ工程をなくすことによってスループットを増大させることができる。
【００４６】
［００４６］本明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、これらの実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。ゆえに、本明細書を通じて様々な箇所で「１つ以上の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」などの表現が登場しても、必ずしも、本開示の同一の実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な態様で組み合わせてもよい。
【００４７】
［００４７］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。
【国際調査報告】
2021503547.tif 000002
2021503547.tif 000003
2021503547.tif 000004