(57)【要約】  原子層堆積（ＡＬＤ）で金属酸化物膜を共形で調整するための方法およびシステムを提供する。いくつかの例示する方法は、化学的阻害を使用する。そのような方法を遂行するための例示するシステムは、チャンバと、前駆物質ガスの供給源と、阻害前駆物質ガスの供給源と、前駆物質ガスの供給源または阻害前駆物質ガスの供給源に接続可能な注入口をそれぞれが有する各々のガス流路を有する１つまたは複数のインジェクタであって、第１の堆積速度で第１の膜を形成するために、複数の領域のうちの第１の領域で第１のガス流量でチャンバの中に前駆物質ガスを個別に、または別のインジェクタと連動供給し、第１の膜の成長を阻害するために、複数の領域のうちの同じ領域または第２の領域で第２のガス流量で阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている１つまたは複数のインジェクタとを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子レベル堆積（ＡＬＤ）装置であって、
チャンバと、
前駆物質ガスの供給源と、
阻害前駆物質ガスの供給源と、
前記前駆物質ガスの前記供給源または前記阻害前駆物質ガスの前記供給源に接続可能な注入口をそれぞれが有する各々のガス流路を有する１つまたは複数のインジェクタであって、第１の堆積速度で第１の膜を形成するために、複数の領域のうちの第１の領域に第１のガス流量で前記チャンバの中に前駆物質ガスを個別に、または別のインジェクタと連動して供給し、
前記第１の膜の成長を阻害するために、前記複数の領域のうちの同じ領域または第２の領域に第２のガス流量で阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている１つまたは複数のインジェクタと
を備えるＡＬＤ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前記前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容する前に、前記チャンバの中に前記阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前記阻害前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容する前に、前記チャンバの中に前記前駆物質ガスを供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前記前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容するのと同時に、前記チャンバの中に前記阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、第２の堆積速度で第２の膜を形成するために、前記複数の領域のうちの１つに第２の前駆物質ガスを第３のガス流量で供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前記阻害前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容するのと同時に、前記第２の前駆物質ガスを供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記前駆物質ガスはキレート剤を含む、ＡＬＤ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記キレート剤は、ＨＡｃＡｃ、ブタンチオール、エタノール、およびホスフィンのうちの１つまたは複数を含む、ＡＬＤ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のＡＬＤ装置であって、前記１つまたは複数のインジェクタは、さらに、平坦な表面上で前記前駆物質ガスの飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルで、低暴露の阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている、ＡＬＤ装置。
【請求項１０】
原子レベル堆積（ＡＬＤ）でプロファイルを制御するための方法であって、
第１の堆積速度で第１の膜を形成するために、ＡＬＤ反応器のチャンバの中に、前駆物質ガスが前記チャンバ内の複数の領域のうちの第１の領域に第１のガス流量で入ることを許容し、
前記第１の膜の成長を阻害するために、前記チャンバ内の前記複数の領域のうちの同じ領域または第２の領域に第２のガス流量で阻害前駆物質ガスを供給すること、
を備える方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容する前に、前記チャンバの中に前記阻害前駆物質ガスを供給すること、備える方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記阻害前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容する前に、前記チャンバの中に前記前駆物質ガスを供給すること、をさらに備える方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容するのと同時に、前記チャンバの中に前記阻害前駆物質ガスを供給すること、備える方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記チャンバ内で第２の堆積速度で第２の膜を形成するために、前記複数の領域のうちの１つに第２の前駆物質ガスを第３のガス流量で供給すること、を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、前記阻害前駆物質ガスが前記チャンバの中に入ることを許容するのと同時に、前記第２の前駆物質ガスを供給すること、備える方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、前記前駆物質ガスの中にキレート剤を含ませること、を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、前記キレート剤の中にＨＡｃＡｃ、ブタンチオール、エタノール、およびホスフィンのうちの１つまたは複数を含ませること、を備える方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、平坦な表面上で前記前駆物質ガスの飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルで、前記阻害前駆物質ガスを供給すること、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、全体が参照により共にも本明細書に組み入れられる、名称を「ＣＯＮＦＯＲＭＡＬＩＴＹ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＭＥＴＡＬ  ＯＸＩＤＥ  ＦＩＬＭＳ  ＵＳＩＮＧ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＩＮＨＩＢＩＴＩＯＮ（化学的阻害を使用する金属酸化物膜の共形性調整）」とする、２０１７年１２月２８日に提出された、Ｓｍｉｔｈの米国仮特許出願第６２／６１１，５４１号、および名称を「ＣＯＮＦＯＲＭＡＬＩＴＹ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＭＥＴＡＬ  ＯＸＩＤＥ  ＦＩＬＭＳ  ＵＳＩＮＧ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＩＮＨＩＢＩＴＩＯＮ」とする、２０１８年４月２５日に提出された、Ｓｍｉｔｈの米国特許出願第１５／９６２，９５３号の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、一般に半導体装置の製造における選択的原子層堆積に関し、より詳細には化学的阻害を使用する、金属酸化物膜の共形性調整に関する。一例では、選択的阻害を使用して、改善された膜プロファイル制御を提供する。
【背景技術】
【０００３】
従来、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）は、気相化学処理の連続使用に基づく薄膜堆積技法である。ＡＬＤは、化学蒸着法のサブクラスであると考えられる。ＡＬＤ反応の大部分は、典型的には前駆物質と呼ばれる２つの化学物質を使用する。これらの前駆物質は、順次の自己制御的手法で一度に１つ、材料の表面と反応する。別個の前駆物質に繰り返し暴露することによって薄膜を堆積させる。
【０００４】
ＡＬＤは、半導体装置およびウエハの製造で重要な処理であり、ナノ材料を合成するために利用できる１組のツールの一部である。金属酸化物堆積でのプロファイル制御はまた、周期的エッチ・バック・ステップを用いて達成することができるが、周期的エッチ・バック・ステップは、追加のハードウェアおよび費用を導入する。
【０００５】
本開示は、少なくともこれらの欠点に対処しようとする。本項で記述する情報は、以下の開示する主題に関する何らかの背景を当業者に提供するために提供され、認められた従来技術と考えられるべきではないことに留意されたい。
【発明の概要】
【０００６】
一例の実施形態では、ＡＬＤ装置は、チャンバと、前駆物質ガスの供給源と、阻害前駆物質ガスの供給源と、前駆物質ガスの供給源または阻害前駆物質ガスの供給源に接続可能な注入口をそれぞれ有する対応するガス流路を有する１つまたは複数のインジェクタであって、第１の堆積速度で第１の膜を形成するために、複数の領域のうちの第１の領域に第１のガス流量でチャンバの中に前駆物質ガスを個別に、または別のインジェクタと連動して供給し、第１の膜の成長を阻害するために、複数の領域のうちの同じ領域または第２の領域で第２のガス流量で阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている１つまたは複数のインジェクタとを備える。
【０００７】
いくつかの例では、１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容する前に、チャンバの中に阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている。いくつかの例では、１つまたは複数のインジェクタは、さらに、阻害前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容する前に、チャンバの中に前駆物質ガスを供給するように構成されている。いくつかの例では、１つまたは複数のインジェクタは、さらに、前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、チャンバの中に阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている。いくつかの例では、１つまたは複数のインジェクタは、さらに、第２の堆積速度で第２の膜を形成するために、複数の領域のうちの１つに第２の前駆物質ガスを第３のガス流量で供給するように構成されている。いくつかの例では、さらに、１つまたは複数のインジェクタは、阻害前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、第２の前駆物質ガスを供給するように構成されている。阻害前駆物質ガスは、キレート剤、ジケトン、チオール、アルコール、およびホスフィンのうちの１つまたは複数を含んでよい。いくつかの例では、さらに、１つまたは複数のインジェクタは、平坦な表面上で前駆物質ガスの飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルで、低暴露の阻害前駆物質ガスを供給するように構成されている。
【０００８】
いくつかの実施形態を、限定しない例によって添付図面の図で示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】例示する実施形態による、共形構造の概略の断面図である。
【図１Ｂ】例示する実施形態による、共形構造の概略の断面図である。
【００１０】
【図２Ａ】例示する実施形態による、別の共形構造の概略の断面図を含む。
【図２Ｂ】例示する実施形態による、別の共形構造の概略の断面図を含む。
【００１１】
【図３】例示する実施形態による、下位が共形構造の概略の断面図を含む。
【００１２】
【図４】例示する実施形態による、上位が共形構造の概略の断面図を含む。
【００１３】
【図５】例示する実施形態による、それぞれの照射量モードおよびパージモードでのＳＭＦＤ反応器の概略図である。
【００１４】
【図６】例示する実施形態による、ある例のＩＣＰプラズマＡＬＤ反応器の概略図である。
【００１５】
【図７】例示する実施形態による、遠隔プラズマ反応器の概略図である。
【００１６】
【図８】例示する実施形態による、ＣＣＰプラズマ反応器の概略図である。
【００１７】
【図９】例示する実施形態による、方法での動作を示す流れ図である。
【００１８】
【図１０】例示する実施形態による、方法での動作を示す流れ図である。
【００１９】
【図１１】本明細書の１つまたは複数の例示する方法を制御してよいコンピュータコントローラの、ある例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の記述は、本発明の例示的実施形態を具体化するシステム、方法、技法、命令シーケンス、および計算機械プログラム製品を含む。以下の記述では説明のために、例示する実施形態を十分に理解することができるようにするために数多くの特有の詳細について示す。しかしながら、これらの特有の詳細なしに本発明を実施してよいことは当業者に明らかであろう。
【００２１】
本特許文書の開示の一部分は、著作権保護を受ける素材を包含する。著作権所有者は、特許文書または特許情報開示が特許商標庁の特許のファイルまたは記録に現れるので、特許文書または特許情報開示を誰が複製することにも反対しないが、他の点では何であれすべての著作権について権利を留保する。以下の表示は、以下で記述するような任意のデータおよび本明細書の一部を形成する図面内の任意のデータに適用される：Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ  Ｌａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、２０１７−２０１８、Ａｌｌ  Ｒｉｇｈｔｓ  Ｒｅｓｅｒｖｅｄ（著作権ラムリサーチ、２０１７年〜２０１８年、不許複製・禁無断転載）。
【００２２】
原子層堆積（ＡＬＤ）は、さまざまな用途で薄膜を堆積させるための重要な技法として出現してきた。半導体処理は、最近のＡＬＤ発展の主要な動機づけの１つになってきた。国際半導体技術ロードマップ（Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ、ＩＴＲＳ）は、ＭＯＳＦＥＴ構造での高誘電率ゲート酸化物用ＡＬＤ、および最終過程の相互接続での銅拡散障壁用ＡＬＤを含んでいた。それに加えて、ＡＬＤは、ＤＲＡＭ用トレンチコンデンサを製作するために高品質な誘電体を堆積させることを含む他の分野で困難な要件に直面してきた。半導体業界での小型化は、薄膜堆積を原子レベルで制御するための要件をもたらした。小型化は、共形にコートされる必要がある、非常に高いアスペクトの構造を作り出してきた。他のどの薄膜技法も、高アスペクト構造に関してＡＬＤが達成する共形性に及ばない。半導体装置でのピンホールのない連続する膜の必要性は、ＡＬＤの進歩を駆り立ててきた。半導体業界を除く、要求の厳しい類似する要件を伴う他の用途には、電子漏れの少ない磁気読み書きヘッド用誘電体、および低い通気性の拡散障壁コーティングがある。
【００２３】
上述のように、従来のＡＬＤは、順次の自己制御的表面反応を使用して、原子層制御および共形堆積の必要を満たそうとする。大部分のＡＬＤ処理は、２つの表面反応が行われ、かつ二元化合物膜を堆積する二元反応シーケンスに基づく。
【００２４】
現在の金属酸化物ＡＬＤは、一般に、共形の（両方の前駆物質が高暴露の）または下位が共形の（両方の前駆物質が低暴露の）膜をもたらす。例示する共形構造１００Ａおよび１００Ｂの断面図を図１Ａおよび図１Ｂに示す。各図では、ＡＬＤにより生み出された上に重なる層１０２（図１Ａ）ならびに１０４および１０６（図１Ｂ）は、それぞれの下にある構造１０８および１１０の形状に「一致する」。さらに、共形構造の図を図２に提供する。左側にある図では、試験構造２００を示す。二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を用いたＡＬＤの後、右側にある図で示すように、構造２００の上に共形層２０２を形成した。
【００２５】
一方では、「下位が共形の」膜は、特徴の最上部近くで最下部よりも厚くなっている。下位が共形の膜３００の、ある例を図３に示す。下にある構造３０４の中に高アスペクトトレンチを３０２で見ることができる。膜３００の上側部分３０５は、横断面図でトレンチ３０２内のより深くにある膜３００の下側部分３０６よりも厚い。
【００２６】
ある種の半導体の用途では、「上位が共形の」膜が望ましい。上位が共形の膜は、特徴の最下部で最上部よりも厚い。上位が共形の膜４００の、ある例を図４に示す。この場合も、下にある構造４０４内に高アスペクトトレンチを４０２で見ることができる。膜４００の上側部分４０５は、横断面図でトレンチ４０２内のより深くにある膜４００の下側部分４０６よりも薄い。下位が共形の構造および上位が共形の構造のナノメートルサイズは、各図の右下隅部で見ることができる目盛り３０８および４０８により与えられる。
【００２７】
従来、特徴内の上位の共形性は、堆積処理のために使用するモジュールとは別個のモジュールで遂行される、制御されたエッチ・バック・ステップにより達成することができる、またはプラズマ段階を使用して達成され、両方とも処理に複雑性および費用を付加する。
【００２８】
本開示では、交替するプロファイル制御法を提供する。一例の方法は、一様態では特徴の最上部を選択的に阻害するステップを含む。これは、一例では前駆物質が特徴の最上部だけに吸着するように低暴露の阻害前駆物質ガス（本明細書では阻害物質とも呼ばれる）を利用することにより達成されてよい。阻害前駆物質ガスは、堆積前駆物質と同じチャンバ内に供給することができ、追加ハードウェアまたはツールの修正をほとんど、またはまったく必要としない。金属酸化物を堆積させるのに適した阻害前駆物質は、キレート剤、たとえばアセチルアセトネート（ＨＡｃＡｃ）などのジケトン、たとえばブタンチオールなどのチオール、たとえばエタノールなどのアルコール、およびホスフィンを含んでよい。他の阻害前駆物質が可能である。
【００２９】
阻害前駆物質の暴露は、分圧と時間の積として表現することができる。トリメチルアルミニウムなどの反応性前駆物質は、２００℃で水酸化表面を飽和させるために、ほぼ１０-6トール・秒の暴露を必要とする。したがって、一例は、分圧１ｍトールで１ミリ秒の照射量、または分圧０．１ｍトールで１０ミリ秒の照射量を含む。アミン末端表面上のジクロロシランなどの低反応性前駆物質は、典型的にはこの表面を飽和させるために、４００℃で１トール・秒の暴露を必要とする。
【００３０】
いくつかの例では、低暴露の阻害前駆物質ガスを、平坦な表面上で前駆物質ガスの飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルと規定してよい。以下の表は、この点について近似的低暴露値を含む。
【表１】
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【００３１】
選択的阻害を使用して、改善された膜プロファイル制御を提供することができる。たとえば、ＨＡｃＡｃなどのキレート剤の親和性を利用して金属酸化物表面に結合して、金属酸化物表面上で堆積を阻害して、トレンチのフィールドおよび最上部への結合を阻害するような手法で（たとえば、低暴露の阻害物質を使用して）キレート剤に基板を暴露することにより、ＡＬＤによる金属酸化物膜の堆積を阻害することができる。
【００３２】
本開示の方法は、たとえば遠隔プラズマシステムまたは容量結合プラズマシステムで使用することができる。遠隔プラズマシステム（下流プラズマシステムまたはアフターグロー・プラズマシステムとしても知られる）は、プラズマと材料（たとえば、半導体ウエハ）の相互作用がプラズマアフターグローの状態のプラズマから遠く離れた場所で行われるシステムである。
【００３３】
例示する遠隔プラズマシステム７００の概略図を図７に示す。システムは、主処理チャンバ７０２および遠隔プラズマ供給源７０４を含む。ガス供給源７１４および真空ポンプ７１６もまた、システム７００内部に含まれる。プラズマ７０６は、遠隔輸送領域７０８およびガスバッフル７１０を通過する。チャンバ内部での材料相互作用は、プラズマ供給源７０４から遠く離れた、またはプラズマ供給源７０４の下流にあるプラズマアフターグローの状態の場所７１２で行われる。
【００３４】
遠隔プラズマシステムの別の例を図５に示す。この場合、阻害前駆物質を用いてＡＬＤを遂行するためのＡＬＤ反応器は、同期して調整された流れおよび抜取り（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｄｒａｗ、ＳＭＦＤ）として公知である。そのようなＳＭＦＤ反応器５００の概略図を、それぞれの照射量モードおよびパージモードで図５に示す。ＳＭＦＤ反応器５００は、パージモード中に反応器注入口５０２で不活性流動ガスを注入し、反応物は、照射量モードで注入口５０２から反応器に入る。不活性ガスは、照射量モード中に反応器流出口５０４を介して反応器５００を離れる。阻害前駆物質は、いずれかの段階の間に反応器の中に注入されてよく、暴露は、交換されるガスの容積および速度を調節することにより制御されてよい。反応器注入口と反応器流出口の間で不活性ガスまたは阻害流動ガスを同期して調整することにより、高速なガス流切替えが可能になる。
【００３５】
本開示の方法はまた、いくつかの他の反応器構成で採用されてよい。たとえば、半導体処理用単一ウエハＡＬＤ反応器は、ガス流に合わせて異なる構成を有してよい。「交差流」反応器は、ウエハ表面全体にわたる平行ガス流を有する。「シャワーヘッド」反応器は、分配器プレートを通してウエハ表面に垂直に、反応器の中にガスを入れる。ガスは、次いでウエハ表面全体にわたり放射状に流れる。ＡＬＤ反応器間の他の相違は、温壁反応器および冷壁反応器を含んでよい。「熱壁」反応器では、反応器内の壁、ガス、および基板はすべて壁の温度まで加熱される。「冷壁」反応器では、基板だけが加熱され、壁は室温のままである、または少しだけ暖められる。
【００３６】
他のＡＬＤ反応器は、多くのサンプル上に同時に堆積させる。これらの反応器は、「バッチ」反応器として知られる。これらの反応器は、複数のサンプルを同時にコートすることができ、１つのサンプルをコートするために必要な時間を劇的に短くすることができる。バッチ反応器は、商用のＡＬＤ処理では費用効果および時間効率を改善することができる。反応器容積がより大きく、複数のサンプル間のガスコンダクタンスがより低いので、バッチ反応器では反応物およびパージングの時定数はより長くなる。しかしながら、多岐にわたる利点は、より長い時定数を相殺することができる。
【００３７】
誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）は、プラズマＡＬＤ中の共通のプラズマ供給源である。プラズマは、通常はおよそ１００ｍトール〜５００ｍトールの圧力で動作する。プラズマ強化ＡＬＤは、プラズマ反応サイクル中に不活性キャリアガスを用いて遂行されることはない。しかしながら、プラズマ反応サイクルは、本開示の不活性キャリアガスまたは阻害前駆物質を使用して、従来の反応物ＡＬＤサイクルと交互に現れる。
【００３８】
開示するある種の実施形態を遂行するための例示するＩＣＰプラズマ反応器６００の概略図を図６に示す。反応器６００は、図示するように、図中でラベルを付けた構成要素部分を含む。これらの構成要素は、たとえば、ガス供給源６０１、金属前駆物質および阻害物質の供給源６０２、第１のリーク弁６０３、反応器チャンバ６０４、石英管６０５、制御注入口弁６０６、ＲＦコイル６０７、第２のリーク弁６０８、ターボポンプ６０９、および四重極質量分析（ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＱＭＳ）モジュール６１０を含む。本明細書で開示する方法のいずれかに従って、制御注入口弁６０６を介して反応器チャンバ６０４に阻害前駆物質６０２を選択的に入れることができる。
【００３９】
本開示の方法はまた、容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅ  ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）システムで遂行されてよい。典型的ＣＣＰシステムは、典型的にはほぼ１３．５６ＭＨｚの単一高周波（ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）電源により駆動される。２つの電極のうちの一方は電源に接続され、他方は接地される。この構成は、原理上は電気回路内のコンデンサに類似するので、この構成で形成されるプラズマは、容量結合プラズマと呼ばれる。本方法を遂行するための例示するＣＣＰシステムは、単一ステーションモジュール、または４重ステーションとしても知られる多重ステーションモジュールを含んでよい。
【００４０】
電極間で電界が発生すると、原子はイオン化され、電子を解放する。ガス中の電子は、ＲＦ場により加速され、衝突によりガスを直接に、または間接的にイオン化することができ、二次電子を作り出す。電界が十分強いとき、電子なだれとして知られることを引き起こすことができる。電子なだれ降伏後、自由電子が豊富にあるために、ガスは導電性になる。多くの場合、自由電子は、励起原子またはガス中の分子から光の放射を伴う。
【００４１】
開示するある種の実施形態を遂行するための例示するＣＣＰ処理反応器の概略図を図８に示す。図は、低圧環境を維持するための処理チャンバ本体８０２を有する原子層堆積（ＡＬＤ）処理ステーション８００のある実施形態の概略図を描く。共通の低圧処理ツール環境の中に、複数のＡＬＤ処理ステーション８００を含んでよい。いくつかの実施形態では、以下で詳細に論じるパラメータを含む、ＡＬＤ処理ステーション８００の１つまたは複数のハードウェアパラメータは、同じく以下でさらに論じる１つまたは複数のコンピュータコントローラ８５０によりプログラムで調節されてよい。
【００４２】
ＡＬＤ処理ステーション８００は、分散シャワーヘッド８０６に処理ガスを供給するための反応物供給システム８０１ａに流体で通じている。反応物供給システム８０１ａは、シャワーヘッド８０６に供給するために、金属アミド、金属アルコキシド、もしくはシリコンアミドガスなどの処理ガスを、または上記で規定したような阻害前駆物質ガスを混ぜ合わせる、および／または条件づけるための混合容器８０４を含む。１つまたは複数の混合容器注入口弁８２０は、ガス混合容器８０４への処理ガス導入を制御してよい。
【００４３】
一例として、図８の実施形態は、混合容器８０４に供給すべき液体反応物を気化させるための気化地点８０３を含む。いくつかの実施形態では、気化地点８０３は、加熱気化器であってよい。そのような気化器から作り出された、飽和した反応物蒸気は、下流の供給配管内で濃縮してよく、いくつかの実施形態では、気化地点８０３の下流にある供給配管は、ヒートトレースされてよい。いくつかの例では、混合容器７０４はまた、ヒートトレースされてよい。限定しない一例では、気化地点７０３の下流にある配管は、およそ１００℃から混合容器７０４での約１５０℃にまで及ぶ増大する温度プロファイル２５を有する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、液体前駆物質または液体阻害前駆物質または液体反応物は、液体インジェクタで気化されてよい。たとえば、液体インジェクタは、混合容器の上流でキャリアガス流の中に液体反応物のパルスを注入してよい。一実施形態では、液体インジェクタは、より高い圧力からより低い圧力まで液体を急に蒸発させることにより反応物を気化してよい。別の例では、液体インジェクタは、液体を霧化して、分散した微小滴にし、分散した微小滴は引き続いて、加熱された供給パイプ内で気化される。より小さな液滴は、より大きな液滴よりも速く気化してよく、液体注入と完全な気化の間の遅延を低減する。より速く気化することにより、気化地点８０３から下流の配管の長さが低減されてよい。１つのシナリオでは、液体インジェクタは、混合容器８０４に直接に搭載されてよい。別のシナリオでは、液体インジェクタは、シャワーヘッド８０６に直接に搭載されてよい。
【００４５】
シャワーヘッド８０６は、基板８１２に向けて処理ガスを分散させる。図８に示す実施形態では、基板８１２は、シャワーヘッド８０６の下方に位置し、台座８０８の上に載って示されている。シャワーヘッド８０６は、任意の適切な形状を有してよく、基板８１２に処理ガスを分散させるための、任意の適切な数および配列のポートを有してよい。いくつかの実施形態では、台座８０８を持ち上げて、または下げて、基板８１２とシャワーヘッド８０６の間の容積に基板（またはウエハ）８１２を暴露してよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、台座の高さは、適切なコンピュータコントローラ８５０によりプログラムで調節されてよいことが認識されよう。別のシナリオでは、台座８０８の高さを調節することにより、プラズマが点火される実施形態で、処理でプラズマ活性化中のプラズマ密度を変えることができるようになる。処理段階の締めくくりに、別の基板移送段階中に台座８０８を下げて、台座８０８から基板８１２を除去できるようにする。いくつかの実施形態では、加熱器８１０を介して台座８０８を温度制御してよい。いくつかの実施形態では、台座８０８は、開示する実施形態で記述されるように、膜の選択的堆積中に約２５℃〜約４００℃の間、または約２００℃〜約３００℃の間の温度に加熱されてよい。いくつかの実施形態では、台座は、約２５℃〜約４００℃の間、または約２００℃〜約３００℃の間の温度に加熱されてよい。
【００４７】
さらに、いくつかの実施形態では、ちょう形弁８１８により、処理ステーション８００のための圧力制御を提供してよい。図８の実施形態で示すように、ちょう形弁８１８は、下流の真空ポンプ（図示せず）により提供される真空の流れを止める。しかしながら、いくつかの実施形態では、処理ステーション８００の圧力制御はまた、処理ステーション８００に導入される１つまたは複数のガスの流量を変えることにより調節されてよい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、台座８０８に対してシャワーヘッド８０６の位置を調節して、基板８１２とシャワーヘッド８０６の間の容積を変えてよい。さらに、本開示の範囲に入る任意の適切な機構により、台座８０８および／またはシャワーヘッド８０６の垂直位置を変えてよいことが認識されよう。いくつかの実施形態では、台座８０８は、基板８１２の向きを回転させるための回転軸を含んでよい。いくつかの実施形態では、これらの例示する調節の１つまたは複数は、１つまたは複数の適切なコンピュータコントローラ８５０によりプログラムで調節されてよいことが認識されよう。
【００４９】
上記で論じたようにプラズマを使用してよいいくつかの実施形態では、シャワーヘッド８０６および台座８０８は、プラズマに容量で電力供給するための無線周波数（ＲＦ）電源８１４および整合回路網８１６と電気的に通じている。いくつかの実施形態では、プラズマエネルギーは、処理ステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ電源、ＲＦ源周波数、およびプラズマ電力パルスタイミングのうちの１つまたは複数を制御することにより制御されてよい。たとえば、ＲＦ電源８１４および整合回路網８１６を任意の適切な電力で動作させて、ラジカル種の所望の成分を有するプラズマを形成してよい。プラズマ電力は、基板の表面上で材料のスパッタリングを防止するために低くなるように選択されてよい。適切な電力の例は、約１５０Ｗ〜約６０００Ｗである。
【００５０】
ＲＦ電源８１４は、任意の適切な周波数のＲＦ電力を提供してよい。ＲＦ電源８１４は、互いに独立に高周波ＲＦ電源および低周波ＲＦ電源を制御するように構成されてよい。例示する低周波ＲＦ周波数は、限定することなく０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数を含んでよい。例示する高周波ＲＦ周波数は、限定することなく１．８ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの間の、または約１３．５６ＭＨｚよりも大きい、または２７ＭＨｚよりも大きい、または４０ＭＨｚよりも大きい、または６０ＭＨｚよりも大きい周波数を含む。任意の適切なパラメータを別々に、または連続して調整して、表面反応のためのプラズマエネルギーを提供してよい。
【００５１】
本開示はまた、例示する方法を含む。一例では、図９を参照すると、金属酸化物堆積でプロファイルを制御するための方法９００は、９０２で、チャンバ内の複数の領域のうちの第１の領域でＡＬＤ反応器のチャンバの中に第１のガス流量で前駆物質ガスが入ることを許容して、第１の堆積速度で第１の膜を形成し、９０４で、チャンバ内の複数の領域のうちの同じ領域または第２の領域に第２のガス流量で阻害前駆物質ガスを供給して、第１の膜の成長を阻害することを備える。
【００５２】
いくつかの例では、方法９００は、前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容する前に、チャンバの中に阻害前駆物質ガスを供給することを含む。いくつかの例では、方法９００は、阻害前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容する前に、チャンバの中に前駆物質ガスを供給することを含む。いくつかの例では、方法９００は、前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、チャンバの中に阻害前駆物質ガスを供給することを含む。いくつかの例では、方法９００は、複数の領域のうちの１つの中に第３のガス流量で第２の前駆物質ガスを供給して、第２の堆積速度で第２の膜を形成することを含む。いくつかの例では、方法９００は、阻害前駆物質ガスがチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、第２の前駆物質ガスを供給することを含む。いくつかの例では、前駆物質ガスは、キレート剤を含む。いくつかの例では、キレート剤は、ＨＡｃＡｃ、ブタンチオール、エタノール、およびホスフィンのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの例では、方法９００は、平坦な表面上で前駆物質ガスの飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルで、低暴露の阻害前駆物質ガスを供給することを含む。いくつかの例では、方法９００の動作は、異なる順序で遂行される。
【００５３】
図１０を参照すると、金属酸化物堆積でプロファイルを制御するための例示する方法１０００は、１００２で、処理チャンバに基板を提供し、１００４で、前駆物質に基板を暴露して、基板上で膜を形成し、１００６で、任意選択で処理チャンバをパージするステップと、１００８で、阻害前駆物質に基板を暴露して、基板上の膜の少なくとも一部分またはプロファイルの成長を阻害し、１０１０で、任意選択で処理チャンバをパージし、１０１２で、所望の膜厚または膜プロファイルが確立されたか否かを判断することを備える。確立されなかった場合、所望の厚さまたは輪郭の膜が形成されるまで、工程１００４〜１０１２を十分なサイクルで繰り返す。
【００５４】
いくつかの例では、方法１０００は、前駆物質が処理チャンバの中に入ることを許容する前に、処理チャンバの中に阻害前駆物質を供給することを含む。いくつかの例では、方法１０００は、阻害前駆物質がチャンバの中に入ることを許容する前に、処理チャンバの中に前駆物質を供給することを含む。いくつかの例では、方法１０００は、前駆物質がチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、処理チャンバの中に阻害前駆物質を供給することを含む。いくつかの例では、方法１０００は、複数の領域のうちの１つの中に第２の前駆物質を供給して、第２の堆積速度で第２の膜を形成することを含む。いくつかの例では、方法１０００は、阻害前駆物質がチャンバの中に入ることを許容するのと同時に、第２の前駆物質を供給することを含む。いくつかの例では、前駆物質は、キレート剤を含む。いくつかの例では、キレート剤は、ＨＡｃＡｃ、ブタンチオール、エタノール、およびホスフィンのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの例では、方法１０００は、平坦な基板上で前駆物質の飽和を達成するために必要な最小暴露である１％未満の暴露レベルで、低暴露の阻害前駆物質を供給することを含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、方法１０００の動作は、異なる順序で遂行され、たとえば、基板は、前駆物質に暴露される前に阻害前駆物質に暴露されてよい。
【００５６】
いくつかの例では、非一時的機械可読媒体１１２２は、機械（たとえば、コンピュータコントローラ１１００）により読み出されたとき、上記で要約した方法９００および１０００の限定しない例示する工程を少なくとも備える工程を機械に遂行させる命令を含む。
【００５７】
図１１は、本明細書で記述する１つまたは複数の例示する処理の実施形態が実装されてよい、または制御されてよいコンピュータコントローラ１１００の、ある例を示す構成図である。代替実施形態では、機械１１００は、スタンドアローンの機器として動作してよい、または他の機械に接続されて（たとえば、ネットワーク接続されて）よい。ネットワーク接続された導入では、コンピュータコントローラ１１００は、サーバ・クライアント・ネットワーク環境でサーバ機械の容量内で、クライアント機械の容量内で、または両方の容量内で動作してよい。ある例では、コンピュータコントローラ１１００は、ピア・ツー・ピア（ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ、Ｐ２Ｐ）（または他の分散）ネットワーク環境でピア機械の役割を果たしてよい。さらに、単一コンピュータコントローラ１１００だけを例示するが、用語「機械」はまた、クラウドコンピューティング、（Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ａｓ  ａ  Ｓｅｒｖｉｃｅ、ＳａａＳ）または他のコンピュータクラスタ構成を介するなど、本明細書で記述する方法論の任意の１つまたは複数を遂行する１組の（または複数組の）命令を個々に、または継ぎ合わせて実行する機械の任意の集合体を含むと理解すべきである。
【００５８】
本明細書で記述するような例は、いくつかの構成要素または機構を含んでよい、または論理によりそれらを動作させてよい。回路構成は、ハードウェア（たとえば、簡単な回路、ゲート、論理など）を含む有形の実体で実装された回路の集合体である。回路構成のメンバー構成は、時間および基盤となるハードウェアの可変性にわたり自由に変えられてよい。回路構成は、動作するとき、指定された動作を単体で、または組み合わせて遂行してよいメンバーを含む。ある例では、回路構成のハードウェアは、特有の動作を行うために不変に設計されて（たとえば、配線で組み込まれて）よい。ある例では、回路構成のハードウェアは、特有の動作の命令を符号化するために、物理的に（たとえば、磁気的に、電気的に、不変の集中した粒子を移動可能に配置することによるなど）修正されたコンピュータ可読媒体を含む、不定に接続された物理構成要素（たとえば、実行ユニット、トランジスタ、簡単な回路など）を含んでよい。物理構成要素を接続する際に、ハードウェア構成物の基盤となる電気的性質は、（たとえば、絶縁体から伝導体へ、またはその逆へ）変えられる。命令により、埋め込まれたハードウェア（たとえば、実行ユニットまたはロード機構）は、可変接続を介してハードウェアで回路構成のメンバーを生み出して、動作状態にあるとき、特有の動作の一部分を行うことを可能にする。それに応じて、コンピュータ可読媒体は、機器が動作しているとき、回路構成の他の構成要素に通信可能に連結される。ある例では、物理構成要素のいずれも、２つ以上の回路構成の２つ以上のメンバーで使用されてよい。たとえば、動作の影響を受けて、実行ユニットは、ある時点で第１の回路構成の第１の回路で使用されてよく、異なる時点で、第１の回路構成の第２の回路により、または第２の回路構成の第３の回路により、再利用されてよい。
【００５９】
コンピュータコントローラ（たとえば、コンピュータシステム）１１００は、ハードウェアプロセッサ１１０２（たとえば、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、ハードウェア・プロセッサ・コア、またはそれらの任意の組合せ）、グラフィックス処理ユニット（ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ、ＧＰＵ）１１０３、主記憶１１０４、およびスタティックメモリ１１０６を含んでよく、これらの一部またはすべては、相互連結（たとえば、バス）１１０８を介して互いに通信してよい。コンピュータコントローラ１１００は、表示機器１１１０、英数字入力機器１１１２（たとえば、キーボード）、およびユーザ・インタフェース（ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＵＩ）・ナビゲーション機器１１１４（たとえば、マウス）をさらに含んでよい。ある例では、表示機器１１１０、英数字入力機器１１１２、およびＵＩナビゲーション機器１１１４は、タッチ画面表示装置であってよい。コンピュータコントローラ１１００は、それに加えて、大容量記憶装置（たとえば、ドライブユニット）１１１６、信号発生機器１１１８（たとえば、スピーカ）、ネットワークインタフェース機器１１２０、および全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＧＰＳ）センサ、コンパス、加速度計、または別のセンサなどの１つまたは複数のセンサ１１２１を含んでよい。コンピュータコントローラ１１００は、１つまたは複数の周辺機器（たとえば、プリンタ、カード読取り機など）と通信する、またはこれらを制御するために、シリアル（たとえば、ユニバーサル・シリアル・バス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ、ＵＳＢ））、並列、または他の有線もしくは無線（たとえば、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＩＲ）、近距離無線通信（ｎｅａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）など）の接続などの出力コントローラ１１２８を含んでよい。
【００６０】
大容量記憶装置１１１６は、本明細書で記述する技法または機能の任意の１つまたは複数により具体化される、またはそれにより利用される、１組または複数組のデータ構造または命令１１２４（たとえば、ソフトウェア）を記憶する機械可読媒体１１２２を含んでよい。命令１１２４はまた、コンピュータコントローラ１１００により命令が実行される間、主記憶１１０４内部、スタティックメモリ１１０６内部、ハードウェアプロセッサ１１０２内部、またはＧＰＵ１１０３内部に全部または少なくとも一部備わってよい。ある例では、ハードウェアプロセッサ１１０２、ＧＰＵ１１０３、主記憶１１０４、スタティックメモリ１１０６、または大容量記憶装置１１１６の１つまたは任意の組合せは、機械可読媒体を構成してよい。
【００６１】
機械可読媒体１１２２を単一媒体として例示するが、用語「機械可読媒体」は、１つまたは複数の命令１１２４を記憶するように構成された単一媒体または複数の媒体（たとえば、集中型もしくは分散型のデータベース、ならびに／または関連するキャッシュおよびサーバ）を含んでよい。
【００６２】
用語「機械可読媒体」は、コンピュータコントローラ１１００により実行するための命令１１２４を記憶する、符号化する、または運ぶことができ、かつ本開示の技法の任意の１つまたは複数をコンピュータコントローラ１１００に遂行させる任意の媒体、またはそのような命令１１２４により使用される、もしくはそのような命令１１２４に関連づけられたデータ構造を記憶する、符号化する、または運ぶことができる任意の媒体を含んでよい。限定しない機械可読媒体の例は、固体メモリ、ならびに光媒体および磁気媒体を含んでよい。ある例では、集中した機械可読媒体は、不変の（たとえば、静止）質量を有する複数の粒子を用いる機械可読媒体１１２２を備える。したがって、集中した機械可読媒体は、一時的伝播信号ではない。集中した機械可読媒体の具体例は、半導体記憶装置（たとえば、ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、電気的プログラム可能読出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ、電気的消去可能プログラム可能読出し専用メモリ））、およびフラッシュメモリ装置などの不揮発性メモリ、内蔵ハードディスクおよび取外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含んでよい。命令１１２４はさらに、ネットワークインタフェース機器１１２０を介して伝送媒体を使用して通信ネットワーク１１２６上で伝送または受信されてよい。
【００６３】
特有の例示する実施形態を参照して、ある実施形態について記述してきたが、本発明のより広い範囲を逸脱することなくこれらの実施形態にさまざまな修正および変更を行ってよいことは明らかであろう。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。本明細書の一部を形成する添付図面は、主題を実施してよい特有の実施形態を、限定するのではなく例示によって示す。例示の実施形態は、本明細書で開示する教示を当業者が実施可能にするのに、十分詳細に記述されている。他の実施形態を利用してよく、例示する実施形態から他の実施形態を導出してよく、その結果、本開示の範囲を逸脱することなく、構造および論理の置換および変更を行ってよい。したがって、この詳細な説明は、限定する意味で理解されるべきではなく、さまざまな実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲に加えて、そのような特許請求の範囲が権利を与える均等物の全範囲だけにより規定される。
【００６４】
発明の主題のそのような実施形態は、本明細書では、実際に２つ以上の発明が開示される場合、本出願の範囲を任意の単一の発明または発明の概念に自発的に限定することを意図することなく、単に便宜上、用語「発明」により個々に、および／または集合的に言及されることがある。したがって、本明細書で特有の実施形態について例示し、記述してきたが、同じ目的を達成するように計算された任意の配列を、示した特有の実施形態と置換してよいことを認識されたい。本開示は、さまざまな実施形態のすべての適合形態および変形形態を包含することが意図される。上記の実施形態の組合せ、および本明細書で具体的に記述されていない他の実施形態は、上記の記述を再検討すると、当業者に明らかになるであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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