(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を加工する方法であって、
（ａ）加工気体の存在下での第１の有機金属前駆体の分解により基板上に金属膜を堆積させる段階と、
（ｂ）窒化反応性気体の存在下での第２の有機金属前駆体の分解により前記金属膜上に金属窒化物膜を堆積させる段階と、を含み、
前記第１及び第２の有機金属前駆体は、化学式：
（Ｃｐ（Ｒ）n）xＭＨy-x
を有し、
式中：
Ｃｐはシクロペンタジエニル官能基であり、
Ｍはタンタル、バナジウム、ニオブ、及びハフニウムからなる群から選ばれる金属であり、
Ｒは有機基であり、
ｎは０ないし５の整数であり、
ｘは１ないし４の整数であり、そして
ｙはＭの原子価である、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記有機基が、少なくとも１つの炭素−ケイ素結合を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有機基が、シリル、メチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる、０ないし３つのヒドロカルビル置換基を有するアルキルシリル基を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の有機金属前駆体が、同一の有機金属前駆体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属窒化物膜が、２０トル未満の圧力で堆積されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金属膜及び前記金属窒化物膜が、連続的に同一のチャンバ内で堆積されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記金属膜及び前記金属窒化物膜が、２０トル未満の圧力で堆積されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記金属膜が、バナジウム、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ケイ化バナジウム、ケイ化タンタル、ケイ化ニオブ、ケイ化ハフニウム、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記金属窒化物膜が、窒化タンタル、タンタル炭素窒化物、タンタルケイ素窒化物、窒化バナジウム、バナジウム炭素窒化物、バナジウムケイ素窒化物、窒化ニオブ、ニオブ炭素窒化物、ニオブケイ素窒化物、窒化ハフニウム、ハフニウム炭素窒化物、ハフニウムケイ素窒化物、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属膜を第１のプラズマに曝す段階と、前記金属窒化物を第２のプラズマに曝す段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板上に形体を形成する方法であって、
前記基板上に誘電層を堆積させる段階と、
前記誘電層内に開口部をエッチングする段階と、
前記誘電層上に、加工気体の存在下での第１の有機金属前駆体の分解により、金属層を整合的に堆積させる段階と、
前記金属層上に、２０トル未満の圧力で、窒化反応性気体の存在下での第２の有機金属前駆体の分解により、整合的に金属窒化物層を堆積させる段階と、を含み、
前記第１及び第２の有機金属前駆体は、化学式：
（Ｃｐ（Ｒ）n）xＭＨy-x
を有し、
式中：
Ｃｐはシクロペンタジエニル官能基であり、
Ｍはタンタル、バナジウム、ニオブ、及びハフニウムからなる群から選ばれる金属であり、
Ｒは有機基であり、
ｎは０ないし５の整数であり、
ｘは１ないし４の整数であり、そして
ｙはＭの原子価であって、
さらに、
前記金属窒化物層の上に導電性金属層を堆積させる段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記有機基が、少なくとも１つの炭素−ケイ素結合を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記有機基が、シリル、メチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる、０ないし３つのヒドロカルビル置換基を有するアルキルシリル基を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の有機金属前駆体が、同一の有機金属前駆体であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属層及び前記金属窒化物層が、連続的に同一のチャンバ内で堆積されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属層が、バナジウム、タンタル、ニオブ、ハフニウム、バナジウム、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ケイ化バナジウム、ケイ化タンタル、ケイ化ニオブ、ケイ化ハフニウム、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる材料で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属窒化物層が、窒化タンタル、タンタル炭素窒化物、タンタルケイ素窒化物、窒化バナジウム、バナジウム炭素窒化物、バナジウムケイ素窒化物、窒化ニオブ、ニオブ炭素窒化物、ニオブケイ素窒化物、窒化ハフニウム、ハフニウム炭素窒化物、ハフニウムケイ素窒化物、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる材料で構成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属層を第１のプラズマに曝す段階をさらに含み、前記プラズマは、アルゴン、水素、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる気体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属窒化物層を第２のプラズマに曝す段階をさらに含み、前記プラズマは、アルゴン、水素、窒素、アンモニア、及びそれらの組合せからなる群から選択される気体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記導電性金属層が、銅であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記導電性金属層が、電気メッキ法で堆積されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイス製造のための金属被覆加工（処理）に関する。より詳細には、本発明は前駆体の化学蒸着により金属及び金属窒化物層を堆積するための方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
半ミクロン以下及びより小さい形体を高信頼性に製造することは、次世代の超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）及び超々大規模集積回路（ＵＬＳＩ）にとっては重要な技術の１つである。しかしながら、回路技術の周辺からの要求があるので、ＶＬＳＩ及びＵＬＳＩにおける配線の縮小した寸法は、加工能力に対してさらなる要求をしている。この技術の中心部に存在する多重レベルの配線形体は、ビア、ライン、コンタクト及び他の形体のような高アスペクト比の形体の注意深い加工を要求する。これら形体の高信頼性での形成は、ＶＬＳＩやＵＬＳＩの成功にとって、また回路密度及び個々の基板及びダイの品質の増強させる継続した努力にとって非常に重要である。
【０００３】
回路密度が増加するにつれて、ビア、コンタクト及び他の形体の幅は、それらの間の誘電材料と同様、１ミクロン未満即ち０．２５μｍ以下に低下し、一方誘電層の厚みは実質的に一定であるので、その結果、それら形体のアスペクト比即ち高さを幅で除した値が増加する。多くの従来の堆積加工法ではアスペクト比が４：１を超える場合及び特に１０：１を超える場合にサブミクロン構造の要求を満たすのは困難である。従って、高アスペクト比を有するサブミクロン形体について空隙のない膜を形成するための継続した努力が非常に多くなされている。
【０００４】
アルミニウム、銅、及びタングステンのような導電金属は、集積回路の製造中、サブミクロン形体を満たすために用いられる。しかしながら、アルミニウム及び銅は隣接した誘電層の構造中に拡散する傾向があり、伝導経路が形成されてデバイス欠陥を惹き起こす可能性がある。タングステンは隣接金属及び誘電層との接着性が望ましい程度より少ない難点があり、パターン化された基板からのタングステン剥離のような層間欠陥の生成を起し得るが、拡散と接着性不足は、導電金属の堆積の前にライニング層及び／あるいは障壁層を堆積させることにより防止できる。導電金属にとって、ライニング層は下層材料の良好な接合を提供する金属で構成されることが好ましく、そして、ライニング層の上に堆積される障壁層は、しばしばその金属の窒素化物あるいはケイ素窒素化物であって、層間の拡散及び続いて堆積される材料との化学反応からの、下層材料の保護を助ける。
【０００５】
サブクオーターミクロンの銅配線技術の最近の進歩に伴い、タンタル、ニオブ及びそれぞれの窒化物が、チタン及び窒化チタンに加えて一般的な障壁材料となってきている。これらの適用に基づき、拡散障壁層は、タンタル又はニオブ層、窒化タンタル又は窒化ニオブ層、あるいはタンタル／窒化タンタル又はニオブ／窒化ニオブ積層、あるいは拡散障壁材料の他の組合せを含むことができる。タンタル、ニオブあるいはそれぞれの窒化物の膜は典型的には物理的蒸着（ＰＶＤ）及び化学蒸着（ＣＶＤ）技術により大気圧に近い圧力で堆積される。しかしながら、従来のＰＶＤ技術は、高アスペクト比のビアや他の形体の壁や底部の表面への整合した被覆の提供にはあまり適さない。
【０００６】
有機金属前駆体の分解による、高アスペクト比の形体における整合したタンタル及びニオブ膜を堆積させる能力は、近年、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）技術について興味を持たれている。この技術においては、有機金属前駆体の気体がチャンバ内に導入されて分解して、その金属部分が基板上の金属層として堆積し、前駆体の有機部分はチャンバから放出される。最近、ＭＯＶＤ技術は大気圧に近い圧力で膜を堆積させる。しかしながら、大気圧に近い圧力で堆積された膜は、一般的に、基板上に形成されたサブミクロン形体の望ましいとはいえない被覆しか有せず、基板部分の空隙生成とデバイス欠陥の発生の可能性がある。更に、大気圧での膜の堆積は、チャンバ表面上に材料を堆積させる傾向があり、これは引き続いて薄片状になりあるいは薄層が剥がれて、チャンバ内での粒子による問題を起こす可能性がある。チャンバ内の粒子の堆積は、堆積フィルムにおける層欠陥を発生し、望ましいとはいえない層間接着をもたらす可能性がある。
【０００７】
更に、現時点においては、商業的に入手できるタンタル及びニオブ前駆体は少数であり、膜の生成に使用できるそれらの前駆体は、炭素と酸素のような汚染物質が許容できない水準にあり、それらは、膜の比抵抗を増加させ、低い拡散抵抗、低い耐熱性及び他の望ましくない膜特性を有する膜を生成させる。更に、タンタル膜のためのような多くの前駆体は、望ましいとはいえない性質の窒化物膜しか生成できず、より有効な金属窒化物前駆体が要求されている。
【０００８】
使用できる窒化物前駆体は、高度に抵抗性があったり、ある場合には絶縁性になる可能性のある膜をしばしば生成し、これは、前駆体から堆積する膜の結晶構造あるいは化学構造を制御することができないことの典型的な結果である。タンタルのような金属膜では窒素含量が増加するにつれて膜の抵抗が増加し、そして、窒化タンタル膜の場合には、高い窒素含量は、Ｔａ２Ｎのような優れた障壁特性を有する良好な導電性相を、結局は、Ｔａ３Ｎ５である絶縁性相に転換させる。特に、利用できる窒化タンタル前駆体の多くは、絶縁性のＴａ３Ｎ５を容易に堆積させる。更に、ライニング／障壁材料に、拡散抵抗、化学耐性、熱安定性あるいは層間接着性を向上させるために加えることができるケイ素のような堆積材料のための満足できるＭＯＣＶＤ技術及び前駆体は、現在のところない。
現在のＣＶＤのライニング／障壁堆積技術を用いた、ライニング／障壁構成の堆積に伴う１つの問題は、しばしば、基板を加工する間にあり、これは、基板に金属及び金属窒化物膜の両方を堆積させるためには、加工チャンバ間及び／あるいはシステム間を移送させる必要があることである。加工チャンバ及びシステム間の基板の移送は、加工時間を増加させ、処理量を減少させると共に、膜を汚染に曝す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の工程により生成されるものよりも、良好な層間接着性、高い拡散抵抗、及び大きい熱安定性を有するライニング／障壁層を得る、有機金属前駆体からの材料のライニング／障壁層の形成についての要求が、依然として存在する。前駆体については、熱分解あるいはプラズマ分解によって堆積され、実質的に汚染なしに、低い膜比抵抗を有する金属及び／あるいは金属窒化物膜を選択的に生成することが望ましい。金属及び金属窒化物層の両方が堆積される場合に、同一の加工チャンバ内で同一の前駆体を用いて順次その場所で行われることが、更に望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般的には、有機金属前駆体及び、金属及び／あるいは金属窒化物を基板上にその有機金属前駆体の化学蒸着を用いて約２０トル未満である大気圧以下の圧力下で形成させる方法を提供する。本発明の１つの態様においては、熱分解可能な、次の化学式を有する有機金属前駆体が提供される：
（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘ    （Ｉ）
式中：
Ｃｐはシクロペンタジエニル官能基であり、
Ｍはタンタル、バナジウム、ニオブ、及びハフニウムからなる群から選ばれる金属であり、
Ｒは有機基であって、好ましくは少なくとも１つの炭素−ケイ素結合を有し、
ｎは０ないし５の整数であり、
ｘは１ないし４の整数であり、そして
ｙはＭの原子価である。
有機基は好ましくはアルキルシリル官能基を有し、最も好ましくは少なくとも３つの炭素−ケイ素結合を有する。このアルキルシリル基は更に少なくとも１つのケイ素−酸素結合を有することができる。
【００１１】
本発明の他の態様においては、式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘの有機金属前駆体が、大気圧より低い圧力下で基板に金属あるいは金属窒化物を堆積させる加工に用いられる。この方法は、有機金属前駆体の約２０トル未満の圧力に保たれたチャンバへの導入する段階と、前駆体を加工気体へ曝す段階と、そして膜を堆積させるために有機金属前駆体を分解する段階とを含む。有機金属前駆体は、熱あるいはプラズマ加工により堆積されることができる。この方法は、汚染を除去し、膜の密度を高め、そして膜の比抵抗を減少させるために膜をプラズマに曝す段階を更に含む。好ましい実施形態においては、タンタルを含む金属膜はアルゴン、水素、及びそれらの組合せを含む加工気体中で堆積され、そしてアルゴン、水素、及びそれらの組合せを含むプラズマで処理される。
【００１２】
本発明の他の態様は、金属／金属窒化物のライニング／障壁層を堆積させる方法を提供する。この方法は、アルゴンあるいは水素のような加工気体の存在下での、化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘの有機金属前駆体の熱あるいはプラズマ分解のいずれかにより金属層を堆積させる段階を含み、そして金属窒化物層は、金属層の上に、窒素あるいはアンモニア（ＮＨ３）のような窒化性の気体中での化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘの有機金属前駆体の分解によって堆積される。同一有機金属前駆体を、金属及び金属窒化物の両方の堆積に用いることができ、それらは、更に、同一加工チャンバ内で引き続き行うことができる。あるいはまた、その有機金属前駆体は、前駆体の分解時に加工気体あるいは反応気体に、シランのようなケイ素含有の反応気体を混合することにより、金属ケイ化物あるいは金属ケイ素窒化物を堆積させることができる。汚染を除去し、膜の密度を高め、そして膜の比抵抗を低下させるため、分解に続いて、ライニング／障壁層構成の金属層（及び金属ケイ化物層）は好ましくは非窒化性のプラズマに曝され、また金属窒化物層（及び金属ケイ素窒化物層）は窒化性あるいは非窒化性いずれかのプラズマに曝されることができる。炭素を含有する膜の堆積のためには、堆積後プラズマ処理に先行して、金属炭素窒化物膜を堆積させることができる。
【００１３】
本発明の他の態様においては、基板上に誘電層を堆積させる段階、基板中にパターンをエッチングする段階、加工気体の存在下での、化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘの有機金属前駆体の分解により基板上に金属層を堆積させる段階、窒化反応気体の存在下での、化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘの有機金属前駆体の分解により、基板上に金属窒化物層を堆積させる段階、及び金属窒化物層の上に導電性金属層を堆積させる段階により、基板上に形体が形成される。一旦堆積されたら、金属層は好ましくは非窒化性のプラズマに曝され、金属窒化物は金属層上への金属窒化物層の形成に続いて、窒化性あるいは非窒化性プラズマのいずれかに曝されてよい。導電性金属は好ましくは銅であり、物理的蒸着、化学蒸着、あるいは好ましくは電気メッキ又は無電解メッキである電気化学的堆積により堆積される。
【００１４】
本発明の前述の特徴、利点、及び目的が詳細に亘って得られそして理解できるように、上記に簡潔に集約した本発明のより詳細な記述を、付加した図面中に示されるその実施形態の参照により行う。
しかしながら、付加した図面は単に本発明の典型的な実施形態を説明するものであり、従ってその技術的範囲を限定するものと考えるべきではなく、本発明については他の同等に有効な実施形態が可能であることに注目されたい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、一般的には、有機金属前駆体、及び有機金属前駆体の化学蒸着（ＣＶＤ）による基板上の金属被覆積層中における金属あるいは金属窒化物のライニング／障壁層の形成による、約２０トル未満の大気圧以下での基板加工の方法を提供する。有機金属前駆体は、化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘを有し、金属及び金属窒化物の堆積のために提供される。金属あるいは金属窒化物は、加工気体の存在下での、化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘを有する有機金属前駆体の、熱あるいはプラズマ分解によって加熱基板上に堆積される。本明細書では、分解は１つあるいはそれ以上の物質への化合物の変換と定義される。加工気体は、ヘリウム及びアルゴンのような不活性気体及び／あるいは、水素、窒素、アンモニア、シラン及びそれらの組合せからなる群から選ばれる反応性気体であってよく、そこで、加工気体組成物が金属、金属窒化物、金属炭素窒化物及び金属ケイ素窒化物膜を堆積させる。好ましくは、プラズマは加工気体及びアルゴンのような不活性気体を含む。金属及び金属窒化物膜は、同一前駆体から引き続いて同一チャンバ内で堆積され、好ましくは銅である導電性金属の金属被覆におけるライニング／障壁構成として用いられる。有機金属前駆体は、基板を、約１００℃ないし約４５０℃の、有機金属前駆体の分解温度を超える温度に加熱することにより分解することができ、加熱温度は、好ましくは約２５０℃ないし約４５０℃とされる。有機金属前駆体は、約２００ないし約１０００ワットの電力でプラズマを衝突させることにより分解することができ、約７５０ワットがより好ましい。一旦堆積したら、次いで、金属あるいは金属窒化物膜は、汚染を除去しそして膜の非抵抗を低下させるために、プラズマに曝されることができる。
【００１６】
前述の前駆体の化学式において、Ｍは好ましくは金属である堆積されるべき金属を表す。本発明に従って堆積できる金属は、ハフニウム及びＶＢ族金属であるバナジウム、タンタル、及びニオブである。ｙは、前駆体の金属Ｍの原子価であり、ハフニウムについては原子価は４、そしてＶＢ金属については原子価は５である。本発明によれば、Ｃｐは一般化学式（Ｃ５Ｈ５−）を有するシクロペンタジエニル環であり、金属Ｍとの配位子を形成する。好ましくは１ないし４のシクロペンタジエニル基が前駆体を形成するのに用いられ、前駆体が２つのシクロペンタジエニル基を含むのが最も好ましい。置換されたシクロペンタジエニル式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘにおいて、ｘは金属Ｍと配位子を形成するシクロペンタジエニル基の数である。Ｒはシクロペンタジエニル環の１つあるいはそれ以上の水素に置き換わっている置換基であり、ｎは環上に配置された置換基の数である。
【００１７】
置換基Ｒは有機基であって、好ましくは少なくとも１つの炭素−ケイ素結合を有し、そして更に少なくとも１つのケイ素−酸素結合有することができる。ｎで表されるシクロペンダジエニル環上の置換基の数は、前駆体の金属との配位子を形成するとき５までとすることができる。シラン及びシロキサン誘導官能基は、前駆体のシクロペンタジエニル環に置換し得る、少なくとも１つの炭素−ケイ素結合を有する代表的な有機化合物である。好ましい炭化水素置換基はアルキルシリル基であり、好ましくは１ないし３のヒドロカルビル置換基を有し、ここで定義されるヒドロカルビル置換基は、例えばメチル基及びエチル基であるような炭素を含む有機官能基である。最も好ましいアルキルシリル基は、シリル（ＳｉＨ３−）、メチルシリル（ＣＨ３−ＳｉＨ２−）、ジメチルシリル（（ＣＨ３）２−ＳｉＨ−）、トリメチルシリル（（ＣＨ３）３−Ｓｉ−）、及びそれらの組合せである。ケイ素含有置換基を有する、同じシクロペンタジエニル環上には、より高い揮発性を与えるために更にアルキルあるいはアルケニル基を置換させることができる。シクロペンタジエニル環の他の好適な置換基には、アルキル、アルケニル、あるいはケイ素含有置換基のフッ素化誘導体である。ケイ素含有置換基を用いることにより、ケイ素を含有する膜を堆積させることができるが、しかしながら、好ましくは、シランのようなケイ素含有の加工気体が、金属ケイ化物及び金属ケイ素窒化物を形成させるための十分なケイ素を保証するために用いられる。
【００１８】
シクロペンタジエニル環上の置換基、特にケイ素含有置換基、の存在は、有機金属前駆体に対し、置換基を有しないシクロペンタジエニル官能基に比べ、前駆体の揮発性の増加、分解温度の減少、及び沸点の低下のような好ましい物理的特性を向上させる。好ましい前駆体は、約１５０℃未満の温度では熱的に安定であるが、約１５０℃ないし約１０００℃では分解して金属を堆積させる、熱分解可能な有機金属化合物を形成させることができる官能基を含む組成を有するものである。また、好ましい前駆体は、１００℃あるいはそれ以下では液体であって、化学蒸着チャンバへの流動前駆体液体送給システムでの取扱いが効率的にできるものである。約１５０℃ないし約１０００℃である、前駆体の比較的低い熱分解温度は、加工チャンバの経済的な操作を可能にするが、しかしながら、約１００℃ないし約４５０℃であるのが好ましく、そして、約２５０℃ないし約４５０℃であることが最も好ましくて、特別な高温に耐えるような装置の必要性を、もしあるとしても僅かなものにできる。
【００１９】
また、シクロペンタジエニル環上の置換基の存在は、非置換のシクロペンタジエニル環と比較して、前駆体の融点と熱分解温度との、より大きい温度差を可能にする。前駆体の融点と分解温度との間の大きい温度差は、通常の好ましくは約６０℃ないし約１００℃で操作される液体送給システム中での、前駆体の搬送気体流中への気化が、分解の危険なしに行われることを可能にする。更に、加工チャンバへの気化した流体流内の前駆体の十分な伴送を可能にするため、１００℃で少なくとも０．１トルであるような高い蒸気圧を有することが好ましい。前駆体化合物の高い揮発性は、金属含有膜の効果的な堆積のための、搬送気体中の前駆体の十分に高い濃度を確実化する。より高い揮発性は、昇華による前駆体の気化を可能にし、早期分解の危険性なしに、前駆体が加工チャンバへ送給される。更に、置換されたシクロペンタジエニル基の存在は、液体送給システム及び直接液体注入システム中での使用のための、前駆体の十分な溶解性をもたらす。
【００２０】
一旦前駆体組成が選択されると、金属、金属窒化物、金属炭素窒化物、及び金属ケイ素窒化物膜が堆積されることができる。膜の組成は、堆積加工のための加工気体の組成及びプラズマ気体組成の制御により決定される。金属膜は、好ましくは、水素、シラン、シラン誘導体、及びそれらの組合せを含む非窒化性の反応性気体である加工気体の存在下で堆積される。本発明の好ましい実施形態においては、金属膜はアルゴン、水素、及びそれらの組合せの存在下で堆積されるが、アルゴンが最も好ましい。金属窒化物膜は、窒化反応性気体の存在下で堆積され、窒化性気体は好ましくは窒素、アンモニア、及び窒素と水素の配合気体から選ばれる。また、シラン及びシラン誘導体は窒化性気体と組み合わせて、金属窒化物膜を堆積させるのに用いられる。シラン及びシラン誘導体加工気体の存在中で堆積された膜には、金属ケイ化物及び金属ケイ素窒化物が生成される。金属炭素窒化物膜は金属前駆体の不完全な分解により堆積させることができ、堆積後のプラズマ処理は行われない。堆積のための好ましい金属はハフニウムを含む金属及びバナジウム、タンタル、ニオブを含むＶＢ族の金属である。金属窒化物は、個々の金属の窒化物、炭素窒化物、及びケイ素窒化物である。
【００２１】
一旦前駆体が膜を堆積したら、膜の非抵抗を低下させ、汚染を除去し、そして膜の密度を高めて、障壁及びライニング特性を向上させるために、好ましくは、プラズマ処理が行われる。プラズマ気体の組成は、好ましくは膜堆積に用いた加工気体とされる。窒化性気体を用いるプラズマ処理は堆積した膜を更に窒素化する可能性があり、窒化タンタルのような窒素の影響を受ける膜には望ましくなく、その場合には非窒化性プラズマが用いられる。一般に、金属及び金属窒化物については、アルゴン、水素、及びそれらの組合せのプラズマが、堆積後のプラズマ処理に用いられるが、アルゴンが最も好ましい。金属炭素窒化物膜については、プラズマ処理が膜の望ましい炭素含有量を除去する可能性があるので、好ましくはプラズマ処理が行われない。炭素窒化物膜にプラズマ処理が行われる場合には、プラズマ気体はアルゴン及びヘリウムのような不活性気体とすることが好ましい。堆積及び堆積膜へのプラズマ処理は、同じあるいは異なったチャンバで行うことができる。
【００２２】
膜の特性及び化学量論的組成は、堆積後のプラズマ処理に影響される。プラズマ組成は、膜への更なる窒素を加えて金属窒化物の相を変化させることにより、堆積された膜の窒素含量に影響を与える。プラズマ気体の組成を調整することにより、金属窒化物の相もまた制御できる。窒化タンタルのような窒素含量に影響されるような膜については、膜の比抵抗を最小にし、Ｔａ３Ｎ５のような高窒素含量の絶縁相の生成を防止するために、窒化性でないプラズマ気体を用いることが好ましい。不純物を除去し、金属窒化物中の窒素含量をできるだけ少なくして比抵抗を低下させるために、窒化タンタルには、水素及び不活性気体の組成のプラズマを用いることができる。
【００２３】
窒化性プラズマは、窒化ニオブ膜のような、膜に加えられる窒素が膜の特性に有害な結果を有しない場合に使用されるのが好ましい。タンタルと異なり、窒化ニオブ膜の異なる化学量論的関係が膜に導かれるので、窒素含量は膜の特性に小さい影響しか及ぼさない。窒化性プラズマ気体は好ましくはアンモニア及び／あるいは窒素であり、水素のような他の気体を含有することができる。窒化性プラズマは、更に膜を窒化することができ、好ましい金属窒化物の粒子成長をもたらし、これにより膜の面積抵抗を低下させ、膜を高密度化する。
【００２４】
膜の堆積及び堆積した膜の後処理が、向上された材料特性を有する膜を生成させていると思われる。本発明におけるタンタル及びニオブのような金属は、従来技術におけるチタン及び窒化チタンのような材料よりも大きい拡散抵抗及び高い耐熱性を有しており、本発明のタンタル及びニオブのような金属の使用によって、向上された障壁膜が得られる。堆積に続くプラズマ処理は、膜から炭素及び酸素の汚染のような抵抗性の要素を除去し、膜の比抵抗を低下させ導電性を向上させる。また、プラズマ処理は膜を高密度化し、層の欠陥を除去して、それにより膜の拡散抵抗を向上させる。加えて、堆積後のプラズマは基板の形体の底部に堆積した材料を、形体の側壁に堆積した材料に優先して高密度化すると更に思われる。このことは、デバイスの異なったレベルの間のコンタクトである形体の底部に、形体が一般的に絶縁材料に接触する側壁より高導電性の膜を形成する。
【００２５】
堆積加工
本発明は、導電性金属層のための金属／金属窒化物の障壁／ライニング積層を形成するライニング／障壁堆積加工を有利にするために用いることができる。本発明の集積されたライニング／障壁の金属被覆構成においては、金属層は、本発明の化学式を有する有機金属前駆体の熱分解に基づく化学蒸着（ＣＶＤ）技術により、加工気体の存在下で整合的に堆積される。次いで、その金属の金属窒化物が、本発明の化学式を有する有機金属前駆体の分解に基づくＣＶＤ技術により、窒化反応性気体の存在下で金属層の上に堆積される。
【００２６】
好ましくは、金属／金属窒化物の障壁／ライニング積層は、同一加工チャンバ内で同一前駆体から堆積される。更に、各々の堆積層は引き続く材料堆積の前に堆積後プラズマ処理されることができ、不純物の除去及び膜の高密度化により、障壁／ライニング構成の有効性が強化させられる。プラズマには窒化性気体あるいは非窒化性気体を用いることができるが、金属膜及び窒化タンタルのような窒素含量に影響をうけやすい金属窒化物膜については、非窒化性気体の使用が好ましい。堆積される導電性金属は好ましくは銅であり、物理的蒸着、化学蒸着、あるいは好ましくは電気メッキ又は非電解メッキによる電気化学的析出により堆積されることができる。
他の金属、好ましくはバナジウム、ニオブ、及びハフニウムを、この加工に用いることができるが、本発明をタンタル及び／あるいは窒化タンタルのライニング及び障壁構成を引用して以下で詳述する。タンタルと他の金属との材料の相違については必要に応じ、詳細記述の中で示す。
【００２７】
この加工は、加工チャンバ内で基板上に例えばライニング／障壁層である金属あるいは金属窒化物層を堆積させる。この分解加工に用いられる基板はいずれの材料とすることもできるが、通常は金属あるいはセラミックであり、その上に接着した金属膜が形成でき、そして前駆体の分解温度を超えて加熱できるものである。従って、基板は、ガラス、熱酸化物、又は水晶のようなセラミック材料あるいは鉄、ニッケル、チタン、タングステン、銅、又はアルミニウムのような金属材料であることができる。また、基板は、シリコンのような誘電層及びアルミニウムのような金属層を有するものを含むパターン付けされたウエハを含むことができ、一連の下層及び種々の材料の配線を含むことができる。望ましい基板あるいは基板表面が約１０００℃未満の融点あるいは軟化点を有する、アルミニウム、ある種の他の金属、及び大部分のガラスのような場合には、それらの融点あるいは軟化点より低い分解温度の前駆体化合物を用いなければならない。
【００２８】
図１は、本発明の代表的な金属被覆膜積層１００の概要の断面図であり、金属被覆膜積層１００は、基板1１２上の形体１１６内に、ライニング層１１８、障壁層１１９、及び導電性金属層１２０を有している。形体１１６は基板１１２上の誘電体層１１４の堆積及びエッチングにより、ビア、コンタクト、トレンチ、あるいはラインのような形体１１６の望ましい形態に形成される。誘電体層１１４はシリコンウエハ上に堆積したプレメタル誘電体層、あるいはインターレベルの誘電体層であることができ、全体の集積回路の一部を形成する当技術で既知の通常の方法に従って、下層の基板１１２上に形成される。誘電層１１４が堆積されたら、その誘電層は当技術で既知のいずれかの誘電体エッチングあるいはパターン加工によりエッチングされ得るが、反応性イオンエッチング技術によるのが好ましい。
【００２９】
本発明のライニング層１１８は、有機金属前駆体から、誘電層１１４及び形体１１６の床と壁に整合的に堆積される。ライニング層１１８は基板あるいは誘電層１１４及び引き続いて堆積される導電金属層１２０との接着を向上させる。ライニング層１１８は、好ましくはタンタル前駆体の熱分解あるいはプラズマ分解のいずれかにより、加工気体の存在で堆積し、金属層が形成される。タンタルのライニング層については、堆積速度は１分間に約３０オングストローム（Å）ないし約５０Åであるのが好ましく、全層厚は約５０Åないし約１００Åが好ましい。
【００３０】
前駆体の熱分解は、基板を十分高温に加熱することを含み、基板に隣接する揮発性の金属化合物の炭化水素部分が分解して炭化水素を揮発させ、基板から脱着して金属を基板上に残す。反応性気体の添加はより大きい堆積速度を可能とし、そして前駆体の分解が反応性化学種の存在により加速される。正確な温度は、有機金属前駆体の種類及び化学的、熱的、及び安定性の性質と、堆積条件で用いられる加工気体に依存する。しかしながら、ほぼ室温ないし約１０００℃の温度が、本発明の前駆体の熱分解のために意図されている。基板は、約１００℃ないし約４５０℃、好ましくは約２５０℃ないし約４５０℃に加熱され、基板表面上での前駆体と反応性気体との反応を確実にするためには４００℃が最も好ましい。
【００３１】
前駆体のプラズマＣＶＤ堆積のために、プラズマを発生させるための電力が容量的あるいは誘導的にチャンバ内に加えられ、プラズマ気体を励起中性イオン及び類似物に励起し、その結果基板上に膜を堆積させる。電力は、加工気体に約２００ないし約１０００ワットで供給され、約４５０ワットで用いるのが最も好ましい。チャンバ圧力は、プラズマ堆積加工の間、約１００ミリトルないし約２０トルに保たれる。前駆体のプラズマ堆積は、特に反応性気体と組み合わせて、より低い基板温度で、増加した堆積速度を可能にするが、これは前駆体を分解するエネルギーが電力供給によって外部から供給されることによる。プラズマ堆積加工については、基板温度は好ましくは約１００℃ないし約４５０℃であり、約２５０℃ないし約４５０℃であるのが最も好ましい。
【００３２】
タンタル膜のための有機金属前駆体は、チャンバ内に約５ないし約５０ｓｃｃｍの流量で導入され、一方、加工チャンバは、好ましくは約１００ミリトルないし約２５０ミリトル、より好ましくは約１５０ミリトルの圧力に保たれる。もし前駆体がチャンバ内に気体として送給できない場合には、前駆体を溶媒に溶解し、チャンバへの送給のため気化させることができる。気化した流体としてチャンバに送給される前駆体については、前駆体と溶媒とのモル比として１：１を用いることが好ましいが、しかしながらこのモル比は堆積加工の加工条件及び前駆体の組成によって変動し得る。気化した前駆体については、チャンバへの流量は約５ないし約５０ｓｃｃｍであり、そして堆積時のチャンバ圧力は、好ましくは約１００ミリトルないし約１トルとされる。
【００３３】
加工気体は、チャンバ内へ約５ないし５０ｓｃｃｍの流量で導入され、前駆体と反応性気体のモル比は好ましくは１：１に保たれるが、このモル比は堆積加工の加工条件及び前駆体の組成によって変動し得る。加工気体は、アルゴン、水素、及びそれらの組合せのような非窒化性気体を含むことが好ましい。他の実施形態においては、金属膜は、アルゴンのような非反応性の気体の存在下で堆積される。
【００３４】
堆積されたタンタルのライニング層１１８中の、炭素性及び酸素性不純物のような非導電性の汚染物質は、比抵抗が高くまた障壁特性の低い膜を生成させる。従って、不純物を除去し、膜を高密度化し、ライニング層の比抵抗を低下させるため、堆積後のプラズマ処理が行われることが好ましい。プラズマは堆積中の加工気体と同じ組成を有することができる。金属のライニング膜１１８については、チャンバ内で、非窒化性の気体が用いられ、好ましくは、加工気体と同じ組成あるいはいずれかの不活性気体が用いられる。タンタルの堆積については、このプラズマ気体はアルゴン、水素、及びそれらの組合せとされる。他の実施形態においては、アルゴンプラズマが用いられ、アルゴン中での金属膜の堆積に引続き行われるのが好ましい。気化したタンタル前駆体の好ましい搬送気体はアルゴンである。プラズマ中の水素種は、炭素性不純物と反応して揮発性の炭化水素を生成させ、これは基板表面から容易に脱着でき、加工帯域及び加工チャンバから除去できる。更に、プラズマは膜に含まれる酸素に衝撃を与え、酸素結合を破壊して酸素ラジカルを生成させ、このラジカルもまた膜から脱着される。反応及び搬送気体と同じ組成のプラズマをその場所で使用することにより、金属被覆加工において新たな製造段階を要せず、そして大きい基板処理量が達成される。
【００３５】
膜のプラズマ処理のチャンバ圧力は約５０ミリトルないし約１０トルである。プラズマ段階の間の基板温度は、好ましくは前駆体分解温度範囲のためのものと大略同様とされ、約１００℃ないし約４５０℃が好ましく、最も好ましくは２５０℃ないし約４５０℃である。プラズマを発生させるための電力が容量的あるいは誘導的にチャンバ内に加えられ、プラズマ気体を、励起中性イオン及び類似物に励起し、それらは基板上の堆積膜と反応する。電力は、加工気体に約２００ないし約１０００ワットで供給され、約７５０ワットで用いるのが最も好ましい。
【００３６】
図１を参照すると、障壁層１１９は、好ましくは窒化タンタル（ＴａｘＮｙ、式中ｘ及びｙは、ＴａＮ及びＴａ３Ｎ５のような窒化タンタル膜の異なる相を表す整数）膜から構成され、水素のような反応性気体の存在下で、（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３のような、本発明の（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ｘＭＨｙ−ｘ前駆体の熱分解により、ライニング層１１８上に整合的に堆積する。窒化タンタル障壁層１１９には、タンタル炭素窒化物あるいはタンタルケイ素窒化物膜を含むことができる。障壁層１１９は、導電金属層１２０に先んじて堆積され、導電金属層１２０からその下層の基板１１２あるいは誘電層１１４への拡散が防止される。障壁層１１９は、好ましくは、アンモニアのような窒化反応性気体の存在下での、
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３のような本発明のタンタル前駆体の分解により堆積され、窒化タンタル障壁層１１９が形成される。好ましくは、金属及び金属窒化物層の両方の堆積について同一の前駆体が用いられる。窒化性反応気体は、好ましくは、窒素、アンモニア、窒素とアンモニア、及びこれらの組合せであり、アンモニアが最も好ましい。異なる組成加工気体で堆積される同一前駆体は、金属及び金属窒化物の堆積が、同一のチャンバ内で、類似加工条件のもとで行われることを可能とし、より迅速に基板処理ができ、汚染が最小化される。
【００３７】
窒化タンタル膜のための有機金属前駆体はチャンバ内に約５ないし約５０ｓｃｃｍの流量で導入される。加工チャンバは、約１００ミリトルないし約１０トル、好ましくは約１００ミリトルないし約２５０ミリトル、より好ましくは約１５０ミリトルの圧力に保たれる。もし前駆体が、チャンバ内に気体として送給できない場合には、前駆体を溶媒に溶解し、チャンバへの送給のため気化させることができる。気化した流体としてチャンバに送給される前駆体については、前駆体と溶媒とのモル比として１：１を用いることが好ましいが、しかしながらこのモル比は堆積加工の加工条件及び前駆体の組成によって変動し得る。気化した前駆体については、チャンバへの流量は同様であり、そして堆積時のチャンバ圧力は、好ましくは約１００ミリトルないし約１トルとされる。
【００３８】
窒素及びアンモニアのような窒化性反応気体は、チャンバ内へ約５ないし約１００ｓｃｃｍの流量で導入され、前駆体と窒化性反応気体のモル比は好ましくは１：１が用いられるが、このモル比は堆積加工の加工条件及び前駆体の組成によって変動し得る。アルゴン及びヘリウムである不活性気体のような非反応性気体も、堆積時に加工チャンバ内に存在することができる。
【００３９】
金属窒化物膜の障壁特性は、膜にケイ素を組み込んで金属ケイ素窒化物を形成することにより向上できると思われる。シランを窒化反応性気体と共に反応性気体として用いることができ、タンタルケイ素窒化物（ＴａＳｉＮ）及びニオブケイ素窒化物（ＮｂＳｉＮ）を含む金属ケイ素窒化物層を堆積することができる。反応性気体の組成は、堆積膜に含有される窒素の量を決定するので、反応性気体の組成及び量の調整で、窒素を含まない金属膜あるいは特定の相の金属窒化物及び金属ケイ素窒化物膜を生成させることができる。
【００４０】
金属窒化物層についての反応性気体の組成は、膜の特徴及び性質を決定する。金属膜の窒素含量を増加させると膜は抵抗性を増加し、窒化タンタルの場合には、高い窒素含量は、最終的には絶縁相であるＴａ３Ｎ５に相を導く転移を起こさせる。このように、反応剤のの窒素含量は堆積膜の窒化の量を決定するために調整することができる。好ましくは、アルゴン及びヘリウムである搬送気体のような不活性気体が、前駆体の選択による反応条件が、望ましい窒素量から多くあるいは少なくずれるのを調整するのに用いられる。
【００４１】
窒化タンタル障壁層１１９を、汚染を除去し、膜を高密度化し、そして膜の比抵抗を低下させるため、更にプラズマに曝すことができる。プラズマは、堆積した膜から炭素や酸素のような非導電性の汚染物を除去することによって障壁層１１９の導電抵抗を低下させ、この場合、炭素は水素と反応して揮発性の炭化水素として除去され、酸素は、窒素あるいは水素により、膜から置換及び脱着される。また、汚染物の除去により、層欠陥の少ない、より高密度の膜が得られ、また膜の障壁特性が向上される。好ましくは、プラズマ気体は反応性気体及び搬送気体と同様な組成のものが用いられ、これにより、新しい加工段階の実行が不要となり、大きい基板処理量が達成される。窒化タンタル層１１９のような窒素に影響を受ける膜については、水素あるいは水素とアルゴンのプラズマが用いられるのが好ましい。プラズマ処理は、加工チャンバ内で、約５０ミリトルないし約１０トルの圧力下、プラズマ気体に約２００ないし約１０００ワットの電力を供給して行われ、最も好ましいのは約７５０ワットの使用である。一般的には、プラズマ処理の有効性は、未処理膜の厚みとプラズマ条件に基づく。プラズマ電力と処理時間を固定したとき、堆積膜がより薄ければ処理はより有効である。堆積後のプラズマ処理は、引き続く基板堆積の間における温度変動を減少させるさらなる利点を有し、これにより１次ウエハ効果が除かれ、そしてより安定な加工状況が維持される。
【００４２】
図１の参照に帰ると、好ましくは銅である導電金属層１２０が障壁層１１９上に堆積されて、配線構造１１６を満たし、同時に隣接する配線１１６のような形体との間の全領域を銅で覆う。導電金属層１２０は、電気メッキあるいは無電解メッキによる引続く堆積のための導電金属のシード層を含むことができる。このシード層は、銅のような導電金属が、空隙や他の堆積の非連続性の生成なしに、基板に形成された形体１１６を形成することを可能にする。金属被覆構成のための加工段階を少なくするためには、障壁層１１９が電気メッキ加工による導電性金属堆積のシード層として機能することが好ましい。銅層１２０は、物理的気相析出（ＰＶＤ）、イオン化金属プラズマ（ＩＭＰ）ＰＶＤ、ＣＶＤ、電気メッキ、無電解メッキ、蒸発法、あるいは当技術において既知の他の方法により堆積させることができるが、しかしながら、銅層１２０は、電気メッキ技術で堆積されることが好ましい。形体１１６は、金属被覆膜積層１００の表面部分の、好ましくは化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を用いた平坦化により、更に加工されることができる。平坦化加工の間に、構造の表面から銅層１１８及び誘電層１１４の部分が除去され、ビア１１６のような、導電性形体の表面が露出した完全な平坦表面が残される。
【００４３】
当技術の専門家は、本発明の成果のため加工の基本的性質を保有しながら、時間、圧力、流量、プラズマ電力、及び温度に関して、また種々の装置、工程及び望ましい膜の特徴を考慮して、金属及び金属窒化物の堆積加工の修正を行う必要があることを理解するであろう。
【００４４】
装置
有機金属前駆体は、加工チャンバ内に液体送給システムあるいは前駆体ベーパライザシステムのいずれかで導入される。本発明の有機金属前駆体は液体あるいは固体であり得る。液体状の場合、前駆体は液体送給システムにより加工チャンバに送給され、固体状の場合は、前駆体は加工チャンバに、前駆体ベーパライザシステムにより送給され、このシステムにおいては、ベーパライザは熱を供給して前駆体を蒸発または昇華させる。
【００４５】
液体送給システムにおける加工については、高い粘度を有する前駆体は最初にヘキサンあるいはオクタンのような脂肪族炭化水素溶媒に溶解することができ、液状前駆体の粘度が減少される。次いで、この前駆体はシステム中のアンプルあるいは貯蔵容器に貯蔵され、前駆体を収容したアンプルに不活性気体を加圧で供給するなどにより、加圧不活性気体が前駆体を加工液体経路に押し込む。流量計が、液状前駆体の流れを調整し、そして流量は、１ｍｇ／分ないし１０００ｍｇ／分あるいは堆積加工が必要とするいずれかの他の量に変化できる。液体流量計を通過した後、前駆体液体はベーパライザ中で気化し、好ましくはヘリウムあるいはアルゴンのような搬送気体中に注入され、好ましくはカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＣＶＤ  ＴｘＺ（登録商標）チャンバである加工チャンバへの送給に供される。液体送給システムは、しばしば約５０℃ないし約１２０℃に加熱され、気化工程を促進する。
【００４６】
図２は本発明の液体送給システム２００を示す概要図である。液体送給システムは一般的に液状前駆体モジュール２０２、溶媒モジュール２０４、及びベーパライザモジュール２０６を備える。１つの実施形態においては、液状前駆体モジュール２０２は２つの加圧アンプル２０８、２１０及び各アンプルを結合する液体送給ライン２１２を備える。液体送給ラインの長さに沿ってバルブが配置され、アンプルから混合ポート次いでベーパライザ中への液体の流れが制御され、そして加工の安定化及び／あるいは反復性に悪影響を与え得るシステム内の前駆体の集積が防止される。
【００４７】
アンプルは、液状前駆体を例えば５００ｐｓｉまでのような高圧で送給されるように設計され、高圧のポンプ、すなわち、前駆体に曝される擦り部分を有する高サイクルの機械式ポンプは用いない。圧力を供給するために、ライン２２０を通じて約９０ｐｓｉの圧力でアルゴンのような不活性気体が充填される。液体出口ライン２２２がアンプルに配置され、例えばアルゴンのような不活性気体がアンプルに送入され、適切なバルブが開かれると、液体は出口から押出され、適宜のバルブを通過して液体送給ラインに入る。
【００４８】
送給ライン２１２は各アンプルからベーパライザ２５４までを連結する。最初のバルブはアンプルの出口に配置され、送給ライン２１２への液体送給が制御される。このバルブは好ましくはバイパスライン２１８及び液体送給ライン２１２に連結する３方バルブである。バイパスライン２１８は、交替に、第２コールドトラップ２５２及び排出マニフォルド（図示せず）に連結される。高圧ゲージ２２４及び液体流量コントローラ（ＬＦＣ）２２６は、溶媒及びパージ気体を導入するバルブ２２８の下流に配置される。ＬＦＣは、液状前駆体送給ラインの間に連結される混合ポートへの液体の送給を制御する。低圧ゲージ２３２が、バイパスライン２１８上に配置され、ラインの圧力が監視され日常保守の履行を判断することができる。
【００４９】
液状前駆体送給ライン２１２は、ベーパライザ２５４の上流の混合ポート２３０内へ液状前駆体を送給する。溶媒送給ライン２３４は混合ポートの下流の液体送給ラインに溶媒を送給し、混合ポートで液状前駆体と溶媒が混合されベーパライザへ送給される。ベーパライザ２５４で、搬送気体ライン２３６が送給ラインに搬送気体を送給し、液状前駆体と溶媒とがキャピラリーチューブあるいはノズルを通過してベーパライザ２５４に運ばれる。更に、同心搬送気体ライン２３８が搬送気体をノズル又は注入チップの周囲に送給し、小量の液体であっても確実にベーパライザ表面に送られるようにする。混合ポートからベーパライザまでの送給ラインは、好ましくは、テフロン（登録商標）ＰＴＦＥのような低摩擦係数を有する材料で造られ、流れ難くならないようになっている。この特徴は小量の液状前駆体の送給を助けるものである。
【００５０】
溶媒モジュール２０４は１つあるいはそれ以上の液状前駆体アンプルと同様な、充填可能なアンプルを備える。好ましくは、２つの溶媒アンプル２４０、２４２及び２つの液状前駆体アンプル２０８、２１０とされる。液状前駆体アンプルは２つの別の前駆体を送給して混合ポートで混合させることができ、あるいは同一前駆体を同時あるいは交互に送給することもできる。
液状前駆体アンプルは、液体をアンプルの下方に抜き出すためのスロット／刻み目付き底部を有する設計であり、（１）これにより液体が非常に低いレベルまで検出でき、また（２）低いレベルでもアンプルから抜き出すことができる。このことは、無駄にすることが好ましくない高価な液体を扱うことに関し特に重要である。更に、アンプルは、低レベルまで液体容量を識別するための超音波検出器を備え、これにより連続した加工が達成できる。
【００５１】
任意追加のコールドトラップ２５０が排出ポンプに連結する導管に配置され、ポンプに有害となり得る堆積物が濾過除去される。更に、第２のコールドトラップ２５２が、第１のコールドトラップの下流に配置され、そしてベーパライザ２１８からのバイパスライン２１８に連結される。バイパスライン２１８及び関連したコールドトラップ２５２は、基板移送及びプラズマ加工の間、気化した材料の送給を可能とすることによりつくられる連続流でシステムが作動することを可能にする。この方法により、システムは連続的に前駆体を気化させることができるが、気化した材料は堆積のために加工チャンバに送給されるか、あるいはバイパスラインを通じて排出システムに送給されるかすることができる。気化した前駆体の連続流は、気化工程の最適化と維持を通じて、一定の堆積加工状態を提供することにより、多数の基板にわたって堆積加工の安定化を可能にする。
【００５２】
堆積材料の向上された濾過は、コールドユニット及びホットユニット（図示せず）を備えるコールドトラップ２５２により達成できる。コールドトラップのコールドユニットは、コールドトラップ表面上への凝縮により粒子状物質を除去する。ホットユニットは、堆積前駆体の分解温度を超える温度を有することにより、ユニット上に前駆体を堆積させて反応しない前駆体を除去する。
【００５３】
図３に前駆体ベーパライザシステムが示され、ベーパライザ３１０は熱を供給して前駆体を蒸発あるいは昇華させる。ベーパライザ３１０は、一般に、ステンレス鋼あるいはアルミニウムである金属シリンダーを備える。加熱された圧力計（図示せず）がベーパライザに設置され、ベーパライザの圧力を監視し、ベーパライザ３１０へ提供される粒子状固体あるいは液体の連続的な供給を確認する。圧力計上で材料が堆積あるいは分解し圧力計が使用不能とならないよう、圧力計は好ましくは加熱される。
【００５４】
気化チャンバあるいはベーパライザ３１０の１つの実施形態が示され、液体あるいは固体の前駆体材料を蒸発あるいは昇華させる出発材料の加熱が、加工チャンバへの導入あるいは他の前駆体との混合に先立って行なわれる。気体入口３１６は非反応性気体をベーパライザ３１０内に流入させる。ゲートバルブ３２０は、ベーパライザ３１０を加工チャンバ（図示せず）から分離する。図３に示されるように、ベーパライザ３１０内には前駆体を入れるための格納容器３１８がある。格納容器３１８はベーパライザ３１０の内部表面に置くことができ、通常セラミックであって、好ましくは水晶からなる、非反応性の材料でつくられる。それに代えて、本発明の前駆体の気化を促進するために格納容器に不活性気体をバブリングで供給（図示せず）することができる。
【００５５】
ベーパライザ３１０内の圧力は大気圧に保つことができるが、化学蒸着加工については、約３０ミリトルないし約１０トル、あるいは前駆体の堆積のためのＣＶＤ加工チャンバにより使用されるいずれかの好適な圧力に保たれる。全圧における１０トルまでの増加は前駆体の堆積速度を増加させ、堆積チャンバへ提供される前駆体の量のよりよい制御を可能とする。搬送気体は、好ましくはヘリウムあるいはアルゴンであるいずれかの不活性気体とすることができ、アルゴンが最も好ましい。
【００５６】
ベーパライザ３１０の温度は、前記の圧力範囲で作動されるとき、その温度未満では堆積に要する圧力において材料が気化しない最低温度から、その温度を超えると気化した材料が作動圧力で分解する最高温度との間で通常変化する。前駆体の置換基は、前駆体の沸点及び分解温度に強い影響を有し、個々の前駆体の分解温度を反映した作動温度をもたらす。ベーパライザの作動温度は気化する材料に従って変化するが、その温度は好ましくは約５０℃ないし約２００℃に保たれる。
【００５７】
ベーパライザ３１０の他の実施形態は図４に示され、この場合は恒温炉３０６が、例えば、気化していない前駆体及び気化した前駆体を収容したベーパライザ３１０を加熱する。搬送気体は、計量ポンプあるいはニードルバルブのような流量調整器３０２を通過して、ベーパライザ３１０内の気化していない前駆体中にバブリングされる。混合した、搬送気体及び気化した前駆体は、次いで荒引きポンプ３５０により、加工チャンバに送られる。ベーパライザ３１０から出る全質量を測定するため、ベーパライザ３１０と堆積チャンバとの間のいずれかの箇所に、質量流量計（図示せず）を設置することができる。前駆体の流量は、ベーパライザ３１０を出る材料の質量からベーパライザ３１０に送られる搬送気体の質量を減ずることにより算定できる。
【００５８】
図５を参照すれば、本発明の加工を実行するために好適なＣＶＤプラズマの概略断面図が示される。本発明の方法は、基板をそれに従って加工するようにプログラムされた加工チャンバ内で好適に行われる。好ましいＣＶＤチャンバは、ＣＶＤ  ＴｘＺとして知られ、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から購入できる。ＣＶＤ  ＴｘＺチャンバは、熱あるいはプラズマ分解加工のいずれかによる、金属及び／あるいは金属窒化物の堆積のための、反応性気体の存在下での本発明の有機金属前駆体の堆積に好適である。
【００５９】
加工チャンバの好ましい実施形態においては、二重マニフォルド分配器、又はシャワーヘッド４４０、は前駆体及び反応性気体を加工帯域に導入する。代表的な二重マニフォルドシャワーヘッドは、本出願人に譲渡されている、１９９８年１２月９日出願の米国特許出願番号第０９／２０７，７８０号、発明の名称「二重流路気体分配板」に示され、これは引用文献として本明細書に組み込まれる。
【００６０】
熱又は加熱分解堆積加工においては、本発明の有機金属前駆体がシャワーヘッド４４０を通過して、約１００ミリトルないし約１０トルである好ましい圧力でチャンバ内に注入され、一方、支持台４３２は基板４３６を、有機金属前駆体の分解温度を超える約１００℃ないし約４５０℃、好ましくは約２５０℃ないし約４５０℃に上昇された温度に保持する。反応性気体はシャワーヘッド４４０の第２のマニフォルドを通じてシステムに導入され、膜堆積のため、基板の直上に位置する容積部に達する。これにより、ＣＶＤ加工において、基板４３６上に金属及び／あるいは金属窒化物が整合的に堆積される。この熱分解加工は、通常は前駆体気体のプラズマ励起を要しない熱的工程である。もし堆積加工中あるいは膜の不純物除去と高密度化のための堆積後プラズマ処理として、プラズマを要するときは、十分な電圧と電力をＲＦ電源４９４により加えて、シャワーヘッド４４０と支持台４３２との加工領域中の加工気体に放電を起こさせプラズマを生成させる。
【００６１】
ＣＶＤチャンバ４３０は、本発明のＴａＮ層のような材料の層をＣＶＤにより堆積される基板４３６を、支持面４３６上に支持する支持台４３２を備える。リフトピン４３８は支持台４３２内で摺動可能とされるが、上端の円錐形の頭部により、落下しないようにされている。リフトピン４３８の下端は垂直に可動な持上げリング４３９と連動可能であり、従って、支持台４３２の表面４３４の上に持ち上げられることができる。表面４３４はその上に置かれる基板４３６よりも小さい直径を有している。低い装填（ｌｏａｄｉｎｇ）位置（以下に「５０６」で示すスリットバルブより僅かに下方）にある支持台４３２と共に、ロボット（図示せず）がリフトピン４３８及び持上げリング４３９と協同して、基板４３６を、真空シールされてチャンバ内外への気体の流れが防止されているスリットバルブ５０６を通じてチャンバ内及び外に移送する。リフトピン４３８は挿入された４３６を持上げてロボットのブレードから外し、ブレードをチャンバから引っ込ませ、次いで支持台４３２が上昇し、基板４３６をリフトピン４３８から、支持台４３２の支持表面４３４の上に移送する。好適なロボット移送アセンブリは、本出願人に譲渡されている、メイダン（Ｍａｙｄａｎ）へ付与された米国特許第４，９５１，６０１号に記載され、その全開示内容は引用文献として本明細書に組み込まれる。
【００６２】
加工気体は、等軸に配置された気体送給導管５３２を覆う、気体供給カバープレートの、中央気体入口５３０を通じて、反応器４３０に注入される。導管５３２は加工領域４５４へ第２の気体を運び、気体は導管５３２の下端で受けられ、そして気体を、水平流路の第２のセットを備える第２の経路（図示せず）に送給する。中央孔５３０及び導管５３２の外部の周囲が、円環形状のような気体経路５３４を構成し、この経路は、気体を、第１の円盤状空間あるいは領域４４８への多孔閉塞板４５２の上に送り、そしてそこから邪魔板（あるいは気体閉塞板）４５２中の経路４５０を通じて、シャワーヘッド４４０の裏側の第２の円盤状空間あるいは領域４５４に送給する。シャワーヘッド４４０は、加工領域あるいは帯域４５６へ加工気体を噴出するための多数の孔又は経路４４２を備える。より具体的には、加工気体は、空間あるいは空隙４５４から、経路４４２を通過し、加工空間あるいは帯域４５６に入り、そして基板４３６へ向かって流れる。
【００６３】
加工気体は、シャワーヘッド４４０中の孔４４２から、シャワーヘッドと支持台４３２との間の加工空間あるいは帯域４５６中に噴出し、基板４３６の表面上での反応を起こさせる。加工気体副生物は続いて中心軸５００からみて直径方向に外側に流れ基板４３６の端を横切り、そして支持台４３２の上部周囲に凹んでいる環状棚部５０４に配置された周辺のセンタリング環５０２を横切る。そして、支持台４３２が加工位置にあるとき、支持台４３２の上部周辺を取り巻いている環状ポンプ流路４６０に入る。
【００６４】
ポンプ流路４６０は、収縮排出開口部４６２を通じてポンププレナム４７６に連結し、バルブ４７８は排出口４８０を通じて排出ポンプ４８２への排出を制御する。制限閉塞された開口部４６２は外周のポンプ流路４６０の周りのほぼ均一な圧力をつくり出す。加工気体及び反応副生物は、シャワーヘッド４４０の中心から、基板４３６及び支持台４３２の周辺を横切り、閉塞開口部４６２を通じて、ポンプ流路４６０へ流れる。そして、気体はポンプ流路４６０中を廻って、排出開口部４７４へ流れ、そして排出プレナム４７６及び排出口４８０を通過して真空ポンプ４８２に流れる。制限体４６２が存在するため、基板４３６を横切る気体の流れは方位的な方向でほぼ均一となる。
【００６５】
図５に示されるように、チャンバ胴体４７２中の棚部４７０が、絶縁性の環状チャンバ挿入体５０８を支持し、挿入体５０８は絶縁性チャンバリング５１０及び帯シールド５１２を備え、ポンプ流路４６０の底部を形成する。チャンバ蓋の縁４６６は、チャンバ胴体４７２の部分と一緒にポンプ流路の上部と外壁の部分を形成する。ポンプ流路４６０の内側の上端は、セラミックあるいは他の電気絶縁性材料からつくられ、チャンバ胴体４７２から金属のシャワーヘッドを絶縁する、絶縁リング４６４により形成される。
【００６６】
図５のＣＶＤ反応器４３０は、熱及びプラズマの２つの方式で作動できる。熱方式においては、電力源４９０が支持台４３２の上部の抵抗ヒーター４９２に電力を供給し、これにより支持台４３２及びこれに従って基板４３６がＣＶＤ反応を熱的に活性化するのに十分に高い温度にまで加熱される。プラズマ方式においては、ＲＦ電源４９４がスイッチ４９６により、電極としてはたらく金属のシャワーヘッド４４０へ通じられる。シャワーヘッド４４０は、典型的には電気非伝導性のセラミックで形成される環状の絶縁リング４６４により、蓋の縁４６６及び主チャンバ胴体４７２から電気的に絶縁される。支持台４３２は、ＲＦ源４９４に結合されたバイアス要素４９８に連結され、ＲＦ電力はシャワーヘッド４４０と支持台４３２の間に分配される。十分な電圧及び電力がＲＦ源４９４により供給され、シャワーヘッド４４０及び支持台４３２の間の加工帯域中の加工気体に放電が発生し、プラズマが形成される。マイクロプロセッサコントローラ４９９がチャンバ４３０で行われる堆積加工を監視し制御するために用いられる。
【００６７】
概略示されたチャンバ挿入体５０８は、主チャンバ胴体４７２の内側レッジ４７０の上に置かれるＬ型絶縁セラミック環５１０及び、Ｌ型絶縁セラミック環５１０上の内側棚部５１２の上に置かれる環状あるいは帯状シールド５１２を備え、支持台４３２及びセンタリング環５０２から小さい隙間で離れている。それら自身のセラミックのチャンバライナはよく知られ、例えば、本明細書に引用文献として組み込まれている、ロバートソン（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）他への米国特許第５，３６６，５８５号に記載されている。帯状シールド５１２は好ましくはアルミニウムのような金属で造られＬ型セラミック環５１０の上部の実質的に上に、垂直に上方に伸び、支持台４３２の支持表面の少し上に達している。
【００６８】
蓋ライナ５１６は金属製であり、熱的及び電気的の両方で蓋端４６６に連結され、効果的にその範囲が形成され、そしてその離れた位置のため加工領域４５６におけるプラズマに容易に影響しない。更に、蓋ライナ５１６上への金属堆積は、その金属が絶縁リング４６４の上にまで広がっていない限り、プラズマには影響しない。どのような場合でも、締め具（図示せず）を用いることにより、過剰にコートされたとき、蓋ライナ５１６は容易に取り外せる。
【００６９】
センタリング環５０２は２つの機能を行う。スリットバルブ５０６を通過して移動するロボットブレード（図示せず）によりチャンバ内そして支持台４３２上に移送されている、支持台４３２上の基板４３６はこれにより正確に中心に置かれる。この機能は保持機能と調和したものであり、周辺センタリング環５０２は、その開口部に基板５３６を収容する保持リングとしてはたらく。更に、センタリング環５０２は、基板４３６の外側に露出している支持台４３２の部分のための熱被覆としてはたらく。具体的には、その熱的特性は意図された加工の観点から設計されており、センタリング環５０２は加熱された支持台４３２に対して熱的に浮いており、そして基板４３６に比較して低温に保たれ、下層の支持台４３２より著しく低温であり、従って熱ＣＶＤ加工の間僅かな材料しか堆積しない。
【００７０】
図６で、マイクロプロセッサコントローラ４９９のコンピュタープログラム５４１の階層的制御構造を説明するブロック図が示される。ユーザは、光ペンインタフェースを用いてＣＲＴモニター上のメニューあるいは画面表示に応じて、加工選択サブルーチン５４２へ、加工設定番号及び加工チャンバ番号を入力する。加工選択サブルーチン５４２は、（ｉ）マルチチャンバシステム中の加工チャンバ、及び（ｉｉ）望ましい加工を実行するための加工チャンバを作動させるのに必要な加工パラメータの望ましいセット、を識別する。特定の加工を実行するための加工パラメータは、例えば、加工気体の組成と流量、温度、圧力、ＲＦ電力レベルのようなプラズマ条件、及びチャンバドーム温度のような加工条件に関するものであり、レシピの形式でユーザに提供される。レシピにより特定されたパラメータは、光ペン／ＣＲＴモニタインタフェース（図示せず）を用いて入力される。
【００７１】
加工シーケンササブルーチン５４３は、加工選択サブルーチン５４２からの識別された加工チャンバ及び加工パラメータのセットを受けるためのプログラムコード及び、種々の加工チャンバの作動を制御するためのプログラムコードを備える。多数のユーザが加工の組合せ番号及び加工チャンバの番号を入力でき、あるいは一人のユーザが多数の加工セット番号及び加工チャンバ番号を入力でき、シーケンササブルーチン５４３は、望ましいシーケンスを選ばれる加工に対して計画するように作動する。好ましくは、シーケンササブルーチン５４３は（ｉ）そのチャンバが使用中であるかを決定するための加工チャンバの作動の監視、（ｉｉ）使用されているそのチャンバでどのような加工が行われているかの判定、及び（ｉｉｉ）加工チャンバの利用可能性及び行われるべき加工のタイプに基づく望ましい加工の実行、の各段階を行うプログラムコードを備える。ポーリングのような従来の方法を、加工チャンバの監視に用いることができる。どの加工を実行するかかの予定作成のとき、シーケンササブルーチン５４３は、選ばれる加工のための望ましい加工条件と比較した使用されている加工チャンバの現在の条件、あるいは要求を入力した各々の特定のユーザの「依頼順位」、あるいは予定作成の優先順位を決定するために含むことをシステムプログラマーが要望するいずれか他の適切な因子、を考慮に入れるよう設計できる。
【００７２】
シーケンササブルーチン５４３が、次に実行すべく動いている加工チャンバ及び加工セットの組合せを決定した後、シーケンササブルーチン５４３は、その加工セットの実行を、特定の加工セットのパラメータを、チャンバ管理サブルーチン５４４Ａ〜Ｃに渡すことにより行わせ、サブルーチン５４４Ａ〜Ｃは、ＣＶＤチャンバ４３０及び他の可能なチャンバ（図示せず）における多数のタスクをシーケンササブルーチン５４３により決定され区分加工セットに従って制御する。
【００７３】
一旦シーケンササブルーチン５４３が次の作業を行なう加工チャンバと加工セットの組合せを決定したら、シーケンササブルーチン５４３は、特定の加工セットのパラメータをチャンバ管理サブルーチン５４４Ａ〜Ｃに渡すことによりその加工セットの実行を指示し、チャンバ管理サブルーチン５４４Ａ〜Ｃがシーケンササブルーチン５４３により決定された加工セットに従って、異なる加工チャンバにおける多くの加工タスクを制御する。例えば、チャンバ管理サブルーチン５４４Ａ〜Ｃは、図５に記述した加工チャンバ４３０でのＣＶＤ加工操作を制御するプログラムコードを備える。
【００７４】
また、チャンバ管理サブルーチン５４４は、選ばれる加工セットを行うために必要なチャンバ構成要素の作動を制御する種々のチャンバ構成要素サブルーチン又はプログラムコードモジュールの実行を制御する。チャンバ構成要素サブルーチンの例は、基板位置決めサブルーチン５４５、加工気体制御サブルーチン５４６、圧力制御サブルーチン５４７、ヒーター制御サブルーチン５４８、及びプラズマ制御サブルーチン５４９である。当業者には、チャンバ４３０（図５に示される）で行われることが望ましい加工に応じて、他のチャンバ制御サブルーチンを備えることができることが分るであろう。作動中、チャンバ管理サブルーチン５４４Ａは、実行されている特定の加工に従った加工構成要素サブルーチンを選択的に予定に入れ又は呼び出す。チャンバ管理サブルーチンによる予定作成は、どの加工チャンバ及び加工セットを実行するかの予定作成におけるシーケンササブルーチン５４３により用いられるのと類似した方法で行われる。典型的には、チャンバ管理サブルーチン５４４Ａは、種々のチャンバ構成要素の監視ステップ、実行すべき加工セットのための加工パラメータに基づいて作動されるのにどの構成要素が必要かの決定ステップ、及び、監視ステップと決定ステップに応じてチャンバ構成要素サブルーチンに実行させるステップを備える。
【００７５】
仮定例
下記の仮定例は、本発明により想定される最良の方式を示すものである。下記の仮定例は本発明による金属及び金属窒化物膜の堆積を示す。これらの例は、化学蒸着チャンバ、特に”ＣＥＮＴＵＲＡ  ＴｘＺ”システム内で実施されることができ、このシステムは熱分解及びプラズマ化学蒸着の両方に用いることができるものであって、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社により販売されている。
【００７６】
タンタル前駆体の生成
本発明の前駆体は一般的に化学式（Ｃｐ（Ｒ）ｎ）ＭＨｙ−ｘを有し、それについて、（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３のような好ましい前駆体が生成されることができ、ここで、Ｃｐはシクロペンタジニエル，−（Ｃ５Ｈ４）、Ｒはトリメチルシリル，Ｓｉ（ＣＨ３）３、ｎは１、ｘは２、Ｍはタンタル、ｙは５、そしてｙ−ｘは３である。
【００７７】
タンタル膜堆積：熱分解
タンタル（Ｔａ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
水素，Ｈ２                                          ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                    １００ｓｃｃｍ
【００７８】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                  ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
水素，Ｈ２                                              ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １２５ｓｃｃｍ
【００７９】
反応性気体を用いないタンタル膜堆積：
タンタル（Ｔａ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
アルゴン，Ａｒ                                      １００ｓｃｃｍ
【００８０】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）出力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
アルゴン，Ａｒ                                      １２５ｓｃｃｍ
【００８１】
タンタル膜堆積：液体送給システムからの気化した前駆体
タンタル（Ｔａ）膜は、（Ｃ５Ｈ５）２ＴａＨ３，ビス（シクロペンタジエニル）三水素タンタルとヘキサン溶媒とのモル比１：１の気化した前駆体により、チャンバ圧力１トル及び温度４００℃で、以下のように反応器に流入する気化した前駆体と反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
ヘキサン                                              ２５ｓｃｃｍ
水素，Ｈ２                                            ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １００ｓｃｃｍ
【００８２】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１トルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                  ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル？
ヘキサン                                                ０ｓｃｃｍ
水素，Ｈ２                                              ０ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １２５ｓｃｃｍ
【００８３】
Ｔａ膜堆積：プラズマ分解
ケイ素を含むタンタル（Ｔａ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル、温度４００℃及び高周波電力（１３ＭＨｚ）のプラズマ電力７５０Ｗで、反応器に流入する下記の反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
水素，Ｈ２                                            ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １００ｓｃｃｍ
【００８４】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
水素，Ｈ２                                            ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １２５ｓｃｃｍ
【００８５】
タンタル炭素窒化物膜堆積：
タンタル炭素窒化物（ＴａＣＮ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                  ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
アンモニア，ＮＨ３                                    ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １００ｓｃｃｍ
【００８６】
アンモニアによる窒化タンタル膜堆積：
窒化タンタル（ＴａＮ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                ４０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
アンモニア，ＮＨ３                                    ４０ｓｃｃｍ
ヘリウム，Ａｒ                                        ５０ｓｃｃｍ
【００８７】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                    ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
アンモニア，ＮＨ３                                      ０ｓｃｃｍ
ヘリウム，Ａｒ                                      １３０ｓｃｃｍ
【００８８】
タンタルケイ素窒化物膜堆積
タンタルケイ素窒化物（ＴａＳｉＮ）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                  ２５ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
窒素，Ｎ２                                              ２５ｓｃｃｍ
シラン，ＳｉＨ４                                        ２５ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                        ７５ｓｃｃｍ
【００８９】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＴａＨ３                  ０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素タンタル
窒素，Ｈ２                                              ０ｓｃｃｍ
シラン，ＳｉＨ４                                        ０ｓｃｃｍ
アルゴン，Ａｒ                                      １５０ｓｃｃｍ
【００９０】
窒化ニオブ膜堆積
窒化ニオブ（Ｎｂ３Ｎ４）膜は、チャンバ圧力１５０ミリトル及び温度４００℃で、反応器へ以下のように流入する反応用気体から堆積される。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＮｂＨ３                  ４０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素ニオブ
アンモニア，ＮＨ３                                    ４０ｓｃｃｍ
ヘリウム，Ｈｅ                                        ５０ｓｃｃｍ
【００９１】
引続き、プラズマ処理がチャンバ圧力１５０ミリトルで、高周波（１３ＭＨｚ）電力７５０Ｗがシャワーヘッドに印加されて行われ、これは堆積したタンタル層からの汚染物除去のためであって、反応器へ流入するプラズマ気体は以下のようである。
（（Ｓｉ（ＣＨ３）３）Ｃ５Ｈ４）２ＮｂＨ３                  ４０ｓｃｃｍ
ビス（トリメチルシリルシクロペンタジエニル）三水素ニオブ
アンモニア，ＮＨ３                                      ４０ｓｃｃｍ
ヘリウム，Ｈｅ                                          ９０ｓｃｃｍ
【００９２】
前述の内容は本発明の好ましい実施形態に関するが、本発明の他のさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲を逸脱することなく案出でき、したがって本発明の技術的範囲は添付の特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による配線の形成のための金属被覆技術を説明する、誘電層中の配線の断面図である。
【図２】液体送給システムの概要を表す図である。
【図３】分解チャンバ内へ反応性蒸気を供給するベーパライザを示す前駆体気化装置の部分断面図である。
【図４】前駆体材料をベーパライザから堆積チャンバに輸送するための搬送気体送給システムの概要図である。
【図５】本発明のＣＶＤ加工を行うために好適なＣＶＤチャンバの概略断面図である。
【図６】本発明のコンピュタープログラムの階層的制御構造を示す簡略ブロック図である。
【符号の説明】
５４１  コンピュタープログラム
５４２  加工選択
５４３  加工シーケンサ
５４４ａ、５４４ｂ、５４４ｃ  チャンバ管理
５４５  基板位置決め
５４６  加工気体制御
５４７  圧力制御
５４８  加熱器制御
５４９  プラズマ制御
５５２  反応性気体コード
５５６  スパッタ気体コード
【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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