(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を形成するための堆積システムであって：
処理チャンバーであり、該処理チャンバーを排気するように構成されたポンプ系を有する処理チャンバー；
前記処理チャンバーに結合され、前記基板を支持し且つ加熱するように構成された基板ホルダー；
前記基板ホルダーに結合され、前記基板を取り囲み且つ前記基板のＣＯ中毒を抑制するように構成された防御リング；
金属カルボニル前駆体を気化させて金属カルボニル前駆体蒸気を形成するように構成された金属前駆体気化系；
前記処理チャンバーに結合され、あるいはその中にあり、前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記基板の上方の処理空間に導入するように構成された蒸気分配系；
前記金属前駆体気化系の出口に結合された第一端、及び前記蒸気分配系の入口に結合された第二端を有する気相供給系；及び
前記金属前駆体気化系若しくは前記気相供給系、又はこれら双方に結合され、ＣＯガスを供給して該ＣＯガス内の前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記蒸気分配系の前記入口に輸送するように構成されたガス供給系；
を有する堆積システム。
【請求項２】
前記蒸気分配系若しくは前記処理チャンバー、又はこれら双方に結合され、前記金属カルボニル前駆体蒸気及び前記ＣＯガスに希釈ガスを供給するように構成された希釈ガス源；
を更に有する請求項１に記載の堆積システム。
【請求項３】
前記希釈ガスは不活性ガスを含む、請求項２に記載の堆積システム。
【請求項４】
前記蒸気分配系は前記基板の上方への前記希釈ガスの分配を調整するように構成されている、請求項２に記載の堆積システム。
【請求項５】
前記基板ホルダーは前記基板を５０℃と５００℃との間の基板温度まで加熱するように構成されている、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項６】
前記防御リングは前記基板の周辺端部から前記基板ホルダーの周辺端部まで径方向に延在している、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項７】
前記防御リングは前記基板ホルダーの側面に沿って少なくとも部分的に延在している、請求項６に記載の堆積システム。
【請求項８】
前記防御リングは、陽極酸化されたアルミニウム、アルミナ、窒化アルミニウム、サファイア、石英、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭素、テフロン（登録商標）、又はカプトン（登録商標）の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項９】
前記防御リングは保護用の被覆を有する、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項１０】
前記防御リングと前記基板ホルダーとの間に配置された断熱材を更に有する請求項１に記載の堆積システム。
【請求項１１】
前記金属カルボニル前駆体は、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２若しくはＯｓ３（ＣＯ）１２、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項１２】
前記ガス供給系は更に、前記金属カルボニル前駆体蒸気を輸送する不活性搬送ガスを供給するように構成されている、請求項１に記載の堆積システム。
【請求項１３】
前記蒸気分配系は：
前記入口が形成された筐体；及び
前記筐体に結合され、前記基板に面するように構成された蒸気分配板であり、前記筐体と該蒸気分配板との結合体が、前記筐体に形成された前記入口を介して前記気相供給系から前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を受け取るように構成されたプレナムを形成し、当該蒸気分配系は前記プレナムに前記希釈ガスを受け入れるように構成され、且つ、該蒸気分配板は内部に複数の開口を有し、前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気とともに前記希釈ガスを前記基板の上方の前記処理空間に分配するように構成されている、蒸気分配板；
を有する、請求項２に記載の堆積システム。
【請求項１４】
前記プレナム内に配置され、前記プレナムを周辺プレナム領域と中央プレナム領域とに分離するように構成された間仕切りであり、前記蒸気分配系は前記周辺プレナム領域に前記希釈ガスを受け入れるように構成され、それにより、前記希釈ガスは前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気とともに、前記蒸気分散板の前記開口を介して前記処理空間の実質的に周辺の領域に導入される、間仕切り；
を更に有する請求項１３に記載の堆積システム。
【請求項１５】
前記蒸気分配系は：
前記入口が形成された筐体；
前記筐体に結合され、前記基板に面するように構成された蒸気分配板；及び
前記入口と前記蒸気分配板との間で前記筐体内に配置された中間蒸気分配板であり、前記筐体と該中間蒸気分配板と前記蒸気分配板との結合体が、前記入口と該中間蒸気分配板との間のプレナムと、該中間蒸気分配板と前記蒸気分配板との間の中間プレナムとを形成する、中間蒸気分配板；
を有し、
前記蒸気分配系は、前記筐体に形成された前記入口を介して前記プレナム内に前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を受け入れるように構成されており、
前記中間蒸気分配板は内部に第１の開口アレイを有し、且つ前記プレナムからの前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記中間プレナムに分配するように構成されており、
前記希釈ガス源は、前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を希釈するために、前記希釈ガスを前記中間プレナムに供給するように構成されており、且つ
前記蒸気分配板は内部に第２の開口アレイを有し、且つ前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記希釈ガスとともに前記基板の上方の前記処理空間に再分配するように構成されている、
請求項２に記載の堆積システム。
【請求項１６】
前記中間プレナム内に配置され、前記中間プレナムを周辺プレナム領域と中央プレナム領域とに分離するように構成された間仕切りであり、前記蒸気分配系は前記周辺プレナム領域に前記希釈ガスを受け入れるように構成され、それにより、前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気は前記希釈ガスとともに、前記蒸気分散板の前記開口を介して前記処理空間の実質的に周辺の領域に再分配される、間仕切り；
を更に有する請求項１５に記載の堆積システム。
【請求項１７】
前記蒸気分配系は：
前記入口が形成された筐体；及び
前記筐体に結合され、前記基板に面するように構成された蒸気分配板であり、前記筐体と該蒸気分配板との結合体が、前記筐体に形成された前記入口を介して前記気相供給系から前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を受け取るように構成されたプレナムを形成し、且つ、該蒸気分配板は内部に複数のスルーホールを有し、前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記基板の上方の前記処理空間に分配するように構成されている、蒸気分配板；
を有し、
前記蒸気分配板は、その第1領域に形成された第１の中間プレナムと、前記第１の中間プレナムを前記処理空間の第１の処理領域に流体的に結合させる第１の開口アレイとを有し、且つ
前記蒸気分配系は、前記第１の中間プレナムに前記希釈ガスを第１の流量で受け入れ、前記第１の処理領域内で前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を第１の濃度まで希釈するために、前記希釈ガスを前記第１の開口アレイを介して前記第１の処理領域に分配するように構成されている、
請求項２に記載の堆積システム。
【請求項１８】
前記処理空間の前記第１の処理領域は前記基板の上方の前記処理空間の実質的に周辺の領域を含む、請求項１７に記載の堆積システム。
【請求項１９】
前記蒸気分配板は更に、その第２領域に形成された第２の中間プレナムと、前記第２の中間プレナムを前記処理空間の第２の処理領域に流体的に結合させる第２の開口アレイとを有し、且つ前記蒸気分配系は、前記第２の中間プレナムに前記希釈ガスを第２の流量で受け入れ、前記第２の処理領域内で前記ＣＯガス及び前記金属カルボニル前駆体蒸気を第２の濃度まで希釈するために、前記希釈ガスを前記第２の開口アレイを介して前記第２の処理領域に分配するように構成されている、請求項１７に記載の堆積システム。
【請求項２０】
前記処理空間の前記第１の処理領域は前記基板の上方の前記処理空間の実質的に周辺の領域を含み、且つ前記処理空間の前記第２の処理領域は前記基板の上方の前記処理空間の実質的に中央の領域を含む、請求項１９に記載の堆積システム。
【請求項２１】
基板上に金属層を堆積する方法であって：
堆積システムの処理チャンバー内の基板ホルダー上に基板を設置する工程；
前記基板のＣＯ中毒を抑制するために前記基板ホルダー上に、前記基板の周囲を取り囲む防御リングを設置する工程；
前記基板を加熱するために、前記基板ホルダーの温度を上昇させる工程；
前記堆積システムのガス供給系からＣＯガスを供給する工程；
金属カルボニル前駆体蒸気及び前記ＣＯガスを含有する処理ガスを形成する工程；
前記処理チャンバー内に前記処理ガスを導入する工程；及び
気相堆積プロセスにより前記基板上に金属層を堆積するために、前記基板を前記処理ガスに晒す工程；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜堆積のための方法及びシステムに関し、より具体的には、金属カルボニル前駆体から形成される金属層の均一性を改善する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路を製造する多層メタライゼーション手法への銅（Ｃｕ）金属の導入は、Ｃｕ層の密着性及び成長を促進するため、また誘電体材料へのＣｕの拡散を防止するため、拡散障壁／ライナーの使用を必要とさせ得るものである。誘電体材料上に堆積される障壁／ライナーは、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びタンタル（Ｔａ）等の、Ｃｕに対して非反応性且つ非混合性であり且つ低い電気抵抗を提供し得る屈折性材料を含み得る。Ｃｕメタライゼーションと誘電体材料とを集積する現行の集積手法は、約４００℃と約５００℃との間の基板温度又はそれより低い基板温度で為される障壁／ライナー堆積プロセスを必要とし得る。
【０００３】
例えば、１３０ｎｍ以下の技術ノードのＣｕ集積化手法は、低誘電率（以下、ｌｏｗ−ｋ）層間誘電体を利用することができ、その後、物理的気相堆積（ＰＶＤ）によるＴａ層又はＴａＮ／Ｔａ層、ＰＶＤによるＣｕシード（ｓｅｅｄ）層、及び電気化学堆積（ＥＣＤ）によるＣｕ充填が続けられる。一般に、Ｔａ層はその密着性（すなわち、ｌｏｗ−ｋ膜に付着可能であること）により選択され、ＴａＮ／Ｔａ層はその障壁特性（すなわち、ｌｏｗ−ｋ膜へのＣｕの拡散を防止可能であること）により選択される。
【０００４】
上述のように、Ｃｕ拡散障壁としての薄い遷移金属層の研究及び実現に多大な努力が為されてきた。これらの研究には、クロム、タンタル、モリブデン及びタングステン等の金属が含まれる。これら材料の各々はＣｕとの低い混和性を示す。より最近になり、例えばルテニウム（Ｒｕ）及びロジウム（Ｒｈ）等のその他の金属が可能性ある障壁層として確認されてきている。なぜなら、これらは従来の高融点金属と同様の挙動を示すと予期されるからである。また一方で、Ｒｕ又はＲｈを使用することにより、例えばＴａ／ＴａＮ等の二層ではなく、単一の障壁層のみの使用が可能にされる。この観測結果はこれらの材料が有する密着性と障壁特性とに拠るものである。例えば、１つのＲｕ層でＴａ／ＴａＮ障壁層を置き換えることができる。さらに、最新の研究により、１つのＲｕ層でＣｕシード層をも置き換えることができ、バルクＣｕの充填がＲｕの堆積の直後に続けられる得ることが見出されてきている。この観測結果はＣｕとＲｕ層との間の良好な密着性に拠るものである。
【０００５】
従来より、Ｒｕ層は熱化学的気相堆積（ＴＣＶＤ）法にて、例えばルテニウムカルボニル前駆体などのルテニウム含有前駆体を熱分解することによって形成可能である。ルテニウムカルボニル前駆体（例えば、Ｒｕ３（ＣＯ）１２）の熱分解により堆積されたＲｕ層の材料特性は、基板温度が約４００℃未満まで低下されると悪化する。その結果、Ｒｕ層の（電気）抵抗の増加と低堆積温度での低質な表面形態（例えば、ノジュールの形成）とにより、熱的に堆積されたＲｕ層への反応副生成物の混和が増大されてしまっていた。何れの影響も、約４００℃より低い基板温度でのルテニウムカルボニル前駆体の熱分解による一酸化炭素（ＣＯ）の脱離速度の低下によって説明することができる。
【０００６】
さらに、例えばルテニウムカルボニル又はレニウムカルボニル等の金属カルボニルの使用は、それらの低い気圧とそれに伴う輸送問題とに起因して乏しい堆積速度をもたらすものであった。全体的に、現行の堆積システムはこれらの金属膜の堆積を非実用的にするほど低い堆積速度を有することが本発明の発明者によって観測されている。さらに、現行の堆積システムは乏しい膜の均一性を有することも本発明の発明者によって観測されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、薄膜堆積システムにおけるＣＯ中毒（ｐｏｉｓｏｎｉｎｇ）を抑制する方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に従った、基板上に薄膜を形成するための堆積システムは：処理チャンバーであり、該処理チャンバーを排気するように構成されたポンプ系を有する処理チャンバー；前記処理チャンバーに結合され、前記基板を支持し且つ加熱するように構成された基板ホルダー；前記基板ホルダーに結合され、前記基板を取り囲み且つ前記基板のＣＯ中毒を抑制するように構成された防御リング；金属カルボニル前駆体を蒸発（又は昇華）させて金属カルボニル前駆体蒸気を形成するように構成された膜前駆体気化系；前記処理チャンバーに結合され、あるいはその中にあり、前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記基板の上方の処理空間に導入するように構成された蒸気分配系；前記膜前駆体気化系の出口に結合された第一端、及び前記蒸気分配系の入口に結合された第二端を有する気相供給系；及び前記膜前駆体気化系若しくは前記気相供給系、又はこれら双方に結合され、ＣＯガスを供給して該ＣＯガス内の前記金属カルボニル前駆体蒸気を前記蒸気分配系の前記入口に輸送するように構成されたガス供給系を有する。
【０００９】
本発明の他の一実施形態に従った、基板上に金属層を堆積する方法は：堆積システムの処理チャンバー内の基板ホルダー上に基板を設置する工程；前記基板のＣＯ中毒を抑制するために前記基板ホルダー上に、前記基板の周囲を取り囲む防御リングを設置する工程；前記基板を加熱するために、前記基板ホルダーの温度を上昇させる工程；金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスを形成する工程；前記処理チャンバー内に前記処理ガスを導入する工程；及び気相堆積プロセスにより前記基板上に金属層を堆積するために、前記基板を前記処理ガスに晒す工程を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の記載においては、本発明の完全な理解を容易にするため、限定ではなく説明の目的で、例えば堆積システムの特定の幾何学配置や様々な構成要素の記載などの具体的な詳細事項について説明する。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細事項を逸脱した他の実施形態においても実現され得ることは理解されるべきである。
【００１１】
ここでは図面を参照するが、図面において、似通った参照符号は幾つかの図を通して同一又は対応する部分を指定するものである。図１は、一実施形態に従った、金属カルボニル前駆体から基板上に金属層を堆積するための熱化学的気相堆積システム１を概略的に例示している。本発明の実施形態はこれ以降、例えばＲｕ３（ＣＯ）１２等のルテニウムカルボニル前駆体を特に参照して説明されるが、他の金属カルボニル前駆体が使用されてもよく、本発明はこのように限定されないことは理解されるところである。堆積システム１は処理チャンバー１０を有し、処理チャンバー１０は、金属層が形成される基板２５を支持するように構成された基板ホルダー２０を有している。処理チャンバー１０は気相前駆体供給系４０を介して金属前駆体気化系５０に結合されている。
【００１２】
処理チャンバー１０は更に、ダクト３６を介して真空ポンプ系３８に結合されている。ここで、ポンプ系３８は処理チャンバー１０、気相前駆体供給系４０、及び金属前駆体気化系５０を、基板２５上への金属層の形成、及び金属前駆体気化系５０内での金属カルボニル前駆体５２の気化（又は昇華）に適した圧力まで排気するように構成されている。
【００１３】
なおも図１を参照するに、金属前駆体気化系５０は、金属カルボニル前駆体５２を貯蔵し、金属カルボニル前駆体５２を該金属カルボニル前駆体５２を気化させるのに十分な温度まで加熱し、且つ金属カルボニル前駆体蒸気を気相前駆体供給系４０に導き入れるように構成されている。金属カルボニル前駆体５２は金属前駆体気化系５０内での選定加熱条件の下では固体であり得る。他の例では、金属カルボニル前駆体５２は液体であり得る。ここでは、用語“気化”、“昇華”及び“蒸発”は、固体又は液体の前駆体から蒸気（気体）への一般的な変態を呼ぶために、この変態が例えば固体から液体を経て気体、固体から気体、液体から気体の何れであるかに拘わらず、相互に入れ替え可能に使用される。以下では、固体の金属カルボニル前駆体５２の使用について説明するが、当業者に認識されるように、選定された加熱条件の下で液体である金属カルボニル前駆体も本発明の範囲を逸脱することなく使用可能である。例えば、金属カルボニル前駆体は一般式Ｍｘ（ＣＯ）ｙを有することができ、タングステンカルボニル、モリブデンカルボニル、コバルトカルボニル、ロジウムカルボニル、レニウムカルボニル、クロムカルボニル若しくはオスミウムカルボニル、又はこれらの２つ以上の組み合わせを有することができる。これらの金属カルボニルは、以下に限られないが、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２若しくはＯｓ３（ＣＯ）１２、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含む。
【００１４】
金属カルボニル前駆体５２を気化させる（例えば、固体金属カルボニル前駆体５２を昇華させる）ための所望温度を達成するため、金属前駆体気化系５０は、気化温度を制御するように構成された気化温度制御系５４に結合されている。例えば、ルテニウムカルボニルＲｕ３（ＣＯ）１２を昇華させるため、従来システムにおいては一般に、金属カルボニル前駆体５２の温度は約４０℃から４５℃の温度に上昇させられる。この温度において、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の気圧は、例えば、約１ｍＴｏｒｒから約３ｍＴｏｒｒまでの範囲である。蒸発（又は昇華）を起こさせるように金属カルボニル前駆体が加熱されるとき、搬送ガスは金属カルボニル前駆体５２の上若しくは間、又はこれらの任意の組み合わせを通されることができる。搬送ガスは、例えば、希ガス、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ若しくはＸｅ、又はこれらの２つ以上の組み合わせ等の不活性ガスを含み得る。他の実施形態では、不活性搬送ガスを省略することも意図される。
【００１５】
本発明の一実施形態に従って、不活性搬送ガスにＣＯガスを付加することができる。他の実施形態では、不活性搬送ガスをＣＯガスで置き換えることが意図される。例えば、ガス供給系６０が金属前駆体気化系５０に結合され、例えば、供給管６１を介して金属カルボニル前駆体５２の下へ、あるいは供給管６２を介して金属カルボニル前駆体５２の上方へ、搬送ガス、ＣＯガス、又はこれらの混合体を供給するように構成される。これに加えて、あるいは代えて、ガス供給系６０は、金属カルボニル前駆体５２の蒸気が気相前駆体供給系４０に入った時又は後に、該金属カルボニル前駆体５２蒸気に供給管６３を介してガスを供給するように、金属前駆体気化系５０より下流の気相前駆体供給系４０に結合される。図示されていないが、ガス供給系６０は搬送ガス源、ＣＯガス源、１つ以上の制御弁、１つ以上のフィルタ、及び質量流制御器を有することができる。例えば、不活性搬送ガスの流量は約０．１規格化ｃｃ／分（ｓｃｃｍ）と約１０００ｓｃｃｍとの間とし得る。他の例では、不活性搬送ガスの流量は約１０ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間とし得る。更に他の例では、不活性搬送ガスの流量は約５０ｓｃｃｍと約２００ｓｃｃｍとの間とし得る。本発明の実施形態に従って、ＣＯガスの流量は約０．１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍまでの範囲とし得る。他の例では、ＣＯガスの流量は約１ｓｃｃｍと約１００ｓｃｃｍとの間とし得る。
【００１６】
金属前駆体気化系５０より下流では、金属前駆体蒸気はＣＯガス及び必要に応じての不活性搬送ガスとともに気相供給系４０を流れ、処理チャンバー１０に結合された或いはその中にある蒸気分配系３０へと流れ込む。気相供給系４０は、蒸気管の温度を制御し、膜前駆体蒸気の分解及び凝結を防止するために、蒸気管温度制御系４２に結合され得る。例えば、蒸気管の温度は気化温度にほぼ等しい値か、気化温度より高い値に設定されることができる。また、例えば、気相供給系４０は約５０リットル／秒を上回る高い伝導性によって特徴付けられ得る。
【００１７】
再び図１を参照するに、処理チャンバー１０に結合された蒸気分配系３０はプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）３２を有しており、蒸気は蒸気分配板３４を通過して基板２５上方の処理ゾーン３３に入るのに先立ってプレナム３２内で分散される。さらに、蒸気分配板３４は、該蒸気分配板３４の温度を制御するように構成された分配板温度制御系３５に結合され得る。例えば、蒸気分配板の温度は蒸気管の温度にほぼ等しい値に設定されることができる。しかしながら、この温度はより低くても、より高くてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態に従って、希釈ガス源３７が処理チャンバー１０及び／又は蒸気分配系３０に結合されており、金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスを希釈するために希釈ガスを付加するように構成されている。図１に示されるように、希釈ガス源３７は供給管３７ａを介して蒸気分配系３０に結合され、処理ガスが処理ゾーン３３内へと蒸気分配板３４を通過する前に、蒸気分配プレナム３２内の処理ガスに希釈ガスを付加するように構成されることができる。他の例では、希釈ガス源３７は供給管３７ｃを介して処理チャンバー１０に結合され、処理ガスが蒸気分配板３４を通過した後、基板２５上方の処理ゾーン３３内にある処理ガスに希釈ガスを付加するように構成されることもできる。更に他の例では、希釈ガス源３７は供給管３７ｂを介して蒸気分配系３０に結合され、分配板３４内にある処理ガスに希釈ガスを付加するように構成されることもできる。当業者に認識されるように、本発明の範囲を逸脱することなく、希釈ガスは蒸気分配系３０及び処理チャンバー１０の他の位置にて処理ガスに付加されることもできる。
【００１９】
更に他の一実施形態においては、希釈ガスは希釈ガス源３７から処理ガスに、基板２５上方の１つの領域における希釈ガスの濃度が基板２５上方の他の１つの領域における希釈ガスの濃度と異なるように調整可能にされるように、供給管３７ａ、３７ｂ、３７ｃ又は他の給電管（図示せず）の１つを介して導入される。例えば、基板２５の中央領域への希釈ガスの流れは、基板２５の周辺領域への希釈ガスの流れと異なっていてもよい。
【００２０】
膜前駆体蒸気が処理ゾーン３３に入ると、膜前駆体蒸気は基板表面に吸着されて基板２５の加熱温度によって熱分解し、基板２５上に薄膜が形成される。基板ホルダー２０は、基板温度制御系２２に結合されることにより、基板２５の温度を上昇させるように構成されている。例えば、基板温度制御系２２は基板２５の温度を最大で約５００℃まで上昇させるように構成され得る。一実施形態において、基板温度は約１００℃から約５００℃までの範囲とし得る。他の一実施形態においては、基板温度は約３００℃から約４００℃までの範囲とし得る。また、処理チャンバー１０、チャンバー壁の温度を制御するように構成されたチャンバー温度制御系１２に結合されることができる。
【００２１】
上述のように、例えばルテニウムカルボニルの場合、従来システムは、金属気相前駆体の分解及び凝結を制限するために、膜前駆体気化系５０及び気相供給系４０を約４０℃から４５℃の温度範囲内に操作していた。例えば、ルテニウムカルボニル前駆体は加熱温度にて分解し、以下のような副生成物を形成し得る：
【化１】
0005248797.tif 000002
あるいは、
【化２】
0005248797.tif 000003
このとき、これらの副生成物は堆積システム１の内表面に吸着（ａｄ）すなわち凝結し得る。この表面への材料の蓄積は、ある１つの基板から次の基板へと、例えばプロセス再現性などの問題を生じさせ得る。他の例では、例えば、ルテニウムカルボニル前駆体は低下された温度において凝結し、再結晶化、すなわち、
【化３】
0005248797.tif 000004
を生じさせ得る。
【００２２】
要するに、金属カルボニル前駆体（例えば、Ｒｕ３（ＣＯ）１２）の低い気圧と小さいプロセスウィンドウとにより、基板２５上への金属層の非常に低い堆積速度がもたらされる。
【００２３】
金属カルボニル前駆体蒸気にＣＯガスを付加することは、基板への金属カルボニル前駆体の供給を制限してしまう上述の問題を抑制することができる。故に、本発明の一実施形態に従って、ガス管内の金属カルボニル前駆体蒸気の解離を抑制し、それにより化学式（１）の平衡を左側にずらし、処理チャンバー１０への金属カルボニル前駆体の供給前に気相前駆体供給系４０内で金属カルボニル前駆体が時期尚早に分解することを抑制するように、金属カルボニル前駆体蒸気にＣＯガスが付加される。金属カルボニル前駆体蒸気へのＣＯガスの付加は、気化温度を約４０℃から約１５０℃又はそれ以上に上昇させることを可能にすると考えられる。この上昇された温度は金属カルボニル前駆体の気圧を高め、処理チャンバーへの金属カルボニル前駆体の供給量、ひいては基板２５上への金属の堆積速度を増大させる。さらに、例えばＡｒ等の不活性ガスとＣＯガスとの混合体を金属カルボニル前駆体の上又は間に流すことにより、金属カルボニル前駆体の時期尚早の分解が抑制されることが視覚的に観察されている。
【００２４】
本発明の一実施形態に従って、Ｒｕ３（ＣＯ）１２前駆体蒸気へのＣＯガスの付加は、Ｒｕ３（ＣＯ）１２前駆体の気化温度を約４０℃から約１５０℃に維持することを可能にする。他の例では、気化温度は約６０℃から約９０℃に維持され得る。
【００２５】
金属カルボニル前駆体の熱分解、及びそれに続く基板２５上への金属堆積は、主として、基板２５からのＣＯの除去、及びＣＯ副生成物の脱着によって進展すると考えられる。堆積中におけるＣＯ副生成物の金属層への混入は、金属カルボニル前駆体の不完全な分解、金属層からのＣＯ副生成物の不完全な除去、処理チャンバー１０から金属層上へのＣＯ副生成物の再吸着に起因し得る。
【００２６】
堆積中におけるＣＯの金属層への混入は金属層のノジュールの形態で表面粗さをもたらし、金属層へのＣＯ副生成物の混入の増大によりノジュールの成長が促進されると考えられる。ノジュールの数は、金属層の厚さが厚くなるに連れて多くなると予期される。さらに、金属層へのＣＯ副生成物の混入は金属層の抵抗を増大させる。
【００２７】
金属層へのＣＯ副生成物の混入は、（１）処理圧力を低下させること、及び（２）基板温度を高めることによって抑制され得る。本発明に従って、上述の問題も、処理チャンバー内の副生成物及びＣＯガスの分圧を制御・低減するために、処理チャンバー内の金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスに希釈ガスを付加することによって抑制され得る。故に、本発明の一実施形態に従って、金属層上のＣＯ副生成物の分圧及び処理チャンバー１０内のＣＯの分圧を制御・低減し、それにより滑らかな金属層を形成するために、希釈ガス源３７からの希釈ガスが処理ガスに付加される。希釈ガスは、例えば、希ガス、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ若しくはＸｅ、又はこれらの２つ以上の混合体等の不活性ガスを含み得る。希釈ガスは更にＣＯを含有していてもよい。また、希釈ガスは更に、例えば電気抵抗などの金属層の材料特性を改善するために還元ガスを含有していてもよい。還元ガスは、例えば、Ｈ２、シリコン含有ガス（例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６若しくはＳｉＣｌ２Ｈ２）、ボロン含有ガス（例えば、ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６若しくはＢ３Ｈ９）、又は窒素含有ガス（例えば、ＮＨ３）を含み得る。本発明の一実施形態に従って、処理チャンバーの圧力は約０．１ｍＴｏｒｒと約２００ｍＴｏｒｒとの間にし得る。他の例では、処理チャンバーの圧力は約１ｍＴｏｒｒと約１００ｍＴｏｒｒとの間にし得る。更に他の例では、処理チャンバーの圧力は約２ｍＴｏｒｒと約５０ｍＴｏｒｒとの間にし得る。
【００２８】
金属カルボニル前駆体蒸気へのＣＯガスの付加は金属カルボニル前駆体蒸気の熱的安定性を増大させるので、処理ガス内の金属カルボニル前駆体蒸気のＣＯガスに対する相対濃度は、ある一定の基板温度における基板２５上での金属カルボニル前駆体の分解速度を制御するために利用可能である。さらに、基板温度も、基板２５上での分解速度（及び、故に堆積速度）を制御するために利用可能である。当業者に容易に認識されるように、ＣＯガス量及び基板温度は、金属カルボニル前駆体の所望の気化温度と、基板２５上への金属カルボニル前駆体の所望の堆積速度を達成することとを可能にするように、容易に変化させられることができる。
【００２９】
また、処理ガス内のＣＯガス量は、金属カルボニル前駆体からの基板２５上への金属の堆積が反応速度論的な限界温度領域で起こるように選定可能である。例えば、処理ガス内のＣＯガス量は、金属堆積プロセスが反応速度論的な限界温度領域で起こることが観測されるまで増大され得る。反応速度論的な限界温度領域とは、化学的気相堆積プロセスの堆積速度が基板表面での化学反応の反応速度論（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）によって制限されるような堆積条件範囲のことであり、一般的に堆積速度の温度に対する強い依存性によって特徴付けられる。反応速度論的限界温度領域とは異なり、物質移動（ｍａｓｓ−ｔｒａｎｓｆｅｒ）的限界領域はより高い基板温度にて通常観測され、堆積速度が基板表面への化学反応体の流れによって制限される堆積条件範囲を含んでいる。物質移動的限界領域は、堆積速度の金属カルボニル前駆体流量に対する強い依存性によって特徴付けられ、堆積温度には依存しない。反応速度論的限界領域での金属堆積は、通常、良好な段差被覆性と、パターニングされた基板上の金属層の良好な等方性とをもたらす。等方性は、一般に、パターニングされた基板上の造形物の側壁にある金属層の最薄部の厚さを最厚部の厚さで割った値として定義される。段差被覆性は、一般に、側壁の被覆率（側壁の金属層の厚さを、造形物から離れた位置の金属層の厚さで割ったもの）を底部の被覆率（造形物の底面の金属層の厚さを、造形物から離れた位置の金属層の厚さで割ったもの）で割った値として定義される。
【００３０】
上述のように、処理ガスへの希釈ガスの導入は、所望の特性を有する薄い金属膜を用意するために、金属層上のＣＯ副生成物の分圧、及び処理チャンバー１０内のＣＯの分圧を制御・低減するのに利用可能である。しかしながら、ＣＯ副生成物若しくはＣＯの分圧、又はこれら双方の分圧は、基板２５の面内でバラつき得るものであり、故に不均一な膜特性をもたらしてしまうことが本発明の発明者によって観測されている。例えば、従来の基板ホルダー２０の端部の温度が基板２５の温度より高くなり得ることが疑われる。図１０Ａに示された例においては、基板ホルダー２０は約２２０℃から約２３５℃の温度範囲まで加熱されている。基板２５と基板ホルダー２０との間の有限の熱的接触のため、基板２５の温度は一般的に低くなり、例えば、約１６０℃から約１７０℃である。より高い基板ホルダー２０の端部温度は、基板２５の周辺端部に及ぶ領域まで（先に示唆されたように）ＣＯ副生成物の生成を増大（又は、相対的に増大）させ得る。ＣＯ副生成物は基板２５の周辺端部に拡散し、基板２５の周辺端部に近接して形成された金属薄膜のＣＯ中毒を引き起こし得る。故に、図１０Ｂに示された本発明の一実施形態に従って、基板ホルダー２０の周辺端部上でのＣＯ副生成物の生成の相対的な増大が抑制されるように、防御リング２１が基板ホルダー２０の周辺端部に配置され且つ基板２５を取り囲むように構成される。
【００３１】
防御リング２１と基板ホルダー２０との間の有限の熱接触のため、防御リングの温度（Ｔ）は基板ホルダー２０の温度と基板２５の温度との間の値まで達することになる。望ましくは、防御リング２１の温度（Ｔ）は基板２５の温度と実質的に等しくなる。
【００３２】
防御リング２１は基板２５の周辺端部から基板ホルダー２０の周辺端部まで径方向に延在し得る。さらに、防御リング２１は基板ホルダー２０の外周角部を覆っていてもよく、また、（図１０Ｂに示されるように）基板ホルダー２０の側面に沿って部分的あるいは全体的に延在していてもよい。防御リング２１は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などの金属から製造されていてもよく、あるいはセラミック又はプラスチックから製造されていてもよい。また、防御リング２１は、例えば陽極酸化又は吹き付け塗装による表面層などの保護用障壁によって被覆されていてもよい。例えば、防御リングは、陽極酸化されたアルミニウム、アルミナ、窒化アルミニウム、サファイア、石英、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭素、テフロン（登録商標）、カプトン（登録商標）等を含み得る。さらに、防御リング２１と基板ホルダー２０との間に断熱材が配置されていてもよい。例えば、断熱材は、防御リング２１と基板ホルダー２０との間の物理的な接触を制限する隙間を含んでいてもよい。
【００３３】
なおも図１を参照するに、堆積システム１は必要に応じて、例えば、図１に示されるように気相供給系４０に結合されたその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）洗浄系７０を用いて周期的に洗浄されてもよい。堆積システム１の内表面に蓄積された残留物を除去するため、その場洗浄系７０は操作者によって決定された頻度で堆積システム１の所定の洗浄を実行することができる。その場洗浄系７０は、例えば、化学反応をして上記残留物を除去可能な化学的ラジカルを導入するように構成されたラジカル発生器を有し得る。また、例えば、その場洗浄系７０はオゾンの分圧を導入するように構成されたオゾン発生器を含み得る。例えば、ラジカル発生器は酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、Ｏ３、ＸｅＦ２、ＣｌＦ３、又はＣ３Ｆ８（若しくは、より一般的には、ＣｘＦｙ）から酸素ラジカル又はフッ素ラジカルを発生するように構成された上流のプラズマ源を含み得る。ラジカル発生器は、ＭＫＳインスツルメント社から商業的に入手可能なＡＳＴＲＯＮ（登録商標）反応ガス発生器を含み得る。
【００３４】
なおも図１を参照するに、堆積システム１は更に、該堆積システム１の動作を操作・制御するように構成された制御系８０を含んでいる。制御系８０は処理チャンバー１０、基板ホルダー２０、基板温度制御系２２、チャンバー温度制御系１２、蒸気分配系３０、気相供給系４０、膜前駆体気化系５０、搬送ガス供給系６０、希釈ガス源３７、及び必要に応じてのその場洗浄系７０に結合されている。
【００３５】
図２は、例えばルテニウム（Ｒｕ）膜などの金属膜を基板上に堆積するための、他の一実施形態に従った堆積システム１００を例示している。堆積システム１００は処理チャンバー１１０を有し、処理チャンバー１１０は、金属層が形成される基板１２５を支持するように構成された基板ホルダー１２０を有している。処理チャンバー１１０は前駆体供給系１０５に結合されており、前駆体供給系１０５は、金属カルボニル前駆体１５２を貯蔵且つ蒸発させる金属前駆体気化系１５０、及び金属カルボニル前駆体１５２を処理チャンバー１１０に輸送する気相前駆体供給系１４０を有している。
【００３６】
処理チャンバー１１０は上側チャンバー部１１１、下側チャンバー部１１２、及び排気チャンバー１１３を有している。下側チャンバー部１１２には開口１１４が形成されており、そこで底部１１２は排気チャンバー１１３に結合している。
【００３７】
なおも図２を参照するに、基板ホルダー１２０は、処理されるべき基板（ウェハ）１２５を支持する水平面を備えている。基板ホルダー１２０は、排気チャンバー１１３の下側部分から上方に延在する円筒形の支持体１２２によって支持されている。基板ホルダー１２０上の基板１２５でのＣＯ中毒を抑制する防御リング１２４が、基板ホルダー１２０の端部に設けられている。さらに、基板ホルダー１２０は、基板ホルダー温度制御系１２８に結合されたヒータ１２６を有している。ヒータ１２６は、例えば、１つ以上の抵抗加熱素子を含み得る。他の例では、ヒータ１２６は、例えば、タングステンハロゲンランプ等の放射加熱系を含み得る。基板ホルダー温度制御系１２８は、１つ以上の加熱素子に電力供給する電源、基板温度若しくは基板ホルダー温度又はこれら双方を測定する１つ以上の温度センサと、監視、調整、又は基板１２５若しくは基板ホルダー１２０の温度の制御の少なくとも１つを実行する制御器とを含み得る。
【００３８】
一実施形態に従って、基板ホルダー１２０の周辺端部上でのＣＯ副生成物の生成の相対的な増大が抑制されるように、防御リング１２４が基板ホルダー１２０の周辺端部に配置され且つ基板１２５を取り囲むように構成されている。防御リング１２４と基板ホルダー１２０との間の有限の熱接触のため、防御リングの温度（Ｔ）は基板ホルダー１２０の温度と基板１２５の温度との間の値まで達することになる。望ましくは、防御リング１２４の温度（Ｔ）は基板１２５の温度と実質的に等しくなる。
【００３９】
防御リング１２４は基板１２５の周辺端部から基板ホルダー１２０の周辺端部まで径方向に延在し得る。さらに、防御リング１２４は基板ホルダー１２０の外周角部を覆っていてもよく、また、基板ホルダー１２０の側面に沿って部分的あるいは全体的に延在していてもよい。防御リング１２４は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼などの金属から製造されていてもよく、あるいはセラミック又はプラスチックから製造されていてもよい。また、防御リング１２４は、例えば陽極酸化又は吹き付け塗装による表面層などの保護用障壁によって被覆されていてもよい。例えば、防御リングは、陽極酸化されたアルミニウム、アルミナ、窒化アルミニウム、サファイア、石英、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭素、テフロン（登録商標）、カプトン（登録商標）等を含み得る。さらに、防御リング１２４と基板ホルダー１２０との間に断熱材が配置されていてもよい。
【００４０】
処理において、加熱された基板１２５は金属カルボニル前駆体蒸気を熱分解することができ、基板１２５上への金属層の堆積を可能にする。一実施形態によれば、金属カルボニル前駆体１５２は、例えばＲｕ３（ＣＯ）１２であるルテニウムカルボニル前駆体とし得る。熱化学的気相堆積の当業者に認識されるように、他の金属カルボニル前駆体や他のルテニウムカルボニル前駆体も本発明の範囲を逸脱することなく使用可能である。基板温度１２０は、所望のＲｕ金属層又は他の金属層を基板１２５上へ堆積するのに適した所定温度まで加熱される。さらに、チャンバー壁を所定温度に加熱するために、チャンバー温度制御系１２１に結合されたヒータ（図示せず）が処理チャンバー１１０の壁に内蔵されてもよい。このヒータは処理チャンバー１１０の壁の温度を、約４０℃から約１５０℃、又は約４０℃から約８０℃に維持することができる。処理チャンバーの圧力を測定するために圧力計が用いられる。本発明の一実施形態に従って、処理チャンバーの圧力は約０．１ｍＴｏｒｒと約２００ｍＴｏｒｒとの間とし得る。他の例では、処理チャンバーの圧力は約１ｍＴｏｒｒと約１００ｍＴｏｒｒとの間とし得る。更に他の例では、処理チャンバーの圧力は約２ｍＴｏｒｒと約５０ｍＴｏｒｒとの間とし得る。
【００４１】
また、図２に示されるように、蒸気分配系１３０が処理チャンバー１１０の上側チャンバー部１１１に結合されている。蒸気分配系１３０は、前駆体蒸気を蒸気分配プレナム１３２から基板１２５上方の処理ゾーン１３３に１つ以上の開口１３４を介して導き入れるように構成された蒸気分配板を有している。
【００４２】
本発明の一実施形態に従って、希釈ガス源１３７が処理チャンバー１１０に結合されており、金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスを希釈するために、供給管１３７ａ、１３７ｂ及び／又は１３７ｃ、弁１９７、１つ以上のフィルタ（図示せず）、並びに質量流制御器（図示せず）を用いて希釈ガスを付加するように構成されている。図２に示されるように、希釈ガス源１３７は処理チャンバー１１０の蒸気分配系１３０に結合され、処理ガスが基板１２５上の処理ゾーン１３３内へと蒸気分配板１３１を通過する前に、蒸気分配プレナム１３２内の処理ガスに供給管１３７ａを介して希釈ガスを付加するように構成されることができる。あるいは、希釈ガス源１３７は蒸気分配板１３１内にある処理ガスに供給管１３７ｃを介して希釈ガスを付加するように構成されることもできる。他の例では、希釈ガス源１３７は処理チャンバーに結合され、処理ガスが蒸気分配板１３１を通過した後、処理ゾーン１３３内にある処理ガスに供給管１３７ｂを介して、希釈ガスを付加するように構成されることもできる。当業者に認識されるように、本発明の範囲を逸脱することなく、希釈ガスは処理チャンバー１１０の他の位置にて処理ガスに付加されることもできる。
【００４３】
更に他の一実施形態においては、希釈ガスは希釈ガス源１３７から処理ガスに、基板１２５上方の１つの領域における希釈ガスの濃度が基板１２５上方の他の１つの領域における希釈ガスの濃度と異なるように調整可能にされるように、供給管１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃ又は他の給電管（図示せず）の１つを介して導入される。例えば、基板１２５の中央領域への希釈ガスの流れは、基板１２５の周辺領域への希釈ガスの流れと異なっていてもよい。
【００４４】
さらに、気相前駆体供給系１４０から蒸気分配プレナム１３２内に金属カルボニル前駆体を導入するための開口１３５が上部チャンバー部１１１に設けられている。また、蒸気分配系１３０の温度を制御し、それにより蒸気分配系１３０内の金属カルボニル前駆体の分解又は凝結を防止するために、例えば冷却あるいは加熱された流体を流すように構成された同心の流体チャネル等の温度制御素子１３６が設けられている。例えば、蒸気分配温度制御系１３８から流体チャネルに、例えば水などの流体が供給され得る。蒸気分配温度制御系１３８は、流体源、熱交換器、流体温度若しくは蒸気分配板の温度又はこれらの双方を測定する１つ以上の温度センサ、及び蒸気分配板１３１の温度を約２０℃から約１５０℃に制御する制御器を含み得る。
【００４５】
図２に例示されるように、金属前駆体気化系１５０は金属カルボニル前駆体１５２を保持し、金属カルボニル前駆体の温度を上昇させることによって金属カルボニル前駆体１５２を蒸発（又は昇華）させるように構成されている。金属カルボニル前駆体１５２の所望の気圧を生成する温度に金属カルボニル前駆体１５２を維持するように該金属カルボニル前駆体１５２を加熱する前駆体ヒータ１５４が設けられている。前駆体ヒータ１５４は、金属カルボニル前駆体１５２の温度を制御する気化温度制御系１５６に結合されている。例えば、前駆体ヒータ１５４は金属カルボニル前駆体１５２の温度を約４０℃から約１５０℃、又は約６０℃から約９０℃に調整するように構成されることができる。
【００４６】
金属カルボニル前駆体１５２が蒸発（又は昇華）するように加熱されるとき、搬送ガスは金属カルボニル前駆体１５２の上若しくは間、又はこれらの任意の組み合わせを通されることができる。搬送ガスは、例えば希ガス（すなわち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）等の不活性ガスを含み得る。他の実施形態では、不活性搬送ガスを省略することも意図される。本発明の一実施形態に従って、不活性搬送ガスにＣＯガスを付加することができる。他の実施形態では、不活性搬送ガスをＣＯガスで置き換えることが意図される。例えば、ガス供給系１６０が金属前駆体気化系１５０に結合され、例えば、金属カルボニル前駆体１５２の上若しくは間へ、搬送ガス、ＣＯガス、又はこれらの双方を流すように構成される。図２には示されていないが、これに加えて、あるいは代えて、ガス供給系１６０は、金属カルボニル前駆体１５２の蒸気が気相前駆体供給系１４０に入った時又は後に、該金属カルボニル前駆体１５２の蒸気にＣＯガス及び必要に応じての不活性ガスを供給するように気相前駆体供給系１４０に結合され得る。ガス供給系１６０は不活性搬送ガス、ＣＯガス、又はこれらの混合体を含有するガス源１６１、１つ以上の制御弁１６２、１つ以上のフィルタ１６４、及び質量流制御器１６５を有することができる。例えば、不活性搬送ガス又はＣＯガスの質量流量は約０．１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの範囲とし得る。
【００４７】
また、金属前駆体気化系１５０からの総ガス流を測定するためにセンサ１６６が設けられている。センサ１６６は例えば質量流制御器を有することができ、センサ１６６及び質量流制御器１６５を用いて、処理チャンバー１１０に届けられる金属カルボニル前駆体蒸気の量を決定することができる。他の例では、処理チャンバー１１０へのガス流内の金属カルボニル前駆体の濃度を測定するために、センサ１６６は光吸収センサを有し得る。
【００４８】
センサ１６６の下流にバイパス管１６７を配置し、気相供給系１４０を排気管１１６に接続することができる。バイパス管１６７は、気相前駆体供給系１４０を排気するため、また処理チャンバー１１０への金属カルボニル前駆体の供給を安定させるために設けられる。さらに、気相前駆体供給系１４０の分岐の下流に位置するバイパス弁１６８がバイパス管１６７に設けられている。
【００４９】
なおも図２を参照するに、気相前駆体供給系１４０は第１の弁１４１及び第２の弁１４２を備える高伝導性の蒸気管を有している。また、気相前駆体供給系１４０は更に、該気相前駆体供給系１４０をヒータ（図示せず）によって加熱するように構成された蒸気管温度制御系１４３を有し得る。蒸気管の温度は、該蒸気管内での金属カルボニル前駆体蒸気の凝結を防止するように制御され得る。蒸気管の温度は約２０℃から約１００℃、又は約４０℃から約９０℃に制御され得る。
【００５０】
さらに、ガス供給系１９０からＣＯガスが供給されることができる。例えば、ガス供給系１９０は気相前駆体供給系１４０に結合され、例えば、弁１４１の下流の気相前駆体供給系内でＣＯガスを金属カルボニル前駆体蒸気に混合するように構成されている。ガス供給系１９０はＣＯガス源１９１、１つ以上の制御弁１９２、１つ以上のフィルタ１９４、及び質量流制御器１９５を有し得る。例えば、ＣＯガスの質量流量は約０．１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの範囲とし得る。
【００５１】
質量流制御器１６５及び１９５、並びに弁１６２、１９２、１６８、１４１及び１４２は、不活性搬送ガス、ＣＯガス及び金属カルボニル前駆体蒸気の供給、遮断及び流れを制御する制御器１９６によって制御される。センサ１６６も制御器１９６に接続されており、制御器１９６は、処理チャンバー１１０への金属カルボニル前駆体の所望の流れが得られるように、質量流制御器１６５を流れる搬送ガス流をセンサ１６６の出力に基づいて制御することができる。
【００５２】
さらに、上述のように、また図２に示されるように、必要に応じてのその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）洗浄系１７０が堆積システム１００の前駆体供給系１０５に洗浄弁１７２を介して結合されている。例えば、その場洗浄系１７０は気相供給系１４０に結合され得る。その場洗浄系１７０は、例えば、化学反応をして残留物を除去可能な化学的ラジカルを導入するように構成されたラジカル発生器を有し得る。また、例えば、その場洗浄系１７０はオゾンの分圧を導入するように構成されたオゾン発生器を含み得る。例えば、ラジカル発生器は酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、ＣｌＦ３、Ｏ３、ＸｅＦ２、又はＣ３Ｆ８（若しくは、より一般的には、ＣｘＦｙ）から酸素ラジカル又はフッ素ラジカルを発生するように構成された上流のプラズマ源を含み得る。ラジカル発生器は、ＭＫＳインスツルメント社から商業的に入手可能なＡＳＴＲＯＮ（登録商標）反応ガス発生器を含み得る。
【００５３】
図２に例示されるように、排気管１１６が排気チャンバー１１３をポンプ系１１８に接続している。真空ポンプ１１９は、処理チャンバー１１０を所望の真空度まで排気するため、また処理中に処理チャンバー１１０からガス種を除去するために使用される。自動圧力制御器（ＡＰＣ）１１５及びトラップ１１７が真空ポンプ１１９と直列にして使用され得る。真空ポンプ１１９は、最大で毎秒５００リットル（及び、以上）のポンプ速度を実現可能なターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を含み得る。他の例では、真空ポンプ１１９はドライ式の粗引きポンプを含み得る。処理中、処理ガスが処理チャンバー１１０に導入されることが可能であり、チャンバー圧力はＡＰＣ１１５によって調整可能である。ＡＰＣ１１５はバタフライ弁又は仕切り弁を有し得る。トラップ１１７は未反応の金属カルボニル前駆物質及び副生成物を処理チャンバー１１０から収集することができる。
【００５４】
処理チャンバー１１０内の基板ホルダー１２０を再び参照するに、図２に示されるように、基板１２５を保持、上昇及び下降させるために３つの基板リフトピン１２７（２つのみが図示されている）が設けられている。基板リフトピン１２７はプレート１２３に結合されており、基板ホルダー１２０の上面より下まで下降させられることができる。例えば空気シリンダーを用いる駆動機構１２９が、プレート１２３を上昇させたり下降させたりする手段を提供している。基板１２５はロボット搬送系（図示せず）によって仕切り弁２００及びチャンバー貫通路２０２を通して処理チャンバー１０に搬出入され、基板リフトピン１２７によって受け取られる。基板１２５は搬送系から受け取られると、基板リフトピン１２７を下降させることによって基板ホルダー１２０の上面まで下降させられる。
【００５５】
再び図２を参照するに、制御器１８０はマイクロプロセッサ、メモリ、及び、処理システム１００からの出力を監視するとともに処理システム１００への入力を伝達し且つアクティブにするに十分な制御電圧を生成可能なデジタル入／出力ポートを含んでいる。さらに、処理システム制御器１８０は、処理チャンバー１１０、前駆体供給系１０５（制御器１９６、蒸気管温度制御系１４３、金属前駆体気化系１５０、ガス供給系１９０、ガス供給系１６０、及び気化温度制御系１５６を含む）、蒸気分配温度制御系１３８、希釈ガス源１３７、真空ポンプ系１１８、及び基板ホルダー温度制御系１２８に結合されており、それらと情報を交換する。真空ポンプ系１１８において、制御器１８０は処理チャンバー１１０内の圧力を制御する自動圧力制御器１１５に結合されており、それと情報を交換する。メモリ内に格納されたプログラムが、堆積システム１００の上述の構成要素を蓄積されたプロセスレシピに従って制御するために使用される。処理システム制御器１８０の一例はＤＥＬＬ社から入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ６１０（登録商標）である。制御器１８０は汎用コンピュータ、デジタル信号プロセッサ等として実現されてもよい。
【００５６】
制御器１８０は、堆積システム１００に対してローカルに配置されてもよいし、インターネット又はイントラネットを介して堆積システム１００に対して遠隔的に配置されてもよい。故に、制御器１８０は、直接的な接続、インターネット又はイントラネットの少なくとも１つを用いて堆積システム１００とデータ交換することができる。制御器１８０は顧客サイト（すなわち、デバイスの製造者など）でイントラネットに結合されてもよいし、製造供給元サイト（すなわち、装置の製造者）でイントラネットに結合されてもよい。さらに、他のコンピュータ（すなわち、制御器、サーバ等）は、直接的な接続、インターネット又はイントラネットの少なくとも１つを介してデータ交換するために制御器１８０にアクセスし得る。
【００５７】
続いて図３を参照するに、本発明の一実施形態に従った蒸気分配系２３０が例示されている。蒸気分配系２３０は、堆積システムの処理チャンバー（例えば、堆積システム１又は１００それぞれの処理チャンバー１０又は１１０）に結合されるか、その中にあるように構成された筐体２３６、及び該筐体２３６に結合されるように構成された蒸気分配板２３１を有しており、筐体２３６及び蒸気分配板２３１が組み合わさってプレナム２３２を形成している。蒸気分配系２３０は開口２３５を介して気相供給系２４０からプレナム２３２への処理ガス２２０を受け取るように構成されている。蒸気分配板２３１は、プレナム２３２からの処理ガス２２０を、金属膜が形成されるべき基板（図示せず）に近接する処理空間２３３に導入且つ分配するように配置された複数の開口２３４を有している。
【００５８】
また、蒸気分配系２３０は、希釈ガス源（図示せず）からプレナム２３２への希釈ガス２５０を受け入れ、処理ガス２２０と希釈ガス２５０とがプレナム２３２内で混合することを可能にするに構成されている。その後、希釈ガス２５０と処理ガス２２０との混合体は蒸気分配板２３１によって処理空間２３３内に分配される。
【００５９】
図３に例示された更なる一実施形態においては、プレナム２３２は、例えば必要に応じての間仕切り２３２Ｃを用いて周辺プレナム領域２３２Ａと中央プレナム領域２３２Ｂとに仕切られており、その結果、プレナム２３２の１つ又は複数の選択領域（例えば、周辺プレナム領域２３２Ａ）のみが希釈ガス２５０を受け入れる。希釈ガス２５０は、例えば、Ａｒ等の不活性ガス又は上述された希釈ガスの何れか１つを含み得る。プレナム２３２内に複数の間仕切り及び希釈ガス供給を配置することは、希釈ガスが処理空間２３３に分配されるときに処理ガス２２０内に一定でない希釈ガス濃度を作り出すための如何なる数の所望領域をも作り出すことができる。
【００６０】
続いて図４を参照するに、本発明の他の一実施形態に従った蒸気分配系３３０が例示されている。蒸気分配系３３０は、図４に示されるように、堆積システムの処理チャンバー（例えば、堆積システム１又は１００それぞれの処理チャンバー１０又は１１０）に結合されるか、その中にあるように構成された筐体３３６と、筐体３３６及び該筐体３３６に開口３３５と蒸気分配板３３１との間で結合された中間蒸気分配板３４１に結合されるように構成された蒸気分配板３３１とを有しており、筐体３３６、蒸気分配板３３１及び中間蒸気分配板３４１とが組み合わさって、開口３３５と中間蒸気分配板３４１との間のプレナム３３２と、分配板３３１と３４１との間の中間プレナム３４２とを形成している。蒸気分配系３３０は開口３３５を介して気相供給系３４０からプレナム３３２への処理ガス３２０を受け取るように構成されている。中間蒸気分配板３４１は、プレナム３３２内の処理ガス３２０を中間プレナム３４２に導入するように配置された複数の開口３４４を有している。蒸気分配板３３１は、中間プレナム３４２からの処理ガス３２０を、金属膜が形成されるべき基板（図示せず）に近接する処理空間３３３に導入且つ分配するように配置された複数の開口３３４を有している。
【００６１】
また、蒸気分配系３３０は、希釈ガス源（図示せず）から中間プレナム３４２への希釈ガス３５０を受け入れ、処理ガス３２０と希釈ガス３５０とが中間プレナム３４２内で混合することを可能にするに構成されている。その後、希釈ガス３５０と処理ガス３２０との混合体は蒸気分配板３３１によって処理空間３３３内に分配される。希釈ガス３５０は、例えば、Ａｒ等の不活性ガス又は上述された希釈ガスの何れか１つを含み得る。
【００６２】
更なる一実施形態においては、中間プレナム３４２は、例えば必要に応じての間仕切り３４２Ｃを用いて周辺プレナム領域３４２Ａと中央プレナム領域３４２Ｂとに仕切られており、その結果、中間プレナム３４２の１つ又は複数の選択領域（例えば、周辺プレナム領域３４２Ａ）のみが希釈ガス３５０を受け入れる。さらに、一実施形態においては、中間蒸気分配板３４１内の複数の開口３４４は蒸気分配板３３１内の複数の開口３３４と揃えられる。図４に示された代替実施形態においては、中間蒸気分配板３４１内の複数の開口３４４は蒸気分配板３３１内の複数の開口３３４と揃えられていない。
【００６３】
続いて図５を参照するに、本発明の他の一実施形態に従った蒸気分配系４３０が例示されている。蒸気分配系４３０は、堆積システムの処理チャンバー（例えば、堆積システム１又は１００それぞれの処理チャンバー１０又は１１０）に結合されるか、その中にあるように構成された筐体４３６と、筐体４３６に結合されるように構成されたマルチガス蒸気分配板４３１とを有しており、筐体４３６及びマルチガス蒸気分配板４３１とが組み合わさってプレナム４３２を形成している。蒸気分配系４３０は開口４３５を介して気相供給系４４０からプレナム４３２への処理ガス４２０を受け取るように構成されている。マルチガス蒸気分配板４３１は、プレナム４３２からの処理ガス４２０を、金属膜が形成されるべき基板（図示せず）に近接する処理空間４３３に導入且つ分配するように配置された第１の組の開口４３４を有している。
【００６４】
また、マルチガス蒸気分配板４３１は、該マルチガス蒸気分配板４３１内に埋め込まれた中間プレナム４４２に結合された第２の組の開口４４４を有している。蒸気分配系４３０は、希釈ガス源（図示せず）から中間プレナム４４２への希釈ガス４５０を受け入れ、中間プレナム４４２からの希釈ガス４５０を、処理空間４３３内で処理ガス４２０と均一に混合するように処理空間４３３に導入するように構成されている。希釈ガス４５０は、例えば、Ａｒ等の不活性ガス又は上述された希釈ガスの何れか１つを含み得る。
【００６５】
続いて図６を参照するに、本発明の他の一実施形態に従った蒸気分配系５３０が例示されている。蒸気分配系５３０は、堆積システムの処理チャンバー（例えば、堆積システム１又は１００それぞれの処理チャンバー１０又は１１０）に結合されるか、その中にあるように構成された筐体５３６と、筐体５３６に結合されるように構成されたマルチガス蒸気分配板５３１とを有しており、筐体５３６及びマルチガス蒸気分配板５３１とが組み合わさってプレナム５３２を形成している。蒸気分配系５３０は開口５３５を介して気相供給系５４０からプレナム５３２への処理ガス５２０を受け取るように構成されている。マルチガス蒸気分配板５３１は、プレナム５３２からの処理ガス５２０を、金属膜が形成されるべき基板（図示せず）に近接する処理空間５３３に導入且つ分配するように配置された第１の組の開口５３４を有している。
【００６６】
また、マルチガス蒸気分配板５３１は、該マルチガス蒸気分配板５３１内に埋め込まれた中間周辺プレナム５４２に結合された第２の組の周辺開口５４４を有している。蒸気分配系５３０は、希釈ガス源（図示せず）から中間周辺プレナム５４２への第１の希釈ガス５５０を受け入れ、中間周辺プレナム５４２からの第１の希釈ガス５５０を、基板の周辺領域の実質的に上方にあたる処理空間５３３の周辺領域に導入して該周辺領域内で第１の希釈ガス５５０を処理ガス５２０と混合させるように構成されている。さらに、マルチガス蒸気分配板５３１は、該マルチガス蒸気分配板５３１内に埋め込まれた中間中央プレナム５６２に結合された第３の組の開口５６４を有している。蒸気分配系５３０は更に、希釈ガス源（図示せず）から中間中央プレナム５６２への第２の希釈ガス５７０を受け入れ、中間中央プレナム５６２からの第２の希釈ガス５７０を、基板の中央領域の上方にあたる処理空間５３３の中央領域に導入して該中央領域内で第２の希釈ガス５７０を処理ガス５２０と混合させるように構成されている。第１の希釈ガス５５０の流量及び第２の希釈ガス５７０の流量は、基板に堆積される金属膜の均一性に変化させるために、互いに対して変えられてもよい。第１の希釈ガス５５０及び第２の希釈ガス５７０は、例えば、Ａｒ等の不活性ガス又は上述された希釈ガスの何れか１つを含み得る。
【００６７】
続いて図７を参照するに、本発明の他の一実施形態に従った蒸気分配系６３０が例示されている。蒸気分配系６３０は、堆積システムの処理チャンバー（例えば、堆積システム１又は１００それぞれの処理チャンバー１０又は１１０）に結合されるか、その中にあるように構成された筐体６３６と、筐体６３６に結合されるように構成されたマルチガス蒸気分配板６３１とを有しており、筐体６３６及びマルチガス蒸気分配板６３１とが組み合わさってプレナム６３２を形成している。蒸気分配系６３０は開口６３５を介して気相供給系６４０からプレナム６３２への処理ガス６２０を受け取るように構成されている。マルチガス蒸気分配板６３１は、プレナム６３２からの処理ガス６２０を、金属膜が形成されるべき基板（図示せず）に近接する処理空間６３３に導入且つ分配するように配置された第１の組の開口６３４を有している。
【００６８】
また、マルチガス蒸気分配板６３１は、該マルチガス蒸気分配板６３１内に埋め込まれた中間周辺プレナム６４２に結合された第２の組の周辺開口６４４を有している。蒸気分配系６３０は、希釈ガス源（図示せず）から中間周辺プレナム６４２への希釈ガス６５０を受け入れ、中間周辺プレナム６４２からの希釈ガス６５０を、基板の周辺領域の実質的に上方にあたる処理空間６３３の周辺領域に導入して該周辺領域内で希釈ガス６５０を処理ガス６２０と混合させるように構成されている。希釈ガス６５０は、例えば、Ａｒ等の不活性ガス又は上述された希釈ガスの何れか１つを含み得る。
【００６９】
図８は、本発明の一実施形態に従って基板上に金属層を堆積する方法を例示している。方法７００は、７１０にて、堆積システムの処理チャンバー内に基板を設置することを含んでいる。例えば、堆積システムは図１及び２に記載された堆積システムを含み得る。基板は例えばＳｉ基板とし得る。Ｓｉ基板は形成されるデバイスの種類に応じてｎ型又はｐ型とし得る。基板は如何なる大きさとすることもでき、例えば２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、又は更に大きい基板とし得る。本発明の一実施形態に従って、基板は１つ以上のビア若しくはトレンチ、又はこれらの組み合わせを含むパターニングされた基板とし得る。７２０にて、堆積システム内の基板ホルダーの、基板を取り囲む周辺端部に防御リングが配置される。基板ホルダーの温度が、７３０にて、約５００℃を超えない或る温度まで上昇させられる。これを行う際、基板及び防御リングも基板ホルダーの温度より低い温度まで上昇させられる。
【００７０】
７４０にて、金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスが形成される。処理ガスは更に不活性搬送ガスを含有し得る。上述のように、一実施形態に従って、金属カルボニル前駆体は例えばＲｕ３（ＣＯ）１２であるルテニウムカルボニル前駆体とし得る。金属カルボニル前駆体蒸気へのＣＯガスの付加は、金属カルボニル前駆体の気化温度を上昇させることを可能にする。温度上昇が金属カルボニル前駆体の気圧を高める結果、処理チャンバーへの金属カルボニル前駆体の供給量が増大され、ひいては基板上への金属の堆積速度が増大される。
【００７１】
本発明の一実施形態に従って、処理ガスは、金属カルボニル前駆体を加熱して金属カルボニル前駆体蒸気を形成すること、及びこの金属カルボニル前駆体蒸気にＣＯガスを混合することによって形成されることができる。本発明の一実施形態によれば、ＣＯガスは金属カルボニル前駆体の下流、例えば気相前駆体供給系４０又は１４０内、で金属カルボニル前駆体蒸気と混合されることができる。本発明の他の一実施形態によれば、ＣＯガスは、金属カルボニル前駆体の上又は間、例えば金属前駆体気化系５０又は１５０内、にＣＯガスを流すことによって金属カルボニル前駆体蒸気と混合されることができる。本発明の更に他の一実施形態によれば、処理ガスは、金属カルボニル前駆体の上又は間に不活性搬送ガスを付加的に流すことによって形成されることができる。
【００７２】
７５０にて、希釈された処理ガスを形成するために、気相供給系の下流にて、より具体的には処理チャンバー及び／又は蒸気分配系内にて、希釈ガスが処理ガスに付加される。図１及び２にて説明されたように、希釈ガスは、処理ガスが蒸気分配板を介して基板上方の処理ゾーンに３４まで通り抜ける前に、蒸気分配プレナム内で処理ガスに付加され得る。他の例では、希釈ガスは、処理ガスが蒸気分配板を流れ抜けた後に、基板上方の処理ゾーン内で処理ガスに付加され得る。更に他の例では、希釈ガスは蒸気分配板内で処理ガスに付加され得る。
【００７３】
７６０にて、基板上方のある１つの領域での希釈ガスの濃度が、基板上方の他の１つの領域での希釈ガスの濃度と異なるように調整され得る手法にて、希釈ガスが処理ガスに導入される。なお、工程７６０は工程７５０と同時でもよい。一例では、基板の中央領域への希釈ガスの流れは、基板の周辺領域への希釈ガスの流れと異なるものにされる。他の一例では、基板の周辺領域への希釈ガスの流れのみが存在し、基板の中央領域への希釈ガスの流れは存在しない。基板中央での処理ガスの希釈を基板の周辺領域に対して相対的に調整することにより、薄膜の膜特性を基板全体で調整することを容易にすることができる。
【００７４】
７７０にて、希釈された処理ガスに基板が晒され、熱化学的気相堆積プロセスにより基板上に金属層が堆積される。本発明の一実施形態に従って、金属層は約５０℃と約５００℃との間の基板温度にて堆積され得る。他の例では、基板温度は約３００℃と約４００℃との間とし得る。
【００７５】
当業者に認識されるように、図８のフローチャートの工程群又は段階群の各々は、１つ以上の別個の工程及び／又は処理を含んでいてもよい。従って、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０の７工程のみが列挙されていることは、本発明に係る方法をもっぱら７工程又は７段階に限定するものとして理解されるべきではない。また、典型的な工程又は段階７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０の各々は単一の処理に限定されるものとして理解されるべきではない。
【００７６】
図９Ａ乃至９Ｃは、本発明の実施形態に従った、パターニングされた基板上への金属層の形成を概略的に示している。当業者に容易に認識されるように、本発明の実施形態は１つ以上のビア若しくはトレンチ、又はこれらの組み合わせを含むパターニングされた基板に適用され得る。図９Ａは、本発明の一実施形態に従った、パターニングされた構造８００上への金属層８４０の堆積を概略的に示している。パターニングされた構造８００は第１の金属層８１０、及び開口８３０を含むパターニングされた層８２０を含んでいる。パターニングされた層８２０は例えば誘電体材料とし得る。開口８３０は例えばビア又はトレンチとすることができ、金属層８４０は例えばＲｕ金属を含み得る。
【００７７】
図９Ｂは、本発明の他の一実施形態に従った、パターニングされた構造８０２上への金属層８６０の堆積を概略的に示している。パターニングされた構造８０２は第１の金属層８１０、及び開口８３０を含むパターニングされた層８２０を含んでいる。パターニングされた構造８０２上には障壁層８５０が堆積されており、障壁層８５０上には金属層８６０が堆積されている。障壁層８５０は、例えば、タンタル含有材料（例えば、Ｔａ、ＴａＮ若しくはＴａＣＮ、又はこれらの２つ以上の組み合わせ）又はタングステン材料（例えば、Ｗ、ＷＮ）を含み得る。パターニングされた層８２０は例えば誘電体材料とし得る。開口８３０は例えばビア又はトレンチとすることができ、金属層８６０は例えばＲｕ金属を含み得る。図９Ｃは、図９Ｂの開口８３０内へのＣｕの堆積を概略的に示している。
【００７８】
金属層８４０及び８６０は、上述のように、例えばルテニウムカルボニル等の金属カルボニル前駆体、及び一酸化炭素（ＣＯ）を含む処理ガスを用いて堆積され得る。パターニングされた構造８００及び８０２の周辺端部（図示せず）におけるＣＯ中毒を抑制するため、図１又は２それぞれの防御リング２１又は１２４が金属層８４０及び８６０の堆積中に用いられる。また、ＣＯ中毒を抑制するため、気相供給系の下流で希釈ガスが処理ガスに混合されてもよい。例えば、この混合は、処理チャンバー内の基板上方の処理空間内、処理チャンバーに結合されている或いはその中にある蒸気分配系のプレナム内、又は処理チャンバーに結合されている或いはその中にある、プレナムからの処理ガスを処理チャンバー内に置かれた基板上方の処理空間に届けるように構成された蒸気分配板内、にて行われることができる。さらに、パターニングされた構造８００及び８０２の周辺端部（図示せず）におけるＣＯ中毒を抑制するため、希釈ガスは処理空間、プレナム又は分配板の周辺領域でのみ、あるいは周辺領域で中央領域に対して高い濃度で、処理ガスと混合されてもよい。
【００７９】
本発明の１つの実施形態は基板上に金属層を堆積する方法である。当該方法は、堆積システムの処理チャンバー内の基板ホルダー上に基板を設置すること、及び基板のＣＯ中毒を抑制するために、基板ホルダー上に基板の周辺を取り囲む防御リングを設けることを含む。そして、基板を加熱するために基板ホルダーの温度が上昇させられる。当該方法はまた、金属カルボニル前駆体蒸気及びＣＯガスを含有する処理ガスを形成すること、及び処理チャンバー内に処理ガスを導入することを含む。そして、気相堆積プロセスによって基板上に金属層を堆積するため、加熱された基板は処理ガスに晒される。
【００８０】
更なる一実施形態において、当該方法は、希釈された処理ガスを形成するために処理チャンバー内で処理ガスに希釈ガスを付加すること、及び基板上に金属層を堆積するため、希釈された処理ガスに基板を晒すことを含む。希釈された処理ガスの基板上方への分配は、基板の第１領域を第１の濃度を有する希釈された処理ガスに晒し、且つ基板の第２領域を第１の濃度と異なる第２の濃度を有する希釈された処理ガスに晒すように調整されることができる。例えば、第１の濃度は第２の濃度より多量の希釈ガスを含むものとし、第１領域を周辺端部領域とし、第２領域を中央領域とすることができる。
【００８１】
上述の方法において、処理ガスは、金属カルボニル前駆体を気化系内で該前駆体を気化させるように加熱することにより金属カルボニル前駆体蒸気を形成することと、その後、気化系より下流で金属カルボニル前駆体蒸気にＣＯガスを混合することとによって形成されてもよい。他の例では、処理ガスは、金属カルボニル前駆体を気化系内で該前駆体を気化させるように加熱することにより金属カルボニル前駆体蒸気を形成することと、その加熱中すなわち前駆体が気化されるときに、金属カルボニル前駆体蒸気の上又は間にＣＯガスを流すこととによって形成されてもよい。何れの実施形態においても、当該方法は更に、前駆体の加熱中に、金属カルボニル前駆体の上又は間に不活性搬送ガスを流すことを含んでもよい。不活性搬送ガスは希ガスを有することができ、不活性搬送ガスの流量は約０．１ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間とすることができる。同様に、当該方法の実施形態において、ＣＯガスの流量は約０．１ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、例えば約１ｓｃｃｍと約１００ｓｃｃｍとの間、とすることができる。
【００８２】
上述の方法において、金属カルボニル前駆体蒸気は、タングステンカルボニル、モリブデンカルボニル、コバルトカルボニル、ロジウムカルボニル、レニウムカルボニル、クロムカルボニル、ルテニウムカルボニル若しくはオスミウムカルボニル、又はこれらの２つ以上の組み合わせを有することができ、例えば、金属カルボニル前駆体蒸気は、Ｗ（ＣＯ）６、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２若しくはＯｓ３（ＣＯ）１２、又はこれらの２つ以上の組み合わせを有することができる。
【００８３】
上述の方法において、基板は処理ガスへの曝露中、約５０℃と約５００℃との間、例えば約３００℃と約４００℃との間、の温度に維持されることができる。これに代えて、あるいは加えて、処理チャンバーは上記の曝露中、約０．１ｍＴｏｒｒと約２００ｍＴｏｒｒとの間、例えば、約１ｍＴｏｒｒと約１００ｍＴｏｒｒとの間、又は約２ｍＴｏｒｒと約５０ｍＴｏｒｒとの間、の圧力に維持されることができる。
【００８４】
以上では本発明に係る特定の典型的な実施形態についてのみ詳細に説明してきたが、当業者に容易に認識されるように、この典型的な実施形態には本発明の新規の教示及び効果を実質的に逸脱することなく多くの変更が為され得る。従って、このような全ての変更は本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態に従った堆積システムを示す概略図である。
【図２】本発明の他の一実施形態に従った堆積システムを示す概略図である。
【図３】本発明の様々な代替実施形態の１つに従ったガス注入系を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の様々な代替実施形態の１つに従ったガス注入系を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の様々な代替実施形態の１つに従ったガス注入系を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の様々な代替実施形態の１つに従ったガス注入系を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の様々な代替実施形態の１つに従ったガス注入系を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に従って基板上に金属層を堆積する方法を例示する処理フロー図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に従った、パターニングされた基板上への金属層の形成を概略的に示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に従った、パターニングされた基板上への金属層の形成を概略的に示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態に従った、パターニングされた基板上への金属層の形成を概略的に示す断面図である。
【図１０Ａ】薄膜堆積システム内の従来の基板ホルダーを示す断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態に従った薄膜堆積システム内の基板ホルダーを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１、１００        堆積システム
１０、１１０      処理チャンバー
２０、１２０      基板ホルダー
２１、１２４      防御リング
２５、１２５、８００、８０２    基板
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０    蒸気分配系
３２、１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２    プレナム
３３、１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３    処理空間
３４、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１    蒸気分配板
３７、１３７      希釈ガス源
３８、１１８      ポンプ系
４０、１４０      気相供給系
５０、１５０      金属前駆体（膜前駆体）気化系
５２、１５２      金属カルボニル前駆体
６０、１６０、１９０    ガス供給系
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４、６３４    開口
３４４、４４４、５４４、５６４、６４４    開口
２３２Ｃ、３４２Ｃ    間仕切り
２５０、３５０、４５０、５５０、５７０、６５０    希釈ガス
２２０、３２０、４２０、５２０、６２０    処理ガス
２３６、３３６、４３６、５３６、６３６    筐体
２３５、３３５、４３５、５３５、６３５    開口（入口）
３４１            中間蒸気分配板
３４２、４４２、５４２、５６２、６４２    中間プレナム
８４０、８６０    金属層
【図１】
0005248797.tif 000005
【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】
0005248797.tif 000011
【図８】
0005248797.tif 000012
【図９Ａ】
0005248797.tif 000013
【図９Ｂ】
0005248797.tif 000014
【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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