(57)【要約】基板上に薄膜を堆積させる装置内の露出表面を不動態化する方法が開示される。堆積チャンバーおよびその堆積チャンバーと連通している導管の内部表面が堆積プロセス中で使用される反応体および反応生成物が上記内部表面に吸着または化学吸着しないように不動態化される。これらの内部表面は、この目的にために、表面処理、ライニング、温度調節またはそれらの組み合わせによって不動態化することができる。ある表面を反応体および反応生成物の蓄積を最低限に抑えるように保持する温度または温度範囲を決める方法も開示される。堆積チャンバーおよびガス流路内に不動態化表面を有する堆積装置も開示される。
2006520429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させる装置であって：
少なくとも１つの基板を中に収容する形に形成された堆積チャンバー；および
上記堆積チャンバーと連通している複数の導管
を含み；
ここで、上記の堆積チャンバーおよび複数の導管は、その堆積チャンバーが少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させるように作動しているとき、少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気に曝される内部表面を含み；そして
上記内部表面の少なくとも一部分は、その上における上記の少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性である
上記の装置。
【請求項２】
複数の導管が：
堆積チャンバー内に配置された出口を有する少なくとも１つの蒸気送出ヘッド；
上記の少なくとも１つの蒸気送出ヘッドを通して上記堆積チャンバーと連通している少なくとも１つのガス送出路；および
上記堆積チャンバーと連通している少なくとも１つの排気ライン
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分が、少なくとも１つのガス送出路、少なくとも１つの蒸気送出ヘッドおよび堆積チャンバーの少なくとも１つの内部にある、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
堆積チャンバーを密閉する形に形成されたチャンバーの蓋をさらに含み、そのチャンバーの蓋は堆積チャンバーを利用できるようにするために開けることができ、そしてその蓋の表面は内部表面の一部である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分がコーティングを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
コーティングが重合体、金属酸化物、窒化物、フッ化物および臭化物の少なくとも１種を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
コーティングの少なくとも１つの成分が内部表面の少なくとも一部分にガスとして施された物質を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
ガスが内部表面の少なくとも一部分に吸着されてコーティングを形成する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ガスが少なくとも１つの基板上での膜の堆積中に内部表面の少なくとも一部分を横切って流される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分が、内部表面の少なくともその一部分全面に除去可能に固定できるライナーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ライナーがガラス、石英、セラミックおよび金属の少なくとも１種を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
ライナーが複数の部分を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分が、ピット、リッジ、ボイド、バグおよび他の表面粗構造を実質的に含まない、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分が、その部分に関連する少なくとも１つの温度調節要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの温度調節要素が加熱要素および熱交換器の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分に最も近い温度を検出する形に形成され、かつ配置された少なくとも１つの温度センサーをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの温度調節要素に、そして少なくとも１つの温度センサーに操作可能に連結されているフィードバックシステムであって、少なくとも１つの温度センサーからの信号に少なくとも一部は応答する少なくとも１つの温度調節要素の作動に影響を及ぼすことによって、少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分の温度を調節する形に形成されている上記フィードバックシステムをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
堆積チャンバーの本体が金属を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
金属が鋼、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、または上記金属の任意のものを含む合金を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
堆積チャンバーの本体が石英を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性の内部表面の少なくとも一部分がその内部表面の表面処理を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
表面処理が電解研磨、化学的研磨、機械的研磨、炎研磨、放電研磨、レーザー研磨、化学的不動態化およびプラズマ不動態化の少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させる装置中の表面を不動態化する方法であって：
少なくとも１つの基板を中に収容する形に形成された堆積チャンバー、およびその堆積チャンバーと連通している複数の導管を含む装置を用意し、ここで上記の堆積チャンバーおよび複数の導管は、その堆積チャンバーが少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させるように作動しているとき、少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気に曝される内部表面を含み；そして
上記内部表面の少なくとも一部分を、上記の少なくとも１種の物質の膜を上記の少なくとも１つの基板上に堆積させる際に使用される少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性にするように上記の少なくとも一部分を処理する
工程を含む上記の方法。
【請求項２４】
処理が少なくとも１種の物質の層を内部表面の少なくとも一部分に施すことを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
層を施すことが：
内部表面の少なくとも一部分を粗面化し；
上記の内部表面の少なくとも一部分にプライマーを施し；そして
上記の内部表面の少なくとも一部分にフッ素化重合体を固定する
ことを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
層を施すことが：
内部表面の少なくとも一部分を洗浄し；
上記の内部表面の少なくとも一部分をエッチングし；
上記内部表面の少なくとも一部分上にニッケルを配置し；
上記ニッケル中の細孔を拡大し；そして
上記の拡大細孔中に重合体を導入することによって上記の内部表面の少なくとも一部分に重合体を結合させる
ことを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
層を施すことが内部表面の少なくとも一部分に相乗作用性コーティング剤を施すことを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
内部表面の少なくとも一部分に相乗作用性コーティング剤を施すことが、TUFRAM（登録商標）コーティング剤およびMAGNAPLATE HCR（登録商標）コーティング剤の１つを施すことを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
層を施すことが内部表面の少なくとも一部分の上にライナーを配置することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
ライナーを配置することが複数の部分を含むライナーを配置することを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
ライナーをガラス、石英、セラミックおよび金属の少なくとも１種から選ぶことをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
処理が内部表面を研磨することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
研磨が電解研磨、機械的研磨、化学的研磨、放電研磨、レーザー研磨および炎研磨の少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
処理が化学的不動態化およびプラズマ不動態化の少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
処理が内部表面の少なくとも一部分上に金属酸化物層を形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
処理が内部表面の少なくとも一部分を水溶性塩中でクロム酸によって処理することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
処理が内部表面の少なくとも一部分を窒化することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
内部表面の少なくとも一部分上にフッ素含有層または臭素含有層を形成することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させる装置中の少なくとも１つの表面を動的に不動態化する方法であって：
堆積チャンバーおよびその堆積チャンバーと連通している複数の導管を含む装置を用意し、ここで上記の堆積チャンバーおよび複数の導管は、その堆積チャンバーが上記の少なくとも１種の物質の膜を上記の少なくとも１つの基板上に堆積させるように作動しているとき、少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気に曝される内部表面を含み；そして
上記内部表面の少なくとも一部分を堆積操作中に前もって定められた温度範囲内に保持して、上記の内部表面の少なくとも一部分を、上記の少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積に対して抵抗性にする
工程を含む上記の方法。
【請求項４０】
内部表面の少なくとも一部分の温度をモニターすることをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
モニターに応答して内部表面の少なくとも一部分に熱を加えるか、またはその一部分から熱を除去することの少なくとも一方をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に堆積させる装置の内部表面の少なくとも一部分上に蓄積する少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の量を最低限に抑える方法であって：
上記の内部表面の少なくとも一部分上での使用に提案された物質にある温度範囲の少なくとも一部分にわたる複数の温度の各々において物理吸着する少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の量を測定し；
上記の内部表面の少なくとも一部分上での使用に提案された物質に上記温度範囲の少なくとも一部分にわたる複数の温度の各々において化学吸着する少なくとも１種の反応体または反応生成物の量を測定し；そして
上記温度範囲内に、上記物質上における上記の少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積が物理吸着と化学吸着との組み合わせに因り最低限に抑えられる少なくとも１つの温度が存在するかどうかを決定する
工程を含む上記の方法。
【請求項４３】
温度範囲内に、少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気の蓄積が物理吸着と化学吸着との組み合わせに因り最低限に抑えられる少なくとももう１つの温度が存在するかどうかを決定することをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
装置を、内部表面の少なくとも一部分を実質的に少なくとももう１つの温度に維持しながら、少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気を用いて堆積させるように運転することをさらに含み、ここで上記装置は上記物質から形成された上記の内部表面の少なくとも一部分を有する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
装置を、内部表面の少なくとも一部分を実質的に少なくとも１つの温度に維持しながら、少なくとも１種の物質の膜を少なくとも１つの基板上に少なくとも１種の反応体ガスまたは蒸気を用いて堆積させるように運転することをさらに含み、ここで上記装置は上記物質から形成された上記の内部表面の少なくとも一部分を有する請求項４２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般に、蒸気およびガス送出系に関する。さらに詳しくは、本発明は、半導体工業において薄膜を堆積させるのに用いられる堆積チャンバーに関する。
【０００２】
背景
半導体工業において半導体ディバイスの大きさは減少し続けているので、ディバイス上に薄膜を生成させる改善された装置系および方法が開発されなければならない。薄膜を生成させるのに使用される従来技術には、化学蒸着（CVD）およびプラズマ化学蒸着（PECVD）がある。
【０００３】
CVD法は、薄膜を堆積させるための半導体工業で広く用いられている。通常のCVDプロセスでは、薄膜および層は「反応チャンバー」と呼ばれることもある密閉堆積チャンバー中で基板上に所望の厚さまで堆積される。薄膜を堆積させるために、基板が堆積チャンバー中に置かれ、チャンバーが密閉され、基板が加熱され、そしてガスの混合物がチャンバー中に導入される。この技術分野の当業者に知られているように、チャンバー中では化学反応が進行して物質の所望とされる薄膜または層を基板上に堆積させる。CVDが薄膜を堆積させる効率的な方法であることは証明されているけれども、より小さい半導体ディバイスの要求は、従来CVDプロセスが一貫しては生成させることができないさらに高い品質のより薄い膜を必要とする。
【０００４】
従来CVDチャンバーは原子層堆積（ALD）法への変換の助けには特にならないことが本発明において本発明者によって認められた。従って、ALD法の極めて薄い膜を生成させるのにさらに適した改善された堆積チャンバーを提供しようとする研究および開発が続けられてきた。ALDプロセスは、膜をCVDプロセスで堆積させるために用いられる温度よりも低い温度で制御された厚さの膜を堆積させることができるというような、CVDプロセスを越える利点を示す。また、ALDプロセスはCVDプロセスで形成されるものよりもはるかに薄い、堆積した物質の１または数原子層のオーダーの膜（即ち、ゲート酸化物、セル誘電体または拡散バリア用の膜）を形成するために用いてもよい。さらに、ALDはCVDプロセスで形成された膜よりも大きい均質性および良好な被覆性を持つある範囲の物質を堆積させるために使用してもよい。しかし、ALDプロセスで利用される化学反応は、その結果として堆積チャンバーの内部表面上にCVDプロセスよりも多くの副生成物としての付加物を蓄積させる。また、それら内部表面はALD挙動の低下源として作用することもある。副生成物の蓄積は粒子汚染問題を引き起こし、その場合にチャンバー内の蓄積は過剰の副生成物残留物を除去するために湿式洗浄またはスクラビングされなければならない。それ故、在来のCVD法に使用される堆積チャンバーはALDプロセスには適しない。
【０００５】
ALDプロセスにおいて、堆積されるべき物質に対して前駆体をなす反応体ガスは、一般的には、２種または３種以上の前駆体としての反応体ガスを、薄膜を形成するために反応チャンバーに同時に導入し、反応させることができるCVDプロセスとは違って、反応チャンバーに一度に１種ずつ導入される。このALDプロセスでは、第一反応体ガス、即ち前駆体はガスライン、または所謂「シャワーヘッド」（その物理的形状に因る）のような分配ヘッドを通して反応チャンバーに導入され、この場合第一反応体ガスまたは水蒸気のような蒸気の単分子層が化学吸着により基板表面に吸着される。しかし、堆積チャンバーの内部表面は、また、第一反応体ガス、例えば水蒸気で被覆されることがある。その水蒸気は次いで反応チャンバーから排気されるが、その水を反応チャンバーからパージする、またはくみ出すためにば不活性ガスを用いることができる；ここで、不活性パージガスは基板または反応チャンバーの表面上には吸着されない。次に、第二反応体ガスまたは蒸気が反応チャンバーに導入され、この場合基板表面の水と第二反応体ガスとは基板の表面で、または水が内部表面に付着しているならば堆積チャンバーの表面で反応して、原子の数として測定することができるある厚さを有する物質層を生成させる。こういふうにして、反応体ガスは、所望とされる物質の原子層を一度に１層ずつ形成するために、堆積チャンバー内部の基板の表面上に逐次様式で「パルスされる（pulsed）」。
【０００６】
しかし、ALDプロセスで用いられる反応体ガスは非常に反応性であるから、それら反応体ガスが、基板の表面のほかに、チャンバー内のどこかで互いに曝されると、それら反応体ガスは多分反応し、かくしてそれらが物理吸着、化学吸着または凝縮によって任意の表面に付着する（adhering）、即ち粘着する（sticking）ことによって接触するその表面上に粒子または膜を形成する。かくして、反応チャンバーは、そのチャンバーの色々な内部表面に堆積した、不必要な化学反応をもたらすことがある残留反応体ガスを有することがある。これらの不必要な化学反応は、堆積プロセスの効率低下、堆積チャンバーの内部表面（即ち、ガスライン、シャワーヘッド、チャンバー壁等々）の腐食、およびALDチャンバーの寿命短縮（即ち、２〜５年）をもたらすことがある。堆積プロセスを非効率にすることに加えて、残留反応体は基板上に純粋でない薄膜が形成されるという結果をもたらす可能性もある。
【０００７】
ALDのもう１つの問題は、そのプロセスが繰り返し行われなければならない段階的様式によって引き起こされるプロセスの遅さであって、その結果これは時間集約的プロセスとなる。ALDプロセスはそれら自体時間集約的であるから、偶然に堆積した反応体を反応チャンバーから洗浄することに因り失われるどんな追加時間も、またはALD堆積チャンバー中の部品の損失も、そのALDプロセスの効率を、ALD堆積プロセスのために使用された腐食部品の洗浄用休止時間またはその交換のためにさらに低くする。
【０００８】
ALDおよびCVDタイプの両堆積プロセスのもう１つの問題は、堆積チャンバー部品の腐食である。例えば、TiCl4チタンを堆積させるプラズマ化学蒸着（PECVD）プロセス、またはWF6とNH3をプロセスガスとして用いてWNxを堆積させるALDプロセスは、各々、反応に曝露されるチャンバーの表面に対して腐食性であって、この場合腐食はチャンバーの寿命を短縮することがある。アルミニウムの常用陽極酸化が在来CVDプロセスに使用される堆積チャンバー部品の内部金属表面に限られた多少の成功を以て利用されてきたが、その結果は不十分であることを立証した。
【０００９】
従って、物理吸着または化学吸着によって反応体の偶発的な堆積を最小限に抑えて、結果として生ずるチャンバーの汚染および部品の腐食を低下させ、かくして所望とされる堆積プロセスを長期間にわたって反復して行えるようにし、同時にチャンバー部品の寿命を最大限に延ばし、かつ洗浄操作および他のメンテナンス操作の必要を最小限に抑えるように作られた堆積チャンバーを提供することが望ましいだろう。
【００１０】
発明の開示
本発明は、プロセス反応体に曝される、実質的に非反応性の、即ち不動態化された部品表面を有する反応チャンバー、即ち堆積チャンバーを含む堆積装置を製造する方法を包含する。実質的に非反応性の表面は、堆積プロセスで使用される反応性ガスが実質的ないかなる量ででも反応チャンバーの表面に付着することができないように、かくしてその非反応性表面が反応チャンバーの表面上、または堆積装置の他の任意の部分上における物質層または汚染物の偶発的堆積（並びにプロセス汚染および部品腐食の可能性）を実質的に防ぐように設計される。本発明は、また、非反応性の部品表面を有する堆積装置も包含するが、ここで反応体ガスに曝される可能性のある部品表面は、堆積プロセスで使用される反応体ガスが実質的に付着しない、非常に堅い、低摩擦の非粘着性表面を生成させるために不動態化される。
【００１１】
本発明は、また、基板上に薄膜を生成させるために使用される、本発明で「堆積チャンバー」とも称される堆積装置、および堆積チャンバーを作る方法も包含する。幾つかの態様において、堆積チャンバーの表面は、堆積プロセスで使用されるいかなる反応体ガスも堆積チャンバーの表面に実質的に付着しないようにするために、１つまたは２つ以上の表面処理を用いて不動態化される。
【００１２】
本発明のもう１つの態様において、堆積チャンバーは、堆積チャンバー部品の内部表面の温度調節を、堆積プロセスで使用される反応体ガスが堆積チャンバーの表面に実質的に付着することができないように利用することを含む。このような表面温度調節は、反応チャンバー内の温度を実質的に上昇させることなく、従って継続中の堆積プロセスを実質的に妨害することなく成し遂げることができる。
【００１３】
本発明は、また、堆積チャンバー内に配置された堆積チャンバーの内部表面の１つまたは２つ以上がその表面に対する反応体の吸着または化学吸着を最小限に抑える最適化された温度または温度範囲を決める方法も包含する。この方法は、堆積チャンバーの表面に色々な温度で色々なプロセス条件下において物理吸着または化学吸着するか、或いはその表面上に凝縮する特定の反応体物質の前もって決められた量に基づいてもよい。最小限の量の反応体が表面に吸着する温度または温度範囲は決定することができ、そして諸表面は堆積プロセス中そのような温度に、またはそのような範囲内に維持される。
【００１４】
本発明の本質、そしてまた本発明の他の態様は、本発明の次の詳細な説明、添付特許請求の範囲、および本明細書における幾つかの図面を参照することによってさらに明確に理解されるだろう。
【００１５】
発明を実施するための最良の形態
一般に、本発明は、限定されるものではないが半導体基板を含めて色々な基板上に物質の薄膜を形成する堆積装置、そのような堆積装置を作る方法、その装置の表面に対する反応体ガスおよび生成物の付着を低下させる方法、並びに上記堆積装置を使用する方法を包含する。本発明はある特定の典型的態様によって説明されるが、これら態様の特定の細部は本発明を完全に理解できるようにするために示されるものである。しかし、本発明は本明細書に与えられる特定の典型的態様の色々な組み合わせにおいて実施してもよいことは明白であろう。
【００１６】
次の態様を説明するに当たって、用語「ウェーハ」および「基板」は、上に絶縁体または絶縁層を形成することができる露出表面を有する任意の構造物を包含する。用語「基板」は、また、半導体ウェーハおよび他のバルク半導体基板も包含する。用語「基板」は、さらに、加工中の半導体構造物を指すために用いられ、そしてそれはその上に作られた他の層を含んでいてもよい。「ウェーハ」および「基板」の両者は、ドープされた、およびドープされていない半導体、ベース半導体または絶縁体によって支持されているエピタキシャル半導体層、並びにこの技術分野の当業者に公知の他の半導体構造物を包含する。
【００１７】
次に続く説明において、用語「堆積チャンバー」は、反応体物質を膜または層として基板上に堆積させるために用いられる任意の堆積チャンバーおよびその部品を意味し、かつ包含する。堆積チャンバーを使用して膜または層を堆積させる公知のプロセスに、限定されるものではないが原子層堆積（ALD）、およびプラズマ化学蒸着（PECVD）を含めて化学蒸着（CVD）、並びに急速熱化学蒸着（RTCVD）がある。本明細書で使用される用語「不動態化」または「不動態化すること」は、表面をより堅くまたは平滑にし、表面中のギャップ、ボイドまたはバグ(vug）中に充填し、さもなければ反応体ガスのような物質が表面に実質的に付着しないように堅い、低摩擦の非粘着特性を有する表面を付与するという概念を指す。
【００１８】
本発明は、基板の表面にガス状または気化した反応体から物質の膜または層を、その物質を堆積装置の表面上に実質的に堆積させることなく形成するのに適した堆積チャンバーを包含する。堆積チャンバーの内部表面は、反応性のガスまたは蒸気が堆積チャンバーの表面に付着または表面上に凝縮する可能性がより低くなるように不動態化されてもよい。かくして、本発明の堆積チャンバー中で行われる堆積プロセスは、残留反応体からの汚染がより少なく、または残留反応体からの所望されない化学反応がより少ないのでより効率的である。さらに、本明細書で説明される堆積チャンバーは、その内部表面が残留反応体の堆積によって腐食されるか、または洗浄プロセスでダメージを受ける可能性がより少ないのでより長い使用寿命を有する。本明細書中で説明される不動態化表面は、例としてであって、限定されるものではないが、ALD、CVD、PECVD、RTCVD、およびこの技術分野の当業者に知られている他の堆積プロセス用の堆積チャンバーで使用することができる。
【００１９】
今度は図１を参照して説明すると、本発明の教示を利用することができる典型的な堆積チャンバーの１例が一般的に１０において略図で示されている。この図示態様において、堆積チャンバー１０はALDのために使用されるが、この技術分野の当業者であれば、堆積チャンバー１０は、限定されるものではないが色々なタイプのCVD（例えば、PECVD、RTCVD等々）を含めて他の堆積法のために使用してもよいことは認められるだろう。さらに、堆積チャンバー１０は、この技術分野の当業者に周知のように真空チャンバーとして形作られることも認められるだろう。
【００２０】
本明細書で説明される典型的な堆積チャンバー１０は、この技術分野の当業者に周知のように金属から作らる。堆積チャンバー１０およびその堆積チャンバー１０の色々な部品を作るために使用してもよい金属に、限定されるものではないが鋼、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、およびこれら物質の１種または２種以上を含む合金がある。或いはまた、堆積チャンバー１０またはその部品はセラミックまたは石英から造られてもよい。
【００２１】
図示されるように、典型的な堆積チャンバー１０はチャンバー本体１２およびチャンバーの蓋１４を含む。チャンバー本体１２は内部で堆積プロセスが行われるチャンバーキャビティー１６を囲んでいる。チャンバーの蓋１４は、チャンバーキャビティー１６にその中への基板３０の配置のために、そしてまたメンテナンスと洗浄のために入ることができるように、チャンバー本体１２から取り外し可能である。チャンバー本体１２を通るガス送出路１８はチャンバー本体１２中の内腔２２中に配置されたフィードスルー装置２０を含む。フィードスルー装置２０は、また、堆積チャンバー１０の上部においてチャンバーの蓋１４経由で追加の蒸気用配管２６と連結されている。ガス送出路１８は、最後に、パージガスをチャンバーキャビティー１６の中に排出するための、および基板３０を支持するプラットホーム３２の上に配置されているシリコンウェーハのような基板３０上に物質を堆積させるために反応体ガスをチャンバーキャビティー１６の中に排出するためのシャワーヘッド２８、即ちガス送出ヘッド２８に至る。
【００２２】
ガス送出路１８は、堆積チャンバー１０に関連する１種または２種以上の関連反応体ガス源２４と連通している。描かれていないけれども、ガス送出路１８が複数の反応体ガス源２４に接続されると、チャンバーキャビティー１６に、この技術分野で知られているように、複数の反応体ガス種を同時に、または逐次的に与えることができる。ガス送出路１８は、また、パージガス送出源３６に、パージガスを堆積チャンバー１０中にガス送出路１８を通して導入することができるように接続される。
【００２３】
プラットホーム３２は、この技術分野の当業者に周知であるように、堆積プロセス中に基板３０を加熱するための、この技術分野で知られている加熱機構を含んでいてもよい。随意に、堆積チャンバー１０は、その堆積チャンバー１０の内部に配置された複数の基板３０を支持するための複数のプラットホーム３２を含んでいることができる。自動化基板ハンドリング装置を、１つまたは２つ以上の基板３０を堆積チャンバー１０内に配置し、そして加工処理に続いてその基板を取り出すプロセスを自動化できるように、プラットホーム３２に関連して与えてもよい。
【００２４】
図示されるように、堆積チャンバー１０は、また、ガス類を堆積チャンバー１０からポンプ（図示されず）を用いて排気するための排気ライン３４を含む。図示堆積チャンバー１０は１つのガス送出路１８と１つの排気ライン３４を含むけれども、堆積チャンバー１０は複数のガス送出路１８および／または複数の排気ライン３４を含んでいてもよく、それは本発明の精神から逸脱しないことは明らかである。例えば、別のガス送出路１８をパージガス送出源３６からパージガスを与えるために使用してもよい。
【００２５】
この図示態様において、ガス送出路１８および排気ライン３４は金属から加工された管材料からなるが、堆積チャンバー１０からガスまたは蒸気を送出および排気するための、この技術分野の当業者に知られている任意のタイプの導管が本発明によって包含されることを意味することは認められるだろう。堆積チャンバー１０は、また、色々なバルブ、フランジ、カップリング、シール、Ｏ−リング、ガスケット、および色々な流路を封止するための、かつ色々なガスが漏れることなしに堆積チャンバー１０に入り、そしてそれより出ていくのを可能にするための、この技術分野の当業者に知られる他の封止装置（図示されず）も含む。
【００２６】
本発明によれば、ガスまたは蒸気に露出される堆積チャンバー１０の色々な部品の表面は、どんなガス、蒸気または反応生成物もそれら露出表面に付着し、そして腐食するのを防ぐために不動態化させることができる。どの表面も、或いは表面の一部分が不動態化されるべきでないならば、不動態化プロセスがその保護領域を不動態化しないようにするために、その領域をこの技術分野の当業者に知られているようにマスクすることができる。不動態化プロセスは、このプロセスで使用される反応体ガスおよびパージ用ガスが露出表面に物理吸着するか、化学吸着するか、または何らかの方法で付着することがないようにその露出表面を非反応性にする。不動態化プロセスは、また、堆積チャンバー１０が何らかの物質が不動態化された表面に偶発的に付着しても洗浄するのがより容易になり、このことが堆積チャンバー１０を洗浄することをより速やかで、より効率的なプロセスにするように、露出表面をより堅くかつより平滑にすることができる。さらに、不動態化プロセスは、堆積チャンバー１０がメンテナンスに使用されるツール、洗浄に使用される研磨剤による磨耗に、そしてまた堆積チャンバー１０内における副生成物の沈着による腐食に抵抗するように表面をさらに耐久性にする。内部表面の不動態化処理は、磨耗および腐食に抵抗し、そして堆積チャンバー１０の熱サイクルによってのように、応力が加えられたときに剥離またははげ落ちることがない、低表面エネルギーを持つ、低摩擦、非粘着性の、堅い不動態表面を与える。さらにまた、本明細書で説明される不動態化プロセスは堆積チャンバー１０の寿命を延ばす。
【００２７】
本発明の態様において、堆積チャンバー１０の中でガスまたは蒸気に露出される金属表面は、それら表面にコーティング材料または材料類を接着させることによって不動態化してもよい。露出表面を被覆するために使用してもよい１つの材料カテゴリーは、TEFLON（登録商標）コーティング剤である。使用に適するだろうTEFLON（登録商標）コーティング剤を限定することなく挙げると、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン共重合体（FEP）、ペルフルオロアルコキシ（PFA）およびエチレンとテトラフルオロエチレンとの共重合体（ETFE）がある。堆積チャンバーの金属表面に対するTEFLON（登録商標）ブランドのコーティング剤の接着は、その金属の表面を粗面化し（例えば、金属表面をサンドブラスチング処理し）、その粗面化金属表面に対して、TEFLON（登録商標）ブランドコーティング剤と共に使用するのに特有のTEFLON（登録商標）ブランドプライマー技術を用いて設計された、デラウェア州ウィルミントンのE.I. duPont de Nemours and Companyによって販売されるプライマーのようなプライマーを施し、そしてそのTEFLON（登録商標）ブランドコーティング剤をその下塗り金属表面中に形成されたくぼみに埋入させて機械的に結合させることによるような、この技術分野の当業者に知られている方法で高めることができる。さらに、TEFLON（登録商標）被覆表面は、一般的には、堆積プロセスで使用される色々なガスおよび蒸気がその露出したTEFLON（登録商標）被覆表面に付着しないように、どんな材料にも吸着または結合しないことは認められるだろう。
【００２８】
本発明の堆積チャンバー１０の表面上におけるある種のコーティング材料の使用は、ある特定の反応体またはパージガスとはなじまないことがあり、またある種のコーティング剤およびコーティング材料は、堆積チャンバー１０が設計されている堆積プロセスで使用されるある特定の昇温された温度または他のプロセス条件に耐えることができないことがある。それ故、堆積チャンバー１０の表面で使用されるべきコーティング剤またはコーティング剤類の選択は、堆積チャンバー１０が使用される堆積プロセスに必要とされる反応体および温度の両者に依存する。例えば、図示の態様では、ALDプロセスで使用するための堆積チャンバー１０の金属表面を被覆するために使用される重合体は、約１５０〜約２００℃の温度のような、ALDプロセスに一般に使用される温度に耐えることができなければならない。或いはまた、本明細書で説明される堆積チャンバー１０がCVDプロセスに使用される予定であるならば、重合体は約２００〜約３００℃の温度に耐えることができなければならない。さらに、１種または２種以上のコーティング材料の選択は、コーティング材料または材料類がそれぞれの堆積およびパージプロセスで使用される反応体またはパージ物質と反応しないことを保証するためにどんな反応体が堆積プロセスで使用され、またどのパージ物質が用いられるかに依存する。
【００２９】
TEFLON（登録商標）コーティング剤に加えて他の材料も、堆積チャンバー１０の露出表面を被覆するために使用することができる。使用してもよい他のコーティング剤を限定することなく挙げると、色々な高分子材料並びに金属がある。例えば、ニュージャージー州リンデンに法人本社があるGeneral Magnaplate Corp.から入手できるある特定のノウハウに基づく重合体が、堆積チャンバー１０中の露出金属表面を被覆するために使用できる。General Magnaplate Corp.からのこれらの重合体は、まず、この技術分野の当業者がよく知っている金属洗浄法を用いて（例えば、溶媒・機械的洗浄法、炎洗浄法、サンドブラスチング法等々を用いて）金属の表面を完全に洗浄し、その金属表面をテクスチャー加工（texturizing）またはエッチング処理し（例えば、サンドブラスチング処理または荒研削加工と酸系エッチング剤を用いる化学的エッチング処理等々を行い）、次にその金属の表面にこの技術分野の当業者が知っている周知の金属堆積法（例えば、無電解または電解メッキ法）を用いてニッケル（Ｎｉ）を接着させることによって施すことができる。いったんＮｉが接着されると、Ｎｉ表面中の細孔は、重合体を表面層中にしみ込ませてその層に結合させることができるように、（例えば、酸溶液を用いて金属表面を処理して）拡大させることができる。適したコーティングの厚さは約１〜約２．５ミルの範囲であることができる。
【００３０】
堆積チャンバー１０の内部露出表面に接着させてもよい別の重合体はTUFRAM（登録商標）ブランドのコーティング剤で、これもニュージャージー州リンデンのGeneral Magnaplate Corp.から入手できる。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤は、メーカーによると相乗作用性コーティング剤と述べられている。本発明で使用される用語「相乗作用性」は、陽極酸化、メッキまたは溶射の利点を、重合体、ドライ滑剤、または改善された保護性を持つ複合コーティング剤を提供する他の物質の制御された侵出性と組み合わせるコーティング剤を指すために用いられる。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤は、アルミニウム表面に、そのアルミニウム表面をAl2O3H2Oに転化させ、そしてそのH2OをTUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤で置き換えた後に接着することができる。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤は、＋／−０．００５ｍｍ（＋／−０．０００２インチ）の許容差で約０．０１〜約０．０７６ｍｍ（約０．０００４〜約０．００３インチ）の厚さまで施すことができる。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤の一般的なコーティング厚さは、普通、金属表面の上にその物質を５０％成長率で、そしてその物質を金属表面中へ５０％侵入率で含む。そのコーティング剤は結晶マトリックス内およびマトリックス全面で固着して、肌焼き鋼の硬度と同様の硬度を有する、連続的に封止され、潤滑された表面を形成する。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤で被覆された金属表面は、約ロックウェルＣ６５の硬度、摩耗および磨耗率、並びにテーパー磨耗試験法（例えば、ＣＳ１７ホイール）を用いて測定して１０００サイクル当たり約０．５−１．５ｍｇの平衡摩耗率を有することができる。さらに、TUFRAM（登録商標）被覆金属はMIL SPEC要求条件を３０％まで超えてもよい。TUFRAM（登録商標）被覆金属は、また、０．０５ほどの低い摩擦係数を有してもよく、この場合静摩擦係数は「粘着−滑り（stick-slip）」が排除されるように加重の増加と共に減少する。しかし、摩擦係数は使用される合わせ面のタイプに依存して変わることができる。さらに、TUFRAM（登録商標）ブランド被覆金属は、金属を被覆するために使用される方法および使用される金属合金のタイプに依存して約−３６０〜約８００°Ｆの断続操作温度において用いることができる。TUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤は、また、通常はMIL-A-8625の基本３３６時間塩スプレー試験要件を超え、そして２，２００時間塩スプレー試験を超えることさえある。さらに、使用することができるある種のTUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤（即ち、Ｒ−６６、６０４、６１１および６１５）も、ほとんどのアルカリおよび酸溶液に抵抗性である。本発明における使用に適していると目下のところ考えられている１つのTUFRAM（登録商標）ブランドコーティング剤は、TUFRAM（登録商標）１０４コーティング剤である。
【００３１】
アルミニウムのような金属の表面を被覆するために使用してもよい、本発明における使用に適していると目下のところ考えられているさらにもう１つの重合体は、ニュージャージー州リンデンのGeneral Magnaplate Corp.から入手できるMAGNAPLATE HCR（登録商標）ブランドのコーティング剤である。MAGNAPLATE HCR（登録商標）ブランドコーティング剤は、＋／−０．００５ｍｍ（＋／−０．０００２インチ）の許容差で約０．０２５〜約０．０６３ｍｍ（約０．００１〜約０．００２５インチ）の厚さで金属に接着させることができる相乗作用性コーティング剤である。MAGNAPLATE HCR（登録商標）ブランドコーティング剤の成長率はまた厚さ値のおよそ５０％であって、残りは侵入である。MAGNAPLATE HCR（登録商標）被覆金属は、ロックウェルＣ６５までの硬度、摩耗および磨耗等級、並びにテーパー磨耗試験法（ＣＳ１７ホイール）を用いて測定するとき１０００サイクル当たり約１ｍｇの平衡摩耗率を有する。MAGNAPLATE HCR（登録商標）ブランドコーティング剤で被覆された金属は、０．１２ほどの低い摩擦係数および約−２００〜約６００°Ｆの操作温度範囲を有することができる。６０６１−Ｔ６上で達成されるASTM B-117塩スプレー試験法（５％）を使用するMAGNAPLATE HCR（登録商標）被覆金属の腐食抵抗性試験は１５，０００時間を超えることがある。
【００３２】
銅、ニッケル、カドミウム、亜鉛、錫またはそれらの合金のような他の金属コーティング材料は、例えば、電解、浸漬または無電解の各メッキによって堆積チャンバー１０の内部表面に配置することができる。金属コーティング法は、表面上に金属の層を堆積させることによってそれら表面を不動態化することができ、この場合金属層はその表面中のくぼみ、内腔および盲孔の中に金属を堆積させることによってその表面に均一性を与え、また前駆体ガスおよび蒸気、並びに結果として得られる生成物による汚染の受けやすさがより小さい材料を提供する。金属コーティングが施された後、追加のTEFLON（登録商標）ブランドコーティング剤、またはGeneral Magnaplate, Corp.によって販売されるもののような他の高分子コーティング剤を、細孔を充填したり、その他メッキされた金属を平滑にして汚染に対抗する表面を与えるために、本明細書中で前に説明したようにそのメッキされた金属を覆って施してもよいことは認められるだろう。
【００３３】
本発明のもう１つの態様において、堆積チャンバー１０の表面は、除去可能な非反応性のライナーでライニングまたは覆われてもよい。今度は図２を参照して説明すると、本図には堆積チャンバー１０のチャンバーキャビティー１６内に配置されたライナー３１が示されている。堆積チャンバー１０が運転中であるときに薄膜が形成されるはずの基板の場所は、参照の目的から破線で示されている。図２に図示される堆積チャンバー１０は、チャンバーの蓋１４が取り外されていることを除いては図１の堆積チャンバー１０と実質的に同一である。ライナー３１は、その中にそれぞれシャワーヘッド２８および排気ライン３４の配置のために、ガスがそのライナー３１によって画成されたチャンバーキャビティー１６に入り、そしてそのキャビティーを出ていけるように形成された開口３１および３５を有する。図示されるように、ライナー３１は、ライナー３１が汚染されてくるときにそのライナー３１を洗浄または配置のために取り除くことができるように除去可能である。また図示されるように、ライナー３１は設置とチャンバーキャビティー１６への接近の容易さのために複数のセグメントを含んでいることができる。例えば、そして図示されるように、ライナー３１の上部部分３１ａはチャンバーの蓋１４に対する取り付けに合うように形作ることができ、一方ライナー３１の下部部分３１ｂは、入口を排気ライン３４に露出させるために下端にノッチまたは開口３５を有する開放上部および底部の円錐台構造として形成することができる。勿論、堆積チャンバーキャビティー１６並びにそれに関連した入口および出口の形状と一致したライナーを形成する任意のライナー形状およびライナー部分の数を使用してよい。ライナーに用いてもよい適した材料の例を挙げると、限定されるものではないが、不動態化用金属、石英、ガラス、セラミック、重合体、およびこの技術分野の当業者に知られている他の（少なくとも堆積チャンバー１０で使用されるべきパージおよび／または堆積プロセスに対して）実質的に化学的に非反応性の材料がある。ライナー３１の使用には、ライナー３１が損傷を受け、過度に摩耗され、または副生成物で過度に汚染されてしまうならば、堆積チャンバー１０から簡単に取り除いて取り換えることができるという利点がある。かくして、利用者はライナー３１を単に取り換えればよく、堆積チャンバー１０全体の洗浄または取り換えを企てる必要はない。図示されるように、ライナー３１がいったん堆積チャンバー１０のチャンバーキャビティー１６内の適所にしっかり配置されたら、蓋１４を（所望とされるならば、取り付けられたライナー部分３１ａと共に）堆積チャンバー１０の運転のために戻す（図１に描かれる）ことができる。多部分ライナーの異なる部分は、勿論、それらの意図される配置に応じて異なる材料から加工することができる。
【００３４】
本発明のさらにもう１つの態様において、堆積チャンバー１０の表面を被覆またはライニングする代わりに、または堆積チャンバー１０の内部表面の一部を被覆またはライニングすることに加えて、堆積チャンバー１０の色々な部品の１つまたは２つ以上を、堆積チャンバー１０で使用されるべき少なくとも堆積およびパージプロセスに対して実質的に非反応性である材料から作ることができる。例えば、シャワーヘッド２８および基板プラットホーム３２は、反応体物質およびパージ物質がこれらの部品上に吸着されないように石英から作ることができる。
【００３５】
さらに、反応体ガス送出路１８、排気ライン３４、シャワーヘッド２８および基板プラットホーム３２は、それらが反応体により過度に汚染されてしまうか、またはそれらによって腐食されてしまうならば、それら部品が取り換えを容易にする方法で堆積チャンバー１０に取り付けることができるように作ることができる。
【００３６】
本発明のさらに別の態様においては、堆積チャンバー１０の露出表面を化学的に処理して同チャンバーを不動態化してもよい。その表面を処理するために使用される化学処理のタイプは、堆積チャンバー１０を造るために使用された金属または他の材料のタイプに依存して変わることがある。例えば、アルミニウムが堆積チャンバー１０を造るために使用されているならば、そのアルミニウムの表面は、均一で、堅く、かつ元素アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面よりも緻密である表面を生成させるために不動態化することができる。アルミニウムの表面を不動態化することは、本明細書で前に開示したどの方法で行ってもよい。
【００３７】
堆積チャンバー１０の露出表面を不動態化するために使用してもよいもう１つの典型的な化学処理は、「クロム酸塩転化（chromate conversion）」として知られている。この技術分野の当業者に知られているように、クロム酸塩転化は金属の表面をある可溶性塩の存在下においてクロム酸で処理することによって成し遂げられる。その結果得られる、金属表面上の金属酸化物のゲル様薄膜は色々な材料の良好な接着層として作用し、そしてそれは不動態化層としてのその使用に加えて、本明細書で前に説明したように表面にもう１つの（例えば、金属または重合体の）不動態化用コーティング剤の後続接着に使用してもよい。限定されるものではないが、アルミニウム、カドミウム、銅、マグネシウム、銀および亜鉛を含めて諸金属がクロム酸塩転化によって不動態化することができる。
【００３８】
鋼、他の鉄含有金属合金またはアルミニウムが堆積チャンバー１０を造るために用いられるならば、その表面は窒化されてもよく、その場合窒化物の硬化表面は、その金属表面を、窒素含有物質中で、窒素がその表面の中に拡散していき、そしてその表面に堅い硬化層を形成するように加熱することによって生成される。この窒化金属表面は、次に、本明細書で前に説明したようにその表面をTEFLON（登録商標）コーティング剤のようなフッ素化重合体、別の非粘着性重合体コーティング剤またはライナーで被覆することによってさらに不動態化されてもよい。
【００３９】
露出表面は、また、そのような表面を三フッ化窒素、六フッ化タングステンまたは臭化水素のような不動態化用ガスに曝露することによって、またはそのような不動態化用ガスを、堆積若しくはパージプロセスが行われているときにそのような表面に沿って流すことによって化学的に不動態化することができる。ガスで不動態化することができる金属表面には、限定されるものではないがステンレス鋼、ニッケル、およびインディアナ州ココモに本社があるHaynes International Inc.から入手できるHASTELLOY（登録商標）ブランドのニッケル系合金がある。例としてだけであるが、不動態化用ガスは金属の表面上の金属酸化物と反応し、その金属酸化物をフッ素化または臭素化してその金属の表面上に不透質のフッ化物または臭化物をそれぞれ形成することができる。金属表面は、フッ素化または臭素化のために、その表面をこの技術分野の当業者に周知の方法で電解研磨または化学的に洗浄することによって準備することができる。本発明においては、不動態化用ガスは堆積チャンバー１０を堆積プロセス中の１つの工程として通過せしめられてもよいし、或いは不動態化用ガスは、堆積チャンバー１０を洗浄した後に、不透質層が堆積プロセスの開始前に形成されるようにその装置系を通して送られてもよい。
【００４０】
不動態化用ガスを用いる代わりに、ガスプラズマもまた金属表面を不動態化するために用いることができる。例えば、アルゴン、アルゴン／ヘリウムまたはアルゴン／水素を、電気アークを通過させてホットアトム、分子、陽イオンおよび電子の混合物を創り出し、そしてその混合物を金属表面に発射してその金属表面を不動態化することができる。ステンレス鋼の場合、活性酸素が不動態化剤として用い得る。さらに、粉末化された金属、酸化物、炭化物または耐熱性物質（ニオブ、モリブデン、ホウ素、ケイ素）を、プラズマと一緒に、イオン源と共に導入して耐熱性物質イオンを生成させることができる。その結果得られる耐熱性物質イオンは、金属表面を被覆および不動態化するにためにその表面に発射することができる。ガス送出路１８または排気ライン３４の内部を不動態化することは困難であって、プラズマで不動態化することができる管の長さと幅には限度があることは認められるだろう。それ故、このような導管の内側を不動態化するために遠隔操作によるプラズマ法が用いられることがある。さらに、プラズマを発生させる種はその導管を通して送られ、続いてその導管内で活性化されて導管の内部を不動態化することができる。
【００４１】
本発明のさらなる態様において、堆積チャンバー１０内の露出金属表面は、金属表面からピット（pit）、リッジ（ridge）、ボイド、バグ（vug）、および他の表面粗構造（surface roughness features）を実質的に取り除いて均質な表面を与える色々な技術を用いて露出金属表面に対する反応体の付着を低下または無くするのに十分な所望とされる測定可能なRMS値まで研磨することができる。例えば、既知の電解研磨技術が、堆積チャンバー１０の表面の少なくとも一部を研磨してそれら表面をできるだけ平滑にするために用いることができる。この技術分野の当業者に知られているように、電解研磨は金属を化学的電解液浴に入れ、そしてその浴に電流を流して金属の表面から金属イオンを除去し、平滑な表面を生成させることによって成し遂げられる。
【００４２】
電解研磨に代わる、または電解研磨に加えてもう１つ別の方法として、金属表面は物理的方法（例えば、炎、プラズマ、放電またはレーザー）、化学的方法、機械的方法、またはこの技術分野の当業者に知られている他の研磨方法を用いて研磨してもよい。炎研磨は、熱の局所適用によって表面欠陥を塞ぐために、本発明の色々な態様で用いられる金属、ガラス、セラミックまたは石英の表面で成し遂げることができる。溶射の形での炎研磨も金属表面で利用でき、この場合ワイヤー、金属粉末またはペレットが高温のオキシアセチレントーチガンを通して送られ、溶融され、そして半溶融状態の金属表面に衝突して平滑な堅い表面を与える。レーザー研磨は短いレーザーパルスを用いて表面層を溶融させ、そして再凝固させるもので、その結果平滑な層が生成せしめられる。化学的研磨技術は、この技術分野の当業者に知られているように、制御された化学反応を用いて金属表面を研磨する。例えば、リン酸、硝酸、フッ化物溶液またはそれらの組み合わせが、金属表面上の高い点を溶解して平滑表面を生成させるために用いることができる。機械的研磨は、研磨パッド上で研磨材料を、また研磨剤スラリーまたは緩衝要素（buffer element）を用い、或いはグリットブラスト仕上げ装置を用いることによって成し遂げることができる。
【００４３】
本明細書で説明される、金属を研磨する色々な方法は組み合わされてもよい。例えば、大きな表面積は機械的研磨方法により研磨することができ、一方機械的研磨が利用しづらい面積は他の方法（即ち、管材料内部の電解研磨）で研磨することができる。さらに、表面が研磨された後、その表面は本明細書で前に説明されたように被覆することができるか、または他の方法で処理することができる。
【００４４】
本発明のさらなる態様において、堆積チャンバー１０の露出表面は、反応体ガスがその表面上で凝縮し、その表面に物理的に吸着し、またはその表面に化学的に吸着するのを防ぐために、特定の温度若しくは温度範囲内まで、またはその温度または温度範囲内で加熱し、或いはその温度若しくは温度範囲内に保持することができる。今度は図３Ａを参照して説明すると、典型的な反応体ガスの表面に対する物理吸着および化学吸着を表しているグラフが示される。このグラフにおいて、Ｘ軸は表面の増大する温度勾配を表し、一方Ｙ軸は表面に吸着する反応体ガスの増大する濃度を表す。図３Ａに示されるとおり、反応体は、一般的には、より低い温度においてはグラフ上で第一ピーク１００によって示されるように表面に物理的に吸着し、一方化学吸着は、一般的には、グラフ上で第二ピーク１０２によって示されるようにより高い温度で起こる。この技術分野の当業者に知られているように、化学吸着のピークはALDプロセス中に堆積が起こる温度を表す。従って、化学吸着ピークに関連する堆積チャンバーの表面温度は、反応体が堆積チャンバー１０（図１）の表面上に化学吸着されないようにするのを避けるべきである。
【００４５】
図３Ａにさらに示されるように、本図には表面に吸着する反応体の量が最小限に抑えられる温度範囲を貫くトラフ１０４が示されている。このトラフ１０４は物理吸着ピーク１００と化学吸着ピーク１０２との間にあり、それは堆積チャンバー１０の表面がそれら表面に対する反応体の吸着を最小限に抑えるために加熱することができる最適化温度範囲を表す。ピーク１００と１０２およびトラフ１０４は堆積プロセスで使用される反応体毎に、そしてまた堆積チャンバー１０の異なる部品材料で変わることは認められるだろう。従って、堆積チャンバー１０中で使用される各堆積反応には、そしてまた堆積チャンバー１０の色々な部品を作るために使用される各材料には異なる最適化表面温度分布が存在するだろう。各表面材料、および特定の堆積プロセスで使用される色々な反応体について最適化温度または範囲が決められてしまえば、その表面を堆積段階中にそのような温度に、またはそのような範囲内に保持して堆積チャンバー１０の表面に対する反応体または生成物の吸着を最小限に抑えることができる。
【００４６】
しかし、ある種の表面および反応体では、物理吸着ピーク１００は化学吸着ピーク１０２と重なるか、または部分的に重なるか、或いは図３Ｂに示されるように反応体の吸着を最小限に抑えることができる有意な使用可能温度または温度範囲が存在しないことは、この技術分野の当業者には明らかであろう。図３Ｂに図示されるとおり、最小限の量の反応体が金属表面に吸着する温度範囲は、本発明のこの態様を利用することが特定の堆積プロセスで使用されるべきである特定の表面および反応体には望ましくない可能性があるそのような高温で生ずることができる。
【００４７】
反応体の物理吸着を最小限に抑えるために表面を保持すべき最適化温度または温度範囲を決めるために、その表面に物理吸着する反応体の量を色々な温度で測定することができる。表面に色々な温度における化学吸着によって付着する量も測定することができる。図３Ａにおいてトラフ１０４によって描かれているように、最小限の量の反応体が表面に吸着する温度範囲は、堆積チャンバー１０の１つまたは２つ以上の表面が加熱され、かくして動的に不動態化される温度を包含することができる。
【００４８】
図４を参照して説明すると、堆積チャンバー１１０内の表面またはそれに関連した色々な表面を加熱するために集合的にか、または個別的にかのいずれかで（例えば、堆積チャンバー１１０の異なる表面を異なる温度に加熱することが望ましいときに）使用される１つまたは２つ以上の加熱要素５０を有する堆積チャンバー１１０が示される。加熱要素５０は、例えば色々な部品および表面の形状に合うように形作ることが容易である電気抵抗型加熱要素から成っていてもよい。図４の堆積チャンバー１１０は、図１を参照して本明細書で説明される堆積チャンバー１０と構造が実質的に同じであってもよい。しかし、図４の堆積チャンバー１１０は１つまたは２つ以上の加熱要素５０の付加特長を含む。図示されるように、加熱要素５０は反応体ガスおよびパージガスが堆積プロセス中に堆積チャンバー１１０と接触するその堆積チャンバー１１０の全ての内部表面を実質的に取り巻いていることができる。加熱要素（１つまたは複数個）５０は、チャンバーキャビティー１６内の内部露出表面５２、排気ライン３４内の内部露出表面５４、並びにガス送出路１８およびガス送出ヘッド１８内の露出内部表面５６を加熱するために用いることができる。内部露出表面５２、５４および５６を理想的温度（１つまたは２つ以上）に加熱すると、本明細書で図３Ａを参照して前に説明したトラフ１０４で表されるように、反応体または反応生成物の物理吸着および化学吸着が最小限に抑えられ、それによってそれら内部表面５２、５４および５６が不動態化される。
【００４９】
図４の堆積チャンバー１１０は、また、堆積チャンバー１１０の内部表面５２上の１つまたは２つ以上の場所における温度が、それぞれの内部表面５２、５４または５６の温度を示す信号を受け取って各加熱要素５０に対する電力を提供、除去または調節し、その温度出力を制御するために各温度センサー５７と通じているフィードバックシステム６０（例えば、プロセッサーまたはより小さい論理回路群）によってモニターし、かくしてより効率的に制御することができるように、熱電対または既知のタイプのチップ系温度センサーのような１つまたは２つ以上の温度センサー５７を含む。
【００５０】
熱交換器５８も、堆積チャンバー１１０の露出内部表面温度を調節するために加熱要素５０と共に、またはそれに代えて用いることができ、この場合も表面温度は１つまたは２つ以上の温度センサー５７の出力に応答できるフィードバックシステム６０によって調節される。従って、また伴われるプロセスおよびその温度範囲に依存して、堆積チャンバーの部品表面は、前駆体物質の堆積と、結果として生ずる粒状汚染物の形成を無効にするために最適化表面温度条件を維持するよう加熱されてもよいだけでなく冷却されてもよいと考えられる。温度を調節するために通常の粒体充填熱交換器回路を使用してもよいし、或いはコンパクトな可逆熱電熱交換器を使用してもよい；ここで、選ばれる熱交換器のタイプは本発明の実施には重要でない。１つの熱交換器５８が示されるが、本発明の精神から逸脱しない範囲で任意の数の熱交換器５８が使用できる。温度センサー５７は、明確さと単純さのために、堆積チャンバー１１０の内部表面５２の上に配置されているように図示されるけれども、温度センサー５７は、また、内部表面５２の下に、または加熱要素５０の下に、若しくは加熱要素５０と並べて配置することもできる。加熱要素５０または熱交換器５８を用いて堆積チャンバー１１０の内部表面５２を不動態化することに加えて、堆積チャンバー１１０の内部表面５２はまた、本明細書で前に述べたように化学的に処理し、研磨し、または被覆することもできる。
【００５１】
本明細書で説明される色々な態様は、堆積チャンバー１０の表面を不動態化する任意の数の仕方で組み合わせることができる。例えば、加熱要素５０を用いている堆積チャンバー１１０の表面も、偶発的な堆積をできるだけ多く最小限に抑えるために、本明細書で前に説明したように研磨し、化学的に処理し、そして被覆することができる。
【００５２】
本発明は色々な図示態様に関して示され、かつ説明されたけれども、本発明が関係する技術分野の当業者には明らかである色々な追加点、削除点および修正点は、それらが本明細書でたとえ示されないか、または具体的に説明されていないとしても、添付特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲内にあるとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による堆積チャンバーの部分断面概略図である。
【図２】ライナーの追加を含む図１の堆積チャンバーの部分断面概略図である。
【図３】図３Ａは、ある材料の表面に対する反応体の物理的付着を描いているグラフである。図３Ｂは、ある材料の表面に対する反応体の化学吸着を描いているグラフである。
【図４】反応体物質が堆積チャンバーの表面に付着しないようにするための加熱要素を有する堆積チャンバーの部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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