(57)【要約】【課題】気相原料分散システムにおけるパーティクル汚染を低減する方法およびシステムを提供する。【解決手段】気相原料分散システム３０は、膜前駆体の気相原料を成膜システム１のプロセスチャンバ１０へ導入するよう構成される複数の開口を備える気相原料分散ヘッド３４と、ハウジングとを備える。ハウジングと気相原料分散ヘッド３４により、膜前駆体蒸発システム５０と結合され、蒸発システム５０からの膜前駆体５２の気相原料を受けてこの気相原料を複数の開口を通してプロセスチャンバ１０へ分散するよう構成されるプレナム３２が形成される。パーティクル汚染を低減するため、気相原料分散システム３０は、プレナム３２の圧力と成膜システムの圧力との差または比を低減するよう構成される。たとえば、プレナム３２の圧力は、プロセス空間３３の圧力の２倍未満、または、プロセス空間３３の圧力よりも５０ｍＴｏｒｒ、３０ｍＴｏｒｒもしくは２０ｍＴｏｒｒ低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に高融点金属を形成する成膜システムであって、
前記基板を支持し加熱するよう構成される基板ホルダと排気用のポンプシステムとを有するプロセスチャンバと、
金属前駆体を蒸発させて該金属前駆体の気相原料を生成するよう構成される金属前駆体蒸発システムと、
前記プロセスチャンバにおける前記基板の上方のプロセス空間へ前記金属前駆体の気相原料を導入するよう構成され、
入口を有するハウジングと、
前記ハウジングと結合される気相原料分散ヘッドと
を備え、前記ハウジングおよび前記気相原料分散ヘッドの組み合わせによって、キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料とを受け入れて、前記キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料とを前記気相原料分散ヘッドの１又は２以上の開口を通して前記プロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、前記プレナム内の第１の圧力が前記プロセス空間内の第２の圧力より高く、（ａ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との比が２未満か、（ｂ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）未満か、または（ｃ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との比が２未満で、かつ、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）未満か、のいずれかである気相原料分散システムと、
前記金属前駆体蒸発システムの出口と結合される第１の端部と前記気相原料分散システムの前記入口と結合される第２の端部とを有する気相原料供給システムと、
前記金属前駆体蒸発システムおよび前記気相原料供給システムの少なくとも一つまたは双方と結合され、前記キャリアガスを供給して前記キャリアガス内の金属前駆体の気相原料を前記気相原料供給システムを通して前記気相原料分散システムの前記入口へ輸送するキャリアガス供給システムと、
を備える成膜システム。
【請求項２】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）未満である、請求項１に記載の成膜システム。
【請求項３】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）未満である、請求項１に記載の成膜システム。
【請求項４】
前記成膜システム内で前記キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料とが流れる経路に沿って配置される１又は２以上のパーティクル拡散器を更に備える、請求項１に記載の成膜システム。
【請求項５】
前記１又は２以上のパーティクル拡散器が、前記金属前駆体蒸発システム、前記気相原料供給システム、もしくは前記気相原料分散システム、またはこれらの二以上に配置される、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項６】
前記金属前駆体蒸発システムが前記金属前駆体を支持する１又は２以上の前駆体トレイを備え、前記１又は２以上のパーティクル拡散器が前記金属前駆体の上で前記１又は２以上の前駆体トレイの少なくとも一つと結合する、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項７】
前記１又は２以上のパーティクル拡散器が前記金属前駆体蒸発システムの出口と結合される、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項８】
前記金属前駆体蒸発システムが前記金属前駆体を支持する１又は２以上の前駆体トレイを備え、前記１又は２以上のパーティクル拡散器が前記１又は２以上の前駆体トレイの少なくとも一つの出口と結合される、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項９】
前記１又は２以上のパーティクル拡散器が前記気相原料供給システムの前記第１の端部もしくは前記気相原料供給システムの前記第２の端部またはこれらの間のいずれかの位置と結合される、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項１０】
前記１又は２以上のパーティクル拡散器のそれぞれが、前記キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料との流通を許容するために、１又は２以上の貫通孔を備え、前記１又は２以上の貫通孔が前記経路に整列する、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項１１】
前記１又は２以上のパーティクル拡散器のそれぞれが、前記キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料との流通を許容するために、１又は２以上の貫通孔を備え、前記１又は２以上の貫通孔が前記経路に対して傾斜し、または湾曲する、請求項４に記載の成膜システム。
【請求項１２】
前記金属前駆体は金属カルボニル前駆体である、請求項１に記載の成膜システム。
【請求項１３】
前記金属カルボニル前駆体が、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、クロミウムカルボニル、ルテニウムカルボニル、もしくはオスミウムカルボニル、またはこれらの２又は３以上の組み合わせである、請求項１２に記載の成膜システム。
【請求項１４】
前記金属カルボニル前駆体が、Ｗ（ＣＯ）６、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２もしくはＯｓ３（ＣＯ）１２、またはこれらの２又は３以上の組み合わせである、請求項１２に記載の成膜システム。
【請求項１５】
プロセスチャンバにおける基板の上方のプロセス空間へ金属前駆体の気相原料を導入するよう構成される気相原料分散システムであって、
金属前駆体蒸発システムと結合するよう構成される入口を有するハウジングと、
前記ハウジングと結合される気相原料分散ヘッドであって、前記ハウジングおよび前記気相原料分散ヘッドの組み合わせによって、キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料とを受け入れて、前記キャリアガスと前記金属前駆体の気相原料とを前記気相原料分散ヘッドの１又は２以上の開口を通して前記プロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、前記プレナム内の第１の圧力が前記プロセス空間内の第２の圧力より高く、（ａ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との比が２未満か、（ｂ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）未満か、または（ｃ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との比が２未満で、かつ、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）未満か、のいずれかである気相原料分散ヘッドと、
を備える気相原料分散システム。
【請求項１６】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐ）未満である、請求項１５に記載の気相原料分散システム。
【請求項１７】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）未満である、請求項１５に記載の気相原料分散システム。
【請求項１８】
基板上に金属層を成膜する方法であって、
成膜システムのプロセスチャンバのプロセス空間内に基板を配置し、
金属カルボニル前駆体の気相原料と一酸化炭素（ＣＯ）ガスとを含むプロセスガスを生成し、
前記プロセスガスを気相原料分散システムのプレナムから前記プロセスチャンバの前記プロセス空間へ導入し、
前記プレナムの第１の圧力が前記プロセス空間の第２の圧力より高くなり、（ａ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との比が２未満か、または（ｂ）前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）未満か、のいずれかとなるように前記第１の圧力を選択し、
前記基板を前記プロセスガスに晒して、気相成膜プロセスにより、前記基板上に金属層を成膜する方法。
【請求項１９】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）未満である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の圧力が前記第２の圧力より高く、前記第１の圧力と前記第２の圧力との差が２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）未満である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜成膜のための方法およびシステムに関し、より詳細には、金属カルボニル前駆体から形成される金属層のパーティクル汚染を低減するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
本願は、速達郵便ＥＶ７９１９２２２９２ＵＳ号として本願と同日に出願された、「薄膜前駆体蒸着システムおよびその使用方法」という名称の同時係属米国特許出願第１１／３７７，９２０号に関連し、これは、本願の参照文献として明確に取り入れられている。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の製造のための多層メタライゼーションの枠組みに銅（Ｃｕ）を導入する場合には、拡散バリア／ライナを使用して、Ｃｕ層の成長と密着性を促進し、Ｃｕが誘電体材料へ拡散するのを防止することが必要となる。誘電体材料上に成膜されるバリア／ライナは、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタンタル（Ｔａ）等の高融点材料を含んでよい。これらは、Ｃｕに対する非反応性および非混和性を有し、かつ、低い電気抵抗を有する。Ｃｕメタライゼーションと誘電体材料とを統合する今日のインテグレーションの枠組みにおいては、約４００℃から５００℃までの間、またはそれ以下の基板温度におけるバリア／ライナ成膜プロセスが必要とされる。
【０００４】
たとえば、１３０ｎｍ以下の技術ノードのＣｕインテグレーションの枠組みでは、誘電定数の低い（ｌｏｗ−ｋ）層間誘電体と、その後に続く物理的成膜（ＰＶＤ）法によるＴａ層またはＴａＮ／Ｔａ層と、その後に続くＰＶＤ法によるＣｕシード層と、電解成膜（ＥＣＤ）法によるＣｕ埋め込みとが利用される。Ｔａ層は一般にその密着性（すなわち、ｌｏｗ−ｋ膜への密着性能）から選択され、Ｔａ／ＴａＮ層は一般にそのバリア性（すなわち、ｌｏｗ−ｋ膜へのＣｕの拡散の防止性能）から選択される。
【特許文献１】米国特許出願公開第１０／９９６，１４５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第１０／９９６，１４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、Ｃｕ拡散バリアとしての遷移金属薄層の研究において、または実現に向けて多大な努力がなされてきた。その研究は、クロム、タンタル、モリブデンおよびタングステンを対象としている。これらの材料の各々は、Ｃｕへの混和性が低い。近年、従来の高融点金属と同様な挙動が期待されることから、ルテニウム（Ｒｕ）やロジウム（Ｒｈ）などの他の材料が潜在的なバリア層として挙げられている。Ｒｕ又はＲｈを使用すると、たとえばＴａ／ＴａＮのような２層とは対照的に、バリア層はただ一層で済む。この所見は、これらの金属の密着性およびバリア性による。たとえば、一つのＲｕ層は、Ｔａ／ＴａＮ層に取って代わることができる。さらに、現在の研究成果によれば、一つのＲｕ層はＣｕシード層に更に取って代わることができ、Ｃｕのバルク埋め込みはＲｕの成膜に直接に引き続いて実施され得る。この所見は、Ｃｕ層とＲｕ層との間の密着性が良いためである。
【０００６】
従来、Ｒｕ層は、熱化学的気相成膜（ＴＣＶＤ）法において、ルテニウムカルボニル前駆体などのルテニウムを含む前駆体を熱分解することにより形成されている。ルテニウムカルボニル前駆体（たとえば、Ｒｕ３（ＣＯ）１２）の熱分解により成膜されたＲｕ層の材料的性質は、基板温度が約４００℃より低くなると劣化する。その結果、成膜温度が低いと、Ｒｕ層の（電気）抵抗が増加し、表面モフォロジーが悪化（たとえば、ノジュールの発生）する。これは、熱成膜されたＲｕ層へ混入する反応副生成物が増加することが原因と考えられている。これらの結果は、ルテニウムカルボニル前駆体の熱分解から生じる一酸化炭素の離脱速度が、約４００℃より低い基板温度では、低下することにより説明される。
【０００７】
また、ルテニウムカルボニル又はレニウムカルボニルなどの金属カルボニルを使用する場合、これらの蒸気圧が低くいため成膜速度が低くなり、また、これらに関連した輸送の問題が生じる。概ね、発明者らは、現在の成膜システムには、成膜速度が低いという問題があり、そのため、そのような金属膜の実用化が図られていないことを認識している。さらに、発明者らは、現在の成膜システムには、均一性が悪く、パーティクルにより汚染されるという問題があることを認識している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
薄膜成膜システムにおけるパーティクルによる汚染を低減でき、従来技術の１又は２以上の問題を解消できる方法および装置を提供する。
【０００９】
また、金属カルボニル前駆体を使用して形成した金属膜におけるパーティクルによる汚染を低減する方法および装置を提供する。
【００１０】
本発明の原理によれば、分散ヘッド内の圧力を成膜システムのプロセス空間の圧力よりも僅かに高く調整することによって、金属膜におけるパーティクルによる汚染を低減する方法および装置を提供する。たとえば、分散ヘッドの圧力は、プロセス空間の圧力の２倍より低く、また、分散ヘッドの圧力とプロセス空間の圧力との差は５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）、３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）、または２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）以内でよい。
【００１１】
一の実施形態では、基板上に高融点金属膜を形成する成膜システムが示される。この成膜システムは、基板を支持し加熱するよう構成される基板ホルダと排気用のポンプシステムとを有するプロセスチャンバ；金属前駆体を蒸発させて該金属前駆体の気相原料を生成するよう構成される金属前駆体蒸発システム；プロセスチャンバにおける基板の上方のプロセス空間へ金属前駆体の気相原料を導入するよう構成され、入口を有するハウジングと、ハウジングと結合される気相原料分散板とを備え、ハウジングおよび気相原料分散板の組み合わせによって、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを受け入れて、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを気相原料分散板の１又は２以上の開口を通してプロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、プレナムの第１の圧力とプロセス空間の第２の圧力との差圧が５０ｍＴｏｒｒ未満となるように選択される気相原料分散システム；金属前駆体蒸発システムの出口と結合される第１の端部と気相原料分散システムの入口と結合される第２の端部とを有する気相原料供給システム；並びに金属前駆体蒸発システムおよび気相原料供給システムの少なくとも一つまたは双方と結合され、キャリアガスを供給してキャリアガス内の金属前駆体の気相原料を気相原料供給システムを通して気相原料分散システムの入口へ輸送するキャリアガス供給システム、を備える。
【００１２】
他の実施形態では、基板上に高融点金属膜を形成する他の成膜システムが示される。この成膜システムは、基板を支持し加熱するよう構成される基板ホルダと排気用のポンプシステムとを有するプロセスチャンバ；金属前駆体を蒸発させて該金属前駆体の気相原料を生成するよう構成される金属前駆体蒸発システム；プロセスチャンバにおける基板の上方のプロセス空間へ金属前駆体の気相原料を導入するよう構成され、入口を有するハウジングと、ハウジングと結合される気相原料分散板とを備え、ハウジングおよび気相原料分散板の組み合わせによって、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを受け入れて、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを気相原料分散板の１又は２以上の開口を通してプロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、プレナムの第１の圧力とプロセス空間の第２の圧力との圧力比が２未満となるように選択される気相原料分散システム；金属前駆体蒸発システムの出口と結合される第１の端部と気相原料分散システムの入口と結合される第２の端部とを有する気相原料供給システム；並びに金属前駆体蒸発システムおよび気相原料供給システムの少なくとも一つまたは双方と結合され、キャリアガスを供給してキャリアガス内の金属前駆体の気相原料を気相原料供給システムを通して気相原料分散システムの入口へ輸送するキャリアガス供給システム、を備える。
【００１３】
また別の実施形態では、プロセスチャンバにおける基板の上方のプロセス空間へ金属前駆体の気相原料を導入するよう構成される気相原料分散システムが示される。この気相原料分散システムは、金属前駆体蒸発システムと結合するよう構成される入口を有するハウジング；並びに、ハウジングと結合される気相原料分散板であって、ハウジングおよび気相原料分散板の組み合わせによって、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを受け入れて、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを気相原料分散板の１又は２以上の開口を通してプロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、プレナムの第１の圧力とプロセス空間の第２の圧力との比が約２未満となるように選択される気相原料分散板を備える。
【００１４】
また別の実施形態では、プロセスチャンバにおける基板の上方のプロセス空間へ金属前駆体の気相原料を導入するよう構成される別の気相原料分散システムが示される。この気相原料分散システムは、金属前駆体蒸発システムと結合するよう構成される入口を有するハウジング；並びに、ハウジングと結合される気相原料分散板であって、ハウジングおよび気相原料分散板の組み合わせによって、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを受け入れて、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とを気相原料分散板の１又は２以上の開口を通してプロセスチャンバに分散させるよう構成されるプレナムが形成され、プレナムの第１の圧力とプロセス空間の第２の圧力との差圧が約５０ｍＴｏｒｒ未満となるように選択される気相原料分散板を備える。  
さらに別の実施形態では、基板上に金属層を成膜する方法が示される。この方法は、成膜システムのプロセスチャンバにおけるプロセス空間内に基板を配置し；金属カルボニル前駆体の気相原料と一酸化炭素（ＣＯ）ガスとを含むプロセスガスを生成し；プロセスガスを気相原料分散システムのプレナムからプロセスチャンバのプロセス空間へ導入し；第１の圧力と第２の圧力との差が５０ｍＴｏｒｒ未満となるように選択し；基板をプロセスガスに晒して、気相成膜プロセスにより、基板上に金属層を成膜する。
【００１５】
さらに別の実施形態では、基板上に金属層を成膜する他の方法が示される。この方法は、成膜システムのプロセスチャンバにおけるプロセス空間内に基板を配置し；金属カルボニル前駆体の気相原料とＣＯガスとを含むプロセスガスを生成し；プロセスガスを気相原料分散システムのプレナムからプロセスチャンバのプロセス空間へ導入し；第１の圧力と第２の圧力との比が２未満となるように選択し；基板をプロセスガスに晒して、気相成膜プロセスにより、基板上に金属層を成膜する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の記載は、本発明の十分な理解を促進するための説明用のものであり、本発明を限定するものではなく、成膜システムの特定の形状や各種構成部品の記載など特定の詳細が示されたものである。ただし、本発明は、これらの特定の細部とは異なる他の実施例で実施しても良いことを理解する必要がある。
【００１７】
以下、図面を参照すると、いくつかの図を通して、同一のまたは対応する部品には、同様の参照符号が付されている。図１に、金属カルボニル前駆体から金属層を基板上に成膜するための一の実施形態による成膜システム１を示す。成膜システム１は、基板２５を支持するよう構成された基板ホルダ２０を有するプロセスチャンバ１０を備える。基板２５の上に薄膜が形成される。プロセスチャンバ１０は、気相原料前駆体供給システム４０を介して金属前駆体蒸発システム５０と結合されている。
【００１８】
プロセスチャンバ１０はダクト３６を介して真空ポンプシステム３８更と結合されている。真空ポンプシステム３８は、基板２５上に金属層を形成するのに適し、金属前駆体蒸発システム５０における金属カルボニル前駆体５２の蒸発に適する圧力にまで、プロセスチャンバ１０、気相原料前駆体供給システム４０および金属前駆体蒸発システム５０を排気するよう構成されている。
【００１９】
図１を参照すると、金属前駆体蒸発システム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を蒸発させ金属カルボニル前駆体の気相原料を気相原料前駆体供給システム４０に導入するに十分な温度まで金属カルボニル前駆体５２を加熱するよう構成される。金属カルボニル前駆体５２は、金属前駆体蒸発システム５０において選択される加熱条件によっては、固体の場合がある。または、金属カルボニル前駆体５２は液体の場合もある。以下、固体の金属カルボニル前駆体５２を使用する場合を説明する。ただし、当業者であれば、ある加熱条件のもとで液相の金属カルボニル前駆体５２が、本発明の範囲から逸脱することなく、使用され得ることを理解するであろう。たとえば、金属カルボニル前駆体は、一般式Ｍｘ（ＣＯ）ｙを有し、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、クロミウムカルボニル、もしくはオスミウムカルボニル、またはこれらの２つの組み合わせであってよい。これらの金属カルボニルは、限定されないが、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２もしくはＯｓ３（ＣＯ）１２、またはこれらの二以上の組み合わせを含む。
【００２０】
金属カルボニル前駆体５２を蒸発させる（または、金属カルボニル前駆体５２を昇華させる）所望の温度を実現するため、金属前駆体蒸発システム５０は、蒸発温度を制御するよう構成される蒸発温度制御システム５４と結合されている。たとえば、金属カルボニル前駆体５２の温度は、ルテニウムカルボニルＲｕ３（ＣＯ）１２を昇華させるため、従来のシステムでは、一般に、約４０℃から４５℃に上昇される。この温度においては、Ｒｕ３（ＣＯ）１２の蒸気圧は、たとえば、約１ｍＴｏｒｒ（０．１３３Ｐａ）から約３ｍＴｏｒｒ（０．４００Ｐａ）までの範囲にある。金属カルボニル前駆体が加熱されて蒸発する（昇華する）際、金属カルボニル前駆体５２の上もしくは中を、またはその両方をキャリアガスが流れる。キャリアガスは、たとえば、希ガスＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、もしくはＸｅのような、またはこれらの二以上を組み合わせた不活性ガスを含んでよい。あるいは、他の実施形態では、キャリアガスを用いない場合も考えられる。
【００２１】
本発明の実施形態においては、一酸化炭素（ＣＯ）ガスがキャリアガスに加えられてよい。また、他の実施形態では、キャリアガスの代わりにＣＯガスが用いられる場合も考えられる。たとえば、ガス供給システム６０が、金属前駆体蒸発システム５０と結合されて、たとえば、キャリアガス、ＣＯガス、又はこれらの混合ガスを、供給ライン６１を介して金属カルボニル前駆体５２の下に、または供給ライン６２を介して金属カルボニル前駆体５２の上に供給するよう構成される。加えて又は代わりに、ガス供給システム６０は金属前駆体蒸発システム５０の下流側で供給ライン６３を介して気相原料前駆体供給システム４０と結合され、ガスが気相原料前駆体供給システム４０に入ったとき、または入った後に、金属カルボニル前駆体５２の気相原料へガスが供給される。図示しないが、ガス供給システム６０は、キャリアガス源、ＣＯガス源、１又は２以上の制御バルブ、１又は２以上のフィルタおよびマスフロコントローラを備えることができる。たとえば、キャリアガスの供給量は、約０．１標準立方センチメータ毎分（ｓｃｃｍ）と１０００ｓｃｃｍとの間である。また、キャリアガスの供給量は、約１０ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間であってよい。さらに、キャリアガスの供給量は、約５０ｓｃｃｍと約２００ｓｃｃｍとの間であってもよい。本発明の実施形態によれば、ＣＯガスの供給量は、約０．１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍまでの範囲にある。あるいは、ＣＯガスの供給量は、約１ｓｃｃｍと約１００ｓｃｃｍとの間であってよい。
【００２２】
膜前駆体蒸発システム５０より下流側で、金属前駆体の気相原料はキャリアガスとともに気相原料前駆体供給システム４０を通って流れ、プロセスチャンバ１０と結合される気相原料分散システム３０に入る。気相原料前駆体供給システム４０は、気相原料ラインの温度を制御して膜前駆体の気相原料の凝結と熱分解を防止するため、気相原料ライン温度制御システム４２と結合されてよい。たとえば、気相原料ラインの温度は、概ね蒸発温度と同等か高く設定される。加えて、たとえば、気相原料前駆体供給システム４０は、コンダクタンスが約５０リットル毎秒を超えるほど高いという性質を有している。
【００２３】
再び図１を参照すると、気相原料分散システム３０は、プロセスチャンバ１０と結合されてプレナム３２を構成する。気相原料はプレナム３２内で分散し、気相原料分散板（または他のガス分散出口もしくはヘッド）３４を通過し、基板２５の上方のプロセスゾーン３３に流入する。加えて、気相原料分散板３４は、気相原料分散板３４の温度を制御するよう構成される分散板温度制御システム３５と結合されてよい。たとえば、気相原料分散板の温度は、気相原料ライン温度と概ね同等に設定される。ただし、それより低くてもよいし、高くてもよい。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、希釈ガス源３７がプロセスチャンバ１０と結合され、金属カルボニル前駆体の気相原料を含むプロセスガスとＣＯガスとを希釈する希釈ガスを付加するよう構成される。図１に示すように、希釈ガス源３７は、供給ライン３７ａを介して気相原料分散システム３０と結合され、プロセスガスが気相原料分散板３４を通してプロセスゾーン３３に到達する前に、気相原料分散プレナム３２においてプロセスガスに対して希釈ガスを付加するよう構成してよい。また、希釈ガス源３７は、供給ライン３７ｂを介してプロセスチャンバ１０と結合され、プロセスガスが気相原料分散板３４を通過した後に、基板２５の上方のプロセスゾーン３３においてプロセスガスに対して希釈ガスを付加するよう構成してもよい。さらにまた、希釈ガス源３７は、供給ライン３７ｃを介して気相原料分散システム３０と結合され、気相原料分散板３４において、プロセスガスに対して希釈ガスを付加するよう構成しても構わない。また、希釈ガスは、本発明の範囲から逸脱することなく、気相原料分散システム３０およびプロセスチャンバ１０の他の部位においてプロセスガスに付加され得ることは、当業者であれば理解されよう。
【００２５】
また別の実施形態においては、希釈ガスは、基板２５の上方の一の領域における希釈ガス濃度が、基板２５の上方の他の領域における希釈ガス濃度と異なるように調整される方法で、供給ライン３７ａ、３７ｂ、３７ｃの一つ、または他の供給ライン（図示せず）を通して希釈ガス源３７からプロセスガスへ導入される。たとえば、基板２５の中央の領域と基板２５の周辺の領域とで希釈ガスの流れが異なるようにすることができる。
【００２６】
膜前駆体の気相原料はプロセスゾーン３３へ流入すると、その膜前駆体の気相原料は、基板表面に吸着し、基板２５の温度が上昇しているため熱分解する。そして、基板２５上に薄膜が形成される。基板ホルダ２０は、基板ホルダ２０が基板温度制御システム２２と結合されているため、基板２５の温度を上昇するよう構成されることができる。たとえば、基板温度制御システム２２は、基板２５の温度を約５００℃まで上昇するよう構成されることができる。一の実施形態においては、基板温度は約１００℃から約５００℃までの範囲にあり、他の実施形態においては、基板温度は、約３００℃から約４００℃までの範囲にあってよい。加えて、プロセスチャンバ１０は、チャンバ壁の温度を制御するよう構成されるチャンバ温度制御システム１２と結合されることができる。
【００２７】
上述の通り、たとえば、従来のシステムでは、金属気相原料前駆体の分解と凝結を制限するため、ルテニウムカルボニルの場合、約４０から４５℃の温度範囲内で、気相原料供給システム４０と膜前駆体蒸発システム５０とを作動させるものと考えられていた。たとえば、ルテニウムカルボニル前駆体は、温度を上げると分解し、以下に示すように、副生成物を生成する。
Ｒｕ３（ＣＯ）１２＊（ａｄ）⇔  Ｒｕ３（ＣＯ）ｘ＊（ａｄ）＋（１２―ｘ）ＣＯ（ｇ）      （１）
または、
Ｒｕ３（ＣＯ）ｘ＊（ａｄ）⇔  ３Ｒｕ（ｓ）＋ｘＣＯ（ｇ）      （２）
ここで、これらの副生成物は、成膜システム１の内表面上に吸着（ａｄ）、すなわち凝結する。その表面上に金属が堆積すると、基板間でプロセス再現性などの問題が生じる。また、たとえば、ルテニウムカルボニル前駆体は低温下で凝結し、再結晶化が生じる。すなわち、
Ｒｕ３（ＣＯ）１２（ｇ）⇔  Ｒｕ３（ＣＯ）ｘ＊（ａｄ）    （３）
要するに、いくつかの金属カルボニル前駆体（たとえば、Ｒｕ３（ＣＯ）１２）の蒸気圧が低く、かつ、そのプロセスウィンドウが狭いことから、基板２５上の金属層の成膜速度は低くなる。
【００２８】
２００４年１１月２３日に出願された「金属カルボニル前駆体からの金属層の成膜速度を増加する方法」という名称の係属中の関連米国特許出願第１０／９９６，１４５号と、同日に出願された「金属カルボニル前駆体からの金属層の成膜速度を増加する方法および装置」という名称の係属中の米国特許出願第１０／９９６，１４４号の発明者らは、金属カルボニル前駆体にＣＯガスを付加することで、基板への金属カルボニル前駆体への供給を制限する上述の問題を低減することを実現した。したがって、本発明の実施形態によれば、金属カルボニル前駆体の気相原料にＣＯガスを付加してガスラインにおいて金属カルボニル前駆体の気相原料が解離するのを低減し、もって、式（１）の平衡状態を左辺側へシフトさせ、金属カルボニル前駆体がプロセスチャンバ１０へ供給される前に気相原料前駆体供給システム４０において金属カルボニル前駆体が早期に分解するのを低減する。金属カルボニル前駆体にＣＯガスを付加すると、蒸発温度を約４０℃から約１５０℃まで又は更に高く上げることができると考えられる。温度が上がると金属カルボニル前駆体の蒸気圧が高くなり、その結果、金属カルボニル前駆体のプロセスチャンバへの供給量が増大する。したがって、基板２５への金属の成膜速度が上昇する。さらに、発明者らは、Ａｒなどの不活性ガスとＣＯガスとの混合ガスを金属カルボニル前駆体の上または中に流すことにより、金属カルボニル前駆体の早期分解が低減されることを認識している。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、Ｒｕ３（ＣＯ）１２前駆体の気相原料にＣＯガスを付加すると、Ｒｕ３（ＣＯ）１２前駆体の蒸発温度を約４０℃から約１５０℃に維持することができる。また、蒸発温度を約６０℃から約９０℃に維持してもよい。
【００３０】
金属カルボニル前駆体の熱分解と、これに引き続く基板２５上への金属の堆積とは、主として、基板２５からＣＯが除去されＣＯ副生成物が離脱することにより、進行すると考えられる。成膜中にＣＯ副生成物が金属層へ混入するのは、金属カルボニル前駆体の不完全な分解、金属層からのＣＯの不完全な除去、およびプロセスチャンバ１０から金属層上へのＣＯ副生成物の再吸着から生じる。
【００３１】
成膜中に金属層へＣＯが混入すると、金属層にはノジュールという形で表面荒れが生じることとなる。ノジュールの成長は、金属層へのＣＯ副生成物の混入量が増大することにより、増進される。ノジュール数は、金属層が厚くなるに従って増加すると予想される。さらに、ＣＯ副生成物が金属層に混入すると、金属層の抵抗が増大する。
【００３２】
金属層へのＣＯ副生成物の混入は、（１）プロセス圧力を下げることにより、（２）基板温度を上昇することにより低減する。本願発明者は、プロセスチャンバ１０におけるＣＯガス副生成物の分圧を制御し低減するため、プロセスチャンバ１０内で、金属カルボニル前駆体の気相原料とＣＯガスとを含むプロセスガスに対して希釈ガスを付加することにより、上述の問題が低減されることを認識している。したがって、本発明の実施形態によれば、金属層上のＣＯ副生成物の分圧とプロセスチャンバ１０内のＣＯの分圧を調整し低減するため、希釈ガス源３７からの希釈ガスがプロセスガスへ付加され、もって、平坦な金属層が形成される。希釈ガスは、たとえば、希ガスＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、もしくはＸｅのような、またはこれらの二以上を組み合わせた不活性ガスを含んでよい。希釈ガスは、さらに、金属層の材料特性、たとえば電気抵抗を改善するため、還元ガスを含んでいてよい。還元ガスとしては、たとえば、Ｈ２，シリコン含有ガス（たとえば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、もしくはＳｉＣｌ２Ｈ２）、ボロン含有ガス（ＢＨ３、Ｂ２Ｈ６、もしくはＢ３Ｈ９）、または窒素含有ガス（たとえば、ＮＨ３）を含んでよい。本発明の実施形態によれば、プロセスチャンバの圧力は約０．１ｍＴｏｒｒ（０．０１３３Ｐａ）と約２００ｍＴｏｒｒ（２６．７Ｐａ）との間であってよい。また、プロセスチャンバの圧力は約１ｍＴｏｒｒ（０．０１３３Ｐａ）と約１００ｍＴｏｒｒ（１３．３Ｐａ）との間であってもよい。さらにまた、プロセスチャンバの圧力は約２ｍＴｏｒｒ（０．０２６７Ｐａ）と約５０ｍＴｏｒｒ（６．６７Ｐａ）との間であっても構わない。
【００３３】
金属カルボニル前駆体の気相原料にＣＯガスを加えると金属カルボニル前駆体の熱的安定性が向上するため、プロセスガス中における金属カルボニル前駆体のＣＯガスに対する相対濃度を利用して、所定の温度での基板２５上への金属カルボニル前駆体の成膜速度を調整することができる。さらに、基板温度を利用して、基板２５上への金属の成膜速度を調整することができる。金属カルボニル前駆体の所望の蒸発温度を実現し、金属カルボニル前駆体の基板２５上への所望の成膜速度を実現するため、それぞれＣＯガス量と基板温度を変化させることは、当業者であれば理解されよう。
【００３４】
さらに、プロセスガス中のＣＯガス量は、金属カルボニル前駆体から、動力学的限界温度領域において、基板２５上に金属が成膜されるように選択することができる。たとえば、プロセスガス中のＣＯガス量は、金属の成膜プロセスが動力学的限界温度領域で生じるまで増加してよい。動力学的限界温度領域とは、基板表面上での化学気相成膜プロセスが化学反応の反応速度論により制限される成膜条件の範囲をいい、特に成膜速度の温度依存性が強いことで特徴づけられる。動力学的限界温度領域と異なり、物質移送制限温度領域は、通常より高い基板温度で観察され、基板表面への化学反応物質の流入により成膜速度が制限される成膜条件の範囲である。物質移送制限領域は、成膜速度が金属カルボニル前駆体の供給量に強く依存し、成膜温度には依存しないことにより特徴づけられる。動力学的制限温度領域における金属成膜は、通常、良好なステップカバレッジと、パターン化基板上の金属層の良好なコンフォーマリティをもたらす。コンフォーマリティは、一般に、パターン化基板上の構造のサイドウォール上における金属膜の最も薄い部分をそのサイドウォールにおける金属層の最も厚い部分で割ったものとして定義される。ステップカバレッジは、一般に、サイドウォールのカバレッジ（サイドウォール上の金属層の厚さをその構造から離れた金属層の厚さで割ったもの）をボトムカバレッジ（構造の底部での金属層の厚さをその構造から離れた金属層の厚さで割ったもの）で割ったものとして定義される。
【００３５】
上述のように、希釈ガスのプロセスガスへ導入は、所望の特性を有する金属薄膜を得るために、金属層上のＣＯ副生成物の分圧と、プロセスチャンバ１０におけるＣＯの分圧とを制御し、低減するために利用することができる。しかし、発明者らは、ＣＯ副生成物の分圧もしくはＣＯの分圧または双方が基板２５上で変化し、したがって、不均一な膜特性につながることを理解している。たとえば、基板ホルダ２０の端の温度は、基板２５の温度より高くなることがある。基板ホルダ２０の端の温度が高いと、（上記から予想されるように）ＣＯ副生成物の生成が増大し、ＣＯ副生成物が基板２５の周縁へ拡散し、基板２５の周縁に近接した部分に形成される金属薄膜においてＣＯ汚染が発生する。したがって、一の実施形態においては、上述のように、ＣＯおよびＣＯ副生成物を相対的に希釈するために、基板２５の周縁への希釈ガスの流れを、基板２５の中央領域への希釈ガスの流れに対して調整してよい。
【００３６】
しかし、成膜システムの種々の表面上に膜前駆体の気相原料が凝結し、結晶化するのを防止するまたは最少化することに加えて、膜前駆体の気相原料が分解するのを防止するまたは最少化するために特別に注意を払ったとしても、成膜システムに形成される薄膜のパーティクル汚染の問題は依然として存在する。発明者らは、パーティクルの起源は成膜システムの全体にあり、特に、膜前駆体蒸発システム５０、気相原料供給システム４０および気相原料分散システム３０の内部にあるのではないかと考えている。パーティクルは、膜前駆体蒸発システム５０内に貯蔵される固体の前駆体から直接に取り込まれ輸送される可能性がある。また、パーティクルは、気相原料供給システム４０または気相原料分散システム３０内の表面から生じる可能性もある。したがって、一の実施形態によれば、１又は２以上のパーティクル拡散器が、膜前駆体蒸発システム５０、気相原料供給システム４０、もしくは気相原料分散システム３０、またはこれらの二以上の内部に設置される。パーティクル拡散器は、たとえば、パーティクルクラスタの破砕を促進し、可能であれば前駆体の再蒸発を促進する。
【００３７】
たとえば、図１を参照すると、パーティクル拡散器は、気相原料分散システム３０内に設置されてよく（符号４７ａを参照）、気相原料供給システム４０の出口に設置されてもよく（符号４７ｂを参照）、また、膜前駆体蒸発システム５０の出口に設置されてもよい（符号４７ｃを参照）。図１では僅か３箇所を示すが、成膜システム１全体のうち、パーティクルの発生場所と基板２５との間の流路に沿ういずれの箇所も考えられる。
【００３８】
一の実施形態においては、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、予め特定されるサイズのパーティクルが通り抜けるのを最少化するに十分な構造を備える。別の実施形態においては、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、拡散器を通り抜けるパーティクルクラスタをパーティクルの断片に破砕するに十分な構造を備える。さらに別の実施形態においては、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、パーティクルクラスタの破砕とパーティクルの断片の再蒸発を惹起するため、パーティクルの軌道と直交する追加の表面領域を提供するとともに、拡散器を通過する前駆体の気相原料の流れに対する抵抗を最小化する（すなわち、パーティクル拡散器のフローコンダクタンスを最大化する）よう意図される。たとえば、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、スクリーンやメッシュを備えていてよい。また、たとえば、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、ハニカム構造を備えていてよい。ハニカム構造によれば、各ハニカムセルの直径と長さを選択して浸水表面積を最大化することができるとともに、全流通面積を最大化するよう拡散器を設計することができる。さらに、たとえば、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とが通過するのを許容する１又は２以上の開口を備えてよい。この１又は２以上の開口は、キャリアガスと金属前駆体の気相原料との流路にほぼ整列している。また、パーティクル拡散器（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ）は、キャリアガスと金属前駆体の気相原料とが通過するのを許容する１又は２以上の開口を備えてもよい。この１又は２以上の開口は、キャリアガスと金属前駆体の気相原料との流路に対して角度を有し、または、キャリアガスと金属前駆体の気相原料との流路に対して湾曲している。
【００３９】
さらに、発明者らは、ガス温度が急激に変化し、凝結や再結晶化を通してパーティクルが発生し、これに引き続いて、成膜システムの全体に輸送される間にパーティクルの凝集が生じることにより、パーティクルの問題が生じるのではないかと考えている。たとえば、図３を参照すると、例示の気相原料分散システムの模式図が提供されている。気相原料分散システム２３０は、膜前駆体の気相原料を含むプロセスガス２２０を気相原料供給システム２４０から開口２３５を通してプレナム２３２で受け、薄膜、つまり金属膜が形成される基板に近接したプロセス空間２３３内にプロセスガス２２０を分散するよう構成される。気相原料分散システム２３０は、ハウジング２３６と、ハウジング２３６と結合されてプレナム２３２を形成する気相原料分散板２３１とを含んでよい。気相原料分散板２３１は、複数の開口２３４を備え、この開口２３４を通してプロセスガスがプレナム２３２からプロセス空間２３３へと通過する。
【００４０】
成膜システムを流れるプロセスガスのある流速に対して、プレナム圧力（Ｐ１）がプレナム２３２内部で発生し、プロセス圧力（Ｐ２）がプロセス空間２３３内部で発生する。差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）は、流速（またはスループット）（Ｑ）と気相原料分散板２３１の複数の開口２３４の正味のフローコンダクタンス（Ｃ）とに関係しており、すなわち、ΔＰ＝Ｑ／Ｃである。したがって、流速（Ｑ）が維持される場合、複数の開口の正味のフローコンダクタンスが増加するに従って、差圧は低下する。
【００４１】
背圧（すなわち、プレナムとプロセス空間との間の平均圧力）が十分に高い場合（すなわち、原子／分子の衝突平均自由行程が、たとえば、ガスの流れに対する物理的なスケール（各開口の直径など）に比べて小さい場合）、プロセスガスは、プレナム２３２からプロセス空間２３３へ向けて膨張し、連続過程を経て遷移過程に至る連続流体の挙動を呈する。ここで、ガスは差圧により膨張し、ガス温度は、熱エネルギーから運動エネルギーへの変換（巨視的なレベルで）により低下する。たとえば、連続流体が開口を経てプレナム圧力（Ｐ１）などの全圧（よどみ点圧力）からプロセス圧力（Ｐ２）などの所定の背圧へと（等エントロピー的に）膨張する場合であって、圧力比（Ｐ１／Ｐ２）が［（γ＋１）／２］γ／（γ−１）以上になるときは、流体の流れが阻止される（背圧が更に低下すると体積流量が増加しなくなる）。ここで、γはガスの比熱の比を表わす（アルゴンに対しては、γ＝１．６６７であり、Ｐ１／Ｐ２（臨界的）は約２．０５であり、ＣＯに対しては、γ＝１．４であり、Ｐ１／Ｐ２（臨界的）は約１．８９である）。背圧が臨界条件を超えて更に低下すると（圧力比が増加すると）、プロセス空間においてガスが自由膨張する。
【００４２】
発明者らは、基板２５の上方のプロセス空間内における膜前駆体の気相原料の凝結とパーティクルの形成とがガスの冷却により支持されるものと考えている。どの程度までガス温度が低下するかは、差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）または圧力比（Ｐ１／Ｐ２）に関係している。したがって、他の実施形態によれば、パーティクルの形成および凝結は、差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）または圧力比（Ｐ１／Ｐ２）を低減するように気相原料分散板２３１を設計するか、またはプロセス条件（すなわち、Ｑ、Ｐ１、Ｐ２など）を変えるか、あるいは、この両方を行うことにより、低減することができる。
【００４３】
たとえば、気相原料分散板２３１は、気相原料供給システムのフローコンダクタンスとほぼ等しい正味のフローコンダクタンスを有する複数の開口を有して設計される。また、たとえば、気相原料分散板２３１は、気相原料供給システムのフローコンダクタンスより大きい正味のフローコンダクタンスを有する複数の開口を有して設計されてよい。さらにまた、気相原料分散板２３１は、おおよそ１個から１０００個の範囲、望ましくは約１０個から１００個の範囲の複数の開口を有して設計されてよい。また、たとえば、気相原料分散板２３１は、直径が約１ｍｍから約１００ｍｍまでの範囲、望ましくは約４ｍｍから約１０ｍｍの範囲の開口を複数有して設計されてよい。さらに、たとえば、気相原料分散板２３１は、長さが約１ｍｍから約１００ｍｍまでの範囲、望ましくは約４ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲の開口を複数有して設計されてよい。
【００４４】
また図１を参照すると、成膜システム１は、任意に、たとえば気相原料供給システム４０と結合されるＩｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム７０を用いて周期的にクリーニングされる。Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム７０は、成膜システム１の内面に堆積する残留物を除去するため、操作者が決める周期に従って、所定のクリーニングを実行する。Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム７０は、たとえば、そのような残留物と化学的に反応して除去することができるラジカルを導入するよう構成されるラジカル発生器を備える。また、Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム７０は、たとえば、オゾンの分圧を導入するよう構成されるオゾン発生器を含んでよい。たとえば、ラジカル発生器は、酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、Ｏ３、ＸｅＦ２、ＣｌＦ３またはＣ３Ｆ８（より一般的にＣｘＦｙ）からそれぞれ酸素またはフッ素のラジカルを発生するよう構成される上流側のプラズマ源を含んでよい。ラジカル発生器は、ＭＫＳインストルメント社ＡＳＴｅＸ（登録商標）プロダクト（９０インダストリアルウェイ、ウィルミントン、マサチューセッツ州０１８８７）の市販のＡｓｔｒｏｎ（登録商標）反応ガス発生器を含んでもよい。
【００４５】
図１をなお参照すると、成膜システム１は、成膜システム１を作動させ、成膜システム１の動作を制御するよう構成される制御システム８０を更に含むことができる。制御システム８０は、プロセスチャンバ１０、基板ホルダ２０、基板温度制御システム２２、チャンバ温度制御システム１２、気相原料分散システム３０、気相原料供給システム４０、膜前駆体蒸発システム５０、キャリアガス供給システム６０、希釈ガス源３７および任意で設けられるＩｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム７０と結合される。
【００４６】
他の実施形態において、図２は、ルテニウム（Ｒｕ）などの金属膜を基板上に成膜する成膜システム１００を示す。成膜システム１００はプロセスチャンバ１１０を備え、プロセスチャンバ１１０は、金属層が形成される基板２５を支持するよう構成される基板ホルダ１２０を有する。プロセスチャンバ１１０は、金属カルボニル前駆体１５２を貯蔵し蒸発させるよう構成される金属前駆体蒸発システム１５０を有する前駆体供給システム１０５と、金属カルボニル前駆体１５２をプロセスチャンバ１１０に輸送するよう構成される気相原料前駆体供給システム１４０と結合されている。
【００４７】
プロセスチャンバ１１０は、上チャンバ部１１１、下チャンバ部１１２および排気チャンバ１１３を備える。下チャンバ部１１２に開口１１４が形成され、その底部に排気チャンバ１１３が結合されている。
【００４８】
図２をなお参照すると、基板ホルダ１２０は処理対象の基板（またはウェハ）１２５を水平に支持する。基板ホルダ１２０は、排気チャンバ１１３の下部から上向きに延びる円筒状支持部材１２２により支持される。基板１２５を基板ホルダ１２０上に位置決めする任意の案内リング１２４が基板ホルダ１２０の端に設けられている。さらに、基板ホルダ１２０は、基板ホルダ温度制御システム１２８と結合されるヒータ１２６を備える。ヒータ１２６は、たとえば、１又は２以上の抵抗加熱素子を含んでよい。また、ヒータ１２６は、たとえば、タングステン−ハロゲン電球などの輻射加熱システムを含んでもよい。基板ホルダ温度制御システム１２８は、１又は２以上の加熱素子へ電力を供給する電力源と、基板温度もしくは基板ホルダ温度または双方を測定する１又は２以上の温度センサと、基板または基板ホルダの温度の監視、調整、または制御の少なくとも一つを実行するよう構成される制御器と、を含んでよい。
【００４９】
プロセス中、加熱された基板１２５により、金属カルボニル前駆体の気相原料が熱分解し、基板１２５上に金属層が成膜される。一の実施形態においては、金属カルボニル前駆体１５２は、ルテニウムカルボニル前駆体、たとえばＲｕ３（ＣＯ）１２とすることができる。熱ＣＶＤの技術分野の当業者であれば、他のルテニウムカルボニル前駆体を本発明の範囲から逸脱することなく使用できることを理解するであろう。基板ホルダ１２０は、所望のＲｕ金属層または他の金属層を基板１２５上に成膜するのに適した予め定めた温度にまで加熱される。また、チャンバ温度制御システム１２１と結合されるヒータ（図示せず）は、チャンバ壁を予め定めた温度にまで加熱するため、プロセスチャンバ１１０の壁に埋め込まれることができる。そのヒータは、プロセスチャンバ１１０の壁の温度を約４０℃から約１５０℃に、または約４０℃から約８０℃に維持することができる。プロセス圧力を測定するため、圧力ゲージ（図示せず）が使用される。本発明の実施形態によれば、プロセスチャンバ圧力は約０．１ｍＴｏｒｒと約２００ｍＴｏｒｒとの間とすることができる。また、プロセスチャンバ圧力は約１ｍＴｏｒｒと約１００ｍＴｏｒｒとの間でよく、さらに、約２ｍＴｏｒｒと約５０ｍＴｏｒｒとの間であってもよい。
【００５０】
図２にも示すように、気相原料分散システム１３０は、プロセスチャンバ１１０の上チャンバ部１１１と結合されている。気相原料分散システム１３０は気相原料分散板１３１を備える。気相原料分散板１３１は、１又は２以上のオリフィス１３４を通して気相原料分散プレナム１３２から基板１２５の上方のプロセスゾーン１３３へ前駆体の気相原料を導入するよう構成されている。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、希釈ガス源１３７がプロセスチャンバ１１０と結合され、供給ライン１３７ａ、１３７ｂおよび１３７ｃまたはいずれか、バルブ１９７、１又は２以上のフィルタ（図示せず）、並びにマスフローコントローラ（図示せず）を用いて、希釈ガスを付加してＣＯガスおよび金属カルボニル前駆体を含むプロセスガスを希釈するよう構成される。図２に示すとおり、希釈ガス源１３７は、プロセスチャンバ１１０の気相原料分散システム１３０と結合され、プロセスガスが気相原料分散板１３１を通って基板１２５の上方のプロセスゾーン１３３へと通過する前に、供給ライン１３７ａを介して気相原料分散プレナム１３２においてプロセスガスに希釈ガスを付加するよう構成される。または、希釈ガス源１３７は、供給ライン１３７ｃを介して気相原料分散板１３１内でプロセスガスに希釈ガスを付加するよう構成されてよい。また、希釈ガス源１３７は、プロセスチャンバ１１０と結合され、プロセスガスが気相原料分散板１３１を通過した後に、供給ライン１３７ｂを介してプロセスゾーン１３３においてプロセスガスに希釈ガスを付加するよう構成されてもよい。
【００５２】
また別の実施形態においては、希釈ガスは、基板１２５の上方の一領域における希釈ガス濃度が基板１２５の上方の他の領域における希釈ガス濃度と異なるように調整される方法で、希釈ライン１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃの一つ、または他の供給ライン（図示せず）を通して希釈ガス源１３７からプロセスガスに導入される。たとえば、基板２５の中央の領域と基板２５の周辺の領域とで希釈ガスの流れが異なるようにしてよい。
【００５３】
さらに、気相原料前駆体供給システム１４０から気相原料分散プレナム１３２へ金属カルボニル前駆体を導入するため、上チャンバ部１１１に開口１３５が設けられている。また、冷却された又は加熱された流体を流すよう構成される同心円状流体チャネルなどの温度制御素子１３６が、気相原料分散システム１３０の温度を制御するために設けられ、もって、気相原料分散システム１３０内で金属カルボニル前駆体が分解したり凝結したりするのを防止する。たとえば、水などの流体が、気相原料分散温度制御システム１３８から流体チャネルへ供給される。気相原料分散温度制御システム１３８は、流体源と、熱交換器と、流体温度もしくは気相原料分散板の温度または双方を測定する１又は２以上の温度センサと、気相原料分散板１３１の温度を約２０℃から約１５０℃までに制御するよう構成される制御器とを含んでよい。
【００５４】
図２に示すとおり、金属前駆体蒸発システム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１５２の温度を上昇させることにより金属カルボニル前駆体１５２を蒸発（または昇華）させるよう構成される。金属カルボニル前駆体１５２を加熱するために前駆体ヒータ１５４が設けられ、金属カルボニル前駆体１５２の蒸気圧が所望の値となる温度に金属カルボニル前駆体１５２を維持する。前駆体ヒータ１５４は、金属カルボニル前駆体１５２の温度を制御するよう構成される蒸発温度制御システム１５６と結合されている。たとえば、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℃、または約６０℃から約９０℃までに調整するよう構成される。
【００５５】
金属カルボニル前駆体１５２が加熱されて蒸発（または昇華）する際、キャリアガスが金属カルボニル前駆体１５２の上もしくは中を通過するか、またはその双方を通過する。キャリアガスは、たとえば、希ガス（すなわち、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）などの不活性ガスを含んでよい。また、他の実施形態では、キャリアガスを用いない場合も考えられる。本発明の実施形態によれば、キャリアガスにＣＯガスを付加することもできる。また、他の実施形態においては、キャリアガスの代わりにＣＯガスを用いることも考えられる。たとえば、キャリアガス供給システム１６０が金属前駆体蒸発システム１５０と結合され、たとえば、キャリアガスもしくはＣＯガスまたは双方を金属カルボニル前駆体１５２の上または中に流すよう構成される。図２には示していないが、キャリアガス供給システム１６０もまた或いは代わりに気相原料前駆体供給システム１４０と結合されることができ、キャリアガスおよびＣＯガスまたはいずれかが、気相原料前駆体供給システム１４０に流入する際または流入後に、金属カルボニル前駆体１５２の気相原料に供給される。キャリアガス供給システム１６０は、キャリアガスもしくはＣＯガスまたはこれらの混合ガスを含むガス源１６１と、１又は２以上の制御バルブ１６２と、１又は２以上のフィルタ１６４と、マスフロコントローラ１６５とを備える。たとえば、キャリアガスまたはＣＯガスの質量流速は、約０．１ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの範囲とすることができる。
【００５６】
また、金属前駆体蒸発システム１５０からの全ガス流を測定するため、センサ１６６が設けられている。センサ１６６は、たとえば、マスフロコントローラを備え、プロセスチャンバ１１０へ供給される金属カルボニル前駆体の量がセンサ１６６とマスフロコントローラ１６５とを用いて決定される。また、センサ１６６は、プロセスチャンバ１１０へ流れるガス流中の金属カルボニル前駆体の濃度を測定する光吸収センサを備えてもよい。
【００５７】
センサ１６６の下流側にバイパスライン１６７が位置している。バイパスライン１６７は、気相原料供給システム１４０と排気ライン１１６とを接続する。バイパスライン１６７は、気相原料前駆体供給システム１４０を排気するため、プロセスチャンバ１１０への金属カルボニル前駆体の供給を安定化するために、設けられている。また、バイパスライン１６７には、気相原料前駆体供給システム１４０の分岐点より下流側においてバイパスバルブ１６８が設けられている。
【００５８】
図２をなお参照すると、気相原料前駆体供給システム１４０は、第１のバルブ１４１と第２のバルブ１４２を有する高コンダクタンス気相原料ラインを備える。また、気相原料前駆体供給システム１４０は、ヒータ（図示せず）を介して気相原料前駆体供給システム１４０を加熱するよう構成される気相原料ライン温度制御システム１４３を備えてよい。気相原料ラインで金属カルボニル前駆体が凝結するのを避けるため、気相原料ラインの温度が制御される。気相原料ラインの温度は、約２０℃から約１００℃までに、または約４０℃から約９０℃までに制御される。
【００５９】
また、ガス供給システム１９０からＣＯガスを供給することができる。たとえば、ガス供給システム１９０は、気相原料前駆体供給システム１４０と結合され、たとえば、バルブ１４１の下流側で、気相原料前駆体供給システム１４０内の金属カルボニル前駆体の気相原料に対してＣＯガスを混合するよう構成される。ガス供給システム１９０は、ＣＯガス源１９１と、１又は２以上の制御バルブ１９２と、１又は２以上のフィルタ１９４と、マスフロコントローラ１９５とを備える。たとえば、ＣＯガスの質量流速は、約０．１ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）から約１０００ｓｃｃｍまでの範囲とすることができる。
【００６０】
マスフロコントローラ１６５、１９５と、バルブ１６２、１９２、１６８、１４１、１４２とは、キャリアガス、ＣＯガスおよび金属カルボニル前駆体の気相原料の供給、閉止および流れを制御する制御器１９６により制御される。センサ１６６はまた、制御器１９６に接続されている。制御器１９６は、センサ１６６の出力に基づいて、マスフロコントローラ１９５を流れるキャリアガスの流量を制御し、所望量の金属カルボニル前駆体をプロセスチャンバ１１０へもたらす。
【００６１】
他の実施形態によれば、１又は２以上のパーティクル拡散器が、膜前駆体蒸発システム１５０、気相原料供給システム１４０もしくは気相原料分散システム１３０、またはこれらの二以上の内部に位置している。たとえば、図２を参照すると、パーティクル拡散器は、気相原料分散システム１３０内に設置されてよく（符号１４７ａ）、気相原料供給システム１４０の出口に設置されてよく（符号１４７ｂ）、また、膜前駆体蒸発システム１５０の出口に設置されてよい（符号１４７ｃ）。図２では僅か３箇所を示したが、成膜システム１０１全体のうち、パーティクルの発生場所と基板１２５との間の流路に沿ういずれの箇所も考えられる。
【００６２】
一の実施形態においては、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、予め特定したサイズのパーティクルが通り抜けるのを最少化するに十分な構造を備える。別の実施形態においては、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、拡散器を通り抜けるパーティクルをパーティクルの断片に破砕するに十分な構造を備える。さらに別の実施形態においては、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、パーティクルの破砕とパーティクルの断片の再蒸発を惹起するため、パーティクルの軌道と直交する追加の表面領域を提供するとともに、拡散器を通過する前駆体の気相原料の流れに対する抵抗を最小化する（すなわち、パーティクル拡散器のフローコンダクタンスを最大化する）よう意図される。たとえば、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、スクリーンやメッシュを備えていてよい。また、たとえば、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、ハニカム構造を備えていてよい。ハニカム構造によれば、各ハニカムセルの直径と長さを選択して浸水表面積を最大化することができるとともに、全流通面積を最大化するよう拡散器を設計することができる。
【００６３】
さらに、上述のとおり、図２に示すように、成膜システム１００の前駆体供給システム１０５に対して任意のＩｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム１７０がクリーニングバルブ１７２を介して結合されている。たとえば、Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム１７０は、気相原料供給システム１４０と結合されてもよい。Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム１７０は、たとえば、残留物と化学的に反応して除去することができるラジカルを導入するよう構成されるラジカル発生器を備える。また、Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム１７０は、たとえば、オゾンの分圧を導入するよう構成されるオゾン発生器を含んでよい。たとえば、ラジカル発生器は、酸素（Ｏ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、ＣｌＦ３、Ｏ３、ＸｅＦ２、またはＣ３Ｆ８（より一般的にＣｘＦｙ）からそれぞれ酸素またはフッ素のラジカルを発生するよう構成される上流側のプラズマ源を含んでよい。ラジカル発生器は、ＭＫＳインストルメント社ＡＳＴｅＸ（登録商標）プロダクト（９０インダストリアルウェイ、ウィルミントン、マサチューセッツ州０１８８７）の市販のＡｓｔｒｏｎ（登録商標）反応ガス発生器を含んでよい。
【００６４】
図２に示すように、排気ライン１１６は排気チャンバ１１３とポンプシステム１１８とを接続する。所望の真空度にまでプロセスチャンバ１１０を排気するため、そして、プロセス中にプロセスチャンバ１１０からガス種を除去するため、真空ポンプ１１９が使用される。真空ポンプ１１９に対して直列に自動圧力制御器（ＡＰＣ）１１５とトラップ１１７が使用される。真空ポンプ１１９は、１００リットル毎秒まで（またはそれ以上）の排気速度を実現できるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を含んでよい。また、真空ポンプ１１９は、粗引きドライポンプを含んでもよい。プロセス中、プロセスガスがプロセスチャンバ１１０へ導入され、チャンバ圧力がＡＰＣ１１５により調整される。ＡＰＣ１１５は、バタフライバルブまたはゲートバルブを備えるものであってよい。トラップ１１７は、プロセスチャンバ１１０から、未反応の金属カルボニル前駆体と副生成物とを捕集する。
【００６５】
プロセスチャンバ１１０内の基板ホルダ１２０を再び参照すると、図２に示すように、基板１２５を保持し、上昇し、降下するため、３つの基板リフトピン１２７（図では２つのみを示す）が設けられている。基板リフトピン１２７は、板１２３と結合され、基板ホルダ１２０の上面よりも下方にまで下がることができる。たとえば空気シリンダを利用した駆動メカニズム１２９により板１２３を昇降する手段が提供される。基板１２５は、ロボット移送システム（図示せず）により、ゲートバルブ２００およびチャンバフィードスルー通路２０２を通してプロセスチャンバ１１０から出し入れされる。また、基板１２５は基板リフトピン１２７により受け取られる。基板１２５が移送システムから受け取られると、基板１２５は、基板リフトピン１２７を下げることにより、基板ホルダ１２０の上面へと降ろされる。
【００６６】
図２を再び参照すると、制御器１８０は、マイクロプロセッサと、メモリと、デジタルＩ／Ｏポートとを有し、処理システム１００の入力と通信してこれを作動させ、処理システム１００からの出力をモニタするに十分な制御電圧を発生させる。また、処理システム制御器１８０は、プロセスチャンバ１１０；制御器１９６と、気相原料ライン温度制御システム１４３と、金属前駆体蒸発システム１５０と、ガス供給システム１９０と、キャリアガス供給システム１６０と、蒸発温度制御システム１５６を含む前駆体供給システム１０５；気相原料分散温度制御システム１３８；希釈ガス源１３７；真空ポンプシステム１１８；および基板ホルダ温度制御システム１２８と結合され、情報交換を行う。メモリに保管されたプログラムを用いて、保管されたプロセスレシピに基づいて、成膜システム１００の上述の部品が制御される。処理システム制御器１８０の一例は、デルプレシジョンワークステーション６１０であり、これは、テキサス州、ダラスデルコーポレーション社から入手可能である。また、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で実現されてもよい。
【００６７】
制御器１８０は、成膜システム１００の近傍に設置されてよく、また、インターネットもしくはイントラネットを介して、成膜システム１００から離隔して設置されてもよい。したがって、制御器１８０は、直接接続、イントラネット、またはインターネットのうち少なくとも一つを用いて、成膜システム１００とデータを交換することができる。制御器１８０は、カスタマーサイト（すなわちデバイスメーカ等の側）でイントラネットと結合されてもよく、またベンダーサイト（すなわち機器製造者側）でイントラネットと結合されてもよい。さらに、別のコンピュータ（すなわち制御器、サーバ等）が制御器１８０にアクセスし、直接接続、イントラネット、またはインターネットのうち少なくとも一つを介してデータを交換してもよい。
【００６８】
図４を参照すると、本発明の一の実施形態による気相原料分散システム２３０が示されている。気相原料分散システム２３０は、気相原料供給システム２４０から開口２３５を介してプロセスガス２２０をプレナム２３２に受け、金属膜が形成される基板の近傍のプロセス空間２３３内にプロセスガス２２０を分散するよう構成されている。また、気相原料分散システム２３０は、任意だが、希釈ガス源（図示せず）からの希釈ガス２５０をプレナム２３２に受け、したがって、プロセスガス２２０と希釈ガス２５０が混合するのを許容し、希釈ガス２５０をプロセスガス２２０とともにプロセス空間２３３に分配するよう構成されている。さらに、プレナム２３２は、任意だが、その選択領域のみ（すなわち、周辺領域のみ又は中央領域のみ）が希釈ガス２５０を受けるように任意の隔壁（図示せず）を用いて区分けされる。また、プロセスガス２２０がプレナム２３２からプロセス空間２３３へ導入される一方で、希釈ガス２５０は、任意だが、プロセス空間２３３に直接に導入されてもよい。
【００６９】
気相原料分散システム２３０は、成膜システムと結合されるよう構成されるハウジング２３６と、ハウジング２３６と結合されるよう構成される気相原料分散板２３１とを備え、これらの組み合わせによりプレナム２３２が形成される。気相原料分散板２３１は、プレナム２３２のプロセスガス２２０をプロセス空間２３３へ導入するよう配置される複数の開口２３４を備える。任意の希釈ガス２５０は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスや上述の希釈ガスのいずれかを含んでよい。さらに、気相原料分配システム２３０は、たとえば、気相原料分散板２３１の近傍（符号２４７ａ）または開口２３５の近傍（符号２４７ｂ）に位置するパーティクル拡散器を備える。
【００７０】
図５を参照すると、本発明の他の実施形態による気相原料分散システム３３０が示されている。気相原料分散システム３３０は、気相原料供給システム３４０から開口３３５を介してプロセスガス３２０をプレナム３３２に受け、金属膜が形成される基板の近傍のプロセス空間３３３内にプロセスガス３２０を分散するよう構成されている。また、気相原料分散システム３３０は、任意だが、希釈ガス源（図示せず）からの希釈ガス３５０を中間プレナム３４２に受け、したがって、プロセスガス３２０と希釈ガス３５０とが中間プレナム３４２で混合するのを許容し、希釈ガス３５０をプロセスガス３２０とともにプロセス空間３３３に分配するよう構成されている。さらに、中間プレナム３４２は、任意だが、その選択領域のみ（すなわち、周辺領域のみ又は中央領域のみ）が希釈ガス３５０を受けるように任意の隔壁（図示せず）を用いて区分けされている。
【００７１】
気相原料分散システム３３０は、成膜システムと結合されるよう構成されるハウジング３３６と、ハウジング３３６と結合するよう構成される中間板３４１と、ハウジング３３６と結合するよう構成される気相原料分散板３３１とを備え、これらの組み合わせにより、プレナム３３２と中間プレナム３４２が形成される（図５）。気相原料分散板３３１は、中間プレナム３４２のプロセスガス３２０と任意の希釈ガス３５０とをプロセス空間３３３へ導入するように配置される複数の開口３３４を備える。また、中間気相原料分散板３４１は、プレナム３３２のプロセスガス３２０を中間プレナム３４２へ導入するように配置される複数の開口３４４を備える。中間気相原料分散板３４１の複数の開口３４４は、気相原料分散板３３１の複数の開口３３４と整列していてよい。中間気相原料分散板３４１の複数の開口３４４は、気相原料分散板３３１の複数の開口３３４と整列していなくてもよい。任意の希釈ガス３５０は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスや上述の希釈ガスのいずれかを含んでよい。さらに、気相原料分配システム３３０は、たとえば、中間気相原料分散板３４１の近傍（符号３４７ａ）または開口３３５の近傍（符号３４７ｂ）に位置するパーティクル拡散器を備える。また、パーティクル拡散器（図示せず）は、中間プレナム３４２内において中間気相原料分散板３４１と気相原料分散板３３１との間に位置してもよい。
【００７２】
図６を参照すると、本発明の他の実施形態による気相原料分散システム４３０が示されている。気相原料分散システム４３０は、気相原料供給システム４４０から開口４３５を介してプロセスガス４２０をプレナム４３２に受け、金属膜が形成される基板の近傍のプロセス空間４３３内にプロセスガス４２０を分散するよう構成されている。また、気相原料分散システム４３０は、希釈ガス源（図示せず）から希釈ガス４５０を受け、プロセス空間４３３に希釈ガス４５０を分散するよう構成される。
【００７３】
気相原料分散システム４３０は、成膜システムと結合されるよう構成されるハウジング４３６と、ハウジング４３６と結合するよう構成されるマルチガス気相原料分散板４３１とを備え、これらの組み合わせにより、プレナム４３２が形成される。マルチガス気相原料分散板４３１は、プレナム４３２のプロセスガス４２０をプロセス空間４３３へ導入するように配置される第１の組の開口４３４を備える。また、マルチガス気相原料分散板４３１は、マルチガス気相原料分散板４３１内に埋め込まれた中間プレナム４４２と結合され、中間プレナム４４２からプロセス空間４３３へ希釈ガス４５０を導入するよう構成される第２の組の開口４４４を備える。希釈ガス４５０は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスや上述の希釈ガスのいずれかを含んでよい。さらに、気相原料分配システム４３０は、たとえば、マルチガス気相原料分散板４３１の近傍（符号４４７ａ）または開口４３５の近傍（符号４４７ｂ）に位置するパーティクル拡散器を備える。
【００７４】
図７を参照すると、本発明の他の実施形態による気相原料分散システム５３０が示されている。気相原料分散システム５３０は、気相原料供給システム５４０から開口５３５を介してプロセスガス５２０をプレナム５３２に受け、金属膜が形成される基板の近傍のプロセス空間５３３内にプロセスガス５２０を分散するよう構成されている。また、気相原料分散システム５３０は、希釈ガス源（図示せず）から希釈ガス５５２を受け、プロセス空間５３３において、基板の周辺部のほぼ上方の領域などの第１の領域の近傍に希釈ガス５５２を分散するよう構成される。さらに、気相原料分散システムは、プロセス空間５３３において、基板の中央部のほぼ上方の領域などの第２の領域の近傍に第２の希釈ガス５７２を分散するよう構成される。
【００７５】
気相原料分散システム５３０は、成膜システムと結合されるよう構成されるハウジング５３６と、ハウジング５３６と結合するよう構成されるマルチガス気相原料分散板５３１とを備え、これらの組み合わせにより、プレナム５３２が形成される。マルチガス気相原料分散板５３１は、プレナム５３２のプロセスガス５２０をプロセス空間５３３へ導入するように配置される第１の組の開口５３４を備える。また、マルチガス気相原料分散板５３１は、マルチガス気相原料分散板５３１内に埋め込まれる中間プレナム５４２と結合され、中間プレナム５４２からプロセス空間５３３の第１の領域へ希釈ガス５５２を導入するよう構成される第２の組の開口５４４を備える。さらに、マルチガス気相原料分散板５３１は、マルチガス気相原料分散板５３１内に埋め込まれる第２の中間プレナム５６２と結合され、中間プレナム５６２からプロセ空間５３３の第２の領域へ第２の希釈ガス５７２を導入するよう構成される第３の組の開口５６４を備える。希釈ガス５５２の流量と、第２の希釈ガス５７２の流量とは、基板上に成膜される金属膜の均一性の変化を及ぼすように、互いに対して変化されてよい。希釈ガス５５２および第２の希釈ガス５７２は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスや上述の希釈ガスのいずれかを含んでよい。さらに、気相原料分配システム５３０は、たとえば、マルチガス気相原料分散板５３１の近傍（符号４４７ａ）または開口５３５の近傍（符号４４７ｂ）に位置するパーティクル拡散器を備える。
【００７６】
図８を参照すると、本発明の他の実施形態による気相原料分散システム６３０が示されている。気相原料分散システム６３０は、気相原料供給システム６４０から開口６３５を介してプロセスガス６２０をプレナム６３２に受け、金属膜が形成される基板の近傍のプロセス空間６３３内にプロセスガス６２０を分散するよう構成されている。また、気相原料分散システム６３０は、希釈ガス源（図示せず）から希釈ガス６５０を受け、プロセス空間６３３において、基板の周辺部のほぼ上方の領域などの周辺領域の近傍に希釈ガス６５０を分散するよう構成される。
【００７７】
気相原料分散システム６３０は、成膜システムと結合されるよう構成されるハウジング６３６と、ハウジング６３６と結合するよう構成されるマルチガス気相原料分散板６３１とを備え、これらの組み合わせにより、プレナム６３２が形成される。マルチガス気相原料分散板６３１は、プレナム６３２のプロセスガス６２０をプロセス空間６３３へ導入するように配置される第１の組の開口６３４を備える。また、マルチガス気相原料分散板６３１は、マルチガス気相原料分散板６３１内に埋め込まれる中間プレナム６４２と結合され、中間プレナム６４２からプロセス空間６３３の周辺領域へ希釈ガス６５０を導入するよう構成される第２の組の開口６４４を備える。希釈ガス６５０は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスや上述の希釈ガスのいずれかを含んでよい。さらに、気相原料分散システム６３０は、たとえば、マルチガス気相原料分散板６３１の近傍（符号４４７ａ）または開口６３５の近傍（符号４４７ｂ）に位置するパーティクル拡散器を備える。
【００７８】
図９を参照すると、本発明の実施形態による膜前駆体蒸発システム９００の断面図が示されている。膜前駆体蒸発システム９００は、外壁９１２と底９１４とを有する容器９１０を備える。また、膜前駆体蒸発システム９００は、容器９１０と密封して結合されるよう構成される蓋９２０を備え、蓋９２０は、図１および２に図示されるような薄膜成膜システムに密封して結合される出口９２２を含んでいる。容器９１０および蓋９２０は、薄膜成膜システムと結合されたときに、密封された環境を形成する。
【００７９】
さらに、容器９１０は、膜前駆体蒸発システム９００の蒸発温度を上げるため、ヒータ（図示せず）と結合され、蒸発温度の監視、調整、または制御の少なくとも一つを実施するための温度制御システム（図示せず）と結合されるよう構成されている。先に説明したように蒸発温度が適切な値にまで上昇されると、膜前駆体は蒸発し（または昇華し）、膜前駆体の気相原料が生成される。この気相原料は、気相原料供給システムを介して薄膜成膜システムへ輸送される。容器９１０はまた、キャリアガス供給システム（図示せず）に密封して結合される。容器９１０は、膜前駆体の気相原料を輸送するためのキャリアガスを受けるよう構成されている。
【００８０】
図９を参照すると、膜前駆体蒸発システム９００は、容器９１０の底９１４に置かれるよう構成されるベーストレイ９３０を備える。ベーストレイ９３０は、その上に膜前駆体９５０を保持できるよう構成される外壁９３２を有する。外壁９３２は、後述するように上部トレイを支持するベース支持端９３３を含む。さらに、外壁９３２は１又は２以上のベーストレイ開口９３４を含み、これによりキャリアガス供給システム（図示せず）からのキャリアガスは膜前駆体９５０の上方を容器９１０の中央に向かって流れ、膜前駆体の気相原料とともに、中央フローチャネル９１８などの蒸発排気空間に沿って流れ、蓋９２０の出口９２２を通して排出される。このため、膜前駆体のレベルは、ベーストレイ開口９３４の位置より下方でなければならない。
【００８１】
図９を参照すると、膜前駆体蒸発システム９００は、膜前駆体９５０を支持するよう構成される積層可能な１又は２以上の上部トレイ９４０を更に備える。上部トレイ９４０は、ベーストレイ９３０または他の上部トレイ９４０の少なくとも一つの上に重ねられ、設置されるよう構成されている。上部トレイ９４０のそれぞれは、上部外壁９４２と内壁９４４を備え、これらの間で膜前駆体９５０を保持する。内壁９４４は、中央フローチャネル９１８を画定する。上部外壁９４２は、他の上部トレイ９４０を支持するため、上部支持端９４３を更に含んでいる。したがって、第１の上部トレイ９４０がベーストレイ９３０のベース支持端９３３に支持されて位置決めされ、必要ならば、１又は２以上の上部トレイ９４０が先行する上部トレイ９４０の上部支持端９４３に支持されて位置決めされる。各上部トレイ９４０の上部外壁９４２は１又は２以上の上部トレイ開口９４６を含み、これにより、キャリアガス供給システム（図示せず）からのキャリアガスは、膜前駆体９５０の上方を容器９１０の中央フローチャネル９１８に向かって流れ、膜前駆体の気相原料とともに、蓋９２０の出口９２２を通して排出される。このため、内壁９４４は、キャリアガスが中央フローチャネル９１８に向かってほぼ半径方向に沿って流れることができるように、上部外壁９４２よりも低くなければならない。また、各上部トレイ９４０の膜前駆体のレベルは、内壁９４４の最上部か又はそれよりも下方で、かつ、上部トレイ開口９４６の位置よりも下方になければならない。
【００８２】
ベーストレイ９３０および積層可能な上部トレイ９４０は、円筒状の形状に図示されている。しかし、その形状は様々である。たとえば、トレイの形状は長方形でも、正方形でも楕円形でもよい。同様に、内壁９４４、すなわち中央フローチャネル９１８は、種々の形状を有してよい。
【００８３】
１又は２以上の積層可能な上部トレイ９４０がベーストレイ９３０上に積層されると、排気筒９７０が形成される。これにより、ベーストレイ９３０のベース外壁９３２と容器の側壁９１２との間および１又は２以上の積層可能な上部トレイ９４０の上部外壁９４２と容器の側壁９１２との間に環状空間９６０などのキャリアガス供給空間が形成される。容器９１０は、ベーストレイ９３０のベース外壁９３２と１又は２以上の積層可能な上部トレイ９４０の側壁９４２とを容器の側壁９１２から離隔させて、環状空間９６０内で等しい間隔をもたらす１又は２以上のスペーサ（図示せず）を更に備えることができる。言い換えると、一の実施形態では、容器９１０は、ベースの外壁９３２と側壁９４２とが垂直方向に整列するよう構成される。また、容器９１０は、容器９１０と各トレイの側壁との間の機械的な接触を提供して、容器９１０の側壁から各トレイへの熱エネルギーの伝導を補助するよう構成される熱接触部材（図示せず）を備えることもできる。
【００８４】
一つのトレイと次のトレイとの間の真空密封を提供するため、各トレイと隣接するトレイとの間にＯリングなどの密封具が設置される。たとえば、密封具は、側壁９４２の上部支持端９４３とベース外壁９３２のベース支持端９３３とに形成される受入溝（図示せず）に保持されてよい。したがって、トレイが容器９１０に取り付けられ、蓋９２０が容器９１０と結合されると、各密封具は容易に押しつけられる。密封具は、たとえば、エストラマＯリングを含む。また、密封具は、バイトン（登録商標）のＯリングを含んでもよい。
【００８５】
トレイの数は、ベーストレイと積層可能な上部トレイとの両方を合わせて、２から２０までの範囲にあり、たとえば一の実施形態では、図９に示すようにトレイの数は５である。実施形態では、排気筒９７０は、ベーストレイ９３０と、ベーストレイ９３０により支持される少なくとも一つの上部トレイ９４０とを含んでいる。ベーストレイ９３０は、図９に示すようであってよいし、また、図９に示す上部トレイ９４０と同じ構成を有していてもよい。図９では、排気筒９７０は、ベーストレイ９３０と１又は２以上の分離可能で積層可能な上部トレイ９４０とを備えるように示されているが、このシステムは、ベース側壁と上部トレイ９４０の側壁とが一体化するように１又は２以上の上部トレイと一体化したベーストレイを有する一つの単一部品を備える排気筒を有する容器を含んでよい。一体化とは、トレイ間に恒久接合が存在するように恒久的に接着された構造又は機械的に結合された構造や、境界が認識できないように一体的にモールドされた構造など、モノリシックな構造を含むものと理解される。分離可能とは、トレイ間において、接着や機械的なものであろうとなかろうと、接合も暫定的な接合もないことを含むものと理解される。
【００８６】
ベーストレイ９３０と上部トレイ９４０のそれぞれは、積層可能であろうと一体であろうと、膜前駆体９５０を支持するよう構成される。一の実施形態では、膜前駆体９５０は固体の前駆体を含む。他の実施形態では、膜前駆体９５０は液体の前駆体を含む。他の実施形態では、膜前駆体９５０は金属前駆体を含む。他の実施形態では、膜前駆体９５０は固体の金属前駆体を含む。また別の実施形態では、膜前駆体９５０は金属カルボニル前駆体を含む。また別の実施形態では、膜前駆体９５０はルテニウムカルボニル前駆体、たとえばＲｕ３（ＣＯ）１２でよい。また別の実施形態では、膜前駆体９５０はルテニウムカルボニル前駆体、たとえばＲｅ２（ＣＯ）１０でよい。また別の実施形態においては、膜前駆体９５０は、Ｗ（ＣＯ）６、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｃｒ（ＣＯ）６、またはＯｓ３（ＣＯ）１２でよい。また、別の実施形態においてタンタル（Ｔａ）を成膜するときは、膜前駆体９５０は、ＴａＦ５、ＴａＣｌ５、ＴａＢｒ５、ＴａＩ５、Ｔａ（ＣＯ）５、Ｔａ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５ＣＨ３）］５（ＰＥＭＡＴ）、Ｔａ［Ｎ（ＣＨ３）２］５（ＰＤＭＡＴ）、Ｔａ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］５（ＰＤＥＡＴ）、Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）３）（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３（ＴＢＴＤＥＴ）、Ｔａ（ＮＣ２Ｈ５）（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３、Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）２Ｃ２Ｈ５）（Ｎ（ＣＨ３）２）３、Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）３（Ｎ（ＣＨ３）２）３、またはＴａ（ＥｔＣｐ）２（ＣＯ）Ｈを含んでよい。また、別の実施形態においてチタン（Ｔｉ）を成膜するときは、膜前駆体９５０は、ＴｉＦ４、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＴｉＩ４、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５ＣＨ３）］４（ＴＥＭＡＴ）、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４（ＴＤＭＡＴ）、またはＴｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４（ＴＤＥＡＴ）を含んでよい。また、別の実施形態においてルテニウム（Ｒｕ）を成膜するときは、膜前駆体９５０は、Ｒｕ（Ｃ５Ｈ５）２、Ｒｕ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２、Ｒｕ（Ｃ３Ｈ７Ｃ５Ｈ４）２、Ｒｕ（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）２、Ｒｕ３（ＣＯ）１２、Ｃ５Ｈ４Ｒｕ（ＣＯ）３、ＲｕＣｌ３、Ｒｕ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）３、Ｒｕ（Ｃ８Ｈ１３Ｏ２）３、またはＲｕ（Ｃ５Ｈ７Ｏ）３を含んでよい。
【００８７】
上述のとおり、膜前駆体９５０は固体の前駆体を含んでよい。固体の前駆体は、固体粉末であってよいし、１又は２以上の固体タブレットであってもよい。たとえば、１又は２以上の固体タブレットは、焼結プロセス、スタンピングプロセス、浸漬プロセス、スピン−オンプロセス、またはこれらのいかなる組み合わせを始めとする多くのプロセスにより調整される。また、タブレット状の固体の前駆体は、ベーストレイ９３０または上部トレイ９４０に密着していてもしていなくてもよい。たとえば、真空中または不活性ガス雰囲気下の焼結路内で、２０００℃や２５００℃といった温度で高融点金属粉末を焼結してよい。また、たとえば、高融点金属の粉末を流体媒体中に分散させ、トレイ上に滴下し、スピンコートプロセスを用いてトレイ表面上に均一に分散させてもよい。スピンコートされた高融点金属は、その後、熱硬化されてよい。
【００８８】
先に述べたように、キャリアガスは、キャリアガス供給システム（図示せず）から容器９１０へ供給される。図９に示すとおり、キャリアガスは、蓋９２０に対して密封可能に結合されるガス供給ライン（図示せず）を介して蓋９２０を通って容器９１０へ供給される。キャリアガスは、ガス供給ラインから、容器９１０の側壁９１２内を通って下向きに延びるガスチャネル９８０に送り込まれ、容器９１０の底９１４内を通過して環状空間９６０へ開放される。
【００８９】
また、キャリアガスは、蓋９２０の開口（図示せず）を通して膜前駆体蒸発システム９００の容器９１０へ結合され、環状空間９６０へ直接に供給されてよい。さらに、キャリアガスは、側壁９１２の開口（図示せず）を通して膜前駆体蒸発システム９００の容器９１０へ結合され、環状空間９６０へ直接に供給されてもよい。
【００９０】
図９を参照すると、膜前駆体蒸発システム９５０は、１又は２以上のパーティクル拡散器（９４７ａ、９４７ｂ、９４７ｃ）を備える。たとえば、パーティクル拡散器は、膜前駆体９５０の近傍に位置してよく（符号９４７ａ）、各トレイ９４０の内壁９４４の近傍に位置してもよく（符号９４７ｂ）、または、膜前駆体蒸発システム９００の出口９２２の近傍に位置してもよい（符号９４７ｃ）。図９には僅か３箇所を示すが、膜前駆体蒸発システム９００の全体にわたってパーティクルの発生場所と出口９２２との間のいかなる箇所も考えられる。
【００９１】
一の実施形態では、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、予め特定したサイズのパーティクルが通り抜けるのを最少化するに十分な構造を備える。別の実施形態においては、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、拡散器を通り抜けるパーティクルをパーティクルの断片に破砕するに十分な構造を備える。さらに別の実施形態においては、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、パーティクルの破砕とパーティクルの断片の再蒸発を惹起するため、パーティクルの軌道と直交する追加の表面領域を提供するともに、拡散器を通過する前駆体の気相原料の流れに対する抵抗を最小化する（すなわち、パーティクル拡散器のフローコンダクタンスを最大化する）よう意図される。たとえば、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、スクリーンやメッシュを備えていてよい。また、たとえば、パーティクル拡散器（１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ）は、ハニカム構造を備えていてよい。ハニカム構造によれば、各ハニカムセルの直径と長さを選択して浸水表面積を最大化することができるとともに、全流通面積を最大化するよう拡散器を設計することができる。
【００９２】
図１０に、薄膜成膜システムにおけるパーティクル低減の例が示されている。これは、膜前駆体としてルテニウムカルボニル前駆体を用いてルテニウム（Ｒｕ）膜を成膜した場合の結果である。図１０中の実線は、パーティクル拡散器を使用しない場合を示す。気相原料分散プレナムとプロセス空間との間の差圧が約１０ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＴｏｒｒ）から約５０ｍＴｏｒｒまで変化するように供給条件を調整した。差圧が減少するにつれて、基板上に発見されるパーティクル（０．１６ミクロン以上）の数は減少する。また、図１０中の波線は、気相原料分散システムの入り口（すなわち、図１の位置４７ｂ、または図２の位置１４７ｂ）にパーティクル拡散器を使用する場合を示す。この場合も、差圧が低下するにつれて、基板上で発見されるパーティクル（０．１６ミクロン以上）の数は減少する。しかし、パーティクル拡散器を使用する場合は、データ（曲線）は下方へ（すなわち、パーティクルの少ない方へ）シフトしている。
【００９３】
差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）はたとえば約５０ｍＴｏｒｒ以下に選択されてよい。また、差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）はたとえば約３０ｍＴｏｒｒ以下に選択されてよい。また、差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）はたとえば約２０ｍＴｏｒｒ以下に選択されてよい。また、差圧（ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２）はたとえば約１０ｍＴｏｒｒ以下に選択されてよい。また、圧力比（Ｐ１／Ｐ２）は約２以下に選択されてよい。
【００９４】
図１１は、基板上に金属層を成膜する、本発明の実施形態による成膜方法を示す。この方法７００は、ステップ７１０において、成膜システムのプロセスチャンバのプロセス空間内に基板を提供する。たとえば、成膜システムは、図１および図２を参照しながら説明した成膜システムであってよい。基板は、たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板でよい。Ｓｉ基板は、作製されるデバイスのタイプに応じて、ｎ型でもｐ型でもよい。基板は、いかなるサイズのものでよく、たとえば２００ｍｍの基板でも、３００ｍｍの基板でも、さらに大径な基板でもよい。本発明の実施形態では、基板は、１又は２以上のビアもしくはトレンチまたはこれらの双方を含むパターン化基板でよい。ステップ７２０において、金属カルボニル前駆体の気相原料およびＣＯガスを含むプロセスガスを生成する。プロセスガスは、さらにキャリアガスを含んでよい。上述の通り、一の実施形態では、金属カルボニル前駆体はルテニウムカルボニル、たとえばＲｕ３（ＣＯ）１２であってよい。金属カルボニル前駆体の気相原料にＣＯガスを付加すると、金属カルボニル前駆体の蒸発温度を上げることができる。温度が上がると、金属カルボニル前駆体の蒸気圧が上がり、金属カルボニル前駆体のプロセスチャンバへの供給量が増加する。したがって、基板上へ成膜する金属の成膜速度が上昇する。プロセスガスは、気相原料分散プレナムへ輸送され、そこで分散されて、そこから基板近傍のプロセス空間へ導入される。
【００９５】
本発明の実施形態では、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の気相原料を生成させ、これにＣＯガスを混合することによりプロセスガスが得られる。ＣＯガスは、金属カルボニル前駆体より下流側において金属カルボニル前駆体の気相原料と混合させてよい。また、ＣＯガスを金属カルボニル前駆体の上に流すか、またはその中を通過するように流すことにより、ＣＯガスと金属カルボニル前駆体の気相原料とを混合させてもよい。さらに、別の実施形態では、キャリアガスを固体の金属カルボニル前駆体の上に流すか、またはその中を通過するように流すことにより、プロセスガスを得てもよい。
【００９６】
ステップ７３０において、成膜システム内のプロセスガスの流路にパーティクル拡散器を設置する。たとえば、１又は２以上のパーティクル拡散器は、膜前駆体蒸発システム内、気相原料供給システム内、もしくは気相原料分散システム内、またはこれらの二以上の内部に位置する。
【００９７】
ステップ７４０において、基板の上方でのパーティクルの生成を低減するため、気相原料分散プレナムとプロセス空間との間の差圧（圧力比）が低下するように気相原料供給システムもしくは気相原料分散システムまたはこれらの両方の構造あるいは供給条件を調整する。
【００９８】
ステップ７５０において、熱的化学気相成膜プロセスにより、基板をプロセスガスに晒して基板上に金属膜を成膜する。本発明の実施形態では、約５０℃と約５００℃との間の基板温度で金属膜が成膜される。また、基板温度は約３００℃と約４００℃の間であってよい。
【００９９】
当業者であれば、図１１のフローチャートの各ステップまたは各段階が、１又は２以上の分離可能なステップもしくは作業または双方を包含してよいことを理解するであろう。したがって、７１０、７２０、７３０、７４０および７５０の５つのステップのみを記載しているからといって、本発明の方法が４つのステップまたは段階を有するのを除外すると理解してはならない。さらに、７１０、７２０、７３０、７４０および７５０の各ステップまたは段階がただ一つのプロセスに限定されると理解してはならない。
【０１００】
図１２Ａから図１２Ｃは、本発明の実施形態における、パターン化基板上の金属層形成を模式的に示している。当業者であれば、本発明の実施形態は、１又は２以上のビアもしくはトレンチまたは双方を含むパターン化基板に適用されることを直ちに理解するであろう。図１２Ａは、パターン構造８００上への金属層８４０の成膜を模式的に示している。パターン構造８００は、第１の金属層８１０と、開口８３０を有するパターン層８２０とを含む。パターン層８２０は、たとえば誘電体層である。開口８３０は、たとえば、ビアまたはトレンチであり、金属層８４０は、たとえば、Ｒｕ金属から成る。
【０１０１】
図１２Ｂは、パターン構造８０２上への金属層８６０の成膜を模式的に示している。パターン構造８０２は、第１の金属層８１０と、開口８３０を有するパターン層８２０と、パターン層８２０上へ成膜された金属層８４０とを含む。パターン構造８０２の上にはバリア層８５０が成膜されており、バリア層８５０上には金属層８６０が成膜されている。バリア層８５０は、たとえば、タンタル含有金属（すなわち、Ｔａ、ＴａＮもしくはＴａＣＮ、またはこれらの二以上の組み合わせ）あるいはタングステン材料（すなわち、Ｗ、ＷＮ）である。パターン層８２０は、たとえば、誘電体層である。開口８３０は、たとえば、ビアまたはトレンチであり、金属層８６０は、たとえば、Ｒｕ金属である。図１２Ｃは，図１２Ｂの開口８３０に銅（Ｃｕ）８７０が成膜されているのを模式的に示している。
【０１０２】
本発明の一の実施形態についてのみ詳細に説明したが、これらの実施形態において、本発明の新規な教示や利点から逸脱することなく、多くの変更が可能であることは、当業者であれば直ちに理解するであろう。したがって、そのような変更はすべて本発明の範囲に属すると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態による成膜システムの概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態による成膜システムの概略図である。
【図３】本発明の一の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図４】本発明の他の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図５】本発明の他の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図６】本発明の他の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図７】本発明の他の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図８】本発明の他の実施形態による気相原料分散システムを示す。
【図９】本発明の一の実施形態による膜前駆体蒸発システムを示す。
【図１０】気相原料分散システムの圧力変化とパーティクルによる汚染との間の関係を示す典型例を表す。
【図１１】本発明の実施形態による、基板上に金属層を成膜する方法を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施形態における、パターン化基板上の金属層形成を模式的に示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施形態における、パターン化基板上の金属層形成を模式的に示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の実施形態における、パターン化基板上の金属層形成を模式的に示す。
【符号の説明】
【０１０４】
１  成膜システム、１０  プロセスチャンバ、２５  基板、３０  気相原料分散システム、３２  プレナム、３４  気相原料分散板、３３  プロセスゾーン、３５  分散板温度制御システム、３７  希釈ガス源、３８  真空ポンプシステム、４０  気相原料前駆体供給システム、４７ａ〜４７ｃ  パーティクル拡散器、５０  金属前駆体蒸発システム、５２  金属カルボニル前駆体、６０  ガス供給システム、７０  Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム、８０  制御システム、１００  成膜システム、１１０  プロセスチャンバ、１２５  基板、１３０  気相原料分散システム、１３２  プレナム、１３４  気相原料分散板、１３３  プロセスゾーン、１３５  分散板温度制御システム、１３７  希釈ガス源、１３８  真空ポンプシステム、１４０  気相原料前駆体供給システム、１４７ａ〜１４７ｃ  パーティクル拡散器、１５０  金属前駆体蒸発システム、１５２  金属カルボニル前駆体、１６０  キャリアガス供給システム、１７０  Ｉｎ−ｓｉｔｕ清浄化システム、１８０  制御システム、１９０  ガス供給システム、２３０  気相原料分散システム、２３２  プレナム、２３１  気相原料分散板、２３３  プロセスゾーン、２３４  開口、２４７ａ〜２４７ｂ  パーティクル拡散器、３３０  気相原料分散システム、３３２  プレナム、３３１  気相原料分散板、３３３  プロセスゾーン、３３４  開口、３４１  中間気相原料分散板、３４２  中間プレナム、３４４  開口、３４７ａ〜３４７ｂ  パーティクル拡散器、４３０  気相原料分散システム、４３２  プレナム、４３１  気相原料分散板、４３３  プロセスゾーン、４３４  開口、４４２  中間プレナム、４４４  開口、４４７ａ〜４４７ｂ  パーティクル拡散器、５３０  気相原料分散システム、５３２  プレナム、５３１  気相原料分散板、５３３  プロセスゾーン、５３４  開口、５４２  中間プレナム、５４４  開口、５４７ａ〜５４７ｂ  パーティクル拡散器、５６２  中間プレナム、６３０  気相原料分散システム、６３２  プレナム、６３１  気相原料分散板、６３３  プロセスゾーン、６３４  開口、６４２  中間プレナム、６４４  開口、６４７ａ〜６４７ｂ  パーティクル拡散器、９００  膜前駆体蒸発システム、９１０  容器、９１８  中央フローチャネル、９２０  蓋、９３０  ベーストレイ、９４０  上部トレイ、９５０  膜前駆体、８００  パターン構造、８１０  第１の金属層、８２０  パターン層、８４０  金属層、８０２  パターン構造、８５０  バリア層、８６０  金属層、８７０  銅。
【図１】
2007247062.tif 000003
【図２】
2007247062.tif 000004
【図３】
2007247062.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007247062.tif 000010
【図９】
2007247062.tif 000011
【図１０】
2007247062.tif 000012
【図１１】
2007247062.tif 000013
【図１２Ａ】
2007247062.tif 000014
【図１２Ｂ】
2007247062.tif 000015
【図１２Ｃ】
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