(57)【要約】【課題】  処理システムのためのシーリングのデバイスおよび方法を提供することである。【解決手段】  処理システムの移送空間から真空分離された処理システムの処理空間内で基板を処理するための方法、コンピュータ読み取り可能なメディアおよびシステムが示される。シーリングデバイスは、処理空間を規定するように構成された第１のチャンバアセンブリと、移送空間を規定するように構成された第２のチャンバアセンブリとの間に配置される。シーリングデバイスが係合するときに、真空アイソレーションは、処理空間と、移送空間との間に提供される。シーリングデバイスは、２つ以上の接触突起を備え、その接触突起は、その間に形成される１つ以上のポケットを有している。シーリングデバイスが、第１のチャンバアセンブリと、第２のチャンバアセンブリとの間に係合するとき、ガスは、１つ以上のポケット内に閉じ込められる。【選択図】  図１Ａ
2007239103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための真空処理システムであって、
第１のシール面を有する第１のチャンバアセンブリと、
第２のシール面を有する第２のチャンバーアセンブリと、
前記第１のシール面または前記第２のシール面の１つに組み合わせられ、この１つのシール面によって保持され、２つ以上の接触突起およびその間に配置されている１つ以上のポケットを含んでいるシーリングデバイスとを具備し、
前記第１のチャンバアセンブリと、前記第２のチャンバーアセンブリとの間のシールは、前記２つ以上の接触突起の間のガスを前記ポケット内に閉じ込める一方、前記第２のシール面で前記シーリングデバイスの前記２つ以上の接触突起の接触を容易にするために、前記第２のチャンバーアセンブリに前記第１のチャンバアセンブリを組み合わせることによって形成される真空処理システム。
【請求項２】
前記第１のチャンバアセンブリは、材料堆積を容易にするように構成された処理空間を備え、
前記第２のチャンバーアセンブリは、前記真空処理システムとの間で前記基板の移送を容易にするための移送空間を備えている請求項１の真空処理システム。
【請求項３】
前記第２のチャンバーアセンブリに接続され、前記処理空間の第１の位置と、前記移送空間の第２の位置との間で前記基板を支持し、移動するように構成された基板ステージを更に具備する請求項２の真空処理システム。
【請求項４】
前記シーリングデバイスは、２つの接触突起と、その間に形成されたポケットとを備えている請求項３の真空処理システム。
【請求項５】
前記シーリングデバイスは、３つの接触突起と、その間に形成された２つのポケットとを備えている請求項３の真空処理システム。
【請求項６】
前記シーリングデバイスは、前記第１の位置から前記第２の位置への前記基板ステージの移動の間、前記シールを外すように構成されている請求項４の真空処理システム。
【請求項７】
前記シーリングデバイスは、前記移送空間から前記処理空間を真空分離するように構成されている請求項４の真空処理システム。
【請求項８】
前記シーリングデバイスは、前記処理空間から前記移送空間までのガスリークを１０−３Ｔｏｒｒ−ｌ／ｓ未満に減少するように構成されている請求項４の真空処理システム。
【請求項９】
前記シーリングデバイスは、前記処理空間から前記移送空間までのガスリークを１０−４Ｔｏｒｒ−ｌ／ｓ未満に減少するように構成されている請求項４の真空処理システム。
【請求項１０】
前記処理空間と流体が通じ、前記処理空間の減少した汚染物質環境を提供するように構成された第１の真空排気システムと、
前記移送空間と流体を通じ、前記移送空間の減少した汚染物質環境を提供するように構成された第２の真空排気システムと、
前記第１のチャンバアセンブリに接続され、前記材料堆積の間、前記処理空間にプロセス組成を導入するように構成されたガス注入システムと、
前記基板ステージに組み合わされ、前記基板の温度を制御するように構成された温度制御システムとを、更に具備する請求項３の真空処理システム。
【請求項１１】
前記第１のチャンバアセンブリが、前記第２のチャンバアセンブリに組み合わせられるとき、前記シーリングデバイスは、前記ポケット内に閉じ込められたガスを圧縮するように構成されている請求項２の真空処理システム。
【請求項１２】
前記第１のチャンバアセンブリは、前記真空処理システムの上部部分を有し、
前記第２のチャンバアセンブリは、前記真空処理システムの下部部分を有し、
前記基板ステージは、前記基板を垂直方向に移動するように構成されている請求項１１の真空処理システム。
【請求項１３】
プラズマ形成を容易にするように前記処理空間のプロセスガス組成にパワーを結合するように構成された電源を更に具備する請求項１１の真空処理システム。
【請求項１４】
前記電源は、０．１から１００ＭＨｚまでの周波数でＲＦエネルギを出力するように構成されたＲＦ電源を備え、
前記基板ステージは、前記ＲＦ電源に接続され、前記処理空間に前記ＲＦエネルギを結合させるように構成された電極を含む請求項１３の真空処理システム。
【請求項１５】
前記第１のチャンバアセンブリは、排気マニホールドを備え、
前記排気マニホールドは、移送空間から処理空間を分離する、前記第１のチャンバアセンブリから延びている延長を有し、
前記延長は、前記基板の周囲エッジを超え、前記基板の表面の下方で前記延長の１つ以上の開口に前記真空排気システムの前記注入口を圧縮空気作用で組み合わせる内部チャネルを含む請求項１０の真空処理システム。
【請求項１６】
前記延長は、前記基板ステージの近くの前記延長の第１の側部から、前記第１の側に対向する前記延長の端部で長手方向に配置された第２の側部まで、ガスコンダクタンスを提供している内側のチャネルを含む請求項１５の真空処理システム。
【請求項１７】
前記延長は、前記延長の前記第１の側部に隣接した前記第１のシール面を有するシールプレートを備えている請求項１６の真空処理システム。
【請求項１８】
前記基板ステージは、前記第１のチャンバアセンブリの方へ前記基板ステージの移動で、前記シーリングデバイスを介して前記延長の前記シールプレート上の前記第１のシール面に、シールするように構成された前記第２のシール面を有するフランジを備えている請求項１７の真空処理システム。
【請求項１９】
前記シーリングデバイスは、エラストマー材を備えている請求項１８の真空処理システム。
【請求項２０】
前記処理空間は、原子層堆積（ＡＬＤ）および化学気相成長（ＣＶＤ）の少なくとも１つのために構成されている請求項１１の真空処理システム。
【請求項２１】
真空処理システムの第２のチャンバアセンブリで第１のチャンバアセンブリをシールする方法であって、
２つ以上の接触突起と、その間に配置された１つ以上のポケットとを含むシーリングデバイスを、前記第１のチャンバアセンブリ上の第１のシール面に配置することと、
前記２つ以上の接触突起の間の前記１つ以上のポケット内にガスを閉じ込める一方、前記第２のシール面に前記シーリングデバイスの前記２つ以上の接触突起を接触させることによって前記第２のチャンバアセンブリ上の第２のシール面で前記シーリングデバイスを係合することとを具備する方法。
【請求項２２】
１００℃以上の温度で前記第１のチャンバアセンブリを維持することと、
１００℃未満の温度で前記第２のチャンバアセンブリを維持することとを更に具備する請求項２１の方法。
【請求項２３】
５０℃以上の温度で前記第１のチャンバアセンブリを維持することと、
５０℃未満の温度で前記第２のチャンバアセンブリを維持することとを更に具備する請求項２１の方法。
【請求項２４】
基板を処理するための真空処理システムであって、
第１のシール面を有する第１のチャンバアセンブリと、
第２のシール面を有する第２のチャンバアセンブリと、
前記第２のチャンバアセンブリが前記第１のアセンブリの方へ移動するときにガスがシールするための手段に閉じ込められ、そして前記シールするための手段で閉じ込められた前記ガスが、前記シールするための手段の外部の圧力より高い圧力であるように、前記第２のチャンバアセンブリに前記第１のチャンバアセンブリをシールするための前記手段とを具備する真空処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許出願シリアル番号第１１／０９０２５５号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０１９、米国特許出願公開番号第２００４ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、係属中の米国特許出願シリアル番号第１１／０８４１７６号、米国特許出願公開番号２００４ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、係属中の米国特許出願シリアル番号第１１／０９０９３９号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０２７、米国特許出願公開番号２００４ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、係属中の米国特許出願シリアル番号第１１／２８１，３４３号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０５４、米国特許出願公開番号２００６ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、係属中の米国特許出願シリアル番号第１１／２８１，３４２号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０５５、米国特許出願公開番号２００６ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、米国特許出願シリアル番号１１／３０５，０３６号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０６３、米国特許出願公開番号２００６ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、米国特許出願シリアル番号第１１／２８１，３７６号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０５６、米国特許出願公開番号２００６ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。本出願は、米国特許出願シリアル番号第１１／２８１，３７２号、クライアント参照番号ＴＴＣＡ−０６９、米国特許出願公開番号２００６ＶＶＶＶＶＶＶＶＶＶに関するものであり、その全体の内容は、本願明細書に引用したものとする。
【０００２】
本発明は、堆積システムおよびその操作方法に関し、より詳しくは、本発明は、材料堆積および移送のための別個の領域、並びに互いから別個の領域を分離させるためのシーリングデバイスを有する堆積システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、材料プロセスの間、複合材料構造を製造するときに、プラズマは、材料膜の追加および除去を容易にする（ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ）ようにしばしば使用される。例えば、半導体プロセスにおいて、ドライプラズマエッチングプロセスは、シリコン基板上の微細線に沿ってまたはビアまたはコンタクト内で材料を除去またはエッチングするために、多くの場合、利用される。別の形態として、例えば、蒸着（ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセスは、シリコン基板上の微細線に沿ってまたはビアまたはコンタクト内に材料を堆積させるために利用される。後者において、蒸着プロセスは、化学気相成長（ＣＶＤ）およびプラズマ増強化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）を含む。
【０００４】
ＰＥＣＶＤにおいて、プラズマは、膜堆積メカニズムを変更するかまたは増強するために利用される。例えば、プラズマ励起は、一般的に、熱励起ＣＶＤプロセスによって同様の膜を生成することを必要とするこれらより非常に低い温度で進行する膜形成反応を一般に許容する。加えて、プラズマ励起は、熱ＣＶＤにおいてエネルギー的にまたは動力学的に充足されていない膜形成化学反応をアクティブにすることができる。ＰＥＣＶＤ膜の化学的および物理的な特性は、それにより、プロセスパラメータを調整することによって、相対的に広い範囲にわたって変化されることができる。
【０００５】
近年、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）およびプラズマ増強されたＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）は、前工程（ＦＥＯＬ）オペレーションの超極薄ゲート膜形成に対する候補として、同じく後工程（ＢＥＯＬ）オペレーションのメタライゼーションに対する超極薄バリア層およびシード層形成に対する候補として現れた。ＡＬＤにおいて、２つまたはより多くのプロセスガス、例えば膜プリカーサおよび還元ガスは、基板が同時に材料膜の単分子層を形成するために加熱されている間に、交互におよびシーケンシャルに導入される。ＰＥＡＬＤにおいて、プラズマは、還元プラズマを形成するために、還元ガスの導入の間、形成される。今日まで、ＡＬＤおよびＰＥＡＬＤプロセスは、これらのプロセスがそれらＣＶＤおよびＰＥＣＶＤの対照物より遅いにもかかわらず、層が堆積する形態への改良された層厚さの均一性および一様性（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｉｔｙ）を提供すると証明された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、これまでの縮小を続けるライン寸法での半導体プロセスに関し、一様性、密着性、および純度がその結果として半導体デバイスに影響を及ぼすますます重要な問題になっているさまざまな課題を対象にすることに向けられる。
【０００７】
本発明の別の目的は、その後の堆積され、または処理される層のインターフェース間のコンタミネーション問題を減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の別の目的は、同じシステム内で、蒸着プロセスおよびサンプル移送に対する互換性がある構成を提供することである。
【０００９】
本発明のこれらおよび／または他の目的のバリエーションは、本発明の特定の実施形態によって提供される。
【００１０】
本発明の１つの実施形態において、基板を処理するための真空処理システムは、第１のシール面（ｓｅａｌｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を有する第１のチャンバアセンブリと、第２のシール面を有する第２のチャンバアセンブリと、前記第１のシール面または前記第２のシール面の１つに組み合わせられ、保持され、２つ以上の接触突起（ｃｏｎｔａｃｔ  ｒｉｄｇｅｓ）と、その間に配置された１つ以上のポケットとを含むシーリングデバイスとを具備し、前記第１のチャンバアセンブリと、前記第２のチャンバアセンブリとの間のシールは、前記２つ以上の接触突起の間のガスを前記ポケット内に閉じ込める一方、前記第２のシール面を有する前記シーリングデバイスの前記２つ以上の接触突起の接触を容易にするために、前記第２のチャンバアセンブリに前記第１のチャンバアセンブリを組み合わせて形成される。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、記載された真空処理システムの第２のチャンバアセンブリで第１のチャンバアセンブリを真空シールするための方法および命令を含むコンピュータ読み取り可能なメディアは、第１のチャンバアセンブリ上の第１のシール面に、２つ以上の接触突起と、その間に配置された１つ以上のポケットとを含むシーリングデバイスを配置することと、２つ以上の接触突起の間に形成された１つ以上のポケット内のガスを閉じ込める一方で、第２のシーリング表面を有するシーリングデバイスの２つ以上の接触突起を接触させることによって、第２のチャンバアセンブリ上の第２のシーリング表面でシーリングデバイスを係合することとを具備する。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、基板を処理するための真空処理システムを提供することであり、そのシステムは、第１のシール面を有する第１のチャンバアセンブリと；第２のシール面を有する第２のチャンバアセンブリと；前記第２のチャンバアセンブリが前記第１のアセンブリの方へ移動するときにガスがシールするための手段に閉じ込められ、そして前記シールするための手段に閉じ込められた前記ガスが、前記シールするための手段の外部の圧力より高い圧力であるように、前記第２のチャンバアセンブリに前記第１のチャンバアセンブリを前記シールするための手段とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明では、完全な本発明の理解を容易にするために、並びに説明およびそれ以外の目的のために、堆積システムおよび各種コンポーネントの内容の特定の幾何配置のような具体的な詳細は、記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態において実施されることができると理解されるべきである。
【００１４】
図面を参照すると、参照番号がいくつかの図の全体にわたって同一であるか対応する部品を示すようになされ、図１Ａは、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスまたはプラズマ増強原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセスを使用して、基板上にバリア膜のような薄膜を堆積させるための堆積システム１を示す。配線工程（ＢＥＯＬ）オペレーションにおける半導体デバイスに対する相互接続（ｉｎｔｅｒ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）および内部接続（ｉｎｔｒａ―ｃｏｎｎｅｃｔ）構造のメタライゼーションにおいて、薄い一様な（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）バリア層は、層間または同層間誘電体内の金属のマイグレーションを最小にするためにトレンチまたはビアを配線する上に堆積されることができ、薄い一様なシード層は、バルク金属の埋め込みに対する許容できる密着性を有する膜を提供するためにトレンチまたはビアを配線する上に堆積されることができ、および／または、薄い一様な密着層は、金属シード堆積に対する許容できる密着性を有する膜を提供するためにトレンチまたはビアを配線する上に堆積されることができる。これらのプロセスに加えて、銅のようなバルク金属は、トレンチまたはビアを配線する内部に堆積されなければならない。
【００１５】
ライン寸法が縮小するとき、ＰＥＡＬＤは、このような薄膜の主要な候補として現れた。例えば、薄いバリア層は、自己制限的（ｓｅｌｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）ＡＬＤプロセス、例えばＰＥＡＬＤを使用して、好ましくは実行される。その理由は、それは、複雑な高いアスペクト比形態に対し良好な一様性を提供するからである。自己制限的蒸着特性を達成するために、ＰＥＡＬＤプロセスは、異なるプロセスガス（例えば、膜プリカーサおよび還元ガス）交互にすることを含み、それによって、膜プリカーサは、第１のステップで基板表面に吸着され、そして、それで第２のステップで所望の膜を形成するように還元された。真空チャンバの２つのプロセスガスの入れ替えのために、堆積は、相対的に遅い堆積速度でなされる。
【００１６】
本発明の発明者は、ＰＥＡＬＤプロセスが、ＣＶＤプロセスと同様に、ＰＥＡＬＤプロセスが、基板が処理チャンバとの間で移送される移送空間から実行される処理空間を分離することによって有利となり得ると認識した。処理空間および移送空間の物理的なアイソレーションは、被処理基板のコンタミネーションを減少する。ＣＶＤおよびＡＬＤプロセスが、他の堆積技術、例えば物理蒸着（ＰＶＤ）より「汚い（ｄｉｒｔｉｅｒ）」と知られているので、処理空間および移送空間の物理的なアイソレーションは、処理チャンバから、中心の移送システムに組み合わせられる他の処理チャンバまで、コンタミネーションの移送を更に減少することができる。
【００１７】
したがって、被処理基板のコンタミネーションを減少するために処理空間を移送空間から分離することは、関連出願（ＴＴＣＡ−０２７；米国特許出願番号第１１／０９０９３９号）（ＴＴＣＡ−０５６；米国特許出願番号第１１／２８１，３７６号）および（ＴＴＣＡ−０６９；米国特許出願番号第１１／２８１，３７２号）に記載されており、それぞれの、それら全体の内容は、参照によってここに取り入れられる。
【００１８】
処理空間を移送空間から物理的に分離するとき、第１の真空排気システムおよび第２の真空排気システムは、それぞれ、個別に、処理空間および移送空間を排気するために用いる。
【００１９】
更に、ＣＶＤおよびＡＬＤプロセスのために使用される材料は、ますますより複雑になる。例えば、金属含有膜を堆積させるときに、金属ハロゲン化物の膜プリカーサ、または有機金属の膜プリカーサは利用される。このように、処理チャンバは、堆積システムの壁上に、プリカーサ残渣、若しくは部分的に分解されたプリカーサ残渣、またはその両方によって多くの場合汚染される。
【００２０】
チャンバ表面上の膜プリカーサ残渣を減少する１つの方法は、プリカーサの累積が生じ得ないポイントまで、処理チャンバの表面の温度を増加させることである。しかしながら、本発明の発明者は、このような高温チャンバ（特にエラストマシールが使用されるときに）によって（真空）処理チャンバの外側からの空気および水蒸気、つまりは汚染物質がシールを通って浸透することが起こることがあり得ると認識した。例えば、より低い温度の別のチャンバコンポーネントを有し、昇温された温度に１つのチャンバコンポーネントを維持する間、発明者は、シール部材が従来のシーリングスキームによって使用されるエラストマシールを含むとき、チャンバの外部から処理チャンバコンタミネーションが増加することを観測した。
【００２１】
それ故、本発明の別の態様は、プロセスの間、処理チャンバの移送空間から処理空間を物理的に分離させることであり、このことにより、移送空間領域内のコンタミネーションを減少するように、より低い温度で移送空間表面を維持する一方、膜プリカーサ累積を減少するために相対的に高い温度で処理空間表面を維持することである。
【００２２】
図１Ａに示すように、本発明の１つの実施形態で、堆積システム１０１は、薄膜のような材料堆積物が形成される基板１２５を支持するように構成された基板ステージ１２０を有する処理チャンバ１１０を含む。処理チャンバ１１０は、アセンブリ１３０が基板ステージ１２０に組み合わせられるときに、処理空間１８０を規定するように構成された上部チャンバと、基板１２５が通って基板ステージ１２０に配置されることができる移送ポート１８４を有する移送空間１８２を規定するように構成された下部チャンバアセンブリ１３２とを更に含む。オプションとして、図１Ｂに示すように、中間のセクション１３１（すなわち中間チャンバ（ｍｉｄ―ｃｈａｍｂｅｒ）アセンブリ）は、上部チャンバアセンブリ１３０を下部チャンバアセンブリ１３２に接続するために、堆積システム１０１’で使われることができる。加えて、堆積システム１０１は、第１のプロセス材料、第２のプロセス材料、またはパージガスを処理チャンバ１１０に導入するように構成されたプロセス材料供給システム１４０を含む。加えて、堆積システム１０１は、処理チャンバ１１０に組み合わせられ、処理チャンバ１１０のプラズマを生成するように構成された第１の電源１５０と、基板ステージ１２０に組み合わせられ、基板１２５の温度を上昇し、制御するように構成された基板温度コントロールシステム１６０とを含む。加えて、堆積システム１０１は、処理チャンバ１１０および基板ホルダ１２０に組み合わせられ、基板１２５に隣接する処理空間１８０のボリュームを調整するように構成されたプロセスボリューム調整システム１２２を含む。例えば、プロセスボリューム調整システム１８０は、基板１２５を処理するための第１の位置（図１Ａおよび図１Ｂを参照）と、処理チャンバ１１０との間で基板１２５を移送するための第２の位置（図２Ａおよび図２Ｂを参照）との間で基板ホルダ１２０を垂直に移動するように構成されることができる。
【００２３】
さらにまた、堆積システム１０１は、処理空間１８０に組み合わせられる第１の真空ポンプ１９０を含み、そこにおいて、第１の真空バルブ１９４は、処理空間１８０に供給される排気速度を制御するのに利用される。堆積システム１０１は、移送空間１８２に組み合わせられた第２の真空ポンプ１９２を含み、そこにおいて、第２の真空バルブ１９６は、必要に応じて、移送空間１８２から第２の真空ポンプ１９２をアイソレートするために利用される。
【００２４】
更にその上、堆積システム１０１は、処理チャンバ１１０、基板ホルダ１２０、上部アセンブリ１３０、下部アセンブリ１３２、プロセス材料供給システム１４０、第１の電源１５０、基板温度コントロールシステム１６０、プロセスボリューム調整システム１２２、第１の真空ポンプ１９０、第１の真空バルブ１９４、第２の真空ポンプ１９２、および第２の真空バルブ１９６に組み合わせられることができるコントローラ１７０を含む。
【００２５】
堆積システム１０１は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍの基板、またはより大きいサイズの基板を処理するように構成されることができる。事実、当業者によって理解されるように、堆積システムがそれらのサイズを問わず基板、ウェハ、またはＬＣＤを処理するように構成されることができることは、意図される。基板は、処理チャンバ１１０に導入されることができ、基板リフトシステム（図示せず）を介して基板ホルダ１２０の上面に、および上面からリフトされることができる。
【００２６】
プロセス材料供給システム１４０は、処理チャンバ１１０に第１のプロセス材料を、および処理チャンバ１１０に第２のプロセス材料を交互に導入するように構成された第１のプロセス材料供給システム、および第２のプロセス材料供給システムを含むことができる。第１のプロセス材料の導入と、第２のプロセス材料の導入との交替は、周期的であり得て、または、それは、第１および第２のプロセス材料の導入の間の可変的な時間によって周期的であり得る。第１のプロセス材料は、例えば、膜プリカーサ、例えば基板１２５の上に形成される膜内に見つかる主要な原子、または分子種を有する組成を含むことができる。例えば、膜プリカーサは、固相、液相、または気相として始まることができ、そして、気相で処理チャンバ１１０に供給されることができる。第２のプロセス材料は、例えば、還元剤を含むことができる。例えば、還元剤は、固相、液相、または気相として始まることができ、そして、それは、気相で処理チャンバ１１０に供給されることができる。ガス状の膜プリカーサおよび還元ガスの実施例は、下で挙げられる。
【００２７】
加えて、プロセス材料供給システム１４０は、処理チャンバ１１０に、第１のプロセス材料および第２のプロセス材料の、それぞれの導入の間、処理チャンバ１１０にパージガスを導入するように構成されることができるパージガス供給システムを更に含むことができる。パージガスは、不活性ガス、例えば希ガス（すなわちヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン）または窒素（および、窒素含有ガス）または水素（および水素含有ガス）を含むことができる。
【００２８】
プロセスガス供給システム１４０は、１つ以上の材料ソース、１つ以上の圧力制御装置、１つ以上の流量制御装置、１つ以上のフィルタ、１つ以上のバルブ、または１つ以上のフローセンサを含むことができる。プロセスガス供給システム１４０は、プレナム１４２に１つ以上のプロセスガスを供給することができ、そして、それを介して、ガスは、注入プレート１４４の複数のオリフィス１４６に分散される。注入プレート１４４の複数のオリフィス１４６は、処理空間１８０の中でプロセスガスの分布を容易にする。シャワーヘッドデザインは、周知のように、処理空間１８０に均等に第１および第２のプロセスガス材料を分配するために用いられることができる。典型的なシャワーヘッドは、米国シリアル番号第１１／０９０２５５号において、および係属中の米国特許出願公開番号２００４０１２３８０３号、シリアル番号第１０／４６９５９２号において更に詳細に記載されている。そして、それぞれの全体の内容は、それら全体の参照によって本願明細書に取り入れられたものとする。
【００２９】
図１Ａに戻って参照して、堆積システム１０１は、熱堆積プロセス（すなわちプラズマを利用していない堆積プロセス）、例えば熱原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、または熱化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスを実行するように構成されることができる。別の形態として、堆積システム１０１は、第１のプロセス材料または第２のプロセス材料のどちらかでプラズマがアクティブにされ得るプラズマ増強堆積プロセスに対して構成されることができる。プラズマ増強堆積プロセスは、プラズマ増強ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）プロセス、または、それは、プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスを含むことができる。
【００３０】
ＰＥＡＬＤプロセスで、第１のプロセス材料、例えば膜プリカーサと、第２のプロセス材料、例えば還元ガスとは、シーケンシャルに、および、交互に、基板上に薄膜を形成するように導入される。例えば、ＰＥＡＬＤプロセスを使用してタンタル含有膜を作成するときに、膜プリカーサは、金属ハロゲン化物（例えば五塩化タンタル）、または有機金属（例えば、Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ３）２Ｃ２Ｈ５）（Ｎ（ＣＨ３）２）３；以下ではＴＡＩＭＡＴＡ（登録商標）と称する；さらに詳細は、米国特許番号６，５９３，４８４号に示す）を含むことができる。この例では、還元ガスは、水素、アンモニア（ＮＨ３）、Ｎ２およびＨ２、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ（ＣＨ３）２、若しくはＮ２Ｈ３ＣＨ３、またはそれらのいずれかの組合せを含むことができる。
【００３１】
膜プリカーサは、基板１２５の露出表面上に膜プリカーサの吸着が生じるために、第１の期間の間、処理チャンバ１１０に導入される。望ましくは、材料の単分子層吸着は、起こる。その後、処理チャンバ１１０は、第２の時間の間、パージガスによってパージされる。基板１２５上に膜プリカーサを吸着した後に、還元ガスは、第３の時間の間、処理チャンバ１１０に導入され、一方で、例えば、パワーが第１の電源１５０から還元ガスまで上部アセンブリ１３０を介して結合される。例えば、所望のＴａ含有膜を形成するために吸着されたＴａ膜プリカーサを還元するように吸着されたＴａ膜プリカーサと反応することができる原子状水素のような解離された種を形成するために、還元ガスへのパワーの結合が還元ガスを加熱し、したがって、還元ガスのイオン化および解離が生じる。十分な厚さの層を含むＴａが発生されるまで、このサイクルは繰り返されることができる。
【００３２】
図１Ａに示すように、処理空間１８０は、基板ステージ１２０、基板ステージ１２０上のフランジ３０２、および上部チャンバアセンブリ１３０からの延長３０４によって移送空間１８２から分離される。このように、処理空間と、移送空間と（後で詳しく議論される）の間のガス流れを密封するかまたは少なくとも妨げるために、延長３０４のベースにシール機構があることができる。したがって、移送空間の表面が下部アセンブリ１３２（側壁を含む）および中間のセクション１３１、並びに上部アセンブリ１３２のコンタミネーションを減少するために低下された温度で維持されることができる一方、処理空間１８０の表面は、その空間を囲んでいる表面上のプロセス残渣の累積を予防するために昇温状態で維持されることができる。
【００３３】
移送空間から処理空間の分離に関しては、本発明の１つの実施形態において、低下された温度の下部チャンバアセンブリ１３２から、上昇された上部チャンバアセンブリ１３０の熱分離を含む。熱分離のために、延長３０４は、放射シールドとして機能することができる。さらに、内側のチャネル３１２を含む延長３０４は、延長３０４を囲む移送空間１８２に延長部材を横切る熱流を制限している熱インピーダンスとして機能することができる。
【００３４】
熱分離の別の実施例において、冷却チャンネルは、図１Ａに示すように、下部チャンバアセンブリ１３２の近くの、若しくは図１Ｂで示すように中間のセクション１３１の近くの上部チャンバアセンブリ１３０に提供されることができ、または中間のセクション１３１に提供されることができる。更に、上部チャンバアセンブリ１３０および中間のセクション１３１に対する材料の熱伝導率は、異なることがあり得る。例えば、上部チャンバアセンブリ１３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金でできていることがあり得て、中間のセクション１３１は、ステンレス鋼でできていることがあり得る。下部チャンバアセンブリ１３２は、、アルミニウムまたはアルミニウム合金でできていることがあり得る。
【００３５】
一つの実施例において、蒸着プロセスは、Ｔａ膜プリカーサ、例えばＴａＦ５、ＴａＣｌ５、ＴａＢｒ５、Ｔａｌ５、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、若しくはＴａ（ＮＣ（ＣＨ３）３）（Ｎ（ＣＨ３）２）３を基板表面に吸着し、次にＨ２、ＮＨ３、Ｎ２およびＨ２、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ（ＣＨ３）２、またはＮ２Ｈ３ＣＨ３のような還元ガス若しくはプラズマにさらすことによって、タンタル（Ｔａ），タンタル炭化物、タンタル窒化物、またはタンタル炭窒化物を堆積させるのに用いられることができる。
【００３６】
別の実施例において、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン、またはチタン炭窒化物は、Ｔｉプリカーサ、例えばＴｉＦ４、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、Ｔｉｌ４、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５ＣＨ３）］４（ＴＥＭＡＴ）、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４（ＴＤＭＡＴ）、またはＴｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４（ＴＤＥＡＴ）、並びに、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２およびＨ２、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ（ＣＨ３）２またはＮ２Ｈ３ＣＨ３を含む還元ガスまたはプラズマを使用して堆積されることができる。
【００３７】
別の例として、タングステン（Ｗ）、タングステン窒化物、またはタングステン炭窒化物は、Ｗプリカーサ、例えばＷＦ６、またはＷ（ＣＯ）６、並びに、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２およびＨ２、Ｎ２Ｈ４、ＮＨ（ＣＨ３）２またはＮ２Ｈ３ＣＨ３を含んでいる還元ガスおよびプラズマを使用して堆積させることができる。
【００３８】
他の例では、モリブデン（Ｍｏ）は、Ｍｏプリカーサ、例えばモリブデン六フッ化物（ＭｏＦ６）、および、Ｈ２を含む還元ガスまたはプラズマを使用して堆積されることができる。
【００３９】
他の例では、Ｃｕは、Ｃｕを含有する有機金属化合物を有するＣｕプリカーサ、例えば商品名ＣｕｐｒａＳｅｌｅｃｔ（登録商標）によって知られたシューマッハー、エアプロダクツアンドケミカルズのユニット会社（１９６９  パロマーオークウェイ、カールズバッド、カリフォルニア  ９２００９）から入手可能なＣｕ（ＴＭＶ）（ｈｆａｃ）、または無機化合物、例えばＣｕＣｌを使用して堆積されることができる。還元ガスまたはプラズマは、Ｈ２，Ｏ２、Ｎ２、ＮＨ３またはＨ２Ｏのうちの少なくとも１つを含むことができる。ここで使用しているように、用語「Ａ，Ｂ、Ｃ、…またはＸのうちの少なくとも１つ」は、記載された素子または記載された素子の１つより多くのもののいずれかの組合せを称する。
【００４０】
蒸着プロセスの別の実施例において、酸化ジルコニウムを堆積させるときに、Ｚｒプリカーサは、Ｚｒ（ＮＯ３）４またはＺｒＣ１４を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２Ｏを含むことができる。
【００４１】
酸化ハフニウムを堆積させるときに、Ｈｆプリカーサは、Ｈｆ（ＯＢｕｔ）４、Ｈｆ（ＮＯ３）４、またはＨｆＣ１４を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２Ｏを含むことができる。他の例では、ハフニウム（Ｈｆ）を堆積させるときに、Ｈｆプリカーサは、ＨｆＣ１４を含むことができ、第２のプロセス材料は、Ｈ２を含むことができる。
【００４２】
ニオブ（Ｎｂ）を堆積させるときに、Ｎｂプリカーサは、五塩化ニオブ（ＮｂＣ１５）を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２を含むことができる。
【００４３】
亜鉛（Ｚｎ）を堆積させるときに、Ｚｎプリカーサは、二塩化亜鉛（ＺｎＣ１２）を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２を含むことができる。
【００４４】
酸化シリコンを堆積させるときに、Ｓｉプリカーサは、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣ１４、またはＳｉ（ＮＯ３）４を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２ＯまたはＯ２含むことができる。他の例では、窒化シリコンを堆積させるときに、Ｓｉプリカーサは、ＳｉＣ１４またはＳｉＨ２Ｃｌ２を含むことができ、還元ガスは、ＮＨ３、またはＮ２およびＨ２を含むことができる。他の例では、ＴｉＮを堆積させるときに、Ｔｉプリカーサは、硝酸チタン（Ｔｉ（ＮＯ３））を含むことができ、還元ガスは、ＮＨ３を含むことができる。
【００４５】
蒸着プロセスの別の実施例において、アルミニウムを堆積させるときに、Ａｌプリカーサは、塩化アルミニウム（Ａ１２Ｃ１６）またはトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）を含むことができ、還元ガスは、Ｈ２を含むことができる。窒化アルミニウムを堆積させるときに、Ａｌプリカーサは、アルミニウム三塩化物またはトリメチルアルミニウムを含むことができ、還元ガスは、ＮＨ３、またはＮ２およびＨ２を含むことができる。他の例では、酸化アルミニウムを堆積させるときに、Ａｌプリカーサは、塩化アルミニウムまたはトリメチルアルミニウムを含むことができ、還元ガスは、Ｈ２Ｏ、またはＯ２およびＨ２を含むことができる。
【００４６】
蒸着プロセスの別の実施例において、ＧａＮを堆積させるときに、Ｇａプリカーサは、硝酸ガリウム（Ｇａ（ＮＯ３）３）またはトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３）を含むことができ、還元ガスは、ＮＨ３を含むことができる。
【００４７】
さまざまな材料層を形成するための上記実施例において、堆積されるプロセス材料は、金属膜、金属窒化膜、金属炭窒化物膜、金属酸化膜、または金属ケイ酸塩膜のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、堆積されるプロセス材料は、タンタル膜、タンタル窒化膜、またはタンタル炭窒化物膜のうちの少なくとも１つを含むことができる。別の形態として、例えば、堆積されるプロセス材料は、例えば、１つの金属ラインを別の金属ラインに接続するためのまたは金属ラインを半導体デバイスのソース／ドレイン接点に接続するためのビアを金属被覆するために堆積するＡｌ膜、またはＣｕ膜を含むことができる。ＡｌまたはＣｕ膜は、上記の通りにＡｌおよびＣｕのためのプリカーサを使用してプラズマプロセスの有無にかかわらず形成されることができる。別の形態として、例えば、堆積されるプロセス材料は、半導体デバイスの金属ラインまたはゲート構造に対する例えば上記のような絶縁被膜を形成するために、堆積させるジルコニウム酸化膜、ハフニウム酸化膜、ハフニウムケイ酸塩膜、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、チタン窒化膜、および／またはＧａＮ膜を含むことができる。
【００４８】
更に、シランおよびジシランは、シリコンベースまたはシリコン含有膜の堆積のためのシリコンプリカーサとして使われることがあり得る。Ｇｅｒｍａｎｅは、ゲルマニウムベースまたはガルマニウム含有膜の堆積のためのゲルマニウムプリカーサとして使用されることがあり得る。このように、堆積されるプロセス材料は、半導体デバイスの導電性ゲート構造を形成するために、例えば堆積される金属シリサイド膜、および／またはゲルマニウム含有膜を含むことができる。
【００４９】
なお図１Ａを参照して、堆積システム１０１は、処理チャンバ１１０に第１のプロセス材料および第２のプロセス材料の導入を交替している少なくとも一部の間、プラズマを生成するように構成されたプラズマ発生システムを含むことができる。プラズマ発生システムは、処理チャンバ１１０に組み合わせられ、処理チャンバ１１０の第１のプロセス材料、若しくは第２のプロセス材料、または両方に対してパワーを結合させるよう構成されている第１の電源１５０を含むことができる。第１の電源１５０は、ラジオ周波数（ＲＦ）発生器およびインピーダンス整合ネットワーク（図示せず）を含むことができ、および、ＲＦパワーが処理チャンバ１１０のプラズマに結合される電極（図示せず）を更に含むことができる。電極は、基板ステージ１２０内に形成されることができ、または上部アセンブリ１３０に形成されることができ、および基板ステージ１２０に向かい合わせるように構成されることができる。基板ステージ１２０は、直流電圧、または、ＲＦ発振器（図示せず）からインピーダンス整合ネットワーク（図示せず）を通して基板ステージ１２０にＲＦパワーの伝達を介するＲＦ電圧によって、電気的にバイアスをかけられることができる。
【００５０】
インピーダンスマッチングネットワークは、電極およびプラズマを含む処理チャンバの入力インピーダンスにマッチングネットワークの出力インピーダンスを適合させることによってＲＦ発振器からプラズマまでのＲＦパワーの移送を最適化するように構成されることができる。例えば、インピーダンスマッチングネットワークは、反射されたパワーを減少することによってプラズマ処理チャンバ１１０のプラズマへのＲＦパワーの移送を改良するのに役立つ。マッチングネットワークトポロジ（例えばＬ−タイプ、π−タイプ、Ｔ―タイプなど）および自動制御法は、当業者にとって周知である。ＲＦパワーに対する典型的な周波数は、約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲である。別の形態として、ＲＦ周波数は、例えば、ほぼ４００ｋＨｚからほぼ６０ＭＨｚまでの範囲とすることができる。例えば更なる実施例として、ＲＦ周波数は、ほぼ１３．５６または２７．１２ＭＨｚであり得る。
【００５１】
なお、図１Ａを参照し、堆積システム１０１は、基板ステージ１２０に組み合わせられ、基板１２５の温度を上昇し、制御させるように構成された基板温度コントロールシステム１６０を含む。基板温度コントロールシステム１６０は、温度コントロール素子、例えば基板ステージ１２０から熱を受け、熱交換器システム（図示せず）へ熱を移送し、加熱するときには、熱交換器システムから熱を移送する再循環クーラントフローを含む冷却システムを含む。加えて、温度コントロール素子は、加熱／冷却素子、例えば抵抗加熱部材を含むことができ、または、熱電式ヒータ／冷却器は、基板ホルダ１２０内に、同じく処理チャンバ１１０のチャンバ壁、および堆積システム１０１内の他のいかなるコンポーネントにも含まれることができる。
【００５２】
基板１２５と、基板ステージ１２０との間の熱移送を改良するために、基板ステージ１２０は、基板ステージ１２０の上面に基板１２５を固定するために、機械的なクランピングシステムまたは電気的なクランピングシステム、例えば静電クランピングシステムを含むことができる。さらにまた、基板ホルダ１２０は、基板１２５と、基板ステージ１２０との間のガスギャップ熱伝導を改良するために基板１２５の裏面にガスを導入するように構成された基板裏面ガス給送システムを更に含むことができる。このようなシステムは、基板の温度コントロールが上昇したか低下された温度で必要とされるときに、利用されることができる。例えば、基板裏面ガスシステムは、２−ゾーンガス分配システムを含むことができ、そこにおいて、ヘリウムガスギャップ圧力は、基板１２５のセンターおよびエッジの間で独立して変化されることがあり得る。
【００５３】
さらにまた、処理チャンバ１１０は、第１の真空ポンプ１９０と、第２の真空ポンプ１９２とに更に組み合わせられる。第１の真空ポンプ１９０は、ターボ分子ポンプを含むことができ、第２の真空ポンプ１９２は、クライオポンプ（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ  ｐｕｍｐ）を含むことができる。
【００５４】
第１の真空ポンプ１９０は、１秒あたり約５０００リットル（および、より高い）までの排気速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）を含むことができ、バルブ１９４は、チャンバ圧力をスロットル制御するためのゲートバルブを含むことができる。ドライプラズマエッチングのために利用される従来のプラズマ処理装置において、１秒あたり１０００〜３０００リットルのＴＭＰは、通常、使用される。さらに、チャンバ圧力をモニタリングするためのデバイス（図示せず）は、処理チャンバ１１０に組み合わせられることができる。圧力を測定するデバイスは、例えば、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（アンドーバー、ＭＡ）から市販されているタイプ６２８Ｂ  Ｂａｒａｔｒｏｎ絶対キャパシタンスマノメータであり得る。
【００５５】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の真空ポンプ１９０は、基板１２５の平面より上に位置づけられるように、処理空間１８０に組み合わせられることができる。しかしながら、第１の真空ポンプ１９０は、例えば、粒子汚染を減少するために、基板１２５の平面の下の位置から処理空間１８０を排気するように、処理空間１８０にアクセスするように構成されることができる。第１の真空ポンプ１９０に対する他の配置が考慮されることに留意すべきである。処理空間１８０からの排気の位置と、第１の真空ポンプ１９０に対する注入口との間に組み合わせられる流体は、最大限の流れのコンダクタンスのために設計されることができる。代わりとして、処理空間１８０からの排気位置と、第１の真空ポンプ１９０に対する注入口との間の流体は、実質的に一定の断面積に対して設計されることができる。
【００５６】
１つの実施形態において、第１の真空ポンプ１９０は、上部チャンバアセンブリ１３０より上に位置づけられ、それの上面に組み合わせられる（図１Ａを参照）。第１の真空ポンプ１９０の注入口１９１は、少なくとも１つの環状のボリューム、例えば排気チャネル３１２に組み合わせられ、それは、１つ以上の開口３０５に延長３０４を介して組み合わせられ、基板１２５の平面の下の位置で処理空間１８０にアクセスする。１つ以上の開口３０５は、１つ以上のスロット、１つ以上のオリフィス、またはそれらのいずれかの組合せを含むことができる。
【００５７】
別の実施形態において、第１の真空ポンプ１９０は、上部チャンバアセンブリ１３０より上に位置づけられ、それの上面に組み合わせられる（図１Ａを参照）。
【００５８】
第１の真空ポンプ１９０の注入口１９１は、第２の環状のボリュームに順番に組み合わせられる第１の環状のボリュームに組み合わせられ、それによって第１の環状のボリュームおよび第２の環状のボリュームは、１つ以上の排気ポートを介して組み合わせられる。第２の環状のボリュームは、排気チャネル３１２に組み合わせられることができ、それは、１つ以上の開口３０５に延長３０４を介して組み合わせられ、基板１２５の平面の下の位置で処理空間１８０にアクセスする。例えば、１つ以上の排気ポートは、第１の環状のボリュームと、第２の環状のボリュームとの間の直径方向に互いに（すなわち、１８０度別々の）向かい合わせている２つのスルーホールを含むことができる。しかしながら、排気ポートの数は、より多くまたは少なくでき、それらの位置は変化することができる。加えて、例えば、１つ以上の開口３０５は、直径方向に互いに（すなわち、１８０度別々の）向かい合わせている２つのスロットを含むことができる。さらにまた、各々のスロットは、方位方向（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）でほぼ１２０度延びることができる。しかしながら、開口３０５の数は、より多くまたは少なくでき、それらの位置およびサイズは、変化することができる。
【００５９】
上記の如く、処理空間１８０と、移送空間１８２との間の真空アイソレーションを提供すること、またはプロセス中に、処理空間１８０と、移送空間１８２との間のガスの流れを少なくとも妨げることを可能とすることは、望ましい。堆積システム１０１がプロセスをする構成にあるときに、図３は、詳細エリア２００（図１Ａおよび１Ｂに示される）を記載し、基板ステージ１２０と、上部アセンブリ１３０との間にシーリングデバイスを提供することによって、処理空間１８０と、移送空間１８２との間の真空アイソレーションを提供する１つの方法を示す。このように、システムは、処理空間と、移送空間との間のガスの流れを妨げるシール部材を含む。実際、１つの実施形態において、シール部材のシールは、処理空間の真空環境を移送空間の真空環境から分離する。処理空間を移送空間から真空分離することによって、シールは、処理空間と、移送空間との間のリークを、１０−３Ｔｏｒｒ−ｌ／ｓ未満、および、好ましくは１０−４Ｔｏｒｒ未満−ｌ／ｓに減少することが可能である。
【００６０】
図３は、基板ステージ１２０のフランジ３０２と、上部チャンバアセンブリ１３０からの延長３０４との間のシールを生成するためのシール構成を示す概略図である。図３に示すように、シール３０６は、基板ステージ１２０のフランジ３０２の溝３０８に位置づけされる。シール３０６の詳細は、後述する。図３にて図示したように、シール３０６は、延長３０４の下部プレート３１０（すなわちシールプレート）に接触させる。排気チャネル３１２は、プロセス領域１８０からポンプ１９０までのガスを排気するために、延長３０４に提供される。図３に示される構成は、十分なシールを提供する；しかしながら、本発明の発明者は、基板処理後のシールを解放する間に、シール３０６は、固着する（ｓｔｉｃｋ）傾向があると認識した。反復使用、すなわちプロセス中のシールの係合、および基板移送中のシールの開放の後、このシールの時々または持続的な「固着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）」は、シールにダメージを引き起こし得て、このことにより処理空間と、移送空間との間の劣った真空アイソレーションおよび増加したコンタミネーションに至ることとなり得る。その上、基板ステージ１２０と、上部チャンバアセンブリ１３０との間の温度の違いは、シール３０６の終焉を悪化させ得る。
【００６１】
ここで本発明の一実施形態に係る図４を参照すると、第１のチャンバアセンブリ上の第１のシール面と、第２のチャンバアセンブリ上の第２のシール面との間のシールを生成するためのシール構成が、さらにプロセス後のシールの解放を改良することが、記載されている。たとえば、第１のチャンバアセンブリ上の第１のシール面は、上部チャンバアセンブリ１３０からの延長３０４上の第１のシール面３０３ａを含むことができる。第２のチャンバアセンブリ上の第２のシール面は、基板ステージ１２０のフランジ３０２上の第２のシール面３０３ｂを含むことができる。デュアル接触シール３２０は、２つの接触突起３２２と、その間に配置された谷（ｔｒｏｕｇｈ）またはポケット３２４とを具備することを示している。デュアル接触シール３２０は、第２のシール面３０３ｂに組み合わせられ、シール３２０の両側の、フランジ３０２の第２のシール面３０３ｂに形成された閉じ込めリップ３２６によってフランジ３０２に保持される。デュアル接触シール３２０を、第１のシール面３０３ａよりむしろ第２のシール面３０３ｂに配置する１つの利点は、第２のシール面がアクセスするのにより容易であり得るということであり、従って、もしチャンバの他の部品に位置づけられるより、第２の面に位置づけられるシールは、より容易に交換されることができる。加えて、もし基板ステージ１２０が処理チャンバ１１０からはずされるならば、デュアル接触シール３２０は、調べられることができ、および／または処理チャンバの外側のエリアにて便利に交換されることができる。しかしながら、デュアル接触シール３２０（または後述する三接触シール３３０のような、記載される他のシーリングデバイス）が、第２のシール面３０３ｂ上の代わりに第１のシール面３０３ａ上に配置されることができる点に留意される。第１のシール面３０３ａ上にシールを位置決めすることの有益な効果は、第１のシール面３０３ａが、通常、処理チャンバ１１０の上部に配置されているということに起因する。従って、デュアル接触シール３２０（または他のこのようなシール）を第１のシール面に配置することは、ポケット３２４が下方へ開口されるように向きを定められるので、デュアル接触シール３２０によって形成された何らかのポケットまたは谷エリア３２４内のパーティクルの蓄積を減少させる。更に、第１のシール面は、一般的に、第２のシール面より動かない。したがって、シールデバイスに堆積する何らかの粒子状物質は、撹拌されそうにない。たとえば、基板ステージ１２０が、ある位置から他に移送するときに、第１のシール面３０３ａ上のシールは、動く必要はなく、従って、処理チャンバ１１０のより少ないコンタミネーションを生成するはずである。用語「第１の」および「第２の」は、単に記載される具体的な実施例の名称だけであって、請求項において使用される用語の定義であることを目的としない点に更に留意される。たとえば、用語「第１の」シール面は、図に示すようにコンポーネント３０３ａまたは３０３ｂのどちらでも指すことができる。同様に「第２の」シール面は、また、いずれのコンポーネントも指すことができる。
【００６２】
基板移送の間、または基板処理の前に、処理空間１８０は、移送空間１８２に対し開放される。処理空間１８０若しくは移送空間１８２の一方、または両方が、排気され、ガスで、例えば不活性ガスでパージされ、または両方される。たとえば、処理空間１８０および移送空間１８２内の圧力は、真空圧力であることができる；しかしながら、それは、基板処理の間、処理空間１８０の圧力より高い値まで上昇されることができる。一旦、基板ステージ１２０が、シール３２０を延長３０４に係合するために垂直に移動すると、高圧ガス、例えば不活性ガスは、ポケット３２４内に閉じ込められる。本実施形態において、一旦シールが係合するならば、ポケット３２４内に閉じ込められたガスは、処理空間１８０と、移送空間１８２とのそれぞれの圧力より高い圧力である。たとえば、閉じ込められたガスの圧力は、いくつかの理由を挙げると、真空シールの形成によるシール３２０の部分的な圧縮のために、または真空シールの形成後の移送空間１８２および処理空間１８０内のそれぞれの圧力の低下のために、または閉じ込められたガスの加熱のために、またはそれらのいずれかの組合せのために、より高くなることができる。ポケット内のこの高圧は、移送空間から処理空間までのガス流れを妨げることができる。たとえば、何倍かで、ポケット内のガスは、移送空間のガスとは異なることができる。したがって、ポケット内のガスは、移送空間からのガスが、処理空間を汚染することを防ぐのを助ける。更に、基板ステージ１２０の降下の間、ポケット３２４内に閉じ込められた高圧ガスは、シールを損なわずに、シール３２０を解放することをアシストすることができる。たとえば、一旦、圧縮によるシール３２０上の力が減少するならば、ポケット３２４内部の加圧されたガスは、外へ押す。したがって、ある横方向の力は、第２のシール面３０３ｂとの接触を断つように、それを生じているシール３２０にかけられる。さらにまた、ポケット３２４から漏れているガスは、２つの接触突起３２２と、第２のシール面３０３ｂとの間の密着している位置を突っ切る（ｓｈｅａｒ  ｔｈｒｏｕｇｈ）傾向があることができる。
【００６３】
ここで、図５を参照すること、本発明の他の実施形態に係る、基板ステージ１２０のフランジ３０２と、上部チャンバアセンブリ１３０からの延長３０４との間のシールを生成するためのシール構成が、さらにプロセス後のシール解放を改良することが、示される。三接触シール３３０は、３つの接触突起３３２と、その間に配置されたデュアルポケット３３４とを含んで示される。閉じ込めリップ３３６は、フランジ３０２上のシール３３０を保持するために、シール３０６の両側で、フランジ３０２に形成されることができる。デュアルポケット３３４を有する１つの可能な利点は、３つの接触突起３３２が、処理空間１８０と、移送空間１８２との間の段階的な圧力差（ｇｒａｄｕａｔｅｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を提供することができるということである。たとえば、移送空間１８２に隣接したポケット内部の圧力は、処理空間１８０の隣のポケットより高い圧力を有することができる。これは、相対的に高い圧力の移送空間からの不可避のリークのため、またはシール設計、例えば別のポケットに対して一方のポケット内のガスのより高い圧縮を生じる、より高い接触突起のために依ることができる。リークが、与えられたシールを横切る圧力差に比例するとき、処理空間１８０内で、処理空間に隣接するポケットからのリークは、もしこのポケットが相対的により高い圧力の移送空間に隣接するそれ自身である場合にくらべ、より少なくなる。圧力が各々のポケット内で多くの場合異なっているように、シールと、第２のシール面３０３ｂとの間の接触をガスが「突っ切る（ｓｈｅａｒｓ）」ことによる機構が、デュアル接触シール３２０でされるように、三接触シール３３０で起こる。したがって、３つの接触突起３３２の各々は、第２のシール面３０３ｂとの接触を断つのは、デュアル接触シール３２０の２つの接触突起３３２が接触を断つ方法に似ている。
【００６４】
基板移送の間、または基板処理の前に、処理空間１８０は、移送空間１８２に対し開放される。処理空間１８０若しくは移送空間１８２のいずれか一方、または両方は、ガス、例えば不活性ガスによってパージされることができ、処理空間１８０および移送空間１８２内の圧力は、基板処理の間、処理空間１８０内の圧力より高い値まで上昇されることができる。一旦、基板ステージ１２０が、延長３０４で、シール３３０に係合するために垂直に移動すると、高圧の不活性ガスは、デュアルポケット３３４内に閉じ込められる。基板ステージ１２０を降下する間、デュアルポケット３３４内に閉じ込められた高圧不活性ガスは、シールを損なわずにシール３３０の解放をアシストすることができる。
【００６５】
シール３２０および３３０は、エラストマー材、例えばヴァイトン（Ｖｉｔｏｎ）またはカルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）から製造されることができる。シールに対するディメンションに関して、高さは、たとえば、ほぼ１ｍｍからほぼ１０ｍｍまでの範囲とすることができ、望ましくは、高さは、たとえば、ほぼ２ｍｍからほぼ５ｍｍまでの範囲とすることができる。横方向の寸法に関して、幅は、たとえば、ほぼ１ｍｍからほぼ２０ｍｍまでの範囲とすることができ、望ましくは、幅は、ほぼ２ｍｍからほぼ１０ｍｍまでの範囲とすることができる。
【００６６】
図６は、本発明の１つの実施形態に係るプロセスのプロセスフロー図を示す。図６のプロセスは、図１〜図２の処理システムまたは他のいかなる適切な処理システムによっても実行されることができる。図６に示すように、ステップ７１０で、プロセスは、基板を、処理システムの移送空間から真空分離された処理システムの処理空間に配置されることを含む。ステップ７２０において、移送空間からの真空アイソレーションを維持する一方、基板は、処理空間内の第１の位置または第２の位置のいずれか一方で処理される。ステップ７３０において、材料は、第１の位置または第２の位置のいずれか一方で基板に堆積される。
【００６７】
ステップ７１０〜７３０において、第１のアセンブリは、１００℃以上で維持されることができ、一方、第２のアセンブリは、１００℃以下で維持されることができる。ステップ７１０〜７３０において、第１のアセンブリは、５０℃以上で維持されることができ、一方、第２のアセンブリは、５０℃以下で維持されることができる。ステップ７１０〜７３０において、処理空間から移送空間までのガスコンダクタンスは、１０−３Ｔｏｒｒ−ｌ／ｓ未満であり、好ましくは、１０−４Ｔｏｒｒ−ｌ／ｓ未満である。
【００６８】
ステップ７３０において、材料を堆積させるために、プロセスガス組成は、材料の蒸着のためのプロセスに導入されることができる。更に、プラズマは、気相堆積速度を増強するために、プロセスガス組成から形成されることができる。
【００６９】
ステップ７３０において、堆積する材料は、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭窒化物または金属シリサイドのうちの少なくとも１つであることができる。たとえば、堆積する材料は、タンタル膜、タンタル窒化膜またはタンタル炭窒化物膜のうちの少なくとも１つであることができる。
【００７０】
処理システムは、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、プラズマ増強ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）プロセス、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスまたはプラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスのうちの少なくとも１つのために構成されることができる。
【００７１】
ステップ７３０において、プラズマは、０．１から１００ＭＨｚまでの周波数のラジオ数（ＲＦ）のエネルギを、処理空間内のプロセスガスに印加することによって形成されることができる。ステップ７３０の間、電極は、ＲＦ電源に接続されることができ、処理空間内にＲＦエネルギを結合させるように構成されることができる。
【００７２】
さらにまた、パージガスは、材料を堆積させた後に導入されることができる。さらに、パージガスの有無にかかわらず、電磁気のパワーは、前記蒸着システムまたは基板のうちの少なくとも１つからの汚染物質を解放するために、蒸着システムに組み合わせられることができる。電磁気のパワーは、プラズマ、紫外光、またはレーザーの形で蒸着システムに組み合わせられることができる。
【００７３】
さらに図１Ａを参照して、コントローラ１７０は、マイクロプロセッサ、メモリ、および、堆積システム１０１と通信し、堆積システム１０１への入力をアクティブにするのに、および同じく堆積システム１０１から出力をモニタするのに十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートを含むことができる。さらに、コントローラ１７０は、処理チャンバ１１０、基板ステージ１２０、上部アセンブリ１３０、下部チャンバアセンブリ１３２、プロセス材料供給システム１４０、第１の電源１５０、基板温度コントロールシステム１６０、第１の真空ポンプ１９０、第１の真空バルブ１９４、第２の真空ポンプ１９２、第２の真空バルブ１９６、およびプロセスボリューム調整システム１２２と情報を交換することができる。例えば、メモリに格納されたプログラムは、エッチングプロセスまたは堆積プロセスを実行するためにプロセスレシピに係る堆積システム１０１の上述したコンポーネントへの入力をアクティブにするために利用されることができる。
【００７４】
コントローラ１７０は、上記で議論された材料堆積のプロセスを制御しモニタするために、マイクロプロセッサ、メモリ、および、堆積システム１０１（１０１’）と通信して、堆積システム１０１（１０１’）への入力をアクティブにするのに、同じく堆積システム１０１（１０１’）からの出力をモニタするに十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートとを含むことができる。例えば、コントローラ１７０は、図６に関して上で記載されているステップを達成するように実行のためのプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能なメディアを含んでいることができる。さらに、コントローラ１７０は、処理チャンバ１１０、基板ステージ１２０、上部アセンブリ１３０、プロセス材料ガス供給システム１４０、電源１５０、基板温度コントローラ１６０、第１の真空排気システム１９０、および／または第２の真空排気システム１９２と組み合わせられることができ、および、情報を交換することができる。例えば、メモリに格納されたプログラムは、上記のプラズマ無し、またはプラズマ増強堆積プロセスのうちの少なくとも１つを実行するために、プロセスレシピに係る堆積システム１０１（１０１’）の上述したコンポーネントへの入力をアクティブにするために利用されることができる。
【００７５】
コントローラ１７０の１つの実施例は、オースティン、テキサスのデル社から入手可能な、６１０（登録商標）、デルプレシジョンワークステーションである。しかしながら、コントローラ１７０は、メモリに含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行しているプロセッサに応答して本発明の処理ステップに基づいてマイクロプロセッサの一部または全てを実行する汎用コンピューターシステムとして実行されることができる。このような命令は、別のコンピュータ読み取り可能なメディア（例えばハードディスクまたはリムーバブルメディアドライブ）から、コントローラメモリに読み込まれることができる。マルチプロセッシング装置の１つ以上のプロセッサは、また、主メモリに含まれる命令のシーケンスを実行するために、コントローラマイクロプロセッサとして使用されることができる。代わりの実施例では、配線による回路が、ソフトウェア命令の代わりにまたはそれと結合して用いられることができる。したがって、実施形態は、ハードウェア回路、および、ソフトウェアのいずれの特定の組合せにも限定されない。
【００７６】
コントローラ１７０は、本発明の教示に係りプログラムされた命令を保持するために、およびデータ構造、表、レコード、若しくは本発明を実施するのに必要であり得る他のデータを包含するために、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能なメディア、またはメモリ、例えばコントローラメモリを有する。コンピュータ読み取り可能なメディアの実施例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭｓ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、または、他のいかなる磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ―ＲＯＭ）、または他のいかなる光学的メディア、パンチカード、紙テープまたは孔パターンを有する他の物理メディア、キャリアウェーブ（以下に記載する）、またはコンピュータが読むことができる他のいかなるメディアでもある。
【００７７】
コンピュータ読み取り可能なメディアのどれかひとつ、または組合せたものに保存されて、本発明は、コントローラ１７０を制御するための、本発明を実施するためのデバイスまたはデバイスを駆動するための、および／またはコントローラが人間のユーザと対話することを可能にするためのソフトウェアを含む。このようなソフトウェアは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール、およびアプリケーションソフトを含むことができるが、これに限定されるものではない。このようなコンピュータ読み取り可能なメディアは、本発明を実施する際に実行されるプロセスの全てまたは部分（もしプロセスが分散さえるならば）を実行するための本発明のコンピュータプログラム製品を更に含む。
【００７８】
本発明のコンピューターコードデバイスは、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、および、完成した実行可能プログラムを含むがこれに限らない何らかの解釈可能なまたは実行可能コード機構であることができる。さらに、本発明のプロセスの部分は、より十分な性能、信頼性、および／または費用に対して分散されることができる。
【００７９】
ここで使用する用語「コンピュータ読み取り可能なメディア」は、実行のためコントローラ１７０のプロセッサに対する命令を提供する際に関係する何らかのメディアを称する。コンピュータ読み取り可能なメディアは、多くの形態をとることができ、不揮発性のメディア、揮発性のメディア、および、伝送メディアを含み、しかし、それらに限定されるものではない。不揮発性のメディアは、例えば、光学的、磁気ディスク、および光磁気ディスク、例えばハードディスクまたはリムーバブルメディアドライブを含む。揮発性のメディアは、ダイナミックメモリ、例えば主メモリを含む。さらに、コンピュータ読み取り可能なメディアの多様な形態は、実行のためのコントローラのプロセッサに対する１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することを含まれることができる。例えば、命令は、まず最初にリモートコンピュータの磁気ディスクに移動されることができる。リモートコンピュータは、遠隔でダイナミックメモリへ、本発明の全てまたは部分を実施するための命令をロードすることができ、および、コントローラ１７０にネットワーク上で命令を送ることができる。
【００８０】
コントローラ１７０は、堆積システム１０１（１０１’）に対して近くで位置づけられることができ、または、それは堆積システム１０１に対して遠く離れて位置づけられることができる。例えば、コントローラ１７０は、直接接続、イントラネット、インターネット、および、ワイヤレス接続のうちの少なくとも１つを用いて、データを堆積システム１０１と交換することができる。コントローラ１７０は、例えば、顧客サイト（すなわちデバイスメーカーなど）でイントラネットに接続させられることができ、または、それは、例えば、ベンダーサイト（すなわち装置製造業者）でイントラネットに接続させられることができる。加えて、例えば、コントローラ１７０は、インターネットに組み合わせられることができる。さらにまた、別のコンピュータ（すなわちコントローラ、サーバなど）は、例えば、直接接続、イントラネット、およびインターネットのうちの少なくとも１つを介してデータを交換するコントローラ１７０にアクセスできる。また、当業者によって理解されるように、コントローラ１７０は、ワイヤレス接続を介してデータを堆積システム１０１（１０１’）と交換することができる。
【００８１】
発明の特定の典型的な実施形態だけが、気相成長システムの用途に対して、上で詳述されたが、当業者は、発明の新規進歩の事項から逸脱することなく典型的な実施形態において多数の変更態様が可能であることを容易に理解することができる。たとえば、真空シールは、上記の通り、上部チャンバアセンブリと、下部チャンバアセンブリとの間に、または、一方の真空チャンバコンポーネントと、他方の真空チャンバコンポーネントとの間に提供され、他の真空処理システム、例えばドライエッチングシステム、ドライプラズマエッチングシステムなどに利用されることができる。
【００８２】
添付の図面において、上記詳細な説明を参照することでより十分に理解されるのと同様に、添付の図面ととともに考えられることによって、本発明のより完全な理解およびそれの多くの効果は容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１Ａ】本発明の１つの実施形態に係る堆積システムの概略図を記載する図である。
【図１Ｂ】本発明の１つの実施形態に係る別の堆積システムの概略図を記載する図である。
【図２Ａ】サンプル移送が下方のサンプルステージ位置で容易にされる、本発明の１つの実施形態に係る図１Ａの堆積システムの概略図を記載する図である。
【図２Ｂ】サンプル移送が下方のサンプルステージ位置で容易にされる、本発明の１つの実施形態に係る図１Ｂの堆積システムの概略図を記載する図である。
【図３】シール機構の概略図を記載する図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に係るシール機構の概略図を記載する図である。
【図５】本発明の１つの実施形態に係る別のシール機構の概略図を記載する図である。
【図６】本発明の１つの実施形態に係るプロセスのプロセスフロー図を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０１…堆積システム、１１０…プラズマ処理チャンバ、１２０…基板ステージ、１２２…プロセスボリューム調整システム、１２５…基板、１３０…上部アセンブリ、１３２…下部アセンブリ、１４０…プロセス材料供給システム、１４２…プレナム、１４４…注入プレート、１４６…オリフィス、１５０…電源、１６０…基板温度コントロールシステム、１７０…コントローラ、１８０…処理空間、１８２…移送空間、１８４…移送ポート、１９０…第１の真空ポンプ、１９１…注入口、１９２…第２の真空ポンプ、１９４…真空バルブ、１９６…真空バルブ、３０２…フランジ、３０３ａ…第１のシール面、３０３ｂ…第２のシール面、３０４…延長、３０５…開口、３０６…シール、３０８…溝、３１０…下部プレート、３１２…排気チャネル、３２０…デュアル接触シール、３２２…２つの接触突起、３２４…ポケット、３２６…リップ、３３０…三接触シール。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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