(57)【要約】  誘電体表面に比べて金属表面上へ選択的に金属を選択的に堆積させる方法。方法は、金属酸化物表面を金属表面に還元することと、誘電体表面上の堆積を最小にするために誘電体表面を保護することとを含む。【選択図】図１
2017528597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を堆積させる方法であって、
金属酸化物を含む第１の基板表面および誘電体を含む第２の基板表面を備える基板を提供するステップと、
前記基板をアルコールに露出させて、前記金属酸化物を第１の金属に還元し、アルコキシ末端誘電体表面を形成するステップと、
前記基板を１つまたは複数の堆積ガスに露出させて、前記アルコキシ末端誘電体表面より前記第１の金属上に第２の金属膜を選択的に堆積させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第１の基板表面の前記金属酸化物が、酸化銅、酸化コバルト、酸化ニッケル、および酸化ルテニウムの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の基板表面の前記金属酸化物が酸化銅を含み、前記第１の金属が銅を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記誘電体がヒドロキシル末端を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記誘電体が低誘電率誘電体である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アルコールが、１次アルコールおよび２次アルコールの一方または両方である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記アルコールが１次アルコールである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アルコールが、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、イソペンタノール、シクロペンタノール、１−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−ノナノール、１−デカノール、１−ウンデカノール、１−ドデカノール、１−テトラデカノール、１−オクタデカノール、アリルアルコール（２−プロペン−１−オール）、クロチルアルコール（シスまたはトランス）、メチルビニルメタノール、ベンジルアルコール、α−フェニルエタノール、１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１−プロパノール（ネオペンチルアルコール）、２−メチル−１−プロパノール、３−メチル−１−ブタノール、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アルコールが２次アルコールである、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルコールが、２−ブタノール、β−フェニルエタノール、ジフェニルメタノール、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属膜が、コバルト、銅、ニッケル、およびタングステンの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルコールが、次の一般式を有する、請求項１に記載の方法。
【化１】
2017528597.tif 000007
（式中、ＲおよびＲ’はそれぞれ、水素、アルカン、アルケン、アルキン、環状アルカン、環状アルケン、環状アルキン、および１〜２０の範囲内の炭素原子を有する芳香族化合物からなる群から独立して選択される）
【請求項１３】
前記第２の金属膜を堆積させるための前記１つまたは複数の堆積ガスが、シクロペンタジエニルコバルトジカルボニル（ＣｐＣｏＣＯ）、ジコバルトヘキサカルボニルｔｅｒｔ−ブチルアセチレン（ＣＣＴＢＡ）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンケトイミネート）コバルト、ビス（ジメチルアミノ−２−プロポキシ）銅、ビス（ジメチルアミノ−２−エトキシ）銅、またはビス（ジメチルアミノ−２−プロポキシ）ニッケル、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンケトイミネート）ニッケルの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の金属膜が、前記アルコキシ末端誘電体表面上に実質上堆積しない、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の金属膜を堆積させた後に前記アルコキシ末端誘電体表面から前記アルコキシ末端を除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、膜を選択的に堆積させる方法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、アルコールの選択的還元および選択的保護を使用して膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
チップの特徴サイズが１４ｎｍを下回ると、銅の漏れ電流がチップの信頼性に影響を及ぼす。漏れ電流の信頼性を改善するには、銅の上にコバルトを選択的に堆積させたキャッピング層が、集積プロセスに使用される。このキャッピング層をうまく機能させるために、誘電体より銅上の堆積は、非常に選択的に行われる可能性がある。
【０００３】
従来のプロセスでは、３００℃を超える水素を使用して、酸化銅を銅金属に還元する。この温度を低下させた後、シリルアミン誘導体を使用して、誘電体表面を改質する。このプロセスでは、コバルトを堆積させる前に、２ステップの前処理を使用する。２つのステップ間の温度差のため、前処理プロセスには時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、誘電体表面より金属表面上へ選択的に金属膜を堆積させる方法が、当技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、膜を堆積させる方法を対象とする。金属酸化物を含む第１の基板表面および誘電体を含む第２の基板表面を備える基板が提供される。この基板をアルコールに露出させて、金属酸化物を第１の金属に還元し、アルコキシ末端誘電体表面を形成する。この基板を１つまたは複数の堆積ガスに露出させて、アルコキシ末端誘電体表面より第１の金属上に第２の金属膜を選択的に堆積させる。
【０００６】
本開示の追加の実施形態は、膜を堆積させる方法を対象とする。酸化銅、酸化コバルト、酸化ニッケル、および酸化ルテニウムからなる群から選択される金属酸化物を含む第１の基板表面ならびにヒドロキシル末端誘電体を含む第２の基板表面を備える基板が提供される。この基板をアルコールガスに露出させて、金属酸化物を第１の金属に還元し、アルコキシ末端誘電体表面を形成する。この基板を１つまたは複数の堆積ガスに露出させて、アルコキシ末端誘電体表面より第１の金属上に第２の金属含有膜を選択的に堆積させる。
【０００７】
本開示のさらなる実施形態は、膜を堆積させる方法を対象とする。酸化銅、酸化コバルト、および酸化ニッケルからなる群から選択される金属酸化物を含む第１の基板表面ならびにヒドロキシル末端低誘電率誘電体表面を含む第２の基板表面を備える基板が提供される。この基板を気体状アルコールに露出させて、金属酸化物を第１の金属に還元し、アルコキシ末端誘電体表面を形成する。気体状アルコールは、次の一般式を有する。
【０００８】
【化１】
2017528597.tif 000003
【０００９】
式中、ＲおよびＲ’はそれぞれ、水素、アルカン、アルケン、アルキン、環状アルカン、環状アルケン、環状アルキン、および１〜２０の範囲内の炭素原子を有する芳香族化合物からなる群から独立して選択される。この基板を１つまたは複数の堆積ガスに露出させて、第１の金属上に第２の金属含有膜を堆積させるが、アルコキシ末端誘電体表面上には実質上堆積しない。
【００１０】
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡単に要約した本開示に関するより具体的な説明を得ることができる。実施形態のいくつかを添付の図面に示す。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって本開示の範囲を限定すると見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）から（Ｄ）は、本開示の１つまたは複数の実施形態による処理方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態は、金属堆積前に１つの余分の前処理プロセスを含む、膜を堆積させる方法を提供する。本開示の実施形態は、金属酸化物（たとえば、酸化銅）から金属（たとえば、銅）への還元および誘電体の表面の保護という２つの目的で、単一の試薬または単一のプロセスステップを使用する。単一のプロセスを、１つのプロセス温度で実行することができる。加えて、金属酸化物の還元およびたとえばアルコキシ基による誘電体表面の保護を行った後、金属前駆体は、誘電体表面との反応を実質上示さない。これにより、誘電体表面上の金属堆積が防止され、または最小になり、金属堆積の選択性が改善される。
【００１３】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、「基板」および「ウエハ」という用語は区別なく使用され、どちらもプロセスが作用する表面または表面の一部分を指す。また、文脈上別途明確に指示しない限り、基板への言及は、基板の一部分のみを指すこともできることが、当業者には理解されよう。加えて、基板上の堆積への言及は、裸基板と、１つまたは複数の膜または特徴が堆積または形成された基板との両方を意味することができる。
【００１４】
本明細書では、「基板」とは、製造プロセス中に膜処理が実行される任意の基板または基板上に形成された材料表面を指す。たとえば、処理を実行することができる基板表面には、応用例に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、砒化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、ならびに金属、金属窒化物、金属合金、および他の導電性材料などの任意の他の材料が含まれる。基板は、それだけに限定されるものではないが、半導体ウエハを含む。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、および／または焼成するために、前処理プロセスに露出させることができる。基板自体の表面上に直接膜処理を行うことに加えて、本発明では、開示する膜処理ステップはいずれも、以下でより詳細に開示するように、基板上に形成される下層上で実行することができ、「基板表面」という用語は、文脈上指示されるそのような下層を含むことが意図される。したがって、たとえば、膜／層または部分的な膜／層が基板表面上へ堆積された場合、新しく堆積された膜／層の露出表面が基板表面になる。所与の基板表面が何を含むかは、どのような膜が堆積されるか、ならびに使用される特定の化学的性質に依存する。１つまたは複数の実施形態では、第１の基板表面は金属を含み、第２の基板表面は誘電体を含み、または逆も同様である。いくつかの実施形態では、基板表面は、特定の官能性（たとえば、−ＯＨ、−ＮＨなど）を含むことができる。
【００１５】
同様に、本明細書に記載する方法で使用することができる膜も多種多様である。いくつかの実施形態では、膜は、金属を含むことができ、または金属から本質的になることができる。金属膜の例には、それだけに限定されるものではないが、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）などが含まれる。いくつかの実施形態では、膜は誘電体を含む。その例には、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＨｆＯ2などが含まれる。
【００１６】
本明細書および添付の特許請求の範囲では、「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物質」などの用語は、基板表面との反応性を有する化学種を含むガスを意味するために、区別なく使用される。たとえば、第１の「反応性ガス」は、基板の表面上へ簡単に吸着することができ、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応のために利用可能になることができる。
【００１７】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、金属酸化物（たとえば、酸化銅）を金属（たとえば、銅）に還元する還元剤として機能するため、ならびに官能基（たとえば、ヒドロキシル基）をアルコキシ基に置き換えることによって誘電体表面を保護する保護剤として機能するために、アルコールを採用する。本開示のいくつかの実施形態は、気相プロセスである。１つまたは複数の実施形態では、プロセスは、単一の温度で行われる。
【００１８】
金属酸化物の還元およびアルコキシ基による誘電体表面の保護を行った後、金属前駆体（たとえば、コバルト前駆体）は、誘電体表面との反応をほとんどまたはまったく示さない。ほとんどまたはまったく反応しないため、金属前駆体が誘電体表面上に堆積することが防止される。したがって、本開示の１つまたは複数の実施形態は、金属堆積の選択性を改善する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、プロセス温度は、約１４０℃〜約３００℃の範囲内である。いくつかの実施形態のアルコールは、１次アルコール（たとえば、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、３−メチル−１−ブタノール）、および／または２次アルコール（たとえば、イソプロパノール、２−ブタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール）である。好適なアルコールは、プロセス温度の気相で金属酸化物を金属に還元することができる。好適なアルコールは、誘電体表面を改質してヒドロキシル基をアルコキシ基に置き換えることができる。１つまたは複数の実施形態では、誘電体よりＣｕ上のＣｏの選択的堆積が改善される。
【００２０】
したがって、本開示の１つまたは複数の実施形態は、膜を堆積させる方法を対象とする。堆積させる膜は、金属膜または金属含有膜とすることができる。金属含有膜は、文脈上示唆するように、金属膜または混合金属−非金属膜、たとえば金属酸化物または金属窒化物膜とすることができる。
【００２１】
本開示の実施形態は、第２の表面より１つの表面上へ金属膜を選択的に堆積させる方法を提供する。本明細書および添付の特許請求の範囲では、「別の表面より１つの表面上に膜を選択的に堆積させる」などの用語は、膜の第１の量が第１の表面上に堆積され、膜の第２の量が第２の表面上に堆積され、膜の第２の量が膜の第１の量より少ない、またはゼロであることを意味する。これに関して使用される「より（ｏｖｅｒ）」という用語は、別の表面上の１つの表面の物理的な配向ではなく、一方の表面と他方の表面の化学反応の熱力学的または運動学的特性の関係を示唆する。たとえば、誘電体表面より銅表面上へコバルト膜を選択的に堆積させるということは、コバルト膜は銅表面上に堆積するが、コバルト膜は誘電体表面上にはほとんどもしくはまったく堆積しないこと、または銅表面上のコバルト膜の形成が、誘電体表面上のコバルト膜の形成に比べて熱力学的もしくは運動学的に好ましいことを意味する。
【００２２】
図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照すると、処理チャンバ内へ基板１０が提供または配置される。基板１０は、金属酸化物３０を含む第１の表面２０と、第２の表面４０とを有する。たとえば、第１の表面および第２の表面は、半導体特徴（たとえば、トレンチ）を構成することができ、第１の表面は、特徴の一部分（たとえば、トレンチの底部）を形成し、第２の表面は、特徴の別個の部分（たとえば、トレンチの側壁）を形成する。図１（Ａ）の第１の表面２０の描写から分かるように、金属酸化物３０は、第１の表面２０上の任意の酸化物コーティングとすることができる。たとえば、第１の表面は銅とすることができ、表面上に薄い酸化銅層を有する。金属酸化物層３０は、任意の好適な手段によって、意図的に形成することができ、または別のプロセスの副次的結果として形成されることがある。たとえば、酸化物層は、基板の移動中に空気への露出の結果として形成されることがあり、または酸化ガス（たとえば、酸素もしくはオゾン）への露出によって意図的に形成することができる。
【００２３】
金属酸化物は、任意の好適な金属酸化物とすることができる。いくつかの実施形態では、金属酸化物３０は、第１の表面２０の金属を含み、したがって金属酸化物の還元の際、第１の表面のバルク金属は残る。いくつかの実施形態では、第１の基板表面の金属酸化物は、酸化銅、酸化コバルト、酸化ニッケル、および酸化ルテニウムの１つまたは複数を含む。
【００２４】
いくつかの実施形態の第２の表面４０は、誘電体材料を含む。１つまたは複数の実施形態では、第２の表面４０は、ヒドロキシ末端表面５０を有する誘電体材料を含む。ヒドロキシ末端は、ヒドロキシル基を有する表面を作製するための「ヒドロキシ改質」などと呼ぶこともできる。
【００２５】
第１の表面２０と、金属酸化物３０と、ヒドロキシ末端表面５０を有する第２の表面４０とを含む基板１０が、アルコールに露出される。図１（Ｂ）に示すように、アルコールは、金属酸化物３０を第１の表面２０（たとえば、第１の金属）に還元する。金属酸化物から金属への還元は、ゼロ価の金属への還元と呼ぶこともできる。たとえば、酸化銅は、銅に還元される。
【００２６】
アルコールへの露出はまた、誘電体４０のヒドロキシル末端表面５０をエステル化して、アルコキシ末端６０の第２の表面４０にする。本明細書および添付の特許請求の範囲では、「アルコキシ末端」という用語は、−ＯＲ基を有する表面を意味する。「アルコキシ末端」および「アルコキシ改質」という用語は、区別なく使用される。アルコキシ末端表面は、使用されるアルコールに応じて任意のＲ基を有することができる。アルコキシ基は、アルカンに限定されるものではなく、たとえば、アルカン、アルケン、アルキン、シクロアルカン、シクロアルケン、シクロアルキン、アリール（アリーロキシとも呼ばれる）、またはこれらの組合せとすることができる。たとえば、ヒドロキシル末端を有する二酸化ケイ素誘電体をエタノールでエステル化して、エトキシ末端を有する二酸化ケイ素誘電体にすることができる。
【００２７】
第２の表面４０の誘電体は、任意の好適な誘電体とすることができる。いくつかの実施形態では、第２の表面４０の誘電体は、低誘電率誘電体を含む。本明細書および添付の特許請求の範囲では、低誘電率誘電体という用語は、約５以下の誘電率を有する誘電体材料を指す。
【００２８】
アルコールは、たとえば、第１の表面、第２の表面、堆積温度、および形成されている最終金属膜に応じて、任意の好適なアルコールとすることができる。いくつかの実施形態のアルコールは、１次アルコールおよび２次アルコールの一方または両方である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、アルコールは１次アルコールである。好適な１次アルコールには、それだけに限定されるものではないが、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、イソペンタノール、シクロペンタノール、１−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−ノナノール、１−デカノール、１−ウンデカノール、１−ドデカノール、１−テトラデカノール、１−オクタデカノール、アリルアルコール（２−プロペン−１−オール）、クロチルアルコール（シスまたはトランス）、メチルビニルメタノール、ベンジルアルコール、α−フェニルエタノール、１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１−プロパノール（ネオペンチルアルコール）、２−メチル−１−プロパノール、３−メチル−１−ブタノール、および１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）が含まれる。１つまたは複数の実施形態では、１次アルコールは、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、イソペンタノール、シクロペンタノール、１−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−ノナノール、１−デカノール、１−ウンデカノール、１−ドデカノール、１−テトラデカノール、１−オクタデカノール、アリルアルコール（２−プロペン−１−オール）、クロチルアルコール（シスまたはトランス）、メチルビニルメタノール、ベンジルアルコール、α−フェニルエタノール、１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１−プロパノール（ネオペンチルアルコール）、２−メチル−１−プロパノール、３−メチル−１−ブタノール、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、アルコールは２次アルコールである。好適な２次アルコールには、それだけに限定されるものではないが、２−ブタノール、β−フェニルエタノール、ジフェニルメタノール、および１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）が含まれる。プロピレングリコール（１，２−プロパンジオール（ｐｒｏｐａｎｄｉｏｌ））は、１次アルコールとしても２次アルコールとしても作用することができる。１つまたは複数の実施形態では、２次アルコールは、２−ブタノール、β−フェニルエタノール、ジフェニルメタノール、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、およびこれらの組合せからなる群から選択される。
【００３１】
いくつかの実施形態では、アルコールは、次の一般式を有する。
【００３２】
【化２】
2017528597.tif 000004
【００３３】
式中、ＲおよびＲ’はそれぞれ、水素、アルカン、アルケン、アルキン、環状アルカン、環状アルケン、環状アルキン、および１〜２０の範囲内の炭素原子を有する芳香族化合物からなる群から独立して選択される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、アルコールはカルボン酸である。この場合、アルコールとして使用される化合物は、厳密には式Ｒ−ＯＨを有するアルコールではなく、Ｒ−ＣＯＯＨの形のヒドロキシルを含有する。いくつかの実施形態では、アルコールは、当業者には理解されるように、一般式ＲＣＯＨを有するアルデヒドに置き換えられる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、アルコールは、次の一般式を有するカルボン酸である。
【００３６】
【化３】
2017528597.tif 000005
【００３７】
式中、Ｒは、水素、アルカン、アルケン、アルキン、環状アルカン、環状アルケン、環状アルキン、および１〜２０の範囲内の炭素原子を有する芳香族化合物からなる群から選択される。
【００３８】
いくつかの実施形態では、還元剤は、アルコールではなくアルデヒドであり、アルデヒドは、次の一般式を有する。
【００３９】
【化４】
2017528597.tif 000006
【００４０】
式中、Ｒは、水素、アルカン、アルケン、アルキン、環状アルカン、環状アルケン、環状アルキン、および１〜２０の範囲内の炭素原子を有する芳香族化合物からなる群から選択される。
【００４１】
アルコール、カルボン酸、またはアルデヒドが基板表面に露出される温度は、たとえば、第１の表面、第２の表面、使用されている還元剤（たとえば、アルコール、カルボン酸、またはアルデヒド）、計画されている今後の処理、過去の処理、および使用されている処理機器に依存する。たとえば、より低温のプロセスは、さらなる処理のために基板の熱量を保持するのに役立つことができ、または用いられる還元剤は、より高い沸点を有する。いくつかの実施形態では、基板表面は、約１４０℃〜約３００℃の範囲内の温度でアルコールまたは他の還元剤に露出される。１つまたは複数の実施形態では、基板表面は、約１８０℃〜約２８０℃の範囲内または約１９０℃〜約２７０℃の範囲内または約２００℃〜約２６０℃の範囲内または約２１０℃〜約２５０℃の範囲内の温度で、アルコールまたは他の還元剤に露出される。いくつかの実施形態では、プロセス温度は、約３１０℃未満、または約３００℃未満、または約２９０℃未満、または約２８０℃未満、または約２７０℃未満、または約２６０℃未満、または約２５０℃未満、または約２４０℃未満である。いくつかの実施形態では、還元剤への露出は気相で行われる。
【００４２】
還元剤（たとえば、アルコール、アルデヒド、またはカルボン酸）への露出後、第１の表面上の金属酸化物膜は第１の金属に還元され、第２の表面（たとえば、誘電体）は保護される。これにより、第２の表面上への堆積より、第１の表面の第１の金属上へ金属膜または金属含有膜を選択的に堆積させることが可能になる。金属膜は、任意の好適な方法（たとえば、原子層堆積、化学気相堆積）によって堆積させることができる。
【００４３】
図１（Ｂ）から図１（Ｃ）への変化を参照すると、第２の表面４０を保護し、第１の表面２０を準備（すなわち、酸化物層を除去）した後、基板表面を１つまたは複数の堆積ガスに露出させて、第２の金属７０または第２の金属含有膜を第１の表面２０上へ堆積させることができる。この堆積は、アルコキシ末端６０の第２の表面４０または保護された第２の表面４０より、表面２０上で選択的に行うことができる。
【００４４】
任意の好適な金属を第２の金属または金属含有膜として堆積させることができる。いくつかの実施形態では、金属膜は、コバルト、銅、ニッケル、タングステン、およびルテニウムの１つまたは複数を含む。たとえば、銅の上にコバルト膜を堆積させることができ、保護された誘電体上には実質上堆積しない。本明細書および添付の特許請求の範囲では、これに関して使用される「実質上堆積しない」という用語は、表面２０に対する表面６０上の堆積層７０の堆積厚さ比が０〜０．１または０〜０．０１の範囲内の比であることを意味する。
【００４５】
いくつかの実施形態では、第１の表面２０は銅を含み、第２の金属７０はコバルトを含む。１つまたは複数の実施形態では、第２の金属７０を堆積させるために使用される１つまたは複数の堆積ガスは、シクロペンタジエニルコバルトジカルボニル（ＣｐＣｏＣＯ）、ジコバルトヘキサカルボニルｔｅｒｔ−ブチルアセチレン（ＣＣＴＢＡ）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンケトイミネート）コバルト、ビス（ジメチルアミノ−２−プロポキシ）銅、ビス（ジメチルアミノ−２−エトキシ）銅、ビス（ジメチルアミノ−２−プロポキシ）ニッケル、および／またはビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンケトイミネート）ニッケルの１つまたは複数である。
【００４６】
１つまたは複数の実施形態では、第１の表面２０はコバルトを含み、第２の金属７０は銅を含む。いくつかの実施形態では、第１の表面２０はニッケルを含み、第２の金属７０は、銅およびコバルトの一方または両方を含む。
【００４７】
第２の金属７０が堆積された後、さらなる処理を実行することができる。たとえば、図１（Ｃ）および図１（Ｄ）を参照すると、アルコキシ末端６０の第２の表面４０のヒドロキシル化を行うことができる。これは、第２の金属膜を堆積させた後にアルコキシ末端誘電体表面から水蒸気などのアルコキシ末端を除去することができる任意の好適な方法または技法によって行うことができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、このプロセスは、バッチ処理チャンバ内で行われる。たとえば、回転プラテンチャンバ内で、回転ホルダ（「プラテン」）上に１つまたは複数のウエハが配置される。プラテンが回転すると、ウエハは様々な処理領域間を移動する。たとえば、ＡＬＤ内で、処理領域は、ウエハを前駆体および反応物質に露出させるはずである。加えて、膜成長の促進のために膜もしくは表面を適切に処理し、または所望の膜特性を得るには、プラズマ露出が有用になることがある。
【００４９】
本開示のいくつかの実施形態は、第１の表面および第２の表面を有する基板を単一の処理チャンバ内で処理し、チャンバの第１の部分内で、基板表面を還元剤（たとえば、アルコール）に露出させて、金属酸化物を還元し、第２の表面を保護する。この基板を処理チャンバの第２の部分へ回転させ、または第２の部分およびその後の第３の部分もしくはさらなる部分へ回転させて、第１の金属表面上に金属膜を堆積させる。いくつかの実施形態では、基板を処理チャンバの別の部分へさらに回転または移動させることができ、第２の表面のアルコキシ末端を除去することができる。処理チャンバのこれらの部分または領域のそれぞれまたはいずれかを分離するために、ガスカーテンを用いることができる。ガスカーテンは、反応性ガスが１つの領域から隣接する領域へ移動するのを防止するために、処理領域間にパージガスおよび真空ポートの１つまたは複数を提供する。いくつかの実施形態では、基板は２つ以上の処理領域に同時に露出され、基板の一部分は、第１の領域（たとえば、アルコール露出用）内に位置すると同時に、基板の別の部分は、処理チャンバの別個の領域（たとえば、金属堆積用）内に位置する。
【００５０】
本開示の実施形態は、線形処理システムまたは回転処理システムのどちらでも使用することができる。線形処理システムでは、プラズマがハウジングを出る領域の幅が、前面の長さ全体にわたって実質上同じである。回転処理システムでは、ハウジングは、概して「パイ形」または「くさび形」とすることができる。くさび形の区間内では、プラズマがハウジングを出る領域の幅は、パイ形と共形となるように変化する。本明細書および添付の特許請求の範囲では、「パイ形」および「くさび形」という用語は、略円形の扇形の物体を説明するために、区別なく使用される。たとえば、くさび形区間は、円または円板形の物体の一部とすることができる。パイ形区間の内縁は、一点に達することができ、または切り取って平坦な縁とすることができ、もしくは丸くすることができる。基板の経路は、ガスポートに直交することができる。いくつかの実施形態では、ガス噴射器アセンブリはそれぞれ、基板が横切る経路に実質上直交する方向に延びる複数の細長いガスポートを備える。本明細書および添付の特許請求の範囲では、「実質上直交する」という用語は、基板の概略的な移動方向が、ガスポートの軸にほぼ直交する（たとえば、約４５°〜９０°）平面に沿っていることを意味する。くさび形ガスポートの場合、ガスポートの軸は、ポートの長さに沿って延びるポートの幅の中間点として画定される線と見なすことができる。
【００５１】
本開示の追加の実施形態は、複数の基板を処理する方法を対象とする。複数の基板は、処理チャンバ内で基板支持体上へ装入される。この基板支持体を回転させて、ガス分布アセンブリを横切って複数の基板のそれぞれを通過させ、基板表面を還元剤（たとえば、アルコール）に露出させ、基板上に膜を堆積させ、任意選択で、還元剤露出からの保護層を除去する。還元剤露出、金属堆積、またはヒドロキシル化というプロセスステップはいずれも、次のプロセスへ移動する前に、または順次、繰り返すことができる。
【００５２】
カルーセルの回転は、連続式または非連続式とすることができる。連続処理では、ウエハは一定に回転し、したがって各噴射器に順に露出される。非連続処理では、ウエハを噴射器領域へ移動させて停止し、次いで噴射器間の領域へ移動させて停止することができる。たとえば、カルーセルは、ウエハが噴射器間領域から噴射器を横切って移動（または噴射器付近で停止）し、次の噴射器間領域へ移動するように回転することができ、そこでカルーセルは、再び一時停止することができる。噴射器間の一時停止は、各層堆積（たとえば、プラズマへの露出）間で追加の処理のための時間を提供することができる。プラズマの周波数は、使用されている特有の反応性化学種に応じて調整することができる。好適な周波数には、それだけに限定されるものではないが、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、および１００ＭＨｚが含まれる。
【００５３】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は、層の形成の前および／または後に処理にかけられる。この処理は、同じチャンバ内または１つもしくは複数の別個の処理チャンバ内で実行することができる。いくつかの実施形態では、基板は、さらなる処理のために第１のチャンバから別個の第２のチャンバへ移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバへ直接移動させることができ、または基板は、第１のチャンバから１つまたは複数の移送チャンバへ移動させることができ、次いで別個の処理チャンバへ移動させることができる。したがって、処理装置は、移相ステーションに連通する複数のチャンバを備えることができる。この種の装置を、「クラスタツール」または「クラスタ化システム」などと呼ぶことができる。
【００５４】
概して、クラスタツールは、基板中心の割出しおよび配向、ガス抜き、アニーリング、堆積、ならびに／またはエッチングを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えるモジュール式システムである。１つまたは複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバおよび中心移送チャンバを含む。中心移送チャンバは、処理チャンバおよびロードロックチャンバ間で基板を往復させることができるロボットを収納することができる。移送チャンバは、典型的には、真空状態で維持され、１つのチャンバから別のチャンバへかつ／またはクラスタツールの前端に位置決めされたロードロックチャンバへ基板を往復させるための中間段階を提供する。本開示に適合することができる２つのよく知られているクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、どちらもカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。１つのそのような段階的真空基板処理装置の詳細は、１９９３年２月１６日発行のＴｅｐｍａｎらによる「Ｓｔａｇｅｄ−Ｖａｃｕｕｍ  Ｗａｆｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，１８６，７１８号に開示されている。しかし、チャンバの厳密な配置および組合せは、本明細書に記載するプロセスの特有のステップを実行する目的で変更することができる。使用することができる他の処理チャンバには、それだけに限定されるものではないが、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、および他の基板プロセスが含まれる。クラスタツール上のチャンバ内でプロセスを実施することによって、その後の膜を堆積させる前に、大気不純物による基板の表面汚染を酸化なく回避することができる。
【００５５】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は、連続して真空または「ロードロック」状態下にあり、１つのチャンバから次のチャンバへ移動しているときに周辺空気に露出されない。したがって、移送チャンバは真空下にあり、真空圧下で「ポンプダウン」される。処理チャンバまたは移送チャンバ内では、不活性ガスが存在することができる。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、基板の表面上に層を形成した後、反応物質の一部またはすべてを除去するために、パージガスとして使用される。１つまたは複数の実施形態によれば、パージガスは、反応物質が堆積チャンバから移送チャンバおよび／または追加の処理チャンバへ移動するのを防止するために、堆積チャンバの出口で噴射される。したがって、不活性ガスの流れは、チャンバの出口にカーテンを形成する。
【００５６】
処理中、基板を加熱または冷却することができる。そのような加熱または冷却は、それだけに限定されるものではないが、基板支持体（たとえば、サセプタ）の温度を変化させること、および加熱または冷却されたガスを基板表面へ流すことを含む、任意の好適な手段によって実現することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導により変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１つまたは複数の実施形態では、用いられているガス（反応性ガスまたは不活性ガス）は、基板温度を局所的に変化させるように加熱または冷却される。いくつかの実施形態では、ヒータ／クーラは、基板温度を対流的に変化させるために、チャンバ内で基板表面に隣接して位置決めされる。
【００５７】
基板はまた、処理中に静止したままとすることができ、または回転させることができる。回転する基板は、連続的または不連続な段階的に回転させることができる。たとえば、基板は、プロセス全体にわたって回転させることができ、または基板は、異なる反応性ガスもしくはパージガスへの露出間にわずかな量だけ回転させることができる。処理中の基板の回転（連続的または段階的）は、たとえばガス流の形状寸法の局所的な変動性の影響を最小にすることによって、より均一な堆積またはエッチングをもたらすのに役立つことができる。
【００５８】
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することができ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【国際調査報告】
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