バッチＡＬＤリアクタのための処理プロセス
本発明の実施形態は、気相堆積チャンバ内の製造プロセス中に基板汚染を減少させる処理プロセスを提供する。処理プロセスは、気相堆積プロセス、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスの前に、間に、後に行うことができる。ＡＬＤプロセスの一例において、中間処理ステップと所定数のＡＬＤサイクルを含有するプロセスサイクルは、堆積物質が所望の厚さを有するまで繰り返す。チャンバと基板は、処理プロセスの間、不活性ガス、酸化ガス、窒化ガス、還元ガス、又はそれらのプラズマにさらすことができる。ある例において、処理ガスは、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、又は水素を含有するのがよい。一例において、バッチプロセスチャンバ内で酸化ハフニウム物質を堆積させる方法は、前処理ステップと、ＡＬＤプロセス中の中間ステップと、後処理ステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、製造プロセスに関し、より詳細には、基板製造前、基板製造中又は基板製造後のハードウエア又は基板のための処理プロセスに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]他の技術に従い、マイクロエレクトロニクス産業には、原子層分解能による物質の堆積が必要である。約３０年前に原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスが開発されて、エレクトロルミネセントフラットパネルディスプレイが製造された。半導体処理、フラットパネルディスプレイ処理又は他の電子デバイス処理の分野において、基板上に物質を堆積させるのに気相堆積プロセスが重要な役割を果たしてきた。電子デバイスの形状が縮小し続け、デバイスの密度が増加し続けるにつれて、特徴部のサイズとアスペクト比はより積極的になっている。先端技術ノード（０.６５μｍ以下）のための製造プロセスの間、特徴部の４０ｎｍ未満のサイズと３０のアスペクト比が所望される。従来の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスは０.６５μｍを超える技術ノードには成功してきたが、積極的なデバイス形状には原子層分解能による膜堆積が必要である。必要とされる膜厚も数原子層厚であり、デバイス形状（例えば、高アスペクト比トレンチ）もＣＶＤプロセスによって堆積された物質を除外する。それ故、ＡＬＤプロセスの要求が、ある種の製造プロトコールの間に確認される。
【０００３】
[0003]反応ガスは、ＡＬＤプロセスの間、単一又は複数の基板を含有するプロセスチャンバに連続して導入される。一般に、第一反応種をプロセスチャンバへ加え、基板表面に吸着させる。第二反応種をプロセスチャンバへ加え、第一反応種と反応させて、堆積物質と反応副生成物を形成する。理想的には、二つの反応種は、プロセスチャンバ内に同時に存在しない。それ故、典型的には、反応ガスのそれぞれの分配の間にガスを更に除去するためにパージステップが行われる。単一基板ＡＬＤプロセスの場合、パージステップは、キャリヤガスによる連続するパージであってもよく、反応ガスのそれぞれの分配の間のパルスパージであってもよい。
【０００４】
[0004]原子層堆積プロセスは、誘電体層、バリヤ層、導電層を堆積させるのに成功して実施されてきた。ゲートやキャパシタの適用にＡＬＤプロセスによって堆積された誘電物質としては、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルが挙げられる。一般に、ＡＬＤプロセスは、ＣＶＤプロセスと比較した場合、不純物が少なく、等角性が良好で、膜厚が制御された堆積物質を与える。しかしながら、ＡＬＤプロセスは、通常、同様の組成の物質を堆積させるための匹敵するＣＶＤプロセスと比較した場合、堆積速度が遅い。それ故、製造処理能力全体を低下させるＡＬＤプロセスは、匹敵するＣＶＤプロセスより魅力がない。バッチツールを用いることによって、ＡＬＤプロセスによって示される利益を犠牲せずに生産性を改善することができる。
【０００５】
[0005]単一チャンバ内で複数の基板を同時に処理することによって製造プロセス中の処理能力を増加させるためにバッチ堆積プロセスを用いることができる。しかしながら、ＣＶＤ技術を用いたバッチプロセスは、最新のデバイスのより小さい形状のために制限されたままである。ＡＬＤプロセスは、ＣＶＤプロセスによって得ることができないより小さい形状の物質を与えることができるが、時間間隔の増加は、ＡＬＤ装備ツール上のハードウエアメンテナンスのために実現するものである。また、ＡＬＤ技術に用いるバッチ堆積プロセスは、前駆物質の交差汚染のために又は反応副生成物の凝縮のために、堆積物質の遅い開始（例えば、シーディング作用、インキュベーション遅延）、反応種からの有害な分子断片を含有する堆積物質、また、基板上やチャンバ全体の高レベルの粒子状汚染物質の欠点を持つことがある。欠陥、不純物又は汚染物質を含有する堆積物質は、リーク電流の大きい誘電体膜、抵抗率の大きい金属膜又は浸透性の大きいバリヤ膜を与える。このような膜特性は、不適切であり、デバイスの故障が避けられない。また、ＡＬＤ装備ツールは、複数のプロセス後、累積した汚染のために維持が閉鎖されることを必要とすることがある。全体に、製造プロセスは製品処理能力の低下と高コストの欠点を持つ。
【０００６】
[0006]それ故、プロセスチャンバ内の基板上に堆積された物質のインキュベーション遅延を減少させ、堆積された物質の不純物又は欠陥の形成を減少させ、且つプロセスチャンバ内の汚染を減少させるプロセスが求められている。好ましくは、前記プロセスをＡＬＤバッチツールで行うことができる。
【発明の要約】
【０００７】
[0007]本発明の一実施形態において、基板上で物質を形成するための方法であって、プロセスチャンバ内の少なくとも一つの基板を前処理プロセスにさらすステップと、基板を基板上に物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップと、続いて、基板とプロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと、を含む前記方法が提供される。一例において、ＡＬＤプロセスは、ＡＬＤサイクルの間、基板を連続して少なくとも二つの化学前駆物質にさらすステップと、所定数のサイクルのＡＬＤサイクル（即ち、ＡＬＤループ）を繰り返すステップと、ＡＬＤループ間の中間処理プロセスを行うステップと、を含む。
【０００８】
[0008]前記方法は、バッチプロセスチャンバ又は単一ウエハプロセスチャンバ内で行うことができる。好ましい実施形態において、チャンバは、複数の基板、例えば、２５、５０、１００の基板を含有するＡＬＤバッチチャンバである。前処理プロセス、中間処理プロセス、後処理プロセスは、処理ガス、例えば、不活性ガス、酸化ガス、窒化ガス、還元ガス、それらのプラズマ、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。例えば、処理ガスは、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。一例において、処理ガスは、オゾン／酸素（Ｏ３／Ｏ２）混合物を含有し、オゾンは約１原子パーセント（ａｔ％）〜約５０ａｔ％、好ましくは約５ａｔ％〜約３０ａｔ％、より好ましくは約１０ａｔ％〜約２０ａｔ％の範囲内の濃度である。他の例において、処理ガスは、触媒水蒸気ジェネレータよって得られた酸素源と水素源から形成された水蒸気を含有する。他の例において、処理ガスはアンモニア又はアンモニアプラズマを含有する。
【０００９】
[0009]他の実施形態において、プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成するための方法であって、バッチプロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと、バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を少なくとも一つの処理プロセスを含有するＡＬＤプロセスにさらすステップと、その後、プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと、を含む前記方法が提供される。一例において、処理プロセスは所定数のＡＬＤサイクルの後に行われ、処理プロセスと所定数のＡＬＤサイクルは、プロセスサイクルの間、繰り返される。プロセスサイクルは、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、アルミン酸ハフニウム、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを形成するために繰り返すことができる。
【００１０】
[0010]一例において、バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を前処理プロセスとＡＬＤプロセスにさらして、ハフニウム含有物質を形成する。ＡＬＤプロセスは、基板をハフニウム前駆物質と酸化ガスに連続してさらすＡＬＤサイクルに続いて少なくとも一つの中間処理プロセスを含有する。ＡＬＤサイクルは、ハフニウム含有層が所定の厚さを有するまで繰り返すことができる。
【００１１】
[0011]本発明の上記特徴の方法が詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより具体的な説明を実施形態によって参照することができ、その一部は添付の図面で示されている。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すだけのものであり、それ故、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでなく、本発明が他の等しく有効な実施形態を許容することができることは留意すべきである。
【詳細な説明】
【００１２】
[0014]本発明の実施形態は、種々の適用に用いられる物質、特にトランジスタやキャパシタの製造に用いられる高ｋ誘電物質やバリヤ物質を調製するための方法を提供する。前記方法は、気相堆積チャンバのための処理プロセス及びその中の基板のための処理と堆積のプロセスを提供する。好適実施形態において、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスは、堆積された物質の元素組成を制御するために用いることができる。ＡＬＤプロセスは、単一基板プロセスチャンバ内で行うことができるが、好ましくはバッチプロセスチャンバ内で行われる。
【００１３】
[0015]一実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又は化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスの前に前処理プロセスにさらされる。一例において、中に基板を含有しないプロセスチャンバが処理されるが、他の例において、少なくとも一つ、通常は複数の基板（例えば、２５、５０、１００以上）を含有するプロセスチャンバが処理される。他の実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセス中に中間処理プロセスにさらされる。一例において、堆積プロセスは停止させることができ、中間処理プロセスが行われ、堆積プロセスが再び開始される。他の例において、堆積プロセスが停止され、中間処理プロセスが行われ、別の堆積プロセスが開始される。他の実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセスに続いて後処理プロセスにさらされる。一例において、基板が除去され、プロセスチャンバが空で処理されが、他の例において、一つの基板又は複数の基板を含有するプロセスチャンバが処理される。処理プロセスは、一般的には、プロセスチャンバ又は基板を処理ガスに所定の温度で所定の時間さらすことを含む。処理ガスは、通常、アンモニア又はオゾンのような反応性化合物を含有する。
【００１４】
[0016]図１において、フローチャートは、本明細書の一実施形態に記載されたプロセス１００を示す図である。プロセス１００は、プロセスチャンバ内で、前処理プロセス（ステップ１０２）と、堆積プロセス（１０４）と、所望による中間処理プロセス（ステップ１０６）と、後処理プロセス（ステップ１１０）を行うステップと、を提供する。プロセス１００は、更に、堆積プロセスと中間処理プロセス（ステップ１０８）を繰り返す選択を提供する。
【００１５】
[0017]前処理ガスは、堆積プロセスが開始する前に汚染物質を更に減少させるためにチャンバへ加えることができる（ステップ１０２）。前処理ガスは、一般的には、続いてのステップ１０４の堆積プロセスを考慮して選択される。前処理ガスは、反応ガスとキャリヤガスを含有するのがよく、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせが挙げられる。一例において、前処理ガスは、酸化物質（例えば、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン）、ケイ酸塩物質（例えば、ケイ酸ハフニウム又はケイ酸ジルコニウム）又はアルミン酸塩物質（例えば、アルミン酸ハフニウム）を堆積させる前に酸化ガス、例えば、オゾン又は水蒸気を含有するのがよい。他の例において、前処理ガスは、窒化物質、例えば、窒化シリコン又は酸窒化シリコンハフニウムを堆積させる前に窒化ガス、例えば、アンモニア、窒素、又は窒素プラズマを含有するのがよい。ある例において、前処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、フォーミングガス、又はそれらの組合わせを含有する。
【００１６】
[0018]プロセスチャンバは、気相堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又は従来のＣＶＤプロセスによって物質を形成するためのバッチプロセスチャンバ又は単一ウエハであってもよい。それ故、プロセスチャンバは、少なくとも一つの基板又は複数の基板を含有するのがよい。一例において、プロセスチャンバは、少なくとも約２５の基板を保持することが可能なミニバッチＡＬＤプロセスチャンバである。本明細書に記載される実施形態によって有用なより大きなバッチＡＬＤプロセスチャンバは、約５０の基板、１００以上の基板の容量を持つ。
【００１７】
[0019]基板は、ステップ１０２のいかなる部分の間でもプロセスチャンバへ配置することができる。一例において、基板は、前処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバへ配置される。他の例において、基板は、前処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバへ配置される。他の例において、基板は、前処理プロセスの間にプロセスチャンバへ配置され、プロセスチャンバは、基板がプロセスチャンバへ配置される前の第一時間の間に前処理ガスにさらし、その後、プロセスチャンバと基板の双方を第二時間の間に同一又は異なる前処理ガスにさらされる。
【００１８】
[0020]一実施形態において、プロセスチャンバは、気相堆積プロセスのためのバッチプロセスチャンバ、例えば、バッチＡＬＤチャンバである。前処理ガスの流量は、約０.１標準リットル毎分（ｓｌｍ）〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内であるのがよい。プロセスチャンバの内部は、前処理プロセスの間、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよい。プロセスチャンバは、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５ミリトール〜約５トールの範囲内の圧力に維持されるのがよい。一例において、プロセスチャンバは、窒化物質又は酸化物質を形成するプロセスの間、約０.６トールの圧力に維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度と圧力は、ステップ１０２全体に一定に保たれるか又は調整されるのがよい。一例において、前処理プロセスは、堆積プロセスを開始する約１２時間前に始めるのがよい。しかしながら、前処理プロセスは、約５分間〜約６時間、好ましくは約１０分間〜約２時間、より好ましくは約２０分間〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００１９】
[0021]ステップ１０４の間、堆積プロセスをプロセスチャンバ内で行い、基板上に物質を形成する。堆積プロセスは、気相堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又はＣＶＤプロセスであってもよく、プラズマ増強型ＡＬＤ（ＰＥ-ＡＬＤ）プロセス、プラズマ増強型ＣＶＤ（ＰＥ-ＣＶＤ）プロセス、パルスＣＶＤプロセス、又はそれらの組合わせが挙げられる。一例において、ＡＬＤプロセスは、基板を金属前駆物質と酸化ガスに連続してさらして、金属酸化物質を形成する。他の例において、ＡＬＤプロセスは、基板を金属前駆物質と、酸化ガスと、シリコン前駆物質と、その酸化ガスに連続してさらして、金属ケイ酸塩物質を形成する。
【００２０】
[0022]堆積ステップの間に堆積される物質は、誘電物質、バリヤ物質、導電物質、核形成／シード物質又は接着物質であってもよい。一実施形態において、堆積物質は、酸素及び／又は窒素と少なくとも一つの追加元素、例えば、ハフニウム、シリコン、タンタル、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、ランタン、又はそれらの組合わせであるのがよい。例えば、誘電物質は、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化シリコン、窒化シリコン、それらの酸窒化物（例えば、ＨｆＯｘＮｙ）、それらのケイ酸塩（例えば、ＨｆＳｉｘＯｙ）、それらのアルミン酸塩（例えば、ＨｆＡｌｘＯｙ）、それらのシリコン酸窒化物（例えば、ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。一例において、誘電物質は、種々の組成の多層を含有するのがよい。例えば、ラミネート膜は、酸化シリコンを酸化ハフニウムに堆積させてケイ酸ハフニウム物質を形成することによって形成されるのがよい。ケイ酸ハフニウム上に第三層の酸化アルミニウムを堆積させて、更にケイ酸ハフニウムアルミニウム物質を与えることができる。
【００２１】
[0023]他の例において、誘電物質を形成するためのプロセスは、水蒸気を含有する酸化ガスを用いる。水蒸気は、触媒を含有する水蒸気ジェネレータ（ＷＶＧ）システムへ水素源ガスと酸素源ガスを流すことによって形成することができる。本明細書に用いることができるＷＶＧシステムを用いる前処理プロセスと堆積プロセスは、更に、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１３号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１１／１２７,７６７号に記載され、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００２２】
[0024]プロセスチャンバは、プロセス１００のステップ１０６中に所望による中間処理プロセスにさらされてもよい。プロセスチャンバの内部は、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよく、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度と圧力は、中間処理プロセス全体に一定に維持されても調整されてもよい。処理ガスは、中間処理プロセス中にプロセスチャンバへ加えることができ、前処理ガス（ステップ１０２）又は反応ガス（ステップ１０４）として用いられるものと同一のガスを含有しても異なるガスを含有してもよい。それ故、処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。
【００２３】
[0025]バッチプロセスの間の一例において、処理ガスの流量は、約０.１ｓｌｍ〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内の流量であるのがよい。中間処理プロセスは、約５分間〜約６時間、好ましくは約１０分間〜約２時間、より好ましくは約２０分間〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００２４】
[0026]基板は、通常、ステップ１０６の間、プロセスチャンバ内に保持される。しかしながら、ステップ１０６のいかなる部分の間でも基板をプロセスチャンバから取り出すことができる。一例において、基板は、中間処理プロセスを始める前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、中間処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、中間処理プロセスの間に基板をプロセスチャンバから取り出し、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間、プロセスチャンバと基板は処理ガスにさらされ、その後、プロセスチャンバは、第二時間の間、同一又は異なる処理ガスにさらされる。
【００２５】
[0027]一実施形態において、堆積プロセスを停止し、チャンバと基板を処理プロセスにさらし、その後、堆積プロセスを再び開始させる（ステップ１０８）。それ故、処理プロセスは堆積プロセスとの中間である。ステップ１０４、１０６、１０８のサイクルは、複数のサイクルとして繰り返すことができる堆積／処理プロセスをなして、堆積物質を形成する。中間処理プロセスは、プロセスチャンバ全体に、また、基板上にパーティクルや他の汚染物質を減少させる。一例において、中間処理プロセスは、ＡＬＤプロセス中の各ＡＬＤサイクルの後に行われるのがよい。他の例において、中間処理プロセスは、複数のＡＬＤサイクル後、例えば、１０ＡＬＤサイクル毎又は２０ＡＬＤサイクル毎の後に行われるのがよい。他の例において、中間処理プロセスは、ＣＶＤプロセスの間に行われるのがよく、ＣＶＤプロセスを停止させ、処理プロセスを所定の時間行い、ＣＶＤプロセスを再び開始して、基板上に物質を堆積することを続ける。
【００２６】
[0028]他の実施形態において、ステップ１０６を省略するので、中間処理プロセスを行わず、堆積プロセスがステップ１０８で終了する。一般に、堆積プロセスは、一旦所定の厚さの堆積物質がステップ１０４の間に形成されると終了する。
【００２７】
[0029]プロセスチャンバは、プロセス１００のステップ１１０中に後処理プロセスにさらすことができる。プロセスチャンバの内部は、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよく、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度及び圧力は、ステップ１１０を通じて一定に維持されても調整されてもよい。後処理ガスは、後処理ガスの間にプロセスチャンバへ加えることができ、前処理ガス（ステップ１０２）、反応ガス（１０４）又は処理ガス（１０６）として用いられるのと同一のガスを含有しても異なるガスを含有してもよい。それ故、後処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含有するのがよく、約０.１ｓｌｍ〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内の流量を持つのがよい。後処理プロセスは、約５分〜約６時間、好ましくは約１０分〜約２時間、より好ましくは約２０分〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００２８】
[0030]基板は、ステップ１１０のいかなる部分の間でもプロセスチャンバから取り出すことができる。一例において、基板は、後処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、後処理プロセスを終了させた後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、後処理プロセスの間に基板をプロセスチャンバから取り出し、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間にプロセスチャンバと基板が後処理ガスにさらされ、その後、第二時間の間にプロセスチャンバが同一又は異なる後処理ガスにさらされる。
【００２９】
[0031]他の例において、図２は、ＡＬＤプロセスによって基板に酸化ハフニウムのような堆積物質を形成するためのプロセス２００を示す図である。プロセス２００は、前処理プロセス（ステップ２０２）と、ＡＬＤサイクル（ステップ２０４-２１４）と、後処理プロセス（２１６）とを含有することができる。一例において、プロセス２００は、ＡＬＤサイクルを含有するバッチＡＬＤプロセス用に構成され、基板をプロセスチャンバのみに又はキャリヤガスと組合わせて導入された第一前駆物質に約１秒〜約９０秒間の範囲内の時間さらす（ステップ２０４）。次に、パージガスをプロセスチャンバへ約１秒間〜約６０秒間の範囲内の時間導入して、いかなる残留前駆物質も或いは副生成物もパージ或いは除去する。続いて、基板を、約１秒間〜約９０秒間の範囲内の時間、プロセスチャンバのみに又はキャリヤガスと組合わせて導入された第二前駆物質（例えば、Ｏ３又はＨ２Ｏ）にさらす（ステップ２０８）。その後、パージガスをプロセスチャンバへ約１秒間〜約６０秒間の範囲内の時間再び加える（ステップ２１０）。
【００３０】
[0032]一実施形態において、ＡＬＤサイクルは、ステップ２０４、２０６、２０８、２１０のそれぞれの後に排気ステップを含有するのがよい。プロセスチャンバは、本質的に又は完全に排気されない場合には、排気ステップの間に少なくとも部分的に排気される。排気ステップは、約１秒〜５分間、好ましくは約５秒〜約２分間、より好ましくは約１０秒〜約６０秒間の範囲内の時間続けるのがよい。プロセスチャンバは、約５０ミリトール〜約５トールの範囲内の圧力、例えば、約１００ミリトールに排気されるのがよい。
【００３１】
[0033]所望による中間処理プロセス（ステップ２１２）は、プロセスチャンバ内に残存するいかなる前駆物質ガス、副生成物、微粒子又は他の汚染物質も更に除去するために行われてもよい。中間処理プロセスは、ステップ２０４、２０６、２０８、又は２１０のいずれか後に又はステップ２０４、２０６、２０８、２１０のいずれかのサイクル後に行われてもよい。通常、中間処理プロセスは、所定の温度で約１分間〜約２０分間、好ましくは約２分間〜約１５分間、より好ましくは約３分間〜１０分間の範囲内の時間、例えば、約５分間行われる。一例において、中間処理プロセスは、かなり化学的不活性な処理ガス、例えば、窒素又はアルゴンを含有する。他の例において、処理ガスは、オゾン、酸素、水、水素、過酸化物、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含むのがよい酸化ガスを含有する。他の例において、処理ガスは、水素、ジボラン、シラン、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含むのがよい還元ガスを含有する。
【００３２】
[0034]各ＡＬＤサイクル（ステップ２０４〜２１２）は、基板上に物質（例えば、酸化ハフニウム）層を形成する。通常、各堆積サイクルは、約０.１オングストローム〜約１０オングストロームの範囲内の厚さを有する層を形成する。個々のデバイスの要求によっては、続いての堆積サイクルは、所望の厚さを有する物質を堆積するのに必要とされてもよい（ステップ２１４）。そのようにして、堆積サイクル（ステップ２０４〜２１４）を、物質の所定の厚さを達成するために繰り返すことができる。
【００３３】
[0035]ステップ１０２として本明細書に記載されるように、ステップ２０２の間、プロセスチャンバを前処理プロセスにさらすことができる。一例において、プロセスチャンバは、基板をプロセスチャンバへ装填する前に、前処理プロセスにさらされる。他の例において、プロセスチャンバは、前処理プロセス中、少なくとも一つの基板、好ましくは複数の基板を含有する。複数の前処理プロセスは、ステップ２０２の間、プロセスチャンバ内で行うことができる。それ故、プロセスチャンバと基板は、各々異なる前処理プロセスにさらすことができる。一例において、空のプロセスチャンバは、基板を装填する前に長時間（例えば、約６-１２時間）前処理プロセスにさらされるのがよい。その後、基板は、プロセスチャンバへ装填され、堆積プロセスの前に予備浸漬のような前処理プロセスにさらされる。
【００３４】
[0036]前処理プロセス又は予備浸漬ステップにさらした後に、基板を種々の官能基で停止させることができる。予備浸漬ステップは、全体の前処理プロセスの一部であってもよい。形成することができる官能基としては、ヒドロキシル（ＯＨ）、アルコキシル（ＯＲ、Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｒ又はＢｕ）、酸素ラジカル及びアミノ（ＮＲ又はＮＲ２、Ｒ＝Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｔ又はＢｕ）が挙げられる。前処理ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、原子酸素（Ｏ）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、二酸化窒素（ＮＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、水素（Ｈ２）、原子水素、原子Ｎ、アルコール、アミン、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを挙げることができる。官能基は、基板表面上に結合するために生じる化学前駆物質のベースを与えることができる。前処理中、基板表面は、試薬に約１秒間〜約２分間、好ましくは約５秒間〜約６０秒間の範囲内の時間さらされるのがよい。本明細書に用いることができる追加の前処理プロセスと予備浸漬ステップと堆積プロセスは、更に、共同譲渡された米国特許第６,８５８,５４７号と、２００２年１１月２１日出願の米国第２００３-０２３２５０１として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許第１０／３０２,７５２号に記載され、これらの開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００３５】
[0037]予備浸漬ステップの一例において、基板は、水蒸気ジェネレータ（ＷＶＧ）システムから生成された水蒸気を含有する酸化ガスにさらされる。予備浸漬プロセスは、続いてさらされる間（例えば、ステップ２０４）にアミノ型リガンド（例えば、ＴＤＥＡＨ、ＴＤＭＡＨ、ＴＤＭＡＳ又はトリス-ＤＭＡＳ）を含有する前駆物質と反応するヒドロキシル末端官能基を基板表面に与える。ＷＶＧシステムを用い、本明細書に用いることができる前処理プロセスと予備浸漬ステップと堆積プロセスは、更に、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１３号として公告された共同譲渡され同時係属中の英国特許出願第１１／１２７,７６７号に記載され、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００３６】
[0038]プロセス２００は種々の物質を形成するために用いることができるが、プロセス２００の例は、更に、酸化ハフニウム物質を形成するＡＬＤプロセスを提供する。一例において、ＡＬＤプロセスは、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるミニバッチプロセスチャンバ内で行われるのがよい。プロセスチャンバは、通常、約７０℃〜約８００℃、好ましくは約１００℃〜約５００℃、より好ましくは約１５０℃〜約３５０℃の範囲内の温度に加熱される。
【００３７】
[0039]第一前駆物質（例えば、ハフニウム前駆物質）は、約１００標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量でプロセスチャンバに導入することができる（ステップ２０４）。第一前駆物質は、キャリヤガス（例えば、窒素又はアルゴン）とプロセスチャンバへ約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１０秒間〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。一例において、第一前駆物質は、ハフニウム前駆物質、例えば、ハフニウムハロゲン化物（例えば、ＨｆＣｌ４）又はハフニウムアミノ化合物である。ハフニウムアミノ化合物は、好ましくは、テトラキス（ジエチルアミノ）ハフニウム（（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ又はＴＤＥＡＨ）、テトラキス（ジメチルアミノ）ハフニウム（（Ｍｅ２Ｎ)４Ｈｆ又はＴＤＭＡＨ）、又はテトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（（ＥｔＭｅＮ)４Ｈｆ又はＴＥＭＡＨ）を含むテトラキス（ジアルキルアミノ）ハフニウム化合物である。
【００３８】
[0040]第二前駆物質（例えば、酸化ガス）は、約１００ｓｃｃｍ〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量でプロセスチャンバに導入することができる（ステップ２０８）。第二前駆物質は、キャリヤガスとプロセスチャンバへ約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１０秒間〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。一例において、第二前駆物質は、酸化ガス、例えば、酸素、オゾン、原子酸素、水、過酸化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、五酸化二窒素、二酸化窒素、それらの誘導体、又はそれらの組合わせである。好ましい例において、酸化ガスは、オゾン／酸素（Ｏ３／Ｏ２）混合物を含有し、オゾンの濃度は約１原子パーセント（ａｔ％）〜約５０ａｔ％、好ましくは約５ａｔ％〜約３０ａｔ％、より好ましくは約１０ａｔ％〜約２０ａｔ％の範囲内である。
【００３９】
[0041]パージガス（例えば、アルゴン又は窒素）は、典型的には、プロセスチャンバへ約１００ｓｃｃｍ〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量で導入される（ステップ２０６とステップ２１０）。パージガスは、約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１秒〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。適切なキャリヤガス又はパージガスとしては、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガス、又はそれらの組合わせを含むのがよい。
【００４０】
[0042]一実施形態において、水素ガス又はフォーミングガスは、堆積物質からのハロゲン汚染を減少させるために、キャリヤガス、パージガス及び／又は反応ガスを用いることができる。ハロゲン原子を含有する前駆物質（例えば、ＨｆＣｌ４、ＳｉＣｌ４又はＳｉ２Ｃｌ６）は、堆積物質を汚染しやすい。水素は還元体であり、揮発性で除去可能な副生成物としてハロゲン化水素（例えば、ＨＣｌ）を生成する。それ故、前駆物質化合物（例えば、ハフニウム、シリコン、酸素前駆物質）と組合わせる場合にキャリヤガス又は反応ガスとして水素を用いることができ、他のキャリヤガス（例えば、Ａｒ又はＮ２）を含むこともできる。
【００４１】
[0043]ハフニウムを含有する物質を堆積するのに有用な例示的ハフニウム前駆物質は、リガンド、例えば、ハロゲン化物、アルキルアミノ、シクロペンタジエニル、アルキル、アルコキシド、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有することができる。ハフニウム前駆物質として有用なハロゲン化ハフニウム化合物としては、ＨｆＣｌ４、ＨｆＩ４及びＨｆＢｒ４を挙げることができる。ハフニウム前駆物質として有用なハフニウムアルキルアミノ化合物としては、（ＲＲ’Ｎ）４Ｈｆ（ここで、Ｒ又はＲ’は、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル又はブチルである。）が挙げられる。本明細書に記載されるハフニウム含有物質を堆積するのに有用なハフニウム前駆物質としては、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ、（ＥｔＭｅ)４Ｈｆ、（ＭｅＥｔＮ)４Ｈｆ、（ｔＢｕＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（Ｃ５Ｈ５)２ＨｆＣｌ２、（ＥｔＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５)２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５）ＨｆＣｌ３、（ｉＰｒＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）ＨｆＣｌ３、（ｔＢｕＣ５Ｈ４)２ＨｆＭｅ２、（ａｃａｃ)４Ｈｆ、（ｈｆａｃ)４Ｈｆ、（ｔｆａｃ)４Ｈｆ、（ｔｈｄ)４Ｈｆ、（ＮＯ３)４Ｈｆ、（ｔＢｕＯ)４Ｈｆ、（ｉＰｒＯ)４Ｈｆ、（ＥｔＯ)４Ｈｆ、（ＭｅＯ)４Ｈｆ、又はそれらの誘導体が挙げられる。好ましくは、本明細書の堆積プロセスの間に用いられるハフニウム前駆物質としては、ＨｆＣｌ４、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ、（Ｍｅ２Ｎ)４Ｈｆ、及び（ＥｔＭｅＮ）４Ｈｆが挙げられる。
【００４２】
[0044]シリコン含有物質（例えば、ケイ酸塩）を堆積させるのに有用な例示的なシリコン前駆物質としては、シラン、アルキルアミノシラン、シラノール、又はアルコキシルシランが挙げられる。シリコン前駆物質としては、（Ｍｅ２Ｎ)４Ｓｉ、（Ｍｅ２Ｎ)３ＳｉＨ、（Ｍｅ２Ｎ)２ＳｉＨ２、（Ｍｅ２Ｎ）ＳｉＨ３、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｓｉ、（Ｅｔ２Ｎ)３ＳｉＨ、（ＭｅＥｔＮ)４Ｓｉ、（ＭｅＥｔＮ)３ＳｉＨ、Ｓｉ（ＮＣＯ)４、ＭｅＳｉ（ＮＣＯ)３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＭｅＳｉＣｌ３、ＨＳｉＣｌ３、Ｍｅ２ＳｉＣｌ２、Ｈ２ＳｉＣｌ２、ＭｅＳｉ（ＯＨ)３、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＨ)２、（ＭｅＯ)４Ｓｉ、（ＥｔＯ)４Ｓｉ、又はそれらの誘導体が挙げられるのがよい。シリコン前駆物質に有用な他のアルキルアミノシラン化合物としては、（ＲＲ’Ｎ)４-ｎＳｉＨｎ（ここで、Ｒ又はＲ’は、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル又はブチルであり、ｎ＝０-３）が挙げられる。他のアルコキシルシランは、一般化学式（ＲＯ）４-ｎＳｉＬｎ（ここで、Ｒ＝メチル、エチル、プロピル、又はブチル、Ｌ＝Ｈ、ＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ及びそれらの混合物）によって記載されるのがよい。好ましくは、本明細書の堆積プロセスの間に用いられるシリコン前駆物質としては、（Ｍｅ２Ｎ）３ＳｉＨ、（Ｅｔ２Ｎ）３ＳｉＨ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｓｉ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｓｉ、又はＳｉＨ４が挙げられる。例示的窒素前駆物質としては、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、ヒドラジン（例えば、Ｎ２Ｈ４又はＭｅＮ２Ｈ３）、アミン（例えば、Ｍｅ３Ｎ、Ｍｅ２ＮＨ、又はＭｅＮＨ２）、アニリン（例えば、Ｃ６Ｈ５ＮＨ２）、有機アジド（例えば、ＭｅＮ３又はＭｅ３ＳｉＮ３）、無機アジド（例えば、ＮａＮ３又はＣｐ２ＣｏＮ３）、ラジカル窒素化合物（例えば、Ｎ３、Ｎ２、Ｎ、ＮＨ、又はＮＨ２）、それらの誘導体、又はそれらの組合わせが挙げられてもよい。ラジカル窒素化合物は、熱、熱線、又はプラズマによって生成させることができる。
【００４３】
[0045]ＡＬＤサイクルはプロセス２００の間繰り返され、所定の厚さを持つ堆積物質を形成する。ＡＬＤプロセスの間に形成される堆積物質の厚さは、約５オングストローム〜約３００オングストローム、好ましくは約１０オングストローム〜約２００オングストローム、より好ましくは約２０オングストローム〜約１００オングストロームの範囲内であるのがよい。ある例において、酸化ハフニウムの厚さは、約１０オングストローム〜約６０オングストローム、好ましくは約３０オングストローム〜約４０オングストロームの範囲内で堆積されるのがよい。一般に、酸化ハフニウム物質は、実験化学式ＨｆＯｘ（ここで、ｘ＝２以下である）で形成される。酸化ハフニウムは、分子化学式ＨｆＯ２を有するものであるが、種々のプロセス条件（例えば、タイミング、温度又は圧力）によって、酸化ハフニウムは、より酸化されていないハフニウム、例えば、ＨｆＯ１.８で形成されてもよい。
【００４４】
[0046]プロセスチャンバは、ステップ１１０として本明細書の記載されたステップ２１６の間に後処理プロセスにさらすことができる。一例において、基板は、後処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、後処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は後処理プロセス中にプロセスチャンバから取り出され、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間にプロセスチャンバ及び基板が後処理ガスにさらされ、その後、プロセスチャンバが、第二時間の間に同一又は異なる後処理ガスにさらされる。
【００４５】
[0047]本明細書に記載される実施形態の間に用いることができる気相堆積プロセス、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）又は従来の化学気相堆積（ＣＶＤ）を行うためのバッチプロセスチャンバは、カリフォルニア州、サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ.から入手でき、共同譲渡された同時係属中の米国特許第６,３５２,５９３号及び同第６,３２１,６８０号に、２００３年１月１３日出願の“Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ Ａｐｐｒａｔｕｓｆｏｒ Ｌａｙｅｒｂｙ ＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”と称し、米国第２００３-０１３４０３８号として公開された同時係属中の米国特許第１０／３４２,１５１号に、また、２００２年８月９日出願の“ＨｉｇｈＲａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ａ Ｓｍａｌｌ ＢａｔｃｈＲｅａｃｔｏｒ”と称し、米国第２００３-００４９３７２号として公開された共同譲渡された同時係属中の米国特許第１０／２１６,０７９号に更に開示され、これらの開示内容は、堆積プロセスの間に用いられる装置を記載するために、本明細書に全体で援用されている。本明細書に記載される実施形態によって用いることができる単一ウエハＡＬＤチャンバは、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１２号として公開された共同譲渡された米国特許第６,９１６,３９８号、また、共同譲渡された同時係属中の米国特許第１１／１２７,７６３号に更に開示され、これらの開示内容はいずれも本明細書に全体で援用されている。
【００４６】
[0048]本明細書に用いられる“基板表面”とは、膜処理が行われる基板上に形成されるいかなる基板表面又は物質表面をも意味する。例えば、処理が行われ得る基板表面としては、シリコン、酸化シリコン、歪シリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイアのような物質、及び金属、金属窒化物、金属合金のような他の物質、及び導電物質が挙げられ、適用に左右される。基板表面上のバリヤ層、金属又は金属窒化物としては、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タンタル、及び窒化タンタルが挙げられる。基板は、種々の大きさ、例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍ径ウエハだけでなく、矩形又は正方形枠を持つことができる。特にことわらない限り、本明細書に記載される実施形態や例は、好ましくは２００ｍｍ径又は３００ｍｍ径、より好ましくは３００ｍｍ径を有する基板で行われる。本明細書に記載される実施形態のプロセスは、多くの基板と表面上にハフニウム含有物質を堆積させることができる。本発明の実施形態が有用なものである基板としては、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、歪シリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、及びパターン形成された又はパターン形成されていないウエハのような半導体ウエハが挙げられるが、これらに限定されない。基板を後処理プロセスにさらし、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、及び／又は焼くことができる。
【００４７】
[0049]本明細書に用いられる“原子層堆積”又は“周期的堆積”とは、基板表面上に物質の層を堆積する二つ以上の反応性化合物の連続導入を意味する。或いは、二つ、三つ又はそれ以上の反応性化合物がプロセスチャンバの反応ゾーンへ導入されてもよい。通常、各反応性化合物は、基板表面上に各化合物が付着及び／又は反応させることを可能にする時間遅延によって分離される。一態様において、第一前駆物質又は化合物Ａは、反応ゾーンへパルスされ、続いて第一時間遅延を受ける。次に第二前駆物質又は化合物Ｂは、反応ゾーンへパルスされ、続いて第二遅延を受ける。各時間の遅延の間、窒素のようなパージガスをプロセスチャンバへ導入して、反応ゾーンをパージするか或いは反応ゾーンからいかなる残留反応化合物又は副生成物をも除去する。或いは、パージガスは堆積プロセス全体に持続的に流すことができるので、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間にパージガスだけが流れる。反応性化合物は、或いは、基板表面上に所望の膜又は膜厚が形成されるまでパルスされる。いずれのシナリオにおいても、化合物Ａのパルス、パージガス、化合物Ｂのパルス、パージガスのＡＬＤプロセスが一サイクルである。一サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかから開始することができ、所望の厚さを有する膜を達成するまでサイクルのそれぞれの順序を続けることができる。他の実施形態において、化合物Ａを含有する第一前駆物質、化合物Ｂを含有する第二前駆物質、化合物Ｃを含有する第三前駆物質は、それぞれ別個にプロセスチャンバへパルスされる。或いは、第一前駆物質のパルスは、第二前駆物質のパルスにやがて重なることがあり、第三の前駆物質のパルスは、第一前駆物質と第二前駆物質のいずれのパルスにもやがて重ならない。或いは、ＡＬＤプロセスの間、本明細書に用いられる前述のステップ又は入れ替えのいずれかが分離されもよく、ポンピングステップを含有してもよい。
【００４８】
[0050]本明細書に用いられる“パルス”は、プロセスチャンバの反応ゾーンへ断続的又は非持続的に導入される具体的な化合物の量を意味するものである。各パルス内の具体的な化合物の量は、経時変化させることができ、パルスの持続に左右される。各パルスの持続は、多くの要因、例えば、使われたプロセスチャンバの容積容量、それに結合された真空システム、具体的な化合物自体の揮発性／反応性によって変化し得る。本明細書に用いられる“半反応”は、前駆物質ステップのパルス、続いてパージステップ又はパージガスのパルス、続いてパージステップを意味するものである。
【００４９】
実施例
[0051]実施例１-９は、カリフォルニア州、サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ.から入手できるＡＬＤバッチプロセスチャンバと、共同譲渡された米国特許第６,３５２,５９３号と同第６,３２１,６８０号に、２００３年１月１３日出願の“Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ Ａｐｐｒａｔｕｓｆｏｒ Ｌａｙｅｒｂｙ ＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”と称し米国第２００３-０１３４０３８号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１０／３４２,１５１号に、また、２００２年８月９日出願の“ＨｉｇｈＲａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ａ ｓｍａｌｌ ＢａｔｃｈＲｅａｃｔｏｒ”と称し米国第２００３-００４９３７２号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１０／２１６,０７９号に記載されたミニバッチプロセスチャンバ内で行うことができ、これらの開示内容は堆積プロセスを行う装置を記載するために本明細書に全体で援用されている。
【００５０】
[0052]実施例１-Ｏ３によるＨｆＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、０.６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約２５０℃で約０.６トールの圧力で連続窒素フローを約４０分間維持し、５ａｔ％Ｏ３／酸素で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＭＡＨ）とオゾンに連続してさらすことによってＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を約２５０℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＭＡＨをチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約１５秒間流すステップと、チャンバを約１５秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約３０-６０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約１０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計１７回繰り返して、約２７オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約２５０℃において約０.６トールの圧力で維持し、中間処理プロセスの間の約５分間窒素とオゾンを含有する処理ガスにさらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１７サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを３回行い、約８０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２０サイクルについて約２５０℃において０.６トール以下の圧力でオゾンを含有する後処理ガスでサイクルパージし、約０.５ｓｌｍの窒素フローと約０.６トールで連続してパージする。
【００５１】
[0053]実施例２-Ｈ２ＯによるＨｆＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを、約２００℃において約６トールの圧力で維持し、後処理プロセスの間の約４０分間オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスにさらす。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）と水蒸気（窒素キャリヤガスにおける）に連続してさらすことによってＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を、約２００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバに約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、水をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを、合計１０回繰り返し、約１２オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約２００℃において約６トールの圧力で維持し、中間処理プロセスの間の約５分間窒素を含有する処理ガスにさらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１０サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを１０回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２００℃において約６トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００５２】
[0054]実施例３-ＨｆＯ２均一ナノラミネート-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、０.６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約２５０℃において約０.６トールの圧力で連続窒素フローについて約４０秒間維持し、１５ａｔ％Ｏ３／酸素で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）とオゾンだけでなく、ハフニウム前駆物質と水蒸気に連続してさらすことによって、ＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を約２５０℃に維持し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。
【００５３】
[0055]第一ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約１０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素と１５ａｔ％オゾンを含有する第一処理ガスに第一中間処理プロセスの間の約５分間さらし、ＡＬＤサイクルと第一中間処理プロセスは、第一堆積／処理サイクルとして繰り返すことができる。
【００５４】
[0056]第二ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、水蒸気をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約１０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する第二処理ガスに第一中間処理プロセスの間の約５分間さらし、ＡＬＤサイクルと第二中間処理プロセスを第二堆積／処理サイクルとして繰り返すことができる。
【００５５】
[0057]第一堆積／処理サイクルに続いて第二堆積／処理サイクルを含有するサイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウムを形成する。後処理プロセスの間、約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理ガスにさらす。
【００５６】
[0058]実施例４-Ｏ３によるＳｉＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、８６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で窒素の連続フローについて約４０秒間維持し、１５ａｔ％Ｏ３で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をシリコン前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるトリス-ＤＭＡＳ）とオゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、ＡＬＤプロセスの間に酸化シリコン層を形成する。基板を、約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、チャンバへのトリス-ＤＭＡＳを約４５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約４５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計２０回繰り返し、約２５オングストロームの厚さを有する酸化シリコン層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約６分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの２０サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを８回行い、約２００オングストロームの厚さを有する酸化シリコン層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約３００℃において約８トールの圧力で約３０分間維持し、オゾンを含有する後処理ガスにさらす。
【００５７】
[0059]実施例５-Ｏ３によるＡｌ２Ｏ３堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバは、約２８０℃において約５トールの圧力で維持し、前処理プロセスの間の約３０分間オゾン（１０ａｔ％Ｏ３／酸素）を含有する前処理ガスにさらす。その後、基板をアルミニウム前駆物質（トリメチルアルミニウム-ＴＭＡ）とオゾン（１０ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、酸化アルミニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を、約２８０℃に維持し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＭＡをチャンバに約５秒間流すステップと、チャンバを約８秒間排気するステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約６秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約１５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計１５回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有する酸化アルミニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約５トールの圧力で維持し、窒素含有処理ガスへ中間処理プロセスの間の約４分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１５サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化アルミニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約３００℃において約５トールの圧力で約３０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスガスにさらす。
【００５８】
[0060]実施例６-Ｏ３によるＨｆＳｉＯ４堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを、約２５０℃において約８トールの圧力で維持し、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスに前処理プロセスの間の約４０分間さらす。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）と、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）と、シリコン前駆物質（窒素キャリヤにおけるトリス-ＤＭＡＳ）と、オゾンに連続してさらすことによって、ケイ酸ハフニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、トリス-ＴＭＡＳをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有するケイ酸化物層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約５分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの５サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有するケイ酸ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００５９】
[0061]実施例７-Ｏ３によるＨｆＳｉＯ４（コフロー）堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で維持し、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスへ前処理プロセスの間の約４０分間さらす。その後、基板をハフニウム／シリコン前駆物質混合物（窒素キャリヤガスにおいてＴＤＥＡＨ／トリス-ＤＭＡＳ（１：１））とオゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、ケイ酸化ハフニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨ／トリス-ＤＭＡＳ混合物をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計８回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有するケイ酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約５分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの８サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを５回行い、約１００オングストロームの厚さを有するケイ酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００６０】
[0062]実施例８-Ｓｉ２Ｃｌ６とＮＨ３によるＳｉＮｘ-ミニバッチＡＬＤチャンバを連続アンモニア（ＮＨ３）フローで約５５０℃のプロセス温度において処理する。ＮＨ３の流量は約３.５ｓｌｍであり、チャンバを約８トールの圧力で約１２.５分間維持する。その後、チャンバを約３０秒間排気する。続いて、チャンバをヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）を置換したＮ２とＮＨ３で模擬ＳｉＮｘプロセスで処理する。チャンバにいくつかのはだかのシリコンを装填して、パーティクルレベルをモニタする。
【００６１】
[0063]Ｎ２／ＮＨ３プロセスの場合、チャンバを以下のプロセスステップで処理する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）フローでステップにつき約５秒間持続して５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバを、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約４５秒間連続してパージする。チャンバを、約１.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバを、１０模擬ＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバをガスフローなしで３０秒間排気させる。
【００６２】
[0064]模擬ＡＬＤＳｉＮｘプロセスの場合、一実験において、０.１２μｍを超えるサイズの加算器はＰＭスロット２４において２６であり、ＰＭスロット８において５７であった。次に、チャンバを１０サイクルＳｉＮｘプロセスで処理して、チャンバ内のゆるんだいかなるパーティクルも固定する。チャンバのこの前処理の後、製品ウエハによる処理は、パーティクルレベルが規格を超えるまで又はチャンバが8時間超える間アイドリングするまで続けることができる。チャンバがアイドリングしている間、チャンバは模擬ＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／Ｎ２）プロセスに供しなければならない。チャンバ処理後、基板をＡＬＤＳｉＮｘのためのミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めした。
【００６３】
[0065]ウエハを以下の方法で処理した。チャンバを、ステップにつき約５秒間持続して約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバと基板を、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１,７６５秒間連続してパージする。チャンバとウエハを、約１.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバとウエハを、任意数のＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバとウエハを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバとウエハは、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバとウエハをガスフローなしで３０秒間排気させる。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理において、０.２μｍを超えるサイズの膜内パーティクル加算器は、典型的には、約１００オングストロームの厚さを有するＡＬＤＳｉＮｘ膜について５０未満である。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理を含まない０.２μｍを超えるサイズの膜内粒子加算器は、典型的には、約１００オングストロームのＡＬＤＳｉＮｘ膜厚について５００を超える。
【００６４】
[0066]実施例９-Ｓｉ２Ｃｌ６とＮＨ３によるＳｉＮｘ（仮定）-ミニバッチＡＬＤチャンバを連続ＮＨ３フローで約５５０℃のプロセス温度において処理する。ＮＨ３の流量は約３.５ｓｌｍであり、チャンバを約８トールの圧力で約１２.５分間維持する。その後、チャンバを約３０秒間排気する。続いて、チャンバをヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）とＮＨ３を含有するＳｉＮｘプロセスで処理する。チャンバにいくつかのはだかのシリコンを装填して、パーティクルレベルをモニタする。
【００６５】
[0067]プロセスのＮＨ３ステップの場合、チャンバを以下のプロセスステップで処理する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローでステップにつき約５秒間持続して５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバを、約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約４５秒間連続してパージする。チャンバを、約１.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバを、１０ＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＨＣＤフローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバをガスフローなしで３０秒間排気させる。
【００６６】
[0068]ＡＬＤＳｉＮｘプロセスの場合、一実験において、０.１２μｍを超えるサイズの加算器はＰＭスロット２４において２６であり、ＰＭスロット８において５７であった。次に、チャンバを１０サイクルＳｉＮｘプロセスで処理して、チャンバ内のゆるんだいかなるパーティクルも固定する。チャンバのこの前処理の後、製品ウエハによる処理は、パーティクルレベルが規格を超えるまで又はチャンバが8時間超える間アイドリングするまで続けることができる。チャンバがアイドリングしている間、チャンバはＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／Ｎ２）プロセスに供しなければならない。チャンバ処理後、基板をＡＬＤＳｉＮｘのためのミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めした。
【００６７】
[0069]ウエハを以下の方法で処理した。チャンバを、ステップにつき約５秒間持続して約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバと基板を、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１,７６５秒間連続してパージする。チャンバとウエハを、約１.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバとウエハを、任意数のＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバとウエハを、約３.５ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバとウエハは、約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバとウエハをガスフローなしで３０秒間排気させる。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理において、０.２μｍを超えるサイズの膜内パーティクル加算器は、典型的には、約１００オングストロームの厚さを有するＡＬＤＳｉＮｘ膜について５０未満である。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理を含まない０.２μｍを超えるサイズの膜内粒子加算器は、典型的には、約１００オングストロームのＡＬＤＳｉＮｘ膜厚について５００を超える。
【００６８】
[0070]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の多くの実施形態もそれらの基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、それらの範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本明細書に記載される実施形態によるプロセス順序を示す図である。
【図２】図２は、本明細書に記載される他の実施形態によるプロセス順序を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００…プロセス、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０…ステップ、２００…プロセス、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６…ステップ。
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、製造プロセスに関し、より詳細には、基板製造前、基板製造中又は基板製造後のハードウエア又は基板のための処理プロセスに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]他の技術に従い、マイクロエレクトロニクス産業には、原子層分解能による物質の堆積が必要である。約３０年前に原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスが開発されて、エレクトロルミネセントフラットパネルディスプレイが製造された。半導体処理、フラットパネルディスプレイ処理又は他の電子デバイス処理の分野において、基板上に物質を堆積させるのに気相堆積プロセスが重要な役割を果たしてきた。電子デバイスの形状が縮小し続け、デバイスの密度が増加し続けるにつれて、特徴部のサイズとアスペクト比はより積極的になっている。先端技術ノード（０.６５μｍ以下）のための製造プロセスの間、特徴部の４０ｎｍ未満のサイズと３０のアスペクト比が所望される。従来の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスは０.６５μｍを超える技術ノードには成功してきたが、積極的なデバイス形状には原子層分解能による膜堆積が必要である。必要とされる膜厚も数原子層厚であり、デバイス形状（例えば、高アスペクト比トレンチ）もＣＶＤプロセスによって堆積された物質を除外する。それ故、ＡＬＤプロセスの要求が、ある種の製造プロトコールの間に確認される。
【０００３】
[0003]反応ガスは、ＡＬＤプロセスの間、単一又は複数の基板を含有するプロセスチャンバに連続して導入される。一般に、第一反応種をプロセスチャンバへ加え、基板表面に吸着させる。第二反応種をプロセスチャンバへ加え、第一反応種と反応させて、堆積物質と反応副生成物を形成する。理想的には、二つの反応種は、プロセスチャンバ内に同時に存在しない。それ故、典型的には、反応ガスのそれぞれの分配の間にガスを更に除去するためにパージステップが行われる。単一基板ＡＬＤプロセスの場合、パージステップは、キャリヤガスによる連続するパージであってもよく、反応ガスのそれぞれの分配の間のパルスパージであってもよい。
【０００４】
[0004]原子層堆積プロセスは、誘電体層、バリヤ層、導電層を堆積させるのに成功して実施されてきた。ゲートやキャパシタの適用にＡＬＤプロセスによって堆積された誘電物質としては、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルが挙げられる。一般に、ＡＬＤプロセスは、ＣＶＤプロセスと比較した場合、不純物が少なく、等角性が良好で、膜厚が制御された堆積物質を与える。しかしながら、ＡＬＤプロセスは、通常、同様の組成の物質を堆積させるための匹敵するＣＶＤプロセスと比較した場合、堆積速度が遅い。それ故、製造処理能力全体を低下させるＡＬＤプロセスは、匹敵するＣＶＤプロセスより魅力がない。バッチツールを用いることによって、ＡＬＤプロセスによって示される利益を犠牲せずに生産性を改善することができる。
【０００５】
[0005]単一チャンバ内で複数の基板を同時に処理することによって製造プロセス中の処理能力を増加させるためにバッチ堆積プロセスを用いることができる。しかしながら、ＣＶＤ技術を用いたバッチプロセスは、最新のデバイスのより小さい形状のために制限されたままである。ＡＬＤプロセスは、ＣＶＤプロセスによって得ることができないより小さい形状の物質を与えることができるが、時間間隔の増加は、ＡＬＤ装備ツール上のハードウエアメンテナンスのために実現するものである。また、ＡＬＤ技術に用いるバッチ堆積プロセスは、前駆物質の交差汚染のために又は反応副生成物の凝縮のために、堆積物質の遅い開始（例えば、シーディング作用、インキュベーション遅延）、反応種からの有害な分子断片を含有する堆積物質、また、基板上やチャンバ全体の高レベルの粒子状汚染物質の欠点を持つことがある。欠陥、不純物又は汚染物質を含有する堆積物質は、リーク電流の大きい誘電体膜、抵抗率の大きい金属膜又は浸透性の大きいバリヤ膜を与える。このような膜特性は、不適切であり、デバイスの故障が避けられない。また、ＡＬＤ装備ツールは、複数のプロセス後、累積した汚染のために維持が閉鎖されることを必要とすることがある。全体に、製造プロセスは製品処理能力の低下と高コストの欠点を持つ。
【０００６】
[0006]それ故、プロセスチャンバ内の基板上に堆積された物質のインキュベーション遅延を減少させ、堆積された物質の不純物又は欠陥の形成を減少させ、且つプロセスチャンバ内の汚染を減少させるプロセスが求められている。好ましくは、前記プロセスをＡＬＤバッチツールで行うことができる。
【発明の要約】
【０００７】
[0007]本発明の一実施形態において、基板上で物質を形成するための方法であって、プロセスチャンバ内の少なくとも一つの基板を前処理プロセスにさらすステップと、基板を基板上に物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップと、続いて、基板とプロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと、を含む前記方法が提供される。一例において、ＡＬＤプロセスは、ＡＬＤサイクルの間、基板を連続して少なくとも二つの化学前駆物質にさらすステップと、所定数のサイクルのＡＬＤサイクル（即ち、ＡＬＤループ）を繰り返すステップと、ＡＬＤループ間の中間処理プロセスを行うステップと、を含む。
【０００８】
[0008]前記方法は、バッチプロセスチャンバ又は単一ウエハプロセスチャンバ内で行うことができる。好ましい実施形態において、チャンバは、複数の基板、例えば、２５、５０、１００の基板を含有するＡＬＤバッチチャンバである。前処理プロセス、中間処理プロセス、後処理プロセスは、処理ガス、例えば、不活性ガス、酸化ガス、窒化ガス、還元ガス、それらのプラズマ、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。例えば、処理ガスは、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。一例において、処理ガスは、オゾン／酸素（Ｏ３／Ｏ２）混合物を含有し、オゾンは約１原子パーセント（ａｔ％）〜約５０ａｔ％、好ましくは約５ａｔ％〜約３０ａｔ％、より好ましくは約１０ａｔ％〜約２０ａｔ％の範囲内の濃度である。他の例において、処理ガスは、触媒水蒸気ジェネレータよって得られた酸素源と水素源から形成された水蒸気を含有する。他の例において、処理ガスはアンモニア又はアンモニアプラズマを含有する。
【０００９】
[0009]他の実施形態において、プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成するための方法であって、バッチプロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと、バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を少なくとも一つの処理プロセスを含有するＡＬＤプロセスにさらすステップと、その後、プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと、を含む前記方法が提供される。一例において、処理プロセスは所定数のＡＬＤサイクルの後に行われ、処理プロセスと所定数のＡＬＤサイクルは、プロセスサイクルの間、繰り返される。プロセスサイクルは、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、アルミン酸ハフニウム、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを形成するために繰り返すことができる。
【００１０】
[0010]一例において、バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を前処理プロセスとＡＬＤプロセスにさらして、ハフニウム含有物質を形成する。ＡＬＤプロセスは、基板をハフニウム前駆物質と酸化ガスに連続してさらすＡＬＤサイクルに続いて少なくとも一つの中間処理プロセスを含有する。ＡＬＤサイクルは、ハフニウム含有層が所定の厚さを有するまで繰り返すことができる。
【００１１】
[0011]本発明の上記特徴の方法が詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより具体的な説明を実施形態によって参照することができ、その一部は添付の図面で示されている。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すだけのものであり、それ故、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでなく、本発明が他の等しく有効な実施形態を許容することができることは留意すべきである。
【詳細な説明】
【００１２】
[0014]本発明の実施形態は、種々の適用に用いられる物質、特にトランジスタやキャパシタの製造に用いられる高ｋ誘電物質やバリヤ物質を調製するための方法を提供する。前記方法は、気相堆積チャンバのための処理プロセス及びその中の基板のための処理と堆積のプロセスを提供する。好適実施形態において、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスは、堆積された物質の元素組成を制御するために用いることができる。ＡＬＤプロセスは、単一基板プロセスチャンバ内で行うことができるが、好ましくはバッチプロセスチャンバ内で行われる。
【００１３】
[0015]一実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又は化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスの前に前処理プロセスにさらされる。一例において、中に基板を含有しないプロセスチャンバが処理されるが、他の例において、少なくとも一つ、通常は複数の基板（例えば、２５、５０、１００以上）を含有するプロセスチャンバが処理される。他の実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセス中に中間処理プロセスにさらされる。一例において、堆積プロセスは停止させることができ、中間処理プロセスが行われ、堆積プロセスが再び開始される。他の例において、堆積プロセスが停止され、中間処理プロセスが行われ、別の堆積プロセスが開始される。他の実施形態において、プロセスチャンバは、堆積プロセスに続いて後処理プロセスにさらされる。一例において、基板が除去され、プロセスチャンバが空で処理されが、他の例において、一つの基板又は複数の基板を含有するプロセスチャンバが処理される。処理プロセスは、一般的には、プロセスチャンバ又は基板を処理ガスに所定の温度で所定の時間さらすことを含む。処理ガスは、通常、アンモニア又はオゾンのような反応性化合物を含有する。
【００１４】
[0016]図１において、フローチャートは、本明細書の一実施形態に記載されたプロセス１００を示す図である。プロセス１００は、プロセスチャンバ内で、前処理プロセス（ステップ１０２）と、堆積プロセス（１０４）と、所望による中間処理プロセス（ステップ１０６）と、後処理プロセス（ステップ１１０）を行うステップと、を提供する。プロセス１００は、更に、堆積プロセスと中間処理プロセス（ステップ１０８）を繰り返す選択を提供する。
【００１５】
[0017]前処理ガスは、堆積プロセスが開始する前に汚染物質を更に減少させるためにチャンバへ加えることができる（ステップ１０２）。前処理ガスは、一般的には、続いてのステップ１０４の堆積プロセスを考慮して選択される。前処理ガスは、反応ガスとキャリヤガスを含有するのがよく、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせが挙げられる。一例において、前処理ガスは、酸化物質（例えば、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン）、ケイ酸塩物質（例えば、ケイ酸ハフニウム又はケイ酸ジルコニウム）又はアルミン酸塩物質（例えば、アルミン酸ハフニウム）を堆積させる前に酸化ガス、例えば、オゾン又は水蒸気を含有するのがよい。他の例において、前処理ガスは、窒化物質、例えば、窒化シリコン又は酸窒化シリコンハフニウムを堆積させる前に窒化ガス、例えば、アンモニア、窒素、又は窒素プラズマを含有するのがよい。ある例において、前処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、フォーミングガス、又はそれらの組合わせを含有する。
【００１６】
[0018]プロセスチャンバは、気相堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又は従来のＣＶＤプロセスによって物質を形成するためのバッチプロセスチャンバ又は単一ウエハであってもよい。それ故、プロセスチャンバは、少なくとも一つの基板又は複数の基板を含有するのがよい。一例において、プロセスチャンバは、少なくとも約２５の基板を保持することが可能なミニバッチＡＬＤプロセスチャンバである。本明細書に記載される実施形態によって有用なより大きなバッチＡＬＤプロセスチャンバは、約５０の基板、１００以上の基板の容量を持つ。
【００１７】
[0019]基板は、ステップ１０２のいかなる部分の間でもプロセスチャンバへ配置することができる。一例において、基板は、前処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバへ配置される。他の例において、基板は、前処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバへ配置される。他の例において、基板は、前処理プロセスの間にプロセスチャンバへ配置され、プロセスチャンバは、基板がプロセスチャンバへ配置される前の第一時間の間に前処理ガスにさらし、その後、プロセスチャンバと基板の双方を第二時間の間に同一又は異なる前処理ガスにさらされる。
【００１８】
[0020]一実施形態において、プロセスチャンバは、気相堆積プロセスのためのバッチプロセスチャンバ、例えば、バッチＡＬＤチャンバである。前処理ガスの流量は、約０.１標準リットル毎分（ｓｌｍ）〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内であるのがよい。プロセスチャンバの内部は、前処理プロセスの間、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよい。プロセスチャンバは、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５ミリトール〜約５トールの範囲内の圧力に維持されるのがよい。一例において、プロセスチャンバは、窒化物質又は酸化物質を形成するプロセスの間、約０.６トールの圧力に維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度と圧力は、ステップ１０２全体に一定に保たれるか又は調整されるのがよい。一例において、前処理プロセスは、堆積プロセスを開始する約１２時間前に始めるのがよい。しかしながら、前処理プロセスは、約５分間〜約６時間、好ましくは約１０分間〜約２時間、より好ましくは約２０分間〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００１９】
[0021]ステップ１０４の間、堆積プロセスをプロセスチャンバ内で行い、基板上に物質を形成する。堆積プロセスは、気相堆積プロセス、例えば、ＡＬＤプロセス又はＣＶＤプロセスであってもよく、プラズマ増強型ＡＬＤ（ＰＥ-ＡＬＤ）プロセス、プラズマ増強型ＣＶＤ（ＰＥ-ＣＶＤ）プロセス、パルスＣＶＤプロセス、又はそれらの組合わせが挙げられる。一例において、ＡＬＤプロセスは、基板を金属前駆物質と酸化ガスに連続してさらして、金属酸化物質を形成する。他の例において、ＡＬＤプロセスは、基板を金属前駆物質と、酸化ガスと、シリコン前駆物質と、その酸化ガスに連続してさらして、金属ケイ酸塩物質を形成する。
【００２０】
[0022]堆積ステップの間に堆積される物質は、誘電物質、バリヤ物質、導電物質、核形成／シード物質又は接着物質であってもよい。一実施形態において、堆積物質は、酸素及び／又は窒素と少なくとも一つの追加元素、例えば、ハフニウム、シリコン、タンタル、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、ランタン、又はそれらの組合わせであるのがよい。例えば、誘電物質は、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化チタン、酸化シリコン、窒化シリコン、それらの酸窒化物（例えば、ＨｆＯｘＮｙ）、それらのケイ酸塩（例えば、ＨｆＳｉｘＯｙ）、それらのアルミン酸塩（例えば、ＨｆＡｌｘＯｙ）、それらのシリコン酸窒化物（例えば、ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。一例において、誘電物質は、種々の組成の多層を含有するのがよい。例えば、ラミネート膜は、酸化シリコンを酸化ハフニウムに堆積させてケイ酸ハフニウム物質を形成することによって形成されるのがよい。ケイ酸ハフニウム上に第三層の酸化アルミニウムを堆積させて、更にケイ酸ハフニウムアルミニウム物質を与えることができる。
【００２１】
[0023]他の例において、誘電物質を形成するためのプロセスは、水蒸気を含有する酸化ガスを用いる。水蒸気は、触媒を含有する水蒸気ジェネレータ（ＷＶＧ）システムへ水素源ガスと酸素源ガスを流すことによって形成することができる。本明細書に用いることができるＷＶＧシステムを用いる前処理プロセスと堆積プロセスは、更に、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１３号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１１／１２７,７６７号に記載され、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００２２】
[0024]プロセスチャンバは、プロセス１００のステップ１０６中に所望による中間処理プロセスにさらされてもよい。プロセスチャンバの内部は、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよく、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度と圧力は、中間処理プロセス全体に一定に維持されても調整されてもよい。処理ガスは、中間処理プロセス中にプロセスチャンバへ加えることができ、前処理ガス（ステップ１０２）又は反応ガス（ステップ１０４）として用いられるものと同一のガスを含有しても異なるガスを含有してもよい。それ故、処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含有するのがよい。
【００２３】
[0025]バッチプロセスの間の一例において、処理ガスの流量は、約０.１ｓｌｍ〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内の流量であるのがよい。中間処理プロセスは、約５分間〜約６時間、好ましくは約１０分間〜約２時間、より好ましくは約２０分間〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００２４】
[0026]基板は、通常、ステップ１０６の間、プロセスチャンバ内に保持される。しかしながら、ステップ１０６のいかなる部分の間でも基板をプロセスチャンバから取り出すことができる。一例において、基板は、中間処理プロセスを始める前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、中間処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、中間処理プロセスの間に基板をプロセスチャンバから取り出し、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間、プロセスチャンバと基板は処理ガスにさらされ、その後、プロセスチャンバは、第二時間の間、同一又は異なる処理ガスにさらされる。
【００２５】
[0027]一実施形態において、堆積プロセスを停止し、チャンバと基板を処理プロセスにさらし、その後、堆積プロセスを再び開始させる（ステップ１０８）。それ故、処理プロセスは堆積プロセスとの中間である。ステップ１０４、１０６、１０８のサイクルは、複数のサイクルとして繰り返すことができる堆積／処理プロセスをなして、堆積物質を形成する。中間処理プロセスは、プロセスチャンバ全体に、また、基板上にパーティクルや他の汚染物質を減少させる。一例において、中間処理プロセスは、ＡＬＤプロセス中の各ＡＬＤサイクルの後に行われるのがよい。他の例において、中間処理プロセスは、複数のＡＬＤサイクル後、例えば、１０ＡＬＤサイクル毎又は２０ＡＬＤサイクル毎の後に行われるのがよい。他の例において、中間処理プロセスは、ＣＶＤプロセスの間に行われるのがよく、ＣＶＤプロセスを停止させ、処理プロセスを所定の時間行い、ＣＶＤプロセスを再び開始して、基板上に物質を堆積することを続ける。
【００２６】
[0028]他の実施形態において、ステップ１０６を省略するので、中間処理プロセスを行わず、堆積プロセスがステップ１０８で終了する。一般に、堆積プロセスは、一旦所定の厚さの堆積物質がステップ１０４の間に形成されると終了する。
【００２７】
[0029]プロセスチャンバは、プロセス１００のステップ１１０中に後処理プロセスにさらすことができる。プロセスチャンバの内部は、約１００℃〜約７００℃、好ましくは約１５０℃〜約４００℃、より好ましくは約２００℃〜約３００℃の範囲内の温度に加熱されるのがよく、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるのがよい。プロセスチャンバの温度及び圧力は、ステップ１１０を通じて一定に維持されても調整されてもよい。後処理ガスは、後処理ガスの間にプロセスチャンバへ加えることができ、前処理ガス（ステップ１０２）、反応ガス（１０４）又は処理ガス（１０６）として用いられるのと同一のガスを含有しても異なるガスを含有してもよい。それ故、後処理ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、酸素、オゾン、水、アンモニア、シラン、ジシラン、ジボラン、それらの誘導体、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含有するのがよく、約０.１ｓｌｍ〜約３０ｓｌｍ、好ましくは約１ｓｌｍ〜約２０ｓｌｍ、より好ましくは約５ｓｌｍ〜約１０ｓｌｍの範囲内の流量を持つのがよい。後処理プロセスは、約５分〜約６時間、好ましくは約１０分〜約２時間、より好ましくは約２０分〜約６０分間の範囲内の時間続けるのがよい。
【００２８】
[0030]基板は、ステップ１１０のいかなる部分の間でもプロセスチャンバから取り出すことができる。一例において、基板は、後処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、後処理プロセスを終了させた後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、後処理プロセスの間に基板をプロセスチャンバから取り出し、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間にプロセスチャンバと基板が後処理ガスにさらされ、その後、第二時間の間にプロセスチャンバが同一又は異なる後処理ガスにさらされる。
【００２９】
[0031]他の例において、図２は、ＡＬＤプロセスによって基板に酸化ハフニウムのような堆積物質を形成するためのプロセス２００を示す図である。プロセス２００は、前処理プロセス（ステップ２０２）と、ＡＬＤサイクル（ステップ２０４-２１４）と、後処理プロセス（２１６）とを含有することができる。一例において、プロセス２００は、ＡＬＤサイクルを含有するバッチＡＬＤプロセス用に構成され、基板をプロセスチャンバのみに又はキャリヤガスと組合わせて導入された第一前駆物質に約１秒〜約９０秒間の範囲内の時間さらす（ステップ２０４）。次に、パージガスをプロセスチャンバへ約１秒間〜約６０秒間の範囲内の時間導入して、いかなる残留前駆物質も或いは副生成物もパージ或いは除去する。続いて、基板を、約１秒間〜約９０秒間の範囲内の時間、プロセスチャンバのみに又はキャリヤガスと組合わせて導入された第二前駆物質（例えば、Ｏ３又はＨ２Ｏ）にさらす（ステップ２０８）。その後、パージガスをプロセスチャンバへ約１秒間〜約６０秒間の範囲内の時間再び加える（ステップ２１０）。
【００３０】
[0032]一実施形態において、ＡＬＤサイクルは、ステップ２０４、２０６、２０８、２１０のそれぞれの後に排気ステップを含有するのがよい。プロセスチャンバは、本質的に又は完全に排気されない場合には、排気ステップの間に少なくとも部分的に排気される。排気ステップは、約１秒〜５分間、好ましくは約５秒〜約２分間、より好ましくは約１０秒〜約６０秒間の範囲内の時間続けるのがよい。プロセスチャンバは、約５０ミリトール〜約５トールの範囲内の圧力、例えば、約１００ミリトールに排気されるのがよい。
【００３１】
[0033]所望による中間処理プロセス（ステップ２１２）は、プロセスチャンバ内に残存するいかなる前駆物質ガス、副生成物、微粒子又は他の汚染物質も更に除去するために行われてもよい。中間処理プロセスは、ステップ２０４、２０６、２０８、又は２１０のいずれか後に又はステップ２０４、２０６、２０８、２１０のいずれかのサイクル後に行われてもよい。通常、中間処理プロセスは、所定の温度で約１分間〜約２０分間、好ましくは約２分間〜約１５分間、より好ましくは約３分間〜１０分間の範囲内の時間、例えば、約５分間行われる。一例において、中間処理プロセスは、かなり化学的不活性な処理ガス、例えば、窒素又はアルゴンを含有する。他の例において、処理ガスは、オゾン、酸素、水、水素、過酸化物、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含むのがよい酸化ガスを含有する。他の例において、処理ガスは、水素、ジボラン、シラン、それらのプラズマ、又はそれらの組合わせを含むのがよい還元ガスを含有する。
【００３２】
[0034]各ＡＬＤサイクル（ステップ２０４〜２１２）は、基板上に物質（例えば、酸化ハフニウム）層を形成する。通常、各堆積サイクルは、約０.１オングストローム〜約１０オングストロームの範囲内の厚さを有する層を形成する。個々のデバイスの要求によっては、続いての堆積サイクルは、所望の厚さを有する物質を堆積するのに必要とされてもよい（ステップ２１４）。そのようにして、堆積サイクル（ステップ２０４〜２１４）を、物質の所定の厚さを達成するために繰り返すことができる。
【００３３】
[0035]ステップ１０２として本明細書に記載されるように、ステップ２０２の間、プロセスチャンバを前処理プロセスにさらすことができる。一例において、プロセスチャンバは、基板をプロセスチャンバへ装填する前に、前処理プロセスにさらされる。他の例において、プロセスチャンバは、前処理プロセス中、少なくとも一つの基板、好ましくは複数の基板を含有する。複数の前処理プロセスは、ステップ２０２の間、プロセスチャンバ内で行うことができる。それ故、プロセスチャンバと基板は、各々異なる前処理プロセスにさらすことができる。一例において、空のプロセスチャンバは、基板を装填する前に長時間（例えば、約６-１２時間）前処理プロセスにさらされるのがよい。その後、基板は、プロセスチャンバへ装填され、堆積プロセスの前に予備浸漬のような前処理プロセスにさらされる。
【００３４】
[0036]前処理プロセス又は予備浸漬ステップにさらした後に、基板を種々の官能基で停止させることができる。予備浸漬ステップは、全体の前処理プロセスの一部であってもよい。形成することができる官能基としては、ヒドロキシル（ＯＨ）、アルコキシル（ＯＲ、Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｒ又はＢｕ）、酸素ラジカル及びアミノ（ＮＲ又はＮＲ２、Ｒ＝Ｈ、Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｔ又はＢｕ）が挙げられる。前処理ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、原子酸素（Ｏ）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、酸化窒素（ＮＯ）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）、二酸化窒素（ＮＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、水素（Ｈ２）、原子水素、原子Ｎ、アルコール、アミン、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを挙げることができる。官能基は、基板表面上に結合するために生じる化学前駆物質のベースを与えることができる。前処理中、基板表面は、試薬に約１秒間〜約２分間、好ましくは約５秒間〜約６０秒間の範囲内の時間さらされるのがよい。本明細書に用いることができる追加の前処理プロセスと予備浸漬ステップと堆積プロセスは、更に、共同譲渡された米国特許第６,８５８,５４７号と、２００２年１１月２１日出願の米国第２００３-０２３２５０１として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許第１０／３０２,７５２号に記載され、これらの開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００３５】
[0037]予備浸漬ステップの一例において、基板は、水蒸気ジェネレータ（ＷＶＧ）システムから生成された水蒸気を含有する酸化ガスにさらされる。予備浸漬プロセスは、続いてさらされる間（例えば、ステップ２０４）にアミノ型リガンド（例えば、ＴＤＥＡＨ、ＴＤＭＡＨ、ＴＤＭＡＳ又はトリス-ＤＭＡＳ）を含有する前駆物質と反応するヒドロキシル末端官能基を基板表面に与える。ＷＶＧシステムを用い、本明細書に用いることができる前処理プロセスと予備浸漬ステップと堆積プロセスは、更に、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１３号として公告された共同譲渡され同時係属中の英国特許出願第１１／１２７,７６７号に記載され、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００３６】
[0038]プロセス２００は種々の物質を形成するために用いることができるが、プロセス２００の例は、更に、酸化ハフニウム物質を形成するＡＬＤプロセスを提供する。一例において、ＡＬＤプロセスは、約１ミリトール〜約１００トール、好ましくは約１０ミリトール〜約５０トール、より好ましくは約５トール〜約１０トールの範囲内の圧力、例えば、約８トールに維持されるミニバッチプロセスチャンバ内で行われるのがよい。プロセスチャンバは、通常、約７０℃〜約８００℃、好ましくは約１００℃〜約５００℃、より好ましくは約１５０℃〜約３５０℃の範囲内の温度に加熱される。
【００３７】
[0039]第一前駆物質（例えば、ハフニウム前駆物質）は、約１００標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量でプロセスチャンバに導入することができる（ステップ２０４）。第一前駆物質は、キャリヤガス（例えば、窒素又はアルゴン）とプロセスチャンバへ約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１０秒間〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。一例において、第一前駆物質は、ハフニウム前駆物質、例えば、ハフニウムハロゲン化物（例えば、ＨｆＣｌ４）又はハフニウムアミノ化合物である。ハフニウムアミノ化合物は、好ましくは、テトラキス（ジエチルアミノ）ハフニウム（（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ又はＴＤＥＡＨ）、テトラキス（ジメチルアミノ）ハフニウム（（Ｍｅ２Ｎ)４Ｈｆ又はＴＤＭＡＨ）、又はテトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（（ＥｔＭｅＮ)４Ｈｆ又はＴＥＭＡＨ）を含むテトラキス（ジアルキルアミノ）ハフニウム化合物である。
【００３８】
[0040]第二前駆物質（例えば、酸化ガス）は、約１００ｓｃｃｍ〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量でプロセスチャンバに導入することができる（ステップ２０８）。第二前駆物質は、キャリヤガスとプロセスチャンバへ約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１０秒間〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。一例において、第二前駆物質は、酸化ガス、例えば、酸素、オゾン、原子酸素、水、過酸化水素、亜酸化窒素、酸化窒素、五酸化二窒素、二酸化窒素、それらの誘導体、又はそれらの組合わせである。好ましい例において、酸化ガスは、オゾン／酸素（Ｏ３／Ｏ２）混合物を含有し、オゾンの濃度は約１原子パーセント（ａｔ％）〜約５０ａｔ％、好ましくは約５ａｔ％〜約３０ａｔ％、より好ましくは約１０ａｔ％〜約２０ａｔ％の範囲内である。
【００３９】
[0041]パージガス（例えば、アルゴン又は窒素）は、典型的には、プロセスチャンバへ約１００ｓｃｃｍ〜約５ｓｌｍ、好ましくは約５００ｓｃｃｍ〜約４ｓｌｍ、より好ましくは約１ｓｌｍ〜約３ｓｌｍの範囲内の流量で導入される（ステップ２０６とステップ２１０）。パージガスは、約１秒間〜約５分間、好ましくは約５秒間〜約２分間、より好ましくは約１秒〜約９０秒間の範囲内の時間導入することができる。適切なキャリヤガス又はパージガスとしては、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、フォーミングガス、又はそれらの組合わせを含むのがよい。
【００４０】
[0042]一実施形態において、水素ガス又はフォーミングガスは、堆積物質からのハロゲン汚染を減少させるために、キャリヤガス、パージガス及び／又は反応ガスを用いることができる。ハロゲン原子を含有する前駆物質（例えば、ＨｆＣｌ４、ＳｉＣｌ４又はＳｉ２Ｃｌ６）は、堆積物質を汚染しやすい。水素は還元体であり、揮発性で除去可能な副生成物としてハロゲン化水素（例えば、ＨＣｌ）を生成する。それ故、前駆物質化合物（例えば、ハフニウム、シリコン、酸素前駆物質）と組合わせる場合にキャリヤガス又は反応ガスとして水素を用いることができ、他のキャリヤガス（例えば、Ａｒ又はＮ２）を含むこともできる。
【００４１】
[0043]ハフニウムを含有する物質を堆積するのに有用な例示的ハフニウム前駆物質は、リガンド、例えば、ハロゲン化物、アルキルアミノ、シクロペンタジエニル、アルキル、アルコキシド、それらの誘導体、又はそれらの組合わせを含有することができる。ハフニウム前駆物質として有用なハロゲン化ハフニウム化合物としては、ＨｆＣｌ４、ＨｆＩ４及びＨｆＢｒ４を挙げることができる。ハフニウム前駆物質として有用なハフニウムアルキルアミノ化合物としては、（ＲＲ’Ｎ）４Ｈｆ（ここで、Ｒ又はＲ’は、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル又はブチルである。）が挙げられる。本明細書に記載されるハフニウム含有物質を堆積するのに有用なハフニウム前駆物質としては、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ、（ＥｔＭｅ)４Ｈｆ、（ＭｅＥｔＮ)４Ｈｆ、（ｔＢｕＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（Ｃ５Ｈ５)２ＨｆＣｌ２、（ＥｔＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５)２ＨｆＣｌ２、（Ｍｅ５Ｃ５）ＨｆＣｌ３、（ｉＰｒＣ５Ｈ４)２ＨｆＣｌ２、（ｉＰｒＣ５Ｈ４）ＨｆＣｌ３、（ｔＢｕＣ５Ｈ４)２ＨｆＭｅ２、（ａｃａｃ)４Ｈｆ、（ｈｆａｃ)４Ｈｆ、（ｔｆａｃ)４Ｈｆ、（ｔｈｄ)４Ｈｆ、（ＮＯ３)４Ｈｆ、（ｔＢｕＯ)４Ｈｆ、（ｉＰｒＯ)４Ｈｆ、（ＥｔＯ)４Ｈｆ、（ＭｅＯ)４Ｈｆ、又はそれらの誘導体が挙げられる。好ましくは、本明細書の堆積プロセスの間に用いられるハフニウム前駆物質としては、ＨｆＣｌ４、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｈｆ、（Ｍｅ２Ｎ)４Ｈｆ、及び（ＥｔＭｅＮ）４Ｈｆが挙げられる。
【００４２】
[0044]シリコン含有物質（例えば、ケイ酸塩）を堆積させるのに有用な例示的なシリコン前駆物質としては、シラン、アルキルアミノシラン、シラノール、又はアルコキシルシランが挙げられる。シリコン前駆物質としては、（Ｍｅ２Ｎ)４Ｓｉ、（Ｍｅ２Ｎ)３ＳｉＨ、（Ｍｅ２Ｎ)２ＳｉＨ２、（Ｍｅ２Ｎ）ＳｉＨ３、（Ｅｔ２Ｎ)４Ｓｉ、（Ｅｔ２Ｎ)３ＳｉＨ、（ＭｅＥｔＮ)４Ｓｉ、（ＭｅＥｔＮ)３ＳｉＨ、Ｓｉ（ＮＣＯ)４、ＭｅＳｉ（ＮＣＯ)３、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＭｅＳｉＣｌ３、ＨＳｉＣｌ３、Ｍｅ２ＳｉＣｌ２、Ｈ２ＳｉＣｌ２、ＭｅＳｉ（ＯＨ)３、Ｍｅ２Ｓｉ（ＯＨ)２、（ＭｅＯ)４Ｓｉ、（ＥｔＯ)４Ｓｉ、又はそれらの誘導体が挙げられるのがよい。シリコン前駆物質に有用な他のアルキルアミノシラン化合物としては、（ＲＲ’Ｎ)４-ｎＳｉＨｎ（ここで、Ｒ又はＲ’は、独立して、水素、メチル、エチル、プロピル又はブチルであり、ｎ＝０-３）が挙げられる。他のアルコキシルシランは、一般化学式（ＲＯ）４-ｎＳｉＬｎ（ここで、Ｒ＝メチル、エチル、プロピル、又はブチル、Ｌ＝Ｈ、ＯＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ及びそれらの混合物）によって記載されるのがよい。好ましくは、本明細書の堆積プロセスの間に用いられるシリコン前駆物質としては、（Ｍｅ２Ｎ）３ＳｉＨ、（Ｅｔ２Ｎ）３ＳｉＨ、（Ｍｅ２Ｎ）４Ｓｉ、（Ｅｔ２Ｎ）４Ｓｉ、又はＳｉＨ４が挙げられる。例示的窒素前駆物質としては、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、ヒドラジン（例えば、Ｎ２Ｈ４又はＭｅＮ２Ｈ３）、アミン（例えば、Ｍｅ３Ｎ、Ｍｅ２ＮＨ、又はＭｅＮＨ２）、アニリン（例えば、Ｃ６Ｈ５ＮＨ２）、有機アジド（例えば、ＭｅＮ３又はＭｅ３ＳｉＮ３）、無機アジド（例えば、ＮａＮ３又はＣｐ２ＣｏＮ３）、ラジカル窒素化合物（例えば、Ｎ３、Ｎ２、Ｎ、ＮＨ、又はＮＨ２）、それらの誘導体、又はそれらの組合わせが挙げられてもよい。ラジカル窒素化合物は、熱、熱線、又はプラズマによって生成させることができる。
【００４３】
[0045]ＡＬＤサイクルはプロセス２００の間繰り返され、所定の厚さを持つ堆積物質を形成する。ＡＬＤプロセスの間に形成される堆積物質の厚さは、約５オングストローム〜約３００オングストローム、好ましくは約１０オングストローム〜約２００オングストローム、より好ましくは約２０オングストローム〜約１００オングストロームの範囲内であるのがよい。ある例において、酸化ハフニウムの厚さは、約１０オングストローム〜約６０オングストローム、好ましくは約３０オングストローム〜約４０オングストロームの範囲内で堆積されるのがよい。一般に、酸化ハフニウム物質は、実験化学式ＨｆＯｘ（ここで、ｘ＝２以下である）で形成される。酸化ハフニウムは、分子化学式ＨｆＯ２を有するものであるが、種々のプロセス条件（例えば、タイミング、温度又は圧力）によって、酸化ハフニウムは、より酸化されていないハフニウム、例えば、ＨｆＯ１.８で形成されてもよい。
【００４４】
[0046]プロセスチャンバは、ステップ１１０として本明細書の記載されたステップ２１６の間に後処理プロセスにさらすことができる。一例において、基板は、後処理プロセスを開始する前にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は、後処理プロセスを完了した後にプロセスチャンバから取り出される。他の例において、基板は後処理プロセス中にプロセスチャンバから取り出され、基板がプロセスチャンバから取り出される前の第一時間の間にプロセスチャンバ及び基板が後処理ガスにさらされ、その後、プロセスチャンバが、第二時間の間に同一又は異なる後処理ガスにさらされる。
【００４５】
[0047]本明細書に記載される実施形態の間に用いることができる気相堆積プロセス、例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）又は従来の化学気相堆積（ＣＶＤ）を行うためのバッチプロセスチャンバは、カリフォルニア州、サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ.から入手でき、共同譲渡された同時係属中の米国特許第６,３５２,５９３号及び同第６,３２１,６８０号に、２００３年１月１３日出願の“Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ Ａｐｐｒａｔｕｓｆｏｒ Ｌａｙｅｒｂｙ ＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”と称し、米国第２００３-０１３４０３８号として公開された同時係属中の米国特許第１０／３４２,１５１号に、また、２００２年８月９日出願の“ＨｉｇｈＲａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ａ Ｓｍａｌｌ ＢａｔｃｈＲｅａｃｔｏｒ”と称し、米国第２００３-００４９３７２号として公開された共同譲渡された同時係属中の米国特許第１０／２１６,０７９号に更に開示され、これらの開示内容は、堆積プロセスの間に用いられる装置を記載するために、本明細書に全体で援用されている。本明細書に記載される実施形態によって用いることができる単一ウエハＡＬＤチャンバは、２００５年５月１２日出願の米国第２００５-０２７１８１２号として公開された共同譲渡された米国特許第６,９１６,３９８号、また、共同譲渡された同時係属中の米国特許第１１／１２７,７６３号に更に開示され、これらの開示内容はいずれも本明細書に全体で援用されている。
【００４６】
[0048]本明細書に用いられる“基板表面”とは、膜処理が行われる基板上に形成されるいかなる基板表面又は物質表面をも意味する。例えば、処理が行われ得る基板表面としては、シリコン、酸化シリコン、歪シリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイアのような物質、及び金属、金属窒化物、金属合金のような他の物質、及び導電物質が挙げられ、適用に左右される。基板表面上のバリヤ層、金属又は金属窒化物としては、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タンタル、及び窒化タンタルが挙げられる。基板は、種々の大きさ、例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍ径ウエハだけでなく、矩形又は正方形枠を持つことができる。特にことわらない限り、本明細書に記載される実施形態や例は、好ましくは２００ｍｍ径又は３００ｍｍ径、より好ましくは３００ｍｍ径を有する基板で行われる。本明細書に記載される実施形態のプロセスは、多くの基板と表面上にハフニウム含有物質を堆積させることができる。本発明の実施形態が有用なものである基板としては、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、歪シリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、及びパターン形成された又はパターン形成されていないウエハのような半導体ウエハが挙げられるが、これらに限定されない。基板を後処理プロセスにさらし、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、及び／又は焼くことができる。
【００４７】
[0049]本明細書に用いられる“原子層堆積”又は“周期的堆積”とは、基板表面上に物質の層を堆積する二つ以上の反応性化合物の連続導入を意味する。或いは、二つ、三つ又はそれ以上の反応性化合物がプロセスチャンバの反応ゾーンへ導入されてもよい。通常、各反応性化合物は、基板表面上に各化合物が付着及び／又は反応させることを可能にする時間遅延によって分離される。一態様において、第一前駆物質又は化合物Ａは、反応ゾーンへパルスされ、続いて第一時間遅延を受ける。次に第二前駆物質又は化合物Ｂは、反応ゾーンへパルスされ、続いて第二遅延を受ける。各時間の遅延の間、窒素のようなパージガスをプロセスチャンバへ導入して、反応ゾーンをパージするか或いは反応ゾーンからいかなる残留反応化合物又は副生成物をも除去する。或いは、パージガスは堆積プロセス全体に持続的に流すことができるので、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間にパージガスだけが流れる。反応性化合物は、或いは、基板表面上に所望の膜又は膜厚が形成されるまでパルスされる。いずれのシナリオにおいても、化合物Ａのパルス、パージガス、化合物Ｂのパルス、パージガスのＡＬＤプロセスが一サイクルである。一サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかから開始することができ、所望の厚さを有する膜を達成するまでサイクルのそれぞれの順序を続けることができる。他の実施形態において、化合物Ａを含有する第一前駆物質、化合物Ｂを含有する第二前駆物質、化合物Ｃを含有する第三前駆物質は、それぞれ別個にプロセスチャンバへパルスされる。或いは、第一前駆物質のパルスは、第二前駆物質のパルスにやがて重なることがあり、第三の前駆物質のパルスは、第一前駆物質と第二前駆物質のいずれのパルスにもやがて重ならない。或いは、ＡＬＤプロセスの間、本明細書に用いられる前述のステップ又は入れ替えのいずれかが分離されもよく、ポンピングステップを含有してもよい。
【００４８】
[0050]本明細書に用いられる“パルス”は、プロセスチャンバの反応ゾーンへ断続的又は非持続的に導入される具体的な化合物の量を意味するものである。各パルス内の具体的な化合物の量は、経時変化させることができ、パルスの持続に左右される。各パルスの持続は、多くの要因、例えば、使われたプロセスチャンバの容積容量、それに結合された真空システム、具体的な化合物自体の揮発性／反応性によって変化し得る。本明細書に用いられる“半反応”は、前駆物質ステップのパルス、続いてパージステップ又はパージガスのパルス、続いてパージステップを意味するものである。
【００４９】
実施例
[0051]実施例１-９は、カリフォルニア州、サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ.から入手できるＡＬＤバッチプロセスチャンバと、共同譲渡された米国特許第６,３５２,５９３号と同第６,３２１,６８０号に、２００３年１月１３日出願の“Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ Ａｐｐｒａｔｕｓｆｏｒ Ｌａｙｅｒｂｙ ＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”と称し米国第２００３-０１３４０３８号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１０／３４２,１５１号に、また、２００２年８月９日出願の“ＨｉｇｈＲａｔｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｔ ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ａ ｓｍａｌｌ ＢａｔｃｈＲｅａｃｔｏｒ”と称し米国第２００３-００４９３７２号として公開された共同譲渡され同時係属中の米国特許出願第１０／２１６,０７９号に記載されたミニバッチプロセスチャンバ内で行うことができ、これらの開示内容は堆積プロセスを行う装置を記載するために本明細書に全体で援用されている。
【００５０】
[0052]実施例１-Ｏ３によるＨｆＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、０.６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約２５０℃で約０.６トールの圧力で連続窒素フローを約４０分間維持し、５ａｔ％Ｏ３／酸素で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＭＡＨ）とオゾンに連続してさらすことによってＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を約２５０℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＭＡＨをチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約１５秒間流すステップと、チャンバを約１５秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約３０-６０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約１０秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計１７回繰り返して、約２７オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約２５０℃において約０.６トールの圧力で維持し、中間処理プロセスの間の約５分間窒素とオゾンを含有する処理ガスにさらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１７サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを３回行い、約８０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２０サイクルについて約２５０℃において０.６トール以下の圧力でオゾンを含有する後処理ガスでサイクルパージし、約０.５ｓｌｍの窒素フローと約０.６トールで連続してパージする。
【００５１】
[0053]実施例２-Ｈ２ＯによるＨｆＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを、約２００℃において約６トールの圧力で維持し、後処理プロセスの間の約４０分間オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスにさらす。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）と水蒸気（窒素キャリヤガスにおける）に連続してさらすことによってＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を、約２００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバに約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、水をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを、合計１０回繰り返し、約１２オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約２００℃において約６トールの圧力で維持し、中間処理プロセスの間の約５分間窒素を含有する処理ガスにさらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１０サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを１０回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２００℃において約６トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００５２】
[0054]実施例３-ＨｆＯ２均一ナノラミネート-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、０.６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約２５０℃において約０.６トールの圧力で連続窒素フローについて約４０秒間維持し、１５ａｔ％Ｏ３／酸素で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）とオゾンだけでなく、ハフニウム前駆物質と水蒸気に連続してさらすことによって、ＡＬＤプロセスの間に酸化ハフニウム層を形成する。基板を約２５０℃に維持し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。
【００５３】
[0055]第一ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約１０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素と１５ａｔ％オゾンを含有する第一処理ガスに第一中間処理プロセスの間の約５分間さらし、ＡＬＤサイクルと第一中間処理プロセスは、第一堆積／処理サイクルとして繰り返すことができる。
【００５４】
[0056]第二ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、水蒸気をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約１０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する第二処理ガスに第一中間処理プロセスの間の約５分間さらし、ＡＬＤサイクルと第二中間処理プロセスを第二堆積／処理サイクルとして繰り返すことができる。
【００５５】
[0057]第一堆積／処理サイクルに続いて第二堆積／処理サイクルを含有するサイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化ハフニウムを形成する。後処理プロセスの間、約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理ガスにさらす。
【００５６】
[0058]実施例４-Ｏ３によるＳｉＯ２堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。リアクタを、８６トールと真空の間に約５ｓｌｍの窒素フローでサイクルパージする。続いて、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で窒素の連続フローについて約４０秒間維持し、１５ａｔ％Ｏ３で約３０-６０秒間前処理する。その後、基板をシリコン前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるトリス-ＤＭＡＳ）とオゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、ＡＬＤプロセスの間に酸化シリコン層を形成する。基板を、約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、チャンバへのトリス-ＤＭＡＳを約４５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約４５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計２０回繰り返し、約２５オングストロームの厚さを有する酸化シリコン層を形成する。その後、プロセスチャンバを約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約６分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの２０サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを８回行い、約２００オングストロームの厚さを有する酸化シリコン層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約３００℃において約８トールの圧力で約３０分間維持し、オゾンを含有する後処理ガスにさらす。
【００５７】
[0059]実施例５-Ｏ３によるＡｌ２Ｏ３堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバは、約２８０℃において約５トールの圧力で維持し、前処理プロセスの間の約３０分間オゾン（１０ａｔ％Ｏ３／酸素）を含有する前処理ガスにさらす。その後、基板をアルミニウム前駆物質（トリメチルアルミニウム-ＴＭＡ）とオゾン（１０ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、酸化アルミニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を、約２８０℃に維持し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＭＡをチャンバに約５秒間流すステップと、チャンバを約８秒間排気するステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約６秒間流すステップと、チャンバを約１０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約１５秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約２０秒間流すステップと、チャンバを約２０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計１５回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有する酸化アルミニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約５トールの圧力で維持し、窒素含有処理ガスへ中間処理プロセスの間の約４分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの１５サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有する酸化アルミニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約３００℃において約５トールの圧力で約３０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスガスにさらす。
【００５８】
[0060]実施例６-Ｏ３によるＨｆＳｉＯ４堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを、約２５０℃において約８トールの圧力で維持し、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスに前処理プロセスの間の約４０分間さらす。その後、基板をハフニウム前駆物質（窒素キャリヤガスにおけるＴＤＥＡＨ）と、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）と、シリコン前駆物質（窒素キャリヤにおけるトリス-ＤＭＡＳ）と、オゾンに連続してさらすことによって、ケイ酸ハフニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、トリス-ＴＭＡＳをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計５回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有するケイ酸化物層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約５分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの５サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを６回行い、約１２０オングストロームの厚さを有するケイ酸ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００５９】
[0061]実施例７-Ｏ３によるＨｆＳｉＯ４（コフロー）堆積-２６基板のバッチを、ミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めする。プロセスチャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で維持し、オゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）を含有する前処理ガスへ前処理プロセスの間の約４０分間さらす。その後、基板をハフニウム／シリコン前駆物質混合物（窒素キャリヤガスにおいてＴＤＥＡＨ／トリス-ＤＭＡＳ（１：１））とオゾン（１５ａｔ％オゾン／酸素）に連続してさらすことによって、ケイ酸化ハフニウム層をＡＬＤプロセスの間に形成する。基板を約３００℃に加熱し、複数のＡＬＤサイクルにさらす。各ＡＬＤサイクルは、ＴＤＥＡＨ／トリス-ＤＭＡＳ混合物をチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素（パージガス）をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、オゾンをチャンバへ約６０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップと、窒素をチャンバへ約３０秒間流すステップと、チャンバを約３０秒間排気させるステップとを含む。ＡＬＤサイクルを合計８回繰り返し、約２０オングストロームの厚さを有するケイ酸化ハフニウム層を形成する。その後、プロセスチャンバを、約３００℃において約８トールの圧力で維持し、窒素を含有する処理ガスに中間処理プロセスの間の約５分間さらす。続いて、ＡＬＤサイクルの８サイクルと中間処理プロセスを、堆積／処理サイクルとして連続して繰り返す。堆積／処理サイクルを５回行い、約１００オングストロームの厚さを有するケイ酸化ハフニウム層を形成する。後処理プロセスの間、チャンバを約２５０℃において約８トールの圧力で約４０分間維持し、オゾンを含有する後処理プロセスにさらす。
【００６０】
[0062]実施例８-Ｓｉ２Ｃｌ６とＮＨ３によるＳｉＮｘ-ミニバッチＡＬＤチャンバを連続アンモニア（ＮＨ３）フローで約５５０℃のプロセス温度において処理する。ＮＨ３の流量は約３.５ｓｌｍであり、チャンバを約８トールの圧力で約１２.５分間維持する。その後、チャンバを約３０秒間排気する。続いて、チャンバをヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）を置換したＮ２とＮＨ３で模擬ＳｉＮｘプロセスで処理する。チャンバにいくつかのはだかのシリコンを装填して、パーティクルレベルをモニタする。
【００６１】
[0063]Ｎ２／ＮＨ３プロセスの場合、チャンバを以下のプロセスステップで処理する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのアルゴン（Ａｒ）フローでステップにつき約５秒間持続して５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバを、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約４５秒間連続してパージする。チャンバを、約１.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバを、１０模擬ＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバをガスフローなしで３０秒間排気させる。
【００６２】
[0064]模擬ＡＬＤＳｉＮｘプロセスの場合、一実験において、０.１２μｍを超えるサイズの加算器はＰＭスロット２４において２６であり、ＰＭスロット８において５７であった。次に、チャンバを１０サイクルＳｉＮｘプロセスで処理して、チャンバ内のゆるんだいかなるパーティクルも固定する。チャンバのこの前処理の後、製品ウエハによる処理は、パーティクルレベルが規格を超えるまで又はチャンバが8時間超える間アイドリングするまで続けることができる。チャンバがアイドリングしている間、チャンバは模擬ＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／Ｎ２）プロセスに供しなければならない。チャンバ処理後、基板をＡＬＤＳｉＮｘのためのミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めした。
【００６３】
[0065]ウエハを以下の方法で処理した。チャンバを、ステップにつき約５秒間持続して約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバと基板を、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１,７６５秒間連続してパージする。チャンバとウエハを、約１.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバとウエハを、任意数のＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバとウエハを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバとウエハは、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバとウエハをガスフローなしで３０秒間排気させる。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理において、０.２μｍを超えるサイズの膜内パーティクル加算器は、典型的には、約１００オングストロームの厚さを有するＡＬＤＳｉＮｘ膜について５０未満である。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理を含まない０.２μｍを超えるサイズの膜内粒子加算器は、典型的には、約１００オングストロームのＡＬＤＳｉＮｘ膜厚について５００を超える。
【００６４】
[0066]実施例９-Ｓｉ２Ｃｌ６とＮＨ３によるＳｉＮｘ（仮定）-ミニバッチＡＬＤチャンバを連続ＮＨ３フローで約５５０℃のプロセス温度において処理する。ＮＨ３の流量は約３.５ｓｌｍであり、チャンバを約８トールの圧力で約１２.５分間維持する。その後、チャンバを約３０秒間排気する。続いて、チャンバをヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）とＮＨ３を含有するＳｉＮｘプロセスで処理する。チャンバにいくつかのはだかのシリコンを装填して、パーティクルレベルをモニタする。
【００６５】
[0067]プロセスのＮＨ３ステップの場合、チャンバを以下のプロセスステップで処理する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローでステップにつき約５秒間持続して５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバを、約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約４５秒間連続してパージする。チャンバを、約１.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバを、１０ＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバを、約３.５ｓｌｍのＮＨ３フローと約０.７５ｓｌｍのＨＣＤフローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバを約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバをガスフローなしで３０秒間排気させる。
【００６６】
[0068]ＡＬＤＳｉＮｘプロセスの場合、一実験において、０.１２μｍを超えるサイズの加算器はＰＭスロット２４において２６であり、ＰＭスロット８において５７であった。次に、チャンバを１０サイクルＳｉＮｘプロセスで処理して、チャンバ内のゆるんだいかなるパーティクルも固定する。チャンバのこの前処理の後、製品ウエハによる処理は、パーティクルレベルが規格を超えるまで又はチャンバが8時間超える間アイドリングするまで続けることができる。チャンバがアイドリングしている間、チャンバはＡＬＤＳｉＮｘ（Ｎ２／Ｎ２）プロセスに供しなければならない。チャンバ処理後、基板をＡＬＤＳｉＮｘのためのミニバッチＡＬＤチャンバ内のボートのサセプタ上に位置決めした。
【００６７】
[0069]ウエハを以下の方法で処理した。チャンバを、ステップにつき約５秒間持続して約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで５回サイクルパージする。約８トールに固定した圧力において、チャンバと基板を、約６.３ｓｌｍのＮ２フローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１,７６５秒間連続してパージする。チャンバとウエハを、約１.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで約１５秒間排気させる。チャンバとウエハを、任意数のＡＬＤＳｉＮｘ（ＨＣＤ／ＮＨ３）サイクルで処理する。チャンバとウエハを、約３.５ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.７５ｓｌｍのＮ２フローで２０回サイクルパージする。パージステップは約１５秒間持続し、ポンプステップは約２０秒間持続する。チャンバとウエハは、約６.３ｓｌｍのＨＣＤフローと約０.４ｓｌｍのＡｒフローで連続してパージする。最後に、チャンバとウエハをガスフローなしで３０秒間排気させる。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理において、０.２μｍを超えるサイズの膜内パーティクル加算器は、典型的には、約１００オングストロームの厚さを有するＡＬＤＳｉＮｘ膜について５０未満である。チャンバ処理とチャンバ／ウエハ処理を含まない０.２μｍを超えるサイズの膜内粒子加算器は、典型的には、約１００オングストロームのＡＬＤＳｉＮｘ膜厚について５００を超える。
【００６８】
[0070]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の他の多くの実施形態もそれらの基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、それらの範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本明細書に記載される実施形態によるプロセス順序を示す図である。
【図２】図２は、本明細書に記載される他の実施形態によるプロセス順序を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００…プロセス、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０…ステップ、２００…プロセス、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６…ステップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
プロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該プロセスチャンバ内の少なくとも一つの基板をＡＬＤプロセスにさらすステップであって、
ＡＬＤサイクル中に該少なくとも一つの基板を連続して少なくとも二つの化学前駆物質にさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを所定数のサイクル繰り返す工程、
各所定数のサイクル後に処理プロセスを行う工程、
を含む、前記ステップと；
該プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２】
該プロセスチャンバがバッチプロセスチャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該少なくとも一つの基板が、２５以上の基板を含む複数の基板である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該複数の基板が約１００の基板を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、不活性ガス、酸化ガス、窒化ガス、還元ガス、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
バッチチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を該基板上に物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップであって、該ＡＬＤプロセスが、
ＡＬＤサイクル中に該基板を連続して第一化学前駆物質と第二化学前駆物質にさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを繰り返して、所定の厚さを有する該物質の層を形成する工程、
を含む、前記ステップと；
該ＡＬＤプロセス中に少なくとも一つの処理プロセスを行うステップと；
該プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと；
を含む、前記方法。
【請求項８】
該少なくとも一つの処理プロセスが所定数のＡＬＤサイクル後に行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該少なくとも一つの処理プロセスと該所定数のＡＬＤサイクルが、プロセスサイクル中に繰り返される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該プロセスサイクルを繰り返して該物質を形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
バッチプロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を該基板上にハフニウム含有物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップであって、該ＡＬＤプロセスが、
ＡＬＤサイクル中に該基板を連続してハフニウム前駆物質と酸化ガスにさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを繰り返して、所定の厚さを有するハフニウム含有層を形成する工程、
を含む、前記ステップと；
該ＡＬＤプロセス中に少なくとも一つの処理プロセスを行うステップと；
を含む、前記方法。
【請求項１６】
該少なくとも一つの処理プロセスが、所定数のＡＬＤサイクル後に行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該少なくとも一つの処理プロセスと該所定数のＡＬＤサイクルが、プロセスサイクル中に繰り返される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
該プロセスサイクルを繰り返して該物質を形成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
該前処理プロセスと後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
プロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該プロセスチャンバ内の少なくとも一つの基板をＡＬＤプロセスにさらすステップであって、
ＡＬＤサイクル中に該少なくとも一つの基板を連続して少なくとも二つの化学前駆物質にさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを所定数のサイクル繰り返す工程、
各所定数のサイクル後に処理プロセスを行う工程、
を含む、前記ステップと；
該プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２】
該プロセスチャンバがバッチプロセスチャンバである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該少なくとも一つの基板が、２５以上の基板を含む複数の基板である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該複数の基板が約１００の基板を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、不活性ガス、酸化ガス、窒化ガス、還元ガス、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
バッチチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を該基板上に物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップであって、該ＡＬＤプロセスが、
ＡＬＤサイクル中に該基板を連続して第一化学前駆物質と第二化学前駆物質にさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを繰り返して、所定の厚さを有する該物質の層を形成する工程、
を含む、前記ステップと；
該ＡＬＤプロセス中に少なくとも一つの処理プロセスを行うステップと；
該プロセスチャンバを後処理プロセスにさらすステップと；
を含む、前記方法。
【請求項８】
該少なくとも一つの処理プロセスが所定数のＡＬＤサイクル後に行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該少なくとも一つの処理プロセスと該所定数のＡＬＤサイクルが、プロセスサイクル中に繰り返される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該プロセスサイクルを繰り返して該物質を形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該前処理プロセスと該後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プロセスチャンバ内で基板上に物質を形成する方法であって、
バッチプロセスチャンバを前処理プロセスにさらすステップと；
該バッチプロセスチャンバ内の複数の基板を該基板上にハフニウム含有物質を形成するためのＡＬＤプロセスにさらすステップであって、該ＡＬＤプロセスが、
ＡＬＤサイクル中に該基板を連続してハフニウム前駆物質と酸化ガスにさらす工程、
該ＡＬＤサイクルを繰り返して、所定の厚さを有するハフニウム含有層を形成する工程、
を含む、前記ステップと；
該ＡＬＤプロセス中に少なくとも一つの処理プロセスを行うステップと；
を含む、前記方法。
【請求項１６】
該少なくとも一つの処理プロセスが、所定数のＡＬＤサイクル後に行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該少なくとも一つの処理プロセスと該所定数のＡＬＤサイクルが、プロセスサイクル中に繰り返される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
該プロセスサイクルを繰り返して該物質を形成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該複数の基板が約２５以上の基板を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
該前処理プロセスと後処理プロセスが、それぞれ独立して、オゾン、水、アンモニア、窒素、アルゴン、水素、それらのプラズマ、それらの誘導体、及びそれらの組合わせからなる群より選ばれる処理ガスを含む、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００９−５０９０３９（Ｐ２００９−５０９０３９Ａ）
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３１４１３（Ｐ２００８−５３１４１３）
【出願日】平成１８年９月１８日（２００６．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３６２９２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３８０５０
【国際公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１８日（２００６．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３６２９２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３８０５０
【国際公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]