特許 6968993 金属膜の選択的堆積のための方法及び前駆体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6968993

(24)【登録日】2021年10月29日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】金属膜の選択的堆積のための方法及び前駆体

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/04 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/04

【請求項の数】15

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-518789(P2020-518789)

(86)(22)【出願日】2018年10月5日

(65)【公表番号】特表2020-537037(P2020-537037A)

(43)【公表日】2020年12月17日

(86)【国際出願番号】US2018054736

(87)【国際公開番号】WO2019071215

(87)【国際公開日】20190411

【審査請求日】2020年5月29日

(31)【優先権主張番号】62/569,240

(32)【優先日】2017年10月6日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】フレドリクソン， カート

(72)【発明者】

【氏名】バス， アタシ

(72)【発明者】

【氏名】バルシーヌ， ミハエラ

(72)【発明者】

【氏名】リー， ニン

【審査官】 松本 瞳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３２２２１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５２５４４９９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０６３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１８６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７４９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００ −１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／２８ −２１／２８８

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４４ −２１／４４５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０１Ｌ ２９／４０ −２９／５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属膜を選択的に堆積させる方法であって、
ＳｉＯ_２を含む第１の表面及びＳｉ_ｘＮ_ｙを含む第２の表面を有する基板を遮断前駆体に曝露して、遮断された第１の表面を形成することであって、前記遮断前駆体が、式Ｒ_３Ｓｉ−Ｘの化合物を含み、式中、各Ｒは、独立してＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｘは、反応性ハンドルである、遮断された第１の表面を形成することと、
前記基板を金属前駆体に曝露することであって、前記金属前駆体が、式Ｍ（ＮＲ’_２）_ａの化合物を含み、式中、各Ｒ’は、独立してＣ１〜Ｃ４アルキルであり、ａが、１以上である、前記基板を金属前駆体に曝露することと、
前記基板を試薬に曝露して前記金属前駆体と反応させ、前記第２の表面上に金属膜を形成することと
を含む方法。

【請求項2】

各曝露が、別々に起きる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

各Ｒが、メチルである、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

Ｘが、ハロゲン化物、アジ化物、アミノ、ヒドラジド、シアン化物、又はイソシアネート基から選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

Ｘは、直鎖Ｃ１〜６アルキル基又は分岐Ｃ１〜４アルキル基を有する、一級、二級、又は三級アミンを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

Ｘが、ピロリル基である、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記遮断前駆体が、実質的にトリメチルシリルピロリジンからなる、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記金属前駆体が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、又はＴａのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

各Ｒ’が、メチルである、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

各Ｒ’が、エチルである、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

ａが、４以上である、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記試薬が、実質的にアンモニアからなり、前記金属膜が、金属窒化物膜である、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記試薬が、実質的に水からなり、前記金属膜が、金属酸化物膜である、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記基板が、約２００℃から約４００℃の範囲内の温度で維持される、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

窒化チタン膜を選択的に堆積させる方法であって、
ＳｉＯ_２を含む第１の表面及びＳｉ_ｘＮ_ｙを含む第２の表面を有する基板を遮断前駆体に曝露して、遮断された第１の表面を形成することであって、前記遮断前駆体が、トリメチルシリルピロリジンを含む、遮断された第１の表面を形成することと、
前記基板を金属前駆体に曝露して、前記第２の表面に金属種の層を堆積させることであって、前記金属前駆体が、ＴＤＥＡＴを含む、金属種の層を堆積させることと、
前記基板をアンモニアに曝露して前記第２の表面上の前記金属種の層と反応させ、窒化チタン膜を形成することと
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は、金属膜を選択的に堆積させるための方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、二酸化ケイ素にではなく、窒化ケイ素に金属膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体産業は、デバイスの小型化を追求するにあたって多くの課題に直面しており、これには、ナノスケールフィーチャの急速なスケーリングが関わる。このような問題には、複数のリソグラフィ工程及びエッチングを伴う複雑なデバイス製造処理の導入が含まれる。さらに、半導体産業では、複雑な構造体をパターニングするために、高コストのＥＵＶに代わる低コストの代替法が望まれている。デバイスの小型化の進行を維持し、チップの製造コストを抑えるために、選択的堆積は、集積スキームを単純化してコストのかかるリソグラフィ工程を取り除く可能性を有するので、有望であることを示した。

【0003】

［０００３］材料の選択的堆積は、様々な方法で達成することができる。例えば、幾つかの処理は、表面の化学的性質のみに基づいて、その表面に対して固有の選択性を有する場合がある。このような処理は、かなり稀であり、通常、金属や誘電体のように、表面エネルギーが著しく異なる表面を有する必要がある。表面が類似している場合（ＳｉＯ_２対ＳｉＮ）、これらの表面は、一方の表面と選択的に反応し、他方の表面とは反応しない表面処理を利用することによって選択的に遮断する必要があり、それにより、後続の堆積処理の間、表面の任意の反応が効果的に遮断される。

【0004】

［０００４」選択領域原子層堆積（selective-area atomic layer deposition:SA-ALD）は、特定の材料にのみ選択的に堆積させ、他の材料には堆積させないために使用することができる。幾つかの実施形態では、堆積が達成されない表面は、化学抑制剤又は表面処理によって遮断される。しかし、幾つかの堆積前駆体は、現在の技術では効果的に遮断されない。

【0005】

［０００５」したがって、当該技術分野では、特定の表面への堆積を抑制しつつ、他の表面に金属含有膜を選択的に堆積させる方法及び材料が継続的に必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

［０００６］本開示の１つ以上の実施形態は、金属膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。当該方法は、ＳｉＯ_２を含む第１の表面及びＳｉ_ｘＮ_ｙを含む第２の表面を有する基板を遮断前駆体に曝露して、遮断された第１の表面を形成することを含む。遮断前駆体は、式Ｒ_３Ｓｉ−Ｘの化合物を含み、式中、各Ｒは、独立してＣ１〜Ｃ４アルキルであり、Ｘは、反応性ハンドルである。基板は、金属前駆体に曝露される。金属前駆体は、式Ｍ（ＮＲ’_２）_ａの化合物を含み、式中、各Ｒ’は、独立してＣ１〜Ｃ４アルキルであり、ａは、１以上である。基板は、試薬に曝露され、金属前駆体と反応し、第２の層上に金属膜が形成される。

【0007】

［０００７］本開示の追加の実施形態は、窒化チタン膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。当該方法は、ＳｉＯ_２を含む第１の表面及びＳｉ_ｘＮ_ｙを含む第２の表面を有する基板を遮断前駆体に曝露して、遮断された第１の表面を形成することを含む。遮断前駆体は、トリメチルシリルピロリジンを含む。基板は、金属前駆体に曝露され、第２の表面に金属種の層が堆積される。金属前駆体は、ＴＤＥＡＴを含む。基板は、アンモニアに曝露され、第２の層上の金属種の層と反応し、窒化チタン膜が形成される。

【0008】

［０００８］本開示のさらなる実施形態は、酸化ハフニウム膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。当該方法は、ＳｉＯ_２を含む第１の表面及びＳｉ_ｘＮ_ｙを含む第２の表面を有する基板を遮断前駆体に曝露して、遮断された第１の表面を形成することを含む。遮断前駆体は、トリメチルシリルピロリジンを含む。基板は、金属前駆体に曝露され、第２の表面に金属種の層が堆積される。金属前駆体は、ＰＤＭＡＨを含む。基板は、水に曝露され、第２の層上の金属種の層と反応し、酸化ハフニウム膜が形成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、諸実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【0010】

【図1】本開示の１つ以上の実施形態に係る、選択的堆積処理を示す。

【図2】本開示の１つ以上の実施形態に係る、基板を処理するための例示的なシステムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００１２］本開示の実施形態は、酸化ケイ素表面上の窒化ケイ素表面上に金属膜を選択的に堆積させる方法及び材料を提供する。様々な実施形態の処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して、金属膜を基板の部分に供給する。

【0012】

［００１３］本明細書で使用される「基板表面」とは、基板の任意の部分、又は、膜処理が実行される基板上に形成される材料表面の任意の部分のことを指す。例えば、処理を実行することができる基板表面には、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、並びに金属、窒化金属、金属合金、及び他の導電性材料などの任意の他の材料のような材料が含まれる。基板は、半導体ウエハを含むが、それに限定されない。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、ＵＶ硬化、電子ビーム（ｅビーム）硬化、且つ／又はベークするために、基板を前処理プロセスに曝露してもよい。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示された任意の膜処理ステップは、以下でより詳細に開示される基板上に形成された下層にも実施され得る。「基板表面」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことが意図されている。ゆえに、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積されていれば、新たに堆積される膜／層の露出面が基板表面となる。基板は、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのウエハや、長方形又は正方形のペインなどの、様々な寸法を有し得る。幾つかの実施形態では、基板は、剛性でディスクリートな材料を含む。

【0013】

［００１４」本明細書で使用される「原子層堆積（atomic layer deposition）」とは、基板を２つ以上の堆積ガスに連続的に曝露し、基板表面上に材料の層を堆積させることを指す。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される用語「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応種」、「前駆体」、「処理ガス」、「堆積ガス」などは、交換可能に使用され、化学反応（例えば、置換、除去、添加、酸化、還元）において基板表面と又は基板表面上の材料と反応可能な種を有する物質を意味する。基板又は基板の部分は、処理チャンバの反応区域内に導入される２つ以上の反応性化合物に連続的に曝露される。時間領域処理では、各反応性化合物への曝露が時間遅延によって分けられることにより、各化合物が、基板表面と反応してその次に処理チャンバからパージされることが可能になる。空間処理では、基板表面の異なる部分又は基板表面上の材料は、基板上の任意の所与の点が１つより多くの反応性化合物に同時に実質的に曝露されないように、２つ以上の反応性化合物に同時に曝露される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、この観点で使用される用語「実質的に（substantially）」とは、当業者によって理解されるように、基板の小さな部分が、拡散に起因して複数の反応性ガスに同時に曝露される可能性があり、その同時曝露は意図されていないことを意味する。

【0014】

［００１５］時間領域処理の一態様では、第１の反応性ガス（すなわち、第１の前駆体又は化合物Ａ）が反応区域内にパルス供給され、その後、第１の時間遅延が伴う。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂが反応区域内にパルス供給され、その後、第２の遅延が伴う。各時間遅延の間、アルゴンのようなパージガスが処理チャンバ内に導入され、反応区域がパージされるか、又はさもなければ、反応区域から任意の残留反応性化合物又は反応性副生成物が除去される。代替的に、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間、パージガスのみが流動するように、堆積処理全体にわたってパージガスが連続的に流動し得る。反応性化合物は、所望の分子層又は層厚が基板表面上に形成されるまで代替的にパルス供給される。いずれの場合でも、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂ、及びパージガスをパルス供給する処理は、サイクルによって行われる。サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始され、所定の厚さを有する膜が達成されるまで、サイクルのそれぞれの順序が続けられてもよい。

【0015】

［００１６」空間処理の一実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスは、同時に反応区域に供給されるが、不活性ガスカーテン及び／又は真空カーテンによって分離される。基板上の任意の所与の点が、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに、同時にではないが、曝露されるように、基板は、ガス供給装置に対して移動させられる。

【0016】

［００１７］本開示の１つ以上の実施形態は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）表面上に実質的に堆積させることなく、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ表面上に金属膜を選択的に堆積させる方法を有利に提供する。幾つかの実施形態では、選択的堆積は、ＳｉＯ_２表面と選択的に反応して遮断された表面を形成する遮断分子を利用する選択的表面遮断ステップを組み合わせることによって有利に達成される。堆積は、遮断されないままの他の基板表面で進行する。

【0017】

［００１８］本開示の１つ以上の実施形態の一般的な表面メカニズムを実行して、ＳｉＯ_２表面を遮断し、その後、金属膜をＳｉ_ｘＮ_ｙに堆積させながら、ＳｉＯ_２表面への金属膜の堆積を停止するか、又は最小限に抑えることができる。如何なる特定の動作の理論に縛られるわけではないが、本明細書に記載された遮断分子は、本明細書に記載された金属前駆体と共に使用した場合、金属前駆体とＳｉＯ_２表面との反応を防止すると考えられる。

【0018】

［００１９］幾つかの実施形態では、ＳｉＯ_２表面群は、Ｓｉ−ＮＨ_２ではなくＳｉ−ＯＨと反応性を有する遮断分子と反応し得る。これらの分子は、溶液形態又はニート形態で、気相供給を介して基板に導入され得る。選択的な表面遮断の後、ＡＬＤ又はＣＶＤ処理を利用して、窒化ケイ素表面上に金属膜を選択的に成長させることができる。

【0019】

［００２０］図１を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態は、膜を選択的に堆積させる方法を対象とする。この方法は、第１の材料２０及び第２の材料３０を含む基板１０を設けることを含む。このように使用される「基板を設ける（providing a substrate）」という表現は、基板が、処理のための位置（例えば、処理チャンバ内の位置）に配置されることを意味する。第１の材料２０は、水酸化物末端２１を有する第１の表面２５を有する。第２の材料３０は、アミン末端３１を有する第２の表面３５を有する。

【0020】

［００２１］幾つかの実施形態では、第１の表面２５は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含む。幾つかの実施形態では、第１の表面２５は、実質的に酸化ケイ素からなる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、記載の化合物から「実質的になる」材料とは、材料の約９５％、９８％、又は９９％以上が、記載の化合物であることを意味する。

【0021】

［００２２］幾つかの実施形態では、第２の表面３５は、Ｓｉ_ｘＮ_ｙを含む。幾つかの実施形態では、第２の表面３５は、実質的にＳｉ_ｘＮ_ｙからなる。この点に関して使用されているＳｉ_ｘＮ_ｙは、ケイ素及び窒素を含む。幾つかの実施形態では、第２の表面３５は、実質的にケイ素及び窒素ならなる。概して、これらの材料は、窒化ケイ素を含み得る。幾つかの実施形態では、第２の表面３５の材料は、化学量論的窒化ケイ素である。幾つかの実施形態では、第２の表面３５におけるケイ素対窒素の比は、約３：４である。幾つかの実施形態では、ケイ素対窒素原子の比は、非化学量論比である。幾つかの実施形態では、第２の表面３５におけるケイ素対窒素の比は、３：４より小さい。幾つかの実施形態では、第２の表面３５におけるケイ素対窒素の比は、３：４より大きい。

【0022】

［００２３］基板１０、並びに第１の表面２５及び第２の表面３５は、遮断前駆体６０に曝露される。遮断前駆体は、アミン末端３１表面ではなく、水酸化物末端２１表面と反応し得る任意の適切な化合物であり得る。遮断前駆体６０は、水酸化物末端２１表面と反応して、第１の材料２０上に遮断された第１の表面２３を形成する。

【0023】

［００２４］幾つかの実施形態では、遮断前駆体６０は、一般式Ｒ_３Ｓｉ−Ｘ（式中、各Ｒは、独立してアルキル基であり、Ｘは、反応性ハンドルである）の化合物を含む。幾つかの実施形態では、各Ｒは、独立してＣ１〜４アルキル基である。これに関して使用されるＣ１〜Ｃ４アルキルは、１から４個の炭素原子を有する飽和炭素鎖を意味する。幾つかの実施形態では、これらの炭素鎖は、線状である。幾つかの実施形態では、これらの炭素鎖は、分岐状である。幾つかの実施形態では、各Ｒはメチルである。幾つかの実施形態では、Ｘは、ハロゲン化物、アジ化物、アミノ、ヒドラジド、シアン化物、又はイソシアネート基から選択される。幾つかの実施形態では、Ｘは、直鎖Ｃ１〜６アルキル基又は分岐Ｃ１〜４アルキル基を有する、一級、二級、又は三級アミンを含む。幾つかの実施形態では、Ｘは、六員環までを有する環状アミンである。幾つかの実施形態では、Ｘは、環状ピロリル基（cyclic pyrrolyl group）（−Ｎ（ＣＨ_２）_４）を含む。幾つかの実施形態では、遮断前駆体６０は、トリメチルシリルピロリジン（trimethylsilylpyrrolidine）（ＣＨ_３）_３ＳｉＮ（ＣＨ_２）_４を含む。幾つかの実施形態では、遮断前駆体６０は、実質的にトリメチルシリルピロリジンからなる。このように使用される「実質的に〜からなる（consists essentially of）」という表現は、遮断前駆体の反応性成分（不活性物、希釈剤、又はキャリア種を含まない）が、モルベースで、記載の種の約９５％、９８％、又は９９％以上であることを意味する。

【0024】

［００２５］遮断された第１の表面２３を形成した後、第２の材料３０上に金属膜４０の選択的堆積７０を行うことができる。金属膜４０は、熟練した技術者に知られている任意の適切な堆積技法によって堆積することができる。適切な技法には、化学気相堆積、原子層堆積、又は物理的気相堆積が含まれるが、これらに限定されない。

【0025】

［００２６］基板１０、並びに遮断された第１の表面２３及び第２の表面３５は、金属前駆体に曝露される。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、第２の表面３５へ化学吸着され、第２の表面３５に金属種の層を堆積させる。これらの実施形態では、第２の表面上の金属種の層は、試薬と反応して、金属膜４０を形成する。幾つかの実施形態では、金属前駆体と試薬は、同時に存在して、反応し、第２の表面３５に金属膜４０を形成する。幾つかの実施形態では、遮断前駆体６０、金属前駆体、及び試薬は、それぞれ、個別に基板１０に曝露される。幾つかの実施形態では、金属前駆体及び試薬は、同時に基板１０に曝露される。幾つかの実施形態では、時間領域ＡＬＤ処理によって金属膜４０が堆積される。幾つかの実施形態では、空間ＡＬＤ処理によって金属膜４０が堆積される。

【0026】

［００２７］金属膜とは、金属含有材料を説明するために使用される一般的な用語である。幾つかの実施形態では、金属膜は、純粋な金属膜である。このように使用される「純粋な金属膜」とは、金属原子が、原子ベースで、金属膜の約９８％、９９％、又は９９．５％以上であることを意味する。幾つかの実施形態では、金属膜は、他の原子を含む。幾つかの実施形態では、金属膜は、酸素、窒素、炭素、ケイ素、ホウ素、又はゲルマニウムのうちの１つ以上を含む。

【0027】

［００２８］金属前駆体は、試薬と反応して金属膜４０を形成することができる任意の適切な化合物であり得る。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、式Ｍ（ＮＲ’_２）_ａの化合物を含み、式中、各Ｒ’は、独立してＣ１〜Ｃ４アルキルであり、ａは、１以上である。これに関して使用されるＣ１〜Ｃ４アルキルは、１から４個の炭素原子を有する飽和炭素鎖を意味する。幾つかの実施形態では、これらの炭素鎖は、線状である。幾つかの実施形態では、これらの炭素鎖は、分岐状である。上記の一般式の化合物は、ａが１以上である限り、他のリガンドをさらに含有してもよい。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、いかなる金属ハロゲン化物も含まない。幾つかの実施形態では、膜はチタンを含み、金属前駆体はＴｉＣｌ_４を全く含まない。

【0028】

［００２９］理論に縛られるわけではないが、本明細書に開示されるアミノ金属錯体は、関連する金属ハロゲン化物よりもはるかに大きいと考えられる。したがって、本明細書に開示される遮断前駆体６０は、第１の表面２５と反応した後、アミノ金属錯体を遮断するのに効果があるが、金属ハロゲン化物が第１の表面２５と反応するのを遮断するのに効果はない。このようにして、開示された方法は、遮断前駆体６０によって遮断されないままの第２の表面３５への選択的堆積をもたらす。

【0029】

［００３０］理論に縛られるわけではないが、本明細書に開示されるアミノ金属錯体は、関連する金属ハロゲン化物よりも大きな立体障害を有すると考えられる。したがって、アミノ金属錯体は、第２の表面３５と反応するときよりも、遮断された第１の表面２３と反応するときに高いエネルギーバリアを有する。したがって、金属前駆体と第２の表面３５との反応は、遮断された第１の表面２３との反応よりも熱力学的に好適である。

【0030】

［００３１］金属前駆体の金属は、任意の適切な金属であってもよい。幾つかの実施形態では、金属前駆体の金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、又はＴａから選択される。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＴｉを含有する化合物からなる。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＺｒを含有する化合物からなる。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＨｆを含有する化合物からなる。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＴａを含有する化合物からなる。

【0031】

［００３２］幾つかの実施形態では、各Ｒ’は、メチルである。幾つかの実施形態では、各Ｒ’は、エチルである。幾つかの実施形態では、単一のリガンド内のＲ’基は、同一である（例えば、Ｎ（ＣＨ_３）_２）。幾つかの実施形態では、単一のリガンド内のＲ’基は、それぞれ異なっている（例えば、Ｎ（ＣＨ_３）（Ｃ_２Ｈ_５）。

【0032】

［００３３］幾つかの実施形態では、ａは４以上である、幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＴｉ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_４（ＴＤＭＡＴ）からなる。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＴｉ（Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２）_４（ＴＤＥＡＴ）からなる。幾つかの実施形態では、金属前駆体は、実質的にＨｆ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_５（ＰＤＭＡＨ）からなる。このように使用される「実質的に〜からなる（consists essentially of）」という表現は、金属前駆体の反応性成分（不活性物、希釈剤、又はキャリア種を含まない）が、モルベースで、記載の種の約９５％、９８％、又は９９％以上であることを意味する。

【0033】

［００３４］試薬は、金属前駆体と反応して金属膜４０を形成することができる任意の適切な化合物であり得る。適切な反応体には、水素、アンモニア、ヒドラジン、ヒドラジン誘導体、及び金属又は金属窒化物膜を作製するその他の共反応体が含まれ得るが、これらに限定されない。適切な反応体には、酸素、オゾン、水、及び金属又は金属酸化物膜を作製するその他の酸素系試薬が含まれ得るが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、試薬のプラズマを使用して、金属膜４０が形成される。幾つかの実施形態では、試薬は、水素、アンモニア、又は水のうちの１つ以上を含む。

【0034】

［００３５」幾つかの実施形態では、試薬は、実質的にアンモニアからなり、金属膜は、金属窒化物膜である。幾つかの実施形態では、試薬は、実質的に水からなり、金属膜は、金属酸化物膜である。このように使用される「実質的に〜からなる（consists essentially of）」という表現は、試薬の記載の成分（不活性物、希釈剤、又はキャリア種を含まない）が、モルベースで、試薬の約９５％、９８％、又は９９％以上であることを意味する。このように使用される金属窒化物膜は、金属及び窒素原子を含む任意の膜である。このように使用される金属酸化物膜は、金属及び酸素原子を含む任意の膜である。金属（例えば、金属窒化物又は金属酸化物）以外の原子を含む膜は、化学量論比で原子を含むことがあり、又は含まないことがある。

【0035】

［００３６］金属膜４０の形成の後、遮断された第１の表面２３は、第１の材料２０上に残されてもよく、又は除去されてもよい。遮断された第１の表面２３は、基本的に、材料の１つの単層であるので、処理条件及び堆積される後続の膜に応じて、さらなる処理に干渉しないことがある。幾つかの実施形態では、遮断された第１の表面２３は、さらなる処理の前に除去される。第２の材料３０に堆積された金属膜４０を実質的に損傷することなく遮断された第１の表面２３を除去することができる任意の適切な技法によって、遮断された第１の表面２３を除去することができる。適切な技法には、酸化又はエッチングが含まれるが、これらに限定されない。酸化は、酸化剤（例えば、酸素プラズマ、オゾン、高温酸素アニール、過酸化物、又は水）への曝露により行うことができる。

【0036】

［００３７］本明細書に記載の方法は、任意の適切な温度で実施することができる。幾つかの実施形態では、基板は、約１５０℃から約４５０℃、約２００℃から約４００℃、約２５０℃から約３７５℃、約２２５℃から約３５０℃、又は約２５０℃から約３５０℃の範囲の温度で維持される。幾つかの実施形態では、基板は、約４５０℃以下、約４００℃以下、約３７５℃以下、約３５０℃以下、約３００℃以下、又は約２５０℃以下の温度で維持される。幾つかの実施形態では、基板は、約１５０℃以上、約２００℃以上、約２２５℃以上、約２５０℃以上、約３００℃以上、又は約３５０℃以上の温度で維持される。

【0037】

［００３８］図２を参照すると、本開示のさらなる実施形態は、本明細に記載された方法を実行するための処理システム９００を対象とする。図２は、本開示の１つ以上の実施形態に係る、基板を処理するために使用できるシステム９００を示す。システム９００は、クラスタツールと呼ばれ得る。システム９００は、ロボット９１２を内部に備えた中央移送ステーション９１０を含む。ロボット９１２は、単一のブレードロボットとして図示されているが、当業者であれば、他のロボット９１２構成も本開示の範囲内であること認識するであろう。ロボット９１２は、中央移送ステーション９１０に接続されたチャンバ間で１つ以上の基板を移動させるように構成されている。

【0038】

［００３９］少なくとも１つの予洗浄／バッファチャンバ９２０が、中央移送ステーション９１０に接続されている。予洗浄／バッファチャンバ９２０は、ヒータ、ラジカル源、又はプラズマ源のうちの１つ以上を含み得る。予洗浄／バッファチャンバ９２０は、個々の半導体基板のための、又は処理用ウエハのカセットのための保持領域として使用され得る。予洗浄／バッファチャンバ９２０は、予洗浄処理を実行することができ、又は処理用の基板を予熱することができ、又は単に処理シーケンスのための段階的領域であってもよい。幾つかの実施形態では、中央移送ステーション９１０に接続された２つの予洗浄／バッファチャンバ９２０がある。

【0039】

［００４０］図２に示す実施形態では、予洗浄チャンバ９２０は、工場インターフェース９０５と中央移送ステーション９１０との間の通過チャンバとして機能し得る。工場インターフェース９０５は、基板をカセットから予洗浄／バッファチャンバ９２０へ移動させることができる１つ以上のロボット９０６を含み得る。次いで、ロボット９１２は、基板を、予洗浄／バッファチャンバ９２０からシステム９００内の他のチャンバへ移動させることができる。

【0040】

［００４１］第１の処理チャンバ９３０は、中央移送ステーション９１０に接続され得る。第１の処理チャンバ９３０は、遮断層堆積チャンバとして構成され、反応性ガスの１つ以上の流れを第１の処理チャンバ９３０に供給するために、１つ以上の反応性ガス源と流体連通し得る。基板は、隔離弁９１４を通過するロボット９１２によって、処理チャンバ９３０を出入りするように移動することができる。

【0041】

［００４２」処理チャンバ９４０も中央移送ステーション９１０に接続され得る。幾つかの実施形態では、処理チャンバ９４０は、選択的堆積チャンバを備え、反応性ガスの流れを処理チャンバ９４０に供給するために１つ以上の反応性ガス源と流体連通し、等方性エッチング処理を実行する。基板は、隔離弁９１４を通過するロボット９１２によって、処理チャンバ９４０を出入りするように移動することができる。

【0042】

［００４３］処理チャンバ９４５も中央移送ステーション９１０に接続され得る。幾つかの実施形態では、処理チャンバ９４５は、処理チャンバ９４０と同じ処理を実行するように構成された、処理チャンバ９４０と同じ種類のチャンバである。この構成は、処理チャンバ９４０内で発生する処理が、処理チャンバ９３０内の処理よりもはるかに長い時間を要する場合に有用であり得る。

【0043】

［００４４］幾つかの実施形態では、処理チャンバ９６０は、中央移送ステーション９１０に接続され、遮断層堆積チャンバとして機能するように構成されている。幾つかの実施形態では、処理チャンバ９３０及び処理チャンバ９６０は、２つの基板に同時に堆積処理を実行するように構成され得る。そして、処理チャンバ９４０及び処理チャンバ９４５は、選択的堆積処理を実行するように構成され得る。

【0044】

［００４５］幾つかの実施形態では、処理チャンバ９３０、９４０、９４５、及び９６０は、それぞれ、処理方法のうちの異なる部分を実行するように構成されている。例えば、処理チャンバ９３０は、遮断層堆積処理を実行するように構成されてもよく、処理チャンバ９４０は、選択的堆積処理を実行するように構成されてもよく、処理チャンバ９４５は、測定ステーションとして構成されてもよく、又は、第１の選択的エピタキシャル成長処理を実行するように構成されてもよく、処理チャンバ９６０は、第２のエピタキシャル成長処理を実行するように構成されてもよい。熟練した技術者であれば、ツールの個々の処理チャンバの数と配置を変えることが可能であり、図２に示す実施形態は、１つの可能な構成を表すものに過ぎないことを理解するであろう。

【0045】

［００４６］幾つかの実施形態では、処理システム９００は、１つ以上の測定ステーションを含む。例えば、測定ステーションは、予洗浄／バッファチャンバ９２０の中、中央移送ステーション９１０の中、又は個々の処理チャンバのいずれかの中に配置され得る。計測ステーションは、典型的には基板を酸化環境に曝すことなく、基板の測定を可能にするシステム９００内の任意の位置に配置され得る。

【0046】

［００４７］少なくとも１つのコントローラ９５０は、中央搬送ステーション９１０、予洗浄／バッファチャンバ９２０、処理チャンバ９３０、９４０、９４５、又は９６０のうちの１つ以上に連結される。幾つかの実施形態では、個々のチャンバ又はステーションに接続されるコントローラ９５０が１つ以上あり、システム９００を制御するために、主制御プロセッサが、個々のプロセッサのそれぞれに連結される。コントローラ９５０は、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどのうちの１つであってもよく、これらは、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために産業環境で使用することができる。

【0047】

［００４８］少なくとも１つのコントローラ９５０は、プロセッサ９５２、プロセッサ９５２に連結されたメモリ９５４、プロセッサ９５２に連結された入力／出力デバイス９５６、及び異なる電子構成要素間の通信のためのサポート回路９５８を有し得る。メモリ９５４には、一過性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）、及び非一過性メモリ（例えば、ストレージ）のうちの１つ以上が含まれ得る。

【0048】

［００４９］プロセッサのメモリ９５４又はコンピュータ可読媒体は、容易に入手可能なメモリのうちの１つ以上（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のローカル若しくは遠隔デジタルストレージ等）であり得る。メモリ９５４は、システム９００のパラメータ及び構成要素を制御するためにプロセッサ９５２によって動作可能な命令セットを保持し得る。サポート回路９５８は、従来の様態でプロセッサを支持するためにプロセッサ９５２に連結される。回路には、例えば、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステム等が含まれ得る。

【0049】

［００５０」処理は、概して、ソフトウェアルーチンとしてメモリ内に記憶される。このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示の処理を実行させる。当該ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶且つ／又は実行され得る。本開示の方法の一部又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、処理は、ソフトウェア内に実装され、コンピュータシステムを使用して、例えば、特定用途向け集積回路若しくは他の種類のハードウェア実装形態としての、又はソフトウェアとハードウェアとの組合せとしてのハードウェア内で実行され得る。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、処理が実行されるようにチャンバの動作を制御する特定用途コンピュータ（コントローラ）に変換する。

【0050】

［００５１］幾つかの実施形態では、コントローラ９５０は、個々の処理又は二次処理を実行して当該方法を実行するための１つ以上の構成を有する。コントローラ９５０は、中間構成要素に接続され、中間構成要素を作動させて方法の機能を実行するように構成され得る。例えば、コントローラ９５０は、ガス弁、アクチュエータ、モータ、スリット弁、真空制御などの１つ以上に接続され、これらを制御するように構成され得る。

【0051】

［００５２］幾つかの実施形態のコントローラ９５０は、ロボット上の基板を複数の処理チャンバと測定ステーションとの間で移動させる構成形態、基板をシステムにロード且つ／又はシステムからアンロードする構成形態、基板の第１の表面に遮断層を堆積させる構成形態、基板の第２の表面に金属膜を形成する構成形態から選択された１つ以上の構成形態を有する。

【0052】

［００５３」本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の例示に過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な改変及び変形を本開示の方法及び装置に対して行うことができることが明らかであろう。ゆえに、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に含まれる改変例及び変形例を含むことが意図されている。

【図1】

【図2】