特開 2022-173604 基板上の一時的パッシベーション層

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022173604

(43)【公開日】2022-11-21

(54)【発明の名称】基板上の一時的パッシベーション層

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/312 20060101AFI20221114BHJP

   C23C 24/08 20060101ALI20221114BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20221114BHJP

   C23C 16/56 20060101ALI20221114BHJP

【ＦＩ】

H01L21/312 Z

C23C24/08 A

C23C16/455

C23C16/56

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062618

(22)【出願日】2022-04-04

(31)【優先権主張番号】17/315,342

(32)【優先日】2021-05-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】512221197

【氏名又は名称】エスピーティーエス テクノロジーズ リミティド

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マイケル グリムズ

(72)【発明者】

【氏名】ユーユアン リン

【テーマコード（参考）】

4K030

4K044

5F058

【Ｆターム（参考）】

4K030AA11

4K030AA16

4K030AA18

4K030BA02

4K030BA21

4K030BA22

4K030BA61

4K030CA02

4K030CA12

4K030DA04

4K030DA09

4K030EA03

4K030HA01

4K030JA01

4K030JA09

4K030LA15

4K044AA01

4K044AB02

4K044BA21

4K044BB01

4K044BB04

4K044BC14

4K044CA13

4K044CA14

5F058AA10

5F058AB05

5F058AC10

5F058AD02

5F058AE02

5F058AF01

5F058AG07

5F058AH03

(57)【要約】

【課題】積極的な化学エッチング又は機械的研磨等の追加の処理ステップを使用する必要なく、パッシベーション層を選択的に除去する。
【解決手段】基板は、表面上に金属成分を含む。ポリマー層は、分子層堆積を用いて表面上に堆積される。ポリマー層は、メタルコンを含み、１ｎｍ～２０ｎｍの厚さを有する。ポリマー層は室温で安定であるが、高温で構造変化を受ける。ポリマー層をアニーリングして、はんだ付けの間に生じ得る構造変化を引き起こすことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面上に金属成分を含む基板を提供するステップと、
分子層堆積を使用して前記表面上にポリマー層を堆積するステップであって、前記ポリマー層はメタルコンを含み、前記ポリマー層は、１ｎｍ～２０ｎｍの厚さを有する、ステップと、
構造変化を前記ポリマー層内で行うように前記ポリマー層をアニーリングするステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ポリマー層を堆積する前に前記表面の表面処理を行うステップをさらに含み、前記表面処理が前記表面を減少させる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記表面処理が水素プラズマを使用する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記堆積が複数のサイクルを含み、前記複数のサイクルのそれぞれは１Å以上の前記ポリマー層を形成する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記複数のサイクルのうちの少なくとも４つが異なる種の間で交互に行われる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記複数のサイクルのうちの１つがジオール、トリオールまたはポリオールを使用し、前記複数のサイクルのうちの別の１つがジエチルジン、トリメチルアルミニウムまたはテトラキスジメチルアミドジルコニウムを使用する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記堆積は、前記複数のサイクルのそれぞれの間にパージガスを注入することを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記パージガスがＮ_２またはＡｒである、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記複数のサイクルのそれぞれが１Å～３Åの前記ポリマー層を形成する、請求項４に記載の方法。

【請求項10】

前記堆積をチャンバ内で行い、前記チャンバの圧力が堆積中に０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記厚さが１ｎｍ～５ｎｍである、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記メタルコンが、ジンコン、アルコン、またはジルコンである、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記表面と前記ポリマー層との間に誘電体層を堆積するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記表面と反対側の前記ポリマー層の側に誘電体層を堆積するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記金属成分が銅またはアルミニウムである、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記アニーリングするステップは、前記金属成分のはんだ付けまたは接合中に行う、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記構造変化が、前記ポリマー層の少なくとも一部の除去である、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記構造変化が、前記ポリマー層の少なくとも一部の緻密化である、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

前記構造変化が、前記ポリマー層の厚さの変化である、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

請求項１に記載の方法を用いて堆積されたポリマー層を有する基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体処理に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの金属は、大気条件に曝されるかまたは大気条件で貯蔵された場合に酸化を受けやすい。金属の酸化は、金属の表面上に金属酸化物を形成させる。表面金属酸化物の形成は、金属の化学的、機械的、光学的および電気的特性に有害な影響を及ぼすことがある。これらの理由から、金属酸化物は、典型的には、電気接続を形成する前に金属表面から除去される。しかしながら、金属酸化物は、ナノメートルレベルを超えて成長する場合があり、除去することが困難で時間がかかる場合がある。したがって、表面金属酸化物の形成を防止することが望ましい。

【0003】

表面金属酸化物の形成を防止するための１つの手法は、パッシベーション層を形成することを含む。「パッシベーション層」は、基板の表面上に堆積され、その表面で起こる酸化反応などの化学反応を抑制または阻害する保護膜、層、またはコーティングである。パッシベーション層は、典型的には、下にある表面の酸化を抑制する酸化バリア層として作用する。銅表面などの金属表面の場合、パッシベーション層は金属表面の酸化を抑制し、それによって腐食を防止する。

【0004】

いくつかの公知のパッシベーション層は永久的である。例えば、酸化を抑制するために金属表面上にアルミナを直接堆積させることが知られている。しかしながら、そのような永久的なパッシベーション層の除去は、典型的には、積極的な化学エッチング、機械研磨、プラズマ処理、または基板の他の構成要素に損傷を与え得る他のプロセスを必要とする。

【0005】

電気的接続を形成する場合、はんだ付け前に、銅などの金属の表面上に有機はんだ付け性保存剤（ＯＳＰ）の層を堆積させることができる。ＯＳＰ層は、はんだ付け前の金属表面の酸化を抑制し、パッシベーション層として作用する。ＯＳＰは有機コーティングであり、有効であるために約１００ｎｍ～数ミクロンの範囲の厚さを必要とする。

【0006】

ＯＳＰパッシベーション層は、下にある金属表面の酸化を十分に抑制するために最小の厚さ（通常は数１００ｎｍ）でなければならない。ＯＳＰ層の堆積は、典型的には、基板表面にわたって不均一な厚さを有するＯＳＰ層をもたらす。厚いおよび／または不均一なＯＳＰ層は、完全に除去することが困難である場合があり、ＯＳＰ残留物は、後続の処理ステップ中に基板を汚染することがある。ＯＳＰ材料はまた、貯蔵寿命が短く、接合および組立中にＯＳＰから残留物を除去するために比較的積極的なフラックス塗布を必要とすることが多く、これは他の問題につながり得る。

【0007】

金および他の金属膜も酸化を防止するために使用されている。しかし、金および他の金属膜は層間拡散を引き起こす可能性があり、その結果欠陥が生じる。金がバリアとして使用される場合、厚い（典型的にはミクロン）金属拡散バリア層（例えば、ニッケル、パラジウムなど）が、通常、金層の前に適用されて、金と基板金属との間の相互拡散を防止する。しかし、この手法を使用すると、コーティング界面は脆くなり、亀裂が生じることが分かっている。金の材料コストも高く、製造コストが高くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第７６９５７７５号

【特許文献2】米国特許第１０６５５２１７号

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１０／０１７８４８１号

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１３／０３３７２５９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

接合およびはんだ付け用途では、貯蔵中などの長期間にわたって酸化を抑制または阻止することができるが、所望の場合に基板から選択的に除去することができるパッシベーション層を開発することが望ましい。積極的な化学エッチングまたは機械的研磨などの追加の処理ステップを使用する必要なく、パッシベーション層を選択的に除去できることが望ましい。したがって、新しい材料および方法が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第１の実施形態において方法が提供される。本方法は、表面上に金属成分（例えば、銅またはアルミニウム）を含む基板を提供することを含む。ポリマー層は、分子層堆積を用いて表面上に堆積される。ポリマー層は、メタルコン（例えば、ジンコン、アルコン、またはジルコン）を含み、１ｎｍ～２０ｎｍの厚さを有する。ポリマー層は、ポリマー層に構造変化が生じるようにアニーリングされる。

【0011】

ポリマー層を堆積する前に、表面の表面処理を行うことができる。表面処理は、表面を減少させることができる。一例では、表面処理は水素プラズマを使用する。

【0012】

堆積は、複数のサイクルを含むことができる。複数のサイクルのそれぞれは、１Å以上のポリマー層を形成する。一例では、複数のサイクルのうちの少なくとも４つは、異なる種の間で交互に行われる。例えば、複数のサイクルの１つはポリオールを使用することができ、複数のサイクルの別のものはジエチルジン、トリメチルアルミニウムまたはテトラキスジメチルアミドジルコニウムを使用することができる。

【0013】

別の例では、堆積は、複数のサイクルのそれぞれの間にパージガスを注入することを含む。パージガスは、Ｎ_２またはＡｒとすることができる。

【0014】

別の例では、複数のサイクルのそれぞれが１Å～３Åのポリマー層を形成する。

【0015】

堆積はチャンバ内で行うことができる。チャンバの圧力は、堆積中に０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒとすることができる。

【0016】

厚さは１ｎｍ～５ｎｍとすることができる。

【0017】

本方法は、表面とポリマー層との間に誘電体層を堆積するステップをさらに含むことができる。

【0018】

本方法は、表面とは反対側のポリマー層の側に誘電体層を堆積するステップをさらに含むことができる。

【0019】

アニーリングは、金属成分のはんだ付けまたは接合の間に行うことができる。

【0020】

構造変化は、ポリマー層の少なくとも一部の除去、ポリマー層の少なくとも一部の緻密化、および／または、ポリマー層の厚さの変化であり得る。

【0021】

第２の実施形態では、ポリマー層を有する基板が提供される。ポリマー層は、第１の実施形態の方法を用いて堆積される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本開示の性質および目的のより完全な理解のために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明が参照されるべきである。

【0023】

【図1】本開示による例示的な基板の図である。

【図2】本開示による別の例示的な基板の図である。

【図3】本開示による方法のフローチャートである。

【図4】本開示によるシステムを表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

特許請求される主題は、ある実施形態に関して説明されるが、本明細書に記載される利益および特徴のすべてを提供しない実施形態を含む他の実施形態もまた、本開示の範囲内である。本開示の範囲から逸脱することなく、様々な構造的、論理的、プロセスステップ、および電子的変更を行うことができる。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによってのみ定義される。

【0025】

本明細書に開示される実施形態は、分子層堆積（ＭＬＤ）によって調製されるメタルコンコーティングを使用する。コーティングは、金属イオンおよびエチレングリコールのような有機リンカーを含むか、それらからなるか、または本質的にそれらからなるポリマーである。銅、鉄、スズ、銀、アルミニウム、または他の金属を含む基板は、コーティング堆積前に自然酸化物を除去するために還元プラズマで前処理することができ、これはコーティング性能を助けることができる。

【0026】

用途に応じて、バリア層は、不活性金属、誘電体、有機、または他のタイプのコーティングを含むことができる。金属コーティングは金属間拡散を起こしやすく、有機コーティングは透過性が高い傾向があるため、所与の膜厚に対して、誘電体コーティングは通常、他のコーティングよりも酸化バリアとして有効である。しかし、数ナノメートルを超える厚さの誘電体層は、後続のプロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。接合またははんだ付けプロセスにおいて、酸化バリアコーティングは、適切な接合／はんだ付け、破断、および／または構造変化を可能にして金属接点の形成を可能にするのに十分に薄くあるべきである。本明細書に記載する実施形態は、酸化バリアとして使用される金属－有機ポリマーコーティングを含む。それは、金属酸化を防止する能力を有するが、接合またははんだ付けプロセスの間に構造変化（例えば、劣化）を有し得る。ポリマーコーティングの厚さは、約１ｎｍ～２０ｎｍ（例えば、２ｎｍ～５ｎｍまたは２ｎｍ～１０ｎｍ）であり得るが、所望の厚さは、用途に依存し得る。

【0027】

図１は、基板１００のブロック図である。基板１００は、金属成分１０１を含む。金属成分１０１は、銅、鉄、スズ、銀、アルミニウム、または他の金属であってもよい。金属成分１０１は、基板１００上の露出面であってもよい。金属成分１０１は、シリコンウェハ、プリント回路基板、または他の材料上にあり得る。

【0028】

ポリマー層１０２は、金属成分１０１上に配置される。ポリマー層１０２は、厚さ１０３を有することができ、これは、１ｎｍ～２０ｎｍであり得る。ポリマー層１０２は室温で安定であるが、構造変化は、高温（例えば、はんだ付けおよび接合に使用される２００℃～３００℃の温度）で行うことができる。ポリマー層１０２の構造変化は、接合またははんだ付けなどの後続の製造プロセスに使用することができる。ポリマー層１０２は、接合またははんだ付けに悪影響を及ぼさない場合があり、はんだ付けまたは接合の前および間に金属成分１０１の一時的な保護を提供することができる。ポリマー層１０２はまた、デバイスの信頼性または性能に影響を与えなくてもよい。

【0029】

ポリマー層１０２は、ＭＬＤを使用して基板１００の表面上に堆積させることができる。ＭＬＤ技術は、分子蒸着（ＭＶＤ）ツール内で行うことができる。ＭＬＤによって成長した典型的な平均厚さは、堆積サイクルごとに約１分子層である。

【0030】

ポリマー層１０２は、１つ以上のメタルコンを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなることができる。メタルコンは、例えば、ジンコン、アルコン、またはジルコンであり得る。メタルコンは、表面上に堆積することができる有機－無機ハイブリッド膜である。メタルコンは、典型的には、金属前駆体と様々な有機アルコールをベースにして、金属アルコキシドポリマーフィルムを生成する。一例では、メタルコンは、金属と有機アルコール前駆体との連続的な自己制限反応から作製される。

【0031】

ポリマー層１０２は、室温での酸化を防止するためのバリア層として機能することができ、その結果、基板１００の十分な貯蔵寿命を達成することができる。ポリマー層１０２はまた、高温で行う構造変化を有することができ、これは、金属成分１０１のその後の接合またははんだ付けプロセスを容易にする。

【0032】

ポリマー層１０２は、１ｎｍ～２０ｎｍ（その間のすべての範囲および値を含む）の厚さ１０３を有することができる。例えば、厚さは１ｎｍ～５ｎｍ、２ｎｍ～５ｎｍ、２ｎｍ～１０ｎｍであってもよく、または約５ｎｍであってもよい。この厚さは、貯蔵条件中の金属成分１０１の酸化を防止するのに十分な大きさであるが、後の処理中の構造変化を可能にするのに十分な薄さである。より薄いポリマー層１０２が可能であるが、１ｎｍより薄いポリマー層１０２は、酸化を防止するために低温で十分なパッシベーションを提供しない場合がある。２０ｎｍより厚いポリマー層１０２は、接合に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0033】

基板１００および／または金属成分１０１の表面の表面処理は、ポリマー層１０２を堆積する前に実行することができる。表面処理は、表面を減少させることができる。表面処理はまた、表面有機汚染物質および自然酸化物を除去することができる。一例では、表面処理は水素プラズマを使用する。

【0034】

ポリマー層１０２の堆積は、複数のサイクルを含むことができる。各サイクルは、１Å以上のポリマー層１０２を形成することができる。例えば、各サイクルは、１Å～３Åのポリマー層１０２を形成することができる。反応サイクルを繰り返して、所望の厚さ１０３を達成することができる。

【0035】

一例では、第１のサイクルは第１の種を使用し、第２の後続のサイクルは第２の種を使用することができる。したがって、複数のサイクルは異なる種の間で交互に行うことができる。たとえば、複数のサイクルの１つはジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を使用することができ、複数のサイクルの別の１つはエチレングリコールを使用することができる。これらのサイクルにおける種はガス状であり得る。このプロセスは、ＤＥＺとエチレングリコールとの間を４回以上循環させることができる。ジンコン材料は、ＤＥＺおよびエチレングリコールから形成することができる。アルコン材料は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびエチレングリコールとすることができる。ジルコン材料は、テトラキスジメチルアミドジルコニウム（ＴＤＭＡＺ）およびエチレングリコールとすることができる。したがって、サイクルは、例えば、ＤＥＺとエチレングリコール、ＴＭＡとエチレングリコール、またはＴＤＭＡＺとエチレングリコールの間で交互に行うことができる。

【0036】

この例ではエチレングリコールが使用されるが、他のジオール、トリオールまたはポリオールも使用することができる。例えば、トリオール（例えば、グリセロール）、他のグリコール（例えば、プロピレングリコール）などを使用することができる。

【0037】

Ｎ_２またはアルゴンなどのパージガスを、２つのサイクルの間に注入することができる。

【0038】

ポリマー層１０２の堆積は、チャンバ内で行うことができる。チャンバの圧力は、堆積中に０．００１Ｔｏｒｒ～１Ｔｏｒｒ、例えば０．０１Ｔｏｒｒ～０．５Ｔｏｒｒまたは０．０５Ｔｏｒｒ～０．５Ｔｏｒｒとすることができる。チャンバ内の温度は、種に依存し得る。例えば、ジンコンのＭＬＤ温度ウィンドウは、約１２０℃～約２５０℃とすることができる。一例では、各前駆体注入の間の膨張容積内のＤＥＺおよびエチレングリコールの分圧は約１Ｔｏｒｒであり、これは各半サイクルの間の約０．０５Ｔｏｒｒの反応チャンバ圧力に対応する。０．１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの膨張容積圧力が典型的である。

【0039】

１つまたは複数の任意選択の誘電体層を基板１００上に堆積させることができ、これを図２に示す。任意選択の誘電体層１０４を、金属成分１０１とポリマー層１０２との間に堆積させることができる。任意選択の誘電体層１０５も、金属成分１０１とは反対側のポリマー層１０２の表面上に堆積させることができる。ポリマー層１０２の下または上の誘電体層は、バリア性能を改善することができるが、この誘電体層は、接合性またははんだ付け性を損なう場合がある。誘電体材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ＧｅＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、酸窒化ケイ素（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、またはＴａ_２Ｏ_５のうちの１つまたは複数とすることができるが、他の材料も可能である。誘電体層の厚さは通常１０ｎｍ以下であり、これは、ポリマー層１０２を含まない典型的なバリア層よりも薄く、それでも適切な接合／はんだ付けを可能にする。

【0040】

図３は、図１の実施形態を用いた対応する図を伴う方法２００のフローチャートである。２０１では、表面上に金属成分を有する半導体ウエハが提供される。２０２では、ポリマー層１０２などのポリマー層がＭＬＤを使用して表面上に堆積される。一実施形態では、基板は、水素などの還元プラズマで前処理され、これにより、表面の有機汚染物質および自然酸化物が除去される。次に、ポリマーコーティングは、ＭＶＤツールにおけるＭＬＤ技術を使用して、サイクルごとのモードで成長させる。

【0041】

２０３では、ポリマー層がアニーリングされる。このアニーリングはポリマー層の構造変化を引き起こす。例えば、アニーリングは、緻密化、劣化、材料除去、他の厚さ変化、または他の機構のうちの１つまたは複数を引き起こすことができる。一例では、ポリマー層の少なくとも一部またはポリマー層のすべてを緻密化することができる。別の例では、ポリマー層の少なくとも一部またはポリマー層のすべてを除去することができる。さらに別の例では、ポリマー層の少なくとも一部またはポリマー層のすべてが分解され得る。さらに別の例では、ポリマー層の少なくとも一部またはポリマー層のすべてが、厚さの変化（例えば、薄層化）を受け得る。ポリマー層の一部のみが構造変化を有する場合、これは、はんだ付けまたは接合の位置であってもよい。

【0042】

一例では、アニーリングは、はんだ付けを可能にするのに十分なポリマー層の構造変化を引き起こす。はんだ付けまたは接合は、２００℃～３００℃の温度で行うことができる。例えば、２００℃～２６０℃の温度を使用することができる。これらの温度は、ポリマー層の構造変化を引き起こし得る。

【0043】

２０３でのアニーリングは、はんだ付けまたは接合ステップの一部とすることができる。金属成分は、アニーリングの一部として、またはアニーリングの後に、はんだ付けまたは接合することができる。

【0044】

約１ｎｍ～２０ｎｍの範囲の厚さを有する薄いメタルコン層は、接合およびはんだ付けなどの一時的バリア用途に使用することができる。表１に、銅試料の酸化防止およびはんだ付け性試験の結果を示す。

【0045】

【表1】

【0046】

室温で６ヶ月の期間に亘る偏光解析データは、本開示によるメタルコンコーティングを施したＣｕ試料が無視できるほどの酸化を有することを示す。対照的に、裸のＣｕ試料は１～１０ｎｍの厚さで成長した自然酸化物層を有する。空気中１００℃で１時間アニーリングした後、メタルコンでコーティングしたＣｕ試料は酸化を示すが、酸化物の厚さは裸のＣｕ試料よりもはるかに薄い。誘電体材料でコーティングしたＣｕ試料は室温でも高温でも酸化を示さない。はんだ付性試験は、Ｓｎ含有はんだの濡れ性を、リフロー炉でフラックス有りの場合と無しの場合で測定することにより行った。メタルコンでコーティングしたＣｕ試料のみがはんだを濡らすことができる。したがって、本明細書に開示される実施形態は、パッド形成後にＣｕを不動態化して、接合前の貯蔵中にそれを保護するために使用することができる。金属アルコキシドポリマーフィルムは熱的に安定ではなく、高温で分解する可能性がある。

【0047】

表１に示される試験結果について、列挙された試料を室温で１ヶ月間または１００℃で２時間のいずれかで維持した。次いで、酸化物の成長を偏光解析法によって測定した。「Ｎｏ」は酸化が測定されなかったことを意味し、「Ｙｅｓ」は偏光解析法の測定限界内で酸化が検出されたことを意味する。はんだ付け性について、「合格」は、はんだが目に見えて濡れ／広がることを意味し、「不合格」は、はんだが目に見えて濡れ／広がらないことを意味する。メタルコンコーティングは、５ｎｍの厚さのジンコン層であった。

【0048】

はんだ付けまたは接合の用途は、典型的には、ガス透過バリア用途の場合ほど低い透過性を有する水分バリアを必要としない。その後のはんだ付けまたは接合まで、その間、またはそれを通しての一時的な保護のために、メタルコンは十分な水分バリアを提供することができる。

【0049】

２つのメタルコン材料のプレアニーリングおよびポストアニーリングの膜厚測定値を以下の表２に示す。メタルコン材料を１００℃および２５０℃で加熱した。

【0050】

【表2】

【0051】

図４は、薄いコーティングの蒸着のためのＭＶＤシステム３００の断面概略図を示す。ＭＶＤシステム３００は、薄い（典型的には１Å～２００Åのコーティング、または約２００Å（２０ｎｍ）～約１ミクロンの厚さ（１，０００ｎｍ）の範囲のより厚いコーティングが蒸着され得る）プロセスチャンバ３０２を含む。コーティングされる基板１００のような基板３０６は、基板ホルダ３０４上に、典型的には基板ホルダ３０４内の凹部３０７内に、またはプロセスチャンバ３０２の底部に直接載置される。

【0052】

チャンバ設計に応じて、基板３０６はチャンバ底部（図４のこの位置では図示せず）上に載置されてもよい。プロセスチャンバ３０２には、バルブ３０８を介して接続された遠隔プラズマ源３１０が取り付けられている。遠隔プラズマ源３１０は、コーティングの適用前に基板表面を洗浄および／または特定の化学状態に変換するために使用されるプラズマを提供するために使用されてもよく（これは、コーティング種および／または触媒と表面との反応を可能にし、したがって、コーティングの接着および／または形成を改善する）、あるいはコーティングの形成中または堆積後のコーティングの改質中に有用な種を提供するために使用されてもよい。プラズマは、マイクロ波、ＤＣ、誘導ＲＦ電源、またはそれらの組み合わせを使用して生成されてもよい。プロセスチャンバ３０２は、排気ポート３１２を利用して反応副生成物を除去し、チャンバ３０２をポンピング／パージするために開放される。遮断弁または制御弁３１４を使用して、チャンバを隔離するか、または排気ポートに印加される真空の量を制御する。真空源は図４には示されていない。

【0053】

図４に示されるＭＶＤシステム３００は、２つの前駆体材料および触媒を使用する蒸着コーティングを例示する。当業者は、１つまたは複数の前駆体およびゼロから複数の触媒が、コーティングの蒸着中に使用され得ることを理解する。触媒貯蔵容器３１６は、触媒３５４を含み、これは、必要に応じて、加熱器３１８を使用して加熱されて蒸気を提供することができる。前駆体および触媒貯蔵容器壁ならびにプロセスチャンバ３０２内への移送ラインは、加熱されて前駆体または触媒を蒸気状態に維持し、凝縮を最小限にするかまたは回避することができる。プロセスチャンバ３０２の内部表面およびコーティング（図示せず）が適用される基板３０６の表面の加熱に関しても同様である。制御弁３２０は、触媒貯蔵容器３１６と触媒蒸気リザーバ３２２との間の移送ライン３１９上に存在し、ここで、触媒蒸気は、公称の特定の圧力が圧力表示器３２４において測定されるまで蓄積することが許容される。制御弁３２０は常閉位置にあり、触媒蒸気リザーバ３２２内が所定の圧力に達するとその位置に戻る。蒸気リザーバ３２２内の触媒蒸気が放出される時点で、移送ライン３１９上のバルブ３２６が開かれて、蒸気リザーバ３２２内に存在する触媒が、より低い圧力にあるプロセスチャンバ３０２内に入ることを可能にする。制御弁３２０および３２６は、当技術分野で知られている種類のプログラム可能なプロセス制御システム（図４には示されていない）によって制御される。

【0054】

前駆体１貯蔵容器３２８は、コーティング反応物前駆体１を含有し、これは、必要に応じて、加熱器３３０を使用して加熱されて蒸気を提供することができる。前駆体１移送ライン３２９および蒸気リザーバ３３４の内部表面は、前駆体１を蒸気状態に維持するために加熱されて、凝縮を最小にし、好ましくは回避することができる。制御弁３３２は、前駆体１貯蔵容器３２８と前駆体１蒸気リザーバ３３４との間の移送ライン３２９上に存在し、ここで、前駆体１蒸気は、公称の特定の圧力が圧力表示器３３６において測定されるまで蓄積することが許容される。制御弁３３２は常閉位置にあり、前駆体１蒸気リザーバ３３４内が所定の圧力に達するとその位置に戻る。蒸気リザーバ３３４内の前駆体１蒸気が放出される時点で、移送ライン３２９上のバルブ３３８が開かれて、蒸気リザーバ３３４内に存在する前駆体１蒸気が、より低い圧力にあるプロセスチャンバ３０２内に入ることを可能にする。制御弁３３２および３３８は、当技術分野で知られている種類のプログラム可能なプロセス制御システム（図４には示されていない）によって制御される。

【0055】

前駆体２貯蔵容器３４０は、コーティング反応物前駆体２を含有し、これは、必要に応じて、加熱器３４２を使用して加熱されて蒸気を提供することができる。前駆体２移送ライン３４１および蒸気リザーバ３４６の内部表面は、前駆体２を蒸気状態に維持するために加熱されて、凝縮を最小にし、好ましくは回避することができる。制御弁３４４は、前駆体２貯蔵容器３４６と前駆体２蒸気リザーバ３４６との間の移送ライン３４１上に存在し、ここで、前駆体２蒸気は、公称の特定の圧力が圧力表示器３４８において測定されるまで蓄積することが許容される。制御弁３４１は常閉位置にあり、前駆体２蒸気リザーバ３４６内が所定の圧力に達するとその位置に戻る。蒸気リザーバ３４６内の前駆体２蒸気が放出される時点で、移送ライン３４１上のバルブ３５０が開かれて、蒸気リザーバ３４６内に存在する前駆体２蒸気が、より低い圧力にあるプロセスチャンバ３０２内に入ることを可能にする。制御弁３４４および３５０は、当技術分野で知られている種類のプログラム可能なプロセス制御システム（図４には示されていない）によって制御される。

【0056】

基板３０６の表面３０５上にコーティング（図示せず）を形成する間に、触媒３５４の蒸気リザーバ３２２、および前駆体１の蒸気リザーバ３３４、または前駆体２の蒸気リザーバ３４６に等しい蒸気の少なくとも１回の漸増的添加が、プロセスチャンバ３０２に加えられてもよい。添加される蒸気の総量は、膨張チャンバの各々の調節可能な容積サイズ（典型的には５０ｃｃ～１，０００ｃｃ）および反応チャンバへの蒸気注入（投与）の数の両方によって制御される。さらに、触媒蒸気リザーバ３２２用の設定圧力３２４、前駆体１蒸気リザーバ３３４用の設定圧力３３６、または前駆体２蒸気リザーバ３４６用の設定圧力３４８を調整して、コーティング形成プロセス中の任意の特定のステップに添加される触媒または反応物の量（部分蒸気圧）を制御することができる。特定の時間にプロセスチャンバ３０２に投与（充填）される触媒および蒸気前駆体の正確な量を制御するこの能力は、反応物および触媒の正確な投与だけでなく、蒸気充填シーケンスにおける再現性も提供する。

【0057】

この装置は、前駆体および触媒の多くが典型的には比較的不揮発性の材料であるという事実にもかかわらず、気相前駆体反応物および触媒をコーティング形成プロセスに添加する比較的安価であるが正確な方法を提供する。過去において、フローコントローラを使用して様々な反応物の添加を制御したが、これらのフローコントローラは、前駆体材料の低い蒸気圧および化学的性質に起因して、コーティングの蒸着に使用される前駆体のうちのいくつかを取り扱うことができない場合がある。いくつかの前駆体から蒸気が生成される速度は、一般に遅すぎて、蒸着プロセスのために適時に材料の利用可能性を提供する方法でフローコントローラと共に機能することができない。

【0058】

上述した装置は、反応に充填（投与）することができる特定量の蒸気を蒸気リザーバに蓄積することを可能にする。コーティングプロセス中に数回の投与を行うことが望まれる場合には、装置は、上記したようにそうするようにプログラムすることができる。さらに、反応物蒸気を、（連続流とは対照的に）制御されたアリコートで反応チャンバに加えることにより、使用される反応物の量およびコーティングのコストが低減される。

【0059】

多数の基板を同時に化学処理する当業者であれば、多数の基板表面にわたって均一に熱および物質移動を同時に可能にする処理システムを使用して本発明を実施できることを認識するであろう。

【0060】

本開示は、１つまたは複数の特定の実施形態に関して説明したが、本開示の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく作製することができることが理解されるであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびその合理的な解釈によってのみ限定されるとみなされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】