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▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-17
(54)【発明の名称】遷移金属カルコゲニドの低温成長
(51)【国際特許分類】
C23C 16/30 20060101AFI20240709BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
C23C16/30
C23C16/455
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023579487
(86)(22)【出願日】2022-06-28
(85)【翻訳文提出日】2024-02-22
(86)【国際出願番号】 US2022035237
(87)【国際公開番号】W WO2023278389
(87)【国際公開日】2023-01-05
(31)【優先権主張番号】17/361,231
(32)【優先日】2021-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ダス， チャンダン
(72)【発明者】
【氏名】ロイ， サスミット シンハー
(72)【発明者】
【氏名】ブイヤン， バスカー ジョティ
(72)【発明者】
【氏名】スディジョノ， ジョン
(72)【発明者】
【氏名】マリック， アブヒジット バス
(72)【発明者】
【氏名】サリー， マーク
【テーマコード（参考）】
4K030
【Ｆターム（参考）】
4K030AA02
4K030AA14
4K030BA01
4K030BA12
4K030BA17
4K030BA18
4K030BA20
4K030BA32
4K030BA33
4K030BA42
4K030BA58
4K030CA04
4K030FA01
4K030HA01
4K030JA01
4K030JA09
4K030JA10
4K030JA11
4K030LA15
(57)【要約】
遷移金属ジカルコゲニド膜、及び遷移金属ジカルコゲニド膜を基板上に堆積させる方法が記載される。遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換する方法も記載されている。基板を前駆体及びカルコゲニド反応物に曝露して、遷移金属ジカルコゲニド膜を形成する。曝露は順次的に行うことも、同時に行うこともできる。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
膜を堆積させる方法であって、基板表面上に遷移金属酸化物膜を形成することと、
前記遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することと
を含む、方法。
【請求項2】
前記遷移金属酸化物膜を形成することが、遷移金属膜を形成することと、続いて前記遷移金属膜を酸化することによって前記遷移金属酸化物膜を形成することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記遷移金属膜を酸化することが、前記遷移金属膜をＯ２及びＯ３のうちの１つ又は複数のプラズマ処理又は熱処理に曝すことを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記遷移金属酸化物膜が、１５Å～２５Åの範囲の厚さを有する前記遷移金属酸化物膜を形成した後、前記遷移金属ジカルコゲニド膜に変換される、請求項２に記載の方法。
【請求項5】
前記遷移金属酸化物膜を形成すること及び前記遷移金属酸化物膜を変換することを繰り返して、最大２００Åの最終的な厚さを有する遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記基板表面が誘電体材料及び導電性材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記遷移金属酸化物膜が、前記誘電体材料上に選択的に形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記遷移金属酸化物膜を前記遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することが、３５０℃～５００℃の範囲の温度及び１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記遷移金属酸化物膜を前記遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することが、３０分～６０分の範囲の期間行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記遷移金属酸化物膜を前記遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することが、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、及びテルル（Ｔｅ）のうちの１つ又は複数で前記遷移金属酸化物膜をパルス状にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
膜を堆積させる方法であって、基板の遷移金属酸化物前駆体、パージガス、カルコゲニド反応物、及びパージガスへの順次的な曝露を含むプロセスサイクルで遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することを含む、方法。
【請求項12】
前記遷移金属ジカルコゲニド膜が、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、又はルテニウム（Ｒｕ）のうちの１つ又は複数を含む遷移金属を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記遷移金属酸化物前駆体が、ＷＯＦ４、ＷＯ２Ｆ２、ＷＯＣｌ４、ＷＯ２Ｃｌ２、ＷＯＢｒ４、ＷＯ２Ｂｒ２、ＷＯＩ４、ＷＯ２Ｉ２、ＭｏＯＦ４、ＭｏＯ２Ｆ２、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＯＢｒ４、ＭｏＯ２Ｂｒ２、ＭｏＯＩ４、ＭｏＯ２Ｉ２、ＴａＯＦ４、ＴａＯ２Ｆ２、ＴａＯＣｌ４、ＴａＯ２Ｃｌ２、ＴａＯＢｒ４、ＴａＯ２Ｂｒ２、ＴａＯＩ４、ＴａＯ２Ｉ２、ＴｉＯＦ４、ＴｉＯ２Ｆ２、ＴｉＯＣｌ４、ＴｉＯ２Ｃｌ２、ＴｉＯＢｒ４、ＴｉＯ２Ｂｒ２、ＴｉＯＩ４、ＴｉＯ２Ｉ２、ＲｕＯＦ４、ＲｕＯ２Ｆ２、ＲｕＯＣｌ４、ＲｕＯ２Ｃｌ２、ＲｕＯＢｒ４、ＲｕＯ２Ｂｒ２、ＲｕＯＩ４、及びＲｕＯ２Ｉ２のうちの１つ又は複数を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記遷移金属ジカルコゲニド膜が実質的に酸素を含まない、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記基板を前記カルコゲニド反応物に曝露する前に、前記基板から前記遷移金属酸化物前駆体をパージすることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記パージすることが、真空を適用すること、又は前記基板の上にパージガスを流すことのうちの１つ又は複数を含み、前記パージガスは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、及びアルゴン（Ａｒ）のうちの１つ又は複数を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記カルコゲニド反応物が、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、及びテルル（Ｔｅ）からなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
膜を堆積させる方法であって、基板の遷移金属前駆体、パージガス、酸化物反応物、及びパージガスへの順次的な曝露を含む遷移金属酸化物プロセスサイクルで遷移金属酸化物膜を形成することと、
前記遷移金属酸化物膜のカルコゲニド反応物及びパージガスへの順次的な曝露を含むカルコゲンプロセスサイクルで前記遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することと
を含む方法。
【請求項19】
前記カルコゲンプロセスサイクルが、各金属酸化物プロセスサイクルの後に実行される、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記カルコゲンプロセスサイクルを実行する前に、所定の厚さの遷移金属酸化物膜を形成するために、前記遷移金属酸化物プロセスサイクルが何度も繰り返される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、遷移金属ジカルコゲニド（ＴＭＤＣ）を形成する方法に関する。特に、本開示の実施形態は、メモリ及びロジック用途のためのＴＭＤＣ膜を形成する方法を対象とする。
【背景技術】
【0002】
［０００２］半導体処理産業は、より大きな表面積を有する基板上に堆積される層の均一性を高めながら、より大きな生産歩留まりを目指して努力し続けている。これらの同じ要素と新しい材料の組み合わせにより、基板の単位面積あたりのより高い回路の集積度がもたらされる。回路の集積度が高まるにつれて、層の厚さに関する均一性とプロセス制御の必要性が高まる。その結果、層の特性の制御を維持しながら、コスト効率の高い方法で基板上に層を堆積するための様々な技術が開発されている。
【0003】
［０００３］化学気相堆積（ＣＶＤ）は、基板上に層を堆積するために使用される最も一般的な堆積プロセスの１つである。ＣＶＤはフラックスに依存する堆積技術であり、均一な厚さの所望の層を生成するために、基板温度と処理チャンバに導入される前駆体の正確な制御が必要である。これらの要件は基板サイズが大きくなるにつれてより重要になり、適切な均一性を維持するためにチャンバ設計とガス流技術をより複雑にする必要性が生ずる。
【0004】
［０００４］優れたステップカバレッジを示すＣＶＤの一種は、周期的堆積又は原子層堆積（ＡＬＤ）である。周期的堆積は原子層エピタキシー（ＡＬＥ）に基づいており、化学吸着技術を使用して、順次サイクルで基板表面上に前駆体分子を供給する。このサイクルは、基板表面を第１の前駆体、パージガス、第２の前駆体、及びパージガスに曝す。第１及び第２の前駆体は反応して、生成物化合物を基板表面上に膜として形成する。このサイクルを、所望の厚さに層を形成するよう繰り返す。
【0005】
［０００５］先進的なマイクロ電子デバイスの複雑化により、現在使用されている堆積技術には厳しい要求が課されている。残念ながら、膜成長の発生に適した堅牢な熱安定性、高い反応性、蒸気圧という必須特性を備えた、利用可能な実行可能な化学前駆体の数は限られている。
【0006】
［０００６］遷移金属ジカルコゲニド（ＴＭＤＣ）は、膜の配線の微細化に伴う金属移動の問題を軽減する有力な候補であることが知られている。さらに、ＴＭＤＣは、３Ｄ ＮＡＮＤデバイスの現在のプロセスと比較して、より優れた導電性とキャリア移動度を備えている。最近のＴＭＤＣメソッドは高温プロセスを必要とし、デバイスの熱履歴と互換性がない可能性がある。
【0007】
［０００７］したがって、当技術分野では、温度に敏感な構造におけるデバイスの集積に適した、より低い温度で成長させることができるＴＭＤＣが必要とされている。
【発明の概要】
【0008】
［０００８］本開示の１つ又は複数の実施形態は、基板表面上に遷移金属酸化物膜を形成することを含む膜を堆積させ、且つ遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換する方法に関する。
【0009】
［０００９］開示の追加の実施形態は、基板の遷移金属酸化物前駆体、パージガス、カルコゲニド反応物、及びパージガスへの順次的な曝露を含むプロセスサイクルで、遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することを含む膜を堆積させる方法に関する。
【0010】
［００１０］開示のさらなる実施形態は、基板の遷移金属前駆体、パージガス、酸化物反応物、及びパージガスへの順次的な曝露ことを含む金属酸化物プロセスサイクルにおいて、遷移金属酸化物膜を形成することを含む膜を堆積し、そして遷移金属酸化膜のカルコゲニド反応物及びパージガスへの順次的な曝露を含むカルコゲンプロセスサイクルで遷移金属酸化膜を遷移金属ジカルコゲナイド膜に変換する方法に関する。
【0011】
［００１１］上記の開示の特徴が詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された開示のより特定の説明は、実施形態を参照して、その一部は追加の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】［００１２］開示の１つ又は複数の実施形態に従う、基板の断面図を示している。
【図2】［００１３］示の１つ又は複数の実施形態に従う、基板の断面図を示している。
【図3】［００１４］開示の１つ又は複数の実施形態に従って、方法のプロセスフロー図を示している。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［００１５］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。
【0014】
［００１６］この明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「基板」という用語は、プロセスが作用する表面又は表面の一部を指す。文脈が明らかに他のことを示さない限り、基板への言及はまた、基板の一部のみを指すことができることも当業者によって理解されるであろう。さらに、基板上への堆積に対する言及は、剥き出しの基板と、その上に堆積又は形成された１つ又は複数の膜若しくはフィーチャを有する基板の両方を意味することができる。
【0015】
［００１７］本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」という用語は、遷移金属ジカルコゲン化物膜において、原子ベースで、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、及び約０．５％未満を含む、約５％未満の酸素が存在することを意味する。
【0016】
［００１８］ここで使用される「基板」は、製造処理中に膜処理が実行される基板上に形成された任意の基板又は材料表面を指す。例えば、その上で処理が実行可能である基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電性材料といった他の任意の材料を含む。基板は、半導体ウエハを含むが、これらに限定されない。基板を、前処理プロセスに曝して、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化、及び／又はベークすることができる。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、開示される膜処理ステップのいずれも、以下により詳細に開示されるように、基板上に形成された下層上で実行され得、また、「基板表面」という用語は、文脈が示すような下層を含むことを意図している。それゆえ、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出面が基板表面になる。
【0017】
［００１９］本明細書で使用されるように、「基板表面」とは、層が形成される可能性のある基板表面を指す。基板表面は、その中に形成された１つ又は複数のフィーチャ、その上に形成された１つ又は複数の層、及びそれらの組み合わせを有し得る。基板（または基板表面）は、遷移金属ジカルコゲニド層の堆積前に、例えば、研磨、エッチング、還元、酸化、ハロゲン化、水酸化、アニーリング、ベーキングなどによって前処理されてもよい。
【0018】
［００２０］基板は、その上に材料を堆積させることができる任意の基板、例えば、 シリコン基板、ＩＩＩ－Ｖ族化合物基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板、エピ基板、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板、ディスプレイ基板、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ、ソーラーアレイ、ソーラーパネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板、半導体ウエハなどであることができる。いくつかの実施形態では、遷移金属ジカルコゲニド層がその上に少なくとも部分的に形成され得るように、１つ又は複数の追加の層が基板上に配置され得る。例えば、いくつかの実施形態では、金属、窒化物、酸化物など、又はそれらの組み合わせを含む層が基板上に配置されてもよく、遷移金属ジカルコゲニド層がそのような層上に形成されていてもよい。
【0019】
［００２１］１又は複数の実施形態によれば、膜又は膜の層に関する「上」という用語は、表面、例えば、基板表面上に直接存在する膜又は層を含み、並びに、膜又は層と表面との間、例えば、基板表面との間には１つ又は複数の下層が存在する。したがって、１つ又は複数の実施形態において、「基板表面上に」という表現は、１つ又は複数の下層を含むことを意図している。他の実施形態では、「直接上に」という表現は、介在層なしで表面、例えば、基板表面と接触している層又は膜を指す。したがって、「基板表面上の層」という表現は、間に層が存在せずに基板表面と直接接触している層を指す。
【0020】
［００２２］１つ又は複数の実施形態によれば、この方法は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用する。このような実施形態では、基板表面は、順次的又は実質的に順次的に前駆体（又は反応性ガス）に曝露される。本明細書全体にわたって使用される「実質的に順次的」とは、多少の重複はあり得るが、前駆体曝露期間の大部分が共試薬への曝露と重複しないことを意味する。
【0021】
［００２３］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などの用語は、基板表面と反応できる任意のガス種を指すために互換的に使用される。
【0022】
［００２４］本明細書で使用される「原子層堆積」又は「周期的堆積」は、基板表面上に材料の層を堆積するために、２つ以上の反応性化合物を順次的に曝露することを指す。この明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応種」、「前駆体」、「プロセスガス」などの用語は、表面反応（例えば、化学吸着、酸化、還元）プロセスにおける基板表面又は基板表面上の材料と相互に反応できる種を有する物質を意味するために互換的に使用される。基板又は基板の一部は、処理チャンバの反応ゾーンに導入される２つ以上の反応性化合物に順次的に曝露される。タイムドメインＡＬＤプロセスでは、各反応性化合物への曝露は時間遅延によって分離され、各化合物が基板表面に付着及び／又は反応できるようにする。空間的ＡＬＤプロセスでは、基板表面の異なる部分、又は基板表面の材料が、２つ以上の反応性化合物に同時に曝されるため、基板上の任意の点が同時に複数の反応性化合物に実質的に曝露されることはない。この明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、この点で使用される「実質的に」という用語は、当業者には理解されるように、基板のごく一部が拡散により複数の反応性ガスに同時に曝される可能性があり、同時に曝されることは意図されていないということである。
【0023】
［００２５］時間領域ＡＬＤプロセスの一態様では、第１の反応性ガス（すなわち、第１の前駆体又は化合物Ａ）は反応ゾーン中にパルス状にされ、その後、第１の時間遅延が生じる。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂが反応ゾーンにパルス状にされ、その後第２の遅延が続く。各遅延時間中に、アルゴンなどのパージガスが処理チャンバに導入されて、反応ゾーンをパージするか、あるいは残留反応性化合物または副生成物を反応ゾーンから除去する。あるいはまた、パージガスは、反応性化合物のパルス間の時間遅延中にパージガスのみが流れるように、堆積処理全体を通じて順次的に流れてもよい。反応性化合物は、所望の膜又は膜厚が基板表面に形成されるまで交互にパルス状にされる。どちらのシナリオでも、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂ、及びパージガスをパルス状にするＡＬＤプロセスが１サイクルである。サイクルは化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始し、所望の厚さの膜が得られるまでサイクルのそれぞれの順序を継続する。いくつかの実施形態では、交互にパルス状にされ及びパージされる２つの反応物Ａ及びＢが存在し得る。他の実施形態では、交互にパルス状にされ及びパージされる３つ以上の反応物、Ａ、Ｂ、及びＣが存在してもよい。
【0024】
［００２６］空間的ＡＬＤプロセスの一態様では、第１の反応性ガスと第２の反応性ガス（例えば、水素ラジカル）は同時に反応ゾーンに供給されるが、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。基板上のいずれかの所与の点が第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝されるように、基板はガス供給装置に対して移動される。
【0025】
［００２７］本開示の実施形態は、集積回路の小型化及びスケーリングにおけるチャネル材料、ライナー又はバリア層として使用するための、結晶化度、粒径、連続性、導電性の点で高品質の遷移金属ジカルコゲニド膜を形成する方法を提供する。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、論理デバイスのバリア層として機能する。例えば、遷移金属ジカルコゲニド膜は、ロジックデバイス内の銅層とコバルト層の間のバリア層として機能し、銅原子及びコバルト原子のエレクトロマイグレーションを防止することができる。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、３Ｄ ＮＡＮＤ用途におけるライナーとして機能する。例えば、ライナーとして機能する遷移金属ジカルコゲニド膜は、その後に堆積される金属の核生成を可能にし、金属を下層の誘電体材料に接着結合させ、下層の誘電体材料への元素の拡散をブロックすることができる。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、３Ｄ ＮＡＮＤ用途におけるチャネル材料として機能する。１つ又は複数の実施形態では、一例として、遷移金属ジカルコゲニド膜は、ポリシリコンよりも優れたキャリア移動度を有する。遷移金属ジカルコゲニド膜のキャリア移動度は、３Ｄ ＮＡＮＤデバイスの性能を向上させることができる。
【0026】
［００２８］本開示の実施形態は、温度に敏感なデバイスアーキテクチャのための高品質の２Ｄ遷移金属ジカルコゲニド膜を実現するための、低熱履歴アプローチを提供する。
【0027】
［００２９］図１を参照すると、少なくとも１つのフィーチャ１２０をその上に有する基板１１０を含む構造１００が示されている。これらの図は、説明の目的で３つのフィーチャを有する基板を示している。しかしながら、当業者であれば、フィーチャが３つより多くても少なくてもよいことを理解するであろう。１つ又は複数の実施形態では、基板１１０は少なくとも１つのフィーチャ１２０を含む。フィーチャ１２０の形状は、限定されないが、トレンチ及び円筒形ビアを含む任意の適切な形状とすることができる。この点で使用される「フィーチャ」という用語は、意図的な表面の不規則性を意味する。フィーチャの適切な例には、頂部、２つの側壁及び底部を有するトレンチ、頂部及び２つの側壁を有するピークが含まれるが、これらに限定されない。フィーチャは、任意の適切なアスペクト比（フィーチャの幅に対するフィーチャの深さの比）を有することができる。いくつかの実施形態では、アスペクト比は約５：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、３０：１、３５：１又は４０：１以上である。１つ又は複数の実施形態では、少なくとも１つのフィーチャ１２０はトレンチである。１つ又は複数の実施形態では、少なくとも１つのフィーチャ１２０は、誘電材料及び導電材料である。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜（図示せず）が誘電体材料上に選択的に形成される。
【0028】
［００３０］図２を参照すると、少なくとも１つのフィーチャ１２０をその上に有する基板１１０を含む構造１００が示されている。１つ又は複数の実施形態では、少なくとも１つのフィーチャ１２０のそれぞれは、その上に堆積された遷移金属ジカルコゲニド膜１４０を有する。１つ又は複数の実施形態では、構造１００は、基板１１０上及びその上に遷移金属ジカルコゲニド膜１４０を有する少なくとも１つのフィーチャ１２０のそれぞれ上に堆積される金属充填部１５０を含む。１つ又は複数の実施形態では、金属充填部１５０は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、又はルテニウム（Ｒｕ）のうちの１つ又は複数を含む遷移金属を有する。
【0029】
［００３１］本開示の実施形態は、膜を堆積させる方法に関する。１つ又は複数の実施形態では、膜を堆積させる方法は、基板表面上に遷移金属酸化物膜を形成すること、及び遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することを含む。
【0030】
［００３２］１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜を形成することは、遷移金属膜を形成し、続いて遷移金属膜を酸化して遷移金属酸化物膜を形成することを含む。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属膜を酸化することは、遷移金属膜をＯ２及びＯ３のうちの１つ又は複数の熱処理に曝すことを含む。１つ又は複数の実施形態では、酸化された遷移金属膜（すなわち、遷移金属酸化物膜）は、熱Ａｒ／Ｈ２Ｓ又はＨ２／Ｈ２Ｓガスを使用して硫化される。１つ又は複数の実施形態では、酸化された遷移金属膜（すなわち、遷移金属酸化物膜）は、プラズマＡｒ／Ｈ２Ｓ又はＨ２／Ｈ２Ｓガスを使用して硫化される。特定の実施形態では、タングステン（Ｗ）を含む遷移金属膜を形成した後、遷移金属膜を酸化して遷移金属酸化物膜を形成する。１つ又は複数の実施形態では、タングステン（Ｗ）を有する遷移金属膜を酸化することは、遷移金属膜をＯ２及びＯ３のうちの１つ又は複数の熱処理に曝すことを含む。１つ又は複数の実施形態では、酸化された遷移金属膜（すなわち、遷移金属酸化物膜）は、熱Ａｒ／Ｈ２Ｓ又はＨ２／Ｈ２Ｓガスを使用して硫化される。１つ又は複数の実施形態では、酸化された遷移金属膜（すなわち、遷移金属酸化物膜）は、プラズマＡｒ／Ｈ２Ｓ又はＨ２／Ｈ２Ｓガスを使用して硫化される。１つ又は複数の実施形態では、タングステン（Ｗ）を有する遷移金属酸化物膜は、本明細書に記載される１つ又は複数の硫化プロセスによってＷＳ２に変換される。
【0031】
１つ又は複数の実施形態では、遷移金属膜を酸化することは、遷移金属膜をＯ２及びＯ３のうちの１つ又は複数のプラズマ処理に曝すことを含む。１つ又は複数の実施形態では、不活性ガス又は反応性ガスを用いたプラズマ処理が効果的であることが判明している。１つ又は複数の実施形態では、プラズマ処理は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、又はそれらの混合物などの雰囲気を伴う遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によって生成される。
【0032】
［００３４］１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することは、２５ワット（Ｗ）～５００ワット（Ｗ）の範囲のプラズマ電力で行われる。
【0033】
［００３５］１つ又は複数の実施形態では、１５Å～２５Åの範囲の厚さを有する遷移金属酸化物膜を形成した後、遷移金属酸化物膜は遷移金属ジカルコゲニド膜に変換される。［００３５］１つ又は複数の実施形態では、１６Å～２４Åの範囲、１７Å～２３Åの範囲、１８Å～２２Åの範囲、又は１９Å～２１Åの範囲の厚さを有する遷移金属酸化物膜を形成した後、遷移金属酸化物膜は遷移金属ジカルコゲニド膜に変換される。
【0034】
［００３６］１つ又は複数の実施形態では、本方法はさらに、遷移金属酸化物膜を形成することと、遷移金属酸化物膜を変換することを繰り返して、最大２００Åの最終的な厚さを有する遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することを含む。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、最大１５０Å、最大１００Å、又は最大５０Åの最終的な厚さを有する。
【0035】
［００３７］１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することは、３５０℃～５００℃の範囲の温度、１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で行われる。
【0036】
［００３８］１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することは、３０分～６０分の範囲の期間行われる。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜に変換することは、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、及びテルル（Ｔｅ）のうちの１つ又は複数で遷移金属酸化物膜をパルス状にすることを含む。
【0037】
［００３９］図３を参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、膜を堆積させる方法２００に関する。図３に示す方法は、反応性ガスの気相反応を防止又は最小限に抑える方法で基板又は基板表面を反応性ガスに順次的に曝露する原子層堆積（ＡＬＤ）処理を表す。いくつかの実施形態では、本方法は、反応性ガスを処理チャンバ内で混合して反応性ガスの気相反応と薄膜の堆積を可能にする化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを含む。
【0038】
［００４０］本開示の１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、任意選択的に、操作２０５で基板を前処理し、堆積２１０でのプロセスサイクルで遷移金属ジカルコゲニド膜を形成すること、操作２１２での基板の遷移金属酸化物前駆体への順次的曝露、任意選択的に、操作２１４で処理チャンバをパージすること、操作２１６で基板をカルコゲニド反応物に曝露すること、及び任意選択的に、操作２１８で処理チャンバをパージすることを含む。
【0039】
［００４１］本開示の１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜（図示せず）に変換することを含む。これらの実施形態では、方法２００は２つのプロセスサイクルを使用することを含む。１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、任意選択的に、操作２０５で基板を前処理すること、堆積２１０で遷移金属プロセスサイクルで遷移金属酸化物膜を形成すること、操作２１２での基板の遷移金属前駆体への連続曝露、任意選択的に、操作２１４で処理チャンバをパージすること、操作２１６で基板を酸化物反応物に曝すこと、及び任意選択的に、操作２１８で処理チャンバをパージすることを含む。１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、堆積２１０でのカルコゲンプロセスサイクルで遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することによって、遷移金属酸化物膜を遷移金属ジカルコゲニド膜（図示せず）に変換すること、操作２１６での基板のカルコゲニド反応物への順次的曝露、及び任意選択的に、操作２１８で処理チャンバをパージすることをさらに含む。
【0040】
［００４２］したがって、図３は、本明細書に記載されるような１つ又は複数のプロセスサイクルを使用して遷移金属ジカルコゲニド膜を形成する方法２００を示す。
【0041】
［００４３］いくつかの実施形態では、方法２００は、必要に応じて、前処理操作２０５を含む。前処理は、当業者に知られている任意の適切な前処理であってよい。適切な前処理には、予熱、洗浄、浸漬、自然酸化物の除去、又は接着層（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ））の堆積が含まれるが、これらに限定されない。１つ又は複数の実施形態では、窒化チタンなどの接着層が操作２０５で堆積される。他の実施形態では、接着層は堆積されない。１つ又は複数の実施形態では、任意の前処理操作２０５は、Ａｒ／Ｏ２、Ａｒ／Ｈ２、及びＡｒ／Ｈ２Ｓのうちの１つ又は複数を含むプラズマガスを、続いてＡｒ／Ｈ２を流すことを含む。
【0042】
［００４４］堆積２１０では、基板（又は基板表面）上に遷移金属ジカルコゲニド膜を堆積させるプロセスが実行される。堆積プロセスは、基板上に膜を形成するための１つ又は複数の操作を含み得る。１つ又は複数の実施形態では、堆積２１０は、プロセスサイクルにおいて遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することを含む。
【0043】
［００４５］１つ又は複数の実施形態では、堆積２１０は、遷移金属酸化物プロセスサイクルで遷移金属酸化物膜を形成することを含む。１つ又は複数の実施形態では、堆積２１０は、遷移金属酸化物プロセスサイクルにおいて遷移金属酸化物膜を形成することを含む。
【0044】
［００４６］１つ又は複数の実施形態では、操作２１２で、基板（又は基板表面）を遷移金属前駆体に曝露して、基板（又は基板表面）上に膜を堆積する。遷移金属前駆体は、基板表面と反応（すなわち、吸着又は化学吸着）して基板表面上に遷移金属含有種を残すことができる任意の適切な遷移金属含有化合物であり得る。
【0045】
［００４７］１つ又は複数の実施形態では、操作２１２で、基板（又は基板表面）を遷移金属酸化物前駆体に曝露して、基板（又は基板表面）上に膜を堆積する。遷移金属酸化物前駆体は、基板表面と反応（すなわち、吸着又は化学吸着）して基板表面上に遷移金属酸化物含有種を残すことができる任意の適切な遷移金属酸化物含有化合物であり得る。１つ又は複数の実施形態では、遷移金属酸化物前駆体は、ＷＯＦ４、ＷＯ２Ｆ２、ＷＯＣｌ４、ＷＯ２Ｃｌ２、ＷＯＢｒ４、ＷＯ２Ｂｒ２、ＷＯＩ４、ＷＯ２Ｉ２、ＭｏＯＦ４、ＭｏＯ２Ｆ２、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＯＢｒ４、ＭｏＯ２Ｂｒ２、ＭｏＯＩ４、ＭｏＯ２Ｉ２、ＴａＯＦ４、ＴａＯ２Ｆ２、ＴａＯＣｌ４、ＴａＯ２Ｃｌ２、ＴａＯＢｒ４、ＴａＯ２Ｂｒ２、ＴａＯＩ４、ＴａＯ２Ｉ２、ＴｉＯＦ４、ＴｉＯ２Ｆ２、ＴｉＯＣｌ４、ＴｉＯ２Ｃｌ２、ＴｉＯＢｒ４、ＴｉＯ２Ｂｒ２、ＴｉＯＩ４、ＴｉＯ２Ｉ２、ＲｕＯＦ４、ＲｕＯ２Ｆ２、ＲｕＯＣｌ４、ＲｕＯ２Ｃｌ２、ＲｕＯＢｒ４、ＲｕＯ２Ｂｒ２、ＲｕＯＩ４、及びＲｕＯ２Ｉ２のうちの１つ又は複数を含む。
【0046】
［００４８］操作２１４において、処理チャンバは、未反応の遷移金属酸化物前駆体、反応生成物及び副生成物を除去するために任意選択的にパージされる。このように使用される場合、「処理チャンバ」という用語は、処理チャンバの完全な内部容積を包含することなく、基板表面に隣接する処理チャンバの部分も含む。例えば、空間的に分離された処理チャンバのセクター内で、遷移金属前駆体、若しくは、いくつかの実施形態では遷移金属酸化物前駆体を全く含まないか、又は実質的に含まない処理チャンバの一部若しくはセクターに基板をガスカーテンを通して移動させることを含むが、これに限定されない任意の適切な技術によって、基板表面に隣接する処理チャンバの部分から遷移金属酸化物前駆体がパージされる。１つ又は複数の実施形態では、処理チャンバをパージすることは、真空を適用することを含む。いくつかの実施形態では、処理チャンバをパージすることは、基板の上にパージガスを流すことを含む。いくつかの実施形態では、処理チャンバの一部は、処理チャンバ内の微小容積又は小容積の処理ステーションを指す。基板表面に言及する「隣接」という用語は、表面反応（例えば、前駆体の吸着）が発生するのに十分なスペースを提供することが可能な、基板表面に隣接する物理的空間を意味する。１つ又は複数の実施形態では、パージガスは、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、及びアルゴン（Ａｒ）のうちの１つ又は複数から選択される。１つ又は複数の実施形態では、基板をカルコゲニド反応物に曝す前に、基板表面から遷移金属前駆体、又はいくつかの実施形態では遷移金属酸化物前駆体がパージされる。
【0047】
［００４９］１つ又は複数の実施形態では、操作２１４において、処理チャンバは、未反応の遷移金属前駆体、反応生成物及び副生成物を除去するために任意選択的にパージされる。
【0048】
［００５０］操作２１６では、基板（又は基板表面）をカルコゲニド反応物に曝して、基板上に遷移金属ジカルコゲニド膜を形成する。カルコゲニド反応物は、基板表面上の遷移金属含有種と反応して、遷移金属ジカルコゲニド膜を形成することができる。いくつかの実施形態では、カルコゲニド反応物は還元剤を含む。１つ又は複数の実施形態において、還元剤は、当業者に知られている任意の還元剤を含むことができる。他の実施形態では、カルコゲニド反応物は酸化剤を含む。１つ又は複数の実施形態において、酸化は、当業者に知られている任意の酸化剤を含むことができる。さらなる実施形態では、カルコゲニド反応物は、１つ又は複数の酸化剤及び還元剤を含む。
【0049】
［００５１］１つ又は複数の実施形態では、操作２１６では、基板（又は基板表面）を酸化物反応物に曝して、遷移金属酸化物プロセスサイクルにおいて遷移金属酸化物膜を形成する。遷移金属酸化物プロセスサイクルで遷移金属酸化物膜を形成した後、遷移金属酸化物膜は別のプロセスサイクルで遷移金属ジカルコゲニド膜に変換される。
【0050】
［００５２］操作２１８では、処理チャンバは、カルコゲニド反応物への曝露後に任意選択的にパージされる。操作２１８における処理チャンバのパージは、操作２１４におけるパージと同じプロセスであってもよいし、異なるプロセスであってもよい。処理チャンバ、処理チャンバの一部、基板表面に隣接する領域などをパージすることは、未反応のカルコゲニド反応物、酸化物反応物、反応生成物及び副生成物を基板表面に隣接する領域から除去する。１つ又は複数の実施形態では、操作２１８で、酸化物反応物に曝した後、処理チャンバを任意選択的にパージする。
【0051】
［００５３］決定２２０で、堆積膜の厚さ、又は前駆体と反応体のサイクル数が検討される。堆積膜が所定の厚さに達するか、又は所定の数のプロセスサイクルが実行されると、方法２００は、任意選択の後処理操作２３０に進む。堆積膜厚又はプロセスサイクル数が所定のいき値に達していない場合、方法２００は操作２１０に戻り、操作２１２で再び基板表面を前駆体に曝し、処理を継続する。
【0052】
［００５４］１つ又は複数の実施形態では、堆積膜は実質的に酸素を含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、堆積された膜において、原子ベースで、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満、及び約０．５％未満を含む、約５％未満の酸素が存在することを意味する。したがって、理論に束縛される意図はないが、形成される遷移金属ジカルコゲニド膜は副生成物として酸素を生成せずに形成されると考えられ、したがって、下にある金属層をエッチング／腐食する可能性が最小限に抑えられる。
【0053】
［００５５］任意選択の後処理操作２３０は、例えば、膜特性を変更する処理（例えば、アニーリング）、又は追加の膜を成長させるためのさらなる膜堆積プロセス（例えば、追加のＡＬＤ若しくはＣＶＤプロセス）であってよい。いくつかの実施形態では、任意の後処理操作２３０は、堆積膜の特性を変更する処理であってもよい。いくつかの実施形態では、任意の後処理操作２３０は、堆積したままの膜をアニーリングすることを含む。いくつかの実施形態では、アニーリングは、約３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃又は１０００℃の範囲の温度で行われる。いくつかの実施形態のアニーリング環境は、１つ又は複数の不活性ガス（例えば、分子状窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ））又は還元性ガス（例えば、分子状水素（Ｈ２）若しくはアンモニア（ＮＨ３））、又は酸化剤、例えば、これらに限定されない、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、又は過酸化物を含む。アニーリングは、任意の適切な時間にわたって実行することができる。いくつかの実施形態では、膜は、約１５秒～約９０分の範囲、又は約１分～約６０分の範囲の所定の時間アニーリングされる。いくつかの実施形態では、堆積したままの膜をアニーリングすることにより、密度が増加し、抵抗率が減少し、及び／又は膜の純度が増加し、及び／又は膜の結晶化度が増加する。
【0054】
［００５６］方法２００は、例えば、遷移金属前駆体、遷移金属酸化物前駆体、カルコゲニド反応物、酸化物反応物、又はデバイスの熱履歴に依存して、任意の適切な温度で実施することができる。１つ又は複数の実施形態では、高温処理の使用は、論理デバイスなどの温度に敏感な基板にとっては望ましくない場合がある。いくつかの実施形態では、遷移金属前駆体若しくは遷移金属酸化物前駆体への曝露（操作２１２）及びカルコゲニド反応物若しくは酸化物反応物（操作２１６）への曝露は、同じ温度で行われる。いくつかの実施形態では、基板は３５０℃～５００℃の範囲の温度に維持される。
【0055】
［００５７］いくつかの実施形態では、遷移金属前駆体若しくは遷移金属酸化物前駆体への曝露（操作２１２）は、カルコゲニド反応物若しくは酸化物反応物への曝露（操作２１６）とは異なる温度で行われる。いくつかの実施形態では、基板は、遷移金属前駆体若しくは遷移金属酸化物前駆体に曝露するために、３５０℃～５００℃の範囲の第１の温度に維持され、３５０℃～５００℃の範囲の第２の温度で、カルコゲニド反応物若しくは酸化物反応物に暴露する。いくつかの実施形態では、金属前駆体とカルコゲン／酸化剤前駆体の両方が同じ基板温度で供給される。基板上に単独で吸着された金属前駆体は自己制限的である可能性があり、いくつかの実施形態では、金属前駆体の複数のパルスはカルコゲン／酸化剤のない多層膜を提供しないであろう。いくつかの実施形態では、両方の前駆体が同じ基板温度で実行される完全なサイクルを形成する。
【0056】
［００５８］図３に示す実施形態では、堆積操作２１０では、基板（又は基板表面）が遷移金属酸化物前駆体及びカルコゲン反応物に順次的に曝露される。別の図示されていない実施形態では、基板（又は基板表面）は、ＣＶＤ反応において遷移金属酸化物前駆体及びカルコゲン反応物質に同時に暴露される。ＣＶＤ反応では、基板（又は基板表面）を遷移金属酸化物前駆体とカルコゲン反応物のガス状混合物に曝露して、所定の厚さを有する遷移金属ジカルコゲニド膜を堆積させることができる。ＣＶＤ反応では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、混合反応性ガスへの１回の曝露で堆積することができ、あるいは、間にパージを挟みながら混合反応性ガスへの複数回の曝露で堆積させることもできる。
【0057】
［００５９］図３に示す実施形態では、堆積操作２１０では、基板（又は基板表面）が遷移金属前駆体及び酸化反応物に順次的に曝露される。別の図示されていない実施形態では、基板（又は基板表面）は、ＣＶＤ反応において遷移金属前駆体及び酸化反応物質に同時に暴露される。ＣＶＤ反応では、基板（又は基板表面）を遷移金属前駆体と酸化反応物のガス状混合物に曝露して、所定の厚さを有する遷移金属ジカルコゲニド膜を堆積させることができる。ＣＶＤ反応では、遷移金属ジカルコゲニド膜は、混合反応性ガスへの１回の曝露で堆積することができ、あるいは、間にパージを挟みながら混合反応性ガスへの複数回の曝露で堆積させることもできる。
【0058】
１つ又は複数の実施形態では、堆積操作２１０を繰り返して、ＷＯＦ４、ＷＯ２Ｆ２、ＷＯＣｌ４、ＷＯ２Ｃｌ２、ＷＯＢｒ４、ＷＯ２Ｂｒ２、ＷＯＩ４、ＷＯ２Ｉ２、ＭｏＯＦ４、ＭｏＯ２Ｆ２、ＭｏＯＣｌ４、ＭｏＯ２Ｃｌ２、ＭｏＯＢｒ４、ＭｏＯ２Ｂｒ２、ＭｏＯＩ４、ＭｏＯ２Ｉ２、ＴａＯＦ４、ＴａＯ２Ｆ２、ＴａＯＣｌ４、ＴａＯ２Ｃｌ２、ＴａＯＢｒ４、ＴａＯ２Ｂｒ２、ＴａＯＩ４、ＴａＯ２Ｉ２、ＴｉＯＦ４、ＴｉＯ２Ｆ２、ＴｉＯＣｌ４、ＴｉＯ２Ｃｌ２、ＴｉＯＢｒ４、ＴｉＯ２Ｂｒ２、ＴｉＯＩ４、ＴｉＯ２Ｉ２、ＲｕＯＦ４、ＲｕＯ２Ｆ２、ＲｕＯＣｌ４、ＲｕＯ２Ｃｌ２、ＲｕＯＢｒ４、ＲｕＯ２Ｂｒ２、ＲｕＯＩ４、及びＲｕＯ２Ｉ２のうちの１つ又は複数を含む、所定の厚さを有する膜を形成することができる。いくつかの実施形態では、堆積操作２１０を何度も繰り返して、１５Å～２５Åの範囲の厚さを有する膜を提供する。いくつかの実施形態では、前駆体が特定の温度を超えると安定しない場合、別の反応物質を使用せずに熱分解によって所定の厚さへの堆積が生成される。
【0059】
［００６１］本開示の１つ又は複数実施形態は、高アスペクト比のフィーチャ内に遷移金属ジカルコゲニド膜を堆積させる方法に関する。高アスペクト比のフィーチャは、高さ：幅の比が約１０、２０、又は５０以上であるトレンチ、ビア、又はピラーである。いくつかの実施形態では、遷移金属含有膜は、高アスペクト比フィーチャ上に共形性に堆積される。このように使われる際、共形性の膜は、フィーチャの頂部付近で、フィーチャの底部の厚さの約８０～１２０％の範囲の厚さを有する。
【0060】
［００６２］本開示のいくつかの実施形態は、フィーチャのボトムアップ間隙充填のための方法に関する。ボトムアップ間隙充填プロセスは、フィーチャは底部から充填されるのに対し、共形性プロセスはフィーチャが底部と側面から充填される。いくつかの実施形態では、フィーチャは、底部に第１の材料（例えば、窒化物）を有し、側壁に第２の材料（例えば、酸化物）を有する。遷移金属ジカルコゲニド膜は、ボトムアップ方式でフィーチャを充填するように、第２の材料に対して第１の材料上に選択的に堆積させる。
【0061】
［００６３］１つ又は複数の実施形態によれば、基板は、層を形成する前及び／又は後に処理に供される。この処理は、同じチャンバ内で実行することも、１つ又は複数の別個の処理チャンバ内で実行することもできる。いくつかの実施形態では、基板は、さらなる処理のために第１のチャンバから別の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから別の処理チャンバに直接移動することができ、あるいは第１のチャンバから１つ又は複数の搬送チャンバに移動してから別の処理チャンバに移動することができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備えることができる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれることがある。
【0062】
［００６４］一般に、クラスタツールは、基板の中心検出及び配向、脱ガス、アニーリング、堆積及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えるモジュール式システムである。１つ又は複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央搬送チャンバとを含む。中央搬送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバの間で基板を往復させることができるロボットを収容することができる。搬送チャンバは通常、真空状態に維持され、あるチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に位置するロードロックチャンバへ基板を往復させるための中間ステージを提供する。本開示に適合させることができる２つのよく知られたクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方ともカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。しかしながら、チャンバの正確な配置及び組み合わせは、本明細書に記載されるプロセスの特定のステップを実行する目的で変更することができる。使用できる他の処理チャンバには、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、脱ガス、配向、水酸化、その他の基板処理を含むが、これらに限定されない。クラスタツールのチャンバ内で処理を実行することにより、次の膜を堆積する前に酸化することなく、大気中の不純物による基板表面汚染を回避できる。
【0063】
［００６５］１つ又は複数の実施形態によれば、基板は、継続的に減圧又は「ロードロック」条件下にあり、あるチャンバから次のチャンバに移動するときに周囲空気に曝露されない。したがって、搬送チャンバは減圧下にあり、減圧下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが処理チャンバ又は搬送チャンバ内に存在する場合がある。いくつかの実施形態では、反応物質（例えば、反応物）の一部又はすべてを除去するために不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ又は複数の実施形態によれば、反応物質（例えば、反応物）が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動するのを防ぐために、堆積チャンバの出口にパージガスが注入される。したがって、不活性ガスの流れはチャンバの出口でカーテンを形成する。
【0064】
［００６６］基板は、単一基板堆積チャンバ内で処理することができ、単一基板がロードされ、処理され、別の基板が処理される前にアンロードされる。基板は、コンベヤシステムと同様に、複数の基板が個別にチャンバの第１の部分にロードされ、チャンバ内を移動し、チャンバの第２の部分からアンロードされる連続方式で処理することもできる。チャンバの形状及び関連するコンベアシステムは、直線経路又は曲線経路を形成することができる。さらに、処理チャンバは、複数の基板が中心軸の周りを移動し、カルーセル経路全体にわたって堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などの処理に曝されるカルーセルであってもよい。
【0065】
［００６７］処理中に、基板を加熱又は冷却することができる。このような加熱または冷却は、基板支持体の温度を変更し、加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すこと含むが、これらに限定されない任意の適切な手段によって達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を伝導電的に変化させるように制御できる加熱器／冷却器を含む。１つ又は複数の実施形態では、使用されるガス（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）は、基板温度を局所的に変化させるために加熱又は冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流的に変化させるために、加熱器／冷却器が基板表面に隣接してチャンバ内に位置付けされる。
【0066】
［００６８］処理中に基板を静止又は回転させることもできる。回転基板は、順次的に又は個別のステップで（基板軸の周りで）回転させることができる。例えば、処理全体を通して基板を回転させてもよいし、異なる反応性ガス又はパージガスへの曝露の間に基板を少量だけ回転させてもよい。処理中に基板を（順次的又は段階的に）回転させることで、例えばガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑え、より均一な堆積又はエッチングを生成するのに役立つ。
【0067】
［００６９］「真下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「上に（ａｂｏｖｅ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」などのような空間的に相対的な用語は、説明を容易にするために、図面に示されているある要素または特徴と、別の要素又は特徴との関係を説明するために、ここで使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる向きを包含することを意図していることが理解されよう。例えば、図のデバイスが裏返されている場合、他の要素又は特徴の「下に」又は「真下に」として記述されている要素は、それ故、他の要素又は特徴の「上に」配向されることになる。したがって、「下に」という例示的な用語は、上と下の両方の向きを包含し得る。デバイスは、他の方法で配向され（９０度又は他の方向に回転され）、ここで使用される空間的に相対的な記述子がそれに応じて解釈され得る。
【0068】
［００７０］ここで論じられる材料及び方法を説明する文脈での（特に以下の特許請求の範囲の文脈で）「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語並びに同様の指示対象の使用は、ここに別段の記載がない限り、または文脈によって明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方をカバーすると解釈されるべきである。ここでの値の範囲の列挙は、ここに別段の記載がない限り、範囲内にある各個別の値を個別に参照する略記法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、ここに個別に記載されているかのように仕様に組み込まれる。ここに記載されているすべての方法は、ここに別段の指示がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。ここで提供されるありとあらゆる例、又は例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、単に材料及び方法をより良好に明らかにすることを意図しており、別途、特許請求の範囲で規定しない限り、範囲に制限を課さない。本明細書のいかなる文言も、開示された材料及び方法の実施に必須であるとして特許請求されていない要素を示すとして解釈されるべきではない。
【0069】
［００７１］この細書全体での「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書全体の様々な場所での「１つ又は複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「一実施形態において」又は「実施形態において」などの句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【0070】
［００７２］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きたが、当業者は、記載された実施形態が本開示の原理及び適用の単なる例示であることを理解するであろう。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に様々な修正並びに変形を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の範囲内にある修正並びに変形を含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】