JP2019537837A5

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Publication number: JP2019537837A5
Application number: JP2019519389A
Authority: JP
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2020-04-09

Description

統合型ＯＭＯＭ膜積層蒸着処理
パタニングした半導体基板上に膜積層を形成する方法の様々な実施形態を提供する。図２は、誘電性膜と導電性膜を蒸着することで、パタニングした半導体基板上に誘電性膜／導電性膜の対を形成する（２１）ように、誘電性膜の蒸着（２０）および導電性膜の蒸着を含む開示した方法の処理の流れを示している。次に、導電性膜および誘電性膜の蒸着を繰り返して、導電性膜と誘電性膜との交互層を少なくとも２０対含む膜積層を形成する（２２）。導電性膜および誘電性膜の蒸着は、膜蒸着と膜蒸着との間に真空が破壊されることなく、同じ処理ツールまたは処理チャンバで行われることによって統合され（２３）、導電性膜の蒸着と誘電性膜の蒸着との間に実質的な相互汚染はない（２４）。

同じツール／異なるモジュールの統合
図３を参照すると、第１の実施形態では、統合した誘電体の蒸着と金属の蒸着は、同じツール３０の異なるモジュール３１、３２、３３、３４で実施されてよい。例えば、ＬａｍＲｅｓｅａｒｃｈ社のＳｔｒａｔａＰＥＣＶＤおよび／またはＳｔｒｉｋｅｒＡＬＤの誘電体蒸着モジュールは、ＬａｍＲｅｓｅａｒｃｈ社のＡＬＴＵＳ金属蒸着モジュールと同じツールのプラットフォームに統合されてよい。このように、層と層の間には空気の遮断がなく、各モジュールはそれぞれの膜の種類に対して最適になっている（反応器の種類、圧力、温度など）。その結果、同じ処理ツールに金属および誘電体の処理ガス、膜および副産物があっても技術的性能は損なわれず、相互汚染（モジュール間のゲートバルブ）がなく、優れた膜の特性が得られる。

図８は、例示的な実施形態によるガス系シーリングシステム２００を有する化学蒸着装置１００の断面図である。図８に示したように、化学蒸着装置１００は、基板ペデスタルモジュール１４０を備え、ペデスタルモジュールは、ペデスタルモジュール１４０の上面１４２から半導体基板（またはウエハ）１９０を受け取り、かつ／または降ろすように構成される。低位置では、基板１９０がペデスタルモジュール１４０の上面１４２に置かれ、その後、ペデスタルモジュールは、シャワーヘッドモジュール１３０に向かって垂直方向に上向きに上昇する。例示的な実施形態によれば、ペデスタルモジュール１４０の上面１４２とウエハキャビティ１５０を形成しているシャワーヘッドモジュール１３０の下面１３２との間の距離は、約０．２インチ（５ミリメートル）〜約０．６インチ（１５ミリメートル）であってよい。ペデスタルモジュール１４０が上向きに垂直に動いてウエハキャビティ１５０に近づくことで、ペデスタルモジュール１４０とシャワーヘッドモジュール１３０の表板１３６の外側部分の周囲にある段１３５との間に細い間隙２４０ができる。

例示的な実施形態によれば、処理が一定圧力での処理であれば、不活性ガス１８２の単一の（または一定の）流れと、ペデスタルモジュール１４０の下からの圧力とを合わせれば、ウエハキャビティ１５０内の反応性ガス化学物質１９２と、細い間隙２４０を通って径方向内側へ流れる不活性ガス１８２との間で不活性ガスシールを実現するのに十分となり得る。例えば、例示的な実施形態によれば、ガス系シーリングシステム２００は、ＳｉのＡＬＤ酸化物と一緒に使用でき、全体的に比較的一定の圧力モードで運転できる。このほか、ガス系シーリングシステム２００は、蒸着チャンバ１２０内およびウエハキャビティ１５０内の様々な処理および圧力方式に対して、例えばＡＬＤ窒化物の処理過程で不活性ガス１８２の流量またはペデスタルモジュール１４０の下の圧力および／またはこの両方を合わせたものを変化させることによって、ガスシーリングを制御する手段として作用できる。

例示的な実施形態によれば、１つ以上の排気キャビティ２５０は、１４０の外側部分に位置していてよく、ペデスタルモジュールは、ウエハキャビティ１５０を取り囲んでいる。１つ以上の排気キャビティ２５０は、細い間隙２４０および下方出口２２８と流体連通することができ、これによってウエハキャビティ１５０から不活性ガス供給源または供給部１８０まで圧力降下を加えることができる。１つ以上の排気キャビティ２５０（または環状チャネル）は、例えばＡＬＤ窒化物の処理過程で、様々な処理および圧力方式に対してガスシーリングを可能にする制御機構の追加も実現できる。例示的な実施形態によれば、１つ以上の排気キャビティ２５０は、蒸着チャンバ１２０の周囲に等間隔をあけて配置され得る。例示的な実施形態では、１つ以上の排気キャビティ２５０は、環状チャネルであってよく、環状チャネルは、同心で、下方出口２２８よりも幅が広い。

ここで図２１を参照すると、この図は、シャワーヘッド８７０を有する処理チャンバ８６０を備えている基板処理システム８５０の一例を描いている。シャワーヘッド８７０は、軸部８７２およびヘッド部８７４を含んでいる。ヘッド部８７４は、内側キャビティ８７５を画定している。前駆体またはパージガスなどの流体は、軸部８７２を通って分散板８７６の上に流れ、内側キャビティ８７５に流れる。流体はその後、ヘッド部８７４の底面に間隔をあけて並んでいる孔８７８を通って処理チャンバに流れる。

流体コネクタ８９０がカラー８８０のヘッド部８８１の縁に接続されてよく、流体コネクタは、パージガスなどの流体を供給するために使用される。流体コネクタ８９０は、全体を通して８９２で識別される１つ以上の導管および／またはコネクタを備えている。カラー８８０のヘッド部８８１は、同じく全体を通して８９３で識別される導管および／またはコネクタを備えて流体の流れをカラー８８０の内側キャビティ８８４へ誘導する。

結論
上記の実施形態を明確な理解のためにいくらか詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲内であれば特定の変更および修正を加えてもよいことは理解されるであろう。本実施形態の処理、システムおよび装置を実施する代替の方法が多数あることに注意すべきである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって限定的なものではないと考えるべきであり、実施形態は、本明細書に記載した詳細に限定されるものではない。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
（１）適用例１
パタニングした半導体基板上に膜積層を形成する方法であって、前記方法は、
導電性膜を蒸着し、
誘電性膜を蒸着し、
それによって前記導電性膜および誘電性膜の蒸着が、パタニングした半導体基板上に導電体／誘電性膜の対を形成する結果になることと、
前記導電性膜および誘電性膜の蒸着を繰り返して、導電性膜と誘電性膜との交互層を少なくとも２０対含む膜積層を形成することと
を含み、
前記導電性膜および誘電性膜の蒸着は、前記膜蒸着と膜蒸着の間に真空が破壊されることなく、同じ処理ツールまたは処理チャンバで行われ、
前記導電性膜の蒸着と誘電性膜の蒸着との間に実質的な相互汚染はない、
方法。
（２）適用例２
適用例１の方法であって、前記導電性膜と誘電性膜との対は、少なくとも１時間あたり５つのウエハという率で積層に蒸着される、方法。
（３）適用例３
適用例１の方法であって、前記導電性膜と誘電性膜との対は、前記蒸着と蒸着の間に真空が破壊されることなく、同じツールの異なるモジュールで行われる、方法。
（４）適用例４
適用例１の方法であって、前記導電性膜と誘電性膜との対は、前記蒸着と蒸着の間に真空が破壊されることなく、同じツールの同じモジュール内の異なるステーションで行われる、方法。
（５）適用例５
適用例１の方法であって、前記導電性膜と誘電性膜との対は、前記蒸着と蒸着の間に真空が破壊されることなく、同じツールの同じモジュール内の同じステーションで行われる、方法。
（６）適用例６
適用例１の方法であって、金属および／または導電性金属窒化物と酸化シリコン膜との対のうち少なくとも５０対が蒸着される、方法。
（７）適用例７
適用例１の方法であって、前記導電性膜は、最大抵抗率が５００マイクロオームｃｍである、方法。
（８）適用例８
適用例７の方法であって、前記導電性膜は、金属または金属窒化物である、方法。
（９）適用例９
適用例８の方法であって、前記導電性膜はＴｉＮである、方法。
（１０）適用例１０
適用例１の方法であって、前記誘電体は酸化物である、方法。
（１１）適用例１１
適用例１０の方法であって、前記酸化物はＳｉＯ2である、方法。
（１２）適用例１２
適用例１の方法であって、前記蒸着は、熱化学蒸着（ＣＶＤ）によって行われる、方法。
（１３）適用例１３
適用例１の方法であって、前記蒸着は、プラズマ励起化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって行われる、方法。
（１４）適用例１４
適用例１の方法であって、前記蒸着は、原子層蒸着（ＡＬＤ）によって行われる、方法。
（１５）適用例１５
適用例４の方法であって、前記異なるステーションは、それぞれがマイクロボリュームステーションである、方法。
（１６）適用例１６
適用例１５の方法であって、前記マイクロボリュームステーションは、複数の絞り弁を備え、圧力を別々に維持できるように前記誘電体ステーションに１つ、前記導電体ステーションに１つ備えている、方法。
（１７）適用例１７
適用例１５の方法であって、各ステーションに対する排気は、共有せずに局所的なものであり、それによって各ステーションからの排気は、ガスが相互に混合／汚染することなく別々の状態でいられる、方法。
（１８）適用例１８
適用例１５の方法であって、前記モジュール内でのステーション間の相互汚染は、カーテンガスを用いる仮想のシーリングで防止される、方法。
（１９）適用例１９
適用例１５の方法であって、前記ステーションハードウェアは、腐食または汚染を回避するためにセラミックを含んでいる、方法。
（２０）適用例２０
適用例４の方法であって、前記導電性膜と誘電性膜との対は、少なくとも１時間あたり５つのウエハという率で積層に蒸着される、方法。
（２１）適用例２１
導電体および誘電性膜の層を含む膜積層をパタニングした半導体基板上に統合して形成する装置であって、前記装置は、処理ツール内に処理チャンバを備える１つ以上のモジュールを備え、前記１つ以上のモジュールは、膜蒸着と膜蒸着の間に真空が破壊されることなく、少なくとも２０の導電体／誘電性膜の対の積層の導電体蒸着と誘電性膜蒸着を同じ処理ツールまたは処理チャンバで行うように構成され、それによって前記導電体の蒸着と誘電性膜の蒸着との間に実質的な相互汚染がない、装置。
（２２）適用例２２
適用例２１の装置であって、前記装置は、前記導電体／誘電性膜の対の蒸着を、膜蒸着と膜蒸着の間に真空が破壊されることなく、前記同じツールの異なるモジュールで行うためのプログラム命令を含むコントローラをさらに備えている、装置。
（２３）適用例２３
適用例２１の装置であって、前記装置は、前記導電体／誘電性膜の対の蒸着を、膜蒸着と膜蒸着の間に真空が破壊されることなく、前記同じツールの同じモジュールの異なるステーションで行うためのプログラム命令を含むコントローラをさらに備えている、装置。
（２４）適用例２４
適用例２１の装置であって、前記装置は、前記導電体／誘電性膜の対の蒸着を、膜蒸着と膜蒸着の間に真空が破壊されることなく、前記同じツールの同じモジュールの同じステーションで行うためのプログラム命令を含むコントローラをさらに備えている、装置。