特許 7591018 タングステン柱を形成する方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】タングステン柱を形成する方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/04 20060101AFI20241120BHJP

   C23C 16/08 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

C23C16/04

C23C16/08

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022186147

(22)【出願日】2022-11-22

(62)【分割の表示】P 2018088620の分割

【原出願日】2018-05-02

(65)【公開番号】P2023029868

(43)【公開日】2023-03-07

【審査請求日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】62/500,213

(32)【優先日】2017-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

【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】マリック， アブヒジット バス

(72)【発明者】

【氏名】マンナ， プラミット

(72)【発明者】

【氏名】チェン， イーホン

(72)【発明者】

【氏名】トアン， ツーチン

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ルイ

(72)【発明者】

【氏名】チアン， シーシー

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－０９０５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２７２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４７３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０９４４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３７１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２９８１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５４０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００６１７３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１１２１５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／００ －１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２８ －２１／２８８

２１／４４ －２１／４４５

２９／４０ －２９／５１

２１／２０５；２１／３１；２１／３６５；２１／４６９；２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理方法であって、
基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることであって、前記少なくとも１つの特徴が、前記パターニングされた膜の上面から底面へと深さにわたって延在し、前記少なくとも１つの特徴が、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する、パターニングされた膜を設けることと、
前記少なくとも１つの特徴を充填し且つ前記パターニングされた膜の前記上面の上で延在するように、約－１００℃から約５０℃までの温度範囲で、アモルファスシリコン膜を前記パターニングされた膜に堆積させることであって、前記アモルファスシリコン膜を堆積させることは、前記基板表面をシラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を含む前駆体に曝露することを含む、アモルファスシリコン膜を堆積させることと、
前記アモルファスシリコン膜の上部を前記パターニングされた膜の前記上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるために前記アモルファスシリコン膜を凹ませて、凹んだアモルファスシリコン膜を形成することと、
前記凹んだアモルファスシリコン膜をタングステン膜に変換させることと、
前記タングステン膜を膨張させて、前記少なくとも１つの特徴から延在する柱を形成することと
を含む方法。

【請求項2】

前記膜を堆積させることが、約１３３．３２２Ｐａから約１３３３．２２Ｐａ（約１Ｔから約１０Ｔ）の範囲内の圧力で行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記膜を堆積させることが、約１０Ｗから約２００Ｗの範囲内の電力を有するＲＦプラズマを用いて行われる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記膜を堆積させることが、前記前駆体のための共反応体がない状態で行われる、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記アモルファスシリコン膜を凹ませることが、前記アモルファスシリコン膜をエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記アモルファスシリコン膜をエッチングすることが、臭素系エッチャントを使用する反応性イオンエッチング処理を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記アモルファスシリコン膜を凹ませることが、前記アモルファスシリコン膜を水素プラズマ又は水素ラジカルに曝露することを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記凹んだアモルファスシリコン膜をタングステン膜に変換させることが、前記凹んだアモルファスシリコン膜をＷＦ_６に曝露することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

ＷＦ_６に曝露することが、約３００℃から約５５０℃の範囲内の温度で、かつ、約１３３３．２２Ｐａから約１３３３２．２Ｐａ（約１０Ｔから約１００Ｔ）の範囲内の圧力で行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記凹んだアモルファスシリコン膜の実質的に全てがタングステンに変換される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記タングステン膜を膨張させることが、前記タングステン膜を酸化させることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記柱が前記少なくとも１つの特徴から実質的にまっすぐ上に延在する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

処理方法であって、
基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることであって、前記少なくとも１つの特徴が、上面から底面へと深さにわたって延在し、前記少なくとも１つの特徴が、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する、パターニングされた膜を設けることと、
前記基板表面をシラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を含むシリコン前駆体に曝露して、前記基板表面上での熱分解によってアモルファスシリコン膜を堆積させて、前記少なくとも１つの特徴を充填し、前記基板表面の上に延在させることと、
前記アモルファスシリコン膜を前記パターニングされた膜の前記上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるために、前記アモルファスシリコン膜を水素プラズマ又は水素ラジカルでエッチングして凹ませて、凹んだアモルファスシリコン膜を形成することと、
前記凹んだアモルファスシリコン膜をタングステン前駆体に曝露して、前記凹んだアモルファスシリコン膜と反応させて、前記アモルファスシリコン膜の実質的に全てをタングステン膜に変換することと、
前記少なくとも１つの特徴から実質的にまっすぐ上に延在するタングステン柱を形成するように前記タングステン膜を膨脹させるために、前記タングステン膜を酸化させることと、を含む方法。

【請求項14】

処理方法であって、
基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることであって、前記少なくとも１つの特徴が、上面から底面へと深さにわたって延在し、前記少なくとも１つの特徴が、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する、パターニングされた膜を設けることと、
前記基板表面をシラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を含むシリコン前駆体に曝露して、前記基板表面上での熱分解によって、アモルファスシリコン膜を堆積させ、前記少なくとも１つの特徴を充填し、前記パターニングされた膜の前記上面上に延在させることであって、前記熱分解は、シリコンの共反応体がない状態で、且つ、プラズマがない状態で約３００℃から約５５０℃までの温度範囲で、又はプラズマありの状態で約－１００℃から約５０℃までの温度範囲で生じる、前駆体に曝露することと、
前記アモルファスシリコン膜の上部を前記パターニングされた膜の前記上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるために、前記アモルファスシリコン膜を水素プラズマ又は水素ラジカルでエッチングして凹ませて、凹んだアモルファスシリコン膜を形成する、エッチングすることと、
前記凹んだアモルファスシリコン膜をＷＦ_６を含むタングステン前駆体に約３００℃から約５５０℃の範囲内の温度で曝露して、前記凹んだアモルファスシリコン膜と反応させて、前記アモルファスシリコン膜の実質的に全てをタングステン膜に変換することと、
前記少なくとも１つの特徴から実質的にまっすぐ上に延在するタングステン柱を形成するように前記タングステン膜を膨脹させるために、前記タングステン膜を酸化させることと、を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示は、概して、薄膜を堆積且つ処理する方法に関する。具体的には、本開示は、基板内のトレンチを充填するプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体業界では、単位面積当たりの機能性を増大させるために、トランジスタの寸法が益々縮小しているチップが急速に開発されている。デバイスの寸法が縮小するにつれて、デバイス間の間隙／空間も縮小し、デバイス同士を互いから物理的に隔離することが益々難しくなっている。デバイス間の高アスペクト比のトレンチ／空間／間隙の中の充填は、高品質誘電材料で不規則な形状していることが多いが、これは、間隙充填、ハードマスク、及びスペーサの用途を含む既存の方法を用いた実装において、益々課題となっている。選択的堆積方法は、典型的に、マスク材料を基板に堆積することと、パターニングされたマスクを形成するために、マスク材料をパターニングすることとを含む。次いで、マスクのパターニングの後、基板の領域がパターニングされたマスクを通して露出する場合がある。基板の非注入領域を露出するために、パターニングされたマスクを基板から取り除くことができ、材料を基板の選択された領域に選択的に堆積することができる。

【0003】

［０００３］当該技術分野において、より小さな臨界寸法を有するチップの設計のための新しい方法が必要とされている。さらに、ハードマスク及びスペーサの用途において、並びにパターニングされた膜を基板上で形成する方法において、高品質な金属酸化物膜が目下必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本開示の１つ又は複数の実施形態は、基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることを含む処理方法を対象としている。少なくとも１つの特徴は、パターニングされた膜の上面から底面へと深さにわたって延在する。少なくとも１つの特徴は、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する。少なくとも１つの特徴を充填し且つパターニングされた膜の上面の上で延在するように、膜をパターニングされた膜に堆積する。膜の上部をパターニングされた膜の上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるために膜を凹ませて、凹んだ膜を形成する。凹んだ膜は、タングステン膜に変換させられる。タングステン膜を膨張させて、少なくとも１つの特徴から延在する柱を形成する。

【0005】

［０００５］本開示のさらなる実施形態は、基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることを含む処理方法を対象としている。少なくとも１つの特徴は、上面から底面へと深さにわたって延在し、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する。基板表面が、シラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を含む前駆体に曝露され、少なくとも１つの特徴を充填し且つ基板表面の上で延在するように、アモルファスシリコン膜が熱分解によって基板表面に堆積される。アモルファスシリコン膜は、水素プラズマ又は水素ラジカルでエッチングされ、膜の上部をパターニングされた膜の上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるためにアモルファスシリコン膜が凹まされ、それにより、凹んだアモルファスシリコン膜が形成される。凹んだアモルファスシリコン膜は、タングステン前駆体に曝露される。タングステン前駆体は、凹んだアモルファスシリコン膜と反応し、実質的に全てのアモルファスシリコン膜がタングステン膜に変換される。タングステン膜は、タングステン膜を膨張するために酸化され、少なくとも１つの特徴から実質的にまっすぐ上に延在するタングステン柱が形成される。

【0006】

［０００６］本開示のさらなる実施形態は、基板表面に少なくとも１つの特徴を形成するパターニングされた膜を設けることを含む処理方法を対象としている。少なくとも１つの特徴は、上面から底面へと深さにわたって延在し、第１の側壁及び第２の側壁によって画定された幅を有する。基板表面が、シラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を含むシリコン前駆体に曝露され、少なくとも１つの特徴を充填し且つパターニングされた膜の上面の上で延在するように、アモルファスシリコン膜が熱分解によって基板表面に堆積される。熱分解は、シリコン共反応体がない状態で、且つ、プラズマがない状態で約３００℃から約５５０℃の範囲内の温度で、又は、プラズマがない状態で約－１００℃から約５０℃の範囲内の温度で行われる。アモルファスシリコン膜は、水素プラズマ又は水素ラジカルでエッチングされ、膜の上部をパターニングされた膜の上面に等しいか又はそれより低い高さに下げるためにアモルファスシリコン膜が凹まされ、それにより、凹んだアモルファスシリコン膜が形成される。凹んだアモルファスシリコン膜は、約３００℃から約５５０℃の範囲内の温度で、ＷＦ_６を含むタングステン前駆体に曝露される。タングステン前駆体は、凹んだアモルファスシリコン膜と反応し、実質的に全てのアモルファスシリコン膜がタングステン膜に変換される。タングステン膜は、タングステン膜を膨張するために酸化され、少なくとも１つの特徴から実質的にまっすぐ上に延在するタングステン柱が形成される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

［０００７］上述の本開示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、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、添付された図面に例示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るので、添付の図面は、本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。

【図1】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る基板の特徴の断面図を示す。

【図2A】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスの概略断面図を示す。

【図2B】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスの概略断面図を示す。

【図2C】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスの概略断面図を示す。

【図2D】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスの概略断面図を示す。

【図2E】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスの概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［００１０］本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明で提示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、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。

【0009】

［００１１］本明細書で使用される「基板」とは、製造処理中に膜処理が実行される任意の基板又は基板上に形成された材料表面のことを指す。例えば、処理が実行され得る基板表面には、用途に応じて、シリコン、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化シリコン、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、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、及びその他の導電材料などの任意の他の材料が含まれる。基板は、半導体ウエハを含むが、それに限定されるわけではない。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すことができる。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る場合、新たに堆積された膜／層の曝露面が基板表面となる。

【0010】

［００１２］本開示の１つ又は複数の実施形態は、任意の共形の、非共形の、及び／又は低アスペクト比から高アスペクト比の自己整合パターニング又は間隙／トレンチ／ボイド充填用途のために、金属酸化物膜を堆積する方法を対象としている。本開示の実施形態は、有利には、寸法が小さい高アスペクト比（ＡＲ）構造体において膜（例えば、金属酸化物膜）を堆積する方法を提供する。本開示の幾つかの実施形態は、有利には、間隙においてシームが形成されることなく、間隙を充填する方法を提供する。本開示の１つ又は複数の実施形態は、有利には、自己整合パターンを形成する方法を提供する。

【0011】

［００１３］図１は、特徴１１０を有する基板１００の部分的断面図を示す。この図面は、例示を目的として、単一の特徴を有する基板を示すが、当業者であれば、特徴は１つ以上ある得ることを理解するであろう。特徴１１０の形状は、限定されないが、トレンチ及び円筒状ビアを含む任意の適切な形状であり得る。特定の実施形態では、特徴１１０はトレンチである。このように使用されている用語「特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）」は、任意の意図的な表面上の不規則性を意味する。特徴の適切な例には、上部、２つの側壁、及び底面を有するトレンチ、上部及び表面から上方に延在する２つの側壁を有するビーク、並びに表面から下方に延在する側壁を有し、底面が開いているビアが含まれる。特徴又はトレンチは、任意の適切なアスペクト比（特徴の深さと特徴の幅との比率）を有し得る。幾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。

【0012】

［００１４］基板１００は、上面１２０を有する。少なくとも１つの特徴１１０は、上面１２０において開口を形成する。特徴１１０は、上面１２０から、深さＤへと、底面１１２まで延在する。特徴１１０は、特徴１１０の幅Ｗを画定する第１の側壁１１４及び第２の側壁１１６を有する。側壁及び底面によって形成される開口領域は、間隙とも呼ばれる。特徴１１０は、単一コンポーネント基板１００において形成されたトレンチとして示されるが、当業者であれば、特徴１１０は、基板１００上のパターニングされた膜によって形成され得ることを理解されよう。図２Ａは、パターニングされた膜１３０によって又はパターニングされた膜１３０の内部に形成されたトレンチ又はビアとして特徴１１０が形成されている実施形態を示す。

【0013】

［００１５］図２Ａから図２Ｃを参照すると、本開示の例示的な実施形態が説明される。基板１００は、パターニングされた膜１３０がその上にある状態又はない状態における処理のために設けられる。このように使用されている用語「設けられる（ｐｒｏｖｉｄｅｄ）」は、基板が、さらなる処理のためにある位置又は環境に配置されることを意味する。幾つかの実施形態では、パターニングされた膜１３０が基板１００上に形成され、少なくとも１つの特徴１１０が設けられる。幾つかの実施形態では、基板１００は、パターニングされた膜１３０がすでに存在している状態で設けられる。

【0014】

［００１６］図２Ａに示すように、第１の表面１３２と、第１の表面１３２とは異なる第２の表面１３４とがあるように、パターニングされた膜は、基板１００と異なる材料であり得る。特徴１１０の底面１１２が第１の表面１３２を設け、特徴１１０の側壁１１４、１１６及び上面１２０が第２の表面１３４を設けるように、特徴１１０がパターニングされた膜１３０において形成される。パターニングされた膜１３０は、任意の適切な材料であってもよい。幾つかの実施形態のパターニングされた膜１３０は、低誘電率誘電体（例えば、ＳｉＯＣ）を含む。パターニングされた膜１３０は、後続の処理条件と対応するように選択され得る。

【0015】

［００１７］図２Ｂでは、膜１４０が、基板１００表面に堆積又は形成され、特徴１１０を充填し、パターニングされた膜１３０の上面１２０の上で延在する。膜１４０は、限定しないが、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、原子層堆積、プラズマ強化原子層堆積、及び／又は物理的気相堆積を含む任意の適切なプロセスによって形成された任意の適切な膜であり得る。幾つかの実施形態では、膜１４０は、原子層堆積又はプラズマ強化原子層堆積によって形成される。

【0016】

［００１８］幾つかの実施形態では、不活性ガス、キャリアガス、及び／又は希釈ガスと共に、前駆体が、基板１００を含む処理チャンバの中に流入する。前駆体は、基板１００又はパターニングされた膜１３０に化学吸着され得、それにより、化学吸着された前駆体が基板又はパターニングされた膜の上に残る。次いで、共反応体を、化学吸着された前駆体と反応して、膜１４０を堆積するために、処理チャンバの中に流し込むことができる。幾つかの実施形態では、前駆体は、共反応体と共に処理チャンバの中に共に流れることができる。前駆体及び共反応体は、気相内で反応し、基板又はパターニングされた膜の上に堆積される核種を形成することができ、それにより、膜１４０が成長する。

【0017】

［００１９］幾つかの実施形態では、膜１４０は、前駆体の熱分解によって堆積される。幾つかの実施形態では、熱分解には、膜１４０を堆積させるために、前駆体と共に共反応体が含まれない。例えば、シリコン前駆体は、基板１００の上に、且つ、特徴１１０の内部に、膜１４０を堆積又は形成するために、基板に曝露されてもよい。

【0018】

［００２０］幾つかの実施形態では、膜１４０は、アモルファスシリコンを含む。１つ又は複数の実施形態では、膜１４０は、実質的にアモルファスシリコンからなる。このように使用されている表現「実質的に～からなる」は、膜が、モル単位で約９５％、９８％、又は９９％以上アモルファスシリコンであることを意味する。

【0019】

［００２１］アモルファスシリコン膜の形成は、任意の適切な技法で達成することができる。幾つかの実施形態では、アモルファスシリコン膜の形成は、共反応体がない状態で、又は共反応体が実質的にない状態で、シリコン前駆体の熱分解によって達成される。このように使用されている表現「共反応体が実質的にない状態」とは、シリコン前駆体又は吸着された前駆体分子と反応する任意の核種が、反応の化学量の約５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、又は５％以下の量で存在することを意味する。

【0020】

［００２２］幾つかの実施形態では、アモルファスシリコン膜は、シラン、ジシラン、トリシラン、又はテトラシランのうちの１つ又は複数を使用して堆積される。幾つかの実施形態では、アモルファスシリコン膜を堆積するために、より高いオーダーのシラン（例えば、５個、６個、７個、８個、９個、又は１０個以上のシリコン原子）を使用することができる。

【0021】

［００２３］幾つかの実施形態では、アモルファスシリコン膜は、共形堆積プロセス（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって堆積される。共形堆積プロセスでは、シリコン前駆体が、前駆体の熱分解を促進するのに十分な温度及び圧力で、基板１００及び任意のパターニングされた膜１３０に曝露される。幾つかの実施形態では、堆積中の温度は、約３００℃から約５５０℃の範囲内、又は、約３５０℃から約５００℃の範囲内にある。幾つかの実施形態では、堆積中の圧力は、約１０Ｔから約６００Ｔの範囲内、又は約５０Ｔから約５００Ｔの範囲内、又は約１００Ｔから約４００Ｔの範囲内にある。共形堆積プロセスによるアモルファスシリコン膜の堆積は、プラズマ曝露があってもなくても起こり得る。幾つかの実施形態では、共形堆積処理は、プラズマ曝露がない状態で行われる。

【0022】

［００２４］幾つかの実施形態では、アモルファスシリコン膜は、流動可能な膜堆積プロセスによって堆積される。流動可能な膜堆積プロセス中の温度は、約－１００℃から約５０℃の範囲内、又は、約－５０℃から約２５℃の範囲内にあり得る。幾つかの実施形態では、流動可能な膜堆積プロセスは、約１Ｔから約１０Ｔの範囲内の圧力で行われる。１つ又は複数の実施形態では、流動可能な膜堆積プロセスは、約１０Ｗから約２００Ｗの範囲内の電力を伴うＲＦプラズマを用いたプラズマ曝露を含む。プラズマは、導電結合プラズマ（ＣＣＰ）又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）であり得る。

【0023】

［００２５］図２Ｃで示すように、堆積後、膜１４０は、凹ませられ、上部１４１を有する凹んだ膜１４５が形成される。上部１４１は、パターニングされた膜１３０の上面１２０に等しいか又はそれより低い高さに下げられる。幾つかの実施形態では、凹んだ膜１４５は、パターニングされた膜１３０の上面１２０と実質的に同一平面の上部１４１を有する。このような態様で用いられる表現「実質的に同一平面」は、上部１４１が、パターニングされた膜１３０の上面１２０から１Å以内にあることを意味する。幾つかの実施形態では、凹んだ膜１４５の上部１４１は、パターニングされた膜１３０の高さの約２０％から約９８％の範囲内にある。幾つかの実施形態では、凹んだ膜１４５の上部１４１は、パターニングされた膜１３０の高さの約３０％から約９５％の範囲内、又は約４０％から約９０％の範囲内、又は約５０％から約８５％の範囲内にある。

【0024】

［００２５］膜１４０を凹ませて凹んだ膜１４５を形成することは、任意の適切な技法によって達成することができる。幾つかの実施形態では、膜１４０を凹ませることは、膜１４０をエッチングすることを含む。幾つかの実施形態では、エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスを含む。幾つかの実施形態では、ＲＩＥは、臭素系エッチャントを使用する。１つ又は複数の実施形態では、膜１４０をエッチングすることは、膜１４０を水素プラズマ又は水素ラジカルに曝露することを含む。水素プラズマは、遠隔プラズマ又は直流プラズマであり得、ＣＣＰ又はＩＣＰであり得る。水素ラジカルは、プラズマ生成を含む任意の適切な手段によって、又は、ラジカルを生成するようにホットワイヤ全面にエッチャントを流すことによって生成することができる。

【0025】

［００２７］図２Ｄに示すように、凹んだ膜１４５は、タングステン膜１５０に変換させられる。凹んだ膜の変換は、任意の適切な反応によって達成することができる。幾つかの実施形態では、タングステン前駆体への曝露によって、凹んだ膜がタングステン膜に変換される。タングステン前駆体は、例えば、タングステン原子をシリコン原子と交換するために、凹んだ膜と反応することができるハロゲン化タングステンであり得る。

【0026】

［００２８］幾つかの実施形態では、タングステン前駆体は、ＷＦ_６を含む。幾つかの実施形態では、タングステン前駆体への曝露は、約３００℃から約５５０℃の範囲内の温度、又は、約１０Ｔから約１００Ｔの範囲内の圧力で行われる。タングステン前駆体は、希釈剤、キャリア又は不活性ガス（例えば、アルゴン）、又は反応性ガス（例えば、Ｈ_２）であり得る他のガスと共に流され得る。幾つかの実施形態では、タングステン前駆体は、タングステン前駆体と凹んだ膜との反応を促進する反応性ガスと共に流される。

【0027】

［００２９］例示的な実施形態では、凹んだ膜１４５は、アモルファスシリコンを含むか、又はアモルファスシリコンから実質的になり、タングステン前駆体は、ＷＦ_６を含む。タングステン前駆体は、約５５０℃の温度及び約２０Ｔｏｒｒの圧力でアモルファスシリコン膜に曝露される。

【0028】

［００３０］幾つかの実施形態では、凹んだ膜の実質的にすべてがタングステンに変換される。このように使用されている表現「実質的にすべて」とは、凹んだ膜の約９５％、９８％、又は９９％以上がタングステンに変換されることを意味する。凹んだ膜の実質的すべてを変換するのに用いられる時間量は、例えば、温度、圧力、膜組成、膜の厚さ、及びタングステン前駆体に依存する。幾つかの実施形態では、２００～３００Åのアモルファスシリコンは、５５０℃及び２０Ｔｏｒｒにおいて、約４分間でタングステンに変換され得る。

【0029】

［００３１］凹んだ膜１４５をタングステン１５０に変換した後、タングステン膜１５０の上部１５１の高さは、凹んだ膜の高さと同じであってもよく、又は異なっていてもよい。凹んだ膜に対するタングステン膜１５０の高さは、例えば、膜内に存在する核種及び核種の原子半径に依存する。幾つかの実施形態では、タングステン膜１５０の高さは、膜１５０の上部１５１がパターニングされた膜１３０の上面１２０以下であるようになる。

【0030】

［００３２］図２Ｅに示すように、タングステン膜１５０の体積膨張を引き起こすためにタングステン膜１５０を膨張させ、上面１２０から延在するタングステン柱１５５を形成することができる。幾つかの実施形態のタングステン柱１５５は、表面１２０からまっすぐ上に延在する。膜１５０の膨張は、約１０％から約１０００％の範囲内、又は約５０％から約８００％の範囲内、又は約１００％から約７００％の範囲内にあり得る。幾つかの実施形態では、膜１３０は、約１５０％、２００％、２５０％、３００％、又は３５０％以上の量まで膨張する。幾つかの実施形態では、膜１５０は、約３００％から約４００％の範囲内の量まで膨張する。幾つかの実施形態では、タングステン柱１５５は、タングステン膜１５０の高さの約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１２５％、１５０％、１７５％、又は２００％以上の量でタングステン膜１５０より大きな高さを有する。

【0031】

［００３３］幾つかの実施形態では、膜１５０は、シリサイド剤又はシリサイド条件に曝露されることにより膨張し、金属又は金属含有膜が金属シリサイド膜に変換される。シリサイド剤は、限定しないが、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、トリメチルシラン、トリメチルシリル置換基を有する化合物、及びこれらの組み合わせを含む、任意の適切なシリサイド剤であり得る。幾つかの実施形態では、シリサイド条件は、熱シリサイド化、プラズマ強化シリサイド化（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｉｌｉｃｉｄｉｎｇ）、遠隔プラズマシリサイド化（ｒｅｍｏｔｅ ｐｌａｓｍａ ｓｉｌｉｃｉｄｉｎｇ）、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。

【0032】

［００３４］幾つかの実施形態では、膜１５０は、ゲルマニウム剤又はゲルマニサイド条件（ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）に曝露されることにより膨張し、金属又は金属含有膜が金属ゲルマニサイド膜（ｍｅｔａｌ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｅ ｆｉｌｍ）に変換される。ゲルマニサイド剤は、限定しないが、ゲルマン、ジゲルマン、トリゲルマン、テトラゲルマン、ペンタゲルマン、ヘキサゲルマン、トリメチルゲルマニウム、トリメチルゲルマニル置換基（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｇｅｒｍａｎｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔｓ）を有する化合物、及びこれらの組み合わせを含む、任意の適切なゲルマニサイド剤であり得る。幾つかの実施形態では、ゲルマニサイド条件は、熱ゲルマニサイド化（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、プラズマ強化ゲルマニサイド化（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、遠隔プラズマゲルマニサイド化（ｒｅｍｏｔｅ ｐｌａｓｍａ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。

【0033】

［００３５］図２Ｅに示すように、膨張中、特徴の形状の忠実度が特徴の上部で維持され、膜１５０が特徴１１０からまっすぐ上に成長する。このように使用されている表現「まっすぐ上」は、膨張した膜又は柱１５５の側面が、特徴１１０の側壁１１４、１１６と実質的に同一平面であることを意味する。表面は、側壁１１４と同一平面にあり、側壁１１４と表面との接合点で形成される角度は、±１０°である。

【0034】

［００３６］幾つかの実施形態では、タングステン膜１５０は、膨張前にドーパントでドープされる。ドーパントは、タングステン膜１５０の形成と同時に、又は、膜堆積と連続的に別のプロセスにおいて、タングステン膜１５０の中に組み込まれてもよい。例えば、タングステン膜１５０の堆積は、別のプロセスでタングステン膜１５０をドーパントでドープした後に、同じ処理チャンバ又は異なる処理チャンバのいずれかで行われ得る。

【0035】

［００３７］１つ又は複数の実施形態によると、基板は、層の形成の前及び／又は後に処理の対象となる。この処理は、同じチャンバの中で、或いは、１つ又は複数の別々の処理チャンバの中で実行され得る。幾つかの実施形態では、基板は、第１チャンバから、さらなる処理のために別の第２チャンバに移動させられる。基板は、第１チャンバから別の処理チャンバに直接移動させられてもよく、又は、第１のチャンバから１つ又は複数の移送チャンバに移動させられ、次いで、別の処理チャンバへと移動させられてもよい。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得る。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれる場合がある。

【0036】

［００３８］概して、クラスタツールは、複数のチャンバを備えるモジュールシステムであり、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニール、堆積、並びに／或いはエッチングを含む様々な機能を実行する。１つ又は複数の実施形態では、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバ及び中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバ及び複数のロードロックチャンバの間で基板を往復搬送することが可能なロボットを収納し得る。移送チャンバは、通常、真空条件に維持される。また、移送チャンバは、基板を一方のチャンバから他方のチャンバ及び／又はクラスタツールの前端に位置付けされたロードロックチャンバへと往復搬送するための中間ステージを設ける。本発明のために適合され得る２つのよく知られたクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）及び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アプライドマテリアルズ社から入手可能である。しかしながら、チャンバの厳密な配置及び組み合わせは、本明細書に記載されたプロセスの特定のステップを実行する目的で変更する場合がある。使用可能な他の処理チャンバには、限定されないが、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、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理が含まれる。クラスタツール上のチャンバ内でプロセスを実行することにより、その次の膜を堆積させる前に酸化することなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。

【0037】

［００３９］１つ又は複数の実施形態によると、基板は、継続的に真空条件又は「ロードロック」条件の下にあり、あるチャンバから次のチャンバへと移されるときに周囲空気に曝露されない。したがって、移送チャンバは、真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。処理チャンバ又は移送チャンバ内には、不活性ガスが存在し得る。幾つかの実施形態では、不活性ガスは、反応物質の一部又は全部を除去するために、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ると、反応物質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ことを防止するために、パージガスが堆積チャンバの出口において注入される。したがって、不活性ガスの流れがチャンバの出口でカーテンを形成する。

【0038】

［００４０］基板は、単一基板堆積チャンバの中で処理することができ、そこでは、単一の基板がロードされ、処理され、そして、他の基板が処理される前にアンロードされる。基板をコンベヤシステムに類似した連続的な様態で処理することも可能であり、そこでは、複数の基板が、チャンバの第１の部分の中へと個々にローディングされ、チャンバを通って移動し、チャンバの第２の部分からアンローディングされる。チャンバ及び関連するコンベヤシステムの形状は、直線経路又は曲線経路を形成し得る。さらに、処理チャンバは、カルーセルであり得る。カルーセルでは、複数の基板が、中心軸の周囲で移動し、且つ、カルーセルの経路全体を通じて、堆積、エッチング、アニール、洗浄などのプロセスに曝される。

【0039】

［００４１］処理中、基板は加熱又は冷却されてもよい。このような加熱又は冷却は、基板支持体の温度を変化させることと、加熱された又は冷却されたガスを基板表面に流すこととを含む任意の適切な手段によって達成することができるが、これらに限定されるわけではない。幾つかの実施形態では、基板支持体は、伝導的に基板温度を変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１つ又は複数の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるため、利用されているガス（反応性ガス又は不活性ガス）が加熱又は冷却される。幾つかの実施形態では、基板温度を対流によって変化させるために、ヒータ／クーラが、チャンバ内で基板表面に隣接するように位置付けされる。

【0040】

［００４２］処理中、さらに基板を静止又は回転させることができる。回転基板は、連続的に又は不連続なステップで、回転することができる。例えば、処理全体を通して基板を回転させてもよく、又は、様々な反応性ガス又はパージガスへの曝露の合間に基板を少しずつ回転させてもよい。処理中に基板を（連続的又は段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状の局所的可変性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実現することに役立つことができる。

【0041】

［００４３］この明細書全体を通じて「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」に対する言及は、これらの実施形態に関連して説明されている特定の特徴、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。ゆえに、この明細書全体の様々な箇所で「１つ又は複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」などの表現は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。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様態で組み合わせてもよい。

【0042】

［００４４］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すぎないことを理解されたい。本開示の精神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対して様々な改変及び変形を行い得ることが、当業者には明らかになろう。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2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】