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特表2024-524429ウエハエッジ性能を改善するためのシャドウリングリフト
(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】2024-07-05
(54)【発明の名称】ウエハエッジ性能を改善するためのシャドウリングリフト
(51)【国際特許分類】
C23C 16/44 20060101AFI20240628BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20240628BHJP
H01L 21/285 20060101ALI20240628BHJP
H01L 21/3205 20060101ALI20240628BHJP
【ＦＩ】
C23C16/44 B
C23C16/455
H01L21/285 Z
H01L21/88 M
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023580780
(86)(22)【出願日】2022-04-19
(85)【翻訳文提出日】2024-02-27
(86)【国際出願番号】 US2022025416
(87)【国際公開番号】W WO2023277995
(87)【国際公開日】2023-01-05
(31)【優先権主張番号】63/217,583
(32)【優先日】2021-07-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/473,118
(32)【優先日】2021-09-13
(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】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100176418
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 嘉晃
(72)【発明者】
【氏名】フアン ズービン
(72)【発明者】
【氏名】ラヴィ ジャレパリー
(72)【発明者】
【氏名】ウー カイ
(72)【発明者】
【氏名】ユアン シャオション
【テーマコード（参考）】
4K030
4M104
5F033
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA06
4K030AA07
4K030AA11
4K030AA12
4K030AA13
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA20
4K030EA06
4K030FA01
4K030FA03
4K030FA04
4K030FA10
4K030GA02
4K030HA01
4K030JA03
4K030KA45
4K030LA15
4M104BB18
4M104BB33
4M104DD22
4M104DD33
4M104DD43
5F033HH19
5F033PP03
5F033PP04
5F033PP09
5F033PP14
5F033QQ90
(57)【要約】
基板を処理するための方法および装置が、本明細書で説明される。説明される方法および装置は、複数の基板リフトピンと同時に、またはそれとは別個に、プロセスチャンバ内でのシャドウリングの上昇および下降を可能にする。シャドウリングは、シャドウリングリフトアセンブリを使用して上昇および下降され、ラジカル処理工程中基板より上の事前決定された高さまで上昇され得る。シャドウリングリフトアセンブリはまた、複数の基板リフトピンを上昇および下降させて、基板がプロセスチャンバの内外に移送されるとき、シャドウリングと基板リフトピンの両方を移送位置まで上昇させることができる。
【選択図】図４Ａ
【選択図】図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理のためのプロセスチャンバであって、チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配置され、上面を有する基板支持体と、
前記基板支持体を貫いて配置された複数の基板リフトピンと、
前記基板支持体の前記上面のエッジのまわりに位置づけられたシャドウリングを上昇および下降させるように構成されたシャドウリングリフトと
を含む、プロセスチャンバ。
【請求項2】
前記シャドウリングリフトが、前記複数の基板リフトピンを上昇および下降させるようにさらに構成される、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項3】
前記シャドウリングリフトが、リフトピンホルダであり、前記複数の基板リフトピンの各々のベースのまわりに配置され、前記複数の基板リフトピンを前記リフトピンホルダの中で上昇および下降させることを可能にするように構成されている、リフトピンホルダと、
前記リフトピンホルダの半径方向外側に配置され、前記シャドウリングの底面に接触するように構成された複数のシャドウリングリフトピンと、
前記リフトピンホルダの各々を支持するように構成されたリフトフープと
をさらに含む、請求項２に記載のプロセスチャンバ。
【請求項4】
前記リフトフープに、前記複数の基板リフトピンと前記シャドウリングリフトピンの両方の位置を変更させるように構成されたコントローラをさらに含む、請求項３に記載のプロセスチャンバ。
【請求項5】
前記複数の基板リフトピンの各々が、前記リフトピンホルダのうちの１つの中に配置されるように構成されたリフトピンベースを含む、請求項３に記載のプロセスチャンバ。
【請求項6】
前記基板支持体の上方に配置されたシャワーヘッドをさらに含む、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項7】
１つまたは複数のガス源および１つまたは複数のラジカル発生器をさらに含み、前記１つまたは複数のガス源および前記１つまたは複数のラジカル発生器が、１つまたは複数の堆積ガスまたは１つまたは複数のプラズマを前記シャワーヘッドを通して前記チャンバ本体の処理容積部に供給するように構成される、請求項６に記載のプロセスチャンバ。
【請求項8】
リフトピンアクチュエータが、前記シャドウリングリフトに結合され、前記シャドウリングリフトを垂直に作動させるように構成される、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
【請求項9】
基板処理のためのプロセスチャンバであって、チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配置され、上面を有する基板支持体と、
前記チャンバ本体内におよび前記基板支持体の前記上面より上に配置されたシャワーヘッドと、
前記基板支持体を貫いて配置された複数の基板リフトピンと、
前記チャンバ本体内に配置され、前記基板支持体を囲む環状ライナと、
前記環状ライナの一部に配置されたシャドウリングスペーサであり、前記シャドウリングスペーサが、前記シャワーヘッドから第１の高さで前記基板支持体の前記上面のエッジのまわりに位置づけられたシャドウリングを保持するように構成される、シャドウリングスペーサと
を含む、プロセスチャンバ。
【請求項10】
前記第１の高さが、約１．５ｍｍ～約４ｍｍである、請求項９に記載のプロセスチャンバ。
【請求項11】
複数のシャドウリングスペーサが前記環状ライナの内周のまわりに配置されている、請求項１０に記載のプロセスチャンバ。
【請求項12】
前記シャドウリングスペーサが、約９ｍｍ～約１５ｍｍのスペーサ高さを有する、請求項９に記載のプロセスチャンバ。
【請求項13】
基板を処理する方法であって、シャドウリングを処理位置まで上昇させることであり、前記シャドウリングと、基板の上面とが、処理間隔だけ離隔される、上昇させることと、
プロセスチャンバ内で核生成プロセスを基板に実行することと、
前記シャドウリングが前記処理位置にある間に、前記プロセスチャンバ内で差異的抑制プロセスを前記基板に実行することと、
前記シャドウリングおよび複数の基板リフトピンを堆積位置に位置づけることであり、前記シャドウリングと前記基板の上面とが、前記処理間隔よりも少ない堆積間隔だけ離隔される、位置づけることと、
前記プロセスチャンバ内で堆積プロセスを前記基板に実行することと
を含む、方法。
【請求項14】
前記堆積間隔が約１ｍｍ未満である、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記核生成プロセス中および前記差異的抑制プロセス中の前記基板リフトピンの垂直位置が同じである、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記処理間隔が０．５ｍｍ～約１１ｍｍである、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
前記核生成プロセスが、原子層堆積プロセスと、前記基板をタングステン含有前駆体に曝露して、前記基板上に核形成層を形成することとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記差異的抑制プロセスが、窒素を含む処理ガスに前記核形成層を曝露することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記処理ガスが、Ｎ2、Ｈ2、ＮＨ3、ＮＨ4、またはそれらの組合せを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記シャドウリングが、リフトピンホルダであり、前記複数の基板リフトピンの各々のベースのまわりに配置され、前記複数の基板リフトピンを前記リフトピンホルダの中で上昇および下降させることを可能にするように構成されている、リフトピンホルダと、
前記リフトピンホルダの半径方向外側に配置され、前記シャドウリングの底面に接触するように構成された複数のシャドウリングリフトピンと、
前記リフトピンホルダの各々を支持するように構成されたリフトフープと
を含むシャドウリングリフトによって上昇および下降されるように構成される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書の実施形態は、電子デバイス製造において使用されるシステムおよび方法に関し、より詳細には、半導体デバイスにおいてタングステン特徴部を形成するために使用されるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
タングステン（Ｗ）は、比較的低い電気抵抗およびエレクトロマイグレーションへの相対的に高い耐性が要求される導電性特徴部を形成するために集積回路（ＩＣ）デバイス製造において広く使用されている。例えば、タングステンは、ソースコンタクト、ドレインコンタクト、メタルゲート充填、ゲートコンタクト、相互接続部（例えば、誘電体材料層の表面に形成された水平特徴部）、およびビア（例えば、誘電体材料層の上および下に配置された他の相互接続特徴部を接続するために誘電体材料層を通して形成された垂直特徴部）を形成するための金属充填材料として使用することができる。相対的に低い抵抗率のために、タングステンはまた、一般に、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）デバイスのメモリセルアレイ内の個々のメモリセルをアドレス指定するために使用されるビットラインおよびワードラインを形成するのに使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
回路密度が増加し、次世代の半導体デバイスの要求を満たすためにデバイス特徴部が縮小し続けるにつれて、タングステン特徴部を確実に作り出すことがますます困難になっている。従来のタングステン堆積プロセス中に形成されるボイドおよびシームなどの問題は、特徴部サイズの減少とともに拡大され、デバイスの性能および信頼性に悪影響を及ぼし、またはさらにデバイスを作動不能にすることがある。
【0004】
シャドウリングは、シーム抑制タングステン膜プロセス中の基板のベベルエッジの近くの堆積を防止するために、化学気相堆積（ＣＶＤ）タングステン（Ｗ）膜の堆積の間基板のエッジのまわりで利用される。しかしながら、シャドウリングは、ＣＶＤ堆積の後に実行される窒素ラジカル処理工程中の基板のエッジの有効な処理を妨げることが示されている。基板のエッジの有効な処理を妨げると、基板のエッジの近くの弱いインキュベーション遅延に起因するシーム抑制タングステン膜の中心からエッジにかけての不均一性が引き起こされる。
【0005】
したがって、当技術分野において必要とされるものは、上述の問題を解決する処理システムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の実施形態は、一般に、基板処理のためのプロセスチャンバに向けられている。処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配置され、上面を有する基板支持体と、基板支持体を貫いて配置された複数の基板リフトピンと、シャドウリングリフトとを含む。シャドウリングリフトは、基板支持体の上面のエッジのまわりに位置づけられたシャドウリングを上昇および下降させるように構成される。
【0007】
別の実施形態では、基板処理のための別のプロセスチャンバが説明される。処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配置され、上面を有する基板支持体と、チャンバ本体内に、および基板支持体の上面より上に配置されたシャワーヘッドと、基板支持体を貫いて配置された複数の基板リフトピンと、チャンバ本体内に配置され、基板支持体を囲む環状ライナと、環状ライナの一部に配置されたシャドウリングスペーサとを含む。シャドウリングスペーサは、シャワーヘッドから第１の高さで基板支持体の上面のエッジのまわりに位置づけられたシャドウリングを保持するように構成される。
【0008】
さらに別の実施形態では、基板を処理する方法が説明される。
この方法は、シャドウリングを処理位置まで上昇させることであり、シャドウリングと、基板の上面とが、処理間隔だけ離隔される、上昇させることと、プロセスチャンバ内で核生成プロセスを基板に実行することと、プロセスチャンバ内で差異的抑制プロセスを基板に実行することと、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンを堆積位置に位置づけることと、プロセスチャンバ内で堆積プロセスを基板に実行することとを含む。差異的抑制プロセスは、シャドウリングが処理位置にある間に実行される。堆積位置にある間、シャドウリングと基板の上面とは、処理間隔よりも少ない堆積間隔だけ離隔される。
この方法は、シャドウリングを処理位置まで上昇させることであり、シャドウリングと、基板の上面とが、処理間隔だけ離隔される、上昇させることと、プロセスチャンバ内で核生成プロセスを基板に実行することと、プロセスチャンバ内で差異的抑制プロセスを基板に実行することと、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンを堆積位置に位置づけることと、プロセスチャンバ内で堆積プロセスを基板に実行することとを含む。差異的抑制プロセスは、シャドウリングが処理位置にある間に実行される。堆積位置にある間、シャドウリングと基板の上面とは、処理間隔よりも少ない堆積間隔だけ離隔される。
【0009】
さらに別の実施形態では、基板を処理する方法が説明され、この方法は、核生成プロセスを基板に実行することと、第１のプロセスチャンバ内で差異的抑制プロセスを基板に実行することと、基板を第２のプロセスチャンバに移送することと、プロセスチャンバ内で堆積プロセスを基板に実行することとを含む。差異的抑制プロセス中、シャドウリングの底面と基板の上面との間の距離は処理間隔である。堆積プロセス中、第２のシャドウリングの底面と基板の上面との間の距離は、処理間隔よりも少ない堆積間隔である。
【0010】
本開示の上述で列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上述で簡単に要約した開示のより詳細な説明を、実施形態を参照して行うことができ、その一部を添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は、本明細書の例示的な実施形態のみを示し、それゆえに、本明細書が他の等しく効果的な実施形態を認めることができるので、その範囲を限定するものとみ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】
【0011】
【図1A】本開示の実施形態による、基板を処理するために使用することができる処理システムの実施形態を概略的に示す図である。
【図1B】本開示の実施形態による、基板を処理するために使用することができる処理システムの実施形態を概略的に示す図である。
【図3】本開示の実施形態による、基板を処理するために使用することができる処理システムの別の実施形態を概略的に示す図である。
【図5A】本開示の実施形態による、第１のプロセスまたは第２のプロセスを受けた後の基板の直径にわたるライン走査測定値のグラフである。
【図5B】本開示の実施形態による、第１のプロセスまたは第２のプロセスを受けた後の基板の直径にわたるライン走査測定値のグラフである。
【図7A】本開示の実施形態による、シャドウリングの場所を交替している間の基板の異なる部分の膜飽和のグラフである。
【図7B】本開示の実施形態による、シャドウリングの場所を交替している間の基板の異なる部分の膜飽和のグラフである。
【図7C】本開示の実施形態による、シャドウリングの場所を交替している間の基板の異なる部分の膜飽和のグラフである。
【図8A】本開示の実施形態による、基板を処理する方法を示す図である。
【図8B】本開示の実施形態による、基板を処理する方法を示す図である。
【図8C】本開示の実施形態による、基板を処理する方法を示す図である。
【図8D】本開示の実施形態による、基板を処理する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指定するのに、可能であれば、同一の参照番号が使用されている。
ある実施形態の要素および特徴は、さらなる詳述なしに、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが意図されている。
ある実施形態の要素および特徴は、さらなる詳述なしに、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが意図されている。
【0013】
本開示は、基板処理チャンバ内でシャドウリングを移動させるための装置および方法に向けられている。シャドウリングを移動させることにより、シャドウリングをあるプロセス工程中基板の表面の近くに位置づけることができ、他のプロセス工程中基板の表面から遠くに位置づけることができる。本明細書に記載の実施形態では、シーム抑制タングステン膜プロセス中の基板のベベルエッジの近くの堆積を防止するために、化学気相堆積（ＣＶＤ）タングステン（Ｗ）膜の堆積の間基板の表面の近くにシャドウリングがあることは有益である。しかしながら、シャドウリングが基板の上面の直ぐ近くにあると、後続の窒素ラジカル処理工程中の基板のエッジの有効な処理が妨げられることが示されている。窒素ラジカル処理工程は、ＣＶＤ堆積の後、同じプロセスチャンバで実行される。基板のエッジの有効な処理を妨げると、基板のエッジの近くの弱いインキュベーション遅延に起因するシーム抑制タングステン膜の中心からエッジにかけての不均一性が引き起こされる。
【0014】
本明細書で論じるように、堆積工程と比較してラジカル処理工程中基板の上面に対してシャドウリングの相対位置を変更すると、エッジの近くの基板の処理の均一性が改善されることが見いだされた。それゆえに、シャドウリングと基板の上面との間の距離を変更するための様々な装置および方法が、本明細書で説明される。本明細書に記載の実施形態では、シャドウリングはまた、非接触シャドウリングと表現されることがある。
【0015】
図１Ａは、本明細書に記載のボトムアップタングステン間隙充填基板処理方法を実行するために使用することができる処理システム１００ａの一実施形態を概略的に示す。ここで、処理システム１００ａは、単一処理チャンバ１０２内で、すなわち、複数の処理チャンバ間で基板を移送することなく、核生成プロセス、抑制処理プロセス、選択的間隙充填プロセス、およびオーバーバーデン堆積プロセスの各々にとって望ましい異なる処理条件を提供するように構成される。
【0016】
処理システム１００ａは、処理チャンバ１０２と、処理チャンバ１０２に流体的に結合されたガス供給システム１０４と、システムコントローラ１０８とを含む。処理チャンバ１０２は、チャンバリッドアセンブリ１１０と、１つまたは複数の側壁１１２と、チャンバベース１１４とを含み、それらは、集合的に処理容積部１１５を画定する。処理容積部１１５は、処理容積部１１５を準大気圧条件に維持し、そこから処理ガスおよび処理副産物を排出するために使用される１つまたは複数の真空ポンプなどの排気部１１７に流体的に結合される。
【0017】
チャンバリッドアセンブリ１１０は、リッドプレート１１６と、リッドプレート１１６に結合されたシャワーヘッド１１８とを含み、それらにより、ガス分配容積部１１９が画定される。ここで、リッドプレート１１６は、それに熱的に結合された１つまたは複数のヒータ１２９を使用して所望の温度に維持される。シャワーヘッド１１８は、処理容積部１１５に配置された基板支持アセンブリ１２０に面する。以下で論じるように、基板支持アセンブリ１２０は、基板支持体１２２、したがって基板支持体１２２に配置された基板１３０を、上昇した基板処理位置（図示のような）と下降した基板移送位置（図示せず）との間で、移動させるように構成される。基板支持アセンブリ１２０が上昇した基板処理位置にあるとき、シャワーヘッド１１８および基板支持体１２２は、処理領域１２１を画定する。
【0018】
ここで、ガス供給システム１０４は、リッドプレート１１６を通して配置されたガス入口を介して処理チャンバ１０２に流体的に結合される。ガス供給システム１０４を使用することによって供給される処理ガスまたは洗浄ガスは、ガス入口１２３を通ってガス分配容積部１１９内に流れ、シャワーヘッド１１８の複数の開口部を通して処理領域１２１に分配される。いくつかの実施形態では、チャンバリッドアセンブリ１１０は、ガス入口１２３とシャワーヘッド１１８との間に配置された有孔ブロッカプレート１２５をさらに含む。これらの実施形態では、ガス分配容積部１１９に流入するガスは、最初に、ブロッカプレート１２５によって拡散されて、シャワーヘッド１１８が加わって、より均一なまたは所望の分布のガス流が処理領域１２１内に供給される。
【0019】
ここで、処理ガスおよび処理副生成物は、処理領域１２１を取り巻く環状チャネル１２６を通して処理領域１２１から半径方向外側に排出される。環状チャネル１２６は、１つまたは複数の側壁１１２の半径方向内側に配置された第１の環状ライナ１２７に形成されてもよく（図示のように）、または１つまたは複数の側壁１１２に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、１つまたは複数の第２のライナ１２８を含み、それは、１つまたは複数の側壁１１２またはチャンバベース１１４の内部表面を腐食性ガスおよび／または望ましくない材料堆積から保護するために使用される。
【0020】
いくつかの実施形態では、処理容積部１１５に流体連結するパージガス源１３７が、アルゴン（Ａｒ）などの化学的に不活性なパージガスを、基板支持体１２２の真下に配置された領域に、例えば、基板支持体１２２の支持シャフト１６２を取り囲むチャンバベース１１４の開口部を通して流すために使用される。パージガスは、基板処理中に基板支持体１２２の下に正圧（処理領域１２１の圧力と比較して）の領域を作り出すために使用することができる。一般に、パージガスは、チャンバベース１１４を通して、そこから上の方に、基板支持体１２２のエッジの周囲に流れ、環状チャネル１２６を通して処理容積部１１５から排出される。パージガスは、基板支持体１２２の真下の表面への望ましくない材料堆積を、そこへの材料前駆体ガスの流れを減少させ、および／または防止することによって低減する。
【0021】
ここで、基板支持アセンブリ１２０は、チャンバベース１１４の下の領域でベローズ１６５によって囲まれるものなどの、チャンバベース１１４を通って密閉して延びる可動支持シャフト１６２と、可動支持シャフト１６２上に配置された基板支持体１２２とを含む。基板支持体１２２へのおよびそこからの基板の移送を容易にするために、基板支持アセンブリ１２０は、リフトフープ１６８に結合された、または係合して配置された複数の基板リフトピン１６７を含むリフトピンアセンブリ１６６を含む。複数の基板リフトピン１６７が、基板支持体１２２を通して形成された開口部に移動可能に配置される。
【0022】
基板支持体１２２が、降下した基板移送位置（図示せず）に配置されると、複数の基板リフトピン１６７が、基板支持体１２２の基板受け面の上方に延びて、そこから基板１３０を持ち上げ、基板ハンドラ（図示せず）によって基板１３０の裏側の（非活性の）表面にアクセスできるようにする。基板支持体１２２が、上昇または処理位置（図示のように）にあるとき、複数の基板リフトピン１６７は、基板支持体１２２の基板受け面の真下に後退して、その上に基板１３０が載るのを可能にする。
【0023】
複数の基板リフトピン１６７が、リフトピンアクチュエータ１７０によって上昇および下降される。リフトピンアクチュエータ１７０は、ステッピングモータ、サーボモータ、またはダイレクトドライブモータなどのモータまたは他のアクチュエータとすることができる。いくつかの実施形態では、リフトピンアクチュエータ１７０は、システムコントローラ１０８などのシステムコントローラに電気的に結合される。リフトピンアクチュエータ１７０は、１つまたは複数のピンリフトシャフト１７３を介してリフトピンアセンブリに結合され得る。ピンリフトシャフト１７３は、リフトフープ１６８に結合され得る。本明細書に記載の実施形態では、リフトフープ１６８は、１つまたは複数のピンリフトシャフト１７３によって支持され、少なくともリフトピンアセンブリ１６６を支持するように構成されたプレートまたはディスクとすることができる。
【0024】
ここで、基板１３０は、１つまたは複数の側壁１１２のうちの１つに配置されたドア１７１、例えばスリットバルブを通して、基板支持体１２２におよびそこから移送される。ここで、ドア１７１を囲む領域内の１つまたは複数の開口部、例えば、ドアハウジングの開口部は、パージガス源１３７、例えばＡｒガス源に流体的に結合される。パージガスは、処理ガスおよび洗浄ガスが、ドアを囲むシールに接触するのを、および／またはドアを囲むシールを劣化させるのを防止し、それにより、ドアの使用寿命を延ばすために使用される。
【0025】
ここで、基板支持体１２２は、基板１３０と基板受け面との間の界面に真空を適用することによって基板１３０が基板支持体１２２に固定される真空チャック用に構成される。真空は、基板支持体１２２の基板受け面に形成された１つまたは複数のチャネルまたはポートに流体的に結合された真空源１７２を使用して適用される。他の実施形態では、例えば、処理チャンバ１０２が直接プラズマ処理用に構成される場合、基板支持体１２２は、静電チャック用に構成されてもよい。いくつかの実施形態では、基板支持体１２２は、それにバイアス電圧を供給する連続波（ＣＷ）ＲＦ電源またはパルスＲＦ電源などのバイアス電圧電源（図示せず）に結合された１つまたは複数の電極（図示せず）を含む。
【0026】
図示のように、基板支持アセンブリ１２０は、基板支持体１２２の異なる領域内で独立した温度制御を行うためのデュアルゾーン温度制御システムを特徴とする。基板支持体１２２の異なる温度制御領域は、その上に配置された基板１３０の異なる領域に対応する。ここで、温度制御システムは、第１のヒータ１６３および第２のヒータ１６４を含む。第１のヒータ１６３は、基板支持体１２２の中央領域に配置され、第２のヒータ１６４は、第１のヒータ１６３を囲むように中央領域から半径方向外側に配置される。他の実施形態では、基板支持体１２２は、単一のヒータまたは３つ以上のヒータを有することがある。
【0027】
基板支持アセンブリ１２０は、基板１３０の円周方向ベベルエッジ上への望ましくない材料堆積を防止するために使用される環状シャドウリング１３５をさらに含む。基板支持体１２２へのおよび基板支持体１２２からの基板移送の間、すなわち、基板支持アセンブリ１２０が下降位置に配置されている（図示せず）とき、シャドウリング１３５は、処理容積部１１５内の環状レッジ上に載る。基板支持アセンブリ１２０が上昇または処理位置に配置されるとき、基板支持体１２２の半径方向外側の表面は、シャドウリング１３５が基板支持体１２２上に配置された基板１３０を囲むように環状シャドウリング１３５に係合する。ここで、シャドウリング１３５は、基板支持アセンブリ１２０が上昇基板処理位置にあるときに、シャドウリング１３５の半径方向内側に面する部分が基板１３０のベベルエッジの上に配置されるように形作られる。
【0028】
いくつかの実施形態では、基板支持アセンブリ１２０は、基板１３０を囲むように基板支持体１２２に配置された環状パージリング１３６をさらに含む。それらの実施形態では、シャドウリング１３５は、基板支持アセンブリ１２０が上昇基板処理位置にあるとき、パージリング１３６上に配置され得る。一般に、パージリング１３６は、パージガス源１３７と流体連結した複数の半径方向内側に面する開口部を特徴とする。基板処理中に、パージガスは、シャドウリング１３５、パージリング１３６、基板支持体１２２、および基板１３０のベベルエッジによって画定される環状領域に流れ込み、処理ガスが環状領域に入り、基板１３０のベベルエッジへの望ましくない材料堆積を引き起こすのを防止する。
【0029】
いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は直接プラズマ処理用に構成される。それらの実施形態では、シャワーヘッド１１８は、ＲＦ電源などの第１の電源１３１に電気的に結合され、第１の電源１３１は、処理領域１２１に流入する処理ガスのプラズマを点火および維持するための電力を、処理ガスとの容量結合を介して供給する。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、誘導プラズマ発生器（図示せず）を含み、プラズマは、ＲＦ電力を処理ガスに誘導的に結合させることを介して形成される。
【0030】
ここで、処理システム１００ａは、処理チャンバ１０２から基板１３０を取り出すことなく、ボイドフリーおよびシームフリータングステン間隙充填プロセス方式のタングステン核形成、抑制処理、およびバルクタングステン堆積プロセスの各々を実行するように構成され得る。間隙充填プロセス方式の個々のプロセスを実行するために、および処理チャンバの内部表面から残留物を洗浄するために使用されるガスは、処理チャンバ１０２に、それと流体的に結合されたガス供給システム１０４を使用して供給される。
【0031】
一般に、ガス供給システム１０４は、１つまたは複数の遠隔プラズマ源、ここでは、第１および第２のラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂと、堆積ガス源１４０と、ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂおよび堆積ガス源１４０をリッドアセンブリ１１０に流体的に結合する導管システム１９４とを含む。ガス供給システム１０４は、ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂとリッドプレート１１６との間にそれぞれ配置された複数の分離バルブ、ここでは、第１および第２のバルブ１９０Ａ～１９０Ｂをさらに含み、これらは、ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂの各々を処理チャンバ１０２からおよび互いに流体的に分離させるために使用することができる。
【0032】
ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂの各々は、それぞれの電源１９３Ａ～１９３Ｂに結合される。電源１９３Ａ～１９３Ｂは、ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂ内のプラズマチャンバ容積部に流体的に結合された対応する第１のガス源１８７Ａまたは第２のガス源１８７Ｂからラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂ内のプラズマチャンバ容積部に供給されるガスのプラズマを点火および維持するために使用される。いくつかの実施形態では、第１のラジカル発生器１０６Ａは、差異的抑制プロセスで使用されるラジカルを生成する。例えば、第１のラジカル発生器１０６Ａは、第１のガス源１８７Ａから第１のプラズマチャンバ容積部に供給される非ハロゲン含有混合ガスから処理プラズマを点火および維持するために使用することができる。第２のラジカル発生器１０６Ｂは、第２のガス源１８７Ｂから第２のプラズマチャンバ容積部に供給されるハロゲン含有混合ガスから洗浄プラズマを点火および維持することによってチャンバ洗浄プロセスで使用される洗浄ラジカルを生成するために使用することができる。
【0033】
いくつかの実施形態では、第１のラジカル発生器１０６Ａはまた、第２のガス源１８７Ｂに流体的に結合され、第２のガス源１８７Ｂは、プラズマ源条件プロセスで使用されるように第１のプラズマチャンバ容積部にハロゲン含有調整ガスを供給する。それらの実施形態では、ガス供給システム１０４は、ハロゲン含有混合ガスを第２のガス源１８７Ｂからラジカル発生器１０６Ａの第１のプラズマチャンバ容積部に導くように動作可能な複数のディバータバルブ１９１をさらに含むことができる。
【0034】
ラジカル発生器１０６Ａ～１０６Ｂの一方または両方で使用することができる適切な遠隔プラズマ源は、高周波（ＲＦ）もしくは超高周波（ＶＨＲＦ）容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、マイクロ波誘導（ＭＷ）プラズマ源、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、または高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバを含む。
【0035】
処理システム１００ａの動作は、システムコントローラ１０８によって促進される。システムコントローラ１０８は、メモリ１９６（例えば、不揮発性メモリ）およびサポート回路１９７により動作可能であるプログラマブル中央処理装置、ここではＣＰＵ１９５を含む。ＣＰＵ１９５は、様々なチャンバ部品およびサブプロセッサを制御するためにプラグラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）などの産業環境で使用される任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つである。ＣＰＵ１９５に結合されたメモリ１９６は、処理チャンバの動作を促進する。サポート回路１９７は、従来、ＣＰＵ１９５に結合され、基板処理動作の制御を容易にするために、処理システム１００の様々な構成要素に結合されたキャッシュ、クロック回路、入力／出力サブシステム、電源など、およびそれらの組合せを含む。
【0036】
ここで、メモリ１９６内の命令は、本開示の方法を実施するプログラムなどのプログラム製品の形態のものである。１つの例では、本開示は、コンピュータシステムで使用するためのコンピュータ可読ストレージ媒体に格納されたプログラム製品として実施され得る。プログラム製品のプログラムは、実施形態の機能（本明細書に記載の方法を含む）を定義する。したがって、コンピュータ可読ストレージ媒体は、本明細書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を保持する場合、本開示の実施形態である。
【0037】
有利には、上述の処理システム１００は、核形成、抑制、間隙充填堆積、およびオーバーバーデン堆積プロセスの各々を実行するために使用し、それにより、単一チャンバシームフリーのタングステン間隙充填の解決策を提供することができる。
【0038】
図１Ｂは、本明細書に記載のボトムアップタングステン間隙充填基板処理方法を実行するために使用することができる処理システム１００ｂの別の実施形態を概略的に示す。ここで、処理システム１００ｂは、処理システム１００ａに類似しているが、第１の環状ライナ１２７の一部の上方に配置されたシャドウリングスペーサ１５０をさらに含む。シャドウリングスペーサ１５０は、環状チャネル１２６の半径方向内側にある。シャドウリングスペーサ１５０は、シャドウリング１３５を基板１３０の上面から離隔するように構成される。シャドウリングスペーサ１５０を基板１３０の上面から離隔することにより、差異的抑制プロセス／ラジカル処理工程中に生成されるラジカルは、中央部分と比較して、基板のベベルエッジの近くの基板の表面をより均一に処理することができる。シャドウリングスペーサ１５０は、図２Ａ～図２Ｂに関してさらに説明される。
【0039】
いくつかの実施形態では、基板１３０などの基板は、図１Ａの第１の処理システム１００ａと図１Ｂの第２の処理システム１００ｂとの間で移送される。第１の処理システム１００ａは、化学気相堆積（ＣＶＤ）タングステン（Ｗ）膜の堆積の間利用される。第１の処理システム１００ａは、シャドウリング１３５が基板１３０の上面に隣接して配置され、それゆえに、基板のベベルエッジの近くの堆積が、シーム抑制タングステン膜プロセス中防止されるという点で有益である。しかしながら、シャドウリングが基板の上面の直ぐ近くにあると、アクティビティ８０５、８５３（図８Ａ～図８Ｄ）の差異的抑制プロセスなどの後続の窒素ラジカル処理工程中の基板のエッジの有効な処理が妨げられることが示されている。それゆえに、基板１３０は、窒素ラジカル処理工程を実行する前に、図１Ｂの第２の処理システム１００ｂなどの第２の処理システムに移動される。
【0040】
図２Ａは、シャドウリングスペーサ１５０を含む図１Ｂの処理システム１００ｂの一部の概略クローズアップ断面図を示す。シャドウリングスペーサ１５０は、第１の環状ライナ１２７のレッジ２５２の上に配置される。上部スペーサ表面２５６は、シャドウリング１３５の底部シャドウリング表面２５４に接触して、基板１３０のエッジの上方の上昇位置にシャドウリング１３５を保持する。本明細書に記載の実施形態では、シャドウリングスペーサ１５０は、基板１３０とシャドウリング１３５とを離隔して、基板１３０の上面のラジカルの処理の改善を可能にする。しかしながら、シャワーヘッド１１８の底面と基板１３０の上面との間の距離は、核生成プロセスと差異的抑制プロセスの両方の間、同じままである。
【0041】
いくつかの実施形態では、シャワーヘッド１１８の底面と基板１３０の上面との間の距離Ｄは、約２５ｍｍ未満、例えば約２０ｍｍ未満など、例えば約１５ｍｍ未満など、例えば約５ｍｍ～約１５ｍｍなどである。シャドウリング１３５の上面は、シャワーヘッド１１８の底面から第１の高さＨ１だけ離隔される。第１の高さＨ１は、約１．５ｍｍ～約４ｍｍ、例えば約２ｍｍ～約３ｍｍなど、例えば約２．５ｍｍ～約２．７５ｍｍなど、例えば約２．５４ｍｍなどである。底部シャドウリング表面２５４は、基板１３０の上面から第２の高さＨ２に配置される。第２の高さＨ２は、約１２ｍｍ未満、例えば約２ｍｍ～約１１ｍｍなど、例えば約２ｍｍ～約１０ｍｍなどである。第２の高さＨ２は、基板１３０のエッジの近くの堆積および処理工程を制御する。シャドウリング１３５が基板１３０より上の第２の高さＨ２に配置されると、本明細書に記載の処理工程は、基板１３０のエッジをより均一に処理するように実行され得る。シャドウリングスペーサ１５０は高さＨ３を有する。シャドウリングスペーサ１５０の高さＨ３は、第１の環状ライナ１２７および処理チャンバ１０２の構造に応じて変わることができる。いくつかの実施形態では、高さＨ３は、約９ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば約１０ｍｍ～約１４ｍｍなど、例えば約１１ｍｍ～約１３ｍｍなど、例えば約１２ｍｍ～約１３ｍｍなど、例えば約１２．７ｍｍなどである。
【0042】
シャドウリングスペーサ１５０のない第１の処理システム１００ａでは、シャドウリング１３５と基板１３０との間の垂直間隔（図２ＡのＨ２に類似する）は、約２ｍｍ未満、例えば約１．５ｍｍ未満など、例えば約１ｍｍ未満などである。シャドウリングスペーサ１５０は、排気部１１７に流体的に結合された１つまたは複数の排気通路２１０の半径方向内側に配置される。１つまたは複数の排気通路２１０は、処理領域１２１の周囲に配置される。環状チャネル１２６が、１つまたは複数の排気通路２１０とシャドウリングスペーサ１５０との間に配置され得る。いくつかの実施形態では、第１の環状ライナ１２７の周囲に配置された複数のシャドウリングスペーサ１５０がある。シャドウリングスペーサ１５０の内面２１２は、環状パージリング１３６および基板支持体アセンブリ１２０の半径方向外側に配置される。
【0043】
図２Ｂは、本開示の実施形態による、図１Ｂの処理システムの一部の部分上面図を示す。図２Ｂは、明確にするために、シャドウリング１３５が配置されていないシャドウリングスペーサ１５０を示す。図２Ｂに示されるように、シャドウリングスペーサ１５０は、第１の環状ライナ１２７のレッジ２５２の一部に沿って配置された離散的なスペーサである。本明細書に記載の実施形態では、レッジ２５２の周囲に半径方向に配置された複数のシャドウリングスペーサ１５０、例えば、レッジ２５２に沿って均等に離間された３つ以上のシャドウリングスペーサ１５０などがあり得る。上部スペーサ表面２５６は、シャドウリングスペーサ１５０の上部の一部に沿って配置され、シャドウリングスペーサ１５０に形成された溝とすることができる。シャドウリングスペーサ１５０の高さＨ３は、第１の環状ライナ１２７および処理チャンバ１０２の構造に応じて変わることができる。いくつかの実施形態では、高さＨ３は、約９ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば約１０ｍｍ～約１４ｍｍなどである。
【0044】
図３は、基板１３０を処理するために使用することができる処理システム１００ｃの別の実施形態を概略的に示す。図３の処理システム１００ｃは、図１Ｂの処理システム１００ｂに類似しているが、シャドウリングスペーサ１５０の代わりに、処理システム１００ｃは、シャドウリングリフトアセンブリ３００を含む。シャドウリングリフトアセンブリ３００は、リフトピンアセンブリ１６６と一体化され、その結果、リフトフープ１６８は、複数の基板リフトピン１６７ならびに複数のシャドウリングリフトピン３０２の両方に取り外し可能に結合することができる。シャドウリングリフトアセンブリ３００は、処理工程間または処理工程中にシャドウリング１３５を上昇および下降させるように構成される。シャドウリング１３５と基板リフトピン１６７の両方は、本明細書に記載されるように、同時にまたは別々に上昇および下降され得る。
【0045】
図４Ａ～図４Ｃは、リフトピンアセンブリ１６６が異なる位置に配置されている間の図３の処理システム１００ｃの一部の概略クローズアップ断面図を示す。図４Ａ～図４Ｃに示されるように、シャドウリングリフトアセンブリ３００は、リフトフープ１６８と、リフトピンアセンブリ１６６と、シャドウリングリフトピン３０２と、シャドウリングリフトプレート３１２と、シャドウリングリフトプレート３１２から延びる１つまたは複数のシャドウリングリフトアーム３０４と、シャドウリングリフトプレート３１２を通って延びる複数のリフトピンハウジング３０６とを含む。複数のリフトピンハウジング３０６は、シャドウリングリフトプレート３１２を貫く開口部であり、基板リフトピン１６７のためのガイドを提供するためにシャドウリングリフトプレート３１２から下方に延びる側壁を含む。
【0046】
リフトピンハウジング３０６の各々の底面は、リフトフープ１６８に結合され、リフトフープ１６８の上に配置される。いくつかの実施形態では、リフトピンハウジング３０６は、リフトフープ１６８を貫いて配置され、リフトフープ１６８を貫く開口部を形成する。いくつかの実施形態では、リフトピンハウジング３０６は、部分的にリフトフープ１６８より上および部分的にリフトフープ１６８より下の両方に配置され、その結果、リフトピンハウジング３０６は、リフトフープ１６８を貫いて配置されるシャフトである。リフトピンハウジング３０６は、シャドウリングリフトアーム３０４の各々に機械的に結合され得る。シャドウリングリフトアーム３０４は、シャドウリングリフトプレート３１２から外向きに延び、シャドウリングリフトピン３０２をシャドウリングリフトプレート３１２およびリフトピンハウジング３０６に結合させ、続いて、リフトフープ１６８が上向きおよび下向きの動きで移動するとき、シャドウリングリフトピン３０２の動きを可能にする。
【0047】
リフトフープ１６８は、１つまたは複数のピンリフトシャフト１７３およびリフトピンアクチュエータ１７０に結合されて、リフトフープ１６８の垂直の動きを可能にすることができる。次いで、リフトフープ１６８は、リフトピンアセンブリ１６６またはシャドウリングリフトアセンブリ３００の一方または両方に動きを与えることができる。リフトピンアクチュエータ１７０は、モータまたは空気圧アクチュエータとすることができる。コントローラ１０８（図３）は、図４Ａ～図４Ｃに関して説明するように、リフトフープ１６８、基板リフトピン１６７、シャドウリングリフトピン３０２、およびリフトピンハウジング３０６を位置づけるようにリフトピンアクチュエータ１７０を制御することができる。いくつかの実施形態では、シャドウリングリフトプレート３１２は、リフトフープ１６８に結合され、リフトフープ１６８上に配置され、リフトピンハウジング３０６の各々の底面は、リフトフープ１６８に接触しない。
【0048】
リフトピンアセンブリ１６６は、各々のリフトピン１６７に結合されたリフトピンベース３１０を含む。リフトピン１６７は、基板支持体１２２の一部を通って延びて、基板１３０の裏側に接触するように構成される。リフトピン１６７は、基板支持体１２２内に配置されたスロットに載るように構成される。リフトピン１６７の底部遠位端は、リフトピンベース３１０に結合される。リフトピンベース３１０は、円筒形ベースとすることができ、リフトピンハウジング３０６の各々の中空内面３０８と実質的に同様の直径を有するように構成される。リフトピンハウジング３０６の各々は、その中をリフトピンベース３１０が移動できるように中空内面３０８を有する。ある実施形態では、リフトピンハウジング３０６は、リフトピンベース３１０の周囲全体を取り囲む。他の実施形態では、リフトピンハウジング３０６は、リフトピンベース３１０の周囲を部分的に取り囲む。
【0049】
図４Ａに示されるように、基板支持体１２２、シャドウリングリフトアセンブリ３００、およびリフトピンアセンブリ１６６は基板移送位置にあり、その結果、基板１３０は、基板支持体１２２から持ち上げられ、シャドウリング１３５は移送位置にある。基板移送位置では、移送ロボット（図示せず）を使用して、基板１３０を処理システム１００ｃの内外に移送することができる。基板１３０は、処理チャンバ１０２の側面を貫いて配置された開口部３１４と同じ高さである。図１Ａ、図１Ｂ、および図３に関して説明したように、開口部３１４は、そこに配置されたスリットバルブまたはドアを含むことができる。図４Ａからは明らかでないが、シャドウリングリフトピン３０２は、処理チャンバ１０２の内外への基板１３０の移動を可能にするために開口部３１４からオフセットされていることに留意されたい。
【0050】
基板移送位置にある間、リフトフープ１６８は、リフトピンベース３１０ならびにリフトピンハウジング３０６に接触する。リフトフープ１６８は、１つまたは複数のリフトピンシャフト１７３に接続するリングであり、基板ならびにシャドウリング１３５を持ち上げるためのベースとして使用される。基板移送位置にある間、シャワーヘッド１１８の底面と基板支持体１２２の上面との間の第１の距離Ｄ１は、約４０ｍｍ～約８０ｍｍ、例えば約５０ｍｍ～約７０ｍｍなど、例えば約５５ｍｍ～約６５ｍｍなどである。基板移送位置にある間、シャドウリング１３５およびシャドウリングリフトピン３０２は、基板支持体１２２および基板１３０より上の様々な位置にあり得る。本明細書で説明するように、シャドウリング１３５の高さは、処理領域１２１の内外に基板１３０を移送する間の基板リフトピン１６７の位置に少なくとも部分的に依存する。
【0051】
基板移送位置にある間、シャドウリングリフトピン３０２は、シャドウリング１３５の底面に接触する。シャドウリングリフトピン３０２の各々は、基板１３０の半径方向外側に配置され、基板移送中に、それらの間を基板１３０が通過し、開口部３１４に入るのを可能にするように、基板支持体１２２の周囲に鈍角で配置される。
【0052】
図４Ｂに示されるように、シャドウリングリフトアセンブリ３００およびリフトピンアセンブリ１６６は、処理位置にある。処理位置にある間、リフトフープ１６８は、シャドウリング１３５が基板１３０より上にある位置にあり、一方、基板リフトピン１６７は下降位置にある。基板リフトピン１６７の下降位置は、基板リフトピン１６７の上部が、基板支持面および基板１３０と平行であるかまたは基板支持面および基板１３０の下に配置される位置である。基板支持体１２２は、基板支持体１２２の基板支持面がシャワーヘッド１１８の底面から第２の距離Ｄ２に配置されるように、処理位置にある間上昇位置に配置される。第２の距離Ｄ２は、約２５ｍｍ未満、例えば約２０ｍｍ未満など、例えば約１５ｍｍ未満など、例えば約１０ｍｍ～約１５ｍｍなどである。
【0053】
シャドウリング１３５の上面は、シャワーヘッド１１８の底面から第１の高さＨ１だけ離隔される。第１の高さＨ１は、約１１ｍｍ未満、例えば約１ｍｍ～約１０ｍｍなどである。底部シャドウリング表面１５４は、パージリング１３６および基板１３０の一方または両方の上面から第２の高さＨ２に配置される。第２の高さＨ２は、約１ｍｍ～約１１ｍｍ、例えば約１ｍｍ～約１０ｍｍなど、例えば約５ｍｍ～約８ｍｍなどの間で変化することができる。シャドウリング１３５が上昇された（図４Ｂに示されるように）処理工程中、第２の高さＨ２は、約５ｍｍ～約１１ｍｍ、例えば約６ｍｍ～約１０ｍｍなど、例えば約６ｍｍ～約８ｍｍなど、例えば約６．３５ｍｍなどである。
【0054】
処理位置にある間、基板リフトピン１６７は、基板支持体１２２から自由に吊された状態にあり、その結果、リフトピンベース３１０は、リフトフープ１６８の上面に接触しないが、依然としてリフトピンハウジング３０６の中空内面３０８内に配置される。リフトピンベース３１０とリフトフープ１６８との間に間隙を配置することができ、その結果、基板リフトピン１６７は、リフトピンハウジング３０６内に少なくとも部分的に配置されるが、リフトフープ１６８によって機械的に支持されない。シャドウリングリフトプレート３１２、および／またはリフトピンハウジング３０６のうちの１つまたは複数は、処理位置にある間、リフトフープ１６８に接触しており、その結果、シャドウリングリフトプレート３１２およびシャドウリングリフトピン３０２は上昇位置にある。上昇位置にある間、シャドウリングリフトプレート３１２および１つまたは複数のシャドウリングリフトアーム３０４は、チャンバベース１１４の下壁３１６から離隔される。
【0055】
図４Ｃに示されるように、シャドウリング１３５と基板リフトピン１６７の両方は、堆積位置にあるように示されており、その結果、シャドウリング１３５は、堆積プロセス中基板１３０を保護するように構成される。シャドウリング１３５は、図４Ｂの処理位置よりも低い位置にあり、その結果、リフトフープ１６８およびリフトピンハウジング３０６は下降されている。基板リフトピン１６７は、図４Ｂの処理位置と同じように、基板支持体１２２から自由にぶら下がっている。基板リフトピン１６７は、シャドウリング１３５が処理位置から堆積位置まで下降されている間、またはシャドウリング１３５が堆積位置から処理位置まで上昇されている間、移動しない。
【0056】
堆積位置にある間、シャドウリングリフトピン３０２は、依然として、シャドウリング１３５の底部に接触していてもよく、またはシャドウリングリフトピン３０２は、シャドウリング１３５から離隔されていてもよい。下降位置にある間、図４Ｂに関して説明した第２の高さＨ２は、約１ｍｍ未満、例えば約０．５ｍｍ未満など、例えば約０．３ｍｍ未満など、例えば約０．２ｍｍ～約０．３ｍｍなどに減少する。いくつかの実施形態では、シャドウリングリフトプレート３１２および／またはシャドウリングリフトアーム３０４は、チャンバベース１１４の下壁３１６の上に配置され、それに接触する。チャンバベース１１４の下壁３１６に接触することにより、シャドウリングリフトプレート３１２はリフトフープ１６８から係脱することができる。
【0057】
シャドウリングリフトプレート３１２、リフトフープ１６８、およびリフトピンベース３１０の各々の位置づけは、基板リフトピン１６７およびシャドウリングリフトピン３０２の各々の長さ、ならびに基板１３０への処理および堆積の間の所望の第２の距離Ｄ２に対して調節され得る。
【0058】
図５Ａ～図５Ｂは、第１のプロセスおよび第２のプロセスを受けた後の基板の直径にわたるライン走査測定値のグラフである。ライン走査測定は、図８Ａ～図８Ｄおよび図９Ａ～図９Ｃで説明するものと同様の核形成工程、処理工程、およびバルク堆積の後のタングステン（Ｗ）膜厚を測定する。図５Ａは、第１のプロセス方策を使用して第１のプロセスを受けた後の基板の直径にわたるライン走査測定値を示す。図５Ｂは、第２のプロセス方策を使用して第２のプロセスを受けた後の基板の直径にわたるライン走査測定値を示す。第１のプロセスおよび第２のプロセスは、基板上に核形成層を作り出す核形成工程と、基板のトレンチ内に勾配を形成するための処理工程と、ボトムアップ充填プロセスで材料をトレンチ内に堆積させるバルク堆積工程とを含む。本明細書に示されるライン走査測定は、バルク堆積工程の後にタングステン（Ｗ）膜厚を測定する。第１のプロセスおよび第２のプロセスは、核形成および基板処理の間異なる前駆体濃度および流量を使用する。第１のプロセスおよび第２のプロセスの各々を使用して、３つの異なるテストが実行された。本明細書に記載のラジカル処理工程は、図８Ａ～図８Ｄの方法８００、８２５、８５０、および８７５で説明されるような差異的抑制プロセスを含むことができる。第１のテストは、ラジカルの処理工程中シャドウリング１３５の使用なし（ＮＣＳＲなし）に行われた。第２のテストは、図１Ａまたは図４Ｃの位置などにおけるラジカルの処理工程中、基板１３０に隣接して配置されたシャドウリング１３５を使用して（ＮＣＳＲありで）行われた。第３のテストは、ラジカルの処理工程中、基板１３０からシャドウリング１３５を約２５０ｍｉｌだけ離隔するためのシャドウリングスペーサ１５０またはシャドウリングリフトピン３０２などのスペーサ（２５０ミルＮＣＳＲスペーサ）を使用して行われた。
【0059】
図示のように、第１のプロセスと第２のプロセスの両方において、シャドウリング１３５を使用しない場合、またはシャドウリングスペーサ１５０（もしくはシャドウリングリフトピン３０２）をもつシャドウリング１３５を使用する場合のタングステン（Ｗ）膜厚は、シャドウリング１３５がラジカルの処理工程中基板１３０に隣接して配置されている場合よりも基板のエッジの近くで均一である。
【0060】
図６Ａ～図６Ｂは、それぞれ、基板の外側１０ｍｍでの図５Ａ～図５Ｂのライン走査測定値のグラフを示す。図６Ａ～図６Ｂで分かるように、基板のエッジの近くの窒素濃度は、シャドウリングなしで、または基板から離隔されたシャドウリングで実行されたテストではより均一である。これは、第１のプロセス（図６Ａ）において特に優勢であり、基板に隣接するシャドウリングを使用するプロセス（ＮＣＳＲあり）は、基板のエッジの近くで窒素濃度の急激な増加を示している。
【0061】
図７Ａ～図７Ｃは、窒素処理工程中、シャドウリングの場所を交替するか、またはシャドウリングをすべて取り除きながらの膜内の窒素飽和の後の基板にわたる膜厚低減のグラフを示す。図７Ａは、シャドウリングスペーサ１５０またはシャドウリングリフトピン３０２などのシャドウリングスペーサを使用したときの基板上の異なる場所の膜厚減少を示す。それゆえに、シャドウリングは、シャドウリングスペーサまたはシャドウリングリフトピンがない場合よりも基板からさらに離隔される。各テストを実行した後に、４つの異なる領域内の基板の膜厚減少が測定されている。４つの領域は、中心領域（基板の中央領域）、ゾーン１（中心領域の半径方向外側の環状領域）、ゾーン２（ゾーン１の半径方向外側の環状領域）、およびエッジ（ゾーン２の半径方向外側の環状領域）である。膜厚減少は、第１の方策（Ｒ１）、第２の方策（Ｒ２）、第３の方策（Ｒ３）、第４の方策（Ｒ４）、および第５の方策（Ｒ５）などの異なるプロセス方策を使用した膜処理工程を実行した後に決定された。図７Ａに示されるように、基板のエッジの近くの膜厚減少は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５のすべてにおいて、中心、ゾーン１、またはゾーン２の濃度よりも著しく小さい。
【0062】
図７Ｂは、異なるプロセス方策を使用した場合の基板上の異なる場所における膜厚減少を同様に示すが、シャドウリングは、膜の窒素処理の間利用されていない。図７Ａと同様のプロセス方策およびゾーン分布が利用され、唯一の違いは、基板のエッジのまわりからシャドウリングが取り除かれていることである。図７Ｂに示されるように、シャドウリングを取り除くことにより、エッジと、中心、ゾーン１、およびゾーン２の各々との間の膜厚減少の差が減少している。この結果は、利用されたプロセス方策（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５）にかかわらず見られる。
【0063】
図７Ｃは、シャドウリングが基板に隣接して利用される場合の膜厚減少を示す。図７Ｃに示される結果は、基板の異なる部分における膜厚減少の間の差を比較するためのベースラインとして使用することができる。図７Ａおよび図７Ｂと同じプロセス方策のうちのいくつか（Ｒ１、Ｒ３、およびＲ５）が利用され、第６の方策（Ｒ６）が追加されている。図７Ｃに示されるように、シャドウリングが、基板に隣接して、スペーサなしで利用される場合、異なる領域（中心、ゾーン１、ゾーン２、エッジ）を通しての膜厚減少は、スペーサが利用されるか、またはシャドウリングが完全に取り除かれる場合よりも均一ではない。
【0064】
図７Ａ～図７Ｃの各々は、膜厚減少軸に沿った同じスケーリングを含む。図示のように、シャドウリングなしおよびシャドウリングスペーサありで実行されたテストは、基板の内部領域（中央領域、ゾーン１、およびゾーン２）の近くの膜厚減少と比べて、基板のエッジの近くでより均一な膜厚減少を有する。
【0065】
図８Ａは、処理システム１００ｃを使用して実行することができる、一実施形態による、基板を処理する方法８００を示す図である、図９Ａ～図９Ｃは、ボイドフリーおよびシームフリータングステン間隙充填プロセスの異なる段階における方法８００の態様を示す基板９００の一部の概略断面図である。
【0066】
アクティビティ８０１において、方法８００は、基板を処理チャンバ１０２の処理容積部１１５に受け入れることを含む。基板は、１つまたは複数の移送デバイスまたはロボット（図示せず）によって処理容積部１１５に移動され得る。アクティビティ８０２において、方法８００は、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンを基板の上面に対して下降させることを含む。シャドウリングおよび複数の基板リフトピンは、移送位置（図４Ａの移送位置と同様の）から堆積位置（図４Ｃの堆積位置と同様の）まで下降される。堆積位置にある間、シャドウリングは、基板９００の上面に隣接しており、その結果、シャドウリングの底面は、基板９００の上面からの第１の間隔にある。第１の間隔は、基板９００の上面から約１ｍｍ未満、例えば約０．５ｍｍ未満など、例えば約０．３ｍｍ未満など、例えば約０．２ｍｍ～約０．３ｍである。第１の間隔はまた、堆積間隔と呼ばれることもある。シャドウリングは、アクティビティ８０３において形成されるような核形成層９０４を制御するのを支援することができる。
【0067】
シャドウリングおよび複数の基板リフトピンを基板の上面に対して下降させることは、基板が配置される基板支持体アセンブリ１２０などの基板支持体アセンブリを移動させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンは所定の位置に留まりながら、基板支持体アセンブリはシャワーヘッドの方に垂直上方に移動される。いくつかの実施形態では、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンは、アクティビティ８０２の間に全体として垂直上方向に移動するが、基板９００の上面および基板支持体アセンブリ１２０に対して垂直下方向に移動する。
【0068】
アクティビティ８０３において、方法８００は、核生成プロセスを使用して、基板上に核形成層９０４を形成することを含む。核形成層９０４が上に形成された例示的な基板９００の一部が、図９Ａに概略的に示される。
【0069】
ここで、基板９００は、そこに形成された複数の開口部９０５（１つが示されている）を有する誘電体材料層９０２を含むパターン化表面９０１を特徴とする。いくつかの実施形態では、複数の開口部９０５は、約１μｍ以下、例えば、約８００ｎｍ以下または約５００ｎｍ以下などの幅と、約２μｍ以上、例えば、約３μｍ以上または約４μｍ以上などの深さとを有する高アスペクト比のビアまたはトレンチ開口部のうちの１つまたは組合せを含む。いくつかの実施形態では、開口部９０５の個々のものは、約５：１以上、例えば、約１０：１以上、約１５：１以上など、または約１０：１と約４０：１との間、例えば、約１５：１と約４０：１との間などのアスペクト比（深さ対幅の比）を有することができる。図示のように、パターン化表面９０１は、開口部９０５を共形にライニングし、タングステン核形成層９０４の後続の堆積を容易にするために誘電体材料層９０２上に堆積されたバリアまたは接着層９０３（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）層）を含む。いくつかの実施形態では、接着層９０３は、約２オングストローム（Å）と約１００Åとの間の厚さに堆積される。
【0070】
いくつかの実施形態では、方法８００は、基板を処理チャンバ２０２に受け入れる前に、マルチチャンバ処理システムの第２の処理チャンバを使用して接着層９０３を堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、方法８００は、同じ処理チャンバ１０２内で接着層９０３および核形成層９０４を順次堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、接着層９０３は、その上への後続のバルクタングステン堆積を可能にする核形成層として機能する。接着層９０３が核形成層として機能する実施形態では、方法８００は、アクティビティ８０３を含まなくてもよい。
【0071】
いくつかの実施形態では、核形成層９０４は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して堆積される。一般に、ＡＬＤプロセスは、交互に、基板９００をタングステン含有前駆体に曝露することおよび基板９００を還元剤に曝露することと、交互の曝露間に処理領域１２１をパージすることとのサイクルを繰り返すことを含む。適切なタングステン含有前駆体の例は、タングステンヘキサフルオリド（ＷＦ6）、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ6）、またはそれらの組合せなどのタングステンハライドを含む。適切な還元剤の例は、水素ガス（Ｈ2）、ボラン、例えばＢ2Ｈ6、およびシラン、例えばＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、またはそれら組合せを含む。いくつかの実施形態では、タングステン含有前駆体はＷＦ6を含み、還元剤は、Ｂ2Ｈ6、ＳｉＨ4、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、タングステン含有前駆体は、有機金属前駆体、および／またはフッ素フリー前駆体、例えば、ＭＤＮＯＷ（メチルシクロペンタジエニル－ジカルボニルニトロシル－タングステン）、ＥＤＮＯＷ（エチルシクロペンタジエニル－ジカルボニルニトロシル－タングステン）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6）、またはそれらの組合せを含む。
【0072】
核生成プロセスの間、処理容積部１１５は、一般に、約１２０Ｔｏｒｒ未満の圧力、例えば、約９００ｍＴｏｒｒと約１２０Ｔｏｒｒとの間、約１Ｔｏｒｒと約１００Ｔｏｒｒとの間、または例えば約１Ｔｏｒｒと約５０Ｔｏｒｒとの間などの圧力に維持される。基板９００をタングステン含有前駆体に曝露することは、堆積ガス源１４０から処理領域１２１にタングステン含有前駆体を、約１０ｓｃｃｍ超、例えば、約１０ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、例えば約１０ｓｃｃｍと約７５０ｓｃｃｍとの間、または約１０ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間など、などの流量で流すことを含む。基板９００を還元剤に曝露することは、堆積ガス源１４０から処理領域１２１に還元剤を、約１０ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、例えば約１０ｓｃｃｍと約７５０ｓｃｃｍとの間などの流量で流すことを含む。本明細書に記載の様々な堆積および処理プロセスの流量は、３００ｍｍ直径の基板を処理するように構成された処理システム１００ｃ向けであることに留意されたい。適切なスケーリングが、異なるサイズの基板を処理するように構成された処理システムに使用されてもよい。
【0073】
ここで、タングステン含有前駆体および還元剤は、各々、処理領域１２１に、約０．１秒と約１０秒との間、例えば、約０．５秒と約５秒との間などの期間流される。処理領域１２１は、処理領域１２１内にアルゴン（Ａｒ）などの不活性パージガスを、約０．１秒と約１０秒との間、例えば、約０．５秒と約５秒との間などの期間流すことによって、交互の曝露の間にパージすることができる。パージガスは、堆積ガス源１４０またはバイパスガス源１３８から供給することができる。一般に、核生成プロセスのサイクルの繰り返しは、核形成層９０４が、約１０Åと約２００Åとの間、例えば、約１０Åと約１５０Åとの間、または約２０Åと約１５０Åとの間などの厚さを有するまで続く。アクティビティ８０３の間基板９００に隣接するシャドウリングが存在すると、基板９００のベベルエッジの近くの堆積速度が低減する。
【0074】
アクティビティ８０４において、方法８００は、シャドウリングを堆積位置（図４Ｃの堆積位置と同様の）から処理位置（図４Ｂの処理位置と同様の）まで上昇させることを含む。処理位置は、基板リフトピンが下降位置にあり、一方、シャドウリングが基板９００に対して上昇位置にあることを含む。シャドウリングの位置づけは、所望に応じてより高くまたはより低くなるように調節されてもよい。シャドウリングは、アクティビティ８０５の前に上昇される。シャドウリングを上昇させることは、リフトフープを垂直上方向に作動させることと、シャドウリングリフトピンを使用してシャドウリングを上昇させることとを含む。シャドウリングが堆積位置と処理位置との間で作動されている間、基板リフトピンは所定の位置に留まることができる。それゆえに、基板は、処理工程中、基板支持体１２２の上に留まり、基板支持体１２２に接触している。シャドウリングの上昇の間、基板支持体は、静止したままであり、シャドウリングと基板支持体の上面との間の全体的な距離を増加させることができる。本明細書に記載の実施形態では、シャドウリングの底部と基板の上面との間の距離は、約０．５ｍｍ～約１１ｍｍ、例えば約１ｍｍ～約１１ｍｍなど、例えば約５ｍｍ～約１０ｍｍなど、例えば約６ｍｍ～約６．５ｍｍなど、例えば約６．３５ｍｍなどの第２の高さＨ２である。いくつかの実施形態では、第２の高さＨ２は、処理間隔として定義される。シャドウリングを上昇させることにより、アクティビティ８０５の間に実行される処理の均一性が改善されることが示されている。本明細書に記載の実施形態では、シャドウリングの上昇は、約９ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば約１０ｍｍ～約１４ｍｍなど、例えば約１１ｍｍ～約１３ｍｍなどである。
【0075】
アクティビティ８０５において、方法８００は、基板９００のフィールド表面へのタングステン堆積を抑制するために、および差異的抑制プロセスを使用することによって複数の開口部９０５内に差異的抑制プロファイルを形成するために、核形成層９０４を処理することを含む。一般に、差異的抑制プロファイルを形成することは、処理ガスの活性化核種、例えば、図９Ｂに示される処理ラジカル９０６に核形成層９０４を曝露することを含む。抑制プロセスに使用することができる適切な処理ガスは、Ｎ2、Ｈ2、ＮＨ3、ＮＨ4、Ｏ2、ＣＨ4、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、処理ガスは、Ｎ2などの窒素、Ｈ2、ＮＨ3、ＮＨ4、またはそれらの組合せなどを含み、活性化核種は、窒素ラジカル、例えば、原子窒素を含む。いくつかの実施形態では、処理ガスは、処理混合ガスを形成するために、Ａｒ、Ｈｅ、またはそれらの組合せなどの不活性キャリアガスと組み合わされる。
【0076】
理論に束縛されるものではないが、活性化窒素核種（処理ラジカル９０６）は、活性化窒素核種の吸着によって、および／または核形成層９０４の金属タングステンとの反応によって、核形成層９０４の一部に組み込まれて、窒化タングステン（ＷＮ）表面が形成されると考えられる。タングステン核形成層９０４の吸着窒素および／または窒化表面は、望ましくは、さらなるタングステン核形成、それゆえに、その上への後続のタングステン堆積を遅らせる（抑制する）。
【0077】
一般に、複数の開口部９０５への処理ラジカル９０６の拡散は、特徴部の開口部９０５内に所望の抑制勾配をもたらすように制御される。ここで、処理ラジカル９０６の拡散は、パターン化表面９０１のフィールドからの距離の増加とともに開口部９０５の壁におけるタングステン成長抑制効果が減少するように制御される（図９Ｂ～図９Ｃ）。その結果として、タングステン核形成は、特徴部の底部またはその近くの場所でより容易に確立され、確立された後、開口部９０５内のタングステン成長（間隙充填材料９０８の堆積）が、核形成の点から（例えば、開口部９０５の底部の抑制のないまたは抑制の低い領域から）から加速して、ボトムアップシームレスタングステン間隙充填が可能になる。抑制の高い領域から抑制のないまたは抑制の低い領域への抑制勾配の方向が、矢印９１７によって示される（図９Ｃ）。開口部９０５への処理ラジカル９０６の拡散は、一般に、開口部９０５のサイズおよびアスペクト比に少なくとも部分的に依存し、とりわけ、パターン化表面９０１における処理ラジカル９０６のエネルギー、フラックス、および実施形態によっては方向性を制御することによって調節することができる。
【0078】
いくつかの実施形態では、核形成層９０４を処理ラジカル９０６に曝露することは、第１のラジカル発生器１０６Ａを使用して実質的にハロゲンフリー処理混合ガスの処理プラズマを形成することと、処理プラズマの放出物を処理領域１２１に流すこととを含む。いくつかの実施形態では、第１のラジカル発生器１０６Ａへの処理混合ガスの流量、したがって、処理領域１２１への処理プラズマ放出物の流量は、約１ｓｃｃｍと約３０００ｓｃｃｍとの間、例えば、約１ｓｃｃｍと約２５００ｓｃｃｍとの間、約１ｓｃｃｍと約２０００ｓｃｃｍとの間、約１ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、約１ｓｃｃｍと約５００ｓｃｃｍとの間、約１ｓｃｃｍと約２５０ｓｃｃｍとの間、約１ｓｃｃｍと約１００ｓｃｃｍとの間、または約１ｓｃｃｍと約７５ｓｃｃｍとの間など、例えば、約１ｓｃｃｍと約５０ｓｃｃｍとの間である。
【0079】
いくつかの実施形態では、処理混合ガス中の実質的にハロゲンフリーの処理ガスの濃度は、約０．５体積％と約５０体積％との間、例えば、約０．５体積％と約４０体積％との間、約０．５体積％と約３０体積％との間、約０．５体積％と約２０体積％との間など、または例えば約０．５体積％と約１０体積％との間、例えば、約０．５体積％と約５体積％との間などである。
【0080】
いくつかの実施形態では、例えば、実質的にハロゲンフリー処理ガスがＮ2、ＮＨ3、および／またはＮＨ4を含む場合、第１のラジカル発生器１０６Ａは、３００ｍｍ直径の基板の抑制処理プロセスの間、約０．０２ｍｇと約１５０ｍｇとの間、例えば、約０．０２ｍｇと約１５０ｍｇとの間、または約０．０２ｍｇと約１００ｍｇとの間、または約０．１ｍｇと約１００ｍｇとの間、または約０．１ｍｇと約１００ｍｇとの間、または約１ｍｇと約１００ｍｇとの間などの原子窒素を活性化させるために使用することができる。いくつかの実施形態では、第１のラジカル発生器１０６Ａは、３００ｍｍ直径の基板の抑制処理プロセスの間、約０．０２ｍｇ以上、例えば、約０．２ｍｇ以上、約０．４ｍｇ以上、約０．６ｍｇ以上、約０．８ｍｇ以上、約１ｍｇ以上、約１．２ｍｇ以上、約１．４ｍｇ以上、約１．６ｍｇ以上、約１．８ｍｇ以上、約２ｍｇ以上、約２．２ｍｇ以上、約２．４ｍｇ以上、約２．６ｍｇ以上、約２．８ｍｇ、または約３ｍｇ以上などの原子窒素を活性化させるために使用することができる。適切なスケーリングが、異なるサイズの基板を処理するように構成された処理システムに使用されてもよい。
【0081】
他の実施形態では、処理ラジカル９０６は、シャワーヘッド１１８によって処理領域１２１から分離された処理容積部１１５の一部、例えば、シャワーヘッド１１８とリッドプレート１１６の間などにおいて点火および維持される遠隔プラズマ（図示せず）を使用して形成することができる。それらの実施形態では、活性化処理ガスは、それから実質的にすべてのイオンを取り除くために、処理ラジカル９０６が処理領域１２１および基板９００の表面に達する前にイオンフィルタを通して流すことができる。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド１１８は、イオンフィルタとして使用されてもよい。他の実施形態では、処理ラジカルを形成するために使用されるプラズマは、シャワーヘッド１１８と基板９００との間の処理領域１２１に形成されたインシトゥプラズマである。いくつかの実施形態では、例えば、インシトゥ処理プラズマを使用する場合、基板９００にバイアスをかけて、処理ガスから形成されたイオン、例えば帯電した処理ラジカルを、基板表面に向けて、方向性を制御し、および／またはそれを加速することができる。
【0082】
アクティビティ８０５の差異的抑制プロセスの後、シャドウリング１３５は、図４Ｃに示された位置と同様の堆積位置まで下降される。シャドウリング１３５は、アクティビティ８０６の間に堆積位置まで下降される。シャドウリング１３５は、リフトフープ１６８を下降させることによって下降される。リフトピンは、基板支持体１２２に対して所定の位置に留まり、基板支持体１２２から自由にぶら下がることができる。堆積位置にある間、シャドウリングは、基板９００の上面に隣接しており、その結果、シャドウリングの底面は、基板９００の上面からの第１の間隔にある。第１の間隔は、基板９００の上面から約１ｍｍ未満、例えば約０．５ｍｍ未満など、例えば約０．３ｍｍ未満など、例えば約０．２ｍｍ～約０．３ｍｍなどである。シャドウリングは、アクティビティ８０７の間の基板９００のベベルエッジへの間隙充填材料９０８の堆積を制御するのを支援することができる。
【0083】
アクティビティ８０７において、方法３００は、アクティビティ８０５における抑制処理によって設けられた差異的抑制プロファイルに従って複数の開口部９０５内にタングステン間隙充填材料９０８を選択的に堆積させる（図９Ｃ）ことを含む。１つの実施形態では、タングステン間隙充填材料９０８は、タングステン含有前駆体ガスおよび還元剤を処理領域１２１に同時に流す（並行に流す）ことと、それに基板９００を曝露することとを含む低応力化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを使用して形成される。タングステン間隙充填ＣＶＤプロセスで使用されるタングステン含有前駆体および還元剤は、アクティビティ８０３において記載されたタングステン含有前駆体と還元剤の任意の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、タングステン含有前駆体はＷＦ6を含み、還元剤はＨ2、Ｂ2Ｈ6、ＳｉＨ4またはそれらの組合せを含む。
【0084】
ここで、タングステン含有前駆体は、約５０ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、または約５０ｓｃｃｍ超、または約１０００Ｔｏｒｒ未満、または約１００ｓｃｃｍと約９００ｓｃｃｍとの間のレートで処理領域１２１に流される。還元剤は、約５００ｓｃｃｍ超、例えば、約７５０ｓｃｃｍ超、約１０００ｓｃｃｍ超など、または約５００ｓｃｃｍと約１００００ｓｃｃｍとの間、例えば、約１０００ｓｃｃｍと約９０００ｓｃｃｍとの間、または約１０００ｓｃｃｍと約８０００ｓｃｃｍとの間などのレートで処理領域１２１に流される。
【0085】
いくつかの実施形態では、タングステン間隙充填ＣＶＤプロセス条件は、従来のタングステンＣＶＤプロセスと比較して、相対的に低い残留膜応力を有するタングステン特徴部を提供するように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、タングステン間隙充填ＣＶＤプロセスは、基板を、約２５０℃以上、例えば、約３００℃以上など、または約２５０℃と約６００℃との間、または約３００℃と約５００℃との間の温度に加熱することを含む。ＣＶＤプロセスの間、処理領域１２１は、一般に、約５００Ｔｏｒｒ未満、約６００Ｔｏｒｒ未満、約５００Ｔｏｒｒ未満、約４００Ｔｏｒｒ未満、または約１Ｔｏｒｒと約５００Ｔｏｒｒとの間、例えば、約１Ｔｏｒｒと約４５０Ｔｏｒｒとの間、または約１Ｔｏｒｒと約４００Ｔｏｒｒとの間など、または例えば、約１Ｔｏｒｒと約３００Ｔｏｒｒとの間の圧力に維持される。
【0086】
別の実施形態では、タングステン間隙充填材料９０８は、アクティビティ８０７において、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して堆積される。タングステン間隙充填ＡＬＤプロセスは、基板９００をタングステン含有前駆体ガスと還元剤に交互に曝露することと、交互の曝露の間に処理領域１２１をパージすることとのサイクルを繰り返すことを含む。タングステン間隙充填ＡＬＤプロセスで使用されるタングステン含有前駆体および還元剤は、アクティビティ８０３において記載されたタングステン含有前駆体と還元剤の任意の組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、タングステン含有前駆体はＷＦ6を含み、還元剤はＨ2を含む。
【0087】
ここで、タングステン含有前駆体および還元剤は、各々、約０．１秒と約１０秒との間、例えば約０．５秒と約５秒との間などの期間処理領域１２１に流される。処理領域１２１は、一般に、交互の曝露の間に、約０．１秒と約１０秒との間、例えば約０．５秒と約５秒との間などの期間、アルゴン（Ａｒ）などの不活性パージガスを処理領域１２１に流すことによってパージされる。
【0088】
基板９００をタングステン含有前駆体に曝露することは、堆積ガス源１４０から処理領域１２１にタングステン含有前駆体を、約１０ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、例えば、約１００ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、約２００ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、約４００ｓｃｃｍと約１０００ｓｃｃｍとの間、または約５００ｓｃｃｍと約９００ｓｃｃｍとの間などの流量で流すことを含むことができる。基板９００を還元剤に曝露することは、堆積ガス源１４０から処理領域１２１に還元剤を、約５００ｓｃｃｍと約１００００ｓｃｃｍの間、例えば、約５００ｓｃｃｍと約８０００ｓｃｃｍとの間、約５００ｓｃｃｍと約５０００ｓｃｃｍとの間、または約１０００ｓｃｃｍと約４０００ｓｃｃｍとの間などの流量で流すことを含むことができる。
【0089】
いくつかの実施形態では、タングステン間隙充填ＡＬＤプロセスは、基板を、約２５０℃以上、例えば、約３００℃以上など、または約２５０℃と約６００℃との間、または約３００℃と約５００℃との間の温度に加熱することを含む。いくつかの実施形態では、ＡＬＤプロセスは、処理領域１２１を、約１５０Ｔｏｒｒ未満、約１００Ｔｏｒｒ未満、約５０Ｔｏｒｒ未満、例えば約３０Ｔｏｒｒ未満、または約０．５Ｔｏｒｒと約５０Ｔｏｒｒとの間、例えば約１Ｔｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒとの間などの圧力に維持することを含む。
【0090】
他の実施形態では、タングステン間隙充填材料９０８は、処理領域１２１をパージすることなく、基板９００をタングステン含有前駆体ガスと還元剤に交互に曝露するサイクルを繰り返すことを含むパルスＣＶＤ法を使用して堆積される。タングステン間隙充填パルスＣＶＤ法の処理条件は、タングステン間隙充填ＡＬＤプロセスについて上述したものと同じ、実質的に同じ、または同じ範囲内とすることができる。
【0091】
アクティビティ８０８において、方法８００は、シャドウリングと基板リフトピンの両方を基板の上面に対して上昇させることを含む。アクティビティ８０８中に、シャドウリングおよび基板リフトピンは、図４Ａの移送位置などの移送位置まで上昇させることができる。基板および基板支持体はまた、基板支持体に対するシャドウリングおよび基板リフトピンの上昇と同時に、前に、または後に図４Ａの移送位置まで下降させることができる。アクティビティ８０８は、アクティビティ８０７の堆積プロセスの後に実行される。シャドウリングおよび基板リフトピンは、処理位置（図４Ｂ）または下降位置（図４Ｃ）のいずれかから移送位置まで持ち上げられ得る。本明細書で説明するように、シャドウリングおよび基板リフトピンは、リフトフープ１６８などのリフトフープがリフトピンベース３１０などの基板リフトピンの各々のベースに接触しているように位置づけられる。リフトフープを作動することにより、基板支持体とシャドウリングがさらに離隔され、その結果、シャドウリングは、基板支持体の上面から離隔される。基板リフトピンは、基板リフトピンの各々の上部が基板支持体の上面より上に配置され、基板９００が基板支持体の上面から離隔されるように作動される。基板支持体から基板９００を離隔することにより、続いて、シャドウリングと基板支持体との間に形成された開口部を通して、基板９００をプロセスチャンバの処理領域から取り出すことが可能になる。
【0092】
いくつかの実施形態では、基板支持体は、アクティビティ８０８中に垂直下方に作動され、その結果、基板支持体の上面は、プロセスチャンバの側壁内の開口部３１４などの開口部と位置合せされるか、または開口部の下に位置合せされる。基板支持体が垂直下方に作動される場合、リフトピンおよびシャドウリングは、移動されることなく基板の上面に対して上昇され得る。いくつかの実施形態では、リフトピンおよびシャドウリングは、シャワーヘッドから離れるように垂直下方に作動されるが、基板支持体は、より大きい量だけ、またはより大きい全体速度で下方に移動する。それゆえに、リフトピンとシャドウリングの両方が下方に作動されている場合でさえ、リフトピンおよびシャドウリングは、基板支持体の上面から離れるように作動され得る。いくつかの実施形態では、シャドウリングおよびリフトピンは、所定の位置に留まることができ、一方、基板支持体は、リフトピンが上部部分を基板支持体の基板支持面より上に配置されるように位置づけられるまで下方に移動する。
【0093】
図８Ｂは、処理システム１００ｃを使用して実行することができる、一実施形態による、基板を処理する方法８２５を示す図である。図９Ａ～図９Ｃは、ボイドフリーおよびシームフリータングステン間隙充填プロセスの異なる段階での方法８２５の態様を示す基板９００の一部の概略断面図である。方法８２５は、図８Ａの方法８００と類似しているが、アクティビティ８０２およびアクティビティ８０４が省略され、一方、アクティビティ８０９が追加されている。アクティビティ８０９はアクティビティ８０２に取って代わる。アクティビティ８０９は、基板がアクティビティ８０１の間に処理容積部内に受け取られた後、およびアクティビティ８０３の核生成プロセスを実行する前に実行される。
【0094】
アクティビティ８０９は、シャドウリングを処理位置まで上昇させることと、複数の基板リフトピンを基板の上面に対して下降させることとを含む。複数の基板リフトピンは、移送位置（図４Ａの移送位置と同様の）から処理位置（図４Ｂの堆積位置と同様の）まで下降される。処理位置にある間、シャドウリングは、基板９００の上面／基板支持体の上面から第２の高さＨ２にあり、その結果、シャドウリングの底面は、基板９００の上面／基板支持体の上面から第１の間隔にある。第２の高さは、基板９００の上面または基板支持体の上面から約１２ｍｍ未満、例えば約２ｍｍ～約１１ｍｍなど、例えば約２ｍｍ～約１０ｍｍなどである。
【0095】
シャドウリングは、アクティビティ８０５の差異的抑制工程中の窒素処理の改善を可能にするために、基板９００の上面から離隔される。アクティビティ８０３で形成される核形成層９０４の厚さが小さいために、核形成層９０４は、シャドウリングが基板の上面から離隔されているか、または基板の上面に隣接して配置されているかどうかにかかわらず、依然として比較的均一であることが示されている。それゆえに、シャドウリングの位置は、いくつかの実施形態では、アクティビティ８０３の核生成プロセスとアクティビティ８０４の差異的抑制プロセスとの間一定に保持される。アクティビティ８０３とアクティビティ８０４との間でシャドウリングを一定の位置に保持することにより、全体的なプロセス時間を短縮することができる。
【0096】
基板の上面に対するシャドウリングの上昇および複数の基板リフトピンの下降は、基板が配置される基板支持体アセンブリ１２０などの基板支持体アセンブリを移動させることを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板支持体アセンブリは、シャワーヘッドの方に垂直上方に移動されるが、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンは、所定の位置に留まる。いくつかの実施形態では、シャドウリングおよび複数の基板リフトピンは、アクティビティ８０２の間に全体的に垂直上方向に移動するが、基板９００の上面および基板支持体アセンブリ１２０に対して垂直下方向に移動する。
【0097】
図８Ｃは、図１Ａの処理システム１００ａおよび図１Ｂの処理システム１００ｂを使用して実行される、一実施形態による、基板を処理する方法８５０を示す別の図である。図９Ａ～図９Ｃは、ボイドフリーおよびシームフリータングステン間隙充填プロセス方式の異なる段階での方法８５０の態様を示す基板９００の一部の概略断面図として利用することもできる。
【0098】
アクティビティ８５１において、基板９００は、第１の処理システムの第１の処理チャンバ、例えば処理チャンバ１０２などに位置づけられる。第１の処理システムは、図１Ｂの処理システム１００ｂとすることができる。第１の処理システムは、処理チャンバ内に配置されたシャドウリングと、シャドウリングを基板９００からさらに離隔するためのシャドウリングスペーサ１５０などのスペーサとを含む。基板９００は、ロボットなどの１つまたは複数の移送デバイスによって第１の処理チャンバ内に配置することができる。基板９００が、基板支持体１２２などの基板支持体の基板支持面に配置されると、基板支持体１２２は、処理位置まで上方に作動され得る。処理位置は、図１Ｂに示されたものと同様である。シャドウリングは、スペーサを使用して第１の環状ライナ１２７から離隔される。スペーサはまた、基板とシャドウリングの底面との間に間隙を与える。スペーサは、核生成プロセスおよび差異的抑制プロセス（処理プロセス）ならびにバルク堆積プロセスのために、基板とシャワーヘッドとの間の距離を同じに維持しながら、シャドウリングと基板との間の距離を増加させることができる。いくつかの実施形態では、第２の処理チャンバは、シャドウリングスペーサ１５０およびシャドウリング１３５のいずれも含まない。
【0099】
アクティビティ８５１の後、核生成プロセスが、アクティビティ８５２の間に基板９００に実行される。アクティビティ８５２は、図８Ａの方法８００のアクティビティ８０３の間に実行される核生成プロセスと同様である。核生成プロセスは、第１の処理チャンバにおいて、基板支持体が上昇位置にあり、シャドウリングが基板の上面から離隔されるような処理位置で実行される。
【0100】
アクティビティ８５２の後、差異的抑制プロセスが、アクティビティ８５３の間に基板９００に実行される。差異的抑制プロセスは、処理工程であり、図８Ａの方法８００のアクティビティ８０５の差異的抑制プロセスと同様である。差異的抑制プロセスは、第１の処理チャンバにおいて、処理位置で実行され、その結果、基板支持体は、アクティビティ８５２の上昇位置にある。
【0101】
いくつかの実施形態では、シャドウリングおよびスペーサは、アクティビティ８５２の核生成プロセスまたはアクティビティ８５３の差異的抑制プロセス中存在せず、その結果、第１の処理チャンバは、シャドウリングおよびスペーサを含まない。これらの実施形態では、基板９００と、シャワーヘッド１１８などのシャワーヘッドまたはプレートスタックの別の部分との間の容積は、いかなる他のチャンバ部品も含まず、シャワーヘッドは、基板９００の各々の部分への直線的な見通し線を有する。
【0102】
アクティビティ８５３の差異的抑制プロセスの後、基板９００は、アクティビティ８５４の間に第２の処理システムの処理チャンバ１０２などの第２の処理チャンバに移送される。第２の処理システムは、図１Ａの処理システム１００ａと同様である。基板９００は、ロボットなどの移送デバイスを使用して、第１の処理チャンバと第２の処理チャンバとの間を移動される。いくつかの実施形態では、基板９００は、第１の処理チャンバと第２の処理チャンバとの間を通過する間に移送チャンバを通して移動されてもよい。第２の処理システムはスペーサを含まない。スペーサがないことにより、アクティビティ８５２および８５３の処理プロセスならびにアクティビティ８５５の堆積プロセスの両方に対して、基板とシャワーヘッドとの間の距離を同じに維持しながら、シャドウリングと基板との間の距離を減少させることができる。
【0103】
基板９００がアクティビティ８５４の間に第２の処理チャンバに移送された後、アクティビティ８５５の間に堆積プロセスが基板に実行される。堆積プロセスは、バルク堆積プロセスであり、図８Ａの堆積プロセス８０７と同様とすることができる。アクティビティ８５５の堆積プロセスは、基板９００のベベルエッジの近くの堆積速度を低減するために、第２の処理チャンバにおいて実行される。第２の処理チャンバは、基板９００の上面とシャドウリングの底面との間の距離が、アクティビティ８５２および８５３の間の距離と比べて、アクティビティ８５５の間減少するように構成される。
【0104】
アクティビティ８５５の堆積プロセスとは別のチャンバでアクティビティ８５２および８５３の処理プロセスを実行することにより、処理チャンバまたはプロセスパラメータを再構成することなく、シャドウリングの間隔を２つのプロセス間で変更することができる。
【0105】
図８Ｄは、図１Ａ～図１Ｂの処理システム１００ａおよび１００ｂを使用して実行される、一実施形態による、基板を処理する方法８７５を示す別の図である。図９Ａ～図９Ｃは、ボイドフリーおよびシームフリータングステン間隙充填プロセス方式の異なる段階での方法８７５の態様を示す基板９００の一部の概略断面図として利用することもできる。
【0106】
アクティビティ８５６において、基板９００は、第１の処理システムの第１の処理チャンバ、例えば処理チャンバ１０２などに位置づけられる。第１の処理システムは、図１Ａの処理システム１００ａとすることができる。第１の処理システムは、処理チャンバ内に配置されたシャドウリングを含むが、基板９００からシャドウリングをさらに離隔するためのスペーサを含まない。基板９００は、ロボットなどの１つまたは複数の移送デバイスによって第１の処理チャンバ内に配置することができる。基板９００が、基板支持体１２２などの基板支持体の基板支持面に配置されると、基板支持体１２２は、処理位置まで上方に作動され得る。処理位置は、図１Ａに示されたものと同様である。
【0107】
アクティビティ８５６の後、核生成プロセスが、アクティビティ８５２の間に基板９００に実行される。アクティビティ８５２は、図８Ａの方法８００のアクティビティ８０３の間に実行される核生成プロセスと同様である。核生成プロセスは、第１の処理チャンバで実行される。
【0108】
アクティビティ８５２の核生成プロセスの後、基板９００は、アクティビティ８５７の間に第２の処理システムの第２の処理チャンバ、例えば処理チャンバ１０２などに移送される。第２の処理システムは、図１Ｂの処理システム１００ｂと同様である。基板９００は、ロボットなどの移送デバイスを使用して、第１の処理チャンバと第２の処理チャンバとの間を移動される。いくつかの実施形態では、基板９００は、第１の処理チャンバと第２の処理チャンバとの間を通過する間に移送チャンバを通して移動されてもよい。第２の処理システムは、シャドウリングを第１の環状ライナ１２７から離隔するシャドウリングスペーサ１５０などのスペーサを含む。スペーサはまた、基板とシャドウリングの底面との間に間隙を与える。スペーサは、核生成プロセスと差異的抑制プロセス（処理プロセス）の両方のために、基板とシャワーヘッドとの間の距離を同じに維持しながら、シャドウリングと基板との間の距離を増加させることができる。いくつかの実施形態では、第２の処理チャンバは、シャドウリングスペーサ１５０およびシャドウリング１３５のいずれも含まない。
【0109】
アクティビティ８５７の後、差異的抑制プロセスが、アクティビティ８５３の間に基板９００に実行される。差異的抑制プロセスは、処理工程であり、図８Ａの方法８００のアクティビティ８０５の差異的抑制プロセスと同様である。差異的抑制プロセスは、第２の処理チャンバにおいて、処理位置で実行され、その結果、基板支持体は、上昇位置にある。
【0110】
アクティビティ８５２の核生成プロセスおよびアクティビティ８５３の差異的抑制プロセスを別のチャンバで実行することにより、処理チャンバまたはプロセスパラメータを再構成することなく、シャドウリングの間隔を２つのプロセス間で変更することができる。
【0111】
いくつかの実施形態では、シャドウリングおよびスペーサは、アクティビティ８５３の差異的抑制プロセス中存在せず、その結果、第２の処理チャンバは、シャドウリングおよびスペーサを含まない。これらの実施形態では、基板９００と、シャワーヘッド１１８などのシャワーヘッドまたはプレートスタックの別の部分との間の容積は、いかなる他のチャンバ部品も含まず、シャワーヘッドは、基板９００の各々の部分への直線的な見通し線を有する。
【0112】
アクティビティ８５３の差異的抑制プロセスの後、基板９００は、アクティビティ８５８の間に第３の処理システムの第３の処理チャンバ、例えば処理チャンバ１０２などに移送される。第３の処理システムは、図１Ａの処理システム１００ａと同様である。基板９００は、ロボットなどの移送デバイスを使用して、第２の処理チャンバと第３の処理チャンバとの間を移動される。いくつかの実施形態では、基板９００は、第２の処理チャンバと第３の処理チャンバとの間を通過する間に移送チャンバを通して移動されてもよい。第３の処理システムはスペーサを含まない。スペーサがないことにより、アクティビティ８５２および８５３の処理プロセスならびにアクティビティ８５５の堆積プロセスの両方に対して、基板とシャワーヘッドとの間の距離を同じに維持しながら、シャドウリングと基板との間の距離を減少させることができる。いくつかの実施形態では、第３の処理システムは、第１の処理システムと同じであり、その結果、第１の処理システムおよび第２の処理システムのみが利用される。核形成工程とバルク堆積プロセス工程の両方の間の基板支持体が同じ温度であるように構成される場合、第３の処理システムは第１の処理システムと同じである。核形成工程およびバルク堆積工程中、基板支持体が異なる温度に保持されるように構成される実施形態では、３つの異なる処理システムが利用される。
【0113】
基板９００がアクティビティ８５８の間に第３の処理チャンバに移送された後、堆積プロセスが、アクティビティ８５５の間に基板に実行される。堆積プロセスは、バルク堆積プロセスであり、図８Ａの堆積プロセス８０７と同様とすることができる。アクティビティ８５５の堆積プロセスは、基板９００のベベルエッジの近くの堆積速度を低減するために、第３の処理チャンバで実行される。第３の処理チャンバは、基板９００の上面とシャドウリングの底面との間の距離が、アクティビティ８５５の間、アクティビティ８５３の間の距離と比べて減少するように構成される。
【0114】
本明細書に記載の装置および方法は、基板とシャドウリングとの間の距離を、異なるプロセス工程間で変更することができるようにする。本明細書で説明したように、堆積工程中基板とシャドウリングとの間の距離を減少させることは有益であるが、シャドウリングが基板に接近すると、後のプロセスアクティビティの間に不均一な処理が引き起こされる。処理は、核形成工程と差異的抑制工程の両方、または単に差異的抑制工程を含むことができる。本明細書に記載の実施形態では、基板へのシャドウリングの接近が、堆積工程と処理工程との間で変更されて、処理／差異的抑制工程中シャドウリングと基板との間の間隔が増加される。処理が核形成工程と差異的抑制工程の両方を含むプロセスでは、シャドウリングは、両方の工程中上昇位置とすることができる。処理が差異的抑制工程のみを含むプロセスでは、シャドウリングは、核形成工程中下降位置、差異的抑制工程中上昇位置、堆積工程中下降位置とすることができる。本明細書に記載の実施形態は、基板のベベルエッジへの膜堆積を低減しながら、処理結果を改善することが示されている。
【0115】
前述は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が、本開示の基本範囲から逸脱することなく考案され得、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【国際調査報告】