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(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】2024-10-04
(54)【発明の名称】低抵抗率のタングステン特徴を形成するための方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/285 20060101AFI20240927BHJP
C23C 16/06 20060101ALI20240927BHJP
H01L 21/28 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L21/285 Z
C23C16/06
H01L21/28 301R
H01L21/28 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024520809
(86)(22)【出願日】2022-07-25
(85)【翻訳文提出日】2024-04-04
(86)【国際出願番号】 US2022038211
(87)【国際公開番号】W WO2023059381
(87)【国際公開日】2023-04-13
(31)【優先権主張番号】63/252,478
(32)【優先日】2021-10-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/363,646
(32)【優先日】2022-04-27
(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】
【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
(72)【発明者】
【氏名】ワン ペイチー
(72)【発明者】
【氏名】チェン チェン
(72)【発明者】
【氏名】ウー カイ
(72)【発明者】
【氏名】ハー インス
(72)【発明者】
【氏名】リー サン ジン
【テーマコード（参考）】
4K030
4M104
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA07
4K030AA11
4K030AA12
4K030AA13
4K030AA16
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA20
4K030BA38
4K030CA04
4K030CA12
4K030DA06
4K030DA09
4K030EA05
4K030EA06
4K030FA01
4K030GA02
4K030GA12
4K030HA01
4K030JA01
4K030JA05
4K030JA09
4K030JA10
4K030JA11
4K030KA17
4K030KA20
4K030KA23
4K030KA36
4K030KA39
4K030KA41
4K030KA45
4K030LA15
4M104BB30
4M104BB39
4M104DD33
4M104DD42
4M104DD45
4M104DD55
4M104DD75
4M104DD79
4M104DD80
4M104FF18
4M104FF22
4M104FF27
4M104HH16
4M104HH20
(57)【要約】
核生成層と充填層とを含むタングステン含有層を含む基板の構造が提供される。核生成層は、開口部の側壁に沿って配置される。核生成層は、ホウ素およびタングステンを含む。充填層は、開口部内の核生成層の上に配置される。タングステン含有層は、約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。タングステン含有層は、約２００Å～約６００Åの厚さを有する。タングステン含有層の厚さは、開口部の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層の幅の半分である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の構造であって、前記基板内の開口部と、
タングステン含有層であって、
前記開口部の側壁に沿って配置された核生成層であり、ホウ素およびタングステンを含む、核生成層、ならびに
前記開口部内の前記核生成層の上に配置された充填層であり、前記タングステン含有層が約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有し、前記タングステン含有層が約２００Å～約６００Åの厚さを有し、前記タングステン含有層の厚さが前記開口部の対向する側壁部分間の前記開口部内に配置された前記タングステン含有層の幅の半分である、充填層
を含む、タングステン含有層と
を含む、構造。
【請求項2】
前記核生成層が約１：４～約１：１のホウ素対タングステン比を含む、請求項１に記載の構造。
【請求項3】
前記ホウ素対タングステン比が約１：３～１：２である、請求項２に記載の構造。
【請求項4】
前記基板と前記核生成層との間に配置された接着層をさらに含む、請求項１に記載の構造。
【請求項5】
前記タングステン含有層が、窒素、酸素、フッ素、またはこれらの組合せをさらに含む、請求項１に記載の構造。
【請求項6】
基板上の構造であって、前記基板内の開口部と、
前記開口部の側壁上に配置された接着層と、
前記側壁内の前記接着層の上に配置されたタングステン含有層であり、前記タングステン含有層が約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有し、約２００Å～約６００Åの厚さを有し、前記タングステン含有層の前記厚さが前記開口部の対向する側壁部分間の前記開口部内に配置された前記タングステン含有層の幅の半分である、タングステン含有層と
を含む、構造。
【請求項7】
前記タングステン含有層の前記厚さが約３００Å～約６００Åであり、前記タングステン含有層の抵抗率が約１４μΩ・ｃｍ以下である、請求項６に記載の構造。
【請求項8】
前記タングステン含有層がホウ素を含む核生成層を含む、請求項６に記載の構造。
【請求項9】
ホウ素対タングステン比が約１：３～１：１である、請求項６に記載の構造。
【請求項10】
前記タングステン含有層が約３．５ｎｍ以下の二乗平均平方根によって計算された表面粗さを含む、請求項６に記載の構造。
【請求項11】
前記タングステン含有層が約２ｎｍ～約３ｎｍの二乗平均平方根によって計算された表面粗さを含む、請求項６に記載の構造。
【請求項12】
基板上に構造を形成する方法であって、前記基板を前駆体ガス流量でタングステン含有前駆体ガスに曝露することと、
前記基板を還元剤流量でホウ素を含む還元剤に曝露することであり、前記タングステン含有前駆体ガスと前記還元剤とが周期的に交互に施されて、前記基板の少なくとも１つの開口部内の前記基板の上に核生成層を形成する、曝露することと、
前記少なくとも１つの開口部内の前記核生成層の上に充填層を堆積させることと、
前記基板を約６００℃～約１０００℃でアニールすることと
を含む、方法。
【請求項13】
前記基板をアニールする前に、前記基板を急速熱処理チャンバに移送することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記基板をアニールすることが、前記基板を水素ガスに曝露することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記還元剤の流量が約３００ｓｃｃｍ以上である、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記前駆体ガス流量が約６０ｓｃｃｍ以下である、請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
リザーバを、前記リザーバの上流に配置されたリザーババルブを使用して前記還元剤で充填することと、前記リザーバから前記基板を含むプロセス容積に、前記プロセス容積と前記リザーバとの間に配置された質量流量制御バルブを開くことによって、前記還元剤を流すこととをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項18】
前記リザーバを充填することが、前記リザーバの圧力が所定の圧力を下回るときに、前記リザーババルブを開くことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記基板が約１秒～約１０分間アニールされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項20】
前記基板が約１０秒～約６０秒間アニールされる、請求項１９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方法に関し、より詳細には、半導体デバイス内にタングステン特徴を形成するために使用される方法に関する。
【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に対する比較的高い耐性が望まれる導電性特徴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、金属ゲート充填、ゲートコンタクト、相互接続（例えば、誘電体材料層の表面に形成された水平の特徴）、およびビア（例えば、誘電体材料層の上下に配置された他の相互接続特徴を接続するために誘電体材料層を貫通して形成された垂直の特徴）を形成するための金属充填材料として使用されることがある。タングステンは、その比較的低い抵抗率のために、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線およびワード線を形成するためにも一般に使用される。
【0003】
次世代の半導体デバイスの要求を満たすために回路密度が増加し、デバイスの特徴が縮小し続けるにつれて、タングステン特徴を確実に製造することがますます困難になってきている。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、特徴サイズが小さくなるにつれて増幅され、デバイスの性能および信頼性に悪影響を及ぼし、またはデバイスを動作不能にすることさえあり得る。
【0004】
したがって、ボイドおよびシームがなく、または実質的になく、様々な膜厚に対して低い抵抗率を有するコンタクト特徴を充填するためのプロセスが必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
核生成層および充填層を含むタングステン含有層を含む構造が提供される。核生成層は、開口部の側壁に沿って配置される。核生成層は、ホウ素およびタングステンを含む。充填層は、開口部内の核生成層の上に配置される。タングステン含有層は、約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。タングステン含有層は、約２００Å～約６００Åの厚さを有する。タングステン含有層の厚さは、開口部の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層の幅の半分である。
【0006】
基板内の開口部を含む基板上の構造が提供される。接着層が開口部の側壁に配置され、タングステン含有層が側壁内の接着層の上に配置される。タングステン含有層は、約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有し、タングステン含有層は、約２００Å～約６００Åの厚さを有する。タングステン含有層の厚さは、開口部の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層の幅の半分である。
【0007】
構造を形成する方法が提供される。本方法は、基板を前駆体ガス流量でタングステン含有前駆体ガスに曝露することを含む。基板は、ホウ素を含む還元剤に還元剤流量で曝露される。タングステン含有前駆体ガスと還元剤とは、周期的に交互に施されて、基板の少なくとも１つの開口部内の基板の上に核生成層を形成する。本方法は、少なくとも１つの開口部内の核生成層の上に充填層を堆積させることを含む。基板は、約６００℃～約１０００℃でアニールされる。
【0008】
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付の図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された本開示のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付の図面は、例示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ものと見なされるべきではなく、他の等しく有効な実施形態を認め得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】従来の方法で形成されたタングステン特徴における、望ましくないボイド形成またはシーム形成を示す基板の一部の概略断面図である。
【図1B】従来の方法で形成されたタングステン特徴における、望ましくないボイド形成またはシーム形成を示す基板の一部の概略断面図である。
【図2A】一実施形態による、本明細書に記載の方法を実施するために使用することができる処理システムの概略側面図である。
【図4】一実施形態による、本明細書に記載の方法を実施するために使用することができる急速熱処理システムの概略側面図である。
【図5】一実施形態による、基板を処理する方法を示す図である。
【図6A】一実施形態による、処理前の基板の概略断面側面図である。
【図6B】一実施形態による、処理の一段階における基板の概略断面側面図である。
【図6C】一実施形態による、処理の一段階における基板の概略断面側面図である。
【図7】一部の実施形態による、様々な膜厚で本明細書に記載の方法および比較方法を使用して形成された膜層の抵抗率を示す比較曲線である。
【図8】一部の実施形態による、様々な温度でのアニーリング前およびアニーリング後の、本明細書に記載の方法を使用して形成された膜層の抵抗率を示す比較曲線である。
【図9】一部の実施形態による、様々な膜厚でのアニーリング前およびアニーリング後の、本明細書に記載の方法を使用して形成された膜層の抵抗率を示す比較曲線である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴は、さらなる説明なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図されている。
【0011】
本明細書の実施形態は、一般に、電子デバイス製造を対象とし、より詳細には、半導体デバイス製造スキームにおいて低抵抗率タングステン特徴を形成するためのシステムおよび方法を対象とする。
【0012】
図１Ａは、従来のタングステン堆積プロセス中に形成された望ましくないボイド２０を示す基板１０Ａの概略断面図である。ここで、基板１０Ａは、内部に高アスペクト比の開口部（タングステン層１５の一部で充填されて示されている）が形成された誘電体層１２と、開口部を裏打ちするために誘電体層１２上に堆積させたバリア材料層１４と、バリア材料層１４上に堆積させたタングステン層１５と、を含むパターニングされた表面１１を含む。タングステン層１５は、従来の堆積プロセス、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して形成され、タングステンをパターニングされた表面１１に共形に堆積（成長）させて開口部を充填する。タングステン層１５は、開口部にタングステン特徴１５Ａを形成し、パターニングされた表面１１のフィールド上に材料のオーバーバーデン（タングステンオーバーバーデン層１５Ｂ）を形成する。
【0013】
図１Ａでは、開口部は、基板１０Ａの表面でより狭く、開口部が表面から誘電体層１２内に内向きに延びるにつれて広くなる（外向きに弓状になる）不均一なプロファイルを有する。図示するように、共形なタングステン層１５のオーバーハング部分は、開口部が完全に充填される前に、開口部の入口をふさぐまたは「ピンチオフ（ｐｉｎｃｈ ｏｆｆ）」するように一緒に成長するため、タングステン特徴１５Ａに望ましくないボイド２０、すなわちタングステン材料の欠損を引き起こす。その後のＣＭＰプロセス中にボイド２０が開く（露出する）と、研磨液がタングステン特徴１５Ａに侵入する可能性があり、研磨液の化学的に活性な成分が、タングステン材料のさらなる損失、例えば、タングステン材料の腐食および／または静的エッチングによる望ましくない特徴のコアリング（キーホーリング）を引き起こす可能性がある。この望ましくないタングステンの損失は、デバイスの性能および信頼性の問題、または最終的にはデバイスの完全な故障につながる可能性がある。ボイド形成がなくても、図１Ｂに示すような従来のタングステン堆積プロセスを使用すると、タングステン特徴における望ましくないシーム形成はほとんど回避不可能である。
【0014】
図１Ｂは、従来のタングステン堆積プロセス中に形成された望ましくないシーム２４を示す基板１０Ｂの概略断面図である。ここで、パターニングされた表面１１は、開口部が基板１０Ｂの表面から誘電体層１２内に延びるにつれて実質的に均一なプロファイルを有する開口部（タングステン層１５の一部で充填された）を含む。開口部はタングステンで充填され、ボイドは形成されていない。それにもかかわらず、タングステン層１５が開口部の壁から外向きに共形に成長することにより、タングステン特徴１５Ａの中心を通って延びる望ましくないシーム２４が開口部に形成されている。図１Ａに示されるボイド２０と同様に、シーム２４は、タングステン研磨液の化学的に活性な成分による腐食に対して脆弱であり、ＣＭＰプロセス中にシーム２４が露出した場合、特徴１５Ａからのタングステン材料の望ましくない損失を引き起こす可能性がある。
【0015】
したがって、本明細書の実施形態は、基板を処理チャンバ間で移送することなく、本方法の個々の態様の組合せを実行するように構成された処理システムを提供し、したがって、本明細書に記載されたタングステン間隙充填処理スキームの全体的な基板処理スループットおよび能力を向上させる。
【0016】
一般に、間隙充填処理スキームは、基板の表面に形成された特徴開口部に差分タングステン堆積阻害プロファイルを形成することと、阻害プロファイルに従って開口部をタングステン材料で充填することと、基板のフィールド表面にタングステンのオーバーバーデンを堆積させることとを含む。タングステン堆積阻害プロファイルを形成することは、典型的には、タングステン核生成層を形成することと、活性窒素核種、例えば処理ラジカルを用いてタングステン核生成層を処理することとを含む。窒素処理ラジカルは、例えば、窒素核種の吸着によって、および／または窒化タングステン（ＷＮ）を形成するための核生成層の金属タングステンとの反応によって、核生成層の一部に組み込まれる。タングステン核生成層の吸着された窒素および／または窒化された表面は、望ましくは、タングステン核生成を遅らせ（阻害し）、したがって、その後のタングステン堆積を遅らせる（阻害する）。
【0017】
一部の実施形態では、処理ラジカルは、基板処理チャンバに流体結合された遠隔プラズマ源を使用することによって、基板処理チャンバから遠隔で形成される。パターニングされた表面のフィールドに対する所望の阻害効果、およびパターニングされた表面に形成された開口部における所望の阻害プロファイルは、温度および圧力などの処理チャンバ内の処理条件を制御し、基板表面における処理ラジカルの濃度、フラックス、およびエネルギーを制御することによって達成される。典型的には、処理ラジカルは、Ｎ2、ＮＨ3、ＮＨ4、またはこれらの組合せなどの非ハロゲン窒素含有ガスから形成される。
【0018】
間隙充填処理スキームのタングステン核生成および堆積プロセスは、一般に、タングステン含有前駆体および還元剤を処理チャンバ内に流すことと、基板表面をこれらに曝露することとを含む。タングステン含有前駆体および還元剤は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、パルスＣＶＤプロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、またはこれらの組合せのうちの１つにおいて基板の表面で反応して、基板の表面にタングステン材料を堆積させる。
【0019】
本明細書に記載される処理システムは、チャンバ洗浄動作を周期的に実行するように構成されており、望ましくないタングステン残留物は、処理チャンバから遠隔で形成された活性化ハロゲン核種、例えば、フッ素または塩素（洗浄）ラジカルを含む洗浄化学物質などの洗浄化学物質を使用して、処理チャンバの内面から除去される。
【0020】
チャンバ洗浄動作は、一般に、ハロゲン洗浄ラジカルを処理チャンバ内に流すことと、洗浄ラジカルをタングステン残留物と反応させて揮発性タングステン核種を形成することと、揮発性タングステン核種を処理チャンバから排気部を通して排出することとを含む。チャンバ洗浄動作は、典型的には、基板処理間に、すなわち、処理済み基板が処理チャンバから取り出された後であって、次の処理対象の処理済み基板が処理チャンバ内に受け入れられる前に実行される。
【0021】
図２Ａ～図２Ｂは、本明細書に記載される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され得る処理システム２００を概略的に示す。ここで、処理システムは、核生成プロセス、阻害処理プロセス、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それぞれに望ましい異なる処理条件を、単一の処理チャンバ２０２内で、すなわち、基板を複数の処理チャンバ間で移送することなく提供するように構成される。
【0022】
図２Ａに示すように、処理システム２００は、処理チャンバ２０２と、処理チャンバ２０２に流体結合されたガス供給システム２０４と、システムコントローラ２０８とを含む。処理チャンバ２０２（図２Ａに断面で示されている）は、チャンバリッドアセンブリ２１０、１つまたは複数の側壁２１２、およびチャンバベース２１４を含み、これらは全体として処理容積２１５を画定する。処理容積２１５は、処理容積２１５を大気圧以下の状態に維持し、そこから処理ガスおよび処理副生成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２１７に流体結合されている。
【0023】
チャンバリッドアセンブリ２１０は、リッドプレート２１６と、リッドプレート２１６に結合され、それと共にガス分配容積２１９を画定するシャワーヘッド２１８とを含む。ここで、リッドプレート２１６は、それに熱的に結合された１つまたは複数のヒータ２２９を使用して所望の温度に維持される。シャワーヘッド２１８は、処理容積２１５内に配置された基板支持アセンブリ２２０に面している。以下で説明するように、基板支持アセンブリ２２０は、基板支持体２２２を、したがって基板支持体２２２上に配置された基板２３０を、上昇した基板処理位置（図示）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ている。基板支持アセンブリ２２０が上昇した基板処理位置にあるとき、シャワーヘッド２１８および基板支持体２２２は、処理領域２２１を画定する。
【0024】
ガス供給システム２０４は、リッドプレート２１６を貫通して配置されたガス入り口２２３（図２Ｂ）を介して処理チャンバ２０２に流体結合されている。ガス供給システム２０４の使用によって供給される処理ガスまたは洗浄ガスは、ガス入り口２２３を通ってガス分配容積２１９に流入し、シャワーヘッド２１８の複数の開口部２３２（図２Ｂ）を通って処理領域２２１に分配される。一部の実施形態では、チャンバリッドアセンブリ２１０は、ガス入り口２２３とシャワーヘッド２１８との間に配置された穴あき遮蔽板２２５をさらに含む。これらの実施形態では、ガス分配容積２１９に流入したガスは、最初に遮蔽板２２５によって拡散されて、シャワーヘッド２１８と共に、処理領域２２１へのガス流のより均一なまたは所望の分配を提供する。
【0025】
処理ガスおよび処理副生成物は、処理領域２２１を取り囲む環状チャネル２２６を通って処理領域２２１から半径方向外向きに排出される。環状チャネル２２６は、（図示されるように）１つまたは複数の側壁２１２の半径方向内側に配置された第１の環状ライナ２２７に形成されてもよく、または１つまたは複数の側壁２１２に形成されてもよい。一部の実施形態では、処理チャンバ２０２は、１つまたは複数の側壁２１２またはチャンバベース２１４の内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１つまたは複数の第２のライナ２２８を含む。
【0026】
一部の実施形態では、処理容積２１５と流体連結するパージガス源２３７を使用して、アルゴン（Ａｒ）などの化学的に不活性なパージガスを、例えば、支持シャフト２６２を取り囲むチャンバベース２１４の開口部を通して、基板支持体２２２の下に配置された領域内に流す。パージガスは、基板処理中に基板支持体２２２の下に（処理領域２２１の圧力と比較して）正圧の領域を生成するために使用することができる。典型的には、チャンバベース２１４を通って導入されたパージガスは、そこから上向きに流れ、基板支持体２２２の縁部の周りを流れて、環状チャネル２２６を通って処理容積２１５から排出される。パージガスは、基板支持体２２２内への材料前駆体ガスの流れを低減および／または防止することによって、基板支持体２２２の下の表面への望ましくない材料堆積を低減する。
【0027】
基板支持アセンブリ２２０は、チャンバベース２１４の下の領域でベローズ２６５によって取り囲まれるなど、密封されてチャンバベース２１４を通って延びる可動支持シャフト２６２と、可動支持シャフト２６２上に配置された基板支持体２２２とを含む。基板支持体２２２との間での基板の移送を容易にするために、基板支持アセンブリ２２０は、リフトピンフープ２６８に結合された、またはそれと係合して配置された複数のリフトピン２６７を備えるリフトピンアセンブリ２６６を含む。複数のリフトピン２６７は、基板支持体２２２を貫通して形成された開口部に移動可能に配置されている。基板支持体２２２が下降した基板移送位置（図示せず）に配置されると、複数のリフトピン２６７は、基板支持体２２２の基板受け面の上方に延びて、基板受け面から基板２３０を持ち上げ、基板ハンドラ（図示せず）による基板２３０の裏側（非活性）面へのアクセスを提供する。基板支持体２２２が（図示されるように）上昇位置または処理位置にあるとき、複数のリフトピン２６７は、基板支持体２２２の基板受け面の下に後退して、基板２３０が基板受け面上に載ることができるようにする。
【0028】
基板２３０は、ドア２７１、例えば、１つまたは複数の側壁２１２のうちの１つに配置されたスリットバルブを通って、基板支持体２２２との間で移送される。ここで、ドア２７１を取り囲む領域の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２３７、例えばＡｒガス源に流体結合されている。パージガスは、処理ガスおよび洗浄ガスがドアを取り囲むシールに接触すること、および／またはシールを劣化させることを防止し、したがって、その有効寿命を延ばすために使用される。
【0029】
基板支持体２２２は、基板２３０と基板受け面との間の界面に真空を印加することによって基板２３０が基板支持体２２２に固定される真空チャック用に構成されている。真空は、基板支持体２２２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結合された真空源２７２を使用して印加される。他の実施形態では、例えば、処理チャンバ２０２が直接プラズマ処理用に構成されている場合、基板支持体２２２は、静電チャック用に構成されていてもよい。一部の実施形態では、基板支持体２２２は、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。
【0030】
図示されるように、基板支持アセンブリ２２０は、基板支持体２２２の異なる領域内で独立した温度制御を提供する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２２２の異なる温度制御領域は、基板支持体２２２上に配置された基板２３０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２６３および第２のヒータ２６４を含む。第１のヒータ２６３は、基板支持体２２２の中心領域に配置され、第２のヒータ２６４は、第１のヒータを取り囲むように中心領域から半径方向外側に配置されている。他の実施形態では、基板支持体２２２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できる。
【0031】
一部の実施形態では、基板支持アセンブリ２２０は、基板２３０の円周方向の斜角縁部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２３５をさらに含む。基板支持体２２２との間での基板移送中、すなわち、基板支持アセンブリ２２０が下降位置（図示せず）に配置されているとき、シャドウリング２３５は、処理容積２１５内の環状レッジ上に載置される。基板支持アセンブリ２２０が上昇位置または処理位置に配置されると、基板支持体２２２の半径方向外側表面は、シャドウリング２３５が基板支持体２２２上に配置された基板２３０に外接するように環状シャドウリング２３５と係合する。ここで、シャドウリング２３５は、基板支持アセンブリ２２０が上昇した基板処理位置にあるときに、シャドウリング２３５の半径方向内向きの部分が基板２３０の斜角縁部の上方に配置されるように成形されている。
【0032】
一部の実施形態では、基板支持アセンブリ２２０は、基板２３０に外接するように基板支持体２２２上に配置された環状パージリング２３６をさらに含む。これらの実施形態では、シャドウリング２３５は、基板支持アセンブリ２２０が上昇した基板処理位置にあるときに、パージリング２３６上に配置されてもよい。典型的には、パージリング２３６は、パージガス源２３７と流体連結する複数の半径方向内向きの開口部を特徴とする。基板処理中、パージガスは、シャドウリング２３５、パージリング２３６、基板支持体２２２、および基板２３０の斜角縁部によって画定された環状領域に流入して、処理ガスが環状領域に入り込んで、基板２３０の斜角縁部上に望ましくない材料堆積を引き起こすのを防止する。
【0033】
一部の実施形態では、処理チャンバ２０２は、直接プラズマ処理用に構成されている。これらの実施形態では、シャワーヘッド２１８は、ＲＦ電源などの第１の電源２３１に電気的に結合されてもよく、第１の電源２３１は、容量結合を介して、処理領域２２１に流入する処理ガスのプラズマを点火し維持するための電力を供給する。一部の実施形態では、処理チャンバ２０２は、誘導プラズマ発生器（図示せず）を備え、プラズマは、ＲＦ電力を処理ガスに誘導結合することによって形成される。
【0034】
処理システム２００は、有利には、基板２３０を処理チャンバ２０２から取り出すことなく、ボイドがなくシームのないタングステン間隙充填プロセススキームのタングステン核生成プロセス、阻害処理プロセス、およびバルクタングステン堆積プロセスのそれぞれを実行するように構成されている。間隙充填プロセススキームの個々のプロセスを実行し、処理チャンバの内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２０２に流体結合されたガス供給システム２０４を使用して、処理チャンバ２０２に供給される。
【0035】
一般に、ガス供給システム２０４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２０６Ａ～２０６Ｂと、堆積ガス源２４０と、ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂおよび堆積ガス源２４０をリッドアセンブリ２１０に流体結合する導管システム２９４（例えば、複数の導管２９４Ａ～２９４Ｆ）とを含む。ガス供給システム２０４は、ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂとリッドプレート２１６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２９０Ａ～２９０Ｂをさらに含み、これらは、ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂのそれぞれを処理チャンバ２０２から、および互いに流体的に分離するために使用することができる。
【0036】
ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂのそれぞれは、それぞれの第１および第２のプラズマチャンバ容積２８１Ａ～２８１Ｂ（図２Ｂ）を画定するチャンバ本体２８０を特徴とする。ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂのそれぞれは、それぞれの電源２９３Ａ～２９３Ｂに結合されている。電源２９３Ａ～２９３Ｂは、プラズマチャンバ容積２８１Ａ～２８１Ｂに流体結合された対応する第１または第２のガス源２８７Ａ～２８７Ｂからプラズマチャンバ容積２８１Ａ～２８１Ｂに供給されるガスのプラズマ２８２Ａ～２８２Ｂを点火し維持するために使用される。一部の実施形態では、第１のラジカル発生器２０６Ａは、差分阻害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２０６Ａは、第１のガス源２８７Ａから第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａに供給されたハロゲン非含有混合ガスから処理プラズマ２８２Ａを点火し維持するために使用され得る。第２のラジカル発生器２０６Ｂは、第２のガス源２８７Ｂから第２のプラズマチャンバ容積２８１Ｂに供給されたハロゲン含有混合ガスから洗浄プラズマ２８２Ｂを点火し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されてもよい。
【0037】
典型的には、窒素処理ラジカルは、（ハロゲン洗浄ラジカルと比較した場合）相対的に寿命が短く、ガス供給システム２０４内の表面および／または処理プラズマ放出物の他の核種との衝突による再結合に対して比較的高い感受性を示すことがある。したがって、本明細書の実施形態では、第１のラジカル発生器２０６Ａは、典型的には、例えば、第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａから処理領域２２１までの移動距離が比較的短くなるように、第２のラジカル発生器２０６Ｂよりもガス入り口２２３の近くに配置される。
【0038】
一部の実施形態では、第１のラジカル発生器２０６Ａは、第２のガス源２８７Ｂにも流体結合され、第２のガス源２８７Ｂは、プラズマ源調整プロセスで使用されるハロゲン含有調整ガスを第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａに供給する。これらの実施形態では、ガス供給システム２０４は、第２のガス源２８７Ｂから第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａにハロゲン含有混合ガスを導くように動作可能な複数の分流バルブ２９１をさらに含むことができる。
【0039】
ラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂの一方または両方に使用することができる適切な遠隔プラズマ源としては、高周波（ＲＦ）または超高周波（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）チャンバが挙げられる。
【0040】
図示されるように、第１のラジカル発生器２０６Ａは、ガス入り口２２３から上方に延びて第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａの出口と接続する第１および第２の導管２９４Ａ～２９４Ｂを使用することによって処理チャンバ２０２に流体結合されている。第１の導管２９４Ａと第２の導管２９４Ｂとの間に配置された第１のバルブ２９０Ａは、第１のラジカル発生器２０６Ａを処理チャンバ２０２およびガス供給システム２０４の他の部分から選択的に流体的に分離するために使用される。典型的には、第１のバルブ２９０Ａは、活性化された洗浄ガス、例えば、ハロゲンラジカルが第１のプラズマチャンバ容積２８１Ａに流入してその表面を損傷するのを防止するためにチャンバ洗浄プロセス中は閉じられている。
【0041】
第２のラジカル発生器２０６Ｂは、第３および第４の導管２９４Ｃ～２９４Ｄを使用することによって、第２の導管２９４Ｂに、したがって処理チャンバ２０２に流体結合されている。第２のラジカル発生器２０６Ｂは、第３の導管２９４Ｃと第４の導管２９４Ｄとの間に配置された第２のバルブ２９０Ｂを使用することによって、処理チャンバ２０２およびガス供給システム２０４の他の部分から選択的に分離される。
【0042】
堆積ガス、例えば、タングステン含有前駆体および還元剤は、第５の導管２９４Ｅを使用して、堆積ガス源２４０から処理チャンバ２０２に供給される。図示されるように、第５の導管２９４Ｅは、第１および第２のバルブ２９０Ａ～２９０Ｂを使用して処理チャンバ２０２に導入される堆積ガスから第１および第２のラジカル発生器２０６Ａ～２０６Ｂをそれぞれ分離することができるように、ガス入り口２２３に近接した位置で第２の導管２９４Ｂに結合されている。一部の実施形態では、ガス供給システム２０４は、第２のバルブ２９０Ｂに近接した位置で第４の導管２９４Ｄに結合された第６の導管２９４Ｆをさらに含む。第６の導管２９４Ｆは、バイパスガス源２３８、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス源に流体結合され、バイパスガス源２３８は、ガス供給システム２０４の一部から望ましくない残留洗浄ガス、残留阻害ガス、および／または残留堆積ガスを定期的にパージするために使用することができる。
【0043】
処理システム２００の動作は、システムコントローラ２０８によって促進される。システムコントローラ２０８は、メモリ２９６（例えば、不揮発性メモリ）およびサポート回路２９７と共に動作可能なプログラマブル中央処理装置、ここではＣＰＵ２９５を含む。ＣＰＵ２９５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の、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１つである。ＣＰＵ２９５に結合されたメモリ２９６は、処理チャンバの動作を容易にする。サポート回路２９７は、従来通り、ＣＰＵ２９５に結合され、処理システム２００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、およびこれらの組合せを備え、これらによって、基板処理動作の制御を容易にする。
【0044】
命令メモリ２９６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である。一例では、本開示は、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されたプログラム製品として実装されてもよい。プログラム製品のプログラムは、（本明細書に記載の方法を含む）実施形態の機能を定義する。したがって、コンピュータ可読記憶媒体は、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担持する場合、本開示の実施形態である。
【0045】
上述した処理システム２００は、核生成、阻害、間隙充填堆積のそれぞれを実行するために使用することができ、したがって、単一チャンバのシームのないタングステン間隙充填ソリューションを提供する。
【0046】
図３は、一実施形態による、図２Ａに示される処理システムの堆積ガス源２４０の拡大断面図である。堆積ガス源２４０は、還元剤ガス源などの第１のガス源３０２と、タングステン含有前駆体などの第２のガス源３１４とを含む。還元剤ガス源３０２は、リザーバ３０６と流体連結している。リザーバ３０６は、還元ガス源３０２で連続的に充填され、または補充バルブ３０４を使用して補充される。リザーバ３０６の圧力は、圧力計３０８を使用してモニタされる。リザーバ３０６を使用することにより、大量のガスを処理チャンバ２０２内に迅速に放出することが可能になることが分かった。大量のガスは、パルシング中などの動作中に処理チャンバ２０２に流入する還元ガスの大きなガス流量（例えば、約３００ｓｃｃｍ以上などの約２００ｓｃｃｍ以上）で放出される。還元ガスは、導管２９４Ｅに沿って配置されたバルブ３１０を介してリザーバ３０６からチャンバ２０２に放出される。第２のガス源３１４は、導管２９４Ｅを介してチャンバ２０２と流体連結している。第２のガス源３１４は、バルブ３１２を介してチャンバ２０２にタングステン含有前駆体を流す。バルブ３０４、３１０、および３１２のうちの１つまたは複数は、システムコントローラ２０８などのコントローラを使用して制御される。一部の実施形態では、バルブのうちの１つまたは複数は、動作パラメータに応じて、所定の間隔で所定の時間、開状態と閉状態とが切り替えられる。
【0047】
処理チャンバ２０２で基板を処理した後、基板は、図４に示す基板処理システム４００などの、基板をアニールするための第２の処理システムに移送される。基板処理システム４００は、急速熱処理（ＲＴＰ）装置であってもよい。基板処理システム４００は、熱処理チャンバ４０２と、熱処理チャンバ４０２に結合し、熱処理チャンバ４０２の処理領域４０６にプロセスガスを供給するために使用されるプロセスガス源４０４とを含む。処理領域４０６は、１つまたは複数の側壁４０８（例えば、円形の処理領域４０６に対して４つの側壁または単一の側壁）およびベース４１０によって囲まれている。側壁４０８の上部は、（例えば、「Ｏ」リングを使用して）窓アセンブリ４１２に密封されてもよい。放射エネルギーアセンブリ４１４は、窓アセンブリ４１２の上に配置され、それに結合されている。放射エネルギーアセンブリ４１４は、タングステンハロゲンランプであってもよい複数のランプ４１６を有し、各ランプは、レセプタクル４１８に取り付けられ、処理領域４０６に電磁放射を放出するように配置されている。図４の窓アセンブリ４１２は、複数の光パイプ４２０を有するが、窓アセンブリ４１２は、光パイプのない平坦な中実の窓を有するだけであってもよい。窓アセンブリ４１２は、窓アセンブリ４１２をその外周で囲むリムを形成する外壁４２２（例えば、円筒形の外壁）を有する。窓アセンブリ４１２はまた、複数の光パイプ４２０の第１の端部を覆う第１の窓４２４と、第１の端部の反対側の、複数の光パイプ４２０の第２の端部を覆う第２の窓４２６とを有する。第１の窓４２４および第２の窓４２６は、窓アセンブリ４１２の外壁４２２まで延在し、それと係合し、複数の光パイプ４２０を含む窓アセンブリ４１２の内部を封入および密閉する。このように光パイプが使用されている場合、外壁４２２を貫通する導管４２８を介して複数の光パイプ４２０のうちの１つに真空を印加することによって、複数の光パイプ４２０内に真空を生成することができ、この光パイプ４２０が残りの光パイプに流体接続されている。
【0048】
基板Ｗは、処理領域４０６内の支持リング４３０によって熱処理チャンバ４０２内に支持されている。支持リング４３０は、回転可能なシリンダ４３２に取り付けられている。回転可能なシリンダ４３２を回転させることによって、処理中に支持リング４３０および基板Ｗが回転する。熱処理チャンバ４０２のベース４１０は、処理中に基板Ｗの裏側にエネルギーを反射するための反射面４３４を有する。あるいは、熱処理チャンバ４０２のベース４１０と支持リング４３０との間に別個のリフレクタ（図示せず）を配置することができる。熱処理チャンバ４０２は、基板Ｗの温度を検出するために熱処理チャンバ４０２のベース４１０を貫通して配置された複数の温度プローブ４３６を含むことができる。上述したように別個のリフレクタが使用される場合、温度プローブ４３６も、基板Ｗから来る電磁放射に光学的にアクセスするために、別個のリフレクタを貫通して配置される。
【0049】
回転可能なシリンダ４３２は、磁気回転子４３８によって支持され、この磁気回転子４３８は、両方の部材が熱処理チャンバ４０２内に設置されたときに回転可能なシリンダ４３２が載置されるレッジ４４０を有する円筒形部材である。磁気回転子４３８は、レッジ４４０の下の磁石領域４４２に複数の磁石を有する。磁気回転子４３８は、ベース４１０に沿って熱処理チャンバ４０２の周辺領域に位置する環状ウェル４４４内に配置されている。カバー４４６は、ベース４１０の周辺部分に載置され、回転可能なシリンダ４３２および支持リング４３０に向かって環状ウェル４４４の上に延在し、カバー４４６と回転可能シリンダ４３２および／または支持リング４３０との間に公差間隙を残す。カバー４４６は、一般に、磁気回転子４３８を処理領域４０６のプロセス条件に曝されることからを保護する。
【0050】
磁気回転子４３８は、ベース４１０の周囲に配置された磁気固定子４４８からの磁気エネルギーによって回転する。磁気固定子４４８は複数の電磁石４５０を有し、基板Ｗの処理中に、回転パターンに従って電力を供給されて、磁気回転子４３８を回転させるための磁気エネルギーを提供する回転磁界を形成する。磁気固定子４４８は、支持体４５４によってリニアアクチュエータ４５２に結合されている。リニアアクチュエータ４５２を動作させることにより、磁気固定子４４８が熱処理チャンバ４０２の軸４５６に沿って移動し、これにより磁気回転子４３８、回転可能なシリンダ４３２、支持リング４３０、および基板Ｗが軸４５６に沿って移動する。
【0051】
処理ガスは、チャンバ入り口４５８を通って熱処理チャンバ４０２に供給され、紙面から外に配向され、チャンバ入り口４５８および支持リング４３０（図４には図示せず）と略同一平面に沿って配向されたチャンバ出口を通って排気される。基板は、側壁４０８に形成され、図４の後方に示されているアクセスポート４６０を通って熱処理チャンバ４０２に出入りする。
【0052】
図４には単一のガス源４０４が示されているが、追加のガス源も考えられる。ガス源４０４は、プラズマイニシエータ（図示せず）に結合されて、プロセス容積（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ）に遠隔からラジカルを提供することもできる。ガス源４０４は、窒素含有ガス、酸素含有ガス、シリコン含有ガス、水素含有ガス、またはアルゴンもしくはヘリウムなどのプラズマ形成ガスのうちの１つまたは複数であってもよく、またはこれらを含むことができる。
【0053】
図５は、処理システム２００および処理システム４００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５００を示す図である。図６Ａ～図６Ｃは、ボイドがなくシームのないタングステン間隙充填プロセススキームの異なる段階における方法５００の態様を示す、基板６００の一部の概略断面図である。
【0054】
基板６００は、複数の開口部６０５（１つが示されている）が内部に形成された誘電体材料層６０２を含むパターニングされた表面６０１を特徴とする。一部の実施形態では、複数の開口部６０５は、幅が約１μｍ以下、例えば、約８００ｎｍ以下または約５００ｎｍ以下、および深さが約２μｍ以上、例えば、約３μｍ以上または約４μｍ以上の高アスペクト比のビアもしくはトレンチ開口部の１つまたは組合せを含む。一部の実施形態では、開口部６０５の個々の開口部は、約３：１以上、例えば約５：１以上、１０：１以上のアスペクト比（深さと幅の比）を有することができる。一部の実施形態では、ビアまたはトレンチ開口部は、約２０ｎｍ～約５０ｎｍであり、アスペクト比が約３：１～約１０：１である。
【0055】
図示されるように、パターニングされた表面６０１は、開口部６０５を共形に裏打ちし、タングステン核生成層６０４のその後の堆積を容易にするために、誘電体材料層６０２上に堆積させたバリアまたは接着層６０３、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）層を含む。一部の実施形態では、接着層６０３を約２０オングストローム（Å）～約１５０Å、例えば約３０Å～約１００Åの厚さに堆積させる。
【0056】
操作５０２において、方法５００は、接着層６０３を有する基板を、前駆体ガス流量でタングステン含有前駆体ガスに曝露することを含む。操作５０４において、基板は、還元剤流量で還元剤に曝露される。操作５０２と５０４とは、５０２または５０４のいずれかから開始して、周期的に交互に行われる。一部の実施形態では、操作５０２と５０４とは、操作５０２から開始して、操作５０４で終わるように、周期的に交互に行われる。操作５０２および５０４は一緒になって、核生成プロセスを使用して、基板上に核生成層６０４を形成する。還元剤ガス流量対前駆体剤流量の比は、体積比で約５：１以上、例えば約６：１～約１０：１である。核生成層６０４が上に形成された例示的な基板６００の一部が、図６Ａに概略的に示されている。
【0057】
一部の実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して核生成層６０４を堆積させる。ＡＬＤプロセスは、基板６００をタングステン含有前駆体に曝露するサイクルと、基板６００を還元剤に曝露するサイクルとを交互に繰り返すことを含む。一部の実施形態では、処理領域２２１は、交互の曝露間にパージされる。一部の実施形態では、プロセス領域２２１は、操作４０２および４０４中に連続的にパージされる。適切なタングステン含有前駆体の例には、六フッ化タングステン（ＷＦ6）、六塩化タングステン（ＷＣｌ6）、またはこれらの組合せなどのハロゲン化タングステンが含まれる。一部の実施形態では、タングステン含有前駆体は、ＷＦ6を含み、還元剤は、Ｂ2Ｈ6などのホウ素含有剤を含む。一部の実施形態では、タングステン含有前駆体は、有機金属前駆体および／またはフッ素を含まない前駆体、例えば、ＭＤＮＯＷ（メチルシクロペンタジエニル－ジカルボニルイニトロシル－タングステン）、ＥＤＮＯＷ（メチルシクロペンタジエニル－ジカルボニルイニトロシル－タングステン）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）6）、またはこれらの組合せを含む。
【0058】
核生成プロセス中、処理容積２１５は、約９００ｍＴｏｒｒ～約１２０Ｔｏｒｒ、約１Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒ、または例えば約１Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒなど、約１２０Ｔｏｒｒ未満の圧力に維持される。基板６００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２４０から処理領域２２１にタングステン含有前駆体を約１００ｓｃｃｍ以下、例えば、約１０ｓｃｃｍ～約６０ｓｃｃｍ、または約２０ｓｃｃｍ～約８０ｓｃｃｍの流量で流すことを含む。基板６００を還元剤に曝露することは、堆積ガス源２４０から処理領域２２１に還元剤を約３００ｓｃｃｍ～約７５０ｓｃｃｍなど、約２００ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍの流量で流すことを含む。図３に記載された堆積ガス源２４０は、還元ガス源３０２からリザーバ３０６を介して約１００ｓｃｃｍ以上、例えば約３００ｓｃｃｍ以上のガス流量で流すのに特に有用であることが分かった。
【0059】
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、直径３００ｍｍの基板を処理するように構成された処理システム２００の場合であることに留意されたい。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は、適切なスケーリングを使用することができる。
【0060】
タングステン含有前駆体および還元剤は、それぞれ、約０．１秒～約１０秒、例えば、約０．５秒～約５秒の期間にわたって、処理領域２２１に流される。処理領域２２１は、約０．５秒～約５秒など、約０．１秒～約１０秒の期間にわたってアルゴン（Ａｒ）または水素ガスなどのパージガスを処理領域２２１に流すことによって、交互の曝露間にパージすることができる。パージガスは、堆積ガス源２４０またはバイパスガス源２３８から供給されてもよい。典型的には、核生成プロセスの繰り返しサイクルは、核生成層６０４が約１０Å～約２００Å、例えば、約１０Å～約１５０Åまたは約２０Å～約１５０Åの厚さになるまで継続する。核生成層６０４は、バリアまたは接着層６０３の上など、開口部６０５の側壁に沿って配置される。核生成層は、ホウ素対タングステンの原子比が約１：ｎであり、ｎは約５以下であり、例えば約１：４．５～約１：１、例えば約１：４～約１：２、または約１：３～３：４、例えば約１．１：１～約２：１である。
【0061】
操作５０６において、方法５００は、核生成層６０４を処理して、基板６００のフィールド表面上のタングステン堆積を阻害し、差分阻害プロセスの使用によって複数の開口部６０５に差分阻害プロファイルを形成することを含む。典型的には、差分阻害プロファイルを形成することは、核生成層６０４を処理ガスの活性核種、例えば、図６Ｂに示される処理ラジカル６０６に曝露することを含む。阻害プロセスに使用することができる適切な処理ガスには、Ｎ2、Ｈ2、ＮＨ3、ＮＨ4、Ｏ2、ＣＨ4、またはこれらの組合せが含まれる。一部の実施形態では、処理ガスは、窒素、例えばＮ2、Ｈ2、ＮＨ3、ＮＨ4、またはこれらの組合せなどを含み、活性核種は、窒素ラジカル、例えば原子窒素を含む。一部の実施形態では、処理ガスは、不活性キャリアガス、例えばＡｒ、Ｈｅ、またはこれらの組合せなどと組み合わせられて、処理混合ガスを形成する。
【0062】
理論に束縛されるものではないが、活性窒素核種（処理ラジカル６０６）は、活性窒素核種の吸着によって、および／または核生成層６０４の金属タングステンとの反応によって、核生成層６０４の一部に取り込まれて、窒化タングステン（ＷＮ）表面を形成すると考えられる。タングステン核生成層６０４の吸着された窒素および／または窒化された表面は、望ましくは、さらなるタングステン核生成を遅らせ（阻害し）、したがってタングステン核生成層への後続のタングステン堆積を遅らせる。
【0063】
一部の実施形態では、核生成層６０４を処理ラジカル６０６に曝露することは、第１のラジカル発生器２０６Ａを使用して実質的にハロゲンを含まない処理混合ガスの処理プラズマ２８２Ａを形成することと、処理プラズマ２８２Ａの放出物を処理領域２２１に流すこととを含む。一部の実施形態では、第１のラジカル発生器２０６Ａへの処理混合ガスの流量、したがって処理領域２２１への処理プラズマ放出物の流量は、約１ｓｃｃｍ～約３０００ｓｃｃｍ、例えば約１ｓｃｃｍ～約２５００ｓｃｃｍ、約１ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍ、約１ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ、約１ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約１ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約１ｓｃｃｍ～約１００ｓｃｃｍ、または約１ｓｃｃｍ～約７５ｓｃｃｍ、例えば約１ｓｃｃｍ～約５０ｓｃｃｍである。
【0064】
一部の実施形態では、阻害処理プロセスは、約４秒以上、約６秒以上、約８秒以上、約９秒以上、約１０秒～約２０秒など、約２秒以上の期間にわたって基板６００を処理ラジカル６０６に曝露することを含む。
【0065】
一部の実施形態では、処理混合ガス中の実質的にハロゲンを含まない処理ガスの濃度は、約０．１体積％～約５０体積％、例えば約０．２体積％～約４０体積％、約０．２体積％～約３０体積％、約０．２体積％～約２０体積％、または例えば約０．２体積％～約１０体積％、例えば約０．２体積％～約５体積％である。
【0066】
他の実施形態では、処理ラジカル６０６は、シャワーヘッド２１８とリッドプレート２１６との間など、シャワーヘッド２１８によって処理領域２２１から分離された処理容積２１５の一部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。これらの実施形態では、活性化された処理ガスは、処理ラジカル６０６が処理領域２２１および基板６００の表面に到達する前に、実質的にすべてのイオンを処理ガスから除去するために、イオンフィルタを通して流されてもよい。一部の実施形態では、シャワーヘッド２１８をイオンフィルタとして使用することができる。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２１８と基板６００との間の処理領域２２１に形成されるインシトゥプラズマである。一部の実施形態では、例えば、インシトゥ処理プラズマを使用する場合、基板６００は、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の指向性を制御するように、および／または基板表面に向かって加速させるようにバイアスされてもよい。
【0067】
一部の実施形態では、阻害処理プロセスは、処理容積２１５を約１００Ｔｏｒｒ未満の圧力に維持しながら、処理容積２１５内に活性化処理ガスを流すことを含む。例えば、阻害処理プロセスの間、処理容積２１５は、約７５Ｔｏｒｒ未満、例えば約５０Ｔｏｒｒ未満、約２５Ｔｏｒｒ未満、約１５Ｔｏｒｒ未満、または約０．５Ｔｏｒｒ～約１２０Ｔｏｒｒ、例えば約０．５Ｔｏｒｒ～約１００Ｔｏｒｒ、または約０．５Ｔｏｒｒ～約５０Ｔｏｒｒ、または例えば約１Ｔｏｒｒ～約１０Ｔｏｒｒの圧力に維持されてもよい。
【0068】
操作５０８において、方法５００は、操作２０６における阻害処理によって提供される差分阻害プロファイルに従って、複数の開口部６０５内にタングステン間隙充填材料６０８（図６Ｃ）を堆積させることを含む。一実施形態では、タングステン間隙充填材料６０８は、タングステン含有前駆体ガスと還元剤とを処理領域２２１内に同時に流し（並行して流し）、基板６００をこれらに曝露することを含む化学気相堆積（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プロセスに使用されるタングステン含有前駆体および還元剤は、操作５０２および５０４を参照して説明したタングステン含有前駆体と還元剤との任意の組合せを含むことができる。一部の実施形態では、タングステン含有前駆体はＷＦ6を含み、還元剤は水素ガスを含む。
【0069】
タングステン含有前駆体は、約１０ｓｃｃｍ～約１０００ｓｃｃｍ、または約５０ｓｃｃｍ超、または約１０００ｓｃｃｍ未満、または約１００ｓｃｃｍ～約９００ｓｃｃｍの流量で処理領域２２１に流される。還元剤は、約５００ｓｃｃｍ超、例えば約７５０ｓｃｃｍ超、約１０００ｓｃｃｍ超、または約５００ｓｃｃｍ～約１００００ｓｃｃｍ、例えば約１０００ｓｃｃｍ～約９０００ｓｃｃｍ、または約１０００ｓｃｃｍ～約８０００ｓｃｃｍの流量で処理領域２２１に流される。
【0070】
一部の実施形態では、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残留膜応力が相対的に低いタングステン特徴を提供するように選択される。例えば、一部の実施形態では、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、または約２５０℃～約６００℃、または約３００℃～約５００℃の温度に加熱することを含む。ＣＶＤプロセス中、処理容積２１５は、典型的には、約５００Ｔｏｒｒ未満、約６００Ｔｏｒｒ未満、約５００Ｔｏｒｒ未満、約４００Ｔｏｒｒ未満、または約１Ｔｏｒｒ～約５００Ｔｏｒｒ、例えば、約１Ｔｏｒｒ～約４５０Ｔｏｒｒ、または約１Ｔｏｒｒ～約４００Ｔｏｒｒ、または例えば、約１Ｔｏｒｒ～約３００Ｔｏｒｒの圧力に維持される。
【0071】
別の実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを使用して操作５０８でタングステン間隙充填材料６０８を堆積させる。タングステン間隙充填ＡＬＤプロセスは、基板６００をタングステン含有前駆体ガスと還元剤とに交互に曝露し、交互の曝露間に処理領域２２１をパージするサイクルを繰り返すことを含む。
【0072】
タングステン含有前駆体および還元剤は、それぞれ、約０．１秒～約１０秒、例えば、約０．５秒～約５秒の期間にわたって、処理領域２２１に流される。処理領域２２１は、典型的には、アルゴン（Ａｒ）または水素などの不活性パージガスを、約０．５秒～約５秒などの約０．１秒～約１０秒の期間にわたって、処理領域２２１に流すことによって、交互の曝露間にパージされる。パージガスは、堆積ガス源２４０またはバイパスガス源２３８から供給されてもよい。
【0073】
他の実施形態では、タングステン間隙充填材料６０８は、処理領域２２１をパージすることなく、基板６００をタングステン含有前駆体ガスと還元剤と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せる。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、または同じ範囲内であってもよい。
【0074】
タングステンに対して高濃度のホウ素を有する核生成層６０４を形成すると、膜抵抗率が低下し、タングステン含有層の表面粗さが低下する一方で、様々な厚さ６２０、例えば、約２０００Å以下の厚さ、例えば、約６００Å以下の膜厚、例えば、約２００Å～約６００Åの厚さでシームのない、または実質的にシームのない間隙充填が維持されることが発見された。膜厚６２０は、開口部６０５の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層（例えば、核生成層６０４およびタングステン間隙充填材料６０８）の幅の半分として測定される。あるいは、膜厚６２０は、開口部６０５の中心線と、接着層６０３と核生成層６０４との界面との間の距離である。一部の実施形態では、核生成層６０４および充填層６０８は一体構造であり、これらの間に界面はない。タングステン間隙充填材料６０８および核生成層６０４が一緒になって、タングステン含有層の厚さ６２０に応じて約２５μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有するタングステン含有層を形成する。タングステン含有層６０４、６０８は、タングステン含有層の厚さが約２００Å以上で、約２０μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。一部の実施形態では、タングステン含有層６０４、６０８は、タングステン含有層の厚さが約２００Å～約６００Åで、約１７．５μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。一部の実施形態では、タングステン含有層６０４、６０８は、タングステン含有層の厚さが約４５０Å以上、例えば約４５０Å～約６００Åで、約１５μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。一部の実施形態では、タングステン含有層は、約３．５ｎｍ以下、例えば約２ｎｍ～約３ｎｍの二乗平均平方根によって計算される表面粗さを含む。
【0075】
理論に束縛されるものではないが、核生成層におけるホウ素の増加は、薄膜領域（例えば、約２００Å～約５００Åなどの約６００Å以下の厚さ６２０）におけるバルクタングステン結晶粒の成長を可能にし、タングステン粒界における電子散乱を低減し、抵抗率の低減をもたらすと考えられる。処理操作５０６の間、バルクタングステンの成長が遅れることで、コンタクト充填におけるシームサイズの低減が可能になる。
【0076】
操作５１０において、基板６００がアニールされる。基板６００をアニールすることにより、基板の抵抗率がさらに低下する。一部の実施形態では、基板６００は、約１秒～約１０分間、例えば約５秒～約１２０秒間、例えば約１０秒～約１００秒間、例えば約３０秒～約６０秒間アニールされる。一部の実施形態では、基板６００は、約６００℃以上、例えば約７００℃～約１２００℃、例えば約８００℃～約１０００℃、例えば約８５０℃～約９５０℃の温度で、約３０Ｔｏｒｒ～約７０Ｔｏｒｒ、例えば約５０Ｔｏｒｒのチャンバ圧力でアニールされる。一部の実施形態では、基板６００は、Ｎ2ガスなどの窒素含有ガス、Ａｒガスなどのアルゴン含有ガス、Ｈ2ガスなどの水素含有ガス、またはこれらの組合せを含むガスの存在下でアニールされる。一部の実施形態では、ガスは、約５Ｌ／分、例えば１５Ｌ／分、例えば１０Ｌ／分の体積流量で流される。
【0077】
アニールされた基板は、アニーリングによって改質された核生成層６０４を含む。改質された核生成層は、ホウ素対タングステンの原子比が約１：ｎであり、ｎは約４以下、例えば約１：３～約１：１、例えば約１：２～約１：１である。一部の実施形態では、改質された核生成層は、アニーリング前の核生成層６０４と比較して、タングステンに対して約１０％以上の原子ホウ素濃度、例えば、タングステンに対して約２～３倍のホウ素量を含む。例として、一実施形態では、アニーリング前の核生成層は、約１：４～１：５、例えば約１：４．５の原子ホウ素対タングステンの比を含み、アニーリング後、改質された核生成層は、約１：１～約１：３、例えば約１：２のホウ素対タングステンの比を含む。
【0078】
アニールされた基板は、アニーリングにより改質されたタングステン含有層６０４、６０８を含む。改質されたタングステン含有層は、改質されたタングステン含有層の厚さ６２０に応じて、約２０μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。改質されたタングステン含有層は、タングステン含有層の厚さが約２００Å以上で約１７μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を含む。一部の実施形態では、改質されたタングステン含有層は、改質されたタングステン含有層の厚さが約２００Å～約６００Åで、約１０μΩ・ｃｍ～１６μΩ・ｃｍの抵抗率を含む。一部の実施形態では、改質されたタングステン含有層は、タングステン含有層の厚さが約４５０Å以上、例えば約４５０Å～約６００Åで、約１０μΩ・ｃｍ～１４μΩ・ｃｍの抵抗率を含む。一部の実施形態では、タングステン含有層は、約３．５ｎｍ以下、例えば約２ｎｍ～約３ｎｍの二乗平均平方根によって計算される表面粗さを含む。一部の実施形態では、改質されたタングステン含有層の抵抗率は、アニーリング前のタングステン含有層に対して１０％以上、例えば約２０％～約４０％低下する。
【0079】
理論に束縛されるものではないが、基板６００をアニールすると、タングステン含有層の構造の粒径が増大し、抵抗率の低下に寄与すると考えられる。一部の実施形態では、タングステン含有層６０４、６０８の粒径は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）イメージングによって測定して、アニーリング後に約５％以上、例えば約１０％～約３０％、例えば約１５％～約２０％増加した。改質されたタングステン含有物は、アルファ相タングステンを含み、ベータ相タングステンを実質的に含まないことがさらに観察された。アルファ相タングステンは安定であり、良好な導電性を有する。本明細書に記載のプロセスは、約１１５０Å～約１２５０Åの従来のＳＳＷと比較して、約７０Å～約１００Åなど、約５０Å～約３００Åのインキュベーション成長を含むことも発見された。
【0080】
典型的な半導体製造スキームでは、開口部６０５にタングステン間隙充填材料６０８を堆積させた後に、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを使用して、基板のフィールド表面からタングステン材料（およびその下に配置されたバリア層）のオーバーバーデンを除去することができる。
【実施例】
【0081】
図７は、一部の実施形態による、本明細書に記載の方法および比較方法を使用して形成された膜層の抵抗率を示す比較曲線を示す。曲線７０２、７０４、７０６、７０８は、各膜試料の膜厚の関数として膜抵抗率の結果を示す。本明細書で使用される場合、膜抵抗率は、４点プローブでシート抵抗を測定するために、ＫＬＡ Ｒｓ－２００抵抗率マッピングシステムを使用したＡＳＴＭ Ｂ１９３－２０（２０２０）を使用して測定されている。膜厚は、Ｒｉｇａｋｕ ＭＦＭ６５インラインＸＲＦウエハ検査システムを用いて測定されている。シート抵抗に膜厚を乗じることで、膜抵抗率が得られる。
【0082】
曲線７０２は、アニーリング前に本明細書に記載のプロセスと同様のプロセスを用いて形成され、ホウ素対タングステン原子比が約１：４．５以下、例えば約１：４．６～約１：６の核生成層を有する膜に対応する。曲線７０２の試料膜は、方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成することができる。曲線７０２の試料膜は、操作５０８で説明したように、試料を遠隔プラズマ源からの窒素プラズマに曝露することによって形成された。曲線７０４は、従来のＣＶＤプロセスを用いて堆積させた膜に対応する。曲線７０４によって示される従来のＣＶＤプロセスでは、すべての厚さ領域にわたって比較的低い抵抗率がもたらされたが、膜には、開口部内にボイドおよびシームが含まれ、良好な構造特性は得られなかった。曲線７０２の膜は、ボイドおよびシームを実質的に含まない良好な間隙充填特性を提供したが、５００Å未満の膜厚では、抵抗率が約２０μΩ・ｃｍ以上に増加した。曲線７０６は、核生成層が約１：３～約１：２など、約１：４以上のホウ素対タングステン原子比を有するなど、核生成層中のホウ素の濃度を増加させた従来のＣＶＤプロセスを使用して形成された膜に対応する。図から分かるように、従来のＣＶＤプロセスを使用して形成された膜の核生成においてホウ素濃度を増加させた後の抵抗率は、膜抵抗率の低下をもたらす。厚さが２００Å～６００Åの薄い膜の抵抗率は、約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を達成しない。
【0083】
曲線７０８は、アニーリング前に本明細書に記載のプロセス（例えば、方法５００、操作５０２～５０８）を使用して形成され、ホウ素対タングステン原子比が約１：３～約１：２などの約１：４以上の核生成層を有する膜に対応する。曲線７０８の膜は、曲線７０８の膜が核生成層中により高いホウ素濃度を含んでいた以外は、曲線７０２の膜と同様であった。曲線７０８の膜は、ボイドおよびシームがない、または実質的にない良好な間隙充填特性を提供し、また、５００Å未満の厚さおよび５００Åを超える厚さに対して低い抵抗率の結果となった。曲線７０２に対応するフィルムと比較して、曲線７０８に対応する膜では、約２００Å～約２０００Åの厚さに対して膜抵抗率が１０～７０％減少するのと同時に、核生成層後の処理プロセスで使用される間隙充填も抑制された。膜抵抗率の減少は、厚膜に比べて薄膜の方が大きい。従来のＣＶＤプロセスによって形成された試料と比較して、核生成層中のホウ素濃度がより高い、方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成された試料では、驚くべきことに、はるかに低い粗さではるかに低い抵抗率の低減された抵抗率がもたらされた。
【0084】
図８は、厚さが約３００Åのタングステン含有層を有する試料に対するアニーリング温度の影響を示し、各試料上のタングステン含有層は、対照として方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成することができ、対応する試料は、アニーリングを伴う操作５０２～５１０を使用して形成することができる。データ点の各ペアは、６００℃～８５０℃の範囲のアニーリング温度で、５０度間隔で、アニールされなかった対照試料と比較した抵抗率測定値に対応する。図から分かるように、一般に、より高いアニーリング温度は、抵抗率の低下量がより大きくなることに対応した。抵抗率の改善に加えて、アニーリング後の膜は低い表面粗さを維持した。理論に束縛されるものではないが、顕微鏡イメージングによって観察されるように、結晶粒の成長は、粗い垂直方向の成長ではなく、膜厚がいくらか増加しながら平面的に起こったと考えられる。
【0085】
図９は、様々な厚さのタングステン含有層を有する試料に対するアニーリングの影響を示す。曲線９０２は、対照として方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成された試料の膜厚の関数としての抵抗率測定値を含み、曲線９０４は、アニーリングを伴う操作５０２～５１０を使用して形成された対応する試料の抵抗率測定値を含む。図から分かるように、３００Å未満などのより薄い膜では、アニーリングのより大きな影響が観察される。
【0086】
表１は、アニーリング前後の粒径の比較を示す。第１の試料（ｓ１）は、方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成された。アニーリング前のｓ１の厚さは２２７．７Åであり、抵抗率は４５．６μΩ・ｃｍであった。粒径は２２５Åと測定された。第２の試料（ｓ２）は、第１の試料ｓ１と同じ方法で形成され、次いで、８５０℃で６０秒間アニールされた。試料の膜厚は５％未満拡大し、粒径は２５２Åに拡大した。粗さは、第１の試料と第２の試料との間で実質的に同じままであった。理論に束縛されるものではないが、トポロジーイメージングによって証明されるように、粒子の拡大は、粗さが実質的に同じままで、膜厚の拡大が最小限に抑えられるように平面的に起こったと考えられる。結晶粒が成長した結果、第２の試料ｓ２は、第１の試料に比べて抵抗率が低下した。
【0087】
第３の試料（ｓ３）は、方法５００の操作５０２～５０８を使用して形成された。アニーリング前のｓ３の厚さは３２４．４Åであり、抵抗率は１６．３μΩ・ｃｍであった。粒径は２６５Åと測定された。第４の試料（ｓ４）は、第３の試料ｓ３と同様に形成され、その後、８５０℃で６０秒間アニールされた。試料の膜厚は６％未満拡大し、粒径は３１６Åに拡大した。粗さは、第１の試料と第２の試料とで実質的に同じままであった。結晶粒が成長した結果、第４の試料ｓ４は、第３の試料に比べて抵抗率が低下した。第１の試料と比較して第２の試料によって実証されるように、抵抗率の減少は、膜が薄いほどはるかに大きくなることが観察された。
【0088】
【表1】
【0089】
追加態様
本開示は、以下の非限定的な態様および／または実施形態を含むことができる。
本開示は、以下の非限定的な態様および／または実施形態を含むことができる。
【0090】
条項１．基板上の構造であって、基板内の開口部と、タングステン含有層であって、開口部の側壁に沿って配置された核生成層であり、ホウ素およびタングステンを含む、核生成層、ならびに開口部内の核生成層の上に配置された充填層であり、タングステン含有層が約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有し、タングステン含有層が約２００Å～約６００Åの厚さを有し、タングステン含有層の厚さが開口部の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層の幅の半分である、充填層を含む、タングステン含有層とを含む、構造。
【0091】
条項２．核生成層が約１：４～約１：１のホウ素対タングステン比を含む、条項１に記載の構造。
【0092】
条項３．ホウ素対タングステン比が約１：３～１：２である、条項１または条項２に記載の構造。
【0093】
条項４．基板と核生成層との間に配置された接着層をさらに含む、条項１～３のいずれか１項に記載の構造。
【0094】
条項５．タングステン含有層が、窒素、酸素、フッ素、またはこれらの組合せをさらに含む、条項１～４のいずれか１項に記載の構造。
【0095】
条項６．基板上の構造であって、基板内の開口部と、開口部の側壁上に配置された接着層と、側壁内の接着層の上に配置されたタングステン含有層であり、タングステン含有層が約１６μΩ・ｃｍ以下の抵抗率を有し、約２００Å～約６００Åの厚さを有し、タングステン含有層の厚さが開口部の対向する側壁部分間の開口部内に配置されたタングステン含有層の幅の半分である、タングステン含有層とを含む、構造。
【0096】
条項７．タングステン含有層の厚さが約３００Å～約６００Åであり、タングステン含有層の抵抗率が約１４μΩ・ｃｍ以下である、条項６に記載の構造。
【0097】
条項８．タングステン含有層がホウ素を含む核生成層を含む、条項６または条項７に記載の構造。
【0098】
条項９．ホウ素対タングステン比が約１：３～１：１である、条項６～８のいずれか１項に記載の構造。
【0099】
条項１０．タングステン含有層が約３．５ｎｍ以下の二乗平均平方根によって計算された表面粗さを含む、条項６～９までのいずれか１項に記載の構造。
【0100】
条項１１．タングステン含有層が約２ｎｍ～約３ｎｍの二乗平均平方根によって計算された表面粗さを含む、条項６～１０までのいずれか１項に記載の構造。
【0101】
条項１２．基板上に構造を形成する方法であって、基板を前駆体ガス流量でタングステン含有前駆体ガスに曝露することと、基板を還元剤流量でホウ素を含む還元剤に曝露することであり、タングステン含有前駆体ガスと還元剤とが周期的に交互に施されて、基板の少なくとも１つの開口部内の基板の上に核生成層を形成する、曝露することと、少なくとも１つの開口部内の核生成層の上に充填層を堆積させることと、基板を約６００℃～約１０００℃でアニールすることとを含む、方法。
【0102】
条項１３．基板をアニールする前に、基板を急速熱処理チャンバに移送することをさらに含む、条項１２に記載の方法。
【0103】
条項１４．基板をアニールすることが、基板を水素ガスに曝露することを含む、条項１２または条項１３に記載の方法。
【0104】
条項１５．還元剤流量が約３００ｓｃｃｍ以上である、条項１２～１４のいずれか１項に記載の方法。
【0105】
条項１６．前駆体ガス流量が約６０ｓｃｃｍ以下である、条項１２～１５のいずれか１項に記載の方法。
【0106】
条項１７．リザーバを、リザーバの上流に配置されたリザーババルブを使用して還元剤で充填することと、リザーバから基板を含むプロセス容積に、プロセス容積とリザーバとの間に配置された質量流量制御バルブを開くことによって還元剤を流すこととをさらに含む、条項１２～１６のいずれか１項に記載の方法。
【0107】
条項１８．リザーバを充填することが、リザーバの圧力が所定の圧力を下回るときにリザーババルブを開くことをさらに含む、条項１２～１７のいずれか１項に記載の方法。
【0108】
条項１９．基板が約１秒～約１０分間アニールされる、条項１２～１８のいずれか１項に記載の方法。
【0109】
条項２０．基板が約１０秒～約６０秒間アニールされる、条項１９に記載の方法。
【0110】
条項２１．基板をアニールすることが、窒素含有ガス、アルゴン含有ガス、水素含有ガス、またはこれらの組合せからなる群から選択されるガスを基板の上に流すことを含む、条項１２～２０のいずれか１項に記載の方法。
【0111】
条項２２．基板が基板の上方に配置された複数の加熱ランプからアニールされる、条項１２～２１のいずれか１項に記載の方法。
【0112】
条項２３．基板が約７００℃～約９００℃の温度でアニールされる、条項１２～２２のいずれか１項に記載の方法。
【0113】
条項２４．還元剤ガス流量対前駆体剤流量比がｍ：１であり、ｍが体積比で約５以上である、条項１２～２３のいずれか１項に記載の方法。
【0114】
条項２５．基板上に構造を形成する方法であって、基板を前駆体ガス流量でタングステン含有前駆体ガスに曝露することと、基板を還元剤流量でホウ素を含む還元剤に曝露することであり、タングステン含有前駆体ガスと還元剤とが周期的に交互に施されて、基板の少なくとも１つの開口部内の基板の上に核生成層を形成する、曝露することと、少なくとも１つの開口部内の核生成層の上に充填層を堆積させることであり、充填層および核生成層が一緒になって、第１の抵抗率を含むタングステン含有層を形成する、堆積させることと、タングステン含有層を約６００℃～約１０００℃でアニールして、第１の抵抗率よりも低い第２の抵抗率を有する改質されたタングステン含有層を形成することとを含む、方法。
【0115】
条項２６．第２の抵抗率が第１の抵抗率よりも約１０％～５０％低い、条項２５に記載の方法。
【0116】
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のおよびさらなる実施形態が考案されてもよく、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4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】