JP2021167466A - バリア層のないインシトゥタングステン堆積 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗が減少し、バリア／接着剤層がないタングステン層またはモリブデン層を堆積させるための方法を提供する。【解決手段】基板表面８２２を有する基板８２０をケイ素又はホウ素のうちの１つ又は複数を含む核形成前駆体に曝露して、アモルファス核形成層８３０を形成する。核形成層８３０は、第１の金属前駆体に曝露されて、第１の金属層８４０を形成する。第１の金属層の形成は、核形成層を第１の金属層に変換することによって行われる。第１の金属は、タングステン又はモリブデンを含む。その後、原子層堆積、プラズマ原子層堆積、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積及び物理的気相堆積を含むが、これらに限定されない任意の適切な技術によって形成第２の金属層８５０が形成される。これらのプロセス間に基板は、ロードロック条件下に維持され、周囲空気に曝露されない、すなわちエアブレークなしに実行される方法である。【選択図】図９Ｂ

Description

［０００１］本開示は、概して、薄膜を堆積させる方法に関する。特に、本開示は、タングステン膜又はタングステン含有膜を堆積させる方法に関する。

［０００２］半導体処理産業は、より大きな表面積を有する基板上に堆積された層の均一性を増大させつつ、より大きな生産歩留まりのために努力を続けている。新たな材料と組み合わせた、これらの同一ファクタはまた、基板の単位面積当たりのより高度な回路の集積化をもたらす。回路の集積化が高まるにつれて、層の厚さに関するより大きな均一性及びプロセス制御のニーズが高まる。その結果、層の特性に対する制御を維持しながら、費用効果のある方法で基板上に層を堆積させる種々の技術が開発されてきた。

［０００３］化学気相堆積（ＣＶＤ）は、基板上に層を堆積するために採用される最も一般的な堆積プロセスの１つである。ＣＶＤは、均一な厚さの所望の層を生成するために、基板温度及び処理チャンバに導入される前駆体の正確な制御を必要とするフラックス依存の堆積技術である。これらの要件は、基板サイズが増大するにつれて、より重要になり、十分な均一性を維持するために、チャンバ設計及びガス流技術において、より複雑さを増す必要性が生じる。

［０００４］優れたステップカバレッジを実証するＣＶＤの変形例は、周期的堆積又は原子層堆積（ＡＬＤ）である。周期的堆積は、原子層エピタキシ（ＡＬＥ）に基づいており、化学吸着技術を用いて、順次サイクルで基板表面上に前駆体分子を送る。このサイクルは、基板表面を、第１の前駆体、パージガス、第２の前駆体、及びパージガスに曝露する。第１及び第２の前駆体は反応して、基板表面上に膜として生成化合物を形成する。このサイクルを繰り返して、層を所望の厚さに形成する。

［０００５］アモルファスケイ素は、半導体デバイス、フラットパネルディスプレイ、及び太陽電池に広く使用される。高アスペクト比特徴における共形性（即ち、良好なステップカバレッジ）又は間隙充填性能を伴うアモルファスケイ素堆積プロセスの開発には、重大な技術的課題が残されている。従来のＬＰＣＶＤプロセスは、高温（＞５５０℃）かつ低圧に制限され、従って、不十分なステップカバレッジ及び／又は間隙充填性能を示す。ＰＥＣＶＤプロセスはまた、良好なステップカバレッジ及び／又は間隙充填性能を付与するものではない。

［０００６］半導体回路の集積化が増大しているため、タングステンは優れたステップカバレッジに基づいて使用されてきた。その結果、ＣＶＤ技術を採用したタングステンの堆積は、プロセスの高いスループットにより、半導体処理において広い用途を享受する。しかしながら、従来のＣＶＤ法によるタングステンの堆積は、いくつかの欠点を伴う。

［０００７］例えば、ＡＬＤプロセスは、高アスペクト比（例えば２０）を含むビア内にタングステン膜を堆積させるが、従来のＣＶＤプロセスは、通常、類似のビアを「ピンチオフ」させ、完全に充填することはないだろう。加えて、タングステンは、いくつかの表面（例えば、誘電体スペーサ又は酸化物）に容易に接着することはない。誘電スペーサへのタングステンの接着を高めるために、従来のプロセスはＴｉＮ層を含む。シード層としてのＴｉＮ膜の堆積は、時間がかかる可能性があり、プロセス全体に更なる複雑さが加わる。

［０００８］タングステン薄膜の原子層堆積（ＡＬＤ）は、不十分な核形成性能のために、ケイ素、二酸化ケイ素及び窒化チタンの供給（ｓｅｒｖｉｃｅ）において非常に長い潜伏遅延を示す。核形成層は、通常、この問題を軽減するために使用される。従来、ＡＬＤ ＷＳｉ_ｘ又はＷＢ_ｘは、それぞれ、ＷＦ_６／Ｓｉ_２Ｈ_６及びＷＦ_６／Ｂ_２Ｈ_６によって堆積される。しかしながら、ＷＦ_６は、基板表面（例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ_２）に直接曝露され、基板を損傷する。

［０００９］加えて、ＡＬＤタングステン膜は、ケイ素又は酸化ケイ素基板表面上に直接うまく固着しない。接着を改善するために、窒化チタン接着剤層が使用される。しかし、窒化チタン接着剤層とＷＳｉ_ｘ／ＷＢ_ｘ核形成層の両方がうまく伝導せず、スタック（Ｗ／ＷＳｉ_ｘ／ＴｉＮ）に非常に高い抵抗がもたらされる。

［００１０］したがって、抵抗が減少し、バリア／接着剤層がないタングステン層を堆積させるための改善された技術が当技術分野で必要とされている。

［００１１］本開示の１つ又は複数の実施形態は、処理方法を対象とする。この方法は、基板表面をホウ素前駆体に曝露して、アモルファスホウ素層を形成することを含む。基板表面には、実質的にバリア層がない。アモルファスホウ素層を第１の金属層に変換するために、アモルファスホウ素層が第１の金属前駆体に曝露される。第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層が第１の金属層上に形成される。

［００１２］本開示の更なる実施形態は、処理方法を対象とする。この方法は、基板表面をケイ素前駆体に曝露してアモルファスケイ素層を形成することを含む。基板表面には、実質的にバリア層がない。アモルファスケイ素層を第１の金属層に変換するために、アモルファスケイ素層が第１の金属前駆体に曝露される。第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層が第１の金属層上に形成される。

［００１３］本開示の更なる実施形態は、処理方法を対象とする。この方法は、基板表面をケイ素前駆体及びホウ素前駆体に曝露して、ケイ素及びホウ素を含むアモルファス層を形成することを含む。基板表面には、実質的にバリア層がない。アモルファス層を第１の金属層に変換するために、アモルファス層が第１の金属前駆体に曝露される。第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層が第１の金属層上に形成される。

［００１４］本開示の上述の特徴が詳細に理解できるように、上記で簡単に概説した本開示のより具体的な説明が実施形態を参照することにより得られ、それら実施形態のいくつかが添付図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付図面は、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。

［００１５］本開示の１つ又は複数の実施形態による膜スタックの概略図を示す。 ［００１６］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００１７］図２Ａのプロセススキームによる膜スタックの概略図を示す。 ［００１８］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００１９］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００２０］図４Ａのプロセススキームによる膜スタックの概略図を示す。 ［００２１］本開示の１つ又は複数の実施形態による膜スタックの概略図を示す。 ［００２２］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００２３］図６Ａのプロセススキームによる膜スタックの概略図を示す。 ［００２４］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００２５］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００２６］図８Ａのプロセススキームによる膜スタックの概略図を示す。 ［００２７］本開示の１つ又は複数の実施形態によるプロセススキームを示す。 ［００２８］図９Ａのプロセススキームによる膜スタックの概略図を示す。 ［００２９］本開示の１つ又は複数の実施形態による、インシトゥ方法を実行するための処理システムを示す。 ［００３０］本開示の１つ又は複数の実施形態による、エアブレークを含まずにインシトゥで準備されたサンプルの断面像を示す。 ［００３１］本開示の１つ又は複数の実施形態による、エアブレークを含んでエクスシトゥで準備されたサンプルの断面像を示す。 ［００３２］本開示の１つ又は複数の実施形態による、インシトゥで準備されたサンプルとエクスシトゥで準備されたサンプルとの接着試験結果を示す。

［００３３］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないと理解されたい。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可能である。

［００３４］本明細書で使用される「基板表面」とは、基板の任意の部分、又は膜処理が実行される基板上に形成された材料表面の任意の部分を指す。例えば、処理を実行することができる基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、並びに金属、窒化金属、金属合金、及び他の導電性材料などの任意の他の材料といった材料を含む。基板表面上のバリア層、金属又は窒化金属は、チタン、窒化チタン、窒化タングステン、タンタル及び窒化タンタルを含む。また、基板表面は、二酸化ケイ素及び炭素がドープされた酸化ケイ素などの誘電体材料を含みうる。基板は、２００ｍｍ又は３００ｍｍの直径のウエハ、並びに長方形又は正方形のペインなど、様々な寸法を有しうる。いくつかの実施形態では、基板は、剛性の離散材料を含む。

［００３５］本明細書で使用される「原子層堆積」又は「周期的堆積」は、基板表面上に材料の層を堆積させるために２つ以上の反応性化合物を順次曝露することを指す。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「反応性化合物」、「反応性ガス」、「反応種」、「前駆体」、「プロセスガス」などの用語は、表面反応（例えば、化学吸着、酸化、還元）において基板表面又は基板表面上の材料と反応しうる種を有する物質を意味するために交換可能に使用される。基板又は基板の一部は、処理チャンバの反応ゾーンに導入される２つ以上の反応性化合物に順次曝露される。時間領域ＡＬＤプロセスでは、各反応性化合物への曝露は、各化合物が基板表面上に付着及び／又は反応することを可能にするために、時間遅延によって分離される。空間的ＡＬＤプロセスでは、基板表面の異なる部分、又は基板表面上の材料は、基板上の任意の所与の点が複数の反応性化合物に同時に実質的に曝露されないように、２つ以上の反応性化合物に同時に曝露される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、この観点で使用される「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるように、基板の小さな部分が拡散のため同時に複数の反応性ガスに曝露される可能性があり、同時の曝露が意図されないことを意味する。

［００３６］時間領域ＡＬＤプロセスの１つの態様では、第１の反応性ガス（即ち、第１の前駆体又は化合物Ａ）を反応ゾーンにパルス供給し、その後、第１の時間遅延を行う。次に、第２の前駆体又は化合物Ｂを反応ゾーンにパルス供給し、その後、第２の遅延を行う。各時間遅延の間、アルゴンのようなパージガスが処理チャンバ内に導入され、反応ゾーンがパージされるか、又はさもなければ、反応ゾーンから任意の残留反応性化合物又は副生成物が除去される。代替的には、反応性化合物のパルス間の時間遅延の間、パージガスのみが流れるように、堆積プロセス全体にわたってパージガスが連続的に流れうる。基板表面上に所望の膜又は膜の厚さが形成されるまで、反応性化合物が交互にパルス供給される。いずれの場合でも、化合物Ａ、パージガス、化合物Ｂ、及びパージガスをパルス供給するＡＬＤプロセスは、サイクルである。サイクルは、化合物Ａ又は化合物Ｂのいずれかで開始し、所望の厚さを有する膜が実現されるまで、そのサイクルのそれぞれの順序を継続しうる。

［００３７］空間ＡＬＤプロセスの態様では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガス（例えば、水素ラジカル）は、反応ゾーンに同時に供給されるが、不活性ガスカーテン及び／又は真空カーテンによって分離される。基板上の任意の所与の点が、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露されるように、基板を、ガス供給装置に対して移動させる。

［００３８］本開示の１つ又は複数の実施形態は、金属ＡＬＤ（例えば、タングステン堆積）のための接着剤層、フッ素拡散バリア及び／又は核形成層のうちの１つ又は複数として、コンフォーマルなアモルファスケイ素薄膜を堆積させる方法を対象とする。タングステン堆積について多くの実施形態で言及されているが、当業者は、他の金属（例えば、Ｍｏ）が開示されたプロセスによって堆積されうることを理解するだろう。本開示は、ＡＬＤタングステン堆積に限定されない。

［００３９］本開示の特定の実施形態は、金属ＡＬＤプロセスのためのプロセス統合スキームを含む。例えば、ケイ素基板上に原子層堆積によって、タングステンが堆積される。図１を参照すると、スタック１０は、接着剤層１４（例えば、ＴｉＮ）、核形成層１６（例えば、ＷＳｉ_ｘ及びＷＢ_ｘ）、及び金属１８（例えば、Ｗ）を有する基板１２（例えば、ＳｉＯ_２）を含みうる。プロセススキームの１つ又は複数の実施形態では、核形成層がアモルファスケイ素層で置き換えられる。いくつかの実施形態では、核形成層は、アモルファスケイ素層で置き換えられ、ＴｉＮ接着剤層は、より薄くされる。１つ又は複数の実施形態では、核形成層と接着剤層との両方が、アモルファスケイ素層で置き換えられる。

［００４０］図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、処理方法３００及び膜スタック２００を対象とする。ステップ３１０において、基板表面２２２を有する基板２２０が提供される。ステップ３２０において、基板２２０はケイ素前駆体に曝露され、基板表面２２２上にアモルファスケイ素層２４０を形成する。

［００４１］いくつかの実施形態では、アモルファスケイ素（ａ−Ｓｉ）形成は、ウエハ温度を最小限にしつつ、ケイ素前駆体の分圧を最大限にすることによって達成することができる。適切なケイ素前駆体は、ポリシラン（Ｓｉ_ｘＨ_ｙ）を含むが、これに限定されない。例えば、ポリシランは、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）、テトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_１０）、イソテトラシラン、ネオペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１２）、シクロペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１０）、ヘキサシラン（Ｃ_６Ｈ_１４）、シクロヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１２）、又は概して、ｘ＝２以上のＳｉ_ｘＨ_ｙ、及びこれらの組み合わせを含む。例えば、中程度の処理温度及び高い蒸気圧を有するジシランを、単独で、又は他の種と組み合わせて、ケイ素前駆体として使用してもよい。

［００４２］いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、実質的にジシランのみを含む。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「実質的にジシランのみ」という語句は、活性種の少なくとも９５％がジシランであることを意味する。キャリアガス及び不活性ガスのような他のガスは、任意の量で含まれうる。

［００４３］アモルファスケイ素層２４０の厚さは、例えば、基板表面、及び後続の膜及びプロセスに応じて変更することができる。いくつかの実施態様において、アモルファスケイ素層２４０は、約１Åから約１００Åの範囲の厚さを有する。１つ又は複数の実施形態では、アモルファスケイ素層２４０は、約１Åから約５０Åの範囲、又は約１０Åから約４０Åの範囲、又は約３０Åから約４０Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、アモルファスケイ素層２４０の厚さは、０Åより大きく、約５０Å、４５Å、又は４０Å以下である。

［００４４］ステップ３３０において、アモルファスケイ素層２４０上に金属層２８０が形成される。金属層２８０は、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥ−ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ−ＣＶＤ）及び物理的気相堆積（ＰＶＤ）を含むが、これらに限定されない任意の適切な技術によって形成することができる。

［００４５］金属層２８０は、任意の適切な金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、金属層２８０は、タングステン又はモリブデンのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、金属層２８０は、本質的にタングステンからなる。いくつかの実施形態では、金属層２８０は、本質的にモリブデンからなる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、金属層２８０が特定の成分の約８０、８５、９０又は９５原子％以上であることを意味する。例えば、本質的にタングステンからなる金属層２８０は、例えば、約９０原子％以上のタングステンの組成を有する。

［００４６］いくつかの実施形態では、金属層２８０は、ＣＶＤによって堆積される。基板上に層を堆積させるために、金属前駆体及び反応物が処理チャンバ内に一緒に流入されうる。前駆体及び反応物は、気相中で反応可能である。

［００４７］いくつかの実施形態では、金属層２８０は、ＡＬＤによって堆積される。いくつかの実施形態では、金属層２８０は、アモルファスケイ素層２４０を金属前駆体及び反応物に順次曝露することによって堆積される。

［００４８］金属前駆体は、金属膜を堆積させるために使用可能な任意の適切な前駆体とすることができる。いくつかの実施形態では、金属前駆体は、タングステン、モリブデン、及びこれらの組み合わせから選択された金属を含む。１つ又は複数の実施形態では、金属前駆体は、ＷＦ_６及びＭｏＦ_６のうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、金属前駆体はフッ素含有前駆体である。フッ素はケイ素表面をエッチングしうることが知られている。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、フッ素前駆体の使用を可能にするが、これは、前駆体がａ−Ｓｉ膜のすべてを除去しないことを確実にするのに十分な厚さに、アモルファスケイ素層２４０を形成することができるからである。

［００４９］反応物は、表面上に形成された種と反応することができる任意の適切な反応物でありうる。例えば、ＷＦ_６が前駆体として使用される場合、表面上に−ＷＦ_ｘ種が存在することになる。反応物は、ＷＦ_ｘ種と反応してＷ膜を生成することができる。

［００５０］図３は、アモルファスケイ素層２４０の形成後にガス抜きプロセス３２５が含まれる、本開示の別の実施形態のプロセスフローを示す。アモルファスケイ素層２４０は、いくつかの実施形態では、金属層２８０を形成する前にガス放出された種を除去するためにガス抜き環境に曝露される。

［００５１］堆積されたアモルファスケイ素層２４０は、種、例えば、水素を発生又はガス放出しうる。ガス抜き環境は、気体種が発生する機会を提供し、最終膜の泡立ちを最小限にする。ガス抜き環境は、膜のガス抜きを可能にするか又は促進する任意の条件を含むことができる。例えば、ガス抜き環境は、本質的に不活性ガスからなりうる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、堆積された膜のガス放出を妨害するガス種が存在しないことを意味する。膜のガス抜きを阻害することなく、なおも本質的に不活性ガスから成る、他の反応種が存在しうる。

［００５２］適切な不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、及び／又はこれらの混合物のうちの１つ又は複数を含むが、これらに限定されない。

［００５３］１つ又は複数の実施形態では、ガス放出された種は、水素、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ_３、ＳｉＨ_４、及び／又は他の低次シランを含む。

［００５４］処理チャンバ内の圧力、又は処理チャンバの領域は、前駆体曝露及びガス抜き環境に対して独立して制御することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体及びガス抜き環境の各々への曝露は、約１０ｍＴｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で起こる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、約５００ｍＴｏｒｒ以上、又は約１Ｔｏｒｒ以上、又は約５Ｔｏｒｒ以上、又は約１０Ｔｏｒｒ以上、又は約２０Ｔｏｒｒ以上、又は約３０Ｔｏｒｒ以上の圧力で基板に曝露される。

［００５５］基板表面が前駆体又はガス抜き環境に曝露される温度は、例えば、形成されるデバイスの熱収支及び前駆体に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体及びガス抜き環境の各々への曝露は、約１００℃から約７００℃の範囲の温度で行われる。１つ又は複数の実施形態では、ハロゲン化ケイ素前駆体は、約２５０℃から約６００℃の範囲、又は約４００℃から約５５０℃の範囲の温度で基板に曝露される。

［００５６］ガス抜き環境に曝露する前にケイ素前駆体で形成されたａ−Ｓｉ膜の厚さを修正することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体及びガス抜き環境への各曝露は、約５Åから約２０Åの範囲の厚さを有する膜を成長させる。

［００５７］前駆体及びガス抜き環境は、所定の厚さを有する膜を形成するために、基板表面に繰り返して順次曝露されうる。いくつかの実施形態では、アモルファスケイ素膜は、約１００Åから約１μｍの範囲の合計の厚さを有する。

［００５８］いくつかの実施形態では、ａ−Ｓｉは、約４５０℃未満のウエハ温度でジシランによって堆積され、ジシラン分圧は、約２０Ｔｏｒｒ以上である。例示的な実施形態では、基板は、約４００℃から約５５０℃の範囲の温度で、約２０Ｔｏｒｒ以上の圧力で、ケイ素前駆体に曝露される。

［００５９］図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、本開示のいくつかの実施形態は、ステップ３６０を更に含み、アモルファスケイ素層２４０を形成する前に、基板上に接着剤層２６０が堆積される。接着剤層２６０は、アモルファスケイ素層が基板２２０上に直接堆積された場合よりも剥離の可能性が少ない、アモルファスケイ素が付着しうる層である。いくつかの実施形態では、接着剤層はＴｉＮを含む。１つ又は複数の実施形態では、基板２２０は酸化ケイ素表面を有し、接着剤層はＴｉＮを含む。

［００６０］接着剤層２６０の厚さは、基板及び堆積されるアモルファスケイ素の厚さに応じて変更することができる。いくつかの実施態様において、接着剤層２６０は、約１Åから約３０Åの範囲、又は約５Åから約３０Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、接着剤層２６０は、約２０Å以下、又は約１５Å以下、又は約１０Å以下、又は約５Å以下の厚さを有する。

［００６１］図４Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、酸化物表面２２２を有する基板２２０を備えるスタック２００を対象とする。酸化物表面２２２上に、接着剤層２６０がある。いくつかの実施態様の接着剤層は、約５Åから約３０Åの範囲の厚さを有するＴｉＮを含む。アモルファスケイ素層２４０は、接着剤層２６０上にあり、約５Åから約５０Åの範囲の厚さを有する。金属層２８０は、アモルファスケイ素層２４０上にあり、タングステン及びモリブデンのうちの１つ又は複数を含む。

［００６２］本開示の１つ又は複数の実施形態は、金属堆積（例えば、ＡＬＤタングステン堆積）のための接着剤層、フッ素拡散バリア、及び／又は核形成層の１つ又は複数として、コンフォーマルな、ドープされたアモルファスケイ素薄膜を堆積する方法を対象とする。タングステン堆積について多くの実施形態で言及されているが、当業者は、他の金属（例えば、Ｍｏ）が開示されたプロセスによって堆積されうることを理解するだろう。本開示は、ＡＬＤタングステン堆積、ＡＬＤ堆積、又はタングステン堆積に限定されない。

［００６３］本開示の実施形態は、金属ＡＬＤプロセスのためのプロセス統合スキームを含む。例えば、ケイ素基板上に原子層堆積によって、タングステンが堆積される。図５を参照すると、スタック１０は、接着剤層１４（例えば、ＴｉＮ）、核形成層１６（例えば、ＷＳｉ_ｘ及びＷＢ_ｘ）、及び金属１８（例えば、Ｗ）を有する基板１２（例えば、ＳｉＯ_２）を含みうる。プロセススキームの１つ又は複数の実施形態では、核形成層は、ドープされたアモルファスケイ素層で置き換えられる。いくつかの実施態様では、核形成層は、ドープされたアモルファスケイ素層で置き換えられ、ＴｉＮ接着剤層がより薄くされる。１つ又は複数の実施形態では、核形成層及び接着剤層の両方が、ドープされたアモルファスケイ素層で置き換えられる。

［００６４］図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、処理方法５００及び膜スタック４００を対象とする。ステップ５１０において、基板表面４２２を有する基板４２０が提供される。ステップ５２０において、基板４２０が、ケイ素前駆体及びドーパントに曝露され、基板表面４２２上にドープされたアモルファスケイ素層４４０を形成する。

［００６５］本開示のいくつかの実施形態は、有利には、ドーパントを組み込むことによって核形成層の堆積温度を低下させる方法を提供する。いくつかの実施形態では、核形成層の形態は、コンフォーマルなアモルファスケイ素層堆積中にドーパントを追加することによって修正される。いくつかの実施形態では、アモルファスケイ素の堆積温度は、約４００℃以上から約１００℃以下まで低下させることができる。いくつかの実施形態では、タングステン膜特性は、有利には、ドープされていないアモルファスケイ素膜と比較して、ドープされたケイ素膜の異なる膜特性／形態に起因して、ドーパント濃度を変化させることによって変更することができる。

［００６６］いくつかの実施態様において、ドープされたアモルファスケイ素（ドープされたａ−Ｓｉ）の形成は、ウエハ温度を最小限にしつつ、ケイ素前駆体の分圧を最大限にすることによって達成されうる。いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素は、ケイ素前駆体及びドーパントが基板に同時に曝露されるＣＶＤ堆積プロセスを使用して堆積される。

［００６７］適切なケイ素前駆体は、ポリシラン（Ｓｉ_ｚＨ_ａ）及びハロシラン（Ｓｉ_ｚＨ_ａＸ_ｂ）を含むが、これらに限定されない。例えば、ポリシランは、シラン、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）、テトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_１０）、イソテトラシラン、ネオペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１２）、シクロペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１０）、ヘキサシラン（Ｃ_６Ｈ_１４）、シクロヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１２）、又は概して、Ｓｉ_ｚＨ_ａ（ｚ≧１）、及びこれらの組み合わせを含む。例えば、中程度の処理温度及び高い蒸気圧を有するジシランを、単独で、又は他の種と組み合わせて、ケイ素前駆体として使用してもよい。

［００６８］例えば、ハロシランは、ジハロシラン（ＳｉＨ_２Ｘ_２）、トリハロシラン（ＳｉＨＸ_３）、テトラハロシラン（ＳｉＸ_４）、又はヘキサハロジシラン（Ｓｉ_２Ｘ_６）、又は概して、Ｓｉ_ｚＨ_ａＸ_ｂ（ｚ≧１、Ｘはハロゲンであり、ｂ≧１）、及びこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、ハロシラン中に存在するハロゲンは、独立して、フッ素、塩素、臭素又はヨウ素から選択される。いくつかの実施形態では、ハロゲンは本質的に塩素からなる。

［００６９］いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、実質的にジシランのみを含む。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体は、実質的にジクロロシランのみを含む。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される際に、「実質的に〜のみ」という語句は、活性種の少なくとも９５％が記載された種であることを意味する。キャリアガス及び不活性ガスのような他のガスは、任意の量で含まれうる。

［００７０］ドーパントは、堆積されたアモルファスケイ素層をドープするのに適した任意の材料でありうる。いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層は、ホウ素、リン、ヒ素、又はゲルマニウムのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは、ボラン、ジボラン、ホスフィン、ジホスフィン、アルシン、ジアルシン、ゲルマン又はジゲルマンのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは実質的にジボランのみを含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは実質的にジホスフィンのみを含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは実質的にジアシンのみを含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは実質的にジゲルマンのみを含む。

［００７１］ドープされたアモルファスケイ素層４４０の厚さは、例えば、基板表面及び後続の膜及びプロセスに応じて変化しうる。いくつかの実施態様において、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、約２０Å以上の厚さを有する。１つ又は複数の実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、約１Åから約２００Åの範囲、又は約１０Åから約１５０Åの範囲、又は約２０Åから約１００Åの範囲、又は約４０Åから約１００Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施態様において、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、約１０Åから約５０Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０の厚さは、０Åより大きく、約１００Å、７５Å、５０Å、４５Å、又は４０Å以下である。いくつかの実施態様において、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、連続した層を形成するのに十分な最小の厚さを有する。本明細書で使用されるとき、「連続（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」という用語は、堆積層の下にある材料を露出させる間隙又はむき出しのスポットがない、露出面全体を覆う層を指す。連続層は、膜の全表面積の約１％未満の表面積を有する間隙又はむき出しのスポットを有しうる。

［００７２］いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、基板４２０上にコンフォーマルに形成される。本明細書で使用されるとき、「コンフォーマルな（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」又は「コンフォーマルに（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）」という用語は、膜の平均厚さに対して１％未満の変動を有する厚さで、露出面に接着し、露出面を均一に覆う層を指す。例えば、１００Åの厚さの膜は、厚さが１Å未満の変動を有するだろう。この厚さ及び変動には、凹部のエッジ、角部、側部、及び底部が含まれる。例えば、本開示の様々な実施形態において堆積されたコンフォーマルな層は、複雑な表面上に本質的に均一な厚さの堆積領域にわたってカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を提供するだろう。

［００７３］ステップ５３０において、金属層４８０は、ドープされたアモルファスケイ素層４４０上に形成される。金属層４８０は、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥ−ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ−ＣＶＤ）及び物理的気相堆積（ＰＶＤ）を含むが、これらに限定されない任意の適切な技術によって形成することができる。

［００７４］金属層４８０は、任意の適切な金属を含むことができる。いくつかの実施形態では、金属層４８０は、タングステン又はモリブデンのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、金属層４８０は、本質的にタングステンからなる。いくつかの実施形態では、金属層４８０は、本質的にモリブデンからなる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、金属層４８０が特定の成分の約８０、８５、９０又は９５原子％以上であることを意味する。例えば、本質的にタングステンからなる金属層４８０は、例えば、約９０原子％以上のタングステンの組成を有する。

［００７５］いくつかの実施形態では、金属層４８０は、ＣＶＤによって堆積される。基板上に層を堆積させるために、金属前駆体及び反応物が処理チャンバ内に一緒に流入されうる。前駆体及び反応物は、気相中で反応可能である。

［００７６］いくつかの実施形態では、金属層４８０は、ＡＬＤによって堆積される。いくつかの実施形態では、金属層４８０は、ドープされたアモルファスケイ素層４４０を金属前駆体及び反応物に順次曝露することによって堆積される。

［００７７］金属前駆体は、金属膜を堆積させるために使用可能な任意の適切な前駆体とすることができる。いくつかの実施形態では、金属前駆体は、タングステン、モリブデン、及びこれらの組み合わせから選択された金属を含む。１つ又は複数の実施形態では、金属前駆体は、ＷＦ_６及びＭｏＦ_６のうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、金属前駆体はフッ素含有前駆体である。フッ素はケイ素表面をエッチングしうることが知られている。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、フッ素前駆体の使用を可能にするが、これは、前駆体がドープされたアモルファスケイ素膜のすべてを除去しないことを確実にするのに十分な厚さに、ドープされたアモルファスケイ素層２４０を形成することができるからである。

［００７８］反応物は、表面上に形成された種と反応することができる任意の適切な反応物でありうる。例えば、ＡＬＤプロセスにおいて、ＷＦ_６が前駆体として使用される場合、表面上に−ＷＦ_ｘ種が存在することになる。反応物は、ＷＦ_ｘ種と反応してＷ膜を生成することができる。

［００７９］図７は、ドープされたアモルファスケイ素層４４０の形成後にガス抜きプロセス１２５が含まれる、本開示の別の実施形態のプロセスフローを示す。いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、金属層４８０を形成する前にガス放出された種を除去するためにガス抜き環境に曝露される。

［００８０］堆積したドープされたアモルファスケイ素層４４０は、種、例えば、水素を発生又はガス放出しうる。ガス抜き環境は、気体種が発生する機会を提供し、最終膜の泡立ちを最小限にする。ガス抜き環境は、膜のガス抜きを可能にするか又は促進する任意の条件を含むことができる。例えば、ガス抜き環境は、本質的に不活性ガスからなりうる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、堆積された膜のガス放出を妨害するガス種が存在しないことを意味する。膜のガス抜きを阻害することなく、なおも本質的に不活性ガスから成る、他の反応種が存在しうる。

［００８１］適切な不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、及び／又はこれらの混合物のうちの１つ又は複数を含むが、これらに限定されない。

［００８２］１つ又は複数の実施形態では、ガス放出された種は、水素、ＳｉＨ_２、ＳｉＨ_３、ＳｉＨ_４、及び／又は他の低次シランを含む。

［００８３］処理チャンバ内の圧力、又は処理チャンバの領域は、前駆体曝露及びガス抜き環境に対して独立して制御することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体、ドーパント、及びガス抜き環境のそれぞれへの曝露は、約１００ｍＴｏｒｒから約６００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で行われる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体及び／又はドーパントは、約５００ｍＴｏｒｒ以上、又は約１Ｔｏｒｒ以上、又は約５Ｔｏｒｒ以上、又は約１０Ｔｏｒｒ以上、又は約２０Ｔｏｒｒ以上、又は約３０Ｔｏｒｒ以上の圧力で基板に曝露される。

［００８４］基板表面がケイ素前駆体、ドーパント及び／又はガス抜き環境に曝露される温度は、例えば、形成されるデバイスの熱収支、並びにケイ素前駆体及び／又はドーパントに応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体、ドーパント、及び／又はガス抜き環境のそれぞれへの曝露は、約２５℃から約７００℃の範囲の温度で行われる。１つ又は複数の実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、約２５℃から約７００℃の範囲、又は約５０℃から約６００℃の範囲、又は約１００℃から約５５０℃の範囲の温度で形成される。いくつかの実施形態では、ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、約２５℃以上かつ約５５０℃以下、約４００℃以下、約２５０℃以下、約２００℃以下、又は約１００℃以下の温度で形成される。

［００８５］ガス抜き環境に曝露する前に、ケイ素前駆体及びドーパントで形成されたドープされたアモルファスケイ素層４４０の厚さを修正することができる。いくつかの実施形態では、ケイ素前駆体、ドーパント、及びガス抜き環境への各曝露は、約５Åから約２０Å、又は約２０Åから約１００Å、又は約４０Åから約１００Åの範囲の厚さを有する膜を成長させる。

［００８６］前駆体、ドーパント及びガス抜き環境は、所定の厚さを有する膜を形成するために、基板表面に繰り返して順次曝露されうる。いくつかの実施形態では、アモルファスケイ素膜は、約２０Åから約１μｍの範囲の合計の厚さを有する。

［００８７］図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本開示のいくつかの実施形態は、ステップ５６０を更に含み、ドープされたアモルファスケイ素層４４０を形成する前に、基板上に接着剤層４６０が堆積される。接着剤層４６０は、ドープされたアモルファスケイ素層が基板４２０上に直接堆積された場合よりも剥離の可能性が少ない、ドープされたアモルファスケイ素が付着しうる層である。いくつかの実施形態では、接着剤層はＴｉＮを含む。１つ又は複数の実施形態では、基板４２０は酸化ケイ素表面を有し、接着剤層はＴｉＮを含む。

［００８８］接着剤層４６０の厚さは、基板及び堆積されるドープされたアモルファスケイ素の厚さに応じて変化させることができる。いくつかの実施態様において、接着剤層４６０は、約１Åから約３０Åの範囲、又は約５Åから約３０Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、接着剤層４６０は、約２０Å以下、又は約１５Å以下、又は約１０Å以下、又は約５Å以下の厚さを有する。

［００８９］図８Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、酸化物表面４２２を有する基板４２０を備えるスタック４００を対象とする。酸化物表面４２２上に、接着剤層４６０がある。いくつかの実施態様の接着剤層は、約５Åから約３０Åの範囲の厚さを有するＴｉＮを含む。ドープされたアモルファスケイ素層４４０は、接着剤層４６０上にあり、約５Åから約５０Åの範囲の厚さを有する。金属層４８０は、ドープされたアモルファスケイ素層４４０上にあり、タングステン及びモリブデンの１つ又は複数を含む。

［００９０］本開示の１つ又は複数の実施形態は、バリア層を使用せずに、接着剤層、フッ素拡散バリア及び／又は核形成層のうちの１つ又は複数として、ホウ素又はケイ素のうちの１つ又は複数を含む薄膜上に金属層を堆積させる方法を対象とする。タングステン金属の堆積が多くの実施形態において言及されるが、当業者は、他の金属（例えば、Ｍｏ）が開示されたプロセスによって堆積されうることを理解するだろう。更に、本開示は、ＡＬＤ堆積又はタングステンの堆積による金属堆積に限定されない。

［００９１］本開示のいくつかの実施形態は、有利には、実質的にバリア層がない基板表面上に金属層を堆積させる方法を提供する。バリア層が相対的に存在しないことにより、バリア層を含む類似の構造よりも抵抗が相対的に低い金属線又は構造の形成が可能になる。理論に束縛されるものではないが、バリア層が存在しないことにより、同一体積内での金属堆積の体積が大きくなり、これによって金属バルクの抵抗が低くなると考えられる。いくつかの実施形態では、金属層は、金属スタックの一部として堆積される。いくつかの実施形態では、核形成層は、バリア層を含まずに基板表面上に直接形成される。いくつかの実施形態では、核形成層は、ケイ素又はホウ素のうちの１つ又は複数を含む。

［００９２］当業者は、フッ素含有化合物が特定の表面（例えば、ケイ素表面）をエッチングしうることを認識するだろう。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、バリア層を含まずにフッ素含有金属前駆体の使用を可能にする。理論に束縛されるものではないが、核形成層８３０は、金属前駆体が核形成層全体を除去せずに、基板表面をエッチングせず、又はそうでなければ損傷しないことを保証するのに十分な厚さに形成することができると考えられる。

［００９３］いくつかの実施形態では、核形成層に曝露された金属前駆体は、実質的にフッ素を含まない。理論に束縛されるものではないが、フッ素を含まない金属前駆体を使用することによって、基板表面へのフッ素攻撃の影響を最小限化又は排除することができると考えられる。

［００９４］図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、膜スタック８００を形成するための処理方法７００を対象とする。７１０では、基板表面８２２を有する基板８２０を核形成前駆体に曝露して、核形成層８３０を形成する。いくつかの実施形態では、核形成層８３０は、核形成前駆体の熱分解によって形成される。

［００９５］いくつかの実施形態では、基板８２０は誘電体を含む。いくつかの実施形態では、基板８２０は、二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、基板８２０は、本質的に酸化ケイ素又は酸化アルミニウムからなる。この点に関して使用され際に、「本質的に〜からなる」とは、基板が原子ベースで９５％、９８％、９９％又は９９．５％を超える記載された材料を含むことを意味する。当業者は、「酸化ケイ素」及び「酸化アルミニウム」という用語がいかなる特定の原子比も伝えないことを認識するだろう。これらの材料は、化学量論的であっても、非化学量論的であってもよい。

［００９６］いくつかの実施形態では、基板表面８２２には、実質的にバリア層がない。この点に関して使用される際に、「実質的にバリア層がない」は、基板表面の５％、２％、１％又は０．５％未満がバリア層を含むことを意味する。いくつかの実施形態では、基板表面８２２には、実質的に、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＮ、ＴｉＳｉＮ、又はＳｉＣＮのうちの１つ又は複数を含むバリア層がない。

［００９７］いくつかの実施形態では、核形成前駆体はホウ素前駆体を含み、核形成層はホウ素層である。いくつかの実施形態では、核形成前駆体は、本質的にホウ素前駆体からなる。いくつかの実施形態では、ホウ素層はアモルファスホウ素層である。

［００９８］適切なホウ素前駆体は、ボラン、アルキルボラン及びハロボランを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ホウ素前駆体は、Ｂ_ｃＨ_ｄＸ_ｅＲ_ｆの一般式を有する１つ又は複数の種を含み、ここで、各Ｘは独立してＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩから選択されたハロゲンであり、各Ｒは独立して選択されたＣ１−Ｃ４アルキル基であり、ｃは２以上の任意の整数であり、ｄ、ｅ及びｆの各々はｃ＋２以下であり、ｄ＋ｅ＋ｆはｃ＋２に等しい。

［０１００］いくつかの実施形態では、核形成前駆体はケイ素前駆体を含み、核形成層はケイ素層である。いくつかの実施形態では、核形成前駆体は、本質的にケイ素前駆体からなる。いくつかの実施形態では、ケイ素層はアモルファスケイ素層である。

［０１０１］適切なケイ素前駆体は、ポリシラン及びハロシランを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ケイ素前駆体は、Ｓｉ_ｇＨ_ｈＸ_ｉの一般式を有する１つ又は複数の種を含み、ここで、各Ｘは独立してＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩから選択されたハロゲンであり、ｇは１以上の任意の整数であり、ｈ及びｉは各々２ｇ＋２以下であり、ｈ＋ｉは２ｇ＋２に等しい。

［０１０２］いくつかの実施形態では、核形成前駆体は、ケイ素前駆体及びホウ素前駆体を含み、核形成層は、ケイ素及びホウ素を含む。いくつかの実施形態では、核形成層はアモルファスである。いくつかの実施形態では、アモルファス層は、５原子パーセント未満のケイ素を含む。いくつかの実施形態では、アモルファス層は、５原子パーセント未満のホウ素を含む。

［０１０３］核形成層８３０の厚さは、例えば、基板表面８２２、並びに後続の膜及びプロセスに応じて変化しうる。いくつかの実施形態では、核形成層８３０は、約２０Å以上の厚さを有する。１つ又は複数の実施形態では、核形成層８３０は、約１Åから約２００Åの範囲、又は約１０Åから約１５０Åの範囲、又は約２０Åから約１００Åの範囲、又は約４０Åから約１００Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、核形成層８３０は、約１０Åから約５０Åの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、核形成層８３０の厚さは、０Åより大きく、約１００Å、７５Å、５０Å、４５Å、又は４０Å以下である。

［０１０４］いくつかの実施形態では、核形成層８３０は、連続層を形成するのに十分な最小の厚さを有する。本明細書で使用されるとき、「連続（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」という用語は、堆積層の下にある材料を露出させる間隙又はむき出しのスポットがない、露出面全体を覆う層を指す。連続層は、膜の全表面積の約１％未満の表面積を有する間隙又はむき出しのスポットを有しうる。

［０１０５］いくつかの実施形態では、核形成層８３０は、基板表面８２２上にコンフォーマルに形成される。本明細書で使用されるとき、「コンフォーマルな（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」又は「コンフォーマルに（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）」という用語は、膜の平均厚さに対して１％未満の変動を有する厚さで、露出面に接着し、露出面を均一に覆う層を指す。例えば、１００Åの厚さの膜は、厚さが１Å未満の変動を有するだろう。この厚さ及び変動には、凹部のエッジ、角部、側部、及び底部が含まれる。例えば、本開示の様々な実施形態において堆積されたコンフォーマルな層は、複雑な表面上に本質的に均一な厚さの堆積領域にわたってカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を提供するだろう。

［０１０６］７２０において、核形成層８３０は、第１の金属前駆体に曝露されて、第１の金属層８４０を形成する。第１の金属前駆体は、第１の金属を含む。いくつかの実施形態では、第１の金属層の形成は、核形成層を第１の金属層に変換することによって行われる。いくつかの実施形態では、変換プロセスは、核形成層の原子を第１の金属原子で置換することを含む。いくつかの実施形態では、Ｈ_２は、第１の金属前駆体との共反応物として加えられる。

［０１０７］第１の金属は、任意の適切な金属でありうる。いくつかの実施形態では、第１の金属は、タングステン又はモリブデンを含む。いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体は、ハロゲン化物、カルボニル又はシクロペンタジエンから選択された１つ又は複数のリガンドを含む。いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体は、ＷＦ_６、ＷＣｌ_６、ＷＣｌ_５、Ｗ（ＣＯ）_５、ＭｏＦ_６、ＭｏＣｌ_５、又はＭｏ（ＣＯ）_６のうちの１つ又は複数を含むか、又は本質的にこれらからなる。いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体は、本質的にＷ（ＣＯ）_５からなる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、第１の金属前駆体が、９５％、９８％、９９％又は９９．５％を超える記載された種を含むことを意味する。

［０１０８］いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体には、実質的にフッ素を含まない。この点に関して使用される際に、「実質的にフッ素を含まない」とは、第１の金属前駆体が原子ベースで２％、１％、０．５％又は０．１％未満のフッ素原子を含むことを意味する。

［０１０９］７３０において、基板８２０を第２の金属前駆体に曝露することによって、第１の金属層８４０上に第２の金属層８５０が形成される。第２の金属前駆体は、第２の金属を含む。第２の金属は、任意の適切な金属でありうる。いくつかの実施形態では、第２の金属は、タングステン又はモリブデンを含む。いくつかの実施形態では、第２の金属層８５０は、本質的にタングステンからなる。いくつかの実施形態では、第２の金属層８５０は、本質的にモリブデンからなる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、第２の金属層８５０が、原子ベースで、９５％、９８％、９９％又は９９．５％を超える特定の元素を含むことを意味する。いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体及び第２の金属前駆体は、同一の金属を含む。いくつかの実施形態では、第１の金属前駆体及び第２の金属前駆体は、異なる金属を含む。

［０１１０］いくつかの実施形態では、第２の金属前駆体は、ハロゲン化物、カルボニル又はシクロペンタジエンから選択された１つ又は複数のリガンドを含む。いくつかの実施形態では、第２の金属前駆体は、ＷＦ_６、ＷＣｌ_６、ＷＣｌ_５、Ｗ（ＣＯ）_５、ＭｏＦ_６、ＭｏＣｌ_５、又はＭｏ（ＣＯ）_６のうちの１つ又は複数を含むか、又は本質的にこれらからなる。いくつかの実施形態では、第２の金属前駆体は、本質的にＷ（ＣＯ）_５からなる。この点に関して使用される際に、「本質的に〜からなる」とは、第１の金属前駆体が、９５％、９８％、９９％又は９９．５％を超える記載された種を含むことを意味する。

［０１１１］第２の金属層８５０は、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥ−ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ−ＣＶＤ）及び物理的気相堆積（ＰＶＤ）を含むが、これらに限定されない任意の適切な技術によって形成することができる。

［０１１２］いくつかの実施形態では、第２の金属層８５０は、ＣＶＤによって形成される。第２の金属前駆体及び反応物は、基板８２０上に第２の金属層８５０を堆積させるために、処理チャンバ内に一緒に流入されうる。第２の金属前駆体及び反応物は、気相中で反応可能である。

［０１１３］いくつかの実施形態では、第２の金属層８５０は、ＡＬＤによって堆積される。いくつかの実施形態では、第２の金属層は、基板表面を第２のタングステン前駆体及び反応物に別々に曝露することによって形成される。

［０１１４］反応物は、表面上に形成された種と反応することができる任意の適切な反応物でありうる。例えば、ＡＬＤプロセスにおいて、ＷＦ_６が前駆体として使用される場合、表面上に−ＷＦ_ｘ種が存在することになる。反応物は、ＷＦ_ｘ種と反応してＷ膜を生成することができる。いくつかの実施形態では、反応物は、水素ガス（Ｈ_２）又は窒素ガス（Ｎ_２）を含む。

［０１１５］いくつかの実施形態では、処理中に不活性ガスを処理チャンバに加えてもよい。いくつかの実施形態では、第１の金属膜８４０の形成中に不活性ガスが加えられる。いくつかの実施形態では、第２の金属膜８５０の形成中に不活性ガスが加えられる。不活性ガスは、第１又は第２の金属前駆体と共に処理チャンバに流入されてもよく、又は別々に流されてもよい。いくつかの実施形態では、不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、又は窒素ガス（Ｎ_２）のうちの１つ又は複数を含む。

［０１１６］基板表面が核形成前駆体、第１の金属前駆体及び／又は第２の金属前駆体に曝露される温度は、例えば、形成されるデバイスの熱収支、及び選択された前駆体に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体の各々への曝露は、約２５℃から約７００℃の範囲の温度で行われる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、約２５℃から約７００℃の範囲、又は約５０℃から約６００℃の範囲、又は約１００℃から約５５０℃の範囲の温度で曝露される。いくつかの実施形態では、基板は、約２５℃以上かつ約５５０℃以下、約４００℃以下、約２５０℃以下、約２００℃以下、又は約１００℃以下の温度で曝露される。いくつかの実施形態では、核形成層８３０及び第１の金属膜８４０が、約３００℃から約５５０℃の範囲の温度で形成される一方で、第２の金属膜は、約２００℃から約５５０℃の範囲の温度で形成される。

［０１１７］基板表面が核形成前駆体、第１の金属前駆体及び／又は第２の金属前駆体に曝露される圧力は、例えば、選択された前駆体及び他のプロセス条件に応じて変化させることができる。いくつかの実施形態では、前駆体の各々への曝露は、約０．０１Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で行われる。１つ又は複数の実施形態では、基板は、約０．０１Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲、又は約０．１Ｔｏｒｒから約８０Ｔｏｒｒの範囲、又は約１Ｔｏｒｒから約６０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で曝露される。いくつかの実施形態では、基板は、約１Ｔｏｒｒ以上かつ約１００Ｔｏｒｒ以下、約８０Ｔｏｒｒ以下、約６０Ｔｏｒｒ以下、約４０Ｔｏｒｒ以下、又は約２５Ｔｏｒｒ以下の圧力で曝露される。いくつかの実施形態では、基板は、約４Ｔｏｒｒから約１００Ｔｏｒｒの範囲の圧力で曝露される。

［０１１８］本開示の１つ又は複数の実施形態は、より低い水素含有量を有する高品質ａ−Ｓｉ層を堆積させる方法を対象とする。いくつかの実施態様において、ａ−Ｓｉ層は、比較的高い圧力及び比較的高い温度で堆積される。いくつかの実施形態では、堆積は、約２００Ｔｏｒｒ以上、約２２５Ｔｏｒｒ以上、約２５０Ｔｏｒｒ以上、約２７５Ｔｏｒｒ以上、約３００Ｔｏｒｒ以上、約３２５Ｔｏｒｒ以上、又は約３５０Ｔｏｒｒ以上の圧力で行われる。いくつかの実施形態では、基板表面は、約４５０℃以上、約４７５℃以上、約５００℃以上、約５２５℃以上、又は約５５０℃以上の温度に維持される。

［０１１９］アモルファスケイ素膜の品質は、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって測定される膜の水素含有量に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、ａ−Ｓｉ層の水素含有量は、６原子パーセント以下、５原子パーセント以下、４原子パーセント以下、３原子パーセント以下、２原子パーセント以下、１原子パーセント以下、又は０．５原子パーセント以下である。

［０１２０］いくつかの実施形態によれば、核形成層（即ち、高品質アモルファスケイ素膜）は、低温で金属（例えば、タングステン）膜に変換されて、フッ素浸透（即ち、フッ素含有量）がより少ない膜を提供し、膜剥離を低減し、膜抵抗を低下させる。いくつかの実施形態では、核形成層は、約４５０℃以下、約４２５℃以下、約４００℃以下、約３７５℃以下、又は約３５０℃以下の温度で第１の金属前駆体に曝露される。いくつかの実施形態では、核形成層は、約２５０℃以上、約２７５℃以上、約３００℃以上、約３２５℃以上、又は約３５０℃以上の温度で第１の金属前駆体に曝露される。いくつかの実施形態では、核形成層は、約２５０℃から約４５０℃の範囲、又は約２７５℃から約４２５℃の範囲、又は約３００℃から約４００℃の範囲の温度で第１の金属前駆体に曝露される。

［０１２１］理論に束縛されるものではないが、いくつかの実施形態の比較的低いフッ素浸透は、もたらされる第１の金属膜に対して、より良好な膜接着（例えば、より少ない膜剥離）及びより低い抵抗を提供すると考えられる。いくつかの実施形態では、もたらされる第１の金属膜のフッ素濃度は、約１×１０^２１原子／ｃｍ^３以下、約７．５×１０^２０原子／ｃｍ^３以下、又は約５×１０^２０原子／ｃｍ^３以下、又は約２．５×１０^２０原子／ｃｍ^３以下、又は約１×１０^２０原子／ｃｍ^３以下である。いくつかの実施形態では、約２０ｎｍの厚さを有する、もたらされる第１の金属膜の抵抗は、約２０μΩ・ｃｍ以下、約１９μΩ・ｃｍ以下、約１８μΩ・ｃｍ以下、約１７μΩ・ｃｍ以下、約１６μΩ・ｃｍ以下、又は約１５μΩ・ｃｍ以下である。

［０１２２］本開示の１つ又は複数の実施形態は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって測定される比較的大きなタングステン粒径を有する原子層堆積によって、低フッ素タングステンバルク膜を堆積する方法を対象とする。いくつかの実施形態では、低フッ素バルクタングステンの堆積は、基板を約４５０℃以上、約４７５℃以上、約５００℃以上、又は約５２５℃以上の温度に維持しつつ、原子層堆積によって実行される。

［０１２３］本発明者らは、低フッ素バルクタングステン膜の粒径が、膜が堆積される温度に正比例することを発見した。例えば、より高い堆積温度は、より高い粒径を有する膜を形成することになる。理論に束縛されることなく、より小さなタングステン粒子が電子散乱を引き起こすと考えられている。いくつかの実施形態では、低フッ素バルクタングステンの平均粒径は、約１１０Å以上、約１１５Å以上、約１２０Å以上、約１２２Å以上、約１２４Å以上、約１２６Å以上、約１２８Å以上、又は約１３０Å以上である。低温（即ち、３００−４００℃）で形成された低フッ素バルクタングステン膜の粒径は、１１０Å未満である。

［０１２４］本発明者らは、低フッ素バルクタングステン膜の抵抗が、低フッ素バルクタングステンの堆積が行われる５００℃未満の１０℃毎に、約０．５μΩ・ｃｍ以上、約０．７５μΩ・ｃｍ以上、又は約１．０μΩ・ｃｍ以上増加することを発見した。例えば、５００℃で堆積された低フッ素バルクタングステン膜が１５μΩ・ｃｍの抵抗を有する場合。４８０℃で堆積された類似の膜は、１７μΩ・ｃｍ以上の抵抗を有しうる。

［０１２５］１つ又は複数の実施形態によれば、基板は、本開示による処理の前及び／又は後に処理が施される。この処理は、同一のチャンバ内、又は１つ又は複数の別個の処理チャンバ内で実行されうる。いくつかの実施形態では、基板は、更なる処理のために、第１のチャンバから別個の第２のチャンバに移動される。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバに直接移動させることができ、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、次いで別個の処理チャンバに移動させることができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備えうる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタ化システム」などと呼ばれることがある。

［０１２６］概して、クラスタツールは、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニーリング、堆積及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する、複数のチャンバを備えるモジュールシステムである。１つ又は複数の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバ及び中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を往復搬送することができるロボットを収容することができる。移送チャンバは、通常、真空状態に維持され、基板を１つのチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に位置決めされたロードロックチャンバへ往復搬送するための中間ステージを提供する。本開示のために適合されうる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、チャンバの正確な配置及び組合せは、本明細書に記載のプロセスの特定のステップを実行する目的で変更されうる。使用されうる他の処理チャンバは、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含むが、これらに限定されない。クラスタツール上のチャンバ内でプロセスを実行することにより、後続の膜を堆積させる前に酸化することなく、大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。

［０１２７］１つ又は複数の実施形態によれば、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動されるときに周囲空気に曝露されない。移送チャンバは、よって真空下にあり、真空圧力下に「ポンプダウン」される。不活性ガスは、処理チャンバ又は移送チャンバ内に存在しうる。いくつかの実施形態では、反応物の一部又はすべてを除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ又は複数の実施形態によれば、反応物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まで移動するのを防止するために、パージガスが堆積チャンバの出口で注入される。したがって、不活性ガスの流れは、チャンバの出口にカーテンを形成する。

［０１２８］基板は、単一の基板堆積チャンバ内で処理することができ、別の基板が処理される前に、単一の基板が搬入され、処理され、搬出される。基板はまた、複数の基板が個々に、チャンバの第１の部分に搬入され、チャンバを通って移動し、チャンバの第２の部分から搬出される、コンベヤシステムに類似した連続的な様態で、処理することができる。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うる。加えて、処理チャンバは、複数の基板が中心軸周囲を移動し、カルーセル経路全体を通じて、堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などのプロセスに曝露されるカルーセルでありうる。

［０１２９］処理中、基板は加熱又は冷却することができる。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、及び加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すことを含むが、これらに限定されない、任意の適切な手段によって達成されうる。いく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に、用いられる使用するガス（反応性ガス又は不活性ガス）が加熱又は冷却される。いく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／クーラは、チャンバ内で基板表面に隣接するように配置される。

［０１３０］基板はまた、処理中に、静止していても回転されてもよい。回転基板は、連続的に又は非連続に段階的に回転しうる。例えば、基板は、処理全体を通じて回転させてもよく、又は種々の反応性ガス若しくはパージガスへの曝露と曝露との間に、少しずつ回転させることもできる。処理中に基板を（連続的に又は段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状寸法の局所的可変性などの影響を最小化することによって、より均一な堆積又はエッチングを行うのに役立ちうる。

［０１３１］本発明者らは、驚くべきことに、プロセスステップの間にエアブレークを伴わない開示された方法の性能が、エアブレークを伴う方法によって製造された膜と比較して、改善された特性を有する金属膜を提供することを発見した。いくつかの実施形態では、改善された特性は、抵抗、粗さ、接着、応力、厚さ均一性、及び粗さ均一性のうちの１つ又は複数から選択される。

［０１３２］本開示の目的のために、「インシトゥ」プロセスは、介在するエアブレークを伴わずに実行される。別の言い方をすれば、基板は、ロードロック条件下に維持され、処理方法の間、周囲空気に曝露されない。

［０１３３］同様に、「エクスシトゥ」プロセスは、処理中に介在するエアブレーク又は周囲雰囲気への曝露を伴って実行される。いくつかの実施形態では、エクスシトゥプロセスは、プロセスステップ間のエアブレークで中断される。例えば、エクスシトゥプロセスは、７１０でのアモルファス核形成層の形成後であるが、７２０での第１の金属前駆体への曝露前に、基板を周囲雰囲気に曝露しうる。

［０１３４］いくつかの実施形態のインシトゥプロセスは、クラスタツール又は類似の多段又は多基板処理ツール上で実行されうる。本開示に適合されうる例示的なクラスタツールは、Ｅｎｄｕｒａ（登録商標）、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）、及びＯｌｙｍｐｉａ（登録商標）を含み、これらはすべて、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が、これらに限定されない。

［０１３５］図１０を参照すると、本開示の追加の実施形態は、本明細書で説明されるインシトゥプロセスを実行するための処理システム９００を対象とする。図１０は、本開示の１つ又は複数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システム９００を示す。システム９００は、クラスタツールと呼ぶことができる。システム９００は、ロボット９１２を内部に備えた中央移送ステーション９１０を含む。ロボット９１２は、単一のブレードロボットとして図示されているが、他のロボット９１２の構成が本開示の範囲内であることを当業者は認識するだろう。ロボット９１２は、中央移送ステーション９１０に接続されたチャンバ間で１つ又は複数の基板を移動させるように構成される。

［０１３６］少なくとも１つの前洗浄／バッファチャンバ９２０は、中央移送ステーション９１０に接続される。前洗浄／バッファチャンバ９２０は、ヒータ、ラジカル源又はプラズマ源のうちの１つ又は複数を含むことができる。前洗浄／バッファチャンバ９２０は、個々の半導体基板のための又は処理用のウエハのカセットのための保持領域として、使用することができる。前洗浄／バッファチャンバ９２０は、前洗浄プロセスを実行することができ、又は処理のために基板を予熱することができ、又は単にプロセスシーケンスのための段階的領域とすることができる。いくつかの実施形態では、中央移送ステーション９１０に接続された２つの前洗浄／バッファチャンバ９２０がある。

［０１３７］図１０に示す実施形態では、前洗浄チャンバ９２０は、ファクトリインターフェース９０５と中央移送ステーション９１０との間の通過チャンバとして機能することができる。ファクトリインターフェース９０５は、基板をカセットから前洗浄／バッファチャンバ９２０に移動させるための１つ又は複数のロボット９０６を含むことができる。次いで、ロボット９１２は、基板を、前洗浄／バッファチャンバ９２０からシステム９００内の他のチャンバに移動させることができる。

［０１３８］第１の処理チャンバ９３０は、中央移送ステーション９１０に接続することができる。第１の処理チャンバ９３０は、核形成層堆積チャンバとして構成することができ、１つ又は複数の反応性ガス源と流体連結して、反応性ガスの１つ又は複数の流れを第１の処理チャンバ９３０に供給することができる。基板は、分離バルブ９１４を通過するロボット９１２によって、処理チャンバ９３０へ、及び処理チャンバ９３０から移動することができる。

［０１３９］処理チャンバ９４０はまた、中央移送ステーション９１０に接続することもできる。いくつかの実施形態では、処理チャンバ９４０は、第１の金属変換チャンバを備え、処理チャンバ９４０に反応性ガスの流れを提供して、第１の金属変換プロセスを実行するために、１つ又は複数の反応性ガス源と流体連結する。基板は、分離バルブ９１４を通過するロボット９１２によって、処理チャンバ９４０へ、及び処理チャンバ９４０から移動することができる。

［０１４０］処理チャンバ９４５はまた、中央移送ステーション９１０に接続することもできる。いくつかの実施形態では、処理チャンバ９４５は、処理チャンバ９４０と同じプロセスを実行するように構成された処理チャンバ９４０の同じタイプの処理チャンバである。この構成は、処理チャンバ９４０内で行うプロセスが処理チャンバ９３０内のプロセスよりもはるかに長い時間を要する場合に有用でありうる。

［０１４１］いくつかの実施形態では、処理チャンバ９６０は、中央移送ステーション９１０に接続され、第２の金属層堆積チャンバとして機能するように構成される。処理チャンバ９６０は、１つ又は複数の異なるＣＶＤプロセス又はＡＬＤプロセスを実行するように構成することができる。

［０１４２］いくつかの実施形態では、処理チャンバ９３０、９４０、９４５、及び９６０のそれぞれは、開示された処理方法の異なる部分を実行するように構成される。例えば、処理チャンバ９３０は、核形成層形成プロセスを実行するように構成され、処理チャンバ９４０は、第１の金属変換プロセスを実行するように構成され、処理チャンバ９４５は、計測ステーションとして又は第１の金属変換プロセスを実行するように構成され、かつ処理チャンバ９６０は、第２の金属堆積プロセスを実行するように構成されうる。当業者であれば、ツール上の個々の処理チャンバの数及び配置を変えることができ、図１０に示す実施形態が１つの可能な構成を単に表しているにすぎないことを理解するだろう。

［０１４３］いくつかの実施形態では、処理システム９００は、１つ又は複数の計測ステーションを含む。例えば、計測ステーションは、前洗浄／バッファチャンバ９２０内、中央移送ステーション９１０内、又は個々の処理チャンバのいずれかの内部に配置することができる。計測ステーションは、基板を酸化環境に曝露することなく凹部の距離を測定可能にする、システム９００内の任意の位置にありうる。

［０１４４］少なくとも１つのコントローラ９５０が、中央移送ステーション９１０、前洗浄／バッファチャンバ９２０、処理チャンバ９３０、９４０、９４５、又は９６０のうちの１つ又は複数に接続される。いくつかの実施形態では、個々のチャンバ又はステーションに連結された２つ以上のコントローラ９５０が存在し、システム９００を制御するために、主制御プロセッサが別個のプロセッサの各々に接続される。コントローラ９５０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために産業環境で使用できる、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどのうちの１つでありうる。

［０１４５］少なくとも１つのコントローラ９５０は、プロセッサ９５２と、プロセッサ９５２に接続されたメモリ９５４と、プロセッサ９５２に接続された入力／出力デバイス９５６と、異なる電子部品間の通信のためのサポート回路９５８とを有しうる。メモリ９５４は、一過性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）及び非一過性メモリ（例えば、ストレージ）のうちの１つ又は複数を含むことができる。

［０１４６］プロセッサのメモリ９５４又はコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のデジタルストレージ、ローカル又はリモートといった容易に利用可能なメモリの１つ又は複数でありうる。メモリ９５４は、システム９００のパラメータ及び構成要素を制御するためにプロセッサ９５２によって動作可能な命令セットを保持しうる。サポート回路９５８は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにプロセッサ９５２に接続される。回路は、例えば、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含みうる。

［０１４７］プロセスは、概して、プロセッサによって実行されると、プロセスチャンバに本開示のプロセスを実行させるソフトウェアルーチンとしてメモリに記憶されうる。ソフトウェアルーチンはまた、プロセッサによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶及び／又は実行されうる。本開示の方法のいくつか又はすべてはまた、ハードウェアで実行されうる。したがって、プロセスは、ソフトウェアに実装され、コンピュータシステムを使用して、例えば、特定用途向け集積回路又は他のタイプのハードウェア実装としてのハードウェアで、又はソフトウェアとハードウェアの組合せとして実行されうる。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する特定目的のコンピュータ（コントローラ）に変換する。

［０１４８］いくつかの実施形態では、コントローラ９５０は、方法を実行するために個々のプロセス又はサブプロセスを実行するための１つ又は複数の構成を有する。コントローラ９５０は、方法の機能を実行するために中間構成要素に接続され、中間構成要素を動作させるように構成されうる。例えば、コントローラ９５０は、ガスバルブ、アクチュエータ、モータ、スリットバルブ、真空制御などの１つ又は複数に接続され、それらの１つ又は複数を制御するように構成されうる。

［０１４９］いくつかの実施形態のコントローラ９５０は、ロボット上の基板を複数の処理チャンバと計測ステーションとの間で移動させる構成、基板をシステムに搬入及び／又はシステムから搬出する構成、核形成層を形成する構成、核形成層を第１の金属層に変換する構成、及び／又は第２の金属層を堆積させる構成から選択された１つ又は複数の構成を有する。

［０１５０］以下の実施例の各々について、アモルファスタングステン層上にタングステン層を堆積させることによって、サンプルが準備された。アモルファスタングステン層は、アモルファスケイ素層の変換によって形成された。

［０１５１］基板表面をジシランを含む核形成前駆体に曝露することによって、アモルファスケイ素（ａ−Ｓｉ）を含む核形成層が、基板の表面上に形成された。核形成層の厚さは、約１５Åから約３５Åの範囲内であった。核形成前駆体に曝露する前に、基板表面には、実質的にバリア層がなかった。核形成層が、約０．１Ｔｏｒｒから約０．５Ｔｏｒｒの範囲の分圧でＷＦ_６に曝露され、核形成層をアモルファスタングステン（ａ−Ｗ）を含む第１の金属層に変換した。第２の金属層が、ＷＦ_６及びＨ_２を用いた原子層堆積によって第１の金属層上に形成された。

［０１５２］実施例１
［０１５３］サンプルは、上記で特定されるように準備された。いくつかのサンプルは、エアブレークなしに「インシトゥ」で処理された。他のサンプルは、核形成層の形成後であるが、第１の金属層の形成前に、エアブレークを用いて「エクスシトゥ」で処理された。

［０１５４］エクスシトゥで準備したサンプルは、２００Åで約３０μΩ・ｃｍの第２の金属層に対する抵抗を示した。インシトゥで準備したサンプルは、２００Åで約１７μΩ・ｃｍの第２の金属層に対する抵抗を示した。

［０１５５］サンプルの画像が撮られた。インシトゥのサンプルの画像を図１１Ａに示し、エクスシトゥのサンプルの画像を図１１Ｂに示す。これらの画像のより暗い層は、第１の金属層である。画像は、インシトゥで処理されたサンプルが、エクスシトゥで処理されたサンプルよりも、第１の金属層の良好な膜連続性を有していることを示す。

［０１５６］これらのサンプルについても膜接着試験を行った。テープ片をサンプルと接触させて置き、除去した。合格結果は、除去したときにテープによりサンプルから除去された膜がないことを示す。接着試験から得られたテープの画像を図１１Ｃに示す。画像に示されるように、インシトゥで処理されたサンプルは、エクスシトゥで処理されたサンプルよりも良好な接着（テープによって除去される膜が少ない）を示した。

［０１５７］実施例２
［０１５８］ＣＶＤ ＯＸ基板及び１Ｋ ＯＸ基板上にもサンプルが準備された。ＣＶＤ ＯＸ基板は、酸化ケイ素の層を堆積させるために、ケイ素基板をＣＶＤプロセスに曝露することによって、準備された。酸化ケイ素上に酸化アルミニウムの層を堆積させ、更なる処理の前に基板をスパイクアニールした。

［０１５９］１Ｋ ＯＸ基板は、約１，０００Åの厚さの酸化ケイ素の層を形成するために、ケイ素基板を炉中で熱酸化することによって、準備された。酸化ケイ素層上に酸化アルミニウム層を堆積させた。基板は、更なる処理の前にアニールされなかった。

［０１６０］基板を更に処理して、上記で特定されたサンプルを準備した。いくつかのサンプルは、エアブレークなしに「インシトゥ」で処理された。他のサンプルは、第１の金属層の形成後であるが、第２の金属層の形成前に、エアブレークを用いて「エクスシトゥ」で処理された。

［０１６１］サンプルの第２の金属層は、２００Åにおける抵抗、応力、抵抗不均一性、及び厚さ不均一性について評価された。その結果を表１に示す。

［０１６２］これらの測定値は、類似の厚さの膜が、エクスシトゥではなくインシトゥで処理したときに、より低い抵抗を有することを示す。また、インシトゥで処理したサンプルは、より多い圧縮応力を示した。更に、インシトゥで処理されたサンプルはまた、基板表面にわたってより均一なシート抵抗及び厚さを有する第２の金属層を示した。

［０１６３］本明細書全体を通して、「１つの実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所における「１つ又は複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「１つの実施形態において」、又は「実施形態において」などの表現の出現は、必ずしも本開示の同一の実施形態を指すとは限らない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせてもよい。

［０１６４］本明細書の開示が特定の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の単なる例示であると理解すべきである。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な修正及び変更を行うことができることが、当業者には明らかになろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正及び変更を含むことが意図される。

Claims (20)

1. アモルファスホウ素層を形成するために、基板表面をホウ素前駆体に曝露することであって、前記基板表面には実質的にバリア層がない、基板表面をホウ素前駆体に曝露することと、
   前記アモルファスホウ素層を第１の金属層に変換するために、前記アモルファスホウ素層を第１の金属前駆体に曝露することと、
   前記第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成することと
   を含む、処理方法であって、
   前記処理方法は、前記基板表面をエアブレークに曝露せずに実行される、方法。
2. 前記方法は、第１の金属層に、前記基板表面をエアブレークに曝露することを含む類似の処理方法と比較して、改善された抵抗、連続性、又は接着を提供する、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、第２の金属層に、改善された抵抗、応力、厚さ均一性及び／又は抵抗均一性を提供する、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の金属前駆体及び前記第２の金属前駆体が独立して、ＷＦ_６、ＷＣｌ_６、Ｗ（ＣＯ）_５、ＭｏＦ_６、ＭｏＣｌ_５、又はＭｏ（ＣＯ）_６のうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の金属前駆体が、本質的にＷ（ＣＯ）_５からなる、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の金属前駆体が、実質的にフッ素を含まない、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の金属前駆体及び前記第２の金属前駆体が、同一の金属を含む、請求項１に記載の方法。
8. アモルファスケイ素層を形成するために、基板表面をケイ素前駆体に曝露することであって、前記基板表面には実質的にバリア層がない、基板表面をケイ素前駆体に曝露することと、
   前記アモルファスケイ素層を第１の金属層に変換するために、前記アモルファスケイ素層を第１の金属前駆体に曝露することと、
   前記第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成することと
   を含む、処理方法であって、
   前記処理方法は、前記基板表面をエアブレークに曝露せずに実行される、方法。
9. 前記方法は、第１の金属層に、前記基板表面をエアブレークに曝露することを含む類似の処理方法と比較して、改善された抵抗、連続性、又は接着を提供する、請求項８に記載の方法。
10. 前記方法は、第２の金属層に、改善された抵抗、応力、厚さ均一性及び／又は抵抗均一性を提供する、請求項８に記載の方法。
11. 前記ケイ素前駆体が、Ｓｉ_ｇＨ_ｈＸ_ｉの一般式を有する１つ又は複数の種を含み、各Ｘは独立してＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩから選択されたハロゲンであり、ｇは１以上の任意の整数であり、ｈ及びｉは各々２ｇ＋２以下であり、ｈ＋ｉは２ｇ＋２に等しい、請求項８に記載の方法。
12. 前記第１の金属前駆体及び前記第２の金属前駆体が独立して、ＷＦ_６、ＷＣｌ_６、Ｗ（ＣＯ）_５、ＭｏＦ_６、ＭｏＣｌ_５、又はＭｏ（ＣＯ）_６のうちの１つ又は複数を含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記第１の金属前駆体が、本質的にＷ（ＣＯ）_５からなる、請求項８に記載の方法。
14. 前記第１の金属前駆体が、実質的にフッ素を含まない、請求項８に記載の方法。
15. 前記第１の金属前駆体及び前記第２の金属前駆体が、同一の金属を含む、請求項８に記載の方法。
16. ケイ素及びホウ素を含むアモルファス層を形成するために、基板表面をケイ素前駆体及びホウ素前駆体に曝露することであって、前記基板表面には実質的にバリア層がない、基板表面をケイ素前駆体及びホウ素前駆体に曝露することと、
    前記アモルファス層を第１の金属層に変換するために、前記アモルファス層を第１の金属前駆体に曝露することと、
    前記第１の金属層を第２の金属前駆体に曝露することによって、第２の金属層を前記第１の金属層の上に形成することと
    を含む、処理方法であって、
    前記処理方法は、前記基板表面をエアブレークに曝露せずに実行される、方法。
17. 前記方法は、第１の金属層に、前記基板表面をエアブレークに曝露することを含む類似の処理方法と比較して、改善された抵抗、連続性、又は接着を提供する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記方法は、第２の金属層に、改善された抵抗、応力、厚さ均一性及び／又は抵抗均一性を提供する、請求項１６に記載の方法。
19. 前記アモルファス層が、５原子パーセント未満のケイ素又は５原子パーセント未満のホウ素を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記第１の金属前駆体及び前記第２の金属前駆体が独立して、ＷＦ_６、ＷＣｌ_６、Ｗ（ＣＯ）_５、ＭｏＦ_６、ＭｏＣｌ_５、又はＭｏ（ＣＯ）_６のうちの１つ又は複数を含む、請求項１６に記載の方法。

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