(57)【要約】本発明の実施形態は、処理チャンバに配置された基板上に核形成層を形成するプロセスに関する。１つの実施形態は、プロセスガスからなる１つ以上を導入することを含み、例えば、各パルスは、水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを含む。水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、パルス間で、それらの間にパージガスを流すことによって、および／または、チャンバをポンピングすることによって、処理チャンバから除去することができる。
2005516119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバに配置された基板上に核形成層を形成するプロセスであって、
水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを各々が有する１つ以上のパルスを、前記処理チャンバに導入するステップと、
前記パルス間に、前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項２】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去する間、前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスをフォアラインに導入するステップを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を維持しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
同一の処理チャンバまたは異なる処理チャンバで、核形成層上にバルク層を堆積するステップを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
処理チャンバに配置された基板上に核形成層を形成するプロセスであって、
水素含有ガスおよびタングステン含有ガスの第１の比率を各々が有する１つ以上のパルスの第１のセットを、前記処理チャンバに導入するステップと、
前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスの第２の比率を各々が有する１つ以上の第２のセットを、前記処理チャンバ内に導入するステップと、
前記第１のパルスセットの各々との間および前記第２のパルスセットの各々との間に、前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項８】
前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスの前記第２の比率が、前記第１の比率より小さい、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去する間、前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスをフォアラインに導入するステップを更に含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減することを含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を維持しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記処理チャンバから前記水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１３】
同一の処理チャンバまたは異なる処理チャンバにおいて、核形成層上にバルク層を堆積するステップを更に含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１４】
処理チャンバに配置された基板上に核形成層を形成するプロセスであって、
第１の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを各々が有する１つ以上のパルスの第１のセットを、前記処理チャンバに導入するステップと、
前記第１のパルスセットの各々の間に、前記処理チャンバから前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップと、
第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを各々が有する１つ以上のパルスの第２のセットを、前記処理チャンバに導入するステップと、
前記第２のパルスセットの各々の間に、前記処理チャンバから前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項１５】
前記第１の水素含有ガスがシランを含み、前記第２の水素含有ガスが水素ガスを含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記第１のパルスセットの各々の間に、前記処理チャンバから前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去する間、前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスをフォアラインに導入するステップを更に含み、前記第２のパルスセットの各々の間に、前記処理チャンバから前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去する間、前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを前記フォアラインに導入するステップを更に含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記処理チャンバから前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減することを含み、前記処理チャンバから前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減することを含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記処理チャンバから前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を維持しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含み、前記処理チャンバから前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を維持しながら、前記処理チャンバに前記パージガスを導入することを含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記処理チャンバから前記第１の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含み、前記処理チャンバから前記第２の水素含有ガスおよび前記タングステン含有ガスを除去するステップは、前記処理チャンバの圧力を低減しながら、前記処理チャンバにパージガスを導入することを含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項２０】
同一の処理チャンバまたは異なる処理チャンバにおいて、前記核形成層上にバルク層を堆積するステップを更に含む、請求項１４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、半導体基板の処理に関する。更に詳しく言えば、本発明は、半導体基板上に金属層を堆積するプロセスの改良に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]半導体処理産業は、より大きい表面積を有する基板上に堆積される層の均一性を高めながら、生産歩留りを更に高める努力を続けている。また、これらの前述の要因により、新材料と組み合せて、基板の単位面積当たりの回路の集積度が高まる。回路の集積度が高まるにつれ、より高度な均一性と、堆積された金属層の物理的および電気的特性に関するプロセス制御の需要が望まれる。そのため、層形成前の材料との核形成が特に有益であることが分かっている。
【０００３】
[0003]それにもかかわらず、金属層を堆積するための改良された核形成技術が望まれる。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]本発明の実施形態は、処理チャンバに配置された基板上に核形成層を形成するプロセスに関する。１つの実施形態は、１つ以上のプロセスガスパルスを導入することを含み、例えば、各パルスは、水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを含む。水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、パルス間に、それらの間にパージガスを流すことによって、および／または、チャンバをポンピングすることによって、処理チャンバから除去することができる。
【０００５】
[0005]別の実施形態は、１つ以上のパルスの第１のセットと、１つ以上のパルスの第２のセットとを導入することを含む。第１のセットの各パルスは、水素含有ガスおよびタングステン含有ガスの第１の比率を含む。第２のセットの各パルスは、水素含有ガスおよびタングステン含有ガスの第２の比率を含む。水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、第１のパルスセットの各々と第２のパルスセットの各々との間で、それらの間にパージガスを流すことによって、および／または、チャンバをポンピングすることによって、処理チャンバから除去することができる。
【０００６】
[0006]更なる別の実施形態は、１つ以上のパルスの第１のセットと、１つ以上のパルスの第２のセットとを導入することを含む。第２のセットの各パルスは、第１の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを含む。第１の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、第１のパルスセットの各々の間で、それらの間にパージガスを流すことによって、および／または、チャンバをポンピングすることによって、処理チャンバから除去することができる。第２のセットの各パルスは、第２の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスを含む。第２の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、第２のパルスセットの各々の間で、それらの間にパージガスを流すことによって、および／または、チャンバをポンピングすることによって、処理チャンバから除去することができる。
【０００７】
[0007]本発明の上述した特徴、利点、および目的を達成する方法を詳細に理解できるように、添付の図面に示した本発明の実施形態を参照することによって、上記に簡単に要約した本発明をより詳細に記載する。
【０００８】
[0008]しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示したものであって、本発明の範囲を限定するものと考慮されるべきではなく、本発明は、他の同等の効果を有する実施形態を許容するものであることに留意されたい。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００９】
[0024]図１および図２を参照すると、本発明の１つの実施形態による、耐熱金属膜を堆積するために用いられる例示的な処理システム１０が示されている。システム１０は、平行板コールドウォール型の化学気相成長（ＣＶＤ）システムである。ＣＶＤシステム１０は、処理チャンバ１２を有する。処理チャンバ１２内には、ガス分配マニホールド１４が配置されている。ガス分配マニホールド１４は、処理チャンバ１２内に進む堆積ガスを分散し、堆積ガスは、抵抗加熱サセプタ１８上に載置されたウェハ１６上に衝突する。
【００１０】
[0025]処理チャンバ１２は、中央移送チャンバ（図示せず）に接続され、ロボット（図示せず）によって稼動される複数の処理チャンバを有する真空処理システムの一部であってよい。ロボットブレード（図示せず）によって、処理チャンバ１２の側壁にあるスリット弁（図示せず）を介して、処理チャンバ１２内に基板１６が入れられる。サセプタ１８が、モータ２０によって垂直方向に移動可能である。サセプタ１８が、スリット弁（図示せず）と反対の第１の位置１３にあるとき、処理チャンバ１２内に基板１６が入れられる。位置１３において、基板１６は、最初、サセプタ１８を貫通するピン２２のセットによって支持される。ピン２２は、単一のモータアセンブリ２０によって駆動される。
【００１１】
[0026]サセプタ１８が、ガス分配マニホールド１４と反対の位置にある処理位置３２にくると、ピン２２がサセプタ１８内に後退することで、サセプタ１８上に基板１６を載置させることができる。サセプタ１８上に配置されると、基板１６は、溝３９として示す真空クランプシステムによってサセプタに取り付けられる。この代わりとして、基板１６は、静電チャック、クランプリング、または他のクランプシステムによってサセプタに取り付けられてよい。
【００１２】
[0027]処理位置３２内に上向きに移動すると、基板１６は、パージガイド３７に接触し、サセプタ１８上で基板１６の中心合わせをする。基板１６の縁と背面に堆積ガスが接触しないように、基板１６の縁を横切って、パージガイド３７を介してエッジパージガス２３が流される。また、サセプタ１８上またはそれに近接した場所での堆積を最小限に抑えるために、サセプタ１８の周りでパージガス２５が流される。これらのパージガスは、パージライン２４から供給され、処理中に処理チャンバ１２内に導入された腐食性ガスによってステンレス鋼製のベローズ２６がダメージを受けないように保護するためにも用いられる。
【００１３】
[0028]図１および図３を参照すると、ガスライン１９を介して、弁１７の制御に応答してマニホールド１４へと、堆積およびキャリヤガスが、処理チャンバ１２の堆積ゾーンに供給される。そのために、弁１７によって処理チャンバ１２と流通状態に選択的に配置されるガス供給源３１および３３が設けられる。更に詳しく言えば、弁１７は、弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、および１７ｄを含む。供給ライン３１ａが、ガス供給源３１を弁１７ａおよび１７ｂと流通状態にする。供給ライン３１ｂが、弁１７ａを処理チャンバ１２と流通状態にする。供給ライン３１ｃが、弁１７ｂをフォアライン３５と流通状態にする。供給ライン３３ａが、ガス供給源３１を弁１７ｃおよび１７ｄと流通状態にする。供給ライン３３ｂが、弁１７ｃを処理チャンバ１２と流通状態にする。供給ライン３３ｃが、弁１７ｄをフォアライン３５と流通状態にする。弁１７ａを作動すると、ガス供給源３１からのプロセスガスが、処理チャンバ１２に入る。弁１７ｃを作動すると、ガス供給源３３からのプロセスガスが処理チャンバ１２に入る。弁１７ｂを作動すると、ガス供給源３１からのプロセスガスがフォアライン３５に入り、弁１７ｄを作動すると、ガス供給源３３からのプロセスガスがフォアライン３５に入る。
【００１４】
[0029]再度、図１および図２を参照すると、処理中、マニホールド１４に供給されるガスが、矢印２７で示すように、基板１６の表面全体にわたって均一に分配される。使用済みの処理ガスおよび副生成物ガスが、排気システム３６によって処理チャンバ１２から排気される。排気システム３６から排気ライン内にガスが放出される速度は、絞り弁（図示せず）によって制御される。堆積中、サセプタ１８にあるガスチャネル（図示せず）を介して、第２のパージガスが導入される。前述したように、供給ライン３８が、パージガスを基板１６の縁に向ける。プラズマ強化形ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）用または処理チャンバ１２の洗浄用に、マニホールド１４にＲＦ電源４８を結合することができる。
【００１５】
[0030]絞り弁（図示せず）、ガス供給弁１７、モータ２０、サセプタ１８に結合された抵抗加熱器、ＲＦ電源４８、およびＣＶＤシステム１０の他の態様が、制御ライン４４（一部のみしか図示せず）上でプロセッサ４２の制御下で動作される。プロセッサ４２は、メモリ４６などのコンピュータ読取り可能媒体に格納されたコンピュータプログラム上で動作する。システムコントローラ４２が、ＣＶＤマシンの作動のすべてを制御する。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合、チャンバの圧力、チャンバの温度、ＲＦ出力レベル、サセプタの位置、および特定のプロセスの他のパラメータを命令する命令セットを含み、それについては、以下に更に詳細に記載する。また、プロセッサ４２は、例えば、フロッピーディスク、または他の別の適切なドライブを含む他のメモリデバイスに格納された他のコンピュータプログラムを動作してもよい。
【００１６】
[0031]図１および図４を参照すると、システム１０の例示的な使用の１つは、基板１６と耐熱金属層とを核形成するための核形成技術を用いて、基板１６上に耐熱金属層を堆積することである。そのために、基板１６は、層５２として示されている１つ以上の層を有するウェハ５０を含む。この代わりとして、ウェハ５０上には、層がなくてもよい。ウェハ５０は、シリコンなどの半導体処理に適した任意の材料から形成されてよい。層５２は、誘電性または導電性の材料を含む任意の適切な材料から形成されてよい。層５２は、基板１６のある領域５６を露出するボイド５４や、図５に更に明確に示されているような、層５２およびウェハ５０上に位置する窒化チタン層などの層５９を含んでよい。
【００１７】
[0032]図５を参照すると、１つの実施形態により堆積された耐熱金属層の一例は、窒化チタンＴｉＮから形成されたバリア層５９に隣接した位置にコンタクトを形成するために用いられたタングステン層である。層５２とバリア層５９との間には、チタンＴｉから形成された接着層５８が堆積される。層５９および５８は、ボイド５４のプロファイルと適合し、領域５６および層５２を被覆する。バリア層５９に隣接した位置に、以下に更に記載するように、タングステンから形成された核形成層６０がある。核形成層６０は、層５９および５８のプロファイルと適合し、ひいては、ボイド５４のプロファイルと適合する。核形成層に隣接した位置に、タングステンからなるバルク堆積層６２が形成される。この実施例において、コンタクトを形成するために、バルク堆積層６２が用いられる。核形成層６０は、結果的に得られるバルク堆積層６２のステップカバレッジ、ひいては、結果的に得られるコンタクト６３の抵抗率を高めるように作用する。
【００１８】
[0033]核形成層６０の堆積時に問題が生じる。詳細に言えば、ボイド５４のアスペクト比が大きくなると、均一な厚みと許容可能な適合性を備えた核形成層を生成することが更に困難になる。
【００１９】
[0034]図６および図７を参照すると、極端な場合、ボイド１５４の上側領域１５５に隣接した領域１６２ａに示されているピンチオフが生じる。ピンチオフは、ボイド１６２ｂを離れ、核形成層１６０の凹んだプロファイルが生じる。核形成層１６０の凹んだプロファイルは、最下部１５４ａに近接する核形成層１６０の形成中に形成する、本願明細書において濃度境界層（ＣＢＬ）１６０ｃと呼ばれるある濃度のガス状材料から生じると考えられている。ＣＢＬ１６０ｃは、核形成層１６０の形成から生じる反応物の副生成物から生じると考えられている。詳細に言えば、反応の副生成物と領域１５１からのガス放出が、厚みｔＣＢＬのＣＢＬ１６０ｃをもたらすガス状材料を形成する。厚みｔＣＢＬにより、拡散長とも呼ばれる距離が長くなり、これは、前駆物質が、上側領域１５５から最も遠い位置にあり、核形成が生じるボイド１５４の領域に達する前に到達しなければならない距離である。この実施例において、上側領域１５５から最も遠い位置にあり、核形成が生じる領域は、最下部１５４ａに近接した位置にある表面１５１ａである。拡散長がこのように長くなると、上側領域１５５のように、ボイド１５４内の他の領域上での堆積にかかる核形成時間と比較すると、この領域上に核形成層１６０を堆積するのにかかる時間が長くなる。その結果、核形成層１６０は、最下部１５４ａに近接した表面１５１ａよりもはるかに迅速に、上側領域１５５に近接した領域に堆積する。
【００２０】
[0035]図５および図７を参照すると、本発明によりＣＢＬ１６０ｃの欠点が解消される例示的なプロセスが、タングステン層などの耐熱金属層の堆積を伴う。そのために、基板１６の核形成が始まり、タングステンソースとして六フッ化タングステンＷＦ６が用いられ、水素ソースとして、水素分子Ｈ２、シランＳｉＨ４、またはジボランＢ２Ｈ６のいずれかが用いられる。核形成は、以下の反応式によって定義される。
【００２１】
(化１)ＷＦ６＋Ｈ２→ＨＦ＋Ｗ＋Ｈ２
【００２２】
(化２)ＷＦ６＋ＳｉＨ４→ＨＦ＋Ｗ＋ＳｉＨ４＋ＳｉＦＸ
【００２３】
(化３)ＷＦ６＋Ｂ２Ｈ６→ＨＦ＋Ｗ＋ＢＸＦＹ＋ＢＸＨＹ
核形成層６０は、ＨＦとともに、反応式１、２、および３の右手側にあるＷから形成され、これらの反応の各々から結果的に得られる副生成物の１つである。また、反応１は、Ｈ２を含む反応副生成物を有し、これは、水素が豊富にある環境から生じる。また、反応２は、追加の副生成物として、ＳｉＦＸおよびシランを含み、反応式３は、ＢＸＦＹ、ＢＸＨＹの副生成物を含む。これが、前述した副生成物であり、領域１５１からのガス放出と、気相ＣＢＬ１６０ｃを発生する領域１５１の不純物から発生する反応と結合される。他の実施形態において、タングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）などの他のタングステン含有ガスも使用されてもよい。
【００２４】
[0036]図１、図７、および図８を参照すると、ＣＢＬ１６０ｃにより被る問題が解消されなければ、それらの問題を軽減するために、堆積プロセスの副生成物および存在するガスが、核形成中に処理チャンバ１２から定期的に除去される。詳細には、時間ｔ１に、まず、処理チャンバ１２内にプロセスガスが導入される。時間の経過とともに、核形成層１６０の形成が続き、それによって、副生成物の濃度が増大し、領域１５１からガス放出された材料の量が増大する。時間ｔ２に、処理チャンバ１２内へのプロセスガスの導入が終了する。したがって、時間ｔ１とｔ２との間に、核形成時間ｔｎと呼ぶ核形成が生じる。時間ｔ２に処理チャンバ１２内へプロセスガスの流れが終了するのと同時に、その除去が行われる。これは、ＡｒやＮ２などの不活性パージガスを導入することによって、または処理チャンバ１２を高速に減圧することによって、またはその両方によって達成されてよい。しかしながら、所望の結果は、時間ｔ３までに、ＣＢＬ１６０ｃの形成に起因すると考えられるプロセスガス、副生成物および領域１５１からガス放出される材料が、処理チャンバ１２から除去されることである。ｔ２およびｔ３との間の時間間隔を、除去時間ｔｒと呼ぶ。時間ｔ３に、処理チャンバ１２が一度加圧され、基板の核形成を継続するために、時間ｔ４に、プロセスガスが導入される。
【００２５】
[0037]所与の核形成時間ｔｎの間、堆積速度ＤＲ、層の厚みとともに、核形成層６０の均一性および適合性は、除去時間ｔｒに応じて制御されてよいことが分かった。詳細に言えば、図９の曲線１６３に示されているように、ｔｒの持続時間が短いほど、ＣＢＬの低減によって、核形成層６０の厚みの均一性および適合性が更に高まる。しかしながら、図１０の曲線１６５に示されているように、除去時間ｔｒの持続時間が短いほど、核形成を達成するのに必要な堆積時間が長くなる。したがって、所与の核形成時間ｔｎの間、除去時間ｔｒは、核形成層の厚みの均一性および適合性を最大にしながら、最大の堆積速度を達成するように最適化されてよい。除去時間ｔｒの最適化された持続時間は、図５に示すボイド５４のアスペクト比、堆積化学物質、プロセスパラメータなど、多数の因子に依存する。
【００２６】
[0038]上述した原理の利点を考慮した基板を核形成するための例示的なプロセスについては、図１、図８、および図１１を参照しながら、タングステン層の堆積の点から記載する。基板１６上にタングステン層を堆積するためのプロセスを実行する命令は、メモリ４６にコンピュータ読取り可能プログラムとして格納され、これは、ステップ３００において、処理位置３２に基板１６を配置するために、プロセッサ４２によって動作される。ステップ３０２において、基板１６は、適切な温度まで加熱される。この実施形態において、基板１６は、約４００℃まで加熱されるが、所望の温度は、約２００℃〜約６００℃の範囲のものであってよく、好ましくは、約３５０℃〜約４７５℃、より好ましくは、約３７５℃〜約４５０℃の範囲のものであってよい。低温での堆積によりステップカバレッジが高まることが分かっている。しかしながら、温度が低すぎれば、膜の応力が高くなりすぎる。また、基板温度が高温であると、タングステン含有ガスによる下方にある層の侵食が増すことがあることが分かっている。ステップ３０４において、チャンバの圧力は、約９０Ｔｏｒｒの初期圧力レベルに設定されているが、７０〜１２０Ｔｏｒｒの範囲のものであってよい。その後、例えば、シランＳｉＨ４などの水素含有ガスが処理チャンバ１２内に導入されるため、基板１６は、任意のステップ３０６で、処理チャンバにおいてソークを行うことがある。基板１６のソーク時間は、約１５秒である。しかしながら、基板１６がシランにソークを行う時間の範囲は、１０〜３０秒の範囲であってよい。そのために、処理チャンバ１２内に、キャリヤガスとともにシランが導入される。キャリヤガスは、アルゴン（Ａｒ）、水素ガス（Ｈ２）、窒素ガス（Ｎ２）、ヘリウム、他の適切なガス、およびそれらの組み合わせであってよい。１つの実施形態において、キャリヤガスは、シランが導入される速度の約１０倍以上の流量で導入されるアルゴンＡｒを含む。一実施例において、Ａｒは、約１，０００標準立法センチメートル毎秒（ｓｃｃｍ）の速度で導入され、シランは、約１００ｓｃｃｍの速度で導入される。
[0039]ステップ３０８において、フローチャンバ圧力は、約１５Ｔｏｒｒになるように確立され、２〜３０Ｔｏｒｒの範囲であってよい。ステップ３１０において、処理チャンバ１２内にキャリヤガスが流される。任意のキャリヤガスが用いられてよいが、一実施例では、Ａｒおよび水素分子Ｈ２を用い、それらの各々は、２０００〜６０００ｓｃｃｍの範囲の速度で処理チャンバ１２内に導入され、４０００ｓｃｃｍが例示的な速度である。キャリヤガスＡｒおよびＨ２は、約１０秒間導入される。しかしながら、処理チャンバ１２内にキャリヤガスが導入される持続時間は、５〜１５秒の範囲のものであってよい。１つの実施形態において、所望のチャンバ圧力を確立するために、処理チャンバ内にキャリヤガスが流されるステップ３０８およびステップ３１０がともに実行される。
【００２７】
[0040]図３および図１１を参照すると、ステップ３１２において、フォアライン３５内に水素含有ガスが流され、ステップ３１４において、フォアライン３５内にタングステン含有ガスが流される。フォアライン３５内にガスが流される速度は、タングステン含有ガスと水素含有ガスの比率を１：１〜５：１の範囲にするために、水素含有ガスとタングステン含有ガスの混合物を精製するように調整される。水素含有ガスは、水素ガス（Ｈ２）、アルゴン、窒素ガス（Ｎ２）、ヘリウム、他の適切なガス、およびそれらの組み合わせなどのキャリヤガスとともに導入されてよい。タングステン含有ガスは、アルゴンガス、窒素ガス（Ｎ２）、ヘリウム、他の適切なガス、およびそれらの組み合わせなどのキャリヤガスとともに導入されてよい。一実施例において、用いられる水素含有ガスは、シランＳｉＨ４であり、用いられるタングステン含有ガスは、六フッ化タングステンＷＦ６である。約５秒間、シランは、約２０ｓｃｃｍの速度で流され、六フッ化タングステンは、約４０ｓｃｃｍの速度で流される。１つの実施形態において、ＳｉＨ４は、Ｈ２キャリヤガスとともに導入され、ＷＨ６は、Ａｒキャリヤガスとともに導入される。ＳｉＨ４とＷＦ６の混合物は、フォアライン３５内に流された後、処理チャンバ１２内に向けられるようにして、微粒子の汚染物質を生じる可能性のある圧力スパイクを回避する。詳細に言えば、ＳｉＨ４およびＷＦ６の流れは、フォアライン３５において安定化され、その後に、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物が、処理チャンバ１２内に導入される。
【００２８】
[0041]図１および図１１を再度参照すると、ステップ３１６において、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物が、基板１６とタングステンを核形成するために、処理チャンバ１２内に流され、またはパルス放出される。核形成またはパルスは、層１６０の核形成を開始するのに十分な時間実行される。核形成時間またはパルス時間は、典型的に、約０．１〜約１０秒の範囲のものであり、典型的に、約１．５秒である。ステップ３１８において、ｔＣＢＬが核形成を実質的に妨げるレベルに到達する前に、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物を処理チャンバ１２内にパルスとして導入することが停止される。ステップ３２０において、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物は、ＳｉＨ４とＷＦ６の核形成の反応のガス状副生成物とともに、処理チャンバ１２から除去される。これらのガスの除去は、チャンバ圧力を低減することによって、チャンバ圧力を維持しながらパージガスを導入することによって、または、チャンバ圧力を低減することとパージガスを導入することとを両方行うことによって達成されてよい。典型的に、除去ステップは、３〜１２秒続く。例示的なパージガスは、Ａｒ、Ｎ２、またはＨｅなどの任意の不活性ガスであってよい。本発明の方法の１つの実施形態は、チャンバ圧力を約１〜３Ｔｏｒｒの範囲になるように低減することによって、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物とともに、ＳｉＨ４とＷＦ６の核形成の反応のガス状副生成物を除去することを含む。本発明の方法の別の実施形態は、チャンバ圧力を維持しながら、ＳｉＨ４およびＷＦ６の混合物とともにガス状副生成物を除去することを含む。チャンバ圧力が維持されれば、ステップ３２２によって所望の厚みの核形成層が堆積されていなければ、ステップ３１０を繰り返す必要はない。更に、他の実施形態において、用いられる水素含有ガスは、ジボランＢ２Ｈ６である。
【００２９】
[0042]図１、図５、および図１１を参照すると、ステップ３２２において、核形成層６０が十分な厚みまたは所望の厚みのものであるかが決定される。この決定は、半導体業界において公知の任意のプロセスを用いて達成されてよい。例えば、核形成層の分光測定がなされてよい。この代わりとして、システム１０の既知の流量および他の動作特徴および堆積プロセスを用いて、核形成層６０の厚みが計算され、すなわち、モデリングされてよい。核形成層６０の所望の厚みが達成されれば、プロセスは、ステップ３２４に進み、このステップにおいて、従来のＣＶＤ技術、ＰＶＤ技術、または他の任意の技術を用いて、核形成層６０に隣接した位置にタングステン層６２を堆積するために、バルク堆積が生じる。バルク堆積は、核形成層の堆積と共通のチャンバにおいて、または、共通のメインフレームの別のチャンバで、ＣＶＤ技術によって実行されることが好ましい。バルクタングステン層６２の堆積後、プロセスは、ステップ３２６で終了する。共通のチャンバ、２つの異なるチャンバまたは共通のメインフレーム、または異なるメインフレームの２つの異なるチャンバにおいて核形成が生じてよいことを理解されたい。
【００３０】
[0043]ステップ３２０において、核形成層が所望の厚みのものでないことが決定されれば、プロセスは、ステップ３０８に進み、核形成層６０が所望の厚みを得るまで、ステップ３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、および３２２を繰り返す。このようにして、基板１６の核形成は、多数のステップを用いて、すなわち、パルス核形成技術を用いて達成される。核形成ガスは、数秒間、処理チャンバ１２内にパルス放出され、処理チャンバ１２を高速減圧することによって、または、パージガスを導入することによって迅速に除去される。このステップは、典型的に、約３〜１２秒間続く。パルス核形成技術によって、表面の核形成中のガス放出から生じる濃度境界層の形成が低減されると考えられている。詳細に言えば、表面を核形成するために用いられる反応物の拡散流動によって、上述したガス放出が実質的に低減することがあると考えられている。このプロセスを用いることによって、濃度境界層の悪影響が低減することが分かった。このプロセスでは、濃度境界層は、濃度境界層の下地表面を核形成するために用いられる反応物の適切な拡散流動を維持しながら、可能な限り大きなサイズを形成するようにされる。その後、プロセスガス、反応副生成物、および濃度境界層を形成する材料のすべてが、処理チャンバ１２を急速に減圧することによって、または、パージガスをそこに導入することによって、処理チャンバ１２から除去される。このプロセスは、核形成層６０が適切な厚みに達するまで繰り返される。タングステン核形成層を、従来技術を利用した場合の約３０％のステップカバレッジと比較して、アスペクト比が約８：１以上の０．１７μｍプラグにわたってステップカバレッジが約６０％以上になるように、図１１に関連して記載した上記プロセスが使用されてよいことが分かっている。
【００３１】
[0044]図１１に示すプロセスにおいて、１つ以上のステップが同時に実行されてよい。例えば、１つの実施形態は、ステップ３１２、３１４、および３２０を同時に実行することを含む。水素含有ガス、タングステン含有ガス、および副生成物を処理チャンバから除去する間、水素含有ガスおよびタングステン含有ガスは、処理チャンバのフォアラインに流される。
【００３２】
[0045]図７を参照すると、ステップカバレッジを高めるためにタングステン層を形成するための別のプロセスが示されている。１つの実施形態は、核形成の初期ステージと核形成の後期ステージとの間で、水素含有ガスとタングステン含有ガスとの比率を変えることを含む。例えば、１つの実施形態は、シラン（ＳｉＨ４）と六フッ化タングステン（ＷＦ６）の比率を変えることを含む。別の実施形態は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）と六フッ化タングステンの比率を変えることを含む。
【００３３】
[0046]初期サイクルが、後のサイクルより多量の水素含有ガスを含むパルスからなることで、ＷＦ６などのタングステン含有ガスによって下方の層が侵食されないようになると考えられている。また、後のサイクルが、初期サイクルより多量のタングステン含有ガスを含むパルスからなることで、形成された膜のステップカバレッジが高まると考えられている。
【００３４】
[0047]そのために、図１２に示すプロセスは、図１１に示すように、ステップ３００、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６のそれぞれと同一のステップ４００、４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、４２２、４２４、および４２６を含む。追加のステップ４１１ａおよび４１１ｂは、タングステン含有ガスと水素含有ガスの比率を変えた場合のプロセスを考慮して、図１２に示すプロセスに含まれる。
【００３５】
[0048]図１および図１２の両方を参照すると、ステップ４１１ａは、ステップ４１０の後に実行される。ステップ４１１ａにおいて、プロセッサ４２は、タングステン含有ガスと水素含有ガスの比率が変化したかを決定する。比率が変化していなければ、ステップ４１２において、水素含有ガスの流れが再開される。比率が変化していれば、ステップ４１１ｂが実行され、水素含有ガスとタングステン含有ガスの両方の新しい流量が設定される。その後、ステップ４１２が実行され、図１１に関して上述したように、残りのステップが実行されてよい。
【００３６】
[0049]１つの実施形態において、ステップ４１６における水素含有ガスおよびタングステン含有ガスが、１つ以上の「サイクル」の間、水素含有ガスとタングステン含有ガスの第１の比率でチャバ内に流された後、第１の比率より小さい水素含有ガスとタングステン含有ガスの第２の比率で、１つ以上のサイクルの間、第２の比率で流される。例えば、水素含有ガスとタングステン含有ガスの第１の比率は、約１：１であってよく、第２の比率は、約１：４であってよい。
【００３７】
[0050]図１３は、タングステン層を形成するための別の代替プロセスを示す。図１３に示すプロセスは、図１１に示すステップ３００、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６のそれぞれと同一のステップ５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４、および５２６を含む。追加のステップ５１１ａおよび５１１ｂは、水素含有前駆物質が、第１の水素含有ガスから別の水素含有ガスへ変化するプロセスを考慮して、図１３示すプロセスに含まれる。使用されてよい水素含有ガスは、水素分子Ｈ２、シランＳｉＨ４、およびジボランＢ２Ｈ６を含むが、これらの限定されるものではない。
【００３８】
[0051]例えば、初期核形成中にＳｉＨ４を使用すると、成育時間が短縮され、核形成を完了するのに必要な時間が短縮されることがある。しかしながら、水素分子Ｈ２が、ＳｉＨ４より良好なステップカバレッジを与えることがある。その結果、水素含有前駆物質としてＳｉＨ４で核形成を開始し、水素分子Ｈ２で核形成を完了することが有益なことがある。
【００３９】
[0052]別の実施例において、初期核形成中にＢ２Ｈ６を使用すると、ＳｉＨ４より高い反応性により、核形成を完了するのに必要な時間が短縮されることがある。その後、核形成の後期ステージ中、核形成を完了するために、ＳｉＨ４および／またはＨ２が使用されてよい。
【００４０】
[0053]図１および図１３の両方を参照すると、ステップ５１１ａが、ステップ５１０の後に実行される。ステップ５１１ａにおいて、プロセッサ４２は、前期核形成プロセス中に用いられるものと同じ水素含有ガスが用いられるかを決定する。水素含有ガスのタイプが変化していなければ、ステップ５１２において、水素含有ガスの流れが再開される。水素含有ガスのタイプが変化していれば、ステップ５１１ｂが実行され、水素含有ガスの新しい供給が用いられる。その後、ステップ５１２が実行され、図１１に関して上述したように、残りのステップが実行される。他の実施形態において、水素含有ガスが変化していれば、第１の水素含有ガスとタングステン含有ガスの比率が変化してよい。同様に、第１の水素含有ガスおよびタングステン含有ガスの比率が変化してよい。
【００４１】
[0054]上述したように、プロセッサ４２は、本発明によるシステム１０の動作を制御する。そのために、プロセッサ４２は、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログ・ディジタル入出力ボード、インタフェースボード、およびステッパモータコントローラボードを含んでよい。メモリ４６は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、ＲＡＩＤデバイス、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む当業者に公知の任意のタイプのものであってよい。ＣＶＤシステム１０のさまざまな部品は、ボード、カードケージ、およびコネクタの寸法とタイプを規定したＶｅｒｓａ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ（ＶＭＥ）標準に準拠したものである。ＶＭＥ標準は、１６ビットデータバスと２４ビットアドレスバスを有するバス構造を規定する。
【００４２】
[0055]コンピュータプログラムは、任意の従来のコンピュータ読取り可能プログラミング言語、例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどで書かれたものであってよい。従来のテキストエディタを用いて、単一のファイルまたは複数のファイルに、適切なプログラミング言語が入力され、メモリ４６などのコンピュータ使用可能媒体に格納または埋め込まれる。入力された言語が高水準であれば、コンパイルされ、その結果得られたコンパイラコードは、プレコンパイルされたＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ライブラリルーチンのオブジェクトコードにリンクされる。リンクされコンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、システムユーザが、オブジェクトコードを呼び出し、プロセッサ４２にメモリ４６にコードをロードさせる。その後、プロセッサ４２は、コードを読み取り実行して、そこに特定されたタスクを実行する。
【００４３】
[0056]ユーザとプロセッサ４２との間のインタフェースは、図１４に示すＣＲＴモニタ４５およびライトペン４７を介する。図示した実施形態は、２つのモニタ４５を含み、１つは、オペレータ用にクリーンルームの壁に取り付けられ、もう１つは、保守技術者用に壁の後方に置かれる。モニタ４５は、１つのライトペン４７のみが作動可能な状態で、同じ上方を同時に表示するものであってよい。ライトペン４７の先端にある光センサが、モニタ４５に関連付けされたＣＲＴディスプレイスクリーンにより放出される光を検出する。特定のスクリーンまたは機能を選択するために、オペレータは、ディスプレイスクリーンの指定領域に触れ、ペン４７のボタンを押す。触れた領域が強調表示された色に変わるか、新しいメニューまたはスクリーンが表示されて、ライトペンとディスプレイスクリーン間の通信を確認する。ユーザがコントローラ４２と通信できるように、ライトペン４７の代わりに、またはそれに追加して、キーボード、マウス、または他のポインティングまたは通信デバイスなどの他のデバイスが使用されてよい。
【００４４】
[0057]図１、図１４、および図１５を参照すると、メモリ４６に格納されるコンピュータプログラム７０の階層制御構造の例示的なブロック図が示されている。ライトペンインタフェースを用いて、ユーザが、ＣＲＴモニタ上に表示されたメニューまたはスクリーンに応答して、プロセスセット番号および処理チャンバ番号をプロセスセレクタサブルーチン７３に入力する。プロセスセットは、特定のプロセスを実行するのに必要なプロセスパラメータの所定のセットであり、所定のセット番号によって識別される。プロセスセレクタサブルーチン７３は、（ｉ）所望の処理チャンバ、および（ｉｉ）所望のプロセスを実行するための処理チャンバを動作するのに必要なプロセスパラメータの所望のセットを特定する。特定のプロセスを実行するためのプロセスパラメータは、プロセス条件、例えば、プロセスガスの組成および流量、温度、圧力、ＲＦ出力レベルおよび低周波数ＲＦ周波数などのプラズマ条件、冷却ガス圧力、およびチャンバ壁圧力に関する。これらのパラメータは、レシピの形式でユーザに与えられ、ライトペン／モニタ４５および４７のインタフェースを利用して入力される。
【００４５】
[0058]プロセスをモニタするための信号は、システムコントローラのアナログ・ディジタル入力ボードによって与えられ、プロセスを制御するための信号は、ＣＶＤシステム１０のアナログ・ディジタル出力ボード上を伝播する。プロセスシーケンスサブルーチン７５が、特定された処理チャンバおよびプロセスパラメータのセットをプロセスセレクタサブルーチン７３から受け取り、さまざまな処理チャンバの動作を制御するためのプログラムコードを含む。複数のユーザが、プロセスセット番号および処理チャンバ番号を入力でき、または、１人のユーザが、複数のプロセスセット番号および処理チャンバ番号を入力できるため、シーケンササブルーチン７５は、所望のシーケンスで選択されたプロセスをスケジュール設定するように動作する。シーケンササブルーチン７５は、（ｉ）チャンバが使用中であるかを決定するために、処理チャンバの動作をモニタするステップと、（ｉｉ）使用中のチャンバでどのプロセスが実行中かを決定するステップと、（ｉｉｉ）処理チャンバの利用可能性および実行されるプロセスのタイプに基づいて、所望のプロセスを実行するステップと、を実行するためのプログラムコードを含む。ポーリングなど、処理チャンバをモニタする従来の方法を使用することができる。実行されるプロセスをスケジュール決定するとき、シーケンササブルーチン７５は、処理チャンバの現在の状況とともに、他の関連する要因を考慮に入れる。
【００４６】
[0059]シーケンササブルーチン７５が、次に実行する予定の処理チャンバおよびプロセスセットの組み合わせを決定すると、シーケンササブルーチン７５は、特定のプロセスセットパラメータをチャンバマネジャサブルーチン７７ａ〜ｃに渡すことによって、プロセスセットの実行を始動し、チャンバマネジャサブルーチン７７ａ〜ｃは、シーケンササブルーチン７５によって決定されたプロセスセットに従って、処理チャンバ１２における複数の処理タスクを制御する。例えば、チャンバマネジャサブルーチン７７ａは、処理チャンバ１２におけるスパッタリングおよびＣＶＤプロセス動作を制御するためのプログラムコードを含む。また、チャンバマネジャサブルーチン７７は、選択されたプロセスセットを実行するのに必要なチャンバコンポーネントの動作を制御するさまざまなチャンバコンポーネントサブルーチンの実行を制御する。チャンバコンポーネントサブルーチンの例は、いくつかの実施形態において、基板位置決めサブルーチン８０、プロセスガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルーチン８５、ヒータ制御サブルーチン８７、およびプラズマ制御サブルーチン９０である。
【００４７】
[0060]動作中、チャンバマネジャサブルーチン７７ａは、実行中の特定のプロセスセットに応じて、プロセスコンポーネントサブルーチンを選択的にスケジュール決定し、または呼び出す。チャンバマネジャサブルーチン７７ａは、シーケンササブルーチン７５が、次に実行される処理チャンバ１２およびプロセスセットをスケジュール決定する方法と同様の方法で、プロセスコンポーネントサブルーチンをスケジュール決定する。典型的に、チャンバマネジャサブルーチン７７ａは、さまざまなチャンバコンポーネントをモニタするステップと、実行されるプロセスセットのプロセスパラメータに基づいて、どのコンポーネントを動作する必要があるかを決定するステップと、モニタステップおよび決定ステップに応答して、チャンバコンポーネントサブルーチンを実行させるステップとを含む。
【００４８】
[0061]図１および図１５の両方を参照すると、基板位置決めサブルーチン８０は、基板をサセプタ１８に装填するために使用されるチャンバコンポーネントを制御するためのプログラムコードを含む。任意に、基板位置決めサブルーチン８０は、処理チャンバ１２内で基板１６を位置決めすることによって、基板１６とガス分配マニホールド１４との間の距離を制御してよい。処理チャンバ１２内に基板１６が装填されると、基板を受け取るために、サセプタ１８が降下された後、サセプタ１８は、処理チャンバ１２の所望の高さまで上昇される。このようにして、基板１６は、堆積プロセス中、ガス分配マニホールド１４から第１の距離または間隔に維持される。基板位置決めサブルーチン８０は、チャンバマネジャサブルーチン７７aから転送される支持体の高さに関連したプロセスセットパラメータに応答して、サセプタ１８の移動を制御する。
【００４９】
[0062]プロセスガス制御サブルーチン８３は、プロセスガスの組成および流量を制御するためのプログラムコードを有する。プロセスガス制御サブルーチン８３は、安全遮断弁の開閉位置を制御し、また、所望のガス流量を獲得するように質量流量コントローラを増加／減少させる。プロセスガス制御サブルーチン８３は、すべてのチャンバコンポーネントサブルーチンと同様に、チャンバマネジャサブルーチン７７aによって呼び出され、チャンバマネジャサブルーチン７７ａから所望のガス流量に関連するプロセスパラメータを受け取る。典型的に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、ガス供給ラインを開くことによって、および（ｉ）必要な質量流量コントローラを読み取ることと、（ｉｉ）その読取値をチャンバマネジャサブルーチン７７ａから受け取った所望の流量と比較することと、および（ｉｉｉ）必要に応じて、ガス供給ラインの流量を調節することとを繰り返すことによって動作する。更に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、安全でない流量に備えてガス流量をモニタするためのステップと、安全でない状況が検出されると、安全遮断弁を作動するためのステップとを含む。
【００５０】
[0063]いくつかのプロセスにおいて、ヘリウムＨｅやアルゴンＡｒなどの不活性ガスが処理チャンバ１２内に流されて、反応性プロセスガスが導入される前にチャンバ圧力を安定化させる。これらのプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン８３が、チャンバの圧力を安定化させるのに必要な時間、処理チャンバ１２内に不活性ガスを流すためのステップを含むようにプログラミングされる。その後、上述したステップが実行される。
【００５１】
[0064]圧力制御サブルーチン８５は、処理チャンバ１２の排気システム（図示せず）にある絞り弁（図示せず）の開口サイズを調整することによって、チャンバ圧力を制御するためのプログラムコードを含む。絞り弁（図示せず）の開口サイズは、全プロセスガス流量、処理チャンバのサイズ、および排気システムのポンプ設定値圧力に関して、所望のレベルにチャンバ圧力を制御するように設定される。圧力制御サブルーチン８５が呼び出されると、ターゲットレベルは、チャンバマネジャサブルーチン７７ａからパラメータとして受け取られる。圧力制御サブルーチン８５は、チャンバに接続された１つ以上の従来の圧力マノメータを読み取ることによって、チャンバ圧力を測定するように動作して、測定値とターゲット圧力を比較し、ターゲット圧力に対応する格納された圧力テーブルからＰＩＤ（比例、積分、および微分）値を獲得し、それに応じて、絞り弁を調節する。この代わりとして、圧力制御サブルーチン８５は、チャンバ圧力を調整するために、絞り弁（図示せず）を調節してよい。
【００５２】
[0065]ヒータ制御サブルーチン８７は、基板１６を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのプログラムコードを含む。また、ヒータ制御サブルーチン８７もチャンバマネジャサブルーチン７７ａによって呼び出され、ターゲットまたは設定点の温度パラメータを受け取る。ヒータ制御サブルーチン８７は、ペデスタル１８に位置する熱電対の電圧出力を測定することによって温度を測定する。また、ヒータ制御サブルーチン８７は、測定された温度を設定点温度と比較し、設定点温度を得るために、加熱ユニットに適用される電流を増大または低減する。温度は、格納された変換テーブルの対応する温度を調べることによって、または、四次多項式を用いて温度を計算することによって、測定された電圧から得られる。埋め込みループがサセプタ１８を加熱するために使用すれば、ヒータ制御サブルーチン８７は、ループに適用される電流の増／減を次第に制御する。更に、組み込みフェイルセーフモードが、プロセス安全適合性を検出するために含まれてよく、処理チャンバ１２が適切に設定されなければ、加熱ユニットの動作を遮断してよい。
【００５３】
[0066]いくつかの実施形態において、処理チャンバ１２には、チャンバの洗浄用または他の動作用に使用されるＲＦ電源４８が装備されている。チャンバ洗浄プラズマプロセスが用いられれば、プラズマ制御サブルーチン９０は、チャンバ１２においてプロセス電極に適用される周波数ＲＦ出力レベルを設定するためのプログラムコードを含む。前述したチャンバコンポーネントサブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０は、チャンバマネジャサブルーチン７７ａによって呼び出される。
【００５４】
[0067]上述したプロセスパラメータは、上記に列挙したプロセスガスと同様に例示的なものである。必要に応じて、処理条件を変えてよいことを理解されたい。例えば、本発明は、ＴｉＮの層に隣接してタングステン層を堆積するように記載した。しかしながら、このプロセスは、チタンＴｉの層に隣接して、または、ウェハ表面上に直接、タングステン層を堆積する場合も同様に効果がある。また、このプロセスを用いて、別の他の層の金属層が核形成されてもよい。したがって、本発明の範囲は、上記記載を参照して決定されるものではなく、添付の特許請求の範囲を参照しながら、同等のものの全範囲とともに決定されるべきものである。
【００５５】
[0068]以上、本発明の実施形態について記載してきたが、本発明の他の更なる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考え出されてよく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の１つの実施形態による単純化した化学気相成長（ＣＶＤ）システムの１つの実施形態の縦断面図である。
【図２】図１の処理チャンバにおいて使用され、処理チャンバに配置された基板を固定するための抵抗加熱サセプタの１つの実施形態の縦断面図である。
【図３】図１の上方に示すＣＶＤシステムに供給されるガスの接続を示す簡易平面図である。
【図４】耐熱金属層と基板の核形成前の図１の上方に示す基板の詳細な断面図である。
【図５】本発明の１つの実施形態による、耐熱金属層の核形成およびバルク堆積後の図４の情報に示す基板の詳細な断面図である。
【図６】従来技術の核形成技術による核形成の悪影響を示す基板の詳細な断面図である。
【図７】耐熱金属層と基板の核形成中の濃度境界層の生成を示す図１の上方に示す基板の詳細な断面図である。
【図８】本発明による耐熱金属層と基板の核形成中の、図１に示す処理チャンバ内の副生成物濃度と時間との関係を示すグラフである。
【図９】本発明による、濃度境界層の厚みと、プロセスガスおよび副生成物を処理チャンバから除去するのに必要な時間との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明による、基板上の耐熱金属核形成層の堆積速度と、プロセスガスおよび副生成物を処理チャンバから除去するのに必要な時間との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の１つの実施形態による、図５に示す耐熱金属層を堆積するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の代替実施形態による、図５に示す耐熱金属層を堆積するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の代替実施形態による、図５に示す耐熱金属層を堆積するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１４】マルチチャンバシステムにおいて、図１〜図３の上方に示すＣＶＤシステムと関連して使用されるシステムモニタの簡易図である。
【図１５】図１の上方に示すシステムを制御するために用いられるシステム制御ソフトウェアの階層型制御構造の例示的ブロック図を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１０…処理システム、１２…処置チャンバ、１４…ガス分配マニホールド、１６…基板、１７…弁、１８…サセプタ、１９…ガスライン、２０…モータ、２２…ピン、３１，３３…ガス供給源、３１ａ〜３１ｃ，３３ａ〜３３ｃ…供給ライン、３５…フォアライン、３９…溝、４２…プロセッサ、４４…制御ライン、４６…メモリ、４８…ＲＦ出力源、５０…ウェハ、５２…層、５４，１５４，１６２ｂ…ボイド、５６…被覆領域、５８…接着層、５９…バリア層、６０，１６０…核形成層、６２…バルク堆積層、６３…コンタクト、１６０ｃ…濃度境界層（ＣＢＬ）
【図１】
2005516119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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