钨膜的成膜方法和成膜系统与流程

本发明的各种方面和实施方式涉及钨膜的成膜方法和成膜系统。

背景技术：

在制造lsi之际，钨被广泛应用于与mosfet栅极、源极、漏极之间的触点、存储器的字线等。在多层配线工序中主要使用铜配线。不过，铜的耐热性欠佳，另外，易于扩散。因此，在要求耐热性的部分、在担心由铜的扩散导致的电特性的劣化的部分等使用钨。

钨的成膜处理以前使用了物理蒸镀(pvd)法。不过，pvd法难以应对要求较高的包覆率(阶梯覆盖率)的部分。因此，钨的成膜处理使用阶梯覆盖率良好的化学蒸镀(cvd)法。

在利用cvd法对钨膜进行成膜之际，出于与硅层之间的密合性、反应抑制的观点考虑，使用了如下方法：在硅层之上形成tin膜来作为阻挡层，在tin膜之上对钨膜进行成膜(例如专利文献1)。另外，在上述专利文献1中，在基于上述反应的钨膜的主成膜之前，以钨易于均匀地成膜的方式进行核生成(nucleation：成核)工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-213274号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，通过核生成工序生成的钨的膜(以下，也称为“nucleation膜”)成为高电阻。因此，在使钨膜整体薄膜化的情况下，由于nucleation膜部分的影响，钨膜成为高电阻。

lsi的配线被微细化，要求配线的低电阻化。在例如3dnand闪存等三维层叠半导体存储器中，钨膜被成膜为字线，但由于微细化，要求钨膜的进一步的低电阻化。

用于解决问题的方案

所公开的钨膜的成膜方法在1个实施形态中是如下钨膜的成膜方法：将在表面形成有tin膜的基板配置于处理容器内，在减压气氛下对所述基板进行加热，同时在基板的表面对钨膜进行成膜，其中，该钨膜的成膜方法具有在基板对含铝材料的第1膜进行成膜的工序和在第1膜之上对钨膜进行成膜的工序。

发明的效果

根据所公开的钨膜的成膜方法的1个实施方式，在薄膜化了的情况下，也能够谋求钨膜的低电阻化。

附图说明

图1是表示实施方式的成膜系统的整体的概略结构的一个例子的图。

图2是实施方式的第1成膜装置的概略剖视图。

图3是实施方式的第2成膜装置的概略剖视图。

图4是表示实施方式的成膜方法的各工序的流程的流程图。

图5是示意性地表示实施方式的成膜方法的各工序中的晶圆的状态的剖视图。

图6是表示实施方式的对aln膜进行成膜之际的气体供给序列的图。

图7是表示实施方式的对钨膜进行成膜之际的气体供给序列的图。

图8是表示本实施方式的晶圆的层结构的一个例子的图。

图9是表示比较例的晶圆的层结构的一个例子的图。

图10是表示电阻率相对于钨膜的厚度的变化的一个例子的图。

附图标记说明

1、处理容器；5、气体供给机构；6、控制部；w、晶圆；100、成膜系统；101、第1成膜装置；102、第2成膜装置。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本申请所公开的钨膜的成膜方法和成膜系统的实施方式。此外，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记。另外，所公开的发明并不被本实施方式限定。

[系统的结构]

在本实施方式中，以利用由多个成膜装置构成的成膜系统实施成膜的情况为例进行说明。先对本实施方式的成膜系统进行说明。图1是表示实施方式的成膜系统的整体的概略结构的一个例子的图。成膜系统100具有第1成膜装置101和第2成膜装置102。在实施方式的成膜系统100中，第1成膜装置101使用于含铝材料的成膜，第2成膜装置102使用于钨膜的成膜。在第1成膜装置101和第2成膜装置102连接有未图示的输送机构，成膜对象的被处理基板由输送机构输送。

成膜系统100用于进行氮化钛膜(tin)的成膜来作为基底膜，接下来，在氮化钛膜(tin)上进行含铝材料的成膜，之后，在含铝材料上对钨膜进行成膜。

如图1所示，成膜系统100具有：1个基底膜成膜装置201，其对氮化钛膜(tin)进行成膜；1个第1成膜装置101，其对含铝材料进行成膜；以及2个第2成膜装置102，其对钨膜进行成膜。它们分别借助闸阀g与俯视形状呈七边形的真空输送室301的4个壁部连接。真空输送室301内被真空泵排气而被保持在预定的真空度。即、成膜系统100是多腔室类型的真空处理系统，可以不破坏真空地连续地进行钨膜的成膜。也就是说，在基底膜成膜装置201、第1成膜装置101以及第2成膜装置102的处理容器内进行的所有工序是不使硅晶圆w(以下称为“晶圆w”)暴露于大气地进行。

随后论述第1成膜装置101和第2成膜装102的结构。基底膜成膜装置201是在例如真空气氛的腔室内利用ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)交替地供给例如含钛气体和含氮气体而在晶圆w上对氮化钛膜(tin)进行成膜的装置。

在真空输送室301的其他3个壁部借助闸阀g1连接有3个加载互锁室302。隔着加载互锁室302在与真空输送室301相反的一侧设置有大气输送室303。3个加载互锁室302经由闸阀g2与大气输送室303连接。加载互锁室302用于在将晶圆w在大气输送室303与真空输送室301之间输送之际在大气压与真空之间控制压力。

在大气输送室303的与安装有加载互锁室302的壁部相反的一侧的壁部设置有供收容晶圆w的承载件(foup等)c安装的3个的承载件安装部305。另外，在大气输送室303的侧壁设置有进行晶圆w对准的对准腔室304。在大气输送室303内形成清洁空气的下降流。

在真空输送室301内设置有输送机构306。输送机构306相对于基底膜成膜装置201、第1成膜装置101、第2成膜装置102以及加载互锁室302输送晶圆w。输送机构306具有能够独立地移动的2个输送臂307a、307b。

在大气输送室303内设置有输送机构308。输送机构308相对于承载件c、加载互锁室302以及对准腔室304输送晶圆w。

成膜系统100具有整体控制部310。整体控制部310具有主控制部、输入装置(键盘、鼠标等)、输出装置(打印机等)、显示装置(显示器等)以及存储装置(存储介质)，该主控制部具有对基底膜成膜装置201、第1成膜装置101、第2成膜装置102的各构成部、真空输送室301的排气机构、气体供给机构和输送机构306、加载互锁室302的排气机构和气体供给机构、大气输送室303的输送机构308以及闸阀g、g1、g2的驱动系统等进行控制的cpu(计算机)。整体控制部310的主控制部基于存储到例如内置到存储装置的存储介质、或安放到存储装置的存储介质的处理制程使成膜系统100执行预定的动作。此外，整体控制部310也可以是随后论述的第1成膜装置101和第2成膜装置102所具有的控制部6那样的各单元的控制部的上位的控制部。

接着，对如以上这样构成的成膜系统100的动作进行说明。以下的处理动作基于被存储到整体控制部310中的存储介质的处理制程而被执行。

首先，利用输送机构308从与大气输送室303连接起来的承载件c取出晶圆w，在经由了对准腔室304之后，打开任一个加载互锁室302的闸阀g2而将该晶圆w向该加载互锁室302内输入。在关闭了闸阀g2之后，对加载互锁室302内进行真空排气。

在该加载互锁室302成为预定的真空度的时刻打开闸阀g1，利用输送机构306的输送臂307a、307b中的任一个输送臂从加载互锁室302取出晶圆w。

然后，打开基底膜成膜装置201的闸阀g而将输送机构306的任一个输送臂所保持的晶圆w向该基底膜成膜装置201输入，使空的输送臂返回真空输送室301，并且关闭闸阀g，利用该基底膜成膜装置201进行氮化钛膜(tin)的成膜处理。

在氮化钛膜(tin)的成膜处理结束后，打开该基底膜成膜装置201的闸阀g，利用输送机构306的输送臂307a、307b中的任一个输送臂输出基底膜成膜装置201中的晶圆w。然后，打开第1成膜装置101的闸阀g，将保持到输送臂的晶圆w向该第1成膜装置101输入，使空的输送臂返回真空输送室301，并且关闭闸阀g，利用该第1成膜装置101在形成于晶圆w上的氮化钛膜(tin)上进行含铝材料的成膜处理。

含铝材料的成膜处理结束后，打开该第1成膜装置101的闸阀g，利用输送机构306的输送臂307a、307b中的任一个输送臂输出第1成膜装置101的晶圆w。然后，打开第2成膜装置102的闸阀g，将保持到输送臂的晶圆w向该第2成膜装置102输入，使空的输送臂返回真空输送室301，并且关闭闸阀g，利用该第2成膜装102，在形成于晶圆w上的含铝材料上进行钨膜的成膜处理。

在如此钨膜被成膜了之后，打开该第2成膜装置102的闸阀g，利用输送机构306的输送臂307a、307b中的任一个输送臂输出第2成膜装置102的晶圆w。然后，打开任一个加载互锁室302的闸阀g1，将输送臂上的晶圆w向该加载互锁室302内输入。然后，使该加载互锁室302内恢复成大气，打开闸阀g2，利用输送机构308使加载互锁室302内的晶圆w返回承载件c。

针对多个晶圆w，同时并行地进行以上那样的处理，预定张数的晶圆w的钨膜的成膜处理完成。

如上述那样，通过搭载1个基底膜成膜装置201、1个第1成膜装置101以及2个第2成膜装置102而构成成膜系统100，能够以高生产率实现氮化钛膜(tin)的成膜、含铝材料的成膜以及钨膜的成膜。此外，本实施例的成膜系统100是以搭载有4个成膜装置的真空处理系统来示出的，但只要是能够搭载多个成膜装置的真空处理系统，成膜装置的数并不限于此，也可以是4个以上，例如是搭载有8个以上的成膜装置的真空处理系统。

[成膜装置的结构]

第1成膜装置101和第2成膜装置102设为大致相同的结构。以下，主要说明第1成膜装置101的结构，对第2成膜装置102的结构主要说明不同的部分。

对第1成膜装置101的结构进行说明。图2是表示实施方式的第1成膜装置的概略剖视图。第1成膜装置101具有处理容器1、载置台2、喷淋头3、排气部4、气体供给机构5以及控制部6。

处理容器1由铝等金属形成，具有大致圆筒状。处理容器1收容作为被处理基板的晶圆w。在处理容器1的侧壁形成有用于输入或输出晶圆w的输入输出口11，输入输出口11由闸阀12开闭。在处理容器1的主体之上设置有截面呈矩形形状的圆环状的排气管道13。在排气管道13，沿着内周面形成有狭缝13a。在排气管道13的外壁形成有排气口13b。在排气管道13的上表面以封堵处理容器1的上部开口的方式设置有顶壁14。排气管道13与顶壁14之间被密封圈15气密地密封。

载置台2在处理容器1内水平地支承晶圆w。载置台2形成为与晶圆w相对应的大小的圆板状，并被支承于支承构件23。载置台2由氮化铝(aln)等陶瓷材料、铝、镍合金等金属材料形成，在内部埋入有用于对晶圆w进行加热的加热器21。加热器21被从加热器电源(未图示)供电而发热。并且，通过利用设置到载置台2的上表面附近的热电偶(未图示)的温度信号对加热器21的输出进行控制，晶圆w被控制成预定的温度。在载置台2以覆盖上表面的外周区域和侧面的方式设置有由氧化铝等陶瓷形成的罩构件22。

在载置台2的底面设置有支承载置台2的支承构件23。支承构件23从载置台2的底面的中央贯穿在处理容器1的底壁形成的孔部而向处理容器1的下方延伸，其下端与升降机构24连接。载置台2利用升降机构24并借助支承构件23在图2所示的处理位置与处理位置的下方的以双点划线所示的能够进行晶圆w的输送的输送位置之间升降。在支承构件23的处理容器1的下方安装有凸缘部25，在处理容器1的底面与凸缘部25之间设置有波纹管26，该波纹管26将处理容器1内的气氛与外部空气划分开，并随着载置台2的升降动作而伸缩。

在处理容器1的底面的附近以从升降板27a向上方突出的方式设置有3根(仅图示2根)晶圆支承销27。晶圆支承销27利用设置到处理容器1的下方的升降机构28并借助升降板27a升降。晶圆支承销27贯穿在位于输送位置的载置台2设置的贯通孔2a而能够相对于载置台2的上表面突出没入。通过使晶圆支承销27升降，在输送机构(未图示)与载置台2之间进行晶圆w的交接。

喷淋头3向处理容器1内呈喷淋状供给处理气体。喷淋头3是金属制的，以与载置台2相对的方式设置，具有与载置台2的直径大致相同的直径。喷淋头3具有在处理容器1的顶壁14固定的主体部31和连接到主体部31之下的喷淋板32。在主体部31与喷淋板32之间形成有气体扩散空间33，在气体扩散空间33以贯穿处理容器1的顶壁14和主体部31的中央的方式设置有气体导入孔36、37。在喷淋板32的周缘部形成有向下方突出的环状突起部34。在环状突起部34的内侧的平坦面形成有气体喷出孔35。在载置台2存在于处理位置的状态下，在载置台2与喷淋板32之间形成有处理空间38，罩构件22的上表面与环状突起部34接近而形成有环状间隙39。

排气部4对处理容器1的内部进行排气。排气部4具有与排气口13b连接起来的排气配管41和具有与排气配管41连接起来的真空泵、压力控制阀等的排气机构42。在处理之际，处理容器1内的气体经由狭缝13a到达排气管道13，从排气管道13经由排气配管41而利用排气机构42排气。

气体供给机构5与气体导入孔36、37连接，能够供给用于成膜的各种气体。例如，气体供给机构5具有含al气体供给源51a、n2气体供给源53a、nh3气体供给源55a、以及n2气体供给源57a作为对含铝材料的膜进行成膜的气体供给源。此外，在图2所示的气体供给机构5中，分别分开地表示了各气体供给源，但也可以使能够通用化的气体供给源通用化。

含al气体供给源51a经由气体供给管线51b向处理容器1内供给含al气体。作为含al气体，可以列举出例如alcl3气体、tma(三甲基铝：c6h18al2)气体。在气体供给管线51b从上游侧起夹设有流量控制器51c、积存罐51d以及阀51e。气体供给管线51b的阀51e的下游侧与气体导入孔36连接。从含al气体供给源51a供给的含al气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐51d，在积存罐51d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐51d向处理容器1的含al气体的供给和停止由阀51e进行。通过如此向积存罐51d暂且积存含al气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给含al气体。

n2气体供给源53a经由气体供给管线53b向处理容器1内供给作为载气的n2气体。在气体供给管线53b从上游侧起夹设有流量控制器53c、阀53e以及节流阀53f。气体供给管线53b的节流阀53f的下游侧与气体供给管线51b连接。从n2气体供给源53a供给的n2气体在晶圆w的成膜中连续地向处理容器1内供给。从n2气体供给源53a向处理容器1的n2气体的供给和停止由阀53e进行。利用积存罐51d以比较大的流量向气体供给管线51b供给气体，但向气体供给管线51b供给的气体向气体供给管线53b倒流的情况被节流阀53f抑制。

nh3气体供给源55a经由气体供给管线55b向处理容器1内供给作为还原气体的nh3气体。在气体供给管线55b从上游侧起夹设有流量控制器55c、积存罐55d以及阀55e。气体供给管线55b的阀55e的下游侧与气体供给管线54b连接。气体供给管线54b的下游侧与气体导入孔37连接。从nh3气体供给源55a供给的nh3气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐55d，在积存罐55d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐55d向处理容器1的nh3气体的供给和停止由阀55e进行。通过如此向积存罐55d暂且积存nh3气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给nh3气体。

n2气体供给源57a经由气体供给管线57b向处理容器1内供给作为载气的n2气体。在气体供给管线57b从上游侧起夹设有流量控制器57c、阀57e以及节流阀57f。气体供给管线57b的节流阀57f的下游侧与气体供给管线54b连接。从n2气体供给源57a供给的n2气体在晶圆w的成膜中连续地向处理容器1内供给。从n2气体供给源57a向处理容器1的n2气体的供给和停止由阀57e进行。利用积存罐55d以比较大的流量向气体供给管线55b供给气体，但向气体供给管线55b供给的气体向气体供给管线57b倒流的情况被节流阀57f抑制。

如上述那样构成的第1成膜装置101的动作由控制部6综合地控制。控制部6是例如计算机，具备cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)、rom(readonlymemory：只读存储器)以及辅助存储装置等。cpu基于储存到rom或辅助存储装置的程序动作，对装置整体的动作进行控制。控制部6既可以设置于第1成膜装置101的内部，也可以设置于外部。在控制部6设置于外部的情况下，控制部6能够利用有线或无线等通信手段对第1成膜装置101进行控制。

接着，对第2成膜装置102的结构进行说明。图3是表示实施方式的第2成膜装置的概略剖视图。第2成膜装置102除了所使用的气体和供给气体的气体供给机构5以外，设为与第1成膜装置101同样的结构。对第2成膜装置102的与第1成膜装置101相同的部分标注相同的附图标记而省略说明，主要对不同的点进行说明。

气体供给机构5与气体导入孔36、37连接，能够供给用于成膜的各种气体。例如，气体供给机构5具有wf6气体供给源61a、n2气体供给源62a、n2气体供给源63a、h2气体供给源64a、h2气体供给源65a、n2气体供给源66a以及n2气体供给源67a作为对钨膜进行成膜的气体的供给源。此外，图3所示的气体供给机构5也是分别分开来表示各气体供给源，但也可以使能够通用化的气体供给源通用化。

wf6气体供给源61a经由气体供给管线61b向处理容器1内供给wf6气体。在气体供给管线61b从上游侧起夹设有流量控制器61c、积存罐61d以及阀61e。气体供给管线61b的阀61e的下游侧与气体导入孔36连接。从wf6气体供给源61a供给的wf6气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐61d，在积存罐61d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐61d向处理容器1的wf6气体的供给和停止由阀61e进行。通过如此向积存罐61d暂且积存wf6气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给wf6气体。

n2气体供给源62a经由气体供给管线62b向处理容器1内供给作为吹扫气体的n2气体。在气体供给管线62b从上游侧起夹设有流量控制器62c、积存罐62d以及阀62e。气体供给管线62b的阀62e的下游侧与气体供给管线61b连接。从n2气体供给源62a供给的n2气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐62d，在积存罐62d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐62d向处理容器1的n2气体的供给和停止由阀62e进行。通过如此向积存罐62d暂且积存n2气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给n2气体。

n2气体供给源63a经由气体供给管线63b向处理容器1内供给作为载气的n2气体。在气体供给管线63b从上游侧起夹设有流量控制器63c、阀63e以及节流阀63f。气体供给管线63b的节流阀63f的下游侧与气体供给管线61b连接。从n2气体供给源63a供给的n2气体在晶圆w的成膜中连续地向处理容器1内供给。从n2气体供给源63a向处理容器1的n2气体的供给和停止由阀63e进行。利用积存罐61d、62d以比较大的流量向气体供给管线61b、62b供给气体，但向气体供给管线61b、62b供给的气体向气体供给管线63b倒流的情况被节流阀63f抑制。

h2气体供给源64a经由气体供给管线64b向处理容器1内供给作为还原气体的h2气体。在气体供给管线64b从上游侧起夹设有流量控制器64c、阀64e以及节流阀64f。气体供给管线64b的节流阀64f的下游侧与气体导入孔37连接。从h2气体供给源64a供给的h2气体在晶圆w的成膜中连续地向处理容器1内供给。从h2气体供给源64a向处理容器1的h2气体的供给和停止由阀64e进行。利用随后论述的积存罐65d、66d以比较大的流量向气体供给管线65b、66b供给气体，但向气体供给管线65b、66b供给的气体向气体供给管线64b倒流的情况被节流阀64f抑制。

h2气体供给源65a经由气体供给管线65b向处理容器1内供给作为还原气体的h2气体。在气体供给管线65b从上游侧起夹设有流量控制器65c、积存罐65d以及阀65e。气体供给管线65b的阀65e的下游侧与气体供给管线64b连接。从h2气体供给源65a供给的h2气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐65d，在积存罐65d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐65d向处理容器1的h2气体的供给和停止由阀65e进行。通过如此向积存罐65d暂且积存h2气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给h2气体。

n2气体供给源66a经由气体供给管线66b向处理容器1内供给作为吹扫气体的n2气体。在气体供给管线66b从上游侧起夹设有流量控制器66c、积存罐66d以及阀66e。气体供给管线66b的阀66e的下游侧与气体供给管线64b连接。从n2气体供给源66a供给的n2气体在向处理容器1内供给之前被暂且积存于积存罐66d，在积存罐66d内被升压到预定的压力之后向处理容器1内供给。从积存罐66d由处理容器1的n2气体的供给和停止由阀66e进行。通过如此向积存罐66d暂且积存n2气体，能够以比较大的流量稳定地向处理容器1内供给n2气体。

n2气体供给源67a经由气体供给管线67b向处理容器1内供给作为载气的n2气体。在气体供给管线67b从上游侧起夹设有流量控制器67c、阀67e以及节流阀67f。气体供给管线67b的节流阀67f的下游侧与气体供给管线64b连接。从n2气体供给源67a供给的n2气体在晶圆w的成膜中连续地向处理容器1内供给。从n2气体供给源67a向处理容器1的n2气体的供给和停止由阀67e进行。利用积存罐65d、66d以比较大的流量向气体供给管线65b、66b供给气体，但向气体供给管线65b、66b供给的气体向气体供给管线67b倒流的情况被节流阀67f抑制。

〔成膜方法〕

接着，说明使用如上述那样构成的成膜系统100而进行的、钨膜的成膜方法。图4是表示实施方式的成膜方法的各工序的流程的流程图。图5是示意性地表示实施方式的成膜方法的各工序中的晶圆的状态的剖视图。

首先，在本实施方式的成膜方法中，先准备在具有例如沟槽、孔等凹部的硅膜的表面形成有作为基底膜的氮化钛(tin)膜的晶圆w(图5的(a))。此外，在晶圆w实际上形成有沟槽、孔(接触孔或导通孔)等凹部，出于便利，在图5中省略凹部。

第1成膜装置101利用ald(atomiclayerdeposition：原子层沉积)法针对晶圆w对含铝材料的膜进行成膜(步骤s1：图5的(b))。例如，第1成膜装置101向处理容器1内供给含al气体和还原气体，从而对aln膜进行成膜来作为含铝材料的膜。此外，随后论述对aln膜进行成膜的工序的详细情况。

第2成膜装置102针对晶圆w向处理容器1内供给wf6气体和sih4气体而在晶圆w的表面形成nucleation膜作为用于生成钨的核的初始钨膜(步骤s2：图5的(c))。此外，步骤s3是易于形成下一个钨膜的处理，但不是必须的。另外，步骤s3也可以设为第2成膜装置102向处理容器1内供给sih4气体预定时间而对晶圆w的表面进行处理的工序。

接着，第2成膜装置102针对晶圆w对钨膜进行成膜(步骤s3：图5的(d))。此外，随后论述对钨膜进行成膜的工序的详细情况。

〔aln膜的成膜〕

接着，说明第1成膜装置101对aln膜进行成膜的流程。图6是表示实施方式的对aln膜进行成膜之际的气体供给序列的图。

第1成膜装置101的控制部6对载置台2的加热器21进行控制，将晶圆w加热成预定的温度(例如250℃～650℃)。另外，控制部6对排气机构42的压力控制阀进行控制，将处理容器1内调整成预定的压力(例如1.3×10¹pa～8.0×10³pa)。

控制部6使阀53e、57e打开，从n2气体供给源53a、57a分别向气体供给管线53b、57b供给预定的流量(例如100sccm～10000sccm)的载气(n2气体)。另外，控制部6从含al气体供给源51a和nh3气体供给源55a分别向气体供给管线51b、55b供给含al气体和nh3气体。此时，阀51e、55e被关闭，因此，使含al气体和nh3气体向积存罐51d、55d分别积存，积存罐51d、55d内升压。

接下来，控制部6使阀51e打开，将积存到积存罐51d的含al气体向处理容器1内供给，使含铝材料的膜吸附于晶圆w的表面(步骤s11)。例如，在使用了alcl3气体作为含al气体的情况下，发生alcl3+nh3→aln+hcl↑这一反应，aln吸附于晶圆w的表面。另外，例如，在使用了tma气体作为含al气体的情况下，发生c6h18al2+nh3→aln+cxhy↑这一反应，aln吸附于晶圆w的表面。

控制部6在从使阀51e打开开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀51e关闭，使向处理容器1内的含al气体的供给停止(步骤s12)。由于阀51e被关闭，从而使从含al气体供给源51a向气体供给管线51b供给的含al气体向积存罐51d积存，积存罐51d内升压。另外，由于阀51e被关闭，从而使从气体供给管线53b和气体供给管线57b供给来的载气(n2)也作为吹扫气体发挥功能，能够对多余的含al气体进行排气(步骤s12)。

控制部6在从使阀51e关闭开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀55e打开，将积存到积存罐55d的nh3气体向处理容器1内供给，使吸附到晶圆w的表面的含al气体还原(步骤s13)。

控制部6在从使阀55e打开开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀55e关闭，使向处理容器1内的nh3气体的供给停止(步骤s14)。由于阀55e被关闭，从而使从nh3气体供给源55a向气体供给管线55b供给的nh3气体向积存罐55d积存，积存罐55d内升压。另外，由于阀51e被关闭，从而使从气体供给管线53b和气体供给管线57b供给来的载气(n2)也作为吹扫气体发挥功能，能够对多余的含al气体进行排气(步骤s14)。

控制部6通过使步骤s11～s14的循环反复进行多个循环(例如10循环～1000循环)，对所期望的膜厚的aln膜进行成膜。

此外，图6所示的、对aln膜进行成膜之际的气体供给序列和工艺气体的条件是一个例子，并不限定于此。aln膜的成膜也可以使用其他气体供给序列和工艺气体的条件。

〔钨膜的成膜〕

接着，说明第2成膜装置102对钨膜进行成膜的流程。图7是表示实施方式的对钨膜进行成膜之际的气体供给序列的图。

第2成膜装置102的控制部6对载置台2的加热器21进行控制，将晶圆w加热成预定的温度(例如250℃～650℃)。另外，控制部6对排气机构42的压力控制阀进行控制，将处理容器1内调整成预定的压力(例如1.3×10¹～8.0×10³pa)。

控制部6使阀63e、67e打开，从n2气体供给源63a、67a分别向气体供给管线63b、67b供给预定的流量(例如100sccm～8000sccm)的载气(n2气体)。另外，控制部6使阀64e打开，从h2气体供给源64a向气体供给管线64b供给预定的流量(例如100sccm～20000sccm)的h2气体。另外，控制部6分别使wf6气体和h2气体从wf6气体供给源61a和h2气体供给源65a向气体供给管线61b、65b供给。此时，阀61e、65e被关闭，因此，使wf6气体和h2气体向积存罐61d、65d分别积存，积存罐61d、65d内升压。

接下来，控制部6使阀61e打开，使积存到积存罐61d的wf6气体向处理容器1内供给，使其吸附于晶圆w的表面(步骤s21)。另外，控制部6与向处理容器1内的wf6气体的供给并行地从n2气体供给源62a、66a向气体供给管线62b、66b分别供给吹扫气体(n2气体)。此时，由于阀62e、66e被关闭，从而使吹扫气体向积存罐62d、66d积存，积存罐62d、66d内升压。

控制部6在从使阀61e打开开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀61e关闭，并且使阀62e、66e打开，使向处理容器1内的wf6气体的供给停止，并且使分别积存到积存罐62d、66d的吹扫气体向处理容器1内供给(步骤s22)。此时，由于从压力上升后的状态的积存罐62d、66d进行供给，因此，以比较大的流量、例如比载气的流量大的流量(例如500sccm～10000sccm)向处理容器1内供给吹扫气体。因此，使残留于处理容器1内的wf6气体迅速地向排气配管41排出，使处理容器1内在短时间从wf6气体气氛置换成含有h2气体和n2气体的气氛。另一方面，由于阀61e被关闭，从而使从wcl6气体供给源61a向气体供给管线61b供给的wf6气体向积存罐61d积存，积存罐61d内升压。

控制部6在从使阀62e、66e打开开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀62e、66e关闭，并且使阀65e打开，使向处理容器1内的吹扫气体的供给停止，并且使积存到积存罐65d的h2气体向处理容器1内供给，对吸附到晶圆w的表面的wf6气体进行还原(步骤s23)。此时，由于阀62e、66e被关闭，从而使从n2气体供给源62a、66a向气体供给管线62b、66b分别供给的吹扫气体向积存罐62d、66d积存，积存罐62d、66d内升压。

控制部6在从使阀65e打开开始经过了预定的时间(例如0.05秒～5秒)之后，使阀65e关闭，并且使阀62e、66e打开，使向处理容器1内的h2气体的供给停止，并且将分别积存到积存罐62d、66d的吹扫气体向处理容器1内供给(步骤s24)。此时，由于从压力上升后的状态的积存罐62d、66d进行供给，因此，向处理容器1内以比较大的流量、例如比载气的流量大的流量(例如500sccm～10000sccm)供给吹扫气体。因此，使残留于处理容器1内的h2气体迅速地向排气配管41排出，使处理容器1内在短时间内从h2气体气氛置换成含有h2气体和n2气体的气氛。另一方面，由于阀65e被关闭，从而使从h2气体供给源65a向气体供给管线65b供给的h2气体向积存罐65d积存，积存罐65d内升压。

控制部6通过使步骤s21～s24的循环反复进行多个循环(例如50循环～2000循环)，对所期望的膜厚的钨膜进行成膜。

此外，图7所示的、对钨膜进行成膜之际的气体供给序列和工艺气体的条件是一个例子，并不限定于此。钨膜的成膜也可以使用其他气体供给序列和工艺气体的条件。

[作用和效果]

接着，对本实施方式的成膜方法的作用和效果进行说明。图8是表示本实施方式的晶圆的层结构的一个例子的图。图8是表示由本实施方式的成膜方法成膜的晶圆w的层结构的一个例子的图。晶圆w在硅(sio2)层之上形成有用于阻挡的alo层，出于密合性、反应抑制的观点考虑，在alo层之上形成有厚度是例如1nm的tin膜。并且，利用本实施方式的成膜方法，晶圆w在tin膜之上对厚度是例如1nm的aln膜进行成膜，在aln膜之上形成有厚度是例如1nm的钨的nucleation膜(nuc)作为初始钨膜。并且，晶圆w在nucleation膜之上形成有低电阻的钨膜(w)。

在此，以下统一记载实施方式的成膜方法的工艺条件的一个例子。

·aln膜

温度：250℃～550℃

压力：0.1torr～10torr

含al气体：10sccm～500sccm

载气(n2)：1000sccm～10000sccm

吹扫气体(n2)：0sccm～10000sccm

nh3气体：1000sccm～10000sccm

时间：

含al气体：0.05秒～5秒

吹扫：0.05秒～5秒

nh3气体：0.05秒～5秒

吹扫：0.05秒～5秒

·nucleation膜：

温度：250℃～550℃

压力：1torr～100torr

含w气体：10sccm～500sccm

载气(n2)：1000sccm～10000sccm

吹扫气体(n2)：0sccm～10000sccm

h2气体：500sccm～20000sccm

sih4气体：10sccm～1000sccm

时间：

含w气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

sih4气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

·w膜

温度：250℃～550℃

压力：0.1torr～20torr

含w气体：100sccm～500sccm

载气(n2)：1000sccm～10000sccm

吹扫气体(n2)：0sccm～10000sccm

h2气体：500sccm～20000sccm

时间：

含w气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

h2气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

晶圆w通过如此在钨的成膜前在tin膜之上形成aln膜，aln膜能够使tin的取向消除。优选aln膜将厚度设为1nm-2nm程度，只要厚度是1nm程度，就能够使基底的tin的取向消除。由此，在晶圆w中，所成膜的钨的晶种能够更大地成长，能够使钨膜的电阻降低。

另外，晶圆w通过形成nucleation膜，能够提高所成膜的钨的密合性。另外，能够提高所成膜的钨的均匀性。优选nucleation膜将厚度设为0.5nm-5nm程度。

在此，使用比较例来说明效果。图9是表示比较例的晶圆的层结构的一个例子的图。图9是表示以往的晶圆w的层结构的一个例子的图。晶圆w在硅(sio2)层之上形成有alo层，出于密合性、反应抑制的观点考虑，在alo层之上形成有厚度是例如2nm的tin膜。并且，晶圆w在tin膜的上形成有厚度是例如3nm的钨的nucleation膜(nuc)。并且，晶圆w在nucleation膜之上形成有低电阻的钨膜(w)。

以下，记载比较例的对各膜进行成膜的工艺条件的一个例子。

·nucleation膜：

温度：250℃～550℃

压力：1torr～100torr

含w气体：10sccm～500sccm

载气(n2)：1000sccm～10000sccm

吹扫气体(n2)：0sccm～10000sccm

h2气体：500sccm～20000sccm

sih4气体：10sccm～1000sccm

时间：

含w气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

sih4气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

·w膜：

温度：250℃～550℃

压力：0.1torr～20torr

含w气体：100sccm～500sccm

载气(n2)：1000sccm～10000sccm

吹扫气体(n2)：0～10000sccm

h2气体：500sccm～20000sccm

时间：

含w气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

h2气体：0.05秒～15秒

吹扫：0.05秒～15秒

图10是表示电阻率相对于钨膜的厚度的变化的一个例子的图。在图10中示出有基于图8所示的本实施方式的层结构和图9所示的比较例的层结构的由钨膜的厚度产生的电阻率的变化。在图10的例子中，从与tin膜之间的界面对钨膜的厚度进行计量。即、在本实施方式的层结构中，将aln膜、nucleation膜(nuc)以及钨膜(w)的厚度作为钨膜的厚度。在比较例的层结构中，将nucleation膜(nuc)、钨膜(w)的厚度作为钨膜的厚度。另外，在图10的例子中，以厚度是10nm的情况的比较例的电阻率为基准进行标准化来表示电阻率。如图10所示，在厚度是10nm的情况下，本实施方式的层结构与比较例的层结构相比，电阻率降低59％。另外，在厚度是15nm的情况下，本实施方式的层结构与比较例的层结构相比，电阻率降低41％。

在此，如上述那样，lsi的配线被微细化，要求配线的低电阻化。在例如3dnand闪存等三维层叠半导体存储器中，钨膜被成膜为字线，但由于微细化，要求钨膜的进一步的低电阻化。

相对于此，本实施方式的层结构在薄膜化了的情况下，也能够谋求钨膜的低电阻化。

另外，以往，在nucleation膜的成膜中，使用硼(b2h6)气体作为还原气体。不过，硼存在对晶圆w带来不良影响的情况。

相对于此，在本实施方式的nucleation膜的成膜中，通过使用sih4气体作为还原气体，能够抑制不良影响。

此外，在图8所示的本实施方式的层结构中，示出了设置有nucleation膜的情况，但nucleation膜不是必须的。替代对nucleation膜进行成膜，也可以将sih4气体向处理容器1内供给预定时间而对晶圆w的表面进行处理。优选预定时间设为例如300秒程度以上的时间。

另外，在本实施方式中，说明了利用各成膜装置对aln膜和钨膜进行成膜的情况，但并不限定于此。例如，也可以利用具备用于形成aln膜的气体供给机构和用于形成钨膜的气体供给机构的1个成膜装置对aln膜和钨膜进行成膜。另外，晶圆w也可以在大气压力下在各成膜装置中输送。

如此，在本实施方式的钨膜的成膜方法中，在减压气氛下对配置于处理容器1内、且在表面形成有tin膜的晶圆w进行加热，同时在晶圆w的表面对含铝材料的第1膜进行成膜。并且，在本实施方式的钨膜的成膜方法中，在第1膜之上对钨膜进行成膜。由此，在薄膜化了的情况下，也能够谋求钨膜的低电阻化。

另外，在本实施方式的钨膜的成膜方法中，向处理容器1内供给alcl3气体、tma气体中的至少一者和还原气体，对aln膜进行成膜来作为第1膜。由此，tin膜的取向被aln膜消除，能够使所成膜的钨的晶种大幅度成长，能够使钨膜的电阻降低。

另外，在本实施方式的钨膜的成膜方法中，在第1膜的成膜之后、且在对钨膜进行成膜的工序之前向处理容器1内供给wf6气体和sih4气体而在晶圆w的表面形成用于生成钨的核的初始钨膜，或、向处理容器1内供给sih4气体而对晶圆w的表面进行处理。由此，能够提高所成膜的钨的密合性。另外，能够提高所成膜的钨的均匀性。

以上，对实施方式进行了说明，但并不限定于上述的实施方式，能够构成各种变形形态。例如，以将半导体晶圆作为基板为例进行了说明，但半导体晶圆既可以是硅，也可以是gaas、sic、gan等化合物半导体，而且，基板并不限定于半导体晶圆，也可以是用于液晶显示装置等的fpd(平板显示器)的玻璃基板、陶瓷基板等。