(57)【要約】      （修正有）【課題】アスペクト比が高くて幅が狭い凹状フィーチャーに誘電層を形成するための新規方法を提供する。【解決手段】間隙に流動性重合膜をプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法によって形成した後で、当該膜を誘電材料に変換するためのインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）処理を実行することを含む。インサイチュ処理は、純粋な熱処理プロセスまたはプラズマ処理プロセス。堆積−インサイチュ処理−堆積−インサイチュ処理というプロセスを実行して、間隙に誘電層を形成する。この一連の手順は、間隙をボトムアップ式に充填するべく必要なだけ繰り返される。エクサイチュ処理後プロセスは、間隙の充填が完了した後で実行される。特定の実施形態によると、誘電率が３．０未満の膜が形成される。上記プロセスは、フロントエンドおよびバックエンドの間隙充填に利用可能である。【選択図】図２
2010153859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電材料で基板上の間隙を充填する方法であって、
前記基板を反応チャンバ内に載置する段階と、
シリコン含有化合物および酸化剤を含む処理ガスを前記反応チャンバに導入する段階と、
容量結合プラズマ支援反応によって、前記間隙を部分的に充填するべく、アモルファス流動性有機ケイ素ポリマー膜が堆積されるような条件で、前記基板を前記処理ガスに暴露する段階と、
インサイチュ処理プロセスによって前記流動性膜を誘導材料へと変換する段階と、
前記暴露する段階および前記変換する段階を少なくとも１回繰り返して前記間隙を充填する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記基板を硬化チャンバに移動してエクサイチュ処理プロセスを実行する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インサイチュ処理プロセスおよび前記エクサイチュ処理プロセスは、堆積された前記流動性有機ケイ素膜から炭素を略全て除去する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記エクサイチュ処理プロセスは、少なくとも約摂氏４００度の基板温度において実行される紫外線熱処理動作を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記エクサイチュ処理プロセスは、少なくとも約摂氏７００度の基板温度において実行される熱処理動作を含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
容量結合プラズマ支援反応によって、前記間隙を部分的に充填するべく、アモルファス流動性有機ケイ素ポリマー膜が堆積されるような条件で、前記基板を前記処理ガスに暴露する段階は、前記暴露する段階において、前記基板の温度を約摂氏０度から摂氏１００度の範囲内に維持する段階を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
シリコン含有化合物は、有機シランまたは有機シロキサンである請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの間隙のアスペクト比が少なくとも約１０：１である請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの間隙のアスペクト比が少なくとも約１５：１である請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記インサイチュ処理プロセスは、前記膜を不活性プラズマに暴露することを含む請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記インサイチュ処理プロセスは、前記膜を酸化プラズマに暴露することを含む請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記インサイチュ処理プロセスは、前記流動性有機ケイ素膜から、炭素の少なくとも一部を除去する請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
容量結合プラズマ支援反応によって、前記間隙を部分的に充填するべく、流動性有機ケイ素ポリマー膜が堆積されるような条件で、前記基板を前記処理ガスに暴露する段階は、ＲＦ周波数パルス状に変化させる段階を有する、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記間隙に堆積された前記膜は、前記間隙に順次堆積させられた複数の層の界面を含む請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
それぞれの前記間隙に堆積させられた前記膜は、少なくとも４つの界面を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記膜の誘電率は、約２．７から３．０の間である請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
堆積時の前記流動性有機ケイ素ポリマーのＳ−ＣＨＸピークとＳｉ−Ｏピークとの比は、約４％である請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
堆積時の前記流動性有機ケイ素ポリマーのＳ−ＣＨ３ピークとＳｉ−Ｏピークとの比は、約７％である請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記流動性膜を堆積させる段階の前に、前記基板に対して前処理を実行する段階をさらに備える、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス製造プロセスに関する。特に、アスペクト比が高くて幅が狭い凹状フィーチャーに誘電層を形成するための化学気相成長プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスでは、アスペクト比が高い間隙を絶縁材料で充填することがしばしば必要となる。浅いトレンチ分離（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）、金属間誘電層、パッシベーション層等がこれに当たる。デバイス構造が小型化すると共にサーマルバジェットが低減されているので、高アスペクト比空隙（例えば、ＡＲ＞８：１）を孔隙無しで充填することが、現在の堆積プロセスの限界のために、ますます困難になっている。
【０００３】
大半の堆積方法では、側壁の下部領域より上部領域に多くの材料が堆積され、および／または、間隙の入り口においてシルクハット状の突起が形成される。このため、高アスペクト比構造の上部は、間隙内の下部には孔隙が残って処理が完了していないに、閉じられてしまう場合がある。この問題は、フィーチャーが小さい場合により深刻になる。また、この問題は、アスペクト比が高くなると、間隙の形状自体によって悪化し得る。アスペクト比が高い間隙とは、凹状の特徴を持つことが多く、間隙の充填がさらに困難になっている。このような問題を抱える凹状の特徴の１つに、間隙の上部における狭窄がある。エッチングで形成された側壁は、間隙の上部近傍において、内向きに傾斜している。このように傾斜している場合、所与のアスペクト比のフィーチャーについて、間隙の体積と、堆積時における前駆体種に対する間隙のアクセス領域との比が大きくなる。このような条件では、孔隙およびシームがより形成されやすくなる。間隙の上部が、処理が完了していないのに閉じられてしまうと、間隙内にさらに膜を堆積させる前に、間隙を再度開くべく化学エッチングが必要となる。
【０００４】
間隙充填の方法の１つに、高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法がある。ＨＤＰ  ＣＶＤは、アスペクト比が高い間隙を充填するべく用いられる指向性（ボトムアップ）ＣＶＤプロセスである。当該方法によると、高アスペクト比構造において、側壁よりも底部に、より多くの材料が堆積される。このような結果が得られるのは、荷電した誘電体前躯体種を下向きに、間隙の底部へと、方向付けるためである。しかし、充填すべき間隙の入り口領域においては依然として、張り出し部分またはシルクハット状の突起が形成されてしまう。これは、プラズマ反応器内の中性種の非指向性堆積反応およびスパッタリング／再堆積プロセスに起因する。当該堆積プロセスには指向性という特性があるために、運動量が高い荷電種が生成され、底部に充填されたものをスパッタリングしてしまう。スパッタリングされた材料は、側壁に再度堆積されることが多い。充填すべき間隙の幅が小さくなり、アスペクト比が高くなると、張り出し部分が形成されることに起因する問題がより深刻になる。
【０００５】
ＨＤＰ  ＣＶＤプロセスでは、側壁の堆積物およびシルクハット状の突起を除去するべく、プラズマエッチング工程を用いている。通常、誘電膜堆積工程の間にＮＦ３等のフッ素種を用いて当該膜にエッチングを行う。誘電層で基板上の間隙を部分的に充填すると、当該誘電層に対してフッ素含有プラズマでエッチングを行ってシルクハット状の突起を除去すると共にさらに堆積を行うべく間隙を開く。しかし、このようなエッチング工程は、用途によっては、不適切である場合もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
誘電材料で間隙を充填する新規方法を提供する。当該方法は、間隙に流動性重合膜をプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法によって形成した後で、当該膜を誘電材料に変換するためのインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）処理を実行することを含む。さまざまな実施形態によると、インサイチュ処理は、純粋な熱処理プロセスまたはプラズマ処理プロセスであってよい。コンフォーマルに成膜を行う従来の固体材料のＰＥＣＶＤプロセスとは異なり、上記の方法に従って堆積を行うと間隙はボトムアップ式に充填される。特定の実施形態によると、堆積−インサイチュ処理−堆積−インサイチュ処理というプロセスを実行して、間隙に誘電層を形成する。この一連の手順は、間隙をボトムアップ式に充填するべく必要なだけ繰り返される。また特定の実施形態によると、エクサイチュ処理後プロセスは、間隙の充填が完了した後で実行される。流動性膜を堆積させて、当該膜を（インサイチュ処理および、一部の場合では、エクサイチュ処理によって）処理するＰＥＣＶＤ方法は、所望の電気プロセスおよび機械プロセスを持つ膜を得るべく、調整可能である。例えば、特定の実施形態によると、誘電率が３．０未満の膜が形成される。上記プロセスは、フロントエンドおよびバックエンドの間隙充填に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の方法を用いて部分的に充填されたトレンチを示す概略断面図である。
【０００８】
【図２】特定の実施形態に係る方法を示すフローチャートである。
【０００９】
【図３】特定の実施形態に係る方法を用いて部分的に充填されたトレンチを示す概略断面図である。
【００１０】
【図４】特定の実施形態に係るＰＥＣＶＤプロセスによって堆積された時点の流動性膜のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【００１１】
【図５Ａ】プラズマ支援反応によって堆積された流動性膜の堆積時の熱重量測定結果を示すグラフである。
【００１２】
【図５Ｂ】プラズマ支援反応によって堆積された流動性膜の堆積時のデジタルスキャン熱量測定分析結果を示すグラフである。
【００１３】
【図６】本明細書に記載する特定の実施形態に係る方法で部分的に充填されたフィーチャーの画像を示す図である。
【００１４】
【図７】本明細書に記載する特定の実施形態に係る方法でトレンチに堆積された流動性膜を２つ示す画像である。
【００１５】
【図８】本発明の特定の実施形態にしたがって利用され得る反応器を示す図である。
【００１６】
【図９】基準となる熱酸化物（ＳｉＯ２）膜と比較して、堆積−インサイチュ処理−堆積−インサイチュ処理のプロセスで堆積された流動性膜の、堆積時およびエクサイチュでアニーリングを施した後のＦＴＩＲスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜序論＞
本発明は、アスペクト比が高く幅が狭い間隙を完全に充填する堆積プロセスに関する。さまざまな実施形態によると、当該方法は、アスペクト比が１５：１以上の間隙を、低いサーマルバジェットであっても、充填するべく用いられるとしてよい。
【００１８】
大半の堆積方法では、側壁の下部領域よりも上部領域により多くの材料が堆積されるか、または、間隙の入り口において尖状部分（シルクハット状の突起とも呼ばれる）が形成される。従来のＨＤＰ  ＣＶＤプロセスは通常、側壁への堆積物およびシルクハット状の堆積物を除去すると共に、更に堆積を行うべく間隙を開いた状態に保つことを目的として、堆積プロセス−エッチングプロセスを複数サイクルにわたって実行する。各サイクルは、堆積工程と、その後に実行されるエッチング工程とを含む。エッチング工程では通常、フッ素種が用いられる。このようにフッ素種を用いるエッチング工程は、コストが高く、時間がかかり、複数の反応器が必要になる場合もある。
【００１９】
図１は、従来のＨＤＰ  ＣＶＤ方法を用いて部分的に充填されたトレンチを示す概略図である。参照番号１０１は、トレンチの底部からスパッタリングされて、トレンチの側壁に再度堆積された膜によって側壁が形成されている箇所を示している。これらの側壁でトレンチが閉じている（ｐｉｎｃｈｅｄ−ｏｆｆ）ので、さらに堆積を実行することができない。トレンチに誘電膜を堆積させる前にトレンチを再度開けるべく、化学エッチングが必要となる。アスペクト比が高いトレンチ等のフィーチャーを充填するためには、堆積−エッチング−堆積のサイクルを複数回実行する必要がある。参照番号１０３は、脆弱箇所を示す。従来の間隙充填方法を用いると、誘電膜内に脆弱箇所が形成されることが多い。脆弱箇所は、間隙が閉じてくると間隙アクセス領域に対して間隙の体積が大きくなることにより形成され、間隙内に孔隙またはシームが形成され、最終的にはデバイス欠陥となり得る。ほかの公知の間隙充填法もまた、堆積工程−エッチング工程を複数サイクルにわたって実行するので、間隙の上部において間隙が閉じてしまいやすく、間隙内に孔隙およびシームが形成されてしまう。
【００２０】
上述およびその他の理由で、ロジックおよびメモリの分野における、浅いトレンチ分離（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）、金属層形成前誘電体形成（Ｐｒｅ−ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＭＤ）、層間誘電体形成（Ｉｎｔｅｒ−Ｌａｙｅｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＬＤ）のための間隙充填技術を開発することは、フィーチャーの微細化のために、依然として課題である。ＨＤＰまたは準常圧化学気相成長（Ｓｕｂ−Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ＣＶＤ：ＳＡＣＶＤ）法は、関連産業において望まれているアスペクト比を実現できない場合がある。このため、スピンオン法、および、堆積、エッチング除去、および再堆積を含む複雑な手順が検討されている。後者は、非常にコストが高く複雑であり、言うまでもなく望ましくない選択肢である。スピンオン法は現在、ＰＳＺ（Ｐｏｌｙｓｉｌｉｚａｎｅ）等の物質を用いている。ＰＳＺは、長時間にわたる高温アニーリングと組み合わせられて、含まれている窒素を除去する。このプロセスでは高いサーマルバジェットを必要とするので、用途によっては好ましくない場合がある。
【００２１】
本明細書に記載されている方法によると、アスペクト比が高い特徴を持つ間隙をボトムアップ式に充填する。当該方法は、所望の電気特性（例えば、２．７以下と低い誘電率）を持つ膜を堆積させ、または、機械的性質を高めるべく調節可能である。当該方法はまた、サーマルバジェットが高くても低くても利用され得るという点において、柔軟性が高い。
【００２２】
さまざまな実施形態によると、本明細書に記載されている方法は、複数の工程を備えるプロセスであり、アスペクト比が高い構造を充填することが可能なＰＥＣＶＤを用いて流動性ＳｉＯ２膜を形成する。ＰＥＣＶＤによる堆積において、ウェハに堆積させられた材料は、流動可能であり、アスペクト比の高いフィーチャーを充填すると考えられる。堆積させた後、膜に対して、熱処理、プラズマ処理、紫外線熱処理プロセス（ＵＶＴＰ）、またはその他のプロセスを実行して、炭素を除去して、機械的性質を向上させる。以下に記述するように、硬化プロセスは、サーマルバジェットおよび所望の膜の性質に応じて調整することができる。
【００２３】
＜プロセス＞
図２は、本発明の一実施形態に係る方法を示すフローチャートである。図示されているように、堆積プロセスは、間隙を有する基板を、反応チャンバに載置する動作２０１から開始される。基板を反応器に載置することは、チャンバ内の台またはその他の支持部に基板を固定することを含むとしてよい。このため、静電チャックまたは機械的チャックを用いるとしてよい。
【００２４】
基板が反応チャンバに載置された後、動作２０３において処理ガスが導入される。処理ガスは、シリコン含有化合物および酸化剤を含む。処理ガスはさらに、１以上のドーパント前躯体を含むとしてよい。場合によっては、必ずしも必要なわけではないが、不活性キャリアガスが含まれている。特定の実施形態によると、これらのガスは、液体注入システムを用いて導入される。シリコン含有化合物および酸化剤は、同じ流入口または別の流入口を通って、導入されるとしてよい。動作２０５において、平行プレートＲＦプラズマ生成器を用いて容量結合プラズマを生成する。そして、動作２０７において、流動性ポリマー膜を間隙に堆積させて、間隙を部分的に充填する。反応器内の条件は、シリコン含有化合物および酸化剤が反応して基板上に凝結するように、決定される。（当該方法は、特定の反応メカニズムに限定されるものではない。例えば、反応メカニズムは、縮合反応、凝結する気相生成物を生成する気相反応、反応前の反応物のうち１以上の凝結、またはこれらの組み合わせを含むとしてよい。）この堆積プロセスによって、良好な流動特性を持つ粘性アモルファスポリマー膜が形成され、間隙は均一に充填される。
【００２５】
反応器のプロセス条件は、反応生成物が表面上で凝結するように決定されている。このような条件は、以下で説明するように、台の温度が摂氏０度から１００度であることを含む。特定の実施形態によると、堆積時の膜は、Ｓｉ−Ｏ結合、Ｓｉ−ＯＨ結合、Ｓｉ−ＣＨ３結合、およびＳｉ−ＣＨＸ結合を含み、Ｓｉ−Ｈ結合は非常に少ないか、ほとんど含まれない。
【００２６】
間隙に流動性膜が堆積された後、堆積された流動性膜は、インサイチュ動作２０９において、固体シリコン酸化物誘電膜に変換される。本願において、「インサイチュ」とは、堆積反応が行われた反応チャンバと同一の反応チャンバ内で実行されることを意味する。つまり、堆積処理とインサイチュ処理との間に、基板が空気に暴露されることがない。インサイチュ処理は、プラズマベースの処理であってもよいし、純粋な熱処理であってもよい。その他の種類の硬化プロセス、例えば、高速熱処理、紫外線フラッシュ硬化等を用いるとしてもよい。当該プロセスはインサイチュで行われるので、多くの実施形態において、プラズマベースの処理または熱アニーリングが行われる。両処理ともに、ＰＥＣＶＤ堆積装置において実行されるのに十分に適している。当該処理は、不活性雰囲気または酸化雰囲気において実行されるとしてよい。具体的な処理については、以下で説明する。実行される処理によって、膜に残る炭素の量が変化するとしてよい
【００２７】
その後、流動性膜の堆積および処理プロセスは、必要に応じて繰り返されて、間隙を充填する。ブロック２１１を参照のこと。特定の実施形態によると、堆積に先立って、プラズマを生成する必要があるとしてもよい。ほかの実施形態によると、処理から堆積への移行およびその逆の移行は、シリコン含有前躯体の流れ（および、必要に応じて酸化剤の流れ）を切り替えることを含むとしてよいが、その他の点ではプラズマを維持する。図３は、堆積／処理のサイクルが２回行われた後のアスペクト比の高いフィーチャー３００を示す概略図である。層３０３は、第１の堆積／処理のサイクルで形成された固体誘電材料を表し、層３０５は、第２の堆積／処理のサイクルで形成された固体誘電材料を表す。界面３０７は、両層の間にあることが示されている。処理後のプロセスによるが、当該界面には検出可能な化学的特徴が見られる場合がある。上述したように複数のサイクルによって膜を堆積させることによって（１回の堆積動作で堆積させるのではなく）、続いて行われる処理プロセスによって、堆積された膜の密度を均一に高くすることができる。このような効果は、アスペクト比が高くなると、１回のサイクルで堆積させる場合には実現が難しくなり得る。密度勾配がない膜を堆積させるための複数サイクルによるプロセスの詳細に関しては、米国特許出願第１１／８３４，５８１号を参照されたい。当該出願の内容は全て参照により本願に組み込まれる。図２は複数サイクルによる堆積プロセスを図示しているが、特定の実施形態によると、１回の堆積動作によって膜を堆積して、その後に１回以上処理動作を実行することによって固体材料に変換するとしてもよい。例えば、アスペクト比が低い膜、または、長時間にわたるサーマルバジェットまたはサーマルバジェットが高い硬化プロセスが可能なプロセスの場合は、サイクルを１回とするとしてよい。
【００２８】
堆積動作および処理動作は、必要に応じて繰り返されて、間隙を完全に充填するか、または、所望の箇所まで間隙を部分的に充填する。このプロセスでは堆積させる膜の厚みを細かく制御することができるので、フィーチャーを部分的に、例えば、半分の深さまで、充填できる。このため、フィーチャーの残りについては、必要に応じて、従来のＨＤＰベースの間隙充填技術を用いて充填することができる。特定の実施形態によると、基板には異なるアスペクト比のフィーチャーがある。この場合、堆積サイクル時間は、アスペクト比が最も高いフィーチャーおよびこのフィーチャーについて適切なサイクル数に応じて決定される。
【００２９】
図２に記載したプロセスはボトムアップ式であるので、部分的に充填されたフィーチャーのアスペクト比は、当該フィーチャーが充填されていない場合に比べると、低くなっている。このため、アスペクト比が高いフィーチャーを充填するのには適さないその他のコンフォーマル技術を利用することができる。（この点で、アスペクト比が変わらない、または、大きくなるコンフォーマルプロセスとは異なる。）特定の実施形態によると、間隙の残りの部分は、固体で、通常はコンフォーマルな膜を間隙に堆積する従来のＰＥＣＶＤ法を用いて充填する。
【００３０】
間隙が誘電材料で充填された後、特定の実施形態では、動作２１３において基板をエクサイチュ硬化チャンバに移動させる。本明細書では、「エクサイチュ」とは堆積チャンバの外部を意味する。そして、動作２１５において、エクサイチュ処理プロセスが行われる。この動作では、膜の密度をさらに高めたり、炭素を除去したり、機械的強度を高めたり、誘電率を低下させたりする効果のうちいずれかを実現するとしてよい。さまざまな実施形態によると、ＵＶ支援熱処理、高温熱アニーリング、高速熱処理、またはその他のフラッシュ硬化を用いるとしてよい。
【００３１】
特定の実施形態によると、所与の物質を用いて表面に前処理を施して、流動性膜を形成しやすいようにするとしてよい。この前処理は、堆積チャンバで行われるとしてもよいし（つまり、図２のフローチャートでは動作２０１と動作２０３との間）、または、堆積チャンバに載置される前に行われるとしてもよい。特定の実施形態によると、当該前処理は、基板をプラズマ処理プロセス、例えば、Ｈ２、ＮＨ３、またはＯ２を用いたプラズマ処理に暴露することを含む。ほかの実施形態によると、基板をシラザン蒸気、例えば、ＨＭＤＳに暴露するような化学的前処理を実行するとしてよい。
【００３２】
本明細書に記載する実施形態の多くでは、周期的な堆積プロセス（堆積−処理−堆積−処理等）を説明している。図３を参照しつつ説明したが、各サイクルを実行した結果堆積される膜同士の間には界面が見られる。特定の実施形態によると、複数の層を形成することによって、高品質の膜が得られることが分かっている。特定の実施形態によると、充填されたフィーチャーは、このような界面を少なくとも２つ、３つ、または４つ有する。各層は別々に、次の層が堆積させられる前に、堆積させられたポリマーから、ウェットエッチングレートが低い非常に高品質の酸化物へと変換されており、間隙全体を一度に変換／高密度化していない。間隙内の材料の変換は後処理に先立って実行されるので、後処理を実行することによって、フィーチャーの上部近傍の機械的性質および化学的性質をさらに向上させる。さらに特定の実施形態によると、プラズマ堆積プロセスでは、パルス状ＲＦプラズマを用いる。このため、界面の数を大きくすることができるとともに、膜の品質を高くすることができるという効果が得られる。
【００３３】
＜プロセスパラメータ＞
＜処理ガス＞
処理ガスは、シリコン含有化合物および酸化剤を含む。シリコン含有化合物として適切なものを挙げると、プラズマ重合反応が可能で、有機シランおよび有機シロキサンを含む化合物がある。特定の実施形態によると、シリコン含有化合物は、一般的に入手可能な液相シリコン源である。例を挙げると、これらに限定されないが、ＴＯＭＣＴＳ、ＯＭＣＴＳ、ＴＥＯＳ、トリエトキシシラン（ＴＥＳ）、ＴＭＳ、MＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ、MＴＭＯＳ、ＤＭＤＭＯＳ、ジエトキシシラン（ＤＥＳ）、トリフェニルエトキシシラン、１−（トリエトキシシリル）−２−（ジエトキシメチルシリル）エタン、トリ−ｔ−ブトキシルシラノール、テトラメトキシシラン等が含まれる。具体的な例には、テトラメチルシラン（４ＭＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）およびオクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）が含まれる。適切な酸化剤の例としては、オゾン、過酸化水素、酸素、水、および、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールが含まれる。
【００３４】
一部の実施形態によると、シリコン含有化合物および酸化剤は、液体をチャンバに導入するべく気化する液体注入システムを介して、反応チャンバに与えられる。これらの反応物は通常、別々にチャンバに与えられる。液体注入システムに導入される液体の流量は通常、反応物毎に０．１ｍＬ／分−５．０ｍＬ／分の範囲内である。言うまでもないことであるが、当業者であれば、最適な流量は、反応物、所望の堆積率、反応率等のプロセス条件に応じて異なると理解されたい。酸化物：シリコン含有化合物の比の許容範囲は、２：１から１：３の範囲内である。
【００３５】
＜堆積反応条件＞
反応条件は、シリコン含有化合物および酸化剤が、縮合反応を経て、基板表面に凝結して流動性膜を形成するように決定される。上述したように、当該方法は特定の反応メカニズムに限定されない。温度は、通常のＰＥＣＶＤ反応よりも低くなる。
【００３６】
基板温度は通常、約摂氏０度から１００度の間である。流動性膜を堆積させるために必要な基板温度は、一要因として、利用する前躯体に応じて変わる。温度を低くすると、より液体に近い膜が形成される。アスペクト比が大きくなると、温度を下げてフィーチャーを充填するために必要な流動性を得る。チャンバ圧は、約０．５Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの間であってよく、特定の実施形態によると、０．５Ｔｏｒｒから５Ｔｏｒｒの間である。特定の実施形態によると、チャンバ圧は約１Ｔｏｒｒである。
【００３７】
後述するが、出願人は、特定の前躯体と共に堆積時にプラズマを用いると、熱ＣＶＤ法で実現可能な温度よりも高い温度で堆積を実行することができるようになるという予想外の効果が得られることを発見した。特定の実施形態によると、温度は、約摂氏６０度から１００度の間、例えば、摂氏９０度である。例えばＴＥＯＳの場合、純粋な熱ＣＶＤ法では、このような高温では、ゲル状の膜が堆積されない。ＴＥＯＳの場合、流動性膜が純粋な熱ＣＶＤ法を用いて堆積され得る最高温度は、室温程度である（摂氏２０度から摂氏２５度）。その他の前躯体、テトラメチルシラン（４ＭＳ）、トリメチルシラン（３ＭＳ）、ＨＭＤＳＯ、ＳｉＨ４等は、熱ＣＶＤを用いて流動性膜を堆積させるべく利用可能であるが、堆積は室温よりもはるかに低い温度で行われる。このような場合、流動性膜を堆積させるためには一般的に、台の温度を摂氏０度未満にする必要がある。しかし、プラズマを用いる場合は、これよりも高い温度、例えば、摂氏７５度で、流動性膜を堆積する。
【００３８】
プラズマ強化ＣＶＤで温度を高くできることは予想外である。これは、プラズマ強化プロセスは通常、プラズマによってエネルギーが高くなるために、純粋な熱プロセスと比べると、温度を低く設定して行われるためである。また、特定の実施形態では、本明細書に記載する方法によると、重合構造を持つ流動性膜が形成される。低温で実行された熱ＣＶＤプロセスによって堆積させられる流動性膜は重合されていないので、この点で異なる。
【００３９】
特定の実施形態によると、前躯体の選択、温度範囲、および、プラズマの利用等の要因によって、重合反応が発生して、アモルファスポリマーゲルが表面上に堆積される。低温で実行される純粋な熱ＣＶＤ法を用いる従前のプロセスでは、重合反応が発生しない。特定の実施形態によると、本明細書に記載するプラズマ強化法によって堆積された膜の重合構造によれば、必要に応じて膜を変更して、堆積後に所望の機械的特質および電気的特質を実現しやすくなる。これは、インサイチュ処理プロセスおよびエクサイチュ処理プロセスによって、ポリマー膜を架橋することができるためである。
【００４０】
上述したように、ＰＥＣＶＤプロセスでは、暗条件においてＣＶＤプロセスよりもはるかに高い温度で堆積を実行することができる。このため、従来のプロセスでは実現不可能であったさまざまな効果が得られる。尚、反応器内の粒子は、最も低温の表面に接着する。低温プロセスでは前面および後面の汚染が大きな問題となり得る。このような低温の台を有する反応器では洗浄も難しい問題となり得るが、このような問題は、本明細書に記載のプラズマ強化型プロセスによって緩和または回避できる。
【００４１】
本発明に係るプロセスによれば、上述したようなハードウェア関連の利点に加えて、特定の実施形態では、膜の均一性が高められる。チャンバ内の質量輸送条件および熱境界条件は、熱ＣＶＤプロセスでもＰＥＣＶＤプロセスでも、堆積される膜の均一性を決定する重要な要因である。しかし、ＰＥＣＶＤプロセスにおけるプラズマの均一性は、膜の均一性に大きく影響する。プラズマによれば、質量輸送または熱勾配の欠陥を取り除くことができるので、ウェハ間の均一性を大きく改善することができる。この結果、ハードウェアの基準をわずかに寛容にすることができる。
【００４２】
特定の実施形態によると、温度を約摂氏６０度から摂氏１００度として、酸素を用いるプラズマ強化ＣＶＤ反応においてＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳおよびＴＯＭＣＴＳを用いると、重合反応が発生する。特定の実施形態において発生する前躯体をＯＭＣＴＳとする重合反応の簡単な例を以下に示す。
【数１】
2010153859.tif 000003
ここで、Ｎは重合化の程度である。これは、発生し得る反応の一例に過ぎず、後述するように、多くの実施形態では、ゲルが持つポリマーの長さはさまざまに異なる。ポリマーは、分岐していても線形でもよい。ポリマー鎖の長さは、モノマー部分、または、プラズマ内で生成されるこれより小さい部分から構成される分岐が多く含まれているので、大きく変動し得る。同様に、ＴＯＭＣＴＳおよびＴＥＯＳを含むその他の前躯体は、重合化されると、
【数２】
2010153859.tif 000004
含む分岐ポリマー鎖または線形ポリマー鎖を形成する。
【００４３】
堆積された膜の堆積時点での組成については、後述する。
【００４４】
暴露時間は、反応条件および所望の膜厚に応じて決まる。堆積速度は通常、約１００オングストローム／分から１マイクロメートル／分である。上述したように、多くの実施形態によると、１回の堆積サイクルでは間隙は部分的にしか充填されない。暴露時間に加えて、１サイクルで堆積される膜の量も、温度を用いて、調節され得る。
【００４５】
ＲＦ電力は、上述した条件においてプラズマを生成するのに十分なレベルとすべきである。高周波ＲＦ（２−６０ＭＨｚ、例えば、約１３．５６ＭＨｚ）源を用いる。流動性材料の堆積には低周波ＲＦを用いるべきではない。これは、過剰なイオン衝突が発生すると、材料が堆積時に表面にどのように同調するかが大きく変化するためである。（堆積段階が完了した後であれば、イオン衝突は発生してもよく、堆積されたポリマーの密度を高めるべく発生するのが望ましい。低周波源（約１００ｋＨｚから１ＭＨｚの間、例えば４００ｋＨｚ）は、この際に用いられて、全出力の１０％から２０％を供給するとしてよい。）
【００４６】
＜堆積時の膜の組成＞
図４は、上述したようなＰＥＣＶＤプロセスによって堆積された時点の流動性膜のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。Ｓｉ−ＣＨｘピークは、３１００ｃｍ−１から２８００ｃｍ−１の領域のクラスタに見られ、ｘ＝２または３で、ＣＨ２基およびＣＨ３基である。Ｓｉ−Ｏのピークは、１２５０ｃｍ−１から９５０ｃｍ−１の領域のクラスタに見られる（３つの主なピークがあり、約１１３５ｃｍ−１でのピーク（ケージ）、約１０６３ｃｍ−１でのピーク（ネットワーク）、および約１０２３ｃｍ−１でのピーク（亜酸化物））。Ｓｉ−Ｏの領域は、これら全てを組み合わせた部分である。Ｓｉ−ＣＨｘのピークとＳｉ−Ｏのピークとの比は、約４％である。１２７３ｃｍ−１でのＳｉ−ＣＨ３のピークと、Ｓｉ−Ｏのピークとの比は、約７％である。
【００４７】
堆積された時点において膜は、ゲル状のアモルファスポリマーという特徴を持つとしてよく、融解転移はあるが、明確なガラス転移はない。堆積時点において膜の機械的性質は、非常に弱く、例えば、図４に示すスペクトルで特徴付けられる膜の場合、硬度およびモジュラスはそれぞれ、０．０９ＧＰａおよび１．７９ＧＰａであった。
【００４８】
図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ、堆積された膜の堆積時の熱重量測定結果およびデジタルスキャン熱量測定分析結果を示す図である。同図に示すグラフによると、膜は多相（鎖の長さが複数存在する）アモルファスポリマーとして特徴付けられることが分かる。結晶化は見られず、溶融点温度の範囲からはポリマー鎖の長さがさまざまであることが分かる。
【００４９】
＜インサイチュ処理＞
流動性膜は、基板上に堆積された後、処理によって凝固して縮小する。上述したように、多くの実施形態によると、この処理は、堆積プロセスが行われたチャンバと同じチャンバで実行される（複数のステーションを備えるチャンバの場合、堆積プロセスと同じステーションで行われる）。堆積動作および処理動作を同一チャンバで実行することによって、上述した堆積／処理のサイクルを複数回実行することが容易になる。
【００５０】
さまざまな実施形態によると、堆積された膜を、純粋な熱アニーリングまたはプラズマへの暴露によって、固体酸化物膜へと変換するとしてよい。熱アニーリング温度は、摂氏３００度以上であってよい（サーマルバジェットに応じて変わる）。アニーリングは、不活性環境（Ａｒ、Ｈｅ等）で実行されるとしてもよいし、または、潜在的に反応性の環境で実行されるとしてもよい。酸化性環境（Ｏ２、Ｎ２Ｏ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等を用いる）を用いてもよいが、特定の状況では、膜に窒素が入り込むのを防ぐべく窒素含有化合物を避ける。
【００５１】
特定の実施形態によると、堆積させた膜を、プラズマに暴露することによって、処理する。この結果、流動性膜を、トップダウンで、固体膜へと変換する。利用するプラズマは、不活性であってもよいし、または、反応性であってもよい。ヘリウムプラズマおよびアルゴンプラズマは、不活性プラズマの例であり、酸素プラズマおよび蒸気プラズマは酸化性プラズマの例である（例えば、必要に応じて、炭素を除去するべく利用される）。結果として得られる誘電膜に窒素が含まれるのが望ましくない場合には、窒素含有プラズマの利用は避けるべきである。プラズマへの暴露は通常、温度を約摂氏２００度以上に設定して行われる。特定の実施形態によると、酸素または酸素含有プラズマを用いて炭素を除去する。
【００５２】
インサイチュプロセスは、温度を摂氏０度から摂氏５５０度の範囲内に設定して行うとしてよい。この温度範囲の上限は、特定のプロセス段階のサーマルバジェットに応じて決まる。圧力は、０．１Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの間であってよく、炭素を除去する際には酸化剤の圧力を高くする。
【００５３】
インサイチュ処理では、ほかのアニーリングプロセス、例えば高速熱処理（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＲＴＰ）を用いて、膜を凝固および縮小するとしてもよい。以下に示す表１では、酸化性環境において、圧力を１．５Ｔｏｒｒに設定して、台の温度を摂氏２００度として実行したインサイチュプラズマ処理（１３．５６ＭＨｚ、１５００ＷのＨＦＲＦ電力）の結果を示す。
【表１】
2010153859.tif 000005
このような酸化性インサイチュプラズマ処理によれば、ＦＴＩＲで測定されるように、材料中の炭素の量を低減するという効果が得られた。
【００５４】
堆積／処理のサイクルを複数回にわたって実行する場合に堆積動作と次の堆積動作との間で行われるインサイチュ処理によって、ゲルが固体へと凝固して、結果として得られる誘電体に対して望まれる特性に応じて、炭素が除去されると共に膜の密度が高められるとしてよい。熱酸化物（ＳｉＯ）の特定の実施形態によると、
【００５５】
＜エクサイチュ処理＞
特定の実施形態によると、間隙が充填された後で、エクサイチュプロセスを実行して、膜の密度を完全に高めると共に膜から炭素を除去する。エクサイチュ処理は堆積とは異なるツールで実行されるので、温度を高くして、別のエネルギー源を用いるとしてよい。エクサイチュ処理は、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２ＯおよびＨｅ等の環境において行われる高温アニーリング（摂氏７００度から摂氏１０００度）を含む。
【００５６】
特定の実施形態によると、エクサイチュ処理は、例えば紫外線熱処理（ＵＶＴＰ）プロセスにおいて、紫外線照射に膜を暴露することを含む。例えば、温度を摂氏４００度以上に設定して、ＵＶに暴露して、膜を硬化するとしてよい。ＲＴＰ等の他のフラッシュ硬化プロセスも、エクサイチュ処理に用いられるとしてよい。
【００５７】
以下に示す表２は、台の温度を摂氏４００度に設定して酸素内で行ったＵＶＴＰ処理の結果を示す。
【表２】
2010153859.tif 000006
圧力を高くすると（６５０Ｔｏｒｒ）、炭素除去率が最も高くなった。一例を挙げると、酸素中で圧力を６５０ＴｏｒｒとしてＵＶＴＰ処理を１５分間行うと、膜の硬度を堆積時に比べて約１５倍高くすることができた。尚、Ｎ２Ｏプラズマ処理を１分間にわたって実行すると、ＵＶＴＰ処理を５分間にわたって実行した場合と、略同量の炭素が除去される。
【００５８】
上述したように、本明細書に記載するプロセスは、所望の電気的性質および／または機械的性質を実現するべく、調整するとしてよい。特定の実施形態によると、誘電率は約３．０未満とすることができる。当該方法は、Ｈｅ、Ａｒ等の非反応性ガス環境において行われる、エクサイチュのＵＶＴＰプロセス、熱プロセス、または電子ビームプロセスを含む。このような硬化プロセスを、暴露時間を変えて、流動性膜に対して行った結果の一例を表３に示す。台の温度は摂氏４００度とした。
【表３】
2010153859.tif 000007
膜の誘電率は、２．７５のオーダーであり、弾性率および硬度は、堆積時に比べて大きく改善されている。縮小率および応力は、大量生産で現在用いられている他のｌｏｗ−ｋ（低誘電率）プロセスの場合と同等である。上述のプロセスによって得られる膜の電気的性質は、現在のＨＤＰ  ＳｉＯ２またはＳｉＯＦ技術で達成可能な電気的性質よりもはるかに低い。このため、本明細書に記載する方法を用いることによって、アスペクト比が高いフィーチャーにおいて、誘電率が３．０未満、または特定の実施形態ではさらに低い２．８または２．７未満である誘電膜を設けることが出来る。
【００５９】
＜用途＞
本明細書に記載した方法は、さまざまな用途に利用するとしてよい。例えば、浅いトレンチ分離（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）、金属層形成前誘電体形成（Ｐｒｅ−ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＭＤ）、レベル間誘電体形成（Ｉｎｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＬＤ）および金属間誘電体（Ｉｎｔｅｒ−Ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＩＭＤ）等に利用されるとしてよい。
さまざまな実施形態によると、エクサイチュ処理は、特定の用途のために調整される。例えば、一実施形態によると、本明細書に記載する方法は、ＳＴＩプロセスで用いられる。ＳＴＩプロセスでは、浅いトレンチを基板に設けて、流動性膜をトレンチに堆積させて、誘電材料でトレンチを充填する。従来のプロセスでは通常、ＳＴＩにはＨＤＰ−ＣＶＤを利用する。トレンチのアスペクト比は、１０：１以上としてよい。膜を堆積した後、特定の実施形態によると、高温エクサイチュ処理を実行する。例えば、温度を摂氏１０００度として、炉アニーリングまたは高速熱処理（ＲＴＰ）を実行する。
【００６０】
別の実施形態によると、流動性膜を堆積させるプロセスは、ＰＭＤプロセスまたはＩＬＤプロセスにおいて利用される。必要な回数だけ堆積およびインサイチュ処理のサイクルを繰り返し実行した後、形成された膜をＵＶＴＰプロセスによって処理する。または、これに代えて、形成された膜を低温（摂氏４００度から摂氏５００度）熱アニーリングによって処理する。これらのプロセスによって、必要なサーマルバジェットを低くしつつ、所望の特性を持つ誘電膜が生成される。
【００６１】
別の実施形態によると、上述したプロセスは、アルミニウムのサブトラクティブ法のバックエンドの間隙充填技術として利用される。アルミニウムのサブトラクティブ型の金属層形成方法（ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）では現在、高密度プラズマ（ＨＤＰ）によるＳｉＯ２膜またはＳｉＯＦ膜を用いて、アスペクト比の高いフィーチャーを充填している。これらの膜の誘電率は、３．７のオーダーと比較的高い。膜にフッ素を追加して誘電率を変えると、層間剥離等、一体化に関して問題が数多く発生する。
【００６２】
＜装置＞
本発明に係る方法は、多岐にわたるさまざまな反応チャンバで実行されるとしてよい。本発明に係る方法は、誘電膜を堆積させるための設備を有するチャンバであればどのようなチャンバで実装されるとしてもよい。例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤ反応器、ＰＥＣＶＤ反応器、ＣＶＤ反応用の設備を有する任意のチャンバ、およびパルス状堆積層（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＰＤＬ）に用いられるチャンバであってよい。
【００６３】
このような反応器の形状は、さまざまに異なるとしてよい。一般的には、１以上のチャンバまたは「反応器」（複数のステーションを備える場合もある）を備える装置であって、当該チャンバまたは「反応器」は、１以上のウェハを収納して、ウェハ処理に適した構成を持つ。各チャンバは、処理対象のウェハを１以上収納するとしてよい。これらの１以上のチャンバでは、所定の位置にウェハを維持する（所定位置でウェハを動かすとしてもよいし、動かさないとしてもよい。例えば、回転、振動またはその他の動き）。処理中、各ウェハは、台、ウェハチャック、および／またはその他のウェハ保持装置によって所定位置に保持される。ウェハを加熱する特定の動作の場合は、装置は、加熱プレートのような加熱装置を備えるとしてよい。
【００６４】
特定の実施形態によると、本発明はＨＤＰ  ＣＶＤ反応器で実装されるとしてよい。適切な反応器の例を挙げると、ノベラス・システムズ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、米国カリフォルニア州、サンノゼ）社製のＳｐｅｅｄ（登録商標）反応器がある。特定の実施形態によると、本発明は、ＰＥＣＶＤ反応器で実装されるとしてよい。適切な反応器の例を挙げると、ノベラス・システムズ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、米国カリフォルニア州、サンノゼ）社製のＳｅｑｕｅｌ（登録商標）反応器およびＶｅｃｔｏｒ（登録商標）反応器がある。特定の実施形態によると、本発明は、金属堆積および／または誘電体堆積の設備を備えるＣＶＤチャンバで実装されるとしてよい。適切な反応器の例を挙げると、ノベラス・システムズ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、米国カリフォルニア州、サンノゼ）社製のＡｌｔｕｓ（登録商標）反応器がある。特定の実施形態によると、本発明は、原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）反応、パルス状堆積層（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＰＤＬ）反応、またはパルス状核層（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＰＮＬ）反応の設備を備えるチャンバで実装されるとしてよい。このような反応器の例を挙げると、ノベラス・システムズ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、米国カリフォルニア州、サンノゼ）社製のＰＮＬ反応器を備えるＡｌｔｕｓ（登録商標）がある。
【００６５】
特定の実施形態によると、堆積動作および変換動作は、同一の反応チャンバで実行される。他の実施形態によると、堆積動作を第１のチャンバで実行した後、第２のチャンバに移動して、熱アニーリングまたはプラズマアニーリングを実行するとしてもよい。例えば、プラズマ反応用に構成されている反応器は、堆積動作およびプラズマアニーリング動作の両方に用いられるとしてよい。他の反応器は、堆積動作および熱アニーリング動作に用いられるとしてよい。
【００６６】
図８は、発明の特定の実施形態に従って利用され得る反応器の一例を示す図である。図８に示す反応器は、暗部堆積（ｄａｒｋ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、および、例えばプラズマアニーリングによる固体膜への変換の両方に適している。図示されているように、反応器８００は、プロセスチャンバ８２４を備える。プロセスチャンバ８２４は、当該反応器のその他の構成要素を内部に収納し、コンデンサ型のシステムによって生成されるプラズマを保有する機能を持ち、当該システムは、シャワーヘッド８１４と、当該シャワーヘッド８１４と組み合わせて動作する接地ヒータブロック８２０とを備える。低周波数ＲＦ生成器８０２および高周波ＲＦ生成器８０４が、シャワーヘッド８１４に接続されている。電力および周波数は、処理ガスからプラズマを生成するのに十分なレベル、例えば、総エネルギーが４００Ｗから７００Ｗに設定される。本発明を実装する場合、流動性膜の暗部堆積の際には生成器８０２および８０４を利用しない。プラズマアニーリング工程において、一方または両方の生成器を利用するとしてよい。例えば、通常のプロセスでは、高周波ＲＦ素子は一般的に、２ＭＨｚから６０ＭＨｚで、好ましい実施形態では、１３．５６ＭＨｚである。
【００６７】
反応器の内部において、ウェハ台８１８が基板８１６を支持している。台は通常、堆積反応および／またはプラズマ処理反応において、および、両動作間において、基板を保持および移動するためのチャック、フォーク、またはリフトピンを含む。チャックは、関連産業および／または関連研究において利用可能な、静電チャック、機械的チャック、またはその他のさまざまな種類のチャックであってよい。
【００６８】
処理ガスは、流入口８１２を介して導入される。複数のソースガスライン８１０が、マニホルド８０８に接続されている。複数のガスは、事前に混合させておくとしてもよいし、そうでなくてもよい。混合用ボール／マニホルドラインの温度は、反応温度よりも高いレベルに維持すべきである。温度は約摂氏８０度以上に設定して、圧力は約２０Ｔｏｒｒ以下に設定しておくと、通常は十分である。プロセスの堆積段階およびプラズマ処理段階においてガスが正しく与えられるように、適切なバルブ機構および質量流量制御機構を利用する。化学的前躯体が液体状態で与えられる場合は、液体流量制御機構を利用する。そして、この液体を気化して、堆積チャンバに到達する前に、当該液体の気化点よりも高い温度まで加熱されたマニホルド内を通る間に他の処理ガスと混合させる。
【００６９】
処理ガスは、流出口８２２を介して、チャンバ８００から出る。真空ポンプ８２６（例えば、１段階または２段階の機械的乾式ポンプおよび／またはターボ分子ポンプ）は通常、流量制限デバイス、例えば、スロットルバルブまたは振り子式バルブによって制御されるクローズドループを用いて、処理ガスを引き出して、反応器内で適切な低圧を維持する。
【００７０】
尚、図８に示した装置は、本発明を実装するべく利用され得る装置の一例に過ぎない。
【００７１】
＜実験＞
以下に記載する例から、本発明の側面を説明するための詳細な内容が明らかとなる。以下に挙げる例は、本発明の側面を例示およびより明確にするべくためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００７２】
ＯＭＣＴＳを前躯体として利用し、Ｏ２を酸化剤として利用した。ＯＭＣＴＳとＯ２のとの比は２：１とした。このプロセスにおいて、反応器の圧力は２Ｔに維持して、台の温度は摂氏２００度未満とした。プラズマを励起するべく、１３．６５ＭＨｚのＲＦ源を利用した。この場合のウェハは、パターニングされたＴＥＯＳ  ＳｉＯ２膜の上にＬＰＣＶＤ  ＳｉＮ膜が成長させられたものを用いた。（流動性膜の材料は、ＳＥＭでより良好なコントラストを実現することを目的として、サンプルを切断した後エッチングを可能とするべく、ＰＥＣＶＤ  ＳｉＮ膜で覆った。）図６は、意図的に部分的に充填されたフィーチャーの画像を示している。流動性膜が、トレンチの底部にはっきりと見える。ＰＥＣＶＤ膜は通常はコンフォーマルに堆積されるが、この材料はコンフォーマルには堆積されない。流動性材料による充填は、銅電気メッキプロセスと同様に、ボトムアップ充填（ＢＵＦ）の特性を有する。
【００７３】
図７は、トレンチに堆積された流動性膜を示す２つの断面画像７０１および７０２である。同図から分かるように、流動性膜は、通常はＨＤＰで充填されるアスペクト比の高いフィーチャー（例えば、画像７０２のフィーチャーはアスペクト比が８：１である）を充填することができる。
【００７４】
図９は、（１）ＯＭＣＴＳをシリコン含有前躯体として用いて、Ｏ２プラズマを用いて（ＨＦＲＦ電力のみ）実行される別の堆積−インサイチュ処理−堆積−インサイチュ処理のプロセスで堆積された後に、Ｈｅプラズマで処理した（ＨＦＲＦ電力およびＬＦＲＦ電力）流動性膜のＦＴＩＲスペクトル、（２）エクサイチュ処理であるアニーリングを乾燥空気内で３０分間にわたって摂氏７００度で実行した後の流動性膜のＦＴＩＲスペクトル、および（３）摂氏９００度でシリコンウェハを蒸気アニーリングして形成された、基準となる熱酸化物（ＳｉＯ２）膜のＦＴＩＲスペクトルを示す。同図から分かるように、流動性材料は、ＩＲ吸収帯域が熱酸化物と略同じである材料へと変換されている。尚、各堆積動作の後に２段階でインサイチュ処理を実行すると、２つの効果が得られる。最初の処理で（Ｏ２プラズマ、ＨＦＲＦのみ利用）層を酸化して、２番目の処理で（Ｈｅプラズマ、ＨＦＲＦおよびＬＦＲＦを利用）で層の密度を高くする。
【００７５】
好ましい実施形態を参照しつつ本発明を説明してきたが、本発明は上述した具体的な内容に限定されるべきではない。上述の好ましい実施形態は、多くの点で変更するとしてよい。このため、本発明は、特許請求の範囲を鑑みて広く解釈されるべきである。
【図１】
2010153859.tif 000008
【図２】
2010153859.tif 000009
【図３】
2010153859.tif 000010
【図４】
2010153859.tif 000011
【図５Ａ】
2010153859.tif 000012
【図５Ｂ】
2010153859.tif 000013
【図７】
2010153859.tif 000014
【図８】
2010153859.tif 000015
【図９】
2010153859.tif 000016
【図６】
2010153859.tif 000017
【外国語明細書】
2010153859.tif 000018
2010153859.tif 000019
2010153859.tif 000020
2010153859.tif 000021
2010153859.tif 000022
2010153859.tif 000023
2010153859.tif 000024
2010153859.tif 000025
2010153859.tif 000026
2010153859.tif 000027
2010153859.tif 000028
2010153859.tif 000029
2010153859.tif 000030
2010153859.tif 000031
2010153859.tif 000032
2010153859.tif 000033
2010153859.tif 000034
2010153859.tif 000035
2010153859.tif 000036
2010153859.tif 000037
2010153859.tif 000038
2010153859.tif 000039
2010153859.tif 000040
2010153859.tif 000041
2010153859.tif 000042
2010153859.tif 000043
2010153859.tif 000044
2010153859.tif 000045
2010153859.tif 000046
2010153859.tif 000047
2010153859.tif 000048
2010153859.tif 000049
2010153859.tif 000050