(57)【要約】  自己整合ビアの形成方法  マスクを通して第１の材料を選択的に直角に成長させ、膨張した第１の材料を提供することを含む処理方法が記載される。第１の材料の表面から直角に延びる膨張した第１の材料を残し、マスクを除去することができる。さらなる処理により、自己整合ビアを作成することができる。【選択図】図１０Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理方法であって、
第１の材料の第１の表面、および前記第１の材料とは異なる第２の材料の第２の表面を含む基板表面を有する基板を提供することと、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも一部を露出する開口部を有するマスクを前記基板の上に形成することと、
前記第１の材料を膨張させ、膨張した前記第１の材料を前記第２の表面を上回る高さまで直角に成長させることと、
前記基板表面から直角に延びる前記第１の材料を残すように、前記基板から前記マスクを除去することと
を含む処理方法。
【請求項２】
前記第１の材料を膨張させることにより、膨張した前記第１の材料を、前記第１の表面から前記マスクの前記開口部を通って、前記マスクを上回る高さまで真っ直ぐに膨張させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の材料を膨張させることが、前記第１の材料を酸化または窒化することのうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の材料が、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、ＣｒまたはＬａのうちの１つまたは複数を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の材料を酸化または窒化することが、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＮＯ２、Ｎ２、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／ＨｅまたはＮ２／Ａｒ／Ｈｅのうちの１つまたは複数を含む酸化剤または窒化剤に前記第１の材料をさらすことを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の材料が金属を含み、前記第２の材料が誘電体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板表面から延びる直角に成長し膨張した前記第１の材料を取り囲む第３の材料を前記基板表面に堆積することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第３の材料が誘電体を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の材料が、前記第１の材料および前記第２の材料とは異なる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３の材料を貫通する開口部を残すように、前記基板表面から前記第３の材料を通って延びる膨張した前記第１の材料をエッチングすることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
膨張した前記第１の材料をエッチングすることが、前記第１の材料を金属ハロゲン化物化合物にさらすことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属ハロゲン化物化合物が、前記第１の材料とは異なる金属を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の材料の前記開口部を充填しかつ前記第１の材料との電気的接触を形成する間隙充填金属を、前記第３の材料の表面上に堆積することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記間隙充填金属が前記第１の材料とは異なる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記間隙充填金属を前記第３の材料の前記開口部内に残したまま、前記間隙充填金属を前記第３の材料の前記表面から除去する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、薄膜を堆積しエッチングする方法に関する。特に、本開示は、膜を選択的に堆積するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業は、単位面積当たりにより多くの機能を得るために、ますます小さなトランジスタ寸法を有するチップを急速に開発している。デバイスの寸法が縮小し続けるにつれて、デバイス間の間隙／空間も縮小し、デバイスを互いから物理的に分離することがますます困難になる。高品質の誘電体材料で不規則に成形されることが多いデバイス間の高アスペクト比のトレンチ／空間／間隙を充填することは、間隙充填、ハードマスクおよびスペーサ用途を含む既存の方法で実施することに対して、ますます大きな課題となっている。
【０００３】
集積回路は、基板表面上に複雑にパターン形成された材料層を製造するプロセスによって可能になる。基板上にパターン形成された材料を製造するには、露出した材料を除去するための制御された方法が必要である。化学エッチングは、下位層にフォトレジストでパターンを転写する、層を薄くする、または表面にすでにある特徴の横寸法を細くすることを含む、様々な目的に使用される。ある材料を別の材料よりも速くエッチングして、例えばパターン転写プロセスを支援するエッチングプロセスを有することが望ましいことが多い。そのようなエッチングプロセスは、第１の材料に対して選択的であると言われる。材料、回路およびプロセスの多様性の結果として、広範囲の材料のうちの１つまたは複数を選択的に除去するエッチングプロセスが開発されてきた。
【０００４】
ドライエッチングプロセスは、半導体基板から材料を選択的に除去するために望ましいことが多い。望ましさは、物理的な乱れを最小にして、微小構造から材料を穏やかに除去する能力から生じる。ドライエッチングプロセスはまた、気相試薬を除去することによって、エッチング速度を突然停止可能にする。いくつかのドライエッチングプロセスは、１つまたは複数の前駆体から形成された遠隔プラズマ副生成物への基板の曝露を含む。最近、互いに対して様々な誘電体を選択的に除去するために、多くのドライエッチングプロセスが開発されてきた。しかしながら、金属含有材料を選択的に除去するためのドライエッチングプロセスの開発は、比較的少ない状況である。プロセスシーケンスを様々な金属含有材料に拡大するための方法が必要とされる。
【０００５】
したがって、より小さな限界寸法を有するチップ設計のための新たな方法に関する技術が必要とされる。さらに、ハードマスクおよびスペーサ用途のための高品質の金属酸化物共形膜または間隙充填膜、ならびにこれらの膜を選択的にエッチングする方法が、継続的に必要とされる。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、処理方法を対象とする。第１の材料の第１の表面、および第１の材料とは異なる第２の材料の第２の表面を含む基板表面を有する基板が提供される。第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも一部を露出する開口部を有するマスクが、基板の上に形成される。第１の材料が膨張し、膨張した第１の材料を第２の表面を上回る高さまで直角に成長させる。基板表面から直角に延びる第１の材料を残すように、マスクが基板から除去される。
【０００７】
本開示の追加の実施形態は、処理方法を対象とする。第１の材料の第１の表面、および第１の材料とは異なる第２の材料の第２の表面を含む基板表面を有する基板が提供される。第１の材料は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｌａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択された金属を含む。第２の材料は、誘電体を含む。マスクが基板の上に形成される。マスクは、第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも一部を露出する開口部を有する。第１の材料が酸化され、第１の材料を第１の表面からマスクの開口部を通って真っ直ぐ上に膨張させ、マスクの上面の上方に延ばし、膨張した第１の材料を形成する。第１の材料を酸化させることは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／ＨｅまたはＮ２／Ａｒ／Ｈｅのうちの１つまたは複数を含む酸化剤に第１の材料をさらすことを含む。基板表面から直角に延びる膨張した第１の材料を残すように、マスクが基板から除去される。
【０００８】
本開示のさらなる実施形態は、処理方法を対象とする。第１の材料の第１の表面、および第１の材料とは異なる第２の材料の第２の表面を含む基板表面を有する基板が提供される。第１の材料は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｌａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択された金属を含む。第２の材料は、誘電体を含む。マスクが基板の上に形成される。マスクは、第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも一部を露出する開口部を有する。第１の材料が酸化され、第１の材料を第１の表面からマスクの開口部を通って真っ直ぐ上に膨張させ、マスクの上面の上方に延ばし、膨張した第１の材料を形成する。第１の材料を酸化させることは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／ＨｅまたはＮ２／Ａｒ／Ｈｅのうちの１つまたは複数を含む酸化剤に第１の材料をさらすことを含む。基板表面から直角に延びる第１の材料を残すように、マスクが基板から除去される。誘電体を含む第３の材料が、基板表面上に堆積される。第３の材料は、基板表面から延びる、直角に成長した第１の材料を取り囲む。基板表面から延びる第１の材料は、第３の材料を貫通する開口部を残すように、第１の材料を金属ハロゲン化物にさらすことによって、第３の材料を通してエッチングされる。間隙充填金属が第３の材料の上に堆積される。間隙充填金属は、第３の材料の開口部を充填し、第３の材料の下の第１の材料との電気的接触を形成する。間隙充填金属が第３の材料の表面から除去され、間隙充填金属が第３の材料の開口部内に残される。
【０００９】
したがって、本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、先ほど簡単に要約した発明のより詳しい説明が、実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態の一部が添付図面に示される。しかしながら、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示し、したがって、発明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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の１つまたは複数の実施形態による基板特徴の断面図を示す。
【図２】ＡおよびＢは、本開示の１つまたは複数の実施形態による間隙充填プロセスの概略断面図を示す。
【図３】本開示の１つまたは複数の実施形態による酸化膜の断面図を示す。
【図４】本開示の１つまたは複数の実施形態による酸化膜の断面図を示す。
【図５】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるプロセスの概略断面図を示す。
【図６】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるプロセスの概略断面図を示す。
【図７】ＡからＤは、本開示の１つまたは複数の実施形態によるプロセスの概略断面図を示す。
【図８】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図９】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１０】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１１】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１２】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１３】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１４】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【図１５】ＡからＣは、本開示の１つまたは複数の実施形態により処理された基板の斜視図および断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面において、類似の構成要素および／または特徴は、同一の参照符号を有することがある。さらに、同種の様々な構成要素は、ダッシュと、類似の構成要素間で区別を行う第２の符号により、参照符号に従って区別されることがある。第１の参照符号のみが本明細書において使用されている場合、この記述は、第２の参照符号に関わらず、同一の第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの任意の１つに適用可能である。
【００１２】
本発明のいくつかの例示的な実施形態について記述する前に、本発明は、以下の記述において明らかにされる構成またはプロセスステップの細部に限定されないと理解すべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。
【００１３】
本明細書において使用される「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」とは、製造プロセス中にその上に膜処理が実施される、任意の基板または基板上に形成された任意の材料面を指す。例えば、その上で処理が実施可能である基板面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、ならびに、金属、金属窒化物、金属合金、およびその他の導電性材料といった、他の任意の材料を含む。基板は、半導体ウエハを含むが、それに限定されない。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、水酸化、アニール、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化および／またはベークするために前処理プロセスにさらされてもよい。以下でより詳細に開示されるように、本発明では、基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、開示された任意の膜処理ステップが基板上に形成された下層の上で実行されてもよく、「基板表面」という用語は、文脈が示すように、こうした下層を含むことが意図されている。したがって、例えば基板表面上に膜／層または部分的な膜／層が堆積している場合には、新たに堆積した膜／層の露出面が、基板表面になる。
【００１４】
いくつかの集積方式では、酸化物膜（例えば、タングステン酸化物）は、誘電体および金属膜（例えば、酸化されていないタングステン）に対して選択的にエッチングされる。本開示の実施形態は、金属および誘電体膜に対して選択的な酸化物を完全にエッチングするために金属ハロゲン化物を使用する方法を提供する。場合によっては、エッチングされている酸化物膜が基板の表面上に付着する。いくつかの実施形態では、エッチングされている酸化物膜は誘電体の表面上に付着する。１つまたは複数の実施形態では、エッチングされている酸化物はマスクによって囲まれる。
【００１５】
本開示の１つまたは複数の実施形態は、任意の共形および／または低アスペクト比から高アスペクト比の間隙／トレンチ／ボイド充填用途のための金属酸化物膜を堆積するための方法を対象にする。本開示の実施形態は、有利には、小さい寸法を有する高アスペクト比（ＡＲ）構造で膜（例えば、金属酸化物膜）を堆積する方法を提供する。本開示のいくつかの実施形態は、有利には、間隙内にシームを形成せずに間隙を充填する方法を提供する。本開示の１つまたは複数の実施形態は、有利には、自己整合ビアを形成する方法を提供する。
【００１６】
図１は、特徴１１０を有する基板１００の部分断面図を示す。図は、例示目的のために単一の特徴を有する基板を示すが、当業者は、２つ以上の特徴が存在する可能性があることを理解するだろう。特徴１１０の形状は、トレンチおよび円筒形ビアを含むがこれらに限定されない任意の適切な形状とすることができる。これに関して使用されるように、「特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）」という用語は、あらゆる意図的な表面の不規則性を意味する。特徴の適切な例は、上部、２つの側壁および底部を有するトレンチ、上部および表面から上に向かって延びる２つの側壁を有するピーク、ならびに開いた底部を有する表面から下に延びる側壁を有するビアを含むが、これらに限定されない。特徴は、任意の適切なアスペクト比（特徴の深さ対特徴の幅の比）を有することができる。いくつかの実施形態では、アスペクト比は約５：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、３０：１、３５：１または４０：１以上である。
【００１７】
基板１００は、基板表面１２０に開口部を形成する少なくとも１つの特徴１１０を有する基板表面１２０を有する。特徴１１０は、基板表面１２０から底面１１２まで深さＤまで延びる。特徴１１０は、特徴１１０の幅Ｗを画定する第１の側壁１１４および第２の側壁１１６を有する。側壁および底部によって形成された開口領域はまた、間隙またはトレンチとも呼ばれる。
【００１８】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、基板１００が処理のために提供される。この点に関して使用される際、「提供される（ｐｒｏｖｉｄｅｄ）」という用語は、基板がさらなる処理のためにある位置または環境に置かれることを意味する。
【００１９】
膜１３０が、基板表面１２０と、特徴１１０の壁および底部とに形成される。膜１３０は、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、原子層堆積、プラズマ強化原子層堆積および／または物理気相堆積を含むがこれらに限定されない任意の適切なプロセスによって形成される任意の適切な膜とすることができる。いくつかの実施形態では、膜１３０は、原子層堆積またはプラズマ強化原子層堆積によって形成される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、膜１３０は、金属膜または金属含有膜である。適切な金属膜は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒおよび／またはＬａのうちの１つまたは複数を含む膜を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、金属膜はタングステンを含む。適切な金属含有膜は、金属膜の誘導体を含む。金属膜の適切な誘導体は、窒化物、ホウ化物、炭化物、酸窒化物、酸ホウ化物、酸炭化物、炭窒化物、ホウ炭化物、ホウ窒化物、ホウ炭窒化物、ホウ酸炭窒化物、酸炭窒化物、ホウ酸炭化物およびホウ酸窒化物を含むが、これらに限定されない。当業者は、堆積した金属膜が金属膜内に非化学量論的量の原子を有することがあると理解するだろう。例えば、ＷＮとして指定された膜は、「ＷＮ」の使用によって示唆される１：１の化学量論とは異なる量のタングステンおよび窒素を有することがある。ＷＮ膜は、例えば、９０原子％のタングステンでありうる。窒化タングステン膜を説明するためにＷＮを使用することは、その膜がタングステン原子と窒素原子とを含むことを意味し、その膜を特定の組成に限定すると解釈されるべきではない。いくつかの実施形態では、膜は本質的に指定の原子からなる。例えば、本質的にＷＮからなる膜は、膜の組成が約９５％、９８％または９９％以上のタングステン原子および窒素原子であることを意味する。いくつかの実施形態では、膜１３０はタングステンを含む。いくつかの実施形態では、膜１３０は本質的にタングステンからなる。１つまたは複数の実施形態では、膜はチタンを含む。いくつかの実施形態では、膜は、本質的にチタンまたは窒化チタンからなる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、膜１３０は、少なくとも１つの特徴１１０の上に共形に形成される。本明細書で使用される際、「共形の（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」または「共形に（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、その露出面を均一に覆う層を指す。例えば、１０００Åの厚さの膜は、１０Å未満の厚さの変動を有するだろう。この厚さおよび変動は、凹部のエッジ、角部、側面、および底部を含む。例えば、本開示の様々な実施形態においてＡＬＤによって堆積された共形の層は、複雑な表面上の本質的に均一な厚さの堆積された領域を覆う範囲を提供するだろう。
【００２２】
いくつかの実施形態では、膜１３０は、連続的な膜である。本明細書で使用される際、「連続的な（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）」という用語は、露出面全体を覆い、堆積層の下にある材料を露出する間隙またはむき出しの場所がない層を指す。連続的な層は、膜の全表面積の約１％未満の表面積を有する間隙またはむき出しの場所を有することがある。
【００２３】
いくつかの実施形態において、膜１３０は、特徴１１０内に実質的にシームレスに形成される。いくつかの実施形態では、シーム（溝）１１５は、特徴１１０の幅Ｗ内に形成されうる。シーム１１５は、特徴１１０の壁１１４と壁１１６との間に形成される任意の間隙、空間またはボイドとすることができる。
【００２４】
次に、膜１３０を酸化剤または酸化条件にさらすことによって酸化させ、金属または金属含有膜を金属酸化物膜に変換する。図２Ｂに示すように、酸化的変換は、もとの膜１３０の体積膨張を引き起こす。膜１３０の膨張は、約１０％から約１０００％の範囲、または約５０％から約８００％の範囲、または約１００％から約７００％の範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、膜１３０は、約１５０％、２００％、２５０％、３００％または３５０％以上の量で膨張する。いくつかの実施形態では、膜１３０は、約３００％から約４００％の範囲の量で膨張する。図２Ｂに示すように、膜１３０の膨張により、シーム１１５が充填されるようになる。
【００２５】
酸化剤は、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／Ｈｅ、Ｎ２／Ａｒ／Ｈｅ、およびこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適切な酸化剤とすることができる。いくつかの実施形態では、酸化条件は、熱酸化、プラズマ強化酸化、遠隔プラズマ酸化、マイクロ波および高周波（例えば、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）、ＣＣＰ（容量結合プラズマ））を含む。
【００２６】
膜１３０の酸化は、例えば、膜の組成および酸化剤に応じて、任意の適切な温度で起こる可能性がある。いくつかの実施形態では、酸化は、約２５℃から約１１００℃の範囲の温度で起こる。いくつかの実施形態では、酸化は、約２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃または５５０℃以上の温度で起こる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、膜１３０は、約２５Åから約２００Åの範囲、または約５０Åから約１５０Åの範囲の厚さに堆積される。１つまたは複数の実施形態では、膜１３０は、約５０Åの厚さに堆積され、膜内に形成されるシームは実質的にない。シームの形成は、特徴が膜で充填される前に、膜の厚さが特徴１１０の上部で閉じるところで起こる。いくつかの実施形態では、基板表面は、シームが少なくとも１つの特徴の側壁同士の間にある膜を有する。これに関連して使用される際、「〜の間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」という用語は、シームと特徴の側壁との間のシームの両側にいくらかの膜が存在することを意味する。シームは、ちょうど側壁の中心にあることに限定されない。
【００２８】
酸化による膜１３０の膨張中、間隙１４０が基板表面１２０の上部に形成される。間隙１４０は、酸化環境に適合する内容物を有することができ、または異なる組成物とすることができる。例えば、窒素プラズマを使用する酸化環境は、窒素環境を有する間隙１４０を形成しうる。
【００２９】
図３に示すように、膨張中、膜１３０が特徴１１０から真っ直ぐ上に成長するように、特徴形状の忠実度が特徴の上部に維持される。これに関して使用される際、「真っ直ぐ（ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｕｐ）」とは、膜が間隙１４０の周りに表面１４４を形成すること、および特徴側壁１１４に隣接する表面１４４の部分が側壁１１４と実質的に同一平面上にあることを意味する。表面１４４は、側壁１１４と同一平面上にあり、側壁１１４と表面１４４との接合部で形成される角度は、±１０°である。この種の膨張は、等方的に成長し、きのこ形の上部を形成すると予想された。直線セグメント１４２を形成するための膜１３０の膨張は、予想されなかった。
【００３０】
いくつかの実施形態では、膜１３０は、酸化の前にドーパントでドープされる。ドーパントは、膜１３０の形成と同時に、または膜堆積と連続した別のプロセスで、膜１３０に組み込むことができる。例えば、膜１３０の堆積は、同じ処理チャンバまたは異なる処理チャンバのいずれかにおける別のプロセスにおいて、ドーパントを用いて膜１３０をドーピングすることによって行われてもよい。いくつかの実施形態では、膜１３０の堆積は、単一のプロセスにおけるドーピングと共に行われる。例えば、膜前駆体およびドーパントを処理チャンバに共に流し込み、膜１３０を形成することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態は、オプションの処理プロセスを含む。処理プロセスは、膜のいくつかのパラメータを改善するために膜１３０を処理する。いくつかの実施形態では、処理プロセスは、膜をアニールすることを含む。いくつかの実施形態では、処理は、堆積および／または還元に使用されるのと同じ処理チャンバ内でのインシトゥ（その場）アニールによって実行することができる。適切なアニーリングプロセスは、急速熱処理（ＲＴＰ）または急速熱アニール（ＲＴＡ）、スパイクアニール、またはＵＶ硬化、または電子ビーム硬化および／またはレーザーアニールを含むが、これらに限定されない。アニール温度は、約５００℃から９００℃の範囲内とすることができる。アニール中の環境の組成は、Ｈ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４などのうちの１つまたは複数を含みうる。アニール中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒから約１ａｔｍ（７６０Ｔｏｒｒ）の範囲内でありうる。
【００３２】
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、特徴１１０の底部１３１よりも上部（真っ直ぐなセグメント１４２）においてより多くの量の酸化がある。いくつかの実施形態では、特徴１１０の底部１３１において膜１３０の酸化はほとんどない、または全くない。図５Ａから図５Ｃは、特徴１１０の底部に膜を堆積する方法を示す。膜１３０は、任意の適切な技術によって堆積される。例えば、図５Ａでは、タングステン膜を原子層堆積によって基板上に堆積させることができる。図５Ｂの膜１３０は、特徴１１０を充填するように酸化および膨張させたものである。膜１３０の上部１４２は、堆積した金属の酸化物（例えば、酸化タングステン）を含み、膜１３０の底部１３１は、酸化されないまま（例えば、タングステン金属）である。上部１４２と底部１３１との間の差は、基板から材料を選択的にエッチングするために使用することができる。図５Ｃに示されるように、膜１３０が酸化物に対して選択的なエッチングプロセスに堆積される場合、上部１４２の酸化物膜は、金属膜を底部１３１に残して除去することができる。
【００３３】
図６Ａから図６Ｃは、本開示の別の実施形態を示す。図６Ａでは、少なくとも１つの機特徴１１０を有する基板１００が示される。図６Ｂに示されるように、膜１３０が特徴１１０の底部に堆積される。図６Ｃでは、膜１３０を酸化し、膜が膨張して特徴１１０を充填することができる。
【００３４】
図７Ａから図７Ｄは、自己整合ビアが形成される本開示の別の実施形態を示す。図７Ａにおいて、酸化膜１３０を有する基板が提供される。図７Ｂに示すように、基板１００の表面１２０から膜１３０の上部を除去するために、研磨またはエッチングプロセスを実行することができる。膜１３０は、特徴１１０内に残り、特徴１１０を充填する。図７Ｃに示すように、次に、膜１３０を酸化させ、膜１３０を上に向かって成長させることができる。特徴１１０から延びるピラーが存在するように、膜１３０の側面は、特徴１１０の側面と実質的に同一平面の状態を維持する。材料層１６０が、基板１００の表面１２０上に堆積される。図７Ｄに示すように、材料層１６０が特徴１１０の上部に位置合わせされた状態で特徴１１０を残すように、膜１３０を除去することができる（例えば、エッチングによって）。
【００３５】
図８Ａから図１５Ｃは、金属層の体積膨張を組み込む位置合わせプロセスを示す本開示の別の実施形態を示す。基板表面２０２を有する基板２００が提供される。基板表面２０２は、第１の表面２１２を有する第１の材料２１０と、第２の表面２２２を有する第２の材料２２０とを含む。図に示される実施形態では、基板表面２０２は、第１の表面２１２と第２の表面２２２との組み合わされた表面で構成された平面全体（図示された平面について）である。図示された実施形態は、第１の材料２１０および第２の材料２２０のパターンを含む実質的に平面の材料を使用する。
【００３６】
第１の材料２１０と第２の材料２２０は、異なる材料である。例えば、いくつかの実施形態では、第１の材料２１０は金属であり、第２の材料２２０は誘電体である。第１の材料２１０および第２の材料２２０は、共通の元素を共有することができるが、異なる表面反応性を有することができる。いくつかの実施形態では、第１の材料２１０の金属は、第２の材料２２０には実質的に存在しない。これに関して使用される際、「実質的に存在しない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ａｂｓｅｎｔ）」という用語は、原子ベースで、第２の材料２２０のバルク組成が約１％未満の金属を含むことを意味する。
【００３７】
第１の材料２１０は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、ＣｒまたはＬａを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の材料２１０は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒおよび／またはＬａのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、第１の材料２１０は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｌａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される。適切な金属は、実施形態において、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、テクネチウム、鉄、アルミニウムおよびガリウムのうちの１つまたは複数を含みうる。実施形態において、金属層は、金属元素を含みうる、または金属元素からなりうる。金属元素は、１つまたは複数の実施形態によれば、２２、２３、２４、４０、４１、４２、７２、７３または７４の原子番号を有しうる。金属元素は、実施形態において、周期表の第４族、第５族または第６族のうちの１つからであり、または遷移金属でありうる。１つまたは複数の実施形態では、第１の材料２１０は、タングステンを含む。
【００３８】
図８Ｂは、ｘ−ｚ平面に沿って見た図８Ａの基板２００の部分図を示す。図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂおよび図１５Ｂの各々が、同じ位置に示される。図８Ｃは、第１の材料２１０を通してｙ−ｚ平面に沿って見た図８Ａの基板２００の部分図を示す。図８Ｃ、図９Ｃ、図１０Ｃ、図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃ、図１４Ｃおよび図１５Ｃの各々が、同じ位置に示される。しかしながら、例示目的のために、断面図の線は、図８Ａにのみに示される。
【００３９】
図９Ａから図９Ｃに示すように、基板表面２０２上にマスク２３０が形成される。マスク２３０は、その内部に形成され、かつ第１の表面２１２および第２の表面２２２の少なくとも一部を露出させる開口部２３２を有する。図示されたマスク２３０は、長方形の開口部２３２を有するが、当業者は、これが単に１つの可能な構成の代表的なものであり、他の形状の開口部も本開示の範囲内にあることを理解するだろう。
【００４０】
マスク２３０は、合金化剤、酸化剤または他の反応剤の、マスク２３０の下方の表面への拡散を止めることができる任意の適切な材料から作ることができる。例えば、図示されたマスク２３０により、酸化剤がマスク２３０の開口部２３２内の第１の表面２１２および第２の表面２２２に接触可能となりうるが、開口部２３２内部にない表面とのそのような相互作用が防止されることになる。当業者は、マスク２３０のいくらかの横方向の拡散およびアンダーカットが処理中に発生する可能性があることを理解するだろう。
【００４１】
マスクは、当業者に既知の任意の適切な技術によって形成することができる。例えば、マスク２３０は、原子層堆積、化学気相堆積、プラズマ強化原子層堆積、プラズマ化学気相堆積、物理気相堆積、またはリソグラフィ技術のうちの１つまたは複数によって、表面２０２上に堆積または形成されうる。
【００４２】
図１０Ａから図１０Ｃに示すように、第１の材料２１０を膨張させる。第１の材料２１０の体積膨張は、任意の適切な手段、例えば図１から図７Ｄに関して説明されたプロセスによって行うことができる。例えば、第１の材料２１０は、第２の材料２２０よりも第１の材料２１０に対して選択的な酸化剤にさらすことができる。酸化剤曝露は、第１の表面２１２から直角に第１の材料２１０の成長をもたらすことができる。膨張した第１の材料２１５の高さは、第１の材料２１０の初期の高さから第２の材料２２０の高さを上回るまで増加する。いくつかの実施形態では、膨張した第１の材料２１５の高さは、マスク２３０の高さを上回る。
【００４３】
いくつかの実施形態では、第１の材料２１０を膨張させると、第１の材料２１０は、第１の表面２１２から、マスク２３０の開口部２３２を通って、マスク２３０を上回る高さまで真っ直ぐ上に膨張する。これに関して使用する際、「真っ直ぐ（ｓｔｒａｉｇｈｔ  ｕｐ）」という用語は、膨張した第１の材料２１５の側面が、基板表面２０２に対して約８５°から約９５°の範囲の角度をなす側壁２１６を有する表面を形成することを意味する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、第１の材料２１０を膨張させることは、第１の材料２１０を酸化または窒化させることのうちの１つまたは複数を含む。１つまたは複数の実施形態において、第１の材料２１０を酸化または窒化させて膨張した第１の材料２１５を形成することは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４、ＮＯ２、Ｎ２、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／ＨｅまたはＮ２／Ａｒ／Ｈｅのうちの１つまたは複数を含む酸化剤または窒化剤に第一の材料をさらすことを含む。いくつかの実施形態では、酸化条件は、熱酸化、プラズマ強化酸化、遠隔プラズマ酸化、マイクロ波および高周波（例えば、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）、ＣＣＰ（容量結合プラズマ））を含む。
【００４５】
例えば、いくつかの実施形態において、第１の材料２１０は、酸化剤または酸化条件への曝露によって酸化され、金属または金属含有膜を金属酸化物膜に変換する。図１０Ａに示すように、酸化的変換により、もとの第１の材料２１０の体積膨張が発生する。第１の材料２１０の膨張は、元の（すなわち膨張前の）厚さの約１０％から約１０００％の範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の材料２１０は、もとの厚さの約５０％から約８００％の範囲、または約１００％から約７００％の範囲内で膨張する。いくつかの実施形態において、第１の材料２１０は、もとの厚さの約１５０％、２００％、２５０％、３００％または３５０％以上の量で膨張する。
【００４６】
膨張した第１の材料２１５の高さは、第１の表面２１２から測定された任意の適切な高さとすることができる。
【００４７】
第１の材料２１０の膨張（例えば、酸化による）は、例えば、第１の材料２１０および酸化剤の組成に応じて、任意の適切な温度で起こる可能性がある。いくつかの実施形態では、酸化は、約２５℃から約１１００℃の範囲の温度で起こる。いくつかの実施形態では、酸化は、約２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃または５５０℃以上の温度で起こる。
【００４８】
膨張した第１の材料２１５は、横方向の成長をほとんどまたは全く伴わずに、表面２０２から直角に成長する。マスク２３０内の開口部２３２の位置決めに対する許容誤差は、直角成長がないプロセスに対する許容誤差よりも小さい。これは図１０Ａに示されており、マスク２３０の開口部２３２が、開口部２３２によって囲まれた第１の表面２１２の両側の第２の表面２２２上に延びる。
【００４９】
図１０Ｂおよび１０Ｃの断面図は、第１の表面２１０と膨張した第１の表面２１５との間の界面２１７を示す。示された界面２１７は個別の境界であるが、当業者は、界面が一般に、第１の材料２１０が膨張した第１の材料２１５に移行するより拡散した領域であることを理解するだろう。
【００５０】
図１０Ｃに示されるように、第１の材料２１０の膨張は、横方向成長の量を含みうる。これは、膨張した第１の材料２１５の上下逆のきのこ形状に見られる。横方向成長は、対称的でも非対称的でもよい。
【００５１】
図１１Ａから図１１Ｃを参照すると、基板表面２０２および第１の表面２１２から直角に延びる膨張した第１の材料２１５を残すように、マスク２３０が基板２００から除去される。
【００５２】
いくつかの実施形態において、図１２Ａから図１２Ｃに示されるように、方法は、基板表面２０２上に第３の材料２４０を堆積することをさらに含む。第３の材料２４０は、基板表面２０２および第１の表面２１２から延びる、直角に成長し膨張した第１の材料２１５を囲む。第３の材料２４０は、膨張した第１の材料２１５の高さと実質的に同じかそれを下回る高さを有することができる。いくつかの実施形態における第３の材料２４０の高さは、図示されるように、膨張した第１の材料２１５の高さ未満であり、よって膨張した第１の材料２１５の上部は、第３の材料２４０によって覆われない。
【００５３】
間隙充填材料とも呼ばれる第３の材料２４０は、膨張した第１の材料２１５に対して基板表面２０２、第１の材料２１０の第１の表面２１２および第２の材料２２０の第２の表面２２２の上に選択的に堆積される。例えば、膨張した第１の材料２１５が酸化物（例えば、酸化タングステン）を含む場合、第３の材料２４０は、第１の材料の酸化物を囲む表面材料よりも酸化物に対する反応性が低い適切な化学物質を含む。
【００５４】
第３の材料２４０は、任意の適切な手段によって堆積させることができる。例えば、第３の材料２４０は、原子層堆積、プラズマ強化原子層堆積、化学気相堆積、プラズマ強化化学気相堆積、または物理気相堆積によって堆積させることができる。
【００５５】
第３の材料２４０は、膨張した第１の材料２１５に対して基板表面２０２上に選択的に堆積させることができる任意の適切な材料とすることができる。１つまたは複数の実施形態において、第３の材料２４０は、誘電体を含む。いくつかの実施形態では、第３の材料２４０は、第１の材料２１０および第２の材料２２０とは異なる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、図１３Ａから図１３Ｃに示すように、膨張した第１の材料２１５が、基板２００から除去される（例えばエッチングされる）。エッチングまたは除去プロセスは、第３の材料２４０、第１の材料２１０および／または第２の材料に対する膨張した第１の材料２１５に選択的でありうる。膨張した第１の材料２１５をエッチングすると、第３の材料２４０を貫通する開口部２４５が残る。図１３Ｂおよび図１３Ｃに、図１３Ａの断面図を示す。エッチングにより、膨張した第１の材料２１５の実質的にすべてが除去され、よって第１の材料２１０の第１の表面２１２が図８Ａの第１の表面２１２の初期位置に対して下方に移動した。
【００５７】
膨張した第１の材料２１５のエッチングは、任意の適切な技術によって行うことができる。いくつかの実施形態では、膨張した第１の材料２１５をエッチングすることは、膨張した第１の材料２１５を金属ハロゲン化物化合物にさらすことを含む。いくつかの実施形態では、金属ハロゲン化物化合物は、第１の材料２１０とは異なる金属を有する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、膨張した第１の材料２１５をエッチングすることは、金属ハロゲン化物前駆体とも呼ばれる金属およびハロゲン含有前駆体（例えば、ＷＣｌ６）への曝露を含む。金属ハロゲン化物前駆体は、膨張した第１の材料２１５と反応しうる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、金属ハロゲン化物前駆体への曝露は、膨張した第１の材料２１５との発熱反応を引き起こし、プラズマは、基板処理領域に存在しない。１つまたは複数の実施形態によれば、基板処理領域に進入する前に金属ハロゲン化物前駆体を励起するプラズマはない。
【００６０】
例示的で非限定的なプロセスでは、第１の材料２１０は、タングステンを含み、酸素との反応によって膨張し、膨張した第１の材料２１５酸化タングステンを形成し、これはＷＯ３の形態を取りうる。ＷＯ３をＷＣｌ６（またあるいはＷＣｌ５）に曝露すると、揮発性のＷＯＣｌ４および／またはＷＯ２Ｃｌ２が形成され、すべての酸化タングステンが除去されるまで表面から剥離する。酸化タングステン部分（または一般に金属酸化物部分）がいったん除去されると、反応が自然に停止する可能性がある。プロセスは、整数のサイクルで繰り返すことができる。各サイクルは、選択可能な量のもとのタングステン膜（例えば、１つまたは２つの単層）を除去しうる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、金属ハロゲン化物前駆体は、金属元素およびハロゲン元素を含む２つ以上のまたは２つのみの異なる元素を含む。金属ハロゲン化物前駆体は、同じハロゲン元素の複数の原子を除く、金属元素の単一原子のみを含みうる（ＷＣｌ６およびＷＣｌ５の場合のように）。実施形態において、金属ハロゲン化物の金属元素は、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、テクネチウム、鉄、アルミニウムおよびガリウムのうちの１つまたは複数を含みうる。いくつかの実施形態において、金属ハロゲン化物の金属元素は、２２、２３、２４、４０、４１、４２、７２、７３または７４の原子番号を有する。１つまたは複数の実施態様では、金属元素は、周期表の４族、５族もしくは６族の元素を含むか、または遷移金属でありうる。ハロゲン元素は、１つまたは複数の実施形態によれば、ＦおよびＣｌのうちの１つでありうる。ハロゲン元素は、いくつかの実施形態において、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒおよび／またはＩのうちの１つまたは複数でありうる。いくつかの実施形態において、金属およびハロゲン含有前駆体はフッ素フリー（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｆｒｅｅ：フッ素がない）である。適切な金属ハロゲン化物前駆体のいくつかの例は、バナジウム五ハロゲン化物、タンタル五ハロゲン化物、クロム六ハロゲン化物、モリブデン五ハロゲン化物、モリブデン六ハロゲン化物、ニオブ五ハロゲン化物、タングステン五ハロゲン化物、タングステン六ハロゲン化物、およびマンガン四ハロゲン化物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、金属ハロゲン化物前駆体は、バナジウムハロゲン化物、タンタルハロゲン化物、クロムハロゲン化物、モリブデンハロゲン化物、ニオブハロゲン化物、タングステンハロゲン化物および／またはマンガンハロゲン化物を含むがこれらに限定されず、金属元素の酸化状態は、任意の適切な酸化状態とすることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態のエッチングプロセスは、約１０：１以上、約１５：１以上、約２０：１以上、または約２５：１以上の選択性を有する。
【００６３】
いくつかの実施形態では、エッチングプロセスをより選択的、精巧かつ等方的にするために、エッチングプロセスで使用される局所プラズマはほとんどないかまたは全くない。「プラズマフリー（ｐｌａｓｍａ−ｆｒｅｅ）」という用語は、本明細書では、基板処理領域にプラズマ出力を印加しない、または実質的に印加しない間の基板処理領域を説明するために使用されることになる。記載されたエッチング剤（金属およびハロゲン含有前駆体）は、本明細書の金属含有材料をエッチングする動作中に基板処理領域をプラズマフリーにできるようにするエネルギー的に好ましいエッチング反応経路を有する。言い換えれば、１つまたは複数の実施形態によれば、基板処理領域内の電子温度は、０．５ｅＶ未満、０．４５ｅＶ未満、０．４ｅＶ未満、または０．３５ｅＶ未満でありうる。さらに、実施形態において、金属およびハロゲン含有前駆体は、基板処理領域に進入する前にいかなる遠隔プラズマにおいても励起されていないことがある。例えば、遠隔プラズマ領域または別個のチャンバ領域が存在し、ハロゲン含有前駆体を基板処理領域に向かって導くために使用される場合、別個のチャンバ領域または遠隔プラズマ領域は、本明細書で定義されるようにプラズマフリーでありうる。
【００６４】
金属およびハロゲン含有前駆体が通過する基板処理領域および任意の遠隔領域は、１つまたは複数の実施形態によれば「水素フリー（ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｆｒｅｅ：水素がない）」でありうる。実施形態において、水素および−ＯＨ基は、エッチングプロセスが妨げられるように、金属および金属窒化物に材料を追加しうる。金属膜または金属窒化物膜は、薄くなる代わりに厚くなってもよい。基板処理領域内に水素が存在すると、有効エッチング選択性が低下することがある。
【００６５】
いくつかの実施形態では、金属およびハロゲン含有前駆体（例えば、ＷＣｌ６）には、約５ｓｃｃｍから５００ｓｃｃｍの範囲内、約１０ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍの範囲内、約２５ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの範囲内、約５０ｓｃｃｍから１５０ｓｃｃｍの範囲内、または約７５ｓｃｃｍから１２５ｓｃｃｍの範囲内の流量でキャリアガスが供給される。
【００６６】
１つまたは複数の実施形態によれば、反応は熱的に進行し、基板自体の温度によってのみ励起されうる。基板の温度を使用してエッチング反応をもたらす実施形態では、「プラズマフリー（ｐｌａｓｍａ−ｆｒｅｅ）」という用語は、プラズマ出力を使用しないまたは実質的に使用しない応用時の基板処理領域を説明するために、本明細書で使用されうる。プラズマ出力はまた、適切な反応を進行可能にするために小さな閾値量未満に維持されうる。基板処理領域に印加されるプラズマ出力は、１００ワット未満、５０ワット未満、３０ワット未満、１０ワット未満であり、様々な実施形態において０ワットでありうる。基板処理領域内の圧力は、約０．１Ｔｏｒｒから５０Ｔｏｒｒの範囲、約０．２Ｔｏｒｒから３０Ｔｏｒｒの範囲、約０．５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒの範囲、約１Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲でありうる。
【００６７】
図１４Ａから図１４Ｃを参照すると、いくつかの実施形態は、第３の材料２４０の表面２４７上に間隙充填金属２５０を堆積することをさらに含む。間隙充填金属２５０は、第３の材料２４０の開口部２４５を充填し、図１４Ｂおよび図１４Ｃの断面図に示すように、第１の材料２１０と電気的接触を形成する。
【００６８】
間隙充填金属２５０は、第１の材料２１０と同じであっても、または第１の材料２１０とは異なるものであってもよい任意の適切な金属とすることができる。いくつかの実施形態では、間隙充填金属２５０は、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、テクネチウム、鉄、アルミニウム、およびガリウムのうちの１つまたは複数を含む。
【００６９】
図１５Ａから図１５Ｃを参照すると、いくつかの実施形態は、第３の材料２４０の表面２４７から間隙充填金属２５０を除去することをさらに含む。表面２４７から間隙充填金属２５０を除去すると、間隙充填金属２５０が第３の材料２４０の開口部２４５内に残る。このプロセスは、第１の材料２１０と、別のプロセスによって表面２４７の上部に形成された材料との間に電気的接触を提供する自己整合ビアを生成しうる。
【００７０】
間隙充填金属２５０の除去は、任意の適切な技術によって行うことができる。例えば、エッチングプロセスまたは平坦化プロセスである。いくつかの実施形態では、間隙充填金属２５０は、実質的に滑らかな表面を残すように材料を研磨することによって除去される。表面２４７を研磨し平滑化するために、化学機械平坦化（ＣＭＰ）技術を使用することができる。間隙充填金属２５０の除去中に、ある量の第３の材料２４０が除去されてもよい。除去される第３の材料２４０の量は、第３の材料２４０のもとの厚さの約ゼロ％から約９５％までとすることができる。
【００７１】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は、層を形成する前および／または後に処理を受ける。この処理は、同じチャンバ内で、または１つまたは複数の別々の処理チャンバ内で実行することができる。いくつかの実施形態では、基板を第１のチャンバから、さらなる処理のための別の第２のチャンバに移動させる。基板は、第１のチャンバから別の処理チャンバに直接移動させることができ、または第１のチャンバから１つまたは複数の移送チャンバに移動させてから、別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してい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（ｃｌｕｓｔｅｒ  ｔｏｏｌ）」または「クラスタシステム（ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）」などと呼ばれることがある。
【００７２】
概して、クラスタツールは、基板の中心測定および配向、ガス抜き、アニーリング、堆積、および／また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つまた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のチャンバおよび中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバおよび複数のロードロックチャンバの間で基板を往復搬送することができるロボットを収納しうる。移送チャンバは、通常、真空条件に維持され、１つのチャンバから別のチャンバへ、および／または、クラスタツールの前端に置かれたロードロックチャンバへ、基板を往復搬送するための中間段階を提供する。本発明に適合されうる２つの周知のクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、どちらもカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手可能である。しかしながら、本明細書に記載されるようなプロセスの特定のステップを実行する目的で、チャンバの正確な配置および組み合わせは変更されうる。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、およ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処理を実行することにより、その次の膜を堆積する前に酸化することなく、空気中の不純物との基板の表面汚染を回避することができる。
【００７３】
１つまたは複数の実施形態によれば、基板は、連続的に真空または「ロードロック」条件下にあり、１つのチャンバから次のチャンバへ移動されるときに、周囲空気にさらされない。よって、移送チャンバは真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが、処理チャンバまたは移送チャンバの中に存在しうる。いくつかの実施形態では、反応物質の一部または全部を除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つまたは複数の実施形態によれば、反応物質が堆積チャンバから移送チャンバおよび／またはさらなる処理チャンバに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、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。
【００７４】
基板は、単一基板堆積チャンバの中で処理することができ、そこでは、単一の基板が搬入され、処理され、そして別の基板が処理される前に搬出される。基板は、複数の基板が個々に、チャンバの第１の部分へと搬入され、チャンバを通って移動し、かつ、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方法で処理することもできる。チャンバおよび関連するコンベヤシステムの形状は、直線経路または曲線経路を形成しうる。付加的に、処理チャンバは、複数の基板が、中心軸の周りを移動し、カルーセル経路全体を通して、堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などの処理にさらされるカルーセルであってもよい。
【００７５】
処理の間、基板は、加熱または冷却することができる。そのような加熱または冷却は、基板支持体の温度を変化させること、および基板表面へ加熱されたまたは冷却されたガスを流すことを含むが、これらに限定されない、任意の適切な手段により、達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、伝導で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つまたは複数の実施形態では、用いられているガス（反応性ガスまたは不活性ガスのいずれか）が、基板温度を局所的に変化させるために、加熱または冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流で変化させるために、ヒータ／クーラが、基板表面に隣接してチャンバ内部に置かれる。
【００７６】
基板はまた、処理の間、静止または回転させることができる。回転する基板は、連続的にまたは不連続なステップで、回転させることができる。例えば、基板は、処理全体を通じて回転させてもよく、または種々の反応性ガスもしくはパージガスへの曝露と曝露の間に、少量ずつ回転させることができる。処理の間に基板を（連続的または段階的のいずれかで）回転させることは、例えば、ガス流の形状寸法における局所的な変動性の効果を最小化することによって、より均一な堆積またはエッチング形成に役立つことがある。
【００７７】
この明細書全体を通じての、「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「ある実施形態（ｃｅｒｔａｉｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「１つまたは複数の実施形態（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、または「実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、または特性が、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。ゆえに、この明細書全体を通しての様々な箇所での「１つまたは複数の実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「ある実施形態では（ｉｎ  ｃｅｒｔａｉｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、または「１つの実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔまたはｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」などの文言が現れても、必ずしも本発明の同一の実施形態に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つまた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されてもよい。
【００７８】
本明細書に記載の発明は特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本発明の原理および用途の単なる例示であると理解すべきである。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置に対して、様々な修正および変形を実行可能であることが当業者には明らかだろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にある修正及び変形を含むことが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【国際調査報告】
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