(57)【要約】  基板表面の少なくとも１つの特徴上に膜を形成することを含む方法が記載されている。少なくとも１つの特徴を充填することにより少なくとも１つの特徴から膜が成長するように、膜を膨張させる。自己整合ビアを形成する方法も記載されている。【選択図】図２Ｂ
2019521518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理する方法であって、
少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することであって、前記少なくとも１つの特徴は、前記基板表面から底面までの深さに延び且つ第１の側壁と第２の側壁とによって画定される幅を有する、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することと、
前記基板表面上と、前記少なくとも１つの特徴の前記第１の側壁、第２の側壁、及び底面上に膜を形成することと、
前記少なくとも１つの特徴を充填するために前記膜を膨張させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記膜を膨張させることにより、前記膜が前記少なくとも１つの特徴からまっすぐ上に膨張する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記膜を膨張させることにより、前記基板表面と前記膜との間に間隙が形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記膜は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ又はＬａのうちの一または複数を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記膜を膨張させることは、前記膜をＯ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／Ｈｅ又はＮ２／Ａｒ／Ｈｅのうちの一または複数を含む酸化剤、アンモニア、ヒドラジン、ＮＯ２又は窒素プラズマのうちの一または複数を含む窒化剤、トリメチルシラン、シラン、ジシラン、及び／又はゲルマニウムを含む化合物のうちの一または複数を含むケイ化剤に暴露することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記膜を膨張させることは、約３００℃を上回る温度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
堆積された前記膜は、共形性である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記特徴は、１０：１以上のアスペクト比を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記膜にドーパントをドーピングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記膜をドーピングすることは、前記膜を形成することと共に行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記膜をドーピングすることは、前記膜を形成することに連続して実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記膜を処理することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記膜を処理することは、前記膜をアニーリングすることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記膜を形成することにより、前記少なくとも１つの特徴に継目が形成されない、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
処理する方法であって、
少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することであって、前記少なくとも１つの特徴は前記基板表面から底面までの深さに延び且つ第１の側壁と第２の側壁とによって画定される幅を有し、前記基板表面は前記少なくとも１つの特徴を充填し且つ前記基板表面の上に延びている膜を含む、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することと、
前記特徴内の前記基板表面と膜が露出したままになるように、前記基板表面の上の前記膜を除去することと、
前記少なくとも１つの特徴から延びている前記膜の柱を形成するために、前記特徴内の前記膜を膨張させて前記膜をまっすぐ上に成長させることと、
前記基板表面上に物質層を形成することと、
前記少なくとも１つの特徴の上に前記物質層が残るように、前記膜の前記柱を除去することと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示は概して、薄膜を堆積させて処理する方法に関する。詳細には、本開示は、基板の狭いトレンチを充填するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体産業は、単位面積当たりの機能性をより高くするためにより小型化した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と、デバイス間の間隙／空間も縮小するため、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。不規則な形をしてい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／間隙を高品質の誘導体物質で充填することは、間隙充填、ハードマスク及びスペーサ適用を含む既存の方法での実行においてますます問題となりつつある。
【０００３】
［０００３］当技術分野において、小さい限界寸法を有するチップ設計のための新たな方法が必要である。更に、ハードマスク及びスペーサ適用のための高品質の金属酸化膜だけでなく、基板上にパターニングされた膜を形成するための方法が絶えず必要である。
【発明の概要】
【０００４】
［０００４］本開示の一又は複数の実施形態は、処理する方法を対象とする。少なくとも１つの特徴を有する基板が提供される。少なくとも１つの特徴は、基板表面から底面までの深さに延び、第１の側壁と第２の側壁とによって画定される幅を有する。膜は、少なくとも１つの特徴の底面である。少なくとも１つの特徴を充填するために、膜が膨張させられる。
【０００５】
［０００５］本開示の追加的な実施形態は、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することを含む、処理する方法を対象とする。少なくとも１つの特徴は、基板表面から底面までの深さに延び、第１の側壁と第２の側壁とによって画定される幅を有する。金属膜が、基板表面と、少なくとも１つの特徴の第１の側壁、第２の側壁及び底面上に形成される。膜の上部が金属酸化物、金属窒化物、金属ケイ素化合物及び／又は金属ゲルマニウム核種を含み、膜の底部が金属膜を含むように、少なくとも１つの特徴を充填するために金属膜が膨張させられる。
【０００６】
［０００６］本開示の更なる実施形態は、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を提供することを含む、処理する方法を対象とする。少なくとも１つの特徴は、基板表面から底面までの深さに延び、第１の側壁と第２の側壁とによって画定される幅を有する。基板表面は、少なくとも１つの特徴を充填し且つ基板表面の上に延びている膜を含む。基板表面の上の膜は、特徴内の基板表面と膜が露出したままになるように除去する。
少なくとも１つの特徴から延びている膜の柱を形成するために、特徴内の膜を膨張させて膜をまっすぐ上に成長させる。基板表面上に物質層を形成し、少なくとも１つの特徴の上に物質層が残るように、膜の柱を除去する。
【０００７】
［０００７］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一又は複数の実施形態に係る基板の特徴を示す断面図である。
【図２】Ａ及びＢは、本開示の一又は複数の実施形態に係る間隙充填プロセスを示す概略断面図である。
【図３】本開示の一又は複数の実施形態に係る酸化膜を示す断面図である。
【図４】本開示の一又は複数の実施形態に係る酸化膜を示す断面図である。
【図５】Ａ〜Ｃは、本開示の一又は複数の実施形態に係るプロセスを示す概略断面図である。
【図６】Ａ〜Ｃは、本開示の一又は複数の実施形態に係るプロセスを示す概略断面図である。
【図７】Ａ〜Ｄは、本開示の一又は複数の実施形態に係るプロセスを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００１５］本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が以下の説明で提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないということを理解されたい。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することができる。
【００１０】
［００１６］本書で使用する「基板」とは、製造プロセス中に膜処理が実行される任意の基板又は基板上に形成された材料表面のことを指す。例えば、処理が実施されうる基板表面は、用途に応じて、シリコン、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化シリコン、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、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、並びに、金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電材料などの、他の任意の材料を含む。基板は半導体ウエハを含むが、それに限定されるわけではない。基板表面を研磨し、エッチングし、還元し、酸化させ、ヒドロキシル化し、アニールし、ＵＶ硬化させ、電子ビーム硬化させ、かつ／又はベイクするために、基板は前処理プロセスに曝露されることがある。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示された任意の膜処理ステップが、以下でより詳細に開示される基板上に形成された下層上で実施されてよい。「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ように意図されている。したがって、例えば基板表面上に膜／層または部分膜／部分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、基板表面になるのである。
【００１１】
［００１７］本開示の一または複数の実施形態は、いずれかの共形性、非共形性の、及び／又は低アスペクト比から高アスペクト比の間隙／トレンチ／ボイドの充填用途のために金属酸化膜を堆積させるための方法を対象とする。本開示の実施形態は、小さい寸法を有する高アスペクト比（ＡＲ）構造の膜（例：金属酸化膜）を堆積させる方法を有利に提供する。本開示のいくつかの実施形態は、間隙に継目を形成することなく、間隙を充填する方法を有利に提供する。本開示の一または複数の実施形態は、自己整合ビアを形成する方法を有利に提供する。
【００１２】
［００１８］図１に、特徴１１０を有する基板１００の部分断面図を示す。図面に、例示目的で単一の特徴を有する基板を示したが、当業者には、１つを上回る特徴がありうることが理解されるだろう。特徴１１０の形状は、非限定的に、トレンチ及び円筒形のビアを含む、いずれかの好適な形状であってよい。特定の実施形態では、特徴１１０はトレンチである。これに関して使用する場合、「特徴」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。特徴の適切な例には、非限定的に、上部、２つの側壁、及び底部を有するトレンチ、上部と、表面から上向きに延びている２つの側壁とを有する先端部、及び表面から下向きに延び、空いた底部を有する側壁を有するビアとが含まれる。特徴又はトレンチは、任意の好適なアスペクト比（特徴の深さ対特徴の幅の比率）を有しうる。ある実施形態では、アスペクト比は、約５：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、３０：１、３５：１又は４０：１以上となる。
【００１３】
［００１９］基板１００は、基板表面１２０を有する。少なくとも１つの特徴１１０は、基板表面１２０に開口部を形成している。特徴１１０は、基板表面１２０から底面１１２までの深さＤに延びている。特徴１１０は、特徴１１０の幅Ｗを画定する第１の側壁１１４及び第２の側壁１１６を有する。側壁及び底部によって形成される空きエリアは、間隙とも称される。
【００１４】
［００２０］基板１００が処理のために提供される、図２Ａ及び２Ｂを参照する。これに関連して使用する「提供される（ｐｒｏｖｉｄｅｄ）」という用語は、更なる処理のために、基板がある位置又は環境に置かれることを意味する。
【００１５】
［００２１］膜１３０は、基板表面１２０と、特徴１１０の壁及び底面上に形成される。膜１３０は、非限定的に、化学気相堆積、プラズマ強化化学気相堆積、原子層堆積、プラズマ強化原子層堆積、及び／又は物理的気相堆積を含むいずれかの好適なプロセスによって形成されるいずれかの好適な膜であってよい。ある実施形態では、膜１３０は、原子層堆積又はプラズマ強化原子層堆積によって形成される。
【００１６】
［００２２］ある実施形態では、膜１３０は、金属膜又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、Ｏｓ、Ｕ及び／又はＬａのうちの一または複数を含む膜を非限定的に含む。ある実施形態では、金属膜はタングステンを含む。ある特定の実施形態では、金属膜はタングステンを含まない。ある実施形態では、金属膜は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｕ及び／又はＬａのうちの一または複数を含まない。適切な金属含有膜は、金属膜の誘導体を含む。適切な金属膜の誘導体は、非限定的に、窒化物、ホウ化物、炭化物、酸素窒化物、酸化ホウ化物、オキシカーバイド、炭窒化物、炭化ホウ素、窒化ホウ素、炭窒化ホウ素、酸炭窒化ホウ素、酸炭窒化物、酸炭化ホウ素及び酸窒化ホウ素を含む。当業者は、堆積された金属膜は、金属膜とともに不定比量の原子を有しうることを理解するだろう。例えば、ＷＮと記号表示された膜は、異なる量のタングステン及び窒素を有しうる。ＷＮ膜は例えば、９０原子％のタングステンであってよい。タングステン窒化膜を表すのにＷＮを使用するのは、膜がタングステンと窒素原子を含み、膜が特定の組成物に限定されると見なすべきでないことを意味する。ある実施形態では、膜は、本質的に記号表示された原子から成る。例えば、本質的にＷＮから成る膜とは、膜の組成物が約９５％、９８％、又は９９％以上のタングステン及び窒素原子であることを意味する。ある実施形態では、膜１３０はタングステンを含む。ある実施形態では、膜１３０は、本質的にタングステンから成る。一又は複数の実施形態では、膜は、チタンを含む。ある実施形態では、膜は、本質的にチタン又は窒化チタンから成る。
【００１７】
［００２３］ある実施形態では、膜１３０は、少なくとも１つの特徴１１０上に共形的に形成される。本書で使用する「共形性（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」又は「共形的（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）」という用語は、膜の平均的な厚みに対して、１％未満の変形を有する厚みで露出面に付着して、その面を均一に覆う層のことを指す。例えば、１０００Åの厚さの膜は、厚さにおいて１０Å未満の変形を有することになる。この厚み及び変形は、凹部の端部、角部、側部、及び底部を含む。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層は、複雑な表面上の本質的に均一な厚みの堆積領域の上にカバレッジをもたらすことになる。
【００１８】
［００２４］ある実施形態では、膜１３０は、連続的な膜である。本書で使用する「連続」という用語は、堆積層の下層の材料を露出させる間隙又はベアスポット（ｂａｒｅ  ｓｐｏｔ）がない状態で露出面全体を覆う層のことを指す。連続層は、膜の総表面積の約１％未満の表面積の間隙又はベアスポットを有し得る。
【００１９】
［００２５］ある実施形態では、膜１３０は、特徴１１０内でほぼ継目なしに形成される。ある実施形態では、特徴１１０の幅Ｗ内に継目１１５が形成されうる。継目１１５は、特徴１１０の壁１１４、１１６の間に形成されるいずれかの間隙、空間又はボイドであってよい。
【００２０】
［００２６］膜１３０をその後膨張させることにより体積膨張を起こすことができ、特徴が充填され、膜１３０が特徴から延びることが可能になる。図２Ｂに示すように、膜を膨張させることにより、元の膜１３０の体積膨張が起こり、特徴が充填される。膜１３０の膨張は、約１０％〜約１０００％の範囲、又は約５０％〜約８００％の範囲、又は約１００％〜約７００％の範囲であってよい。ある実施形態では、膜１３０は、約１５０％、２００％、２５０％、３００％又は３５０％以上の量だけ膨張する。ある実施形態では、膜１３０は、約３００％〜約４００％の範囲の量だけ膨張する。図２Ｂに示すように、膜１３０の膨張により、継目１１５が充填されるようになる。
【００２１】
［００２７］ある実施形態では、膜１３０は、金属膜又は金属含有膜を金属酸化膜に変換するために、酸化剤又は酸化条件に暴露することによって膨張させる。酸化剤は、非限定的に、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｎ２／Ａｒ、Ｎ２／Ｈ、Ｎ２／Ａｒ／Ｈｅ及びこれらの組合せを含むいずれかの好適な酸化剤であってよい。ある実施形態では、酸化条件には、熱酸化、プラズマ酸化、遠隔プラズマ酸化、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）が含まれる。
【００２２】
［００２８］ある実施形態では、膜１３０は、金属膜又は金属含有膜を金属窒化膜に変換するために、窒化剤又は窒化条件に暴露することによって膨張させる。窒化剤は、非限定的に、アンモニア、ヒドラジン、ＮＯ２、Ｎ２／Ａｒプラズマ、Ｎ２／Ｈｅプラズマ、Ｎ２／Ａｒ／Ｈｅプラズマ及びこれらの組合せを含むいずれかの好適な窒化剤であってよい。ある実施形態では、窒化条件には、熱窒化、プラズマ窒化、遠隔プラズマ窒化、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）が含まれる。
【００２３】
［００２９］ある実施形態では、膜１３０は、金属膜又は金属含有膜を金属ケイ化膜に変換するために、ケイ化剤又はケイ化条件に暴露することによって膨張させる。ケイ化剤は、非限定的に、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、トリメチルシラン、トリメチルシリル置換基を有する化合物及びこれらの組合せを含むいずれかの好適なケイ化剤であってよい。ある実施形態では、ケイ化条件には、熱ケイ化、プラズマケイ化、遠隔プラズマケイ化、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）が含まれる。
【００２４】
［００３０］ある実施形態では、膜１３０は、金属膜又は金属含有膜を金属ゲルマニウム化膜に変換するために、ゲルマニウム化剤又ゲルマニウム化条件に暴露することによって膨張させる。ゲルマニウム化剤は、非限定的に、ゲルマン、ジゲルマン、トリゲルマン、テトラゲルマン、ペンタゲルマン、ヘキサゲルマン、トリメチルゲルマニウム、トリメチルゲルマニル置換基を有する化合物及びこれらの組合せを含むいずれかの好適なゲルマニウム化剤であってよい。ある実施形態では、ゲルマニウム化条件には、熱ゲルマニウム化、プラズマゲルマニウム化、遠隔プラズマゲルマニウム化、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）が含まれる。
【００２５】
［００３１］膜の処理、又は膜１３０の膨張は、例えば膜の組成及び膨張剤に応じて、いずれかの好適な温度で行われうる。ある実施形態では、膜膨張は、約２５℃〜約１１００℃の範囲内の温度で行われる。ある実施形態では、膨張は、約２５０℃、約３００℃、約３５０℃、約４００℃、約４５０℃、約５００℃又は約５５０℃以上の温度で行われる。
【００２６】
［００３２］ある実施形態では、膜１３０を、約２５Å〜約２００Åの範囲内、又は約５０Å〜約１５０Åの範囲内の厚さだけ堆積させる。一または複数の実施形態では、膜１３０を、約５０Åの厚さだけ堆積させ、膜には実質的に継目が形成されない。継目の形成は、特徴１１０が膜で充填される前に、膜の厚みが特徴の上部で閉じるところで起きる。ある実施形態では、基板表面は、少なくとも１つの特徴の側壁間に継目を有する膜を有する。これに関連して使用する「間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」という用語は、継目と、特徴の側壁との間の継目の両側にいくらかの膜があることを意味する。継目は、側壁のぴったり中心であることに限定されない。
【００２７】
［００３３］例えば酸化による膜１３０の膨張中に、基板表面１２０の上部に間隙１４０が形成される。間隙１４０は、酸化環境と一致する、あるいは異なる組成のものであってよい内容物を有しうる。例えば、窒素プラズマを使用した酸化環境では、窒素環境による間隙１４０が形成されうる。膨張剤は、間隙１４０のサイズ及び内容物に影響を与えうる。例えば、膜を膨張させるのに窒化剤が使用された場合、間隙１４０には窒素が含まれうる。
【００２８】
［００３４］図３に示すように、膨張中は、特徴上部の特徴形状の忠実度が保たれるため、膜１３０は特徴１１０からまっすぐ上に成長する。これに関連して使用する「まっすぐ上」という用語は、膜により間隙１４０周囲に表面１４４が形成され、特徴の側壁１１４に隣接する表面１４４の一部が側壁１１４とほぼ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の接合部に形成される角度は±１０°である。この種の膨張は、等方的に成長してマッシュルーム状の上部を形成することが予期されていた。まっすぐのセグメント１４２を形成するような膜１３０の膨張は、予期されていなかった。
【００２９】
［００３５］ある実施形態では、膨張前に膜１３０にドーパントがドープされる。ドーパントは、膜１３０の形成と同時に、あるいは膜の堆積に連続して別のプロセスで膜１３０の中に組み込まれうる。例えば、膜１３０の堆積は、同じプロセスチャンバ又は異なるプロセスチャンバのいずれかで別々のプロセスにおいて膜１３０にドーパントをドープした後で、行うことができる。ある実施形態では、膜１３０の堆積は、単一プロセスにおいてドーピングとともに行われる。例えば、膜前駆体とドーパントを処理チャンバの中へ同時に流して、膜１３０を形成することができる。
【００３０】
［００３６］ある実施形態は、オプションの処理プロセスを含む。処理プロセスは、膜の幾つかのパラメータを改善するために膜１３０を処理する。ある実施形態では、処理プロセスは、膜をアニーリングすることを含む。ある実施形態では、処理は、堆積及び／又は還元に使用されるのと同じプロセスチャンバでのインシトゥ（その場）アニールによって実施されうる。好適なアニーリング処理には、非限定的に、急速熱処理（ＲＴＰ）又は急速熱アニール（ＲＴＡ）、スパイクアニール、又はＵＶ硬化、又は電子ビーム硬化及び／又はレーザアニールが含まれる。アニール温度は、約５００℃〜９００℃の範囲内でありうる。アニール中の環境の組成物には、Ｈ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４等の一または複数が含まれうる。アニール中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ〜約７６０Ｔｏｒｒ（１ａｔｍ）の範囲内であってよい。
【００３１】
［００３７］プロセスを酸化と称したが、当業者には、本開示が酸化反応で膜を膨張させることに限定されないことが理解されるだろう。様々な実施形態を表すのに酸化反応を使用することは便宜上のためだけであり、本開示の範囲を限定するものではない。図４を参照する。ある実施形態では、特徴１１０の上部（まっすぐなセグメント１４２）における酸化量は、底部１３１における酸化量よりも大きい。ある実施形態では、特徴１１０の底部１３１における膜１３０の酸化はわずか、あるいはまったくない。図５Ａ〜５Ｃに、特徴１１０ｍの底部、例えばトレンチに膜を堆積させる方法を示す。膜１３０は、いずれかの好適な技法によって堆積される。例えば、図５Ａにおいては、原子層堆積によって基板上にタングステン膜を堆積させることができる。図５Ｂの膜１３０は、酸化し膨張して、特徴１１０を充填する。膜１３０の上部１４２は、堆積金属（例えば、酸化タングステン）の酸化物を含み、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との間の差を利用して、基板から選択的に材料をエッチングすることができる。図５Ｃに示すように、膜１３０が、酸化物に対して選択的なエッチプロセスのために堆積された場合、上部１４２の酸化膜を除去して、底部１３１の金属膜を残すことができる。
【００３２】
［００３８］図６Ａ〜６Ｃに、本開示の別の実施形態を示す。図６Ａに、少なくとも１つの特徴（例えば、トレンチ）１１０を有する基板１００を示す。図６Ｂに示すように、金属膜１３０は、特徴１１０の底部に堆積する。図６Ｃにおいて膜１３０を酸化させることにより、膜が膨張して特徴１１０が充填されうる。
【００３３】
［００３９］図７Ａ〜７Ｄに、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では、酸化膜１３０を有する基板が提供されている。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、研磨又はエッチプロセスが実施されうる。膜１３０は、特徴１１０内に特徴１１０を充填するように残る。図７Ｃに示すように、膜１３０を次に酸化させて、膜１３０を上向きに成長させることができる。膜１３０の側面は特徴１１０の側面とほぼ同一平面上のままとなるため、特徴１１０から柱が延びた状態になる。物質層１６０が、基板１００の表面１２０上に堆積される。図７Ｄに示すように、膜１３０を（例えば、エッチングによって）除去して、特徴１１０が特徴１１０の上部と整合した物質層１６０を有するようにすることができる。
【００３４】
［００４０］図４〜図７Ｄに示す実施形態の酸化反応は、窒化反応、ケイ化反応、又はゲルマニウム化反応であってよい。当業者には、他のプロセス及び反応を利用して、特徴内の膜を膨張させる、あるいは膜をまっすぐ上に成長させることができることが理解されるだろう。
【００３５】
［００４１］一又は複数の実施形態により、基板に、層の形成に先立って、及び／又は層の形成後に処理が施される。この処理は、同じチャンバ内、又は、一又は複数の別個の処理チャンバ内で実施されうる。一部の実施形態では、基板は、第１のチャンバから、更なる処理のために別個の第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れうるか、又は、第１のチャンバから一又は複数の移送チャンバに移動され、次いで別個の処理チャンバへと移動されうる。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）」又は「クラスタシステム（ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）」などと称されうる。
【００３６】
［００４２］クラスタツールは概して、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニール処理、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。一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していてよい。移送チャンバは通常、真空条件で維持されており、基板を、あるチャンバから、別のチャンバ及び／またはクラスタツールの前端部に位置付けら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している。本発明のために適合されうる二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、チャンバの実際の配置及び組合せは、本書に記載のプロセスの特定のステップを実施する目的で変更することが可能である。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、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、脱ガス、配向決め、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含むが、それらに限定されるわけではない。クラスタツールのチャンバ内でプロセスを実行することにより、後続膜の堆積に先立って酸化を起こすことなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避しうる。
【００３７】
［００４３］一又は複数の実施形態によると、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。したがって、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。処理チャンバ又は移送チャンバ内には、不活性ガスが存在し得る。一部の実施形態では、反応体の一部又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。一又は複数の実施形態により、反応体が堆積チャンバから、移送チャンバにかつ／又は追加の処理チャンバに移動することを防止するために、堆積チャンバの出口にパージガスが注入される。ゆえに、不活性ガスの流れがチャンバの出口にカーテンを形成する。
【００３８】
［００４４］基板は、単一の基板堆積チャンバ内で処理されてよく、この単一の基板堆積チャンバでは、別の基板が処理される前に単一の基板がローディングされ、処理され、かつアンローディングされる。基板は、複数の基板が個々に、チャンバの第一部分の中へとローディングされ、チャンバを通って移動し、かつ、チャンバの第二部分からアンローディングされる、コンベヤシステムに類似した連続的な様態で処理されることも可能である。チャンバ及び関連するコンベヤシステムの形状により、直線経路又は湾曲経路が形成されうる。加えて、処理チャンバはカルーセルであってよく、このカルーセルにおいて、複数の基板が、中心軸の周りで移動され、かつ、カルーセル経路全体を通じて堆積、エッチング、アニール処理、洗浄などのプロセスに曝露される。
【００３９】
［００４５］処理中、基板は加熱又は冷却されてもよい。そうした加熱または冷却は、限定されないが、基板支持体の温度を変化させること、及び、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、任意の適切な手段によって、達成することができる。ある実施形態では、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。一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、用いられるガス（反応性ガス或いは不活性ガス）が加熱又は冷却される。一部の実施形態では、基板温度を対流によって変化させるため、ヒータ／クーラは、基板表面に隣接してチャンバ内に配置される。
【００４０】
［００４６］基板はまた、処理中に、静止状態でありうるか、又は回転されうる。回転する基板は、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しうるか、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、少しずつ回転しうる。処理中に基板を（連続的に或いは段階的に）回転させることは、例えばガス流形状の局所的可変性の影響を最少化することによって、より均一な堆積又はエッチングの生成に役立ちうる。
【００４１】
［００４７］この明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「一又は複数の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、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。ゆえに、この明細書全体の様々な箇所での「一又は複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」などの表現は、必ずしも、本開示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、又は特性は、一又は複数の実施形態において任意の適切な様態で組み合わせることができる。
【００４２】
［００４８］本明細書の開示内容を特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、これらの実施形態は本開示の原理及び用途の例示にすぎないことを理解されたい。本開示の精神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改変及び変形を行い得ることが、当業者には明らかになろう。ゆえに、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である改変例及び変形例を含むことが意図されている。
【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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【国際調査報告】
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