(57)【要約】  クラッキングする傾向を減少させた、間隙充填酸化ケイ素層の形成が記載される。堆積は、トレンチの充填を容易にする、流動可能なシリコン含有層の形成を含む。高い基板温度における後続の処理が、従来技術の方法に従って形成された流動可能な膜よりも、誘電体膜中のクラッキングを少なくする。間隙充填酸化ケイ素層の形成に先立って堆積された圧縮性ライナ層が記載され、後続して堆積される膜がクラックする傾向を減少する。流動可能なシリコン含有層の後に堆積される圧縮性キャッピング層も、クラッキングを減少させるように決定された。圧縮性ライナ層および圧縮性キャッピング層は、単独でまたは組み合わせて使用され、クラッキングを減少させ、多くの場合クラッキングをなくすことができる。開示した実施形態の圧縮性キャッピング層は、下にある窒化ケイ素の層を酸化ケイ素層に変換できることが、さらに確定されている。【選択図】図１
2013508975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチを含有する基板上に酸化ケイ素層を形成する方法であって、
前記基板を基板処理チャンバの中に移送するステップと、
前記基板上および前記トレンチ内に圧縮性ライニング層を形成するステップと、
前記基板上および前記トレンチ内に誘電体層を形成するステップであって、前記誘電体層が最初に流動可能であるステップと、
前記誘電体層を硬化するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記圧縮性ライニング層が、炉、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤおよびＨＤＰ−ＣＶＤのうちの１つを使用して堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電体層を硬化するステップの前記動作の前に、前記誘電体層の上に圧縮性キャッピング層を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トレンチが約５０ｎｍ以下の幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
トレンチを含有する基板上に酸化ケイ素層を形成する方法であって、
前記基板を基板処理チャンバの中の基板処理領域内に移送するステップと、
遠隔プラズマ領域内にプラズマ前駆体を流してプラズマ流出物を形成するステップと、
前記基板処理領域内で前記プラズマ流出物とシリコン含有前駆体の流れを組み合わせるステップであって、前記シリコン含有前駆体の前記流れがプラズマにより励起されていないステップと、
前記基板上および前記トレンチ内にシリコン−酸素含有層を形成するステップと、
前記シリコン−酸素含有層の上に圧縮性キャッピング層を形成するステップと、
前記シリコン−酸素含有層を硬化するステップと
を含む方法。
【請求項６】
前記基板上に前記シリコン−酸素含有層を形成するステップの前記動作の前に、圧縮性ライナ層を形成するステップの動作をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記シリコン含有前駆体がシリコン−炭素含有前駆体を含み、前記プラズマ流出物がラジカル酸素前駆体を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記シリコン−炭素含有前駆体が、ＴＭＯＳ、ＴｒｉＭＯＳ、ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＨＭＤＳ、ＴＭＣＴＲ、ＴＭＣＴＳ、ＯＭＴＳ、ＴＭＳ、ＨＭＤＳＯおよびＴＭＤＳＯのうちの少なくとも１つを含み、前記プラズマ前駆体が、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２ＯおよびＮＨ４ＯＨのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記トレンチが約５０ｎｍ以下の幅を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記シリコン含有前駆体がシリコン−窒素含有前駆体を含み、前記プラズマ流出物がラジカル窒素前駆体を含み、前記方法が、堆積された膜を前記シリコン−酸素含有層に少なくとも部分的に変換するために、前記基板をオゾン含有雰囲気中で加熱するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記シリコン−窒素含有前駆体がＨ２Ｎ（ＳｉＨ３）、ＨＮ（ＳｉＨ３）２、およびＮ（ＳｉＨ３）３のうちの少なくとも１つを含み、前記プラズマ前駆体が、ＮＨ３、ＮＨ４ＯＨ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２およびＨ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記遠隔プラズマ領域が、前記基板処理チャンバ内にあり、シャワーヘッドによって前記基板処理チャンバから分離される、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧縮性キャッピング層が、炉、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤおよびＨＤＰ−ＣＶＤのうちの１つを使用して堆積される、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
トレンチを含有する基板上に酸化ケイ素層を形成する方法であって、
前記基板を基板処理チャンバの中の基板処理領域内に移送するステップと、
遠隔プラズマ領域内にプラズマ前駆体を流してプラズマ流出物を形成するステップと、
前記基板処理領域内で前記プラズマ流出物とシリコン含有前駆体の流れを組み合わせるステップであって、前記シリコン含有前駆体の前記流れがプラズマにより励起さていれないステップと、
前記基板上および前記トレンチ内にシリコン−窒素含有層を形成するステップと、
前記シリコン−窒素含有層の上に圧縮性キャッピング層を形成するステップと、
前記基板を酸素含有雰囲気中で加熱し、前記無炭素シリコン−窒素含有層を前記酸化ケイ素層に変換するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記基板上に前記シリコン−窒素含有層を形成するステップの前記動作の前に、圧縮性ライナ層を形成するステップの動作をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧縮性キャッピング層を形成するステップの前記動作の前に、前記シリコン−窒素含有層をオゾン含有雰囲気中で硬化するステップの動作をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記シリコン含有前駆体がシリコン−窒素含有前駆体を含み、前記プラズマ流出物がラジカル窒素前駆体を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記シリコン−窒素含有前駆体がＨ２Ｎ（ＳｉＨ３）、ＨＮ（ＳｉＨ３）２、およびＮ（ＳｉＨ３）３のうちの少なくとも１つを含み、前記プラズマ前駆体が、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３、Ｎ２およびＨ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸素含有雰囲気が、Ｏ２、Ｏ３およびＨ２Ｏのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記トレンチが約５０ｎｍ以下の幅を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記遠隔プラズマ領域が、前記基板処理チャンバ内にあり、シャワーヘッドによって前記基板処理チャンバから分離される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記圧縮性キャッピング層が、炉、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤおよびＨＤＰ−ＣＶＤのうちの１つを使用して堆積される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１０月２２日出願の「ＳＴＲＥＳＳ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＦＯＲ  ＴＥＮＳＩＬＥ  ＦＩＬＭＳ」と題する米国特許出願第１２／６０４，３３２号のＰＣＴ出願であり、その内容全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる、２００９年８月６日出願の「ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＯＸＩＤＥ  ＵＳＩＮＧ  ＮＯＮ−ＣＡＲＢＯＮ  ＦＬＯＷＡＢＬＥ  ＣＶＤ  ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」と題する米国仮特許出願第６１／２３１，７２９号に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状寸法は、数十年前に半導体デバイスが導入されて以来、劇的に減少してきた。現在の半導体製造機器は、２５０ｎｍ、１８０ｎｍ、および６５ｎｍフィーチャサイズのデバイスを日常的に製造しており、さらに小さな形状寸法のデバイスを製作するために新しい機器が開発され実装されつつある。フィーチャサイズが縮小することにより、空間寸法が縮小したデバイスに構造的な特徴がもたらされた。デバイス上の間隙およびトレンチの幅は狭くなり、間隙深さと間隙幅のアスペクト比は大きくなり、間隙を誘電体材料で充填することはきわめて難しくなっている。堆積する誘電体材料は、間隙を完全に充填する前に上部で詰まりやすく、間隙の中にボイドまたは継目を形成する。
【０００３】
長年にわたって、誘電体材料が間隙の上部を詰まらせることを回避するための、または形成されたボイドまたは継目を「治す（ｈｅａｌ）」ための多くの技法が開発されてきた。回転する基板表面に液相で塗布できるよう、極めて流動性の高い前駆体材料を用いるアプローチ（例えば、ＳＯＧ堆積技法）が開始されている。このような流動可能な前駆体は、ボイドまたは弱い継目を形成することなく、非常に小さな基板間隙の中に流れ、充填することができる。しかし、これらの極めて流動性の高い材料は、堆積させた後、硬化させて固体の誘電体材料にする必要がある。
【０００４】
多くの場合、硬化させるプロセスは、堆積した材料から炭素およびヒドロキシル基を取り除き、酸化ケイ素などの固体誘電体を後に残すための熱処理を含む。残念ながら、炭素およびヒドロキシル核種がなくなると、多くの場合、硬化した誘電体中に細孔が残り、最終的な材料の品質を低下させる。加えて、誘電体を硬化させると体積が縮む傾向もあり、このことによって、誘電体と周囲の基板の界面にクラックおよび空間が残る場合がある。場合によっては、硬化した誘電体の体積は４０％以上減少する可能性がある。
【０００５】
したがって、基板間隙およびトレンチ内にボイド、継目、またはその両方を生成することなく構成された基板上に誘電体材料を形成するための、新しい堆積プロセスおよび材料が必要とされている。細孔がより少なく、収縮が小さく、かつ依然として発生する収縮に対応する、流動可能な誘電体材料を硬化させる材料および方法も必要とされている。本出願中ではこの必要性および他の必要性が対象となる。
【発明の概要】
【０００６】
クラッキングする傾向を減少させた、間隙充填酸化ケイ素層の形成について記載している。堆積は、トレンチの充填を容易にする、流動可能なシリコン含有層の形成を含む。高い基板温度での後続処理は、従来技術の方法に従って形成された流動可能な膜よりも、誘電体膜中のクラッキングを減少させる。間隙充填酸化ケイ素層の形成に先立って堆積される圧縮性ライナ層について記載しているが、これはその後堆積される膜がクラックする傾向を減少する。流動可能なシリコン含有層の後に堆積される圧縮性キャッピング層も、クラッキングを減少させることが確定されている。圧縮性ライナ層および圧縮性キャッピング層は、単独でまたは組み合わせて使用されて、クラッキングを減少させ、多くの場合クラッキングをなくすことができる。開示した実施形態の圧縮性キャッピング層は、下にある窒化ケイ素の層を酸化ケイ素層に変換できることが、さらに確定されている。
【０００７】
一実施形態において、トレンチを含む基板上に酸化ケイ素層を形成する方法は、基板を基板処理チャンバ内に移送すること、基板上およびトレンチ内に圧縮性ライニング層を形成すること、基板上およびトレンチ内に誘電体層を形成することであって、誘電体層が最初は流動性が高いこと、および誘電体層を硬化することを含む。
【０００８】
さらに別の実施形態において、トレンチを含む基板上に酸化ケイ素層を形成する方法は、基板を基板処理チャンバの中の基板処理領域内に移送すること、遠隔プラズマ領域内にプラズマ前駆体を流してプラズマ流出物を形成すること、基板処理領域内でプラズマ流出物とシリコン含有前駆体の流れを組み合わせることであって、シリコン含有前駆体の流れがプラズマにより励起されていないこと、基板上およびトレンチ内にシリコン−酸素含有層を形成すること、シリコン−酸素含有層の上に圧縮性キャッピング層を形成すること、およびシリコン−酸素含有層を硬化することを含む。
【０００９】
さらに別の実施形態において、トレンチを含む基板上に酸化ケイ素層を形成する方法は、基板を基板処理チャンバの中の基板処理領域内に移送すること、遠隔プラズマ領域内にプラズマ前駆体を流してプラズマ流出物を形成すること、基板処理領域内でプラズマ流出物とシリコン含有前駆体の流れを組み合わせることであって、シリコン含有前駆体の流れがプラズマにより励起されていないこと、基板上およびトレンチ内にシリコン−窒素含有層を形成すること、シリコン−窒素含有層の上に圧縮性キャッピング層を形成すること、基板を酸素含有雰囲気中で加熱し、無炭素シリコン−窒素含有層を酸化ケイ素層に変換することを含む。
【００１０】
さらなる実施形態および特徴は、部分的には以下の記載の中に示され、部分的には本明細書を検討すれば当業者に明らかとなり、または開示される実施形態を実施することにより学ぶことができる。開示される実施形態の特徴および利点は、本明細書において記載される手段、組合せ、および方法を用いて具体化され、かつ達成され得る。
【００１１】
本明細書および図面の残りの部分を参照することによって本発明の性質および利点はさらに理解をすることができ、図面内では、同様の参照番号が類似の構成要素を意味するように、複数の図面にわたって使用される。いくつかの場合において、サブラベルが参照番号に付随してハイフンの後に続き、複数の類似の構成要素のうちの１つを意味する。存在するサブラベルの指定なしに参照番号への参照がなされるときは、そのような複数の類似の構成要素全てを意味することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】開示される実施形態による、多層酸化ケイ素膜を作るために選択されたステップを図示する流れ図である。
【図２】開示される実施形態による、多層酸化ケイ素膜を作るために選択されたステップを図示する別の流れ図である。
【図３】開示される実施形態による、多層酸化ケイ素膜を作るために選択されたステップを図示する別の流れ図である。
【図４】開示される実施形態による、基板処理システムを示す図である。
【図５Ａ】開示される実施形態による、基板処理チャンバを示す図である。
【図５Ｂ】開示される実施形態による、基板処理チャンバのシャワーヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
クラッキングする傾向を減少させた、間隙充填酸化ケイ素層の形成について記載している。堆積は、トレンチの充填を容易にする、流動可能なシリコン含有層の形成を含む。高い基板温度での後続処理は、従来技術の方法に従って形成された流動可能な膜よりも、誘電体膜中のクラッキングを減少させる。間隙充填酸化ケイ素層の形成に先立って堆積された圧縮性ライナ層について記載しているが、これはその後堆積される膜がクラックする傾向を減少する。流動可能なシリコン含有層の後に堆積される圧縮性キャッピング層も、クラッキングを減少させることが確定されている。圧縮性ライナ層および圧縮性キャッピング層は、単独でまたは組み合わせて使用されて、クラッキングを減少させることができる。開示した実施形態の圧縮性キャッピング層は、下にある窒化ケイ素の層を酸化ケイ素層に変換できることが、さらに確定されている。
【００１４】
仮説のプロセス機序に特許請求の範囲を設定するものではないが、圧縮性ライナ層および／または圧縮性キャッピング層のいずれかを包含することが、後続の処理の期間および後続の処理の後に、流動可能な間隙充填酸化ケイ素層を安定させると考えられる。流動可能な膜は、別個の硬化ステップとしての、または後続の処理の期間に間隙充填膜を含む積層膜を加熱することの自然な副産物としてのいずれかの硬化を必要とする場合がある。間隙充填膜は、典型的にはガス抜きを介して質量が減少され、引張応力が現れる。そのような層は、本明細書では、引張層と呼ばれ得る。圧縮性ライナ層は、流動可能な間隙充填酸化ケイ素層で間隙を充填する前に、トレンチを安定させると考えられる。圧縮性ライナ層および／または圧縮性キャッピング層の存在は、さらに物理的な間隙充填層への付着および間隙充填層の安定化に役立てることができる。全体としての基板の物理的な湾曲も、間隙充填膜の硬化の期間に付与される湾曲を低減し、後続の処理の期間に間隙充填膜の引張応力を低減するので、圧縮性層の存在によって軽減され得る。酸化ケイ素層を形成する方法およびシステムについてのさらなる詳細が、次に記載される。
【００１５】
例示的な酸化ケイ素形成プロセス
図１は、本発明の実施形態による、酸化ケイ素膜を作る方法１００で選択されたステップを示す流れ図である。方法１００は、基板１０２上に高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）により酸化ケイ素ライナ層を堆積することを含む。ＨＤＰ−ＣＶＤは、特に、複合堆積プロセスに続いて基板を冷却することで引張応力を呈する、酸化ケイ素層を形成する例示的な方法である。他の方法が使用されて（例えば、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）、ＬＰ−ＣＶＤまたは炉酸化物）、積層膜の硬化／加熱期間および硬化／加熱後に、完成した積層膜内のクラックの形成を抑制するのに同様に効果的な、酸化ケイ素圧縮性ライニング層を形成することができる。圧縮性ライニング層は、ＨＤＰ−ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤを含む様々な技法によって、および高温炉を使用することによって成長される窒化ケイ素であっても良い。
【００１６】
方法１００は、無炭素シリコン前駆体を反応チャンバ１０４に提供することをさらに含む。無炭素シリコン前駆体は、例えば、シリコン前駆体の種類の中でも、シリコン−窒素前駆体、シリコン−水素前駆体、またはシリコン−窒素−水素含有前駆体であって良い。これらの前駆体の具体的な例として、シリル−アミンの中でも、Ｈ２Ｎ（ＳｉＨ３）、ＨＮ（ＳｉＨ３）２、およびＮ（ＳｉＨ３）３などのシリル−アミンが挙げられる。これらのシリル−アミンは、キャリアガス、反応性ガス、またはその両方としての役割を果たすことができる追加のガスと混合され得る。これらの追加のガスの例として、ガスの中でも、Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈｅ、およびＡｒが挙げられる。無炭素シリコン前駆体の例として、シラン（ＳｉＨ４）単独またはシラン（ＳｉＨ４）と他のシリコン（例えば、Ｎ（ＳｉＨ３）３）、水素（例えば、Ｈ２）、および／または窒素（例えば、Ｎ２、ＮＨ３）含有ガスとの混合物も挙げられる。
【００１７】
ラジカル窒素前駆体も反応チャンバ１０６に提供され得る。ラジカル窒素前駆体は、プラズマ中で窒素含有前駆体を励起することによって作成されるプラズマ流出物を含み、例示的な窒素含有前駆体として、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ４ＯＨ、ＮＨ３およびＮ２が挙げられる。ラジカル窒素前駆体は、反応チャンバの外で、より安定な窒素前駆体から生成された窒素ラジカルを含む核種であって良い。例えば、上で挙げられたもののような安定な窒素前駆体化合物は、反応チャンバの外のプラズマユニット中で活性化され、ラジカル窒素前駆体を形成することができ、次いでラジカル窒素前駆体は反応チャンバの中に搬送される。作り出されたラジカル窒素前駆体は、１つまたは複数のＮ、ＮＨ、ＮＨ２などを含むことができ、プラズマ中で形成されたイオン化核種を伴う場合もある。他の実施形態において、ラジカル窒素前駆体は、前駆体が混合して反応し、堆積基板（例えば、半導体ウエハ）上にシリコン−窒素層を堆積する基板処理領域から仕切られた反応チャンバのセクション内で生成される。ラジカル窒素前駆体は、水素（Ｈ２）、ヘリウムなどのキャリアガスを伴う場合もある。
【００１８】
反応チャンバにおいて、未励起無炭素シリコン前駆体とラジカル窒素前駆体が混合して反応し、その表面にトレンチが形成された堆積基板１０８上にシリコン−窒素含有膜を堆積する。トレンチは、ＨＤＰ−ＣＶＤなど従来技術の間隙充填技法で作られる、より流動性の少ない膜を使用すると、ボイドまたは継目を形成することなく充填するのが困難である場合がある。トレンチは、１：１よりも著しく大きい（例えば、５：１以上、６：１以上、７：１以上、８：１以上、９：１以上、１０：１以上、１１：１以上、１２：１以上などの）高さと幅（すなわち、Ｈ／Ｗ）のアスペクト比（ＡＲ）を規定する高さと幅を有する場合がある。多くの場合、高ＡＲは、約９０ｎｍから約２２ｎｍ以下（例えば、約９０ｎｍ、６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍ、２２ｎｍ、１６ｎｍなど）の範囲にある狭い間隙幅に起因する。
【００１９】
従来の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜と異なり、堆積したシリコン−窒素含有膜は流動可能な特性を有し、シリコン−窒素含有膜が基板の堆積面上の狭い間隙、トレンチおよび他の構造の中に流れることが可能になる。層の流動性が高いため、層は、高アスペクト比を有する間隙を、充填材料の中心の周りにボイドまたは弱い継目を作成することなく、充填することができる。例えば、堆積する流動可能な材料は、間隙が完全に充填される前に、間隙の上部を先に塞ぐ可能性は低い。これは、間隙の中に残るボイドの低減、または解消に有用である。
【００２０】
流動性は、少なくとも部分的に、堆積される膜中のかなりの数の水素成分に起因する可能性がある。例えば、堆積される膜は、シラザン型のＳｉ−ＮＨ−Ｓｉバックボーン（すなわち、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ膜）を有する場合がある。流動性は、シラザン型の短鎖ポリマーからも得られる場合がある。シリコン前駆体とラジカル窒素前駆体の両方が無炭素であるとき、堆積されたシリコン−窒素含有膜も実質的に無炭素である。もちろん、「無炭素」とは、膜が微量の炭素さえ含まないことを、必ずしも意味しない。炭素混入物が前駆体材料中に存在し、炭素混入物が堆積されたシリコン−窒素含有膜内に達する場合がある。しかし、これらの炭素不純物の量は、炭素成分を有するシリコン前駆体（例えば、ＴＥＯＳ、ＴＭＤＳＯなど）中で検出されるよりもはるかに少ない。
【００２１】
シリコン−窒素含有層の堆積に続いて、堆積基板は酸素含有雰囲気１１０に導入され得る。堆積基板は、酸素含有雰囲気が導入されるときは反応チャンバ内に留まることができ、または基板は酸素含有雰囲気が導入される異なるチャンバに移送され得る。酸素含有雰囲気として、酸素含有ガスの中でも、酸素分子（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、および窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２など）などの１つまたは複数の酸素含有ガスが挙げられる。酸素含有雰囲気として、遠く離れて生成され、基板チャンバの中に搬送される場合がある、原子酸素（Ｏ）、水酸化物（ＯＨ）などのラジカル酸素およびヒドロキシル核種も挙げられる。酸素含有核種のイオンも存在する場合がある。
【００２２】
酸素含有雰囲気が酸素を提供し、シリコン−窒素含有膜を酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜１１０に変換する。前に言及したように、シリコン−窒素含有膜中に炭素がないことによって、最終的な酸化ケイ素膜中に形成される細孔が著しく少なくなる。堆積からアニールの正味の収縮は、最初に流動可能なシリコン−酸素含有膜を堆積するのとは反対に、流動可能なシリコン−窒素含有膜を堆積して、酸化ケイ素に変換することにより減少される。変換プロセスの期間、基板温度は、約２５℃から約１１００℃（例えば、約２００℃、約３００℃、約４００℃、約５００℃、約６００℃、約７００℃、約８００℃、約９００℃、約１０００℃など）にわたる場合がある。多くの場合、酸化ケイ素が縮小する結果、間隙中で形成する空間を、充填する、治す、さもなければなくすための加熱後処理ステップを回避するのに十分なだけ、体積の減少が少ない（例えば、約１５ｖｏｌ．％以下）。一実施形態において、変換は２つの部分で起こり得る。２つの部分の変換は、酸化を開始するための低温オゾン硬化、およびその後の酸素含有雰囲気中の高温アニールを含み得る。
【００２３】
図１のプロセスは、最初にシリコン−窒素含有層を堆積すること、次いでその層を酸化ケイ素に変換することにより酸化ケイ素が形成されるプロセスを記載する。他の実施形態において、堆積される膜は、ラジカル酸素前駆体をプラズマにより励起されていない炭素含有前駆体と組み合わせることにより作成される。この場合、堆積された膜は、シリコン−窒素含有膜を含むプロセスと比較して、後に続く処理の期間により収縮を生じる可能性がある、シリコン−酸素含有膜である。プラズマを通過しない例示的な炭素含有前駆体として、ＴＭＯＳ、ＴｒｉＭＯＳ、ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＨＭＤＳ、ＴＭＣＴＲ、ＴＭＣＴＳ、ＯＭＴＳ、ＴＭＳ、ＨＭＤＳＯおよび／またはＴＭＤＳＯが挙げられる。ラジカル酸素前駆体は、プラズマ中で酸素含有前駆体を励起することにより作成されるプラズマ流出物を含み、例示的な酸素含有前駆体として、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２ＯおよびＮＨ４ＯＨが挙げられる。この方法で堆積された膜中のクラッキングは、本明細書に記載の圧縮性ライニング層および圧縮性キャッピング層を使用することによっても減少され得る。
【００２４】
実施形態は、様々な温度および雰囲気を有する複数の加熱ステージを含み得る。例えば、第１の加熱ステージが、蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む雰囲気中でより低い第１の温度で実施される場合があり、一方、第２の加熱ステージが、実質的に水蒸気のない、乾燥酸素含有雰囲気中でより高い第２の温度で実施される場合がある。第３の加熱ステージは、無酸素含有雰囲気（例えば、乾燥Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒなど）中で実行されても良い。
【００２５】
ここで図２を参照すると、本発明の実施形態による、トレンチ内に酸化ケイ素膜を形成するための方法２００で選択されたステップを説明する別の流れ図が示される。方法２００は、表面トレンチを有する基板を基板処理領域内に移送することを含み得る。トレンチは、基板上に形成されたデバイス構成要素（例えば、トランジスタ）の間隔および構造を規定するために使用され得る。方法２００は、無炭素シリコン前駆体を反応チャンバ２０２に提供することを含む。無炭素シリコン前駆体は、図１と併せて議論された。ラジカル窒素前駆体は、図１に関して記載されたように反応チャンバ２０４に提供される。さらに、代替実施形態は、未励起炭素含有前駆体およびラジカル酸素前駆体を導入して、後続の処理の期間に相対的にさらに収縮する可能性がある、流動可能なシリコン−酸素含有膜を形成することを含む。
【００２６】
無炭素シリコン前駆体とラジカル窒素前駆体が混合して反応し、堆積基板上に流動可能なシリコン−窒素含有膜を堆積する（動作２０６）。膜の流動可能な性質が、表面トレンチの充填を容易にしており、そうでない場合、ＨＤＰ−ＣＶＤなどの従来技術の間隙充填技法で作られた流動性が少ない膜を使用して完全に充填することは、困難であり得る。堆積に続いて、オゾンが反応領域内に流され、基板が比較的低い温度に加熱されて、酸化およびシリコン−窒素含有膜の二酸化ケイ素への変換を開始する（動作２０７）。
【００２７】
次いで、圧縮性キャッピング層が、シリコン、酸素および場合によっては窒素を含有する硬化した膜上に堆積される（２０８）。圧縮性の歪みのもとでキャッピング層を堆積する１つの方法は、図１のライナ層を堆積する方法と同様にＨＤＰ−ＣＶＤを用いてキャッピング層を堆積することである。キャッピング層は、プロセスのこの時点ではトレンチがほとんど充填されているので、ライニング層よりも薄く作られて良い。圧縮性キャッピング層はプロセスフローの中に組み込まれ、圧縮性キャッピング層により提供される追加の材料に起因する、より薄い流動可能な膜を使用可能にできる。いくつかの実施形態において、トレンチが間隙充填層で完全には充填されておらず、この場合、圧縮性キャッピング層は、トレンチ容積の一部を充填している。今度の場合も、他の方法が使用されて（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤ、炉酸化物）、積層膜のアニール期間およびアニール後に、完成した積層膜内のクラックの形成を抑制するのに同様に効果的な、圧縮性キャッピング層を作ることができる。圧縮性キャッピング層は、ＨＤＰ−ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤを含む様々な技法によって、および高温炉を使用することによって成長される窒化ケイ素であっても良い。
【００２８】
圧縮性キャッピング層の堆積に続いて、堆積基板は酸素含有雰囲気２１０に導入され得る。この場合もやはり、堆積基板は、酸素含有雰囲気が導入される反応チャンバ内に留まることができ、または基板は酸素含有雰囲気が導入される異なるチャンバに移送され得る。酸素含有雰囲気は、図１に関して記載されたものと同様である。酸素含有雰囲気は酸素を提供して、シリコン−窒素含有膜の酸化ケイ素への変換、すなわち硬化期間に開始された変換を完了させる。変換は、圧縮性キャッピング層の存在にかかわらず、進行することが見出された。酸素含有雰囲気中で硬化されたシリコン−窒素含有層を加熱すると、この場合も基板上および基板間隙内に酸化ケイ素層を形成する。酸化ケイ素層は、熱処理ステップ前に層内にかなりの量の炭素が存在する炭素含有前駆体を用いて形成された同様の層よりも、細孔が少なく、体積の減少が少ない。開示される実施形態において、図１の圧縮性ライニング層と図２の圧縮性キャッピング層が組み合わされて、積層膜がクラックを発現することをさらに防ぐことができる。
【００２９】
図３は、本発明の実施形態による、酸化ケイ素膜を作るための追加の例示的な方法３００で選択されたステップを説明する別の流れ図である。方法３００は、基板上に高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）により酸化ケイ素ライナ層を堆積することを含む（３０２）。他の方法が使用されて（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰ−ＣＶＤおよび炉酸化物）、圧縮性ライニング層を形成することができる。ただし、代替の方法は、圧縮性ライニング層を形成し、後の処理シーケンス中の、硬化ステップおよび加熱ステップの期間ならびに硬化ステップおよび加熱ステップの後に、クラッキングが減少する助けとなる。方法３００は、シリコン含有前駆体およびラジカル酸素前駆体を、基板処理領域内に導入することをさらに含む（３０４）。
【００３０】
ラジカル酸素前駆体は、例えば安定な酸素含有ガス（例えば、分子酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、および窒素酸化物（例えば、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２など））から、プラズマＣＶＤ堆積チャンバの外で生成され得る。図１〜２の方法を用いる場合と同様に、安定なガスの混合物も、ラジカル核種を形成するために使用され得る。ラジカル酸素は、基板処理領域から仕切られた反応チャンバの分離されたセクション内でも作成される。その分離されたセクション内で、安定な酸素含有ガスは、基板処理領域から離れたプラズマにより励起される。パーティションは開口を有する場合があり、本明細書においてシャワーヘッドと呼ばれ得る。
【００３１】
開示される実施形態において、シリコン含有前駆体は、基板処理領域内に直接導入され、プラズマ励起を回避する。シリコン含有前駆体として、中でもＴＭＯＳ、ＴｒｉＭＯＳ、ＴＥＯＳ、ＯＭＣＴＳ、ＨＭＤＳ、ＴＭＣＴＲ、ＴＭＣＴＳ、ＯＭＴＳ、ＴＭＳ、およびＨＭＤＳＯを含むオルガノシラン化合物が挙げられる。シリコン含有前駆体として、シラン、ジシランなどの炭素を持たないシリコン化合物も挙げられる。堆積される酸化膜がドープされた酸化膜である場合、ホウ素ドーパントおよびリンドーパントの中でも、ＴＥＢ、ＴＭＢ、Ｂ２Ｈ６、ＴＥＰＯ、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ６、およびＴＭＰなどのドーパント前駆体も使用され得る。ドーパントは、図１〜２に関して議論された方法においても使用され得る。
【００３２】
反応チャンバにおいて、シリコン前駆体とラジカル酸素前駆体が混合して反応し、その表面にトレンチが形成された堆積基板３０６上にシリコン−酸素含有膜を堆積する。トレンチは、１：１よりも著しく大きい（例えば、５：１以上、６：１以上、７：１以上、８：１以上、９：１以上、１０：１以上、１１：１以上、１２：１以上など）高さと幅（すなわち、Ｈ／Ｗ）のアスペクト比（ＡＲ）を規定する高さと幅を有する場合がある。多くの場合、高ＡＲは、約９０ｎｍから約２２ｎｍ以下（例えば、約９０ｎｍ、６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍ、２２ｎｍ、１６ｎｍなど）の範囲にある狭い間隙幅に起因する。
【００３３】
これらの方法で作成された膜は、最初流動可能であり、基板の堆積面上の狭い間隙またはトレンチおよび他の構造の中に膜が流れ込むことが可能となる。膜は、高アスペクト比を有する間隙の中に、充填材料の中心の周りにボイドまたは弱い継目を作成することなく流れ込む。例えば、堆積する流動可能な材料は、間隙が完全に充填される前に、間隙の上部を先に塞いで間隙の中にボイドを残す可能性が低い。
【００３４】
シリコン−酸素含有膜の堆積に続いて、圧縮性キャッピング層がシリコン−窒素含有膜３０８の上に堆積される。圧縮性の歪みのもとでキャッピング層を堆積する１つの方法は、図１のライナ層および図２のキャッピング層を堆積する方法と同様にＨＤＰ−ＣＶＤを用いてキャッピング層を堆積することである。キャッピング層は、プロセスのこの時点ではトレンチがほとんど充填されているので、図１および動作３０２のライニング層よりも薄く作られて良い。圧縮性キャッピング層はプロセスフローの中に組み込まれ、圧縮性キャッピング層によって、圧縮性キャッピング層により提供される追加の材料に起因する、より薄い流動可能な膜を使用可能にできる。代替実施形態において、ライナ層はキャッピング層なしで使用され、キャッピング層はライニング層なしで使用される。
【００３５】
積層膜は、動作３１０で硬化され、膜の中に残された流動剤の一部を除去する。圧縮性キャッピング層の存在にもかかわらず、硬化する膜から任意のガス放出が発生する。硬化ステップは、必ずしも最終的な積層膜の所望の特性によって決まらない場合がある。他の実施形態において、膜は、基板の何らかの加熱を必然的に含むさらなる処理の過程で硬化される。
【００３６】
ここで、本明細書において提示される圧縮性を有する層の一般的な特性の議論に目を向けると、開示される実施形態による圧縮性ライナ層は、後続して堆積される流動可能な膜が残っている間隙に流れ込むことを可能にするため、トレンチの幅の半分よりも薄い。様々な実施形態において、ライニング層の厚さは、約４００Å未満、約３００Å未満、約２００Å未満、または約１５０Å未満であって良い。圧縮性ライニング層は、トレンチに必要な安定性を提供するために十分な厚さである必要があり、様々な実施形態において、約２５Å以上、約５０Å以上、約１００Å以上、または約１５０Å以上であって良い。上限のいずれかは下限のいずれかと組み合わされて、追加の実施形態を形成することができる。
【００３７】
本明細書において提示される圧縮性キャッピング層は、基板のトレンチの幅によって制限されないので、圧縮性ライニング層よりも大きな許容範囲を有する。圧縮性キャッピング層は、様々な実施形態において、約２５Å以上、約５０Å以上、約１００Å以上、約２００Å以上、約３００Å以上、または約４００Å以上であって良い。圧縮性キャッピング層の厚さの上限は、典型的には、流動可能な層の最終的な厚さに関連して、特定のプロセスフローにより決定される。
【００３８】
ＨＤＰ−ＣＶＤは、本明細書に記載の圧縮性ライナ層および圧縮性キャッピング層を形成するために使用され得る１つの方法である。ＨＤＰ−ＣＶＤ堆積の期間、基板は、流動可能な層を堆積するために使用されるチャンバとは別のチャンバにあって良い。例示的な堆積チャンバは、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能な、Ｕｌｔｉｍａ  ＨＤＰチャンバである。基板として３００ｍｍウエハを処理するとき、基板は、圧縮性を有する膜の堆積の期間、約５００℃より低く、または約３００℃と約４００℃の間に維持されて良く、印加される全ソースプラズマＲＦ電力は、バイアス電力を除いて、５０００ワットと１０，０００ワットの間であって良い。基板バイアス電力は、２０００ワットと７０００ワットの間であって良い。バイアス電力が上がれば、ライナ層およびキャッピング層内の圧縮応力が上がる相関がある。Ｕｌｔｉｍａ  ＨＤＰ以外のチャンバが、処理ツール供給者から入手可能な動作状態で、変換で使用されて良く、または単にＵｌｔｉｍａ  ＨＤＰ以外のチャンバが当業者に知られている場合がある。無バイアスＲＦ電力ジェネレータにより放出される周波数はだいたい２ＭＨｚである場合があり、バイアスＲＦ電力ジェネレータにより放出される周波数は約１３．５６ＭＨｚである場合がある。様々な酸素含有源およびシリコン含有源が、ＨＤＰ−ＣＶＤの期間、処理領域内に流されて良く、典型的な前駆体は、Ｏ２およびＳｉＨ４を含む。これら２つの前駆体が使用されるイベントでは、Ｏ２：ＳｉＨ４の流量比は、約０．２５：１と約１：１の間であって良い。
【００３９】
流動可能な膜の成長は、（上に与えられた例では、窒素および／または炭素を含む）シリコン含有膜の堆積の期間、基板温度が比較的低温に維持される間に進行し得る。流動可能な酸化膜は、堆積の期間に基板を冷却することによって維持される低温で、基板面上に堆積され得る。ペデスタルは、様々な実施形態において、ペデスタルおよび基板の温度を約−４０℃と約２００℃の間、約１００℃と約１６０℃の間、約１００℃未満、または約４０℃未満に設定する、加熱および／または冷却コンジットをペデスタルシャフトの内部に含む場合がある。
【００４０】
流動可能な膜の成長の期間、チャンバプラズマ領域内または基板処理領域内のいずれかの圧力は、約１００トール未満、約５０トール未満、約２０トール未満、約１０トール未満、または約５トール未満であって良い。いずれかまたは両方の領域の圧力は、様々な実施形態において、約０．２５トール以上、約０．５トール以上、約１トール以上、約２トール以上、または約５トール以上であって良い。下側境界のそれぞれは、圧力の上側境界のいずれかと組み合わされて、開示される実施形態に従う好適な圧力の、さらなる範囲を形成することができる。
【００４１】
様々な実施形態において、（ラジカル酸素前駆体および／またはラジカル窒素前駆体を作成するための）流動可能な膜の成長の期間、チャンバプラズマ領域内に存在するプラズマ状態として、約３０００Ｗと約１５，０００Ｗの間、約４００Ｗと約１０，０００Ｗの間または約５０００Ｗと約８０００Ｗの間のＲＦ電力が挙げられ得る。
【００４２】
例示的な基板処理システム
堆積システムの実施形態は、集積回路チップを作るためのより大きい製造システムに組み込まれて良い。図４は、開示される実施形態による、堆積チャンバ、焼成チャンバおよび硬化チャンバでできている、１つのそのようなシステム４００を示す。図において、１組のＦＯＵＰ（前方開口型統一ポッド）４０２が基板（例えば、３００ｍｍ直径ウエハ）を供給し、基板は、ロボットアーム４０４により受け取られて、ウエハ処理チャンバ４０８ａ〜ｆのうちの１つの中に配置される前に、低圧保持区域４０６の中に配置される。第２のロボットアーム４１０が使用されて、基板ウエハを保持区域４０６から処理チャンバ４０８ａ〜ｆに、また逆戻りに搬送することができる。
【００４３】
処理チャンバ４０８ａ〜ｆは、基板ウエハ上に流動可能な誘電体膜を堆積、アニール、硬化および／またはエッチングするための、１つまたは複数のシステム構成要素を含み得る。一構成において、２組の処理チャンバ（例えば４０８ｃ〜ｄおよび４０８ｅ〜ｆ）が使用されて基板上に流動可能な誘電体材料を堆積することができ、第３の組の処理チャンバ（例えば４０８ａ〜ｂ）が使用されて堆積された誘電体をアニールすることができる。別の構成において、同じ２組の処理チャンバ（例えば４０８ｃ〜ｄおよび４０８ｅ〜ｆ）が基板上に流動可能な誘電体膜を堆積することとアニールすることの両方のために構成されて良く、一方、第３の組のチャンバ（例えば４０８ａ〜ｂ）が堆積された膜のＵＶまたはＥビーム硬化のために使用されて良い。さらに別の構成において、３組のチャンバ全て（例えば、４０８ａ〜ｆ）が、基板上に流動可能な誘電体膜を堆積し硬化するために構成されて良い。さらに別の構成において、２組の処理チャンバ（例えば４０８ｃ〜ｄおよび４０８ｅ〜ｆ）が、流動可能な誘電体の堆積およびＵＶまたはＥビーム硬化の両方のために使用されて良く、一方、第３の組の処理チャンバ（例えば４０８ａ〜ｂ）が誘電体膜をアニールするために使用されて良い。流動可能な誘電体膜のための堆積チャンバ、アニールチャンバおよび硬化チャンバのさらなる構成が、システム４００により意図されることが理解されよう。
【００４４】
加えて、プロセスチャンバ４０８ａ〜ｆのうちの１つまたは複数が、湿式処理チャンバとして構成されて良い。これらのプロセスチャンバは、水分を含む雰囲気中で、流動可能な誘電体膜を加熱することを含む。したがって、システム４００の実施形態は、湿式処理チャンバ４０８ａ〜ｂおよびアニール処理チャンバ４０８ｃ〜ｄを含み、堆積された誘電体膜に湿式アニールおよび乾式アニールの両方を実施することができる。
【００４５】
図５Ａは、開示される実施形態による、基板処理チャンバ５００である。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）５１０がガスを処理して良く、ガスは次いでガス吸入アセンブリ５１１を介して移動する。２つの別個のガス供給チャネルが、ガス吸入アセンブリ５１１の内部に認識できる。第１のチャネル５１２は遠隔プラズマシステムＲＰＳ５１０を通るガスを運び、一方、第２のチャネル５１３はＲＰＳ５００をバイパスする。開示される実施形態において、第１のチャネル５０２はプロセスガスのために使用されて良く、第２のチャネル５１３はトリートメントガスのために使用されて良い。リッド（または導電性上部）５２１および孔あきパーティション５５３が、その間にある絶縁リング５２４とともに示され、絶縁リング５２４によって、ＡＣ電位が孔あきパーティション５５３を基準にしてリッド５２１に印加されることを可能にする。プロセスガスは第１のチャネル５１２を通ってチャンバプラズマ領域５２０の中に移動し、チャンバプラズマ領域５２０内のプラズマのみまたはＲＰＳ５１０と組み合わせて励起され得る。本明細書において、チャンバプラズマ領域５２０および／またはＲＰＳ５１０の組合せは、遠隔プラズマシステムと呼ばれ得る。孔あきパーティション（シャワーヘッドとも呼ばれる）５５３が、シャワーヘッド５５３の下の基板処理領域５７０からチャンバプラズマ領域５２０を分離する。シャワーヘッド５５３によって、チャンバプラズマ領域５２０中に存在するプラズマが基板処理領域５７０内のガスを直接励起することを回避することを可能にし、一方、それでもなお、励起された核種がチャンバプラズマ領域５２０から基板処理領域５７０の中に移動することを可能にする。
【００４６】
シャワーヘッド５５３は、チャンバプラズマ領域５２０と基板処理領域５７０の間に配置され、チャンバプラズマ領域５２０内で作成されたプラズマ流出物（前駆体または他のガスの励起された誘導体）が、プレートの厚さを横切る複数のスルーホール５５６を通過することを可能にする。シャワーヘッド５５３は、蒸気またはガスの形で、前駆体（シリコン含有前駆体など）で充填され、小さな孔５５５を介して、直接チャンバプラズマ領域５２０の中にではなく、基板処理領域５７０の中に通ることができる、１つまたは複数の中空容積５５１も有する。この開示された実施形態において、シャワーヘッド５５３は、スルーホール５５６の最小直径５５０の長さよりも厚い。チャンバプラズマ領域５２０から基板処理領域５７０に浸透する励起された核種の、かなりの濃度を維持するために、スルーホールの最小直径５５０の長さ５２６は、シャワーヘッド５５３を通り抜けるスルーホール５５６部により長い直径部分が形成されると制限される場合がある。スルーホール５５６の最小直径５５０の長さは、開示された実施形態において、スルーホール５５６の最小直径と同じ桁数以下であって良い。
【００４７】
示された実施形態において、シャワーヘッド５５３は、チャンバプラズマ領域５２０内のプラズマにより励起するとすぐ、酸素、水素および／もしくは窒素を含むプロセスガスならびに／またはそのようなプロセスガスのプラズマ流出物を（スルーホール５５６を介して）散布することができる。実施形態において、ＲＰＳ５１０および／またはチャンバプラズマ領域５２０の中に第１のチャネル５１２を介して導入されるプロセスガスは、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ４を含むＮｘＨｙ、シラン、ジシラン、ＴＳＡおよびＤＳＡのうちの１つまたは複数を含み得る。プロセスガスは、ヘリウム、アルゴン、窒素（Ｎ２）などのキャリアガスも含み得る。第２のチャネル５１３は、成長するまたは堆積したままの膜から不要な構成要素を取り除くために使用される、プロセスガスおよび／もしくはキャリアガスならびに／または膜硬化ガスも送達して良い。プラズマ流出物は、プロセスガスのイオン化されたまたは中性の誘導体を含む場合があり、本明細書において、導入されるプロセスガスの元素構成を意味するラジカル酸素前駆体および／またはラジカル窒素前駆体と呼ばれる場合もある。
【００４８】
実施形態において、スルーホール５５６の数は、約６０と約２０００の間であって良い。スルーホール５５６は、様々な形を有して良いが、最も容易に丸く作られる。スルーホール５５６の最小直径５５０は、開示された実施形態において、約０．５ｍｍと約２０ｍｍの間または約１ｍｍと約６ｍｍの間であって良い。スルーホールの断面形状の選択にも許容範囲があり、スルーホールの断面形状は、円錐形、円筒形または２つの形状の組合せであって良い。ガスを基板処理領域５７０の中に導入するために使用される小さな孔５５５の数は、様々な実施形態において、約１００と約５０００の間または約５００と約２０００の間であって良い。小さな孔５５５の直径は、約０．１ｍｍと約２ｍｍの間であって良い。
【００４９】
図５Ｂは、開示される実施形態に従う処理チャンバとともに使用するシャワーヘッド５５３の底面図である。シャワーヘッド５５３は、図５Ａに示されたシャワーヘッドに対応する。スルーホール５５６は、シャワーヘッド５５３の底部でより大きな内径（ＩＤ）を有し、上部でより小さいＩＤを有して描かれている。本明細書において記載の他の実施形態よりもさらに均一な混合を可能にする助けとなるスルーホール５５６の中でも、とりわけ、小さな孔５５５は、シャワーヘッドの表面全体にわたって実質的に均一に分散される。
【００５０】
シャワーヘッド５５３内のスルーホール５５６を介して到達するプラズマ流出物が、中空容積５５１から始まる小さな孔５５５を介して到達するシリコン含有前駆体と化合するとき、例示的な膜が基板処理領域５７０内のペデスタル（図示せず）によって支持される基板上に作成される。基板処理領域５７０は、硬化など他のプロセスのためプラズマを支持するように装備されて良いが、例示的な膜の成長期間、プラズマは存在しない。
【００５１】
プラズマは、シャワーヘッド５５３の上のチャンバプラズマ領域５２０またはシャワーヘッド５５３の下の基板処理領域５７０のいずれかの中で点火されて良い。典型的には高周波（ＲＦ）の範囲であるＡＣ電圧が、堆積の期間、処理チャンバの導電性上部５２１とシャワーヘッド５５３の間に印加され、チャンバプラズマ領域５２０内でプラズマに点火する。膜を硬化することまたは基板処理領域５７０と接する内部表面を洗浄することのいずれかのために、基板処理領域５７０内の底部プラズマがオンにされると、上部プラズマは低電力または無電力のままにされる。基板処理領域５７０内のプラズマは、シャワーヘッド５５３とペデスタルまたはチャンバの底部の間にＡＣ電圧を印加することにより点火される。洗浄ガスは、プラズマが存在する間に基板処理領域５７０の中に導入され得る。
【００５２】
基板処理システムは、システムコントローラにより制御される。例示的な実施形態において、システムコントローラは、ハードディスクドライブ、フロッピディスクドライブおよびプロセッサを含む。プロセッサはシングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログおよびデジタル入出力ボード、インター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む。ＣＶＤシステムの様々な部分は、ボード、カードケージ、ならびにコネクタ寸法および種類を規定するＶＭＥ（Ｖｅｒｓａ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ）規格に適合する。ＶＭＥ規格は、バス構造を、１６ビットデータバスおよび２４ビットアドレスバスを有するものとしても規定する。
【００５３】
システムコントローラがＣＶＤ機の全ての活動を制御する。システムコントローラは、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムであるシステム制御ソフトウェアを実行する。好ましくは、媒体はハードディスクドライブであるが、媒体が他の種類のメモリであっても良い。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置、および特定のプロセスの他のパラメータを定める命令の組を含む。例えば、フロッピ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上に記憶された他のコンピュータプログラムが、システムコントローラに命令するために使用されても良い。
【００５４】
基板上に積層膜を堆積するためのプロセス、またはチャンバを洗浄するためのプロセスは、システムコントローラによって実行されるコンピュータプログラム製品を使用して実装されて良い。コンピュータプログラムコードは、例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなど、任意の通常のコンピュータ可読プログラミング言語で書かれて良い。好適なプログラムコードは、通常のテキストエディタを使用して、単一のファイルまたは複数のファイルに入力され、コンピュータのメモリシステムなどコンピュータが使用可能な媒体に記憶されまたは具体化される。入力されたコードテキストが高水準言語である場合、コードはコンパイルされ、結果として得られるコンパイラコードは、次いで事前コンパイルされたＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ライブラリルーチンのオブジェクトコードとリンクされる。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、システムユーザはオブジェクトコードを起動し、コンピュータシステムがコードをメモリ中に読み込むようにする。次いで、ＣＰＵがコードを読んで実行し、プログラム中に特定されたタスクを実施する。
【００５５】
ユーザとコントローラの間のインターフェースは、フラットパネル接触式モニタを介する。好ましい実施形態では、２つのモニタが使用され、一方はオペレータ用に洗浄室の壁に取り付けられ、他方は保守技術員用に壁の裏側に取り付けられる。２つのモニタは、同じ情報を同時に表示して良く、その場合、一度にただ１つのモニタが入力を受け入れる。特定の画面または機能を選択するために、オペレータは、接触式モニタの指定された区域にタッチする。タッチされた区域は、その強調色を変える、または新しいメニューもしくは画面が表示され、オペレータと接触式モニタの間の通信を確認する。キーボード、マウス、または他のポインティングデバイスもしくは通信デバイスなどの他のデバイスが、接触式モニタの代わりにまたは接触式モニタに加えて使用され、ユーザがシステムコントローラと通信することを可能にできる。
【００５６】
本明細書で使用する「基板」は、その上に層を形成された、または形成されていない支持基板であって良い。支持基板は、様々なドーピング濃度およびプロファイルの絶縁体または半導体であって良く、例えば、集積回路の製造において使用される種類の半導体基板であって良い。本明細書で使用する「励起状態」のガスは、少なくとも一部のガス分子が振動励起し、解離しかつ／またはイオン化した状態であるガスのことを記載する。ガスは２つ以上のガスの組合せであって良い。用語トレンチは、エッチングされた形状寸法が、大きな水平のアスペクト比を必ず持つという含意なしに、全体にわたって使用される。表面の上から見た場合、トレンチは、円形、長円形、多角形、矩形、または様々な他の形状に見えて良い。
【００５７】
複数の実施形態を記載したが、様々な修正、代替構成、および均等物が、本発明の精神から逸脱することなく使用され得ることが、当業者には理解されよう。加えて、いくつかのよく知られたプロセスおよび要素は、本発明を不必要に曖昧になることを回避するために記載しなかった。したがって、上の記載が本発明の範囲を限定するものと理解されるべきではない。
【００５８】
値の範囲が提供される場合、文脈上別段の明確な記載がない限り、その範囲の上限と下限との間の各介在値は下限の単位量の１０分の１まで、具体的に開示されることを理解されたい。任意の規定値又は規定範囲内にある介在値と当該の規定範囲内にある他の任意の規定値又は介在値との間の小範囲は包含されている。これらの小範囲の上限および下限は、さらに小さい範囲に独立に含まれてもよく、限界のいずれかがより小さい範囲内に含まれる場合、限界のどちらもより小さい範囲内に含まれない場合、または両方の限界がより小さい範囲内に含まれる場合、各範囲はやはり本発明に包含される。規定の範囲がその制限の１つまたは両方を含む場合、それらの包含される制限値のいずれかまたは両方を除外する範囲も本発明に含まれる。
【００５９】
本明細書および添付の特許請求の範囲の中で使用する場合、文脈が明らかに別段の規定をしない限り、単数形の「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、複数形への言及を含む。したがって、例えば、「プロセス（ａ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」という言及は、複数のそのようなプロセスを含み、「前駆体（ｔｈｅ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」という言及は、１つまたは複数の前駆体および当業者に知られているその均等物を含むなどである。
【００６０】
さらに、本明細書および後続の特許請求の範囲の中で使用するとき、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、おより「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、述べた特徴、整数、構成要素、またはステップの存在を明示することを意図するが、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、１つまたは複数の他の特徴、整数、構成要素、ステップ、行為、またはグループの存在または追加を排除しない。
【図１】
2013508975.tif 000003
【図２】
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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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【国際調査報告】
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2013508975.tif 000010