(57)【要約】【課題】  基板上に形成されるギャップ内に誘電体層を堆積させる方法を提供する。【解決手段】  方法は、有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに導入するステップを含む。有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ原子比は、８未満であり、酸素前駆物質は、堆積チャンバの外で生成される原子状酸素を含む。前駆物質が反応して、ギャップ内に誘電体層を形成する。ギャップを誘電材料で充填する方法も記載する。これらの方法は、Ｃ：Ｓｉ原子比が８未満の有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を供給するステップと、前駆物質からプラズマを生成させて、ギャップ内に誘電材料の第一部分を堆積させるステップとを含んでいる。誘電材料がエッチングされてもよく、誘電材料の第二部分がギャップ内に形成されてもよい。誘電材料の第一部分と第二部分がアニールされてもよい。【選択図】図２
2010507259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されるギャップに誘電体層を堆積させる方法であって、方法が：
有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに導入するステップであって、該有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ原子比が８未満であり、該酸素前駆物質が該堆積チャンバの外で生成される原子状酸素を含む、前記ステップと；
該前駆物質を反応させて、該ギャップ内に該誘電体層を形成するステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２】
該有機シリコン前駆物質のＯ：Ｓｉ比が３より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該有機シリコン前駆物質のＯ：Ｓｉ比が４より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該有機シリコン前駆物質が、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ結合を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該有機シリコン前駆物質が、シロキサンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該シロキサンが、トリエトキシシロキサン,テトラメトキシシロキサン、トリメトキシシロキサン、ヘキサメトキシジシロキサン、オクタメトキシトリシロキサン、及びオクタメトキシドデカシロキサンからなる群より選ばれる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該有機シリコン前駆物質が、シラゾキサンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
該シラゾキサンが、ヘキサメトキシジシラゾキサン、メチルヘキサメトキシジシラゾキサン、クロロヘキサメトキシジシラゾキサン、ヘキサエトキシジシラゾキサン、オクタメトキシサイクリックシラゾキサン、及びノナメトキシトリシラゾキサンからなる群より選ばれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該有機シリコン前駆物質が、ハロゲン化シロキサンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該ハロゲン化シロキサンが、テトラクロロシラン、ジクロロジエトキシシロキサン、クロロトリエトキシシロキサン,ヘキサクロロジシロキサン、及びオクタクロロトリシロキサンからなる群より選ばれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該有機シリコン前駆物質が、アミノシラン、アルキルジシラン、アルコキジシラン、アルコキシアルキルジシラン、アルコキシアセトキシジシラン、又はシクロシランを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
該酸素前駆物質が、更に、分子酸素、オゾン、水、過酸化水素、又は二酸化窒素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
該原子状酸素が：
アルゴンを含むガス混合物からプラズマを形成する工程と；
該プラズマに酸素源を導入する工程であって、該酸素源が解離して、該原子状酸素を形成する、前記工程と；
によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
該酸素源が、分子酸素、オゾン又は二酸化窒素を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
該方法が、該有機シリコンと酸素前駆物質から該堆積チャンバ内にプラズマを形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
該方法が、該誘電体層をエッチングして、該層内の炭素含量を低減させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
該方法が、該ギャップ内の該誘電体層をアニールするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ギャップを誘電材料で充填する方法であって、該方法が：
有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに供給するステップであって、該有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ原子比が８未満である、前記ステップと；
該堆積チャンバ内で該前駆物質からのプラズマを生成するステップであって、該プラズマが該ギャップ内に該誘電材料の第一部分を堆積させる、前記ステップと；
該誘電材料の該第一部分をエッチングして、該材料中の炭素含量を低減させるステップと；
該ギャップ内に該誘電材料の第二部分を堆積させるステップと；
該ギャップ内の該誘電材料の該第一部分と第二部分をアニールするステップと；
を含む、前記方法。
【請求項１９】
該有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ比が、約６以下である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
該有機シリコン前駆物質のＯ：Ｓｉ比が、約３以上である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
該有機シリコン前駆物質が、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ結合を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
該有機シリコン前駆物質が、シラゾキサンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
該方法が、シラゾキサン中のＳｉ-Ｎ結合を酸化するステップと、Ｓｉ-Ｏ結合を形成するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
該Ｓｉ-Ｎ結合が、離れて生成された原子状酸素前駆物質で酸化される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
該有機シリコン前駆物質が、ハロゲン化シロキサンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
該方法が、該ハロゲン化シロキサン中のＳｉ-Ｘ結合を酸化するステップとＳｉ-Ｏ結合を形成するステップであって、Ｘがハロゲン原子である、前記ステップとを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
該方法が、該アニールの前に該誘電材料の該第二部分をエッチングするステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
該酸素前駆物質が、該堆積チャンバの外で生成される原子状酸素を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
基板上のギャップ内に誘電材料を堆積させ、アニールする方法であって、該方法が：
有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに供給するステップであって、該有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ原子比が８未満である、前記ステップと；
該前駆物質を反応させて、該ギャップ内に該誘電材料を堆積させるステップと；
堆積された該誘電材料に熱アニールを行うステップと；
堆積された該誘電材料にプラズマアニールを行うステップと；
を含む、前記方法。
【請求項３０】
該熱アニールが、該誘電材料を約３００℃〜約６００℃の温度に約１分〜約３０分間加熱する工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
該プラズマアニールが、該誘電材料を高密度プラズマに約１分〜約１０分間曝す工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
該有機シリコン前駆物質のＣ：Ｓｉ比が、約６以下である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
該有機シリコン前駆物質のＯ：Ｓｉ比が、約３以上である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
該有機シリコン前駆物質が、Ｓｉ-Ｏ-Ｓｉ結合を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
該有機シリコン前駆物質が、シロキサンを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
該有機シリコン前駆物質が、シラゾキサン或いはハロゲン化シロキサンを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
該酸素前駆物質が、該堆積チャンバの外で生成される原子状酸素を含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は２００６年５月３０日に出願された“前駆物質を含むシリコンと原子状酸素を用いた高品質の流動状二酸化シリコンの化学気相堆積”と題するＩｎｇｌｅらの共同譲渡された米国仮特許出願第６０/８０３,４９３号に関する。本出願は、また、２００６年５月３０日に出願された“二酸化シリコンの膜品質を向上させる新規な堆積プラズマ硬化サイクルプロセス”と題するＣｈｅｎらの共同譲渡された米国仮特許出願第６０/８０３,４８１号に関する。本出願は、更に、２００６年５月３０日に出願された“ギャップ充填と共形膜適用のための低Ｋ膜の堆積及び硬化方法”と題するＭｕｎｒｏらの共同譲渡された米国仮特許出願第６０/８０３,４８９号に関する。本出願は、また更に、２００６年５月３０日に登録された“ボトムアップのギャップ充填のための誘電堆積プロセスとエッチバックプロセス”と題するＬｕｂｏｍｉｒｓｋｙの共同譲渡された米国仮特許出願第６０/８０５,５７３号に関する。４件すべての出願の全体の内容はすべての目的に対しれ本明細書に援用されている。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]半導体デバイスの形状は、数十年前の導入以来、大きさが劇的に減少してきた。現代の半導体製造装置は、定期的に２５０ｎｍ、１８０ｎｍ、６５ｎｍの特徴部サイズでデバイスを作り、新しい装置が更に小さな形状のデバイスを作るように開発され、実施されている。しかしながら、より小さな大きさということは、デバイス素子がより緊密に一緒に動作しなければならないことを意味し、このことはクロストークや寄生容量を含む電気的干渉の機会が増加しうることになる。
【０００３】
[0003]電気的干渉の度合いを低減するために、誘電絶縁材料を用いて、デバイス素子と金属配線と他のデバイスと特徴部間のギャップ、トレンチ、他の空隙を充填する。誘電材料は、デバイスの特徴部間の空隙に容易に形成され、その低誘電定数（即ち、“ｋ-値”）に対して選択される。より低いｋ-値を持つ誘電体はクロストークとＲＣ時間遅れを最小化するのにより優れており、またデバイスの全体の電力損失を低減もする。従来の誘電材料は、従来のＣＶＤ技術で堆積される場合に平均的ｋ-値が４.０〜４.２である酸化シリコンを含んでいる。
【０００４】
[0004]従来の酸化シリコンのｋ-値が多くのデバイス構造に対して受け入れられるものであるが、デバイス素子の大きさを更に低減し密度を増加させることは、半導体製造者により低いｋ-値を持つ誘電材料を探し続けさせてきた。一つの方法は、約３.４〜３.６ほどの低さの誘電定数を持つフッ素ドープされた酸化シリコン膜（即ち“ＦＳＧ”膜）を作るべくフッ素で酸化シリコンをドープすることであった。他の方法は、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）のような高い流動性を持つ前駆物質で基板を被覆して多孔質の低ｋ膜を形成する、スピンオングラスの技術の開発であった。
【０００５】
[0005]より最近は、シリコン-酸素-炭素（Ｓｉ-Ｏ-Ｃ）膜が３.０以下のｋ-値で開発されてきた。これらの低ｋ膜は、しばしば基板上に炭素-シリコンと酸素の前駆物質の化学気相堆積によって堆積される。これらのＳｉ-Ｏ-Ｃ膜は純粋且つフッ素ドープされた酸化シリコン膜より低いｋ-値を持っているが、これらは、また、負の結果をもたらし得る実質的により多くの多孔性を持つ傾向がある。多孔膜は、膜のｋ-値を増加させ得る、水の吸収を増加させる傾向になる。多孔膜は、また、腐食や応力によるひび割れをよりもたらしがちな膜を作ることになる、より高い“ウェットエッチング速度比”（ＷＥＲＲ）を持っている。従って、低減された多孔率、より低いＷＥＲＲ値、より低いひび割れの低ｋ炭素ベースの膜を堆積させる新規な方法が求められている。これらと他の課題は本発明の実施形態により解決が図られる。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明の実施形態は、基板上に形成されるギャップに誘電体層を堆積させる方法を含んでいる。この方法には、有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに導入するステップを含む場合がある。有機シリコン前駆物質は、Ｃ：Ｓｉの原子比が８未満である場合があり、酸素前駆物質は、堆積チャンバの外で生成される原子状酸素を含む場合がある。方法には、また、ギャップに誘電体層を形成する前駆物質を反応させるステップを含む場合がある。
【０００７】
[0007]本発明の実施形態は、また、誘電材料でギャップを充填させる方法を含んでいる。この方法には、有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに供給するステップを含み、そこでは有機シリコン前駆物質が８未満のＣ：Ｓｉの原子比を有している。プラズマが堆積チャンバ内で前駆物質から生成されてもよく、そこではプラズマがギャップ内に誘電材料の第一部分を堆積させる。方法には、また、誘電材料の第一部分をエッチングして、材料における炭素含量を低減させるステップと、ギャップ内に誘電材料の第二部分を堆積させるステップとを含んでいる。ギャップ内における誘電材料の第一と第二の部分はアニールされてもよい。
【０００８】
[0008]本発明の実施形態は、更にまた、基板上のギャップ内に誘電材料を堆積し、アニールする方法を含んでいる。この方法には、有機シリコン前駆物質と酸素前駆物質を堆積チャンバに供給するステップを含む場合があり、そこでは有機シリコン前駆物質が８未満のＣ：Ｓｉの原子比を有している。前駆物質を反応させて、ギャップ内に誘電材料を堆積させ、熱アニールが堆積された誘電材料上で行われてもよい。更に、プラズマアニールもまた、堆積された誘電材料上で行われてもよい。
【０００９】
[0009]追加の実施形態と特徴が以下の説明において示され、部分的には明細書を調べる際に当業者に明白になるか、本発明を実施することによって学習されることになる。本発明の特徴及び利点は、明細書に記載される手段、組み合わせ、方法によって実現され獲得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[0010]本発明の特質と利点の理解は、更に、明細書の残りの部分と図面を参照することにより実現され、そこでは同じ符号が幾つかの図面全体に用いられて、同様の構成要素を表している。幾つかの例では、副次的表示が符号と関連付けられており、複数の同様の構成要素の一つを示すようにハイフンで続けられている。存在する副次的表示について明細書にない符号が参照される場合、すべてのこのような複数の同様の構成要素を表すことが意図されている。
【図１】図１は、本発明の実施形態による誘電体堆積の簡易化した概略を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施形態による誘電材料でギャップを充填する方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態による基板上のギャップに誘電材料を堆積しアニールするステップを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜を製造する方法を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施形態による酸化シリコン層を形成するために用いることができる基板処理システムを示す縦断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施形態による基板処理システムのシステムモニタ／コントローラ構成要素を示す簡略化された図である。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
[0018]基板上のギャップ内および表面上に誘電材料を堆積するシステムと方法を記載する。誘電材料は、従来のテトラエトキシシロキサン（ＴＥＯＳ）より炭素原子とシリコン原子とのより低い比（Ｃ：Ｓｉ比）を持つ有機シリコン化合物から形成することができる。これらの化合物を酸素前駆物質とを組み合わせることによって形成される誘電体膜は、初期に堆積されたＴＥＯＳベースの酸化シリコンより、典型的には、炭素含量が少なく、多孔性が低く、ＷＥＲＲが低い。このことにより、膜がＴＥＯＳベースの酸化膜よりひび割れ、ボイド形成、水吸収、及び／又は収縮に対する感受性をより低くする。
【００１２】
[0019]有機シリコン化合物の酸素原子とシリコン原子の比（Ｏ：Ｓｉ)比は、また、ＴＥＯＳのＯ：Ｓｉ比に等しいか、より大きい。低いＣ：Ｓｉ比と高いＯ：Ｓｉ比を持つ有機シリコン前駆物質は、シリコンの前駆物質としてＴＥＯＳのみを用いる従来製造された酸化物より、炭素含量がより低い、より高品質の酸化シリコン膜を生成する。実施形態は、また、分子構造に一つ以上のＳｉ-Ｏ-Ｓｉ結合を持つ有機シリコン前駆物質を含んでいる。Ｓｉ前駆物質におけるこの結合は、炭素基とヒドロキシル基から汚染が低減されたＳｉＯｘ膜の形成を促進する。
【００１３】
[0020]有機シリコン化合物は、また、Ｓｉ-Ｏ基に容易に酸化させることができるハロゲン基と窒素基を含むハロゲン化されたシロキサンとシラゾキサンを含んでもよい。ハロゲン化シロキサンは、オクタクロロトリシロキサン（ＯＣＴＳ）のような塩化シロキサンを含んでもよく、そのＳｉ-Ｏ基は、炭素レベルが低減されたＳｉ-Ｏ基に分子状酸素、オゾン、二酸化窒素、過酸化水素等によって容易に酸化することができる。同様に、ヘキサメトキシジシラゾキサン（ＨＭＤＳ-Ｈ）のようなシラゾキサンは、Ｓｉ-Ｏ基に容易に酸化することができるＳｉ-Ｎ基を有している。
【００１４】
[0021]有機シリコン化合物は、堆積された誘電体膜にＳｉ-Ｏ基の形成を更に増加させるように堆積チャンバ内の反応性原子状酸素前駆物質に導入することができる。原子状酸素は、有機シリコン前駆物質と反応するように堆積チャンバ内に送られる前に、例えば、離れたところの高密度プラズマ生成器を用いて堆積チャンバの外であらかじめ生成されてもよい。得られた酸化シリコン層は、堆積チャンバ内で有機シリコン前駆物質と分子酸素、オゾン等と反応させることにより形成される従来の酸化膜より改良された流動性とギャップ流れ特性を持ち、且つより低い炭素含量と多孔性を持ち得る。本発明の方法、製品、及びシステムの実施形態に関する追加の詳細をここに述べる。
【００１５】
例示的誘電体堆積法
[0022]図１は、本発明の実施形態による誘電体堆積の簡易化した概略を示すフローチャートである。図示される方法１００は、有機シリコン前駆物質１０２と酸素前駆物質１０４を堆積チャンバに導入することを含んでいる。前駆物質はチャンバ内で反応して、基板１０６のギャップ内と表面上に誘電体層を形成する。
【００１６】
[0023]堆積チャンバ内に導入される有機シリコン前駆物質は、８未満のＣ：Ｓｉ原子比（例えば、Ｃ：Ｓｉ原子比７、６、５、４、３、２、又は１以下）を持つ場合がある。このことは各シリコン原子の存在に対して有機シリコン前駆物質分子内に８つより少ない炭素原子があることを意味する。比較すると、以下に示されるテトラエトキシシロキサン（ＴＥＯＳ）分子は、シリコンの各原子に対して８つの炭素原子（即ち、Ｃ：Ｓｉ比８）を持っている。
【００１７】
【化１】
2010507259.tif 000003
【００１８】
[0024]有機シリコン前駆物質は、他のシロキサン化合物の中でもトリエトキシシロキサン（ＴＲＩＥＳ）、テトラメトキシシロキサン（ＴＭＯＳ）、トリメトキシシロキサン（ＴＲＩＭＯＳ）、ヘキサメトキシジシロキサン（ＨＭＯＤＳ）、オクタメトキシトリシロキサン（ＯＭＯＴＳ）、及び／又はオクタメトキシドデカシロキサン（ＯＭＯＤＤＳ）のようなシロキサン化合物である。
【００１９】
【化２】
2010507259.tif 000004
【００２０】
[0025]有機シリコン化合物は、また、一つ以上の窒素基を含むシラゾキサン化合物であってもよい。シラゾキサン化合物は、他のシラゾキサン化合物の中でもヘキサメトキシジシラゾキサン（ＨＭＤＳ-Ｈ）メチルヘキサメトキシジシラゾキサン（ＨＭＤＳ-ＣＨ３）、クロロヘキサメトキシジシラゾキサン（ＨＭＤＳ-Ｃｌ）、ヘキサエトキシジシラゾキサン（ＨＥＤＳ-Ｈ）、ノナメトキシトリシラゾキサン（ＮＭＴＳ）、オクタメトキシサイクリックシラゾキサン（ＯＭＣＳ）を含んでいるのがよい。
【００２１】
【化３】
2010507259.tif 000005
【００２２】
[0026]有機シリコン化合物は、更に、一つ以上のハロゲン基（例えば、フッ素基、塩素基、臭素基、又はヨウ素基）を含むハロゲン化シロキサンでもよい。例えば、ハロゲン化シロキサンは、他の塩素化シロキサン化合物の中でもテトラクロロシラン（ＴＥＣＳ）、ジクロロジエトキシシロキサン（ＤＣＤＥＳ）、クロロトリエトキシシロキサン（ＣＴＥＳ）、ヘキサクロロジシロキサン（ＨＣＤＳ）、及び／又はオクタクロロトリシロキサン（ＯＣＴＳ）のような塩素化シロキサン化合物であるのがよい。
【００２３】
【化４】
2010507259.tif 000006
【００２４】
[0027]有機シリコン化合物は、また、約０、０.５、１、２、３、４、５、６以上のＯ：Ｓｉ比を持ってもよい。例えば、ＴＭＯＳのＯ：Ｓｉ原子比は、４（ＴＥＯＳと同一）である。ＴＲＩＥＳやＴＲＩＭＯＳのような他の有機シリコン化合物のＯ：Ｓｉ比は、３である。ＨＣＤＳのようななお他のもののＯ：Ｓｉ比は０.５であり、ＴＥＣＳのＯ：Ｓｉ比は０である。
【００２５】
[0028]有機シリコン前駆物質は、更に、他の有機シリコン化合物の中でもＨＭＯＤＳ、ＯＭＯＴＳ、ＯＭＯＤＤＳ、ＨＣＤＳ、ＯＣＴＳに見られるようにＳｉ-Ｏ-Ｓｉ結合を含んでもよい。Ｓｉ前駆物質におけるこの結合は、炭素基とヒドロキシル基から汚染が低減されたＳｉＯＸ膜の形成を促進させる。
【００２６】
[0029]有機シリコン前駆物質は、なお更に、他の化合物の中でもトリシリルアミン（ＴＳＡ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、シラトレラン、テトラキス(ジメチルアミノ)シラン、ビス(ジエチルアミノ)シラン、トリス(ジメチルアミノ)クロロシラン、メチルシラトランのようなアミノシランを含むのがよい。
【００２７】
【化５】
2010507259.tif 000007
【００２８】
[0030]有機シリコン前駆物質は、なお更に、アルコキシジシラン、アルコキシアルキルジシラン、アルコキシジシランを含むジシランを含んでもよい。アルコキシジシランは
【００２９】
【化６】
2010507259.tif 000008
【００３０】
を含んでもよく、ここで、Ｒ１-６は、独立してＣ１-３アルキルオキシ基であってもよい。例えば、アルコキシジシランは、他のアルコキシジシランの中でもヘキサメトキシジシランやヘキサエトキシジシランを含んでもよい。
【００３１】
[0031]アルコキシジシランは、また、アルコキシ基がＳｉ部分に結合された環状ジシラン化合物を含んでもよい。例えば、アルコキシシクロシランは、他の中でもオクタエトキシシクロブタシラン、デカブタオキシシクロペンタシラン、ドデカメトキシシクロヘキサシランを含むのがよい。アルコキシジシランの幾つかの例を以下に示す：
【００３２】
【化７】
2010507259.tif 000009
【００３３】
[0032]アルコキシアルキルジシランは、以下を含んでもよい：
【００３４】
【化８】
2010507259.tif 000010
【００３５】
（ここで、Ｒ７-１２は、独立して、Ｃ１-３アルキル基又はＣ１-３アルキルオキシ基であってもよく、Ｒ７-１２の少なくとも一つは、アルキル基であり、Ｒ７-１２の少なくとも一つは、アルキルオキシ基である）。アルコキシアルキルジシランは、また、少なくとも一つのアルキルとアルコキシ基がそれに結合された、ブタシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、ヘキサシラン、ヘプタシラン、オクタシラン等のアルキル部分とアルコキシ部分を持つ環状ジシランを含んでもよい。例としては、他のアルコキシアルキルシクロシランの中でもオクタメチル-１,４-ジオキサ-２,３,５,６-テトラシラシクロヘキサン；１,４-ジオキサ-２,３,５,６-テトラシラシクロへキサン；１,２,３,４,５,６-ヘキサメトキシ-１,２,３,４,５,６-ヘキサメチルシクロヘキサシランが挙げられる。アルコキシアルキルジシランの幾つかの例を以下に示す：
【００３６】
【化９】
2010507259.tif 000011
【００３７】
[0033]アルコキシアセトキシジシランは、以下を含んでもよい：
【００３８】
【化１０】
2010507259.tif 000012
【００３９】
（ここで、Ｒ１３-１７は、独立して、Ｃ１-３アルキル基、Ｃ１-３アルコキシ基、又はアセトキシ基であり、Ｒ１３-１７の少なくとも一つは、アルコキシ基であり、Ｒ１３-１７の少なくとも一つは、アセトキシ基である）。
【００４０】
[0034]有機シリコン前駆物質は、また更に、シクロブタシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン、シクロオクタシラン等の有機シクロシランを含んでもよい。
【００４１】
[0035]酸素前駆物質は、分子酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３)、窒素-酸素化合物（例えば、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等）、水素-酸素化合物（例えば、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等）だけでなく、他の酸素含有前駆物質や前駆物質の組み合わせも含んでもよい。ある実施形態において、酸素前駆物質は、有機シリコン前駆物質とともに離れたところで生成され、堆積チャンバに導入される原子状酸素基を含んでもよい。
【００４２】
[0036]ここで図２を参照すると、本発明の実施形態によるギャップを誘電材料で充填する方法200を示すフローチャートが図示される。方法２００は、基板を堆積チャンバに準備するステップと、次に有機シリコン前駆物質２０２と酸素前駆物質２０４をチャンバに導入するステップとを含む場合がある。基板は、半導体ウエハ（例えば、2００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ等のシリコンウエハ）であってもよく、初期のプロセスで形成された構造、デバイス構成要素等を含んでもよい。例えば、基板は、高さと幅のアスペクト比（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以上等のアスペクト比）を持つギャップ、トレンチ等を含んでもよい。誘電材料は、基板のギャップと他の表面に堆積される。
【００４３】
[0037]上述のように、有機シリコン前駆物質は、シロキサン、ハロゲン化シロキサン、及び／又はシラゾキサン化合物を含むのがよく、Ｃ：Ｓｉ原子比が８未満の有機シリコン化合物を含むのがよい。シリコン前駆物質は、堆積チャンバへの導入前或いは導入中にキャリヤガスと混合されてもよい。キャリヤガスは、基板上の酸化膜の形成に過度に干渉しない不活性ガスであり得る。キャリヤガスの例としては、他のガスの中でも、ヘリウム、ネオン、アルゴン、水素（Ｈ２）が挙げられる。
【００４４】
[0038]例えば、有機シリコン前駆物質は、有機シリコン化合物（気体或いは液体）とヘリウムとを室温の有機シリコン前駆物質によって約６００〜約２４００ｓｃｃｍの流速で混合して、前駆物質の流れをチャンバ内に約８００〜約１６００ｍｇｍの速度で与えることによって堆積チャンバに導入されてもよい。
【００４５】
[0039]酸素前駆物質は、分子酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素-酸素化合物（例えば、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等）、水素-酸素化合物（例えば、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等）、炭素-酸素化合物（例えば、ＣＯ、ＣＯ２等）だけでなく、他の酸素含有前駆物質や前駆物質の組み合わせを含んでもよい。方法３００に対して以下により詳細に記載されるように、酸素前駆物質は、また、別に生成され、堆積チャンバへ有機シリコン前駆物質とともに導入される原子状酸素基を含んでもよい。
【００４６】
[0040]方法２００は、堆積チャンバ内で前駆物質からプラズマを生成するステップと、誘電材料２０６の第一部分を形成するステップとを含んでもよい。方法２００の実施形態において、酸素と有機シリコン前駆物質は、堆積チャンバに導入される前には混合されない。前駆物質は、反応チャンバの周りに分配された別々の空間的に分離された前駆物質注入口を通じてチャンバに入ることができる。例えば、酸素前駆物質は、チャンバの最上部の一つの注入口（或いは複数の注入口）から入ってもよく、直接基板の上に位置決めされてもよい。注入口は、酸素前駆物質の流れを基板堆積面に垂直の方向に進ませる。他方、シリコン前駆物質は、堆積チャンバの側面の周りの一つ以上の注入口から入ってもよい。注入口は、シリコン前駆物質の流れを堆積面にほぼ平行な方向に進ませてもよい。
【００４７】
[0041]酸素と有機シリコンのプラズマが堆積チャンバで反応するので、それは基板堆積面上に酸化シリコン誘電体層の第一部分を形成する。はじめの酸化物層は、優れた流動性を有し、堆積面にあるギャップ、トレンチ、ボイド、継ぎ目等にすばやく移動させることができる。これにより、方法２００が高さと幅のアスペクト比が大きい（例えば、約５：１、６：１、６：１、８：１、９：１、１０：１、１１：１、１２：１以上のＡＲ（アスペクト比））を持つギャップ、トレンチ、他の表面構造に実質的にボイドや継ぎ目のない酸化物充填を行うことを可能にさせる。
【００４８】
[0042]誘電材料の第一部分が形成された後、チャンバ内への前駆物質の流れは停止してもよく、材料をエッチングすることができる（ステップ２０８）。エッチングステップを用いて、材料中の不純物を解離させ、除去し、更に、材料を平坦化することができる。エッチングプロセスは、単一ステップのエッチング、或いは複数ステップのエッチングを含む場合がある。複数ステップのエッチングプロセスは、低密度のプラズマを用いて、誘電材料中のより大きな有機分子を解離させ、炭素の少なくとも一部を除去するステップを含んでもよい第一エッチングを含んでもよい。この低密度プラズマエッチングは、ＲＰＳシステムを用いて、酸化物層をエッチングするＡｒ／Ｏ２プラズマを生成するステップを含んでもよい。エッチング条件は、例えば、約５５００ワット電力で１６００ｓｃｃｍのＯ２と４００ｓｃｃｍのアルゴンの流れからプラズマを衝突させるステップと、７６０ミリトールの圧力で堆積チャンバ内にそれを導入するステップを含んでもよい。このプラズマエッチングは、より大きな炭素基を解離させ、且つ酸化物層から炭素不純物を除去することができる。
【００４９】
[0043]このエッチングに続いて、酸化物層の第二エッチングがより高いプラズマ密度で行われて、層内のヒドロキシル基の少なくとも一部を除去することができる。このより高密度のプラズマエッチングは、高電力のＲＦフィールド（例えば、６０００ワット）を持つ分子酸素の流れ（例えば、６００ｓｃｃｍ）の解離で形成されるプラズマに層を曝すステップを含んでもよい。酸素プラズマは、例えば、８ミリトールの圧力で堆積チャンバに導入され、酸化物層において-ＯＨ基と反応して、二酸化シリコンと水を形成することができる。
【００５０】
[0044]第一層のエッチングに続いて、前駆物質を堆積チャンバに再導入し、反応させて、基板２１０のギャップと他の表面の誘電材料の第二部分を形成する。第二部分は、また、第一層と同じ反応条件下で形成される酸化物層であっても、別の条件（例えば、チャンバ圧、温度、有機シリコン前駆物質等）下で形成されてもよい。
【００５１】
[0045]第二層が形成された後、それをエッチングして、不純物レベルを低減し更に／又は層を平坦化してもよい。第二層は、第一層をエッチングするのに用いたのと同じプロセスを用いてエッチングされても、別のプロセス（例えば、異なる数のエッチングステップ、異なるエッチング前駆物質、異なる電力レベル等）を用いてエッチングされてもよい。
【００５２】
[0046]誘電材料の第一と第二の部分の形成と処理（また、堆積させることができるいかなる後続の部分も）に続いて、材料をアニールして２１２、均一な高品質の酸化シリコンギャップ充填を形成することができる。最終のギャップ充填は、誘電定数（即ち、ｋ-値）が３.０未満で、ウェットエッチ速度比（ＷＥＲＲ）が２：１未満（例えば、約１.８：１〜約１.４：１）であってもよい。ギャップ充填は、充填量全体に一様であり、仮にあってもわずかなボイドと継ぎ目しかないものになる。
【００５３】
[0047]図３は、本発明の追加の実施形態による基板上のギャップ内に誘電材料を堆積させ、アニールするステップを示すフローチャートである。方法３００は、堆積チャンバ３０２に有機シリコン前駆物質を導入するステップを含む。方法３００は、また、分子酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素-酸素化合物（例えば、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等）、水素-酸素化合物（例えば、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等）、炭素-酸素化合物（例えば、ＣＯ、ＣＯ２等）だけでなく、他の酸素を含有する前駆物質や前駆物質の組み合わせのような酸素含有前駆物質の解離によって高度に反応性の原子状酸素前駆物質３０４を生成するステップを含む。
【００５４】
[0048]酸素含有前駆物質は、別のところで解離させて、原子状酸素にすることができる。解離プロセスは、他の方法の中でも、熱解離、紫外光解離、及び／又はプラズマ解離を含んでもよい。プラズマ解離は、別のプラズマ生成チャンバ内でヘリウム、アルゴン等からプラズマを衝突させることと、酸素前駆物質をプラズマに導入して、原子状酸素前駆物質を生成することを含んでいる。例えば、原子状酸素は、ＲＦ電力の４０００〜６０００ワット（例えば、５５００ワット）を、例えば、９００〜１８００ｓｃｃｍで流れるアルゴンガスと、例えば、約６００〜約１２００ｓｃｃｍで流れる分子酸素（Ｏ２）の合わせたガス流に供給する別の場所にある高密度プラズマ生成器において生成される場合がある。
【００５５】
[0049]反応性原子状酸素プラズマを次に堆積チャンバ306に導入し、そこで堆積チャンバに導入される有機シリコン前駆物質と初めて混合させることができる。高度に反応性の原子状酸素は、適度な温度（例えば、１００℃未満の反応温度）と圧力（例えば、０.５〜６トールの全チャンバ圧）においてシリコン前駆物質３０８（と反応チャンバ内に存在する他の堆積前駆物質）と反応する。
【００５６】
[0050]実施形態は、複数のポートを持つシャワーヘッドの別々のポートを通じて原子状酸素とシリコン前駆物質を送るステップを含んでいる。例えば、基板の上に位置決めされたシャワーヘッドは、堆積チャンバに入るように前駆物質に対して開口のパターンを含んでもよい。開口の一つは、原子状酸素前駆物質によって供給されてもよく、一方、開口の第二のものは、シリコン前駆物質によって供給される。別のセットの開口を通じて進行する前駆物質は、堆積チャンバに出て行くまで相互に流動的に分離されるのがよい。装置を操作する前駆物質の種類と設計に関する追加の詳細は、２００６年５月３０日に出願された“誘電ギャップ充填のプロセスチャンバ”と題するＬｕｂｏｍｉｒｓｋｙらに共同譲渡された米国仮特許出願第６０／８０３,４９９号に記載されており、その全体の内容はすべての目的に対して本明細書に援用されている。
【００５７】
[0051]前駆物質がチャンバ内で他方と反応するので、誘電体層は基板310上に堆積される。堆積中のチャンバ内の全圧力は、例えば、約０.５トール〜約６トールである。より高い全圧（例えば、１.３トール）は、より流動状の品質を持つ酸化物膜を堆積させることができ、一方、より低い圧力（例えば、０.５トール）は、よりコンフォーマルな酸化物層を堆積させることができる。反応チャンバ内の堆積温度は、相対的に低い（例えば、約１００℃以下）温度である場合がある。堆積速度は、約５００オングストローム/分〜約３０００オングストローム/分（例えば、１５００オングストローム/分）の範囲であってもよい。層の厚さは、約５０オングストローム〜約５００オングストローム（例えば、約１００オングストローム〜２００オングストローム）であってもよい。
【００５８】
[0052]誘電体層の堆積に続いて、水分の一部を除去するとともに層の硬度さを増加させる第一アニールが行われる（ステップ３１２）。この最初のアニールステップは、不活性環境（例えば、乾燥Ｎ２環境）で約１分〜１０分間酸化物層を熱する工程を含んでいる。酸化物層がアルミニウムの金属配線の上に堆積されている金属間の誘電体であるときのように基板構造に形成される金属配線を傷つけない熱アニールの温度を選択する場合がある。
【００５９】
[0053]代わりの（或いは追加として）第一アニールステップは、酸化シリコン層を紫外（ＵＶ）光に約１分〜約３０分間曝す工程を含んでいる。熱アニールの様に、ＵＶアニールは最初に堆積された酸化物膜に存在する水分の一部を除去し、また膜の高度を増加させることができる。
【００６０】
[0054]第一アニールの終了後、第二アニールステップが酸化物層から水分とシラノール結合を更に除去するように行われてもよい（ステップ３１４）。このアニールステップ３１４において水分とシラノールのほぼすべてが除去されて、初めに堆積された酸化物層か又は層が第一アニールステップにおいて処理された後よりも、より低いｋ-値とより低いＷＥＲＲ値を層に与えることができる。この第二アニールは、水とシラノール基を誘電体酸化物から除去するのに効率的なプラズマに酸化物層を曝す工程を含んでいる。しかしながら、第一アニールに続いて、酸化物層はプラズマを酸化物に存在する炭素基を分離することから低減（或いは回避）させるのに充分な硬度を持っている。従って、低ｋ炭素含有酸化物層に対して、プラズマアニールは層のｋ-値を著しく増加させるのに充分な炭素を除去しない。
【００６１】
[0055]ここで図４を参照すると、本発明の実施形態による多層酸化シリコン膜の製造方法４００を示す他のフローチャートが図示される。方法４００は、基板を堆積チャンバ４０２に準備するステップと、チャンバ４０４に前駆物質（例えば、原子状酸素と有機シリコン前駆物質）を導入するステップを含んでいる。前駆物質が反応して、基板４０６上に酸化シリコン層を形成し、次に酸化物層をエッチングされる場合がある（ステップ４０８）。
【００６２】
[0056]この時点で、堆積された酸化物層の累積の厚さが所定の点４１０に到達したかを決定するためのチェックがなされる場合がある。全体の酸化物膜の所定の厚さのレベルに到達した場合には、次に堆積とエッチングのサイクルは終了してもよく、膜はアニールされてもよい（ステップ４１２）。しかしながら、厚さのレベルが適合されない場合には、次に他の酸化物堆積とエッチングサイクルが酸化物膜に少なくとももう一つの追加層を加えることが発生する場合がある。
【００６３】
[0057]酸化物膜が所定の厚さに到達したかどうか決めることは、堆積されエッチングされた層の厚さ測定によってなされても、望ましい膜厚に到達するのに必要な層の数を計算することによってなされてもよい。例えば、各々の堆積されエッチングされた層が１００オングストロームの厚さで望ましい膜厚が１.２μｍである場合には、１２回の堆積とエッチングサイクルが膜を形成するのに実施されなければならない。各々の堆積された層の厚さは、他のパラメータの中でも反応性前駆物質の種類と流速、堆積チャンバの全圧、温度のような酸化物堆積速度に影響するパラメータを制御することによって設定される。上述したように、酸化物層の典型的堆積速度は、約５００オングストローム/分〜約３０００オングストローム/分（例えば、１５００オングストローム/分）である。
【００６４】
[0058]図５Ａ-図５Ｆは、複数サイクルの堆積-エッチング酸化物層形成プロセスの実施形態を用いて多層酸化シリコン膜で進行的に充填されるギャップ構造を持つ基板を示す図である。図５Ａは、ギャップ５０４が形成された基板５０２を示す図である。図５Ａ-図５Ｆに示されるギャップ５０４が酸化物充填層の進行をより明白に示すために相対的に低いアスペクト比を持って描かれていることは理解されることである。本ギャップ充填法の実施形態は、アスペクト比が５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、１１：１、１２：１，１３：１、１４：１、１５：１以上のギャップへのボイドと継ぎ目のない堆積を含んでいる。
【００６５】
[0059]図５Ｂは、ギャップ５０４に堆積される第一酸化物層５０６ａを示す図である。層を形成した酸化シリコンは、良好な流動性品質を持ち、膜をギャップ５０４の底にすばやく移動させることができる。従って、ギャップ５０４の底において堆積された酸化物の厚さは、ギャップの側壁に沿った酸化物厚さより大きくなり得る。
【００６６】
[0060]図５Ｃと図５Ｄは、ギャップ５０４において以前に堆積されエッチングされた層上に堆積される追加の酸化物層５０６ｂ、５０６ｃ等を示す図である。これらの追加の層は、望ましい酸化物膜厚のレベルが到達されるまで（例えば、ギャップ５０４の最上部）、ギャップ５０４内に底から形成されていくことになる。
【００６７】
[0061]複数の酸化物層の最後が堆積されエッチングされると、アニールが行われて、図５Ｅに示されるように一様な膜５０８の中に層を形成することができる。膜は、例えば、プラズマエッチング或いはＣＭＰによって平坦化されて、ギャップ５０４の最上部の上に形成される堆積材料を除去することができる。図５Ｆは、あってもごくわずかなボイド或いは継ぎ目を持ち、且つ高い膜品質と誘電特性を持つ残存の酸化シリコンのギャップ充填５１０を示す図である。
【００６８】
例示的基板処理システム
[0062]本発明の実施形態を実施することができる堆積システムは、他の種類のシステムの中でも、高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰ-ＣＶＤ）システム、プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システム、大気圧未満化学気相堆積（ＳＡＣＶＤ）システム、熱化学堆積気相システムを含むのがよい。本発明の実施形態を実施することができるＣＶＤシステムの個々の例としては、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ ＵＬＴＩＭＡＴＭＨＤＰ-ＣＶＤチャンバ／システムやＰＲＯＤＵＣＥＲＴＭＲＥＣＶＤチャンバ／システムが挙げられる。
【００６９】
[0063]本発明の例示的方法において使用し得る基板処理システムの例としては、２００６年５月３０日に出願された“誘電ギャップ充填のプロセスチャンバ”と題するＬｕｂｏｍｉｒｓｋｙらに共同譲渡された米国仮特許出願第６０／８０３,４９９号に図示され説明されているものが含まれてもよく、その全体の内容はすべての目的に対して本明細書に援用されている。追加の例示的システムには、米国特許第６,３８７,２０７号と同第６,８３０,６２４号に図示され説明されるものが含まれてもよく、その開示内容はすべての目的に対して本明細書に援用されている。
【００７０】
[0064]ここで図６Ａを参照すると、チャンバ壁１５ａとチャンバリッドアセンブリ１５ｂを含む真空チャンバ或いは処理チャンバを有するＣＶＤシステムの縦断面図１０が示される。ＣＶＤシステム１０は、プロセスチャンバ１５内の中央に位置する加熱されたペデスタル１２の上に置かれた基板（図示せず）にプロセスガスを分散するためのガス分配マニホールド１１を含有している。ガス分配マニホールド１１は、容量性プラズマを形成するための電極として機能するために電気的導電材料で形成される場合がある。処理中、基板（例えば、半導体ウエハ）は、ペデスタル１２の平らな（或いはわずかに凸状の）表面１２ａ上に位置決めされる。ペデスタル１２は、下方の取り付け/取り外し位置（図６Ａに示されている）とマニホールド１１に密接に隣り合う上方の処理位置（図６Ａにおいて破線で示される）の間を制御可能に移動させることができる。センタボード（図示せず）は、ウエハの位置に関する情報を提供するためのセンサを含んでいる。
【００７１】
[0065]堆積ガスとキャリヤガスが従来の平らな円形のガス分配フェースプレート１３ａの穿孔された穴１３ｂを通してチャンバ１５に導入される。より詳しくは、堆積プロセスガスが注入マニホールド１１を通って、従来の穿孔された阻止プレートを通って、次にガス分配フェースプレート１３ａの穴１３ｂを通ってチャンバ内に流れる。
【００７２】
[0066]マニホールド１１に到達する前に、堆積ガスとキャリヤガスは、ガス供給ラインを通じてガス源から混合システムに入力され、そこでこれらは混ぜ合わされ、次にマニホールド１１へ送られる。一般に、各プロセスガスに対する供給ラインは、(ｉ)チャンバ内へのプロセスガスの流れを自動的に或いは手動で遮断するために使用し得る幾つかの安全用遮断バルブ(図示せず)と(ｉｉ)供給ラインを通してガスの流れを計測するマスフローコントローラ（これも図示せず）を含んでいる。プロセスに毒性ガスが用いられる場合、幾つかの安全用遮断バルブが従来の構成において各ガス供給ライン上に位置決めされる。
【００７３】
[0067]ＣＶＤシステム１０において行われる堆積プロセスは、熱プロセスかプラズマ強強型プロセスのいずれかでも可能である。プラズマ増強型プロセスでは、プロセスガス混合物を励起してフェースプレート１３ａとペデスタル１２の間の円筒状領域内でプラズマを形成させるようにＲＦ電力供給がガス分配フェースプレート１３ａとペデスタル１２の間に電力を加える。(この領域は、本明細書において“反応領域“と呼ぶ)。プラズマの成分が反応して、ペデスタル１２の上に支持される半導体ウェファの表面上に所要の膜を堆積させる。ＲＦ電源は、真空チャンバ室１５に導入される反応性化学種の分解を高める１３.５６ＭＨｚの高ＲＦ周波数（ＲＦ１）と３６０ｋＨｚの低ＲＦ周波数（ＲＦ２）で典型的に電力を供給する混合周波数ＲＦ電源である。熱プロセスにおいて、ＲＦ電源は用いられず、プロセスガス混合物が熱的に反応して、抵抗的に加熱されて反応に対して熱エネルギを与えるペデスタル１２に支持される半導体ウエハの表面上に所要の膜を堆積させる。
【００７４】
[0068]プラズマ増強型堆積プロセス中に、プラズマは排出通路２３と遮断バルブ２４を取り囲むチャンバ本体の壁１５ａを含む全プロセスチャンバ１０を加熱する。プラズマが投入されず、或いは熱堆積プロセス中は熱い液体がプロセスチャンバ１５の壁１５ａを通じて循環されて、チャンバを高温に保持する。チャンバ壁１５ａの残りの部分の通路は図示されていない。チャンバ壁15aを加熱するために用いられる液体は、典型的な液体の種類、即ち、水をベースにしたエチレングリコールかオイルをベースにした熱転移液を含んでいる。この加熱（“熱交換器”による加熱を意味する）は、望ましくない反応種生成物の凝縮を有益に低減或いは排除し、これらが冷却真空通路の壁に凝縮するとともにガスの流れがない期間、処理チャンバに戻ろうとする場合にはプロセスを汚染することになるプロセスガスの揮発性生成物と他の汚染物の排除を改善する。
【００７５】
[0069]反応の副産物を含む、層に堆積されないガス混合物の残りは、真空ポンプ(図示せず)によってチャンバ１５から排出される。特に、ガスは反応領域を取り囲む環状のスロット型をしたオリフィス１６を通じて環状の排出プレナムに排気される。環状スロット１６とプレナム１７は、チャンバの円筒側壁１５ａの最上部(壁上の上部誘電体内張りを含む)と円形チャンバリッド２０の底の間のギャップによって画成される。スロットオリフィス１６とプレナム１７の３６０度円形対称性と均一性は、ウエハ上に均一な膜を堆積させるようにウエハの上にプロセスガスの均一な流れを得るのに重要である。
【００７６】
[0070]排出プレナム１７からガスは排出プレナム１７の横方向の延長部２１の下を流れ、下方向に伸びているガス通路２３に通じる監視ポート(図示せず)を通り、真空遮断バルブ２４(その本体は下部チャンバ壁１５ａにまとめられている)を通り、フォアライン(これも図示せず)に通じる外部真空ポンプに接続する排出口２５に流れる。
【００７７】
[0071]ペデスタル１２のウエハ支持プラッタ（好ましくはアルミニウム、セラミック、
或いはその組み合わせ）は、平行な同心円の形で2回のフル回転をするように構成されたヒータ素子に組み込まれた組み込み型の単一ループを用いて抵抗的に加熱される。ヒータ素子の外側の部分は、支持プラッタの周辺に隣接して取り付けられており、一方内側の部分は、より小さな半径を持つ同心円の通路の上を通っている。ヒータ素子への結線は、ペデスタル１２の軸を通って配線される。
【００７８】
[0072]典型的には、チャンバの内張りのいずれか或いはすべて、ガス注入口のマニホールドのフェースプレートと、様々な他のリアクタのハードウェアは、アルミニウム、陽極酸化処理されたアルミニウム、又はセラミックのような材料からできている。このようなＣＶＤ装置の例は、Ｚｈａｏらに発行された“ＣＶＤ処理チャンバ”と題する共同譲渡された米国特許第５,５５８,７１７号に記載されており、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００７９】
[0073]リフト機構とモータ３２（図６Ａ）は、ウエハがチャンバ１０の横に挿入/取り外しの開口２６を通してロボットのブレード(図示せず)により、チャンバ１５の本体の内外に搬送されるようにヒータペデスタルアセンブリ１２とそのウエハリフトピン１２ｂを上下する。モータ３２は、処理位置１４と下部ウエハ設置位置の間のペデスタル１２を上下する。この幾つかのみが図示されている、モータ、供給ラインに接続されたバルブ或いはフローコントローラ、ガス分配システム、スロットルバルブ、ＲＦ電源、チャンバと基板加熱システムは、制御線を通してシステムコントローラによってすべて制御される。コントローラは、光学センサからのフィードバックに依存して、コントローラの制御によって適当なモータで移動させるスロットルバルブとサセプタのような可動型メカニカルアセンブリの位置を決定する。
【００８０】
[0074]例示的実施形態において、システムコントローラは、ハードディスクドライブ(メモリ)と、フロッピィディスクドライブと、プロセッサとを含んでいる。プロセッサは、シングルボードのコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログとディジタルの入/出力ボード、インタフェースボード、ステッパモータコントローラボードを含有している。ＣＶＤシステム１０の様々な部分は、ボード、カードの入れ物、コネクタの寸法と種類を画成するＶｅｒｓａＭｏｄｕｌａｒ Ｅｕｒｏｐｅａｎ（ＶＭＥ）標準に従っている。ＶＭＥ標準は、また、１６ビットのデータバスと２４ビットのアドレスバスを持つバス構造も画成している。
【００８１】
[0075]システムコントローラは、ＣＶＤ装置のすべての活動を制御する。システムコントローラは、メモリーのようなコンピュータ読み出し媒体に記憶される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。メモリがハードディスクドライブであることが好ましいが、メモリはまた他の種類のメモリであってもよい。コンピュータプログラムは、具体的なプロセスのタイミング、ガスの混合物、チャンバ圧、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタの位置、他のパラメータを示す指示命令の集合を含むものである。例えば、フロッピーディスク或いは他の適当なドライブを含む他の記憶装置に記憶された他のコンピュータプログラムもまたコントローラを操作するために用いることができる。
【００８２】
[0076]基板上に膜を堆積させるプロセス或いはチャンバ１５を洗浄するプロセスは、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用いて実施され得る。コンピュータプログラムコードは、いかなる従来のコンピュータ読み出しプログラム言語においても書かれることができる：例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン等の言語。適当なプログラムコードは、従来のテキストエディタを用いて単一のファイル或いは複数のファイルに入れられ、コンピュータのメモリシステムのようなコンピュータ使用可能な媒体に記憶されるか又は具体化される。入力されたコードテキストが高いレベルの言語であれば、コードはコンパイルされ、得られたコンパイラコードは、次にあらかじめコンパイルされたマイクロソフトウィンドウズ（登録商標）の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、システムユーザはメモリにおけるコードをコンピュータシステムにロードさせるオブジェクトコードを呼び出す。次にＣＰＵは、プログラムに識別されたタスクを行うように読み出し実行する。
【００８３】
[0077]ユーザとコントローラの間のインタフェースは、一つ以上のチャンバを含むことができる基板処理システムにおけるシステムモニタとＣＶＤシステム１０の簡略化した図である図６Ｂに示されるＣＲＴモニタ５０ａとライトペン５０ｂを介して行われる。好ましい実施形態において、二つのモニタ５０ａが用いられ、一方は操作者のためにクリーンルームの壁に取り付けられ、他方はサービスを行う技術者のために壁の後ろに取り付けられる。モニタ５０ａは同じ情報を同時に表示するが、一つだけのライトペン５０ｂが操作可能にされる。ライトペン５０ｂの先端の光センサはＣＲＴディスプレイにより放出される光を検知する。具体的なスクリーン或いは機能を選定するために、操作者は表示スクリーンの指定された場所に触れ、ペン５０ｂのボタンを押す。触れられた部分はその表示された色を変化させ、或いは新しいメニュー或いはスクリーンが表示され、ライトペンと表示スクリーンの間の通信を確認する。キーボード、マウス、又は他のポインティング或いは通信装置のようなその他の装置がコントローラとユーザを通信可能にするライトペン５０ｂの代わりに或いはそれに加えて用いられる。
【００８４】
[0078]図６Ａは、ガス分配フェースプレート１３ａとガス分配マニホールド１１を含むプロセスチャンバ１５のリッドアセンブリ１５ｂ上に取り付けられる離れた場所のプラズマ生成器６０を示す図である。取り付けアダプタ６４は、図６Ａに最適に見られるように、リッドアセンブリ１５ｂ上に離れた場所のプラズマ生成器６０を取り付ける。アダプタ６４は、典型的には、金属でできている。混合装置７０は、ガス分配マニホールド１１(図６Ａ)の上流側に結合される。混合装置７０は、プロセスガスを混合するための混合ブロックのスロットの内側に配置される混合挿入部７２を含んでいる。セラミックのアイソレータ６６は、取り付けアダプタ６４と混合装置７０（図６Ａ）の間に置かれる。セラミックのアイソレータ６６は、Ａｌ２Ｏ３(純度９９％)、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）等のセラミック材料でできていてもよい。取り付けられると、混合装置７０とセラミックのアイソレータは、リッドアセンブリ１５ｂの一部をなしている。アイソレータ６６は、より詳細に以下に述べるように混合装置７０とガス分配マニホールド１１から金属アダプタ６４を分離して第二プラズマに対する可能性を最小化してリッドアセンブリ１５ｂに形成する。３方向バルブ７７は、直接或いは離れた場所のプラズマ生成器６０を通じてプロセスチャンバ１５へのプロセスガスの流れを制御する。
【００８５】
[0079]離れた場所のプラズマ生成器は、リッドアセンブリ１５ｂ上に便宜的に取り付けられ且つお金と時間をかけた改修をすることなく現存するチャンバに容易に再組み込みされ得るコンパクトな内臓型の装置であることが望ましい。一つの適切な装置はマサチューセッツ州ウォーバーンのＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手可能なＡＳＴＲＯＮ（登録商標）生成器である。ＡＳＴＲＯＮ（登録商標）生成器は、低フィールドのトロイダルプラズマを用いて、プロセスガスを解離する。一例において、プラズマは、ＮＦ３のようなフッ素含有ガスとアルゴンのようなキャリヤガスを含むプロセスガスを解離して、プロセスチャンバ１５において膜堆積物を洗浄するのに用いられる遊離フッ素を生成する。
【００８６】
[0080]幾つかの実施形態を記載してきたが、本発明の精神から離れることなく様々な改良、別の構成、同等のものが用いられてもよいことが当業者によって認識される。更に、多数の周知のプロセスと構成要素が、本発明を不必要にあいまいにすることを避けるために記載されていない。従って、上の記載は本発明の範囲を制限するととられるべきでない。
【００８７】
[0081]値の範囲が示されるところでは、その範囲の上限と下限の間で、内容が明白に他のものとして記載されなければ、下限の単位の１０分の１まで各中間の値もまた明確に開示されるということが理解される。記載された範囲のいかなる記載された値或いは間に入る値も範囲を記載したいかなる他の記載された値或いは間に入る値もとの間のそれぞれのより小さい範囲も包含される。これらのより小さい範囲の上限と下限は、独立して、その範囲に含まれても除外されてもよく、より小さい範囲に限界のいずれかが含まれるか、いずれもが含まれないか、双方が含まれる各々の範囲もまた、記載された範囲において特に排除された限界に従って、本発明に包含される。記載された範囲が限界の一方或いは双方を含む場合、これらの包含されるいずれか或いは双方を除く範囲もまた包含される。
【００８８】
[0082]本明細書に、また添付の特許請求の範囲に用いられるように、単数形“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”は、内容が明確に別に記載されない限り、複数の指示対象を含むものである。従って、例えば“ａｍｅｔｈｏｄ（一つの方法）”について述べることは、このような方法の複数を含み、“ｔｈｅｐｒｅｃｕｒｓｏｒ（その前駆物質)”について述べることは一つ以上の前駆物質と当業者に知られるその等価物について述べることを包含する。
【００８９】
[0083]また、本明細書に、以下の特許請求の範囲に用いられる用語“ｃｏｍｐｒｉｓｅ（構成する）”、“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（構成している）”、“ｉｎｃｌｕｄｅ（複数形の含む）”、“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含んでいる）”、“ｉｎｃｌｕｄｅｓ（単数形の含む）”は、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を指定するためのものであるが、これらは一つ以上の他の特徴、整数、構成要素、ステップ、作用、又は基の存在或いは追加を排除しない。
【符号の説明】
【００９０】
１０…ＣＶＤシステム、１１…マニホールド、１２…ペデスタル、１２ａ…平らな表面、１３ａ…ガス分配フェースプレート、１３ｂ…穴、１５…プロセスチャンバ、１５ａ…チャンバ壁、１５ｂ…チャンバリッドアセンブリ、１６…オリフィス、１７…排出プレナム、２１…延長部、２３…排出通路、２４…遮断バルブ、２５…排出口、３２…モータ、５０ａ…ＣＲＴモニタ、５０ｂ…ライトペン、６０…離れた場所のプラズマ生成器、６４…アダプタ、６６…混合アイソレータ、７０…混合装置、７２…混合挿入部、７７…三方向バルブ、５０２…基板、５０４…ギャップ、５０６ａ…酸化物層、５０６ｂ…酸化物層、５０６ｃ…酸化物層、５０８…一様な膜、５１０…酸化シリコンギャップ充填。
【図１】
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【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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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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