特許 7221279 亜酸化物からの自己整合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-03

(45)【発行日】2023-02-13

(54)【発明の名称】亜酸化物からの自己整合構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3205 20060101AFI20230206BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20230206BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20230206BHJP

【ＦＩ】

H01L21/88 B

H01L21/88 M

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020512525

(86)(22)【出願日】2018-08-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-12

(86)【国際出願番号】 US2018048343

(87)【国際公開番号】W WO2019050715

(87)【国際公開日】2019-03-14

【審査請求日】2021-08-23

(31)【優先権主張番号】62/554,306

(32)【優先日】2017-09-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ガンディコッタ， シュリーニヴァース

(72)【発明者】

【氏名】ロイ， サスミット シンハー

(72)【発明者】

【氏名】マリック， アブヒジット バス

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１０９０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３２８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３０６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０１３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３４５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３４３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５３０２４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自己整合構造を作製する方法であって、
少なくとも１つの特徴が形成された基板表面を有する基板を提供することであって、前記少なくとも１つの特徴が前記基板表面から前記基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する、前記基板を提供することと、
前記基板表面上及び前記少なくとも１つの特徴内に金属亜酸化膜を形成することと、
前記金属亜酸化膜を前記少なくとも１つの特徴外の前記基板表面から除去することと、
前記少なくとも１つの特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために前記金属亜酸化膜を酸化させることであって、前記金属亜酸化膜は、０よりも高く、前記金属酸化物の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する、前記金属亜酸化膜を酸化させることと
を含む方法。

【請求項2】

前記金属亜酸化膜は、前記金属酸化物の平均金属酸化状態の約８０％以下の平均金属酸化状態を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記自己整合構造は前記基板表面に対して実質的に直交している、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記金属亜酸化膜は金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物又は金属ケイ化物のうちの１又は複数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記金属亜酸化膜は本質的に金属窒化物で構成される、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記金属亜酸化膜および前記金属酸化物に含まれる金属はタングステンである、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記金属酸化物はＷＯ_３である、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記金属亜酸化膜は約１：２．８以下のタングステンと酸素との比を有する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記自己整合構造は約１：２．８５以上のタングステンと酸素との比を有する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

自己整合構造を作製する方法であって、
少なくとも１つの特徴が形成された基板表面を有する基板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前記基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する、前記基板を提供することと、
前記基板表面上及び前記少なくとも１つの特徴内に金属膜を形成することと、
前記基板表面上及び前記少なくとも１つの特徴内に金属亜酸化膜を形成するために前記金属膜を処理することと、
前記金属亜酸化膜を前記少なくとも１つの特徴外の前記基板表面から除去することと、
前記少なくとも１つの特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために前記金属亜酸化膜を酸化させることであって、前記金属亜酸化膜は、０よりも高く、前記金属酸化物の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する、前記金属亜酸化膜を酸化させることと
を含む方法。

【請求項11】

前記金属亜酸化膜は前記金属酸化物の平均金属酸化状態の約８０％以下の平均金属酸化状態を有する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記自己整合構造は前記基板表面に対して実質的に直交している、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記金属亜酸化膜を形成するために前記金属膜を処理する前に、前記少なくとも１つの特徴を前記金属膜で充填する、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記少なくとも１つの特徴が前記金属膜で部分的に充填され、金属亜酸化膜を形成するために前記金属膜が処理され、前記方法は更に、前記少なくとも１つの特徴が前記金属亜酸化膜で充填されるまで前記金属亜酸化膜を形成するために前記金属膜の形成と前記金属膜の処理とを繰り返すことを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

自己整合構造を作製する方法であって、
（Ａ）少なくとも１つの特徴が形成された基板表面を有する基板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前記基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する、前記基板を提供することと、
（Ｂ）前記少なくとも１つの特徴を部分的に充填する金属膜を前記基板表面上に形成することと、
（Ｃ）金属亜酸化膜を形成するために、前記金属膜を処理することと、
（Ｄ）前記少なくとも１つの特徴の所定体積が充填されるまで（Ｂ）及び（Ｃ）を繰り返すことと、
（Ｅ）前記金属亜酸化膜を前記少なくとも１つの特徴外の前記基板表面から除去することと、
（Ｆ）前記少なくとも１つの特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために前記金属亜酸化膜を酸化させることであって、前記金属亜酸化膜は、０よりも高く、前記金属酸化物の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する、前記金属亜酸化膜を酸化させることと
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。具体的には、本開示は、自己整合構造を作製するプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］自己整合金属酸化物ピラーは、間隙充填された金属膜の酸化を通して形成されうる。金属をＡＬＤによって孔又はトレンチの構造上に堆積させ、次にそれを酸化させて金属酸化物を形成し、酸化中の体積膨張により、孔又はトレンチからピラーが押し出される。ピラーはボトムアップであり、金属からのみ選択的に成長する。

【0003】

［０００３］しかしながら、金属酸化物柱を形成するための金属の急速な体積膨張のために、このプロセスを使用することには幾つかの課題が存在する。第１に、応力の急速な変化は時々、固有の構造の劣化をもたらす。これはＣＤが小さい場合に時々、背の高い柱のたわみをもたらしうる。第２に、体積の急速な変化は時々、金属酸化物ピラーと基板との間の付着の問題をもたらす。第３に、残留した酸化していない金属がしばしば、トレンチの底部に残る。

【0004】

［０００４］当技術分野において、自己整合柱及び構造を作製する代替的な方法が必要である。より具体的には、当技術分野において、よりゆっくりとした形成速度が得られる自己整合柱及び構造を作製する代替的な方法が必要である。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］本開示の１又は複数の実施形態は、自己整合構造を作製する方法を対象とする。本方法は、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を有する基板を提供することを含む。特徴は、表面から基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する。基板表面上及び少なくとも１つの特徴内に金属亜酸化膜が形成される。少なくとも１つの特徴外の基板表面から金属亜酸化膜が除去される。特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために、金属亜酸化膜の酸化が行われる。金属亜酸化膜は、０よりも高い平均金属酸化状態から金属酸化物の平均酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する。

【0006】

［０００６］本開示の付加的実施形態は、自己整合構造を作製する方法を対象とする。本方法は、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を有する基板を提供することを含む。特徴は、基板表面から基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する。基板表面上及び特徴内に金属膜が形成される。基板表面上及び特徴内に金属亜酸化膜を形成するために、金属膜が処理される。特徴外の基板表面から金属亜酸化膜が除去される。特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために、金属亜酸化膜の酸化が行われる。金属亜酸化膜は、０よりも高い平均金属酸化状態から金属酸化物の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する。

【0007】

［０００７］本開示の更なる実施形態は、自己整合構造を作製する方法を対象とする。本方法は、少なくとも１つの特徴を有する基板表面を有する基板を提供することを含む。特徴は、基板表面から基板の中へある距離だけ延在し且つ側壁及び底部を有する。基板表面上に特徴を部分的に充填する金属膜が形成される。金属亜酸化膜を形成するために、金属膜が処理される。特徴の所定体積が充填されるまで、金属膜の形成及び処理が繰り返される。特徴外の基板表面から金属亜酸化膜が除去される。特徴から膨張する金属酸化物の自己整合構造を形成するために、金属亜酸化膜の酸化が行われる。金属亜酸化膜は、０よりも高い平均金属酸化状態から金属酸化物の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する。

【0008】

［０００８］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、本書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例示するものであり、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】

【0009】

【図1】本開示の１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～Ｃは、本開示の１又は複数の実施形態に係る自己整合構造形成プロセスを示す概略断面図である。

【図3】Ａ～Ｄは、本開示の１又は複数の実施形態に係る自己整合構造形成プロセスを示す概略断面図である。

【図4】Ａ～Ｄは、本開示の１又は複数の実施形態に係る自己整合構造形成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】

【0010】

［００１３］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。

【0011】

［００１４］本書で使用する「基板」とは、製造プロセス中に膜処理が実施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、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、電子ビーム（ｅビーム）硬化、且つ／又はベークするために、基板を前処理プロセスに曝すことができる。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は、以下でより詳細に開示される基板上に形成された下層にも実施され得る。「基板表面」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことが意図されている。ゆえに、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積されている場合、新たに堆積された膜／層の曝露面が基板表面となる。

【0012】

［００１５］本開示の１又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亜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：金属亜酸化膜）を堆積させる方法を有利に提供する。本開示のある実施形態は、自己整合構造を作製するために金属亜酸化膜を酸化させる方法を有利に提供する。

【0013】

［００１６］本開示の１又は複数の実施形態は、よりゆっくりと作製される自己整合構造を作製するための方法を提供する。理論によって束縛されることなく、より遅い速度の形成により、金属亜酸化膜及び構造の体積膨張が減り、基板に対するより良好な付着及び自己整合構造の劣化の抑制が実証される。

【0014】

［００１７］図１に、特徴１１０を有する基板１００の部分断面図を示す。この図面は、例示を目的として、単一の特徴を有する基板を示すが、当業者であれば、特徴は１つ以上あり得ることを理解するであろう。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（特徴の深さと特徴の幅との比率）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以上である。

【0015】

［００１８］基板１００は、上面１２０を有する。少なくとも１つの特徴１１０は、上面１２０において開口部を形成する。特徴１１０は、上面１２０から、深さＤへと、底面１１２まで延在する。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。側壁及び底面によって形成される開口領域は、間隙とも呼ばれる。

【0016】

［００１９］金属酸化物ピラーは、特徴に自己整合構造として形成されうる。金属亜酸化膜を使用して、トレンチを充填することができる。トレンチが充填された後、金属亜酸化ラインを分離させるために、表層（ｏｖｅｒ－ｂｕｒｄｅｎ）（すなわち、トレンチ外の基板の上部に堆積された金属亜酸化物）が化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。結果的に得られた金属亜酸化ラインを、酸化雰囲気でアニールして、金属酸化物ピラーを形成することができる。

【0017】

［００２０］基板２００が処理のために提供される、図２Ａ～図２Ｃを参照する。装置２００は、図１に示す基板１００と同様のものである。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。図２Ａに示す基板２００は、第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０とを有する。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０は、基板２００上の同じ又は異なる表面材料であってよい。特徴２１０は、第１の表面２５０である底部２１２と、第２の表面材料２６０である側壁２１４、２１６及び上面２２０とで形成される。

【0018】

［００２１］膜２３０は、上面２２０と、特徴２１０の壁及び底部に形成される。膜２３０は、限定しないが、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任意の適切なプロセスによって形成された任意の適切な膜であり得る。ある実施形態では、膜２３０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。

【0019】

［００２２］ある実施形態では、膜２３０は、少なくとも１つの特徴２１０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％未満の変動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未満の変動を有する。この厚み及び変動は、凹部のエッジ、角部、側面、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、複雑な表面上において、本質的に均一な厚みの堆積領域上のカバレッジを提供する。

【0020】

［００２３］ある実施形態では、膜２３０を、約２５Å～約２００Åの範囲、又は約５０Å～約１５０Åの範囲の厚さに堆積させる。１又は複数の実施形態では、膜２３０は、約５０Åの厚さで堆積され、膜には実質的に継目が形成されない。継目の形成は、特徴２１０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で、継目のどちらの側にも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。

【0021】

［００２４］ある実施形態では、膜２３０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。

【0022】

［００２５］ある実施形態では、膜２３０は、特徴２１０内でほぼ継目なしに形成される。ある実施形態では、特徴２１０の幅内に継目が形成されうる。継目は、特徴２１０の壁２１４、２１６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。

【0023】

［００２６］膜２３０は、完全な酸化物の酸化状態よりも低い酸化状態を有するいずれかの好適な材料であってよい。ある実施形態では、膜２３０は金属亜酸化膜である。

【0024】

［００２７］本書で使用する亜酸化物とは、金属の酸化状態が０よりも高く、完全に酸化した形態（すなわち、最も高い酸化状態）の金属の酸化状態よりも低いいずれかの金属錯体である。例えば、酸化タングステンは、幾つかの形態、すなわち、Ｗ_２Ｏ_３、ＷＯ_２又はＷＯ_３で存在しうる。この場合、Ｗ_２Ｏ_３及びＷＯ_２はいずれもそれぞれ＋３と＋４の酸化状態に対応しているので亜酸化物と考えられ、ＷＯ_３は＋６の酸化状態を有する。当業者は、亜酸化物に酸素が含まれている必要がないことを認識するだろう。ある実施形態では、好適な亜酸化物は、酸素、ホウ素、窒素、炭素、ゲルマニウム又はシリコンの１又は複数を含有しうる。つまり、ある実施形態では、好適な金属亜酸化物は、金属酸化物、金属窒化物、金属ほう化物、金属炭化物、金属ゲルマニウム化物、金属ケイ化物、又はそれらの組み合わせ（すなわち、金属酸化窒化物）を含みうる。ある実施形態では、金属亜酸化物は本質的に金属窒化物で構成される。

【0025】

［００２８］当業者は、金属亜酸化膜は、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。窒化タングステン膜を表すのに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で構成される。例えば、本質的にＷＮで構成される膜とは、膜の組成物が約９５％、９８％、又は９９％以上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２３０はタングステンを含む。１又は複数の実施形態では、膜２３０はチタンを含む。

【0026】

［００２９］図２Ｂでは、膜２３０は、膜２３０が全体的に特徴２１０内に含まれるように、上部２２０から除去されている。膜２３０は、任意の好適なエッチングプロセスによって除去されうる。ある実施形態では、膜２３０は、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。

【0027】

［００３０］ある実施形態では、実質的に全ての膜２３０が特徴２１０内に形成される。これに関して使用する「実質的に全て」という用語は、重量基準で膜の約９５％、９８％、又は９９％以上が特徴２１０内に形成されることを意味する。

【0028】

［００３１］ある実施形態では、膜２３０は特徴２１０内に選択的に堆積され、基板の上面２２０には堆積されない。これらの実施形態では、基板２００は、図２Ａのような外観にはならず、流れが図１から図２Ｂへとなるように処理される。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０の組成は、膜２３０が他に対して１つの表面に選択的に堆積されることが可能になるように選択されうる。

【0029】

［００３２］ある実施形態では、方法は、膜２３０をトレンチ内に特徴２１０の深さ以下の高さＨまで選択的に堆積させることを含む。一実施形態では、膜２３０は、トレンチ体積の少なくとも１０％を充填する。他の実施形態では、膜１３０は、トレンチ体積の少なくとも１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％を充填する。ある実施形態では、特徴２１０に堆積された膜２３０は、特徴２１０の深さの約９８％、９５％、９０％、８０％、７０％、６０％又は５０％以下の高さＨを有する。

【0030】

［００３３］図２Ｃに示すように、処理方法は更に、膜の材料体積を膨張させて膨張した膜２４０を得るために、膜２３０を処理することを含む。膨張した膜２４０は、基板の上面２２０を越えて延在する。膨張した膜２４０は、金属酸化物を含む。膨張した膜２４０は、自己整合構造を形成する。

【0031】

［００３４］膜２３０は、０よりも高く、膨張した膜２４０の平均金属酸化状態よりも低い範囲の平均金属酸化状態を有する。ある実施形態では、膜２３０は、膨張した膜２４０の金属と酸化物との比の約８０％以下の金属と酸化物との比を有する。ある実施形態では、膨張した膜２４０は、基板の上面２２０に実質的に直交する。

【0032】

［００３５］金属又は金属亜酸化膜に使用される好適な金属は、非限定的に、２よりも大きい、２．２５よりも大きい、又は２．５よりも大きいピリング－ベドワース比を有する金属を含む。ピリング－ベドワース比とは、金属酸化物の基本セルの体積と、酸化物が形成される、対応する金属の基本セルの体積との比を指すものである。ピリング－ベドワース比は、Ｖ_{ｏｘｉｄｅ}／Ｖ_{ｍｅｔａｌ}して定義され、Ｖは体積である。金属酸化物のピリング－ベドワース比を決定するために、Ｖ_{ｏｘｉｄｅ}は、金属酸化物の分子量に金属の密度を乗算したものに等しく、Ｖ_{ｍｅｔａｌ}は、酸化物の一分子当たりの金属原子の数に金属の原子量と酸化物の密度とを乗算したものに等しい。上記膜の例は、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１又は複数を含む。ある実施形態では、金属は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｏｓ、Ｔａ、Ｕ及びＶで構成される群から選択される。ある実施形態では、金属は、２よりも大きい、２．２５よりも大きい、又は２．５よりも大きいピリング－ベドワース比を有する。ある実施形態では、金属は、Ｍｏ、Ｏｓ、及びＶで構成される群から選択される。ある特定の実施形態では、金属はタングステンを含む。ある特定の実施形態では、金属はタングステンを含まない。

【0033】

［００３６］膜２３０は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｏｓ、Ｔａ、Ｕ、Ｗ及びＶを含む材料を非限定的に含む任意の好適な材料であってよい。ある実施形態では、金属亜酸化膜の金属はタングステンである。

【0034】

［００３７］ある実施形態では、膨張した金属膜はＷＯ_３を含む。ある実施形態では、膜２３０は約１：２．８以下のタングステンと酸素との比を有する。ある実施形態では、膨張した膜２４０は、約１：２．８５以上のタングステンと酸素との比を有する。

【0035】

［００３８］膜２３０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２３０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２３０は、約３００％～約４００％の範囲の量だけ膨張する。１又は複数の実施形態では、膜を処理した結果、膜の体積が少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％、２５０％、３００％、３５０％又は４００％増加する。複数の特徴が膜２３０で充填された場合、複数の膨張した膜２４０を形成して、自己整合構造を得ることができる。ある実施形態では、これらの自己整合構造は、マスクを使用しないパターンとして機能しうる。

【0036】

［００３９］一実施形態では、膜２３０を処理することは、膜を酸化環境に暴露することを含む。初期の膜を処理する実施形態は、初期の膜を酸化環境に暴露することを含み、膨張した膜２４０はＣｏＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＭｏＯ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＯｓＯ_２、ＵＯ_２、及びＶ_２Ｏ_５で構成される群から選択された材料を含みうる。

【0037】

［００４０］ある実施形態では、膜１３０を処理することは、初期の膜をＯ_２、Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２／Ａｒ、Ｎ_２／Ｈｅ又はＮ_２／Ａｒ／Ｈｅの１又は複数を含む酸化剤に暴露することを含む。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。

【0038】

［００４１］膜２３０の処理は、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、膜の膨張は、約２５℃～約１１００℃の範囲の温度で行われる。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。

【0039】

［００４２］ある実施形態では、膜２３０の処理は、約４５０℃、又は約４００℃、又は約３５０℃、又は約３００℃、又は約２５０℃、又は約２００℃以下の温度で行われる。ある実施形態では、膜２３０はタングステンを含み、約１５０℃～約２００℃の範囲の温度で形成される。

【0040】

［００４３］図２Ｃに示すように、膨張中、特徴の形状の忠実度が特徴の上部で維持され、膜２３０が特徴２１０からまっすぐ上に成長する。これに関して使用する「まっすぐ上」とは、膨張した膜２４０の側面が、特徴２１０の側壁２１４、２１６と実質的に同一平面であることを意味する。表面は、側壁２１４と同一平面にあり、側壁２１４と表面との接合点で形成される角度は、±１０°である。これに関し、特徴から「まっすぐ上」に延在する膨張した膜は、側壁が上面に垂直である場合に、基板の上面に直交しているということができる。

【0041】

［００４４］金属酸化物ピラーは、特徴内に自己整合構造として形成されうる。金属膜を使用して、トレンチを充填することができる。金属膜を処理して、金属亜酸化膜を形成することができる。いずれの表層（すなわち、トレンチ外の基板の上部、又は基板の上面の上に堆積された金属又は金属亜酸化物）も、金属亜酸化物ラインを分離させるために、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。結果的に得られた金属亜酸化物ラインを酸化雰囲気でアニールして、金属酸化物ピラーを形成することができる。

【0042】

［００４５］基板２００が処理のために提供される、図３Ａ～図３Ｄを参照する。基板２００は、図１に示す基板１００と同様のものである。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。図３Ａに示す基板２００は、第１の表面材料２５０と、第２の表面材料２６０とを有する。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０は、基板２００上の同じ又は異なる表面材料であってよい。特徴２１０は、第１の表面材料２５０である底部２１２と、第２の表面材料２６０である側壁２１４、２１６及び上面２２０で形成される。

【0043】

［００４６］金属膜２２５は、上面２２０と、特徴２１０の壁及び底部に形成される。金属膜２２５は、限定しないが、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任意の適切なプロセスによって形成された任意の適切な膜であり得る。ある実施形態では、金属膜２２５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。

【0044】

［００４７］ある実施形態では、金属膜２２５は、少なくとも１つの特徴２１０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％未満の変動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未満の変動を有する。この厚み及び変動は、凹部のエッジ、角部、側面、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、複雑な表面上において、本質的に均一な厚みの堆積領域上のカバレッジを提供する。

【0045】

［００４８］ある実施形態では、金属膜２２５を、約２５Å～約２００Åの範囲、又は約５０Å～約１５０Åの範囲の厚さに堆積させる。１又は複数の実施形態では、金属膜２２５は約５０Åの厚さで堆積され、膜には実質的に継目が形成されない。継目の形成は、特徴２１０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で、継目のどちらの側にも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。

【0046】

［００４９］ある実施形態では、金属膜２２５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。

【0047】

［００５０］ある実施形態では、金属膜２２５は、特徴２１０内でほぼ継目なしに形成される。ある実施形態では、特徴２１０の幅内に継目が形成されうる。継目は、特徴２１０の壁２１４、２１６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。

【0048】

［００５１］金属膜２２５は、＋０の平均酸化状態を有するいずれかの好適な金属含有膜であってよい。ある実施形態では、膜２２５は本質的に金属原子で構成される。

【0049】

［００５２］金属膜２２５を部分的に酸化させて膜２３０が形成される、図３Ｂを参照する。図２Ａ～図２Ｃを参照して説明した方法では、膜２３０は、完全な酸化物の酸化状態よりも低い酸化状態を有するいずれかの好適な材料であってよい。ある実施形態では、膜２３０は金属亜酸化膜である。金属膜２２５を膜２３０に変換する酸化反応は、金属膜２２５に存在する金属原子の酸化状態を高めるいずれかの反応であってよい。好適な反応は、非限定的に、酸化反応、ホウ素化反応、窒化反応、ケイ化反応、又はゲルマニサイド化反応を含む。当業者は、他のプロセス及び反応を使用して金属膜２２５を処理して膜２３０を形成することができることを理解するだろう。選択された処理にかかわらず、形成された膜２３０は、それ自体の完全な酸化形態にある金属の酸化状態よりも低い酸化状態を有する。

【0050】

［００５３］ある実施形態では、金属膜２２５は、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、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２／Ａｒ、Ｎ_２／Ｈｅ、Ｎ_２／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、プラズマ増速酸化、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。

【0051】

［００５４］ある実施形態では、金属膜２２５は、金属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、ＮＯ_２、Ｎ_２／Ａｒプラズマ、Ｎ_２／Ｈｅプラズマ、Ｎ_２／Ａｒ／Ｈｅプラズマ及びそれらの組みあわ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、窒化条件は、熱窒化、プラズマ増速窒化、遠隔プラズマ窒化、マイクロ波及び高周波（例：ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。

【0052】

［００５５］ある実施形態では、金属膜２２５は、金属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。幾つかの実施形態では、ケイ化条件は、熱ケイ化、プラズマ増速ケイ化（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｉｌｉｃｉｄｉｎｇ）、遠隔プラズマケイ化（ｒｅｍｏｔｅ ｐｌａｓｍａ ｓｉｌｉｃｉｄｉｎｇ）、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。

【0053】

［００５６］ある実施形態では、金属膜２２５は、金属を金属ゲルマニサイド化膜に変換するために、ゲルマニサイド化剤又ゲルマニサイド化条件に暴露することによって膨張させる。ゲルマニサイド化剤は、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サイド化剤であってよい。ある実施形態では、ゲルマニサイド化条件は、熱ゲルマニサイド化（ｔｈｅｒｍａｌ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、プラズマ増速ゲルマニサイド化（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、遠隔プラズマゲルマニサイド化（ｒｅｍｏｔｅ ｐｌａｓｍａ ｇｅｒｍａｎｉｃｉｄｉｎｇ）、マイクロ波及び高周波（例えば、ＩＣＰ、ＣＣＰ）を含む。

【0054】

［００５７］金属膜２２５の処理は、例えば金属膜の組成及び所望の処理に応じて、いずれかの好適な温度で行われうる。ある実施形態では、金属膜の処理は、約２５℃～約１１００℃の範囲の温度で行われる。ある実施形態では、処理は、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。

【0055】

［００５８］図３Ｃでは、膜２３０は、膜２３０が全体的に特徴２１０内に含まれるように、上部２２０から除去されている。膜２３０は、任意の好適なエッチングプロセスによって除去されうる。ある実施形態では、膜２３０は、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。

【0056】

［００５９］ある実施形態では、実質的に全ての金属膜２２５が特徴２１０内に形成される。これに関して使用する「実質的に全て」という用語は、重量基準で膜の約９５％、９８％、又は９９％以上が特徴２１０内に形成されることを意味する。

【0057】

［００６０］ある実施形態では、金属膜２２５は、特徴２１０内に選択的に堆積され、基板の上面２２０には堆積されない。これらの実施形態では、基板２００は、金属膜２２５が堆積され処理されて、膜２３０が全体的に特徴２１０内に形成されるように処理される。基板は、図３Ａ又は図３Ｂのような外観にはならず、流れは図１から図３Ｃへとなる。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０の組成は、金属膜２２５が他に対して１つの表面に選択的に堆積されることが可能になるように選択されうる。

【0058】

［００６１］ある実施形態では、方法は、金属膜２２５をトレンチ内に特徴２１０の深さ以下の高さＨまで選択的に堆積させることを含む。一実施形態では、金属膜２２５は、トレンチの体積の少なくとも１０％を充填する。他の実施形態では、膜１３０は、トレンチの体積の少なくとも１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％を充填する。ある実施形態では、特徴２１０に堆積された金属膜２２５は、特徴２１０の深さの約９８％、９５％、９０％、８０％、７０％、６０％又は５０％以下の高さＨを有する。

【0059】

［００６２］図３Ｄに示すように、処理方法は更に、膜材料体積を膨張させて、膨張した膜２４０を得るために、膜２３０を処理することを含む。膨張した膜２４０は、基板の上面２２０を越えて延在する。膨張した膜２４０は、金属酸化物を含む。膨張した膜２４０は、自己整合構造を形成する。その他の点では、図３Ｄに示す膨張した膜２４０を形成するための膜２３０の処理は、図２Ｃに対して上述したプロセスと同様のものである。

【0060】

［００６３］金属酸化物ピラーは、自己整合構造として特徴に形成されうる。金属膜を使用して、トレンチをライニングすることができる。金属膜を処理して、トレンチをライニングする金属亜酸化膜を形成することができる。金属膜は、トレンチが金属亜酸化膜で所定の深さに充填されるまで、繰り返し堆積され処理されうる。いずれの表層（すなわち、トレンチ外の基板の上部、又は基板の上面に堆積された金属又は金属亜酸化物）も、金属亜酸化物ラインを分離させるために、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。結果的に得られた金属亜酸化物ラインを酸化雰囲気でアニールして、金属酸化物ピラーを形成することができる。

【0061】

［００６４］基板２００が処理のために提供される、図４Ａ～図４Ｄを参照する。基板２００は、図１に示す基板１００と同様のものである。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。図３Ａに示す基板２００は、第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０とを有する。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０は、基板２００上の同じ又は異なる表面材料であってよい。特徴２１０は、第１の表面材料２５０である底部２１２と、第２の表面材料２６０である側壁２１４、２１６及び上面２２０で形成される。

【0062】

［００６５］金属膜２２５は、上面２２０と、特徴２１０の壁及び底部に形成される。膜２２５は、限定しないが、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任意の適切なプロセスによって形成された任意の適切な膜であり得る。ある実施形態では、金属膜２２５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。

【0063】

［００６６］ある実施形態では、金属膜２２５は、少なくとも１つの特徴２１０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％未満の変動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未満の変動を有する。この厚み及び変動は、凹部のエッジ、角部、側面、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、複雑な表面上において、本質的に均一な厚みの堆積領域上のカバレッジを提供する。

【0064】

［００６７］ある実施形態では、金属膜２２５を、約２５Å～約２００Åの範囲、又は約５０Å～約１５０Åの範囲の厚さに堆積させる。１又は複数の実施形態では、金属膜２２５は約５０Åの厚さで堆積され、膜には実質的に継目が形成されない。継目の形成は、特徴２１０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で、継目のどちらの側にも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。

【0065】

［００６８］ある実施形態では、金属膜２２５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。

【0066】

［００６９］ある実施形態では、金属膜２２５は、特徴２１０内でほぼ継目なしに形成される。ある実施形態では、特徴２１０の幅内に継目が形成されうる。継目は、特徴２１０の壁２１４、２１６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。

【0067】

［００７０］金属膜２２５は、＋０の平均酸化状態を有するいずれかの好適な金属含有膜であってよい。ある実施形態では、膜２２５は、本質的に金属原子で構成される。

【0068】

［００７１］膜２３０を形成するために、金属膜２２５を部分的に酸化させる、図４Ｂを参照する。図２Ａ～図２Ｃを参照して説明した方法では、膜２３０は、完全な酸化物の酸化状態よりも低い酸化状態を有するいずれかの好適な材料であってよい。ある実施形態では、膜２３０は、金属亜酸化膜である。金属膜２２５を膜２３０に変換する酸化反応は、金属膜２２５に存在する金属原子の酸化状態を高めるいずれかの反応であってよい。好適な反応は、非限定的に、酸化反応、ホウ素化反応、窒化反応、ケイ化反応、又はゲルマニサイド化反応を含む。当業者は、他のプロセス及び反応を使用して金属膜２２５を処理して膜２３０を形成することができることを理解するだろう。選択された処理にかかわらず、形成された膜２３０は、それ自体の完全な酸化形態にある金属の酸化状態よりも低い酸化状態を有する。

【0069】

［００７２］図４Ａ及び４Ｂにおいて図示したプロセスは、金属膜２２５の層を堆積させることと、次に、亜酸化膜２３０を形成するために堆積させた金属膜を処理することを含む。このプロセスは、図４Ｃに示すように、特徴２１０が所定の深さまで亜酸化膜で充填されるまで繰り返されうる。ある実施形態では、基板２２０の上面に堆積された膜の深さが、各堆積及び処理サイクルに伴って増加しうる。

【0070】

［００７３］図４Ｄでは、膜２３０は、膜２３０が全体的に特徴２１０内に含まれるように、上部２２０から除去されている。膜２３０は、任意の好適なエッチングプロセスによって除去されうる。ある実施形態では、膜２３０は、化学機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスによって除去される。

【0071】

［００７４］ある実施形態では、金属膜２２５の実質的に全てが特徴２１０内に形成される。これに関して使用する「実質的に全て」という用語は、重量基準で膜の約９５％、９８％、又は９９％以上が特徴２１０内に形成されることを意味する。

【0072】

［００７５］ある実施形態では、金属膜２２５は特徴２１０内に選択的に堆積され、基板の上面２２０には堆積されない。これらの実施形態では、基板２００は、金属膜２２５が堆積され処理されて、膜２３０が全体的に特徴２１０内に形成されるように処理される。基板は、図４Ａ、図４Ｂ又は図４Ｃのような外観にはならず、流れは図１から図４Ｄへとなる。第１の表面材料２５０と第２の表面材料２６０の組成は、金属膜２２５が他に対して１つの表面に選択的に堆積されることが可能になるように選択されうる。

【0073】

［００７６］ある実施形態では、方法は、トレンチ内に金属膜２２５を選択的に堆積させることと、次に、膜２３０を形成するためにトレンチ内の金属膜２２５を処理することとを含む。特徴２１０の深さ以下の高さＨの膜２３０が形成されるまで、この堆積させて処理するプロセスが繰り返されうる。一実施形態では、堆積及び処理サイクルを繰り返した後に、トレンチの体積の少なくとも１０％が膜２３０で充填される。他の実施形態では、膜２３０は、トレンチの体積の少なくとも１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％又は１００％を充填する。ある実施形態では、堆積及び処理サイクルを繰り返した後に特徴２１０に形成された膜２３０は、特徴２１０の深さの約９８％、９５％、９０％、８０％、７０％、６０％又は５０％以下の高さＨを有する。

【0074】

［００７７］図示していないが、処理方法は更に、図２Ｃ又は３Ｄに示すプロセスと同様に、膜の材料体積を膨張させて膨張した膜２４０を得るために、膜２３０を処理することを含む。膨張した膜２４０は、基板の上面２２０を越えて延在する。膨張した膜２４０は、金属酸化物を含む。膨張した膜２４０は、自己整合構造を形成する。その他の点では、膨張した膜２４０を形成するために膜２３０を処理することは、図２Ｃにおいて上述したプロセスと同様である。

【0075】

［００７８］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２３０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／又は酸化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℃の範囲でありうる。アニール中の環境の組成物には、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、ＮＨ_３、ＳｉＨ_４等の１又は複数が含まれうる。アニール中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ～約１ａｔｍの範囲であってよい。

【0076】

［００７９］１又は複数の実施形態により、基板は、層２３０又は膨張した層２４０の形成前に、及び／又は層２３０又は膨張した層２４０の形成後に処理を受ける。この処理は、同じチャンバ、又は１又は複数の別個の処理チャンバで実施されうる。ある実施形態では、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、又は、第１のチャンバから１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。

【0077】

［００８０］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、アニーリング、堆積、及び／又はエッチングを含む様々な機能を実施する、複数のチャンバを備えるモジュールシステムである。１又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うる。移送チャンバは通常、真空条件で維持されており、基板を、１つのチャンバから、別のチャンバ及び／又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する。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。使用可能な他の処理チャンバには、限定されないが、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、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理が含まれる。クラスタツール上のチャンバでプロセスを実行することにより、その次の膜を堆積させる前に酸化させることなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。

【0078】

［００８１］１又は複数の実施形態によれば、基板は、継続的に真空条件又は「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す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には、不活性ガスが存在し得る。ある実施形態では、不活性ガスは、反応物質の一部又は全部を除去するために、パージガスとして使用される。１又は複数の実施形態によれば、堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は付加的な処理チャンバへの反応物質の移動を防止するために、パージガスを堆積チャンバの出口において噴射する。したがって、不活性ガスの流れにより、チャンバの出口にカーテンが形成される。

【0079】

［００８２］基板は、単一の基板堆積チャンバで処理されてよく、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１の部分へローディングされ、チャンバを通って移動し、かつ、チャンバの第２の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す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し、かつ、カルーセル経路全体を通じて堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などのプロセスに曝露される。

【0080】

［００８３］処理中に、基板は加熱又は冷却されうる。そうした加熱又は冷却は、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、加熱された又は冷却されたガスを基板表面へ流すことを含む、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されうるヒータ／クーラを含む。１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、使用するガス（反応性ガス又は不活性ガス）を加熱又は冷却する。ある実施形態では、基板温度を対流によって変化させるため、ヒータ／クーラがチャンバ内で基板表面に隣接するように位置づけされる。

【0081】

［００８４］基板はまた、処理中に、静止状態にありうる、又は回転しうる。回転する基板は、連続的に又は非連続的に回転しうる。例えば、基板は、処理全体を通じて回転しうる、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小限に抑えることによって、より均一な堆積又はエッチングの生成に役立ちうる。

【0082】

［００８５］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。

【0083】

［００８６］この明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１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「１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、１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。

【0084】

［００８７］本明細書の開示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】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】