特表 2024-504165 パルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを使用した間隙充填処理

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-30

(54)【発明の名称】パルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを使用した間隙充填処理

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240123BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240123BHJP

   C23C 16/24 20060101ALI20240123BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20240123BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/302 105A

C23C16/24

C23C16/505

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544491

(86)(22)【出願日】2022-01-25

(85)【翻訳文提出日】2023-09-15

(86)【国際出願番号】 US2022013683

(87)【国際公開番号】W WO2022159883

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】17/157,307

(32)【優先日】2021-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】アイディン， アイクト

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ルイ

(72)【発明者】

【氏名】チアン， シーシー

(72)【発明者】

【氏名】ジャナキラマン， カーティック

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA17

4K030BA30

4K030CA04

4K030CA12

4K030FA01

4K030JA05

4K030JA09

4K030JA10

4K030JA16

4K030JA18

4K030KA30

4K030LA15

5F004AA11

5F004BA03

5F004BA04

5F004BB13

5F004BD04

5F004CA04

5F004CA08

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5F004DA17

5F004DA24

5F004DB01

5F004DB30

5F004EA28

5F004EB04

5F045AA08

5F045AB04

5F045AC01

5F045AC03

5F045AC05

5F045AC16

5F045AC17

5F045AD04

5F045AD05

5F045AD06

5F045BB19

5F045EE14

5F045EH11

5F045EH12

5F045EH18

5F045HA03

5F045HA13

(57)【要約】

基板表面の間隙充填のための方法が記載される。フィーチャの各々は、基板表面から基板中へある距離だけ延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有する。該方法は、複数の高周波比周波数（ＨＦＲＦ）パルスを用いて基板表面のフィーチャ内に非共形膜を堆積することを含む。非共形膜は、少なくとも１つの側壁よりもフィーチャの底部でより厚い厚さを有する。堆積された膜は、フィーチャの側壁から実質的にエッチングされる。堆積処理とエッチング処理を繰り返して、フィーチャを充填する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隙充填方法であって、
非共形膜を堆積するために、基板表面を有する基板を、複数のＨＦＲＦパルスを有するパルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを含む堆積処理に曝露することであって、前記基板表面は、そこに形成された複数のフィーチャを有し、前記複数のフィーチャの各々は、前記基板表面から前記基板内にある距離だけ延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有し、前記非共形膜は、前記少なくとも１つの側壁よりも前記フィーチャの前記底部でより厚い厚さを有する、前記曝露することと、
前記非共形膜をエッチング処理に曝露して、前記フィーチャの前記底部からの厚さよりも大きい厚さの前記フィーチャの前記側壁上の前記非共形膜をエッチングすることと
を含む、間隙充填方法。

【請求項2】

前記複数のＨＦＲＦパルスの各々が、独立して、１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複数のＨＦＲＦパルスの各々が、１００Ｗ～３００Ｗの範囲の電力で独立して生成される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記複数のＨＦＲＦパルスの各々が、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲の無線周波数を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記複数のＨＦＲＦパルスが、１％～２０％の範囲のデューティサイクルを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記各ＨＦＲＦパルスが、１ミリ秒～１００μ秒の範囲のパルス幅を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記堆積処理がプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理を含み、前記ＰＥＣＶＤは、第１のキャリアガス、前駆体、又は第１の反応物質のうちの１つ又は複数を、４０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍの範囲のドーズで独立して前記基板表面上に流すことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のキャリアガスがヘリウム（Ｈｅ）又はアルゴン（Ａｒ）を含み、前記前駆体のガスはシラン（ＳｉＨ_４）又はジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を含むか、或いは前記第１の反応物質のガスはＨ_２を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

前記エッチング処理が、前記基板表面を第２のキャリアガス又は第２の反応物質のガスのうちの１つ又は複数に曝露することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のキャリアガス又は前記第２の反応物質のガスの各々が、２５０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍの範囲の流量で独立して前記基板上に流される、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のキャリアガスが、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）若しくは窒素（Ｎ_２）のうちの１つ若しくは複数を含み、及び／又は前記第２の反応物質のガスはＨ_２を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記フィーチャを充填するために、前記堆積処理及び前記エッチング処理を繰り返すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記フィーチャがアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）で充填される、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記非共形膜がある厚さを有し、前記厚さが、前記非共形膜の平均厚さに対して２５％～７５％の範囲の変動を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記基板が２５℃～１７５℃の範囲の温度に維持される、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

２Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒの範囲の圧力で実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

間隙充填するためのＨＦＲＦを使用する方法であって、
複数のフィーチャが形成された基板表面を有する基板を、膜を堆積するために、２Ｔｏｒｒの圧力で複数の第１のＨＦＲＦパルスを用いた化学気相堆積に曝露することであって、各フィーチャは前記基板表面から前記基板中へある距離延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有する、前記曝露することと、
２Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒの範囲の圧力でエッチングプラズマを用いて前記基板を処理することによって前記膜をエッチングすることと
を含む、間隙充填するためのＨＦＲＦを使用する方法。

【請求項18】

前記複数の第１のＨＦＲＦパルスが、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲の第１の無線周波数における１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲の第１のパルス周波数、及び３００Ｗの第１の電力における１％～２０％の範囲の第１のデューティサイクルを有し、前記第１のＨＦＲＦパルスの各々は、１ミリ秒～１００μ秒の範囲の第１のパルス幅を有する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記エッチングプラズマが、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲の第２の無線周波数で１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲のパルス周波数、及び１００Ｗ～３００Ｗの範囲の第２の電力で１％～２０％の範囲の第２デューティサイクルを有する複数の第２のＨＦＲＦパルスを含み、前記第２のＨＦＲＦパルスの各々は、１ミリ秒～１００μ秒の範囲の第２のパルス幅を有する、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

低温間隙充填方法であって、
複数のフィーチャ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、各フィーチャは前記基板表面からある距離延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有する、前記提供することと、
２Ｔｏｒｒの圧力で複数の第１のＨＦＲＦパルスを用いたプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）によって少なくとも１つのフィーチャ内に膜を堆積することであって、前記プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）は、前駆体ガスＳｉＨ_４を４０ｓｃｃｍ～１００ｓｃｃｍの範囲のドーズで、第１のキャリアガスＨｅを５００ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍの範囲のドーズで、並びに第１の反応物質のガスＨ_２を２００ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍの範囲のドーズで、前記基板表面上に流すことを含む、前記堆積することと、
前記膜をエッチングし、２Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒの範囲の圧力でエッチングプラズマにより前記基板を処理することであって、前記エッチングは、第２の反応物質のガスＨ_２を２５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍの範囲のドーズで、且つ第２のキャリアガスＡｒを前記基板表面上に２５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍの範囲のドーズで流すことを含む、前記処理することとを含み、
前記複数の第１のＨＦＲＦパルスは、１３．５６ＭＨｚの第１の無線周波数で１ｋＨｚ～１０ｋＨｚの範囲の第１のパルス周波数、及び３００Ｗの第１の電力で１％～２０％の範囲の第１のデューティサイクルを有し、前記第１のＨＦＲＦパルスの各々は、１ミリ秒～１００μ秒の範囲の第１のパルス幅を有する、低温間隙充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示は、概して、間隙充填のための方法に関する。特に、本開示は、パルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを使用して間隙を充填する処理に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］マイクロエレクトロニクスデバイスの製造では、多くの用途で、１０：１を超えるアスペクト比（ＡＲ）を有する狭いトレンチを空隙なく充填する必要がある。用途の１つはシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）である。この用途では、膜は、非常に低い漏れ度を有する、トレンチ全体にわたって高品質（例えば、湿式エッチング速度比が２未満である）のものである必要がある。過去に成功を収めた方法の１つは流動性ＣＶＤである。この方法では、オリゴマーが気相中で注意深く形成され、表面で凝縮してトレンチに「流入」する。堆積したままの膜の品質は非常に低く、蒸気アニーリング及びＵＶ硬化などの処理ステップが必要である。

【0003】

［０００３］構造の寸法形状が減少し、アスペクト比が増加するにつれて、堆積したままの流動性膜の後硬化方法が困難になる。その結果、充填されたトレンチ全体にわたって組成が異なる膜が形成される。

【0004】

［０００４］アモルファスシリコンは、他の膜（例えば、酸化ケイ素、アモルファスカーボンなど）に対して良好なエッチング選択性を提供できるため、半導体製造処理で犠牲層として広く使用されている。半導体製造における臨界寸法（ＣＤ）の減少に伴い、高度なウエハ製造においては高アスペクト比の間隙を充填することがますます重要になっている。現在の金属置換ゲート処理は、炉用ポリシリコン又はアモルファスシリコンのダミーゲートを含む。処理の性質に起因して、Ｓｉダミーゲートの中央にシームが形成される。このシームは後工程中に開いて、構造の破損を引き起こす可能性がある。

【0005】

［０００５］従来の、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）のプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）では、狭いトレンチの上に「キノコ型」の膜が形成される。これは、プラズマが深いトレンチ中に浸透できないことに起因する。その結果、狭いトレンチが上部からピンチオフされ、トレンチの底にボイドが形成される。

【0006】

［０００６］従来の熱ＣＶＤ／炉処理は、ケイ素前駆体（例えば、シラン、ジシラン）の熱分解を介してａ－Ｓｉを成長させることができる。しあしながら、前駆体の供給が不十分であるか、あるいは分解副生成物の存在により、トレンチ上部の堆積速度は底部に比べて高くなる。トレンチ内に狭いシーム又はボイドが観察される。

【0007】

［０００７］したがって、シームのない膜成長を提供できる高アスペクト比構造における間隙充填方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0008】

［０００８］本開示の１つ又は複数の実施形態は、間隙を充填する方法に関する。１つ又は複数の実施形態では、方法は、非共形膜を堆積するために、基板表面を有する基板を、複数のＨＦＲＦパルスを有するパルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを含む堆積処理に曝露することであって、基板の表面は、そこに形成された複数のフィーチャを有し、複数のフィーチャの各々は、基板の表面から基板内にある距離だけ延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有し、非共形膜は、前記少なくとも１つの側壁よりもフィーチャの底部でより厚い厚さを有する、曝露することと、非共形膜をエッチング処理に曝露して、フィーチャの底部からの厚さよりもフィーチャの側壁上の非共形膜の厚さをエッチングすることとを含む。

【0009】

［０００９］本開示の他の実施形態は、間隙充填にＨＦＲＦを使用する方法に関する。１つ又は複数の実施形態では、方法は、複数のフィーチャが形成された基板表面を有する基板を、膜を堆積するために、２Ｔｏｒｒの圧力で複数の第１のＨＦＲＦパルスを用いた化学気相堆積に曝露することであって、各フィーチャは基板表面から基板中へある距離延在し、底部及び少なくとも１つの側壁を有する、曝露することと、２Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒの範囲の圧力で複数の第２のＨＦＲＦパルスで基板を処理することによって膜をエッチングすることとを含む。

【0010】

［００１０］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、そのいくつかを添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】［００１１］本開示の１つ又は複数の実施形態による基板フィーチャの断面図を示す。

【図2】［００１２］本開示の１つ又は複数の実施形態による処理フローを示す。

【図3A-3B】［００１３］図３のＡ及びＢは、本開示の１つ又は複数の実施形態による間隙充填処理の概略断面図を示す。

【図3C-3D】図３のＣ及びＤは、本開示の１つ又は複数の実施形態による間隙充填処理の概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［００１４］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明に記載される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。

【0013】

［００１５］ここで使用される「基板」は、製造処理中に膜処理が実行される基板上に形成された任意の基板又は材料表面を指す。例えば、その上で処理が実行可能である基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、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、並びに金属、金属窒化物、金属合金、及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、これらに限定されない。基板を、前処理プロセスに曝して、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化、及び／又はベークすることができる。基板自体の表面上で直接フィルム処理することに加えて、本開示では、開示されるフィルム処理ステップのいずれも、以下により詳細に開示されるように、基板上に形成された下層上で実行され得、また、「基板表面」という用語は、文脈が示すような下層を含むことを意図している。それゆえ、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出面が基板表面になる。

【0014】

［００１６］本開示の１つ又は複数の実施形態は、低温ケイ素間隙充填処理を提供する。最初にシリコン膜を堆積し、次に一部のトレンチ構造の周囲にエッチングすることにより、トレンチの側壁や上部と比較して、トレンチの底部にかなり厚い量のアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜が生成された。いくつかの実施形態は、堆積とエッチングを繰り返してシームのないシリコン間隙充填を形成する方法を提供する。

【0015】

［００１７］本開示の実施形態は、寸法が小さい高アスペクト比（ＡＲ）構造内に膜（例えば、アモルファスシリコン）を堆積する方法を提供する。いくつかの実施形態は、クラスタツール環境で実行できる周期的堆積－エッチング－処理プロセスを伴う方法を有利に提供する。いくつかの実施形態は、小さな寸法の高ＡＲトレンチを充填するために、シームのないドープされた、又は合金化された高品質アモルファスシリコン膜を有利に提供する。

【0016】

［００１８］図１は、フィーチャ１１０を有する基板１００の部分断面図を示す。図は、説明を目的として単一のフィーチャを有する基板を示している。しかしながら、当業者であれば、複数のフィーチャが存在し得ることを理解するであろう。フィーチャ１１０の形状は、限定されないが、トレンチ及び円筒形ビアを含む任意の適切な形状とすることができる。この点で使用される「フィーチャ」という用語は、意図的な表面の不規則性を意味する。フィーチャの適切な例には、頂部、２つの側壁及び底部を有するトレンチ、頂部及び２つの側壁を有するピークが含まれるが、これらに限定されない。フィーチャは、任意の適切なアスペクト比（フィーチャの幅に対するフィーチャの深さの比）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又は４０：１以上である。

【0017】

［００１９］基板１００は基板表面１２０を有する。少なくとも１つのフィーチャ１１０は、基板表面１２０に開口部を形成する。フィーチャ１１０は、基板表面１２０から底面１１２までの深さＤまで延在する。フィーチャ１１０は、フィーチャ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。側壁と底部によって形成される開口領域は、間隙とも呼ばれる。

【0018】

［００２０］間隙充填処理中に、充填材料にシームが形成されるのが一般的である。シームのサイズと幅は、間隙充填構成要素の全体的な操作性に影響を与える可能性がある。シームのサイズと幅は、処理条件及び堆積される材料によっても影響を受ける可能性がある。したがって、１つ又は複数の実施形態は、シームのない（又はボイドのない）間隙充填のための方法を有利に提供する。方法のいくつかの実施形態は、間隙充填のための周期的な堆積－処理－エッチング処理を有利に開示する。いくつかの実施形態では、間隙充填にはシームがない。

【0019】

［００２１］図２及び図３Ａ～図３Ｄは、本開示の１つ又は複数の実施形態による例示的な間隙充填方法２００を示す。図２に示される実施形態では、方法２００は、少なくとも１つのフィーチャ１１０を有する基板１００上で実行される。いくつかの実施形態では、フィーチャ１１０は、５：１、１０：１、１５：１、２０：１、２５：１、３０：１、３５：１又は４０：１以上のアスペクト比を有する。いくつかの実施形態では、方法２００は、膜２２０を堆積することと、膜２４０をエッチングすることとを含む。いくつかの実施形態では、膜堆積２２０及び／又は膜エッチング２４０は、クラスタツール環境内の１つ又は複数の処理チャンバ内で実行される。いくつかの実施形態では、膜堆積２２０及び／又は膜エッチング２４０は、複数の高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）パルスを含む。１つ又は複数の実施形態では、プラズマはパルスＨＦＲＦプラズマを含む。いくつかの実施形態では、パルスＨＦＲＦプラズマは複数のＨＦＲＦパルスを含む。いくつかの実施形態では、パルスＨＦＲＦプラズマは非共形膜を堆積する。

【0020】

［００２２］いくつかの実施形態は、プラズマを使用して、フィーチャの底部よりもフィーチャの側壁をより速く材料（例えば、Ｓｉ）をエッチングする方法を有利に提供する。いくつかの実施形態は、堆積－エッチング処理を循環させることによってボトムアップ成長を生成するために、異なる表面及び異なる位置で異なるエッチング速度を有利に使用する。

【0021】

［００２３］図３Ａに示される実施形態では、基板１００は、その上に形成されたフィーチャ１１０と、２つの異なる表面、すなわち第１の表面３５０及び第２の表面３６０とを有する。第１の表面３５０と第２の表面３６０は異なる材料であってもよい。例えば、表面の一方が金属であり、もう一方が誘電体であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の表面３５０及び第２の表面３６０は、同じ化学組成を有するが、異なる物理的特性（例えば、結晶化度）を有する。以下の方法の説明において、基板１００への言及は、第１の表面３５０及び第２の表面３６０、又はフィーチャ１１０が形成される単一の表面を意味する。

【0022】

［００２４］図３Ａに示される実施形態では、フィーチャ１１０は、第１の表面３５０と第２の表面３６０によって形成される。図示されたフィーチャ１１０は、第１の表面３５０がフィーチャの底部を形成し、第２の表面３６０が側壁及び頂部を形成するトレンチである。

【0023】

［００２５］いくつかの実施形態の方法２００は、任意選択の基板前処理２１０を含む。いくつかの実施形態では、基板は、堆積のために基板表面を前処理又は準備するために、１つ又は複数の処理条件に曝露される。例えば、いくつかの実施形態における前処理は、基板表面を緻密化し、又は表面終端を変化させる。いくつかの実施形態では、任意選択の前処理２１０は、基板表面の研磨、エッチング、還元、酸化、水酸化、アニーリング、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化、プラズマ処理及び／又はベーキングのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、プラズマ処理はＮＨ_３プラズマ処理を含む。

【0024】

［００２６］堆積処理２２０では、膜３７０が基板１００上に堆積される。１つ又は複数の実施形態では、膜３７０の堆積は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理又はプラズマ強化原子層成長（ＰＥＡＬＤ）処理を含む。いくつかの実施形態では、堆積処理２２０はＰＥＣＶＤ処理を含む。いくつかの実施形態では、堆積処理２２０はＰＥＡＬＤ処理を含む。いくつかの実施形態では、ＰＥＣＶＤは、第１のパルス高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）プラズマを含む。いくつかの実施形態では、第１のパルスＨＦＲＦプラズマは複数の第１のＨＦＲＦパルスを含む。「第１の」、「第２の」などの序数の使用は、様々な処理又構成要素を識別するために使用されており、特定の操作又は使用の順序を暗示することを意図したものではない。

【0025】

［００２７］本明細書で使用する場合、高周波無線周波数プラズマは、電力の高周波オン／オフパルスを含む。オンの場合、電力は無線周波数で供給される。パルス周波数と無線周波数は、独立して制御できるプラズマの生成に使用される電力の様々な側面を指す。

【0026】

［００２８］膜３７０は、第２の表面３６０に対して第１の表面３５０上に選択的に堆積され得る任意の適切な膜であることができる。いくつかの実施形態では、膜３７０はケイ素を含む。いくつかの実施形態では、膜３７０は本質的にケイ素からなる。このように使用される場合、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という用語は、膜が原子ベースで約９０％、９３％、９５％、９８％又は９９％ケイ素（又は記載の種）以上であることを意味する。いくつかの実施形態では、膜３７０はアモルファスシリコンを含む。いくつかの実施形態では、膜３７０は実質的にアモルファスシリコンのみを含む。このように使用される場合、「実質的にアモルファスシリコンのみ（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｏｎｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）」という用語は、膜３７０が約９０％、９３％、９５％、９８％又は９９％以上のアモルファスシリコンであることを意味する。

【0027】

［００２９］図３Ａは、フィーチャ１１０の基板表面（上部３７４）、側壁３７６、及び底部３７２上に形成された膜３７０を示す。基板上に堆積された膜３７０は、フィーチャ１１０は、フィーチャの側壁で膜厚Ｔ_ｓ、フィーチャの頂部（すなわち、基板の表面）で膜厚Ｔ_ｔ、フィーチャ１１０の底部で膜厚Ｔ_ｂを有する。

【0028】

［００３０］いくつかの実施形態では、膜３７０は、少なくとも１つのフィーチャ上に非共形性的に形成される。本明細書で使用するとき、「非共形性な」又は「非共形性的に」という用語は、膜の平均厚さに対して１０％を超える厚さ変動で露出表面に付着し、不均一に覆う層を指す。。例えば、１００Åの平均厚さを有する膜は、１０Åを超える厚さの変化を有することになる。この厚さの変化は、エッジ、コーナー、側面、及び凹部の底部を含む。いくつかの実施形態では、変動は、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、又は９０％以上である。いくつかの実施形態では、トレンチの側壁上に堆積された膜は、トレンチの底部又はトレンチが形成されている表面上に堆積された膜の厚さよりも薄い。いくつかの実施形態では、側壁上の堆積膜の平均厚さは、トレンチの底部及び／又は頂部の平均厚さの９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％又は２０％以下である。

【0029】

［００３１］いくつかの実施形態では、堆積が停止する前に、膜３７０は、１ｎｍ～１００ｎｍ、１ｎｍ～８０ｎｍ、１ｎｍ～５０ｎｍ、１０ｎｍ～１００ｎｍ、１０ｎｍから８０ｎｍ、１０ｎｍ～５０ｎｍ、２０ｎｍ～１００ｎｍ、２０ｎｍ～８０ｎｍ、又は２０ｎｍ～５０ｎｍの範囲の平均厚さに堆積される。いくつかの実施形態では、膜３７０は、５ｎｍ～１００ｎｍ、５ｎｍ～８０ｎｍ、５ｎｍ～４０ｎｍ、５ｎｍ～３０ｎｍ、又は１０ｎｍ～３０ｎｍの範囲の平均厚さに堆積される。

【0030】

［００３２］膜３７０を堆積するために使用されるプロセスパラメータは、フィーチャの側壁、フィーチャの頂部、及び／又はフィーチャの底部での膜厚に影響を与える可能性がある。例えば、特定の前駆体及び／又は反応種、プラズマ条件、温度など。いくつかの実施形態では、フィーチャの上部の厚さＴ_ｔは、フィーチャの側壁の厚さＴ_ｓよりも大きい。いくつかの実施形態では、フィーチャの底部の厚さＴ_ｂは、フィーチャの側壁の厚さＴ_ｓよりも大きい。いくつかの実施形態では、フィーチャの上部の厚さＴ_ｔは、フィーチャの底部の厚さＴ_ｂよりも大きい。いくつかの実施形態では、フィーチャの底部の厚さＴ_ｂは、フィーチャの上部の厚さＴ_ｔよりも大きい。

【0031】

［００３３］膜堆積２２０プロセス中に、基板は、膜３７０を形成する１つ又は複数の処理ガス及び／又は条件に曝される。いくつかの実施形態では、処理ガスは処理チャンバの処理領域に流入し、パルスＨＦＲＦプラズマが処理ガスから形成されて膜３７０を堆積する。いくつかの実施形態の処理ガスは、ケイ素前駆体及びキャリアガスを含み、キャリアガスはＨＦＲＦ電力によって点火されてプラズマになる。

【0032】

［００３４］１つ又は複数の実施形態では、第１のパルスＨＦＲＦプラズマは、導電結合プラズマ（ＣＣＰ）又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）である。いくつかの実施形態では、第１のパルス化ＨＦＲＦプラズマは直接プラズマ又は遠隔プラズマである。いくつかの実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスのそれぞれは、０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～４００Ｗ、５０Ｗ～３００Ｗ、５０Ｗ～２００Ｗ、５０Ｗ～１００Ｗ、１００Ｗから５００Ｗ、１００Ｗ～４００Ｗ、１００Ｗ～３００Ｗ、１００Ｗ～２００Ｗ、２００Ｗ～５００Ｗ、２００Ｗ～４００Ｗ、又は２００Ｗ～３００Ｗの範囲の第１の電力で独立して生成される。いくつかの実施形態では、最小の第１のプラズマ電力は０Ｗより大きい。いくつかの実施形態では、第１のパルスはすべて同じ電力を有する。いくつかの実施形態では、第１のＨＦＲＦプラズマにおける個々のパルス電力は変化する。

【0033】

［００３５］１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦプラズマパルスは、１％～５０％、１％～４５％、１％～４０％、１％～３５％、１％～３０％、１％～２５％、１％～２０％、１％～１５％、１％～１０％、５％～５０％、５％～４５％、５％～４０％、５％～３５％、５％～３０％、５％～２５％、５％～２０％、５％～１５％、５％～１０％、１０％～５０％、１０％～４５％、１０％～４０％、１０％～３５％、１０％～３０％、１０％～２５％、１０％～２０％、又は１０％～１５％の範囲の第１のデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、堆積処理中の各プラズマパルスは同じデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、デューティサイクルは堆積処理中に変化する。

【0034】

［００３６］１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦプラズマパルスの各々は、５ミリ秒～５０μ秒、４ミリ秒～５０μ秒、３ミリ秒～５０μ秒、２ミリ秒～５０μ秒、１ミリ秒～５０μ秒、８００μ秒～５０μ秒、５００μ秒～５０μ秒、２００μ秒～５０μ秒、５ミリ秒～１００μ秒、４ミリ秒～１００μ秒、３ミリ秒～１００μ秒、２ミリ秒～１００μ秒、１ミリ秒～１００μ秒、８００μ秒～１００μ秒、５００μ秒～１００μ秒、２００μ秒～１００μ秒の範囲で独立してパルス幅を有する。いくつかの実施形態では、各パルス幅は、堆積処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルス幅は堆積処理中に変化する。

【0035】

［００３７］１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦプラズマパルスの各々は、０．１ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～５ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～５ｋＨｚ、１ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、１ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、１ｋＨｚ～５ｋＨｚ、２ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、２ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、又は２ｋＨｚ～５ｋＨｚの範囲で独立して第１のパルス周波数を有する。いくつかの実施形態では、パルス周波数は、堆積処理中同じままである。いくつかの実施形態では、パルス周波数は堆積処理中に変化する。

【0036】

［００３８］１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスは、５ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１０ＭＨｚ、１０ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、又は１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲の第１の無線周波数を有する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスは、１３．５６ＭＨｚの第１の無線周波数を有する。いくつかの実施形態では、パルスの無線周波数は、堆積処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスの無線周波数は、堆積処理中に変化する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスの各々は、５ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１０ＭＨｚ、１０ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、又は１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲で独立して第１の無線周波数を有する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスの各々は、独立して、１３．５６ＭＨｚの第１の無線周波数を有する。

【0037】

［００３９］１つ又は複数の実施形態では、複数の第１のＨＦＲＦパルスの各々は、１％～５０％、１％～４５％、１％～４０％、１％～３５％、１％～３０％、１％～２５％、１％～２０％、形式１％～１５％、１％～１０％、５％～５０％、５％～４５％、５％～４０％、５％～３５％、５％～３０％、５％～２５％、５％～２０％、５％～１５％、５％～１０％、１０％～５０％、１０％～４５％、１０％～４０％、１０％～３５％、１０％～３０％、１０％～２５％、１０％～２０％、又は１０％～１５％の範囲で第１のデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、パルスのデューティサイクルは、堆積処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスのデューティサイクルは、堆積処理中に変化する。

【0038】

［００４０］堆積処理２２０は、任意の適切な基板温度で行うことができる。いくつかの実施形態では、堆積処理２２０中、基板は、１５℃～２５０℃、１５℃～２２５℃、１５℃～２００℃、１５℃～１７５℃、１５℃～１５０℃、１５℃～１２５℃、１５℃～１００℃、２５℃～２５０℃、２５℃～２２５℃、２５℃～２００℃、２５℃～１７５℃、２５℃～１５０℃、２５℃～１２５℃、２５℃～１００℃、５０℃～２５０℃、５０℃～２２５℃、５０℃～２００℃、２５℃～１５０℃、２５℃～１２５℃、２５℃～１００℃、５０℃～２５０℃、５０℃～２２５℃、５０℃～２００℃、５０℃～１７５℃、５０℃～１５０℃、５０℃～１２５℃、５０℃～１００℃、７５℃～２５０℃、７５℃～２２５℃、７５℃～２００℃、７５℃～１７５℃、７５℃～１５０℃、７５℃～１２５℃、又は７５℃～１００℃の範囲の温度に維持される。

【0039】

［００４１］１つ又は複数の実施形態では、膜堆積処理２２０は、第１のキャリアガス、前駆体、又は第１の反応物質のうちの１つ又は複数を基板表面上に流すことを含む。いくつかの実施形態では、キャリアガスには、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウムＨｅ、Ｈ_２又はＮ_２が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、キャリアガスはヘリウム（Ｈｅ）を含むか、又はヘリウム（Ｈｅ）から本質的になる。いくつかの実施形態では、キャリアガスはアルゴン（Ａｒ）を含む。１つ以上の実施形態では、前駆体には、シラン、ジシラン、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、トリシラン、又はテトラシランが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、前駆体ガスはシラン（ＳｉＨ_４）を含む。いくつかの実施形態では、前駆体ガスはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を含むか、又は本質的にジシランからなる。いくつかの実施形態では、前駆体ガスは熱い缶の中で加熱されて蒸気圧が上昇し、キャリアガスを使用してチャンバに供給される。いくつかの実施形態では、第１の反応物質のガスはＨ_２を含む。

【0040】

［００４２］１つ又は複数の実施形態では、第１のキャリアガス、前駆体ガス又は第１の反応物質のガスの各々は、４０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～１００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、又は５００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍの範囲のドーズで独立して基板表面上に流される。

【0041】

［００４３］いくつかの実施形態では、図３Ａに示すように、堆積処理２２０中に堆積される膜３７０は連続膜である。本明細書で使用するとき、「連続」という用語は、堆積した層の下にある材料を露出させる間隙やベアのスポットがなく、露出した表面全体を覆う層を指す。連続膜は、膜の全表面積の約１％未満の表面積を有する間隙又はベアのスポットを有し得る。

【0042】

［００４４］堆積処理２２０の後、方法２００は決定点２３０に到達する。決定点２３０で、フィーチャの充填状態が評価される。フィーチャ１１０又は間隙が完全に充填されている場合、方法２００を停止することができ、基板に任意選択の後処理２６０を供することができる。フィーチャ又は間隙が充填されていない場合、方法２００はエッチング処理２４０に進む。

【0043】

［００４５］１つ又は複数の実施形態では、堆積処理２２０の後であるがエッチング処理２４０の前に、基板１００はパージ処理及び／又は真空処理を受ける。いくつかの実施形態では、アルゴンなどのパージガスが処理チャンバに導入されて、反応ゾーンをパージするか、あるいは堆積処理２２０とエッチング処理２４０との間の反応ゾーンから残留反応性化合物又は副生成物を除去する。いくつかの実施形態では、パージガスは、方法２００全体を通じて処理チャンバに連続的に流入される。いくつかの実施形態では、堆積処理２２０とエッチング処理２４０の間の反応ゾーンから残留反応性化合物又は副生成物を除去するために、処理チャンバ内に負圧が適用される。いくつかの実施形態では、負圧は、方法２００全体を通じて処理チャンバ内に継続的に加えられる。いくつかの実施形態では、パージ処理及び／又は真空処理は、後処理処理２６０の前に適用される。

【0044】

［００４６］１つ又は複数の実施形態では、エッチング処理２４０は非共形膜をエッチングする。いくつかの実施形態では、エッチング処理２４０は、フィーチャ１１０の底部からの厚さＴ_ｂよりもフィーチャ１１０の側壁上の膜３７０のより大きな厚さＴ_ｓをエッチングする。１つ又は複数の実施形態では、エッチング処理は、フィーチャ１１０の上部からの厚さＴｔよりもフィーチャ１１０の側壁上の膜３７０のより大きな厚さＴｓをエッチングする。

【0045】

［００４７］いかなる特定の動作理論にも束縛されるものではないが、指向性プラズマ処理は、側壁膜３７６に対して上部膜３７４及び底部膜３７２を優先的に改質すると考えられる。改質された膜はエッチング耐性がより高いものと思われる。これにより、後で側壁のエッチング速度が高くなる。図３Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態による、頂部膜３８４及び底部膜３８２の改変を引き起こす膜エッチングに供されたフィーチャ１１０を示す。

【0046】

［００４８］図３Ｃは、本開示の１つ又は複数の実施形態によるエッチングされた膜を示す。膜３７０をエッチングすると、側壁膜３７６の実質的にすべてがフィーチャ１１０から除去され、頂部膜３８４及び底部膜３８２の一部が残る。いくつかの実施形態では、側壁膜３７６の実質的にすべてを除去することは、側壁の表面積の少なくとも約９５％、９８％、又は９９％がエッチングされたことを意味する。いくつかの実施形態では、側壁膜３７６の実質的にすべてを除去することは、後続の堆積プロセス２２０に対する核形成の遅延を含む。

【0047】

［００４９］１つ又は複数の実施形態では、エッチング処理２４０は、基板表面を第２のキャリアガス若しくは第２の反応物質のガスのうちの１つ又は複数に曝露することを含む。いくつかの実施形態では、第２のキャリアガスは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、又は窒素（Ｎ_２）のうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、第２の反応物質のガスは、Ｃｌ_２、Ｈ_２、ＮＦ_３又はＨＣｌのうちの１つ又は複数を含む。いくつかの実施形態では、第２の反応物質のガスはＨ_２を含むか、又は本質的にＨ_２からなる。［００４２］いくつかの１つ又は複数の実施形態では、第２のキャリアガス、ガス又は第２の反応物質のガスの各々は、４０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ～１００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ、又は５００ｓｃｃｍ～１０００ｓｃｃｍの範囲の流量で独立して基板表面上に流される。

【0048】

［００５０］１つ又は複数の実施形態では、エッチング処理２４０は、基板１００を、１５℃～２５０℃、１５℃～２２５℃、１５℃～２００℃、１５℃～１７５℃、１５℃～１５０℃、１５℃～１２５℃、１５℃～１００℃、２５℃～２５０℃、２５℃～２２５℃、２５℃～２００℃、２５℃～１７５℃、２５℃～１５０℃、２５℃～１２５℃、２５℃～１００℃、５０℃～２５０℃、５０℃～２２５℃、５０℃～２００℃、２５℃～１５０℃、２５℃～１２５℃、２５℃～１００℃、５０℃～２５０℃、５０℃～２２５℃、５０℃～２００℃、５０℃～１７５℃、５０℃～１５０℃、５０℃～１２５℃、５０℃～１００℃、７５℃～２５０℃、７５℃～２２５℃、７５℃～２００℃、７５℃～１７５℃、７５℃～１５０℃、７５℃～１２５℃、又は７５℃～１００℃の範囲の温度に維持することを含む。いくつかの実施態様では、基板は、堆積処理２２０及びエッチング処理２４０中、同じ温度に維持される。いくつかの実施形態では、基板は、堆積プロセス２２０及びエッチング処理２４０中に異なる温度（ΔＴ＞１０℃）に維持される。

【0049】

［００５１］１つ又は複数の実施形態では、エッチング処理２４０は、０．１Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、２Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、３Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、４Ｔｏｒｒ～１２Ｔｏｒｒ、０．１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、２Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、３Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、４Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、０．１Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、２Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、３Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、４Ｔｏｒｒ～８Ｔｏｒｒ、０．１Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒ、２Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒ、３Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒ、又は４Ｔｏｒｒ～５Ｔｏｒｒの範囲の圧力に基板１００を維持することを含む。

【0050】

［００５２］いくつかの実施形態では、エッチング処理２４０はエッチングプラズマを含む。いくつかの実施形態では、エッチングプラズマは、導電結合プラズマ（ＣＣＰ）又は誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）である。いくつかの実施形態では、エッチングプラズマは直接プラズマ又は遠隔プラズマである。いくつかの実施形態では、エッチングプラズマは、０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～４００Ｗ、５０Ｗ～３００Ｗ、５０Ｗ～２００Ｗ、５０Ｗ～１００Ｗ、１００Ｗ～５００Ｗ、１００Ｗ～４００Ｗ、１００Ｗ～３００Ｗ、１００Ｗ～２００Ｗ、２００Ｗ～５００Ｗ、２００Ｗ～４００Ｗ、又は２００Ｗ～３００Ｗの範囲の電力で動作する。

【0051】

［００５３］いくつかの実施形態では、エッチング処理は連続電力レベルで行われる。いくつかの実施形態では、エッチング処理は第２のＨＦＲＦプラズマパルスで行われる。いくつかの実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦプラズマパルスの各々は、０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～５００Ｗ、５０Ｗ～４００Ｗ、５０Ｗ～３００Ｗ、５０Ｗ～２００Ｗ、５０Ｗ～１００Ｗ、１００Ｗから５００Ｗ、１００Ｗ～４００Ｗ、１００Ｗ～３００Ｗ、１００Ｗ～２００Ｗ、２００Ｗ～５００Ｗ、２００Ｗ～４００Ｗ、又は２００Ｗ～３００Ｗの範囲の複数の第２のＨＦＲＦプラズマパルスのそれぞれは、。いくつかの実施形態では、最小の第２のプラズマ電力は０Ｗより大きい。いくつかの実施形態では、パルスの電力はエッチング処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスの電力はエッチング処理中に変化する。

【0052】

［００５４］１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦプラズマパルスは、１％～５０％、１％～４５％、１％～４０％、１％～３５％、１％～３０％、１％～２５％、１％～２０％、１％～１５％、１％～１０％、５％～５０％、５％～４５％、５％～４０％、５％～３５％、５％～３０％、５％～２５％、５％～２０％、５％～１５％、５％～１０％、１０％～５０％、１０％～４５％、１０％～４０％、１０％～３５％、１０％～３０％、１０％～２５％、１０％～２０％、又は１０％～１５％の範囲のデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、パルスのデューティサイクルは、エッチング処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスのデューティサイクルはエッチング処理中に変化する。

【0053】

［００５５］１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦプラズマパルスの各々は、５ミリ秒～５０μ秒、４ミリ秒～５０μ秒、３ミリ秒～５０μ秒、２ミリ秒～５０μ秒、１ミリ秒～５０μ秒、８００μ秒～５０μ秒、５００μ秒～５０μ秒、２００μ秒～５０μ秒、５ミリ秒～１００μ秒、４ミリ秒～１００μ秒、３ミリ秒～１００μ秒、２ミリ秒～１００μ秒、１ミリ秒～１００μ秒、８００μ秒～１００μ秒、５００μ秒～１００μ秒、２００μ秒～１００μ秒の範囲でパルス幅を有する。いくつかの実施形態では、パルスのパルス幅は、エッチング処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスのパルス幅はエッチング処理中に変化する。

【0054】

［００５６］１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦプラズマパルスの各々は、０．１ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、０．１ｋＨｚ～５ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、０．５ｋＨｚ～５ｋＨｚ、１ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、１ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、１ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、１ｋＨｚ～５ｋＨｚ、２ｋＨｚ～２０ｋＨｚ、２ｋＨｚ～１５ｋＨｚ、２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ、又は２ｋＨｚ～５ｋＨｚの範囲のパルス周波数を独立して有する。いくつかの実施形態では、パルスの周波数はエッチング処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスの周波数はエッチング処理中に変化する。

【0055】

［００５７］１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦパルスは、５ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１０ＭＨｚ、１０ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、又は１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲の第２の無線周波数を有する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦパルスは、１３．５６ＭＨｚの第２の無線周波数を有する。いくつかの実施形態では、パルスの無線周波数はエッチング処理中同じである。いくつかの実施形態では、パルスの無線周波数はエッチング処理中に変化する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦパルスの各々は、５ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１５ＭＨｚ、５ＭＨｚ～１０ＭＨｚ、１０ＭＨｚ～２０ＭＨｚ、又は１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚの範囲で独立して第２の無線周波数を有する。１つ又は複数の実施形態では、複数の第２のＨＦＲＦパルスの各々は、独立して、１３．５６ＭＨｚの第２の無線周波数を有する。

【0056】

［００５８］１つ又は複数の実施形態では、方法２００は、間隙充填のために堆積処理２２０及びエッチング膜２４０を繰り返すことをさらに含む。いくつかの実施形態では、反復堆積処理２２０及び反復エッチング膜２４０の各々は、ＨＦＲＦプラズマを含む。いくつかの実施形態では、間隙充填にはシームがない。図３Ｄは、堆積－エッチング－処理処理による複数のサイクル後に充填されたフィーチャ１１０を示す。

【0057】

［００５９］１つ又は複数の実施形態では、１つ又は複数の追加の効果により、フィーチャの側壁上の非共形膜のエッチング速度がフィーチャの底部の非共形膜よりもさらに異なる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の追加の効果は、基板表面に堆積される材料（例えば、Ｓｉ）の核生成速度、基板表面上に堆積される材料の核生成速度に影響を与える基板表面の特性、又は基板表面に堆積される材料（例：Ｓｉ）のエッチング速度を含む。

【0058】

［００６０］いくつかの実施形態は、オプションの後処理２６０プロセスを含む。後処理２６０を使用して膜３７０を改変し、膜のいくつかのパラメータを改善することができる。いくつかの実施形態では、後処理２６０は、膜３７０をアニーリングすることを含む。いくつかの実施形態では、後処理２６０は、堆積２２０及び／又はエッチング２４０に使用されるのと同じ処理チャンバ内でインシトゥ（その場）アニーリングによって実行することができる。適切なアニーリング処理は、急速熱処理（ＲＴＰ）若しくは急速熱アニーリング（ＲＴＡ）、スパイクアニーリング、又はＵＶ硬化、又は電子ビーム硬化及び／又はレーザーアニーリングを含むが、これらに限定されない。アニール温度は約５００℃～９００℃の範囲にすることができる。アニーリング中の環境の組成には、Ｈ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２、ＮＨ_３、ＳｉＨ_４等のうちの１つ又は複数が含まれ得る。アニーリング中の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ～約１ａｔｍの範囲であり得る。

【0059】

［００６１］１つ以上の実施形態によれば、基板１００は、層を形成する前及び／又は後に処理に供される。この処理は、同じチャンバ内で実行することも、１つ又は複数の別個の処理チャンバ内で実行することもできる。いくつかの実施形態では、基板１００は、さらなる処理のために第１のチャンバから別の第２のチャンバに移動される。基板１００は、第１のチャンバから別の処理チャンバに直接移動することができ、あるいは第１のチャンバから１つ又は複数の搬送チャンバに移動してから別の処理チャンバに移動することができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備えることができる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれることがある。

【0060】

［００６２］一般に、クラスタツールは、基板の中心検出及び配向、脱ガス、アニーリング、堆積２２０及び／又はエッチング２４０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式システムである。１つ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のチャンバと中央搬送チャンバとを含む。中央搬送チャンバは、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させることができるロボットを収容することができる。搬送チャンバは通常、真空状態に維持され、あるチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端に位置するロードロックチャンバへ基板を往復させるための中間ステージを提供する。本開示に適合させることができる２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Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本明細書で説明する実施形態は、他の適切なシステムを使用して実行することもできる。他の適切なシステムには、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標） ＸＰ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ、又はそれらの同等品が含まれるが、これらに限定されない。しかしながら、チャンバの正確な配列及び組み合わせは、本明細書に記載される処理の特定のステップを実行する目的で変更されてもよい。使用できる他の処理チャンバには、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、脱ガス、配向、水酸化、その他の基板処理を含むが、これらに限定されない。クラスタツールのチャンバ内で処理を実行することにより、次の膜を堆積する前に酸化することなく、大気中の不純物による基板の表面汚染を回避できる。

【0061】

［００６３］１つ又は複数の実施形態によれば、基板１００は、継続的に減圧又は「ロードロック」条件下にあり、あるチャンバから次のチャンバに移動するときに周囲空気に曝露されない。したがって、搬送チャンバは減圧下にあり、減圧下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが処理チャンバ又は搬送チャンバ内に存在する場合がある。いくつかの実施形態では、反応物質の一部又はすべて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つ又は複数の実施形態によれば、反応物が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動するのを防ぐために、堆積チャンバの出口にパージガスが注入される。したがって、不活性ガスの流れはチャンバの出口でカーテンを形成する。

【0062】

［００６４］基板は、単一基板堆積チャンバ内で処理することができ、単一基板がロードされ、処理され、別の基板が処理される前にアンロードされる。基板は、コンベヤシステムと同様に、複数の基板が個別にチャンバの第１の部分にロードされ、チャンバ内を移動し、チャンバの第２の部分からアンロードされる連続方式で処理することもできる。チャンバの形状及び関連するコンベアシステムは、直線経路又は曲線経路を形成することができる。さらに、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にわたって堆積、エッチング、アニーリング、洗浄などの処理に曝されるカルーセルであってもよい。

【0063】

［００６５］処理中に、基板１００を加熱又は冷却することができる。このような加熱又は冷却は、基板支持体の温度を変更し、加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すこと含むが、これらに限定されない任意の適切な手段によって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、基板温度を伝導電的に変化させるように制御できる加熱器／冷却器を含む。１つ又は複数の実施形態では、使用されるガス（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）は、基板温度を局所的に変化させるために加熱又は冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流的に変化させるために、加熱器／冷却器が基板表面に隣接してチャンバ内に位置付けされる。

【0064】

［００６６］処理中に基板を静止又は回転させることもできる。回転する基板は、連続的に又は個別のステップで回転できる。例えば、処理全体を通して基板を回転させてもよいし、異なる反応性ガス又はパージガスへの曝露の間に基板を少量だけ回転させてもよい。処理中に基板を（連続的又は段階的に）回転させることで、例えばガス流形状の局所的な変動の影響を最小限に抑え、より均一な堆積又はエッチングを生成するのに役立つ。

【0065】

［００６７］この細書全体での「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、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。したがって、この明細書全体の様々な場所での「１つ又は複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「一実施形態において」又は「実施形態において」などの句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又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せることができる。

【0066】

［００６８］ここでの開示は、特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の単なる例示であることを理解されたい。本開示の趣旨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様々な修正並びに変形を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価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】

【図2】

【図3A-3B】

【図3C-3D】

【国際調査報告】