特表 2024-523904 ＳＩＢ膜を堆積するためのプロセス

(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】2024-07-02

(54)【発明の名称】ＳＩＢ膜を堆積するためのプロセス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240625BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240625BHJP

   C23C 16/30 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/31 C

C23C16/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023578032

(86)(22)【出願日】2022-06-16

(85)【翻訳文提出日】2024-02-13

(86)【国際出願番号】 US2022033744

(87)【国際公開番号】W WO2022266296

(87)【国際公開日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】17/352,039

(32)【優先日】2021-06-18

(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】ジャナキラマン， カーティック

(72)【発明者】

【氏名】マリック， アビジット ビー．

(72)【発明者】

【氏名】越澤 武仁

(72)【発明者】

【氏名】チー， ポー

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA07

4K030AA09

4K030BA26

4K030BA29

4K030BA49

4K030CA11

4K030JA05

4K030JA09

4K030JA10

4K030KA05

4K030LA15

5F004AA09

5F004AA16

5F004BA04

5F004BB13

5F004BD04

5F004EA03

5F004EA12

5F045AA06

5F045AA08

5F045AB31

5F045AC01

5F045AC03

5F045AC05

5F045AC07

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC17

5F045AD05

5F045AD06

5F045AD07

5F045AD08

5F045AE21

5F045AE23

5F045AE25

5F045AF02

5F045AF03

5F045AF04

5F045AF05

5F045AF08

5F045AF10

5F045BB08

5F045CB06

5F045DC51

5F045DC52

5F045DC53

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EF05

5F045EH13

(57)【要約】

【要約】
本開示の実施形態は、概して、例えば、スペーサによって画定されたパターニング用途において使用するためのケイ素及びホウ素を含有する膜を形成するためのプロセスに関する。一実施形態では、スペーサによって画定されるパターニングプロセスが提供される。当該プロセスは、処理チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、第１の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、当該第１の処理ガスが、ケイ素含有種を含み、ケイ素含有種が、ＳｉＨ_４より多い分子量を有する、第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むこととを含む。当該プロセスは、第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、当該第２の処理ガスが、ホウ素含有種を含む、第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことと、堆積条件下で、パターニングされたフィーチャ上に共形膜を堆積することであって、当該共形膜が、ケイ素及びホウ素を含む、共形膜を堆積することとをさらに含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スペーサによって画定されるパターニングプロセスであって、
処理チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、
第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことであって、当該第１の処理ガスが、ケイ素含有種を含み、前記ケイ素含有種が、ＳｉＨ_４より多い分子量を有する、第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
第２の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことであって、当該第２の処理ガスが、ホウ素含有種を含む、第２の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
堆積条件下で、前記パターニングされたフィーチャ上に共形膜を堆積することであって、当該共形膜が、ケイ素及びホウ素を含む、共形膜を堆積することと
を含むプロセス。

【請求項2】

前記ケイ素含有種内のケイ素原子の数が、２個から６個である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記ケイ素含有種が、
式Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ＋２を有する化合物であって、ｎが２以上である、化合物、
式Ｓｉ_ｘＸ′_ｙＨ_{（２ｘ＋２－ｙ）}を有する化合物であって、
ｘが１以上であり、
ｙが１以上であり、
各Ｘ′が、独立して、ハロゲン、Ｃ_１－Ｃ_６ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_２０置換ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_２２アリール、Ｃ_１－Ｃ_２２置換アリール、－ＮＲ′_２、－ＳＲ′、－ＯＲ′、－ＯＳｉＲ′_３、若しくは－ＰＲ′_２、或いはそれらの組み合わせであり、各Ｒ′が、独立して、水素、ハロゲン、Ｃ_１－Ｃ_１０アルキル、若しくはＣ_６－Ｃ_１０アリールである、化合物、又は
それらの組み合わせ
である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項4】

前記ケイ素含有種が、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジヨードシラン、ビス（ｔ－ブチルアミノ）シラン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項３に記載のプロセス。

【請求項5】

前記ケイ素含有種がジシランを含み、前記ホウ素含有種がジボランを含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項6】

前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが、前記処理空間内へ共流させられる、請求項１に記載のプロセス。

【請求項7】

前記第１の処理ガスが前記処理空間内に流し込まれる間に、前記第２の処理ガスが断続的に前記処理空間内に流し込まれる、請求項１に記載のプロセス。

【請求項8】

前記堆積中、追加の量の前記第２の処理ガスが、前記処理空間内に流し込まれる、請求項１に記載のプロセス。

【請求項9】

前記堆積条件が、
前記基板を約１５０℃から約３５０℃の温度まで加熱すること、
前記処理空間を約１Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒの圧力で維持すること、又は
それらの組み合わせ
を含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項10】

前記処理空間内への前記ケイ素含有種の流量が、３００ｍｍサイズの基板に対して、約１００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍであり、
前記処理空間内への前記ホウ素含有種の流量が、３００ｍｍサイズの基板に対して、約１０ｓｃｃｍから約６０ｓｃｃｍであり、又は
それらの組み合わせ
である、請求項１に記載のプロセス。

【請求項11】

前記第１の処理ガスが、非反応性ガスをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項12】

前記処理空間内への前記非反応性ガスの流量が、３００ｍｍサイズの基板に対して、約２００ｓｃｃｍから約１５００ｓｃｃｍである、請求項１１に記載のプロセス。

【請求項13】

スペーサを形成するために、前記共形膜の一部、前記パターニングされたフィーチャ、又はそれらの組み合わせをエッチングすることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。

【請求項14】

膜の粗さを制御するためのプロセスであって、
処理チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、
ケイ素含有種を含む第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことであって、前記ケイ素含有種が、ＳｉＨ_４より多い分子量を有する、第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
ホウ素含有種を含む第２の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
堆積条件下で、パターニングされた前記フィーチャ上に膜を堆積することであって、当該膜が、ケイ素及びホウ素を含み、当該膜が、約１．５ｎｍ以下のラインエッジ粗さを有する、膜を堆積することと
を含むプロセス。

【請求項15】

前記ケイ素含有種が、
式Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ＋２を有する化合物であって、ｎが２から６である、化合物、
式Ｓｉ_ｘＸ′_ｙＨ_{（２ｘ＋２－ｙ）}を有する化合物であって、
ｘが１以上であり、
ｙが１以上であり、
各Ｘ′が、独立して、ハロゲン、Ｃ_１－Ｃ_６ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_２０置換ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_２２アリール、Ｃ_１－Ｃ_２２置換アリール、若しくは－ＮＲ′_２であり、各Ｒ′が、独立して、水素、ハロゲン、Ｃ_１－Ｃ_１０ヒドロカルビル、若しくはＣ_６－Ｃ_１０アリールである、化合物、又は
それらの組み合わせ
である、請求項１２に記載のプロセス。

【請求項16】

前記ケイ素含有種が、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジヨードシラン、ビス（ｔ－ブチルアミノ）シラン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項17】

前記堆積条件が、
前記基板を約１５０℃から約３５０℃の温度まで加熱すること、
前記処理空間を約１Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒの圧力で維持すること、又は
それらの組み合わせ
を含む、請求項１３に記載のプロセス。

【請求項18】

パターニングプロセスであって、
熱化学気相堆積チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、
ケイ素含有種を含む第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことであって、前記ケイ素含有種が、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジヨードシラン、ビス（ｔ－ブチルアミノ）シラン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、又はそれらの組み合わせを含む、第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
ホウ素含有種を含む第２の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことであって、前記ホウ素含有種が、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ_３）_３）、トリエチルボラン（Ｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_３）、三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）、又はそれらの組み合わせを含む、第２の処理ガスを前記処理空間内に流し込むことと、
前記パターニングされたフィーチャ上にＳｉＢ膜を堆積させることと、
前記ＳｉＢ膜の一部、前記パターニングされたフィーチャ、又はそれらの組み合わせをエッチングすることと
を含むパターニングプロセス。

【請求項19】

前記ケイ素含有種がジシランを含み、前記ホウ素含有種がジボランを含む、請求項１８に記載のプロセス。

【請求項20】

堆積中、前記基板が約２００℃から約２５０℃の温度で加熱され、
前記処理空間が、約１０Ｔｏｒｒから約１３０Ｔｏｒｒの圧力で維持される、
請求項１８に記載のプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は、概して、例えば、スペーサによって画定されたパターニング用途において使用するためのケイ素及びホウ素を含有する膜を形成するためのプロセスに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］チップ設計の進化には、より高速な回路及びより高い回路密度が継続的に必要とされる。より高密度な回路への需要によって、集積回路部品の寸法の縮小が必要となる。集積回路部品の寸法が（例えば、サブミクロン単位の寸法まで）縮小するにつれて、より多くの要素が、半導体集積回路上の所与の領域内に配置されることが求められる。しかしながら、従来のリソグラフィに基づくパターニングプロセスは、このようなパターンの微細化の前で壁にぶち当たっている。微細化へのアプローチには、ＳＡＤＰ（自己整合ダブルパターニング）やＳＡＱＰ（自己整合クオドルプルパターニング）などのスペーサパターニングがある。

【0003】

［０００３］自己整合ダブルパターニングでは、マンドレルが下層にパターニングされる。その後、膜（又は１つ若しくは層）が、マンドレルの露出した表面と下層に堆積される。次いで、膜及びマンドレルの水平面がエッチングされ、スペーサが形成される。このようなアプローチにより、元のピッチの半分のサイズで狭いゲートを形成することができる。しかしながら、ＳＡＤＰ及び他のパターニングアプローチでは、レジストフィーチャの端部及び幅の変動量を示すラインエッジ粗さ（ＬＥＲ）とライン幅粗さ（ＬＷＲ）の高さに悩まされる。さらに、ＬＥＲ及びＬＷＲは、フィーチャのサイズが小さくなるにつれてますます大きくなり、それで半導体フィーチャの有効分解能が制限される。したがって、リソグラフィ技法によって構成要素の寸法の縮小が進むにつれて、ＬＥＲ及びＬＷＲの要件を達成することがますます難しくなっている。

【0004】

［０００４］特性の改善（例えば、粗さの低減）を実現したケイ素及びホウ素を含有する膜を形成するための、新規かつ改善されたプロセスが必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］本開示の実施形態は、概して、例えば、スペーサによって画定されたパターニング用途において使用するためのケイ素及びホウ素を含有する膜を形成するためのプロセスに関する。

【0006】

［０００６］一実施形態では、スペーサによって画定されるパターニングプロセスが提供される。当該プロセスは、処理チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、第１の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、当該第１の処理ガスが、ケイ素含有種を含み、ケイ素含有種が、ＳｉＨ_４より多い分子量を有する、第１の処理ガスを前記処理空間内に流し込むこととを含む。当該プロセスは、第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、当該第２の処理ガスが、ホウ素含有種を含む、第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことと、堆積条件下で、パターニングされたフィーチャ上に共形膜を堆積することであって、当該共形膜が、ケイ素及びホウ素を含む、共形膜を堆積することとをさらに含む。

【0007】

［０００７］別の実施形態では、膜の粗さを制御するためのプロセスが提供される。当該プロセスは、処理チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することと、ケイ素含有種を含む第１の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、ケイ素含有種が、ＳｉＨ_４より多い分子量を有する、第１の処理ガスを処理空間内に流し込むこととを含む。当該プロセスは、ホウ素含有種を含む第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことと、堆積条件下で、パターニングされたフィーチャ上に膜を堆積することであって、当該膜が、ケイ素及びホウ素を含み、当該膜が、約１．５ｎｍ以下のラインエッジ粗さを有する、膜を堆積することとをさらに含む。

【0008】

［０００８］別の実施形態では、パターニングプロセスが提供される。当該プロセスは、熱化学気相堆積チャンバの処理空間内に基板を配置することであって、当該基板上にパターニングされたフィーチャが形成されている、基板を配置することを含む。当該プロセスは、ケイ素含有種を含む第１の処理ガスを処理空間内に流し込むことであって、ケイ素含有種が、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ジヨードシラン（ｄｉｉｏｄｏｓｉｌａｎｅ）、ビス（ｔ－ブチルアミノ）シラン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、又はそれらの組み合わせを含む、第１の処理ガスを処理空間内に流し込むことをさらに含む。当該プロセスは、ホウ素含有種を含む第２の処理ガスを処理空間内に流し込むことをさらに含み、ホウ素含有種が、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ_３）_３）、トリエチルボラン（Ｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_３）、三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）、又はそれらの組み合わせを含む。当該プロセスは、パターニングされたフィーチャ上にＳｉＢ膜を堆積させることと、ＳｉＢ膜の一部、パターニングされたフィーチャ、又はそれらの組み合わせをエッチングすることとをさらに含む。

【0009】

［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、添付図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】少なくとも１つの実施形態に従って本明細書に記載された操作を実行するための例示的なチャンバである。

【図2】本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、ＳｉＢ膜を形成するための例示的なプロセスの選択された操作を示すフロー図である。

【図3】本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、例示的なパターニングシーケンスの概略図である。

【図4】本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、スペーサを形成するための例示的なプロセスの選択された操作を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００１４］理解を促進するために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。さらなる記述がなくても、ある実施形態の要素及び特徴を他の実施形態に有利に組み込むことができるように意図されている。

【0012】

［００１５］本開示の実施形態は、他の多くの用途の中でも、概して、例えば、スペーサによって画定されたパターニング用途において使用するためのケイ素及びホウ素を含有する膜を形成するためのプロセスに関する。発明者らは、ラインエッジ粗さ（ＬＥＲ）、ライン幅粗さ（ＬＷＲ）、及びエッチング選択性などの特性が改善されたＳｉＢ含有膜を形成するための、新規かつ改善されたプロセスを見出した。簡潔にいうと、幾つかの実施形態では、ＳｉＢ含有膜は、化学気相堆積を用いて、シリコン含有種を含む第１の処理ガスを処理チャンバ内に流し込み、ホウ素含有種を含む第２の処理ガスを処理チャンバ内に流し込むことによって堆積される。ケイ素含有種は、シラン（ＳｉＨ_４）より多い分子量を有する。ＳｉＢ含有膜は、例えば、スペーサ画定パターニングなどに使用される従来の膜に比べて、改善されたＬＥＲ、改善されたＬＷＲ、及び／又は改善されたエッチング選択性を有する。

【0013】

［００１６］ＳｉＢ含有膜を形成するためのプロセスは、多くのＳｉＢ関連製品やスペーサ画定パターニングなどの用途に適用され得る。その他の製品及び用途には、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）キャパシタエッチングにおけるハードマスク用途に使用される熱化学気相堆積又はプラズマ化学気相堆積によって形成される製品などの高温製品がある。製品及び用途には、低温製品及びパターニングにおけるマルチカラー向けの用途も含まれる。

【0014】

［００１７］発明者らは、堆積プロセス（例えば、熱化学気相堆積（ＴＣＶＤ）プロセスなどの化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスにおいて、分子量がより高いケイ素含有種を利用することによって、堆積されたケイ素ーホウ素（ＳｉＢ）膜（又は１つ若しくは複数の層）のパターンの粗さを改善することができることを見出した。幾つかの実施形態では、堆積された非晶質ＳｉＢ膜の広範囲なプロセス条件及び最終的なホウ素濃度にわたって、シラン（ＳｉＨ_４）の代わりにジシラン（又は他のより分子量の多いケイ素含有種）を使用した場合、ラインエッジ粗さ及びライン幅粗さに大きな改善が見られた。

【0015】

［００１８］本明細書に記載されたプロセスによって形成されたＳｉＢ膜は、従来のＳｉＮ膜（例えば、原子層堆積によって作製されたＳｉＮ膜）、又はパターニングスキームに関わる他のエッチング可能な膜と比べて、エッチング選択性の利点を有する。例えば、本明細書に記載されたプロセスによって形成されるＳｉＢ膜は、ＳｉＮ膜に比べると、正方形プロファイルの上面を有する、より均一なエッチング後のスペーサプロファイルを有し得る。このようなエッチング選択性の利点により、エッチングの進展とパターン集積化スキームを簡素化することができる。さらに、当該プロセスは、従来の方法と比べて、表面粗さ（例えば、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲ）が改善されたＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）の形成を可能にする。

【0016】

［００１９］シラン（ＳｉＨ_４）よりも分子量が多いケイ素含有種を利用することにより、ＬＥＲ及びＬＷＲが改善される。理論に縛られることは望まないが、ＳｉＢ堆積の粗面化メカニズムは核生成であると考えられている。より高分子量の種に切り替えると、様々なプロセス条件とホウ素濃度にわたって核形成が改善される。この改善の１つの理由としては、より多い分子量の種の方が、基板への付着性に優れ、より容易に臨界核サイズ超の核を生成するということが挙げられる。さらに、ＳｉＢ膜のその後の成長の間、より多い分子量の種が、表面拡散から生じる粗さを抑制し得る。

【0017】

［００２０］図１は、ＳｉＢ膜を形成するためのプロセスの１つ又は複数の操作を実行するための基板処理システム１３２の一例である。適切なシステムの例としては、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社から市販されているＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システム、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ５０００（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）システムが挙げられる。その他の処理システム（他の製造業者から入手可能なものを含む）も、本明細書に記載された実装形態を実施するよう適合させることができると想定される。

【0018】

［００２１］基板処理システム１３２は、ガスパネル１３０に連結された処理チャンバ１００、及びコントローラ１１０を含む。処理チャンバ１００は、内部空間１２６を画定する、上壁１２４、側壁１０１、及び底壁１２２を含む。基板支持体１５０が、処理チャンバ１００の処理空間１２６内に配置されている。基板支持体１５０は、ステム１６０によって支持されている。変位機構（図示せず）を用いて、基板支持体１５０を処理チャンバ１００の内部で垂直に移動させることができる。基板支持体１５０は、基板支持体１５０の表面１９２上で支持された基板１９０の温度を制御するために、加熱素子１７０を含む。基板支持体１５０は、電源１０６から加熱素子１７０に電流を印加することによって抵抗加熱される。電源１０６から供給される電流は、コントローラ１１０によって制御されて、加熱素子１７０によって生成された熱が制御される。それにより、膜堆積の間、基板１９０及び基板支持体１５０が実質的に一定の温度で維持される。供給された電流を調節して、基板支持体１５０の温度を約１００℃から約７００℃まで選択的に制御することができる。

【0019】

［００２２］基板支持体１５０内に埋め込まれた温度センサ１７２を利用して、基板支持体１５０の温度を監視することができる。コントローラ１１０は、測定温度を用いて加熱素子１７０に供給された電力を制御し、基板を所望の温度に維持する。真空ポンプ１０２が、処理チャンバ１００の底壁１２２に形成されたポート１３４に連結される。真空ポンプ１０２は、処理チャンバ１００内の所望のガス圧を維持し、処理チャンバ１００からのプロセス後の処理ガス及び副生成物を排出する。

【0020】

［００２３］複数の開孔１２８を有するシャワーヘッド１２０が、基板支持体１５０の上方で処理チャンバ１００の上部に配置されている。１つ又は複数の処理ガスを処理チャンバ１００内に導入するために、シャワーヘッド１２０の開孔１２８が利用される。シャワーヘッド１２０がガスパネル１３０に接続されることにより、様々なガスが処理空間１２６に供給される。シャワーヘッド１２０から排出される１つ又は複数の処理ガスからプラズマが形成されて、処理ガスの熱分解が促進され、その結果、基板１９０の表面１９１上に材料が堆積される。

【0021】

［００２４］シャワーヘッド１２０及び基板支持体１５０は、処理空間１２６内で一対の離間された電極を形成することができる。１つ又は複数のＲＦ電源１４０が、整合ネットワーク１３８を介してバイアス電位をシャワーヘッド１２０に供給し、シャワーヘッド１２０と基板支持体１５０との間でのプラズマ生成を促進する。代替的に、ＲＦ電源１４０及び整合ネットワーク１３８を、シャワーヘッド１２０に、基板支持体１５０に、若しくはシャワーヘッド１２０と基板支持体１５０の両方に連結してもよく、又は、処理チャンバ１００の外部に配置されたアンテナ（図示せず）に連結してもよい。１つ又は複数のＲＦ電源は、約１００Ｗから約３０００Ｗ（例えば、約５００Ｗから約１８００Ｗ）の電力を約５０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの周波数で供給することができる。

【0022】

［００２５］コントローラ１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１２、メモリ１１６、及び支持回路１１４を含み、これらは、処理シーケンスを制御し、ガスパネル１３０からのガス流を調節するために利用される。ＣＰＵ１１２は、任意の適切な形態の汎用コンピュータプロセッサであってもよい。ソフトウェアルーチンが、メモリ１１６（例えば、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー、若しくはハードディスクドライブ、又はその他の形態のデジタルストレージ）に記憶され得る。支持回路１１４は、ＣＰＵ１１２に連結されており、キャッシュ、クロック回路、入出力システム、電源などを含み得る。コントローラ１１０と、基板処理システム１３２の様々な構成要素との間の双方向通信は、信号バス１１８と総称される多数の信号ケーブル（その一部を図１に示している）を経由して処理される。

【0023】

［００２６］図２は、本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、ＳｉＢ膜を形成するための例示的なプロセスの選択された操作を示すフロー図である。ＳｉＢ膜は、単層膜又は多層膜であり得る。ＳｉＢ膜は、非晶質であり得る。本明細書に記載されたＳｉＢ膜は、従来のＳｉＮ膜（例えば、原子層堆積によって作製されたＳｉＮ膜）、又はパターニングスキームに関わる他のエッチング可能な膜と比べて、エッチング選択性の利点を有する。例えば、本明細書に記載されたプロセスによって形成されるＳｉＢ膜は、ＳｉＮ膜に比べると、正方形プロファイルの上面を有する、より均一なエッチング後のスペーサプロファイルを有し得る。さらに、当該プロセスは、従来の方法と比べて、表面粗さ（例えば、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲ）が改善されたＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）の形成を可能にする。

【0024】

［００２７］プロセス２００は、操作２１０において、基板処理チャンバの処理空間内に基板を配置することを含む。一例として、基板（例えば、基板１９０）は、処理チャンバ１００内に移動させられ、任意の適切な手段によって（例えば、基板搬送ポートによって）基板支持体１５０上に移動させられる。変位機構を使用して、基板支持体１５０を処理位置へ調整することができる。基板１９０は、実質的に平面であり得る。代替的に、基板１９０は、パターニングされた構造と、トレンチ、孔、又はビアが形成された表面とを有することがある。基板１９０は、実質的に平らな表面であって、表面上又は内部に望ましい高さの構造が形成された、表面を有することもある。図１の基板１９０は単一体として図示されているが、基板１９０は、半導体デバイス（例えば、金属コンタクト、トレンチ隔離、ゲート、ビット線、又は他の任意の相互接続フィーチャ）を形成するのに使用される１つ又は複数の材料を含み得ると理解される。基板１９０は、半導体デバイスを製造するために利用される、１つ又は複数の金属層、１つ又は複数の誘電体材料、半導体材料、及びこれらの組み合わせを含み得る。例えば、基板１９０は、用途に応じて、酸化物材料、窒化物材料、ポリシリコン材料などを含み得る。

【0025】

［００２８］メモリ用途が望まれる実施形態の場合、基板１９０は、ケイ素基板材料、酸化物材料、及び窒化物材料を含んでもよく、間にポリシリコンが挟まれていても挟まれていなくてもよい。別の実施形態では、基板１９０は、基板の表面上に堆積された、複数の交互になった酸化物材料と窒化物材料（例えば、酸化物－窒化物－酸化物（ＯＮＯ））を含み得る（図示せず）。様々な実施形態では、基板１９０は、複数の交互になった酸化物材料と窒化物材料、１つ又は複数の酸化物材料若しくは窒化物材料、ポリシリコン材料若しくは非晶質シリコン材料、非晶質カーボンと交互になっている酸化物、ポリシリコンと交互になっている酸化物、ドープされたシリコンと交互になっているドープされていないシリコン、ドープされたポリシリコンと交互になっているドープされていないポリシリコン、又はドープされた非晶質シリコンと交互になっているドープされていない非晶質シリコンを含み得る。基板１９０は、膜処理が実施される任意の基板又は材料表面であり得る。例えば、基板１９０は、結晶シリコン、酸化ケイ素、シリコンオキシナイトライド、窒化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、タングステン、窒化チタン、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ及びパターニングされた又はパターニングされていないウエハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、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、低誘電率誘電体、及びこれらの組み合わせといった材料であり得る。

【0026】

［００２９］プロセス２００は、操作２２０において、１つ又は複数のガスをチャンバ（例えば、熱ＣＶＤチャンバなどのＣＶＤチャンバ）の内部の処理空間へ流し込むことをさらに含み得る。例えば、図１に示すように、様々なガス（例えば、ケイ素含有ガス、ホウ素含有ガス、及び／又は非反応性ガス）が、ガスパネル１３０からシャワーヘッド１２０へ流し込まれ、次いで処理空間１２６へ流し込まれる。幾つかの実施形態では、（１つ若しくは複数のガスの形態であり得るか、又は１つ若しくは複数のガスとして生成され得る）ケイ素含有種を含有する第１の処理ガスが、注入口を通して処理空間内に流し込まれ、（１つ若しくは複数のガスの形態であり得るか、又は１つ若しくは複数のガスとして生成され得る）ホウ素含有種を含有する第２の処理ガスが、同じ注入口又は異なる注入口を通して流し込まれる。第１の処理ガスは、１つより多くのケイ素含有種を含んでもよく、第２の処理ガスは、１つより多くのホウ素含有種を含んでもよい。第１の処理ガス及び／又は第２の処理ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、及び／又はＮ_２などの非反応性ガスを含み得る。追加的に又は代替的に、非反応性ガスを第１の処理ガス及び第２の処理ガスとは異なる注入口を通して流し込むことができる。

【0027】

［００３０］幾つかの実施形態では、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが、処理空間内へ共流させられる。例えば、１つ又は複数のケイ素含有種を含む第１の処理ガス及び１つ又は複数のホウ素含有種を含む第２の処理ガスが、処理空間内へ共流させられる。追加的に又は代替的に、第１の処理ガスが処理空間内に流し込まれる間に、第２の処理ガスが断続的に処理空間内に流し込まれ、又はその逆も然りである。１つ又は複数の非反応性ガスが、第１の処理ガス、第２の処理ガス、又はその両方と共に共流させられ得る。追加的に又は代替的に、第１の処理ガス及び／又は第２の処理ガスが処理空間内に流し込まれる間に、非反応性ガスが断続的に処理空間内に流し込まれ、又はその逆も然りである。

【0028】

［００３１］追加的に又は代替的に、１つ又は複数のケイ素含有種を含む第１の処理ガス及び１つ又は複数のホウ素含有種を含む第２の処理ガスが、連続的に処理空間内に流し込まれてもよい。例えば、第１の処理ガスが処理空間内に流し込まれ、次いで、第２の処理ガスが処理空間内に流し込まれ、次いで、第１の処理ガスが再度処理空間内に流し込まれる。別の例としては、第２の処理ガスが処理空間内に流し込まれ、次いで、第１の処理ガスが処理空間内に流し込まれ、次いで、第２の処理ガスが再度処理空間内に流し込まれる。別の例としては、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが処理空間内に共流させられ、次いで、第２の処理ガス又は第１の処理ガスがそれぞれまだ処理空間内に流れ込んでいる間に、第１の処理ガス又は第２の処理ガスの流れが止められる。ある時点で第１の処理ガス又は第２の処理ガスの流れが再開させられる。１つ若しくは複数のアンプル、１つ若しくは複数のバブラー、及び／又は１つ若しくは複数の液体気化器を用いて、第１の処理ガス、第２の処理ガス、又はそれらの組み合わせを処理チャンバに供給することができる。

【0029】

［００３２］本明細書に記載された実施形態に有用なケイ素含有種又は前駆体は、シラン（ＳｉＨ_４）、高次シラン（例えば、ハロゲン化シラン、オルガノシラン、及び／又は置換オルガノシラン）、並びに／又はそれらの混合物及び組み合わせを含む。高次シランとは、ＳｉＨ_４よりも多い分子量（約３２ｇ／ｍｏｌよりも多い分子量）を有するケイ素含有種のことで、
式Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ＋２
を有する化合物を含み、
ここで、ｎは２以上、例えば２から１０、２から６などである。例示的だが、非限定的な例としては、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）、テトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_１０）、ペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１２）、ヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１４）などが挙げられる。

【0030】

［００３３］本明細書に記載の実施形態に有用な他のケイ素含有核種又は前駆体は、
式Ｓｉ_ｘＸ′_ｙＨ_{（２ｘ＋２－ｙ）}、
を有する化合物を含み、
ここで、ｘは１以上であり、例えば、１から１０、１から６、２から５などであり、
ｙは１以上であり、例えば、１から２２、２から２０、２から１４、２から１０などであり、
各Ｘ′は、独立して、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、若しくはＩ、又はそれらの組み合わせ）、Ｃ_１－Ｃ_２０ヒドロカルビル（例えば、Ｃ_１－Ｃ_１０ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_６ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_４ヒドロカルビル）、Ｃ_１－Ｃ_２０置換ヒドロカルビル（例えば、Ｃ_１－Ｃ_１０置換ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_６置換ヒドロカルビル、Ｃ_１－Ｃ_４置換ヒドロカルビルなど）、Ｃ_１－Ｃ_２２アリール（例えば、Ｃ_３－Ｃ_１０アリール、Ｃ_６－Ｃ_１０アリール又はＣ_５－Ｃ_６アリールなど）、Ｃ_１－Ｃ_２２置換アリール（例えば、Ｃ_３－Ｃ_１０置換アリール、Ｃ_６－Ｃ_１０置換アリール又はＣ_５－Ｃ_６置換アリール）、－ＮＲ′_２、－ＳＲ′、－ＯＲ′、－ＯＳｉＲ′_３、又は－ＰＲ′_２であり、ここで、各Ｒ′は、独立して、水素、ハロゲン、Ｃ_１－Ｃ_２０ヒドロカルビル若しくはＣ_１－Ｃ_２０置換ヒドロカルビル、又はＣ_１－Ｃ_２２アリール若しくはＣ_１－Ｃ_２２置換アリールである。

【0031】

［００３４］式Ｓｉ_ｘＸ′_ｙＨ_{（２ｘ＋２－ｙ）}を有する化合物の例示的だが非限定的な例としては、ハロゲン化シランなどのハロゲン化シラン、オルガノシラン、及び／又は置換オルガノシランが挙げられる。ハロゲン化シランの非限定的な例としては、クロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）、ヨードシラン（ｉｏｄｏｓｉｌａｎｅ）（ＳｉＨ_３Ｉ）、ジヨードシラン（ｄｉｉｏｄｏｓｉｌａｎｅ）（ＳｉＨ_２Ｉ_２）、トリヨードシラン（ｔｒｉｉｏｄｏｓｉｌａｎｅ）（ＳｉＨＩ_３）、四ヨウ化ケイ素（ＳｉＩ_４）、ヘキサヨードシラン（ｈｅｘａｉｏｄｏｓｉｌａｎｅ）（Ｓｉ_２Ｉ_６）、ブロモシラン（ｂｒｏｍｏｓｉｌａｎｅ）（ＳｉＨ_３Ｂｒ）、ジブロモシラン（ｄｉｂｒｏｍｏｓｉｌａｎｅ）（ＳｉＨ_２Ｂｒ_２）、トリブロモシラン（ＳｉＨＢｒ_３）、四臭化ケイ素（ＳｉＢｒ_４）が挙げられる。非限定的な例又はオルガノシランとしては、Ｘ′のうちの１つ又は複数が、独立して、ヒドロカルビル（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル）、置換ヒドロカルビル、アリール、又は置換アリールである化合物、例えば、メチルシラン（（ＣＨ_３）ＳｉＨ_３）、ジメチルシラン（（ＣＨ_３）_２ＳｉＨ_２）、エチルシラン（（ＣＨ_３ＣＨ_２）ＳｉＨ_３）、メチルジシラン（（ＣＨ_３）Ｓｉ_２Ｈ_５）、ジメチルジシラン（（ＣＨ_３）_２Ｓｉ_２Ｈ_４）、及びヘキサメチルジシラン（（ＣＨ_３）_６Ｓｉ_２）が挙げられる。

【0032】

［００３５］置換オルガノシランには、アミノシラン及びハロゲン化アミノシランが含まれる。このような化合物の例としては、ビス（ｔ－ブチルアミノ）シラン（Ｃ_８Ｈ_２２Ｎ_２Ｓｉ）、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｃ_６Ｈ_１８Ｎ_３Ｓｉ）、Ｎ－［ビス（ジメチルアミノ）シリル］－Ｎ－メチルメタンアミン（Ｃ_６Ｈ_１９Ｎ_３Ｓｉ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラメチルシランジアミン（Ｃ_４Ｈ_１２Ｎ_２Ｓｉ）、Ｎ－［ブロモ－ビス（ジメチルアミノ）シリル］－Ｎ－メチルメタンアミン（Ｃ_６Ｈ_１８ＢｒＮ_３Ｓｉ）、Ｎ－［ビス（ジメチルアミノ）－ヨードシリル］－Ｎ－メチルメタンアミン（Ｃ_６Ｈ_１８ＩＮ_３Ｓｉ）、並びにＳｉＨ_２Ｉ（Ｎ（ｉＰｒ）_２）及びＳｉＨ_２Ｉ（Ｎ（ｉＢｕ）_２）などのアミノ（ヨード）シランが挙げられる。

【0033】

［００３６］本明細書に記載された実施形態に有用なホウ素含有種としては、ジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ_３）_３）、トリエチルボラン（Ｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_３）、三フッ化ホウ素（ＢＦ_３）、並びに／又はそれらの混合物及び組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。他のホウ素含有核種は、
式ＢＲ^１Ｒ^２Ｒ^３
を有する少なくとも１つのホウ素化合物を含み、
ここで、Ｒ^１は、水素、又は１から５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のヒドロカルビル、又は１から５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のアルコキシ、さもなければアリール、又はアルキルアミド、又は１～５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のヒドロキシルを表し、
Ｒ^２及びＲ^３は、各々独立して、１から５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のヒドロカルビル、又は１から５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のアルコキシ、さもなければアリール、アルキルアミド、又は１から５個の炭素原子を有する線形若しくは分枝状のヒドロキシルを表すか、さもなければＲ^２及びＲ^３は共に、それらが結合しているホウ素原子と共に、環内に交互に配置された３個のホウ素原子及び３個の窒素原子を含む６個の環員を有する飽和複素環を形成し、前記複素環は、任意に、１から５個の炭素原子を有するヒドロカルビル、アリール、アルキルアミド、及び１から５個の炭素原子を有するアルコキシから選択される１から５個の置換基で置換される。

【0034】

［００３７］プロセス２００は、操作２３０において、堆積条件下で、パターニングされたフィーチャ上に膜（又は１つ若しくは複数の層）を堆積することをさらに含み、当該膜（又は１つ若しくは複数の層）は、ケイ素及びホウ素を含む。堆積された１つ又は複数の層は、非晶質であり得る。

【0035】

［００３８］発明者らは、ケイ素含有種（例えば、ジシラン又は高次シラン）が、核形成中又は堆積の初期段階において重要な役割を果たし得ることを見出した。ＳｉＨ_４を置換することに加えて、発明者らは、ケイ素及びホウ素を含有する種を堆積する前に、半導体構造（又はその上のフィーチャ、例えば、パターニングされたフィーチャ）上にケイ素含有前駆体を堆積させる前処理操作を利用することによって、優れた粗さ性能を見出した。したがって、幾つかの実施形態では、プロセス２００は、前処理条件下で、パターニングされたフィーチャ上にＳｉ材料を堆積させる前処理（又は核形成）操作をさらに含む。ケイ素含有種の流量は、堆積操作２３０において、ケイ素含有種の流量と同一であるか、又はそれより多い場合がある。

【0036】

［００３９］発明者らは、ホウ素含有核種を、操作２３０の堆積プロセス中に利用される流量よりも多く流すことによって、粗さ性能を改善できることも観察した。したがって、幾つかの実施形態では、前処理操作は、ホウ素含有核種を、約１００ｓｃｃｍから約３００ｓｃｃｍ、例えば、約１５０ｓｃｃｍから約２５０ｓｃｃｍ、約１７５ｓｃｃｍから約２２５ｓｃｃｍなどの流量で流すことを含み得る。

【0037】

［００４０］幾つかの実施形態では、基板１９０とシャワーヘッド１２０（又はシャワーヘッドの面板）との間の間隔は、本明細書に記載のプロセスの１つ又は複数の操作（例えば、ＳｉＢ膜／層の堆積）によって変動し得る。変位機構を用いて基板支持体１５０を上下に動かすことによって、この間隔を調整することができる。幾つかの実施形態では、面板と基板との間の間隔は、約３００ミル以下、例えば、約１００ミルから約３００ミル、約１４０ミルから約３００ミル、約１５０ミルから約２７５ミル、約１７５ミルから約２５０ミル、約２００ミルから約２２５ミルなどであり得る。少なくとも１つの実施形態では、面板と基板との間の間隔は、間隔_１から間隔_２の範囲（ミル単位）であり、間隔_１及び間隔_２は、間隔_１＜間隔_２である限り、それぞれ個別に、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約２６０、約２７０、約２８０、約２９０、又は約３００である。

【0038】

［００４１］本明細書に記載された例示的なプロセスの様々な操作（例えば、プロセス２００）は、以下に記載するような１つ又は複数のプロセスを含む。例えば、操作２２０、操作２３０、又はその両方は、１つ又は複数のプロセスパラメータを含み得る。

【0039】

［００４２］基板は、約４００℃以下、例えば、約１００℃から約３５０℃、約１５０℃から約３５０℃、約１５０℃から約２５０℃、約２００℃から約２５０℃の温度を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、基板の温度は、Ｔ_１からＴ_２の範囲（℃単位）であり、Ｔ_１及びＴ_２は、Ｔ_１＜Ｔ_２である限り、それぞれ個別に、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約２６０、約２７０、約２８０、約２９０、約３００、約３１０、約３２０、約３３０、約３４０、又は約３５０である。

【0040】

［００４３］処理空間の内部の圧力は、約２００Ｔｏｒｒ以下、例えば、約１５０Ｔｏｒｒ以下、約１３０Ｔｏｒｒ以下、約１００Ｔｏｒｒ以下、約５０Ｔｏｒｒ以下、約２０Ｔｏｒｒ以下、約１０Ｔｏｒｒ以下などであり得る。少なくとも１つの実施形態では、処理空間の内部の圧力は、Ｐ_１からＰ_２の範囲（Ｔｏｒｒ単位）であり、Ｐ_１及びＰ_２は、Ｐ_１＜Ｐ_２である限り、それぞれ個別に、約１、約５、約１０、約２０、約３０、約４０、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、又は約１５０である。幾つかの実施形態では、処理空間の内部の圧力は、約１Ｔｏｒｒから約１５０Ｔｏｒｒ、例えば、約１０Ｔｏｒｒから約１３０Ｔｏｒｒであり得る。

【0041】

［００４４］幾つかの実施形態では、圧力ランプ操作（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｍｐ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を利用することができる。ここで、例えば、非反応性ガスの有無に関わらず、処理チャンバ内へのケイ素含有種の流れは、約５００ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍであるが、ホウ素含有種は流れていない。この非限定的な実施例では、圧力が初期的に安定すると、ホウ素含有種が処理チャンバ内に流れ込み、ＳｉＢの堆積のための反応を触媒する。

【0042】

［００４５］処理空間内への１つ又は複数のホウ素含有種の流量は、毎分約１００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）以下、例えば、３００ｍｍサイズの基板に対して、約５ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍ、約１０ｓｃｃｍから約８００ｓｃｃｍ、約５０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍなどであり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００ｍｍサイズの基板に対する１つ又は複数のホウ素含有種の流量は、流量_１から流量_２の範囲（ｓｃｃｍ単位）であり、流量_１及び流量_２は、流量_１＜流量_２である限り、それぞれ個別に、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約５５、約６０、約６５、約７０、約７５、約８０、約８５、約９０、約９５、約１００、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約３５０、約４００、約４５０、約５００、約５５０、約６００、約６５０、約７００、約７５０、約８００、約８５０、約９００、約９５０、又は約１０００であり得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数のホウ素含有種の流量は、３００ｍｍサイズの基板に対して約５ｓｃｃｍから約８０ｓｃｃｍ、例えば、約１０ｓｃｃｍから約６０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍから約５０ｓｃｃｍ、約３０ｓｃｃｍから約４０ｓｃｃｍなどである。

【0043】

［００４６］処理空間内への１つ又は複数のケイ素含有種の流量は、３００ｍｍサイズの基板に対して、約１０００ｓｃｃｍ以下、例えば、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍ、約１５０ｓｃｃｍから約４５０ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍから約４００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍから約３５０ｓｃｃｍであり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００ｍｍサイズの基板に対する１つ又は複数のケイ素含有種の流量は、流量_３から流量_４の範囲（ｓｃｃｍ単位）であり、流量_３及び流量_４は、流量_３＜流量_４である限り、それぞれ個別に約５０、約１００、約１１０、約１２０、約１３０、約１４０、約１５０、約１６０、約１７０、約１８０、約１９０、約２００、約２１０、約２２０、約２３０、約２４０、約２５０、約２６０、約２７０、約２８０、約２９０、約３００、約３１０、約３２０、約３３０、約３４０、約３５０、約３６０、約３７０、約３８０、約３９０、約４００、約４１０、約４２０、約４３０、約４４０、約４５０、約４６０、約４７０、約４８０、約４９０、約５００、約５５０、５１０、約５２０、約５３０、約５４０、又は約５００である。

【0044】

［００４７］１つ又は複数の非反応性ガスが利用される実施形態では、処理空間内への１つ又は複数の非反応性ガスの流量は、３００ｍｍサイズの基板に対して、約２０００ｓｃｃｍ以下、例えば、約１００ｓｃｃｍから約１７００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍから約１５００ｓｃｃｍ、約４００から約１２００ｓｃｃｍ、約６００ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍ、約７００ｓｃｃｍから約９００ｓｃｃｍであり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００ｍｍサイズの基板に対する１つ又は複数の非反応性ガスの流量は、流量_５から流量_６の範囲（ｓｃｃｍ単位）であり、流量_５及び流量_６は、流量_５＜流量_６である限り、それぞれ個別に、約１００、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約３５０、約４００、約４５０、約５００、約５５０、約６００、約６５０、約７００、約７５０、約８００、約８５０、約９００、約９５０、約１０００、約１０５０、約１２００、約１２５０、約１３００、約１３５０、約１４００、約１４５０、約１５００、約１５５０、約１６００、約１６５０、約１７００、約１７５０、約１８００、約１８５０、約１９００、約１９５０、又は約２０００であり得る。

【0045】

［００４８］３００ｍｍサイズの基板に対して、１つ又は複数のケイ素含有種に対する１つ又は複数のホウ素含有種の流量比は、約０．０２５から約０．３、例えば、約０．０５から約０．２、約０．１から約０．１５であり得る。幾つかの実施形態では、１つ又は複数のケイ素含有種に対する１つ又は複数のホウ素含有種の流量比は、約０．０２５から約１．８、例えば、約０．０５から約１．５、約０．１から約１、約０．１から約０．４である。

【0046】

［００４９］１つ又は複数の非反応性ガスが利用される実施形態では、３００ｍｍサイズの基板に対して、１つ又は複数の非反応性ガスに対する１つ又は複数のケイ素含有種の流量比は、約０．０５から約１、例えば、０．２から約０．８、約０．３から約０．７、約０．４から約０．６であり得る。少なくとも１つの実施形態では、３００ｍｍサイズの基板に対して、１つ又は複数の非反応性ガスに対する１つ又は複数のケイ素含有種の流量比は、約０．２から約０．４、約０．３から約０．５、約０．５から約０．６、約０．６から約０．７、又は約０．７から約０．８である。

【0047】

［００５０］１つ又は複数のＳｉＢ膜／層の堆積時間は、約１秒以上、例えば、約１秒から約３０００秒、約２秒から約２０００秒、約３０秒から約３０００秒、又は約１０００秒から約１５００秒であり得る。少なくとも１つの実施形態では、堆積時間は、時間_１から時間_２の範囲（秒単位）であり、時間_１及び時間_２は、時間_１＜時間_２である限り、それぞれ個別に、約１、約１０、約３０、約６０、約９０、約１２０、約１５０、約２００、約２４０、約３００、約３６０、約４２０、約４８０、約５４０、約６００、６６０、約７２０、約７８０、約８４０、約９００、約９６０、約１０００、約１０２０、約１０８０、約１１４０、約１２００、約１２６０、約１３２０、約１３８０、約１４４０、約１５００、約１５６０、約１６２０、約１６８０、約１７４０、約１８００、約１８６０、約１９２０、約１９８０、又は約２０００であり得る。

【0048】

［００５１］幾つかの実施形態では、堆積された１つ又は複数のＳｉＢ膜／層は、ホウ素濃度が、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）によると、約１ｗｔ％以上又は約５０ｗｔ％以下、例えば、約５ｗｔ％から約４５ｗｔ％、約１５ｗｔ％から約３０ｗｔ％、約２０ｗｔ％から約２５ｗｔ％である。少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数のＳｉＢ膜／層のホウ素濃度は、含有率_１から含有率_２の範囲（％単位）であり、含有率_１及び含有率_２は、含有率_１＜含有率_２である限り、それぞれ個別に、約１、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、又は約５０である。

【0049】

例示的なパターニングスキーム
［００５２］本開示の実施形態は、さらにパターニング用途に使用されるＳｉＢ膜に関連する。図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、非限定的で例示的なパターニングシーケンスの概略図である。図３の図は、スペーサを形成するためのダブルパターニング操作（例えば、ＳＡＤＰ）を示している。構造体３００ａでは、マンドレル３０４が基板３０２（又はその下層）上にパターニングされる。次に、マンドレル３０４及び／又は基板３０２（又はその下層）の露出面を覆うために、ＳｉＢ膜３０６（又は１つ若しくは複数の層）が堆積され、構造体３００ｂが設けられる。次に、ＳｉＢ膜３０６及びマンドレル３０４の水平部分が（例えばエッチングによって）除去されて、複数のスペーサ３０８が形成される。構造３００ｃが示すように、スペーサ３０８間に空隙３１０がある。クオドルプルパターニング（例えば、ＳＡＱＰ）などの他のパターニング操作や、パターニングを伴わない多色用途を実行することができる。

【0050】

［００５３］図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態に係る、例示的な堆積プロセス４００の選択された操作を示すフロー図である。当該プロセスは、例えば、ＳｉＢ膜３０６などのＳｉＢ膜の形成を可能にする。ＳｉＢ膜は、スペーサ用途に使用される共形膜であり得る。ＳｉＢ膜は、単層膜又は多層膜であり得る。ＳｉＢ膜は、非晶質であり得る。本明細書に記載されたＳｉＢ膜は、従来のＳｉＮ膜（例えば、原子層堆積によって作製されたＳｉＮ膜）、又はパターニングスキームに関わる他のエッチング可能な膜と比べて、エッチング選択性の利点を有する。例えば、本明細書に記載されたプロセスによって形成されるＳｉＢ膜は、ＳｉＮ膜に比べると、正方形プロファイルの上面を有する、より均一なエッチング後のスペーサプロファイルを有し得る。さらに、当該プロセスは、従来の方法と比べて、表面粗さ（例えば、ＬＥＲ及び／又はＬＷＲ）が改善されたＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）の形成を可能にする。

【0051】

［００５４］プロセス４００は、操作４１０において、基板処理チャンバ（例えば、熱ＣＶＤチャンバなどのＣＶＤチャンバ）の処理空間内に基板を配置することを含む。基板３０２（又はその下層）は、パターニングされたフィーチャを有し得る。マンドレル３０４は、他の材料の中でも、とりわけ、様々な適切な材料（例えば、炭素含有材料、ケイ素（例えば、ポリシリコン）、又は酸化ケイ素）を含むか、又はそれらから構成され得る。マンドレルは、炭素及び水素を含んでもよく、スピンオン炭素膜として堆積されてもよい。マンドレル３０４の形成は、基板上にマンドレル材料の平坦な層を形成し、リソグラフィ（例えば、フォトリソグラフィ）的に画定し、次いで、リソグラフィプロセスの分解能限界付近でマンドレルを形成することによって、行われ得る。

【0052】

［００５５］一実施形態では、マンドレル３０４は、非晶質炭素と水素との組み合わせ（水素化非晶質炭素）である。水素化非晶質炭素膜は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社によって作製されたＡｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍ（商標）であってもよい。水素化非晶質炭素は、約１０％の水素から約６０％の水素までの原子組成を有し得る。低温（例えば、約３００℃）又は高温（例えば、約４８０℃、約５５０℃、約６５０℃）のＡＰＦ膜のいずれを使用してもよい。ここで、温度は膜の堆積温度を指し、膜は、簡潔にＡＰＦ３００、ＡＰＦ４８０、ＡＰＦ５５０又はＡＰＦ６５０と呼ばれ得る。

【0053】

［００５６］プロセス４００は、操作４２０において、処理チャンバ内の処理空間内に１つ又は複数のガスを流し込むことをさらに含む。操作４２０は、操作２２０と同一又は同様の方法で実行され得る。

【0054】

［００５７］プロセス４００は、操作４３０において、堆積条件下で、パターニングされたフィーチャ上に膜（又は１つ若しくは複数の層）を堆積することをさらに含み、当該膜（又は１つ若しくは複数の層）は、ケイ素及びホウ素を含む。堆積された１つ又は複数の層は、非晶質であり得る。堆積された膜（又は１つ若しくは複数の層）は、図３に示すように、構造３００ｂのＳｉＢ膜３０６によって表され得る。操作４３０の堆積は、操作２３０と同一又は同様の方法で実行され得る。堆積の結果、例えば、共形膜又はスペーサが形成される。

【0055】

［００５８］操作４３０で堆積された膜は、様々な任意選択的なプロセスの対象となり得る。例えば、ＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）、パターニングされたフィーチャ、又はそれらの組み合わせの少なくとも一部がエッチングされるスペーサエッチング操作を実行することができる。一例として、操作３５０において、ＳｉＢ膜３０６及び／又はマンドレル３０４の水平部分が除去され、構造３００ｃによって示されるように、スペーサ３０８が形成される。スペーサ３０８は、ＳｉＢ膜を含有する。除去／エッチングは、同一の又は別のチャンバで適切な方法によって達成され得る。

【0056】

［００５９］本明細書に記載されたプロセス（例えば、プロセス２００又はプロセス４００）によって形成されたＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）は、従来の方法によって作製されたＳｉＢ膜と比べて粗さが改善されている。例えば、ＬＥＲは、約１．５ｎｍ以下、例えば、約１．０ｎｍ以下であってもよく、かつ／又は、ＬＷＲは、約１．５ｎｍ以下、例えば、約１．０ｎｍ以下であってもよい。ＬＥＲは、直線からのラインエッジのずれの３σ（シグマ）であると定義することができ、ＬＷＲは、線にわたるフィーチャの幅の変動に対応する３σ（シグマ）であると定義することができる。

【0057】

［００６０］本明細書に記載されたプロセスによって形成されるＳｉＢ膜（又は１つ若しくは複数の層）は、例えば、ＳｉＮに対してエッチング上の利点を有することがあり、それにより、本明細書で形成されるＳｉＢはスペーサ用途において有用となる。例えば、形成されたＳｉＢは、ＳｉＮに比べると、正方形プロファイルの上面を有する、より均一なエッチング後のスペーサプロファイルを有することができ、様々なパターニングスキームに関わる他の膜より優れたエッチング選択性を有し得る。

【0058】

［００６１］粗さプロファイルなどの特性が改善されたＳｉＢ膜を形成するための新規かつ改善されたプロセスが本明細書に記載される。本明細書に記載されたプロセスによって形成されたＳｉＢ膜は、とりわけ、パターニングスキーム、ハードマスク用途、多色用途に応用することができる。したがって、本明細書に記載された実施形態は、例えば、デバイス性能の改善を可能にする。

【0059】

［００６２］上述した概要及び具体的な実施形態から自明であるように、本開示の形態が図示かつ説明されているが、本開示の本質及び範囲から逸脱しない限り、様々な改変を行ってもよい。したがって、これにより本開示を限定することは意図されていない。同様に、「含む／備える（comprising）」という用語は、「含む（including）」という用語と同義とみなされる。同様に、「備える／含む（comprising）」という移行句が、組成物、要素、又は要素の群に先行する場合、その組成物、要素、又は要素の群の記載に「実質的に～からなる（consisting essentially of）」、「～からなる（consisting of）」、「～からなる群から選択される（selected from group of consisting of）」、又は「～である（is）」といった移行句が先行する場合も、同一の組成物又は要素の群が想定されると理解される。またその逆も然りである。

【0060】

［００６３］本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「群」及び「置換基」という用語は、交換可能に使用され得る。本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「アルキル」又は「アルキル基」という用語は、交換可能に、炭素原子及び水素原子からなるヒドロカルビルを指す。アルキル基は、置換又は非置換でもよく、線形、分岐、又は環状であり得る。

【0061】

［００６４］本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「アルコキシ」という用語は、酸素原子に結合したアルキル基又はアリール基（例えば、酸素原子に結合したアルキルエーテル基又はアリールエーテル基）を指し、アルキル／アリール基がＣ_１－Ｃ_１０ヒドロカルビルであるものを含み得る。アルキル基は、直鎖、分岐、又は環状であり得る。アルキル基は、飽和又は不飽和であり得る。

【0062】

［００６５］本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「ヒドロカルビル」という用語は、水素原子及び炭素原子のみからなる基を指す。ヒドロカルビルは、飽和又は不飽和、線形又は分岐、環状又は非環状、芳香族又は非芳香族であり得る。本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「アリール」又は「アリール基」という用語は、フェニル、ナフチル、キシリルなどの芳香族環を指す。本明細書では、「芳香族」という用語は、芳香族複素環リガンドと類似の特性及び（ほぼ平面の）構造を有する複素環置換基であるが、定義上芳香族ではない擬芳香族複素環も指す。

【0063】

［００６６］本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、「置換」基は、少なくとも１つの原子が異なる原子又は基で置換された基を指す。したがって、「置換ヒドロカルビル」、「置換アリール」、及び「置換アルキル」は、ヒドロカルビル、アリール、又はアルキルであって、少なくとも１つの水素原子が、少なくとも１つのヘテロ原子若しくはヘテロ原子含有基（例えば、元素周期表の第１３族～第１７族からの１つ又は複数の元素、例えば、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）、Ｏ、Ｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等、例えば、Ｃ（Ｏ）Ｒ^＊、Ｃ（Ｏ）ＮＲ^＊ _２、Ｃ（Ｏ）ＯＲ^＊、ＮＲ^＊ _２、ＯＲ^＊、ＰＲ^＊ _２、ＳＲ^＊、ＳＯ_ｘ（例えば、ｘ＝２又は３）、ＢＲ^＊ _２、ＳｉＲ^＊ _３、ＯＳｉＲ^＊ _３等）であるか、又は少なくとも１つのヘテロ原子が、ヒドロカルビル、アリール、又はアルキル（例えば、ハロゲン（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ）、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＮＲ^＊、ＰＲ^＊、ＢＲ^＊、ＳｉＲ^＊ _２等のうちの１つ又は複数）内に挿入されている、ヒドロカルビル、アリール、又はアルキルのことを差し、ここで、Ｒ^＊は、独立して、水素、ヒドロカルビル（例えば、Ｃ_１－Ｃ_１０）であるか、又は２つ以上のＲ＊が、共に、置換若しくは非置換の、完全飽和、部分不飽和、完全不飽和された、若しくは芳香族環状或いは多環状の環状構造を形成し得る。

【0064】

［００６７］本開示の目的のために、かつ別様に明記されていない限り、本明細書の詳細な説明及び特許請求の範囲内のすべての数値は、「おおよそ（about）」又は「約（approximately）」を付した値により修正され、当業者であれば予想される実験的誤差や変動を考慮に入れている。ある種の実施形態及び特徴は、数値の上限のセット及び数値の下限のセットを使用して説明されている。別途指示されない限り、任意の２つの値の組み合わせ（例えば、任意の下方値と任意の上方値との組み合わせ、任意の２つの下方値の組み合わせ、及び／又は任意の２つの上方値の組み合わせ）を含む範囲が想定されると、認識すべきである。特許請求の範囲には、特定の下限、上限、及び範囲が記載されている。

【0065】

［００６８］以上の記載は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】