JP2021527958A - 高品質間隙充填材の高バイアス堆積 - Google Patents

Abstract

本開示の実施形態は、概して、集積回路の製造に関する。より具体的には、本明細書に記載された実装形態は、高品質間隙充填材を堆積するための技法を提供する。幾つかの実施形態は、化学気相堆積、プラズマ気相堆積、物理的気相堆積、及びこれらの組み合わせを利用して、間隙充填材を堆積する。間隙充填材は、高品質であり、同様に構成されたバルク材料と特性が類似している。
【選択図】図８

Description

［０００１］本開示は、概して、薄い膜を堆積させる方法に関する。具体的には、本開示は、高品質の誘電体間隙充填材を有する狭いトレンチを充填するためのプロセスに関する。

［０００２］半導体回路素子の小型化は、４５ｎｍ、３２ｎｍ、２８ｎｍ、及びさらに２０ｎｍのフィーチャサイズが工業的規模で製造されるところまで到達した。寸法がより縮小するにつれて、様々な材料で回路素子間の間隙を充填するなどの、プロセスステップにとっての新たな課題が発生する。素子間の幅が縮小し続けるにつれて、素子間の間隙は、より高く、より狭くなることが多い。それにより、間隙充填材料を固着させずに間隙を充填させることがより困難になり、ボイドや微弱なシームが生成されてしまう。従来の化学気相堆積（ＣＶＤ）技術では、間隙が完全に充填される前に、間隙の上部で材料の過成長が発生することが多い。これにより、堆積される材料が過成長によって未熟なまま切り離された間隙において、ボイドやシームが発生させる可能性がある。これは、時としてブレッドローフィング（ｂｒｅａｄｌｏａｆｉｎｇ）と呼ばれる問題である。

［０００３］ブレッドローフィング問題に対する１つの解決策は、プラズマフリー基板処理領域内で結合した間隙充填前駆体とプラズマ励起前駆体を使用して、初期流動可能膜（nascently-flowable film）を形成することであった。堆積後の流動性により、この化学気相堆積技法を使用して、シーム又はボイドなしに膜が間隙を充填することが可能になる。このような化学気相堆積は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）又はスピンオン誘電体（ＳＯＤ）処理よりもより優れた間隙充填特性を生み出すことが見出されてきた。ＣＶＤによって堆積される流動可能な膜の堆積は、ブレッドローフィングの問題がより少ないが、このような技術は、一部の種類の材料について依然として利用可能ではない。

［０００４］流動可能なＣＶＤ技法は、他の間隙充填材料で高くて狭い（すなわち、高アスペクト比の）間隙を充填するにあたって重要なブレークスルーを示しているが、このような間隙を高品質誘電体材料でシームレスに充填することが可能な技術が依然として必要とされている。例えば、以前の流動可能な炭素ベースの間隙膜は、かなりの量の酸素及びケイ素を含んでいた。これらの元素は、炭素ベースの間隙膜の特性を著しく変化させる。

［０００５］したがって、高品質な間隙膜を堆積させるための前駆体及び方法が必要とされている。

［０００６］本開示の１つ以上の実施形態は、処理チャンバの処理空間の内部で基板を静電チャック上に位置付けすることを含む間隙充填材堆積方法を対象としている。基板は、少なくとも１つのフィーチャを含む基板表面を有する。少なくとも１つのフィーチャは、基板表面から底面まで一定の深さで延在する。少なくとも１つのフィーチャは、第１の側壁と第２の側壁によって画定された基板表面において開口幅を有する。処理空間が約０．５ｍＴｏｒｒと約１０Ｔｏｒｒとの間の圧力で維持されている間、間隙充填前駆体が、静電チャックから上方に離間したガス供給アセンブリから処理空間内へと流入させられる。静電チャックに第１のＲＦバイアスを印加することによって、処理空間においてプラズマが生成されて、基板の少なくとも１つのフィーチャ内に間隙充填材が堆積される。間隙充填材は、実質的にボイドを含まない。

［０００７］本開示の追加の実施形態は、処理チャンバの処理空間の内部で基板を第１の電極の上に位置付けすることを含む間隙充填材堆積方法を対象としている。基板は、少なくとも１つのフィーチャを含む基板表面を有する。少なくとも１つのフィーチャは、基板表面から底面まで一定の深さで延在する。少なくとも１つのフィーチャは、第１の側壁と第２の側壁によって画定された基板表面において開口幅を有する。処理チャンバは、第１の電極及び基板の上方に位置づけされた第２の電極をさらに備えている。第２の電極は、ケイ素含有材料又は炭素含有材料のうちの１つ以上を含む二次的電極エミッション材料を含む表面を有する。間隙充填材前駆体が、処理空間内へと流入させられる。第１のＲＦ電力が、第１の電極及び第２の電極の少なくとも１つに印加される。間隙充填材が、基板の少なくとも１つのフィーチャ内に形成される。間隙充填材は、実質的にボイドを含まない。

［０００８］本開示のさらなる実施形態は、基板のフィーチャ内のダイヤモンド状炭素間隙充填材を対象とする。当該間隙充填材は、約１．８ｇ／ｃｍ^３から約２．５ｇ／ｃｍ^３の範囲内の密度、約５０％から約９０％のｓｐ^３混成炭素原子、及び１００ＭＰａ未満の応力を有する。当該フィーチャは、基板の表面から底面まで一定の深さで延在する。当該フィーチャは、第１の側壁と第２の側壁によって画定された基板表面において開口幅を有する。当該フィーチャの深さと開口幅との比は、およそ１０：１以上である、

［０００９］本開示の上述のフィーチャ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詳細な説明を、実施形態を参照することによって得ることができる。実施形態の一部は、添付の図面に示されている。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しており、したがって、本開示が他の等しく効果的な実施形態も許容し得ることから、添付の図面が本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

本開示の幾つかの実施形態を実施するために電子ビームプラズマ技法を使用することができる堆積装置の一実施例の概略図を示す。 本開示の幾つかの実施形態を実施するために電子ビームプラズマ技法を使用することができる堆積装置の別の実施例の概略図を示す。 本開示の幾つかの実施形態に係る、間隙充填材を形成するための方法のプロセスフロー図を示す。 本開示の幾つかの実施形態に係る、間隙充填材を形成するための方法のプロセスフロー図を示す。 本開示の幾つかの実施形態に係る、間隙充填材を形成するための方法のプロセスフロー図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態に係る、処理の前後の基板の断面を示す。 本開示の幾つかの実施形態の実施に使用可能な堆積システムの概略断面図を示す。 本開示の幾つかの実施形態の実施に使用可能な別の堆積システムの概略断面図を示す。 本開示の幾つかの実施形態を使用可能な図６Ａ又は図６Ｂの装置で使用され得る静電チャックの概略断面図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態に係る、基板のフィーチャ内に高品質間隙充填材を形成するための方法のフロー図を示す。

［００１９］理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。さらなる記載がなくても、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み可能であることが意図されている。

［００２０］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「基板」及び「ウェハ」という用語は、交換可能に使用されており、両方とも処理が作用する表面又は表面の一部を表している。これも当業者には当然のことであるが、基板に対して言及がなされるとき、文脈上他のことが明示されない限り、基板の一部のみを指す場合がある。さらに、基板上への堆積に対して言及がなされるとき、それは、ベア基板と、１つ以上の膜又はフィーチャが堆積又は形成された基板との両方を意味し得る。

［００２１］本明細書で使用される「基板」とは、製造プロセス中に膜処理が実行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、処理が実施され得る基板表面には、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、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、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、他の任意の材料が含まれる。基板は、半導体ウェハを含むが、それに限定されない。基板には前処理プロセスが施され、基板表面が、研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化（又はさもなければ化学官能性を付与するためにターゲット化学部分（chemical moieties）を生成又はグラフトする）、アニール、且つ／又はベークされ得る。基板自体の表面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ように、基板に形成された下層においても実施することができる。そして、「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／層が基板表面に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の曝露面が基板表面となる。所与の基板表面が何を含むかは、どのような膜が堆積されるか、及び使用される特定の化学的性質に左右される。

［００２２］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物」等の用語は、交互に使用されており、基板表面と反応する種を含むガスを意味する。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面に吸着され、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応のために利用可能であり得る。

［００２３］本明細書で使用される「約（ａｂｏｕｔ）」という語は、「おおよそ」又は「ほぼ」という意味であり、記載された数値又は範囲に関連して、数値の±１５％以下の変動を意味する。例えば、±１４％、±１０％、±５％、±２％、又は±１％だけ異なる値は、「約」の定義に当てはまる。

［００２４］以下の開示は、基板のフィーチャ内への高品質間隙充填材の堆積のための技法を説明する。本開示の様々な実装形態の完全な理解をもたらすために、特定の詳細が以下の説明及び図１から図８で提示されている。プラズマ処理及び間隙充填材堆積に関連付けられることが多い周知の構造体及びシステムを説明する他の詳細は、様々な実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるため、以下の開示では提示されない。

［００２５］図面に示す詳細例、寸法、角度、及びその他の特徴の多くは、特定の実装形態の例示に過ぎない。したがって、他の実装形態は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の詳細例、構成要素、寸法、角度、及び特徴を有し得る。さらに、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載された詳細例のうちの幾つかがなくても、実施可能である。

［００２６］本明細書に記載された実装形態は、任意の適切な薄膜堆積システムを使用して実行可能なＰＥＣＶＤプロセスを参考にして、以下に説明される。適切なシステムの例には、ＤＸＺ（登録商標）処理チャンバ、ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ５０００（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ（商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＸＰ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ（商標）システム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥ（商標）システム、Ｓｙｍ３（登録商標）処理チャンバ、及びＭｅｓａ（商標）処理チャンバを使用可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システムが含まれており、これらはすべて、カリフォルニア州サンタクララに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から入手可能である。ＰＥＣＶＤプロセスを実施可能な他のツールも、本明細書に記載された実施形態から利益を得るように適合され得る。さらに、本明細書に記載されたＰＥＣＶＤプロセスを可能にする任意のシステムを有利に使用することができる。本明細書に記載された装置の説明は、例示的なものであって、本開示の範囲を制限するものとして理解又は解釈するべきではない。

［００２７］本明細書に記載の間隙充填材は、セラミック壁によって囲まれた多周波容量結合プラズマ（ＣＣＰ）構成を有する処理チャンバ内にも堆積され得る。セラミック壁の外側には誘導結合コイルがあり、プラズマも誘導的に強化できる。処理チャンバは、１つ以上のＲＦ発生器によって電力供給される上部電極を有する。上部電極は、ガス分配シャワーヘッドとしても機能し得る。膜の均一性を調整するために、原料ガスを横方向に処理チャンバ内に注入することもできる。処理チャンバは、ウェハが位置決めされた底部電極をさらに含む。底部電極もＲＦ発生器によって電力供給され、駆動周波数は、選択された堆積スキームに依存する。

［００２８］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、シャワーヘッド電極又は側壁注入のいずれかを通して処理チャンバ内に導入される。処理チャンバは、典型的には、上部電極（例えば、シャワーヘッド電極）、底部電極（例えば、ペデスタル）、及び処理チャンバの一部を囲むＩＣＰコイルを含む。プラズマ密度を増加させるために、間隙充填前駆体が不活性ガス（例えば、Ａｒ又はＨｅ）で希釈されてもよい。プラズマを発生させる前に、真空ポンプの上方のゲートバルブによって、安定した動作圧力（例えば、約０．１ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒ）が処理チャンバ内で確立され得る。上部電極、底部電極、及びＩＣＥコイルのうちの少なくとも１つにＲＦ電力が印加される。電力スキームに応じて、上部電極、底部電極、及びＩＣＰコイルに同時に電力供給することができ、又はこれら３つのうちの２つに同時に電力供給することもできる。印加されるＲＦ周波数は、数百ｋＨｚから数十ＭＨｚの範囲である。さらに複数の周波数を上部電極又は底部電極に印加して、基板へ入射するイオン流量及びエネルギーを最適化することができる。所望の堆積時間の後、電源が切られて、堆積が終了する。

［００２９］上部電極、底部電極、及びＩＣＰコイルのための電源設定は、以下の電源設定のいずれかであってもよい。幾つかの実施形態では、上部電極のみが電力供給される。上部電極は、同時に複数の周波数（例えば、約２ＭＨｚと約４０ＭＨｚ）によって駆動され得る。幾つかの実施形態では、上部電極及びＩＣＰが電力供給される。さらにｋ値を下げ、堆積速度を上げ、又は均一性を調整する手段として、ＩＣＰを使用することができる。幾つかの実施形態では、底部電極のみが電力供給される。底部電極は、高周波駆動（例えば、１３ＭＨｚより高い周波数、例えば、６０ＭＨｚ）又はこの構成で駆動される高周波及び低周波のいずれかである。幾つかの実施形態では、底部電極及び上部電極が同時に電力供給される。幾つかの実施形態では、下方電極及びＩＣＰが同時に電力供給される。

［００３０］幾つかの実施形態では、上部電極は、ケイ素又は炭素などの高二次的電極エミッション材料（high secondary electron emission material）から作られた電極表面を有する。上部電極にイオンが衝突すると、イオン衝突によって放出された二次電子がプラズマシースによって加速し、それによって高エネルギーが獲得される。これらのエネルギー性の二次電子は、電子ビームのように下方に放出され、炭化水素分子のイオン化及び解離において非常に効率良い。衝突の確率を増加させるために、上部電極と底部電極との間の間隙を増大させてもよい。

［００３１］現在の間隙充填材用途では、主に流動性膜が利用される。この流動性膜は、本質的に非晶質であるが、その特性は類似のバルク膜とは異なる。多くの場合、バルク膜の特性は、流動性間隙材の特性よりも好ましい。したがって、間隙充填材、具体的には、バルク材料に類似する特性を有する炭素（ダイヤモンド状）膜及び他の誘電材料（例えば、Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯ）が必要とされている。ダイヤモンド状炭素材料の場合、間隙充填材に求められるバルク特性には、高密度及び高弾性率（例えば、より高いｓｐ３含有量、より多くのダイヤモンド状性質）及び低い応力（例えば、＜−５００ＭＰａ）が含まれるが、これらに限定されない。

［００３２］本明細書に記載された幾つかの実施形態では、高密度（例えば＞１．８ｇ／ｃｃ）、高弾性率（例えば、＞１５０ＧＰａ）、及び低い応力（例えば、＜−５００ＭＰａ）を有する炭素間隙充填材を製造する方法が提供される。本明細書に記載された幾つかの実施形態に従って生成された炭素間隙材は、応力が低いだけでなく、さらにｓｐ３炭素含有量が多い。

［００３３］幾つかの実施形態では、本明細書に記載された間隙充填材料は、間隙充填前駆体を使用する化学気相堆積（プラズマ強化及び／又は熱）プロセスによって形成され得る。幾つかの実施形態では、間隙充填材前駆体は、炭化水素を含み、間隙充填材は、ダイヤモンド状炭素材料を含む。幾つかの実施形態では、炭化水素は、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_４Ｈ_８、１，３−ジメチルアダマンタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン（２，５−ノルボルナジエン）、アダマンタン（ａｄａｍａｎｔｉｎｅ）（Ｃ_１０Ｈ_１６）、ノルボルネン（Ｃ_７Ｈ_１０）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、ケイ素含有種を含み、間隙充填材は、誘電材料を含む。幾つかの実施形態では、誘電材料は、ケイ素、酸化ケイ素、又は窒化ケイ素のうちの１つ以上を含む。

［００３４］間隙充填材堆積プロセスは、−５０℃から６００℃の範囲の温度で実施され得る。間隙充填材堆積プロセスは、０．１ｍＴｏｒｒから１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力で処理容積内で実施され得る。間隙充填前駆体は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｎ_２、Ｈ_２のいずれか１つ、又はこれらのいずれかの組み合わせをさらに含み得る。

［００３５］幾つかの実施形態では、膜品質を改善するために、間隙充填前駆体は、Ｃｌ_２、ＣＦ_４、ＮＦ_３などのエッチャントガスをさらに含み得る。プラズマ（例えば容量結合プラズマ）が、上部電極及び底部電極、又は側部電極のいずれかから形成され得る。電極は、基板のフィーチャ内に間隙充填材を堆積させるために、本明細書に列挙された反応性ガスのいずれか又はすべてと共にＣＶＤシステムにおいて代替的に又は同時に使用される、単一の電力供給電極、二重電力供給電極、又は複数の周波数（例えば、限定しないが、３５０ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚ）を有するより多くの電極から形成されてもよい。

［００３６］幾つかの実施形態では、水素ラジカルがＲＰＳを通して供給されることにより、ｓｐ２混成炭素原子の選択的エッチングがもたらされ、結果的に間隙充填材のｓｐ３混成炭素原子分率がさらに増加する。

［００３７］図１は、本開示の幾つかの実施形態を実施するために電子ビームプラズマ技法を使用することができる処理装置１００の一実施例の概略図を示す。電子ビームプラズマチャンバは、円筒形状の側壁１０２を含む処理チャンバ１００を画定する真空チャンバ本体を有する。処理チャンバ１００は、グリッドフィルタ１０４によって上方チャンバ１００ａと下方チャンバ１００ｂとに分割される。下方チャンバ１００ｂは、印加されたバイアス電圧が存在しない場合、実質的な電界がそこに存在しないため、ドリフト空間である。天井１０６が、上方チャンバ１００ａの上に被さり、電極１０８を支持する幾つかの実施形態では、電極１０８は、ケイ素、炭素、炭化ケイ素化合物、又は酸化ケイ素化合物などのプロセス適合性材料から形成される。幾つかの実施形態では、電極１０８は、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は酸化ジルコニウム）から形成される。天井１０６及び電極１０８は、円盤状であり得る。電極１０８の底面は、グリッドフィルタ１０４に対向し、上方チャンバ１００ａの内部に露出される。幾つかの実施形態では、絶縁体又は誘電体リング１０９は電極１０８を囲む。

［００３８］特定の実施形態では、電極１０８は、間隙充填材堆積プロセス中に炭素源を設けることを支援し得る炭素含有材料によって形成される。したがって、電極１０８は、数々の間隙充填材堆積プロセスが実行された後に消費されてもよい。電極１０８から照射された材料の消費によって、電極１０８から離脱させられた材料は、高い膜密度を有する炭素間隙充填材層を形成することを助け得る。したがって、プロセスの信頼性及び再現性を確保するために、電極１０８の定期的な交換が行われ得る。

［００３９］幾つかの実施形態では、電極１０８は、処理チャンバ１００内に処理ガスを供給するシャワーヘッドアセンブリとして機能する。幾つかの実施形態では、電極１０８は、処理チャンバ１００内に処理ガスを供給するための複数の開口１０８−１を有する。ガスは、バルブのアレイ（図示せず）を通して処理ガス供給部１１４のアレイから供給される。

［００４０］下方チャンバ１００ｂ内のワークピース（例えば、基板１１１）を支持するためのワークピース支持ペデスタル１１０は、グリッドフィルタ１０４に対向するワークピース支持面１１０ａを有し、リフトサーボ１１２によって軸方向に移動可能であり得る。幾つかの実施形態では、ワークピース支持ペデスタル１１０は、ワークピース支持面１１０ａを形成する絶縁パック１９５、絶縁パック１９５内部のワークピース電極１９６、及びワークピース電極１９６に接続されたチャッキング電圧供給部１９９を含む。加えて、絶縁パック１９５の下層にあるベース層１９４は、循環供給部１９８から熱媒体（例えば、液体）を循環させるための内部通路１０７を有する。循環供給部１９８は、ヒートシンク又は熱源として機能し得る。

［００４１］ＶＨＦ周波数（例えば、１６０ＭＨｚ）を有するＲＦ源電力発生器１２０、及びＶＨＦ範囲未満又はＨＦ範囲未満（例えば、２ＭＨｚなどのＭＦ又はＬＦ範囲内）の周波数を有する低周波数ＲＦ源電力発生器１２２が、ＲＦ給電導体１２３を介してインピーダンス整合器１２４を通して電極１０８に連結される。ＲＦ源電力発生器１２０、１２２は、通常、約０．４ｋＨｚから約３００ＭＨｚの周波数、及び約０ワットから約１０，０００ワットの電力を有するＲＦ信号を発生させることが可能である。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合器１２４は、ＲＦ源電力発生器１２０及び１２２のそれぞれ異なる周波数でのインピーダンス整合をもたらすとともに、電力発生器を互いに絶縁するようにフィルタリングを行うように適合されている。ＲＦ源電力発生器１２０、１２２の出力電力レベルは、コントローラ１２６によって独立して制御される。以下に詳細に説明するように、ＲＦ源電力発生器１２０、１２２からの電力は、電極１０８に結合する。幾つかの実施形態では、天井１０６は、導電性で、電極１０８と電気的に接触しており、インピーダンス整合器１２４からの電力は、天井１０６を通って電極１０８に伝導される。

［００４２］幾つかの実施形態では、側壁１０２は金属で形成され、接地される。幾つかの実施形態では、上方チャンバ１００ａの内部の接地された内部表面の表面領域は、電極１０８の表面領域の少なくとも２倍である。幾つかの実施形態では、処理チャンバ１００の内部の接地された内部表面は、プロセス適合性材料（例えば、ケイ素、炭素、炭化ケイ素化合物、又は酸化ケイ素化合物）でコーティングされ得る。代替的な実施形態では、処理チャンバ１００の内部の接地された内部表面は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は酸化ジルコニウムなどの材料でコーティングされてもよい。

［００４３］幾つかの実施形態では、ＲＦ源電力発生器１２０は、別々に制御される２つのＶＨＦ電力発生器１２０ａ及び１２０ｂと交換されてもよい。ＶＨＦ電力発生器１２０ａは、ＶＨＦ帯のより低い範囲（例えば、３０ＭＨｚから１５０ＭＨｚ）の出力周波数を有するが、ＶＨＦ電力発生器１２０ｂは、ＶＨＦ帯のより高い範囲（例えば、１５０ＭＨｚから３００ＭＨｚ）の出力周波数を有する。コントローラ１２６は、ＶＨＦ電力発生器１２０ａ及び１２０ｂの出力電力レベル間の比を選択することによって、プラズマイオン密度を制御することができる。２つのＶＨＦ電力発生器１２０ａ及び１２０ｂを用いて、上方チャンバ１００ａの間隙（電極１０８とグリッドフィルタ１０４との間の距離）を選択することによって、上方チャンバ１００ａ内の半径方向のプラズマ均一性を制御することができ、それにより、より低いＶＨＦ周波数が、それ自体によって、上方チャンバ１００ａ内にプラズマイオン密度の周縁が高い半径方向分布をもたらし、より高いＶＨＦ周波数が、それ自体によって、プラズマイオン密度の中心が高い半径方向分布をもたらす。このような選択により、２つのＶＨＦ電力発生器１２０ａ、１２０ｂの出力レベルは、次いで、プラズマイオン密度の半径方向分布の均一性を最適化する比に設定される。

［００４４］幾つかの実施形態では、天井１０６は、電極１０８の支持体であり、電極１０８に対向するチャッキング電極１５２を含む絶縁層１５０を含む。電極１０８を天井１０６に静電的に固定するために、ＤＣチャッキング電圧供給部１５４が、給電導体１５５を介してチャッキング電極１５２に連結される。ＤＣ遮断コンデンサ１５６が、インピーダンス整合器１２４の出力と直列に接続され得る。コントローラ１２６は、ＤＣチャッキング電圧供給部１５４を制御することができる。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合器１２４からのＲＦ給電導体１２３は、電極１０８に直接接続されるよりは、電極支持体又は天井１０６に接続されてもよい。このような実施形態では、ＲＦ給電導体１２３からのＲＦ電力は、電極支持体から電極１０８へと容量結合され得る。幾つかの実施形態では、上方ガスインジェクタ１３０が、第１のバルブ１３２を介して上方チャンバ１００ａ内に処理ガスを供給する。幾つかの実施形態では、下方ガスインジェクタ１３４が、第２のバルブ１３６を介して下方チャンバ１００ａ内に処理ガスを供給する。例えば、第１のバルブ１３２及び第２のバルブ１３６を含み得るバルブ１４０のアレイを通して、処理ガス供給部１３８のアレイからガスが供給される。幾つかの実施形態では、上部チャンバ１００ａ及び下部チャンバ１００ｂへのガス種及びガス流量は、個々に制御可能である。コントローラ１２６は、バルブのアレイ１４０を制御することができる。幾つかの実施形態では、上方チャンバ１００ａ内に不活性ガスが供給され、下方チャンバ１００ｂ内に処理ガスが供給される。不活性ガスの流量を選択することにより、下方チャンバ１００ｂから上方チャンバ１００ａ内へのガスの対流又は拡散を実質的に防止して、上方チャンバ１００ａの実質的な化学的隔離を設けることができる。

［００４５］幾つかの実施形態では、上部電子放出電極１０８の内部表面へのエネルギー性イオン衝突を含む、様々なバルク処理及び表面処理によって、プラズマが上方チャンバ１００ａ内で生成され得る。電極１０８のイオン衝突エネルギー及びプラズマ密度は、ＲＦ源電力発生器１２０及び１２２の両方の関数である。電極１０８のイオン衝突エネルギーは、ＲＦ源電力発生器１２２からの低周波電力によって実質的に制御され得る。また、上方チャンバ１００ａ内のプラズマ密度は、ＲＦ源電力発生器１２０からのＶＨＦ電力によって実質的に制御（強化）され得る。エネルギー性の二次電子は、電極１０８の内部表面から放出され得る。放出面からのエネルギー性電子の束は、電子ビームを含み、電極１０８の内部表面に対して実質的に垂直な方向を有し、且つ電極１０８のイオン衝突エネルギーに近いビームエネルギーを有し得る。これは、通常、約１０ｅＶから５０００ｅＶの範囲（例えば、少なくとも１００ｅＶ超）であり得る。種々の処理の衝突断面域は、電子エネルギーに左右される。低エネルギーでは、励起（及び分子ガス中の解離）のための断面は、イオン化のための断面よりも大きいが、高エネルギーでは、その逆が真である。１つ以上のＲＦ電力レベルは、様々な非弾性の電子衝突プロセスを目標とするように有利に選択され得る。

［００４６］幾つかの実施形態では、側壁１０２の側窓１７０が、上方チャンバ１００ａに面し、ＲＦ電力が誘導結合され得る材料（例えば、石英又は酸化アルミニウム）で形成されている。誘導コイルアンテナ１７２が、側窓１７０を囲み、インピーダンス整合器１７６を介して任意選択的なＲＦ源電力発生器１７４によって駆動される。誘導コイルアンテナ１７２に印加されるＲＦ源電力発生器１７４は、約２００ワット（Ｗ）から約１０キロワットの間で制御される。誘導コイルアンテナ１７２に印加される誘導結合電力の周波数は、２ＭＨｚから約１３ＭＨｚであり得る。遠隔プラズマ源１９７は、プラズマ種を下方チャンバ１００ｂ内に導入し得る。ＲＦ源電力発生器１７４及び誘導コイルアンテナ１７２を有する実施形態では、上方チャンバ１００ａ内のプラズマ密度は、ＲＦ源電力発生器１７４からのＲＦ電力によって実質的に制御（強化）され得る。一実施例では、ＲＦ源電力発生器１７４及び誘導コイルアンテナ１７２は、電極１０８から材料をスパッタ除去（ｓｐｕｔｔｅｒ ｏｆｆ）するための衝突力を付与することを補助し、ひいては、ワークピース支持ペデスタル１１０上に配置された基板１１１の表面に材料を置くことを補助する。

［００４７］幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、平坦なディスク形状であり、側壁１０２と同軸であり得る。
グリッドフィルタ１０４は、複数の開口１０４−１のアレイで形成される。幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４の軸方向厚さＴ及び複数の開口１０４−１の直径「ｄ」は、非ビーム（低エネルギー）電子及びプラズマイオンがグリッドフィルタ１０４を通る流れを妨害しながら、エネルギー性指向ビーム電子がグリッドフィルタ１０４を通る流れを促進するように選択される。ここで、グリッドフィルタ孔領域と総グリッドフィルタ領域との比が最大となり得る。エネルギー性電子束（電子ビーム）は、グリッドフィルタ１０４を通過して下方チャンバ１００ｂに到達し、下方チャンバ１００ｂ内の様々な電子衝突プロセスによってプラズマを生成し得る。

［００４８］下方チャンバ１００ｂ内の電子ビームによって生成されたプラズマは、上方チャンバ１００ａ内のプラズマとは異なる特性を有し得る。グリッドフィルタ１０４は、上方チャンバ１００ａと下方チャンバ１００ｂとを互いに実質的に電気絶縁するフィルタとして機能し得る。幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、導電性又は半導電性の材料から形成されており、接地に接続されるか、又は電気的に浮遊し得る。幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、非導電性材料で形成される。幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、ケイ素、炭素、炭化ケイ素化合物、又は酸化ケイ素化合物などのプロセス適合性材料でコーティングされてもよい。幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、又は酸化ジルコニウムなどの材料でコーティングされてもよい。幾つかの実施形態では、上方チャンバ１００ａ内で生成されるプラズマは、高い電子密度及び／又は高い電子温度を有し、電極１０８に衝突する高エネルギーイオンを有し得る。

［００４９］電極表面のエネルギー性イオン衝突によって電極１０８から放出される二次電子束からなる電子ビームの少なくとも一部は、グリッドフィルタ１０４を通って下方チャンバ１００ｂ内に伝搬し、下方チャンバ１００ｂ内に低電子温度プラズマを生成し、そのプラズマ密度は、ビームエネルギー及びビーム束、並びに他の要因（例えば、圧力とガス組成）に依存する。エネルギー性ビーム電子は、下方チャンバ１００ｂのプラズマ領域を離れると、基板１１１又はワークピース支持ペデスタル１１０に衝突し得る。後に残されたプラズマは、電子ビーム束によって生じた任意の結果的な表面電荷を容易に放電し得る。

［００５０］より高い電子ビーム束又はより高い電子ビーム密度が必要とされる幾つかの実施形態では、図２に示すように、グリッドフィルタ１０４を除去又は排除し、電極１０８から放出された二次電子ビーム束がより速い速度で基板１１１又はワークピース支持ペデスタル１１０に到達することを助けることができる。代替的に、図２に示されるように、任意のプロセス上の懸念及び要件のゆえに、グリッドフィルタ１０４が処理チャンバ１００内で除去又は排除されてもよい。

［００５１］幾つかの実施形態では、電気陰性ガス又は電子付着性ガス（たとえば、塩素）が、チャンバ内に供給され、ＲＦ及び／又はＶＨＦ電力が、電極１０８に印加され、ＲＦ電力が、任意選択的に誘導コイルアンテナ１７２に印加され、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）電力が、任意選択的に遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）１９７に印加され、プラズマが、上方チャンバ１００ａ内で生成され、加速電圧が、接地及びプラズマに対して電極１０８上で発生する。結果として生じる電極１０８のエネルギー性イオン衝突は、電極表面からの二次電子放出を発生させる。これは、電極表面からの電子ビーム束を構成する。グリッドフィルタ１０４は、電子ビームの少なくとも一部がグリッドフィルタ１０４を通って下方チャンバ１００ｂ内に伝搬することを可能にし、それと同時に、非ビーム電子及びプラズマイオンの少なくとも一部がグリッドフィルタ１０４を通過することを防止する。それにより、下方チャンバ１００ｂ内に低電子温度プラズマが生成される。下部チャンバ１００ｂ内の塩素のような電気陰性ガス中の、結果として生じる低電子温度プラズマは、高電気陰性プラズマを生成し得る。この高電気陰性プラズマは、電子密度よりもはるかに高い負イオン密度を有し、正イオンの密度に近い。このようなプラズマは、イオン性プラズマ（ion-ion plasma）と呼ばれることが多い。

［００５２］電子ビームの誘導を助けるために、電子ビームに対して実質的に平行な、実質的に軸方向に向けられた磁界を任意選択的に使用してもよい。これにより、上方チャンバ１００ａ、グリッドフィルタ１０４、及び／又は下方チャンバ１００ｂを通るビーム搬送が改善される。低周波数バイアス電圧又は低繰返し周波数の任意の波形をワークピース支持ペデスタル１１０（例えば、ワークピース電極１９６）に印加して、当該プラズマから正イオン及び／又は負イオンを選択的に又は交互に抽出し、エッチング、洗浄、堆積、又は他の材料改質のために、所望のエネルギーレベルでこれらのイオンを加速させて、基板１１１の表面に衝突させてもよい。（ａ）上方チャンバ１００ａにおいて、（ｂ）下方チャンバ１００ｂ内の電子ビームによって、（ｃ）ワークピース支持ペデスタル１１０へのバイアス電圧の印加によって、又は（ｄ）遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）１９７によって生成されたラジカルは、基板１１１へと対流又は拡散し、ワークピース表面上の反応に関与し得る。

［００５３］幾つかの実施形態では、比較的不活性なガス（例えば、ヘリウム又はアルゴン）が、上方チャンバ１００ａ内に供給され、電気陰性ガス又は電子付着性ガス（例えば、六フッ化硫黄又はフッ化炭素）が、下方チャンバ１００ｂ内に流入し、ＲＦ電力及び／又はＶＨＦ電力が、電極１０８に印加され、ＲＦ電力が、任意選択的に誘導コイルアンテナ１７２に印加され、ＲＰＳ電力が、任意選択的に遠隔プラズマ源１９７に印加され、プラズマが、上方チャンバ１００ａ内で生成され、加速電圧が、接地及びプラズマに対して電極１０８上で発生する。結果として生じる電極１０８のエネルギー性イオン衝突は、電極表面からの二次電子放出を発生させる。これは、電極表面からの電子ビーム束を構成する。グリッドフィルタ１０４は、電子ビームの少なくとも一部がグリッドフィルタ１０４を通って下方チャンバ１００ｂ内に伝搬することを可能にし、それと同時に、非ビーム電子及びプラズマイオンの少なくとも一部がグリッドフィルタ１０４を通過することを防止する。それにより、下方チャンバ１００ｂ内に低電子温度プラズマが生成される。

［００５４］下方プラズマチャンバ内の電気陰性ガス中の、結果として生じる低電子温度プラズマは、高電気陰性プラズマを生成し得る。この高電気陰性プラズマは、電子密度よりもはるかに高い負イオン密度を有し、一般にイオン性プラズマと呼ばれる正イオンの密度に近い。

［００５５］幾つかの実施形態では、グリッドフィルタ１０４は、内部ガス通路１０５ａ及びガス噴出口１０５ｂを有するガス分配プレートである。内部ガス通路１０５ａは、バルブ１４０のアレイに連結され得る。

［００５６］幾つかの実施形態では、ＲＦバイアス電力発生器１４２は、インピーダンス整合器１４４を介して、ワークピース支持ペデスタル１１０のワークピース電極１９６に連結される。さらなる実施形態では、波形調整プロセッサ１４７が、インピーダンス整合器１４４の出力とワークピース電極１９６との間で接続され得る。波形調整プロセッサ１４７は、ＲＦバイアス電力発生器１４２によって生成された波形を所望の波形に変化させる。基板１１１の近くのプラズマのイオンエネルギーは、波形調整プロセッサ１４７によって制御される。幾つかの実施形態では、波形調整プロセッサ１４７は、振幅が各ＲＦサイクルの特定の部分の間にわたって所望のイオンエネルギーレベルに対応するレベルに保持される波形を生成する。コントローラ１２６は、波形調整プロセッサ１４７を制御することができる。

［００５７］幾つかの実施形態では、ＶＨＦ又はＨＦ周波数（例えば、１１ＭＨｚから６０ＭＨｚ）を有するＲＦ電力発生器１４６、及びＶＨＦ範囲未満又はＨＦ範囲未満（例えば、０．４ｋＨｚから１０ＭＨｚなどのＭＦ又はＬＦ範囲内）の周波数を有するＲＦ電力発生器１４８が、インピーダンス整合器１４４を介してワークピース電極１９６に連結される。ＲＦ電力発生器１４６、１４８は、通常、約０．４ｋＨｚから約３００ＭＨｚの周波数、及び約０ワットから約１０，０００ワットの電力を有するＲＦ信号を発生させることが可能である。幾つかの実施形態では、ＲＦ電力発生器１４６、１４８は、ＲＦバイアス電力発生器である。幾つかの実施形態では、ＲＦ電力発生器１４６、１４８は、ＲＦ源電力発生器である。幾つかの実施形態では、インピーダンス整合器１２４は、ＲＦ電力発生器１４６及び１４８のそれぞれ異なる周波数でのインピーダンス整合をもたらすとともに、電力発生器を互いに絶縁するようにフィルタリングを行うように適合されている。ＲＦ電力発生器１４６、１４８の出力電力レベルは、コントローラ１２６によって独立して制御される。以下に説明するように、ＲＦ電力発生器１４６、１４８からの電力は、ワークピース電極１９６に結合する。前述のように、ＶＨＦ発生器を使用してもよい。

［００５８］幾つかの実施形態では、磁石１６０が処理チャンバ１００を囲んでいる。幾つかの実施形態では、磁石は、上方チャンバ１００ａ及び下方チャンバ１００ｂにそれぞれ隣接する一対の磁石１６０−１、１６０−２を含む。幾つかの実施形態では、一対の磁石１６０−１、１６０−２は、上方チャンバ１００ａから下方チャンバ１００ｂへと伝搬する電子ビームを閉じ込めるのに適した軸方向磁界をもたらす。

［００５９］幾つかの実施形態では、基板１１１へのエネルギー性電子の流れは、グリッドフィルタ１０４と基板１１１との間の領域において、主に半径方向成分（すなわち、電子ビームの流れ方向に対して直交する方向）を有する磁界によって遮断される。この磁界は、磁石１６０−１若しくは１６０−２のうちの１つによって、又は別の磁石若しくは磁石のセットによって生成され得る。

［００６０］幾つかの実施形態では、天井１０６は、その内側で熱伝導性の液体又は媒体を誘導するための内部通路１７８を含む。内部通路１７８は、熱媒体循環供給部１８０に接続されている。熱媒体循環供給部１８０は、ヒートシンク又は熱源として作用する。電極１０８と天井１０６との間の機械的接触は、電極１０８と天井１０６との間の高い熱コンダクタンスを維持するのに十分である。図１に示される実施形態では、機械的接触の力は、ＤＣチャッキング電圧供給部１５４によってもたらされる静電クランプ力によって調整される。

［００６１］図３は、本開示の１つ以上の実施形態に係る、基板フィーチャ内に間隙充填材を形成するための方法３００フロー図を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、方法３００に係る、基板フィーチャ内に間隙充填を形成するためのシーケンスを示す、基板の断面図である。

［００６２］方法３００は、動作３１０で開始する。動作３１０では、処理チャンバ（例えば、図１又は図２に示す処理チャンバ１００）内に基板１１１が設けられる。適切な基板については、本開示の他の箇所で説明している。

［００６３］動作３２０では、基板フィーチャ内に間隙充填を形成する準備として、間隙充填前駆体が、処理チャンバ１００内に供給される。間隙充填前駆体は、処理ガス供給部１３８から、バルブ１４０のアレイを介して、ガスインジェクタ１３０、１３４へと供給され、それぞれ処理チャンバ１００内に流入し得る。

［００６４］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、炭化水素を含む。適切な炭化水素については、本開示の他の箇所で詳細に説明されている。追加の適切な炭化水素化合物には、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素が挙げられる。

［００６５］脂環式炭化水素には、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、トルエンなどが含まれる。芳香族炭化水素には、例えば、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、ピリジン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェノール、クレゾール、フラン等が挙げられる。さらに、α−テルピネン、シメン、１，１，３，３−テトラメチルブチルベンゼン、ｔ−ブチルエーテル、ｔ−ブチルエチレン、メチルメタクリレート、およびｔブチルフルフリルエーテルが適切であり得る。

［００６６］幾つかの実施形態では、炭化水素は、プロペン、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、トルエン、α−テルピネンから選択される。幾つかの実施形態では、炭化水素は、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_４Ｈ_８、１，３−ジメチルアダマンタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン（２，５−ノルボルナジエン）、アダマンタン（ａｄａｍａｎｔｉｎｅ）（Ｃ_１０Ｈ_１６）、ノルボルネン（Ｃ_７Ｈ_１０）、及びこれらの組み合わせから選択される。

［００６７］幾つかの実施形態では、複数の炭化水素化合物を混合して、間隙充填前駆体として処理チャンバに供給することができる。２つ以上の炭化水素化合物の混合物を使用して、間隙充填材を堆積させることができる。

［００６８］幾つかの実施形態では、炭化水素は、メタン（ＣＨ_４）を含むか、又は実質的にメタン（ＣＨ_４）からなる。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、メタン、及びプロペン、アセチレン、又はエチレンのうちの少なくとも１つを含む。

［００６９］幾つかの実施形態では、メタンなどの間隙充填前駆体が、約５０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの速度で混合ガスに供給され得る。不活性ガス（例えば、Ａｒガス又はＨｅガス）が、約１０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍの速度で混合ガスに供給され得る。水素ガスが、約１００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍの速度で混合ガスに供給され得る。酸素ガスが、約０ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍの速度で混合ガスに供給され得る。窒素ガスが、約０ｓｃｃｍから約４００ｓｃｃｍの速度で混合ガスに供給され得る。さらに、追加の炭化水素が、約１００ｓｃｃｍから約２０００ｓｃｃｍの間の流量で混合ガス中に供給され得る。

［００７０］幾つかの実施形態では、調整可能な流量比及び種を制御して、種々の位置（例えば、上方ガスインジェクタ１３０又は下方ガスインジェクタ１３４、及び電極）から処理チャンバ１００へと供給し、グリッドフィルタ１０４の下方又は上方のラジカル解離及びプラズマ密度を最大化することができる。例えば、ビーム電子束を増加させるために上方チャンバ１００ａ内でより高いプラズマ密度が望まれる場合、上方ガスインジェクタ１３０を通してＡｒ又はＨｅなどの不活性ガスを供給してもよい。これにより、電極衝突を促進させ、電極１０８付近の分子ガス密度を減少させ、局所プラズマ密度及びビーム電子束を増加させることができる。対照的に、水素分子の解離が所望される場合（例えば、結果として得られる膜の純度を増加させる場合）、水素含有ガスが、上方ガスインジェクタ１３０を通して供給され、局所的なプラズマ密度を低下させながらも、水素ラジカル形成を促進して、処理チャンバ及び結果として得られた間隙充填材の中の不純物を追い出す。

［００７１］任意選択的に、動作３３０では、処理チャンバ１００内の圧力が、所定のＲＦオン遅延期間（RF-on delay time period）の間に安定化される。所定のＲＦオン遅延期間とは、処理チャンバ１００内への間隙充填前駆体の導入と、動作３４０中のプラズマの衝突又は生成との間の期間として定義される固定期間である。所望の条件を達成するために、任意の適切な固定時間遅延を使用してもよい。ＲＦオン遅延期間の長さは、通常、間隙充填前駆体が処理チャンバ１００内で熱分解し始めないか、又は実質的に熱分解し始めないように選択される。動作３３０のプロセスは、動作３２０及び動作３４０のプロセスと、同時に、連続的に、又は部分的に重複して実行され得る。

［００７２］このような実施形態では、間隙充填前駆体は、約５秒から約３０秒の間（例えば、約１５秒）などのより長い時間にわたって処理チャンバ１００内に導入され得る。これは、基板のサイズに応じて変動し得る。プラズマに衝突する前の間隙充填前駆体の流れは、処理チャンバ１００の連続的な熱と圧力の安定化をもたらすと考えられている。幾つかの実施形態では、動作３４０においてＲＦプラズマを衝突させる前に、間隙充填前駆体が、次いで、約０．５秒から約５秒（例えば、約１秒から約２秒）にわたって、処理チャンバ１００に流れ込む（流れ時間は、間隙充填前駆体が処理チャンバ１００の内部空間に到達し始めるのにちょうどよい長さである限り、変動し得る）。

［００７３］動作３４０では、間隙充填前駆体が処理チャンバ内に供給された後、ＲＦ電力が、上方電極（例えば、電極１０８）、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）、及び／又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のうちの少なくとも１つに供給される。動作３４０では、混合ガスが処理チャンバ内に供給された後、第１のＲＦ源電力が、ＲＦ源電力発生器１２０、１２２から生成され、電極１０８に印加され、それにより、プラズマ及び二次電子ビームが生成され得る。電極１０８からの二次電子ビームは、冷プラズマを発生させることができる。この冷プラズマは、例えば、基板の表面に間隙充填材を形成するように表面を照射する摂氏１００度未満の温度にある。さらに、ＲＦ源電力発生器１７４を通して、第２の任意選択的なＲＦ電力を誘導コイルアンテナ１７２に印加して、誘導結合電力を加えることもできる。生成された誘導結合電力は、基板へのラジカル束を増加させ、上方チャンバ１００ａ内の電子に入射するイオン束（又はビーム束）を増加させ、高密度のビーム電子を生成し得る。誘導結合電力は、電極１０８へのシース電圧も低下させ、ひいては、ビームエネルギーを低減させる。さらに、第３の任意選択的なＲＦ電力をワークピース電極１９６に印加して、基板に入射するイオン束及びエネルギーを最適化することができる。第３のＲＦ電力は、ＲＦ電力発生器１４６、１４８及び／又は追加のＲＦバイアス電力発生器１４２によって生成され得る。

［００７４］誘導コイルアンテナ１７２に印加されるべき、ＲＦ源電力発生器１７４から生成される第２の源電力（例えば、誘導結合電力）は、通常、約１キロワットから約１０キロワットの間で制御される。誘導コイルアンテナ１７２に印加される誘導結合電力の周波数は、２ＭＨｚから約１３ＭＨｚであり得る。幾つかの実施形態では、誘導結合電力は、必要に応じて、排除されたり、任意に印加されたりしてもよい。例えば、間隙充填材を形成するために２０ｍＴｏｒｒから約２０Ｔｏｒｒの間の処理圧力がさらに利用され得る。堆積プロセス中に利用される二次電子ビームと共に、電子ビームプラズマが、より高いイオン衝撃をもたらし得ると考えられている。このより高いイオン衝撃により、混合ガスからのイオン及び電子ビームのエネルギーの解離が強化され、強固な膜構造を有する間隙充填が形成され得る。

［００７５］幾つかの実施形態では、動作３４０の間、上方電極（例えば、電極１０８）のみが電力供給される。例えば、ＲＦ源電電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから発生した第１のＲＦ源電力が、電極１０８に印加され、１キロワットから約１０キロワットの間の範囲で制御される。ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２の周波数は、０．４ＭＨｚから約３００ＭＨｚの間であり得ることに留意されたい。本実施例では、電力は、上方電極にのみ印加される（例えば、電力は、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のいずれにも印加されない）。幾つかの実施形態では、上方電極に印加される周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、高周波数（例えば、約１１ＭＨＺと６０ＭＨｚとの間）が上方電極に印加される。幾つかの実施形態では、低周波数（例えば、約０．４ｋＨｚと１０ＭＨｚとの間）が上方電極に印加される。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波数ＲＦ源電力発生器１２２から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器１２０ａから４０ＭＨｚ）が、上方電極に印加される。

［００７６］幾つかの実施形態では、動作３４０中、上方電極（例えば、電極１０８）及び誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）の両方に電力が供給される。例えば、ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから生成された第１のＲＦ源電力が、上方電極に印加されて、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御され、第２のＲＦ源電力が、誘導コイルアンテナに印加され、約１キロワットと約１０キロワットとの間で制御される。本実施例では、電力が上方電極と誘導コイルアンテナの両方に印加される（例えば、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）には電力が印加されない）。幾つかの実施形態では、上方電極に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり、誘導コイルアンテナに印加される周波数は、約２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、高周波数（例えば、約１１ＭＨＺと６０ＭＨｚとの間）が、上方電極に印加され、誘導コイルアンテナに印加される周波数は、約２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、低周波数（例えば、約０．４ｋＨｚと１０ＭＨｚとの間）が、上方電極に印加され、誘導コイルアンテナに印加される周波数は、約２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波数ＲＦ源電力発生器１２２から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器１２０ａから４０ＭＨｚ）が上方電極に印加され、誘導コイルアンテナに印加される周波数は、約２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間である。理論に縛られるわけではないが、堆積速度を向上させ、堆積された間隙充填材の均一性を調整するために、ＩＣＰを使用することができると考えられる。

［００７７］幾つかの実施形態では、動作３４０中、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）のみに電力が供給される。下方電極に電力供給される実施形態では、駆動周波数は、高周波成分を含み得る。例えば、ＲＦ電力発生器１４６、１４８及び／又は追加的なＲＦバイアス電力発生器１４２のうちの少なくとも１つから発生した第１のＲＦ電力（バイアス又は源）が、下方電極に印加され、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御される。ＲＦ電力発生器１４６、１４８、及びＲＦバイアス電力発生器１４２の周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり得ることに留意されたい。本実施例では、電力は、下方電極にのみ印加される（例えば、電力は、上方電極（例えば、電極１０８）又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のいずれにも印加されない）。幾つかの実施形態では、下方電極に印加される周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、高周波数（例えば、約１１ＭＨＺと６０ＭＨｚとの間）が下方電極に印加される。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、ＲＦ電力発生器１４８から２ＭＨｚ、及びＲＦ電力発生器１４６から４０ＭＨｚ）が、下方電極に印加される。

［００７８］幾つかの実施形態では、前述の条件のいずれかを使用して、動作３４０中、上方電極（例えば、電極１０８）及び下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）の両方に同時に電力が供給される。例えば、ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから生成されたＲＦ源電力が、上方電極に印加されて、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御され、第２のＲＦ電力（バイアス又は源）が、ワークピース電極１９６に印加され、約１キロワットと約１０キロワットとの間で制御される。本実施例では、電力は、電極１０８とワークピース電極１９６の両方に印加される（例えば、誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）には電力が印加されない）。幾つかの実施形態では、電極１０８に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり、ワークピース電極１９６に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波ＲＦ電力発生器から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器から４０ＭＨｚ）が、電極１０８及びワークピース電極１９６に印加される。

［００７９］幾つかの実施形態では、動作３４０中、誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）及び下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）の両方に電力が供給される。本実施例では、電力は、誘導コイルアンテナ１７２及びワークピース電極１９６の両方に印加される（例えば、上方電極（例えば、電極１０８）には電力が印加されない）。幾つかの実施形態では、誘導コイルアンテナ１７２に印加される周波数は、約２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間であり、１キロワットと約１０キロワットとの範囲で制御され、ワークピース電極１９６に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり、約１キロワットと約１０キロワットとの間で制御される。

［００８０］幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波数ＲＦ電力発生器から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器から４０ＭＨｚ）が、誘導コイルアンテナ１７２及びワークピース電極１９６のうちの少なくとも１つに印加される。

［００８１］幾つかの実施形態では、動作３４０中、上方電極（例えば、電極１０８）、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）、及び誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）に電力が供給される。

［００８２］動作３４０中、基板温度は、室温（例えば、２０℃）と約１０００℃との間で制御され得る。動作３４０中、基板とシャワーヘッドとの間の間隔は、約１０００ミルから約１５０００ミルに制御され得る。動作３４０中、処理圧力は、例えば、０．１ｍＴｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒとの間に維持され得る。

［００８３］動作３５０では、動作３４０で調節されたプロセスパラメータによって堆積プロセスが実行された後、次いで、基板フィーチャ内に間隙充填材が形成される。幾つかの実施形態では、ここで形成される間隙充填材は、約１．５ｇ／ｃｃから約２．０ｇ／ｃｃの密度を有するように構成される。幾つかの実施形態では、間隙充填材は、１００ＭＰａ以下の応力を有する。

［００８４］本開示の実施形態は、プラズマ誘起ＣＶＤと物理的気相堆積（ＰＶＤ）との組み合わせを使用して、間隙充填材を堆積させるための方法を含む。堆積された間隙充填材の密度、硬度、及び応力は、ＣＶＤ成分及びＰＶＤ成分の相対重量によって調節することができる。

［００８５］図１及び図２を参照すると、上部電極（例えば、電極１０８）は、１つ以上のＲＦ発生器によって駆動され、任意選択でガス分配シャワーヘッドとして機能する。上部電極の表面は、炭素部分を含み、プラズマシースがイオンを加速するにつれて、ＰＶＤ成分が働く間、炭素原子が、スパッタリングされ、ウェハ表面に堆積される。底部電極（例えば、ワークピース電極１９６）もＲＦ発生器によって電力供給される。原料ガスが炭化水素ガスを含有する場合、上部電極及び／又は底部電極に印加される任意のＲＦ電力は、炭化水素ガスを解離させ、ひいてはＣＶＤ成分を生成する。ＣＶＤ成分にバイアスＲＦ電力を加えることの１つの利点は、炭化水素イオンが、ウェハ表面へと加速させられ、炭素層に注入され、炭素膜の密度及び硬度が増大し得ることである。さらに、強力なイオン衝突は、膜の応力を減少させ、ＰＶＤ層とＣＶＤ層との間に架橋結合を作り出し、それにより、膜形態を改善するのに役立つ。しかしながら、上部電極ＲＦ電力だけが存在する場合、堆積された膜の密度は、通常、柔らかくて低い。

［００８６］本開示の幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、シャワーヘッド電極又は側壁注入のいずれかを通して処理チャンバ内に導入される。プラズマ密度を増加させるため、間隙充填前駆体は、不活性ガス（例えば、Ａｒ又はＨｅ）で希釈され得る。プラズマを発生させる前に、真空ポンプの上方のゲートバルブによって、安定した動作圧力（例えば、約０．１ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒ）が処理チャンバ内で確立され得る。上部電極、底部電極、及びＩＣＥコイルのうちの少なくとも１つにＲＦ電力が印加される。上部電極、底部電極、及びＩＣＰコイルは、同時に電力供給され得、又はこの３つのうちの２つが、本明細書で前述した電源設定に応じて、同時に電力供給され得る。印加されるＲＦ周波数は、数百ｋＨｚから数十ＭＨｚの範囲である。さらに複数の周波数を上部電極又は底部電極に印加して、基板へ入射するイオン流量及びエネルギーを最適化することができる。

［００８７］所望のＣＶＤ堆積時間の後、間隙充填前駆体を停止し、不活性ガスをチャンバ内に流し続けることができる。真空ポンプの上方のゲートバルブによって、安定した動作圧力（０．１ｍＴｏｒｒから数十ｍＴｏｒｒ）が確立され得る。通常、ＰＶＤプロセス圧力は、イオンエネルギーを最大にするために極めて低い（例えば、約１ｍＴｏｒｒと約１０ｍＴｏｒｒとの間）。ＰＶＤ堆積中、上方電極及び下方電極にＲＦ電力が印加され得る。ＰＶＤ堆積中、底部ＲＦ電力は存在しない場合がある。スパッタリング収率を最大化するため、上部電極は、複数のＲＦ周波数源から電力が供給され得る。磁界を使用して、低圧でプラズマ密度をさらに高め、それで炭素のスパッタリング速度を増加させることができる。中程度のイオン衝撃を導入するために、底部電極に電力を供給することができ、それにより、膜が高密度化され、ＰＶＤ層とＣＶＤ層とが架橋結合される。ＲＦスパッタリング状態では、堆積された膜には、通常、粒子に関する問題はない。ＰＶＤプロセス及びＣＶＤプロセスは、所望の量の間隙充填材が堆積されるまで繰り返し実行される。堆積、ＰＶＤ、次いでＣＶＤ、又は、堆積、ＣＶＤ、次いでＰＶＤというシーケンスを使用してもよい。

［００８８］幾つかの実施形態では、ＰＶＤプロセスとＣＶＤプロセスは、同時に実行される。幾つかの実施形態では、ＣＶＤ膜は、同様に上部電極上の炭素ターゲット表面上にも堆積する場合があり、スパッタリングプロセスを妨げる。幾つかの実施形態では、不活性パージガスが、上部電極を通って流れるか、又はチャンバの上方（例えば、上方チャンバ１００ａ）に周囲から注入され、炭素源ガスが、チャンバの下方（下方チャンバ１００ｂ）に注入される。こうすることにより、炭素源ガスの上部電極への逆拡散が最小限に抑えられ、上部電極表面への炭素膜堆積が減少する。

［００８９］幾つかの実施形態では、ＣＶＤプロセスの間、電力供給された上部電極は、イオン衝突によって二次電子をさらに放出する。二次電子はプラズマシースによって加速させられ、およそ数百ｅＶからｋｅＶのエネルギーを有する。炭化水素ガスの電子衝突イオン化断面領域は、通常、数百ｅＶでピークに達するので、二次電子は、炭化水素ガスイオン化にかなり貢献することができ、ひいては、膜密度の増加に貢献する。したがって、複数のＲＦ周波数を上方電極に印加することができ、それにより、シース電圧をおよそ数百ｅＶに保ちながら、二次電子の放出収率を最適化する。

［００９０］ＣＶＤ工程とＰＶＤ工程との間に酸素プラズマ洗浄プロセスを実施して、ＣＶＤプロセス中に堆積されたかもしれない堆積膜を上方電極の表面から除去することができる。こうすることにより、清浄な炭素表面でスパッタリングプロセスが始まる。酸素含有ガスを任意選択的に不活性ガス中で処理チャンバ内に流すことによって、酸素プラズマを形成することができる。酸素含有ガスは、Ｎ_２Ｏ、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。任意選択的な不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、及びこれらの組み合せからなる群から選択され得る。酸素プラズマ洗浄プロセスの間、ＲＦ電力が、上方電極（例えば、電極１０８）及び／又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のうちの少なくとも１つに供給される。

［００９１］酸素プラズマ洗浄プロセスの幾つかの実施形態では、ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから発生したＲＦ電力が、電極１０８に印加され、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御される。ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２の周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり得ることに留意されたい。第２のＲＦ源電力が使用される幾つかの実施形態では、ＲＦ源電力発生器１７４から発生し、コイルアンテナ１７２に印加される第２のＲＦ源電力（例えば、誘導結合電力）は、通常、約１キロワットから約１０キロワットの間で制御される。コイルアンテナ１７２に印加される誘導結合電力の周波数は、２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間であり得る。例えば、酸素プラズマ洗浄プロセスを実行するために約２０ｍＴｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒとの間の処理圧力も利用され得る。電極１０８の表面から残留物を除去するのに十分な時間をかけて酸素プラズマ洗浄プロセスが実行され得る。

［００９２］図４Ａ及び図４Ｂは、本明細書に記載された幾つかの実施形態に係る、間隙充填材を形成するための方法５００の一実施形態のプロセスフロー図を示す。

［００９３］方法５００は、動作５１０で開始する。動作５１０では、図１又は図２に示された処理チャンバ（例えば、電子ビームプラズマ処理チャンバ１００）内に基板１１１を設ける。基板１１１は、実質的に平坦な表面、不均一な表面、又はその上に形成された一定の構造を有し得る。

［００９４］動作５２０では、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスによって基板１１１上に間隙充填材を形成する準備として、間隙充填前駆体が処理チャンバ１００内に供給される。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、処理ガス供給部１３８から、バルブ１４０のアレイを介して、ガスインジェクタ１３０、１３４へと供給され、それぞれ処理チャンバ１００内に流入する。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、処理ガス供給部１１４から供給され、電極１０８へと流れ得る。

［００９５］間隙充填前駆体は、炭化水素、及び不活性ガスを含み得る。炭化水素については、本開示の他の箇所で説明されている。

［００９６］幾つかの実施形態では、調整可能な流量比及び種を制御して、種々の位置（例えば、上方ガスインジェクタ１３０又は下方ガスインジェクタ１３４、及び電極１０８）から処理チャンバ１００へと供給し、グリッドフィルタ１０４の下方又は上方のラジカル解離及びプラズマ密度を最大化することができる。例えば、ビーム電子束を増加させるために上方チャンバ１００ａ内でより高いプラズマ密度が望まれる場合、上方ガスインジェクタ１３０を通してＡｒ又はＨｅなどの不活性ガスを供給してもよい。これにより、電極衝突を促進させ、電極１０８付近の分子ガス密度を減少させ、局所プラズマ密度及びビーム電子束を増加させることができる。対照的に、水素分子の解離が所望される場合（例えば、結果として得られる膜の純度を増加させる場合）、水素含有ガスが、上方ガスインジェクタ１３０を通して供給され、局所的なプラズマ密度を低下させながらも、水素ラジカル形成を促進して、処理チャンバ及び結果として得られた間隙充填材の中の不純物を追い出す。

［００９７］任意選択的に、動作５３０では、処理チャンバ内の圧力は、動作３３０と同様に、所定のＲＦオン遅延期間にわたって安定化される。所望の条件を達成するために、任意の適切な固定時間遅延を使用してもよい。動作５３０のプロセスは、動作５２０及び動作５４０のプロセスと、同時に、連続的に、又は部分的に重複して実行され得る。幾つかの実施形態では、圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約５Ｔｏｒｒの圧力に安定化される。

［００９８］このような実施形態では、間隙充填前駆体は、約５秒から約３０秒の間（例えば、約１５秒）などのより長い時間にわたって処理チャンバ１００内に導入され得る。これは、基板のサイズに応じて変動し得る。プラズマに衝突する前の間隙充填前駆体の流れは、処理チャンバ１００の連続的な熱と圧力の安定化をもたらすと考えられている。幾つかの実施形態では、動作５４０においてＲＦプラズマを衝突させる前に、間隙充填前駆体が、約０．５秒から約５秒（例えば、約１秒から約２秒）にわたって、処理チャンバ１００に流れ込む（流れ時間は、間隙充填前駆体が処理チャンバ１００に到達し始めるのにちょうどよい長さである限り、変動し得る）。

［００９９］動作５４０では、間隙充填前駆体が処理チャンバ内に供給された後、ＲＦ電力が、上方電極（例えば、電極１０８）、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）、及び／又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のうちの少なくとも１つに供給される。動作５４０は、動作３４０に関連して説明された電源設定のうちのいずれかを使用して実行されてもよい。動作５４０では、混合ガスが処理チャンバ内に供給された後、第１のＲＦ源電力が、ＲＦ源電力発生器１２０、１２２から生成され、電極１０８に印加され、それにより、プラズマ及び二次電子ビームが生成され得る。電極１０８からの二次電子ビームは、冷プラズマを発生させることができる。この冷プラズマは、例えば、基板の表面に間隙充填材を形成するように表面を照射する摂氏１００度未満の温度にある。さらに、ＲＦ源電力発生器１７４を通して、第２の任意選択的なＲＦ電力をコイルアンテナ１７２に印加して、誘導結合電力を加えることもできる。生成された誘導結合電力は、基板へのラジカル束を増加させ、上方チャンバ１００ａ内の電子に入射するイオン束（又はビーム束）を増加させ、高密度のビーム電子を生成し得る。誘導結合電力は、電極１０８へのシース電圧も低下させ、ひいては、ビームエネルギーを低減させる。さらに、第３の任意選択的なＲＦ電力をワークピース電極１９６に印加して、基板に入射するイオン束及びエネルギーを最適化することができる。第３のＲＦ電力は、ＲＦ電力発生器１４６、１４８及び／又は追加のＲＦバイアス電力発生器１４２によって生成され得る。

［００１００］第１のＲＦ源電力が使用される幾つかの実施形態では、ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから生成される第１のＲＦ源電力は、電極１０８に印加され、１キロワットから約１０キロワットの間の範囲で制御される。ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２の周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり得ることに留意されたい。第２のＲＦ源電力が使用される幾つかの実施形態では、ＲＦ源電力発生器１７４から発生し、コイルアンテナ１７２に印加される第２のＲＦ源電力（例えば、誘導結合電力）は、通常、約１キロワットから約１０キロワットの間で制御される。コイルアンテナ１７２に印加される誘導結合電力の周波数は、２ＭＨｚと約１３ＭＨｚとの間であり得る。下方電極に電力が供給される実施形態では、駆動周波数は、低周波成分、高周波成分、又は低周波成分と高周波成分の両方の混合物を含み得る。例えば、ＲＦバイアス電力発生器１４２から発生したＲＦバイアス電力は、ワークピース電極１９６に印加され、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御される。ＲＦバイアス電力発生器１４２の周波数は、０．４ＭＨｚから約３００ＭＨｚであり得ることに留意されたい。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波ＲＦ電力発生器から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器から４０ＭＨｚ）が、ワークピース電極１９６に印加される。

［００１０１］例えば、間隙充填材を形成するために２０ｍＴｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒとの間の処理圧力がさらに利用され得る。堆積プロセス中に利用される二次電子ビームと共に、電子ビームプラズマが、より高いイオン衝撃をもたらし得ると考えられている。このより高いイオン衝撃により、混合ガスからのイオン及び電子ビームのエネルギーの解離が強化され、強固な膜構造を有する間隙充填が形成され得る。

［００１０２］動作中、基板温度は、室温（例えば、２０℃）と約１０００℃との間で制御され得る。基板とシャワーヘッドとの間の間隔は、約２００ミルから約１５０００ミル（例えば、約２００ミルから約１０００ミル）に制御することができる。

［００１０３］他の箇所で論じたように、電極１０８から供給される電子ビームプラズマ及び二次電子ビームは、電極シースによって加速し、ひいては、バルクプラズマに入るときにさらなるなるエネルギーを獲得する。これらの加速した電子は、分子から水素を効率的に解離するのに十分な高エネルギーを提供し、基板１１１上に形成された間隙充填材などの炭素膜から水素不純物を抽出するのに十分な水素ラジカルを生成し、ひいては、高純度の間隙充填材を形成する。加速した二次ビーム電子は、（グリッドフィルタ１０４の下方の下方チャンバ領域１００ｂにおいて）基板１１１の上方に低温プラズマ、いわゆる冷プラズマを生成する。低電子温度は、１ｅＶ未満（例えば、０．５ｅＶ未満）の低い電子エネルギーを有することが多い。したがって、冷プラズマからの低エネルギー電子は、振動状態の水素分子を効率的に解離して水素ラジカルを生成するのに十分に生成され、基板表面への水素ラジカル束を増加させる。

［００１０４］さらに、電極１０８から放出される加速した二次電子ビームが基板表面に到達すると、加速した二次電子ビームから運ばれる高エネルギー（例えば、およそ数百電子ボルト（ｅＶ）から数千電子ボルト（ｅＶ））は、表面反応を誘起し得る。この表面反応は、例えば、炭素ｓｐ３表面状態を励起し、基板１１１上に間隙充填材を形成し、且つ弱い（又は望ましくない）炭素ｓｐ若しくはｓｐ２結合又はさらにＣ−Ｈ結合を破壊し、ひいては、ｓｐ３結合を増加させて、炭素構造のアモルファス状態又は他の構造ではなく、ダイヤモンド状炭素材料の形成を促進し得る。間隙充填材において結合する炭素元素は、他の炭素元素と結合した四面体の角に向いている４つの単結合を有するｓｐ３炭素中で主に形成され得る。２つの単結合と１つの二重結合（例えば、３つの結合が三角形の角に向かっている）を有する、望ましくないｓｐ２混成炭素は、結果的に、望ましいダイヤモンド状構造ではなく、アモルファス状態の膜構造となることが多い。水素末端結合（hydrogen termination bond）の量、及びｓｐ３混成炭素又はｓｐ２混成炭素に含まれる任意の欠損炭素結合又はダングリング炭素結合の程度は、これらの炭素原子がどのくらい密接にネットワーク化且つ圧縮されるかに影響を及ぼし、ひいては、膜密度及び応力を決定する。間隙充填材は、すべての炭素原子が完全に相互接続されたとき、完全なｓｐ３混成化とゼロ水素含有量で形成されるように構成される。一実施例では、加速した二次電子ビームは、１００ｅＶを超えるビームエネルギーを有し得る。

［００１０５］動作５５０では、動作５４０で調節されたプロセスパラメータによって堆積プロセスが実行された後、次いで、基板フィーチャ内に間隙充填材が形成される。

［００１０６］任意選択的に、動作５５０が完了した後、任意選択的なチャンバパージ処理を実行して、間隙充填形成プロセスからの任意の残留ガス及び副生成物をチャンバから除去することができる。チャンバパージ処理中、電極１０８、上方ガスインジェクタ１３０、及び下方ガスインジェクタ１３４のうちの少なくとも１つからパージガス（例えば、アルゴン又は窒素などの不活性ガス）を処理チャンバ１００内に供給することができる。幾つかの実施形態では、動作５４０中に使用される不活性ガスが、流れ続けてパージガスとして機能する間、動作５４０中に使用される間隙充填前駆体の流れが停止する。処理チャンバ１００内の圧力は、バルブシステムを使用して制御されてもよい。このバルブシステムは、排気ガスがチャンバから引き出される速度を制御する。

［００１０７］幾つかの実施形態では、動作５５０が完了した後、ＣＶＤプロセスとＰＶＤプロセスとの間に、前述の酸素プラズマ洗浄プロセスと同様の酸素プラズマ洗浄プロセスが実行され、ＣＶＤプロセス中に上方電極の表面上に堆積された任意の膜が除去される。これにより、ＰＶＤプロセスを開始する前に電極１０８の炭素表面が洗浄される。

［００１０８］動作５７０では、処理チャンバ内の圧力は、動作３３０と同様に、所定のＲＦオン遅延期間にわたって安定化される。所望の条件を達成するために、任意の適切な固定時間遅延を使用してもよい。動作５３０のプロセスは、動作５２０及び動作５４０のプロセスと、同時に、連続的に、又は部分的に重複して実行され得る。幾つかの実施形態では、圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約５Ｔｏｒｒの圧力に安定化される。

［００１０９］所定のＲＦオン遅延時間周期は、ＣＶＤプロセスの実行と、動作５８０におけるプラズマの衝突又は生成との間の時間周期として定義される固定時間遅延である。所望の圧力条件を達成するために、任意の適切な固定時間遅延を使用してもよい。ＲＦオン遅延時間周期の長さは、通常、処理チャンバ内の圧力が、物理化学気相堆積プロセスのために望まれる圧力に安定化されるように選択される。動作５７０のプロセスは、動作５６０及び動作５８０のプロセスと、同時に、連続的に、又は部分的に重複して実行され得る。幾つかの実施形態では、圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒ（例えば、約１ｍＴｏｒｒと約１０ｍＴｏｒｒとの間）の圧力に安定化される。通常、ＰＶＤプロセス圧力は、イオンエネルギーを最大化するために極めて低い。

［００１１０］所望のＣＶＤ堆積時間の後、動作５８０では、処理チャンバ内に不活性ガスを流し込みながら、ＲＦ電力が上方電極（例えば、電極１０８）に印加される。不活性ガスは、ＣＶＤ堆積プロセス中に使用されるのと同じ不活性ガスであってもよく、又は異なる不活性ガスであってもよい。幾つかの実施形態では、ＣＶＤプロセス中に使用される間隙充填前駆体は、チャンバ内に不活性ガスを継続的に流し込む間に止められる。ＰＶＤプロセスの間、ＲＦ電力が少なくとも上方電極に印加される。スパッタリング収率を最大化するため、上方電極は、複数のＲＦ周波数源から電力が供給され得る。幾つかの実施形態では、ＰＶＤプロセスの間、ＲＦ電力が下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）にも印加される。中程度のイオン衝撃を導入するために、下方電極に電力を供給することができ、それにより、膜が高密度化され、ＰＶＤ層とＣＶＤ層とが架橋結合される。幾つかの実施形態では、磁界を使用して、低圧でプラズマ密度をさらに高め、それで炭素のスパッタリング速度を増加させることができる。例えば、磁界は、磁石１６０−１及び磁石１６０−２によって印加され得る。磁界は、１０００ガウス以下（例えば、約２０ガウスから約７００ガウス、又は約１００ガウスから約５００ガウス）の磁力を有し得る。

［００１１１］幾つかの実施形態では、動作５８０のＰＶＤプロセスの間、上方電極（例えば、電極１０８）のみが電力供給される。例えば、ＲＦ源電電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから発生した第１のＲＦ源電力が、電極１０８に印加され、１キロワットから約１０キロワットの間の範囲で制御される。ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２の周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり得ることに留意されたい。本実施例では、電力は、上方電極にのみ印加される（例えば、電力は、下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）又は誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）のいずれにも印加されない）。幾つかの実施形態では、上方電極に印加される周波数は、０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、高周波数（例えば、約１１ＭＨＺと６０ＭＨｚとの間）が上方電極に印加される。幾つかの実施形態では、低周波数（例えば、約０．４ｋＨｚと１０ＭＨｚとの間）が上方電極に印加される。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波数ＲＦ源電力発生器１２２から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器１２０ａから４０ＭＨｚ）が、上方電極に印加される。

［００１１２］さらに別の実施例では、前述の条件のいずれかを使用して、動作５８０中、上方電極（例えば、電極１０８）及び下方電極（例えば、ワークピース電極１９６）の両方に同時に電力が供給される。例えば、ＲＦ源電力発生器１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２２のうちの少なくとも１つから生成されたＲＦ源電力が、上方電極に印加されて、１キロワットと約１０キロワットとの間の範囲で制御され、第２のＲＦ電力（バイアス又は源）が、下方電極１９６に印加され、約１キロワットと約１０キロワットとの間で制御される。本実施例では、電力は、電極１０８とワークピース電極１９６の両方に印加される（例えば、誘導コイルアンテナ（例えば、誘導コイルアンテナ１７２）には電力が印加されない）。幾つかの実施形態では、電極１０８に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間であり、ワークピース電極１９６に印加される周波数は、約０．４ＭＨｚと約３００ＭＨｚとの間である。幾つかの実施形態では、複数の周波数（例えば、低周波ＲＦ電力発生器から２ＭＨｚ、及びＶＨＦ電力発生器から４０ＭＨｚ）が、電極１０８及びワークピース電極１９６に印加される。

［００１１３］動作５９０では、動作５８０で調節されたプロセスパラメータによって堆積プロセスが実行された後、炭素が基板１１１内の間隙充填材へとスパッタリングされる。

［００１１４］ＣＶＤプロセス（例えば、動作５２０から５５０）とＰＶＤプロセス（例えば、動作５６０から５９０）は、所望の量の間隙充填材が堆積されるまで、反復的に実行されてもよい。さらに堆積の順序は、ＣＶＤの後にＰＶＤが続くと記載されているが、ＰＶＤの後にＣＶＤが続いてもよい。

［００１１５］幾つかの実施形態では、ＰＶＤプロセスとＣＶＤプロセスは、同時に実行される。この実施形態では、ＣＶＤ膜は、同様に上部電極上の炭素ターゲット表面上にも堆積する場合があり、スパッタリングプロセスを妨げる。幾つかの実施形態では、不活性パージガスが、上部電極を通って流れるか、又はチャンバの上方（例えば、上方チャンバ１００ａ）に周囲から注入され、炭素源ガスが、チャンバの下方（下方チャンバ１００ｂ）に注入される。こうすることにより、炭素源ガスの上部電極への逆拡散が最小限に抑えられ、上部電極表面への炭素膜堆積が減少する。

［００１１６］幾つかの実施形態では、ここで形成された間隙充填材は、２．０ｇ／ｃｍ^３以上（例えば、約２．０ｇ／ｃｍ^３から約２．５ｇ／ｃｍ^３）の密度を有するように構成される。幾つかの実施形態では、間隙充填材は、５００ＭＰａ以下の応力を有する。

［００１１７］幾つかの実施形態では、基板１１１が位置決めされるワークピース支持ペデスタル１１０の温度は、堆積された炭素膜の応力を制御するために使用されてもよい。本発明者らは、支持ペデスタルの温度が、膜応力に影響を与え、膜応力を減少させるために利用できることを見出した。例えば、特定の出力／圧力／ガスの組み合わせの場合、支持ペデスタルの温度が６０℃のとき、堆積した間隙充填材の応力は約−８００ＭＰａである。しかしながら、支持ペデスタルの温度を１０℃に下げると、堆積された膜の応力は約−６００ＭＰａまで低下する。さらに、支持面のワークピース支持面１１０ａと基板１１１の裏側面との間に流れるヘリウムを用いて、膜応力を調節することができる。幾つかの実施形態では、ヘリウムは、約１５Ｔｏｒｒから約３０Ｔｏｒｒの圧力で流動し、支持ペデスタルの温度は、約２０℃から約７００℃の範囲に設定される。

［００１１８］したがって、低応力で所望の密度を有する間隙充填材を形成する方法が、電子ビームプラズマ堆積プロセスによって提供される。本方法は、有利には、低応力及び高密度、高エッチング選択性又は透明性などの１つ以上の所望の機械的特性を有する間隙充填材を提供する。間隙充填材の改良された機械的性質により、膜の平坦度及び応力レベルの所定の範囲を維持しながら、高い膜品質がもたらされる。

［００１１９］図６Ａは、本明細書に記載された１つ以上の実施形態に係る、間隙充填材堆積を実行するために使用できる基板処理システム７３２の概略図を示す。基板処理システム７３２は、ガスパネル７３０及びコントローラ７１０に連結された処理チャンバ７００を含む。処理チャンバ７００は、概して、上部壁７２４、側壁７０１、及び底部壁７２２を含み、これらの壁が処理空間７２６を画定する。基板支持アセンブリ７４６が、処理チャンバ７００の処理空間７２６内に設けられる。基板支持アセンブリ７４６は、概して、ステム７６０によって支持された静電チャック７５０を含む。静電チャック７５０は、典型的には、アルミニウム、セラミック、及びその他の適切な材料から製造され得る。静電チャック７５０は、変位機構（図示せず）を使用して、処理チャンバ７００の内部で垂直方向に移動させられ得る。

［００１２０］真空ポンプ７０２は、処理チャンバ７００の底部に形成されたポートに連結されている。真空ポンプ７０２は、処理チャンバ７００内で所望のガス圧を保つために使用される。真空ポンプ７０２は、処理チャンバ７００から、後処理ガス及びプロセスの副生成物を排気する。

［００１２１］基板処理システム７３２は、チャンバ圧力を制御するために処理チャンバ７００と真空ポンプ７０２との間に位置付けられた、チャンバ圧力制御用のさらなる装置（例えば、スロットルバルブや隔離バルブなどのバルブ）をさらに含み得る。

［００１２２］複数の開孔７２８を有するガス分配アセンブリ７２０が、静電チャック７５０の上方で、処理チャンバ７００の上部に配置される。ガス分配アセンブリ７２０の開孔７２８は、処理チャンバ７００内に処理ガスを導入するために利用される。開孔７２８は、種々のプロセス要件のために様々な処理ガスの流れを促進するために、種々のサイズ、数、分布、形状、設計、及び直径を有してもよい。ガス分配アセンブリ７２０は、ガスパネル７３０に接続される。ガスパネル７３０は、プロセス中に様々なガスを処理空間７２６に供給することを可能にする。ガス分配アセンブリ７２０から出る処理混合ガスからプラズマが形成され、それにより、処理ガスの熱分解が促進され、基板７９０の表面７９１への材料堆積がもたらされる。

［００１２３］ガス分配アセンブリ７２０と静電チャック７５０とは、処理空間７２６内に離間した電極の対を形成し得る。１つ以上のＲＦ電源７４０が、任意選択的な整合ネットワーク７３８を介して、バイアス電位をガス分配アセンブリ７２０に供給し、ガス分配アセンブリ７２０と静電チャック７５０との間でプラズマの生成を促進する。代替的に、ＲＦ電源７４０及び整合ネットワーク７３８は、ガス分配アセンブリ７２０、静電チャック７５０、若しくはガス分配アセンブリ７２０と静電チャック７５０の両方に連結されてもよく、又は、処理チャンバ７００の外部に配置されたアンテナ（図示せず）に連結されてもよい。幾つかの実施形態では、ＲＦ電源７４０は、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０Ｍｈｚ、又は１００ＭＨｚの周波数で電力を発生させ得る。幾つかの実装形態では、ＲＦ電源７４０は、約５０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの周波数で、約１００ワットから約３０００ワットの間の電力を供給し得る。幾つかの実装形態では、ＲＦ電源７４０は、約５０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの周波数で、約５００ワットから約１８００ワットの間の電力を供給し得る。

［００１２４］コントローラ７１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）７１２、メモリ７１６、及び支持回路７１４を含み、これらは、処理シーケンスを制御し、ガスパネル７３０からのガス流を調節するために利用される。ＣＰＵ７１２は、産業環境で使用され得る任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであり得る。ソフトウェアルーチンは、メモリ７１６（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、又は他の形態のデジタルストレージ）に保存され得る。支持回路７１４は、従来、ＣＰＵ７１２に連結され、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。

［００１２５］記載された処理装置のいずれかに含まれ得るコントローラは、プロセッサ、プロセッサに連結されたメモリ、プロセッサに連結された入／出力デバイス、及び種々の電子構成要素間の通信のための回路を有し得る。メモリは、一過性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）、及び非一過性メモリ（例えば、ストレージ）のうちの１つ以上を含み得る。

［００１２６］プロセッサのメモリ又はコンピュータ可読媒体は、容易に入手可能なメモリのうちの１つ以上（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のローカル若しくは遠隔デジタルストレージ）であり得る。メモリは、システムのパラメータ及び構成要素を制御するためにプロセッサによって動作可能な命令セットを保持し得る。支持回路は、従来の方式でプロセッサを支持するためにＣＰＵに連結される。回路は、例えば、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステム等が含まれ得る。

［００１２７］処理は、概して、ソフトウェアルーチンとしてメモリ内に記憶される。このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示の処理を実行させる。当該ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶且つ／又は実行され得る。本開示の方法の一部又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、処理は、ソフトウェア内に実装され、ハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウェア実装形態）、又はソフトウェアとハードウェアとの組合せにおいてコンピュータシステムを使用して実行され得る。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを特定用途コンピュータ（コントローラ）に変換する。この特定用途コンピュータは、チャンバの動作を制御して処理を実行する。

［００１２８］コントローラ７１０と基板処理システム７３２の様々な構成要素との間の双方向通信は、多数の信号ケーブル（信号バス７１８と総称され、その一部が図６Ａに示されている）を通じて処理される。

［００１２９］図６Ｂは、本明細書に記載された実施形態を実践するために使用することができる別の基板処理積システム７８０の概略断面図を示している。基板処理システム７８０は、ガスパネル７３０から、側壁７０１を経て基板７９０の表面７９１の端から端まで処理ガスを流すよう構成されていることを除けば、図６Ａの基板処理システム７３２に類似している。さらに、図６Ａに示しているガス分配アセンブリ７２０が、電極７８２で置換されている。電極７８２は、二次電子生成のために構成され得る。幾つかの実施形態では、電極７８２は、ケイ素含有電極である。

［００１３０］図７は、幾つかの実施形態を実践するために使用され得る図６Ａ及び図６Ｂの処理システムにおいて使用される基板支持アセンブリ７４６の概略断面図を示している。図７を参照すると、静電チャック７５０は、静電チャック７５０の上面７９２に支持されている基板７９０の温度を制御するのに適した埋込型ヒータ素子７７０を含み得る。電流をヒータ電源７０６からヒータ素子７７０へと印加することによって、静電チャック７５０が抵抗加熱され得る。ヒータ電源７０６は、ＲＦフィルタ８１６を通じて連結され得る。ＲＦフィルタ８１６は、ＲＦエネルギーからヒータ電源７０６を保護するために使用され得る。ヒータ素子７７０は、ニッケル-鉄-クロム合金（例えば、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標））のシース管内に封入されたニッケル−クロムワイヤから作製され得る。ヒータ電源７０６から供給される電流をコントローラ７１０によって調整して、ヒータ素子７７０により生成される熱を制御し、それにより、膜堆積中、基板７９０と静電チャック７５０を実質的に一定温度に維持する。供給される電流を調節して、静電チャック７５０の温度を約−５０℃から約６００℃の間に選択的に制御することができる。

［００１３１］図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、従来の様態では、静電チャック７５０の温度をモニタリングするために、熱電対などの温度センサ７７２が静電チャック７５０に埋設され得る。コントローラ７１０は、測定温度を用いてヒータ要素７７０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。

［００１３２］静電チャック７５０は、チャッキング電極８１０を含む。チャック電極８１０は導電性材料のメッシュであり得る。チャッキング電極８１０は、静電チャック７５０に埋設され得る。チャッキング電極８１０は、チャック電源８１２に連結されている。チャック電源８１２は、通電されると、基板７９０を静電チャック７５０の上側面７９２に静電クランプする。

［００１３３］チャッキング電極８１０は、単極若しくは双極の電極として構成されてもよく、又は別の適切な構成を有してもよい。チャッキング電極８１０は、ＲＦフィルタ２１４を通じてチャッキング電源８１２に連結され得る。チャッキング電源８１２は、直流（ＤＣ）電力を供給して、基板７９０を静電チャック７５０の上面７９２に静電固定する。ＲＦフィルタ２１４は、処理チャンバ７００内のプラズマ形成に利用されるＲＦ電力が、チャンバの外で電気機器を損傷したり、又は電気的障害を引き起こしたりするチャッキングことを防止する。静電チャック７５０は、ＡＩＮ又はＡｌ２Ｏ３などのセラミック材料から製造され得る。代替的に、静電チャック７５０は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトンなどのポリマーから製造され得る。

［００１３４］電力印加システム２２０が、基板支持アセンブリ７４６に連結される。電力印加システム２２０は、ヒータ電源７０６、チャッキング電源８１２、第１高周波（ＲＦ）電源８３０、及び第２のＲＦ電源８４０を含み得る。電力印加システム２２０の実施形態は、コントローラ７１０、コントローラ７１０と通信可能なセンサデバイス８５０、及び第１のＲＦ電源８３０と第２のＲＦ電源８４０の両方をさらに含み得る。

［００１３５］基板７９０上に材料の層を堆積させるために、コントローラ７１０をさらに利用して、第１のＲＦ電源８３０及び第２のＲＦ電源８４０からＲＦ電力を印加することにより、処理ガスからのプラズマを制御することができる。

［００１３６］上述したように、静電チャック７５０は、チャック電極８１０を含む。チャッキング電極８１０は、一態様では、基板７９０をチャックするよう機能すると同時に、第１のＲＦ電極としても機能し得る。静電チャック７５０は、第２のＲＦ電極８６０も含んでよく、チャッキング電極８１０と共に、プラズマを調整するためにＲＦ電力を印加し得る。第１のＲＦ電源８３０は、第２のＲＦ電極８６０に連結されてもよいが、第２のＲＦ電源８４０は、チャッキング電極８１０に連結されてもよい。第１のＲＦ電源８３０と第２のＲＦ電源８４０のそれぞれのために、第１の整合ネットワークと第２の整合ネットワークが設けられ得る。第２のＲＦ電極８６０は、図示しているような導電性材料の固体金属プレートであってもよい。代替的に、第２のＲＦ電極８６０は、導電性材料のメッシュであってもよい。

［００１３７］第１のＲＦ電源８３０及び第２のＲＦ電源８４０は、同じ周波数で又は異なる周波数で電力を発生させ得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦ電源８３０と第２のＲＦ電源８４０の一方又は両方が、約３５０ＫＨｚから約１００ＭＨｚ（例えば、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、又は１００ＭＨｚ）の周波数で、個別に電力を発生させ得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦ電源８３０は、１３．５６ＭＨｚの周波数で電力を発生させ得、第２のＲＦ電源８４０は、２ＭＨｚの周波数で電力を発生させ得、又はその逆も然りである。第１のＲＦ電源８３０と第２のＲＦ電源８４０の一方又は両方からのＲＦ電力が、プラズマを調整するために変更され得る。例えば、センサデバイス８５０は、第１のＲＦ電源８３０と第２のＲＦ電源８４０の一方又は両方からのＲＦエネルギーをモニタリングするために使用されてもよい。センサデバイス８５０からのデータはコントローラ７１０に送信され得る。コントローラ７１０を利用して、第１のＲＦ電源８３０及び第２のＲＦ電源８４０によって印加される電力を変動させることができる。

［００１３８］ダイヤモンド状炭素材料中のｓｐ３混成炭素原子の量／割合は、用途ごとに変動し得る。幾つかの実施形態では、ダイヤモンド状炭素材料は、少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、又は８５パーセントのｓｐ３混成炭素原子を含有し得る。ダイヤモンド状炭素材料は、最大で４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、又は９０パーセントのｓｐ３混成炭素原子を含有し得る。ダイヤモンド状炭素材料は、約５０から約９０パーセントのｓｐ３混成炭素原子を含有し得る。ダイヤモンド状炭素材料は、約６０から約７０パーセントのｓｐ３混成炭素原子を含有し得る。

［００１３９］概して、以下の例示的な堆積プロセスパラメータを使用して、基板フィーチャ内に間隙充填材を形成することができる。ウェハ温度は、約−５０℃から約３５０℃（例えば、約１０℃から約１００℃、又は約１０℃から約５０℃）の範囲であり得る。チャンバ圧力は、約０．５ｍＴｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒ（例えば、約２ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒ、又は約２ｍＴｏｒｒと約１０ｍＴｏｒｒとの間）のチャンバ圧力の範囲であり得る。間隙充填前駆体の流量は、約１０ｓｃｃｍから約１０００ｓｃｃｍ（例えば、約１００ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍ、又は約７５０ｓｃｃｍから約２００ｓｃｃｍ）であり得る。希釈ガスの流量は、個々に、約５０ｓｃｃｍから約５０，０００ｓｃｃｍ（例えば、約５０ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍ、又は約５０ｓｃｃｍから約１００ｓｃｃｍ）の範囲であり得る。ガス分配アセンブリと基板との間の間隔は、約１０００から約１５０００ミル（例えば、約６０００から約１２０００ミル、又は約８０００から約１２０００ミル）であり得る。

［００１４０］間隙充填材は、約５Åから約２００００Å（例えば、約９００Åから約５０００Å、約２０００Åと約９０００Åとの間、又は約５Åから約２００Åの間）の厚さに堆積され得る。上記のプロセスパラメータは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な堆積チャンバにおける９００ｍｍ基板向けのプロセスパラメータの例を提示するものである。

［００１４１］間隙充填材は、２．０を超える（例えば、約２．０から約３．０、例として、２．３の）屈折率又はｎ値（（６３３ｎｍにおける）ｎ）を有し得る。ダイヤモンド状炭素膜は、０．１を超える（例えば、約０．２から約０．３、例として、０．２５の）吸光係数又はｋ値（（６３３ｎｍにおける）Ｋ）を有し得る。

［００１４２］ダイヤモンド状炭素材料は、約−９００ＭＰａ未満の応力（ＭＰａ）、例えば、約−６００ＭＰａから約−９００ＭＰａ、約−６００ＭＰａから約−５００ＭＰａ、例えば、約−５５０ＭＰａを有し得る。

［００１４３］ダイヤモンド状炭素材料は、約１．８ｇ／ｃｍ^３以上、例えば、約２．０ｇ／ｃｍ^３以上、又は約２．５ｇ／ｃｍ^３以上、例として、約１．８ｇ／ｃｍ^３から約２．５ｇ／ｃｍ^３の密度（ｇ／ｃｃ）を有し得る。

［００１４４］ダイヤモンド状炭素材料は、７５０ＧＰａを上回る（例えば、約２００から約１０ＧＰａの）弾性率を有し得る。

［００１４５］図８は、本開示の１つ以上の実施形態に係る、基板フィーチャ内に間隙充填材を形成するための方法９００のフロー図を示す。図５Ａ及び図５Ｂは、方法９００に係る、基板フィーチャ内に間隙充填材を形成するためのシーケンスを示す、基板の断面図である。図８に示される工程は、同時に、且つ／又は、図８に示される順序と異なる順序で実行され得ることも理解されたい。

［００１４６］方法９００は、動作９１０で開始する。動作９１０では、基板（例えば、図５Ａに示す基板１０）が、処理チャンバ（例えば、図６Ａ又は図６Ｂに示す処理チャンバ７００）内に位置付けされる。基板１０は、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７に示している基板７９０であり得る。基板１０は、静電チャック（例えば、静電チャック７５０の上面７９２）に位置付けられ得る。

［００１４７］図５Ａは、フィーチャ１２を有する基板１０の部分断面図を示す。このように使用される「フィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）」という用語は、任意の意図的な表面の不規則部分を意味する。フィーチャの適切な例には、トレンチ（上部、２つの側壁、及び底部を有する）、谷（ｖａｌｌｅｙ）（別個の底部をもたない状態で上部と２つの側壁を有する）、並びにビア（開放底部又は側壁とは異なる材料で形成された底部を有する、表面から下方に延在する側壁を有する）が含まれるが、これらに限定されない。

［００１４８］図５Ａ及び５Ｂは、例示を目的として単一のフィーチャを有する基板を示すが、当業者は、１つより多くのフィーチャが存在し得ることを理解する。フィーチャ１２の形状は、トレンチ及び円筒状ビアを含む任意の適切な形状であってもよいが、これに限定されない。

［００１４９］基板１０は、上面２０を有する。少なくとも１つのフィーチャ１２は、上面２０に開口を形成する。フィーチャ１２は、上面２０から底面３０へと深さＤだけ延在する。フィーチャ１２は、フィーチャ１２の開口幅Ｗを画定する第１の側壁１４及び第２の側壁１６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。

［００１５０］特定の実施形態では、フィーチャ１２は、トレンチである。フィーチャは、任意の適切なアスペクト比（フィーチャの深さＤとフィーチャの幅Ｗとの比）を有し得る。幾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。

［００１５１］基板１０は、炭素ベースの材料、又は必要に応じた任意の適切な絶縁材料若しくは導電性材料であり得、図５Ｂに示すように、間隙充填材５０で充填できるフィーチャ１２が基板１０に配置されている。

［００１５２］図５Ａに示される例示的な実施形態に示されるように、基板１０は上面２０を有し得る。上面２０は、上部に構造体が形成された又は内部に追加のフィーチャが形成された、（図示された通り）実質的に平坦な、不均一な、又は実質的に平坦な表面である。

［００１５３］幾つかの実施形態では、基板１０は、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、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基板、パターン形成された又はパターン形成されていない基板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ケイ素、窒化ケイ素、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であってもよい。基板１０は、様々な寸法（例えば、２００ｍｍ、９００ｍｍ、及び４５０ｍｍ）又はその他の直径を有し得ると共に、長方形又は正方形のパネルでもあり得る。別途明記されない限り、本明細書に記載された実施形態及び実施例は、直径２００ｍｍ、直径９００ｍｍ、又は直径４５０ｍｍの基板上で実行される。基板１０でＳＯＩ構造が利用される実施形態では、基板１０は、ケイ素結晶性基板に配置された埋め込み型誘電体層を含み得る。本明細書に記載された実施形態では、基板１０は、結晶シリコン基板であり得る。

［００１５４］間隙充填材は、基板１０に存在するフィーチャ１２の内側又は外側の、基板１０の任意の表面又は任意の部分（上面２０を含む）に形成され得ることに留意されたい。

［００１５５］１つ以上の実施形態では、間隙充填材５０が堆積され、間隙には実質的にシームが形成されない。シームは、フィーチャ１２が膜で充填される前に、膜の厚さがフィーチャの上部に迫ったところで形成される（「ブレッドローフィング」）。このシームは、フィーチャ１２の側壁１４、１６間に形成された任意の間隙、スペース、又はボイドであり得る。

［００１５６］動作９２０では、チャッキング電圧が静電チャックに印加されて、基板１０が静電チャックにクランプされる。基板１０が静電チャック７５０の上面７９２に位置付けられる幾つかの実施形態では、処理中、上面７９２が基板１０を支持してクランプする。静電チャック７５０は、基板１０を上面７９２に密着させ、裏側堆積を防止する。チャッキング電極８１０を介して、基板１０に電気バイアスが供給される。チャッキング電極８１０は、チャッキング電極８１０にバイアス電圧を供給するチャッキング電源８１２と電気的に通信し得る。幾つかの実施形態では、チャッキング電圧は、約１０ボルトから約９０００ボルトとの間である。幾つかの実施形態では、チャッキング電圧は、約１００ボルトから約２０００ボルトとの間である。幾つかの実施形態では、チャッキング電圧は、約２００ボルトから約１０００ボルトとの間である。

［００１５７］動作９２０では、幾つかのプロセスパラメータが調整され得る。９００ｍｍ基板の処理に適した幾つかの実施形態では、処理空間内の処理圧力は、約０．１ｍＴｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒ（例えば、約２ｍＴｏｒｒから約５０ｍＴｏｒｒ、又は約５ｍＴｏｒｒから約２０ｍＴｏｒｒ）に維持され得る。９００ｍｍ基板の処理に適した幾つかの実施形態では、処理温度及び／又は基板温度は、−５０℃から約３５０℃（例えば、約０℃から約５０℃、又は約１０℃から約２０℃）に維持され得る。

［００１５８］幾つかの実施形態では、一定したチャッキング電圧が基板１０に印加される。幾つかの実施形態では、チャッキング電圧は、静電チャック７５０へとパルス化され得る。幾つかの実施形態では、基板の温度を制御するためにチャッキング電圧が印加されている間、裏側ガスが基板１０に加えられてもよい。裏側ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などを含み得るが、これらに限定されない。

［００１５９］動作９３０では、第１のＲＦバイアスを静電チャックに印加することにより、基板の水平面においてプラズマが生成される。基板の水平面において生成されるプラズマは、基板と静電チャックとの間のプラズマ領域内で生成され得る。第１のＲＦバイアスは、約３５０ＫＨｚから約１００ＭＨｚ（例えば、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、又は１００ＭＨｚ）の周波数で、約１０ワットから約９０００ワットであり得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアスは、約１３．５６ＭＨｚの周波数で、約２５００ワットから約９０００ワットの電力で供給される。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアスは、第２のＲＦ電極８６０を介して、静電チャック７５０に供給される。第２のＲＦ電極８６０は、第２のＲＦ電極８６０にバイアス電圧を供給する第１のＲＦ電源８３０と電気的に通信可能であり得る。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約１０ワットから約９０００ワットの間である。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約２０００ワットから約９０００ワットの間である。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約８５００ワットから約９０００ワットの間である。第１のＲＦ電源８３０は、約３５０ＫＨｚから約１００ＭＨｚ（例えば、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、又は１００ＭＨｚ）の周波数で電力を発生させ得る。

［００１６０］幾つかの実施形態では、動作９３０は、第２のＲＦバイアスを静電チャックに印加することをさらに含む。第２のＲＦバイアスは、約３５０ＫＨｚから約１００ＭＨｚ（例えば、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、又は１００ＭＨｚ）の周波数で、約１０ワットから約９０００ワットであり得る。幾つかの実施形態では、第２のＲＦバイアスは、約２ＭＨｚの周波数で、約８００ワットと約７２００ワットとの間の電力で供給される。幾つかの実施形態では、第２のＲＦバイアスは、チャッキング電極８１０を介して基板１０に供給される。チャッキング電極８１０は、チャッキング電極８１０にバイアス電圧を供給する第２のＲＦ電源８４０と電気的に通信可能であり得る。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約１０ワットから約９０００ワットの間である。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約５００ワットから約７５００ワットの間である。幾つかの実施形態では、バイアス電力は、約８００ワットから約７２００ワットの間である。第２のＲＦ電源８４０は、約３５０ＫＨｚから約１００ＭＨｚ（例えば、３５０ＫＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、又は１００ＭＨｚ）の周波数で、電力を発生させ得る。幾つかの実施形態では、動作９２０中に供給されるチャッキング電圧は、動作９３０中にも維持される。

［００１６１］幾つかの実施形態では、動作９３０中、第１のＲＦバイアスは、チャッキング電極８１０を介して基板１０に供給され、第２のＲＦバイアスは、第２のＲＦ電極８６０を介して基板１０に供給され得る。幾つかの実施形態では、第１のＲＦバイアスは、約８５００ワット（１３．５６ＭＨｚ）であり、第２のＲＦバイアスは、約１０００ワット（２ＭＨｚ）である。

［００１６２］動作９４０中、間隙充填前駆体が、処理空間７２６内に流し込まれ、基板フィーチャ内に間隙充填材が形成される。間隙充填前駆体は、ガスパネル７３０から、ガス分配アセンブリ７２０を通して又は側壁７０１を介して、処理空間７２６内に流し込まれ得る。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、不活性ガス、希釈ガス、窒素含有ガス、エッチャントガス、又はこれらの組み合わせをさらに含み得る。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、炭化水素を含み得る。幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、ケイ素含有種を含み得る。間隙充填前駆体は、任意の液体又はガスであり得るが、材料の計量、制御、及びチャンバへの供給に必要なハードウェアを簡略化するのであれば、好ましい前駆体は室温の蒸気である。幾つかの実施形態では、動作９２０中に供給されるチャッキング電圧は、動作９４０中にも維持される。幾つかの実施形態では、動作９２０中に確立されたプロセス条件及び動作９３０中に形成されたプラズマは、動作９４０中にも維持される。

［００１６３］幾つかの実施形態では、炭化水素は、ガス状である。幾つかの実施形態では、炭化水素は、一般式Ｃ_ｘＨ_ｙで表され、ここで、ｘは１と２０との間の範囲であり、ｙは、１と２６との間の範囲である。適切な炭化水素としては、例えば、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_４Ｈ_８、１，３−ジメチルアダマンタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン（２，５−ノルボルナジエン）、アダマンタン（Ｃ_１０Ｈ_１６）、ノルボルネン（Ｃ_７Ｈ_１０）、及びこれらの組み合わせが含まれる。一例では、Ｃ_２Ｈ_２は、表面移動度の向上を可能にする、より安定した中間種を形成するので好ましい。

［００１６４］幾つかの実施形態では、炭化水素化合物は、アルカンである（例えば、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２。ここでｎは１と２０との間である）。適切な炭化水素には、アルカン（例えば、メタン（ＣＨ_４）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、ブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）及びその異性体イソブタン、ペンタン（Ｃ_５Ｈ_１２）、ヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）及びその異性体イソペンタンとネオペンタン、ヘキサン（Ｃ_６Ｈ_１４）及びその異性体２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２，３−ジメチルブタン、並びに２，２−ジメチルブタン、又はこれらの組み合わせ）が含まれる。

［００１６５］幾つかの実施形態では、炭化水素は、アルケンである（例えば、Ｃ_ｎＨ_２ｎ。ここで、ｎは１と２０との間である）。適切な炭化水素には、例えば、アルケン類（例えば、アセチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン及びその異性体、ペンテン及びその異性体等）、ジエン類（例えば、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン、又はこれらの組み合わせ）が含まれる。さらなる適切な炭化水素には、例えば、ハロゲン化されたアルケン類（例えば、モノフルオロエチレン、ジフルオロエチレン類、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、モノクロロエチレン、ジクロロエチレン類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、又はこれらの組み合わせ）が含まれる。

［００１６６］幾つかの実施形態では、炭化水素化合物は、アルキンである（例えば、Ｃ_ｎＨ_{−２ｎ＋２}。ここでｎは１と２０との間である）。適切な炭化水素には、例えば、アルキン類（例えば、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピン（Ｃ_３Ｈ_４）、ブチレン（Ｃ_４Ｈ_８）、ビニルアセチレン、又はこれらの組み合わせ）が含まれる。

［００１６７］幾つかの実施形態では、炭化水素化合物は、芳香族炭化水素（例えば、ベンゼン、スチレン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、アセトフェノン、安息香酸メチル、酢酸フェニル、フェノール、クレゾール、フラン等）、α−テルピネン、シメン、１，１，３，３−テトラメチルブチルベンゼン、ｔ−ブチルエーテル、ｔ−ブチルエチレン、メチルメタアクリレート、及びｔ−ブチルフルフリルエーテル、式Ｃ_３Ｈ_２及びＣ_５Ｈ_４を有する化合物、ハロゲン化芳香族化合物（モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、又はこれらの組み合わせを含む）である。

［００１６８］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、ケイ素含有種を含み得る。適切なケイ素含有種には、炭素の代わりにケイ素を用いて上記で提供された炭化水素材料に類似した種が含まれる。例えば、幾つかの実施形態では、ケイ素含有種は、シラン、高次シラン、シクロシラン、ハロシラン、及びこれらの組み合わせから選択される。

［００１６９］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、１つ以上の希釈ガスをさらに含む。適切な希釈ガス（とりわけ、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ_２）、窒素（Ｎ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、又はこれらの組み合わせ）が、所望される場合、混合ガスに添加されてもよい。Ａｒ、Ｈｅ、及びＮ_２を使用して、間隙充填材の密度及び堆積速度を制御することができる。幾つかの実施形態では、以下で説明するように、間隙充填材の水素比を制御するためにＮ_２及び／又はＮＨ_３の添加を用いてもよい。代替的に、堆積中に希釈ガスが使用されないこともある。

［００１７０］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、１つ以上の窒素含有ガスをさらに含む。適切な窒素含有ガスには、例えば、ピリジン、脂肪族アミン、アミン、ニトリル、アンモニア、及び類似の化合物が含まれる。

［００１７１］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、不活性ガスをさらに含む。幾つかの実施形態では、不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）及び／又はヘリウム（Ｈｅ））が、間隙充填前駆体と共に処理空間７２６内に供給され得る。間隙充填材の密度及び堆積速度を制御するために、窒素（Ｎ_２）及び一酸化窒素（ＮＯ）などの他の不活性ガスをさらに使用してもよい。さらに、間隙充填材の特性を改変させるために、様々な他の処理ガスが、間隙充填前駆体に添加され得る。幾つかの実施形態では、他の処理ガスは、水素（Ｈ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、水素と（Ｈ_２）窒素（Ｎ_２）との混合物、又はこれらの組み合わせなどの反応性ガスであってもよい。堆積された間隙充填材の水素比率（例えば、炭素対水素の比率）を制御するために、Ｈ_２及び／又はＮＨ_３の添加が用いられてもよい。ダイヤモンド状炭素材料中に存在する水素の比率が、層特性（例えば、反射性）に対する制御をもたらす。

［００１７２］幾つかの実施形態では、間隙充填前駆体は、エッチャントガスをさらに含む。適切なエッチャントガスは、塩素（Ｃｌ_２）、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、又はこれらの組み合わせを含む。理論に縛られるわけではないが、エッチャントガスは、膜からｓｐ２混成炭素原子を選択的にエッチングすることにより、膜中のｓｐ３混成炭素原子の割合を増加させると想定される。

［００１７３］幾つかの実施形態では、動作９４０中に間隙充填材４１２が基板上に形成された後、間隙充填材４１２は水素ラジカルに曝露される。幾つかの実施形態では、間隙充填材は、動作９４０の堆積プロセス中に、水素ラジカルに曝露される。幾つかの実施形態では、水素ラジカルは、ＲＰＳ内で形成され、処理領域に供給される。理論に縛られるわけではないが、間隙充填材を水素ラジカルに曝露することは、ｓｐ２混成炭素原子の選択的エッチングをもたらし、それにより、膜のｓｐ３混成炭素原子分率を増加させると想定される。

［００１７４］動作９５０では、間隙充填材４１２が基板上に形成された後、基板がチャッキング解除される。動作９５０では、チャッキング電圧はオフにされる。反応性ガスもオフにされ、任意選択的に処理チャンバからパージされる。幾つかの実施形態では、動作９５０中、ＲＦ電力が低減される（例えば、２００Ｗまで低減される）。任意選択的に、コントローラ７１０は、インピーダンスの変化をモニタリングし、静電荷がＲＦ経路を通って接地に散逸したかどうかを判断する。基板が静電チャックからチャッキング解除されると、残留ガスが処理チャンバからパージされる。処理チャンバはポンプダウンされ、基板は、リフトピンで持ち上げられてチャンバの外に移送される。

［００１７５］要約すると、本開示の利点のうちの幾つかは、基板フィーチャ内に間隙充填材を堆積させるためのプロセスを提供する。本明細書に記載された幾つかの実施形態では、低いプロセス圧力（ｍＴｏｒｒ対Ｔｏｒｒ）及び底部駆動プラズマは、約６０％以上の混成ｓｐ３原子を有する間隙充填材の製造を可能にする。さらに、本明細書に記載された幾つかの実施形態は、低い基板温度で実行され、これにより、現在のプロセスで可能な温度よりもはるかに低い温度での他の誘電体膜の堆積が可能になり、現状ではＣＶＤで対処できなかった低い熱バジェットによる用途が開かれる。

［００１７６］本開示の要素、又は、その例示的な態様若しくは実施形態を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素が１つ以上存在することを意味するように意図されている。

［００１７７］「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という表現は、包括的であるように意図されており、列挙された要素以外に追加の要素があり得ることを意味する。

［００１７８］以上の記述は、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しない限り、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。

［００１７９］本明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、その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。したがって、本明細書全体の様々な箇所で登場する「１つ以上の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」など文言は、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、１つ以上の実施形態において特定の特徴、構造、材料、又は特性を任意の適切な態様で組み合わせてもよい。

［００１８０］本開示は、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過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様々な改変及び変形を行うことができることが、当業者には明らかであろう。ゆえに、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に含まれる修正例及び変形例を含むことが意図されている。

Claims (15)

1. 間隙充填材堆積方法であって、
   処理チャンバの処理空間の内部で基板表面を有する基板を静電チャック上に位置付けすることであって、前記基板表面が、少なくとも１つのフィーチャを含み、前記少なくとも１つのフィーチャが、前記基板表面から底面まで一定の深さで延在し、前記少なくとも１つのフィーチャが、第１の側壁と第２の側壁によって画定された前記基板表面において開口幅を有する、基板を静電チャック上に位置付けすることと、
   前記基板から上方に離間したガス供給アセンブリから間隙充填材前駆体を前記処理空間内へと流入させることであって、前記処理空間が、約０．５ｍＴｏｒｒと約１０Ｔｏｒｒとの間の圧力で維持される、間隙充填前駆体を前記処理空間内へと流入させることと、
   前記静電チャックに第１のＲＦバイアスを印加することによって、前記基板の上方の前記処理空間においてプラズマを生成し、前記基板の前記少なくとも１つのフィーチャ内に間隙充填材を堆積することであって、当該間隙充填材が、実質的にボイドを含まない、間隙充填材を堆積すること
   を含む、間隙充填材堆積方法。
2. 前記間隙充填材前駆体が、炭化水素を含み、前記間隙充填材が、ダイヤモンド状炭素材料を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ダイヤモンド状炭素材料が、１．８ｇ／ｃｍ３を超える密度、及び約−６００ＭＰａから約−３００ＭＰａの範囲内の応力を有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記炭化水素が、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_４Ｈ_８、１，３−ジメチルアダマンタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン（２，５−ノルボルナジエン）、アダマンタン（Ｃ_１０Ｈ_１６）、ノルボルネン（Ｃ_７Ｈ_１０）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
5. 前記間隙充填材前駆体が、ケイ素含有種を含み、前記間隙充填材が、ケイ素、酸化ケイ素、又は窒化ケイ素のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のＲＦバイアスが、約３５０ｋＨｚから約１００ＭＨｚの周波数で約１０ワットから約３０００ワットの間の出力で供給される、請求項１に記載の方法。
7. 前記処理空間においてプラズマを生成することが、前記静電チャックに第２のＲＦバイアスを印加することをさらに含み、前記第２のＲＦバイアスが、約３５０ｋＨｚから約１００ＭＨｚの周波数で約１０ワットから約３０００ワットの間の出力で供給される、請求項１に記載の方法。
8. 前記基板が、約１０℃から約１００℃の温度で維持される、請求項１に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのフィーチャの前記深さと前記開口幅との比が、およそ１０：１以上である、請求項１に記載の方法。
10. 間隙充填材堆積方法であって、
    処理チャンバの処理空間の内部で基板表面を有する基板を第１の電極の上に位置付けすることであって、前記基板表面が、少なくとも１つフィーチャを含み、前記少なくとも１つのフィーチャが、前記基板表面から底面まで一定の深さで延在し、前記少なくとも１つのフィーチャが、第１の側壁と第２の側壁によって画定された前記基板表面において開口幅を有し、前記処理チャンバが、前記第１の電極及び前記基板の上方に位置づけされた第２の電極をさらに備え、前記第２の電極が、ケイ素含有材料又は炭素含有材料のうちの１つ以上を含む二次的電極エミッション材料を含む表面を有する、基板を第１の電極の上に位置付けすることと、
    間隙充填前駆体を前記処理空間内へと流入させることと、
    前記第１の電極及び前記第２の電極のうちの少なくとも１つに第１のＲＦバイアスを印加することと、
    前記基板の前記少なくとも１つのフィーチャ内に間隙充填材を形成することであって、当該間隙充填材が、実質的にボイドを含まない、間隙充填材を形成すること
    を含む、間隙充填材堆積方法。
11. 前記間隙充填前駆体が、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、ＣＨ_４、Ｃ_４Ｈ_８、１，３−ジメチルアダマンタン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン（２，５−ノルボルナジエン）、アダマンタン（Ｃ_１０Ｈ_１６）、ノルボルネン（Ｃ_７Ｈ_１０）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された炭化水素を含み、前記間隙充填材が、ダイヤモンド状炭素材料を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ダイヤモンド状炭素材料が、１．５ｇ／ｃｍ^３を超える密度、及び約−６００ＭＰａから約１００ＭＰａの範囲内の応力を有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記間隙充填前駆体が、ケイ素含有種を含み、前記間隙充填材が、ケイ素、酸化ケイ素、又は窒化ケイ素のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのフィーチャの前記深さと前記開口幅との比が、およそ１０：１以上である、請求項１０に記載の方法。
15. 基板のフィーチャ内のダイヤモンド状炭素間隙充填材であって、前記間隙充填材が、約１．８ｇ／ｃｍ^３から約２．５ｇ／ｃｍ^３の範囲内の密度、約５０％から約９０％のｓｐ^３混成炭素原子、及び１００ＭＰａ未満の応力を有し、前記フィーチャが、前記基板の表面から底面まで一定の深さで延在し、前記フィーチャが、第１の側壁と第２の側壁によって画定された前記表面において開口幅を有し、前記フィーチャの前記深さと前記開口幅との比が、およそ１０：１以上である、ダイヤモンド状炭素間隙充填材。

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