WO2023171416A1 - 埋込方法及び基板処理装置 - Google Patents

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WO2023171416A1
WO2023171416A1 PCT/JP2023/006750 JP2023006750W WO2023171416A1 WO 2023171416 A1 WO2023171416 A1 WO 2023171416A1 JP 2023006750 W JP2023006750 W JP 2023006750W WO 2023171416 A1 WO2023171416 A1 WO 2023171416A1
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WO
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gas
film
fluid film
plasma
power
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PCT/JP2023/006750
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勲男 軍司
大輔 大場
浩之 生田
佳紀 森貞
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東京エレクトロン株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42—Silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

Definitions

  • the present disclosure relates to an embedding method and a substrate processing apparatus.
  • Patent Document 1 discloses that a fluid silanol compound is produced by reacting an oxygen-containing silicon compound gas as a film-forming gas with a non-oxidizing hydrogen-containing gas while at least the non-oxidizing hydrogen-containing gas is turned into plasma.
  • a silanol compound into an insulating film by depositing it on a substrate and annealing the substrate.
  • the present disclosure provides a technique that can improve the embeddability of a fluid film to be embedded in a recess.
  • a method for embedding a film in a recess of a substrate comprising: (a) preparing a substrate having the recess on a mounting table disposed in a chamber of a substrate processing apparatus;
  • An embedding method includes forming a fluid film inside the recess, and (c) supplying RF power to the mounting table and performing a first modification on the fluid film using generated plasma.
  • the embeddability of the fluid film to be embedded in the recess can be improved.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an embedding method ST according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a film for explaining a embedding method ST according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a failure in embedding a fluid film into a recess.
  • FIG. 3 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying a fluid film to form an SiO film.
  • FIG. 3 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying a fluid film to form a SiN film.
  • FIG. 3 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying a fluid film to form a BN film.
  • FIG. 3 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying a fluid film to form a SiC film.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of an embedding method ST according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a film for explaining the embedding method ST according to one embodiment.
  • a fluid film is embedded in a recess 101 of a substrate 100 as shown in FIG. Forms a film, etc.
  • This embedding process is executed, for example, by a substrate processing apparatus 1 (see FIG. 8), which will be described later.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a chamber 10, a mounting table 11 arranged in the chamber 10, an RF power source 14 connected to the mounting table 11, a plasma source 2 arranged above the chamber 10 and supplying microwaves, and a control section. It has 130.
  • the embedding method ST is controlled by the control unit 130.
  • Step S1 of FIG. 1 the control unit 130 prepares the substrate 100 having the recess 101 on the mounting table 11.
  • the substrate 100 to be prepared is not particularly limited, a semiconductor substrate such as silicon is exemplified.
  • As the substrate 100 one having a fine three-dimensional structure on the surface can be used.
  • the fine three-dimensional structure includes a structure in which a fine pattern is formed.
  • the fine pattern has a recess 101, for example, as shown in FIG. 2(a).
  • the recess 101 may be, for example, a trench or a hole.
  • the substrate is not particularly limited.
  • the recess 101 is composed of a top surface 101a, a bottom surface 101b, and a side surface 101c, and has an opening 101d that opens at the top of the recess 101.
  • the substrate 100 is carried into the chamber 10 of the substrate processing apparatus 1.
  • Step S2 of FIG. 1 the control unit 130 forms a fluid film with a predetermined thickness within the recess 101.
  • a fluid film 200a having a predetermined thickness is formed within the recess 101.
  • a source gas, a hydrogen-containing gas, and a reaction promoting gas are supplied into the chamber 10, and microwaves are supplied as an example of electromagnetic waves from the plasma source 2.
  • Plasma also referred to as surface wave plasma
  • the reaction promoting gas is turned into plasma and reacts with the raw material gas and the hydrogen-containing gas.
  • RF power is not supplied from the RF power source 14 to the mounting table 11.
  • tetraethoxysilane (TEOS; Si(OC 2 H 5 ) 4 ) gas is an example of the Si source gas
  • silane (SiH 4 ) gas is an example of the hydrogen-containing gas
  • an example of the reaction accelerating gas is synthesized from hydrogen gas, and a fluid membrane 200a of the oligomer is produced.
  • hydrogen gas is turned into plasma using surface wave plasma, and the activated hydrogen radicals (H radicals: H * ) are reacted with TEOS gas, which is an example of a raw material gas
  • silane gas which is an example of a hydrogen-containing gas.
  • H radicals break the bonds of TEOS gas and silane gas to synthesize low vapor pressure oligomers as shown in FIG. 3(a).
  • the temperature inside the chamber is lowered to a low temperature (for example, less than 250° C.) to make the fluid film 200a into a liquid state.
  • a low temperature for example, less than 250° C.
  • the fluid film 200a flows from the upper surface 101a of the recess 101 into the recess 101 as shown by the arrow in FIG. 3(a), and as shown in FIG. 3(b). As shown, it accumulates on the bottom surface 101b of the recess 101.
  • the opening 101d of the recess 101 becomes smaller, as shown in FIG. 3(c), the opening 101d is blocked by the fluid film 200a, and a void V is formed inside the recess 101, resulting in a filling failure.
  • the fluid film 200a has high viscosity, this embedding failure is more likely to occur.
  • the increase in the viscosity of the fluid film 200a can occur due to cooling of the fluid film 200a on the substrate 100 controlled at a low temperature, an increase in the molecular weight of the low vapor pressure oligomer, a lack of side chain alkyl groups, and the like.
  • step S4 in the embedding method ST of the present disclosure, in step S4 described below, RF power (lower RF power) is supplied to the mounting table 11, and plasma ( (also referred to as lower plasma) to assist in embedding the fluid film 200a.
  • plasma also referred to as lower plasma
  • Step S3 the control unit 130 removes the raw material gas and hydrogen-containing gas remaining inside the chamber 10 by supplying purge gas inside the chamber 10.
  • the purge gas for example, an inert gas is used.
  • the inert gas a rare gas such as Ar gas, He gas, or N 2 gas is used.
  • a gas that easily forms plasma, such as Ar gas may be mixed with a gas such as N 2 gas, which is less likely to form plasma than Ar, has low reactivity, and does not generate radicals.
  • Step S4 of FIG. 1 the control unit 130 performs a first modification on the fluid film 200a.
  • step S4 the control unit 130 supplies RF power (lower RF power) from the RF power source 14 to the mounting table 11, and performs the first modification on the fluid film 200a using the lower plasma of the generated purge gas.
  • RF power lower RF power
  • microwaves are not supplied from the plasma source 2.
  • low power RF power low RF power may be supplied to the mounting table 11 from the RF power source 14 in order to generate weak plasma.
  • the low power RF power is a power (for example, 500 W or less) that does not decompose the molecules of the fluid membrane 200a.
  • the RF power lower RF power
  • step S3 the source gas is purged and RF power (lower RF power) is supplied in an atmosphere such as Ar gas.
  • the fluid film 200a is prevented from being formed due to collisions of Ar ions, etc. in the lower plasma. 200a is pushed deep. Thereby, embedding of the fluid film 200a into the recess 101 can be improved. Further, the surface temperature of the fluid film 200a can be raised by ion energy such as Ar ions in the lower plasma and thermal energy from the plasma. As a result, by increasing the surface temperature of the fluid film 200a, the viscosity coefficient of the fluid film 200a can be lowered, and the fluidity of the fluid film 200a can be increased.
  • the ions are drawn downward by RF power (lower RF power).
  • the fluid film 200a above the recess 101 is given a downward force due to the anisotropy of the kinetic energy of the ions due to the physical collision of the ions.
  • the fluid membrane 200a that is closed at the opening 101d can be pushed deep into the recess 101 (toward the bottom surface 101b).
  • the embeddability of the fluid film 200a can be improved.
  • the generation of voids V can be avoided and the embedding of the fluid film 200a into the recesses 101 can be improved.
  • the fluid film 200a of the opening 101d of the recess 101 shown in FIG. 2(b) is pushed deep into the recess 101, and the upper part of the recess 101 is opened in a V-shape, for example, as shown in FIG. 2(c). I can do it.
  • the RF power (lower RF power) may be a continuous wave or a pulse wave.
  • the microwaves supplied from the plasma source 2 generate surface wave plasma in the upper part of the chamber 10. Therefore, it is difficult to promote embedding of the fluid film 200a into the recess 101 of the substrate 100 disposed at the bottom of the chamber 10. Therefore, in step S4, the supply of microwaves is stopped.
  • Step S5 After step S4 in FIG. 1, in step S5 microwaves are supplied and the fluid film 200a is exposed to surface wave plasma to perform a second modification of the fluid film 200a.
  • the fluid film 200a changes from a liquid to a solid, and is modified into a uniform membrane having good membrane characteristics.
  • the substrate is modified by surface wave plasma (radicals, electrons, ions) and heated by a heating unit (such as a heater) that heats the substrate 100.
  • the fluid film 200a is modified by the energy of the surface wave plasma and the thermal energy by the heating section.
  • the second modification of the fluid film 200a by surface wave plasma shown in FIG. 2(d) may be performed in the same chamber 10, or may be performed in a separate chamber.
  • the second modification in step S5 may be performed every time after the first modification in step S4, or may be performed at a predetermined frequency after the first modification in step S4, or may be performed at a predetermined frequency after the first modification in step S4. You don't have to.
  • Step S6 Next, based on the determination in step S6 of FIG. 1, the control unit 130 repeats the processing of steps S2 to S5 a set number of times. As a result, the process ends after the formation of the fluid film 200a and the first modification and second modification of the fluid film 200a are repeated a set number of times.
  • the method of embedding a film in the recess 101 described above includes (a) preparing a substrate having the recess 101 on the mounting table 11, (b) forming the fluid film 200a inside the recess 101, and (c) using an RF power source.
  • the method includes supplying RF power (lower RF power) from 14 to the mounting table 11 and performing a first modification on the fluid film 200a using the generated plasma.
  • the formation of the fluid film 200a in (b) and the first modification of the fluid film 200a in (c) are repeated, and a plurality of fluid films are stacked from the bottom surface 101b of the recess 101. You may let them.
  • the fluid film 200a after the first modification is modified by (d) electromagnetic wave energy and/or thermal energy by heating. 2 may be modified.
  • a plurality of fluid films may be stacked from the bottom surface 101b of the recess 101 by repeating the above steps.
  • the plurality of fluid membranes are also collectively referred to as fluid membrane 200a.
  • the insulating film 300 formed by modifying each of the stacked fluid films 200a can be embedded in the recess 101 without voids. I can do it. Modification of the fluid membrane 200a includes pushing the fluid membrane 200a into a recess, solidifying it, and changing the membrane properties. After forming the insulating film 300, planarization (CMP) treatment may be performed.
  • CMP planarization
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a reaction when forming and modifying a fluid film to form an SiO film.
  • FIG. 4 an example will be described in which an SiO insulating film is formed.
  • Film formation conditions for fluid film (Fig. 1 Step S2) (Gas type)
  • an oxygen-containing silicon compound gas and a non-oxidizing hydrogen-containing gas are supplied to the chamber 10 as film forming gases, as shown in FIG. 4(a).
  • the film forming gas is tetraethoxysilane (TEOS; Si(OC 2 H 5 ) 4 ) having an Si-O skeleton having an alkyl group (R) and silane (SiH 4 ) gas.
  • TEOS, silane (SiH 4 ) gas, and H 2 gas are supplied.
  • TEOS is an example of an oxygen-containing silicon compound gas
  • silane gas is an example of a hydrogen-containing gas.
  • oxygen-containing silicon compound gases include tetramethoxysilane (TMOS; Si(OCH 3 ) 4 ), methyltrimethoxysilane (MTMOS; Si(OCH 3 ) 3 CH 3 ), and dimethyldimethoxysilane (DMDMOS; Si (OCH 3 ) 2 (CH 3 ) 2 ), triethoxysilane (SiH(OC 2 H 5 ) 3 ), trimethoxysilane (SiH(OC H 3 ) 3 ), trimethoxy disiloxane (Si(OCH 3 ) 3 OSi(OCH 3 ) 3 ) and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the hydrogen-containing gas examples include NH 3 gas, which may be used alone or in combination of two or more.
  • an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or N 2 may be supplied into the chamber.
  • the hydrogen-containing gas is at least one selected from H 2 gas, NH 3 gas, and SiH 4 gas, or at least one of these, and further includes O 2 gas, NO, N 2 O, CO 2 , and H 2 At least one oxygen-containing gas such as O may be added as an additive gas.
  • Plasma is generated and the fluid film 200a is formed by fluid CVD.
  • the plasma generation method is not particularly limited, and various methods such as capacitively coupled plasma, inductively coupled plasma, and microwave plasma can be used.
  • the plasma only needs to be at least hydrogen-containing gas turned into plasma. That is, both the film-forming gas and the hydrogen-containing gas may be turned into plasma, or only the hydrogen-containing gas may be turned into plasma.
  • silanol compound refers to silicon-containing monomers and oligomers (multimers) having Si--OH groups.
  • TEOS and silane gas react with H radicals (H * ) in the plasma generated from H2 gas, and alkyl groups and hydrogen are eliminated.
  • the monomers of silanol compounds (such as orthosilicic acid and methyltriol) are released.
  • a part of the TEOS introduced as a film-forming gas polymerizes and becomes a polysilanol oligomer, and hydrocarbon groups, etc. are similarly eliminated from the polysilanol oligomer, and it becomes an oligomer of a silanol compound.
  • the silanol compound in the monomer and low vapor pressure oligomer state thus generated on the substrate 100 has fluidity and is embedded in the recess 101 as a fluid film 200a.
  • the temperature of the substrate 100 is preferably controlled to 250° C. or lower, more preferably -10° C. when forming the fluid film 200a.
  • the temperature is preferably from -10°C to 100°C, more preferably from -10°C to 50°C.
  • the pressure inside the chamber 10 is preferably 10 Pa to 2600 Pa.
  • the frequency of RF output from the RF power source 14 is 100 Hz to 40 MHz. However, it is more preferable that the frequency of the RF output from the RF power source 14 is between 450 kHz and 13.56 MHz.
  • the RF power (lower RF power) output from the RF power source 14 is 10W to 500W.
  • the RF power (lower RF power) is more preferably 50 to 300W.
  • the RF power (lower RF power) is dependent on the RF frequency, and it is preferable to lower the power as the RF frequency becomes lower.
  • the pressure inside the chamber 10 is 50 Pa to 500 Pa.
  • Low power RF power (lower RF power) that satisfies these conditions is supplied from the RF power source 14 to the mounting table 11.
  • Ar gas which is a purge gas, is turned into plasma by low-power RF power (lower RF power), and the substrate 100 is exposed to the weak lower plasma formed near the mounting table 11 to cause the first modification to the fluid film 200a. conduct.
  • the fluid film 200a is modified by heat (annealing) by heating the substrate 100, and the silanol compound embedded in the recess 101 is changed into a silicon-based insulating film.
  • heat treatment the molecules of the fluid film 200a are vibrated by thermal energy, and the vibrational energy is used to remove excess substances. Since heat is not impinged by ions or the like, there is little physical damage to the structure having the recess 101.
  • the second modification of the fluid film 200a may use only plasma or only heat.
  • plasma may be generated using a gas other than the Si-containing raw material gas used in forming the fluid film 200a.
  • a gas other than the Si-containing raw material gas used in forming the fluid film 200a For example, if a double source gas of TEOS gas and silane gas is used as the film forming gas, and hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas are further used when forming the fluid film 200a, the second source gas of the fluid film 200a is In the modification 2, plasma may be generated by supplying H 2 gas and Ar gas.
  • the second modification of the fluid film 200a may be performed in the same chamber as the chamber 10 in which the fluid film 200a was formed and the first modification was performed, or it may be performed in a separate chamber. good.
  • the temperature of the substrate in the chamber should be set to the same temperature as that used when forming the fluid film 200a from the viewpoint of promoting the modification.
  • the temperature of the substrate may be controlled to be higher than 250°C.
  • the insulating film 300 formed by forming and modifying the fluid film 200a by the above-described embedding method ST includes a SiO film, a SiN film, a SiC film, a SiOCH film, a SiOC film, a BN film, a TiO film, An example is an AlO film.
  • the raw material gas is any one of a silicon-containing gas, a boron-containing gas, a titanium-containing gas, and an aluminum-containing gas.
  • FIG. 5 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying the fluid film 200a to form a SiN film.
  • FIG. 6 is a diagram showing a reaction example when forming and modifying the fluid film 200a to form a BN film.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a reaction when forming and modifying the fluid film 200a to form a SiC film.
  • the chamber 10 When forming the SiN film of FIG. 5, in order to form the fluid film 200a, the chamber 10 is filled with Si--N having an alkyl group (R) as a film-forming gas, as shown in FIG. 5(a).
  • a double source gas of skeletal organic aminosilane and silane (SiH 4 ) gas is supplied. Furthermore, hydrogen-containing gas and argon gas are supplied.
  • organic aminosilanes include diethylaminotrimethylsilane, dimethylaminotrimethylsilane, ethylmethylaminotrimethylsilane, bistarchybutylaminosilane, trisdimethylaminosilane, 2,2,4,4,6,6-hexamethylcyclotrisilazane, 1 , 3-diisopylamino-2,4-dimethylcyclosilazane and the like.
  • organic aminosilane reacts with hydrogen-containing gas plasma (H and NH radicals), and bonds between Si-H and NR (and NC) are broken.
  • a fluid film 200a of monomers and oligomers from which alkyl groups and hydrogen have been removed is formed.
  • Radicals, electrons, and ions are supplied to the chamber 10, and the fluid film 200a is exposed to plasma to be modified. Further, the substrate 100 is heated and the fluid film 200a is heat-treated (annealed). As a result, as shown in FIG. 5(c), NH 3 and the alkyl group R are cleaved, and NH 3 and RH are volatilized in a gas phase, forming a Si--N--Si bond. As a result, an SiN film having a network structure of Si and N is formed as the insulating film 300.
  • the chamber 10 When forming the BN film shown in FIG. 6, in order to form the fluid film 200a, the chamber 10 contains BN having an alkyl group (R) as a film forming gas, as shown in FIG. 6(a).
  • a double source gas of skeletal organic aminoborane gas and diborane gas is supplied. Furthermore, hydrogen-containing gas and argon gas are supplied.
  • organic aminoborane include trisdimethylaminoborane, trisethylmethylaminoborane, borazine, and the like.
  • organic aminoborane reacts with hydrogen-containing gas plasma (H and NH radicals), and the bond between B-H and NR (and N-C) is broken.
  • a fluid film 200a of monomers and oligomers from which alkyl groups and hydrogen have been removed is obtained.
  • Radicals, electrons, and ions are supplied to the chamber 10, and the fluid film 200a is exposed to plasma to be modified. Further, the substrate 100 is heated to heat-treat (anneal) the fluid film. As a result, as shown in FIG. 6(c), NH 3 and the alkyl group R are cut, and NH 3 and RH become vaporized and volatilize, forming a B-N-B bond and insulating A BN film having a B and N network structure is formed as the film 300.
  • the film-forming precursor is a double source gas of an organic silicon-containing gas having a Si—C skeleton and a silane gas.
  • organic silicon-containing gases include bisdichlorosilylmethylene, bistrimethylsilylamine, and the like.
  • the organic silicon-containing gas reacts with the hydrogen-containing gas plasma (H radicals), and the Si-H and C-H bonds are broken and hydrogen is released.
  • H radicals hydrogen-containing gas plasma
  • Radicals, electrons, and ions are supplied to the fluid membrane 200a, and the fluid membrane 200a is exposed to plasma to be modified. Further, the substrate 100 is heated to heat-treat (anneal) the fluid film. As a result, as shown in FIG. 7(c), CH 4 and H 2 are vaporized and volatilized, C--Si--C bonds are formed, and the insulating film 300 is made of SiC having a network structure of Si and C. A film is formed.
  • At least a titanium-containing gas consisting of a titanium compound, tetrakisdimethylamino titanium, TiCp(NMe 2 ) 3 , TiMe 5 Cp(NMe 2 ) 3 , or titanium tetrachloride and a hydrogen-containing gas are used.
  • a hydrogen-containing gas is reacted in a plasma state to form a film of a fluid titanium compound containing oxygen on a substrate, and then the substrate is modified to use the titanium compound containing oxygen as an insulating film.
  • At least an aluminum-containing gas consisting of an aluminum compound, AICl 3 NH 3 , (NH 4 ) 3 AIF 6 , or Al(i-Bu) 3 and a hydrogen-containing gas are combined. is reacted in a plasma state to form a film of a fluid aluminum compound containing oxygen on a substrate, and then the substrate is modified to use the aluminum compound containing oxygen as an insulating film.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the substrate processing apparatus 1 according to an embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1 has a chamber 10 .
  • the substrate processing apparatus 1 executes the embedding method ST under the control of the control unit 130, and embeds a fluid film in the recess 101 of the substrate 100 in the chamber 10 in a reduced pressure state using fluid CVD technology. Further, the substrate processing apparatus 1 performs at least a first modification on the fluid film to form an insulating film or the like. The substrate processing apparatus 1 may perform a second modification on the fluid film after the first modification.
  • the configuration of the substrate processing apparatus 1 in FIG. 8 is an example. (HWP) and radial line slot array antenna (RLSA).
  • the substrate processing apparatus 1 can ensure plasma uniformity by arranging a plurality of independently controllable microwave plasma sources 2 in a plane. Additionally, compared to inductively coupled plasma (ICP), plasma can be maintained over a wider pressure range.
  • the substrate processing apparatus 1 has a structure of a shower plate 20 that separates the processing space (lower space) of the substrate 100 from the plasma generation space, cuts ion components, and preferentially introduces radicals into the lower space, and arranges the substrate 100. It has a gas introduction structure that makes it possible to supply multiple types of raw material precursors to the lower space.
  • the substrate processing apparatus 1 has a stage structure that controls the substrate to a temperature at which the substrate exhibits fluidity. From the above, it is preferable to use the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 8 as the substrate processing apparatus 1 as an apparatus configuration for forming the fluid film 200a.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a grounded, substantially cylindrical chamber 10 made of a metal material such as aluminum or stainless steel, and configured in an airtight manner, and a plasma source 2 for forming microwave plasma in the chamber 10. are doing.
  • An opening 1a is formed in the upper part of the chamber 10, and the plasma source 2 is provided so as to face the inside of the chamber 10 through this opening 1a.
  • a mounting table 11 for horizontally supporting the substrate 100 is provided in the chamber 10 and is supported by a cylindrical support member 12 erected at the center of the bottom surface of the chamber 10 via an insulating member 12a.
  • Examples of materials constituting the mounting table 11 and the support member 12 include aluminum whose surface has been alumite-treated (anodized).
  • the mounting table 11 includes an electrostatic chuck for electrostatically adsorbing the substrate 100, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying heat transfer gas to the back surface of the substrate 100, and Elevating pins and the like that move up and down to transport the substrate 100 are provided.
  • An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the chamber 10, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15.
  • an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15.
  • the inside of the chamber 10 is evacuated, making it possible to rapidly reduce the pressure inside the chamber 10 to a predetermined degree of vacuum.
  • a side wall of the chamber 10 is provided with a loading/unloading port 17 for loading/unloading the substrate 100, and a gate valve 18 for opening/closing the loading/unloading port 17.
  • a shower plate 20 is provided horizontally above the mounting table 11 in the chamber 10.
  • This shower plate 20 has a gas flow path 21 formed in a lattice shape when viewed from above, and a large number of gas discharge holes 22 formed in this gas flow path 21. There is a space 23 between them.
  • a piping 24 extending outside the chamber 10 is connected to the gas flow path 21 of the shower plate 20, and a processing gas supply source 25 is connected to the piping 24.
  • a ring-shaped plasma-generating gas introduction member 26 is provided along the chamber side wall.
  • a hole is provided.
  • a plasma-generating gas supply source 27 that supplies plasma-generating gas (purge gas) is connected to the plasma-generating gas introducing member 26 via a pipe 28 .
  • an RF power source 14 is electrically connected to the mounting table 11 via a matching box 13. RF power (lower RF power) is supplied from this RF power source 14 to the mounting table 11 .
  • the plasma source 2 is placed on a top plate 90 provided at the top of the chamber 10.
  • the plasma source 2 includes a microwave output unit 30 that outputs microwaves by distributing them into multiple paths, and a microwave supply unit 40 that transmits the microwaves output from the microwave output unit 30 and radiates them into the chamber 10. It has
  • the microwave output unit 30 generates, for example, PLL oscillation of microwaves of a predetermined frequency (for example, 860 MHz). Note that as the frequency of the microwave, in addition to 860 MHz, a range from 700 MHz to 3 GHz can be used.
  • the microwave supply unit 40 has a plurality of antenna modules 41 that guide microwaves distributed by a distributor in the microwave output unit 30 into the chamber 10.
  • Each antenna module 41 has an amplifier section 42 that mainly amplifies distributed microwaves, and a microwave radiation section 43. Then, microwaves are radiated into the chamber 10 from the antenna section of the microwave radiating section 43 in each antenna module 41.
  • the microwave supply section 40 has seven antenna modules 41, and the microwave radiating sections 43 of each antenna module are arranged on a circular top plate 90, six on the circumference and one in the center. It is located in
  • the top plate 90 functions as a vacuum seal and a microwave transmission plate, and includes a metal frame 90a and a quartz plate fitted into the frame 90a and provided so as to correspond to the portion where the microwave radiating section 43 is arranged. It has a dielectric member 90b made of a dielectric material such as. The top plate 90 closes the opening 1a of the chamber 10 via the member 29.
  • the substrate processing apparatus 1 has a control section 130.
  • the control unit 130 is, for example, a computer, and includes a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit stores a program for controlling processing of a substrate W, an example of which is a semiconductor wafer, in the substrate processing apparatus 1.
  • the above program may be recorded on a computer-readable storage medium such as a computer-readable hard disk (HD), flexible disk (FD), compact disk (CD), magnetic optical desk (MO), or memory card. It may be installed in the control unit 130 from the storage medium.
  • the plasma source 2 when forming the fluid film 200a, the plasma source 2 outputs microwaves, and the supply of RF power (lower RF power) from the RF power source 14 is stopped.
  • the processing gas supplied by the processing gas supply source 25 can be the gas used for forming the fluid film 200a, for example, a double source gas of TEOS gas and silane gas.
  • a double source gas of TEOS gas and silane gas for example, a double source gas of TEOS gas and silane gas.
  • H 2 gas, Ar gas, etc. are preferably used as the plasma generating gas supplied by the plasma generating gas supply source 27.
  • the double source gas is not dissociated in the lower space as much as possible, and the dissociation of H 2 gas and Ar gas in the upper space can be promoted by the microwave surface wave plasma.
  • the output of microwaves from the plasma source 2 is stopped, and RF power (lower RF power) is supplied from the RF power source 14.
  • RF power lower RF power
  • the supply of double source gas from the processing gas supply source 25 is stopped.
  • Ar gas or the like is preferably used as a purge gas from the plasma generation gas supply source 27.
  • the supplied Ar gas is introduced into the lower space through the space 23 of the shower plate 20.
  • the RF power (lower RF power) turns Ar gas into plasma to generate lower plasma. At this time, surface wave plasma is not generated by microwaves. Therefore, Ar ions in the lower plasma are drawn toward the substrate 100 side, and the first modification of the fluid film is performed.
  • the output of RF power (lower RF power) from the RF power source 14 is stopped, and microwaves are supplied from the plasma source 2.
  • the subsequently supplied Ar gas is turned into plasma and supplies radicals, electrons, and ions to the fluid film 200a.
  • the second modification of the fluid film 200a is performed to form the insulating film 300 (see FIG. 2).
  • the fluidity (viscosity) of the fluid film to be embedded in the recess 101 can be adjusted and the embeddability of the fluid film can be improved.
  • Substrate processing apparatus 2 Plasma source 10 Chamber 11 Mounting table 14 RF power source 100 Substrate 101 Recess 101b Bottom surface 101d Opening 200a Fluid film 300 Insulating film

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Abstract

基板の凹部に膜を埋め込む方法であって、（ａ）基板処理装置のチャンバ内に配置された載置台に前記凹部を有する基板を準備し、（ｂ）前記凹部の内部に流動性膜を形成し、（ｃ）前記載置台にＲＦ電力を供給し、生成されたプラズマにより前記流動性膜に第１の改質を行うこと、を含む埋込方法が提供される。

Description

埋込方法及び基板処理装置
　本開示は、埋込方法及び基板処理装置に関する。
　例えば、特許文献１は、成膜ガスとしての酸素含有シリコン化合物ガスと非酸化性の水素含有ガスとを少なくとも非酸化性の水素含有ガスをプラズマ化した状態で反応させて流動性のシラノールコンパウンドを基板上へ成膜し、基板をアニールしてシラノールコンパウンドを絶縁膜にすることを提案する。
国際公開第２０２１／０１０００４号
　本開示は、凹部に埋め込む流動性膜の埋込性を向上させることができる技術を提供する。
　本開示の一の態様によれば、基板の凹部に膜を埋め込む方法であって、（ａ）基板処理装置のチャンバ内に配置された載置台に前記凹部を有する基板を準備し、（ｂ）前記凹部の内部に流動性膜を形成し、（ｃ）前記載置台にＲＦ電力を供給し、生成されたプラズマにより前記流動性膜に第１の改質を行うこと、を含む埋込方法が提供される。
　一の側面によれば、凹部に埋め込む流動性膜の埋込性を向上させることができる。
一実施形態に係る埋込方法ＳＴの一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る埋込方法ＳＴを説明するための膜の断面図。 凹部への流動性膜の埋め込み不良を説明する図。 流動性膜を成膜及び改質してＳｉＯ膜を形成する際の反応例を示す図。 流動性膜を成膜及び改質してＳｉＮ膜を形成する際の反応例を示す図。 流動性膜を成膜及び改質してＢＮ膜を形成する際の反応例を示す図。 流動性膜を成膜及び改質してＳｉＣ膜を形成する際の反応例を示す図。 一実施形態に係る基板処理装置の構成例を示す図。
　以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　本明細書において平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直、円、一致には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直、略円、略一致が含まれてもよい。
　［埋込方法ＳＴ］
　まず、図１及び図２を参照して一実施形態に係る埋込方法ＳＴについて説明する。図１は、一実施形態に係る埋込方法ＳＴの一例を示すフローチャートである。図２は、一実施形態に係る埋込方法ＳＴを説明するための膜の断面図である。図１の埋込方法ＳＴでは、例えば図２（ａ）に示すような基板１００の凹部１０１内に流動性ＣＶＤの技術を用いて流動性膜を埋め込み、当該流動性膜を改質して絶縁膜等を形成する。この埋込処理は、例えば後述する基板処理装置１（図８参照）により実行される。基板処理装置１は、チャンバ１０、チャンバ１０内に配置された載置台１１、載置台１１に接続されたＲＦ電源１４、チャンバ１０の上部に配置され、マイクロ波を供給するプラズマ源２及び制御部１３０を有する。埋込方法ＳＴは制御部１３０により制御される。
　（ステップＳ１）
　まず、図１のステップＳ１において、制御部１３０は、凹部１０１を有する基板１００を載置台１１に準備する。準備される基板１００は特に限定されないが、シリコン等の半導体基板が例示される。基板１００としては、表面に微細な立体構造を有するものを用い得る。微細な立体構造とは、微細パターンが形成された構造を挙げることができる。微細パターンは例えば図２（ａ）に示すように、凹部１０１を有する。凹部１０１は、例えば、トレンチやホールであってよい。下地は特に制限されない。
　凹部１０１は、上面１０１ａ、底面１０１ｂ及び側面１０１ｃから構成され、凹部１０１の上部に開口する開口部１０１ｄを有する。ステップＳ１において、基板１００は基板処理装置１のチャンバ１０に搬入される。
　（ステップＳ２）
　次に、図１のステップＳ２において、制御部１３０は、凹部１０１内に所定の厚さの流動性膜を形成する。例えば図２（ｂ）に示すように、凹部１０１内に所定の厚さの流動性膜２００ａが形成される。
　流動性膜２００ａの成膜手法の一例としては、チャンバ１０内に原料ガスと水素含有ガス、および、反応促進ガスを供給し、プラズマ源２からの電磁波の一例としてマイクロ波を供給し、チャンバ１０の上部にプラズマ（表面波プラズマともいう。）を生成し、少なくとも反応促進ガスをプラズマ化した状態で原料ガス、および、水素含有ガスと反応させる。これにより、流動性膜２００ａを形成する。なお、ステップＳ２では、ＲＦ電源１４から載置台１１にＲＦ電力を供給しない。
　例えば図３に示すＳｉ原料ガスの一例であるテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）ガス、水素含有ガスの一例であるシラン（ＳｉＨ４）ガス、および、反応促進ガスの一例である水素ガスから図３（ａ）に一例を示す低蒸気圧オリゴマーを合成し、オリゴマーの流動性膜２００ａを生成する。この場合、表面波プラズマを用いて水素ガスをプラズマ化し、活性化した水素ラジカル（Ｈラジカル：Ｈ＊）を原料ガスの一例であるＴＥＯＳガス、および、水素含有ガスの一例であるシランガスと反応させる。ＨラジカルがＴＥＯＳガスやシランガスのボンドを切って図３（ａ）に示すような低蒸気圧オリゴマーを合成する。
　ステップＳ２の成膜時には、チャンバ内の温度を低温（例えば２５０℃未満）にして流動性膜２００ａを液状にする。この流動性膜２００ａの液体の性質を利用して、図３（ａ）の矢印に示すように、流動性膜２００ａは、凹部１０１の上面１０１ａから凹部１０１内に流れ、図３（ｂ）に示すように凹部１０１の底面１０１ｂに溜まる。
　ところが、凹部１０１の開口部１０１ｄが小さくなると、図３（ｃ）に示すように、開口部１０１ｄが流動性膜２００ａにより閉塞し、凹部１０１の内部にボイドＶが形成され、埋め込み不良が発生することがある。また、流動性膜２００ａが持つ粘性が高くなると、この埋め込み不良が発生しやすくなる。流動性膜２００ａの高粘性化は、低温に制御された基板１００における流動性膜２００ａの冷却、低蒸気圧オリゴマーの分子量の増大、側鎖アルキル基の不足等により生じ得る。
　そこで、本開示の埋込方法ＳＴでは、後述するステップＳ４において、載置台１１にＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を供給し、チャンバ１０内に配置された載置台１１上の基板１００付近にプラズマ（下部プラズマともいう。）を生成し、流動性膜２００ａの埋め込みのアシストを行う。これにより、ボイドＶの発生を回避し、凹部１０１の底面１０１ｂから順に流動性膜２００ａの埋め込みを可能にする。
　（ステップＳ３）
　次に、図１のステップＳ３において、制御部１３０は、チャンバ１０の内部にパージガスを供給することにより、チャンバ１０の内部に残留する原料ガス及び水素含有ガスを除去する。パージガスとしては、例えば不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、Ａｒガス等の希ガス、または、Ｈｅガス、Ｎ２ガスが用いられる。Ａｒガスのようにプラズマになり易いガスとともにＮ２ガスのようにＡｒよりはプラズマになりにくいガスであって反応性が低く、ラジカルを発生させないガスを混合させて用いてもよい。
　（ステップＳ４）
　次に、図１のステップＳ４において、制御部１３０は、流動性膜２００ａに対して第１の改質を行う。
　ステップＳ４において、制御部１３０は、ＲＦ電源１４から載置台１１にＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を供給し、生成されたパージガスの下部プラズマにより流動性膜２００ａに第１の改質を行う。ステップＳ４では、プラズマ源２からマイクロ波は供給しない。ステップＳ４では弱いプラズマを生成するために、ＲＦ電源１４から低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を載置台１１に供給すればよい。
　低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）とは、流動性膜２００ａの分子が分解されないようなパワー（例えば５００Ｗ以下）である。ただし、ＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を低パワーに制御しても、チャンバ１０内に原料ガスが存在すると載置台１１に供給したＲＦ電力（下部ＲＦ電力）により原料ガスが分解するおそれがある。よって、ステップＳ３において、原料ガスをパージし、Ａｒガス等の雰囲気中でＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を供給する。これにより、ステップＳ４の第１の改質において原料ガスが分解することによってカバレッジの悪い流動性膜２００ａが成膜されることを回避しながら、下部プラズマ中のＡｒイオン等の衝突により流動性膜２００ａが奥に押し込まれる。これにより、凹部１０１への流動性膜２００ａの埋込性を改善することができる。また、下部プラズマ中のＡｒイオン等のイオンエネルギー及びプラズマからの熱エネルギーにより流動性膜２００ａの表面温度を上げることができる。この結果、流動性膜２００ａの表面温度を上げることで流動性膜２００ａの粘性係数を下げ、流動性膜２００ａの流動性を上げることができる。これにより、粘性が低下し、流動性が増加した流動性膜２００ａを凹部１０１内に押し込み易くする。かつ、イオンはＲＦ電力（下部ＲＦ電力）により下部方向に引き込まれる。凹部１０１上部の流動性膜２００ａは、イオンの物理的衝突により、このイオンの運動エネルギーの異方性によって下向きに力を与えられる。これにより、開口部１０１ｄで閉塞した流動性膜２００ａを凹部１０１の奥（底面１０１ｂ側）に押し込むことができる。この結果、流動性膜２００ａの埋込性を向上させることができる。
　これにより、例えばプロセス条件によって粘性の高い流動性膜２００ａが生成されたとしても、ボイドＶの発生を回避し、凹部１０１への流動性膜２００ａの埋込性を向上させることができる。例えば、図２（ｂ）に示す凹部１０１の開口部１０１ｄの流動性膜２００ａを凹部１０１の奥に押し込み、図２（ｃ）に示すように凹部１０１の上部を例えばＶ字状に開口させることができる。
　なお、ステップＳ４ではＲＦ電力（下部ＲＦ電力）は連続波でもよいし、パルス波であってもよい。なお、プラズマ源２から供給するマイクロ波はチャンバ１０の上部に表面波プラズマを生成する。このため、チャンバ１０の下部に配置された基板１００の凹部１０１への流動性膜２００ａの埋込を促進することは難しい。よって、ステップＳ４ではマイクロ波の供給を停止する。
　（ステップＳ５）
　図１のステップＳ４の後、ステップＳ５においてマイクロ波を供給し、流動性膜２００ａを表面波プラズマにさらして流動性膜２００ａの第２の改質を行う。
　例えば図２（ｄ）に示すように、生成した表面波プラズマに流動性膜２００ａをさらすことでプラズマ中のラジカル、電子及びイオンにより化学的及び物理的な反応が促進され、流動性膜２００ａが改質される。これにより、流動性膜２００ａは、液体から固体に変化し、かつ、良質な膜特性を有する均一な膜に改質される。なお、図２（ｄ）の例では、表面波プラズマ（ラジカル、電子、イオン）による改質とともに、基板１００を加熱する加熱部（ヒータ等）により基板が加熱される。この場合、流動性膜２００ａは、表面波プラズマのエネルギー及び加熱部による熱エネルギーによって改質される。図２（ｂ）に示す流動性膜２００ａの形成と、図２（ｃ）に示す低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）による流動性膜の第１の改質とは同一のチャンバ１０内で行うことができる。さらに、図２（ｄ）に示す表面波プラズマによる流動性膜２００ａの第２の改質は、同一のチャンバ１０で行ってもよいし、別のチャンバで行うこともできる。なお、ステップＳ５の第２の改質は、ステップＳ４の第１の改質の後に毎回行ってもよいし、ステップＳ４の第１の改質の後に所定の頻度で行ってもよいし、行わなくてもよい。
　（ステップＳ６）
　次に、図１のステップＳ６における判定により、制御部１３０は、ステップＳ２～Ｓ５の処理を設定回数繰り返す。これにより、流動性膜２００ａの成膜、流動性膜２００ａの第１の改質及び第２の改質が設定回数繰り返された後、本処理を終了する。
　以上に説明した凹部１０１に膜を埋め込む方法は、（ａ）載置台１１に凹部１０１を有する基板を準備し、（ｂ）凹部１０１の内部に流動性膜２００ａを形成し、（ｃ）ＲＦ電源１４から載置台１１にＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を供給し、生成されたプラズマにより流動性膜２００ａに第１の改質を行うこと、を含む。
　この埋込方法において、（ｂ）の流動性膜２００ａの形成と、（ｃ）の流動性膜２００ａの第１の改質と、を繰り返し、凹部１０１の底面１０１ｂから複数の流動性膜を積層させてもよい。
　また、この埋込方法において、（ｃ）の流動性膜２００ａの第１の改質後に（ｄ）電磁波のエネルギー及び／又は加熱による熱エネルギーにより第１の改質後の流動性膜２００ａに第２の改質を行ってもよい。
　更に、この埋込方法において、（ｂ）の流動性膜２００ａの形成と、（ｃ）の流動性膜２００ａの第１の改質と、（ｄ）の流動性膜２００ａの第２の改質と、を繰り返し、凹部１０１の底面１０１ｂから複数の流動性膜を積層させてもよい。複数の流動性膜を総称して流動性膜２００ａともいう。
　以上の埋込方法ＳＴによれば、図２（ｅ）に示すように、積層された複数の流動性膜２００ａのそれぞれが改質されて形成された絶縁膜３００を凹部１０１にボイドなく埋め込むことができる。流動性膜２００ａの改質には、流動性膜２００ａの凹部への押し込み、固化及び膜特性の変化が含まれる。絶縁膜３００の成膜後、平坦化（ＣＭＰ）処理を行ってもよい。
　次に、図４を参照して、（１）流動性膜の成膜条件、（２）流動性膜の第１の改質条件及び（３）流動性膜の第２の改質条件について説明する。図４は、流動性膜を成膜及び改質してＳｉＯ膜を形成する際の反応例を示す図である。図４では、ＳｉＯの絶縁膜を形成する例に挙げて説明する。
　（１）流動性膜の成膜条件（図１　ステップＳ２）
　（ガス種）
　流動性膜２００ａを成膜するために、チャンバ１０には、図４（ａ）に示すように、成膜ガスとしての酸素含有シリコン化合物ガスと非酸化性の水素含有ガスとが供給される。図４（ａ）の例では、成膜ガスは、アルキル基（Ｒ）を有するＳｉ－Ｏ骨格のテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）と、シラン（ＳｉＨ４）ガスである。ここでは、ＴＥＯＳ、シラン（ＳｉＨ４）ガス、Ｈ２ガスを供給する。ＴＥＯＳは酸素含有シリコン化合物ガスの一例であり、シランガスは水素含有ガスの一例である。
　酸素含有シリコン化合物ガスの他の例としては、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ；Ｓｉ（ＯＣＨ３）４）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ；Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ＣＨ３）、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭＯＳ；Ｓｉ（ＯＣＨ３）２（ＣＨ３）２）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリメトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣＨ３）３）、トリメトキシ・ジシロキサン（Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ＯＳｉ（ＯＣＨ３）３）等を挙げることができる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、２以上を組み合わせて用いてもよい。
　水素含有ガスの他の例としては、ＮＨ３ガスを挙げることができ、これら単独であっても、２以上の組み合わせであってもよい。酸素含有シリコン化合物、及び水素含有ガスの他、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎ２のような不活性ガスをチャンバ内に供給してもよい。水素含有ガスは、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス、ＳｉＨ４ガスから選択された少なくとも１種、または、これらの少なくとも１種に、さらにＯ２ガス、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、およびＨ２Ｏ等の酸素含有ガスの少なくとも１種を添加ガスとして加えてもよい。
　プラズマを生成し、流動性膜２００ａの成膜を流動性ＣＶＤにより実施する。プラズマ生成手法は特に限定されず、容量結合プラズマ、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ等種々の手法を用いることができる。また、プラズマは、少なくとも水素含有ガスがプラズマ化されていればよい。すなわち、成膜ガスと水素含有ガスの両方をプラズマ化してもよいし、水素含有ガスのみをプラズマ化してもよい。
　ここでは、Ｈ２ガスをプラズマ化させる。かかるプラズマによる反応によって、流動性のシラノールコンパウンドが流動性膜２００ａとして基板上へ成膜される。ここでは、シラノールコンパウンドとは、Ｓｉ－ＯＨ基を有するシリコン含有モノマーおよびオリゴマー（多量体）をいう。
　具体的には、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＴＥＯＳ、シランガスは、Ｈ２ガスから生成されたプラズマ中のＨラジカル（Ｈ＊）と反応し、アルキル基及び水素が脱離し、シラノールコンパウンドのモノマー（例えばオルトケイ酸やメチルトリオール）となる。また、プラズマとの反応により、成膜ガスとして導入したＴＥＯＳの一部が重合してポリシラノールオリゴマーとなるとともに、ポリシラノールオリゴマーからも同様に炭化水素基等が脱離し、シラノールコンパウンドのオリゴマーとなる。このようにして基板１００上に生成されたモノマー及び低蒸気圧オリゴマー状態のシラノールコンパウンドは流動性を有し、流動性膜２００ａとして凹部１０１に埋め込まれる。
　（温度及び圧力）
　流動性膜２００ａの流動性を確保する観点から、流動性膜２００ａの成膜時、基板１００の温度（又は載置台の温度）は、２５０℃以下に制御することが好ましく、より好ましくは－１０℃～１００℃であり、さらに好ましくは－１０℃～５０℃である。また、流動性膜２００ａの成膜時、チャンバ１０内の圧力は、１０Ｐａ～２６００Ｐａが好ましい。
　（２）流動性膜の第１の改質条件（図１　ステップＳ４）
　ＲＦ電源１４から出力するＲＦの周波数は、１００Ｈｚ～４０ＭＨｚである。ただし、ＲＦ電源１４から出力するＲＦの周波数は、４５０ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚであることがより好ましい。
　ＲＦ電源１４から出力するＲＦ電力（下部ＲＦ電力）は、１０Ｗ～５００Ｗである。ただし、ＲＦ電力（下部ＲＦ電力）は、５０～３００Ｗであることがより好ましい。さらに、ＲＦ電力（下部ＲＦ電力）は、ＲＦ周波数への依存性があり、ＲＦ周波数が低い程パワーを低くすることが好ましい。チャンバ１０内の圧力は、５０Ｐａ～５００Ｐａである。
　係る条件を満たす低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）をＲＦ電源１４から載置台１１に供給する。パージガスであるＡｒガスは低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）によりプラズマ化し、載置台１１付近にて形成された弱い下部プラズマに基板１００をさらすことにより流動性膜２００ａに第１の改質を行う。
　低パワーのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を載置台１１に供給する替わりに、基板の温度を制御して流動性膜２００ａの凹部１０１への埋込性を高めることも考えらえるが、基板の温度制御は時間を要し、生産性が低下する。また、プロセス条件として温度制御に制約がある場合も想定される。本手法によれば温度制御を行うことなく、流動性膜の埋込性を高めることができる。
　（３）流動性膜の第２の改質条件（図１　ステップＳ５）
　流動性膜２００ａの第２の改質では、表面波プラズマを生成し、ラジカル、電子及びイオンを流動性膜２００ａに供給する。これにより、図４（ｃ）に示すように、シラノールコンパウンドに脱水縮合反応やアルキル基Ｒの切断が生じる。これにより、余分な物質であるＨ２ＯやＲ－Ｈが気相となって揮発し、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合が形成され、絶縁膜としてＳｉとＯのネットワーク構造を有するＳｉＯ膜が形成される。
　また、第２の改質では、基板１００を加熱することにより、熱（アニール）により流動性膜２００ａを改質し、凹部１０１に埋め込まれたシラノールコンパウンドをシリコン系の絶縁膜に変化させる。熱処理では、熱エネルギーにより流動性膜２００ａの分子を振動させて、その振動エネルギーで余分な物質を脱離させる。熱はイオン等による叩き込みがないため、凹部１０１を有する構造物への物理的なダメージが少ない。なお、流動性膜２００ａの第２の改質は、プラズマのみを用いてもよいし、熱のみを用いてもよい。
　（ガス種）
　流動性膜２００ａの第２の改質時、流動性膜２００ａの成膜時に使用したガスのうち、Ｓｉを含む原料ガスを除いたガスでプラズマを生成してもよい。例えば、ＴＥＯＳガスとシランガスとのダブルソースガスを成膜ガスとして、更に水素（Ｈ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとを流動性膜２００ａの成膜時に使用した場合、流動性膜２００ａの第２の改質では、Ｈ２ガスとＡｒガスを供給しプラズマを生成してもよい。
　（温度及び圧力）
　流動性膜２００ａの第２の改質は、流動性膜２００ａを成膜し、第１の改質を行ったチャンバ１０と同じチャンバにて行ってもよいし、別のチャンバにて行ってもよい。第１の改質を行ったチャンバ１０と別のチャンバにて第２の改質を行う場合、改質を促進させる観点からチャンバ内の基板の温度は、流動性膜２００ａの成膜時に使用した基板の温度２５０℃よりも高い温度に制御してもよい。
　（絶縁膜の種類）
　以上の埋込方法ＳＴにより流動性膜２００ａの成膜及び改質を行って形成される絶縁膜３００としては、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣＨ膜、ＳｉＯＣ膜、ＢＮ膜、ＴｉＯ膜、ＡｌＯ膜を挙げることができる。原料ガスは、シリコン含有ガス、ボロン含有ガス、チタン含有ガス、及びアルミニウム含有ガスのいずれかである。
　図５は、流動性膜２００ａを成膜及び改質してＳｉＮ膜を形成する際の反応例を示す図である。図６は、流動性膜２００ａを成膜及び改質してＢＮ膜を形成する際の反応例を示す図である。図７は、流動性膜２００ａを成膜及び改質してＳｉＣ膜を形成する際の反応例を示す図である。
　図５のＳｉＮ膜を形成する際、流動性膜２００ａを成膜するために、チャンバ１０には、図５（ａ）に示すように、成膜ガスとしてアルキル基（Ｒ）を有するＳｉ－Ｎ骨格の有機アミノシランと、シラン（ＳｉＨ４）ガスのダブルソースガスが供給される。更に水素含有ガス及びアルゴンガスが供給される。有機アミノシランの一例としては、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノトリメチルシラン、エチルメチルアミノトリメチルシラン、ビスターシャリーブチルアミノシラン、トリスジメチルアミノシラン、２，２，４，４，６，６－ヘキサメチルシクロトリシラザン、１，３－ジイソピルアミノ－２，４－ジメチルシクロシラザン等が挙げられる。
　図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、有機アミノシランは、水素含有ガスのプラズマ（Ｈ及びＮＨラジカル）と反応し、Ｓｉ－ＨとＮ－Ｒ（及びＮ－Ｃ）のボンドが切れてアルキル基及び水素が脱離したモノマー及びオリゴマーの流動性膜２００ａを形成する。
　ラジカル、電子及びイオンをチャンバ１０に供給し、流動性膜２００ａをプラズマにさらして改質する。また、基板１００を加熱し、流動性膜２００ａを熱処理（アニール）する。これにより、図５（ｃ）に示すように、ＮＨ３やアルキル基Ｒの切断が生じ、ＮＨ３やＲ－Ｈは気相となって揮発し、Ｓｉ－Ｎ－Ｓｉ結合が形成される。この結果、絶縁膜３００としてＳｉとＮのネットワーク構造を有するＳｉＮ膜が形成される。
　図６のＢＮ膜を形成する際、流動性膜２００ａを成膜するために、チャンバ１０には、図６（ａ）に示すように、成膜ガスとしてアルキル基（Ｒ）を有するＢ－Ｎ骨格の有機アミノボランガスと、ジボランガスのダブルソースガスが供給される。更に水素含有ガス及びアルゴンガスが供給される。有機アミノボランの一例としては、トリスジメチルアミノボラン、トリスエチルメチルアミノボラン、ボラジン等が挙げられる。
　図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、有機アミノボランは、水素含有ガスのプラズマ（Ｈ及びＮＨラジカル）と反応し、Ｂ－ＨとＮ－Ｒ（及びＮ－Ｃ）のボンドが切れてアルキル基及び水素が脱離したモノマー及びオリゴマーの流動性膜２００ａとなる。
　ラジカル、電子及びイオンをチャンバ１０に供給し、流動性膜２００ａをプラズマにさらして改質する。また、基板１００を加熱し、流動性膜を熱処理（アニール）する。これにより、図６（ｃ）に示すように、ＮＨ３やアルキル基Ｒの切断が生じ、ＮＨ３やＲ－Ｈは気相となって揮発し、Ｂ－Ｎ－Ｂ結合が形成され、絶縁膜３００としてＢとＮのネットワーク構造を有するＢＮ膜が形成される。
　図７のＳｉＣ膜を形成する際、流動性膜２００ａを成膜するために、チャンバ１０には、図７（ａ）に示すように、成膜ガスとしてダブルソースガスが供給され、更に水素含有ガス及びアルゴンガスが供給される。図７（ａ）の例では、成膜プリカーサは、Ｓｉ－Ｃ骨格の有機シリコン含有ガスと、シランガスのダブルソースガスである。有機シリコン含有ガスの一例としては、ビスジクロロシリルメチレン、ビストリメチルシリルアミン等が挙げられる。
　図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、有機シリコン含有ガスは、水素含有ガスのプラズマ（Ｈラジカル）と反応し、Ｓｉ－ＨとＣ－Ｈのボンドが切れて水素が脱離したモノマー及びオリゴマーの流動性膜２００ａとなる。
　ラジカル、電子及びイオンを流動性膜２００ａに供給し、流動性膜２００ａをプラズマにさらして改質する。また、基板１００を加熱し、流動性膜を熱処理（アニール）する。これにより、図７（ｃ）に示すように、ＣＨ４やＨ２は気相となって揮発し、Ｃ－Ｓｉ－Ｃ結合が形成され、絶縁膜３００としてＳｉとＣのネットワーク構造を有するＳｉＣ膜が形成される。
　ＴｉＯ膜を形成する場合、チタン化合物、テトラキスジメチルアミノチタン、ＴｉＣｐ（ＮＭｅ２）３、ＴｉＭｅ５Ｃｐ（ＮＭｅ２）３、四塩化チタンのいずれかからなるチタン含有ガスと水素含有ガスとを、少なくとも水素含有ガスをプラズマ化した状態で反応させて、流動性の酸素を含むチタン化合物を基板上へ成膜することと、その後、基板を改質して酸素を含むチタン化合物を絶縁膜とする。
　ＡｌＯ膜を形成する場合、アルミニウム化合物、ＡＩＣｌ３ＮＨ３、（ＮＨ４）３ＡＩＦ６、Ａｌ（ｉ－Ｂｕ）３のいずれかからなるアルミニウム含有ガスと、水素含有ガスとを、少なくとも水素含有ガスをプラズマ化した状態で反応させて、流動性の酸素を含むアルミニウム化合物を基板上へ成膜することと、その後基板を改質して酸素を含むアルミニウム化合物を絶縁膜とする。
　［基板処理装置］
　次に、本開示の埋込方法ＳＴを実行する基板処理装置１の構成例について図８を参照しながら説明する。図８は、一実施形態に係る基板処理装置１の構成例を示す図である。基板処理装置１はチャンバ１０を有する。
　基板処理装置１は、制御部１３０の制御により埋込方法ＳＴを実行し、減圧状態のチャンバ１０内で基板１００の凹部１０１内に流動性ＣＶＤの技術を用いて流動性膜を埋め込む。また、基板処理装置１は、当該流動性膜に少なくとも第１の改質を行い、絶縁膜等を形成する。基板処理装置１は、第１の改質後の流動性膜に第２の改質を行ってもよい。
　図８の基板処理装置１の構成は一例であり、基板処理装置１は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Micro Surface Wave Plasma、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)、ラジアルラインスロットアレイアンテナ（RLSA）のいずれのタイプのプラズマ処理装置でも適用可能である。
　ただし、基板処理装置１は、図８に示すように、独立制御が可能なマイクロ波のプラズマ源２を平面内に複数個配置することでプラズマの均一性を確保できる。また、Inductively Coupled Plasma(ICP)と比較して広い圧力範囲でプラズマを維持できる。また、基板処理装置１は、基板１００の処理空間（下部空間）とプラズマ生成空間を区切り、イオン成分をカットし、ラジカルを優先的に下部空間に導入するシャワープレート２０の構造及び基板１００を配置した下部空間へ複数種の原料プリカーサを供給可能とするガス導入構造を有する。更に、基板処理装置１は、流動性が発現する温度に基板をコントロールするステージ構造を有する。以上から流動性膜２００ａを形成する装置構成としては、図８に示すマイクロ波プラズマ処理装置を基板処理装置１として使用することが好ましい。
　基板処理装置１は、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の接地されたチャンバ１０と、チャンバ１０内にマイクロ波プラズマを形成するためのプラズマ源２とを有している。チャンバ１０の上部には開口１ａが形成されており、プラズマ源２はこの開口１ａからチャンバ１０の内部に臨むように設けられている。
　チャンバ１０内には基板１００を水平に支持するための載置台１１が、チャンバ１０の底面中央に絶縁部材１２ａ介して立設された筒状の支持部材１２により支持された状態で設けられている。載置台１１および支持部材１２を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等が例示される。
　また、図示はしていないが、載置台１１には、基板１００を静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、基板１００の裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路、および基板１００を搬送するために昇降する昇降ピン等が設けられている。
　チャンバ１０の底面には排気管１５が接続されており、この排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。そしてこの排気装置１６を作動させることによりチャンバ１０内が排気され、チャンバ１０内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。また、チャンバ１０の側壁には、基板１００の搬入出を行うための搬入出口１７と、この搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。
　チャンバ１０内の載置台１１の上方位置には、シャワープレート２０が水平に設けられている。このシャワープレート２０は、上面視で格子状に形成されたガス流路２１と、このガス流路２１に形成された多数のガス吐出孔２２とを有しており、格子状のガス流路２１の間は空間部２３となっている。このシャワープレート２０のガス流路２１にはチャンバ１０の外側に延びる配管２４が接続されており、この配管２４には処理ガス供給源２５が接続されている。
　一方、チャンバ１０のシャワープレート２０の上方位置には、リング状のプラズマ生成ガス導入部材２６がチャンバ側壁に沿って設けられており、このプラズマ生成ガス導入部材２６には内周に多数のガス吐出孔が設けられている。このプラズマ生成ガス導入部材２６には、プラズマ生成ガス（パージガス）を供給するプラズマ生成ガス供給源２７が配管２８を介して接続されている。
　さらに、載置台１１には、整合器１３を介してＲＦ電源１４が電気的に接続されている。このＲＦ電源１４から載置台１１にＲＦ電力（下部ＲＦ電力）が供給される。
　プラズマ源２は、チャンバ１０の上部に設けられた天板９０の上に配置されている。プラズマ源２は、複数経路に分配してマイクロ波を出力するマイクロ波出力部３０と、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波を伝送しチャンバ１０内に放射するためのマイクロ波供給部４０とを有している。
　マイクロ波出力部３０は、所定周波数（例えば、８６０ＭＨｚ）のマイクロ波を例えばＰＬＬ発振させる。なお、マイクロ波の周波数としては、８６０ＭＨｚの他に、７００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲を用いることができる。
　マイクロ波供給部４０は、マイクロ波出力部３０内の分配器にて分配されたマイクロ波をチャンバ１０内へ導く複数のアンテナモジュール４１を有している。各アンテナモジュール４１は、分配されたマイクロ波を主に増幅するアンプ部４２と、マイクロ波放射部４３とを有している。そして、各アンテナモジュール４１におけるマイクロ波放射部４３のアンテナ部からチャンバ１０内へマイクロ波が放射されるようになっている。マイクロ波供給部４０は、アンテナモジュール４１を７個有しており、各アンテナモジュールのマイクロ波放射部４３が、円周状に６個およびその中心に１個、円形をなす天板９０の上に配置されている。
　天板９０は、真空シールおよびマイクロ波透過板として機能し、金属製のフレーム９０ａと、そのフレーム９０ａに嵌め込まれ、マイクロ波放射部４３が配置されている部分に対応するように設けられた石英等の誘電体からなる誘電体部材９０ｂとを有している。天板９０は、部材２９を介してチャンバ１０の開口１ａを閉塞する。
　基板処理装置１は制御部１３０を有する。制御部１３０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理装置１における半導体ウェハを一例とする基板Ｗの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカード等のコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１３０にインストールされたものであってもよい。
　係る構成の基板処理装置１では、流動性膜２００ａの成膜時、プラズマ源２からマイクロ波を出力し、ＲＦ電源１４からのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）の供給を停止する。
　流動性膜２００ａの成膜時、処理ガス供給源２５が供給する処理ガスとしては、流動性膜２００ａの成膜に使用したガス、例えばＴＥＯＳガスとシランガスとのダブルソースガスを用いることができる。また、プラズマ生成ガス供給源２７が供給するプラズマ生成ガスとしてはＨ２ガスとＡｒガスなどが好適に用いられる。これにより、下部空間にてダブルソースガスはなるべく解離させず、マイクロ波の表面波プラズマにより上部空間にてＨ２ガスとＡｒガスの解離を促進できる。
　流動性膜２００ａの第１の改質時、プラズマ源２からのマイクロ波の出力を停止し、ＲＦ電源１４からのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）を供給する。流動性膜２００ａの第１の改質時、処理ガス供給源２５からのダブルソースガスの供給を停止する。プラズマ生成ガス供給源２７からはパージガスとしてＡｒガスなどが好適に用いられる。供給されたＡｒガスはシャワープレート２０の空間部２３を介して下部空間に導入される。ＲＦ電力（下部ＲＦ電力）により、Ａｒガスがプラズマ化されて下部プラズマを生成する。このとき、マイクロ波による表面波プラズマは生成されていない。よって、基板１００側に下部プラズマ中のＡｒイオンが引き込まれ、流動性膜の第１の改質が実行される。
　流動性膜２００ａの第２の改質時、ＲＦ電源１４からのＲＦ電力（下部ＲＦ電力）の出力を停止し、プラズマ源２からマイクロ波を供給する。引き続き供給されたＡｒガスはプラズマ化されてラジカル、電子及びイオンを流動性膜２００ａに供給する。これにより、流動性膜２００ａの第２の改質が実行され、絶縁膜３００を形成する（図２参照）。
　以上に説明したように、本実施形態の埋込方法によれば、凹部１０１内に埋め込む流動性膜の流動性（粘性）を調整し、流動性膜の埋込性を向上させることができる。
　今回開示された実施形態に係る埋込方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　本願は、日本特許庁に２０２２年３月１０日に出願された基礎出願２０２２－０３７４７９号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
１　　　　　基板処理装置
２　　　　　プラズマ源
１０　　　　チャンバ
１１　　　　載置台
１４　　　　ＲＦ電源
１００　　　基板
１０１　　　凹部
１０１ｂ　　底面
１０１ｄ　　開口部
２００ａ　　流動性膜
３００　　　絶縁膜

Claims (16)

  1. 　基板の凹部に膜を埋め込む方法であって、
    　（ａ）基板処理装置のチャンバ内に配置された載置台に前記凹部を有する基板を準備し、
    　（ｂ）前記凹部の内部に流動性膜を形成し、
    　（ｃ）前記載置台にＲＦ電力を供給し、生成されたプラズマにより前記流動性膜に第１の改質を行うこと、
    　を含む埋込方法。
  2. 　前記（ｃ）は、前記プラズマのイオンエネルギーと前記プラズマの熱エネルギーとにより前記流動性膜に第１の改質を行う、
    　請求項１に記載の埋込方法。
  3. 　前記（ｃ）は、前記（ｂ）の後に前記チャンバ内にパージガスを供給し、前記パージガスのプラズマにより前記流動性膜に第１の改質を行う、
    　請求項１に記載の埋込方法。
  4. 　前記（ｂ）の流動性膜の形成と、前記（ｃ）の流動性膜の第１の改質とを繰り返す、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  5. 　前記流動性膜の膜種は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣＨ、ＳｉＯＣ、ＢＮ、ＴｉＯ、又はＡｌＯ膜のいずれかである、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  6. 　前記載置台に接続されたＲＦ電源と、前記チャンバの上部に配置され、電磁波を供給するプラズマ源と、を有する基板処理装置において、
    　前記（ｂ）は、前記チャンバ内に原料ガスと水素含有ガスと反応促進ガスを供給し、前記プラズマ源から供給される電磁波を用いて少なくとも前記反応促進ガスをプラズマ化した状態で前記原料ガスおよび水素含有ガスと反応させて流動性膜を形成し、
    　前記原料ガスは、シリコン含有ガス、ボロン含有ガス、アルミニウム含有ガス、及びチタン含有ガスのいずれかであり、
    　前記（ｃ）は、前記ＲＦ電源から前記載置台にＲＦ電力を供給し、前記流動性膜に第１の改質を行う、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  7. 　（ｄ）前記プラズマ源から供給される電磁波のエネルギー及び／又は前記載置台の加熱による熱エネルギーにより前記第１の改質後の前記流動性膜に第２の改質を行う、
    　請求項６に記載の埋込方法。
  8. 　前記（ｂ）は、前記ＲＦ電源からの前記載置台へのＲＦ電力の供給を停止する、
    　請求項６に記載の埋込方法。
  9. 　前記（ｃ）は、前記プラズマ源からの電磁波の供給を停止する、
    　請求項６に記載の埋込方法。
  10. 　前記（ｄ）は、前記プラズマ源からの電磁波を供給する、
    　請求項９に記載の埋込方法。
  11. 　前記ＲＦ電力の周波数は、１００Ｈｚ～４０ＭＨｚのである、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  12. 　前記ＲＦ電力の周波数は、４５０ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚである、
    　請求項１１に記載の埋込方法。
  13. 　前記ＲＦ電力は、１０Ｗ～５００Ｗである、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  14. 　前記ＲＦ電力は、５０Ｗ～３００Ｗの電力である、
    　請求項１３に記載の埋込方法。
  15. 　前記流動性膜の形成と前記流動性膜の第１の改質は、同一チャンバ内で行われる、
    　請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法。
  16. 　チャンバ、前記チャンバ内に配置された載置台、前記載置台に接続されたＲＦ電源及び制御部を有し、基板の凹部に膜を埋め込む方法を実行する基板処理装置であって、
    　前記制御部は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込方法を制御する、
    　基板処理装置。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04167431A (ja) * 1990-10-31 1992-06-15 Handotai Process Kenkyusho:Kk 半導体装置の製造方法
WO1992012535A1 (en) * 1991-01-08 1992-07-23 Fujitsu Limited Process for forming silicon oxide film
JPH07153702A (ja) * 1993-11-29 1995-06-16 Nec Corp 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JP2011086965A (ja) * 2003-06-20 2011-04-28 Tokyo Electron Ltd 処理方法及び処理システム
JP2014532304A (ja) * 2011-09-23 2014-12-04 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドＮｏｖｅｌｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマ活性化されるコンフォーマル誘電体膜
JP2020017698A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP2021039975A (ja) * 2019-08-30 2021-03-11 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04167431A (ja) * 1990-10-31 1992-06-15 Handotai Process Kenkyusho:Kk 半導体装置の製造方法
WO1992012535A1 (en) * 1991-01-08 1992-07-23 Fujitsu Limited Process for forming silicon oxide film
JPH07153702A (ja) * 1993-11-29 1995-06-16 Nec Corp 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JP2011086965A (ja) * 2003-06-20 2011-04-28 Tokyo Electron Ltd 処理方法及び処理システム
JP2014532304A (ja) * 2011-09-23 2014-12-04 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドＮｏｖｅｌｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマ活性化されるコンフォーマル誘電体膜
JP2020017698A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP2021039975A (ja) * 2019-08-30 2021-03-11 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法

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