(57)【要約】【課題】導体装置の製造工程を削減する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、第１の積層工程と、第２の積層工程と、脱離工程とを含む。第１の積層工程では、凹部が形成された基板上に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜が積層される。第２の積層工程では、少なくとも凹部の底部および側壁が重合体膜によって覆われている状態で、基板上に封止膜が積層される。脱離工程では、基板を第１の温度に加熱することにより重合体膜を解重合させ、封止膜の下層の重合体膜を封止膜を介して脱離させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成された基板上に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜を積層する第１の積層工程と、
少なくとも前記凹部の底部および側壁が前記重合体膜によって覆われている状態で、前記基板上に封止膜を積層する第２の積層工程と、
前記基板を第１の温度に加熱することにより前記重合体膜を解重合させ、前記封止膜の下層の前記重合体膜を前記封止膜を介して脱離させる脱離工程と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の積層工程の後に、前記基板を前記第１の温度よりも低い第２の温度に加熱することにより、前記凹部を除く前記基板の表面に積層された前記重合体膜を除去する除去工程を含み、
前記第２の積層工程は、前記除去工程の後に行われる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の積層工程では、前記重合体膜が積層された前記基板上に、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）により前記封止膜が積層される請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の積層工程では、プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）により前記封止膜が積層される請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記封止膜は、シリコン酸化膜である請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１には、多層構造の半導体装置において、層間絶縁膜により基板上の凹部を埋め込む際の埋め込み不良として形成される空間（エアギャップ）を利用することにより、層間絶縁膜の比誘電率を小さくする技術が開示されている。エアギャップが形成された層間絶縁膜の上面は、化学機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化される。そして、層間絶縁膜上に、バリア膜が積層される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、半導体装置の製造工程を削減することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面は、半導体装置の製造方法であって、第１の積層工程と、第２の積層工程と、脱離工程とを含む。第１の積層工程では、凹部が形成された基板上に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜が積層される。第２の積層工程では、少なくとも凹部の底部および側壁が重合体膜によって覆われている状態で、基板上に封止膜が積層される。脱離工程では、基板を第１の温度に加熱することにより重合体膜を解重合させ、封止膜の下層の重合体膜を封止膜を介して脱離させる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、半導体装置の製造工程を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態における半導体製造装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態における半導体製造装置の一例を示す横断面図である。
【図３】図３は、処理容器とプラズマ生成ボックスとの位置関係の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本開示の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、基板の断面の一例を示す図である。
【図６】図６は、重合体膜が積層された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図７】図７は、封止膜が積層された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図８】図８は、重合体膜が除去された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図９】図９は、封止膜上に他の膜が積層された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本開示の第１の実施形態における実験結果の一例を示す基板の断面図である。
【図１１】図１１は、本開示の第２の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、重合体膜の一部が除去された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、封止膜が積層された後の基板の断面の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本開示の第２の実施形態における実験結果の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本開示の第２の実施形態における実験結果の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示される半導体装置の製造方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される半導体装置の製造方法が限定されるものではない。
【０００９】
ところで、エアギャップが形成された層間絶縁膜の上面の凹凸が大きいと、次の工程で層間絶縁膜上に別な膜を均一に積層することが難しくなる。層間絶縁膜上に積層される膜の厚さの均一性が低下すると、その膜によって得られる特性がばらつく場合がある。そのため、層間絶縁膜の上面は、ＣＭＰ法等により研磨されることで平坦化される。
【００１０】
ＣＭＰ法では、半導体装置が形成された基板が１枚ずつ研磨される。そのため、研磨の工程により、半導体装置の製造に時間がかかる。
【００１１】
そこで、本開示は、半導体装置の製造工程を削減することができる技術を提供する。
【００１２】
（第１の実施形態）
［半導体製造装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における半導体製造装置１の一例を示す縦断面図である。図２は、本開示の一実施形態における半導体製造装置１の一例を示す横断面図である。半導体製造装置１は、装置本体１０および制御装置１００を備える。
【００１３】
装置本体１０は、例えばステンレス鋼で構成された略円筒状のカバー部材１１を有する。カバー部材１１内には、例えば石英により構成され、下端に開口を有する処理容器１４が配置されている。処理容器１４は、上下方向に長い略円筒形状である。処理容器１４の天井には、例えば石英等により構成された天板１６が設けられている。また、処理容器１４の下端の開口には、例えばステンレス鋼等により略円筒状に形成されたマニホールド１８がＯリング等のシール部材を介して連結されている。なお、マニホールド１８の部分も例えば石英等で構成され、処理容器１４と一体化して形成されてもよい。
【００１４】
処理容器１４の下端は、マニホールド１８によって支持されている。マニホールド１８の下方からは、例えば石英等により構成されたウエハボート２２が処理容器１４内に挿入される。ウエハボート２２は、複数の支柱２２ａを有する。複数の支柱２２ａには、上下方向に所定間隔で溝が形成されている。それぞれの基板Ｗは、複数の支柱２２ａの溝によって、上下方向に所定の間隔をあけて保持される。本実施形態において、ウエハボート２２は、例えば１００枚の基板Ｗを保持する。本実施形態の半導体製造装置１により、半導体装置に含まれる構造物が、それぞれの基板Ｗに形成される。
【００１５】
ウエハボート２２は、例えば石英等により構成された保温筒２４を介してテーブル２６上に載置されている。テーブル２６は、マニホールド１８の下端の開口を開閉する蓋部２８を貫通する回転軸３０に支持されている。蓋部２８は、例えばステンレス鋼で構成される。回転軸３０の下端は、回転機構３６に接続されており、回転機構３６は、回転軸３０を回転させる。回転軸３０が回転することにより、回転軸３０を中心として、ウエハボート２２に保持された複数の基板Ｗが回転する。回転軸３０が貫通する蓋部２８の開口部には、例えば磁性流体シール３２が配置されている。磁性流体シール３２により、処理容器１４内を気密にシールしつつ、回転軸３０の回転が可能となる。蓋部２８とマニホールド１８とは、例えばＯリング等のシール部材３４を介して接続されている。
【００１６】
ウエハボート２２、保温筒２４、テーブル２６、蓋部２８、回転軸３０、磁性流体シール３２、および回転機構３６は、一体的に、例えば図示しないボートエレベータ等の昇降機構によって処理容器１４内に挿入される。なお、テーブル２６が蓋部２８に固定され、ウエハボート２２を回転させることなく基板Ｗの処理が行われるようにしてもよい。
【００１７】
マニホールド１８には、処理容器１４内にガスを供給する配管４６および配管４７が接続されている。配管４６および配管４７は、例えば石英等により構成され、マニホールド１８の側壁を貫通し、処理容器１４内を処理容器１４の側壁に沿って上方向へ延伸している。処理容器１４内に位置する配管４６の側壁には、複数のガス吐出口４６ａが、上下所方向に所定の間隔をあけて形成されている。配管４６を介して供給されたガスは、それぞれのガス吐出口４６ａを介して処理容器１４内に供給される。また、処理容器１４内に位置する配管４７の側壁にも、複数のガス吐出口４７ａが、上下方向に所定の間隔をあけて形成されている。配管４７を介して供給されたガスは、それぞれのガス吐出口４７ａを介して処理容器１４内に供給される。
【００１８】
配管４６には、バルブ４２ｂおよびバルブ４２ｃの一端が接続されている。バルブ４２ｂの他端には、ＭＦＣ（Mass  Flow  Controller）等の流量制御器４１ｂを介してガス供給源４０ｂが接続されている。ガス供給源４０ｂは、第１のモノマーのガスの供給源である。本実施形態において、第１のモノマーは、例えばアミンである。ガス供給源４０ｂから供給されたガスは、流量制御器４１ｂによって流量が調整されて配管４６に供給され、それぞれのガス吐出口４６ａを介して処理容器１４内に供給される。
【００１９】
また、バルブ４２ｃの他端には、ＭＦＣ等の流量制御器４１ｃを介してガス供給源４０ｃが接続されている。ガス供給源４０ｃは、第２のモノマーのガスの供給源である。本実施形態において、第２のモノマーは、例えばイソシアネートである。ガス供給源４０ｃから供給されたガスは、流量制御器４１ｃによって流量が調整されて配管４６に供給され、それぞれのガス吐出口４６ａを介して処理容器１４内に供給される。
【００２０】
なお、本実施形態では、第１のモノマーのガスと第２のモノマーのガスとが１つの配管４６を介して処理容器１４内に供給されるが、開示の技術はこれに限られない。第１のモノマーのガスと第２のモノマーのガスとは、別々の配管４６を介して処理容器１４内に供給されてもよい。
【００２１】
配管４７には、バルブ４２ｄおよびバルブ４２ｅの一端が接続されている。バルブ４２ｄの他端には、ＭＦＣ等の流量制御器４１ｄを介してガス供給源４０ｄが接続されている。ガス供給源４０ｄは、前駆体ガスの供給源である。本実施形態において、前駆体ガスは、例えばジイソプロピルアミノシランガスである。ガス供給源４０ｄから供給された前駆体ガスは、流量制御器４１ｄによって流量が調整されて配管４７に供給され、それぞれのガス吐出口４７ａを介して処理容器１４内に供給される。
【００２２】
また、バルブ４２ｅの他端には、ＭＦＣ等の流量制御器４１ｅを介してガス供給源４０ｅが接続されている。ガス供給源４０ｅは、パージガスの供給源である。本実施形態において、パージガスは、例えば窒素ガスである。ガス供給源４０ｅから供給されたパージガスは、流量制御器４１ｅによって流量が調整されて配管４７に供給され、それぞれのガス吐出口４７ａを介して処理容器１４内に供給される。
【００２３】
マニホールド１８には、排気管８０を介して排気装置８１が接続されている。排気装置８１により、排気管８０を介して処理容器１４内のガスが排気される。
【００２４】
また、処理容器１４の側壁には、処理容器１４の長手方向に沿って開口７０が形成されており、当該開口７０には、プラズマ区画壁７２で区画されたプラズマ生成ボックス６４が設けられている。プラズマ生成ボックス６４には、例えば図２に示されるように、例えば石英等により構成された配管４５が、プラズマ区画壁７２に沿って上下方向に延伸して配置されている。プラズマ生成ボックス６４内に位置する配管４５の側壁には、複数のガス吐出口４５ａが、上下所方向に所定の間隔をあけて形成されている。配管４５を介して供給されたガスは、それぞれのガス吐出口４５ａを介してプラズマ生成ボックス６４内に供給される。
【００２５】
配管４５には、バルブ４２ａの一端が接続されている。バルブ４２ａの他端には、ＭＦＣ等の流量制御器４１ａを介してガス供給源４０ａが接続されている。ガス供給源４０ａは、反応ガスの供給源である。本実施形態において、反応ガスは、例えば酸素ガスである。ガス供給源４０ａから供給された反応ガスは、流量制御器４１ａによって流量が調整されて配管４５に供給され、それぞれのガス吐出口４５ａを介してプラズマ生成ボックス６４内に供給される。
【００２６】
また、プラズマ区画壁７２の対向する側壁には、上下方向に沿って電極６６が配置されている。プラズマ区画壁７２の対向する側壁に沿って配置された電極６６は、プラズマ区画壁７２の上端で接続されている。即ち、電極６６は、例えば図３に示されるように、プラズマ区画壁７２の上端で折り返されており、略１ターンのコイルとして機能する。図３は、処理容器１４とプラズマ生成ボックス６４との位置関係の一例を示す模式図である。
【００２７】
電極６６には、整合器６９を介して高周波電源６８が電気的に接続されている。高周波電源６８は、整合器６９を介して、プラズマ生成用の高周波電力を電極６６に供給する。本実施形態において、高周波電源６８は、例えば４ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの範囲内の周波数、一例としては１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を、整合器６９を介して電極６６に供給する。電極６６は、整合器６９を介して高周波電源６８から供給された高周波電力によって、プラズマ生成ボックス６４内に誘導磁界を形成する。
【００２８】
プラズマ生成ボックス６４内に供給された反応ガスは、プラズマ生成ボックス６４内に形成された誘導磁界によって励起され、プラズマ化される。そして、プラズマに含まれるイオンや活性種等が、開口７０を介して処理容器１４内に供給される。
【００２９】
なお、電極６６は、図示しない絶縁保護カバーで覆われており、絶縁保護カバーの内部には、図示しない冷媒通路が設けられている。当該冷媒流路内に、窒素ガス等の冷媒が流れることにより、電極６６の温度上昇が抑制される。
【００３０】
また、カバー部材１１の内側壁であって、処理容器１４の周囲には、ウエハボート２２に保持された複数の基板Ｗを加熱するための加熱部８４が設けられている。
【００３１】
制御装置１００は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して装置本体１０の各部を制御することにより、基板Ｗにプラズマ処理等の所定の処理を実行する。
【００３２】
［半導体装置の製造方法］
図４は、本開示の第１の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。図４に例示された半導体装置の製造方法は、主に制御装置１００が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。
【００３３】
図４に例示された半導体装置の製造方法では、例えば図５に例示される基板Ｗが準備される。図５は、基板Ｗの断面の一例を示す図である。準備される基板Ｗは、凹部２０１が形成されたベース部材２００を有する。凹部２０１は、溝または有底の穴である。ベース部材２００は、例えばシリコンである。例えば図５に例示された複数の基板Ｗがウエハボート２２に保持されて処理容器１４内に搬入される。
【００３４】
そして、基板Ｗ上に重合体膜が積層される（Ｓ１０）。ステップＳ１０は、第１の積層工程の一例である。ステップＳ１０では、加熱部８４により、基板Ｗの温度が第１のモノマーおよび第２のモノマーの蒸着重合に適した温度となるように、それぞれの基板Ｗが加熱される。蒸着重合に適した温度は、モノマーの種類に応じて定めることができ、例えば４０℃〜１５０℃である。本実施形態において、蒸着重合に適した温度は、例えば８０℃である。
【００３５】
基板Ｗの温度が蒸着重合に適した温度で安定した後、制御装置１００は、バルブ４２ｂおよびバルブ４２ｃを開状態に制御する。そして、流量制御器４１ｂによって所定の流量に制御された第１のモノマーのガスと、流量制御器４１ｃによって所定の流量に制御された第２のモノマーのガスとが、配管４６を介してガス吐出口４６ａから処理容器１４内に供給される。処理容器１４内に供給された第１のモノマーと第２のモノマーとは、基板Ｗの表面において蒸着重合し、例えば図６に示されるように、基板Ｗの表面に重合体膜２０２が積層される。図６は、重合体膜２０２が積層された後の基板Ｗの断面の一例を示す図である。２種類のモノマーがアミンおよびイソシアネートである場合、基板Ｗの表面には、尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜２０２が積層される。
【００３６】
重合体膜２０２は、凹部２０１の底部および側壁、ならびに、凹部２０１を除く基板Ｗの上面に積層される。本実施形態において、少なくとも凹部２０１の底部および側壁は、重合体膜２０２によって覆われている。基板Ｗ上に所定の厚さの重合体膜２０２が積層された後、制御装置１００は、バルブ４２ｂおよびバルブ４２ｃを閉状態に制御する。重合体膜２０２の厚さは、例えば６０ｎｍ以上の厚さである。なお、重合体膜２０２は、少なくとも凹部２０１の底部全体および側壁全体を覆うように積層される厚さであれば、６０ｎｍ未満の厚さであってもよい。
【００３７】
次に、少なくとも凹部２０１の底部および側壁が重合体膜２０２によって覆われている状態で、基板Ｗ上に封止膜が積層される（Ｓ１１）。ステップＳ１１は、第２の積層工程の一例である。本実施形態において、封止膜は、低温酸化膜（ＬＴＯ：Low  Temperature  Oxide）である。ＬＴＯは、例えば低温で成膜されたシリコン酸化膜であり、高温で形成された熱酸化膜に比べて疎な膜である。ステップＳ１１では、加熱部８４により、基板Ｗの温度が所定の温度となるようにそれぞれの基板Ｗが加熱される。所定の温度は、例えば室温以上２５０℃未満の範囲内の温度である。室温とは、例えば２５℃以上３０度以下の範囲内の温度である。本実施形態において、所定の温度は、例えば２００℃である。
【００３８】
基板Ｗの温度が所定の温度で安定した後、制御装置１００は、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）により、重合体膜２０２が積層された基板Ｗの表面に封止膜を積層する。ＡＬＤでは、吸着工程、第１のパージ工程、反応工程、および第２のパージ工程が、この順番で所定回数繰り返される。
【００３９】
吸着工程では、バルブ４２ｄが開状態に制御され、流量制御器４１ｄによって所定の流量に制御された前駆体ガスが、配管４７を介してガス吐出口４７ａから処理容器１４内に供給される。これにより、処理容器１４内に供給された前駆体ガスの分子が基板Ｗの表面に吸着する。そして、バルブ４２ｄが閉状態に制御される。
【００４０】
第１のパージ工程では、バルブ４２ｅが開状態に制御され、流量制御器４１ｅによって所定の流量に制御されたパージガスが、配管４７を介してガス吐出口４７ａから処理容器１４内に供給される。これにより、基板Ｗの表面に過剰に吸着した前駆体ガスの分子が除去される。そして、バルブ４２ｅが閉状態に制御される。
【００４１】
反応工程では、バルブ４２ａが開状態に制御され、流量制御器４１ａによって所定の流量に制御された反応ガスが、配管４５を介してガス吐出口４５ａからプラズマ生成ボックス６４内に供給される。そして、高周波電源６８から整合器６９を介して高周波電力が電極６６に供給され、プラズマ生成ボックス６４内に誘導磁界が形成される。これにより、プラズマ生成ボックス６４内に供給された反応ガスがプラズマ化され、プラズマに含まれるイオンや活性種等と、基板Ｗの表面に吸着した前駆体ガスの分子とが反応し、基板Ｗの表面に原子層１層分の封止膜が積層される。そして、バルブ４２ａが閉状態に制御され、高周波電源６８から電極６６への高周波電力の供給が停止される。
【００４２】
これにより、重合体膜２０２上には、例えば図７に示されるように、封止膜２０３が積層される。図７は、封止膜２０３が積層された後の基板Ｗの断面の一例を示す図である。本実施形態では、重合体膜２０２上には、例えば２ｎｍ以上の厚さの封止膜２０３が積層される。
【００４３】
次に、基板Ｗに積層された重合体膜を脱離させる（Ｓ１２）。そして、本フローチャートに示された半導体装置の製造方法が終了する。ステップＳ１２は、脱離工程の一例である。ステップＳ１２では、基板Ｗの温度が第１の温度となるようにそれぞれの基板Ｗが加熱される。第１の温度は、重合体膜２０２が第１のモノマーおよび第２のモノマーに解重合するのに適した温度である。解重合に適した温度は、モノマーの種類に応じて定めることができる。第１のモノマーおよび第２のモノマーが、アミンおよびイソシアネートである場合、第１の温度は、例えば２５０℃以上の温度である。本実施形態において、第１の温度は、例えば４００℃である。
【００４４】
これにより、封止膜２０３の下層の重合体膜２０２が第１のモノマーおよび第２のモノマーに解重合し、ガスとなって重合体膜２０２を介して処理容器１４内に脱離する。ここで、第１のモノマーおよび第２のモノマーが解重合した場合、解重合した第１のモノマーおよび第２のモノマーのガスによって封止膜２０３とベース部材２００との間のガスの圧力が高まる。そして、解重合した第１のモノマーおよび第２のモノマーのガスが、重合体膜２０２を介して処理容器１４内に脱離する際、封止膜２０３を押し上げる。これにより、凹部２０１内に積層された重合体膜２０２の形状に沿って凹んでいた封止膜２０３が上に押し上げられる。これにより、例えば図８に示されるように、封止膜２０３が平坦化される。図８は、重合体膜２０２が除去された後の基板Ｗの断面の一例を示す図である。なお、凹部２０１を除く基板Ｗの上面では、重合体膜２０２がガスとなって脱離することで、封止膜２０３がベース部材２００上に落ちる。
【００４５】
ここで、基板上の凹部に絶縁膜を埋め込む際に埋め込み不良を故意に発生させ、絶縁膜の埋め込み不良としてエアギャップを形成することも可能である。しかし、その場合、凹部に埋め込まれた絶縁膜は、凹部以外の基板Ｗ上にも積層される。また、凹部とその周辺では、基板Ｗ上に積層された絶縁膜の高さが異なる場合がある。基板の上面の凹凸が大きいと、エアギャップの上にさらに他の膜が積層される場合、当該他の膜を均一な厚さで積層させることが難しい。そのため、基板の上面は、ＣＭＰ法等により研磨されることで平坦化される。しかし、研磨の工程は時間がかかるため、半導体装置の製造に時間がかかることになる。
【００４６】
これに対し、本実施形態の半導体製造装置１では、封止膜２０３の下層の重合体膜２０２を脱離させる際に、封止膜２０３が平坦化される。そのため、封止膜２０３の下にエアギャップが形成された後に、基板Ｗを研磨する必要がない。これにより、例えば図９に示されるように、封止膜２０３の下にエアギャップが形成された後に、基板Ｗを研磨することなく、封止膜２０３上に保護膜等の他の膜２０４を積層することができる。従って、半導体装置の製造工程の中で、研磨の工程を１つ省くことができる。これにより、半導体装置の製造に要する時間を短縮することができる。
【００４７】
［実験結果］
図１０は、本開示の第１の実施形態における実験結果の一例を示す基板Ｗの断面図である。実験では、幅の異なる溝を有する基板Ｗに対して、１２０ｎｍの厚さの重合体膜２０２が積層され、その上に２ｎｍの封止膜２０３が積層され、封止膜２０３の下層の重合体膜２０２が除去された。基板Ｗに形成された溝の深さは、２００ｎｍである。
【００４８】
図１０に例示されるように、溝の幅がいずれの場合であっても、重合体膜２０２が除去された後の封止膜２０３の形状が平坦になっている。これにより、封止膜２０３の上に保護膜等の他の膜を積層する際に、封止膜２０３を研磨する必要がない。従って、半導体装置の製造に要する時間を短縮することができる。
【００４９】
以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の積層工程と、第２の積層工程と、脱離工程とを含む。第１の積層工程では、凹部２０１が形成された基板Ｗ上に、複数種類のモノマーの重合により生成された尿素結合を有する重合体の膜である重合体膜２０２が積層される。第２の積層工程では、少なくとも凹部２０１の底部および側壁が重合体膜２０２によって覆われている状態で、基板Ｗ上に封止膜２０３が積層される。脱離工程では、基板Ｗを第１の温度に加熱することにより封止膜２０３を解重合させ、封止膜２０３の下層の封止膜２０３を封止膜２０３を介して脱離させる。これにより、半導体装置の製造工程を削減することができる。
【００５０】
また、上記した実施形態において、第２の積層工程では、重合体膜２０２が積層された基板Ｗ上に、ＡＬＤにより封止膜２０３が積層される。これにより、重合体膜２０２の上面の形状に沿って封止膜２０３をコンフォーマルに積層することができる。
【００５１】
また、上記した実施形態において、封止膜２０３は、シリコン酸化膜である。これにより、脱離工程において、封止膜２０３の下層で解重合した複数種類のモノマーのガスが、封止膜２０３を介して脱離することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、重合体膜２０２が積層された後、封止膜２０３が積層される。これに対し、本実施形態では、重合体膜２０２が積層された後、凹部２０１以外の基板Ｗの上面の重合体膜２０２が除去され、その後に封止膜２０３が積層される点が第１の実施形態とは異なる。なお、半導体製造装置１の構成は、第１の実施形態において説明された半導体製造装置１と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
［半導体装置の製造方法］
図１１は、本開示の第２の実施形態における半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１１に例示された半導体装置の製造方法は、主に制御装置１００が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。なお、以下に説明する点を除き、図１１において、図４と同じ符号が付された処理は、図４において説明された処理と同様であるため、説明が省略される。
【００５４】
ステップＳ１０において基板Ｗ上に重合体膜２０２が積層された後、基板Ｗ上の重合体膜２０２が部分的に除去される（Ｓ２０）。ステップＳ２０は、除去工程の一例である。ステップＳ２０では、基板Ｗの温度が第２の温度となるようにそれぞれの基板Ｗが加熱される。第２の温度は、重合体膜２０２が第１のモノマーおよび第２のモノマーに解重合する温度であって、第１の温度よりも低い温度である。第１の温度は、モノマーの種類に応じて定めることができる。本実施形態において、第２の温度は、例えば２９０℃である。
【００５５】
これにより、基板Ｗ上に積層された重合体膜２０２が上方から順に第１のモノマーおよび第２のモノマーに解重合し、ガスとなって処理容器１４内に脱離する。本実施形態では、凹部２０１を除く基板Ｗの表面に積層された重合体膜２０２が除去されるまで、ステップＳ２０が継続される。これにより、基板Ｗの断面は、例えば図１２のようになる。図１２は、重合体膜２０２の一部が除去された後の基板Ｗの断面の一例を示す図である。ステップＳ２０が実行された後の基板Ｗでは、例えば図１２に示されるように、凹部２０１を除く基板Ｗの表面２００ａから重合体膜２０２が除去されている。ただし、凹部２０１の底部および側壁は、重合体膜２０２によって覆われたままになっている。
【００５６】
次に、基板Ｗ上に封止膜が積層される（Ｓ１１）。これにより、基板Ｗの断面は、例えば図１３のようになる。図１３は、封止膜２０３が積層された後の基板Ｗの断面の一例を示す図である。ステップＳ２０が実行されることにより、凹部２０１を除く基板Ｗの表面２００ａから重合体膜２０２が除去されているため、ステップＳ１１が実行されることにより、基板Ｗの表面２００ａには、重合体膜２０２を介さずに封止膜２０３が積層される。これにより、ベース部材２００の表面２００ａと封止膜２０３の密着性が向上する。これにより、封止膜２０３よりも上に積層された膜に対して研磨等の物理的な力が加わる処理が行われた場合に封止膜２０３がベース部材２００から剥がれてしまうことを防止することができる。その後、ステップＳ１２が実行されることにより、凹部２０１内において封止膜２０３の下層の重合体膜２０２が脱離し、基板Ｗの断面は、例えば図８に例示された基板Ｗの断面と同様の状態になる。
【００５７】
［実験結果］
図１４および図１５は、本開示の第２の実施形態における実験結果の一例を示す基板Ｗの断面図である。図１４および図１５に例示された実験結果では、幅の異なる溝を有する基板Ｗに対して、所定の厚さの重合体膜２０２が積層され、基板Ｗが第２の温度で１０分間加熱された。そして、２ｎｍの厚さの封止膜２０３が積層された後、封止膜２０３の下層の重合体膜２０２が除去された。図１４では、６０ｎｍの厚さの重合体膜２０２が積層され、図１５では、１２０ｎｍの厚さの重合体膜２０２が積層された。図１４および図１５において、基板Ｗに形成された溝の深さは、いずれも２００ｎｍである。
【００５８】
図１４の実験結果では、積層された重合体膜２０２の膜厚に対して、第２の温度で加熱される時間が長かったため、凹部２０１の側壁の上部の重合体膜２０２が脱離していた。そのため、封止膜２０３が積層された際に、封止膜２０３と凹部２０１の側壁の上部とが密着し、封止膜２０３の下層の重合体膜２０２が脱離しても、封止膜２０３が凹部２０１の側壁の上部の位置で平坦化されたと考えられる。なお、図１４の実験結果では、凹部２０１内と凹部２０１を除く基板Ｗの表面とで、封止膜２０３の高さが異なる場合があるものの、いずれの溝の幅においても、重合体膜２０２が脱離した後の封止膜２０３は、平坦になっている。
【００５９】
これに対し、図１５の実験結果では、第２の温度で加熱された後も、凹部２０１の底部および側壁の全体が重合体膜２０２で覆われているため、凹部２０１内の封止膜２０３が、凹部２０１を除く基板Ｗの表面上の封止膜２０３と同じ高さとなっている。そのため、封止膜２０３が全体的に平坦になっている。
【００６０】
図１４および図１５の結果から、基板Ｗが第２の温度で加熱される時間は、凹部２０１を除く基板Ｗの表面上の重合体膜２０２が全て脱離するまでに要する時間以上であって、凹部２０１の側壁の上部が露出するまでに要する時間未満であることが好ましい。これにより、凹部２０１が形成された基板Ｗ上に、全体的に平坦な封止膜２０３を形成することができる。
【００６１】
以上、第２の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における半導体装置の製造方法は、第１の積層工程の後に、基板Ｗを第１の温度よりも低い第２の温度に加熱することにより、凹部２０１を除く基板Ｗの表面に積層された重合体膜２０２を除去する除去工程を含む。また、第２の積層工程は、除去工程の後に行われる。これにより、ベース部材２００の表面２００ａと封止膜２０３の密着性を向上させることができる。
【００６２】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６３】
例えば、上記した各実施形態では、ＡＬＤにより封止膜２０３が積層されたが、開示の技術はこれに限られず、プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）により封止膜２０３が積層されてもよい。プラズマＣＶＤにより封止膜２０３が積層される場合、加熱部８４は、基板Ｗの温度が例えば１００℃となるようにそれぞれの基板Ｗを加熱する。そして、配管４５のガス吐出口４５ａから、それぞれ所定の流量に制御された処理ガスがプラズマ生成ボックス６４内に供給される。処理ガスは、例えば、酸素ガスおよびＴＭＳ（トリメチルシラン）ガスの混合ガスである。
【００６４】
そして、高周波電源６８から整合器６９を介して高周波電力が電極６６に供給され、プラズマ生成ボックス６４内に誘導磁界が形成される。これにより、プラズマ生成ボックス６４内に供給された処理ガスがプラズマ化され、プラズマに含まれるイオンや活性種等により、基板Ｗの表面にシリコン酸化膜である封止膜２０３が積層される。
【００６５】
また、上記した各実施形態では、重合体膜２０２を構成する重合体の一例として尿素結合を有する重合体が用いられたが、重合体膜２０２を構成する重合体としては、尿素結合以外の結合を有する重合体が用いられてもよい。尿素結合以外の結合を有する重合体としては、例えば、ウレタン結合を有するポリウレタン等が挙げられる。ポリウレタンは、例えば、アルコール基を有するモノマーとイソシアネート基を有するモノマーとを共重合させることにより合成することができる。また、ポリウレタンは、所定の温度に加熱されることにより、アルコール基を有するモノマーとイソシアネート基を有するモノマーとに解重合する。
【００６６】
また、上記した各実施形態では、重合体膜２０２を封止する封止膜２０３として、低温で成膜されたシリコン酸化膜等の低温酸化膜を例に説明したが、封止膜２０３としては、シリコン酸化膜等の低温酸化膜の他、シリコン窒化膜等の低温窒化膜が用いられてもよい。低温窒化膜は、例えばプラズマＣＶＤ等により低温（例えば２００℃程度）で成膜され、高温（数百℃）で成膜されたシリコン窒化膜よりも疎な膜である。
【００６７】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ｗ  基板
１  半導体製造装置
１０  装置本体
１４  処理容器
２２  ウエハボート
４０  ガス供給源
４１  流量制御器
４２  バルブ
４５  配管
４５ａ  ガス吐出口
４６  配管
４６ａ  ガス吐出口
４７  配管
４７ａ  ガス吐出口
６４  プラズマ生成ボックス
６６  電極
６８  高周波電源
６９  整合器
７０  開口
７２  プラズマ区画壁
８４  加熱部
１００  制御装置
２００  ベース部材
２００ａ  表面
２０１  凹部
２０２  重合体膜
２０３  封止膜
２０４  他の膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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