(57)【要約】【課題】３種類以上の表面を有する基板に対し、特定の１つの表面のみに選択的に膜を形成する技術を提供する。【解決手段】基板上へ膜を形成する方法は、第１の基板領域と、第１の基板領域とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有する第２の基板領域とを有する基板を準備することと、第２の基板領域への膜の成膜を阻害する第１の自己組織化単分子膜が吸着可能な中間膜を、第２の基板領域の表面に選択的に形成することと、次いで、中間膜の表面に選択的に第１の自己組織化単分子膜を吸着させることと、次いで、第１の基板領域の表面に選択的に膜を形成することとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上へ膜を形成する方法であって、
第１の基板領域と、前記第１の基板領域とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有する第２の基板領域とを有する基板を準備することと、
前記第２の基板領域への前記膜の成膜を阻害する第１の自己組織化単分子膜が吸着可能な中間膜を、前記第２の基板領域の表面に選択的に形成することと、
次いで、前記中間膜の表面に選択的に前記第１の自己組織化単分子膜を吸着させることと、
次いで、前記第１の基板領域の表面に選択的に前記膜を形成することと、
を有する、方法。
【請求項２】
前記第１基板領域は、ａ−Ｓｉ膜または金属膜を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記膜は、金属膜または金属化合物膜である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記膜は、ＴｉＮ膜である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の基板領域は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、カーボン膜からなる群から選択された少なくとも２種の材料が前記２種類以上の表面を形成している、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記中間膜は、誘電体膜である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記中間膜は、Ａｌ２Ｏ３膜である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記中間膜を形成することに先立って実施される、前記基板に対し、前記第２の基板領域の表面のみに中間膜を形成することが可能となる処理を行うことをさらに有する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の基板領域の表面のみに中間膜を形成することが可能となる処理は、前記第１の基板領域の表面に選択的に吸着可能であり、かつ中間膜の成膜を阻害する機能を有する第２の自己組織化単分子膜を、前記第１の基板領域に吸着させる処理である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の基板領域の表面のみに中間膜を形成することが可能となる処理は、前記基板表面にプラズマ処理を施し、前記第１の基板領域の表面を前記中間膜が形成されない表面に改質する処理である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
基板に膜を形成するシステムであって、
基板を搬送するための搬送装置を有する搬送室と、
前記搬送室に連結された、中間膜を成膜する装置と、
前記搬送室に連結された、対象膜を成膜する装置と、
前記搬送室に連結された、自己組織化単分子膜を吸着させる装置と、
前記搬送装置、前記中間膜を成膜する装置、前記対象膜を成膜する装置、および前記自己組織化単分子膜を吸着させる装置を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法が実施されるように、搬送装置、前記中間膜を成膜する装置、前記膜を成膜する装置、および前記自己組織化単分子膜を吸着させる装置を制御する、システム。
【請求項１２】
基板に膜を形成するシステムであって、
基板を搬送するための搬送装置を有する搬送室と、
前記搬送室に連結された、中間膜を成膜する装置と、
前記搬送室に連結された、対象膜を成膜する装置と、
前記搬送室に連結された、自己組織化単分子膜を吸着させる装置と、
前記搬送室に連結された、プラズマ処理する装置と、
を具備し、
前記制御部は、請求項１０に記載の方法が実施されるように、前記搬送装置、前記中間膜を成膜する装置、前記膜を成膜する装置、前記自己組織化単分子膜を吸着させる装置、および前記プラズマ処理する装置を制御する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、選択的に膜を形成する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、基板の特定の表面領域に選択的に膜を形成する技術として、フォトグラフィ技術が広く用いられている。例えば、下層配線形成後に絶縁膜を成膜し、フォトリソグラフィおよびエッチングによりトレンチおよびビアホールを有するデュアルダマシン構造を形成し、トレンチおよびビアホールにＣｕ等の導電膜を埋め込んで配線を形成する。
【０００３】
しかし、近時、半導体デバイスの微細化が益々進んでおり、フォトリソグラフィ技術では位置合わせ精度が十分でない場合も生じている。
【０００４】
このため、フォトリソグラフィ技術を用いずに、基板の特定の領域の表面に、選択的に膜を形成する手法が求められている。そのような手法として、膜形成を望まない基板領域の表面に自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer:ＳＡＭ)を形成し、ＳＡＭが形成されていない基板領域の表面のみに膜形成する技術が提案されている（例えば特許文献１〜４、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５０１９０２号公報
【特許文献２】特表２００７−５３３１５６号公報
【特許文献３】特表２０１０−５４０７７３号公報
【特許文献４】特表２０１３−５２００２８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Hashemi,F.S.M. et.al ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8(48), pp33264-33272, November 7, 2016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、３種類以上の表面を有する基板に対し、特定の１つの表面のみに選択的に膜を形成する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一実施形態に係る方法は、基板上へ膜を形成する方法であって、第１の基板領域と、前記第１の基板領域とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有する第２の基板領域とを有する基板を準備することと、前記第２の基板領域への前記膜の成膜を阻害する第１の自己組織化単分子膜が吸着可能な中間膜を、前記第２の基板領域の表面に選択的に形成することと、次いで、前記中間膜の表面に選択的に前記第１の自己組織化単分子膜を吸着させることと、次いで、前記第１の基板領域の表面に選択的に前記膜を形成することと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、３種類以上の表面を有する基板に対し、特定の１つの表面のみに選択的に膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る選択的成膜方法を示すフローチャートである。
【図２】第１の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る選択的成膜方法を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る選択的成膜方法を示す工程断面図である。
【図５】一実施形態に係る選択的成膜方法を実施するための成膜システムの一例を示す模式図である。
【図６】図５のシステムの成膜装置およびＳＡＭ形成装置として用いることができる処理装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
＜経緯および概要＞
最初に、本開示の方法の経緯および概要について説明する。
ＳＡＭを用いた選択成膜は、従来、例えば、表面が金属である第１の基板領域および表面が誘電体である第２の基板領域を有する基板に対して行われる。すなわち、例えば、表面が金属である第１の基板領域に、チオール系ＳＡＭを吸着させることにより、誘電体膜の成膜を阻害させ、第２の基板領域にのみ誘電体膜を成膜する（例えば非特許文献１）。
【００１２】
しかし、このような手法では、基板が３種類以上の表面を有する場合、そのうち１つの表面に選択的に所望の膜を形成することは困難である。
【００１３】
そこで、本開示の一実施形態では、第１の基板領域と、第１の基板領域とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有する第２の基板領域とを有する基板において、第１の基板領域の表面のみに選択的に対象膜を成膜するにあたり、以下の第１〜第３工程を実施する。第１工程は、第２の基板領域への対象膜の成膜を阻害する第１のＳＡＭが吸着可能な中間膜を、第２の基板領域の表面に選択的に成膜する工程である。第２工程は、第１工程の後、中間膜の表面に選択的に第１のＳＡＭを吸着させる工程である。第３工程は、第２工程の後、第１の基板領域の表面に選択的に対象膜を成膜する工程である。
【００１４】
すなわち、本開示の一実施形態では、３種類以上の異なる表面のうち、膜形成しない第２の基板領域の複数種類の表面に対し、中間膜を形成することにより、基板の表面を２種類の表面のみを有する状態とする。この状態で、保護膜で覆われた第２の基板領域の表面に対象膜の成膜を阻害する第１のＳＡＭを吸着させることにより、第１の基板領域の表面のみに選択的に所定の膜を形成することができる。
【００１５】
この場合に、第１の工程に先立って、基板に対し、第２の基板領域の表面のみに中間膜を形成することが可能となる処理を行う工程（第４工程）を実施することが好ましい。これにより、容易に中間膜を第２の基板領域表面のみに形成することができる。第４工程の例として、基板表面にプラズマ処理を施し、第１の基板領域の表面を中間膜が形成されない表面に改質する処理を挙げることができる。第４工程の他の例として、第１の基板領域の表面に選択的に吸着可能であり、かつ中間膜の成膜を阻害する機能を有する第２のＳＡＭを第１の基板領域に吸着させる処理を挙げることができる。
【００１６】
＜具体的な実施形態＞
次に、具体的な実施形態について説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
最初に、第１の実施形態について説明する。
図１は第１の実施形態に係る選択的成膜方法を示すフローチャート、図２はその工程断面図である。
本実施形態では、複数種類の表面（アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、カーボン（Ｃ）膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜）を有する基板のうち、ａ−Ｓｉ膜の表面のみに選択的に対象膜を形成する例について説明する。
【００１８】
まず、基体１０上にａ−Ｓｉ膜２、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５が形成されており、ａ−Ｓｉ膜２が形成された第１の基板領域２０と、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５が形成された第２の基板領域３０とを有する基板１を準備する（ステップ１、図２の（ａ））。すなわち、第２の基板領域３０は、第１の基板領域２０とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有している。第２の基板領域３０は、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５の全てが存在しなくても、これらのうち少なくとも２種であればよい。本実施形態では、このような基板１の第１の基板領域２０の表面（ａ−Ｓｉ膜２の表面）のみに対象膜として金属膜または金属窒化膜等の金属化合物膜、例えばＴｉＮ膜を成膜する。基板１としては、典型的には、半導体からなる基体１０上にこれらの膜が形成された半導体基板（半導体ウエハ）が例示される。ただし、これに限るものではない。
【００１９】
次に、基板１の全面に、Ｈ２プラズマ処理を施す（ステップ２、図２の（ｂ））。この処理は、ａ−Ｓｉ膜２の表面を水素終端する処理である。この処理により、ａ−Ｓｉ膜の表面がＳｉ−Ｈとなり、次に形成される中間膜のａ−Ｓｉ膜２への成膜が阻害される。すなわち、この処理は、第２の基板領域３０の表面のみに中間膜６を形成することが可能となる処理である。
【００２０】
次に、対象膜、例えばＴｉＮ膜の成膜を阻害（ブロッキング）する第１のＳＡＭが吸着可能な中間膜６を、第２の基板領域３０のＣ膜３、ＳｉＮ膜４、およびＳｉＯ２膜５の表面に選択的に成膜する（ステップ３、図２の（ｃ））。
【００２１】
中間膜６としては、Ａｌ２Ｏ３膜等の誘電体膜を用いる。Ａｌ２Ｏ３膜の場合には、例えば、アルミニウムプリカーサとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用い、酸化剤としてＨ２Ｏガスを用いてＡＬＤにより成膜することができる。このとき、ａ−Ｓｉ膜２の表面は、水素終端されてＳｉ−Ｈとなっており、第２の基板領域３０の表面（Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５の表面）はＯＨが存在しているため、ＯＨを有する第２の基板領域３０の表面のみに選択的に中間層６が成膜される。中間膜６の厚さは１ｎｍ程度で十分である。
【００２２】
次に、中間膜６上に選択的に第１のＳＡＭ７を吸着させる（ステップ４、図２の（ｄ））。第１のＳＡＭ７は所定の有機化合物ガスを供給することにより形成することができる。第１のＳＡＭ７は、表面にＯＨを有する中間膜６の表面のみに吸着し、水素終端されたａ−Ｓｉ膜２の表面には吸着しない性質、および上述したように、対象膜、例えばＴｉＮ膜の成膜を阻害する性質を兼備する。
【００２３】
第１のＳＡＭ７を形成するための有機化合物としては、例えばシラン系化合物を挙げることができる。シラン系化合物としては、一般式Ｒ−ＳｉＣｌｘ（ｘ＝１、２、３）で表される化合物またはＲ′−Ｓｉ（Ｏ−Ｒ）３で表される化合物（シランカップリング剤）を用いることができる。ここで、Ｒ、Ｒ′はアルキル基等の官能基であり、Ｏ−Ｒは、加水分解可能な官能基、例えばメトキシ基、エトキシ基である。シランカップリング剤としては、例えばオクタメチルトリメトキシシラン（ＯＴＳ）を挙げることができる。
【００２４】
次に、第１の基板領域２０の表面のみに対象膜４０、例えばＴｉＮ膜を成膜する（ステップ５、図２の（ｅ））。すなわち、第１のＳＡＭ７は、対象膜４０の成膜を阻害する機能を有するため、結果的に第１の基板領域２０の表面（ａ−Ｓｉ膜２の表面）のみに選択的に対象膜４０、例えばＴｉＮ膜が成膜される。ＴｉＮ膜は、例えば、原料ガスとしてＴＤＭＡＴ等の有機化合物原料ガスまたはＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用いてＡＬＤにより成膜することができる。
【００２５】
ステップ５の対象膜４０の成膜の際に、ターゲット膜厚まで第１のＳＡＭ７のブロッキング機能が持たない場合は、ステップ４とステップ５を繰り返す。
【００２６】
以上により、第１の基板領域２０のａ−Ｓｉ膜２の表面のみに対象膜４０を所定の膜厚で形成するという目的が達成される。なお、対象膜４０を選択的に成膜する膜としては、ａ−Ｓｉ膜に限らず、金属膜、例えばＣｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕであってもよい。
【００２７】
その後、第１のＳＡＭ７および中間膜６をエッチングで除去し、得ようとするデバイスに応じて、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５の表面に対して適宜の処理を施す。
【００２８】
従来のＳＡＭを用いた選択成膜では、基板に３種類以上の異なる表面が存在する際に、そのうちの一つの表面のみに選択的に対象膜を成膜しようとすると、以下のような不都合が生じる。すなわち、対象膜を成膜しない表面が２種類以上ある場合、それらの面にＳＡＭを吸着させて成膜阻害（ブロッキング）を生じさせようとすると、その成膜阻害の程度が異なり、十分な選択成膜が行われない場合が生じる。特に、カーボン膜表面への成膜を阻害するＳＡＭとして適当な化合物が存在せず、対象膜を成膜しない表面にカーボン膜が含まれている場合には、ＳＡＭを利用した成膜阻害処理（ブロッキング処理）は困難であった。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、対象膜を成膜しない２種類以上の異なる表面を有する第２の基板領域３０に対し、対象膜の成膜を阻害（ブロッキング）する第１のＳＡＭ７が吸着可能な中間膜６を成膜する。これにより、基板表面が、第１のＳＡＭ７が吸着可能な中間膜６と、第１のＳＡＭ７が吸着しない第１の基板領域の表面（すなわちａ−Ｓｉ膜２の表面）の２種類となる。このため、中間膜６に選択的に対象膜４０の成膜をブロッキングする第１のＳＡＭ７を吸着して、第１の基板領域２０のみに対象膜４０を成膜することができる。
【００３０】
また、第１の実施形態では、ステップ３の中間膜６の成膜に先立って、基板表面をＨ２プラズマ処理するステップ２を実施することにより、第１の基板領域２０のａ−Ｓｉ膜２の表面を水素終端して、その部分の中間膜６の成膜をブロックする。これにより、容易に中間膜６の選択成膜可能な表面を形成することができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は第２の実施形態に係る選択的成膜方法を示すフローチャート、図４はその工程断面図である。
本実施形態においても第１の実施形態と同様、複数種類の表面（アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、カーボン（Ｃ）膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜）を有する基板のうち、ａ−Ｓｉ膜の表面のみに選択的に対象膜を成膜する例について説明する。
【００３２】
まず、基体１０上にａ−Ｓｉ膜２、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５が形成されており、ａ−Ｓｉ膜２が形成された第１の基板領域２０と、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５が形成された第２の基板領域３０とを有する基板１を準備する（ステップ１１、図４の（ａ））。これは第１の実施形態のステップ１と同様であり、第２の基板領域３０は、第１の基板領域２０とは異なる材料で形成された少なくとも２種類の表面を有している。本実施形態においても、第２の基板領域３０は、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５の全てが存在しなくても、これらのうち少なくとも２種であればよい。また、このような基板１の第１の基板領域２０のａ−Ｓｉ膜２の表面のみに対象膜として金属膜または金属窒化膜等の金属化合物膜、例えばＴｉＮ膜を成膜する。さらに、基板１としては、典型的には、半導体からなる基体１０上にこれらの膜が形成された半導体基板（半導体ウエハ）が例示される。ただし、これに限るものではない。
【００３３】
次に、第１の基板領域１０のａ−Ｓｉ膜２の表面に選択的に第２のＳＡＭ８を吸着させる（ステップ１２、図４の（ｂ））。第２のＳＡＭ８は、第１の基板領域の表面（ａ−Ｓｉ膜２の表面）に選択的に吸着可能であり、かつ中間膜６の成膜を阻害する機能を有する。第２のＳＡＭ８としては、例えば一般式Ｒ−ＳＨで表されるチオール系化合物を用いることができる。ここで、Ｒは、ハロゲン原子もしくはヘテロ原子を含んでいてもよい、置換または非置換の脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基である。チオール系化合物は、Ｓｉ膜や金属膜の表面には吸着し、酸化物やカーボンの表面には吸着しない性質を有し、かつ、それ自体の表面にＡｌ２Ｏ３膜等の誘電体膜が吸着しない性質を有する。
【００３４】
次に、第１の実施形態のステップ２と同様、第１のＳＡＭが吸着可能な中間膜６を、第２の基板領域３０のＣ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５表面に選択的に成膜する（ステップ１３、図４の（ｃ））。中間膜６として用いるＡｌ２Ｏ３膜等の誘電体膜は、第２のＳＡＭ８にブロッキングされて第２の基板領域３０の表面のみに選択的に成膜される。
【００３５】
次に、第２のＳＡＭ８をエッチングにより除去する（ステップ１４、図４（ｄ））。
【００３６】
次に、第１の実施形態のステップ４と同様、中間膜６上に選択的に第１のＳＡＭ７を吸着させる（ステップ１５、図４の（ｅ））。
【００３７】
次に、第１の実施形態のステップ５と同様、第１の基板領域２０の表面のみに対象膜４０、例えばＴｉＮ膜を成膜する（ステップ１６、図４の（ｆ））。
【００３８】
以上により、第１の基板領域２０のａ−Ｓｉ膜２の表面のみに対象膜４０を所定の膜厚で形成するという目的が達成される。なお、対象膜４０を選択的に成膜する膜としては、ａ−Ｓｉ膜に限らず、金属膜、例えばＣｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕであってもよい。
【００３９】
その後、第１のＳＡＭ７および中間膜６をエッチングで除去し、得ようとするデバイスに応じて、Ｃ膜３、ＳｉＮ膜４、ＳｉＯ２膜５の表面に対して適宜の処理を施す。
【００４０】
第２の実施形態においても、対象膜を成膜しない２種類以上の異なる表面を有する第２の基板領域３０に対し、対象膜の成膜を阻害（ブロッキング）する第１のＳＡＭ７が吸着可能な中間膜６を成膜する。これにより、基板表面が、第１のＳＡＭ７が吸着可能な中間膜６と、第１のＳＡＭ７が吸着しない第１の基板領域の表面（すなわちａ−Ｓｉ膜２の表面）の２種類となる。このため、中間膜６に選択的に対象膜４０の成膜をブロッキングする第１のＳＡＭ７を吸着して、第１の基板領域２０のみに対象膜４０を成膜することができる。
【００４１】
また、第２の実施形態では、ステップ１３の中間膜６の成膜に先立って、ａ−Ｓｉ膜に選択的に吸着可能で、かつＡｌ２Ｏ３等の誘電体膜からなる中間膜６の成膜を阻害する第２のＳＡＭ８を吸着するステップ１２を実施する。これにより、第１の基板領域２０の表面（ａ−Ｓｉ膜２の表面）への中間膜６の吸着をブロックすることができるので、容易に第２の基板領域３０のみに選択的に中間膜６を成膜することができる。
【００４２】
＜成膜システム＞
次に、本開示の一実施形態に係る選択的成膜方法を実施するためのシステムについて説明する。
本開示の一実施形態に係る選択的に膜を形成する方法は、バッチ装置、枚葉装置、セミバッチ装置のいずれの形態であってもよい。ただし、上記それぞれのステップにおいて最適な温度が異なる場合があり、また、基板の表面が酸化して表面状態が変化したときに各ステップの実施に支障をきたす場合がある。そのような点を考慮すると、各ステップを最適な温度に設定しやすく、かつ全てのステップを真空中で行うことができるマルチチャンバータイプの枚葉式成膜システムが好適である。
【００４３】
以下、このようなマルチチャンバータイプの枚葉式成膜システムについて説明する。
図５は、一実施形態に係る選択的成膜方法を実施するための成膜システムの一例を示す模式図である。
【００４４】
図５に示すように、成膜システム１００は、中間膜成膜装置２００、ＳＡＭ形成装置３００、対象膜成膜装置４００、プラズマ処理装置５００を有している。これら装置は、平面形状が七角形をなす真空搬送室１０１の４つの壁部にそれぞれゲートバルブＧを介して接続されている。真空搬送室１０１内は、真空ポンプにより排気されて所定の真空度に保持される。すなわち、成膜システム１００は、マルチチャンバータイプの真空処理システムであり、上述した選択的成膜方法を、真空を破ることなく連続して行えるものである。
【００４５】
中間膜成膜装置２００は、基板１の第２の基板領域３０に対し、ＡＬＤにより中間膜６、例えば、Ａｌ２Ｏ３膜を成膜するものである。
【００４６】
ＳＡＭ形成装置３００は、基板１の所定の膜に、ＳＡＭを形成するための有機化合物ガスを供給して、第１のＳＡＭ７または第２のＳＡＭ８を選択的に形成するためのものである。
【００４７】
対象膜成膜装置４００は、基板１の第１の基板領域２０の膜、例えばａ−Ｓｉ膜２に対し、ＡＬＤにより対象膜４０、例えば、ＴｉＮ膜を成膜するものである。
【００４８】
プラズマ処理装置５００は、Ｈ２プラズマによりａ−Ｓｉ膜２の表面を水素終端する処理や、第１のＳＡＭ７または第２のＳＡＭ８をエッチング除去する処理を行うためのものである。
【００４９】
真空搬送室１０１の他の３つの壁部には３つのロードロック室１０２がゲートバルブＧ１を介して接続されている。ロードロック室１０２を挟んで真空搬送室１０１の反対側には大気搬送室１０３が設けられている。３つのロードロック室１０２は、ゲートバルブＧ２を介して大気搬送室１０３に接続されている。ロードロック室１０２は、大気搬送室１０３と真空搬送室１０１との間で基板１を搬送する際に、大気圧と真空との間で圧力制御するものである。
【００５０】
大気搬送室１０３のロードロック室１０２取り付け壁部とは反対側の壁部には基板１を収容するキャリア（ＦＯＵＰ等）Ｃを取り付ける３つのキャリア取り付けポート１０５を有している。また、大気搬送室１０３の側壁には、基板１のアライメントを行うアライメントチャンバ１０４が設けられている。大気搬送室１０３内には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。
【００５１】
真空搬送室１０１内には、第１の搬送機構１０６が設けられている。第１の搬送機構１０６は、中間膜成膜装置２００、ＳＡＭ形成装置３００、対象膜成膜装置４００、プラズマ処理装置５００、ロードロック室１０２に対して基板１を搬送する。第１の搬送機構１０６は、独立に移動可能な２つの搬送アーム１０７ａ，１０７ｂを有している。
【００５２】
大気搬送室１０３内には、第２の搬送機構１０８が設けられている。第２の搬送機構１０８は、キャリアＣ、ロードロック室１０２、アライメントチャンバ１０４に対して基板１を搬送するようになっている。
【００５３】
成膜システム１００は、全体制御部１１０を有している。全体制御部１１０は、ＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）と、出力装置（プリンタ等）と、表示装置（ディスプレイ等）と、記憶装置（記憶媒体）とを有している。主制御部は、中間膜成膜装置２００、ＳＡＭ形成装置３００、対象膜成膜装置４００、プラズマ処理装置５００、真空搬送室１０１、およびロードロック室１０２の各構成部等を制御する。全体制御部１１０の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、成膜システム１００に、上記第１の実施形態および第２の実施形態の方法を行うための動作を実行させる。なお、各装置に下位の制御部を設け、全体制御部１１０を上位の制御部として構成してもよい。
【００５４】
以上のように構成される成膜システムにおいては、第２の搬送機構１０８により大気搬送室１０３に接続されたキャリアＣから基板１を取り出し、アライメントチャンバ１０４を経由した後に、いずれかのロードロック室１０２内に搬入する。そして、ロードロック室１０２内を真空排気した後、第１の搬送機構１０６により、基板１を、中間膜成膜装置２００、ＳＡＭ形成装置３００、対象膜成膜装置４００、およびプラズマ処理装置５００に搬送して、第１または第２の実施形態の処理を行う。その後、必要に応じて、プラズマ処理装置５００により第１のＳＡＭ７および中間膜６のエッチング除去を行う。
【００５５】
以上の処理が終了した後、第１の搬送機構１０６により基板１をいずれかのロードロック室１０２に搬送し、第２の搬送機構１０８によりロードロック室１０２内の基板１をキャリアＣに戻す。
【００５６】
以上のような処理を、複数の基板１について同時並行的に行って、所定枚数の基板１の選択的成膜処理が完了する。
【００５７】
これらの各処理を独立した枚葉装置で行うので、各処理に最適な温度に設定しやすく、また、一連の処理を真空を破ることなく行えるので、処理の過程での酸化を抑制することができる。
【００５８】
＜成膜処理およびＳＡＭ形成装置の例＞
次に、中間膜成膜装置２００、対象膜成膜装置４００のような成膜装置、およびＳＡＭ形成装置３００の一例について説明する。
図６は、成膜装置およびＳＡＭ形成装置として用いることができる処理装置の一例を示す断面図である。
【００５９】
中間膜成膜装置２００、対象膜成膜装置４００のような成膜装置、およびＳＡＭ形成装置３００は、同様の構成を有する装置とすることができ、例えば図６に示すような処理装置６００として構成することができる。
【００６０】
処理装置６００は、気密に構成された略円筒状の処理容器６０１を有しており、その中には基板１を水平に支持するためのサセプタ６０２が、処理容器６０１の底壁中央に設けられた円筒状の支持部材６０３により支持されて配置されている。サセプタ６０２にはヒーター６０５が埋め込まれており、このヒーター６０５はヒーター電源６０６から給電されることにより基板１を所定の温度に加熱する。なお、サセプタ６０２には、基板１を支持して昇降させるための複数のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ６０２の表面に対して突没可能に設けられている。
【００６１】
処理容器６０１の天壁には、成膜またはＳＡＭ形成のための処理ガスを処理容器６０１内にシャワー状に導入するためのシャワーヘッド６１０がサセプタ６０２と対向するように設けられている。シャワーヘッド６１０は、後述するガス供給機構６３０から供給されたガスを処理容器６０１内に吐出するためのものであり、その上部にはガスを導入するためのガス導入口６１１が形成されている。また、シャワーヘッド６１０の内部にはガス拡散空間６１２が形成されており、シャワーヘッド６１０の底面にはガス拡散空間６１２に連通した多数のガス吐出孔６１３が形成されている。
【００６２】
処理容器６０１の底壁には、下方に向けて突出する排気室６２１が設けられている。排気室６２１の側面には排気配管６２２が接続されており、この排気配管６２２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置６２３が接続されている。そして、この排気装置６２３を作動させることにより処理容器６０１内を所定の減圧（真空）状態とすることが可能となっている。
【００６３】
処理容器６０１の側壁には、真空搬送室１０１との間で基板１を搬入出するための搬入出口６２７が設けられており、搬入出口６２７はゲートバルブＧにより開閉されるようになっている。
【００６４】
ガス供給機構６３０は、中間膜の成膜、対象膜の成膜、またはＳＡＭの形成に必要なガスの供給源と、各供給源からガスを供給する個別配管、個別配管に設けられた開閉バルブおよびガスの流量制御を行うマスフローコントローラのような流量制御器等を有し、さらに、個別配管からのガスをガス導入口６１１を介してシャワーヘッド６１０に導くガス供給配管６３５を有している。
【００６５】
ガス供給機構６３０は、処理装置６００が中間膜６としてＡｌ２Ｏ３膜のＡＬＤ成膜を行う場合、例えば、原料ガスとしてＴＭＡガス、反応ガスとしてＨ２Ｏガスをシャワーヘッド６１０に供給する。また、ガス供給機構６３０は、処理装置６００が対象膜４０としてＴｉＮ膜のＡＬＤ成膜を行う場合、例えば、原料ガスとしてＴＤＭＡＴ等の有機化合物原料ガスまたはＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＮＨ３ガスをシャワーヘッド６１０に供給する。さらに、ガス供給機構６３０は、処理装置６００がＳＡＭの形成を行う場合、ＳＡＭを形成するための化合物の蒸気を処理容器６０１内に供給する。また、ガス供給機構６３０は、パージガスや伝熱ガスとしてＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスも供給できるように構成されている。
【００６６】
このように構成される処理装置６００においては、ゲートバルブＧを開にして搬入出口６２７から基板１を処理容器６０１内に搬入し、サセプタ６０２上に載置する。サセプタ６０２はヒーター６０５により所定温度に加熱されており、処理容器６０１内に不活性ガスが導入されることによりウエハＷが加熱される。そして、排気装置６２３の真空ポンプによりチャンバー６０１内を排気して、チャンバー６０１内の圧力を所定圧力に調整する。
【００６７】
次いで、処理装置６００が中間膜６としてＡｌ２Ｏ３膜のＡＬＤ成膜を行う場合、ガス供給機構６３０から、例えば、原料ガスとしてＴＭＡガス、反応ガスとしてＨ２Ｏガスを用い、これらを、処理容器６０１内のパージを挟んで交互に処理容器６０１内に供給する。また、処理装置６００が対象膜４０としてＴｉＮ膜のＡＬＤ成膜を行う場合、ガス供給機構６３０から、例えば、原料ガスとしてＴＤＭＡＴ等の有機化合物原料ガスまたはＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用い、これらを、処理容器６０１内のパージを挟んで交互に処理容器６０１内に供給する。さらに、処理装置６００がＳＡＭの形成を行う場合、ガス供給機構６３０から、ＳＡＭを形成するための有機化合物蒸気を処理容器６０１内に供給する。
【００６８】
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主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。
【００６９】
例えば、上記実施形態では、対象膜を成膜しない第２の基板領域の表面を構成する複数の膜として、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、Ｃ膜を用い、第１の基板領域の表面を構成する膜としてａ−Ｓｉ膜（または金属膜）の場合を示したが、これに限るものではない。また、上記実施形態では、対象膜としてＴｉＮ膜の例を示したが、これに限るものでもない。さらに、中間膜の材料も誘電体膜に限るものではなく、第１の基板領域を構成する材料および対象膜に応じて適宜設定される。例えば、第１の基板領域が酸化物系膜で、対象膜が酸化物系膜であってもよく、その場合は、第２の基板領域の表面を構成する複数の膜として、Ｓｉ膜や金属系膜等を用いることでき、中間膜としてもＳｉ膜や金属系膜等を挙げることができる。さらにまた、ＳＡＭを構成する化合物としても上記実施形態の化合物に限定されることなく、選択された中間膜および対象膜に応じて、中間膜に吸着し、かつ対象膜が吸着しない化合物を選択すればよい。
【００７０】
さらにまた、上記実施形態では、便宜上、第１の基板領域の表面、第２の基板領域の表面が平面状の場合を示したが、これに限らず、凹部等の所定の形状を有するものであってもよい。
【００７１】
さらにまた、上記実施の形態では、基板として半導体基板（半導体ウエハ）を用いた場合を示したが、これに限るものではなく、ガラス基板やセラミック基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１；基板
２；ａ−Ｓｉ膜
３；カーボン（Ｃ）膜
４；ＳｉＮ膜
５；ＳｉＯ２膜
６；中間膜（Ａｌ２Ｏ３膜）
７；第１のＳＡＭ（シラン系化合物）
８；第２のＳＡＭ（チオール系化合物）
１０；基体
２０；第１の基板領域
３０；第２の基板領域
４０；対象膜（ＴｉＮ膜）
１００；成膜システム
２００；中間膜成膜装置
３００；ＳＡＭ形成装置
４００；対象膜成膜装置
５００；プラズマ処理装置
６００；処理装置
【図１】
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【図２】
2020002452.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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