JP2021052069A - 成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高密度な自己組織化単分子膜を所望の領域に選択的に形成できる技術を提供する。【解決手段】基板上へ対象膜を形成する成膜方法であって、第１領域の表面に形成された第１材料の層と、第２領域の表面に形成された前記第１材料とは異なる第２材料の層と、を有する前記基板を準備する工程と、前記基板にアンモニアを含むガスを供給する工程と、前記基板に、自己組織化膜の原料ガスを供給し、前記第１材料の層の上に自己組織化膜を形成する工程と、を含む、成膜方法が提供される。【選択図】図２
Description
本開示は、成膜方法に関する。
特許文献１には、フォトリソグラフィ技術を用いずに、基板の特定の領域に選択的に対象膜を形成する技術が開示されている。具体的には、対象膜の形成を阻害する自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ）を基板の一部の領域に形成し、基板の残りの領域に対象膜を形成する技術が開示されている。
本開示は、高密度な自己組織化単分子膜を所望の領域に選択的に形成できる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、基板上へ対象膜を形成する成膜方法であって、第１領域の表面に形成された第１材料の層と、第２領域の表面に形成された前記第１材料とは異なる第２材料の層と、を有する前記基板を準備する工程と、前記基板にアンモニアを含むガスを供給する工程と、前記基板に、自己組織化膜の原料ガスを供給し、前記第１材料の層の上に自己組織化膜を形成する工程と、を含む、成膜方法が提供される。
一の側面によれば、高密度な自己組織化単分子膜を所望の領域に選択的に形成できる。
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。以下では図中における上下の方向又は関係を用いて説明するが、普遍的な上下の方向又は関係を表すものではない。
図１は、実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図２は、図１に示す各工程での基板の状態の一例を示す断面図である。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、それぞれ、図１に示す工程Ｓ１０１〜Ｓ１０２及びＳ１０４〜Ｓ１０５に対応する基板１０の状態を示す。
成膜方法は、図２（Ａ）に示すように基板１０を準備する工程Ｓ１０１を含む。準備することは、例えば、成膜装置の処理容器（チャンバ）の内部に基板１０を搬入することを含む。基板１０は、絶縁膜１１、ａ−Ｓｉ膜１２、酸化膜１２Ａ、及び下地基板１５を含む。
絶縁膜１１及びａ−Ｓｉ膜１２は、下地基板１５の一方の面（図２（Ａ）における上面）に設けられており、ａ−Ｓｉ膜１２の一方の面（図２（Ａ）における上面）には酸化膜１２Ａが設けられている。図２（Ａ）では、基板１０の表面に絶縁膜１１及び酸化膜１２Ａが露出している。
基板１０は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を有する。ここでは、一例として、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は平面視で隣り合っている。絶縁膜１１は第１領域Ａ１内で下地基板１５の上面に設けられ、ａ−Ｓｉ膜１２は第２領域Ａ２内で下地基板１５の上面に設けられる。酸化膜１２Ａは、第２領域Ａ２内でａ−Ｓｉ膜１２の上面に設けられる。
第１領域Ａ１の数は、図２（Ａ）では１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第１領域Ａ１が第２領域Ａ２を挟むように配置されてもよい。同様に、第２領域Ａ２の数は、図２（Ａ）では１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第２領域Ａ２が第１領域Ａ１を挟むように配置されてもよい。
なお、図２（Ａ）では第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のみが存在するが、第３領域がさらに存在してもよい。第３領域は、第１領域Ａ１の導電膜１１及び第２領域Ａ２の絶縁膜１２とは異なる材料の層が露出する領域である。第３領域は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に配置されてもよいし、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の外に配置されてもよい。
絶縁膜１１は、第１材料の層の一例である。第１材料は、一例として、ケイ素又は炭素を含む絶縁材料である。ケイ素又を含む第１材料は、具体的には、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化珪素、又は酸炭窒化ケイ素等である。以下、酸化ケイ素を、酸素とケイ素との組成比に関係なくＳｉＯとも表記する。同様に、窒化ケイ素をＳｉＮとも表記し、酸窒化ケイ素をＳｉＯＮとも表記し、炭化ケイ素をＳｉＣとも表記し、酸炭化珪素をＳｉＯＣとも表記し、酸炭窒化ケイ素をＳｉＯＣＮとも表記する。
また、炭素を含む第１材料の層は、例えばカーボン膜であり、ＳｏＣ(Spin on Carbon)膜、又は、下地基板１５の表面に塗布されたカーボン膜等である。本実施形態では、第１材料はＳｉＯであり、絶縁膜１１はＳｉＯ膜である。
ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜１２は、第２材料の層の一例である。ａ−Ｓｉ膜１２の表面には、酸化膜１２Ａが設けられている。酸化膜１２Ａは、一例として自然酸化によって形成されたアモルファスシリコンの酸化物である。アモルファスシリコンの酸化物は、周期的な規則構造を持たない。以下ではアモルファスシリコンの酸化物をアモルファスＳｉＯと記す。
なお、ここでは第２材料の層がａ−Ｓｉ膜である形態について説明するが、第２材料の層は、例えば、シリコン層又はポリシリコン層であってもよい。シリコン層とポリシリコン層の表面にも自然酸化膜が形成される。
下地基板１５は、例えばシリコンウェハ等の半導体基板である。基板１０は、下地基板１５と絶縁膜１１との間に、下地基板１５及び絶縁膜１１とは異なる材料で形成される下地膜をさらに含んでいてもよい。同様に、基板１０は、下地基板１５とａ−Ｓｉ膜１２との間に、下地基板１５及びａ−Ｓｉ膜１２とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有していてもよい。
このような下地膜は、例えば、ＳｉＮ層等であってもよい。ＳｉＮ層等は、例えば、エッチングをストップさせるエッチストップレイヤであってもよい。
成膜方法は、酸化膜１２Ａ（図２（Ａ）参照）としてのアモルファスＳｉＯを除去することにより、図２（Ｂ）に示すように基板１０を作製する工程Ｓ１０２を含む。アモルファスＳｉＯを除去するには、例えば、次のような処理を行えばよい。
フッ化水素（ＨＦ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、及び、これらのガスを希釈する不活性ガスを含む処理ガスを基板１０の表面に供給して、アモルファスＳｉＯをＨＦガス及びＮＨ３ガスと反応させることにより、ケイフッ化アンモニウム（ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム）の膜を生成する。そして、基板１０を支持するサセプタを加熱して、ａ−Ｓｉ膜１２上のケイフッ化アンモニウムの膜を昇華させることで除去する。これにより、酸化膜１２ＡとしてのアモルファスＳｉＯを除去することができる。
ここでは、このような酸化膜１２Ａの除去処理をＣＯＲ(Chemical Oxide Removal)処理と称す。ＣＯＲ処理は、プラズマを用いない化学的なプロセスとして行ってもよいし、プラズマを用いてもよい。また、ＨＦガスの代わりに、Ｆ２ガス、ＮＦ３ガス、ＣＨ３Ｆガス、ＳＦ６ガス、又はＣｌＦ３ガス等をＮＨ３ガスとともに用いてもよいし、これらのうちの２種類以上の混合ガスをＮＨ３ガスとともに用いてもよい。なお、不活性ガスとしては窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、キセノン（Ｘｅ）等のうちのいずれか１つ又は複数の含むガスを用いればよい。
シラン系のＳＡＭは、ヒドロキシ基（ＯＨ基）に吸着する性質を有する。本実施形態では、絶縁膜１１としてのＳｉＯの表面のＯＨ基にＳＡＭが選択的に吸着する状態を作るために、ＯＨ基を有する酸化膜１２Ａ（アモルファスＳｉＯ）を除去している。
なお、ＣＯＲ処理では、絶縁膜１１としてのＳｉＯの表面をＯＨ基で終端するとともに、酸化膜１２Ａが除去されたａ−Ｓｉ膜１２の表面を水素で終端できるプロセス条件にしてもよい。
ＳｉＯの表面をＯＨ基で終端すれば、ＳＡＭがより吸着しやすい状況になり、ａ−Ｓｉ膜１２をＨ終端すれば、ＳＡＭがより吸着しにくい状況になり、絶縁膜１１へのＳＡＭの吸着の選択性をより高めることができるからである。
以上のような工程Ｓ１０２により、酸化膜１２ＡとしてのアモルファスＳｉＯはａ−Ｓｉ膜１２の表面から除去される。このため、図２（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１、ａ−Ｓｉ膜１２、及び下地基板１５を含む基板１０が得られる。基板１０の第２領域Ａ２の表面には、ａ−Ｓｉ膜１２が露出する。
なお、ＣＯＲ処理で処理容器内に供給されるＮＨ３ガスはケイフッ化アンモニウムの生成に用いられるため、工程Ｓ１０２が終了した段階において、処理容器内にはＮＨ３ガスは殆ど存在しない状態である。
また、酸化膜１２Ａを除去する処理は、ＣＯＲ処理に限られず、例えば、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）のプラズマを利用したドライエッチング処理によって、酸化膜１２Ａを除去する処理であってもよい。
また、酸化膜１２Ａを除去する処理は、ウェットプロセスであってもよい。例えば、希フッ酸の溶液に基板１０を浸漬させることによって、基板１０から酸化膜１２Ａを除去してもよい。
成膜方法は、基板１０の表面にアンモニア（ＮＨ３）を含むガスを供給する工程Ｓ１０３を含む。後の工程Ｓ１０４でＳＡＭ１３（図２（Ｃ）参照）を形成する前に、プロセス雰囲気中にＮＨ３ガスを添加するためである。
ＮＨ３ガスをプロセス雰囲気中に添加すると、シラン系ＳＡＭの反応基とＮＨ３ガスとの反応によってシラン系ＳＡＭが反応活性な状態になり、絶縁膜１１の表面への吸着反応が速やかに行われ、吸着飽和までに要する時間を短縮でき、高密度なＳＡＭ１３（図２（Ｃ）参照）を比較的短時間で形成できるからである。また、シラン系ＳＡＭが反応活性な状態に変化することで、ウェハ内で均一なＳＡＭ１３の形成を実現することができる。なお、吸着飽和とは、絶縁膜１１の表面の略すべてのＯＨ基にＳＡＭが吸着することである。
また、シラン系のＳＡＭは、水分と激しく反応するので、水分を排除したプロセス雰囲気に制御するという観点から、アンモニア（ＮＨ３）を含むガスを供給する工程Ｓ１０３を設けている。なお、工程Ｓ１０３では基板１０の状態には特に変化はなく、図２（Ｂ）に示す状態のままである。
成膜方法は、図２（Ｃ）に示すように、ＳＡＭ１３を形成する工程Ｓ１０４を含む。
ＳＡＭ１３を形成するための有機化合物は、ＳＡＭの原料の一例であり、シラン系ＳＡＭであれば、フルオロカーボン系（CFx）あるいはアルキル系（CHx）のいずれの官能基を有する構造であってもよく、例えば、基板と結合する反応基は、クロロシラン（R-SiH[3-x]Cl[x]）、メトキシシラン（R-SiH[3-x](OCH3)[x]）、エトキシシラン(R-SiH[3-x](OCH2CH3)[x])でよい。
例えば、ガス状態のシラン系の有機化合物及びアルゴン（Ａｒ）の流量をそれぞれ５０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ及び１０００ｓｃｃｍ〜６０００ｓｃｃｍに設定して成膜装置の処理容器内の圧力を１ｔｏｒｒ〜１００ｔｏｒｒ（約１３３．３２Ｐａ〜約１３３３２．２Ｐａ）に設定し、基板１０が１００℃〜２５０℃になるようにサセプタを加熱する。工程Ｓ１０４は、工程Ｓ１０３と同一の処理容器で行えばよい。
このようなプロセス条件で工程Ｓ１０４を行うことにより、シラン系の有機化合物の選択性を利用して、絶縁膜１１の上にＳＡＭが吸着し、図２（Ｃ）に示すようにＳＡＭ１３を形成することができる。
工程Ｓ１０４でＳＡＭ１３を形成する際には、１つ前の工程Ｓ１０３によって処理容器内のプロセス雰囲気中にＮＨ３ガスが添加されているため、ガス状態のシラン系の有機化合物が反応活性な状態になる。
このような状態で絶縁膜１１の表面にＳＡＭが速やかに吸着することにより、比較的短時間で吸着飽和の状態になり、高密度でウェハ内で均一なＳＡＭ１３を比較的短時間で形成することができる。吸着飽和の状態は、絶縁膜１１の表面の略すべてのＯＨ基にＳＡＭが吸着し、ＳＡＭ１３の形成が完了した状態である。
上述のようなシラン系の有機化合物は、ＯＨ基に吸着しやすい化合物である。よって、ＳＡＭは、絶縁膜１１の表面に吸着し、ＯＨ基が存在しないａ−Ｓｉ膜１２の表面には吸着しない。この結果、処理容器内にシラン系のガス状の有機化合物を流しながら成膜を行うと、絶縁膜１１の表面にＳＡＭ１３が形成される。
このため、工程Ｓ１０４により、絶縁膜１１の表面にＳＡＭ１３が形成され、図２（Ｃ）に示すように、第１領域Ａ１に絶縁膜１１及びＳＡＭ１３、第２領域Ａ２にａ−Ｓｉ膜１２が形成された基板１０が得られる。図２（Ｃ）では、基板１０の表面にＳＡＭ１３及びａ−Ｓｉ膜１２が露出している。
図２（Ｃ）に示すＳＡＭ１３は、高配向性分子層になっている。高密度に形成された分子間のファンデルワールス力により、ＳＡＭ１３の分子が高い配向性と安定性を持つ状態になっている。ＳＡＭ１３は、後述する対象膜１４（図２（Ｄ）参照）の第１領域Ａ１への形成を阻害する。
成膜方法は、図２（Ｄ）に示すように、ＳＡＭ１３を用いて第２領域Ａ２に選択的に対象膜１４を形成する工程Ｓ１０５を含む。対象膜１４は、ＳＡＭ１３とは異なる材料、例えば金属、金属化合物又は半導体で形成される。ＳＡＭ１３は対象膜１４の形成を阻害するので、対象膜１４は第２領域Ａ２に選択的に形成される。なお、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に加えて第３領域が存在する場合、第３領域には対象膜１４が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。
対象膜１４は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法で形成される。対象膜１４は、例えば絶縁材料で形成される。第２領域Ａ２に元々存在するａ−Ｓｉ膜１２に、さらに絶縁膜である対象膜１４を積層できる。
対象膜１４は、例えば、ケイ素を含む絶縁材料で形成される。ケイ素を含む絶縁材料は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等である。
以上説明したように、本実施形態によれば、ａ−Ｓｉ膜１２の表面に存在する酸化膜１２Ａを除去してから、ＳＡＭ１３を形成するためのシラン系のガス状の有機化合物を反応活性な状態に変化させるＮＨ３ガスをプロセス雰囲気に添加した状態で、ＳＡＭ１３を形成する。
シラン系のガス状の有機化合物は、ＮＨ３ガスとの反応によって反応活性な状態になるので、絶縁膜１１としてのＳｉＯの表面にＳＡＭが速やかに吸着する。また、このときに、シラン系のガス状の有機化合物は、ＯＨ基が存在しないａ−Ｓｉ膜１２の表面には吸着しない。このようにして、高密度なＳＡＭ１３を絶縁膜１１の表面の第１領域Ａ１に選択的に形成することができる。
したがって、高密度なＳＡＭ１３を第１領域Ａ１に選択的に形成できる成膜方法を提供することができる。第１領域Ａ１は所望の領域の一例である。
また、シラン系ＳＡＭが反応活性な状態に変化することで、ウェハ内で均一なＳＡＭ１３の形成を実現することができる。このため、高密度で均一なＳＡＭ１３を第１領域Ａ１に選択的に形成することができる。
また、工程Ｓ１０２で酸化膜１２Ａを除去する際に、絶縁膜１１としてのＳｉＯの表面がＯＨ基で終端され、ａ−Ｓｉ膜１２の表面が水素で終端されている状況が得られれば、絶縁膜１１へのＳＡＭの吸着速度がさらに速くなるとともに、ａ−Ｓｉ膜１２にＳＡＭが吸着しないことによってＳＡＭが絶縁膜１１に吸着する選択性がさらに高まる。
このような場合には、より高密度なＳＡＭ１３をより短い時間で形成することが可能である。
したがって、本実施形態に係る成膜方法によれば、スループットをより向上することができ、生産性のより高い半導体製造プロセスを実現することができる。
また、上述のように高密度なＳＡＭ１３を絶縁膜１１の表面の第１領域Ａ１に選択的に形成できるため、工程Ｓ１０５ではａ−Ｓｉ膜１２の表面の第２領域Ａ２に対象膜１４を選択的に形成することができる。
なお、以上では、工程Ｓ１０３（ＮＨ３ガスの供給）を行ってから工程Ｓ１０４（ＳＡＭ１３の形成）を行う形態について説明したが、工程Ｓ１０３と工程Ｓ１０４を同時に行ってもよい。工程Ｓ１０３と工程Ｓ１０４を同時に行えば、工程Ｓ１０１からＳ１０５までの処理に要する時間を短縮することができ、スループットをより向上させることができる。
また、工程Ｓ１０３と工程Ｓ１０４とを繰り返し行ってもよい。すなわち、工程Ｓ１０４でＳＡＭ１３を形成した後に、再びＮＨ３ガスを供給してから、再度ＳＡＭ１３を形成してもよい。このように工程Ｓ１０３と工程Ｓ１０４とを繰り返すことにより、例えば、工程Ｓ１０４を１回行った状態ではＳＡＭ１３の密度をまだ高くできる余地があるような場合に、最終的に得られるＳＡＭ１３の密度をより高くすることができる。また、ＳＡＭ１３の均一性をさらに高くすることができる。この結果、より密度が高く、より均一性の高いＳＡＭ１３を形成することができる。
また、以上では、工程Ｓ１０１とＳ１０３との間で、酸化膜１２Ａ（図２（Ａ）参照）を除去する工程Ｓ１０２を行う形態について説明したが、工程Ｓ１０２を行わなくてもよい。例えば、工程Ｓ１０１において、予め酸化膜１２Ａを除去した基板１０を準備してもよい。また、ａ−Ｓｉ膜１２の表面の酸化膜が問題にならない程度である場合に、工程Ｓ１０１からＳ１０３に直接的に進行してもよい。
また、以上では、工程Ｓ１０１から工程Ｓ１０５の処理をすべて同一の処理容器で行う形態について説明したが、工程Ｓ１０２の酸化膜１２Ａの除去処理と、工程Ｓ１０３のＮＨ３ガスの供給処理及び工程Ｓ１０４のＳＡＭ１３の形成処理と、工程Ｓ１０５の対象膜１４の形成処理とは、成膜装置の異なる処理容器で行ってもよい。例えば、工程Ｓ１０２でプラズマによるドライエッチング、又は、ウェットエッチングを行う場合や、工程Ｓ１０５をＳＡＭ１３とは別の処理容器で形成したい場合に有用である。
また、工程Ｓ１０３のＮＨ３ガスの供給処理、工程Ｓ１０４のＳＡＭ１３の形成処理、及び工程Ｓ１０５の対象膜１４の形成処理を同一の処理容器で行い、工程Ｓ１０２の酸化膜１２Ａの除去処理を別の処理容器で行うようにしてもよい。例えば、工程Ｓ１０２でプラズマによるドライエッチング、又は、ウェットエッチングを行う場合に有用である。
また、工程Ｓ１０２の酸化膜１２Ａの除去処理、工程Ｓ１０３のＮＨ３ガスの供給処理、及び工程Ｓ１０４のＳＡＭ１３の形成処理を同一の処理容器で行い、工程Ｓ１０５の対象膜１４の形成処理は別の処理容器で行うようにしてもよい。例えば、工程Ｓ１０５をＳＡＭ１３とは別の処理容器で形成したい場合に有用である。
なお、工程Ｓ１０１の準備と、工程Ｓ１０２の除去処理とは、同一の処理容器で行うことになる。
＜成膜システム＞
次に、本開示の一実施形態に係る成膜方法を実施するためのシステムについて説明する。
次に、本開示の一実施形態に係る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成膜方法は、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。
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３は、一実施形態に係る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。ここでは特に断らない限り、基板１０に対して処理を行う場合について説明する。
図３に示すように、成膜システム１００は、ＣＯＲ処理装置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。
ＣＯＲ処理装置２００は、基板１０（図２（Ａ）参照）に対するＣＯＲ処理を行う処理装置である。ＣＯＲ処理をプラズマを用いて行う場合には、ＣＯＲ処理装置２００がプラズマ生成用の高周波電源を有していればよい。
ＳＡＭ形成装置３００は、基板１０（図２（Ｃ）参照）のＳＡＭ１３を形成するために、ＳＡＭ１３を形成するためのシラン系の有機化合物のガスを供給して、ＳＡＭ１３を選択的に形成する装置である。
対象膜成膜装置４００は、基板１０（図２（Ｄ）参照）の対象膜１４としての酸化ケイ素（ＳｉＯ）膜等をＣＶＤ又はＡＬＤにより成膜する装置である。
プラズマ処理装置５００は、酸化膜１２Ａをプラズマによるドライエッチングで除去する処理、又は、ＳＡＭ１３をエッチング除去する処理を行うためのものである。
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１０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。
大気搬送室１０３のロードロック室１０２の取り付け壁部とは反対側の壁部には基板１０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１０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。
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、ＣＯＲ処理装置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１０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。
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１０を搬送するようになっている。
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、ＣＯＲ処理装置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、実施形態の成膜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。
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１０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１０を、ＣＯＲ処理装置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、実施形態の成膜処理を行う。その後、必要に応じて、プラズマ処理装置５００によりＳＡＭ１３等のエッチング除去を行う。
以上の処理が終了した後、第１の搬送機構１０６により基板１０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１０をキャリアＣに戻す。
以上のような処理を、複数の基板１０について同時並行的に行って、所定枚数の基板１０の選択的成膜処理が完了する。
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。
＜成膜処理およびＳＡＭ形成装置の例＞
次に、ＣＯＲ処理装置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。
次に、ＣＯＲ処理装置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４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。
ＣＯＲ処理装置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４に示すような処理装置６００として構成することができる。
処理装置６００は、気密に構成された略円筒状の処理容器（チャンバ）６０１を有しており、その中には基板１０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１０を所定の温度に加熱する。なお、サセプタ６０２には、基板１０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。
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。
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。
処理容器６０１の側壁には、真空搬送室１０１との間で基板１０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。
ガス供給機構６３０は、対象膜１４の成膜、またはＳＡＭ１３等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。
ガス供給機構６３０は、処理装置６００が対象膜１４として酸化ケイ素（ＳｉＯ）のＡＬＤ成膜を行う場合、有機化合物原料ガスと反応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。
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１０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が加熱される。そして、排気装置６２３の真空ポンプにより処理容器６０１内を排気して、処理容器６０１内の圧力を所定圧力に調整する。
次いで、処理装置６００が対象膜１４として酸化ケイ素（ＳｉＯ）のＡＬＤ成膜を行う場合、ガス供給機構６３０から、有機化合物原料ガスと反応ガスを、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の蒸気を処理容器６０１内に供給する。
以上、本開示に係る成膜方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１０ 基板
１１ 絶縁膜
１２ ａ−Ｓｉ膜
１２Ａ 酸化膜
１３ ＳＡＭ
１４ 対象膜
１５ 下地基板
１１ 絶縁膜
１２ ａ−Ｓｉ膜
１２Ａ 酸化膜
１３ ＳＡＭ
１４ 対象膜
１５ 下地基板
Claims (10)
- 基板上へ対象膜を形成する成膜方法であって、
第１領域の表面に形成された第１材料の層と、第２領域の表面に形成された前記第１材料とは異なる第２材料の層と、を有する前記基板を準備する工程と、
前記基板にアンモニアを含むガスを供給する工程と、
前記基板に、自己組織化膜の原料ガスを供給し、前記第１材料の層の上に自己組織化膜を形成する工程と、
を含む、成膜方法。 - 前記基板にアンモニアを含むガスを供給する工程の前に、前記第２材料の層上の前記第２材料の酸化層を除去する工程を含む、請求項１に記載の成膜方法。
- 前記自己組織化膜を形成する工程を、前記アンモニアを含むガスを供給する工程の後に行う、請求項１又は２に記載の成膜方法。
- 前記アンモニアを含むガスを供給する工程と、前記自己組織化膜を形成する工程とを繰り返し行う、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記酸化層を除去する工程は、前記酸化層を除去するとともに、前記第１材料の層の表面をヒドロキシ基で終端する工程である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記酸化層を除去する工程は、前記酸化層を除去するとともに、前記第２材料の層の表面を水素で終端する工程である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記第１材料は、ケイ素又は炭素を含む絶縁材料である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記第２材料の層は、アモルファスシリコン層、シリコン層、又はポリシリコン層である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記自己組織化膜の原料は、シラン系の自己組織化膜の原料である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記第２材料の層の表面に前記対象膜を形成する工程をさらに含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の成膜方法。
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