JP2023007137A - Film forming method and film forming device - Google Patents

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Abstract

To provide a technique for precisely forming, in a desired region, an organic film that inhibits the formation of a target film.SOLUTION: A film formation method includes the steps (A) to (D): (A) preparing a substrate having, on its surface, a first region where a first film is exposed and a second region where a second film made of a material different from that of the first film is exposed; (B) supplying an organic compound to the surface of the substrate to form an organic film on both the first region and the second region; (C) selectively removing the organic film from the first region of the first region and the second region; and (D) selectively forming a first target film in the first region of the first region and the second region using the organic film remaining in the second region.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。 The present disclosure relates to a film forming method and a film forming apparatus.

特許文献1に記載の成膜方法は、下記(1)~(5)を含む。(1)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。(2)第2の基板領域の表面に選択的に中間膜を形成する。(3)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。(4)第1の基板領域の表面に選択的に対象膜を形成する。(5)対象膜の形成後、第1の自己組織化単分子膜と中間膜をエッチングで除去する。 The film forming method described in Patent Document 1 includes the following (1) to (5). (1) A substrate is provided having a first substrate region and a second substrate region having at least two types of surfaces formed of a material different from that of the first substrate region. (2) selectively forming an intermediate film on the surface of the second substrate region; (3) selectively adsorbing the first self-assembled monolayer on the surface of the intermediate film; (4) selectively forming a target film on the surface of the first substrate region; (5) After forming the target film, the first self-assembled monolayer and the intermediate film are removed by etching.

特許文献2に記載の成膜方法は、下記(1)~(2)を含む。(1)材料が異なる第1表面と第2表面のうち第1表面上にパッシベーション層を気相反応物質から選択的に形成する。第1表面は金属で形成され、第2表面は誘電体で形成される。(2)第1表面上に形成されたパッシベーション層を用いて、第2表面上に対象の層を気相反応物質から選択的に堆積する。対象の層の材料は、パッシベーション層の表面にも堆積し得るが、パッシベーション層の表面をエッチングすることで、リフトオフによって除去し得る。 The film forming method described in Patent Document 2 includes the following (1) to (2). (1) A passivation layer is selectively formed on the first surface of the first surface and the second surface, which are made of different materials, from a vapor phase reactant. The first surface is formed of metal and the second surface is formed of dielectric. (2) selectively depositing a layer of interest on a second surface from a vapor phase reactant using a passivation layer formed on the first surface; The material of the layer of interest may also deposit on the surface of the passivation layer, but may be removed by lift-off by etching the surface of the passivation layer.

特許2020-2452号公報Japanese Patent No. 2020-2452 特開2018-137435号公報JP 2018-137435 A

本開示の一態様は、対象膜の形成を阻害する有機膜を所望の領域に精度良く形成する、技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique for forming an organic film that inhibits formation of a target film in a desired region with high accuracy.

本開示の一態様の成膜方法は、下記(A)~(D)を含む。(A)第1膜が露出する第1領域と、前記第1膜とは異なる材料で形成される第2膜が露出する第2領域とを表面に有する基板を準備する。(B)前記基板の前記表面に対して有機化合物を供給し、前記第1領域と前記第2領域の両方に有機膜を形成する。(C)前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域から選択的に前記有機膜を除去する。(D)前記第2領域に残る前記有機膜を用い、前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域に選択的に第1対象膜を形成する。 A film formation method of one embodiment of the present disclosure includes the following (A) to (D). (A) Prepare a substrate having, on its surface, a first region where a first film is exposed and a second region where a second film made of a material different from the first film is exposed. (B) supplying an organic compound to the surface of the substrate to form an organic film on both the first region and the second region; (C) selectively removing the organic film from the first region of the first region and the second region; (D) Using the organic film remaining in the second region, a first target film is selectively formed in the first region out of the first region and the second region.

本開示の一態様によれば、対象膜の形成を阻害する有機膜を所望の領域に精度良く形成できる。 According to one aspect of the present disclosure, an organic film that inhibits formation of a target film can be accurately formed in a desired region.

図1は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flow chart showing a film forming method according to one embodiment. 図2は、図1のステップS1の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of step S1 in FIG. 図3は、図1のステップS3の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of step S3 in FIG. 図4は、図1のステップS4の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of step S4 in FIG. 図5は、図1のステップS5の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of step S5 in FIG. 図6は、図1のステップS6の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of step S6 in FIG. 図7は、図1のステップS7の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of step S7 in FIG. 図8は、一実施形態に係る成膜装置を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a film forming apparatus according to one embodiment. 図9は、図8の第1処理部の一例を示す断面図である。9 is a cross-sectional view showing an example of the first processing section of FIG. 8. FIG. 図10は、実験例1の各種原子の濃度分布を示す図である。10 is a diagram showing concentration distributions of various atoms in Experimental Example 1. FIG. 図11は、実験例2の各種原子の濃度分布を示す図である。11 is a diagram showing concentration distributions of various atoms in Experimental Example 2. FIG. 図12は、実験例3の各種原子の濃度分布を示す図である。12 is a diagram showing concentration distributions of various atoms in Experimental Example 3. FIG. 図13は、実験例4の各種原子の濃度分布を示す図である。13 is a diagram showing concentration distributions of various atoms in Experimental Example 4. FIG.

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same or corresponding configurations, and explanations thereof may be omitted.

[成膜方法]
先ず、図1~図7を参照して、本実施形態に係る成膜方法について説明する。成膜方法は、例えば図1に示すステップS1~S7を含む。なお、成膜方法は、少なくともステップS1、S3~S5を含めばよく、例えばステップS2、S6~S7を含まなくてもよい。成膜方法は、図1に示すステップS1~S7以外のステップを含んでもよい。
[Deposition method]
First, a film forming method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. The film forming method includes steps S1 to S7 shown in FIG. 1, for example. Note that the film forming method may include at least steps S1 and S3 to S5, and may not include steps S2 and S6 to S7, for example. The film forming method may include steps other than steps S1 to S7 shown in FIG.

図1のステップS1は、図2に示すように、基板1を準備することを含む。基板1は、その表面に、第1膜11が露出する第1領域A1と、第2膜12が露出する第2領域A2とを有する。第2膜12は、第1膜11とは異なる材料で形成される。第1膜11と第2膜12は、下地基板10の上に形成される。下地基板10は、シリコンウェハ、又は化合物半導体ウェハである。化合物半導体ウェハは、例えばGaAsウェハ、SiCウェハ、GaNウェハ、又はInPウェハである。 Step S1 of FIG. 1 involves preparing a substrate 1, as shown in FIG. The substrate 1 has, on its surface, a first region A1 where the first film 11 is exposed and a second region A2 where the second film 12 is exposed. The second film 12 is made of a material different from that of the first film 11 . A first film 11 and a second film 12 are formed on a base substrate 10 . The underlying substrate 10 is a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. Compound semiconductor wafers are, for example, GaAs wafers, SiC wafers, GaN wafers or InP wafers.

第1膜11は、例えば誘電体膜である。誘電体膜と下地基板10の間に、導電膜などが形成されてもよい。誘電体膜は、例えば層間絶縁膜である。層間絶縁膜は、好ましくは低誘電率(Low-k)膜である。誘電体膜は、特に限定されないが、例えばSiO膜、SiN膜、SiOC膜、SiON膜、又はSiOCN膜である。ここで、SiO膜とは、シリコン(Si)と酸素(O)を含む膜という意味である。SiO膜におけるSiとOの原子比は1:1には限定されない。SiN膜、SiOC膜、SiON膜、及びSiOCN膜について同様である。 The first film 11 is, for example, a dielectric film. A conductive film or the like may be formed between the dielectric film and the underlying substrate 10 . The dielectric film is, for example, an interlayer insulating film. The interlayer insulating film is preferably a low dielectric constant (Low-k) film. The dielectric film is not particularly limited, but is, for example, a SiO film, SiN film, SiOC film, SiON film, or SiOCN film. Here, the SiO film means a film containing silicon (Si) and oxygen (O). The atomic ratio of Si and O in the SiO film is not limited to 1:1. The same applies to the SiN film, SiOC film, SiON film, and SiOCN film.

第2膜12は、上記の通り、第1膜11とは異なる材料で形成される。第2膜12は、例えば金属膜である。金属膜は、特に限定されないが、例えば、Cu膜、Co膜、Ru膜、又はW膜である。なお、本実施形態では第1膜11が誘電体膜であって且つ第2膜12が金属膜であるが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、第1膜11が金属膜であって且つ第2膜12が誘電体膜であってもよい。 The second film 12 is made of a material different from that of the first film 11, as described above. The second film 12 is, for example, a metal film. The metal film is not particularly limited, but is, for example, a Cu film, a Co film, a Ru film, or a W film. Although the first film 11 is a dielectric film and the second film 12 is a metal film in this embodiment, the technology of the present disclosure is not limited to this. For example, the first film 11 may be a metal film and the second film 12 may be a dielectric film.

第1領域A1と第2領域A2とは、基板1の板厚方向片側(例えば、表面側)に設けられる。第1領域A1の数、及び第2領域A2の数は、特に限定されない。また、第1領域A1と第2領域A2は、図2では隣接しているが、離れていてもよい。 The first area A1 and the second area A2 are provided on one side of the substrate 1 in the thickness direction (for example, on the surface side). The number of first regions A1 and the number of second regions A2 are not particularly limited. Moreover, although the first area A1 and the second area A2 are adjacent to each other in FIG. 2, they may be separated from each other.

なお、基板1は、その表面に、不図示の第3領域を有してもよい。第3領域は、例えばバリア膜が露出する領域である。バリア膜は、金属膜と誘電体膜の間に形成され、金属膜から誘電体膜への金属拡散を抑制する。バリア膜は、特に限定されないが、例えば、TaN膜、又はTiN膜である。ここで、TaN膜とは、タンタル(Ta)と窒素(N)を含む膜という意味である。TaN膜におけるTaとNの原子比は1:1には限定されない。TiN膜についても同様である。 The substrate 1 may have a third region (not shown) on its surface. The third region is, for example, a region where the barrier film is exposed. A barrier film is formed between a metal film and a dielectric film to suppress metal diffusion from the metal film to the dielectric film. Although the barrier film is not particularly limited, it is, for example, a TaN film or a TiN film. Here, the TaN film means a film containing tantalum (Ta) and nitrogen (N). The atomic ratio of Ta and N in the TaN film is not limited to 1:1. The same is true for the TiN film.

基板1は、その表面に、不図示の第4領域を更に有してもよい。第4領域は、例えばライナー膜が露出する領域である。ライナー膜は、バリア膜の上に形成され、金属膜の形成を支援する。金属膜は、ライナー膜の上に形成される。ライナー膜は、特に限定されないが、例えば、Co膜、又はRu膜である。 The substrate 1 may further have a fourth region (not shown) on its surface. The fourth region is, for example, a region where the liner film is exposed. A liner film is formed over the barrier film to assist in the formation of the metal film. A metal film is formed over the liner film. Although the liner film is not particularly limited, it is, for example, a Co film or a Ru film.

図1のステップS2は、基板1の表面をクリーニングすることを含む。例えば、ステップS2は、基板1の表面に対してHガスなどの還元性ガスを供給し、基板1の表面に形成される自然酸化膜を除去することを含む。自然酸化膜は、例えば金属膜の表面に形成されたものである。還元性ガスは、プラズマ化されてもよい。また、還元性ガスは、Arガスなどの希ガスと混合して用いられてもよい。 Step S2 in FIG. 1 includes cleaning the surface of the substrate 1. FIG. For example, step S2 includes supplying a reducing gas such as H 2 gas to the surface of substrate 1 to remove a native oxide film formed on the surface of substrate 1 . A natural oxide film is formed, for example, on the surface of a metal film. The reducing gas may be plasmatized. Also, the reducing gas may be used by being mixed with a rare gas such as Ar gas.

ステップS2は、基板1の表面に対して酸素ガスを供給すると共に、基板1の表面に対して紫外線を照射することを含んでもよい。紫外線の照射によってオゾンが生成される。オゾンは、基板1の表面に付着した有機物をアッシングする。また、オゾンは、金属膜の表面を適度に酸化する。予め自然酸化膜を除去しておけば、紫外線の照射によって酸素原子の密度が所望の密度になる。その結果、後述のステップS3において、金属膜の表面に緻密な有機膜13を形成できる。 Step S2 may include supplying oxygen gas to the surface of the substrate 1 and irradiating the surface of the substrate 1 with ultraviolet rays. Ozone is generated by irradiation with ultraviolet light. Ozone ashing the organic matter adhering to the surface of the substrate 1 . In addition, ozone moderately oxidizes the surface of the metal film. If the natural oxide film is removed in advance, the density of oxygen atoms becomes the desired density by irradiation with ultraviolet rays. As a result, in step S3 described later, a dense organic film 13 can be formed on the surface of the metal film.

図1のステップS3は、基板1の表面に対して有機化合物を供給し、図3に示すように、第1領域A1と第2領域A2の両方に有機膜13を形成する。有機膜13を形成する方法は、物理蒸着(Physical Vapor Deposition:PVD)法、化学蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法、又は原子層堆積(Atomoic Layer Deposition:ALD)法である。有機化合物の分子量が大きい場合、物理蒸着法を用いることが好ましい。 Step S3 in FIG. 1 supplies an organic compound to the surface of the substrate 1 to form an organic film 13 on both the first area A1 and the second area A2, as shown in FIG. A method for forming the organic film 13 is a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method. When the molecular weight of the organic compound is large, it is preferable to use physical vapor deposition.

有機化合物は、例えば、直鎖を含み、直鎖の末端に第1膜11と第2膜12の両方に化学吸着する官能基を含む。有機化合物の直鎖は、例えば、炭化水素基、又は炭化水素基の少なくとも一部の水素原子をフッ素原子に置き換えた置換基である。官能基は、例えば、アリル基又はビニル基である。有機化合物は、直鎖から分岐する側鎖を含んでもよいが、側鎖を含まないことが好ましい。 The organic compound includes, for example, a linear chain and functional groups that chemisorb to both the first film 11 and the second film 12 at the ends of the linear chain. The linear chain of the organic compound is, for example, a hydrocarbon group or a substituent in which at least some hydrogen atoms of the hydrocarbon group are replaced with fluorine atoms. Functional groups are, for example, allyl groups or vinyl groups. The organic compound may contain side chains branched from straight chains, but preferably does not contain side chains.

直鎖の末端に存在する官能基が基板1の表面と結合し、基板1の表面には多数の直鎖が並び立つ。有機膜13は、いわゆる自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer:SAM)と同様の構造を有する。但し、有機膜13は、複数の単分子が積み重なった構造を有してもよい。有機膜13は、後述するステップS4において使用される材料(下記のエッチャント又は下記の洗浄剤)を、有機膜13と第1膜11の界面まで到達させる構造であればよい。 A functional group present at the ends of the straight chains binds to the surface of the substrate 1 , and many straight chains are arranged on the surface of the substrate 1 . The organic film 13 has a structure similar to a so-called self-assembled monolayer (SAM). However, the organic film 13 may have a structure in which a plurality of monomolecules are stacked. The organic film 13 may have a structure in which a material (an etchant described below or a cleaning agent described below) used in step S<b>4 described later reaches the interface between the organic film 13 and the first film 11 .

図1のステップS4は、図4に示すように、第1領域A1と第2領域A2のうち第1領域A1から選択的に有機膜13を除去することを含む。第1膜11と第2膜12の材質の違いを利用して、第1領域A1から選択的に有機膜13を除去することで、有機膜13を所望の領域(第2領域A2)に精度良く形成できる。有機膜13が第2領域A2から第1領域A1にはみ出すのを抑制でき、有機膜13の第1領域A1にはみ出した部分を除去するステップを省略できる。 Step S4 of FIG. 1 includes selectively removing the organic film 13 from the first area A1 of the first area A1 and the second area A2, as shown in FIG. By selectively removing the organic film 13 from the first region A1 by utilizing the difference in the materials of the first film 11 and the second film 12, the organic film 13 is precisely formed into a desired region (second region A2). can be formed well. It is possible to prevent the organic film 13 from protruding from the second region A2 into the first region A1, and eliminate the step of removing the portion of the organic film 13 protruding into the first region A1.

例えば、ステップS4は、有機膜13を介して第1膜11と第2膜12のうち第1膜11を選択的にエッチングすることで、第1領域A1から選択的に有機膜13を除去することを含む。つまり、リフトオフで有機膜13を除去する。第1膜11が誘電体膜であって且つ第2膜12が金属膜である場合、ハロゲン元素を含むエッチャントで第1膜11を選択的にエッチングする。エッチャントは、例えばNHFを含む。エッチャントは、液体でも気体でもよい。つまり、エッチングは、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよい。 For example, step S4 selectively removes the organic film 13 from the first region A1 by selectively etching the first film 11 of the first film 11 and the second film 12 through the organic film 13. Including. That is, the organic film 13 is removed by lift-off. When the first film 11 is a dielectric film and the second film 12 is a metal film, the first film 11 is selectively etched with an etchant containing a halogen element. The etchant includes NH4F , for example. The etchant can be liquid or gas. That is, the etching may be either wet etching or dry etching.

或いは、ステップS4は、第1膜11と有機膜13の結合、及び第2膜12と有機膜13の結合のうち、第1膜11と有機膜13の結合を選択的に切断することで、第1領域A1から選択的に有機膜13を除去することを含む。第1膜11が金属膜であって且つ第2膜12が誘電体膜である場合、有機膜13を溶解する溶剤とアルコールを含む洗浄剤を用いて、第1膜11と有機膜13の結合を選択的に切断する。有機膜13を溶解する溶剤は、例えばフッ素系溶剤である。アルコールは、例えば、IPA(イソプロピルアルコール)又エタノールを含む。有機膜13を溶解する溶剤にアルコールを添加することで、第1膜11と有機膜13の結合を選択的に切断できる。 Alternatively, in step S4, among the bond between the first film 11 and the organic film 13 and the bond between the second film 12 and the organic film 13, the bond between the first film 11 and the organic film 13 is selectively cut, It includes selectively removing the organic film 13 from the first region A1. When the first film 11 is a metal film and the second film 12 is a dielectric film, the bonding of the first film 11 and the organic film 13 is performed using a cleaning agent containing alcohol and a solvent that dissolves the organic film 13 . is selectively cut. A solvent that dissolves the organic film 13 is, for example, a fluorine-based solvent. Alcohols include, for example, IPA (isopropyl alcohol) or ethanol. By adding alcohol to the solvent that dissolves the organic film 13, the bond between the first film 11 and the organic film 13 can be selectively cut.

洗浄剤で第1膜11と有機膜13の結合を選択的に切断する場合、有機膜13の材料である有機化合物として、直鎖の末端にアリル基を有するものが好適である。アリル基は、金属膜と誘電体膜の両方に化学吸着するが、金属膜に比べて誘電体膜に強固に化学吸着する。金属膜と有機膜13の結合を、誘電体膜と有機膜13の結合よりも弱めることができ、ステップS4で容易に切断することができる。洗浄剤は、液体でも気体でもよい。 When selectively cutting the bond between the first film 11 and the organic film 13 with a detergent, the organic compound that is the material of the organic film 13 preferably has an allyl group at the end of a linear chain. The allyl group chemisorbs to both the metal film and the dielectric film, but more strongly chemisorbs to the dielectric film than to the metal film. The bond between the metal film and the organic film 13 can be made weaker than the bond between the dielectric film and the organic film 13, and can be easily cut in step S4. The cleaning agent may be liquid or gaseous.

ステップS4において、上記のエッチャントと上記の洗浄剤のいずれを使用するかを選択することで、金属膜上の有機膜13を除去するか、誘電体膜上の有機膜13を除去するかを選択することも可能である。 In step S4, by selecting which one of the above etchant and the above cleaning agent to use, it is possible to select whether to remove the organic film 13 on the metal film or to remove the organic film 13 on the dielectric film. It is also possible to

図1のステップS5は、図5に示すように、第2領域A2に残る有機膜13を用いて、第1領域A1と第2領域A2のうちの第1領域A1に選択的に第1対象膜14を形成することを含む。有機膜13は、第2領域A2における第1対象膜14の堆積を阻害し、第1領域A1に選択的に第1対象膜14を堆積させる。 In step S5 of FIG. 1, as shown in FIG. 5, the organic film 13 remaining in the second region A2 is used to selectively apply a first target to the first region A1 of the first region A1 and the second region A2. Forming membrane 14 is included. The organic film 13 inhibits deposition of the first target film 14 in the second area A2 and selectively deposits the first target film 14 in the first area A1.

第1対象膜14は、例えば、誘電体膜である。ステップS1で準備した誘電体膜の上に、新たに誘電体膜を積層できる。なお、第1膜11は上記の通り金属膜であってもよく、その場合、第1対象膜14は金属膜である。ステップS1で準備した金属膜の上に、新たに金属膜を積層できる。 The first target film 14 is, for example, a dielectric film. A new dielectric film can be laminated on the dielectric film prepared in step S1. Note that the first film 11 may be a metal film as described above, in which case the first target film 14 is a metal film. A new metal film can be laminated on the metal film prepared in step S1.

第1対象膜14は、例えば酸化アルミニウム膜(AlO膜)、酸化シリコン膜(SiO膜)、窒化シリコン膜(SiN膜)、酸化ジルコニウム膜(ZrO膜)、又は酸化ハフニウム膜(HfO膜)などである。ここで、AlO膜とは、アルミニウム(Al)と酸素(O)を含む膜という意味である。AlO膜におけるAlとOの原子比は1:1には限定されない。SiO膜、SiN膜、ZrO膜、及びHfO膜について同様である。 The first target film 14 is, for example, an aluminum oxide film (AlO film), a silicon oxide film (SiO film), a silicon nitride film (SiN film), a zirconium oxide film (ZrO film), a hafnium oxide film (HfO film), or the like. be. Here, the AlO film means a film containing aluminum (Al) and oxygen (O). The atomic ratio of Al and O in the AlO film is not limited to 1:1. The same is true for the SiO film, SiN film, ZrO film, and HfO film.

第1対象膜14を形成する方法は、例えば、物理蒸着(PVD)法、化学蒸着(CVD)法、又は原子層堆積(ALD)法である。第1対象膜14の材料として金属酸化物が用いられる場合、例えば、物理蒸着法が用いられる。物理蒸着法は、例えば電子ビーム蒸着を含む。また、第1対象膜14の材料として有機金属化合物が用いられる場合、例えば、CVD法又はALD法が用いられる。第1対象膜14の材料の一例を挙げてその形成方法の一例を示したが、これに限定されず、どのような方法で形成されてもよい。 The method of forming the first target film 14 is, for example, a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method. When a metal oxide is used as the material of the first target film 14, for example, physical vapor deposition is used. Physical vapor deposition methods include, for example, electron beam evaporation. Further, when an organometallic compound is used as the material of the first target film 14, for example, the CVD method or the ALD method is used. Although an example of the method of forming the first target film 14 has been shown by citing an example of the material of the first target film 14, the method is not limited to this and may be formed by any method.

第1対象膜14をALD法で形成する場合、有機金属化合物ガスと、酸化ガス又は窒化ガスとが、基板1の表面に対して交互に供給される。例えばAlO膜をALD法で形成する場合、TMA(トリメチルアルミニウム)ガスなどの有機アルミニウム化合物ガスと、水蒸気(HOガス)などの酸化ガスとが、基板1の表面に対して交互に供給される。有機膜13は、疎水性を有しており、水蒸気の化学吸着を阻害することで、AlO膜の堆積を阻害する。 When forming the first target film 14 by the ALD method, an organometallic compound gas and an oxidizing gas or a nitriding gas are alternately supplied to the surface of the substrate 1 . For example, when an AlO film is formed by the ALD method, an organoaluminum compound gas such as TMA (trimethylaluminum) gas and an oxidizing gas such as water vapor (H 2 O gas) are alternately supplied to the surface of the substrate 1 . be. The organic film 13 is hydrophobic and inhibits the chemisorption of water vapor, thereby inhibiting the deposition of the AlO film.

図1のステップS6は、図6に示すように、第2領域A2に残る有機膜13を除去することを含む。有機膜13を除去する方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマ化したガスで有機膜13を分解する方法、オゾンで有機膜13をアッシングする方法、又は有機溶剤で有機膜13を溶解する方法などが用いられる。なお、ステップS6は、ステップS5と同時に実施することも可能である。例えば、第1対象膜14の材料を用いて有機膜13をエッチングすることが考えられる。 Step S6 in FIG. 1 includes removing the organic film 13 remaining in the second area A2, as shown in FIG. A method for removing the organic film 13 is not particularly limited, but for example, a method of decomposing the organic film 13 with plasma gas, a method of ashing the organic film 13 with ozone, or a method of dissolving the organic film 13 with an organic solvent. methods are used. Note that step S6 can be performed simultaneously with step S5. For example, the material of the first target film 14 may be used to etch the organic film 13 .

なお、図示しないが、ステップS3~S6は、複数回繰り返し実施されてもよい。ステップS3~S6を複数回繰り返し実施することで、第1対象膜14の膜厚を増やすことができる。 Although not shown, steps S3 to S6 may be repeated multiple times. By repeating steps S3 to S6 a plurality of times, the film thickness of the first target film 14 can be increased.

図1のステップS7は、図7に示すように、有機膜13が除去された第2領域A2に、第1対象膜14とは異なる材料で第2対象膜15を形成することを含む。第2対象膜15を形成する方法は、例えば、物理蒸着(PVD)法、化学蒸着(CVD)法、又は原子層堆積(ALD)法である。 Step S7 of FIG. 1 includes forming a second target film 15 of a material different from that of the first target film 14 in the second area A2 from which the organic film 13 has been removed, as shown in FIG. The method of forming the second target film 15 is, for example, a physical vapor deposition (PVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method.

第2対象膜15は、例えば金属膜である。ステップS1で準備した金属膜の上に、新たに金属膜を積層できる。なお、第2膜12は上記の通り誘電体膜であってもよく、その場合、第2対象膜15は誘電体膜である。ステップS1で準備した誘電体膜の上に、新たに誘電体膜を積層できる。 The second target film 15 is, for example, a metal film. A new metal film can be laminated on the metal film prepared in step S1. The second film 12 may be a dielectric film as described above, in which case the second target film 15 is a dielectric film. A new dielectric film can be laminated on the dielectric film prepared in step S1.

[成膜装置]
次に、図8を参照して、上記の成膜方法を実施する成膜装置100について説明する。図8に示すように、成膜装置100は、第1処理部200Aと、第2処理部200Bと、第3処理部200Cと、搬送部400と、制御部500と、を備える。第1処理部200Aは、図1のステップS3を実施する。第2処理部200Bは、図1のステップS4を実施する。第3処理部200Cは、図1のステップS5を実施する。図示しないが、成膜装置100は、図1のステップS6を実施する第4処理部200Dを備えてもよく、図1のステップS7を実施する第5処理部を備えてもよい。第1処理部200Aと、第2処理部200Bと、第3処理部200Cとは、同様の構造を有する。従って、第1処理部200Aのみで、図1のステップS3~S5の全てを実施することも可能である。搬送部400は、第1処理部200A、第2処理部200B、及び第3処理部200Cに対して、基板1を搬送する。制御部500は、第1処理部200A、第2処理部200B、第3処理部200C、及び搬送部400を制御する。
[Deposition equipment]
Next, a film forming apparatus 100 for carrying out the above film forming method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the film forming apparatus 100 includes a first processing section 200A, a second processing section 200B, a third processing section 200C, a transport section 400, and a control section 500. 200 A of 1st process parts implement FIG.1 S3. The second processing unit 200B performs step S4 in FIG. 200 C of 3rd process parts implement FIG.1 S5. Although not shown, the film forming apparatus 100 may include a fourth processing section 200D that performs step S6 in FIG. 1, or a fifth processing section that performs step S7 in FIG. The first processing section 200A, the second processing section 200B, and the third processing section 200C have the same structure. Therefore, it is also possible to perform all steps S3 to S5 in FIG. 1 only by the first processing unit 200A. The transport section 400 transports the substrate 1 to the first processing section 200A, the second processing section 200B, and the third processing section 200C. The control unit 500 controls the first processing unit 200A, the second processing unit 200B, the third processing unit 200C, and the transport unit 400. FIG.

搬送部400は、第1搬送室401と、第1搬送機構402とを有する。第1搬送室401の内部雰囲気は、大気雰囲気である。第1搬送室401の内部に、第1搬送機構402が設けられる。第1搬送機構402は、基板1を保持するアーム403を含み、レール404に沿って走行する。レール404は、キャリアCの配列方向に延びている。 The transport section 400 has a first transport chamber 401 and a first transport mechanism 402 . The internal atmosphere of the first transfer chamber 401 is an air atmosphere. A first transport mechanism 402 is provided inside the first transport chamber 401 . The first transport mechanism 402 includes an arm 403 that holds the substrate 1 and travels along rails 404 . The rail 404 extends in the direction in which the carriers C are arranged.

また、搬送部400は、第2搬送室411と、第2搬送機構412とを有する。第2搬送室411の内部雰囲気は、真空雰囲気である。第2搬送室411の内部に、第2搬送機構412が設けられる。第2搬送機構412は、基板1を保持するアーム413を含み、アーム413は、鉛直方向及び水平方向に移動可能に、且つ鉛直軸周りに回転可能に配置される。第2搬送室411には、異なるゲートバルブGを介して第1処理部200Aと第2処理部200Bと第3処理部200Cとが接続される。 Further, the transport section 400 has a second transport chamber 411 and a second transport mechanism 412 . The internal atmosphere of the second transfer chamber 411 is a vacuum atmosphere. A second transport mechanism 412 is provided inside the second transport chamber 411 . The second transport mechanism 412 includes an arm 413 that holds the substrate 1, and the arm 413 is arranged movably in the vertical and horizontal directions and rotatable around the vertical axis. The first processing section 200A, the second processing section 200B, and the third processing section 200C are connected to the second transfer chamber 411 through different gate valves G. As shown in FIG.

更に、搬送部400は、第1搬送室401と第2搬送室411の間に、ロードロック室421を有する。ロードロック室421の内部雰囲気は、図示しない調圧機構により真空雰囲気と大気雰囲気との間で切り換えられる。これにより、第2搬送室411の内部を常に真空雰囲気に維持できる。また、第1搬送室401から第2搬送室411にガスが流れ込むのを抑制できる。第1搬送室401とロードロック室421の間、及び第2搬送室411とロードロック室421の間には、ゲートバルブGが設けられる。 Furthermore, the transport section 400 has a load lock chamber 421 between the first transport chamber 401 and the second transport chamber 411 . The internal atmosphere of the load lock chamber 421 is switched between a vacuum atmosphere and an atmospheric atmosphere by a pressure regulating mechanism (not shown). Thereby, the inside of the second transfer chamber 411 can always be maintained in a vacuum atmosphere. In addition, the flow of gas from the first transfer chamber 401 to the second transfer chamber 411 can be suppressed. Gate valves G are provided between the first transfer chamber 401 and the load lock chamber 421 and between the second transfer chamber 411 and the load lock chamber 421 .

制御部500は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)501と、メモリなどの記憶媒体502とを有する。記憶媒体502には、成膜装置100において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部500は、記憶媒体502に記憶されたプログラムをCPU501に実行させることにより、成膜装置100の動作を制御する。制御部500は、第1処理部200Aと第2処理部200Bと第3処理部200Cと搬送部400とを制御し、上記の成膜方法を実施する。 The control unit 500 is, for example, a computer, and has a CPU (Central Processing Unit) 501 and a storage medium 502 such as a memory. The storage medium 502 stores programs for controlling various processes executed in the film forming apparatus 100 . The control unit 500 controls the operation of the film forming apparatus 100 by causing the CPU 501 to execute programs stored in the storage medium 502 . The control unit 500 controls the first processing unit 200A, the second processing unit 200B, the third processing unit 200C, and the transfer unit 400 to carry out the film forming method described above.

次に、成膜装置100の動作について説明する。先ず、第1搬送機構402が、キャリアCから基板1を取り出し、取り出した基板1をロードロック室421に搬送し、ロードロック室421から退出する。次に、ロードロック室421の内部雰囲気が大気雰囲気から真空雰囲気に切り換えられる。その後、第2搬送機構412が、ロードロック室421から基板1を取り出し、取り出した基板1を第1処理部200Aに搬送する。 Next, the operation of the film forming apparatus 100 will be described. First, the first transport mechanism 402 takes out the substrate 1 from the carrier C, transports the taken out substrate 1 to the load lock chamber 421 , and exits from the load lock chamber 421 . Next, the internal atmosphere of the load lock chamber 421 is switched from the air atmosphere to the vacuum atmosphere. After that, the second transport mechanism 412 takes out the substrate 1 from the load lock chamber 421 and transports the taken out substrate 1 to the first processing section 200A.

次に、第1処理部200Aが、ステップS3を実施する。その後、第2搬送機構412が、第1処理部200Aから基板1を取り出し、取り出した基板1を第2処理部200Bに搬送する。この間、基板1の周辺雰囲気を真空雰囲気に維持でき、有機膜13のブロック性能の低下を抑制できる。 Next, the first processing unit 200A performs step S3. After that, the second transport mechanism 412 takes out the substrate 1 from the first processing section 200A and transports the taken out substrate 1 to the second processing section 200B. During this time, the atmosphere around the substrate 1 can be maintained in a vacuum atmosphere, and the deterioration of the blocking performance of the organic film 13 can be suppressed.

次に、第2処理部200Bが、ステップS4を実施する。その後、第2搬送機構412が、第2処理部200Bから基板1を取り出し、取り出した基板1を第3処理部200Cに搬送する。この間、基板1の周辺雰囲気を真空雰囲気に維持でき、有機膜13のブロック性能の低下を抑制できる。 Next, the second processing section 200B carries out step S4. After that, the second transport mechanism 412 takes out the substrate 1 from the second processing section 200B and transports the taken out substrate 1 to the third processing section 200C. During this time, the atmosphere around the substrate 1 can be maintained in a vacuum atmosphere, and the deterioration of the blocking performance of the organic film 13 can be suppressed.

次に、第3処理部200Cが、ステップS5を実施する。続いて、制御部500は、ステップS3~S5を設定回数実施したか否かをチェックする。実施回数が設定回数に達していない場合、ステップS3~S5を再度実施する。 Next, the third processing unit 200C performs step S5. Subsequently, the control unit 500 checks whether steps S3 to S5 have been performed a set number of times. If the number of times of execution has not reached the set number of times, steps S3 to S5 are executed again.

次に、第2搬送機構412が、第3処理部200Cから基板1を取り出し、取り出した基板1をロードロック室421に搬送し、ロードロック室421から退出する。続いて、ロードロック室421の内部雰囲気が真空雰囲気から大気雰囲気に切り換えられる。その後、第1搬送機構402が、ロードロック室421から基板1を取り出し、取り出した基板1をキャリアCに収容する。そして、基板1の処理が終了する。 Next, the second transport mechanism 412 takes out the substrate 1 from the third processing section 200</b>C, transports the taken out substrate 1 to the load lock chamber 421 , and exits from the load lock chamber 421 . Subsequently, the internal atmosphere of the load lock chamber 421 is switched from the vacuum atmosphere to the air atmosphere. After that, the first transport mechanism 402 takes out the substrate 1 from the load lock chamber 421 and stores the taken out substrate 1 in the carrier C. As shown in FIG. Then, the processing of the substrate 1 ends.

次に、図9を参照して、第1処理部200Aについて説明する。なお、第2処理部200B、及び第3処理部200Cは、第1処理部200Aと同様に構成されるので、図示及び説明を省略する。不図示の第4処理部、及び第5処理部も、第1処理部200Aと同様に構成されてもよい。 Next, the first processing section 200A will be described with reference to FIG. Note that the second processing unit 200B and the third processing unit 200C are configured in the same manner as the first processing unit 200A, so illustration and description thereof will be omitted. A fourth processing unit and a fifth processing unit (not shown) may be configured in the same manner as the first processing unit 200A.

第1処理部200Aは、略円筒状の気密な処理容器210を備える。処理容器210の底壁の中央部には、排気室211が設けられている。排気室211は、下方に向けて突出する例えば略円筒状の形状を備える。排気室211には、例えば排気室211の側面において、排気配管212が接続されている。 The first processing section 200A includes a substantially cylindrical airtight processing container 210 . An exhaust chamber 211 is provided in the central portion of the bottom wall of the processing container 210 . The exhaust chamber 211 has, for example, a substantially cylindrical shape protruding downward. An exhaust pipe 212 is connected to the exhaust chamber 211 , for example, on the side surface of the exhaust chamber 211 .

排気配管212には、圧力制御器271を介して排気源272が接続されている。圧力制御器271は、例えばバタフライバルブなどの圧力調整バルブを備える。排気配管212は、排気源272によって処理容器210内を減圧できるように構成されている。圧力制御器271と、排気源272とで、処理容器210内のガスを排出するガス排出機構270が構成される。 An exhaust source 272 is connected to the exhaust pipe 212 via a pressure controller 271 . The pressure controller 271 comprises a pressure regulating valve such as a butterfly valve. The exhaust pipe 212 is configured such that the inside of the processing container 210 can be decompressed by the exhaust source 272 . The pressure controller 271 and the exhaust source 272 constitute a gas exhaust mechanism 270 that exhausts the gas inside the processing container 210 .

処理容器210の側面には、搬送口215が設けられている。搬送口215は、ゲートバルブGによって開閉される。処理容器210内と第2搬送室411(図8参照)との間における基板1の搬入出は、搬送口215を介して行われる。 A transfer port 215 is provided on the side surface of the processing container 210 . The transfer port 215 is opened and closed by a gate valve G. Substrates 1 are carried in and out between the processing container 210 and the second transfer chamber 411 (see FIG. 8) through a transfer port 215 .

処理容器210内には、基板1を保持する保持部であるステージ220が設けられている。ステージ220は、基板1の第1膜及び第2膜が形成された表面を上に向けて、基板1を水平に保持する。ステージ220は、平面視で略円形状に形成されており、支持部材221によって支持されている。ステージ220の表面には、例えば直径が300mmの基板1を載置するための略円形状の凹部222が形成されている。凹部222は、基板1の直径よりも僅かに大きい内径を有する。凹部222の深さは、例えば基板1の厚さと略同一に構成される。ステージ220は、例えば窒化アルミニウム(AlN)などのセラミックス材料により形成されている。また、ステージ220は、ニッケル(Ni)などの金属材料により形成されていてもよい。なお、凹部222の代わりにステージ220の表面の周縁部に基板1をガイドするガイドリングを設けてもよい。 A stage 220 that is a holding portion for holding the substrate 1 is provided in the processing container 210 . The stage 220 horizontally holds the substrate 1 with the surface of the substrate 1 on which the first film and the second film are formed facing upward. The stage 220 has a substantially circular shape in plan view and is supported by a support member 221 . The surface of the stage 220 is formed with a substantially circular recess 222 for placing the substrate 1 having a diameter of 300 mm, for example. The recess 222 has an inner diameter slightly larger than the diameter of the substrate 1 . The depth of the concave portion 222 is substantially the same as the thickness of the substrate 1, for example. The stage 220 is made of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN). Also, the stage 220 may be made of a metal material such as nickel (Ni). A guide ring for guiding the substrate 1 may be provided on the periphery of the surface of the stage 220 instead of the concave portion 222 .

ステージ220には、例えば接地された下部電極223が埋設される。下部電極223の下方には、加熱機構224が埋設される。加熱機構224は、制御部500(図8参照)からの制御信号に基づいて電源部(図示せず)から給電されることによって、ステージ220に載置された基板1を設定温度に加熱する。ステージ220の全体が金属によって構成されている場合には、ステージ220の全体が下部電極として機能するので、下部電極223をステージ220に埋設しなくてよい。ステージ220には、ステージ220に載置された基板1を保持して昇降するための複数本(例えば3本)の昇降ピン231が設けられている。昇降ピン231の材料は、例えばアルミナ(Al)などのセラミックスや石英などであってよい。昇降ピン231の下端は、支持板232に取り付けられている。支持板232は、昇降軸233を介して処理容器210の外部に設けられた昇降機構234に接続されている。 A grounded lower electrode 223 is embedded in the stage 220, for example. A heating mechanism 224 is embedded under the lower electrode 223 . The heating mechanism 224 heats the substrate 1 placed on the stage 220 to a set temperature by receiving power from a power supply (not shown) based on a control signal from the control unit 500 (see FIG. 8). When the entire stage 220 is made of metal, the entire stage 220 functions as a lower electrode, so the lower electrode 223 does not have to be embedded in the stage 220 . The stage 220 is provided with a plurality of (for example, three) lifting pins 231 for holding and lifting the substrate 1 placed on the stage 220 . The material of the lifting pins 231 may be, for example, ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ), quartz, or the like. A lower end of the lifting pin 231 is attached to a support plate 232 . The support plate 232 is connected to an elevating mechanism 234 provided outside the processing container 210 via an elevating shaft 233 .

昇降機構234は、例えば排気室211の下部に設置されている。ベローズ235は、排気室211の下面に形成された昇降軸233用の開口部219と昇降機構234との間に設けられている。支持板232の形状は、ステージ220の支持部材221と干渉せずに昇降できる形状であってもよい。昇降ピン231は、昇降機構234によって、ステージ220の表面の上方と、ステージ220の表面の下方との間で、昇降自在に構成される。 The lifting mechanism 234 is installed, for example, in the lower part of the exhaust chamber 211 . The bellows 235 is provided between the lifting mechanism 234 and an opening 219 for the lifting shaft 233 formed on the lower surface of the exhaust chamber 211 . The shape of the support plate 232 may be a shape that allows it to move up and down without interfering with the support member 221 of the stage 220 . The elevating pin 231 is configured to be movable between above the surface of the stage 220 and below the surface of the stage 220 by means of an elevating mechanism 234 .

処理容器210の天壁217には、絶縁部材218を介してガス供給部240が設けられている。ガス供給部240は、上部電極を成しており、下部電極223に対向している。ガス供給部240には、整合器251を介して高周波電源252が接続されている。高周波電源252から上部電極(ガス供給部240)に450kHz~100MHzの高周波電力を供給することによって、上部電極(ガス供給部240)と下部電極223との間に高周波電界が生成され、容量結合プラズマが生成する。プラズマを生成するプラズマ生成部250は、整合器251と、高周波電源252と、を含む。なお、プラズマ生成部250は、容量結合プラズマに限らず、誘導結合プラズマなど他のプラズマを生成するものであってもよい。なお、プラズマ処理が不要である場合には、第1処理部200Aはプラズマ生成部250を備えなくてもよい。 A gas supply unit 240 is provided on the ceiling wall 217 of the processing container 210 via an insulating member 218 . The gas supply part 240 forms an upper electrode and faces the lower electrode 223 . A high-frequency power source 252 is connected to the gas supply unit 240 via a matching device 251 . By supplying high frequency power of 450 kHz to 100 MHz from the high frequency power supply 252 to the upper electrode (gas supply unit 240), a high frequency electric field is generated between the upper electrode (gas supply unit 240) and the lower electrode 223, and capacitively coupled plasma is generated. is generated. A plasma generator 250 that generates plasma includes a matching box 251 and a high frequency power supply 252 . The plasma generation unit 250 is not limited to capacitively coupled plasma, and may generate other plasma such as inductively coupled plasma. Note that the first processing unit 200A does not need to include the plasma generation unit 250 when the plasma processing is unnecessary.

ガス供給部240は、中空状のガス供給室241を備える。ガス供給室241の下面には、処理容器210内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔242が例えば均等に配置されている。ガス供給部240における例えばガス供給室241の上方には、加熱機構243が埋設されている。加熱機構243は、制御部500からの制御信号に基づいて電源部(図示せず)から給電されることによって、設定温度に加熱される。 The gas supply unit 240 has a hollow gas supply chamber 241 . A large number of holes 242 for distributing and supplying the processing gas into the processing container 210 are, for example, evenly arranged on the lower surface of the gas supply chamber 241 . A heating mechanism 243 is embedded above, for example, the gas supply chamber 241 in the gas supply unit 240 . The heating mechanism 243 is heated to a set temperature by receiving power from a power supply (not shown) based on a control signal from the controller 500 .

ガス供給室241には、ガス供給路261を介して、ガス供給機構260が接続される。ガス供給機構260は、ガス供給路261を介してガス供給室241に、図1のステップS3~S5の少なくとも1つで用いられるガスを供給する。ガス供給機構260は、図示しないが、ガスの種類毎に、個別配管と、個別配管の途中に設けられる開閉バルブと、個別配管の途中に設けられる流量制御器とを含む。開閉バルブが個別配管を開くと、供給源からガス供給路261にガスが供給される。その供給量は流量制御器によって制御される。一方、開閉バルブが個別配管を閉じると、供給源からガス供給路261へのガスの供給が停止される。 A gas supply mechanism 260 is connected to the gas supply chamber 241 via a gas supply path 261 . The gas supply mechanism 260 supplies the gas used in at least one of steps S3 to S5 in FIG. Although not shown, the gas supply mechanism 260 includes an individual pipe for each type of gas, an on-off valve provided in the middle of the individual pipe, and a flow controller provided in the middle of the individual pipe. When the on-off valve opens the individual pipe, gas is supplied from the supply source to the gas supply path 261 . The amount of supply is controlled by a flow controller. On the other hand, when the opening/closing valve closes the individual pipe, the supply of gas from the supply source to the gas supply path 261 is stopped.

[実験データ]
以下、実験データについて説明する。
[Experimental data]
Experimental data will be described below.

<実験例1及び2>
実験例1では、PVD法で成膜した厚み100nmのCo膜を含む基板を準備した。その後、Co膜表面に対して紫外線を照射し、オゾンを生成し、オゾンでCo膜表面に付着した有機物を除去すると共に、Co膜表面における酸素密度を一定化した。
<Experimental Examples 1 and 2>
In Experimental Example 1, a substrate including a Co film having a thickness of 100 nm deposited by PVD was prepared. After that, the Co film surface was irradiated with ultraviolet rays to generate ozone, which removed the organic matter adhering to the Co film surface and made the oxygen density on the Co film surface constant.

次に、室温で、Co膜表面に有機膜をPVD法で成膜した。有機膜の材料である有機化合物としては、主鎖にパーフルオロポリエーテルを有し、主鎖の末端にアリル基を有するものを用意した。この有機化合物を、るつぼに入れて気化させ、室温のCo膜表面に蒸着させた。 Next, at room temperature, an organic film was formed on the surface of the Co film by PVD. An organic compound having a perfluoropolyether in the main chain and an allyl group at the end of the main chain was prepared as an organic compound for the material of the organic film. This organic compound was placed in a crucible, vaporized, and deposited on the Co film surface at room temperature.

次に、真空中で、基板を230℃で30分間加熱し、Co膜表面に物理吸着した余剰の有機化合物を除去した。その結果、Co膜表面に化学吸着した有機化合物で有機膜を形成した。なお、実験例1では有機化合物の蒸着時に基板を加熱しなかったが、加熱してもよい。 Next, the substrate was heated at 230° C. for 30 minutes in vacuum to remove excess organic compounds physically adsorbed on the Co film surface. As a result, an organic film was formed from the organic compound chemically adsorbed on the Co film surface. Although the substrate was not heated during vapor deposition of the organic compound in Experimental Example 1, it may be heated.

次に、NHF水溶液(NHF濃度40質量%)に基板を室温で1分間浸漬した。 Next, the substrate was immersed in an aqueous NH 4 F solution (NH 4 F concentration: 40% by mass) at room temperature for 1 minute.

次に、電子ビーム蒸着法で、Alを有機膜の上に供給した。その供給量は、膜厚6nmに相当する量であった。ここで、膜厚は、有機膜の代わりに、SiO膜の上にAlを供給し、エリプソメーターで測定した。Alを有機膜の上に供給する際に、基板の温度は室温に設定した。 Next, Al 2 O 3 was supplied onto the organic film by an electron beam evaporation method. The supply amount was an amount corresponding to a film thickness of 6 nm. Here, the film thickness was measured with an ellipsometer by supplying Al 2 O 3 on the SiO 2 film instead of the organic film. The temperature of the substrate was set to room temperature when supplying Al 2 O 3 onto the organic film.

その後、基板表面を削ることと、基板表面の組成をX線光電子分光(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)法で測定することとを繰り返し実施した。XPS法で測定した各種原子の深さ方向における濃度分布を図10に示す。 Thereafter, scraping the substrate surface and measuring the composition of the substrate surface by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were repeated. FIG. 10 shows the concentration distribution of various atoms in the depth direction measured by the XPS method.

図10から明らかなように、削った深さがD1に達するまでは、C原子及びF原子の濃度が低くなると共に、Co原子の濃度が高くなった。また、深さがD1に達した後は、C原子及びF原子の濃度がほぼ一定になると共に、Co原子の濃度がほぼ一定になった。更に、削った深さに関係なく、Al原子の濃度は低いままであった。なお、深さがD1より深くなっても、C原子及びF原子の濃度がゼロにならないのは、XPSスペクトルのバックグラウンドに起因する。図10の各種原子の濃度分布から、NHF水溶液に基板を浸漬してもCo膜の上には有機膜が残存し、残存した有機膜がAlの堆積を阻害したことが分かる。 As is clear from FIG. 10, the concentration of C atoms and F atoms decreased and the concentration of Co atoms increased until the cut depth reached D1. Further, after the depth reached D1, the concentration of C atoms and F atoms became almost constant, and the concentration of Co atoms became almost constant. Furthermore, the concentration of Al atoms remained low regardless of the depth of milling. The reason why the concentration of C atoms and F atoms does not become zero even when the depth is deeper than D1 is due to the background of the XPS spectrum. From the concentration distribution of various atoms in FIG. 10, it can be seen that the organic film remained on the Co film even when the substrate was immersed in the NH 4 F aqueous solution, and the remaining organic film inhibited the deposition of Al 2 O 3 . .

一方、実験例2では、Co膜の代わりにSiO膜を含む基板を用意した以外、実験例1と同様に基板を処理した。その後、基板表面を削ることと、基板表面の組成をXPS法で測定することとを繰り返し実施した。XPS法で測定した各種原子の深さ方向における濃度分布を図11に示す。 On the other hand, in Experimental Example 2, the substrate was treated in the same manner as in Experimental Example 1, except that a substrate containing a SiO 2 film was prepared instead of the Co film. Thereafter, grinding the substrate surface and measuring the composition of the substrate surface by the XPS method were repeated. FIG. 11 shows the concentration distribution of various atoms in the depth direction measured by the XPS method.

図11から明らかなように、削った深さに関係なく、Al原子、O原子、C原子、F原子、及びSi原子の濃度はほぼ一定であった。Al原子及びO原子の濃度が高く、C原子、F原子、及びSi原子の濃度が低かった。図11の各種原子の濃度分布から、NHF水溶液に基板を浸漬した後はSiO膜の上には有機膜がほとんど残存しておらず、Al膜が堆積したことが分かる。 As is clear from FIG. 11, the concentrations of Al atoms, O atoms, C atoms, F atoms, and Si atoms were substantially constant regardless of the depth of cutting. The concentrations of Al atoms and O atoms were high, and the concentrations of C atoms, F atoms, and Si atoms were low. From the concentration distribution of various atoms in FIG. 11, it can be seen that almost no organic film remained on the SiO 2 film after the substrate was immersed in the NH 4 F aqueous solution, and an Al 2 O 3 film was deposited.

実験例1及び2の結果から、NHF水溶液は、Co膜及びSiO膜のうち、SiO膜を選択的にエッチングでき、リフトオフで有機膜を特定の領域から選択的に除去できることが分かる。有機膜は、Co膜及びSiO膜のうちCo膜のみに残存し、Alの堆積を阻害する。その結果、Al膜は、Co膜及びSiO膜のうち、SiO膜に選択的に堆積すると考えられる。 From the results of Experimental Examples 1 and 2, it can be seen that the NH 4 F aqueous solution can selectively etch the SiO 2 film out of the Co film and the SiO 2 film, and can selectively remove the organic film from a specific region by lift-off. . Of the Co film and the SiO 2 film, the organic film remains only on the Co film and inhibits the deposition of Al 2 O 3 . As a result, it is considered that the Al 2 O 3 film is selectively deposited on the SiO 2 film between the Co film and the SiO 2 film.

<実験例3及び4>
実験例3では、実験例1と同様に、PVD法で成膜した厚み100nmのCo膜を含む基板を準備した。その後、Co膜表面に対して紫外線を照射し、オゾンを生成し、オゾンでCo膜表面に付着した有機物を除去すると共に、Co膜表面における酸素密度を一定化した。
<Experimental Examples 3 and 4>
In Experimental Example 3, as in Experimental Example 1, a substrate including a Co film having a thickness of 100 nm formed by PVD was prepared. After that, the Co film surface was irradiated with ultraviolet rays to generate ozone, which removed the organic matter adhering to the Co film surface and made the oxygen density on the Co film surface constant.

次に、室温で、Co膜表面に有機膜をPVD法で成膜した。有機膜の材料である有機化合物としては、主鎖にパーフルオロポリエーテルを有し、主鎖の末端にアリル基を有するものを用意した。この有機化合物を、るつぼに入れて気化させ、室温のCo膜表面に蒸着させた。 Next, at room temperature, an organic film was formed on the surface of the Co film by PVD. An organic compound having a perfluoropolyether in the main chain and an allyl group at the end of the main chain was prepared as an organic compound for the material of the organic film. This organic compound was placed in a crucible, vaporized, and deposited on the Co film surface at room temperature.

次に、真空中で、基板を230℃で30分間加熱し、Co膜表面に物理吸着した余剰の有機化合物を除去した。その結果、Co膜表面に化学吸着した有機化合物で有機膜を形成した。なお、実験例3では有機化合物の蒸着時に基板を加熱しなかったが、加熱してもよい。 Next, the substrate was heated at 230° C. for 30 minutes in vacuum to remove excess organic compounds physically adsorbed on the Co film surface. As a result, an organic film was formed from the organic compound chemically adsorbed on the Co film surface. Although the substrate was not heated during vapor deposition of the organic compound in Experimental Example 3, it may be heated.

次に、フッ素系溶剤(3M社製、商品名HFE7200)50質量%と、IPA50質量%と、を含む洗浄液に、基板を室温で1分間浸漬した。 Next, the substrate was immersed at room temperature for 1 minute in a cleaning solution containing 50% by mass of a fluorine-based solvent (manufactured by 3M, trade name HFE7200) and 50% by mass of IPA.

次に、電子ビーム蒸着法で、Alを有機膜の上に供給した。その供給量は、膜厚6nmに相当する量であった。ここで、膜厚は、有機膜の代わりに、SiO膜の上にAlを供給し、エリプソメーターで測定した。Alを有機膜の上に供給する際に、基板の温度は室温に設定した。 Next, Al 2 O 3 was supplied onto the organic film by an electron beam evaporation method. The supply amount was an amount corresponding to a film thickness of 6 nm. Here, the film thickness was measured with an ellipsometer by supplying Al 2 O 3 on the SiO 2 film instead of the organic film. The temperature of the substrate was set to room temperature when supplying Al 2 O 3 onto the organic film.

その後、基板表面を削ることと、基板表面の組成をX線光電子分光(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)法で測定することとを繰り返し実施した。XPS法で測定した各種原子の深さ方向における濃度分布を図12に示す。 Thereafter, scraping the substrate surface and measuring the composition of the substrate surface by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were repeated. FIG. 12 shows the concentration distribution of various atoms in the depth direction measured by the XPS method.

図12から明らかなように、削った深さに関係なく、Al原子、O原子、C原子、F原子、及びSi原子の濃度はほぼ一定であった。また、Al原子及びO原子の濃度が高く、C原子、F原子、及びSi原子の濃度が低かった。図12の各種原子の濃度分布から、上記の洗浄液に浸漬した後はCo膜の上には有機膜がほとんど残存しておらず、Al膜が堆積したことが分かる。 As is clear from FIG. 12, the concentrations of Al atoms, O atoms, C atoms, F atoms, and Si atoms were substantially constant regardless of the depth of cutting. Also, the concentrations of Al atoms and O atoms were high, and the concentrations of C atoms, F atoms, and Si atoms were low. From the concentration distribution of various atoms in FIG. 12, it can be seen that almost no organic film remained on the Co film after being immersed in the above cleaning solution, and an Al 2 O 3 film was deposited.

一方、実験例4では、Co膜の代わりにSiO膜を含む基板を用意した以外、実験例3と同様に基板を処理した。その後、基板表面を削ることと、基板表面の組成をXPS法で測定することとを繰り返し実施した。XPS法で測定した各種原子の深さ方向における濃度分布を図13に示す。 On the other hand, in Experimental Example 4, the substrate was treated in the same manner as in Experimental Example 3, except that a substrate containing a SiO 2 film was prepared instead of the Co film. Thereafter, grinding the substrate surface and measuring the composition of the substrate surface by the XPS method were repeated. FIG. 13 shows the concentration distribution of various atoms in the depth direction measured by the XPS method.

図13から明らかなように、削った深さがD2に達するまでは、C原子及びF原子の濃度が低くなると共に、Si原子及びO原子の濃度が高くなった。また、削った深さがD2に達した後は、C原子及びF原子の濃度がほぼ一定になると共に、Si原子及びO原子の濃度がほぼ一定になった。更に、削った深さに関係なく、Al原子の濃度は低いままであった。図13の各種原子の濃度分布から、上記の洗浄液に基板を浸漬してもSiO膜の上には有機膜が残存し、残存した有機膜がAlの堆積を阻害したことが分かる。 As is clear from FIG. 13, the concentrations of C atoms and F atoms decreased and the concentrations of Si atoms and O atoms increased until the cut depth reached D2. After the cut depth reached D2, the concentrations of C atoms and F atoms became substantially constant, and the concentrations of Si atoms and O atoms became substantially constant. Furthermore, the concentration of Al atoms remained low regardless of the depth of milling. From the concentration distribution of various atoms in FIG. 13, it can be seen that the organic film remained on the SiO2 film even after the substrate was immersed in the above cleaning solution, and the remaining organic film inhibited the deposition of Al2O3 . .

実験例3及び4の結果から、上記の洗浄液は、Co膜と有機膜の結合、及びSiO膜と有機膜の結合のうち、Co膜と有機膜の結合を選択的に切断でき、有機膜を特定の領域から選択的に除去できることが分かる。有機膜は、Co膜及びSiO膜のうちSiO膜のみに残存し、Alの堆積を阻害する。その結果、Al膜は、Co膜及びSiO膜のうち、Co膜に選択的に堆積すると考えられる。 From the results of Experimental Examples 3 and 4, the above cleaning solution can selectively cut the bond between the Co film and the organic film, out of the bond between the Co film and the organic film and the bond between the SiO2 film and the organic film. can be selectively removed from specific regions. Of the Co film and the SiO 2 film, the organic film remains only on the SiO 2 film and inhibits the deposition of Al 2 O 3 . As a result, it is considered that the Al 2 O 3 film is selectively deposited on the Co film between the Co film and the SiO 2 film.

以上、本開示に係る成膜方法及び成膜装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。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、及び組み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。 Although the embodiments of the film forming method and film forming apparatus according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. These also naturally belong to the technical scope of the present disclosure.

1 基板
11 第1膜
12 第2膜
13 有機膜
14 第1対象膜
A1 第1領域
A2 第2領域
1 substrate 11 first film 12 second film 13 organic film 14 first target film A1 first region A2 second region

Claims (14)

第1膜が露出する第1領域と、前記第1膜とは異なる材料で形成される第2膜が露出する第2領域とを表面に有する基板を準備することと、
前記基板の前記表面に対して有機化合物を供給し、前記第1領域と前記第2領域の両方に有機膜を形成することと、
前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域から選択的に前記有機膜を除去することと、
前記第2領域に残る前記有機膜を用い、前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域に選択的に第1対象膜を形成することと、
を含む、成膜方法。
Preparing a substrate having on its surface a first region where a first film is exposed and a second region where a second film made of a material different from the first film is exposed;
supplying an organic compound to the surface of the substrate to form an organic film on both the first region and the second region;
selectively removing the organic film from the first region of the first region and the second region;
selectively forming a first target film in the first region out of the first region and the second region, using the organic film remaining in the second region;
A film forming method, comprising:
前記有機化合物は、直鎖を含み、前記直鎖の末端に、前記第1膜と前記第2膜の両方に化学吸着する官能基を含む、請求項1に記載の成膜方法。 2. The film forming method according to claim 1, wherein said organic compound includes a straight chain, and a functional group at the end of said straight chain that chemically adsorbs to both said first film and said second film. 前記直鎖は、炭化水素基、又は炭化水素基の少なくとも一部の水素原子をフッ素原子に置き換えた置換基である、請求項2に記載の成膜方法。 3. The film forming method according to claim 2, wherein the linear chain is a hydrocarbon group or a substituent obtained by substituting fluorine atoms for at least some hydrogen atoms of the hydrocarbon group. 前記官能基は、アリル基である、請求項2又は3に記載の成膜方法。 4. The film forming method according to claim 2, wherein said functional group is an allyl group. 前記有機膜を介して前記第1膜と前記第2膜のうち前記第1膜を選択的にエッチングすることで、前記第1領域から選択的に前記有機膜を除去する、請求項1~4のいずれか1項に記載の成膜方法。 5. The organic film is selectively removed from the first region by selectively etching the first film out of the first film and the second film through the organic film. The film forming method according to any one of the above. ハロゲン元素を含むエッチャントで、前記第1膜を選択的にエッチングする、請求項5に記載の成膜方法。 6. The film forming method according to claim 5, wherein said first film is selectively etched with an etchant containing a halogen element. 前記エッチャントは、NHFを含む、請求項6に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 6, wherein the etchant contains NH4F . 前記第1膜と前記有機膜の結合、及び前記第2膜と前記有機膜の結合のうち、前記第1膜と前記有機膜の結合を選択的に切断することで、前記第1領域から選択的に前記有機膜を除去する、請求項1~4のいずれか1項に記載の成膜方法。 selected from the first region by selectively cutting the bond between the first film and the organic film among the bond between the first film and the organic film and the bond between the second film and the organic film 5. The method of forming a film according to claim 1, wherein the organic film is physically removed. 前記有機膜を溶解する溶剤とアルコールを含む洗浄剤で、前記有機膜と前記第1膜の結合を選択的に切断する、請求項8に記載の成膜方法。 9. The film formation method according to claim 8, wherein a bond between said organic film and said first film is selectively cut with a cleaning agent containing a solvent that dissolves said organic film and alcohol. 前記アルコールは、IPA及びエタノールの少なくとも1つを含む、請求項9に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 9, wherein the alcohol includes at least one of IPA and ethanol. 前記第1膜は金属膜であって且つ前記第2膜は誘電体膜であるか、又は前記第1膜は誘電体膜であって且つ前記第2膜は金属膜である、請求項1~10のいずれか1項に記載の成膜方法。 The first film is a metal film and the second film is a dielectric film, or the first film is a dielectric film and the second film is a metal film. 11. The film forming method according to any one of 10. 前記金属膜は、Cu膜、Co膜、Ru膜、又はW膜である、請求項11に記載の成膜方法。 12. The film forming method according to claim 11, wherein said metal film is a Cu film, a Co film, a Ru film, or a W film. 前記誘電体膜は、SiO膜、SiN膜、SiOC膜、SiON膜、又はSiOCN膜である、請求項11又は12に記載の成膜方法。 13. The film forming method according to claim 11, wherein said dielectric film is a SiO film, SiN film, SiOC film, SiON film, or SiOCN film. 第1膜が露出する第1領域と、前記第1膜とは異なる材料で形成される第2膜が露出する第2領域とを表面に有する基板を処理する成膜装置であって、
前記基板の前記表面に対して有機化合物を供給し、前記第1領域と前記第2領域の両方に有機膜を形成する第1処理部と、
前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域から選択的に前記有機膜を除去する第2処理部と、
前記第2領域に残る前記有機膜を用い、前記第1領域と前記第2領域のうち前記第1領域に選択的に対象膜を形成する第3処理部と、
を備える、成膜装置。
A film forming apparatus for processing a substrate having a first region where a first film is exposed and a second region where a second film formed of a material different from that of the first film is exposed,
a first processing unit that supplies an organic compound to the surface of the substrate to form an organic film on both the first region and the second region;
a second processing unit that selectively removes the organic film from the first region of the first region and the second region;
a third processing unit that selectively forms a target film in the first region out of the first region and the second region, using the organic film remaining in the second region;
A film forming apparatus.
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