JP2023142602A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フッ素を含まないＳＡＭのブロック性能を向上すると共に、ブロック性能を向上する際の基板の劣化を抑制する、技術を提供する。【解決手段】成膜方法は、下記（Ａ）～（Ｆ）を含む。（Ａ）第１膜と第２膜とを表面の異なる領域に有する基板を準備する。（Ｂ）フッ素を含まない有機化合物を用いて前記第２膜の表面に選択的に自己組織化単分子膜を形成する。（Ｃ）前記（Ｂ）の後に、前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における保護膜の形成を阻害しつつ、前記第１膜の表面に前記保護膜を形成する。（Ｄ）前記（Ｃ）の後に、前記自己組織化単分子膜と前記保護膜をフッ化する。（Ｅ）前記（Ｄ）の後に、前記保護膜のフッ化した部分をエッチングする。（Ｆ）前記（Ｅ）の後に、フッ化した前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における対象膜の形成を阻害しつつ、前記保護膜の表面または前記第１膜の表面に前記対象膜を形成する。【選択図】図１
Description
本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。
特許文献１には、自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）を用いて基板表面の一部における対象膜（第３の膜）の形成を阻害しつつ、基板表面の別の一部に対象膜（第３の膜）を形成する成膜方法が記載されている。特許文献１では、ＳＡＭの前駆体としてフッ素を含む有機化合物を用いる。対象膜の形成後に、イオンおよび活性種の少なくともいずれかを照射することで、ＳＡＭが励起され、フッ素と炭素を有する活性種が生成される。そして、フッ素と炭素を有する活性種と、ＳＡＭに隣接する対象膜の側部とが反応する。これにより、対象膜の側部が揮発性の化合物となって除去される。
本開示の一態様は、フッ素を含まないＳＡＭのブロック性能を向上すると共に、ブロック性能を向上する際の基板の劣化を抑制する、技術を提供する。
本開示の一態様の成膜方法は、下記（Ａ）～（Ｆ）を含む。（Ａ）第１膜と、前記第１膜とは異なる材料で形成される第２膜とを表面の異なる領域に有する基板を準備する。（Ｂ）フッ素を含まない有機化合物を用いて前記第１膜の表面に対して前記第２膜の表面に選択的に自己組織化単分子膜を形成する。（Ｃ）前記（Ｂ）の後に、前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における保護膜の形成を阻害しつつ、前記第１膜の表面に前記保護膜を形成する。（Ｄ）前記（Ｃ）の後に、前記自己組織化単分子膜と前記保護膜をフッ化する。（Ｅ）前記（Ｄ）の後に、前記保護膜のフッ化した部分をエッチングする。（Ｆ）前記（Ｅ）の後に、フッ化した前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における対象膜の形成を阻害しつつ、前記保護膜の表面または前記第１膜の表面に前記対象膜を形成する。
本開示の一態様によれば、フッ素を含まないＳＡＭのブロック性能を向上すると共に、ブロック性能を向上する際の基板の劣化を抑制することができる。
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。
図１～図７を参照して、一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Ｓ１０１～Ｓ１１０を有する。なお、成膜方法は、少なくともステップＳ１０１、Ｓ１０４～Ｓ１０９を有すればよい。例えば、成膜方法は、ステップＳ１０２～Ｓ１０３を有しなくてもよい。また、成膜方法は、図１に示すステップＳ１０１～Ｓ１１０以外のステップを有してもよい。
図１のステップＳ１０１は、図２（Ａ）に示すように、基板１を準備することを含む。基板１は、下地基板１０を有する。下地基板１０は、例えば、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、又はガラス基板である。基板１は、基板表面１ａの異なる領域に、絶縁膜１１と導電膜１２を有する。基板表面１ａは、例えば基板１の上面である。絶縁膜１１と導電膜１２は、下地基板１０の上に形成される。下地基板１０と絶縁膜１１との間、または下地基板１０と導電膜１２との間には、別の機能膜が形成されてもよい。絶縁膜１１は第１膜の一例であり、導電膜１２は第２膜の一例である。なお、第１膜の材質と第２膜の材質は、特に限定されない。第１膜が導電膜であって第２膜が絶縁膜であってもよい。
絶縁膜１１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。絶縁膜１１は、特に限定されないが、例えばＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ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の原子比は通常１：２であるが、本願におけるＳｉＯ膜のＳｉとＯの原子比は１：２には限定されない。ＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＮ膜、及びＳｉＯＣＮ膜について同様である。絶縁膜１１は、基板表面１ａに、凹部を有する。凹部は、トレンチ、コンタクトホール又はビアホールである。
導電膜１２は、例えば絶縁膜１１の凹部に充填される。導電膜１２は、例えば金属膜である。金属膜は、例えば、Ｃｕ膜、Ｃｏ膜、Ｒｕ膜、Ｗ膜、又はＭｏ膜である。なお、導電膜１２は、キャップ膜であってもよい。つまり、図１２（Ａ）に示すように、絶縁膜１１の凹部には第２導電膜１５が埋め込まれ、第２導電膜１５を導電膜１２が覆ってもよい。第２導電膜１５は導電膜１２とは異なる金属で形成される。
基板１は、基板表面１ａに第３膜をさらに有してもよい。第３膜は、例えばバリア膜１３である。バリア膜１３は、絶縁膜１１と導電膜１２の間に形成され、導電膜１２から絶縁膜１１への金属拡散を抑制する。バリア膜１３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膜について同様である。
表１に、絶縁膜１１と、導電膜１２と、バリア膜１３との具体例をまとめて示す。
なお、絶縁膜１１と、導電膜１２と、バリア膜１３との組み合わせは、特に限定されない。
図１のステップＳ１０２は、図２（Ｂ）に示すように、基板表面１ａを洗浄することを含む。基板表面１ａに存在する汚染物２２（図２（Ａ）参照）を除去できる。汚染物２２は、例えば金属酸化物と有機物の少なくとも１つを含む。金属酸化物は、例えば導電膜１２と大気との反応によって形成される酸化物であり、いわゆる自然酸化膜である。有機物は、例えば炭素を含む堆積物であり、基板１の処理過程で付着する。
例えば、ステップＳ１０２は、基板表面１ａに対して洗浄ガスを供給することを含む。洗浄ガスは、汚染物２２の除去効率を向上すべく、プラズマ化してもよい。洗浄ガスは、例えばＨ２ガスなどの還元性ガスを含む。還元性ガスは、汚染物２２を除去する。ステップＳ１０２は、ドライ処理であるが、ウエット処理であってもよい。
ステップＳ１０２の処理条件の一例を下記に示す。
Ｈ２ガスの流量：２００ｓｃｃｍ～３０００ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の電源周波数：４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ
プラズマ生成用の電力：５０Ｗ～１０００Ｗ
処理時間：１秒～６０秒
処理温度：５０℃～３００℃
処理圧力：１０Ｐａ～７０００Ｐａ。
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処理圧力：１０Ｐａ～７０００Ｐａ。
図１のステップＳ１０３は、図２（Ｃ）に示すように、導電膜１２の表面を酸化することで、酸化膜３２を形成することを含む。例えば、ステップＳ１０３は、基板表面１ａに対して酸素含有ガスを供給することで、酸化膜３２を形成することを含む。酸素含有ガスは、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス及びＮ２Ｏガスから選ばれる少なくとも１つを含む。ステップＳ１０３は、ドライ処理であるが、ウエット処理であってもよい。
ステップＳ１０３の前に汚染物２２が除去済みであるので、ステップＳ１０３によって所望の膜厚および所望の膜質を有する酸化膜３２が得られる。膜質は、膜の表面状態を含む。酸化膜３２は、自然酸化膜とは異なり、原料ガスおよび成膜条件によって膜厚および膜質を制御可能である。所望の膜厚および所望の膜質を有する酸化膜３２を形成することで、後述のステップＳ１０４において導電膜１２の表面に緻密な自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）を形成できる。
ステップＳ１０３の処理条件の一例を下記に示す。
Ｏ２ガスの流量：１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ
処理時間：１０秒～３００秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：２００Ｐａ～１２００Ｐａ。
Ｏ２ガスの流量：１００ｓｃｃｍ～２０００ｓｃｃｍ
処理時間：１０秒～３００秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：２００Ｐａ～１２００Ｐａ。
図１のステップＳ１０４は、図２（Ｄ）に示すように、フッ素を含まない有機化合物を用いて、ＳＡＭ１７を、絶縁膜１１の表面に対して導電膜１２の表面に選択的に形成することを含む。ＳＡＭ１７は、基板１を収容する処理容器内に有機化合物のガスを供給することで形成される。有機化合物は、ＳＡＭ１７の前駆体である。
ＳＡＭ１７の前駆体としてフッ素を含まない有機化合物を用いることで、環境保全に貢献できる。フッ素を含まない有機化合物は、フッ素を含む有機化合物に比べて、基板１を収容する処理容器内にほとんど残留しないので、基板１の処理品質の安定性（再現性）を高めることもできる。
有機化合物は、例えば、第１官能基と、第１官能基の一端に設けられる第２官能基と、を含む。第１官能基は、例えば炭化水素基である。第１官能基は、直鎖であることが好ましい。第１官能基は、アルキル基であることが好ましい。なお、第１官能基は、二重結合などの不飽和結合を有してもよい。第２官能基は、導電膜１２の表面に化学吸着する。
ＳＡＭ１７の前駆体としての有機化合物は、特に限定されないが、例えばチオール系化合物である。チオール系化合物は、一般式「Ｒ－ＳＨ」で表される。Ｒは、例えば炭化水素基であり、第１官能基に相当する。ＳＨ基が第２官能基に相当する。チオール系化合物の具体例として、ＣＨ３（ＣＨ２）ｘＣＨ２ＳＨ（Ｘは１～１６の整数）が挙げられる。
チオール系化合物は、絶縁膜１１の表面に比べて、導電膜１２の表面に化学吸着しやすい。それゆえ、ＳＡＭ１７は、絶縁膜１１の表面に対して、導電膜１２の表面に選択的に形成される。ＳＡＭ１７は、絶縁膜１１の表面には形成されず、バリア膜１３の表面にもほとんど形成されない。
ＳＡＭ１７の形成前に酸化膜３２が形成される場合、酸化膜３２が形成されていない場合に比べて、ＳＡＭ１７の密度を向上でき、後述のステップＳ１０５及びＳ１０９においてＳＡＭ１７のブロック性能を向上できる。チオール系化合物は酸化膜３２を還元しながら化学吸着するので、ステップＳ１０４の後に酸化膜３２は残っていなくてもよい（図２（Ｄ）、図９（Ｄ）、図１２（Ｄ）参照）。
なお、ＳＡＭ１７の前駆体は、チオール系化合物には限定されない。例えば、ＳＡＭ１７の前駆体は、有機シラン系化合物、ホスホン酸系化合物またはイソシアナート系化合物であってもよい。有機シラン系化合物は、一般式「Ｒ－Ｓｉ（ＯＣＨ３）３」または「Ｒ－ＳｉＣｌ３」で表される。ホスホン酸系化合物は、一般式「Ｒ－Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２」で表される。イソシアナート系化合物は、一般式「Ｒ－Ｎ＝Ｃ＝Ｏ」で表される。これらの一般式において、Ｒは、例えば、炭化水素基である。
ステップＳ１０４の処理条件の一例を下記に示す。
有機化合物のガスの流量：５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１０秒～１８００秒
処理温度：１００℃～３５０℃
処理圧力：１００Ｐａ～１４０００Ｐａ。
有機化合物のガスの流量：５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１０秒～１８００秒
処理温度：１００℃～３５０℃
処理圧力：１００Ｐａ～１４０００Ｐａ。
図１のステップＳ１０５は、図３（Ａ）に示すように、ＳＡＭ１７を用い導電膜１２の表面における保護膜２３の形成を阻害しつつ、絶縁膜１１の表面に保護膜２３を形成することを含む。保護膜２３は、例えば絶縁膜である。保護膜２３は、絶縁膜１１の表面だけではなく、バリア膜１３の表面にも形成される。
保護膜２３は、後述するステップＳ１０６において絶縁膜１１の代わりにフッ化することで、絶縁膜１１のフッ化を防止する。保護膜２３は、絶縁膜１１のフッ化を防止できる程度の膜厚を有すればよい。その膜厚は、例えば０．１ｎｍ～２ｎｍである。
保護膜２３は、特に限定されないが、例えばＡｌＯ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＺｒＯ膜、又はＨｆＯ膜等である。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の原子比は通常２：３であるが、本願におけるＡｌＯ膜のＡｌとＯの原子比は２：３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。
保護膜２３は、例えばＡＬＤ（Ａｔｏｍｏｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。保護膜２３をＡＬＤ法で形成する場合、保護膜２３の前駆体ガスと、反応ガスとを基板表面１ａに対して交互に供給する。保護膜２３の前駆体ガスは、例えば金属元素または半金属元素を含有する。
反応ガスは、保護膜２３の前駆体ガスと反応することで、保護膜２３を形成する。反応ガスは、例えば酸化ガスまたは窒化ガスである。酸化ガスは、前駆体ガスに含まれる金属元素または半金属元素の酸化膜を形成する。窒化ガスは、前駆体ガスに含まれる金属元素または半金属元素の窒化膜を形成する。
保護膜２３の成膜方法は、例えば図５に示すステップＳ１０５ａ～Ｓ１０５ｃを含む。なお、ステップＳ１０５ａとステップＳ１０５ｂの順番は、逆でもよい。また、ステップＳ１０５ａとステップＳ１０５ｂの間には、アルゴンガスなどの不活性ガスを処理容器内に供給することで、処理容器内に残存する各種のガスを排出するステップがあってもよい。
ステップＳ１０５ａは、保護膜２３の前駆体ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。導電膜１２の表面にはＳＡＭ１７が形成されているので、絶縁膜１１の表面に選択的に前駆体ガスが吸着する。ステップＳ１０５ａの処理条件の一例を下記に示す。なお、下記の処理条件において、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスは、ＡｌＯ膜の前駆体ガスである。
ＴＭＡガスの流量：１ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ）
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ＴＭＡガスの流量：１ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ）
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１０５ｂは、反応ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。反応ガスは、保護膜２３の前駆体ガスと反応することで、保護膜２３を形成する。ステップＳ１０５ｂの処理条件の一例を下記に示す。なお、下記の処理条件において、Ｈ２Ｏガスは、ＴＭＡガスと反応することで、ＡｌＯ膜を形成する。
Ｈ２Ｏガスの流量：１０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
Ｈ２Ｏガスの流量：１０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１０５ｃは、ステップＳ１０５ａ～Ｓ１０５ｂを設定回数（Ｋ回）実施したか否かをチェックすることを含む。設定回数（Ｋ回）は、保護膜２３の目標膜厚に応じて設定されるが、例えば１回～２０回である。保護膜２３の目標膜厚は、例えば０．１ｎｍ～２ｎｍである。
実施回数が設定回数（Ｋ回）に達していない場合（ステップＳ１０５ｃ、ＮＯ）、保護膜２３の膜厚が目標膜厚に達していないので、ステップＳ１０５ａ～Ｓ１０５ｂが再度実施される。一方、実施回数が設定回数（Ｋ回）に達している場合（ステップＳ１０５ｃ、ＹＥＳ）、保護膜２３の膜厚が目標膜厚に達しているので、図５の処理が終了する。
図１のステップＳ１０６は、ＳＡＭ１７をフッ化することを含む。ＳＡＭ１７に含まれる水素原子の少なくとも一部が、フッ素原子に置換される。これにより、ＳＡＭ１７の撥水性とＳＡＭ１７の被覆性が向上し、ＳＡＭ１７のブロック性能が向上する。ＳＡＭ１７の被覆性が向上するのは、フッ素原子は水素原子よりも大きな原子半径を有するからである。
ステップＳ１０６は、図３（Ｂ）に示すように、保護膜２３をフッ化することも含む。図３（Ｂ）において、保護膜２３のフッ化した部分２３ａを、ドットパターンで示す。保護膜２３は、絶縁膜１１の代わりにフッ化することで、絶縁膜１１のフッ化を防止する。保護膜２３の少なくとも一部がフッ化すればよく、保護膜２３の全体がフッ化してもよい。
ステップＳ１０６は、例えばフッ素含有ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。フッ素含有ガスは、フッ素を含有するものであれば特に限定されないが、例えばＨＦガス、Ｆ２ガス及びＣｌＦ３ガスから選ばれる少なくとも１つを含む。
ステップＳ１０６の処理条件の一例を下記に示す。
フッ素含有ガスの流量：５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～１２０秒
処理温度：１００℃～４００℃
処理圧力：１．３３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
フッ素含有ガスの流量：５０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～１２０秒
処理温度：１００℃～４００℃
処理圧力：１．３３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
図１のステップＳ１０７は、図３（Ｃ）に示すように、保護膜２３のフッ化した部分２３ａをエッチングすることを含む。保護膜２３の劣化した部分２３ａを除去できる。
ステップＳ１０７は、例えばエッチングガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。エッチングガスは、配位子交換（Ｌｉｇａｎｄ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）反応によって保護膜２３のフッ化した部分２３ａを揮発性の化合物に変化させる。これにより、保護膜２３のフッ化した部分２３ａがエッチングされる。
エッチングガスは、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミド）ガス、スズ（ＩＩ）アセチルアセトナートガス、Ｃｌ２ガス、ＢＣｌ３ガス、及びＴｉＣｌ４ガスから選ばれる少なくとも１つを含む。これらのガスは、配位子交換反応によって保護膜２３のフッ化した部分２３ａを揮発性の化合物に変化させる。
例えば保護膜２３がＡｌＯ膜である場合、ＡｌＯ膜の少なくとも一部はフッ化によってＡｌＦ膜になっている。エッチングガスとしてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム：Ａｌ（ＣＨ３）３）ガスが用いられる場合、ＴＭＡガスとＡｌＦ膜との配位子交換反応によって、ＡｌＦ（ＣＨ３）２ガスが生じ、ＡｌＦ膜が除去される。
ステップＳ１０７の処理条件の一例を下記に示す。
エッチングガスの流量：１０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～３０秒
処理温度：１００℃～４００℃
処理圧力：１０Ｐａ～１５００Ｐａ。
エッチングガスの流量：１０ｓｃｃｍ～５００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～３０秒
処理温度：１００℃～４００℃
処理圧力：１０Ｐａ～１５００Ｐａ。
図１のステップＳ１０８は、ステップＳ１０６（ＳＡＭと保護膜のフッ化）を１回実施した後でステップＳ１０７（保護膜のフッ化した部分のエッチング）を設定回数（Ｊ回）実施したか、又はステップＳ１０６とステップＳ１０７を交互に設定回数（Ｊ回）実施したか否かをチェックすることを含む。
実施回数が設定回数（Ｊ回）に達していない場合（ステップＳ１０８、ＮＯ）、保護膜２３の除去が不十分であるので、ステップＳ１０７が再度実施されるか、又はステップＳ１０６とステップＳ１０７が再度実施される。一方、実施回数が設定回数（Ｊ回）に達している場合（ステップＳ１０８、ＹＥＳ）、保護膜２３の除去が十分であるので、ステップＳ１０９以降の処理が実施される。
Ｊは、１以上の整数であるが、好ましくは２以上の整数である。Ｊが２以上の整数である場合、ステップＳ１０６（ＳＡＭと保護膜のフッ化）を１回実施した後でステップＳ１０７（保護膜のフッ化した部分のエッチング）を複数回繰り返し実施するか、ステップＳ１０６とステップＳ１０７を交互に複数回繰り返し実施する。
ステップＳ１０６を１回実施した後でステップＳ１０７を複数回繰り返し実施すれば、保護膜２３のフッ化した部分２３ａを除去しやすい。また、ステップＳ１０６とステップＳ１０７を交互に複数回繰り返し実施すれば、図示しないが、保護膜２３の全てを除去することも可能である。
図１のステップＳ１０９は、図３（Ｄ）に示すように、ＳＡＭ１７を用い導電膜１２の表面における対象膜１８の形成を阻害しつつ、保護膜２３の表面に対象膜１８を形成することを含む。対象膜１８と保護膜２３は、同じ材質でもよいし、異なる材質でもよい。なお、上記の通り、保護膜２３の全てが除去されてもよく、その場合、対象膜１８は絶縁膜１１の表面に形成される。
対象膜１８は、例えば絶縁膜であり、保護膜２３を介して絶縁膜１１の上に積層されるか、絶縁膜１１の上に直接に積層される。対象膜１８は、特に限定されないが、例えばＡｌＯ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＺｒＯ膜、又はＨｆＯ膜等である。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の原子比は通常２：３であるが、本願におけるＡｌＯ膜のＡｌとＯの原子比は２：３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。
対象膜１８は、例えばＡＬＤ（Ａｔｏｍｏｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。対象膜１８をＡＬＤ法で形成する場合、対象膜１８の前駆体ガスと、反応ガスとを基板表面１ａに対して交互に供給する。対象膜１８の前駆体ガスは、例えば金属元素または半金属元素を含有する。
反応ガスは、対象膜１８の前駆体ガスと反応することで、対象膜１８を形成する。反応ガスは、例えば酸化ガスまたは窒化ガスである。酸化ガスは、前駆体ガスに含まれる金属元素または半金属元素の酸化膜を形成する。窒化ガスは、前駆体ガスに含まれる金属元素または半金属元素の窒化膜を形成する。
対象膜１８の成膜方法は、例えば図６に示すステップＳ１０９ａ～Ｓ１０９ｃを含む。なお、ステップＳ１０９ａとステップＳ１０９ｂの順番は、逆でもよい。また、ステップＳ１０９ａとステップＳ１０９ｂの間には、アルゴンガスなどの不活性ガスを処理容器内に供給することで、処理容器内に残存する各種のガスを排出するステップがあってもよい。
ステップＳ１０９ａは、対象膜１８の前駆体ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。導電膜１２の表面にはＳＡＭ１７が形成されているので、絶縁膜１１の表面に選択的に前駆体ガスが吸着する。ステップＳ１０９の処理条件の一例を下記に示す。なお、下記の処理条件において、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスは、ＡｌＯ膜の前駆体ガスである。
ＴＭＡガスの流量：１ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ）
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ＴＭＡガスの流量：１ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍ（好ましくは５０ｓｃｃｍ）
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１０９ｂは、反応ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。反応ガスは、対象膜１８の前駆体ガスと反応することで、対象膜１８を形成する。ステップＳ１０６の処理条件の一例を下記に示す。なお、下記の処理条件において、Ｈ２Ｏガスは、ＴＭＡガスと反応することで、ＡｌＯ膜を形成する。
Ｈ２Ｏガスの流量：１０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
Ｈ２Ｏガスの流量：１０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：０．１秒～２秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１０９ｃは、ステップＳ１０９ａ～Ｓ１０９ｂを設定回数（Ｌ回）実施したか否かをチェックすることを含む。設定回数（Ｌ回）は、対象膜１８の目標膜厚に応じて設定されるが、例えば２０回～８０回である。対象膜１８の目標膜厚は、保護膜２３の目標膜厚よりも厚い。対象膜１８の目標膜厚は、例えば２ｎｍ～１０ｎｍである。
実施回数が設定回数（Ｌ回）に達していない場合（ステップＳ１０９ｃ、ＮＯ）、対象膜１８の膜厚が目標膜厚に達していないので、ステップＳ１０９ａ～Ｓ１０９ｂが再度実施される。一方、実施回数が設定回数（Ｌ回）に達している場合（ステップＳ１０９ｃ、ＹＥＳ）、対象膜１８の膜厚が目標膜厚に達しているので、図６の処理が終了する。
本実施形態によれば、予めＳＡＭ１７をフッ化することでＳＡＭ１７のブロック性能を向上したうえで、対象膜１８を形成できる。また、ＳＡＭ１７をフッ化する際に絶縁膜１１を保護膜２３で保護することで、絶縁膜１１の劣化を抑制できる。保護膜２３は絶縁膜１１の代わりにフッ化する。保護膜２３のフッ化した部分２３ａは、対象膜１８の形成前にエッチングによって除去される。
ところで、図３（Ｄ）に示すように、ＳＡＭ１７は対象膜１８の形成を阻害するが、ＳＡＭ１７のブロック性能は完全ではなく、対象膜１８は絶縁膜１１の表面からはみ出し、導電膜１２の表面にも形成されうる。導電膜１２の上に対象膜１８が存在すると、基板１の配線抵抗が高くなる。そこで、後述するステップＳ１１０が実施されてもよい。
図１のステップＳ１１０は、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示すように、フッ化したＳＡＭ１７を分解することと、ＳＡＭ１７に隣接する対象膜１８の側部をエッチングすることと、を含む。対象膜１８の側部を導電膜１２の上から除去でき、基板１の配線抵抗を低減できる。
対象膜１８の側部が導電膜１２の上から除去され、対象膜１８の中央部が絶縁膜１１の上に残される。図４（Ａ）に示すように絶縁膜１１の表面が露出していなくてもよいし、図４（Ｂ）に示すように絶縁膜１１の表面の一部が露出していてもよい。ステップＳ１１０の後に、絶縁膜１１の上に対象膜１８が残っていればよい。
ステップＳ１１０は、例えば、図７に示すステップＳ１１０ａ～Ｓ１１０ｃを含む。ステップＳ１１０ａと、ステップＳ１１０ｂの順番は逆でもよい。なお、ステップＳ１１０ｂ（プラズマ化ガスの供給）は省略されてもよく、ステップＳ１１０ａ（Ｈ２Ｏ含有ガスの供給）のみが実施されてもよい。
ステップＳ１１０ａは、Ｈ２Ｏ含有ガスを基板表面１ａに対して供給することを含む。Ｈ２Ｏ含有ガスは、Ｈ２Ｏガスのみを含んでもよいし、Ｈ２Ｏガスとキャリアガスを含んでもよい。Ｈ２Ｏ含有ガスは、Ｈ２Ｏガスに加えて、カルボン酸などの有機酸のガスを含んでもよい。
ＳＡＭ１７は、予めフッ化されており、フッ素を含む。それゆえ、Ｈ２ＯガスとＳＡＭ１７との反応によって、フッ酸が生成する。生成したフッ酸は、対象膜１８の側部と反応することで、対象膜１８の側部を揮発性の化合物に変化させる。これにより、対象膜１８の側部がエッチングされる。
フッ酸は、Ｈ２ＯガスとＳＡＭ１７との反応によって生成するので、ＳＡＭ１７の近傍のみに生成する。それゆえ、対象膜１８の側部はエッチングされるのに対し、対象膜１８の中央部はエッチングされない。よって、絶縁膜１１の上に対象膜１８を残すことができる。
ステップＳ１１０ａの処理条件の一例を下記に示す。
Ｈ２Ｏガスの流量：５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～３０秒ｓｅｃ
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
Ｈ２Ｏガスの流量：５０ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
処理時間：１秒～３０秒ｓｅｃ
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１１０ｂは、プラズマ化ガスを基板表面１ａに対して供給する。プラズマ化ガスは、例えばＨ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス、及びＮＨ３ガスから選ばれる少なくとも１つをプラズマ化したものである。プラズマ化ガスは、ＳＡＭ１７の分解を促進し、フッ酸の生成を促進する。フッ酸は酸性であるので、フッ酸が中和されないように、プラズマ化ガスは還元性ガス又は不活性ガスをプラズマ化したものであることが好ましい。
ステップＳ１１０ｂの処理条件の一例を下記に示す。
Ｈ２ガスの流量：２００ｓｃｃｍ～３０００ｓｃｃｍ
Ａｒガスの流量：１００ｓｃｃｍ～６０００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガスとＡｒガスの混合ガスに占めるＨ２ガスの割合：２０体積％～９０体積％
プラズマ生成用の電源周波数：４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ
プラズマ生成用の電力：１００Ｗ～６００Ｗ
処理時間：１０秒～３０秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
Ｈ２ガスの流量：２００ｓｃｃｍ～３０００ｓｃｃｍ
Ａｒガスの流量：１００ｓｃｃｍ～６０００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガスとＡｒガスの混合ガスに占めるＨ２ガスの割合：２０体積％～９０体積％
プラズマ生成用の電源周波数：４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ
プラズマ生成用の電力：１００Ｗ～６００Ｗ
処理時間：１０秒～３０秒
処理温度：１００℃～２５０℃
処理圧力：１３３Ｐａ～１２００Ｐａ。
ステップＳ１１０ｃは、ステップＳ１１０ａ～Ｓ１１０ｂを設定回数（Ｍ回）実施したか否かをチェックすることを含む。実施回数が設定回数（Ｍ回）に達していない場合（ステップＳ６３、ＮＯ）、対象膜１８のエッチングが不十分であるので、ステップＳ１１０ａ～Ｓ２２０ｂが再度実施される。一方、実施回数が設定回数（Ｍ回）に達している場合（ステップＳ６３、ＹＥＳ）、対象膜１８のエッチングが十分であるので、図７の処理が終了する。
ステップＳ１１０ｃの設定回数（Ｍ回）は、１回でもよいが、複数回であることが好ましい。プラズマ化ガスの供給を複数回に分けることにより、ＳＡＭ１７の分解を徐々に進めることができ、フッ酸を長時間に亘って生成でき、対象膜１８を長時間に亘ってエッチングできる。ステップＳ１１０ｃの設定回数（Ｍ回）は、例えば５～５０である。
図７では、Ｈ２Ｏ含有ガスと、プラズマ化ガスとを順番に供給し、同時に供給しないが、同時に供給してもよい。いずれにしろ、プラズマ化ガスの供給によってＳＡＭ１７を分解でき、フッ酸の生成を促進できる。但し、Ｈ２Ｏ含有ガスとプラズマ化ガスを順番に供給すれば、Ｈ２Ｏ含有ガスのプラズマ化を防止でき、酸素ラジカルおよびヒドロキシルラジカルの発生を防止でき、基板表面１ａの酸化を防止できる。
ステップＳ１１０は、図７に示すものには限定されない。例えば、ステップＳ１１０は、プラズマ化した水素含有ガスを基板表面１ａに対して供給することを含んでもよい。水素含有ガスは、水素を含むものであればよく、特に限定されないが、例えば、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、及び炭化水素ガスから選ばれる少なくとも１つを含む。炭化水素ガスは、例えばＣＨ４ガスなどである。
ＳＡＭ１７は、予めフッ化されており、フッ素と炭素を含む。プラズマ化した水素含有ガスがＳＡＭ１７を励起することで、フッ素と炭素を含む活性種が生成する。生成した活性種は、対象膜１８の側部と反応することで、対象膜１８の側部を揮発性の化合物に変化させる。これにより、対象膜１８の側部がエッチングされる。
フッ素と炭素を含む活性種は、プラズマ化した水素含有ガスとＳＡＭ１７との反応によって生成するので、ＳＡＭ１７の近傍のみに生成する。それゆえ、対象膜１８の側部がエッチングされるのに対して、対象膜１８の中央部はエッチングされない。よって、絶縁膜１１の上に対象膜１８を残すことができる。
プラズマ化した水素含有ガスを用いる場合のステップＳ１１０の処理条件の一例を下記に示す。
Ｈ２ガスの流量：２００ｓｃｃｍ～３０００ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の電源周波数：４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ
プラズマ生成用の電力：５０Ｗ～１０００Ｗ
処理時間：１秒～６０秒
処理温度：５０℃～３００℃
処理圧力：１０Ｐａ～７０００Ｐａ。
Ｈ２ガスの流量：２００ｓｃｃｍ～３０００ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の電源周波数：４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ
プラズマ生成用の電力：５０Ｗ～１０００Ｗ
処理時間：１秒～６０秒
処理温度：５０℃～３００℃
処理圧力：１０Ｐａ～７０００Ｐａ。
ステップＳ１１０は、プラズマ化ガスを基板表面１ａに対して供給することでＳＡＭ１７を分解すると共に分解したＳＡＭ１７に含まれる活性種で対象膜１８の側部をフッ化することと、フッ化した対象膜１８の側部をエッチングガスでエッチングすることと、を含んでもよい。対象膜１８の側部のフッ化は、ステップＳ１１０ｂと同様に行われる。フッ化した対象膜１８の側部のエッチングは、ステップＳ１０７と同様に行われる。フッ化とエッチングは、繰り返し実施されてもよい。
ステップＳ１１０の後に残る対象膜１８の膜厚が第２目標膜厚に達している場合、今回の処理が終了する。一方、ステップＳ１１０の後に残る対象膜１８の膜厚が第２目標膜厚に達していない場合、さらに図８に示す処理が実施される。なお、第２目標膜厚は、図６の設定回数（Ｌ回）に相当する目標膜厚と同じでもよいし、目標膜厚よりも大きくてもよい。
図１に示す１回目のステップＳ１１０においてＳＡＭ１７が分解されているので、図８に示すように、先ず、ステップＳ１０３とステップＳ１０４が再度実施され、ＳＡＭ１７が再形成される。その後に実施される処理は、１回目のステップＳ１１０によって絶縁膜１１の表面の一部が露出したか否かで異なる。
１回目のステップＳ１１０において図４（Ｂ）に示すように絶縁膜１１の表面の一部が露出した場合（ステップＳ１１１、ＹＥＳ）、絶縁膜１１を保護すべくステップＳ１０５が再度実施され、保護膜２３が再形成される。その後に、ステップＳ１０６～Ｓ１１０が再度実施される。
一方、１回目のステップＳ１１０において図４（Ａ）に示すように絶縁膜１１の表面が露出しておらず対象膜１８で被覆されたままである場合（ステップＳ１１１、ＮＯ）、絶縁膜１１の保護が不要である。そこで、ステップＳ１０５（保護膜の形成）は再度実施されることなく、ステップＳ１０６～Ｓ１１０が再度実施される。
その後、ステップＳ１０９～Ｓ１１０の実施回数が設定回数（Ｎ回）に達していない場合（ステップＳ１１２、ＮＯ）、対象膜１８の膜厚が第２目標膜厚に達していないので、図８のステップＳ１０３以降の処理が再度実施される。
一方、ステップＳ１０９～Ｓ１１０の実施回数が設定回数（Ｎ回）に達している場合（ステップＳ１１２、ＹＥＳ）、対象膜１８の膜厚が第２目標膜厚に達しているので、今回の処理が終了する。
次に、図９～図１１を参照して、第１変形例に係る基板１を、図１の方法で処理する場合について説明する。なお、図９（Ａ）に示す基板１を、図１の方法で処理した後にさらに図８の方法で処理してもよい。以下、相違点について主に説明する。
図９（Ａ）に示すように、基板１は、基板表面１ａに、絶縁膜１１と導電膜１２とバリア膜１３に加えて、ライナー膜１４を有してもよい。ライナー膜１４は、導電膜１２とバリア膜１３の間に形成される。ライナー膜１４は、バリア膜１３の上に形成され、導電膜１２の形成を支援する。導電膜１２は、ライナー膜１４の上に形成される。ライナー膜１４は、特に限定されないが、例えば、Ｃｏ膜、又はＲｕ膜である。
表２に、絶縁膜１１と、導電膜１２と、バリア膜１３と、ライナー膜１４との具体例をまとめて示す。
なお、絶縁膜１１と、導電膜１２と、バリア膜１３と、ライナー膜１４との組み合わせは、特に限定されない。
本変形例のステップＳ１０２は、図９（Ｂ）に示すように、汚染物２２（図９（Ａ）参照）を除去することを含む。汚染物２２は、例えば導電膜１２の表面とライナー膜１４の表面に存在する。ステップＳ１０２によって、導電膜１２の表面と、ライナー膜１４の表面が露出する。
本変形例のステップＳ１０３は、図９（Ｃ）に示すように、導電膜１２の表面とライナー膜１４の表面とを酸化することで、酸化膜３２を形成することを含む。これにより、後述のステップＳ１０４において導電膜１２の表面とライナー膜１４の表面とに緻密なＳＡＭ１７を形成できる。
本変形例のステップＳ１０４は、図９（Ｄ）に示すように、絶縁膜１１の表面に対して、導電膜１２の表面とライナー膜１４の表面とに選択的にＳＡＭ１７を形成することを含む。ＳＡＭ１７は、絶縁膜１１の表面には形成されず、バリア膜１３の表面にもほとんど形成されない。
本変形例のステップＳ１０５は、図１０（Ａ）に示すように、ＳＡＭ１７を用い導電膜１２の表面とライナー膜１４の表面とにおける保護膜２３の形成を阻害しつつ、絶縁膜１１の表面に保護膜２３を形成することを含む。なお、保護膜２３は、絶縁膜１１の表面だけではなく、バリア膜１３の表面にも形成される。
本変形例のステップＳ１０６～Ｓ１１０（図１０（Ｂ）～図１０（Ｄ）及び図１１（Ａ）～図１１（Ｂ）参照）は、上記実施形態のステップＳ１０６～Ｓ１１０（図３（Ｂ）～図１０（Ｄ）及び図４（Ａ）～図４（Ｂ）参照）と同様に行われる。
本変形例でも、上記実施形態と同様に、予めＳＡＭ１７をフッ化することでＳＡＭ１７のブロック性能を向上したうえで、対象膜１８を形成できる。また、ＳＡＭ１７をフッ化する際に絶縁膜１１を保護膜２３で保護することで、絶縁膜１１の劣化を抑制できる。保護膜２３は絶縁膜１１の代わりにフッ化する。保護膜２３のフッ化した部分２３ａは、対象膜１８の形成前にエッチングによって除去される。
次に、図１２～図１４を参照して、第２変形例に係る基板１を、図１の方法で処理する場合について説明する。なお、図１２（Ａ）に示す基板１を、図１の方法で処理した後にさらに図８の方法で処理してもよい。以下、相違点について主に説明する。
図１２（Ａ）に示すように、基板１は、導電膜１２がキャップ膜であってもよい。つまり、図１２（Ａ）に示すように、絶縁膜１１の凹部には第２導電膜１５が埋め込まれ、第２導電膜１５を導電膜１２が覆ってもよい。第２導電膜１５は導電膜１２とは異なる金属で形成される。
表３に、導電膜（キャップ膜）１２と、バリア膜１３と、ライナー膜１４と、第２導電膜１５との具体例をまとめて示す。
なお、絶縁膜１１と、導電膜１２と、バリア膜１３と、ライナー膜１４と、第２導電膜１５との組み合わせは、特に限定されない。
本変形例のステップＳ１０２～Ｓ１１０（図１２（Ｂ）～図１２（Ｄ）、図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）及び図１４（Ａ）～図１４（Ｂ）参照）は、上記第１変形例のステップＳ１０２～Ｓ１１０（図９（Ｂ）～図９（Ｄ）、図１０（Ａ）～図１０（Ｄ）及び図１１（Ａ）～図１１（Ｂ）参照）と同様に行われる。
なお、上記実施形態、上記第１変形例、及び上記第２変形例では、絶縁膜１１が第１膜に相当し、導電膜１２が第２膜に相当するが、第１膜と第２膜の組み合わせは特に限定されない。
表４に、ＳＡＭ１７の前駆体がチオール系化合物である場合の、第１膜と第２膜と対象膜１８の組み合わせの候補を示す。
表５に、ＳＡＭ１７の前駆体がホスホン酸系化合物である場合の、第１膜と第２膜と対象膜１８の組み合わせの候補を示す。
次に、図１５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１５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、第４処理部２００Ｄと、第５処理部（不図示）と、制御部５００とを有する。第１処理部２００Ａは、図１のステップＳ１０２～Ｓ１０３を実施する。第２処理部２００Ｂは、図１のステップＳ１０４を実施する。第３処理部２００Ｃは、図１のステップＳ１０５及びＳ１０９を実施する。第４処理部２００Ｄは、図１のステップＳ１０６～Ｓ１０７を実施する。第５処理部は、図１のステップＳ１１０を実施する。第１処理部２００Ａと、第２処理部２００Ｂと、第３処理部２００Ｃと、第４処理部２００Ｄと、第５処理部とは、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Ｓ１０２～Ｓ１０７、Ｓ１０９及びＳ１１０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、第３処理部２００Ｃ、第４処理部２００Ｄ及び第５処理部に対して、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、第４処理部２００Ｄ、第５処理部及び搬送部４００を制御する。
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。
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と第４処理部２００Ｄと第５処理部とがそれぞれ接続される。
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。
制御部５００は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１と、メモリ等の記憶媒体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と第４処理部２００Ｄと第５処理部と搬送部４００とを制御し、上記の成膜方法を実施する。
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。
次に、第１処理部２００Ａが、図１のステップＳ１０２～Ｓ１０３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る。
次に、第２処理部２００Ｂが、図１のステップＳ１０４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、ＳＡＭ１７のブロック性能の低下を抑制できる。
次に、第３処理部２００Ｃが、図１のステップＳ１０５を実施する。その後、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を第４処理部２００Ｄ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、ＳＡＭ１７のブロック性能の低下を抑制できる。
次に、第４処理部２００Ｄが、図１のステップＳ１０６～Ｓ１０７を設定回数実施する。その後、第２搬送機構４１２が、第４処理部２００Ｄ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、ＳＡＭ１７のブロック性能の低下を抑制できる。
次に、第３処理部２００Ｃが、図１のステップＳ１０９を実施する。その後、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を第５処理部に搬送する。この間、基板１の周辺雰囲気を真空雰囲気に維持できる。
次に、第５処理部が、図１のステップＳ１１０を実施する。その後、第２搬送機構４１２が、第５処理部から基板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。
なお、成膜装置１００は、図８に示すステップＳ１０３～Ｓ１１２を実施することも可能である。
次に、図１６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、第３処理部２００Ｃ、第４処理部２００Ｄ及び第５処理部は、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。
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。
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等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。
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１５参照）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。
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、基板表面１ａ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）等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）等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。
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１５参照）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（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英等であってよい。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。
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。
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４００ｋＨｚ～４０ＭＨｚ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。
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。
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Ｓ１０２～Ｓ１０７、Ｓ１０９及びＳ１１０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。
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。
１ 基板
１ａ 基板表面
１１ 絶縁膜（第１膜）
１２ 導電膜（第２膜）
１７ ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）
１８ 対象膜
１ａ 基板表面
１１ 絶縁膜（第１膜）
１２ 導電膜（第２膜）
１７ ＳＡＭ（自己組織化単分子膜）
１８ 対象膜
Claims (13)
- （Ａ）第１膜と、前記第１膜とは異なる材料で形成される第２膜とを表面の異なる領域に有する基板を準備することと、
（Ｂ）フッ素を含まない有機化合物を用いて前記第１膜の表面に対して前記第２膜の表面に選択的に自己組織化単分子膜を形成することと、
（Ｃ）前記（Ｂ）の後に、前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における保護膜の形成を阻害しつつ、前記第１膜の表面に前記保護膜を形成することと、
（Ｄ）前記（Ｃ）の後に、前記自己組織化単分子膜と前記保護膜をフッ化することと、
（Ｅ）前記（Ｄ）の後に、前記保護膜のフッ化した部分をエッチングすることと、
（Ｆ）前記（Ｅ）の後に、フッ化した前記自己組織化単分子膜を用いて前記第２膜の表面における対象膜の形成を阻害しつつ、前記保護膜の表面または前記第１膜の表面に前記対象膜を形成することと、
を有する、成膜方法。 - 前記（Ｂ）で用いられる前記有機化合物は、炭化水素基と、前記炭化水素基の一端に設けられる官能基と、を含み、
前記官能基が前記第２膜の表面に化学吸着する、請求項１に記載の成膜方法。 - 前記（Ｃ）において前記第１膜の表面に形成される前記保護膜の膜厚は２ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の成膜方法。
- 前記（Ｄ）は、フッ素含有ガスを前記基板の表面に供給することを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記フッ素含有ガスは、ＨＦガス、Ｆ２ガス及びＣｌＦ３ガスから選ばれる少なくとも１つを含む、請求項４に記載の成膜方法。
- 前記（Ｅ）は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミド）ガス、スズ（ＩＩ）アセチルアセトナートガス、Ｃｌ２ガス、ＢＣｌ３ガス、及びＴｉＣｌ４ガスから選ばれる少なくとも１つを、前記基板の表面に供給することを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記（Ｄ）を１回実施した後で前記（Ｅ）を複数回繰り返し実施するか、前記（Ｄ）と前記（Ｅ）を交互に複数回繰り返し実施する、請求項１～６のいずれか１項に記載の成膜方法。
- （Ｇ）前記（Ｆ）の後に、前記自己組織化単分子膜を分解することと、前記自己組織化単分子膜に隣接する前記対象膜の側部をエッチングすることと、を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記（Ｇ）は、Ｈ２Ｏ含有ガスを前記基板の表面に供給することを含む、請求項８に記載の成膜方法。
- 前記（Ｇ）は、プラズマ化した水素含有ガスを前記基板の表面に供給することを含む、請求項８に記載の成膜方法。
- 前記（Ｇ）は、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガス、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミド）ガス、スズ（ＩＩ）アセチルアセトナートガス、Ｃｌ２ガス、ＢＣｌ３ガス、及びＴｉＣｌ４ガスから選ばれる少なくとも１つを、前記基板の表面に供給することを含む、請求項８に記載の成膜方法。
- 前記第１膜と前記第２膜は、一方が絶縁膜であり、他方が導電膜である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 処理容器と、
前記処理容器の内部で前記基板を保持する保持部と、
前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給機構と、
前記処理容器の内部からガスを排出するガス排出機構と、
前記処理容器に対して前記基板を搬入出する搬送機構と、
前記ガス供給機構、前記ガス排出機構及び前記搬送機構を制御し、請求項１～１２のいずれか１項に記載の成膜方法を実施する制御部と、
を備える、成膜装置。
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