JP7433016B2 - 基板処理方法および基板処理システム - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理方法および基板処理システムに関する。
半導体装置の製造において、基板に対してポリマーの膜を選択的に成膜する技術がある。例えば、シリコン表面上に有機部分を形成することによってシリコン表面をブロックするために、シリコン表面と選択的に反応するアルケンに基板を暴露させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－１６４０７９号公報
本開示は、選択的な成膜処理を行うことができる基板処理方法および基板処理システムを提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、を含み、前記第１領域は、窒化シリコンで形成され、前記第２領域は、酸化シリコンで形成されている。
本開示の一態様によれば、選択的な成膜処理を行うことができる。
本開示に係る基板処理方法の第１実施形態を示すフローチャートである。 第１実施形態により成膜材料が供給される前の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。 第１実施形態により成膜材料が供給された後の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。 第１実施形態により温度が調整された後の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。 第１領域（窒化シリコン）と成膜材料（イソシアネート）とから第１化学結合（ウレア結合）が形成される反応式を示す図である。 第２領域（酸化シリコン）と成膜材料（イソシアネート）とから第２化学結合（ウレタン結合）が形成される反応式を示す図である。 本開示に係る基板処理方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 第２実施形態により処理材料が供給された後の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。 第１領域（窒化シリコン）と成膜材料（ジイソシアネート）とから第１化学結合（ウレア結合）が形成される反応式を示す図である。 第１化学結合（ウレア結合）の末端を処理材料（ジアミン）で処理する反応式を示す図である。 ポリウレアの化学構造を示す図である。 本開示に係る基板処理方法の第３実施形態を示すフローチャートである。 第３実施形態により基板表面に紫外線を照射した後の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。 第１化学結合（ウレア結合）が架橋構造を形成する反応式を示す図である。 本開示に係る基板処理システムの一例である基板処理装置の断面図である。 基板処理システムの一例における各成分供給と温度調整のタイミングチャートを示す図である。 基板処理システムの一例によりエッチングされる基板の断面図である。 図１７において、一部がエッチングされた基板の断面図である。 図１８において、露出した部分に保護膜が形成された基板の断面図である。 図１９において、さらに一部がエッチングされた基板の断面図である。 図２０において、さらに露出した部分に保護膜が形成された基板の断面図である。 図２１において、さらに一部がエッチングされた基板の断面図である。 図２１において、保護膜が除去された基板の断面図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
＜基板処理方法＞
図１は、本開示に係る基板処理方法の第１実施形態を示すフローチャートである。図２～図４は、第１実施形態により成膜材料が供給される前から成膜材料が供給された後に温度が調整されるまでの、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。
第１実施形態の基板処理方法は、ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、を含む。具体的には、図１に示すように、ステップＳ１～Ｓ３が実行される。
第１実施形態の基板処理方法において、ステップＳ１では、表面に第１領域と第２領域を有する被処理基板（以下、単に基板という場合がある）を提供する。被処理基板は、基板処理がなされ、表面に素子や配線パターンが形成する半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗで構成することができる。なお、被処理基板は、このようなウエハに限定されず、フラットパネルディスプレイ製造用のガラス基板などで構成してもよい。本明細書において、被処理基板は、本開示の基板処理方法において提供される基板の一例である。
また、被処理基板は、表面に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを有する。第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２は、例えば、基板の上方から見て平面上に並んだ領域を示す。また、平面上に並んだ領域は、同一平面上に並んでいるものでも、基板の厚み方向に段差を持った異なる平面上に並んでいるものでもよい。なお、ステップＳ１は、本開示の基板処理方法において、基板を提供する工程の一例である。
第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の構成は、特に限定されないが、後述する成膜材料と化学結合を形成し得る構成であることが好ましい。化学結合とは、原子やイオンが結び付いて分子や結晶を作る際の原子間の結合を示す。本開示では、例えば、第１領域Ｒ１が窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）で形成され、第２領域Ｒ２が酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成されている。すなわち、本開示では、表面にＳｉＮ領域とＳｉＯ２領域を有するウエハＷを提供する（図１のステップＳ１参照）。
なお、窒化シリコンで形成された第１領域Ｒ１の表面（末端）は、余った結合手に水素（Ｈ）が結合され易い。具体的には、図２に示すように、第１領域Ｒ１の表面は、Ｓｉ－ＮＨ２基で構成されている。また、酸化シリコンで形成された第２領域Ｒ２の表面（末端）は、余った結合手に水酸基（ＯＨ基）が結合され易い。具体的には、第２領域Ｒ２の表面は、Ｓｉ－ＯＨ基で構成されている（図２参照）。
本開示では、ステップＳ１で提供された基板（ウエハＷ）の表面温度を調整する。調整するウエハＷの表面温度は、特に限定されないが、成膜材料との反応により第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に化学結合を形成し得る温度であることが好ましい。また、調整するウエハＷの表面温度は、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成された化学結合がいずれも切断されない温度であることがさらに好ましい。
本開示では、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）と第２領域Ｒ２（酸化シリコン）に後述の成膜材料（イソシアネート）を反応させると、第１領域Ｒ１に第１化学結合（ウレア結合）が形成され、第２領域Ｒ２に第２化学結合（ウレタン結合）が形成される温度に調整する。例えば、ウエハＷの表面温度を約４０℃～１００℃に調整する。
ステップＳ２では、基板（ウエハＷ）表面に成膜材料を供給する。成膜材料は、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料である。なお、ステップＳ２は、本開示の基板処理方法において、成膜材料を基板表面に供給する工程の一例である。
化学結合の態様は、好ましくは共有結合であるが、共有結合と共有結合以外の化学結合（イオン結合等）が混在していてもよい。また、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対して、成膜材料の一部が共有結合で結合され、他の一部が分子間力等により物理吸着（以下、吸着という）していてもよい。また、結合エネルギーは、原子間の結合を切るために必要なエネルギー、またはバラバラになっている原子が結合するときに放出するエネルギーを示す。
第１化学結合および第２化学結合の各構成は、特に限定されないが、第２化学結合の結合エネルギーが第１化学結合の結合エネルギーがより低い観点から、第１化学結合がウレア結合であり、第２化学結合がウレタン結合であることが好ましい。
なお、ウレア結合およびウレタン結合は、いずれもカルボニル基を含んでいるため、電子の非局在化によりエネルギー的に安定化する。しかし、カルボニル基と隣り合う原子の電気陰性度は酸素原子の方が窒素原子よりも大きいため、アミドを含むウレア結合よりもエステルを含むウレタン結合の方が非局在化の効果が小さい。そのため、ウレタン結合の結合エネルギーは、ウレア結合の結合エネルギーよりも小さくなる。
成膜材料の組成は、特に限定されない。例えば、第１領域Ｒ１が窒化シリコンで形成され、第２領域Ｒ２が酸化シリコンで形成される場合であって、第１領域Ｒ１に第１化学結合としてウレア結合を形成し、第２領域Ｒ２に第２化学結合としてウレタン結合を形成する場合に、成膜材料の組成は窒素含有カルボニル化合物とするのが好ましい。
窒素含有カルボニル化合物の具体例としては、イソシアネートが挙げられる。なお、イソシアネートは、－Ｎ＝Ｃ＝Ｏという部分構造を持つ化合物である。なお、イソシアネートは、－Ｎ＝Ｃ＝Ｏの部分構造を複数有するもの（例えば、ジイソシアネート等）でもよい、また、イソシアネートは、他の置換基で置換されていてもよい。イソシアネートとしては、芳香族イソシアネートおよび脂肪族イソシアネートが挙げられる。
芳香族イソシアネートとしては、例えば、ジイソシアナトベンゼン、ジイソシアナトトルエン、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジイソシアナトメシチレン、ジイソシアナトビフェニル、ジイソシアナトジベンジル、ビス（イソシアナトフェニル）プロパン、ビス（イソシアナトフェニル）エーテル、ビス（イソシアナトフェノキシエタン）、ジイソシアナトキシレン、ジイソシアナトアニソール、ジイソシアナトフェネトール、ジイソシアナトナフタレン、ジイソシアナト－メチルベンゼン、ジイソシアナト－メチルピリジン、ジイソシアナト－メチルナフタレン等が挙げられる。
脂肪族イソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、ジイソシアナトプロパン、ジイソシアナトブタン、ジイソシアナトペンタン、ジイソシアナトヘキサン、ジイソシアナトデカン等の脂肪族ジイソシアネート類；トリイソシアナトヘキサン、トリイソシアナトノナン、トリイソシアナトデカン等の脂肪族トリイソシアネート類；ジイソシアナトシクロブタン、ジイソシアナトシクロヘキサン、３－イソシアナトメチル－３，５，５－トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）等の置換された環式脂肪族イソシアネート類が挙げられる。
本開示では、ウエハＷ表面にイソシアネートを供給する。これにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（ＳｉＮ領域）に第１化学結合（ウレア結合）が形成され、第２領域Ｒ２（ＳｉＯ２領域）に第２化学結合（ウレタン結合）が形成される（図１のステップＳ２、図３参照）。
なお、ＳｉＮ領域では、ＳｉＮ領域表面のアミノ基（ＮＨ２基）とイソシアネートが反応してウレア結合が形成される（図５参照）。また、ＳｉＯ２領域では、ＳｉＯ２領域表面の水酸基（ＯＨ基）とイソシアネートが反応してウレタン結合が形成される（図６参照）。図５に示す反応式中、Ｓｉは窒化シリコン上のシリコンであり、Ｒは任意の化学構造である。図６に示す反応式中、Ｓｉは酸化シリコン上のシリコンであり、Ｒは任意の化学構造である。
ステップＳ３では、基板（ウエハＷ）表面にエネルギーを供給する。供給されるエネルギーは、第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーである。言い換えると、このエネルギーは、第１化学結合の解離エネルギーより低く第２化学結合の解離エネルギーより高いエネルギーである。
なお、解離エネルギーとは、複数の要素からできている構成体がもとの構成要素に完全もしくは部分的に分かれる際に放出されるエネルギーを示す。また、供給されるエネルギーの態様は、限定されず、熱エネルギー、電気エネルギー、振動エネルギー、光エネルギー等の種々のエネルギーを用いることができる。
本開示の基板処理方法は、前記ｃ）において、前記基板表面の温度を前記第１化学結合が切断される温度より低く前記第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整することにより、前記基板表面に前記エネルギーを供給する。ここで、第１化学結合が切断される温度とは、第１化学結合の結合エネルギー（または解離エネルギー）に相当する温度である。また、第２化学結合が切断される温度とは、第２化学結合の結合エネルギー（または解離エネルギー）に相当する温度である。
本開示では、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合（ウレア結合）が切断されないが、第２領域Ｒ２に形成された第２化学結合（ウレタン結合）は切断される温度に調整する。なお、ウレア結合は、２００℃を超える温度（約２３０℃～３００℃）では熱分解するが、２００℃以下の温度では熱分解しない。一方、ウレタン結合は、２００℃以下の温度（１７０℃～２００℃）で熱分解する。そこで、本開示では、ウエハＷの表面温度を約２００℃に調整する。なお、ステップＳ３は、本開示の基板処理方法において、エネルギーを基板表面に供給する工程の一例である。
ステップＳ３より、第１領域Ｒ１の第１化学結合は切断されず、第２領域Ｒ２の第２化学結合は切断される。具体的には、ＳｉＮ領域のウレア結合は切断されず、ＳｉＯ２領域のウレタン結合のみが切断される。すなわち、ウエハＷの表面温度を約２００℃に調整することで、ＳｉＯ２領域のウレタン結合が除去される（図１のステップＳ３参照）。なお、ウエハＷの表面温度を約２００℃に調整することで、ウエハＷ表面に供給されたイソシアネートのうち未反応のイソシアネートも除去される。
これにより、基板表面では第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合が残される。具体的には、ウエハＷ表面にはＳｉＮ領域に形成されたウレア結合が残る（図４参照）。
なお、成膜材料に予めポリマー等を修飾したり、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合に後からポリマー等を修飾することで、基板表面の第１領域Ｒ１にポリマー等の膜を形成することができる。すなわち、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合は、基板表面にポリマー等の膜（例えば、エッチング用の保護膜等）を形成するための下地となり得る。
本開示の基板処理方法では、上述のように表面に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを有する基板に、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料が供給され、さらに第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーが供給される。
これにより、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のいずれにも反応する成膜材料を選択することができる。すなわち、基板表面の成膜を行う部分（第１領域Ｒ１）のみに反応する成膜材料に制限されない基板処理方法を提供することができる。そのため、本開示の基板処理方法によれば、選択的な成膜処理を簡単に行うことができる。
また、従来の選択的な成膜処理は、物理吸着を主体としているのに対して、本開示の基板処理方法では、化学吸着を主体とする選択的な成膜処理が行われる。そのため、本開示によれば、従来にない成膜処理方法を提供することができる。
また、本開示の基板処理方法では、上述のように基板表面の温度を第１化学結合が切断される温度より低く第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整することで、基板表面の成膜を行う部分のみに反応する成膜材料に制限されない基板処理方法を高い精度で提供することができる。そのため、本開示の基板処理方法によれば、選択的な成膜処理をより簡単に行うことができる。
また、本開示の基板処理方法では、基板表面の第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合が残されるため、第１領域Ｒ１を窒化シリコンで形成し、第２領域Ｒ２を酸化シリコンで形成することで、第１領域Ｒ１の窒化シリコンを成膜処理の下地にすることができる。なお、従来の選択的成膜処理では、成膜処理の下地は酸化シリコンの水酸基（ＯＨ基）を主体としているのに対して、本開示の基板処理方法では、上述のように窒化シリコンのアミノ基（ＮＨ２基）を主体とするため、下地の結合強度を高めることができる。
また、本開示の基板処理方法では、第１化学結合をウレア結合で構成し、第２化学結合をウレタン結合で構成することで、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料の選択が容易である。また、基板表面に供給するエネルギーとして、第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーの制御が容易である。
さらに、本開示の基板処理方法では、成膜材料として窒素含有カルボニル化合物を用いることにより、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成することが容易になる。また、第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーの制御がより容易になる。
図７は、本開示に係る基板処理方法の第２実施形態を示すフローチャートである。図８は、第２実施形態により処理材料が供給された後の、第１領域と第２領域を有する基板のイメージ図である。なお、図７、図８において、図１～図４と共通する部分には、図１～図４に付した符号の数に１０の数を加えた符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の基板処理方法は、ｄ）前記ｃ）の後に、前記第１化学結合の末端に前記第１化学結合がさらに形成されるように前記末端を処理する処理材料を前記基板表面に供給する工程を含む。具体的には、図７のステップＳ１１～Ｓ１６が実行される。なお、第２実施形態の基板処理方法において、ステップＳ１１～Ｓ１３は、第１実施形態の基板処理方法におけるステップＳ１～Ｓ３と共通する。
第２実施形態の基板処理方法では、ステップＳ１１で提供された基板（ウエハＷ）の表面温度を約１００℃に調整した後、ウエハＷ表面にジイソシアネートを供給する。これにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（ＳｉＮ領域）にウレア結合が形成され、第２領域Ｒ２（ＳｉＯ２領域）にウレタン結合が形成される。
なお、ＳｉＮ領域では、ＳｉＮ領域表面のアミノ基（ＮＨ２基）とジイソシアネートが反応してウレア結合が形成される（図９参照）。また、ＳｉＯ２領域では、ＳｉＯ２領域表面の水酸基（ＯＨ基）とイソシアネートが反応してウレタン結合が形成される（図６参照）。図９、図１０に示す反応式中および図１１に示す構造式中、Ｓｉは窒化シリコン上のシリコンであり、Ｒは任意の化学構造であり、ｎは２以上の整数である。
本開示の基板処理方法では、ウエハＷの表面温度を約２００℃に調整し、ＳｉＯ２領域のウレタン結合と未反応のイソシアネートとをいずれも除去した後、ウエハＷの表面温度を調整する。
なお、調整するウエハＷの表面温度は、特に限定されないが、成膜材料との反応により第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２にさらに化学結合を形成し得る温度であることが好ましい。また、調整するウエハＷの表面温度は、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合が切断されない温度（第１化学結合が切断される温度より低い温度）であることがさらに好ましい。
本開示では、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）と第２領域Ｒ２（酸化シリコン）に成膜材料（イソシアネート）を反応させると、第１領域Ｒ１に第１化学結合（ウレア結合）が形成され、第２領域Ｒ２に第２化学結合（ウレタン結合）が形成される温度に調整する。また、この温度は、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に形成された第１化学結合（ウレア結合）が切断されない温度（ウレア結合が切断される温度より低い温度）である。具体的には、ウエハＷの表面温度を約４０℃～１００℃に調整する。
本開示では、ステップＳ１４で、基板（ウエハＷ）表面に処理材料を基板表面に供給する。処理材料は、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成されるように該末端を処理する材料である。なお、ステップＳ１４は、本開示の基板処理方法において処理材料を基板表面に供給する工程の一例である。
ここで、第１化学結合の末端は、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合の第１領域Ｒ１に結合しない結合手（余った結合手）に対応する部分を示す。具体的には、第１化学結合がウレア結合の場合は、ステップＳ１２でウエハＷ表面にジイソシアネートを供給することにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（ＳｉＮ領域）に形成されたウレア結合の余った結合手を構成するイソシアネート基（ＯＣＮ基）が第１化学結合の末端に対応する（図９参照）。
なお、処理材料は、特に限定されないが、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成されるように該末端を処理する材料である観点から、例えば、第１化学結合がウレア結合の場合は、第１化学結合の末端をＮ末端（アミノ基等）にする処理材料であることが好ましい。このような処理材料としては、ジアミンが好ましい。ジアミンとしては、例えば、脂環式ジアミン、芳香族ジアミン、芳香族－脂肪族ジアミン、複素環式ジアミン、脂肪族ジアミン、ウレア結合含有ジアミンが挙げられる。
脂環式ジアミンとしては、例えば、１，４－ジアミノシクロヘキサン、１，３－ジアミノシクロヘキサン、４，４'－ジアミノジシクロヘキシルメタン、４，４'－ジアミノ－３，３'－ジメチルジシクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、例えば、ｏ－フェニレンジアミン、ｍ－フェニレンジアミン、ｐ－フェニレンジアミン、２，４－ジアミノトルエン、２，５－ジアミノトルエン、３，５－ジアミノトルエン、１，４－ジアミノ－２－メトキシベンゼン、２，５－ジアミノ－ｐ－キシレン、１，３－ジアミノ－４－クロロベンゼン、３，５－ジアミノ安息香酸、１，４－ジアミノ－２，５－ジクロロベンゼン、４，４'－ジアミノ－１，２－ジフェニルエタン、４，４'－ジアミノ－２，２'－ジメチルビベンジル、４，４'－ジアミノジフェニルメタン、３，３'－ジアミノジフェニルメタン、３，４'－ジアミノジフェニルメタ
ン、４，４'－ジアミノ－３，３'－ジメチルジフェニルメタン、２，２'－ジアミノスチルベン、４，４'－ジアミノスチルベン、４，４'－ジアミノジフェニルエーテル、３，４'－ジアミノジフェニルエーテル、４，４'－ジアミノジフェニルスルフィド、４，４'－ジアミノジフェニルスルホン、３，３'－ジアミノジフェニルスルホン、４，４'－ジアミノベンゾフェノン、１，３－ビス（３－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、３，５－ビス（４－アミノフェノキシ）安息香酸、４，４'－ビス（４－アミノフェノキシ）ビベンジル、２，２－ビス［（４－アミノフェノキシ）メチル］プロパン、２，２－ビス［４－（４－アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフロロプロパン、２，２－ビス［４－（４－アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス［４－（３－アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４－（４－アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、１，１－ビス（４－アミノフェニル）シクロヘキサン、α、α'－ビス（４－アミノフェニル）－１，４－ジイソプロピルベンゼン、９，９－ビス（４－アミノフェニル）フルオレン、２，２－ビス（３－アミノフェニル）ヘキサフロロプロパン、２，２－ビス（４－アミノフェニル）ヘキサフロロプロパン、４，４'－ジアミノジフェニルアミン、２，４－ジアミノジフェニルアミン、１，８－ジアミノナフタレン、１，５－ジアミノナフタレン、１，５－ジアミノアントラキノン、１，３－ジアミノピレン、１，６－ジアミノピレン、１，８－ジアミノピレン、２，７－ジアミノフルオレン、１，３－ビス（４－アミノフェニル）テトラメチルジシロキサン、ベンジジン、２，２'－ジメチルベンジジン、１，２－ビス（４－アミノフェニル）エタン、１，３－ビス（４－アミノフェニル）プロパン、１，４－ビス（４－アミノフェニル）ブタン、１，５－ビス（４－アミノフェニル）ペンタン、１，６－ビス（４－アミノフェニル）ヘキサン、１，７－ビス（４－アミノフェニル）ヘプタン、１，８－ビス（４－アミノフェニル）オクタン、１，９－ビス（４－アミノフェニル）ノナン、１，１０－ビス（４－アミノフェニル）デカン、ビス（４－アミノフェノキシ）メタン、１，２－ビス（４－アミノフェノキシ）エタン、１，３－ビス（４－アミノフェノキシ）プロパン、１，４－ビス（４－アミノフェノキシ）ブタン、１，５－ビス（４－アミノフェノキシ）ペンタン、１，６－ビス（４－アミノフェノキシ）ヘキサン、１，７－ビス（４－アミノフェノキシ）ヘプタン、１，８－ビス（４－アミノフェノキシ）オクタン、１，９－ビス（４－アミノフェノキシ）ノナン、１，１０－ビス（４－アミノフェノキシ）デカン、ジ（４－アミノフェニル）プロパン－１，３－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）ブタン－１，４－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）ペンタン－１，５－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）ヘキサン－１，６－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）ヘプタン－１，７－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）オクタン－１，８－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）ノナン－１，９－ジオエート、ジ（４－アミノフェニル）デカン－１，１０－ジオエート、１，３－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕プロパン、１，４－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕ブタン、１，５－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕ペンタン、１，６－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕ヘキサン、１，７－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕ヘプタン、１，８－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕オクタン、１，９－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕ノナン、１，１０－ビス〔４－（４－アミノフェノキシ）フェノキシ〕デカン等が挙げられる。
芳香族－脂肪族ジアミンとしては、例えば、３－アミノベンジルアミン、４－アミノベンジルアミン、３－アミノ－Ｎ－メチルベンジルアミン、４－アミノ－Ｎ－メチルベンジルアミン、３－アミノフェネチルアミン、４－アミノフェネチルアミン、３－アミノ－Ｎ－メチルフェネチルアミン、４－アミノ－Ｎ－メチルフェネチルアミン、３－（３－アミノプロピル）アニリン、４－（３－アミノプロピル）アニリン、３－（３－メチルアミノプロピル）アニリン、４－（３－メチルアミノプロピル）アニリン、３－（４－アミノブチル）アニリン、４－（４－アミノブチル）アニリン、３－（４－メチルアミノブチル）アニリン、４－（４－メチルアミノブチル）アニリン、３－（５－アミノペンチル）アニリン、４－（５－アミノペンチル）アニリン、３－（５－メチルアミノペンチル）アニリン、４－（５－メチルアミノペンチル）アニリン、２－（６－アミノナフチル）メチルアミン、３－（６－アミノナフチル）メチルアミン、２－（６－アミノナフチル）エチルアミン、３－（６－アミノナフチル）エチルアミン等が挙げられる。
複素環式ジアミンとしては、例えば、２，６－ジアミノピリジン、２，４－ジアミノピリジン、２，４－ジアミノ－１，３，５－トリアジン、２，７－ジアミノジベンゾフラン、３，６－ジアミノカルバゾール、２，４－ジアミノ－６－イソプロピル－１，３，５－トリアジン、２，５－ビス（４－アミノフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール等が挙げられる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、１，２－ジアミノエタン、１，３－ジアミノプロパン、１，４－ジアミノブタン、１，５－ジアミノペンタン、１，６－ジアミノヘキサン、１，７－ジアミノヘプタン、１，８－ジアミノオクタン、１，９－ジアミノノナン、１，１０－ジアミノデカン、１，３－ジアミノ－２，２－ジメチルプロパン、１，６－ジアミノ－２，５－ジメチルヘキサン、１，７－ジアミノ－２，５－ジメチルヘプタン、１，７－ジアミノ－４，４－ジメチルヘプタン、１，７－ジアミノ－３－メチルヘプタン、１，９－ジアミノ－５－メチルノナン、１，１２－ジアミノドデカン、１，１８－ジアミノオクタデカン、１，２－ビス（３－アミノプロポキシ）エタン等が挙げられる。
ウレア結合含有ジアミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ'－ビス（４－アミノフェネチル）ウレア等が挙げられる。
本開示の基板処理方法では、このような処理材料を基板表面に供給することにより、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成されるように該末端が処理される。具体的には、ウエハＷ表面にジアミンを供給することで、ＳｉＮ領域に形成されたウレア結合の末端がＮ末端（アミノ基）になる（図８参照）。すなわち、ＳｉＮ領域に形成されたウレア結合の末端のイソシアネート基にジアミンのアミノ基が反応することで、ウレア結合を単量体単位とする二量体がＳｉＮ領域に形成される（図１０参照）。
ステップＳ１２～Ｓ１４を繰り返すことにより、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成される。なお、ステップＳ１２～Ｓ１４を繰り返す場合は、ステップＳ１２に戻って、再びステップＳ１２～Ｓ１４を実行する（ステップＳ１５参照）。このように、第１化学結合の末端に第１化学結合を繰り返し形成することで、第１領域Ｒ１にはポリウレア（ポリ尿素ともいう）で構成されたポリマーの膜が形成され、第２領域Ｒ２にはポリマーの膜は形成されない（図１１参照）。このようなポリウレアは、第１領域Ｒ１に選択的に形成される膜を構成することができる。
本開示の基板処理方法は、ｆ）前記膜により前記第１領域に対して選択的に前記第２領域をエッチングする工程を含む。上述のように、第１領域Ｒ１に選択的に形成されるポリウレアの膜は、耐熱性、耐薬品性、機械的強度等に優れる。そのため、第１領域Ｒ１にポリウレアが形成されたウエア表面にエッチングガスを供給することにより、第１領域Ｒ１の窒化シリコンは保護され、第２領域Ｒ２の酸化シリコンだけがエッチングされる（図７のステップＳ１６参照）。
本開示の基板処理方法によれば、基板表面にエネルギーを供給する工程の後に、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成されるように該末端を処理する処理材料を基板表面に供給することにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に、選択的にポリウレアを成膜するための下地を形成することができる。また、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に形成されたポリウレアは、半導体装置の製造工程等において、基板表面に選択的に成膜されるエッチング用の保護膜等に利用することができる。
また、本開示の基板処理方法によれば、処理材料としてジアミンを用いることにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に、選択的にポリウレアを成膜するための下地を形成することが容易になる。
図１２は、本開示に係る基板処理方法の第３実施形態を示すフローチャートである。図１３は、第３実施形態により基板表面に紫外線を照射した後の、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２を有する基板のイメージ図である。
第３実施形態の基板処理方法は、ｅ）前記ｄ）の後に、前記基板表面に紫外線を照射する工程を含む。具体的には、図１２のステップＳ２１～Ｓ２７が実行される。なお、第３実施形態の基板処理方法において、ステップＳ２１～Ｓ２５は、第２実施形態の基板処理方法におけるステップＳ１１～Ｓ１５と共通する。
第３実施形態の基板処理方法では、図１２のステップＳ２５を経て第１領域Ｒ１（窒化シリコン）にポリウレアが形成されたウエハＷ表面に紫外線（以下、ＵＶと省略する）を照射する（図１２のステップＳ２６、図８、図１３参照）。ここで、紫外線（ＵＶ）は、波長が１～３８０ｎｍ程度で、可視光線より短く、Ｘ線より長い電磁波である。ＵＶを照射する態様は、特に限定されないが、例えば、ＵＶランプ、ＵＶ照射装置等の光源を用いることができる。
図１２のステップＳ２６でウエハＷ表面にＵＶが照射されると、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に形成されたポリウレアが架橋される（図１２のステップＳ２６、図１３参照）。すなわち、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に架橋したポリウレア（以下、架橋ポリウレアまたは架橋ポリ尿素という）が形成されたウエハＷが得られる（図１３、図１４参照）。ここで、架橋ポリウレアは、ポリウレア内の分子間が化学結合で連結されたものを示す。なお、図１４に示す反応式中、Ｓｉは窒化シリコン上のシリコンであり、Ｒは任意の化学構造である。
このような架橋ポリウレア（架橋ポリ尿素）は、第１領域Ｒ１に選択的に形成される膜として強固な膜を構成することができる。また、架橋ポリウレアは、架橋されていないポリウレアに比べて耐熱性、耐薬品性、機械的強度等が高いことから、例えば、第１領域Ｒ１に架橋ポリウレアが形成されたウエア表面にエッチングガスを供給することにより、第１領域Ｒ１の窒化シリコンは強固に保護され、第２領域Ｒ２の酸化シリコンだけが高い精度でエッチングされる（図１２のステップＳ２７参照）。
＜基板処理システム＞
本開示に係る基板処理システムは、真空雰囲気が形成される処理容器と、前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、制御部と、を有し、前記制御部は、ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、を含む処理を実行する。
図１５は、本開示に係る基板処理システムの一例である基板処理装置１の断面図である。基板処理装置１は、チャンバー１０、載置台２０、排気口３０、ガスノズル４０、ＵＶランプ５０、第１成分供給機構６０と、第２成分供給機構７０、ガス供給管８０、及びコンピュータ９０を有する。
チャンバー１０は、内部が円筒形の気密な真空容器として構成され、内部に真空雰囲気を形成する。なお、チャンバー１０を構成する真空容器の形状は、このような円筒形に限定されず、内部が直方体等の他の形状でもよい。なお、チャンバー１０は、本開示の基板処理システムの一部を構成する処理容器の一例である。
チャンバー１０の側壁１４、１５には、側壁ヒーター１１、１２が設けられている。チャンバー１０の天井壁（天板）１６には、天井ヒーター１３が設けられている。チャンバー１０の天井壁（天板）１６の天井面１６ａは、水平な平坦面として形成されており、天井ヒーター１３によりその温度が制御される。
載置台２０は、チャンバー１０内の下部側に設けられている。載置台２０には、基板（ウエハＷ）が載置される。載置台２０は、平面視で円形に形成されており、水平に形成された表面（上面）にウエハＷが載置される。載置台２０の形状は、このような円形に限定されず、平面視で四角形等の他の形状でもよい。なお、載置台２０は、本開示の基板処理システムの一部を構成する載置部の一例である。
また、本開示の基板処理システムでは、基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源を、載置部に設けられたヒーターで構成することができる。具体的には、載置台２０には、ステージヒーター２１が埋設されている（図１５参照）。ステージヒーター２１は、載置台２０に載置されたウエハＷを加熱することができる。これにより、ウエハＷ表面にエネルギーが供給される。
なお、載置台２０に設けられたステージヒーター２１は、本開示の基板処理システムの一部を構成するエネルギー源の一例である。また、ステージヒーター２１は、該エネルギー源を構成する載置部に設けられたヒーターの一例でもある。
載置台２０は、チャンバー１０の底面１７に設けられた支柱２２によって、チャンバー１０内に支持されている。支柱２２の周方向の外側には、垂直に昇降する昇降ピン２３が設けられている。昇降ピン２３は、載置台２０の周方向に間隔を空けて設けられた貫通孔に各々挿通されている。なお、図１５では、３つ設けられる昇降ピン２３のうち２つが示されている。昇降ピン２３は、昇降機構２４により制御されて昇降する。昇降ピン２３が載置台２０の表面から突出すると、図示しない搬送機構と載置台２０との間で、ウエハＷの受け渡しが行われる。
ウエハＷは、表面に上述した第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を有する。具体的には、ウエハＷは、第１領域Ｒ１が窒化シリコン（ＳｉＮ）で形成され、第２領域Ｒ２が酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成されている。具体的には、第１領域Ｒ１の表面は、Ｓｉ－ＮＨ２基で構成され。第２領域Ｒ２の表面は、Ｓｉ－ＯＨ基で構成されている（図２参照）。なお、基板は、ウエハＷに限定されず、フラットパネルディスプレイ製造用のガラス基板などに処理を行うようにしてもよい。
排気口３０は、チャンバー１０の側壁１５に開口して設けられている。排気口３０は、排気機構３１に接続されている。排気機構３１は、図示しない排気管を介して真空ポンプ及びバルブなどにより構成されており、排気口３０からの排気流量を調整する。この排気機構３１による排気流量等の調整により、チャンバー１０内の圧力が調整される。なお、チャンバー１０の側壁（排気口３０が開口する位置とは異なる位置）に、図示しないウエハＷの搬送口が開閉自在に形成されている。
ガスノズル４０は、チャンバー１０の側壁１４（排気口３０及び図示しない搬送口が形成される位置とは異なる位置）に設けられている。ガスノズル４０は、上述の成膜材料及び処理材料をチャンバー１０内に供給する。具体的には、成膜材料は第１成分に含まれ、処理材料は第２成分に含まれており、各成分（第１成分及び第２成分）がガスノズル４０からそれぞれチャンバー１０内に供給される。
第１成分に含まれる成膜材料は、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料である。本開示では、第１成分に含まれる成膜材料として、窒素含有カルボニル化合物が用いられる。具体的には、ジイソシアネートが用いられる。なお、第１成分に含まれる成膜材料は、ジイソシアネートに限定されるものではなく、上述の成膜材料を構成し得るものであればよい。
第２成分に含まれる処理材料は、第１化学結合の末端に第１化学結合がさらに形成されるように該末端を処理する材料である。本開示では、第２成分として、第１化学結合の末端をＮ末端（アミノ基等）にする処理材料が用いられる。具体的には、ジアミンが用いられる。なお、第２成分は、ジアミンに限定されるものではなく、上記の処理材料を構成し得るものであればよい。
ガスノズル４０は、各成分（第１成分及び第２成分）を供給するオリフィス（側壁１４を貫通する流路）を構成する。ガスノズル４０は、チャンバー１０の側壁１４において、載置台２０の中心部から見て、排気口３０の反対側に設けられている（図１５参照）。
ガスノズル４０は、チャンバー１０の側壁１４からチャンバー１０の中心側に向けて突出する棒状に形成されている。ガスノズル４０の先端部４１は、チャンバー１０の側壁１４から水平に延びている。各成分（第１成分、第２成分）は、ガスノズル４０の先端部４１に開口する吐出口（図示せず）からチャンバー１０内に吐出され、図１５に示す一点鎖線の矢印の方向に流れて、排気口３０から排気される。
なお、ガスノズル４０の先端部４１は、この形状に限定されない。ガスノズル４０の先端部４１は、成膜の効率を高める観点から、載置されたウエハＷに向けて斜め下方に延びる形状にしてもよく、チャンバー１０の天井面１６ａに向けて斜め上方に延びる形状にしてもよい。
なお、ガスノズル４０の先端部４１を、チャンバー１０の天井面１６ａに向けて斜め上方に延びる形状にすると、吐出される各成分（第１成分、第２成分）が、ウエハＷに供給されるより前にチャンバー１０の天井面１６ａに衝突する。なお、天井面１６ａにおいてガスが衝突する領域は、例えば載置台２０の中心よりもガスノズル４０の吐出口寄りの位置であり、平面で見たときにはウエハＷの端部付近である。
このように各成分を天井面１６ａに衝突させると、ガスノズル４０からウエハＷに向けて各成分が直接供給される場合に比べて、ガスノズル４０から吐出された各成分（第１成分、第２成分）がウエハＷに至るまでに移動する距離が長くなる。チャンバー１０内で各成分の移動距離が長くなると、各成分は横方向に拡散され、ウエハＷの面内に高い均一性でもって供給される。
ガスノズル４０は、上述のようにチャンバー１０の側壁１４に設ける構成に限定されず、チャンバー１０の天井壁１６に設けてもよい。また、排気口３０は、上述のようにチャンバー１０の側壁１５に設ける構成に限定されず、チャンバー１０の底面１７に設けてもよい。なお、ウエハＷの表面の一端側から他端側へと流れるように成分の気流を形成して、ウエハＷに均一性高く成膜を行うためには、上述のようにチャンバー１０の側壁１５、１４に排気口３０、ガスノズル４０を設けることが好ましい。
ガスノズル４０から吐出される各成分（第１成分、第２成分）の温度は、任意であるが、ガスノズル４０に供給されるまでの流路において液化することを防ぐ観点から、ガスノズル４０に供給されるまでの温度は、チャンバー１０内の温度よりも高くするのが好ましい。この場合、チャンバー１０内に吐出された各成分は降温されて、ウエハＷに供給される。そのように降温されることで各成分のウエハＷの吸着性が高くなり、効率良く成膜が進行する。また、成分のウエハＷの吸着性をさらに高める観点から、チャンバー１０内の温度は、ウエハＷの温度（またはステージヒーター２１が埋蔵された載置台２０の温度）よりも高くするのが好ましい。
ＵＶランプ５０は、チャンバー１０の天井壁（天板）１６に設けられている。ＵＶランプ５０は、天井壁（天板）１６の載置台２０と上下方向に対向する位置に設けられ、ウエハＷ表面に紫外線（ＵＶ）を照射する。ＵＶランプ５０は、本開示に係る基板処理システムの一部を構成する紫外線照射部の一例である。
なお、ＵＶランプ５０を設ける位置は、チャンバー１０内に限定されず、チャンバー１０の外側に設けられた別のチャンバー内に設けて、該別のチャンバーにウエハＷを搬入してＵＶ照射してもよい。また、ＵＶランプ５０の代わりに、チャンバー内またはチャンバー１０の外側にＵＶ照射装置を配置してウエハＷにＵＶ照射してもよい。
ガス供給管８０は、チャンバー１０の外側からガスノズル４０に接続されている。ガス供給管８０は、上流側が分岐するガス導入管８１、８２を有する。ガス導入管８１、８２は、さらに第１成分供給機構６０、第２成分供給機構７０に接続されている。
第１成分供給機構６０は、流量調整部６１、気化部６２、ガス供給管６３Ａ、６３Ｂ、ガス加熱部６４、Ｎ２ガス供給源６５、バルブＶ１～Ｖ３、及びガス導入管８１における流量調整部６１の下流側の部位を含んで構成されている（図１５参照）。なお、ガスノズル４０と第１成分供給機構６０とは、本開示の基板処理システムの一部を構成する第１供給部の一例である。
第１成分供給機構６０に対して、ガス導入管８１の上流側は、流量調整部６１、バルブＶ１をこの順に介して気化部６２に接続されている。気化部６２内には、上記の成膜材料（例えばイソシアネート）Ｍ１が液体の状態で貯留されている。気化部６２は、この成膜材料Ｍ１を加熱する図示しないヒーターを備えている。また、気化部６２にはガス供給管６３Ａの一端が接続されており、ガス供給管６３Ａの他端はバルブＶ２、ガス加熱部６４をこの順に介してＮ２（窒素）ガス供給源６５に接続されている。このような構成により、加熱されたＮ２ガスが気化部６２に供給されて気化部６２内の成膜材料Ｍ１を気化させ、該気化に用いられたＮ２ガスと成膜材料Ｍ１ガスとの混合ガスを第１成分として、ガスノズル４０に導入することができる。
また、ガス供給管６３Ａにおけるガス加熱部６４の下流側にガス供給管６３Ｂが形成されている。ガス供給管６３Ｂは、バルブＶ２の上流側で分岐し、このガス供給管６３Ｂの下流端は、バルブＶ３を介して気化部６２のバルブＶ１の下流側且つ流量調整部６１の上流側に接続されている。このような構成により、上記の第１成分をガスノズル４０に供給しないときには、ガス加熱部６４で加熱されたＮ２ガスが、気化部６２を介さずにガスノズル４０に導入される。
第２成分供給機構７０は、流量調整部７１、気化部７２、ガス供給管７３Ａ、７３Ｂ、ガス加熱部７４、Ｎ２ガス供給源７５、バルブＶ４～Ｖ６、及びガス導入管８２における流量調整部７１の下流側の部位を含んで構成されている（図１５参照）。なお、ガスノズル４０と第２成分供給機構７０とは、本開示の基板処理システムの一部を構成する第２供給部の一例である。
第２成分供給機構７０に対して、ガス導入管８２の上流側は、流量調整部７１、バルブＶ４をこの順に介して気化部７２に接続されている。気化部７２内には、上記の処理材料（例えばジアミン）Ｍ２が液体の状態で貯留されている。気化部７２は、この処理材料Ｍ２を加熱する図示しないヒーターを備えている。また、気化部７２にはガス供給管７３Ａの一端が接続されており、ガス供給管７３Ａの他端はバルブＶ５、ガス加熱部７４をこの順に介してＮ２ガス供給源７５に接続されている。このような構成により、加熱されたＮ２ガスが気化部７２に供給されて気化部７２内の処理材料Ｍ２を気化させ、該気化に用いられたＮ２ガスと処理材料Ｍ２との混合ガスＧ２を第２成分として、ガスノズル４０に導入することができる。
また、ガス供給管７３Ａにおけるガス加熱部７４の下流側にガス供給管７３Ｂが形成されている。ガス供給管７３Ｂは、バルブＶ５の上流側で分岐し、このガス供給管７３Ｂの下流端は、バルブＶ６を介して気化部７２のバルブＶ４の下流側且つ流量調整部７１の上流側に接続されている。このような構成により、上記の第２成分をガスノズル４０に供給しないときには、ガス加熱部７４で加熱されたＮ２ガスが、気化部７２を介さずにガスノズル４０に導入される。
ガス供給管８０及びガス導入管８１、８２には、流通中の第１成分中の成膜材料Ｍ１（イソシアネート）及び第２成分中の処理材料Ｍ２（ジアミン）が液化することを防ぐために、例えば管内を加熱するための配管ヒーター８３が各々管の周囲に設けられる。この配管ヒーター８３によって、ガスノズル４０から吐出される各成分の温度が調整される。なお、本開示では、図示の便宜上、配管ヒーター８３は配管の一部のみに示しているが、液化を防ぐことができるように配管全体に設けられている。また、ガスノズル４０からチャンバー１０内に供給されるガスについて、以降は単にＮ２ガスと記載した場合には、上記のように気化部６２、７２を介さずに供給された単独のＮ２ガスを示すものとし、各成分に含まれるＮ２ガスと区別する。
なお、ガス導入管８１、８２は、ガスノズル４０に接続されるガス供給管８０が分岐する構成に限定されず、第１成分及び第２成分をそれぞれ独立にチャンバー１０内に供給する専用のガスノズルで構成してもよい。このように構成することで、チャンバー１０内に供給されるまでに第１成分に第２成分が作用または反応して流路内で成膜されることを抑制することができる。
コンピュータ９０は、チャンバー１０、第１成分供給機構６０、及び第２成分供給機構７０の外側に設けられている（図１５参照）。このコンピュータ９０は、該プログラムにより基板処理装置１の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。具体的には、コンピュータ９０は、チャンバー１０内の温度調整、載置台２０の温度調整、搬送機構と載置台２０との間のウエハＷの受け渡し、成膜材料Ｍ１を含む第１成分の供給、処理材料Ｍ２を含む第２成分の供給、及びＵＶの照射等の各処理の実行を制御する。
なお、コンピュータ９０では、上述した制御以外の制御も行われる。具体的には、排気機構３１による排気流量、流量調整部６１、７１によるチャンバー１０内へ供給する各ガスの流量、Ｎ２ガス供給源６５、７５からのＮ２ガスの供給、各ヒーターへの供給電力、昇降機構２４による昇降ピン２３の昇降などの各動作が、コンピュータ９０から出力された制御信号により制御される。
なお、コンピュータ９０は、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムには、後述するウエハＷに対する処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ等に格納され、コンピュータ９０にインストールすることができる。なお、コンピュータ９０は、本開示に係る基板処理システムの一部を構成する制御部の一例である。
ここで、上記の基板処理装置１を用いてウエハＷに行われる処理について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、基板処理システムの一例における各成分供給と温度調整のタイミングチャートを示す図である。なお、図１６では、第１成分及び第２成分の供給のみ図示し、Ｎ２ガスのみ（パージガス）の供給は図示を省略する。
基板処理装置１では、コンピュータ９０の制御により、以下の処理が行われる。まず、ウエハＷが、図示しない搬送機構によりチャンバー１０内に搬入され、昇降ピン２３を介して載置台２０に受け渡される。なお、ウエハＷをチャンバー１０内に搬入するプロセスは、本開示に係る基板処理システムの一部を構成する基板を提供する工程の一例である。
次に、各ヒーター（側壁ヒーター１２、天井ヒーター１３、ステージヒーター２１）により、載置台２０の温度が約４０～１００℃に調整される（図１６、時刻ｔ１参照）。また、チャンバー１０内は、所定の圧力の真空雰囲気となるように調整される。これにより、第１成分供給機構６０からジイソシアネートを含む第１成分がチャンバー１０内に供給される前に、載置台２０の温度が第１領域（窒化シリコン）に第１化学結合（ウレア結合）が形成され且つ第２領域（酸化シリコン）に第２化学結合（ウレタン結合）が形成される温度（約４０～１００℃）に調整することができる。また、載置台２０の温度を約４０～１００℃に調整することにより、ジイソシアネートを含む第１成分は第１領域（窒化シリコン）および第２領域（酸化シリコン）に堆積または吸着し、ウエハＷ上に堆積または吸着した塵や埃等の不純物は除去される。
そして、第１成分供給機構６０からはジイソシアネートを含む第１成分ガスが、第２成分供給機構７０からはＮ２ガスが、各々ガスノズル４０に供給され、これらのガスが混合されて約１００℃となった状態でガスノズル４０からチャンバー１０内に吐出される（図１６、時刻ｔ２参照）。この混合されたガス（以下、混合ガスＧ１という）には、第１成分ガスとＮ２ガスが含まれ、第２成分ガスは含まれない。
この混合ガスＧ１は、チャンバー１０内で約１００℃に維持されると共にチャンバー１０内を流れウエハＷに供給される。混合ガスＧ１は、ウエハＷでさらに冷却されて約８０℃となり、混合ガスＧ１中の第１成分がウエハＷに供給される。なお、載置台２０の温度は、各ヒーター（側壁ヒーター１２、天井ヒーター１３、ステージヒーター２１）により調整される。
これにより、載置台２０が約４０～１００℃に調整された状態で混合ガスＧ１がチャンバー１０内に供給されると、ウエハＷの第１領域（窒化シリコン）上に第１化学結合（ウレア結合）が形成され、第２領域（酸化シリコン）上に第２化学結合（ウレタン結合）が形成される（図３参照）。なお、第１成分をウエハＷに供給するプロセスは、本開示に係る基板処理システムの一部を構成する、第１供給部により成膜材料を基板表面に供給する工程の一例である。
ジイソシアネートを含む第１成分がウエハＷに一定の時間供給された後、第１成分供給機構６０により第１成分の供給が停止される（図１６、時刻ｔ３参照）。その後、第１成分供給機構６０からは第１成分の代わりにＮ２ガスが供給され、ガスノズル４０からはＮ２ガスのみが吐出される状態となる（時刻ｔ３）。このＮ２ガスがパージガスとなり、チャンバー１０内で未反応の第１成分がパージされる。
本開示の基板処理システムでは、前記制御部は、前記ヒーターにより、前記ｃ）において、前記載置部の温度を前記第１化学結合が切断される温度より低く且つ前記第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整する。具体的には、第１成分ガスの供給が停止された後、載置台２０の温度を約２００℃に調整してウエハＷを加熱（ベーク処理）する（図１６、時刻ｔ４参照）。
ベーク処理の加熱時間は、特に限定されないが、５秒以上３分以下であってもよく、１０秒以上６０秒以下であってもよい。また、このようなベーク処理は、湿度を制御した環境下で行われる。なお、各ヒーター（側壁ヒーター１２、天井ヒーター１３、ステージヒーター２１）は、ウエハＷを加熱してベーク処理を行う加熱部として機能することができる。
これにより、第１成分供給機構６０からジイソシアネートを含む第１成分がチャンバー１０内に供給された後に、載置台２０の温度を第１化学結合（ウレア結合）が切断される温度より低く且つ第２化学結合（ウレタン結合）が切断される温度以上の温度（約２００℃）に調整することができる。
具体的には、チャンバー１０内のウエハＷでは、第１領域（窒化シリコン）上で第１化学結合（ウレア結合）は分解されずに残り、第２領域（酸化シリコン）上の第２化学結合（ウレタン結合）だけが分解される（図４参照）。また、ウエハＷ表面に供給されたイソシアネートのうち未反応のイソシアネートも除去される。
なお、載置台２０の温度を約２００℃に調整してウエハＷを加熱（ベーク処理）する工程は、本開示に係る基板処理システムの一部を構成するエネルギー源によりエネルギーを基板表面に供給する工程の一例である。また、このような載置台２０の温度を約２００℃に調整することは、本開示の基板処理システムにおいて制御部がヒーターにより載置部の温度を第１化学結合が切断される温度より低く且つ第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整することの一例である。
本開示に係る基板処理システムによれば、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のいずれにも反応する成膜材料を選択することができる。すなわち、基板表面の成膜を行う部分（第１領域Ｒ１）のみに反応する成膜材料に制限されない。そのため、本開示の基板処理システムによれば、選択的な成膜処理を簡単に行うことができる。
また、従来の選択的な成膜処理は、物理吸着を主体としているのに対して、本開示に係る基板処理システムでは、化学吸着を主体とする選択的な成膜処理が行われる。そのため、本開示によれば、従来にない成膜処理方法を提供することができる。
本開示の基板処理システムでは、上述のように基板表面の温度を第１化学結合が切断される温度より低く第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整することで、基板表面の成膜を行う部分のみに反応する成膜材料により制限されない。そのため、本開示に係る基板処理システムによれば、選択的な成膜処理をより簡単に行うことができる。
また、本開示の基板処理システムでは、基板表面の第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合が残されるため、第１領域Ｒ１を窒化シリコンで形成し、第２領域Ｒ２を酸化シリコンで形成することで、第１領域Ｒ１の窒化シリコンを成膜処理の下地にすることができる。なお、従来の選択的成膜処理では、成膜処理の下地は酸化シリコンの水酸基（ＯＨ基）を主体としているのに対して、本開示の基板処理システムでは、上述のように窒化シリコンのアミノ基（ＮＨ２基）を主体とするため、下地の結合強度を高めることができる。
また、本開示の基板処理システムでは、第１化学結合をウレア結合で構成し、第２化学結合をウレタン結合で構成することで、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料の選択が容易である。また、基板表面に供給するエネルギーとして、第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーの制御が容易である。
さらに、本開示の基板処理システムでは、成膜材料として窒素含有カルボニル化合物（イソシアネート）を用いることにより、第１領域Ｒ１に第１化学結合を形成し且つ第２領域Ｒ２に第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成することが容易になる。また、第１化学結合の結合エネルギーより低く第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーの制御がより容易になる。
本開示の基板処理システムは、基板表面に処理材料を供給する第２供給部をさらに有し、前記制御部は、ｄ）前記ｃ）の後、前記第２供給部により、前記第１化学結合の末端に前記第１化学結合がさらに形成されるように前記末端を処理する処理材料を供給する工程をさらに含む処理を実行する。
具体的には、載置台２０の温度が一定の時間約２００℃に維持された後、載置台２０の温度を約４０～１００℃に冷却する（図１６、時刻ｔ５参照）。これにより、第２成分供給機構７０からジアミンを含む第２成分がチャンバー１０内に供給される前に、載置台２０の温度が、第１化学結合（ウレア結合）の末端に第１化学結合（ウレア結合）がさらに形成されるように該末端が処理される温度に調整される。
なお、載置台２０を冷却する場合は、各ヒーター（側壁ヒーター１２、天井ヒーター１３、ステージヒーター２１）の加熱を停止する。また、図示しない冷却装置をチャンバー１０内及び／または載置台２０に設けてウエハＷを冷却してもよい。さらに、チャンバー１０別のチャンバー内に設けてもよい。さらに、チャンバー１０の外側に設けられた別のチャンバー内に冷却装置を設けて、該別のチャンバーにウエハＷを搬入して冷却してもよい。
その後、第１成分供給機構６０からはＮ２ガスが、第２成分供給機構７０からはジアミンを含む第２成分が、各々ガスノズル４０に供給され、これらのガスが混合されて１００℃となった状態でガスノズル４０からチャンバー１０内に吐出される（図１６、時刻ｔ６参照）。この混合されたガス（以下、混合ガスＧ２という）には、第２成分ガスとＮ２ガスが含まれ、第１成分ガスは含まれない。
この混合ガスＧ２についても、時刻ｔ１～ｔ２でチャンバー１０内に供給される第１成分を含む混合ガスＧ１と同様に、載置台２０で約１００℃に維持されると共にチャンバー１０内を流れウエハＷに供給され、ウエハＷ表面でさらに約８０℃冷却される。そして、混合ガスＧ２中の第２成分がウエハＷに供給される。
ウエハＷに供給された第２成分は、既にウエハＷの第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合(ウレア結合)に作用して、第１化学結合(ウレア結合)の末端にＮ末端（アミノ基）が形成される（図８、図１０参照）。なお、第１化学結合(ウレア結合)の末端にＮ末端（アミノ基）を形成する工程は、本開示に係る基板処理システムにおける処理材料を供給する工程の一例である。
ジアミンを含む第２成分がウエハＷに一定の時間供給された後、第２成分供給機構７０により第２成分の供給が停止される（図１６、時刻ｔ７参照）。その後、第２成分供給機構７０からは第２成分の代わりにＮ２ガスが供給され、ガスノズル４０からはＮ２ガスのみが吐出される状態となる（時刻ｔ８）。このＮ２ガスがパージガスとなり、チャンバー１０内で未反応の第２成分がパージされる。
上述した一連の処理では、載置台２０の温度が約４０～１００℃に調整され（時刻ｔ１）、チャンバー１０内に第１成分が供給され（時刻ｔ２～ｔ３）、載置台２０の温度が約２００℃に調整され（時刻ｔ４～ｔ５）、チャンバー１０内に第２成分が供給され（時刻ｔ６～ｔ７）、再度載置台２０の温度が約４０～１００℃に調整される（時刻ｔ８）。
この一連の処理を１つのサイクルとすると、時刻ｔ８以降は時刻ｔ１～ｔ８のサイクルが繰り返し行われ、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）上に第１化学結合（ウレア結合）を含む膜（ポリウレアの膜）が形成される。所定の回数のサイクルが実行されると、ガスノズル４０からのガスの吐出が停止する。なお、サイクル数を増やすことで、ポリウレアの膜厚を上昇させることができる。
本開示に係る基板処理システムによれば、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に、選択的にポリウレアを成膜するための下地を形成することができる。また、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に形成されたポリウレアは、半導体装置の製造工程等において、基板表面に選択的に成膜されるエッチング用の保護膜等に利用することができる。さらに、処理材料としてジアミンを用いることにより、ウエハＷ表面の第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に、選択的にポリウレアを成膜するための下地を形成することが容易になる。
また、本開示に係る基板処理システムは、前記基板表面に紫外線を照射する紫外線照射部を有し、前記制御部は、ｅ）前記ｄ）の後に、前記紫外線照射部により、前記基板表面に紫外線を照射する工程をさらに含む処理を実行する。
具体的には、第２成分供給機構７０によりジアミンを含む第２成分がチャンバー１０内に供給され、上述のサイクルが所定の回数実行された後、ウエハＷ表面にＵＶを照射する。具体的には、コンピュータ９０の制御により、ＵＶランプ５０からウエハＷ表面にＵＶが照射され、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に形成されたポリウレアが架橋される（図１２のステップＳ２６、図１３参照）。すなわち、第１領域Ｒ１（窒化シリコン）に架橋ポリウレアが形成されたウエハＷが得られる（図１３、図１４参照）。
なお、ＵＶ照射による架橋ポリウレアの形成後に、再度上述のサイクル（図１６、時刻ｔ１～ｔ８参照）を行ってもよい。また、ＵＶ照射後に上述のサイクル（図１６、時刻ｔ１～ｔ８参照）を行って形成されたポリウレアに、さらにＵＶ照射を行っても良い。
このようにして得られた架橋ポリウレア（架橋ポリ尿素）は、第１領域Ｒ１に選択的に形成される膜として強固な膜を構成することができる。また、架橋ポリウレアは、架橋されていないポリウレアに比べて耐熱性、耐薬品性、機械的強度等が高いことから、例えば、第１領域Ｒ１に架橋ポリウレアが形成されたウエア表面にエッチングガスを供給することにより、第１領域Ｒ１の窒化シリコンは強固に保護され、第２領域Ｒ２の酸化シリコンだけが高い精度でエッチングされる（図１２のステップＳ２７参照）。
図１７～図２３は、本開示に係る基板処理システム（基板処理装置１）を用いて行われるプロセスの一例について説明する。図１７では、本開示に係る基板処理システムによりエッチングされる基板（被処理基板ＰＢ）を準備する。具体的には、図１７に示すように、ウエハＷ、隆起領域ＲＡ、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、およびレジストマスクＲＭを有する被処理基板ＰＢを準備する。
ウエハＷは、シリコンで形成され、被処理基板ＰＢのベース部を構成する。また、隆起領域ＲＡは、シリコンで形成され、ウエハＷから隆起するように形成され、例えば、ゲート領域を構成することができる。
第１領域Ｒ１は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）で形成され、ウエハＷおよび隆起領域ＲＡの表面上に設けられている。この第１領域Ｒ１は、図１７に示すように、凹部Ｅ１を形成するように延在している。図１７に示す一例では、凹部Ｅ１の深さは、約１５０ｎｍであり、凹部Ｅ１の幅は、約２０ｎｍである。
第２領域Ｒ２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成されており、ウエハＷおよび第１領域Ｒ１上に設けられている。具体的には、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１によって形成されている凹部Ｅ１を埋め、さらに第１領域Ｒ１の一部を覆うように設けられている。第２領域Ｒ２は、例えば、層間絶縁膜を構成することができる。
レジストマスクＲＭは、第２領域Ｒ２上に形成され、第１領域Ｒ１とウエハＷによって構成された凹部Ｅ１の幅よりも広い幅を有する開口ＯＰを有する。レジストマスクＲＭの開口ＯＰの幅は、例えば、６０ｎｍである。このようなレジストマスクＲＭのパターンは、フォトリソグラフィ技術により形成される。
図１８では、図１７の被処理基板ＰＢに対して、処理ガス（エッチングガス）ＥＧによるエッチングを行う。処理ガスＥＧは、特に限定されず、フルオロカーボンガス（Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２の混合ガス）等の通常用いられるＳｉＯ２のエッチングガスであればよい。エッチングは、異方性エッチングにより、第２領域Ｒ２の一部がエッチングされ、第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥが露出するまで行う。これにより、被処理基板ＰＢでは、第１領域Ｒ１の一部、及び第２領域Ｒ２の一部によって凹部Ｅ２が形成される（図１８参照）。
図１９では、図１８の被処理基板ＰＢにおいて、露出した第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥにポリマーの膜ＰＦを形成する。具体的には、下記（１）～（６）の操作を行う。
（１）被処理基板ＰＢを約４０℃～１００℃に加熱する。
（２）上述の成膜材料Ｍ１（ジイソシアネート）を被処理基板ＰＢ上に供給して、第１領域Ｒ１に第１化学結合（ウレア結合）を形成し、第２領域Ｒ２に第２化学結合（ウレタン結合）を形成する。
（３）被処理基板ＰＢを約２００℃に加熱し、第２領域の第２化学結合のみ分解し、第１領域Ｒ１に分解しない第１化学結合を残す。
（４）上述の処理材料Ｍ２（ジアミン）を被処理基板ＰＢに供給して、第１領域Ｒ１に形成された第１化学結合(ウレア結合)の末端にＮ末端（アミノ基）を形成する。
（５）上記（１）～（４）を繰り返して、ポリウレアの膜を形成する。
（６）ポリウレアの膜にＵＶを照射して、ポリウレアの膜を架橋する。
これにより、被処理基板ＰＢ上の第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥに架橋ポリウレアの膜（以下、ポリマーの膜という）ＰＦが形成（成膜）される（図１９参照）。
図２０では、図１９の被処理基板ＰＢにおいて、上述の処理ガスでさらにエッチングを行う。これにより、第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥが露出する。被処理基板ＰＢでは、露出した第１領域Ｒ１側面の一部ＳＥ及び第２領域Ｒ２の表面によって凹部Ｅ３の底部ＢＥが形成される。このとき、被処理基板ＰＢは、第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥがポリマーの膜ＰＦによって保護された状態で、第２領域Ｒ２がエッチングされる。すなわち、ポリマーの膜ＰＦは、第１領域Ｒ１に対して保護膜となる（図１９、図２０参照）。
図２１では、図２０の被処理基板ＰＢにおいて、露出した第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥにポリマーの膜ＰＦを形成する。具体的には、上記（１）～（６）の操作を行う。これにより、露出した第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥにもポリマーの膜ＰＦが形成（成膜）される（図２１参照）。
図２２では、図２１の被処理基板ＰＢにおいて、上述の処理ガスでさらにエッチングを行う。これにより、第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥがさらに露出する。被処理基板ＰＢでは、露出した第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥ及び第２領域Ｒ２の表面によって形成された凹部Ｅ３の底部ＢＥが図２１の状態からさらに深い位置に形成される（図２２参照）。このとき、被処理基板ＰＢは、第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥおよび側面の一部ＳＥがポリマーＰの膜ＰＦによって保護された状態で、第２領域Ｒ２がエッチングされる。すなわち、ポリマーの膜ＰＦは、第１領域Ｒ１の側面の一部ＳＥに対しても保護膜となる（図２１、図２２参照）。
そして、図２３に示すように、被処理基板ＰＢの凹部Ｅ１の底部ＢＥがウエハＷの表面の一部になるまで（ウエハＷの表面の一部が露出するまで）、上記（１）～（６）の操作を繰り返す。具体的には、第１領域Ｒ１の表面の一部ＦＥおよび側面の一部ＳＥをポリマーＰの膜ＰＦによって保護した状態で第２領域Ｒ２をエッチングし（図２１、図２２参照）、図１９で凹部Ｅ１を埋めていた第２領域Ｒ２が除去されたところで、ポリマーの膜ＰＦの成膜およびエッチングの操作を終了する。被処理基板ＰＢに形成された凹部Ｅ１は、例えば、配線の埋め込み用の凹部を構成することができる。
なお、レジストマスクＲＭおよび直下の第２領域Ｒ２は、図２３に示す状態まで残存してもよい。残存したこれらのレジストマスクＲＭおよび第２領域Ｒ２は、その後アッシング処理等で除去することができる。
上述のポリマーの膜ＰＦの成膜処理およびエッチング処理は、本開示に係る基板処理システム（基板処理装置１）の同一の処理容器（チャンバー）内で実施できる構造にしてもよい。また、ポリマーの膜ＰＦの成膜処理およびエッチング処理は、それぞれ異なる装置構成または装置機構を同一装置内に併設して実施してもよい。
本開示の基板処理システムにより、ウエハＷに形成されるポリウレアは、ウレア結合を含む、ポリウレアの膜は、二重結合の共役系が長いため、上述の保護膜として、酸化処理、スパッタ等に対する耐性が得られる。
以上、本開示の好ましい実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された開示の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
Ｗ ウエハ
１ 基板処理装置
１０ チャンバー
２０ 載置台
３０ 排気口
４０ ガスノズル
５０ ＵＶランプ
６０ 第１成分供給機構
７０ 第２成分供給機構
８０ ガス供給管
９０ コンピュータ
ＰＢ 被処理基板
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
ＰＦ ポリマーの膜（保護膜）

Claims (15)

  1. ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含み、
    前記第１領域は、窒化シリコンで形成され、
    前記第２領域は、酸化シリコンで形成されている、
    基板処理方法。
  2. ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含み、
    前記第１化学結合が、ウレア結合であり、
    前記第２化学結合が、ウレタン結合である、
    基板処理方法。
  3. ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含み、
    前記成膜材料が、窒素含有カルボニル化合物である、
    基板処理方法。
  4. ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含み、
    ｄ）前記ｃ）の後に、前記第１化学結合の末端に前記第１化学結合がさらに形成されるように前記末端を処理する処理材料を前記基板表面に供給する工程を含む、
    基板処理方法。
  5. 前記処理材料が、ジアミンである、請求項４に記載の基板処理方法。
  6. ｅ）前記ｄ）の後に、前記基板表面に紫外線を照射する工程を含む、請求項４または５に記載の基板処理方法。
  7. ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    ｆ）前記膜により前記第１領域に対して選択的に前記第２領域をエッチングする工程と、
    を含む、
    基板処理方法。
  8. 前記ｃ）において、前記基板表面の温度を前記第１化学結合が切断される温度より低く前記第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整することにより、前記基板表面に前記エネルギーを供給する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 真空雰囲気が形成される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、
    前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、
    前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、
    前記基板表面に処理材料を供給する第２供給部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    ｄ）前記ｃ）の後、前記第２供給部により、前記第１化学結合の末端に前記第１化学結合がさらに形成されるように前記末端を処理する処理材料を供給する工程と、
    を含む処理を実行し、
    前記エネルギー源は、前記載置部に設けられたヒーターである、
    基板処理システム。
  10. 前記制御部は、
    前記ヒーターにより、前記ｃ）において、前記載置部の温度を前記第１化学結合が切断される温度より低く且つ前記第２化学結合が切断される温度以上の温度に調整する、請求項９に記載の基板処理システム。
  11. 前記基板表面に紫外線を照射する紫外線照射部を有し、
    前記制御部は、
    ｅ）前記ｄ）の後に、前記紫外線照射部により、前記基板表面に紫外線を照射する工程をさらに含む処理を実行する、請求項９または１０に記載の基板処理システム。
  12. 真空雰囲気が形成される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、
    前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、
    前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含む処理を実行し、
    前記第１領域は、窒化シリコンで形成され、
    前記第２領域は、酸化シリコンで形成されている、
    基板処理システム。
  13. 真空雰囲気が形成される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、
    前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、
    前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含む処理を実行し、
    前記第１化学結合が、ウレア結合であり、
    前記第２化学結合が、ウレタン結合である、
    基板処理システム。
  14. 真空雰囲気が形成される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、
    前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、
    前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    を含む処理を実行し、
    前記成膜材料が、窒素含有カルボニル化合物である、
    基板処理システム。
  15. 真空雰囲気が形成される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられて、基板が載置される載置部と、
    前記基板表面にエネルギーを供給するエネルギー源と、
    前記基板表面に成膜材料を供給する第１供給部と、
    制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    ａ）表面に第１領域と第２領域とを有する基板を提供する工程と、
    ｂ）前記第１供給部により、前記第１領域に第１化学結合を形成し且つ前記第２領域に前記第１化学結合より結合エネルギーが低い第２化学結合を形成する成膜材料を前記基板表面に供給する工程と、
    ｃ）前記エネルギー源により、前記第１化学結合の結合エネルギーより低く前記第２化学結合の結合エネルギーより高いエネルギーを前記基板表面に供給することにより、前記第１領域に選択的に膜を形成する工程と、
    ｆ）前記膜により前記第１領域に対して選択的に前記第２領域をエッチングする工程と、を含む処理を実行する、基板処理システム。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256796A (ja) 2008-03-27 2009-11-05 Horiba Ltd 単分子膜形成装置及び方法
US20120244677A1 (en) 2011-03-24 2012-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for selectively removing anti-stiction coating
US20160181116A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Lam Research Corporation Selective nitride etch
JP2018022716A (ja) 2016-08-01 2018-02-08 東京エレクトロン株式会社 窒化膜の形成方法および形成装置
WO2018235877A1 (ja) 2017-06-21 2018-12-27 Jsr株式会社 カバー膜形成方法
JP2019104963A (ja) 2017-12-12 2019-06-27 東京エレクトロン株式会社 成膜装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9303309B2 (en) * 2013-01-11 2016-04-05 The Aerospace Corporation Systems and methods for enhancing mobility of atomic or molecular species on a substrate at reduced bulk temperature using acoustic waves, and structures formed using same
TWI725182B (zh) * 2016-05-06 2021-04-21 美商應用材料股份有限公司 透過自組裝單層形成而成的選擇性沉積
JP6809315B2 (ja) * 2017-03-15 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法及び真空処理装置
US9911595B1 (en) * 2017-03-17 2018-03-06 Lam Research Corporation Selective growth of silicon nitride
KR102035909B1 (ko) * 2017-12-22 2019-10-24 강원대학교산학협력단 양친성 고분자 사슬을 가지는 다리걸친 유기실리카 전구체를 이용한 가스 배리어 필름 제조용 조성물 및 이로부터 제조되는 가스 배리어 필름
JP6981356B2 (ja) * 2018-04-24 2021-12-15 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP7110090B2 (ja) * 2018-12-28 2022-08-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法および基板処理システム
US20210087691A1 (en) * 2019-09-24 2021-03-25 Tokyo Electron Limited Film forming method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256796A (ja) 2008-03-27 2009-11-05 Horiba Ltd 単分子膜形成装置及び方法
US20120244677A1 (en) 2011-03-24 2012-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for selectively removing anti-stiction coating
US20160181116A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Lam Research Corporation Selective nitride etch
JP2018022716A (ja) 2016-08-01 2018-02-08 東京エレクトロン株式会社 窒化膜の形成方法および形成装置
WO2018235877A1 (ja) 2017-06-21 2018-12-27 Jsr株式会社 カバー膜形成方法
JP2019104963A (ja) 2017-12-12 2019-06-27 東京エレクトロン株式会社 成膜装置

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