KR20220025925A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220025925A
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film
protective film
metal
wafer
forming
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고우키치 히로시로
마코토 무라마츠
고지 가가와
겐지 세키구치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시에 의한 기판 처리 방법은, 보호막(M3)을 형성하는 공정과, 절연 재료를 퇴적시키는 공정과, 보호막을 제거하는 공정과, 금속 재료를 퇴적시키는 공정을 포함한다. 보호막을 형성하는 공정은, 기판(W)의 표면에 노출된 금속막(M1)과 절연막(M2) 중 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 금속막의 표면에 보호막을 형성한다. 절연 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 형성하는 공정 후, 원자층 퇴적법을 사용해서 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다. 보호막을 제거하는 공정은, 절연 재료를 퇴적시키는 공정 후, 금속막의 표면으로부터 보호막을 제거한다. 금속 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 제거하는 공정 후, 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
본 개시는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 노광기를 사용해서 패터닝을 행하는 기술이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2015-156472호 공보
본 개시는, 기판에 패턴을 형성하는 기술에 있어서, 노광 횟수를 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 보호막을 형성하는 공정과, 절연 재료를 퇴적시키는 공정과, 보호막을 제거하는 공정과, 금속 재료를 퇴적시키는 공정을 포함한다. 보호막을 형성하는 공정은, 기판의 표면에 노출된 금속막과 절연막 중 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 금속막의 표면에 보호막을 형성한다. 절연 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 형성하는 공정 후, 원자층 퇴적법을 사용해서 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다. 보호막을 제거하는 공정은, 절연 재료를 퇴적시키는 공정 후, 금속막의 표면으로부터 보호막을 제거한다. 금속 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 제거하는 공정 후, 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다.
본 개시에 의하면, 기판에 패턴을 형성하는 기술에 있어서, 노광 횟수를 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 웨이퍼의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 따른 보호막 형성 처리에 관한 실험 결과를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태에 따른 보호막 형성부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 절연막 형성부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 보호막 제거부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 금속막 형성부의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 실행하는 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 보호막 형성 처리 후의 웨이퍼의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 절연 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 보호막 제거 처리 후의 웨이퍼의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 금속 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은 산화막 제거 처리, 보호막 형성 처리, 절연 재료 퇴적 처리, 보호막 제거 처리 및 금속 재료 퇴적 처리가 반복되는 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 원하는 막 두께의 금속막 및 절연막이 형성된 웨이퍼의 일례를 도시하는 도면이다.
이하에, 본 개시에 의한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 실시하기 위한 형태(이하, 「실시 형태」라고 기재함)에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 개시에 의한 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는, 처리 내용이 모순되지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시 형태에 있어서 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략된다.
또한, 이하에 기재하는 실시 형태에서는, 「일정」, 「직교」, 「수직」 혹은 「평행」이라는 표현이 사용되는 경우가 있는데, 이들 표현은, 엄밀하게 「일정」, 「직교」, 「수직」 혹은 「평행」일 것을 요하지 않는다. 즉, 상기한 각 표현은, 제조 정밀도, 설치 정밀도 등의 어긋남을 허용하는 것으로 한다.
<기판 처리 장치의 구성예>
먼저, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 2는, 실시 형태에 따른 웨이퍼의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 보호막 형성부(10)와, 절연 재료 퇴적부(20)와, 보호막 제거부(30)와, 금속 재료 퇴적부(40)와, 제어 장치(50)를 구비한다.
기판 처리 장치(1)는, 도 2에 도시하는 웨이퍼(W)에 대하여 노광기를 사용하지 않고 패터닝을 행한다.
구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)는, 실리콘 웨이퍼 혹은 화합물 반도체 웨이퍼 등이며, 금속막(M1)과 절연막(M2)이 표면에 노출되어 있다. 금속막(M1)과 절연막(M2)은, 웨이퍼(W)의 판면을 따라 교대로 형성된다.
금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 어느 하나의 금속이다. 또한, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 적어도 하나를 함유하는 합금이어도 된다. 또한, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 적어도 하나 이외에, 예를 들어 실리콘 등의 비금속계 재료를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 금속 재료 중의 비금속계 재료의 비율은, 20％ 이하의 비율인 것이 바람직하다.
절연막(M2)은, 예를 들어 층간 절연막이며, 예를 들어 실리콘계 절연막이나 금속 산화막계 절연막으로 형성된다. 실리콘계 절연막으로서는, 예를 들어 실리콘 산화막, 실리콘 열산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 등을 사용할 수 있다. 또한, 금속 산화막으로서는, 예를 들어 산화알루미늄막, 산화하프늄막, 산화지르코늄막 등을 사용할 수 있다.
보호막 형성부(10)는, 웨이퍼(W)의 표면에 노출된 상기 금속막(M1)과 절연막(M2) 중 금속막(M1)에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 금속막(M1)의 표면에 보호막을 형성한다.
실시 형태에 따른 막 형성 재료는, 황 원자를 함유하는 재료이다. 예를 들어, 막 형성 재료는, 티올(R1-SH), 디술피드(R2-S-S-R3), 티오시아네이트(R4-SCN) 등이다. 또한, R1 내지 R4는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 알킬기를 나타낸다. 치환된 알킬기는, 예를 들어 할로겐으로 치환된 알킬기이다.
막 형성 재료에 함유되는 황 원자는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 어느 하나를 함유하는 금속막(M1)과 결합할 수 있다. 이에 의해, 막 형성 재료는, 금속막(M1)의 표면에 대하여 선택적으로 막(이하, 「보호막」이라고 기재함)을 형성할 수 있다.
또한, 보호막은 단층막이다. 단층막이란, 대상물의 표면에 분자가 1층분만 흡착된 것이며, 예를 들어 분자의 1군데에만 흡착할 수 있는 관능기를 갖는 분자, 혹은, 1개의 분자가 해리되어, 해리된 부분의 한쪽만, 혹은 양쪽이 흡착됨으로써 형성된다. 즉, 보호막은, SAM(Self-Assembled Monolayer: 자기 조직화 단분자막)이다. 또한, 막 형성 재료에 의해 형성되는 보호막은, 다층막이어도 된다. 다층막이란, 분자가 적층 흡착됨으로써 형성되는 막이며, 예를 들어 분자의 복수 개소에 흡착할 수 있는 관능기를 갖는 분자이다.
그런데, 금속막(M1)의 표면에 자연 산화막 등의 산화막이 형성되어 있는 경우, 막 형성 재료에 의한 성막이 적절하게 행하여지지 않을 우려가 있다. 그래서, 보호막 형성부(10)에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 접하는 분위기를 탈산소 분위기로 유지한 상태에서, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 막 형성 재료를 공급하는 것으로 하였다. 이에 의해, 금속막(M1)의 표면에 막을 적합하게 형성할 수 있다.
본 명세서에서, 「탈산소 분위기」란, 산소 농도가 50ppm 이하인 분위기이다. 보다 바람직하게는, 「탈산소 분위기」는, 산소 농도가 10ppm 이하인 분위기이다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 막 형성 재료를 공급하는 처리(이하, 「보호막 형성 처리」라고 기재함)를, 막 형성 재료 또는 웨이퍼(W)를 실온(예를 들어 21℃)보다도 높은 온도로 승온한 상태에서 행하는 것으로 하였다. 이에 의해, 보호막 형성 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
본 명세서에서, 「실온보다 높은 온도」란, 25℃ 이상의 온도이다. 보다 바람직하게는 「실온보다 높은 온도」는, 36℃ 이상의 온도이다.
이러한 점에 관한 실험 결과에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은, 실시 형태에 따른 보호막 형성 처리에 관한 실험 결과를 도시하는 도면이다.
본원 발명자는, 표면에 코발트가 노출된 실리콘 웨이퍼(이하, 「샘플」이라고 기재함)에 대하여, 막 형성 재료로서 ODT(옥타데칸티올)를 공급함으로써, 코발트의 표면에 막을 형성하는 실험을 행하였다. ODT는, IPA(이소프로필알코올)로 0.01mol/L로 희석한 상태에서 샘플에 공급하였다. ODT의 공급 시간은 1분간이다.
또한, 본원 발명자는, 샘플에 대하여 ODT를 공급하기 전에, 코발트의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하기 위해서, 샘플의 표면에 에칭액(HCl)을 공급해서 코발트의 표면(자연 산화막)을 약 2nm 에칭하는 처리를 행하였다.
샘플의 표면에 에칭액을 공급하는 처리와, 샘플의 표면에 ODT를 공급하는 처리는, 산소 농도가 조정된 글로브 박스 내에서 행하여졌다. 본원 발명자는, 글로브 박스 내에 질소를 공급함으로써 글로브 박스 내의 산소 농도를 200ppm 또는 10ppm으로 조정한 후에 상기 2개의 처리를 행하였다. 또한, 본원 발명자는, 상기 2개의 처리를, 실온(21℃), 즉 승온을 행하지 않는 상태와, 36℃로 승온한 상태에서 행하였다. 코발트 표면의 접촉각은, ODT 공급 전에 40°이었다.
도 3에 도시한 바와 같이, 산소 농도를 200ppm으로 했을 때, ODT 공급 후에 있어서의 코발트 표면의 접촉각은 95°로, ODT가 표면에 완전히 흡착되었을 때의 접촉각인 109°보다도 훨씬 작다. 이에 반해, 산소 농도를 10ppm으로 했을 때, ODT 공급 후에 있어서의 코발트 표면의 접촉각은, 실온에서 처리한 경우에 102°, 36℃에서 처리한 경우에 109°로, ODT 공급 전과 비교해서 크게 증가하였다. 이 결과로부터, 탈산소 분위기 하에서 ODT의 공급을 행함으로써, 코발트의 표면에 대하여 ODT의 막이 적절하면서 또한 단시간에 형성되는 것을 알 수 있다. 또한, 본원 발명자는, 산소 농도 50ppm에서 마찬가지의 실험을 행하여, 산소 농도 10ppm의 경우와 마찬가지로 양호한 결과가 얻어지는 것을 확인하였다.
또한, 본원 발명자는, ODT 공급 후, 샘플에 대하여 린스액을 공급하는 처리를 행하였다. 린스액으로서는, DIW(탈이온수) 및 IPA가 사용되었다. 도 3에 도시한 바와 같이, ODT의 공급을 산소 농도 10ppm이면서 또한 실온에서 행한 경우의 린스액 공급 후에 있어서의 코발트 표면의 접촉각은 90°이었다. 이에 반해, ODT의 공급을 산소 농도 10ppm이면서 또한 36℃에서 행한 경우의 린스액 공급 후에 있어서의 코발트 표면의 접촉각은 109°로, 린스 전에 있어서의 접촉각과 동일하였다. 이 결과로부터, ODT의 공급을 36℃에서 행함으로써, 실온에서 행한 경우와 비교하여, 코발트의 표면에 대하여 ODT의 막이 적합하게 형성되는 것을 알 수 있다. 또한, 본원 발명자는, 처리 온도 25℃에서 마찬가지의 실험을 행하여, 처리 온도 36℃의 경우와 마찬가지로 양호한 결과가 얻어지는 것을 확인하였다.
또한, 본원 발명자는, 린스액 공급 후의 샘플에 대하여 환원제를 공급함으로써 코발트 표면에 형성된 막을 제거하는 실험을 행하였다. 환원제로서는, DTT(디티오트레이톨)가 사용되었다. 그 결과, 도 3에 도시한 바와 같이, 코발트 표면의 접촉각은, ODT의 공급을 실온에서 행한 경우에 43°, ODT의 공급을 36℃에서 행한 경우에 46°로 저하되었다. 이 결과로부터, DTT를 사용함으로써 코발트 표면에 형성된 막이 양호하게 제거되는 것을 알 수 있다.
이상의 실험 결과로부터 명백한 바와 같이, 보호막 형성 처리는, 탈산소 분위기 하에서, 승온된 환경 하에 행하여지는 것이 바람직하다. 또한, 금속막(M1)의 표면에 형성된 막의 제거는, DTT와 같은 환원제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 환원제에 의한 막 제거의 메커니즘으로서는, 예를 들어 금속막(M1)의 표면에 형성된 막과 환원제의 사이에서 교환 반응이 일어남으로써, 막이 금속막(M1)의 표면으로부터 제거되는 것을 생각할 수 있다. 환원제로서는, DTT 이외에, 예를 들어 2-머캅토에탄올, 2-머캅토에틸아민염산염, TCEP-HCl(Tris(2-carboxyethyl)phosphine Hydrochloride) 등이 있다.
절연 재료 퇴적부(20)는, 보호막 형성부(10)에 의해 금속막(M1)의 표면에 보호막이 형성된 웨이퍼(W)에 대하여, 절연막(M2)의 표면에 절연 재료를 퇴적시키는 절연 재료 퇴적 처리를 행한다. 절연 재료 퇴적부(20)는, 성막 처리 장치이며, 원자층 퇴적법(ALD: Atomic Layer Deposition)을 사용해서 절연막(M2)의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다. 이러한 절연 재료 퇴적 처리에 있어서, 금속막(M1)의 표면은 보호막에 의해 덮여 있다. 이 때문에, 기판 처리 장치(1)에 의하면, 금속막(M1)의 표면에 절연 재료가 퇴적되는 것을 억제할 수 있다.
보호막 제거부(30)는, 절연 재료 퇴적부(20)에 의해 절연막(M2)의 표면에 절연 재료가 퇴적된 웨이퍼(W)에 대하여, 금속막(M1)의 표면으로부터 보호막을 제거하는 보호막 제거 처리를 행한다. 예를 들어, 보호막 제거부(30)는, 상술한 DTT, 2-머캅토에탄올, 2-머캅토에틸아민염산염, TCEP-HCl 등의 환원제를 웨이퍼(W)의 표면에 공급함으로써, 금속막(M1)의 표면으로부터 보호막을 제거할 수 있다.
금속 재료 퇴적부(40)는, 금속막(M1)의 표면으로부터 보호막이 제거된 후의 웨이퍼(W)에 대하여, 금속막(M1)의 표면에 금속 재료를 퇴적시키는 금속 재료 퇴적 처리를 행한다. 예를 들어, 금속 재료 퇴적부(40)는, 도금 처리 장치이며, 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 사용해서 금속막(M1)의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다.
제어 장치(50)는, 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어하는 장치이다. 이러한 제어 장치(50)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 제어부(51)와 기억부(52)를 구비한다. 기억부(52)에는, 에칭 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(51)는, 기억부(52)에 기억된 프로그램을 판독해서 실행함으로써 보호막 형성부(10), 절연 재료 퇴적부(20), 보호막 제거부(30) 및 금속 재료 퇴적부(40)의 동작을 제어한다. 제어부(51)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)나 MPU(Micro Processor Unit) 등이며, 기억부(52)는, 예를 들어 ROM(Read Only Memory)이나 RAM(Random Access Memory) 등이다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(50)의 기억부(52)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
기판 처리 장치(1)는, 상술한 보호막 형성부(10), 절연 재료 퇴적부(20), 보호막 제거부(30) 및 금속 재료 퇴적부(40)에 의한 처리를 반복해서 행함으로써, 금속막(M1) 및 절연막(M2)을 보텀 업시켜 나간다. 이에 의해, 기판 처리 장치(1)는, 노광기를 사용하지 않고, 원하는 막 두께의 금속막(M1) 및 절연막(M2)을 갖는 패턴을 웨이퍼(W) 상에 형성할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료의 후보인 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄은, 예를 들어 코발트와 비교하여, 일렉트로마이그레이션이 생기기 어렵다. 이 때문에, 이들 금속을 사용해서 금속막(M1)을 형성하는 경우, 원자의 확산을 방지하는 배리어 메탈을 금속막(M1)의 주위에 형성하는 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(1)에 의하면, 보호막 형성부(10), 절연 재료 퇴적부(20), 보호막 제거부(30) 및 금속 재료 퇴적부(40)에 의한 처리를 반복해서 금속막(M1) 및 절연막(M2)을 보텀 업시키는 공정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료의 후보는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 어느 하나의 금속이어도 된다. 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄과 마찬가지로, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 팔라듐 및 백금도, 황 원자와 결합하는 성질을 갖는다. 이 때문에, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 팔라듐 및 백금 중 어느 하나의 금속을 사용해서 금속막(M1)을 형성함으로써, 금속막(M1)의 표면에 보호막을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나를 함유하는 합금이어도 된다. 또한, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료는, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나 이외에, 예를 들어 실리콘 등의 비금속계 재료를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 금속 재료 중의 비금속계 재료의 비율은, 20％ 이하의 비율인 것이 바람직하다.
또한, 여기서는 도시를 생략하지만, 기판 처리 장치(1)는, 복수매의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 캐리어가 적재되는 반출입 스테이션을 구비하고 있어도 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)는, 반출입 스테이션을 통해서 반입된 웨이퍼(W)를 보호막 형성부(10), 절연 재료 퇴적부(20), 보호막 제거부(30) 및 금속 재료 퇴적부(40)에 대하여 순차 반송하는 반송부를 구비하고 있어도 된다.
<보호막 형성부의 구성예>
이어서, 보호막 형성부(10)의 구성예에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 실시 형태에 따른 보호막 형성부(10)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 보호막 형성부(10)는, 챔버(11)와, 기판 보유 지지 기구(12)와, 탈산소 분위기 유지부(13)와, 처리 유체 공급부(14)와, 하부 공급부(15)와, 회수 컵(16)을 구비한다.
챔버(11)는, 기판 보유 지지 기구(12), 탈산소 분위기 유지부(13), 처리 유체 공급부(14), 하부 공급부(15) 및 회수 컵(16)을 수용한다. 챔버(11)의 천장부에는, FFU(Fan Filter Unit)(111)가 마련된다. FFU(111)는, 챔버(11) 내에 다운 플로우를 형성한다. 구체적으로는, FFU(111)는, 밸브(112)를 통해서 다운 플로우 가스 공급원(113)에 접속된다. FFU(111)는, 다운 플로우 가스 공급원(113)으로부터 공급되는 다운 플로우 가스(예를 들어, 질소 또는 드라이 에어)를 챔버(11) 내로 토출한다.
기판 보유 지지 기구(12)는, 후술하는 하부 공급부(15)의 언더 플레이트(151)가 삽입 관통되는 본체부(121)와, 본체부(121)에 마련되고, 언더 플레이트(151)로부터 이격시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 보유 지지 부재(122)를 구비한다. 보유 지지 부재(122)는, 웨이퍼(W)의 이면을 지지하는 복수의 지지 핀(123)을 구비하고 있고, 이러한 지지 핀(123)에 웨이퍼(W)의 이면을 지지시킴으로써 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지한다. 또한, 웨이퍼(W)는, 금속막(M1)이나 절연막(M2)이 형성되는 면이 상향인 상태에서 지지 핀(123)에 지지된다.
또한, 기판 보유 지지 기구(12)는, 본체부(121)를 연직축 주위로 회전시키는 구동부(124)를 구비한다. 기판 보유 지지 기구(12)는, 구동부(124)를 사용해서 본체부(121)를 회전시킴으로써, 보유 지지 부재(122)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 연직축 주위로 회전시킬 수 있다.
또한, 기판 보유 지지 기구(12)는, 상기와 같이 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하는 타입에 한하지 않고, 웨이퍼(W)를 측방으로부터 보유 지지하는 타입이어도 되고, 배큠 척과 같이 웨이퍼(W)를 하방으로부터 흡착 보유 지지하는 타입이어도 된다.
탈산소 분위기 유지부(13)는, 톱 플레이트(131)와, 톱 플레이트(131)를 수평하게 지지하는 암(132)과, 암(132)을 선회 및 승강시키는 구동부(133)를 구비한다.
톱 플레이트(131)는 웨이퍼(W)의 표면을 덮는 크기로 형성된다. 톱 플레이트(131)의 중앙부에는, 처리 유체 공급부(14)가 구비하는 노즐(141)이 삽입 관통되는 개구부(134)가 마련된다. 막 형성 재료 등의 처리 유체는, 이러한 개구부(134)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부에 공급된다. 또한, 톱 플레이트(131)는 가열부(135)를 구비한다.
이러한 탈산소 분위기 유지부(13)는, 구동부(133)를 사용해서 암(132)을 승강시킴으로써, 톱 플레이트(131)와 웨이퍼(W)의 거리를 변경할 수 있다. 구체적으로는, 탈산소 분위기 유지부(13)는, 웨이퍼(W)의 표면에 근접해서 웨이퍼(W)의 상방을 덮는 처리 위치와, 웨이퍼(W)의 표면으로부터 이격되어 웨이퍼(W)의 상방을 개방하는 퇴피 위치의 사이에서 톱 플레이트(131)를 이동시킨다.
처리 유체 공급부(14)는, 노즐(141)과, 노즐(141)을 수평하게 지지하는 암(142)과, 암(142)을 선회 및 승강시키는 구동부(143)를 구비한다.
노즐(141)은, 유량 조정기(144a)를 통해서 산화막 제거액 공급원(145a)에 접속된다. 산화막 제거액 공급원(145a)으로부터 공급되는 산화막 제거액은, 금속막(M1)에 형성된 자연 산화막 등의 산화막을 제거 가능한 에칭액이다. 이러한 에칭액으로서는, 예를 들어 희염산 등이 사용된다.
또한, 노즐(141)은, 유량 조정기(144b)를 통해서 린스액 공급원(145b)에 접속된다. 린스액 공급원(145b)으로부터 공급되는 린스액은, 예를 들어 DIW 등이다.
또한, 노즐(141)은, 유량 조정기(144c) 및 가열부(146)를 통해서 보호막 형성 처리액 공급원(145c)에 접속된다. 보호막 형성 처리액 공급원(145c)으로부터 공급되는 보호막 형성 처리액은, 예를 들어 막 형성 재료를 IPA 등의 유기 용제로 희석한 용액이다. 막 형성 재료로서는, 예를 들어 티올, 디술피드, 티오시아네이트 등이 사용된다. 보호막 형성 처리액 공급원(145c)으로부터 공급되는 보호막 형성 처리액은, 가열부(146)에 의해 원하는 온도, 구체적으로는, 25℃ 이상의 온도로 가열된 상태에서 노즐(141)로부터 토출된다.
산화막 제거액, 린스액, 유기 용제 및 보호막 형성 처리액에는, 산소가 용존하고 있을 가능성이 있다. 여기서, 금속막(M1)의 표면의 산화를 억제하는 관점에서, 산화막 제거액, 린스액, 유기 용제 및 보호막 형성 처리액 중의 산소 농도는, 낮은 편이 바람직하다. 그래서, 보호막 형성부(10)에서는, 탈산소된 산화막 제거액, 린스액, 유기 용제 및 보호막 형성 처리액을 사용하는 것으로 하고 있다. 이에 의해, 금속막(M1)의 표면의 산화를 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 보호막 형성부(10)는, 예를 들어 질소 등의 불활성 가스를 사용한 버블링에 의해, 산화막 제거액, 린스액, 유기 용제 및 보호막 형성 처리액 중의 산소 농도를 저하시키는 탈산소부를 구비하고 있어도 된다.
또한, 유량 조정기(144a 내지 144c)는, 개폐 밸브나 유량 제어 밸브, 유량계 등을 포함하여 구성된다.
여기에서는, 보호막 형성부(10)가 단일의 노즐(141)을 구비하는 경우의 예를 나타냈지만, 기판 처리 장치(1)는, 복수의 노즐을 구비하여, 산화막 제거액이나 보호막 형성 처리액 등을 별개의 노즐로부터 토출하는 구성이어도 된다.
하부 공급부(15)는, 기판 보유 지지 기구(12)의 본체부(121)에 삽입 관통되어 웨이퍼(W)의 하방에 배치되는 언더 플레이트(151)와, 언더 플레이트(151)를 승강시키는 구동부(152)를 구비한다.
언더 플레이트(151)는, 웨이퍼(W)의 이면을 덮는 크기로 형성된 부재이다. 언더 플레이트(151)의 내부에는, 언더 플레이트(151)를 상하로 관통하는 유로(153)가 형성된다. 이러한 유로(153)에는, 유량 조정기(154)를 통해서 가열 유체 공급원(155)이 접속된다. 가열 유체 공급원(155)으로부터 공급되는 가열 유체는, 웨이퍼(W)를 가열하기 위해서 사용된다. 가열 유체로서는, 예를 들어 질소 등의 불활성 가스가 사용된다. 또한, 가열 유체는 가열된 액체이어도 된다.
하부 공급부(15)는, 가열 유체 공급원(155)으로부터 공급되는 가열 유체를 언더 플레이트(151)의 유로(153)로부터 토출시킴으로써 웨이퍼(W)의 이면에 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)를, 원하는 온도, 구체적으로는 25℃ 이상의 온도로 가열할 수 있다.
회수 컵(16)은, 기판 보유 지지 기구(12)를 둘러싸도록 배치되어, 기판 보유 지지 기구(12)의 본체부(121) 및 보유 지지 부재(122)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(16)의 저부에는 배액구(161)가 형성되어 있어, 회수 컵(16)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(161)로부터 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(16)의 저부에는, FFU(111)로부터 공급되는 다운 플로우 가스를 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출하는 배기구(162)가 형성된다.
<절연막 형성부의 구성예>
이어서, 절연 재료 퇴적부(20)의 구성예에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 실시 형태에 따른 절연 재료 퇴적부(20)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 성막 처리 장치로서의 절연 재료 퇴적부(20)는, 금속제(예를 들어 알루미늄제)의 통 형상(예를 들어 원통상)으로 형성된 처리실(챔버)(21)을 구비한다.
처리실(21)의 저부에는, 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 적재대(22)가 마련되어 있다. 적재대(22)는, 알루미늄 등으로 대략 주상(예를 들어 원주상)으로 성형되어 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 적재대(22)에는 웨이퍼(W)를 정전기력에 의해 흡착 보유 지지하는 정전 척, 히터나 냉매 유로 등의 온도 조정 기구 등, 필요에 따라서 다양한 기능을 마련할 수 있다.
처리실(21)의 천장부에는, 예를 들어 석영 유리나 세라믹 등으로 구성된 판상 유전체(23)가 적재대(22)에 대향하도록 마련되어 있다. 구체적으로는 판상 유전체(23)는, 예를 들어 원판상으로 형성되어, 처리실(21)의 천장부에 형성된 개구를 막도록 기밀하게 설치되어 있다.
처리실(21)에는, 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 처리 가스 등을 공급하는 가스 공급부(24)가 마련되어 있다. 처리실(21)의 측벽부에는 가스 도입구(241)가 형성되어 있고, 가스 도입구(241)에는 가스 공급 배관(242)을 통해서 가스 공급원(243)이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(242)의 도중에는 처리 가스의 유량을 제어하는 유량 제어기, 예를 들어 매스 플로우 컨트롤러(244), 개폐 밸브(245)가 개재하고 있다. 가스 공급원(243)으로부터의 처리 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(244)에 의해 소정의 유량으로 제어되어, 가스 도입구(241)로부터 처리실(21) 내에 공급된다.
도 5에서는 설명을 간단하게 하기 위해서, 가스 공급부(24)를 1계통의 가스 라인으로 표현하고 있지만, 가스 공급부(24)는, 단일의 가스종의 처리 가스를 공급하는 경우에 한정되는 것은 아니고, 복수의 가스종을 처리 가스로서 공급하는 것이어도 된다. 이 경우에는, 복수의 가스 공급원을 마련해서 복수 계통의 가스 라인으로 구성하고, 각 가스 라인에 매스 플로우 컨트롤러를 마련해도 된다. 예를 들어, 형성하고자 하는 절연 재료의 구성 원소를 포함하는 원료 가스, 원료 가스와 반응하는 반응 가스, 및 퍼지 가스 등을 개별로 공급해도 된다.
처리실(21)의 저부에는, 처리실(21) 내의 분위기를 배출하는 배기부(25)가 배기관(211)을 통해서 접속되어 있다. 배기부(25)는, 예를 들어 진공 펌프에 의해 구성되어, 처리실(21) 내를 소정의 압력까지 감압할 수 있게 되어 있다. 처리실(21)의 측벽부에는 웨이퍼 반출입구(212)가 형성되고, 웨이퍼 반출입구(212)에는 게이트 밸브(213)가 마련되어 있다.
처리실(21)의 천장부에는, 판상 유전체(23)의 상측면(외측면)에 평면상의 고주파 안테나(26)와, 고주파 안테나(26)를 덮는 실드 부재(27)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(26)는, 크게 구별하면 판상 유전체(23)의 중앙부에 배치된 내측 안테나 소자(261A)와, 그 외주를 둘러싸도록 배치된 외측 안테나 소자(261B)로 구성된다. 각 안테나 소자(261A, 261B)는 각각, 예를 들어 구리, 알루미늄, 스테인리스 등의 도체로 구성된 소용돌이 코일 형상으로 형성된다.
실드 부재(27)는, 내측 안테나 소자(261A)를 둘러싸도록 각 안테나 소자(261A, 261B)의 사이에 마련된 통 형상의 내측 실드벽(271A)과, 외측 안테나 소자(261B)를 둘러싸도록 마련된 통 형상의 외측 실드벽(271B)을 구비한다. 이에 의해, 판상 유전체(23)의 상측면은, 내측 실드벽(271A)의 내측의 중앙부(중앙 존)와, 각 실드 벽(271A, 271B)의 사이의 주연부(주연 존)로 나뉜다.
내측 안테나 소자(261A) 상에는, 내측 실드벽(271A)의 개구를 막도록 원판상의 내측 실드판(272A)이 마련되어 있다. 외측 안테나 소자(261B) 상에는, 각 실드벽(271A, 271B)의 사이의 개구를 막도록 도넛 판상의 외측 실드판(272B)이 마련되어 있다.
각 안테나 소자(261A, 261B)에는 각각, 고주파 전원(28A, 28B)이 따로따로 접속되어 있다. 이에 의해, 각 안테나 소자(261A, 261B)에는 동일한 주파수 또는 다른 주파수의 고주파를 인가할 수 있다. 예를 들어 내측 안테나 소자(261A)에 고주파 전원(28A)으로부터 소정의 주파수(예를 들어 40MHz)의 고주파를 소정의 파워로 공급하면, 처리실(21) 내에 유도 자계가 형성된다. 형성된 유도 자계에 의해, 처리실(21) 내에 도입된 처리 가스가 여기되어, 웨이퍼(W) 상의 중앙부에 도넛형의 플라스마가 생성된다.
또한, 외측 안테나 소자(261B)에 고주파 전원(28B)으로부터 소정의 주파수(예를 들어 60MHz)의 고주파를 소정의 파워로 공급하면, 처리실(21) 내에 유도 자계가 형성된다. 형성된 유도 자계에 의해, 처리실(21) 내에 도입된 처리 가스가 여기되어, 웨이퍼(W) 상의 주연부에 다른 도넛형의 플라스마가 생성된다.
이들 플라스마가 생성된 상태에서, 웨이퍼(W)에 대한 성막 처리, 본 실시 형태에서는 원자층 퇴적법을 사용한 절연 재료 퇴적 처리가 실행된다. 각 고주파 전원(28A, 28B)으로부터 출력되는 고주파는, 상술한 주파수에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 13.56MHz, 27MHz, 40MHz, 60MHz 등 다양한 주파수의 고주파를 공급할 수 있다. 단, 고주파 전원(28A, 28B)으로부터 출력되는 고주파에 따라서 각 안테나 소자(261A, 261B)의 전기적 길이를 조정할 필요가 있다. 또한, 형성하고자 하는 절연 재료의 종류에 따라서는, 플라스마의 생성은 필수가 아니다. 플라스마의 생성이 불필요한 경우, 고주파 안테나(26) 등의 구성은 생략될 수 있다.
<보호막 제거부의 구성예>
이어서, 보호막 제거부(30)의 구성예에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 실시 형태에 따른 보호막 제거부(30)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 보호막 제거부(30)는, 챔버(31)와, 기판 보유 지지 기구(32)와, 액 공급부(33)와, 회수 컵(34)을 구비한다.
챔버(31)는, 기판 보유 지지 기구(32)와 액 공급부(33)와 회수 컵(34)을 수용한다. 챔버(31)의 천장부에는 FFU(311)가 마련된다. FFU(311)는, 챔버(31) 내에 다운 플로우를 형성한다.
FFU(311)는, 밸브(312)를 통해서 다운 플로우 가스 공급원(313)에 접속된다. FFU(311)는, 다운 플로우 가스 공급원(313)으로부터 공급되는 다운 플로우 가스(예를 들어, 드라이 에어)를 챔버(31) 내로 토출한다.
기판 보유 지지 기구(32)는, 회전 보유 지지부(321)와, 지주부(322)와, 구동부(323)를 구비한다. 회전 보유 지지부(321)는 챔버(31)의 대략 중앙에 마련된다. 회전 보유 지지부(321)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보유 지지하는 보유 지지 부재(324)가 마련된다. 웨이퍼(W)는, 이러한 보유 지지 부재(324)에 의해 회전 보유 지지부(321)의 상면으로부터 약간 이격된 상태에서 수평 보유 지지된다.
지주부(322)는, 연직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(323)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에서 회전 보유 지지부(321)를 수평하게 지지한다. 구동부(323)는 지주부(322)를 연직축 주위로 회전시킨다.
이러한 기판 보유 지지 기구(32)는, 구동부(323)를 사용해서 지주부(322)를 회전시킴으로써 지주부(322)에 지지된 회전 보유 지지부(321)를 회전시키고, 이에 의해, 회전 보유 지지부(321)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 또한, 회전 보유 지지부(321)는, 상기와 같이 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보유 지지하는 타입에 한하지 않고, 예를 들어 배큠 척과 같이 웨이퍼(W)를 하방으로부터 흡착 보유 지지하는 타입이어도 된다.
액 공급부(33)는, 기판 보유 지지 기구(32)에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 대하여 각종 처리액을 공급한다. 액 공급부(33)는, 노즐(331)과, 노즐(331)을 수평하게 지지하는 암(332)과, 암(332)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(333)를 구비한다.
노즐(331)은, 유량 조정기(334a)를 통해서 환원제 공급원(335a)에 접속된다. 환원제 공급원(335a)으로부터 공급되는 환원제는, 상술한 바와 같이, 금속막(M1)의 표면에 형성된 막을 제거 가능한 환원제이다. 이러한 환원제로서는, DTT, 2-머캅토에탄올, 2-머캅토에틸아민염산염, TCEP-HCl 등이 사용된다. 또한, 노즐(331)은, 유량 조정기(334b)를 통해서 린스액 공급원(335b)에 접속된다. 린스액 공급원(335b)으로부터 공급되는 린스액은 예를 들어 DIW이다.
회수 컵(34)은, 회전 보유 지지부(321)를 둘러싸도록 배치되어, 회전 보유 지지부(321)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(34)의 저부에는 배액구(341)가 형성되어 있어, 회수 컵(34)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(341)로부터 보호막 제거부(30)의 외부로 배출된다. 또한, 회수 컵(34)의 저부에는, FFU(311)로부터 공급되는 다운 플로우 가스를 보호막 제거부(30)의 외부로 배출하는 배기구(342)가 형성된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보호막 형성부(10)와 보호막 제거부(30)가 별체로 마련되는 경우의 예를 나타냈지만, 보호막 제거부(30)의 기능을 보호막 형성부(10)에 갖게 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 보호막 형성부(10)가 구비하는 처리 유체 공급부(14)의 노즐(141)에 대하여, 유량 조정기(334a)를 통해서 환원제 공급원(335a)을 접속해도 된다. 이에 의해, 보호막 형성부(10)에서 보호막 제거 처리를 행하는 것이 가능하게 되어, 보호막 제거부(30)를 생략할 수 있다.
<금속 재료 퇴적부의 구성예>
이어서, 금속 재료 퇴적부(40)의 구성예에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은, 실시 형태에 따른 금속 재료 퇴적부(40)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 도금 처리 장치로서의 금속 재료 퇴적부(40)는, 무전해 도금 처리를 포함하는 액 처리를 행하도록 구성되어 있다. 금속 재료 퇴적부(40)는, 챔버(41)와, 챔버(41) 내에 배치되어, 웨이퍼(W)를 수평하게 보유 지지하는 보유 지지부(42)와, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면(상면)에 도금액을 공급하는 도금액 공급부(43)를 구비하고 있다.
본 실시 형태에서, 보유 지지부(42)는, 웨이퍼(W)의 하면(이면)을 진공 흡착하는 척 부재(421)를 갖고 있다. 이 척 부재(421)는, 소위 배큠 척 타입으로 되어 있다.
보유 지지부(42)에는, 회전 샤프트(422)를 통해서 회전 모터(423)가 연결되어 있다. 회전 모터(423)가 구동되면, 보유 지지부(42)는 웨이퍼(W)와 함께 회전한다. 회전 모터(423)는, 챔버(41)에 고정된 베이스(424)에 지지되어 있다. 또한, 보유 지지부(42)의 내부에는 히터 등의 가열원은 마련되어 있지 않다.
도금액 공급부(43)는, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 도금액을 토출하는 도금액 노즐(431)과, 도금액 노즐(431)에 도금액을 공급하는 도금액 공급원(432)을 갖고 있다. 도금액 공급원(432)은, 소정의 온도로 가열 내지 온도 조절된 도금액을, 도금액 배관(433)을 통해서 도금액 노즐(431)에 공급하도록 구성되어 있다. 도금액 노즐(431)로부터의 도금액의 토출 시의 온도는, 예를 들어 55℃ 이상 75℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 60℃ 이상 70℃ 이하이다. 도금액 노즐(431)은, 노즐 암(46)에 보유 지지되어, 이동 가능하게 구성되어 있다.
도금액은, 예를 들어 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금용 도금액이다. 도금액은, 예를 들어 금속 이온과 환원제를 함유한다. 도금액에 포함되는 금속 이온은, 예를 들어 금 이온, 은 이온, 구리 이온, 철 이온, 코발트 이온, 니켈 이온, 아연 이온, 로듐 이온, 루테늄 이온, 팔라듐 이온, 백금 이온, 오스뮴 이온 및 이리듐 이온 등이다. 또한, 도금액에 포함되는 환원제는, 예를 들어 차아인산, 디메틸아민보란, 글리옥실산 등이다.
금속 재료 퇴적부(40)는, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 린스액을 공급하는 린스액 공급부(45)를 더 구비하고 있다. 린스액 공급부(45)는, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 린스액을 토출하는 린스액 노즐(451)과, 린스액 노즐(451)에 린스액을 공급하는 린스액 공급원(452)을 갖고 있다. 린스액 노즐(451)은, 노즐 암(46)에 보유 지지되어, 도금액 노즐(431)과 함께 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 린스액 공급원(452)은, 린스액을, 린스액 배관(453)을 통해서 린스액 노즐(451)에 공급하도록 구성되어 있다. 린스액으로서는, 예를 들어 DIW 등을 사용할 수 있다. 또한, 노즐 암(46)에는, 도시하지 않은 노즐 이동 기구가 연결되어 있다.
보유 지지부(42)의 주위에는 컵(471)이 마련되어 있다. 이 컵(471)은, 상방에서 본 경우에 링상으로 형성되어 있고, 웨이퍼(W)의 회전 시에, 웨이퍼(W)로부터 비산한 처리액을 받아 들여서 드레인 덕트(481)에 안내한다. 컵(471)의 외주측에는 분위기 차단 커버(472)가 마련되어 있어, 웨이퍼(W)의 주위의 분위기가 챔버(41) 내에 확산하는 것을 억제하고 있다. 이 분위기 차단 커버(472)는, 상하 방향으로 연장되도록 원통상으로 형성되어 있고, 상단이 개구되어 있다. 분위기 차단 커버(472) 내에, 후술하는 덮개(60)가 상방으로부터 삽입 가능하게 되어 있다.
본 실시 형태에서는, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)는 덮개(60)에 의해 덮인다. 이 덮개(60)는, 천장부(61)와, 천장부(61)로부터 하방으로 연장되는 측벽부(62)를 갖고 있다.
천장부(61)는, 제1 천장판(611)과, 제1 천장판(611) 상에 마련된 제2 천장판(612)을 포함하고 있다. 제1 천장판(611)과 제2 천장판(612)의 사이에는, 히터(63)가 개재되어 있다. 제1 천장판(611) 및 제2 천장판(612)은, 히터(63)를 밀봉하여, 히터(63)가 도금액 등의 처리액에 접촉하지 않도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 히터(63)의 외주측에는 시일 링(613)이 마련되어 있어, 이 시일 링(613)에 의해 히터(63)가 밀봉되어 있다.
덮개(60)에는, 덮개 암(71)을 통해서 덮개 이동 기구(70)가 연결되어 있다. 덮개 이동 기구(70)는, 덮개(60)를 수평 방향 및 상하 방향으로 이동시킨다. 보다 구체적으로는, 덮개 이동 기구(70)는, 덮개(60)를 수평 방향으로 이동시키는 선회 모터(72)와, 덮개(60)를 상하 방향으로 이동시키는 실린더(73)를 갖고 있다. 선회 모터(72)는, 실린더(73)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 마련된 지지 플레이트(74) 상에 설치되어 있다.
덮개 이동 기구(70)의 선회 모터(72)는, 덮개(60)를, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 상방에 배치된 상방 위치와, 상방 위치로부터 퇴피한 퇴피 위치의 사이에서 이동시킨다. 이 중 상방 위치는, 보유 지지부(42)에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 대하여 비교적 큰 간격으로 대향하는 위치이며, 상방에서 본 경우에 웨이퍼(W)에 겹치는 위치이다. 퇴피 위치는, 챔버(41) 내 중, 상방에서 본 경우에 웨이퍼(W)에 겹치지 않는 위치이다. 덮개(60)가 퇴피 위치에 위치 부여되어 있을 경우, 이동하는 노즐 암(46)이 덮개(60)와 간섭하는 것이 회피된다. 선회 모터(72)의 회전축선은 상하 방향으로 연장되어 있고, 덮개(60)는, 상방 위치와 퇴피 위치의 사이에서, 수평 방향으로 선회 이동 가능하게 되어 있다.
덮개 이동 기구(70)의 실린더(73)는, 덮개(60)를 상하 방향으로 이동시켜서, 도금액이 공급된 웨이퍼(W)와 천장부(61)의 제1 천장판(611)의 간격을 조절한다. 보다 구체적으로는, 실린더(73)는, 덮개(60)를 하방 위치(도 7에서 실선으로 나타내는 위치)와, 상방 위치(도 7에서 이점쇄선으로 나타내는 위치)에 위치를 부여한다.
본 실시 형태에서는, 히터(63)가 구동되어, 상술한 하방 위치에 덮개(60)가 위치 부여되었을 경우에, 보유 지지부(42) 또는 웨이퍼(W) 상의 도금액이 가열되도록 구성되어 있다.
덮개(60)의 내측에는, 불활성 가스 공급부(66)에 의해 불활성 가스(예를 들어, 질소 가스)가 공급된다. 이 불활성 가스 공급부(66)는, 덮개(60)의 내측에 불활성 가스를 토출하는 가스 노즐(661)과, 가스 노즐(661)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(662)을 갖고 있다. 이 중, 가스 노즐(661)은, 덮개(60)의 천장부(61)에 마련되어 있고, 덮개(60)가 웨이퍼(W)를 덮는 상태에서 웨이퍼(W)를 향해서 불활성 가스를 토출한다.
덮개(60)의 천장부(61) 및 측벽부(62)는, 덮개 커버(64)에 의해 덮여 있다. 이 덮개 커버(64)는, 덮개(60)의 제2 천장판(612) 상에 지지부(65)를 통해서 설치되어 있다. 즉, 제2 천장판(612) 상에, 제2 천장판(612)의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 복수의 지지부(65)가 마련되어 있고, 이 지지부(65)에 덮개 커버(64)가 적재되어 있다. 덮개 커버(64)는, 덮개(60)와 함께 수평 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
챔버(41)의 상부에는, 덮개(60)의 주위에 청정한 공기(기체)를 공급하는 FFU(49)가 마련되어 있다. FFU(49)는, 챔버(41) 내(특히 분위기 차단 커버(472) 내)에 공기를 공급하고, 공급된 공기는 배기관(81)을 향해서 흐른다. 덮개(60)의 주위에는, 이 공기가 하향으로 흐르는 다운 플로우가 형성되고, 도금액 등의 처리액으로부터 기화한 가스는, 이 다운 플로우에 의해 배기관(81)을 향해서 흐른다. 이와 같이 하여, 처리액으로부터 기화한 가스가 상승해서 챔버(41) 내에 확산하는 것을 방지하고 있다. FFU(49)로부터 공급된 기체는, 배기 기구(80)에 의해 배출된다.
<기판 처리 장치의 구체적 동작>
기판 처리 장치(1)의 동작에 대해서 도 8 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 도 8은, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)가 실행하는 처리의 수순을 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 9는, 보호막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)의 일례를 도시하는 도면이며, 도 10은, 절연 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼(W)의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 11은, 보호막 제거 처리 후의 웨이퍼(W)의 일례를 도시하는 도면이며, 도 12는, 금속 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼(W)의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 13은, 산화막 제거 처리, 보호막 형성 처리, 절연 재료 퇴적 처리, 보호막 제거 처리 및 금속 재료 퇴적 처리가 반복되는 예를 도시하는 도면이며, 도 14는, 원하는 막 두께의 금속막(M1) 및 절연막(M2)이 형성된 웨이퍼(W)의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 기판 처리 장치(1)가 구비하는 각 장치는, 제어부(51)의 제어에 따라서 도 8에 도시하는 각 처리 수순을 실행한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)에서는, 먼저, 보호막 형성부(10)에 의한 산화막 제거 처리가 행하여진다(스텝 S101).
구체적으로는, 도시하지 않은 반송부에 의해 보호막 형성부(10)의 챔버(11) 내에 반입된 웨이퍼(W)가 기판 보유 지지 기구(12)에 의해 보유 지지된다. 웨이퍼(W)는, 도 2에 도시하는 패턴 형성면이 상방을 향한 상태에서 보유 지지 부재(122)에 보유 지지된다. 그 후, 구동부(124)에 의해 본체부(121) 및 보유 지지 부재(122)가 회전한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)는 보유 지지 부재(122)와 함께 회전한다.
계속해서, 탈산소 분위기 유지부(13)의 톱 플레이트(131)가 처리 위치에 배치된다. 또한, 처리 유체 공급부(14)의 노즐(141)이 톱 플레이트(131)의 개구부(134)에 삽입 관통된다. 그리고, 유량 조정기(144a)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(141)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 산화막 제거액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 산화막 제거액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)와 톱 플레이트(131)의 사이의 공간은, 산화막 제거액으로 채워진 상태로 된다. 웨이퍼(W)의 표면에 산화막 제거액이 공급됨으로써, 금속막(M1)의 표면에 형성된 산화막을 제거할 수 있다. 이에 의해, 후단의 보호막 형성 처리에 있어서, 금속막(M1)의 표면에 막을 적합하게 형성할 수 있다.
계속해서, 유량 조정기(144b)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(141)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 린스액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 린스액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 산화막 제거액은, 린스액에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거되고, 웨이퍼(W)와 톱 플레이트(131)의 사이의 공간은 린스액으로 채워진 상태로 된다.
계속해서, 기판 처리 장치(1)에서는, 보호막 형성부(10)에 의한 보호막 형성 처리가 행하여진다(스텝 S102). 보호막 형성 처리에서는, 유량 조정기(144c)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(141)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 가열된 보호막 형성 처리액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 보호막 형성 처리액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)와 톱 플레이트(131)의 사이의 공간은, 보호막 형성 처리액로 채워진 상태로 된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 표면에 보호막 형성 처리액이 공급됨으로써, 금속막(M1)의 표면에 보호막(M3)이 선택적으로 형성된다(도 9 참조). 그 후, 탈산소 분위기 유지부(13)의 톱 플레이트(131)는, 웨이퍼(W)의 상방으로부터 대피시킨 대피 위치까지 이동한다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)는, 보호막 형성 처리가 완료될 때까지의 동안에, 웨이퍼(W)와 톱 플레이트(131)의 사이의 공간을 산화막 제거액, 린스액 또는 보호막 형성 처리액으로 채움으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 접하는 분위기를 탈산소 분위기로 유지한다. 이에 의해, 금속막(M1)의 표면에 산화막이 형성되는 것이 억제되기 때문에, 보호막 형성 처리에서 금속막(M1)의 표면에 보호막(M3)을 적합하게 형성할 수 있다.
또한, 보호막 형성 처리액은, 가열부(146)에 의해 가열된 상태에서 웨이퍼(W)에 공급되기 때문에, 보호막 형성 처리액을 가열하지 않을 경우와 비교하여, 금속막(M1)의 표면에 보호막(M3)을 적합하면서 또한 단시간에 형성할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)는, 톱 플레이트(131)에 마련된 가열부(135)를 사용해서 웨이퍼(W) 상의 보호막 형성 처리액을 가열할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)는, 하부 공급부(15)로부터 가열 유체를 공급함으로써 웨이퍼(W)를 가열할 수도 있다. 이에 의해, 보호막 형성 처리 중의 처리 온도를 원하는 온도로 유지할 수 있기 때문에, 금속막(M1)에 대한 보호막(M3)의 형성을 보다 적합하게 행할 수 있다. 또한, 여기에서는, 톱 플레이트(131)가 가열부(135)를 구비하는 경우의 예에 대해서 설명했지만, 보호막 형성 처리 중의 처리 온도를 조절할 수 있으면 되며, 가열 기능에 더하여 냉각 기능을 구비한 온도 조절부를 구비하는 구성이어도 된다.
또한, 보호막 형성 처리 후, 탈산소 분위기 유지부(13)의 톱 플레이트(131)를 웨이퍼(W)의 상방으로부터 대피시킨 대피 위치로 이동시킴으로써, 톱 플레이트(131)의 하면에 잔존하는 액체가 낙하해서 웨이퍼(W)의 표면에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이에 한정하지 않고, 기판 처리 장치(1)는, 예를 들어 톱 플레이트(131)로부터 낙하하는 액체를 받아 들이는 받이 접시와, 받이 접시를 이동시키는 구동부를 구비하는 구성이어도 된다. 이 경우, 톱 플레이트(131)를 상승시킨 후, 받이 접시를 톱 플레이트(131)와 웨이퍼(W)의 사이로 이동시킨다. 이에 의해, 톱 플레이트(131)로부터 낙하한 액체가 웨이퍼(W)의 표면에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
보호막 형성 처리에 있어서, 기판 처리 장치(1)는, 처리 유체 공급부(14)로부터 보호막 형성 처리액을 계속해서 공급함으로써, 톱 플레이트(131)와 웨이퍼(W)의 표면의 사이의 공간에 체류하는 보호막 형성 처리액을 배출하도록 해도 된다. 톱 플레이트(131)와 웨이퍼(W)의 표면의 사이의 공간에 액체가 장시간 체류하고 있으면, 체류하는 액체에 산소가 용입되고, 용입된 산소가 확산 등에 의해 금속막(M1)의 표면에 도달해서 금속막(M1)의 표면을 산화시킬 우려가 있다. 이에 반해, 보호막 형성 처리액을 계속해서 공급하여 웨이퍼(W)의 표면에 체류하는 액체를 배출함으로써, 금속막(M1)의 표면에 산소가 도달하는 것을 억제할 수 있다.
기판 처리 장치(1)는, 보호막 형성 처리 전에, 웨이퍼(W) 상의 린스액을, 보호막 형성 처리액과의 친화성이 높은 IPA 등의 유기 용제로 치환하는 치환 처리를 행해도 된다. 이 경우, 노즐(141)은, 유량 조정기를 통해서 유기 용제 공급원에 접속되어 있으면 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)는, 보호막 형성 처리에 있어서, 하부 공급부(15)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 대하여 가열된 린스액을 공급해도 된다. 이에 의해, 보호막 형성 처리액의 웨이퍼(W) 이면에의 유입을 억제할 수 있다.
계속해서, 유량 조정기(144b)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(141)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 린스액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 린스액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 보호막 형성 처리액이 린스액에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거된다. 그 후, 구동부(152)에 의한 웨이퍼(W)의 회전을 증속시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 린스액이 웨이퍼(W)로부터 원심 탈수됨으로써 웨이퍼(W)가 건조된다.
계속해서, 보호막 형성 처리 후의 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 반송부에 의해 절연 재료 퇴적부(20)에 반송된다. 그리고, 절연 재료 퇴적부(20)에서 절연 재료 퇴적 처리가 행하여진다(스텝 S103).
절연 재료 퇴적 처리에 있어서, 절연 재료 퇴적부(20)는, 절연 재료의 구성 원소를 포함하는 원료 가스와 반응 가스를 교대로 공급하는 원자층 퇴적법을 사용해서 절연막(M2)의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다(도 10 참조). 여기서, 절연막(M2)의 표면에 절연 재료를 퇴적시키면, 절연막(M2)은, 높이 방향으로 신장됨과 함께 수평 방향으로도 넓어져 간다. 이 때문에, 1회의 처리에서 대량의 절연 재료를 절연막(M2)의 표면에 퇴적시키면, 인접하는 절연막(M2)끼리 달라 붙어서 금속막(M1)을 덮어버릴 우려가 있다. 따라서, 1회의 처리에서 퇴적시키는 절연 재료의 두께는, 수 nm 내지 십수 nm, 많아도 수십 nm 정도인 것이 바람직하다.
계속해서, 절연 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 반송부에 의해 보호막 제거부(30)에 반송된다. 보호막 제거부(30)는, 반입된 웨이퍼(W)를 회전 보유 지지부(321)를 사용해서 수평하게 보유 지지한다. 그리고, 보호막 제거부(30)에서 보호막 제거 처리가 행하여진다(스텝 S104).
보호막 제거 처리에 있어서, 보호막 제거부(30)는, 구동부(323)를 사용해서 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 그 후, 유량 조정기(334a)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(331)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 환원제가 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 환원제는, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 금속막(M1)의 표면에 형성된 보호막(M3)이 제거되어, 금속막(M1)의 표면이 노출된다(도 11 참조).
계속해서, 유량 조정기(334b)의 밸브가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(331)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 린스액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급된 린스액은, 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체로 확산한다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 환원제는, 린스액에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거된다. 그 후, 구동부(323)에 의한 웨이퍼(W)의 회전을 증속시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 린스액이 웨이퍼(W)로부터 원심 탈수됨으로써 웨이퍼(W)가 건조된다.
계속해서, 보호막 제거 처리 후의 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 반송부에 의해 금속 재료 퇴적부(40)에 반송된다. 그리고, 금속 재료 퇴적부(40)에서 금속 재료 퇴적 처리가 행하여진다(스텝 S105). 금속 재료 퇴적부(40)에서는, 도금 처리에 의해 금속막(M1)의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다(도 12 참조). 여기서, 금속막(M1)의 표면에 금속 재료를 지나치게 많이 퇴적시키면, 인접하는 금속막(M1)끼리 접촉해서 단락할 우려가 있다. 이 때문에, 1회의 금속 재료 퇴적 처리에서 퇴적시키는 금속 재료의 두께는, 1회의 절연 재료 퇴적 처리에서 퇴적시키는 절연 재료의 두께와 동일 정도, 즉, 수 nm 내지 십수 nm, 많아도 수십 nm 정도인 것이 바람직하다.
또한, 여기에서는, 금속 재료 퇴적부(40)를 사용해서 도금 처리에 의해 금속 재료를 퇴적시키는 것으로 했지만, 금속 재료 퇴적 처리는, 원자층 퇴적법을 사용해서 행하여져도 된다. 이 경우, 기판 처리 장치(1)는, 절연 재료 퇴적부(20)를 사용해서 금속 재료 퇴적 처리를 행할 수 있으므로, 도금 처리 장치로서의 금속 재료 퇴적부(40)를 생략할 수 있다.
계속해서, 기판 처리 장치(1)는, 금속막(M1) 및 절연막(M2)이 원하는 막 두께에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S106). 그리고, 금속막(M1) 및 절연막(M2)이 원하는 막 두께에 달하지 않은 경우(스텝 S106, "아니오"), 금속막(M1) 및 절연막(M2)이 원하는 막 두께에 도달할 때까지, 스텝 S101 내지 S105의 각 처리가 반복된다(도 13 참조). 그리고, 금속막(M1) 및 절연막(M2)이 원하는 막 두께에 도달한 경우(스텝 S106, "예"), 기판 처리 장치(1)는 1매의 웨이퍼(W)에 관한 일련의 기판 처리를 종료한다.
이와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 산화막 제거 처리, 보호막 형성 처리, 절연 재료 퇴적 처리, 보호막 제거 처리 및 금속 재료 퇴적 처리를 반복한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(1)는, 원하는 막 두께의 금속막(M1) 및 절연막(M2)을 갖는 패턴을 웨이퍼(W)의 표면에 형성할 수 있다(도 14 참조).
<변형예>
보호막 제거부(30)는, 절연 재료 퇴적 처리 후의 웨이퍼(W)에 대하여 UV(Ultra Violet)를 조사함으로써 금속막(M1)의 표면으로부터 보호막(M3)을 제거해도 된다. 이 경우, 보호막 제거부(30)는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면의 대략 전체면에 UV를 조사하는 UV 조사부를 구비하고 있으면 된다.
상술한 실시 형태에서는, 탈산소 분위기 유지부(13)를 사용해서 탈산소 분위기를 국소적으로 형성하는 것으로 하였다. 이에 한정하지 않고, 보호막 형성부(10)는, 예를 들어 FFU(111)로부터 질소 등의 불활성 가스를 공급함으로써, 챔버(11) 내 전체에 탈산소 분위기를 형성해도 된다.
상술한 실시 형태에서는, 금속막(M1)을 형성하는 금속 재료가, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 것인 경우의 예에 대해서 설명하였다. 이에 한정하지 않고, 금속 재료는 예를 들어 텅스텐이어도 된다. 텅스텐의 표면에는, 황 원자가 부착되지 않는다. 그래서, 금속 재료가 텅스텐을 포함하는 것인 경우에는, 막 형성 재료로서, Si-N 결합(실리콘 원자 및 질소 원자의 직접 결합)을 갖는 재료를 기판의 표면에 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 막 형성 재료로서 TMSDMA(트리메틸실릴디메틸아민)를 사용한 경우에는, 디메틸아민(-N(CH3)2)이 금속 재료에 포함되는 텅스텐과 결합함으로써 금속 재료의 표면에 막을 형성할 수 있다.
상술해 온 바와 같이, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 보호막을 형성하는 공정(일례로서, 보호막 형성 처리)과, 절연 재료를 퇴적시키는 공정(일례로서, 절연 재료 퇴적 처리)과, 보호막을 제거하는 공정(일례로서, 보호막 제거 처리)과, 금속 재료를 퇴적시키는 공정(일례로서, 금속 재료 퇴적 처리)을 포함한다. 보호막을 형성하는 공정은, 기판(일례로서, 웨이퍼(W))의 표면에 노출된 금속막(일례로서, 금속막(M1))과 절연막(일례로서, 절연막(M2)) 중 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 금속막의 표면에 보호막(일례로서, 보호막(M3))을 형성한다. 절연 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 형성하는 공정 후, 원자층 퇴적법을 사용해서 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다. 보호막을 제거하는 공정은, 절연 재료를 퇴적시키는 공정 후, 금속막의 표면으로부터 보호막을 제거한다. 금속 재료를 퇴적시키는 공정은, 보호막을 제거하는 공정 후, 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다.
따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 기판에 패턴을 형성하는 기술에 있어서 노광 횟수를 저감할 수 있다. 또한, 노광 횟수가 저감됨으로써, 노광기를 사용한 경우에 생길 수 있는 미스얼라인먼트의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 기판에 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 보호막을 형성하는 공정, 절연 재료를 퇴적시키는 공정, 보호막을 제거하는 공정 및 금속 재료를 퇴적시키는 공정을 반복하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다. 이들 공정을 반복함으로써, 원하는 막 두께의 금속막 및 절연막을 형성할 수 있다. 또한, 금속막 및 절연막의 퇴적을 한번에 행하지 않도록 함으로써, 인접하는 절연막끼리 달라 붙음으로써 금속막이 덮이거나, 인접하는 금속막끼리 달라 붙음으로써 단락하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
금속 재료는, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 것이어도 된다. 이 경우, 막 형성 재료는, 황 원자를 함유하는 것이어도 된다. 이에 의해, 금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 금속막의 표면에 보호막을 적합하게 형성할 수 있다.
금속 재료는, 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 적어도 하나를 포함하는 것이어도 된다. 오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄은, 예를 들어 코발트와 비교하여, 일렉트로마이그레이션이 생기기 어렵다. 이 때문에, 이들 금속을 사용해서 금속막을 형성하는 경우, 원자의 확산을 방지하는 배리어 메탈을 금속막의 주위에 형성하는 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 금속막 및 절연막을 보텀 업시키는 공정을 용이하게 행할 수 있다.
금속 재료는, 텅스텐을 포함하는 것이어도 된다. 이 경우, 막 형성 재료는, Si-N 결합을 갖는 분자를 함유하는 액체 또는 기체이어도 된다. 이에 의해, 텅스텐을 포함하는 금속막의 표면에 보호막을 적합하게 형성할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 금속막의 표면에 접하는 분위기를 탈산소 분위기로 유지하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 보호막을 형성하는 공정은, 탈산소 분위기로 유지된 상태에서 행하여져도 된다. 이에 의해, 금속 재료의 표면에 산화막이 형성되는 것이 억제되기 때문에, 보호막을 형성하는 공정에서 금속막에 대한 보호막의 형성이 산화막에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 방법은, 보호막을 형성하는 공정 전에, 금속막의 표면으로부터 산화막을 제거하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다. 이와 같이, 금속막의 표면으로부터 자연 산화막 등의 산화막을 제거해 둠으로써, 보호막을 형성하는 공정에서 금속막의 표면에 보호막을 적합하게 형성할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(일례로서, 기판 처리 장치(1))는, 보호막 형성부(일례로서, 보호막 형성부(10))와, 절연 재료 퇴적부(일례로서, 절연 재료 퇴적부(20))와, 보호막 제거부(일례로서, 보호막 제거부(30))와, 금속 재료 퇴적부(일례로서, 금속 재료 퇴적부(40))를 구비한다. 보호막 형성부는, 기판의 표면에 노출된 금속막과 절연막 중 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 금속막의 표면에 보호막을 형성한다. 절연 재료 퇴적부는, 원자층 퇴적법을 사용해서 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시킨다. 보호막 제거부는, 금속막의 표면으로부터 보호막을 제거한다. 금속 재료 퇴적부는, 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시킨다.
따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판에 패턴을 형성하는 기술에 있어서 노광 횟수를 저감할 수 있다. 또한, 노광 횟수가 저감됨으로써, 노광기를 사용한 경우에 생길 수 있는 미스얼라인먼트의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 기판에 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 첨부의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경되어도 된다.
W: 웨이퍼
M1: 금속막
M2: 절연막
M3: 보호막
1: 기판 처리 장치
10: 보호막 형성부
20: 절연 재료 퇴적부
30: 보호막 제거부
40: 금속 재료 퇴적부
50: 제어 장치
51: 제어부
52: 기억부

Claims (8)

  1. 기판의 표면에 노출된 금속막과 절연막 중 상기 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 상기 금속막의 표면에 보호막을 형성하는 공정과,
    상기 보호막을 형성하는 공정 후, 원자층 퇴적법을 사용해서 상기 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시키는 공정과,
    상기 절연 재료를 퇴적시키는 공정 후, 상기 금속막의 표면으로부터 상기 보호막을 제거하는 공정과,
    상기 보호막을 제거하는 공정 후, 상기 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시키는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호막을 형성하는 공정, 상기 절연 재료를 퇴적시키는 공정, 상기 보호막을 제거하는 공정 및 상기 금속 재료를 퇴적시키는 공정을 반복하는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 재료는,
    금, 은, 구리, 철, 코발트, 니켈, 아연, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 백금, 오스뮴 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 막 형성 재료는,
    황 원자를 함유하는, 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 재료는,
    오스뮴, 이리듐, 로듐 및 루테늄 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 금속 재료는,
    텅스텐을 포함하고,
    상기 막 형성 재료는,
    Si-N 결합을 갖는 분자를 함유하는 액체 또는 기체인, 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속막의 표면에 접하는 분위기를 탈산소 분위기로 유지하는 공정
    을 더 포함하고,
    상기 보호막을 형성하는 공정은,
    상기 탈산소 분위기로 유지된 상태에서 행하여지는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호막을 형성하는 공정 전에, 상기 금속막의 표면으로부터 산화막을 제거하는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 기판의 표면에 노출된 금속막과 절연막 중 상기 금속막에 대하여 선택적으로 흡착되는 막 형성 재료를 사용해서 상기 금속막의 표면에 보호막을 형성하는 보호막 형성부와,
    원자층 퇴적법을 사용해서 상기 절연막의 표면에 절연 재료를 퇴적시키는 절연 재료 퇴적부와,
    상기 금속막의 표면으로부터 상기 보호막을 제거하는 보호막 제거부와,
    상기 금속막의 표면에 금속 재료를 퇴적시키는 금속 재료 퇴적부
    를 구비하는, 기판 처리 장치.
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