TW202338923A - 基板處理方法及使用其的選擇性沉積方法 - Google Patents
基板處理方法及使用其的選擇性沉積方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202338923A TW202338923A TW112109553A TW112109553A TW202338923A TW 202338923 A TW202338923 A TW 202338923A TW 112109553 A TW112109553 A TW 112109553A TW 112109553 A TW112109553 A TW 112109553A TW 202338923 A TW202338923 A TW 202338923A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- surface area
- deposition
- processing method
- substrate processing
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 163
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims description 140
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 125
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 82
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 15
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 14
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 230000008569 process Effects 0.000 description 52
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 49
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 31
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 24
- 239000002094 self assembled monolayer Substances 0.000 description 20
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 16
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 14
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 8
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 4
- CTGNCBOZEMOASL-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-henicosafluorodecylphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CTGNCBOZEMOASL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- -1 phosphonic acid compound Chemical class 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QQGYZOYWNCKGEK-UHFFFAOYSA-N 5-[(1,3-dioxo-2-benzofuran-5-yl)oxy]-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1=C2C(=O)OC(=O)C2=CC(OC=2C=C3C(=O)OC(C3=CC=2)=O)=C1 QQGYZOYWNCKGEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- FOWDZVNRQHPXDO-UHFFFAOYSA-N propyl hydrogen carbonate Chemical compound CCCOC(O)=O FOWDZVNRQHPXDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000735417 Homo sapiens Protein PAPPAS Proteins 0.000 description 1
- 102100034919 Protein PAPPAS Human genes 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004166 TaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004200 TaSiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- LUXIMSHPDKSEDK-UHFFFAOYSA-N bis(disilanyl)silane Chemical compound [SiH3][SiH2][SiH2][SiH2][SiH3] LUXIMSHPDKSEDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004662 dithiols Chemical class 0.000 description 1
- KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N ethylsilane Chemical compound CC[SiH3] KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N octadecylphosphonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCP(O)(O)=O FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- MIABSAQIFYEDJP-UHFFFAOYSA-N perfluorodecyl phosphate Chemical compound OP(O)(=O)OCCC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F MIABSAQIFYEDJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
本發明的基板處理方法包括提供一種基板，其包括第一表面區域和具有與所述第一表面區域不同的表面狀態的第二表面區域；將所述基板露出於包括沉積抑製劑的基板表面處理組合物；以及將所述基板露出於包括HF的後處理組合物。
Description
本發明涉及一種基板處理方法和使用其的選擇性沉積方法，並涉及一種使用用於抑制後續薄膜沉積的沉積抑製劑（Inhibitor）的基板處理方法，以及使用其在基板上選擇性沉積薄膜的方法。
半導體器件的製造通常通過重複進行沉積、光刻和蝕刻工藝而執行。
隨著半導體器件的比例縮小，製造半導體器件的複雜性正在增加，並且生產半導體器件的費用也正在增加。例如，使用雙重構圖等工藝來形成小於曝光裝置的分辨率的電路圖案，但是隨著製造工藝的增加複雜度增加。為了解決此，使用了使用EUV等極紫外線的曝光裝置的圖案化技術，但存在由於EUV曝光裝置的天文價格而無法避免製造費用增加的問題。
因此，持續需要開發在避免半導體器件的製造工藝的複雜化的同時具有成本效益的圖案化技術，構成半導體器件的薄膜的區域選擇性沉積（Area Selective Deposition）是高度比例縮小技術節點上有前途的圖案化技術之一。在薄膜的區域選擇性沉積中，僅在半導體器件結構的期望表面區域（例如，導電性表面區域或誘電性表面區域）上選擇性地沉積膜，從而省略增加費用的光刻工藝。
已經以各種方法嘗試了這種薄膜的區域選擇性沉積。
例如，在專利文獻1（公開專利公布第2020-0000457號）中，以氫等離子體對具有導電性表面區域（例如溝道區域）和誘電性表面區域的基板的表面進行表面處理，從而使導電性表面區域成為氫終止，且誘電性表面區域保持-OH終止。通過將基板露出於對具有不同表面狀態的區域具有沉積選擇度的反應氣體（例如，僅在氫終止表面上選擇性吸附和沉積的反應氣體），以僅在例如導電性表面區域中選擇性沉積薄膜。
然而，在通過這種等離子體表面處理的區域選擇性沉積的情況下，存在不能提供可以形成足夠厚的膜的沉積選擇度的問題。
作為能夠區域選擇性沉積具有足夠厚度的薄膜的方法，已知使用沉積抑製劑的自組裝單層（Self-Assembled Monolayer）的方法。沉積抑製劑的自組裝單層可以通過阻斷或去除基板表面上對用於後續薄膜沉積的前驅體具有反應性的官能團來增加彼此不同表面區域之間的沉積選擇度。
除了在基板表面上的彼此不同表面區域的選擇性沉積，利用這種沉積抑製劑的自組裝單層的工藝也用於防止在半導體沉積裝置中不期望的區域中沉積（專利文獻2：美國專利第7,914,847）。換言之，由於薄膜在沉積裝置中的沉積發生在基板上除期望區域之外的其他露出表面上，所以在順序沉積處理多個基板的期間，薄膜累積地堆積在沉積裝置的反應器的露出表面上。累積地堆積的膜可從反應器表面中剝離或脫落並污染基板表面。專利文獻2公開了一種構成，其在反應器表面上形成用於保護自組裝單層（SAM）以減少或防止反應器表面上不期望的膜堆積量。
先前技術文獻 專利文獻（專利文獻1）專利文獻1：公開專利公佈第2020-0000457號
（專利文獻2）專利文獻2：美國專利第7,914,847
技術問題
與通過等離子體表面處理的區域選擇性薄膜沉積方法相比，使用沉積抑製劑的自組裝單層的區域選擇性薄膜沉積方法可以保持彼此不同的組成的表面區域之間的選擇度直至形成具有足夠厚度的沉積，但選擇度的增加仍是不足夠。
特別地，在區域選擇性原子層沉積工藝（Area-Selective Atomic Layer Deposition；AS-ALD）中，在將用於抑制後續薄膜沉積的沉積抑製劑材料以溶液形式塗佈在基板上或吸附在基板上的過程中，沉積抑製劑化合物的分子不僅吸附在不期望薄膜沉積的區域（非沉積區域），而且還吸附在薄膜沉積區域，因此，存在不能充分獲得薄膜沉積的選擇度的問題。
本發明的目的在於提供一種能夠進一步提高進行區域選擇性薄膜沉積時的沉積選擇度的基板處理方法，以及使用其的區域選擇性薄膜沉積方法。
解决問題的方案
根據本發明第一方面的基板處理方法包括：
提供一種基板，其包括第一表面區域和具有與所述第一表面區域不同的表面狀態的第二表面區域；
將所述基板露出於包括沉積抑製劑的基板表面處理組合物；以及
將所述基板露出於包括HF的後處理組合物。
根據本發明第二方面的選擇性沉積方法是一種用於在基板上區域選擇性沉積薄膜的方法，其包括:
以根據本發明第一方面的基板處理方法對基板進行處理；以及
將經處理的所述基板露出於沉積反應物氣體來選擇性在所述基板的第一表面區域或第二表面區域上沉積薄膜。
有益效果
根據本發明的構成，可以進一步提高進行區域選擇性薄膜沉積時的沉積選擇度。
在下文中，將參照圖1A至圖1F描述基板處理方法和沉積方法，其用於相對於導電層或金屬層在誘電體層上區域選擇性沉積諸如氧化矽膜的誘電體膜或金屬氧化物膜。
具體地，根據本發明一實施例，提供一種基板處理方法和選擇性沉積方法，其用於相對於下基板的鎢（W）金屬層在氧化矽誘電體層上選擇性沉積氧化矽膜。然而，本發明不限於此，並且除了氧化矽膜的區域選擇性沉積之外，也可以應用於諸如氧化鉿膜等含鉿膜或諸如氧化釕膜等含釕膜的區域選擇性沉積。
如圖1A所示，提供具有兩個或更多個不同表面狀態的圖案化的基板1。例如，圖案化的基板1包括誘電體層10、埋設於誘電體層10內的金屬層20、以及形成於誘電體層10與金屬層20之間的擴散阻擋層15。
圖1A示出基板上作為第一表面區域的金屬層20表面區域和作為第二表面區域的誘電體層10表面區域設置在同一平面上的結構，但本發明不限於此，第一表面區域和第二表面區域可以存在於彼此不同的平面上。例如，第一表面區域或第二表面區域可以是基板上的溝槽或凹槽的底表面/側壁表面。
金屬層20可以含有例如銅（Cu）、釕（Ru）、鈷（Co）或鎢（W），並且規定第一表面區域。誘電體層10可以包括例如低k誘電體材料、氧化矽膜（SiO
2）或含金屬的誘電體材料（金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物等），且規定第二表面區域。擴散阻擋層15可以包括TaN、TiN、TaSiN或TiSiN。
然而，本發明的第一表面區域和第二表面區域不限於此，並且可以是稍後描述的沉積抑製劑的吸附程度不同的分別區域的組合。例如，當金屬氮化物（SiN）表面區域和金屬氧化物（SiO
2）表面區域對沉積抑製劑的吸附程度也不同時，可以使用包括金屬氮化物表面區域和金屬氧化物表面區域的基板1。
基板1通過露出於能夠形成自組裝單層的沉積抑製劑進行表面改性處理，結果如圖1B所示，在基板1的金屬層20的表面區域上，沉積抑製劑化合物的分子被選擇性吸附以形成自組裝單層30。
在此，參照圖2，將更詳細地描述用於改性處理具有復數個彼此不同的表面狀態的表面區域的基材的表面的沉積抑製劑化合物。
沉積抑製劑化合物用於處理基板表面以在基板上區域選擇性沉積薄膜，所述基板包括第一表面區域和具有不同於第一表面區域的表面狀態的第二表面區域。
在此，不同的表面狀態是指沉積抑製劑化合物分子對基板的彼此不同表面區域的吸附程度不同，例如，包括以下情況：與第一表面區域相關的膜和與第二表面區域相關的膜分別為導電性/金屬性和誘電性（dielectric）膜而彼此不同、或即使兩個膜都是誘電性膜都具有彼此不同的組成（例如，金屬氮化物膜和金屬氧化物膜都是誘電性膜，但用於抑制沉積的基板表面處理劑化合物分子的吸附程度可以不同）、或因表面處理等原因，表面終止狀態為氫終止（H-termination）和羥基終止（OH-termination）而彼此不同、或表面狀態為親水性和疏水性而彼此不同，但不限於此。
如圖2所示，本發明的基板處理方法中使用的沉積抑製劑化合物具有分子結構，其包括反應性頭部H，其可選擇性吸附於基板表面的第一表面區域或第二表面區域（即對第一表面區域與第二表面區域的吸附度不同）;末端部T，其對需選擇性沉積在基板上的薄膜的沉積反應物不反應或呈惰性（inert）;以及主體部B，其連接頭部H和末端部T，並用於形成膜結構。
自組裝單層是通過將構成其的化合物分子選擇性吸附到具有預定表面狀態的基板表面區域，並且化合物分子以相似的方向排列，從而在預定的基板表面區域上自發形成的三維結構體。沉積抑製劑化合物的分子在化合物被供應到基板上的初期形成無序的分子塊或二維排列的相（phase），但隨著時間的過去，化合物分子的反應性頭部H被選擇性吸附在基板表面中有預定表面狀態的區域上，隨後，主體部B通過范德華力在垂直於基板表面的方向上被緻密地堆積，以在基板上的預定表面區域上形成三維結晶質或半結晶質結構。因此，沉積抑製劑化合物分子的頭部H組裝到基板上，相反末端部T組裝成遠離基板。
自組裝單層通過防止用於薄膜沉積的沉積反應物（例如，用於ALD的前驅體）擴散到其上選擇性形成自組裝單層的基板的表面區域，並用對於相應沉積反應物不反應或呈惰性的末端部T替換相應表面區域上的活性位點（具有可吸附沉積反應物的反應性官能團的位點）來抑制薄膜的沉積。相反，在未形成自組裝單層的基板表面區域（沉積區域）上，沉積反應物自由擴散並吸附到基板表面區域上的活性位點以形成薄膜，結果，達成區域選擇性沉積。
沉積抑製劑化合物的頭部H是能夠選擇性吸附到下基板表面上的預定表面區域的部分，為此，其具有能夠化學吸附到下基板表面的預定表面區域的反應性部分或官能團（頭部基團）。
例如，根據本發明一實施例的基板處理方法中使用的沉積抑製劑化合物的頭部H為反應性部分或頭部基團，共其包括硫醇（thiol）或膦酸（phosphonic acid）。由於硫醇或膦酸具有酸性（acidic）特性，因此其具有相對強的傾向與鹼基性或鹼性的下表面結合而不是酸性的下表面的性質。例如，在氧化矽膜等誘電體膜的情況下，由於其表面具有酸性羥基，因此硫醇或膦酸的頭部基團與氧化矽膜等誘電體膜相比，具有相對更容易吸附到存在於下基板表面的金屬膜如Cu或W、TiN膜或氫終止的矽膜上的性質。
如圖2所示，沉積抑製劑化合物分子的頭部H可具有一個或復數個的頭部基團HG。
例如，根據本發明一實施例的基板處理方法中使用的基板表面處理劑化合物分子的頭部H可具有一個頭部基團如磷酸正十八酯（ODPA：Octadecylphosphonic acid）或全氟癸基磷酸（PFDPA：Perfluorodecylphosphonic acid），或可具有兩個頭部基團（例如二硫醇或雙膦酸）。
由於頭部H具有復數個的頭部基團HG，與具有一個頭部基團HG的情況相比，可以提供對下基板更大的吸附力，並可以抑制自組裝單層中未吸附化合物分子的空間。從而，後續薄膜沉積工藝中的沉積反應物（例如，ALD前驅體）通過自組裝單層的空間擴散下基板的活性位點（具有可吸附沉積反應物的反應性官能團的位點），可以抑制薄膜沉積在不沉積薄膜的下基板的表面區域（非沉積區域）上。
此外，與只有一個頭部H的頭部基團HG的情況相比，可以抑制由於在後續薄膜沉積工藝期間的基板的加熱等導致吸附的頭部從下基板上脫落來提高熱穩定性。
此外，在將包括沉積抑製劑化合物的處理組合物供應到下基板上之後，可以通過縮短直至形成自組裝單層的時間來提高生產性。
在圖2的（b）和（d）中，示出了頭部H具有兩個反應性頭部基團HG的情況，但本發明不限於此，並且可以具有三個或更多個反應性頭部基團。
另外，在本實施例中，以硫醇或膦酸作為反應性頭部基團為例，但本發明不限於此，還可以具有其他反應性頭部基團。
沉積抑製劑化合物分子的末端部T是具有提供非反應性或惰性表面代替下基板表面上的活性位點的部分。即，如上所述，在形成沉積抑製劑化合物的自組裝單層的狀態下，沉積抑製劑化合物分子的末端部T組裝到遠離基板表面的一側，由於這樣的末端部T不與後續沉積工藝的沉積反應物（例如，ALD前驅體）反應，因此沉積反應物被吸附到形成自組裝單層的表面區域以抑制薄膜形成在該表面區域。
這樣的末端部T的非反應性部分的實例包括-CH
3或-CF
3等，但本發明不限於此，只要是不與沉積反應物反應的非反應性基團即可。特別地，由於非反應性的程度可根據末端部T的組成和沉積反應物的類型而變化，因此優選根據後續沉積工藝的沉積反應物確定末端部T的組成和化學結構，使得非反應性可以最大化。
如圖2所示，沉積抑製劑化合物分子的末端部T可以具有一個或復數個的非反應性部分，但更優選具有復數個的非反應性部分T1和T2。由此，可以進一步提高後續沉積工藝中沉積區域和非沉積區域之間的沉積選擇度。換言之，由於沉積抑製劑化合物分子的末端部T具有復數個的非反應性部分，可以增加非反應性部分的表面密度，並可以進一步抑制非沉積區域中的沉積反應物和沉積反應。
在圖2（c）和（d）中，示出末端部T的兩個非反應性部分，但本發明不限於此，並且可以具有三個或更多個的非反應性部分。
另外，末端部T具有復數個的非反應性部分時，各非反應性部分可以相同，也可以至少一個不同。然而，從合成的容易性的觀點來看，末端部T中的復數個的非反應性部分皆優選為相同。
沉積抑製劑化合物分子的主體部B是連接頭部H和末端部T的部分，並為負責維持自組裝單層的膜結構的部分。即，當頭部H吸附到下基板上的預定表面區域時，主體部B通過與不同分子的主體部之間的范德華力在垂直於下基板的表面區域的方向上緻密地堆積，從而使得自組裝單層的膜結構得以保持。
由沉積抑製劑化合物組成的自組裝單層在後續薄膜沉積工藝中阻擋沉積反應物擴散的能力受主體部B的有機層形成的緻密程度的影響很大。即，當主體部B未能形成排列良好的有機層時，沉積反應物擴散到下基板的活性位點的概率增加，導致薄膜沉積的選擇度下降，並成為缺陷發生的原因。這樣的主體部B是否可以形成排列良好的（半結晶性）緻密有機阻擋層受主體部B的結構（復數個的鏈結構體）、長度（例如，烷基鍊長度）和組成/類型的影響。
如圖2所示，沉積抑製劑化合物分子的主體部B具有一個或復數個的鏈結構體B1和B2，更優選具有復數個的鏈結構體B1和B2。由於主體部B具有復數個的鏈結構體，可以相對提高主體部B的堆積密度，從而進一步提高後續沉積工藝中沉積區域和非沉積區域之間的沉積選擇度。
本發明的沉積抑製劑化合物的主體部B的鏈結構體B1和B2可以相同或不同，並且可以各自獨立地由被氟取代或未取代的C4至C18烷基鍊或亞烷基組成。
例如，主體部B的每個鏈結構體可以由-(CH
2)p(CF
2)q-的化學式表示，其中，p和q各自獨立地為大於或等於0且小於或等於18的整數，並且 優選地p+q為大於或等於4且小於或等於18的整數。當組成主體部B的鏈結構體的烷基鏈的長度（p+q）小於4時，自組裝幾乎不發生（即烷基鏈不能垂直於下基板表面區域的方向，變成躺在基板表面上的結構），且當烷基鏈的長度（p+q）大於或等於19時，存在烷基鏈斷裂、分子量過大、蒸氣壓過小、難以形成氣相等問題。
當q不為0時，-(CH
2)
2-連接到頭部H，優選地，其餘部分由-(CF
2)m-組成（在此情況，末端部T為CF
3），或主體部B的鏈結構體整體由-(CF
2)q-組成（即，p=0）（此時，末端部T優選為CF
3）。
在圖2的（c）和（d）中，示出主體部B的復數個的鏈結構體具有相同的長度，但本發明不限於此，並且各個鏈結構體具有不同的長度也可。
此外，主體部B的復數個的鏈結構體可以具有相同的組成或可以具有不同的組成。但是，從化合物的合成容易性的觀點來看，在主體部B的復數個的鏈結構皆優選具有相同的組成。
根據本發明一實施例的基板處理方法中使用的沉積抑製劑化合物可由化學式1至6表示。
其中，n為4至18的整數。然而，本發明不限於此，例如，在所述化學式1或2中，主體部B的烷基鍊或末端部T的-CH
3中的至少一個氫可以具有被氟（F）取代的結構。
返回到圖1B，將更詳細地描述通過沉積抑製劑的基板表面處理工藝。
通過沉積抑製劑的基板表面處理工藝可以作為濕法或乾法進行。
在濕法中，沉積抑製劑化合物溶解於水、醇（例如異丙醇（IPA）、乙醇、甲醇）或有機溶劑（例如二甲基亞碸（DMSO）、二甲基甲酰胺、碳酸丙酯（PC）、甲苯、四氫呋喃（THF）等稀釋，從而獲得處理溶液。特別地，在本實施例中，通過用甲苯或四氫呋喃（THF）溶解和稀釋膦酸化合物如ODPA或PFDPA獲得處理溶液。
沉積抑製劑化合物與溶劑的重量比優選為1:0（未稀釋）至1:10000。可以加入酸（例如HCl、HF、檸檬酸）和/或鹼（例如NH
4OH、四甲基銨（TMAH））來調節處理溶液的pH值，並且處理溶液的pH值優選為約6.0至約8.0。
在根據本發明一實施例的濕式基板表面處理工藝中，將圖1A中所示的基板1浸積處理溶液中18小時。此時，處理溶液的溫度優選保持在約室溫（25℃）至約120℃。
在乾法中，沉積抑製劑化合物在真空室中蒸發或昇華並供應給待處理的基板。根據沉積抑製劑化合物的蒸氣壓和分子量，可以在分散在甲苯或THF等溶劑中後蒸發，但更優選通過直接加熱來蒸發或昇華化合物以增加沉積抑製劑化合物分子吸附到基板上的比率。在乾法中，室中的溫度優選地保持在約室溫（25℃）至約300℃。此外，可以使用諸如N
2、Ar、He、和/或H
2的載氣。
如上所述，通過測量經表面處理的基板1的水接觸角（Water Contact Angle）來確認沉積抑製劑化合物對基板1的吸附程度。
由鎢（W）製成的金屬層20的表面區域的接觸角在濕式基板表面處理工藝前為37°左右，但接觸角在通過含有沉積抑製劑化合物的處理溶液的濕式處理後增加至140°。
可是，由氧化矽膜製成的誘電體層10的表面區域的接觸角在濕式基板表面處理之前為10°左右，並增加到45°左右。由此，如圖1B所示，與氧化矽膜誘電體層10的表面區域相比，在鎢金屬層20的表面區域上吸附了相對較多的沉積抑製劑化合物分子，但是可以看出在氧化矽膜誘電體層10的表面區域也發生了一些吸附。這表明在後續薄膜沉積工藝中，金屬氧化物薄膜沉積到相對於金屬層20的表面區域的氧化矽膜誘電體層10的表面區域的選擇度可能不夠大。
另一方面，當基板表面處理工藝通過乾法進行時，由鎢（W）製成的金屬層20的表面區域的接觸角在乾式基板表面處理工藝之前為37°左右，但經過乾式表面處理後增加至117°。
可是，可以得知，由氧化矽膜製成的誘電體層10的表面區域的接觸角在乾式基板表面處理之前為10°左右，並大大增加到94°左右，使得在與濕式基板表面處理相比，在乾式基板表面處理時，相對大量的沉積抑製劑化合物分子被吸附到氧化矽膜誘電體層10的表面區域。這大概是因為乾式基板表面處理工藝的溫度高於濕式基板表面處理工藝的溫度。因此，當基板表面處理工藝通過乾法進行時，後續薄膜沉積的選擇度可遠低於通過濕法的基板表面處理工藝的選擇度。
因此，在本發明中，在通過沉積抑製劑的濕式或乾式基板表面處理工藝之後，並在進行薄膜沉積工藝之前，實施用於選擇性去除吸附在氧化矽膜誘電體層10上的沉積抑製劑化合物分子的後處理工藝。
即，在根據本實施例的基板處理方法中，在使用沉積抑製劑的濕式或乾式基板表面處理後，實施以含有HF的後處理劑處理基板表面的後處理工藝。
例如，如圖1C所示，在沉積抑製劑化合物分子通過乾法吸附在基板1的表面上的狀態下，進行將基板1浸積在包括HF的稀釋溶液（10％HF溶液）中（浸積時間：1秒）的後處理工藝。表1示出這樣的後處理工藝前後的接觸角根據基板表面類型的變化。
從表1的結果可以看出，氧化矽膜誘電體層10的表面區域的接觸角在通過包括沉積抑製劑化合物的處理組合物的乾式基板表面處理工藝緊接之後為94°左右，但在通過含HF的後處理劑的後處理工藝後，氧化矽膜誘電體層10的表面的接觸角減小至19°左右。相比之下，由鎢（W）製成的金屬層表面的接觸角從後處理工藝前的117°左右減少至111°左右。此外，如圖1D所示，可以看出吸附在氧化矽膜誘電體層10的表面上的沉積抑製劑化合物的分子通過使用HF的濕式後處理工藝實際上被選擇性去除。
因此，在使用HF的濕式後處理工藝之後，與鎢金屬層20的表面區域相比，沉積抑製劑能夠選擇性從氧化矽膜誘電體層10的表面去除的原因估計是因為沉積抑製劑在氧化矽膜誘電體層10上的吸附密度相對於沉積抑製劑在鎢金屬層20上的吸附密度較小，含HF的後處理溶液40容易滲透到基板表面，並且氧化矽膜誘電體層10比鎢金屬層20更容易被含HF的後處理溶液蝕刻。但是，本發明不限於這種本發明的後處理工藝的作用原理。
這樣的通過含HF的後處理劑選擇性去除沉積抑製劑的程度可根據含HF的後處理溶液的濃度和和後處理工藝時間而變化，並且在根據本發明的基板處理方法中，後處理工藝中含HF的後處理溶液的濃度可以為5％至15％、8％至15％，更具體地，可以是10%前後或約10%。
例如，如圖3所示，在將後處理工藝時間保持在1秒的狀態下，將後處理溶液的濃度從1%HF改變為20%HF，同時測量並確認接觸角根據基板上的表面區域的組成的變化，在氧化矽膜表面的情況下，接觸角一般隨著後處理溶液濃度的增加而減小（即，隨著後處理溶液中HF濃度的增加，更多吸附在氧化矽膜表面的沉積抑製劑化合物分子被去除），當濃度大於5%HF時，接觸角的斜率開始增大，當濃度大於8%HF時，接觸角迅速減小（即更多的吸附在氧化矽膜表面的沉積抑製劑化合物分子被去除）。
相比之下，可以看出，與氧化矽膜誘電體層10相比，如鎢（W）的金屬層20的表面區域具有非常小的接觸角變化，即使含HF的後處理溶液的濃度增加。
因此，通過將含HF的後處理溶液的濃度設置為5%或8%或更高，可以大大提高基板上氧化矽誘電體層10表面區域和鎢金屬層20表面區域之間薄膜的沉積選擇度。相反，當含HF的後處理溶液的濃度設定為小於5％時，由於吸附在氧化矽膜誘電體層表面上的沉積抑製劑的去除不充分，導致對於鎢金屬層表面的沉積選擇度不夠大。
另一方面，當含HF的後處理溶液的濃度高於15%時，接觸角的減小（選擇度增加）幾乎不會發生，但是氧化矽膜誘電體層的蝕刻程度增加超過所需，使得在半導體設計中可能無法維持氧化矽膜誘電體層的厚度。
此外，在後處理工藝中使用的含有HF的稀釋溶液的濃度可根據後處理工藝時間而變化。例如，當延長後處理工藝時間時，可以降低去除相同程度的沉積抑製劑所需的含有HF的稀釋溶液的濃度，相反，當後處理工藝時間縮短時，優選增加去除相同程度的沉積抑製劑所需的含有HF的稀釋溶液的濃度。
在本實施例中，後處理工藝時間設定為1秒，但本發明不限於此，並且根據後處理工藝中使用的含有HF的稀釋溶液的濃度，可在0.5秒至5秒範圍內調節。
此外，在本實施例中，以通過含有HF的稀釋溶液的濕法進行後處理工藝，但本發明不限於此，且使用含有HF的後處理氣體的乾式或氣相後處理工藝也是可能的。
在使用HF的後處理工藝之後，如圖1E概略所示，通過將基板1露出於沉積氣體，相對於金屬層20選擇性沉積金屬氧化物膜13在誘電體層10上。金屬氧化物膜13可以含有SiO
2、HfO
2、ZrO
2、或Al
2O
3，並在本實施例中，形成氧化矽膜作為金屬氧化物膜13。金屬氧化物膜13可以通過例如ALD或等離子強化ALD（PEALD）沉積，但是更優選通過ALD沉積。
例如，金屬氧化物膜13可以通過將經本發明的含有HF的稀釋溶液後處理的基板1交替露出於含金屬前驅體（在SiO
2的情況下，可以使用甲矽烷、乙矽烷等高階矽烷、新戊矽烷（NPS；Neopentasilane）、3MS等烷基矽烷、MCS、HDCS等鹵代矽烷、DIPAS、BEMAS、3DMAS、TSA等氨基矽烷，其中，優選使用氨基矽烷）和氧化劑（例如，H
2O、H
2O
2、等離子激發O
2或O
3）而通過ALD堆積。
當以乾法進行通過沉積抑製劑處理組合物的基板表面處理工藝和通過含有HF的後處理劑的後處理工藝時，這些處理工藝和後處理工藝可以集成到金屬氧化物膜沉積工藝，例如ALD工藝中。例如，在用吹掃氣體吹掃ALD反應室後，通過在第一脈衝中引入包括沉積抑製劑化合物的處理組合物來乾式或氣相處理基板表面（例如，將沉積抑製劑化合物分子吸附到基板表面上），在第二脈衝中引入含有HF的氣相後處理劑來後處理基板表面，在第三脈衝中引入含矽前驅體來將含矽前驅體吸附到基板的誘電體層10的表面區域上，並在第四脈衝中供應供氧反應劑來通過與含矽前驅體反應，在基板的誘電體層10的表面區域上選擇性形成金屬氧化物膜13，例如氧化矽膜。此時，每個脈衝的持續時間優選為約1.5秒至約3.0秒。
當在誘電體層10的表面區域形成期望的厚度的金屬氧化物膜13時，如圖1F所示，從基板1的金屬層20的表面區域去除沉積抑製劑的自組裝單層30。此時，可以通過濕法或乾法進行自組裝單層30的去除。作為濕法，可以使用乙醇或異丙醇超聲波清洗。在乾法中，可通過將基板加熱至約400℃至約600℃和/或通過等離子體處理來去除自組裝單層30。在等離子體處理中，自組裝單層30可以通過露出於由等離子體源激發的氫氣（H
2）、由等離子體源激發的氧氣（O
2）、或其組合而從基板1中去除。
通過這種選擇性沉積的方法，如圖1F所示，選擇性沉積的金屬氧化物膜13在金屬層20上形成自對准通孔40。即，根據本發明一實施例，可以在不使用光刻工藝和蝕刻工藝的情況下形成自對准通孔40。
已經出於例示和說明的目的公開本發明的實施例的上述描述。這並非旨在限於或包括所公開的準確形式。本說明書和所附發明申請專利範圍包括僅用於說明目的的術語，不應被解釋為限制。本領域技術人員將得知，通過考慮上述教示，許多修改和變化是可能的。本領域的技術人員將認識到圖中所示的各種組件的各種等效組合和替代。因此，本發明的範圍旨在不受該詳細說明的限制，而是由所附發明申請專利範圍限制。
1:基板
10:誘電體層（氧化矽膜層）
13:金屬氧化物膜膜（氧化矽物膜）
15:擴散阻擋層
20:金屬層（鎢層）
30:自組裝單層
40:通孔
［圖1A至圖1F］為用於說明根據本發明一實施例的基板處理方法和選擇性沉積方法的概略剖面圖。
［圖2］為示出根據本發明一實施例的基板處理方法中使用的沉積抑製劑化合物的概略結構的圖。
［圖3］為示出在執行根據本發明一實施例的基板處理方法的後處理工藝後的後處理組合物的各濃度的基板表面區域的接觸角的圖表。
1:基板
10:誘電體層(氧化矽膜層)
15:擴散阻擋層
20:金屬層(鎢層)
30:自組裝單層
40:通孔
Claims (17)
- 一種基板處理方法，包括： 提供一種基板，其包括第一表面區域和具有與所述第一表面區域不同的表面狀態的第二表面區域； 將所述基板露出於包括沉積抑製劑的基板表面處理組合物；以及 將所述基板露出於包括HF的後處理組合物。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，將所述基板露出於所述後處理組合物包括將所述基板浸積（dipping）在包括HF的液相後處理組合物中。
- 根據請求項2所述的基板處理方法，其中，所述液相後處理組合物為5%至15%的HF稀釋溶液。
- 根據請求項3所述的基板處理方法，其中，所述液相後處理組合物為10%的HF稀釋溶液。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，將所述基板露出於所述後處理組合物包括將包括HF的氣相後處理組合物供應到所述基板上。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，所述沉積抑製劑具有對所述第一表面區域和所述第二表面區域不同吸附度的頭部、設置在與所述頭部相對側的端部的末端部、以及連接所述頭部和所述末端部的主體部。
- 根據請求項6所述的基板處理方法，其中，所述頭部包括硫醇或膦酸（phosphonic acid）。
- 根據請求項6所述的基板處理方法，其中，所述頭部具有復數個的頭部基團。
- 根據請求項6所述的基板處理方法，其中，所述主體部包括被F取代或未取代的C4至C18亞烷基組成的鏈結構體。
- 根據請求項9所述的基板處理方法，其中，所述主體部具有復數個的所述鏈結構體。
- 根據請求項9所述的基板處理方法，其中，所述末端部具有對應於所述主體部的所述鏈結構體的非反應性部分， 所述非反應性部分為-CH 3或-CF 3。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，所述將基板露出於基板表面處理組合物包括將所述基板浸積在液相的基板表面處理組合物。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，所述將基板露出於基板表面處理組合物包括將氣相的基板表面處理組合物供應到所述基板上。
- 根據請求項1所述的基板處理方法，其中，所述第一表面區域為導電性或金屬性表面區域，並且所述第二表面區域為誘電性表面區域。
- 一種選擇性沉積方法,其用於在基板上區域選擇性沉積薄膜，所述方法包括： 以根據請求項1至14中任一項所述的基板處理方法對基板進行處理；以及 將經處理的所述基板露出於沉積反應物氣體來選擇性地在所述基板的第一表面區域或第二表面區域上沉積薄膜。
- 根據請求項15所述的選擇性沉積方法，其中，所述第一表面區域為導電性或金屬性表面區域，並且所述第二表面區域為誘電性表面區域， 在所述第二表面區域上選擇性沉積所述薄膜，其包括含矽膜、含鉿膜、或含釕膜。
- 根據請求項15所述的選擇性沉積方法，其中，所述薄膜通過原子層沉積（ALD；Atomic layer deposition）或化學氣相沉積（CVD；Chemical vapor deposition）方法沉積。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2022-0037245 | 2022-03-25 | ||
| KR20220037245 | 2022-03-25 | ||
| KR10-2023-0019757 | 2023-02-15 | ||
| KR1020230019757A KR20230139306A (ko) | 2022-03-25 | 2023-02-15 | 기판 처리 방법 및 이를 사용한 선택적 증착 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202338923A true TW202338923A (zh) | 2023-10-01 |
Family
ID=88219665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112109553A TW202338923A (zh) | 2022-03-25 | 2023-03-15 | 基板處理方法及使用其的選擇性沉積方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230323528A1 (zh) |
| JP (1) | JP2023143793A (zh) |
| TW (1) | TW202338923A (zh) |
-
2023
- 2023-02-24 US US18/113,974 patent/US20230323528A1/en active Pending
- 2023-03-15 JP JP2023040352A patent/JP2023143793A/ja active Pending
- 2023-03-15 TW TW112109553A patent/TW202338923A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023143793A (ja) | 2023-10-06 |
| US20230323528A1 (en) | 2023-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11821085B2 (en) | Methods of selective atomic layer deposition | |
| TWI759365B (zh) | 將薄膜及氧化金屬薄膜沉積於基板表面上之方法 | |
| US8945305B2 (en) | Methods of selectively forming a material using parylene coating | |
| JP6202798B2 (ja) | 酸化アンチモン膜の原子層堆積 | |
| US11515155B2 (en) | Methods for enhancing selectivity in SAM-based selective deposition | |
| TW201908508A (zh) | 在金屬表面上沉積阻擋層的方法 | |
| US9859128B2 (en) | Self-aligned shielding of silicon oxide | |
| US9875907B2 (en) | Self-aligned shielding of silicon oxide | |
| US10366878B2 (en) | Selective deposition through formation of self-assembled monolayers | |
| KR20170055924A (ko) | SiOCN 박막들의 형성 | |
| JP2008010888A (ja) | 基板上に堆積された膜組成物及びその半導体デバイス | |
| TW201943880A (zh) | 在基板上形成層以應用於選擇性沉積製程之基板處理方法 | |
| US20220064784A1 (en) | Methods of selective deposition | |
| TW202338923A (zh) | 基板處理方法及使用其的選擇性沉積方法 | |
| KR20220145769A (ko) | 포토레지스트 언더레이어 상에 접착 층을 형성하기 위한 방법 및 이를 포함한 구조체 | |
| KR20230139306A (ko) | 기판 처리 방법 및 이를 사용한 선택적 증착 방법 | |
| US20230002890A1 (en) | Multiple surface and fluorinated blocking compounds | |
| US20220139703A1 (en) | New precursors for selective atomic layer deposition of metal oxides with small molecule inhibitors | |
| CN117199117A (zh) | 具有复合接触结构的半导体元件 |