WO2021015030A1 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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protective film
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wafer
forming
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幸吉 広城
村松　誠
興司 香川
賢治 関口
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.
  • the present disclosure provides a technique capable of reducing the number of exposures in a technique for forming a pattern on a substrate.
  • the substrate treatment method includes a step of forming a protective film, a step of depositing an insulating material, a step of removing the protective film, and a step of depositing a metal material.
  • a protective film is formed on the surface of the metal film by using a film-forming material that selectively adsorbs the metal film and the insulating film exposed on the surface of the substrate.
  • the insulating material is deposited on the surface of the insulating film by using an atomic layer deposition method.
  • the step of removing the protective film is to remove the protective film from the surface of the metal film after the step of depositing the insulating material.
  • the step of depositing the metal material is to deposit the metal material on the surface of the metal film after the step of removing the protective film.
  • the number of exposures can be reduced in the technique of forming a pattern on a substrate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a wafer configuration according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing experimental results regarding the protective film forming treatment according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the protective film forming portion according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the insulating film forming portion according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the protective film removing portion according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the metal film forming portion according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a wafer configuration according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing experimental results regarding the protective film forming treatment according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure executed by the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a wafer after the protective film forming treatment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a wafer after the insulating material deposition treatment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a wafer after the protective film removal treatment.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a wafer after the metal material deposition treatment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example in which the oxide film removing treatment, the protective film forming treatment, the insulating material deposition treatment, the protective film removal treatment, and the metal material deposition treatment are repeated.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a wafer on which a metal film and an insulating film having a desired film thickness are formed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a wafer configuration according to the embodiment.
  • the substrate processing device 1 includes a protective film forming section 10, an insulating material depositing section 20, a protective film removing section 30, a metal material depositing section 40, and a control device 50.
  • the substrate processing apparatus 1 performs patterning on the wafer W shown in FIG. 2 without using an exposure machine.
  • the wafer W is a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or the like, and the metal film M1 and the insulating film M2 are exposed on the surface.
  • the metal film M1 and the insulating film M2 are alternately formed along the plate surface of the wafer W.
  • the metal material forming the metal film M1 is any one of osmium, iridium, rhodium and ruthenium.
  • the metal material forming the metal film M1 may be an alloy containing at least one of osmium, iridium, rhodium and ruthenium.
  • the metal material forming the metal film M1 may include at least one of osmium, iridium, rhodium and ruthenium, as well as a non-metal material such as silicon. In this case, the proportion of the non-metallic material in the metallic material is preferably 20% or less.
  • the insulating film M2 is, for example, an interlayer insulating film, and is formed of, for example, a silicon-based insulating film or a metal oxide film-based insulating film.
  • a silicon-based insulating film for example, a silicon oxide film, a silicon thermal oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like can be used.
  • the metal oxide film for example, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, a zirconium oxide film, or the like can be used.
  • the protective film forming portion 10 uses a film forming material that selectively adsorbs to the metal film M1 among the metal film M1 and the insulating film M2 exposed on the surface of the wafer W, and protects the surface of the metal film M1. To form.
  • the film-forming material according to the embodiment is a material containing a sulfur atom.
  • film forming materials thiol (R 1 -SH), disulfide (R 2 -S-S-R 3), thiocyanate (R 4 -SCN), and the like.
  • R 1 to R 4 independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group.
  • the substituted alkyl group is, for example, a halogen-substituted alkyl group.
  • the sulfur atom contained in the film-forming material can be bonded to the metal film M1 containing any one of osmium, iridium, rhodium and ruthenium.
  • the film-forming material can selectively form a film (hereinafter, referred to as "protective film") with respect to the surface of the metal film M1.
  • the protective film is a monolayer film.
  • a monolayer film is one in which only one molecule is adsorbed on the surface of an object.
  • the protective film formed by the film-forming material may be a multilayer film.
  • the multilayer film is a film formed by laminating and adsorbing molecules, for example, a molecule having a functional group capable of adsorbing at a plurality of positions of the molecule.
  • the film forming material is supplied to the surface of the wafer W in a state where the atmosphere in contact with the surface of the wafer W is maintained in the deoxidized atmosphere. As a result, the film can be suitably formed on the surface of the metal film M1.
  • the "deoxidized atmosphere” is an atmosphere having an oxygen concentration of 50 ppm or less. More preferably, the “deoxidized atmosphere” is an atmosphere having an oxygen concentration of 10 ppm or less.
  • the process of supplying the film forming material to the surface of the wafer W (hereinafter, referred to as “protective film forming process”) is performed by using the film forming material or the wafer W at room temperature (hereinafter, referred to as “protective film forming process”).
  • the temperature was raised to a temperature higher than 21 ° C.).
  • the time required for the protective film forming process can be shortened.
  • the "temperature higher than room temperature” is a temperature of 25 ° C. or higher. More preferably, the “temperature higher than room temperature” is a temperature of 36 ° C. or higher.
  • FIG. 3 is a diagram showing experimental results regarding the protective film forming treatment according to the embodiment.
  • the inventor of the present application is an experiment in which a film is formed on the surface of cobalt by supplying ODT (octadecanethiol) as a film forming material to a silicon wafer (hereinafter referred to as "sample") in which cobalt is exposed on the surface.
  • ODT octadecanethiol
  • sample silicon wafer
  • the ODT was supplied to the sample in a state of being diluted to 0.01 mol / L with IPA (isopropyl alcohol).
  • the ODT supply time is 1 minute.
  • the inventor of the present application supplies an etching solution (HCl) to the surface of the sample in order to remove the natural oxide film formed on the surface of the cobalt before supplying the ODT to the sample, and the surface of the cobalt. (Natural oxide film) was etched by about 2 nm.
  • HCl etching solution
  • the process of supplying the etching solution to the surface of the sample and the process of supplying the ODT to the surface of the sample were performed in a glove box in which the oxygen concentration was adjusted.
  • the inventor of the present application performed the above two treatments after adjusting the oxygen concentration in the glove box to 200 ppm or 10 ppm by supplying nitrogen into the glove box. Further, the inventor of the present application performed the above two treatments at room temperature (21 ° C.), that is, in a state where the temperature was not raised and in a state where the temperature was raised to 36 ° C.
  • the contact angle of the cobalt surface was 40 ° before ODT supply.
  • the contact angle of the cobalt surface after supplying the ODT is 95 °, which is considerably larger than the contact angle of 109 ° when the ODT is completely adsorbed on the surface. small.
  • the contact angle of the cobalt surface after ODT supply is 102 ° when treated at room temperature and 109 ° when treated at 36 ° C, which are compared with those before ODT supply.
  • the inventor of the present application has conducted a similar experiment at an oxygen concentration of 50 ppm, and confirmed that good results can be obtained as in the case of an oxygen concentration of 10 ppm.
  • the inventor of the present application performed a process of supplying a rinse solution to the sample after supplying the ODT.
  • DIW deionized water
  • IPA IPA
  • the contact angle of the cobalt surface after the rinse solution was supplied was 90 °.
  • the contact angle of the cobalt surface after the rinse solution was supplied was 109 °, which was the same as the contact angle before the rinse.
  • the ODT film is preferably formed on the surface of the cobalt as compared with the case where the ODT is supplied at room temperature.
  • the inventor of the present application has conducted a similar experiment at a processing temperature of 25 ° C., and has confirmed that good results can be obtained as in the case of a processing temperature of 36 ° C.
  • the inventor of the present application conducted an experiment in which a film formed on the cobalt surface was removed by supplying a reducing agent to the sample after the rinse solution was supplied.
  • a reducing agent dithiothreitol
  • DTT dithiothreitol
  • the protective film forming treatment is preferably performed in a deoxidized atmosphere and in a heated environment. Further, it is preferable to use a reducing agent such as DTT for removing the film formed on the surface of the metal film M1.
  • a reducing agent such as DTT
  • the film is removed from the surface of the metal film M1 by causing an exchange reaction between the film formed on the surface of the metal film M1 and the reducing agent.
  • the reducing agent include 2-mercaptoethanol, 2-mercaptoethylamine hydrochloride, TCEP-HCl (Tris (2-carboxyethyl) phosphine Hydrochloride), and the like, in addition to DTT.
  • the insulating material depositing portion 20 performs an insulating material deposition treatment for depositing the insulating material on the surface of the insulating film M2 on the wafer W in which the protective film is formed on the surface of the metal film M1 by the protective film forming portion 10.
  • the insulating material depositing portion 20 is a film forming treatment apparatus, and the insulating material is deposited on the surface of the insulating film M2 by using an atomic layer deposition method (ALD: Atomic Layer Deposition). In such an insulating material deposition treatment, the surface of the metal film M1 is covered with a protective film. Therefore, according to the substrate processing apparatus 1, it is possible to prevent the insulating material from being deposited on the surface of the metal film M1.
  • the protective film removing unit 30 performs a protective film removing process for removing the protective film from the surface of the metal film M1 on the wafer W on which the insulating material is deposited on the surface of the insulating film M2 by the insulating material depositing unit 20.
  • the protective film removing unit 30 protects the surface of the metal film M1 by supplying a reducing agent such as DTT, 2-mercaptoethanol, 2-mercaptoethylamine hydrochloride, TCEP-HCl, etc. described above to the surface of the wafer W.
  • the membrane can be removed.
  • the metal material depositing portion 40 performs a metal material deposition treatment for depositing a metal material on the surface of the metal film M1 on the wafer W after the protective film has been removed from the surface of the metal film M1.
  • the metal material depositing portion 40 is a plating processing apparatus, and a metal material is deposited on the surface of the metal film M1 by using an electrolytic plating method or an electroless plating method.
  • the control device 50 is a device that controls the operation of the substrate processing device 1.
  • the control device 50 is, for example, a computer, and includes a control unit 51 and a storage unit 52.
  • the storage unit 52 stores a program that controls various processes such as an etching process.
  • the control unit 51 controls the operations of the protective film forming unit 10, the insulating material depositing unit 20, the protective film removing unit 30, and the metal material depositing unit 40 by reading and executing the program stored in the storage unit 52.
  • the control unit 51 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), or the like
  • the storage unit 52 is, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), or the like.
  • Such a program may be recorded on a storage medium readable by a computer, and may be installed from the storage medium in the storage unit 52 of the control device 50.
  • Examples of storage media that can be read by a computer include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnet optical disk (MO), and a memory card.
  • the substrate processing apparatus 1 repeatedly performs the treatments by the protective film forming portion 10, the insulating material depositing portion 20, the protective film removing portion 30, and the metal material depositing portion 40 described above to bottom up the metal film M1 and the insulating film M2. To go. As a result, the substrate processing apparatus 1 can form a pattern having the metal film M1 and the insulating film M2 having a desired film thickness on the wafer W without using an exposure machine.
  • osmium, iridium, rhodium, and ruthenium which are candidates for the metal material forming the metal film M1 are less likely to undergo electromigration than, for example, cobalt. Therefore, when the metal film M1 is formed using these metals, the step of forming a barrier metal for preventing the diffusion of atoms around the metal film M1 can be omitted. Therefore, according to the substrate processing apparatus 1, a step of bottoming up the metal film M1 and the insulating film M2 by repeating the treatment by the protective film forming portion 10, the insulating material depositing portion 20, the protective film removing portion 30, and the metal material depositing portion 40. Can be easily performed.
  • the candidates for the metal material forming the metal film M1 are not limited to osmium, iridium, rhodium and ruthenium.
  • the metal material forming the metal film M1 is any one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium. May be good.
  • gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, palladium and platinum also have the property of binding to sulfur atoms.
  • the metal material forming the metal film M1 may be an alloy containing at least one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium. ..
  • the metal material forming the metal film M1 is at least one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium, as well as non-metals such as silicon. It may contain a system material. In this case, the proportion of the non-metallic material in the metallic material is preferably 20% or less.
  • the substrate processing apparatus 1 may include a loading / unloading station on which a carrier capable of accommodating a plurality of wafers W is placed. Further, the substrate processing apparatus 1 sequentially conveys the wafer W carried in via the carry-in / out station to the protective film forming portion 10, the insulating material depositing portion 20, the protective film removing portion 30, and the metal material depositing portion 40. It may have a part.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the protective film forming portion 10 according to the embodiment.
  • the protective film forming unit 10 includes a chamber 11, a substrate holding mechanism 12, a deoxidized atmosphere maintaining unit 13, a processing fluid supply unit 14, a lower supply unit 15, and a recovery cup 16. Be prepared.
  • the chamber 11 houses the substrate holding mechanism 12, the deoxidized atmosphere maintaining unit 13, the processing fluid supply unit 14, the lower supply unit 15, and the recovery cup 16.
  • An FFU (Fan Filter Unit) 111 is provided on the ceiling of the chamber 11.
  • the FFU 111 forms a downflow in the chamber 11.
  • the FFU 111 is connected to the downflow gas supply source 113 via a valve 112.
  • the FFU 111 discharges the downflow gas (for example, nitrogen or dry air) supplied from the downflow gas supply source 113 into the chamber 11.
  • the substrate holding mechanism 12 includes a main body 121 through which the under plate 151 of the lower supply portion 15 described later is inserted, and a holding member 122 provided in the main body 121 and holding the wafer W in a state of being separated from the under plate 151.
  • the holding member 122 includes a plurality of support pins 123 that support the back surface of the wafer W, and the wafer W is held horizontally by having the support pins 123 support the back surface of the wafer W.
  • the wafer W is supported by the support pin 123 with the surface on which the metal film M1 and the insulating film M2 are formed facing upward.
  • the substrate holding mechanism 12 includes a drive unit 124 that rotates the main body portion 121 around a vertical axis.
  • the substrate holding mechanism 12 can rotate the wafer W held by the holding member 122 around the vertical axis by rotating the main body 121 using the driving unit 124.
  • the substrate holding mechanism 12 is not limited to the type that supports the wafer W from below as described above, but may be a type that holds the wafer W from the side, or the wafer W is supported from below like a vacuum chuck. It may be a type that adsorbs and holds.
  • the oxygen scavenger atmosphere maintaining unit 13 includes a top plate 131, an arm 132 that horizontally supports the top plate 131, and a drive unit 133 that swivels and raises and lowers the arm 132.
  • the top plate 131 is formed in a size that covers the surface of the wafer W.
  • An opening 134 through which the nozzle 141 included in the processing fluid supply unit 14 is inserted is provided in the central portion of the top plate 131.
  • the processing fluid such as the film forming material is supplied from the opening 134 to the central portion of the wafer W.
  • the top plate 131 includes a heating unit 135.
  • the deoxidizing atmosphere maintaining unit 13 can change the distance between the top plate 131 and the wafer W by raising and lowering the arm 132 using the driving unit 133. Specifically, the deoxidizing atmosphere maintaining unit 13 is located between a processing position that is close to the surface of the wafer W and covers the upper part of the wafer W, and a retracting position that is separated from the surface of the wafer W and opens the upper part of the wafer W. Move the top plate 131.
  • the processing fluid supply unit 14 includes a nozzle 141, an arm 142 that horizontally supports the nozzle 141, and a drive unit 143 that swivels and raises and lowers the arm 142.
  • the nozzle 141 is connected to the oxide film removing liquid supply source 145a via the flow rate regulator 144a.
  • the oxide film removing solution supplied from the oxide film removing solution supply source 145a is an etching solution capable of removing an oxide film such as a natural oxide film formed on the metal film M1.
  • an etching solution for example, dilute hydrochloric acid or the like is used.
  • the nozzle 141 is connected to the rinse liquid supply source 145b via the flow rate regulator 144b.
  • the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source 145b is, for example, DIW.
  • the nozzle 141 is connected to the protective film forming treatment liquid supply source 145c via the flow rate regulator 144c and the heating unit 146.
  • the protective film-forming treatment liquid supplied from the protective film-forming treatment liquid supply source 145c is, for example, a solution obtained by diluting the film-forming material with an organic solvent such as IPA.
  • the film-forming material for example, thiol, disulfide, thiocyanate and the like are used.
  • the protective film forming treatment liquid supplied from the protective film forming treatment liquid supply source 145c is discharged from the nozzle 141 in a state of being heated to a desired temperature, specifically, a temperature of 25 ° C. or higher by the heating unit 146.
  • Oxygen may be dissolved in the oxide film removing solution, rinsing solution, organic solvent and protective film forming treatment solution.
  • the oxygen concentration in the oxide film removing solution, the rinsing solution, the organic solvent and the protective film forming treatment solution is preferably low. Therefore, the protective film forming unit 10 uses a deoxidized oxide film removing solution, a rinsing solution, an organic solvent, and a protective film forming treatment solution. As a result, oxidation of the surface of the metal film M1 can be more reliably suppressed.
  • the protective film forming section 10 includes a deoxidizing section that reduces the oxygen concentration in the oxide film removing solution, the rinsing solution, the organic solvent, and the protective film forming treatment solution by bubbling with an inert gas such as nitrogen. You may be.
  • the flow rate regulators 144a to 144c are configured to include an on-off valve, a flow rate control valve, a flow meter, and the like.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a plurality of nozzles and separates the oxide film removing liquid, the protective film forming treatment liquid, and the like. It may be configured to discharge from a nozzle.
  • the lower supply unit 15 includes an under plate 151 that is inserted through the main body 121 of the substrate holding mechanism 12 and is arranged below the wafer W, and a drive unit 152 that raises and lowers the under plate 151.
  • the under plate 151 is a member formed in a size that covers the back surface of the wafer W. Inside the under plate 151, a flow path 153 that vertically penetrates the under plate 151 is formed. A heating fluid supply source 155 is connected to the flow path 153 via a flow rate regulator 154. The heating fluid supplied from the heating fluid supply source 155 is used to heat the wafer W. As the heating fluid, for example, an inert gas such as nitrogen is used. The heating fluid may be a heated liquid.
  • the lower supply unit 15 supplies the heating fluid supplied from the heating fluid supply source 155 to the back surface of the wafer W by discharging it from the flow path 153 of the under plate 151.
  • the wafer W can be heated to a desired temperature, specifically, a temperature of 25 ° C. or higher.
  • the recovery cup 16 is arranged so as to surround the substrate holding mechanism 12, and collects the processing liquid scattered from the wafer W by the rotation of the main body 121 and the holding member 122 of the substrate holding mechanism 12.
  • a drainage port 161 is formed at the bottom of the recovery cup 16, and the treatment liquid collected by the recovery cup 16 is discharged from the drainage port 161 to the outside of the substrate processing device 1.
  • an exhaust port 162 is formed at the bottom of the recovery cup 16, to discharge the downflow gas supplied from the FFU 111 to the outside of the substrate processing device 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the insulating material depositing portion 20 according to the embodiment.
  • the insulating material depositing portion 20 as the film forming processing apparatus includes a processing chamber (chamber) 21 formed in a tubular shape (for example, a cylindrical shape) made of metal (for example, aluminum).
  • a processing chamber (chamber) 21 formed in a tubular shape (for example, a cylindrical shape) made of metal (for example, aluminum).
  • a mounting table 22 for mounting the wafer W is provided.
  • the mounting table 22 is formed of aluminum or the like into a substantially columnar shape (for example, a columnar shape).
  • the mounting table 22 can be provided with various functions as needed, such as an electrostatic chuck that attracts and holds the wafer W by electrostatic force, a temperature adjusting mechanism such as a heater and a refrigerant flow path, and the like.
  • a plate-shaped dielectric 23 made of, for example, quartz glass or ceramic is provided on the ceiling of the processing chamber 21 so as to face the mounting table 22.
  • the plate-shaped dielectric 23 is formed in a disk shape, for example, and is airtightly attached so as to close the opening formed in the ceiling portion of the processing chamber 21.
  • the processing chamber 21 is provided with a gas supply unit 24 that supplies a processing gas or the like for processing the wafer W.
  • a gas introduction port 241 is formed on the side wall portion of the processing chamber 21, and a gas supply source 243 is connected to the gas introduction port 241 via a gas supply pipe 242.
  • a flow rate controller for controlling the flow rate of the processing gas for example, a mass flow controller 244 and an on-off valve 245, is interposed in the middle of the gas supply pipe 242.
  • the processing gas from the gas supply source 243 is controlled to a predetermined flow rate by the mass flow controller 244 and is supplied into the processing chamber 21 from the gas introduction port 241.
  • the gas supply unit 24 is represented by a single gas line for the sake of simplicity, but the gas supply unit 24 is not limited to the case of supplying the processing gas of a single gas type.
  • a plurality of gas types may be supplied as processing gas.
  • a plurality of gas supply sources may be provided to form a plurality of gas lines, and a mass flow controller may be provided in each gas line.
  • the raw material gas containing the constituent elements of the insulating material to be formed, the reaction gas that reacts with the raw material gas, the purge gas, and the like may be individually supplied.
  • An exhaust unit 25 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 21 is connected to the bottom of the processing chamber 21 via an exhaust pipe 211.
  • the exhaust unit 25 is composed of, for example, a vacuum pump so that the inside of the processing chamber 21 can be depressurized to a predetermined pressure.
  • a wafer loading / unloading inlet 212 is formed on the side wall portion of the processing chamber 21, and a gate valve 213 is provided at the wafer loading / unloading inlet 212.
  • a flat high-frequency antenna 26 and a shield member 27 covering the high-frequency antenna 26 are arranged on the upper side surface (outer surface) of the plate-shaped dielectric 23.
  • the high-frequency antenna 26 is roughly divided into an inner antenna element 261A arranged in the central portion of the plate-shaped dielectric 23 and an outer antenna element 261B arranged so as to surround the outer circumference thereof.
  • Each of the antenna elements 261A and 261B is formed in a spiral coil shape made of a conductor such as copper, aluminum, or stainless steel.
  • the shield member 27 has a tubular inner shield wall 271A provided between the antenna elements 261A and 261B so as to surround the inner antenna element 261A, and a tubular outer shield provided so as to surround the outer antenna element 261B. It has a wall 271B.
  • the upper side surface of the plate-shaped dielectric 23 is divided into an inner central portion (central zone) of the inner shield wall 271A and a peripheral edge portion (peripheral zone) between the shield walls 271A and 271B.
  • a disk-shaped inner shield plate 272A is provided so as to close the opening of the inner shield wall 271A.
  • a donut plate-shaped outer shield plate 272B is provided on the outer antenna element 261B so as to close the opening between the shield walls 271A and 271B.
  • High-frequency power supplies 28A and 28B are separately connected to the antenna elements 261A and 261B, respectively.
  • high frequencies of the same frequency or different frequencies can be applied to the antenna elements 261A and 261B.
  • a high frequency of a predetermined frequency for example, 40 MHz
  • a predetermined frequency for example, 40 MHz
  • an induced magnetic field is formed in the processing chamber 21.
  • the formed induced magnetic field excites the processing gas introduced into the processing chamber 21, and a donut-shaped plasma is generated in the central portion on the wafer W.
  • a high frequency of a predetermined frequency for example, 60 MHz
  • a predetermined frequency for example, 60 MHz
  • an induced magnetic field is formed in the processing chamber 21.
  • the formed induced magnetic field excites the processing gas introduced into the processing chamber 21, and another donut-shaped plasma is generated at the peripheral edge on the wafer W.
  • the high frequencies output from the high frequency power supplies 28A and 28B are not limited to the frequencies described above. For example, high frequencies of various frequencies such as 13.56 MHz, 27 MHz, 40 MHz, and 60 MHz can be supplied. However, it is necessary to adjust the electrical length of each of the antenna elements 261A and 261B according to the high frequency output from the high frequency power supplies 28A and 28B. It should be noted that the generation of plasma is not essential depending on the type of insulating material to be formed. If plasma generation is not required, the configuration of the high frequency antenna 26 and the like may be omitted.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the protective film removing unit 30 according to the embodiment.
  • the protective film removing unit 30 includes a chamber 31, a substrate holding mechanism 32, a liquid supply unit 33, and a recovery cup 34.
  • the chamber 31 accommodates the substrate holding mechanism 32, the liquid supply unit 33, and the recovery cup 34.
  • FFU311 is provided on the ceiling of the chamber 31.
  • the FFU311 forms a downflow in the chamber 31.
  • the FFU311 is connected to the downflow gas supply source 313 via a valve 312.
  • the FFU 311 discharges the downflow gas (for example, dry air) supplied from the downflow gas supply source 313 into the chamber 31.
  • the board holding mechanism 32 includes a rotation holding unit 321, a support column portion 322, and a driving unit 323.
  • the rotation holding portion 321 is provided substantially in the center of the chamber 31.
  • a holding member 324 for holding the wafer W from the side surface is provided on the upper surface of the rotation holding portion 321.
  • the wafer W is horizontally held by the holding member 324 in a state slightly separated from the upper surface of the rotation holding portion 321.
  • the strut portion 322 is a member extending in the vertical direction, the base end portion is rotatably supported by the drive portion 323, and the rotation holding portion 321 is horizontally supported at the tip portion.
  • the drive unit 323 rotates the strut portion 322 around a vertical axis.
  • the substrate holding mechanism 32 rotates the rotation holding portion 321 supported by the support column 322 by rotating the support column 322 using the drive unit 323, thereby causing the wafer W held by the rotation holding unit 321 to rotate.
  • Rotate The rotation holding unit 321 is not limited to the type that holds the wafer W from the side surface as described above, and may be a type that sucks and holds the wafer W from below, for example, a vacuum chuck.
  • the liquid supply unit 33 supplies various processing liquids to the wafer W held by the substrate holding mechanism 32.
  • the liquid supply unit 33 includes a nozzle 331, an arm 332 that horizontally supports the nozzle 331, and a swivel elevating mechanism 333 that swivels and elevates the arm 332.
  • the nozzle 331 is connected to the reducing agent supply source 335a via the flow rate regulator 334a.
  • the reducing agent supplied from the reducing agent supply source 335a is a reducing agent capable of removing the film formed on the surface of the metal film M1.
  • a reducing agent capable of removing the film formed on the surface of the metal film M1.
  • DTT 2-mercaptoethanol, 2-mercaptoethylamine hydrochloride, TCEP-HCl and the like are used.
  • the nozzle 331 is connected to the rinse liquid supply source 335b via the flow rate regulator 334b.
  • the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source 335b is, for example, DIW.
  • the recovery cup 34 is arranged so as to surround the rotation holding portion 321 and collects the processing liquid scattered from the wafer W due to the rotation of the rotation holding portion 321.
  • a drainage port 341 is formed at the bottom of the recovery cup 34, and the treatment liquid collected by the recovery cup 34 is discharged from the drainage port 341 to the outside of the protective film removing portion 30.
  • an exhaust port 342 is formed at the bottom of the recovery cup 34 to discharge the downflow gas supplied from the FFU 311 to the outside of the protective film removing portion 30.
  • the protective film forming portion 10 and the protective film removing portion 30 are separately provided, but the protective film forming portion 10 is provided with the function of the protective film removing portion 30.
  • the reducing agent supply source 335a may be connected to the nozzle 141 of the processing fluid supply unit 14 included in the protective film forming unit 10 via the flow rate regulator 334a.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the metal material depositing portion 40 according to the embodiment.
  • the metal material depositing portion 40 as a plating treatment apparatus is configured to perform liquid treatment including electroless plating treatment.
  • the metal material depositing portion 40 supplies the plating solution to the chamber 41, the holding portion 42 which is arranged in the chamber 41 and holds the wafer W horizontally, and the surface (upper surface) of the wafer W held by the holding portion 42. It is provided with a plating solution supply unit 43.
  • the holding portion 42 has a chuck member 421 that vacuum-sucks the lower surface (back surface) of the wafer W.
  • the chuck member 421 is a so-called vacuum chuck type.
  • a rotary motor 423 is connected to the holding portion 42 via a rotary shaft 422. When the rotary motor 423 is driven, the holding portion 42 rotates together with the wafer W.
  • the rotary motor 423 is supported by a base 424 fixed to the chamber 41.
  • a heating source such as a heater is not provided inside the holding portion 42.
  • the plating solution supply unit 43 has a plating solution nozzle 431 that discharges the plating solution to the wafer W held by the holding unit 42, and a plating solution supply source 432 that supplies the plating solution to the plating solution nozzle 431. ..
  • the plating solution supply source 432 is configured to supply the plating solution heated or temperature-controlled to a predetermined temperature to the plating solution nozzle 431 via the plating solution pipe 433.
  • the temperature at the time of discharging the plating solution from the plating solution nozzle 431 is, for example, 55 ° C. or higher and 75 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 70 ° C. or lower.
  • the plating solution nozzle 431 is held by the nozzle arm 46 and is configured to be movable.
  • the plating solution is, for example, a plating solution for autocatalytic (reduction type) electroless plating.
  • the plating solution contains, for example, metal ions and a reducing agent.
  • the metal ions contained in the plating solution are, for example, gold ions, silver ions, copper ions, iron ions, cobalt ions, nickel ions, zinc ions, rhodium ions, ruthenium ions, palladium ions, platinum ions, osmium ions, iridium ions and the like. is there.
  • the reducing agent contained in the plating solution is, for example, hypophosphorous acid, dimethylamine borane, glyoxylic acid and the like.
  • the metal material depositing portion 40 further includes a rinsing liquid supply unit 45 that supplies the rinsing liquid to the surface of the wafer W held by the holding unit 42.
  • the rinse liquid supply unit 45 has a rinse liquid nozzle 451 that discharges the rinse liquid to the wafer W held by the holding unit 42, and a rinse liquid supply source 452 that supplies the rinse liquid to the rinse liquid nozzle 451. ..
  • the rinse liquid nozzle 451 is held by the nozzle arm 46 and can move together with the plating liquid nozzle 431. Further, the rinse liquid supply source 452 is configured to supply the rinse liquid to the rinse liquid nozzle 451 via the rinse liquid pipe 453.
  • As the rinsing solution for example, DIW or the like can be used.
  • a nozzle moving mechanism (not shown) is connected to the nozzle arm 46.
  • a cup 471 is provided around the holding portion 42.
  • the cup 471 is formed in a ring shape when viewed from above, and when the wafer W rotates, it receives the processing liquid scattered from the wafer W and guides it to the drain duct 481.
  • An atmosphere blocking cover 472 is provided on the outer peripheral side of the cup 471 to prevent the atmosphere around the wafer W from diffusing into the chamber 41.
  • the atmosphere blocking cover 472 is formed in a cylindrical shape so as to extend in the vertical direction, and the upper end is open.
  • a lid 60 which will be described later, can be inserted into the atmosphere blocking cover 472 from above.
  • the wafer W held by the holding portion 42 is covered with the lid 60.
  • the lid 60 has a ceiling portion 61 and a side wall portion 62 extending downward from the ceiling portion 61.
  • the ceiling portion 61 includes a first ceiling plate 611 and a second ceiling plate 612 provided on the first ceiling plate 611.
  • a heater 63 is interposed between the first ceiling plate 611 and the second ceiling plate 612.
  • the first ceiling plate 611 and the second ceiling plate 612 are configured to seal the heater 63 so that the heater 63 does not come into contact with a treatment liquid such as a plating liquid.
  • a seal ring 613 is provided on the outer peripheral side of the heater 63, and the heater 63 is sealed by the seal ring 613.
  • a lid moving mechanism 70 is connected to the lid 60 via a lid arm 71.
  • the lid moving mechanism 70 moves the lid 60 in the horizontal direction and the vertical direction. More specifically, the lid moving mechanism 70 has a swivel motor 72 that moves the lid 60 in the horizontal direction, and a cylinder 73 that moves the lid 60 in the vertical direction.
  • the swivel motor 72 is mounted on a support plate 74 that is movable in the vertical direction with respect to the cylinder 73.
  • the swivel motor 72 of the lid moving mechanism 70 moves the lid 60 between an upper position arranged above the wafer W held by the holding portion 42 and a retracted position retracted from the upper position.
  • the upper position is a position that faces the wafer W held by the holding portion 42 at a relatively large interval, and is a position that overlaps the wafer W when viewed from above.
  • the retracted position is a position in the chamber 41 that does not overlap the wafer W when viewed from above.
  • the rotation axis of the swivel motor 72 extends in the vertical direction, and the lid 60 can swivel and move in the horizontal direction between the upper position and the retracted position.
  • the cylinder 73 of the lid moving mechanism 70 moves the lid 60 in the vertical direction to adjust the distance between the wafer W to which the plating solution is supplied and the first ceiling plate 611 of the ceiling portion 61. More specifically, the cylinder 73 positions the lid 60 at a lower position (a position shown by a solid line in FIG. 7) and an upper position (a position shown by a two-dot chain line in FIG. 7).
  • the heater 63 when the heater 63 is driven and the lid 60 is positioned at the lower position described above, the plating solution on the holding portion 42 or the wafer W is heated.
  • the inert gas (for example, nitrogen gas) is supplied to the inside of the lid 60 by the inert gas supply unit 66.
  • the inert gas supply unit 66 has a gas nozzle 661 that discharges the inert gas inside the lid 60, and an inert gas supply source 662 that supplies the inert gas to the gas nozzle 661.
  • the gas nozzle 661 is provided on the ceiling portion 61 of the lid 60, and discharges an inert gas toward the wafer W with the lid 60 covering the wafer W.
  • the ceiling portion 61 and the side wall portion 62 of the lid body 60 are covered with the lid body cover 64.
  • the lid cover 64 is placed on the second ceiling plate 612 of the lid 60 via the support portion 65. That is, a plurality of support portions 65 projecting upward from the upper surface of the second ceiling plate 612 are provided on the second ceiling plate 612, and the lid cover 64 is placed on the support portions 65.
  • the lid cover 64 can be moved in the horizontal direction and the vertical direction together with the lid 60.
  • an FFU 49 that supplies clean air (gas) around the lid 60 is provided.
  • the FFU 49 supplies air into the chamber 41 (particularly in the atmosphere blocking cover 472), and the supplied air flows toward the exhaust pipe 81.
  • a downflow through which this air flows downward is formed around the lid 60, and the gas vaporized from the treatment liquid such as the plating liquid flows toward the exhaust pipe 81 by this downflow. In this way, the vaporized gas from the treatment liquid is prevented from rising and diffusing into the chamber 41.
  • the gas supplied from the FFU 49 is discharged by the exhaust mechanism 80.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of processing executed by the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the wafer W after the protective film forming treatment
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the wafer W after the insulating material deposition treatment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the wafer W after the protective film removal treatment
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the wafer W after the metal material deposition treatment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the wafer W after the protective film forming treatment
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the wafer W after the insulating material deposition treatment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the wafer W after the protective film removal treatment
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the wafer W after the metal material deposition treatment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example in which the oxide film removing treatment, the protective film forming treatment, the insulating material deposition treatment, the protective film removal treatment and the metal material deposition treatment are repeated
  • FIG. 14 is a diagram showing a metal having a desired film thickness. It is a figure which shows an example of the wafer W in which the film M1 and the insulating film M2 are formed.
  • Each device included in the substrate processing device 1 executes each processing procedure shown in FIG. 8 under the control of the control unit 51.
  • the oxide film removing process is performed by the protective film forming portion 10 (step S101).
  • the wafer W carried into the chamber 11 of the protective film forming portion 10 by a conveying portion is held by the substrate holding mechanism 12.
  • the wafer W is held by the holding member 122 with the pattern forming surface shown in FIG. 2 facing upward.
  • the main body 121 and the holding member 122 are rotated by the driving unit 124.
  • the wafer W rotates together with the holding member 122.
  • the top plate 131 of the deoxidizing atmosphere maintaining unit 13 is arranged at the processing position. Further, the nozzle 141 of the processing fluid supply unit 14 is inserted into the opening 134 of the top plate 131. Then, when the valve of the flow rate regulator 144a is opened for a predetermined time, the oxide film removing liquid is supplied from the nozzle 141 to the surface of the wafer W. The oxide film removing liquid supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W. As a result, the space between the wafer W and the top plate 131 is filled with the oxide film removing liquid.
  • the oxide film formed on the surface of the metal film M1 can be removed.
  • a film can be suitably formed on the surface of the metal film M1 in the subsequent protective film forming process.
  • the valve of the flow rate regulator 144b is opened for a predetermined time, so that the rinse liquid is supplied from the nozzle 141 to the surface of the wafer W.
  • the rinse liquid supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W.
  • the oxide film removing liquid on the wafer W is removed from the wafer W by the rinsing liquid, and the space between the wafer W and the top plate 131 is filled with the rinsing liquid.
  • the protective film forming process is performed by the protective film forming unit 10 (step S102).
  • the valve of the flow rate regulator 144c is opened for a predetermined time, so that the heated protective film forming process liquid is supplied from the nozzle 141 to the surface of the wafer W.
  • the protective film forming treatment liquid supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W. As a result, the space between the wafer W and the top plate 131 is filled with the protective film forming treatment liquid.
  • the protective film M3 is selectively formed on the surface of the metal film M1 (see FIG. 9). After that, the top plate 131 of the deoxidizing atmosphere maintaining unit 13 moves from above the wafer W to the shunting position.
  • the space between the wafer W and the top plate 131 is filled with the oxide film removing liquid, the rinsing liquid, or the protective film forming treatment liquid until the protective film forming treatment is completed.
  • the atmosphere in contact with the surface of the wafer W is maintained in a deoxidized atmosphere.
  • the formation of the oxide film on the surface of the metal film M1 is suppressed, so that the protective film M3 can be suitably formed on the surface of the metal film M1 in the protective film forming treatment.
  • the protective film forming treatment liquid is supplied to the wafer W in a state of being heated by the heating unit 146, the protective film M3 is more suitable for the surface of the metal film M1 as compared with the case where the protective film forming treatment liquid is not heated. It can be formed in a short time.
  • the substrate processing apparatus 1 can heat the protective film forming treatment liquid on the wafer W by using the heating unit 135 provided on the top plate 131. Further, the substrate processing apparatus 1 can also heat the wafer W by supplying a heating fluid from the lower supply unit 15. As a result, the treatment temperature during the protective film forming process can be maintained at a desired temperature, so that the protective film M3 can be more preferably formed on the metal film M1.
  • the top plate 131 includes the heating unit 135
  • the processing temperature during the protective film forming process can be adjusted, and the function of cooling is provided in addition to the function of heating. It may be configured to include a temperature control unit.
  • the substrate processing device 1 may include, for example, a saucer for receiving the liquid falling from the top plate 131 and a drive unit for moving the saucer. In this case, after raising the top plate 131, the saucer is moved between the top plate 131 and the wafer W. As a result, it is possible to prevent the liquid that has fallen from the top plate 131 from adhering to the surface of the wafer W.
  • the substrate processing apparatus 1 continues to supply the protective film forming processing liquid from the processing fluid supply unit 14, so that the protective film forming process stays in the space between the top plate 131 and the surface of the wafer W.
  • the liquid may be discharged.
  • oxygen dissolves in the staying liquid, and the dissolved oxygen reaches the surface of the metal film M1 by diffusion or the like and reaches the surface of the metal film M1.
  • by continuously supplying the protective film forming treatment liquid and discharging the liquid staying on the surface of the wafer W it is possible to prevent oxygen from reaching the surface of the metal film M1.
  • the substrate processing apparatus 1 may perform a substitution treatment in which the rinsing liquid on the wafer W is replaced with an organic solvent such as IPA, which has a high affinity with the protective film forming treatment liquid.
  • the nozzle 141 may be connected to the organic solvent supply source via the flow rate regulator. Further, the substrate processing apparatus 1 may supply the heated rinse liquid from the lower supply unit 15 to the back surface of the wafer W in the protective film forming process. As a result, it is possible to suppress the wraparound of the protective film forming treatment liquid to the back surface of the wafer W.
  • the valve of the flow rate regulator 144b is opened for a predetermined time, so that the rinse liquid is supplied from the nozzle 141 to the surface of the wafer W.
  • the rinse liquid supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W.
  • the protective film forming treatment liquid on the wafer W is removed from the wafer W by the rinsing liquid.
  • the rotation of the wafer W by the drive unit 152 is accelerated.
  • the rinse liquid remaining on the wafer W is shaken off from the wafer W, so that the wafer W dries.
  • the wafer W after the protective film forming treatment is conveyed to the insulating material depositing portion 20 by a conveying portion (not shown). Then, the insulating material deposition process is performed in the insulating material depositing portion 20 (step S103).
  • the insulating material depositing portion 20 deposits the insulating material on the surface of the insulating film M2 by using an atomic layer deposition method in which a raw material gas containing a constituent element of the insulating material and a reaction gas are alternately supplied (FIG. 10).
  • a raw material gas containing a constituent element of the insulating material and a reaction gas are alternately supplied (FIG. 10).
  • the insulating film M2 extends in the height direction and also in the horizontal direction. Therefore, if a large amount of insulating material is deposited on the surface of the insulating film M2 in one treatment, the adjacent insulating films M2 may stick to each other and cover the metal film M1. Therefore, the thickness of the insulating material deposited in one treatment is preferably several nm to ten and several nm, and preferably several tens nm at most.
  • the wafer W after the insulating material deposition treatment is transported to the protective film removing unit 30 by a transport unit (not shown).
  • the protective film removing unit 30 holds the carried-in wafer W horizontally by using the rotation holding unit 321. Then, the protective film removing process is performed in the protective film removing unit 30 (step S104).
  • the protective film removing unit 30 rotates the wafer W using the driving unit 323. After that, the valve of the flow rate regulator 334a is opened for a predetermined time, so that the reducing agent is supplied from the nozzle 331 to the surface of the wafer W.
  • the reducing agent supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W.
  • the protective film M3 formed on the surface of the metal film M1 is removed, and the surface of the metal film M1 is exposed (see FIG. 11).
  • the valve of the flow rate regulator 334b is opened for a predetermined time, so that the rinse liquid is supplied from the nozzle 331 to the surface of the wafer W.
  • the rinse liquid supplied to the surface of the wafer W spreads over the entire surface of the wafer W due to the rotation of the wafer W.
  • the reducing agent on the wafer W is removed from the wafer W by the rinsing liquid.
  • the rotation of the wafer W by the drive unit 323 is accelerated.
  • the rinse liquid remaining on the wafer W is shaken off from the wafer W, so that the wafer W dries.
  • the wafer W after the protective film removal treatment is conveyed to the metal material depositing portion 40 by a conveying portion (not shown).
  • the metal material deposition process is performed in the metal material deposition unit 40 (step S105).
  • a metal material is deposited on the surface of the metal film M1 by a plating treatment (see FIG. 12).
  • the metal material is excessively deposited on the surface of the metal film M1, there is a possibility that the adjacent metal films M1 come into contact with each other and cause a short circuit.
  • the thickness of the metal material deposited in one metal material deposition treatment is about the same as the thickness of the insulating material deposited in one insulation material deposition treatment, that is, several nm to ten and several nm, at most. It is preferably about several tens of nm.
  • the metal material is deposited by the plating treatment using the metal material deposition portion 40, but the metal material deposition treatment may be performed by using the atomic layer deposition method.
  • the substrate processing apparatus 1 can perform the metal material deposition treatment using the insulating material depositing portion 20, the metal material depositing portion 40 as the plating processing apparatus can be omitted.
  • the substrate processing apparatus 1 determines whether or not the metal film M1 and the insulating film M2 have reached a desired film thickness (step S106). Then, when the metal film M1 and the insulating film M2 do not reach the desired film thickness (steps S106, No), the treatments of steps S101 to S105 are performed until the metal film M1 and the insulating film M2 reach the desired film thickness. It is repeated (see FIG. 13). Then, when the metal film M1 and the insulating film M2 reach a desired film thickness (steps S106, Yes), the substrate processing apparatus 1 ends a series of substrate processing for one wafer W.
  • the substrate processing apparatus 1 repeats the oxide film removing process, the protective film forming process, the insulating material deposition process, the protective film removal process, and the metal material deposition process.
  • the substrate processing apparatus 1 can form a pattern having the metal film M1 and the insulating film M2 having a desired film thickness on the surface of the wafer W (see FIG. 14).
  • the protective film removing unit 30 may remove the protective film M3 from the surface of the metal film M1 by irradiating the wafer W after the insulating material deposition treatment with UV (Ultra Violet).
  • the protective film removing portion 30 may include, for example, a UV irradiation portion that irradiates substantially the entire surface of the wafer W with UV.
  • the deoxidized atmosphere maintaining unit 13 is used to locally form the deoxidized atmosphere.
  • the protective film forming portion 10 may form an oxygen scavenging atmosphere in the entire chamber 11 by supplying an inert gas such as nitrogen from the FFU 111, for example.
  • the metal material forming the metal film M1 contains at least one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium.
  • the metal material may be, for example, tungsten. Sulfur atoms do not adhere to the surface of tungsten. Therefore, when the metal material contains tungsten, it is preferable to supply a material having a Si—N bond (direct bond of silicon atom and nitrogen atom) to the surface of the substrate as the film forming material.
  • dimethylamine binds to tungsten contained in the metal material to form a film on the surface of the metal material. can do.
  • the substrate treatment method includes a step of forming a protective film (as an example, a protective film forming treatment), a step of depositing an insulating material (as an example, an insulating material deposition treatment), and protection. It includes a step of removing the film (for example, a protective film removing treatment) and a step of depositing a metal material (for example, a metal material deposition treatment).
  • the step of forming the protective film is performed on the metal film of the metal film (for example, the metal film M1) exposed on the surface of the substrate (for example, the wafer W) and the insulating film (for example, the insulating film M2).
  • a protective film (as an example, protective film M3) is formed on the surface of the metal film using a film-forming material that selectively adsorbs.
  • the insulating material is deposited on the surface of the insulating film by using an atomic layer deposition method.
  • the step of removing the protective film is to remove the protective film from the surface of the metal film after the step of depositing the insulating material.
  • the step of depositing the metal material is to deposit the metal material on the surface of the metal film after the step of removing the protective film.
  • the number of exposures can be reduced in the technique of forming a pattern on the substrate. Further, by reducing the number of exposures, it is possible to suppress the occurrence of misalignment that may occur when an exposure machine is used. Therefore, according to the substrate processing method according to the embodiment, a pattern can be accurately formed on the substrate.
  • the substrate processing method according to the embodiment may further include a step of forming a protective film, a step of depositing an insulating material, a step of removing the protective film, and a step of repeating a step of depositing a metal material.
  • a metal film and an insulating film having a desired film thickness can be formed.
  • the metal film may be covered by the adjacent insulating films sticking to each other, or the adjacent metal films may be short-circuited by sticking to each other. Can be suppressed.
  • the metal material may contain at least one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium.
  • the film-forming material may contain a sulfur atom. This makes it possible to suitably form a protective film on the surface of a metal film containing at least one of gold, silver, copper, iron, cobalt, nickel, zinc, rhodium, ruthenium, palladium, platinum, osmium and iridium.
  • the metal material may contain at least one of osmium, iridium, rhodium and ruthenium. Osmium, iridium, rhodium and ruthenium are less prone to electromigration than, for example, cobalt. Therefore, when a metal film is formed using these metals, the step of forming a barrier metal for preventing the diffusion of atoms around the metal film can be omitted. Therefore, according to the substrate processing method according to the embodiment, the step of bottoming up the metal film and the insulating film can be easily performed.
  • the metal material may contain tungsten.
  • the film-forming material may be a liquid or gas containing a molecule having a Si—N bond.
  • a protective film can be suitably formed on the surface of the metal film containing tungsten.
  • the substrate processing method according to the embodiment may further include a step of maintaining the atmosphere in contact with the surface of the metal film in a deoxidized atmosphere.
  • the step of forming the protective film may be performed in a state of being maintained in a deoxidized atmosphere.
  • the formation of an oxide film on the surface of the metal material is suppressed, so that the formation of the protective film on the metal film can be suppressed from being inhibited by the oxide film in the step of forming the protective film.
  • the substrate processing method according to the embodiment may further include a step of removing the oxide film from the surface of the metal film before the step of forming the protective film.
  • the protective film can be suitably formed on the surface of the metal film in the step of forming the protective film.
  • the substrate processing apparatus (as an example, the substrate processing apparatus 1) according to the embodiment includes a protective film forming portion (as an example, a protective film forming portion 10) and an insulating material depositing portion (as an example, an insulating material depositing portion 20).
  • a protective film removing portion (as an example, a protective film removing portion 30) and a metal material depositing portion (as an example, a metal material depositing portion 40) are provided.
  • the protective film forming portion forms a protective film on the surface of the metal film by using a film forming material that selectively adsorbs the metal film and the insulating film exposed on the surface of the substrate.
  • the insulating material depositing portion deposits the insulating material on the surface of the insulating film by using an atomic layer deposition method.
  • the protective film removing portion removes the protective film from the surface of the metal film.
  • the metal material depositing portion deposits a metal material on the surface of the metal film.
  • the number of exposures can be reduced in the technique of forming a pattern on the substrate. Further, by reducing the number of exposures, it is possible to suppress the occurrence of misalignment that may occur when an exposure machine is used. Therefore, according to the substrate processing apparatus according to the embodiment, a pattern can be accurately formed on the substrate.

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Abstract

本開示による基板処理方法は、保護膜（Ｍ３）を形成する工程と、絶縁材料を堆積させる工程と、保護膜を除去する工程と、金属材料を堆積させる工程とを含む。保護膜を形成する工程は、基板（Ｗ）の表面に露出した金属膜（Ｍ１）と絶縁膜（Ｍ２）とのうち金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて金属膜の表面に保護膜を形成する。絶縁材料を堆積させる工程は、保護膜を形成する工程の後、原子層堆積法を用いて絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる。保護膜を除去する工程は、絶縁材料を堆積させる工程の後、金属膜の表面から保護膜を除去する。金属材料を堆積させる工程は、保護膜を除去する工程の後、金属膜の表面に金属材料を堆積させる。

Description

基板処理方法および基板処理装置
　本開示は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
　従来、半導体ウェハ等の基板に対し、露光機を使用してパターニングを行う技術が知られている。
特開２０１５－１５６４７２号公報
　本開示は、基板にパターンを形成する技術において、露光回数を低減することができる技術を提供する。
　本開示の一態様による基板処理方法は、保護膜を形成する工程と、絶縁材料を堆積させる工程と、保護膜を除去する工程と、金属材料を堆積させる工程とを含む。保護膜を形成する工程は、基板の表面に露出した金属膜と絶縁膜とのうち金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて金属膜の表面に保護膜を形成する。絶縁材料を堆積させる工程は、保護膜を形成する工程の後、原子層堆積法を用いて絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる。保護膜を除去する工程は、絶縁材料を堆積させる工程の後、金属膜の表面から保護膜を除去する。金属材料を堆積させる工程は、保護膜を除去する工程の後、金属膜の表面に金属材料を堆積させる。
　本開示によれば、基板にパターンを形成する技術において、露光回数を低減することができる。
図１は、実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るウェハの構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る保護膜形成処理に関する実験結果を示す図である。 図４は、実施形態に係る保護膜形成部の構成の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る絶縁膜形成部の構成の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る保護膜除去部の構成の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係る金属膜形成部の構成の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係る基板処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、保護膜形成処理後のウェハの一例を示す図である。 図１０は、絶縁材料堆積処理後のウェハの一例を示す図である。 図１１は、保護膜除去処理後のウェハの一例を示す図である。 図１２は、金属材料堆積処理後のウェハの一例を示す図である。 図１３は、酸化膜除去処理、保護膜形成処理、絶縁材料堆積処理、保護膜除去処理および金属材料堆積処理が繰り返される例を示す図である。 図１４は、所望の膜厚の金属膜および絶縁膜が形成されたウェハの一例を示す図である。
　以下に、本開示による基板処理方法および基板処理装置を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による基板処理方法および基板処理装置が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
　また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
＜基板処理装置の構成例＞
　まず、実施形態に係る基板処理装置の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、実施形態に係るウェハの構成の一例を示す図である。
　図１に示すように、基板処理装置１は、保護膜形成部１０と、絶縁材料堆積部２０と、保護膜除去部３０と、金属材料堆積部４０と、制御装置５０とを備える。
　基板処理装置１は、図２に示すウェハＷに対し、露光機を使用することなくパターニングを行う。
　具体的には、図２に示すように、ウェハＷは、シリコンウェハもしくは化合物半導体ウェハ等であり、金属膜Ｍ１と絶縁膜Ｍ２とが表面に露出している。金属膜Ｍ１と絶縁膜Ｍ２とは、ウェハＷの板面に沿って交互に形成される。
　金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムのうち何れか１つの金属である。なお、金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムの少なくとも１つを含有する合金であってもよい。また、金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムの少なくとも１つの他に、たとえばシリコンなどの非金属系材料を含んでいてもよい。この場合、金属材料中の非金属系材料の割合は、２０％以下の割合であることが好ましい。
　絶縁膜Ｍ２は、たとえば層間絶縁膜であり、たとえばシリコン系の絶縁膜や金属酸化膜系の絶縁膜で形成される。シリコン系絶縁膜としては、たとえばシリコン酸化膜、シリコン熱酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜などを用いることができる。また、金属酸化膜としては、たとえば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ジルコニウム膜などを用いることができる。
　保護膜形成部１０は、ウェハＷの表面に露出した上記金属膜Ｍ１と絶縁膜Ｍ２とのうち金属膜Ｍ１に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて金属膜Ｍ１の表面に保護膜を形成する。
　実施形態に係る膜形成材料は、硫黄原子を含有する材料である。たとえば、膜形成材料は、チオール（Ｒ１－ＳＨ）、ジスルフィド（Ｒ2－Ｓ－Ｓ－Ｒ3）、チオシアネート（Ｒ4－ＳＣＮ）などである。なお、Ｒ１～Ｒ4は、それぞれ独立に、置換または無置換のアルキル基を示す。置換されたアルキル基は、たとえば、ハロゲンで置換されたアルキル基である。
　膜形成材料に含有される硫黄原子は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムのうち何れか１つを含有する金属膜Ｍ１と結合することができる。これにより、膜形成材料は、金属膜Ｍ１の表面に対して選択的に膜（以下、「保護膜」と記載する）を形成することができる。
　なお、保護膜は、単層膜である。単層膜とは、対象物の表面に分子が１層分だけ吸着したものであり、たとえば、分子の１か所だけに吸着できる官能基を持つ分子、或いは、１つの分子が解離して、解離した部分の一方のみ、或いは両方が吸着することで形成される。すなわち、保護膜は、ＳＡＭ（Self-Assembled　Monolayer：自己組織化単分子膜）である。また、膜形成材料によって形成され保護膜は、多層膜であってもよい。多層膜とは、分子が積層吸着することによって形成される膜であり、例えば分子の複数か所に吸着できる官能基を持つ分子である。
　ところで、金属膜Ｍ１の表面に自然酸化膜等の酸化膜が形成されている場合、膜形成材料による成膜が適切に行われないおそれがある。そこで、保護膜形成部１０では、ウェハＷの表面に接する雰囲気を脱酸素雰囲気に維持した状態で、ウェハＷの表面に対して膜形成材料を供給することとした。これにより、金属膜Ｍ１の表面に膜を好適に形成することができる。
　本明細書において、「脱酸素雰囲気」とは、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下の雰囲気のことである。より好ましくは、「脱酸素雰囲気」は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の雰囲気のことである。
　また、実施形態に係る基板処理装置１では、ウェハＷの表面に対して膜形成材料を供給する処理（以下、「保護膜形成処理」と記載する）を、膜形成材料またはウェハＷを室温（たとえば２１℃）よりも高い温度に昇温した状態で行うこととした。これにより、保護膜形成処理に要する時間を短縮することができる。
　本明細書において、「室温より高い温度」とは、２５℃以上の温度である。より好ましくは、「室温より高い温度」は、３６℃以上の温度である。
　これらの点に関する実験結果について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る保護膜形成処理に関する実験結果を示す図である。
　本願発明者は、表面にコバルトが露出したシリコンウェハ（以下、「サンプル」と記載する）に対し、膜形成材料としてＯＤＴ（オクタデカンチオール）を供給することにより、コバルトの表面に膜を形成する実験を行った。ＯＤＴは、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）にて０．０１ｍｏｌ／Ｌに希釈した状態でサンプルに供給した。ＯＤＴの供給時間は、１分間である。
　また、本願発明者は、サンプルに対してＯＤＴを供給する前に、コバルトの表面に形成された自然酸化膜を除去するために、サンプルの表面にエッチング液（ＨＣｌ）を供給してコバルトの表面（自然酸化膜）を約２ｎｍエッチングする処理を行った。
　サンプルの表面にエッチング液を供給する処理と、サンプルの表面にＯＤＴを供給する処理は、酸素濃度が調整されたグローブボックス内で行われた。本願発明者は、グローブボックス内に窒素を供給することでグローブボックス内の酸素濃度を２００ｐｐｍまたは１０ｐｐｍに調整したうえで、上記２つの処理を行った。また、本願発明者は、上記２つの処理を、室温（２１℃）すなわち昇温を行わない状態と、３６℃に昇温した状態で行った。コバルト表面の接触角は、ＯＤＴ供給前において４０°であった。
　図３に示すように、酸素濃度を２００ｐｐｍとしたとき、ＯＤＴ供給後におけるコバルト表面の接触角は、９５°であり、ＯＤＴが表面に完全に吸着したときの接触角である１０９°よりもかなり小さい。これに対し、酸素濃度を１０ｐｐｍとしたとき、ＯＤＴ供給後におけるコバルト表面の接触角は、室温で処理した場合で１０２°、３６℃で処理した場合で１０９°であり、ＯＤＴ供給前と比較して大きく増加した。この結果から、脱酸素雰囲気下にてＯＤＴの供給を行うことで、コバルトの表面に対してＯＤＴの膜が適切かつ短時間で形成されることがわかる。なお、本願発明者は、酸素濃度５０ｐｐｍにて同様の実験を行っており、酸素濃度１０ｐｐｍの場合と同様に良好な結果が得られることを確認している。
　また、本願発明者は、ＯＤＴ供給後、サンプルに対してリンス液を供給する処理を行った。リンス液としては、ＤＩＷ（脱イオン水）およびＩＰＡが用いられた。図３に示すように、ＯＤＴの供給を酸素濃度１０ｐｐｍかつ室温で行った場合のリンス液供給後におけるコバルト表面の接触角は、９０°であった。これに対し、ＯＤＴの供給を酸素濃度１０ｐｐｍかつ３６°で行った場合のリンス液供給後におけるコバルト表面の接触角は、１０９°であり、リンス前における接触角と同じであった。この結果から、ＯＤＴの供給を３６°で行うことで、室温で行った場合と比較して、コバルトの表面に対してＯＤＴの膜が好適に形成されることがわかる。なお、本願発明者は、処理温度にて２５℃にて同様の実験を行っており、処理温度３６℃の場合と同様に良好な結果が得られることを確認している。
　また、本願発明者は、リンス液供給後のサンプルに対して還元剤を供給することによってコバルト表面に形成された膜を除去する実験を行った。還元剤としては、ＤＴＴ（ジチオトレイトール）が使用された。この結果、図３に示すように、コバルト表面の接触角は、ＯＤＴの供給を室温で行った場合で４３°、ＯＤＴの供給を３６℃で行った場合で４６°に低下した。この結果から、ＤＴＴを使用することで、コバルト表面に形成された膜が良好に除去されることがわかる。
　以上の実験結果から明らかなように、保護膜形成処理は、脱酸素雰囲気下、昇温された環境下にて行われることが好ましい。また、金属膜Ｍ１の表面に形成された膜の除去は、ＤＴＴのような還元剤を使用することが好ましい。なお、還元剤による膜の除去のメカニズムとしては、たとえば、金属膜Ｍ１の表面に形成された膜と還元剤との間で交換反応が起こることで、膜が金属膜Ｍ１の表面から除去されることが考えられる。還元剤としては、ＤＴＴの他に、たとえば、２－メルカプトエタノール、２－メルカプトエチルアミン塩酸塩、ＴＣＥＰ－ＨＣｌ（Tris(2-carboxyethyl)phosphine　Hydrochloride）などがある。
　絶縁材料堆積部２０は、保護膜形成部１０によって金属膜Ｍ１の表面に保護膜が形成されたウェハＷに対し、絶縁膜Ｍ２の表面に絶縁材料を堆積させる絶縁材料堆積処理を行う。絶縁材料堆積部２０は、成膜処理装置であり、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic　Layer　Deposition）を用いて絶縁膜Ｍ２の表面に絶縁材料を堆積させる。かかる絶縁材料堆積処理において、金属膜Ｍ１の表面は保護膜によって覆われている。このため、基板処理装置１によれば、金属膜Ｍ１の表面に絶縁材料が堆積することを抑制することができる。
　保護膜除去部３０は、絶縁材料堆積部２０によって絶縁膜Ｍ２の表面に絶縁材料が堆積されたウェハＷに対し、金属膜Ｍ１の表面から保護膜を除去する保護膜除去処理を行う。たとえば、保護膜除去部３０は、上述したＤＴＴ、２－メルカプトエタノール、２－メルカプトエチルアミン塩酸塩、ＴＣＥＰ－ＨＣｌ等の還元剤をウェハＷの表面に供給することにより、金属膜Ｍ１の表面から保護膜を除去することができる。
　金属材料堆積部４０は、金属膜Ｍ１の表面から保護膜が除去された後のウェハＷに対し、金属膜Ｍ１の表面に金属材料を堆積させる金属材料堆積処理を行う。たとえば、金属材料堆積部４０は、めっき処理装置であり、電解めっき法または無電解めっき法を用いて金属膜Ｍ１の表面に金属材料を堆積させる。
　制御装置５０は、基板処理装置１の動作を制御する装置である。かかる制御装置５０は、たとえばコンピュータであり、制御部５１と記憶部５２とを備える。記憶部５２には、エッチング処理等の各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部５１は、記憶部５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって保護膜形成部１０、絶縁材料堆積部２０、保護膜除去部３０および金属材料堆積部４０の動作を制御する。制御部５１は、たとえばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＭＰＵ（Micro　Processor　Unit）等であり、記憶部５２は、たとえばＲＯＭ（Read　Only　Memory）やＲＡＭ（Random　Access　Memory）等である。
　なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置５０の記憶部５２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
　基板処理装置１は、上述した保護膜形成部１０、絶縁材料堆積部２０、保護膜除去部３０および金属材料堆積部４０による処理を繰り返し行うことで、金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２をボトムアップさせていく。これにより、基板処理装置１は、露光機を使用することなく、所望の膜厚の金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２を有するパターンをウェハＷ上に形成することができる。
　ここで、上述したように、金属膜Ｍ１を形成する金属材料の候補であるオスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムは、たとえばコバルトと比較して、エレクトロマイグレーションが生じ難い。このため、これらの金属を用いて金属膜Ｍ１を形成する場合、原子の拡散を防止するバリアメタルを金属膜Ｍ１の周囲に形成する工程を省略することができる。したがって、基板処理装置１によれば、保護膜形成部１０、絶縁材料堆積部２０、保護膜除去部３０および金属材料堆積部４０による処理を繰り返して金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２をボトムアップさせる工程を容易に行うことができる。
　なお、金属膜Ｍ１を形成する金属材料の候補は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムに限定されない。具体的には、金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムのうち何れか１つの金属であってもよい。オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムと同様、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、パラジウムおよび白金も、硫黄原子と結合する性質を有する。このため、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、パラジウムおよび白金のうち何れか１つの金属を用いて金属膜Ｍ１を形成することで、金属膜Ｍ１の表面に保護膜を形成することが可能である。なお、金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つを含有する合金であってもよい。また、金属膜Ｍ１を形成する金属材料は、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つの他に、たとえばシリコンなどの非金属系材料を含んでいてもよい。この場合、金属材料中の非金属系材料の割合は、２０％以下の割合であることが好ましい。
　また、ここでは図示を省略するが、基板処理装置１は、複数枚のウェハＷを収容可能なキャリアが載置される搬入出ステーションを備えていてもよい。また、基板処理装置１は、搬入出ステーションを介して搬入されたウェハＷを保護膜形成部１０、絶縁材料堆積部２０、保護膜除去部３０および金属材料堆積部４０に対して順次搬送する搬送部を備えていてもよい。
＜保護膜形成部の構成例＞
　次に、保護膜形成部１０の構成例について図４を参照して説明する。図４は、実施形態に係る保護膜形成部１０の構成の一例を示す図である。
　図４に示すように、保護膜形成部１０は、チャンバ１１と、基板保持機構１２と、脱酸素雰囲気維持部１３と、処理流体供給部１４と、下部供給部１５と、回収カップ１６とを備える。
　チャンバ１１は、基板保持機構１２、脱酸素雰囲気維持部１３、処理流体供給部１４、下部供給部１５および回収カップ１６を収容する。チャンバ１１の天井部には、ＦＦＵ（Fan　Filter　Unit）１１１が設けられる。ＦＦＵ１１１は、チャンバ１１内にダウンフローを形成する。具体的には、ＦＦＵ１１１は、バルブ１１２を介してダウンフローガス供給源１１３に接続される。ＦＦＵ１１１は、ダウンフローガス供給源１１３から供給されるダウンフローガス（たとえば、窒素またはドライエア）をチャンバ１１内に吐出する。
　基板保持機構１２は、後述する下部供給部１５のアンダープレート１５１が挿通される本体部１２１と、本体部１２１に設けられ、アンダープレート１５１から離間させた状態でウェハＷを保持する保持部材１２２とを備える。保持部材１２２は、ウェハＷの裏面を支持する複数の支持ピン１２３を備えており、かかる支持ピン１２３にウェハＷの裏面を支持させることによってウェハＷを水平に保持する。なお、ウェハＷは、金属膜Ｍ１や絶縁膜Ｍ２が形成される面が上向きの状態で支持ピン１２３に支持される。
　また、基板保持機構１２は、本体部１２１を鉛直軸まわりに回転させる駆動部１２４を備える。基板保持機構１２は、駆動部１２４を用いて本体部１２１を回転させることにより、保持部材１２２に保持されたウェハＷを鉛直軸まわりに回転させることができる。
　なお、基板保持機構１２は、上記のようにウェハＷを下方から支持するタイプに限らず、ウェハＷを側方から保持するタイプであってもよいし、バキュームチャックのようにウェハＷを下方から吸着保持するタイプであってもよい。
　脱酸素雰囲気維持部１３は、トッププレート１３１と、トッププレート１３１を水平に支持するアーム１３２と、アーム１３２を旋回および昇降させる駆動部１３３とを備える。
　トッププレート１３１は、ウェハＷの表面を覆う大きさに形成される。トッププレート１３１の中央部には、処理流体供給部１４が備えるノズル１４１が挿通される開口部１３４が設けられる。膜形成材料等の処理流体は、かかる開口部１３４からウェハＷの中央部へ供給される。また、トッププレート１３１は、加熱部１３５を備える。
　かかる脱酸素雰囲気維持部１３は、駆動部１３３を用いてアーム１３２を昇降させることで、トッププレート１３１とウェハＷとの距離を変更することができる。具体的には、脱酸素雰囲気維持部１３は、ウェハＷの表面に近接しウェハＷの上方を覆う処理位置と、ウェハＷの表面から離隔しウェハＷの上方を開放する退避位置との間でトッププレート１３１を移動させる。
　処理流体供給部１４は、ノズル１４１と、ノズル１４１を水平に支持するアーム１４２と、アーム１４２を旋回および昇降させる駆動部１４３とを備える。
　ノズル１４１は、流量調整器１４４ａを介して酸化膜除去液供給源１４５ａに接続される。酸化膜除去液供給源１４５ａから供給される酸化膜除去液は、金属膜Ｍ１に形成された自然酸化膜等の酸化膜を除去可能なエッチング液である。かかるエッチング液としては、たとえば希塩酸などが使用される。
　また、ノズル１４１は、流量調整器１４４ｂを介してリンス液供給源１４５ｂに接続される。リンス液供給源１４５ｂから供給されるリンス液は、たとえばＤＩＷなどである。
　また、ノズル１４１は、流量調整器１４４ｃおよび加熱部１４６を介して保護膜形成処理液供給源１４５ｃに接続される。保護膜形成処理液供給源１４５ｃから供給される保護膜形成処理液は、たとえば、膜形成材料をＩＰＡ等の有機溶剤で希釈した溶液である。膜形成材料としては、たとえば、チオール、ジスルフィド、チオシアネートなどが使用される。保護膜形成処理液供給源１４５ｃから供給される保護膜形成処理液は、加熱部１４６によって所望の温度、具体的には、２５℃以上の温度に加熱された状態でノズル１４１から吐出される。
　酸化膜除去液、リンス液、有機溶剤および保護膜形成処理液には、酸素が溶存している可能性がある。ここで、金属膜Ｍ１の表面の酸化を抑制する観点から、酸化膜除去液、リンス液、有機溶剤および保護膜形成処理液中の酸素濃度は、低い方が好ましい。そこで、保護膜形成部１０では、脱酸素された酸化膜除去液、リンス液、有機溶剤および保護膜形成処理液を使用することとしている。これにより、金属膜Ｍ１の表面の酸化をより確実に抑制することができる。なお、保護膜形成部１０は、たとえば窒素等の不活性ガスを用いたバブリングにより、酸化膜除去液、リンス液、有機溶剤および保護膜形成処理液中の酸素濃度を低下させる脱酸素部を備えていても良い。
　なお、流量調整器１４４ａ～１４４ｃは、開閉弁や流量制御弁、流量計などを含んで構成される。
　ここでは、保護膜形成部１０が単一のノズル１４１を備える場合の例を示したが、基板処理装置１は、複数のノズルを備え、酸化膜除去液や保護膜形成処理液等を別個のノズルから吐出する構成であってもよい。
　下部供給部１５は、基板保持機構１２の本体部１２１に挿通されてウェハＷの下方に配置されるアンダープレート１５１と、アンダープレート１５１を昇降させる駆動部１５２とを備える。
　アンダープレート１５１は、ウェハＷの裏面を覆う大きさに形成された部材である。アンダープレート１５１の内部には、アンダープレート１５１を上下に貫通する流路１５３が形成される。かかる流路１５３には、流量調整器１５４を介して加熱流体供給源１５５が接続される。加熱流体供給源１５５から供給される加熱流体は、ウェハＷを加熱するために用いられる。加熱流体としては、たとえば窒素等の不活性ガスが用いられる。なお、加熱流体は、加熱された液体であってもよい。
　下部供給部１５は、加熱流体供給源１５５から供給される加熱流体をアンダープレート１５１の流路１５３から吐出させることによってウェハＷの裏面に供給する。これにより、ウェハＷを所望の温度、具体的には、２５℃以上の温度に加熱することができる。
　回収カップ１６は、基板保持機構１２を取り囲むように配置され、基板保持機構１２の本体部１２１および保持部材１２２の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ１６の底部には、排液口１６１が形成されており、回収カップ１６によって捕集された処理液は、かかる排液口１６１から基板処理装置１の外部へ排出される。また、回収カップ１６の底部には、ＦＦＵ１１１から供給されるダウンフローガスを基板処理装置１の外部へ排出する排気口１６２が形成される。
＜絶縁膜形成部の構成例＞
　次に、絶縁材料堆積部２０の構成例について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る絶縁材料堆積部２０の構成の一例を示す図である。
　図５に示すように、成膜処理装置としての絶縁材料堆積部２０は、金属製（例えばアルミニウム製）の筒状（例えば円筒状）に形成された処理室（チャンバ）２１を備える。
　処理室２１の底部には、ウェハＷを載置するための載置台２２が設けられている。載置台２２は、アルミニウムなどで略柱状（例えば円柱状）に成形されている。なお、図示はしないが、載置台２２にはウェハＷを静電気力により吸着保持する静電チャック、ヒータや冷媒流路などの温度調整機構等、必要に応じて様々な機能を設けることができる。
　処理室２１の天井部には、例えば石英ガラスやセラミックなどで構成された板状誘電体２３が載置台２２に対向するように設けられている。具体的には板状誘電体２３は例えば円板状に形成され、処理室２１の天井部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。
　処理室２１には、ウェハＷを処理するための処理ガスなどを供給するガス供給部２４が設けられている。処理室２１の側壁部にはガス導入口２４１が形成されており、ガス導入口２４１にはガス供給配管２４２を介してガス供給源２４３が接続されている。ガス供給配管２４２の途中には処理ガスの流量を制御する流量制御器例えばマスフローコントローラ２４４、開閉バルブ２４５が介在している。ガス供給源２４３からの処理ガスは、マスフローコントローラ２４４により所定の流量に制御されて、ガス導入口２４１から処理室２１内に供給される。
　図５では説明を簡単にするため、ガス供給部２４を一系統のガスラインで表現しているが、ガス供給部２４は単一のガス種の処理ガスを供給する場合に限られるものではなく、複数のガス種を処理ガスとして供給するものであってもよい。この場合には、複数のガス供給源を設けて複数系統のガスラインで構成し、各ガスラインにマスフローコントローラを設けてもよい。例えば、形成しようとする絶縁材料の構成元素を含む原料ガス、原料ガスと反応する反応ガス、およびパージガス等を個別に供給してもよい。
　処理室２１の底部には、処理室２１内の雰囲気を排出する排気部２５が排気管２１１を介して接続されている。排気部２５は例えば真空ポンプにより構成され、処理室２１内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。処理室２１の側壁部にはウェハ搬出入口２１２が形成され、ウェハ搬出入口２１２にはゲートバルブ２１３が設けられている。
　処理室２１の天井部には、板状誘電体２３の上側面（外側面）に平面状の高周波アンテナ２６と、高周波アンテナ２６を覆うシールド部材２７が配設されている。高周波アンテナ２６は、大別すると板状誘電体２３の中央部に配置された内側アンテナ素子２６１Ａと、その外周を囲むように配置された外側アンテナ素子２６１Ｂとで構成される。各アンテナ素子２６１Ａ，２６１Ｂはそれぞれ、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどの導体で構成された渦巻きコイル状に形成される。
　シールド部材２７は、内側アンテナ素子２６１Ａを囲むように各アンテナ素子２６１Ａ，２６１Ｂの間に設けられた筒状の内側シールド壁２７１Ａと、外側アンテナ素子２６１Ｂを囲むように設けられた筒状の外側シールド壁２７１Ｂとを備える。これにより、板状誘電体２３の上側面は、内側シールド壁２７１Ａの内側の中央部（中央ゾーン）と、各シールド壁２７１Ａ，２７１Ｂの間の周縁部（周縁ゾーン）に分けられる。
　内側アンテナ素子２６１Ａ上には、内側シールド壁２７１Ａの開口を塞ぐように円板状の内側シールド板２７２Ａが設けられている。外側アンテナ素子２６１Ｂ上には、各シールド壁２７１Ａ，２７１Ｂの間の開口を塞ぐようにドーナツ板状の外側シールド板２７２Ｂが設けられている。
　各アンテナ素子２６１Ａ，２６１Ｂにはそれぞれ、高周波電源２８Ａ，２８Ｂが別々に接続されている。これにより、各アンテナ素子２６１Ａ，２６１Ｂには同じ周波数または異なる周波数の高周波を印加できる。例えば内側アンテナ素子２６１Ａに高周波電源２８Ａから所定の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理室２１内に誘導磁界が形成される。形成された誘導磁界によって、処理室２１内に導入された処理ガスが励起され、ウェハＷ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成される。
　また、外側アンテナ素子２６１Ｂに高周波電源２８Ｂから所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理室２１内に誘導磁界が形成される。形成された誘導磁界によって、処理室２１内に導入された処理ガスが励起され、ウェハＷ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成される。
　これらのプラズマが生成された状態で、ウェハＷに対する成膜処理、本実施形態では原子層堆積法を用いた絶縁材料堆積処理が実行される。各高周波電源２８Ａ，２８Ｂから出力される高周波は、上述した周波数に限られるものではない。例えば１３．５６ＭＨｚ，２７ＭＨｚ，４０ＭＨｚ，６０ＭＨｚなど様々な周波数の高周波を供給できる。但し、高周波電源２８Ａ，２８Ｂから出力される高周波に応じて各アンテナ素子２６１Ａ，２６１Ｂの電気的長さを調整する必要がある。なお、形成しようとする絶縁材料の種類によっては、プラズマの生成は必須ではない。プラズマの生成が不要な場合、高周波アンテナ２６等の構成は、省略され得る。
＜保護膜除去部の構成例＞
　次に、保護膜除去部３０の構成例について図６を参照して説明する。図６は、実施形態に係る保護膜除去部３０の構成の一例を示す図である。
　図６に示すように、保護膜除去部３０は、チャンバ３１と、基板保持機構３２と、液供給部３３と、回収カップ３４とを備える。
　チャンバ３１は、基板保持機構３２と液供給部３３と回収カップ３４とを収容する。チャンバ３１の天井部には、ＦＦＵ３１１が設けられる。ＦＦＵ３１１は、チャンバ３１内にダウンフローを形成する。
　ＦＦＵ３１１は、バルブ３１２を介してダウンフローガス供給源３１３に接続される。ＦＦＵ３１１は、ダウンフローガス供給源３１３から供給されるダウンフローガス（たとえば、ドライエア）をチャンバ３１内に吐出する。
　基板保持機構３２は、回転保持部３２１と、支柱部３２２と、駆動部３２３とを備える。回転保持部３２１は、チャンバ３１の略中央に設けられる。回転保持部３２１の上面には、ウェハＷを側面から保持する保持部材３２４が設けられる。ウェハＷは、かかる保持部材３２４によって回転保持部３２１の上面からわずかに離隔した状態で水平保持される。
　支柱部３２２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３２３によって回転可能に支持され、先端部において回転保持部３２１を水平に支持する。駆動部３２３は、支柱部３２２を鉛直軸まわりに回転させる。
　かかる基板保持機構３２は、駆動部３２３を用いて支柱部３２２を回転させることによって支柱部３２２に支持された回転保持部３２１を回転させ、これにより、回転保持部３２１に保持されたウェハＷを回転させる。なお、回転保持部３２１は、上記のようにウェハＷを側面から保持するタイプに限らず、たとえばバキュームチャックのようにウェハＷを下方から吸着保持するタイプであってもよい。
　液供給部３３は、基板保持機構３２に保持されたウェハＷに対して各種の処理液を供給する。液供給部３３は、ノズル３３１と、ノズル３３１を水平に支持するアーム３３２と、アーム３３２を旋回および昇降させる旋回昇降機構３３３とを備える。
　ノズル３３１は、流量調整器３３４ａを介して還元剤供給源３３５ａに接続される。還元剤供給源３３５ａから供給される還元剤は、上述したように、金属膜Ｍ１の表面に形成された膜を除去可能な還元剤である。かかる還元剤としては、ＤＴＴ、２－メルカプトエタノール、２－メルカプトエチルアミン塩酸塩、ＴＣＥＰ－ＨＣｌなどが使用される。また、ノズル３３１は、流量調整器３３４ｂを介してリンス液供給源３３５ｂに接続される。リンス液供給源３３５ｂから供給されるリンス液は、たとえばＤＩＷである。
　回収カップ３４は、回転保持部３２１を取り囲むように配置され、回転保持部３２１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ３４の底部には、排液口３４１が形成されており、回収カップ３４によって捕集された処理液は、かかる排液口３４１から保護膜除去部３０の外部へ排出される。また、回収カップ３４の底部には、ＦＦＵ３１１から供給されるダウンフローガスを保護膜除去部３０の外部へ排出する排気口３４２が形成される。
　なお、本実施形態では、保護膜形成部１０と保護膜除去部３０とが別体で設けられる場合の例を示したが、保護膜除去部３０の機能を保護膜形成部１０に持たせることも可能である。たとえば、保護膜形成部１０が備える処理流体供給部１４のノズル１４１に対し、流量調整器３３４ａを介して還元剤供給源３３５ａを接続してもよい。これにより、保護膜形成部１０において保護膜除去処理を行うことが可能となり、保護膜除去部３０を省略することができる。
＜金属材料堆積部の構成例＞
　次に、金属材料堆積部４０の構成例について図７を参照して説明する。図７は、実施形態に係る金属材料堆積部４０の構成の一例を示す図である。
　図７に示すように、めっき処理装置としての金属材料堆積部４０は、無電解めっき処理を含む液処理を行うように構成されている。金属材料堆積部４０は、チャンバ４１と、チャンバ４１内に配置され、ウェハＷを水平に保持する保持部４２と、保持部４２に保持されたウェハＷの表面（上面）にめっき液を供給するめっき液供給部４３とを備えている。
　本実施形態において、保持部４２は、ウェハＷの下面（裏面）を真空吸着するチャック部材４２１を有している。このチャック部材４２１は、いわゆるバキュームチャックタイプとなっている。
　保持部４２には、回転シャフト４２２を介して回転モータ４２３が連結されている。回転モータ４２３が駆動されると、保持部４２は、ウェハＷとともに回転する。回転モータ４２３は、チャンバ４１に固定されたベース４２４に支持されている。なお、保持部４２の内部にはヒータなどの加熱源は設けられていない。
　めっき液供給部４３は、保持部４２に保持されたウェハＷにめっき液を吐出するめっき液ノズル４３１と、めっき液ノズル４３１にめっき液を供給するめっき液供給源４３２と、を有している。めっき液供給源４３２は、所定の温度に加熱ないし温調されためっき液を、めっき液配管４３３を介してめっき液ノズル４３１に供給するように構成されている。めっき液ノズル４３１からのめっき液の吐出時の温度は、たとえば５５℃以上７５℃以下であり、より好ましくは６０℃以上７０℃以下である。めっき液ノズル４３１は、ノズルアーム４６に保持されて、移動可能に構成されている。
　めっき液は、たとえば、自己触媒型（還元型）無電解めっき用のめっき液である。めっき液は、たとえば、金属イオンと、還元剤とを含有する。めっき液に含まれる金属イオンは、たとえば金イオン、銀イオン、銅イオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、ロジウムイオン、ルテニウムイオン、パラジウムイオン、白金イオン、オスミウムイオンおよびイリジウムイオン等である。また、めっき液に含まれる還元剤は、たとえば次亜リン酸、ジメチルアミンボラン、グリオキシル酸等である。
　金属材料堆積部４０は、保持部４２に保持されたウェハＷの表面にリンス液を供給するリンス液供給部４５をさらに備えている。リンス液供給部４５は、保持部４２に保持されたウェハＷにリンス液を吐出するリンス液ノズル４５１と、リンス液ノズル４５１にリンス液を供給するリンス液供給源４５２と、を有している。リンス液ノズル４５１は、ノズルアーム４６に保持されて、めっき液ノズル４３１とともに移動可能になっている。また、リンス液供給源４５２は、リンス液を、リンス液配管４５３を介してリンス液ノズル４５１に供給するように構成されている。リンス液としては、たとえば、ＤＩＷなどを使用することができる。なお、ノズルアーム４６には、図示しないノズル移動機構が連結されている。
　保持部４２の周囲には、カップ４７１が設けられている。このカップ４７１は、上方から見た場合にリング状に形成されており、ウェハＷの回転時に、ウェハＷから飛散した処理液を受け止めて、ドレンダクト４８１に案内する。カップ４７１の外周側には、雰囲気遮断カバー４７２が設けられており、ウェハＷの周囲の雰囲気がチャンバ４１内に拡散することを抑制している。この雰囲気遮断カバー４７２は、上下方向に延びるように円筒状に形成されており、上端が開口している。雰囲気遮断カバー４７２内に、後述する蓋体６０が上方から挿入可能になっている。
　本実施形態では、保持部４２に保持されたウェハＷは、蓋体６０によって覆われる。この蓋体６０は、天井部６１と、天井部６１から下方に延びる側壁部６２と、を有している。
　天井部６１は、第１天井板６１１と、第１天井板６１１上に設けられた第２天井板６１２と、を含んでいる。第１天井板６１１と第２天井板６１２との間には、ヒータ６３が介在されている。第１天井板６１１および第２天井板６１２は、ヒータ６３を密封し、ヒータ６３がめっき液などの処理液に触れないように構成されている。より具体的には、ヒータ６３の外周側にはシールリング６１３が設けられており、このシールリング６１３によってヒータ６３が密封されている。
　蓋体６０には、蓋体アーム７１を介して蓋体移動機構７０が連結されている。蓋体移動機構７０は、蓋体６０を水平方向および上下方向に移動させる。より具体的には、蓋体移動機構７０は、蓋体６０を水平方向に移動させる旋回モータ７２と、蓋体６０を上下方向に移動させるシリンダ７３と、を有している。旋回モータ７２は、シリンダ７３に対して上下方向に移動可能に設けられた支持プレート７４上に取り付けられている。
　蓋体移動機構７０の旋回モータ７２は、蓋体６０を、保持部４２に保持されたウェハＷの上方に配置された上方位置と、上方位置から退避した退避位置との間で移動させる。このうち上方位置は、保持部４２に保持されたウェハＷに対して比較的大きな間隔で対向する位置であって、上方から見た場合にウェハＷに重なる位置である。退避位置は、チャンバ４１内のうち、上方から見た場合にウェハＷに重ならない位置である。蓋体６０が退避位置に位置づけられている場合、移動するノズルアーム４６が蓋体６０と干渉することが回避される。旋回モータ７２の回転軸線は、上下方向に延びており、蓋体６０は、上方位置と退避位置との間で、水平方向に旋回移動可能になっている。
　蓋体移動機構７０のシリンダ７３は、蓋体６０を上下方向に移動させて、めっき液が供給されたウェハＷと天井部６１の第１天井板６１１との間隔を調節する。より具体的には、シリンダ７３は、蓋体６０を下方位置（図７において実線で示す位置）と、上方位置（図７において二点鎖線で示す位置）とに位置づける。
　本実施形態では、ヒータ６３が駆動されて、上述した下方位置に蓋体６０が位置づけられた場合に、保持部４２またはウェハＷ上のめっき液が加熱されるように構成されている。
　蓋体６０の内側には、不活性ガス供給部６６によって不活性ガス（たとえば、窒素ガス）が供給される。この不活性ガス供給部６６は、蓋体６０の内側に不活性ガスを吐出するガスノズル６６１と、ガスノズル６６１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源６６２と、を有している。このうち、ガスノズル６６１は、蓋体６０の天井部６１に設けられており、蓋体６０がウェハＷを覆う状態でウェハＷに向かって不活性ガスを吐出する。
　蓋体６０の天井部６１および側壁部６２は、蓋体カバー６４により覆われている。この蓋体カバー６４は、蓋体６０の第２天井板６１２上に、支持部６５を介して載置されている。すなわち、第２天井板６１２上に、第２天井板６１２の上面から上方に突出する複数の支持部６５が設けられており、この支持部６５に蓋体カバー６４が載置されている。蓋体カバー６４は、蓋体６０とともに水平方向および上下方向に移動可能になっている。
　チャンバ４１の上部には、蓋体６０の周囲に清浄な空気（気体）を供給するＦＦＵ４９が設けられている。ＦＦＵ４９は、チャンバ４１内（とりわけ、雰囲気遮断カバー４７２内）に空気を供給し、供給された空気は、排気管８１に向かって流れる。蓋体６０の周囲には、この空気が下向きに流れるダウンフローが形成され、めっき液などの処理液から気化したガスは、このダウンフローによって排気管８１に向かって流れる。このようにして、処理液から気化したガスが上昇してチャンバ４１内に拡散することを防止している。ＦＦＵ４９から供給された気体は、排気機構８０によって排出される。
＜基板処理装置の具体的動作＞
　基板処理装置１の動作について図８～図１４を参照して説明する。図８は、実施形態に係る基板処理装置１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。また、図９は、保護膜形成処理後のウェハＷの一例を示す図であり、図１０は、絶縁材料堆積処理後のウェハＷの一例を示す図である。また、図１１は、保護膜除去処理後のウェハＷの一例を示す図であり、図１２は、金属材料堆積処理後のウェハＷの一例を示す図である。また、図１３は、酸化膜除去処理、保護膜形成処理、絶縁材料堆積処理、保護膜除去処理および金属材料堆積処理が繰り返される例を示す図であり、図１４は、所望の膜厚の金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２が形成されたウェハＷの一例を示す図である。なお、基板処理装置１が備える各装置は、制御部５１の制御に従って図８に示す各処理手順を実行する。
　図８に示すように、基板処理装置１では、まず、保護膜形成部１０による酸化膜除去処理が行われる（ステップＳ１０１）。
　具体的には、図示しない搬送部によって保護膜形成部１０のチャンバ１１内に搬入されたウェハＷが基板保持機構１２によって保持される。ウェハＷは、図２に示すパターン形成面が上方を向いた状態で保持部材１２２に保持される。その後、駆動部１２４によって本体部１２１および保持部材１２２が回転する。これにより、ウェハＷは、保持部材１２２とともに回転する。
　つづいて、脱酸素雰囲気維持部１３のトッププレート１３１が処理位置に配置される。また、処理流体供給部１４のノズル１４１がトッププレート１３１の開口部１３４に挿通される。そして、流量調整器１４４ａのバルブが所定時間開放されることで、ノズル１４１からウェハＷの表面に酸化膜除去液が供給される。ウェハＷの表面に供給された酸化膜除去液は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷとトッププレート１３１との間の空間は、酸化膜除去液で満たされた状態となる。ウェハＷの表面に酸化膜除去液が供給されることで、金属膜Ｍ１の表面に形成された酸化膜を除去することができる。これにより、後段の保護膜形成処理において、金属膜Ｍ１の表面に膜を好適に形成することができる。
　つづいて、流量調整器１４４ｂのバルブが所定時間開放されることで、ノズル１４１からウェハＷの表面にリンス液が供給される。ウェハＷの表面に供給されたリンス液は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上の酸化膜除去液は、リンス液によってウェハＷから除去され、ウェハＷとトッププレート１３１との間の空間は、リンス液で満たされた状態となる。
　つづいて、基板処理装置１では、保護膜形成部１０による保護膜形成処理が行われる（ステップＳ１０２）。保護膜形成処理では、流量調整器１４４ｃのバルブが所定時間開放されることで、ノズル１４１からウェハＷの表面に加熱された保護膜形成処理液が供給される。ウェハＷの表面に供給された保護膜形成処理液は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷとトッププレート１３１との間の空間は、保護膜形成処理液で満たされた状態となる。そして、ウェハＷの表面に保護膜形成処理液が供給されることで、金属膜Ｍ１の表面に保護膜Ｍ３が選択的に形成される（図９参照）。その後、脱酸素雰囲気維持部１３のトッププレート１３１は、ウェハＷの上方から待避させた待避位置まで移動する。
　このように、実施形態に係る基板処理装置１は、保護膜形成処理が完了するまでの間、ウェハＷとトッププレート１３１との間の空間を酸化膜除去液、リンス液または保護膜形成処理液で満たすことで、ウェハＷの表面に接する雰囲気を脱酸素雰囲気に維持する。これにより、金属膜Ｍ１の表面に酸化膜が形成されることが抑制されるため、保護膜形成処理において金属膜Ｍ１の表面に保護膜Ｍ３を好適に形成することができる。
　また、保護膜形成処理液は加熱部１４６によって加熱された状態でウェハＷに供給されるため、保護膜形成処理液を加熱しない場合と比較して、金属膜Ｍ１の表面に保護膜Ｍ３を好適に且つ短時間で形成することができる。また、基板処理装置１は、トッププレート１３１に設けられた加熱部１３５を用いてウェハＷ上の保護膜形成処理液を加熱することができる。また、基板処理装置１は、下部供給部１５から加熱流体を供給することによってウェハＷを加熱することもできる。これらにより、保護膜形成処理中の処理温度を所望の温度に維持することができるため、金属膜Ｍ１に対する保護膜Ｍ３の形成をより好適に行うことができる。なお、ここでは、トッププレート１３１が加熱部１３５を備える場合の例について説明したが、保護膜形成処理中の処理温度を調節することができればよく、加熱の機能に加えて冷却の機能を備えた温度調節部を備える構成であってもよい。
　また、保護膜形成処理後、脱酸素雰囲気維持部１３のトッププレート１３１をウェハＷの上方から待避させた待避位置に移動させることで、トッププレート１３１の下面に残存する液体が落下してウェハＷの表面に付着することを抑制することができる。なお、これに限らず、基板処理装置１は、たとえば、トッププレート１３１から落下する液体を受け止める受け皿と、受け皿を移動させる駆動部とを備える構成であってもよい。この場合、トッププレート１３１を上昇させた後、受け皿をトッププレート１３１とウェハＷとの間に移動させる。これにより、トッププレート１３１から落下した液体がウェハＷの表面に付着することを抑制することができる。
　保護膜形成処理において、基板処理装置１は、処理流体供給部１４から保護膜形成処理液を供給し続けることにより、トッププレート１３１とウェハＷの表面との間の空間に滞留する保護膜形成処理液を排出するようにしてもよい。トッププレート１３１とウェハＷの表面との間の空間に液体が長時間滞留していると、滞留する液体に酸素が溶け込み、溶け込んだ酸素が拡散などによって金属膜Ｍ１の表面に到達して金属膜Ｍ１の表面を酸化させるおそれがある。これに対し、保護膜形成処理液を供給し続けてウェハＷの表面に滞留する液体を排出することで、金属膜Ｍ１の表面に酸素が到達することを抑制することができる。
　基板処理装置１は、保護膜形成処理前に、ウェハＷ上のリンス液を、保護膜形成処理液との親和性が高いＩＰＡ等の有機溶剤に置換する置換処理を行ってもよい。この場合、ノズル１４１は、流量調整器を介して有機溶剤供給源に接続されていればよい。また、基板処理装置１は、保護膜形成処理において、下部供給部１５からウェハＷの裏面に対して加熱されたリンス液を供給してもよい。これにより、保護膜形成処理液のウェハＷ裏面への回り込みを抑制することができる。
　つづいて、流量調整器１４４ｂのバルブが所定時間開放されることで、ノズル１４１からウェハＷの表面にリンス液が供給される。ウェハＷの表面に供給されたリンス液は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上の保護膜形成処理液がリンス液によってウェハＷから除去される。その後、駆動部１５２によるウェハＷの回転を増速させる。これにより、ウェハＷ上に残存するリンス液がウェハＷから振り切られることによってウェハＷが乾燥する。
　つづいて、保護膜形成処理後のウェハＷは、図示しない搬送部によって絶縁材料堆積部２０に搬送される。そして、絶縁材料堆積部２０において絶縁材料堆積処理が行われる（ステップＳ１０３）。
　絶縁材料堆積処理において、絶縁材料堆積部２０は、絶縁材料の構成元素を含む原料ガスと反応ガスを交互に供給する原子層堆積法を用いて絶縁膜Ｍ２の表面に絶縁材料を堆積させる（図１０参照）。ここで、絶縁膜Ｍ２の表面に絶縁材料を堆積させると、絶縁膜Ｍ２は、高さ方向に伸びるとともに水平方向にも広がっていく。このため、１回の処理で大量の絶縁材料を絶縁膜Ｍ２の表面に堆積させると、隣り合う絶縁膜Ｍ２同士がくっついて金属膜Ｍ１を覆ってしまうおそれがある。したがって、１回の処理で堆積させる絶縁材料の厚さは、数ｎｍ～十数ｎｍ、多くても数十ｎｍ程度であることが好ましい。
　つづいて、絶縁材料堆積処理後のウェハＷは、図示しない搬送部によって保護膜除去部３０に搬送される。保護膜除去部３０は、搬入されたウェハＷを回転保持部３２１を用いて水平に保持する。そして、保護膜除去部３０において保護膜除去処理が行われる（ステップＳ１０４）。
　保護膜除去処理において、保護膜除去部３０は、駆動部３２３を用いてウェハＷを回転させる。その後、流量調整器３３４ａのバルブが所定時間開放されることで、ノズル３３１からウェハＷの表面に還元剤が供給される。ウェハＷの表面に供給された還元剤は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、金属膜Ｍ１の表面に形成された保護膜Ｍ３が除去され、金属膜Ｍ１の表面が露出する（図１１参照）。
　つづいて、流量調整器３３４ｂのバルブが所定時間開放されることで、ノズル３３１からウェハＷの表面にリンス液が供給される。ウェハＷの表面に供給されたリンス液は、ウェハＷの回転によりウェハＷの表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上の還元剤は、リンス液によってウェハＷから除去される。その後、駆動部３２３によるウェハＷの回転を増速させる。これにより、ウェハＷ上に残存するリンス液がウェハＷから振り切られることによってウェハＷが乾燥する。
　つづいて、保護膜除去処理後のウェハＷは、図示しない搬送部によって金属材料堆積部４０に搬送される。そして、金属材料堆積部４０において金属材料堆積処理が行われる（ステップＳ１０５）。金属材料堆積部４０では、めっき処理によって金属膜Ｍ１の表面に金属材料を堆積させる（図１２参照）。ここで、金属膜Ｍ１の表面に金属材料を堆積させ過ぎると、隣り合う金属膜Ｍ１同士が接触して短絡するおそれがある。このため、１回の金属材料堆積処理で堆積させる金属材料の厚さは、１回の絶縁材料堆積処理で堆積させる絶縁材料の厚さと同程度、すなわち、数ｎｍ～十数ｎｍ、多くても数十ｎｍ程度であることが好ましい。
　なお、ここでは、金属材料堆積部４０を用いてめっき処理により金属材料を堆積させることとしたが、金属材料堆積処理は、原子層堆積法を用いて行われてもよい。この場合、基板処理装置１は、絶縁材料堆積部２０を用いて金属材料堆積処理を行うことができることから、めっき処理装置としての金属材料堆積部４０を省略することができる。
　つづいて、基板処理装置１は、金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２が所望の膜厚に達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２が所望の膜厚に達していない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２が所望の膜厚に達するまで、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の各処理が繰り返される（図１３参照）。そして、金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２が所望の膜厚に達した場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、基板処理装置１は、１枚のウェハＷについての一連の基板処理を終了する。
　このように、基板処理装置１は、酸化膜除去処理、保護膜形成処理、絶縁材料堆積処理、保護膜除去処理および金属材料堆積処理を繰り返す。これにより、基板処理装置１は、所望の膜厚の金属膜Ｍ１および絶縁膜Ｍ２を有するパターンをウェハＷの表面に形成することができる（図１４参照）。
＜変形例＞
　保護膜除去部３０は、絶縁材料堆積処理後のウェハＷに対してＵＶ（Ultra　Violet）を照射することによって金属膜Ｍ１の表面から保護膜Ｍ３を除去してもよい。この場合、保護膜除去部３０は、たとえば、ウェハＷの表面の略全面にＵＶを照射するＵＶ照射部を備えていればよい。
　上述した実施形態では、脱酸素雰囲気維持部１３を用いて脱酸素雰囲気を局所的に形成することとした。これに限らず、保護膜形成部１０は、たとえば、ＦＦＵ１１１から窒素等の不活性ガスを供給することにより、チャンバ１１内全体に脱酸素雰囲気を形成してもよい。
　上述した実施形態では、金属膜Ｍ１を形成する金属材料が、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つを含むものである場合の例について説明した。これに限らず、金属材料は、たとえばタングステンであってもよい。タングステンの表面には、硫黄原子が付着しない。そこで、金属材料がタングステンを含むものである場合には、膜形成材料として、Ｓｉ－Ｎ結合（シリコン原子および窒素原子の直接結合）を有する材料を基板の表面に供給することが好ましい。たとえば、膜形成材料としてＴＭＳＤＭＡ（トリメチルシリルジメチルアミン）を使用した場合には、ジメチルアミン（－Ｎ（ＣＨ３）２）が金属材料に含まれるタングステンと結合することで、金属材料の表面に膜を形成することができる。
　上述してきたように、実施形態に係る基板処理方法は、保護膜を形成する工程（一例として、保護膜形成処理）と、絶縁材料を堆積させる工程（一例として、絶縁材料堆積処理）と、保護膜を除去する工程（一例として、保護膜除去処理）と、金属材料を堆積させる工程（一例として、金属材料堆積処理）とを含む。保護膜を形成する工程は、基板（一例として、ウェハＷ）の表面に露出した金属膜（一例として、金属膜Ｍ１）と絶縁膜（一例として、絶縁膜Ｍ２）とのうち金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて金属膜の表面に保護膜（一例として、保護膜Ｍ３）を形成する。絶縁材料を堆積させる工程は、保護膜を形成する工程の後、原子層堆積法を用いて絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる。保護膜を除去する工程は、絶縁材料を堆積させる工程の後、金属膜の表面から保護膜を除去する。金属材料を堆積させる工程は、保護膜を除去する工程の後、金属膜の表面に金属材料を堆積させる。
　したがって、実施形態に係る基板処理方法によれば、基板にパターンを形成する技術において、露光回数を低減することができる。また、露光回数が低減されることで、露光機を使用した場合に生じうるミスアライメントの発生を抑制することができる。したがって、実施形態に係る基板処理方法によれば、基板にパターンを精度良く形成することができる。
　また、実施形態に係る基板処理方法は、保護膜を形成する工程、絶縁材料を堆積させる工程、保護膜を除去する工程および金属材料を堆積させる工程を繰り返す工程をさらに含んでいてもよい。これらの工程を繰り返すことで、所望の膜厚の金属膜および絶縁膜を形成することができる。また、金属膜および絶縁膜の堆積を一度に行わないようにすることで、隣り合う絶縁膜同士がくっつくことによって金属膜が覆われたり、隣り合う金属膜同士がくっつくことによって短絡したりすることを抑制することができる。
　金属材料は、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つを含むものであってもよい。この場合、膜形成材料は、硫黄原子を含有するものであってもよい。これにより、金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つを含む金属膜の表面に保護膜を好適に形成することができる。
　金属材料は、オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムのうち少なくとも１つを含むものであってもよい。オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムは、たとえばコバルトと比較して、エレクトロマイグレーションが生じ難い。このため、これらの金属を用いて金属膜を形成する場合、原子の拡散を防止するバリアメタルを金属膜の周囲に形成する工程を省略することができる。したがって、実施形態に係る基板処理方法によれば、金属膜および絶縁膜をボトムアップさせる工程を容易に行うことができる。
　金属材料は、タングステンを含むものであってもよい。この場合、膜形成材料は、Ｓｉ－Ｎ結合を有する分子を含有する液体または気体であってもよい。これにより、タングステンを含む金属膜の表面に保護膜を好適に形成することができる。
　また、実施形態に係る基板処理方法は、金属膜の表面に接する雰囲気を脱酸素雰囲気に維持する工程をさらに含んでいてもよい。この場合、保護膜を形成する工程は、脱酸素雰囲気に維持された状態で行われてもよい。これにより、金属材料の表面に酸化膜が形成されることが抑制されるため、保護膜を形成する工程において金属膜に対する保護膜の形成が酸化膜によって阻害されることを抑制することができる。
　また、実施形態に係る基板処理方法は、保護膜を形成する工程の前に、金属膜の表面から酸化膜を除去する工程をさらに含んでいてもよい。このように、金属膜の表面から自然酸化膜等の酸化膜を除去しておくことで、保護膜を形成する工程において金属膜の表面に保護膜を好適に形成することができる。
　また、実施形態に係る基板処理装置（一例として、基板処理装置１）は、保護膜形成部（一例として、保護膜形成部１０）と、絶縁材料堆積部（一例として、絶縁材料堆積部２０）と、保護膜除去部（一例として、保護膜除去部３０）と、金属材料堆積部（一例として、金属材料堆積部４０）とを備える。保護膜形成部は、基板の表面に露出した金属膜と絶縁膜とのうち金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて金属膜の表面に保護膜を形成する。絶縁材料堆積部は、原子層堆積法を用いて絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる。保護膜除去部は、金属膜の表面から保護膜を除去する。金属材料堆積部は、金属膜の表面に金属材料を堆積させる。
　したがって、実施形態に係る基板処理装置によれば、基板にパターンを形成する技術において、露光回数を低減することができる。また、露光回数が低減されることで、露光機を使用した場合に生じうるミスアライメントの発生を抑制することができる。したがって、実施形態に係る基板処理装置によれば、基板にパターンを精度良く形成することができる。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ　　ウェハ
Ｍ１　金属膜
Ｍ２　絶縁膜
Ｍ３　保護膜
１　　基板処理装置
１０　保護膜形成部
２０　絶縁材料堆積部
３０　保護膜除去部
４０　金属材料堆積部
５０　制御装置
５１　制御部
５２　記憶部

Claims (8)

  1. 　基板の表面に露出した金属膜と絶縁膜とのうち前記金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて前記金属膜の表面に保護膜を形成する工程と、
    　前記保護膜を形成する工程の後、原子層堆積法を用いて前記絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる工程と、
    　前記絶縁材料を堆積させる工程の後、前記金属膜の表面から前記保護膜を除去する工程と、
    　前記保護膜を除去する工程の後、前記金属膜の表面に金属材料を堆積させる工程と
    　を含む、基板処理方法。
  2. 　前記保護膜を形成する工程、前記絶縁材料を堆積させる工程、前記保護膜を除去する工程および前記金属材料を堆積させる工程を繰り返す工程
    　をさらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 　前記金属材料は、
    　金、銀、銅、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、白金、オスミウムおよびイリジウムの少なくとも１つを含み、
    　前記膜形成材料は、
    　硫黄原子を含有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  4. 　前記金属材料は、
    　オスミウム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムのうち少なくとも１つを含む、請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 　前記金属材料は、
    　タングステンを含み、
    　前記膜形成材料は、
    　Ｓｉ－Ｎ結合を有する分子を含有する液体または気体である、請求項２に記載の基板処理方法。
  6. 　前記金属膜の表面に接する雰囲気を脱酸素雰囲気に維持する工程
    　をさらに含み、
    　前記保護膜を形成する工程は、
    　前記脱酸素雰囲気に維持された状態で行われる、請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  7. 　前記保護膜を形成する工程の前に、前記金属膜の表面から酸化膜を除去する工程
    　をさらに含む、請求項１～６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  8. 　基板の表面に露出した金属膜と絶縁膜とのうち前記金属膜に対して選択的に吸着する膜形成材料を用いて前記金属膜の表面に保護膜を形成する保護膜形成部と、
    　原子層堆積法を用いて前記絶縁膜の表面に絶縁材料を堆積させる絶縁材料堆積部と、
    　前記金属膜の表面から前記保護膜を除去する保護膜除去部と、
    　前記金属膜の表面に金属材料を堆積させる金属材料堆積部と
    　を備える、基板処理装置。
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