KR102650949B1 - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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슈지 아즈모
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이 노출되는 제 1 영역, 및 절연 재료가 노출되는 제 2 영역을 갖는 기판을 준비하는 공정과, 할로겐화 붕소 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 산화물의 막을 산화붕소의 막으로 치환하는 공정과, 불소를 포함하는 실란계 화합물의 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 제 1 영역에서 상기 산화붕소의 막을 에칭하는 동시에, 상기 제 2 영역에 자기 조직화 단분자막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 영역에 형성한 상기 자기 조직화 단분자막을 이용하여, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 상기 도전 재료가 노출된 상기 제 1 영역에 선택적으로 도전성의 대상막을 형성하는 공정을 포함하는 성막 방법.

Description

성막 방법 및 성막 장치
본 개시는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 포토리소그래피 기술을 이용하는 일 없이, 기판의 특정의 영역에 선택적으로 대상막을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 대상막의 형성을 저해하는 자기 조직화 단분자막(Self-Assembled Monolayer: SAM)을 기판의 일부의 영역에 형성하고, 기판의 나머지의 영역에 대상막을 형성하는 기술이 개시되고 있다.
일본 특허 공표 제 2007-501902 호 공보
본 개시의 일 태양은, 도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이 노출되는 제 1 영역과 절연 재료가 노출되는 제 2 영역 중, 제 2 영역에 SAM을 선택적으로 형성할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양의 성막 방법은,
도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이 노출되는 제 1 영역, 및 절연 재료가 노출되는 제 2 영역을 갖는 기판을 준비하는 공정과,
할로겐화 붕소 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 도전 재료의 상기 산화물의 막을 산화붕소의 막으로 치환하는 공정과,
불소를 포함하는 실란계 화합물의 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 제 1 영역에서 상기 산화붕소의 막을 에칭하는 동시에, 상기 제 2 영역에 자기 조직화 단분자막을 형성하는 공정과,
상기 제 2 영역에 형성한 상기 자기 조직화 단분자막을 이용하여, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 상기 도전 재료가 노출된 상기 제 1 영역에 선택적으로 도전성의 대상막을 형성하는 공정을 포함한다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이 노출되는 제 1 영역과 절연 재료가 노출되는 제 2 영역과 중 제 2 영역에 SAM을 선택적으로 형성할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 도 1에 나타내는 공정(S101 내지 S104)에서의 기판 상태의 일례를 도시하는 측면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 공정(S105 내지 S108)에서의 기판 상태의 일례를 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 공정(S101 내지 S107)을 실시하는 성막 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 공정(S108)을 실시하는 연마 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 것이 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 2는 도 1에 나타내는 공정(S101 내지 S104)에서의 기판 상태의 일례를 도시하는 측면도이다. 도 2의 (a)는 공정(S101)에서 준비되는 기판 상태를 도시하고, 도 2의 (b)는 공정(S102)에서 얻어지는 기판 상태를 도시하고, 도 2의 (c)는 공정(S103)에서 얻어지는 기판 상태를 도시하며, 도 2의 (d)는 공정(S104)에서 얻어지는 기판 상태를 도시한다. 도 3은 도 1에 나타내는 공정(S105 내지 S108)에서의 기판 상태의 일례를 도시하는 측면도이다. 도 3의 (a)는 공정(S105)에서 얻어지는 기판 상태를 도시하고, 도 3의 (b)는 공정(S106)에서 얻어지는 기판 상태를 도시하고, 도 3의 (c)는 공정(S107)에서 얻어지는 기판 상태를 도시하며, 도 3의 (d)는 공정(S108)에서 얻어지는 기판 상태를 도시한다.
성막 방법은 도 2의 (a)에 도시되는 바와 같이 기판(10)을 준비하는 공정(S101)을 포함한다. 준비하는 것은, 예를 들면, 후술하는 처리 용기(120)(도 4 참조)의 내부에 기판(10)을 반입하는 것을 포함한다. 기판(10)은 제 1 재료가 노출되는 제 1 영역(A1)과, 제 1 재료와는 상이한 제 2 재료가 노출되는 제 2 영역(A2)을 갖는다. 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)은 기판(10)의 판두께 방향 한쪽에 마련된다.
제 1 영역(A1)의 수는, 도 2의 (a)에서는 1개이지만, 복수여도 좋다. 예를 들어, 2개의 제 1 영역(A1)이 제 2 영역(A2)을 사이에 두도록 배치되어도 좋다. 마찬가지로, 제 2 영역(A2)의 수는, 도 2의 (a)에서는 1개이지만, 복수여도 좋다. 예를 들어, 2개의 제 2 영역(A2)이 제 1 영역(A1)을 사이에 두도록 배치되어도 좋다.
또한, 도 2의 (a)에서는 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2)만이 존재하지만, 제 3 영역이 더 존재해도 좋다. 제 3 영역은 제 1 재료 및 제 2 재료와는 상이한 제 3 재료가 노출되는 영역이다. 제 3 영역은 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2) 사이에 배치되어도 좋고, 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2) 밖에 배치되어도 좋다.
제 1 재료는 예를 들면, 도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이다. 도전 재료는 예를 들면, 텅스텐(W)이며, 도전 재료의 산화물은 예를 들면, 산화텅스텐(WO)이다. 또한, 도전 재료는, 본 실시형태에서는 텅스텐이지만, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈럼(Ta), 질화탄탈럼(TaN), 바나듐(V), 또는 질화바나듐(VN) 등이어도 좋다. 이들의 도전 재료의 표면은, 대기 중에서 시간의 경과와 함께 자연히 산화된다. 그 산화물이 제 1 재료이다. 제 1 재료인 산화물은 산질화물이어도 좋고, 후술하는 공정(S102)에서 산화붕소로 치환되는 것이면 좋다.
또한, 산화텅스텐을, 산소와 텅스텐의 조성비에 관계없이 「WO」라고도 표기한다. 또한, 질화티타늄을, 질소와 티타늄의 조성비에 관계없이 「TiN」라고도 표기한다. 마찬가지로, 질화탄탈럼을 「TaN」라고도 표기하고, 질화바나듐을 「VN」라고도 표기한다.
제 2 재료는 예를 들면, 절연 재료이다. 절연 재료는 예를 들면, 산화규소이다. 이하, 산화규소를, 산소와 규소의 조성비에 관계없이 「SiO」라고도 표기한다. 또한, 제 2 재료는, 본 실시형태에서는 산화규소이지만, 질화규소, 산질화규소, 탄화규소, 또는 산화알루미늄 등이어도 좋다. 제 2 재료는, 제 1 재료와는 달리, 후술하는 공정(S102)에서 별개의 재료(예를 들면, 산화붕소)로 거의 치환되지 않는 것이면 좋다. 즉, 후술하는 공정(S102)에 있어서, 제 2 재료로부터 상기 별개의 재료로의 치환 속도는, 제 1 재료로부터 산화붕소로의 치환 속도보다 늦다.
기판(10)은 예를 들면, 상기의 도전 재료로 형성되는 도전막(11)과, 상기의 절연 재료로 형성되는 절연막(12)을 갖는다. 도전막(11)의 표면에는, 대기 중에서, 산화물막(13)이 시간의 경과와 함께 자연히 형성된다. 도전막(11)은 예를 들면, 텅스텐막이며, 산화물막(13)은 예를 들면, 산화텅스텐막이다.
또한, 기판(10)은 도전막(11)과 절연막(12)이 형성되는 하지 기판(14)을 갖는다. 하지 기판(14)은 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판이다. 또한, 하지 기판(14)은 유리 기판 등이어도 좋다.
또한, 기판(10)은 하지 기판(14)과 도전막(11) 사이에, 하지 기판(14) 및 도전막(11)과는 상이한 재료로 형성되는 기초막을 더 가져도 좋다. 마찬가지로, 기판(10)은 하지 기판(14)과 절연막(12) 사이에, 하지 기판(14) 및 절연막(12)과는 상이한 재료로 형성되는 기초막을 더 가져도 좋다.
성막 방법은 할로겐화 붕소 가스를 기판(10)에 대해서 공급하는 것에 의해, 도 2의 (b)에 도시되는 바와 같이 산화물막(13)을 산화붕소막(20)으로 치환하는 공정(S102)을 포함한다. 할로겐화 붕소 가스와 산화물막(13)이 화학 반응하는 것에 의해, 할로겐화 금속과 산화붕소가 생성된다. 기판(10)은 사전 결정된 온도로 가열되고 있고, 할로겐화 금속이 휘발하므로, 산화붕소막(20)이 형성된다. 할로겐화 금속의 증기압이 산화붕소의 증기압보다 높고, 할로겐화 금속의 기화 속도가 산화붕소의 기화 속도보다 높아지는 온도로 기판(10)이 가열된다.
할로겐화 붕소 가스로서, 본 실시형태에서는 삼염화붕소(BCl3) 가스가 이용된다. BCl3 가스와 WO가 화학 반응하는 것에 의해, 예를 들면, WClx와 B2O3이 생성된다. 기판(10)은 사전결정된 온도로 가열되고 있고, WClx가 휘발하므로, B2O3막이 형성된다.
또한, 할로겐화 붕소 가스는 붕소와 할로겐을 함유하는 가스이면 좋고, 삼염화붕소 가스로는 한정되지 않는다. 예를 들어, 할로겐화 붕소 가스는, 삼불화붕소(BF3) 가스, 삼요오드화붕소(BI3) 가스, 또는 삼브롬화붕소(BBr3) 가스 등이어도 좋다.
성막 방법은 불소를 포함하는 실란계 화합물의 가스를 기판(10)에 대해서 공급하는 것에 의해, 도 2의 (c)에 도시되는 바와 같이, 제 1 영역(A1)에서 산화붕소막(20)을 에칭하는 동시에, 제 2 영역(A2)에 SAM(자기 조직화 단분자막)(30)을 형성하는 공정(S103)을 포함한다. SAM(30)은 실란계 화합물이 제 2 영역(A2)에 화학 흡착하는 것에 의해 형성되고, 후술하는 도전성의 대상막(40)의 형성을 저해한다. 또한, 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2)에 더하여 제 3 영역이 존재하는 경우, 제 3 영역에는 SAM(30)이 형성되어도 좋고, 형성되지 않아도 좋다.
불소를 포함하는 실란계 화합물은 예를 들면, 일반식 R-SiH3-xClx(x=1, 2, 3)로 나타나는 화합물, 또는 R′-Si(O-R)3으로 나타나는 화합물(실란 커플링제)이다. 본 명세서에서, R, R′은 알킬기의 수소의 적어도 일부를 불소로 치환한 기 등의 관능기이다. 그 관능기의 말단기는, CF계이다. 또한, O-R는 가수 분해 가능한 관능기, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기이다. 불소를 포함하는 실란계 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, CF3(CF2)XCH2CH2SiCl3, CF3(CF2)XCH2CH2Si(OMe)3, 또는 CF3(CF2)XCH2CH2Si(OEt)3 등이다. 본 명세서에서, X는 0 이상 7 이하의 정수이다.
실란계 화합물은 불소를 포함하므로, 산화붕소막(20)을 에칭할 수 있다. 제 1 영역(A1)에서는, SAM(30)의 형성과, 산화붕소막(20)의 에칭이 동시에 진행하므로, SAM(30)의 형성을 억제할 수 있다. 제 1 영역(A1)에는, 제 2 영역(A2)에 비해 SAM(30)이 거의 형성되지 않는다. 제 1 영역(A1)에서는, SAM(30)의 밀도가 낮으므로, 후술하는 공정(S104)에서 가스가 SAM(30)을 피하면서 산화붕소막(20)과 화학 반응할 수 있다. 본 화학 반응에 의해서 산화붕소막(20)을 제거할 수 있고, 도전막(11)을 노출할 수 있다.
또한, 산화붕소막(20)의 두께가 얇고, 공정(S103)의 종료까지 도전막(11)이 노출되고, 또한 도전막(11)이 금속막인 경우에는, 후술하는 공정(S104)은 불필요하다. 실란계 화합물은 OH기를 갖는 표면에 화학 흡착하므로, 금속보다 금속 화합물에 화학 흡착하기 쉽다. 따라서, 도전막(11)이 금속막인 경우, 도전막(11)이 노출된 후는, 실란계 화합물은 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2) 중 제 2 영역(A2)에 선택적으로 화학 흡착한다.
상기대로, 성막 방법은 산화물막(13)으로부터 산화붕소막(20)으로의 치환(공정(S102)과, 산화붕소막(20)의 에칭 및 SAM(30)의 형성(공정(S103))을 포함한다. 제 1 영역(A1)에서는, SAM(30)의 형성과, 산화붕소막(20)의 에칭이 동시에 진행되므로, SAM(30)의 형성을 억제할 수 있다.
성막 방법은 SAM(30)의 형성(공정(S103)) 후, 도전성의 대상막(40)의 형성(공정(S105)) 전에, 기판(10)에 대해서 가스를 공급하는 것에 의해, 도 2의 (d)에 도시되는 바와 같이 제 1 영역(A1)에 잔류하는 산화붕소막(20)을 에칭하여 제거하는 공정(S104)을 갖는다. 본 공정(S104)에서 사용하는 가스는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 불화수소(HF) 가스이다. HF 가스 이외에, 예를 들면, 삼불화염소(ClF3) 가스나 삼불화질소(NF3) 가스 등도 사용 가능하다.
SAM(30)은 공정(S104)에서 사용하는 가스에 대해서 내성을 가지므로, 제 2 영역(A2)에 남는다. 한편, 제 1 영역(A1)에서는, SAM(30)의 밀도가 낮으므로, 가스는 SAM(30)을 피하면서 산화붕소막(20)과 화학 반응한다. 그 화학 반응에 의해서, 산화붕소막(20)을 제거할 수 있고, 도전막(11)을 노출할 수 있다. 산화붕소막(20)의 제거에 의해서, 산화붕소막(20) 상의 SAM(30)도 제거할 수 있고, 제 2 영역(A2)에만 SAM(30)을 남길 수 있다. 즉, 산화붕소막(20)의 제거에 의해서, SAM(30)의 리프트 오프를 실시할 수 있다.
성막 방법은 도 3의 (a)에 도시되는 바와 같이, 제 2 영역(A2)에 형성한 SAM(30)을 이용하여, 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2) 중 도전 재료가 노출된 제 1 영역(A1)에 선택적으로 도전성의 대상막(40)을 형성하는 공정(S105)을 포함한다. 대상막(40)은 SAM(30)과는 상이한 재료, 예를 들면, 금속, 금속 화합물 또는 반도체로 형성된다. SAM(30)은 도전성의 대상막(40)의 형성을 저해하므로, 도전성의 대상막(40)은 제 1 영역(A1)에 선택적으로 형성된다. 또한, 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2)에 더하여 제 3 영역이 존재하는 경우, 제 3 영역에는 도전성의 대상막(40)이 형성되어도 좋고, 형성되지 않아도 좋다.
도전성의 대상막(40)은 예를 들면, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)법으로 형성된다. 제 1 영역(A1)에 원래 존재하는 도전막(11)에, 추가로 도전성의 대상막(40)을 적층할 수 있다. 도전성의 대상막(40)의 재료와 도전막(11)의 재료는, 본 실시형태에서는 동일한 재료(예를 들면, W)이지만, 상이한 재료여도 좋다. 예를 들어, 도전성의 대상막(40)의 재료는 텅스텐(W) 외에, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈럼(Ta), 질화탄탈럼(TaN), 바나듐(V), 또는 질화바나듐(VN) 등이어도 좋다.
도전성의 대상막(40)으로서 텅스텐막을 ALD법으로 형성하는 경우, 처리 가스로서 육염화텅스텐(WCl6) 가스 등의 W 함유 가스와, 수소(H2) 가스 등의 환원성 가스가 기판(10)에 대해서 교대로 공급된다. 이러한 처리 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 가열되어도 좋다. 또한, 이러한 처리 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 플라즈마화되어도 좋다.
성막 방법은 도전성의 대상막(40)의 형성(공정(S105)) 후에, 기판(10)에 대해서 산소 함유 가스를 공급하는 것에 의해, 도 3의 (b)에 도시되는 바와 같이 SAM(30)을 에칭하여 제거하는 공정(S106)을 포함한다. 산소 함유 가스는 SAM(30)을 분해하고, 가스화한다. 가스화한 SAM(30)은 제거되고, 절연막(12)이 제 2 영역(A2)에 노출된다.
SAM(30)을 에칭하는 산소 함유 가스는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스, 또는 수증기 등이다. 이러한 산소 함유 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 고온으로 가열되어도 좋다. 또한, 이러한 산소 함유 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 플라즈마화되어도 좋다.
성막 방법은 SAM(30)의 제거(공정(S106)) 후에, 도 3의 (c)에 도시되는 바와 같이 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2)에 절연성의 대상막(50)을 형성하는 공정(S107)을 포함한다. 절연성의 대상막(50)은 예를 들면, CVD법 또는 ALD법으로 형성된다. 제 2 영역(A2)에 원래 존재하는 절연막(12)에, 추가로 절연성의 대상막(50)을 적층할 수 있다.
절연성의 대상막(50)의 재료와, 절연막(12)의 재료는 본 실시형태에서는 동일한 재료(예를 들면, SiO)이지만, 상이한 재료여도 좋다. 예를 들어, 도전막(11)의 재료는 산화규소 외에, 질화규소, 산질화규소, 탄화규소, 또는 산화알루미늄 등이어도 좋다.
절연성의 대상막(50)으로서 SiO막을 ALD법으로 형성하는 경우, 처리 가스로서 디클로로실란(SiH2Cl2) 가스 등의 Si 함유 가스와, 오존(O3) 가스 등의 산화 가스가 기판(10)에 대해서 교대로 공급된다. Si 함유 가스 및 산화 가스 외에, 수소(H2) 가스 등의 개질 가스가 기판(10)에 대해서 공급되어도 좋다. 이러한 처리 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 플라즈마화되어도 좋다. 또한, 이러한 처리 가스는 화학 반응을 촉진할 수 있도록, 가열되어도 좋다.
성막 방법은 도 3의 (d)에 도시되는 바와 같이, 제 1 영역(A1)에 도전성의 대상막(40)이 노출되고, 제 2 영역(A2)에 절연성의 대상막(50)이 노출되고, 또한 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)이 평탄하게 되도록 절연성의 대상막(50)을 연마하는 공정(S108)을 포함한다. 절연성의 대상막(50)의 연마는 예를 들면, CMP(Chemical Mechanical Polishing)이다. 절연성의 대상막(50)의 연마에 의해서, 제 1 영역(A1)에 있어서 도전성의 대상막(40)을 노출할 수 있다. 또한, 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)을 평탄화할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시되는 공정(S101 내지 S107)을 실시하는 성막 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 성막 장치(100)는 도 1에 나타나는 공정(S101 내지 S108) 중, 적어도 공정(S101 내지 S103 및 S105)을 실시하면 좋다. 나머지의 공정(S104 및 S106 내지 S108) 중, 공정(S104)은 상기대로 실시되지 않아도 좋고, 공정(S106 내지 S108)은 별개의 장치로 실시되어도 좋다. 성막 장치(100)는 처리 유닛(110)과, 반송 장치(170)와, 제어 장치(180)를 구비한다. 처리 유닛(110)은 처리 용기(120)와, 기판 보지부(130)와, 가열기(140)와, 가스 공급 장치(150)와, 가스 배출 장치(160)를 갖는다.
처리 유닛(110)은 도 4에는 1개만 도시되지만, 복수여도 좋다. 복수의 처리 유닛(110)은 소위 멀티 챔버 시스템을 형성한다. 복수의 처리 유닛(110)은 진공 반송실(101)을 둘러싸도록 배치된다. 진공 반송실(101)은 진공 펌프에 의해서 배기되고, 사전 설정된 진공도로 보지된다. 진공 반송실(101)에는, 반송 장치(170)가 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게, 또한 연직축 주위로 회전 가능하게 배치된다. 반송 장치(170)는 복수의 처리 용기(120)에 대해서 기판(10)을 반송한다. 처리 용기(120)의 내부의 처리실(121)과, 진공 반송실(101)은, 이들의 기압이 모두 대기압보다 낮은 기압일 때에 연통하고, 기판(10)의 반입출이 실행된다. 진공 반송실(101) 대신에 대기 반송실이 마련되는 경우와는 달리, 기판(10)의 반입출시에 대기가 대기 반송실로부터 처리실(121)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 처리실(121)의 기압을 낮추기 위한 대기 시간을 삭감할 수 있고, 기판(10)의 처리 속도를 향상할 수 있다.
처리 용기(120)는 기판(10)이 통과하는 반입출구(122)를 갖는다. 반입출구(122)에는, 반입출구(122)를 개폐하는 게이트(G)가 마련된다. 게이트(G)는 기본적으로 반입출구(122)를 폐쇄하고 있고, 기판(10)이 반입출구(122)를 통과할 때에 반입출구(122)를 개방한다. 반입출구(122)의 개방시에, 처리 용기(120)의 내부의 처리실(121)과, 진공 반송실(101)이 연통한다. 반입출구(122)의 개방 전에, 처리실(121)과 진공 반송실(101)은 모두, 진공 펌프에 의해서 배기되고, 사전 설정된 기압으로 유지된다.
기판 보지부(130)는 처리 용기(120)의 내부에서 기판(10)을 보지한다. 기판 보지부(130)는 기판(10)의 처리 가스에 노출되는 표면을 위를 향해서, 기판(10)을 하방으로부터 수평으로 유지한다. 기판 보지부(130)는 매엽식이며, 1매의 기판(10)을 보지한다. 또한, 기판 보지부(130)는 배치식이어도 좋고, 동시에 복수매의 기판(10)을 보지해도 좋다. 배치식의 기판 보지부(130)는 복수매의 기판(10)을, 연직 방향으로 간격을 두고 보지해도 좋고, 수평 방향으로 간격을 두고 보지해도 좋다.
가열기(140)는 기판 보지부(130)로 보지되어 있는 기판(10)을 가열한다. 가열기(140)는 예를 들면, 전기 히터이며, 전력 공급에 의해서 발열한다. 가열기(140)는 예를 들면, 기판 보지부(130)의 내부에 매립되고, 기판 보지부(130)를 가열하는 것에 의해, 기판(10)을 소망한 온도로 가열한다. 또한, 가열기(140)는 석영창을 거쳐서 기판 보지부(130)를 가열하는 램프를 포함해도 좋다. 본 경우, 석영창이 퇴적물로 불투명하게 되는 것을 방지할 수 있도록, 기판 보지부(130)와 석영창 사이에 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 공급되어도 좋다. 또한, 가열기(140)는 처리 용기(120)의 외부로부터 처리 용기(120)의 내부에 배치되는 기판(10)을 가열해도 좋다.
또한, 처리 유닛(110)은 기판(10)을 가열하는 가열기(140)만이 아니라, 기판(10)을 냉각하는 냉각기를 더 가져도 좋다. 기판(10)의 온도를 고속으로 승온 가능할 뿐만 아니라, 기판(10)의 온도를 고속으로 강온할 수 있다. 한편, 기판(10)의 처리가 실온에서 실행되는 경우, 처리 유닛(110)은 가열기(140) 및 냉각기를 갖지 않아도 좋다.
가스 공급 장치(150)는 기판(10)에 대해서 사전 설정된 처리 가스를 공급한다. 처리 가스는 예를 들면, 공정(S102 내지 S107)마다 준비된다. 공정(S102 내지 S107)은, 각각이 서로 상이한 처리 용기(120)의 내부에서 실시되어도 좋고, 임의의 조합의 2개 이상이 동일한 처리 용기(120)의 내부에서 연속적으로 실시되어도 좋다. 후자의 경우, 가스 공급 장치(150)는 공정의 차례를 따라, 복수 종류의 처리 가스를, 사전 설정된 차례로 기판(10)에 대해서 공급한다.
가스 공급 장치(150)는 예를 들면, 가스 공급관(151)을 거쳐서 처리 용기(120)와 접속된다. 가스 공급 장치(150)는 처리 가스의 공급원과, 각 공급원으로부터 개별적으로 가스 공급관(151)까지 연장되는 개별 배관과, 개별 배관의 도중에 마련되는 개폐 밸브와, 개별 배관의 도중에 마련되는 유량 제어기를 갖는다. 개폐 밸브가 개별 배관을 개방하면, 공급원으로부터 가스 공급관(151)에 처리 가스가 공급된다. 그 공급량은 유량 제어기에 의해서 제어된다. 한편, 개폐 밸브가 개별 배관을 폐쇄하면, 공급원으로부터 가스 공급관(151)으로의 처리 가스의 공급이 정지된다.
가스 공급관(151)은 가스 공급 장치(150)로부터 공급되는 처리 가스를, 처리 용기(120)의 내부, 예를 들면, 샤워 헤드(152)에 공급한다. 샤워 헤드(152)는 기판 보지부(130)의 상방에 마련된다. 샤워 헤드(152)는 내부에 공간(153)을 갖고, 공간(153)에 모인 처리 가스를 다수의 가스 토출 구멍(154)으로부터 연직 하방을 향해서 취출한다. 샤워 형상의 처리 가스가 기판(10)에 대해서 공급된다.
가스 배출 장치(160)는 처리 용기(120)의 내부로부터 가스를 배출한다. 가스 배출 장치(160)는 배기관(161)을 거쳐서 처리 용기(120)와 접속된다. 가스 배출 장치(160)는 진공 펌프 등의 배기원과, 압력 제어기를 갖는다. 배기원을 작동시키면, 처리 용기(120)의 내부로부터 가스가 배출된다. 처리 용기(120)의 내부의 기압은 압력 제어기에 의해서 제어된다.
제어 장치(180)는 예를 들면, 컴퓨터로 구성되고, CPU(Central Processing Unit)(181)와, 메모리 등의 기억 매체(182)를 구비한다. 기억 매체(182)에는, 성막 장치(100)에 있어서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 격납된다. 제어 장치(180)는 기억 매체(182)에 기억된 프로그램을 CPU(181)에 실행시키는 것에 의해, 성막 장치(100)의 동작을 제어한다. 또한, 제어 장치(180)는 입력 인터페이스(183)와, 출력 인터페이스(184)를 구비한다. 제어 장치(180)는 입력 인터페이스(183)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(184)에서 외부로부터 신호를 송신한다.
제어 장치(180)는 도 1에 나타내는 공정(S101 내지 S107)을 실시하도록, 가열기(140), 가스 공급 장치(150), 가스 배출 장치(160), 및 반송 장치(170)를 제어한다. 제어 장치(180)는 게이트(G)도 제어한다.
도 5는 도 1에 나타내는 공정(S108)을 실시하는 연마 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 성막 장치(100)는 예를 들면, 연마 장치(210)와, 로드록 장치(220)와, 반송 장치(230)를 더 구비한다. 로드록 장치(220)는 진공 반송실(101)로부터 대기 반송실(201)에 기판(10)을 반송하는 반송 경로의 도중에, 기압을 바꾸는 로드록실(221)을 형성한다. 로드록실(221)의 기압은 대기압보다 낮은 기압과, 대기압으로 전환된다. 로드록 장치(220)는 제 1 반송구(222)와, 제 2 반송구(223)를 갖는다. 제 1 반송구(222)는 진공 반송실(101)과, 로드록실(221) 사이에 형성되고, 게이트(G1)에 의해서 개폐된다. 또한, 제 2 반송구(223)는 로드록실(221)과 대기 반송실(201) 사이에 형성되고, 게이트(G2)에 의해서 개폐된다. 대기 반송실(201)은 대기로 채워지고, 대기 반송실(201)에는 반송 장치(230)가 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게, 또한 연직축 주위로 회전 가능하게 배치된다.
절연성의 대상막(50)의 형성(공정(S107)) 후, 반송 장치(170)(도 4 참조)가 진공 반송실(101)로부터 로드록실(221)로 기판(10)을 반송한다. 이때, 제 1 반송구(222)는 개방되고, 제 2 반송구(223)는 폐색되고, 로드록실(221)의 기압은 진공 반송실(101)의 기압과 동일한 정도로 유지된다. 로드록실(221)로부터 진공 반송실(101)로의 가스의 유입을 방지할 수 있으므로, 진공 반송실(101)의 기압의 변동을 방지할 수 있다.
반송 장치(170)는 로드록실(221)에 기판(10)을 배치한 후, 로드록실(221)로부터 진공 반송실(101)로 퇴출한다. 그 후, 제 1 반송구(222)가 폐색되고, 계속해서, 제 2 반송구(223)가 개방되고, 로드록실(221)의 기압이 대기압이 된다. 또한, 제 1 반송구(222)의 폐색 후, 제 2 반송구(223)의 개방 전에, 로드록실(221)의 기압이 대기압이 되도록 로드록실(221)에 가스가 공급되어도 좋다. 제 2 반송구(223)의 개방 후, 반송 장치(230)가 로드록실(221)로부터 기판(10)을 수취하여, 연마 장치(210)로 반송한다.
연마 장치(210)는 예를 들면, 하정반(211)과, 상정반(213)과, 노즐(214)을 갖는다. 하정반(211)은 수평으로 배치되고, 하정반(211)의 상면에는 연마 패드(212)가 첩부(貼付)된다. 상정반(213)은 수평으로 배치되고, 상정반(213)의 하면에는 기판(10)이 고정된다. 상정반(213)은 기판(10)을 수평으로 유지하고, 절연성의 대상막(50)을 연마 패드(212)에 가압된다. 상정반(213)의 직경은 하정반(211)의 반경보다 작고, 하정반(211)의 회전 중심선(C1)보다 반경방향 외측에 상정반(213)이 배치된다. 상정반(213)의 회전 중심선(C2)은 하정반(211)의 회전 중심선(C1)과 평행하게 어긋나서 배치된다. 하정반(211)은 그 연직인 회전 중심선(C1)을 중심으로 회전되어도 좋다. 상정반(213)은 하정반(211)의 회전을 따라 수동적으로 회전한다. 또한, 상정반(213)과 하정반(211)은 독립하여 회전해도 좋고, 별개의 회전 모터에 의해서 회전되어도 좋다. 노즐(214)은 연마 패드(212)에 대해서 상방으로부터 연마 슬러리를 공급한다. 연마 슬러리는 기판(10)과 연마 패드(212) 사이에 공급되고, 기판(10)의 하면을 평탄하게 연마한다.
제어 장치(180)(도 4 참조)는 상기 공정(S108)을 실시하도록, 연마 장치(210)를 제어한다. 또한, 제어 장치(180)는 연마 장치(210)에 더하여, 반송 장치(230) 및 로드록 장치(220)도 제어한다.
이상, 본 개시에 따른 성막 방법 및 성막 장치의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 개시는 상기 실시형태 등에 한정되지 않는다. 특허청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제, 및 조합이 가능하다. 이들에 대해서도 당연하게 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
본 출원은 2019년 3월 25일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제 2019-057164 호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제 2019-057164 호의 전 내용을 본 출원에 원용한다.
10 : 기판
11 : 도전막
12 : 절연막
14 : 하지 기판
20 : 산화붕소막
30 : SAM(자기 조직화 단분자막)
40 : 도전성의 대상막
50 : 절연성의 대상막
100 : 성막 장치
110 : 처리 유닛
120 : 처리 용기
130 : 기판 보지부
150 : 가스 공급 장치
160 : 가스 배출 장치
170 : 반송 장치
180 : 제어 장치
210 : 연마 장치

Claims (8)

  1. 도전 재료의 표면 산화에 의해서 형성되는 산화물이 노출되는 제 1 영역, 및 절연 재료가 노출되는 제 2 영역을 갖는 기판을 준비하는 공정과,
    할로겐화 붕소 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 산화물의 막을 산화붕소의 막으로 치환하는 공정과,
    불소를 포함하는 실란계 화합물의 가스를 상기 기판에 대해서 공급하는 것에 의해, 상기 제 1 영역에서 상기 산화붕소의 막을 에칭하는 동시에, 상기 제 2 영역에 자기 조직화 단분자막을 형성하는 공정과,
    상기 제 2 영역에 형성한 상기 자기 조직화 단분자막을 이용하여, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 상기 도전 재료가 노출된 상기 제 1 영역에 선택적으로 도전성의 대상막을 형성하는 공정을 포함하는
    성막 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 재료는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈럼(Ta), 질화탄탈럼(TaN), 바나듐(V), 또는 질화바나듐(VN)인
    성막 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 할로겐화 붕소 가스는 삼염화붕소(BCl3), 삼불화붕소(BF3) 가스, 삼요오드화붕소(BI3) 가스, 또는 삼브롬화붕소(BBr3) 가스인
    성막 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자기 조직화 단분자막의 형성 후, 상기 도전성의 대상막의 형성 전에, 상기 기판에 대해서 가스를 공급하는 것에 의해, 상기 제 1 영역에 잔류하는 상기 산화붕소의 막을 에칭하여 제거하는 공정을 포함하는
    성막 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 영역에 잔류하는 상기 산화붕소의 막을 에칭하는 가스는 불화수소(HF) 가스인
    성막 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성의 대상막의 형성 후에, 상기 기판에 대해서 산소 함유 가스를 공급하는 것에 의해, 상기 자기 조직화 단분자막을 에칭하여 제거하는 공정을 포함하는
    성막 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자기 조직화 단분자막의 제거 후에, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 절연성의 대상막을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 영역에 상기 도전성의 대상막이 노출되고, 상기 제 2 영역에 상기 절연성의 대상막이 노출되고, 또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 평탄하게 되도록 상기 절연성의 대상막을 연마하는 공정을 포함하는
    성막 방법.
  8. 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에서 상기 기판을 보지하는 기판 보지부와,
    상기 처리 용기의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
    상기 처리 용기의 내부로부터 가스를 배출하는 가스 배출 장치와,
    상기 처리 용기에 대해서 상기 기판을 반입출하는 반송 장치와,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성막 방법을 실시하도록, 상기 가스 공급 장치, 상기 가스 배출 장치 및 상기 반송 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는
    성막 장치.
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