特許ウォッチ

公開番号2024163650
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079441
出願日2023-05-12
発明の名称基板処理方法および基板処理装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類C23C 16/26 20060101AFI20241115BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】ホールまたは溝の側壁部において露出している金属含有層に、選択的にグラフェン膜を形成することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理方法は、グラフェン膜を成膜する基板処理方法であって、下地層上に形成された金属含有層と、金属含有層上に形成された誘電体層とを含むパターンを有する基板を準備する工程と、処理容器内に改質ガスを供給し、パターンにおけるホールまたは溝の側壁部の金属含有層を選択的に改質する工程と、処理容器内に炭素含有ガスを含む処理ガスを供給してプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて側壁部の金属含有層上に、選択的にグラフェン膜を形成する工程と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基板を処理する基板処理方法であって、
下地層上に形成された金属含有層と、前記金属含有層上に形成された誘電体層とを含むパターンを有する基板を準備する工程と、
処理容器内に改質ガスを供給し、前記パターンにおけるホールまたは溝の側壁部の前記金属含有層を選択的に改質する工程と、
前記処理容器内に炭素含有ガスを含む処理ガスを供給してプラズマを生成し、生成した前記プラズマを用いて前記側壁部の前記金属含有層上に、選択的にグラフェン膜を形成する工程と、
を有する基板処理方法。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記改質ガスは、不活性ガスおよび水素含有ガスを含む、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記不活性ガスと、前記水素含有ガスとの流量比は、２００：２～５０：５０の範囲である、
請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記不活性ガスは、Ｈｅガス、ＡｒガスおよびＮ２ガスのうち、少なくとも１つを含む、
請求項２または３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記水素含有ガスは、Ｈ２ガスおよびＮＨ３ガスのうち、少なくとも１つを含む、
請求項２または３に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記プラズマは、マイクロ波により生成される、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記プラズマを生成する電力は、５００Ｗ～３０００Ｗの範囲である、
請求項１または６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記グラフェン膜を形成する工程は、前記処理容器内の圧力が１０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒの範囲でプラズマを生成する、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記金属含有層は、Ｒｕ、Ｃｏ、および、Ｃｕのうち、少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記誘電体層は、窒化シリコン、および、窒化アルミニウムのうち、いずれか１つである、
請求項１に記載の基板処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第２の材料で充填された凹状フィーチャを有する第１の材料を含む平坦化された基板を提供するステップと、第１の材料よりも第２の材料上にグラフェン層を選択的に付着させるステップと、グラフェン層よりも第１の材料上にＳｉＯ
２
膜を選択的に付着させるステップと、グラフェン層を基板から除去するステップと、を含む方法が開示されている。また、特許文献１には、ＳｉＯ
２
膜を選択的に付着させるステップは、第２の材料で充填された凹状フィーチャと整合した第２の凹状フィーチャを形成することが開示されている。また、特許文献１には、第１の材料が誘電体材料を含み、第２の材料が金属層を含むことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１８２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、ホールまたは溝の側壁部において露出している金属含有層に、選択的にグラフェン膜を形成することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による基板処理方法は、グラフェン膜を成膜する基板処理方法であって、下地層上に形成された金属含有層と、金属含有層上に形成された誘電体層とを含むパターンを有する基板を準備する工程と、処理容器内に改質ガスを供給し、パターンにおけるホールまたは溝の側壁部の金属含有層を選択的に改質する工程と、処理容器内に炭素含有ガスを含む処理ガスを供給してプラズマを生成し、生成したプラズマを用いて側壁部の金属含有層上に、選択的にグラフェン膜を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、ホールまたは溝の側壁部において露出している金属含有層に、選択的にグラフェン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す図である。
図２は、本実施形態における処理容器の天壁部の一例を模式的に示す図である。
図３は、本実施形態におけるグラフェン膜の成膜後の基板の状態の一例を示す図である。
図４は、本実施形態における成膜処理の一例を示すフローチャートである。
図５は、本実施形態における実験前の基板の断面をトレースした一例を示す図である。
図６は、本実施形態における実験後の基板の断面をトレースした一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示する基板処理方法および基板処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
【０００９】
半導体の配線工程において、現在、銅（Ｃｕ）デュアルダマシン法が用いられているが、微細化が進みＲＣ遅延が問題となっている。これに対し、狭いメタルピッチでより優れた特性を持つ配線材料および配線形成手法が検討されている。例えば、配線用金属を直接パターニング（サブトラクティブメタライゼーション）するため、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が不要であるセミダマシン法が提案されている。また、配線材料としてルテニウム（Ｒｕ）を用いたセミダマシン法により、ＲＣ遅延を改善することが提案されている。さらに、配線用金属を直接パターニングした後、つまり、サブトラクトエッチ後の基板に対して、配線用金属の側壁にグラフェン膜を形成することで、キャップ効果による抵抗の低減、および、絶縁体の埋め込み時のダメージからの保護を行うことが考えられる。しかしながら、サブトラクトエッチ後の基板に対してグラフェン膜を成膜した場合、配線用金属が露出しているホールまたは溝の側壁部と、絶縁膜が露出している底部の双方にグラフェン膜が成膜され、グラフェン膜を介して配線間でショートが発生することがある。さらに、ホールまたは溝の側壁部へのグラフェン膜の選択性を優先すると、側壁部の下部にグラフェン膜が形成されない場合がある。そこで、ホールまたは溝の側壁部において露出している金属含有層（配線用金属）に、選択的にグラフェン膜を形成することが期待されている。
【００１０】
［基板処理装置１００の構成］
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す図である。図１に示す基板処理装置１００は、処理容器１０１と、載置台１０２と、ガス供給機構１０３と、排気装置１０４と、マイクロ波導入装置１０５と、制御部１０６とを有する。処理容器１０１は、基板Ｗを収容する。載置台１０２は、基板Ｗを載置する。ガス供給機構１０３は、処理容器１０１内にガスを供給する。排気装置１０４は、処理容器１０１内を排気する。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１内にプラズマを生成させるためのマイクロ波を発生させるとともに、処理容器１０１内にマイクロ波を導入する。制御部１０６は、基板処理装置１００の各部の動作を制御する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許