特許ウォッチ

公開番号2024165284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081352
出願日2023-05-17
発明の名称表面処理膜の形成方法
出願人東京応化工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/316 20060101AFI20241121BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】絶縁体が露出する第一領域と金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを表面に有する基板の第二領域上に、表面処理膜を形成する表面処理膜の形成方法であって、表面処理膜の膜厚が厚くても、表面処理膜の第一領域へのはみ出しを抑制できる表面処理膜の形成方法を提供する。
【解決手段】絶縁体が露出する第一領域と、金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを、表面に有する基板を準備する基板準備工程と、前記第二領域の表面を酸化する酸化工程と、前記酸化工程後に、前記基板の表面を、炭素原子数が8以下であるチオールを含む表面処理剤に暴露することにより、前記第二領域上に表面処理膜を形成する暴露工程と、を含む、表面処理膜の形成方法とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁体が露出する第一領域と、金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを、表面に有する基板を準備する基板準備工程と、
前記第二領域の表面を酸化する酸化工程と、
前記酸化工程後に、前記基板の表面を、炭素原子数が８以下であるチオールを含む表面処理剤に暴露することにより、前記第二領域上に表面処理膜を形成する暴露工程と、を含む、表面処理膜の形成方法。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記絶縁体は、前記基板の表面に凹部を有し、前記金属類が露出する第二領域が前記凹部に形成されている、請求項１に記載の表面処理膜の形成方法。
【請求項３】
前記絶縁体が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、フッ素含有酸化ケイ素、炭素含有酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭窒化ケイ素、シリコン、並びに、リン、ホウ素及びゲルマニウムから選択される１種以上をドープしたシリコンからなる群より選ばれる１種以上であり、
前記金属類が、銅、コバルト、モリブデン及びルテニウムからなる群より選ばれる１種以上である、請求項１に記載の表面処理膜の形成方法。
【請求項４】
前記チオールが、ブタンチオール、ペンタンチオール、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール及びオクタンチオールから選択される少なくとも一種を含む、請求項１に記載の表面処理膜の形成方法。
【請求項５】
前記暴露工程後、前記表面処理膜が形成された前記基板を溶剤で洗浄する溶剤洗浄工程を有する、請求項１に記載の表面処理膜の形成方法。
【請求項６】
前記溶剤が、脂肪酸アルキルエステルを含む、請求項５に記載の表面処理膜の形成方法。
【請求項７】
前記表面処理膜の膜厚が、１０ｎｍ以上である、請求項１～６のいずれか１項に記載の表面処理膜の形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理膜の形成方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、微小化の傾向が高まっている。これにともない、マスクとなるパターニングされた有機膜やエッチング処理により作製されたパターニングされた無機膜の微細化が進んでいる。このため、半導体基板上に形成する有機膜や無機膜については、原子層レベルの膜厚制御が求められている。
基板上に原子層レベルで薄膜を形成する方法として、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の一種である原子層成長法（ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法；以下、単に「ＡＬＤ法」ともいう。）が知られている。ＡＬＤ法は、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法のなかでも、高い段差被覆性（ステップカバレッジ）と膜厚制御性とを併せ持つことが知られている。
【０００３】
ＡＬＤ法は、形成しようとする膜を構成する元素を主成分とする２種類のガスを基板上に交互に供給し、基板上に原子層単位で薄膜を形成することを複数回繰り返して所望の厚さの膜を形成する薄膜形成技術である。
ＡＬＤ法では、原料ガスを供給している間に１層又は数層の原子層が形成される程度の原料ガスの成分だけが基板表面に吸着される一方で、余分な原料ガスは成長に寄与しないという、成長の自己制御機能（セルフリミット機能）を利用する。
例えば、基板上にＡｌ
２
Ｏ
３
膜を形成する場合、ＴＭＡ（ＴｒｉＭｅｔｈｙｌＡｌｕｍｉｎｕｍ）からなる原料ガスとＯを含む酸化ガスが用いられる。また、基板上に窒化膜を形成する場合、酸化ガスの代わりに窒化ガスが用いられる。
【０００４】
近年、ＡＬＤ法を利用して基板表面での領域選択的な製膜が試みられてきている（特許文献１及び非特許文献１参照）。
これにともない、ＡＬＤ法による基板上での領域選択的な製膜に好適に適用し得るように領域選択的に改質された表面を有する基板が求められてきている。
このような領域選択的に改質された表面を有する基板を得る方法としては、例えば、第１（誘電体）表面と第２（金属製）表面のうち、第２（金属製）表面の上に選択的に、硫黄含有モノマー（１－ドデカンチオール）の自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer：ＳＡＭ）を形成する方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２００３－５０８８９７号公報
特開２０１８－１３７４３５号公報
【非特許文献】
【０００６】
Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ２０１４，１１８，１０９５７－１０９６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１に示されるように、絶縁体が露出する第一領域１１と、金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域１２とを、表面に有する基板１において（図１（ａ））、第二領域１２上に、表面処理膜としてメルカプト基（ＳＨ）を有する有機化合物を用いたＳＡＭ１３を形成すると（図１（ｂ））、その後、ＡＬＤ法等のＣＶＤ法により、第一領域１１上に選択的にＳｉＯ
２
等の絶縁体膜１４を形成できる（図１（ｃ））。
厚い絶縁体膜１４が望まれる場合があるが、形成される絶縁体膜１４がＳＡＭ１３よりも大幅に厚くなると、絶縁体膜１４の第一領域１１とは反対側が第二領域１２側に突き出る「オーバーハング」になるという問題が生じる（図１（ｄ））。
このような絶縁体膜１４のオーバーハングを抑制するために、図２に示されるように、ＳＡＭ１３の膜厚を厚くすることが考えられる（図２（ａ））。
しかしながら、ＳＡＭ１３の膜厚を厚くすると、ＳＡＭ１３が、第一領域１１の表面上にはみ出してしまうという問題が生じる（図２（ｂ））。第一領域１１及び第二領域１２が微細な場合に特にこの問題が顕著になる。
なお、図１は、オーバーハングを説明する模式的断面図であり、図２は、ＳＡＭの第一領域へのはみ出しを説明する模式的断面図である。
【０００８】
本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、絶縁体が露出する第一領域と金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを表面に有する基板の第二領域上に、表面処理膜を形成する表面処理膜の形成方法であって、表面処理膜の膜厚が厚くても、表面処理膜の第一領域へのはみ出しを抑制できる表面処理膜の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、絶縁体が露出する第一領域と、金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを、表面に有する基板を準備する基板準備工程と、第二領域の表面を酸化する酸化工程と、酸化工程後に、基板の表面を、炭素原子数が８以下であるチオールを含む表面処理剤に暴露することにより、第二領域上に表面処理膜を形成する暴露工程とを含む、表面処理膜の形成方法により、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１０】
［１］絶縁体が露出する第一領域と、金属及び導電性の含金属化合物から選択される少なくとも一種の金属類が露出する第二領域とを、表面に有する基板を準備する基板準備工程と、
前記第二領域の表面を酸化する酸化工程と、
前記酸化工程後に、前記基板の表面を、炭素原子数が８以下であるチオールを含む表面処理剤に暴露することにより、前記第二領域上に表面処理膜を形成する暴露工程と、を含む、表面処理膜の形成方法。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許