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公開番号2025072625
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2025021789,2023529185
出願日2025-02-13,2021-06-18
発明の名称処理方法、半導体装置の製造方法、処理装置、およびプログラム
出願人株式会社KOKUSAI ELECTRIC
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01L 21/31 20060101AFI20250430BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】特定の下地の表面に選択的に吸着抑制層を形成し、所望の下地の表面上に選択的に膜を形成する処理方法、処理装置、プログラム及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】処理方法は、(a)第1表面と第2表面とを有する基板に対して、第1前駆物質を供給することで、前記第1表面に第1吸着抑制層を形成する工程と、(b)前記基板に対して、反応物質を供給することで、前記第2表面に吸着促進層を形成する工程と、(c)前記基板に対して、前記第1前駆物質とは分子構造が異なる第2前駆物質を供給することで、前記吸着促進層の表面に第2吸着抑制層を形成する工程と、(d)(a)、(b)、(c)を行った後の前記基板に対して、成膜物質を供給することで、前記第1表面上に膜を形成する工程と、を有する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）第１表面と第２表面とを有する基板に対して、第１前駆物質を供給することで、前記第１表面に第１吸着抑制層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して、反応物質を供給することで、前記第２表面に吸着促進層を形成する工程と、
（ｃ）前記基板に対して、前記第１前駆物質とは分子構造が異なる第２前駆物質を供給することで、前記吸着促進層の表面に第２吸着抑制層を形成する工程と、
（ｄ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を行った後の前記基板に対して、成膜物質を供給することで、前記第１表面上に膜を形成する工程と、
を有する処理方法。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
（ｄ）では、前記成膜物質の作用により、前記第１吸着抑制層の作用を無効化させて、前記第１表面上に前記膜を形成する請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
（ｅ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を行った後、（ｄ）を行う前に、前記第１吸着抑制層の除去、および、前記第１吸着抑制層の作用の無効化のうち少なくともいずれかを行う工程を、さらに有する請求項１に記載の処理方法。
【請求項４】
前記第１吸着抑制層による吸着抑制作用は、同一条件下では、前記第２吸着抑制層による吸着抑制作用よりも弱い請求項１～３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
前記第１吸着抑制層は、同一条件下では、前記第２吸着抑制層よりも脱離し易い請求項１～３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項６】
前記成膜物質と前記第１吸着抑制層との反応性は、同一条件下では、前記成膜物質と前記第２吸着抑制層との反応性よりも高い請求項１～３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項７】
（ｂ）では、前記吸着促進層として酸素含有層を形成する請求項１～３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項８】
（ｂ）では、前記第２表面に前記酸素含有層を堆積させる請求項７に記載の処理方法。
【請求項９】
（ｂ）では、前記第２表面を酸化させる請求項７に記載の処理方法。
【請求項１０】
前記吸着促進層の厚さを０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とする請求項７に記載の処理方法。
（【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、処理方法、半導体装置の製造方法、処理装置、およびプログラムに関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスのスケーリングに伴い、加工寸法の微細化やプロセスの複雑化が進んでいる。微細且つ複雑な加工をするためには、高精度なパターニング工程を何度も繰り返す必要があり、半導体デバイス製造におけるコスト増加に繋がっている。近年、高精度かつコスト低減が期待できる手法として、選択成長が注目されている。選択成長とは、基板の表面に露出した２種類以上の下地のうち、所望の下地の表面上に選択的に膜を成長させて成膜する技術である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－２７０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
選択成長において、膜を成長させたくない下地の表面に吸着抑制層を形成することがあるが、特定の下地の表面には、吸着抑制層を形成することが難しいことがある。
【０００５】
本開示の目的は、特定の下地の表面に選択的に吸着抑制層を形成し、所望の下地の表面上に選択的に膜を形成することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によれば、
（ａ）表面に第１下地と第２下地とが露出した基板に対して、第１前駆物質を供給することで、前記第１下地の表面に、前記第１前駆物質を構成する分子の分子構造の少なくとも一部を吸着させて第１吸着抑制層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して、反応物質を供給することで、前記第２下地の表面に吸着促進層を形成する工程と、
（ｃ）前記基板に対して、前記第１前駆物質とは分子構造が異なる第２前駆物質を供給することで、前記吸着促進層の表面に、前記第２前駆物質を構成する分子の分子構造の少なくとも一部を吸着させて第２吸着抑制層を形成する工程と、
（ｄ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を行った後の前記基板に対して、成膜物質を供給することで、前記第１下地の表面上に膜を形成する工程と、
を行う技術が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、特定の下地の表面に選択的に吸着抑制層を形成し、所望の下地の表面上に選択的に膜を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示す図である。
図２は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。
図３は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラ１２１の概略構成図であり、コントローラ１２１の制御系をブロック図で示す図である。
図４（ａ）～図４（ｅ）は、本開示の第１態様の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図４（ａ）は、第１下地としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）と第２下地としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）とが露出したウエハの表面部分を示す断面模式図である。図４（ｂ）は、ステップＡを行うことで、ＳｉＯ膜の表面に第１吸着抑制層を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図４（ｃ）は、ステップＢを行うことで、ＳｉＮ膜の表面に吸着促進層を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図４（ｄ）は、ステップＣを行うことで、吸着促進層の表面に第２吸着抑制層を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図４（ｅ）は、図４（ｄ）の状態からステップＤを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に膜を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。
図５（ａ）～図５（ｆ）は、本開示の第２態様の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図５（ａ）～図５（ｄ）は、図４（ａ）～図４（ｄ）と同様の図である。図５（ｅ）は、ステップＥを行うことで、ＳｉＯ膜の表面から第１吸着抑制層を除去した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図５（ｆ）は、図５（ｅ）の状態からステップＤを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に膜を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。
図６（ａ）～図６（ｆ）は、本開示の第２態様の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図６（ａ）～図６（ｄ）は、図４（ａ）～図４（ｄ）と同様の図である。図６（ｅ）は、図６（ｄ）の状態からステップＥを行うことで、第１吸着抑制層の作用を無効化した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図６（ｆ）は、図６（ｅ）の状態からステップＤを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に膜を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。
図７（ａ）～図７（ｆ）は、本開示の変形例１の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図７（ａ）は、第１下地としてのＳｉＯ膜と第２下地としてのＳｉＮ膜が露出したウエハの表面部分であって、ＳｉＯ膜の表面における吸着サイトを示した断面模式図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態からステップＦを行うことで、ＳｉＯ膜の表面における吸着サイトを減少させた後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の状態からステップＡを行うことで、ＳｉＯ膜の表面に第１吸着抑制層を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図７（ｄ）～図７（ｆ）は、図４（ｃ）～図４（ｅ）と同様の図である。
図８（ａ）～図８（ｆ）は、本開示の変形例２の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図８（ａ）～図８（ｄ）は、図４（ａ）～図４（ｄ）と同様の図である。図８（ｅ）は、図８（ｄ）の状態からステップＤを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に吸着促進層とは材質の異なる膜を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図８（ｆ）は、図８（ｅ）の状態からステップＧを行うことで、ＳｉＮ膜の表面上の吸着促進層および第２吸着抑制層をＳｉＮ膜の表面から除去した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。
図９（ａ）～図９（ｇ）は、本開示の変形例３の選択成長における各ステップでのウエハの表面部分を示す断面模式図である。図９（ａ）～図９（ｄ）は、図４（ａ）～図４（ｄ）と同様の図である。図９（ｅ）は、図９（ｄ）の状態からステップＤを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に吸着促進層とは材質の異なる膜を形成した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図９（ｆ）は、図９（ｅ）の状態からステップＧを行うことで、ＳｉＮ膜の表面上の吸着促進層および第２吸着抑制層をＳｉＮ膜の表面から除去した後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。図９（ｇ）は、図９（ｆ）の状態からステップＨを行うことで、ＳｉＯ膜の表面上に形成した膜を改質させて、かかる膜とは材質が異なる膜（改質後）に変化させた後のウエハの表面部分を示す断面模式図である。
図１０（ａ）は、ステップＦを行った後であって、第１下地としてのＳｉＯ膜の表面に、吸着サイトである水酸基（ＯＨ）終端が密に存在している場合の模式図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の状態からステップＡを行った後において、ＳｉＯ膜の表面に吸着サイトが残存している場合の模式図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の状態からステップＢ，Ｃをこの順に行うことで、ＳｉＯ膜の表面に残存した吸着サイトに、第２吸着抑制層が形成された場合の模式図である。
図１１（ａ）は、ステップＦを行った後であって、第１下地としてのＳｉＯ膜の表面に、吸着サイトであるＯＨ終端が疎に存在している場合の模式図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の状態からステップＡを行った後において、ＳｉＯ膜の表面に形成された第１吸着抑制層同士の間隔が広くあき、ＳｉＯ膜の表面の一部が広く露出している場合の模式図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の状態からステップＢ，Ｃをこの順に行うことで、ＳｉＯ膜の表面における第１吸着抑制層が形成されていない領域（ＳｉＯ膜の表面の一部が広く露出した領域）に、吸着促進層および第２吸着抑制層が形成された場合の模式図である。
図１２（ａ）は、ステップＦを行った後であって、第１下地としてのＳｉＯ膜の表面に、吸着サイトであるＯＨ終端が適度に存在している場合の模式図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の状態からステップＡを行った後において、ＳｉＯ膜の表面に適正に第１吸着抑制層が形成されている場合の模式図である。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の状態からステップＢ，Ｃをこの順に行うことで、ＳｉＯ膜の表面への吸着促進層や第２吸着抑制層の形成が抑制され、ＳｉＯ膜の表面に第１吸着抑制層のみが形成された場合の模式図である。
図１３は、実施例における評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本開示の第１態様＞
以下、本開示の第１態様について、主に、図１～図３、図４（ａ）～図４（ｅ）を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【００１０】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
（【００１１】以降は省略されています）

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