特開 2023-2200 成膜方法及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023002200

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】成膜方法及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20221227BHJP

   C23C 16/26 20060101ALI20221227BHJP

   C23C 16/04 20060101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C23C16/26

C23C16/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103284

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304023994

【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】布瀬 暁志

(72)【発明者】

【氏名】久保田 雄介

(72)【発明者】

【氏名】東雲 秀司

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲也

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA04

4K030BA28

4K030BB14

4K030CA01

4K030FA01

4K030FA08

4K030FA17

4K030JA06

4K030JA10

4K030KA26

5F045AA08

5F045AA11

5F045AB07

5F045AC00

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC17

5F045AD03

5F045AE13

5F045AF01

5F045AF08

5F045AF10

5F045DB09

5F045DP03

5F045EB03

5F045EE12

5F045EG02

5F045EH18

5F045EJ03

5F045EM07

5F045EM09

5F045EN04

(57)【要約】

【課題】マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板の金属膜上に選択的に成膜を行うこと。
【解決手段】成膜方法は、選択的に成膜を行う。成膜方法は、冷却工程と、成膜工程とを有する。冷却工程は、金属膜と絶縁膜が表面に露出し、チャンバ内に支持された基板を、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が基板の表面に凝縮する温度に冷却する。成膜工程は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスをチャンバ内に供給すると共に基板の表面を励起して、金属膜上に炭素含有膜を成膜する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

選択的に成膜を行う成膜方法であって、
金属膜と絶縁膜が表面に露出し、チャンバ内に支持された基板を、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が前記基板の表面に凝縮する温度に冷却する冷却工程と、
ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスを前記チャンバ内に供給すると共に前記基板の表面を励起して、前記金属膜上に炭素含有膜を成膜する成膜工程と、
を有する成膜方法。

【請求項2】

前記冷却工程は、前記基板を１２０［Ｋ］以下に冷却する
請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

前記金属膜は、Ｃｕ膜であり、
前記絶縁膜は、ＳｉＯ_２膜である
請求項１又は２に記載の成膜方法。

【請求項4】

前記成膜工程は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：３～３：１の比率で含んだ処理ガスを前記チャンバ内に供給する
請求項１～３の何れか１つに記載の成膜方法。

【請求項5】

前記炭素含有膜を成膜した後、絶縁膜の原料ガスを前記チャンバ内に供給し、前記炭素含有膜をマスクとして、絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程
をさらに有する請求項１～３の何れか１つに記載の成膜方法。

【請求項6】

金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板を支持するステージが内部に設けられたチャンバと、
前記ステージに支持された前記基板を、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が前記基板の表面に凝縮する温度に冷却する冷却部と、
ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスを前記チャンバ内に供給する供給部と、
前記基板の表面を励起する励起機構と、
前記供給部から前記処理ガスを前記チャンバ内に供給しつつ前記励起機構により前記基板の表面を励起して、前記金属膜上に炭素含有膜を成膜する制御を行う制御部と、
を有する成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、処理化学物質を用いて反応スペース表面を処理して複数の堆積反応物との反応に対して反応スペース表面を不活性化した後、基板を複数の反応物に曝露することによって基板上に層を堆積する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００７－５０１９０２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、マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板の金属膜上に選択的に成膜を行う技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による成膜方法は、選択的に成膜を行う。成膜方法は、冷却工程と、成膜工程とを有する。冷却工程は、金属膜と絶縁膜が表面に露出し、チャンバ内に支持された基板を、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が基板の表面に凝縮する温度に冷却する。成膜工程は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスをチャンバ内に供給すると共に基板の表面を励起して、金属膜上に炭素含有膜を成膜する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板の金属膜上に選択的に成膜を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る成膜装置の概略的な構成の一例に示す断面図である。

【図2A】図２Ａは、実施形態に係る第１の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、実施形態に係る第１の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る第２の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、実施形態に係る第３の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図4B】図４Ｂは、実施形態に係る第３の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る第４の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。

【図6】図６は、半導体デバイスの製造工程の一例を説明する図である。

【図7】図７は、実施形態に係る成膜方法の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本願の開示する成膜方法及び成膜装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する成膜方法及び成膜装置が限定されるものではない。

【0009】

［実施形態］
実施形態について説明する。最初に、本開示の成膜方法を実施するための成膜装置の一例を説明する。図１は、実施形態に係る成膜装置１００の概略的な構成の一例に示す断面図である。図１に示す成膜装置１００は、チャンバ１０１と、ステージ１０２と、ガス供給機構１０３と、排気装置１０４と、励起機構１０５と、制御部１５０とを有する。

【0010】

チャンバ１０１は、例えばアルミニウム及びその合金等の金属材料によって形成されている。チャンバ１０１は、成膜対象とされた半導体ウエハ等の基板Ｗを収容する。チャンバ１０１は、内部にステージ１０２が設けられている。基板Ｗは、ステージ１０２に載置される。

【0011】

ガス供給機構１０３及び励起機構１０５は、チャンバ１０１の天板に設けられている。ガス供給機構１０３は、チャンバ１０１内に成膜処理に用いる各種のガスを供給する。例えば、ガス供給機構１０３は、パーフルオロカーボンガス（ＰＦＣガス）としてｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスやＳＦ_６ガスを成膜処理に用いる処理ガスとしてチャンバ１０１内に供給する。

【0012】

励起機構１０５は、基板Ｗにエネルギーを与えて基板Ｗの表面を励起する。例えば、励起機構１０５は、放電管が設けられ、放電管内で希ガス（Ｈｅガス、Ａｒガスなど）、Ｈ_２ガスあるいはＮ_２ガスなど放電を起こして、低速電子（Ｅｋ≦２００ｅＶ）や希ガスの準安定励起種（Ｈｅ＊、Ａｒ＊など）あるいは、Ｈ原子やＮ原子を生成し、基板Ｗに照射して基板Ｗの表面を励起する。なお、ガス供給機構１０３及び励起機構１０５は、チャンバ１０１の側壁に設けられてもよい。

【0013】

チャンバ１０１の側壁には、開口部が設けられ、該開口部に接続された排気管１１１を介して排気装置１０４が設けられている。排気装置１０４は、ゲートバルブ１１２と、分子ターボポンプ１１３と、補助排気ポンプ１１４とを備えている。排気装置１０４の分子ターボポンプ１１３及び補助排気ポンプ１１４により排気管１１１を介してチャンバ１０１内が排気される。チャンバ１０１内の圧力は、排気装置１０４のゲートバルブ１１２により制御される。

【0014】

ステージ１０２は、金属材料、例えば、無酸素銅（Ｃｕ）により構成されている。ステージ１０２は、上面に基板Ｗが載置される。ステージ１０２は、載置された基板Ｗを支持する。ステージ１０２は、チャンバ１０１の底部中央から上方に延びる支持部材１２０により支持されている。

【0015】

図示を省略するが、ステージ１０２及び支持部材１２０には、基板Ｗを冷却する冷却部が設けられている。冷却部は、例えば、無酸素銅(Ｃｕ)もしくはクライオスタットのような冷却機構を含んで構成され、ステージ１０２を冷却することで、ステージ１０２を介して基板Ｗを冷却する。また、ステージ１０２は、基板Ｗとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。なお、ステージ１０２よび支持部材１２０表面は、周囲からの輻射熱の入熱を防ぐ目的として金（Ａｕ）やクロムメッキされていることが望ましい。

【0016】

上記のように構成された成膜装置１００は、制御部１５０によって、動作が統括的に制御される。制御部１５０には、ユーザインターフェース１５１と、記憶部１５２とが接続されている。

【0017】

ユーザインターフェース１５１は、工程管理者が成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボード等の操作部や、成膜装置１００の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示部から構成されている。ユーザインターフェース１５１は、各種の動作を受け付ける。例えば、ユーザインターフェース１５１は、プラズマ処理の開始を指示する所定操作を受け付ける。

【0018】

記憶部１５２は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部１５２は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部１５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＮＶＳＲＡＭ（Non Volatile Static Random Access Memory）などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。

【0019】

記憶部１５２は、制御部１５０で実行されるＯＳ（Operating System）や各種レシピを記憶する。例えば、記憶部１５２は、後述する成膜方法の成膜処理を実行するレシピを含む各種のレシピを記憶する。さらに、記憶部１５２は、レシピで用いられる各種データを記憶する。なお、プログラムやデータは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。或いは、プログラムやデータは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

【0020】

制御部１５０は、成膜装置１００を制御するデバイスである。制御部１５０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。制御部１５０は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。

【0021】

制御部１５０は、成膜装置１００の各部を制御する。例えば、制御部１５０は、記憶部１５２に記憶したレシピデータのレシピに従い、成膜処理を実施するよう成膜装置１００の各部を制御する。成膜装置１００は、ステージ１０２に成膜対象の基板Ｗが載置される。成膜対象の基板Ｗは、金属膜と絶縁膜が表面に露出している。例えば、基板Ｗには、金属膜として銅（Ｃｕ）膜と、絶縁膜としてＳｉＯ_２膜が成膜されており、Ｃｕ膜とＳｉＯ_２膜が表面に露出している。

【0022】

成膜装置１００は、ステージ１０２に載置された基板Ｗに対して成膜処理を実施する。例えば、成膜装置１００は、冷却部により、ステージ１０２に載置された基板Ｗを、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が基板Ｗの表面に凝縮する温度に冷却する。例えば、成膜装置１００は、基板Ｗを１２０［Ｋ］以下の温度に冷却する。本実施形態では、例えば、基板Ｗを８０［Ｋ］に冷却する。

【0023】

成膜装置１００は、排気装置１０４によりチャンバ１０１内の圧力を１０^－３［Ｔｏｒｒ］以下に減圧する。本実施形態では、例えば、チャンバ１０１内の圧力を１０^－４［Ｔｏｒｒ］に減圧する。

【0024】

成膜装置１００は、ガス供給機構１０３から成膜処理に用いる各種のガスをチャンバ１０１内に供給すると共に、励起機構１０５から希ガス（Ｈｅ、Ａｒなど）やＨ_２ガスあるいはＮ_２ガスなどを放電プラズマなどを利用して活性化し、生じた低速電子や希ガスの準安定励起種（Ｈｅ*、Ａｒ＊など）あるいは、Ｈ原子やＮ原子を、基板Ｗに照射して基板Ｗの表面を励起して、成膜を実施する。例えば、成膜装置１００は、ガス供給機構１０３からｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスやＳＦ_６ガスを含む処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に励起機構１０５により基板Ｗの表面を励起して、金属膜上に炭素含有膜としてフッ素を含有するアモルファスカーボン膜（以下、ａ－Ｃ：Ｆ膜と略す）を成膜する。処理ガスとして供給するガスの種類、流量は、例えば、以下のとおりである。

【0025】

・処理ガス
ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガス：０．００１～１００［ｓｃｃｍ］（好ましくは０．０１～１［ｓｃｃｍ］）
ＳＦ_６ガス：０．００１～１００［ｓｃｃｍ］（好ましくは０．０１～１［ｓｃｃｍ］）

【0026】

なお、処理ガスは、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスに代えて、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_６Ｆ_１４（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋２)、Ｃ_６Ｆ_６などのパーフルオロカーボンガスを使用してもよく、ＳＦ_６ガスに代えて、ＮＦ_３ガスを使用してもよい。

【0027】

ここで、本実施形態に係る成膜方法の成膜処理において、処理ガスに含まれるｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を変えた場合の成膜の結果を説明する。

【0028】

最初に、第１の成膜処理の成膜の結果を説明する。第１の成膜処理では、表面にＳｉＯ_２膜が露出した基板Ｗに対して、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を変え、ＳＦ_６ガスを１００％とした処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に基板Ｗの表面を励起して成膜を実施した。図２Ａは、実施形態に係る第１の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。図２Ａには、第１の成膜処理を開始した直後（０ｍｉｎ）と、第１の成膜処理を実施している途中の２分（２ｍｉｎ）、４分（４ｍｉｎ）、６分（６ｍｉｎ）、８分（８ｍｉｎ）、１０分（１０ｍｉｎ）の各タイミングでの波数ごとに吸光度が示されている。図２Ａは、例えば、チャンバ１０１に透過窓を設けて赤外分光光度計により、赤外吸収スペクトルの時間変化を求めたものである。赤外吸収スペクトルの１０７０ｃｍ^－１付近の波形は、ＳｉＯ_２の成分に対応している。図２Ａに示すように、１０７０ｃｍ^－１付近の波形は、処理時間の経過と共に低下している。このことから、ＳＦ_６ガスを１００％とした場合、基板ＷのＳｉＯ_２膜がエッチングされる。図２Ｂは、実施形態に係る第１の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。図２Ｂには、基板Ｗに対する第１の成膜処理の処理時間と、基板Ｗの表面に露出したＳｉＯ_２膜の膜厚の変化が示されている。図２Ｂに示すように、処理時間の経過と共に、ＳｉＯ_２膜の膜厚の膜厚が減少しており、ＳｉＯ_２膜がエッチングされる。

【0029】

次に、第２の成膜処理の成膜の結果を説明する。第２の成膜処理では、表面にＳｉＯ_２膜が露出した基板Ｗに対して、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を変え、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスを１００％とした処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に基板Ｗの表面を励起して成膜を実施した。図３は、実施形態に係る第２の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。図３には、第２の成膜処理を開始した直後（０ｍｉｎ）と、第２の成膜処理を実施している途中の２分（２ｍｉｎ）、４分（４ｍｉｎ）、６分（６ｍｉｎ）、８分（８ｍｉｎ）、１０分（１０ｍｉｎ）の各タイミングでの波数ごとに吸光度が示されている。赤外吸収スペクトルの１１００～１４００ｃｍ^－１付近の波形は、フッ素を含有するアモルファスカーボンのＣＦ系（ＣＦｘ（ｘ＝１～３））の振動モードによる吸収に対応している。図３に示すように、１１００～１４００ｃｍ^－１付近の波形は、処理時間の経過と共に増加している。このことから、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスを１００％とした場合、基板ＷのＳｉＯ_２膜上にアモルファスカーボンなどのＣＦ系の膜が成膜される。

【0030】

次に、第３の成膜処理の成膜の結果を説明する。第３の成膜処理では、表面にＳｉＯ_２膜が露出した基板Ｗに対して、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を変え、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：１（５０％ずつ）とした処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に基板Ｗの表面を励起して成膜を実施した。図４Ａは、実施形態に係る第３の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。図４Ａには、第３の成膜処理を開始した直後（０ｍｉｎ）と、第３の成膜処理を実施している途中の２分（２ｍｉｎ）、４分（４ｍｉｎ）、６分（６ｍｉｎ）、８分（８ｍｉｎ）、１０分（１０ｍｉｎ）の各タイミングでの波数ごとに吸光度が示されている。赤外吸収スペクトルの１０７０ｃｍ^－１付近の波形は、ＳｉＯ_２の成分に対応している。図４Ａに示すように、１０７０ｃｍ^－１付近の波形は、処理時間の経過と共に低下している。このことから、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：１とした場合、基板ＷのＳｉＯ_２膜がエッチングされる。図４Ｂは、実施形態に係る第３の成膜処理の処理結果の一例を示す図である。図４Ｂには、基板Ｗに対する第３の成膜処理の処理時間と、基板Ｗの表面に露出したＳｉＯ_２膜の膜厚の変化が示されている。図４Ｂに示すように、処理時間の経過と共に、ＳｉＯ_２膜の膜厚の膜厚が減少しており、ＳｉＯ_２膜がエッチングされる。

【0031】

次に、第４の成膜処理の成膜の結果を説明する。第４の成膜処理では、表面にＣｕ膜が露出した基板Ｗに対して、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を変え、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：１（５０％ずつ）とした処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に基板Ｗの表面を励起して成膜を実施した。図５には、第４の成膜処理を開始した直後（０ｍｉｎ）と、第４の成膜処理を実施している途中の２分（２ｍｉｎ）、４分（４ｍｉｎ）、６分（６ｍｉｎ）、８分（８ｍｉｎ）、１０分（１０ｍｉｎ）の各タイミングでの波数ごとに吸光度が示されている。赤外吸収スペクトルの１１００～１４００ｃｍ^－１付近の波形は、フッ素を含有するアモルファスカーボンのＣＦ系（ＣＦｘ（ｘ＝１～３））の振動モードによる吸収に対応している。図５に示すように、１１００～１４００ｃｍ^－１付近の波形は、処理時間の経過と共に増加している。このことから、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：１（５０％ずつ）とした場合、基板ＷのＣｕ膜上にアモルファスカーボンなどのＣＦ系の膜が成膜される。

【0032】

図４Ａ、図４Ｂ及び図５に示した第３及び第４の成膜処理の結果から、処理ガスに含まれるｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：１とした場合、基板ＷのＣｕ膜上にアモルファスカーボンなどのＣＦ系の膜が成膜される。一方、基板ＷのＳｉＯ_２膜がエッチングされる。このことから、処理ガスに含まれるｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を１：１とした場合、Ｃｕ膜とＳｉＯ_２膜が表面に露出した基板Ｗに対して、マスクを設けることなく、Ｃｕ膜上に選択的に成膜できる。実施形態に係る成膜方法の成膜処理では、処理ガスに含まれるｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの比率を１：３～３：１とすることにより、マスクを設けることなく、基板ＷのＣｕ膜上に選択的に成膜できる。

【0033】

次に、実施形態に係る成膜方法の成膜処理を用いた半導体デバイスの製造工程の一例を説明する。図６は、半導体デバイスの製造工程の一例を説明する図である。図６の（Ａ）～（Ｅ）には、各工程での基板Ｗの変化が模試的に示されている。図６（Ａ）には、基板Ｗの表面に露出したＣｕ膜２００と、ＳｉＯ_２膜２０１が示されている。実施形態に係る成膜方法の成膜処理により、基板ＷのＣｕ膜２００上に選択的にａ－Ｃ：Ｆ膜２０２を成膜する（図６（Ｂ））。このａ－Ｃ：Ｆ膜２０２を次プロセスによる成膜時のプロセスブロックとして使用する。例えば、ａ－Ｃ：Ｆ膜２０２をブロック層として、基板Ｗに、第２の絶縁膜２０３を成膜する（図６（Ｃ））。例えば、成膜装置１００は、ａ－Ｃ：Ｆ膜２０２を成膜した後、ガス供給機構１０３から絶縁膜の原料ガスをチャンバ１０１内に供給し、ａ－Ｃ：Ｆ膜２０２をマスクとして、ＳｉＯ_２膜２０１上に第２の絶縁膜２０３を成膜する。この時、ａ－Ｃ：Ｆ膜２０２上にも絶縁膜２０３が僅かに堆積される。次に、基板Ｗに対してブロック層除去プロセスを実施して基板Ｗからブロック層としたａ－Ｃ：Ｆ膜２０２を除去する（図６（Ｄ））。これにより、Ｃｕ膜２００が露出する。次に、基板Ｗに対してメタルによる配線層２０４の埋め込み処理を実施する（図６（Ｅ））。このように、実施形態に係る成膜方法の成膜処理による基板ＷのＣｕ膜２００上に選択的に成膜を用いることで、図６の（Ａ）～（Ｅ）のような工程を実現できる。

【0034】

次に、実施形態に係る成膜方法の成膜処理を行う際の処理動作について説明する。図７は、実施形態に係る成膜方法の流れの一例を示すフローチャートである。

【0035】

成膜装置１００では、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板Ｗがステージ１０２に載置される（Ｓ１０）。例えば、Ｃｕ膜とＳｉＯ_２膜が表面に露出した基板Ｗがステージ１０２に載置される。

【0036】

成膜装置１００では、基板Ｗを、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が基板Ｗの表面に凝縮する温度に冷却する（Ｓ１１）。例えば、基板Ｗを８０［Ｋ］に冷却する。

【0037】

成膜装置１００では、ガス供給機構１０３から、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に、励起機構１０５により、基板Ｗの表面を励起して、金属膜上に炭素含有膜を成膜する（Ｓ１２）。Ｓ１２の工程は、必要な膜厚が得られる処理時間実施し、処理を終了する。

【0038】

これにより、本実施形態に係る成膜装置１００は、マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板Ｗの金属膜上に選択的に成膜を行うことができる。

【0039】

なお、上記の実施形態では、励起機構１０５が、希ガス（Ｈｅ、Ａｒなど）やＨ_２ガスあるいはＮ_２ガスなどの放電プラズマを利用して活性化し、生じた低速電子や希ガスの準安定励起種（Ｈｅ*、Ａｒ＊など）あるいは、Ｈ原子やＮ原子をチャンバ１０１内に供給することで、基板Ｗにエネルギーを与えて基板Ｗの表面を励起する場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。励起機構１０５は、紫外線を発生する紫外線源を有し、紫外線源で発生した紫外線を基板Ｗに照射することで、基板Ｗにエネルギーを与えて基板Ｗの表面を励起するものとしてもよい。また、励起機構１０５は、チャンバ１０１内に希ガスのプラズマを生成することで基板Ｗにエネルギーを与えて基板Ｗの表面を励起するものとしてもよい。

【0040】

以上のように、実施形態に係る成膜方法は、選択的に成膜を行う。成膜方法は、冷却工程（Ｓ１１）と、成膜工程（Ｓ１２）とを有する。冷却工程は、金属膜と絶縁膜が表面に露出し、チャンバ内に支持された基板Ｗを、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子が基板Ｗの表面に凝縮する温度に冷却する。成膜工程は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを含んだ処理ガスをチャンバ１０１内に供給すると共に基板Ｗの表面を励起して、金属膜上に炭素含有膜を成膜する。これにより、実施形態に係る成膜方法は、マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板Ｗの金属膜上に選択的に成膜を行うことができる。

【0041】

また、冷却工程は、基板Ｗを１２０［Ｋ］以下に冷却する。これにより、実施形態に係る成膜方法は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスの分子を基板Ｗの表面に凝縮させることができる。

【0042】

また、金属膜は、Ｃｕ膜である。絶縁膜は、ＳｉＯ_２膜である。これにより、実施形態に係る成膜方法は、マスクを設けることなく、基板ＷのＣｕ膜上に選択的に成膜を行うことができる。

【0043】

また、成膜工程は、ｃ－Ｃ_４Ｆ_８ガスとＳＦ_６ガスを１：３～３：１の比率で含んだ処理ガスをチャンバ１０１内に供給する。これにより、実施形態に係る成膜方法は、マスクを設けることなく、金属膜と絶縁膜が表面に露出した基板Ｗの金属膜上に選択的に成膜を行うことができる。

【0044】

また、実施形態に係る成膜方法は、絶縁膜成膜工程をさらに有する。絶縁膜成膜工程は、炭素含有膜を成膜した後、絶縁膜の原料ガスをチャンバ１０１内に供給し、炭素含有膜をマスクとして、絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する。これにより、実施形態に係る成膜方法は、絶縁膜上に選択的に第２の絶縁膜を成膜できる。

【0045】

以上、実施形態について説明してきたが、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、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及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。

【0046】

例えば、上記の実施形態では、基板Ｗを半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。

【0047】

なお、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、添付の特許請求の範囲及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。

【符号の説明】

【0048】

１００ 成膜装置
１０１ チャンバ
１０２ ステージ
１０３ ガス供給機構
１０４ 排気装置
１０５ 励起機構
１１２ ゲートバルブ
１１３ 分子ターボポンプ
１１４ 補助排気ポンプ
１５０ 制御部
１５１ ユーザインターフェース
１５２ 記憶部
２００ Ｃｕ膜
２０１ ＳｉＯ_２膜
Ｗ 基板

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】