特開 2023-46638 基板処理方法及び基板処理システム

(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】P2023046638

(43)【公開日】2023-04-05

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/14 20060101AFI20230329BHJP

   C23C 16/04 20060101ALI20230329BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20230329BHJP

【ＦＩ】

C23C16/14

C23C16/04

H01L21/285 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021155339

(22)【出願日】2021-09-24

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】板谷 剛司

(72)【発明者】

【氏名】津田 栄之輔

(72)【発明者】

【氏名】石坂 忠大

(72)【発明者】

【氏名】武田 聡

【テーマコード（参考）】

4K030

4M104

【Ｆターム（参考）】

4K030AA03

4K030AA12

4K030AA14

4K030AA16

4K030BA01

4K030BB14

4K030CA04

4K030CA12

4K030DA05

4K030EA04

4K030FA01

4K030GA02

4K030GA12

4K030JA01

4K030JA10

4K030JA11

4K030LA15

4M104BB04

4M104DD43

4M104DD44

4M104DD45

4M104DD46

(57)【要約】

【課題】基板の端部若しくは裏面にルテニウム膜が形成されることを抑制し、又は、基板の端部若しくは裏面がルテニウムで汚染されることを抑制する基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】ルテニウム含有ガスを供給して基板にルテニウム膜を成膜する方法であって、前記基板の端部及び裏面に吸着阻害ガスを供給して、前記ルテニウム含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害層を形成する工程と、前記基板をチャンバに搬送する工程と、前記チャンバに前記ルテニウム含有ガスを供給して、前記基板に前記ルテニウム膜を成膜する工程と、を有する、基板処理方法。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ルテニウム含有ガスを供給して基板にルテニウム膜を成膜する方法であって、
前記基板の端部及び裏面に吸着阻害ガスを供給して、前記ルテニウム含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害層を形成する工程と、
前記基板をチャンバに搬送する工程と、
前記チャンバに前記ルテニウム含有ガスを供給して、前記基板に前記ルテニウム膜を成膜する工程と、を有する、
基板処理方法。

【請求項2】

前記吸着阻害層を除去する工程を更に有する、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記ルテニウム膜を成膜する工程は、
前記基板の端部及び裏面に前記ルテニウム含有ガスの分解を抑制する分解抑制ガスを供給する、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記分解抑制ガスは、ＣＯガスである、
請求項３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記吸着阻害ガスは、ハロゲンを含むガスである、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記吸着阻害ガスは、Ｃｌを含むガスである、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記吸着阻害ガスは、Ｃｌ_２ガスである、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記ルテニウム含有ガスは、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２ガスである、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

ルテニウム含有ガスを供給して基板にルテニウム膜を成膜する基板処理システムであって、
前記基板の端部及び裏面に吸着阻害ガスを供給して、前記ルテニウム含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害層を形成する第１のチャンバと、
前記基板の表面に前記ルテニウム含有ガスを供給して、前記ルテニウム膜を成膜する第２のチャンバと、
前記基板を搬送する搬送装置と、を備える、
基板処理システム。

【請求項10】

前記吸着阻害層を除去する第３のチャンバを更に備える、
請求項９に記載の基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、基板に成膜処理を施す基板処理装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、絶縁膜を含む凹部を有する基板に塩素含有ガスを供給して前記凹部の上部に下部よりも高密度で塩素を吸着させる工程と、前記塩素が吸着した前記凹部にＲｕ含有前駆体を供給して前記凹部にルテニウム膜を成膜する工程と、を有する、ルテニウム膜の形成方法が開示されている。

【0004】

特許文献２には、ウエハの表面に膜を成長させる成膜装置であって、チャンバと、チャンバ内に設置されており、ウエハが載置される載置部を備えるサセプタと、載置部に載置されるウエハを加熱するヒータと、加熱されることによって反応して固体を生成する原料ガスをチャンバ内に導入する原料ガス導入手段と、サセプタ内に形成されており、下流端が載置部の周囲のサセプタ外周部に開口している阻害ガス流路と、原料ガスの反応を阻害する阻害ガスを阻害ガス流路に供給する阻害ガス供給手段、を有していることを特徴とする成膜装置が開示されている。

【0005】

特許文献３には、加熱炉本体と、該加熱炉本体内に配設されている加熱手段と、該加熱炉本体内に収容されており、内部に被処理体を載置したウェハボートを収容する反応容器と、該反応容器内に原料ガスを供給するノズルと、該反応容器内の排ガスを排出するための排気ポートを少なくとも備えたバッチ式熱処理装置において、該反応容器中に成膜反応を阻害するガスを供給するための複数の孔を形成した反応阻害ガス供給ノズルを配設したことを特徴とするバッチ式熱処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－０１４６１３号公報

【特許文献2】特開２０１０－１５３４８３号公報

【特許文献3】特開２００２－３７３８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、基板の表面にルテニウム膜を成膜する成膜装置において、基板の側面や基板の裏面に成膜ガスが流入して、基板の端部若しくは裏面にルテニウム膜が形成されるおそれ、及び、基板の端部若しくは裏面がルテニウムで汚染されるおそれがある。

【0008】

一の側面では、本開示は、基板の端部若しくは裏面にルテニウム膜が形成されることを抑制し、又は、基板の端部若しくは裏面がルテニウムで汚染されることを抑制する基板処理方法及び基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、ルテニウム含有ガスを供給して基板にルテニウム膜を成膜する方法であって、前記基板の端部及び裏面に吸着阻害ガスを供給して、前記ルテニウム含有ガスの吸着を阻害する吸着阻害層を形成する工程と、前記基板をチャンバに搬送する工程と、前記チャンバに前記ルテニウム含有ガスを供給して、前記基板に前記ルテニウム膜を成膜する工程と、を有する、基板処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

一の側面によれば、基板の端部若しくは裏面にルテニウム膜が形成されることを抑制し、又は、基板の端部若しくは裏面がルテニウムで汚染されることを抑制する基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】基板処理システムの構成図の一例。

【図2】ルテニウム膜を成膜する基板処理装置の断面図の一例。

【図3】吸着阻害層を形成する基板処理装置の断面図の一例。

【図4】吸着阻害層を除去する基板処理装置の断面図の一例。

【図5】基板処理システムにおける成膜処理の一例を示すフローチャート。

【図6】ルテニウムの成膜を説明するグラフの一例。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0013】

＜基板処理装置＞
本実施形態の基板処理システム２００について、図１を用いて説明する。図１は、基板処理システム２００の構成図の一例である。

【0014】

基板処理システム２００は、基板処理装置２１１～２１３と、真空搬送室２２０と、ロードロック室２３０と、大気搬送室２４０と、制御部２５０と、を備える。

【0015】

基板処理装置２１１～２１３は、所定の真空雰囲気に減圧され、その内部にて半導体ウエハ等の基板Ｗ（図２～４参照）に所定の処理を施す。基板処理装置２１１～２１３は、真空搬送室２２０に隣接して配置される。基板処理装置２１１～２１３と真空搬送室２２０とは、ゲートバルブ（図示せず）の開閉により連通する。なお、本実施形態の基板処理システム２００において、基板処理装置２１１は、基板Ｗの裏面（後述するルテニウム膜を成膜する面とは反対の面）にルテニウムの吸着を阻害する吸着阻害層を形成する装置である。また、基板処理装置２１２は、基板Ｗの表面にルテニウム膜を成膜する装置である。また、基板処理装置２１３は、基板Ｗの裏面に形成された吸着阻害層を除去する装置である。なお、基板処理装置２１１～２１３については、図２から図４を用いて後述する。

【0016】

真空搬送室２２０は、ゲートバルブ（図示せず）を介して複数の室（基板処理装置２１１～２１３、ロードロック室２３０）と連結され、所定の真空雰囲気に減圧されている。また、真空搬送室２２０の内部には、基板Ｗを搬送する搬送機構（図示せず）が設けられている。搬送機構は、ゲートバルブの開閉に応じて、真空搬送室２２０を介して、一の室（基板処理装置２１１～２１３、ロードロック室２３０）から他の室（基板処理装置２１１～２１３、ロードロック室２３０）に基板Ｗを搬送する。

【0017】

ロードロック室２３０は、真空搬送室２２０と大気搬送室２４０との間に設けられている。ロードロック室２３０は、基板Ｗを載置する載置部（図示せず）を有する。ロードロック室２３０は、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えることができるようになっている。ロードロック室２３０と真空雰囲気の真空搬送室２２０とは、ゲートバルブ（図示せず）の開閉により連通する。ロードロック室２３０と大気雰囲気の大気搬送室２４０とは、ドアバルブ（図示せず）の開閉により連通する。

【0018】

大気搬送室２４０は、大気雰囲気となっており、例えば清浄空気のダウンフローが形成されている。また、大気搬送室２４０の壁面には、ロードポート（図示せず）が設けられている。ロードポートは、基板Ｗが収容されたキャリア（図示せず）又は空のキャリアが取り付けられる。キャリアとしては、例えば、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等を用いることができる。また、大気搬送室２４０の内部には、基板Ｗを搬送する搬送機構（図示せず）が設けられている。搬送機構は、ドアバルブの開閉に応じて、大気搬送室２４０を介して、ロードロック室２３０とロードポートに取り付けられたキャリアとの間で基板Ｗを搬送する。

【0019】

制御部２５０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理システム２００の動作を制御する。

【0020】

このように、本実施形態の基板処理システム２００は、真空雰囲気を保ったまま、基板処理装置２１１で基板Ｗの裏面に吸着阻害層を形成し、基板処理装置２１２で基板Ｗの表面にルテニウム膜を成膜し、基板処理装置２１３で基板Ｗの吸着阻害層を除去することができる。

【0021】

＜基板処理装置２１２＞
次に、基板処理装置２１２の構造の一例について図２を用いて説明する。図２は、ルテニウム膜を成膜する基板処理装置２１２の断面図の一例である。図２に示す基板処理装置２１２は、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置であって、例えば、基板Ｗの表面にルテニウム膜を成膜する装置である。基板処理装置２１３は、減圧状態の真空雰囲気の処理容器内で、例えば、ドデカカルボニル三ルテニウムＲｕ_３（ＣＯ）_１２等のルテニウム含有ガス等の成膜ガスを供給し、半導体ウェハ等の基板Ｗにルテニウムの成膜処理等の所定の処理を行う。

【0022】

本体容器１０１は、上側に開口を有する有底の容器である。支持部材１０２は、ガス吐出機構１０３を支持する。また、支持部材１０２が本体容器１０１の上側の開口を塞ぐことにより、本体容器１０１は密閉され、処理室１０１ｃを形成する。ガス供給部１０４は、支持部材１０２を貫通する供給管１０２ａを介して、ガス吐出機構１０３に成膜ガスを供給する。ここで、成膜ガスは、ルテニウム含有ガス及びキャリアガスを含む。ルテニウム含有ガス（原料ガス）は、基板Ｗにルテニウムを成膜するためのプリカーサであり、例えば、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２ガスである。キャリアガスは、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２ガスを搬送するガスであり、例えば、ＣＯガスである。また、ＣＯガスは、成膜ガスにおけるＲｕ_３（ＣＯ）_１２の分圧を下げ、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２の分解を抑制する分解抑制ガスである。ガス供給部１０４から供給された成膜ガスは、ガス吐出機構１０３から処理室１０１ｃ内へ供給される。

【0023】

ステージ１０５は、例えば、窒化アルミニウムや石英などを材料として、扁平な円板状に形成され、基板Ｗを載置する部材である。ステージ１０５の内部には、基板Ｗを加熱するためのヒータ１０６が埋設されている。ヒータ１０６は、例えば、シート状の抵抗発熱体より構成されていて、不図示の電源部から電力が供給されて発熱し、ステージ１０５の載置面を加熱することにより、成膜に適した所定のプロセス温度まで基板Ｗを昇温する。例えば、ヒータ１０６は、ステージ１０５上に載置された基板Ｗを、例えば、１００℃～３００℃に加熱する。

【0024】

また、ステージ１０５は、ステージ１０５の下面中心部から下方に向けて伸び、本体容器１０１の底部を貫通する一端が昇降板１０９を介して昇降機構１１０に支持された支持部１０５ａを有する。

【0025】

また、ステージ１０５の下部には、温調部材として、温調ジャケット１０８が設けられている。温調ジャケット１０８は、ステージ１０５と同程度のサイズの板部１０８ａが上部に形成され、支持部１０５ａよりも径の大きい軸部１０８ｂが下部に形成されている。また、温調ジャケット１０８は、中央の上下方向に板部１０８ａおよび軸部１０８ｂを貫通する穴部１０８ｃが形成されている。

【0026】

温調ジャケット１０８は、穴部１０８ｃに支持部１０５ａを収容しており、穴部１０８ｃで支持部１０５ａを覆うと共にステージ１０５の裏面全面を覆うように配置されている。穴部１０８ｃは、支持部１０５ａの径より大きいため、支持部１０５ａと温調ジャケット１０８との間に隙間部（図示せず）が形成される。この隙間部（図示せず）は、例えば、１～５ｍｍ程度であればよい。

【0027】

温調ジャケット１０８は、板部１０８ａの内部に冷媒流路１０８ｄが形成され、軸部１０８ｂの内部に２本の冷媒配管１１５ａ，１１５ｂが設けられている。冷媒流路１０８ｄは、一方の端部が一方の冷媒配管１１５ａに接続され、他方の端部が他方の冷媒配管１１５ｂに接続されている。冷媒配管１１５ａ，１１５ｂは、冷媒ユニット１１５に接続されている。

【0028】

冷媒ユニット１１５は、例えばチラーユニットである。冷媒ユニット１１５は、冷媒の温度が制御可能とされており、所定の温度の冷媒を冷媒配管１１５ａに供給する。冷媒流路１０８ｄには、冷媒ユニット１１５から冷媒配管１１５ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路１０８ｄに供給された冷媒は、冷媒配管１１５ｂを介して冷媒ユニット１１５に戻る。温調ジャケット１０８は、冷媒流路１０８ｄの中に冷媒、例えば、冷却水等を循環させることによって、温度調整が可能とされている。

【0029】

ステージ１０５と温調ジャケット１０８との間には、断熱部材として、断熱リング１０７が配置されている。断熱リング１０７は、例えば、ＳＵＳ３１６、Ａ５０５２、Ｔｉ（チタン）、セラミックなどによって、円盤状に形成されている。

【0030】

断熱リング１０７は、ステージ１０５との間に、温調ジャケット１０８の穴部１０８ｃから縁部まで連通する隙間が全ての周方向に形成されている。例えば、断熱リング１０７は、ステージ１０５と対向する上面に複数の突起部が設けられている。

【0031】

断熱リング１０７には、周方向に間隔を空けて同心円状に複数の突起部が複数、例えば２列形成されている。なお、突起部は、同心円状に少なくとも１列形成されていればよい。

【0032】

温調ジャケット１０８の軸部１０８ｂは、本体容器１０１の底部を貫通する。温調ジャケット１０８の下端部は、本体容器１０１の下方に配置された昇降板１０９を介して、昇降機構１１０に支持される。本体容器１０１の底部と昇降板１０９との間には、ベローズ１１１が設けられており、昇降板１０９の上下動によっても本体容器１０１内の気密性は保たれる。

【0033】

昇降機構１１０が昇降板１０９を昇降させることにより、ステージ１０５は、基板Ｗの処理が行われる処理位置（図２参照）と、搬入出口１０１ａを介して外部の搬送機構（図示せず）との間で基板Ｗの受け渡しが行われる受け渡し位置（図示せず）と、の間を昇降することができる。

【0034】

昇降ピン１１２は、外部の搬送機構（図示せず）との間で基板Ｗの受け渡しを行う際、基板Ｗの下面から支持して、ステージ１０５の載置面から基板Ｗを持ち上げる。昇降ピン１１２は、軸部と、軸部よりも拡径した頭部と、を有している。ステージ１０５及び温調ジャケット１０８の板部１０８ａは、昇降ピン１１２の軸部が挿通する貫通穴が形成されている。また、ステージ１０５の載置面側に昇降ピン１１２の頭部を収納する溝部が形成されている。昇降ピン１１２の下方には、当接部材１１３が配置されている。

【0035】

ステージ１０５を基板Ｗの処理位置（図２参照）まで移動させた状態において、昇降ピン１１２の頭部は溝部内に収納され、基板Ｗはステージ１０５の載置面に載置される。また、昇降ピン１１２の頭部が溝部に係止され、昇降ピン１１２の軸部はステージ１０５及び温調ジャケット１０８の板部１０８ａを貫通して、昇降ピン１１２の軸部の下端は温調ジャケット１０８の板部１０８ａから突き出ている。一方、ステージ１０５を基板Ｗの受け渡し位置（図示せず）まで移動させた状態において、昇降ピン１１２の下端が当接部材１１３と当接して、昇降ピン１１２の頭部がステージ１０５の載置面から突出する。これにより、昇降ピン１１２の頭部が基板Ｗの下面から支持して、ステージ１０５の載置面から基板Ｗを持ち上げる。

【0036】

環状部材１１４は、ステージ１０５の上方に配置されている。ステージ１０５を基板Ｗの処理位置（図２参照）まで移動させた状態において、環状部材１１４は、基板Ｗの上面外周部と接触し、環状部材１１４の自重により基板Ｗをステージ１０５の載置面に押し付ける。一方、ステージ１０５を基板Ｗの受け渡し位置（図示せず）まで移動させた状態において、環状部材１１４は、搬入出口１０１ａよりも上方で図示しない係止部によって係止されており、搬送機構（図示せず）による基板Ｗの受け渡しを阻害しないようになっている。

【0037】

伝熱ガス供給部１１６は、配管１１６ａを介して、ステージ１０５に載置された基板Ｗの裏面とステージ１０５の載置面との間に、例えばＨｅガス等の伝熱ガスを供給する。

【0038】

パージガス供給部１１７は、配管１１７ａ、ステージ１０５の支持部１０５ａと温調ジャケット１０８の穴部１０８ｃの間に形成された隙間部（図示せず）、ステージ１０５と断熱リング１０７の間に形成され径方向外側に向かって延びる流路（図示せず）、ステージ１０５の外周部に形成された上下方向の流路（図示せず）を介して、基板Ｗの側面及び裏面にパージガスを供給する。また、基板Ｗの側面に供給されたパージガスは、環状部材１１４の下面とステージ１０５の上面との間に供給される。これにより、環状部材１１４の下面とステージ１０５の上面との間の空間に成膜ガス（ルテニウム含有ガス）が流入することを抑制して、環状部材１１４の下面やステージ１０５の外周部の上面に成膜されることを防止する。ここで、パージガス供給部１１７は、パージガスとして、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２の分解を抑制するガスを供給する。分解を抑制するガスは、例えばＣＯガスである。

【0039】

本体容器１０１の側壁には、基板Ｗを搬入出するための搬入出口１０１ａと、搬入出口１０１ａを開閉するゲートバルブ１１８と、が設けられている。

【0040】

本体容器１０１の下方の側壁には、排気管１０１ｂを介して、真空ポンプ等を含む排気部１１９が接続される。排気部１１９により本体容器１０１内が排気され、処理室１０１ｃ内が所定の真空雰囲気（例えば、１．３３Ｐａ）に設定、維持される。

【0041】

制御部２５０は、ガス供給部１０４、ヒータ１０６、昇降機構１１０、冷媒ユニット１１５、伝熱ガス供給部１１６、パージガス供給部１１７、ゲートバルブ１１８、排気部１１９等を制御することにより、基板処理装置２１２の動作を制御する。

【0042】

基板処理装置２１２の動作の一例について説明する。なお、開始時において、処理室１０１ｃ内は、排気部１１９により真空雰囲気となっている。また、ステージ１０５は受け渡し位置に移動している。

【0043】

制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、昇降ピン１１２の上に基板Ｗが載置される。搬送機構（図示せず）が搬入出口１０１ａから出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を閉じる。

【0044】

制御部２５０は、昇降機構１１０を制御してステージ１０５を処理位置に移動させる。この際、ステージ１０５が上昇することにより、昇降ピン１１２の上に載置された基板Ｗがステージ１０５の載置面に載置される。また、環状部材１１４が基板Ｗの上面外周部と接触し、環状部材１１４の自重により基板Ｗをステージ１０５の載置面に押し付ける。これにより、処理室１０１ｃには、ステージ１０５より上側の上部空間１０１ｄと、ステージ１０５より下側の下部空間１０１ｅと、が形成される。

【0045】

処理位置において、制御部２５０は、ヒータ１０６を動作させるとともに、ガス供給部１０４を制御して、成膜ガスをガス吐出機構１０３から処理室１０１ｃの上部空間１０１ｄ内へ供給させる。これにより、基板Ｗに成膜等の所定の処理が行われる。処理後のガスは、上部空間１０１ｄから環状部材１１４の上面側の流路を通過し、下部空間１０１ｅへと流れて、排気管１０１ｂを介して排気部１１９により排気される。

【0046】

この際、制御部２５０は、伝熱ガス供給部１１６を制御して、ステージ１０５に載置された基板Ｗの裏面とステージ１０５の載置面との間に伝熱ガスを供給する。また、制御部２５０は、パージガス供給部１１７を制御して、環状部材１１４の下面とステージ１０５の上面との間にパージガスを供給する。パージガスは、環状部材１１４の下面側の流路を通過し、下部空間１０１ｅへと流れて、排気管１０１ｂを介して排気部１１９により排気される。

【0047】

所定の処理が終了すると、制御部２５０は、昇降機構１１０を制御してステージ１０５を受け取り位置に移動させる。この際、ステージ１０５が下降することにより、環状部材１１４が図示しない係止部によって係止される。また、昇降ピン１１２の下端が当接部材１１３と当接することにより、昇降ピン１１２の頭部がステージ１０５の載置面から突出し、ステージ１０５の載置面から基板Ｗを持ち上げる。

【0048】

制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、昇降ピン１１２の上に載置された基板Ｗが搬出される。搬送機構（図示せず）が搬入出口１０１ａから出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を閉じる。

【0049】

このように、図２に示す基板処理装置２１２によれば、基板Ｗの表面にルテニウム膜を成膜することができる。例えば、基板Ｗの表面にトレンチ等の凹部が形成されており、基板処理装置２１２は、凹部にルテニウムを埋め込むことができる。

【0050】

＜基板処理装置２１１＞
次に、基板処理装置２１１の構造の一例について図３を用いて説明する。図３は、吸着阻害層を形成する基板処理装置２１１の断面図の一例である。図３に示す基板処理装置２１１は、基板Ｗの裏面に吸着阻害ガスを供給し、基板Ｗの裏面に吸着阻害ガスを吸着させることで、基板Ｗの裏面に吸着阻害層を形成する装置である。また、基板処理装置２１１は、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害ガスを吸着させ、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害層を形成してもよい。

【0051】

基板処理装置２１１は、基板処理装置２１２（図２参照）と比較して、ガス供給部１０４、伝熱ガス供給部１１６及びパージガス供給部１１７にかえて、パージガス供給部２０４と、吸着阻害ガス供給部２１６，２１７と、を有する。その他の構成は、基板処理装置２１２と同様であり、重複する説明を省略する。

【0052】

吸着阻害ガス供給部２１６は、配管１１６ａを介して、ステージ１０５に載置された基板Ｗの裏面とステージ１０５の載置面との間に、吸着阻害ガスを供給する。吸着阻害ガス供給部２１７は、配管１１７ａ、ステージ１０５の支持部１０５ａと温調ジャケット１０８の穴部１０８ｃの間に形成された隙間部（図示せず）、ステージ１０５と断熱リング１０７の間に形成され径方向外側に向かって延びる流路（図示せず）、ステージ１０５の外周部に形成された上下方向の流路（図示せず）を介して、基板Ｗの側面及び裏面に吸着阻害ガスを供給する。ここで、吸着阻害ガスは、例えばＣｌ_２ガスである。また、吸着阻害ガスは、Ｃｌ_２ガスを例に説明するが、これに限られるものではない。吸着阻害ガスは、ハロゲンを含むガスであってもよい。また、Ｃｌを含むガスであってもよい。

【0053】

パージガス供給部２０４は、支持部材１０２を貫通する供給管１０２ａを介して、ガス吐出機構１０３にパージガスを供給する。ここで、パージガスは、例えばＮ_２ガスである。ガス供給部１０４から供給されたパージガスは、ガス吐出機構１０３から処理室１０１ｃの上部空間１０１ｄへ供給される。これにより、上部空間１０１ｄに吸着阻害ガスが流入することを防止して、基板Ｗの表面に吸着阻害層が形成されることを防止する。

【0054】

基板処理装置２１１の動作の一例について説明する。なお、開始時において、処理室１０１ｃ内は、排気部１１９により真空雰囲気となっている。また、ステージ１０５は受け渡し位置に移動している。

【0055】

制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、昇降ピン１１２の上に基板Ｗが載置される。搬送機構（図示せず）が搬入出口１０１ａから出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を閉じる。

【0056】

制御部２５０は、昇降機構１１０を制御してステージ１０５を処理位置に移動させる。この際、ステージ１０５が上昇することにより、昇降ピン１１２の上に載置された基板Ｗがステージ１０５の載置面に載置される。また、環状部材１１４が基板Ｗの上面外周部と接触し、環状部材１１４の自重により基板Ｗをステージ１０５の載置面に押し付ける。これにより、処理室１０１ｃには、ステージ１０５より上側の上部空間１０１ｄと、ステージ１０５より下側の下部空間１０１ｅと、が形成される。

【0057】

処理位置において、制御部２５０は、ヒータ１０６を動作させ、ステージ１０５上に載置された基板Ｗの温度を制御する。なお、基板Ｗの温度は、例えば２０℃～２５０℃であってよい。また、制御部２５０は、吸着阻害ガス供給部２１６を制御して、ステージ１０５に載置された基板Ｗの裏面とステージ１０５の載置面との間に吸着阻害ガスを供給する。また、制御部２５０は、吸着阻害ガス供給部２１７を制御して、環状部材１１４の下面とステージ１０５の上面との間に吸着阻害ガスを供給する。これにより、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害ガスが吸着され、吸着阻害層が形成される。余剰の吸着阻害ガスは、環状部材１１４の下面側の流路を通過し、下部空間１０１ｅへと流れて、排気管１０１ｂを介して排気部１１９により排気される。

【0058】

また、制御部２５０は、パージガス供給部２０４を制御して、パージガスをガス吐出機構１０３から処理室１０１ｃの上部空間１０１ｄ内へ供給させる。上部空間１０１ｄに供給されたパージガスは、上部空間１０１ｄに吸着阻害ガスが流入することを防止する。即ち、基板Ｗの表面に吸着阻害層が形成されることを防止する。パージガスは、上部空間１０１ｄから環状部材１１４の上面側の流路を通過し、下部空間１０１ｅへと流れて、排気管１０１ｂを介して排気部１１９により排気される。

【0059】

所定の処理が終了すると、制御部２５０は、昇降機構１１０を制御してステージ１０５を受け取り位置に移動させる。この際、ステージ１０５が下降することにより、環状部材１１４が図示しない係止部によって係止される。また、昇降ピン１１２の下端が当接部材１１３と当接することにより、昇降ピン１１２の頭部がステージ１０５の載置面から突出し、ステージ１０５の載置面から基板Ｗを持ち上げる。

【0060】

制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、昇降ピン１１２の上に載置された基板Ｗが搬出される。搬送機構（図示せず）が搬入出口１０１ａから出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１１８を閉じる。

【0061】

このように、図３に示す基板処理装置２１１によれば、基板Ｗの裏面及び側面にルテニウムの吸着を阻害する吸着阻害層を形成することができる。

【0062】

＜基板処理装置２１３＞
次に、基板処理装置２１３の構造の一例について図４を用いて説明する。図４は、吸着阻害層を除去する基板処理装置２１３の断面図の一例である。図４に示す基板処理装置２１３は、減圧状態の真空雰囲気の処理容器内でプラズマを生成して、基板Ｗの裏面及び側面に形成された吸着阻害層を除去する。

【0063】

図４に示されるように、基板処理装置２１３は、処理容器１と、載置台２と、シャワーヘッド３と、排気部４と、ガス供給機構５と、ＲＦ電力供給部７と、ＲＦ電力供給部８と、を有している。

【0064】

処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有している。処理容器１は、基板Ｗを収容する。処理容器１の側壁には基板Ｗを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成され、搬入出口１１はゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、絶縁体部材１６を介して処理容器１の上部開口を塞ぐように天壁１４が設けられている。排気ダクト１３と絶縁体部材１６との間はシールリング１５で気密に封止されている。区画部材１７は、載置台２（およびカバー部材２２）が後述する処理位置へと上昇した際、処理容器１の内部を上下に区画する。

【0065】

載置台２は、処理容器１内で基板Ｗを水平に支持する。載置台２は、基板Ｗに対応した大きさの円板状に形成されており、支持部材２３に支持されている。載置台２は、ＡｌＮ等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されており、内部に基板Ｗを加熱するためのヒータ２１が埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、載置台２の上面の近傍に設けられた熱電対（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御することで、基板Ｗが所定の温度に制御される。載置台２には、上面の外周領域及び側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。

【0066】

載置台２の底面には、載置台２を支持する支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、載置台２の底面の中央から処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、その下端が昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４により載置台２が支持部材２３を介して、図１で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示す基板Ｗの搬送が可能な搬送位置との間で昇降する。支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられており、処理容器１の底面と鍔部２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。

【0067】

処理容器１の底面の近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）の基板支持ピン２７が設けられている。基板支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降する。基板支持ピン２７は、搬送位置にある載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて載置台２の上面に対して突没可能となっている。基板支持ピン２７を昇降させることにより、搬送機構（図示せず）と載置台２との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。

【0068】

シャワーヘッド３は、処理容器１内に処理ガスをシャワー状に供給する。シャワーヘッド３は、金属製であり、載置台２に対向するように設けられており、載置台２とほぼ同じ直径を有している。シャワーヘッド３は、処理容器１の天壁１４に固定された本体部３１と、本体部３１の下に接続されたシャワープレート３２とを有している。本体部３１とシャワープレート３２との間にはガス拡散空間３３が形成されており、ガス拡散空間３３には処理容器１の天壁１４及び本体部３１の中央を貫通するようにガス導入孔３６が設けられている。シャワープレート３２の周縁部には下方に突出する環状突起部３４が形成されている。環状突起部３４の内側の平坦面には、ガス吐出孔３５が形成されている。載置台２が処理位置に存在した状態では、載置台２とシャワープレート３２との間に処理空間３８が形成され、カバー部材２２の上面と環状突起部３４とが近接して環状隙間３９が形成される。

【0069】

排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。

【0070】

ガス供給機構５は、ガス供給ライン５６を介して、ガス導入孔３６から処理容器１内にガスを供給する。ガス供給機構５は、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給可能に構成されている。

【0071】

また、基板処理装置２１３は、容量結合プラズマ装置であって、載置台２が下部電極となり、シャワーヘッド３が上部電極となる。

【0072】

載置台２には、下部電極２９が設けられている。下部電極２９は、ＲＦ電力供給部７によってバイアス用の高周波電力が供給される。ＲＦ電力供給部７は、給電ライン７１、整合器７２及び高周波電源７３を有する。給電ライン７１は、整合器７２を介して、下部電極２９（載置台２）と高周波電源７３とを接続する。整合器７２は、高周波電源７３の出力リアクタンスと負荷（下部電極）のリアクタンスを整合させるための回路を有する。高周波電源７３は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。

【0073】

上部電極となるシャワーヘッド３は、ＲＦ電力供給部８によって、プラズマ生成用のプラズマ源となる高周波電力が供給される。ＲＦ電力供給部８は、給電ライン８１、整合器８２及び高周波電源８３を有する。給電ライン８１は、整合器８２を介して、上部電極（シャワーヘッド３）と高周波電源８３とを接続する。整合器８２は、高周波電源８３の出力リアクタンスと負荷（下部電極）のリアクタンスを整合させるための回路を有する。高周波電源８３は、例えば６０．０ＭＨｚの高周波電力を供給する。

【0074】

基板処理装置２１３の動作の一例について説明する。なお、開始時において、処理容器１内は、排気機構４２により真空雰囲気となっている。また、載置台２は受け渡し位置に移動している。

【0075】

制御部２５０は、ゲートバルブ１２を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、基板支持ピン２７の上に基板Ｗが載置される。この際、搬送機構は、基板Ｗの裏面側（吸着阻害層が形成されている面）を上にして基板Ｗを載置する。搬送機構（図示せず）が搬入出口１１から出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１２を閉じる。

【0076】

制御部２５０は、昇降機構２８を制御して基板Ｗを載置台２に載置する。また、制御部２５０は、昇降機構２４を制御して載置台２を処理位置に移動させる。これにより、載置台２とシャワープレート３２との間に処理空間３８が形成される。

【0077】

処理位置において、制御部２５０は、ヒータ２１を動作させ、載置台２上に載置された基板Ｗの温度を制御する。なお、基板Ｗの温度は、例えば２０℃～２５０℃であってよい。また、制御部２５０は、ガス供給機構５を制御して、シャワープレート３２のガス吐出孔３５から処理空間３８にアルゴンガスを供給する。また、制御部２５０は、ＲＦ電力供給部７及びＲＦ電力供給部８を制御して、処理空間３８にアルゴンプラズマを生成する。これにより、基板Ｗの裏面及び側面に形成された吸着阻害層を除去する。また、処理空間３８のガスは、環状隙間３９、スリット１３ａ、排気口１３ｂ、排気配管４１を介して、排気機構４２により排気される。

【0078】

所定の処理が終了すると、制御部２５０は、昇降機構２４を制御して載置台２を受け取り位置に移動させる。また、制御部２５０は、昇降機構２８を制御して基板Ｗを基板支持ピン２７で支持する。

【0079】

制御部２５０は、ゲートバルブ１２を開ける。ここで、外部の搬送機構（図示せず）により、基板支持ピン２７の上に載置された基板Ｗが搬出される。搬送機構（図示せず）が搬入出口１１から出ると、制御部２５０は、ゲートバルブ１２を閉じる。

【0080】

このように、図４に示す基板処理装置２１３によれば、基板Ｗの裏面及び側面に形成された吸着阻害層を除去することができる。

【0081】

＜ルテニウム成膜処理の一例＞
次に、基板処理システム２００におけるルテニウム膜の成膜処理の一例について図５を用いて説明する。図５は、一実施形態に係る基板処理システム２００における成膜処理の一例を示すフローチャートである。

【0082】

ステップＳ１０１において、基板Ｗを準備する。具体的には、基板Ｗを収容したキャリアをロードポートに取り付ける。

【0083】

ステップＳ１０２において、制御部２５０は、大気搬送室２４０の搬送機構、ロードロック室２３０、真空搬送室２２０の搬送機構を制御して、基板Ｗをキャリアから基板処理装置２１１に搬送する。

【0084】

ステップＳ１０３において、制御部２５０は、基板処理装置２１１（図３参照）を制御して、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害層を形成する。即ち、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害ガスを供給し、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害ガスを吸着させ、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害層を形成する。

【0085】

ステップＳ１０４において、制御部２５０は、真空搬送室２２０の搬送機構を制御して、基板Ｗを基板処理装置２１１から基板処理装置２１２に搬送する。

【0086】

ステップＳ１０５において、制御部２５０は、基板処理装置２１２（図２参照）を制御して、基板Ｗの表面（上面）にルテニウム膜を成膜する。即ち、基板Ｗの表面（上面）に成膜ガスを供給し、基板Ｗの表面（上面）にルテニウム含有ガス（Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２）が吸着し、吸着したルテニウム含有ガスが分解することにより、ルテニウム膜が成膜される。

【0087】

また、基板Ｗと環状部材１１４との隙間から、成膜ガス（ルテニウム含有ガス）が環状部材１１４の下面側の空間に侵入したとしても、基板Ｗの裏面及び側面に吸着阻害層が形成されていることにより、基板Ｗの裏面及び側面にルテニウム膜が成膜されることを防止することができる。また、基板Ｗの裏面及び側面がルテニウムで汚染されることを抑制することができる。

【0088】

また、パージガス供給部１１７から供給されるパージガスの流れによって、環状部材１１４の下面側の空間に侵入した成膜ガス（ルテニウム含有ガス）を押し出すことができる。

【0089】

また、パージガスとしてＣＯガスを用いることにより、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２の分圧を下げ、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２の分解を抑制し、ルテニウム膜の成膜を更に防止することができる。また、基板Ｗの端部及び裏面がルテニウムで汚染されることを抑制することができる。

【0090】

ステップＳ１０６において、制御部２５０は、真空搬送室２２０の搬送機構を制御して、基板Ｗを基板処理装置２１２から基板処理装置２１３に搬送する。ここで、真空搬送室２２０の搬送機構は、基板Ｗの裏面（吸着阻害層が形成されている面）を上にして、基板処理装置２１３に搬送する。

【0091】

ステップＳ１０７において、制御部２５０は、基板処理装置２１３（図４参照）を制御して、基板Ｗの裏面及び側面から吸着阻害層を除去する。即ち、Ａｒプラズマによって、基板Ｗの裏面及び側面に形成された吸着阻害層を除去する。

【0092】

ステップＳ１０８において、制御部２５０は、真空搬送室２２０の搬送機構、ロードロック室２３０、大気搬送室２４０の搬送機構を制御して、基板Ｗを基板処理装置２１３からキャリアに搬送して、基板Ｗをキャリア収容する。ここで、真空搬送室２２０の搬送機構は、基板Ｗの表面（ルテニウム膜が成膜されている面）を上にして搬送する。

【0093】

このように、図５に示す基板処理システム２００におけるルテニウム膜の成膜処理によれば、基板Ｗの表面にルテニウム膜を成膜することができる。また、基板Ｗの端部及び裏面がルテニウムで汚染されることを抑制することができる。

【0094】

〔評価試験〕
ここで、本開示に関連して行われた評価試験について説明する。図６は、ルテニウムの成膜を説明するグラフの一例である。横軸は、ルテニウム膜の成膜時間（単位：秒）を示す。即ち、成膜ガスとしてのＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスを処理室１０１ｃ内に供給する時間を示す。縦軸は、基板Ｗに成膜されたルテニウム膜の膜厚（単位：Å）を示す。また、表面がＳｉＯｘにより形成される基板Ｗに対してルテニウム膜を成膜した際の結果を白抜き丸印で示す。また、表面がＳｉＯｘにより形成される基板Ｗに対してＣｌ_２ガスにさらして吸着阻害層を形成した後に、ルテニウム膜を成膜した際の結果を黒塗り丸印で示す。

【0095】

図６に示すように、基板ＷにＣｌ_２ガスを供給して、基板Ｗに吸着阻害層を形成することにより、ルテニウム膜の吸着を抑制できることが確認できた。

【符号の説明】

【0096】

Ｗ 基板
１０１ 本体容器（チャンバ）
１０５ ステージ
１０４ ガス供給部
１１６ 伝熱ガス供給部
１１７ パージガス供給部
２０４ パージガス供給部
２１６，２１７ 吸着阻害ガス供給部
２００ 基板処理システム
２１１ 基板処理装置（第１のチャンバ）
２１２ 基板処理装置（第２のチャンバ）
２１３ 基板処理装置（第３のチャンバ）
２２０ 真空搬送室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】