特許 7195239 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】成膜方法及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/312 20060101AFI20221216BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20221216BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20221216BHJP

   C23C 16/04 20060101ALI20221216BHJP

【ＦＩ】

H01L21/312 A

H01L21/316 X

H01L21/31 B

C23C16/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019173418

(22)【出願日】2019-09-24

(65)【公開番号】P2021052064

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【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】倪 澤遠

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大輝

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０６０４１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２３４０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０９０６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６７５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５２０６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属膜又は前記金属膜の酸化被膜が露出する第１領域と、絶縁性膜が露出する第２領域とを有する基板を準備することと、
下記化学式（１）で表される炭素原子同士の三重結合を頭部基に含む有機化合物を、前記基板に対して供給することと、
前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第１領域に、選択的に、前記有機化合物を吸着させることと、
前記第１領域にて、前記三重結合を開裂し、重合反応によって炭素原子のハニカム構造を有する疎水性膜を形成することとを含む、成膜方法。

【化1】

上記化学式（１）において、Ｒは、１以上１６以下の炭素原子を含む疎水性の官能基である。

【請求項2】

前記基板に対する前記有機化合物の供給前に、前記第１領域に露出する前記酸化被膜を除去することを含む、請求項１に記載の成膜方法。

【請求項3】

前記基板に対する前記有機化合物の供給前、又は前記基板に対する前記有機化合物の供給中に、前記基板に対して水素（Ｈ_２）ガスを供給することを含む、請求項１又は２に記載の成膜方法。

【請求項4】

前記基板に対する前記有機化合物の供給前、又は前記基板に対する前記有機化合物の供給中に、前記基板に対してアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを供給することを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。

【請求項5】

前記基板に対する前記有機化合物の供給中に、前記有機化合物の分子同士の重合を促進する光を、前記基板に対して照射することを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の成膜方法。

【請求項6】

前記金属膜は銅膜である、請求項１～５のいずれか１項に記載の成膜方法。

【請求項7】

前記絶縁性膜は酸化アルミニウム膜である、請求項１～６のいずれか１項に成膜方法。

【請求項8】

前記疎水性膜を用い、前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第２領域に選択的に第２絶縁性膜を形成することを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。

【請求項9】

処理容器と、
前記処理容器の内部で前記基板を保持する基板保持部と、
前記処理容器の内部に前記有機化合物のガスを供給するガス供給装置と、
前記処理容器の内部からガスを排出するガス排出装置と、
前記処理容器に対して前記基板を搬入出する搬送装置と、
請求項１～８のいずれか１項に記載の成膜方法を実施するように、前記ガス供給装置、前記ガス排出装置及び前記搬送装置を制御する制御装置とを備える、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、シリコン表面と誘電体表面のうちの誘電体表面をヒドロキシル基で終結させ、ヒドロキシル基を疎水性官能基で置換し、疎水性官能基を用いて、シリコン表面に選択的に金属含有層を堆積する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２２２９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一態様は、金属膜表面と絶縁性膜表面のうちの金属膜表面に、選択的に、疎水性膜を形成できる、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様の成膜方法は、
金属膜又は前記金属膜の酸化被膜が露出する第１領域と、絶縁性膜が露出する第２領域とを有する基板を準備することと、
下記化学式（１）で表される炭素原子同士の三重結合を頭部基に含む有機化合物を、前記基板に対して供給することと、
前記第１領域及び前記第２領域のうちの前記第１領域に、選択的に、前記有機化合物を吸着させることと、
前記第１領域にて、前記三重結合を開裂し、重合反応によって炭素原子のハニカム構造を有する疎水性膜を形成することとを含む。

【0006】

【化1】

上記化学式（１）において、Ｒは、１以上１６以下の炭素原子を含む疎水性の官能基である。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、金属膜表面と絶縁性膜表面のうちの金属膜表面に、選択的に、疎水性膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。

【図2A】図２Ａは、酸化被膜を有する基板の一例を示す側面図である。

【図2B】図２Ｂは、酸化被膜の除去後の基板の一例を示す側面図である。

【図2C】図２Ｃは、疎水性膜の成膜後の基板の一例を示す側面図である。

【図2D】図２Ｄは、第２絶縁性膜の成膜後の基板の一例を示す側面図である。

【図3A】図３Ａは、疎水性膜の成膜過程の一例を示す斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに続き、疎水性膜の成膜過程の一例を示す斜視図である。

【図3C】図３Ｃは、図３Ｂに続き、疎水性膜の成膜過程の一例を示す斜視図である。

【図3D】図３Ｄは、図３Ｃに続き、疎水性膜の成膜過程の一例を示す斜視図である。

【図3E】図３Ｅは、図３Ｄに続き、疎水性膜の成膜過程の一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、図１の成膜方法を実施する成膜装置の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

【0010】

図１に示すように、成膜方法は、例えば、基板１０の準備（Ｓ１）と、酸化被膜１２の除去（Ｓ２）と、疎水性膜２０の成膜（Ｓ３）と、第２絶縁性膜３０の成膜（Ｓ４）とをこの順番で有する。なお、後述するように、これらの処理の順番は図１に示す順番には限定されない。また、図１に示す複数の処理が同時に行われてもよい。また、図１に示す複数の処理の一部は、実施されなくてもよい。

【0011】

図１のＳ１では、図２Ａに示すように、基板１０を準備する。基板１０の準備は、例えば基板１０を後述の処理容器１２０の内部に設置することを含む。基板１０は、金属膜１１の酸化被膜１２が露出する第１領域Ａ１と、絶縁性膜１３が露出する第２領域Ａ２とを有する。金属膜１１は、通常、大気中で自然に酸化されるので、酸化被膜１２で覆われる。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、基板１０の板厚方向片側に設けられる。

【0012】

第１領域Ａ１の数は、図２Ａでは１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第１領域Ａ１が第２領域Ａ２を挟むように配置されてもよい。同様に、第２領域Ａ２の数は、図２Ａでは１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第２領域Ａ２が第１領域Ａ１を挟むように配置されてもよい。

【0013】

なお、図２Ａでは第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のみが存在するが、第３領域がさらに存在してもよい。第３領域は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２とは異なる材質の膜が露出する領域である。第３領域は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に配置されてもよいし、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の外に配置されてもよい。

【0014】

金属膜１１の材質は、例えば遷移金属である。その遷移金属としては、例えばＣｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ又はＮｉである。

【0015】

一方、絶縁性膜１３の材質は、例えば、金属化合物である。金属化合物は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、又は炭化ケイ素などである。絶縁性膜１３の材質は、ＳｉＯ_２よりも誘電率の低い低誘電率材料（Ｌｏｗ－ｋ材料）であってもよい。

【0016】

基板１０は、金属膜１１及び絶縁性膜１３の他に、下地基板１４を有する。下地基板１４は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。なお、下地基板１４は、ガラス基板などであってもよい。下地基板１４の表面に、金属膜１１及び絶縁性膜１３が形成される。

【0017】

なお、基板１０は、下地基板１４と絶縁性膜１３との間に、下地基板１４及び絶縁性膜１３とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。同様に、基板１０は、下地基板１４と金属膜１１との間に、下地基板１４及び金属膜１１とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。

【0018】

図１のＳ２では、図２Ｂに示すように、酸化被膜１２を除去する。酸化被膜１２の除去によって、第１領域Ａ１にて金属膜１１が露出する。金属膜１１の露出後に、疎水性膜２０の成膜（Ｓ３）が行われる。

【0019】

酸化被膜１２の除去は、例えば、水素（Ｈ_２）ガスを基板１０に対して供給することを含む。水素ガスは、酸化被膜１２を還元し、除去する。水素ガスは、化学反応を促進すべく、高温に加熱されてもよい。また、水素ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。

【0020】

水素ガスの供給は、例えば２００℃以上４００℃以下の温度、且つ０．５Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下の気圧で、２分以上６０分以下の時間実施される。水素ガスはアルゴンガスなどの不活性ガスで希釈されてもよく、水素ガスの濃度は１０質量％以上１００質量％以下であってよい。

【0021】

酸化被膜１２の除去は、本実施形態ではドライ処理であるが、ウェット処理であってもよい。例えば、酸化被膜１２の除去は、クエン酸を基板１０に対して供給することを含んでもよい。基板１０は、クエン酸中に浸漬されてもよいし、クエン酸でスピン洗浄されてもよい。

【0022】

クエン酸による処理は、例えば２５℃以上６０℃以下の温度で、１０秒以上５分以下の時間実施される。クエン酸は水溶液の形態で供給され、クエン酸の濃度は０．５質量％以上１０質量％以下であってよい。

【0023】

なお、本実施形態では酸化被膜１２を有する基板１０が準備されるが、酸化被膜１２を有しない基板１０が準備されてもよい。この場合、酸化被膜１２の除去は、当然に不要である。金属膜１１の露出後に、疎水性膜２０の成膜（Ｓ３）が行われる。

【0024】

図１のＳ３では、図２Ｃに示すように、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的に疎水性膜２０を形成する。具体的には、下記化学式（１）で表される炭素原子同士の三重結合を頭部基に含む有機化合物を、基板１０に対して供給する。

【0025】

【化2】

上記化学式（１）において、Ｒは、１以上１６以下の炭素原子を含む疎水性の官能基である。Ｒは、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、水素原子の一部をハロゲン原子で置換した官能基であってもよい。ハロゲン原子は、特に限定されないが、例えばフッ素原子である。Ｒは、好ましくはアルキル基である。アルキル基の直鎖が長いほど、疎水性が高くなる。

【0026】

上記有機化合物は、炭素原子同士の三重結合を頭部基に含む。上記頭部基は、ＯＨ基を有する基板表面に吸着し難い性質を有する。第１領域Ａ１では金属膜１１が露出するのに対し、第２領域Ａ２では絶縁性膜１３が露出する。一般的に、金属膜１１は表面にＯＨ基をほとんど有しないのに対し、絶縁性膜１３は表面にＯＨ基を有する。従って、上記頭部基は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的に吸着する。吸着しやすさは、吸着エネルギーΔＥの絶対値｜ΔＥ｜で表される。

【0027】

吸着エネルギーΔＥは、例えば、ΔＥ＝Ｅａ－Ｅｂの式から求める。Ｅａは有機化合物の基板表面に吸着した状態のエネルギーであり、Ｅｂは有機化合物の基板表面から離れた自由状態のエネルギーである。

【0028】

吸着エネルギーΔＥは、第一原理計算（ｆｉｒｓｔ－ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）によって求められ、シュミュレーションによって求められる。吸着エネルギーΔＥの絶対値｜ΔＥ｜が大きいほど、上記有機化合物が基板表面に吸着しやすい。

【0029】

本明細書では、金属膜１１の表面での｜ΔＥ｜を｜ΔＥ１｜と称し、絶縁性膜１３の表面での｜ΔＥ｜を｜ΔＥ２｜と称する。｜ΔＥ１｜は｜ΔＥ２｜に比べて十分に大きい。例えば、ＲがＣ_３Ｈ_７であり、金属膜１１の材質がＣｕであり、絶縁性膜１３の材質が酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのいずれかである場合、｜ΔＥ１―ΔＥ２｜は約１．１～１．３ｅＶである。

【0030】

ところで、上記有機化合物と同様に、チオール系化合物も、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的に吸着する。チオール系化合物は、水素化された硫黄を末端に有し、化学式「Ｒ－ＳＨ」で表される。チオール系化合物の場合、｜ΔＥ１―ΔＥ２｜は約１．０ｅＶである。

【0031】

一方、上記有機化合物の場合、上記の通り、｜ΔＥ１―ΔＥ２｜は約１．１ｅＶ以上である。従って、上記有機化合物は、チオール系化合物と比べても、選択的に第１領域Ａ１に吸着でき、選択性に優れる。

【0032】

上記有機化合物は、例えば気体として基板１０に供給される。なお、上記有機化合物は、液体として基板１０に供給されてもよく、その場合、溶媒に溶解した状態で基板１０に供給されてもよい。

【0033】

図１のＳ３では、第１領域Ａ１にて、上記有機化合物が吸着されるので、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ及び図３Ｅに示すように、頭部基の炭素原子同士の三重結合が開裂し、重合反応によって炭素原子のハニカム構造を有する疎水性膜２０が形成される。炭素原子同士の三重結合がπ結合を有するのに対し、炭素原子のハニカム構造はπ結合を有しない。なお、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ及び図３Ｅにおいて、「Ｃｕ／Ｈ」とはＣｕ原子とＨ原子のいずれか一方という意味である。「Ｃｕ／Ｈ」のＣｕ原子は、金属膜１１のＣｕ原子である。ハニカム構造の複数のＣ原子のうち少なくとも１つのＣ原子が金属膜１１のＣｕ原子と結合していればよく、残りのＣ原子はＨ原子と結合していてもよい。ハニカム構造の全てのＣ原子がＨ原子と結合していなければよい。

【0034】

先ず、図３Ａに示すように、頭部基の末端の水素原子が脱離し、上記有機化合物の分子同士が重合する。この時、図３Ｂに示すように、頭部基の炭素原子同士の三重結合が開裂し、重合反応によって炭素原子のハニカム構造が形成される。

【0035】

次に、図３Ｃに示すように、予め形成された炭素原子のハニカム構造を核として、重合反応が進み、核を起点とする成長が始まる。具体的には、図３Ｄに示すように、新たな炭素元素のハニカム構造が形成され、ハニカム構造が基板１０の面内方向に広がる。

【0036】

図３Ｃ及び図３Ｄに示す現象が繰り返し生じ、図３Ｅに示す疎水性膜２０が第１領域Ａ１の全体に形成される。疎水性膜２０は、グラファン（ｇｒａｐｈａｎｅ）の水素原子の一部を、官能基Ｒに置き換えたグラファン誘導体である。

【0037】

官能基Ｒは、環状に並ぶ６つの炭素元素に対して１つおきに結合し、３つの炭素元素に対して結合する。官能基Ｒの配向性は揃っており、疎水性膜２０は自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）である。

【0038】

官能基Ｒは炭素元素のハニカム構造に結合しており、そのハニカム構造は第１領域Ａ１の全体に広がる。ハニカム構造は第１領域Ａ１の全体に広がるので、第１領域Ａ１からの疎水性膜２０の意図しない脱離を抑制できる。

【0039】

疎水性膜２０の成膜条件は、上記有機化合物の種類、つまり、官能基Ｒの種類に応じて適宜決められる。疎水性膜２０の成膜は、例えば２０℃以上２００℃以下の温度、且つ０．１Ｔｏｒｒ以上３００Ｔｏｒｒ以下の気圧で実施される。

【0040】

なお、上記有機化合物の供給中に、有機化合物の分子同士の重合を促進する光を基板１０に対して照射してもよい。照射する光は、例えば紫外線又は赤外線である。光の照射によって、ハニカム構造の核形成、及び核を起点とする成長を促進でき、疎水性膜２０の成膜時間を短縮できる。或いは、光の照射によって、低温での疎水性膜２０の成膜が可能になる。

【0041】

また、上記有機化合物の供給中に、水素（Ｈ_２）ガスを供給してもよい。水素ガスの供給によって、欠陥のないハニカム構造が広範囲に亘って得られる。その理由は、水素ガスの供給によって、ハニカム構造の核形成の速度に対して、核を起点とする成長の速度が相対的に速くなるためと推定される。また、水素ガスの供給によって、ハニカム構造の多層化も可能である。更に、第１領域Ａ１に酸化被膜１２が残存する場合、水素ガスの供給によって、酸化被膜１２の除去も可能である。この場合、上記有機化合物の供給前に、酸化被膜１２の除去（Ｓ２）を実施してもよいが、実施しなくてもよい。

【0042】

また、上記有機化合物の供給中に、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを供給してもよい。アセチレンは、上記有機化合物と同様に、炭素原子同士の三重結合を有する。仮に、上記有機化合物の代わりに、アセチレンガスのみを基板１０に対して供給すると、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的にグラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）が形成される。グラフェンは、グラファンと同様に炭素元素のハニカム構造を有するが、グラファンとは異なり炭素元素以外の原子を有しない。

【0043】

上記有機化合物のガスの供給中に、アセチレンガスを供給すれば、疎水性膜２０の官能基Ｒの密度を制御できる。官能基Ｒの密度は、上記有機化合物のガス流量とアセチレンガスのガス流量との比率によって制御できる。アセチレンガスの割合が高いほど、つまり、上記有機化合物のガスの割合が低いほど、官能基Ｒの密度が低い。

【0044】

アセチレンガスは、官能基Ｒの密度を制御する役割だけではなく、炭素原子のハニカム構造の核形成を促進する役割も有する。従って、アセチレンガスを供給すれば、疎水性膜２０の成膜時間を短縮できる。また、低温での疎水性膜２０の成膜も可能である。

【0045】

アセチレンガスは、上記有機化合物の供給前に、基板１０に対して供給されてもよい。この場合も、官能基Ｒの密度を制御する効果、及びハニカム構造の核形成を促進する効果が得られる。アセチレンガスは、酸化被膜１２の除去後に、基板１０に対して供給されればよい。

【0046】

図１のＳ４では、図２Ｄに示すように、疎水性膜２０を用いて、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のうちの第２領域Ａ２に選択的に、第２絶縁性膜３０を成膜する。疎水性膜２０は第２絶縁性膜３０の成膜を阻害するので、第２絶縁性膜３０は第２領域Ａ２に選択的に形成される。

【0047】

第２絶縁性膜３０は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、又はＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。第２領域Ａ２に元々存在する絶縁性膜１３に、第２絶縁性膜３０を積層できる。

【0048】

第２絶縁性膜３０は、特に限定されないが、例えば酸化アルミニウムで形成される。以下、酸化アルミニウムを、酸素とアルミニウムとの組成比に関係なく「ＡｌＯ」とも表記する。第２絶縁性膜３０としてＡｌＯ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ_３）_３Ａｌ）ガスなどのＡｌ含有ガスと、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）などの酸化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。水蒸気は疎水性膜２０に吸着しないので、ＡｌＯは第２領域Ａ２に選択的に堆積する。Ａｌ含有ガス及び酸化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

【0049】

また、第２絶縁性膜３０は、酸化ケイ素で形成されてもよい。以下、酸化ケイ素を、酸素とケイ素との組成比に関係なく「ＳｉＯ」とも表記する。第２絶縁性膜３０としてＳｉＯ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスなどのＳｉ含有ガスと、オゾン（Ｏ_３）ガスなどの酸化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ｓｉ含有ガス及び酸化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

【0050】

また、第２絶縁性膜３０は、窒化ケイ素で形成されてもよい。以下、窒化ケイ素を、窒素とケイ素との組成比に関係なく「ＳｉＮ」とも表記する。第２絶縁性膜３０としてＳｉＮ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスなどのＳｉ含有ガスと、アンモニア（ＮＨ_３）ガスなどの窒化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ｓｉ含有ガス及び窒化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

【0051】

次に、図４を参照して、図１に示す基板処理方法を実施する基板処理装置について説明する。成膜装置１００は、処理ユニット１１０と、搬送装置１７０と、制御装置１８０とを備える。処理ユニット１１０は、処理容器１２０と、基板保持部１３０と、温調器１４０と、光源１４２と、ガス供給装置１５０と、ガス排出装置１６０とを有する。

【0052】

処理ユニット１１０は、図４には１つのみ図示するが、複数であってもよい。複数の処理ユニット１１０は、いわゆるマルチチャンバーシステムを形成する。複数の処理ユニット１１０は、真空搬送室１０１を囲むように配置される。真空搬送室１０１は、真空ポンプによって排気され、予め設定された真空度に保持される。真空搬送室１０１には、搬送装置１７０が鉛直方向及び水平方向に移動可能に、且つ鉛直軸周りに回転可能に配置される。搬送装置１７０は、複数の処理容器１２０に対して基板１０を搬送する。処理容器１２０の内部の処理室１２１と、真空搬送室１０１とは、これらの気圧がいずれも大気圧よりも低い気圧である時に連通し、基板１０の搬入出が行われる。基板１０の搬入出時に、処理室１２１に残留するガス成分が真空搬送室１０１に持ち込まれるのを抑制したい場合、真空搬送室１０１の気圧が処理室１２１の気圧よりも若干高くなるように、真空搬送室１０１に微量の不活性ガスが供給されてもよい。

【0053】

処理容器１２０は、基板１０が通過する搬入出口１２２を有する。搬入出口１２２には、搬入出口１２２を開閉するゲートＧが設けられる。ゲートＧは、基本的に搬入出口１２２を閉じており、基板１０が搬入出口１２２を通る時に搬入出口１２２を開く。搬入出口１２２の開放時に、処理容器１２０の内部の処理室１２１と、真空搬送室１０１とが連通する。搬入出口１２２の開放前に、処理室１２１と真空搬送室１０１とは、いずれも、真空ポンプによって排気され、予め設定された気圧に維持される。

【0054】

基板保持部１３０は、処理容器１２０の内部で基板１０を保持する。基板保持部１３０は、基板１０の処理ガスに曝される表面を上に向けて、基板１０を下方から水平に保持する。基板保持部１３０は、枚葉式であって、一枚の基板１０を保持する。なお、基板保持部１３０は、バッチ式でもよく、同時に複数枚の基板１０を保持してもよい。バッチ式の基板保持部１３０は、複数枚の基板１０を、鉛直方向に間隔をおいて保持してもよいし、水平方向に間隔をおいて保持してもよい。

【0055】

温調器１４０は、基板保持部１３０で保持された状態の基板１０の温度を調節する。例えば、温調器１４０は、基板保持部１３０を加熱する電気ヒータであり、電力供給によって発熱する。電気ヒータは、例えば、基板保持部１３０の内部に埋め込まれ、基板保持部１３０を加熱し、基板１０を所望の温度に加熱する。なお、温調器１４０は、石英窓を介して基板保持部１３０を加熱するランプを含んでもよい。この場合、石英窓が堆積物で不透明になるのを防止すべく、基板保持部１３０と石英窓との間にアルゴンガスなどの不活性ガスが供給されてもよい。なお、温調器１４０は、処理容器１２０の外部に設置され、処理容器１２０の外部から基板１０の温度を調節してもよい。

【0056】

光源１４２は、基板１０に対する上記有機化合物の供給中に、上記有機化合物の分子同士の重合を促進する光を、基板１０に対して照射する。照射する光は、例えば紫外線又は赤外線である。光源１４２は、基板保持部１３０と対向して配置される。光源１４２は、棒状であってよく、その場合、基板１０の上面全体に対して均一に光を照射できるように複数配列される。光源１４２は、例えばシャワーヘッド１５２の上方に設置され、シャワーヘッド１５２を介して基板１０に対して光を照射する。この場合、シャワーヘッド１５２は、光を透過する材料で形成され、例えば石英ガラスなどで形成される。なお、成膜装置１００は処理ユニット１１０とは別の処理ユニットに光源１４２を有してもよく、搬送装置１７０が光源１４２を有する処理ユニットと処理ユニット１１０との間で基板１０を搬送してもよい。また、光の照射無しで分子同士の重合反応が十分に進む場合、成膜装置１００は光源１４２を有しなくてもよい。

【0057】

ガス供給装置１５０は、基板１０に対して予め設定された処理ガスを供給する。処理ガスは、図１に示す処理（例えば上記Ｓ２、Ｓ３及びＳ４）毎に用意される。Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は、それぞれが互いに異なる処理容器１２０の内部で実施されてもよいし、任意の組合せの２つ以上の処理が同じ処理容器１２０の内部で連続的に実施されてもよい。後者の場合、ガス供給装置１５０は、処理の順番に従って、複数種類の処理ガスを、予め設定された順番で基板１０に対して供給する。

【0058】

ガス供給装置１５０は、例えば、ガス供給管１５１を介して処理容器１２０と接続される。ガス供給装置１５０は、処理ガスの供給源と、各供給源から個別にガス供給管１５１まで延びる個別配管と、個別配管の途中に設けられる開閉バルブと、個別配管の途中に設けられる流量制御器とを有する。開閉バルブが個別配管を開くと、供給源からガス供給管１５１に処理ガスが供給される。その供給量は流量制御器によって制御される。一方、開閉バルブが個別配管を閉じると、供給源からガス供給管１５１への処理ガスの供給が停止される。

【0059】

ガス供給管１５１は、ガス供給装置１５０から供給される処理ガスを、処理容器１２０の内部に供給する。ガス供給管１５１は、ガス供給装置１５０から供給される処理ガスを、例えばシャワーヘッド１５２に供給する。

【0060】

シャワーヘッド１５２は、基板保持部１３０の上方に設けられる。シャワーヘッド１５２は、内部に空間１５３を有し、空間１５３に溜めた処理ガスを多数のガス吐出孔１５４から鉛直下方に向けて吐出する。シャワー状の処理ガスが、基板１０に対して供給される。

【0061】

ガス排出装置１６０は、処理容器１２０の内部からガスを排出する。ガス排出装置１６０は、排気管１６３を介して処理容器１２０と接続される。ガス排出装置１６０は、真空ポンプなどの排気源１６１と、圧力制御器１６２とを有する。排気源１６１を作動させると、処理容器１２０の内部からガスが排出される。処理容器１２０の内部の気圧は、圧力制御器１６２によって制御される。圧力制御器１６２は、例えばバルブの開度を制御することにより、処理容器１２０の内部の気圧を制御する。バルブの開度が大きいほど、処理容器１２０の内部の気圧が低くなる。

【0062】

制御装置１８０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１８１と、メモリなどの記憶媒体１８２とを備える。記憶媒体１８２には、成膜装置１００において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置１８０は、記憶媒体１８２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１８１に実行させることにより、成膜装置１００の動作を制御する。また、制御装置１８０は、入力インターフェース１８３と、出力インターフェース１８４とを備える。制御装置１８０は、入力インターフェース１８３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース１８４で外部に信号を送信する。

【0063】

制御装置１８０は、図１に示す成膜方法を実施するように、ガス供給装置１５０、ガス排出装置１６０、及び搬送装置１７０を制御する。制御装置１８０は、温調器１４０、及び光源１４２も制御する。

【0064】

なお、図１に示す処理Ｓ２、Ｓ３及びＳ４は、全てが同一の処理容器１２０の内部で実施されなくてもよく、全てが異なる処理容器１２０の内部で実施されてもよいし、２つ（例えばＳ２とＳ３）のみが同一の処理容器１２０の内部で実施されてもよい。

【0065】

以上、本開示に係る成膜方法及び成膜装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0066】

１０ 基板
１１ 金属膜
１２ 酸化被膜
１３ 絶縁性膜
１４ 下地基板
２０ 疎水性膜
３０ 第２絶縁性膜
１００ 成膜装置
１２０ 処理容器
１３０ 基板保持部
１５０ ガス供給装置
１６０ ガス排出装置
１７０ 搬送装置
１８０ 制御装置

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】