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JP2025078162A - Film forming method and film forming apparatus - Google Patents

Film forming method and film forming apparatus Download PDF

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JP2025078162A
JP2025078162A JP2023190535A JP2023190535A JP2025078162A JP 2025078162 A JP2025078162 A JP 2025078162A JP 2023190535 A JP2023190535 A JP 2023190535A JP 2023190535 A JP2023190535 A JP 2023190535A JP 2025078162 A JP2025078162 A JP 2025078162A
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monomer
chamber
film formation
substrate
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JP2023190535A
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Japanese (ja)
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秀二 野沢
Hideji Nozawa
達也 山口
Tatsuya Yamaguchi
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

Figure 2025078162000001

【課題】重合体の膜の均一性を向上させる。
【解決手段】成膜方法は、第1の成膜工程と、第2の成膜工程とを含む。第1の成膜工程では、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給することにより、チャンバ内の基板の表面に重合体の膜が形成される。第2の成膜工程では、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーを供給することにより、第1の成膜工程より高いデポジションレートで、第1の成膜工程で形成された重合体の膜の上に重合体の膜がさらに形成される。
【選択図】図10

Figure 2025078162000001

The present invention provides a method for improving the uniformity of a polymer film.
[Solution] The film formation method includes a first film formation step and a second film formation step. In the first film formation step, a polymer film is formed on a surface of a substrate in the chamber by supplying a gas of a first monomer and a gas of a second monomer into the chamber. In the second film formation step, a polymer film is further formed on the polymer film formed in the first film formation step at a deposition rate higher than that of the first film formation step by supplying the first monomer and the second monomer into the chamber.
[Selected figure] Figure 10

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、成膜方法および成膜装置に関する。 Various aspects and embodiments of the present disclosure relate to a film forming method and a film forming apparatus.

例えば下記特許文献1には、「被処理体Wに膜を生成するために用いられる複数種類の原料が、二種類の原料、例えば、第1の原料としての原料Aおよび第2の原料としての原料B、である場合を説明する。例えば、被処理体Wにポリ尿素の膜を生成する場合には、原料Aおよび原料Bは、例えば、ジイソシアナートおよびジアミンである。成膜装置1において、被処理体Wの表面においてジイソシアナートおよびジアミンを蒸着重合させることによって、被処理体Wの表面にポリ尿素の膜を生成する。」ことが開示されている。 For example, the following Patent Document 1 discloses that "the multiple types of raw materials used to form a film on the workpiece W are two types of raw materials, for example, raw material A as the first raw material and raw material B as the second raw material. For example, when forming a polyurea film on the workpiece W, raw materials A and B are, for example, diisocyanate and diamine. In the film forming apparatus 1, the diisocyanate and diamine are vapor-deposition-polymerized on the surface of the workpiece W to form a polyurea film on the surface of the workpiece W."

特開2019-218616号公報JP 2019-218616 A

本開示は、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる成膜方法および成膜装置を提供する。 The present disclosure provides a film formation method and a film formation apparatus that can improve the uniformity of the film thickness of a polymer formed on a substrate.

本開示の一側面は、成膜方法であって、第1の成膜工程と、第2の成膜工程とを含む。第1の成膜工程では、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給することにより、チャンバ内の基板の表面に重合体の膜が形成される。第2の成膜工程では、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーを供給することにより、第1の成膜工程より高いデポジションレートで、第1の成膜工程で形成された重合体の膜の上に重合体の膜がさらに形成される。 One aspect of the present disclosure is a film formation method, which includes a first film formation step and a second film formation step. In the first film formation step, a polymer film is formed on the surface of a substrate in the chamber by supplying a gas of a first monomer and a gas of a second monomer into the chamber. In the second film formation step, a polymer film is further formed on the polymer film formed in the first film formation step at a higher deposition rate than the first film formation step by supplying the first monomer and the second monomer into the chamber.

本開示の種々の側面および実施形態によれば、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 Various aspects and embodiments of the present disclosure can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

図1は、本開示の一実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a film forming apparatus according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、重合体の膜の厚さと均一性の関係の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the thickness and uniformity of a polymer film. 図3は、重合体の膜の厚さと均一性の関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the thickness and uniformity of a polymer film. 図4は、重合体の膜の厚さと均一性の関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the thickness and uniformity of a polymer film. 図5Aは、重合体の膜の形成過程の一例を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing an example of a process for forming a polymer film. 図5Bは、重合体の膜の形成過程の一例を示す模式図である。FIG. 5B is a schematic diagram showing an example of a process for forming a polymer film. 図5Cは、重合体の膜の形成過程の一例を示す模式図である。FIG. 5C is a schematic diagram showing an example of a process for forming a polymer film. 図5Dは、重合体の膜の形成過程の一例を示す模式図である。FIG. 5D is a schematic diagram showing an example of a process for forming a polymer film. 図6は、デポジションレートを変えた場合の均一性の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the uniformity when the deposition rate is changed. 図7は、比較例および実施形態における膜厚と均一性の関係の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between film thickness and uniformity in the comparative example and the embodiment. 図8は、比較例および実施形態における膜厚と均一性の関係の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between film thickness and uniformity in the comparative example and the embodiment. 図9は、成膜方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an example of a film forming method. 図10は、処理時間に対する重合体の膜厚とデポジションレートとの関係の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the film thickness of the polymer and the deposition rate with respect to the processing time. 図11は、異なる濡れ性の表面に成膜された膜の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a film formed on surfaces with different wettability. 図12は、異なる濡れ性の表面に成膜された膜の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a film formed on surfaces with different wettability. 図13は、異なる濡れ性の表面に成膜された膜の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a film formed on surfaces with different wettability. 図14Aは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 14A is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図14Bは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 14B is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図14Cは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 14C is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図15Aは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 15A is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図15Bは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 15B is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図15Cは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 15C is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability. 図15Dは、異なる濡れ性の表面を有する構造物への成膜の過程の一例を示す図である。FIG. 15D is a diagram showing an example of a process of film formation on a structure having surfaces with different wettability.

以下に、開示される成膜方法および成膜装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜方法および成膜装置が限定されるものではない。 Below, embodiments of the disclosed film formation method and film formation apparatus will be described in detail with reference to the drawings. Note that the disclosed film formation method and film formation apparatus are not limited to the following embodiments.

ところで、基板に重合体の膜を形成する場合、重合体の膜の厚さに偏りがあると、重合体の膜を用いて加工された半導体装置の特性のばらつきが大きくなる場合がある。そのため、基板に形成される重合体の膜の厚さの均一性を高めることは重要である。 However, when forming a polymer film on a substrate, if there is a bias in the thickness of the polymer film, this can lead to large variations in the characteristics of the semiconductor device fabricated using the polymer film. For this reason, it is important to increase the uniformity of the thickness of the polymer film formed on the substrate.

そこで、本開示は、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる技術を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a technology that can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

[成膜装置10の構成]
図1は、本開示の一実施形態における成膜装置10の一例を示す概略断面図である。成膜装置10は、チャンバ11、排気機構12、ガス供給部13、シャワーヘッド16、ステージ17、および制御部20を有する。本実施形態において、成膜装置10は、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)装置である。
[Configuration of Film Forming Apparatus 10]
1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a film formation apparatus 10 according to an embodiment of the present disclosure. The film formation apparatus 10 includes a chamber 11, an exhaust mechanism 12, a gas supply unit 13, a shower head 16, a stage 17, and a control unit 20. In this embodiment, the film formation apparatus 10 is, for example, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus.

排気機構12は、チャンバ11内のガスを排気する真空ポンプと、チャンバ11内の圧力を調整する圧力調整バルブとを有する。チャンバ11内は、排気機構12によって予め定められた圧力の真空雰囲気に制御される。 The exhaust mechanism 12 has a vacuum pump that exhausts the gas in the chamber 11 and a pressure adjustment valve that adjusts the pressure in the chamber 11. The inside of the chamber 11 is controlled by the exhaust mechanism 12 to a vacuum atmosphere of a predetermined pressure.

チャンバ11には、シャワーヘッド16を介して、複数種類の原料モノマーを供給するガス供給部13が接続されている。本実施形態において、複数種類の原料モノマーは、例えばイソシアネートおよびアミンである。イソシアネートは第1のモノマーの一例であり、アミンは第2のモノマーの一例である。ガス供給部13は、原料供給源130a、原料供給源130b、気化器131a、および気化器131bを有する。原料供給源130aは、イソシアネートの液体を収容する。原料供給源130bは、アミンの液体を収容する。 A gas supply unit 13 that supplies multiple types of raw material monomers is connected to the chamber 11 via a shower head 16. In this embodiment, the multiple types of raw material monomers are, for example, isocyanate and amine. Isocyanate is an example of a first monomer, and amine is an example of a second monomer. The gas supply unit 13 has a raw material supply source 130a, a raw material supply source 130b, a vaporizer 131a, and a vaporizer 131b. The raw material supply source 130a contains an isocyanate liquid. The raw material supply source 130b contains an amine liquid.

気化器131aは、原料供給源130aから供給されたイソシアネートの液体を気化させる。気化器131aによって気化されたイソシアネートの蒸気は、配管14aを介してシャワーヘッド16に導入される。また、気化器131bは、原料供給源130bから供給されたアミンの液体を気化させる。原料供給源130bによって気化されたアミンの蒸気は、配管14bを介してシャワーヘッド16に導入される。 The vaporizer 131a vaporizes the isocyanate liquid supplied from the raw material supply source 130a. The isocyanate vapor vaporized by the vaporizer 131a is introduced into the shower head 16 via the pipe 14a. The vaporizer 131b vaporizes the amine liquid supplied from the raw material supply source 130b. The amine vapor vaporized by the raw material supply source 130b is introduced into the shower head 16 via the pipe 14b.

シャワーヘッド16は、例えばチャンバ11の上部に設けられ、下面に多数の吐出口が形成されている。シャワーヘッド16は、配管14a介して導入されたイソシアネートの蒸気および配管14b介して導入されたアミンの蒸気を、別々の吐出口からチャンバ11内にシャワー状に吐出する。 The shower head 16 is provided, for example, at the top of the chamber 11, and has a number of outlets formed on the bottom surface. The shower head 16 ejects the isocyanate vapor introduced via the pipe 14a and the amine vapor introduced via the pipe 14b in a shower-like manner from separate outlets into the chamber 11.

チャンバ11内には、ステージ17が設けられている。ステージ17は、図示しない温度調節機構を有する。ステージ17には、成膜対象の基板Wが載せられる。本実施形態において、基板Wは、例えばシリコンで形成された表面を有する。ステージ17は、ガス供給部13から供給された原料モノマーの蒸着重合に適した温度となるように、温度調節機構により基板Wの温度を制御する。蒸着重合に適した温度は、原料モノマーの種類に応じて定めることができる。蒸着重合に適した温度は、例えば60℃~100℃の範囲内の温度である。 A stage 17 is provided within the chamber 11. The stage 17 has a temperature adjustment mechanism (not shown). A substrate W on which a film is to be formed is placed on the stage 17. In this embodiment, the substrate W has a surface made of, for example, silicon. The stage 17 uses a temperature adjustment mechanism to control the temperature of the substrate W so that the temperature is suitable for vapor deposition polymerization of the raw material monomer supplied from the gas supply unit 13. The temperature suitable for vapor deposition polymerization can be determined depending on the type of raw material monomer. The temperature suitable for vapor deposition polymerization is, for example, within the range of 60°C to 100°C.

このような成膜装置10を用いて、基板Wの表面において2種類の原料モノマーの蒸着重合反応を起こすことにより、基板Wの表面に重合体の膜が形成される。2種類の原料モノマーがイソシアネートおよびアミンである場合、基板Wの表面には、ポリ尿素の重合体の膜が積層される。 Using such a film forming apparatus 10, a vapor deposition polymerization reaction of two types of raw material monomers is caused on the surface of the substrate W, forming a polymer film on the surface of the substrate W. When the two types of raw material monomers are isocyanate and amine, a polyurea polymer film is laminated on the surface of the substrate W.

制御部20は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して成膜装置10の各部を制御することにより、基板Wに重合体の膜を形成するための処理を実行する。 The control unit 20 has a processor, a memory, and an input/output interface. The memory stores a program executed by the processor and a recipe including the conditions for each process. The processor executes the program read from the memory, and controls each part of the film forming apparatus 10 via the input/output interface based on the recipe stored in the memory, thereby performing a process for forming a polymer film on the substrate W.

[膜厚と均一性の関係]
図2~図4は、重合体の膜の厚さと均一性の関係の一例を示す図である。図4は、図3において隣接する膜厚について均一性の差分をとったものである。図2~図4では、所定の厚さになるまで同一の条件で成膜が続けられる。
[Relationship between film thickness and uniformity]
Figures 2 to 4 are diagrams showing an example of the relationship between the thickness and uniformity of a polymer film. Figure 4 shows the difference in uniformity between adjacent film thicknesses in Figure 3. In Figures 2 to 4, film formation is continued under the same conditions until a predetermined thickness is reached.

例えば図2および図3に示されるように、重合体の膜の厚さが大きくなるに従って、膜厚の均一性(WiW±[%]およびWiW1σ[%])が向上している(値が小さくなっている)。逆に、重合体の膜の厚さが小さくなるに従って、膜厚の均一性が低下している。 For example, as shown in Figures 2 and 3, as the thickness of the polymer film increases, the film thickness uniformity (WiW± [%] and WiW1σ [%]) improves (the values become smaller). Conversely, as the thickness of the polymer film decreases, the film thickness uniformity decreases.

また、図4において、膜厚が0nmと5nmのそれぞれの均一性の差分を第1の均一性、膜厚が5nmと10nmのそれぞれの均一性の差分を第2の均一性、膜厚が10nmと15nmのそれぞれの均一性の差分を第3の均一性と定義する。また、膜厚が15nmと30nmのそれぞれの均一性の差分を第4の均一性、膜厚が30nmと60nmのそれぞれの均一性の差分を第5の均一性と定義する。第1~第5の均一性の中では、第1の均一性が最も悪い。第2~第5の均一性では、均一性にそれほど差がない。 In addition, in FIG. 4, the difference in uniformity between film thicknesses of 0 nm and 5 nm is defined as the first uniformity, the difference in uniformity between film thicknesses of 5 nm and 10 nm as the second uniformity, and the difference in uniformity between film thicknesses of 10 nm and 15 nm as the third uniformity. The difference in uniformity between film thicknesses of 15 nm and 30 nm is defined as the fourth uniformity, and the difference in uniformity between film thicknesses of 30 nm and 60 nm as the fifth uniformity. Of the first to fifth uniformities, the first uniformity is the worst. There is not much difference in uniformity between the second to fifth uniformities.

また、図2を参照すると、膜厚が大きくなるに従ってデポジションレート(D/R)が小さくなっている。 Also, referring to Figure 2, the deposition rate (D/R) decreases as the film thickness increases.

図2~図4の結果から、成膜の過程は、例えば図5A~図5Dのように推測することができる。図5A~図5Dは、重合体の膜の形成過程の一例を示す模式図である。 From the results of Figures 2 to 4, the film formation process can be inferred, for example, as shown in Figures 5A to 5D. Figures 5A to 5D are schematic diagrams showing an example of the process of forming a polymer film.

成膜初期の段階では、モノマーの分子が基板Wの表面に衝突した場合に、濡れ性が高い(親水性の)基板Wの表面での滞在時間が長くなり、例えば図5Aに示されるように、基板Wの表面にモノマーの分子が過剰に吸着する。そのため、基板Wの表面におけるモノマーの分子の分布は、チャンバ11内のモノマーのガスの分布の偏りの影響を大きく受ける。例えば、モノマーのガスの吐出口付近の基板Wの表面には、モノマーのガスの吐出口から離れた位置の基板Wの表面よりも多くの吸着するモノマーの分子が吸着する。これにより、成膜初期の段階では、重合体の膜30の均一性が悪化すると考えられる。 In the early stages of film formation, when monomer molecules collide with the surface of the substrate W, they stay on the highly wettable (hydrophilic) surface of the substrate W for a long time, and as shown in FIG. 5A, for example, an excessive amount of monomer molecules are adsorbed to the surface of the substrate W. Therefore, the distribution of monomer molecules on the surface of the substrate W is significantly affected by the uneven distribution of monomer gas in the chamber 11. For example, more monomer molecules are adsorbed on the surface of the substrate W near the monomer gas outlet than on the surface of the substrate W away from the monomer gas outlet. This is thought to result in a deterioration in the uniformity of the polymer film 30 in the early stages of film formation.

また、成膜が進むと、例えば図5Bに示されるように、基板Wの表面および重合体の膜30の表面にモノマーの分子が吸着する。しかし、重合体の膜30の表面は、基板Wの表面に比べて濡れ性が低い(疎水性)。例えば、シリコンの表面の接触角は約31.2°であるのに対し、ポリ尿素の重合体の膜30の表面の接触角は約73.1°である。これにより、モノマーの分子は、ポリ尿素の重合体の膜30よりも基板Wの表面により多く吸着する。これにより、膜の均一性が向上すると考えられる。 Furthermore, as the film formation progresses, as shown in FIG. 5B, for example, monomer molecules are adsorbed to the surface of the substrate W and the surface of the polymer film 30. However, the surface of the polymer film 30 is less wettable (hydrophobic) than the surface of the substrate W. For example, the contact angle of the surface of silicon is approximately 31.2°, whereas the contact angle of the surface of the polyurea polymer film 30 is approximately 73.1°. As a result, more monomer molecules are adsorbed to the surface of the substrate W than to the polyurea polymer film 30. This is thought to improve the uniformity of the film.

なお、重合体の膜30が形成される基板Wの表面は、シリコンの他、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等であってもよい。シリコン窒化膜の表面の接触角は約29.0°であり、シリコン酸化膜の表面の接触角は約50.9°である。 The surface of the substrate W on which the polymer film 30 is formed may be a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like, in addition to silicon. The contact angle of the surface of a silicon nitride film is approximately 29.0°, and the contact angle of the surface of a silicon oxide film is approximately 50.9°.

また、成膜がさらに進むと、例えば図5Cおよび図5Dに示されるように、基板Wの表面は重合体の膜30で覆われ、重合体の膜30の表面にのみモノマーの分子が吸着することになる。この場合、重合体の膜30の表面の凸部に吸着したモノマーの分子は離脱しやすいが、重合体の膜30の表面の凹部に吸着したモノマーの分子は離脱し難い。そのため、重合体の膜30の厚さが増すに従って、表面の凹凸が緩やかになり、膜厚の均一性がさらに向上すると考えられる。 Furthermore, as the film formation progresses further, the surface of the substrate W is covered with a polymer film 30, as shown in Figures 5C and 5D, for example, and the monomer molecules are adsorbed only to the surface of the polymer film 30. In this case, the monomer molecules adsorbed to the convex parts of the surface of the polymer film 30 are easy to detach, but the monomer molecules adsorbed to the concave parts of the surface of the polymer film 30 are difficult to detach. Therefore, as the thickness of the polymer film 30 increases, the unevenness of the surface becomes less pronounced, and it is believed that the uniformity of the film thickness is further improved.

[デポジションレートと均一性の関係]
図6は、デポジションレートを変えた場合の均一性の一例を示す図である。図6において、条件1はデポジションレートが比較的低い条件を示し、条件2はデポジションレートが比較的高い条件を示している。また、条件3は、条件1の成膜に続けて条件2の成膜を行う条件である。
[Relationship between deposition rate and uniformity]
6 is a diagram showing an example of uniformity when the deposition rate is changed. In FIG. 6, condition 1 indicates a condition in which the deposition rate is relatively low, condition 2 indicates a condition in which the deposition rate is relatively high, and condition 3 indicates a condition in which the deposition rate is relatively high after the deposition rate is relatively low. In addition, condition 3 indicates a condition in which the deposition rate is relatively high after the deposition rate is relatively low.

条件1では、条件2よりもデポジションレートが低くなる条件の一つとして、チャンバ11内の圧力が低く設定されている。なお、デポジションレートが低くなる条件としては、圧力を下げる以外に、例えば、基板Wの温度を上げる、少なくとも1種類のモノマーのガスの流量を下げる、少なくとも1種類のモノマーのガスの濃度を下げる等が考えられる。 In condition 1, the pressure in the chamber 11 is set low as one of the conditions that results in a lower deposition rate than in condition 2. In addition to lowering the pressure, other conditions that can result in a lower deposition rate include, for example, increasing the temperature of the substrate W, lowering the flow rate of at least one type of monomer gas, and lowering the concentration of at least one type of monomer gas.

また、図6の例において、条件1では、成膜初期の段階から膜厚が4.2nmに達するまで、同一の条件で成膜が行われる。また、条件2では、成膜初期の段階から膜厚が15.0nmに達するまで、同一の条件で成膜が行われる。また、条件3では、成膜初期の段階から膜厚が4.2nmに達するまでは条件1と同じ条件で成膜が行われ、その後、条件2に切り替えてさらに15.0nmの成膜が行われる。 In the example of FIG. 6, under condition 1, film formation is performed under the same conditions from the initial stage until the film thickness reaches 4.2 nm. Under condition 2, film formation is performed under the same conditions from the initial stage until the film thickness reaches 15.0 nm. Under condition 3, film formation is performed under the same conditions as condition 1 from the initial stage until the film thickness reaches 4.2 nm, and then the condition is switched to condition 2 to form a further 15.0 nm film.

デポジションレートが比較的低い条件1では、デポジションレートが比較的高い条件2よりも膜厚の均一性(WiW±[%])がよい(値が小さい)。また、成膜初期にデポジションレートが低い条件1で成膜を行い、その後、デポジションレートが高い条件2で成膜を行う条件3では、条件2よりも均一性がよく、条件1と同等の均一性である。 Under condition 1, where the deposition rate is relatively low, the film thickness uniformity (WiW± [%]) is better (smaller value) than under condition 2, where the deposition rate is relatively high. Also, under condition 3, where film deposition is performed under condition 1, where the deposition rate is low at the beginning of film deposition, and then under condition 2, where the deposition rate is high, the film thickness uniformity is better than that under condition 2 and is equivalent to that of condition 1.

また、条件3では、条件1よりもデポジションレートが高いため、条件1と同等の均一性を維持しつつ、条件1よりも高いスループットを実現することができる。本実施形態では、条件3のように、成膜初期にデポジションレートが低い条件で成膜を行い、その後、デポジションレートが高い条件で成膜を行う。そのため、本実施形態では、膜厚の均一性を向上させることができると共に、デポジションレートが低い条件で成膜を継続する場合に比べて、所定の膜厚の重合体の膜を基板Wに形成するまでに要する時間を短縮することができる。 In addition, because condition 3 has a higher deposition rate than condition 1, it is possible to achieve a higher throughput than condition 1 while maintaining the same uniformity as condition 1. In this embodiment, as in condition 3, film formation is performed under conditions with a low deposition rate at the beginning of film formation, and then film formation is performed under conditions with a high deposition rate. Therefore, in this embodiment, it is possible to improve the uniformity of the film thickness, and to shorten the time required to form a polymer film of a predetermined thickness on the substrate W, compared to the case where film formation is continued under conditions with a low deposition rate.

図7および図8は、比較例および実施形態における膜厚と均一性の関係の一例を示す図である。図7および図8の例では、デポジションレートが高い条件で成膜を行った結果が比較例として示され、成膜初期にデポジションレートが低い条件で成膜を行い、続けてデポジションレートが高い条件で成膜を行った結果が実施形態として示されている。 Figures 7 and 8 are diagrams showing an example of the relationship between film thickness and uniformity in a comparative example and an embodiment. In the examples of Figures 7 and 8, the results of film formation under conditions of a high deposition rate are shown as a comparative example, and the results of film formation under conditions of a low deposition rate at the beginning of film formation and then under conditions of a high deposition rate are shown as an embodiment.

図7および図8に示されるように、いずれの膜厚においても、本実施形態の方が比較例よりも膜厚の均一性(WiW±[%])がよい(値が小さい)。例えば図8に示されるように、本実施形態における成膜方法では、膜厚の均一性(WiW±[%])を5%以下に抑えることができる。 As shown in Figures 7 and 8, for all film thicknesses, the present embodiment has better (smaller) film thickness uniformity (WiW ± [%]) than the comparative example. For example, as shown in Figure 8, the film formation method of the present embodiment can suppress the film thickness uniformity (WiW ± [%]) to 5% or less.

また、本実施形態では、成膜初期にデポジションレートが低い条件で成膜を行うものの、デポジションレートが低い条件での成膜の時間はそれほど長くないため、全体的なデポジションレートは、比較例とそれほど大きな差はない。そのため、本実施形態では、スループットの低下を抑えつつ、膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in this embodiment, although film formation is performed under conditions with a low deposition rate in the early stages of film formation, the time for film formation under conditions with a low deposition rate is not very long, so the overall deposition rate is not significantly different from that of the comparative example. Therefore, in this embodiment, it is possible to improve the uniformity of the film thickness while suppressing a decrease in throughput.

図9は、成膜方法の一例を示すフローチャートである。図9に例示された成膜方法は、制御部20が成膜装置10の各部を制御することにより実現される。 Figure 9 is a flowchart showing an example of a film formation method. The film formation method illustrated in Figure 9 is realized by the control unit 20 controlling each part of the film formation apparatus 10.

まず、チャンバ11内に基板Wが搬入される(ステップS10)。ステップS10では、制御部20は、例えば、図示しないリフトピンの先端がステージ17の上面から突出するように図示しないリフトピンの駆動機構を制御する。そして、制御部20は、チャンバ11の側壁に形成された図示しない開口を開閉する図示しないゲートバルブを開けるようにゲートバルブを制御する。基板Wは、チャンバ11の側壁の開口を介して図示しない搬送ロボットによりチャンバ11内に搬入され、リフトピンの上に載せられる。そして、制御部20は、リフトピンが下降するようにリフトピンの駆動機構を制御する。これにより、リフトピンが下降し、基板Wがステージ17の上に載せられる。そして、制御部20は、ゲートバルブを閉じるようにゲートバルブを制御する。 First, the substrate W is loaded into the chamber 11 (step S10). In step S10, the control unit 20 controls, for example, a lift pin drive mechanism (not shown) so that the tip of the lift pin (not shown) protrudes from the upper surface of the stage 17. The control unit 20 then controls a gate valve (not shown) that opens and closes an opening (not shown) formed in the side wall of the chamber 11 to open the gate valve. The substrate W is loaded into the chamber 11 by a transfer robot (not shown) through the opening in the side wall of the chamber 11 and placed on the lift pin. The control unit 20 then controls the lift pin drive mechanism so that the lift pin descends. As a result, the lift pin descends and the substrate W is placed on the stage 17. The control unit 20 then controls the gate valve to close the gate valve.

次に、第1の成膜工程が実行される(ステップS11)。ステップS11における第1の成膜工程は、例えば下記の条件で行われる。
基板Wの温度:80℃
イソシアネートの蒸気の流量:10sccm
アミンの蒸気の流量:20sccm
チャンバ11内の圧力:0.25Torr(約33.3Pa)
チャンバ11内の添加ガス(例えば窒素ガス)の流量:400sccm
処理時間:60秒
Next, a first film formation process is performed (step S11). The first film formation process in step S11 is performed under the following conditions, for example.
Temperature of substrate W: 80° C.
Flow rate of isocyanate vapor: 10 sccm
Amine vapor flow rate: 20 sccm
Pressure in chamber 11: 0.25 Torr (approximately 33.3 Pa)
Flow rate of additive gas (e.g., nitrogen gas) in chamber 11: 400 sccm
Processing time: 60 seconds

ここで、ステップS11の第1の成膜工程における処理時間に対する重合体の膜厚とデポジションレートとは、例えば図10に示されるような関係となる。例えば図10に示されるように、重合体の成膜を開始してから膜厚が0.6nmに達するまではデポジションレートが高いが、それ以上の膜厚になると成膜に時間がかかるようになる。そのため、第1の成膜工程で形成される重合体の膜厚は、0.6nm~5nmが好ましい。なお、第1の成膜工程における重合体の膜のデポジションレートは、例えば5nm/min以下であることが好ましい。 Here, the relationship between the polymer film thickness and deposition rate relative to the processing time in the first film formation process in step S11 is, for example, as shown in FIG. 10. For example, as shown in FIG. 10, the deposition rate is high from the start of polymer film formation until the film thickness reaches 0.6 nm, but when the film thickness exceeds this value, it takes time to form the film. Therefore, the film thickness of the polymer formed in the first film formation process is preferably 0.6 nm to 5 nm. It is preferable that the deposition rate of the polymer film in the first film formation process is, for example, 5 nm/min or less.

次に、第2の成膜工程が実行される(ステップS12)。ステップS12における第2の成膜工程は、ステップS11における第1の成膜工程よりも、デポジションレートが低い条件で行われる。ステップS12における第2の成膜工程は、例えば下記の条件で行われる。
基板Wの温度:80℃
イソシアネートの蒸気の流量:10sccm
アミンの蒸気の流量:20sccm
チャンバ11内の圧力:1.0Torr(約133.3Pa)
チャンバ11内の添加ガス(例えば窒素ガス)の流量:400sccm
処理時間:43秒
Next, a second film forming process is performed (step S12). The second film forming process in step S12 is performed under a condition with a lower deposition rate than the first film forming process in step S11. The second film forming process in step S12 is performed under the following conditions, for example.
Temperature of substrate W: 80° C.
Flow rate of isocyanate vapor: 10 sccm
Amine vapor flow rate: 20 sccm
Pressure in chamber 11: 1.0 Torr (about 133.3 Pa)
Flow rate of additive gas (e.g., nitrogen gas) in chamber 11: 400 sccm
Processing time: 43 seconds

次に、チャンバ11内から基板Wが搬出される(ステップS13)。ステップS13では、図示しないリフトピンの先端がステージ17の上面から突出するように、制御部20が図示しないリフトピンの駆動機構を制御することにより、基板Wがステージ17から持ち上げられる。そして、制御部20が、図示しないゲートバルブを開けるようにゲートバルブを制御し、基板Wは、チャンバ11の側壁に形成された開口を介して図示しない搬送ロボットによりチャンバ11内から搬出される。そして、制御部20は、ゲートバルブを閉じるようにゲートバルブを制御し、リフトピンが下降するようにリフトピンの駆動機構を制御する。そして、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。 Next, the substrate W is removed from the chamber 11 (step S13). In step S13, the control unit 20 controls a lift pin drive mechanism (not shown) so that the tips of the lift pins (not shown) protrude from the upper surface of the stage 17, thereby lifting the substrate W from the stage 17. The control unit 20 then controls a gate valve (not shown) to open it, and the substrate W is removed from the chamber 11 by a transfer robot (not shown) through an opening formed in the side wall of the chamber 11. The control unit 20 then controls the gate valve to close it, and controls the lift pin drive mechanism to lower the lift pins. The film formation method shown in this flowchart then ends.

以上、実施形態について説明した。上記したように、実施形態における成膜方法は、第1の成膜工程と、第2の成膜工程とを含む。第1の成膜工程では、チャンバ(チャンバ11)内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給することにより、チャンバ内の基板(基板W)の表面に重合体の膜(膜30)が形成される。第2の成膜工程では、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーを供給することにより、第1の成膜工程より高いデポジションレートで、第1の成膜工程で形成された重合体の膜の上に重合体の膜がさらに形成される。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 The above describes the embodiment. As described above, the film formation method in the embodiment includes a first film formation process and a second film formation process. In the first film formation process, a polymer film (film 30) is formed on the surface of a substrate (substrate W) in the chamber (chamber 11) by supplying a gas of a first monomer and a gas of a second monomer into the chamber. In the second film formation process, a polymer film is further formed on the polymer film formed in the first film formation process at a higher deposition rate than the first film formation process by supplying the first monomer and the second monomer into the chamber. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程におけるチャンバ内の圧力は、第2の成膜工程におけるチャンバ内の圧力よりも低い。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above embodiment, the pressure in the chamber in the first film formation process is lower than the pressure in the chamber in the second film formation process. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程における基板の温度は、第2の成膜工程における基板の温度よりも高い。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above embodiment, the temperature of the substrate in the first film formation process is higher than the temperature of the substrate in the second film formation process. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程における第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスの流量は、第2の成膜工程における第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスの流量よりも少ない。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above-described embodiment, the flow rates of the first monomer and second monomer gases in the first film-forming process are less than the flow rates of the first monomer and second monomer gases in the second film-forming process. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程においてチャンバ内に供給される第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスの濃度は、第2の成膜工程においてチャンバ内に供給される第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスの濃度よりも低い。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above-described embodiment, the concentrations of the first monomer and second monomer gases supplied into the chamber in the first film-forming process are lower than the concentrations of the first monomer and second monomer gases supplied into the chamber in the second film-forming process. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程におけるデポジションレートは、5nm/min以下である。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above embodiment, the deposition rate in the first film formation process is 5 nm/min or less. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、基板の表面の少なくとも一部は、シリコン、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜である。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In the above-described embodiment, at least a portion of the surface of the substrate is silicon, a silicon nitride film, or a silicon oxide film. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

また、上記した実施形態において、第1の成膜工程では、0.6nm~5nmの厚さの重合体の膜が形成される。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 In addition, in the above embodiment, a polymer film having a thickness of 0.6 nm to 5 nm is formed in the first film formation process. This can improve the uniformity of the polymer film thickness formed on the substrate.

また、上記した実施形態における成膜装置(成膜装置10)は、チャンバ(チャンバ11)と、ステージ(ステージ17)と、ガス供給部(ガス供給部13)と、制御部(制御部20)とを備える。ステージは、チャンバ内に設けられ、基板が載せられる。ガス供給部は、チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給する。制御部は、第1の成膜工程と、第2の成膜工程とを実行する。第1の成膜工程では、ガス供給部を制御することによりチャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給し、チャンバ内の基板の表面に重合体の膜が形成される。第2の成膜工程では、ガス供給部を制御することによりチャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーを供給し、第1の成膜工程より高いデポジションレートで、第1の成膜工程で形成された重合体の膜の上に重合体の膜がさらに形成される。これにより、基板に形成される重合体の膜厚の均一性を向上させることができる。 The film forming apparatus (film forming apparatus 10) in the above embodiment includes a chamber (chamber 11), a stage (stage 17), a gas supply unit (gas supply unit 13), and a control unit (control unit 20). The stage is provided in the chamber, and a substrate is placed on the stage. The gas supply unit supplies a first monomer and a second monomer gas into the chamber. The control unit executes a first film forming process and a second film forming process. In the first film forming process, the gas supply unit is controlled to supply the first monomer and the second monomer gas into the chamber, and a polymer film is formed on the surface of the substrate in the chamber. In the second film forming process, the gas supply unit is controlled to supply the first monomer and the second monomer into the chamber, and a polymer film is further formed on the polymer film formed in the first film forming process at a deposition rate higher than that of the first film forming process. This can improve the uniformity of the film thickness of the polymer formed on the substrate.

[その他]
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
[others]
It should be noted that the technology disclosed in the present application is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist thereof.

例えば、上記した実施形態では、シリコンの表面を有する基板Wに対して重合体の膜を形成する場合を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、表面の濡れ性が異なる表面を有する2つの部材の表面に重合体の膜を形成する場合にも開示の技術を適用することができる。 For example, in the above embodiment, a polymer film is formed on a substrate W having a silicon surface, but the disclosed technology is not limited to this. For example, the disclosed technology can also be applied to the case of forming a polymer film on the surfaces of two members having surfaces with different surface wettability.

ここで、例えば図11に示されるように、濡れ性が相対的に高い(親水性)表面を有する部材40と、濡れ性が相対的に低い(疎水性)表面を有する部材41とを有する基板Wに重合体の膜を形成する場合を考える。このような基板Wに一定のデポジションレートとなる条件で重合体の膜を形成すると、成膜初期の段階で部材40の表面にモノマーが過剰に吸着するため、例えば図11に示されるように、部材40の表面における膜30が厚くなる。これにより、基板W全体において重合体の膜30の厚さの均一性が低下する。 Consider the case where a polymer film is formed on a substrate W having a member 40 with a surface that is relatively highly wettable (hydrophilic) and a member 41 with a surface that is relatively lowly wettable (hydrophobic), as shown in FIG. 11. When a polymer film is formed on such a substrate W under conditions that result in a constant deposition rate, the monomer is excessively adsorbed onto the surface of the member 40 in the early stages of film formation, and as shown in FIG. 11, for example, the film 30 on the surface of the member 40 becomes thick. This reduces the uniformity of the thickness of the polymer film 30 across the entire substrate W.

これに対し、本実施形態では、成膜初期の段階でデポジションレートが低い条件で成膜が行われる。これにより、成膜初期の段階では、例えば図12に示されるように、濡れ性が高い(親水性)表面を有する部材40の表面が薄い重合体の膜30で覆われる。重合体の膜30の表面は濡れ性が低い(疎水性)ため、部材40の表面が重合体の膜30で覆われることにより、基板W全体として、表面の濡れ性の差が小さくなる。そして、デポジションレートが高い条件で成膜が行われることにより、例えば図13に示されるように、部材40の上に形成される重合体の膜30の厚さと、部材41の上に形成される重合体の膜30の厚さとの差を小さくすることができる。これにより、基板W全体において重合体の膜30の厚さの均一性を向上させることができる。 In contrast, in this embodiment, the film is formed under conditions of a low deposition rate in the early stage of film formation. As a result, in the early stage of film formation, the surface of the member 40 having a highly wettable (hydrophilic) surface is covered with a thin polymer film 30, for example, as shown in FIG. 12. Since the surface of the polymer film 30 has a low wettability (hydrophobic) property, the surface of the member 40 is covered with the polymer film 30, and therefore the difference in surface wettability is reduced across the entire substrate W. Furthermore, by forming the film under conditions of a high deposition rate, the difference in thickness between the polymer film 30 formed on the member 40 and the polymer film 30 formed on the member 41 can be reduced, for example, as shown in FIG. 13. As a result, the uniformity of the thickness of the polymer film 30 across the entire substrate W can be improved.

また、例えば図14Aに示されるように、異なる濡れ性の表面を有する構造物の表面に重合体の膜を形成する場合を考える。図14Aの例では、基板Wの上に、濡れ性が相対的に高い(親水性)表面を有する部材50と、濡れ性が相対的に低い(疎水性)表面を有する部材51とを有する構造物が形成されている。 Also consider the case where a polymer film is formed on the surface of a structure having surfaces with different wettabilities, as shown in FIG. 14A. In the example of FIG. 14A, a structure is formed on a substrate W, the structure having a member 50 having a surface with relatively high wettability (hydrophilic) and a member 51 having a surface with relatively low wettability (hydrophobic).

図14Aに例示される構造物を有する基板Wに、一定のデポジションレートの条件で重合体の膜30を形成すると、例えば図14Bに示されるように、成膜初期の段階で部材50および基板Wの表面に重合体の膜30がより多く形成される。そのため、そのままの条件で重合体の膜30の成膜を続けると、例えば図14Cに示されるように、構造物の間にボイド31が形成されてしまう場合がある。 When a polymer film 30 is formed on a substrate W having the structure illustrated in FIG. 14A under conditions of a constant deposition rate, a larger amount of the polymer film 30 is formed on the surface of the member 50 and the substrate W in the early stages of film formation, as shown in FIG. 14B, for example. Therefore, if film formation of the polymer film 30 continues under the same conditions, voids 31 may be formed between the structures, as shown in FIG. 14C, for example.

これに対し、本実施形態では、図15Aに例示される構造物を有する基板Wに重合体の膜30を形成する場合、成膜初期の段階でデポジションレートが低い条件で成膜が行われる。これにより、成膜初期の段階では、例えば図15Bに示されるように、濡れ性が高い(親水性)表面を有する部材50および基板Wの表面が薄い重合体の膜30で覆われる。これにより、重合体の膜30の表面は濡れ性が低い(疎水性)であるため、基板W全体として、表面の濡れ性の差が小さくなる。その後、デポジションレートが高い条件で成膜が行われることで、例えば図15Cに示されるように、部材40の上の重合体の膜30の厚さと、部材41の上の重合体の膜30の厚さとの差が小さい状態で、重合体の膜30の厚さを増やすことができる。これにより、例えば図15Dに示されるように、重合体の膜30内にボイド31が形成されることを抑制することができる。 In contrast, in this embodiment, when forming a polymer film 30 on a substrate W having a structure as exemplified in FIG. 15A, the film is formed under conditions of a low deposition rate in the early film formation stage. As a result, in the early film formation stage, the member 50 having a highly wettable (hydrophilic) surface and the surface of the substrate W are covered with a thin polymer film 30, as shown in FIG. 15B, for example. As a result, the surface of the polymer film 30 has a low wettability (hydrophobic), so that the difference in wettability of the surface of the substrate W as a whole is small. Then, by forming the film under conditions of a high deposition rate, the thickness of the polymer film 30 can be increased in a state where the difference between the thickness of the polymer film 30 on the member 40 and the thickness of the polymer film 30 on the member 41 is small, as shown in FIG. 15C, for example. As a result, it is possible to suppress the formation of voids 31 in the polymer film 30, as shown in FIG. 15D, for example.

なお、図15Aに例示される構造物を有する基板Wにおいて、部材50は例えばシリコン窒化膜であり、部材51は例えばルテニウム、基板Wは例えばシリコンであってもよい。あるいは、図15Aに例示される構造物を有する基板Wにおいて、部材50は例えば窒化チタンであり、部材51は例えば炭素含有シリコン酸化膜(SiOC膜)、基板Wは例えばシリコンであってもよい。窒化チタンの表面の接触角は約56.2°、炭素含有シリコン酸化膜の表面の接触角は約129.1°である。 In the substrate W having the structure illustrated in FIG. 15A, the member 50 may be, for example, a silicon nitride film, the member 51 may be, for example, ruthenium, and the substrate W may be, for example, silicon. Alternatively, in the substrate W having the structure illustrated in FIG. 15A, the member 50 may be, for example, a titanium nitride film, the member 51 may be, for example, a carbon-containing silicon oxide film (SiOC film), and the substrate W may be, for example, silicon. The contact angle of the surface of titanium nitride is approximately 56.2°, and the contact angle of the surface of the carbon-containing silicon oxide film is approximately 129.1°.

また、上記した実施形態では、第1のモノマーとしてイソシアネート、第2のモノマーとしてアミンを用いて、基板Wの表面に尿素結合(-NH-CO-NH-)を有する重合体の膜が形成されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、第1のモノマーとしてエポキシド、第2のモノマーとしてアミンを用いて、基板Wの表面に2-アミノエタノール結合(-NH-CH2-CH(OH)-)を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第1のモノマーとしてイソシアネート、第2のモノマーとしてアルコールを用いて、基板Wの表面にウレタン結合(-NH-CO-O-)を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第1のモノマーとしてハロゲン化アシル、第2のモノマーとしてアミンを用いて、基板Wの表面にアミド結合(-NH-CO-)を有する重合体の膜が形成されてもよい。あるいは、第1のモノマーとしてカルボン酸無水物、第2のモノマーとしてアミンを用いて、基板Wの表面にイミド結合(-CO-N(-)-CO-)を有する重合体の膜が形成されてもよい。 In the above embodiment, a polymer film having a urea bond (-NH-CO-NH-) is formed on the surface of the substrate W using isocyanate as the first monomer and amine as the second monomer, but the disclosed technology is not limited to this. For example, a polymer film having a 2-aminoethanol bond (-NH-CH2-CH(OH)-) may be formed on the surface of the substrate W using epoxide as the first monomer and amine as the second monomer. Alternatively, a polymer film having a urethane bond (-NH-CO-O-) may be formed on the surface of the substrate W using isocyanate as the first monomer and alcohol as the second monomer. Alternatively, a polymer film having an amide bond (-NH-CO-) may be formed on the surface of the substrate W using acyl halide as the first monomer and amine as the second monomer. Alternatively, a polymer film having an imide bond (-CO-N(-)-CO-) may be formed on the surface of the substrate W using carboxylic anhydride as the first monomer and amine as the second monomer.

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およ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。 The embodiments disclosed herein should be considered as illustrative in all respects and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in various forms. Furthermore, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.

また、上記の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes are provided with respect to the above embodiment:

(付記1)
チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給することにより、前記チャンバ内の基板の表面に重合体の膜を形成する第1の成膜工程と、
前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーを供給することにより、前記第1の成膜工程より高いデポジションレートで、前記第1の成膜工程で形成された前記重合体の膜の上に重合体の膜をさらに形成する第2の成膜工程と
を実行する成膜方法。
(付記2)
前記第1の成膜工程における前記チャンバ内の圧力は、前記第2の成膜工程における前記チャンバ内の圧力よりも低い付記1に記載の成膜方法。
(付記3)
前記第1の成膜工程における前記基板の温度は、前記第2の成膜工程における前記基板の温度よりも高い付記1または2に記載の成膜方法。
(付記4)
前記第1の成膜工程における前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの流量は、前記第2の成膜工程における前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの流量よりも少ない付記1から3のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記5)
前記第1の成膜工程において前記チャンバ内に供給される前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの濃度は、前記第2の成膜工程において前記チャンバ内に供給される前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの濃度よりも低い付記1から4のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記6)
前記第1の成膜工程におけるデポジションレートは、5nm/min以下である付記1から5のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記7)
前記基板の表面の少なくとも一部は、シリコン、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜である付記1から6のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記8)
前記第1の成膜工程では、0.6nm~5nmの厚さの前記重合体の膜が形成される付記1から7のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記9)
前記第1のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜には尿素結合が含まれる付記1から8のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記10)
前記第1のモノマーは、カルボン酸無水物であり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜にはイミド結合が含まれる付記1から8のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記11)
前記第1のモノマーは、エポキシドであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜には2-アミノエタノール結合が含まれる付記1から8のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記12)
前記第1のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第2のモノマーは、アルコールであり、
前記重合体の膜にはウレタン結合が含まれる付記1から8のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記13)
前記第1のモノマーは、ハロゲン化アシルであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜にはアミド結合が含まれる付記1から8のいずれか一つに記載の成膜方法。
(付記14)
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板が載せられるステージと、
前記チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給するガス供給部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記ガス供給部を制御することにより前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスを供給し、前記チャンバ内の前記基板の表面に重合体の膜を形成する第1の成膜工程と、
前記ガス供給部を制御することにより前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスを供給することにより、前記第1の成膜工程より高いデポジションレートで、前記第1の成膜工程で形成された前記重合体の膜の上に重合体の膜をさらに形成する第2の成膜工程と
を実行する成膜装置。
(Appendix 1)
a first film-forming step of supplying a gas of a first monomer and a gas of a second monomer into a chamber to form a polymer film on a surface of a substrate in the chamber;
and a second film formation process for further forming a polymer film on the polymer film formed in the first film formation process at a deposition rate higher than that of the first film formation process by supplying the first monomer and the second monomer into the chamber.
(Appendix 2)
2. The film forming method according to claim 1, wherein a pressure in the chamber in the first film forming step is lower than a pressure in the chamber in the second film forming step.
(Appendix 3)
3. The film forming method according to claim 1, wherein a temperature of the substrate in the first film forming step is higher than a temperature of the substrate in the second film forming step.
(Appendix 4)
4. The film forming method according to claim 1, wherein a flow rate of the gas of the first monomer and the gas of the second monomer in the first film forming step is lower than a flow rate of the gas of the first monomer and the gas of the second monomer in the second film forming step.
(Appendix 5)
5. The film formation method according to claim 1, wherein a concentration of the first monomer and the second monomer gas supplied into the chamber in the first film formation step is lower than a concentration of the first monomer and the second monomer gas supplied into the chamber in the second film formation step.
(Appendix 6)
6. The method according to claim 1, wherein a deposition rate in the first film formation step is 5 nm/min or less.
(Appendix 7)
7. The method of claim 1, wherein at least a portion of the surface of the substrate is silicon, a silicon nitride film, or a silicon oxide film.
(Appendix 8)
8. The method for forming a film according to claim 1, wherein the first film-forming step forms a film of the polymer having a thickness of 0.6 nm to 5 nm.
(Appendix 9)
the first monomer is an isocyanate;
the second monomer is an amine;
9. The method for forming a film according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer film contains a urea bond.
(Appendix 10)
the first monomer is a carboxylic acid anhydride;
the second monomer is an amine;
9. The method for forming a film according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer film contains an imide bond.
(Appendix 11)
the first monomer is an epoxide;
the second monomer is an amine;
9. The method for forming a film according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer film contains a 2-aminoethanol bond.
(Appendix 12)
the first monomer is an isocyanate;
the second monomer is an alcohol;
9. The method for forming a film according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer film contains a urethane bond.
(Appendix 13)
the first monomer is an acyl halide;
the second monomer is an amine;
9. The method for forming a film according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer film contains an amide bond.
(Appendix 14)
A chamber;
a stage provided within the chamber and on which a substrate is placed;
a gas supply unit that supplies a first monomer gas and a second monomer gas into the chamber;
A control unit.
The control unit is
a first film formation step of supplying gases of the first monomer and the second monomer into the chamber by controlling the gas supply unit to form a polymer film on the surface of the substrate in the chamber;
a second film formation process for further forming a polymer film on the polymer film formed in the first film formation process at a deposition rate higher than that of the first film formation process by supplying gases of the first monomer and the second monomer into the chamber by controlling the gas supply unit.

W 基板
10 成膜装置
11 チャンバ
12 排気機構
13 ガス供給部
130 原料供給源
131 気化器
14 配管
16 シャワーヘッド
17 ステージ
20 制御部
30 膜
31 ボイド
40 部材
41 部材
50 部材
51 部材
W substrate 10 film forming apparatus 11 chamber 12 exhaust mechanism 13 gas supply unit 130 source material supply source 131 vaporizer 14 pipe 16 shower head 17 stage 20 control unit 30 film 31 void 40 member 41 member 50 member 51 member

Claims (14)

チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給することにより、前記チャンバ内の基板の表面に重合体の膜を形成する第1の成膜工程と、
前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーを供給することにより、前記第1の成膜工程より高いデポジションレートで、前記第1の成膜工程で形成された前記重合体の膜の上に重合体の膜をさらに形成する第2の成膜工程と
を実行する成膜方法。
a first film-forming step of supplying a gas of a first monomer and a gas of a second monomer into a chamber to form a polymer film on a surface of a substrate in the chamber;
and a second film formation process for further forming a polymer film on the polymer film formed in the first film formation process at a deposition rate higher than that of the first film formation process by supplying the first monomer and the second monomer into the chamber.
前記第1の成膜工程における前記チャンバ内の圧力は、前記第2の成膜工程における前記チャンバ内の圧力よりも低い請求項1に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1, wherein the pressure in the chamber in the first film forming step is lower than the pressure in the chamber in the second film forming step. 前記第1の成膜工程における前記基板の温度は、前記第2の成膜工程における前記基板の温度よりも高い請求項1または2に記載の成膜方法。 The film formation method according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the substrate in the first film formation process is higher than the temperature of the substrate in the second film formation process. 前記第1の成膜工程における前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの流量は、前記第2の成膜工程における前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの流量よりも少ない請求項1または2に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1 or 2, wherein the flow rates of the first monomer and the second monomer gas in the first film forming process are less than the flow rates of the first monomer and the second monomer gas in the second film forming process. 前記第1の成膜工程において前記チャンバ内に供給される前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの濃度は、前記第2の成膜工程において前記チャンバ内に供給される前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスの濃度よりも低い請求項1または2に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1 or 2, wherein the concentration of the first monomer and the second monomer gas supplied into the chamber in the first film forming process is lower than the concentration of the first monomer and the second monomer gas supplied into the chamber in the second film forming process. 前記第1の成膜工程におけるデポジションレートは、5nm/min以下である請求項1または2に記載の成膜方法。 The film formation method according to claim 1 or 2, wherein the deposition rate in the first film formation step is 5 nm/min or less. 前記基板の表面の少なくとも一部は、シリコン、シリコン窒化膜、またはシリコン酸化膜である請求項1または2に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1 or 2, wherein at least a portion of the surface of the substrate is silicon, a silicon nitride film, or a silicon oxide film. 前記第1の成膜工程では、0.6nm~5nmの厚さの前記重合体の膜が形成される請求項1または2に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1 or 2, wherein in the first film forming step, a film of the polymer having a thickness of 0.6 nm to 5 nm is formed. 前記第1のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜には尿素結合が含まれる請求項1または2に記載の成膜方法。
the first monomer is an isocyanate;
the second monomer is an amine;
3. The method of claim 1, wherein the polymer film contains a urea bond.
前記第1のモノマーは、カルボン酸無水物であり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜にはイミド結合が含まれる請求項1または2に記載の成膜方法。
the first monomer is a carboxylic acid anhydride;
the second monomer is an amine;
3. The method of claim 1, wherein the polymer film contains an imide bond.
前記第1のモノマーは、エポキシドであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜には2-アミノエタノール結合が含まれる請求項1または2に記載の成膜方法。
the first monomer is an epoxide;
the second monomer is an amine;
3. The method of claim 1, wherein the polymer film contains a 2-aminoethanol bond.
前記第1のモノマーは、イソシアネートであり、
前記第2のモノマーは、アルコールであり、
前記重合体の膜にはウレタン結合が含まれる請求項1または2に記載の成膜方法。
the first monomer is an isocyanate;
the second monomer is an alcohol;
3. The method of claim 1, wherein the polymer film contains a urethane bond.
前記第1のモノマーは、ハロゲン化アシルであり、
前記第2のモノマーは、アミンであり、
前記重合体の膜にはアミド結合が含まれる請求項1または2に記載の成膜方法。
the first monomer is an acyl halide;
the second monomer is an amine;
3. The method of claim 1, wherein the polymer film contains an amide bond.
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、基板が載せられるステージと、
前記チャンバ内に第1のモノマーおよび第2のモノマーのガスを供給するガス供給部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記ガス供給部を制御することにより前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスを供給し、前記チャンバ内の前記基板の表面に重合体の膜を形成する第1の成膜工程と、
前記ガス供給部を制御することにより前記チャンバ内に前記第1のモノマーおよび前記第2のモノマーのガスを供給することにより、前記第1の成膜工程より高いデポジションレートで、前記第1の成膜工程で形成された前記重合体の膜の上に重合体の膜をさらに形成する第2の成膜工程と
を実行する成膜装置。
A chamber;
a stage provided within the chamber and on which a substrate is placed;
a gas supply unit that supplies a first monomer gas and a second monomer gas into the chamber;
A control unit.
The control unit is
a first film formation step of supplying gases of the first monomer and the second monomer into the chamber by controlling the gas supply unit to form a polymer film on the surface of the substrate in the chamber;
a second film formation process for further forming a polymer film on the polymer film formed in the first film formation process at a deposition rate higher than that of the first film formation process by supplying gases of the first monomer and the second monomer into the chamber by controlling the gas supply unit.
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