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(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】P2023047993
(43)【公開日】2023-04-06
(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】
H01L 21/28 20060101AFI20230330BHJP
C23C 16/42 20060101ALI20230330BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20230330BHJP
H01L 21/768 20060101ALI20230330BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20230330BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20230330BHJP
【ＦＩ】
H01L21/28 301S
C23C16/42
C23C16/455
H01L21/28 A
H01L21/90 C
H01L21/205
H01L21/302 105A
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021157218
(22)【出願日】2021-09-27
(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】我妻 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 将久
(72)【発明者】
【氏名】中村 麻由子
(72)【発明者】
【氏名】佐久間 隆
(72)【発明者】
【氏名】横山 敦
(72)【発明者】
【氏名】崔 光杓
【テーマコード（参考）】
4K030
4M104
5F004
5F033
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA02
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA06
4K030AA16
4K030AA17
4K030BA18
4K030BA48
4K030CA04
4K030CA12
4K030EA01
4K030EA05
4K030EA06
4K030EA11
4K030FA03
4K030GA02
4K030GA12
4K030HA01
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4K030JA09
4K030JA10
4K030LA15
4M104AA01
4M104AA03
4M104BB19
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4M104BB25
4M104CC01
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4M104DD23
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4M104DD50
4M104DD84
4M104EE17
4M104FF21
4M104FF22
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4M104HH16
5F004AA02
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5F045DP03
5F045EF05
5F045HA02
5F045HA13
(57)【要約】
【課題】凹部を有する基板において、凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を成膜する基板処理方法及び基板処理システムを提供する。
【解決手段】エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル層を有する下地部と、前記下地部の上に形成され前記エピタキシャル層を露出させる貫通部を有する絶縁膜と、を有する基板を準備する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する工程と、を有する、基板処理方法。
【選択図】図６
【解決手段】エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル層を有する下地部と、前記下地部の上に形成され前記エピタキシャル層を露出させる貫通部を有する絶縁膜と、を有する基板を準備する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する工程と、を有する、基板処理方法。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル層を有する下地部と、前記下地部の上に形成され前記エピタキシャル層を露出させる貫通部を有する絶縁膜と、を有する基板を準備する工程と、
前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する工程と、
前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する工程と、を有する、
基板処理方法。
前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する工程と、
前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する工程と、を有する、
基板処理方法。
【請求項2】
前記シリコン膜を形成する工程は、
シリコン含有ガスを供給して、シリコン膜を形成する工程と、
ハロゲン含有ガスを供給して、前記貫通部の側壁に形成された前記シリコン膜を除去する工程と、を有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
シリコン含有ガスを供給して、シリコン膜を形成する工程と、
ハロゲン含有ガスを供給して、前記貫通部の側壁に形成された前記シリコン膜を除去する工程と、を有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記シリコン膜を形成する工程は、
前記シリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜を除去する工程と、を繰り返す、
請求項２に記載の基板処理方法。
前記シリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜を除去する工程と、を繰り返す、
請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記シリコン膜を形成する工程は、
シリコン含有ガス及びハロゲン含有ガスを同時に供給する工程を有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
シリコン含有ガス及びハロゲン含有ガスを同時に供給する工程を有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記シリコン含有ガスは、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、Ｓｉ４Ｈ１０ガスのうち少なくとも１つを含み、
前記ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＣｌＦ３ガスのうち少なくとも１つを含む、
請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
前記ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＣｌＦ３ガスのうち少なくとも１つを含む、
請求項２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】
前記金属膜を成膜し、前記金属シリサイド膜を形成する工程は、
金属含有ガス及び還元ガスを供給して、プラズマを生成し、該プラズマに前記基板をさらして前記金属膜を成膜する工程を有する、
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。
金属含有ガス及び還元ガスを供給して、プラズマを生成し、該プラズマに前記基板をさらして前記金属膜を成膜する工程を有する、
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】
前記金属含有ガスは、ＴｉＣｌ４ガス、ＴｉＢｒ４ガスのうち少なくとも１つを含み、
前記還元ガスは、Ｈ２ガスのうち少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の基板処理方法。
前記還元ガスは、Ｈ２ガスのうち少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記絶縁膜は、ＳｉＮまたはＳｉＯ２であり、
前記エピタキシャル層は、ＳｉまたはＳｉＧｅを含む、
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。
前記エピタキシャル層は、ＳｉまたはＳｉＧｅを含む、
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】
前記シリコン膜を形成する工程の前に、
前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面に形成された酸化膜を除去する工程を有する、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面に形成された酸化膜を除去する工程を有する、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記酸化膜を除去する工程、前記シリコン膜を形成する工程、前記金属膜を成膜し、前記金属シリサイド膜を形成する工程は、真空を破らずに実施される、
請求項９に記載の基板処理方法。
請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項11】
エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル層を有する下地部と、前記下地部の上に形成され前記エピタキシャル層を露出させる貫通部を有する絶縁膜と、を有する基板に対して、前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面に形成された酸化膜を除去する第１の処理装置と、
前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する第２の処理装置と、
前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する第３の処理装置と、を備える、
基板処理システム。
前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する第２の処理装置と、
前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する第３の処理装置と、を備える、
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】
特許文献１には、コンタクトホールやトレンチ等のパターンの底部のシリコンの表面に形成された自然酸化膜を除去する酸化膜除去方法が開示されている。また、特許文献１には、自然酸化膜の除去後に金属膜を成膜し、パターンの底部のシリコンと金属膜を反応させて、パターンの底部にコンタクトを形成するコンタクト形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１４８１９３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、凹部を有する基板において、凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を成膜する基板処理方法及び基板処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様の基板処理方法は、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル層を有する下地部と、前記下地部の上に形成され前記エピタキシャル層を露出させる貫通部を有する絶縁膜と、を有する基板を準備する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記貫通部から露出する前記エピタキシャル層の表面にシリコン膜を形成する工程と、前記貫通部の側壁よりも前記エピタキシャル層の表面に形成された前記シリコン膜の上に金属膜を成膜し、前記シリコン膜と前記金属膜を反応させて、金属シリサイド膜を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一態様によれば、凹部を有する基板において、凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を成膜する基板処理方法及び基板処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】基板処理システムの構成例を示す概略図である。
【図2】処理装置の構成例を示す概略図の一例である。
【図3】処理装置の構成例を示す概略図の一例である。
【図4】処理装置の構成例を示す概略図の一例である。
【図5】基板処理システムの基板処理方法を説明するフローチャートの一例である。
【図6】各工程における基板の断面図の一例である。
【図7】ステップＳ１０４に示す処理におけるＳｉ膜の成膜結果を示すグラフの一例である。
【図8】アモルファスシリコン膜及び結晶性シリコン膜におけるエッチングレートの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
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。
【0009】
【0010】
図１に示されるように、基板処理システムは、処理装置１０１～１０４と、真空搬送室２００と、ロードロック室３０１～３０３と、大気搬送室４００と、ロードポート５０１～５０３と、制御部６００と、を備える。
【0011】
処理装置１０１～１０４は、それぞれゲートバルブＧ１１～Ｇ１４を介して真空搬送室２００と接続されている。処理装置１０１～１０４内は所定の真空雰囲気に減圧され、その内部にてウエハ等の基板Ｗに所望の処理を施す。処理装置１０１は、基板Ｗの凹部の底部に形成された自然酸化膜を除去する装置である。処理装置１０２は、基板Ｗの凹部の底部に選択的にシリコン膜（以下、Ｓｉ膜ともいう。）を成膜する装置である。処理装置１０３は、基板Ｗに金属膜を成膜することにより、基板Ｗの凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を形成する装置である。処理装置１０４は、処理装置１０１～１０３のいずれかと同じ装置であってもよく、別の処理を行う装置であってもよい。なお、処理装置１０１～１０３については、図２～４を用いて後述する。
【0012】
真空搬送室２００内は、所定の真空雰囲気に減圧されている。真空搬送室２００には、減圧状態で基板Ｗを搬送可能な搬送機構２０１が設けられている。搬送機構２０１は、処理装置１０１～１０４、ロードロック室３０１～３０３に対して、基板Ｗを搬送する。搬送機構２０１は、例えば２つの搬送アーム２０２ａ，２０２ｂを有する。
【0013】
ロードロック室３０１～３０３は、それぞれゲートバルブＧ２１～Ｇ２３を介して真空搬送室２００と接続され、ゲートバルブＧ３１～Ｇ３３を介して大気搬送室４００と接続されている。ロードロック室３０１～３０３内は、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。
【0014】
大気搬送室４００内は、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。大気搬送室４００内には、基板Ｗのアライメントを行うアライナ４０１が設けられている。また、大気搬送室４００には、搬送機構４０２が設けられている。搬送機構４０２は、ロードロック室３０１～３０３、後述するロードポート５０１～５０３のキャリアＣ、アライナ４０１に対して、基板Ｗを搬送する。
【0015】
ロードポート５０１～５０３は、大気搬送室４００の長辺の壁面に設けられている。ロードポート５０１～５０３は、基板Ｗが収容されたキャリアＣ又は空のキャリアＣが取り付けられる。キャリアＣとしては、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を利用できる。
【0016】
制御部６００は、基板処理システムの各部を制御する。例えば、制御部６００は、処理装置１０１～１０４の動作、搬送機構２０１，４０２の動作、ゲートバルブＧ１１～Ｇ１４，Ｇ２１～Ｇ２３，Ｇ３１～Ｇ３３の開閉、ロードロック室３０１～３０３内の雰囲気の切り替え等を実行する。制御部６００は、例えばコンピュータであってよい。
【0017】
なお、基板処理システムの構成はこれに限られるものではない。基板処理システムは、複数の基板Ｗを１つの処理装置で処理する多枚葉装置を有する構成であってもよい、また、真空搬送室も多枚葉装置がゲートバルブを介して接続される構成であってもよく、複数の真空搬送装置が接続される構成であってもよい。
【0018】
〔処理装置１０１〕
次に、処理装置１０１について、図２を用いて説明する。図２は、処理装置１０１の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０１は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗの凹部の底部に形成された自然酸化膜を除去する装置である。
次に、処理装置１０１について、図２を用いて説明する。図２は、処理装置１０１の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０１は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗの凹部の底部に形成された自然酸化膜を除去する装置である。
【0019】
図２に示されるように、処理装置１０１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８と、制御部９とを有している。
【0020】
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（図１に示すゲートバルブＧ１１）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。
【0021】
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は、基板Ｗを静電吸着するための静電チャックを備えていてもよい。静電チャックを設けることで、基板Ｗが載置台２の表面に静電吸着するので、基板Ｗの温度を高精度で制御することができる。また、載置台２には、内部に流路を形成し、外部からの温調冷媒を通流、循環させてもよい。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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
ガス供給機構５は、処理容器１内に処理ガスを供給する。ガス供給機構５は、ガス供給部５０ａを有する。
【0027】
ガス供給部５０ａは、ガス供給ライン５０ｂを介してエッチングガスを処理容器１内に供給する。エッチングガスとして、ハロゲン含有ガス（例えば、Ｃ４Ｆ８ガス、ＨＦガス、ＣＦ４ガス）、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガス、不活性ガス等を処理容器１内に供給する。
【0028】
ガス供給ライン５０ｂには、上流側から流量制御器５０ｃ及びバルブ５０ｄが介設されている。ガス供給ライン５０ｂのバルブ５０ｄの下流側は、ガス導入孔３６に接続されている。ガス供給部５０ａから供給されるガスは処理容器１内に供給される。ガス供給部５０ａから処理容器１へのガスの供給及び停止は、バルブ５０ｄの開閉により行われる。
【0029】
また、処理装置１０１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。下部電極となる載置台２は、コンデンサ（図示せず）を介して接地されている。
【0030】
上部電極となるシャワーヘッド３は、ＲＦ電力供給部８によって高周波電力（以下、「ＲＦパワー」ともいう。）が印加される。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。高周波電源８３は、高周波電力を発生する電源である。高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。高周波電力の周波数は、例えば４５０ＫＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。高周波電源８３は、整合器８２及び給電ライン８１を介してシャワーヘッド３の本体部３１に接続されている。整合器８２は、高周波電源８３の出力リアクタンスと負荷（上部電極）のリアクタンスを整合させるための回路を有する。なお、ＲＦ電力供給部８は、上部電極となるシャワーヘッド３に高周波電力を印加するものとして説明したが、これに限られるものではない。下部電極となる載置台２に高周波電力を印加する構成であってもよい。
【0031】
制御部９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、処理装置１０１の動作を制御する。制御部９は、処理装置１０１の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部９が処理装置１０１の外部に設けられている場合、制御部９は、有線又は無線等の通信手段によって、処理装置１０１を制御できる。
【0032】
〔処理装置１０２〕
次に、処理装置１０２について、図３を用いて説明する。図３は、処理装置１０２の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０２は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗの凹部の底部に選択的にＳｉ膜を成膜する装置である。
次に、処理装置１０２について、図３を用いて説明する。図３は、処理装置１０２の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０２は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗの凹部の底部に選択的にＳｉ膜を成膜する装置である。
【0033】
図３に示されるように、処理装置１０２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、制御部９とを有している。なお、処理装置１０２において、処理装置１０１（図２参照）と重複する構成については、説明を省略する。
【0034】
ガス供給機構５は、処理容器１内に処理ガスを供給する。ガス供給機構５は、シリコン含有ガス供給部５１ａと、ハロゲン含有ガス供給部５２ａと、不活性ガス供給部５５ａと、を有する。
【0035】
シリコン含有ガス供給部５１ａは、ガス供給ライン５１ｂを介してシリコン含有ガスを処理容器１内に供給する。シリコン含有ガスとして、例えば、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、Ｓｉ４Ｈ１０ガス等のガスのうち少なくとも１つを含むガスを用いることができる。
【0036】
ガス供給ライン５１ｂには、上流側から流量制御器５１ｃ及びバルブ５１ｄが介設されている。ガス供給ライン５１ｂのバルブ５１ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。シリコン含有ガス供給部５１ａから供給されるシリコン含有ガスは処理容器１内に供給される。シリコン含有ガス供給部５１ａから処理容器１へのシリコン含有ガスの供給及び停止は、バルブ５１ｄの開閉により行われる。
【0037】
ハロゲン含有ガス供給部５２ａは、ガス供給ライン５２ｂを介してハロゲン含有ガスを処理容器１内に供給する。ハロゲン含有ガスとして、例えば、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＣｌＦ３ガス等のガスのうち少なくとも１つを含むガスを用いることができる。
【0038】
ガス供給ライン５２ｂには、上流側から流量制御器５２ｃ及びバルブ５２ｄが介設されている。ガス供給ライン５２ｂのバルブ５２ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。ハロゲン含有ガス供給部５２ａから供給されるハロゲン含有ガスは処理容器１内に供給される。ハロゲン含有ガス供給部５２ａから処理容器１へのハロゲン含有ガスの供給及び停止は、バルブ５２ｄの開閉により行われる。
【0039】
不活性ガス供給部５５ａは、ガス供給ライン５５ｂを介して不活性ガスを処理容器１内に供給する。不活性ガスとして、例えば、Ａｒガス等を用いることができる。
【0040】
ガス供給ライン５５ｂには、上流側から流量制御器５５ｃ及びバルブ５５ｄが介設されている。ガス供給ライン５５ｂのバルブ５５ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。不活性ガス供給部５５ａから供給される不活性ガスは処理容器１内に供給される。不活性ガス供給部５５ａから処理容器１への不活性ガスの供給及び停止は、バルブ５５ｄの開閉により行われる。
【0041】
〔処理装置１０３〕
次に、処理装置１０３について、図４を用いて説明する。図４は、処理装置１０３の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０３は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗに金属膜を成膜する装置である。金属膜を成膜することで、基板Ｗの凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を形成する。
次に、処理装置１０３について、図４を用いて説明する。図４は、処理装置１０３の構成例を示す概略図の一例である。処理装置１０３は、減圧状態の処理容器１内で基板Ｗに金属膜を成膜する装置である。金属膜を成膜することで、基板Ｗの凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜を形成する。
【0042】
図４に示されるように、処理装置１０３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８と、制御部９とを有している。なお、処理装置１０２において、処理装置１０１（図２参照）と重複する構成については、説明を省略する。
【0043】
ガス供給機構５は、処理容器１内に処理ガスを供給する。ガス供給機構５は、金属含有ガス供給部５３ａと、還元ガス供給部５４ａと、不活性ガス供給部５６ａと、を有する。
【0044】
金属含有ガス供給部５３ａは、ガス供給ライン５３ｂを介して金属含有ガスを処理容器１内に供給する。金属含有ガスとして、例えば、ＴｉＣｌ４ガス、ＴｉＢｒ４ガス等のガスのうち少なくとも１つを含むガスを用いることができる。
【0045】
ガス供給ライン５３ｂには、上流側から流量制御器５３ｃ及びバルブ５３ｄが介設されている。ガス供給ライン５３ｂのバルブ５３ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。金属含有ガス供給部５３ａから供給される金属含有ガスは処理容器１内に供給される。金属含有ガス供給部５３ａから処理容器１への金属含有ガスの供給及び停止は、バルブ５３ｄの開閉により行われる。
【0046】
還元ガス供給部５４ａは、ガス供給ライン５４ｂを介して還元ガスを処理容器１内に供給する。還元ガスとして、例えば、Ｈ２ガス等を用いることができる。
【0047】
ガス供給ライン５４ｂには、上流側から流量制御器５４ｃ及びバルブ５４ｄが介設されている。ガス供給ライン５４ｂのバルブ５４ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。還元ガス供給部５４ａから供給される還元ガスは処理容器１内に供給される。還元ガス供給部５４ａから処理容器１への還元ガスの供給及び停止は、バルブ５４ｄの開閉により行われる。
【0048】
不活性ガス供給部５６ａは、ガス供給ライン５６ｂを介して不活性ガスを処理容器１内に供給する。不活性ガスとして、例えば、Ａｒガス等を用いることができる。
【0049】
ガス供給ライン５６ｂには、上流側から流量制御器５６ｃ及びバルブ５６ｄが介設されている。ガス供給ライン５６ｂのバルブ５６ｄの下流側は、ガス供給ライン５７を介してガス導入孔３６に接続されている。不活性ガス供給部５６ａから供給される不活性ガスは処理容器１内に供給される。不活性ガス供給部５６ａから処理容器１への不活性ガスの供給及び停止は、バルブ５６ｄの開閉により行われる。
【0050】
〔基板処理方法〕
次に、一実施形態に係る基板処理システムの基板処理方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、基板処理システムの基板処理方法を説明するフローチャートの一例である。図６は、各工程における基板Ｗの断面図の一例である。
次に、一実施形態に係る基板処理システムの基板処理方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、基板処理システムの基板処理方法を説明するフローチャートの一例である。図６は、各工程における基板Ｗの断面図の一例である。
【0051】
ステップＳ１０１において、制御部６００は、基板Ｗを準備する。制御部６００は、搬送機構４０２、ゲートバルブＧ３１を制御して、キャリアＣに収容された基板Ｗを、大気搬送室４００を介して、大気雰囲気のロードロック室３０１に搬送する。制御部６００は、ロードロック室３０１を制御して、ロードロック室３０１の室内を真空雰囲気に減圧する。制御部６００は、搬送機構２０１、ゲートバルブＧ２１，Ｇ１１を制御して、ロードロック室３０１から処理装置１０１に基板Ｗを搬送し、処理装置１０１の載置台２に基板Ｗを載置する。そして、処理装置１０１の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を搬送位置から処理位置に上昇させる。
【0052】
ここで、図６（ａ）は、準備された基板Ｗの一例を示す。基板Ｗは、下地部７００と、下地部７００の上に形成された絶縁膜７１０と、を有する。下地部７００は、例えばＳｉまたはＳｉＧｅで形成される。絶縁膜７１０は、例えばＳｉＮまたはＳｉＯ２で形成される。絶縁膜７１０には、下地部７００の表面を露出させるように貫通部７２０が形成される。即ち、基板Ｗの表面には、凹部が形成され、凹部の底部には、下地部７００の表面が露出する。
【0053】
下地部７００は、エピタキシャル成長によって形成された結晶性シリコン膜であるエピタキシャル層７０１を有する。例えば、Ｆｉｎ型チャネル電界効果トランジスタにおいて、ソース及びドレインは、ＳｉまたはＳｉＧｅをエピタキシャル成長させることにより形成される。また、貫通部７２０から露出する下地部７００の表面（凹部の底部）には、自然酸化膜７０２が形成されている。
【0054】
ステップＳ１０２において、制御部６００は、処理装置１０１を制御して、貫通部７２０から露出する下地部７００の表面に形成された自然酸化膜７０２を除去する。
【0055】
処理装置１０１は、例えば、ＲＦ電力供給部８によって上部電極となるシャワーヘッド３に高周波電力を印加し、ガス供給部５０ａから処理容器１内にエッチングガス（例えば、Ｃ４Ｆ８ガス）、不活性ガスなどを供給することにより、基板Ｗの自然酸化膜７０２をプラズマエッチングして除去する。また、処理装置１０１は、例えば、ガス供給部５０ａから処理容器１内にエッチングガス（例えば、ＨＦガス）、反応性ガス（例えば、ＮＨ３ガス）を供給することにより、基板Ｗの自然酸化膜７０２をケミカルエッチングして除去する。なお、処理装置１０１で行われる自然酸化膜７０２の除去方法は、これらに限られるものではない。
【0056】
ここで、図６（ｂ）は、自然酸化膜７０２が除去された基板Ｗの一例を示す。自然酸化膜７０２を除去することにより、貫通部７２０から露出する下地部７００の表面は、結晶性シリコン膜であるエピタキシャル層７０１の表面が露出する。
【0057】
ステップＳ１０３において、制御部６００は、基板Ｗを処理装置１０１から処理装置１０２に真空搬送する。処理装置１０１の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を処理位置から搬送位置に下降させる。制御部６００は、搬送機構２０１、ゲートバルブＧ１１，Ｇ１２を制御して、処理装置１０１から処理装置１０２に基板Ｗを搬送し、処理装置１０２の載置台２に基板Ｗを載置する。そして、処理装置１０２の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を搬送位置から処理位置に上昇させる。
【0058】
ステップＳ１０４において、制御部６００は、処理装置１０２を制御して、基板ＷにＳｉ膜を成膜する。
【0059】
処理装置１０２は、例えば、シリコン含有ガス供給部５１ａから処理容器１内にシリコン含有ガス（例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、塩素含有化合物ガスであるモノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、シリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス）を供給することにより、基板ＷにＳｉ膜を成膜する。
【0060】
ここで、図６（ｃ）は、処理装置１０２の処理によって、Ｓｉ膜が成膜された基板Ｗの一例を示す。
【0061】
凹部の底部には、ＳｉまたはＳｉＧｅで形成されるエピタキシャル層７０１が形成されている。このため、凹部の底部には、エピタキシャル層７０１からエピタキシャル成長して結晶性シリコン膜が成膜される。これにより、エピタキシャル層７０１の膜厚を増加させることができる。一方、ＳｉＮまたはＳｉＯ２で形成される絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁には、アモルファスシリコン膜７０３が成膜される。このように、Ｓｉ膜が成膜される下地の差異によって、凹部の底部に結晶性シリコン膜（エピタキシャル層７０１）を成膜し、凹部の側面及び上面にアモルファスシリコン膜７０３を成膜することができる。
【0062】
図７は、ステップＳ１０４に示す処理におけるＳｉ膜の成膜結果を示すグラフの一例である。図７（ａ）はＳｉの下地にＳｉ膜を成膜した場合を示し、図７（ｂ）はＳｉＧｅの下地にＳｉ膜を成膜した場合を示す。また、横軸を深さ（ｎｍ）とし、縦軸を元素濃度（Ａｔ％）として、ＥＤＸ解析を行い、Ｓｉ膜が形成されているかの確認を行った。
【0063】
また、Ｓｉ膜は、載置台温度５００～６００℃、圧力１～１０Ｔｏｒｒ、シリコン含有ガスとしてＳｉ２Ｈ６ガス１０～１００ｓｃｃｍ、不活性ガスとしてＡｒガス１００～５０００ｓｃｃｍの成膜条件で成膜した。
【0064】
【0065】
また、シリコン含有ガスとしてＳｉ２Ｈ６ガスを用いる場合、Ｓｉ膜を成膜する際の基板Ｗの温度を４００℃から５８０℃に制御することにより、エピタキシャル層７０１の表面（凹部の底部）に結晶性シリコン膜が成膜され、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁（凹部の側壁）にアモルファスシリコン膜が成膜される。また、シリコン含有ガスとしてＳｉ４Ｈ１０ガスを用いる場合、基板Ｗの温度を３５０℃から４８０℃に制御することにより、エピタキシャル層７０１の表面（凹部の底部）に結晶性シリコン膜が成膜され、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁（凹部の側壁）にアモルファスシリコン膜が成膜される。
【0066】
【0067】
処理装置１０２は、例えば、ハロゲン含有ガス供給部５２ａから処理容器１内にハロゲン含有ガス（例えば、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＣｌＦ３ガス）を供給することにより、基板Ｗに成膜されたＳｉ膜をケミカルエッチングする。
【0068】
ここで、アモルファスシリコン膜及び結晶性シリコン膜のエッチングレートについて、図８を用いて説明する。図８は、アモルファスシリコン膜及び結晶性シリコン膜におけるエッチングレートの一例を示すグラフである。横軸は、温度の逆数1000／Ｔ［１／℃］を示す。縦軸は、エッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を示す。また、アモルファスシリコン膜（ａ－Ｓｉ）におけるエッチングレートを実線で示し、結晶性シリコン膜（Ｅｐｉ Ｓｉ）におけるエッチングレートを破線で示す。
【0069】
ここでは、ハロゲン含有ガスとしてＣｌ２ガスを用いて、アモルファスシリコン膜及び結晶性シリコン膜をケミカルエッチングした。図８のグラフに示す例において、アモルファスシリコン膜におけるエッチングレートは、結晶性シリコン膜におけるエッチングレートの１０倍程度となる。これにより、処理装置１０２は、アモルファスシリコン膜７０３を選択的にエッチングすることができる。
【0070】
ここで、図６（ｄ）は、処理装置１０２の処理によって、アモルファスシリコン膜７０３が選択的にエッチングされた基板Ｗの一例を示す。絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に成膜されたアモルファスシリコン膜７０３がエッチングされる。
【0071】
このように、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理によって、凹部の底部に、選択的に結晶性シリコン膜を成膜することができる。
【0072】
なお、ステップＳ１０４に示すシリコン含有ガスを供給する工程と、ステップＳ１０５に示すハロゲン含有ガスを供給する工程と、を順次行うものとして説明したが、これに限られるものではない。
【0073】
例えば、シリコン含有ガス及びハロゲン含有ガスを同時に供給する構成であってもよい。これにより、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁にアモルファスシリコン膜７０３が成膜されることを抑制しつつ、凹部の底部に結晶性シリコン膜（エピタキシャル層７０１）を成膜することができる。
【0074】
また、ステップＳ１０４に示すシリコン含有ガスを供給する工程と、ステップＳ１０５に示すハロゲン含有ガスを供給する工程と、を繰り返す構成であってもよい。これにより、凹部の底部に、選択的に結晶性シリコン膜を成膜することができる。
【0075】
ステップＳ１０６において、制御部６００は、基板Ｗを処理装置１０２から処理装置１０３に真空搬送する。処理装置１０２の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を処理位置から搬送位置に下降させる。制御部６００は、搬送機構２０１、ゲートバルブＧ１２，Ｇ１３を制御して、処理装置１０２から処理装置１０３に基板Ｗを搬送し、処理装置１０３の載置台２に基板Ｗを載置する。そして、処理装置１０３の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を搬送位置から処理位置に上昇させる。
【0076】
ステップＳ１０７において、制御部６００は、処理装置１０３を制御して、基板Ｗに金属膜（Ｔｉ膜）を成膜する。
【0077】
処理装置１０３は、例えば、金属含有ガス供給部５３ａから処理容器１内に金属含有ガス（例えば、ＴｉＣｌ４ガス、ＴｉＢｒ４ガス）を供給し、還元ガス供給部５４ａから処理容器１内に還元ガス（例えば、Ｈ２ガス）を供給し、不活性ガス供給部５６ａから処理容器１内に不活性ガス（例えば、Ａｒガス）を供給する。そして、ＲＦ電力供給部８によって上部電極となるシャワーヘッド３に高周波電力を印加し、プラズマを生成し、生成したプラズマに基板Ｗをさらすことにより、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）反応によって、基板Ｗに金属膜（Ｔｉ膜）を成膜する。
【0078】
ここで、凹部の底部において、エピタキシャル層７０１の上に金属膜（例えば、Ｔｉ膜）が成膜される。金属膜は、エピタキシャル層７０１と反応し、自己整合的に金属シリサイド膜（ＴｉＳｉ膜）７３０を形成する。
【0079】
また、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に形成された金属膜（Ｔｉ膜）は、ＴｉＣｌ４ガスによってセルフエッチングされる。このため、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に金属膜（Ｔｉ膜）が成膜されることが抑制される。
【0080】
なお、金属膜はＴｉ膜であり、金属シリサイド膜はＴｉＳｉ膜であるものとして説明したが、これに限られるものではない。
【0081】
なお、処理の終了後、制御部６００は、基板Ｗを処理装置１０３からロードロック室３０１に真空搬送する。処理装置１０３の制御部９は、昇降機構２４を制御して、載置台２を処理位置から搬送位置に下降させる。制御部６００は、搬送機構２０１、ゲートバルブＧ１３，Ｇ２１を制御して、処理装置１０３からロードロック室３０１に基板Ｗを搬送する。制御部６００は、ロードロック室３０１を制御して、ロードロック室３０１の室内を大気雰囲気にする。制御部６００は、搬送機構４０２、ゲートバルブＧ３１を制御して、ロードロック室３０１から大気搬送室４００を介してキャリアＣに基板Ｗを搬送し、キャリアＣに基板Ｗを収容する。
【0082】
一実施形態に係る基板処理システムの基板処理方法によれば、凹部を有する基板Ｗにおいて、凹部の底部に選択的に金属シリサイド膜７３０を成膜することができる。また、基板処理システムの基板処理方法によれば、ステップＳ１０５の処理によって、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に形成されるアモルファスシリコン膜７０３を除去することができる。これにより、ステップＳ１０７の処理によって基板Ｗに金属膜を成膜した際、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に金属シリサイド膜が形成されることを防止することができる。また、高アスペクト比の凹部の底部においても、好適に金属シリサイド膜７３０を成膜することができる。
【0083】
また、基板処理システムの基板処理方法によれば、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理によって、凹部の底部に形成される結晶性シリコン膜（エピタキシャル層７０１）の膜厚を増加させることができる。これにより、ステップＳ１０７の処理によって、金属膜と結晶性シリコン膜（エピタキシャル層７０１）とが反応することで形成される金属シリサイド膜７３０の膜厚を増加させることができる。
【0084】
このように、基板処理システムの基板処理方法によれば、基板Ｗの凹部の底部に形成される金属シリサイド膜７３０の膜厚を増加させるとともに、絶縁膜７１０の上面及び貫通部７２０の側壁に金属シリサイド膜が形成されることを防止することができる。
【0085】
また、例えば、エピタキシャル層７０１がＦｉｎ型チャネル電界効果トランジスタのソース・ドレインである場合、金属シリサイド膜７３０であるコンタクトを凹部の底部に選択的に形成し、かつ、膜厚を制御（増加）させることができる。
【0086】
また、例えば、Gate-All-Around型電界効果トランジスタなどのように横方向に凹部を有するような構造や貫通部を有する構造でも本実施形態を適用することができる。
【0087】
また、Ｓｉ膜の成膜において、プラズマを用いずに成膜する実施形態を説明したが、この限りではない。例えば、処理装置１０１のＲＦ電力供給部８を処理装置１０２に適用して用いて、容量結合型プラズマでＳｉ膜を成膜してもよい。また、容量結合型プラズマに限定することなく、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、またはヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）など、適用可能である。
【0088】
また、複数の凹部のうち一方の凹部の底部がＳｉであって他方の凹部の底部がＳｉＧｅとなるような、下地部７００の材質が混在するような場合であっても、それぞれの凹部の底部に選択的に結晶性シリコン膜を成膜し、成膜された結晶性シリコン膜と金属膜を反応させることができるので、金属シリサイド膜７３０の膜厚ばらつきを抑制することができる。
【0089】
以上、基板処理システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【符号の説明】
【0090】
１０１ 処理装置（第１の処理装置）
１０２ 処理装置（第２の処理装置）
１０３ 処理装置（第３の処理装置）
２００ 真空搬送室
２０１ 搬送機構
６００ 制御部
７００ 下地部
７０１ エピタキシャル層（シリコン膜、結晶性シリコン膜）
７０２ 自然酸化膜
７０３ アモルファスシリコン膜
７１０ 絶縁膜
７２０ 貫通部
７３０ 金属シリサイド膜
Ｗ 基板
１０２ 処理装置（第２の処理装置）
１０３ 処理装置（第３の処理装置）
２００ 真空搬送室
２０１ 搬送機構
６００ 制御部
７００ 下地部
７０１ エピタキシャル層（シリコン膜、結晶性シリコン膜）
７０２ 自然酸化膜
７０３ アモルファスシリコン膜
７１０ 絶縁膜
７２０ 貫通部
７３０ 金属シリサイド膜
Ｗ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】