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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】P2024155049
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】基板を処理する方法、及び基板を処理する装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/302 20060101AFI20241024BHJP
C23C 16/02 20060101ALI20241024BHJP
H01L 21/3205 20060101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 201A
C23C16/02
H01L21/88 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023069426
(22)【出願日】2023-04-20
(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】110002756
【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石坂 忠大
(72)【発明者】
【氏名】佐久間 隆
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F033
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA12
4K030AA16
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA01
4K030BA18
4K030CA04
4K030CA12
4K030DA04
4K030EA05
4K030EA06
4K030FA01
4K030GA02
4K030LA15
5F004AA09
5F004BA19
5F004BB26
5F004BC05
5F004BC06
5F004CA02
5F004CA04
5F004DA00
5F004DA04
5F004DA20
5F004DB13
5F004EA28
5F004EA34
5F004EB01
5F004EB04
5F033GG01
5F033HH07
5F033JJ07
5F033JJ18
5F033KK27
5F033KK28
5F033KK29
5F033NN01
5F033PP06
5F033QQ48
5F033QQ94
5F033RR04
5F033XX09
(57)【要約】
【課題】基板の凹部内に形成された金属シリサイド層の表面の酸化膜を除去する技術を提供すること。
【解決手段】基板を処理する方法は、シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む。
【選択図】 図３
【解決手段】基板を処理する方法は、シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む。
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を処理する方法であって、
シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、
前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む方法。
シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、
前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む方法。
【請求項2】
前記シリコン酸化物分を除去する工程は、前記基板を加熱することにより、前記シリコン酸化物分が前記フッ化水素ガス及び前記アンモニアガスと反応して生成した反応生成物を除去する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記シリコン酸化物分を除去する工程の後に、前記基板を加熱した状態にて、前記金属酸化物分を除去する工程を実施することにより、前記金属酸化物分の除去と、前記シリコン酸化物分が前記フッ化水素ガス及び前記アンモニアガスと反応して生成した反応生成物の除去とを並行して実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記シリコン酸化物分を除去する工程と、前記金属酸化物分を除去する工程とを繰り返し実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記シリコン含有層は、シリコンゲルマニウム層であり、前記金属シリサイド層は、モリブデンシリサイド層であり、金属酸化物分は、モリブデン酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記ハロゲン化金属ガスはＷＣｌ５ガスまたはＭｏＣｌ５ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記ハロゲン化金属に含まれる金属を第１金属と呼ぶとき、前記金属酸化物分を除去する工程にて、前記金属酸化物分に代わって、前記第１金属の酸化物が前記基板に残留する場合に、前記第１金属の酸化物が残留している前記基板に対し、前記第１金属よりも酸化されやすい第２金属の膜を成膜することにより、前記第１金属の酸化物を還元する工程と、
次いで、前記第１金属の酸化物を還元する工程にて、前記第１金属の酸化物に代わって形成された前記第２金属の酸化物をエッチングガスにより除去する工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
次いで、前記第１金属の酸化物を還元する工程にて、前記第１金属の酸化物に代わって形成された前記第２金属の酸化物をエッチングガスにより除去する工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記第１金属はタングステンであり、前記第２金属はチタンである、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記エッチングガスは、塩素ガスである、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記シリコン酸化物分を除去する工程、及び前記金属酸化物分を除去する工程を実施した後、前記基板に導電体を成膜し、前記凹部内に導電体を埋め込む工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
基板を処理する装置であって、
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、フッ化水素ガス及びアンモニアガスの混合ガスを前記処理容器に供給するための混合ガス供給部とを備えた第１処理モジュールと、
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、ハロゲン化金属ガスを前記処理容器に供給するためのハロゲン化金属ガス供給部とを備えた第２処理モジュールと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、前記混合ガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去するステップと、前記酸化膜に対して前記ハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、装置。
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、フッ化水素ガス及びアンモニアガスの混合ガスを前記処理容器に供給するための混合ガス供給部とを備えた第１処理モジュールと、
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、ハロゲン化金属ガスを前記処理容器に供給するためのハロゲン化金属ガス供給部とを備えた第２処理モジュールと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、前記混合ガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去するステップと、前記酸化膜に対して前記ハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、装置。
【請求項12】
前記第１処理モジュールの前記処理容器、及び前記第２処理モジュールの前記処理容器が接続された真空搬送室と、前記真空搬送室内に配置された基板搬送機構と、を備え、
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップの実施と、前記金属酸化物分を除去するステップの実施との間に、前記基板搬送機構により、前記真空搬送室を介して、前記第１処理モジュールの前記載置台と、前記第２処理モジュールの前記載置台との間で前記基板を搬送するステップを実施する制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップの実施と、前記金属酸化物分を除去するステップの実施との間に、前記基板搬送機構により、前記真空搬送室を介して、前記第１処理モジュールの前記載置台と、前記第２処理モジュールの前記載置台との間で前記基板を搬送するステップを実施する制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記第２処理モジュールは、前記基板を加熱する加熱部を備え、
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップの後に、前記基板を加熱した状態にて、前記金属酸化物分を除去するステップを実施することにより、前記金属酸化物分の除去と、前記シリコン酸化物分が前記フッ化水素ガス及び前記アンモニアガスと反応して生成した反応生成物の除去とを並行して実施する制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップの後に、前記基板を加熱した状態にて、前記金属酸化物分を除去するステップを実施することにより、前記金属酸化物分の除去と、前記シリコン酸化物分が前記フッ化水素ガス及び前記アンモニアガスと反応して生成した反応生成物の除去とを並行して実施する制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項14】
前記シリコン含有層は、シリコンゲルマニウム層であり、前記金属シリサイド層は、モリブデンシリサイド層であり、金属酸化物分は、モリブデン酸化物である、請求項１１に記載の装置。
【請求項15】
前記ハロゲン化金属ガスはＷＣｌ５ガスまたはＭｏＣｌ５ガスである、請求項１１に記載の装置。
【請求項16】
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、前記ハロゲン化金属に含まれる金属を第１金属と呼ぶとき、前記第１金属よりも酸化されやすい第２金属の成膜ガスを前記処理容器に供給するための成膜ガス供給部と、前記第２金属の酸化物をエッチングするためのエッチングガスを供給するためのエッチングガス供給部と、を備えた第３処理モジュールを備え、
前記制御部は、前記金属酸化物分を除去するステップにて、前記金属酸化物分に代わって、前記第１金属の酸化物が前記基板に残留する場合に、前記第１金属の酸化物が残留している前記基板に対し、前記成膜ガスを供給して前記第２金属の膜を成膜することにより、前記第１金属の酸化物を還元するステップと、次いで、前記第１金属の酸化物を還元するステップにて、前記第１金属の酸化物に代わって形成された前記第２金属の酸化物を前記エッチングガスにより除去するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
前記制御部は、前記金属酸化物分を除去するステップにて、前記金属酸化物分に代わって、前記第１金属の酸化物が前記基板に残留する場合に、前記第１金属の酸化物が残留している前記基板に対し、前記成膜ガスを供給して前記第２金属の膜を成膜することにより、前記第１金属の酸化物を還元するステップと、次いで、前記第１金属の酸化物を還元するステップにて、前記第１金属の酸化物に代わって形成された前記第２金属の酸化物を前記エッチングガスにより除去するステップと、を実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項17】
前記第１金属はタングステンであり、前記第２金属はチタンである、請求項１６に記載の装置。
【請求項18】
前記エッチングガスは、塩素ガスである、請求項１７に記載の装置。
【請求項19】
前記基板が載置される載置台を備えた処理容器と、導電体の原料ガスを前記処理容器に供給するための原料ガス供給部とを備えた第４処理モジュールを備え、
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップ、及び前記金属酸化物分を除去するステップを実施した後、前記第４処理モジュールの前記載置台に前記基板を載置し、前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記基板に導電体を成膜し、前記凹部内に導電体を埋め込むステップを実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
前記制御部は、前記シリコン酸化物分を除去するステップ、及び前記金属酸化物分を除去するステップを実施した後、前記第４処理モジュールの前記載置台に前記基板を載置し、前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記基板に導電体を成膜し、前記凹部内に導電体を埋め込むステップを実行するための制御信号を出力するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板を処理する方法、及び基板を処理する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」ともいう）上に形成された絶縁体層にビアホールやトレンチなどの凹部を形成し、この凹部内に配線材料である導電体を埋め込む処理がある。この際、凹部内に露出している金属の表面に大気との接触による自然酸化膜が形成されている場合がある。このような自然酸化膜を除去せずに導電体の埋め込みを行うと、配線抵抗が増大する原因となってしまう。
【0003】
特許文献１には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド及び後期遷移金属のうちの１つ又は複数から選択された金属と、Ｓｉとを含み得る金属酸化層を含む基板を、金属ハロゲン化物に曝露してエッチングする技術が記載されている、また、特許文献２には、ハフニウム、タングステン、モリブデン、およびチタンのうちの１つ以上を含む酸化物層を、フッ素化剤に曝露して、フッ化物層を形成した後、当ハロゲン化物エッチャントに曝露して、前記フッ化物層を除去する技術が記載されている。
しかしながらこれらの特許文献には、金属シリサイドの酸化膜に特化して、当該酸化膜を効果的に除去する技術の記載は見当たらない。
しかしながらこれらの特許文献には、金属シリサイドの酸化膜に特化して、当該酸化膜を効果的に除去する技術の記載は見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－５０７５０９号公報
【特許文献2】特開２０２２－５３６４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、基板の凹部内に形成された金属シリサイド層の表面の酸化膜を除去する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の基板を処理する方法は、
シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、
前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む。
シリコン含有層に対して、凹部の形成された絶縁体層が積層され、前記凹部内にて前記シリコン含有層に積層して設けられた金属シリサイド層の表面の酸化膜に対し、フッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給して前記酸化膜に含まれるシリコン酸化物分と反応させて除去する工程と、
前記酸化膜に対してハロゲン化金属ガスを供給して前記酸化膜に含まれる金属酸化物分と反応させて除去する工程と、を含む。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、基板の凹部内に形成された金属シリサイド層の表面の酸化膜を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示に係る基板処理装置の構成例を示す平面図である。
【図2】前記基板処理装置に設けられているＴｉ成膜モジュールの構成例を示す縦断側面図である。
【図3】実施形態に係るウエハ処理の流れの一例を示す説明図である。
【図4A】実施形態に係る処理が行われるウエハの表面の第１の拡大縦断側面図である。
【図4B】前記ウエハの表面の第２の拡大縦断側面図である。
【図4C】前記ウエハの表面の第３の拡大縦断側面図である。
【図4D】前記ウエハの表面のウエハの第４の拡大縦断側面図である。
【図4E】前記ウエハの表面のウエハの第５の拡大縦断側面図である。
【図4F】前記ウエハの表面のウエハの第６の拡大縦断側面図である。
【図5】第２の実施形態に係る基板処理装置の構成例を示す平面図である。
【図6】第２の実施形態に係るウエハ処理の流れの一例を示す説明図である。
【図7】第３の実施形態に係る基板処理装置の構成例を示す平面図である。
【図8】第３の実施形態に係るウエハ処理の流れの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜基板処理装置１＞
以下、金属シリサイド層であるＭｏＳｉ層６４の表面の酸化膜（ＭｏＳｉＯＸ層６５ａ）を除去し、導電体であるＲｕ膜６７の成膜を行う機能を備えた装置（以下、「基板処理装置１」と記載する）の一実施形態について説明する。
以下、金属シリサイド層であるＭｏＳｉ層６４の表面の酸化膜（ＭｏＳｉＯＸ層６５ａ）を除去し、導電体であるＲｕ膜６７の成膜を行う機能を備えた装置（以下、「基板処理装置１」と記載する）の一実施形態について説明する。
【0010】
基板処理装置１の構成の説明を開始する前に、基板処理装置１にて処理対象となるウエハＷの表面構造の一例について説明する。図４Ａに示すように、処理対象のウエハＷには、シリコン含有層であるＳｉＧｅ層６１に対してＳｉＯ層６２が積層され、このＳｉＯ層６２には導電体であるルテニウム（Ｒｕ）を埋め込むための凹部６０が形成されている。凹部６０の底部には、ショットキーバリア高さを調節するためのモリブデン（Ｍｏ）層が形成され、ＳｉＧｅ層６１からのシリコン（Ｓｉ）の拡散によりＭｏＳｉ層６４となっている。
【0011】
上述の構成を備えたウエハＷが、基板処理装置１に向けて半導体製造工場内を搬送されてくると、大気との接触により、ＭｏＳｉ層６４の表面には酸化膜であるＭｏＳｉＯＸ層６５ａが形成される。そこで、本実施形態の基板処理装置１は、当該ＭｏＳｉＯＸ層６５ａを除去してからＲｕの埋め込みを行う構成となっている。
【0012】
図１は、基板処理装置１の構成例を示す概略平面図である。この基板処理装置１は、大気搬送室１１と、ロードロック室１２と、第１の基板搬送室１３及び第２の基板搬送室１４と、複数の処理モジュール１５１～１５４と、を備えている。
【0013】
第１の基板搬送室１３及び第２の基板搬送室１４は夫々平面視四角形状に構成され、例えば２個の受け渡し部１７を介して連結されている。これら第１、第２の基板搬送室１３、１４、及び受け渡し部１７の内部は真空圧雰囲気に設定され、その圧力は互いに揃うように構成される。また、第１、第２の基板搬送室１３、１４の内部には、各々、第１、第２の搬送機構１３１、１４１が配置されている。
【0014】
受け渡し部１７は、第１の基板搬送室１３に設けられた第１の搬送機構１３１との間、または第２の基板搬送室１４に設けられた第２の搬送機構１４１との間でウエハの受け渡しを行うように構成されている。第１の基板搬送室１３、第２の基板搬送室１４及び受け渡し部１７は、本実施形態の真空搬送室に相当する。また、第１の搬送機構１３１及び第２の搬送機構１４１は、本実施形態の基板搬送機構に相当する。
【0015】
これら第１、第２の基板搬送室１３、１４が並ぶ方向を長さ方向とし、第１の基板搬送室１３を手前側、第２の基板搬送室１４を奥手側とする。このとき第１の基板搬送室１３の手前側には、例えば３個のロードロック室１２を介して大気圧雰囲気に設定された大気搬送室１１が接続されている。第１及び第２の基板搬送室１３、１４と受け渡し部１７との間、ロードロック室１２と第１の基板搬送室１３との間、ロードロック室１２と大気搬送室１１との間には、夫々ウエハの搬送口と、当該搬送口を開閉するゲートバルブが存在するが、図示は省略する。
【0016】
大気搬送室１１には、例えば４個のロードポート１０１が接続され、各ロードポート１０１には、複数枚のウエハＷを収容したキャリアＣが載置される。大気搬送室１１には大気搬送機構１１１が設けられており、大気搬送室１１に接続されたキャリアＣと、ロードロック室１２との間でウエハＷを搬送することができる。
【0017】
手前側から見て、第１の基板搬送室１３の左右２つの壁部には、各々、１基の酸化物除去（ＣＯＲ：Chemical Oxide Removal）モジュール１５１、加熱処理（ＰＨＴ：Post Heat Treatment）モジュール１５２と、２基のＴｉ成膜モジュール１５３とが接続されている。そして、第１の基板搬送室１３に設けられた第１の搬送機構１３１が、これら４基のモジュール１５１～１５３と、受け渡し部１７と、ロードロック室１２との間でウエハＷを搬送するように構成される。図１中、符号ＧＶ１はゲートバルブを指している。
【0018】
ＣＯＲモジュール１５１にて実施するＣＯＲ処理及びＰＨＴモジュール１５２にて実施するＰＨＴ処理は、既述のＭｏＳｉＯＸ層６５ａに含まれるシリコン酸化物分を除去するプリクリーン処理である。ここでＭｏＳｉＯＸ層６５ａは、ＳｉとＭｏと酸素（Ｏ）とを含む複合酸化物として構成されている。本開示では、当該複合酸化物に含まれるＳｉの酸化部分（ＳｉＯＸ）を「シリコン酸化物分」と呼び、Ｍｏの酸化部分（ＭｏＯＸ）を「モリブデン酸化物分」とも呼ぶ。金属シリサイド層の酸化膜であるＭｏＳｉＯＸ層６５ａにおいて、「モリブデン酸化物分」は、当該金属シリサイド層の「金属酸化物分」に相当している。
【0019】
ＣＯＲモジュール１５１は、フッ化水素（ＨＦ）ガス及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを用い、前記自然酸化膜のエッチング処理（ＣＯＲ処理）を実施するように構成される。また、ＰＨＴモジュール１５２は、ウエハＷを加熱することによって、ＣＯＲ処理にて生成された反応生成物を昇華させて除去するＰＨＴ処理を実施するように構成されている。ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２の構成例については、後段で説明する。ＣＯＲモジュール１５１は本実施の形態の第１処理モジュールに相当する。
【0020】
次いで、Ｔｉ成膜モジュール１５３は、ＭｏＳｉ層６４とＲｕ配線６７ａとの間に設けられるコンタクト用の金属層となるＴｉ層６６の成膜を実施するように構成されている。さらに本実施形態のＴｉ成膜モジュール１５３は、ＣＯＲ処理に及びＰＨＴ処理によりシリコン酸化物分が除去された後のＭｏＳｉＯＸ層６５ａ（既にＳｉＯＸが除去されているので、以下、「ＭｏＯＸ層６５ｂ」ともいう）の除去を行う機能も備えている。ＭｏＯＸ層６５ｂは、本実施の形態の金属酸化物分に相当している。またＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行う観点で、Ｔｉ成膜モジュール１５３は、本実施形態の第２処理モジュールに相当している。
Ｔｉ成膜モジュール１５３の具体的な構成例については、後段で図２を参照しながら説明する。
Ｔｉ成膜モジュール１５３の具体的な構成例については、後段で図２を参照しながら説明する。
【0021】
また、手前側から見て、第２の基板搬送室１４の左右２つの壁部には、各々２基ずつ、合計４基のＲｕ成膜モジュール１５４が接続されている。そして、第２の搬送機構１４１が、これら４基のＲｕ成膜モジュール１５４と受け渡し部１７との間でウエハＷを搬送するように構成される。図２中、符号ＧＶ２は、ゲートバルブを指している。
【0022】
各Ｒｕ成膜モジュール１５４は、導電体であるＲｕの原料ガスを用いて、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、Ｒｕ膜６７の成膜を実施するように構成されている。Ｒｕ成膜モジュール１５４は、本実施形態の第４処理モジュールに相当している。
【0023】
＜Ｔｉ成膜モジュール１５３＞
次いで、図２を参照しながらＴｉ成膜モジュール１５３の具体的な構成例について説明する。Ｔｉ成膜モジュール１５３は、ウエハＷに対して成膜ガスを供給し、プラズマＣＶＤ法により、Ｔｉ層６６の成膜を行うように構成されている。またＴｉ成膜モジュール１５３は、ＭｏＳｉＯＸ層６５ａのシリコン酸化物分の除去が行われたウエハＷに対し、ハロゲン化金属ガスを供給することにより、残るＭｏＯＸ層６５ｂを除去する機能も備える。
次いで、図２を参照しながらＴｉ成膜モジュール１５３の具体的な構成例について説明する。Ｔｉ成膜モジュール１５３は、ウエハＷに対して成膜ガスを供給し、プラズマＣＶＤ法により、Ｔｉ層６６の成膜を行うように構成されている。またＴｉ成膜モジュール１５３は、ＭｏＳｉＯＸ層６５ａのシリコン酸化物分の除去が行われたウエハＷに対し、ハロゲン化金属ガスを供給することにより、残るＭｏＯＸ層６５ｂを除去する機能も備える。
【0024】
図２は、本実施形態のＴｉ成膜モジュール１５３の縦断側面図である。Ｔｉ成膜モジュール１５３は、塩素に対する耐食性を備え、接地されたる金属製のほぼ円筒状の処理容器２１０を備えている。処理容器２１０の底面の中央部には下方に向けて突出する例えば円筒状の排気室２１１が形成され、排気室２１１の側面には、排気路２１２が接続されている。排気路２１２には、例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブや真空ポンプを含む真空排気部２１３が接続されている。真空排気部２１３は、予め設定された真空圧力まで処理容器２１０内を真空排気する役割を果たす。この処理容器２１０内の空間にてウエハＷの処理が行われる。
【0025】
処理容器２１０の側面には、既述の第１の基板搬送室１３との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２１４が形成されている。この搬入出口２１４はゲートバルブ２１５（図１のＧＶ１）により開閉自在に構成されている。さらに処理容器２１０を構成する壁部内には、処理容器２１０内の温度を調節するためのヒーター２１６が埋設されている。
【0026】
また処理容器２１０内にはウエハＷをほぼ水平に保持するための載置台２２が設けられている。載置台２２は、排気室２１１の底部から伸びる支持部２２１によって支持されている。載置台２２には加熱部であるヒーター２２０が埋設され、ウエハＷを設定温度に加熱することができる。本例では、ウエハＷの加熱温度は、３５０～８００℃の範囲内の例えば４５０℃に設定されている。
【0027】
また載置台２２には、整合器２２２を介して、イオンの引き込み用の高周波電力を供給する高周波電源２２３が接続されている。さらに載置台２２には、載置台２２上のウエハＷを保持して昇降させるための図示しない昇降ピンが設けられている。昇降ピンの昇降により載置台２２と第１の基板搬送室１３側の第１の搬送機構１３１との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【0028】
また処理容器２１０の天井面には、ウエハＷに向けて基板処理ガスを供給するための扁平な円盤状のシャワーヘッド２３が設けられている。シャワーヘッド２３は、絶縁部材２１７を介して処理容器２１０に取り付けられている。
シャワーヘッド２３の内部には、ガスを拡散させるための拡散室２３１が形成されている。またシャワーヘッド２３の底面には、ウエハＷに向けてガスを吐出する多数の吐出孔２３２が分散して設けられている。さらにシャワーヘッド２３の上面側にはヒーター２３５が埋設されている。
シャワーヘッド２３の内部には、ガスを拡散させるための拡散室２３１が形成されている。またシャワーヘッド２３の底面には、ウエハＷに向けてガスを吐出する多数の吐出孔２３２が分散して設けられている。さらにシャワーヘッド２３の上面側にはヒーター２３５が埋設されている。
【0029】
上述のシャワーヘッド２３には、整合器２３３を介して、プラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電源２３４が接続されている。即ち、本実施形態の基板処理装置１は、上部電極をなすシャワーヘッド２３と、下部電極をなす載置台２２とにより平行平板型のプラズマ処理装置を構成している。これらシャワーヘッド２３と載置台２２との間の空間にウエハＷを載置し、成膜ガスを供給して高周波電力を印加することにより、これらのガスが電離してプラズマが形成される。高周波電源２３４は、４５０ＫＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚのいずれの周波数の高周波電力を供給するように構成してもよい。例えば、高周波電源２３４からは、０Ｗより大きく、２０００Ｗ以下の範囲内の高周波電力が供給される。
【0030】
またシャワーヘッド２３の拡散室２３１には、ガス供給路４０の下流側端部が接続されている。このガス供給路４０の上流側には、Ｔｉ層６６の成膜ガスを構成るＴｉＣｌ４ガスの供給用流路であるＴｉＣｌ４ガス供給管４１、プラズマ発生用に添加されるＡｒガスの供給用流路であるＡｒガス供給管４２、及び、反応ガスであるＨ２ガスの供給用流路であるＨ２ガス供給管４３が合流している。
【0031】
ＴｉＣｌ４ガス供給管４１の上流側端部には、ＴｉＣｌ４ガス供給源４１０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４１、バルブＶ４１が介設されている。またＡｒガス供給管４２の上流側端部には、Ａｒガス供給源４２０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４２、バルブＶ４２が介設されている。さらにＨ２ガス供給管４３の上流側端部には、Ｈ２ガス供給源４３０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ４３、バルブＶ４３が介設されている。
【0032】
これらＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガス（成膜ガス）は、ガス供給路４０を介してシャワーヘッド２３の拡散室２３１に流れ込み、吐出孔２３２を通って処理容器２１０内に供給される。
【0033】
さらにガス供給路４０の上流側には、ＷＣｌ５ガス供給管５１が合流している。ＷＣｌ５ガスは、ＭｏＯＸ層６５ｂを除去するためのハロゲン化金属ガスに相当する。ＷＣｌ５ガス供給管５１の上流側端部には、ＷＣｌ５ガス供給源５１０が接続され、上流側から順に流量調節部Ｍ５１、バルブＶ５１が介設されている。ＷＣｌ５ガスを供給するための供給源５１０や流量調節部Ｍ５１などは、本実施形態のハロゲン化金属ガス供給部を構成している。ＷＣｌ５ガスについても、ガス供給路４０を介してシャワーヘッド２３の拡散室２３１に流れ込み、吐出孔２３２を通って処理容器２１０内に供給される。
【0034】
＜その他の処理モジュール１５１、１５２、１５３＞
図示は省略するが、ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２及びＲｕ成膜モジュール１５４についても、処理容器２１０と載置台２２とを備える点は、既述のＴｉ成膜モジュール１５３と同様である。そして、ＣＯＲモジュール１５１については、ＣＯＲ処理に用いるＨＦガス及びＮＨ３ガスの混合ガスが、ガス供給路４０を介して処理容器２１０に供給される。ＨＦガス及びＮＨ３ガスを各々供給するガス供給源や流量調節部などは、本実施形態の混合ガス供給部を構成している。
図示は省略するが、ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２及びＲｕ成膜モジュール１５４についても、処理容器２１０と載置台２２とを備える点は、既述のＴｉ成膜モジュール１５３と同様である。そして、ＣＯＲモジュール１５１については、ＣＯＲ処理に用いるＨＦガス及びＮＨ３ガスの混合ガスが、ガス供給路４０を介して処理容器２１０に供給される。ＨＦガス及びＮＨ３ガスを各々供給するガス供給源や流量調節部などは、本実施形態の混合ガス供給部を構成している。
【0035】
また、ＰＨＴモジュール１５２においてはＰＨＴ処理が実施される不活性ガス雰囲気を形成するＮ２ガスが、ガス供給路４０を介して処理容器２１０に供給される。ＰＨＴモジュール１５２においては、載置台２２のヒーター２２０により、例えばウエハＷは６０～２５０℃の範囲内の例えば２００℃に加熱される。
また、本実施形態のＣＯＲモジュール１５１やＰＨＴモジュール１５２には、プラズマ形成用の高周波電源２３４などは設けられていない。
また、本実施形態のＣＯＲモジュール１５１やＰＨＴモジュール１５２には、プラズマ形成用の高周波電源２３４などは設けられていない。
【0036】
さらにＲｕ成膜モジュール１５４においては、Ｒｕ膜６７の原料ガスであるＲｕ３（ＣＯ）１２ガスと、キャリアガスであるＣＯガスとが、ガス供給路４０を介して処理容器２１０に供給される。Ｒｕ３（ＣＯ）１２ガス、ＣＯガスの供給を行うガス供給源や流量調節部などは、本実施形態の原料ガス供給部に相当する。なお、本実施形態のＲｕ成膜モジュール１５４は、例えば熱ＣＶＤ法によりＲｕ膜６７の成膜を行うように構成されている。このため、図２を用いて説明したＴｉ成膜モジュール１５３とは異なり、シャワーヘッド２３に接続された整合器２３３、高周波電源２３４や、載置台２２に接続された整合器２２２、高周波電源２２３を備えていない。
【0037】
＜制御部１００＞
上述の構成を備えた基板処理装置１は、図１、図２に示すように制御部１００を備えている。制御部１００は、プログラムを記憶した記憶部、メモリ、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成される。プログラムは、制御部１００から基板処理装置１の各部に向けて制御信号を出力し、各ガスの給断や高周波電力の供給制御を行うことにより、各種モジュール１５１～１５４を用いた基板処理を実行するように命令（ステップ）が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部１００にインストールされる。
上述の構成を備えた基板処理装置１は、図１、図２に示すように制御部１００を備えている。制御部１００は、プログラムを記憶した記憶部、メモリ、ＣＰＵを含むコンピュータにより構成される。プログラムは、制御部１００から基板処理装置１の各部に向けて制御信号を出力し、各ガスの給断や高周波電力の供給制御を行うことにより、各種モジュール１５１～１５４を用いた基板処理を実行するように命令（ステップ）が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部１００にインストールされる。
【0038】
＜基板処理＞
上述の構成を備えた基板処理装置１を用いて実施される基板処理の内容について、図３及び図４Ａ～図４Ｆを参照しながら説明する。
基板処理装置１においては、先ず大気搬送機構１１１により、キャリアＣ内に収容されたウエハＷを取り出して、大気圧雰囲気のロードロック室１２に受け渡し、ロードロック室１２内を真空圧雰囲気に調節する。次いで、第１の搬送機構１３１により、ロードロック室１２内のウエハＷをＣＯＲモジュール１５１に搬送し、処理容器２１０内の載置台２２上に載置する。
上述の構成を備えた基板処理装置１を用いて実施される基板処理の内容について、図３及び図４Ａ～図４Ｆを参照しながら説明する。
基板処理装置１においては、先ず大気搬送機構１１１により、キャリアＣ内に収容されたウエハＷを取り出して、大気圧雰囲気のロードロック室１２に受け渡し、ロードロック室１２内を真空圧雰囲気に調節する。次いで、第１の搬送機構１３１により、ロードロック室１２内のウエハＷをＣＯＲモジュール１５１に搬送し、処理容器２１０内の載置台２２上に載置する。
【0039】
ＣＯＲモジュール１５１では、載置台２２に載置されたウエハＷの温度を、６０℃以下の例えば２７℃に調節する。そして、既述の混合ガス供給部から、ＨＦガス及びＮＨ３ガスの混合ガスを処理容器２１０内のウエハＷに供給する（図４Ａ）。６０℃以下の温度では、ＨＦガス及びＮＨ３ガスの分子のウエハＷに対する吸着確率が高いことが分かっている。このため、ウエハＷ表面では各ガスの分子が密に吸着し、凹部６０の底面側に形成されたＭｏＳｉＯＸ層６５ａにもこれらのガスの分子が到達して吸着する。この結果、ＭｏＳｉＯＸ層６５ａを構成するシリコン酸化物分（ＳｉＯＸ）とＨＦ分子及びＮＨ３分子との化学反応が進行し、反応生成物が形成されることにより、シリコン酸化物分が除去（エッチング）される（図３の処理Ｐ１１、シリコン酸化物分を除去する工程）。
【0040】
ＣＯＲ処理にて生成される反応生成物は、フルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）や水分（Ｈ２Ｏ）を含む。反応生成物は、凹部６０の底部や側壁面、ＳｉＯ層６２の上面などに付着する。また、このＣＯＲ処理では、フッ化水素ガスとアンモニアガスとの反応によりフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）も生成する。このフッ化アンモニウムの分子もエッチャントとして作用し、シリコン酸化物分と反応して反応生成物を形成する。また、ＣＯＲ処理では、フッ化アンモニウム自体も固体成分としてウエハＷの表面に堆積する場合がある。
【0041】
ＣＯＲ処理によりシリコン酸化物分が除去されたウエハＷは、ＣＯＲモジュール１５１からＰＨＴモジュール１５２に搬送され、処理容器２１０内の載置台２２上に載置される。ＰＨＴモジュール１５２においては、ウエハＷを加熱することによって、ＣＯＲ処理にて発生した反応生成物や固体のフッ化アンモニウムを昇華させて除去する。具体的には、処理容器２１０内に、Ｎ２ガスを供給し、載置台２２に載置されたウエハＷの温度を２００℃に調節する。この結果、加熱されたウエハＷに付着している反応生成物や固体のフッ化アンモニウムが昇華し、Ｎ２ガスを共に処理容器２１０の外部へ排出される（図３の処理Ｐ１１、反応生成物を除去する工程）。
【0042】
続いて、第１の搬送機構１３１により、ウエハＷをＴｉ成膜モジュール１５３に搬送する。既述のようにＴｉ成膜モジュール１５３では、ＭｏＳｉＯＸ層６５ａからシリコン酸化物分が除去された後の残部であるＭｏＯＸ層６５ｂ（金属酸化物分）の除去、及びＴｉ層６６の成膜の２つの処理が実施される。
【0043】
まず、Ｔｉ成膜モジュール１５３の載置台２２にウエハＷを載置したら、真空排気部２１３により処理容器２１０内が予め設定された圧力となるよう真空排気を行う。また、ヒーター２２０によりウエハＷを既述の４５０℃に加熱する。しかる後、ハロゲン化金属ガス供給部から、処理容器２１０内にＷＣｌ５ガスを供給する（図４Ｂ）。
【0044】
図４Ｂに示すように、ＷＣｌ５ガスがウエハＷに到達すると、下記（１）式に示す反応が進行する。
２ＭｏＯ３（ｓ）＋２ＷＣｌ５（ｇ）→ＷＯ２Ｃｌ２（ｇ）＋２ＭｏＯ２Ｃｌ２（ｇ）＋ＷＣｌ２（ｓ） …（１）
２ＭｏＯ３（ｓ）＋２ＷＣｌ５（ｇ）→ＷＯ２Ｃｌ２（ｇ）＋２ＭｏＯ２Ｃｌ２（ｇ）＋ＷＣｌ２（ｓ） …（１）
【0045】
ウエハＷの表面には、固体のＷＣｌ２が残留する。塩素の残留が好ましくない場合には、ＷＣｌ５ガスの供給と共にＨ２ガス供給源４３０からのＨ２ガスの供給を行い、下記（２）式に示す反応を進行させる。
ＷＣｌ２（ｓ）＋Ｈ２（ｇ）→Ｗ（ｓ）＋２ＨＣｌ（ｇ） …（２）
Ｈ２ガスと反応させることにより、ＨＣｌガスとして塩素が除去され、ウエハＷの表面には金属タングステン（Ｗ）のみが残留する。
ＷＣｌ２（ｓ）＋Ｈ２（ｇ）→Ｗ（ｓ）＋２ＨＣｌ（ｇ） …（２）
Ｈ２ガスと反応させることにより、ＨＣｌガスとして塩素が除去され、ウエハＷの表面には金属タングステン（Ｗ）のみが残留する。
【0046】
上記（１）式を進行させることにより、ＣＯＲ処理の後に凹部６０内に残留していたＭｏＯＸ層６５ｂを除去することができる（図３の処理Ｐ１２、金属酸化物分を除去する工程）。この結果、図４Ｃに示すように凹部６０内は、ＭｏＳｉ層６４の表面の酸化物（図４ＡのＭｏＳｉＯＸ層６５ａ）が除去された状態となる。
【0047】
ＭｏＯＸ層６５ｂを除去する処理を完了したら、コンタクト用の金属層であるＴｉ層６６の形成を行う。具体的には、Ｔｉ成膜モジュール１５３の処理容器２１０へのＷＣｌ５ガスの供給を停止する。そして、ウエハＷの加熱、処理容器２１０内の圧力調節を継続したまま、各ガス供給源４１０、４２０、４３０から、予め設定された流量にてＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスを供給する。この結果、これらの混合ガスである成膜ガスが処理容器２１０へと導入される。さらに、高周波電源２３４から高周波電力を印加して成膜ガスをプラズマ化することにより、ウエハＷへのＴｉの成膜が進行する（図３の処理Ｐ１３）。
【0048】
予め設定された時間、Ｔｉの成膜を行ったら、成膜ガスの供給、高周波電力の印加を停止する。この結果、図４Ｄに示すように、凹部６０の底面にはＴｉ層６６が形成される。
【0049】
続いて、第１の搬送機構１３１、受け渡し部１７及び第２の搬送機構１４１を介して、ウエハＷをＲｕ成膜モジュール１５４に搬送する。第１の基板搬送室１３、受け渡し部１７及び第２の基板搬送室１４には不活性ガスが供給され、成膜モジュールからのガス拡散を防止している。圧力は、例えば２０～２００Ｐａの範囲内の１００Ｐａに制御されている。また、搬送中の表面の酸化を防止するために、これらの空間（第１の基板搬送室１３、受け渡し部１７及び第２の基板搬送室１４）の真空排気を行う真空排気機構（不図示）の到達真空度は１．３３×１０－５Ｐａ以下に設定している。Ｒｕ成膜モジュール１５４では、凹部６０内に形成されたＴｉ層６６の上面側にＲｕが埋め込まれるようにＲｕ膜６７の成膜を行う（図３のＰ１４、導電体を埋め込む工程）。
【0050】
具体的には、Ｒｕ成膜モジュール１５４の処理容器２１０内にウエハＷを搬入して載置台２２に載置し、ヒーター２２０によりウエハＷを、例えば１３０～２００℃の範囲内の１５０℃に加熱する。さらに、処理容器２１０内の圧力調節を行い、処理容器２１０内にＲｕ３（ＣＯ）１２ガス（キャリアガスであるＣＯガスを含んでいる）を供給する。
【0051】
これにより、処理容器２１０内に供給されたＲｕ３（ＣＯ）１２がウエハＷ上で熱分解する熱ＣＶＤが進行する。そして、予め設定された期間、熱ＣＶＤを実施することにより、図５Ｃに示すようにＭｏＳｉＯＸ層６５ａが除去された凹部６０内にＲｕ膜６７の埋め込みを行うことができる。
【0052】
Ｒｕ膜６７の成膜が終了した後、第２の搬送機構１４１、受け渡し部１７、第１の搬送機構１３１を介してウエハＷをロードロック室１２に搬送する。次いで、ロードロック室１２内の雰囲気を大気圧雰囲気に切り替えた後、大気搬送機構１１１により処理後のウエハＷをキャリアＣに戻す。搬出されたウエハＷは、外部のＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置にて研磨処理される。この処理により、上面側が除去され、図４Ｆに示すように凹部６０にＲｕ配線６７ａが埋め込まれたウエハＷを得ることができる。
【0053】
上述の実施形態によれば、基板の凹部６０内に形成された金属シリサイド層（ＭｏＳｉ層６４）の表面の酸化膜（ＭｏＳｉＯＸ層６５ａ）を除去することができる。この結果、凹部６０にＲｕ膜６７（Ｒｕ配線６７ａ）が埋め込まれた後の配線抵抗の増大を抑えることができる。特に、第１、第２の基板搬送室１３、１４を介して処理モジュール１５１～１５４間でのウエハＷの搬送が行われる基板処理装置１では、大気への暴露を避けつつ基板処理を実施することが可能となり、不要な自然酸化膜の形成を抑制することができる。
【0054】
＜第２実施形態＞
次いで、第２実施形態に係る基板処理装置１ａの構成及び作用について、図５、図６を参照しながら説明する。なお、図５、図７に示す基板処理装置１ａ、１ｂにおいては、図１を用いて説明した基板処理装置１と共通の構成要素に対しては、当該図に示したものと同じ符号を付してある。
次いで、第２実施形態に係る基板処理装置１ａの構成及び作用について、図５、図６を参照しながら説明する。なお、図５、図７に示す基板処理装置１ａ、１ｂにおいては、図１を用いて説明した基板処理装置１と共通の構成要素に対しては、当該図に示したものと同じ符号を付してある。
【0055】
第２実施形態に係る基板処理装置１ａは、ハロゲン化金属であるＷＣｌ５ガスを用いて金属酸化物分であるＭｏＯＸ層６５ｂの除去が行われる際に、既述の（１）式と異なる反応も進行する問題に対応した構成となっている。後述するように、当該反応においては、ＭｏＯＸ層６５ｂに代わってＷＣｌ５ガスに含まれるタングステン（Ｗ）（以下、第２の実施形態において「第１金属」とも呼ぶ）の酸化物が形成される。このＷの酸化物が凹部６０内に残留すると、Ｒｕを埋め込んだ後の配線抵抗の増大の原因となってしまうため、Ｗの酸化物の除去が必要となる場合がある。
【0056】
そこでＷの酸化物の除去の必要性に対応して、本実施形態の基板処理装置１ａでは、Ｗよりも酸化されやすい金属である、例えばチタン（Ｔｉ）（以下、第２の実施形態において「第２金属」とも呼ぶ）の成膜を行う。この結果、ＴｉによりＷの酸化物が還元され、ＭｏＯＸ層６５ｂに代わって形成されたＴｉの酸化物をエッチングガスにより除去する構成となっている。
【0057】
上記の観点で、基板処理装置１ａは、ＷＣｌ５ガスを用いてＭｏＯＸ層６５ｂの除去のみを実施するプリクリーニングモジュール１５６と、Ｗの酸化物を還元するためのＴｉの成膜と、その酸化物の除去を行う還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５と、コンタクト用のＴｉ層６６のみの成膜を行うＴｉ成膜モジュール１５３ａとを備える。
【0058】
個別の図示は省略するが、プリクリーニングモジュール１５６、還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５、Ｔｉ成膜モジュール１５３ａについても、各々、処理容器２１０と載置台２２とを備える点は、図２を用いて説明したＴｉ成膜モジュール１５３と同様である。
プリクリーニングモジュール１５６は、図２に記載のハロゲン化金属ガス供給部（ＷＣｌ５ガス供給管５１、ＷＣｌ５ガス供給源５１０流量調節部Ｍ５１、バルブＶ５１）のみを備え、Ｔｉ層６６の成膜用のＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガスを供給する構成は備えていない。また、処理容器２１０に供給されたガスをプラズマ化する高周波電源２３４や、イオン引き込み用の高周波電源２２３なども備えていない。プリクリーニングモジュール１５６は、第２実施形態の第２処理モジュールに相当する。
プリクリーニングモジュール１５６は、図２に記載のハロゲン化金属ガス供給部（ＷＣｌ５ガス供給管５１、ＷＣｌ５ガス供給源５１０流量調節部Ｍ５１、バルブＶ５１）のみを備え、Ｔｉ層６６の成膜用のＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガスを供給する構成は備えていない。また、処理容器２１０に供給されたガスをプラズマ化する高周波電源２３４や、イオン引き込み用の高周波電源２２３なども備えていない。プリクリーニングモジュール１５６は、第２実施形態の第２処理モジュールに相当する。
【0059】
還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５は、図２に示すＴｉ成膜モジュール１５３とほぼ同様に構成され、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスである成膜ガスを供給するための成膜ガス供給部を備えている。一方、還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５は、ＷＣｌ５ガスを供給する供給部に替えて、Ｔｉの酸化物を除去するためのエッチングガスを供給するエッチングガス供給部を備える点がＴｉ成膜モジュール１５３と相違する。本例の還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５では、エッチングガス塩素（Ｃｌ２）ガスを用いる。例えばエッチングガス供給部は、Ｃｌ２ガスの供給源や流量調節部などにより構成される（いずれも不図示）。
【0060】
Ｔｉ成膜モジュール１５３ａは、図２に示すＴｉ成膜モジュール１５３とほぼ同様に構成され、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスの混合ガスである成膜ガスを供給するための成膜ガス供給部を備えている。一方、Ｔｉ成膜モジュール１５３ａは、ＷＣｌ５ガスを供給するハロゲン化金属ガス供給部を備えていない点がＴｉ成膜モジュール１５３と相違する。Ｔｉ成膜モジュール１５３ａは、本実施形態の第３処理モジュールに相当する。
【0061】
図５に示す基板処理装置１ａにおいては、第１の基板搬送室１３に対し、ＣＯＲモジュール１５１とＰＨＴモジュール１５２とが１基ずつ接続されている点は、第１実施形態の基板処理装置１と同様である。一方、第２実施形態の基板処理装置１ａにおいては、２基のＴｉ成膜モジュール１５３に代えて、プリクリーニングモジュール１５６と還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５とが１基ずつ接続されている点は第１実施形態の基板処理装置１とは異なる。また、第２の基板搬送室１４に対し、Ｔｉ成膜モジュール１５３ａが１基接続され、Ｒｕ成膜モジュール１５４は３基となっている。
【0062】
【0063】
処理対象のウエハＷに対し、ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２を用いてＣＯＲ処理、ＰＨＴ処理を実施する（図６の処理Ｐ１１）。しかる後、ウエハＷをプリクリーニングモジュール１５６に搬入してＷＣｌ５ガスを供給し、ＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行う（図６の処理Ｐ１２Ａ、金属酸化物分を除去する工程）。
【0064】
この際、図４Ｂに示すように、ＷＣｌ５ガスがウエハＷに到達すると、既述の（１）式の反応と並行して下記（３）式に示す反応も進行する。
ＭｏＯ３（ｓ）＋ＷＣｌ５（ｇ）→ＷＯ３（ｓ）＋２ＭｏＣｌ５（ｇ） …（３）
ＭｏＯ３（ｓ）＋ＷＣｌ５（ｇ）→ＷＯ３（ｓ）＋２ＭｏＣｌ５（ｇ） …（３）
【0065】
ここで、（１）式の反応にてＭｏＯＸ層６５ｂとＷＣｌ５ガスとが反応する際のギブスの自由エネルギーは、絶対温度６７３Ｋにおいて－２４１ｋＪ／ｍｏｌである。一方、（３）式の反応におけるギブスの自由エネルギーは、同じ温度条件下で－１２６ｋＪ／ｍｏｌである。従って、（１）式も（３）式もギブスの自由エネルギーが負であり、どちらも反応が進行する。
【0066】
（３）式の反応により、ＭｏＯＸ層６５ｂが除去される一方、ウエハＷの表面には第１金属であるＷの酸化物（ＷＯ３）が形成される。そこで第２実施形態の基板処理装置１ａでは、当該ウエハＷを還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５に搬入し、成膜ガスを供給して第２金属である還元用のＴｉを成膜する（図６の処理Ｐ１２Ｂ）。還元用のＴｉの成膜により、ＴｉとＷＯ３とが接触すると、下記（４）式の反応が進行し、ＷＯ３が還元されてＷとなる（第１金属の酸化物を還元する工程）。
ＷＯ３（ｓ）＋３Ｔｉ（ｓ）→ Ｗ＋３ＴｉＯ …（４）
ＷＯ３（ｓ）＋３Ｔｉ（ｓ）→ Ｗ＋３ＴｉＯ …（４）
【0067】
しかる後、成膜ガスの供給を停止し、処理容器２１０内に供給するガスをＣｌ２ガスに切り替える。この結果、下記（５）式に示す反応が進行し、ＴｉＯが除去される（図６の処理Ｐ１２Ｃ、第２金属の酸化物を除去する工程）。
ＴｉＯ（ｓ）＋Ｃｌ２（ｇ）→ＴｉＯＣｌ２（ｇ） …（５）
ＴｉＯ（ｓ）＋Ｃｌ２（ｇ）→ＴｉＯＣｌ２（ｇ） …（５）
【0068】
上記の処理により、ウエハＷの表面には金属タングステン（Ｗ）が残留する。また、ＷＯ３と接触しなかったＴｉについても、エッチングされずにそのままウエハＷの表面に残存する。当該Ｔｉのうち、凹部６０内に形成されているものは、後段のＴｉ成膜モジュール１５３ａにて形成されるＴｉと一体となりＴｉ層６６を構成する。また、ＳｉＯ層６２の表面に形成されたＴｉは、Ｒｕ膜６７の形成後、ＣＭＰ処理により研磨除去される。
【0069】
なお既述のように、Ｗの酸化物（ＷＯ３）が形成される（３）式の反応と並行して（１）式の反応が進行する。この結果、ウエハＷの表面に固体のＷＣｌ２が残留することが好ましくない場合には、例えば還元用のＴｉの成膜前にＨ２ガスの供給を行い、（２）式の反応を進行させて塩素の除去を行ってもよい点は、第１実施形態に係る基板処理装置１と同様である。
【0070】
ＴｉＯの除去が完了するタイミングとなったら、ウエハＷをＴｉ成膜モジュール１５３ａに搬入し、成膜ガスを供給してコンタクト用の金属層であるＴｉ層６６の形成を行う（図６の処理Ｐ１３Ａ）。しかる後、Ｒｕ膜６７を成膜する処理や、処理後のウエハＷを搬出する動作については、既述の基板処理装置１を用いる場合と同様なので、再度の説明を省略する。
【0071】
ここで第２金属はチタン（Ｔｉ）に限定されるものではない。例えばタングステン（Ｗ）よりも酸化されやすい第２金属としてＭｏやＴａを成膜し、その後、ＭｏやＴａの酸化物を塩素ガスによりエッチングしてもよい。
【0072】
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係る基板処理装置１ｂの構成及び作用について、図５、図６を参照しながら説明する。
第３実施形態に係る基板処理装置１ｂは、ＣＯＲ処理にて生成された反応生成物を除去するＰＨＴ処理用のＰＨＴモジュール１５２が設けられていない。このため、プリクリーニングモジュール１５６にてＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行う際のウエハＷの加熱操作を利用し、反応生成物の除去を並行して行う構成となっている。
続いて、第３実施形態に係る基板処理装置１ｂの構成及び作用について、図５、図６を参照しながら説明する。
第３実施形態に係る基板処理装置１ｂは、ＣＯＲ処理にて生成された反応生成物を除去するＰＨＴ処理用のＰＨＴモジュール１５２が設けられていない。このため、プリクリーニングモジュール１５６にてＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行う際のウエハＷの加熱操作を利用し、反応生成物の除去を並行して行う構成となっている。
【0073】
図７に示す基板処理装置１ｂにおいては、第１の基板搬送室１３に対し、ＣＯＲモジュール１５１と、プリクリーニングモジュール１５６とが２基ずつ接続されている。従って、ＰＨＴモジュール１５２を備えていない点と、ＭｏＯＸ層６５ｂの除去のみを実施するプリクリーニングモジュール１５６を用いる点とにおいて第１実施形態に係る基板処理装置１と相違する。また、第２の基板搬送室１４に対しては、Ｔｉ成膜モジュール１５３ａが１基接続され、Ｒｕ成膜モジュール１５４は３基となっている。
【0074】
なお、図７の基板処理装置１ｂは、Ｔｉ成膜モジュール１５３における、既述の（１）式の反応の進行に対応した構成を例示している。Ｔｉ成膜モジュール１５３における（３）式の反応の進行に対応する場合には、例えば第１の基板搬送室１３に対し、ＣＯＲモジュール１５１、プリクリーニングモジュール１５６、還元用Ｔｉ成膜モジュール１５５を各々１基ずつ接続する構成としてもよい。
【0075】
【0076】
初めに処理対象のウエハＷに対し、ＣＯＲモジュール１５１を用いてＣＯＲ処理を実施する（図８のＰ１１Ａ）。しかる後、ウエハＷをプリクリーニングモジュール１５６に搬入してＷＣｌ５ガスを供給し、ＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行う。この際、ウエハＷが４００～８００℃の範囲内の温度（例えば４５０℃）に加熱されることにより、ＭｏＯＸ層６５ｂの除去と並行して、ＣＯＲ処理にて生成した反応生成物が昇華して除去される（図８の処理Ｐ１２Ｄ）。
【0077】
ここで、図８には、ＣＯＲモジュール１５１におけるＣＯＲ処理（シリコン酸化物分（ＳｉＯＸ）の除去）と、プリクリーニングモジュール１５６におけるＭｏＯＸ層６５ｂの除去とを複数回、繰り返す例を示してある。これらの処理を繰り返すことにより、ＭｏＳｉ層６４の表面のＭｏＳｉＯＸ層６５ａを確実に除去することができる。これらの処理の繰り返し回数は、２～１０回の範囲内で実施する場合を例示できる。
【0078】
特に、図７に示す第３実施形態に係る基板処理装置１ｂでは、ＰＨＴモジュール１５２の設置を省略し、ＣＯＲ処理の反応生成物の除去とＭｏＯＸ層６５ｂの除去とをプリクリーニングモジュール１５６内にて並行して実施する構成となっている。このため、３つの処理モジュール（ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２、Ｔｉ成膜モジュール１５３）を用いて処理を繰り返す場合と比較して、１サイクル当たりの処理時間を短縮することができる。
【0079】
また、図７に示す基板処理装置１ｂの例では、ＣＯＲモジュール１５１とＴｉ成膜モジュール１５３との組を２組設けることが可能となり、繰り返し処理を実施することに伴うトータル処理時間の過剰な長時間化を抑制することができる。
但し、ＣＯＲ処理とＷＣｌ５ガスによる処理とを複数回、繰り返す場合であっても、ＰＨＴモジュール１５２を用いたＰＨＴ処理の実施は排除されるものではない。ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２及びＴｉ成膜モジュール１５３を用いた処理を繰り返してもよい。
但し、ＣＯＲ処理とＷＣｌ５ガスによる処理とを複数回、繰り返す場合であっても、ＰＨＴモジュール１５２を用いたＰＨＴ処理の実施は排除されるものではない。ＣＯＲモジュール１５１、ＰＨＴモジュール１５２及びＴｉ成膜モジュール１５３を用いた処理を繰り返してもよい。
【0080】
こうして所定回数、双方の処理を繰り返し、ＭｏＳｉＯＸ層６５ａが除去されたら、Ｔｉ成膜モジュール１５３ａにてコンタクト用のＴｉ層６６の形成を行い、Ｒｕ成膜モジュール１５４にてＲｕ膜６７を成膜する。その後のウエハＷを搬出する動作については、既述の基板処理装置１を用いる場合と同様なので、再度の説明を省略する。
【0081】
＜バリエーション＞
以上に説明した各実施形態において、ＭｏＳｉ層６４の表面の金属酸化物分（ＭｏＯＸ層６５ｂ）を除去するために用いるハロゲン化金属ガスは、ＷＣｌ５ガスの例に限定されない。例えばＷＣｌ６ガスやＭｏＣｌ５ガスを用いてＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行ってもよい。
以上に説明した各実施形態において、ＭｏＳｉ層６４の表面の金属酸化物分（ＭｏＯＸ層６５ｂ）を除去するために用いるハロゲン化金属ガスは、ＷＣｌ５ガスの例に限定されない。例えばＷＣｌ６ガスやＭｏＣｌ５ガスを用いてＭｏＯＸ層６５ｂの除去を行ってもよい。
【0082】
また、シリコン含有層の構成は、図４Ａを用いて説明したＳｉＧｅ層６１の例に限らず、ゲルマニウムを含まない単独のシリコン層であってもよい。金属シリサイド層の構成についても、ＭｏＳｉ層６４の例の他、ＴｉＳｉ層やＷＳｉ層であってもよい。これらの金属シリサイドの表面に酸化膜が形成されている場合においても、ＣＯＲ処理とハロゲン化金属ガスによる処理との組み合わせにより、これらの酸化膜を除去することができる。
【0083】
また、ＣＯＲ処理（ＨＦガス及びＮＨ３ガス）によるシリコン酸化物分の除去と、ハロゲン化金属ガスによる金属酸化物分の除去において、必ずしもＣＯＲ処理から実施しなくてもよい。先にハロゲン化金属ガスによる処理を実施してからＣＯＲ処理を行ってもよい。
【0084】
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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【0085】
１、１ａ、１ｂ
基板処理装置
１５１ 酸化物除去（ＣＯＲ）モジュール
１５３ Ｔｉ成膜モジュール
２２ 載置台
２３ シャワーヘッド
基板処理装置
１５１ 酸化物除去（ＣＯＲ）モジュール
１５３ Ｔｉ成膜モジュール
２２ 載置台
２３ シャワーヘッド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】