(57)【要約】【課題】１つのチャンバで基板に形成された酸化物を除去する基板処理装置の制御方法、基板処理装置及びクラスタシステムを提供する。【解決手段】チャンバと、昇降ピンを有するステージと、前記ステージの上方に配置され、前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部を加熱する第１の加熱源と、前記ステージを昇降させるステージ昇降部と、前記昇降ピンを昇降させる昇降ピン昇降部と、を備える基板処理装置の制御方法であって、前記ステージに、酸化物を有する基板を支持させる工程と、前記ガス導入部から処理ガスを供給し、前記処理ガスにより前記酸化物をエッチングする工程と、前記昇降ピンで前記基板の位置を維持させるとともに、前記ステージを下降させる工程と、前記第１の加熱源により前記エッチングにより生成された反応生成物を昇華させる工程と、を有する、基板処理装置の制御方法。【選択図】図３
2020123672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
昇降ピンを有するステージと、
前記ステージの上方に配置され、前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部を加熱する第１の加熱源と、
前記ステージを昇降させるステージ昇降部と、
前記昇降ピンを昇降させる昇降ピン昇降部と、を備える基板処理装置の制御方法であって、
前記ステージに、酸化物を有する基板を支持させる工程と、
前記ガス導入部から処理ガスを供給し、前記処理ガスにより前記酸化物をエッチングする工程と、
前記昇降ピンで前記基板の位置を維持させるとともに、前記ステージを下降させる工程と、
前記第１の加熱源により前記エッチングにより生成された反応生成物を昇華させる工程と、を有する、
基板処理装置の制御方法。
【請求項２】
前記ステージの温度を調整する温度調整部を有し、
前記酸化物をエッチングする工程は、前記温度調整部で前記基板の温度を調整する、
請求項１に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項３】
前記チャンバを加熱する第２の加熱源を更に備え、
前記反応生成物を昇華させる工程は、前記第１の加熱源及び前記第２の加熱源により前記反応生成物を昇華させる、
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項４】
前記基板を支持させる工程の後、
前記ステージを前記ガス導入部に近接させる工程を有する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項５】
前記ステージを前記ガス導入部に近接させる工程は、
前記ガス導入部と前記基板との距離を３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とする、
請求項４に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項６】
前記各工程を同一の前記チャンバ内で行う、
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装置の制御方法。
【請求項７】
前記加熱源は、輻射熱により前記基板を加熱させる、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項８】
前記基板にカーボンを含むガスのプラズマによるプラズマエッチング処理を施す工程と、
前記プラズマエッチング処理により成膜された保護膜をアッシングする工程と、を更に有する、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項９】
前記各工程を同一の前記チャンバ内で行う、
請求項８に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項１０】
前記ステージの温度は６５℃より高い温度である、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項１１】
前記ステージを下降させる工程における下降させた前記ステージと前記基板との距離は、
前記エッチングする工程における前記ステージと前記ガス導入部との距離以上に離間している、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理装置の制御方法。
【請求項１２】
チャンバと、
昇降ピンを有するステージと、
前記ステージの上方に配置され、前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部を加熱する第１の加熱源と、
前記ステージを昇降させるステージ昇降部と、
前記昇降ピンを昇降させる昇降ピン昇降部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ステージに、酸化物を有する基板を支持させる工程と、
前記ガス導入部から処理ガスを供給し、前記処理ガスにより前記酸化物をエッチングする工程と、
前記昇降ピンで前記基板の位置を維持させるとともに、前記ステージを下降させる工程と、
前記第１の加熱源により前記エッチングにより生成された反応生成物を昇華させる工程と、を実行する、基板処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理装置と、
金属膜を成膜する金属膜成膜装置と、
前記基板処理装置と前記金属膜成膜装置とを接続する真空搬送室と、を備える、クラスタシステム。
【請求項１４】
前記基板処理装置による基板の処理と、前記金属膜成膜装置による前記基板に金属膜を成膜する処理とは、真空を破らずに実行させる、請求項１３に記載のクラスタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置の制御方法、基板処理装置及びクラスタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に形成された酸化物を除去する基板処理装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、アンモニアと三フッ化窒素ガスを用いて基板の酸化シリコンを除去し、基板を加熱された分配プレートに向かって上昇させることにより、基板表面上に残留するヘキサフルオロケイ酸アンモニウムの薄膜を昇華させる処理チャンバが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一の側面では、本開示は、１つのチャンバで基板に形成された酸化物を除去する基板処理装置の制御方法、基板処理装置及びクラスタシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、チャンバと、昇降ピンを有するステージと、前記ステージの上方に配置され、前記チャンバ内に処理ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部を加熱する第１の加熱源と、前記ステージを昇降させるステージ昇降部と、前記昇降ピンを昇降させる昇降ピン昇降部と、を備える基板処理装置の制御方法であって、前記ステージに、酸化物を有する基板を支持させる工程と、前記ガス導入部から処理ガスを供給し、前記処理ガスにより前記酸化物をエッチングする工程と、前記昇降ピンで前記基板の位置を維持させるとともに、前記ステージを下降させる工程と、前記第１の加熱源により前記エッチングにより生成された反応生成物を昇華させる工程と、を有する、基板処理装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一の側面によれば、１つのチャンバで基板に形成された酸化物を除去する基板処理装置の制御方法、基板処理装置及びクラスタシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るコンタクト形成システムの構成図。
【図２】第１実施形態に係る基板処理装置の断面模式図の一例。
【図３】第１実施形態に係る基板処理装置における動作の一例を示すフローチャート。
【図４】各工程における基板の状態を示す断面模式図。
【図５】各工程における基板処理装置の状態を示す断面模式図。
【図６】第２実施形態に係る基板処理装置の断面模式図の一例。
【図７】第２実施形態に係る基板処理装置における動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
≪第１実施形態≫
＜コンタクト形成システム＞
第１実施形態に係るコンタクト形成システム３００について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るコンタクト形成システム３００の構成図である。コンタクト形成システム３００は、ウェハ等の基板Ｗに酸化膜除去処理を行い、その後、酸化膜除去処理が施された基板Ｗに金属膜成膜処理を行うための装置である。
【００１１】
図１に示すように、コンタクト形成システム３００は、２つの酸化膜除去装置１００と、２つの金属膜成膜装置２００と、を有する。これらは、平面形状が七角形をなす真空搬送室３０１の４つの壁部にそれぞれゲートバルブＧを介して接続されている。真空搬送室３０１内は、真空ポンプにより排気されて所定の真空度に保持される。
【００１２】
酸化膜除去装置１００は、酸化膜除去処理を行う装置である。ここで、基板Ｗには、所定のパターンでトレンチ３（後述する図４（ａ）参照）が形成されている。また、トレンチ３の底部のシリコン部分の表面には、自然酸化膜４（後述する図４（ａ）参照）が形成されている。酸化膜除去処理では、基板Ｗのトレンチ３の底部のシリコン部分の表面に形成された自然酸化膜４を除去する。なお、酸化膜除去装置１００の詳細については、図２等を用いて後述する。
【００１３】
金属膜成膜装置２００は、金属膜成膜処理を行う装置である。金属膜成膜処理では、基板Ｗのトレンチ３の底部のシリコン部分にコンタクトメタルとなる金属膜（例えば、Ｔｉ膜、Ｔａ膜）を成膜して、コンタクトを形成する。金属膜成膜装置２００は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置等により構成される。
【００１４】
また、真空搬送室３０１の他の３つの壁部には、３つのロードロック室３０２がゲートバルブＧ１を介して接続されている。ロードロック室３０２を挟んで真空搬送室３０１の反対側には、大気搬送室３０３が設けられている。３つのロードロック室３０２は、ゲートバルブＧ２を介して大気搬送室３０３に接続されている。ロードロック室３０２は、大気搬送室３０３と真空搬送室３０１との間で基板Ｗを搬送する際に、大気圧と真空との間で圧力制御するものである。
【００１５】
大気搬送室３０３のロードロック室３０２取り付け壁部とは反対側の壁部には、基板Ｗを収容するキャリア（ＦＯＵＰ等）Ｃを取り付ける３つのキャリア取り付けポート３０５を有している。また、大気搬送室３０３の側壁には、基板Ｗのアライメントを行うアライメントチャンバ３０４が設けられている。大気搬送室３０３内には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。
【００１６】
真空搬送室３０１内には、搬送機構３０６が設けられている。搬送機構３０６は、酸化膜除去装置１００、金属膜成膜装置２００、ロードロック室３０２に対して基板Ｗを搬送する。搬送機構３０６は、独立に移動可能な２つの搬送アーム３０７ａ，３０７ｂを有していてもよい。
【００１７】
大気搬送室３０３内には、搬送機構３０８が設けられている。搬送機構３０８は、キャリアＣ、ロードロック室３０２、アライメントチャンバ３０４に対して基板Ｗを搬送するようになっている。
【００１８】
コンタクト形成システム３００は全体制御部３１０を有している。全体制御部３１０は、酸化膜除去装置１００および金属膜成膜装置２００の各構成部、真空搬送室３０１の排気機構や搬送機構３０６、ロードロック室３０２の排気機構やガス供給機構、大気搬送室３０３の搬送機構３０８の搬送機構３０８、ゲートバルブＧ、Ｇ１、Ｇ２の駆動系等を制御するＣＰＵ（コンピュータ）を有する主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置（記憶媒体）を有している。全体制御部３１０の主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、コンタクト形成システム３００に、所定の動作を実行させる。なお、全体制御部３１０は、後述する制御部４０（図２参照）のような各ユニットの制御部の上位の制御部であってもよい。
【００１９】
次に、以上のように構成されるコンタクト形成システム３００の動作について説明する。以下の処理動作は、全体制御部３１０における記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて実行される。
【００２０】
まず、全体制御部３１０は、搬送機構３０８により大気搬送室３０３に接続されたキャリアＣから基板Ｗを取り出して、大気搬送室３０３に搬送する。全体制御部３１０は、いずれかのロードロック室３０２のゲートバルブＧ２を開け、搬送機構３０８で保持された基板Ｗをそのロードロック室３０２に搬入する。搬送機構３０８の搬送アームが大気搬送室３０３へと退避した後、全体制御部３１０は、ゲートバルブＧ２を閉じ、ロードロック室３０２内を真空排気する。なお、基板ＷをキャリアＣから基板Ｗを取り出した後、ロードロック室３０２に搬入する前に、アライメントチャンバ３０４で基板Ｗのアライメントを行う。
【００２１】
ロードロック室３０２が所定の真空度になった時点で、全体制御部３１０は、ロードロック室３０２のゲートバルブＧ１を開け、搬送機構３０６によりロードロック室３０２から基板Ｗを取り出して真空搬送室３０１に搬送する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、ゲートバルブＧ１を閉じる。
【００２２】
全体制御部３１０は、いずれかの酸化膜除去装置１００のゲートバルブＧを開け、搬送機構３０６で保持された基板Ｗをその酸化膜除去装置１００に搬入する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、ゲートバルブＧを閉じ、その酸化膜除去装置１００により、酸化膜除去処理を行う。
【００２３】
酸化膜除去処理が終了後、全体制御部３１０は、酸化膜除去装置１００のゲートバルブＧを開け、搬送機構３０６により酸化膜除去装置１００から基板Ｗを取り出して真空搬送室３０１に搬送する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、酸化膜除去装置１００のゲートバルブＧを閉じる。
【００２４】
全体制御部３１０は、いずれかの金属膜成膜装置２００のゲートバルブＧを開け、搬送機構３０６で保持された基板Ｗをその金属膜成膜装置２００に搬入する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、ゲートバルブＧを閉じ、その金属膜成膜装置２００により、金属膜成膜処理を行う。金属膜成膜処理では、コンタクトメタルとなる金属膜（例えば、Ｔｉ膜、Ｔａ膜等）の成膜を行う。この際に、金属膜はトレンチ３の底部のシリコンと反応し、金属シリケート（例えば、ＴｉＳｉ）からなるコンタクトが形成される。
【００２５】
金属膜成膜処理が終了後、全体制御部３１０は、金属膜成膜装置２００のゲートバルブＧを開け、搬送機構３０６により酸化膜除去装置１００から基板Ｗを取り出して真空搬送室３０１に搬送する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、金属膜成膜装置２００のゲートバルブＧを閉じる。
【００２６】
全体制御部３１０は、いずれかのロードロック室３０２のゲートバルブＧ１を開け、搬送機構３０６で保持された基板Ｗをそのロードロック室３０２に搬入する。搬送機構３０６の搬送アームが真空搬送室３０１へと退避した後、全体制御部３１０は、ゲートバルブＧ１を閉じ、ロードロック室３０２内を大気雰囲気に戻す。
【００２７】
ロードロック室３０２が所定の大気雰囲気になった時点で、全体制御部３１０は、ロードロック室３０２のゲートバルブＧ２を開け、搬送機構３０８によりロードロック室３０２から基板Ｗを取り出して大気搬送室３０３に搬送する。搬送機構３０８の搬送アームが大気搬送室３０３へと退避した後、全体制御部３１０は、ロードロック室３０２のゲートバルブＧ２を閉じる。また、全体制御部３１０は、搬送機構３０８で保持された基板ＷをキャリアＣに戻す。
【００２８】
以上のような処理を、複数の基板Ｗについて同時並行的に行って、所定枚数の基板Ｗのコンタクト形成処理が完了する。
【００２９】
このように、第１実施形態に係るコンタクト形成システム３００によれば、酸化膜除去装置１００で基板Ｗに酸化膜除去処理を施した後、真空雰囲気を維持したまま（真空を破らずに）酸化膜除去装置１００から金属膜成膜装置２００へと搬送し、金属膜成膜装置２００で酸化膜除去処理が施された基板Ｗに金属膜成膜処理を施すことができる。これにより、基板Ｗに低抵抗のコンタクトを形成することができる。
【００３０】
なお、図１に示すコンタクト形成システム３００は、例示構成であって、図１に示す構成に限られるものではない。例えば、真空搬送室３０１は平面形状が七角形ではなく、例えば、多角形であって、処理装置（酸化膜除去装置１００、金属膜成膜装置２００）が左右対称に配置されたコンタクト形成システムであってもよい。
【００３１】
＜酸化膜除去装置１００＞
次に、第１実施形態に係る酸化膜除去装置（基板処理装置）１００の構造の一例について、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る酸化膜除去装置１００の断面模式図の一例である。図２に示す酸化膜除去装置１００は、金属膜成膜装置２００によって基板Ｗのトレンチ３（後述する図４（ａ）参照）の底部のシリコン部分にコンタクトメタルを成膜してコンタクトを形成する前に、シリコン部分の表面に形成された自然酸化膜４（後述する図４（ａ）参照）を除去する装置である。また、酸化膜除去装置１００は、１つのチャンバ１０で、プラズマ処理により自然酸化膜４を除去するための異方性エッチング処理と、該異方性エッチング処理の際に成膜された保護膜を除去するためのアッシング処理と、自然酸化膜４を除去するためのＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理と、該ＣＯＲ処理により発生した反応生成物６を除去するためのＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理と、を行う。
【００３２】
ここで、ＣＯＲ処理とは、チャンバ１０内に処理ガスを供給し、基板Ｗに形成された酸化シリコン（自然酸化膜４）をプラズマを使用せずに化学的に等方性エッチングする工程である。例えば、処理ガスとして、フッ化水素ガス（ＨＦ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）を供給する。これにより、酸化シリコンが、フッ化水素ガス、アンモニアガスと反応することにより、反応生成物として、アンモニウムフルオロシリケート（（ＮＨ４）ＳｉＦ６）：ＡＦＳが生成される。なお、ＣＯＲ処理の反応生成物は、基板Ｗ上に堆積する。
【００３３】
ＰＨＴ処理とは、基板Ｗを加熱することにより、基板Ｗ上の反応生成物を昇華させ、除去する。
【００３４】
酸化膜除去装置１００は、チャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供する。チャンバ１０の側壁には、通路１０ｐが形成されている。基板Ｗは通路１０ｐを通して内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送される。通路１０ｐは、チャンバ１０の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１０ｇにより開閉される。チャンバ１０には、チャンバ１０の側壁を加熱するヒータ１０ｈ１が設けられている。
【００３５】
ガス供給部１１は、ガス供給源、流量調整弁、開閉弁等を有し、処理工程に応じて供給するガスを切り替えることができる。ガス供給部１１は、ガス供給管１２を備えたチャンバ１０を介して、ガス導入機構１３にガスを供給する。ガス供給部１１から供給されたガスは、ガス導入機構１３から内部空間１０ｓへ供給される。
【００３６】
チャンバ１０の下方の側壁には、排気管１４を介して、開閉弁、真空ポンプ等を含む排気部１５が接続される。
【００３７】
ステージ２０は、円板状の板部２０ａと、板部２０ａから下方に延びる軸部２０ｂと、を有している。ステージ２０の軸部２０ｂは、チャンバ１０の底部を貫通する。ステージ２０の軸部２０ｂの下端部は、チャンバ１０の下方に配置された昇降板２１を介して、昇降機構２２に支持される。チャンバ１０の底部と昇降板２１との間には、ベローズ２３が設けられており、昇降板２１の上下動によってもチャンバ１０内の気密性は保たれる。昇降機構２２は、昇降板２１を昇降させることにより、ステージ２０を昇降することができる。
【００３８】
ステージ２０の板部２０ａの上面には、下部電極５０が設けられている。下部電極５０の上面には、静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４の上面に基板Ｗが載置される。静電チャック２４は、本体及び電極を有する。静電チャック２４の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック２４の電極は、膜状の電極であり、静電チャック２４の本体内に設けられている。静電チャック２４の電極は、スイッチ２６を介して直流電源２５に接続されている。静電チャック２４の電極に直流電源２５からの電圧が印加されると、静電チャック２４と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Ｗが静電チャック２４に保持される。下部電極５０は、整合器５２を介して第１の高周波電源５１が接続される。第１の高周波電源５１は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。
【００３９】
板部２０ａの内部に冷媒流路２０ｃが形成され、軸部２０ｂの内部に冷媒流路２０ｄ，２０ｅが形成されている。冷媒流路２０ｃは、一方の端部が冷媒流路２０ｄに接続され、他方の端部が冷媒流路２０ｅに接続されている。冷媒流路２０ｄ，２０ｅは、冷媒ユニット２７に接続されている。冷媒ユニット２７は、例えばチラーユニットである。冷媒ユニット２７は、冷媒の温度が制御可能とされており、所定の温度の冷媒を冷媒流路２０ｄに供給する。冷媒流路２０ｃには、冷媒ユニット２７から冷媒流路２０ｄを介して冷媒が供給される。冷媒流路２０ｃに供給された冷媒は、冷媒流路２０ｅを介して冷媒ユニット２７に戻る。ステージ２０は、冷媒流路２０ｃの中に冷媒、例えば、冷却水等を循環させることによって、温度調整が可能とされている。また、ステージ２０は、ヒータ（図示せず）を有していてもよい。このように、冷媒ユニット２７、冷媒流路２０ｃ〜２０ｅは、ステージ２０の温調部を構成する。酸化膜除去装置１００では、ステージ２０の温調部により静電チャック２４に保持された基板Ｗの温度が調整される。
【００４０】
昇降ピン２８は、基板Ｗの下面から支持して、静電チャック２４の載置面から基板Ｗを持ち上げる。昇降ピン２８は、ステージ２０及び静電チャック２４に設けられた貫通穴に配置されている。昇降ピン２８の下方には、当接部材３０が配置されている。
【００４１】
当接部材３０は、昇降ピン２８と当接する当接部３０ａと、当接部３０ａから下方に延びる軸部３０ｂと、を有している。当接部材３０の軸部３０ｂは、チャンバ１０の底部を貫通する。当接部材３０の下端部は、チャンバ１０の下方に配置された昇降板３１を介して、昇降機構３２に支持される。チャンバ１０の底部と昇降板３１との間には、ベローズ３３が設けられており、昇降板３１の上下動によってもチャンバ１０内の気密性は保たれる。昇降機構３２は、昇降板３１を昇降させることにより、当接部材３０を昇降することができる。昇降ピン２８の下端部が当接部材３０の上面と当接することにより、昇降ピン２８の上端部が基板Ｗの下面から支持することができる。
【００４２】
また、ステージ２０の上方には、上部電極５５が設けられている。上部電極５５は、整合器５７を介して第２の高周波電源５６が接続される。第２の高周波電源５６は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。上部電極５５は、絶縁部材６０を介して、チャンバ本体１０Ａの上部に支持されている。上部電極５５は、支持体５８及び天板５９を有する。支持体５８及び天板５９には、供給管１２と接続されるガス拡散室、ガス拡散室から下方に延びる複数のガス導入孔が形成され、ガス導入機構１３を構成する。
【００４３】
また、支持体５８には、ガス導入機構１３を加熱するヒータ１０ｈ２が設けられている。
【００４４】
制御部４０は、ゲートバルブ１０ｇ、ヒータ１０ｈ１，１０ｈ２、ガス供給部１１、排気部１５、ステージ２０の昇降機構２２、静電チャック２４のスイッチ２６、冷媒ユニット２７、当接部材３０の昇降機構３２、第１の高周波電源５１、第２の高周波電源５６等を制御することにより、酸化膜除去装置１００の動作を制御する。
【００４５】
＜酸化膜除去装置１００の動作＞
次に、図３から図５を用いて、第１実施形態に係る酸化膜除去装置１００の動作について説明する。図３は、第１実施形態に係る酸化膜除去装置１００における動作の一例を示すフローチャートである。図４は、各工程における基板Ｗの状態を示す断面模式図である。図５は、各工程における酸化膜除去装置１００の状態を示す断面模式図である。
【００４６】
まず、図４（ａ）に示すように、シリコン基体１に絶縁膜２が形成され、絶縁膜２に所定パターンとしてトレンチ３が形成された基板Ｗを準備する。トレンチ３の底部のシリコン部分には、自然酸化膜４が形成されている。なお、絶縁膜２は、主にＳｉＯ２膜で構成されているが、一部がＳｉＮ膜であってもよい。基板Ｗは、例えば、大気雰囲気のキャリアＣに収容される。基板Ｗは、搬送機構３０６，３０８により、キャリアＣから大気搬送室３０３、ロードロック室３０２、真空搬送室３０１を通り、酸化膜除去装置１００へと搬送される。
【００４７】
ステップＳ１０１において、制御部４０は、基板Ｗを静電チャック２４の載置面に載置する。具体的には、制御部４０は、昇降機構２２を制御して、ステージ２０を基板Ｗの受け取り位置へと移動させる。制御部４０は、ゲートバルブ１０ｇを開く。搬送機構３０６（図１参照）によって、チャンバ１０の内部空間１０ｓに基板Ｗが搬入される。制御部４０は、昇降機構３２を制御して、昇降ピン２８を上昇させる。これにより、基板Ｗが昇降ピン２８により支持される。搬送機構３０６が通路１０ｐから退避すると、制御部４０は、ゲートバルブ１０ｇを閉じる。制御部４０は、昇降機構３２を制御して、昇降ピン２８を下降させる。これにより、基板Ｗが静電チャック２４の載置面に載置される。なお、制御部４０は、昇降機構２２を制御して、ステージ２０を上昇させることにより、基板Ｗを静電チャック２４の載置面に載置してもよい。制御部４０は、スイッチ２６を導通させる。これにより、基板Ｗが静電チャック２４の載置面に保持される。
【００４８】
ステップＳ１０２において、制御部４０は、異方性エッチング処理（第１の酸化膜除去処理）を実行する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、カーボンを含むガス（例えば、ＣｘＦｙ系ガス）のプラズマによるイオン性の異方性エッチングでトレンチ３の底部の自然酸化膜４を除去する。この工程は、イオンの直進性を利用した異方性エッチングであり、第１の高周波電源５１及び第２の高周波電源５６を用いて、ガス供給部１１から供給されたガスからプラズマを発生させ、イオンを基板Ｗに引き込むことによりエッチングを施す。
【００４９】
なお、カーボンを含むガスとしては、ＣＦ４やＣ４Ｆ８等のフッ化炭素系（ＣｘＦｙ系）ガスを好適に用いることができる。また、ＣＨ２Ｆ２等のフッ素化炭化水素系（ＣｘＨｙＦｚ系）ガスも用いることができる。また、これらに加えてＡｒガス等の希ガス、およびＮ２ガスのような不活性ガス、さらには微量のＯ２ガスを含んでいてもよい。これらのガスを用いることにより、異方性エッチングの際に、トレンチ３の側壁にはカーボン系の保護膜（図示せず）が成膜されるため、側壁のエッチング進行を抑制しつつ自然酸化膜４をエッチングすることができる。これにより、ＣＤロスを抑制しつつトレンチ３の底部の自然酸化膜４の大部分を除去することができる。
【００５０】
ステップＳ１０３において、制御部４０は、アッシング処理を実行する。ここでは、異方性エッチング処理の際に成膜されたカーボン系の保護膜（図示せず）をアッシング処理により除去する。
【００５１】
ステップＳ１０４において、制御部４０は、ステージ２０を所定の位置へと移動させる。ここでは、ステージ２０の位置を、異方性エッチング処理及びアッシング処理の際のステージの位置よりも、ガス導入機構１３に近接させる。ステップＳ１０４における基板Ｗ、ステージ２０、昇降ピン２８、当接部材３０の位置を図５（ａ）に示す。具体的には、制御部４０は、昇降機構２２を制御して、ステージ２０を所定の位置へと移動させる。ここで、所定の位置とは、ガス導入機構１３と基板Ｗとを近接させる位置であり、例えば、ガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘが３ｍｍ〜１０ｍｍとなるように近接させる。
【００５２】
ステップＳ１０５において、制御部４０は、ケミカルエッチングの一例であるＣＯＲ処理（第２の酸化膜除去処理）を実行する。ここで、ステップＳ１０２及びＳ１０３により、基板Ｗの自然酸化膜４の大部分は除去される。しかし、例えばフィンＦＥＴのトレンチのような複雑な形状を有するトレンチ３の底部の自然酸化膜４は、イオンの直進性を用いる異方性エッチング処理だけでは十分に除去できない。このため、異方性エッチング処理（第１の酸化膜除去処理）の後、トレンチ３の底部に存在する自然酸化膜４の残部をケミカルエッチング（第２の酸化膜除去処理）により除去する。ケミカルエッチングは、プラズマを使用しない反応性ガスによるエッチングであり、等方的なエッチングである。このため、複雑な形状を有するトレンチ３の底部の自然酸化膜４を除去することができる。ケミカルエッチングとしては、ケミカルガスとしてＮＨ３ガスとＨＦガスを用いるＣＯＲ処理が好適である。
【００５３】
具体的には、制御部４０は、排気部１５を制御して、内部空間１０ｓの圧力を大気圧よりも低圧状態（例えば、１Ｔｏｒｒ以下）とする。また、制御部４０は、ガス供給部１１を制御して、ガス導入機構１３から内部空間１０ｓにケミカルガスとしてＮＨ３ガスとＨＦガスを供給する。また、希釈ガスとしてＡｒガスやＮ２ガス等の不活性ガスを加えてもよい。なお、基板Ｗ、ステージ２０、昇降ピン２８、当接部材３０の位置は、を図５（ａ）に示すステップＳ１０４の位置と同様である。
【００５４】
なお、ＣＯＲ処理のようなケミカルエッチングは、等方性エッチングであるため、トレンチ３の側壁もエッチングされてＣＤロスが生じる懸念があるが、ステップＳ１０５ではトレンチ３の底部にわずかに残った自然酸化膜４を除去するだけであるから短時間の処理でよく、実際にはほとんどＣＤロスは生じない。
【００５５】
図４（ｃ）に示すように、ＣＯＲ処理後、絶縁膜２の上面およびトレンチ３の底部にＮＨ３ガスおよびＨＦガスとの反応により主にフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６；ＡＦＳ）からなる反応生成物６が形成される。
【００５６】
ここで、ＣＯＲ処理により生成された反応生成物６がチャンバ１０の側壁やガス導入機構１３に付着することを防止するため、ヒータ１０ｈ１，１０ｈ２によって、チャンバ１０の側壁やガス導入機構１３は加熱（例えば、約１００℃程度）されている。
【００５７】
また、基板Ｗはステージ２０の静電チャック２４で保持されている。このため、基板Ｗの温度は、ステージ２０の温調部（冷媒ユニット２７等）に支配され、所定の目標温度（例えば、約２０〜９０℃程度）となるように制御される。なお、基板Ｗの形状へのダメージの観点から、基板Ｗの温度は、常温近傍であってもよい。また、トレンチ３の穴底の反応生成物６を効率よく除去し、スループットを改善する観点から、基板Ｗの温度は、例えば、６５℃より高い温度であってもよい。
【００５８】
基板Ｗに形成された酸化シリコンは、処理ガス（フッ化水素ガス、アンモニアガス）と反応することにより、反応生成物としてアンモニウムフルオロシリケートが生成される。なお、アンモニウムフルオロシリケートの昇華温度は約１００℃であり、反応生成物は基板Ｗ上に堆積する。
【００５９】
ステップＳ１０６において、制御部４０は、基板Ｗの位置を維持したまま（すなわち、ガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘを維持したまま）、ステージ２０を下降させる。ステップＳ１０４における基板Ｗ、ステージ２０、昇降ピン２８、当接部材３０の位置を図５（ｂ）に示す。具体的には、制御部４０は、当接部材３０の昇降機構３２を制御して、当接部材３０の上面が昇降ピン２８の下端部と当接させるとともに、昇降ピン２８の上端部が基板Ｗの下面と当接させる（換言すれば、昇降ピン２８によりガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘを維持する）。また、制御部４０は、スイッチ２６を切断させる。これにより、静電チャック２４による基板Ｗの保持が解除される。また、制御部４０は、ステージ２０の昇降機構２２を制御して、ステージ２０を下降させる。下降したステージ２０（静電チャック２４）の上面と基板Ｗの下面のとの距離：Ｙは、例えば、ガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘ以上の距離をとることができる。
【００６０】
ステップＳ１０７において、制御部４０は、ＰＨＴ処理を実行する。ＰＨＴ処理は、ステップＳ１０５のＣＯＲ処理で生成された反応生成物６を昇華させて除去する処理である。具体的には、窒素雰囲気で、反応生成物６が昇華する温度で特定の時間処理して、反応生成物６を昇華させて基板Ｗから除去する。
【００６１】
具体的には、制御部４０は、排気部１５を制御して、内部空間１０ｓの圧力を所定の圧力（例えば、１０Ｔｏｒｒ以下）とする。また、制御部４０は、ガス供給部１１を制御して、ガス導入機構１３から内部空間１０ｓに窒素ガスを供給する。なお、基板Ｗ、ステージ２０、昇降ピン２８、当接部材３０の位置は、図５（ｂ）に示すステップＳ１０４の位置と同様である。
【００６２】
ここで、基板Ｗとステージ２０は離間している。また、チャンバ１０の側壁やガス導入機構１３は、ヒータ１０ｈ１，１０ｈ２によって加熱されている。このため、基板Ｗは、窒素ガスを介して、チャンバ１０の側壁やガス導入機構１３の熱が伝熱し、加熱される。これにより、基板Ｗに堆積した反応生成物が昇華する。昇華した反応生成物は、窒素ガスとともに、排気部１５によって内部空間１０ｓの外へと排出される。
【００６３】
ステップＳ１０８において、制御部４０は、基板Ｗをチャンバ１０から排出する。例えば、制御部４０は、ゲートバルブ１０ｇを開く。搬送機構３０６をチャンバ１０内に挿入する。制御部４０は、昇降機構３２を制御して、昇降ピン２８を下降させる。これにより、基板Ｗが昇降ピン２８から搬送機構３０６に受け渡される。基板Ｗを保持した搬送機構３０６が通路１０ｐから退避すると、制御部４０は、ゲートバルブ１０ｇを閉じる。
【００６４】
以上、第１実施形態に係る酸化膜除去装置１００によれば、１つのチャンバ１０で、基板Ｗに形成された自然酸化膜４を除去するための異方性エッチング処理、アッシング処理、ＣＯＲ処理（等方性エッチング処理）及びＰＨＴ処理を行うことができる。
【００６５】
また、ＣＯＲ処理においては、図５（ａ）に示すように、基板Ｗはステージ２０の温調部によって所定の目標温度（例えば、３０℃）に温調されている。このため、酸化シリコンのエッチングを促進させ、反応生成物の生成を良好に行うことができる。
【００６６】
また、ＰＨＴ処理においては、図５（ｂ）に示すように、ステージ２０のみを下降させて、基板Ｗからステージ２０を離間させることにより、基板Ｗをガス導入機構１３から所定の位置に維持させつつ、ガス導入機構１３やチャンバ１０の側壁を熱源として基板Ｗを反応生成物の昇華温度以上に加熱することができる。
【００６７】
なお、ステップＳ１０４において、ステージ２０をガス導入機構１３に近接させるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、ヒータ１０ｈ１，１０ｈ２によるチャンバ１０の側面及びガス導入機構１３の加熱温度が１５０℃以上となるようにすることにより、輻射熱で基板Ｗを加熱してもよい。この場合、ステップＳ１０４はスキップし、ステップＳ１０５に進んでもよい。
【００６８】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るコンタクト形成システム３００について説明する。第２実施形態に係るコンタクト形成システム３００は、第１実施形態に係るコンタクト形成システム３００と比較して、酸化膜除去装置１００の構成が異なっている。また、キャリアＣに収容される基板Ｗの状態が異なっている。
【００６９】
＜酸化膜除去装置１００Ａ＞
第２実施形態に係る酸化膜除去装置１００Ａの構造の一例について、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係る酸化膜除去装置１００Ａの断面模式図の一例である。図６に示す酸化膜除去装置１００Ａは、金属膜成膜装置２００によって基板Ｗのトレンチ３の底部のシリコン部分にコンタクトメタルを成膜してコンタクトを形成する前に、シリコン部分の表面に形成された自然酸化膜４を除去する装置である。また、酸化膜除去装置１００は、１つのチャンバ１０で、自然酸化膜４を除去するためのＣＯＲ処理と、該ＣＯＲ処理により発生した反応生成物６を除去するためのＰＨＴ処理と、を行う。
【００７０】
酸化膜除去装置１００Ａは、チャンバ１０Ａを備える。チャンバ１０Ａには、チャンバ１０Ａの側壁を加熱するヒータ１０ｈ１及びチャンバ１０Ａの上部の加熱を介してガス導入機構１３を加熱するヒータ１０ｈ３が設けられている。
【００７１】
また、酸化膜除去装置１００Ａは、プラズマ処理を行わないため、下部電極５０、第１の高周波電源５１、整合器５２、上部電極５５、第２の高周波電源５６、整合器５７、支持体５８、天板５９、絶縁部材６０等を備えていない。
【００７２】
＜酸化膜除去装置１００Ａの動作＞
次に、図７を用いて、第２実施形態に係る酸化膜除去装置１００Ａの動作について説明する。図７は、第２実施形態に係る酸化膜除去装置１００Ａにおける動作の一例を示すフローチャートである。
【００７３】
まず、図４（ｂ）に示すように、異方性エッチング処理及びアッシング処理が施された基板Ｗを準備する。基板Ｗは、例えば、大気雰囲気のキャリアＣに収容される。基板Ｗは、搬送機構３０６，３０８により、キャリアＣから大気搬送室３０３、ロードロック室３０２、真空搬送室３０１を通り、酸化膜除去装置１００Ａへと搬送される。
【００７４】
ステップＳ２０１において、制御部４０は、基板Ｗを静電チャック２４の載置面に載置する。具体的な動作は、図３のステップＳ１０１と同様であり、重複する説明を省略する。
【００７５】
ステップＳ２０２において、制御部４０は、ステージ２０を所定の位置へと移動させる。ここで、所定の位置とは、図５（ａ）に示すステップＳ１０４の状態と同様に、ガス導入機構１３と基板Ｗとを近接させる位置であり、例えば、ガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘが３ｍｍ〜１０ｍｍとなるように近接させる。
【００７６】
ステップＳ２０３において、制御部４０は、ＣＯＲ処理を実行する。ステップＳ２０４において、制御部４０は、基板Ｗの位置を維持したまま（すなわち、ガス導入機構１３の下面から基板Ｗの上面までの距離：Ｘを維持したまま）、ステージ２０を下降させる。ステップＳ２０５において、制御部４０は、ＰＨＴ処理を実行する。ステップＳ２０６において、制御部４０は、基板Ｗをチャンバ１０から排出する。具体的な動作は、図３のステップＳ１０５〜Ｓ１０８と同様であり、重複する説明を省略する。
【００７７】
以上、第２実施形態に係る酸化膜除去装置１００Ａによれば、１つのチャンバ１０で、一連の処理（ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理）を行うことができる。
【００７８】
なお、ステップＳ２０２において、ステージ２０をガス導入機構１３に近接させるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、ヒータ１０ｈ１，１０ｈ３によるチャンバ１０の側面及びガス導入機構１３の加熱温度が１５０℃以上となるようにすることにより、輻射熱で基板Ｗを加熱してもよい。この場合、ステップＳ２０２はスキップし、ステップＳ２０３に進んでもよい。
【００７９】
以上、コンタクト形成システム３００、酸化膜除去装置１００，１００Ａ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】
【００８０】
Ｗ          基板
１０，１０Ａ  チャンバ
１０ｓ      内部空間
１０ｈ１    ヒータ（第２の加熱源）
１０ｈ２    ヒータ（第１の加熱源）
１０ｈ３    ヒータ（第１の加熱源）
１３        ガス導入機構（ガス導入部）
２０        ステージ
２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ  冷媒流路（温度調整部）
２２        昇降機構（ステージ昇降部）
２４        静電チャック
２７        冷媒ユニット（温度調整部）
２８        昇降ピン
３０        当接部材
３２        昇降機構（昇降ピン昇降部）
４０        制御部
５０        下部電極
５１        第１の高周波電源
５２        整合器
５５        上部電極
５６        第２の高周波電源
５７        整合器
５８        支持体
５９        天板
６０        絶縁部材
１００，１００Ａ  酸化膜除去装置（基板処理装置）
２００      金属膜成膜装置
３００      コンタクト形成システム（クラスタシステム）
３０１      真空搬送室
【図１】
2020123672.tif 000003
【図２】
2020123672.tif 000004
【図３】
2020123672.tif 000005
【図４】
2020123672.tif 000006
【図５】
2020123672.tif 000007
【図６】
2020123672.tif 000008
【図７】
2020123672.tif 000009