(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜と金属とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、
(１)  前記下地の金属を触媒に用いて、前記下地の金属上に、燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる工程と、
(２)  前記燃焼により減膜する膜を燃焼させながら、前記下地の絶縁膜上に、シリコン酸化物膜を選択的に成長させる工程と、
(３)  前記（２）工程の後、残存している前記燃焼により減膜する膜上に、新たな燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる工程と、
(４)  前記新たな燃焼により減膜する膜を燃焼させながら、前記シリコン酸化物膜上に、新たなシリコン酸化物膜を選択的に成長させる工程と
を、具備し、
前記(３)工程および(４)工程を１回、又は設定された回数まで繰り返し行うことを特徴とする選択成長方法。
【請求項２】
前記(４)工程の後、
(６)  前記新たなシリコン酸化物膜をマスクに用いて、前記新たな燃焼により減膜する膜および前記燃焼により減膜する膜を除去する工程
を、さらに具備することを特徴とする請求項１に記載の選択成長方法。
【請求項３】
前記燃焼により減膜する膜は、カーボン膜又はルテニウム膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の選択成長方法。
【請求項４】
前記燃焼により減膜する膜がカーボン膜であるとき、
前記カーボン膜の原料ガスは、炭化水素ガスと、ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガスを含み、
前記金属は、前記炭化水素ガス中の炭化水素を吸着し、前記ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガスの分子を分解させるものであることを特徴とする請求項３に記載の選択成長方法。
【請求項５】
前記ハロゲンは、ＣｌおよびＩのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の選択成長方法。
【請求項６】
前記シリコン酸化物膜の原料ガスは、シリコンを含むガスと、酸素を含むガスとを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の選択成長方法。
【請求項７】
前記下地の金属の露出面には、前記下地の金属の内部に存在する金属よりも低温な状態で、前記炭化水素ガス中の炭化水素の吸着と、前記ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガスの分子の分解とを促進させる別の金属の層が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の選択成長方法。
【請求項８】
前記金属は、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ
のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の選択成長方法。
【請求項９】
被処理体の、絶縁膜と金属とが露出している被処理面上に、薄膜を選択的に成長させる基板処理装置であって、
前記被処理体を収容する処理室と、
前記処理室内に、炭化水素ガス、ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガス、シリコンを含むガス、および酸素を含むガスを少なくとも供給するガス供給機構と、
前記処理室内を加熱する加熱装置と、
前記処理室内を排気する排気装置と、
前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラが、前記処理室内において、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載された選択成長方法が前記被処理体に対して実施されるように、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、選択成長方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下地上に薄膜を選択的に成長させる選択成長方法としては、下地結晶面の面方位を利用した単結晶のホモエピタキシャル成長法、およびヘテロエピタキシャル成長法が知られている。例えば、特許文献１には、下地である単結晶シリコン上に、シリコンエピタキシャル層を成長させるホモエピタキシャル成長法が記載されている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２には、下地である単結晶シリコン上に、シリコンゲルマニウムエピタキシャル層を成長させるヘテロエピタキシャル成長法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７５３３７号公報
【特許文献２】特開２００９―２３１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現在のホモエピタキシャル成長法やヘテロエピタキシャル成長法では、
・選択成長させる下地が限定されること
・界面の清浄化が必要であること
・高温プロセスが必要であること
といった制約があり、現在求められているより微細な半導体装置構造への適応は困難である、という事情がある。
【０００６】
この発明は、より微細な半導体装置構造への適応が可能な選択成長方法、およびその選択成長方法を実施することが可能な基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の態様に係る選択成長方法は、縁膜と金属とが露出している下地上に、薄膜を選択的に成長させる選択成長方法であって、(１)前記下地の金属を触媒に用いて、前記下地の金属上に、燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる工程と、(２)前記燃焼により減膜する膜を燃焼させながら、前記下地の絶縁膜上に、シリコン酸化物膜を選択的に成長させる工程と、(３)前記（２）工程の後、残存している前記燃焼により減膜する膜上に、新たな燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる工程と、(４)前記新たな燃焼により減膜する膜を燃焼させながら、前記シリコン酸化物膜上に、新たなシリコン酸化物膜を選択的に成長させる工程とを、具備し、前記(３)工程および(４)工程を１回、又は設定された回数まで繰り返し行う。
【０００８】
この発明の第２の態様に係る基板処理装置は、被処理体の、絶縁膜と金属とが露出している被処理面上に、薄膜を選択的に成長させる基板処理装置であって、前記被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、炭化水素ガス、ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガス、シリコンを含むガス、および酸素を含むガスを少なくとも供給するガス供給機構と、前記処理室内を加熱する加熱装置と、前記処理室内を排気する排気装置と、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラが、前記処理室内において、第１の態様に係る選択成長方法が前記被処理体に対して実施されるように、前記ガス供給機構、前記加熱装置、前記排気装置を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、より微細な半導体装置構造への適応が可能な選択成長方法、およびその選択成長方法を実施することが可能な基板処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図
【図２Ａ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｂ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｃ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｄ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図２Ｅ】図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図３】処理時間とカーボン膜の膜厚との関係を示す図
【図４】カーボン膜を除去した状態を示す断面図
【図５】この発明の第２の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図
【図６Ａ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｂ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｃ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｄ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｅ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｆ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｇ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図６Ｈ】図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図７】カーボン膜を除去した状態を示す断面図
【図８】この発明の第３の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図
【図９Ａ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｂ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｃ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｄ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｅ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｆ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｇ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｈ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｉ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図９Ｊ】図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図
【図１０】カーボン膜を除去した状態を示す断面図
【図１１】この発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。  
（第１の実施形態）
＜選択成長方法＞
図１はこの発明の第１の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図、図２Ａ〜図２Ｅは図１に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
【００１２】
まず、図２Ａに示すように、被処理体として、例えば、シリコンウエハ（以下ウエハという）１を用意する。ウエハ１の表面上には、絶縁膜による構造体と金属膜による構造体とが形成されている。図２Ａに示す構造体は、半導体集積回路装置の製造中における構造体を模したものであり、絶縁膜は、例えばシリコン酸化物膜、金属膜は、例えばタングステン膜３である。シリコン酸化物膜の一例は、例えばＳｉＯ２膜２である。図２Ａには、ＳｉＯ２膜２とタングステン膜３とが交互に出現するパターンが示されている。ＳｉＯ２膜２およびタングステン膜３の露出面はウエハ１の被処理面であり、被処理面は、薄膜が選択的に成長される下地となっている。
【００１３】
次に、図１中のステップ１および図２Ｂに示すように、下地の金属、本例ではタングステン膜３上に、燃焼により減膜する膜を選択的に成長させる。燃焼により減膜する膜は、例えば、カーボン膜４であり、カーボン膜は下地の金属、本例ではタングステンを触媒に用いて、タングステン膜３上に選択的に成長される。
【００１４】
図３は、処理時間とカーボン膜の膜厚との関係を示す図である。図３には、カーボン膜を低温でＳｉＯ２膜上に成膜した場合（△：ＬＴ−Ｃａｒｂｏｎ  ｏｎ  ＳｉＯ２）と、同じくカーボン膜を低温でタングステン膜上に成膜した場合（●：ＬＴ−Ｃａｒｂｏｎ  ｏｎ  Ｗ）とが示されている。なお、カーボン膜の原料ガスには、炭化水素ガスと、ハロゲンガスとを用いた。本例では炭化水素ガスとしてブタジエン（Ｃ４Ｈ６）ガス、ハロゲンガスとして塩素（Ｃｌ２）ガスを用いた。
【００１５】
図３に示すように、Ｃ４Ｈ６ガスおよびＣｌ２ガスを原料ガスに用いて、カーボン膜を低温、例えば３５０℃の処理温度でＳｉＯ２膜上に成膜した場合、ＳｉＯ２膜上にカーボン膜が成膜しだす処理時間はおよそ１７０〜１８０ｍｉｎ経過後となった。これに対して、カーボン膜を３５０℃の処理温度でタングステン膜上に成膜した場合には、処理時間がおよそ３０ｍｉｎ経過した段階でカーボン膜がタングステン膜上に成膜しだした。つまり、本例のようなカーボン成膜処理では、カーボン膜のＳｉＯ２膜上おけるインキュベーション時間と、同じくタングステン膜上におけるインキュベーション時間との間に約１４０〜１５０ｍｉｎの大きな差ができることが判明した。
【００１６】
インキュベーション時間に大きな差ができる理由の一つとして、タングステン膜には触媒作用があり、Ｃ４Ｈ６ガス中のＣ４Ｈ６の吸着と、Ｃｌ２ガスのＣｌ２分子の分解とを促進させている、と考えることができる。
【００１７】
タングステン膜上においては、以下の反応によってアモルファスのカーボン膜が堆積される。  
Ｃ４Ｈ６  →  Ｃ４Ｈ５  ＋  Ｈ                        …(１)
Ｃｌ２  →  ２Ｃｌ                                  …(２)
Ｃ４Ｈ５  ＋  Ｃｌ  →  Ｃ４Ｈ５Ｃｌ                  …(３)
Ｃ４Ｈ５Ｃｌ  ＋  Ｃ４Ｈ６  →  アモルファスのカーボン  …(４)
【００１８】
これに対して、ＳｉＯ２膜上においては、以下の反応によってアモルファスのカーボン膜が堆積される。  
Ｃ４Ｈ６  ＋  Ｃｌ２  →  Ｃ４Ｈ５Ｃｌ  ＋  ＨＣｌ      …(５)
Ｃ４Ｈ５Ｃｌ  ＋  Ｃ４Ｈ６  →  アモルファスのカーボン  …(６)
【００１９】
上記反応中、
(１)＋(２)＋(３)の反応は、(５)の反応に比較して非常に速い。
（(１)＋(２)＋(３)＞＞(５)）
(４)の反応は、(６)の反応と同じである。
（(４)＝(６)）
つまり、(１)＋(２)＋(３)の反応は、(５)の反応に比較して非常に速いため、ＳｉＯ２膜上とタングステン膜上とでは、カーボン膜のインキュベーション時間に差が発生する。
【００２０】
したがって、図２Ｂに示すように、燃焼により減膜する膜、例えばカーボン膜４がタングステン膜３上に選択的に成長させることができる。
【００２１】
このようなカーボン膜４をタングステン膜３上に選択的に成長させるステップ１の処理条件の一例は、
Ｃ４Ｈ６ガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
Ｃｌ２ガス流量：  ５０ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  ３０〜１８０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  ８００Ｐａ（約６Ｔｏｒｒ）  
である。なお、Ｃ４Ｈ６ガス流量は１００〜４００ｓｃｃｍの範囲から選ばれること、Ｃｌ２ガス流量は１〜１００ｓｃｃｍの範囲から選ばれること、処理圧力は１〜２０Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ〜２６６６Ｐａ）の範囲から選ばれることが、実用的な観点から好ましい。
【００２２】
なお、ステップ１における処理時間としては、タングステン膜上へのインキュベーション時間以上、ＳｉＯ２膜上へのインキュベーション時間以下に設定されることが好ましい。
【００２３】
次に、図１中のステップ２および図２Ｃ〜２Ｄに示すように、燃焼により減膜する膜、本例ではカーボン膜４を燃焼させながら、下地の絶縁膜、本例ではＳｉＯ２膜２上に、シリコン酸化物膜、例えば、ＳｉＯ２膜５を選択的に成長させる。ＳｉＯ２膜５の原料ガスの一例はアミノシラン系ガス、例えばビス（ジメチルアミノ）シラン（２ＤＭＡＳ）、酸化剤ガスの一例はオゾン（Ｏ３）である。
【００２４】
ステップ２の処理条件の一例は、
２ＤＭＡＳガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
Ｏ３ガス流量 ：  １０００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  ３０〜１８０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）  
である。
【００２５】
ステップ２においては、カーボン膜４は燃焼により、その膜厚を徐々に減じていくが、ＳｉＯ２膜は堆積により、その膜厚を徐々に増していく（図２Ｃ〜図２Ｄ参照）。
【００２６】
なお、ステップ２における処理時間としては、徐々に減膜するカーボン膜４の膜厚と、徐々に増膜するＳｉＯ２膜の膜厚とが、ほぼ均衡するような時間に設定されることが好ましい。
【００２７】
このようなステップ１、ステップ２を備えた第１の実施形態によれば、カーボン膜４およびＳｉＯ２膜５を選択的に成長させることができる。このため、図２Ｅに示すように、下地のタングステン膜３のパターンに自己整合したカーボン膜４と、同じく下地のＳｉＯ２膜２のパターンに自己整合したＳｉＯ２膜５とを得ることができる。
【００２８】
また、第１の実施形態によれば、カーボン膜４およびＳｉＯ２膜５を選択成長させるので、リソグラフィ工程の必要がない。このため、タングステン膜３の幅ＷｗおよびＳｉＯ２膜２の幅ＷＳｉＯ２の双方が、リソグラフィの解像度限界以下に微細化されていたとしても、タングステン膜３およびＳｉＯ２膜２のそれぞれ上に、カーボン膜４およびＳｉＯ２膜５を成膜することができる。
【００２９】
また、カーボン膜４およびＳｉＯ２膜５を選択成長させる際の処理温度は、例えば、３５０℃のように低温で済む。
【００３０】
また、カーボン膜４は、図４に示すように除去することも可能である。カーボン膜４の除去には、例えば、ＳｉＯ２膜５の選択成長の際に使用した酸化剤ガスを利用することができる。カーボン膜４を除去した場合には、下地のタングステン膜３上に、タングステン膜３のパターンに自己整合した開孔６が得られる、という利点を得ることができる。
【００３１】
なお、カーボンのように金属膜上へ選択的に成長させることが可能であり、かつ、燃焼により減膜する材料としては、ルテニウムを挙げることができる。このため、カーボン膜４は、例えば、ルテニウム膜に置換するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、カーボン膜４を選択成長させる際に用いられるハロゲンガスとしては、塩素（Ｃｌ２）ガスの他に、ヨウ素（Ｉ２）ガスも有効である。また、ハロゲン単体でなくても、ハロゲン化炭化水素ガスを用いることもできる。
【００３３】
このように第１の実施形態によれば、より微細な半導体装置構造への適応が可能な選択成長方法を得ることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
＜選択成長方法＞
第１の実施形態では、カーボン膜４の選択成長およびＳｉＯ２膜５の選択成長を、それぞれ１回とした。しかし、カーボン膜４の選択成長およびＳｉＯ２膜５の選択成長は、１回に限られることはない。２回以上行って、カーボン膜４およびＳｉＯ２膜５の膜厚を設計された膜厚まで厚く積むことも可能である。第２の実施形態は、そのような一例である。
【００３５】
図５はこの発明の第２の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図、図６Ａ〜図６Ｈは図５に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
【００３６】
まず、図５中のステップ１およびステップ２、並びに図６Ａ〜図６Ｄに示すように、第１の実施形態に従って、図６Ｄに示すような構造体を得る。
【００３７】
次に、図５中のステップ３および図６Ｅに示すように、残存している燃焼により減膜する膜、本例ではカーボン膜４上に、新たな燃焼により減膜する膜、本例ではカーボン膜４−１を選択的に成長させる。
【００３８】
ステップ３の処理条件の一例は、
Ｃ４Ｈ６ガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
Ｃｌ２ガス流量 ：  ５０ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  １８０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  ８００Ｐａ（約６Ｔｏｒｒ）  
である。ステップ３の処理条件は、ステップ１の処理条件と同じであってもよいが、選択成長させる下地がタングステン膜３からカーボン膜４へと変わっているので、適宜変更されてもよい。
【００３９】
次に、図５中のステップ４および図６Ｆ〜図６Ｇに示すように、新たな燃焼により減膜する膜、本例ではカーボン膜４−１を燃焼させながら、下地のＳｉＯ２膜５上に、新たなシリコン酸化物膜、例えば、ＳｉＯ２膜５−１を選択的に成長させる。
【００４０】
ステップ４の処理条件の一例は、
２ＤＭＡＳガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
Ｏ３ガス流量 ：  １０００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  ３０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）  
である。ステップ４の処理条件は、ステップ１の処理条件と同じでよい。
【００４１】
次に、図５中のステップ５に示すように、ステップ３およびステップ４の回数が設定された回数か否かを判断する。設定された回数に達した（Ｙｅｓ）と判断された場合には、処理を終了する。反対に設定された回数に達していない（Ｎｏ）と判断された場合には、ステップ３に戻り、再度ステップ３およびステップ４を繰り返す。
【００４２】
このようなステップ３およびステップ４を１回以上行うことで、図６Ｈに示すように、最終的な構造として、半導体集積回路装置として必要な設計された膜厚ｔを持つカーボン膜４、およびＳｉＯ２膜５を得ることもできる。
【００４３】
また、第２の実施形態においても、カーボン膜４は、図７に示すように除去することができる。第２の実施形態においては、下地のタングステン膜３上に、タングステン膜３のパターンに自己整合した、第１の実施形態よりもより深い開孔６が得られる、という利点を得ることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
＜選択成長方法＞
第１、第２の実施形態では、カーボン膜４の下地がタングステンであった。タングステン膜のような触媒作用がある金属としては、タングステン（Ｗ）の他、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ等を挙げることができる。
【００４５】
しかし、上記金属においては、炭化水素ガス中の炭化水素を吸着し、ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガスの分子を分解させる反応が、低い温度では起きにくいものもある。
【００４６】
そのような場合には、下地の金属の露出面には、下地の金属の内部に存在する金属よりも低温な状態で、炭化水素ガス中の炭化水素の吸着と、ハロゲンガスもしくはハロゲン化炭化水素ガスの分子の分解とを促進させる別の金属の層を形成するようにしてもよい。第３の実施形態は、そのような一例である。
【００４７】
図８はこの発明の第３の実施形態に係る選択成長方法の一例を示す流れ図、図９Ａ〜図９Ｊは図８に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
【００４８】
まず、図８中のステップ６および図９Ａ〜図９Ｂに示すように、下地の金属、本例ではコバルト膜７上に、シリコン膜８を選択的に成長させる。
【００４９】
ステップ６の処理条件の一例は、
ＳｉＨ４ガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  ６０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）  
である。
【００５０】
次に、図８中のステップ７および図９Ｃに示すように、シリコン膜８を、触媒作用を促進させる金属に置換する。本例では、シリコン膜８をタングステン膜９に置換した。
【００５１】
ステップ７の処理条件の一例は、
ＷＦ６ガス流量：  ２００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：  ３０ｍｉｎ  
処  理  温  度：  ３５０℃  
処  理  圧  力：  １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）  
である。
【００５２】
この後、図８中のステップ１〜ステップ５、並びに図９Ｄ〜９Ｉに示すように、例えば、第２の実施形態に従って処理を進める。
【００５３】
このように、下地の金属が、例えば、低温では触媒反応が起きにくいものであった場合には、下地の金属の露出面上に、より低温でも触媒反応が起きる金属の層を形成してもよい。
【００５４】
このように下地の金属の露出面上に、より低温でも触媒反応が起きる金属の層、本例ではタングステン膜９を形成した場合の最終形状は、例えば、図９Ｊに示すように、下地金属、本例ではコバルト膜７とカーボン膜４との間に、タングステン膜９が介在したものとなる。
【００５５】
また、第３の実施形態においても、カーボン膜４およびタングステン膜９は、図１０に示すように除去することができる。カーボン膜４およびタングステン膜９を除去した場合には、第２の実施形態で説明したように、下地のタングステン膜３上に、タングステン膜３のパターンに自己整合した、第１の実施形態よりもより深い開孔６が得られる、という利点を得ることができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、上記第１〜第３の実施形態に係る選択成長方法を実施することが可能な基板処理装置の一例に関する。
【００５７】
図１１はこの発明の第４の実施形態に係る基板処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００５８】
図１１に示すように、基板処理装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。
【００５９】
マニホールド１０３は処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の半導体ウエハ、本例では、シリコンウエハ１を多段に載置可能な石英製のウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入可能となっている。ウエハボート１０５は複数本の支柱１０６を有し、支柱１０６に形成された溝により複数枚のウエハ１が支持されるようになっている。
【００６０】
ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置されている。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。
【００６１】
基板処理装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１１４と、処理室１０１内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１１５と、を有している。
【００６２】
処理ガス供給機構１１４は、炭化水素ガス供給源１１７ａ、ハロゲンガス供給源１１７ｂ、シリコンを含むガス供給源１１７ｃ、および酸素を含むガス供給源１１７ｄを含んで構成されている。
【００６３】
本例においては、炭化水素ガス供給源１１７ａは炭化水素ガスとしてＣ４Ｈ６ガスを、ハロゲンガス供給源１１７ｂはハロゲンガスとしてＣｌ２ガスを、シリコンを含む処理ガス供給源１１７ｃはシリコンを含むガスとして２ＤＭＡＳガスを、酸素を含むガス供給源１１７ｄは酸素を含むガスＯ３ガスを、それぞれ処理室１０１内に供給する。
【００６４】
不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んで構成されている。不活性ガス供給源は不活性ガスとしてＮ２ガスを、処理室１０１内に供給する。
【００６５】
なお、ハロゲンガス供給源１１７ｂは、ハロゲンガスの他、ハロゲン化炭化水素ガスを供給するようにしてもよい。
【００６６】
炭化水素ガス供給源１１７ａは、流量制御器１２１ａ及び開閉弁１２２ａを介して、分散ノズル１２３ａに接続されている。同様に、ハロゲンガス供給源１１７ｂは流量制御器１２１ｂ及び開閉弁１２２ｂを介して図示せぬ分散ノズル１２３ｂに、同様に、シリコンを含むガス供給源１１７ｃは流量制御器１２１ｃ及び開閉弁１２２ｃを介して図示せぬ分散ノズル１２３ｃに、酸素を含むガス供給源１１７ｄは流量制御器１２１ｄ及び開閉弁１２２ｄを介して分散ノズル１２３ｄに、それぞれ接続されている。
【００６７】
分散ノズル１２３ａ〜１２３ｄは石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２３ａ〜１２３ｄの垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４ａ〜１２４ｄが所定の間隔を隔てて形成されている。炭化水素ガス、ハロゲンガス、シリコンを含むガス、酸素を含むガスはそれぞれ、ガス吐出孔１２４ａ〜１２４ｄから処理室１０１内に向けて水平方向に略均一に吐出される。
【００６８】
不活性ガス供給源１２０は流量制御器１２１ｅ及び開閉弁１２２ｅを介して、ノズル１２８に接続されている。ノズル１２８は、マニホールド１０３の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを処理室１０１内に水平方向に向けて吐出させる。
【００６９】
処理室１０１内の、分散ノズル１２３ａ〜１２３ｄと反対側の部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。
【００７０】
処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給された処理ガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、本例ではウエハ１を加熱する。
【００７１】
基板処理装置１００の各部の制御は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、ユーザーインターフェース１５１が接続されている。ユーザーインターフェース１５１は、オペレータが基板処理装置１００を管理するために、コマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部が備えられている。
【００７２】
コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、基板処理装置１００で実施される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１００の各構成部に処理を実施させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実施することで、基板処理装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望の処理が実施される。
【００７３】
本例では、コントローラ１５０の制御のもと、上記第１〜第３の実施形態に係る選択成長方法を実施する。上記第１〜第３の実施形態に係る選択成長方法は、図１１に示すような基板処理装置１００によって実施することができる。
【００７４】
以上、この発明を第１〜第４の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記第１〜第４の実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００７５】
例えば、上記実施形態においては処理条件を具体的に例示したが、処理条件は、上記具体的な例示に限られるものではない。処理条件は、例えば、被処理体を収容する処理室の容積や、処理圧力の変更等に応じて変更することが可能である。
【００７６】
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…シリコンウエハ、２…ＳｉＯ２膜、３…タングステン膜、４…カーボン膜、５…ＳｉＯ２膜、６…開孔、７…コバルト膜、８…シリコン膜、９…タングステン膜。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
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【図９Ｊ】
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【図１０】
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【図１１】
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