(57)【要約】【課題】被処理基板上のニッケル膜の凝集を抑制するための処理（例えばキャップ膜成膜）を行う際に，その凝集抑制処理後のみならず，その処理過程（例えば昇温工程）においても，ニッケル膜の凝集を抑制するニッケル膜の熱による凝集を抑制する。【解決手段】処理室内に配置したウエハ３００上にニッケル膜を成膜した後，処理室内にＨ２ガスを導入しながら水素雰囲気中でウエハを所定の温度（例えば３００℃以上）まで加熱した上で（昇温工程），ＷＦ６ガスを導入してニッケル膜の表面を覆うキャップ膜として例えばタングステン膜を成膜する（Ｗ成膜工程）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，
前記被処理基板にニッケル膜を成膜する工程と，
前記ニッケル膜を成膜した前記被処理基板を水素雰囲気中で所定の温度まで加熱する工程と，
前記所定の温度まで加熱した前記被処理基板に前記ニッケル膜の表面を覆うキャップ膜を成膜する工程と，
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記ニッケル膜は，前記被処理基板のシリコン酸化膜上に成膜したものを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記キャップ膜は，タングステン，チタン，窒化チタン，タンタル，または窒化タンタルのいずれかを含むガスを原料として，ＣＶＤ法を用いて成膜することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記被処理基板を水素雰囲気中で加熱する所定の温度は，少なくとも３００℃以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，
前記被処理基板にニッケル膜を成膜する工程と，
前記ニッケル膜を成膜した前記被処理基板を水素雰囲気中で所定の温度まで加熱する工程と，
前記所定の温度まで加熱した前記被処理基板の前記ニッケル膜にドーパント原子を添加する工程と，
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
前記ドーパント原子は，前記ドーパント原子を含む水素化合物ガスを前記ニッケル膜に供給することによって前記ニッケル膜に添加することを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記水素化合物ガスは，ジボランまたはホスフィンであることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体ウエハ，ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ）基板などの被処理基板に所定の処理を施す基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，半導体装置に対して一層の動作の高速化と省電力化が求められており，半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）の表面に例えばＭＯＳ型半導体などを形成する際には，そのソースおよびドレインのコンタクト部やゲート電極の低抵抗化を実現するために，サリサイドプロセスによって金属シリサイド膜が形成される。
【０００３】
このような金属シリサイド膜の形成には，ウエハのシリコン（Ｓｉ）基板またはポリシリコン膜上にスパッタリング等のＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により例えばコバルト（Ｃｏ）膜などの金属膜を成膜した後，不活性ガス中でアニール処理を施してウエハを加熱して金属とＳｉを反応させる方法が用いられている。
【０００４】
ところが，アニール処理によってウエハを加熱して温度を上げていくと，ある温度以上になると金属膜が凝集して膜が不連続になってしまうことが分かってきた。これでは，金属シリサイド膜の抵抗値が増加するなどして，半導体装置の電気特性が劣化してしまう。このため，例えば下記特許文献１では，Ｃｏ膜上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜をキャップ膜として形成した上で，その後にＣｏ膜をシリサイド化するためのアニール処理を行うことで，凝集を防止する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−８６５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで，半導体装置の微細化が進むに連れて絶縁膜が薄く形成されるようになり，リーク特性の低下が問題になっており，近年ではより高いワークファンクションを有する金属シリサイド膜が求められている。この点，ニッケル（Ｎｉ）は，Ｓｉの消費量を抑えつつ，低抵抗の膜を形成することができるので，金属シリサイド膜の材料として有力な候補とされている。
【０００７】
このＮｉ膜についても熱によって凝集するため，上述したＣｏ膜の場合と同様にその上にキャップ膜を形成することで，凝集を抑制できるものと考えられる。ところが，Ｎｉが凝集する温度はＣｏに比べて低いのに対して，キャップ膜を形成するための温度はそのＮｉの凝集する温度よりも高いので，特許文献１に記載のような従来の方法では，実際にはキャップ膜形成温度までの昇温過程で凝縮してしまう可能性が高いという問題がある。
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，Ｎｉ膜の凝集を抑制するための処理（例えばキャップ膜成膜）を行う際に，その凝集抑制処理後のみならず，その処理過程においても，Ｎｉ膜の凝集を抑えることができる基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，前記被処理基板にニッケル膜を成膜する工程と，前記ニッケル膜を成膜した前記被処理基板を水素雰囲気中で所定の温度まで加熱する工程と，前記所定の温度まで加熱した前記被処理基板に前記ニッケル膜の表面を覆うキャップ膜を成膜する工程と，を有することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００１０】
このような本発明によれば，Ｎｉ膜に凝集抑制のためにキャップ膜の形成を行う際に，水素雰囲気中において被処理基板を加熱して昇温した上で，キャップ膜の形成処理を行うので，その処理後のみならず，その処理過程においても，Ｎｉ膜の凝集を抑えることができる。
【００１１】
また，上記ニッケル膜は，前記被処理基板のシリコン酸化膜上に成膜したものを含むようにしてもよい。シリコン酸化膜上のニッケル膜はシリサイド化しないため，シリコン膜上のニッケル膜に比べて熱によって凝集しやすい。この点，本発明によれば，このようなシリコン酸化膜上のニッケル膜についても，キャップ膜と水素の効果によりその凝集を抑えることができるので，例えばシリコン膜上のみならずシリコン酸化膜上に成膜されるニッケル膜についてもキャップ膜を成膜する際に大きな効果を奏することができる。
【００１２】
また，上記キャップ膜は，例えばタングステン，チタン，窒化チタン，タンタル，または窒化タンタルのいずれかを含むガスを原料として，ＣＶＤ法を用いて成膜する。これによってニッケル膜の凝集を抑制するキャップ膜を形成することができる。また，ＣＶＤ法を用いてキャップ膜を成膜するため，被処理基板を比較的高温に加熱することになるが，その際のニッケル膜の凝集を抑えることもできる。
【００１３】
また，上記被処理基板を水素雰囲気中で加熱する所定の温度は，少なくとも３００℃以上であってもよい。被処理基板をこのような温度にまで加熱しても，水素の効果によりニッケル膜の凝集を抑制することができる。また，カバレッジ特性が高いキャップ膜を成膜することができる。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，前記被処理基板にニッケル膜を成膜する工程と，前記ニッケル膜を成膜した前記被処理基板を水素雰囲気中で所定の温度まで加熱する工程と，前記所定の温度まで加熱した前記被処理基板の前記ニッケル膜にドーパント原子を添加する工程と，を有することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００１５】
このような本発明によれば，Ｎｉ膜中にドーパント原子を添加する処理を行う際に，水素雰囲気中において被処理基板を加熱して昇温した上で，ドーパント原子を添加する処理を行うので，その処理後のみならず，その処理過程においても，Ｎｉ膜の凝集を抑えることができる。
【００１６】
また，上記ドーパント原子は，例えば前記水素化合物ガスを前記ニッケル膜に供給することによって前記ニッケル膜に添加する。さらに，上記水素化合物ガスは，ジボランまたはホスフィンであることが好ましい。このようなドーパント原子をニッケル膜に添加することにより，ニッケル膜を耐熱性が高く凝集しにくい膜質に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，Ｎｉ膜の凝集を抑制するためのキャップ膜成膜やドーパント原子添加などの処理を行う際に，水素雰囲気中において被処理基板を加熱して昇温した上で，凝集抑制処理を行うので，その凝集抑制処理後のみならず，その処理過程においても，Ｎｉ膜の凝集を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２Ａ】同実施形態においてニッケル膜上にタングステンキャップ膜を形成する処理を説明するための工程図である。
【図２Ｂ】同実施形態においてニッケル膜上にタングステンキャップ膜を形成する処理を説明するための工程図である。
【図２Ｃ】同実施形態においてニッケル膜上にタングステンキャップ膜を形成する処理を説明するための工程図である。
【図３】同実施形態においてニッケル膜上にタングステンキャップ膜を形成する処理のタイミングチャートである。
【図４】比較例としてニッケル膜に対して窒素雰囲気中にて熱処理を施したときのニッケル膜の表面状態の温度依存性を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【図５】同実施形態においてシリコン酸化膜上のニッケル膜に対して水素雰囲気中にて熱処理を施したときのＮｉ膜の表面状態の温度依存性を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【図６】同実施形態においてシリコン膜上のニッケル膜に対して水素雰囲気中にて熱処理を施したときのニッケル膜の表面状態の温度依存性を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【図７】同実施形態においてニッケル膜上にタングステン膜を形成したことによるニッケル膜の凝集抑制効果を検証した実験結果をまとめた表である。
【図８】同実施形態においてニッケル膜上にタングステン膜を形成したことによるニッケル膜の凝集抑制効果を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【図９Ａ】熱処理前のウエハの膜中のタングステン原子とニッケル原子の密度分布をグラフで示す図である。
【図９Ｂ】熱処理後のウエハの膜中のタングステン原子とニッケル原子の密度分布をグラフで示す図である。
【図１０Ａ】同実施形態においてニッケル膜にボロンを添加する処理を説明するための工程図である。
【図１０Ｂ】同実施形態においてニッケル膜にボロンを添加する処理を説明するための工程図である。
【図１０Ｃ】同実施形態においてニッケル膜にボロンを添加する処理を説明するための工程図である。
【図１１】同実施形態においてニッケル膜にボロンを添加する処理のタイミングチャートである。
【図１２】同実施形態においてニッケル膜にボロンを添加したことによるニッケル膜の凝集抑制効果を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【図１３Ａ】２５０℃でニッケル膜にボロンを添加したときのウエハの膜中のボロン原子とニッケル原子の密度分布をグラフで示す図である。
【図１３Ｂ】３５０℃でニッケル膜にボロンを添加したときのウエハの膜中のボロン原子とニッケル原子の密度分布をグラフで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（基板処理装置の構成例）
まず，本発明の実施形態にかかる基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態にかかる基板処理装置１００の構成例を概略的に示す模式図である。
【００２１】
この基板処理装置１００は，気密に構成された略円筒状の処理室１０２を有しており，その中には被処理基板であるウエハ３００を水平に支持するためのサセプタ１０４が，後述する排気室の底部からその中央下部に達する円筒状の支持部材１０６により支持された状態で配置されている。このサセプタ１０４は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスからなっている。
【００２２】
また，サセプタ１０４にはヒータ１１０が埋め込まれており，このヒータ１１０にはヒータ電源１１２が接続されている。一方，サセプタ１０４の上面近傍には熱電対１１４が設けられており，熱電対１１４の信号はヒータコントローラ１１６に伝送されるようになっている。そして，ヒータコントローラ１１６は熱電対１１４の信号に応じてヒータ電源１１２に指令を送信し，ヒータ１１０の加熱を制御してウエハ３００を所定の温度に制御するようになっている。
【００２３】
サセプタ１０４の内部のヒータ１１０の上方には，高周波電力印加用の電極１５４が埋設されている。この電極１５４には整合器１５６を介して高周波電源１５８が接続されており，必要に応じて電極１５４に高周波電力を印加してプラズマを生成することによりプラズマＣＶＤの処理を実行できるようになっている。
【００２４】
なお，サセプタ１０４には３本のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ１０４の表面に対して突没自在に設けられており，ウエハ３００を搬送する際に，サセプタ１０４の表面から突出した状態となる。
【００２５】
処理室１０２の上方には円形の開口部１０２ｂが形成されており，この開口部１０２ｂを閉じる天壁を構成する蓋部１０２ａが着脱自在に取り付けられている。蓋部１０２ａの下面にはシャワーヘッド１２０が設けられ，蓋部１０２ａを閉じると開口部１０２ｂにシャワーヘッド１２０が挿入され処理室１０２内の上方に配置されるようになっている。シャワーヘッド１２０は，後述するガス供給機構１６０から供給された成膜用のガスを処理室１０２内に吐出するためのものである。
【００２６】
シャワーヘッド１２０の上部には，ガスを独立して導入可能な第１，第２導入路１２２，１２４が設けられている。第１導入路１２２からは，成膜原料ガスとしてＮを含有するＮｉ化合物ガスが処理室１０２内に導入される。ここでのＮｉ化合物ガスは，例えばＮｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−ターシャリブチルアミジネート（Ｎｉ（II）（ｔＢｕ−ＡＭＤ）２）のようなニッケルアミジネートである。このニッケルアミジネートとしては，Ｎｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−イソプロピルアミジネート（Ｎｉ（II）（ｉＰｒ−ＡＭＤ）２），Ｎｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−エチルアミジネート（Ｎｉ（II）（Ｅｔ−ＡＭＤ）２），Ｎｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−メチルアミジネート（Ｎｉ（II）（Ｍｅ−ＡＭＤ）２）等が挙げられる。
【００２７】
第１導入路１２２からは，ウエハＷの処理に応じて必要なガスが処理室１０２内に導入される。第１導入路１２２を介して導入されるガスとしては，例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス，水素（Ｈ２）ガス，六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガス，ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス，窒素（Ｎ２）ガスなどが挙げられる。
【００２８】
上記第１，第２導入路１２２，１２４はそれぞれ，シャワーヘッド１２０内に形成された上部空間１２６，下部空間１２８に連通している。シャワーヘッド１２０の下面には，上部空間１２６に連通する複数の第１ガス吐出孔１３０と，下部空間１２８に連通する複数の第２ガス吐出孔１３２が独立して設けられている。これにより，シャワーヘッド１２０の第１，第２導入路１２２，１２４から導入されたガスはそれぞれ独立して，第１，第２ガス吐出孔１３０，１３２から処理室１０２内に吐出することができる。第１，第２導入路１２２，１２４には，後述する２系統のガス供給系を有するガス供給機構１６０が接続されており，各ガス供給系からのガスが第１，第２導入路１２２，１２４にそれぞれ独立して供給されるようになっている。このガス供給機構１６０の具体的構成例については後述する。
【００２９】
処理室１０２の底壁には，下方に向けて突出する排気室１４２が設けられている。排気室１４２の側面には排気管１４４が接続されており，この排気管１４４には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置１４６が接続されている。そしてこの排気装置１４６を作動させることにより処理室１０２内を所定の減圧状態とすることが可能となっている。
【００３０】
処理室１０２の側壁には，ウエハ３００の搬入出を行うための搬入出口１４８と，この搬入出口１４８を開閉するゲートバルブ１５０とが設けられている。また，処理室１０２の壁部には，ヒータ１５２が設けられており，成膜処理の際に処理室１０２の内壁の温度を制御可能となっている。
【００３１】
次に，本実施形態におけるガス供給機構１６０の具体的構成例について説明する。図１に示すガス供給機構１６０は，シャワーヘッド１２０の第１導入路１２２に接続される第１ガス供給系と，第２導入路１２４に接続される第２ガス供給系とを備える。ここでの第１ガス供給系は，後述するＮｉ膜形成に用いる成膜原料ガスとしての，ニッケルアミジネートであるＮｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−ターシャリブチルアミジネート（Ｎｉ（II）（ｔＢｕ−ＡＭＤ）２）を成膜原料とするガスを供給する場合を例に挙げる。
【００３２】
また，第２ガス供給系は，Ｎｉ膜形成に用いるガスとしてのＮＨ３ガス，Ｎｉ膜上にタングステン（Ｗ）などのキャップ膜の成膜に用いるＷＦ６ガス，Ｎｉ膜中にＢ（ボロン）などを添加するために用いるＢ２Ｈ６ガスが選択的に供給できるように構成されている。
【００３３】
先ず，第１ガス供給系統について説明する。第１ガス供給系統は，ニッケルアミジネートであるＮｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−ターシャリブチルアミジネート（Ｎｉ（II）（ｔＢｕ−ＡＭＤ）２）を成膜原料として貯留する成膜原料タンク１６２を有している。成膜原料タンク１６２の周囲にはヒータ１６２ａが設けられており，タンク１６２内の成膜原料を適宜の温度に加熱することができるようになっている。
【００３４】
成膜原料タンク１６２には，上方からバブリングガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するためのバブリング配管１６４が成膜原料に浸漬されるようにして挿入されている。バブリング配管１６４にはＡｒガス供給源１６６が接続されている。バブリング配管１６４にはＡｒガス供給源１６６よりも下流側に流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１６８が介装されている。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１６８の上流側と下流側にはそれぞれ，バルブ１７０が１つずつ設けられている。
【００３５】
また，成膜原料タンク１６２内には第１ガス送出配管１７２が上方から成膜原料まで届かない位置まで挿入されており，この第１ガス送出配管１７２の他端はシャワーヘッド１２０の第１導入路１２２に接続されている。第１ガス送出配管１７２にはバルブ１７４が介装されている。
【００３６】
また，第１ガス送出配管１７２には成膜原料ガスの凝集防止のためのヒータ１７６が設けられている。そして，バブリングガスであるＡｒガスが成膜原料に供給されることにより成膜原料タンク１６２内で成膜原料がバブリングにより気化され，生成された成膜原料ガスが，第１ガス送出配管１７２および第１導入路１２２を介してシャワーヘッド１２０内に供給される。
【００３７】
なお，バブリング配管１６４と第１ガス送出配管１７２との間は，バイパス配管１９６により接続されており，このバイパス配管１９６にはバルブ１９８が介装されている。バブリング配管１６４の下流側と，第１ガス送出配管１７２におけるバイパス配管１９６接続部分の下流側にはそれぞれ，バルブ１７０ａ，１７４ａが介装されている。そして，バルブ１７０ａ，１７４ａを閉じてバルブ１９８を開くことにより，Ａｒガス供給源１６６からのＡｒガスを，バブリング配管１６４，バイパス配管１９６，第１ガス送出配管１７２を経て，パージガス等として処理室１０２内に供給することができるようになっている。
【００３８】
シャワーヘッド１２０の第２導入路１２４には，第２ガス送出配管１８０が接続されており，この第２ガス送出配管１８０にはバルブ１８２が設けられている。この第２ガス送出配管１８０には，ガス供給源１８４が接続されている。第２ガス送出配管１８０のガス供給源１８４下流側にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１８８が介挿されている。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１８８の上流側と下流側にはそれぞれ，バルブ１９０が１つずつ設けられている。
【００３９】
ガス供給源１８４は，例えばＮｉ膜を成膜する際にはＮＨ３ガスを供給し，Ｎｉ膜上にタングステン（Ｗ）などのキャップ膜を成膜する場合はＷＦ６ガスを供給し，Ｎｉ膜中にＢ（ボロン）などを添加する場合Ｂ２Ｈ６ガスを供給するようになっている。
【００４０】
なお，図１には第２導入路１２４に接続される第２ガス供給系として，ガス供給源１８４，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１８８，バルブ１９０等から成る第２ガス供給系を１つのみ示しているが，第２導入路１２４にはガスの種類ごとに複数のガス供給系が接続されており，各ガスはそれぞれ独立に流量制御され，処理室１０２内に供給されるようになっている。
【００４１】
基板処理装置１００には，上述したバルブ，電源，ヒータ，ポンプなど各構成要素を制御する制御部２００が接続されている。制御部２００は，例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ２０２と，ユーザインタフェース２０４と，記憶部２０６とを備えて構成される。基板処理装置１００の各構成要素は，プロセスコントローラ２０２に電気的に接続されて制御される。
【００４２】
ユーザインタフェース２０４は，プロセスコントローラ２０２に接続されており，例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示部を備えたタッチパネルからなるオペレーションパネル等を備える。表示部には例えば基板処理装置１００の各構成要素の動作状況が表示される。また，オペレータはオペレーションパネルにより基板処理装置１００に対する種々の操作を行うことができる。
【００４３】
プロセスコントローラ２０２には記憶部２０６が接続されている。記憶部２０６には，基板処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０２の制御にて実現するための制御プログラム，処理条件に応じて基板処理装置１００の各構成要素に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわち処理レシピ，各種データベース等が格納されている。記憶部２０６は，ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし，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。
【００４４】
制御部２００は，必要に応じて，ユーザインタフェース２０４からの指示等に基づいて所定の処理レシピを記憶部２０６から読み出してプロセスコントローラ２０２に実行させることで，プロセスコントローラ２０２の制御下で，基板処理装置１００はウエハ３００に対する所定の処理を行う。
【００４５】
（Ｗキャップ膜の成膜）
次に，上記のように構成された基板処理装置１００によって実行される基板処理方法について図面を参照しながら説明する。ここでは，ウエハ３００上にＮｉ膜を形成し，そのＮｉ膜上にキャップ膜としてのＷ膜（以下，「Ｗキャップ膜」と称する）を形成することによって，Ｎｉ膜の凝集を抑制する場合を例に挙げる。図２Ａ〜図２Ｃは，Ｎｉ膜上にＷキャップ膜を形成する処理を説明するための工程図である。
【００４６】
先ずウエハ３００としてＳｉ基板３０１上にＳｉＯ２膜３０２が形成されたものにＮｉ膜を形成する。ウエハ３００は例えば図２Ａに示すように予め熱酸化処理が施されたＳｉ基板３０１の表面に所定の領域に所定の膜厚（例えば１００ｎｍ）のＳｉＯ２膜３０２を形成したものである。
【００４７】
具体的には，ゲートバルブ１５０を開き，搬送装置（図示せず）によって図２Ａに示すような膜構造のウエハ３００を，搬入出口１４８を介して処理室１０２内に搬入し，サセプタ１０４上に載置する。
【００４８】
次いで，処理室１０２内を排気装置１４６により排気して処理室１０２内を所定の圧力にし，サセプタ１０４を所定温度に加熱し，その温度を維持したまま，成膜原料ガスであるＮを含有するＮｉ化合物ガスと還元ガスであるＮＨ３ガスを供給して，ＣＶＤ法を用いて図２Ｂに示すようにＮｉ膜３０４を成膜する。
【００４９】
具体的には，成膜原料タンク１６２内に貯留された成膜原料としてのＮを含有するＮｉ化合物，例えばニッケルアミジネートであるＮｉ（II）Ｎ，Ｎ′−ジ−ターシャリブチルアミジネート（Ｎｉ（II）（ｔＢｕ−ＡＭＤ）２）にバブリングガスとしてのＡｒガスを供給して，その成膜原料としてのＮｉ化合物をバブリングにより気化させ，第１導入路１２２からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内へ供給するとともに，還元ガスとしてのＮＨ３ガスを第２導入路１２４からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内に供給する。
【００５０】
このときの処理室１０２内の圧力は１３３〜６６５Ｐａ（１〜５Ｔｏｒｒ），サセプタ１０４によるウエハ３００の加熱温度は１６０〜２３０℃，Ａｒガスの流量は１００〜５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ），ＮＨ３ガスの流量は４００〜４５００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とする。
【００５１】
このように，Ｎｉ化合物ガスと還元ガスを処理室１０２内に供給することにより，サセプタ１０４により加熱されたウエハ３００のＳｉＯ２膜３０２の表面でＮｉ化合物ガスと還元ガスとが反応してＳｉＯ２膜３０２上に所定の膜厚（例えば２０ｎｍ）のＮｉ膜３０４が成膜される。なお，このような熱ＣＶＤの他，高周波電源１５８からサセプタ１０４内の電極１５４に高周波電力を印加するプラズマＣＶＤ法を用いてＮｉ膜３０４を成膜してもよい。
【００５２】
Ｎｉ膜３０４が成膜された時点で，バルブ１７０ａ，１７４ａ，１８２，１９０を閉じて処理室１０２内へのＮｉ化合物ガスおよびＮＨ３ガスの供給を停止した後，排気装置１４６により急速排気を行いながら，バルブ１９８を開いてＡｒガスをバイパス配管１９６，第１ガス送出配管１７２を介して処理室１０２内に供給して処理室１０２内をパージする。このときのＡｒガス流量は１０００〜５０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が好ましい。パージ工程の時間は５〜２０ｓｅｃが好ましい。
【００５３】
次に，Ｎｉ膜３０４の凝集を抑制するため，その表面を覆うＷキャップ膜３０６を形成する。このとき，Ｗキャップ膜３０６の成膜は，ＰＶＤ法よりもステップカバレッジが良好なＣＶＤ法を用いることが好ましい。このＣＶＤ法によるＷキャップ膜３０６の成膜温度は３００℃程度なのでその温度までウエハ３００を加熱して昇温しなければならない。ところが，Ｎｉが凝集し始める温度はＣｏやＴｉに比べて低いので，Ｗキャップ膜３０６を成膜する前のウエハＷの昇温過程において既にＮｉ膜が凝集してしまう虞がある。
【００５４】
このため，本発明者らは，ウエハＷの昇温過程でも凝集しない方法について実験を重ねたところ，水素雰囲気の中で昇温したときには比較的高温になるまでＮｉ膜の凝集が発生しないことを見出した。
【００５５】
そこで，本実施形態におけるＷキャップ膜の形成処理では，Ｗキャップ膜の成膜温度まで，水素ガス雰囲気にしてウエハを加熱した上で，Ｗキャップ膜を成膜する。これによれば，Ｗキャップ膜形成前のウエハの昇温過程においてもＮｉ膜の凝集を抑制できる。そして，Ｎｉ膜上にＷキャップ膜が形成された後は，それ以上の高温にウエハを加熱してもＮｉ膜の凝集を抑制できる。
【００５６】
ここで，このような水素ガス雰囲気中でウエハ３００を昇温しながらＷキャップ膜３０６を形成する処理について，水素以外のガス雰囲気中でウエハ３００を昇温する場合と比較しながら説明する。図３は，本実施形態におけるＮｉ膜上にＷキャップ膜３０６を形成する処理のタイミングチャートである。
【００５７】
Ｎｉ膜３０４を成膜した後，この上にＷキャップ膜３０６をＣＶＤ法によって成膜するにあたり，予めウエハ３００を所定の温度（例えば３００℃）まで加熱する（昇温工程）。このとき，上述したように処理室１０２内を水素ガス雰囲気にして昇温させることが好ましい。具体的には第２導入路１２４から処理室１０２内にＨ２ガスを供給してウエハ３００をＨ２雰囲気中に置くようにする。このとき，Ｈ２ガスの流量を例えば５００〜４０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）として，処理室１０２内の圧力を４００〜１０６７０Ｐａ（３〜８０Ｔｏｒｒ）に調整する。これによって，Ｗキャップ膜成膜前におけるウエハ３００の昇温過程（昇温工程）においてもＮｉ膜の凝集を抑制できる。
【００５８】
仮に，ウエハ３００をＨ２ガス以外のガス雰囲気，例えばＡｒ雰囲気で加熱すると，その昇温過程でＮｉ膜３０４の凝集が生じてしまう虞がある。特にＳｉＯ２膜３０２上のＮｉ膜は上述したように凝集し易いので，Ｓｉ基板上のＮｉ膜よりも低い温度でも凝集が生じてしまう虞がある。
【００５９】
これに対して，本実施形態によれば，Ｈ２雰囲気中にウエハ３００を置きながら昇温するため，Ｎｉ膜３０４を凝集させることなくウエハＷを所定の温度にまで加熱した上で，Ｗキャップ膜３０６を成膜できる。
【００６０】
続いて，ＣＶＤ法を用いて，図２Ｃに示すようにＮｉ膜３０４の上に所定の膜厚（例えば１６ｎｍ）のＷキャップ膜３０６を成膜する（Ｗ成膜工程）。具体的には，ウエハＷの温度を例えば３００℃に維持したまま，成膜原料ガスであるＷＦ６ガスを第２導入路１２４からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内に供給する。このとき，ＷＦ６ガスの流量を例えば２００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ），処理室１０２内の圧力を４００〜１０６７０Ｐａ（３〜８０Ｔｏｒｒ）に調整する。この処理時間は，例えば５秒とする。
【００６１】
次いで，排気装置１４６により排気を行いながら，Ｎ２ガスを第２導入路１２４からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内に供給する。このとき，Ｎ２ガスの流量を例えば２０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）として，処理室１０２内の圧力を例えば４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に調整する。そして，ウエハ３００を所定の温度（例えば，６００℃）まで加熱して，その温度を例えば３分間維持する。
【００６２】
これによって，Ｎｉ膜３０４のうち，下地がウエハ３００の表面（Ｓｉ層）である部分については，シリサイド化してＮｉシリサイド膜となる。その後，ゲートバルブ１５０を開いて成膜後のウエハ３００を搬送装置（図示せず）により搬入出口１４８を介して搬出する。
【００６３】
このように本実施形態によれば，Ｗキャップ膜３０６の形成処理では，その成膜温度までは水素ガス雰囲気にしてウエハ３００を加熱した上で，Ｗキャップ膜３０６を成膜する。これによれば，Ｗキャップ膜３０６形成前のウエハ３００の昇温過程においてもＮｉ膜の凝集を抑制できる。そして，Ｎｉ膜上にＷキャップ膜３０６が形成された後は，Ｎｉ膜３０４をシリサイド化する際のアニール処理（熱処理）のようにそれ以上の高温にウエハ３００を加熱してもＮｉ膜の凝集を抑制できる。
【００６４】
さらに，水素ガス雰囲気中で昇温することにより，比較的高温まで昇温しても，Ｎｉ膜の凝集を抑制できるので，Ｗキャップ膜３０６の成膜においても比較的温度が高い状態で実行されるＣＶＤ法を用いることができる。これによれば，ウエハＷ上のＳｉＯ２膜上に成膜されたＮｉ膜の凝集を抑制しながら，Ｓｉ基板（又はＳｉ膜）上に成膜されたＮｉ膜とＳｉ基板（又はＳｉ膜）との反応を制御できる。これにより，例えばウエハＷ上に形成されたコンタクトホール底に良質なＮｉシリサイド膜を形成できるので，良好な電気特性を有する半導体装置をウエハＷ上に形成できる。
【００６５】
（Ｈ２ガスによるＮｉ膜凝集抑制効果を検証した実験結果）
次に，上述したＷキャップ膜形成前に水素ガス雰囲気中でウエハを昇温させる場合のＮｉ膜凝集抑制効果を検証した実験結果について，Ｎ２雰囲気中にてウエハを昇温させる場合の比較例と比較しながら説明する。図４は，膜厚２０ｎｍのＮｉ膜に対してＮ２雰囲気中にてウエハを昇温した比較例のＮｉ膜の表面状態の温度依存性を説明するためのＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査型電子顕微鏡）画像である。
【００６６】
図５は，ＳｉＯ２膜上のＮｉ膜に対してＨ２雰囲気中にてウエハを昇温した本実施形態におけるＮｉ膜の表面状態の温度依存性を説明するためのＳＥＭ画像を示す図であり，図６は，Ｓｉ膜上のＮｉ膜の同温度依存性を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【００６７】
図４〜図６の実験では，Ｎ２ガスの流量を２０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ），処理室内の圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ），昇温時間を３分に設定した。そして，図４では昇温の目標温度を２００℃，２５０℃，３００℃，３５０℃に変化させて，それぞれのＮｉ膜の表面状態を観察した。図４中の各画像にはそれぞれＳｉ膜上のＮｉ膜の表面（左側）と，ＳｉＯ２膜上のＮｉ膜の表面（右側）を示している。
【００６８】
図５のＳｉＯ２膜上のＮｉ膜では３００℃よりも低い温度では凝集は見られなかったので，３００℃以上を目標温度とする範囲（３００℃，４５０℃，５００℃，５５０℃）で実験を行ったものである。図５では，これらと比較するため，熱処理を施す前，すなわち熱処理を施さない場合（ａｓ−ｄｅｐｏ．）の実験結果も示している。図６のＳｉ膜上のＮｉ膜は，４５０℃よりも低い温度では凝集は見られなかったので，４５０℃以上を目標温度とする範囲（４５０℃，５００℃，５５０℃）で実験を行ったものである。
【００６９】
このようにＳｉＯ２膜上のＮｉ膜は，Ｓｉ膜上のＮｉ膜よりも低い温度から凝集し始める。これは，Ｓｉ膜上に成膜されたＮｉ膜は，温度上昇によってＳｉと反応してある程度シリサイド化するので，Ｎｉ膜との密着性がよくなり，シリサイド化しないＳｉＯ２膜上のＮｉ膜に比して，多少は凝集し難くなっているためと考えられる。
【００７０】
図４に示す実験結果によれば，Ｎ２雰囲気中にてウエハを昇温した比較例の場合には，Ｓｉ膜上のＮｉ膜とＳｉＯ２膜上のＮｉ膜のいずれにおいても，３００℃に達する前から凝集し始めていることが分かる。特にＳｉＯ２膜については２５０℃程度でも凝集が顕著になり始め，Ｓｉ膜上のＮｉ膜でも３００℃程度からは凝集が顕著になり始め，３５０℃では両者とも凝集による欠陥が明らかとなる。
【００７１】
このように，Ｎ２雰囲気中にてウエハを昇温した比較例の場合には，Ｎｉ膜が凝集する温度がＣＶＤによるＷキャップ膜の成膜温度である略３００℃よりも低いため，Ｗキャップ膜の成膜前の昇温過程においてもＮｉ膜が凝集してしまうことが分かる。なお，水素ガス以外のガス雰囲気では，Ｎ２雰囲気中に限られず，例えばＡｒ雰囲気中でウエハを昇温した場合にも同様にＮｉ膜の凝集を抑制できない。
【００７２】
これに対して，図５，図６に示す実験結果によれば，Ｈ２雰囲気中にてウエハを昇温した本実施形態の場合には，Ｓｉ膜上のＮｉ膜（図５）とＳｉＯ２膜上のＮｉ膜（図６）のいずれにおいても，３００℃程度まで昇温してもＮｉ膜は凝集しないことが分かる。
【００７３】
例えば図５では，熱処理を施さない場合（ａｓ−ｄｅｐｏ．）には凝集は発生しておらず，３００℃程度まで昇温してもこれとほぼ同様の表面状態となっており，凝集が発生していないことが分かる。
【００７４】
特にＮ２雰囲気中では２５０℃程度でも凝集し始めたＳｉＯ２膜上のＮｉ膜についても，本願実施形態におけるＨ２雰囲気中では３００℃以上昇温してもＮｉ膜が凝集しないようにすることができる点で効果が大きい。
【００７５】
このように，Ｈ２雰囲気中にてウエハを昇温した本実施形態の場合には，Ｎｉ膜が凝集する温度がＣＶＤによるＷキャップ膜の成膜温度である略３００℃よりも高いため，Ｗキャップ膜の成膜前の昇温過程においてもＮｉ膜が凝集しないことが実験からも明らかである。
【００７６】
図５によればＳｉＯ２膜上のＮｉ膜ではさらに４５０℃程度まで昇温しても顕著な凝集は見られず，図６によればＳｉ膜ではさらに高温の５５０℃まで昇温しても顕著な凝集は見られなかった。このため，Ｎｉ膜上に形成するキャップ膜としてはＷのみならず，それよりも成膜温度の高い材料（例えばＴｉ膜など）をキャップ膜として成膜しても，昇温過程でＮｉ膜の凝集を抑制することができることが分かる。
【００７７】
（Ｗキャップ膜による凝集抑制効果を検証した実験結果）
次に，Ｎｉ膜上にＷキャップ膜を成膜したことによるＮｉ膜の凝集抑制効果を検証した実験結果について，Ｗキャップ膜を成膜しない比較例の実験結果と比較しながら説明する。図７は，この実験結果をまとめた表であり，図８は，Ｗキャップ膜によるＮｉ膜の凝集抑制効果を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。なお，図７の表中，○印は凝集が観察されなかったことを表し，×印は凝集が観察されたことを表している。
【００７８】
この実験では，本実施形態にかかる基板処理方法を用いて，Ｎｉ膜の膜厚（５，１０，１５，２０ｎｍ）およびその上に形成したＷキャップ膜の膜厚（０，１，８，１５ｎｍ）が異なる複数のサンプルウエハを作製して，それぞれにＮ２雰囲気中にて熱処理を施した場合と熱処理を施さない場合（ａｓ−ｄｅｐｏ．）のＮｉ膜の表面状態を観察した。
【００７９】
図７に示す実験結果によれば，熱処理を施さない場合には，Ｎｉ膜の膜厚，Ｗキャップの有無およびその膜厚にかかわらず，Ｎｉ膜の凝集は観察されなかった。これに対して，６００℃の熱処理を施した場合には，Ｗキャップ膜を成膜しない比較例（膜無し０ｎｍ）では，Ｎｉ膜の膜厚にかかわらず，すべてＮｉ膜において凝集が観察された。その一方で，Ｗキャップ膜が形成した本実施形態では，そのＷキャップ膜の膜厚にかかわらず，Ｎｉ膜の凝集が観察されなかった。これにより，Ｗキャップ膜を成膜した本実施形態では，Ｗキャップ膜を形成しない比較例に比して，Ｎｉ膜の凝集抑制効果があることが実験によっても明らかになった。
【００８０】
このように，ＳｉＯ２膜（膜厚１００ｎｍ）上に，Ｎｉ膜（膜厚２０ｎｍ）とＷキャップ膜（膜厚１６ｎｍ）を本実施形態にかかる基板処理方法によって順次成膜してサンプルウエハを作製し，このサンプルウエハに熱処理を施していない場合と，Ｎ２雰囲気中にて６００℃の熱処理を施した場合のＮｉ膜の表面状態を観察した実験結果を図８に示す。図８のＳＥＭ画像に示すように，Ｎｉ膜の上にＷキャップ膜を形成すれば，その後ウエハに６００℃の熱処理を施しても，Ｎｉ膜の表面は凝集のない良好な状態が維持されることが確認できた。
【００８１】
ここで，上記サンプルウエハについて，Ｎ２雰囲気中にて６００℃の熱処理を施す前後の膜中の原子の密度分布をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）法を用いて測定した結果を図９Ａ，図９Ｂに示す。図９Ａはサンプルウエハに熱処理を施す前のデータであり，図９Ｂはサンプルウエハに熱処理を施した後のデータである。
【００８２】
図９Ａ，図９Ｂを比較すると，熱処理によって，Ｗがウエハの表面からより深くに拡散し，逆にＮｉがウエハの表面近くまで拡散していることがわかる。この結果から，ウエハに熱処理を施すことによってＮｉとＷが広い範囲で合金化し，これによってＮｉ膜の凝集が抑制されていると推測することができる。
【００８３】
なお，上記実施形態では，Ｎｉ膜の上にＷキャップ膜を形成することによって，Ｎｉ膜の凝集を抑制する基板処理方法について説明したが，これに限られるものでなく，例えばＮｉ膜にＷキャップ膜を形成する代わりに，ボロン（Ｂ）などを添加することによって，Ｎｉ膜の凝集を抑制することもできる。
【００８４】
（Ｎｉ膜へのＢの添加）
ここで，このようなＮｉ膜にＢを添加することによって，Ｎｉ膜の凝集を抑制する処理について図面を参照しながら説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは，Ｎｉ膜にＢを添加する処理を説明するための工程図である。先ず，上述したＷキャップ膜の成膜の場合と同様に，ウエハ３００としてＳｉ基板３０１上にＳｉＯ２膜３０２が形成されたものにＮｉ膜を形成する。ウエハ３００は例えば図１０Ａに示すように予め熱酸化処理が施されたＳｉ基板３０１の表面に所定の領域に所定の膜厚（例えば１００ｎｍ）のＳｉＯ２膜３０２を形成したものである。
【００８５】
具体的には，ゲートバルブ１５０を開き，搬送装置（図示せず）によって図１０Ａに示すような膜構造のウエハ３００を，搬入出口１４８を介して処理室１０２内に搬入し，サセプタ１０４上に載置する。
【００８６】
次いで，処理室１０２内を排気装置１４６により排気して処理室１０２内を所定の圧力にし，サセプタ１０４を所定温度に加熱し，その温度を維持したまま，成膜原料ガスであるＮを含有するＮｉ化合物ガスと還元ガスであるＮＨ３ガスを供給して，ＣＶＤ法を用いて図１０Ｂに示すようにＮｉ膜３０４を成膜する。ここまでは，上述したＮｉ膜にＷキャップ膜を形成する場合と同様であるため，その詳細な説明は省略する。
【００８７】
次に，Ｎｉ膜３０４の凝集を抑制するため，Ｎｉ膜３０４の膜中にＢを添加して，Ｎｉ膜３０４をニッケル硼化物（Ｎｉ２Ｂ，Ｎｉ３Ｂ，Ｎｉ３Ｂ２など）膜３１４に変化させる（図１０Ｃ）。図１１は，Ｎｉ膜３０４にＢを添加する処理のタイミングチャートである。Ｎｉ膜３０４へのＢの添加は，以下のようにして行われる。
【００８８】
このとき，Ｂを添加するために必要なウエハＷの温度は３５０℃程度なので，その温度までウエハ３００を加熱して昇温しなければならない。従って，Ｂを添加する処理の場合においても，上述したＷキャップ膜の形成処理の場合と同様に，処理室１０２内を水素ガス雰囲気にして昇温させることが好ましい。
【００８９】
具体的には，第２導入路１２４から処理室１０２内にＨ２ガスを供給してウエハ３００をＨ２雰囲気中で所定温度（例えば３５０℃）まで昇温する（昇温工程）。このとき，Ｈ２ガスの流量を例えば５００〜４０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）として，処理室１０２内の圧力を４００〜１０６７０Ｐａ（３〜８０Ｔｏｒｒ）に調整する。これによって，Ｂ添加前におけるウエハ３００の昇温過程（昇温工程）においてもＮｉ膜の凝集を抑制できる。
【００９０】
続いて，ウエハＷの温度を例えば３５０℃に維持したまま，水素化合物ガスであるＢ２Ｈ６ガスを第２導入路１２４からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内に供給する。Ｂ２Ｈ６ガスの流量を例えば８０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ），処理室１０２内の圧力を４００〜１０６７０Ｐａ（３〜８０Ｔｏｒｒ）に調整する。この処理時間は，例えば５秒とする。
【００９１】
これによって，Ｎｉ膜３０４は，Ｂ２Ｈ６ガス雰囲気中で熱処理が施されることになり，Ｎｉ膜３０４にＢが添加され，その結果としてＮｉ膜３０４はニッケル硼化物膜３１４に変化する。このＮｉ膜３０４由来のニッケル硼化物膜３１４は，Ｎｉ膜よりはるかに耐凝集性が高く，熱による凝集が起きにくい性質を有している。
【００９２】
続いて，排気装置１４６により排気を行いながら，Ｎ２ガスを第２導入路１２４からシャワーヘッド１２０を介して処理室１０２内に供給する。このときのＮ２ガス流量を例えば２０００ｍｌ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）として，処理室１０２内の圧力を例えば４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に調整する。そして，ウエハ３００を所定の温度（例えば，６００℃）まで加熱して，その温度を例えば３分間維持する。
【００９３】
こうして，ニッケル硼化物膜３１４のうち，下地がウエハ３００の表面（Ｓｉ層）である部分については，シリサイド化してＮｉシリサイド膜となる。その後，ゲートバルブ１５０を開いて成膜後のウエハ３００を搬送装置（図示せず）により搬入出口１４８を介して搬出する。
【００９４】
このようにＮｉ膜上にＢを添加する処理においても，上述したＷキャップ膜３０６の形成処理の場合と同様に，そのＢを添加する処理に必要なウエハ３００の温度までは水素ガス雰囲気にしてウエハ３００を加熱した上で，Ｂを添加する。これによれば，Ｂ添加前のウエハ３００の昇温過程においてもＮｉ膜の凝集を抑制できる。そして，Ｎｉ膜の膜中にＢを添加した後は，Ｎｉ膜３０４をシリサイド化する際のアニール処理（熱処理）のようにそれ以上の高温にウエハ３００を加熱してもＮｉ膜の凝集を抑制できる。
【００９５】
また，Ｎｉ膜３０４にＢを添加してニッケル硼化物膜３１４に変化させるため，金属硼化物膜であるニッケル硼化物膜３１４をシリサイド化する際の熱処理中にこのニッケル硼化物膜３１４が凝集してしまうことを防止できる。この結果，金属硼化物膜および金属シリサイド膜が不連続にならずに，良好な電気特性を有する半導体装置を構成することができる。
【００９６】
（Ｂ添加によるＮｉ膜凝集抑制効果を検証した実験結果）
次に，Ｎｉ膜上にＢ添加によるＮｉ膜凝集抑制効果を検証した実験結果について図面を参照しながら説明する。図１２は，Ｂ添加によるＮｉ膜の凝集抑制効果を説明するためのＳＥＭ画像を示す図である。
【００９７】
この実験では，ＳｉＯ２膜（膜厚１００ｎｍ）上に成膜されたＮｉ膜（膜厚２０ｎｍ）に対して，本実施形態にかかる基板処理方法によってＢを添加してサンプルウエハを製作し，このサンプルウエハに熱処理を施していない場合と，Ｎ２雰囲気中にて６００℃の熱処理を施した場合のニッケル硼化物膜（Ｂが添加されたＮｉ膜）の表面状態を観察した。
【００９８】
図１２に示す実験結果によれば，Ｎｉ膜にＢを添加すれば，ウエハに６００℃の熱処理を施しても，ニッケル硼化物膜（Ｂが添加されたＮｉ膜）の表面は凝集のない良好な状態が維持される。これにより，Ｎｉ膜にＢを添加することによるＮｉ膜の凝集抑制効果を確認することができた。
【００９９】
ここで，Ｎｉ膜へのＢ添加の熱処理温度依存性を確認するための実験を行った結果について説明する。図１３Ａ，図１３Ｂは，熱処理温度を変えてＮｉ膜へのＢ添加したときサンプルウエハについて，膜中の原子の密度分布をＸＰＳ法を用いて測定した結果を示している。図１３ＡはＮｉ膜を有するサンプルウエハをＢ２Ｈ６雰囲気中において２５０℃で熱処理を施したときのデータであり，図１３Ｂは図１３Ａよりも高い３５０℃で熱処理を施したときのデータである。
【０１００】
図１３Ａ，図１３Ｂを比較すると，Ｎｉ膜全体にＢを拡散させるためには２５０℃では不十分であり，３５０℃まで熱処理温度を上昇させる必要があることがわかる。上記の実験結果から，Ｎｉ膜の凝集を抑えるには，Ｎｉ膜にＢを添加することが有効であることが分かっており，そのためにはＢ２Ｈ６雰囲気中でのＮｉ膜の熱処理温度を３５０℃以上に設定することが好ましいと考えることができる。
【０１０１】
このように３５０℃という比較的高い温度でＮｉ膜を熱処理しようとすると，その加熱段階でのＮｉ膜の凝集が懸念される。しかしながら，本実施形態によれば，Ｈ２雰囲気中でウエハを加熱するため，その間でのＮｉ膜の凝集を抑制することができる。そして，Ｂ２Ｈ６雰囲気中で３５０℃の熱処理をＮｉ膜に施して，ＢをＮｉ膜全体に拡散させることによりＮｉ硼化物を形成できるため，耐凝集性を高めることができる。したがって，その後にウエハに６００℃の熱処理を施しても，Ｎｉ膜（ニッケル硼化物膜）は凝集することはなく，結果的に良質なＮｉシリサイド膜を得ることができる。
【０１０２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
例えば，Ｎｉ膜を覆うキャップ膜としてＷ膜を用いた方法を本発明の１つの実施形態として説明したが，キャップ膜をＴｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮなどで形成するようにしてもよい。また，水素化合物ガスとして，Ｂ２Ｈ６ガスに代えてホスフィン（ＰＨ３）を用いるようにしてもよい。この場合には，Ｎｉ膜にＰが添加されて，Ｎｉリン化物が形成されることにより耐凝集性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は，半導体ウエハ，ＦＰＤ基板などの被処理基板に所定の処理を施す基板処理方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００      基板処理装置
１０２      処理室
１０４      サセプタ
１０６      支持部材
１０２ａ    蓋部
１０２ｂ    開口部
１１０      ヒータ
１１２      ヒータ電源
１１４      熱電対
１１６      ヒータコントローラ
１２０      シャワーヘッド
１２２      第１導入路
１２４      第２導入路
１２６      上部空間
１２８      下部空間
１３０      第１ガス吐出孔
１３２      第２ガス吐出孔
１４２      排気室
１４４      排気管
１４６      排気装置
１４８      搬入出口
１５０      ゲートバルブ
１５２      ヒータ
１５４      電極
１５６      整合器
１５８      高周波電源
１６０      ガス供給機構
１６２      成膜原料タンク
１６２ａ    ヒータ
１６４      バブリング配管
１６６      Ａｒガス供給源
１６８      マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１７０      バルブ
１７０ａ，１７４ａ      バルブ
１７２      第１ガス送出配管
１７４      バルブ
１７６      ヒータ
１８０      第２ガス送出配管
１８２      バルブ
１８４      ガス供給源
１８８      マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１９０      バルブ
１９６      バイパス配管
１９８      バルブ
２００      制御部
２０２      プロセスコントローラ
２０４      ユーザインタフェース
２０６      記憶部
３００      ウエハ
３０１      Ｓｉ基板
３０２      ＳｉＯ２膜
３０４      Ｎｉ膜
３０６      Ｗキャップ膜
３１４      ニッケル硼化物膜
【図１】
2012199333.tif 000003
【図２Ａ】
2012199333.tif 000004
【図２Ｂ】
2012199333.tif 000005
【図２Ｃ】
2012199333.tif 000006
【図３】
2012199333.tif 000007
【図７】
2012199333.tif 000008
【図９Ａ】
2012199333.tif 000009
【図９Ｂ】
2012199333.tif 000010
【図１０Ａ】
2012199333.tif 000011
【図１０Ｂ】
2012199333.tif 000012
【図１０Ｃ】
2012199333.tif 000013
【図１１】
2012199333.tif 000014
【図１３Ａ】
2012199333.tif 000015
【図１３Ｂ】
2012199333.tif 000016
【図４】
2012199333.tif 000017
【図５】
2012199333.tif 000018
【図６】
2012199333.tif 000019
【図８】
2012199333.tif 000020
【図１２】
2012199333.tif 000021