JP2022038619A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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賢治 関口
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Shuhei Yonezawa
大介 鈴木
Daisuke Suzuki
由裕 竹澤
Yoshihiro Takezawa
義久 松原
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Abstract

【課題】シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させる。【解決手段】基板処理方法は、シリコン膜を熱処理によって結晶化及び拡大させる基板処理方法であって、熱処理を行う前に、シリコン膜が形成された基板を保持する保持工程と、保持工程において保持された基板に対して金属を含む溶液を供給することにより、シリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で金属を付着させる付着工程とを含む。【選択図】図４

Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関するものである。
特許文献１には、シリコン膜の表面に触媒としての金属膜を形成した後、熱処理を行ってシリコン膜を結晶化させる技術が開示されている。
特開２００８－２４３９７５号公報
本開示は、シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させることができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、シリコン膜を熱処理によって結晶化及び拡大させる基板処理方法であって、前記熱処理を行う前に、前記シリコン膜が形成された基板を保持する保持工程と、前記保持工程において保持された前記基板に対して金属を含む溶液を供給することにより、前記シリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で前記金属を付着させる付着工程とを含む。
本開示によれば、シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させることができるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、実施形態に係る第１処理ユニットの概略構成を示す図である。 図３は、実施形態に係る第２処理ユニットの概略構成を示す図である。 図４は、実施形態に係る第１処理ユニットが実行する基板処理の手順を示すフローチャートである。 図５は、第１処理ユニットが実行する基板処理において金属の付着量を変えてシリコン膜の結晶サイズを測定した測定結果の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係る第２処理ユニットが実行する基板処理の手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
ところで、シリコン膜の表面に触媒としての金属を付着させた後に熱処理を行う場合、シリコン膜内へ金属が過剰に拡散され、結果として、過剰に拡散された金属によってシリコン膜の結晶化及び拡大が阻害されるおそれがある。このため、シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させることが期待されている。
（実施形態）
＜基板処理システムの構成＞
図１は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。ウェハＷの表面上には、シリコン膜が形成されている。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の第１処理ユニット１６と、複数の第２処理ユニット１７とを備える。複数の第１処理ユニット１６及び複数の第２処理ユニット１７は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１８を備える。基板搬送装置１８は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１８は、水平方向及び鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と第１処理ユニット１６又は第２処理ユニット１７との間でウェハＷの搬送を行う。
第１処理ユニット１６は、基板搬送装置１８によって搬送されるウェハＷに対して所定の処理を行う。本実施形態において、第１処理ユニット１６は、ウェハＷ上のシリコン膜を結晶化及び拡大するための熱処理が行われる前に、シリコン膜の表面に触媒としての金属を付着させる。
第２処理ユニット１７は、基板搬送装置１８によって搬送されるウェハＷに対して所定の処理を行う。本実施形態において、第２処理ユニット１７は、ウェハＷ上のシリコン膜を結晶化及び拡大するための熱処理が行われた後に、シリコン膜の表面上に残存する金属（例えば、金属シリサイド）を除去する。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、例えばコンピュータであり、制御部４Ａと記憶部４Ｂとを備える。記憶部４Ｂには、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部４Ａは、記憶部４Ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部４Ｂにインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１８によって受渡部１４から取り出されて、第１処理ユニット１６へ搬入される。
第１処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、第１処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１８によって第１処理ユニット１６から搬出されて受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
処理済のウェハＷがキャリアＣに戻された後、キャリアＣは、基板処理システム１の外部に配置されたアニール装置に所定の搬送装置によって搬送される。そして、アニール装置おいて、ウェハＷに対して熱処理が行われる。熱処理が行われた後のウェハＷを収容するキャリアＣは、所定の搬送装置によって基板処理システム１へ戻される。
その後、基板処理システム１では、基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１８によって受渡部１４から取り出されて、第２処理ユニット１７へ搬入される。
第２処理ユニット１７へ搬入されたウェハＷは、第２処理ユニット１７によって処理された後、基板搬送装置１８によって第２処理ユニット１７から搬出されて受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
＜第１処理ユニットの構成＞
次に、第１処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係る第１処理ユニット１６の概略構成を示す図である。
図２に示すように、第１処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理液供給部４０と、洗浄液供給部５０と、下部供給部６０と、回収カップ７０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０、処理液供給部４０、洗浄液供給部５０、下部供給部６０及び回収カップ７０を収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
ＦＦＵ２１は、バルブ２２を介してダウンフローガス供給源２３に接続される。ＦＦＵ２１は、ダウンフローガス供給源２３から供給されるダウンフローガス（例えば、窒素又はドライエア）をチャンバ２０内に吐出する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。保持部３１の上面には、ウェハＷの周縁部を把持する複数の把持部３１ａが設けられている。ウェハＷは、把持部３１ａによって保持部３１の上面からわずかに離間した状態で水平に保持される。なお、ウェハＷは、シリコン膜が形成された面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、保持部３１を下方から支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸周りに回転させる。基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。
処理液供給部４０は、基板保持機構３０に保持されたウェハＷに対して各種の処理液を供給する。処理液供給部４０は、バルブ４１ａを介してＤＨＦ（希フッ酸）供給源４２ａに接続される。また、処理液供給部４０は、バルブ４１ｂを介してＳＣ１供給源４２ｂに接続される。ＤＨＦ供給源４２ａから供給されるＤＨＦ及びＳＣ１供給源４２ｂから供給されるＳＣ１（アンモニア、過酸化水素及び水の混合液）は、ウェハＷ上のシリコン膜の表面を親水化するための親水化処理液である。
また、処理液供給部４０は、バルブ４１ｃ及び希釈部４３を介して金属溶液供給源４４及びＤＩＷ（DeIonized Water：脱イオン水）供給源４５に接続される。金属溶液供給源４４から供給される、金属を含む溶液（以下適宜「金属溶液」と呼ぶ。）は、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に金属を付着させるための処理液である。金属溶液に含まれる金属としては、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ及びＣｒの少なくとも一つが使用される。金属溶液の溶媒としては、例えば、希硝酸や純水等が使用される。ＤＩＷ供給源４５から供給されるＤＩＷは、金属溶液を希釈するための希釈液である。希釈液としては、ＤＩＷに代えて、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が使用されてもよい。金属溶液供給源４４から供給される金属溶液は、希釈部５３においてＤＩＷにより希釈されたうえで、処理液供給部４０からウェハＷに対して供給される。
なお、ウェハＷに対する金属溶液の接触角を低下させてシリコン膜の表面に対する金属の付着を促進する観点から、処理液供給部４０からウェハＷに対して金属溶液にＩＰＡ等の有機溶剤を混合した混合液を供給するようにしてもよい。この場合、金属溶液供給源４４に代えて、金属溶液にＩＰＡ等の有機溶剤を混合した混合液を供給する混合液供給源が用いられればよい。
また、処理液供給部４０は、バルブ４１ｄを介してＤＩＷ供給源４２ｄに接続される。ＤＩＷ供給源４２ｄから供給されるＤＩＷは、希釈部５３において希釈された金属溶液をさらに希釈するための希釈液である。希釈液としては、ＤＩＷに代えて、ＩＰＡが使用されてもよい。なお、ＤＩＷ供給源４２ｄから供給されるＤＩＷは、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に過剰に付着した金属を洗浄するための洗浄液としても使用される。また、ＤＩＷ供給源４２ｄから供給されるＤＩＷは、親水化処理液を除去するためのリンス用の処理液としても使用される。
洗浄液供給部５０は、基板保持機構３０に保持されたウェハＷのベベル部を洗浄するための洗浄液を供給する。ベベル部とは、ウェハＷの周縁部に形成された傾斜部である。洗浄液供給部５０は、バルブ５１ａを介してＳＣ２供給源５２ａに接続される。ＳＣ２供給源５２ａから供給されるＳＣ２（塩酸と過酸化水素の混合液）は、ウェハＷのベベル部を洗浄するための洗浄液である。洗浄液としては、ＳＣ２に代えて、フッ酸、希塩酸、ＳＰＭ（硫酸と過酸化水素の混合液）、又は王水（塩酸３：硝酸１の混合液）が使用されてもよい。
また、洗浄液供給部５０は、バルブ５１ｂを介してＤＩＷ供給源５２ｂに接続される。ＤＩＷ供給源５２ｂから供給されるＤＩＷは、ウェハＷのベベル部に残存する洗浄液を除去するためのリンス用の処理液である。
下部供給部６０は、基板保持機構３０に保持されたウェハＷの裏面を洗浄するための洗浄液を供給する。裏面とは、ウェハＷのシリコン膜が形成された面とは反対側の面である。下部供給部６０は、保持部３１及び支柱部３２の中空部に挿通される。下部供給部６０の内部には鉛直方向に延在する流路が形成されている。流路には、バルブ６１ａを介してＳＣ２供給源６２ａが接続される。ＳＣ２供給源６２ａから供給されるＳＣ２は、ウェハＷの裏面を洗浄するための洗浄液である。洗浄液としては、ＳＣ２に代えて、フッ酸、希塩酸、ＳＰＭ、又は王水が使用されてもよい。
また、下部供給部６０は、バルブ６１ｂを介してＤＩＷ供給源６２ｂに接続される。ＤＩＷ供給源６２ｂから供給されるＤＩＷは、ウェハＷの裏面に残存する洗浄液を除去するためのリンス用の処理液である。
回収カップ７０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ７０の底部には、排液口７１が形成されており、回収カップ７０によって捕集された処理液は、かかる排液口７１から第１処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ７０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を第１処理ユニット１６の外部へ排出する排気口７２が形成される。
＜第２処理ユニットの構成＞
次に、第２処理ユニット１７の概略構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る第２処理ユニット１７の概略構成を示す図である。
図３に示すように、第２処理ユニット１７は、チャンバ１２０と、基板保持機構１３０と、供給部１４０と、回収カップ１５０とを備える。
チャンバ１２０は、基板保持機構１３０、供給部１４０及び回収カップ１５０を収容する。チャンバ１２０には、アニール装置において熱処理を行ったウェハＷが搬送される。アニール装置において熱処理を行ったウェハＷのシリコン膜の表面上には、熱処理においてシリサイド化された金属（つまり、金属シリサイド）が残存している。チャンバ１２０の天井部には、ＦＦＵ１２１が設けられる。ＦＦＵ１２１は、チャンバ１２０内にダウンフローを形成する。
ＦＦＵ１２１は、バルブ１２２を介してダウンフローガス供給源１２３に接続される。ＦＦＵ１２１は、ダウンフローガス供給源１２３から供給されるダウンフローガス（例えば、窒素又はドライエア）をチャンバ１２０内に吐出する。
基板保持機構１３０は、保持部１３１と、支柱部１３２と、駆動部１３３とを備える。保持部１３１は、ウェハＷを水平に保持する。なお、ウェハＷは、シリコン膜が形成された面を上方に向けた状態で保持部１３１に保持される。支柱部１３２は、鉛直方向に延在する部材であり、保持部１３１を下方から支持する。駆動部１３３は、支柱部１３２を鉛直軸周りに回転させる。基板保持機構１３０は、駆動部１３３を用いて支柱部１３２を回転させることによって支柱部１３２に支持された保持部１３１を回転させ、これにより、保持部１３１に保持されたウェハＷを回転させる。
供給部１４０は、基板保持機構１３０に保持されたウェハＷに対して処理液を供給する。供給部１４０は、バルブ１４１ａを介してＳＣ２供給源１４２ａに接続される。ＳＣ２供給源１４２ａから供給されるＳＣ２は、シリコン膜の表面上に残存する金属（例えば、金属シリサイド）を除去するための洗浄液である。シリコン膜の表面上に残存する金属を除去するための洗浄液としては、ＳＣ２に代えて、ＳＰＭ又は王水が使用されてもよい。
また、供給部１４０は、バルブ１４１ｂを介してＤＩＷ供給源１４２ｂに接続される。ＤＩＷ供給源１４２ｂから供給されるＤＩＷは、シリコン膜の表面上に残存する洗浄液を除去するためのリンス用の処理液である。
回収カップ１５０は、保持部１３１を取り囲むように配置され、保持部１３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ１５０の底部には、排液口１５１が形成されており、回収カップ１５０によって捕集された処理液は、かかる排液口１５１から第２処理ユニット１７の外部へ排出される。また、回収カップ１５０の底部には、ＦＦＵ１２１から供給される気体を第２処理ユニット１７の外部へ排出する排気口１５２が形成される。
＜第１処理ユニットが実行する基板処理＞
次に、第１処理ユニット１６が実行する基板処理について図４を参照して説明する。図４は、実施形態に係る第１処理ユニット１６が実行する基板処理の手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す各処理は、制御部４Ａによる制御に従って実行される。
図４に示すように、まず、基板搬送装置１８は、第１処理ユニット１６のチャンバ２０内にウェハＷを搬入する（ステップＳ１０１）。ウェハＷは、シリコン膜が形成された面を上方に向けた状態で保持部３１に保持される。その後、駆動部３３によって保持部３１が回転する。これにより、ウェハＷは、保持部３１とともに回転する。
つづいて、第１処理ユニット１６では、親水化処理が行われる（ステップＳ１０２）。親水化処理では、処理液供給部４０がウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ４１ａが所定時間解放されることにより、ウェハＷの表面に親水化処理液であるＤＨＦが供給される。ウェハＷに供給されたＤＨＦは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上のシリコン膜の表面が親水化される。その後、バルブ４１ｄが所定時間解放されることにより、ウェハＷの表面にリンス用の処理液であるＤＩＷが供給される。ウェハＷに供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷの表面に残存するＤＨＦがＤＩＷによって洗い流される。その後、バルブ４１ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に親水化処理液であるＳＣ１が供給される。ウェハＷに供給されたＳＣ１は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上のシリコン膜の表面がさらに親水化される。その後、バルブ４１ｄが所定時間解放されることにより、ウェハＷの表面にリンス用の処理液であるＤＩＷが供給される。ウェハＷに供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷの表面に残存するＳＣ１がＤＩＷによって洗い流される。
つづいて、第１処理ユニット１６では、付着処理が行われる（ステップＳ１０３）。付着処理では、バルブ４１ｃ及びバルブ４１ｄが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に金属溶液が供給される。このとき、金属溶液は、希釈部４３においてＤＩＷ供給源４５から供給されるＤＩＷにより希釈され、且つ希釈部４３の下流側においてＤＩＷ供給源４２ｄから供給されるＤＩＷによりさらに希釈されたうえで、ウェハＷの表面に供給される。言い換えると、付着処理では、ウェハＷに対して金属溶液を供給する前に、金属溶液を複数の希釈液（ＤＩＷ）により段階的に希釈して金属溶液に含まれる金属の濃度を調整する。金属溶液に含まれる金属の濃度は、例えば、１０［ｐｐｍ］以上１００００［ｐｐｍ］以下の範囲内である。ウェハＷに供給された金属溶液は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で金属が付着する。
なお、上記の付着処理において、希釈部４３による１回目の希釈により金属溶液に含まれる金属の濃度が所望の濃度となっている場合には、希釈部４３の下流側での２回目の希釈を省略してもよい。
また、上記の付着処理において、第１処理ユニット１６は、ウェハＷ上に金属溶液を液盛りし、その後、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させてウェハＷ上の金属溶液を振り切るようにしてもよい。金属溶液の液盛りは、ウェハＷの回転速度を所定時間減少させて（又は、ウェハＷの回転を所定時間停止させて）金属溶液を供給することにより実現される。ウェハＷ上に金属溶液を液盛りした後に金属溶液を振り切ることより、ウェハＷに対する金属溶液の供給量を削減することができる。
また、上記の付着処理において、第１処理ユニット１６は、２流体ノズル等を用いてウェハＷの表面に金属溶液を霧状に供給してもよい。また、上記の付着処理において、第１処理ユニット１６は、処理液供給部４０をウェハＷの中心部と外周部との間で移動させるスキャン処理を行って、ウェハＷの表面に金属溶液を供給してもよい。これにより、付着処理の処理時間を短縮することができる。
また、第１処理ユニット１６は、ウェハＷに対して金属溶液にＩＰＡ等の有機溶剤を混合した混合液を供給してもよい。これにより、ウェハＷに対する金属溶液の接触角を低下させることができ、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に金属溶液を塗り拡げ易くなる。したがって、シリコン膜の表面に対する金属の付着を促進することができる。また、第１処理ユニット１６は、金属溶液に有機溶剤を混合した混合液を用いる場合、ウェハＷに対して混合液を例えば１００ｎｍ以上の厚さとなるように供給してもよい。これにより、シリコン膜の表面に対する金属の付着をより促進することができる。
また、上記の付着処理において、ウェハＷの回転数は１０００［ｒｐｍ］以下に設定され、且つ処理時間は６０秒以下に設定されることが好ましい。
つづいて、第１処理ユニット１６では、調整処理が行われる（ステップＳ１０４）。調整処理では、バルブ４１ｄが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に洗浄液であるＤＩＷが供給される。ウェハＷに供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に付着している金属の一部がＤＩＷによって洗い流される。これにより、シリコン膜の表面における金属の付着量が調整される。
なお、上記の付着処理（ステップＳ１０３）を終えた時点でシリコン膜の表面における金属の付着量が既に所望の付着量となっている場合には、上記の調整処理（ステップＳ１０４）を省略してもよい。
つづいて、第１処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０５）。乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによってウェハＷ上に残存するＤＩＷを振り切ってウェハＷをスピン乾燥させる。
なお、上記の乾燥処理において使用される乾燥方式は、スピン乾燥に限定されない。例えば、ＤＩＷをＩＰＡで置換した後にＩＰＡを振り切ってウェハＷをスピン乾燥させるＩＰＡ乾燥を行ってもよい。また、ウェハＷ上のパターン倒壊を抑制する観点から、ＩＰＡ乾燥に先立って、ウェハＷに撥水化液を供給することによってウェハＷの表面を撥水化させてもよい。また、上記の乾燥処理において、ＤＩＷをＩＰＡで置換した後にＩＰＡを超臨界状態の流体と接触させることによってウェハＷを乾燥させる超臨界乾燥を行ってもよい。
つづいて、第１処理ユニット１６では、ベベル洗浄処理が行われる（ステップＳ１０６）。ベベル洗浄処理では、洗浄液供給部５０がウェハＷの周縁部上方に位置する。その後、バルブ５１ａが所定時間開放されることにより、ウェハＷの周縁部に洗浄液であるＳＣ２が供給される。これにより、ウェハＷのベベル部が洗浄されてウェハＷのベベル部から金属が除去される。
つづいて、第１処理ユニット１６では、リンス処理が行われる（ステップＳ１０７）。リンス処理では、バルブ５１ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷの周縁部にリンス用の処理液であるＤＩＷが供給される。これにより、ウェハＷのベベル部に残存するＳＣ２がＤＩＷによって洗い流される。
つづいて、第１処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１０８）。乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによってウェハＷを乾燥させる。
つづいて、第１処理ユニット１６では、裏面洗浄処理が行われる（ステップＳ１０９）。裏面洗浄処理では、バルブ６１ａが所定時間開放されることにより、ウェハＷの裏面に洗浄液であるＳＣ２が供給される。ウェハＷの裏面に供給されたＳＣ２は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷの裏面全体に広がる。これにより、ウェハＷの裏面が洗浄されてウェハＷの裏面から金属が除去される。
つづいて、第１処理ユニット１６では、リンス処理が行われる（ステップＳ１１０）。リンス処理では、バルブ６１ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷの裏面にリンス用の処理液であるＤＩＷが供給される。これにより、ウェハＷの裏面に残存するＳＣ２がＤＩＷによって洗い流される。
つづいて、第１処理ユニット１６では、乾燥処理が行われる（ステップＳ１１１）。乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによってウェハＷを乾燥させる。
つづいて、第１処理ユニット１６では、搬出処理が行われる（ステップＳ１１２）。搬出処理では、ウェハＷの回転を停止した後、ウェハＷを第１処理ユニット１６から搬出する。第１処理ユニット１６から搬出されたウェハＷは、キャリア載置部１１のキャリアＣに戻された後、基板処理システム１の外部に配置されたアニール装置へ搬送される。そして、アニール装置において、ウェハＷに対して熱処理が行われる。熱処理の処理時間は、例えば２～２４時間である。ウェハＷに対して熱処理が行われることによって、ウェハＷ上のシリコン膜の表面に付着している金属がシリコン膜内へ拡散されてシリサイド化される。これにより、シリサイド化された金属（つまり、金属シリサイド）を起点としてシリコン膜が結晶化及び拡大する。熱処理が行われたウェハＷは、キャリアＣに収容された後、基板処理システム１へ戻される。
ここで、第１処理ユニット１６が実行する基板処理において金属の付着量とシリコン膜の結晶化との関係を評価した。図５は、第１処理ユニット１６が実行する基板処理において金属の付着量を変えてシリコン膜の結晶サイズを測定した測定結果の一例を示す図である。使用された金属は、Ｎｉである。
図５から分かるように、シリコン膜の表面における金属の付着量が１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲の場合、結晶サイズが０［μｍ］よりも大きいシリコン膜が得られた。特に、シリコン膜の表面における金属の付着量が１．０Ｅ１３［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ１６［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲の場合、結晶サイズが約０．５［μｍ］以上となる。したがって、シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させる観点から好ましい金属の付着量は、次の範囲内であることが確認された。すなわち、好ましい金属の付着量は、１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内、より好ましくは１．０Ｅ１３［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ１６［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内である。
＜第２処理ユニットが実行する基板処理＞
次に、第２処理ユニット１７が実行する基板処理について図６を参照して説明する。図６は、実施形態に係る第２処理ユニット１７が実行する基板処理の手順を示すフローチャートである。なお、図６に示す各処理は、制御部４Ａによる制御に従って実行される。
図６に示すように、まず、基板搬送装置１８は、第２処理ユニット１７のチャンバ１２０内にウェハＷを搬入する（ステップＳ２０１）。チャンバ１２０内には、アニール装置において熱処理を行ったウェハＷが搬入される。アニール装置において熱処理を行ったウェハＷのシリコン膜の表面上には、熱処理においてシリサイド化された金属（つまり、金属シリサイド）が残存している。ウェハＷは、シリコン膜が形成された面を上方に向けた状態で保持部１３１に保持される。その後、駆動部１３３によって保持部１３１が回転する。これにより、ウェハＷは、保持部１３１とともに回転する。
つづいて、第２処理ユニット１７では、除去処理が行われる（ステップＳ２０２）。除去処理では、供給部１４０がウェハＷの中央上方に位置する。その後、バルブ１４１ａが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面に洗浄液であるＳＣ２が供給される。ウェハＷに供給されたＳＣ２は、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、シリコン膜の表面上に残存する金属（例えば、金属シリサイド）が除去される。
つづいて、第２処理ユニット１７では、リンス処理が行われる（ステップＳ２０３）。リンス処理では、バルブ１４１ｂが所定時間開放されることにより、ウェハＷの表面にリンス用の処理液であるＤＩＷが供給される。ウェハＷに供給されたＤＩＷは、ウェハＷの回転に伴う遠心力によってウェハＷ上のシリコン膜の表面全体に広がる。これにより、ウェハＷの表面に残存するＳＣ２がＤＩＷによって洗い流される。
つづいて、第２処理ユニット１７では、乾燥処理が行われる（ステップＳ２０４）。乾燥処理では、ウェハＷの回転速度を所定時間増加させることによってウェハＷを乾燥させる。
つづいて、第２処理ユニット１７では、搬出処理が行われる（ステップＳ２０５）。搬出処理では、ウェハＷの回転を停止した後、ウェハＷを第２処理ユニット１７から搬出する。
＜効果＞
実施形態に係る基板処理方法は、シリコン膜を熱処理によって結晶化及び拡大させる基板処理方法であって、保持工程と、付着工程とを含む。保持工程は、熱処理を行う前に、シリコン膜が形成された基板（一例として、ウェハＷ）を保持する。付着工程は、保持工程において保持された基板に対して金属を含む溶液を供給することにより、シリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で金属を付着させる。このため、実施形態によれば、シリコン膜を適切に結晶化及び拡大させることができる。
また、付着工程は、基板に対して金属を含む溶液を供給する前に、溶液を希釈液により希釈して溶液に含まれる金属の濃度を調整してもよい。これにより、実施形態によれば、シリコン膜の表面に対する金属の付着量を調整してシリコン膜の結晶サイズを所望のサイズに調整することができる。
また、付着工程は、溶液を複数の希釈液により段階的に希釈して前記溶液に含まれる金属の濃度を調整してもよい。これにより、実施形態によれば、シリコン膜の表面に対する金属の付着量をより緻密に調整してシリコン膜の結晶サイズの調整の精度を向上させることができる。
また、溶液に含まれる金属の濃度は、１０［ｐｐｍ］以上１００００［ｐｐｍ］以下の範囲内であってもよい。これにより、実施形態によれば、シリコン膜の表面に対する金属の付着量を最適化して、シリコン膜の結晶サイズを所望のサイズに調整することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、親水化工程をさらに含んでもよい。親水化工程は、シリコン膜の表面を親水化する。そして、付着工程は、親水化工程においてシリコン膜の表面が親水化された状態で、基板に対して金属を含む溶液を供給してもよい。このため、実施形態によれば、基板に対する溶液の密着性を高めてシリコン膜の表面に対する金属の付着を促進することができる。
また、付着工程は、基板上に金属を含む溶液の層を液盛りし、その後、前記金属を含む溶液を振り切るようにしてもよい。このため、実施形態によれば、基板に対する金属溶液の供給量を削減可能である。
また、付着工程は、基板に対して金属を含む溶液に有機溶剤を混合した混合液を供給してもよい。また、付着工程は、基板に対して金属を含む溶液に有機溶剤を混合した混合液を１００ｎｍ以上の厚さとなるように供給してもよい。このため、実施形態によれば、基板に対する溶液の接触角を低下させてシリコン膜の表面に対する金属の付着を促進することができる。
また、溶液に含まれる金属は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ及びＣｒの少なくとも一つを含んでもよい。このため、実施形態によれば、種々の金属シリサイドを起点としてシリコン膜を適切に結晶化及び拡大させることができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、調整工程をさらに含んでもよい。調整工程は、付着工程後に、基板に対して洗浄液を供給することにより、シリコン膜の表面における金属の付着量を調整する。このため、実施形態によれば、シリコン膜の表面に対する金属の付着量を調整してシリコン膜の結晶サイズを所望のサイズに調整することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、ベベル洗浄工程をさらに含んでもよい。ベベル洗浄工程は、基板のベベル部を洗浄する。このため、実施形態によれば、後処理である熱処理を行う装置（一例として、アニール装置）へ基板を搬送する際に、金属による搬送系の汚染を抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、裏面洗浄工程をさらに含んでもよい。裏面洗浄工程は、基板の裏面を洗浄する。このため、実施形態によれば、後処理である熱処理を行う装置（一例として、アニール装置）へ基板を搬送する際に、金属による搬送系の汚染を抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、除去工程をさらに含んでもよい。除去工程は、熱処理を行った後に、シリコン膜の表面上に残存する金属を除去する。このため、実施形態によれば、シリコン膜の表面からシリサイド化された金属を適切に除去することができる。
（変形例）
上記した実施形態に係る基板処理システム１では、基板処理システム１の外部に配置されたアニール装置において熱処理を行ったが、開示技術はこれに限定されない。例えば、基板処理システム１の内部にアニール装置を配置し、かかるアニール装置において熱処理を行ってよい。
また、変形例に係る基板処理システム１では、搬出処理（ステップＳ１１２）を行った後に、図示しない供給部から洗浄液を回収カップ７０の内壁へ吐出することによって、回収カップ７０の内壁に残存する金属等を洗浄するカップ洗浄処理を行ってもよい。
今回開示された各実施形態は、すべ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、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 制御装置
４Ａ 制御部
４Ｂ 記憶部
１６ 第１処理ユニット
３０ 基板保持機構
４０ 処理液供給部
１７ 第２処理ユニット
１３０ 基板保持機構
１４０ 供給部

Claims (14)

  1. シリコン膜を熱処理によって結晶化及び拡大させる基板処理方法であって、
    前記熱処理を行う前に、前記シリコン膜が形成された基板を保持する保持工程と、
    前記保持工程において保持された前記基板に対して金属を含む溶液を供給することにより、前記シリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で前記金属を付着させる付着工程と
    を含む、基板処理方法。
  2. 前記付着工程は、
    前記基板に対して前記金属を含む溶液を供給する前に、前記溶液を希釈液により希釈して前記溶液に含まれる金属の濃度を調整する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記付着工程は、
    前記溶液を複数の希釈液により段階的に希釈して前記溶液に含まれる金属の濃度を調整する、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記溶液に含まれる金属の濃度は、１０［ｐｐｍ］以上１００００［ｐｐｍ］以下の範囲内である、請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  5. 前記シリコン膜の表面を親水化する親水化工程をさらに含み、
    前記付着工程は、
    前記親水化工程において前記シリコン膜の表面が親水化された状態で、前記基板に対して前記金属を含む溶液を供給する、請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  6. 前記付着工程は、
    前記基板上に前記金属を含む溶液を液盛りし、その後、前記金属を含む溶液を振り切る、請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  7. 前記付着工程は、
    前記基板に対して前記金属を含む溶液に有機溶剤を混合した混合液を供給する、請求項１～６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  8. 前記付着工程は、
    前記基板に対して前記金属を含む溶液に有機溶剤を混合した混合液を１００ｎｍ以上の膜厚となるように供給する、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 前記溶液に含まれる金属は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ及びＣｒの少なくとも一つを含む、請求項１～８のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  10. 前記付着工程後に、前記基板に対して洗浄液を供給することにより、前記シリコン膜の表面における前記金属の付着量を調整する調整工程をさらに含む、請求項１～９のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  11. 前記付着工程後に、前記基板のベベル部を洗浄するベベル洗浄工程をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  12. 前記付着工程後に、前記基板の裏面を洗浄する裏面洗浄工程をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  13. 前記熱処理を行った後に、前記シリコン膜の表面上に残存する金属を除去する除去工程をさらに含む、請求項１～１２のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  14. シリコン膜を熱処理によって結晶化及び拡大させる基板処理方法に用いられる基板処理装置であって、
    基板を保持するための保持部と、
    基板に対して金属を含む溶液を供給するための供給部と、
    前記保持部の動作と前記供給部の動作とを制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記熱処理を行う前に、前記シリコン膜が形成された基板を保持する保持工程と、
    前記保持工程において保持された前記基板に対して金属を含む溶液を供給することにより、前記シリコン膜の表面に１．０Ｅ１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以上１．０Ｅ２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下の範囲内の付着量で前記金属を付着させる付着工程と
    を実行する、基板処理装置。
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