JP2002075955A

JP2002075955A - 基板表面処理方法および基板表面処理装置

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Publication number: JP2002075955A
Application number: JP2000265714A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yokouchi; 健一横内; Takeshi Okumura; 剛奥村
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-15
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP3811602B2

Abstract

(57)【要約】【課題】酸を含む蒸気によって基板上の膜を除去する処
理の停止を確実に行う。このような処理が行われる処理
室の汚染を防止する。【解決手段】ホットプレート４５上でウエハＷを所定温
度に加熱し、その状態で、ウエハＷの表面にふっ酸蒸気
を導き、気相エッチング処理によってウエハＷの表面の
酸化膜を除去する膜除去工程を行う。ふっ酸蒸気は、ふ
っ酸蒸気発生容器４３において発生され、キャリアガス
により、ふっ酸蒸気供給路３６を通って、パンチングプ
レート４４から、ウエハＷの表面に供給される。膜除去
工程の停止時には、ふっ酸蒸気の供給を停止するととも
に、窒素ガス供給配管６４から、ヒータ６５によって加
熱された窒素ガスをウエハＷの表面、および処理室８５
に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、塩酸、硝酸、硫
酸、ふっ酸（ＨＦおよび無水ＨＦを含む）、酢酸などの
ような酸を含む蒸気を基板の表面に導き、いわゆる気相
エッチング処理によって基板の表面の膜を除去するため
の基板表面処理方法および基板表面処理装置に関する。
処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置およ
びプラズマディスプレイ用ガラス基板、ならびに光、磁
気および光磁気ディスク用基板などの各種の基板が含ま
れる。また、基板の材質としては、シリコン、ガラス、
樹脂およびセラミックなどの材質が含まれる。なお、基
板表面の膜の除去は、所定の膜の一部または全部の選択
的除去を目的としていてもよく、また、基板表面の洗浄
を目的としていてもよい。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリの製造工程においては、半
導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）上にメモリキャ
パシタ膜を作製する際に、ＢＳＧ（Boron-Silicate Gla
ss）、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）、ＢＰＳＧ
（Boron-doped Phospho-SilicateGlass）などの不純物
を多く含んだ酸化膜が犠牲酸化膜として用いられる。こ
れらの犠牲酸化膜は、ふっ酸蒸気を用いたエッチングに
おける熱酸化膜またはＣＶＤ（化学的気相成長）酸化膜
に対する選択比を大きくとることができ、熱酸化膜また
はＣＶＤ酸化膜をエッチングストッパ膜として用いて選
択的に除去することができる。

【０００３】ふっ酸蒸気を用いたエッチング処理におけ
るエッチング選択比は温度に依存する。たとえば、熱酸
化膜は、温度上昇に伴ってエッチングレートが急激に減
少するのに対して、ＢＰＳＧ膜は温度変化によらずに比
較的高いエッチングレートを維持する。そこで、ウエハ
の表面に形成された熱酸化膜上のＢＰＳＧ膜を選択除去
するときには、ウエハの温度を５０℃〜８０℃に維持し
てふっ酸蒸気による気相エッチング処理が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ふっ酸蒸気による酸化
膜（酸化シリコン膜）のエッチングプロセスは、次の反
応式で表される。６Ｆ⁺＋６Ｈ₃Ｏ⁺＋ＳｉＯ₂→Ｈ₂ＳｉＦ₆＋８Ｈ₂ＯＨ₂ＳｉＦ₆→２ＨＦ＋ＳｉＦ₄ すなわち、ふっ酸の蒸気および水蒸気がウエハ表面（酸
化膜上）に吸着してイオン化し、これが酸化シリコンと
反応して、反応生成物Ｈ₂ＳｉＦ₆が生成され、それがさ
らにふっ酸（ＨＦ）およびフッ化シリコン（ＳｉＦ₄）
に分解してウエハ外に蒸発する。これにより、酸化膜中
のＳｉＯ₂が失われ、エッチング処理が進行する。した
がって、この反応過程では、エッチング反応の結果とし
て、エッチング媒体であるふっ酸および大量の水が発生
する。

【０００５】そのため、エッチング終了時にチャンバ内
へのふっ酸蒸気の供給を停止しても、ウエハの温度が５
０℃〜８０℃に維持されている限り、エッチング処理を
直ちに停止させることができない。すなわち、ふっ酸蒸
気の供給停止から実際のエッチング停止までには、タイ
ムラグが生じている。したがって、所望の時点でエッチ
ング処理を停止することが困難である。しかも、上記の
タイムラグは、ウエハ面内の各部で等しい保証はなく、
ウエハ面内でのエッチング処理の均一性の点でも問題が
ある。

【０００６】また、ＢＳＧ膜、ＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ
膜のエッチング時には、ホウ素（Ｂ）または燐（Ｐ）を
含む生成物（たとえば、ＰＨ₃ＯＨ）が生成される。こ
れらの生成物は、飽和水蒸気圧が低い（揮発性が低い）
ため、ウエハＷの近傍の加熱された雰囲気中において揮
発する一方、ウエハＷの近傍の雰囲気よりも温度の低い
処理室内壁に一旦吸着されると、容易には蒸発せず、結
露を生じる。これにより、処理室が汚染されるととも
に、結露した液滴がウエハＷの表面に落下すれば、ウエ
ハＷを汚染することになる。

【０００７】そこで、この発明の第１の目的は、酸を含
む蒸気によって基板上の膜を除去する処理の停止を確実
に行うことができる基板表面処理方法および基板表面処
理装置を提供することである。また、この発明の第２の
目的は、酸を含む蒸気によって基板上の膜を除去する処
理が行われる処理室の汚染を防止することができ、これ
により、基板の汚染を防止することができる基板表面処
理方法および基板表面処理装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板
（Ｗ）を所定の温度（たとえば、４０℃ないし８０℃）
で加熱しつつ、この基板の表面に酸を含む蒸気を供給す
ることにより、基板表面の膜を除去する膜除去工程（３
４，３６，４３，４５，５４）と、この膜除去工程後
に、基板の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを供
給する不活性ガス供給工程（６３，６４，６５）とを含
むことを特徴とする基板表面処理方法である。なお、括
弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素ま
たは当該工程を実行する構成要素の参照符号を表す。以
下、この項において同じ。

【０００９】上記膜除去工程は、上記酸を含む蒸気およ
び水蒸気と除去対象の膜の構成材料との反応により、水
および酸を生じさせる気相エッチング処理工程であって
もよい。この発明によれば、酸を含む蒸気によって基板
表面の膜を除去する膜除去工程の後（好ましくは直後）
に、基板の表面に室温よりも高温の不活性ガスが供給さ
れる。これにより、基板の表面付近に存在している反応
生成物（たとえば水および酸）の蒸気をすみやかに基板
表面付近から排除して、膜除去工程の進行を停止させる
ことができる。したがって、膜除去工程を所望のタイミ
ングで確実に停止させることができる。この膜除去工程
の停止は基板面内の各部でほぼ同時に起こさせることが
できるので、基板面内での膜除去処理のばらつきが生じ
ることもない。また、複数枚の基板に対する処理のばら
つきも低減できる。

【００１０】基板表面付近に存在している反応生成物を
効果的に除去するためには、不活性ガスを基板表面に供
給するとともに、膜除去処理が行われる処理室内の雰囲
気を排気する排気工程（４９，５５）が行われることが
好ましい。請求項２記載の発明は、上記膜除去工程と上
記不活性ガス供給工程とが、１つの処理室（８５）内で
行われることを特徴とする請求項１記載の基板表面処理
方法である。

【００１１】この発明では、膜除去工程と不活性ガス供
給工程とが１つの処理室内で行われるので、膜除去工程
が終了した直後に不活性ガスを基板表面に導いて、膜除
去工程をすみやかに停止させることができる。なお、不
活性ガス供給工程は、酸を含む蒸気を基板表面に導く酸
蒸気供給経路（３６）とは独立した不活性ガス供給経路
（６４）から基板表面に不活性ガスを導く工程であるこ
とが好ましい。これにより、酸蒸気供給経路の温度上昇
を防止できるから、酸を含む蒸気による膜除去処理に悪
影響（たとえば、エッチングレートの変動）を与えるこ
とがない。

【００１２】同様の理由から、上記不活性ガス供給経路
の不活性ガス吐出口（６４ａ）は、酸蒸気供給経路の酸
蒸気吐出口（３６ａ）から可能な限り離隔して配置され
ることが好ましい。たとえば、不活性ガス吐出口と酸蒸
気吐出口とは、基板の中心（重心）に対してほぼ点対称
な位置に配置されるとよい。請求項３記載の発明は、処
理室（８５）内に基板を配置し、この基板を所定の温度
で加熱しつつ、この基板の表面に酸を含む蒸気を供給す
ることにより、基板表面の膜を除去する膜除去工程（３
４，３６，４３，４５，５４）と、上記処理室内に室温
よりも高い温度の不活性ガスを供給する不活性ガス供給
工程（６３，６４，６５）とを含むことを特徴とする基
板表面処理方法である。

【００１３】この発明によれば、膜除去工程が行われる
処理室に、室温よりも高温の不活性ガスが供給（好まし
くは、膜除去工程が行われていないときに供給）される
ことにより、膜除去工程において生成される反応生成物
が処理室の内壁に結露することを防止できる。すなわ
ち、膜除去工程において生成された反応生成物は、蒸気
状態で処理室の内壁から運び去られる。これにより、処
理室の汚染を防止でき、ひいては、基板の汚染を防止で
きる。これにより、良好な基板表面処理が可能になる。

【００１４】膜除去工程において生成された反応生成物
を処理室外に効果的に排除するためには、不活性ガス供
給工程とともに、処理室内を排気する排気工程（４９，
５５）が行われることが好ましい。たとえば、請求項４
に記載のように、上記不活性ガス供給工程が、１ロット
の基板を処理するたびに行われることとしてもよい。ま
た、請求項５に記載のように、上記不活性ガス供給工程
が、１枚の基板を処理するたびに行われることとしても
よい。

【００１５】たとえば、請求項２に記載のように、請求
項１の発明における膜除去工程と不活性ガス供給工程と
を同一の処理室内で行う場合には、共通の不活性ガス供
給機構（６３，６４，６５）を用いて、請求項１または
２の発明と請求項３ないし５のいずれかの発明とを併せ
て行うことができる。具体的には、膜除去工程の後に基
板の表面に高温の不活性ガスを供給すると、この高温の
不活性ガスは処理室の内壁にも到達するから、膜除去工
程を停止させるとともに、処理室内の結露対策を同時に
行うことができる。

【００１６】請求項６記載の発明は、上記不活性ガス供
給工程では、上記膜除去工程における上記所定の温度よ
りも高い温度の不活性ガスが供給されることを特徴とす
る請求項１ないし５のいずれかに記載の基板表面処理方
法である。これにより、膜除去工程の停止または処理室
の内壁への反応生成物の結露の防止を効果的に行える。
より具体的には、請求項７に記載のように、上記不活性
ガス供給工程では、１００℃以上の不活性ガスが供給さ
れることとすることが好ましい。

【００１７】さらに、不活性ガスの温度は、１００℃〜
３００℃の範囲とすることが好ましく、１００℃〜２０
０℃の範囲とすることがさらに好ましく、約１６０℃と
することが最も好ましい。請求項８記載の発明は、基板
（Ｗ）を所定の温度で加熱する基板加熱手段（４５）
と、この基板加熱手段によって加熱されている基板の表
面の膜を除去する膜除去処理のために、この基板の表面
に酸を含む蒸気を供給する酸蒸気供給手段（３４，３
６，４３，５４）と、上記膜除去処理の後に、上記基板
の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを供給する不
活性ガス供給手段（６３，６４，６５）とを含むことを
特徴とする基板表面処理装置である。

【００１８】この構成により、請求項１の発明と同様の
効果を達成できる。請求項９記載の発明は、処理室（８
５）と、この処理室内に配置され、基板（Ｗ）を所定の
温度で加熱する基板加熱手段（４５）と、この基板加熱
手段によって加熱されている基板の表面の膜を除去する
膜除去処理のために、この基板の表面に酸を含む蒸気を
供給する酸蒸気供給手段（３４，３６，４３，５４）
と、上記処理室内に室温よりも高い温度の不活性ガスを
供給する不活性ガス供給手段（６３，６４，６５）とを
含むことを特徴とする基板表面処理装置である。

【００１９】この構成により、請求項３の発明と同様の
効果を達成できる。なお、これらの基板表面処理装置の
発明に関しても、基板表面処理方法の発明に関して上述
したとおりの変形と同様の変形を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の第１の実施形態に係る基板表面処理装置の構成を
説明するための図解的な平面図である。この装置は、半
導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面
に形成された酸化膜を除去するための装置である。より
具体的には、たとえば、ウエハＷ上に形成された熱酸化
膜上にメモリキャパシタ形成のために使用される犠牲酸
化膜（ＢＰＳＧ膜など）が形成されている場合に、この
犠牲酸化膜を選択的に除去するための装置である。この
処理のために、この基板表面処理装置では、ふっ酸の蒸
気をウエハＷの表面に供給することにより、ふっ酸の気
相エッチング処理によって膜除去工程が行われる。

【００２１】装置の構成について説明すると、この装置
は、処理前のウエハＷを収容したカセットＣＬが置かれ
るローダ部１０と、ウエハＷの表面に対して、ふっ酸蒸
気による気相エッチング処理を行う気相エッチング処理
部４０と、この気相エッチング処理後のウエハＷを水洗
し、その後、水切り乾燥を行う水洗・乾燥処理部５０
と、水洗・乾燥処理部５０によって処理された後のウエ
ハＷを収容するためのカセットＣＵが載置されるアンロ
ーダ部６０と備えている。

【００２２】ローダ部１０およびアンローダ部６０は、
この基板表面処理装置の前面パネル７７の背後に配置さ
れている。ローダ部１０、気相エッチング処理部４０、
水洗・乾燥処理部５０、およびアンローダ部６０は、平
面視においてほぼＵ字形状のウエハ搬送経路７８に沿っ
て、この順に配列されている。ローダ部１０と気相エッ
チング処理部４０との間には、ローダ部１０に置かれた
カセットＣＬから処理前のウエハＷを１枚ずつ取り出し
て、気相エッチング処理部４０に搬入するローダ搬送ロ
ボット７１が配置されている。また、気相エッチング処
理部４０と水洗・乾燥処理部５０の間には、気相エッチ
ング処理後のウエハＷを気相エッチング処理部４０から
取り出して、水洗・乾燥処理部５０に搬入する中間搬送
ロボット８１が配置されている。そして、水洗・乾燥処
理部５０とアンローダ部６０の間には、水洗・乾燥処理
後のウエハＷを水洗・乾燥処理部５０から取り出してア
ンローダ部６０に置かれたカセットＣＵに収容するため
のアンローダ搬送ロボット７２が配置されている。

【００２３】ローダ搬送ロボット７１、中間搬送ロボッ
ト８１およびアンローダ搬送ロボット７２は、それぞ
れ、下アームＬＡと上アームＵＡとを有する屈伸式のロ
ボットの形態を有している。下アームＬＡは、図示しな
い回転駆動機構によって水平面に沿って回動されるよう
になっている。この下アームＬＡの先端に、上アームＵ
Ａが水平面に沿う回動が自在であるように設けられてい
る。下アームＬＡが回動すると、上アームＵＡは、下ア
ームＬＡの回動方向とは反対方向に、下アームＬＡの回
動角度の２倍の角度だけ回動する。これによって、下ア
ームＬＡと上アームＵＡとは、両アームが上下に重なり
合った収縮状態と、両アームが経路７８に沿って一方側
または他方側に向かって展開された伸長状態とをとるこ
とができる。

【００２４】このようにして、ローダ搬送ロボット７
１、中間搬送ロボット８１およびアンローダ搬送ロボッ
ト７２は、処理部間またはカセット−処理部間で、経路
７８に沿ってウエハＷの受け渡し行うことができる。気
相エッチング処理後のウエハＷを水洗および乾燥させる
水洗・乾燥処理部５０は、たとえば、ウエハＷを水平に
保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャ
ックに保持されたウエハＷに対して純水を供給する純水
供給ノズルを備えている。この構成によって、ウエハＷ
の表面および／または裏面に純水を供給してウエハＷの
表面を水洗する。水洗終了後は、純水の供給を停止し、
スピンチャックを高速回転させることによって、ウエハ
Ｗの表面の水分を振り切って乾燥する。

【００２５】図２は、気相エッチング処理部４０の構成
を説明するための図解的な断面図である。気相エッチン
グ処理部４０は、ハウジング４１内に、酸を含む水溶液
の一例であるふっ酸水溶液４２を密閉状態で貯留するふ
っ酸蒸気発生容器４３を備えている。このふっ酸蒸気発
生容器４３の下方には、ふっ酸蒸気を下方に向かって放
出するための貫通孔が多数形成されたパンチングプレー
ト４４が設けられている。

【００２６】パンチングプレート４４の下方に、処理対
象のウエハＷをパンチングプレート４４に対向させた状
態で水平に保持するホットプレート４５が配置されてい
る。このホットプレート４５は、モータ等を含む回転駆
動機構４６によって鉛直軸線まわりに回転される回転軸
４７の上端に固定されている。ホットプレート４５の平
面視における外方側には、ハウジング４１の底面４１ａ
に対して上下に収縮するベローズ４８が設けられてい
る。このベローズ４８は、上端縁をパンチングプレート
４４の周囲に当接させて、ホットプレート４５の周縁の
空間を密閉して処理室８５を形成する密閉位置（図にお
いて実線で示す位置）と、その上端縁がホットプレート
４５の上面４５ａによりも下方に退避した退避位置（図
２において破線で示す位置）との間で、図示しない駆動
機構によって伸長／収縮駆動されるようになっている。

【００２７】ベローズ４８の内部空間は、ハウジング４
１の底面４１ａに接続された排気配管４９を介して、排
気手段５５により排気されるようになっている。この排
気手段５５は、排気ブロワまたはエジェクタなどの強制
排気機構であってもよいし、当該基板表面処理装置が設
置されるクリーンルームに備えられた排気設備であって
もよい。ホットプレート４５の側方には、ウエハＷを搬
入するための搬入用開口２１、およびウエハＷを排出す
るための搬出用開口２２が、ハウジング４１の側壁に形
成されている。これらの開口２１，２２には、それぞれ
シャッタ３８，３９が配置されている。ウエハＷの搬入
時には、ベローズ４８が退避位置（図２の破線の位置）
に下降させられるとともに、シャッタ３８が開成され、
ローダ搬送ロボット７１（図１参照）によって、ホット
プレート４５にウエハＷが受け渡される。また、ウエハ
Ｗの搬出時には、ベローズ４８が退避位置とされるとと
もに、シャッタ３９が開成されて、ホットプレート４５
上のウエハＷが中間搬送ロボット８１に受け渡されて搬
出される。なお、開口２１およびシャッタ３８と、開口
２２およびシャッタ３９との配置関係は、実際には、平
面視でこれらとウエハＷの中心とを結ぶ２本の線分が直
交するようになっているが、この図２および後述の図３
においては、図示の簡略化のため、これらの配置関係
が、平面視でこれらとウエハＷの中心とを結ぶ２本の線
分が一直線上に重なるように（ウエハＷの中心に対して
ほぼ点対称の位置関係に）描かれている。

【００２８】ふっ酸蒸気発生容器４３には、ふっ酸水溶
液４２の液面の上方の空間３５に、キャリアガスとして
の窒素ガスを供給する窒素ガス供給配管５４が接続され
ている。また、この空間３５は、バルブ３７を介して、
パンチングプレート４４へとふっ酸蒸気を導くためのふ
っ酸蒸気供給路３６に接続することができるようになっ
ている。ふっ酸蒸気供給路３６には、窒素ガス供給源３
１からの窒素ガスが、流量コントローラ（ＭＦＣ）３
２、バルブ３３および窒素ガス供給配管３４を介して供
給されるようになっている。

【００２９】また、窒素ガス供給源３１からの窒素ガス
は、流量コントローラ５２およびバルブ５３を介して、
窒素ガス供給配管５４に与えられるようになっている。
ふっ酸蒸気発生容器４３内に貯留されるふっ酸水溶液４
２は、いわゆる擬似共弗組成となる濃度（たとえば、１
気圧、室温（２０℃）のもとで、約３９．６％）に調製
されている。この擬似共弗組成のふっ酸水溶液４２は、
水とフッ化水素との蒸発速度が等しく、そのため、バル
ブ３７からふっ酸蒸気供給路３６を介してパンチングプ
レート４４にふっ酸蒸気が導かれることによってふっ酸
蒸気発生容器４３内のふっ酸水溶液４２が減少したとし
ても、ふっ酸蒸気供給路３６に導かれるふっ酸蒸気の濃
度は不変に保持される。

【００３０】一方、パンチングプレート４４には、窒素
ガス供給源３１からの窒素ガス（不活性ガス）が、流量
コントローラ６２およびバルブ６３を介して、窒素ガス
供給配管３４とは別系統の窒素ガス供給配管６４から供
給されるようになっている。窒素ガス供給配管６４の途
中部には、加熱機構としてのヒータ６５が配置されてい
る。このヒータ６５は、窒素ガス供給配管６４を流通す
る窒素ガスを室温よりも高い温度（好ましくは、ホット
プレート４５によって加熱されるウエハＷの温度（４０
℃〜８０℃）よりも高い温度。たとえば、約１６０℃）
に加熱する。この加熱された窒素ガスがパンチングプレ
ート４４を介してウエハＷへと導かれる。窒素ガス供給
配管６４を介して供給される窒素ガスの流量は、１０リ
ットル／分〜５０リットル／分の範囲とすることが好ま
しく、約２０リットル／分とすることが最も好ましい。

【００３１】窒素ガスの供給／停止を切り換えるバルブ
３３，５３，６３は、コントローラ８０によって制御さ
れる。図３は、パンチングプレート４４の近傍の構成を
拡大して示す図解的な断面図である。パンチングプレー
ト４４の上方には、ふっ酸蒸気供給路３６からのふっ酸
蒸気およびキャリアガスとしての窒素ガス、ならびに窒
素ガス供給配管６４からの窒素ガスが導かれる空間９１
が形成されている。この空間９１に対して、ふっ酸蒸気
供給路３６の吐出口３６ａおよび窒素ガス供給配管６４
の吐出口６４ａが開口している。

【００３２】吐出口３６ａ，６４ａは、ホットプレート
４５上に載置されたウエハＷを見下す平面視において、
ウエハＷの中心に対してほぼ点対称な位置に配置されて
いる。すなわち、吐出口３６ａ，６４ａは、可能な限り
離隔して配置されており、これによって、窒素ガス供給
配管６４から供給される高温の窒素ガスによって、ふっ
酸蒸気供給路３６が加熱されることを防止している。な
お、図３中、符号９０は、ふっ酸蒸気発生容器４３内の
ふっ酸水溶液４２を一定の温度に保持するための温調水
が流通する配管を示している。

【００３３】ウエハＷの表面の膜を除去する膜除去工程
を行う時には、ベローズ４８はパンチングプレート４４
の周縁に密着した密着位置（図２の実線の位置）まで上
昇させられて、ホットプレート４５を取り囲む密閉した
処理室８５が形成される。この状態で、コントローラ８
０は、バルブ３３，３７，５３を開き、バルブ６３は閉
成状態に保持する。これにより、ふっ酸蒸気発生容器４
３内の空間３５において生成されたふっ酸蒸気は、窒素
ガス供給配管５４からの窒素ガスによって、バルブ３７
を介し、ふっ酸蒸気供給路３６へと押し出される。この
ふっ酸蒸気は、さらに、窒素ガス供給配管３４からの窒
素ガスによって、パンチングプレート４４へと運ばれ
る。そして、このパンチングプレート４４に形成された
貫通孔を介して、ウエハＷの表面へと供給される。

【００３４】ウエハＷの表面では、ウエハＷの近傍の水
分子の関与の下に、ふっ酸蒸気とウエハＷの表面の酸化
膜（酸化シリコン）とが反応し、これにより、酸化膜の
除去が達成される。上述のとおり、ＢＰＳＧ膜と熱酸化
膜とでは、一定の温度（たとえば、４０℃〜８０℃の範
囲内の所定温度）でのふっ酸蒸気によるエッチングレー
トが大きく異なるから、これを利用して、ウエハＷの表
面のＢＰＳＧを選択的に取り除くことができる。そこ
で、ホットプレート４５は、ウエハＷを上記一定の温度
に保持するように、内部のヒータへの通電が行われる。

【００３５】ウエハＷの面内での処理を均一に行うため
に、ホットプレート４５は、回転軸４７を介して、回転
駆動機構４６によって、一定速度で鉛直軸線まわりに回
転される。このようにして膜除去工程を予め定めた一定
の時間だけ行った後に、コントローラ８０は、バルブ３
３，３７，５３を閉じて、膜除去工程を停止させる。そ
れとともに、コントローラ８０は、バルブ６３を開き、
ヒータ６５によって加熱された高温の窒素ガスをパンチ
ングプレート４４の貫通孔を介して、ウエハＷの表面に
供給する。これによって、ウエハＷの表面付近に存在し
ている水分子およびふっ酸分子が除去され、排気配管４
９を介する処理室８５の排気によって、処理室８５外へ
と運び去られる。

【００３６】こうして膜除去工程の直後に、ウエハＷの
表面には高温の不活性ガスとしての窒素ガスが供給され
ることによって、ウエハＷの表面付近の水およびふっ酸
の分子がすみやかに除去されるから、気相エッチング処
理がすみやかに停止する。この気相エッチング処理の停
止は、ウエハＷの表面の全域でほぼ同時に起こるから、
ウエハＷの表面の各部に対して均一な膜除去処理を施す
ことができる。また、複数枚のウエハＷに対する処理の
ばらつきも低減できる。

【００３７】膜除去工程後の高温窒素ガスの供給は、一
定時間（たとえば１０秒以上。２０秒程度が好まし
い。）に渡って継続される。これにより、高温の窒素ガ
スは処理室８５の内壁（ベローズ４８の内面など）にま
で達するから、ＢＰＳＧ膜などの気相エッチング処理時
における反応生成物の蒸気が処理室８５の内壁において
結露することを防止でき、この反応生成物の蒸気は、排
気配管４９を介する排気によって、処理室８５外へと除
去することができる。上記の一定時間の経過後には、コ
ントローラ８０は、バルブ６３を閉じて窒素ガスの供給
を停止する。

【００３８】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は他の形態で実施することも可能であ
る。たとえば、上述の実施形態では、ふっ酸蒸気供給路
３６とは別系統の窒素ガス供給配管６４を設けることと
したが、ふっ酸蒸気供給路３６を高温の窒素ガス供給の
ために兼用してもよい。すなわち、窒素ガス供給配管３
４に関連してヒータを設け、膜除去工程の後には、バル
ブ３３を開成状態に保持しておくとともに、ヒータを稼
働させて窒素ガス供給配管３４を流通する窒素ガスを所
要の温度に加熱する。これにより、膜除去工程直後のウ
エハＷの表面および処理室８５内には、パンチングプレ
ート４４から高温の窒素ガスが供給されることになる。
ただし、ふっ酸蒸気供給路３６や、これに隣接するふっ
酸蒸気発生容器４３内のふっ酸水溶液４２の温度上昇が
大きい場合には、エッチングレートが変動するおそれが
あるので、上述の図２および図３に示された構成の方が
好ましい。

【００３９】また、上述の実施形態では、膜除去工程の
直後のウエハＷの表面に高温の窒素ガスを供給する窒素
ガス供給配管６４等が、処理室８５の内壁の結露防止の
ために兼用されているが、処理室８５の内壁の結露防止
のための不活性ガス（窒素ガスなど）供給配管を別途設
けてもよい。たとえば、この結露防止のための不活性ガ
ス供給配管のガス供給口が、結露の生じ易い比較的低温
の箇所（ベローズ４８の内面またはベローズ４８で囲ま
れた空間の下部など）の近傍に位置するように、この結
露防止のための不活性ガス供給配管を別途設けてもよ
い。この場合には、この結露防止用の不活性ガス供給配
管からの高温の不活性ガスの供給は、個々のウエハＷの
処理が完了するたびに行われてもよいし、１ロットの複
数枚のウエハＷに対する処理が完了するたびに行われて
もよい。この場合の高温の不活性ガスの供給は、たとえ
ば、５０リットル／分の流量で約１０分間行うことが好
ましい。

【００４０】なお、上述の実施形態では、基板表面をエ
ッチングするための蒸気として、ふっ酸の蒸気を用いて
いるが、塩酸、硝酸、硫酸、ふっ酸（ＨＦおよび無水Ｈ
Ｆを含む）、酢酸などのような酸を含む蒸気であれば何
でもよい。たとえば、上記酸を含む水溶液の蒸気であっ
てもよく、上記酸を含むガス（気相状態のもの）を水蒸
気中に混合したものであってもよい。さらに上述の実施
形態では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる例につい
て説明したが、アルゴンなどの他の不活性ガスを用いて
もよい。

【００４１】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板表面処理装置
の構成を説明するための図解的な平面図である。

【図２】気相エッチング処理部の構成を説明するための
図解的な断面図である。

【図３】パンチングプレートの近傍の構成を拡大して示
す図解的な断面図である。

【符号の説明】

４０気相エッチング処理部５０水洗・乾燥処理部３１窒素ガス供給源３３バルブ３４窒素ガス供給配管３６ふっ酸蒸気供給路３６ａ吐出口３７バルブ４２ふっ酸水溶液４３ふっ酸蒸気発生容器４４パンチングプレート４５ホットプレート４６回転駆動機構４７回転軸４８ベローズ４９排気配管５２流量コントローラ５３バルブ５４窒素ガス供給配管５５排気手段６０アンローダ部６２流量コントローラ６３バルブ６４窒素ガス供給配管６４ａ吐出口６５ヒータ８０コントローラ８５処理室Ｗウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村剛京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 4K057 WA01 WB06 WB20 WE02 WE03 WE07 WE08 WE12 WK01 WM11 WM17 WN01 5F004 AA15 AA16 BA19 BB18 BB24 BB26 BC03 BC06 DA00 DA20 DA23 DA25 DA29 DB03 DB06 5F043 AA02 AA36 AA37 BB24 BB25 DD10 DD23 EE03 EE08 EE10 EE28 EE36 EE37 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を所定の温度で加熱しつつ、この基板
の表面に酸を含む蒸気を供給することにより、基板表面
の膜を除去する膜除去工程と、この膜除去工程後に、基板の表面に室温よりも高い温度
の不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程とを含むこ
とを特徴とする基板表面処理方法。
【請求項２】上記膜除去工程と上記不活性ガス供給工程
とが、１つの処理室内で行われることを特徴とする請求
項１記載の基板表面処理方法。
【請求項３】処理室内に基板を配置し、この基板を所定
の温度で加熱しつつ、この基板の表面に酸を含む蒸気を
供給することにより、基板表面の膜を除去する膜除去工
程と、上記処理室内に室温よりも高い温度の不活性ガスを供給
する不活性ガス供給工程とを含むことを特徴とする基板
表面処理方法。
【請求項４】上記不活性ガス供給工程が、１ロットの基
板を処理するたびに行われることを特徴とする請求項３
記載の基板表面処理方法。
【請求項５】上記不活性ガス供給工程が、１枚の基板を
処理するたびに行われることを特徴とする請求項３記載
の基板表面処理方法。
【請求項６】上記不活性ガス供給工程では、上記膜除去
工程における上記所定の温度よりも高い温度の不活性ガ
スが供給されることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれかに記載の基板表面処理方法。
【請求項７】上記不活性ガス供給工程では、１００℃以
上の不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかに記載の基板表面処理方法。
【請求項８】基板を所定の温度で加熱する基板加熱手段
と、この基板加熱手段によって加熱されている基板の表面の
膜を除去する膜除去処理のために、この基板の表面に酸
を含む蒸気を供給する酸蒸気供給手段と、上記膜除去処理の後に、上記基板の表面に室温よりも高
い温度の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを
含むことを特徴とする基板表面処理装置。
【請求項９】処理室と、この処理室内に配置され、基板を所定の温度で加熱する
基板加熱手段と、この基板加熱手段によって加熱されている基板の表面の
膜を除去する膜除去処理のために、この基板の表面に酸
を含む蒸気を供給する酸蒸気供給手段と、上記処理室内に室温よりも高い温度の不活性ガスを供給
する不活性ガス供給手段とを含むことを特徴とする基板
表面処理装置。