JP3811602B2 - 基板表面処理方法および基板表面処理装置 - Google Patents

Description

【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 Glass）、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）、ＢＰＳＧ（Boron-doped Phospho-Silicate Glass）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＋８Ｈ₂Ｏ
Ｈ₂ＳｉＦ₆→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５０℃〜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、処理室（８５）内で、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酸蒸気吐出口（３６ａ）から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（３４，３６，４３，４５，５４）と、この膜除去工程後に、上記処理室内で、基板の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口（６４ａ）から供給する不活性ガス供給工程（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去工程の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスである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。
【００１１】
また、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。
さらに、酸蒸気吐出口と不活性ガス吐出口とが別個に設けられているので、酸蒸気供給経路の温度上昇を防止でき、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。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より好ましい。
【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２記載の発明は、処理室（８５）内で、基板（Ｗ）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（３４，３６，４３，４５，５４）と、この膜除去工程後に、上記処理室内で、基板の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを供給し、この不活性ガスの供給を当該不活性ガスが上記処理室の内壁に達するように定めた一定時間継続する不活性ガス供給工程（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去工程の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法である。
この発明により、高温の不活性ガスによって膜除去工程を停止させることができるとともに、この高温の不活性ガスを処理室の内壁にまで到達させて、処理室内の結露対策を同時に行うことができる。
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酸蒸気吐出口（３６ａ）から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（３４，３６，４３，４５，５４）と、上記処理室内に室温よりも高い温度の不活性ガスを上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口（６４ａ）から供給する不活性ガス供給工程（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去工程において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスである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。
また、酸蒸気吐出口と不活性ガス吐出口とが別個に設けられているので、酸蒸気供給経路の温度上昇を防止でき、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。
【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。
請求項４記載の発明は、処理室（８５）内に基板（Ｗ）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酸蒸気吐出口から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（３４，３６，４３，４５，５４）と、上記処理室内に室温よりも高い温度の不活性ガスを上記基板よりも下方において上記処理室の内壁の近傍に設けられ、上記酸蒸気吐出口とは別の供給口から供給する不活性ガス供給工程（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去工程において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法である。この発明により、処理室の内壁における反応生成物の結露を防止できる。
たとえば、請求項５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６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。
【００１６】
請求項７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６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８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℃〜２００℃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９記載の発明は、処理室（８５）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酸蒸気吐出口（３６ａ）から供給する酸蒸気供給手段（３４，３６，４３，５４）と、上記処理室内で、上記膜除去処理の後に、上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口（６４ａ）から、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）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去処理の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスである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１０記載の発明は、処理室（８５）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、上記処理室内で、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し、この不活性ガスの供給を当該不活性ガスが上記処理室の内壁に達するように定められた一定時間継続する不活性ガス供給手段（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去処理の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置である。この発明により、請求項２の発明と同様な効果が得られる。
請求項１１記載の発明は、処理室（８５）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酸蒸気吐出口（３６ａ）から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上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口（６４ａ）から供給する不活性ガス供給手段（６３，６４，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去処理において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスである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。
請求項１２に記載されているように、上記酸蒸気吐出口と上記不活性ガス吐出口とが、上記処理室内で処理されるときの基板の位置を挟んで離隔して配置されていることが好ましい。より具体的には、請求項１３に記載されているように、上記酸蒸気吐出口と上記不活性ガス吐出口とが、上記処理室内で処理されるときの基板の中心位置に対してほぼ点対称な位置に配置されていてもよい。
請求項１４記載の発明は、処理室（８５）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、上記基板よりも下方において当該処理室の内壁の近傍に設けられ、上記酸蒸気吐出口とは別の供給口から、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（６３，６３，６５）とを含み、上記不活性ガスは、上記膜除去処理において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置である。この発明により、請求項４の発明と同様な効果が得られる。
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とを備えている。
【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ＵＡ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、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に対して上下に伸長／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４１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３１からの窒素ガスが、流量コントローラ（ＭＦＣ）３２、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４２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、つまり、ウエハＷを挟んで離隔した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８０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４３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３３，３７，５３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４９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。
【００３９】
たとえば、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（とくに、ベローズ４８で囲まれた処理室８５の下部（ウエハＷの下方））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ＨＦ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

Claims (14)

1. 処理室内で、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酸蒸気吐出口から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、上記処理室内で、基板の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口から供給する不活性ガス供給工程とを含み、
   上記不活性ガスは、上記膜除去工程の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法。
2. 処理室内で、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、上記処理室内で、基板の表面に室温よりも高い温度の不活性ガスを供給し、この不活性ガスの供給を当該不活性ガスが上記処理室の内壁に達するように定めた一定時間継続する不活性ガス供給工程とを含み、
   上記不活性ガスは、上記膜除去工程の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法。
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酸蒸気吐出口から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上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口から供給する不活性ガス供給工程とを含み、
   上記不活性ガスは、上記膜除去工程において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法。
4. 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酸蒸気吐出口から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上記基板よりも下方において上記処理室の内壁の近傍に設けられ、上記酸蒸気吐出口とは別の供給口から供給する不活性ガス供給工程とを含み、
   上記不活性ガスは、上記膜除去工程において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理方法。
5. 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または４記載の基板表面処理方法。
6. 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または４記載の基板表面処理方法。
7. 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６のいずれかに記載の基板表面処理方法。
8. 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７のいずれかに記載の基板表面処理方法。
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酸蒸気吐出口から供給する酸蒸気供給手段と、
   上記処理室内で、上記膜除去処理の後に、上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口から、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み、
   上記不活性ガスは、上記膜除去処理の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置。
10. 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、
    上記処理室内で、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し、この不活性ガスの供給を当該不活性ガスが上記処理室の内壁に達するように定められた一定時間継続する不活性ガス供給手段とを含み、
    上記不活性ガスは、上記膜除去処理の進行を停止させるための膜除去処理停止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置。
11. 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酸蒸気吐出口から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上記酸蒸気吐出口とは別の不活性ガス吐出口から供給する不活性ガス供給手段とを含み、
    上記不活性ガスは、上記膜除去処理において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置。
12. 上記酸蒸気吐出口と上記不活性ガス吐出口とが、上記処理室内で処理されるときの基板の位置を挟んで離隔して配置されていることを特徴とする請求項９または１１記載の基板表面処理装置。
13. 上記酸蒸気吐出口と上記不活性ガス吐出口とが、上記処理室内で処理されるときの基板の中心位置に対してほぼ点対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項９または１１記載の基板表面処理装置。
14. 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酸蒸気吐出口から供給する酸蒸気供給手段と、
    上記処理室内に、上記基板よりも下方において当該処理室の内壁の近傍に設けられ、上記酸蒸気吐出口とは別の供給口から、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み、
    上記不活性ガスは、上記膜除去処理において生成される反応生成物が上記処理室の内壁に結露することを防止するための結露防止用不活性ガスであることを特徴とする基板表面処理装置。

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