JP2002100602A - 基板表面処理装置および基板表面処理方法 - Google Patents

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エ
ッチング処理を、基板面内で均一に行うことができる基
板表面処理装置および基板表面処理方法を提供する 【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。そし
て、ホットプレート４５に保持されたウエハＷは、、公
転駆動機構５６によって鉛直軸ＯＨを中心として公転さ
れつつ、回転駆動機構４６によって鉛直軸ＯＷを中心と
して自転されるようになっている。

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、半導体ウエハの温度を５０℃〜８０℃に
加熱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
膜のエッチングプロセスは、極めて微妙なプロセスであ
る。このプロセスには、ウエハ表面上におけるふっ酸蒸
気の濃度が大きく関与している。すなわち、ウエハ表面
へのふっ酸蒸気の供給の仕方の影響を受けやすく、ふっ
酸蒸気の供給が不均一で、ウエハ表面上におけるふっ酸
蒸気の濃度が不均一であると、ウエハの面内で均一なエ
ッチング処理を行うことができないという問題があっ
た。

【０００５】このウエハの面内で均一なエッチング処理
を行うために、従来は均一な大きさの多数の貫通孔が開
けられた蒸気拡散板を介してふっ酸蒸気を供給するよう
にしていたが、それでも、パンチングプレートの多数の
貫通孔それぞれを通過してウエハに供給されるふっ酸蒸
気の流量を十分に均一にすることはできず、上記問題は
十分には解決されていなかった。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、酸を含む蒸気によって基板上の膜を除去
するエッチング処理を、基板面内で均一に行うことがで
きる基板表面処理装置および基板表面処理方法を提供す
ることである。

【０００７】

【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、基板を保
持する基板保持手段と、この基板保持手段によって保持
されている基板を所定の温度で加熱する基板加熱手段
と、上記基板保持手段によって保持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、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、上記基板保持
手段によって保持されている基板の表面にほぼ平行に対
向して設けられ、酸蒸気供給手段から供給される酸を含
む蒸気が通過する多数の貫通孔が形成された蒸気拡散板
と、上記蒸気拡散板および基板保持手段のうちの少なく
ともいずれか一方を揺動させる揺動手段と、を備えるこ
とを特徴とする基板表面処理装置である。

【０００８】上記の構成によれば、酸蒸気供給手段から
酸を含む蒸気が蒸気拡散板を介して基板の表面に供給さ
れつつ、蒸気拡散板と基板保持手段とが相対的に揺動さ
せられる。これにより、蒸気拡散板と基板保持手段との
相対位置が時間に伴って変化するため、蒸気拡散板の多
数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流量が不均一であ
っても、基板表面の面内で均一なエッチング処理を行う
ことができる。

【０００９】なお、揺動手段は、基板保持手段のみを移
動させて揺動させるものであってもよいし、蒸気拡散板
のみを移動させて揺動させるものであってもよいし、ま
た、基板保持手段および蒸気拡散板の両方を互いに異な
る方向に移動させて揺動させるものであってもよい。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の基板表面処理装置において、上記揺動手段は、
上記蒸気拡散板および基板保持手段のうちの少なくとも
いずれか一方を、基板に垂直な線に平行な軸を中心とし
て公転運動させることを特徴とする基板表面処理装置で
ある。

【００１１】上記の構成によれば、酸蒸気供給手段から
酸を含む蒸気が蒸気拡散板を介して基板の表面に供給さ
れつつ、蒸気拡散板と基板保持手段とが相対的に公転運
動させられる。これにより、蒸気拡散板と基板保持手段
との相対位置が時間に伴って２次元的に変化するため、
蒸気拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流
量が不均一であっても、基板表面の面内でさらに均一な
エッチング処理を行うことができる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の基板表面処理装置において、上記揺動手段は、
上記蒸気拡散板および基板保持手段のうちの少なくとも
いずれか一方を、基板を含む平面に平行な面内で直線往
復運動させることを特徴とする基板表面処理装置であ
る。

【００１３】上記の構成によれば、酸蒸気供給手段から
酸を含む蒸気が蒸気拡散板を介して基板の表面に供給さ
れつつ、蒸気拡散板と基板保持手段とが相対的に直線往
復運動させられる。これにより、より簡易な構成で、蒸
気拡散板と基板保持手段との相対位置が時間に伴って変
化するため、蒸気拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過
する蒸気の流量が不均一であっても、基板表面の面内で
均一なエッチング処理を行うことができる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
から３までのうちのいずれかに記載の基板表面処理装置
において、基板の中心を通り基板に垂直な軸を中心とし
て上記基板保持手段を自転させる基板自転手段をさらに
備えることを特徴とする基板表面処理装置である。

【００１５】上記の構成によれば、酸蒸気供給手段から
酸を含む蒸気が蒸気拡散板を介して基板の表面に供給さ
れつつ、蒸気拡散板と基板保持手段とが相対的に揺動さ
せられるとともに、基板自身が自転している。これによ
り、蒸気拡散板と基板保持手段との相対位置が時間に伴
って変化するとともに、基板自身が自転しているため、
蒸気拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流
量が不均一であっても、基板表面の面内でさらに均一性
が高いエッチング処理を行うことができる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、多数の貫
通孔が形成された蒸気拡散板および基板のうちの少なく
ともいずれか一方を揺動させつつ、蒸気拡散板を介して
加熱されている基板に酸を含む蒸気を供給して、基板の
表面の膜を除去することを特徴とする基板表面処理方法
である。

【００１７】上記の構成によれば、基板表面の面内で均
一なエッチング処理を行うことができ、エッチング均一
性の良好な基板を提供することができる。

【００１８】なお、この基板表面処理方法の発明に関し
ても、基板表面処理装置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。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は、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。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。

【００２３】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。

【００２４】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
い回動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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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円
筒状の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、多数の貫通孔４４ａが
形成された円板状のパンチングプレート４４が設けられ
ている。ふっ酸蒸気は、このパンチングプレート４４に
形成された多数の貫通孔４４ａそれぞれを通過してウエ
ハＷの上面に広く供給される。

【００２８】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の内部には、ウエハＷを所
定の温度（たとえば、４０℃〜８０℃）で加熱するため
のヒータが設けられている。さらに、ホットプレート４
５は、モータ等を含む回転駆動機構４６によってウエハ
Ｗの中心を通る鉛直軸線ＯＷまわりに回転（自転）され
る回転軸４７の上端に固定されている。また、この回転
駆動機構４６、回転軸４７およびホットプレート４５全
体は、モータ等の公転駆動機構５６によって鉛直軸線Ｏ
Ｈまわりに公転されるようになっている。なお、この鉛
直軸線ＯＨは、ウエハＷの中心を通る鉛直軸線ＯＷに対
して平行かつ離れた位置に設けられている。なお、この
公転駆動機構５６の構成の詳細については後述する。

【００２９】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４
８は、上端縁に設けられている円環状の当接部４８ａを
パンチングプレート４４の周囲（ふっ酸蒸気発生容器４
３の下面）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２点鎖線で示す位置）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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。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。なお、窒素ガスの供給／停止を切り換え
るバルブ３３，５３、および窒素ガスの供給量を変化さ
せる流量コントローラ３２，５２は、コントローラ８０
によって制御されるようになっている。

【００３３】また、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。

【００３４】ここで、ふっ酸蒸気発生容器４３、および
蒸気拡散板としてのパンチングプレート４４の周辺の構
成をさらに詳細に説明する。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が開口している。なお、図２
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。

【００３５】また、図３に、パンチングプレート４４の
構成を平面的に示す。この図３に示されるように、パン
チングプレート４４において、多数の貫通孔４４ａは、
格子状に等間隔（たとえば、１０ｍｍ間隔）に配置され
ている。この図３においては、２点鎖線で示す格子の交
差点（格子点）の全てにおいて、直径が２ｍｍ程度の貫
通孔４４ａが形成されているが、簡略化のため、周縁部
の貫通孔４４ａのみを示している。

【００３６】なお、この多数の貫通孔４４ａの配置は、
その他、放射状に等角度間隔に配置されていてもよい。
また、必ずしも等間隔に配置されていなくともよく、た
とえば、周辺部に行くにしたがってその間隔が大きくな
るようになっていてもよい。また、パンチングプレート
４４の外形は、円形に限らず、長方形状、正方形状、多
角形状、または楕円状など、任意の形状とすることがで
きる。

【００３７】ここで、処理室８５内でのウエハＷの処理
動作について説明する。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４
４ａを介して、ウエハＷの表面へと供給される。そし
て、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。

【００３８】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Ｂ
ＰＳＧ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４５ｂへの通電が行われる。

【００３９】ここで、公転駆動機構５６の構成について
もう少し詳しく説明する。公転駆動機構５６は、上述の
回転駆動機構４６、回転軸４７およびホットプレート４
５全体を保持する保持台５７を、鉛直軸ＯＨに沿って延
びる公転軸５６ａを中心として回転させる。したがっ
て、ホットプレート４５に保持されたウエハＷは、公転
駆動機構５６によって鉛直軸ＯＨを中心として公転され
る。また、複数の回転可能なボールが上面にほぼ等間隔
に配置されたボールプレート５８が、保持台５７の下面
を支持するように設けられており、このボールプレート
５８は、保持台５７の水平方向の移動をすべての方向で
案内できるようになっている。したがって、保持台５７
は、ボールプレート５８によって、鉛直軸ＯＨを中心と
する公転運動を案内される。そして、ウエハＷは上述の
回転駆動機構４６によって自転もされているため、これ
らの構成により、ウエハＷは鉛直軸ＯＨを中心として公
転されつつ、鉛直軸ＯＷを中心として自転されることに
なる。

【００４０】ここで、図４において、平面視におけるウ
エハＷの自転及び公転の状態を簡略的に示す。この図４
において、２点鎖線で示す円軌道Ｋは、実線で示すウエ
ハＷの中心（鉛直軸ＯＷとウエハＷ表面との交点に相
当）がウエハＷの公転にともなって描く公転軌道であ
り、この円軌道Ｋの半径である公転半径Ｒは鉛直軸ＯＷ
と鉛直軸ＯＨとの距離に相当することになる。また、図
中の破線はパンチングプレート４４の外形を表してい
る。なお、ウエハＷはパンチングプレート４４内部の貫
通孔４４ａが形成された領域内において、公転運動され
るようになっている。このため、ウエハＷが公転中のど
の位置においてもウエハＷの上方には貫通孔４４ａが位
置していることになる。

【００４１】なお、この公転半径Ｒは、０を超える任意
の距離とすることができるが、公転半径Ｒは、効率的な
ふっ酸蒸気の供給の観点から、ウエハＷの半径ｒ未満の
距離とするのがよく、最も好ましくは、図４のようにウ
エハＷの半径ｒのほぼ半分の距離とするのがよい。さら
には、公転半径Ｒは、ウエハ上面でのふっ酸蒸気の濃度
の均一化の観点から、パンチングプレート４４の貫通孔
４４ａ同士の間隔の１／４以上の距離にするのがよい。

【００４２】以上の構成により、パンチングプレート４
４から供給されたふっ酸蒸気がたとえ不均一なものであ
っても、ウエハＷの表面におけるふっ酸蒸気の濃度がほ
ぼ均一となり、ウエハＷの表面を十分に均一にエッチン
グ処理することができる。

【００４３】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
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３３を継続して開
成状態にしておくとともに、流量コントローラ３２を制
御して配管３４中を流通する窒素ガスの流量を増大さ
せ、この窒素ガスをパンチングプレート４４の貫通孔４
４ａ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
っ酸分子が置換除去され、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。

【００４４】こうして膜除去工程の直後に、ウエハＷの
表面には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。

【００４５】そして、膜除去工程後の窒素ガスの供給
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、その後、コントローラ８０
は、バルブ３３を閉じて窒素ガスの供給を停止する。

【００４６】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、回転駆動機構４
６、回転軸４７およびホットプレート４５全体を保持す
る保持台５７が、モータ等の公転駆動機構５６により公
転駆動されるようになっているが、保持台５７が、直動
シリンダー等の直線駆動機構５９（図２において２点鎖
線で示す）により直線駆動されるようになっていてもよ
い。すなわち、保持台５７が直線駆動機構５９により押
し引きされて、所定の距離範囲で水平方向に直線往復移
動されるようになっていてもよい。また、この場合に
は、ボールプレート５８の代わりにリニアガイド等の直
線ガイド機構を用いることもできる。

【００４７】なお、直線往復移動における上記所定の距
離範囲は、０を超える任意の距離とすることができる
が、効率的なふっ酸蒸気の供給の観点から、ウエハＷの
半径ｒ未満の距離とするのがよく、最も好ましくは、ウ
エハＷの半径ｒのほぼ半分の距離とするのがよい。さら
には、上記所定の距離範囲は、ウエハ上面でのふっ酸蒸
気の濃度の均一化の観点から、パンチングプレート４４
の貫通孔４４ａ同士の間隔の半分以上の距離にするのが
よい。

【００４８】以上のような構成により、ウエハＷを保持
するホットプレート４５を、ウエハＷを含む平面に平行
な面内で直線往復運動させることができので、より簡易
な構成で、ウエハＷ表面の面内で均一なエッチング処理
を行うことができる。

【００４９】また、上述の実施形態では、ホットプレー
ト４５は、回転駆動機構４６によってウエハＷの中心を
通る鉛直軸線ＯＷまわりに回転（自転）されるようにな
っているが、この回転駆動機構４６を特に備えなくても
よい。たとえば、公転駆動機構５６または上述の直線駆
動機構のみによって、ウエハＷが公転運動または往復直
線移動だけされるようになっていてもよい。

【００５０】また、上述の実施形態では、パンチングプ
レート４４を静止させた状態で、公転駆動機構５６また
は直線駆動機構５９によって、ホットプレート４５を揺
動（公転運動または直線往復運動）させるようにしてい
るが、これに限らず、パンチングプレート４４とホット
プレート４５とが相対的に揺動されるものであればよ
い。たとえば、ホットプレート４５を静止（ただし、ホ
ットプレート４５を自転のみさせるものも含む）させた
状態で、公転駆動機構５６または直線駆動機構５９と同
様の機構によって、パンチングプレート４４を揺動（公
転運動または直線往復運動）させるようにしてもよい。
この場合、パンチングプレート４４のみを揺動させても
よいし、パンチングプレート４４と一体的に設けられて
いるふっ酸蒸気発生容器４３ともに揺動させてもよい。

【００５１】また、あるいは、ホットプレート４５とパ
ンチングプレート４４の両方を、それぞれのプレート４
４，４５に設けられた駆動機構によって、揺動（公転運
動または直線往復運動）させるようにしてもよい。ただ
し、この場合は、ホットプレート４５とパンチングプレ
ート４４とを異なる方向に揺動、すなわち、ホットプレ
ート４５とパンチングプレート４４とが同じ方向に追随
しないように揺動させる。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１に
係る発明の基板表面処理装置によると、蒸気拡散板と基
板保持手段との相対位置が時間に伴って変化するため、
蒸気拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流
量が不均一であっても、基板表面の面内で均一なエッチ
ング処理を行うことができる。

【００５６】また、請求項２に係る発明の基板表面処理
装置によると、蒸気拡散板と基板保持手段との相対位置
が時間に伴って２次元的に変化するため、蒸気拡散板の
多数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流量が不均一で
あっても、基板表面の面内でさらに均一なエッチング処
理を行うことができる。

【００５７】また、請求項３に係る発明の基板表面処理
装置によると、より簡易な構成で、蒸気拡散板と基板保
持手段との相対位置が時間に伴って変化するため、蒸気
拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過する蒸気の流量が
不均一であっても、基板表面の面内で均一なエッチング
処理を行うことができる。

【００５８】また、請求項４に係る発明の基板表面処理
装置によると、蒸気拡散板と基板保持手段との相対位置
が時間に伴って変化するとともに、基板自身が自転して
いるため、蒸気拡散板の多数の貫通孔それぞれを通過す
る蒸気の流量が不均一であっても、基板表面の面内でさ
らに均一性が高いエッチング処理を行うことができる。

【００５９】また、請求項５に係る発明の基板表面処理
方法によると、基板表面の面内で均一なエッチング処理
を行うことができ、エッチング均一性の良好な基板を提
供することができる。

【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】気相エッチング処理部のパンチングプレートの
構成を示す簡略的な平面図である。

【図４】気相エッチング処理部での平面視におけるウエ
ハＷの自転及び公転の状態を示す簡略的な平面図であ
る。

【符号の説明】

４０ 気相エッチング処理部（基板表面処理装置） 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（酸蒸気供給手段） 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（蒸気拡散板） ４４ａ 貫通孔 ４５ ホットプレート（基板保持手段） ４５ａ ホットプレートの上面 ４５ｂ ヒータ（基板加熱手段） ４６ 回転駆動機構（基板自転手段） 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 ５６ 公転駆動機構（揺動手段） ５６ａ 公転軸 ５７ 保持台 ５８ ボールプレート ５９ 直線駆動機構（揺動手段） ６０ アンローダ部 ８０ コントローラ ８５ 処理室 Ｋ 円軌道 ＯＷ 鉛直軸（基板の中心を通り基板に垂直な軸） ＯＨ 鉛直軸（基板に垂直な線に平行な軸） Ｒ 公転半径 ｒ ウエハの半径 Ｗ ウエハ（基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA19 BB24 BB26 BB28 DA00 DA20 DA23 DA25 DA29 DB06 FA08 5F043 AA31 BB22 DD10 DD23 EE08 EE09 EE22 EE36

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を保持する基板保持手段と、 この基板保持手段によって保持されている基板を所定の
   温度で加熱する基板加熱手段と、 上記基板保持手段によって保持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、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、 上記基板保持手段によって保持されている基板の表面に
   ほぼ平行に対向して設けられ、酸蒸気供給手段から供給
   される酸を含む蒸気が通過する多数の貫通孔が形成され
   た蒸気拡散板と、 上記蒸気拡散板および基板保持手段のうちの少なくとも
   いずれか一方を揺動させる揺動手段と、を備えることを
   特徴とする基板表面処理装置。
2. 【請求項２】 上記揺動手段は、上記蒸気拡散板および
   基板保持手段のうちの少なくともいずれか一方を、基板
   に垂直な線に平行な軸を中心として公転運動させること
   を特徴とする請求項１に記載の基板表面処理装置。
3. 【請求項３】 上記揺動手段は、上記蒸気拡散板および
   基板保持手段のうちの少なくともいずれか一方を、基板
   を含む平面に平行な面内で直線往復運動させることを特
   徴とする請求項１に記載の基板表面処理装置。
4. 【請求項４】 基板の中心を通り基板に垂直な軸を中心
   として上記基板保持手段を自転させる基板自転手段をさ
   らに備えることを特徴とする請求項１から３までのうち
   のいずれかに記載の基板表面処理装置。
5. 【請求項５】 多数の貫通孔が形成された蒸気拡散板お
   よび基板のうちの少なくともいずれか一方を揺動させつ
   つ、蒸気拡散板を介して加熱されている基板に酸を含む
   蒸気を供給して、基板の表面の膜を除去することを特徴
   とする基板表面処理方法。