JPH03280536A

JPH03280536A - 表面処理方法

Info

Publication number: JPH03280536A
Application number: JP8185390A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Nishino; 弘剛西野; Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂; Haruo Okano; 晴雄岡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-11
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2983244B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体装置の製造に用いられるシリコンウェ
ハ等の被処理基体表面に生成された酸化膜をエツチング
除去する表面処理方法及びその装置に関する。

（従来の技術）半導体装置の製造において、半導体表面や金属表面の自
然酸化膜は■コンタクト抵抗や多層配線の配線抵抗を増
大させる、■選択ＣＶＤや選択エツチングの選択性を低
下させる、■半導体や金属の薄い酸化膜の膜質、均一性
を低下させる、■不純物拡散やエピタキシャル成長を阻
害させる、等の問題を招くため、ドライエツチングによ
り前記自然酸化膜を除去することが望まれている。また
、トレンチキャパシタの形成に際しての溝角部の曲面化
、溝側壁の表面の荒れ除去を目的として行われる犠牲酸
化で形成される酸化膜、固相拡散に用いられる不純物を
含む酸化膜、コンタクトホ−ルやヴイアホール部の層間
絶縁膜等、半導体装置の製造時での種々のプロセスにお
いて酸化膜の除去が必要となる。

上述した種々の酸化膜を除去する方法としては、従来よ
りプラズマ等により生成したイオンで自然酸化膜等をイ
オンエツチングする方法が行われている。しかしながら
、かかる方法ではイオン衝撃により下地である半導体基
板、金属膜等にダメージが与えられるという問題を招く
。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、下地である半導体基板等の被処理基体にダメージ
を与えることなく、基体表面の酸化膜を高速でエツチン
グし得る表面処理方法、並びにかかる酸化膜のエツチン
グを簡単な＃！４造で実現し得る表面処理装置を提供し
ようとするものである。

〔発明の構成〕（課題を解決するための手段）本発明に係わる表面処理方法は、表面に酸化膜が形成さ
れた被処理基体を反応容器に収納した後、前記被処理基
体を冷却しながら水素元素、ノ＼ロゲン元素及び他の元
素をガスを前記反応容器とは別の領域で活性化して前記
反応容器内に導入することにより、前記水素元素、／−
ロゲン元素及び他の元素を含む薄膜又は液体を前記被処
理基体表面に形成し、前記酸化膜をエツチング除去する
ことを特徴とするものである。

上記酸化膜としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン
ナイトライドの酸化膜、又はＡＩ　ｓ　Ｃｕ　。

Ｗ　、　Ｍ　ｏ　ｓ　Ｔ　ｉｓ　Ｔ　ａ　ＳＢなどの酸
化物、それらのシリサイド、ナイトライドの酸化膜等を
挙げることができる。

上記被処理基体表面の酸化膜上に生成される水素、ハロ
ゲン元素及び他の元素を含む薄膜を具体的に例示すると
、ＮＨ，Ｘ　（Ｘ　、フッ素、塩素などのハロゲン元素
）　、Ｎ　Ｈ４ＨＸ　２　、Ｐ　Ｈ４Ｘ　１Ａｓ）Ｉ４
Ｘ等が挙げられる。前記液体を具体的に例示すると、Ｈ
Ｂ　Ｆ　４、ＨＰ　Ｆ　ｂ　、ＨＳ　Ｏ３Ｆ等が挙げら
れる。また、前記液体はハロゲン化水素を溶解したもの
でもよい。かかる液体としては、例えばＨＣＮ、ＣＨ３
ＣＮ、Ｈ２Ｓ、ＰＯＣＲ３、Ｈ２Ｏ、液状有機化合物（
ＣＨ３０Ｈ，Ｃ３Ｈ。

など）　　Ｈ２Ｓｏ、　　Ｈ，ＳＯ３ＨＮＯ，、Ｈ２Ｃ
Ｏｓ　　　Ｈｓ　　Ｐ　Ｏ４Ｈ３Ｂ　０３Ｈ，Ａｓ０４
等が挙げるられる。

上述した薄膜、液体は、それらの構成元素を含むガスを
活性化し、反応させることで形成することができる。か
かる薄膜、液体の構成元素を含むガス種を、下記第１表
に具体的に例示する。なお、下記第１表において１つの
ガス種で２祉以上の元素のガス種として兼用できる。例
えば、ホウ素のハロゲン化物ではハロゲン元素とホウ素
とを、炭素のハロゲン化物ではハロゲン元素と炭素とを
、リンのハロゲン化物ではハロゲン元素とリンとを、イ
オウの７）ロゲン化物ではハロゲン元素とイオウとを、
それぞれ兼用できる。

本発明に係わる表面処理装置は、表面に酸化膜が形成さ
れた被処理基体が収納される反応容器と、前記被処理基
体を冷却する手段と、水素元素、ノーロゲン元素及び他
の元素を含むガスを前記反応容器内とは別の領域で活性
化する手段と、前記水素元素、ハロゲン元素及び他の元
素を含む活性化されたガスを前記反応容器内に導入する
手段とを具備したを特徴とするものである。

本発明に係わる表面処理装置は、単独でも或いは酸化膜
形成袋Ｗ（酸化炉）、ＣＶＤ装置などの成膜装置、エピ
タキシャル成長装置、イオン注入装置、エツチング装置
の前処理装置として用いることが可能である。

（作用）本発明によれば、表面に酸化膜が形成された被処理基体
を反応容器に収納した後、前記被処理基体を冷却しなが
ら水素元素、ハロゲン元素及び他の元素をガスを前記反
応容器とは別の領域で活性化して前記反応容器内に導入
することにより、前記水素元素、ハロゲン元素及び他の
元素を含む薄膜又は液体を前記被処理基体表面に形成し
、前記酸化膜をエツチング除去することことによって、
下地としてのシリコンウニ／１等の被処理基体にダメー
ジを与えることなく、酸化膜を高速でエツチング除去で
きる。その結果、シリコンウニノ１等の被処理基体に形
成された素子特性の劣化を防止できると共に半導体装置
のスループ・ソトを著しく向上できる。また、本発明の
表面処理装置によれば極めて簡単な構造でシリコンウニ
ノー等の被処理基体にダメージを与えることな（、酸化
膜の高速エツチング除去を実現でき、酸化膜形成装置（
酸化炉）　、ｃｖｐ装置などの成膜装置、エピタキシャ
ル成長装置、イオン注入装置、工・ツチング装置の前処
理装置等として有効に利用できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１第１図は、本実施例１〜３で用いられる表面処理装置を
示す概略図である。反応容器ｌ内には、被処理基体を載
置するための支持台２が設置されている。冷却用バイブ
３は、前記支持台２に載置される被処理基体を冷却する
ために該支持台３に埋設されている。前記バイブ３の両
端は、前記反応容器１の外部に延出され、冷却ガスや冷
却液体が一端側から供給され、他端側から流出される。

これにより、被処理基体を約−５０℃まで冷却すること
ができる。また、図示しないヒータは前記支持台２に埋
設され、該支持台２上に設置される被処理基体を１００
０℃位まで加熱できるようになっている。

一端にガス導入口４を有するアルミナ製の放電管５は、
前記反応容器１の側壁に連結されている。

導波管６は、前記放電管５に設けられており、かつ該導
波管６の他端には該導波管６通して前記放電管５に例え
ば２．４５Ｇ　Ｈｚの高周波を印加するための高周波電
源７が連結されている。石英製の窓８は、前記反応容器
ｌの土壁に設けられ、該窓８を通して前記支持台２上に
設置される被処理基体に光を照射できるようになってい
る。ガス導入管９は、前記反応容器１の土壁に連結され
、該導入管９を通して該容器ｌ内にアルゴン、窒素など
の不活性ガスが導入される。排気管ｌＯは、前記反応容
器ｌの側壁に連結され、該排気管！０の他端には前記容
ｒＡｌ内のガスを排気して所定の真空度にするための真
空ポンプ（図示せず）が連結されている。

次に、前述した第１図図示の表面処理装置を用いて被処
理基体であるシリコノウ１フ１表面の酸化膜（シリコン
酸化膜）のエツチング除去方法を説明する。

まず、反応容器ｌ内の支持台２上に表面にシリコン酸化
膜が形成されたシリコンウニノ＼１１を約５℃の温度に
冷却して設置した後、図示しない真空ポンプを作動し、
排気管ｌＯを通して反応容器！内のガスを排気して所定
の真空度とした。つづいて、ガス導入口４から放電管５
内にＳ　Ｆ　ｂをＩＴｏｒｒ、Ｈ２Ｏを２ＴＯ「「それ
ぞれ導入し、高周波電源７及び導波管６により５０Ｗ、
　２．４５Ｇ　Ｈｚのマイクロ波を前記放電管５に印加
して各ガスを放電分解させ、活性化されたガスを前記容
器１内に導入した。

その結果、支持台２に設置されたシリコンウェハ１１表
面のシリコン酸化膜は良好にエツチングされたが、シリ
コンウェハ１１そのもののエツチングは皆無であった。

また、ガス種の活性化手段である放電管５等の部材は、
反応容器１に付設され、エツチング対象であるシリコン
ウェハ１１と離れてイルため、該シリコンウェハ１１が
イオン衝撃に曙されることなく、全くダメージを受けな
い。従って、シリコンウェハ１１表面のシリコン酸化膜
を該ウェハ１１に対して選択的にかつウェハ１１へのダ
メージを与えることなくエツチング除去することができ
た。

実施例２冷却液体を支持台２に埋設された冷却用パイプ３を通し
て循環させたり、ヒータを作動させたりしてシリコンウ
ェハ１１の温度を５℃、２０℃、４０℃及び６０℃に保
持した状態で、前述した実施例１と同様な条件でウェハ
１１の処理を行った。第２図にシリコンウェハの温度と
エツチング速度との関係を示す。第２図からシリコンウ
ェハ１の温度が低い程、シリコン酸化膜のエツチング速
度が高くなり、５℃では２５℃の時に比べて約１桁速い
ＩＱＯＯ人／ｗｉｎにも達する。このようなシリコン酸
化膜のエツチング速度の温度依存性は、次のように説明
される。

ＳＦ６とＨ２Ｏを放電分解すると、活性なＦｌｏを生じ
、かつこれらＦ、０はＦ＋Ｈ２０，０＋ＳＦ、などの反
応を誘起してＨＦ−ＰＳ０３などを生成する。比較的蒸
気圧の低いＳＯ３の一部はウェハ表面に凝縮した後、気
相中に多量に存在するＨ、Ｏと反応して、ウェハのシリ
コン酸化膜表面にＨ２ＳＯ４の化合物として付着される
。極性を有するＨ、ＳＯ４と、同様に高い極性を有する
ＨＦは相互に作用し易く、ＨＦガスはＨ２ＳＯ。

中に取り込まれる。その結果、ウニ／１のシリコン酸化
膜表面にＨｌやＦ−ＨＦ２−等のイオンを含む液体が生
成される。一方、シリコン酸化膜を構成するＳｉとＯは
電気陰性度が異なるため、ＳｉＯ□中でＳｉは僅かに正
の電荷を、Ｏは負の電荷を帯びている。従って、ウェハ
のシリコン酸化膜表面に生成される液体中のＨ゛はその
酸化膜のＯと、Ｆ−ＨＦ２−はＳｉとクーロン力で引合
い、Ｓ　ｉ　Ｏ２がエツチングされる。これに対し、等
極性のシリコンウェハ（Ｓｉ）はエツチングされない。

このようにシリコンウェハ表面のシリコン酸化膜（５１
０２）は、その酸化膜表面にＨＦ。

ＳＯＢ、Ｈ２Ｏが凝縮されることによりエツチングが進
行するため、ウェハ温度を低くする程、前記各成分の凝
縮が促進され、Ｓｉｎ、のエツチング速度は増加する。

従って、表面処理として自然酸化膜等の薄膜（数ｌθ人
程度）を除去する場合には実用的なウェハ温度は４０℃
以下（４０℃の場合は約５分間で除去できる）が望まし
く、またウェハに形成した溝の表面に例えば１０００人
の厚さの酸化膜を形成した後、除去する場合には実用的
なウェハ温度は２０”Ｃ以下（２０℃の場合は約１０分
間で除去できる）が望ましい。

なお、上述した実施例１．２でのシリコンウェハ表面の
シリコン酸化膜の除去後において、ウェハ表面に単原子
層以下のフッ素が残留する。

かかる残留フッ素は、反応容器１の上壁に設けた窓８を
通して水銀灯等の光をウェハ１１表面に照射したり、ガ
ス導入口　４から放電管５内にＨ２ガスを導入し、高周
波電源７及び導波管６により２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を前記放電管５に印加してＨ２ガスを放電分解させ、
活性化されたＨ２ガスを前記容器１内に導入したりする
ことにより除去することができる。

実施例３本実施例３では、前述した第】図に示す表面処理装置に
図示しないエピタキシャル成長装置をゲートバルブを介
して連結した製造設備を用いてウェハ表面にシリコンエ
ピタキシャル層を成長する方法を説明する。

まず、（１００）面のシリコンウェハ１】を酸処理で洗
浄し、表面の有機物汚染、重金属汚染を除去した後、該
ウェハ１１を反応容器１内の支持台２上に設置し、図示
しない真空ポンプを作動し、排気管ｌＯを通して反応容
器ｌ内のガスを排気して所定の真空度とした。つづいて
、ガス導入口４から放電管５内にＮＦ、を０．０５Ｔｏ
ｒｒ、　Ｎ　Ｈｓを０．２５Ｔｏｒｒそれぞれ導入し、
高周波電源７及び導波管６により５０Ｗ、　２．４５Ｇ
　Ｈｚのマイクロ波を前記放電管５に５分間印加して各
ガスを放電分解させ、活性化されたガスを前記容器１内
に導入した。かかる処理に際しては、ウェハ１】表面で
の後述するＮＨ４Ｆの生成量を増加させるために、冷却
液体を冷却用バイブ３を通して支持台２に循環させてウ
ェハ１１をやくん５℃に冷却した。この冷却処理により
、冷却を行わない場合と比較して数倍程度のエツチング
時間の短縮が可能となる。前記処理によりシリコンウェ
ハ１１表面の自然酸化膜は、（ＮＨ４）、５ｔＦ６を主
成分とする薄膜に変化した。これは、ＮＦ、／ＮＨ３混
合ガスの放電で生成したＨＦとＮ　Ｈ、によりウェハ表
面でＮＨ４Ｆが形成され、下記式の反応により生じたも
のと考えられる。

６　Ｎ　Ｈａ　　Ｆ　＋　Ｓ　　ｉ　　Ｏ２→　（ＮＨ
４）　　２　　Ｓ　　ｉ　　Ｆｂ　　＋　２Ｈ２０次い
で、支持台２に埋設したし−タを作動させてシリコンウ
ェハ１１の温度を１５０℃まで昇温し、３分間保持した
ところ、前記薄膜が昇華されて除去された。この時、シ
リコンウェハ１１表面には微量のフッ素が残留した。こ
のフッ素は、反応容器ｌを真空に保持した状態で反応容
器ｌの土壁に設けた窓８を通して図示しない水銀灯の光
をウエノ＼１１表面に５分間照射したところ、除去され
た。

次いで、反応容器ｌの側壁に設けた図示しないゲートバ
ルブを開け、反応容器ｌ内のウニ／１を該容器ｌに連結
したエピタキシャル成長装置に搬送し、ここでウェハ温
度を９００℃まで昇温し、２０分間保持してウェハ表面
に厚さ１０μｍの単結晶シリコン層をエピタキシャル成
長した。

本実施例３によりウエノ１表面にエピタキシャル成長さ
れた単結晶シリコン層は、転位等の欠陥が皆無であった
。これに対し、ウエノ１表面の自然酸化膜を除去しなか
った場合には、エピタキシャル成長がなされなかった。

また、本実施例３において、０然酸化膜を除去しても、
残留フッ素の除去を行わない場合には、成長した単結晶
シリコン層に転位が見られた。このように本実施例３の
如く、ウェハ表面の自然酸化膜及び残留フッ素の除去を
行うことによりウェハ表面に良好な単結晶シリコン層を
成長させることができた。

なお、上記実施例３においてＮ　Ｆ　３　／　Ｎ　Ｈ３
混合ガスを放電してＮＨ４Ｆを生成したが、これに限定
されない。例えば、ＮＨ，Ｆ粉末を加熱してガス化し、
そのガスを反応容器内に導入してもウェハ表面にＮＨ４
Ｆが再生成され、実施例２と同様に自然酸化膜の除去が
なされ、良好な単結晶シリコン層を成長させることがで
きた。

実施例４第３図は、本実施例４で用いられる表面処理装置を示す
概略図である。反応容器２１内には、被処理基体を載置
するための支持台２２が設置されている。冷却用バイブ
２３は、前記支持台２２に載置される被処理基体を冷却
するために該支持台２２に埋設されている。前記パイプ
２３の両端は、前記反応容器２１の外部に延出され、冷
却ガスや冷却液体が一端側から供給され、他端側から流
出される。また、図示しないヒータは前記支持台２２に
埋設され、該支持台２２上に設置される被処理基体を１
０００℃位まで加熱できるようになっている。

一端にガス導入口２４を有するアルミナ製の放電管２５
は、前記反応容器２１の土壁に連結されている。

導波管２６は、前記放電管２５に設けられており、かつ
該導波管２６の他端には該導波管２６通して前記放電管
２５に例えば２．４５Ｇ　Ｈｚの高周波を印加するため
の高周波電源２７が連結されている。ガス導入管２８は
、前記反応容器２１の土壁に連結され、該導入管２８を
通して該容器２１内にアルゴン、窒素などの不活性ガス
が導入される。排気管２９は、前記反応容器２１の底部
に連結され、該排気管２９の他端には前記容Ｓ２１内の
ガスを排気して所定の真空度にするための真空ポンプ（
図示せず）が連結されている。

ロード／アンロード室３０は、前記反応容器２１の一側
壁にゲートバルブ３１を介して連結されている。

ガス導入管３２及びガス排気管３３は、前記ロード／ア
ンロード室３０の土壁及び底部にそ、れぞれ連結され、
かつ該排気管３３の他端には該室３０内のガスを排気し
て所定の真空度にするための真空ポンプ（図示せず）が
連結されている。かかる前記ロード／アンロード室３０
は、大気中から被処理基体（例えばシリコンウェハ）を
搬入した後に真空排気されたり、予め真空排気された前
記反応容器２１にウェハを搬送したり、逆に反応容器２
１からウェハが搬入された後に大気圧に戻してウェハを
取り出すことができるようになっている。

一端側にガス導入口３４を有する酸化炉３５は、前記ロ
ード／アンロード室３０と対向する前記容器２１の側壁
にゲートバルブ３Ｂを介して連結されている。

コイル状のヒータ３７は、前記酸化炉２４の外側に巻装
されている。ガス排気管３８は、前記酸化炉３５の底部
に連結され、かつ該排気管３８の他端には該酸化炉３５
内のガスを排気して所定の真空度にするための真空ポン
プ（図示せず）が連結されている。

次に、前述した第３図図示の表面処理装置を用いて被処
理基体であるシリコンウェハにトレンチキャパシタを形
成する方法を第４図（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する
。

まず、第４図（ａ）に示すようにｐ型シリコンウェハ４
１に反応性イオンエツチングにより溝（トレンチ）４２
を形成した。この時、トレンチ４２の開口部及び底部の
角部は急峻であり、かつ側面には荒れが生じている。つ
づいて、このウェハ４１を第３図に示すロード／アンロ
ード室３０に搬送した後、ゲートバルブ３１．３６を開
け、ウェハ４１を反応容器２１を通して酸化炉３５内に
搬送した。ひきつづき、ゲートバルブ３６．３１を閉じ
、ガス導入口３４から酸素ガスを酸化炉３５内に導入し
ながらコイル状のヒータ３７によりウェハを１０００℃
に加熱して酸化処理（犠牲酸化処理）を施すことにより
、第４図（ｂ）に示すようにトレンチ４２内を含むウェ
ハ４１表面に厚さ２０００人の酸化膜４３を形成した。

次いで、酸化炉３５内にアルゴンガスをガス導入口３４
から供給しながら、排気管３８に連結された図示しない
真空ポンプを作動して排気し、酸化炉３５内をアルゴン
ガスに置換した後、ゲートバルブ３Ｂを開けて酸化炉３
５内のウェハを反応容器２１内の支持台２２上に載置し
た。つづいて、ゲートバルブ３６を閉じ、排気管２９を
通して反応容器２１内を真空排気して所定′の真空度と
した後、冷却液体を支持台２２に埋設された冷却用パイ
プ２３を通して循環させてウェハ４１を５℃に保持した
状態で、ガス導入口２４から放電管２５内１．：　Ｓ　
Ｆ　６を　ＩＴｏｒｒ、Ｈ２Ｏを２Ｔｏｒｒそれぞれ導
入し、高周波電源２７及び導波管２Ｇにより５０Ｗ、　
２．４５Ｇ　Ｈｚのマイクロ波を前記放電管２５に印加
して各ガスを放電−分解させ、活性化されたガスを前記
容器２１内に導入した。この処理を３分間行うことによ
り、第４図（ｃ）に示すよう酸化膜４３が完全に除去さ
れ、トレンチ４２の開口部及び底部の角部が曲面形状に
なると共に、側面も滑らかになった。

次いで、放電管２５がら反応容器２１内への活性ガスの
導入を停止し、ガス導入管２８からアルゴンガスを反応
容器２１内に導入し、真空ポンプを作動して反応容器ｌ
内のガスを真空排気してアルゴンガスに置換した後、ゲ
ートバルブ３１を開け、支持台２２上のウェハを該ゲー
トバルブ３１を通して予め排気管３３を通して真空排気
されたロード／アンロード室３０内に搬送した。つづい
て、ゲートバルブ３１を閉じ、ロード／アンロード室３
０内を大気圧に戻した後、該室３０内のウェハを取り出
し、イオン注入装置に搬送し、ここで砒素のイオン注入
を行うことにより第４図（ｄ）に示すようにトレンチ４
２の内面を含むウェハ４１表面にｎ゛型抵拡散層らなる
下部電極４４を形成した。この工程において、トレンチ
４２を含むウェハ４１表面に薄い自然酸化膜４５が形成
された。

次いで、ウェハをロード／アンロード室３０内に搬送し
、該室３０内を排気管３３を通して真空排気した後、ゲ
ートバルブ３１を開け、ウェハを該ゲートバルブ３１を
通して反応容器２１内の支持台２２上に設置した。つづ
いて、ゲートバルブ３Ｉを閉じ、排気管２９を通して反
応容器２１内を所定の真空度とした後、冷却液体を支持
台２２に埋設された冷却用パイプ２３を通して循環させ
てウェハ４１を５℃に保持した状態で、ガス導入口２４
から放電管２５内にＳＦ６を１Ｔｏｒｒ、　Ｈ２Ｏを２
Ｔｏｒｒそれぞれ導入し、高周波電源２７及び導波管２
６により５０Ｗ、　２．４５Ｇ　Ｈｚのマイクロ波を前
記放電管２５に印加して各ガスを放電分解させ、活性化
されたガスを前記容器２１内に導入した。この処理を１
分間行うことにより、第４図（ｅ）に示すよう自然酸化
膜４５が完全に除去された。この処理後において、ウェ
ハ表面にフッ素が残留する。このため、ガス導入口２４
から放電管２５内にＨ２ガスを０．３Ｔｏｒｒ導入し、
高周波電源２７及び導波管２Ｂにより５０Ｗ、　２．４
５Ｇ　Ｈｚのマイクロ波を前記放電管５に印加してＨ２
ガスを放電分解させ、活性化されたＨ２ガスを反応容器
２１内に導入し、１０分間保持させることにより前記ウ
ェハ表面のフッ素を除去した。

次いで、放電管２５から反応容器２１内への活性ガスの
導入を停止し、ガス導入管２８からアルゴンガスを反応
容器２１内に導入し、真空ポンプを作動して反応容器ｌ
内のガスを真空排気してアルゴンガスに置換した後、ゲ
ートバルブ３６を開けてウェノ＼を予め所定の真空度に
保持された酸化炉３５内に搬送した。つづいて、ゲート
バルブ３６を閉じ、ガス導入口３４から酸素ガスを酸化
炉３５内に導入しながらコイル状のヒータ３７によりウ
ェハを９００℃に加熱して酸化処理を施すことにより、
トレンチ４２内を含むウェハ４１表面に厚さ５０人のキ
ャパシタ酸化膜４Ｂを形成した。ひきつづき、排気管３
８に連結された図示しない真空ポンプを作動して排気し
、酸化炉３５内をアルゴンガスに置換した後、ゲートバ
ルブ３６．３１を開けて酸化炉３５内のウェハを反応容
器２１を通して予め真空排気されたロード／アンロード
室３０内に搬送した。この後、ゲートバルブ３１を閉じ
、ロード／アンロード室３０内を大気圧に戻した後、該
室３０内のウェハを取り出し、ＣｖＤ装置に搬送し、こ
こでリン添加多結晶シリコンの堆積を行うことにより第
４図（ｆ）に示すようにトレンチ４２の内面を含むウェ
ハ４１のキャパシタ酸化膜４６上にリン添加多結晶シリ
コンからなる上部電極４７を形成した。

本実施例４で形成された複数のトレンチキャパシタの絶
縁破壊耐圧を調べた。その結果、トレンチキャパシタの
うち９５％が８ＭＶ／ｅ−以上の耐圧を示した。これに
対し、キャパシタ酸化膜の形成前に自然酸化膜を除去し
なかった場合には、８ＭＶ／ｃ−以上の耐圧を示すトレ
ンチキャパシタが全体の３０％以下であった。このよう
に本発明に係わる表面処理装置を用いることにより、膜
質が良好なキャパシタ酸化膜を形成できる。

また、犠牲酸化により形成した酸化膜を第３図に示す装
置の反応容器内で除去する際、ウェハ温度を室温に保持
した場合には２０分間の処理が必要であったが、冷却用
パイプへの冷却液体の循環によるウェハ温度を５℃に冷
却することにより前記酸化膜を２分間で除去でき、処理
時間の短縮を図ることができる。かかる冷却による作用
は、反応容器内に活性なＮＨ，Ｆ等を導入して酸化膜を
エツチング除去する場合も同様である。

なお、上記各実施例ではシリコンウェハを被処理基体と
して反応容器等に設置して表面の酸化膜を除去する方法
について説明したが、反応容器の内壁、放電管内壁、ガ
ス導入管や排気管の内壁の清浄化のためにそれら内壁の
付着物を除去してもよい。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば下地である半導体基
板等の被処理基体にダメージを与えることなく、基体表
面の酸化膜を高速でエツチングし得る表面処理方法、並
びにかかる酸化膜のエツチングを簡単な構造で実現し得
る表面処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１〜３で用いられる表面処理装
置を示す概略図、第２図はシリコンウェハの温度とエツ
チング速度との関係を示す特性図、第３図は本発明の実
施例４で用いられる表面処理装置を示す概略図、第４図
（ａ）〜（ｆ）は実施例４のトレンチキャパシタの製造
工程を示す断面図である。 ■、２１・・・反応容器、２．２２・・・支持台、５．
２５・・・放電管、６．２６・・・導波管、７．２７・
・・高周波電源−１８・・・窓、１１．４１−・・シリ
コンウェハ、３０・・・ロード／アンロード室、３Ｌ　
３［ｉ・・・ゲートバルブ、３５・・・酸化炉、３７・
・・コイル状のヒータ、４２・・・トレンチ、４３・・
・酸化膜、４４・・・下部電極、４６・・・キャパシタ
酸化膜、４）・・・上部電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面に酸化膜が形成された被処理基体を反応容器
に収納した後、前記被処理基体を冷却しながら水素元素
、ハロゲン元素及び他の元素をガスを前記反応容器とは
別の領域で活性化して前記反応容器内に導入することに
より、前記水素元素、ハロゲン元素及び他の元素を含む
薄膜又は液体を前記被処理基体表面に形成し、前記酸化
膜をエッチング除去することを特徴とする表面処理方法
。
（２）表面に酸化膜が形成された被処理基体が収納され
る反応容器と、前記被処理基体を冷却する手段と、水素
元素、ハロゲン元素及び他の元素を含むガスを前記反応
容器内とは別の領域で活性化する手段と、前記水素元素
、ハロゲン元素及び他の元素を含む活性化されたガスを
前記反応容器内に導入する手段とを具備したを特徴とす
る表面処理装置。