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JP3592233B2 - Substrate surface treatment apparatus and substrate surface treatment method - Google Patents
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JP3592233B2 - Substrate surface treatment apparatus and substrate surface treatment method - Google Patents

Substrate surface treatment apparatus and substrate surface treatment method Download PDF

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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装置および基板表面処理方法に関する。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(Phosphor-Silicate Glass)、BPSG(Boron-doped Phosphor-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、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。
【0005】
このウエハのエッチング処理を行うために、従来は、ウエハを保持面上で保持しつつ水平面内で自転させるとともに、ウエハの上方に設けられた蒸気供給手段からウエハ上面に向けてふっ酸蒸気を供給し、さらには、ウエハ表面に供給されたこのふっ酸蒸気を、ウエハの下方に設けられた排気口で排気するようになっていた。ここで、このウエハの自転の影響により、ウエハの上面に供給されたふっ酸蒸気は、ウエハの中心部から周縁部に向かって流れる。さらに、上記排気口からの排気により、ウエハ周縁部の外方に流れ出たふっ酸蒸気は、排気口のある下方に向かって流下する。このようなふっ酸蒸気の気流の影響で、ウエハの上面でのふっ酸蒸気の濃度は、ウエハ表面の中心部よりも周縁部の方が低くなってしまう。したがって、ウエハ表面の中心部に比べてウエハ表面の周縁部でのエッチングの進行速度(エッチングレート)が小さく、その結果、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
【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、特に基板の周縁部でのエッチングレートの低下を防止する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、基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、この基板保持手段により保持されている基板の表面に上記酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、上記基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、周囲部材の基板にのぞむ側には、保持面から上方に延びる内周面が形成されたことを特徴とする基板表面処理装置である。
【0008】
この構成によれば、基板保持手段の保持面上には、この保持面上で保持されている基板の周囲を取り囲むように、周囲部材が設けられ、周囲部材の基板にのぞむ側には、保持面から上方に延びる内周面が形成されている。これにより、基板の回転による基板の中心から外方に向かう蒸気の流れが、この周囲部材によって一時的にせき止められる。このため、基板周縁部での酸を含む蒸気の濃度の低下が防止され、基板周縁部でのエッチングレートの低下を防止することができる。したがって、基板表面における酸を含む蒸気の濃度が均一となり、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】
ここで、「基板を保持面上で保持する」とは、基板を保持面上に直接載置して保持するものであってもよいし、基板を保持面上から所定間隔だけ離した状態で保持するものであってもよい。また、この保持面は、基板に沿うような平面であってもよいし、なだらかな曲面であってもよい。
【0010】
また、請求項に記載の発明は、基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、この基板保持手段により保持されている基板の表面に酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、上記周囲部材の基板にのぞむ側には、上記保持面から離れるにしたがって基板の中心から離れていく傾斜面が形成されていることを特徴とする基板表面処理装置である。
【0011】
この構成によれば、周囲部材の基板側(内側)には、保持面から遠ざかるにしたがって基板の中心から遠ざかるような傾斜面が形成されている。これにより、基板周縁部に近い基板外部に供給された蒸気を基板の方向に導くことができるので、基板周縁部での酸を含む蒸気の濃度の低下がさらに防止され、基板周縁部でのエッチングレートの低下をさらに防止することができる。したがって、基板表面における酸を含む蒸気の濃度がさらに均一となり、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、請求項に記載の発明は、基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、この基板保持手段により保持されている基板の表面に酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、上記周囲部材の基板にのぞむ側には、基板の中心から離れる方向に関して窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする基板表面処理装置である。
【0013】
この構成によれば、周囲部材の基板側(内側)には、基板から見て外向きに凹んだ凹部が形成されている。これにより、基板の回転による基板の中心から外方に向かう蒸気の流れが、この凹部によって一時的に確実にせき止められるので、基板周縁部での酸を含む蒸気の濃度の低下がさらに防止され、基板周縁部でのエッチングレートの低下をさらに防止することができる。したがって、基板表面における酸を含む蒸気の濃度がさらに均一となり、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。
【0014】
また、請求項4に記載の発明は、上記請求項1から3までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、上記周囲部材は、基板の周囲を隙間なく取り囲む環状に形成されていることを特徴とする基板表面処理装置である。
【0015】
この構成によれば、基板保持手段の保持面上には、この保持面上で保持されている基板の周囲を隙間なく取り囲むように、環状の周囲部材が設けられている。これにより、基板の回転による基板の中心から外方に向かう蒸気の流れが、この環状の周囲部材によって一時的に確実にせき止められる。このため、基板周縁部での酸を含む蒸気の濃度の低下がさらに防止され、基板周縁部でのエッチングレートの低下をさらに防止することができる。したがって、基板表面における酸を含む蒸気の濃度がさらに均一となり、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。
【0016】
また、請求項5に記載の発明は、上記請求項1から4までのいずれかに記載の基板表面処理装置を用いて、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】
上記の方法によれば、上記請求項1から4までのいずれかに記載の基板表面処理装置の発明の効果と同様に、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ので、エッチング均一性が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、上記請求項1から4までのいずれかに記載の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、この発明の第1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。
【0025】
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。
【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の底部には、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の下方には、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45bが設けられている。さらに、ホットプレート45は、モータ等を含む回転駆動機構46によってウエハWの中心を通る鉛直軸OW(以下、回転軸OWという)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、ホットプレート45の上面45aには、ウエハWを取り囲むような円環状のリング部材Rが取付られているが、こ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48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43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41の底面41aにおいて開口する排気口49aに接続された排気配管49を介して、排気源55により排気されるようになっている。また、この排気口49aは、ホットプレート45に保持されたウエハWよりも上方に位置しており、ウエハWの上方から供給されたふっ酸蒸気を円滑に排気できるようになっている。なお、この排気源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。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、いわゆる疑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。この疑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。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温調配管を示している。
【0034】
ここで、ふっ酸蒸気発生容器43の周辺の構成をさらに詳細に説明する。ウエハW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内部空間を有する容器91が形成されており、前述のパンチングプレート44は、この容器91の底面の開口91bを塞ぐように設けられている。なお、容器91の内部空間はウエハWの回転軸OWを中心軸とする円筒空間となっている。また、容器91の内周面91aには、ふっ酸蒸気供給路36に連通する吐出口36aが開口している。
【0035】
また、パンチングプレート44には、ほぼ全面において、多数の貫通孔44aが格子状に等間隔(たとえば、10mm間隔)に配置されている。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。
【0036】
なお、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45bへの通電が行われている。
【0037】
ここで、ホットプレート45上に設けられた環状のリング部材Rについて、図3を用いて詳細に説明する。このリング部材Rは、ホットプレート45の上面45aに密接するようにボルト等で取り付けられており、鉛直軸OWを中心とする断面Sの回転体からなっている。すなわち、リング部材Rは、全体として、ウエハWの周囲を隙間なく取り囲む円環状に形成されている。また、リング部材RのウエハWにのぞむ側には、上面45aから離れるにしたがってウエハWの中心から離れていく平面状の傾斜面からなるテーパ面R1が形成されている。なお、このテーパ面R1は、鉛直軸OWを中心とする円錐台の内側面である。また、このテーパ面R1の下方には、ウエハWの中心から離れる方向に関して窪んだ窪み部R2が形成されている。なお、この窪み部R2は、リング部材Rの曲面部と上面45aとで挟まれた空間をさしている。
【0038】
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、吐出口36aから容器91内へと吐出され、さらに、この容器91の底面の開口91bを塞ぐパンチングプレート44に形成された貫通孔44a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、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。
【0039】
この際、ホットプレート45の上面45a上には、ウエハWの周囲を隙間なく取り囲むような環状のリング部材Rが設けられているので、ウエハWの中心から外方に向かうふっ酸蒸気の流れが、このリング部材Rによって一時的にせき止められることになる。このため、ウエハWの周縁部でのふっ酸蒸気の濃度の低下が防止され、ウエハWの周縁部でのエッチングレートの低下を防止することができる。
【0040】
また、リング部材RのウエハW側(内側)にはテーパ面R1が形成されているので、ウエハWの周縁部に近い位置にあるテーパ面R1の上方に供給された蒸気をウエハWの方向に導くことができる。さらには、リング部材RのウエハW側(内側)には窪み部R2が形成されているので、ウエハWの中心から外方に向かうふっ酸蒸気の流れが一時的に確実にせき止められる。したがって、これらテーパ面R1および窪み部R2の構成により、ウエハWの周縁部でのふっ酸蒸気の濃度の低下がさらに防止され、ウエハWの周縁部でのエッチングレートの低下をさらに防止することができる。
【0041】
以上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は、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44a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。このように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と、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、気相エッチング処理がすみやかに停止する。 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。
【0042】
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、上述の一実施形態では、リング部材Rは、ウエハWの周囲を隙間なく取り囲む環状に形成された1つの部材であるが、ウエハWの周囲を取り囲むように設けられているものであれば何でもよい。たとえば、リング部材Rが周方向に関して複数の部材からなり、これら複数の部材同士の間に隙間があってもよい。また、上述の一実施形態のリング部材Rにおいて、図3の断面Sの左右を貫通する溝や穴がさらに形成されてもよい。ただし、ウエハW周縁部のエッチングレートの低下を効果的に防止するためには、上述の一実施形態のようにするのが好ましい。
【0043】
また、上述の一実施形態では、リング部材Rの基板にのぞむ側には、テーパ面R1および窪み部R2が形成されているが、図4のようにテーパ面R1だけが形成されていてもよいし、図5のように窪み部R2だけが形成されていてもよい。あるいは、テーパ面R1および窪み部R2のいずれも形成されておらず、図6のように、ホットプレート45の上面45aに垂直面Vが形成されているだけであってもよい。
【0044】
さらには、上述の一実施形態では、テーパ面R1は平面状の傾斜面となっているが、これに限らず、図4に示したような曲面状の傾斜面になっていてもよい。また、上述の一実施形態では、窪み部R2は、曲面と平面とで挟まれた空間となっているが、図5に示したように、平面と平面とで挟まれた空間であってもよい。
【0045】
また、上述の実施形態では、ウエハWを平面状の上面45a上に直接載置して保持しているが、ウエハWを上面45a上から、複数のピンなどによって所定間隔だけ離した状態で保持してもよい。また、この上面45aは、上述の実施形態では、ウエハW下面に沿うような平面であるが、なだらかな曲面であってもよい。
【0046】
また、上述の実施形態では、基板保持手段としてのホットプレート45にはヒータ45bが設けられているが、特にヒータ45bが設けられている必要はなく、たとえば、複数の吸着孔が配置された平面上でウエハWを吸着保持しつつ回転させるようなものであってもよい。
【0047】
また、上述の実施形態では、蒸気拡散板としてのパンチングプレート44が、円筒容器91の底面の開口91bに設けられているが、設けられていなくともよい。ただし、ウエハWへの蒸気の供給をより均一に行うためには、パンチングプレート44が設けられる方がよい。
【0048】
なお、上述の実施形態では、容器91の中心軸は、ウエハWの回転軸OWに一致しているが、これに限らず、容器91の中心軸が、ウエハWの回転軸OWからずれていてもよい。すなわち、容器91の中心軸とウエハWの回転軸OWとが、所定の距離をもって平行な関係にあってもよい。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
【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、基板周縁部での酸を含む蒸気の濃度の低下が防止されて、基板周縁部でのエッチングレートの低下を防止することができ、したがって、基板表面における酸を含む蒸気の濃度が均一となり、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という効果を奏する。
【0053】
また、請求項2に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項1に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【0054】
また、請求項3に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項1に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【0055】
また、請求項4に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項1から3までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【0056】
さらに、請求項5に係る発明の基板表面処理方法によると、請求項1から4までのいずれかに記載の発明の基板表面処理装置と同様の効果を奏する基板表面処理方法を提供できる。
【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】この発明の一実施形態に係る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】この発明の一実施形態に係るリング部材周辺の構成を拡大して示す図解的な断面図である。
【図4】この発明の一実施形態に係るリング部材の変形例を示す図解的な断面図である。
【図5】この発明の一実施形態に係るリング部材の変形例を示す図解的な断面図である。
【図6】この発明の一実施形態に係るリング部材の変形例を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
21 搬入用開口
22 搬出用開口
31 窒素ガス供給源
32 流量コントローラ
33 バルブ
34 窒素ガス供給配管
35 空間
36 ふっ酸蒸気供給路
36a 吐出口
37 バルブ
38,39 シャッタ
40 気相エッチング処理部(基板表面処理装置)
41 ハウジング
41a ハウジングの底面
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
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(保持面)
45b ヒータ
46 回転駆動機構
47 回転軸
48 ベローズ
49 排気配管
49a 排気口
52 流量コントローラ
53 バルブ
54 窒素ガス供給配管
55 排気源
80 コントローラ
85 処理室
90 温調配管
91 容器(蒸気供給手段)
91a 内周面
91b 開口
OW 回転軸(基板の回転軸)
R リング部材(周囲部材)
R1 テーパ面(傾斜面)
R2 窪み部(凹部)
S リング部材の断面
V 垂直面
W ウエハ(基板)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a vapor containing an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid (including HF and anhydrous HF), and acetic acid is guided to the surface of a substrate, and a film on the surface of the substrate is removed by a so-called gas phase etching process. The present invention relates to a substrate surface treatment apparatus and a substrate surface treatment method for performing the same. Substrates to be processed include various substrates such as semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal displays and plasma displays, and substrates for optical, magnetic and magneto-optical disks. The material of the substrate includes materials such as silicon, glass, resin, and ceramic. The removal of the film on the substrate surface may be for the purpose of selectively removing a part or all of a predetermined film, or may be for the purpose of cleaning the substrate surface.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor memory, when a memory capacitor film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as “wafer”), BSG (Boron-Silicate Glass), PSG (Phosphor-Silicate Glass), and BPSG (Boron-doped). An oxide film containing many impurities such as Phosphor-Silicate Glass is used as a sacrificial oxide film. These sacrificial oxide films can have a large selectivity with respect to a thermal oxide film or a CVD (chemical vapor deposition) oxide film in etching using hydrofluoric acid vapor, and the thermal oxide film or the CVD oxide film is used as an etching stopper film. And can be selectively removed.
[0003]
The etching selectivity in the etching process using hydrofluoric acid vapor depends on the temperature. For example, the etching rate of a thermal oxide film rapidly decreases with an increase in temperature, whereas the BPSG film maintains a relatively high etching rate irrespective of a temperature change. Therefore, when the BPSG film on the thermal oxide film formed on the surface of the wafer is selectively removed, the temperature of the semiconductor wafer is heated to 50 ° C. to 80 ° C., and a gas phase etching process using hydrofluoric acid vapor is performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The etching process of an oxide film with hydrofluoric acid vapor is an extremely delicate process. In this process, the concentration of hydrofluoric acid vapor on the wafer surface is greatly involved. That is, if the concentration of the hydrofluoric acid vapor on the wafer surface is not uniform, it is not possible to perform a uniform etching process on the wafer surface.
[0005]
Conventionally, in order to perform this wafer etching process, the wafer is rotated in a horizontal plane while holding the wafer on a holding surface, and hydrofluoric acid vapor is supplied from the vapor supply means provided above the wafer toward the upper surface of the wafer. Further, the hydrofluoric acid vapor supplied to the wafer surface is exhausted through an exhaust port provided below the wafer. Here, the hydrofluoric acid vapor supplied to the upper surface of the wafer flows from the center of the wafer toward the peripheral edge due to the influence of the rotation of the wafer. Furthermore, the hydrofluoric acid vapor that has flowed out of the peripheral portion of the wafer due to the exhaust from the exhaust port flows downward at the exhaust port. Due to the influence of the hydrofluoric acid vapor flow, the concentration of the hydrofluoric acid vapor on the upper surface of the wafer is lower at the peripheral portion than at the center of the wafer surface. Therefore, the etching progress rate (etching rate) at the peripheral portion of the wafer surface is lower than that at the center portion of the wafer surface, and as a result, there is a problem that uniform etching cannot be performed in the wafer surface.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described technical problem, and to perform an etching process using a vapor containing an acid uniformly in a substrate surface, particularly, to prevent a decrease in an etching rate at a peripheral portion of the substrate. It is an object of the present invention to provide a substrate surface treatment apparatus and a substrate surface treatment method that can be used.
[0007]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate surface treatment apparatus for removing a film on a surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate. Substrate holding means for rotating the substrate about a rotation axis passing through the center of the substrate and perpendicular to the substrate, and a steam supply for supplying the acid-containing steam to the surface of the substrate held by the substrate holding means Means, and a peripheral member provided on the holding surface of the substrate holding means so as to surround the periphery of the substrate held by the substrate holding means.And an inner peripheral surface extending upward from the holding surface is formed on a side of the peripheral member that faces the substrate.A substrate surface treatment apparatus characterized in that:
[0008]
According to this configuration, the peripheral member is provided on the holding surface of the substrate holding means so as to surround the periphery of the substrate held on the holding surface.On the side of the peripheral member facing the substrate, an inner peripheral surface extending upward from the holding surface is formed.ing. Thus, the flow of the vapor outward from the center of the substrate due to the rotation of the substrate is temporarily blocked by the peripheral member. Therefore, a decrease in the concentration of the acid-containing vapor at the peripheral portion of the substrate can be prevented, and a decrease in the etching rate at the peripheral portion of the substrate can be prevented. Therefore, the concentration of the vapor containing the acid on the substrate surface becomes uniform, and a uniform etching process can be performed in the surface of the substrate surface.
[0009]
Here, "holding the substrate on the holding surface" means that the substrate is directly placed on the holding surface and held, or the substrate is separated from the holding surface by a predetermined distance. It may be held. The holding surface may be a flat surface along the substrate, or may be a gentle curved surface.
[0010]
Claims2The invention described inIn a substrate surface treatment apparatus that removes a film on the surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate, a rotation axis perpendicular to the substrate passes through the center of the substrate while holding the substrate on a holding surface. Holding means for rotating the substrate around the substrate, steam supply means for supplying steam containing acid to the surface of the substrate held by the substrate holding means, and the substrate holding means on the holding surface of the substrate holding means. A peripheral member provided to surround the periphery of the substrate held by theThe substrate surface treatment apparatus is characterized in that an inclined surface is formed on a side of the peripheral member, which is viewed from the substrate, so as to move away from the center of the substrate as the distance from the holding surface increases.
[0011]
According to this configuration, on the substrate side (inside) of the peripheral member, an inclined surface is formed so as to move away from the center of the substrate as the distance from the holding surface increases. Thereby, the vapor supplied to the outside of the substrate near the substrate peripheral portion can be guided toward the substrate, so that a decrease in the concentration of the acid-containing vapor at the substrate peripheral portion is further prevented, and the etching at the substrate peripheral portion is prevented. A decrease in the rate can be further prevented. Therefore, the concentration of the vapor containing the acid on the substrate surface becomes more uniform, and a more uniform etching process can be performed in the surface of the substrate surface.
[0012]
Claims3The invention described inIn a substrate surface treatment apparatus that removes a film on the surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate, a rotation axis perpendicular to the substrate passes through the center of the substrate while holding the substrate on a holding surface. Holding means for rotating the substrate around the substrate, steam supply means for supplying steam containing acid to the surface of the substrate held by the substrate holding means, and the substrate holding means on the holding surface of the substrate holding means. A peripheral member provided to surround the periphery of the substrate held by theThe substrate surface treatment apparatus is characterized in that a concave portion that is depressed in a direction away from the center of the substrate is formed on a side of the peripheral member that faces the substrate.
[0013]
According to this configuration, on the substrate side (inside) of the peripheral member, a concave portion that is depressed outward when viewed from the substrate is formed. Thereby, the flow of the vapor flowing outward from the center of the substrate due to the rotation of the substrate is temporarily and reliably blocked by the concave portion, so that the reduction in the concentration of the vapor containing acid at the peripheral portion of the substrate is further prevented, It is possible to further prevent a decrease in the etching rate at the periphery of the substrate. Therefore, the concentration of the vapor containing the acid on the substrate surface becomes more uniform, and a more uniform etching process can be performed in the surface of the substrate surface.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate surface treatment apparatus according to any one of the first to third aspects, the peripheral member is formed in an annular shape surrounding the periphery of the substrate without any gap. It is a substrate surface treatment apparatus characterized by the following.
[0015]
According to this configuration, the annular peripheral member is provided on the holding surface of the substrate holding means so as to surround the periphery of the substrate held on the holding surface without any gap. Thus, the flow of the vapor outward from the center of the substrate due to the rotation of the substrate is temporarily and reliably blocked by the annular peripheral member. For this reason, a decrease in the concentration of the acid-containing vapor at the periphery of the substrate can be further prevented, and a decrease in the etching rate at the periphery of the substrate can be further prevented. Therefore, the concentration of the vapor containing the acid on the substrate surface becomes more uniform, and a more uniform etching process can be performed in the surface of the substrate surface.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate surface treatment method comprising removing a film on the surface of a substrate by using the substrate surface treatment apparatus according to any one of the first to fourth aspects. is there.
[0017]
According to the above-described method, a uniform etching process can be performed in the surface of the substrate surface, similarly to the effect of the invention of the substrate surface treatment apparatus according to any one of the above-described claims. A substrate with good uniformity can be provided.
[0018]
In addition, the same modification as that described above with respect to the invention of the substrate surface treatment apparatus according to any one of the first to fourth aspects can be made in the invention of the substrate surface treatment method.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0020]
FIG. 1 is an illustrative plan view for explaining the configuration of the substrate surface treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. This apparatus is an apparatus for removing an oxide film formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as “wafer”) W. More specifically, for example, when a sacrificial oxide film (BPSG film or the like) used for forming a memory capacitor is formed on a thermal oxide film formed on wafer W, this sacrificial oxide film is It is a device for selective removal. For this processing, in this substrate surface treatment apparatus, a film removing step is performed by supplying a vapor of hydrofluoric acid to the surface of the wafer W, thereby performing a gas phase etching process of hydrofluoric acid.
[0021]
A description will be given of the configuration of the apparatus. This apparatus includes a loader unit 10 on which a cassette CL containing a wafer W before processing is placed, and a vapor phase etching process for performing a vapor phase etching process using hydrofluoric acid vapor on the surface of the wafer W. A processing unit 40, a water-washing / drying processing unit 50 for rinsing the wafer W after the gas phase etching processing, and then performing a water-drying process, and a wafer W after being processed by the water-washing / drying processing unit 50. And an unloader unit 60 on which the cassette CU is placed.
[0022]
The loader unit 10 and the unloader unit 60 are arranged behind the front panel 77 of the substrate surface treating apparatus. The loader unit 10, the vapor phase etching unit 40, the washing / drying unit 50, and the unloader unit 60 are arranged in this order along a substantially U-shaped wafer transfer path 78 in plan view.
[0023]
A loader transfer robot that takes out unprocessed wafers W one by one from a cassette CL placed in the loader unit 10 and loads the wafer W into the vapor phase etching unit 40 between the loader unit 10 and the vapor phase etching processing unit 40. 71 are arranged. Further, between the vapor-phase etching processing section 40 and the washing / drying processing section 50, an intermediate transfer for taking out the wafer W after the vapor-phase etching processing from the vapor-phase etching processing section 40 and carrying the wafer W into the washing / drying processing section 50. A robot 81 is arranged. An unloader is provided between the rinsing / drying processing section 50 and the unloader section 60 to take out the wafer W after the rinsing / drying processing from the rinsing / drying processing section 50 and store the wafer W in the cassette CU placed in the unloader section 60. A transfer robot 72 is provided.
[0024]
Each of the loader transfer robot 71, the intermediate transfer robot 81, and the unloader transfer robot 72 has a form of a bending and stretching robot having a lower arm LA and an upper arm UA. The lower arm LA is rotated along a horizontal plane by a rotation drive mechanism (not shown). At the tip of the lower arm LA, an upper arm UA is provided so as to be freely rotatable along a horizontal plane. When the lower arm LA rotates, the upper arm UA rotates in a direction opposite to the rotation direction of the lower arm LA by twice the rotation angle of the lower arm LA. As a result, the lower arm LA and the upper arm UA can assume a contracted state in which both arms are vertically overlapped, and an extended state in which both arms are deployed toward one side or the other side along the path 78. it can.
[0025]
In this way, the loader transfer robot 71, the intermediate transfer robot 81, and the unloader transfer robot 72 can transfer the wafer W along the path 78 between the processing units or between the cassette and the processing unit.
[0026]
The rinsing / drying processing unit 50 for rinsing and drying the wafer W after the vapor phase etching process includes, for example, a spin chuck that holds the wafer W horizontally and rotates the wafer W, and a pure water cleaning unit 50 that holds the wafer W held by the spin chuck. A pure water supply nozzle for supplying water is provided. With this configuration, pure water is supplied to the front surface and / or the back surface of the wafer W to wash the front surface of the wafer W with water. After the completion of the water washing, the supply of pure water is stopped, and the spin chuck is rotated at a high speed to shake off and dry the surface of the wafer W.
[0027]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the vapor-phase etching processing section 40. The gas phase etching processing section 40 includes a hydrofluoric acid vapor generation container 43 in a housing 41 for storing a hydrofluoric acid aqueous solution 42 as an example of an aqueous solution containing an acid in a sealed state. At the bottom of the hydrofluoric acid vapor generation container 43, a disk-shaped punching plate 44 having a large number of through holes 44a is provided. The hydrofluoric acid vapor is supplied to the upper surface of the wafer W through a plurality of through holes 44 a formed in the punching plate 44.
[0028]
Below the punching plate 44, a hot plate 45 that horizontally holds the wafer W to be processed in a state of facing the punching plate 44 is arranged. Inside the hot plate 45, a heater 45b for heating the wafer W at a predetermined temperature (for example, 40 ° C. to 80 ° C.) is provided. Further, the hot plate 45 is fixed to an upper end of a rotating shaft 47 that is rotated (rotated) around a vertical axis OW (hereinafter, referred to as a rotating axis OW) passing through the center of the wafer W by a rotation driving mechanism 46 including a motor and the like. I have. An annular ring member R surrounding the wafer W is attached to the upper surface 45a of the hot plate 45, and details thereof will be described later.
[0029]
A bellows 48 that contracts up and down with respect to the bottom surface 41 a of the housing 41 is provided on the outer side of the hot plate 45 in plan view. The bellows 48 makes an annular contact portion 48 a provided at an upper end edge thereof come into contact with the periphery of the punching plate 44 (the lower surface of the hydrofluoric acid vapor generation container 43) to seal the space around the hot plate 45. A closed position (a position shown by a solid line in the figure) to form a processing chamber 85, and a retracted position (a position shown by a two-dot chain line in FIG. 2) in which the upper end edge is retracted below the upper surface 45a of the hot plate 45. In between, the drive mechanism is driven to extend / contract by a drive mechanism (not shown).
[0030]
The internal space of the bellows 48 is evacuated by an exhaust source 55 via an exhaust pipe 49 connected to an exhaust port 49a opened on the bottom surface 41a of the housing 41. The exhaust port 49a is located above the wafer W held on the hot plate 45, so that the hydrofluoric acid vapor supplied from above the wafer W can be exhausted smoothly. Note that the exhaust source 55 may be a forced exhaust mechanism such as an exhaust blower or an ejector, or may be an exhaust facility provided in a clean room where the substrate surface treatment apparatus is installed.
[0031]
On the side of the hot plate 45, a loading opening 21 for loading the wafer W and a loading opening 22 for discharging the wafer W are formed in the side wall of the housing 41. Shutters 38 and 39 are arranged in these openings 21 and 22, respectively. When the wafer W is loaded, the bellows 48 is lowered to the retracted position (the position indicated by the broken line in FIG. 2), the shutter 38 is opened, and the wafer W is received on the hot plate 45 by the loader transfer robot 71 (see FIG. 1). Passed. When the wafer W is carried out, the bellows 48 is set to the retreat position, the shutter 39 is opened, and the wafer W on the hot plate 45 is transferred to the intermediate transfer robot 81 and carried out. Note that the arrangement relationship between the opening 21 and the shutter 38 and the opening 22 and the shutter 39 is actually such that two line segments connecting these and the center of the wafer W are orthogonal to each other in plan view. In FIG. 2, for simplicity of illustration, these arrangement relations are such that two line segments connecting these and the center of the wafer W in a plan view overlap on a straight line (at the center of the wafer W). In contrast, the position is almost point-symmetrical.
[0032]
A nitrogen gas supply pipe 54 for supplying nitrogen gas as a carrier gas is connected to the space 35 above the level of the hydrofluoric acid aqueous solution 42 in the hydrofluoric acid vapor generating container 43. The space 35 can be connected via a valve 37 to a hydrofluoric acid vapor supply passage 36 for guiding hydrofluoric acid vapor to the punching plate 44. Nitrogen gas from a nitrogen gas supply source 31 is supplied to the hydrofluoric acid vapor supply path 36 via a flow rate controller (MFC) 32, a valve 33, and a nitrogen gas supply pipe 34. The nitrogen gas from the nitrogen gas supply source 31 is supplied to a nitrogen gas supply pipe 54 via a flow rate controller 52 and a valve 53. The valves 33 and 53 for switching the supply / stop of the nitrogen gas and the flow controllers 32 and 52 for changing the supply amount of the nitrogen gas are controlled by the controller 80.
[0033]
Further, the hydrofluoric acid aqueous solution 42 stored in the hydrofluoric acid vapor generating container 43 has a concentration (for example, about 39.6% at 1 atm and room temperature (20 ° C.)) at which a so-called pseudo-cofluoric composition is obtained. Has been prepared. In the hydrofluoric acid aqueous solution 42 having the pseudo-cofluoric composition, the evaporation rates of water and hydrogen fluoride are equal, so that hydrofluoric acid vapor is led from the valve 37 to the punching plate 44 via the hydrofluoric acid vapor supply passage 36. Even if the amount of the hydrofluoric acid aqueous solution 42 in the hydrofluoric acid vapor generation container 43 decreases, the concentration of the hydrofluoric acid vapor guided to the hydrofluoric acid vapor supply passage 36 is kept unchanged. In FIG. 2, reference numeral 90 denotes a temperature control pipe through which temperature control water for maintaining the hydrofluoric acid aqueous solution 42 in the hydrofluoric acid vapor generation container 43 at a constant temperature flows.
[0034]
Here, the configuration around the hydrofluoric acid vapor generation container 43 will be described in more detail. Above the wafer W, there is formed a container 91 having an internal space into which hydrofluoric acid vapor from the hydrofluoric acid vapor supply passage 36 and nitrogen gas as a carrier gas are introduced. Is provided so as to close the opening 91b on the bottom surface. The inner space of the container 91 is a cylindrical space having the rotation axis OW of the wafer W as a central axis. Further, a discharge port 36 a communicating with the hydrofluoric acid vapor supply passage 36 is opened in the inner peripheral surface 91 a of the container 91.
[0035]
In addition, a large number of through holes 44a are arranged at regular intervals (for example, at 10 mm intervals) in a grid pattern on almost the entire surface of the punching plate 44. In addition, the arrangement of the plurality of through holes 44a may be radially arranged at equal angular intervals. In addition, they may not necessarily be arranged at equal intervals, and for example, the intervals may be increased toward the periphery.
[0036]
As described above, the BPSG film and the thermal oxide film have significantly different etching rates due to hydrofluoric acid vapor at a certain temperature (for example, a predetermined temperature in the range of 40 ° C. to 80 ° C.). Thus, the BPSG on the surface of the wafer W can be selectively removed. Therefore, the hot plate 45 is energized to the internal heater 45b so as to maintain the wafer W at the above-mentioned constant temperature.
[0037]
Here, the annular ring member R provided on the hot plate 45 will be described in detail with reference to FIG. The ring member R is attached with a bolt or the like so as to be in close contact with the upper surface 45a of the hot plate 45, and is composed of a rotating body having a cross section S about the vertical axis OW. That is, the ring member R is formed in an annular shape that entirely surrounds the periphery of the wafer W without gaps. On the side of the ring member R looking into the wafer W, there is formed a tapered surface R1 composed of a planar inclined surface that moves away from the center of the wafer W as the distance from the upper surface 45a increases. The tapered surface R1 is an inner surface of a truncated cone with the vertical axis OW as a center. Below the tapered surface R1, there is formed a depression R2 that is depressed in a direction away from the center of the wafer W. The recess R2 is a space between the curved surface of the ring member R and the upper surface 45a.
[0038]
Here, the processing operation of the wafer W in the processing chamber 85 will be described. When performing the film removing step of removing the film on the surface of the wafer W, the bellows 48 is raised to the close contact position (the position indicated by the solid line in FIG. 2) in close contact with the periphery of the punching plate 44, and the bellows 48 is closed around the hot plate 45. A processing chamber 85 is formed. In this state, the controller 80 holds the valves 33, 37, and 53 in the open state. Thereby, the hydrofluoric acid vapor generated in the space 35 in the hydrofluoric acid vapor generation container 43 is pushed out to the hydrofluoric acid vapor supply passage 36 through the valve 37 by the nitrogen gas from the nitrogen gas supply pipe 54. The hydrofluoric acid vapor is further discharged from the discharge port 36a into the container 91 by the nitrogen gas from the nitrogen gas supply pipe 34, and further formed on the punching plate 44 that closes the opening 91b on the bottom surface of the container 91. The wafer W is supplied to the surface of the wafer W through the through hole 44a. Then, on the surface of the wafer W, the hydrofluoric acid vapor reacts with the oxide film (silicon oxide) on the surface of the wafer W, thereby removing the oxide film.
[0039]
At this time, an annular ring member R is provided on the upper surface 45a of the hot plate 45 so as to surround the periphery of the wafer W without any gap, so that the flow of hydrofluoric acid vapor flowing outward from the center of the wafer W is reduced. , Will be temporarily blocked by the ring member R. Therefore, a decrease in the concentration of hydrofluoric acid vapor at the peripheral portion of the wafer W is prevented, and a decrease in the etching rate at the peripheral portion of the wafer W can be prevented.
[0040]
Further, since the tapered surface R1 is formed on the wafer W side (inside) of the ring member R, the vapor supplied above the tapered surface R1 located at a position close to the peripheral portion of the wafer W is directed toward the wafer W. Can lead. Furthermore, since the recessed part R2 is formed on the wafer W side (inside) of the ring member R, the flow of hydrofluoric acid vapor outward from the center of the wafer W is temporarily and reliably blocked. Therefore, with the configuration of the tapered surface R1 and the recessed portion R2, a decrease in the concentration of hydrofluoric acid vapor at the peripheral portion of the wafer W is further prevented, and a decrease in the etching rate at the peripheral portion of the wafer W is further prevented. it can.
[0041]
After performing the film removing step for a predetermined period of time as described above, the controller 80 closes the valves 37 and 53 to stop the film removing step. At the same time, the controller 80 keeps the valve 33 open and controls the flow rate controller 32 to increase the flow rate of the nitrogen gas flowing through the pipe 34 so that the nitrogen gas passes through the punching plate 44. The liquid is supplied to the surface of the wafer W through the hole 44a. As a result, water molecules and hydrofluoric acid molecules existing near the surface of the wafer W are replaced and removed, and are carried out of the processing chamber 85 by exhausting the processing chamber 85 through the exhaust pipe 49. When nitrogen gas as an inert gas is supplied to the surface of the wafer W immediately after the film removing step in this manner, water and hydrofluoric acid molecules near the surface of the wafer W are promptly removed, and gas phase is removed. The etching process stops immediately. Then, the supply of the nitrogen gas after the film removing step is continued for a predetermined time (for example, 10 seconds or more, preferably about 20 seconds), and then the controller 80 closes the valve 33 to supply the nitrogen gas. Stop.
[0042]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can be implemented in another form. For example, in the above-described embodiment, the ring member R is a single member formed in an annular shape that surrounds the periphery of the wafer W without any gap. However, if the ring member R is provided so as to surround the periphery of the wafer W, Anything is fine. For example, the ring member R may be composed of a plurality of members in the circumferential direction, and a gap may be provided between the plurality of members. Further, in the ring member R of the above-described embodiment, a groove or a hole penetrating right and left of the cross section S in FIG. 3 may be further formed. However, in order to effectively prevent a decrease in the etching rate at the peripheral portion of the wafer W, it is preferable to adopt the above-described embodiment.
[0043]
Further, in the above-described embodiment, the tapered surface R1 and the recessed portion R2 are formed on the side of the ring member R looking into the substrate, but only the tapered surface R1 may be formed as shown in FIG. However, only the depression R2 may be formed as shown in FIG. Alternatively, neither the tapered surface R1 nor the depression R2 may be formed, and only the vertical surface V may be formed on the upper surface 45a of the hot plate 45 as shown in FIG.
[0044]
Furthermore, in the above-described embodiment, the tapered surface R1 is a flat inclined surface, but is not limited thereto, and may be a curved inclined surface as shown in FIG. Further, in the above-described embodiment, the depression R2 is a space interposed between the curved surface and the plane, but as shown in FIG. 5, even if the depression R2 is a space interposed between the plane and the plane. Good.
[0045]
In the above-described embodiment, the wafer W is directly placed and held on the planar upper surface 45a. However, the wafer W is held at a predetermined distance from the upper surface 45a by a plurality of pins or the like. May be. Further, in the above embodiment, the upper surface 45a is a flat surface along the lower surface of the wafer W, but may be a gentle curved surface.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the heater 45b is provided on the hot plate 45 as the substrate holding means. However, it is not necessary to particularly provide the heater 45b. For example, a flat plate on which a plurality of suction holes are arranged is provided. The wafer W may be rotated while suction-holding it.
[0047]
Further, in the above-described embodiment, the punching plate 44 as the vapor diffusion plate is provided in the opening 91b on the bottom surface of the cylindrical container 91, but may not be provided. However, in order to supply the vapor to the wafer W more uniformly, it is better to provide the punching plate 44.
[0048]
In the above-described embodiment, the center axis of the container 91 coincides with the rotation axis OW of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the center axis of the container 91 is shifted from the rotation axis OW of the wafer W. Is also good. That is, the central axis of the container 91 and the rotation axis OW of the wafer W may be in a parallel relationship with a predetermined distance.
[0049]
In the above-described embodiment, hydrofluoric acid vapor is used as the vapor for etching the substrate surface. However, hydrofluoric acid vapor such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid (including HF and anhydrous HF), and acetic acid are used. Any vapor containing an acid may be used. For example, it may be the vapor of an aqueous solution containing the above-mentioned acid, or a mixture of the above-mentioned acid-containing gas (in a gas phase) in steam.
[0050]
Further, in the above-described embodiment, an example in which nitrogen gas is used as the inert gas has been described, but another inert gas such as argon may be used.
[0051]
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the substrate surface treatment apparatus of the present invention, a decrease in the concentration of the vapor containing acid at the periphery of the substrate is prevented, and a decrease in the etching rate at the periphery of the substrate is prevented. Therefore, the concentration of the vapor containing the acid on the substrate surface becomes uniform, so that an effect of performing a uniform etching treatment on the surface of the substrate surface can be obtained.
[0053]
Further, according to the substrate surface treatment apparatus of the second aspect, the effect of the first aspect can be further improved.
[0054]
According to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim 3,In oneThe effects of the described invention can be further improved.
[0055]
Further, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim 4, the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3 can be further improved.
[0056]
Further, according to the substrate surface treatment method of the invention according to claim 5, it is possible to provide a substrate surface treatment method having the same effect as that of the substrate surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustrative plan view for describing a configuration of a substrate surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an illustrative sectional view for explaining a configuration of a vapor phase etching processing unit according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an illustrative sectional view showing, in an enlarged manner, a configuration around a ring member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an illustrative sectional view showing a modification of the ring member according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an illustrative sectional view showing a modification of the ring member according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an illustrative sectional view showing a modification of the ring member according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21 Loading opening
22 Carrying opening
31 Nitrogen gas supply source
32 Flow controller
33 valve
34 Nitrogen gas supply piping
35 space
36 Hydrofluoric acid vapor supply path
36a Discharge port
37 valve
38, 39 shutter
40 Vapor phase etching unit (substrate surface processing unit)
41 Housing
41a Bottom of housing
42 Hydrofluoric acid aqueous solution
43 Hydrofluoric acid vapor generation container
44 Punching plate
44a Through hole
45 Hot plate (substrate holding means)
45a Top surface of hot plate (holding surface)
45b heater
46 Rotation drive mechanism
47 Rotation axis
48 Bellows
49 Exhaust piping
49a Exhaust port
52 Flow controller
53 valve
54 Nitrogen gas supply piping
55 Exhaust source
80 Controller
85 Processing room
90 Temperature control piping
91 container (steam supply means)
91a Inner circumference
91b opening
OW rotation axis (substrate rotation axis)
R ring member (peripheral member)
R1 tapered surface (inclined surface)
R2 recess (recess)
Cross section of S ring member
V vertical plane
W wafer (substrate)

Claims (5)

基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、
基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、
この基板保持手段により保持されている基板の表面に上記酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、
上記基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、
前記周囲部材の基板にのぞむ側には、前記保持面から上方に延びる内周面が形成されたことを特徴とする基板表面処理装置。
In a substrate surface treatment apparatus that removes a film on the surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate,
While holding the substrate on the holding surface, substrate holding means for rotating the substrate about a rotation axis perpendicular to the substrate through the center of the substrate,
Vapor supply means for supplying a vapor containing the acid to the surface of the substrate held by the substrate holding means,
A peripheral member provided on the holding surface of the substrate holding unit so as to surround a periphery of the substrate held by the substrate holding unit ;
The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, wherein an inner peripheral surface extending upward from the holding surface is formed on a side of the peripheral member that faces the substrate.
基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、
基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、
この基板保持手段により保持されている基板の表面に上記酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、
上記基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、
上記周囲部材の基板にのぞむ側には、上記保持面から離れるにしたがって基板の中心から離れていく傾斜面が形成されていることを特徴とする基板表面処理装置。
In a substrate surface treatment apparatus that removes a film on the surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate,
While holding the substrate on the holding surface, substrate holding means for rotating the substrate about a rotation axis perpendicular to the substrate through the center of the substrate,
Vapor supply means for supplying a vapor containing the acid to the surface of the substrate held by the substrate holding means,
A peripheral member provided on the holding surface of the substrate holding unit so as to surround a periphery of the substrate held by the substrate holding unit;
Above desire side in the substrate of the peripheral member, wherein the to that board surface treatment apparatus that inclined surface moves away from the center of the substrate is formed as the distance from the holding surface.
基板の表面に酸を含む蒸気を供給することで、基板の表面の膜を除去する基板表面処理装置において、
基板を保持面上で保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段と、
この基板保持手段により保持されている基板の表面に上記酸を含む蒸気を供給する蒸気供給手段と、
上記基板保持手段の保持面上において、該基板保持手段によって保持される基板の周囲を取り囲むように設けられた周囲部材とを備え、
上記周囲部材の基板にのぞむ側には、基板の中心から離れる方向に関して窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする基板表面処理装置。
In a substrate surface treatment apparatus that removes a film on the surface of a substrate by supplying a vapor containing an acid to the surface of the substrate,
While holding the substrate on the holding surface, substrate holding means for rotating the substrate about a rotation axis perpendicular to the substrate through the center of the substrate,
Vapor supply means for supplying a vapor containing the acid to the surface of the substrate held by the substrate holding means,
A peripheral member provided on the holding surface of the substrate holding unit so as to surround a periphery of the substrate held by the substrate holding unit;
On the side facing the substrate of the peripheral member, board surface treatment apparatus characterized in that the recess recessed in the direction away from the center of the substrate is formed.
上記周囲部材は、基板の周囲を隙間なく取り囲む環状に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の基板表面処理装置。 4. The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the peripheral member is formed in an annular shape surrounding the periphery of the substrate without any gap. 上記請求項1から4までのいずれかに記載の基板表面処理装置を用いて、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。A substrate surface treatment method, comprising: removing a film on the surface of a substrate using the substrate surface treatment device according to any one of claims 1 to 4.
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