(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をチャンバー内に収納してフッ化水素を供給して基板を処理する装置であって、
チャンバー内にフッ化水素ガスを供給するフッ化水素ガス供給路を備え、
前記チャンバーの内面の一部又は全部が、表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成され、
前記Ａｌ又はＡｌ合金によって形成されている箇所の表面粗度Ｒａが、６．４μｍ以下であることを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記チャンバーは、チャンバー本体と、前記チャンバー本体の上部開口を閉塞する蓋体とを備え、
少なくとも前記蓋体の内面が、前記表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記チャンバー内に対して基板を搬入出するための搬入出口と、前記搬入出口を開閉する開閉機構が設けられ、
前記開閉機構は、前記チャンバー内に対向する内面が、前記表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記Ａｌ又はＡｌ合金によって形成されている箇所の表面粗度Ｒａが、１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記チャンバー内にアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給路が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記チャンバー内を強制的に排気する排気路を備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記チャンバー内で行われる処理は、基板の表面に存在する二酸化シリコンを、加熱により気化させることが可能な反応生成物に変質させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の表面に存在する酸化膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ２））を除去する処理が知られている（特許文献１、２、３参照。）。かかる処理は、ウェハが収納されたチャンバー内を真空状態に近い低圧状態とし、ウェハを所定温度に温調しながら、チャンバー内にフッ化水素ガス（ＨＦ）とアンモニアガス（ＮＨ３）との混合ガスを供給して、酸化膜を反応生成物に変質させた後、該反応生成物を加熱して気化（昇華）させることにより、ウェハから除去するものである。【０００３】
通常、このような処理を行う基板処理装置のチャンバーは、Ａｌ（アルミニウム）によって形成され、チャンバーの内面には表面酸化処理が施される。即ち、チャンバーの表面を強制的に酸化させて酸化被膜（酸化アルミニウム（アルミナ（Ａｌ２Ｏ３））の被膜（Ａｎｏｄｉｚｅｄ  ａｌｕｍｉｎｕｍ））を形成し、チャンバーの内面を酸化被膜によって覆うことで、内面の硬度、耐食性及び耐久性を向上させ、チャンバーを構成するＡｌを腐食等から保護するようにしている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１８２４１７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０１８４７９２号明細書
【特許文献３】特開２００５−３９１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の基板処理装置にあっては、フッ化水素ガスが液化してチャンバーの内面等に付着したまま残留しやすい問題があった。そのため、フッ化水素がチャンバーの内面等に吸着されることで、チャンバー内のフッ化水素の濃度や圧力が低下し、逆に、フッ化水素がチャンバーの内面等から放出されることで、チャンバー内のフッ化水素の濃度や圧力が上昇する現象があった。この場合、チャンバー内のフッ化水素の濃度や圧力を目標の値に安定させることができず、ウェハの処理むらが発生する原因となっていた。【０００５】
また、フッ化水素は腐食性が強く、人体に対しても有害であるため、チャンバーの外部に漏出させないようにする必要がある。そのため、ウェハの処理が終了した後は、チャンバー内を強制排気し、チャンバー内からフッ化水素を徹底的に回収する必要があるが、フッ化水素の成分がチャンバーの内面等に付着していると、チャンバーに残留してしまう問題があった。この付着したフッ化水素をチャンバーから排出させようとすると、強制排気を長時間行わなければならず、非効率的であった。【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、チャンバーの内面等にフッ化水素が付着することを防止できる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明によれば、基板をチャンバー内に収納してフッ化水素を供給して基板を処理する装置であって、チャンバー内にフッ化水素ガスを供給するフッ化水素ガス供給路を備え、前記チャンバーの内面の一部又は全部が、表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成され、前記Ａｌ又はＡｌ合金によって形成されている箇所の表面粗度Ｒａが、６．４μｍ以下であることを特徴とする、基板処理装置が提供される。
【０００８】
前記チャンバーは、チャンバー本体と、前記チャンバー本体の上部開口を閉塞する蓋体とを備え、少なくとも前記蓋体の内面が、前記表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成されている構成としても良い。また、前記チャンバー内に対して基板を搬入出するための搬入出口と、前記搬入出口を開閉する開閉機構が設けられ、前記開閉機構は、前記チャンバー内に対向する内面が、前記表面酸化処理が施されていないＡｌ又はＡｌ合金によって形成されている構成としても良い。また、より好ましくは、前記Ａｌ又はＡｌ合金によって形成されている箇所の表面粗度Ｒａを、１μｍ以下としても良い。
【０００９】
前記チャンバー内にアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給路を設けても良い。前記チャンバー内を強制的に排気する排気路を備えても良い。【００１０】
前記チャンバー内で行われる処理は、基板の表面に存在する二酸化シリコンを、加熱により気化させることが可能な反応生成物に変質させるものであっても良い。ここで、基板の表面に存在する二酸化シリコンを反応生成物に変質させる処理とは、例えばＣＯＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ）処理（化学的酸化物除去処理）である。ＣＯＲ処理は、ハロゲン元素を含むガスと塩基性ガスを処理ガスとして基板に供給することで、基板上の酸化膜と処理ガスのガス分子とを化学反応させ、反応生成物を生成させるものである。ハロゲン元素を含むガスとは例えばフッ化水素ガス（ＨＦ）であり、塩基性ガスとは例えばアンモニアガス（ＮＨ３）であり、この場合、主にフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）や水分（Ｈ２Ｏ）を含む反応生成物が生成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、チャンバー内にフッ化水素が付着したまま残留することを防止できる。チャンバー内のフッ化水素の濃度や圧力を目標の値に安定させることができる。ウェハの処理むらが発生することを防止できる。チャンバー内のフッ化水素を迅速に排出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｓｉ層をエッチング処理する前のウェハの表面の構造を示した概略縦断面図である。
【図２】Ｓｉ層をエッチング処理した後のウェハの表面の構造を示した概略縦断面図である。
【図３】処理システムの概略平面図である。
【図４】ＰＨＴ処理装置の構成を示した概略縦断面図である。
【図５】ＣＯＲ処理装置の構成を示した説明図である。
【図６】ＣＯＲ処理装置のチャンバーの構成を示した概略縦断面図である。
【図７】ＣＯＲ処理後のウェハの表面の状態を示した概略縦断面図である。
【図８】ＰＨＴ処理後のウェハの表面の状態を示した概略縦断面図である。
【図９】ＳｉＧｅ層成膜処理後のウェハの表面の状態を示した概略縦断面図である。
【図１０】別の実施形態にかかる処理システムの概略平面図である。
【図１１】共通搬送室の周りに６台の処理装置を設けた処理システムの説明図である。
【図１２】実験１の実験結果を示したグラフである。
【図１３】実験２の試験体Ａに関する実験結果を示したグラフである。
【図１４】実験２の試験体Ｃに関する実験結果を示したグラフである。
【図１５】実験３の実験結果を示したグラフである。
【図１６】実験４の試験体Ａに関する実験結果を示したグラフである。
【図１７】実験４の試験体Ｃに関する実験結果を示したグラフである。
【図１８】硫酸硬質アルマイトからなる試験片１、ＯＧＦアルマイトからなる試験片２、鏡面加工（OMCP）を施したＡｌからなる試験片３、切削Ａｌからなる試験片４における、フッ化水素の吸着量を比較した表１である。
【符号の説明】
【００１３】
Ｗ      ウェハ
１      処理システム
５      ＣＯＲ処理装置
４０    チャンバー
４１    処理室
５１    チャンバー本体
５２    蓋体
６１    フッ化水素ガス供給路
６２    アンモニアガス供給路
８５    排気路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。先ず、本実施の形態にかかる処理方法によって処理される基板であるウェハの構造について説明する。図１は、エッチング処理前のウェハＷの概略断面図であり、ウェハＷの表面（デバイス形成面）の一部分を示している。ウェハＷは、例えば略円盤形に形成された薄板状をなすシリコンウェハであり、その表面には、ウェハＷの基材であるＳｉ（シリコン）層１５０、層間絶縁層として用いられる酸化層（二酸化シリコン：ＳｉＯ２）１５１、ゲート電極として用いられるＰｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）層１５２、及び、絶縁体からなる側壁部（サイドウォール）として例えばＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）層１５３からなる構造が形成されている。Ｓｉ層１５０の表面（上面）は略平坦面となっており、酸化層１５１は、Ｓｉ層１５０の表面を覆うように積層されている。また、この酸化層１５１は、例えば拡散炉によって熱ＣＶＤ反応により成膜される。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２は、酸化層１５１の表面上に形成されており、また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２は、所定のパターン形状に沿ってエッチングされている。酸化層１５１は一部分がＰｏｌｙ−Ｓｉ層１５２によって覆われ、他の一部分は露出させられた状態になっている。ＴＥＯＳ層１５３は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の両側面を覆うように形成されている。図示の例では、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２は、略長方形の断面形状を有し、図１において手前側から奥側に向かう方向に延設された細長い角柱状に形成されており、ＴＥＯＳ層１５３は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の左右両側面において、それぞれ手前側から奥側に向かう方向に沿って、また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２の下縁から上縁まで覆うように設けられている。そして、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２とＴＥＯＳ層１５３の左右両側において、酸化層１５１の表面が露出させられた状態になっている。【００１５】
図２は、エッチング処理後のウェハＷの状態を示している。ウェハＷは、図１に示したようにＳｉ層１５０上に酸化層１５１、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２、ＴＥＯＳ層１５３等が形成された後、例えばドライエッチングが施される。これにより、図２に示すように、ウェハＷの表面では、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２とＴＥＯＳ層１５３の左右両側において露出させられていた酸化層１５１、及び、その酸化層１５１によって覆われていたＳｉ層１５０の一部が除去される。即ち、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２とＴＥＯＳ層１５３の左右両外側に、エッチングにより生じた凹部１５５がそれぞれ形成される。凹部１５５は、酸化層１５１の下面の高さからＳｉ層１５０中まで陥没するように形成され、凹部１５５の内面においては、Ｓｉ層１５０が露出した状態になる。Ｓｉ層１５０は酸化されやすいので、このように凹部１５５において露出させられたＳｉ層１５０の表面に大気中の酸素が付着すると、凹部１５５の内面に自然酸化膜（二酸化シリコン：ＳｉＯ２）１５６が形成される。【００１６】
次に、エッチング後のウェハＷに対してＣＯＲ処理とＰＨＴ（Ｐｏｓｔ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行う処理システムについて説明する。なお、ＣＯＲ処理は、ハロゲン元素を含むガスと塩基性ガスを処理ガスとしてウェハに供給することで、ウェハＷ上に付着した自然酸化膜と処理ガスのガス分子とを化学反応させ、反応生成物を生成させるものである。ハロゲン元素を含むガスとは例えばフッ化水素ガスであり、塩基性ガスとは例えばアンモニアガスであり、この場合、主にフルオロケイ酸アンモニウムを含む反応生成物が生成される。ＰＨＴ処理は、ＣＯＲ処理が施された後のウェハを加熱して、ＣＯＲ処理による反応生成物を気化させる処理である。【００１７】
図３に示す処理システム１は、ウェハＷを処理システム１に対して搬入出させる搬入出部２、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室３、各ロードロック室３にそれぞれ隣接させて設けられ、ウェハＷに対してＰＨＴ処理を行うＰＨＴ処理装置４、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接させて設けられ、ウェハＷに対してＣＯＲ処理を行う本実施形態にかかる基板処理装置（真空処理装置）としてのＣＯＲ処理装置５を備えている。各ロードロック室３に対してそれぞれ連結されたＰＨＴ処理装置４、ＣＯＲ処理装置５は、ロードロック室３側からこの順に一直線上に並べて設けられている。【００１８】
搬入出部２は、例えば略円盤形状をなすウェハＷを搬送する第一のウェハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室１２を有している。ウェハ搬送機構１１は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ、１１ｂを有している。搬送室１２の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣを載置する載置台１３が、例えば３つ備えられている。また、ウェハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行うオリエンタ１４が設置されている。【００１９】
かかる搬入出部２において、ウェハＷは、搬送アーム１１ａ、１１ｂによって保持され、ウェハ搬送装置１１の駆動により略水平面内で回転及び直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１０上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ、１１ｂが進退させられることにより、搬入出させられるようになっている。【００２０】
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が備えられた状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウェハＷを搬送する第二のウェハ搬送機構１７が設けられている。ウェハ搬送機構１７は、ウェハＷを略水平に保持する搬送アーム１７ａを有している。また、ロードロック室３は真空引き可能になっている。【００２１】
かかるロードロック室３において、ウェハＷは、搬送アーム１７ａによって保持され、ウェハ搬送機構１７の駆動により略水平面内で回転及び直進移動、また昇降させられることにより搬送させられる。そして、各ロードロック室３に対して縦列に連結されたＰＨＴ処理装置４に対して搬送アーム１７ａが進退させられることにより、ＰＨＴ処理装置４に対してウェハＷが搬入出させられる。さらに、各ＰＨＴ処理装置４を介してＣＯＲ処理装置５に対して、搬送アーム１７ａが進退させられることにより、ＣＯＲ処理装置５に対してウェハＷが搬入出させられるようになっている。【００２２】
ＰＨＴ処理装置４は、ウェハＷを収納する密閉構造の処理室（処理空間）２１を備えている。また、図示はしないが、ウェハＷを処理室２１内に搬入出させるための搬入出口が設けられており、この搬入出口を開閉するゲートバルブ２２が設けられている。処理室２１は、ロードロック室３との間にそれぞれゲートバルブ２２が備えられた状態で、ロードロック室３に連結されている。【００２３】
図４に示すように、ＰＨＴ処理装置４の処理室２１内には、ウェハＷを略水平にして載置させる載置台２３が設けられている。さらに、処理室２１に例えば窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを加熱して供給する供給路２５を備えた供給機構２６、処理室２１を排気する排気路２７を備えた排気機構２８が備えられている。供給路２５は窒素ガスの供給源３０に接続されている。また、供給路２５には、供給路２５の開閉動作及び窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁３１が介設されている。排気路２７には、開閉弁３２、強制排気を行うための排気ポンプ３３が介設されている。【００２４】
図５及び図６に示すように、ＣＯＲ処理装置５は、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部は、ウェハＷを収納する処理室（処理空間）４１になっている。チャンバー４０の内部には、ウェハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４２が設けられている。また、ＣＯＲ処理装置５には、処理室４１にガスを供給する供給機構４３、処理室４１内を排気する排気機構４４が設けられている。【００２５】
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋体５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、底部５１ａ及び略円筒形状の側壁部５１ｂを備えている。側壁部５１ｂの下部は底部５１ａによって閉塞され、側壁部５１ｂの上部は開口になっている。この上部開口が蓋体５２によって閉塞されるようになっている。【００２６】
図６に示すように、側壁部５１ｂには、ウェハＷを処理室４１内に搬入出させるための搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３を開閉する開閉機構としてのゲートバルブ５４が設けられている。処理室４１は、ＰＨＴ処理装置４の処理室２１との間にゲートバルブ５４が備えられた状態で、処理室２１に連結されている。【００２７】
蓋体５２は、蓋体本体５２ａと、処理ガスを吐出させるシャワーヘッド５２ｂとを備えている。シャワーヘッド５２ｂは、蓋体本体５２ａの下部に取り付けられており、シャワーヘッド５２ｂの下面が、蓋体５２の内面（下面）となっている。また、シャワーヘッド５２ｂは、チャンバー４０の天井部を構成し、載置台４２の上方に設置されており、載置台４２上のウェハＷに対して上方から各種ガスを供給するようになっている。シャワーヘッド５２ｂの下面には、ガスを吐出する複数の吐出口５２ｃが、下面全体に開口されている。【００２８】
載置台４２は、平面視において略円形をなしており、底部５１ａに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器５５が設けられている。温度調節器５５は、例えば温調用の液体（例えば水など）が循環させられる管路を備えており、かかる管路内を流れる液体と熱交換が行われることにより、載置台４２の温度が調節され、載置台４２上のウェハＷの温度が調節されるようになっている。【００２９】
図５に示すように、供給機構４３は、前述したシャワーヘッド５２ｂ、処理室４１にハロゲン元素を含む処理ガスとしてフッ化水素ガス（ＨＦ）を供給するフッ化水素ガス供給路６１、処理室４１に塩基性ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３）を供給するアンモニアガス供給路６２、処理室４１に不活性ガスとしてアルゴンガス（Ａｒ）を供給するアルゴンガス供給路６３、処理室４１に不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガス供給路６４を備えている。フッ化水素ガス供給路６１、アンモニアガス供給路６２、アルゴンガス供給路６３、窒素ガス供給路６４は、シャワーヘッド５２ｂに接続されており、処理室４１には、シャワーヘッド５２ｂを介してフッ化水素ガス、アンモニアガス、アルゴンガス、窒素ガスが拡散されるように吐出されるようになっている。【００３０】
フッ化水素ガス供給路６１は、フッ化水素ガスの供給源７１に接続されている。また、フッ化水素ガス供給路６１には、フッ化水素ガス供給路６１の開閉動作及びフッ化水素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７２が介設されている。アンモニアガス供給路６２はアンモニアガスの供給源７３に接続されている。また、アンモニアガス供給路６２には、アンモニアガス供給路６２の開閉動作及びアンモニアガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７４が介設されている。アルゴンガス供給路６３はアルゴンガスの供給源７５に接続されている。また、アルゴンガス供給路６３には、アルゴンガス供給路６３の開閉動作及びアルゴンガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７６が介設されている。窒素ガス供給路６４は窒素ガスの供給源７７に接続されている。また、窒素ガス供給路６４には、窒素ガス供給路６４の開閉動作及び窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁７８が介設されている。【００３１】
排気機構４４は、開閉弁８２、強制排気を行うための排気ポンプ８３が介設された排気路８５を備えている。排気路８５の端部開口は、底部５１ａに開口されている。【００３２】
ＣＯＲ処理装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。通常、チャンバー４０の内面（チャンバー本体５１の内面、シャワーヘッド５２ｂの下面など）には、表面酸化処理が施されるが、本実施形態においては表面酸化処理が施されておらず、無垢のＡｌがそのまま露出した状態になっている。即ち、フッ化水素を吸着しやすい酸化被膜が無い状態になっている。この場合、チャンバー４０内に供給されたフッ化水素ガスが、チャンバー４０の内面に付着したまま残留することを防止できる。なお、表面酸化処理によって形成された酸化皮膜は、表面に無数の小孔が存在するポーラス状になっており、この小孔にフッ化水素ガスの成分が付着したまま残留するために、酸化皮膜にフッ化水素が吸着されやすいと考えられる。これに対し、無垢のＡｌの表面は円滑な面になっているので、フッ化水素が残留しにくいと考えられる。また、そのようなフッ化水素の残留は、Ａｌがそのまま露出しているチャンバー４０の内面（チャンバー本体５１の内面、シャワーヘッド５２ｂの下面などでＡｌで構成した部分の内面）の表面粗度Ｒａを小さくすることにより、更に抑制できる。この場合、表面粗度Ｒａは、チャンバー４０の内面（Ａｌで構成した部分の内面）の算術平均粗さＲａ（Ｒａ＝（１／Ｌ）∫０Ｌ｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ）で定義される。かかる表面粗度Ｒａを例えば６．４μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下とすることにより、フッ化水素の残留をより確実に抑制できるようになる。【００３３】
一方、載置台４２を構成するＡｌの表面においては、ウェハＷが載置されることなどにより摩擦や衝撃を受けるおそれがあるので、表面酸化処理を施すことが好ましい。即ち、載置台４２の表面を強制的に酸化させることにより酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成し、この酸化被膜によってＡｌの外面を覆うことが好ましい。このようにすると、載置台４２の外面の硬度、耐食性及び耐久性を向上させ、載置台４２を構成するＡｌを腐食や衝撃等から保護することができる。【００３４】
次に、以上のように構成された処理システム１におけるウェハＷの処理方法について説明する。先ず、図１に示したようにＳｉ層１５０、酸化層１５１、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２、ＴＥＯＳ層１５３を有するウェハＷが、ドライエッチング装置等によりエッチング処理され、図２に示したように、Ｓｉ層１５０が露出した凹部が形成される。かかるドライエッチング処理後のウェハＷが、キャリアＣ内に収納され、処理システム１に搬送される。【００３５】
処理システム１においては、図３に示すように、複数枚のウェハＷが収納されたキャリアＣが載置台１３上に載置され、ウェハ搬送機構１１によってキャリアＣから一枚のウェハＷが取り出され、ロードロック室３に搬入される。ロードロック室３にウェハＷが搬入されると、ロードロック室３が密閉され、減圧される。その後、ゲートバルブ２２、５４が開かれ、ロードロック室３と、大気圧に対してそれぞれ減圧されたＰＨＴ処理装置４の処理室２１、ＣＯＲ処理装置５の処理室４１が、互いに連通させられる。ウェハＷは、ウェハ搬送機構１７によってロードロック室３から搬出され、処理室２１の搬入出口（図示せず）、処理室２１、搬入出口５３内をこの順に通過するように直進移動させられ、処理室４１に搬入される。【００３６】
処理室４１において、ウェハＷは、表面（デバイス形成面）を上面とした状態で、ウェハ搬送機構１７の搬送アーム１７ａから載置台４２に受け渡される。ウェハＷが搬入されると搬入出口５３が閉じられ、処理室４１が密閉される。【００３７】
処理室４１が密閉された後、処理室４１には、アンモニアガス供給路６２、アルゴンガス供給路６３、窒素ガス供給路６４からそれぞれアンモニアガス、アルゴンガス、窒素ガスが供給される。また、温度調節器５５によってウェハＷの温度が所定の目標値（例えば約２５℃程度）に調節される。【００３８】
その後、フッ化水素ガス供給路６１から処理室４１にフッ化水素ガスが供給される。ここで処理室４１には、予めアンモニアガスが供給されているので、フッ化水素ガスを供給することにより、処理室４１の雰囲気はフッ化水素ガスとアンモニアガスとを含む処理雰囲気にされ、ウェハＷに対してＣＯＲ処理が開始される。【００３９】
なお、フッ化水素ガスを供給する前に、処理室４１の圧力を減圧して所定の圧力に安定させておくと、処理雰囲気の圧力を安定させやすく、また、処理雰囲気中のフッ化水素ガスやアンモニアガスの濃度の均一性を良好にすることができる。従って、ウェハＷの処理むらを防止できる。また、フッ化水素ガスは液化しやすい、チャンバー４０の内面等に付着しやすいといった性質があるが、ＣＯＲ処理の直前に供給することにより、そのような問題が発生することを抑制できる。【００４０】
処理室４１内の低圧状態の処理雰囲気によって、ウェハＷの凹部１５５の表面に存在する自然酸化膜１５６は、フッ化水素ガスの分子及びアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物に変質させられる（図７参照）。ＣＯＲ処理中は、処理室４１の雰囲気が大気圧より減圧された一定の圧力（例えば約０．１Ｔｏｒｒ（約１３．３Ｐａ）程度）に維持されるようにする。【００４１】
反応生成物としては、フルオロケイ酸アンモニウムや水分等が生成されるが、生成された水分は、ウェハＷの表面から拡散せずに、反応生成物（反応生成物に変質させられた自然酸化膜１５６）の中に閉じ込められ、ウェハＷの表面に保持された状態になる。なお、チャンバー４０の内面は、表面酸化処理が施されておらず、Ａｌが露出した状態になっているが、反応によって生じた水分は、反応生成物（反応生成物に変質させられた自然酸化膜１５６）から拡散しないため、チャンバー４０の内面に接触することは無い。従って、Ａｌが露出した状態であっても、水分によってチャンバー４０の内面を構成するＡｌが腐食されるおそれはない。【００４２】
また、チャンバー４０の内面には、フッ化水素を吸着しやすいポーラス状の酸化皮膜が実質的に存在しないので、処理室４１の処理雰囲気中のフッ化水素がチャンバー４０の内面に吸着されることを防止できる。従って、処理雰囲気中のフッ化水素ガスの濃度や圧力が低下することを防止できる。また、チャンバー４０の内面にフッ化水素が蓄積されにくいので、フッ化水素がチャンバー４０の内面から処理雰囲気中に放出されることもない。従って、処理雰囲気中のフッ化水素ガスの濃度や圧力が上昇することを防止できる。即ち、処理室４１のフッ化水素ガスの濃度や圧力が増減したり不均一になったりすることを防止でき、処理雰囲気を良好に安定させることができる。従って、ウェハＷの処理むらが発生することを防止でき、ウェハＷを確実に処理できる。【００４３】
ＣＯＲ処理が終了すると、処理室４１が強制排気されて減圧される。これにより、フッ化水素ガスやアンモニアガスが処理室４１から強制的に排出される。このとき、チャンバー４０の内面は無垢のＡｌとなっており、フッ化水素がチャンバー４０の内面に残留しにくいので、フッ化水素の成分を処理室４１から円滑かつ迅速に排出させることができる。従って、フッ化水素がチャンバー４０の外部に漏出することを確実に防止でき、安全である。また、ＣＯＲ処理後の強制排気に必要な時間が短くて済み、スループットの向上を図ることができる。【００４４】
強制排気が終了すると、搬入出口５３が開口させられ、ウェハＷはウェハ搬送機構１７によって処理室４１から搬出され、ＰＨＴ処理装置４の処理室２１に搬入される。【００４５】
ＰＨＴ処理装置４において、ウェハＷは表面を上面とした状態で処理室２１内に載置される。ウェハＷが搬入されると処理室２１が密閉され、ＰＨＴ処理が開始される。ＰＨＴ処理では、処理室２１内が排気されながら、高温の加熱ガスが処理室２１内に供給され、処理室２１内が昇温される。これにより、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物（反応生成物に変質させられた自然酸化膜１５６）が加熱されて気化し、凹部１５５の内面から除去され、Ｓｉ層１５０の表面が露出させられる（図８参照）。このように、ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理を行うことにより、ウェハＷをドライ洗浄でき、自然酸化膜１５６をドライエッチングするようにして、Ｓｉ層１５０の表面から除去することができる。【００４６】
ＰＨＴ処理が終了すると、加熱ガスの供給が停止され、ＰＨＴ処理装置４の搬入出口が開かれる。その後、ウェハＷはウェハ搬送機構１７によって処理室２１から搬出され、ロードロック室３に戻される。【００４７】
そして、ロードロック室３が密閉された後、ロードロック室３と搬送室１２とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構１１によって、ウェハＷがロードロック室３から搬出され、載置台１３上のキャリアＣに戻される。以上のようにして、処理システム１における一連の工程が終了する。【００４８】
なお、処理システム１においてＣＯＲ処理、ＰＨＴ処理が終了した後のウェハＷは、他の処理システムにおいて、エピタキシャル成長装置に搬入され、ＳｉＧｅの成膜処理が行われる。成膜処理においては、処理室３４内に供給される反応ガスとウェハＷの凹部１５５において露出したＳｉ層１５０とが化学反応することにより、凹部１５５にＳｉＧｅ層１５７がエピタキシャル成長する（図９参照）。ここで、前述したＣＯＲ処理とＰＨＴ処理により、凹部１５５において露出させられているＳｉ層１５０の表面からは、自然酸化膜１５６が除去されているので、ＳｉＧｅ層１５７はＳｉ層１５０の表面をベースとして、好適に成長させられる。このようにして、両側の凹部１５５にＳｉＧｅ層１５７がそれぞれ形成されると、Ｓｉ層１５０では、ＳｉＧｅ層１５７によって挟まれた部分が両側から圧縮応力を受ける。即ち、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層１５２及び酸化層１５１の下方において、ＳｉＧｅ層１５７によって挟まれた部分に、圧縮歪を有する歪Ｓｉ層１５８が形成される。【００４９】
かかる処理システム１のＣＯＲ処理装置５によれば、チャンバー４０の内面に、表面酸化処理による酸化皮膜が形成されていないので、チャンバー４０の内面にフッ化水素が付着したまま残留することを防止できる。この場合、チャンバー４０の内面（表面酸化処理を施さずＡｌのままにした部分）の表面粗度Ｒａを６．４μｍ以下、より好ましくは、１μｍ以下とすることにより、フッ化水素の残留をより確実に抑制できるようになる。これにより、チャンバー４０内のフッ化水素の濃度や圧力を目標の値に安定させることができ、ウェハＷの処理むらを防止できる。従って、ウェハＷの処理の信頼性を向上させることができる。さらに、チャンバー４０の内面にフッ化水素が残留せず、処理室４１からフッ化水素を迅速に排出できるので、スループットが向上する。また、フッ化水素の排出を確実に行うことができるので、安全性が高い。【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。【００５１】
例えば以上の実施形態では、フッ化水素を供給して基板を処理する基板処理装置として、ＣＯＲ処理装置５を例示したが、本発明は、かかる装置に限定されず、他の基板処理装置、例えば、基板に対して酸化膜のエッチング処理等を行う基板処理装置に適用することもできる。また、基板は半導体ウェハに限定されず、例えばＬＣＤ基板用ガラス、ＣＤ基板、プリント基板、セラミック基板などであっても良い。【００５２】
チャンバー４０において表面酸化処理を施さず無垢のＡｌのままにする部分は、以上の実施形態に示した箇所には限定されない。例えば、ゲートバルブ５４の内面（チャンバー４０の内側に対向する面）を無垢のＡｌにしても良い。また、例えば蓋体５２の下面（シャワーヘッド５２ｂの下面）のみを無垢のＡｌとし、チャンバー本体５１の内面には表面酸化処理を施しても良い。あるいは、チャンバー本体５１の内面を無垢のＡｌとし、蓋体５２の下面には表面酸化処理を施しても良い。この場合も、チャンバー４０の内面全体に表面酸化処理を施した場合より、フッ化水素の吸着量を低減でき、効果的である。【００５３】
また、チャンバー４０を構成する材質はＡｌとしたが、Ａｌを主成分としたＡｌ合金であっても良い。表面酸化処理を施さない無垢のＡｌ合金の表面は、円滑な面になっており、フッ化水素が残留しにくいと考えられる。従って、この場合も、チャンバー４０の内面の一部又は全部を表面酸化処理を施さない無垢のＡｌ合金にすることで、フッ化水素の吸着量を低減できる。【００５４】
フッ化水素の他に処理室４１に供給されるガスの種類は、以上の実施形態に示した組み合わせには限定されない。例えば、処理室４１に供給される不活性ガスはアルゴンガスのみであっても良い。また、かかる不活性ガスは、その他の不活性ガス、例えば、ヘリウムガス（Ｈｅ）、キセノンガス（Ｘｅ）のいずれかであっても良く、または、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、キセノンガスのうち２種類以上のガスを混合したものであっても良い。【００５５】
また、処理システム１の構造も、以上の実施形態に示したものには限定されない。例えば、ＣＯＲ処理装置、ＰＨＴ処理装置の他に、エピタキシャル成長装置を備えた処理システムであっても良い。例えば図１０に示す処理システム９０のように、ウェハ搬送機構９１を備えた共通搬送室９２を、搬送室１２に対してロードロック室９３を介して連結させ、この共通搬送室９２の周囲に、ＣＯＲ処理装置９５、ＰＨＴ処理装置９６、エピタキシャル成長装置９７を配設した構成にしても良い。この処理システム９０においては、ウェハ搬送機構９１によって、ロードロック室９２、ＣＯＲ処理装置９５、ＰＨＴ処理装置９６、エピタキシャル成長装置９７に対してウェハＷをそれぞれ搬入出させるようになっている。共通搬送室９２内は真空引き可能になっている。即ち、共通搬送室９２内を真空状態にすることで、ＰＨＴ処理装置９６から搬出されたウェハＷを大気中の酸素に接触させずに、エピタキシャル成長装置９７に搬入できる。従って、ＰＨＴ処理後のウェハＷに自然酸化膜が再付着することを防止でき、エピタキシャル成長を好適に行うことができる。また例えば、図１１に示すように、共通搬送室（トランスファーチャンバ）９９の周りに６台の処理装置１００〜１０５を設けた処理システム１０６について本発明を適用することも可能である。処理システムに設ける処理装置の台数、配置は任意である。
【実施例】
【００５６】
（実験１）
本発明者らは、以下のようなチャンバー４０の３つの試験体Ａ、Ｂ、Ｃについて、フッ化水素ガスを供給したときの処理室４１内の圧力変化を調べる実験を行った。試験体Ａは、Ａｌ製のチャンバー４０の内面全体に表面酸化処理が施されたチャンバー４０であり、未使用のものとした。試験体Ｂは、チャンバー本体５１の内面に表面酸化処理が施され、蓋体５２の下面（シャワーヘッド５２ｂの下面）は無垢のＡｌのままであるチャンバー４０であり、未使用のものとした。試験体Ｃは、チャンバー４０の内面全体を無垢のＡｌとしたチャンバー４０であり、未使用のものとした。上記のような各試験体内において、処理室４１内の圧力を調整しながら処理室４１にフッ化水素ガスを供給し、処理室４１内の圧力を約５Ｔｏｒｒ（約６．６７×１０２Ｐａ）にして、フッ化水素ガスの供給を停止させ、処理室４１内を密閉状態にし、そのまま数分間放置し、処理室４１内の圧力変化を測定した。その結果を図１２のグラフに示す。図１２に示されているように、試験体Ａ、Ｂ、Ｃの順に、圧力低下量が小さいという結果になった。これは、処理室４１内のフッ化水素がチャンバー４０の内面等に対して吸着される吸着量が、この順に小さいためと考えられる。この結果より、チャンバー４０の内面の一部又は全部を無垢のＡｌのままにすることで、フッ化水素の吸着を効果的に防止でき、処理室４１内の圧力低下を防止できることがわかる。また、無垢のＡｌの部分を多くするほど、フッ化水素の吸着量を減少させ、処理室４１内の圧力低下を防止できることがわかる。【００５７】
（実験２）
上記２種類の試験体Ａ、Ｃについて、処理室４１内にフッ化水素ガスを供給した後に減圧を行う際の、処理室４１内の圧力変化を比較する実験２を行った。具体的には、先ず処理室４１内にフッ化水素ガスを一定の流量（約８０ｓｃｃｍ（約１．３５×１０−１ｍ３／ｓ））で供給しながら、一定の排気量で強制排気を行い、処理室内４１の圧力を所定の値（約２．５ｍＴｏｒｒ（約０．３３Ｐａ））にした。この状態において、フッ化水素ガスの供給を停止させ、強制排気のみを継続させることで、処理室４１内を減圧させた。そして、その間の処理室４１内の圧力変化を測定した。その結果を図１３及び図１４のグラフに示す。図１３に示されているように、試験体Ａにおいては、排気を開始してから処理室４１内の圧力が約０ｍＴｏｒｒに減圧されるまでに、約６０秒を要した。これに対し、図１４に示されているように、試験体Ｃにおいては、排気を開始してから処理室４１内の圧力が約０ｍＴｏｒｒに減圧されるまでに要した時間は約１５秒であり、試験体Ａにおける所要時間の約１／４であった。試験体Ａにおいて減圧に長時間を要した原因としては、排気中、チャンバー４０内の酸化被膜に吸着されたフッ化水素が再び気化し、処理室４１内に放出されることで、処理室４１内の気体の量が増加し、圧力の降下が阻害されたことが考えられる。一方、試験体Ｃにおいては、チャンバー４０の内面にフッ化水素が吸着されていないので、排気中、チャンバー４０の内面からフッ化水素が放出されるようなことはなく、排気が迅速に行われると考えられる。従って、チャンバー４０の内面を無垢のＡｌにして、フッ化水素の吸着を防止することで、処理室４１内の排気を効率的に行うことができ、排気に要する時間を大幅に短縮できることが確かめられた。【００５８】
（実験３）
上記２種類の試験体Ａ、Ｃについて、処理室４１に所定の設定流量でフッ化水素ガスを供給したとき、処理室４１内において測定されるフッ化水素ガスの実際の供給流量（測定流量）を、様々な設定流量について調べる実験３を行った。この実験３の結果を図１５のグラフに示す。図１５に示されているように、試験体Ａよりも試験体Ｃのほうが、設定値（理想値）と測定値との差が小さかった。これは、試験体Ａにおいては、処理室４１に供給したフッ化水素ガスの一部が酸化被膜に吸着されてしまうために、処理室４１の雰囲気中に実際に存在するフッ化水素ガスの体積が少なくなるためと考えられる。以上の結果より、試験体Ｃのほうが、フッ化水素の吸着を防止でき、処理室４１内のフッ化水素の濃度や圧力を、設定された供給流量で正確かつ効率的に調整できるといえる。【００５９】
（実験４）
本発明者らは、２種類の試験体Ａ、Ｃについて、１００枚のウェハＷを連続的に処理したときの、各ウェハＷに施されたエッチング量やエッチングの均一性を調べる実験４を行った。各ウェハＷについては、ウェハＷ上の複数箇所においてエッチング量をそれぞれ測定し、これより、エッチング量の平均値［ｎｍ］、エッチング量の面内均一性（Ｅｔｃｈ  Ａｍｏｕｎｔ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）（ウェハＷの面内におけるエッチング量のずれ）［±％］、及び、３σ［ｎｍ］（σ：標準偏差）を算出した。なお、エッチング量の目標値は１０ｎｍとした。かかる実験４の結果を図１６及び図１７のグラフに示す。図１６と図１７の比較から明らかなように、試験体Ａよりも試験体Ｃのほうが、目標のエッチング量を達成でき、また、各ウェハＷにおけるエッチング量のばらつきも少なく、均一性が良好であった。従って、試験体Ｃのほうが、エッチング処理の信頼性が高いことが確かめられた。なお、試験体Ａにおいては、１枚目のウェハＷにおけるエッチング量が目標値より少ないが、これは、処理室４１内に供給されたフッ化水素ガスの一部が酸化被膜に吸着されてしまうために、処理室４１内のフッ化水素の濃度や圧力が低下し、処理性能が低下したためと考えられる。また、試験体Ａにおいては、２枚目以降のウェハＷにおけるエッチング量が目標値より大幅に多いが、これは、２枚目以降の処理中においては、酸化被膜におけるフッ化水素の吸着性能が既に飽和状態、即ちそれ以上吸着が行われない状態になり、また、酸化被膜に蓄積されたフッ化水素が酸化被膜から放出され、処理室４１内のフッ化水素の濃度や圧力が上昇し、エッチングの処理性能が向上しすぎたためと考えられる。これに対し、試験体Ｃにおいては、１枚目のウェハＷにおけるエッチング量はほぼ目標値であり、２枚目以降のウェハＷにおけるエッチング量もほぼ目標値を達成できた。これは、チャンバー４０の内面に酸化被膜が形成されていないために、フッ化水素の吸着や放出が行われず、処理室４１内のフッ化水素の濃度や圧力がほぼ目標値に維持され、エッチングの処理性能が安定するためと考えられる。以上の結果より、チャンバー４０の内面に酸化被膜を形成しないことで、処理室４１内のフッ化水素の濃度や圧力を安定させ、エッチングの処理性能を好適に制御できることがわかる。【００６０】
（実験５）
硫酸硬質アルマイトからなる試験片１、ＯＧＦアルマイトからなる試験片２、Ａｌ（無垢のＡｌ）からなる試験片３、４について、フッ化水素の吸着量を比較した。なお、試験片２のＯＧＦアルマイトとは、高真空用のＯＵＴ  ＧＡＳ  ＦＲＥＥ（ＯＧＦ）表面処理をした皮膜からのガス放出量が極めて低い材料である。「ＯＧＦ」は三菱アルミニウム（株）の登録商標である。Ａｌからなる試験片３の表面については鏡面加工（OMCP）を施し、表面粗度Ｒａを約０．１〜１．０μｍとした。一方、Ａｌからなる試験片４の表面については特別な表面処理をせず、切削Ａｌ（Bare）とした。この試験片４の表面粗度Ｒａは約３．２〜６．４μｍである。これら各試験片１〜４をフッ化水素ガスの雰囲気下に置き、その後、各試験片１〜４における単位面積あたりのフッ素抽出量をイオンクロマトによって測定した。その結果、図１８に示す表１を得た。【００６１】
各試験片１〜４から測定されたフッ素抽出量は、各試験片１〜４に対するフッ化水素の吸着量に比例していると考えられる。試験片１と試験片４の比較から、切削Ａｌ（試験片４）は、特別な表面処理をしなくても、硫酸硬質アルマイト（試験片１）よりもフッ化水素の吸着量が低くなっている。なお、切削Ａｌ（試験片４）は、硫酸硬質アルマイト（試験片１）に比べて、処理室内の圧力低下を防止でき（実験1）、排気時間も大幅に短縮でき（実験２）、供給流量を正確に調整でき（実験３）、エッチング均一性に優れている（実験４）。また、試験片２と試験片４の比較から、切削Ａｌ（試験片４）は、特別な表面処理をしなくても、ガス放出量を低下させるためのＯＧＦ表面処理をしたＯＧＦアルマイト（試験片２）とほぼ同程度までフッ化水素の吸着量が低くなっている。また、試験片３と試験片４の比較から、鏡面加工を施した表面粗度Ｒａが約０．１〜１．０μｍのＡｌ（試験片３）は、鏡面加工を施していない表面粗度Ｒａが約３．２〜６．４μｍの切削Ａｌ（試験片４）よりもフッ化水素の吸着量が低くなっており、フッ化水素の吸着量は、表面粗度Ｒａに反比例している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、基板処理装置に適用できる。
【図１】
0004805948.tif 000002
【図２】
0004805948.tif 000003
【図３】
0004805948.tif 000004
【図４】
0004805948.tif 000005
【図５】
0004805948.tif 000006
【図６】
0004805948.tif 000007
【図７】
0004805948.tif 000008
【図８】
0004805948.tif 000009
【図９】
0004805948.tif 000010
【図１０】
0004805948.tif 000011
【図１１】
0004805948.tif 000012
【図１２】
0004805948.tif 000013
【図１３】
0004805948.tif 000014
【図１４】
0004805948.tif 000015
【図１５】
0004805948.tif 000016
【図１６】
0004805948.tif 000017
【図１７】
0004805948.tif 000018
【図１８】
0004805948.tif 000019