(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜および金属膜が形成された基板の表面からポリマーを除去するためのポリマー除去方法であって、
基板が保持される処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換工程と、
前記処理チャンバ内で前記基板を回転させる基板回転工程と、
前記処理チャンバ内で前記基板を加熱する基板加熱工程と、
前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下において開始され、前記基板回転工程および前記基板加熱工程と並行して、前記基板の前記表面に前記ポリマーを除去するための薬液を含む蒸気を供給する蒸気供給工程と、
前記蒸気供給工程後、前記処理チャンバ内で前記基板を室温程度まで冷却する基板冷却工程と、
前記基板冷却工程後、または前記基板冷却工程と並行して、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する処理後雰囲気置換工程と、
前記処理後雰囲気置換工程後、前記基板を前記処理チャンバから搬出する基板搬出工程と
を含む、ポリマー除去方法。
【請求項２】
前記基板冷却工程では、前記基板に冷却用ガスが供給される、請求項１に記載のポリマー除去方法。
【請求項３】
絶縁膜および金属膜が形成された基板の表面からポリマーを除去するためのポリマー除去装置であって、
基板を保持する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内において前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換機構と、
前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれた前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれた前記基板を加熱する基板加熱機構と、
前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれ、前記基板回転機構により回転され、かつ、前記基板加熱機構により加熱されている前記基板の前記表面に、前記ポリマーを除去するための薬液を含む蒸気を供給する蒸気供給機構と、
前記薬液を含む蒸気の供給の後、前記処理チャンバ内で前記基板を室温程度まで冷却する冷却機構と、
前記冷却機構による前記基板の冷却後、または前記冷却機構による前記基板の冷却と並行して、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する処理後雰囲気置換機構と、
前記処理後雰囲気置換機構によって前記処理チャンバ内の雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換された後、前記基板を前記処理チャンバから搬出する搬出機構と
を含む、ポリマー除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面からポリマーを除去するためのポリマー除去方法およびポリマー除去装置に関する。基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多層配線構造では、配線抵抗の低減を図るため、アルミニウム配線に代えて、銅配線が用いられてきている。また、配線間容量の低減を図るため、配線間絶縁膜として、酸化シリコン膜よりも比誘電率の低い低誘電率絶縁膜（いわゆるＬｏｗ−ｋ膜。酸化シリコンよりも比誘電率が低い材料からなる絶縁膜をいう。）が用いられてきている。
銅膜のエッチングによる微細なパターニングが困難であることから、銅配線は、いわゆるダマシン法によって形成される。すなわち、低誘電率絶縁膜には、銅配線を埋設するための配線溝と、この配線溝の底面に接続され、低誘電率絶縁膜を厚さ方向に貫通するバイアホールとが形成される。配線溝およびバイアホールには、銅が一括して埋め込まれる。これにより、配線溝に埋設された銅配線が得られ、バイアホールに埋設された銅を介して、下層の銅配線とその上層の銅配線との電気的な接続が達成される。
【０００３】
配線溝およびバイアホールは、低誘電率絶縁膜上にハードマスクが形成された後、ドライエッチングが行われ、低誘電率絶縁膜におけるハードマスクから露出した部分が除去されることにより形成される。配線溝およびバイアホールの形成後、アッシングが行われ、低誘電率絶縁膜上から不要となったハードマスクが除去される。ドライエッチング時およびアッシング時には、低誘電率絶縁膜やハードマスクの成分を含む反応生成物が、ポリマーとなって、低誘電率絶縁膜の表面（配線溝およびバイアホールの内面を含む。）などに付着する。そのため、アッシング後には、基板（半導体ウエハ）にポリマー除去液が供給されて、基板からポリマーを除去するためのポリマー除去処理が行われる。
【特許文献１】特開２００３−１７４０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリマー除去処理では、ポリマー除去液として、たとえば、ポリマーをエッチング作用により除去可能な薬液が用いられる。この場合、ポリマーを残すことなく除去するために、薬液は、高いエッチング能力を有している必要がある。
しかしながら、エッチング能力の高い薬液が用いられると、低誘電率絶縁膜が薬液による浸食を受け、低誘電率絶縁膜の膜減りを生じる。また、酸素を含む雰囲気下において、高いエッチング能力を有する薬液を用いたポリマー除去処理が行われると、銅配線における低誘電率絶縁膜から露出した部分が酸化され、その酸化された部分が薬液による浸食を受けるという問題も生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、基板の表面に形成された絶縁膜や金属膜などの膜減りを生じることなく、その基板の表面からポリマーを良好に除去することができる、ポリマー除去方法およびポリマー除去装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、絶縁膜および金属膜が形成された基板の表面からポリマーを除去するためのポリマー除去方法であって、基板が保持される処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換工程と、前記処理チャンバ内で前記基板を回転させる基板回転工程と、前記処理チャンバ内で前記基板を加熱する基板加熱工程と、前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下において開始され、前記基板回転工程および前記基板加熱工程と並行して、前記基板の前記表面に前記ポリマーを除去するための薬液を含む蒸気を供給する蒸気供給工程と、前記蒸気供給工程後、前記処理チャンバ内で前記基板を室温程度まで冷却する基板冷却工程と、前記基板冷却工程後、または前記基板冷却工程と並行して、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する処理後雰囲気置換工程と、前記処理後雰囲気置換工程後、前記基板を前記処理チャンバから搬出する基板搬出工程とを含む、ポリマー除去方法である。
【０００７】
この方法によれば、処理チャンバ内の雰囲気、すなわち基板の周囲の雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換された後、その不活性ガス雰囲気下において、基板の表面にポリマーを（エッチング作用により）除去するための薬液を含む蒸気が供給される。そして、その蒸気の供給と並行して、処理チャンバ内で基板が回転されるとともに加熱される。
基板が回転されることにより、薬液を含む蒸気が基板の表面の全域にむらなく供給される。また、薬液を含む蒸気によるエッチングでは、エッチングレートの温度依存性が極めて大きいので、基板の加熱により、ポリマーのエッチングレートを大きくし、基板の表面に形成された絶縁膜のエッチングレートを小さくすることができる。さらに、不活性ガス雰囲気下で薬液を含む蒸気の供給が行われることにより、基板の表面に形成されている絶縁膜や金属膜などの酸化が防止される。その結果、絶縁膜や金属膜などの膜減りを生じることなく、基板の表面からポリマーを良好に除去することができる。そのうえ、薬液を含む蒸気を用いた処理では、薬液の消費量が少ないので、プロセスのコストを著しく抑制することができる。
【０００８】
薬液を含む蒸気とは、薬液そのものの蒸気（薬液蒸気）であってもよいし、この薬液蒸気を不活性ガスなどのキャリアガス中に混合したものであってもよい。
【０００９】
また、この発明では、基板の表面に対する薬液を含む蒸気の供給終了後、処理チャンバ内で基板を室温程度まで冷却する基板冷却工程が行われ、その後、または基板冷却工程と並行して、処理チャンバ内の雰囲気、すなわち基板の周囲の雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換される。これにより、基板の周囲から薬液を含む蒸気が排除されるので、基板が収容されている処理室から基板が搬出される際に、薬液を含む蒸気が処理室の外部に流出するのを防止することができる。
また、薬液を含む蒸気の供給時に加熱された基板が高温のまま処理室から搬出されると、基板の温度が処理室外で室温（約２３℃）まで急激に低下し、基板の表面に形成されている金属膜などが酸化する。基板の表面に対する薬液を含む蒸気の供給終了後、処理チャンバ内で基板が冷却されるので、その冷却後に基板を処理室から搬出すれば、処理室外で基板の温度が急激に低下するのを防止することができ、温度の急激な低下による金属膜などの酸化が生じるのを防止することができる。
【００１０】
なお、前記基板冷却工程が前記処理後雰囲気置換工程と並行して行われれば、処理後雰囲気置換工程および基板冷却工程を含む一連の処理に要する時間を短縮することができる。
請求項２に記載のように、前記基板冷却工程では、前記基板に冷却用ガスが供給されてもよい。すなわち、基板に冷却用ガスが供給されることにより、基板の冷却が達成されてもよい。また、冷却用ガスが不活性ガスであれば、冷却用ガスの供給により、基板の冷却とともに、基板の周囲の雰囲気の不活性ガス雰囲気への置換を達成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、絶縁膜および金属膜が形成された基板の表面からポリマーを除去するためのポリマー除去装置であって、基板を保持する処理チャンバと、前記処理チャンバ内において前記基板の周囲の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する雰囲気置換機構と、前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれた前記基板を回転させる基板回転機構と、前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれた前記基板を加熱する基板加熱機構と、前記処理チャンバ内で前記不活性ガス雰囲気下に置かれ、前記基板回転機構により回転され、かつ、前記基板加熱機構により加熱されている前記基板の前記表面に、前記ポリマーを除去するための薬液を含む蒸気を供給する蒸気供給機構と、前記薬液を含む蒸気の供給の後、前記処理チャンバ内で前記基板を室温程度まで冷却する冷却機構と、前記冷却機構による前記基板の冷却後、または前記冷却機構による前記基板の冷却と並行して、前記処理チャンバ内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する処理後雰囲気置換機構と、前記処理後雰囲気置換機構によって前記処理チャンバ内の雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換された後、前記基板を前記処理チャンバから搬出する搬出機構とを含む、ポリマー除去装置である。
【００１２】
このポリマー除去装置において、請求項１に記載のポリマー除去方法を実施することができる。その結果、請求項１に関連して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るポリマー除去装置の図解的な断面図である。
ポリマー除去装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗからポリマーを除去するために用いられる。
ポリマー除去装置１は、略直方体形状の処理チャンバ１１を備えている。
【００１４】
処理チャンバ１１内には、１枚のウエハＷを載置状態で保持するためのウエハ保持台１２が設けられている。ウエハ保持台１２は、鉛直方向に延びる回転軸１３の上端に固定されている。回転軸１３には、回転軸１３をその中心軸線まわりに回転させるウエハ回転機構１４が結合されている。ウエハ回転機構１４は、モータなどを含む。
ウエハ保持台１２の内部には、ウエハ保持台１２に保持されたウエハＷを加熱するためのヒータ１５が埋設されている。また、ウエハ保持台１２上には、ヒータ１５による加熱時に基板の温度をその面内で均一化するための（ウエハＷの面内における温度分布差を小さくするための）均熱リング１６が設けられている。均熱リング１６は、ウエハ保持台１２上におけるウエハＷの保持位置（載置位置）を取り囲むリング状に形成されている。
【００１５】
ウエハ保持台１２に関連して、ウエハ保持台１２に対してウエハＷを昇降させるための複数本（たとえば、３本）のリフトピン１７が設けられている。複数本のリフトピン１７は、処理チャンバ１１の底壁１８に挿通され、処理チャンバ１１外において、共通の支持部材１９に支持されている。支持部材１９には、シリンダなどを含むリフトピン昇降機構２０が結合されている。リフトピン昇降機構２０によって、複数本のリフトピン１７は、その先端がウエハ保持台１２の上方に突出する位置と、ウエハ保持台１２の下方に退避する位置との間で一体的に昇降される。
【００１６】
処理チャンバ１１の一方側の側壁２１には、処理チャンバ１１内に対するウエハＷの搬入／搬出のためのゲート２２が形成されている。側壁２１の外側には、ゲート２２を開閉するためのゲートシャッタ２３が設けられている。ゲートシャッタ２３には、シリンダなどを含むゲート開閉機構２４が結合されている。ゲート開閉機構２４によって、ゲートシャッタ２３は、側壁２１の外面に密着して、ゲート２２を密閉する閉鎖位置と、側壁２１の側方へ離間しつつ下降して、ゲート２２を大きく開放する開放位置とに変位される。
【００１７】
処理チャンバ１１の側壁２１と対向する側壁２５を貫通して、窒素ガスを処理チャンバ１１内に導入するための側方導入管２６が設けられている。側方導入管２６には、側方窒素ガスバルブ２７を介して窒素ガス（Ｎ２）が供給されるようになっている。側方導入管２６の処理チャンバ１１内に臨む端面は、側壁２５の内面とほぼ面一となっている。そして、側壁２５の内面には、その内面のほぼ全域を覆うサイズの拡散板２８が設けられている。拡散板２８は、処理チャンバ１１内に臨む多数の吐出口(図示せず）を有している。側方導入管２６に供給される窒素ガスは、拡散板２８の多数の吐出口から分散して吐出されることにより、処理チャンバ１１内において、側壁２５の内面と平行な面内（ウエハＷの表面と垂直な面内）でほぼ均一な流速となるシャワー状に拡散する。
【００１８】
処理チャンバ１１の上壁２９を貫通して、ふっ酸ベーパ（ＨＦベーパ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）および窒素ガス（Ｎ２）を処理チャンバ１１内に選択的に導入するための上方導入管３０が設けられている。上方導入管３０には、ふっ酸ベーパバルブ３１、ヘリウムガスバルブ３２および上方窒素ガスバルブ３３を介して、それぞれふっ酸ペーパ、ヘリウムガスおよび窒素ガスが選択的に供給されるようになっている。上方導入管３０の処理チャンバ１１内に臨む端面は、上壁２９の内面とほぼ面一となっている。そして、上壁２９の内面には、ウエハＷよりも大きな径を有する円板状の拡散板３４が設けられている。この拡散板３４は、処理チャンバ１１内に臨む多数の吐出口（図示せず）を有している。上方導入管３０に選択的に供給されるふっ酸ペーパ、ヘリウムガスおよび窒素ガスは、拡散板３４の多数の吐出口から分散して吐出されることにより、処理チャンバ１１内において、上壁２９の内面と平行な面内（ウエハＷの表面と平行な面内）でほぼ均一な流速となるシャワー状に拡散する。
【００１９】
処理チャンバ１１の底壁１８には、ウエハ保持台１２の周囲を取り囲む平面視円環状の周囲排気口３５が形成されている。周囲排気口３５には、先端が排気源（図示せず）に接続された排気管３６の基端が接続されている。排気管３６の途中部には、周囲排気バルブ３７が介装されている。周囲排気バルブ３７が開かれると、処理チャンバ１１内の雰囲気が周囲排気口３５から排気され、周囲排気バルブ３７が閉じられると、その周囲排気口３５からの排気が停止される。
【００２０】
また、処理チャンバ１１の底壁１８には、周囲排気口３５とゲート２２（側壁２１）との間において、側壁２１に沿って延びる平面視略長方形状のゲート側排気口３８が形成されている。ゲート側排気口３８には、先端が排気源（図示せず）に接続された排気管３９の基端が接続されている。排気管３９の途中部には、ゲート側排気バルブ４０が介装されている。ゲート側排気バルブ４０が開かれると、処理チャンバ１１内の雰囲気がゲート側排気口３８から排気され、ゲート側排気バルブ４０が閉じられると、そのゲート側排気口３８からの排気が停止される。
【００２１】
図２は、ポリマー除去装置の電気的構成を示すブロック図である。
ポリマー除去装置１は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部４１を備えている。マイクロコンピュータには、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどが含まれる。
制御部４１は、予め定められたプログラムに従って、ウエハ回転機構１４、ヒータ１５、リフトピン昇降機構２０およびゲート開閉機構２４の駆動を制御し、側方窒素ガスバルブ２７、ふっ酸ベーパバルブ３１、ヘリウムガスバルブ３２、上方窒素ガスバルブ３３、周囲排気バルブ３７およびゲート側排気バルブ４０の開閉を制御する。
【００２２】
図３は、ポリマー除去装置で実施されるポリマー除去方法の各工程の流れを示す図である。
たとえば、微細パターンの形成のためのドライエッチングおよびアッシングを受けたウエハＷは、その表面からポリマーを除去するために、図示しない搬送ハンドにより、ポリマー除去装置１（処理チャンバ１１）内に搬入される（ステップＳ１：ウエハ搬入）。
【００２３】
このウエハＷの搬入に先立ち、ゲート開閉機構２４が駆動されて、ゲートシャッタ２３が開放位置に変位され、ゲート２２が開放される。ゲート２２が開放されている間、側方窒素ガスバルブ２７が開かれて、側方導入管２６から処理チャンバ１１内に窒素ガスが導入される。また、ゲート側排気バルブ４０が開かれて、処理チャンバ１１内の雰囲気がゲート側排気口３８から排気される。これにより、処理チャンバ１１内には、ウエハ保持台１２のゲート２２と反対側、つまり側壁２５側からゲート２２へ向かう窒素ガスの気流が形成され、この気流によって、処理チャンバ１１の外部の雰囲気が処理チャンバ１１内に流入することが防止される。このとき、ふっ酸ベーパバルブ３１、ヘリウムガスバルブ３２、上方窒素ガスバルブ３３および周囲排気バルブ３７は閉じられている。
【００２４】
また、ウエハＷの搬入に先立ち、リフトピン昇降機構２０が駆動されて、リフトピン１７は、その先端がウエハ保持台１２の上方に突出する位置に配置されている。そして、搬送ハンドにより処理チャンバ１１内に搬入されるウエハＷは、搬送ハンドからリフトピン１７上に受け渡される。
その後、搬送ハンドが処理チャンバ１１内から退避されると、ゲート開閉機構２４が駆動されて、ゲートシャッタ２３が閉鎖位置に変位され、ゲート２２がゲートシャッタ２３により密閉される。ゲート２２が密閉されると、側方窒素ガスバルブ２７およびゲート側排気バルブ４０が閉じられて、上方窒素ガスバルブ３３および周囲排気バルブ３７が開かれる。これにより、上方導入管３０から処理チャンバ１１内に窒素ガスが導入されるとともに、処理チャンバ１１内の雰囲気が周囲排気口３５から急速に排気される。その結果、処理チャンバ１１内の雰囲気は、上方導入管３０から導入される窒素ガスの雰囲気に短時間で置換される（ステップＳ２：処理前雰囲気置換）。
【００２５】
処理チャンバ１１内の雰囲気の窒素ガス雰囲気への置換と並行して、リフトピン昇降機構２０が駆動され、リフトピン１７は、その先端がウエハ保持台１２の下方に退避する位置に下降される。このリフトピン１７の下降により、リフトピン１７上のウエハＷがウエハ保持台１２上に移載される。
その後、上方窒素ガスバルブ３３が閉じられて、ふっ酸ベーパバルブ３１が開かれる。これにより、上方導入管３０から処理チャンバ１１内にふっ酸ベーパが導入され、このふっ酸ベーパがウエハＷの表面に供給される（ステップＳ３：ＨＦベーパ処理）。その結果、ふっ酸ベーパが有するエッチング作用により、ウエハＷの表面からポリマーが除去される。
【００２６】
ふっ酸ベーパの供給と並行して、ウエハ回転機構１４が駆動されて、ウエハＷが回転される（ステップＳ３１：ウエハ回転）。ウエハＷの回転速度は、たとえば、１５０ｒｐｍである。ウエハＷが回転されることにより、ふっ酸ペーパがウエハＷの表面の全域にむらなく供給される。
また、ふっ酸ペーパの供給と並行して、ヒータ１５が駆動されて、ウエハＷが加熱される（ステップＳ３２：ウエハ加熱）。この加熱により、ウエハＷの温度は、たとえば、４０℃まで上昇する。なお、ウエハＷの温度の面内均一性を向上させるために、ウエハ保持台１２におけるウエハＷと対向する部分が複数の領域に分割され、各領域にヒータ１５が埋設されて、各ヒータ１５の温度が個別に制御されてもよい。
【００２７】
ふっ酸ベーパの供給が所定時間にわたって行われると、リフトピン昇降機構２０が駆動されて、リフトピン１７が上昇され、ウエハＷがウエハ保持台１２に対して上方に離間する位置（たとえば、図示しない搬送ハンドとのウエハＷの受け渡しが可能な位置）まで持ち上げられる。そして、ふっ酸ベーパバルブ３１が閉じられ、ヘリウムガスバルブ３２が開かれる。このとき、周囲排気バルブ３７は開かれたままである。これにより、上方導入管３０から処理チャンバ１１内に常温（室温と同じ。約２３℃）のヘリウムガスが導入され、このヘリウムガスがウエハＷの表面に供給される。その結果、高温のウエハＷは、常温のヘリウムガスにより冷却される（ステップＳ４：ウエハ冷却）。
【００２８】
ウエハＷの温度が常温程度まで下がると、ヘリウムガスバルブ３２が閉じられ、上方窒素ガスバルブ３３が開かれて、上方導入管３０から処理チャンバ１１内に窒素ガスが導入される。このとき、周囲排気バルブ３７は開かれたままである。そのため、処理チャンバ１１内の雰囲気は、上方導入管３０から導入される窒素ガスの雰囲気に急速に置換されていく（ステップＳ５：処理後雰囲気置換）。
【００２９】
処理チャンバ１１内の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換されると、ゲート開閉機構２４が駆動されて、ゲートシャッタ２３が開放位置に変位され、ゲート２２が開放される。また、ゲート２２が開放されると、上方窒素ガスバルブ３３および周囲排気バルブ３７が閉じられ、側方窒素ガスバルブ２７およびゲート側排気バルブ４０が開かれる。これにより、処理チャンバ１１内に、側壁２５側からゲート２２へ向かう窒素ガスの気流が形成され、この気流によって、処理チャンバ１１の外部の雰囲気が処理チャンバ１１内に流入することが防止される。この状態で、図示しない搬送ハンドにより、リフトピン１７上のウエハＷが処理チャンバ１１から搬出されていく（ステップＳ６：ウエハ搬出）。
【００３０】
処理チャンバ１１から搬出されたウエハＷは、図示しないリンス・乾燥処理チャンバに搬入される。そして、リンス・乾燥処理チャンバにおいて、ウエハＷの表面にリンス液（たとえば、純水）が供給されることにより、ウエハＷの表面からふっ酸が洗い流される。その後、リンス・乾燥処理チャンバでは、ウエハＷが高速回転されることにより、ウエハＷの表面からリンス液が除去される。
【００３１】
以上のように、ウエハＷの周囲の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換された後、その窒素ガス雰囲気下において、ウエハＷの表面にポリマーをエッチング作用により除去するためのふっ酸ベーパが供給される。そして、そのふっ酸ベーパの供給と並行して、ウエハＷが回転されるとともに加熱される。
ウエハＷが回転されることにより、ふっ酸ベーパがウエハＷの表面の全域にむらなく供給される。また、ふっ酸ベーパによるエッチングでは、エッチングレートの温度依存性が極めて大きいので、ウエハＷの加熱により、ポリマーのエッチングレートを大きくし、ウエハＷの表面に形成された絶縁膜（たとえば、低誘電率絶縁膜）のエッチングレートを小さくすることができる。さらに、窒素ガス雰囲気下でふっ酸ベーパの供給が行われることにより、ウエハＷの表面に形成されている絶縁膜や金属膜などの酸化が防止される。その結果、絶縁膜や金属膜などの膜減りを生じることなく、ウエハＷの表面からポリマーを良好に除去することができる。そのうえ、ふっ酸ベーパを用いた処理では、ふっ酸の消費量が少ないので、プロセスのコストを著しく抑制することができる。
【００３２】
ウエハＷの表面に対するふっ酸ベーパの供給終了後には、ウエハＷの周囲の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置換される。これにより、ウエハＷの周囲からふっ酸ベーパが排除されるので、ウエハＷが収容されている処理チャンバ１１からウエハＷが搬出される際に、ふっ酸ベーパが処理チャンバ１１の外部に流出するのを防止することができる。
また、ふっ酸ベーパの供給時に加熱されたウエハＷが高温のまま処理チャンバ１１から搬出されると、ウエハＷの温度が処理チャンバ１１外で室温（約２３℃）まで急激に低下し、ウエハＷの表面に形成されている金属膜などが酸化する。ウエハＷの表面に対するふっ酸ベーパの供給終了後、ウエハＷが冷却されるので、その冷却後にウエハＷを処理チャンバ１１から搬出すれば、処理チャンバ１１外でウエハＷの温度が急激に低下するのを防止することができ、温度の急激な低下による金属膜などの酸化が生じるのを防止することができる。
【００３３】
なお、ウエハＷを冷却するために、ウエハＷに対して常温のヘリウムガスが供給されるとしたが、このウエハＷを冷却するための冷却用ガスは、常温のヘリウムガスに限らず、常温の窒素ガスなどの他の種類の不活性ガスであってもよい。たとえば、冷却用ガスが窒素ガスであれば、ウエハＷに対するふっ酸ベーパの供給終了後に、窒素ガスが処理チャンバ１１内に供給されることにより、ウエハＷの冷却とともに、ウエハＷの周囲の雰囲気の窒素ガス雰囲気への置換を達成することができる。その結果、ウエハＷの表面からポリマーを除去するための一連の処理に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
処理チャンバ１１内に導入される不活性ガスとしては、窒素ガスおよびヘリウムガス以外に、窒素ガスとヘリウムとの混合ガス、アルゴンガス、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスなどを例示することができる。
さらに、冷却用ガスによるウエハＷの冷却に加えて、図１に二点鎖線で示すように、処理チャンバ１１の上壁２９に冷却装置４２が設けられて、この冷却装置４２により、処理チャンバ１１の全体が冷却されてもよい。また、冷却用ガスによるウエハＷの冷却に代えて、ウエハ保持台１２に対して上方に離間する位置までリフトピン１７によって持ち上げられたウエハＷに、低温に維持された石英板からなる石英プレート（図示せず）を対向させることによって、ウエハＷを冷却してもよい。冷却装置４２や石英プレートは、冷却水が流通される冷却配管を含む構成であってもよいし、ペルチエ素子などを含む構成であってもよい。
【００３５】
ウエハＷの冷却は、予め設定した時間だけ行われてもよいし、ウエハＷの温度を検出するための温度センサが処理チャンバ１１内に設けられ、その温度センサによる検出温度が常温に下がるまで行われてもよい。このような温度センサとしては、たとえば、ウエハ保持台１２に設けられ、ウエハＷに接触して、ウエハＷの温度を検出する構成（接触式）のものが用いられてもよいし、ウエハＷから離間して設けられ、ウエハＷの温度を非接触状態で検出す構成（放射式）のものが用いられてもよい。
【００３６】
また、ウエハＷの表面に薬液の一例としてのふっ酸のベーパを供給して、ウエハＷの表面からポリマーを除去する方法を取り上げたが、薬液としては、ふっ酸以外に、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、塩酸（ＨＣｌ）、フッ化アンモン（ＮＨ４Ｆ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）を例示することができる。
【００３７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るポリマー除去装置の図解的な断面図である。
【図２】図２は、ポリマー除去装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、ポリマー除去装置で実施されるポリマー除去方法の各工程の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ポリマー除去装置
１２  ウエハ保持台（基板回転機構）
１３  回転軸（基板回転機構）
１４  ウエハ回転機構（基板回転機構）
１５  ヒータ（基板加熱機構）
３０  上方導入管（雰囲気置換機構、蒸気供給機構）
３１  ふっ酸ベーパバルブ（蒸気供給機構）
３３  上方窒素ガスバルブ（雰囲気置換機構）
３５  周囲排気口（雰囲気置換機構）
３６  排気管（雰囲気置換機構）
３７  周囲排気バルブ（雰囲気置換機構）
Ｗ    ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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