JPH0380537A - Substrate rotation type surface treating equipment - Google Patents
Substrate rotation type surface treating equipmentInfo
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- JPH0380537A JPH0380537A JP2111524A JP11152490A JPH0380537A JP H0380537 A JPH0380537 A JP H0380537A JP 2111524 A JP2111524 A JP 2111524A JP 11152490 A JP11152490 A JP 11152490A JP H0380537 A JPH0380537 A JP H0380537A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、半導体ウェハ等の基板を回転させながら、基
板のエツチング、洗浄等の表面処理用のガスや、成膜用
のガスなどの基板処理用ガスを基板表面に供給する基板
回転式表面処理装置に係り、特に、基板表面処理の均一
性を高めるための技術に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention applies a gas for surface treatment such as etching and cleaning of the substrate, a gas for film formation, etc. to the substrate while rotating the substrate such as a semiconductor wafer. The present invention relates to a substrate rotation type surface processing apparatus that supplies a processing gas to a substrate surface, and particularly relates to a technique for increasing the uniformity of substrate surface processing.
〈従来の技術〉
基板表面処理用のノズルとして、水平回転する基板と対
向させて流れガイドを配し、その流れガイドの中心(基
板の回転中心)から処理用の流体を供給し、基板と流れ
ガイドとの間の狭い空間を流体で満たすことにより、基
板に汚染物が付着することを防止するようにしたものが
知られている(例えば、特開昭61−40032号公報
参照)。<Prior art> As a nozzle for substrate surface treatment, a flow guide is placed facing a horizontally rotating substrate, and a processing fluid is supplied from the center of the flow guide (rotation center of the substrate), and the flow is connected to the substrate. A device is known that prevents contaminants from adhering to the substrate by filling a narrow space between the guide and the guide (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 61-40032).
第11図の(a)は、そのようなノズルを用いて、基板
表面のシリコン熱酸化膜のエツチング処理の状況を調べ
たときの様子を示す、ノズル51は、中心にガス噴出口
52を有する円板状の流れガイド53をもって構成され
ている。このノズル51を、図示しないモータによって
水平回転されるメカニカルチャック54に保持された基
板Wの上方近傍に対向させている。流れガイド53にお
けるガス噴出口52は基板Wの回転中心Oと一致してい
る。FIG. 11(a) shows the state of the etching process of the silicon thermal oxide film on the substrate surface using such a nozzle. The nozzle 51 has a gas outlet 52 in the center. It is configured with a disk-shaped flow guide 53. This nozzle 51 is opposed to the upper vicinity of the substrate W held by a mechanical chuck 54 which is horizontally rotated by a motor (not shown). The gas outlet 52 in the flow guide 53 coincides with the rotation center O of the substrate W.
ガス噴出口52からフッ化水素ガスf(Fと純水H80
との水蒸気からなるエツチング用の混合蒸気を基板Wの
表面に向けて噴出供給し、流れガイド53と基板Wとの
間の狭い空間に混合蒸気を流して、回転中の基板Wの表
面のシリコン熱酸化膜(SIOt)をエツチングし、そ
のエツチングの状況を調べた。Hydrogen fluoride gas f (F and pure water H80
A mixed vapor for etching consisting of water vapor and water vapor is jetted and supplied toward the surface of the substrate W, and the mixed vapor is caused to flow into a narrow space between the flow guide 53 and the substrate W to remove silicon on the surface of the rotating substrate W. A thermal oxide film (SIOt) was etched and the etching situation was investigated.
また、第12図の(a)に示すようなノズル61も従来
から知られている(例えば、特開昭63−266825
号公報参照)、これは、基板表面の有機物を除去するた
めのもので、流れガイド62の中心に対して偏心した箇
所にガス噴出口63を設け、メカニカルチャック54に
保持された基板Wの上方から、その基板Wの表面に混合
蒸気を供給するように構成している。Furthermore, a nozzle 61 as shown in FIG.
This is for removing organic substances on the surface of the substrate, and a gas jet port 63 is provided at a location eccentric to the center of the flow guide 62, above the substrate W held by the mechanical chuck 54. The configuration is such that mixed vapor is supplied from the substrate W to the surface of the substrate W.
〈発明が解決しようとする課題〉
第11図(a)のノズル51を用いてエツチングした結
果を第11図の(b)に示す、ここで、0は基板Wの回
転中心を、Aはガス噴出口52の位置を示す。<Problems to be Solved by the Invention> The results of etching using the nozzle 51 of FIG. 11(a) are shown in FIG. 11(b), where 0 is the rotation center of the substrate W, and A is the gas The position of the spout 52 is shown.
図から明らかなように、シリコン熱酸化膜55のエツチ
ングの状態は、第11図(a)のノズル51の場合、ガ
ス噴出口52の直下に位置する基板Wの中心部が深く、
周辺部に近づくにつれて次第に浅くなっており、基板全
面にわたる均一な処理が行えないことが判った。As is clear from the figure, in the case of the nozzle 51 of FIG. 11(a), the etching state of the silicon thermal oxide film 55 is deep in the center of the substrate W located directly below the gas ejection port 52;
It was found that the depth gradually became shallower as it approached the periphery, making it impossible to perform uniform processing over the entire surface of the substrate.
第12図(a)のノズル61は、第11図(b)のエン
チングの最も深い位置と最も浅い位置との丁度中間にガ
ス噴出口63を位置させれば、エツチング深さが均され
るであろうと予想して使用した。The etching depth of the nozzle 61 in FIG. 12(a) can be evened out by positioning the gas outlet 63 exactly midway between the deepest and shallowest etching positions in FIG. 11(b). I used it as I expected.
しかし、得られたシリコン酸化膜64のエツチング状態
は、第12図の(b)に示すように、ガス噴出口63の
直下位置でのエツチングが深く、そこから中心部および
外周部に近づくにつれて次第に浅くなり、やはり基板全
面にわたる均一な処理が困難であることが判った。However, as shown in FIG. 12(b), the etched state of the obtained silicon oxide film 64 is such that the etching is deep at a position directly below the gas jet port 63, and gradually increases from there as it approaches the center and outer periphery. As a result, it was found that uniform processing over the entire surface of the substrate was difficult.
上記のようなノズルに代えて、基板に対向する多孔板を
有するチャンバーを用い、チャンバーに流入した混合蒸
気が(メカニカルチャックの停止状態で)均等に流出す
るように、チャンバーおよび多孔板の構造を工夫した場
合においても、エツチング処理が不均一になることも判
った。その原因は、基板Wの回転によって生じる気流の
ために均等な流出が阻害されている点にあると思われる
。Instead of the above nozzle, a chamber with a perforated plate facing the substrate is used, and the structure of the chamber and perforated plate is designed so that the mixed vapor that has entered the chamber flows out evenly (when the mechanical chuck is stopped). It has also been found that even when devised, the etching process becomes non-uniform. The reason seems to be that the airflow generated by the rotation of the substrate W prevents uniform outflow.
なお、処理の不均一さは、エツチングに限らず、洗浄あ
るいは底膜においても生じる問題である。Incidentally, the non-uniformity of processing is a problem that occurs not only in etching but also in cleaning or bottom film.
本発明は、このような事情に鑑み・てなされたものであ
って、基板表面をその全面にわたって均一に処理できる
基板回転式表面処理装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate rotation type surface processing apparatus that can uniformly process the entire surface of a substrate.
く課題を解決するための手段〉
本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。Means for Solving the Problems> In order to achieve the above objects, the present invention has the following configuration.
すなわち、本発明の基板回転式表面処理装置は、基板を
回転させながら基板表面に基板処理用ガスを供給する基
板回転式表面処理装置において、回転する基板の近くで
基板を覆うように整流板を配置し、整流板に形成したガ
ス流出口からの基板処理用ガスの流出圧を、基板の回転
中心から離れる側ほど高くなるように構成したことを特
徴とするものである。That is, the substrate rotation type surface treatment apparatus of the present invention is a substrate rotation type surface treatment apparatus that supplies a substrate processing gas to the substrate surface while rotating the substrate, in which a rectifying plate is provided near the rotating substrate so as to cover the substrate. The present invention is characterized in that the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlet formed in the rectifier plate is configured to be higher as the distance from the center of rotation of the substrate increases.
〈作用〉
本発明の基板回転式表面処理装置の構成によれば、基板
の近くで、基板を覆うように配置した整流板に形成した
ガス流出口から基板処理用ガスを供給するので、基板と
整流板との間の空間は基板処理用ガスで満たされる。<Function> According to the structure of the substrate rotation type surface processing apparatus of the present invention, the substrate processing gas is supplied from the gas outlet formed in the rectifier plate arranged near the substrate so as to cover the substrate, so that the substrate processing gas is The space between the current plate and the current plate is filled with substrate processing gas.
基板を回転すると、基板表面の基板処理用ガスは、基板
との接触により回転し、遠心力のために基板の回転中心
から離れる外方側ほど、気圧が高くなる。When the substrate is rotated, the substrate processing gas on the surface of the substrate rotates due to contact with the substrate, and due to centrifugal force, the air pressure becomes higher on the outer side away from the center of rotation of the substrate.
しかし、整流板に形成したガス流出口からの基板処理用
ガスの流出圧力は、基板の回転中心から離れる外方側ほ
ど高くしたから、基板表面においては、気圧が高い回転
の外方はど、それに対抗するように、高い流出圧力で基
板処理用ガスが供給される。したがって、回転中心から
半径方向のどの位置であろうと、基板処理用ガスの流出
圧力が基板表面の気圧に対する圧力差は、均一となり、
基板表面への単位面積当りの基板処理用ガスの供給量は
均一となり、半径方向に関しても処理が均一である。However, since the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlet formed in the rectifying plate was made higher toward the outer side away from the center of rotation of the substrate, the pressure at the outer side of the rotation where the pressure is higher on the substrate surface is higher. To counter this, a substrate processing gas is supplied at a high outflow pressure. Therefore, no matter where you are in the radial direction from the center of rotation, the pressure difference between the outflow pressure of the substrate processing gas and the atmospheric pressure on the substrate surface is uniform.
The amount of substrate processing gas supplied per unit area to the substrate surface is uniform, and the processing is uniform in the radial direction as well.
このように、基板を回転させるにもかかわらず、基板表
面への単位面積当りの基板処理用ガスの供給量を均一と
なるようにしたことから、回転することによって達成さ
れる円周方向における処理の均一性向上と、半径方向に
おける処理の均一性向上との相乗効果によって、基板表
面に対して、均一に表面処理をすることができる。In this way, even though the substrate is rotated, the amount of substrate processing gas supplied per unit area to the substrate surface is made uniform, so that processing in the circumferential direction achieved by rotating the substrate The synergistic effect of improving the uniformity of the process and improving the uniformity of the process in the radial direction makes it possible to uniformly process the surface of the substrate.
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.
玉上尖胤侃
第1図は、第1実施例の基板回転式表面処理装置の断面
図である。Figure 1 is a cross-sectional view of the substrate rotation type surface treatment apparatus of the first embodiment.
有底筒状の基板処理室1の内部に、半導体ウェハ等の基
板Wを保持するメカニカルチャック2が設けられている
。メカニカルチャック2の回転軸3は、基板処理室1の
底板にシール機能を有する軸受4を介して軸支され、そ
の回転軸3の端部がモータ5に結合され、メカニカルチ
ャック2に保持した基板Wを鉛直軸芯周りで水平回転す
るように構成されている。A mechanical chuck 2 for holding a substrate W such as a semiconductor wafer is provided inside a substrate processing chamber 1 having a cylindrical shape with a bottom. A rotating shaft 3 of the mechanical chuck 2 is supported on the bottom plate of the substrate processing chamber 1 via a bearing 4 having a sealing function. W is configured to horizontally rotate around a vertical axis.
基板処理室lの上方開口を覆うカップ状の蓋体6は、テ
ーパー形状の周壁部7と、その底部に水密状態で一体化
されたチャンバー8と、上部に水密状態で一体化された
天板9とから構成されている0M体6の内部は恒温湯[
10となっており、恒温湯槽10に一定温度の温水を常
時的に滞留させておくための温水供給チューブ11およ
び温水排出チューブ12がテーパー形状の周壁部7に取
り付けられている。A cup-shaped lid 6 that covers the upper opening of the substrate processing chamber l has a tapered peripheral wall 7, a chamber 8 that is integrated in a watertight manner at the bottom, and a top plate that is integrated in a watertight manner at the top. The inside of the 0M body 6 composed of 9 and 9 is constant temperature hot water [
10, and a hot water supply tube 11 and a hot water discharge tube 12 for constantly retaining hot water at a constant temperature in the constant temperature bath 10 are attached to the tapered peripheral wall portion 7.
恒温湯槽lOの内部には、基板Wの表面をエツチングす
るためのフッ化水素ガスHFと純水H,0との混合蒸気
(基板処理用ガス)を供給する混合蒸気供給チューブ1
3と、キャリアガスとしての窒素ガスN8を供給するキ
ャリアガス供給チューブ14と、キャリアガスN、の流
動に伴って生じる負圧によって混合蒸気を吸引し、混合
蒸気をキャリアガスN8で希釈するアスピレータ15と
、アスピレータ15で希釈された基板処理用ガスをチャ
ンバー8内に供給する処理ガス供給チューブ16とが設
けられている。Inside the constant temperature hot water tank IO, there is a mixed steam supply tube 1 for supplying a mixed steam of hydrogen fluoride gas HF and pure water H,0 (substrate processing gas) for etching the surface of the substrate W.
3, a carrier gas supply tube 14 that supplies nitrogen gas N8 as a carrier gas, and an aspirator 15 that sucks the mixed vapor by the negative pressure generated with the flow of the carrier gas N and dilutes the mixed vapor with the carrier gas N8. and a processing gas supply tube 16 for supplying the substrate processing gas diluted by the aspirator 15 into the chamber 8.
混合蒸気供給チューブ13.キャリアガス供給チューブ
14は、それぞれテーパー形状の周壁部7を貫通して、
図示しない混合蒸気供給源、窒素ガス供給源に接続され
ている。混合蒸気供給チューブ13、アスピレータ15
および処理ガス供給チューブ16を恒温湯槽lO内に挿
入しであるのは、混合蒸気の液化を防止するためである
。この意味で、恒温湯槽10の外部においても、混合蒸
気供給チューブ13は、その供給源に至るまでの全長に
わたって温調が行われる。Mixed steam supply tube 13. The carrier gas supply tubes 14 each penetrate the tapered peripheral wall portion 7,
It is connected to a mixed vapor supply source and a nitrogen gas supply source (not shown). Mixed steam supply tube 13, aspirator 15
The reason why the processing gas supply tube 16 is inserted into the constant temperature hot water bath 10 is to prevent the mixed vapor from liquefying. In this sense, the temperature of the mixed steam supply tube 13 is controlled over its entire length up to its supply source even outside the constant temperature hot water tank 10.
混合蒸気供給チューブ13およびキャリアガス供給チュ
ーブ14が恒温湯槽10内で曲げられているのは、恒温
湯槽10内での流路を長くして温水との熱交換の接触面
積をできるだけ大きくし、混合蒸気およびキャリアガス
N、の温度を安定化させるためである。The reason why the mixed steam supply tube 13 and the carrier gas supply tube 14 are bent in the constant temperature hot water bath 10 is to lengthen the flow path in the constant temperature hot water bath 10 to increase the contact area for heat exchange with hot water as much as possible. This is to stabilize the temperature of the steam and carrier gas N.
第2図は、チャンバー8の具体構造を示す半断面の斜視
図であり、右側端部は半径方向に対して斜めに切除しで
ある。第3図は、多孔板23を取り除いてチャンバー8
を下から見た一部破断の底面図である。FIG. 2 is a perspective view of a half section showing the specific structure of the chamber 8, with the right end section cut away obliquely with respect to the radial direction. FIG. 3 shows the chamber 8 with the perforated plate 23 removed.
FIG.
チャンバー8は、天板部17と周壁部18とを一体化し
たものであり、天板部17に前述したアスピレータ15
が載置固定されている。天板部17の周辺部において、
天板部17から周壁部18にかけて形成された接続口に
処理ガス供給チューブ16のコネクタ19が気密的に螺
合されている。このコネクタ19に連通ずる状態で、周
壁部18に、チャンバー8の径方向に対して適当な角度
(例えば30°)で傾斜したガス流入口20がチャンバ
ー8の内部に連通ずる状態で形成されている。21はガ
ス流入口20の外側部分を外部に対して遮断する栓であ
る。The chamber 8 is formed by integrating a top plate portion 17 and a peripheral wall portion 18, and the top plate portion 17 is provided with the above-mentioned aspirator 15.
is fixed in place. In the peripheral part of the top plate part 17,
A connector 19 of the processing gas supply tube 16 is hermetically screwed into a connection port formed from the top plate part 17 to the peripheral wall part 18. A gas inlet 20 is formed in the peripheral wall 18 in communication with the connector 19 and is inclined at an appropriate angle (for example, 30°) with respect to the radial direction of the chamber 8 . There is. Reference numeral 21 denotes a plug that blocks the outer part of the gas inlet 20 from the outside.
周壁部18の下面内側に形成された段部に多孔板23が
嵌合され、リング状の当て板24とボルト25とによっ
て多孔板23がチャンバー8に連設されている。多孔板
23には、直径が1〜2ms+程度の多数の小孔22が
小ピツチで基盤目状に形成されている。A perforated plate 23 is fitted into a stepped portion formed inside the lower surface of the peripheral wall portion 18, and is connected to the chamber 8 by a ring-shaped backing plate 24 and bolts 25. A large number of small holes 22 each having a diameter of about 1 to 2 ms+ are formed in the perforated plate 23 at small pitches in the shape of a grid pattern.
なお、多孔板23が発明の構成にいう整流板に相当し、
かつ、小孔22が発明の構成にいうガス流出口に相当す
る。Note that the perforated plate 23 corresponds to the rectifying plate in the configuration of the invention,
Moreover, the small hole 22 corresponds to the gas outlet in the configuration of the invention.
コネクタ19と90’ II!Iれ、互いに180@隔
てた位置において、チャンバー8に一対の支持板26が
取り付けられている。蓋体6におけるテーパー形状の周
壁部7は、チャンバー8の周壁部18の外周面に水密接
合され、前記の支持板26はテーパー形状の周壁部7を
水密的に貫通し外側に突出している。Connectors 19 and 90' II! A pair of support plates 26 are attached to the chamber 8 at positions 180@ apart from each other. The tapered peripheral wall 7 of the lid 6 is watertightly joined to the outer peripheral surface of the peripheral wall 18 of the chamber 8, and the support plate 26 penetrates the tapered peripheral wall 7 in a watertight manner and projects outward.
なお、第1図においては、90@隔たっているガス流入
口20と支持板26とを便宜上、同一面内で図示してい
る。In FIG. 1, the gas inlet 20 and the support plate 26, which are separated by 90@, are shown in the same plane for convenience.
チャンバー8に対するガス流入口20を径方向に対して
傾斜した状態に形成しであるから、チャンバー8内では
第3図に示すように基板処理用ガスは渦を巻くようにし
て回転し、チャンバー8内の中央よりも周壁部18側ほ
ど、基板処理用ガスの気圧が高くなる。したがって、多
孔板23の小孔22から流出する基板処理用ガスの流出
圧は、基板Wの回転中心よりも、それから離れる外方側
ほど高くなる。したがって、基板Wの回転停止状態にお
いては、多孔板23の小孔22における単位開口面積当
りの基板処理用ガスの流出流量は、周辺部の小孔22は
と多く、中心部の小孔22はと少なくなる。しかし、基
板Wの回転時には、基板Wの回転中心から離れる外方側
ほど基板処理用ガスの流出圧を高くしたことによって、
後述するように、基板Wにおける単位面積当りの基板処
理用ガスの供給量は均一になる。Since the gas inlet 20 to the chamber 8 is formed to be inclined with respect to the radial direction, the substrate processing gas rotates in a swirling manner within the chamber 8 as shown in FIG. The pressure of the substrate processing gas increases closer to the peripheral wall 18 than the center. Therefore, the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 of the porous plate 23 becomes higher toward the outside of the rotation center of the substrate W. Therefore, when the rotation of the substrate W is stopped, the flow rate of the substrate processing gas per unit opening area in the small holes 22 of the porous plate 23 is large in the small holes 22 in the peripheral area, and large in the small holes 22 in the center. becomes less. However, when the substrate W is rotated, by increasing the outflow pressure of the substrate processing gas toward the outer side away from the rotation center of the substrate W,
As will be described later, the amount of substrate processing gas supplied per unit area of the substrate W becomes uniform.
カップ状の蓋体6は、上下動自在に構成され、下降によ
って基板処理室lの上縁のバッキング27に当接し、基
板処理室l内を気密化する。蓋体6を上下動する機構と
して、前記の一対の支持板26に昇降用エアシリンダ2
8のピストンロンドが連設されている。The cup-shaped lid 6 is configured to be vertically movable, and when lowered, it comes into contact with the backing 27 at the upper edge of the substrate processing chamber l, thereby making the inside of the substrate processing chamber l airtight. As a mechanism for moving the lid body 6 up and down, an air cylinder 2 for raising and lowering is attached to the pair of support plates 26.
Eight piston ronds are installed in series.
以上説明した基板処理室1.カップ状の蓋体6等からな
る主処理部29は、ハウジング30によって覆われ、二
重室構造となっている。メカニカルチャック2の高さ位
置に相当する箇所において、ハウジング30に基板搬入
口31aと基板搬出口31bとが形成され、上下スライ
ドによって搬入口31a。Substrate processing chamber 1 explained above. The main processing section 29 consisting of a cup-shaped lid 6 and the like is covered by a housing 30 and has a double chamber structure. A substrate loading port 31a and a substrate loading port 31b are formed in the housing 30 at a location corresponding to the height position of the mechanical chuck 2, and the loading port 31a is opened by vertically sliding.
搬出口31bを開閉するラック付きのシャッタ32a。A shutter 32a with a rack that opens and closes the export port 31b.
32bと、各シャッタ32a、32bのラックに噛合す
るピニオンギア33a、33bと、各ピニオンギア33
a、33bを駆動するモータ(図示せず)とが設けられ
ている。なお、シャッタ32a、32bのラックもピニ
オンギア33a、33bの歯部も図示を省略しである。32b, pinion gears 33a and 33b that mesh with the racks of each shutter 32a and 32b, and each pinion gear 33
A motor (not shown) is provided to drive the motors a and 33b. Note that the racks of the shutters 32a, 32b and the teeth of the pinion gears 33a, 33b are not shown.
ハウジング30の外側において、基板Wを@、着保持し
た状態で搬入口31aを通して基板Wをハウジング30
内に搬入するとともに、蓋体6が上昇して基板処理室1
が開放されている状態において基板Wをメカニカルチャ
ック2に移載する屈伸アーム式の基板搬入機構34aと
、搬出口31bを通してハウジング30から外部に基板
Wを搬出する同様な構造の基板搬出機構34bとが設け
られている。これらの基板搬入機構348.基板搬出機
構34bの構造については、例えば実開昭60−176
548号公報に開示されている。On the outside of the housing 30, the substrate W is held at the housing 30 through the loading port 31a.
At the same time, the lid 6 rises to open the substrate processing chamber 1.
a bending-arm-type substrate loading mechanism 34a that transfers the substrate W onto the mechanical chuck 2 in an open state, and a substrate loading mechanism 34b having a similar structure that carries the substrate W out of the housing 30 through the loading port 31b. is provided. These board loading mechanisms 348. Regarding the structure of the substrate unloading mechanism 34b, for example,
It is disclosed in Japanese Patent No. 548.
35は基板処理室1の排気チューブ、36はハウジング
30の排気チューブである。35 is an exhaust tube of the substrate processing chamber 1, and 36 is an exhaust tube of the housing 30.
次に、上記のように構成された基板回転式表面処理装置
の動作を説明する。Next, the operation of the substrate rotation type surface treatment apparatus configured as described above will be explained.
温水供給チューブ11から一定温度の温水を供給し、熱
交換によって冷却される温水を温水排出チューブ12か
ら排出することにより、恒温湯槽10内の温度を一定に
維持しておく。By supplying hot water at a constant temperature from the hot water supply tube 11 and discharging the hot water cooled by heat exchange from the hot water discharge tube 12, the temperature in the constant temperature hot water tank 10 is maintained constant.
ピニオンギア33aを駆動してシャッタ32aを下降さ
せ基板搬入口31aを開く、他方の基板搬出口31bは
シャッタ32bにより閉塞されている。次に、昇降用エ
アシリンダ28を伸長させて蓋体6を上昇させ、蓋体6
とメカニカルチャック2との間に基板搬入ja構34a
が進入し得る空間を確保する。そして、基板搬入機構3
4aに基板Wを!3!置するとともに真空吸引によって
基板Wを保持させ、基板搬入機構34aを伸長駆動する
ことにより基板Wを搬入口31aからハウジング30内
に搬入し、メカニカルチャック2に移載した後、基板搬
入機構34aを屈折動作させて搬入口31aから退避さ
せ、シャッタ32aを上昇して搬入口31aを閉塞する
。The pinion gear 33a is driven to lower the shutter 32a to open the substrate loading port 31a, and the other substrate loading port 31b is closed by the shutter 32b. Next, the lifting air cylinder 28 is extended to raise the lid 6, and the lid 6 is raised.
A substrate loading mechanism 34a is installed between the mechanical chuck 2 and the mechanical chuck 2.
Secure a space that allows the person to enter. Then, the board loading mechanism 3
Place the board W on 4a! 3! At the same time, the substrate W is held by vacuum suction, and the substrate carry-in mechanism 34a is driven to extend to carry the substrate W into the housing 30 from the carry-in port 31a, and after being transferred to the mechanical chuck 2, the substrate carry-in mechanism 34a is moved. It is refracted and retreated from the entrance 31a, and the shutter 32a is raised to close the entrance 31a.
昇降用エアシリンダ28を収縮させて蓋体6を下降させ
、基板処理室lのバッキング27に圧接して基板処理室
1内を密閉する0次いで、モータ5を駆動することによ
り、メカニカルチャック2とともに基板Wを回転させる
。そして、キャリアガス供給チューブ14を介してアス
ピレータ15にキャリアガスN、を送入することにより
、負圧を発生させて、混合蒸気供給チューブ13を介し
てフッ化水素ガスHFと純水H,Oとの混合蒸気をアス
ピレータ15に吸引し、キャリアガスN、と混合して希
釈する。その希釈された基板処理用ガスを処理ガス供給
チューブ16を介して傾斜したガス流入口20からチャ
ンバー8内に供給する。The lifting air cylinder 28 is contracted to lower the lid 6, and the lid body 6 is pressed against the backing 27 of the substrate processing chamber 1 to seal the inside of the substrate processing chamber 1.Next, by driving the motor 5, the lid body 6 is moved together with the mechanical chuck 2 by driving the motor 5. Rotate the substrate W. Then, negative pressure is generated by supplying carrier gas N to the aspirator 15 via the carrier gas supply tube 14, and hydrogen fluoride gas HF and pure water H, O are supplied via the mixed steam supply tube 13. The mixed vapor is drawn into the aspirator 15 and mixed with carrier gas N to dilute it. The diluted substrate processing gas is supplied into the chamber 8 from the inclined gas inlet 20 via the processing gas supply tube 16 .
基板処理用ガスは、チャンバー8内において渦流となり
、基板Wの回転中心から離れる外方側ほど基板処理用ガ
スの流出圧が高くなる。しかし、基板Wの回転時には、
後述するように、基板Wにおける単位面積当りの基板処
理用ガスの供給量は均一になり、基板処理用ガスが均一
に基板Wへ供給され、基板Wのシリコン熱酸化膜をエツ
チングする。このエツチングの詳しい動作は後述する。The substrate processing gas forms a vortex flow within the chamber 8, and the outflow pressure of the substrate processing gas increases as it moves outward from the rotation center of the substrate W. However, when the substrate W is rotated,
As will be described later, the amount of substrate processing gas supplied per unit area of the substrate W becomes uniform, the substrate processing gas is uniformly supplied to the substrate W, and the silicon thermal oxide film on the substrate W is etched. The detailed operation of this etching will be described later.
所要のエツチングが終了すると、キャリアガスN!およ
び混合蒸気の供給を停止するとともにモータ5を停止し
、昇降用エアシリンダ28を伸長させて蓋体6を上昇さ
せ、基板処理室1を開放する。When the required etching is completed, the carrier gas N! Then, the supply of the mixed steam is stopped, the motor 5 is stopped, the lifting air cylinder 28 is extended, the lid 6 is raised, and the substrate processing chamber 1 is opened.
ビニオンギア33bを駆動してシャック32bを開き、
基板搬出機構34bを伸長動作させて基板Wを受は取り
、屈折動作により搬出口31bを通して基板Wを外部に
搬出する。そして、シャッタ32bを上昇して搬出口3
1bを閉塞する。Drive the binion gear 33b to open the shack 32b,
The substrate unloading mechanism 34b is extended to receive and receive the substrate W, and the bending operation is performed to unload the substrate W to the outside through the unloading port 31b. Then, the shutter 32b is raised to
1b is occluded.
次に、エツチングの際に基板処理用ガスがどのような流
出流量のもとて基板Wに供給されるかを説明する。Next, the flow rate at which the substrate processing gas is supplied to the substrate W during etching will be explained.
ガス流入口20が径方向に対して傾斜しているため、チ
ャンバー8内で基板処理用ガスが渦を巻くようにして回
転し、チャンバー8内の中央よりも周壁部18側ほど、
基板処理用ガスの気圧が高くなる。したがって、多孔板
23の小孔22から流出する基板処理用ガスの流出圧は
、基板Wの回転中心から離れる外方側の小孔22はど、
高くなる。Since the gas inlet 20 is inclined with respect to the radial direction, the substrate processing gas rotates in a swirling manner within the chamber 8, and the closer to the peripheral wall 18 than the center of the chamber 8,
The pressure of the substrate processing gas increases. Therefore, the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 of the porous plate 23 is as follows:
It gets expensive.
ところが、基Fiwが回転していると、基板表面におけ
る基板処理用ガスは、基板Wとの接触によって基板Wに
連れて回転して、遠心力のために基板Wの回転中心から
離れる外方側ほど、気圧が高い状態にある。However, when the substrate Fiw is rotating, the substrate processing gas on the substrate surface comes into contact with the substrate W and rotates with the substrate W, and due to the centrifugal force, the substrate processing gas moves outward away from the center of rotation of the substrate W. The higher the pressure is, the higher the pressure is.
したがって、基板Wの回転中心から離れる外方側ほど、
すなわち、気圧が高い側ほど、高い流出圧で基板処理用
ガスが供給されるので、回転中心から半径方向のどの位
置であろうと、基板処理用ガスの流出圧力が基板表面の
気圧に対する差圧は均一となり、その結果、基板Wの表
面における単位面積当りの基板処理用ガスの供給量が均
一となり、半径方向に関しても処理が均一となる。Therefore, the further away from the rotation center of the substrate W, the more
In other words, the higher the atmospheric pressure, the higher the outflow pressure of the substrate processing gas is supplied, so no matter where you are in the radial direction from the center of rotation, the difference between the outflow pressure of the substrate processing gas and the atmospheric pressure on the substrate surface is As a result, the amount of substrate processing gas supplied per unit area on the surface of the substrate W becomes uniform, and the processing becomes uniform in the radial direction as well.
なお、回転の半径方向に関する基板表面における基板処
理用ガスの気圧分布と、多孔板23の小孔22から流出
する基板処理用ガスの流出圧の分布とが、なるべく一致
するのが望ましく、そのためには以下のようにすればよ
い。Note that it is desirable that the pressure distribution of the substrate processing gas on the substrate surface in the radial direction of rotation and the outflow pressure distribution of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 of the perforated plate 23 match as much as possible. can be done as follows.
先ず、基板処理室lの内周壁面とメカニカルチャック2
とが近接していて、基板Wの回転に伴って発生した水平
方向の気流Fが基板処理室1の内周壁面で跳ね返り、上
昇気流FUを生しる点を考慮した場合について説明する
。First, the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber l and the mechanical chuck 2
The following describes a case in which the horizontal airflow F generated as the substrate W rotates bounces off the inner circumferential wall surface of the substrate processing chamber 1 and generates an upward airflow FU.
例えば、回転速度でコントロールする場合、回転速度が
低速vLのときは、第4図の(a)に示すように、回転
に伴って生じる、基板Wの回転中心から離れる外方側ほ
ど高くなった圧力に、基板処理室1の内周壁面での跳ね
返りによって付加される圧力を加えた合計圧力に対して
、小孔22群から流出する基板処理用ガスの流出圧が有
する圧力差は、外周はど大きく、チャンバー8から供給
されてくる基板処理用ガスの単位面積当りの流量は、最
外周の流量をQl、以下内側にかけてQ2.Q5、中心
部の流量をQ4とすると、Q+ >Qt >Qs>Qn
となり、小孔22群からの流出流量の分布は周辺部が
大で中心部が小となる。その結果、シリコン熱酸化11
9のエツチングのプロファイルは山状となる。なお、基
板Wの回転に伴って発生した水平方向の気流Fは、低速
V、では強くないので、基板処理用ガスの流れの影響を
強く受け、基板処理室1の内壁面で跳ね返ってからは下
方へ流されるので、上昇気流FUは起こらない。For example, when controlling by rotational speed, when the rotational speed is low speed vL, as shown in FIG. The pressure difference between the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the group of small holes 22 with respect to the total pressure including the pressure added by the rebound on the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber 1 is as follows: However, the flow rate per unit area of the substrate processing gas supplied from the chamber 8 is calculated by multiplying the flow rate at the outermost periphery by Q1, and multiplying the flow rate at the innermost periphery by Q2. Q5, if the flow rate at the center is Q4, then Q+ >Qt >Qs>Qn
Therefore, the distribution of the flow rate outflow from the group of small holes 22 is large at the periphery and small at the center. As a result, silicon thermal oxidation 11
The etching profile of No. 9 is mountain-like. Note that the horizontal airflow F generated with the rotation of the substrate W is not strong at low speed V, so it is strongly influenced by the flow of the substrate processing gas, and after bouncing off the inner wall surface of the substrate processing chamber 1. Since the air flows downward, no updraft FU occurs.
また、回転速度が高速V工のときは、第4図の(c)に
示すように、基板表面の基板処理用ガスに作用する遠心
力が強く、そのため、周辺部で基板処理用ガスの気圧が
高くなることに加えて、更に、上昇気流FUも強いので
、それらの圧力に対して、小孔22群から流出する基板
処理用ガスの流出圧が有する圧力差は、外周はど小さく
、チャンバー8から供給されてくる基板処理用ガスの単
位面積当りの流量は、Ql <Qt <Qs <Qlと
なり、小孔22群からの流出流量の分布は周辺部が小で
中心部が大となる。その結果、エツチングのプロファイ
ルは谷状となる。In addition, when the rotation speed is high speed V, as shown in Figure 4(c), the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is strong, so the pressure of the substrate processing gas in the periphery is In addition to being high, the upward airflow FU is also strong, so the pressure difference between the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 group is small at the outer periphery and The flow rate per unit area of the substrate processing gas supplied from 8 is Ql < Qt < Qs < Ql, and the distribution of the flow rate outflow from the small holes 22 group is small at the periphery and large at the center. As a result, the etching profile becomes valley-like.
そして、回転速度が最適速度V、となったときは、第4
図の(b)に示すように、小孔22群から流出する基板
処理用ガスの流出圧と、上述した基板W側の合計圧力と
の差圧が、半径方向のどこでも均一となり、チャンバー
8から供給されてくる基板処理用ガスの単位面積当りの
流量は、Ql =Qm −Q−−94となり、すべての
小孔22の流出流量が等しくなる。これにより、基板W
の表面に対し、シリコン熱酸化膜に対するエツチング処
理を全面にわたって均一に行うことができ、そのプロフ
ァイルは平坦となる。Then, when the rotational speed reaches the optimum speed V, the fourth
As shown in (b) of the figure, the pressure difference between the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the group of small holes 22 and the above-mentioned total pressure on the substrate W side is uniform everywhere in the radial direction, and from the chamber 8 The flow rate per unit area of the supplied substrate processing gas is Ql =Qm -Q--94, and the outflow flow rates of all the small holes 22 are equal. As a result, the substrate W
The silicon thermal oxide film can be etched uniformly over the entire surface, resulting in a flat profile.
しかも、小孔22群から流出する基板処理用ガスが、真
上に向かう上昇気流FU’によって形成されるエアカー
テン内に閉じ込められ、基板Wのシリコン熱酸化膜に対
する単位時間当たりの接触量が増えるため、エツチング
処理が高速化される。Moreover, the substrate processing gas flowing out from the group of small holes 22 is confined within the air curtain formed by the upward airflow FU', increasing the amount of contact with the silicon thermal oxide film of the substrate W per unit time. Therefore, the etching process is sped up.
次に、基板処理室1の内周壁面とメカニカルチャック2
とが離れている等のために、基板Wの回転に伴って発生
した水平方向の気流Fが基板処理室1の内周壁面で跳ね
返ることによる圧力変化が実質的に無視できる程度にし
か無い場合について説明する。Next, the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber 1 and the mechanical chuck 2
When the pressure change caused by the horizontal airflow F generated due to the rotation of the substrate W bouncing off the inner circumferential wall of the substrate processing chamber 1 is only negligible because the substrates are separated from each other. I will explain about it.
例えば、回転速度でコントロールする場合、回転速度が
低速vLのときは、第5図の(a)に示すように、基板
表面の基板処理用ガスに作用する遠心力が弱いので、−
点鎖線L1で示すように、周辺部でも基板処理用ガスの
気圧があまり高くない、そのため、小孔22から供給さ
れる基板処理用ガスの流出圧(破線L2で示す)が、基
FiWの表面側の気圧に対して有している圧力差は、二
点鎖線L3で示すように、周辺部側ほど大きく、供給さ
れてくる基板処理用ガスの単位面積当りの量は、基板W
の最外周の量をQl、以下内側にかけてQ。For example, when controlling by rotational speed, when the rotational speed is low vL, as shown in FIG. 5(a), the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is weak, so -
As shown by the dotted line L1, the pressure of the substrate processing gas is not very high even in the peripheral area, so the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the small hole 22 is lower than the surface of the base FiW. As shown by the two-dot chain line L3, the pressure difference with respect to the atmospheric pressure on the side is larger toward the periphery, and the amount of supplied substrate processing gas per unit area is smaller than the substrate W.
The amount of the outermost circumference is Ql, and the amount of the innermost circumference is Ql.
Qs、中心部の量をQ、とすると、Ql >Ql >Q
’3 >Qlとなり、その結果、シリコン熱酸化膜のエ
ツチングのプロファイルは山状となる。Qs, and the amount at the center is Q, then Ql > Ql > Q
'3>Ql, and as a result, the etching profile of the silicon thermal oxide film becomes mountain-like.
また、回転速度が高速vHのときは、第5図の(C)に
示すように、基板表面の基板処理用ガスに作用する遠心
力が強いので、−点鎖線L1で示すように、周辺部では
基板処理用ガスの気圧が高くなる。そのため、小孔22
から供給される基板処理用ガスの流出圧(破線L2で示
す)が基板Wの表面側の気圧に対して有している圧力差
は、二点鎖線L3で示すように、周辺部側ほど小さくな
り、供給されてくる基板処理用ガスの単位面積当りの量
は、Ql <Ql <Ql <Qlとなり、その結果、
エツチングのプロファイルは谷状となる。Furthermore, when the rotational speed is high vH, as shown in FIG. 5C, the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is strong, so that the peripheral part In this case, the pressure of the substrate processing gas increases. Therefore, the small hole 22
The pressure difference between the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the substrate W and the atmospheric pressure on the surface side of the substrate W is smaller toward the periphery, as shown by the two-dot chain line L3. Therefore, the amount of supplied substrate processing gas per unit area is Ql < Ql < Ql < Ql, and as a result,
The etching profile has a valley shape.
そして、回転速度が最適速度vHとなったときは、第5
図の(b)に示すように、基板表面の基板処理用ガスに
作用する遠心力が適当な強さであり、−点鎖線Llで示
すように、基板処理用ガスの気圧に対して、小孔22か
ら供給される基板処理用ガスの流出圧(破線L2で示す
)が有する圧力差は、半径方向とこても均一であり、そ
の結果、二点鎖線L3で示すように、基板表面に供給さ
れてくる基板処理用ガスの単位面積当りの量は、Q。Then, when the rotational speed reaches the optimum speed vH, the fifth
As shown in (b) of the figure, the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface has an appropriate strength, and as shown by the - dotted chain line Ll, it is small relative to the atmospheric pressure of the substrate processing gas. The pressure difference in the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the hole 22 is uniform both in the radial direction and in the radial direction. The amount of substrate processing gas per unit area is Q.
”Q−−Qs =Q4となり、これによって、基早反W
においてシリコン熱酸化膜に対するエツチング処理を全
面にわたって均一に行うことができ、そのプロファイル
は平坦となる。"Q--Qs = Q4, and by this, the basic anti-W
In this process, the silicon thermal oxide film can be etched uniformly over the entire surface, resulting in a flat profile.
次に、回転速度■。とガス流量を均一化処理する上での
最適条件とがどのようにして定まるのかを実験によって
調べてみた。以下に、その結果を報告する。Next, the rotation speed ■. We investigated through experiments how the optimal conditions for equalizing the gas flow rate are determined. The results are reported below.
フン化水素酸HFと純水H,Oとの混合液の蒸発によっ
て発生した混合蒸気を窒素ガスN!で希釈したものを供
給源とし、その供給源の温度を25℃。The mixed vapor generated by the evaporation of a mixture of hydrofluoric acid HF and pure water H and O is converted into nitrogen gas N! The temperature of the source is 25℃.
30℃、 40℃、50℃と変えて、各温度での混合蒸
気18のチャンバー8に対する供給流量(51/m+n
10j2 /min 、 15I!、/min 、 2
0e/min )と、回転速度(10ytm 〜1.0
00ypm )と、シリコン熱酸化膜のエツチングレー
ト(入/rnin )との関係を求めた。なお、各温度
のフン化水素ガス、水蒸気および窒素ガスの濃度比は、
大気圧760MHgにおいて次のようになる。The supply flow rate of the mixed vapor 18 to the chamber 8 at each temperature (51/m+n
10j2/min, 15I! ,/min, 2
0e/min) and rotational speed (10ytm ~ 1.0
The relationship between etching rate (in/rnin) of the silicon thermal oxide film was determined. In addition, the concentration ratio of hydrogen fluoride gas, water vapor, and nitrogen gas at each temperature is
At atmospheric pressure of 760 MHg, it is as follows.
第 1 表
試料基板Wとして、約10,000Åの厚さのシリコン
熱酸化膜が形成されている6インチのP型(100)シ
リコンウェハを用いた。Table 1 As the sample substrate W, a 6-inch P-type (100) silicon wafer on which a silicon thermal oxide film with a thickness of about 10,000 Å was formed was used.
各温度でのエツチング処理の結果を第2表ないし第5表
にまとめる。これらの表において、1段目はエツチング
レート、2段目はレンジ(エツチング深さの最大値−最
小値;単位人)、3段目は標準偏差σ(最大値−最小値
)、4段目が面内均一性(Uniformfty;%;
直径方向におイテ等間隔27点の位置における平均(i
)であり、このうち面内均一性が最も重要な指標となる
。面内均一性は、(最大値−最小値)/2×平均値の絶
対値として定義される。The results of the etching treatment at each temperature are summarized in Tables 2 to 5. In these tables, the first row is the etching rate, the second row is the range (maximum value - minimum value of etching depth; unit: person), the third row is the standard deviation σ (maximum value - minimum value), and the fourth row is the etching rate. is the in-plane uniformity (Uniformfty; %;
The average (i
), and among these, in-plane uniformity is the most important index. In-plane uniformity is defined as the absolute value of (maximum value - minimum value)/2 x average value.
(以下余白)
第2表〜第5表で明らかなとおり、チャンバー8に対す
る各供給流量について、ある回転速度において面内均一
性が極小となることが判る。すなわち、供給流量517
sinの場合には1100ypで、10I2.7sin
の場合には200〜300rpmで、15I!minの
場合には250〜350rpI11で、20f/s+t
nの場合には300〜400ypmでそれぞれ極小とな
る。(The following is a margin) As is clear from Tables 2 to 5, it can be seen that for each flow rate supplied to the chamber 8, the in-plane uniformity becomes minimum at a certain rotation speed. That is, the supply flow rate 517
In case of sin, it is 1100yp, 10I2.7sin
In the case of 200-300 rpm, 15I! In case of min, 250-350rpI11, 20f/s+t
In the case of n, each becomes minimum at 300 to 400 ypm.
第6図は、温度が30°Cの場合の回転速度(rpm
)と面内均一性(%)との関係を示したものである。Figure 6 shows the rotation speed (rpm) when the temperature is 30°C.
) and in-plane uniformity (%).
供給流量を決めれば、チャンバー8内における渦流の流
速が決まり、回転中心から離れる外方側ほど流出圧がど
れくらい高くなるかの程度が決まるので、その程度に適
合するある特定の回転速度において面内均一性が極小と
なることが判る。Determining the supply flow rate determines the flow velocity of the vortex flow within the chamber 8, and also determines how high the outflow pressure increases toward the outside away from the center of rotation. It can be seen that the uniformity is minimal.
次に、40°Cで行ったエツチング処理後のシリコン熱
酸化膜の断面プロファイルを各回転速度について調べた
ところ、第7図に示すような結果が得られた。このプロ
ファイルは、供給流量が517IIIin 、 ion
/l1in 、 15I!、/ain 、 201/
sinのときのものである。Next, the cross-sectional profile of the silicon thermal oxide film after the etching process performed at 40°C was examined at various rotational speeds, and the results shown in FIG. 7 were obtained. This profile has a supply flow rate of 517IIIin, ion
/l1in, 15I! , /ain , 201/
This is from the time of sin.
回転速度が比較的低いときには周辺部が強くエツチング
されるが、ある特定の回転速度になると面内均一性が最
良となり、それ以上に回転速度が高くなると逆に中心部
が強くエツチングされることが判る。つまり、第6図の
曲線において極小値より左側では山状のプロファイルと
なり、右側では谷状のプロファイルとなる。When the rotation speed is relatively low, the periphery is strongly etched, but at a certain rotation speed, the in-plane uniformity is the best, and when the rotation speed is higher than that, the center may be strongly etched. I understand. In other words, the curve in FIG. 6 has a mountain-like profile on the left side of the minimum value, and a valley-like profile on the right side.
さらに、40°C,10j!/mfnの条件で1分間の
エツチング処理を行った場合の回転中心Oからの距離(
IIIll)とエツチング深さ(人)との関係を調べ、
その結果を第8図に示した。この場合、回転速度が25
0ypmのとき最良のプロファイルが得られることが判
る。Furthermore, 40°C, 10j! Distance from the center of rotation O when etching is performed for 1 minute under the condition of /mfn (
Investigate the relationship between etching depth (person) and
The results are shown in FIG. In this case, the rotation speed is 25
It can be seen that the best profile is obtained at 0 ypm.
また、第2表の面内均一性の極小値と回転速度との関係
を第9図に示す。なお、この第9図において同一流量で
温度を変えることによって面内均一性を得るためには、
回転速度が温度に応じて大きくなっている。これは第1
表のように、温度によるHF濃゛度の変化によるものと
考えられる。Further, FIG. 9 shows the relationship between the minimum value of the in-plane uniformity in Table 2 and the rotation speed. In addition, in this Figure 9, in order to obtain in-plane uniformity by changing the temperature at the same flow rate,
The rotation speed increases depending on the temperature. This is the first
As shown in the table, this is thought to be due to changes in HF concentration due to temperature.
以上の実験結果を総合的に判断すると、シリコン熱酸化
膜に対するエツチングの面内均一性は、チャンバー8に
対する混合蒸気の供給流量と基板Wの回転速度にのみ依
存するという結論が得られる。Comprehensively judging the above experimental results, it can be concluded that the in-plane uniformity of etching the silicon thermal oxide film depends only on the flow rate of the mixed vapor supplied to the chamber 8 and the rotation speed of the substrate W.
なお、チャンバー8内での混合蒸気の渦流の方向と、基
Fi、Wの回転方向との関係は、同一方向であっても、
逆方向であっても同一結果が得られる。Note that even if the direction of the vortex flow of the mixed vapor in the chamber 8 and the rotation direction of the groups Fi and W are the same,
The same result can be obtained even in the opposite direction.
ところで、注意すべきことは、これらのうちで最も悪い
プロファイルの場合でも、第11図や第12図で示した
従来例に比べれば充分に良好なプロファイルとなってい
るという点である。すなわち、回転速度の適正な設定は
面内均一性を最良とする上で必要であるが、面内均一性
を従来例に比べて改善するという意味では、基板Wの表
面の基板処理用ガスに作用する遠心力によって基板Wの
周辺部での基板処理用ガスの気圧が高くなるのに対して
、小孔22から供給される基板処理用ガスの流出圧の分
布がバランスするように、流出圧の分布を回転する基板
Wの周辺部側ほど高くなるようにしていればよいという
ことである。By the way, it should be noted that even the worst profile among these is a sufficiently good profile compared to the conventional examples shown in FIGS. 11 and 12. In other words, appropriate setting of the rotational speed is necessary to achieve the best in-plane uniformity, but in the sense of improving in-plane uniformity compared to conventional examples, it is necessary to set the rotation speed appropriately in the substrate processing gas on the surface of the substrate W. While the pressure of the substrate processing gas at the periphery of the substrate W increases due to the centrifugal force that acts, the outflow pressure is adjusted so that the distribution of the outflow pressure of the substrate processing gas supplied from the small holes 22 is balanced. This means that it is only necessary to make the distribution higher toward the periphery of the rotating substrate W.
JLII虻圀
第10図は、第2実施例の要部の断面図であり、チャン
バー8の中央部に混合蒸気の流入口41が設けられると
ともに、そのチャンバー8の下面と多孔板23とで形成
される空間S内に邪魔板42が設けられている。JLII Abukuni Figure 10 is a cross-sectional view of the main part of the second embodiment, in which an inlet 41 for mixed vapor is provided in the center of the chamber 8, and it is formed by the lower surface of the chamber 8 and the perforated plate 23. A baffle plate 42 is provided in the space S.
邪魔板42の周端側に、通気孔43が設けられている。A ventilation hole 43 is provided on the peripheral end side of the baffle plate 42.
この構成により、空間S内に流入された混合蒸気が邪魔
板42によって外周側に流動し、一部の混合蒸気が通気
孔43を流れ、多孔板23の中心側ほど、その位置まで
流れてくる際の流動抵抗を強く受けるので、基板Wの回
転中心から離れる側の小孔22はと大きな流出圧力で混
合蒸気を流出できるようになっている。With this configuration, the mixed steam flowing into the space S flows toward the outer circumference by the baffle plate 42, and some of the mixed steam flows through the ventilation hole 43, and flows toward the center of the perforated plate 23 to that position. The small holes 22 on the side away from the center of rotation of the substrate W are designed so that the mixed vapor can flow out with a very high outflow pressure, since the small holes 22 are exposed to strong flow resistance.
上述実施例における混合蒸気としては、フッ化水素ガス
HFと水H30との混合蒸気の他に、塩酸HCl1と水
Ht Oとの混合蒸気、フッ化水素ガスHFと水H8O
とエタノールC!HsOHとの混合蒸気、HF+)IN
Os +HtO1H(1+HNo、 +H!O。The mixed vapor in the above embodiments includes a mixed vapor of hydrogen fluoride gas HF and water H30, a mixed vapor of hydrochloric acid HCl1 and water HtO, and a mixed vapor of hydrogen fluoride gas HF and water H8O.
and ethanol C! Mixed steam with HsOH, HF+)IN
Os +HtO1H (1+HNo, +H!O.
NH,OH十HzO等の混合蒸気であってもよい。A mixed vapor of NH, OH and 10HzO may also be used.
また、基板処理用ガスは、例えば、オゾンガス等のよう
に混合蒸気以外のガスでもよい、ガスの種類は限定され
ない。Further, the substrate processing gas may be a gas other than mixed vapor, such as ozone gas, and the type of gas is not limited.
なお、上記実施例においては、基板に対するエツチング
を主として説明したが、本発明は、基板に対する表面洗
浄や、基板に対する成膜処理にも適用可能である。In the above embodiments, the etching of the substrate was mainly explained, but the present invention is also applicable to surface cleaning of the substrate and film forming treatment to the substrate.
〈発明の効果〉
本発明の基板回転式表面処理装置によれば、整流板を基
板の近くで、基板を覆うように配置し、整流板に形成し
たガス流出口から基板表面処理用ガスを供給するので、
基板と整流板との間の空間は基板表面処理用ガスで満た
し、しかも、整流板に形成したガス流出口からの基板表
面処理用ガスの流出圧力を、基板の回転中心から離れる
外方側ほど、すなわち、基板の周辺の方で高くするから
、基板の回転に伴って、回転する基板表面の基板表面処
理用ガスが遠心力を受け、その基板表面処理用ガスの気
圧が回転中心から離れるほど高くなるのとバランスし、
基板表面への単位面積当りの基板表面処理用ガスの供給
量は、基板表面全面において均一となり、基板の回転中
心から遠近する方向に関しても均一な処理を行うことが
できる。<Effects of the Invention> According to the substrate rotation type surface treatment apparatus of the present invention, the rectifier plate is arranged near the substrate so as to cover the substrate, and the substrate surface treatment gas is supplied from the gas outlet formed in the rectifier plate. So,
The space between the substrate and the rectifier plate is filled with a substrate surface treatment gas, and the outflow pressure of the substrate surface treatment gas from the gas outlet formed in the rectifier plate is increased as the distance from the center of rotation of the substrate increases. In other words, since the pressure is increased toward the periphery of the substrate, as the substrate rotates, the substrate surface treatment gas on the rotating substrate surface is subjected to centrifugal force, and the pressure of the substrate surface treatment gas increases as it moves away from the center of rotation. Balanced with the increase in
The amount of substrate surface treatment gas supplied per unit area to the substrate surface is uniform over the entire surface of the substrate, and uniform treatment can be performed even in directions near and far from the center of rotation of the substrate.
したがって、基板を回転させるにもかかわらず、基板表
面への単位面積当りの基板表面処理用ガスの供給量が均
一となり、回転することによって遠戚される基板の周方
向における処理の均一性の向上と、回転中心から遠近す
る方向における処理の均一性の向上との相乗効果によっ
て、基板表面に対して均一に表面処理することができる
。Therefore, even though the substrate is rotated, the amount of substrate surface treatment gas supplied per unit area to the substrate surface is uniform, and the uniformity of processing in the circumferential direction of the substrate is improved by rotation. Due to the synergistic effect of this and the improvement in the uniformity of processing in the direction away from the center of rotation, the surface of the substrate can be uniformly processed.
第1図ないし第10図は本発明の実施例に係り、第1図
は、第1実施例の基板回転式表面処理装置の断面図、第
2図は、チャンバーの半断面の斜視図、第3図は、多孔
板を取り除いた状態のチャンバーの一部破断の底面図、
第4図は、基板処理室の内周面壁面からの跳ね返りの影
響を受ける場合の回転速度と流出流量との関係を示す動
作説明図、第5図は、基板処理室の内周面壁面からの跳
ね返りの影響を受けない場合の回転速度と流出流量との
関係を示す動作説明図、第6図は、回転速度と面内均一
性との関係を示すグラフ、第7図は、各回転速度でのシ
リコン熱酸化膜の断面プロファイルの図、第8図は、回
転中心からの距離とエツチング深さとの関係を示すグラ
フ、第9図は、回転速度と流量と温度との関係を示すグ
ラフ、第1O図は、第2実施例の要部の断面図である。
第11図は従来装置の構造と断面プロファイルとを示す
図、第12図は別の従来装置の構造と断面プロファイル
とを示す図である。
W・・・基板
l・・・基板処理室
2・・・メカニカルチャック
22・・・ガス流出口としての小孔
23・・・整流板としての多孔板1 to 10 relate to embodiments of the present invention, in which FIG. 1 is a sectional view of the substrate rotary surface treatment apparatus of the first embodiment, FIG. 2 is a perspective view of a half cross section of the chamber, and FIG. Figure 3 is a partially broken bottom view of the chamber with the perforated plate removed;
Fig. 4 is an explanatory diagram of the operation showing the relationship between the rotational speed and the outflow flow rate when it is affected by rebound from the inner circumferential wall of the substrate processing chamber, and Fig. 5 is an operation explanatory diagram showing the relationship between the rotational speed and the outflow flow rate when it is affected by rebound from the inner circumferential wall of the substrate processing chamber. Figure 6 is a graph showing the relationship between rotational speed and in-plane uniformity, and Figure 7 is a graph showing the relationship between rotational speed and in-plane uniformity when not affected by rebound. 8 is a graph showing the relationship between the distance from the rotation center and the etching depth, and FIG. 9 is a graph showing the relationship between the rotation speed, flow rate, and temperature. FIG. 1O is a sectional view of the main part of the second embodiment. FIG. 11 is a diagram showing the structure and cross-sectional profile of a conventional device, and FIG. 12 is a diagram showing the structure and cross-sectional profile of another conventional device. W...Substrate l...Substrate processing chamber 2...Mechanical chuck 22...Small hole 23 as a gas outlet...Porous plate as a rectifying plate
Claims (1)
を供給する基板回転式表面処理装置において、回転する
基板の近くで基板を覆うように整流板を配置し、 その整流板に形成したガス流出口からの基板処理用ガス
の流出圧を、基板の回転中心から離れる側ほど高くなる
ように構成したことを特徴とする基板回転式表面処理装
置。(1) In a substrate rotation type surface treatment device that supplies substrate processing gas to the substrate surface while rotating the substrate, a rectifying plate is placed near the rotating substrate to cover the substrate, and the gas formed on the rectifying plate is A substrate rotating type surface processing apparatus characterized in that the outflow pressure of a substrate processing gas from an outflow port is configured such that it increases as the distance from the center of rotation of the substrate increases.
Applications Claiming Priority (2)
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JP11392389 | 1989-05-06 | ||
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003518735A (en) * | 1999-12-23 | 2003-06-10 | ラム リサーチ コーポレーション | Cup, spin rinse dry module, and method for placing semiconductor wafer in spin rinse dry module |
CN112655074A (en) * | 2018-09-10 | 2021-04-13 | 东京毅力科创株式会社 | Coating film forming method and coating film forming apparatus |
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1990
- 1990-04-25 JP JP2111524A patent/JPH0744168B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-04 KR KR1019900006347A patent/KR930010055B1/en not_active IP Right Cessation
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KR930010055B1 (en) | 1993-10-14 |
JPH0744168B2 (en) | 1995-05-15 |
KR900019158A (en) | 1990-12-24 |
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