JPH0744168B2 - Substrate rotation type surface treatment equipment - Google Patents
Substrate rotation type surface treatment equipmentInfo
- Publication number
- JPH0744168B2 JPH0744168B2 JP2111524A JP11152490A JPH0744168B2 JP H0744168 B2 JPH0744168 B2 JP H0744168B2 JP 2111524 A JP2111524 A JP 2111524A JP 11152490 A JP11152490 A JP 11152490A JP H0744168 B2 JPH0744168 B2 JP H0744168B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- substrate processing
- processing gas
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
- H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
- H10P52/402—Chemomechanical polishing [CMP] of semiconductor materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/02—Lapping machines or devices; Accessories designed for working surfaces of revolution
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、半導体ウエハ等の基板を回転させながら、基
板のエッチング,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。The present invention relates to a substrate such as a gas for surface treatment such as etching and cleaning of a substrate while rotating a substrate such as a semiconductor wafer, and a gas for film formation. The present invention relates to a substrate rotation type surface treatment apparatus that supplies a processing gas to a substrate surface, and more particularly to a technique for improving the uniformity of substrate surface treatment.
<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 arranged so as to face a horizontally rotating substrate, and a processing fluid is supplied from the center of the flow guide (rotation center of the substrate) to flow with the substrate. It is known that contaminants are prevented from adhering to the substrate by filling a narrow space between the guide and the fluid (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ッ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 a state in which the state of the etching process of the silicon thermal oxide film on the substrate surface is investigated using such a nozzle. The nozzle 51 is configured with a disc-shaped flow guide 53 having a gas ejection port 52 in the center.
The nozzle 51 is opposed to the vicinity of the upper side of the substrate W held by the mechanical chuck 54 which is horizontally rotated by a motor (not shown). Gas outlet in flow guide 53
Reference numeral 52 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HFと純粋H2Oとの水蒸
気からなるエッ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(SiO2)をエッチングし、そのエッチングの
状況を調べた。A mixed vapor for etching, which is composed of water vapor of hydrogen fluoride gas HF and pure H 2 O, is jetted from the gas jet port 52 toward the surface of the substrate W, and is supplied to a narrow space between the flow guide 53 and the substrate W. A silicon vapor oxide film (SiO 2 ) on the surface of the rotating substrate W was etched by flowing a mixed vapor, and the etching condition was examined.
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。Further, a nozzle 61 as shown in FIG. 12 (a) has been conventionally known (see, for example, JP-A-63-266825). This is for removing organic substances on the surface of the substrate. A gas ejection port 63 is provided at a location eccentric with respect to the center of the flow guide 62, and the substrate W is held from above the substrate W held by the mechanical chuck 54. It is configured to supply the mixed vapor to the surface of.
<発明が解決しようとする課題> 第11図(a)のノズル51を用いてエッチングした結果を
第11図の(b)に示す。ここで、O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> FIG. 11B shows the result of etching using the nozzle 51 of FIG. 11A. Here, O indicates the rotation center of the substrate W, and A indicates the position of the gas ejection port 52.
図から明らかなように、シリコン熱酸化膜55のエッチン
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 state of etching the silicon thermal oxide film 55, in the case of the nozzle 51 of FIG. 11 (a), the central portion of the substrate W located immediately below the gas ejection port 52 is deep and It became shallower as it approached, and it was found that uniform processing could not be performed over the entire surface of the substrate.
第12図(a)のノズル61は、第11図(b)のエッチング
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、エッチング深さが均されるであろ
うと予想して使用した。しかし、得られたシリコン酸化
膜64のエッチング状態は、第12図の(b)に示すよう
に、ガス噴出口63の直下位置でのエッチングが深く、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。In the nozzle 61 of FIG. 12 (a), if the gas ejection port 63 is located exactly in the middle between the deepest position and the shallowest position of the etching shown in FIG. 11 (b), the etching depth can be made uniform. I expected it to be used. However, as shown in FIG. 12 (b), the etching state of the obtained silicon oxide film 64 is deep at the position directly below the gas ejection port 63, and gradually gets closer to the central portion and the outer peripheral portion from there. It became shallow, and 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、エッ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 nozzle as described above, a chamber having a perforated plate facing the substrate is used, and the structure of the chamber and the perforated plate is designed so that the mixed vapor flowing into the chamber flows out uniformly (when the mechanical chuck is stopped). It was also found that the etching process becomes non-uniform even when devised. The cause seems to be that the uniform outflow is hindered by the air flow generated by the rotation of the substrate W.
なお、処理の不均一さは、エッチングに限らず、洗浄あ
るいは成膜においても生じる問題である。The non-uniformity of processing is a problem not only in etching but also in cleaning or film formation.
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 such circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate rotary surface treatment apparatus capable of uniformly treating the entire surface of a substrate.
<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> The present invention has the following configuration in order to achieve such an object.
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
で基板表面の全面に対向するように整流板を配置すると
ともに、その整流板に多数のガス流出口を分散形成し、
その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 which supplies a substrate processing gas to the substrate surface while rotating the substrate so as to face the entire surface of the substrate near the rotating substrate. As well as arranging the rectifying plate, a large number of gas outlets are dispersedly formed on the rectifying plate,
It is characterized in that the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlet is set to be higher as it goes away from the rotation center of the substrate.
<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、基板表面の全面に対向するように配置した整
流板に分散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。<Operation> According to the structure of the substrate rotary surface processing apparatus of the present invention, the substrate processing gas is supplied from the gas outlets dispersedly formed on the current plate arranged near the substrate so as to face the entire surface of the substrate. Therefore, the space between the substrate and the current plate is filled with the 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 the atmospheric pressure increases toward the outer side away from the center of rotation of the substrate due to centrifugal force.
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よ
り高くしたから、基板表面においては、気圧が高い回転
の外方ほど、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と
は均一となり、半径方向に関しても処理が均一である。However, the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlet formed in the straightening plate was set higher than that on the outer side away from the center of rotation of the substrate. The substrate processing gas is supplied at a high outflow pressure so as to oppose it. Therefore, regardless of the position in the radial direction from the center of rotation, the outflow pressure of the substrate processing gas has a uniform pressure difference with respect to the atmospheric pressure on the substrate surface.
The supply amount of the substrate processing gas per unit area to the substrate surface is uniform, and the processing is also uniform in the radial direction.
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。Thus, even though the substrate is rotated, the supply amount of the substrate processing gas per unit area to the substrate surface is made uniform, so that the processing in the circumferential direction achieved by rotating the substrate is performed. By the synergistic effect of improving the uniformity of the substrate and improving the uniformity of the treatment in the radial direction, the surface of the substrate can be uniformly treated.
<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 is described in detail based on a drawing.
第1実施例 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。First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a substrate rotary surface treatment apparatus of the first embodiment.
有底筒状の基板処理室1の内部に、半導体ウエハ等の基
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 bottomed cylindrical substrate processing chamber 1. The rotary shaft 3 of the mechanical chuck 2 is connected to the substrate processing chamber 1
Is rotatably supported on the bottom plate of the bearing through a bearing 4 having a sealing function,
The end of the rotary shaft 3 is coupled to the motor 5 so that the substrate W held on the mechanical chuck 2 is horizontally rotated around the vertical axis.
基板処理室1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。蓋体6の内部は恒温湯槽
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。The cup-shaped lid 6 covering the upper opening of the substrate processing chamber 1 includes a tapered peripheral wall portion 7, a chamber 8 integrated in a watertight state at a bottom portion thereof, and a ceiling plate integrally formed in a watertight state at an upper portion. It is composed of 9 and 9. The inside of the lid 6 is a constant temperature water bath
10, a hot water supply tube 11 and a hot water discharge tube 12 for keeping hot water of a constant temperature in the constant temperature hot water tank 10 at all times are attached to the tapered peripheral wall portion 7.
恒温湯槽10の内部には、基板Wの表面をエッチングする
ためのフッ化水素ガスHFと純水H2O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13と、キ
ャリアガスとしての窒素ガスN2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N2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N2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 water bath 10, a mixed vapor supply tube 13 for supplying a mixed vapor (substrate processing gas) of hydrogen fluoride gas HF and pure water H 2 O for etching the surface of the substrate W, and a carrier gas. a carrier gas supply tube 14 for supplying nitrogen gas N 2 as a aspirator 15 which the mixed vapor was sucked by the negative pressure caused by the flow of the carrier gas N 2, diluted vapor mixture with a carrier gas N 2, the aspirator A processing gas supply tube 16 for supplying the substrate processing gas diluted with 15 into the chamber 8 is provided.
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、それぞれテーバー形状の周壁部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10内に挿入してあるの
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 vapor supply tube 13, Carrier gas supply tube 14
Respectively pass through the Taber-shaped peripheral wall portion 7 and are connected to a mixed vapor supply source and a nitrogen gas supply source (not shown). The mixed vapor supply tube 13, the aspirator 15, and the processing gas supply tube 16 are inserted into the constant temperature hot water tank 10 in order to prevent liquefaction of the mixed vapor. In this sense, the temperature of the mixed vapor supply tube 13 is controlled even outside the constant temperature hot water tank 10 over the entire length up to the supply source.
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N2の温度
を安定化させるためである。The mixed vapor supply tube 13 and the carrier gas supply tube 14 are bent inside the constant temperature hot water tank 10 because
This is to lengthen the internal flow path to maximize the contact area for heat exchange with the hot water and to stabilize the temperatures of the mixed vapor and the carrier gas N 2 .
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て
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 cross section showing a specific structure of the chamber 8, and the right end portion is cut off obliquely with respect to the radial direction. FIG. 3 is a partially cutaway bottom view of the chamber 8 from below with the perforated plate 23 removed.
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が機密的に螺合されている。この
コネクタ19に連通する状態で、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の内部に連通する状態で
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 the top plate portion 17 and the peripheral wall portion 18, and the aspirator 15 described above is mounted and fixed on the top plate portion 17. A connector 19 of the processing gas supply tube 16 is confidentially screwed into a connection port formed from the top plate portion 17 to the peripheral wall portion 18 in the peripheral portion of the top plate portion 17. A gas inlet 20 is formed on the peripheral wall 18 in a state of communicating with the connector 19 and is inclined at an appropriate angle (eg, 30 °) with respect to the radial direction of the chamber 8 so as to communicate with the inside of the chamber 8. There is. Reference numeral 21 is a plug that shuts off the outer portion 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1〜2mm程度の多数の小孔22が小ピッチで碁盤目状
に形成されている。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。The perforated plate 23 is fitted to the step portion formed inside the lower surface of the peripheral wall portion 18, and the perforated plate is formed by the ring-shaped contact plate 24 and the bolt 25.
23 is connected to the chamber 8. A large number of small holes 22 having a diameter of about 1 to 2 mm are formed in the porous plate 23 at a small pitch in a grid pattern. The perforated plate 23 corresponds to the straightening plate in the configuration of the invention, and the small hole 22 corresponds to the gas outlet in the configuration of the invention.
コネクタ19と90゜離れ、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におけるデ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。A pair of support plates 26 are attached to the chamber 8 at positions 90 ° apart from the connector 19 and 180 ° apart from each other. The peripheral wall portion 7 of the lid 6 having a tapered shape is watertightly joined to the outer peripheral surface of the peripheral wall portion 18 of the chamber 8, and the support plate 26 penetrates the tapered peripheral wall portion 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 addition, in Fig. 1, gas inlets separated by 90 °
20 and the support plate 26 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てあるから、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ほど多く、中心部
の小孔22ほど少なくなる。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 swirl manner in the chamber 8 as shown in FIG. About the side of the peripheral wall 18 than the center of the inside,
The atmospheric pressure of the substrate processing gas increases. Therefore, perforated plate
The outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 of 23 becomes higher than the rotation center of the substrate W on the outer side away from it. Therefore, when the rotation of the substrate W is stopped,
The outflow rate of the substrate processing gas per unit opening area in the small holes 22 of the porous plate 23 is larger in the peripheral small holes 22 and smaller in the central small holes 22. However, when the substrate W is rotated, the outflow pressure of the substrate processing gas is increased toward the outer side away from the rotation center of the substrate W, so that the substrate processing gas per unit area of the substrate W is supplied, as described later. The quantity 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1の上縁のパッキング27に当接し、基板
処理室1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28のピ
ストンロッドが連設されている。The cup-shaped lid 6 is configured to be vertically movable, and comes into contact with the packing 27 at the upper edge of the substrate processing chamber 1 by descending to hermetically seal the inside of the substrate processing chamber 1. As a mechanism for moving the lid 6 up and down, a piston rod of an elevating air cylinder 28 is connected to the pair of support plates 26.
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,搬出口31bを開閉するラック付きのシャッタ32
a,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33a,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
省略してある。The main processing section 29 including the substrate processing chamber 1 and the cup-shaped lid 6 described above is covered with the housing 30 to form a double chamber structure. A substrate loading port 31a and a substrate loading port 31b are formed in the housing 30 at a position corresponding to the height position of the mechanical chuck 2, and a shutter 32 with a rack that opens and closes the loading port 31a and the loading port 31b by vertical sliding.
There are provided a and 32b, pinion gears 33a and 33b that mesh with the racks of the shutters 32a and 32b, and motors (not shown) that drive the pinion gears 33a and 33b. Note that the shutter
Neither racks 32a, 32b nor tooth portions of pinion gears 33a, 33b are shown.
ハウジング30の外側において、基板Wを吸着保持した状
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34a,基板搬出機構34bの構造について
は、例えば実開昭60−176548号公報に開示されている。Outside the housing 30, the substrate W is loaded into the housing 30 through the carry-in port 31a in a state where the substrate W is adsorbed and held, and the substrate W is loaded in a state where the lid 6 is lifted and the substrate processing chamber 1 is opened. A bending / extending arm type substrate loading mechanism 34a that is transferred to the mechanical chuck 2 and an unloading port 31b.
A substrate unloading mechanism 34b having a similar structure for unloading the substrate W from the housing 30 to the outside is provided. The structures of the substrate loading mechanism 34a and the substrate unloading mechanism 34b are disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-176548.
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。Reference numeral 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 rotary surface processing apparatus configured as described above will be described.
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 having a constant temperature from the hot water supply tube 11 and discharging hot water cooled by heat exchange from the hot water discharge tube 12, the temperature in the constant temperature hot water tank 10 is kept 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のメカニカルチャ
ック2との間に基板搬入機構34aが進入し得る空間を確
保する。そして、基板搬入機構34aに基板Wを載置する
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 and open the substrate carry-in port 31a. The other substrate unloading port 31b is a shutter 32b.
Is blocked by. Next, the elevating air cylinder 28 is extended to raise the lid body 6, and a space into which the substrate loading mechanism 34a can enter is secured between the lid body 6 and the mechanical chuck 2. Then, the substrate W is placed on the substrate loading mechanism 34a, the substrate W is held by vacuum suction, and the substrate W is loaded into the housing 30 through the loading port 31a by driving the substrate loading mechanism 34a to extend. Then, the substrate loading mechanism 34a is bent to move the loading port 31a.
The shutter 32a is lifted to close the carry-in port 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1のパッキング27に圧接して基板処理室1内
を密閉する。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N2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H2Oとの混合蒸気をアスピレータ15に吸引
し、キャリアガスN2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。By contracting the lifting air cylinder 28 and lowering the lid body 6,
The inside of the substrate processing chamber 1 is hermetically sealed by being pressed against the packing 27 of the substrate processing chamber 1. Then, by driving the motor 5,
The substrate W is rotated together with the mechanical chuck 2. Then, by feeding the carrier gas N 2 into the aspirator 15 via the carrier gas supply tube 14, a negative pressure is generated, and the hydrogen fluoride gas HF and pure water H 2 O are supplied via the mixed vapor supply tube 13. The mixed vapor of and is sucked into the aspirator 15 and mixed with the carrier gas N 2 to dilute. The diluted substrate processing gas is supplied into the chamber 8 through the processing gas supply tube 16 from the inclined gas inlet 20.
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
エッチングする。このエッチングの詳しい動作は後述す
る。The substrate processing gas becomes a vortex in the chamber 8, and the outflow pressure of the substrate processing gas increases as it goes away from the center of rotation of the substrate W. However, when the substrate W is rotated, as will be described later, the supply amount of the substrate processing gas per unit area of the substrate W becomes uniform, the substrate processing gas is uniformly supplied to the substrate W, and the silicon heat of the substrate W is reduced. Etch the oxide film. The detailed operation of this etching will be described later.
所要のエッチングが終了すると、キャリアガスN2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。ピニオンギア33bを駆動して
シャッタ32bを開き、基板搬出機構34bを伸長動作させて
基板Wを受け取り、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31bを閉塞する。When the required etching is completed, the supply of the carrier gas N 2 and the mixed vapor is stopped and the motor 5 is stopped,
Extend the lifting air cylinder 28 to raise the lid body 6,
The substrate processing chamber 1 is opened. The shutter 32b is opened by driving the pinion gear 33b, the substrate unloading mechanism 34b is extended to receive the substrate W, and the substrate W is unloaded to the outside through the unloading port 31b by the bending operation. Then, the shutter 32b is raised to close the carry-out port 31b.
次に、エッチングの際に基板処理用ガスがどのような流
出流量のもとで基板Wに供給されるかを説明する。Next, the flow rate of the substrate processing gas supplied to the substrate W during etching will be described.
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ほど、高くなる。Since the gas inflow port 20 is inclined with respect to the radial direction, the substrate processing gas rotates in a swirling manner in the chamber 8, and the substrate processing gas is closer to the peripheral wall 18 side than the center of the chamber 8. The gas pressure becomes high. Therefore, the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 of the perforated plate 23 is
The smaller the small hole 22 on the outer side away from the center of rotation, the higher.
ところが、基板W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 W is rotating, the substrate processing gas on the substrate surface rotates along with the substrate W due to contact with the substrate W, and the outer side away from the center of rotation of the substrate W due to centrifugal force. The higher the atmospheric 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 outer side away from the rotation center of the substrate W,
That is, since the substrate processing gas is supplied at a higher outflow pressure as the atmospheric pressure is higher, the outflow pressure of the substrate processing gas is different from the atmospheric pressure on the substrate surface at any position in the radial direction from the rotation center. As a result, the supply amount of the substrate processing gas per unit area on the surface of the substrate W is uniform, and the processing is also uniform in the radial direction.
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。Incidentally, it is desirable that the atmospheric 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1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を生じる点を考慮した場合について説明する。First, the inner wall surface of the substrate processing chamber 1 and the mechanical chuck 2
A case will be described in which the points of and are close to each other and the horizontal airflow F generated with the rotation of the substrate W bounces on the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber 1 to generate an ascending 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(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、外周ほど大きく、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Q1、以下内側にかけてQ2,Q3、中心部の流量をQ4
とすると、Q1>Q2>Q3>Q4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、シリコン熱酸化膜のエッ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VL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, in the case of controlling by the rotation speed, when the rotation speed is a low speed V L , as shown in FIG. 4 (a), it becomes higher toward the outer side away from the rotation center of the substrate W, which is caused by the rotation. The pressure difference of the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 group with respect to the total pressure obtained by adding the pressure added by the rebound on the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber 1 to the outer periphery is The flow rate of the substrate processing gas supplied from the chamber 8 per unit area is largely Q 1 , the flow rate at the outermost circumference is Q 1 , Q 2 and Q 3 toward the inner side, and Q 4 at the center.
When, Q 1> Q 2> Q 3> Q 4 , and the distribution of the outflow rate from the small hole 22 group periphery central portion becomes small at large. As a result, the etching profile of the silicon thermal oxide film becomes mountainous. Since the horizontal airflow F generated by the rotation of the substrate W is not strong at the low speed V L , it is strongly affected by the flow of the substrate processing gas and after bouncing on the inner wall surface of the substrate processing chamber 1. As it flows downward, no updraft FU occurs.
また、回転速度が高速VH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、外周ほど小さく、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、Q1<Q2<Q3<Q4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、エッチングのプロファイルは谷状となる。When the rotation speed is high V H , the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is strong as shown in FIG. In addition to the high pressure, the ascending air current FU is also strong. Therefore, the pressure difference between the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small holes 22 is small toward the outer circumference, and the chamber 8 has a small pressure difference. The flow rate of the substrate processing gas supplied from the unit area per unit area is Q 1 <Q 2 <Q 3 <Q 4 , and the distribution of the outflow rate from the small hole group 22 is small in the peripheral area and large in the central area. Becomes As a result, the etching profile becomes valley-shaped.
そして、回転速度が最適速度VM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、Q1=Q2=Q3=Q4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ッ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 rotation speed reaches the optimum speed V M , as shown in FIG. 4B, the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the group of small holes 22 and the above-mentioned total on the substrate W side. The pressure difference from the pressure becomes uniform everywhere in the radial direction, and the flow rate of the substrate processing gas supplied from the chamber 8 per unit area is Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q 4 and all small holes Outflow rate of 22 becomes equal. As a result, the surface of the substrate W can be uniformly etched over the silicon thermal oxide film, and its profile becomes flat.
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、エッチング処理
が高速化される。Moreover, the substrate processing gas flowing out from the group of small holes 22 is confined in the air curtain formed by the ascending air current FU ', and the contact amount of the substrate W with respect to the silicon thermal oxide film per unit time increases. 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 horizontal airflow F generated along with the rotation of the substrate W bounces off the inner peripheral wall surface of the substrate processing chamber 1 due to the separation of, for example, the pressure change is substantially negligible. Will be described.
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、一点
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Q1、以下内側にかけてQ2,Q3、中心部の量をQ4とする
と、Q1>Q2>Q3>Q4となり、その結果、シリコン熱酸化
膜のエッチングのプロファイルは山状となる。For example, in the case of controlling by the rotation speed, when the rotation speed is a low speed V L , the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is weak as shown in FIG. As shown by, the atmospheric pressure of the substrate processing gas is not so high even in the peripheral portion. Therefore, the pressure difference that the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the small holes 22 has with respect to the atmospheric pressure on the surface side of the substrate W is as indicated by the alternate long and two short dashes line L3. The amount of the supplied substrate processing gas per unit area is larger at the peripheral portion side, and the amount of the substrate processing gas per unit area is Q 1 , the innermost amount is Q 2 and Q 3 , and the central portion is Q 4 Then, Q 1 > Q 2 > Q 3 > Q 4 , and as a result, the etching profile of the silicon thermal oxide film has a mountain shape.
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、一点鎖線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、Q1<Q2
<Q3<Q4となり、その結果、エッチングのプロファイル
は谷状となる。Further, when the rotation speed is high V H , the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is strong as shown in FIG. Then, the atmospheric pressure of the substrate processing gas becomes high. Therefore, the pressure difference that the outflow pressure (indicated by a broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the small holes 22 has with respect to the atmospheric pressure on the front surface side of the substrate W is, as indicated by a two-dot chain line L3, The amount of the supplied substrate processing gas per unit area becomes smaller as the peripheral side becomes smaller than Q 1 <Q 2
<Q 3 <Q 4 , and as a result, the etching profile becomes valley-shaped.
そして、回転速度が最適速度VM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、一点鎖線L1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、半径方向どこでも均一であり、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、Q1=Q2=Q3=Q4と
なり、これによって、基板Wにおいてシリコン熱酸化膜
に対するエッ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 rotation speed reaches the optimum speed V M , as shown in FIG. 5B, the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface has an appropriate strength, and the chain line L1 As shown in, the pressure difference of the outflow pressure (indicated by a broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the small holes 22 with respect to the atmospheric pressure of the substrate processing gas is uniform everywhere in the radial direction. ,
As indicated by the chain double-dashed line L3, the amount of the substrate processing gas supplied to the surface of the substrate per unit area is Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q 4 , which results in silicon thermal oxidation on the substrate W. The etching process on the film can be performed uniformly over the entire surface, and the profile becomes flat.
次に、回転速度VM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, an experiment was conducted to find out how the rotation speed V M and the optimum conditions for uniformizing the gas flow rate are determined. The results are reported below.
フッ化水素酸HFと純水H2O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N2で希釈したものを供給源と
し、その供給源の温度を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(5/min,10/min,15/min,20/min)と、回
転速度(10rpm〜1,000rpm)と、シリコン熱酸化膜のエ
ッチングレート(Å/min)との関係を求めた。なお、各
温度のフッ化水素ガス、水蒸気および窒素ガスの濃度比
は、大気圧760mmHgにおいて次のようになる。A mixed vapor generated by evaporation of a mixed liquid of hydrofluoric acid HF and pure water H 2 O diluted with nitrogen gas N 2 is used as a supply source, and the temperature of the supply source is 25 ° C, 30 ° C, 40 ° C. , 50 ° C, and the supply flow rate (5 / min, 10 / min, 15 / min, 20 / min) of the mixed vapor 18 at each temperature to the chamber 8, the rotation speed (10 rpm to 1,000 rpm), and the silicon The relationship with the etching rate (Å / min) of the thermal oxide film was obtained. The concentration ratio of hydrogen fluoride gas, water vapor and nitrogen gas at each temperature is as follows at an atmospheric pressure of 760 mmHg.
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
エハを用いた。 As the sample substrate W, a 6-inch P-type (100) silicon wafer having a silicon thermal oxide film with a thickness of about 10,000 Å was used.
各温度でのエッ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段目はエッチング
レート、2段目はレンジ(エッチング深さの最大値−最
小値;単位Å)、3段目は標準偏差σ(最大値−最小
値)、4段目が面内均一性(Uniformity;%;直径方向
において等間隔27点の位置における平均値)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 step is the etching rate, the second step is the range (maximum etching depth-minimum value; unit Å), the third step is the standard deviation σ (maximum value-minimum value), the fourth step. Is the in-plane uniformity (%; average value at 27 equidistant positions in the diameter direction), and the in-plane uniformity is the most important index. The in-plane uniformity is defined as (maximum value-minimum value) / 2 x absolute value of average value.
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5/m
inの場合には、100rpmで、10/minの場合には200〜300
rpmで、15/minの場合には250〜350rpmで、20/minの
場合には300〜400rpmでそれぞれ極小となる。 As is clear from Tables 2 to 5, it is understood that the in-plane uniformity becomes minimum at a certain rotation speed for each supply flow rate to the chamber 8. That is, supply flow rate 5 / m
100 rpm for in, 200-300 for 10 / min
When the rpm is 15 / min, the minimum is 250 to 350 rpm, and when the rpm is 20 / min, the minimum is 300 to 400 rpm.
第6図は、温度が30℃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。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。FIG. 6 shows the relationship between the rotation speed (rpm) and the in-plane uniformity (%) when the temperature is 30 ° C. When the supply flow rate is determined, the flow velocity of the vortex flow in the chamber 8 is determined, and the extent to which the outflow pressure increases toward the outer side away from the rotation center is determined. It can be seen that the uniformity becomes minimal.
次に、40℃で行ったエッ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、供給流速が5/min,10/min,15/min,20/
minのときのものである。Next, when the cross-sectional profile of the silicon thermal oxide film after the etching treatment performed at 40 ° C. was examined for each rotation speed, the results shown in FIG. 7 were obtained. This profile shows that the supply flow rate is 5 / min, 10 / min, 15 / min, 20 / min.
It is for min.
回転速度が比較的低いときには周辺部が強くエッチング
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
が強くエッ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。The peripheral portion is strongly etched when the rotation speed is relatively low, but the in-plane uniformity is best at a certain rotation speed, and the center portion is strongly etched when the rotation speed is higher. I understand. That is, in the curve of FIG. 6, the profile on the left side of the minimum value is a mountain-shaped profile, and the profile on the right side is a valley-shaped profile.
さらに、40℃,10/minの条件で1分間のエッチング処
理を行った場合の回転中心Oからの距離(mm)とエッチ
ング深さ(Å)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250rpmのとき最良のプロフ
ァイルが得られることが判る。Furthermore, the relationship between the distance from the rotation center O (mm) and the etching depth (Å) when the etching treatment was performed for 1 minute under the conditions of 40 ° C and 10 / min, and the results are shown in Fig. 8. Indicated. In this case, it can be seen that the best profile is obtained when the rotation speed is 250 rpm.
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H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 order to obtain in-plane uniformity by changing the temperature at the same flow rate in FIG. 9,
The rotation speed increases with temperature. This is the first
As shown in the table, it is considered that this is due to the change in H concentration with 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
膜に対するエッ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 for the silicon thermal oxide film depends only on the supply flow rate of the mixed vapor 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
板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。The relationship between the direction of the vortex flow of the mixed vapor in the chamber 8 and the rotation direction of the substrate W can be the same in the same direction or 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
基板処理用ガスに使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 of these profiles has a sufficiently good profile as compared with the conventional examples shown in FIG. 11 and FIG. That is, the proper setting of the rotation speed is necessary to maximize the in-plane uniformity, but in the sense that the in-plane uniformity is improved as compared with the conventional example, the substrate processing gas on the surface of the substrate W is While the atmospheric pressure of the substrate processing gas in the peripheral portion of the substrate W increases due to the centrifugal force used, the outflow pressure is adjusted so that the outflow pressure distribution of the substrate processing gas supplied from the small holes 22 is balanced. That is, it is only necessary to make the distribution of P.sub.2 higher toward the periphery of the rotating substrate W.
第2実施例 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。Second Embodiment FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the second embodiment, in which a mixed vapor inlet 41 is provided in the center of the chamber 8 and the lower surface of the chamber 8 and the perforated plate 23. A baffle plate 42 is provided in the formed 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ほど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 to the outer peripheral side by the baffle plate 42, and a part of the mixed steam is vented.
Because the flow resistance of the porous plate 23 flowing through the perforated plate 23 toward the position toward the center of the perforated plate 23 is stronger, the small holes 22 on the side farther from the center of rotation of the substrate W can flow the mixed vapor with a larger outflow pressure. It has become.
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H2Oとの混合蒸気の他に、塩酸HClと水H2Oとの混
合蒸気、フッ化水素ガスHFと水H2OとエタノールC2H5OH
との混合蒸気、HF+HNO3+H2O、HCl+HNO3+H2O、NH4OH
+H2O等の混合蒸気であってもよい。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。As the mixed vapor in the above-mentioned embodiment, hydrogen fluoride gas is used.
In addition to mixed vapor of HF and water H 2 O, mixed vapor of hydrochloric acid HCl and water H 2 O, hydrogen fluoride gas HF, water H 2 O and ethanol C 2 H 5 OH
Mixed vapor with, HF + HNO 3 + H 2 O, HCl + HNO 3 + H 2 O, NH 4 OH
A mixed vapor such as + H 2 O may be used. The substrate processing gas may be a gas other than mixed vapor, such as ozone gas. The type of gas is not limited.
なお、上記実施例においては、基板に対するエッチング
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-mentioned embodiment, the etching for the substrate is mainly described, but the present invention can be applied to the surface cleaning of the substrate and the film forming process for 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、基板表面の全面に対向するように配置し、
整流板に分散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、整流板に分散形成した
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。<Effect of the Invention> According to the substrate rotary surface treatment apparatus of the present invention, the rectifying plate is arranged near the substrate so as to face the entire surface of the substrate,
Since the substrate surface treatment gas is supplied from the gas outlets dispersedly formed on the straightening vane, the space between the substrate and the straightening vane is filled with the substrate surface treating gas, and moreover, from the gas outlets dispersedly formed on the straightening vane. Since the outflow pressure of the substrate surface treatment gas is increased toward the outer side away from the center of rotation of the substrate, that is, near the periphery of the substrate, the substrate surface treatment of the substrate surface that rotates as the substrate rotates is performed. This balances the fact that the gas receives centrifugal force and the atmospheric pressure of the substrate surface treatment gas increases as it moves away from the center of rotation, and the supply amount of the substrate surface treatment gas per unit area to the substrate surface is It becomes uniform, and uniform processing can be performed even in the direction far from the rotation center 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達成される基板の周方
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, despite the rotation of the substrate, the supply amount of the substrate surface processing gas per unit area to the substrate surface becomes uniform, and the uniformity of the processing in the circumferential direction of the substrate achieved by the rotation is improved. The surface treatment can be performed uniformly on the substrate surface by the synergistic effect of improving the treatment uniformity in the direction approaching the rotation center.
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ッ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10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 1……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 an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a sectional view of a substrate rotary surface processing apparatus of the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of a half section of a chamber. Fig. 3 is a bottom view of the chamber with the perforated plate removed, with a part of the chamber broken away;
FIG. 4 is an operation explanatory view showing the relationship between the rotational speed and the outflow flow rate when it is affected by the rebound from the inner peripheral surface wall surface of the substrate processing chamber, and FIG. 5 is from the inner peripheral surface wall surface of the substrate processing chamber. Of operation showing the relationship between the rotational speed and the outflow rate when not affected by the bounce of the water, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotational speed and the in-plane uniformity, and FIG. 7 is each rotational speed. FIG. 8 is a graph showing a cross-sectional profile of the silicon thermal oxide film in FIG. 8, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the distance from the rotation center and the etching depth, and FIG. FIG. 10 is a sectional view of the essential parts 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 1 ... Substrate processing chamber 2 ... Mechanical chuck 22 ... Small hole as gas outlet 23 ... Perforated plate as current plate
Claims (1)
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表面の全面に対向するように
整流板を配置するとともに、その整流板に多数のガス流
出口を分散形成し、 前記ガス流出口からの基板処理用ガスの流出圧を、前記
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. A substrate rotating type surface processing apparatus for supplying a substrate processing gas to a substrate surface while rotating the substrate, wherein a rectifying plate is arranged so as to face the entire surface of the substrate near the rotating substrate. A plurality of gas outlets are dispersedly formed on the straightening plate, and the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlets is set to be higher as the distance from the rotation center of the substrate increases. Substrate rotation type surface treatment equipment.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11392389 | 1989-05-06 | ||
| JP1-113923 | 1989-05-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380537A JPH0380537A (en) | 1991-04-05 |
| JPH0744168B2 true JPH0744168B2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=14624577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2111524A Expired - Fee Related JPH0744168B2 (en) | 1989-05-06 | 1990-04-25 | Substrate rotation type surface treatment equipment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744168B2 (en) |
| KR (1) | KR930010055B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2583152B2 (en) * | 1990-11-06 | 1997-02-19 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Substrate rotating surface treatment method |
| EP0854210B1 (en) * | 1996-12-19 | 2002-03-27 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Vapor deposition apparatus for forming thin film |
| US6415804B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-07-09 | Lam Research Corporation | Bowl for processing semiconductor wafers |
| CN112655074B (en) * | 2018-09-10 | 2024-07-12 | 东京毅力科创株式会社 | Coating film forming method and coating film forming device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194334A (en) * | 1984-03-16 | 1985-10-02 | Hitachi Ltd | Apparatus for monitoring exciting fluorescence |
| JPS60194334U (en) * | 1984-06-04 | 1985-12-24 | 株式会社東芝 | Semiconductor wafer cleaning equipment |
| JPS6358932A (en) * | 1986-08-29 | 1988-03-14 | Tokyo Electron Ltd | Ashing apparatus |
| JP2555034B2 (en) * | 1986-09-17 | 1996-11-20 | 株式会社日立製作所 | Processing equipment |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP2111524A patent/JPH0744168B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-04 KR KR1019900006347A patent/KR930010055B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR900019158A (en) | 1990-12-24 |
| JPH0380537A (en) | 1991-04-05 |
| KR930010055B1 (en) | 1993-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2583152B2 (en) | Substrate rotating surface treatment method | |
| KR102917243B1 (en) | Etching apparatus and etching method | |
| JP5951444B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| EP1213746B1 (en) | Single wafer type substrate cleaning method and apparatus | |
| JP7064905B2 (en) | Board processing method and board processing equipment | |
| TWI578427B (en) | Substrate processing device | |
| TWI508211B (en) | Substrate processing device | |
| KR101010312B1 (en) | Method of regulating pressure of single wafer processing apparatus and substrate processing apparatus | |
| JP7170578B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| TWI631640B (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
| KR101035983B1 (en) | Single type substrate treating apparatus and method of exhausting in the apparatus | |
| KR102182116B1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| KR102652667B1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| CN104716022A (en) | Substrate treatment method and substrate treatment apparatus | |
| JP2011216608A (en) | Substrate treatment apparatus | |
| CN107799389B (en) | Substrate processing method | |
| TWI668762B (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
| JP5752760B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
| TW201703882A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| JPH0744168B2 (en) | Substrate rotation type surface treatment equipment | |
| JP2020088178A (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| JP2015173285A (en) | Substrate processing equipment | |
| KR102470463B1 (en) | Apparatus for Treating Substrate and the Method thereof | |
| KR101023067B1 (en) | Method of regulating pressure of single wafer processing apparatus and substrate processing apparatus | |
| JP2003257925A (en) | Spin processing apparatus and spin processing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090515 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |