JPH04171931A - 基板回転式表面処理方法 - Google Patents
基板回転式表面処理方法Info
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- JPH04171931A JPH04171931A JP2301872A JP30187290A JPH04171931A JP H04171931 A JPH04171931 A JP H04171931A JP 2301872 A JP2301872 A JP 2301872A JP 30187290 A JP30187290 A JP 30187290A JP H04171931 A JPH04171931 A JP H04171931A
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Classifications
-
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/002—Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated
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- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、半導体ウェハ等の各種基板を水平面内で回
転させながら、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を基板表面へ供給し、基板表面に対
してエツチング、洗浄、成膜などの各種表面処理を施す
基板回転式表面処理方法に関し、特に、半導体デバイス
の製造工程における基板表面処理の均一性を向上させる
ための技術に係るものである。
転させながら、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を基板表面へ供給し、基板表面に対
してエツチング、洗浄、成膜などの各種表面処理を施す
基板回転式表面処理方法に関し、特に、半導体デバイス
の製造工程における基板表面処理の均一性を向上させる
ための技術に係るものである。
［従来の技術］
半導体ウェハ等の基板を水平面内で回転させながら、基
板表面の全体にわたってエツチング、洗浄、成膜等の各
種表面処理用のガスを供給することにより、基板に対し
表面処理を施す場合において、基板の被処理表面の全域
に対して均一な処理を行なうための方法として、従来、
例えば特開昭６２−１６５９２５号公報に開示されてい
るような種々の形状の開口を有する拡散板が用いられて
いた。すなわち、同号公報に開示されているような拡散
板を被処理基板に対向し所定間隔をあけて配置し、その
拡散板に形成された種々の形状の開口を通し表面処理用
ガスを流出させて、基板表面に向かって表面処理用ガス
を均一に供給するようにしていた。また、拡散板を設け
るとともに、表面処理用ガスの噴射部を回転させるよう
にしたり、基板載置台を回転駆動させて基板を回転させ
るようにしたりして、試行錯誤的に均一処理を行なえる
最適条件を決定して表面処理を行なっていた。
板表面の全体にわたってエツチング、洗浄、成膜等の各
種表面処理用のガスを供給することにより、基板に対し
表面処理を施す場合において、基板の被処理表面の全域
に対して均一な処理を行なうための方法として、従来、
例えば特開昭６２−１６５９２５号公報に開示されてい
るような種々の形状の開口を有する拡散板が用いられて
いた。すなわち、同号公報に開示されているような拡散
板を被処理基板に対向し所定間隔をあけて配置し、その
拡散板に形成された種々の形状の開口を通し表面処理用
ガスを流出させて、基板表面に向かって表面処理用ガス
を均一に供給するようにしていた。また、拡散板を設け
るとともに、表面処理用ガスの噴射部を回転させるよう
にしたり、基板載置台を回転駆動させて基板を回転させ
るようにしたりして、試行錯誤的に均一処理を行なえる
最適条件を決定して表面処理を行なっていた。
［発明が解決しようとする課題］
特開昭６２−１６５９２５号公報に開示されているよう
に、被処理基板に対向して拡散板を配置するようにし、
その拡散板に形成する開口形状を種々工夫したり、表面
処理用ガスの噴射部や基板を回転させたりして、基板の
表面処理の均一性を高めるための努力が従来からなされ
てきた。しかしながら、従来の方法では、表面処理用ガ
スの供給流量や表面処理室からの排気量などにより、表
面処理が均一に行なわれる条件が変化し、基板表面の全
域にわたって表面処理を均一に行なえるようにするため
の条件設定が非常に難しく、その条件の数値化が困難で
あった・ この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あり、基板を回転させながらその表面に表面処理用ガス
を供給して基板に対し表面処理を行なう場合において、
基板の被処理表面の全域にわたって均一な表面処理を行
なえるための条件を常に簡単に設定することができ、そ
の最適条件で基板の表面処理を行なうことにより、基板
の被処理表面全域にわたる処理の均一性を再現性良く太
いに高めることができる基板回転式表面処理方法を提供
することを技術的課題とする。
に、被処理基板に対向して拡散板を配置するようにし、
その拡散板に形成する開口形状を種々工夫したり、表面
処理用ガスの噴射部や基板を回転させたりして、基板の
表面処理の均一性を高めるための努力が従来からなされ
てきた。しかしながら、従来の方法では、表面処理用ガ
スの供給流量や表面処理室からの排気量などにより、表
面処理が均一に行なわれる条件が変化し、基板表面の全
域にわたって表面処理を均一に行なえるようにするため
の条件設定が非常に難しく、その条件の数値化が困難で
あった・ この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あり、基板を回転させながらその表面に表面処理用ガス
を供給して基板に対し表面処理を行なう場合において、
基板の被処理表面の全域にわたって均一な表面処理を行
なえるための条件を常に簡単に設定することができ、そ
の最適条件で基板の表面処理を行なうことにより、基板
の被処理表面全域にわたる処理の均一性を再現性良く太
いに高めることができる基板回転式表面処理方法を提供
することを技術的課題とする。
［課題を解決するための手段］
この発明では、被処理基板を水平面内において鉛直軸線
回りに回転させるときの回転数を変化させてみた場合、
回転数が小さいときは基板の周辺部における表面処理速
度が中央部における表面処理速度より大きいが、基板の
回転数が大きくなると遠心力の作用により基板の回転中
心から周辺部へ向かうほど気体圧力が高くなるため、基
板表面に向かってその全面にわたり供給される表面処理
用気体が基板周辺部では供給され難くなることにより、
基板の中央部における表面処理速度が周辺部における表
面処理速度より大きくなることに着目し、被処理基板の
中央部における表面処理速度と周辺部における表面処理
速度との大小関係が逆転するときの回転数を見い出し、
その回転数で基板の表面処理を行なうようにすることを
構成の要旨とする。
回りに回転させるときの回転数を変化させてみた場合、
回転数が小さいときは基板の周辺部における表面処理速
度が中央部における表面処理速度より大きいが、基板の
回転数が大きくなると遠心力の作用により基板の回転中
心から周辺部へ向かうほど気体圧力が高くなるため、基
板表面に向かってその全面にわたり供給される表面処理
用気体が基板周辺部では供給され難くなることにより、
基板の中央部における表面処理速度が周辺部における表
面処理速度より大きくなることに着目し、被処理基板の
中央部における表面処理速度と周辺部における表面処理
速度との大小関係が逆転するときの回転数を見い出し、
その回転数で基板の表面処理を行なうようにすることを
構成の要旨とする。
被処理基板の表面処理を行なう上記回転数は、表面処理
用気体の流量、圧力及び温度を一定にした条件下におい
て被処理基板の回転数と被処理基板の複数の測定点にお
ける平均の表面処理速度との関係を求める第１の段階と
、第１の段階で求められた前記関係から被処理基板の回
転数に対する表面処理速度の変曲点を求める第２の段階
とを経てそれを見い出すようにし、その第２の段階で求
められた前記変曲点における回転数で被処理基板の表面
処理を行なうようにすればよい。
用気体の流量、圧力及び温度を一定にした条件下におい
て被処理基板の回転数と被処理基板の複数の測定点にお
ける平均の表面処理速度との関係を求める第１の段階と
、第１の段階で求められた前記関係から被処理基板の回
転数に対する表面処理速度の変曲点を求める第２の段階
とを経てそれを見い出すようにし、その第２の段階で求
められた前記変曲点における回転数で被処理基板の表面
処理を行なうようにすればよい。
また、上記した第１の段階で求められる被処理基板の回
転数と表面処理速度との関係を２二 ｆ（ｘ）＝Ａ（ｘ−Ｂ） ＋Ｃ （但し、 Ｘ：被処理基板の回転数 ｆ （ｘ） ：表面処理速度 Ａ、、Ｂ、Ｃ，ｍは表面処理用気体の流量、圧力、及び
／スは温度によって決まる定数。）の関係式で表わし、
第２の段階において前記Ｘの関数ｆ（ｘ）の第２階微分
係数ｆ’（ｘ）＝Ｏのときのｘ、＝Ｂの値を求め、その
回転数ｘ、＝Ｂで被処理基板の表面処理を行なうように
すればよい。
転数と表面処理速度との関係を２二 ｆ（ｘ）＝Ａ（ｘ−Ｂ） ＋Ｃ （但し、 Ｘ：被処理基板の回転数 ｆ （ｘ） ：表面処理速度 Ａ、、Ｂ、Ｃ，ｍは表面処理用気体の流量、圧力、及び
／スは温度によって決まる定数。）の関係式で表わし、
第２の段階において前記Ｘの関数ｆ（ｘ）の第２階微分
係数ｆ’（ｘ）＝Ｏのときのｘ、＝Ｂの値を求め、その
回転数ｘ、＝Ｂで被処理基板の表面処理を行なうように
すればよい。
［作 用］
上記のように構成されたこの発明の表面処理方法では、
被処理基板の中央部における表面処理速度と周辺部にお
ける表面処理速度との大小関係が逆転するときの回転数
で被処理基板の表面処理を行なうようにしており、その
ときの回転数では、被処理基板の中央部と周辺部との間
の表面処理速度の差が無くなり、被処理基板の被処理面
全域にわたって均一な表面処理を行なうことができる。
被処理基板の中央部における表面処理速度と周辺部にお
ける表面処理速度との大小関係が逆転するときの回転数
で被処理基板の表面処理を行なうようにしており、その
ときの回転数では、被処理基板の中央部と周辺部との間
の表面処理速度の差が無くなり、被処理基板の被処理面
全域にわたって均一な表面処理を行なうことができる。
そして、被処理基板の中央部と周辺部とにおける各表面
処理速度の大小関係が逆転するときの基板の回転数を見
い出すことにより、被処理基板表面の全域にわたって均
一な表面処理を行なうための条件を基板の回転数に基づ
いて常に簡単に設定することができる。
処理速度の大小関係が逆転するときの基板の回転数を見
い出すことにより、被処理基板表面の全域にわたって均
一な表面処理を行なうための条件を基板の回転数に基づ
いて常に簡単に設定することができる。
［実施例コ
以下、この発明の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
第１図は、この発明に係る表面処理方法を実施するため
に使用される基板回転式表面処理装置の構成の１例を示
す縦断面図である。まず、この表面処理装置の説明をす
る。この装置には、有底筒状の基板処理室１０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１２が設けられている。このメカニカルチャック１２
の回転軸］４は、基板処理室１０の底板に、シール機能
を有する軸受１６を介して鉛直姿勢に支持されており、
その回転軸１４の下端部がモータ１８に連接されていて
、メカニカルチャック１２に保持された基板Ｗを水平面
内において鉛直軸線回りに回転させることができるよう
に構成されている。
に使用される基板回転式表面処理装置の構成の１例を示
す縦断面図である。まず、この表面処理装置の説明をす
る。この装置には、有底筒状の基板処理室１０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１２が設けられている。このメカニカルチャック１２
の回転軸］４は、基板処理室１０の底板に、シール機能
を有する軸受１６を介して鉛直姿勢に支持されており、
その回転軸１４の下端部がモータ１８に連接されていて
、メカニカルチャック１２に保持された基板Ｗを水平面
内において鉛直軸線回りに回転させることができるよう
に構成されている。
また、基板処理室１０の上端開口を覆うように、テーパ
ー状をなす周壁部２２と、この周壁部２２の上部に水密
に一体化された天板２４と、周壁部２２の下部に水密に
一体化されたチャンバー２６とから構成されたカップ状
の蓋体２０が配設されている。こめ蓋体２０の内部は恒
温湯槽２８となっており、この恒温湯槽２８に所定温度
の温水を常時滞留させておくための温水供給チューブ３
０及び温水排出チューブ３２が周壁部２２に取り付けら
れている。
ー状をなす周壁部２２と、この周壁部２２の上部に水密
に一体化された天板２４と、周壁部２２の下部に水密に
一体化されたチャンバー２６とから構成されたカップ状
の蓋体２０が配設されている。こめ蓋体２０の内部は恒
温湯槽２８となっており、この恒温湯槽２８に所定温度
の温水を常時滞留させておくための温水供給チューブ３
０及び温水排出チューブ３２が周壁部２２に取り付けら
れている。
恒温湯槽２８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ＨＦガスと純水Ｈ１０との混合蒸気
（基板表面処理用ガス）を供給するための混合蒸気供給
チューブ３４、キャリアガスとしての窒素Ｎ、ガスを供
給するためのキャリアガス供給チューブ３６、Ｎ、ガス
の流動に伴って生じる負圧で混合蒸気を吸引し、混合蒸
気をＮ、ガスで希釈するためのアスピレータ３８、及び
このアスピレータ３８において希釈された基板表面処理
用ガスをチャンバー２６内へ供給するための処理ガス供
給チューブ４０が設けられている。混合蒸気供給チュー
ブ３４及びキャリアガス供給チューブ３６は、それぞれ
、周壁部２２を貫通して配設され、図示しない混合蒸気
供給源及び窒素ガス供給源に接続されている。尚、混合
蒸気供給チューブ３４．アスピレータ３８及び処理ガス
供給チューブ４０を恒温湯槽２８内に配設しているのは
、混合蒸気が液化するのを防止するためであり、混合蒸
気供給チューブ３４は、恒温湯槽２８の外部においても
、混合蒸気供給源に至るまでの間の全長にわたって温調
が行なわれる。また、混合蒸気供給チューブ３４及びキ
ャリアガス供給チューブ３６はそれぞれ、恒温湯槽２８
内部で螺旋状に曲げられたり蛇行させたりして、恒温湯
槽２８内での流路を長くすることにより熱交換のための
温水との接触面積をできるだけ大きくされ、混合蒸気及
びキャリアガスの各温度が安定化するようにされている
。
るためのフッ化水素ＨＦガスと純水Ｈ１０との混合蒸気
（基板表面処理用ガス）を供給するための混合蒸気供給
チューブ３４、キャリアガスとしての窒素Ｎ、ガスを供
給するためのキャリアガス供給チューブ３６、Ｎ、ガス
の流動に伴って生じる負圧で混合蒸気を吸引し、混合蒸
気をＮ、ガスで希釈するためのアスピレータ３８、及び
このアスピレータ３８において希釈された基板表面処理
用ガスをチャンバー２６内へ供給するための処理ガス供
給チューブ４０が設けられている。混合蒸気供給チュー
ブ３４及びキャリアガス供給チューブ３６は、それぞれ
、周壁部２２を貫通して配設され、図示しない混合蒸気
供給源及び窒素ガス供給源に接続されている。尚、混合
蒸気供給チューブ３４．アスピレータ３８及び処理ガス
供給チューブ４０を恒温湯槽２８内に配設しているのは
、混合蒸気が液化するのを防止するためであり、混合蒸
気供給チューブ３４は、恒温湯槽２８の外部においても
、混合蒸気供給源に至るまでの間の全長にわたって温調
が行なわれる。また、混合蒸気供給チューブ３４及びキ
ャリアガス供給チューブ３６はそれぞれ、恒温湯槽２８
内部で螺旋状に曲げられたり蛇行させたりして、恒温湯
槽２８内での流路を長くすることにより熱交換のための
温水との接触面積をできるだけ大きくされ、混合蒸気及
びキャリアガスの各温度が安定化するようにされている
。
チャンバー２６は、天板部４２と周壁部４４とを一体化
して形成され、天板部４２にアスピレータ３８が載置固
定されている。そして、天板部４２の周辺部には、天板
部４２から周壁部４４にかけて形成された接続口に処理
ガス供給チューブ４０のコネクタ４６が気密に螺合され
ている。また、周壁部４４には、チャンバー２６の半径
方向に対して適当な角度（例えば３０°）をなす方向に
ガス流入口４８がチャンバー２６の内部に連通ずるよう
に形成されており、このガス流入口４８はコネクタ４６
に連通している。また、周壁部４４の下面側に形成され
た段部に多孔板５０が固着されており、この多孔板５０
によってチャンバー２６の底面が形成されている６そし
て多孔板５０には、直径が１〜２Ｍ程度の多数の小孔５
２が小ピツチで基盤目状に形成されている。
して形成され、天板部４２にアスピレータ３８が載置固
定されている。そして、天板部４２の周辺部には、天板
部４２から周壁部４４にかけて形成された接続口に処理
ガス供給チューブ４０のコネクタ４６が気密に螺合され
ている。また、周壁部４４には、チャンバー２６の半径
方向に対して適当な角度（例えば３０°）をなす方向に
ガス流入口４８がチャンバー２６の内部に連通ずるよう
に形成されており、このガス流入口４８はコネクタ４６
に連通している。また、周壁部４４の下面側に形成され
た段部に多孔板５０が固着されており、この多孔板５０
によってチャンバー２６の底面が形成されている６そし
て多孔板５０には、直径が１〜２Ｍ程度の多数の小孔５
２が小ピツチで基盤目状に形成されている。
また、チャンバー２６には、コネクタ４６とそれぞれ９
０°離れた角度位置（尚、図においては、９０’隔たっ
ているガス流入口４８と支持板５４とを便宜上、同一面
内で図示している。）に一対の支持板５４が取り付けら
れている。蓋体２０におけるテーパー状の周壁部２２は
、チャンバー２６の周壁部４４の外周面に水密に接合さ
れ、支持板５４が周壁部２２を水密に貫通し外側に突出
している。
０°離れた角度位置（尚、図においては、９０’隔たっ
ているガス流入口４８と支持板５４とを便宜上、同一面
内で図示している。）に一対の支持板５４が取り付けら
れている。蓋体２０におけるテーパー状の周壁部２２は
、チャンバー２６の周壁部４４の外周面に水密に接合さ
れ、支持板５４が周壁部２２を水密に貫通し外側に突出
している。
上記したように、この装置では、チャンバー２６に対す
るガス流入口４８を半径方向に対して傾斜した状態に形
成しているため、チャンバー２６内では基板表面処理用
ガスは渦を巻くようにして回転し、チャンバー２６内の
中央よりも周壁部４４側はど、基板表面処理用ガスの気
圧が高くなるようになっている。
るガス流入口４８を半径方向に対して傾斜した状態に形
成しているため、チャンバー２６内では基板表面処理用
ガスは渦を巻くようにして回転し、チャンバー２６内の
中央よりも周壁部４４側はど、基板表面処理用ガスの気
圧が高くなるようになっている。
カップ状の蓋体２０は、上下動自在に構成されており、
下降動作によって下端面が基板処理室１０の上縁のバッ
キング５６に当接し、基板処理室ｌＯ内を気密化する。
下降動作によって下端面が基板処理室１０の上縁のバッ
キング５６に当接し、基板処理室ｌＯ内を気密化する。
蓋体２０を上下動させる機構として、上記一対の支持板
５４に昇降用エアシリンダ５８のピストンロッドが連接
されている。
５４に昇降用エアシリンダ５８のピストンロッドが連接
されている。
以上説明した基板処理室１０、蓋体２０等からなる主処
理部６０は、ハウジング６２によって覆われ、二重室構
造となっている。そして、メカニカルチャック１２の高
さ位置に対応する位置において、ハウジング６２に基板
搬入口６４ａと基板搬出口６４ｂとが形成されており、
上下方向へのスライドによって搬入口６４ａ、搬出口６
４ｂをそれぞれ開閉するラック付きのシャッタ６６ａ、
６６ｂ、各シャッタ６６ａ、６６ｂのラックに噛合する
ビニオンギア６８ａ、６８ｂ、並びに各ビニオンギア６
８ａ。
理部６０は、ハウジング６２によって覆われ、二重室構
造となっている。そして、メカニカルチャック１２の高
さ位置に対応する位置において、ハウジング６２に基板
搬入口６４ａと基板搬出口６４ｂとが形成されており、
上下方向へのスライドによって搬入口６４ａ、搬出口６
４ｂをそれぞれ開閉するラック付きのシャッタ６６ａ、
６６ｂ、各シャッタ６６ａ、６６ｂのラックに噛合する
ビニオンギア６８ａ、６８ｂ、並びに各ビニオンギア６
８ａ。
６８ｂを駆動するモータ（図示せず）が設けられている
。
。
ハウジング６２の外側には、基板Ｗを吸着保持した状態
で搬入口６４ａを通して基板Ｗをハウジング６２内へ搬
入するとともに、蓋体２０が上昇して基板処理室】Ｏ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１２に移載する屈伸アーム式の基板搬入機構７０ａと
、搬出口６４ｂを通してハウジング６２かも外部へ基板
Ｗを搬出する同様な構造の基板搬出機構７０ｂとが設け
られている。
で搬入口６４ａを通して基板Ｗをハウジング６２内へ搬
入するとともに、蓋体２０が上昇して基板処理室】Ｏ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１２に移載する屈伸アーム式の基板搬入機構７０ａと
、搬出口６４ｂを通してハウジング６２かも外部へ基板
Ｗを搬出する同様な構造の基板搬出機構７０ｂとが設け
られている。
図中の７２は基板処理室１０の排気チューブ、７４はハ
ウジング６２の排気チューブである。
ウジング６２の排気チューブである。
次に、上記のように構成された基板回転式表面処理装置
の動作について説明する。
の動作について説明する。
温水供給チューブ３０から所定温度の温水を供給し、熱
交換後の温水を温水排出チューブ３２から排出すること
により、恒温湯槽２８内の温度を一定に維持しておく。
交換後の温水を温水排出チューブ３２から排出すること
により、恒温湯槽２８内の温度を一定に維持しておく。
ビニオンギア６８ａを駆動してシャッタ６６ａを下降さ
せ、基板搬入口６４ａを開く。他方の基板搬出口６４ｂ
はシャッタ６６ｂにより閉塞したままにしておく。次に
、昇降用エアシリンダ５８を伸長させて蓋体２０を上昇
させ、蓋体２０とメカニカルチャック１２との間に基板
搬入機構７０ａが進入し得る空間を確保する。そして、
基板搬入機構７０ａに基板Ｗを載置して真空吸引で基板
Ｗを保持させてから、基板搬入機構７０ａを伸長駆動す
ることにより、基板Ｗを搬入口６４ａからハウジング６
２内へ搬入し、メカニカルチャック１２に移載した後、
基板搬入機構７０ａを屈折動作させて搬入口６４ａから
退避させ、シャッタ６６ａを上昇させて搬入口６４ａを
閉塞する。
せ、基板搬入口６４ａを開く。他方の基板搬出口６４ｂ
はシャッタ６６ｂにより閉塞したままにしておく。次に
、昇降用エアシリンダ５８を伸長させて蓋体２０を上昇
させ、蓋体２０とメカニカルチャック１２との間に基板
搬入機構７０ａが進入し得る空間を確保する。そして、
基板搬入機構７０ａに基板Ｗを載置して真空吸引で基板
Ｗを保持させてから、基板搬入機構７０ａを伸長駆動す
ることにより、基板Ｗを搬入口６４ａからハウジング６
２内へ搬入し、メカニカルチャック１２に移載した後、
基板搬入機構７０ａを屈折動作させて搬入口６４ａから
退避させ、シャッタ６６ａを上昇させて搬入口６４ａを
閉塞する。
続いて、昇降用エアシリンダ５８を収縮させて蓋体２０
を下降させ、基板処理室１０のバッキング５６に蓋体２
０の下端面を圧接させて基板処理室１０内を密閉する。
を下降させ、基板処理室１０のバッキング５６に蓋体２
０の下端面を圧接させて基板処理室１０内を密閉する。
次いで、モータ１８を駆動させることにより、メカニカ
ルチャック１２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３６を介してアスピレータ３
８にＮ、ガスを送入することにより、アスピレータ３８
内に負圧を発生させて、混合蒸気供給チューブ３４を通
してフッ化水素ＨＦガスと純水Ｈ，Ｏとの混合蒸気をア
スピレータ３８に吸引し、Ｎ、ガスと混合して希釈する
。その希釈された基板表面処理用ガスを、処理ガス供給
チューブ４０を通してガス流入口４８からチャンバー２
６内へ供給する。このとき、基板表面処理用ガスは、チ
ャンバー２６内において渦流となり、基板Ｗの回転中心
から離れる周辺部はど基板表面処理用ガスの流出圧が高
くなる。この状態において、基板表面処理用ガスにより
基板Ｗの表面をエツチングする。
ルチャック１２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３６を介してアスピレータ３
８にＮ、ガスを送入することにより、アスピレータ３８
内に負圧を発生させて、混合蒸気供給チューブ３４を通
してフッ化水素ＨＦガスと純水Ｈ，Ｏとの混合蒸気をア
スピレータ３８に吸引し、Ｎ、ガスと混合して希釈する
。その希釈された基板表面処理用ガスを、処理ガス供給
チューブ４０を通してガス流入口４８からチャンバー２
６内へ供給する。このとき、基板表面処理用ガスは、チ
ャンバー２６内において渦流となり、基板Ｗの回転中心
から離れる周辺部はど基板表面処理用ガスの流出圧が高
くなる。この状態において、基板表面処理用ガスにより
基板Ｗの表面をエツチングする。
所要のエツチングが終了すると、Ｎ、ガス及び混合蒸気
の供給を停止するとともに、モータ１８を停止させ、昇
降用エアシリンダ５８を伸長させて蓋体２０を上昇させ
、基板処理室ＩＯを開放する。次いで、ビニオンギア６
８ｂを駆動させてシャッタ６６ｂを開き、基板搬出機構
７０ｂ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６４ｂを通して基板Ｗを外部へ搬出する。そ
して、シャッタ６６ｂを上昇させて搬出口６４ｂを閉塞
する。
の供給を停止するとともに、モータ１８を停止させ、昇
降用エアシリンダ５８を伸長させて蓋体２０を上昇させ
、基板処理室ＩＯを開放する。次いで、ビニオンギア６
８ｂを駆動させてシャッタ６６ｂを開き、基板搬出機構
７０ｂ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６４ｂを通して基板Ｗを外部へ搬出する。そ
して、シャッタ６６ｂを上昇させて搬出口６４ｂを閉塞
する。
以上説明した構成の基板回転式表面処理装置を使用し、
基板Ｗの回転数を種々に違えて基板表面をエツチングし
た実験結果を第２図に示す。
基板Ｗの回転数を種々に違えて基板表面をエツチングし
た実験結果を第２図に示す。
実験では、試料基板として約１０，０００人の厚みのシ
リコン熱酸化膜が形成された直径が６インチのＰ型（１
００）シリコンウェハを使用し、フッ化水素酸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Ｎ、ガスで希釈したものを表面処理用ガスの供給源
とし、その供給源の温度を４０℃とするとともに、その
温度でのチャンバー２６への混合蒸気の供給流量を１０
Ｑ ／ ｍ ｉ ｎとし、さらに基板処理室ＩＯ内の
圧力を一定にし、この条件の下で基板Ｗの回転数を１Ｏ
ｒｐｍ、１１００ｒｐ、２５Ｏｒｐｍ、３００ｒｐｍ、
５００ｒｐｍと変えて、１分間のエツチング処理を行な
い、基板Ｗの回転中心からの距離（ｍｍ）とその位置で
のエツチング深さ（人）との関係を調べた。
リコン熱酸化膜が形成された直径が６インチのＰ型（１
００）シリコンウェハを使用し、フッ化水素酸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Ｎ、ガスで希釈したものを表面処理用ガスの供給源
とし、その供給源の温度を４０℃とするとともに、その
温度でのチャンバー２６への混合蒸気の供給流量を１０
Ｑ ／ ｍ ｉ ｎとし、さらに基板処理室ＩＯ内の
圧力を一定にし、この条件の下で基板Ｗの回転数を１Ｏ
ｒｐｍ、１１００ｒｐ、２５Ｏｒｐｍ、３００ｒｐｍ、
５００ｒｐｍと変えて、１分間のエツチング処理を行な
い、基板Ｗの回転中心からの距離（ｍｍ）とその位置で
のエツチング深さ（人）との関係を調べた。
実験の結果を示す第２図から明らかな通り、基板Ｗの回
転数が小さいときには、基板Ｗの中央部より周辺部の方
が強くエツチングされるのに対し、基板Ｗの回転数が大
きくなると、逆に、基板Ｗの中央部の方が周辺部より強
くエツチングされる。そして、エツチング程度が基板Ｗ
の中央部と周辺部とで逆転するときの回転数、この実験
の条件下では２５０ｒｐｍの回転数において基板Ｗの全
面にわたってエツチング深さがほぼ均一になる。
転数が小さいときには、基板Ｗの中央部より周辺部の方
が強くエツチングされるのに対し、基板Ｗの回転数が大
きくなると、逆に、基板Ｗの中央部の方が周辺部より強
くエツチングされる。そして、エツチング程度が基板Ｗ
の中央部と周辺部とで逆転するときの回転数、この実験
の条件下では２５０ｒｐｍの回転数において基板Ｗの全
面にわたってエツチング深さがほぼ均一になる。
以上の結果より、基板Ｗの中央部にかけるエツチング速
度と周辺部におけるエツチング速度との大小関係が逆転
するときの回転数、上記実験条件の下では２５Ｏｒｐｍ
の回転数で基板Ｗを回転させながらエツチング処理を行
なうようにすれば、エツチング処理の面内均一性が最良
になることが分かる。この発明の表面処理方法は、各種
条件の下での当該回転数を実験により見い出して、以後
、同一条件の下では、その見い出した回転数で基板Ｗの
表面処理を行なおうとするものである。
度と周辺部におけるエツチング速度との大小関係が逆転
するときの回転数、上記実験条件の下では２５Ｏｒｐｍ
の回転数で基板Ｗを回転させながらエツチング処理を行
なうようにすれば、エツチング処理の面内均一性が最良
になることが分かる。この発明の表面処理方法は、各種
条件の下での当該回転数を実験により見い出して、以後
、同一条件の下では、その見い出した回転数で基板Ｗの
表面処理を行なおうとするものである。
第３図は、この発明の方法を実施する基板回転式表面処
理装置の別の構成例を示す模式図であり、この装置を使
用してエツチング処理の面内均一性が最良になる基板回
転数を見い出す方法について以下に説明する。
理装置の別の構成例を示す模式図であり、この装置を使
用してエツチング処理の面内均一性が最良になる基板回
転数を見い出す方法について以下に説明する。
まず、第３図に示した表面処理装置の構成について簡犀
に説明する。この装置は、外側ハウジング７６内にフッ
化樹脂製の蒸気発生器（内室）７８を内設した二重構造
を有している。蒸気発生器７８内には、フッ酸タンク８
０が配設されており、フッ酸タンク８０内には、フッ酸
供給源から適宜供給される共沸組成のフッ酸８２が貯留
されている。また、フッ酸タンク８０の内部空間にはキ
ャリアガスとしてのＮ、ガスの供給路８４が連通してお
り、フッ酸タンク８０の蒸気流出口８６には開閉バルブ
８８が設けられている。さらに、蒸気発生器７８の内部
には、希釈用Ｎ８ガスの供給路９０が連通接続されてい
る。フッ酸タンク８０の下方には、平板に多数の開孔が
形成されたフッ酸蒸気供給ノズル９２が配設されている
。このフッ酸蒸気供給ノズル９２の下方に、それと対向
して基板Ｗが配置される。基板Ｗは、ホットプレートを
備えたメカニカルチャック９４に支持固定され、モータ
９６を駆動させることによ番ツメカニカルチャック９４
と一緒に回転するようになっている。
に説明する。この装置は、外側ハウジング７６内にフッ
化樹脂製の蒸気発生器（内室）７８を内設した二重構造
を有している。蒸気発生器７８内には、フッ酸タンク８
０が配設されており、フッ酸タンク８０内には、フッ酸
供給源から適宜供給される共沸組成のフッ酸８２が貯留
されている。また、フッ酸タンク８０の内部空間にはキ
ャリアガスとしてのＮ、ガスの供給路８４が連通してお
り、フッ酸タンク８０の蒸気流出口８６には開閉バルブ
８８が設けられている。さらに、蒸気発生器７８の内部
には、希釈用Ｎ８ガスの供給路９０が連通接続されてい
る。フッ酸タンク８０の下方には、平板に多数の開孔が
形成されたフッ酸蒸気供給ノズル９２が配設されている
。このフッ酸蒸気供給ノズル９２の下方に、それと対向
して基板Ｗが配置される。基板Ｗは、ホットプレートを
備えたメカニカルチャック９４に支持固定され、モータ
９６を駆動させることによ番ツメカニカルチャック９４
と一緒に回転するようになっている。
また、外側ハウシング７６内には、蒸気発生器７８・の
下方に開閉蛇腹９８が設けられており、その開閉蛇腹９
８の外側にフッ化水素ＨＦ濃度センサ】００が付設され
ている。そして、外側ハウシング７６の内部は、排気路
１０２を通して排気されるように構成されている。
下方に開閉蛇腹９８が設けられており、その開閉蛇腹９
８の外側にフッ化水素ＨＦ濃度センサ】００が付設され
ている。そして、外側ハウシング７６の内部は、排気路
１０２を通して排気されるように構成されている。
上記構成の基板回転式表面処理放置を使用して行なった
以下に説明する一連の実験においては、試料基板Ｗとし
て直径が６インチのＰ型（１００）シリコンウェハ上に
５，０００人の厚みにシリコン熱酸化膜を形成したもの
を用い、基板表面に供給されるフッ酸蒸気の温度及びフ
ッ酸タンク８０内の蒸気供給源の温度はそれぞれ２３℃
に固定し、基板Ｗの温度もホットプレートによって２３
℃に調節した。また、排気は内室７８のみから行なうよ
うにし、マノメータで静圧を測定してモニタリングする
ことにより排気量を調節制御できるようにした。そして
、マスフローコントローラで流量制御されたキャリアＮ
５ガスをフッ酸タンク８０内へ送り込むことによりフッ
酸タンク８０の蒸気供給源からフッ酸蒸気を供給するよ
うにし、渦状気流となったフッ酸蒸気をフッ酸蒸気供給
ノズル９２から流出させ、その供給ノズル９２に対向し
て配置された回転する基板Ｗの片側全表面にフッ酸蒸気
を供給し、エツチング処理を行なうようにした。また、
反応生成物としてのフルオロケイ酸蒸気や余分なフッ酸
蒸気は排気路１０２を通して排気するようにした。
以下に説明する一連の実験においては、試料基板Ｗとし
て直径が６インチのＰ型（１００）シリコンウェハ上に
５，０００人の厚みにシリコン熱酸化膜を形成したもの
を用い、基板表面に供給されるフッ酸蒸気の温度及びフ
ッ酸タンク８０内の蒸気供給源の温度はそれぞれ２３℃
に固定し、基板Ｗの温度もホットプレートによって２３
℃に調節した。また、排気は内室７８のみから行なうよ
うにし、マノメータで静圧を測定してモニタリングする
ことにより排気量を調節制御できるようにした。そして
、マスフローコントローラで流量制御されたキャリアＮ
５ガスをフッ酸タンク８０内へ送り込むことによりフッ
酸タンク８０の蒸気供給源からフッ酸蒸気を供給するよ
うにし、渦状気流となったフッ酸蒸気をフッ酸蒸気供給
ノズル９２から流出させ、その供給ノズル９２に対向し
て配置された回転する基板Ｗの片側全表面にフッ酸蒸気
を供給し、エツチング処理を行なうようにした。また、
反応生成物としてのフルオロケイ酸蒸気や余分なフッ酸
蒸気は排気路１０２を通して排気するようにした。
まず最初に、フッ酸蒸気流量をＩＯ３ＬＭ（Ｓｔａｎｄ
ａｒｄ Ｌｉｔｅｒ／Ｍｉｎｕｔｅ ； ０℃、１気
圧の標準状態における１分間当たりの流量（Ｑ））と一
定にし、排気量と基板Ｗの回転数とを変化させて、シリ
コン熱酸化膜のエツチングを行なったときのエツチング
レート（以下、「エッチレートノという）の変化を第４
図ないし第７図に示す。第４図は、排気量が一５＋ｎｍ
Ａｑ （内室開放時） ［−２５ｍｍＡｑ （内室閉
塞時）、 ２３ｍｍＡｑ （蒸気供給時）］のときの
基板Ｗの回転数とエッチレートとの関係を示す図、第５
図は、排気量が−１０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［
４０ｍｍＡｑ（内室閉塞時） 、 −３８ｍｍＡｑ （
蒸気供給時）コのとき、第６図は、排気量が−１５ｍｍ
Ａｑ （内室開放時） ［５５ｍｍＡｑ（内室閉塞時
）、−５３ｍｍＡｑ （蒸気供給時）コのとき、第７図
は、排気量が−２０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［６
５ｍｍＡｑ（内室閉塞時） 、−６３ｍｍＡｑ （蒸気
供給時）コのときの、それぞれ基板Ｗの回転数とエッチ
レートとの関係を示す図である。これらの図において、
「ｏ」で示した点は、基板Ｗの回転中心を通る直線上に
５の間隔で２９Ｈ所選定した各測定位置におけるエッチ
レートの平均値を表わし、ｒ〜」で示した点は、基板Ｗ
の回転中心に対応する測定位置におけるエッチレートの
値を表わし、また「−」で示した点は、基板Ｗの周縁端
部の測定位置におけるエッチレートの値を表わしている
。また、縦方向の線分は、エッチレートの最大値と最小
値との差を表わしている。
ａｒｄ Ｌｉｔｅｒ／Ｍｉｎｕｔｅ ； ０℃、１気
圧の標準状態における１分間当たりの流量（Ｑ））と一
定にし、排気量と基板Ｗの回転数とを変化させて、シリ
コン熱酸化膜のエツチングを行なったときのエツチング
レート（以下、「エッチレートノという）の変化を第４
図ないし第７図に示す。第４図は、排気量が一５＋ｎｍ
Ａｑ （内室開放時） ［−２５ｍｍＡｑ （内室閉
塞時）、 ２３ｍｍＡｑ （蒸気供給時）］のときの
基板Ｗの回転数とエッチレートとの関係を示す図、第５
図は、排気量が−１０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［
４０ｍｍＡｑ（内室閉塞時） 、 −３８ｍｍＡｑ （
蒸気供給時）コのとき、第６図は、排気量が−１５ｍｍ
Ａｑ （内室開放時） ［５５ｍｍＡｑ（内室閉塞時
）、−５３ｍｍＡｑ （蒸気供給時）コのとき、第７図
は、排気量が−２０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［６
５ｍｍＡｑ（内室閉塞時） 、−６３ｍｍＡｑ （蒸気
供給時）コのときの、それぞれ基板Ｗの回転数とエッチ
レートとの関係を示す図である。これらの図において、
「ｏ」で示した点は、基板Ｗの回転中心を通る直線上に
５の間隔で２９Ｈ所選定した各測定位置におけるエッチ
レートの平均値を表わし、ｒ〜」で示した点は、基板Ｗ
の回転中心に対応する測定位置におけるエッチレートの
値を表わし、また「−」で示した点は、基板Ｗの周縁端
部の測定位置におけるエッチレートの値を表わしている
。また、縦方向の線分は、エッチレートの最大値と最小
値との差を表わしている。
第８図は、第４図ないし第７図に示したそれぞれのエッ
チレート平均値曲線を重ね合わせた図である。この第８
図から分かるように、エッチレート平均値曲線は、排気
量が増加するのに従って、曲線の基本形状をほとんど変
えずにグラフの右方向（基板の回転数が大きくなる方向
）ヘシフトしてゆく。また、第４図ないし第７図から、
基板Ｗの低速回転域及び高速回転域では、基板Ｗの表面
処理における面内均一性が悪いが、中速回転域では、面
内均一性が良好であることが分かる。そして、中速回転
域において基板Ｗの面内均一性が最良になるときには、
エッチレートの変化の幅が±１．２％以下になる。
チレート平均値曲線を重ね合わせた図である。この第８
図から分かるように、エッチレート平均値曲線は、排気
量が増加するのに従って、曲線の基本形状をほとんど変
えずにグラフの右方向（基板の回転数が大きくなる方向
）ヘシフトしてゆく。また、第４図ないし第７図から、
基板Ｗの低速回転域及び高速回転域では、基板Ｗの表面
処理における面内均一性が悪いが、中速回転域では、面
内均一性が良好であることが分かる。そして、中速回転
域において基板Ｗの面内均一性が最良になるときには、
エッチレートの変化の幅が±１．２％以下になる。
次に、フッ酸蒸気流量を２０ＳＬＭとし、排気量を一５
ｍｍＡｑ（内室開放時） ［２５ｍｍＡｑ（内室閉塞
時） 、 −２２ｍｍＡｑ （蒸気供給時）］、及び−
１０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［−４５１１１１Ａ
Ｑ（内室閉塞時） 、−４２ｍｍＡｑ （蒸気供給時）
］としたときの基板回転数とエッチレートとの関係を第
９図に示す。同図において、前者の条件のときのエッチ
レート平均値曲線を実線で、後者の条件のときのエッチ
レート平均値曲線を破線でそれぞれ示す。この第９図に
示した結果からも、エッチレート平均値曲線は、排気量
の増加とともに曲線の基本形状をほとんど変えずに基板
回転数が大きくなる方向ヘシフトすることが分かる。ま
た、基板処理の面内均一性についても、第４図ないし第
７図に示した結果と同様の結果が得られることが分かる
。一方、第９図に示したエッチレート平均値曲線と第４
図ないし第７図にそれぞれ示したエッチレート平均値曲
線とを比較すると、蒸気流量が変化することに伴い、エ
ッチレート平均値曲線の基本形状が変化していることが
分かる。
ｍｍＡｑ（内室開放時） ［２５ｍｍＡｑ（内室閉塞
時） 、 −２２ｍｍＡｑ （蒸気供給時）］、及び−
１０ｍｍＡｑ （内室開放時） ［−４５１１１１Ａ
Ｑ（内室閉塞時） 、−４２ｍｍＡｑ （蒸気供給時）
］としたときの基板回転数とエッチレートとの関係を第
９図に示す。同図において、前者の条件のときのエッチ
レート平均値曲線を実線で、後者の条件のときのエッチ
レート平均値曲線を破線でそれぞれ示す。この第９図に
示した結果からも、エッチレート平均値曲線は、排気量
の増加とともに曲線の基本形状をほとんど変えずに基板
回転数が大きくなる方向ヘシフトすることが分かる。ま
た、基板処理の面内均一性についても、第４図ないし第
７図に示した結果と同様の結果が得られることが分かる
。一方、第９図に示したエッチレート平均値曲線と第４
図ないし第７図にそれぞれ示したエッチレート平均値曲
線とを比較すると、蒸気流量が変化することに伴い、エ
ッチレート平均値曲線の基本形状が変化していることが
分かる。
また、第１Ｏ図は、排気量が共に一５■ｍＡｑ（−２５
＋ａｍＡｑ）で、蒸気流量がそれぞれＩＯ８ＬＭ、２０
ＳＬＭのときの、第４図に示したエッチレート平均値曲
線と第９図に実線で示したエッチレート平均値曲線とを
重ね合わせた図である。
＋ａｍＡｑ）で、蒸気流量がそれぞれＩＯ８ＬＭ、２０
ＳＬＭのときの、第４図に示したエッチレート平均値曲
線と第９図に実線で示したエッチレート平均値曲線とを
重ね合わせた図である。
この第１０図から、基板処理の面内均一性が最良になる
中速回転域の回転数は、両者でほとんど変わらないこと
が分かる。
中速回転域の回転数は、両者でほとんど変わらないこと
が分かる。
さらに、第１１図は、蒸気流量を５３ＬＭとし、排気量
を−１０ｍｍＡｑ （内室開放時）［−４０ｍｍＡｑ
（内室閉塞時）コとしたときの基板回転数とエッチレー
トとの関係を示した図である。
を−１０ｍｍＡｑ （内室開放時）［−４０ｍｍＡｑ
（内室閉塞時）コとしたときの基板回転数とエッチレー
トとの関係を示した図である。
第４図〜第７図、第９図及び第１１図にそれぞれ示した
エッチレート平均値曲線をみると、基板の回転数［ｘ］
（ｒｐｍ）とエッチレートＣｆ （Ｘ）コ （人／
ｍ１ｎ）との間には、次式で表わすことができる一定の
関係があることが分かる。
エッチレート平均値曲線をみると、基板の回転数［ｘ］
（ｒｐｍ）とエッチレートＣｆ （Ｘ）コ （人／
ｍ１ｎ）との間には、次式で表わすことができる一定の
関係があることが分かる。
２二
ｆ、（ｘ）＝Ａ（ｘ−Ｂ） 十Ｃ・・・・・・（１
）（１）式において、Ａの値は、フッ酸蒸気流量［Ｖ］
（ＳＬＭ）に依存し、例えば蒸気流量が５３ＬＭで
は１９，１０、ＩＯ３ＬＭでは１７．４６〜１９．７６
．２０ＳＬＭでは４９゜７０〜５１．００の値をそれぞ
れとる。
）（１）式において、Ａの値は、フッ酸蒸気流量［Ｖ］
（ＳＬＭ）に依存し、例えば蒸気流量が５３ＬＭで
は１９，１０、ＩＯ３ＬＭでは１７．４６〜１９．７６
．２０ＳＬＭでは４９゜７０〜５１．００の値をそれぞ
れとる。
Ａ＝ｇ （ｖ） ・・・・・・（２）
次に、Ｂの値は、排気量（チャンバー内圧力）［ｐ ］
（＋ｎ＋ｎＡｑ）に依存し、例えば排気量が一５ｍ
ｍＡｑでは３１２、−１０ｎ＋ｍＡｑでは４０４、−１
５ ｍｍＡｑでも４０４、−２０ｍｍＡｑでは４５０の
値をそれぞれとる。
次に、Ｂの値は、排気量（チャンバー内圧力）［ｐ ］
（＋ｎ＋ｎＡｑ）に依存し、例えば排気量が一５ｍ
ｍＡｑでは３１２、−１０ｎ＋ｍＡｑでは４０４、−１
５ ｍｍＡｑでも４０４、−２０ｍｍＡｑでは４５０の
値をそれぞれとる。
Ｂ＝ｈ（ｐ’） ・・・・・（３）ま
た、Ｃの値は、蒸気流量［■コ （ＳＬＭ）に依存し、
例えば蒸気流量が５ＳＬＭでは５０５．１０’ＳＬＭで
は５９５〜６００，２０ＳＬＭでは６５０〜７６０の値
をそれぞれとる。また、上記実験では、温度条件（ホッ
トプレートの温度及びフッ酸蒸気の温度）を一定（２３
℃）にして行なったが、Ｃの値は、後述するように、温
度［ｔ］ （”Ｃ）にも依存する。
た、Ｃの値は、蒸気流量［■コ （ＳＬＭ）に依存し、
例えば蒸気流量が５ＳＬＭでは５０５．１０’ＳＬＭで
は５９５〜６００，２０ＳＬＭでは６５０〜７６０の値
をそれぞれとる。また、上記実験では、温度条件（ホッ
トプレートの温度及びフッ酸蒸気の温度）を一定（２３
℃）にして行なったが、Ｃの値は、後述するように、温
度［ｔ］ （”Ｃ）にも依存する。
Ｃ＝ｉ （ｖ、ｔ） ・・・・・・（４）
そして、ｍの値も、Ａ、Ｃと同様、蒸気流量［ｖｌ
（ＳＬＭ）に依存し、例えば５ＳＬＭではｌ、ＩＯ３Ｌ
Ｍでもｌ、２０ＳＬＭでは２の値をそれぞれとる。
そして、ｍの値も、Ａ、Ｃと同様、蒸気流量［ｖｌ
（ＳＬＭ）に依存し、例えば５ＳＬＭではｌ、ＩＯ３Ｌ
Ｍでもｌ、２０ＳＬＭでは２の値をそれぞれとる。
ｍ＝ｊ （ｖ） ・・・・・・（５
）上記（１）式の変数Ａ、Ｂ、Ｃ，ｍに適当な値を入れ
、１４図〜第７図、第９図及び第１１図にそれぞれ示し
たエッチレート平均値曲線と照らし合わせながら、それ
ぞれの条件の下でのエッチレート関数ｆ （ｘ）を決定
し、その各関数曲線を上記各図に二点鎖線でそれぞれエ
ッチレート平均値曲線に重ね合わせて示した。図から分
かるように、排気量が多くなると、次第に基板の低速回
転域において関数に従わなくなる。
）上記（１）式の変数Ａ、Ｂ、Ｃ，ｍに適当な値を入れ
、１４図〜第７図、第９図及び第１１図にそれぞれ示し
たエッチレート平均値曲線と照らし合わせながら、それ
ぞれの条件の下でのエッチレート関数ｆ （ｘ）を決定
し、その各関数曲線を上記各図に二点鎖線でそれぞれエ
ッチレート平均値曲線に重ね合わせて示した。図から分
かるように、排気量が多くなると、次第に基板の低速回
転域において関数に従わなくなる。
また、蒸気流量が少ないときも、低速回転域で関数に従
わなくなり、関数に従うようにするには、蒸気の供給と
排気のバランスが問題となるようである。
わなくなり、関数に従うようにするには、蒸気の供給と
排気のバランスが問題となるようである。
第１２図に示したエッチレート平均値曲線Ｉは、フッ酸
蒸気流量をＩＯ８ＬＭ、排気量を一１０諷ｍＡｑ （内
室開放時）Ｃ−４０ｍ鳳＾ｑ（内室閉塞時）］とし、フ
ッ酸蒸気の温度を３０℃、基板Ｗの温度（ホットプレー
トの温度）を２３℃としたときのものである。また、同
図に１曲線■として第５図に示したエッチレート平均値
曲線を重ね合わせて示した。この第１２図より、温度条
件は、上記（１）式で示したエッチレート関数における
変数Ｃの値のみを変えることが分かり。
蒸気流量をＩＯ８ＬＭ、排気量を一１０諷ｍＡｑ （内
室開放時）Ｃ−４０ｍ鳳＾ｑ（内室閉塞時）］とし、フ
ッ酸蒸気の温度を３０℃、基板Ｗの温度（ホットプレー
トの温度）を２３℃としたときのものである。また、同
図に１曲線■として第５図に示したエッチレート平均値
曲線を重ね合わせて示した。この第１２図より、温度条
件は、上記（１）式で示したエッチレート関数における
変数Ｃの値のみを変えることが分かり。
また、温度の上昇に伴ってエッチレート平均値曲線がほ
とんど形状を変えずにエッチレートの高い方ヘシフトす
ることが分かる。
とんど形状を変えずにエッチレートの高い方ヘシフトす
ることが分かる。
以上の一連の実験結果より、基板の表面処理における面
内均一性が最も良好になるのは、基板の回転数とエッチ
レートとの関係を表わす関数ｆ （ｘ）の変曲点である
ことが分かり、その変曲点において、基板の中央部にお
けるエッチレートと周辺部におけるエッチレートとの大
小関係が逆転することが分かる。そして、開数ｆ（Ｘ）
の変曲点は、ｆ （ｘ）の第２階微分係数ｆ＃（ｘ）＝
Ｏとなるところであり、上記（１）式で言うと、ｘ＝Ｂ
、ｆ（ｘ）＝Ｃの点である。従って、蒸気流量［Ｖ］
、チャンバー内圧力［ｐ］及び温度［ｔｌを設定するこ
とにより、上記（２）、（３）、（４）、（５）の各式
から（１）式中のＡ、Ｂ、Ｃ％ｍの値をそれぞれ決定し
、それによって関数ｆ （ｘ）を求め、その関数ｆ（ｘ
）の２階微分値がＯとなる変曲点における基板回転数ｘ
、＝Ｂを求めて、その回転数でエツチング処理を行なう
ようにすれば、基板の表面処理における面内均一性を最
良にすることができる。第１３図に、その一連の手順の
フローチャートを示す。
内均一性が最も良好になるのは、基板の回転数とエッチ
レートとの関係を表わす関数ｆ （ｘ）の変曲点である
ことが分かり、その変曲点において、基板の中央部にお
けるエッチレートと周辺部におけるエッチレートとの大
小関係が逆転することが分かる。そして、開数ｆ（Ｘ）
の変曲点は、ｆ （ｘ）の第２階微分係数ｆ＃（ｘ）＝
Ｏとなるところであり、上記（１）式で言うと、ｘ＝Ｂ
、ｆ（ｘ）＝Ｃの点である。従って、蒸気流量［Ｖ］
、チャンバー内圧力［ｐ］及び温度［ｔｌを設定するこ
とにより、上記（２）、（３）、（４）、（５）の各式
から（１）式中のＡ、Ｂ、Ｃ％ｍの値をそれぞれ決定し
、それによって関数ｆ （ｘ）を求め、その関数ｆ（ｘ
）の２階微分値がＯとなる変曲点における基板回転数ｘ
、＝Ｂを求めて、その回転数でエツチング処理を行なう
ようにすれば、基板の表面処理における面内均一性を最
良にすることができる。第１３図に、その一連の手順の
フローチャートを示す。
尚、上記実施例では、フッ酸蒸気を用いたシリコンウェ
ハ上の熱酸化膜のエツチング処理を例にとって説明した
が、この発明は、各稚基板に対する表面洗浄や成膜処理
などにも適用し得るものである。また、被処理膜として
は熱酸化膜以外の絶縁膜その他の膜でもよい。さらに使
用する蒸気はフッ酸蒸気に限らず塩酸（ＨＣＬ）蒸気、
硝酸（ＨＮＯ，）蒸気その他の薬液の蒸気でもよく、さ
らにオゾン（０，）等の気体でもよい。
ハ上の熱酸化膜のエツチング処理を例にとって説明した
が、この発明は、各稚基板に対する表面洗浄や成膜処理
などにも適用し得るものである。また、被処理膜として
は熱酸化膜以外の絶縁膜その他の膜でもよい。さらに使
用する蒸気はフッ酸蒸気に限らず塩酸（ＨＣＬ）蒸気、
硝酸（ＨＮＯ，）蒸気その他の薬液の蒸気でもよく、さ
らにオゾン（０，）等の気体でもよい。
［発明の効果］
この発明は以上説明したように構成されかつ作用するの
で、基板を回転させながらその表面に表面処理用気体を
供給して基板に対し表面処理を行なう場合において、こ
の発明に係る方法によれば、基板の被処理表面の全域に
わたって均一な表面処理を行なえるようにするための条
件を常に簡単に設定することができ、その設定された最
適条件の下で基板の表面処理を行なうことにより、基板
の表面処理における面内均一性を再現性良く高めること
ができ、この発明は、例えば半導体デバイス等の品質を
向上させることに大いに寄与するものである。
で、基板を回転させながらその表面に表面処理用気体を
供給して基板に対し表面処理を行なう場合において、こ
の発明に係る方法によれば、基板の被処理表面の全域に
わたって均一な表面処理を行なえるようにするための条
件を常に簡単に設定することができ、その設定された最
適条件の下で基板の表面処理を行なうことにより、基板
の表面処理における面内均一性を再現性良く高めること
ができ、この発明は、例えば半導体デバイス等の品質を
向上させることに大いに寄与するものである。
第１図は、この発明に係る表面処理方法を実施するため
に使用される基板回転式表面処理装置の構成の１例を示
す縦断面図、第２図は、その表面処理装置を使用して行
なった実験結果を示し、基板の回転数を種々に変化させ
たときの、基板の回転中心からの距離とエツチング深さ
との関係を表わした図、第３図は、この発明の方法を実
施するために使用される基板回転式表面処理装置の別の
構成例を示す模式図、第４図ないし第１２図はそれぞれ
、第３図に示した構成の表面処理装置を使用して行なっ
た実験結果を示し、種々の条件の下での基板の回転数と
エツチングレートとの関係を表わした図、第１３図は、
この発明に係る表面処理方法を実施する手順を示すフロ
ーチャートである。 Ｗ・・基板、 １０・・・基板処理室、１２
．９４・・・メカニカルチャック、１８．９６・・・モ
ータ、 ２６・・・チャンバー、３４・・混合蒸気
供給チューブ、 ４８・・・処理ガス供給チューブ、 ５０・・・多孔板、 ７８・・・蒸気発生器、
９２・・・フッ酸蒸気供給ノズル。 第２図 ←＠軌中繕か；ｎＦ１１２島＆ （ｍｍ） →第３
図 第４図 、Ｓ板ｆ１０転駁 （ｒｐｍ） 第５図 膚（十及、の 〔０車ｋ（父−（ｒｌ）ｍ）第６図 暮十瓦の回転Ｌ（ｒｐｍ） 第７図 茎ｆの回転数買ｒｐｍ） 第８図 暮秋の口＊ｆ、牧（ｒｐｍ） 第９図 基板の回転牧（ｒｐｍ） 第１０図 墓わ辷の 口車Ｌ＠ｔＬ （ｒｐｍ）第１１図 暮１オル、の ロ車ム委（（ｒｐｍ） 第１２図 基朴−の回転Ｌ （ｒｌ）ｍ） 第１３図
に使用される基板回転式表面処理装置の構成の１例を示
す縦断面図、第２図は、その表面処理装置を使用して行
なった実験結果を示し、基板の回転数を種々に変化させ
たときの、基板の回転中心からの距離とエツチング深さ
との関係を表わした図、第３図は、この発明の方法を実
施するために使用される基板回転式表面処理装置の別の
構成例を示す模式図、第４図ないし第１２図はそれぞれ
、第３図に示した構成の表面処理装置を使用して行なっ
た実験結果を示し、種々の条件の下での基板の回転数と
エツチングレートとの関係を表わした図、第１３図は、
この発明に係る表面処理方法を実施する手順を示すフロ
ーチャートである。 Ｗ・・基板、 １０・・・基板処理室、１２
．９４・・・メカニカルチャック、１８．９６・・・モ
ータ、 ２６・・・チャンバー、３４・・混合蒸気
供給チューブ、 ４８・・・処理ガス供給チューブ、 ５０・・・多孔板、 ７８・・・蒸気発生器、
９２・・・フッ酸蒸気供給ノズル。 第２図 ←＠軌中繕か；ｎＦ１１２島＆ （ｍｍ） →第３
図 第４図 、Ｓ板ｆ１０転駁 （ｒｐｍ） 第５図 膚（十及、の 〔０車ｋ（父−（ｒｌ）ｍ）第６図 暮十瓦の回転Ｌ（ｒｐｍ） 第７図 茎ｆの回転数買ｒｐｍ） 第８図 暮秋の口＊ｆ、牧（ｒｐｍ） 第９図 基板の回転牧（ｒｐｍ） 第１０図 墓わ辷の 口車Ｌ＠ｔＬ （ｒｐｍ）第１１図 暮１オル、の ロ車ム委（（ｒｐｍ） 第１２図 基朴−の回転Ｌ （ｒｌ）ｍ） 第１３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被処理基板を水平面内において鉛直軸線回りに定速
で回転させながら、被処理基板の被処理表面に向かって
その全面にわたり表面処理用気体を供給して、被処理基
板の表面に対し所要の表面処理を施す基板回転式表面処
理方法において、被処理基板の回転数を変化させた場合
に、被処理基板の中央部における表面処理速度と周辺部
における表面処理速度との大小関係が逆転するときの回
転数を見い出し、その回転数で被処理基板の表面処理を
行なうようにすることを特徴とする基板回転式表面処理
方法。 ２、被処理基板の表面処理を行なう回転数を、表面処理
用気体の流量、圧力及び温度を一定にした条件下におい
て被処理基板の回転数と被処理基板の複数の測定点にお
ける平均の表面処理速度との関係を求める第１の段階と
、この第１の段階で求められた前記関係から被処理基板
の回転数に対する表面処理速度の変曲点を求める第２の
段階とを経て見い出すようにし、その第２の段階で求め
られた前記変曲点における回転数で被処理基板の表面処
理を行なうようにする請求項１記載の基板回転式表面処
理方法。 ３、第１の段階で求められる被処理基板の回転数と表面
処理速度との関係を ｆ（ｘ）＝Ａ（ｘ−Ｂ）＾［＾（＾２＾ｍ＾−＾１＾）
＾／＾（＾２＾ｍ＾＋＾１＾）＾］＋Ｃ（但し、ｘ：被
処理基板の回転数 ｆ（ｘ）：表面処理速度 Ａ、Ｂ、Ｃ及びｍは表面処理用気体の流量、圧力、及び
／又は温度で決まる定数。） の関係式で表わし、第２の段階において前記ｘの関数ｆ
（ｘ）の第２階微分係数ｆ″（ｘ）＝０のときのｘ＿１
＝Ｂの値を求め、その回転数ｘ＿１＝Ｂで被処理基板の
表面処理を行なうようにする請求項２記載の基板回転式
表面処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301872A JP2583152B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 基板回転式表面処理方法 |
| US07/788,633 US5248380A (en) | 1990-11-06 | 1991-11-06 | Method of treating surface of rotating wafer using surface treating gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301872A JP2583152B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 基板回転式表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171931A true JPH04171931A (ja) | 1992-06-19 |
| JP2583152B2 JP2583152B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=17902168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2301872A Expired - Fee Related JP2583152B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 基板回転式表面処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5248380A (ja) |
| JP (1) | JP2583152B2 (ja) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5332445A (en) * | 1990-05-15 | 1994-07-26 | Semitool, Inc. | Aqueous hydrofluoric acid vapor processing of semiconductor wafers |
| US5370741A (en) * | 1990-05-15 | 1994-12-06 | Semitool, Inc. | Dynamic semiconductor wafer processing using homogeneous chemical vapors |
| JPH0613361A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-21 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
| JP3183575B2 (ja) * | 1992-09-03 | 2001-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置および処理方法 |
| JP3005373B2 (ja) * | 1992-10-23 | 2000-01-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置 |
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