KR930010055B1 - Surface treating apparatus for semicondcutor manufacturing process - Google Patents
Surface treating apparatus for semicondcutor manufacturing process Download PDFInfo
- Publication number
- KR930010055B1 KR930010055B1 KR1019900006347A KR900006347A KR930010055B1 KR 930010055 B1 KR930010055 B1 KR 930010055B1 KR 1019900006347 A KR1019900006347 A KR 1019900006347A KR 900006347 A KR900006347 A KR 900006347A KR 930010055 B1 KR930010055 B1 KR 930010055B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- substrate processing
- chamber
- processing gas
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 280
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 119
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 145
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 12
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150114468 TUB1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도 내지 제 10 도는 본 발명의 실시예에 관한 것이며, 제 1 도는 제 1 실시예의 기판회전식 표면처리장치의 단면도.1 to 10 are related to the embodiment of the present invention, Figure 1 is a cross-sectional view of the substrate rotating surface treatment apparatus of the first embodiment.
제 2 도는 챔버 반단면의 사시도.2 is a perspective view of the chamber half section.
제 3 도는 정류판을 제거한 상태의 챔버의 일부파단 저면도.3 is a bottom partially broken view of the chamber with the rectifier plate removed.
제 4 도는 기판처리실의 내주면 벽면으로부터 튀어나는 영향을 받을 경우의 회전속도와 유출유량과의 관계를 나타내는 동작설명도.4 is an operation explanatory diagram showing the relationship between the rotational speed and the outflow flow rate when it is effected to pop out from the wall surface of the inner peripheral surface of the substrate processing chamber.
제 5 도는 기판처리실의 내주면 벽면으로부터 튀어나는 영향을 받지 않을 경우의 회전속도와 유출유량과의 관계를 나타내는 동작설명도.5 is an operation explanatory diagram showing the relationship between the rotational speed and the outflow flow rate when not affected by the splashing from the wall of the inner peripheral surface of the substrate processing chamber.
제 6 도는 회전속도와 면내 균일성과의 관계를 나타내는 그래프.6 is a graph showing the relationship between the rotational speed and in-plane uniformity.
제 7 도는 각 회전속도에서의 실리콘 열산화막의 단면 프로필도.7 is a cross-sectional profile view of a silicon thermal oxide film at each rotational speed.
제 8 도는 회전중심으로부터의 거리와 엣칭의 깊이와의 관계를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the relationship between the distance from the center of rotation and the depth of etching.
제 9 도는 회전속도와 유량과 온도와의 관계를 나타내는 그래프.9 is a graph showing the relationship between the rotational speed, flow rate and temperature.
제 10 도는 제 2 실시예의 요부의 단면도.10 is a sectional view of a main portion of the second embodiment.
제 11 도는 종래장치의 구조와 단면 프로필과를 나타내는 도면.11 is a view showing the structure and cross-sectional profile of a conventional apparatus.
제 12 도는 다른 종래 장치의 구조와 단면 프로필과를 나타내는 도면이다.12 is a diagram showing the structure and cross-sectional profile of another conventional apparatus.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 기판처리실 2 : 메커니칼 척1
3 : 회전축 4 : 축수3: axis of rotation 4: number of axes
5 : 모터 6 : 덮개5: motor 6: cover
7 : 주벽부 8 : 챔버7: main wall portion 8: chamber
10 : 항온탕조 11 : 온수공급튜브10: constant temperature bath 11: hot water supply tube
12 : 온수소배출튜브 13 : 혼합증기공급튜브12: hot water discharge tube 13: mixed steam supply tube
14 : 캐리어 가스공급튜브 15 : 흡인기14 carrier
16 : 처리가스 공급튜브 17 : 천정판부16: process gas supply tube 17: ceiling plate part
18 : 주벽부 19 : 코넥터18: main wall 19: connector
20 : 가스유입구 21 : 개폐기20 gas inlet 21 switch
22 : 소공 23 : 다공판22: small hole 23: perforated plate
24 : 판 25 : 볼트24: plate 25: bolt
26 : 지지판 27 : 팩킹26: support plate 27: packing
28 : 실린더 29 : 주처리부28: cylinder 29: main processing unit
30 : 하우징 31a : 기판 반입구30 housing 31a substrate inlet
31b : 기판 반출구 32a, 32b : 샷터31b: substrate discharge port 32a, 32b: shoter
33a, 32b : 피니온 기어 34a : 기판 반입기구33a, 32b: Pinion gear 34a: Substrate loading mechanism
42 : 차폐판 43 : 통기공42: shield plate 43: ventilator
본 발명은, 반도체 웨이퍼등의 기판을 회전시키면서, 기판의 엣칭, 세정 등 표면처리용 가스나, 성막용 가스등 기판처리용 가스를 기판표면에 공급하기 위해, 기판을 수평자세로 보지하고, 연직방향의 축심 둘레에서 수평회전하는 기판보지수단과, 그 기판보지수단으로 보지된 기판의 표면에 기판처리용 가스를 공급하는 기판처리용 가스공급수단을 갖춘 기판회전식 표면처리장치에 관한 것이다.The present invention, while rotating a substrate such as a semiconductor wafer, in order to supply the gas for surface treatment such as etching, cleaning of the substrate, or gas for substrate treatment such as film forming gas to the surface of the substrate, the substrate is held in a horizontal position and vertically A substrate rotating surface treatment apparatus having a substrate holding means that rotates horizontally around an axis in a direction, and a substrate processing gas supply means for supplying a substrate processing gas to a surface of a substrate held by the substrate holding means.
기판표면 처리용 노즐로서, 수평회전하는 기판과 대향시켜서 흐름가이드를 배치하고, 그 흐름가이드의 중심(기판의 회전중심)으로부터 처리용 유체를 공급하고, 기판과 흐름가이드 사이의 좁은 공간을 유체로 채움으로써, 기판에 오염물이 묻는 것을 방지하게 한 것이 알려져 있다(예를들면, 특개소 61-40032 호 공보 참조).As a nozzle for processing substrate surface, the flow guide is disposed to face the horizontally rotating substrate, the processing fluid is supplied from the center of the flow guide (the rotation center of the substrate), and the narrow space between the substrate and the flow guide is used as a fluid. It is known to fill the substrate to prevent contamination of the substrate (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-40032).
제 11a 도는, 그러한 노즐을 써서, 기판표면의 실리콘 열산화막의 엣칭처리 상황을 조사했을 때의 모습을 나타낸다. 노즐(51)은, 중심에 가스분출구(52)를 가진 원판상의 흐름가이드(53)로써 구성되어 있다. 이 노즐(51)을, 도시않는 모터에 의해 수평회전하는 메커니칼 척(54)에 보지된 기판(W)의 상방 근방에 대향시켜 있다. 흐름가이드(53)에 있어서의 가스분출구(52)은 기판 (W)의 회전중심(O)와 일치하여 있다.Fig. 11A shows a state when the etching treatment status of the silicon thermal oxide film on the substrate surface is investigated using such a nozzle. The
가스분출구(52)로부터 분화수소 가스(HF)와 순수한 물(H2O)과의 수증기로써 이루어진 엣칭용의 혼합증기를 기판(W)의 표면을 향해 분출공급하고, 흐름가이드(53)와 기판(W)와의 사이의 좁은 공간에 혼합증기를 흘려, 회전중인 기판(W)의 표면의 실리콘 열산화막(SiO2)을 엣칭하고, 그 엣칭 상황을 조사했다.From the
또, 제 12a 도에 나타내는 바와 같은 노즐(61)도 종래에 알려져 있다(예를들면, 특개소 63-266825 호 공보 참조). 이것은, 기판표면의 유기물을 제거하기 위한 것으로, 흐름가이드(62)의 중심에 대해 편심한 개소에 가스분출구(63)를 마련하고, 메케니칼 척(54)에 보지된 기판(W)의 상방으로부터 , 그 기판(W)의 표면에 혼합증기를 공급하도록 구성하고 있다.Moreover, the nozzle 61 as shown in FIG. 12A is also known conventionally (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 63-266825). This is for removing organic substances on the surface of the substrate. The
제 11a 도의 노즐(51)을 써서 엣칭한 결과를 제 11b 도에 나타낸다. 여기서, O는 기판(W)의 회전중심을, A는 가스분출구(52)의 위치를 나타낸다.The result of etching using the
도면에서 명백한 바와 같이, 실리콘 열산화막(55)의 엣칭 상태는, 제 11a 도의 노즐(51)의 경우, 가스분출구(52)의 바로 아래에 위치하는 기판(W)의 중심부가 깊고, 주변부에 가까워질수록 차츰 얕아져 있어, 기판전면에 걸친 균일한 처리가 행해질 수 없음이 판명되었다.As is apparent from the figure, in the etching state of the silicon
제 12a 도의 노즐(61)은, 제 11b 도의 엣칭의 가장 깊은 위치와 가장 얕은 위치의 바로 중간에 가스분출구(63)을 위치시키면, 엣칭 깊이가 균일화하리라고 예상해서 사용하였다. 그러나, 얻어진 실리콘 산화막(64)의 엣칭상태는, 제 12b 도에 나타내는 바와 같이, 가스분출구(63)의 바로 아래위치에서의 엣칭이 깊고, 거기서부터 중심부 및 외주부에 가까워짐에 따라 차차 얕아져서, 역시 기판전면에 걸친 균일한 처리가 곤란하다는 것이 판명되었다.The nozzle 61 of FIG. 12A was used in anticipation that the etching depth would be uniform if the gas ejection opening 63 was placed right in the middle of the deepest and shallowest positions of the etching of FIG. 11B. However, the etching state of the obtained silicon oxide film 64, as shown in FIG. 12B, is deeply etched at the position just below the gas ejection opening 63, and gradually becomes shallower as it approaches the central portion and the outer peripheral portion therefrom. It has been found that uniform processing over the entire substrate surface is difficult.
상기와 같은 노즐 대신으로, 기판에 대향하는 다공판으로된 정류판을 가진 챔버를 사용하고, 챔버에 유입한 혼합증기가(메커니칼 척의 정지상태에서)균등하게 유출하게끔, 챔버 및 정류판의 구조를 마련한 경우에도, 엣칭 처리가 균일하게 되지 않는 것이 판명되었다. 그 원인은, 기판(W)의 회전에 의해 생기는 기류때문에 균등한 유출이 저해되는 데에 있다고 생각된다. 그리고, 처리의 불균일은 에칭에만 생기는 것이 아니고, 세정 혹은 성막에 있어서도 생기는 문제이다.Instead of the nozzle as described above, a chamber having a rectifying plate made of a porous plate facing the substrate is used, and the mixed vapor introduced into the chamber is discharged evenly (at a stationary state of the mechanical chuck) of the chamber and the rectifying plate. Even when a structure was provided, it turned out that the etching process is not uniform. It is thought that the cause is that an equal outflow is inhibited due to the airflow generated by the rotation of the substrate W. FIG. In addition, the nonuniformity of a process is not only a etching but a problem which arises also in washing | cleaning or film-forming.
본 발명의 목적은, 기판 표면을 그 전면에 걸쳐 균일하게 처리할 수 있는 기판회전식 표면처리장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a substrate rotating surface treatment apparatus capable of uniformly treating a substrate surface over its entire surface.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판을 수평자세로 보지하고, 연직방향의 축심둘레에서 수평 회전하는 기판 보지수단과, 그 기판보지수단으로 보지된 기판의 표면에 기판처리용 각스를 공급하는 기판처리용 가스공급수단을 갖춘 기판회전식 표면처리장치에 있어서, 기판처리용 가스공급수단은, 수평 회전하는 기판의 상방에 기판과 근접해서, 기판을 덮도록 배치된 정류판과, 그 정류판에 형성한 가스유출구와, 그 가스 유출구로부터의 기판처리용 가스의 유출압력을 기판의 회전중심으로부터 떨어진 측일수록 높아지도록 한 유출압력 조정수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.In order to achieve this object, the present invention provides a substrate holding means for holding the substrate in a horizontal position and rotating horizontally around the axis of the vertical direction, and supplying the dies for processing the substrate to the surface of the substrate held by the substrate holding means. A substrate rotating surface treatment apparatus having a substrate processing gas supply means, wherein the substrate processing gas supply means includes a rectifying plate disposed to cover the substrate in proximity to the substrate above the horizontally rotating substrate, and the rectifying plate. And outflow pressure adjusting means for increasing the outflow pressure of the gas outlet port formed in the gas outlet and the substrate processing gas from the gas outlet port toward the side away from the center of rotation of the substrate.
본 발명의 기판회전식 표면처리장치에 의하면, 정류판을 기판의 상방에 배치하고, 정류판에 형성한 가스유출구로부터 기판처리용 가스를 공급하는 것으로, 기판과 정류판사이의 공간은 기판처리용 가스로 채워진다.According to the substrate rotating surface treatment apparatus of the present invention, the rectifying plate is disposed above the substrate, and the substrate processing gas is supplied from the gas outlet formed in the rectifying plate. The space between the substrate and the rectifying plate is a substrate processing gas. Is filled.
기판을 수평회전시키면, 기판표면의 기판처리용 가스는, 기판과의 접촉에 의해 회전하고, 원심력을 받아서 기판의 회전중심으로부터 멀어진 외방측일수록 기압이 높아진다.When the substrate is rotated horizontally, the substrate processing gas on the surface of the substrate rotates by contact with the substrate, and the air pressure increases as the outer side moves away from the center of rotation of the substrate under centrifugal force.
그러나 정류판에 형성한 가스 유출구로부터의 기판처리용 가스의 유출압력은, 기판의 회전중심으로부터 멀어진 외방측일수록 높게 했기 때문에, 기판표면에 있어서는, 그에 대항하도록 높은 유출압력으로 기판처리용 가스를 공급한다.However, since the outflow pressure of the substrate processing gas from the gas outlet formed in the rectifying plate was higher on the outer side away from the center of rotation of the substrate, the substrate surface gas was supplied at a high outflow pressure to counter the substrate surface. do.
따라서 기판의 회전중심으로부터 반지름 방향의 어느 위치건, 기판표면에의 단위면적당 기판처리용 가스의 공급량은 균일해지고, 반지름 방향에 관해서도 처리가 균일하다.Therefore, the supply amount of the substrate processing gas per unit area to the substrate surface becomes uniform at any position in the radial direction from the rotational center of the substrate, and the processing is uniform in the radial direction.
이와같이, 기판을 회전시키는데도 불구하고, 기판표면에의 단위면적당 기판처리용 가스의 공급량을 균일하여지도록 하기 때문에 회전함에 의해 달성되는 원주방향에 있어서의 처리의 균일성 향상과, 반경방향에 있어서의 처리의 균일성 향상과의 상승효과에 의해, 기판표면에 대해서 균일하게 표면처리를 행할 수가 있다.In this way, even though the substrate is rotated, the supply amount of the substrate processing gas per unit area to the substrate surface is made uniform, thereby improving the uniformity of the treatment in the circumferential direction achieved by the rotation and in the radial direction. Due to the synergistic effect of the uniformity of the treatment, the surface of the substrate can be uniformly treated.
이와같이, 정류판을 기판의 상방에 배치하고, 정류판에 형성한 가스유출구로부터 기판표면 처리용 가스를 공급하므로, 기판과 정류판 사이의 공간을 기판표면 처리용 가스로 채우고, 게다가, 정류판에 형성한 가스유출구로부터 기판 표면처리용 가스의 유출압력을, 기판의 회전중심으로부터 멀어지는 외방측일수록, 즉, 기판의 주변 쪽에서 높게 하므로, 기판의 회전에 따라 회전하는 기판표면의 기판표면처리용 가스가 원심력을 받고, 그 기판표면 처리용 가스의 기압이 회전중심으로부터 멀어질수록 높아지는 것과 밸런스되어, 기판표면으로의 단위면적당 기판표면 처리용 가스의 공급량은, 기판표면 전면에서 균일해지고, 기판의 회전중심으로부터 떨어지거나 가까이하는 방향에 대해서도 균일한 처리를 행할 수가 있다.In this way, the rectifying plate is disposed above the substrate, and the gas for processing the substrate surface is supplied from the gas outlet formed in the rectifying plate, so that the space between the substrate and the rectifying plate is filled with the gas for treating the substrate surface. Since the outflow pressure of the gas for surface treatment of the substrate from the formed gas outlet is higher on the outer side away from the center of rotation of the substrate, that is, on the periphery of the substrate, the gas for surface treatment of the substrate on the surface of the substrate that rotates with the rotation of the substrate Balanced with increasing centrifugal force and the air pressure of the substrate surface treatment gas away from the rotational center, the supply amount of the substrate surface treatment gas per unit area to the substrate surface becomes uniform on the entire surface of the substrate and the rotational center of the substrate. Uniform processing can be performed also in the direction away from or near.
따라서, 기판을 회전시킴에도 불구하고, 기판표면에의 단위면적당 기판표면 처리용 가스의 공급량이 균일해지고, 회전함으로써 달성되는 기판둘레방향에 있어서의 처리의 균일성의 향상과, 회전중심에서 떨어지거나 가까이하는 방향에 있어서의 처리의 균일성의 향상과의 상승효과에 의해, 기판표면에 대해 균일하게 표면처리할 수가 있다.Therefore, even though the substrate is rotated, the supply amount of the gas for processing the substrate surface per unit area to the substrate surface becomes uniform, thereby improving the uniformity of the treatment in the direction of the substrate circumference achieved by rotating, and falling or near the center of rotation. The synergistic effect with the improvement of the uniformity of the processing in the direction to be made can be uniformly surface treated to the substrate surface.
이하에, 본 발명의 실시예를 도면에 근거해서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the Example of this invention is described in detail based on drawing.
[제 1 실시예][First Embodiment]
제 1 도는 제 1 실시예의 기판회전식 표면처리장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the substrate rotating surface treatment apparatus of the first embodiment.
밑이 있는 통 모양의 기판처리실(1)의 내부에, 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)를 수평자세로 보지하는 기판 보지수단으로서의 메커니컬 척(2)의 구비되어 있다. 메커니컬 척(2)의 회전축(3)은, 기판처리실(1)의 저판에 씨일 기능을 가진 축받침(4)을 통해서 받쳐지고, 그 회전축(3)의 단부가 모터(5)에 결합되고, 메커니컬 척(2)에 보지한 기판(W)을 연직 축심둘레에서 수평회전시키도록 구성되어 있다.The
기판처리실(1)의 상방개구부를 덮는 컵 모양의 덮개(6)는 테이퍼 형상의 주벽부(7)와, 그 저부에 수밀(水密)상태로 일체화된 챔버(8)와, 상부에 수밀상태로 일체화된 천정판부(9)으로써 구성되어 있다. 덮개(6)의 내부는 항온탕조(10)로 되어 있고, 항온탕조(10)에 일정온도의 온수를 상시적으로 체류시켜 두기 위한 온수공급튜우브(11) 및 온수배출 튜우브(12)가 테이퍼 형상의 주벽부(7)에 부착되어 있다.The cup-shaped lid 6 covering the upper opening of the
항온탕조(10)의 내부에는, 기판(W)의 표면을 엣칭하기 위한 불화수소 가스(HF)와 순수한 물(이하 순수라 한다(H2O)과의 혼합증기(기판처리용 가스)를 공급하는 혼합증기 공급튜우브(13)와, 캐리어 가스로서의 질소가스(N2)를 공급하는 캐리어 가스 공급튜우브(14)와, 캐리어 가스(N2)의 유동에 수반해서 생기는 부압에 의해 혼합증기를 흡인하고, 혼합증기를 캐리어 가스(N2)로써 희석하는 흡인기(15)와, 흡인기(15)로써 희석된 기판처리용 가스를 챔버(8)내로 공급하는 처리가스 공급튜우브(16)가 설치되어 있다.Inside the
혼합 증기 공급튜우브(13), 캐리어 가스공급 튜우브(14)는, 각기 테이퍼 형상의 주벽부(7)를 관통해서, 도시되지않은 생략의 혼합증기 공급원 및 질소가스 공급원에 접속되어 있다. 혼합증기 공급튜우브(13), 흡인기(15) 및 처리가스 공급튜우브(16)를 항온탕조(10)내에 삽입해 있는 것은, 혼합증기의 액화를 방지하기 위해서이다. 이 의미에서, 항온탕조(10)의 외부에서도 혼합증기 공급튜우브(1)는, 그 공급원에 이르기까지의 전체 길이에 걸쳐 온도조절이 행해진다.The mixed
혼합증기 공급튜우브(13) 및 캐리어 가스공급 튜우브(14)가 항온탕조(10)내에서 굽혀져 있는 것은, 항온탕조(10)에서의 유로를 길게 해서, 온수와의 열교환의 접촉면적을 될 수 있는 데까지 크게 하고, 혼합증기 및 캐리어 가스(N2)의 온도를 안정화 시키기 위해서이다.The mixed
제 2 도는 챔버(8)의 구체적 구조를 보여주는 반단면의 사시도이며, 우측 단부는 반지름 방향에 대해 비스듬히 절제하여 있다. 제 3 도는 다공판으로된 정류판(23)을 제거하고 챔버(8)를 아래에서 본 일부 절개의 저면도이다.2 is a perspective view of a half section showing the specific structure of the
챔버(8)는, 천정판부(17)와 주벽부(18)를 일체화한 것이며, 천정판부(17)에 전술한 흡인기(15)가 재치고정화되어 있다. 천정판부(17)의 주변부에 있어서, 천정판부(17)로부터 주벽부(18)에 걸쳐 형성된 접속구에 처리가스 공급튜우브(16)의 커넥터(19)가 기밀적으로 나사결합되어 있다. 이 커넥터(19)에 연통하는 상태로, 주벽부(18)에, 챔버(8)의 직경방향에 대해 수평방향으로 적당한 각도(θ)(예를 들어 30˚)로 경사한 가스유입구(20)가 챔버(8)의 내부에 연통하는 상태로 형성되어 있다. 21은 가스유입구(20)의 외측부분을 외부에 대해 차단하는 마개이다.The
주벽부(18)의 하면내측에 형성된 단부에 다공판으로 형성된 정류판(23)이 끼워 맞추어지고, 링 모양의 맞댐판(24)과 볼트(25)에 의해 정류판(23)이 챔버(8)에 연달아 설치되고, 천정판부(17)와 주벽부(18)와, 정류판(23)에 의해 둘러싸이는 기판처리용 가스공급실(S)이 구성되어 있다. 정류판(23)에는 지름이 1-2㎜의 정도의 다수의 소공으로된 가스유출구(22)가 작은 핏치로 바둑판 눈금 모양으로 형성되어 있다.A rectifying
커넥터(19)와 90˚떨어져, 서로 180˚의 간격을 둔 위치에서, 챔버(8)에 한쌍의 지지판(26)이 부착되어 있다. 덮개(6)에 있어서의 테이퍼 형상의 주벽부(7)는 챔버(8)의 주벽부(18)의 외주면에 수밀되게 접합되고, 상기의 지지판(26)은 테이퍼 형상의 주벽부(7)를 수밀적으로 관통해서 외측에 돌출하여 있다.A pair of
또한 제 1 도에 있어서는 90˚의 간격으로 된 가스유입구(20)와 지지판(26)을 편의상 동일면 내에 도시하였다.In FIG. 1, the
기판처리용 가스공급실(S)에 대한 가스유입구(20)를 챔버(8)의 직경방향에 대해 수평방향으로 경사한 상태로 형성해 있으므로, 기판처리용 가스공급실(S) 내에서는 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 기판처리용 가스는 소용돌이 치듯이 회전하고, 기판처리용 가스공급실(S)내의 중앙보다도 주벽부(18)측일수록 기판처리용 가스의 기압이 높아진다. 따라서, 정류판(23)의 소공으로된 가스 유출구(22)로부터 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력은, 기판(W)의 회전중심보다도, 그곳으로부터 떨어지는 외방측일수록 높아진다. 따라서, 기판(W)의 회전정지상태에 있어서는, 정류판(23)의 소공으로된 가스유출구(22)에 있어서의 단위 개구면적당 기판처리용 가스의 유출유량은, 주변부의 가스유출구(22)일수록 많고, 중심부의 가스유출구(22)일수록 적어진다. 그러나, 기판(W)의 회전시에는, 기판(W)의 회전중심에서 떨어진 외방측일수록 기판처리용 가스의 유출압력을 높게한 것에 의해, 후술하는 바와 같이, 기판(W)에 있어서의 단위면적당 기판처리용 가스 공급량은 균일해진다.Since the
이와같이, 가스유출(22)로부터의 기판처리용 가스의 유출압력을 기판(W)을 회전중심으로부터 멀리 떨어지는 측일수록 높아지도록 가스유입구(20)를 챔버(8)의 직경방향에 대해 수평방향으로 경사한 상태(경사각, 제 3 도)로 형성하는 구성 즉, 직경방향에 의하여 소정각도(θ)로 경사하되, 상하로는 수평이 되게 하는 방향으로 형성하는 구성을 유출압력 조정수단이라 칭한다.In this way, the
챔버(8)와 기판처리용 가스공급실(S)과 상기 유출압력 조정수단으로써 이루어지는 구성을 기판처리용 가스 공급수단이라 칭한다.The structure which consists of the
컵 모양의 덮개(6)는, 상하운동이 자유롭게 되게 구성되고, 하강에 의해 기판처리실(1)의 상연의 팩킹(27)에 맞닿아 있어서, 기판처리실(1)내를 기밀화한다. 덮개(6)를 상하로 움직이는 기구로서, 상기의 한 쌍의 지지판(26)에 승강용 에어실린더(28)의 피스톤 로드가 이어져 설치되어 있다.The cup-shaped lid 6 is configured to freely move up and down, and abuts against the packing 27 on the upper edge of the
이상 설명한 기판처리실(1), 컵 모양의 덮개(6) 등으로 된 주처리부(29)는 하우징(30)에 의해 덮여 이중실 구조로 되어 있다. 메커니컬 척(2) 높이의 위치에 상당하는 곳에 있어서, 하우징(30)에 기판 반입구(31a)와 기판반출구(31b)가 형성되고, 상하 슬라이드에 의해 반입구(31a), 반출구(31b)를 여닫는 랙기어가 붙은 샷터(32a), (32b)와 각 샷터(32a), (32b)의 랙에 맞물리는 피니온기어(33a), (33b)와 각 피니온기어(33a), (33b)를 구동하는 모터(도시 생략)가 설치되어 있다. 또한 샷터(32a), (32b)의 랙기어와 피니온기어(33a), (33b)의 나사결합부도 도시가 생략되었다.The main processing part 29 which consists of the board |
하우징(30)의 외측에 있어서, 기판(W)을 흡착유지한 상태로 반입구(31a)을 통해 기판(W)을 하우징(30)내에 반입함과 아울러, 덮개(6)가 상승해서 기판처리실(1)이 개방되어 있는 상태에서 기판(W)을 메커니컬 척(2)에 옮겨싣는 굴신 아암식의 기판 반입기구(34a)와, 반출구(31b)를 통해서 하우징(30)으로부터 외부로 기판(W)을 반출하는 같은 구조의 기판반출기구(34b)가 설치되어 있다. 이들 기판 반입기구(34a), 기판 반출기구(34b)의 구조에 대해서는, 예컨대 일본국 실개소 60-176548 호 공보에 개시되어 있다.Outside the
35는 기판처리실(1)의 배기 튜우브, 36은 하우징(30)의 배기 튜우브이다.35 denotes an exhaust tube of the
다음에, 상기와 같이 구성된 기판회전식 표면처리장치의 동작을 설명한다. 온수공급 튜우브(11)로부터 일정 온도의 온수를 공급하고, 열교환에 의해 냉각되는 온수를 온수배출 튜우브(12)로부터 배출함으로써, 항온탕조(10)내의 온도를 일정하게 유지해 둔다.Next, the operation of the substrate rotating surface treatment apparatus constructed as described above will be described. The hot water of a constant temperature is supplied from the hot water supply tub 11 and the hot water cooled by the heat exchange is discharged from the hot water discharge tub 12 to keep the temperature in the
피니온 기어(33a)를 구동해서 샷터(32a)를 하강시키고, 기판반입구(31a)를 연다. 타방의 기판반출구(31b)는 샷터(23b)에 의해 닫혀 있다. 다음에 승강용 에어실린더(28)를 신장시켜서 덮개(6)를 상승시키고, 덮개(6)와 매커니컬 척(2)과의 사이에 기판반입기구(34a)가 진입할 수 있는 공간을 확보한다.The pinion gear 33a is driven to lower the shoter 32a, and the substrate inlet 31a is opened. The other board | substrate carrying out opening 31b is closed by the shoter 23b. Next, the lifting air cylinder 28 is extended to raise the lid 6, and a space for allowing the substrate loading mechanism 34a to enter between the lid 6 and the
그리고, 기판반입기구(34a)에 기판(W)을 재치함과 더불어 진공 흡입에 의해 기판(W)을 보지시키고, 기판 반입기구(34a)을 신장구동함으로써 기판(W)을 반입구(31a)로부터 하우징(30)내에 반입하며, 매커니컬 척(2)에 옮겨 실은 뒤에, 기판 반입기구(34a)를 굴절동작시켜서 반입구(31a)로부터 물러나게 하고, 샷터(32a)를 상승시켜 반입구(31a)를 닫는다.Subsequently, the substrate W is placed on the substrate loading mechanism 34a, the substrate W is held by vacuum suction, and the substrate loading mechanism 34a is extended and driven to carry the substrate W into the loading opening 31a. Is carried into the
승강용 에어실린더(28)를 수축시켜서 덮개(6)을 하강시키고, 기판처리실(1)의 팩킹(27)에 눌러 접합하게 하여서 기판처리실(1)내를 밀폐한다. 다음에 모터(5)를 구동시킴으로써, 메커니컬 척(2)과 함께 기판(W)을 회전시킨다. 그리고 캐리어 가스 공급 튜우브(14)를 통해서 흡인기(15)에 캐리어 가스(N2)를 이송하여 넣으므로서 부압을 발생시켜서, 혼합증기 공급튜우브(13)를 통해서 불화수소 가스(HF)와 순수(H2O)와의 혼합증기를 흡인기(15)에 흡입하고, 캐리어 가스(N2)와 혼합해서 희석한다. 그 희석된 기판처리용 가스를 처리가스 공급튜우브(16)을 통해서 경사한 가스 유입구(20)로부터 기판처리용 가스공급실(S)내로 공급한다.The lid 6 is lowered by deflating the lifting air cylinder 28, and pressed into the packing 27 of the
기판처리용 가스는, 기판처리용 가스공급실(S)내에서 와류가 되고, 기판(W)의 회전중심에서 멀어지는 외방측일수록 기판처리용 가스의 유출압력이 높아진다. 그러나 기판(W)의 회전시에는, 후술하는 바와 같이, 기판(W)에 있어서의 단위면적당 기판처리용 가스의 공급량은 균일해지고, 기판처리용 가스가 균일하게 기판(W)에 공급되어, 기판(W)의 실리콘 열산화막을 엣칭한다. 이 엣칭의 상세한 동작은 후술한다.The substrate processing gas becomes a vortex in the substrate supply gas supply chamber S, and the outflow pressure of the substrate processing gas increases as the outer side moves away from the rotation center of the substrate W. As shown in FIG. However, at the time of rotation of the substrate W, as described later, the supply amount of the substrate processing gas per unit area in the substrate W becomes uniform, the substrate processing gas is uniformly supplied to the substrate W, and the substrate The silicon thermal oxide film of (W) is etched. The detailed operation of this etching will be described later.
필요한 엣칭이 끝나면, 캐리어가스(N2) 및 혼합증기의 공급을 정지함과 아울러 모터(5)를 세우고, 승강용 에어 실린더(28)를 신장시켜서 덮개(6)를 상승시키고, 기판처리실(1)을 개방한다. 피니온 기어(33b)를 구동해서 샷터(32b)를 열고, 기판반출기구(34b)을 신장동작시켜서 기판(W)을 받고, 굴절동작에 의해 반출구(31b)을 통해 기판(W)을 외부로 반출한다. 그리고 샷터(32b)를 상승시켜 반출구(31b)를 닫는다.When the necessary etching is completed, the supply of the carrier gas (N 2 ) and the mixed vapor is stopped, the
다음에 엣칭할 적에 기판처리용 가스가 어느 정도의 유출량으로 기판(W)에 공급되는가를 설명한다.Next, how much outflow amount of the substrate processing gas is supplied to the substrate W at the time of etching will be described.
가스유입구(20)가 직경방향에 대해 수평방향으로 경사져 있기 때문에 기판처리용 가스 공급실(S)내에서 기판처리용 가스가 소용돌이 치면서 회전하고, 기판처리용 가스 공급실(S)내의 중앙보다도 주벽부(18) 쪽일수록 기판처리용 가스의 기압이 높게 된다. 따라서 정류판(23)의 소공으로된 가스유출구(22)에서 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력은, 기판(W)의 회전중심에서 떨어진 외방측의 소공으로된 가스유출구(22)일수록 높아진다.Since the
그러나, 기판(W)이 회전하고 있으면, 기판표면에 있어서의 기판처리용 가스는 기판(W)과의 접촉에 의해 기판(W)를 따라 회전하고, 원심력을 받아서, 기판(W)의 회전중심에서 멀어지는 외방측일수록 기압이 높은 상태에 있게 된다.However, if the substrate W is rotating, the substrate processing gas on the substrate surface rotates along the substrate W by contact with the substrate W, receives centrifugal force, and the center of rotation of the substrate W. The farther outward side is, the higher the pressure.
따라서, 기판(W)의 회전중심에서 떨어진 외방측일수록, 즉 기압이 높은 측일수록, 높은 유출압력으로 기판 처리용 가스가 공급되고, 기판(W)의 표면에 있어서의 단위면적당 기판처리용 가스의 공급량이 균일해져서, 반지름 방향에 관해서도 처리가 균일해진다.Therefore, the substrate processing gas is supplied at a higher outflow pressure as the outer side away from the rotational center of the substrate W, i.e., the side where the air pressure is higher, so that the substrate processing gas per unit area on the surface of the substrate W is supplied. Since the supply amount becomes uniform, the treatment becomes uniform also in the radial direction.
또한, 회전의 반지름 방향에 관한 기판표면에 있어서의 기판처리용 가스의 기압분포와, 정류판(23)의 소공으로된 가스유출구(22)로부터 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력의 분포가 될 수 있는 대로 일치하는 것이 소망스럽고, 이를 위해서는 아래와 같이 하면 된다.Further, the air pressure distribution of the substrate processing gas on the substrate surface in the radial direction of the rotation and distribution of the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the
먼저, 기판처리실(1)의 내주벽면과 매커니컬 척(2)이 근접해 있어서, 기판(W)의 회전을 따라 발생한 수평방향의 기류(F)가 기판처리실(1)의 내주벽면에서 튕겨나고, 상승기류(FU)를 발생케 하는 점을 고려한 경우에 대해 설명한다.First, the inner circumferential wall surface of the
예컨대, 회전속도에 의해 컨트롤 하는 경우, 회전속도가 저속(VL)인 때에는 제 4a 도에 나타낸 바와같이, 회전에 따라 발생하는 기판(W)의 회전중심에서 멀어지는 외방측일수록 높아진 압력에, 기판 처리실(1)의 내주벽면에서 튕겨나는 데서 부가되는 압력을 가한 합계 압력에 대한, 가스유출구(22)를 형성하는 소공군(群)으로부터 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력의 압력차는 외주일수록 크고 기판처리용 가스 공급실(S)내에서의 기판처리용 가스의 기판표면에서의 단위면적당의 유량은, 최외주의 유량을 Q1, 이하 내측에 걸쳐 Q2, Q3, 중심부의 유량을 Q4로 하면, Q1〉Q2〉Q3〉Q4가 되며, 상기 가스유출구(22)를 형성하는 소공군으로부터의 유출유량의 분포는 주변부가 크고 중심부가 작아진다. 그 결과, 실리콘 열산화막의 엣칭의 프로필은 산 모양이 된다.For example, in the case of controlling by the rotational speed, when the rotational speed is a low speed (V L ), as shown in FIG. 4A, the pressure increases as the outer side moves away from the center of rotation of the substrate W generated by the rotation. The pressure difference of the outflow pressure of the substrate processing gas which flows out from the small hole group which forms the
그리고, 기판(W)의 회전에 수반하여 발생한 수평방향의 기류(F)는, 저속(VL)에서는 강하게 되지 않기 때문에 기판처리용 가스의 흐름의 영향을 강하게 받아 기판처리실(1)의 내벽면에서 튕겨나서 하방으로 흐르기 때문에 상승기류(Fu)는 일어나지 않는다.And since the horizontal airflow F generated with the rotation of the substrate W does not become strong at a low speed V L , the inner wall surface of the
또한, 상기 소공군으로부터 공급할 때의 기판처리용 가스의 유출압력을 제 4a 도에 있어서의 경우와 동일하게하고, 회전속도가 고속(VH)인 때에는, 제 4c 도에 나타내는 바와 같이, 기판표면의 기판처리용 가스에 작용하는 원심력이 강하기 때문에, 주변부에서 기판처리용 가스의 기압이 높아지는 데다가, 더욱이, 상승기류(FU)도 강하므로, 그 압력도 가하여져서, 이들 양자의 압력에 대한 상기 가스유출구(22)를 형성하는 소공군으로부터 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력의 압력차는 제 4c 도의 경우에 비하여 외주쪽일수록 작고, 상술한 기판(W)측의 합계 압력 보다도 약하게 되어, 기판처리용 가스 공급실(S)내에서의 기판처리용 가스의 기판표면에서의 단위면적당의 유량은, Q1〈Q2〈Q3〈Q4로 되고, 상기 유출구(22)를 형성하는 소공군으로부터의 유출유량의 분포는 주변부가 작고 중심부가 크게 된다. 그 결과, 엣칭의 프로필은 계곡 모양이 된다.Further, the outflow pressure of the substrate processing gas when supplied from the small pore group is the same as in the case of FIG. 4A, and when the rotational speed is the high speed (V H ), as shown in FIG. 4C, the substrate surface. Because the centrifugal force acting on the gas for processing the substrate is strong, the atmospheric pressure of the gas for processing the substrate increases at the periphery, and furthermore, the rising air flow (FU) is also strong, so that the pressure is applied to the gas for both of these pressures. The pressure difference of the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out from the small hole group forming the
그리고, 회전속도가 최적속도(Vm)로 되었을 때에는, 제 4b 도에 나타내는 바와 같이, 상기 가스유출구(22)를 형성하는 소공군으로부터 유출하는 기판처리용 가스의 유출압력과, 상술한 기판(W)측의 합계 압력과의 차압력이 반경방향의 어느 곳에도 균일하게 되고, 기판처리용 가스공급실(S)내에서의 기판처리용 가스의 기판표면에서의 단위면적당의 유량은, Q1=Q2=Q3=Q4가 되어, 모든 상기 가스유출구(22)를 형성하는 소공의 유출유량이 같아진다. 이에 따라 기판(W)의 표면에 대해, 실리콘 열산화막에 대한 엣칭처리를 전면에 걸쳐 균일하게 행할 수가 있고, 그 프로필은 평탄해진다.When the rotational speed has reached the optimum speed Vm, as shown in FIG. 4B, the outflow pressure of the substrate processing gas flowing out of the small hole group forming the
더구나, 상기 소공군으로부터 유출하는 기판처리용 가스가 바로 위를 향하는 상승기류(FU')에 의해 형성되는 에어커어튼 안에 감금되고, 기판(W)의 실리콘 열산화막에 대한 단위시간당, 접촉량이 늘기 때문에 엣칭처리가 고속화한다.Furthermore, the substrate processing gas flowing out from the small pore group is confined in the air curtain formed by the upward air flow FU 'facing upward, and the amount of contact per unit time to the silicon thermal oxide film of the substrate W increases. This speeds up the etching process.
다음으로, 기판처리실(1)의 내주벽면과 메커니컬 척(2)이 떨어져 있는 등 때문에 기판(W)에 회전에 따라 발생한 수평방향의 기류(F)가 기판처리실(1)의 내주벽면에서 튕겨남으로써 생기는 압력변화가 실질적으로 무시해도 좋을 정도 밖에 안되는 경우에 대해 설명한다.Next, because of the separation of the inner circumferential wall surface of the
예컨대, 회전속도로 컨트롤할 경우, 회전속도가 저속(VL)인 때에는, 제 5a 도의 나타낸 바와 같이, 기판표면의 기판처리용 가스에 작용하는 원심력이 약하므로, 일점 쇄선 L1로 나타내는 바와 같이, 주변부에서도 기판처리용 가스의 기압은 별로 높지 않다. 이 때문에 상기 소공으로된 가스유출구(22)으로부터 공급되는 기판처리용 가스의 유출압력(파선 L2로 표시)이, 기판(W)의 표면측 기압에 대하여서의 압력차는 2점 쇄선 L3으로 표시하는 바와 같이, 주변부측일수록 크고 공급되어 오는 기판처리용 가스의 단위면적당의 양은, 기판(W)의 최외주의 양을 Q1, 이하 내측에 걸쳐 Q2, Q3, 중심부의 양을 Q4라 할 때 Q1〉Q2〉Q3〉Q4가 되고, 그 결과, 실리콘 열산화막의 엣칭의 프로필은 산모양이 된다.For example, when controlling at the rotational speed, when the rotational speed is low (V L ), as shown in FIG. 5A, the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the substrate surface is weak, so as indicated by the dashed-dotted line L1. Even at the periphery, the atmospheric pressure of the gas for substrate processing is not so high. For this reason, the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied from the
또한, 소공으로된 가스유출구(22) 군에서 공급할때의 기판처리 가스의 유출압력은 제 5a 도에서의 경우와 동일하게하고, 회전속도가 고속(VH)일 때는 제 5c 도에 나타낸 바와 같이, 기판표면의 기판처리용 가스에 착용하는 원심력이 강하기 때문에, 1점쇄선 L1으로 표시한 바와 같이, 주변부에서는 기판처리용 가스의 기압이 높게 된다. 이 때문에, 소공으로된 유출구(22)에서 공급된 기판처리용 가스의 유출압력(파선 L2로 표시)이 기판(W)의 표면측의 기압에 대하여서의 압력차는 2점쇄선 L3로 표시된 바와 같이, 제 5a 도의 경우에 비하여 주변부측일수록 작게 되고 공급되어 오는 기판처리용 가스의 단위면적당의 양은, Q1〈Q2〈Q3〈Q4로 되며, 그 결과, 엣칭의 프로필은 계곡형상으로 된다.In addition, the outflow pressure of the substrate processing gas at the time of supply from the
그리고, 회전속도가 최적속도(VM)로 될 때는, 제 5b 도에 나타낸 바와 같이, 기판표면의 기판처리용 가스에 작용하는 원심력이 적당한 세기이고, 1점쇄선 L1으로 표시한 바와같이, 기판(W)의 표면측의 기압에 대하여서의 소공에서 공급되는 기판처리용 가스의 유출압력(파선 L2로 표시)의 압력차는 반경방향에 있어서의 어느 곳에서도 균일하며, 그 결과, 2점쇄선 L3로 표시한 바와 같이, 기판 표면으로 공급되어 오는 기판처리용 가스의 단위면적당의 양은, Q1=Q2=Q3=Q4로 되고, 이것에 의하여 기판(W)에서 실리콘 열산화막에 대한 엣칭처리를 전면에 걸쳐 균일하게 행할 수 있어 그의 프로필은 평탄하게 된다.When the rotational speed becomes the optimum speed (V M ), as shown in FIG. 5B, the centrifugal force acting on the substrate processing gas on the surface of the substrate is of moderate intensity, as indicated by the dashed-dotted line L1. The pressure difference of the outflow pressure (indicated by the broken line L2) of the substrate processing gas supplied in the small hole at the surface side of (W) is uniform anywhere in the radial direction, as a result, to the dashed-dotted line L3. As indicated, the amount per unit area of the substrate processing gas supplied to the substrate surface is Q 1 = Q 2 = Q 3 = Q 4 , thereby etching the silicon thermal oxide film on the substrate W. Can be carried out uniformly over the entire surface so that its profile becomes flat.
다음에, 회전속도(VM)과 가스유량을 균일화처리하는 것에 대한 최적 조건은 어떻게 정하여지는가를 실험에 의하여 조사하였다. 이하에 그 결과를 설명한다.Next, experiments were conducted to determine how the optimum conditions for homogenizing the rotational speed V M and the gas flow rate were determined. The result is demonstrated below.
불화수소산(HF)와 순수한 물(H2O)과의 혼합액의 증발에 의하여 발생한 불화수소산(HF)와 순수한 물(H2O)과의 혼합액의 증발에 의하여 발생한 혼합증기를 질소가스(N2)로 희석한 것을 공급원으로 하고, 그 공급원의 온도를 25℃, 30℃, 40℃ 50℃로 변경하여, 각 온도에서의 혼합증기(18)의 챔버(8)에 대한 공급유량 (5ℓ/min, 10ℓ/min, 15ℓ/min, 20ℓ/min)과 회전속도(10rpm 내지 1,000rpm)와, 실리콘 열산화막의 엣칭속도(min)와의 관계를 구하였다. 그리고, 각 온도의 불화수소가스, 수증기 및 질소가스의 농도비는, 대기압 760mmHg에 있어서 다음의 표-1에 나타낸 바와 같이 된다.Hydrofluoric acid (HF), and purified water mixed vapor generated by evaporation of the mixed solution of the hydrofluoric acid (HF) and pure water (H 2 O) generated by the evaporation of the liquid mixture of the (H 2 O), nitrogen gas (N 2 The dilution with the above) is used as the source, and the temperature of the source is changed to 25 ° C, 30 ° C, 40 ° C and 50 ° C, and the supply flow rate to the
[표 1]TABLE 1
시료기판(W)으로는, 약 10,000의 두께의 실리콘 열산화막이 형성되어 있는 6인치의 P형(100)실리콘 웨이퍼를 사용하였다.Sample board (W), about 10,000 A 6-inch P-type (100) silicon wafer on which a silicon thermal oxide film was formed was used.
각 온도에서의 엣칭처리 결과를 표-2 내지 표-5에 종합한다. 이들의 표에 있어서, 첫번째는 엣칭속도, 두번째는 엣칭범위(엣칭 깊이의 최대치-최소치 : 단위), 세 번째는 표준편차(최대치-최소치), 네번째가 면내균일성(Uniformity ; % ; 직경방향에 있어서의 등간격 27점의 위치에서의 평균치)이며, 이중 면내균일성이 가장 중요한 지표로 된다. 면내균일성은, (최대치-최소치)/2×평균치의 절대값으로 정의된다.The results of etching at each temperature are summarized in Tables 2 to 5 below. In these tables, the first is the etch rate, the second is the etch range (maximum-minimum value of etching depth: unit ), The third is the standard deviation (maximum value-the minimum value), the fourth is the uniformity (%; average value at the position of 27 equal intervals in the radial direction), and the double in-plane uniformity is the most important index. . In-plane uniformity is defined as the absolute value of (maximum value-minimum value) / 2 * average value.
[표-2] 공급원의 온도 25℃의 경우[Table-2] Temperature of
[표-3] 공급원의온도 30℃의 경우[Table-3] In case of
[표-4] 공급원의 온도 40℃의 경우[Table-4] Temperature of
[표-5] 공급원의 온도 50℃의 경우Table 5-
표-2 내지 표-5에서 명백한 바와 같이, 챔버(8)에 대한 각 공급유량에 대하여, 어느 회전속도에서 면내균일성이 극소로 되는 것이 판명된다. 즉, 공급유량 5ℓ/min의 경우에는 100rpm에서, 10ℓ/min의 경우에는 200 내지 300rpm에서, 15ℓ/min의 경우에는 250 내지 350rpm에서, 20ℓ/min의 경우에는 300 내지 400rpm에서 각각 극소로 된다.As is apparent from Tables 2 to 5, it is found that for each supply flow rate to the
제 6 도는, 온도가 30℃의 경우의 회전속도(rpm)와 면내균일성(%)과의 관계를 나타낸 것이다. 공급유량을 정하면, 기판처리용 가스공급실(s)내에서의 와류의 유속이 정해지며, 회전중심에서 떨어지는 외측방일수록 유출압력이 얼마쯤 높게 되는가의 정도가 정하여 지기 때문에, 그 정도에 적합한 특정의 회전속도에서의 면내균일성이 극소로 되는 것이 판명된다.6 shows the relationship between the rotational 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 in the gas supply chamber s for the substrate processing is determined, and the degree of how high the outflow pressure is in the outer side falling from the rotation center is determined, so that a specific rotation suitable for the degree It turns out that in-plane uniformity in speed is minimized.
다음에, 40℃에서 행한 엣칭처리후의 실리콘 열산화막의 단면 프로필을 각 회전속도에 대하여 조사하였던 바, 제 7 도에 나타낸 바와 같은 결과가 얻어졌다. 이 프로필은 공급유량이 5ℓ/min[제 7a 도], 10ℓ/min[제 7b 도], 15ℓ/min[제 7c 도], 20ℓ/min[제 7d 도]때의 것이다.Next, the cross-sectional profile of the silicon thermal oxide film after etching at 40 ° C. was examined for each rotational speed. As a result, the result as shown in FIG. 7 was obtained. This profile has a supply flow rate of 5 l / min [Fig. 7a], 10 l / min [Fig. 7b], 15 l / min [Fig. 7c], and 20 l / min [Fig. 7d].
회전속도가 비교적 낮을 때에는 주변부가 강하게 엣칭되지만, 어느 특정의 회전속도로 되면 면내균일성이 최량으로 되고, 그 이상으로 회전속도가 높게 되면 역으로 중심부가 강하게 엣칭되는 것이 판명된다. 요컨대, 제 6 도의 곡선에 있어서, 극소치보다 좌측에서는 산 형상의 프로필로 되고, 우측에서는 계곡형상의 프로필로 된다.When the rotational speed is relatively low, the periphery is strongly etched, but at any particular rotational speed, the in-plane uniformity is best, and when the rotational speed is higher, the central portion is strongly etched. In other words, in the curve of Fig. 6, the left side of the curve is a profile of the mountain shape on the left side, and the valley profile of the valley side on the right side.
그리고, 40℃, 10ℓ/min의 조건에서 1분간의 엣칭처리를 행한 경우의 회전중심(0)으로부터의 거리(㎜)와 엣칭깊이()와의 관계를 조사하여, 그 결과를 제 8 도에 나타내었다. 이 경우, 회전속도가 250rpm 때에 최량의 프로필이 얻어지는 것이 판명된다.Then, the distance (mm) and the etching depth from the rotation center (0) in the case of performing the etching treatment for 1 minute under the condition of 40 ° C and 10 l / min ( ) And the results are shown in FIG. In this case, it is found that the best profile is obtained when the rotational speed is 250 rpm.
또한, 표-2의 면내균일성의 극소치와 회전속도와의 관계를 제 9 도에 나타낸다. 그리고, 이 제 9 도에 있어서, 동일 유량으로 온도를 변경함으로서 면내균일성을 얻기 위해서는, 회전속도가 온도에 대응하여 크게되어 있다. 이것은 표-1과 같이 온도에 의한 (HF)농도의 변화에 의한 것이라고 생각되어진다.Moreover, the relationship between the minimum value of in-plane uniformity of Table-2, and a rotational speed is shown in FIG. In FIG. 9, in order to obtain in-plane uniformity by changing the temperature at the same flow rate, the rotational speed is increased corresponding to the temperature. It is thought that this is due to the change of the (HF) concentration due to temperature as shown in Table-1.
이상의 실험결과를 종합적으로 판단하면, 실리콘열산화막에 대한 엣칭의 면내균일성은, 챔버(8)에 대한 혼합증기의 공급유량과 기판(W)의 회전속도만으로 의존되는 것이라고 하는 결론이 얻어진다.Judging from the above experimental results, it is concluded that the in-plane uniformity of etching with respect to the silicon thermal oxide film depends only on the supply flow rate of the mixed vapor to the
그리고, 기판처리용 가스공급실(S)내에서 혼합증기의 와류의 방향과, 기판(W)의 회전방향과의 관계는, 동일방향이어도, 역방향이어도 동일결과가 얻어진다.In the gas supply chamber S for processing, the same result can be obtained even if the relationship between the direction of the vortex of the mixed steam and the rotational direction of the substrate W is the same or in the reverse direction.
그러나, 주의하여야 할 점은 이들 중에서 최악의 프로필의 경우라도, 제 11 도나 제 12 도에 나타낸 종래예에 비하면, 충분히 양호한 프로필로 되어 있다고 하는 면내균일성을 종래에에 비하여 개선한다고 하는 의미에서는, 기판(W)의 표면의 기판처리용 가스에 작용하는 원심력에 의하여 기판(W)의 주변부에서의 기판처리용 가스의 기압이 높게 되는데 대하여, 소공으로된 가스유출구(22)로부터 공급되는 기판처리용 가스의 유출압력의 분포가 밸런스되도록, 유출압력의 분포를 회전하는 기판(W)의 주변부측일수록 높게 되도록 하면 된다고 하는 점이다.However, it should be noted that even in the case of the worst profile among these, in the sense of improving the in-plane uniformity that the profile is sufficiently good as compared with the conventional example shown in FIGS. 11 and 12, Substrate force applied to the substrate processing gas on the surface of the substrate W increases the atmospheric pressure of the substrate processing gas at the periphery of the substrate W. The distribution of the outflow pressure may be made higher as the peripheral portion side of the substrate W rotates so that the distribution of the outflow pressure of the gas is balanced.
[제 2 실시예]Second Embodiment
제 10 도는 제 1 실시예에서의 유출압력조정수단을 변형한 제 2 실시예의 요부의 단면도이며, 챔버(8)의 중앙부에 혼합증기를 유입하는 가스유입구(41)가 설치됨과 동시에, 그 챔버(8)의 천정판부(17)와 주벽부(18)가 정류판(23)으로 포위되어 있는 기판처리용 가스공급실(S1)내에 차폐판(42)이 설치되어 있다.FIG. 10 is a cross-sectional view of the main portion of the second embodiment in which the outflow pressure adjusting means in the first embodiment is modified, and at the same time a
이 차폐판(42)의 주변부측에는 통기공(43)이 설치되어 있다.The
이와 같은 구성에 의해, 기판처리용 가스공급실(S1)내로 유입된 혼합증기가 차폐판(42)에 의해 외주측으로 유동하고, 일부의 혼합증기가 통기공(43)을 통하여 흘러서, 기판처리용 가스가 주벽부(18)측으로 우회하여 소공으로된 가스유출구(22)로 공급되어, 정류판(23)의 중심측일수록, 그 위치까지 흘러올때의 유동저항을 강하게 받기 때문에, 기판(W)의 회전중심으로부터 떨어진 측의 소공으로된 가스유출구(22)일수록 큰 유출압력으로 혼합증기를 유출하도록 되어 있다.With such a configuration, the mixed vapor introduced into the gas supply chamber S1 for substrate processing flows to the outer circumferential side by the shielding plate 42, and a part of the mixed vapor flows through the
상술한 혼합증기로서는 불화수소가스(HF)와 물(H2O)과의 혼합증기이외에, 염산(HCℓ)과 물(H2O)과의 혼합증기, 불화수소가스(HF)와 물(H2O)에 에탄올(C2H5OH)와의 혼합증기, HF+HNO3+H2O, HCℓ+HNO3+H2O, NH4OH+H2O 등의 혼합증기이어도 된다.As the above-described mixed steam, in addition to the mixed vapor of hydrogen fluoride gas (HF) and water (H 2 O), the mixed vapor of hydrochloric acid (HCℓ) and water (H 2 O), hydrogen fluoride gas (HF) and water (H the 2 O) may be a mixed vapor, such as ethanol (C 2 H 5 OH) with the mixed vapor, HF + HNO 3 + H 2 O, HCℓ +
또한 기판처리용 가스는, 예를들어, 오존가스등과 같은 혼합증기이외의 가스도 된다. 가스의 종류는 한정되지 않는다.The substrate processing gas may be a gas other than a mixed vapor such as, for example, ozone gas. The kind of gas is not limited.
그리고 상기 실시예에 있어서는, 기판에 대한 엣칭을 주로 하여 설명하였지만, 본 발명은 기판에 대한 표면 세정이나 기판에 대한 성막(成膜)처리에도 적용가능하다.In the above embodiment, etching has been mainly performed on the substrate, but the present invention is also applicable to surface cleaning for the substrate and film formation processing for the substrate.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-113923 | 1989-05-06 | ||
JP89-113923 | 1989-05-06 | ||
JP11392389 | 1989-05-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR900019158A KR900019158A (en) | 1990-12-24 |
KR930010055B1 true KR930010055B1 (en) | 1993-10-14 |
Family
ID=14624577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019900006347A KR930010055B1 (en) | 1989-05-06 | 1990-05-04 | Surface treating apparatus for semicondcutor manufacturing process |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0744168B2 (en) |
KR (1) | KR930010055B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100490238B1 (en) * | 1996-12-19 | 2005-09-30 | 도시바세라믹스가부시키가이샤 | Meteorological thin film growth apparatus and meteorological thin film growth method |
Families Citing this family (2)
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 |
US6415804B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-07-09 | Lam Research Corporation | Bowl for processing semiconductor wafers |
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 IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100490238B1 (en) * | 1996-12-19 | 2005-09-30 | 도시바세라믹스가부시키가이샤 | Meteorological thin film growth apparatus and meteorological thin film growth method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0744168B2 (en) | 1995-05-15 |
KR900019158A (en) | 1990-12-24 |
JPH0380537A (en) | 1991-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI489542B (en) | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method | |
TWI485792B (en) | Substrate treatment apparatus | |
KR100752246B1 (en) | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method | |
JP2011216608A (en) | Substrate treatment apparatus | |
US20210057235A1 (en) | Substrate treatment method and substrate treatment device | |
KR20140052849A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JP5752760B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
US10790134B2 (en) | Substrate processing method | |
KR101035983B1 (en) | Single type substrate treating apparatus and method of exhausting in the apparatus | |
KR102182116B1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
US11670517B2 (en) | Substrate processing method and substrate processing device | |
JP2009135396A (en) | Substrate treating apparatus and method for processing substrate | |
JP5172884B2 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
KR102652667B1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
KR930010055B1 (en) | Surface treating apparatus for semicondcutor manufacturing process | |
JP5031684B2 (en) | Substrate processing equipment | |
KR101010312B1 (en) | Single type substrate treating apparatus and method for controlling presure of substrate treating apparatus | |
KR20200130515A (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
JPH11145099A (en) | Substrate treatment equipment | |
JP5979743B2 (en) | Substrate processing equipment | |
KR102470463B1 (en) | Apparatus for Treating Substrate and the Method thereof | |
KR101023067B1 (en) | Single type substrate treating apparatus and method for controlling presure of substrate treating apparatus | |
JP2002177856A (en) | Substrate treatment apparatus | |
TWI665748B (en) | Device and method for removing edge back film of wafer | |
JP2004160335A (en) | Substrate treating apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
J2X1 | Appeal (before the patent court) |
Free format text: APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL |
|
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20081010 Year of fee payment: 16 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |