JP2005328063A

JP2005328063A - 基板処理装置

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Publication number: JP2005328063A
Application number: JP2005141355A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shiba; 康裕芝; Toshiyuki Kobayashi; 俊幸小林
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-04-19
Also published as: JP4354428B2

Abstract

【課題】大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ内に供給することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】そこで本発明では、第１のガス導入口用供給配管５０にはその途中の箇所に大流量用マスフロコントローラ５２が介在されるとともに、第２のガス導入口用供給配管６０には、その途中の箇所に流量制御弁を内臓して供給されてきた処理ガスの流量を所定の小流量に制御してチャンバ１１に供給する小流量用マスフロコントローラ６２が介在されており、正確に流量制御された小流量の処理ガスをチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８からチャンバ１１内に供給可能となっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ランプアニール装置やＣＶＤ装置などのように、活性又は不活性な処理ガスをチャンバ内に導入して基板に対してアニール、酸窒化、成膜等の基板処理を施す基板処理装置に関する。

従来より、基板の処理工程において、基板に処理ガスを供給して処理を行う場合がある。例えば、光照射型熱処理装置（ランプアニール）もそのような処理を行うものの一つである。

図３は、従来の基板処理装置の一例である光照射型熱処理装置の概略構成を示す図である。この光照射型熱処理装置は、基板を収容して光照射熱処理を行うためのチャンバ１１０を備えている。チャンバ１１０の内部には基板を支持するための支持部１１５が設けられている。また、チャンバ１１０の上方には光照射を行うための複数のランプ１１６が設けられている。

さらに、チャンバ１１０の一方の側方には、ゲートバルブ１２０が設けられている。ゲートバルブ１２０は、チャンバ１１０に当接することと、離間することとが可能である。ゲートバルブ１２０が、チャンバ１１０から離れているときには、チャンバ１１０内部が開放され、図示を省略する搬出入ロボットがチャンバ１１０に基板を搬入し、またはチャンバ１１０から基板を搬出する。一方、ゲートバルブ１２０がチャンバ１１０の炉口に当接しているときには(図３の状態)、チャンバ１１０が閉鎖され、その内部は密閉された閉空間となる。また、チャンバ１１０の他方の側方には、チャンバ１１０内に後述する各種のガスを導入するための一個のガス導入口１２１が形成されている。さらに、チャンバ１１０の炉口側の下方の位置には、図示しない排気源に連通接続された排気口１２２が形成されている。

また、図３に示すようにこの装置は、チャンバ１１０に窒素ガスを供給するための窒素ガス供給配管１３０と、チャンバ１１０に酸素ガスを供給するための酸素ガス供給配管１４０と、両供給配管１３０、１４０が共通に接続される共通配管１５０とを備えている。窒素ガス配管１３０には、図示しない窒素ガス供給源から供給される窒素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ１３１と、弁を開いて窒素ガス供給源から供給される窒素ガスを装置内に導くための手動弁１３２と、窒素ガスの逆流を防止する逆止弁１３３と、窒素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ１３４と、大流量の窒素ガスの供給流量を制御可能に構成され、供給を受けた窒素ガスを所定の流量に制御して供給する大流量用のマスフロコントローラ１３５と、窒素ガスのチャンバ１１０側への供給、非供給を制御するエアー弁１３６とがこの順序で介在されている。一方、酸素ガス供給配管１４０には、図示しない酸素ガス供給源から供給される酸素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ１４１と、弁を開いて酸素ガス供給源から供給される酸素ガスを装置内に導くための手動弁１４２と、酸素ガスの逆流を防止する逆止弁１４３と、酸素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ１４４と、大流量の酸素ガスの供給流量を制御可能に構成され、供給を受けた酸素ガスを所定の流量に制御して供給する大流量用のマスフロコントローラ１４５と、酸素ガスのチャンバ１１０側への供給、非供給を制御するエアー弁１４６とがこの順序で介在されている。共通配管１５０には、供給されてきた窒素ガスあるいは酸素ガスからパーティクルを除去するフィルタと、弁を開いてフィルタを通じて清浄化された窒素ガスあるいは酸素ガスをチャンバ１１０へ導く手動弁１５２とが介在されている。

このような基板処理装置においては、次のようにして基板の処理を行う。まず、ゲートバルブ１２０を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Ｗをチャンバ１１０内に搬入し、チャンバ１１０内への基板搬入が完了するとゲートバルブ１２０を閉じてチャンバ１１０を閉空間とする。そして、例えば酸素ガスをチャンバ１１０内に導入して基板の処理を行う場合には、窒素ガス供給配管１３０に介在された手動弁１３２、エアー弁１３６を閉じる一方、酸素ガス供給配管１４０に介在された手動弁１４２、エアー弁１４６、及び共通配管１５０に介在された手動弁１５２をそれぞれ開きチャンバ１１０内に酸素ガスを導入する。その際、チャンバ１１０内に迅速に酸素ガスを導入して酸素ガスでチャンバ内の雰囲気を置き換えるために、マスフロコントローラ１４５は大流量の酸素ガスがチャンバ内に供給されるように酸素ガスの流量を制御する。チャンバ１１０内が酸素ガスで置換されると基板Ｗの熱処理のためマスフロコントローラ１４５は酸素ガスの流量を小流量に制御してチャンバ１１０に供給する。そして、チャンバ１１０の排気口１２２から所定量排気しつつ小流量の酸素ガスをチャンバ１１０内に供給して基板Ｗの処理を行う。

また、例えば窒素ガスをチャンバ１１０内に導入して基板の処理を行うような場合には、酸素ガス供給配管１４０に介在された手動弁１４２、エアー弁１４６を閉じる一方、窒素ガス供給配管１３０に介在された手動弁１３２、エアー弁１３６、及び共通配管１５０に介在された手動弁１５２をそれぞれ開きチャンバ１１０内に窒素ガスを導入する。その際、外気をチャンバ内に巻き込まないようにマスフロコントローラ１３５の制御により大流量の窒素ガスをチャンバ１１０の炉口から吹き出しながら、ゲートバルブ１２０を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Ｗをチャンバ１１０内に搬入する。チャンバ１１０内への基板搬入が完了するとゲートバルブ１２０を閉じてチャンバ１１０を閉空間とし、迅速に窒素ガスでチャンバ１１０内の雰囲気を置き換えるために、マスフロコントローラ１３５はそのまま大流量の窒素ガスがチャンバ１１０内に供給されるように窒素ガスの流量を制御する。チャンバ１１０内が窒素ガスで置換されると基板Ｗの熱処理のためマスフロコントローラ１４５は窒素ガスの流量を小流量に制御してチャンバ１１０に供給する。そして、チャンバ１１０の排気口１２２から所定量排気しつつ小流量の窒素ガスをチャンバ１１０内に供給して基板Ｗの処理を行う。

このように、チャンバ内へガスを導入するにあたっては、チャンバに供給する基板を処理するためのガスの流量について大流量から小流量の範囲まで制御する必要があるが、上記した従来の基板処理装置ではそれぞれ、大流量の酸素ガスや大流量の窒素ガスの流量制御が可能な大流量用のマスフロコントローラ１４５、マスフロコントローラ１３５を用いてガスの流量を大流量から小流量の範囲まで制御するようにしているので、特に小流量に制御して供給する場合に不安定になるという不都合がある。小流量側でガスの流量の制御が不安定になると、基板Ｗをチャンバ１１０内で処理をしているときに基板Ｗに対する一定のガスの流れを形成できず、基板Ｗに対して均一な処理を行えないという欠点があった。

また、上記した従来の基板処理装置では、大流量に制御されたガスと小流量に制御されたガスとを一つのガス導入口から導入するようにしているので、大流量に制御されたガスの役割と小流量に制御されたガスの役割に応じチャンバ内へのガスの供給ができないという不都合もあった。

本発明は、このような従来の基板処理装置の持つ課題を解決する為に行なわれたものであり、ガスをチャンバに供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ内に供給することができ、基板に対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができるとともに、大流量に制御したガスと小流量に制御したガスとをその役割に応じてチャンバ内に供給できる基板処理装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決する為に、第１の発明に係る基板処理装置は、基板に処理ガスを供給して所定の処理を行う基板処理装置であって、前記処理ガスが導入される第１のガス導入口と、前記処理ガスと同一の処理ガスが導入される第２のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第１のガス導入口に供給可能な第１の流量制御手段と、前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第２のガス導入口に供給可能な第２の流量制御手段とを備え、前記第１のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間を介して下方へ前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２の流量制御手段は、前記第１の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であることを特徴とする。

第２の発明に係る基板処理装置は、基板に処理ガスを供給して所定の処理を行う基板処理装置であって、前記処理ガスが導入される第１のガス導入口と、第２のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第１のガス導入口に供給可能な第１の流量制御手段と、前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第２のガス導入口に供給可能な第２の流量制御手段とを備え、前記第１のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間へ前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２の流量制御手段は、前記第１の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であり、前記チャンバ内を、前記第２のガス導入口より前記処理ガスが導入される前記上部空間と、基板が配置され前記第１のガス導入口より前記処理ガスが導入される下部空間とに仕切る複数の貫通孔が形成された仕切り板をさらに備えたことを特徴とする。

第３の発明に係る基板処理装置は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、第１ガスを供給する第１の供給配管と、前記第１の供給配管に介在され、前記第１ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第１ガス流量制御手段と、前記第１ガスと異なる種類の第２ガスを供給する第２の供給配管と、前記第２の供給配管に介在され、前記第２ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第２ガス流量制御手段と、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管とからそれぞれ供給される第１ガスと第２ガスとを合流させて前記第１の流量制御手段に供給する第１のガス混合配管と、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管とからそれぞれ供給される第１ガスと第２ガスとを合流させて前記第２の流量制御手段に供給する第２のガス混合配管とを備え、前記チャンバ内に前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とから前記第１ガスと前記第２ガスの混合された混合ガスを前記処理ガスとして導入することを特徴とする。

第４の発明に係る基板処理装置は、請求項３に記載の基板処理装置において、前記チャンバに供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量が前記チャンバに設けられた第２のガス導入口に供給されるように前記第２の流量制御手段を制御するとともに、前記混合ガスの総流量から前記所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスが前記チャンバに設けられた第１のガス導入口に供給されるように前記第１の流量制御手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

第１から第４の発明に係る基板処理装置によれば、第１の流量制御手段により所定の大流量に制御された処理ガスをチャンバに設けられた第１のガス導入口に供給可能となり、また第２の流量制御手段により所定の小流量に制御された処理ガスをチャンバに設けられた第２のガス導入口に供給可能となる。このように第１から第４の発明にかかる基板処理装置によれば、処理ガスを大流量に制御して供給可能な第１の流量制御手段と、小流量に制御して供給可能な第２の流量制御手段とを備えるので、処理ガスをチャンバに供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ内に供給することができ、基板に対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができる。

また、第１から第４の発明に係る基板処理装置によれば、チャンバに処理ガスが導入される第１のガス導入口と、第２のガス導入口とが設けられ、チャンバの第１のガス導入口に第１の流量制御手段により大流量に制御された処理ガスが供給され、チャンバの第２のガス導入口に第２の流量制御手段により小流量に制御された処理ガスが供給されるので、処理ガスをその役割に応じてチャンバ内に供給することができる。

特に、第２の発明に係る基板処理装置によれば、第１の流量制御手段により大流量に制御された処理ガスは、第１の導入口より仕切り板で仕切られたチャンバ内の下部空間に導入され、第２の流量制御手段により安定して小流量に制御された処理ガスは、第２の導入口より仕切り板で仕切られたチャンバ内の上部空間に導入される。そして、第２の導入口から導入された処理ガスは、仕切り板に形成された複数の貫通孔を通過してチャンバ内の下部空間に配置された基板全面に対して均一に流下する。これにより、基板全面に対して処理ガスによる所定の均一な処理を行うことができる。

特に、第３の発明に係る基板処理装置によれば、第１ガスが第１ガス流量制御手段により所定の流量に制御されて第１の供給配管から供給され、第２ガスが第２ガス流量制御手段により所定の流量に制御されて第２の供給配管から供給される。そして第１の供給配管と第２の供給配管とから供給された第１ガスと第２ガスとは、第１のガス混合配管で合流して混合され、第１の流量制御手段に供給される。第１の流量制御手段は、混合ガスを大流量に制御してチャンバに設けられた第１のガス導入口に供給し、第１のガス導入口からチャンバ内に混合ガスが処理ガスとして導入される。一方第１の供給配管と第２の供給配管とから供給された第１ガスと第２ガスは、第２のガス混合配管で合流して混合され、第２の流量制御手段に供給される。第２の流量制御手段は、混合ガスを小流量に安定して制御してチャンバに設けられた第２のガス導入口に供給し、第２のガス導入口からチャンバ内に混合ガスが処理ガスとして導入される。これにより、所望の混合比に調整された混合ガスを処理ガスとして、チャンバ内に供給して基板の処理を行うことができる。

特に、第４の発明に係る基板処理装置によれば、制御手段が、チャンバに供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量がチャンバに設けられた第２のガス導入口に供給されるように前記第２の流量制御手段を制御し、チャンバに供給する混合ガスの総流量から所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスがチャンバに設けられた第１のガス導入口に供給されるように第１の流量制御手段を制御するので、第２の流量制御手段は、第１ガス流量制御手段や第２ガス流量制御手段の影響を受けず、第２のガス導入口に、正確な流量に制御された処理ガスを供給でき、基板を精度良く均一に処理することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。この基板処理装置１０は、光照射によって基板Ｗの加熱処理を行う光照射型熱処理装置である。基板処理装置１０は、基板Ｗに光照射熱処理を行うための処理空間を形成するチャンバ１１を有している。チャンバ１１の上面は、光を透過する性質の材料(石英等)を用いて構成されており、その上方には加熱源としての複数のランプ１６が設けられている。チャンバ１１に搬入された基板Ｗには、複数のランプ１６からの光を用いてアニール、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の熱処理が施される。

チャンバ１１の側面には、基板Ｗの搬出入を行うための開口部１２が形成されるとともに、開口部１２を開閉するゲートバルブ１３を備えている。ゲートバルブ１３が開口部１２から離間しているときには、チャンバ１１が開放され、図示を省略する搬出入ロボットが開口部１２を介してチャンバ１１に基板Ｗを搬入し、またはチャンバ１１から基板Ｗを搬出する。一方、ゲートバルブ１３が開口部１２に当接しているときには（図１の状態）、開口部１２が閉鎖されチャンバ１１内部が密閉された状態となる。さらに、チャンバ１１の開口部１２に近い下方の位置には、図示しない排気源に連通接続された排気口９が形成されている。

チャンバ１１に基板を搬入するときには、基板Ｗを保持する搬出入ロボットが開口部１２からチャンバ１１内に進入し、その基板Ｗがチャンバ１１内の複数のピン１４により突き上げられるようにして受け取られる。その後、搬出入ロボットがチャンバ１１から退出した後、ピン１４が下降して支持部１５上に基板Ｗが載置される。基板Ｗが搬出される際には搬入とは逆の動作が行われる。

また、チャンバ１１には、それぞれ処理ガスが導入される第１のガス導入口１７と、第２のガス導入口１８とが設けられている。さらにチャンバ１１にはその上部に、チャンバ１１内を、第２のガス導入口１８から処理ガスが導入される上部空間１９と、基板Ｗが配置され第１のガス導入口から処理ガスが導入される下部空間２０とに仕切る仕切り板２１が設けられている。この仕切り板２１には、複数の貫通孔２２が形成されており、第２のガス導入口１８から処理ガスがチャンバ内に導入されると、この複数の貫通孔２２を通過して処理ガスがチャンバ１１の下部空間に配置された基板Ｗの上面に向けて流下するようになっている。

また、図１に示すようにこの基板処理装置は、処理ガスとしての窒素ガスを供給するための窒素ガス供給配管３０と、処理ガスとしての酸素ガスを供給するための酸素ガス供給配管４０と、窒素ガス供給配管３０から供給された窒素ガスまたは酸素ガス供給配管４０から供給された酸素ガスをチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７に供給する第１のガス導入口用供給配管５０と、窒素ガス供給配管３０から供給された窒素ガスまたは酸素ガス供給配管４０から供給された酸素ガスをチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に供給する第２のガス導入口用供給配管６０とを備える。

窒素ガス供給配管３０には、図示しない窒素ガス供給源から供給される窒素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ３１と、弁を開いて窒素ガス供給源から供給される窒素ガスを装置内に導くための手動弁３２と、窒素ガスの逆流を防止する逆止弁３３と、窒素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ３４と、チャンバ１１側への窒素ガスの供給、非供給を制御するエアー弁３６とがこの順序で介在されている。

一方、酸素ガス供給配管４０には、図示しない酸素ガス供給源から供給される酸素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ４１と、弁を開いて酸素ガス供給源から供給される酸素ガスを装置内に導くための手動弁４２と、酸素ガスの逆流を防止する逆止弁４３と、酸素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ４４と、チャンバ１１側への酸素ガスの供給、非供給を制御するエアー弁４５とがこの順序で介在されている。

また、第１のガス導入口用供給配管５０は、一端が窒素ガス供給配管３０と酸素ガス供給配管４０に流路接続されるとともに、その他端がチャンバ１１の第１のガス導入口１７に流路接続されている。この第１のガス導入口用供給配管５０には、その途中の箇所に窒素ガスまたは酸素ガスのチャンバ１１側への供給、非供給を制御するエアー弁５１と、流量制御弁を内臓して供給されてきた窒素ガスまたは酸素ガスの流量を所定の大流量（例えば４０ｌ／min）に制御してチャンバ１１に供給する大流量用マスフロコントローラ５２とが介在されており、大流量の窒素ガスまたは酸素ガスをチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７からチャンバ１１内の下部空間２０に供給可能となっている。なお、この大流量用マスフロコントローラ５２は、大流量側において精度良く流量制御できるマスフロコントローラであり、さほど精度が要求されない場合には、ガスの流量を小流量にして供給を行うことも可能である。

一方、第２のガス導入口用供給配管６０は、一端が窒素ガス供給配管３０と酸素ガス供給配管４０に流路接続されるとともに、その他端がチャンバ１１の第２のガス導入口１８に流路接続されている。この第２のガス導入口用供給配管６０には、その途中の箇所に窒素ガスまたは酸素ガスのチャンバ１１側への供給、非供給を制御するエアー弁６１と、流量制御弁を内臓して供給されてきた窒素ガスまたは酸素ガスの流量を所定の小流量（例えば１０ｌ／min）に制御してチャンバ１１に供給する小流量用マスフロコントローラ６２とが介在されており、正確に流量制御された小流量の窒素ガスまたは酸素ガスをチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８からチャンバ１１内の上部空間１９に供給可能となっている。なお、この小流量用マスフロコントローラ６２は、小流量側において精度良く流量制御できるマスフロコントローラであるが、例えば、ピン１４の上昇時のパーティクルの巻き上げを防止するなどのために第２のガス導入口１８に一時的に定常よりも流量を多くしてガスを供給するように制御することも可能に構成されている。

また、エアー弁３６、４５、５１、６１、大流量用マスフロコントローラ５２、小流量用マスフロコントローラ６２は、それぞれＣＰＵ７０に電気的に接続されており、ＣＰＵ７０には操作パネル７１が電気的に接続されている。操作パネル７１から、これから処理に使用する処理ガスの種類、チャンバ１１に供給する処理ガスの流量などの所定の処理条件が入力され、ＣＰＵ７０内のメモリに記憶される。そして、操作パネル７１から処理スタートの入力がなされると、ＣＰＵ７０は、メモリ内に記憶されている処理条件を読み出し、エアー弁３６、４５、５１、６１に制御信号を送信して弁の開閉を行わしめたり、大流量用マスフロコントローラ５２、小流量用マスフロコントローラ６２に制御信号を送信して内臓する流量制御弁の開閉度を調整せしめたりする構成となっている。

このような基板処理装置においては、次のようにして基板Ｗの処理を行う。まず、ゲートバルブ１２を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Ｗをチャンバ１１内に搬入し、支持部１５上への基板Ｗの載置が終了してチャンバ１１内への基板の搬入が完了するとゲートバルブ１２を閉じてチャンバ１１を閉空間とする。そして、例えば酸素ガスをチャンバ１１内に導入して基板の処理を行う場合には、窒素ガス供給配管３０に介在された手動弁３２、エアー弁３６をそのまま閉じたままにしておく一方、ＣＰＵ７０からの制御信号によりエアー弁４５、５１、６１を開いた状態にする。そして、酸素ガス供給配管４０に介在された手動弁４２を開き装置内に酸素ガスを導き入れる。酸素ガスは、酸素ガス供給管４０内をフィルタ４１、手動弁４２、逆止弁４３、レギュレータ４４、エアー弁４５を経て流れ、第１のガス導入口用供給配管５０及び第２のガス導入口用供給配管６０に流入する。第１のガス導入口用供給配管５０及び第２のガス導入口用供給配管６０に流入した酸素ガスはそれぞれエアー弁５１、６１を経て大流量用マスフロコントローラ５２と小流量用マスフロコントローラ６２に供給される。大流量用マスフロコントローラ５２では、ＣＰＵ７０からの制御信号により、酸素ガスが所定の大流量（例えば４０ｌ／min）となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第１のガス導入口用供給配管５０を通じてチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７に酸素ガスを供給する。また、小流量用マスフロコントローラ６２では、ＣＰＵ７０からの制御信号により、酸素ガスが所定の小流量（例えば１０ｌ／min）となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第２のガス導入口用供給配管６０を通じてチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に酸素ガスを供給する。チャンバ１１の第１のガス導入口１７及び第２のガス導入口１８から導入された酸素ガスによりチャンバ１１内の雰囲気が酸素ガス雰囲気に置き換わると、大流量用マスフロコントローラ５２の流量制御弁の開度を絞り込み、第１のガス導入口１７からチャンバ１１内にわずかな酸素ガスを導入しつつ、主として第２のガス導入口１８からチャンバ１１内に小流量の酸素ガスを供給するようにして、ランプ１６により加熱しながら排気口９から所定量の排気をとりつつ基板Ｗの処理が行われる。あるいは、エアー弁５１を閉じ、第２のガス導入口１８からのみチャンバ１１内に小流量の酸素ガスを供給するようにして基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。

このとき、小流量用マスフロコントローラ６２により所定の小流量に安定して制御された酸素ガスが第２のガス導入口１８に供給され、チャンバ１１内に導入された酸素ガスは、チャンバ１１内の上部空間１９から仕切り板２１に形成された複数の貫通孔２２を通過して下部空間２０内で基板Ｗの上面全面を均一に流下して処理が行われる。

また、例えば窒素ガスをチャンバ１１内に導入して基板Ｗの処理を行うような場合には、酸素ガス供給配管４０に介在された手動弁４２、エアー弁４５をそのまま閉じたままにしておく一方、ＣＰＵ７０からの制御信号によりエアー弁３６、５１、６１を開いた状態にする。そして、窒素ガス供給配管３０に介在された手動弁３２を開き、装置内に窒素ガスを導き入れる。窒素ガスは、窒素ガス供給配管３０内をフィルタ３１、手動弁３２、逆止弁３３、レギュレータ３４、エアー弁３６を経て流れ、第１のガス導入口用供給配管５０及び第２のガス導入口用供給配管６０に流入する。第１のガス導入口用供給配管５０及び第２のガス導入口用供給配管６０に流入した窒素ガスはそれぞれエアー弁５１、６１を経て大流量用マスフロコントローラ５２と小流量用マスフロコントローラ６２に供給される。大流量用マスフロコントローラ５２では、ＣＰＵ７０からの制御信号により、窒素ガスが所定の大流量（例えば４０ｌ／min）となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第１のガス導入口用供給配管５０を通じてチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７に窒素ガスを供給する。また、小流量用マスフロコントローラ６２では、ＣＰＵ７０からの制御信号により、窒素ガスが所定の小流量（例えば１０ｌ／min）となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第２のガス導入口用供給配管６０を通じてチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に窒素ガスを供給する。チャンバ１１の第１のガス導入口１７及び第２のガス導入口１８から導入された窒素ガスをチャンバ１１の炉口から吹き出しながら、ゲートバルブ１３を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Ｗをチャンバ１１内に搬入する。基板支持部１５上への基板の載置が終了してチャンバ１１内への基板の搬入が完了するとゲートバルブ１３を閉じてチャンバ１１を閉空間とし、そのまま第１のガス導入口１７及び第２のガス導入口１８からの窒素ガスの導入を続け、迅速に窒素ガスでチャンバ内の雰囲気を置き換える。そして、チャンバ１１内の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置き換わると、大流量用マスフロコントローラ５２の流量制御弁の開度を絞り込み、第１のガス導入口１７からチャンバ１１内にわずかな窒素ガスを導入しつつ、主として第２のガス導入口１８からチャンバ１１内に小流量の窒素ガスを供給するようにして、ランプ１６により加熱しながら排気口９から所定量の排気をとりつつ酸素供給の場合と同様に基板Ｗの処理が行われる。あるいは、エアー弁５１を閉じ、第２のガス導入口１８からのみチャンバ１１内に小流量の窒素ガスを供給するようにして基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。

第１の実施の形態の基板処理装置によれば、大流量用マスフロコントローラ５２により所定の大流量に制御された酸素ガスあるいは窒素ガスなどの処理ガスをチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７に供給可能となり、また小流量用マスフロコントローラ６２により所定の小流量に制御された処理ガスをチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に供給可能となる。このように、処理ガスを大流量に制御して供給可能な大流量用マスフロコントローラ５２と、小流量に制御して供給可能な小流量用マスフロコントローラ６２とを備えるので、処理ガスをチャンバ１１に供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ１１内に供給することができ、基板Ｗに対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができる。

また、第１の実施の形態に係る基板処理装置によれば、チャンバ１１に処理ガスが導入される第１のガス導入口１７と、第２のガス導入口１８とが設けられ、チャンバ１１の第１のガス導入口１７に大流量用マスフロコントローラ５２により大流量に制御された処理ガスが供給され、チャンバ１１の第２のガス導入口１８に小流量用マスフロコントローラ６２により小流量に制御された処理ガスが供給されるので、処理ガスをその役割に応じてチャンバ内１１に供給することができる。

またこの第１の実施の形態に係る基板処理装置は、チャンバ内１１を、第２のガス導入口１８より処理ガスが導入される上部空間１９と、基板がその中に配置され、第１のガス導入口１７より処理ガスが導入される下部空間２０とに仕切る複数の貫通孔２２が形成された仕切り板２１を備えて構成されるので、基板Ｗの処理時において、小流量用マスフロコントローラ６２により安定して小流量に制御された処理ガスは、第２の導入口１８より仕切り板２１で仕切られたチャンバ１１内の上部空間１９に導入され、仕切り板２１に形成された複数の貫通孔２２を通過してチャンバ１１内の下部空間２０に配置された基板Ｗ全面に対して均一に流下する。これにより、基板Ｗ全面に対して均一な処理ガスによる処理を行うことができる。

なお、第１の実施の形態において、チャンバ１１がチャンバに相当し、大流量用マスフロコントローラ５２が第１の流量制御手段に相当し、小流量用マスフロコントローラ６２が第２の流量制御手段に相当し、仕切り板２１が仕切り板に相当する。

次に本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置について、図２に基づき説明する。第１の実施の形態と同様の構成の部分は、同一の符号を付与してその説明を省略する。

この第２の実施の形態の基板処理装置は、窒素ガス供給配管３０に介在され、窒素ガスの流量を所定の流量に制御して供給するマスフロコントローラ８０と、酸素ガス供給配管４０に介在され、酸素ガスの流量を所定の流量に制御して供給するマスフロコントローラ９０とを備え、これらのマスフロコントローラで所定の流量に調整された窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを処理ガスとしてチャンバ１１に供給するようにしている点、及びＣＰＵ７０の制御に基づき大流量用マスフロコントローラ５２に内臓された流量制御弁が大きく開かれ、或いは全開とされ、小流量用マスフロコントローラ６２で流量制御されてチャンバ１１の第２のガス導入口に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ５２を通じてチャンバ１１の第１のガス導入口に供給されるように構成されている点が前述した第１の実施の形態の基板処理装置と異なる。なお、マスフロコントローラ８０、マスフロコントローラ９０もＣＰＵ７０に電気的に接続されており、操作パネル７１を通じて窒素ガスと酸素ガスの混合比や第１のガス導入口１７や第２のガス導入口１８を通じてチャンバ１１に供給すべき窒素ガスと酸素ガスの混合ガスの流量を予め設定するようになっている。

このような第２の実施の形態に係る基板処理装置においては、次のようにして基板の処理を行う。なお、以下の説明では説明の便宜上、一例として例えば窒素ガスと酸素ガスの混合比が１：１であり、チャンバ１１内を混合ガスによって置き換える際には、計５０ｌ／ｍｉｎの流量の混合ガスを処理ガスとしてチャンバ１１へ供給し、基板をチャンバ１１内で処理を行う際には、計２０ｌ／ｍｉｎの流量の混合ガスを処理ガスとしてチャンバ１１へ供給する場合を例にとり説明するものとする。

チャンバ１１内への基板の搬入が完了し、チャンバ１１が閉空間とされると、エアー弁３６、４５、５１、６１を開いた状態に制御する。そして、窒素ガスを窒素ガス供給配管３０を通じてマスフロコントローラ８０に供給し、酸素ガスを酸素ガス供給配管４０を通じてマスフロコントローラ９０に供給する。マスフロコントローラ８０とマスフロコントローラ９０では、チャンバ１１内を窒素ガスと酸素ガスの混合ガスで置き換えるためのガスを供給するために、ＣＰＵ７０の制御により予め設定されているガスの混合比と流量に基づいた所定の流量の窒素ガスと酸素ガスを供給する。即ちこの実施例では、それぞれマスフロコントローラ８０とマスフロコントローラ９０とから２５ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガスと酸素ガスとが供給される。そして、供給された窒素ガスと酸素ガスとは、第１のガス導入用供給配管５０及び第２のガス導入用供給配管６０で合流され、窒素ガスと酸素ガスとが混合した混合ガスとして大流量用マスフロコントローラ５２と小流量用マスフロコントローラ６２とに供給される。このとき、ＣＰＵ７０により小流量用マスフロコントローラ６２は、混合ガスの流量をその総流量のうちの所定の小流量（例えば１０ｌ／ｍｉｎ）に制御してチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口に供給するように制御されるとともに、大流量用マスフロコントローラ５２は、その内臓された流量制御弁が大きく開くように或いは全開となるように制御される。そのため、小流量用マスフロコントローラ６２で流量制御されてチャンバ１１の第２のガス導入口に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ５２を通じてチャンバ１１の第１のガス導入口に供給されてチャンバ１１内のガス置き換えが行われる。

そして、チャンバ１１内で基板の処理を行う際には、マスフロコントローラ８０とマスフロコントローラ９０とからそれぞれ窒素ガスと酸素ガスの流量が１０ｌ／ｍｉｎの流量となるように制御されて供給される。供給された窒素ガスと酸素ガスとは、第１のガス導入用供給配管５０及び第２のガス導入用供給配管６０で合流され、窒素ガスと酸素ガスとが混合した混合ガスとして大流量用マスフロコントローラ５２と小流量用マスフロコントローラ６２とに供給される。このとき、ＣＰＵ７０により小流量用マスフロコントローラ６２は、混合ガスの流量をその総流量のうち所定の小流量（例えば１０ｌ／ｍｉｎ）に制御してチャンバ１１の第２のガス導入口に供給するように制御され、大流量用マスフロコントローラ５２は、その内臓された流量制御弁が大きく開かれるように或いは全開とされるように制御されるので、小流量用マスフロコントローラ６２で流量制御されてチャンバ１１の第２のガス導入口１８に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ５２を通じてチャンバ１１の第１のガス導入口１７に供給される。この際、マスフロコントローラ８０やマスフロコントローラ９０から供給されるガスの流量に多少の誤差が生じたとしも、小流量用マスフロコントローラ６２では、その影響を受けず、小流量用マスフロコントローラ６２からは正確に所定の小流量に制御された混合ガスがチャンバ１１の第２のガス導入口１８に供給され、基板Ｗに所定の流量の処理ガスが安定して供給される。一方、残りの流量の混合ガスがチャンバ１１の第１のガス導入口１７に供給されるようになっており、マスフロコントローラ８０やマスフロコントローラ９０で生じたガスの流量の誤差は、小流量用マスフロコントローラ６２には影響を与えずに大流量用マスフロコントローラ５２の側で吸収される。

このように第２の実施の形態の基板処理装置によれば、所望の混合比に調整された混合ガスを処理ガスとして、チャンバ１１内に供給して基板の処理を行うことができる。

また、以上のように第２の実施の形態の基板処理装置によれば、ＣＰＵがチャンバ１１に供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量がチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に供給されるように小流量用マスフロコントローラ６２を制御するとともに、混合ガスの総流量からチャンバ１１に設けられた第２のガス導入口１８に供給される所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスがチャンバ１１に設けられた第１のガス導入口１７に供給されるようにマスフロコントローラ５２を制御するように構成されているので、小流量用マスフロコントローラ６２は、マスフロコントローラ８０、マスフロコントローラ９０の影響を受けず、チャンバ１１の第２のガス導入口１８に、正確な流量に制御された処理ガスを供給でき、基板を精度良く処理することができる。

なお、第２の実施の形態において、窒素ガスが第１ガスに相当し、酸素ガスが第２ガスに相当し、第１の供給配管が窒素ガス供給配管に相当し、第２の供給配管が酸素ガス供給配管に相当し、第１ガス流量制御手段がマスフロコントローラ８０に相当し、第２ガス流量制御手段がマスフロコントローラ９０に相当し、第１のガス混合配管が第１のガス導入口用供給配管５０に相当し、第２のガス混合配管が第２のガス導入口用供給配管６０に相当し、ＣＰＵ７０が制御手段に相当する。

上記各実施の形態においては、処理ガスとして窒素ガス、酸素ガスあるいはこれらの混合ガスを処理ガスとして基板に供給する構成であったが、これに限られるものではなく、本発明はアルゴンガス、ヘリウムガス、アンモニアガスなど各種ガスの流量を制御しながらチャンバに供給して基板の処理を行う各種装置に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。従来の基板処理装置の一例の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０基板処理装置
１１チャンバ
２１仕切り板
３０窒素ガス供給配管
４０酸素ガス供給配管
５０第１のガス導入口用供給配管
５２大流量用マスフロコントローラ
６０第２のガス導入口用供給配管
６２小流量用マスフロコントローラ
７０ＣＰＵ
８０マスフロコントローラ
９０マスフロコントローラ

Claims

基板に処理ガスを供給して所定の処理を行う基板処理装置であって、
前記処理ガスが導入される第１のガス導入口と、前記処理ガスと同一の処理ガスが導入される第２のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、
前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第１のガス導入口に供給可能な第１の流量制御手段と、
前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第２のガス導入口に供給可能な第２の流量制御手段とを備え、
前記第１のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間を介して下方へ前記処理ガスを導入する導入口であり、
前記第２の流量制御手段は、前記第１の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であることを特徴とする基板処理装置。
基板に処理ガスを供給して所定の処理を行う基板処理装置であって、
前記処理ガスが導入される第１のガス導入口と、第２のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、
前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第１のガス導入口に供給可能な第１の流量制御手段と、
前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第２のガス導入口に供給可能な第２の流量制御手段とを備え、
前記第１のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第２のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間へ前記処理ガスを導入する導入口であり、
前記第２の流量制御手段は、前記第１の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であり、
前記チャンバ内を、前記第２のガス導入口より前記処理ガスが導入される前記上部空間と、基板が配置され前記第１のガス導入口より前記処理ガスが導入される下部空間とに仕切る複数の貫通孔が形成された仕切り板をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置において、
第１ガスを供給する第１の供給配管と、
前記第１の供給配管に介在され、前記第１ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第１ガス流量制御手段と、
前記第１ガスと異なる種類の第２ガスを供給する第２の供給配管と、
前記第２の供給配管に介在され、前記第２ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第２ガス流量制御手段と、
前記第１の供給配管と前記第２の供給配管とからそれぞれ供給される第１ガスと第２ガスとを合流させて前記第１の流量制御手段に供給する第１のガス混合配管と、
前記第１の供給配管と前記第２の供給配管とからそれぞれ供給される第１ガスと第２ガスとを合流させて前記第２の流量制御手段に供給する第２のガス混合配管とを備え、前記チャンバ内に前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口とから前記第１ガスと前記第２ガスの混合された混合ガスを前記処理ガスとして導入することを特徴とする基板処理装置。
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記チャンバに供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量が前記チャンバに設けられた第２のガス導入口に供給されるように前記第２の流量制御手段を制御するとともに、前記混合ガスの総流量から前記所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスが前記チャンバに設けられた第１のガス導入口に供給されるように前記第１の流量制御手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。