KR100809127B1 - 가스 공급 장치, 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법 - Google Patents

가스 공급 장치, 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 공급 장치, 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법에 관한 것으로서, 간단한 배관구성으로, 더구나 간단한 제어로 압력변동 등의 영향을 받는 일 없이 처리실 내의 복수부위로부터 가스를 공급하여, 소망하는 면내 균일성을 실현 가능하게 한다. 웨이퍼의 처리에 앞서, 분류량 조정 수단(230)에 대하여 각 처리 가스용 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하여, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스를 제 1, 제 2 분기 배관(204, 206)에 분류하고, 각 처리 가스용 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력 안정시의 한쪽의 처리 가스용 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서, 부가 가스 공급 수단(220)에 의해 부가 가스를 다른 쪽의 처리 가스용 분기 배관에 공급한다.

Description

가스 공급 장치, 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법{GAS SUPPLY SYSTEM, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND GAS SUPPLY METHOD}
도 1은 본 발명의 실시형태에 관련한 기판 처리 장치의 구성예를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 나타내는 제어부의 구성예를 나타내는 블록도,
도 3은 동 실시형태에 관련한 가스 공급 장치의 구성예를 나타내는 블록도,
도 4는 동 실시형태에 관련한 기판 처리 장치의 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트,
도 5a 및 5b는 동 실시형태에 관련한 기판 처리 장치의 처리의 다른 예를 나타내는 플로우차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 처리 장치 110 : 처리실
130a, 130b : 배관 132 : 가스 공급라인
134 : 상부 전극 136 : 외측 상부 전극
138 : 내측 상부 전극 200 : 가스 공급 장치
210 : 처리 가스 공급 수단 212a∼212c : 가스 공급원
214a∼214c : 매스플로우 컨트롤러 220 : 부가 가스 공급 수단
222a, 222b : 가스 공급원 224a, 224b : 매스플로우 컨트롤러
230 : 분류량 조정 수단 232,234 : 압력조정부
232a, 234a : 압력센서 232b, 234b : 밸브
240 : 압력컨트롤러 252 : 처리 가스 공급배관
254 : 처리 가스용 제 1 분기배관 256 : 처리 가스용 제 2 분기배관
272 : 부가 가스 공급배관 274 : 부가 가스용 제 1 분기배관
276 : 부가 가스용 제 2 분기배관
(특허문헌 1) 일본 특허공개 평성 제8-158072호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허공개 평성 제9-45624호 공보
본 발명은, 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치, 기판 처리 장치, 가스 공급 방법에 관한 것이다.
이러한 종류의 기판 처리 장치는, 처리실 내에 소정의 가스를 공급하여, 반도체 웨이퍼, 액정 기판 등의 피 처리 기판(이하, 단지「기판」이라고 칭한다)에 대하여 성막이나 에칭 등의 소정의 처리를 실시하도록 되어 있다.
이러한 기판 처리 장치로서는, 예컨대 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 처리실 내에 기판을 탑재하는 탑재대를 겸하는 하부 전극과, 기판을 향해서 가스를 분출하는 샤워 헤드를 겸하는 상부 전극을 배치하여 구성된다. 이러한 평행평판형의 플라즈마 처리 장치에서는, 처리실 내의 기판 상에 샤워헤드를 통해 소정의 가스를 공급한 상태로 양 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 성막이나 에칭 등 소정의 처리를 행하도록 되어 있다.
그런데, 기판에 대하여 성막이나 에칭 등의 소정의 처리를 실시하는 데 있어서, 에칭 레이트나 에칭 선택비, 성막 레이트 등의 처리 특성을 기판면 내에서 균일하게 하여, 기판 처리의 면내 균일성을 향상하는 것은, 종래부터 중요과제이다.
이러한 관점에서, 예컨대 특허문헌 1, 2에서는, 샤워 헤드 내부를 복수의 가스실로 나누고, 각 가스실마다에 가스 공급배관을 독립적으로 접속하여, 기판면 내의 복수부위에 임의의 종류 또는 임의의 유량으로 처리 가스를 공급하는 것이 제안되어 있다. 이에 의하면, 기판면 내의 가스농도를 국소적으로 조정하여, 에칭의 기판 처리의 면내 균일성을 향상할 수 있다.
또한, 실제의 기판 처리에 이용되는 가스는, 예컨대 기판의 처리에 직접 관여하는 처리 가스, 이러한 처리에 의해서 발생하는 반응 생성물의 데포(퇴적)를 컨트롤하기 위한 가스, 불활성 가스 등의 캐리어 가스 등 복수종(種)의 가스의 조합에 의하여 구성되고, 그 가스종은 기판 상의 피 처리재료나 프로세스 조건에 따라 적절히 선택하여 사용된다. 이 때문에, 예컨대 특허문헌 2에 도시하는 바와 같이, 샤워 헤드의 각 가스실마다에 각각 접속된 가스 공급배관마다 매스플로우 컨트롤러를 마련하여 유량 제어를 행할 필요가 있다.
그러나, 이러한 종래의 구성에서는, 기판면 내의 복수 부위에 공급되는 처리 가스 중에 공통되는 가스종이 포함되어 있더라도, 각 가스실로부터 공급하는 가스마다 각각 가스 공급계가 마련되고, 따로따로 유량 제어가 행하여지기 때문에, 배관구성이 복잡화하고, 각 배관의 유량 제어도 복잡화하기 때문에, 예컨대 넓은 배관공간이 필요하게 되고, 또한 제어부담도 증대해 버린다는 문제가 있었다.
또한, 가령 처리실 내의 복수부위로부터 간단한 제어로 가스를 공급하는 것이 가능하다고 하더라도, 예컨대 가스를 도입할 때의 압력의 변동 등에 의해 각 부위로부터 공급되는 처리 가스의 유량비(분류비)가 변동해 버리는 것 같은 제어에서는, 소망하는 면내 균일성을 실현할 수 없게 되어 버린다. 이 때문에, 압력변동 등의 영향을 받지 않도록 가스의 공급을 제어하는 것도 중요하다.
본 발명의 목적은, 간단한 배관구성으로, 또한 간단한 제어로 처리실 내의 복수부위로부터 가스를 공급할 수 있어, 소망하는 면내 균일성을 실현할 수 있는 가스 공급 장치 등을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 한 관점에 의하면, 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리 는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기유로 및 처리 가스용 제 2 분기유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량조정 수단보다 하류측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단과, 상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하고, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하여, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하 고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치가 제공된다.
본 발명의 별도의 관점에 의하면, 피 처리 기판을 처리하는 처리실과, 이 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 가스 공급 장치를 제어하는 제어 수단을 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하여, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하고, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 별도의 관점에 의하면, 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 이용하는 가스 공급 방법으로서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단을 구비하고, 상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하여, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하는 공정과, 상기 압력비 제어에 의해서 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법이 제공된다.
이러한 본 발명의 관점들에 의하면, 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스는, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기유로로 분류되고, 한쪽의 처리 가스용 분기 유로로부터는 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스가 그대로 처리실에 공급되고, 다른 쪽의 처리 가스 분기 유로로부터는 소정의 부가 가스가 부가되어 처리 가스의 가스 성분이나 유량이 조정되고 나서 처리실에 공급된다. 이에 따라, 각 처리 가스용 분기 유로로 공통되는 가스 성분을 가지는 처리 가스는 공통의 처리 가스 공급 수단으로부터 공급되고, 또한 다른 쪽의 처리 가스용 분기 유로를 흐르는 처리 가스에는 필요에 응해서 부가 가스가 부가되어 가스 성분이나 유량을 조정할 수 있기 때문에, 필요 최소한의 배관수(數)로 충분하여, 그만큼 간단한 배관구성이 가능해지고, 유량 제어도 간단하게 할 수 있다.
또한, 부가 가스 공급 전에 분류량 조정 수단의 분류 제어를 압력비 제어로부터 압력일정 제어로 전환하기 때문에, 다른 쪽의 처리 가스용 분기 유로(예컨대 제 2 분기 유로)에 부가 가스를 공급했을 때에 그 분기 유로 내의 압력이 변동하더라도, 그 분기 유로로 흘러야 하는 처리 가스가 한쪽의 처리 가스 분기 유로로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 부가 가스 공급의 전후에 각 처리 가스용 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 유량비(분류비)가 무너지는 것을 방지할 수 있어, 소망하는 유량비로 분류된 처리 가스를 기판 표면상의 다른 영역으로 공급할 수 있다. 이에 의해, 소망하는 면내 균일성을 실현할 수 있다.
또한, 상기 제어 수단은, 상기 부가 가스의 공급개시 후에, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 그 압력안정시의 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하여, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 상기 새로운 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어로 전환하도록 하더라도 좋다. 이와 같이, 분류량 조정 수단의 제어를 압력일정 제어로부터 압력비 제어로 되돌리는 것에 의해, 그 후에 실행되는 기판 처리에 있어서, 가스분출 구멍의 컨덕턴스가 변화하더라도, 각 처리 가스용 분기 유로 내의 압력은 함께 변동하기 때문에 압력비는 변하지 않기 때문에, 압력비 제어에 의하면 각 처리 가스용 분기유로내의 압력비가 무너지지 않도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 시간 경과적으로 가스분출 구멍의 컨덕턴스가 변화하더라도 각 처리 가스용 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 유량비가 무너지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 분류량 조정 수단은, 예컨대 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로를 흐르는 처리 가스의 유량을 조정하기 위한 밸브와 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비하고, 상기 각 압력센서로부터의 검출압력에 근거하여 상기 밸브의 개폐도를 조정하는 것에 의해, 상기 처리 가스 공급 유로로부터의 처리 가스의 유량비를 조정한다.
또한, 상기 처리 가스 공급 수단은, 복수의 가스 공급원을 구비하여, 상기 각 가스 공급원으로부터 소정유량으로 혼합된 처리 가스를 상기 처리 가스 공급로로 공급하도록 하더라도 좋다. 또한, 상기 부가 가스 공급 수단은, 복수의 가스 공급원을 구비하고, 상기 각 가스 공급원으로부터 선택되어 혹은 소정의 가스 유량비로 혼합된 부가 가스를 상기 부가 가스 공급로로 공급하도록 하더라도 좋다. 이에 의하면, 처리 가스 공급 수단으로부터는 각 처리 가스용 분기 유로로 공통되는 복수의 가스 성분이 혼합된 처리 가스가 공급되고, 어느 하나의 분기 유로를 흐르는 처리 가스에는 필요에 응해서 부가 가스가 부가되어 가스 성분이나 유량이 조정되기 때문에, 배관수(數)가 보다 적어도 되어, 보다 간단한 배관구성이 가능해진다.
또한, 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로는, 예컨대 이 유로를 흐르는 처리 가스가 상기 처리실 내의 피 처리 기판 표면상의 중심부 영역을 향해서 공급되도록 배치하고, 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로는, 예컨대 이 유로를 흐르는 처리 가스가 상기 피 처리 기판 표면상의 외주부 영역을 향해서 공급되도록 배치한다. 이에 의해, 피 처리 기판의 중심부 영역과 외주부 영역에 있어서의 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로는, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하는 복수의 분기 유로로 이루어져, 상기 각 처리 가스용 제 2 분기 유로에 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 공급 가능하게 구성하더라도 좋다. 이에 의하면, 피 처리 기판의 외주부 영역을 또한 복수의 영역으로 나눠 각각의 영역에 처리 가스를 공급하도록 구성할 수 있기 때문에, 피 처리 기판의 외주부 영역에 있어서의 처리의 균일성을 보다 상세하게 제어할 수 있다.
본 발명의 별도의 관점에 의하면, 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단 보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로의 한쪽 또는 양쪽에 마련되어, 이들의 유로를 개폐하기 위한 개폐밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 개폐밸브를 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급배관으로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환할 수 있다. 또한, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 유로의 양쪽에 개폐밸브를 마련하는 것에 의해, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기배관의 양쪽으로부터 부가 가스를 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관으로 각각 공급할 수도 있다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능구성을 가지는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복설명을 생략한다.
(기판 처리 장치의 구성예)
우선, 본 발명의 실시형태에 관련하는 기판 처리 장치에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관련하는 기판 처리 장치의 개략구성을 나타내는 단면도이다. 여기서는, 기판 처리 장치를 평행평판형의 플라즈마 에칭 장치로서 구성한 것이다.
기판 처리 장치(100)는, 대략 원통형형상의 처리용기에 의해 구성되는 처리실(110)을 가지고 있다. 처리용기는, 예컨대 알루미늄합금에 의해 형성되고, 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 처리용기의 내벽면은 알루미나막 또는 이트륨 산화막에 의해 피복되어 있다.
처리실(110)내에는, 기판으로서의 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대를 겸하는 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 서셉터(116)는, 처리실(110)내의 바닥부 대략 중앙에 절연판(112)을 거쳐서 마련된 원주형상의 서셉터지지대(114) 상에 지지된다. 서셉터(116)는, 예컨대 알루미늄합금에 의해 형성된다.
서셉터(116)의 상부에는, 웨이퍼(W)를 유지하는 정전척(118)이 마련되어 있다. 정전척(118)은, 내부에 전극(120)을 가지고 있다. 이 전극(120)에는, 직류 전원(122)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전척(118)은, 직류 전원(122)으로부터 전극(120)에 직류 전압이 인가되어 발생하는 쿨롱력에 의해, 그 상면에 웨이퍼(W)를 흡착할 수 있게 되어 있다.
또한, 서셉터(116)의 상면에는, 정전척(118)의 주위를 둘러싸듯이, 포커스 링(124)이 마련되어 있다. 또한, 서셉터(116) 및 서셉터지지대(114)의 외주면에는, 예컨대 석영으로 이루어지는 원통형상의 내벽부재(126)가 부착되어 있다.
서셉터지지대(114)의 내부에는, 링형상의 냉매실(128)이 형성되어 있다. 냉매실(128)은, 예컨대 처리실(110)의 외부에 설치된 칠러 유닛(도시하지 않음)에, 배관(130a, 130b)을 거쳐서 연통하고 있다. 냉매실(128)에는, 배관(130a, 130b)을 거쳐서 냉매(냉매액 또는 냉각수)가 순환 공급된다. 이에 의해, 서셉터(116) 상의 웨이퍼(W)의 온도를 제어할 수 있다.
정전척(118)의 상면에는, 서셉터(116) 및 서셉터지지대(114)내를 통과하는 가스 공급라인(132)이 통해 있다. 이 가스 공급라인(132)을 거쳐서 웨이퍼(W)와 정전척(118) 사이에 He 가스 등의 열전도 가스(백사이드 가스)를 공급할 수 있게 되어 있다.
서셉터(116)의 위쪽에는, 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)와 평행으로 대향하는 상부 전극(134)이 마련되어 있다. 서셉터(116)와 상부 전극(134)의 사이에는, 플라즈마 생성공간 PS가 형성된다.
상부 전극(134)은, 원판형상의 내측상부 전극(138)과, 이 내측상부 전극(138)의 외측을 둘러싸는 링형상의 외측상부 전극(136)을 구비한다. 외측상부 전극(136)과 내측상부 전극(138)의 사이에는, 링형상의 유전체(142)가 개재되어 있다. 외측상부 전극(136)과 처리실(110)의 내주벽의 사이에는, 예컨대 알루미나로 이루어지는 링형상의 절연성차폐부재(144)가 기밀(氣密)하게 개재되어 있다.
외측상부 전극(136)에는, 급전통(152), 커넥터(150), 상부급전막대(148), 정합기(146)를 거쳐서 제 1 고주파 전원(154)이 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(154)은, 40 MHz 이상(예컨대 60 MHz)의 주파수의 고주파 전압을 출력할 수 있다.
급전통(152)은, 예컨대 하면이 개구한 대략 원통형상으로 형성되고, 하단부가 외측상부 전극(136)에 접속되어 있다. 급전통(152)의 상면중앙부에는, 커넥터(150)에 의해서 상부급전막대(148)의 하단부가 전기적으로 접속되어 있다. 상부급전막대(148)의 상단부는, 정합기(146)의 출력 측에 접속되어 있다. 정합기(146)는, 제 1 고주파 전원(154)에 접속되어 있고, 제 1 고주파 전원(154)의 내부 임피던스와 부하 임피던스를 정합시킬 수 있다.
급전통(152)의 외측은, 처리실(110)과 거의 같은 직경의 측벽을 가지는 원통형상의 접지도체(111)에 의해 덮여 있다. 접지도체(111)의 하단부는, 처리실(110)의 측벽상부에 접속되어 있다. 접지도체(111)의 상면중앙부에는, 상술한 상부급전막대(148)가 관통하고 있고, 접지도체(111)와 상부급전막대(148)의 접촉부에는, 절연부재(156)가 개재되어 있다.
내측상부 전극(138)은, 서셉터(116)에 탑재된 웨이퍼(W) 상에 소정의 가스를 분출하는 샤워헤드를 구성한다. 내측상부 전극(138)은, 다수의 가스분출 구멍(160a)을 가지는 원형형상의 전극판(160)과, 전극판(160)의 상면 측을 장착 및 분리가 자유롭게 지지하는 전극지지체(162)를 구비한다. 전극지지체(162)는, 전극판(160)과 거의 같은 직경의 원판형상으로 형성된다.
전극지지체(162)의 내부에는, 원판형상의 공간으로 이루어지는 버퍼실(163)이 형성되어 있다. 버퍼실(163)내에는 고리형상 격벽부재(164)가 마련되어 있어, 이 고리형상 격벽부재(164)에 의해서 버퍼실(163)내는 원판형상의 공간으로 이루어지는 내측의 제 1 버퍼실(163a)과 이 제 1 버퍼실(163a)을 둘러싸는 링형상의 공간으로 이루어지는 외측의 제 2 버퍼실(163b)로 구획된다. 이 고리형상 격벽부재(164)는, 예컨대 O 링에 의해 구성된다.
여기서, 서셉터(116) 상의 웨이퍼(W)를 중심부 영역(센터부)과, 중심부 영역을 둘러싸는 외주부 영역(에지부)으로 나누어 생각하면, 제 1 버퍼실(163a)은 웨이퍼(W)의 센터부에 대향하고, 제 2 버퍼실(163b)은 웨이퍼(W)의 에지부에 대향하도록 구성되어 있다.
이러한 각 버퍼실(163a, 163b)의 하면에는, 가스분출 구멍(160a)이 연통하고 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 센터부에는 제 1 버퍼실(163a)을 통해 소정의 가스를 분출할 수 있고, 웨이퍼(W)의 에지부에는 제 2 버퍼실(163b)을 통해 소정의 가스를 분출할 수 있다. 각 버퍼실(163a, 163b)에는 각각, 가스 공급 장치(200)로부터 소정의 가스가 공급되도록 되어 있다.
전극지지체(162)의 상면에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 하부급전통(170)이 전기적으로 접속되어 있다. 하부급전통(170)은, 상부급전막대(148)에 커넥터(150)를 거쳐서 접속되어 있다. 하부급전통(170)의 도중에는, 가변 콘덴서(172)가 마련되어 있다. 이 가변 콘덴서(172)의 정전 용량을 조정하는 것에 의해, 제 1 고주파 전원(154)으로부터 고주파전압을 인가했을 때에 외측상부 전극(136)의 바로 아래에 형성되는 전기장 강도와, 내측상부 전극(138)의 바로 아래에 형성되는 전기장 강도의 상대적인 비율을 조정할 수 있다.
처리실(110)의 바닥부에는, 배기구(174)가 형성되어 있다. 배기구(174)는, 배기관(176)을 거쳐서 진공 펌프 등을 구비한 배기 장치(178)에 접속되어 있다. 이 배기 장치(178)에 의해서 처리실(110)내를 배기하는 것에 의해, 처리실(110)내를 소망하는 진공도로 감압할 수 있다.
서셉터(116)에는, 정합기(180)를 거쳐서 제 2 고주파 전원(182)이 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(182)은, 예컨대 2 MHz∼20 MHz의 범위, 예컨대 2 MHz의 주파수의 고주파 전압을 출력할 수 있다.
상부 전극(134)의 내측상부 전극(138)에는, 로우패스 필터(184)가 전기적으로 접속되어 있다. 로우패스 필터(184)는 제 1 고주파 전원(154)으로부터의 고주파를 차단하고, 제 2 고주파 전원(182)으로부터의 고주파를 그라운드(ground)에 통과시키기 위한 것이다. 한편, 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에는, 하이패스 필터(186)가 전기적으로 접속되어 있다. 하이패스 필터(186)는 제 1 고주파 전원(154)으로부터의 고주파를 그라운드(ground)에 통과시키기 위한 것이다.
(가스 공급 장치)
다음으로, 가스 공급 장치(200)에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 처리 가스를 처리실(110) 내의 웨이퍼(W)의 센터부를 향해서 공급하는 제 1 처리 가스(센터부용 처리 가스)와, 웨이퍼(W)의 에지부를 향해서 공급하는 제 2 처리 가스(에지부용 처리 가스)의 2개로 분류하는 경우의 예이다. 또한, 본 실시형태와 같이 처리 가스를 2개로 분류하는 경우에 한정되지 않고, 3개 이상으로 분류하도록 하더라도 좋다.
가스 공급 장치(200)는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 웨이퍼에 대하여 성막이나 에칭 등의 소정의 처리를 실시하기 위한 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단(210)과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단(220)을 구비한다.
처리 가스 공급 수단(210)은 처리 가스 공급로를 구성하는 처리 가스 공급배관(252)이 접속된다. 처리 가스 공급배관(252)에는, 이 배관(252)을 개폐하는 개폐밸브(262)가 마련되어 있다. 처리 가스 공급배관(252)으로부터는, 처리 가스용의 제 1 분기 유로를 구성하는 처리 가스용 제 1 분기배관(254)(이하, 단지「제 1 분기배관(254)」이라고도 칭한다.) 및 처리 가스용의 제 2 분기 유로를 구성하는 처리 가스용 제 2 분기배관(256)(이하, 단지「제 2 분기배관(256)」이라고도 칭한다.)이 분기하고 있다.
이들 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)은 각각, 처리실(110)의 상부 전극(134)의 다른 부위, 예컨대 내측 상부 전극(138)의 제 1, 제 2 버퍼 실(163a, 163b)에 접속된다. 또한, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)은, 후술의 분류량조정 수단(230)의 내부에서 분기하고 있어도 좋고, 또한 분류량 조정 수단(230)의 외부에서 분기하고 있더라도 좋다.
가스 공급 장치(200)는 또한, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)을 흐르는 제 1, 제 2 처리 가스의 분류량을 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단(예컨대 플로우 스플리터)(230)을 구비한다.
부가 가스 공급 수단(220)은, 부가 가스 공급로를 구성하는 부가 가스 공급배관(272)이 접속된다. 부가 가스 공급배관(272)에는, 이 배관(272)을 개폐하는 개폐밸브(282)가 마련되어 있다. 부가 가스 공급배관(272)으로부터는, 부가 가스용의 제 1 분기유로를 구성하는 부가 가스용 제 1 분기배관(274)(이하, 단지「제 1 분기배관(274)」이라고도 칭한다.) 및 부가 가스용의 제 2 분기 유로를 구성하는 부가 가스용 제 2 분기배관(276)(이하, 단지「제 2 분기배관(276)」이라고도 칭한다)이 분기하고 있다.
이들 부가 가스용 제 1, 제 2 분기배관(274, 276)은 각각, 분류량 조정 수단(230)의 하류측에서, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)의 도중에 접속된다. 부가 가스용 제 1 분기배관(274)에는, 그 배관(274)을 개폐하는 개폐밸브(284)가 마련되고, 부가 가스용 제 2 분기배관(276)에는, 그 배관(276)을 개폐하는 개폐밸브(286)가 마련되어 있다. 이 개폐밸브(284, 286)를 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터의 부가 가스를 제 1, 제 2 분기배관(274, 276) 중 어느 하나로 공급할 수 있다. 또한, 이들 개폐밸브(284, 286)는 부가 가스용 분기 유로의 유로 전환 수단을 구성한다.
이러한 가스 공급 장치(200)에 의하면, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스는, 분류량 조정 수단(230)에 의해서 분류량이 조정되면서, 처리 가스용 제 1 분기배관(254)과 처리 가스용 제 2 분기배관(256)으로 분류된다. 그리고, 제 1 분기배관(254)을 흐르는 제 1 처리 가스는 제 1 버퍼실(163a)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 센터부를 향해서 공급되고, 제 2 분기배관(256)을 흐르는 제 2 처리 가스는 제 2 버퍼실(163b)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 에지부를 향해서 공급된다.
그리고, 처리 가스용 제 2 분기배관(256)으로 부가 가스를 공급하는 경우에는, 부가 가스용 제 1 분기배관(274)의 개폐밸브(284)를 닫은 채로, 부가 가스용 제 2 분기배관(276)의 개폐밸브(286)를 열어, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이에 의해, 그 부가 가스는 부가 가스 공급배관(272), 부가 가스용 제 2 분기배관(276)을 거쳐서 처리 가스용 제 2 분기배관(256)으로 흘러, 제 2 처리 가스와 혼합된다. 그리고, 부가 가스는 제 2 처리 가스와 함께, 제 2 버퍼실(163b)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 에지부를 향해서 공급된다.
한편, 처리 가스용 제 1 분기배관(254)으로 부가 가스를 공급하는 경우에는, 부가 가스용 제 2 분기배관(276)의 개폐밸브(286)를 닫은 채로, 부가 가스용 제 1 분기배관(274)의 개폐밸브(284)를 열어, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이에 의해, 그 부가 가스는 부가 가스 공급배관(272), 부가 가스용 제 1 분기배관(274)을 거쳐서 처리 가스용 제 1 분기배관(254)으로 흘 러, 제 1 처리 가스와 혼합된다. 그리고, 부가 가스는 제 1 처리 가스와 동시에, 제 1 버퍼실(163a)을 거쳐서 웨이퍼(W)의 센터부를 향해서 공급된다. 또한, 가스 공급 장치(200)의 구체적 구성예는 후술한다.
기판 처리 장치(100)에는, 그 각 부를 제어하는 제어부(300)가 접속되어 있다. 제어부(300)에 의해, 예컨대 가스 공급 장치(200)에 있어서의 처리 가스 공급 수단(210), 부가 가스 공급 수단(220), 분류량 조정 수단(230) 등 이외에, 직류 전원(122), 제 1 고주파 전원(154) 및 제 2 고주파 전원(182) 등이 제어되도록 되어 있다.
(제어부의 구성예)
여기서, 제어부(300)의 구성예를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는 제어부(300)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제어부(300)는, 제어부 본체를 구성하는 CPU(중앙 처리 장치)(310), CPU(310)가 행하는 각종 데이터 처리를 위해 사용되는 메모리 에어리어 등을 마련한 RAM(Random Access Memory)(320), 조작 화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(330), 오퍼레이터에 의한 프로세스레시피의 입력이나 편집 등 여러 가지 데이터의 입력 및 소정의 기억 매체에<로>의 프로세스레시피나 프로세스·로그의 출력 등 여러 가지의 데이터의 출력 등을 행할 수 있는 터치 패널 등으로 구성되는 조작 수단(340), 기억 수단(350), 인터페이스(360)를 구비한다.
기억 수단(350)에는, 예컨대 기판 처리 장치(100)의 여러 가지 처리를 실행하기 위한 처리 프로그램, 그 처리 프로그램을 실행하기 위해서 필요한 정보(데이 터) 등이 기억된다. 기억 수단(350)은, 예컨대 메모리, 하드디스크(HDD) 등에 의해 구성된다. CPU(310)는 필요에 응해서 프로그램 데이터 등을 판독하여, 각종 처리 프로그램을 실행한다. 예컨대 CPU(310)는, 웨이퍼를 처리하는 데 앞서 처리실(110) 내에 가스 공급 장치(200)를 제어하여 소정의 가스를 공급하는 가스 공급 처리 등을 실행한다.
인터페이스(360)에는, CPU(310)에 의해 제어를 행하는 분류량 조정 수단(230), 처리 가스 공급 수단(210), 부가 가스 공급 수단(220) 등의 각 부가 접속된다. 인터페이스(360)는, 예컨대 복수의 I/O 포트 등에 의해 구성된다.
상기 CPU(310)와, RAM(320), 표시 수단(330), 조작 수단(340), 기억 수단(350), 인터페이스(360) 등은, 제어 버스, 데이터 버스 등의 버스 라인에 의해 접속되어 있다.
(가스 공급 장치의 구체적 구성예)
다음으로, 가스 공급 장치(200)의 각 부의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 가스 공급 장치(200)의 구체적인 구성예를 나타내는 블럭도이다. 처리 가스 공급 수단(210)은 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 복수(예컨대 3개)의 가스 공급원(212a, 212b, 212c)이 수용된 가스 박스에 의해 구성된다. 각 가스 공급원(212a∼212c)의 배관은, 이들로부터의 각 가스가 합류하는 처리 가스 공급배관(252)에 접속된다. 각 가스 공급원(212a∼212c)의 배관에는 각각, 각 가스의 유량을 조정하기 위한 매스플로우 컨트롤러(214a∼214c)가 마련되어 있다. 이러한 처리 가스 공급 수단(210)에 의하면, 각 가스 공급원(212a∼212c)으로부터의 가스는 소정의 유량비로 혼합되어, 처리 가스 공급배관(252)으로 흘러 나와, 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)으로 분류된다.
가스 공급원(212a)에는 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 에칭 가스로서의 플루오로카본계의 불소화합물인, CF4, C4F6, C4F8, C5F8 등의 CXFY 가스가 봉입(封入)된다. 가스 공급원(212b)에는, 예컨대 CF계의 반응 생성물의 데포를 컨트롤하는 가스로서의 예컨대 O2 가스가 봉입되고, 가스 공급원(212c)에는, 캐리어 가스로서의 희<希> 가스, 예컨대 Ar 가스가 봉입되어 있다. 또한, 처리 가스 공급 수단(210)의 가스 공급원의 수는, 도 3에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 1개라도, 2개라도 좋고, 또한 4개 이상 마련하더라도 좋다.
한편, 부가 가스 공급 수단(220)은 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 복수(예컨대 2개)의 가스 공급원(222a, 222b)이 수용된 가스 박스에 의해 구성된다. 각 가스 공급원(222a, 222b)의 배관은, 이들로부터의 각 가스가 합류하는 부가 가스 공급배관(272)에 접속된다. 각 가스 공급원(222a, 222b)의 배관에는 각각, 각 가스의 유량을 조정하기 위한 매스플로우 컨트롤러(224a, 224b)가 마련되어 있다. 이러한 부가 가스 공급 수단(220)에 의하면, 각 가스 공급원(222a, 222b)으로부터의 가스는 선택되어 또는 소정의 가스 유량비로 혼합되어, 부가 가스 공급배관(272)으로 흘러 나와, 분류량 조정 수단(230) 보다도 하류 측의 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256) 중 어느 하나로 공급된다.
가스 공급원(222a)에는, 예컨대 에칭을 촉진 가능한 CXFY 가스가 봉입되고, 가스 공급원(222b)에는, 예컨대 CF계의 반응 생성물의 데포를 컨트롤 가능한 O2 가스가 봉입되어 있다. 또한, 부가 가스 공급 수단(220)의 가스 공급원의 수는, 도 3에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 1개라도 좋고, 또한 3개 이상 마련하더라도 좋다.
분류량 조정 수단(230)은, 처리 가스용 제 1 분기 배관(254) 내의 압력을 조정하는 압력조정부(232)와, 처리 가스용 제 2 분기 배관(256) 내의 압력을 조정하는 압력조정부(234)를 구비한다. 구체적으로는, 압력조정부(232)는 처리 가스용 제 1 분기 배관(254) 내의 압력을 검출하는 압력센서(232a)와 처리 가스용 제 1 분기배관(254)의 개폐도를 조정하는 밸브(232b)를 구비하고, 압력조정부(234)는 처리 가스용 제 2 분기 배관(256) 내의 압력을 검출하는 압력센서(234a)와 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)의 개폐도를 조정하는 밸브(234b)를 구비한다.
압력조정부(232, 234)는 압력컨트롤러(240)에 접속되어 있고, 압력컨트롤러(240)는, 제어부(300)로부터의 지령에 응해서, 각 압력센서(232a, 234a)로부터의 검출 압력에 근거하여 각 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정한다. 예컨대 제어부(300)는, 압력비 제어에 의해서 분류량조정 수단(230)을 제어한다. 이 경우, 압력컨트롤러(240)는, 제 1, 제 2 처리 가스가 제어부(300)로부터의 지령에 의한 목표 유량비가 되도록, 즉 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력이 목표 압력비가 되도록, 각 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정한다. 또한, 압력컨트롤러(240)는, 분류량 조정 수단(230)에 제어 보드로서 내장하여도 좋고, 또 한 분류량 조정 수단(230)과는 별개로 구성하더라도 좋다. 또한, 압력컨트롤러(240)는 제어부(300) 내에 마련하도록 하더라도 좋다.
이러한 기판 처리 장치(100)에서는, 예컨대 웨이퍼에 대하여 에칭 등의 처리를 행하는 데 앞서, 가스 공급 장치(200)에 의해서 처리실(110) 내에 소정의 가스가 공급된다. 구체적으로는, 우선 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스의 공급이 개시되고, 분류량 조정 수단(230)은 압력비 제어된다. 그리고, 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력비가 목표 압력비로 조정된 후에, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터의 부가 가스가 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256) 중 어느 하나로 공급된다.
이 경우, 혹시 분류량 조정 수단(230)에 대한 제어를 압력비 제어로 한 채, 부가 가스를 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 중 어느 하나로 공급하면, 다음과 같은 문제가 있다. 예컨대 부가 가스를 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)에 공급한 경우에는, 제 2 분기 배관(256) 내의 압력이 제 1 분기 배관(254) 내의 압력보다도 상승하여 압력비가 무너지기 때문에, 분류량 조정 수단(230)은 목표 압력비가 되도록 자동적으로 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정하고자 한다. 이 때문에, 제 1 처리 가스가 부가 가스 공급 전보다 많이 흘러버려, 부가 가스의 공급의 전후로 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 무너져 버린다고 하는 문제가 있다.
이 점, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력비가 목표 압력비로 조정되고 각 압력이 안정된 시점에서 분류량 조정 수단(230)의 각 밸 브(232b, 234b)를 고정하고, 그 후에 부가 가스를 공급하도록 하면, 부가 가스가 공급되더라도 각 밸브(232b, 234b)가 자동적으로 가동되지 않기 때문에, 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 무너지는 것을 방지할 수 있다고도 생각된다.
그런데, 부가 가스의 공급에 의해 처리 가스용 제 2 분기 배관(256) 내의 압력은 상승하기 때문에, 상기한 바와 같이 분류량 조정 수단(230)의 각 밸브(232b, 234b)를 고정해 버리면, 처리 가스는 제 2 분기 배관(256) 측으로는 흐르기 어렵게 되어, 그만큼 제 1 분기 배관 (254) 측으로 흘러들어가 버린다. 따라서, 분류량 조정 수단(230)의 각 밸브(232b, 234b)를 고정하더라도, 결과적으로는 부가 가스 공급의 전후로 처리 가스용 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 무너져 버린다.
또한, 부가 가스를 처리 가스용 제 1 분기배관(254)에 공급한 경우에도, 동일한 문제가 있다. 즉, 이 경우에는 부가 가스의 공급에 의해 처리 가스용 제 1 분기 배관(254) 내의 압력이 상승하기 때문에, 상기한 바와 같이 분류량 조정 수단(230)의 각 밸브(232b, 234b)를 고정해 버리면, 처리 가스는 제 1 분기 배관(254) 측으로는 흐르기 어렵게 되어, 그만큼 제 2 분기 배관(256) 측으로 흘러들어가 버린다. 따라서, 이 경우에도, 부가 가스 공급의 전후로 처리 가스용 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 무너져 버린다.
그래서, 본 발명에 의한 가스 공급 처리에서는, 부가 가스를 공급하기 전에, 분류량 조정 수단(230)의 분류 제어를, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력을 목표 압력비로 유지하는 압력비 제어로부터, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 중 어느 하나의 배관 내의 압력을 일정하게 유지하는 압 력일정 제어로 전환한다. 구체적으로는, 처리 가스용 제 1 분기배관(254)으로 부가 가스를 공급하는 경우에는 처리 가스용 제 2 분기 배관(256) 내의 압력을 일정하게 유지하는 제어로 전환하고 나서 부가 가스의 공급을 개시한다. 또한, 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)으로 부가 가스를 공급하는 경우에는 처리 가스용 제 1 분기 배관(254) 내의 압력을 일정하게 유지하는 제어로 전환하고 나서 부가 가스의 공급을 개시한다.
이에 의하면, 부가 가스를 공급하더라도, 한쪽의 분기 배관(예컨대 처리 가스용 제 1 분기 배관(254)) 내의 압력이 일정하게 유지되기 때문에, 가령 다른 쪽의 분기 배관(예컨대 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)) 내의 압력이 변동하더라도, 다른 쪽의 분기 배관(예컨대 처리 가스용 제 2 분기 배관(256))으로 흘러야 하는 처리 가스가 한쪽의 분기 배관(예컨대 처리 가스용 제 1 분기 배관(254))으로 흘러들어가는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 어느 쪽의 분기 배관(254, 256)으로 부가 가스를 공급하는 경우에 있어서도, 부가 가스 공급의 전후로 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 무너지는 것을 방지할 수 있다.
(가스 공급 처리의 구체예)
여기서, 이러한 본 발명의 실시형태에 관련한 가스 공급 처리의 구체예에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 관련한 가스 공급 처리를 포함하는 기판 처리 장치의 처리의 구체예를 나타내는 플로우차트이다. 우선 스텝(S110)에서 제어부(300)는, 개폐밸브(262)를 열어 처리 가스 공급 수단(210)에 의한 처리 가스의 공급을 개시한다. 이에 의해, 처리 가스 공급 수단(210) 내의 미리 설정되어 있는 가스가 소정유량으로 처리 가스 공급 배관(252)으로 흐른다. 구체적으로는 예컨대 가스 공급원(212a∼212c)의 CXFY 가스, O2 가스 및 Ar 가스가 각각 소정유량으로 공급이 개시되면, 각 가스는 혼합되어 소정의 혼합비의 CXFY 가스, O2 가스 및 Ar 가스로 이루어지는 혼합 가스가 생성되고, 그 혼합 가스가 처리 가스로서 처리 가스 공급배관(252)으로 흐른다.
이어서, 스텝(S120)에서 제어부(300)는 분류량 조정 수단(230)에 대하여 압력비 제어에 의한 처리 가스의 분류량 조정을 행하게 한다. 구체적으로는 예컨대 제어부(300)가 압력비 제어지령을 발하면, 분류량 조정 수단(230)은 압력컨트롤러(240)의 제어에 의해 압력센서(232a, 234a)의 측정압력에 근거하여 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정하여, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)의 압력비가 목표 압력비가 되도록 조정한다. 이에 의해, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)을 거쳐서 제 1, 제 2 버퍼실(163a, 163b)에 각각 공급되는 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비가 결정된다.
그리고, 스텝(S130)에서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)의 각 압력이 안정되었는지의 여부를 판단한다. 각 압력이 안정되었다고 판단한 경우는 스텝(S140)에서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 중, 어느 한쪽의 분기 배관으로 부가 가스를 공급할지를 판단한다. 구체적으로는 예컨대 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)으로 부가 가스를 공급할지를 판단한다.
스텝(S140)에서 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)으로 부가 가스를 공급하겠 다고 판단한 경우에는, 스텝(S150)에서 제어부(300)는 분류량 조정 수단(230)에 대하여 처리 가스용 제 1 배관(254) 내 압력일정 제어에 의한 처리 가스의 분류량 조정을 행하게 한다.
구체적으로는 예컨대 제어부(300)가 처리 가스용 제 1 분기 배관(254) 내의 압력일정 제어지령을 발한다. 그렇게 하면, 분류량 조정 수단(230)은 압력컨트롤러(240)의 제어에 의해 압력센서(232a, 234a)의 측정압력에 근거하여 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정하여, 처리 가스용 제 1 분기 배관(254)의 제 1 처리 가스의 압력이 일정하게 되도록 조정한다. 또한, 이 시점에서는, 제 2 버퍼실(163b)에는, 적어도 제 1 버퍼실(63a)과 같은 가스 성분의 혼합 가스(같은 에칭 처리가 가능한 혼합 가스)가 공급되고 있다.
이어서, 스텝(S160)에서, 개폐밸브(284, 286)를 제어하여, 부가 가스용 제 2 분기배관(276)을 거쳐서 부가 가스의 공급을 개시한다. 구체적으로는, 부가 가스용 제 1 분기 배관(274)의 개폐밸브(284)를 닫은 채로, 부가 가스용 제 2 분기 배관(276)의 개폐밸브(286)를 열고, 개폐 밸브(282)를 열어 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이에 의해, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 미리 설정되어 있는 부가 가스가 소정유량으로 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)으로 공급된다.
이 경우, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터는, 예컨대 가스 공급원(222a)으로부터 에칭을 촉진 가능한 CXFY 가스(예컨대 CF4 가스)가 소정의 유량으로 공급되 고, 제 2 분기 배관(256)으로 합류하여, 제 2 분기 배관(256)을 거쳐서 제 2 버퍼실(163b)로 공급된다. 이에 의해, 제 2 버퍼실(163b)에는, 제 1 버퍼실(163a) 보다도 CF4 가스가 많은 처리 가스가 공급된다. 이렇게 해서, 제 2 버퍼실(163b)에 공급되는 처리 가스의 가스 성분 및 유량이 결정된다.
이에 대하여, 스텝(S140)에서 처리 가스용 제 1 분기 배관(254)으로 부가 가스를 공급하겠다고 판단한 경우에는, 스텝(S170)에서 제어부(300)는 분류량 조정 수단(230)에 대하여 처리 가스용 제 2 배관(256) 내 압력일정 제어에 의한 처리 가스의 분류량 조정을 행하게 한다.
구체적으로는 예컨대 제어부(300)가 처리 가스용 제 2 분기 배관(256) 내의 압력일정 제어지령을 발한다. 그렇게 하면, 분류량 조정 수단(230)은 압력컨트롤러(240)의 제어에 의해 압력센서(232a, 234a)의 측정압력에 근거하여 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정하여, 처리 가스용 제 2 분기배관(256)의 제 2 처리 가스의 압력이 일정하게 되도록 조정한다.
이어서, 스텝(S180)에서, 개폐밸브(284, 286)를 제어하여, 부가 가스용 제 1 분기 배관(274)을 거쳐서 부가 가스의 공급을 개시한다. 구체적으로는, 부가 가스용 제 2 분기 배관(276)의 개폐밸브(286)를 닫은 채로, 부가 가스용 제 1 분기 배관(274)의 개폐밸브(284)를 열고, 개폐밸브(282)를 열어 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이에 의해, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 미리 설정되어 있는 부가 가스가 소정유량으로 처리 가스용 제 1 분기 배 관(254)으로 공급된다.
그리고, 스텝(S190)에서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)의 각 압력이 안정되었는지의 여부를 판단한다. 스텝(S190)에서 각 압력이 안정되었다고 판단한 경우에는, 스텝(S300)에서 웨이퍼의 처리를 실행한다.
이러한 가스 공급 처리에 의해서, 부가 가스가 처리 가스용 제 2 분기 배관(256)으로 공급되는 경우에는, 기판 처리 장치(100)에서는, 감압분위기 하(下)에서, 서셉터(116) 상의 웨이퍼(W)의 중심부 부근에는, 제 1 버퍼실(163a)로부터의 처리 가스의 혼합 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)의 외주부(에지부)에는, 제 2 버퍼실(163b)로부터의 처리 가스와 부가 가스의 혼합 가스(예컨대 CF4 가스가 많은 혼합 가스)가 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 외주부(에지부)에 있어서의 에칭 특성이 웨이퍼(W)의 중심부(센터부)에 대하여 상대적으로 조정되어, 웨이퍼(W)의 면내의 에칭 특성을 균일하게 할 수 있다.
이에 대하여, 부가 가스가 처리 가스용 제 1 분기 배관(254)으로 공급되는 경우에는, 서셉터(116) 상의 웨이퍼(W)의 중심부 부근에는, 제 1 버퍼실(163a)로부터의 처리 가스와 부가 가스의 혼합 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)의 외주부(에지부)에는, 제 2 버퍼실(163b)로부터의 처리 가스의 혼합 가스가 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 중심부(센터부)에 있어서의 에칭 특성이 웨이퍼(W)의 외주부(에지부)에 대하여 상대적으로 조정되어, 웨이퍼(W)의 면내의 에칭 특성을 균일하게 할 수 있다.
이러한 도 4에 나타내는 처리에 의하면, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스는, 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)으로 분류되어, 한쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 1 분기 배관(254))으로부터는 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스가 그대로 처리실(110)로 공급되고, 다른 쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 2 분기 배관(256))으로부터는 소정의 부가 가스가 부가되어 처리 가스의 가스 성분이나 유량이 조정되고 나서 처리실(110)로 공급된다. 이에 의해, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터는 각 처리 가스용 분기 배관(254, 256)으로 공통되는 가스 성분을 가지는 처리 가스가 공급되고, 다른 쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 2 분기 배관(256))을 흐르는 처리 가스에는 필요에 응해서 부가 가스가 부가되어 가스 성분이나 유량이 조정된다. 이 때문에, 예컨대 각 처리 가스용 분기 배관에서 공통되는 가스 성분의 수가 많은 경우에는, 각 분기 배관마다 처리 가스원을 마련하는 경우에 비하여 보다 적은 배관수로 충분하다. 이와 같이, 가스 공급 장치(200)의 배관수를 필요 최소한으로 할 수 있기 때문에, 보다 간단한 배관구성으로 가스 공급 장치(200)를 구성할 수 있다. 더구나 각 처리 가스용 분기 배관(254, 256)의 압력에 근거하여 처리 가스의 분류량을 조정하기 때문에, 간단한 제어로 처리실(110) 내의 복수부위로부터 가스를 공급할 수 있다.
또한, 부가 가스 공급 전에 분류량 조정 수단(230)을 압력비 제어로부터 압력일정 제어로 전환한다고 하는 간단한 제어에 의해서, 부가 가스 공급개시에 의해서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기배관(254, 256)의 압력비가 변동하더라도, 분류량 조정 수단(230)은 압력일정 제어에 의해 한쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 1 분기 배관(254))의 압력이 일정하게 되도록 각 밸브(232b, 234b)가 조정된다.
이 때문에, 다른 쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 2 분기 배관(256))으로 흘러야 하는 처리 가스의 일부가 한쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 1 분기 ㅂ배관(254))으로 흘러들어가는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 부가 가스 공급 전후로 분류량 조정 수단(230)으로부터 각 처리 가스용 분기 배관을 흐르는 처리 가스의 유량비가 무너지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 소망하는 면내 균일성을 실현할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 처리에서는, 스텝(S150) 또는 스텝(S170)에서 분류량 조정 수단(230)에 대한 제어를 압력일정 제어로 전환한 채로 웨이퍼의 처리를 행하는 경우를 예로 들었지만, 웨이퍼의 처리 전에 분류량 조정 수단(230)의 제어를 다시 압력비 제어로 되돌리도록 하더라도 좋다.
예컨대 단일 웨이퍼 처리 또는 복수의 웨이퍼의 연속 처리를 실행하고 있는 사이에, 예컨대 상부 전극(134)의 온도가 서서히 상승하여 가스분출구멍(160a)의 컨덕턴스가 변화하여 가스가 흐르기 어렵게 되는 경우가 있다.
이러한 경우에는, 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력이 양쪽 모두 상승하기 때문에, 분류량 조정 수단(230)에 대한 제어를 압력일정 제어로 한 채로 해두면, 한쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 1 분기 배관(254))만의 압력이 일정하게 되도록 각 밸브(232b, 234b)가 조정되기 때문에, 결과적으로 다른 쪽의 처리 가스용 분기 배관(제 2 분기 배관(256))으로 흐르는 처리 가스의 비율 쪽이 한쪽의 처리 가스용 분기 배관(예컨대 제 1 분기 배관(254))으로 흐르는 처리 가스보다도 점차 많아져, 각 처리 가스용 분기 배관을 흐르는 처리 가스의 유량비가 무너져 버린다고 하는 현상이 발생한다.
이 현상은, 웨이퍼의 처리를 행하기 전에 압력비 제어로 되돌리는 것에 의해 방지할 수 있다. 즉, 압력비 제어로 되돌리는 것에 의해, 가령 가스분출 구멍(160a)의 컨덕턴스가 변화하더라도, 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력은 함께 변동하기 때문에 압력비는 변하지 않기 때문에, 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력비가 무너지지 않도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 시간 경과적으로 가스분출 구멍의 컨덕턴스가 변화하더라도, 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)을 흐르는 처리 가스의 유량비가 무너지는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로는 예컨대 도 5a 및 5b에 도시하는 바와 같이, 스텝(S300)의 처리의 전에 스텝(S210), 스텝(S220)의 처리를 추가한다. 즉, 도 5a 및 5b에 나타내는 처리에서는, 스텝(S190)에서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)의 각 압력이 안정되었다고 판단한 경우는, 스텝(S210)에서 제어부(300)는 분류량 조정 수단(230)의 제어를 압력비 제어로 전환한다. 구체적으로는 압력 안정시의 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하여, 분류량 조정 수단(230)에 대한 제어를 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력비가 새로운 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어로 전환한다. 압력안정시의 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256) 내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하는 것은, 어느 하나의 처리 가스용 분기배관으로 부가 가 스를 공급하면, 처리 가스용 분기 배관 내의 압력이 변하기 때문에, 그 부가 가스 공급에 의한 압력의 변동분도 고려하여 압력비를 제어하는 것에 의해, 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비를 바꾸는 일 없이, 분류량 조정 수단(230)에 의한 분류량의 조정을 행하기 위해서이다.
이어서 스텝(S220)에서 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)의 각 압력이 안정되었는지의 여부를 판단한다. 그리고, 스텝(S220)에서 각 압력이 안정되었다고 판단한 경우에, 스텝(S300)에서 웨이퍼의 처리를 실행한다.
이러한 도 5a 및 5b에 나타내는 처리에 의하면, 웨이퍼의 처리를 실행하고 있는 사이에 상부 전극(134)의 가스분출 구멍(160a)의 컨덕턴스가 변화하는 것 같은 경우에도, 제 1, 제 2 처리 가스의 유량비의 변동을 방지하면서, 웨이퍼의 처리를 행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서의 처리 가스 제 2 분기 배관(256)은, 처리 가스 공급 배관(252)으로부터 분기하는 복수의 분기 배관으로 구성하여, 이들 각 제 2 분기 배관에 부가 가스 공급 수단(220)으로부터의 부가 가스를 공급 가능하게 구성하여도 좋다. 이에 의하면, 웨이퍼의 외주부 영역을 또한 복수개 영역으로 나누어 각각의 영역에 처리 가스를 공급하도록 구성할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 외주부 영역에 있어서의 처리의 균일성을 보다 상세하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 가스 공급 장치(200)로부터 공급된 처리 가스가, 처리실(110)의 상부로부터 웨이퍼(W)를 향해서 분출되는 경우에 대하여 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 처리실(110)의 다른 부분, 예컨대 처 리실(110)에 있어서의 플라즈마 생성공간(PS)의 측면으로부터도 처리 가스가 분출되도록 하더라도 좋다. 이에 의하면, 플라즈마 생성공간(PS)의 상부와 측부로부터 각각 소정의 처리 가스를 공급할 수 있기 때문에, 플라즈마 생성공간(PS) 내의 가스농도를 조정할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼의 처리의 면내 균일성을 또한 향상할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기배관(274, 276)에 각각 개폐밸브(284, 286)를 마련하고, 이들의 개폐밸브(284, 286)를 개폐 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급배관(272)으로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하도록 한 경우에 대하여 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(274, 276) 중 어느 한쪽에 유로 전환 수단의 다른 예로서의 개폐밸브를 마련하고, 그 개폐밸브를 개폐 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급 배관(272)으로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(274, 276)에 각각 개폐밸브(284, 286)를 마련했기 때문에, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(274, 276)의 양쪽으로부터 부가 가스를 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(254, 256)으로 각각 공급할 수도 있다. 이 경우에는, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(274, 276)에 예컨대 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어 수단을 마련하더라도 좋다. 이에 의해, 부가 가스용 제 1, 제 2 분기 배관(274, 276)을 흐르는 부가 가스의 유량을 정확하게 제어할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명이 이와 같은 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 처리 가스용 분기 배관의 분류량을 압력조정부에 의해 조정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 매스플로우 컨트롤러를 이용하여 처리 가스용 분기 배관의 분류량을 조정하더라도 좋다. 또한, 기판 처리 장치로서 플라즈마 에칭 장치에 적용한 경우를 설명했지만, 처리 가스가 공급되는 다른 기판 처리 장치, 예컨대 플라즈마 CVD 장치, 스퍼터링 장치, 열산화 장치 등의 성막 장치에 본 발명을 적용하더라도 좋다. 또한 본 발명은, 피 처리 기판으로서 웨이퍼 이외의 예컨대 FPD(flat-panel display), 포토 마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판 처리 장치나 MEMS(Micro electro mechanical systems)제조 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치, 기판 처리 장치, 가스 공급 방법에 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 간단한 배관구성으로, 또한 간단한 제어로 처리실 내의 복수부위로부터 가스를 공급할 수 있어, 소망하는 면내 균일성을 실현할 수 있는 가스 공급 장치 등을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (12)

  1. 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치에 있어서,
    상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과,
    상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와,
    상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와,
    상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류(分流)되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과,
    소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과,
    상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와,
    상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와,
    상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와,
    상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단과,
    상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하고, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하여, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 부가 가스의 공급 개시 후에, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 그 압력 안정시의 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하여, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 상기 새로운 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분류량 조정 수단은,
    상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로를 흐르는 처리 가스의 유량을 조정하기 위한 밸브와 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비하고, 상기 각 압력센서로부터의 검출압력에 근거하여 상기 밸브의 개폐도를 조정하는 것에 의해, 상기 처리 가스 공급 유로로부터의 처리 가스의 유량비를 조정하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급 수단은,
    복수의 가스 공급원을 구비하고, 상기 각 가스 공급원으로부터 소정 유량으 로 혼합된 처리 가스를 상기 처리 가스 공급로로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부가 가스 공급 수단은,
    복수의 가스 공급원을 구비하고, 상기 각 가스 공급원으로부터 선택되어 혹은 소정의 가스 유량비로 혼합된 부가 가스를 상기 부가 가스 공급로로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스용 제 1 분기 유로는, 이 유로를 흐르는 처리 가스가 상기 처리실 내의 피 처리 기판 표면상의 중심부 영역을 향해서 공급되도록 배치하고,
    상기 처리 가스용 제 2 분기 유로는, 이 유로를 흐르는 처리 가스가 상기 피 처리 기판 표면상의 외주부 영역을 향해서 공급되도록 배치한 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리 가스용 제 2 분기 유로는,
    상기 처리 가스 공급로로부터 분기하는 복수의 분기 유로로 이루어져, 상기 각 처리 가스용 제 2 분기 유로에 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 공급 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  8. 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치에 있어서,
    상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과,
    상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와,
    상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실이 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와,
    상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과,
    소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과,
    상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와,
    상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와,
    상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와,
    상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로의 한쪽 또는 양쪽에 마련되어, 이들의 유로를 개폐하기 위한 개폐 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 장치.
  9. 피 처리 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치와, 상기 가스 공급 장치를 제어하는 제어 수단을 포함하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 가스 공급 장치는, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하고, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하여, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력 안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 부가 가스의 공급 개시 후에, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 그 압력 안정시의 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하여, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 상기 새로운 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어로 전환하고 나서, 상기 피 처리 기판의 처리를 개시하는 것을 특징으로 기판 처리 장치.
  11. 피 처리 기판을 처리하는 처리실 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 이용하는 가스 공급 방법에 있어서,
    상기 가스 공급 장치는, 상기 피 처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 분기하여 상기 처리실의 다른 부위에 각각 접속되는 처리 가스용 제 1 분기 유로 및 처리 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력에 근거하여 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 1 분기 유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류 측에서 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로에 접속되는 부가 가스용 제 2 분기 유로와, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로와 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로 중, 상기 부가 가스 공급로로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단을 구비하고,
    상기 피 처리 기판의 처리에 앞서, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 처리 가스를 공급하고, 상기 분류량 조정 수단에 대하여 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하는 공정과,
    상기 압력비 제어에 의해서 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 상기 부가 가스용 제 2 분기 유로를 거쳐서 상기 처리 가스용 제 2 분기유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력 안정시의 상기 처리 가스용 제 1 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하고, 상기 부가 가스용 제 1 분기 유로를 거쳐서 처리 가스용 제 1 분기 유로로 부가 가스를 공급하는 경우는, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력 안정시의 상기 처리 가스용 제 2 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력일정 제어로 전환하고 나서 상기 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 부가 가스의 공급 개시 후에, 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 그 압력 안정시의 상기 각 처리 가스용 제 1 ,제 2 분기 유로 내의 압력비를 새로운 목표 압력비로 하여, 상기 분류량 조정 수단에 대한 제어를 상기 각 처리 가스용 제 1, 제 2 분기 유로 내의 압력비가 상기 새로운 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어로 전환하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 방법.
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