KR101346598B1 - 기판 처리 장치 및 고체 원료 보충 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 고체 원료 보충 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 깃츠 에스시티
가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

간단한 구성으로 고체 원료를 보충할 수 있는 기판 처리 장치 및 간단히 고체 원료를 보충할 수 있는 고체 원료 보충 방법을 제공한다. 고체 원료 용기(300); 고체 원료 용기와 처리실(201)의 사이의 배관(232b); 고체 원료 용기와 접속되는 배관(380)으로서, 보충용 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기(350)가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 배관(380); 배관(380)과 진공 배기 수단(246)의 사이에 접속되는 배관(259); 배관(380)에 접속되어 퍼지 가스를 도입하기 위한 배관(284); 배관(259)의 도중에 접속되는 밸브(268); 및 배관(284)의 도중에 접속되는 밸브(269);를 구비하고, 원료 보충 용기로부터 고체 원료 용기에 고체 원료를 보충하기 위해서 원료 보충 용기가 설치부에 설치되었을 때에, 배관내(380)를 진공 흡인하고, 그 후 배관(380) 내에 퍼지 가스를 도입한다.

Description

기판 처리 장치 및 고체 원료 보충 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING SOLID MATERIAL}
본 발명은, 기판 처리 장치 및 고체 원료 보충 방법에 관한 것으로, 특히, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치 및 상기 기판 처리 장치에 고체 원료를 보충하는 고체 원료 보충 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 경우, 내부에 반도체 웨이퍼 재치부(載置部)를 구비한 처리실을 포함하는 기판 처리 장치가 사용된다. 처리실에는 원료 가스를 공급하는 원료 공급계가 접속되어 있고, 원료 공급계로부터 원료 가스가 처리실 내에 공급되어, 반도체 웨이퍼 상에 박막이 형성된다.
기판 처리 장치를 사용한 박막 형성에서, GaCl3과 같은 상온에 있어서 고체인 물질을 원료로서 사용하는 경우, 고체 원료를 수용한 고체 원료 탱크를 설치하고, 고체 원료 탱크 내에서 고체 원료를 승화시키고, 승화한 기체 원료를 원료 가스로 하여 원료 공급계의 배관을 통해서 처리실 내에 공급한다.
종래는, 고체 원료 탱크 내의 고체 원료가 없어지면, 빈 고체 원료 탱크를 원료 공급계의 배관으로부터 분리하여 고체 원료가 충분히 충전되어 있는 고체 원료 탱크와 교환하는 것이 수행되고 있다.
이러한 종래 기술에 있어서는, 고체 원료 탱크의 교환을 위해서 빈 고체 원료 탱크를 원료 공급계의 배관으로부터 분리하였을 때에, 원료 공급계의 배관이 대기(大氣) 개방되고, 배관 내에 대기 중의 수분 등이 부착되어, 수분 제거하기 위한 퍼지 시간이 길어진다는 문제가 있다.
그로부터, 고체 원료 탱크를 분리하지 않고 고체 원료 탱크에 원료를 보충할 수 있는 기술이 개발되어 있다(일본 특허 공개 제2010-40695호 공보 참조).
이 기술에서는, 고체 원료를 보지하는 원료 용기와, 원료 용기에 접속되어 원료 용기에 고체 원료를 보충하는 원료 보충 용기와, 원료 보충 용기를 가열하는 히터와, 원료 용기와 원료 보충 용기의 내부의 압력을 조정 가능한 압력 조정 수단을 구비하는 장치를 사용하여, 원료 보충 용기의 내부의 압력을 감압하고, 원료 보충 용기의 내부를 가열하여 고체 원료를 승화시켜서 기체 원료로 변태(變態)시켜, 원료 용기의 내부의 압력을 감압하는 것으로 원료 보충 용기로부터의 기체 원료를 원료 용기에 포집(捕集)하고, 원료 보충 용기의 내부를 강온(降溫)하는 것을 소정 횟수 반복하는 것에 의해, 원료 보충 용기로부터 원료 용기에 고체 원료를 보충하고 있다.
또한, 고체 원료를 가열하여 증발시켜서 성막용 원료 가스를 얻기 위해서, 고체 원료를 저류(貯流)하는 고체 원료 저류부와, 고체 원료 저류부로부터 공급되는 고체 원료를 용융시켜서 액체 원료를 얻는 고체 원료 수용실과, 고체 원료 수용실과 연통하여 고체 원료 수용실로부터 공급되는 액체 원료를 기화시키는 기화 실을 구비한 장치도 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2010-144221호 공보).
1. 일본 특허 공개 제2010-40695호 공보 2. 일본 특허 공개 제2010-144221호 공보
그러나, 이러한 고체 원료 보충 기술에서는, 장치 구성이 복잡한 것이 되고, 보충 방법도 복잡한 것이 된다.
본 발명의 주 목적은, 간단한 구성으로 고체 원료를 보충할 수 있는 기판 처리 장치 및 간단히 고체 원료를 보충할 수 있는 고체 원료 보충 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면,
기판을 수용 가능한 처리실;
상기 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 처리실에 공급하는 원료 공급계; 및
제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치로서,
상기 원료 공급계는,
상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기;
상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관;
상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지(保持)하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관;
상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관;
상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관;
상기 제3 배관의 도중에 접속되는 제1 밸브; 및
상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;
를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때, 상기 제2 배관 내를 진공 흡인하고, 그 후 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 것인 기판 처리 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면,
기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여 상기 기판을 처리하는 처리실에 공급하는 원료 공급계로서, 상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기; 상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관; 상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관; 상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관; 상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관; 상기 제3 배관의 도중(途中)에 접속되는 제1 밸브; 및 상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;를 구비하는 상기 원료 공급계의 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정;
상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치된 상태에서, 상기 제2 밸브를 닫고 상기 제1 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내를 상기 진공 배기 수단으로 진공 흡인하는 공정;
그 후, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 제2 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하는 공정; 및
그 후, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하는 공정;
을 구비하는 고체 원료 보충 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 간단한 구성으로 고체 원료를 보충할 수 있는 기판 처리 장치 및 간단히 고체 원료를 보충할 수 있는 고체 원료 보충 방법이 제공된다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 개략 사투시도.
도 2는, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로의 일례(一例)와 그에 부수되는 원료 공급계나 배기계 등을 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로 부분을 개략 종단면으로 도시하는 개략 구성도.
도 3은, 도 2에 도시하는 처리로의 내부 구조를 설명하기 위한 개략 횡단면도(橫斷面圖).
도 4는, 도 2에 도시하는 처리로의 노즐을 설명하기 위한 개략도.
도 5는, 도 4의 A 부분의 개략 부분 확대도.
도 6은, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치했을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 도면.
도 7은, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치했을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 일부 절흠(切欠) 개략 정면도.
도 8은, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용할 수 있는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치했을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한, 도 7의 AA선 개략 시시도(矢視圖).
도 9는, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태로 바람직하게 이용되는 원료 보충 카트리지를 설명하기 위한 개략 부분 단면도.
도 10은, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치로부터 원료 보충 카트리지를 분리했을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 일부 절흠 개략 정면도.
도 11은, 본 발명의 바람직한 제1 실시 형태에서 바람직하게 이용할 수 있는 기판 처리 장치로부터 원료 보충 카트리지를 분리하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한, 도 10의 AA선 개략 시시도.
도 12는, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 처리로의 일례와 그에 부수되는 원료 공급계나 배기계 등을 설명하기 위한 개략 구성도이며, 처리로 부분을 개략 종단면으로 도시하는 개략 구성도.
도 13은, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 도면.
도 14는, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 일부 절흠 개략 정면도.
도 15는, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 설치하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한, 도 14의 BB선 개략 시시도.
도 16은, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 원료 보충 카트리지를 설명하기 위한 개략 부분 단면도.
도 17은, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 원료 보충 카트리지를 설명하기 위한 개략 부분 단면도.
도 18은, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치에 원료 보충 카트리지를 분리하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 도면.
도 19는, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치로부터 원료 보충 카트리지를 분리하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한 일부 절흠 개략 정면도.
도 20은, 본 발명의 바람직한 제2 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치로부터 원료 보충 카트리지를 분리하였을 때의 상태와, 원료 공급 탱크와 원료 보충 카트리지의 주위의 배관 등을 설명하기 위한, 도 19의 BB선 개략 시시도.
도 21은, 비교를 위한, 원료 공급 탱크를 분리하여 고체 원료를 보충하는 기술을 설명하기 위한 도면이며, 원료 공급 탱크를 설치한 상태를 도시하고 있다.
도 22는, 비교를 위한, 원료 공급 탱크를 분리하여 고체 원료를 보충하는 기술을 설명하기 위한 도면이며, 원료 공급 탱크를 분리한 상태를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 발명의 바람직한 제1 및 제2 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 이 기판 처리 장치는, 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성되고 있는 것이다.
다음의 설명에서는, 기판 처리 장치의 일례로서, 기판에 대하여 성막 처리 등을 수행하는 종형(縱型) 장치를 이용한 경우에 대해서 서술한다. 그러나, 본 발명은, 종형 장치의 사용을 전제로 한 것이 아니고, 예컨대, 매엽(枚葉) 장치를 사용해도 좋다. 또한, 성막 처리뿐만 아니라, 에칭 처리 등에도 이용하여도 좋다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(101)에서는, 기판의 일례가 되는 웨이퍼(200)를 수납한 카세트(110)가 사용되고 있고, 웨이퍼(200)는 반도체 실리콘 등의 재료로 구성되어 있다. 기판 처리 장치(101)는 광체(111, 筐體)를 구비하고 있고, 광체(111)의 내부에는 카세트 스테이지(114)가 설치되어 있다. 카세트(110)는 카세트 스테이지(114) 상에 공정 내 반송 장치(도시되지 않음)에 의해 반입되거나, 카세트 스테이지(114) 상으로부터 반출된다.
카세트 스테이지(114) 상으로는 카세트(110)가, 공정 내 반송 장치(도시되지 않음)에 의해, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수직 자세를 보지하면서 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록 재치된다. 카세트 스테이지(114)는, 카세트(110)를 광체(111)의 후방에 오른쪽 종방향으로 90°회전하여, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되고 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 광체(111)의 후방을 향하도록 동작 가능해지도록 구성되어 있다.
광체(111) 내의 전후 방향의 대략 중앙부에는 카세트 선반(105)이 설치되어 있고, 카세트 선반(105)은 복수 단 복수 열로 복수 개의 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다. 카세트 선반(105)에는 웨이퍼 이재 기구(125)의 반송 대상이 되는 카세트(110)가 수납되는 이재 선반(123)이 설치되어 있다.
카세트 스테이지(114)의 상방에는 예비 카세트 선반(107)이 설치되어, 예비적으로 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다.
카세트 스테이지(114)와 카세트 선반(105)의 사이에는, 카세트 반송 장치(118)가 설치되어 있다. 카세트 반송 장치(118)는, 카세트(110)를 보지한 상태에서 승강 가능한 카세트 엘리베이터(118a)와, 반송 기구로서의 카세트 반송 기구(118b)를 구비하고 있다. 카세트 반송 장치(118)는 카세트 엘리베이터(118a)와 카세트 반송 기구(118b)의 연동 동작에 의해, 카세트 스테이지(114)와 카세트 선반(105)과 예비 카세트 선반(107)의 사이에서, 카세트(110)를 반송하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(105)의 후방에는, 웨이퍼 이재 기구(125)가 설치되어 있다. 웨이퍼 이재 기구(125)는, 웨이퍼(200)를 수평 방향으로 회전 또는 직동(直動) 가능한 웨이퍼 이재 장치(125a)와, 웨이퍼 이재 장치(125a)를 승강시키기 위한 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)를 구비하고 있다. 웨이퍼 이재 장치(125a)에는 웨이퍼(200)를 픽업하기 위한 트위저(125c)가 설치되어 있다. 웨이퍼 이재 장치(125)는 웨이퍼 이재 장치(125a)와 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)의 연동 동작에 의해, 트위저(125c)를 웨이퍼(200)의 재치부로 하여서, 웨이퍼(200)를 보트(217)에 대하여 장전(차징)하거나, 보트(217)로부터 탈장(디스차징)하도록 구성되어 있다.
광체(111)의 후부 상방에는, 웨이퍼(200)를 열처리하는 처리로(202)가 설치되어 있고, 처리로(202)의 하단부가 노구 셔터(147)에 의해 개폐되도록 구성되어 있다.
처리로(202)의 하방으로는 처리로(202)에 대하여 보트(217)를 승강시키는 보트 엘리베이터(115)가 설치되어 있다. 보트 엘리베이터(115)의 승강대에는 암(128)이 연결되어 있고, 암(128)에는 씰 캡(219)이 수평으로 설치되어 있다. 씰 캡(219)은 보트(217)를 수직하게 지지하는 것과 함께, 처리로(202)의 하단부를 폐색(閉塞)가능하도록 구성되어 있다.
보트(217)는 복수의 보지 부재를 구비하고 있어, 복수 매(예컨대 50∼150매 정도)의 웨이퍼(200)를 그 중심을 맞추어서 수직 방향으로 정렬시킨 상태에서, 각각 수평으로 보지하도록 구성되어 있다.
카세트 선반(105)의 상방에는, 청정화한 분위기인 클린 에어를 공급하는 클린 유닛(134a)이 설치되어 있다. 클린 유닛(134a)은 공급 팬(도시되지 않음) 및 방진 필터(도시되지 않음)를 구비하고 있어, 클린 에어를 광체(111)의 내부에 유통시키도록 구성되어 있다.
광체(111)의 좌측 단부에는, 클린 에어를 공급하는 클린 유닛(134b)이 설치되어 있다. 클린 유닛(134b)도 공급 팬(도시되지 않음) 및 방진 필터(도시되지 않음)를 구비하고 있고, 클린 에어를 웨이퍼 이재 장치(125a)나 보트(217) 등의 근방으로 유통시키도록 구성되어 있다. 상기 클린 에어는, 웨이퍼 이재 장치(125a)나 보트(217) 등의 근방을 유통한 후에, 광체(111)의 외부로 배기되도록 되어 있다.
계속해서, 기판 처리 장치(101)의 주된 동작에 대해서 설명한다.
공정 내 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 카세트(110)가 카세트 스테이지(114) 상으로 반입되면, 카세트(110)는, 웨이퍼(200)가 카세트 스테이지(114) 상에서 수직 자세를 보지하고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록 카세트 스테이지(114) 상에 재치된다. 그 후, 카세트(110)는, 카세트 스테이지(114)에 의해, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되고 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 광체(111)의 후방을 향하도록, 광체(111)의 후방에 오른쪽 종방향으로 90°회전된다.
그 후, 카세트(110)는, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)의 지정된 선반 위치에 카세트 반송 장치(118)에 의해 자동적으로 반송되어 수도(受渡)되고, 일시적으로 보관된 후, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)으로부터 카세트 반송 장치(118)에 의해 이재 선반(123)에 이재되거나, 또는 직접 이재 선반(123)에 반송된다.
카세트(110)가 이재 선반(123)에 이재되면, 웨이퍼(200)는 카세트(110)로부터 웨이퍼 이재 장치(125a)의 트위저(125c)에 의해 카세트(110)의 웨이퍼 출입구를 통하여 픽업되고, 보트(217)에 장전(차징)된다. 보트(217)에 웨이퍼(200)를 수도한 웨이퍼 이재 장치(125a)는 카세트(110)로 되돌아가고, 후속의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전한다.
미리 지정된 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전되면, 처리로(202)의 하단부를 닫고 있던 노구 셔터(147)가 열려서, 처리로(202)의 하단부가 개방된다. 그 후, 웨이퍼(200)군(群)을 보지한 보트(217)가 보트 엘리베이터(115)의 상승 동작에 의해 처리로(202) 내에 반입(로딩)되고, 처리로(202)의 하부가 씰 캡(219)에 의해 폐색된다.
로딩 후는, 처리로(202)에서 웨이퍼(200)에 대하여 임의의 처리가 실시된다. 그 처리 후는, 전술의 반대의 순서로, 웨이퍼(200) 및 카세트(110)가 광체(111)의 외부에 반출된다.
(제1 실시 형태)
다음으로 도 2∼도 5를 참조해서 전술한 기판 처리 장치(101)에 사용되는 제1 실시 형태의 처리로(202)나 원료 공급계(230), 배기계(240) 등에 대해서 설명한다.
도 2를 참조하면, 처리로(202)에는 웨이퍼(200)를 가열하기 위한 가열 장치(가열 수단)인 히터(207)가 설치되어 있다. 히터(207)는 상방이 폐색된 원통 형상의 단열 부재와 복수 개의 히터 소선을 구비하고 있고, 단열 부재에 대하여 히터 소선이 설치된 유닛 구성을 가지고 있다. 히터(207)의 내측에는, 웨이퍼(200)를 처리하기 위한 석영제의 반응관(203)이 설치되어 있다.
반응관(203)의 하부에는 매니폴드(209)가 설치되어 있다. 매니폴드(209)는, 보지 부재로서의 히터 베이스(221)에 고정되어 있다. 반응관(203)의 하단부 및 매니폴드(209)의 상부 개구 단부에는, 각각 환 형상[環狀]의 플랜지가 설치되고, 이들의 플랜지 사이에는 기밀 부재(220, 이하, O-링)가 배치되고, 양자의 사이는 기밀하게 씰링되어 있다.
매니폴드(209)의 하방으로는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 되어 있다. 씰 캡(219)은 예컨대 스텐레스 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 하부 개구 단부에 설치된 환 형상의 플랜지와 씰 캡(219)의 상면의 사이에는 기밀 부재(220, 이하, O-링)가 배치되고, 양자의 사이는 기밀하게 씰링되어 있다. 적어도, 반응관(203), 매니폴드(209) 및 씰 캡(219)에 의해 처리실(201)이 형성되어 있다.
씰 캡(219)에는 보트(217)를 지지하는 보트 지지대(218)가 설치되어 있다. 보트(217)는 보트 지지대(218)에 고정된 저판(210)과 그 상방에 배치된 천판(211)을 포함하고 있고, 저판(210)과 천판(211)의 사이에 복수 개의 지주(212, 支柱)가 가설된 구성을 가지고 있다(도 1 참조). 보트(217)에는 복수 매의 웨이퍼(200)가 보지되어 있다. 복수 매의 웨이퍼(200)는, 서로 일정한 간격을 비우면서 수평 자세를 보지한 상태로 반응관(203)의 관축(管軸) 방향으로 다단으로 적재되어 보트(217)의 지주(212)에 지지되어 있다.
씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트를 회전시키는 회전 기구(227)가 설치되어 있다. 회전 기구(227)는, 씰 캡(219)을 관통하여 보트 지지대(218)에 접속되어 있고, 회전 기구(227)에 의해 보트 지지대(218)를 개재하여 보트(217)를 회전시키는 것으로 웨이퍼(200)를 회전시킨다.
씰 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되고, 이에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내에 대하여 반입 반출하는 것이 가능하게 되어 있다.
이상의 처리로(202)에서는, 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 탑재된 상태로, 보트(217)가 보트 지지대(218)로 지지되면서 처리실(201)에 삽입된다. 처리실(201)에 삽입된 보트(217)에는, 뱃치(batch) 처리되는 복수의 웨이퍼(200)가 수평 자세로 반응관(203)의 관축 방향으로 다단으로 적재되어 있다. 히터(207)가 처리실(201)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있다.
도 2∼도 5를 참조하면, 처리실(201)에는 복수 종류, 여기에서는 2종류의 가스를 공급하는 공급 경로로서의 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)의 단부는, 매니폴드(209)의 하부를 관통하도록 설치되어 있고, 가스 공급관(232b)은, 처리실(201) 내로부터 가스 공급관(232a)과 합류하여, 2개의 가스 공급관(232a, 232b)이 1개의 다공 노즐(233)의 하단부에 연통되어 있다. 노즐(233)의 상부에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가스를 방출하는 복수의 가스 공급공(238b)이 설치되어 있다.
노즐(233)은, 처리실(201) 내에 대략 수직으로 설치되고, 반응관(203)의 하부에서 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라 배설(配設)되어 있다. 반응관(203)의 상부는, 가스 공급관(232b)으로부터 공급되는 원료 가스의 분해 온도 이상의 영역에 연재(延在)하도록 배치되어 있다. 한편, 가스 공급관(232b)이 처리실(201) 내에서 가스 공급관(232a)과 합류하는 개소(箇所)는, 원료 가스의 분해 온도 미만의 영역으로서 웨이퍼(200) 및 웨이퍼 부근의 온도보다도 낮은 온도의 영역이다.
가스 공급관(232a)에는, 상류측으로부터 순서대로, 유량 제어 수단으로서의 매스 플로우 컨트롤러(241) 및 개폐 밸브인 밸브(251, 250)가 설치되어 있다. 또한, 가스 공급관(232a)에는, 밸브(250)와 밸브(251)의 사이에, 후술하는 배기관(247)에 접속된 벤트 라인(257) 및 밸브(256)가 설치되어 있다.
주로, 가스 공급관(232a), 매스 플로우 컨트롤러(241), 밸브(250, 251), 노즐(233), 벤트 라인(257) 및 밸브(256)에 의해 가스 공급계(230a)가 구성되어 있다.
또한, 가스 공급관(232a)에는 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급관(232d)이, 밸브(250)의 하류측에서 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급관(232d)에는 매스 플로우 컨트롤러(244) 및 밸브(254)가 설치되고 있다. 주로, 캐리어 가스 공급관(232d), 매스 플로우 컨트롤러(244), 밸브(254)에 의해 캐리어 가스 공급계(불활성 가스 공급계, 230d)가 구성되어 있다. 캐리어 가스 공급계(230d)로부터는, 예컨대, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스가 공급된다.
가스 공급관(232a)에서는, 기체상(氣體狀)의 원료 가스가 매스 플로우 컨트롤러(241)에서 유량 조정되어서 공급된다. 또한, 원료 가스를 처리실(201)에 공급하지 않고 있는 사이는, 밸브(250)를 닫고, 밸브(256)를 열고, 밸브(256)를 개재하여 원료 가스를 벤트 라인(257)에 흘려보내 둔다.
그리고, 원료 가스를 처리실(201)에 공급하는 때는, 밸브(256)를 닫고, 밸브(250)를 열어, 원료 가스를 밸브(250)의 하류의 가스 공급관(232a)에 공급한다. 또한, 캐리어 가스가 매스 플로우 컨트롤러(244)에서 유량 조정되어서 밸브(254)를 개재하여 캐리어 가스 공급관(232d)으로부터 공급되고, 원료 가스는 밸브(250)의 하류측에서 이 캐리어 가스와 합류하고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다.
본 실시 형태에서는, 원료 가스로서 예컨대 암모니아 가스(NH3)가 가스 공급관(232a)에 공급되고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다. 암모니아 가스를 공급하고 있는 것은, GaN막을 성막하는 경우를 상정(想定)하고 있기 때문이며, 성막하는 막의 종류에 따라서, 암모니아 가스 대신에 오존 가스, H2O, H2+CO2가스 등이 적절히 공급된다.
가스 공급관(232b)의 상류측 단부에는, 고체 원료(400)를 수용한 고체 원료 탱크(300)가 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)에는, 고체 원료 탱크(300)로부터 순서대로 개폐 밸브인 밸브(265, 261)가 설치되어 있다. 또한, 가스 공급관(232b)에는, 밸브(265)와 밸브(261)의 사이에, 후술하는 배기관(231)에 접속된 벤트 라인(258) 및 밸브(262)가 설치되어 있다. 고체 원료 탱크(300)에는, 배관(375)을 개재하여 가스 공급관(282)이 접속되어 있다. 가스 공급관(282)에는, 상류측으로부터 순서대로, 유량 제어 수단으로서의 매스 플로우 컨트롤러(242), 개폐 밸브인 밸브(263, 264)가 설치되어 있다. 밸브(265)와 밸브(261)의 사이의 가스 공급관(232b)과, 밸브(263)와 밸브(264)의 사이의 가스 공급관(282)과의 사이에는 배관(283)이 접속되어 있다. 배관(283)에는 개폐 밸브인 밸브(266)가 설치되어 있다. 밸브(261∼266), 가스 공급관(282)의 일부, 가스 공급관(232b)의 일부 및 배관(283)은 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 집합 밸브(260)로서 구성되어 있다.
고체 원료 탱크(300)를 가열하는 히터(450, 451, 452)가 설치되어 있다. 히터(450, 451, 452)에 의해 고체 원료 탱크(300)의 저면, 측면, 천장부가 각각 가열되어, 고체 원료 탱크(300)에 수용된 고체 원료(400)를 소정 온도로 가열하는 것과 함께, 재고화(再固化)에 의한 고체 원료 탱크(300)의 내벽으로의 원료의 부착을 방지하고 있다. 또한, 밸브(261)로부터 매니폴드(209)까지의 가스 공급관(232b)에는 히터(281)가 감기고[卷回], 고체 원료 탱크(300)로부터 밸브(261)까지의 사이의 가스 공급관(232b)에는 히터(285)가 감기고, 벤트 라인(258)에는 히터(421)가 감겨서, 재고화에 의한 관 내벽으로의 원료의 부착을 방지하기 위하여 가열 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 후술하는 밸브(267)에도 히터(453)가 설치되어, 재고화에 의한 밸브 내벽으로의 원료의 부착을 방지하기 위해서 가열 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 밸브(265)와 고체 원료 탱크(300)의 사이의 가스 공급관(232b)에는 압력 센서(410)가 설치되어 있다. 압력 센서(410)는 가열 고온 대응 가능하다. 압력 센서(410)에 의해 고체 원료 탱크(300) 내의 분압을 모니터하여, 고체 원료 탱크(300) 내에서 원료가 승화하여 적절한 압력 상태에 있는지 어떤지, 원료의 잔량이 감소하는 것으로 압력이 강하하지 않는지 등을 관찰한다.
주로, 가스 공급관(282), 매스 플로우 컨트롤러(242), 밸브(263, 264), 배관(375), 고체 원료 탱크(300), 가스 공급관(232b), 밸브(265, 261), 노즐(233), 벤트 라인(258) 및 밸브(262)에 의해 가스 공급계(230b)가 구성되어 있다.
또한, 가스 공급관(232b)에는 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 공급관(232c)이, 밸브(261)의 하류측에서 접속되어 있다. 캐리어 가스 공급관(232c)에는 매스 플로우 컨트롤러(243) 및 밸브(253)가 설치되어 있다. 주로, 캐리어 가스 공급관(232c), 매스 플로우 컨트롤러(243), 밸브(253)에 의해 캐리어 가스 공급계(불활성 가스 공급계, 230c)가 구성되어 있다. 캐리어 가스 공급계(230c)로부터는, 예컨대, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스가 공급된다.
히터(450, 451, 452)에 의해 고체 원료(400)를 수용한 고체 원료 탱크(300)를 소정 온도로 가열하면, 고체 원료(400)가 승화하여 기체가 되고, 고체 원료 탱크(300) 내의 공간(304)에 소정 온도에 대응한 소정 분압에서 존재한다. 그 상태에서, 캐리어 가스로서 예컨대, 질소(N2)가스를 매스 플로우 컨트롤러(242)에서 유량 조정하여, 배관(282)에 공급한다. 질소(N2)가스는, 밸브(263, 264), 배관(375)을 개재하여 고체 원료 탱크(300) 내의 공간(304)에 공급되고, 기체가 된 고체 원료(400)가 질소(N2)가스와 함께 배관(232b)에 유입된다. 기체가 된 고체 원료(400)를 처리실(201)에 공급하고 있지 않는 동안은, 밸브(261)를 닫고 밸브(262)를 열어, 밸브(262)를 개재하여 원료 가스를 벤트 라인(258)에 흘려보내 둔다.
그리고, 기체가 된 고체 원료(400)를 처리실(201)에 공급할 때는, 밸브(262)를 닫고 밸브(261)를 열고어 기체가 된 고체 원료(400)를 질소(N2)가스와 함께 밸브(261)의 하류의 가스 공급관(232b)에 공급한다. 한편, 캐리어 가스인 질소(N2)가스가 매스 플로우 컨트롤러(243)에서 유량 조정되어서 밸브(253)를 개재하여 캐리어 가스 공급관(232c)으로부터 공급되고, 기체가 된 고체 원료(400)와 질소(N2)가스는, 밸브(261)의 하류측에서 캐리어 가스 공급관(232c)으로부터 공급되는 캐리어 가스(질소 가스)와 합류하고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다.
본 실시 형태에서는, 고체 원료(400)로서 예컨대 GaCl3이 이용되고, 승화해서 기체가 된 GaCl3이 가스 공급관(232b)에 공급되고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급된다. 고체 원료(400)로서 GaCl3을 사용하고 있는 것은, GaN막을 성막하는 경우를 상정하고 있기 때문이며, 성막하는 막의 종류에 따라 GaCl3 대신에 AlCl3등이 적절히 이용된다.
주로, 가스 공급계(230a), 가스 공급계(230b), 캐리어 가스 공급계(230c), 캐리어 가스 공급계(230d)에 의해 원료 공급계(230)가 구성되어 있다.
또한, 배관(283) 및 밸브(266)는 퍼지용이며, 통상적으로는 닫아 두고, 퍼지할 때는, 밸브(264, 265)를 닫고, 밸브(263, 266)를 열고, 밸브(261 또는 262)를 열고, 가스 공급관(282), 밸브(263), 배관(283), 밸브(266), 가스 공급관(232b) 및 밸브(261)를 개재하여, 또는 가스 공급관(282), 밸브(263), 배관(283), 밸브(266), 벤트 라인(258) 및 밸브(262)를 개재하여 퍼지를 수행한다.
매니폴드(209)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)밸브(255)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있어, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(247)은 폐가스 처리 장치(도시되지 않음) 등에 접속되어 있다. 또한, APC밸브(255)는, 밸브를 개폐하여 처리실(201) 내의 진공 배기·진공 배기 정지를 할 수 있고, 또한 밸브 개도(開度)를 조절하여 컨덕턴스를 조정해서 처리실(201) 내의 압력 조정을 할 수 있도록 되어 있는 개폐 밸브이다. 주로, 배기관(231), APC밸브(255), 진공 펌프(246), 압력 센서(245)에 의해 배기계(240)가 구성된다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(도시되지 않음)가 설치되어 있고, 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 공급 전력을 조정하는 것으로, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 구성되어 있다.
반응관(203) 내의 중앙부에는 보트(217)가 설치되어 있다. 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115, 도 1 참조)에 의해 반응관(203)에 대하여 승강(출입)할 수 있도록 되어 있다. 보트(217)가 반응관(203) 내에 도입되면, 매니폴드(209)의 하단부가 O-링(220)을 개재하여 씰 캡(219)으로 기밀하게 씰링된다. 보트(217)는 보트 지지대(218)로 지지되어 있다. 처리의 균일성을 향상하기 위해서, 보트 회전 기구(227)를 구동하여, 보트 지지대(218)에 지지된 보트(217)를 회전시킨다.
이상의 매스 플로우 컨트롤러(241, 242, 243, 244), 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269), APC밸브(255), 히터(207, 281, 285, 421, 450, 451, 452), 온도 센서(도시되지 않음), 압력 센서(245), 진공 펌프(246), 보트 회전 기구(227), 보트 엘리베이터(115) 및 후술하는 밸브(268, 269) 등의 각 부재는 컨트롤러(280)에 접속되어 있다. 컨트롤러(280)는, 기판 처리 장치(101)의 전체의 동작을 제어하는 제어부(제어 수단)의 일례이며, 매스 플로우 컨트롤러(241, 242, 243, 244)의 유량 조정, 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266), 밸브(268, 269)의 개폐 동작, APC밸브(255)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초한 압력 조정 동작, 히터(281, 285, 421, 450, 451, 452)의 온도 조정 동작, 온도 센서(도시되지 않음)에 기초한 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 보트 회전 기구(227)의 회전 속도 조절, 보트 엘리베이터(115)의 승강 동작 등을 각각 제어하도록 되어 있다. 또한, 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269)는 에어 밸브이며, 각각 전자 밸브를 개재하여 컨트롤러(280)에서 제어된다.
다음으로, 전술한 기판 처리 장치(101)를 사용하여, GaN막을 형성하는 프로세스에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 스텝은, 컨트롤러(280)의 제어에 의해 수행된다.
히터(207)를 제어하여 처리실(201) 내를 소정의 온도에 보지한다.
그 후, 복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전되면, 복수 매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O-링(220)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰링한 상태가 된다.
그 후, 보트(217)를 보트 구동 기구(227)에 의해 회전시켜서, 웨이퍼(200)를 회전시킨다. 그 후, APC밸브(255)를 열고 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 흡인하고, 웨이퍼(200)의 온도 등이 안정되면, 다음 스텝을 순차로 실행한다.
본 실시 형태에서는, ALD(Atomic Layer Deposition)법을 이용해서 GaN막의 성막을 수행한다. ALD법이란, 어떤 성막 조건(온도 등) 하에서, 성막에 사용하는 적어도 2종류의 원료가 되는 원료 가스를 1종류씩 교호적(交互的)으로 기판 상에 공급하여, 1원자 단위로 기판상에 흡착시키고, 표면 반응을 이용하여 성막을 수행하는 수법이다. 이 때, 막 두께의 제어는, 원료 가스를 공급하는 사이클 수로 수행한다(예컨대, 성막 속도가 1Å/사이클로 하면, 20Å의 막을 형성하는 경우 20사이클 수행한다).
분말 가공된 GaCl3을 고체 원료(400)로서 수용한 고체 원료 탱크(300)를 히터(450, 451, 452)에서 소정의 온도로 가열해 둔다. 또한, 히터(281, 285)에 의해 가스 공급관(232b)을, 히터(421)에 의해 벤트 라인(258)을, 각각 소정의 온도로 가열해 둔다.
배기관(231)의 APC밸브(255)를 소정의 각도로 열어 두고, 밸브(263, 264, 265)를 열어서 캐리어 가스로서 질소(N2)가스를 배관(282)으로부터 고체 원료 탱크(300)에 공급하고, 밸브(261)를 열어서 기체가 된 GaCl3을 질소 가스와 함께 가스 공급관(232b)에 공급한다. 한편, 밸브(253)를 열어서 캐리어 가스인 질소(N2)가스를 캐리어 가스 공급관(232c)으로부터 공급하고, 기체가 된 GaCl3과 질소 가스를, 밸브(261)의 하류측에서 캐리어 가스 공급관(232c)으로부터 공급되는 질소 가스와 합류시키고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급한다.
다음으로, 밸브(261) 및 밸브(253)를 닫아, 기체가 된 GaCl3과 질소 가스의 처리실(201)로의 공급을 멈추고, 배기관(231)의 APC밸브(255)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 배기하여, 잔류 GaCl3을 처리실(201) 내로부터 제거한다.
배기관(231)의 APC밸브(255)를 소정의 각도로 연 상태에서, 밸브(251, 2 50)를 열어서 NH3가스를 가스 공급관(232a)에 공급한다. 한편, 밸브(254)를 열어서 캐리어 가스인 질소 가스를 캐리어 가스 공급관(232d)으로부터 공급하고, NH3가스를, 밸브(251)의 하류측에서 캐리어 가스 공급관(232d)으로부터 공급되는 질소 가스와 합류시키고, 노즐(233)을 개재하여 처리실(201)에 공급한다.
다음으로, 밸브(250) 및 밸브(254)를 닫아, NH3가스와 질소 가스의 처리실(201)로의 공급을 멈추고, 배기관(231)의 APC밸브(255)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 배기하여, 잔류 NH3가스를 처리실(201) 내로부터 제거한다.
이상의, 기체가 된 GaCl3의 처리실(201)로의 공급, GaCl3의 처리실(201)로부터의 제거, NH3가스의 처리실(201)로의 공급, NH3가스의 처리실(201)로부터의 제거의 4공정을 1사이클로 하여 소정 횟수 반복하는 것에 의해, 웨이퍼(200) 상에 GaN막의 성막을 수행한다.
소정 막 두께의 GaN막을 형성하는 성막 처리가 수행되면, N2등의 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하면서 배기하는 것으로 처리실(201) 내를 불활성 가스로 퍼지한다. 그 후, 처리실(201) 내의 분위기를 불활성 가스로 치환하고, 처리실(201) 내의 압력을 대기압으로 복귀한다. 그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)을 하강하여, 매니폴드(209)의 하단을 개구하고, 처리 완료된 웨이퍼(200)를 보트(217)에 탑재된 상태로 매니폴드(209)의 하단으로부터 처리실(201)의 외부로 반출한다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)를 보트(217)로부터 취출(取出)한다.
이상과 같이 하여, 웨이퍼(200)로의 GaN막의 성막을 반복하고, 고체 원료 탱크(300)가 비면, 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)의 보충을 수행한다.
다음으로, 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)의 보충을 수행하기 위한 구조와 보충 방법에 대해서 설명한다.
도 2 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 고체 원료 탱크(300)는 밀폐된 구조로 되어 있다. 고체 원료 탱크(300)의 저부(303)에는, 중앙이 낮고 주변부가 높은 경사부(302)가 설치되어 있다. 고체 원료 탱크(300)의 천장판(310)에는, 관통공(314, 316)이 설치되어 있다. 관통공(314)에는, 조인트(322)를 개재하여 가스 공급관(232b)의 밸브(265)가 접속되어 있다. 관통공(316)에는 배관(375)이 접속되어 있다. 배관(375)에는 밸브(267)가 접속되고, 밸브(267)에는 배관(380)이 접속되고, 배관(380)에는 고체 원료(400)를 보충하기 위한 원료 보충 카트리지(350)가 설치되어 있다. 배관(375)에는, 또한, 조인트(321)를 개재하여 가스 공급관(282)의 밸브(264)가 접속되고 있다.
배관(375)의 플랜지(374)에는, O-링(373)을 개재하여 밸브(267)의 플랜지(372)가 클램프(384)에 의해 고정되어 있다. 밸브(267)의 플랜지(371)에는, O-링(370)을 개재하여 배관(380)의 플랜지(369)가 클램프(383)에 의해 고정되어 있다. 배관(380)의 플랜지(368)에는, O-링(367)을 개재하여 원료 보충 카트리지(350)의 밸브(270)의 플랜지(366)가 클램프(382)에 의해 고정되어 있다. 배관(380)의 플랜지(368)는, 관통공(316)의 바로 위에 위치하고 있다. 밸브(267) 및 밸브(270)는 수동의 버터플라이 밸브이다.
배관(380)에는, 퍼지 가스 공급 배관(284) 및 배관(259)이 접속되어 있다. 퍼지 가스 공급 배관(284)에는 밸브(269)가 설치되어 있다. 퍼지 가스 공급 배관(284)에 공급하는 퍼지 가스로서는, 예컨대, 질소(N2)가스가 이용된다. 배관(259)은, 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(231)에 접속되어 있다(도 2 참조). 배관(259)에는 밸브(268)가 설치되어 있다. 밸브(268, 269)의 개폐 동작은 컨트롤러(280)에서 제어된다.
또한, 전술한 원료 공급계(230)에는, 가스 공급계(230a), 가스 공급계(230b), 캐리어 가스 공급계(230c), 캐리어 가스 공급계(230d)뿐만 아니라, 고체 원료 탱크(300)에 접속된 퍼지 가스 공급 배관(284), 배관(259) 및 밸브(268, 269)도 포함된다.
도 9를 참조하면, 원료 보충 카트리지(350)는, 병(351)과, 밸브(270)와, 어댑터(360)를 구비하고, 병(351)에는 어댑터(360)를 개재하여 밸브(270)가 설치되어 있다. 병(351)의 입구부[口部](353)의 외주부에는 나사홈[螺旋溝](355)가 설치되어 있다. 어댑터(360)의 일단부(一端部)(361)의 내주부에는 나사홈(362)이 설치되어 있다. 병(351)의 입구부(353)와 어댑터(360)의 사이에는, PTFE제 패킹(357)이 설치되고, 어댑터(360)는, 병(351)의 입구부(353)에 패킹(357)을 개재하여 설치되어 있다. 어댑터(360)의 타단부(他端部)에는 플랜지(363)가 설치되어 있다. 어댑터(360)의 플랜지(363)에는, O-링(364)을 개재해서 밸브(270)의 플랜지(365)가 클램프(381)에 의해 고정되어 있다.
도 7 및 도 8은, 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)에 설치한 상태를 도시하고 있고, 도 10 및 도 11은, 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)으로부터 분리한 상태를 도시하고 있다. 도 10을 참조하면, 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)으로부터 분리한 후에는, 배관(380)의 플랜지(368)에는, O-링(367)을 개재하여 폐지판(閉止板, 377)이 클램프(382)에 의해 고정된다.
다음으로, 원료 보충 카트리지(350)를 이용하여, 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)를 보충하는 방법에 대해서 설명한다.
고체 원료 탱크(300)가 비면, 원료 보충 카트리지(350)을 배관(380)에 설치한다. 이 때에는, 배관(380)의 플랜지(368)에, O-링(367)을 개재하여 원료 보충 카트리지(350)의 밸브(270)의 플랜지(366)를 클램프(382)에 의해 고정한다. 또한, 밸브(267, 270)는 닫은 상태이다. 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)에 설치한 후, 밸브(268)를 열고, 배관(259), 배기관(231)을 개재하여 진공 펌프(246)에 의해, 배관(380) 내를 진공 흡인한다. 그 후, 밸브(268)를 닫고 밸브(269)를 열어, 배관(380) 내를 질소 가스로 퍼지한다. 퍼지 완료 후, 밸브(269)를 닫는다.
원료 보충 카트리지(350)의 밸브(270)와, 밸브(267)를 열고, 원료 보충 카트리지(350)의 병(351) 내의 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 낙하시켜서 공급한다. 공급된 고체 원료(400)는, 고체 원료 탱크(300)의 저부(底部, 303)의 경사부(302)에 의해, 고체 원료 탱크(300)의 중앙부에 균등하게 공급된다. 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 공급한 후에 있어서도, 고체 원료(400)와 천장판(310)과의 사이에는 공간(304)이 형성되도록 한다.
고체 원료(400)의 고체 원료 탱크(300)로의 공급이 끝나면, 밸브(270)와 밸브(267)를 닫고, 밸브(268)를 열어, 배관(259), 배기관(231)을 개재해서 진공 펌프(246)에 의해, 배관(380) 내를 진공 흡인한다. 그 후, 밸브(268)를 닫고 밸브(269)를 열어, 배관(380) 내를 질소 가스로 퍼지한다. 퍼지 완료 후, 밸브(269)를 닫는다.
그 후, 클램프(382)를 떼어서, 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)으로부터 분리한다. 원료 보충 카트리지(350)를 배관(380)으로부터 분리한 후에는, 배관(380)의 플랜지(368)에는, O-링(367)을 개재하여 폐지판(377)이 클램프(382)에 의해 고정된다(도 10 참조).
한편, 분리한 원료 보충 카트리지(350)는, 원료 공급 메이커에 송부되고, 다음 고체 원료(400)가, 원료 보충 카트리지(350)에 충전된다.
(제2 실시 형태)
다음으로 도 12를 참조하여 전술한 기판 처리 장치(101)에 사용되는 제2 실시 형태의 처리로(202)나 원료 공급계(230), 배기계(240) 등에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 처리로(202) 및 배기계(240)는 제1 실시 형태의 처리로(202) 및 배기계(240)와 동일하다. 본 실시 형태의 원료 공급계(230)는, 제1 실시 형태에서는, 가스 공급관(282) 및 배관(283)에는 히터가 설치되어 있지 않은 것에 대해서, 본 실시 형태에서는, 가스 공급관(282)에 히터(422)가 설치되고, 배관(283)에 히터(423)가 설치되어 있는 점이 제1 실시 형태의 원료 공급계(230)와 다르지만, 그 외의 점은 동일하다. 또한, 제2 실시 형태의 기판 처리 장치(101)를 사용하여 GaN을 형성하는 프로세스도 제1 실시 형태와 동일하다.
다음으로, 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)의 보충을 수행하기 위한 구조와, 보충 방법에 대해서 설명한다.
도 12∼도 15를 참조하면, 본 실시 형태의 고체 원료 탱크(300)는, 제1의 실시 형태의 고체 원료 탱크(300)의 구조와 같다. 고체 원료 탱크(300)의 관통공(316)에는, 배관(375)이 접속되어 있다. 배관(375)에는 밸브(267)가 접속되고, 밸브(267)에는 배관(380)이 접속되고, 배관(380)에는 고체 원료(400)를 보충하기 위한 원료 보충 카트리지(470)가 설치되어 있다.
배관(375)의 플랜지(374)에는, O-링(373)을 개재하여 밸브(267)의 플랜지(372)가 클램프(384)에 의해 고정되어 있다. 밸브(267)의 플랜지(371)에는, O-링(370)을 개재하여 배관(380)의 플랜지(369)가 클램프(383)에 의해 고정되어 있다. 배관(380)의 플랜지(368)에는, O-링(367)을 개재하여 원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)의 플랜지(466)가 클램프(382)에 의해 고정되어 있다. 배관(380)의 플랜지(368)는, 관통공(316)의 바로 위에 위치하고 있다. 밸브(267) 및 밸브(480)는 수동의 버터플라이 밸브이다.
배관(380)에는, 퍼지 가스 공급 배관(284) 및 배관(259)이 접속되어 있다. 퍼지 가스 공급 배관(284)에는 밸브(269)가 설치되어 있다. 퍼지 가스 공급 배관(284)에 공급하는 퍼지 가스로서는, 예컨대, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스가 이용된다. 배관(259)은, 진공 펌프(246)의 하류측의 배기관(231)에 접속되어 있다(도 12 참조). 배관(259)에는 밸브(268)가 설치되어 있다. 밸브(268, 269)의 개폐 동작은, 컨트롤러(280)에서 제어된다. 퍼지 가스 공급 배관(284)에는 히터(425)가 설치되고, 배관(259)에는 히터(426)가 설치되어 있다.
밸브(269)의 상류측의 퍼지 가스 공급 배관(284)에는 배관(494)의 일단이 접속되어 있다. 배관(494)에는 밸브(485)가 설치되어 있다. 배관(494)의 타단에는 조인트(512)가 설치되어 있다. 밸브(268)의 하류측의 배관(259)에는 배관(495)의 일단이 접속되어 있다. 배관(495)에는 밸브(487)가 설치되어 있다. 배관(495)의 타단에는 조인트(511)가 설치되어 있다. 밸브(485)와 조인트(512)의 사이의 배관(494)과 밸브(487)와 조인트(511)의 사이의 배관(495)의 사이에는, 배관(493)이 접속되어 있다. 배관(493)에는 밸브(486)가 설치되어 있다.
또한, 원료 공급계(230)에는, 가스 공급계(230a), 가스 공급계(230b), 캐리어 가스 공급계(230c), 캐리어 가스 공급계(230d)뿐만 아니라, 고체 원료 탱크(300)에 접속된 퍼지 가스 공급 배관(284), 배관(259) 및 밸브(269, 268)도 포함된다.
원료 보충 카트리지(470)는, 용기(471)와, 밸브(480)와, 밸브(483)와, 밸브(484)를 구비하고 있다. 용기(471)는, 용기 본체(472)와, 그 아래의 용기 설치용 배관부(473)를 구비하고 있다. 용기 설치용 배관부(473)의 상단부는, 용기 본체(472)에 연통되어 있다. 용기 설치용 배관부(473)의 하단부에는 플랜지(463)가 설치되어 있다. 용기 설치용 배관부(473)의 플랜지(463)에는, O-링(464)을 개재하여 밸브(480)의 플랜지(465)가 클램프(481)에 의해 고정되어 있다.
용기 설치용 배관부(473)에는 배관(491)이 접속되어 있다. 배관(491)에는 밸브(483)가 접속되어 있다. 용기 본체(472)의 상부에는 배관(492)이 접속되어 있다. 배관(492)에는 밸브(484)가 접속되어 있다.
용기 본체(472)에는, 덮개(474)가 나사(476)에 의해 설치되어 있다. 용기 본체(472)와 덮개(474)의 사이에는, O-링 등의 봉지(封止)부재(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 덮개(474)에는, 고체 원료(400)가 보이도록 창(475)이 설치되어 있다.
도 13∼도 15는, 원료 보충 카트리지(470)를 배관(380)에 설치한 상태를 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)는, 클램프(382)에 의해 배관(380)에 고정되어 있다. 밸브(483)는 배관(494)의 조인트(512)에 접속되어 있다. 밸브(484)는 배관(495)의 조인트(511)에 접속되어 있다.
도 16∼도 20은, 원료 보충 카트리지(470)를 배관(380)에 설치하기 전 및 분리한 후의 상태를 도시하고 있다. 또한, 분리한 경우에는, 고체 원료(400)는 용기(471) 내에는 남아 있지 않다. 원료 보충 카트리지(470)를 배관(380)에 설치하기 전 및 분리한 후에는, 밸브(480)의 플랜지(466)에는, O-링(489)을 개재하여 폐지판(488)이 클램프(482)에 의해 고정되어 있다. 밸브(483)에는 폐지 마개[閉止栓](498)가 설치되고, 밸브(484)에는 폐지 마개(499)가 설치되어 있다. 또한, 배관(380)의 플랜지(368)에는, O-링(367)을 개재해서 폐지판(377)이 클램프(382)에 의해 고정되어 있다. 배관(494)의 조인트(512)에는 폐지 마개(478)가 설치되고, 배관(495)의 조인트(511)에는 폐지 마개(479)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 매스 플로우 컨트롤러(241, 242, 243, 244), 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269, 483, 484, 485, 486, 487), APC밸브(255), 히터(207, 281, 285, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 450, 451, 452, 453), 온도 센서(도시되지 않음), 압력 센서(245), 진공 펌프(246), 보트 회전 기구(227), 보트 엘리베이터(115) 등의 각 부재는 컨트롤러(280)에 접속되어 있다. 컨트롤러(280)는, 기판 처리 장치(101)의 전체의 동작을 제어하는 제어부(제어 수단)의 일례이며, 매스 플로우 컨트롤러(241, 242, 243, 244)의 유량 조정, 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269, 483, 484, 485, 486, 487)의 개폐 동작, APC밸브(255)의 개폐 및 압력 센서(245)에 기초한 압력 조정 동작, 히터(281, 285, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 450, 451, 452, 453)의 온도 조정 동작, 온도 센서(도시되지 않음)에 기초한 히터(207)의 온도 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동·정지, 보트 회전 기구(227)의 회전 속도 조절, 보트 엘리베이터(115)의 승강 동작 등을 각각 제어하도록 되어 있다. 또한, 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269, 483, 484, 485, 486, 487)는 에어 밸브이며, 각각 전자 밸브를 개재하여 컨트롤러(280)에서 제어된다.
다음으로, 원료 보충 카트리지(470)를 사용하여, 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)를 공급 또는 보충하는 방법에 대해서 설명한다.
우선, 기판 처리 장치(101)를 시동하는 경우의 운용에 대해서 설명한다. 기판 처리 장치(101)를 시동할 때는, 도 16∼도 20에 도시하는 바와 같이, 원료 보충 카트리지(470)는 배관(380)에 설치되어 있지 않다. 배관(380)의 플랜지(368)에는, 폐지판(377)이 설치되어 있다. 배관(494)의 조인트(512)에는 폐지 마개(478)가 설치되고, 배관(495)의 조인트(511)에는 폐지 마개(479)가 설치되어 있다. 밸브(250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 268, 269, 483, 484, 485, 486, 487)는 모두 닫혀 있고, 히터(281, 285, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 450, 451, 452, 453)는 모두 오프 상태로 되어 있다.
우선, 밸브(263, 264, 265, 261)를 열어, 가스 공급관(282)으로부터, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스 등의 퍼지 가스를 공급하여, 고체 원료 탱크(300) 및 가스 공급관(232b)을 개재하여 고체 원료 탱크(300) 상부 배관 라인을 퍼지하고, 또한, 밸브(268, 269, 485, 486, 487)를 열어, 퍼지 가스 공급 배관(284)으로부터, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스 등의 퍼지 가스를 공급하여, 밸브(267) 상부 배관 라인을 퍼지한 후, 히터(281, 285, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 450, 451, 452, 453)를 온으로 하고, 모든 라인을 100℃이상으로 설정하고, 12시간∼48시간 수분 제거를 실시한다.
그 후, 히터(450, 451, 452)를 제어하여, 고체 원료 탱크(300)를 사용 온도(40℃∼150℃)로 설정하고, 히터(453), 히터(281, 285, 421, 422, 423, 424)를 제어하여, 밸브(267) 및 가스 공급관(282), 가스 공급관(232b), 벤트 라인(258), 배관(283, 375)을, 고체 원료 탱크(300)를 사용 온도 +5℃로부터 10℃로 설정하고, 히터(424, 425, 426)는 오프로 한다. 밸브(265, 261)를 닫고, 밸브(266, 262)를 열어, 가스 공급관(282)으로부터, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스 등의 퍼지 가스를 공급하여, 가스 공급관(282), 배관(283) 및 벤트 라인(258)을 개재하여 바이패스 라인 퍼지를 실시한다. 또한, 밸브(268, 487)를 닫고, 밸브(267) 상부 배관 라인을 가압 상태로 한다.
다음으로, 원료 보충 카트리지(470)를 설치할 때의 운용에 대해서 설명한다. 도 16, 도 17, 도 19, 도 20을 참조하면, 원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)에 설치되어 있는 폐지판(488)을 분리하고, 밸브(483)에 설치되어 있는 폐지 마개(498) 및 밸브(484)에 설치되어 있는 폐지 마개(499)를 분리한다. 또한, 배관(380)의 플랜지(368)에 설치되어 있는 폐지판(377)을 분리하고, 배관(494)의 조인트(512)에 설치되어 있는 폐지 마개(478) 및 배관(495)의 조인트(511)에 설치되어 있는 폐지 마개(479)를 분리한다. 그리고, 도 14 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)를 배관(380)의 플랜지(368)에 설치하고, 밸브(483)를 배관(494)의 조인트(512)에 설치하고, 밸브(484)를 배관(495)의 조인트(511)에 설치하는 것에 의해, 원료 보충 카트리지(470)를 설치한다.
다음으로, 도 13∼도 15를 참조하여, 밸브(269)를 연 상태에서, 밸브(268)를 5초간 열고, 그 후 25초간 닫는 것을 반복하여, 15회 이상의 사이클 퍼지를 실시하고, 대기 개방된, 밸브(267)와 밸브(480) 사이의 배관(380), 밸브(269)와 배관(380) 사이의 퍼지 가스 공급 배관(284) 및 밸브(269)와 배관(380) 사이의 배관(259)을 퍼지한다.
또한, 밸브(487)를 열고, 밸브(486)를 닫고, 밸브(485, 483)를 열어, 퍼지 가스 공급 배관(284)으로부터, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스 등의 퍼지 가스를 공급하여, 원료 보충 카트리지(470) 내, 배관(494), 밸브(483), 배관(491), 배관(492), 밸브(484) 및 배관(495)을 퍼지하고, 수분 제거를 수행한다. 이 때에는, 배관(491)을 개재하여 원료 보충 카트리지(470)의 하부로부터 퍼지 가스가 원료 보충 카트리지(470) 내에 도입되고, 원료 보충 카트리지(470)의 상부에 설치한 배관(492)으로부터 퍼지 가스가 배출되므로, 퍼지 가스에 의해 원료 보충 카트리지(470)의 고정 원료(400)의 수분도 제거된다.
밸브(269, 268)를 닫아, 원료 충전 대기 상태로 한다. 밸브(266, 262)를 닫고, 밸브(264, 261)를 열어, 가스 공급관(282)으로부터, 질소(N2)가스 또는 아르곤(Ar)가스 등의 퍼지 가스를 공급하여, 고체 원료 탱크(300) 내의 퍼지를 실시한다.
그 후, 밸브(487)를 닫고, 밸브(267, 480)를 열어, 고체 원료(400)를 원료 보충 카트리지(470)로부터 고체 원료 탱크(300)에 공급한다. 그 후, 밸브(267)를 닫고, 밸브(269, 268)를 열어, 퍼지를 수행한다.
그 후, 밸브(487)를 열어, 원료 보충 카트리지(470) 내를 퍼지한다. 밸브(264, 265)를 닫고, 밸브(266, 261)를 열어, 프로세스 공급 대기 상태로 한다.
히터(424, 425, 426)를 80℃로 설정하고, 고체 원료(400)를 원료 보충 카트리지(470)로부터 고체 원료 탱크(300)에 충전 후 12시간 경과 후, 밸브(480)를 닫고, 밸브(483, 484)를 닫고, 밸브(486)를 열고, 원료 보충 카트리지(470) 내의 퍼지를 정지한다. 밸브(268, 487)를 닫어, 퍼지 가스를 봉입한다.
원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)를 배관(380)의 플랜지(368)로부터 분리하고, 밸브(483)를 배관(494)의 조인트(512)로부터 분리하고, 밸브(484)를 배관(495)의 조인트(511)로부터 분리하여, 원료 보충 카트리지(470)를 분리한다. 원료 보충 카트리지(470)의 밸브(480)에 폐지판(488)을 설치하고, 밸브(483)에 폐지 마개(498)를 설치하고, 밸브(484)에 폐지 마개(499)를 설치한다. 배관(380)의 플랜지(368)에 폐지판(377)을 설치하고, 배관(494)의 조인트(512)에 폐지 마개(478)를 설치하고, 배관(495)의 조인트(511)에 폐지 마개(479)를 설치한다. 밸브(469, 487)를 열어 상시 라인 퍼지한다.
이상과 같이 하여, 기판 처리 장치(101)를 시동한 후, 원료 보충 카트리지(470)를 설치하고, 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 공급하는 방법에 대해서 설명하였으나, 고체 원료 탱크(300)의 고체 원료(400)가 빈 후에, 원료 보충 카트리지(470)를 설치하고, 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 공급할 때에도 상기와 같은 조작을 수행한다.
상기한 바와 같이 하여, 고체 원료(400)를, 원료 보충 카트리지(470)로부터 고체 원료 탱크(300)에 공급하는 것에 의해, 수분을 0.5ppm이하로 하여 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 공급할 수 있으므로, 염화 가스와 수분이 반응하는 것을 충분히 억제할 수 있어, 고체 원료 탱크(300) 내가 부식되지 않고, 반영구적으로 고체 원료(400)를 공급하는 것이 가능하다.
또한, 원료 보충 카트리지(470) 내를 퍼지 가능하게 되어 있으므로, 원료 보충 카트리지(470) 내로의 고체 원료(400)의 공급 시에 혼입(混入)한 수분을 제거하는 것이 가능하다.
도 21 및 도 22를 참조하여, 비교를 위한, 고체 원료 탱크를 분리하여 고체 원료를 보충하는 기술을 설명한다. 본 비교예에 있어서는, 상기 실시 형태의 고체 원료 탱크(300)를 대신하여 고체 원료 탱크(330)를 사용한다. 고체 원료 탱크(330)에는, 밸브(325), 조인트(323) 및 조인트(321)를 개재하여 가스 공급관(282)의 밸브(264)가 접속되어 있다. 고체 원료 탱크(330)에는, 또한, 밸브(326), 조인트(324) 및 조인트(322)를 개재하여 가스 공급관(232b)의 밸브(265)가 접속되어 있다.
성막 등의 웨이퍼(200)의 처리를 수행하는 경우는, 고체 원료(400)로 하여서 수용한 고체 원료 탱크(330)를 소정의 온도로 가열해 두고, 밸브(263, 264, 325, 326, 265, 261)를 열어, 캐리어 가스로서 질소(N2)가스를 배관(282)으로부터 고체 원료 탱크(330)에 공급하여, 기체가 된 고체 원료(400)를 질소 가스와 함께 가스 공급관(232b)에 공급한다.
고체 원료 탱크(330)가 비면, 밸브(264, 325, 326, 265)를 닫고, 조인트(323, 324)를 분리하여, 고체 원료 탱크(330)를 분리한다. 그 때, 밸브(264)와 조인트(323)의 사이의 배관(282') 및 밸브(265)와 조인트(324)의 사이의 배관(232b')은 대기 개방되어, 배관(282') 내 및 배관(232b')에 대기 중의 수분 등이 부착된다. 그 때문에, 교환한 고체 원료 탱크(330)를 설치한 후, 밸브(264)와 밸브(325) 사이의 배관(282') 및 밸브(265)와 밸브(326)의 사이의 배관(232b')의 수분을 제거하기 위해서, 밸브(264, 265, 261)를 닫고, 밸브(263, 266, 262)를 열어서 배관(282)으로부터 질소(N2)가스를 도입하고, 배관(258)에 흘려서, 질소 가스 퍼지를 수행할 필요가 있어, 퍼지 시간이 길어진다는 문제가 있다.
전술한 본 발명의 바람직한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 배관(380)에 원료 보충 카트리지(350, 470)를 설치하고, 원료 보충 카트리지(350, 470)로부터 고체 원료(400)를 고체 원료 탱크(300)에 공급하는 구조이므로, 장치 구성도 간단하고, 고체 원료(400)도 간단히 보충할 수 있다. 또한, 고체 원료(400)를 원료 보충 카트리지(350, 470)로부터 고체 원료 탱크(300)에 직접 공급할 수 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2010-40695호 공보에서와 같이, 고체 원료 탱크(300) 이외의 보충용 고체 원료 탱크를 사용할 필요도 없다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2 바람직한 실시 형태에서는, 고체 원료(400)의 보충 시에 고체 원료 탱크(300)를 분리할 필요가 없다. 고체 원료 탱크(300)를 분리하지 않으므로, 밸브(264)와 고체 원료 탱크(300) 사이에 배관 및 밸브(265)와 고체 원료 탱크(300) 사이에 배관이 대기 개방되는 일이 없어, 고체 원료(400)의 보충 시에 이들의 배관의 수분 제거를 위한 퍼지를 수행할 필요가 없다. 그 때문에, 고체 원료(400)의 보충 시간이 비교예와 비교하여 대폭 단축할 수 있다.
또한, 배관(380)에는, 진공 펌프(246)에 접속된 배관(259)이 접속되고, 또한, 퍼지용 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 배관(284)이 접속되고, 또한 밸브[270(480), 267]가 설치되어 있으므로, 원료 보충 카트리지(350, 470)를 배관(380)에 설치한 후, 배관(380) 내를 진공 흡인하고, 그 후 질소 가스 퍼지를 수행할 수 있다. 따라서, 배관(380) 내를 질소 가스 분위기로 한 상태에서 원료 보충 카트리지(350, 470)로부터 고체 원료 탱크(300)에 고체 원료(400)를 보충할 수 있다. 그 결과, 고체 원료(400) 보충 시에, 고체 원료 탱크(300) 내가 대기 분위기에 노출되는 일은 없다.
고체 원료 탱크(300)의 저부(303)에는, 중앙이 낮고, 주변부가 높은 경사부(302)를 설치하고 있으므로, 보충된 고체 원료(400)가, 고체 원료 탱크(300)의 중앙이 아니라, 단(端) 쪽으로부터 공급되어도, 경사부(302)에 의해, 중앙부에 균등하게 이동하기 쉽게 되어 있다.
또한, 상기에서는, ALD법에 의해 GaN막을 성막하는 방법을 예로 하여서 설명하였으나, ALD법에 의해 성막하는 것이나, GaN막을 성막하는 것은 일례이며, 다른 방법, 예컨대, CVD법으로 성막해도 좋고, 다른 막, 예컨대, AlN막을 성막하여도 좋다.
또한, 상기에서는, 고체 원료의 GaCl3을 사용했지만, TMGa(트리메틸갈륨)이나 TMAl(트리메틸알루미늄)을 사용할 수도 있다. 이들은, GaN, AlN의 성막에 바람직하게 사용된다.
(본 발명의 바람직한 형태)
이하, 본 발명의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
(부기 1)
본 발명의 바람직한 일 형태에 의하면,
기판을 수용 가능한 처리실;
상기 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 처리실에 공급하는 원료 공급계; 및
제어부;
를 포함하는 기판 처리 장치로서,
상기 원료 공급계는,
상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기;
상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관;
상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관;
상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관;
상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관;
상기 제3의 배관의 도중에 접속되는 제1 밸브; 및
상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때, 상기 제2 배관 내를 진공 흡인하고, 그 후 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 제어 수단인 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 2)
부기 1의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부; 및 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부;를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치되었을 때에, 상기 제2 배관 내를 진공 흡인하고, 그 후 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와, 상기 제2 밸브와, 상기 퍼지 가스 도입부와, 상기 퍼지 가스 배출부를 제어하는 제어 수단이다.
(부기 3)
부기 2의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 하부에 접속되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 상부에 접속되어 있다.
(부기 4)
부기 1∼3의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관과 상기 고체 원료 용기의 사이에 설치된 제3 밸브를 구비한다.
(부기 5)
부기 1∼4의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관은, 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속된다.
(부기 6)
부기 1∼5의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 고체 원료 용기는, 용기 내부의 저부에 중앙이 낮고, 주변부가 높은 경사부를 구비한다.
(부기 7)
본 발명의 바람직한 다른 형태에 의하면,
기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 기판을 처리하는 처리실에 공급하는 원료 공급계로서, 상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기; 상기 고체 원료 용기와 상기 처리실 사이에 접속되는 제1 배관; 상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관; 상기 제2 배관과 진공 배기 수단 사이에 접속되는 제3 배관; 상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관; 상기 제3 배관의 도중에 접속되는 제1 밸브; 및 상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;를 구비하는 상기 원료 공급계의 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정;
상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치된 상태에서, 상기 제2 밸브를 닫고 상기 제1 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내를 상기 진공 배기 수단으로 진공 흡인하는 공정;
그 후, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 제2 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하는 공정; 및
그 후, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하는 공정;
을 구비하는 고체 원료 보충 방법이 제공된다.
(부기 8)
부기 7의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는,
상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치하고, 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치하는 공정; 및
그 후, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하기 전에, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하는 공정;을 더 구비한다.
(부기 9)
부기 8의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 하부에 접속되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 상부에 접속되어 있다.
(부기 10)
부기 8 또는 부기 9의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 공급계는, 상기 제2 배관과 상기 고체 원료 용기와의 사이에 설치된 제3 밸브를 구비하고, 상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정과, 상기 진공 흡인하는 공정과, 상기 퍼지 가스를 도입하는 공정에서는, 상기 제3 밸브를 닫고, 상기 고체 원료를 보충하는 공정에서는 상기 제3 밸브를 연다.
(부기 11)
부기 8∼10의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기가 제4 밸브를 구비하고, 상기 원료 보충 용기는 상기 제4 밸브를 개재하고, 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기가 설치될 수 있고,
상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정과, 상기 진공 흡인하는 공정과, 상기 퍼지 가스를 도입하는 공정에서는, 상기 제4 밸브를 닫고, 상기 고체 원료를 보충하는 공정에서는 상기 제4 밸브를 연다.
(부기 12)
부기 8∼11의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관은, 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속되고, 상기 고체 원료를 보충하는 공정에서는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 낙하시킨다.
(부기 13)
부기 8∼12의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 고체 원료 용기는, 용기 내부의 저부에 중앙이 낮고 주변부가 높은 경사부를 구비한다.
(부기 14)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면,
기판을 수용 가능한 처리실; 및
상기 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 처리실에 공급하는 원료 공급계;
를 포함하는 기판 처리 장치로서,
상기 원료 공급계는,
상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기;
상기 고체 원료 용기와 상기 처리실과의 사이에 접속되는 제1 배관; 및
상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관; 을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 15)
부기 14의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관은, 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속된다.
(부기 16)
부기 15의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 설치부는, 상기 제2 배관이 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속되는 개소의 바로 위에 위치한다.
(부기 17)
부기 14∼16의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관과 상기 고체 원료 용기의 사이에 설치된 제1 밸브를 구비한다.
(부기 18)
부기 14∼17의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 고체 원료 용기는, 용기 내부의 저부에 중앙이 낮고 주변부가 높은 경사부를 구비한다.
(부기 19)
부기 14∼18의 어느 하나의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관; 상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관;을 더 구비한다.
(부기 20)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면,
기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 기판을 처리하는 처리실에 공급하는 원료 공급계로서, 상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기; 상기 고체 원료 용기와 상기 처리실과의 사이에 접속되는 제1 배관; 상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관;을 구비하는 상기 원료 공급계의 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정; 및
상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치된 상태에서, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하는 공정;
을 구비하는 고체 원료 보충 방법이 제공된다.
(부기 21)
부기 20의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관은 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속되고, 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하는 공정에서는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 낙하시켜서 보충한다.
(부기 22)
부기 20 또는 부기 21의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 설치부는, 상기 제2 배관이 상기 고체 원료 용기의 천장부에 접속되는 개소의 바로 위에 위치한다.
(부기 23)
부기 20∼22의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 제2 배관과 상기 고체 원료 용기의 사이에 설치된 제1 밸브를 구비하고, 상기 고체 원료를 보충하는 공정에서는 상기 제1 밸브를 연다.
(부기 24)
부기 20∼23의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기가 제2 밸브를 구비하고, 상기 원료 보충 용기는 상기 제2 밸브를 개재하여 상기 설치부에 설치되고, 상기 고체 원료를 보충하는 공정에서는 상기 제2 밸브를 연다.
(부기 25)
부기 20∼24의 어느 하나의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 고체 원료 용기는, 용기 내부의 저부에 중앙이 낮고 주변부가 높은 경사부를 구비한다.
(부기 26)
본 발명의 바람직한 더욱 다른 형태에 의하면,
기판을 수용 가능한 처리실; 및
상기 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 처리실에 공급하는 원료 공급계;
를 포함하는 기판 처리 장치로서,
상기 원료 공급계는,
상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기;
상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관;
보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 상기 고체 원료 용기에 설치될 수 있는 설치부;
상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부;
상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부; 및
상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치되었을 때에, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하도록, 상기 퍼지 가스 도입부와 상기 퍼지 가스 배출부를 제어하는 제어 수단;
을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 27)
부기 26의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 하부에 접속되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 상부에 접속되어 있다.
(부기 28)
부기 27의 기판 처리 장치로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 하부에 접속되는 제2 배관; 및 상기 제2 배관에 설치된 제1 밸브;를 구비하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 상부에 접속되는 제3 배관; 및 상기 제3 배관에 설치된 제2 밸브;를 구비하고 있다.
(부기 29)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면,
기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 기판을 처리하는 처리실에 공급하는 원료 공급계로서, 상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기; 상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관; 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 상기 고체 원료 용기에 설치될 수 있는 설치부; 상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부; 및 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부;를 구비하는 상기 원료 공급계의 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기를 설치하고, 상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치하고, 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치하는 공정;
그 후, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하는 공정; 및
그 후, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치된 상태로, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하는 공정;
을 구비하는 고체 원료 보충 방법이 제공된다.
(부기 30)
부기 29의 고체 원료 보충 방법으로서, 바람직하게는, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 하부에 접속되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는, 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때의 상기 원료 보충 용기의 상부에 접속되어 있다.
(부기 31)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면,
고체 원료 보충 용기; 및 상기 용기의 개구부에 설치된 버터플라이 밸브;를 구비하는 고체 원료 보충용 카트리지가 제공된다.
(부기 32)
본 발명의 바람직한 또 다른 형태에 의하면,
고체 원료 보충 용기;
상기 고체 원료 보충 용기를 설치하는 설치부;
상기 고체 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 퍼지 가스 도입부; 및
상기 고체 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 퍼지 가스 배출부;
를 구비하는 고체 원료 보충용 카트리지가 제공된다.
(부기 33)
부기 32의 고체 원료 보충용 카트리지로서, 바람직하게는, 상기 고체 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부는, 상기 고체 원료 보충 용기를 설치하였을 때의 상기 고체 원료 보충 용기의 하부에 접속되고, 상기 고체 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부는, 상기 고체 원료 보충 용기가 설치되었을 때의 상기 고체 원료 보충 용기의 상부에 접속되어 있다.
(부기 34)
부기 33의 고체 원료 보충용 카트리지로서, 바람직하게는, 상기 퍼지 가스 도입부는, 상기 고체 원료 보충 용기에 설치되었을 때의 상기 고체 원료 보충 용기의 하부에 접속되는 제1 배관과, 상기 제1 배관에 설치된 제1 밸브를 구비하고, 상기 퍼지 가스 배출부는, 상기 고체 원료 보충 용기가 설치되었을 때의 상기 고체 원료 보충 용기의 상부에 접속되는 제2 배관과, 상기 제2 배관에 설치된 제2 밸브를 구비하고 있다.
이상, 본 발명이 여러가지 전형적인 실시 형태를 설명하였으나, 본 발명은 그들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는, 다음 특허 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이다.
101: 기판 처리 장치 115: 보트 엘리베이터
200: 웨이퍼 201: 처리실
202: 처리로 203: 반응관
207, 281, 425, 426, 450: 히터 209: 매니폴드
217: 보트 218: 보트 지지대
219: 씰 캡 220, 364, 367, 370, 373: O-링
227: 회전 기구 230: 원료 공급계
230a, 230b: 가스 공급계
230c, 230d: 캐리어 가스 공급계(불활성 가스 공급계)
231, 247: 배기관 232a, 232b, 282: 가스 공급관
232d: 캐리어 가스 공급관 233: 노즐
238b: 가스 공급공 240: 배기계
241, 242, 243, 244: 매스 플로우 컨트롤러
245: 압력 센서 246: 진공 펌프
250, 251, 253, 254, 256, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 480, 483, 484, 485, 486, 487: 밸브
255: APC밸브 257, 258 : 벤트 라인
259, 283, 375, 380, 491, 492, 493, 494, 495: 배관
260: 집합 밸브 280: 컨트롤러
284: 퍼지 가스 공급 배관 300: 고체 원료 탱크
302: 경사부 303: 저부
304: 공간 310: 천장판
314, 316: 관통공 321, 322: 조인트
350, 470: 원료 보충 카트리지 351: 병
353: 입구부 360: 어댑터
355, 362: 나사홈 357: 패킹
361: 일단부
363, 365, 366, 368, 369, 371, 372, 374, 463, 465, 466: 플랜지
377, 488: 폐지판
381, 382, 383, 384, 481, 482: 클램프
400: 고체 원료 471: 용기
472: 용기 본체 473: 용기 설치용 배관부
474: 뚜껑 475: 창
478, 479, 498, 499: 폐지 마개 511, 512: 조인트

Claims (5)

  1. 기판을 수용 가능한 처리실;
    상기 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여, 상기 처리실에 공급하는 원료 공급계; 및
    제어부;
    를 포함하는 기판 처리 장치로서,
    상기 원료 공급계는,
    상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기;
    상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관;
    상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지(保持)하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관;
    상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관;
    상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관;
    상기 제3 배관의 도중에 접속되는 제1 밸브; 및
    상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되었을 때, 상기 제2 배관 내를 진공 흡인하고, 그 후 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 것인 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부; 및 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 설치될 수 있는 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부;를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 보충하기 위해서 상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치되고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부가 상기 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치되었을 때, 상기 제2 배관 내를 진공 흡인하고, 그 후, 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하도록, 상기 진공 배기 수단과 상기 제1 밸브와, 상기 제2 밸브와, 상기 퍼지 가스 도입부와, 상기 퍼지 가스 배출부를 제어하는 제어 수단인 기판 처리 장치.
  4. 기판의 처리에 이용하는 기체 원료를, 고체 원료를 승화시켜서 생성하여 상기 기판을 처리하는 처리실에 공급하는 원료 공급계로서, 상기 고체 원료를 수용하는 고체 원료 용기; 상기 고체 원료 용기와 상기 처리실의 사이에 접속되는 제1 배관; 상기 고체 원료 용기와 접속되는 제2 배관으로서, 보충용의 상기 고체 원료를 보지하는 원료 보충 용기가 설치될 수 있는 설치부를 구비하는 상기 제2 배관; 상기 제2 배관과 진공 배기 수단의 사이에 접속되는 제3 배관; 상기 제2 배관에 접속되고, 퍼지 가스를 도입하기 위한 제4 배관; 상기 제3 배관의 도중(途中)에 접속되는 제1 밸브; 및 상기 제4 배관의 도중에 접속되는 제2 밸브;를 구비하는 상기 원료 공급계의 상기 설치부에 상기 원료 보충 용기를 설치하는 공정;
    상기 원료 보충 용기가 상기 설치부에 설치된 상태에서, 상기 제2 밸브를 닫고 상기 제1 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내를 상기 진공 배기 수단으로 진공 흡인하는 공정;
    그 후, 상기 제1 밸브를 닫고 상기 제2 밸브를 열어, 상기 제2 배관 내에 상기 퍼지 가스를 도입하는 공정; 및
    그 후, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하는 공정;
    을 구비하는 고체 원료 보충 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원료 보충 용기에 퍼지 가스를 도입하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 도입부 설치부에 설치하고, 상기 원료 보충 용기로부터 퍼지 가스를 배출하는 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부를 상기 원료 공급계의 원료 보충 용기 퍼지 가스 배출부 설치부에 설치하는 공정; 및
    그 후, 상기 원료 보충 용기로부터 상기 고체 원료 용기에 상기 고체 원료를 상기 제2 배관을 개재하여 보충하기 전에, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 도입부로부터 상기 퍼지 가스를 상기 원료 보충 용기에 도입하고, 상기 원료 보충 용기의 퍼지 가스 배출부로부터 상기 퍼지 가스를 배출하는 공정;
    을 더 구비하는 고체 원료 보충 방법.
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