KR101739702B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기록매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기록매체 Download PDF

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Abstract

복수의 처리 모듈을 구비하는 경우에, 각 처리 모듈의 기판을 처리하는 조건을, 소정의 품질을 얻을 수 있는 조건으로 유지한다. 기판을 처리하는 복수의 처리 모듈과, 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 열 매체의 유로와, 유로를 흐르는 열 매체의 상태를 검출하는 센서와, 복수의 처리 모듈의 각각에 대응해서 개별로 설치되고, 처리 모듈의 온도를 조정하는 열 매체를 유로에 흘림과 함께, 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 유로에 흘리는 열 매체를 소정의 상태로 제어하는 복수의 온도 조절부를 구비해서 기판 처리 장치를 구성한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기록매체{APPARATUS OF PROCESSING SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기록매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 기판 처리 장치의 일 형태로서는, 예를 들어 처리실(리액터)을 갖는 처리 모듈을, 반송실을 중심으로 해서 방사상으로 복수(예를 들어 4개) 배치하도록 구성된 것이 있다. 이와 같은 구성의 기판 처리 장치에서는, 각 처리 모듈에서 웨이퍼 등의 기판에 대한 처리를 병행해서 행할 수 있는데, 처리 모듈마다의 처리 조건을 동등하게 할 필요가 있다. 그를 위해, 각 처리 모듈에는 유로가 형성됨과 함께, 각각의 유로에는 온도 조절부가 접속되어 있다. 그리고, 온도 조절부가 각각의 유로에 열 매체를 흘려서 순환시킴으로써, 각 처리 모듈의 처리실을 소정 온도(예를 들어, 50℃ 정도)로 유지하도록 되어 있다.
상술한 구성의 기판 처리 장치에 있어서, 생산성을 높이는 경우에 각 처리 모듈간에서 마찬가지의 처리를 하는 경우가 있다. 이러한 경우, 수율의 문제로, 각 처리 모듈에서 처리된 각각의 기판은 일정한 품질을 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 각 처리 모듈의 처리 조건을, 소정의 품질이 얻어지는 조건으로 유지할 필요가 있다. 여기에서 말하는 처리 조건이란, 예를 들어 온도 조건이다.
본 발명은, 복수의 처리 모듈을 구비하는 경우에도, 각 처리 모듈의 기판을 처리하는 조건을, 소정의 품질을 얻을 수 있는 조건으로 유지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 처리하는 복수의 처리 모듈과, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 열 매체의 유로와, 상기 유로를 흐르는 열 매체의 상태를 검출하는 센서와, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대응해서 개별로 설치되고, 상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 열 매체를 당해 처리 모듈에 설치된 상기 유로에 흘림과 함께, 상기 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 당해 유로에 흘리는 열 매체를 소정의 상태로 제어하는 복수의 온도 조절부, 를 구비하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 복수의 처리 모듈을 구비하는 경우에, 각 처리 모듈의 기판을 처리하는 조건을, 소정의 품질을 얻을 수 있는 조건으로 유지하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리실의 개략 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 있어서의 배관의 권장 형태의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이며, (a)는 평면도, (b)는 도 1 또는 도 3의 (a)에서의 A-A 단면도, (c)는 도 3의 (b)에서의 B 화살표도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 개요를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 기판 처리 공정에서의 성막 공정의 상세를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 관한 기판 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
[본 발명의 제1 실시 형태]
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
도시한 예의 기판 처리 장치(1)는, 크게 구별하면, 기판 처리 장치의 본체부(10)와, 온도 조절 시스템부(20)와, 컨트롤러(280)를 구비해서 구성되어 있다.
<본체부의 구성>
기판 처리 장치(1)의 본체부(10)는, 기판 반송 챔버의 주위에 복수의 처리 챔버를 구비한, 소위 클러스터 타입이 것이다. 클러스터 타입의 기판 처리 장치(1)의 본체부(10)는, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 처리함으로써 IO 스테이지(110), 대기 반송실(120), 로드 로크실(130), 진공 반송실(140), 처리 모듈(프로세스 모듈: Process Module)(PM1a 내지 PM1d)로 주로 구성된다. 다음으로 각 구성에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 1의 설명에서는, 전후 좌우는, X1 방향이 우측, X2 방향이 좌측, Y1 방향이 전측, Y2 방향이 후측으로 한다.
(대기 반송실·IO 스테이지)
기판 처리 장치(1)의 앞측에는, IO 스테이지(로드 포트)(110)가 설치되어 있다. IO 스테이지(110) 상에는, 웨이퍼를 복수 매 수납하는 FOUP(Front Opening Unified Pod: 이하 「포드」라고 함)(111)가 복수 탑재되어 있다. 포드(111)는, 실리콘(Si) 기판 등의 웨이퍼(200)를 반송하는 캐리어로서 사용된다. 포드(111) 내에는, 미처리의 웨이퍼(200)나 처리가 끝난 웨이퍼(200)가 각각 수평 자세로 복수 저장되도록 구성되어 있다.
포드(111)에는, 캡(112)이 설치되고, 후술하는 포드 오프너(121)에 의해 개폐된다. 포드 오프너(121)는, IO 스테이지(110)에 적재된 포드(111)의 캡(112)을 개폐하여, 기판 출입구를 개방·폐쇄함으로써, 포드(111)에 대한 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다. 포드(111)는, 도시하지 않은 AMHS(Automated Material Handling Systems: 자동 웨이퍼 반송 시스템)에 의해, IO 스테이지(110)에 대하여 공급 및 배출된다.
IO 스테이지(110)는, 대기 반송실(120)에 인접한다. 대기 반송실(120)은, IO 스테이지(110)와 상이한 면에, 후술하는 로드 로크실(130)이 연결된다.
대기 반송실(120) 내에는, 웨이퍼(200)를 이동 탑재하는 대기 반송 로봇(122)이 설치되어 있다. 대기 반송 로봇(122)은, 대기 반송실(120)에 설치된 도시하지 않은 엘리베이터에 의해 승강되도록 구성되어 있음과 함께, 도시하지 않은 리니어 액추에이터에 의해 좌우 방향으로 왕복 이동되도록 구성되어 있다.
대기 반송실(120)의 좌측에는, 웨이퍼(200)에 형성되어 있는 노치 또는 오리엔테이션 플랫을 맞추는 장치(이하, 프리얼라이너라고도 함)(126)가 설치되어 있다. 대기 반송실(120)의 상부에는, 클린 에어를 공급하는 도시하지 않은 클린 유닛이 설치되어 있다.
대기 반송실(120)의 하우징(127)의 전측에는, 웨이퍼(200)를 대기 반송실(120)에 대하여 반입 반출하기 위한 기판 반입출구(128)와, 포드 오프너(121)가 설치되어 있다. 기판 반입출구(128)를 사이에 두고 포드 오프너(121)와 반대측, 즉 하우징(127)의 외측에는, IO 스테이지(로드 포트)(110)가 설치되어 있다.
포드 오프너(121)는, IO 스테이지(110)에 적재된 포드(111)의 캡(112)을 개폐하여, 기판 출입구를 개방·폐쇄함으로써, 포드(111)에 대한 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다. 포드(111)는, 도시하지 않은 공정 내 반송 장치에 의해, IO 스테이지(110)에 대하여 공급 및 배출된다.
대기 반송실(120)의 하우징(127)의 에는, 웨이퍼(200)를 로드 로크실(130)에 반입 반출하기 위한 기판 반입출구(129)가 형성된다. 기판 반입출구(129)는, 후술하는 게이트 밸브(133)에 의해 개방·폐쇄됨으로써, 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
(로드 로크실)
로드 로크실(130)은 대기 반송실(120)에 인접한다. 로드 로크실(130)을 구성하는 하우징(131)이 갖는 면 중, 대기 반송실(120)과는 상이한 면에는, 후술하는 바와 같이 진공 반송실(140)이 배치된다. 로드 로크실(130)은, 대기 반송실(120)의 압력과 진공 반송실(140)의 압력에 맞춰서 하우징(131) 내의 압력이 변동하기 때문에, 부압에 견딜 수 있는 구조로 구성되어 있다.
하우징(131) 중, 진공 반송실(140)과 인접하는 측에는, 기판 반입출구(134)가 형성된다. 기판 반입출구(134)는, 게이트 밸브(135)에 의해 개방·폐쇄됨으로써, 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
또한, 로드 로크실(130) 내에는, 웨이퍼(200)를 적재하는 적재면을 적어도 2개 갖는 기판 적재대(132)가 설치되어 있다. 기판 적재면간의 거리는, 후술하는 로봇(170)의 아암이 갖는 엔드 이펙터간의 거리에 따라 설정된다.
(진공 반송실)
기판 처리 장치(1)의 본체부(10)는, 부압 하에서 웨이퍼(200)가 반송되는 반송 공간이 되는 반송실로서의 진공 반송실(트랜스퍼 모듈)(140)을 구비하고 있다. 진공 반송실(140)을 구성하는 하우징(141)은, 평면에서 볼 때 오각형으로 형성되고, 오각형의 각 변에는, 로드 로크실(130) 및 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)이 연결되어 있다. 진공 반송실(140)의 대략 중앙부에는, 부압 하에서 웨이퍼(200)를 이동 탑재(반송)하는 반송 로봇으로서의 로봇(170)이 설치되어 있다.
하우징(141)의 측벽 중, 로드 로크실(130)과 인접하는 측에는, 기판 반입출구(142)가 형성되어 있다. 기판 반입출구(142)는, 게이트 밸브(135)에 의해 개방·폐쇄됨으로써, 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다.
진공 반송실(140) 내에 설치되는 진공 반송 로봇(170)은, 엘리베이터에 의해 진공 반송실(140)의 기밀성을 유지하면서 승강할 수 있도록 구성되어 있다. 로봇(170)이 갖는 2개의 아암(180, 190)은, 승강 가능하도록 구성되어 있다.
하우징(141)의 천장에는, 하우징(141) 내에 열전도 가스를 공급하기 위한 도시하지 않은 열전도 가스 공급 구멍이 형성된다. 열전도 가스 공급 구멍에는, 도시하지 않은 열전도 가스 공급관이 설치된다. 열전도 가스 공급관에는, 상류에서부터 순서대로 열전도 가스원, 매스 플로우 컨트롤러, 밸브(단, 모두 도시하지 않음)가 설치되어, 하우징(141) 내에 공급하는 열전도 가스의 공급량을 제어하고 있다. 열전도 가스는, 웨이퍼(200) 상에 형성되어 있는 막에 영향이 없으면서, 또한 열전도율이 높은 가스를 사용한다. 예를 들어, 헬륨(He) 가스나 질소 가스(N2), 수소(H2) 가스를 사용한다.
주로, 열전도 가스 공급관, 매스 플로우 컨트롤러, 밸브로, 진공 반송실(140)에 있어서의 열전도 가스 공급부가 구성된다. 또한, 불활성 가스원, 가스 공급 구멍을 열전도 가스 공급부에 포함해도 된다.
하우징(141)의 저벽에는, 하우징(141) 내의 분위기를 배기하기 위한 도시하지 않은 배기 구멍이 형성된다. 배기 구멍에는, 도시하지 않은 배기관이 설치된다. 배기관에는, 상류에서부터 순서대로 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller), 펌프(단, 모두 도시하지 않음)가 설치된다.
주로, 배기관, APC로 진공 반송실(140)에 있어서의 가스 배기부가 구성된다. 또한, 펌프, 배기 구멍을 가스 배기부에 포함해도 된다.
진공 반송실(140)은, 가스 공급부, 가스 배기부의 협동에 의해, 분위기가 제어된다. 예를 들어, 하우징(141) 내의 압력이 제어된다.
하우징(141)의 5매의 측벽 중, 로드 로크실(130)이 설치되지 않은 측에는, 복수(예를 들어 4개)의 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)이, 진공 반송실(140)을 중심으로 해서 방사상으로 위치하도록 배치되어 있다. 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)은, 웨이퍼에 대한 처리를 행하기 위한 것이다. 소정 처리로서는, 상세를 후술하는 바와 같이, 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 처리, 웨이퍼 표면을 산화, 질화, 탄화 등을 하는 처리, 실리사이드, 메탈 등의 막 형성, 웨이퍼 표면을 에칭하는 처리, 리플로우 처리 등의 각종 기판 처리를 들 수 있다.
각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에는, 웨이퍼에 대한 처리를 행하기 위한 챔버로서의 처리실(리액터)(RC1 내지 RC8)이 설치되어 있다. 처리실(RC1 내지 RC8)은, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 복수(예를 들어 2개씩) 설치되어 있다. 구체적으로는, 처리 모듈(PM1a)에는 처리실(RC1, RC2)이 설치된다. 처리 모듈(PM1b)에는 처리실(RC3, RC4)이 설치된다. 처리 모듈(PM1c)에는 처리실(RC5, RC6)이 설치된다. 처리 모듈(PM1d)에는 처리실(RC7, RC8)이 설치된다.
각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 설치되는 각각의 처리실(RC1 내지 RC8)은, 후술하는 처리 공간(201)의 분위기가 혼재되지 않도록, 각각의 사이에 격벽이 설치되어 있어, 각 처리실(RC1 내지 RC8)이 독립된 분위기가 되도록 구성되어 있다.
또한, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 있어서의 처리실(RC1 내지 RC8)에 대해서는, 그 구성을 후술한다.
하우징(141)의 5매의 측벽 중, 각 처리실(RC1 내지 RC8)과 대향하는 벽에는, 기판 반입출구(148)가 형성된다. 구체적으로는, 처리실(RC1)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(1)가 형성된다. 처리실(RC2)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(2)가 형성된다. 처리실(RC3)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(3)가 형성된다. 처리실(RC4)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(4)가 형성된다. 처리실(RC5)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(5)가 형성된다. 처리실(RC6)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(6)가 형성된다. 처리실(RC7)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(7)가 형성된다. 처리실(RC8)과 대향하는 벽에는 기판 반입출구(148)(8)가 형성된다.
각 기판 반입출구(148)는, 게이트 밸브(149)에 의해 개방·폐쇄됨으로써, 웨이퍼(200)의 출입을 가능하게 한다. 게이트 밸브(149)는, 처리실(RC1 내지 RC8)마다 설치되어 있다. 구체적으로는, 처리실(RC1)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(1)가, 처리실(RC2)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(2)가 설치된다. 처리실(RC3)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(3)가, 처리실(RC4)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(4)가 설치된다. 처리실(RC5)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(5)가, 처리실(RC6)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(6)가 설치된다. 처리실(RC7)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(7)가, 처리실(RC8)과의 사이에는 게이트 밸브(149)(8)가 설치된다.
처리실(RC1 내지 RC8)과 진공 반송실(140)과의 사이에서 웨이퍼(200)를 반입출할 때는, 게이트 밸브(149)를 개방 상태로 하고, 그 게이트 밸브(149)로부터 진공 반송 로봇(170)의 아암(180, 190)이 침입함으로써, 당해 웨이퍼(200)의 반입출을 행한다.
<온도 조절 시스템부의 구성>
온도 조절 시스템부(20)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 있어서의 처리 조건을 소정의 범위 내로 유지하기 위해서, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 온도 조정을 행하는 것이다. 구체적으로는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 권장되도록 설치된 열 매체의 유로인 배관(310a 내지 310d)을 통해서, 그 배관(310a 내지 310d)의 관 내에 열 매체를 흘려서 순환시킴으로써, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 처리실을 소정 온도(예를 들어, 50℃ 정도)로 유지하도록 되어 있다.
배관(310a 내지 310d)의 관 내를 흐르는 열 매체는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)을 가열 또는 냉각해서 목적으로 하는 온도로 제어하기 위하여, 온도 조절 시스템부(20)와 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)과의 사이에서의 열을 이동시키기 위해 사용되는 유체이다. 이러한 열 매체로서는, 예를 들어 갈덴(등록 상표)과 같은 불소계 열 매체를 사용하는 것을 생각할 수 있다. 불소계 열 매체라면, 불연성이며 저온부터 고온까지 폭넓은 온도 범위에서 사용할 수 있고, 게다가 전기 절연성이 우수하기 때문이다. 단, 반드시 불소계 열 매체일 필요는 없으며, 열 매체로서 기능할 수 있는 유체라면, 예를 들어 물과 같은 액체 상태의 것이어도 되고, 불활성 가스와 같은 기체 상태의 것이어도 된다.
그런데, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대해서는, 정기적인 메인터넌스를 행할 필요가 있다. 그리고, 메인터넌스를 행할 때는, 메인터넌스의 대상이 된 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대한 열 매체의 공급을 정지한다.
그 경우에, 예를 들어 메인터넌스의 대상이 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 중의 어느 하나이어도, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 모두에 대한 열 매체의 공급을 정지하면, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율이 현저하게 저하되게 된다.
또한, 예를 들어 메인터넌스의 대상에 대해서만 열 매체의 공급을 정지해도, 온도 조절 시스템부(20)가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체를 일괄 관리하고 있으면, 열 매체의 공급 정지 또는 공급 재개에 따라 온도 조절 시스템부(20) 내에서의 열 수지에 변화가 발생하게 되고, 이에 의해 메인터넌스의 대상이 아닌 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 온도가 변동된다. 그 때문에, 열 매체의 온도의 변동이 안정될 때까지의 동안에, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에서의 처리의 개시를 기다릴 필요가 발생하고, 그 결과로서 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율이 저하된다.
따라서, 본 실시 형태에서의 온도 조절 시스템부(20)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 대응해서 개별로 설치된 복수의 온도 조절부(320a 내지 320d)를 구비하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 온도 조절 시스템부(20)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 단위로의 메인터넌스를 실현 가능하게 하여, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율의 저하를 억제하고 있는 것이다.
(온도 조절부)
온도 조절 시스템부(20)를 구성하는 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 온도를 조정하는 열 매체를 배관(310a 내지 310d)에 흘림과 함께, 그 배관(310a 내지 310d)에 흘리는 열 매체의 상태를 제어하는 것이다. 그 때문에, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는 이하에 설명하는 바와 같이, 각각이 마찬가지로 구성되어 있다.
각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 열 매체의 저류 용기인 순환 조(321)를 갖고 있다. 그리고, 순환 조(321)에는, 열 매체를 가열하는 가열 유닛(322)과, 열 매체를 냉각하는 냉각 유닛(323)이 설치되어 있다. 가열 유닛(322) 및 냉각 유닛(323)이 설치됨으로써, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는 열 매체의 온도를 제어하는 기능을 갖게 된다. 또한, 가열 유닛(322) 및 냉각 유닛(323)은, 공지 기술을 이용해서 구성된 것이면 되고, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 순환 조(321)에는, 대응하는 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 열 매체를 공급하기 위해서 당해 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)보다도 상류측에 위치하는 상류 유로부로서의 상류 배관부(311)와, 당해 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)을 거쳐서 순환해 온 열 매체를 회수하기 위해 당해 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)보다도 하류측에 위치하는 하류 유로부로서의 하류 배관부(312)가 접속되어 있다. 즉, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대응하는 배관(310a 내지 310d)은, 각각이 상류 배관부(311)(도면 중 실선 참조)와 하류 배관부(312)(도면 중 파선 참조)를 갖는다. 그리고, 상류 배관부(311)에는, 관 내에 열 매체를 흘리기 위한 구동력(운동 에너지)을 부여하는 펌프(324)와, 관 내를 흐르는 열 매체의 유량을 조정하는 유량 제어부(325)가 설치되어 있다. 펌프(324) 및 유량 제어부(325)가 설치됨으로써, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 열 매체의 압력 또는 유량 중 적어도 한쪽을 제어하는 기능을 갖게 된다. 또한, 펌프(324) 및 유량 제어부(325)는, 공지 기술을 이용해서 구성된 것이면 되고, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
이와 같은 구성의 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 각각이 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)로부터 떨어져서 한 곳에 집약되어 통합해서 설치되어 있다. 즉, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)를 구비하여 이루어지는 온도 조절 시스템부(20)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)을 구비하여 이루어지는 기판 처리 장치(1)의 본체부(10)와는, 예를 들어 공장 내의 별도 플로어와 같은 떨어진 장소에 집약되어 설치되어 있다. 이는 기판 처리 장치(1)의 본체부(10)와 온도 조절 시스템부(20)에서는 필요로 되는 설치 환경(클린룸 내의 클린도 등)이 상이하기 때문이며, 또한 온도 조절 시스템부(20)에서의 각 온도 조절부(320a 내지 320d)를 통합해서 설치하는 것이 열 매체의 관리 등이 용이하게 되기 때문이다.
(배관)
처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)과 이것에 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)를 접속하는 배관(310a 내지 310d)은, 상술한 바와 같이, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)보다도 상류측에 위치하는 상류 배관부(311)와, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)보다도 하류측에 위치하는 하류 배관부(312)를 갖고 있다. 그리고, 상류 배관부(311)와 하류 배관부(312)의 사이의 배관 부분은, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 권장되도록 구성되어 있다. 또한, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에의 권장의 구체적인 형태에 대해서는, 상세를 후술한다.
상류 배관부(311) 및 하류 배관부(312) 각각에는, 관 내에 형성되는 열 매체의 유로를 열거나 닫거나 하기 위한 밸브(313, 314)가 설치되어 있다.
또한, 상류 배관부(311)에는, 관 내를 흐르는 열 매체의 상태를 검출하는 센서(315a 내지 315d)가, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 각각에 대응해서 설치되어 있다. 열 매체의 상태로서는, 예를 들어 당해 열 매체의 압력, 유량, 온도 중 어느 하나 또는 이들의 복수를 적절히 조합한 것을 들 수 있다. 이러한 상태를 검출하는 센서(315a 내지 315d)는, 공지 기술을 이용해서 구성된 것이면 되고, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
그런데, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)은, 진공 반송실(140)의 주위에 방사상으로 위치하도록 배치되어 있다. 한편, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)로부터 떨어져서 통합해서 설치되어 있다. 이 때문에, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)과 각 온도 조절부(320a 내지 320d)와의 사이를 접속하는 배관(310a 내지 310d)은, 각각의 관 길이가, 대응하는 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 따라서 상이하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 예를 들어 처리 모듈(PM1a)과 이것에 대응하는 온도 조절부(320a)와의 사이를 접속하는 배관(310a)과, 처리 모듈(PM1b)과 이것에 대응하는 온도 조절부(320b)와의 사이를 접속하는 배관(310b)은, 각각의 관 길이가 상이하다.
단, 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)별로 상이한 경우에도, 각 센서(315a 내지 315d)의 설치 위치부터 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)까지의 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이는, 당해 배관(310a 내지 310d)을 흐르는 열 매체의 상태의 손실량이 소정 범위 내가 되는 길이로 구성되어 있다. 이에 의해, 각 센서(315a 내지 315d)에 의해 상태 검출이 행하여진 열 매체가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 도달할 때까지의 당해 열 매체의 상태 변화를 억제할 수 있게 된다. 구체적으로는, 열 매체의 압력 저하, 유량 저하, 온도 저하 등의 손실량이 소정 범위 내에 수용되도록 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 각 센서(315a 내지 315d)의 설치 위치부터 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)까지의 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이는, 각 배관(310a 내지 310d) 각각에서 균등해지는 길이로 구성되어 있다. 이에 의해, 각 센서(315a 내지 315d)에 의해 상태 검출이 행하여진 열 매체가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 도달할 때까지 당해 열 매체의 상태 변화가 발생하게 되는 경우에도, 그 상태 변화가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)별로 고르지 않게 되는 것을 억제할 수 있게 된다.
<컨트롤러의 구성>
컨트롤러(280)는, 기판 처리 장치(1)의 본체부(10) 및 온도 조절 시스템부(20)의 처리 동작을 제어하는 제어부(제어 수단)로서 기능하는 것이다. 이를 위해, 컨트롤러(280)는, 적어도, CPU(Central Processing Unit)나 RAM(Random Access Memory) 등의 조합으로 이루어지는 연산부(281)와, 플래시 메모리나 HDD(Hard Disk Drive) 등으로 이루어지는 기억부(282)를 갖는다. 이와 같은 구성의 컨트롤러(280)에 있어서, 연산부(281)는, 상위 컨트롤러나 사용자의 지시에 따라, 기억부(282)로부터 각종 프로그램이나 레시피를 판독해서 실행한다. 그리고, 연산부(281)는, 판독한 프로그램의 내용을 따르도록, 본체부(10)나 온도 조절 시스템부(20) 등에 있어서의 처리 동작을 제어하도록 되어 있다.
또한, 컨트롤러(280)는, 전용의 컴퓨터 장치에 의해 구성하는 것을 생각할 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 범용의 컴퓨터 장치에 의해 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 상술한 프로그램 등을 저장한 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(283)를 준비하고, 그 외부 기억 장치(283)를 사용해서 범용의 컴퓨터 장치에 당해 프로그램 등을 인스톨함으로써, 본 실시 형태에 따른 컨트롤러(280)를 구성할 수 있다. 또한, 컴퓨터 장치에 프로그램 등을 공급하기 위한 수단에 대해서도, 외부 기억 장치(283)를 통해서 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여, 외부 기억 장치(283)를 통하지 않고 프로그램 등을 공급하도록 해도 된다. 또한, 기억부(282)나 외부 기억 장치(283)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 「기록 매체」라고도 한다. 또한, 본 명세서에서, 기록 매체라는 용어를 사용한 경우에는, 기억부(282) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(283) 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에서, 프로그램이라는 용어를 사용한 경우에는, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 애플리케이션 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는, 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다.
(2) 처리 모듈의 구성
이어서, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 있어서의 처리실(RC1 내지 RC8)의 구성에 대해서 설명한다.
각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)은, 낱장식의 기판 처리 장치로서 기능하는 것이며, 이미 설명한 바와 같이, 각각이 2개의 처리실(리액터)(RC1 내지 RC8)을 구비해서 구성되어 있다. 각 처리실(RC1 내지 RC8)은, 어느 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에서든 마찬가지로 구성되어 있다.
여기서, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 있어서의 각각의 처리실(RC1 내지 RC8)에 대해서, 구체적인 구성을 설명한다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 처리실의 개략 구성의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
(처리 용기)
도시한 예와 같이, 각 처리실(RC1 내지 RC8)은, 처리 용기(202)를 구비하고 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 횡단면이 원형이며 편평한 밀폐 용기로서 구성되어 있다. 처리 용기(202)는, 예를 들어 석영 또는 세라믹스 등의 비금속 재료로 형성된 상부 용기(2021)와, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 스테인리스(SUS) 등의 금속 재료에 의해 형성된 하부 용기(2022)로 구성되어 있다. 처리 용기(202) 내에는, 상방측(후술하는 기판 적재대(212)보다도 상방의 공간)에, 기판으로서 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(200)를 처리하는 처리 공간(처리실)(201)이 형성되어 있고, 그 하방측에서 하부 용기(2022)에 둘러싸인 공간에 반송 공간(203)이 형성되어 있다.
하부 용기(2022)의 측면에는, 게이트 밸브(205)에 인접한 기판 반입출구(206)가 형성되어 있다. 웨이퍼(200)는, 기판 반입출구(206)를 통해서, 반송 공간(203)에 반입되도록 되어 있다. 하부 용기(2022)의 저부에는, 리프트 핀(207)이 복수 설치되어 있다. 또한, 하부 용기(2022)는, 접지 전위로 되어 있다.
(기판 적재대)
처리 공간(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 지지하는 기판 지지부(서셉터)(210)가 설치되어 있다. 기판 지지부(210)는, 웨이퍼(200)를 적재하는 적재면(211)과, 적재면(211)을 표면에 갖는 기판 적재대(212)와, 기판 적재대(212)에 내포된 가열부로서의 히터(213)를 주로 갖는다. 기판 적재대(212)에는, 리프트 핀(207)이 관통하는 관통 구멍(214)이 리프트 핀(207)과 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다.
기판 적재대(212)는 샤프트(217)에 의해 지지된다. 샤프트(217)는, 처리 용기(202)의 저부를 관통하고 있고, 또한 처리 용기(202)의 외부에서 승강 기구(218)에 접속되어 있다. 승강 기구(218)를 작동시켜서 샤프트(217) 및 기판 적재대(212)를 승강시킴으로써, 기판 적재대(212)는 적재면(211) 상에 적재되는 웨이퍼(200)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 샤프트(217) 하단부의 주위는 벨로즈(219)에 의해 덮여 있고, 이에 의해 처리 공간(201) 내는 기밀하게 유지되어 있다.
기판 적재대(212)는, 웨이퍼(200)의 반송 시에는, 적재면(211)이 기판 반입출구(206)의 위치(웨이퍼 반송 위치)가 되도록 하강하고, 웨이퍼(200)의 처리 시에는, 웨이퍼(200)가 처리 공간(201) 내의 처리 위치(웨이퍼 처리 위치)까지 상승한다.
구체적으로는, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 반송 위치까지 하강시켰을 때는, 리프트 핀(207)의 상단부가 적재면(211)의 상면으로부터 돌출되어, 리프트 핀(207)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 기판 적재대(212)를 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때는, 리프트 핀(207)은, 적재면(211)의 상면으로부터 매몰되어, 적재면(211)이 웨이퍼(200)를 하방으로부터 지지하도록 되어 있다. 또한, 리프트 핀(207)은, 웨이퍼(200)와 직접 접촉하기 때문에, 예를 들어 석영이나 알루미나 등의 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 리프트 핀(207)에 승강 기구를 설치하여, 리프트 핀(207)을 움직이도록 구성해도 된다.
(샤워 헤드)
처리 공간(201)의 상부(가스 공급 방향 상류측)에는, 가스 분산 기구로서의 샤워 헤드(230)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(230)는, 예를 들어 상부 용기(2021)에 형성된 구멍(2021a)에 삽입된다. 그리고, 샤워 헤드(230)는, 도시하지 않은 힌지를 통해서 상측 용기(2021)에 고정되어, 메인터넌스 시에는 힌지를 이용해서 열리도록 구성되어 있다.
샤워 헤드의 덮개(231)는, 예를 들어 도전성 및 열전도성이 있는 금속으로 형성되어 있다. 덮개(231)와 상부 용기(2021)와의 사이에는 블록(233)이 설치되고, 그 블록(233)이 덮개(231)와 상부 용기(2021)와의 사이를 절연하면서 또한 단열하고 있다.
또한, 샤워 헤드의 덮개(231)에는, 제1 분산 기구로서의 가스 공급관(241)이 삽입되는 관통 구멍(231a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)은, 샤워 헤드(230) 내에 형성된 공간인 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급하는 가스를 분산시키기 위한 것으로, 샤워 헤드(230) 내에 삽입되는 선단부(241a)와, 덮개(231)에 고정되는 플랜지(241b)를 갖는다. 선단부(241a)는, 예를 들어 원기둥 형상으로 구성되어 있고, 그 원기둥 측면에는 분산 구멍이 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 가스 공급부(공급계)로부터 공급되는 가스는, 선단부(241a) 및 분산 구멍을 통해서, 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급된다.
또한, 샤워 헤드(230)는, 후술하는 가스 공급부(공급계)로부터 공급되는 가스를 분산시키기 위한 제2 분산 기구로서의 분산판(234)을 구비하고 있다. 이 분산판(234)의 상류측이 샤워 헤드 버퍼실(232)이며, 하류측이 처리 공간(201)이다. 분산판(234)에는, 복수의 관통 구멍(234a)이 형성되어 있다. 분산판(234)은, 기판 적재면(211)과 대향하도록, 그 기판 적재면(211)의 상방측에 배치되어 있다. 따라서, 샤워 헤드 버퍼실(232)은, 분산판(234)에 형성된 복수의 관통 구멍(234a)을 통해서, 처리 공간(201)과 연통하게 된다.
샤워 헤드 버퍼실(232)에는, 공급된 가스의 흐름을 형성하는 가스 가이드(235)가 설치되어 있다. 가스 가이드(235)는, 가스 공급관(241)이 삽입되는 관통 구멍(231a)을 정점으로 해서 분산판(234) 방향으로 향함에 따라 직경이 넓어지는 원추 형상이다. 가스 가이드(235)는, 그 하단이, 분산판(234)의 가장 외주측에 형성되는 관통 구멍(234a)보다도 더 외주측에 위치하도록 형성된다. 즉, 샤워 헤드 버퍼실(232)은, 분산판(234)의 상방측으로부터 공급되는 가스를 처리 공간(201)을 향해서 안내하는 가스 가이드(235)를 내포하고 있다.
또한, 샤워 헤드(230)의 덮개(231)에는, 정합기(251) 및 고주파 전원(252)이 접속되어 있다. 그리고, 이들에 의해 임피던스를 조정함으로써, 샤워 헤드 버퍼실(232) 및 처리 공간(201)에 플라즈마를 생성하도록 구성되어 있다.
또한, 샤워 헤드(230)는, 샤워 헤드 버퍼실(232) 내 및 처리 공간(201) 내를 승온시키는 가열원으로서의 히터(단, 도시하지 않음)를 내포하고 있어도 된다. 히터는, 샤워 헤드 버퍼실(232) 내에 공급된 가스가 재액화되지 않는 온도로 가열한다. 예를 들어, 100℃ 정도로 가열하도록 제어된다.
(가스 공급계)
샤워 헤드의 덮개(231)에 형성된 관통 구멍(231a)에 삽입되는 가스 공급관(241)에는, 공통 가스 공급관(242)이 접속되어 있다. 가스 공급관(241)과 공통 가스 공급관(242)은, 관의 내부에서 연통하고 있다. 그리고, 공통 가스 공급관(242)으로부터 공급되는 가스는, 가스 공급관(241), 관통 구멍(231a)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
공통 가스 공급관(242)에는, 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(244a), 제3 가스 공급관(245a)이 접속되어 있다. 이 중, 제2 가스 공급관(244a)은, 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 통해서 공통 가스 공급관(242)에 접속된다.
제1 가스 공급관(243a)을 포함하는 제1 가스 공급계(243)로부터는 주로 제1 원소 함유 가스가 공급되고, 제2 가스 공급관(244a)을 포함하는 제2 가스 공급계(244)로부터는 주로 제2 원소 함유 가스가 공급된다. 제3 가스 공급관(245a)을 포함하는 제3 가스 공급계(245)로부터는, 웨이퍼(200)를 처리할 때는 주로 불활성 가스가 공급되고, 샤워 헤드(230)나 처리 공간(201)을 클리닝할 때는 클리닝 가스가 주로 공급된다.
(제1 가스 공급계)
제1 가스 공급관(243a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제1 가스 공급원(243b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(243c), 및, 개폐 밸브인 밸브(243d)가 설치되어 있다. 그리고, 제1 가스 공급원(243b)으로부터는, 제1 원소를 함유하는 가스(이하, 「제1 원소 함유 가스」라고 함)가, MFC(243c), 밸브(243d), 제1 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
제1 원소 함유 가스는, 처리 가스의 하나이며, 원료 가스로서 작용하는 것이다. 여기서, 제1 원소는, 예를 들어 티타늄(Ti)이다. 즉, 제1 원소 함유 가스는, 예를 들어 티타늄 함유 가스이다. 또한, 제1 원소 함유 가스는, 상온 상압에서 고체, 액체 및 기체 중 어느 것이어도 된다. 제1 원소 함유 가스가 상온 상압에서 액체인 경우에는, 제1 가스 공급원(243b)과 MFC(243c)와의 사이에, 도시하지 않은 기화기를 설치하면 된다. 여기에서는, 제1 원소 함유 가스를 기체로서 설명한다.
제1 가스 공급관(243a)의 밸브(243d)보다도 하류측에는, 제1 불활성 가스 공급관(246a)의 하류단이 접속되어 있다. 제1 불활성 가스 공급관(246a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(246b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(246c), 및, 개폐 밸브인 밸브(246d)가 설치되어 있다. 그리고, 불활성 가스 공급원(246b)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(246c), 밸브(246d), 제1 불활성 가스 공급관(246a), 제1 가스 공급관(243a), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
여기서, 불활성 가스는, 제1 원소 함유 가스의 캐리어 가스로서 작용하는 겻으로, 제1 원소와는 반응하지 않는 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 질소(N2) 가스를 사용할 수 있다. 또한, 불활성 가스로서는, N2 가스 이외에, 예를 들어 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다.
주로, 제1 가스 공급관(243a), MFC(243c), 밸브(243d)에 의해, 제1 가스 공급계(「티타늄 함유 가스 공급계」라고도 함)(243)가 구성된다.
또한, 주로, 제1 불활성 가스 공급관(246a), MFC(246c) 및 밸브(246d)에 의해, 제1 불활성 가스 공급계가 구성된다.
또한, 제1 가스 공급계(243)는, 제1 가스 공급원(243b), 제1 불활성 가스 공급계를 포함해서 생각해도 된다. 또한, 제1 불활성 가스 공급계는, 불활성 가스 공급원(234b), 제1 가스 공급관(243a)을 포함해서 생각해도 된다.
이러한 제1 가스 공급계(243)는, 처리 가스의 하나인 원료 가스를 공급하는 것인 것이므로, 처리 가스 공급계의 하나에 해당하게 된다.
(제2 가스 공급계)
제2 가스 공급관(244a)에는, 하류에 리모트 플라즈마 유닛(244e)이 설치되어 있다. 제2 가스 공급관(244a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제2 가스 공급원(244b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(244c), 및, 개폐 밸브인 밸브(244d)가 설치되어 있다. 그리고, 제2 가스 공급원(244b)으로부터는, 제2 원소를 함유하는 가스(이하, 「제2 원소 함유 가스」라고 함)가, MFC(244c), 밸브(244d), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다. 이때, 제2 원소 함유 가스는, 리모트 플라즈마 유닛(244e)에 의해 플라즈마 상태로 되어, 웨이퍼(200) 상에 공급된다.
제2 원소 함유 가스는, 처리 가스의 하나이며, 반응 가스 또는 개질 가스로서 작용하는 것이다. 여기서, 제2 원소 함유 가스는, 제1 원소와 상이한 제2 원소를 함유한다. 제2 원소로서는, 예를 들어 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 어느 하나이다. 본 실시 형태에서는, 제2 원소 함유 가스는, 예를 들어 질소 함유 가스인 것으로 한다. 구체적으로는, 질소 함유 가스로서, 암모니아(NH3) 가스가 사용된다.
제2 가스 공급관(244a)의 밸브(244d)보다도 하류측에는, 제2 불활성 가스 공급관(247a)의 하류단이 접속되어 있다. 제2 불활성 가스 공급관(247a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 불활성 가스 공급원(247b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(247c), 및, 개폐 밸브인 밸브(247d)가 설치되어 있다. 그리고, 불활성 가스 공급원(247b)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(247c), 밸브(247d), 제2 불활성 가스 공급관(247a), 제2 가스 공급관(244a), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
여기서, 불활성 가스는, 기판 처리 공정에서는 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용한다. 구체적으로는, 예를 들어 N2 가스를 사용할 수 있는데, N2 가스 이외에, 예를 들어 He 가스, Ne 가스, Ar 가스 등의 희가스를 사용할 수도 있다.
주로, 제2 가스 공급관(244a), MFC(244c), 밸브(244d)에 의해, 제2 가스 공급계(244)(「질소 함유 가스 공급계」라고도 함)가 구성된다.
또한, 주로, 제2 불활성 가스 공급관(247a), MFC(247c) 및 밸브(247d)에 의해 제2 불활성 가스 공급계가 구성된다.
또한, 제2 가스 공급계(244)는, 제2 가스 공급원(244b), 리모트 플라즈마 유닛(244e), 제2 불활성 가스 공급계를 포함해서 생각해도 된다. 또한, 제2 불활성 가스 공급계는, 불활성 가스 공급원(247b), 제2 가스 공급관(244a), 리모트 플라즈마 유닛(244e)을 포함해서 생각해도 된다.
이러한 제2 가스 공급계(244)는, 처리 가스의 하나인 반응 가스 또는 개질 가스를 공급하는 것인 것이므로, 처리 가스 공급계의 하나에 해당하게 된다.
(제3 가스 공급계)
제3 가스 공급관(245a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 제3 가스 공급원(245b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(245c), 및, 개폐 밸브인 밸브(245d)가 설치되어 있다. 그리고, 제3 가스 공급원(245b)으로부터는, 불활성 가스가, MFC(245c), 밸브(245d), 제3 가스 공급관(245a), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
제3 가스 공급원(245b)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 기판 처리 공정에서는, 처리 용기(202)나 샤워 헤드(230) 내에 머무른 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서 작용한다. 또한, 클리닝 공정에서는, 클리닝 가스의 캐리어 가스 또는 희석 가스로서 작용해도 된다. 이러한 불활성 가스로서는, 예를 들어 N2 가스를 사용할 수 있는데, N2 가스 이외에, 예를 들어 He 가스, Ne 가스, Ar 가스 등의 희가스를 사용할 수도 있다.
제3 가스 공급관(245a)의 밸브(245d)보다도 하류측에는, 클리닝 가스 공급관(248a)의 하류단이 접속되어 있다. 클리닝 가스 공급관(248a)에는, 상류 방향에서부터 순서대로, 클리닝 가스 공급원(248b), 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(248c), 및, 개폐 밸브인 밸브(248d)가 설치되어 있다. 그리고, 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터는, 클리닝 가스가, MFC(248c), 밸브(248d), 클리닝 가스 공급관(248a), 제3 가스 공급관(245a), 공통 가스 공급관(242)을 통해서 샤워 헤드(230) 내에 공급된다.
클리닝 가스 공급원(248b)으로부터 공급되는 클리닝 가스는, 클리닝 공정에서는, 샤워 헤드(230)나 처리 용기(202)에 부착된 부생성물 등을 제거하는 클리닝 가스로서 작용한다. 이러한 클리닝 가스로서는, 예를 들어 3불화질소(NF3) 가스를 사용할 수 있다. 또한, 클리닝 가스로서는, NF3 가스 이외에, 예를 들어 불화수소(HF) 가스, 3불화염소 (ClF3) 가스, 불소(F2) 가스 등을 사용해도 되고, 또한 이들을 조합해서 사용해도 된다.
주로, 제3 가스 공급관(245a), 매스 플로우 컨트롤러(245c), 밸브(245d)에 의해, 제3 가스 공급계(245)가 구성된다.
또한, 주로, 클리닝 가스 공급관(248a), 매스 플로우 컨트롤러(248c) 및 밸브(248d)에 의해, 클리닝 가스 공급계가 구성된다.
또한, 제3 가스 공급계(245)는, 제3 가스 공급원(245b), 클리닝 가스 공급계를 포함해서 생각해도 된다. 또한, 클리닝 가스 공급계는, 클리닝 가스 공급원(248b), 제3 가스 공급관(245a)을 포함해서 생각해도 된다.
(가스 배기계)
처리 용기(202)의 분위기를 배기하는 배기계는, 처리 용기(202)에 접속된 복수의 배기관을 갖는다. 구체적으로는, 반송 공간(203)에 접속되는 배기관(제1 배기관)(261)과, 처리 공간(201)에 접속되는 배기관(제2 배기관)(262)과, 샤워 헤드 버퍼실(232)에 접속되는 배기관(제3 배기관)(263)을 갖는다. 또한, 각 배기관(261, 262, 263)의 하류측에는, 배기관(제4 배기관)(264)이 접속된다.
배기관(261)은, 반송 공간(203)의 측면 또는 저면에 접속된다. 배기관(261)에는, 고진공 또는 초고진공을 실현하는 진공 펌프로서 TMP(Turbo Molecular Pump: 이하 「제1 진공 펌프」라고도 함)(265)가 설치되어 있다. 배기관(261)에 있어서, TMP(265)의 상류측과 하류측에는, 각각에 개폐 밸브인 밸브(266, 267)가 설치되어 있다.
배기관(262)은 처리 공간(201)의 측방에 접속된다. 배기관(262)에는, 처리 공간(201) 내를 소정의 압력으로 제어하는 압력 제어기인 APC(Auto Pressure Controller)(276)가 설치되어 있다. APC(276)는, 개방도 조정 가능한 밸브체(도시하지 않음)를 갖고, 컨트롤러(280)로부터의 지시에 따라서 배기관(262)의 컨덕턴스를 조정한다. 또한, 배기관(262)에 있어서, APC(276)의 상류측과 하류측에는, 각각에 개폐 밸브인 밸브(275, 277)가 설치되어 있다.
배기관(263)은 샤워 헤드 버퍼실(232)의 측방 또는 상방에 접속된다. 배기관(263)에는, 개폐 밸브인 밸브(270)가 설치되어 있다.
배기관(264)에는, DP(Dry Pump)(278)가 설치되어 있다. 도시한 바와 같이, 배기관(264)에는, 그 상류측에서부터 배기관(263), 배기관(262), 배기관(261)이 접속되고, 또한 그들의 하류에 DP(278)가 설치된다. DP(278)는, 배기관(262), 배기관(263), 배기관(261) 각각을 통해서, 샤워 헤드 버퍼실(232), 처리 공간(201) 및 반송 공간(203)의 각각의 분위기를 배기한다. 또한, DP(278)는, TMP(265)가 동작할 때, 그 보조 펌프로서도 기능한다. 즉, 고진공(또는 초고진공) 펌프인 TMP(265)는, 대기압까지의 배기를 단독으로 행하는 것은 곤란하기 때문에, 대기압까지의 배기를 행하는 보조 펌프로서 DP(278)가 사용된다.
(3) 배관의 권장 형태
이어서, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 권장되는 배관(310a 내지 310d)에 대해서, 그 권장의 구체적인 형태를 설명한다.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 관한 기판 처리 장치에 있어서의 배관의 권장 형태의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
이미 설명한 바와 같이, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)은, 각각이 복수(예를 들어 2개씩)의 처리실(리액터)(RC1 내지 RC8)을 구비해서 구성되어 있다. 도 3의 (a)에 나타내는 예에서는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)이, 2개의 처리실(RCL, RCR)을 구비하고 있는 경우를 나타내고 있다. 처리실(RCL)은, 도 1 중의 처리실(RC1, RC3, RC5, RC7)에 상당하는 것이며, 처리실(RCR)은, 도 1 중의 처리실(RC2, RC4, RC6, RC8)에 상당하는 것이다. 각 처리실(RCL, RCR)은, 내부의 분위기가 격리된 상태에서 인접해서 배치되어 있다.
각 처리실(RCL, RCR)은, 각각이 마찬가지로 구성된 것이며(예를 들어 도 2 참조), 실내외를 구획하는 측벽을 구성하는 주된 벽부 재(즉, 하부 용기(2022)의 구성 부재)로서 Al이나 SUS 등의 금속 재료가 사용되고 있다. 그리고, 각 처리실(RCL, RCR)의 측벽에는, 온도 조절부(320a 내지 320d)로부터 공급되는 열 매체가 흐르는 배관(310a 내지 310d)의 일부분이 권장되어 있다. 여기서 「권장」이란, 처리실(RCL, RCR)의 측벽의 외주측을 둘러싸도록 배관 부분이 권회된 상태에서, 당해 배관 부분이 처리실(RCL, RCR)에 장착되어 있는 것을 말한다. 따라서, 각 처리실(RCL, RCR)에 있어서는, 열전도율이 높은 금속 재료로 이루어지는 측벽을 통해서, 권장된 배관 부분을 흐르는 열 매체와의 열교환이 행해지게 된다.
그런데, 각 처리실(RCL, RCR)은, 각각이 인접하도록 병설되어 있다. 이 때문에, 각 처리실(RCL, RCR)에 권장되는 배관 부분은, 각 처리실(RCL, RCR)을 격리하는 격벽의 벽 내를 통과하도록 구성된다. 즉, 각 처리실(RCL, RCR)의 측벽은, 당해 처리실(RCL, RCR)의 사이의 격벽과, 당해 처리실(RCL, RCR)의 외주측에 노출되는 외벽으로 구성된다. 그리고, 각 처리실(RCL, RCR)에 권장되는 배관 부분은, 각 처리실(RCL, RCR)의 사이의 격벽 내를 지나는 관통 유로부로서의 관통 배관부(316)와, 각 처리실(RCL, RCR)의 외벽의 외주측을 지나는 외주 유로부로서의 외주 배관부(317)를 갖는다.
관통 배관부(316) 및 외주 배관부(317)는, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 처리실(RCL, RCR)의 상방측으로부터 하방측을 향해서, 나선 형상을 그리듯이 권장된다.
단, 관통 배관부(316)는, 각 처리실(RCL, RCR)의 사이의 격벽 내를 지나는 것이므로, 각 처리실(RCL, RCR) 각각이 공용되도록 배치된다. 한편, 외주 배관부(317)는, 각 처리실(RCL, RCR)의 외벽의 외주측을 지나는 것이므로, 각 처리실(RCL, RCR) 각각에 대하여 개별로 배치된다. 따라서, 관통 배관부(316) 및 외주 배관부(317)는, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 각 처리실(RCL, RCR)의 사이의 격벽을 중심으로 해서 도면 중 좌우 방향에서 대칭적으로 배치된다.
이렇게 배치됨으로써, 도 3의(b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 관통 배관부(316)는, 나선 형상의 상단측에 위치하는 상단측 관통 배관부(316a)와, 나선 형상의 하단측에 위치하는 하단측 관통 배관부(316b)를 갖게 된다. 또한, 외주 배관부(317)는, 나선 형상의 상단측에 위치하는 상단측 외주 배관부(317a)와, 나선 형상의 하단측에 위치하는 하단측 외주 배관부(317b)를 갖게 된다. 또한, 도시한 예에서는, 나선 형상이 상단측과 하단측의 2단으로 구성되어 있는 경우를 나타내고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 처리실(RCL, RCR)의 크기나 배관 직경 등에 따라서 적절히 설정된 것이면 된다.
관통 배관부(316) 중, 나선 형상의 상단측에 위치하는 상단측 관통 배관부(316a)에는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 상류측 접속 유로부로서의 상류측 접속관부(318)를 통해서, 상류 배관부(311)에 접속되어 있다. 상류측 접속관부(318)는, 상류 배관부(311) 및 상단측 관통 배관부(316a)와는 별체로 설치하는 것을 생각할 수 있는데, 상류 배관부(311)와 일체로 설치된 것이어도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 상단측 관통 배관부(316a)에는, 온도 조절부(320a 내지 320d)로부터 공급된 열 매체가 유입하게 된다.
상단측 관통 배관부(316a)의 하류측은, 2개로 분기하여, 각 처리실(RCL, RCR) 각각에 대응하는 상단측 외주 배관부(317a)에 접속된다. 각각의 상단측 외주 배관부(317a)는 합류하여, 하단측 관통 배관부(316b)에 접속된다. 그리고, 하단측 관통 배관부(316b)의 하류측은, 2개로 분기하여, 각 처리실(RCL, RCR) 각각에 대응하는 하단측 외주 배관부(317b)에 접속된다.
외주 배관부(317) 중, 나선 형상의 하단측에 위치하는 하단측 외주 배관부(317b)는, 하류측 접속 유로부로서의 하류측 접속관부(319)를 통해서, 하류 배관부(312)에 접속되어 있다. 하류측 접속관부(319)는, 하류 배관부(312) 및 하단측 외주 배관부(317b)와는 별체로 설치하는 것을 생각할 수 있는데, 하류 배관부(312)와 일체로 설치된 것이어도 된다. 이와 같은 구성에 의해, 하류 배관부(312)에는, 하단측 외주 배관부(317b)로부터 배출된 열 매체가 유입되게 된다.
이와 같이, 상단측 관통 배관부(316a)에는 상류 배관부(311)가 접속되고, 하단측 외주 배관부(317b)에는 하류 배관부(312)가 접속되어 있다. 따라서, 상류 배관부(311)와 하류 배관부(312)는, 각각의 설치 높이가 서로 상이하게 구성된다.
이상과 같은 상류 배관부(311), 상류측 접속관부(318), 관통 배관부(316), 외주 배관부(317), 하류측 접속관부(319), 및, 하류 배관부(312)를 갖는 배관(310a 내지 310d)은, Al이나 SUS 등과 같은 열전도율이 높은 금속 배관재에 의해 구성된다.
그런데, 배관(310a 내지 310d)에 대해서는, 금속 배관재에 의해 구성되어 있어도, 열 매체의 유속이 높은 상태에서 당해 열 매체를 계속해서 흘리면, 금속 배관재의 표면의 금속이 이온화함으로써, 부식 작용이 발생하게 될 우려가 있다. 특히, 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 있으면, 그 구조 부분은, 다른 배관 부분에 비해 부식 작용이 빨리 발생할 수 있다. 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이란, 예를 들어 곡률 반경이 작은 굽힘관 형상 부분(코너 부분), 각이 있는 형상 부분, 열 매체의 주류 방향과 교차하는 T자 구조 부분 등을 말하며, 압력이 높은 열 매체가 충돌할 가능성이 높은 구조 부분을 말한다. 따라서, 배관(310a 내지 310d)에 대해서는, 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 없는 것이 바람직하다.
이 때문에, 각 처리실(RCL, RCR)에 권장되는 배관 부분은, 이하에 설명하는 바와 같이 구성되어 있다. 구체적으로는, 관통 배관부(316)를 열 매체의 입력측으로 하고, 외주 배관부(317)를 열 매체의 출력측으로 하고 있다. 그리고, 입력측으로부터 출력측까지 열 매체가 흐를 때의 에너지 손실이 각 처리실(RCL, RCR)의 각각의 측에서 균등해지도록, 좌우 대칭의 유로 형상으로 하고 있다.
이와 같이, 관통 배관부(316)를 열 매체의 입력측으로 하고, 외주 배관부(317)를 열 매체의 출력측으로 한 구성이라면, 상류측 접속관부(318)를 직선 형상으로 형성할 수 있기 때문에, 적어도 열 매체의 입력측에는, 곡률 반경이 작은 코너 부분이나 각이 있는 형상 부분 등을 배치할 필요가 없다. 열 매체의 흐름은, 출력측인 하류측보다도 입력측인 상류측의 기세가 더 강하다. 그 때문에, 입력측을 직선 형상으로 형성할 수 있으면, 열 매체의 흐름이 강한 상류측에 당해 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 존재하는 것을 회피할 수 있게 된다.
또한, 하류측 접속관부(319)에 대해서는, 외주 배관부(317)와 접속하기 위해서 코너 부분(예를 들어, 도 3의 (a) 중에서의 화살표 C 부분)을 배치할 필요가 발생하게 된다. 단, 하류측 접속관부(319)는, 열 매체의 흐름이 약한 하류측에 위치하기 때문에, 코너 부분을 배치할 필요가 있어도, 거기에 압력이 높은 열 매체가 충돌하게 되는 것을 억제할 수 있다.
즉, 관통 배관부(316)를 열 매체의 입력측으로 하고, 외주 배관부(317)를 열 매체의 출력측으로 하면, 상류측 접속관부(318)의 곡률 반경이 하류측 접속관부(319)의 곡률 반경보다도 커지도록(즉, 상류측 접속관부(318)의 곡률이 하류측 접속관부(319)의 곡률보다도 작아지도록) 구성할 수 있고, 이에 의해 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 존재하는 것을 억제할 수 있게 된다.
가령, 외주 배관부(317)를 열 매체의 입력측으로 하고, 관통 배관부(316)를 열 매체의 출력측으로 한 경우에는, 코너 부분(예를 들어, 도 3의 (a) 중에서의 화살표 C 부분)에 열 매체가 체류할 가능성이 높아, 이에 의해 부식 작용이 발생하게 될 우려가 있다.
이 부식 작용을 방지하기 위해서는, 각 처리실(RCL, RCR)과 코너 부분과의 사이의 거리(관 길이)를 넓혀서, 당해 코너 부분의 곡률 반경을 작게(곡률을 크게) 해도 된다.
그런데, 이 경우, 배관 설치 스페이스를 충분히 확보할 필요가 발생하게 되고, 그 결과로서 풋프린트(기판 처리 장치의 점유 스페이스)의 증대를 초래하게 된다. 이에 반해, 상술한 바와 같이 각 처리실(RCL, RCR)에 권장되는 배관 부분은, 관통 배관부(316)를 열 매체의 입력측으로 하고, 외주 배관부(317)를 열 매체의 출력측으로 한 경우, 풋프린트가 증대하지 않는다. 따라서, 풋프린트를 고려할 필요가 있는 경우, 배관 부분이 관통 배관부(316)를 열 매체의 입력측으로 하고, 외주 배관부(317)를 열 매체의 출력측으로 하는 것이 바람직하다.
(4) 기판 처리 공정
이어서, 반도체 제조 공정의 일 공정으로서, 상술한 구성의 처리실(RCL, RCR)을 사용해서 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 공정에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
여기에서는, 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 TiCl4를 기화시켜서 얻어지는 TiCl4 가스를 사용하고, 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 NH3 가스를 사용하여, 이들을 교대로 공급함으로써 웨이퍼(200) 상에 금속 박막으로서 질화티타늄(TiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다.
도 4는, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정의 개요를 나타내는 흐름도이다. 도 5는, 도 4의 성막 공정의 상세를 나타내는 흐름도이다.
(기판 반입 적재·가열 공정: S102)
각 처리실(RCL, RCR) 내에서는, 우선, 기판 적재대(212)를 웨이퍼(200)의 반송 위치(반송 포지션)까지 하강시킴으로써, 기판 적재대(212)의 관통 구멍(214)에 리프트 핀(207)을 관통시킨다. 그 결과, 리프트 핀(207)이 기판 적재대(212) 표면보다도 소정의 높이만큼 돌출된 상태가 된다. 계속해서, 게이트 밸브(205)를 개방해서 반송 공간(203)을 진공 반송실(140)과 연통시킨다. 그리고, 이 진공 반송실(140)로부터 진공 반송 로봇(170)을 사용해서 웨이퍼(200)를 반송 공간(203)에 반입하고, 리프트 핀(207) 상에 웨이퍼(200)를 이동 탑재한다. 이에 의해, 웨이퍼(200)는, 기판 적재대(212)의 표면으로부터 돌출된 리프트 핀(207) 상에 수평 자세로 지지된다.
처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면, 진공 반송 로봇(170)을 처리 용기(202)의 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(205)를 폐쇄해서 처리 용기(202) 내를 밀폐한다. 그 후, 기판 적재대(212)를 상승시킴으로써, 기판 적재대(212)에 설치된 기판 적재면(211) 상에 웨이퍼(200)를 적재시키고, 또한 기판 적재대(212)를 상승시킴으로써, 상술한 처리 공간(201) 내의 처리 위치(기판 처리 포지션)까지 웨이퍼(200)를 상승시킨다.
웨이퍼(200)가 반송 공간(203)에 반입된 후, 처리 공간(201) 내의 처리 위치까지 상승하면, 밸브(266)와 밸브(267)를 폐쇄 상태로 한다. 이에 의해, 반송 공간(203)과 TMP(265)의 사이, 및, TMP(265)와 배기관(264)과의 사이가 차단되어, TMP(265)에 의한 반송 공간(203)의 배기가 종료된다. 한편, 밸브(277)와 밸브(275)를 개방하여, 처리 공간(201)과 APC(276)의 사이를 연통시킴과 함께, APC(276)와 DP(278)의 사이를 연통시킨다. APC(276)는, 배기관(262)의 컨덕턴스를 조정함으로써, DP(278)에 의한 처리 공간(201)의 배기 유량을 제어하여, 처리 공간(201)을 소정의 압력(예를 들어 10-5 내지 10-1Pa의 고진공)으로 유지한다.
또한, 이 공정에서, 처리 용기(202) 내를 배기하면서, 불활성 가스 공급계(245)로부터 처리 용기(202) 내에 불활성 가스로서의 N2 가스를 공급해도 된다. 즉, TMP(265) 또는 DP(278)로 처리 용기(202) 내를 배기하면서, 적어도 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 개방함으로써, 처리 용기(202) 내에 N2 가스를 공급해도 된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에의 파티클의 부착을 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 웨이퍼(200)를 기판 적재대(212) 상에 적재할 때는, 기판 적재대(212)의 내부에 매립된 히터(213)에 전력을 공급하여, 웨이퍼(200)의 표면이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 이때, 히터(213)의 온도는, 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(213)에의 통전 상태를 제어함으로써 조정된다.
이와 같이 하여, 기판 반입 적재·가열 공정(S102)에서는, 처리 공간(201) 내를 소정의 압력이 되도록 제어함과 함께, 웨이퍼(200)의 표면 온도가 소정의 온도로 되도록 제어한다. 여기서, 소정의 온도, 압력이란, 후술하는 성막 공정(S104)에서, 교대 공급법에 의해 예를 들어 TiN막을 형성 가능한 온도, 압력이다. 즉, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 공급하는 제1 원소 함유 가스(원료 가스)가 자기분해하지 않을 정도의 온도, 압력이다. 구체적으로는, 온도는 예를 들어 실온 이상 500℃ 이하이고, 바람직하게는 실온 이상이며 400℃ 이하, 압력은 예를 들어 50 내지 5000Pa로 하는 것을 생각할 수 있다. 이 온도, 압력은, 후술하는 성막 공정(S104)에서도 유지되게 된다.
(성막 공정: S104)
기판 반입 적재·가열 공정(S102)의 후에는, 이어서, 성막 공정(S104)을 행한다. 이하, 도 5를 참조하여, 성막 공정(S104)에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 성막 공정(S104)은, 서로 다른 처리 가스를 교대로 공급하는 공정을 반복하는 사이클릭 처리이다.
(제1 처리 가스 공급 공정: S202)
성막 공정(S104)에서는, 우선, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)을 행한다. 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서, 제1 처리 가스로서 제1 원소 함유 가스인 TiCl4 가스를 공급할 때는, 밸브(243d)를 개방함과 함께, TiCl4 가스의 유량이 소정 유량으로 되도록 MFC(243c)를 조정한다. 이에 의해, 처리 공간(201) 내에의 TiCl4 가스의 공급이 개시된다. 또한, TiCl4 가스의 공급 유량은, 예를 들어 100sccm 이상 5000sccm 이하이다. 이때, 제3 가스 공급계의 밸브(245d)를 개방하여, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스를 공급한다. 또한, 제1 불활성 가스 공급계로부터 N2 가스를 흘려도 된다. 또한, 이 공정에 앞서, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스의 공급을 개시하고 있어도 된다.
처리 공간(201)에 공급된 TiCl4 가스는, 웨이퍼(200) 상에 공급된다. 그리고, 웨이퍼(200)의 표면에는, TiCl4 가스가 웨이퍼(200) 상에 접촉함으로써 「제1 원소 함유층」으로서의 티타늄 함유층이 형성된다.
티타늄 함유층은, 예를 들어 처리 용기(202) 내의 압력, TiCl4 가스의 유량, 기판 지지부(서셉터)(210)의 온도, 처리 공간(201)의 통과에 걸리는 시간 등에 따라, 소정의 두께 및 소정의 분포로 형성된다. 또한, 웨이퍼(200) 상에는, 미리 소정의 막이 형성되어 있어도 된다. 또한, 웨이퍼(200) 또는 소정의 막에는, 미리 소정의 패턴이 형성되어 있어도 된다.
TiCl4 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후, 밸브(243d)를 폐쇄하여, TiCl4 가스의 공급을 정지한다. TiCl4 가스의 공급 시간은, 예를 들어 2 내지 20초이다.
이러한 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서는, 밸브(275) 및 밸브(277)가 개방 상태로 되어, APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정 압력으로 되도록 제어된다. 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서, 밸브(275) 및 밸브(277) 이외의 배기계의 밸브는 모두 폐쇄 상태가 된다.
(퍼지 공정: S204)
TiCl4 가스의 공급을 정지한 후에는, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스를 공급하여, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지를 행한다.
이때, 밸브(275) 및 밸브(277)는 개방 상태로 되어 APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정 압력으로 되도록 제어된다. 한편, 밸브(275) 및 밸브(277) 이외의 배기계의 밸브는, 모두 폐쇄 상태가 된다. 이에 의해, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서 웨이퍼(200)에 결합할 수 없었던 TiCl4가스는, DP(278)에 의해, 배기관(262)을 통해서 처리 공간(201)으로부터 제거된다.
계속해서, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스를 공급한 상태에서, 밸브(275) 및 밸브(277)를 폐쇄 상태로 하고, 한편 밸브(270)를 개방 상태로 한다. 다른 배기계의 밸브는, 폐쇄 상태 그대로이다. 즉, 처리 공간(201)과 APC(276)의 사이를 차단함과 함께, APC(276)와 배기관(264)의 사이를 차단하여, APC(276)에 의한 압력 제어를 정지하는 한편, 샤워 헤드 버퍼실(232)과 DP(278)와의 사이를 연통한다. 이에 의해, 샤워 헤드(230)(샤워 헤드 버퍼실(232)) 내에 잔류한 TiCl4 가스는, 배기관(263)을 통해서, DP(278)에 의해 샤워 헤드(230)로부터 배기된다.
퍼지 공정(S204)에서는, 웨이퍼(200), 처리 공간(201), 샤워 헤드 버퍼실(232)에서의 잔류 TiCl4 가스를 배제하기 위해서, 대량의 퍼지 가스를 공급해서 배기 효율을 높인다.
샤워 헤드(230)의 퍼지가 종료되면, 밸브(277) 및 밸브(275)를 개방 상태로 해서 APC(276)에 의한 압력 제어를 재개함과 함께, 밸브(270)를 폐쇄 상태로 하여 샤워 헤드(230)와 배기관(264)과의 사이를 차단한다. 다른 배기계의 밸브는 폐쇄 상태 그대로이다. 이때도, 제3 가스 공급관(245a)으로부터의 N2 가스의 공급은 계속되어, 샤워 헤드(230) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 계속된다. 또한, 퍼지 공정(S204)에서, 배기관(263)을 통한 퍼지의 전후에 배기관(262)을 통한 퍼지를 행하도록 했지만, 배기관(263)을 통한 퍼지만이어도 된다. 또한, 배기관(263)을 통한 퍼지와 배기관(262)을 통한 퍼지를 동시에 행하도록 해도 된다.
(제2 처리 가스 공급 공정: S206)
샤워 헤드 버퍼실(232) 및 처리 공간(201)의 퍼지가 완료되면, 계속해서, 제2 처리 가스 공급 공정(S206)을 행한다. 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서는, 밸브(244d)를 열어, 리모트 플라즈마 유닛(244e), 샤워 헤드(230)를 통해서, 처리 공간(201) 내에 제2 처리 가스로서 제2 원소 함유 가스인 NH3 가스의 공급을 개시한다. 이때, NH3 가스의 유량이 소정 유량으로 되도록 MFC(244c)를 조정한다. NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 1000 내지 10000sccm이다. 또한, 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서도, 제3 가스 공급계의 밸브(245d)는 개방 상태로 되어, 제3 가스 공급관(245a)으로부터 N2 가스가 공급된다. 이렇게 함으로써, NH3 가스가 제3 가스 공급계에 침입하는 것을 방지한다.
리모트 플라즈마 유닛(244e)에서 플라즈마 상태가 된 NH3 가스는, 샤워 헤드(230)를 통해서 처리 공간(201) 내에 공급된다. 공급된 NH3 가스는, 웨이퍼(200) 상의 티타늄 함유층과 반응한다. 그리고, 이미 형성되어 있는 티타늄 함유층이 NH3 가스의 플라즈마에 의해 개질된다. 이에 의해, 웨이퍼(200) 상에는, 예를 들어 티타늄 원소 및 질소 원소를 함유하는 층인 TiN층이 형성되게 된다.
TiN층은, 예를 들어 처리 용기(202) 내의 압력, NH3 가스의 유량, 기판 지지부(서셉터)(210)의 온도, 리모트 플라즈마 유닛(244e)의 전력 공급 상태 등에 따라, 소정의 두께, 소정의 분포, 티타늄 함유층에 대한 소정의 질소 성분 등의 침입 깊이로 형성된다.
NH3 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후, 밸브(244d)를 폐쇄하여, NH3 가스의 공급을 정지한다. NH3 가스의 공급 시간은, 예를 들어 2 내지 20초이다.
이러한 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서는, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)과 마찬가지로, 밸브(275) 및 밸브(277)가 개방 상태로 되어, APC(276)에 의해 처리 공간(201)의 압력이 소정 압력으로 되도록 제어된다. 또한, 밸브(275) 및 밸브(277) 이외의 배기계의 밸브는 모두 폐쇄 상태가 된다.
(퍼지 공정: S208)
NH3 가스의 공급을 정지한 후에는 상술한 퍼지 공정(S204)과 마찬가지의 퍼지 공정(S208)을 실행한다. 퍼지 공정(S208)에서의 각 부의 동작은, 상술한 퍼지 공정(S204)과 마찬가지이므로, 여기서의 설명을 생략한다.
(판정 공정: S210)
이상의 제1 처리 가스 공급 공정(S202), 퍼지 공정(S204), 제2 처리 가스 공급 공정(S206), 퍼지 공정(S208)을 1 사이클로 하고, 컨트롤러(280)는, 이 사이클을 소정 횟수(n 사이클) 실시했는지 여부를 판정한다(S210). 사이클을 소정 횟수 실시하면, 웨이퍼(200) 상에는, 원하는 막 두께의 TiN층이 형성된다.
(판정 공정: S106)
도 4의 설명으로 돌아가면, 이상의 각 공정(S202 내지 S210)으로 이루어지는 성막 공정(S104)의 후에는 판정 공정(S106)을 실행한다. 판정 공정(S106)에서는, 성막 공정(S104)을 소정 횟수 실시했는지 여부를 판정한다. 여기서, 소정 횟수란, 예를 들어 메인터넌스의 필요가 발생할 정도로 성막 공정(S104)을 반복한 횟수를 말한다.
상술한 성막 공정(S104)에서, 제1 처리 가스 공급 공정(S202)에서는, TiCl4 가스가 반송 공간(203)의 측으로 누설되고, 또한 기판 반입출구(206)에 침입하는 경우가 있다. 또한, 제2 처리 가스 공급 공정(S206)에서도 마찬가지로, NH3 가스가 반송 공간(203)의 측으로 누설되고, 또한 기판 반입출구(206)에 침입하는 경우가 있다. 퍼지 공정(S204, S208)에서는, 반송 공간(203)의 분위기를 배기하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 반송 공간(203)의 측에 TiCl4 가스 및 NH3 가스가 침입하면, 침입한 가스끼리 반응하게 되어, 반송 공간(203) 내나 기판 반입출구(206) 등의 벽면에 반응 부생성물 등의 막이 퇴적된다. 이와 같이 하여 퇴적된 막은, 파티클이 될 수 있다. 따라서, 처리 용기(202) 내에 대해서는, 정기적인 메인터넌스가 필요해진다.
이 때문에, 판정 공정(S106)에서, 성막 공정(S104)을 행한 횟수가 소정 횟수에 도달하지 않았다고 판정한 경우에는, 처리 용기(202) 내에 대한 메인터넌스의 필요가 아직 발생하지 않았다고 판단하고, 기판 반입출 공정(S108)으로 이행한다. 한편, 성막 공정(S104)을 행한 횟수가 소정 횟수에 도달했다고 판정한 경우에는, 처리 용기(202) 내에 대한 메인터넌스의 필요가 발생하였다고 판단하고, 기판 반출 공정(S110)으로 이행한다.
(기판 반입출 공정: S108)
기판 반입출 공정(S108)에서는, 상술한 기판 반입 적재·가열 공정(S102)과 반대의 수순으로, 처리 완료된 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)의 밖으로 반출한다. 그리고, 기판 반입 적재·가열 공정(S102)과 마찬가지의 수순으로, 다음으로 대기하고 있는 미처리의 웨이퍼(200)를 처리 용기(202) 내에 반입한다. 그 후, 반입된 웨이퍼(200)에 대해서는, 성막 공정(S104)이 실행되게 된다.
(기판 반출 공정: S110)
기판 반출 공정(S110)에서는, 처리가 끝난 웨이퍼(200)를 취출하여, 처리 용기(202) 내에 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 상태로 한다. 구체적으로는, 상술한 기판 반입 적재·가열 공정(S102)과 반대의 수순으로, 처리 완료된 웨이퍼(200)를 처리 용기(202)의 밖으로 반출한다. 단, 기판 반입출 공정(S108)의 경우와는 달리, 기판 반출 공정(S110)에서는, 다음으로 대기하고 있는 새로운 웨이퍼(200)의 처리 용기(202) 내에의 반입은 행하지 않는다.
(메인터넌스 공정: S112)
기판 반출 공정(S110)이 종료되면, 그 후에는 메인터넌스 공정(S112)으로 이행한다. 메인터넌스 공정(S112)에서는, 처리 용기(202) 내에 대한 클리닝 처리를 행한다. 구체적으로는, 클리닝 가스 공급계에 있어서의 밸브(248d)를 개방 상태로 하여, 클리닝 가스 공급원(248b)으로부터의 클리닝 가스를, 제3 가스 공급관(245a) 및 공통 가스 공급관(242)을 통해서, 샤워 헤드(230) 내 및 처리 용기(202) 내에 공급한다. 공급된 클리닝 가스는, 샤워 헤드(230) 내 및 처리 용기(202) 내에 유입된 후에, 제1 배기관(261), 제2 배기관(262) 또는 제3 배기관(263)을 통해서 배기된다. 따라서, 메인터넌스 공정(S112)에서는, 상술한 클리닝 가스의 흐름을 이용하여, 주로 샤워 헤드(230) 내 및 처리 용기(202) 내에 대하여 부착된 퇴적물(반응 부생성물 등)을 제거하는 클리닝 처리를 행할 수 있다. 메인터넌스 공정(S112)은, 이상과 같은 클리닝 처리를 소정 시간 행한 후에 종료된다. 소정 시간은, 미리 적절히 설정된 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니다.
(판정 공정: S114)
메인터넌스 공정(S112)의 종료 후에는 판정 공정(S114)을 실행한다. 판정 공정(S114)에서는, 상술한 일련의 각 공정(S102 내지 S112)을 소정 횟수 실시했는지 여부를 판정한다. 여기서, 소정 횟수란, 예를 들어 미리 상정된 웨이퍼(200)의 매수 분(즉, IO 스테이지(110) 상의 포드(111)에 수납되어 있는 웨이퍼(200)의 매수 분)에 상당하는 횟수를 말한다.
그리고, 각 공정(S102 내지 S112)의 반복 횟수가 소정 횟수에 도달하지 않았다고 판정한 경우에는, 다시 기판 반입 적재·가열 공정(S102)으로부터 상술한 일련의 각 공정(S102 내지 S112)을 실행한다. 한편, 각 공정(S102 내지 S112)의 반복 횟수가 소정 횟수에 도달했다고 판정한 경우에는, IO 스테이지(110) 상의 포드(111)에 수납된 모든 웨이퍼(200)에 대한 기판 처리 공정이 완료되었다고 판단하여, 상술한 일련의 각 공정(S102 내지 S114)을 종료한다.
(5) 온도 조절 시스템부에 의한 온도 조정 처리
이어서, 상술한 일련의 기판 처리 공정 시에, 온도 조절 시스템부(20)가 각 처리실(RC1 내지 RC8)에 대하여 행하는 온도 조정 처리에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 온도 조절 시스템부(20)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(280)에 의해 제어된다.
(열 매체의 공급)
각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에서의 처리실(RC1 내지 RC8) 각각이 상술한 일련의 기판 처리 공정(S102 내지 S114)을 실행하는 동안에, 온도 조절 시스템부(20)에 있어서의 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 펌프(324) 등을 동작시켜서, 배관(310a 내지 310d)의 관 내에 열 매체를 공급한다. 이에 의해, 각 처리실(RC1 내지 RC8)은, 열 매체와의 열교환을 행함으로써, 각각이 소정 온도(예를 들어, 50℃ 정도)로 유지되게 된다.
이때, 각 배관(310a 내지 310d)이 갖는 상류 배관부(311)에 설치된 센서(315a 내지 315d) 각각은, 관 내를 흐르는 열 매체의 상태를 검출한다. 각 센서(315a 내지 315d)로 검출된 데이터는, 컨트롤러(280)에 보내진다. 컨트롤러(280)는, 각 센서(315a 내지 315d)로부터 수신한 데이터에 기초하여, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)를 제어한다. 구체적으로는, 센서(315a)로 검출된 데이터에 기초하여 온도 조절부(320a)가 제어되고, 센서(315b)로 검출된 데이터에 기초하여 온도 조절부(320b)가 제어되는 등, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 대응한 센서(315a 내지 315d)가 검출한 데이터에 기초하여 컨트롤러(280)에 의해 제어된다. 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 각각의 센서(315a 내지 315d)에 의한 검출 결과에 기초하여, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 상태가 각각의 사이에서 동등하게 되도록, 펌프(324) 등을 독립적으로 제어한다.
(센서 검출)
열 매체의 상태 검출을 행하는 센서(315a 내지 315d)로서는, 예를 들어 당해 열 매체의 압력, 유량, 온도 중 어느 하나, 또는 이들의 조합을 계측 가능한 것을 사용한다. 구체적으로는, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)는, 열 매체의 상태로서 당해 열 매체의 온도를 검출한다. 또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)는, 열 매체의 상태로서 당해 열 매체의 압력을 검출함과 함께, 그 압력의 변동에 의해 당해 열 매체의 관 외로의 누설의 유무를 검출한다. 또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)는, 열 매체의 상태로서 당해 열 매체의 유량을 검출한다. 또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)는, 열 매체의 상태로서 당해 열 매체의 유량과 온도를 검출하고, 이에 의해 당해 열 매체의 열용량을 구하는 것을 가능하게 한다. 특히, 열용량의 경우, 이미 알려져 있는 바와 같이, 열 매체의 비열, 유량, 온도에 의해 일의적으로 구해지는 것으로 알려져 있다. 즉, 유량이나 온도를 계측함으로써 용이하게 열용량을 구하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 외주 배관부(317)에 공급되는 열 매체가, 원하는 열용량을 유지하고 있는지 여부를 용이하게 파악할 수 있다.
각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 각각의 센서(315a 내지 315d)는, 대응하는 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)로부터 동등한 거리에 배치된다. 예를 들어, 배관(310a)이 갖는 상류 배관부(311)에 설치된 센서(315a)와 이것에 대응하는 처리 모듈(PM1a)과의 사이의 거리(관 길이)와, 배관(310b)이 갖는 상류 배관부(311)에 설치된 센서(315b)와 이것에 대응하는 처리 모듈(PM1b)과의 사이의 거리(관 길이)는, 각각이 거의 동등해지는 길이로 구성되어 있다. 이렇게 함으로써, 각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 각각의 센서(315a 내지 315d)의, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에서 본 검출 조건을 거의 동등하게 할 수 있다.
(센서 검출 결과에 기초하는 열 매체의 상태 제어)
센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 상태를 검출하면, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 이하에 설명하는 바와 같은 당해 열 매체에 대한 상태 제어를 행한다.
예를 들어, 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 온도를 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 온도 범위보다도 낮으면, 소정의 온도 범위에 속하도록 가열 유닛(322)으로 열 매체를 가열한다. 이것과는 반대로, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 온도 범위보다도 높으면, 냉각 유닛(323)으로 열 매체를 냉각한다.
또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 압력을 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 압력 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 압력이 소정의 압력 범위에 속하도록 펌프(324)의 동작을 제어한다.
또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 유량을 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 유량 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 유량이 소정의 유량 범위에 속하도록 유량 제어부(325)의 동작을 제어한다.
또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 온도와 유량을 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 온도 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 온도가 소정의 온도 범위에 속하도록 가열 유닛(322) 또는 냉각 유닛(323)의 동작을 제어함과 함께, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 유량 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 유량이 소정의 유량 범위에 속하도록 유량 제어부(325)의 동작을 제어한다.
이상과 같이, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 각 센서(315a 내지 315d)에 의한 검출 결과에 기초하여, 각 배관(310a 내지 310d)을 흐르는 열 매체가 소정의 상태로 되도록 제어한다. 즉, 열 매체가 소정의 상태에서 벗어나면, 그 상태를 리커버리하도록, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태를 제어한다. 따라서, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대하여 공급하는 열 매체는, 소정의 상태가 유지되게 된다.
게다가, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를, 각각이 독립적으로 행한다. 즉, 어떤 온도 조절부(320a)에서의 제어 내용은, 그 온도 조절부(320a)에 대응해서 설치된 센서(315a)의 검출 결과를 기초로 결정되고, 다른 온도 조절부(320b 내지 320d)에서의 제어 내용의 영향을 받지 않는다. 따라서, 예를 들어 클린룸 내의 클린도 등과 같은 설치 환경의 사정에 따라, 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)마다 상이하도록 구성되어 있는 경우에도, 당해 관 길이의 차이의 영향을 받지 않고, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대하여 공급하는 열 매체의 상태를 거의 균일하게 하는 것이 가능하게 된다.
(메인터넌스 공정 시의 처리)
상술한 일련의 기판 처리 공정(S102 내지 S114)에는, 메인터넌스 공정(S112)이 포함된다. 메인터넌스 공정(S112)은, 상술한 설명에서는 성막 공정(S104)의 횟수가 소정 횟수에 도달하면 행하는 경우를 예로 들었지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 성막 공정(S104)을 소정 횟수 실시하기 전이어도, 열 매체가 흐르는 배관(310a 내지 310d)에서 메인터넌스를 필요로 하는 레벨의 에러가 일어났을 때는, 메인터넌스 공정(S112)으로 이행하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 웨이퍼(200)의 처리 결과에 문제가 있었을 경우 등에, 적절히 메인터넌스 공정(S112)으로 이행해도 된다.
이러한 메인터넌스 공정(S112)은, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)마다 행하는 것으로 한다. 메인터넌스 공정(S112)을 행할 때는, 메인터넌스의 대상이 된 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 접속하는 배관(310a 내지 310d)에 있어서의 밸브(313, 314)를 폐쇄 상태로 하여, 열 매체의 순환을 정지시킨다. 단, 메인터넌스의 대상이 되지 않는 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대해서는, 밸브(313, 314)를 개방 상태로 해서, 열 매체의 공급을 계속한다. 즉, 온도 조절 시스템부(20)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 대응해서 개별로 설치된 복수의 온도 조절부(320a 내지 320d)를 구비하고 있으므로, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 단위로 메인터넌스 공정(S112)을 행하는 것이 실현 가능하다.
각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 단위로 메인터넌스 공정(S112)을 행하면, 메인터넌스의 대상이 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 중 어느 하나이어도, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 모두에 대한 열 매체의 공급을 정지할 필요가 없다. 따라서, 메인터넌스 공정(S112) 때문에 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율이 현저하게 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 단위로 메인터넌스 공정(S112)을 행하는 경우에도, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태 제어를 각각이 독립적으로 행한다. 그 때문에, 열 매체의 상태에 대해서는, 메인터넌스의 대상이 된 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 영향이, 메인터넌스의 대상이 되지 않는 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 미치게 되는 경우가 없다. 구체적으로는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체를 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 독립적으로 관리하고 있으므로, 메인터넌스의 대상에 대해서만 열 매체의 공급을 정지해도, 열 매체의 공급 정지 또는 공급 재개에 수반하여 시스템 내에서의 열 수지에 변화가 발생하게 되는 것을 회피할 수 있다. 즉, 열 매체의 공급 정지 또는 공급 재개에 기인해서 메인터넌스의 대상이 아닌 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 온도 변동을 초래하지 않고, 그 때문에 열 매체의 온도 변동이 안정될 때까지 처리의 개시를 기다릴 필요도 발생하지 않으므로, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 대응해서 개별로 설치된 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태 제어를 독립적으로 행함으로써, 메인터넌스 공정(S112)을 행하는 경우에도, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 다운 타임의 단축화가 도모되어, 장치 전체로서의 운용 효율을 높일 수 있다.
(6) 본 실시 형태의 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에서는, 복수의 온도 조절부(320a 내지 320d)가 복수의 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 대응해서 개별로 설치되어 있어, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를 각각 독립적으로 행한다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 단위로의 메인터넌스를 실현하는 것이 가능하게 되어, 당해 메인터넌스에 수반하는 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율의 저하를 억제할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태의 비교예에 대해서 생각한다.
도 6은, 비교예에 관한 기판 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도시한 예의 기판 처리 장치는, 상술한 본 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 복수(예를 들어 4개)의 처리 모듈(51a 내지 51d)을 구비해서 구성되어 있다. 각 처리 모듈(51a 내지 51d)에는 배관(52a 내지 52d)이 권장되어 있음과 함께, 각각의 배관(52a 내지 52d)에는 하나의 온도 조절 유닛(53)이 접속되어 있다. 그리고, 각각의 배관(52a 내지 52d)에 대하여 온도 조절 유닛(53)이 일괄해서 열 매체를 공급해서 순환시킴으로써, 각 처리 모듈(51a 내지 51d)의 처리실(리액터)을 소정 온도(예를 들어, 50℃ 정도)로 유지하도록 되어 있다.
이와 같은 구성의 기판 처리 장치에 있어서, 메인터넌스를 행할 때는, 작업 환경의 사정에 따라, 처리 모듈(51a 내지 51d)에 권장된 배관(52a 내지 52d)에의 열 매체의 공급을 정지하게 된다(예를 들어, 도면 중 화살표 D 참조). 단, 하나의 온도 조절 유닛(53)이 일괄해서 각 배관(52a 내지 52d)에 열 매체를 공급하고 있으므로, 예를 들어 메인터넌스의 대상이 하나의 처리 모듈(51a)만인 경우에도, 그 영향이 메인터넌스의 대상이 아닌 다른 처리 모듈(51b 내지 51d)에 미치게 된다. 즉, 메인터넌스의 영향이 미침으로써, 각 처리 모듈(51a 내지 51d)의 가동 효율의 저하를 초래하게 될 우려가 있다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는, 복수의 온도 조절부(320a 내지 320d)가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대응해서 개별로 설치되어 있어, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를 각각 독립적으로 행하므로, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d) 중 어느 하나에 메인터넌스를 행할 필요가 있어도, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 가동 효율의 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.
게다가, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를 각각 독립적으로 행하므로, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 처리 조건을 소정의 품질이 얻어지는 조건으로 유지하는 것이 가능하다. 즉, 생산성을 높이기 위해서 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)간에 마찬가지의 처리를 하는 경우에 있어서, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에서 처리된 각각의 웨이퍼(200)가 일정한 품질을 유지하도록 함에 있어서 매우 유효하다.
(b) 또한, 본 실시 형태에서는, 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)마다 상이하게 구성되어 있어도, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를 각각 독립적으로 행한다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가 상이해도, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 대하여 공급하는 열 매체의 상태를 거의 균일하게 하는 것이 가능하게 되어, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 온도 조절 상태를 실질적으로 동등하게 할 수 있다.
(c) 또한, 본 실시 형태에서는, 각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 압력 또는 유량을 검출하는 것이라면, 열 매체의 압력 또는 유량에 변동이 있었다고 해도, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)에서의 리커버리 제어가 가능하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 압력 또는 유량의 상태를 성막 상태에 차가 없는 범위로 할 수 있다.
(d) 또한, 본 실시 형태에서는, 각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 온도를 검출하는 것이라면, 열 매체의 온도에 변동이 있었다고 해도, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)에서의 리커버리 제어가 가능하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 온도 상태를 성막 상태에 차가 없는 범위로 할 수 있다.
(e) 또한, 본 실시 형태에서는, 센서(315a 내지 315d)의 설치 위치로부터 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)까지의 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가, 당해 각 배관(310a 내지 310d)을 흐르는 열 매체의 상태의 손실량이 소정 범위 내가 되는 길이로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 센서(315a 내지 315d)에 의해 검출된 후의 열 매체의 압력 저하, 유량 저하, 온도 저하 등의 손실량이 소정 범위 내에 수용되도록 하는 것이 가능하여, 센서(315a 내지 315d)에 의해 상태 검출이 행하여진 열 매체가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 도달할 때까지의 당해 열 매체의 상태 변화를 억제할 수 있다.
(f) 또한, 본 실시 형태에서는, 센서(315a 내지 315d)의 설치 위치로부터 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)까지의 각 배관(310a 내지 310d)의 관 길이가, 당해 각 배관(310a 내지 310d) 각각에서 균등해지는 길이로 구성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 각각의 센서(315a 내지 315d)의 검출 조건을 거의 동등하게 할 수 있어, 센서(315a 내지 315d)에 의해 상태 검출이 행하여진 열 매체가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 도달할 때까지 당해 열 매체의 상태 변화가 발생하게 되는 경우에도, 그 상태 변화가 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)별로 고르지 못하게 되는 것을 억제할 수 있다.
(g) 또한, 본 실시 형태에서는, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급하는 열 매체의 상태를 검출하는 센서(315a 내지 315d)가, 각 배관(310a 내지 310d)에서의 상류 배관부(311)에 설치되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 배관(310a 내지 310d)에서의 열 매체에 대한 센싱 조건을 적절하면서 또한 보다 확실하게 동등한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 가령 센서(315a 내지 315d)를 하류 배관부(312)에 설치한 경우에는, 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)마다 열 매체의 상태(온도 등)의 손실량에 차이가 생기기 때문에, 열 매체에 대한 센싱 조건에 편차가 발생하게 될 우려가 있다. 이 점, 센서(315a 내지 315d)를 상류 배관부(311)에 설치하면, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에의 도달 전에 열 매체가 센싱되므로, 센싱 조건이 적절하면서 또한 보다 확실하게 동등한 것으로 되는 것이다.
(h) 또한, 본 실시 형태에서는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)이 2개의 처리실(리액터)(RCL, RCR)을 구비하고 있고, 상류 배관부(311)가 각 처리실(RCL, RCR)의 사이를 통과하는 상단측 관통 배관부(316a)에 접속되고, 하류 배관부(312)가 각 처리실(RCL, RCR)의 외주측을 지나는 하단측 외주 배관부(317b)에 접속되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 적어도 열 매체의 입력측에 대해서는, 곡률 반경이 작은 코너 부분이나 각이 있는 형상 부분 등을 배치할 필요가 없어, 배관(310a 내지 310d)을 직선 형상으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 열 매체의 흐름이 강한 상류측에 당해 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 존재하는 것을 회피하여, 배관 표면의 금속이 이온화함으로 인한 부식 작용이 발생하게 되는 것을 억제할 수 있다.
(i) 또한, 본 실시 형태에 있어서, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)는, 코너 부분 등이 존재하는 구조로 되어 있고, 그 때문에 다른 배관부보다도 부식 작용이 발생하기 쉬울 우려가 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 상류측 접속관부(318)를 상류 배관부(311) 및 상단측 관통 배관부(316a)와는 별체로 설치하고, 또한 하류측 접속관부(319)를 하류 배관부(312) 및 하단측 외주 배관부(317b)와는 별체로 설치하면, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)만을 별도 부품으로서 교환할 수 있어, 다른 배관부에 비해 높은 빈도로 부품 교환을 하는 것이 실현 가능하게 된다. 따라서, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)에 발생할 수 있는 부식 작용에 대하여 용이하면서 또한 적절하게 대응할 수 있게 된다.
(j) 또한, 본 실시 형태에서, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)는, 상류 배관부(311) 또는 하류 배관부(312)와 일체로 설치된 것이어도 된다. 예를 들어, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)가 별도 부품인 경우에는, 상류 배관부(311) 또는 하류 배관부(312)와의 접속 개소에 있어서, 그 구조상의 문제로 관 내에 단차 등이 발생하게 될 우려가 있다. 이러한 접속 개소의 단차 등은, 관 내를 흐르는 열 매체가 충돌하게 되는 부분, 즉 당해 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분으로 될 수 있다. 그런데, 상류 배관부(311) 또는 하류 배관부(312)가 일체형으로 구성되어 있으면, 접속 개소의 단차 등이 존재하지 않기 때문에, 열 매체가 체류하게 되는 경우가 없고, 그 결과로서 배관(310a 내지 310d)에 대한 메인터넌스 빈도를 적게 할 수 있다.
(k) 또한, 본 실시 형태에서는, 상류측 접속관부(318)의 곡률 반경이 하류측 접속관부(319)의 곡률 반경보다도 커지도록 구성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 상류측 접속관부(318) 또는 하류측 접속관부(319)에 코너 부분 등이 존재하는 경우에도, 열 매체의 흐름이 강한 상류측에 열 매체가 체류하기 쉬운 구조 부분이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 열 매체는 하류측보다도 상류측의 기세가 더 강하기 때문에, 그 상류측에 있어서, 열 매체의 흐름을 돌려보내는 구조로 할 수 있다.
(l) 또한, 본 실시 형태에서는, 상류 배관부(311)의 설치 높이와 하류 배관부(312)의 설치 높이가 서로 상이하게 구성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 처리실(RCL, RCR) 각각에 대한 열 매체의 유로 형상을, 관통 배관부(316) 및 외주 배관부(317)가 나선 형상을 그리는 듯한 좌우 대칭인 것으로 하는 것이 가능하다. 즉, 각 처리실(RCL, RCR)에 권장되는 배관 길이를 좌우 균등하게 하는 것이 실현 가능하게 되어, 각 처리실(RCL, RCR)에 있어서의 온도 조정 조건을 동등하게 할 수 있다.
[본 발명의 제2 실시 형태]
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기에서는, 주로 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 설명하고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
(장치 구성)
도 7은, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
도시한 예의 기판 처리 장치(1)는, 상류 배관부(311)뿐만 아니라, 하류 배관부(312)에도 센서(331a 내지 331d)가 설치되어 있는 점에서, 상술한 제1 실시 형태의 구성과는 상이하다.
센서(331a 내지 331d)는, 상류 배관부(311)에 설치된 센서(315a 내지 315d)와 마찬가지로, 하류 배관부(312)의 관 내를 흐르는 열 매체의 상태를 검출하는 것이다. 즉, 센서(331a 내지 331d)는, 센서(315a 내지 315d)와 마찬가지로, 열 매체의 압력, 유량, 온도 중 어느 하나 또는 이들의 복수를 적절히 조합한 것을 검출한다.
센서(315a 내지 315d)는, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)로부터 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)에 공급되는 열 매체의 상태를 검출하는 것이다. 이에 반해, 센서(331a 내지 331d)는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)로부터 출력되어 각 온도 조절부(320a 내지 320d)로 복귀되는 열 매체의 상태를 검출하는 것이다.
이러한 센서(331a 내지 331d)는, 공지 기술을 이용해서 구성된 것이면 되며, 여기에서는 그 상세한 설명을 생략한다.
각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 각각의 센서(331a 내지 331d)는, 센서(315a 내지 315d)의 경우와 마찬가지로, 대응하는 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)로부터 동등한 거리에 배치된다. 예를 들어, 배관(310a)이 갖는 하류 배관부(312)에 설치된 센서(331a)와 이것에 대응하는 처리 모듈(PM1a)과의 사이의 거리(관 길이)와, 배관(310b)이 갖는 하류 배관부(312)에 설치된 센서(331b)와 이것에 대응하는 처리 모듈(PM1b)과의 사이의 거리(관 길이)는, 각각이 거의 동등해지는 길이로 구성되어 있다. 이렇게 함으로써, 각 배관(310a 내지 310d)에 설치된 각각의 센서(331a 내지 331d)의 검출 조건을 거의 동등하게 할 수 있다.
(센서 검출 결과에 기초하는 제어 처리)
본 실시 형태와 같이 하류 배관부(312)에도 센서(331a 내지 331d)가 설치되어 있는 경우에는, 센서(315a 내지 315d, 331a 내지 331d) 각각에서 열 매체의 상태를 검출하고, 각각에 있어서의 검출 결과의 차분을 구함으로써, 센서(315a 내지 315d, 331a 내지 331d)간에 있어서의 열 매체의 트러블 유무를 판정할 수 있다.
구체적으로는, 어떤 배관(310a)이 갖는 상류 배관부(311)에 설치된 센서(315a)와, 당해 배관(310a)이 갖는 하류 배관부(312)에 설치된 센서(331a)로, 각각의 관 내를 흐르는 열 매체의 상태를 검출한다. 그리고, 각각의 검출 결과의 차분을 구하고, 그 차분이 미리 설정된 허용 손실 범위를 초과하였는지 여부를 판단한다. 그 결과, 차분이 허용 손실 범위를 초과한 경우에는, 상류 배관부(311)와 하류 배관부(312)와의 사이의 어느 하나의 배관 부분에 있어서 부식 작용에 의한 열 매체의 누설이나 막힘 등이 발생하였을 가능성이 있다고 판단한다. 즉, 각각의 센서(315a 내지 315d, 331a 내지 331d)의 검출 결과를 기초로, 각 배관(310a 내지 310d)에 있어서 열 매체의 순환이 정상적으로 행하여지지 않고 있을 가능성이 있는지 여부를 인식하는 것이다. 이 인식 결과에 대해서는, 예를 들어 배관 메인터넌스를 행할 필요가 있는 취지의 알람 정보로서, 메인터넌스 작업자에 대하여 통지 출력하는 것을 생각할 수 있다.
(본 실시 형태의 효과)
본 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태에서의 효과 외에, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
(m) 본 실시 형태에서는, 상류 배관부(311)에 설치된 센서(상류 센서)(315a 내지 315d) 외에, 하류 배관부(312)에 설치된 센서(하류 센서)(331a 내지 331d)도 갖고 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 각 센서(315a 내지 315d, 331a 내지 331d)의 검출 결과에 기초하여, 열 매체의 순환이 정상적으로 행하여지지 않고 있을 가능성이 있는지 여부에 대해서도 관리할 수 있게 된다.
[본 발명의 제3 실시 형태]
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기에서도, 주로 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 설명하고, 제1 실시 형태와 마찬가지의 개소에 대해서는 설명을 생략한다.
(장치 구성)
도 8은, 제3 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 설명도이다.
도시한 예의 기판 처리 장치(1)는, 온도 조절 시스템부(20)의 구성이, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 구성과는 상이하다. 구체적으로는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 개별로 순환 조(321)를 갖고 있었지만, 도시한 예의 기판 처리 장치(1)에서는, 순환 조(321)를 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 공유한 구성으로 하고 있다.
각 온도 조절부(320a 내지 320d)는, 각각이 개별로 펌프(324a 내지 324d) 및 유량 제어부(325a 내지 325d)를 갖고 있다. 즉, 온도 조절부(320a)에는 펌프(324a) 및 유량 제어부(325a)가 설치되고, 온도 조절부(320b)에는 펌프(324b) 및 유량 제어부(325b)가 설치되고, 온도 조절부(320c)에는 펌프(324c) 및 유량 제어부(325c)가 설치되고, 온도 조절부(320d)에는 펌프(324d) 및 유량 제어부(325d)가 설치되어 있다.
(센서 검출 결과에 기초하는 제어 처리)
이상과 같은 구성의 기판 처리 장치(1)에서는, 온도 조절 시스템부(20)가 컨트롤러(280)에 의해 이하와 같이 제어된다.
예를 들어, 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 압력을 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 압력 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 압력이 소정의 압력 범위에 속하도록 펌프(324a 내지 324d)의 동작을 개별로 제어한다. 따라서, 예를 들어 센서(315a)에서의 검출 결과가 소정의 유량 범위에서 벗어나 있는 경우에는, 이것에 대응하는 온도 조절부(320a)가 펌프(324a)의 동작을 제어하게 되므로, 그 영향이 다른 온도 조절부(320b 내지 320d)에 미치지 않는다.
또한, 예를 들어 센서(315a 내지 315d)가 열 매체의 유량을 검출하는 경우에, 대응하는 온도 조절부(320a 내지 320d)에서는, 그 센서(315a 내지 315d)에서의 검출 결과가 소정의 유량 범위에서 벗어나 있으면, 열 매체의 유량이 소정의 유량 범위에 속하도록 유량 제어부(325a 내지 325d)의 동작을 개별로 제어한다. 따라서, 예를 들어 센서(315a)에서의 검출 결과가 소정의 유량 범위에서 벗어나 있는 경우에는, 이것에 대응하는 온도 조절부(320a)가 유량 제어부(325a)의 동작을 제어하게 되므로, 그 영향이 다른 유량 제어부(325b 내지 325d)에 미치지 않는다.
즉, 본 실시 형태에서는, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 순환 조(321)를 공유하고 있어도, 각 온도 조절부(320a 내지 320d)가 열 매체의 상태에 대한 리커버리 제어를 각각 독립적으로 행하는 것이 가능하다.
(본 실시 형태의 효과)
본 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태에서의 효과 외에, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
(n) 본 실시 형태에서는, 예를 들어 하나의 순환 조(321)에 공유화되기 때문에, 열 매체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있음과 함께, 밸브(313, 314)의 개폐만으로 열용량을 제어할 수 있으므로, 단순한 구성으로 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 외주 온도의 균일화를 달성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 상류 배관부(311)에 센서(315a 내지 315d)를 설치한 구성으로 하고 있지만, 그에 한정되는 것은 아니며, 하류 배관부(312)에도 센서(331a 내지 331d)를 설치해도 된다.
[다른 실시 형태]
이상으로, 본 발명의 제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 각 실시 형태에서는, 열 매체를 흘리는 유로가 금속 배관재에 의해 구성된 배관(310a 내지 310d)인 경우를 예로 들었지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 즉, 열 매체를 흘리는 유로는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 각각에 설치된 것이라면, 배관에 의해 형성된 것에 한정되지는 않고, 예를 들어 금속 블록재의 내부에 구멍 형상이나 홈 형상 등으로 형성된 것이어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 열 매체가 흐르는 구멍 형상이나 홈 형상 등의 유로를 금속 블록재에 1개 또는 복수 형성해 두고, 그 금속 블록재를 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)의 벽면에 인접하도록 장착하여, 거기에 열 매체를 흘리도록 해도 된다.
또한, 예를 들어 상술한 각 실시 형태에서는, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)이 인접 배치된 2개의 처리실(RCL, RCR)을 구비하고 있는 경우를 예로 들었지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 즉, 각 처리 모듈(PM1a 내지 PM1d)은, 처리실을 하나만 구비한 것이어도, 또는 처리실을 3개 이상 구비한 것이어도 된다.
또한, 예를 들어 상술한 각 실시 형태에서는, 기판 처리 장치가 행하는 성막 처리에 있어서, 제1 원소 함유 가스(제1 처리 가스)로서 TiCl4 가스를 사용하고, 제2 원소 함유 가스(제2 처리 가스)로서 NH3 가스를 사용하여, 이들을 교대로 공급함으로써 웨이퍼(200) 상에 TiN막을 형성하는 경우를 예로 들었지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 즉, 성막 처리에 사용하는 처리 가스는, TiCl4 가스나 NH3 가스 등에 한정되지 않고, 다른 종류의 가스를 사용해서 다른 종류의 박막을 형성해도 상관없다. 나아가, 3종류 이상의 처리 가스를 사용하는 경우에도, 이들을 교대로 공급해서 성막 처리를 행하는 것이라면, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 제1 원소로서는, Ti가 아니라, 예를 들어 Si, Zr, Hf 등, 다양한 원소이어도 된다. 또한, 제2 원소로서는, N이 아니라, 예를 들어 O 등이어도 된다.
또한, 예를 들어 상술한 각 실시 형태에서는, 기판 처리 장치가 행하는 처리로서 성막 처리를 예로 들었지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명은 각 실시 형태에서 예로 든 성막 처리 이외에, 각 실시 형태에서 예시한 박막 이외의 성막 처리에도 적용할 수 있다. 또한, 기판 처리의 구체적 내용은 상관없으며, 성막 처리뿐만 아니라, 어닐 처리, 확산 처리, 산화 처리, 질화 처리, 리소그래피 처리 등의 다른 기판 처리를 행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명은, 다른 기판 처리 장치, 예를 들어 어닐 처리 장치, 에칭 장치, 산화 처리 장치, 질화 처리 장치, 노광 장치, 도포 장치, 건조 장치, 가열 장치, 플라즈마를 이용한 처리 장치 등의 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 이들 장치가 혼재되어 있어도 된다. 또한, 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 첨가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
1: 기판 처리 장치 10: 본체부
20: 온도 조절 시스템부 200: 웨이퍼(기판)
280: 컨트롤러 281: 연산부
282: 기억부 283: 외부 기억 장치
310a 내지 310d: 배관 311: 상류 배관부
312: 하류 배관부 313, 314: 밸브
315a 내지 315d: 센서(상류 센서) 316: 관통 배관부
316a: 상단측 관통 배관부 316b: 하단측 관통 배관부
317: 외주 배관부 317a: 상단측 외주 배관부
317b: 하단측 외주 배관부 318: 상류측 접속관부
319: 하류측 접속관부 320a 내지 320d: 온도 조절부
321: 순환 조 322: 가열 유닛
323: 냉각 유닛 324: 펌프
325: 유량 제어부 331a 내지 331d: 센서(하류 센서)
PM1a 내지 PM1d: 처리 모듈 RC1 내지 RC8, RCL, RCR: 처리실

Claims (21)

  1. 기판을 처리하는 처리실과,
    병설된 복수의 상기 처리실을 갖는 복수의 처리 모듈과,
    상기 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 열 매체의 유로와,
    상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대응해서 개별로 설치되고, 상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 열 매체를 당해 처리 모듈에 설치된 상기 유로에 흘리는 복수의 온도 조절부, 를 포함하고,
    상기 유로는,
    상기 처리 모듈보다도 상류측에 위치하는 상류 유로부와,
    상기 처리 모듈보다도 하류측에 위치하는 하류 유로부와,
    상기 상류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈에 있어서의 병설된 복수의 상기 처리실의 사이를 지나는 관통 유로부와,
    상기 하류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈의 외주측을 지나는 외주 유로부,
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로의 각각에는, 상기 유로 내를 흐르는 열 매체의 상태를 각각 검출하는 센서가 설치되고,
    상기 온도 조절부는, 상기 센서의 각각에 의한 검출 결과에 기초하여 각각의 상기 유로에 흘리는 열 매체를 소정의 상태로 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 온도 조절부는, 상기 복수의 처리 모듈로부터 떨어져서 통합되어 설치되어 있고,
    상기 유로는, 상기 복수의 처리 모듈과 각각에 대응하는 상기 복수의 온도 조절부와의 사이를 개별로 접속하도록 구성되어 있음과 함께, 상기 처리 모듈의 각각에 따라 상기 유로의 길이가 상이하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 유로를 흐르는 열 매체의 압력 또는 유량을 검출하는 기능을 포함하고,
    상기 온도 조절부는, 상기 유로에 흘리는 열 매체의 압력 또는 유량을 제어하는 기능을 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 유로를 흐르는 열 매체의 온도를 검출하는 기능을 포함하고,
    상기 온도 조절부는, 상기 유로에 흘리는 열 매체의 온도를 제어하는 기능을 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 당해 유로를 흐르는 열 매체의 상태의 손실량이 소정 범위 내가 되는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대하여 균등해지는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 유로를 흐르는 열 매체의 온도를 검출하는 기능을 포함하고,
    상기 온도 조절부는, 상기 유로에 흘리는 열 매체의 온도를 제어하는 기능을 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 당해 유로를 흐르는 열 매체의 상태의 손실량이 소정 범위 내가 되는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 당해 유로를 흐르는 열 매체의 상태의 손실량이 소정 범위 내가 되는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대하여 균등해지는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 상류 유로부와 상기 관통 유로부를 접속하고, 상기 상류 유로부 및 상기 관통 유로부와는 별체로 설치된 상류측 접속 유로부와,
    상기 외주 유로부와 상기 하류 유로부를 접속하고, 상기 외주 유로부 및 상기 하류 유로부와는 별체로 설치된 하류측 접속 유로부,
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 센서로서, 상기 상류 유로부에 설치된 상류 센서 외에, 상기 하류 유로부에 설치된 하류 센서를 포함하는, 기판 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 온도 조절부는, 상기 복수의 처리 모듈로부터 떨어져서 통합되어 설치되어 있고,
    상기 유로는, 상기 복수의 처리 모듈과 각각에 대응하는 상기 복수의 온도 조절부와의 사이를 개별로 접속하도록 구성되어 있음과 함께, 상기 처리 모듈의 각각에 따라 상기 유로의 길이가 상이하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 센서의 설치 위치로부터 상기 처리 모듈까지의 상기 유로의 길이는, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대하여 균등해지는 길이로 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 상류 유로부와 상기 관통 유로부를 접속하고, 상기 상류 유로부 및 상기 관통 유로부와는 별체로 설치된 상류측 접속 유로부와,
    상기 외주 유로부와 상기 하류 유로부를 접속하고, 상기 외주 유로부 및 상기 하류 유로부와는 별체로 설치된 하류측 접속 유로부,
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유로는, 상기 상류측 접속 유로부의 곡률 반경이 상기 하류측 접속 유로부의 곡률 반경보다도 크게 되도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 유로는, 상기 상류 유로부의 설치 높이와 상기 하류 유로부의 설치 높이가 상이하게 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  19. 기판을 처리하는 처리실과,
    병설된 복수의 상기 처리실을 갖는 복수의 처리 모듈과,
    상기 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 열 매체의 유로와,
    상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 열 매체를 당해 처리 모듈에 설치된 상기 유로에 흘리는 온도 조절부를 포함하고,
    상기 유로는,
    상기 처리 모듈보다도 상류측에 위치하는 상류 유로부와,
    상기 처리 모듈보다도 하류측에 위치하는 하류 유로부와,
    상기 상류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈에 있어서의 병설된 복수의 상기 처리실의 사이를 지나는 관통 유로부와,
    상기 하류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈의 외주측을 지나는 외주 유로부,
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 병설된 복수의 처리실을 갖는 복수의 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실에 기판을 반입하는 공정과,
    상기 기판이 반입된 상기 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실에 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 공정과,
    상기 기판의 처리에 있어서, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대응해서 개별로 설치된 복수의 온도 조절부로부터, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 유로에 열 매체를 흘려, 상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 공정과,
    처리 후의 상기 기판을 상기 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실로부터 반출하는 공정, 을 포함하고,
    상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 공정에서는, 상기 유로로서,
    상기 처리 모듈보다도 상류측에 위치하는 상류 유로부와,
    상기 처리 모듈보다도 하류측에 위치하는 하류 유로부와,
    상기 상류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈에 있어서의 병설된 복수의 상기 처리실의 사이를 지나는 관통 유로부와,
    상기 하류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈의 외주측을 지나는 외주 유로부,
    를 사용하는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 병설된 복수의 처리실을 갖는 복수의 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실에 기판을 반입하는 수순과,
    상기 기판이 반입된 상기 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실에 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 수순과,
    상기 기판의 처리에 있어서, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 대응해서 개별로 설치된 복수의 온도 조절부로부터, 상기 복수의 처리 모듈의 각각에 설치된 유로에 열 매체를 흘려, 상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 수순과,
    처리 후의 상기 기판을 상기 처리 모듈에 있어서의 상기 처리실로부터 반출하는 수순,
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시킴과 함께,
    상기 처리 모듈의 온도를 조정하는 수순에서는, 상기 유로로서,
    상기 처리 모듈보다도 상류측에 위치하는 상류 유로부와,
    상기 처리 모듈보다도 하류측에 위치하는 하류 유로부와,
    상기 상류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈에 있어서의 병설된 복수의 상기 처리실의 사이를 지나는 관통 유로부와,
    상기 하류 유로부에 접속되고, 상기 처리 모듈의 외주측을 지나는 외주 유로부,
    를 사용하여, 당해 수순을 상기 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록하는 기록 매체.
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