KR101768746B1 - 가스 공급 헤드, 가스 공급 기구 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

피처리 기판의 대형화에 대응하여 처리실 내로의 가스 공급의 균일성을 개선할 수 있고, 또한, 정밀도 양호하고 용이하게 제조가 가능하고 유지보수성도 양호한 가스 공급 헤드, 가스 공급 기구 및 기판 처리 장치를 제공한다. 기판(G)을 탑재하는 스테이지(4)를 갖는 기판 처리 장치(1)가 구비하는 가스 공급 기구는, 가스 공급 헤드(6), 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a) 및 제 1 가스 공급 라인(9a)을 갖는다. 제 1 가스 공급 라인(9a)은, 제 1 가스 공급원으로부터 하류측을 향해 2n(n; 자연수)개로 등장 분기하고, 말단의 2n개의 분기관의 가스 토출구가 일직선 상에 등간격으로 늘어선 상태로 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)과 연통하고, 가스 공급 헤드(6)는, 제 1 가스 공급 라인(9a) 및 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)을 통해 공급되는 가스를 긴 홈 형상의 제 1 가스 확산실(42a)을 통해 복수의 제 1 가스 토출 구멍(45a)으로부터 균일하게 토출한다.

Description

가스 공급 헤드, 가스 공급 기구 및 기판 처리 장치{GAS SUPPLYING HEAD, GAS SUPPLYING MECHANISM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 피처리 기판에 가스를 공급하여 성막 처리 등을 실시하기 위해 사용되는 가스 공급 헤드, 가스 공급 기구 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)나 유기 EL 디스플레이(Organic Electro-Luminescence Display) 등의 FPD(Flat Panel Display)의 제조 공정의 하나인 성막 공정에, 원자층 레벨에서의 높은 정밀도로 성막 제어가 가능한 ALD(Atomic Layer Deposition)법이 이용되고 있다. ALD법에서는, 예를 들면, 전구체 가스(precursor gas)(소스 가스)와 산화제 가스를 별도로 또한 교대로 처리 공간에 도입하여, 피처리 기판인 유리 기판 상에서 반응시키고 성막을 진행시킨다. FPD 분야에서 ALD법에 따르는 성막을 실시하는 경우에는, 피처리 기판의 한 변의 길이가 1m를 넘는 직사각형 유리 기판이 사용되는 것이 많고, 피처리 기판으로의 가스 공급 방법으로는, 피처리 기판에 대해서 수평 방향을 따라 가스를 도입하여, 기판면에 대해 평행한 가스 흐름을 형성하는 사이드 플로우(side flow) 방식이 채용되고 있다. 사이드 플로우 방식에서는 균일한 두께의 막을 형성하기 위해서 피처리 기판 상에 기판면에 대해 평행한 층류를 형성할 필요가 있고, 층류가 유지되지 않는 경우는, 막의 질이나 막 두께의 불균일, 파티클 요인이 되는 불필요한 생성물의 퇴적 등의 문제가 생기는 경우가 있다.
피처리 기판 상에 기판면에 대해 평행한 가스의 층류를 형성하기 위해서는 가스를 피처리 기판에 대해서 수평 방향을 따라 균일하게 처리 공간에 도입할 필요가 있고, 그 방법으로서는 예를 들면, 가스 공급관의 두갈래 분기(二叉分岐)를 반복함으로써 형성되는 복수의 가스 토출구로부터 처리 공간에 가스를 공급하는 방법이나, 장척 형상의 가스 공급 헤드에 있어서, 복수의 가스 공급구와 가스 토출구를 길이 방향으로 형성된 가스 홀더를 사이에 두고 대향하도록 장변측의 측벽에 마련하여 가스 토출구의 수를 가스 공급구의 수보다 많도록 하는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 1, 2 참조).
일본 공개 특허 제 2004-10990 호 공보 일본 공개 특허 제 1987-074078 호 공보
그렇지만, 근년의 FPD의 대형화, 즉, 피처리 기판의 대형화에 수반하여, 상기 종래 기술에서는, 가스의 처리 공간에 균일하게 도입할 때의 정밀도를 확보하는 것이 어렵고, 피처리 기판 전체에 균일하게 성막을 실시하는 것은 어렵다.
예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 가스 공급관을 복수로 분기시켜서 층류를 유지한 채로, 기판면에 가스를 공급하고 있지만, 기판면에 대해서 수직 방향을 따라 가스를 공급하고 있기 때문에, 기판면에 대해 평행한 층류를 형성할 수 없다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 기술과 같이, 가스 홀더(버퍼실)를 이용하여 처리 공간으로의 균일한 가스 토출을 도모하는 기술은 잘 알려져 있지만, 길이 방향이 1m를 넘는 가스 공급 헤드에 있어서, 그 길이 방향 전체에 걸쳐서 극히 높은 정밀도로 균일하게 가스를 처리 공간에 도입하기 위해서는, 버퍼실의 용적을 충분히 크게 할 필요가 있고, 그에 따라 원료 가스의 도입량을 필요 이상으로 많이 할 필요가 있어서 낭비가 많다. 또한, 버퍼실은 통상, 처리 공간과 연통되어 있기 때문에, 버퍼실의 용적이 증가하는 것은 처리 공간이 증가하는 것과 동일하고, 이것에 의해 원료 가스 또는 반응 가스를 퍼지(purge)할 시간을 길게 할 필요가 있기 때문에 생산성이 저하된다.
또한, ALD법과 같이 화학 반응이 생기는 복수 종의 가스를 개별적으로 처리 공간에 도입하는 경우에는, 가스 토출구의 근방에 있어서 가스의 반응물이 생성되고, 퇴적하는 일이 있다. 이러한 반응물의 피처리 기판으로의 부착은, FPD의 품질 저하를 야기하기 때문에, 반응물의 생성, 퇴적을 억제할 필요가 있다. 그렇지만, 이러한 반응물의 생성, 퇴적을 억제하면서, 가스 공급의 균일성을 높이는 것에 대해 상기 종래 기술에서는 조금도 고려되어 있지 않다.
또한, 길이 방향이 1m를 넘는 가스 공급 헤드를 용이하게 제조 가능하게 하는 기술이 요구되고 있다. 예를 들면, 상기 특허문헌 2에 기재되어 있는 버퍼실은, 가스 공급 헤드의 본체가 되는 장척 형상 부재에 대해서 그 길이 방향으로 건 드릴(gun drill) 등으로 구멍 가공을 실시하여 형성할 필요가 있다. 그러나, 건 드릴로 정밀하게 가공할 수 있는 깊이는 겨우 1m이기 때문에, 한 변의 길이가 1m를 넘는 피처리 기판을 처리하기 위해서는, 2개 이상의 가스 공급 헤드를 직렬로 배열하여 배치할 필요가 있다. 또한, 처리 공간에 대해서 복수의 가스 공급 헤드를 배열하여 배치하는 경우에는, 그 접속면에 미소한 간극이 생기고, 그 간극에 불필요한 생성물이 퇴적할 우려가 있다.
또한, 건 드릴의 가공 정밀도는 엔드밀 등에 비해서 양호하지 않고, 가공 비용도 비싸다. 이 때문에, 건 드릴에 의해 가공된 각 가스 공급 헤드의 버퍼실의 용적이나 형상에는 편차가 발생하기 때문에, 복수의 가스 공급 헤드를 배열하여 배치하는 경우는, 가스 공급량에 개체차가 생겨 버려서, 처리 공간에 균일하게 가스를 도입하는 것은 곤란해진다. 또한, 건 드릴에 의한 구멍 가공으로 형성된 버퍼실은, 제조 후에는 길이 방향 단부가 용접 등에 의해 밀폐되기 때문에, 세정 처리 등의 유지보수성이 양호하지 않고, 그 때문에, 사용 수명이 짧다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 피처리 기판의 대형화에 대응하여 처리실 내로의 가스 공급의 균일성을 개선할 수 있고, 또한 정밀하고 양호하게 제조 가능하고 유지보수성도 양호한 가스 공급 헤드, 가스 공급 기구 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 가스 공급 기구는, 기판 처리 장치에 장착된 가스 공급 기구로서, 1개의 가스 공급원으로부터 하류측을 향해 2n(n; 자연수)개로 동일 길이로 분기하여, 말단의 2n개의 분기관의 가스 토출구가 일직선 상에 등간격으로 늘어서는 가스 공급관과, 상기 2n개의 분기관의 가스 토출구와 연통하는 긴 홈 형상의 가스 확산실, 및 길이 방향으로 등간격으로 형성되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스를 토출하는 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 1개의 장척 형상의 가스 공급 헤드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 1에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 가스 공급 헤드는, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 상기 2n개의 분기관 각각과 연통하는 동시에 상기 가스 확산실에 연통하는 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍을 갖고, 상기 가스 토출 구멍은, 상기 가스 확산실을 사이에 두고 상기 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍과 대향하는 동시에 일직선 상에 등간격으로 늘어서도록 상기 2n개의 분기관 각각에 대해서 복수 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 2에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 헤드 내 가스 공급 구멍과 상기 가스 토출 구멍은, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에서 보았을 때에 중복되지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상이한 2종류의 가스를 독립적으로 공급하는 2계통의 상기 가스 공급관을 구비하고, 상기 가스 공급 헤드는, 상기 2계통의 가스 공급관 각각과 연통하는 독립된 2개의 상기 가스 확산실을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 4에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 가스 공급 헤드는, 상기 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 대략 H형상인 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 2개소의 오목부 각각에 장착되는 덮개를 갖고, 상기 2개의 가스 확산실은, 상기 2개소의 오목부 각각의 저면에 형성된 긴 홈 형상의 공간이 상기 덮개에 의해서 밀폐되는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 5에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 가스 확산실은 상기 헤드 본체의 상기 오목부의 저면에 엔드밀에 의한 가공을 실시하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7 기재의 가스 공급 기구는, 청구항 4 내지 청구항 6중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 가스 토출 구멍은, 상기 2개의 가스 확산실 각각과 연통하도록, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향으로 2열로 지그재그로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 가스 공급 기구는, 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 기구에 있어서, 상기 가스 공급관의 상기 2n개의 분기관은 수평 방향으로부터 상기 가스 확산실에 접속되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스는 상기 가스 토출 구멍으로부터 수평 방향으로 토출되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 9에 기재된 기판 처리 장치는, 상기 청구항 1 내지 청구항 8중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 9에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 탑재하는 탑재면을 갖는 스테이지와, 상기 스테이지를 덮는 상부 덮개를 갖고, 상기 스테이지에 상기 상부 덮개를 덮음으로써 상기 탑재면에 탑재된 기판을 수용하는 처리 공간이 형성되는 처리 용기를 구비하고, 상기 가스 공급 헤드는, 그 길이 방향과 평행한 1개 측면이 상기 스테이지의 한 변의 측벽과 밀착하도록 상기 처리 공간에 배치되고, 상기 처리 용기의 상기 한 변의 측벽에는, 상기 가스 공급관의 하류측의 상기 2n개의 분기관의 가스 토출구와 연통하는 동시에 상기 가스 공급 헤드의 상기 가스 확산실과 연통하는 2n개의 스테이지 내 가스 공급 구멍이 상기 탑재면과 평행하게 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 11에 기재된 가스 공급 헤드는, 대략 수평으로 탑재된 기판에 대해서 적어도 2종류의 가스에 의해 소정의 처리를 실시하기 위해서 상기 기판에 대해 수평 방향으로 상기 2종류의 가스를 토출하는 가스 공급 헤드로서, 장척형상의 형상을 갖고, 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 대략 H형상인 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 2개소의 오목부 각각에 장착되는 덮개를 구비하고, 상기 헤드 본체는, 상기 2개소의 오목부의 저벽면 각각에서 개구되도록 길이 방향과 평행하게 형성되고, 상기 덮개에 의해 폐색되는 긴 홈 형상의 독립된 2개의 가스 확산실과, 상기 2개의 가스 확산실 각각과 연통하도록, 길이 방향에 있어서 일직선 상에 등간격으로 마련되는 2n개(n; 자연수)의 헤드 내 가스 공급 구멍과, 상기 가스 확산실을 사이에 두고 상기 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍과 대향하는 동시에 일직선 상에 등간격으로 늘어서도록 상기 2n개의 분기관 각각에 대해 복수 마련되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스를 토출하는 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 가스 공급 헤드는, 청구항 11에 기재된 가스 공급 헤드에 있어서, 상기 헤드 내 가스 공급 구멍과 상기 가스 토출 구멍은, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에서 보았을 때에 중복되지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 1개의 가스 공급원으로부터 하류측을 향해 2n(n; 자연수)개로 동일 길이로 분기한 말단의 2n개의 분기관으로부터 가스 공급 헤드에 형성된 긴 홈 형상의 가스 확산실에 가스가 공급되고, 가스 확산실에 공급된 가스가 등간격으로 마련된 복수의 가스 토출 구멍을 통해 토출된다. 이와 같이 동일 길이의 배관을 통해 가스 확산실에 균일하게 가스를 공급한 후에 복수의 가스 토출 구멍으로부터 가스를 토출하는 구성으로 함으로써, 복수의 가스 토출 구멍으로부터 균일하게 가스를 토출하여 층류를 형성할 수 있고, 나아가서는, 기판에 대해서 균일한 처리를 실행하는 것이 가능해진다.
또한, 가스 공급 헤드는, 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 대략 H형상인 헤드 본체와, 헤드 본체에 마련되는 덮개에 의해 구성되고, 헤드 본체에 대해서 가스 확산실을 엔드밀 등에 의해 간단하게 그리고 고정밀도로 형성할 수 있다. 그 때문에, 가스 확산실의 길이 방향으로의 형상 정밀도가 높기 때문에, 길이 방향으로의 가스 토출에 편차가 생기기 어렵고, 게다가, 장척 형상의 가스 공급 헤드의 제조가 용이하고, 분해에 의한 유지보수도 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구조를 도시하는 평면도 및 단면도,
도 2는 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 가스 공급계의 구성을 도시하는 평면도,
도 3은 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 스테이지의 측벽에 마련된 스테이지 내 가스 공급 구멍 근방의 구조를 도시하는 단면도,
도 4는 도 1의 기판 처리 장치가 구비하는 가스 공급 헤드의 단면 사시도 및 분해 사시도,
도 5는 도 4의 가스 공급 헤드의 일부의 평면도, 일부의 정면도, 평면도 내의 화살표 B-B에서 본 단면도 및 화살표 C-C에서 본 단면도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1의 (a)는 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 개략 구조를 도시하는 평면도이다. 도 1의 (b)는 도 1의 (a) 내의 화살표 A-A에서 본 단면도이다.
여기에서는, 기판 처리 장치(1)는 유기 EL 패널 등의 FPD의 제조에 사용되는 유리 기판[이하, 「기판(G)」이라고 기재함]에 대해서 ALD법에 따르는 성막 처리를 행하는 성막 장치인 것으로 한다. 기판(G)은, 이하의 설명에서는, 단변×장변의 길이가 약 1500㎜×약 1850㎜인 것으로 한다. 또한, 기판 처리 장치(1)에 대해서 기판(G)의 단변과 평행하게 x축을, 장변과 평행하게 y축을, 기판(G)의 두께 방향으로 z축을 정하고, 적절하게 이하의 설명에 있어서 이러한 좌표축을 사용한다. 또한 x축 및 y축은 수평면 내에 있고, z축은 연직면 내에 있다.
기판 처리 장치(1)는 기판(G)을 처리하는 처리 공간(2)을 형성하는 처리 용기(3)를 구비한다. 처리 용기(3)는 기판(G)을 탑재하는 스테이지(4)와, 스테이지(4) 상에 탑재된 기판(G)을 덮는 상부 덮개(5)에 의해서 구성된다. 또한 도 1의 (a)에서는 상부 덮개(5)가 분리된 상태가 도시되어 있다.
스테이지(4)는 기판(G)을 탑재하는 탑재면(4a)과, 탑재면(4a)보다 상방(z방향)으로 기립한 측벽(4b)을 갖는 단면 대략 오목 형상을 갖는다. 스테이지(4)와 상부 덮개(5)는 높이 방향(z방향)에 있어서 상대적으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 상부 덮개(5)를 상승시켜서 상부 덮개(5)를 스테이지(4)로부터 분리하면, 탑재면(4a)이 외부에 노출된다. 이것에 의해, 기판 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 탑재면(4a)상으로의 기판(G)의 반입/반출이 가능해진다. 한편, 탑재면(4a) 상에 기판(G)이 탑재된 상태로 상부 덮개(5)를 하강시켜서 상부 덮개(5)를 측벽(4b)에 밀착시키면, 외부로부터 격리된 처리 공간(2)이 형성된다. 이 때, 측벽(4b) 상에 마련된 시일 링(O 링)에 의해, 상부 덮개(5)와 측벽(4b)의 접촉면이 시일된다. 이렇게 하여, 처리 공간(2)에 있어서의 기판(G)으로의 성막 처리가 가능해진다. 또한, 고정된 상부 덮개(5)에 대해 스테이지(4)가 승강하는 구성으로 해도 좋고, 스테이지(4) 및 상부 덮개(5)의 쌍방이 승강하는 구성으로 해도 좋다.
처리 공간(2)에는, 기판(G)에 대한 성막 처리에 사용되는 처리 가스를 공급하는 가스 공급 기구의 일부를 구성하는 직선 형상의 가스 공급 헤드(6)가, 스테이지(4)의 장변측의 한쪽의 측벽(4b1)을 따라서 배치되어 있다. 또한, 스테이지(4)의 장변측의 다른쪽의 측벽(4b2)을 따라서 직선 형상의 배기 홈(7)이 스테이지(4)에 마련되어 있다. 배기 홈(7)은 배기 장치(7a)에 접속되어 있고, 배기 장치(7a)는 처리 공간(2)의 내부를 배기함으로써, 처리 공간(2) 내의 압력의 조절이나 분위기의 치환(퍼지)이 실행된다.
가스 공급 헤드(6)의 구조의 상세한 내용에 대해서는 후술하지만, 가스 공급 헤드(6)는 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 2열로 형성된 복수의 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)(도 4 및 도 5 참조)으로부터 처리 공간(2)에 처리 가스를 토출한다. 이것에 의해, 탑재면(4a) 상에 탑재된 기판(G)의 피처리면의 상방에, 가스 공급 헤드(6)로부터 배기 홈(7)을 향해 일방향으로 층류가 되는 가스 흐름(F)을 형성할 수 있고, 기판(G)의 표면에 균일한 성막 처리를 실행할 수 있다.
가스 공급 헤드(6)는 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 형성된 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)을 거쳐서, 가스 공급관인 가스 공급계(9)에 접속되어 있다. 또한, 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)은 후술하는 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)과 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)을 총칭한다. 가스 공급 헤드(6), 스테이지 내 가스 공급 구멍(8) 및 가스 공급계(9)가 가스 공급 기구를 구성한다.
가스 공급계(9)의 상세한 내용에 대해서 후술하지만, 대략 가스 공급계(9)는, 성막 처리에 필요한 2종류의 가스(제 1 가스=소스 가스, 제 2 가스=산화 가스)를, 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)을 거쳐서 독립적으로 가스 공급 헤드(6)에 공급하기 위한 2계통의 가스 배관으로 구성된다. 가스 공급 헤드(6)는 공급된 2종류의 가스를 독립적으로 처리 공간(2)에 토출한다.
예를 들면, 알루미나(Al2O3) 성막을 실행하는 경우에는, 제 1 가스로서 트리메틸알루미늄[(CH3)3Al; TMA] 가스가, 제 2 가스로서 수증기(H20) 가스를 사용할 수 있다. 단, 제 1 가스 및 제 2 가스는 이것들에 한정되는 것이 아니라, 막을 구성하는 재료에 따라 변경할 수 있다.
기판 처리 장치(1)의 동작 제어는 제어부(12)에 의해 실행된다. 제어부(12)는 예를 들면, 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러(12a)를 갖는다. 프로세스 컨트롤러(12a)에는, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 실행하는 키보드나, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(12b)가 접속되어 있다.
프로세스 컨트롤러(12a)에는 기억부(12c)가 접속되어 있다. 기억부(12c)는 하드 디스크나 반도체 메모리여도 좋고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성(可搬性)의 것이어도 좋다. 기억부(12c)에는, 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(12a)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(1)의 각 부(部)에 처리를 실행시키기 위한 레시피가 저장되어 있다. 레시피는 전용 회선을 거쳐서 다른 장치로부터 적절하게 전송되어도 좋다. 레시피는 필요에 따라서, 사용자 인터페이스(12b)로부터의 지시 등으로 기억부(12c)로부터 판독되고, 판독된 레시피에 따른 처리를 프로세스 컨트롤러(12a)가 실행함으로써, 기판 처리 장치(1)는 소정의 동작을 실행하여 기판(G)을 처리한다.
도 2는 가스 공급계(9)의 구성을 도시하는 평면도이다. 가스 공급계(9)는 처리 공간(2)에 제 1 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 공급 라인(9a)과, 처리 공간(2)에 제 2 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 공급 라인(9b)을 포함한다.
제 1 가스 공급 라인(9a)은 소위, 토너먼트형의 동일 길이의 배관 구조로 되어 있다. 즉, 상류측의 원(元) 배관(31a)이 하류측의 제 1 분기부(32a)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 1 분기관(31b)으로 분기하고, 제 1 분기관(31b)은 그 하류측의 제 2 분기부(32b)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 3 분기관(31c)으로 분기하고, 제 3 분기관(31c)은 그 하류측의 제 3 분기부(32c)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 4 분기관(31d)으로 분기하여 있다. 합계 8개의 제 4 분기관(31d)은 각각 y방향과 평행한 일직선 상에 가스 토출구(말단)가 등간격으로 배열되도록, 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 형성된 8개소의 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)에 대해서 플랜지(36)에 의해 기밀하게 접속된다.
제 2 가스 공급 라인(9b)도 제 1 가스 공급 라인(9a)과 마찬가지로 토너먼트형의 동일 길이의 배관 구조를 갖는다. 즉, 상류측의 원 배관(33a)이 하류측의 제 1 분기부(34a)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 1 분기관(33b)으로 분기하고, 제 1 분기관(33b)은 그 하류측의 제 2 분기부(34b)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 3 분기관(33c)으로 분기하고, 제 3 분기관(33c)은 그 하류측의 제 3 분기부(34c)에 있어서 동일한 길이의 2개의 제 4 분기관(33d)으로 분기하여 있다. 합계 8개의 제 4 분기관(33d)은 각각 y방향과 평행한 일직선 상에 가스 토출구(말단)가 등간격으로 배열되도록 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 형성된 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)에 대해서 플랜지(36)에 의해 기밀하게 접속된다.
제 1 가스 공급 라인(9a)의 원 배관(31a)의 상류측에는, 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 공급원(도시하지 않음) 및 캐리어 가스 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있고, 제 2 가스 공급 라인(9b)의 원 배관(33a)의 상류측에는, 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 공급원(도시하지 않음) 및 캐리어 가스 공급원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 캐리어 가스로서는 예를 들면, 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스가 사용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 아르곤(Ar) 가스 등의 비활성 가스를 사용해도 좋다.
기판(G)에 대한 성막 처리 동안에는 캐리어 가스 공급원으로부터의 캐리어 가스의 공급/정지를 제어하는 밸브(V3, V4)는 항상 개방 상태로 유지된다. 한편, 제 1 가스와 제 2 가스가 동시에 처리 공간(2)에 공급되지 않도록, 밸브(V1, V2)의 개방/폐쇄의 타이밍이 제어된다. 먼저, 밸브(V1)를 일정 시간(예를 들면, 0.2초) 개방하고 제 1 가스를 처리 공간(2)에 도입하여, 기판(G) 상에 제 1 가스의 분자를 부착시킨다. 밸브(V1)를 폐쇄하면, 밸브(V3, V4)는 개방 상태가 되기 때문에, 처리 공간(2) 내의 불필요한 제 1 가스가 캐리어 가스에 의해서 처리 공간(2)으로부터 배출되어 처리 공간(2) 내는 캐리어 가스로 퍼지된다. 이 상태를 일정 시간(예를 들면, 5초) 보지하여, 처리 공간(2) 내의 불필요한 제 1 가스를 배출한 후에, 밸브(V2)를 일정 시간(예를 들면, 0.2초) 개방하고 제 2 가스를 처리 공간(2)에 도입하여, 기판(G) 상에 부착한 제 1 가스의 분자와 제 2 가스의 분자를 반응시킨다. 밸브(V2)를 폐쇄하고, 이 상태를 일정 시간(예를 들면, 5초) 보지하면, 밸브(V3, V4)는 개방 상태가 되기 때문에, 처리 공간(2) 내의 제 2 가스와, 제 1 가스와 제 2 가스의 반응에 의해 생성되는 가스는 캐리어 가스에 의해서 처리 공간(2)으로부터 배출된다. 이러한 제 1 가스와 제 2 가스의 처리 공간(2)으로의 공급/배출을 반복함으로써, 기판(G)의 표면에서 제 1 가스와 제 2 가스를 원자층 레벨로 반응시키고 성막을 진행시킨다.
또한, 밸브(V1, V2)의 개방/폐쇄의 타이밍은, 목적으로 하는 성막을 달성할 수 있도록 적당한 시기에 조정되는 것으로 한다.
제 1 가스의 공급/정지를 제어하는 밸브(V1)로부터 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)까지의 8계통의 배관 길이 및 배관 직경은 모두 동일하다. 또한, 제 2 가스의 공급/정지를 제어하는 밸브(V2)로부터 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)까지의 8계통의 배관 길이 및 배관 직경은 모두 동일하다. 이러한 동일 길이의 배관 구조로 함으로써, 가스 공급 헤드(6)가 갖는 후술의 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)(도 3 내지 도 5 참조)에 대해서 각각 제 1 가스 및 제 2 가스를 균일하게 공급할 수 있고, 나아가서는, 가스 공급 헤드(6)로부터 제 1 가스 및 제 2 가스를 처리 공간(2)에 균일하게 토출하는 것이 가능해진다. 또한, 가스 공급계(9)에서는, 구비하는 밸브 수를 적게 억제할 수 있기 때문에, 장치 비용을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 밸브(V3, V4)를 1개의 밸브로 치환한 구성으로 할 수 있는 것은 도 1 및 도 2로부터 명백하다.
도 3은 스테이지 내 가스 공급 구멍(8) 근방의 구조를 도시하는 단면도이다. 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a) 및 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)은 각각 가스 공급 헤드(6)에 마련되어 있는 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a) 및 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)의 위치에 대응하도록, 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 드릴 등의 기계 가공에 의해 형성되어 있다. 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a, 8b)의 벽면에는, 필요에 따라 전계 연마(電界硏磨) 등의 경면 가공이나, 알루마이트 또는 불소 수지 코팅 등의 표면 처리가 실시된다.
가스 공급 헤드(6)에 마련되어 있는 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a)과 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)의 간격이 좁은 것(상세한 것은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술함)에 대응하기 위해, 제 4 분기관(31d, 33d)의 말단은 1개씩 한쌍이 되어, 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 장착되는 1개의 플랜지(36)에 집약되어 있다. 플랜지(36)를 측벽(4b1)에 마련함으로써, 제 4 분기관(31d, 33d)은 각각 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a, 8b)과 연통하여 제 1 가스와 제 2 가스의 가스 유로가 형성된다.
또한, 플랜지(36)와 측벽(4b1)의 연결면에는, 제 1 가스와 제 2 가스의 가스 유로를 격리하기 위해 도시하지 않은 시일 링이 배치되어 있고, 이것에 의해, 플랜지(36)와 측벽(4b1)의 연결면에 있어서의 제 1 가스와 제 2 가스의 반응을 방지하고 있다.
본 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 4 분기관(31d, 33d)을 플랜지(36)에 집약했을 때에, 제 4 분기관(31d, 33d)이 근접하기 때문에 쌍방을 수평으로 배치할 수 없고, 그 때문에, 하측에 위치하는 제 1 가스를 공급하는 제 4 분기관(31d)을 플랜지(36)를 기준으로 하방으로 약간 굽힌다. 물론, 제 4 분기관(31d, 33d)의 수평 배치가 가능한 경우에는, 도 3과 같이 배관을 굽힐 필요는 없다.
가스 공급 헤드(6)는 스테이지(4)에 있어서, 탑재면(4a)과 측벽(4b1) 사이에 마련된 홈에 끼워맞춤되도록 배치되고, 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a) 및 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)은 각각 가스 공급 헤드(6)에 마련된 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a) 및 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)과 연통한다. 가스 공급 헤드(6)와 측벽(4b1)의 연결면에는, 제 1 가스와 제 2 가스의 가스 유로를 격리하기 위한 도시하지 않은 시일 링이 배치되고, 이것에 의해, 가스 공급 헤드(6)와 측벽(4b1)의 연결면에 있어서의 제 1 가스와 제 2 가스의 반응을 방지하고 있다.
도 4의 (a)는 가스 공급 헤드(6)의 단면 사시도이다. 도 4의 (b)는 가스 공급 헤드(6)의 분해 사시도이다. 가스 공급 헤드(6)는, 서로 평행한 제 1 연직벽(40a) 및 제 2 연직벽(40b)과, 제 1 연직벽(40a) 및 제 2 연직벽(40b)과 직교하도록 제 1 연직벽(40a)과 제 2 연직벽(40b)을 연결하는 수평벽(40c)에 의해서 구성되고, 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 대략 H형상인 헤드 본체(40)를 갖는다. 가스 공급 헤드(6)가 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이 배치되었을 때에, 제 1 연직벽(40a)은 스테이지(4)의 측벽(4b1)과 접촉하고, 제 2 연직벽(40b)은 스테이지(4)의 탑재면(4a)에 탑재된 기판(G)와 대면하고, 제 1 연직벽(40a), 제 2 연직벽(40b) 및 수평벽(40c)은 일체로 형성된 구조를 갖는다. 수평벽(40c)의 양 표면[헤드 본체(40)의 2개소의 오목부의 저면]에는, 길이 방향으로 연장되는 긴 홈 형상의 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)이 격벽(40cl)을 사이에 두고 대향하도록 형성되어 있다.
가스 공급 헤드(6)는, 헤드 본체(40)의 2개소의 오목부에 각각 나사 고정 등에 의해 장착되는 덮개(41a, 41b)와, 헤드 본체(40)와 덮개(41a, 41b) 사이에 배치되는 시일 링(43a, 43b)을 갖는다. 헤드 본체(40)에 덮개(41a)가 장착되는 것에 의해 제 1 가스 확산실(42a)의 개구면이 폐색되고, 헤드 본체(40)에 덮개(41b)가 장착되는 것에 의해 제 2 가스 확산실(42b)의 개구면이 폐색된다.
가스 공급 헤드(6)에 있어서의 제 1 가스 및 제 2 가스의 흐름을 설명하기 위해, 또한 도 5를 참조한다. 도 5의 (a)는 가스 공급 헤드(6)의 일부의 평면도이다. 도 5의 (b)는 가스 공급 헤드(6)의 일부의 정면도이다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a) 내의 화살표 B-B에서 본 단면도이다. 도 5의 (d)는 도 5의 (a) 내의 화살표 C-C에서 본 단면도이다.
헤드 본체(40)에는, 제 1 연직벽(40a)과 수평벽(40c)을 x방향으로 관통하여 제 1 가스 확산실(42a)에 연통하고, 가스 공급 헤드(6)가 스테이지(4)에 세팅된 상태로 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)과 연통하는 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a)이 형성되어 있다. 또한, 헤드 본체(40)에는, 제 1 연직벽(40a)과 수평벽(40c)을 x방향으로 관통하여 제 2 가스 확산실(42b)에 연통하고, 가스 공급 헤드(6)가 스테이지(4)에 세팅된 상태로 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)과 연통하는 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)이 형성되어 있다.
또한, 헤드 본체(40)에는, 제 2 연직벽(40a)과 수평벽(40c)을 x방향으로 관통하여 제 1 가스 확산실(42a)에 연통하고, 가스 공급 헤드(6)가 스테이지(4)에 세팅된 상태로 처리 공간(2)에 연통하는 제 1 가스 토출 구멍(45a)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 연직벽(40a)과 수평벽(40c)을 x방향으로 관통하여 제 2 가스 확산실(42b)에 연통하고, 가스 공급 헤드(6)가 스테이지(4)에 세팅된 상태로 처리 공간(2)에 연통하는 제 2 가스 토출 구멍(45b)이 형성되어 있다.
제 1 가스 공급 라인(9a)으로부터 공급되는 제 1 가스는, 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a), 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a)을 통해 제 1 가스 확산실(42a)에 도입되어 제 1 가스 확산실(42a)을 확산한 후에, 제 1 가스 토출 구멍(45a)으로부터 처리 공간(2)에 토출된다. 마찬가지로, 제 2 가스 공급 라인(9b)으로부터 공급되는 제 2 가스는, 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b), 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)을 통해 제 2 가스 확산실(42b)에 도입되어 제 2 가스 확산실(42b)을 확산한 후에, 제 2 가스 토출 구멍(45b)을 통해 처리 공간(2)에 토출된다.
이렇게 하여, 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)으로부터 가스 공급 헤드(6)에 이르는 가스 유로를 수평 방향(x방향)만을 따르도록 구성함으로써, 처리 공간(2)의 캐리어 가스에 의한 퍼지성을 향상시켜, 퍼지 시간의 단축에 의한 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
헤드 본체(40)는, 알루미늄 등으로 이루어지는 장척 형상의 사각기둥 부재(角柱材)를 절삭·연삭 가공하는 것에 의해서 용이하게 단면을 대략 H형상으로 가공할 수 있다. 또한, 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)은, 엔드밀 등에 의한 기계 가공에 의해서 용이하게 치수 정밀도가 양호하게 형성할 수 있고, 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a), 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b), 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)도 구멍 길이가 짧기 때문에, 드릴 가공 등에 의해 치수 정밀도가 양호하게 형성할 수 있다. 따라서, 가스 공급 헤드(6)는, 1m를 넘는 길이가 필요한 경우여도, 기판(G)의 형상에 따라서 높은 치수 정밀도로 제조할 수 있고, 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)으로부터의 제 1 가스 및 제 2 가스의 균일한 토출이 가능해진다.
이와 같이, 가스 공급 헤드(6)는, 제조가 용이한 헤드 본체(40)에 대해서 시일 링(43a, 43b) 및 덮개(41a, 41b)를 조립 장착함으로써 용이하게 제조할 수 있기 때문에, 분해도 용이하여 세정 처리 등의 유지보수도 용이하다. 또한, 가스 공급 헤드(6)는, 기판(G)의 형상에 따른 가스 공급 헤드(6) 전체의 크기의 변경이나 각 부의 형상 변경도 용이하고, 처리 공간(2)의 높이에 따른 박형화(薄型化)도 용이하다.
또한, 헤드 본체(40)는, 알루미늄 등의 주조 가능한 재료로 이루어지는 경우에는, 예를 들면, 주형 성형에 의해 대략적으로 외형을 형성한 후에, 절삭·연삭 가공으로 각 부의 형상 정밀도를 높이는 것에 의해 제조할 수도 있다. 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a), 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b), 제 1 가스 토출 구멍(45a), 제 2 가스 토출 구멍(45b), 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)의 내면에는, 필요에 따라, 전계 연마 등의 경면 가공 처리나 알루마이트 또는 불소 수지 코팅 처리 등의 표면 처리가 실시되지만, 이러한 가공도 용이하다.
도 5의 (a)에 도시하는, 가스 공급 헤드(6)에 대해 y방향으로 인접하는 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a)끼리의 간격(L1)은, 예를 들면, 기판(G)의 y방향 길이가 1850㎜일 때에 처리 공간(2)의 y방향 길이가 약 2100㎜라고 하면, 도 1에 근거하여 약 300㎜가 된다. y방향으로 인접하는 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)끼리의 간격도 L1이다. 도 5의 (b)에 도시하는, y방향으로의 제 1 가스 토출 구멍(45a) 사이의 간격(L2)은, 예를 들면, 약 15㎜로 할 수 있다. y방향에 있어서의 제 2 가스 토출 구멍(45b) 사이의 간격도 L2이지만, 제 1 가스 토출 구멍(45a)과 제 2 가스 토출 구멍(45b)은, y방향에 있어서 ½피치 어긋나게 해서 마련되어 있다. z방향에 있어서의 가스 토출 구멍(45a)과 가스 토출 구멍(45b)의 간격(L3)은 예를 들면, 약 6㎜로 할 수 있다.
또한, 처리 공간(2)의 높이(z방향 길이)가 높으면, 고가의 제 1 가스의 소비량이 많아져서 기판(G)에 대한 성막 비용이 비싸진다. 따라서, 처리 공간(2)의 높이는 가능한 한 낮은 것이 좋기 때문에, 설정된 처리 공간(2)의 높이에 따라 헤드 본체(40)의 높이가 정해진다. 이것에 의해, 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)을 마련하는 위치가 정해지고, 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)의 z방향으로의 간격(L3)에 제한이 가해진다. 또한, 처리 공간(2)에 있어서, 제 1 가스와 제 2 가스를 층류로 하여 흐르게 하기 위해서는, 스테이지(4)의 탑재면(4a)으로부터 가능한 한 높지 않은 위치에 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)을 마련하는 것이 바람직하다. 한편, 제 1 가스 토출 구멍(45a)과 제 2 가스 토출 구멍(45b)을 너무 가깝게 하면, 제 1 가스의 토출 후에 제 1 가스 확산실(42a)에 잔류할 수 있는 미량의 제 1 가스와 제 2 가스의 토출 후에 제 2 가스 확산실(42b)에 잔류할 수 있는 미량의 제 2 가스가 처리 공간(2)으로 누출되는 것에 의해, 제 1 가스 토출 구멍(45a) 또는 제 2 가스 토출 구멍(45b)의 근방에서 제 1 가스와 제 2 가스의 반응물이 생성되어 버려서, 이 반응물이 헤드 본체(40)에 부착되거나 또는 파티클로 되어 기판(G)에 부착되어 버린다는 문제가 생긴다. 따라서, 이러한 반응물의 생성을 방지할 필요가 있다.
이러한 문제를 고려하여, 본 실시형태에서는, 제 1 가스 토출 구멍(45a)과 제 2 가스 토출 구멍(45b)의 z방향으로의 간격(L3)을 짧게 설정하면서, 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)을, 소위 지그재그 배치로 함으로써, 인접하는 제 1 가스 토출 구멍(45a)과 제 2 가스 토출 구멍(45b)의 거리를 길게 취하여, 제 1 가스와 제 2 가스의 반응에 의한 불필요한 반응물의 생성을 억제하고 있다. 또한, 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)을, 처리 공간(2)에 대해 층류를 형성 가능한 한에 있어서 좁게 형성함으로써, 제 1 가스와 제 2 가스의 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)에의 체류를 억제하고, 불필요한 반응물의 생성을 억제할 수 있다.
도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, x방향에서 볼 때에 있어서, 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a)은 제 1 가스 토출 구멍(45a)과 중복되지 않도록, 또한, 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)은 제 2 가스 토출 구멍(45b)와 중복되지 않도록 형성되어 있다. 예를 들면, x방향에서 볼 때에 있어서 1개의 헤드 내 가스 공급 구멍과 중복되는 위치에 가스 토출 구멍을 마련해 버리면, 그 가스 토출 구멍으로부터의 가스 토출이 우위가 되어, 다른 가스 토출 구멍으로부터의 가스 토출량이 저하되어 버려서 처리 공간(2)에서의 층류의 형성이 곤란해진다. 그래서, 본 실시형태에서는, x방향에서 볼 때에 있어서 헤드 내 가스 공급 구멍과 가스 토출 구멍을 중복시키지 않는 구성으로 하여, 헤드 내 가스 공급 구멍으로부터 가스 확산실에 도입된 가스를 가스 확산실의 벽면에 충돌, 확산시켜서, 가스 토출 구멍으로부터의 가스 토출의 균일화를 도모하고 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 의하면, 동일 길이의 배관 구조를 갖는 제 1 가스 공급 라인(9a) 및 제 2 가스 공급 라인(9b)을 통해, 가스 공급 헤드(6)에 형성된 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)에 제 1 가스 및 제 2 가스가 독립적으로 공급된다. 이것에 의해, 동일 길이의 배관을 통해서 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)에 균일하게 제 1 가스 및 제 2 가스를 각각 공급할 수 있다.
그리고, 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)에 있어서 또한 공급된 제 1 가스 및 제 2 가스가 균일화된다. 이 때, 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)은, 길이 방향(y방향)과 직교하는 단면의 형상이 대략 H형상인 헤드 본체(40)에 대해서 엔드밀 등에 의해 높은 형상 정밀도로 형성되어 있기 때문에, 길이 방향으로의 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 토출 구멍(45b)으로부터의 제 1 가스 및 제 2 가스의 토출에 편차가 생기기 어렵고, 기판(G) 상에 균일하게 제 1 가스 및 제 2 가스를 토출하여 기판(G) 상에 층류를 형성할 수 있고, 이것에 의해, 기판(G)에 대해서 균일한 처리를 실행하는 것이 가능해진다.
또한, 가스 공급 헤드(6)의 제조에 대해서, 간단하고 또한 고정밀도로 긴 홈 형상의 제 1 가스 확산실(42a) 및 제 2 가스 확산실(42b)을 헤드 본체(40)에 형성할 수 있고, 또한, 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a), 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b), 제 1 가스 토출 구멍(45a) 및 제 2 가스 공급 구멍(45b)도 구멍 길이가 짧기 때문에, 드릴 가공에 의해 간단하고 또한 고정밀한 형성이 가능하다. 그리고, 헤드 본체(40)에 대해서 덮개(41a, 41b)를 장착하는 것만으로도 가스 공급 헤드(6)를 완성시킬 수 있기 때문에 분해도 용이하다. 따라서, 가스 공급 헤드(6), 기판(G)에 대해서 더욱 균일한 처리를 실행하는 것이 가능해진다. 또한, 가스 공급 헤드(6)는 기판(G)의 크기에 따른 길이의 것을 용이하게 또한 고정밀도로 제조할 수 있고 분해에 의한 유지보수도 용이하다는 이점을 갖는다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 설명에서는, 기판(G)은 유기 EL 디스플레이용의 유리 기판인 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 기판(G)은 LCD 제조용의 유리 기판이나 태양 전지 제조용의 유리 기판 등이어도 좋다.
또한, 상기 설명에서는, 기판(G)의 단변×장변의 길이는 약 1500㎜×약 1850㎜인 것으로 하고, 이 기판 크기에 맞춰서 가스 공급계(9)에 있어서의 가스 공급관의 분기수를 정하였다. 이것에 대해서, 근래에는, 기판 크기가 약 2200㎜×약 2500㎜의 크기로, 더욱 약 2800㎜×약 3100㎜의 크기로 그 대형화가 현저하다. 이러한 기판 크기의 대형화에 대해서 본 발명은 용이하게 대응이 가능하다. 즉, 기판 크기의 변경에 대해서, 가스 공급계에 있어서의 가스 공급관의 분기수나 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)의 개수를 조정함으로써, 용이하게 대응할 수 있다. 또한, 필요로 하는 가스 공급양은 가스 공급계의 배관 직경이나 가스 공급 헤드에 있어서의 가스 확산실의 용적, 가스 토출 구멍의 구멍 직경 등의 형상 조정에 의해 용이하게 대응할 수 있다.
단, 가스 공급계(9)를 동일 길이의 배관 구조로 하기 위해서, 가스 공급계(9)에 있어서의 제 1 가스 공급 라인(9a) 및 제 2 가스 공급 라인(9b)의 말단(최하류)의 배관 수[즉, 제 1 스테이지 내 가스 공급 구멍(8a)의 개수 및 제 2 스테이지 내 가스 공급 구멍(8b)의 개수]는 2n(n; 자연수)로 제한된다. 상기 실시형태는 n=3의 경우에 상당한다.
처리 공간(2)에 도입되는 가스는, 상기 실시형태에서 채택한 2종류에 한정되는 것이 아니라, 성막되는 막의 종류에 따라 3종류 이상으로 변경할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면, 가스 공급 헤드(6)를 적층함으로써 대응할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 스테이지(4)의 측벽(4b1)에 스테이지 내 가스 공급 구멍(8)을 형성함으로써, 가스 공급 헤드(6)에 대해서 수평 방향으로 제 1 가스 및 제 2 가스를 공급하는 구성으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 스테이지(4)를 연직 방향(z방향)으로 관통한 후에 수평 방향으로 굽혀진 가스 도입관을 배치하고, 이 가스 도입관을 가스 공급 헤드(6)의 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍(44a) 및 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍(44b)에 접속하는 구성으로 할 수도 있다.
1 : 기판 처리 장치 2 : 처리 공간
3 : 처리 용기 4 : 스테이지
5 : 상부 덮개 6 : 가스 공급 헤드
40 : 헤드 본체 42a : 제 1 가스 확산실
42b : 제 2 가스 확산실 44a : 제 1 헤드 내 가스 공급 구멍
44b : 제 2 헤드 내 가스 공급 구멍 45a : 제 1 가스 토출 구멍
45b : 제 2 가스 토출 구멍

Claims (12)

  1. 기판상에 기판면에 평행한 방향으로 가스를 공급하도록 기판 처리 장치에 장착되는 가스 공급 기구에 있어서,
    1개의 가스 공급원으로부터 하류측을 향해 2n(n; 자연수)개로 동일 길이로 분기하고, 말단의 2n개의 분기관의 가스 토출구가 일직선 상에 늘어서는 가스 공급관으로서, 상이한 2종류의 가스를 독립적으로 공급하는 2계통의 상기 가스 공급관과,
    상기 2계통의 가스 공급관에 있어서의 2계통의 상기 2n개의 분기관의 가스 토출구와 각각 연통하는 긴 홈 형상의 독립한 2개의 가스 확산실, 및 길이 방향으로 형성되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스를 각각 토출하는 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 1개의 장척 형상의 가스 공급 헤드를 구비하고,
    상기 가스 공급 헤드는, 상기 길이 방향을 따라서 서로 평행한 제 1 연직벽 및 제 2 연직벽과, 상기 제 1 연직벽 및 제 2 연직벽을 연결하는 수평벽을 포함하는 헤드 본체와, 상기 헤드 본체의 상기 수평벽의 양 표면에 각각 장착되는 덮개와, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서 상기 2계통의 가스 공급관에 있어서의 상기 2계통의 2n개의 분기관과 각각 연통하는 동시에 상기 2개의 가스 확산실에 각각 연통하는 2계통의 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍을 갖고,
    상기 2개의 가스 확산실은, 상기 수평벽의 양 표면과 접하는 긴 홈 형상의 공간이 상기 덮개에 의해서 밀폐되는 것에 의해 형성되며,
    상기 가스 토출 구멍은, 상기 2개의 가스 확산실을 각각 사이에 두고 상기 2계통의 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍과 각각 대향하는 동시에 일직선 상에 늘어서도록 상기 2계통의 2n개의 분기관 각각에 대해서 복수 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 기구.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 내 가스 공급 구멍과 상기 가스 토출 구멍은 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에서 보았을 때에 중복되지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 기구.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 헤드의 상기 헤드 본체는 상기 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 H형상인
    가스 공급 기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 확산실은 상기 헤드 본체의 오목부의 저면에 엔드밀에 의한 가공을 실시하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 기구.
  7. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 토출 구멍은, 상기 2개의 가스 확산실 각각과 연통하도록, 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향으로 2열로 지그재그로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 기구.
  8. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급관의 상기 2n개의 분기관은 수평 방향으로부터 상기 가스 확산실에 접속되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스는 상기 가스 토출 구멍으로부터 수평 방향으로 토출되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 기구.
  9. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    기판을 탑재하는 탑재면을 갖는 스테이지와, 상기 스테이지를 덮는 상부 덮개를 갖고, 상기 스테이지에 상기 상부 덮개를 덮음으로써 상기 탑재면에 탑재된 기판을 수용하는 처리 공간이 형성되는 처리 용기를 구비하고,
    상기 가스 공급 헤드는, 그 길이 방향과 평행한 1개 측면이 상기 스테이지의 한 변의 측벽과 밀착하도록 상기 처리 공간에 배치되고,
    상기 처리 용기의 상기 한 변의 측벽에는, 상기 가스 공급관의 하류측의 상기 2계통의 2n개의 분기관의 가스 토출구와 연통하는 동시에 상기 가스 공급 헤드의 상기 가스 확산실과 연통하는 2계통의 2n개의 스테이지 내 가스 공급 구멍이 상기 탑재면과 평행하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  11. 수평으로 탑재된 기판에 대해서 2종류의 가스에 의해 소정의 처리를 실시하기 위해서 상기 기판에 대해 수평 방향으로 상기 2종류의 가스를 토출하는 가스 공급 헤드에 있어서,
    장척형상의 형상을 갖고, 길이 방향과 직교하는 단면의 형상이 H형상인 헤드 본체와,
    상기 헤드 본체의 2개소의 오목부 각각에 장착되는 덮개를 구비하고,
    상기 헤드 본체는,
    상기 2개소의 오목부의 저벽면 각각에서 개구되도록 길이 방향과 평행하게 형성되고, 상기 덮개에 의해 폐색되는 긴 홈 형상의 독립된 2개의 가스 확산실과,
    상기 2개의 가스 확산실 각각과 연통하도록, 길이 방향에 있어서 일직선 상에 등간격으로 마련되는 2n개(n; 자연수)의 헤드 내 가스 공급 구멍과,
    상기 가스 확산실을 사이에 두고 상기 2n개의 헤드 내 가스 공급 구멍과 대향하는 동시에 일직선 상에 등간격으로 늘어서도록 상기 2n개의 분기관 각각에 대해 복수 마련되고, 상기 가스 확산실에 도입된 가스를 토출하는 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 헤드.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 헤드 내 가스 공급 구멍과 상기 가스 토출 구멍은 상기 가스 공급 헤드의 길이 방향과 직교하는 방향에서 보았을 때에 중복되지 않는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 헤드.
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