KR102247946B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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고헤이 후쿠시마
츠네유키 오카베
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 면간 균일성을 제어하는 것이 가능한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다. 일 실시 형태의 기판 처리 장치는, 복수매의 기판을 수용 가능하게 설치되고, 제1 개구부를 갖는 내부관과, 상기 내부관을 둘러싸는 외부관과, 상기 내부관 내 또는 상기 내부관과 상기 외부관의 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제2 개구부를 갖는 가동 벽과, 상기 내부관 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 가동 벽보다도 외측에 설치되고, 상기 내부관 내에 공급된 상기 처리 가스를, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 통해서 배기하는 배기 수단과, 상기 내부관 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단을 구비한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 유지구에 다단으로 유지된 복수매의 기판을 통합해서 처리하는 것이 가능한 뱃치식 기판 처리 장치가 알려져 있다.
뱃치식 기판 처리 장치로서는, 기판이 수용되는 내부관과, 내부관을 둘러싸는 외부관과, 내부관의 측벽에 설치된 가스 배기구와, 내부관과 외부관에 끼워지는 공간을 배기하는 배기 유닛을 갖는 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 장치에서는, 가스 배기구의 개구 폭이 배기 유닛에 가까워짐에 따라서 서서히 좁아지도록 함으로써, 배기의 밸런스를 조정하여, 기판의 표면에 공급되는 가스의 유속을 기판 간에서 균일화시키고 있다.
일본 특허 제5284182호 공보
그러나, 상기 기판 처리 장치에서는, 가스 배기구의 개구 형상은 장치마다 정해지는 것이기 때문에, 프로세스 조건이나 처리 매수의 변화에 따라서는, 원하는 면간 균일성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 이것은, 프로세스 조건이나 처리 매수마다 배기의 밸런스를 조정할 수 없기 때문이다.
그래서, 본 발명은, 면간 균일성을 제어하는 것이 가능한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 관한 기판 처리 장치는, 복수매의 기판을 수용 가능하게 설치되고, 제1 개구부를 갖는 내부관과, 상기 내부관을 둘러싸는 외부관과, 상기 내부관 내 또는 상기 내부관과 상기 외부관의 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제2 개구부를 갖는 가동 벽과, 상기 내부관 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 가동 벽보다도 외측에 설치되고, 상기 내부관 내에 공급된 상기 처리 가스를, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 통해서 배기하는 배기 수단과, 상기 내부관 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단을 포함한다.
개시하는 기판 처리 장치에 의하면, 면간 균일성을 제어할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 처리 용기를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 내부관의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치의 가동 벽의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 공통 개구부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 개구부와 제2 개구부의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(1)이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(2)이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(3)이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(4)이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(5)이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도(6)이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
〔제1 실시 형태〕
(기판 처리 장치)
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략도이다. 도 2는, 도 1의 기판 처리 장치의 처리 용기를 설명하기 위한 횡단면도이다. 도 3은, 도 1의 기판 처리 장치의 내부관의 일례를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는, 도 1의 기판 처리 장치의 가동 벽의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)를 수용 가능한 처리 용기(34)를 갖고 있다.
처리 용기(34)는, 하단부가 개방된 천장이 있는 원통 형상의 내부관(44)과, 하단부가 개방되고 내부관(44)의 외측을 덮는 천장이 있는 원통 형상의 외부관(46)을 갖는다. 내부관(44) 및 외부관(46)은, 석영 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있고, 동축형으로 배치되어 이중관 구조로 되어 있다. 처리 용기(34) 내에는, 복수매의 웨이퍼(W)를 소정의 간격으로 유지하는 기판 유지구(38)가 반출입된다.
내부관(44)의 천장부(44A)는, 예를 들어 평탄하게 되어 있다. 내부관(44)의 일측에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 가스 노즐을 수용하는 노즐 수용부(48)가 형성되어 있다. 제1 실시 형태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(44)의 측벽의 일부를 외측을 향해서 돌출시켜 볼록부(50)를 형성하고, 볼록부(50) 내를 노즐 수용부(48)로서 형성하고 있다.
또한, 노즐 수용부(48)에 대향시켜서 내부관(44)의 반대측 측벽에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 폭(L1)의 직사각 형상의 제1 개구부(52)가 형성되어 있다.
제1 개구부(52)는, 내부관(44) 내의 가스를 배기할 수 있도록 형성된 가스 배기구이다. 제1 개구부(52)의 길이는, 기판 유지구(38)의 길이와 동일하거나, 또는 기판 유지구(38)의 길이보다도 길게 상하 방향으로 각각 연장되도록 해서 형성되어 있다. 즉, 제1 개구부(52)의 상단은, 기판 유지구(38)의 상단에 대응하는 위치 이상의 높이로 연장되어 위치되고, 제1 개구부(52)의 하단은, 기판 유지구(38)의 하단에 대응하는 위치 이하의 높이로 연장되어 위치되어 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 기판 유지구(38)의 상단과 제1 개구부(52)의 상단의 사이의 높이 방향의 거리(L2)는 0mm 내지 5mm 정도의 범위 내이다. 또한, 기판 유지구(38)의 하단과 제1 개구부(52)의 하단의 사이의 높이 방향의 거리(L3)는 0mm 내지 350mm 정도의 범위 내이다. 또한, 제1 개구부(52)의 폭(L1)은, 10mm 내지 400mm 정도의 범위 내, 바람직하게는 40mm 내지 200mm 정도의 범위 내이다. 또한, 제1 개구부(52)의 4개의 코너부 중 2개의 코너부가 모따기되어 있다.
처리 용기(34)의 하단은, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성되는 원통 형상의 매니폴드(54)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(54)의 상단부에는 플랜지부(56)가 형성되어 있고, 플랜지부(56) 상에 외부관(46)의 하단부를 설치해서 지지하도록 되어 있다. 플랜지부(56)와 외부관(46)의 하단부의 사이에는 O링 등의 시일 부재(58)를 개재시켜서 외부관(46) 내를 기밀 상태로 하고 있다.
매니폴드(54)의 상부의 내벽에는, 원환 형상의 지지부(60)가 설치되어 있고, 지지부(60) 상에 내부관(44)의 하단부를 설치해서 이것을 지지하도록 되어 있다. 매니폴드(54)의 하단의 개구부에는, 덮개부(36)가 O링 등의 시일 부재(62)를 개재해서 기밀하게 설치되어 있고, 처리 용기(34)의 하단의 개구부 측, 즉, 매니폴드(54)의 개구부를 기밀하게 막도록 되어 있다. 덮개부(36)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성된다.
덮개부(36)의 중앙부에는, 자성 유체 시일부(64)를 개재해서 회전축(66)이 관통되어 설치되어 있다. 회전축(66)의 하부는, 보트 엘리베이터로 이루어지는 승강 수단(68)의 아암(68A)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 모터에 의해 회전되도록 되어 있다.
회전축(66)의 상단에는 회전 플레이트(70)가 설치되어 있고, 회전 플레이트(70) 상에 석영제의 보온 대(72)를 통해서 웨이퍼(W)를 유지하는 기판 유지구(38)가 적재되도록 되어 있다. 따라서, 승강 수단(68)을 승강시킴으로써 덮개부(36)와 기판 유지구(38)는 일체로서 상하 이동하여, 기판 유지구(38)를 처리 용기(34) 내에 대하여 반출입할 수 있게 되어 있다.
가스 공급 수단(40)은, 매니폴드(54)에 설치되어 있고, 내부관(44) 내에 처리 가스, 퍼지 가스 등의 가스를 도입한다. 가스 공급 수단(40)은, 복수(예를 들어 3개)의 석영제의 가스 노즐(76, 78, 80)을 갖고 있다. 각 가스 노즐(76, 78, 80)은, 내부관(44) 내에 그 길이 방향을 따라서 설치됨과 함께, 그 기단부가 L자 형상으로 굴곡되어 매니폴드(54)를 관통하도록 해서 지지되어 있다.
가스 노즐(76, 78, 80)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(44)의 노즐 수용부(48) 내에 둘레 방향을 따라 일렬로 되도록 설치되어 있다. 각 가스 노즐(76, 78, 80)에는, 그 길이 방향을 따라서 소정의 간격으로 복수의 가스 구멍(76A, 78A, 80A)이 형성되어 있고, 각 가스 구멍(76A, 78A, 80A)으로부터 수평 방향을 향해서 각 가스를 방출할 수 있도록 되어 있다. 소정의 간격은, 예를 들어 기판 유지구(38)에 지지되는 웨이퍼(W)의 간격과 동일해지도록 설정된다. 또한, 높이 방향의 위치는, 각 가스 구멍(76A, 78A, 80A)이 상하 방향으로 인접하는 웨이퍼(W) 간의 중간에 위치하도록 설정되어 있어, 각 가스를 웨이퍼(W) 간의 공간부에 효율적으로 공급할 수 있게 되어 있다.
가스의 종류로서는, 원료 가스, 산화 가스 및 퍼지 가스가 사용되고, 각 가스를 유량 제어하면서 필요에 따라 각 가스 노즐(76, 78, 80)을 통해서 공급할 수 있도록 되어 있다. 예를 들어, 원료 가스로서 실리콘 함유 가스, 산화 가스로서 오존 가스, 퍼지 가스로서 질소 가스를 사용함으로써, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의해 실리콘 산화막을 형성할 수 있게 되어 있다. 또한, 가스의 종류는 성막하는 막의 종류에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
또한, 매니폴드(54)의 상부의 측벽이며, 지지부(60)의 상방에는, 가스 출구(82)가 형성되어 있고, 내부관(44)과 외부관(46)의 사이의 공간부(84)를 통해서 제1 개구부(52)로부터 배출되는 내부관(44) 내의 가스를 배기할 수 있게 되어 있다. 가스 출구(82)에는 배기 수단(41)이 설치된다. 배기 수단(41)은, 가스 출구(82)에 접속된 배기 통로(86)를 갖고 있으며, 배기 통로(86)에는, 압력 조정 수단인 압력 조정 밸브(88) 및 진공 펌프(90)가 순차 개재 설치되어, 처리 용기(34) 내를 진공으로 배기할 수 있도록 되어 있다. 또한, 배기 통로(86)에는, 바라트론 센서 등의 제1 진공계(92)가 설치되어 있어, 배기 통로(86) 내의 압력을 검출할 수 있게 되어 있다.
외부관(46)의 외주측에는, 외부관(46)을 덮도록 원통 형상의 가열 수단(42)이 설치되어 있어, 웨이퍼(W)를 가열하도록 되어 있다.
또한, 내부관(44) 내에는, 내부관(44)의 내측벽을 따라 가동 벽(100)이 설치되어 있다. 가동 벽(100)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 반원통 형상을 갖고, 그 측벽에는 제2 개구부(102)가 형성되어 있다.
제2 개구부(102)는, 내부관(44) 내의 가스를 배기할 수 있도록 형성된 가스 배기구이다. 제2 개구부(102)는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(52)와 상이한 형상이며, 평행사변형 형상으로 형성되어 있다. 제2 개구부(102)의 상단은, 예를 들어 도 1에 도시되는 바와 같이, 제1 개구부(52)의 상단에 대응하는 위치의 높이로 신장되어 위치되어 있다. 제2 개구부(102)의 하단은, 예를 들어 도 1에 도시되는 바와 같이, 제1 개구부(52)의 하단에 대응하는 위치의 높이로 신장되어 위치되어 있다.
가동 벽(100)에는, 자성 유체 시일부(64)를 개재해서 회전축(104)이 관통되어 설치되어 있다. 회전축(104)은, 모터에 의해 회전축(66)으로부터 독립해서 이동 가능(회전 가능)하게 구성되어 있다. 회전축(104)을 회전시켜서 가동 벽(100)을 회전시킴으로써, 제1 개구부(52)에 대한 제2 개구부(102)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹치는 영역(이하, 「공통 개구부(CA)」라고 함)의 형상을 변화시킬 수 있다. 그 결과, 내부관(44) 내의 가스의 배기의 밸런스를 조정하여, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 가스의 유속을 제어할 수 있다.
압력 검출 수단(110)은, 매니폴드(54)에 설치되어 있다. 압력 검출 수단(110)은, 석영제의 센서 관(112)을 갖고 있다. 센서 관(112)은, 일단이 내부관(44) 내와 연통하고, 내부관(44) 내에 그 길이 방향을 따라서 설치됨과 함께, 그 기단부가 L자 형상으로 굴곡되어 매니폴드(54)를 관통하도록 해서 지지되어 있다. 센서 관(112)에는, 센서 관(112) 내의 압력을 검출하는 바라트론 센서 등의 제2 진공계(114)가 설치되어 있어, 센서 관(112) 내의 압력을 검출할 수 있도록 되어 있다. 도시의 예에서는, 센서 관(112)의 선단이 내부관(44) 내의 하부에 위치하고 있으므로, 내부관(44) 내의 하부에서의 압력을 검출할 수 있다. 또한, 센서 관(112)의 선단은 내부관(44) 내의 중앙부에 위치하고 있어도 되고, 상부에 위치하고 있어도 된다.
센서 관(112)은, 그 내부에 퍼지 가스 등의 가스가 통류 가능한 것이 바람직하다. 센서 관(112) 내에 퍼지 가스 등의 가스를 통류시킴으로써, 센서 관(112) 내에 퇴적물이 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 센서 관(112) 내에 통류시키는 퍼지 가스 등의 가스는, 일정 유량인 것이 바람직하다. 일정 유량으로 함으로써, 내부관(44) 내의 압력과 센서 관(112) 내의 압력과의 비가 일정해지기 때문에, 미리 내부관(44) 내의 압력과 센서 관(112) 내의 압력의 관계를 측정해 둠으로써, 높은 정밀도로 내부관(44) 내의 압력을 검출할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 이렇게 형성된 기판 처리 장치(1)의 전체 동작은, 예를 들어 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어 수단(120)에 의해 제어되도록 되어 있다. 이 동작을 행하는 컴퓨터의 프로그램은, 예를 들어 기억 매체(122)에 기억되어 있다. 기억 매체(122)는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, 플래시 메모리, DVD 등이어도 된다.
제어 수단(120)은, 압력 검출 수단(110)에 의해 검출되는 내부관(44) 내의 압력에 기초하여, 압력 조정 밸브(88) 및 가동 벽(100)을 제어한다.
또한, 제어 수단(120)은, 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계가, 미리 정해진 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계와 상이한 경우, 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를 미리 정해진 관계에 가까워지는 방향으로 보정한다.
미리 정해진 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계는, 기판 처리 장치(1)와는 상이한 기판 처리 장치(이하, 「기준 장치」라고도 함)에 있어서 취득된 가동 벽의 회전각과 내부관 내의 압력의 관계여도 된다. 이에 의해, 제어 수단(120)은, 기판 처리 장치(1)의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를, 기준 장치의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계에 일치시킬 수 있다. 그 결과, 기차(장치 간의 편차)를 작게 할 수 있다. 또한, 미리 정해진 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계는, 예를 들어 기억 매체(122)에 기억되어 있어도 된다. 또한, 제어 수단(120)이, 통신 네트워크에 접속되어 있는 경우에는, 미리 정해진 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계는, 통신 네트워크를 통해서 접속된 다른 기판 처리 장치, 호스트 컴퓨터 등에 기억되어 있어도 된다.
구체적으로는, 제어 수단(120)은, 예를 들어 압력 검출 수단(110)에 의해 검출되는 내부관(44) 내의 압력이 대략 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 가동 벽(100)의 위치가, 미리 정해진 제1 위치와 상이한 경우, 내부관(44) 내의 압력이 대략 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 가동 벽(100)의 위치를 제1 위치에 가까워지는 방향으로 보정한다. 제1 위치는, 예를 들어 기준 장치에 있어서, 내부관(44) 내의 압력이 대략 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 가동 벽(100)의 위치로 할 수 있다.
또한, 제어 수단(120)은, 예를 들어 가동 벽(100)이 제2 위치에 있는 경우의 내부관(44) 내의 압력이, 미리 정해진 제2 압력과 상이한 경우, 가동 벽(100)이 제2 위치에 있는 경우의 내부관(44) 내의 압력을 제2 압력에 가까워지는 방향으로 보정한다. 제2 압력은, 예를 들어 기준 장치에 있어서, 가동 벽이 제2 위치에 있는 경우의 내부관 내의 압력으로 할 수 있다. 제2 위치는, 예를 들어 공통 개구부(CA)가 가장 큰 위치 또는 가장 작은 위치로 할 수 있다.
도 5는, 공통 개구부(CA)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a)는 제2 개구부(102)의 일부가 제1 개구부(52)와 겹쳐 있을 경우의 공통 개구부(CA)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서의 「TOP」로 나타내는 위치에서의 처리 용기(34)의 횡단면도이다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a)에서의 「CTR」로 나타내는 위치에서의 처리 용기(34)의 횡단면도이다. 도 5의 (d)는 도 5의 (a)에서의 「BTM」으로 나타내는 위치에서의 처리 용기(34)의 횡단면도이다. 또한, 「TOP」는 처리 용기(34)의 상방측의 위치를 나타내고, 「CTR」은 처리 용기(34)의 중앙부의 위치를 나타내고, 「BTM」은 처리 용기(34)의 하방측의 위치를 나타내고 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 개구부(102)의 일부가 제1 개구부(52)에 겹치도록 가동 벽(100)이 위치하고 있을 경우, 공통 개구부(CA)의 개구 폭은, TOP측으로부터 BTM측을 향해서 좁아진다.
구체적으로는, 「TOP」의 위치에서는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 개구부(102)가 제1 개구부(52)와 완전히 겹쳐 있다. 이 때문에, 공통 개구부(CA)의 개구 폭은, 제1 개구부(52)의 폭이 된다. 또한, 「CTR」의 위치에서는, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 개구부(102)의 일부가 제1 개구부(52)와 겹쳐 있다. 이 때문에, 공통 개구부(CA)의 개구 폭은, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있는 부분의 폭이 되고, 「TOP」의 위치에서의 공통 개구부(CA)의 개구 폭보다도 좁게 되어 있다. 또한, 「BTM」의 위치에서는, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 제2 개구부(102)의 극히 일부가 제1 개구부(52)와 겹쳐 있다. 이 때문에, 공통 개구부(CA)의 개구 폭은, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있는 부분의 폭이 되고, 「CTR」의 위치에서의 공통 개구부(CA)의 개구 폭보다도 좁게 되어 있다. 이와 같이, 공통 개구부(CA)의 개구 폭은, TOP측으로부터 BTM측을 향해서 좁아져 있다.
도 6은, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a) 내지 도 6의 (f)는 가동 벽(100)을 이동(회전)시킴으로써 제1 개구부(52)에 대한 제2 개구부(102)의 위치를 변화시켰을 때의 공통 개구부(CA)의 형상의 변화를 나타내고 있다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (f)에 도시된 바와 같이, 가동 벽(100)을 회전시킴으로써, 공통 개구부(CA)의 형상을 변화시킬 수 있다.
도 6의 (a)에서는, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 전혀 겹쳐 있지 않아, 공통 개구부(CA)의 개구 면적은 0이다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는 배기되지 않거나 또는 거의 배기되지 않는다.
도 6의 (b)에서는, 제1 개구부(52)의 상방측에 있어서, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있다. 이에 반해, 제1 개구부(52)의 하방측에서는, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있지 않다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는, 제1 개구부(52)의 하방측으로부터 배기되지 않고, 제1 개구부(52)의 상방측으로부터 선택적으로 배기된다.
도 6의 (c)에서는, 제1 개구부(52)의 상방측 및 하방측에서, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있고, 그 겹쳐 있는 폭은, 제1 개구부(52)의 하방측보다도 상방측이 넓다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는, 제1 개구부(52)의 하방측보다도 제1 개구부(52)의 상방측으로부터 배기되기 쉬워진다.
도 6의 (d)에서는, 제2 개구부(102)가 제1 개구부(52)에 완전히 겹쳐 있다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는, 제1 개구부(52)의 전체로부터 배기된다.
도 6의 (e)에서는, 제1 개구부(52)의 상방측 및 하방측에서, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있고, 그 겹쳐 있는 폭은, 제1 개구부(52)의 상방측보다도 하방측이 더 넓다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는, 제1 개구부(52)의 상방측보다도 제1 개구부(52)의 하방측으로부터 배기되기 쉬워진다.
도 6의 (f)에서는, 제1 개구부(52)의 하방측에 있어서, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있다. 이에 반해, 제1 개구부(52)의 상방측에서는, 제1 개구부(52)와 제2 개구부(102)가 겹쳐 있지 않다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 가스는, 제1 개구부(52)의 상방측으로부터 배기되지 않고, 제1 개구부(52)의 하방측으로부터 선택적으로 배기된다.
이와 같이, 가동 벽(100)을 회전시킴으로써, 공통 개구부(CA)의 형상을 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 프로세스 조건이나 처리 매수의 변화에 따라서 가동 벽(100)의 위치를 이동시킴으로써, 프로세스 조건이나 처리 매수에 따라서 배기의 밸런스를 조정할 수 있다. 그 결과, 원하는 면간 균일성을 얻을 수 있다.
그런데, 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는, 배기 통로(86) 내의 압력을 검출하는 제1 진공계(92)와는 별도로, 내부관(44) 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단(110)을 갖는데, 이것은 이하와 같은 이유 때문이다.
내부관(44) 내로부터 배기 통로(86) 내에 이르기까지의 유로의 컨덕턴스가 변화하지 않는 경우, 내부관(44) 내의 압력과 배기 통로(86) 내의 압력의 비는 일정한 값이 된다. 그 때문에, 내부관(44) 내의 압력과 배기 통로(86) 내의 압력의 비를 미리 측정해 두면, 배기 통로(86) 내의 압력을 측정함으로써, 내부관(44) 내의 압력을 구할 수 있다.
그러나, 내부관(44)의 내측벽을 따라 가동 벽(100)이 설치되어 있는 경우, 가동 벽(100)의 회전각에 따라서 공통 개구부(CA)의 형상이 변화하고, 내부관(44) 내로부터 공통 개구부(CA)를 통해서 배기 통로(86) 내에 이르기까지의 유로의 컨덕턴스가 변화한다. 그 때문에, 내부관(44) 내의 압력과 배기 통로(86) 내의 압력의 비가 변화하여, 배기 통로(86) 내의 압력을 측정해도, 내부관(44) 내의 압력을 정확하게 구할 수 없다.
그래서, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에서는, 내부관(44) 내의 압력을 검출 가능한 압력 검출 수단(110)을 설치하고 있다. 이에 의해, 내부관(44) 내의 압력 변동을 직접 검출할 수 있으므로, 내부관(44) 내의 압력과 배기 통로(86) 내의 압력의 비가 변화한 경우에도, 높은 정밀도로 내부관(44) 내의 압력을 검출할 수 있다.
(압력 조정 방법)
상술한 기판 처리 장치(1)를 사용한 압력 조정 방법의 일례에 대해서 설명한다. 이하에서는, 기판 처리 장치(1)(이하, 「보정 대상 장치(1)」라고도 함)의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를, 별도의 기판 처리 장치(이하, 「기준 장치(1R)」라고 함)의 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계에 일치시키는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 7은, 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8 내지 도 13은, 제1 실시 형태에 관한 압력 조정 방법의 각 스텝의 설명도이다. 도 8에는, 기준 장치(1R)에서의 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 9 내지 도 13에는, 가동 벽(100, 100R)의 회전각과 내부관(44, 44R) 내의 압력의 관계를 나타내고 있다. 도 9 내지 도 13에서, 횡축은 가동 벽(100, 100R)의 회전각을 나타내고, 종축은 내부관(44, 44R) 내의 압력을 나타내고 있다.
우선, 기준 장치(1R)의 압력 측정을 행한다(스텝 S1). 구체적으로는, 기준 장치(1R)의 가동 벽(100R)을 회전시키면서, 압력 검출 수단에 의해 내부관(44R) 내부의 압력을 검출한다. 이에 의해, 기준 장치(1R)에서의 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계를 취득할 수 있다. 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계는, 예를 들어 기억 매체에 기억된다.
도 8은, 가동 벽(100R)이 제1 폐쇄 위치, 상측 근방 배기 위치, 최대 개구 위치, 하측 근방 배기 위치 및 제2 폐쇄 위치에 있는 경우에 있어서의 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 9는, 가동 벽(100R)을 제1 폐쇄 위치, 상측 근방 배기 위치, 최대 개구 위치, 하측 근방 배기 위치 및 제2 폐쇄 위치의 순서대로 회전시키면서, 압력 검출 수단에 의해 내부관(44R) 내의 압력을 측정했을 때의, 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계를 나타내고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 폐쇄 위치는, 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)가 겹쳐 있지 않을 때의 위치이다. 그 때문에, 제1 폐쇄 위치에서는, 내부관(44R) 내의 가스가 거의 배기되지 않으므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부관(44) 내의 압력이 가장 높아진다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상측 근방 배기 위치는, 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)의 겹침이 상방측에서 크고, 하방측에서 작아지는 위치이다. 그 때문에, 상측 근방 배기 위치에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 폐쇄 위치보다도 내부관(44R) 내의 압력이 작고, 최대 개구 위치보다도 내부관(44R) 내의 압력이 커진다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 최대 개구 위치는, 제2 개구부(102R)가 제1 개구부(52R)에 완전히 겹쳐 있을 때의 위치이다. 그 때문에, 최대 개구 위치에서는, 내부관(44R) 내의 가스가 가장 배기되기 쉬우므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부관(44) 내의 압력이 가장 낮아진다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 하측 근방 배기 위치는, 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)의 겹침이 하방측에서 크고, 상방측에서 작아지는 위치이다. 그 때문에, 하측 근방 배기 위치에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 폐쇄 위치보다도 내부관(44R) 내의 압력이 작고, 최대 개구 위치보다도 내부관(44R) 내의 압력이 커진다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 폐쇄 위치는, 제1 개구부(52R)와 제2 개구부(102R)가 겹쳐 있지 않을 때의 위치이다. 그 때문에, 제2 폐쇄 위치에서는, 제1 폐쇄 위치와 마찬가지로, 내부관(44R) 내의 가스가 거의 배기되지 않으므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부관(44) 내의 압력이 가장 높아진다.
계속해서, 보정 대상 장치(1)의 압력 측정을 행한다(스텝 S2). 구체적으로는, 기준 장치(1R)의 경우와 마찬가지로, 보정 대상 장치(1)의 가동 벽(100)을 회전시키면서, 압력 검출 수단(110)에 의해 내부관(44) 내의 압력을 검출한다. 이에 의해, 보정 대상 장치(1)에서의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를 취득할 수 있다. 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계는, 예를 들어 기억 매체(122)에 기억된다.
도 10은, 가동 벽(100)을 제1 폐쇄 위치, 상측 근방 배기 위치, 최대 개구 위치, 하측 근방 배기 위치 및 제2 폐쇄 위치의 순서대로 회전시키면서, 압력 검출 수단(110)에 의해 내부관(44) 내의 압력을 측정했을 때의, 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를 나타내고 있다. 도 10에서는, 굵은 실선은 보정 대상 장치(1)에서의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를 나타내고, 가는 실선은 기준 장치(1R)에서의 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계를 나타내고 있다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 보정 대상 장치(1)에서의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계는, 기준 장치(1R)에서의 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계와 일치하지 않는다.
계속해서, 보정 대상 장치(1)의 회전각 보정을 행한다(스텝 S3). 구체적으로는, 도 11에 도시되는 바와 같이, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 내부관(44) 내의 압력이 대략 일정 값으로부터 감소로 돌아설 때의 가동 벽(100)의 회전각(θ1)이, 기준 장치(1R)의 내부관(44R) 내의 압력이 대략 일정 값으로부터 감소로 돌아설 때의 가동 벽(100R)의 회전각(θ1R)과 상이한 경우, 예를 들어, 가동 벽(100)을 회전시켜서, 회전각(θ1)을 회전각(θ1R)에 가까워지는 방향으로 보정한다. 또한, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 내부관(44) 내의 압력이 감소로부터 대략 일정 값으로 돌아설 때의 가동 벽(100)의 회전각(θ2)이, 기준 장치(1R)의 내부관(44R) 내의 압력이 감소로부터 대략 일정 값으로 돌아설 때의 가동 벽(100R)의 회전각(θ2R)과 상이한 경우, 예를 들어, 가동 벽(100)을 회전시켜서, 회전각(θ2)을 회전각(θ2R)에 가까워지는 방향으로 보정한다. 이에 의해, 보정 대상 장치(1)에 있어서 내부관(44) 내의 압력이 변화할 때의 가동 벽(100)의 회전각을, 기준 장치(1R)에 있어서 내부관(44R) 내의 압력이 변화할 때의 가동 벽(100R)의 회전각에 일치시킬 수 있다.
계속해서, 보정 대상 장치(1)의 압력 보정을 행한다(스텝 S4). 구체적으로는, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 내부관(44) 내의 압력을, 기준 장치(1R)의 내부관(44R) 내의 압력에 가까워지는 방향으로 보정한다. 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 가동 벽(100)이 최대 개구 위치에 있는 경우의 내부관(44) 내의 압력(P1)이, 기준 장치(1R)의 가동 벽(100R)이 최대 개구 위치에 있는 경우의 내부관(44R) 내의 압력(P1R)과 상이한 경우, 압력(P1)을 압력(P1R)에 가까워지는 방향으로 보정한다. 또한, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 가동 벽(100)이 폐쇄 위치에 있는 경우의 내부관(44) 내의 압력(P2)이, 기준 장치(1R)의 가동 벽(100R)이 폐쇄 위치에 있는 경우의 내부관(44R) 내의 압력(P2R)과 상이한 경우, 압력(P2)을 압력(P2R)에 가까워지는 방향으로 보정한다. 구체적으로는, 보정 대상 장치(1)의 압력 조정 밸브(88)의 개방도를 작게 함으로써, P1(P2)을 P1R(P2R)에 가까워지게 할 수 있다. 또한, 보정 대상 장치(1)의 진공 펌프(90)의 회전수를 감소시킴으로써도, P1(P2)을 P1R(P2R)에 가까워지게 할 수 있다. 또한, 제어 수단(120)은, 보정 대상 장치(1)의 가동 벽(100)이 상측 근방 배기 위치 및 하측 근방 배기 위치에 있는 경우의 내부관(44) 내의 압력을, 압력(P1)과 압력(P1R)과의 차분 및 압력(P2)과 압력(P2R)과의 차분에 기초하는 선형 보간에 의해 보정한다.
이렇게 스텝 S1 내지 스텝 S4를 행함으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 보정 대상 장치(1)의 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를, 기준 장치(1R)의 가동 벽(100R)의 회전각과 내부관(44R) 내의 압력의 관계에 일치시킬 수 있다. 그 결과, 기차(장치 간의 편차)를 작게 할 수 있다.
〔제2 실시 형태〕
본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 14는, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1A)는, 3개의 압력 검출 수단(110a, 110b, 110c)을 갖는 점에서, 도 1에 도시한 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)와 상이하다. 또한, 그 밖의 점에 대해서는, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)와 마찬가지의 구성을 갖고 있으므로, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)와 마찬가지의 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 구성에 대해서 설명한다.
제2 실시 형태에서는, 매니폴드(54)에, 3개의 압력 검출 수단(110a, 110b, 110c)이 설치되어 있다. 압력 검출 수단(110a, 110b, 110c)은, 각각 석영제의 센서 관(112a, 112b, 112c)을 갖고 있다. 센서 관(112a, 112b, 112c)은, 내부관(44) 내에 그 길이 방향을 따라서 설치됨과 함께, 그 기단부가 L자 형상으로 굴곡되어 매니폴드(54)를 관통하도록 해서 지지되어 있다. 센서 관(112a, 112b, 112c)에는, 센서 관 내의 압력을 검출하는 바라트론 센서 등의 제2 진공계(114a, 114b, 114c)가 설치되어 있어, 센서 관(112a, 112b, 112c)의 내부의 압력을 검출할 수 있도록 되어 있다.
센서 관(112a, 112b, 112c)의 선단은, 각각 내부관(44)의 하부, 중앙부, 상부에 위치하고 있다. 이에 의해, 제2 진공계(114a, 114b, 114c)에 의해 센서 관(112a, 112b, 112c)의 내부의 압력을 검출함으로써, 내부관(44) 내의 하부, 중앙부, 상부에서의 압력을 검출할 수 있다. 즉, 내부관(44) 내의 압력 변동을 직접 검출할 수 있으므로, 내부관(44) 내의 압력과 배기 통로(86) 내의 압력의 비가 변화한 경우에도, 높은 정밀도로 내부관(44) 내의 압력을 검출할 수 있다.
특히, 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1A)에서는, 내부관(44) 내의 하부, 중앙부, 상부에서의 압력을 검출할 수 있으므로, 가동 벽(100)의 회전각과 내부관(44) 내의 압력의 관계를 특히 높은 정밀도로 취득할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명했지만, 상기 내용은, 발명의 내용을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 가동 벽(100)이 내부관(44)의 내측벽을 따라 설치되어 있는 형태에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 내부관(44)과 외부관(46)의 사이에 설치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 내부관(44)의 외측벽을 따라 가동 벽(100)을 설치하도록 한다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라스마를 사용하지 않는 성막 처리에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 플라스마를 사용한 성막 처리를 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어 노즐 수용부(48)를 구획하는 볼록부(50)의 구획벽의 외측에, 그 길이 방향을 따라서 플라스마 발생용 고주파 전력을 인가하는 전력판을 설치해서 플라스마를 발생시키도록 한다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 반도체 웨이퍼에는 실리콘 기판이나 GaAs, SiC, GaN 등의 화합물 반도체 기판도 포함된다. 또한, 이들 기판에 한정되지 않고, 액정 표시 장치에 사용하는 유리 기판이나 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
1 : 기판 처리 장치
34 : 처리 용기
41 : 배기 수단
44 : 내부관
46 : 외부관
52 : 제1 개구부
76 : 가스 노즐
78 : 가스 노즐
80 : 가스 노즐
88 : 압력 조정 밸브
100 : 가동 벽
102 : 제2 개구부
104 : 회전축
110 : 압력 검출 수단
112 : 센서 관
114 : 제2 진공계
120 : 제어 수단
122 : 기억 매체
W : 웨이퍼

Claims (10)

  1. 복수매의 기판을 수용 가능하게 설치되고, 제1 개구부를 갖는 내부관과,
    상기 내부관을 둘러싸는 외부관과,
    상기 내부관 내 또는 상기 내부관과 상기 외부관의 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제2 개구부를 갖는 가동 벽과,
    상기 내부관 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,
    상기 가동 벽보다도 외측에 설치되고, 상기 내부관 내에 공급된 상기 처리 가스를, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부를 통해서 배기하는 배기 수단과,
    상기 내부관 내의 압력을 검출하는 압력 검출 수단과,
    상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 상기 내부관 내의 압력에 기초하여, 상기 가동 벽을 제어하는 제어 수단,
    을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 검출 수단은,
    일단이 상기 내부관 내와 연통하는 하나 또는 복수의 센서 관과,
    상기 하나 또는 복수의 센서 관 내의 압력을 검출하는 하나 또는 복수의 진공계,
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나 또는 복수의 센서 관은, 그 내부에 가스가 통류 가능한, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 수단은, 상기 내부관 내의 압력을 조정하는 압력 조정 수단을 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 상기 내부관 내의 압력에 기초하여, 상기 압력 조정 수단을 제어하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 상기 내부관 내의 압력이 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 상기 가동 벽의 위치가, 미리 정해진 제1 위치와 상이한 경우, 상기 내부관 내의 압력이 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 상기 가동 벽의 위치를 상기 미리 정해진 제1 위치에 가까워지는 방향으로 보정하는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미리 정해진 제1 위치는, 당해 기판 처리 장치와는 상이한 기판 처리 장치에 있어서, 내부관 내의 압력이 일정 값으로부터 감소 또는 증가로 돌아설 때의 가동 벽의 위치인, 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 가동 벽이 제2 위치에 있는 경우의 상기 내부관 내의 압력이, 미리 정해진 제2 압력과 상이한 경우, 상기 가동 벽이 제2 위치에 있는 경우의 상기 내부관 내의 압력을 상기 미리 정해진 제2 압력에 가까워지는 방향으로 보정하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 미리 정해진 제2 압력은, 당해 기판 처리 장치와는 상이한 기판 처리 장치에 있어서, 가동 벽이 상기 제2 위치에 있는 경우의 내부관 내의 압력인, 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 위치는, 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부의 겹치는 영역이 가장 큰 위치 또는 가장 작은 위치인, 기판 처리 장치.
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