KR102546086B1 - 가스 공급 시스템 및 가스 공급 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 가스를 제어하여 프로세스를 실행하기 위하여 개선된 가스 공급 시스템을 제공한다.
가스 공급 시스템은, 제1 유로, 복수의 제1 가스 토출 구멍, 제2 유로, 제2 가스 토출 구멍, 및 복수의 제1 다이어프램 밸브를 구비한다. 제1 유로는, 제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 복수의 제1 가스 토출 구멍은, 제1 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 제2 유로는, 제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 제2 가스 토출 구멍은, 제2 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련된다.

Description

가스 공급 시스템 및 가스 공급 방법{GAS SUPPLY SYSTEM AND GAS SUPPLY METHOD}
본 개시는 가스 공급 시스템 및 가스 공급 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 복수의 가스 소스로부터 처리 용기에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템을 개시한다. 특허문헌 1에 기재된 시스템은, 복수의 가스 소스로부터 혼합 가스를 생성하고, 그 후, 생성된 혼합 가스를 분류시켜 처리 용기로 공급한다.
특허문헌 1: 일본 특허공보 제3856730호
반도체 장치의 미세화에 따라, 원자 레벨에서의 적층 및 제거를 반복하는 공정이 필요해지고 있다. 이와 같은 프로세스를 실현하기 위해서는, 프로세스 가스의 응답 속도를 더 향상시킴과 함께, 프로세스 가스의 전환의 추가적인 고속화가 필요하다. 특허문헌 1에 기재된 시스템은, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킨다는 관점에서, 개선의 여지가 있다.
본 개시의 일 측면은, 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이다. 시스템은, 제1 유로, 복수의 제1 가스 토출 구멍, 제2 유로, 제2 가스 토출 구멍, 및 복수의 제1 다이어프램 밸브를 구비한다. 제1 유로는, 제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 복수의 제1 가스 토출 구멍은, 제1 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 제2 유로는, 제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 제2 가스 토출 구멍은, 제2 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련된다.
이 시스템에 있어서는, 제1 가스는 제1 유로로부터 복수의 제1 가스 토출 구멍을 통하여 처리 공간으로 공급되고, 제2 가스는 제2 유로로부터 복수의 제2 가스 토출 구멍을 통하여 처리 공간으로 공급된다. 이와 같이, 제1 가스 및 제2 가스는, 합류되지 않고 처리 공간으로 공급된다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템은, 처리 용기에 공급하기 전에 제1 가스 및 제2 가스를 합류시키는 경우와 비교하여, 합류한 가스가 처리 용기에 도달하기까지의 시간을 생략할 수 있다. 따라서, 응답 속도가 우수하다. 또, 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이, 즉 처리 공간의 근방에 있어서 배치되어 있다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템은, 제1 가스를 제1 다이어프램 밸브에 의하여 양호한 응답성으로 공급 제어할 수 있음과 함께, 처리 공간에 제2 가스만 공급하는 경우와, 처리 공간에 제1 가스 및 제2 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우를 고속으로 전환할 수 있다. 따라서, 가스 공급 시스템은, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다. 또한, 가스 공급 시스템은, 제1 가스 토출 구멍마다 제1 가스의 공급 및 정지를 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 제1 유로는, 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 제1 가스가 배기되는 배기구를 갖고, 공급구로부터 배기구까지 연장되어도 된다. 그리고, 가스 공급 시스템은, 공급구의 상류에 마련되어, 공급구로 공급되는 제1 가스를 소정 압력으로 제어하는 컨트롤 밸브와, 복수의 제1 오리피스로서, 각 제1 오리피스는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 복수의 제1 오리피스와, 컨트롤 밸브 및 복수의 제1 다이어프램 밸브를 동작시키는 제1 컨트롤러를 더 구비하고, 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 오리피스의 출구로부터 제1 가스 토출 구멍으로 공급되는 제1 가스의 공급 타이밍을 제어해도 된다.
이 경우, 제1 가스는, 컨트롤 밸브에 의하여 소정 압력으로 제1 유로에 공급되고, 제1 유로의 공급구로부터 배기구에 유통된다. 그리고, 제1 가스는, 제1 다이어프램 밸브의 개폐에 의하여, 제1 오리피스의 출구로부터 제1 가스 토출 구멍으로 공급된다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템은, 제1 유로의 압력을 유로 전체에 있어서 안정화시킴과 함께, 압력이 안정된 상태의 제1 유로의 복수의 개소 각각으로부터 제1 가스를 분류시킬 수 있다. 따라서, 가스 공급 시스템은, 제1 가스 토출 구멍마다의 압력 오차를 작게 할 수 있다. 또, 가스 공급 시스템은, 제1 가스 토출 구멍에 대응한 제1 오리피스를 구비함으로써, 제1 다이어프램 밸브의 개폐에 의한 제1 유로 내의 압력 변동을 억제할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 컨트롤 밸브와 공급구의 사이의 유로에 있어서 제1 가스의 압력을 검출하는 제1 압력 검출기를 더 구비하고, 컨트롤 밸브는, 제1 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여 제1 가스의 압력을 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 컨트롤 밸브의 하류의 압력에 근거하여, 제1 유로로 공급되는 제1 가스의 압력을 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 배기구로부터 배기된 제1 가스의 압력을 검출하는 제2 압력 검출기를 더 구비하고, 제1 컨트롤러는, 제1 압력 검출기의 검출 결과 및 제2 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여 각 제1 오리피스의 배치 위치의 제1 가스의 압력을 산출하며, 압력의 산출 결과에 근거하여 각 제1 다이어프램 밸브에 의한 제1 가스의 공급 타이밍을 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 각 제1 오리피스의 배치 위치의 제1 가스의 압력을 예측할 수 있으므로, 각 제1 가스 토출 구멍으로부터 공급되는 제1 가스의 유량의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 제1 유로의 배기구에 마련된 배기용 오리피스를 더 구비해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 제1 유로 내의 위치에 의존한 제1 가스의 차압을 억제할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 제1 유로에 있어서의 제1 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기를 더 구비하고, 컨트롤 밸브는, 온도 검출기의 검출 결과에 근거하여 제1 가스의 유량을 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 온도 변화에 따른 제1 가스의 유량 변화를 고려하여 유량 조정을 할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 제1 다이어프램 밸브 각각은, 다이어프램을 구동하는 압전 소자를 갖고, 가스 공급 시스템은, 압전 소자 각각의 변위량을 측정하는 검출기를 더 구비하며, 제1 컨트롤러는, 변위량을 파라미터로 하여 제1 다이어프램 밸브의 개도(開度)를 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 제어 전압을 파라미터로 하는 경우와 비교하여, 제1 다이어프램 밸브의 개도의 제어 오차를 억제할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 복수의 제2 다이어프램 밸브로서, 각 제2 다이어프램 밸브는, 제2 유로와 제2 가스 토출 구멍의 사이에 제2 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 복수의 제2 다이어프램 밸브를 더 구비해도 된다. 이 경우, 각 제2 가스 토출 구멍에 있어서의 제2 가스의 공급량이 제2 다이어프램 밸브에 의하여 제어된다. 따라서, 가스 공급 시스템은, 제1 유로로부터의 공급 및 제2 유로로부터의 공급을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 제1 가스 소스를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖고, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제1 혼합 가스를 제1 유로에 공급하는 제1 가스 박스와, 제1 가스 박스와 제1 유로의 사이에 마련된 제1 유량 제어기와, 제2 가스 소스를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖고, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제2 혼합 가스를 제2 유로에 공급하는 제2 가스 박스와, 제2 가스 박스와 제2 유로의 사이에 마련된 제2 유량 제어기와, 복수의 제1 다이어프램 밸브 및 복수의 제2 다이어프램 밸브를 동작시키는 제2 컨트롤러를 더 구비하며, 제1 유로는 제1 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이고, 제2 유로는 제2 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며, 제2 컨트롤러는, 제1 유로 내의 제1 혼합 가스의 유량이 제1 가스 토출 구멍마다 분배 제어되도록, 각 제1 다이어프램을 동작시키고, 제2 유로 내의 제2 혼합 가스의 유량이 제2 가스 토출 구멍마다 분배 제어되도록, 각 제2 다이어프램을 동작시켜도 된다.
이 경우, 제1 가스를 포함하는 제1 혼합 가스는, 제1 유량 제어기에 의하여 소정 유량으로 제어되어, 제1 유로에 공급된다. 각 제1 다이어프램은, 제2 컨트롤러에 의하여 동작한다. 이로써, 제1 유로 내의 소정 유량의 제1 혼합 가스는, 제1 가스 토출 구멍마다 분배 제어된다. 제2 가스를 포함하는 제2 혼합 가스는, 제2 유량 제어기에 의하여 소정 유량으로 제어되어, 제2 유로에 공급된다. 각 제2 다이어프램은, 제2 컨트롤러에 의하여 동작한다. 이로써, 제2 유로 내의 제2 혼합 가스는, 제2 가스 토출 구멍마다 분배 제어된다. 이와 같이, 가스 공급 시스템은, 토출 구멍마다 유량을 분배 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 가스 공급 시스템은, 제1 유로에 공급되는 제1 혼합 가스의 압력을 측정하는 제3 압력 검출기와, 제2 유로에 공급되는 제2 혼합 가스의 압력을 측정하는 제4 압력 검출기를 더 구비하고, 제2 컨트롤러는, 제1 가스 토출 구멍마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 제3 압력 검출기의 측정 결과와, 제1 가스 토출 구멍마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브의 개도를 각각 제어하며, 제2 가스 토출 구멍마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 제4 압력 검출기의 측정 결과와, 제2 가스 토출 구멍마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 복수의 제2 다이어프램 밸브의 개도를 각각 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 미리 취득된 관계를 이용하여 제1 다이어프램 밸브 및 제2 다이어프램 밸브의 개도 제어를 행할 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 제1 다이어프램 밸브 및 제2 다이어프램 밸브 각각은, 다이어프램을 구동하는 압전 소자를 갖고, 가스 공급 시스템은, 압전 소자 각각의 변위량을 측정하는 검출기를 더 구비하며, 제2 컨트롤러는, 변위량을 파라미터로 하여 제1 다이어프램 밸브의 개도 및 제2 다이어프램 밸브의 개도를 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 제어 전압을 파라미터로 하는 경우와 비교하여, 제1 다이어프램 밸브 및 제2 다이어프램 밸브의 개도의 제어 오차를 억제할 수 있다.
본 개시의 다른 측면은, 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템에 있어서의 가스 공급 방법이다. 가스 공급 시스템은, 제1 유로, 복수의 제1 가스 토출 구멍, 제2 유로, 제2 가스 토출 구멍, 복수의 제1 오리피스, 복수의 제1 다이어프램 밸브, 및 컨트롤 밸브를 구비한다. 제1 유로는, 제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성되며, 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 제1 가스가 배기되는 배기구를 갖고, 공급구로부터 배기구까지 연장된다. 복수의 제1 가스 토출 구멍은, 제1 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 제2 유로는, 제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 제2 가스 토출 구멍은, 제2 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 복수의 제1 오리피스는, 복수의 제1 오리피스로서, 각 제1 오리피스는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련된다. 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되어, 제1 오리피스의 출구로부터 처리 공간으로 공급되는 제1 가스의 공급 타이밍을 제어한다. 컨트롤 밸브는, 공급구의 상류에 마련되어, 공급구로부터 배기구까지의 제1 가스의 유량을 소정 유량으로 제어한다. 가스 공급 방법은, 제1 유로의 공급구로부터 배기구까지 제1 가스를 소정 유량으로 유통시킨 상태에서, 제1 다이어프램 밸브 각각을 폐쇄로 하며, 또한 제2 가스 토출 구멍으로부터 제2 가스를 처리 공간으로 공급하는 스텝과, 제1 유로의 공급구로부터 배기구까지 제1 가스를 소정 유량으로 유통시킨 상태에서, 적어도 하나의 제1 다이어프램 밸브를 개방으로 하고, 또한 제2 가스 토출 구멍으로부터 제2 가스를 처리 공간으로 공급하는 스텝을 포함한다.
이 가스 공급 방법에 의하면, 제2 가스를 예를 들면 메인 가스로 하여 처리 공간에 계속 공급함과 함께, 제1 가스를 예를 들면 첨가 가스로 하여 간헐적으로 처리 공간에 고속으로 공급할 수 있다. 이로 인하여, 가스 공급 방법은, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다.
본 개시의 다른 측면은, 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템에 있어서의 가스 공급 방법이다. 가스 공급 시스템은, 제1 가스 박스, 제1 유량 제어기, 제1 유로, 복수의 제1 가스 토출 구멍, 복수의 제1 다이어프램 밸브, 제2 가스 박스, 제2 유량 제어기, 제2 유로, 복수의 제2 가스 토출 구멍, 및 복수의 제2 다이어프램 밸브를 구비한다. 제1 가스 박스는, 복수의 가스 소스를 갖고, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제1 혼합 가스를 공급한다. 제1 유량 제어기는 제1 가스 박스의 하류 측에 마련된다. 제1 유로는, 제1 유량 제어기에 접속되고, 제1 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며, 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 복수의 제1 가스 토출 구멍은, 제1 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 유로와 제1 가스 토출 구멍의 사이에 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련된다. 제2 가스 박스는, 복수의 가스 소스를 갖고, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제2 혼합 가스를 공급한다. 제2 유량 제어기는 제2 가스 박스의 하류 측에 마련된다. 제2 유로는, 제2 유량 제어기에 접속되고, 제2 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며, 천장 부재의 내부 또는 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된다. 복수의 제2 가스 토출 구멍은 제2 유로와 처리 공간을 연통시킨다. 각 제2 다이어프램 밸브는, 제2 유로와 제2 가스 토출 구멍의 사이에 제2 가스 토출 구멍과 대응하여 마련된다. 가스 공급 방법은, 제1 다이어프램 밸브를 개방으로 하고, 제2 다이어프램 밸브를 폐쇄로 하는 스텝과, 제1 다이어프램 밸브를 폐쇄로 하고, 제2 다이어프램 밸브를 개방으로 하는 스텝을 포함한다.
이 가스 공급 방법에 의하면, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 측면 및 실시형태에 의하면, 복수의 가스를 제어하여 프로세스를 실행하기 위하여 개선된 가스 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 가스 공급 시스템의 개요도이다.
도 2는 제1 다이어프램 밸브를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 제1 다이어프램 밸브의 하부 구조를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 기판 처리 시스템을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 상부 전극의 개략적인 단면도이다.
도 6은 제1 유로를 평면에서 본 개요도이다.
도 7은 제어압과 제1 유로의 오리피스의 위치와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제1 실시형태에 관한 가스 공급 방법의 플로차트이다.
도 9는 제2 실시형태에 관한 가스 공급 시스템의 개요도이다.
도 10은 제2 실시형태에 관한 가스 공급 시스템의 상부 전극의 개략적인 단면도이다.
도 11은 제1 유로 및 제2 유로를 평면에서 본 개략도이다.
도 12는 토출 구멍마다의 압력과 유량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 토출 구멍마다의 피에조 개도와 유량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제2 실시형태에 관한 가스 공급 방법의 플로차트이다.
도 15는 압전 소자의 피에조 변위량과 인가 전압의 관계의 일례이다.
도 16은 유량 레이트와 인가 전압의 관계와, 유량 레이트와 피에조 변위량의 관계를 비교한 그래프이다.
도 17은 유량 자기 진단을 행하는 구성의 일례이다.
도 18은 비교예 및 실시예에 있어서의 유량 레이트와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 비교예 및 실시예에 있어서의 유량 레이트와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙인다.
[제1 실시형태]
[가스 공급 시스템의 개요]
도 1은 제1 실시형태에 관한 가스 공급 시스템(1)의 개요도이다. 도 1에 나타나는 가스 공급 시스템(1)은, 기판 처리 장치의 챔버(12)(처리 용기의 일례) 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 시스템이다. 가스 공급 시스템(1)은 제1 가스 소스(GS1) 및 제2 가스 소스(GS2)를 구비한다. 제1 가스 소스(GS1)는 제1 가스를 저류한다. 제2 가스 소스(GS2)는 제2 가스를 저류한다. 제1 가스 및 제2 가스는 임의이다. 일례로서, 제2 가스는 프로세스의 메인 가스, 제1 가스는 프로세스의 첨가 가스로 해도 된다.
가스 공급 시스템(1)은 제1 메인 유로(L10) 및 제2 메인 유로(L20)를 구비한다. 제1 메인 유로(L10)는, 제1 가스 소스(GS1)와 챔버(12)의 제1 유로(L1)를 공급구(IN1)를 통하여 접속한다. 제2 메인 유로(L20)는, 제2 가스의 제2 가스 소스(GS2)와 챔버(12)의 제2 유로(L2)를 공급구(IN4)를 통하여 접속한다. 제1 메인 유로(L10) 및 제2 메인 유로(L20)는, 예를 들면 배관으로 형성된다.
제1 유로(L1)는, 제1 가스 소스(GS1)에 접속되고, 챔버(12)의 상부 전극(천장 부재의 일례)의 내부, 또는 챔버(12)의 측벽의 내부에 형성된다. 제1 유로(L1)는, 제1 가스가 공급되는 공급구(IN1), 및 제1 가스가 배기되는 배기구(OT1)를 갖고, 공급구(IN1)로부터 배기구(OT1)까지 연장된다. 배기구(OT1)는, 배기 유로(EL)를 통하여 챔버(12)를 배기하는 배기 장치(51)에 접속되어 있다.
제1 유로(L1)와, 챔버(12) 내의 처리 공간은, 후술하는 복수의 제1 가스 토출 구멍에 의하여 연통되어 있다. 제1 가스는, 제1 유로(L1)에 각각 접속된 복수의 제1 가스 토출 구멍으로부터 챔버(12)의 처리 공간에 공급된다.
제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍의 사이에는, 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 제1 다이어프램 밸브가 마련되어 있다. 즉, 가스 공급 시스템(1)은 복수의 제1 가스 토출 구멍에 대응한 복수의 제1 다이어프램 밸브를 구비한다. 일례로서, 도 1에서는, 4개의 제1 가스 토출 구멍에 대응한 4개의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)가 나타나 있다. 4개의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)는 각각 독립적으로 동작 가능하다. 제1 다이어프램 밸브의 일례는, ON/OFF 밸브이다. 제1 다이어프램 밸브의 상세는 후술한다. 복수의 제1 가스 토출 구멍은 4개에 한정되지 않고, 2 이상이면 된다. 또, 복수의 제1 다이어프램 밸브는, 4개에 한정되지 않고, 복수의 제1 가스 토출 구멍에 대응하여 마련되면 된다.
제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍의 사이에는, 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 제1 오리피스가 마련되어 있어도 된다. 제1 오리피스는, 제1 다이어프램 밸브보다 상류 측에 배치된다. 일례로서, 도 1에서는, 4개의 제1 오리피스(OL1~OL4)가 나타나 있다. 각 제1 다이어프램 밸브는, 제1 오리피스의 출구로부터 제1 가스 토출 구멍으로 공급되는 제1 가스의 공급 타이밍을 제어한다. 복수의 제1 오리피스는, 4개에 한정되지 않고, 복수의 제1 가스 토출 구멍에 대응하여 마련되면 된다.
제2 유로(L2)는, 제2 가스 소스(GS2)에 접속되고, 챔버(12)의 상부 전극의 내부 또는 챔버(12)의 측벽의 내부에 형성된다. 제2 유로(L2)는 폐쇄 공간이며, 후술하는 복수의 제2 토출 구멍과 접속되어 있다. 제2 가스는, 제2 유로(L2)에 각각 접속된 복수의 제2 토출 구멍으로부터 챔버(12)의 처리 공간에 공급된다.
가스 공급 시스템(1)은 압력식 유량 제어 장치(FC2)를 구비해도 된다. 압력식 유량 제어 장치(FC2)는, 제2 메인 유로(L20)에 있어서의 제2 가스 소스(GS2)의 하류 측에 배치된다. 압력식 유량 제어 장치(FC2)의 상류 측에는, 1차 밸브(VL4)가 마련되고, 압력식 유량 제어 장치(FC2)의 하류 측에는, 2차 밸브(VL5)가 마련된다. 다만, 유량 제어 장치는, 압력식 유량 제어 장치에 한정되지 않고, 열식 유량 제어 장치나 그 외의 원리에 근거한 유량 제어 장치여도 된다.
제2 가스 소스(GS2)의 제2 가스는, 압력식 유량 제어 장치(FC2)에 의하여 유량 및 압력이 조정되고, 챔버(12)의 제2 유로(L2)에 공급구(IN4)를 통하여 공급된다.
가스 공급 시스템(1)은 컨트롤 밸브(VL1)를 구비해도 된다. 컨트롤 밸브(VL1)는 제1 메인 유로(L10)에 있어서의 제1 가스 소스(GS1)의 하류 측에 배치된다. 컨트롤 밸브(VL1)는 공급구(IN1)의 상류에 마련되어, 공급구(IN1)로 공급되는 제1 가스를 소정 압력으로 제어한다. 컨트롤 밸브(VL1)는, 압력식 유량 제어 장치(FC2)에 구비되는 컨트롤 밸브와 동일한 기능을 갖는다. 컨트롤 밸브(VL1)와 공급구(IN1)의 사이의 유로에 있어서, 제1 압력 검출기(PM1)가 배치되어도 된다.
컨트롤 밸브(VL1)는, 일례로서 제1 압력 검출기(PM1)의 검출 결과에 근거하여 제1 가스의 유량을 제어한다. 보다 구체적인 일례로서는, 제어 회로(C1)가 컨트롤 밸브(VL1)의 동작을 결정한다. 제어 회로(C1)는, 제1 압력 검출기(PM1)에 의하여 검출된 압력을 입력하여, 검출된 압력의 유량 연산을 행한다. 그리고, 제어 회로(C1)는, 설정된 목표 유량과 산출된 유량을 비교하여, 차분이 작아지도록 컨트롤 밸브(VL1)의 동작을 결정한다. 또한, 제1 가스 소스(GS1)와 컨트롤 밸브(VL1)의 사이에 1차 밸브가 마련되어 있어도 된다. 컨트롤 밸브(VL1)의 하류이자 제1 압력 검출기(PM1)의 상류에 2차 밸브가 마련되어 있어도 된다. 또, 제어 회로(C1) 및 컨트롤 밸브(VL1)가 유닛(U1)으로서 유닛화되어 있어도 된다.
가스 공급 시스템(1)은, 배기구(OT1)로부터 배기된 제1 가스의 압력을 검출하는 제2 압력 검출기(PM2)를 더 구비해도 된다. 이 경우, 컨트롤 밸브(VL1)는, 일례로서 제1 압력 검출기(PM1) 및 제2 압력 검출기(PM2)의 검출 결과에 근거하여 제1 가스의 유량을 제어한다. 보다 구체적으로는, 제1 압력 검출기(PM1)의 검출 결과 및 제2 압력 검출기(PM2)의 검출 결과에 근거하여 각 제1 오리피스의 배치 위치의 제1 가스의 압력이 산출된다. 그리고, 압력의 산출 결과에 근거하여 각 제1 다이어프램 밸브에 의한 제1 가스의 공급 타이밍이 제어된다.
가스 공급 시스템(1)은 제1 유로(L1)에 있어서의 제1 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기를 구비해도 된다. 이 경우, 컨트롤 밸브(VL1)는, 압력식 유량 제어 장치(FC2)에 구비되는 컨트롤 밸브와 마찬가지로, 온도 검출기를 이용하여 유량 보정을 행한다. 구체적으로는, 컨트롤 밸브(VL1)는 온도 검출기의 검출 결과에 근거하여 제1 가스의 유량을 제어한다.
제1 가스 소스(GS1)의 제1 가스는, 컨트롤 밸브(VL1)에 의하여 유량 및 압력이 조정되고, 챔버(12)의 제1 유로(L1)로 공급구(IN1)를 통하여 공급된다. 또한, 제1 유로(L1)의 배기구(OT1)에는, 배기용 오리피스(OL9)가 마련되어 있어도 된다.
가스 공급 시스템(1)은, 컨트롤 밸브(VL1), 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)를 동작시키는 컨트롤러(C2)(제1 컨트롤러의 일례)를 구비하고 있다. 컨트롤러(C2)는 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이다. 컨트롤러(C2)는, 기억부에 기억된 레시피를 입력하여, 컨트롤 밸브(VL1)를 동작시키는 제어 회로(C1)로 신호를 출력한다. 또, 컨트롤러(C2)는, 기억부에 기억된 레시피를 입력하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개폐 동작을 제어한다. 또, 컨트롤러(C2)는 제어 회로(C1)를 통하여 배기 장치(51)을 동작시킬 수 있다.
[제1 다이어프램 밸브]
복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)는, 모두 동일한 구성이기 때문에, 이하에서는, 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 예로 설명한다. 도 2는 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 제1 다이어프램 밸브(DV1)는 제1 유로(L1) 상에 배치된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 제1 다이어프램 밸브(DV1)는 하부 본체부(71) 및 상부 본체부(72)를 구비한다. 하부 본체부(71)와 상부 본체부(72)의 사이에는, 밸브 기능을 발휘하는 밀봉 부재(74)가 배치된다. 하부 본체부(71)는, 그 내부에 기체를 유통시키는 유로를 구획 형성한다. 상부 본체부(72)는 밀봉 부재(74)를 동작시키는 구성 요소를 구비한다. 밀봉 부재(74)는 가요성을 갖는 부재로 구성될 수 있다. 밀봉 부재(74)는, 예를 들면 탄성 부재, 다이어프램, 벨로스 등이어도 된다.
하부 본체부(71)는 그 내부에 제1 유로(L1)의 일부가 되는 유로를 구획 형성하고 있다. 구체적인 일례로서, 하부 본체부(71)는, 입구(71a) 및 출구(71b)를 갖고, 입구(71a)로부터 출구(71b)까지 뻗는 내부 유로(71c)를 갖고 있다.
내부 유로(71c) 내에는, 제1 오리피스(OL1)를 지지하기 위한 오리피스 지지부(71d)가 형성되어 있다. 오리피스 지지부(71d)는, 내부 유로(71c)의 내벽으로부터 내부 유로(71c)의 상부 본체부(72) 측(밀봉 부재(74) 측)을 향하여 돌출되어 있다. 오리피스 지지부(71d)는, 입구(71e) 및 출구(71f)를 갖고, 입구(71e)로부터 출구(71f)까지 뻗는 내부 유로(71g)를 갖고 있다. 오리피스 지지부(71d)의 출구(71f)에는, 제1 오리피스(OL1)가 마련되어 있다. 제1 오리피스(OL1)의 주위에는, 제1 오리피스(OL1)보다 상부 본체부(72) 측(밀봉 부재(74) 측)으로 돌출된 시일부(75)가 마련되어 있다.
상부 본체부(72)는, 밀봉 부재(74)와 제1 오리피스(OL1)의 거리를 제어하는 구성 요소를 갖고 있다. 구체적인 일례로서, 상부 본체부(72)는, 실린더(76), 부세(付勢, 힘을 가함) 부재(78) 및 구동부(81)를 갖는다.
실린더(76)는, 밀봉 부재(74)를 고정 지지하고, 상부 본체부(72)의 내부에 수용된다. 예를 들면, 실린더(76)는 그 하단에 밀봉 부재(74)를 고정한다. 실린더(76)는 외측을 향하여 확경(擴徑)된 돌출부(76a)를 갖는다. 실린더(76)는 그 내부에 유로(76b)를 갖는다. 돌출부(76a)의 측면과 상부 본체부(72)의 내벽의 사이, 및 돌출부(76a)보다 하방의 실린더(76)의 측면과 상부 본체부(72)의 내벽의 사이에는, 시일 부재(79)가 마련되어 있다. 상부 본체부(72)의 내벽, 실린더(76)의 측벽, 돌출부(76a)의 하면, 및 시일 부재(79)에 의하여 공간(82)이 구획 형성된다. 실린더(76)의 유로(76b)는 공간(82)에 연통되어 있다.
부세 부재(78)는, 제1 오리피스(OL1)에 밀봉 부재(74)가 밀려 맞닿게 되는 방향으로 실린더(76)를 탄성적으로 부세한다. 예를 들면, 실린더(76)를 하부 본체부(71) 측(제1 오리피스(OL1) 측)으로 부세한다. 보다 구체적으로는, 부세 부재(78)는, 실린더(76)의 돌출부(76a)의 상면에 대하여 하방을 향하여 부세력을 부여한다. 부세 부재(78)에 의하여, 밀봉 부재(74)가 제1 오리피스(OL1)의 출구(73)를 밀봉하도록 제1 오리피스(OL1)에 밀려 맞닿게 된다. 이와 같이, 부세 부재(78)의 작용에 의하여, 제2 유로는 폐쇄가 된다(폐쇄 제어). 부세 부재(78)는, 예를 들면 탄성체로 구성된다. 구체적인 일례로서는, 부세 부재(78)는 스프링이다.
구동부(81)는, 밀려 맞닿게 되는 방향과 반대 방향으로 실린더(76)를 이동시킨다. 구동부(81)는, 실린더(76)의 유로(76b)에 공기를 공급하여, 공간(82)에 공기를 충전한다. 공간(82)에 충전된 공기의 압력이 부세 부재(78)의 부세력보다 커진 경우, 실린더(76)는 밀봉 부재(74)와 함께 상승한다. 즉, 구동부(81)에 의하여, 밀봉 부재(74)가 제1 오리피스(OL1)로부터 이간된다. 이와 같이, 구동부(81)에 의하여, 제2 유로는 개방이 된다(개방 제어).
하부 본체부(71)의 내부 유로(71c)는, 밀봉 부재(74)의 동작에 의해서는 폐색되지 않는 구조를 갖는다. 즉, 제1 유로(L1)는, 밀봉 부재(74)의 동작에 의해서는 폐색되지 않고, 항상 연통된 상태가 된다. 도 3은 제1 다이어프램 밸브(DV1)의 하부 구조를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 내부 유로(71c)는, 오리피스 지지부(71d)의 주위를 둘러싸도록 구획 형성되어 있다. 제1 가스는, 밀봉 부재(74)가 제1 오리피스(OL1)에 밀려 맞닿게 되어 있을 때에는, 오리피스 지지부(71d)의 측방을 통과하고, 밀봉 부재(74)가 제1 오리피스(OL1)로부터 이간되어 있을 때에는, 오리피스 지지부(71d)의 측방 및 상방을 통과한다. 이와 같이, 밀봉 부재(74)는, 제1 유로(L1)의 유통에 영향을 주지 않고, 개폐를 실현한다.
또한, 상술한 제1 다이어프램 밸브(DV1)는 일례이며, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들면, 밀봉 부재(74)의 돌출 방향을 반대로 해도 된다. 또, 제1 다이어프램 밸브(DV1)의 동력은, 압전 소자여도 된다.
[기판 처리 장치]
가스 공급 시스템(1)을 구비하는 기판 처리 장치(기판 처리 시스템)로서, 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 4에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치이며, 플라즈마 처리로서, 예를 들면 플라즈마 에칭을 위하여 이용되는 장치이다.
플라즈마 처리 장치(10)는 챔버(12)를 구비하고 있다. 챔버(12)는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 챔버(12)는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있으며, 그 내벽면에는 양극 산화 처리가 실시되어 있다. 이 챔버(12)는 보안 접지되어 있다. 또, 챔버(12)의 측벽 상단에는, 당해 측벽으로부터 상방으로 뻗도록, 접지 도체가 탑재되어 있다. 접지 도체는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 또, 챔버(12)의 측벽에는 기판(이하, "웨이퍼(W)"라고 함)의 반입 출구(12g)가 마련되어 있으며, 이 반입 출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의하여 개폐가 가능하게 되어 있다.
챔버(12)의 바닥부 상에는, 대략 원통형의 지지부(14)가 마련되어 있다. 지지부(14)는, 예를 들면 절연 재료로 구성되어 있다. 지지부(14)는, 챔버(12) 내에 있어서, 챔버(12)의 바닥부로부터 연직 방향으로 연장되어 있다. 또, 챔버(12) 내에는, 재치대(PD)가 마련되어 있다. 재치대(PD)는 지지부(14)에 의하여 지지되어 있다.
재치대(PD)는 그 상면에 있어서 웨이퍼(W)를 지지한다. 재치대(PD)는 하부 전극(LE) 및 정전 척(ESC)을 갖고 있다. 하부 전극(LE)은 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)를 포함하고 있다. 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있으며, 대략 원반 형상을 이루고 있다. 제2 플레이트(18b)는, 제1 플레이트(18a) 상에 마련되어 있으며, 제1 플레이트(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.
제2 플레이트(18b) 상에는 정전 척(ESC)이 마련되어 있다. 정전 척(ESC)은, 도전막인 전극을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖고 있다. 정전 척(ESC)의 전극에는, 직류 전원(22)이 스위치(23)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(ESC)은, 직류 전원(22)로부터의 직류 전압에 의하여 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의하여 웨이퍼(W)를 흡착한다. 이로써, 정전 척(ESC)은 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 주연부(周緣部) 상에는, 웨이퍼(W)의 에지 및 정전 척(ESC)을 둘러싸도록 포커스링(FR)이 배치되어 있다. 포커스링(FR)은, 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위하여 마련되어 있다. 포커스링(FR)은, 예를 들면 실리콘, 석영, 또는 SiC와 같은 재료로 구성될 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 내부에는 냉매 유로(24)가 마련되어 있다. 냉매 유로(24)는 온도 조절 기구를 구성하고 있다. 냉매 유로(24)에는, 챔버(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통하여 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통하여 칠러 유닛으로 되돌려진다. 이와 같이, 냉매 유로(24)에는, 냉매가 순환하도록 공급된다. 이 냉매의 온도를 제어함으로써, 정전 척(ESC)에 의하여 지지된 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)에는 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스를, 정전 척(ESC)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 공급한다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)에는 가열 소자인 히터(HT)가 마련되어 있다. 히터(HT)는, 예를 들면 제2 플레이트(18b) 내에 메워 넣어져 있다. 히터(HT)에는 히터 전원(HP)이 접속되어 있다. 히터 전원(HP)으로부터 히터(HT)에 전력이 공급됨으로써, 재치대(PD)의 온도가 조정되어, 당해 재치대(PD) 상에 재치되는 웨이퍼(W)의 온도가 조정되도록 되어 있다. 또한, 히터(HT)는 정전 척(ESC)에 내장되어 있어도 된다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)는 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 상부 전극(30)은 챔버(12)의 천장을 구성하는 천장 부재이다. 상부 전극(30)은 재치대(PD)의 상방에 있어서, 당해 재치대(PD)와 대향 배치되어 있다. 하부 전극(LE)과 상부 전극(30)은, 서로 대략 평행하게 마련되어 있다. 상부 전극(30)과 재치대(PD)의 사이에는, 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행하기 위한 처리 공간(S)이 제공되어 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 통하여, 챔버(12)의 상부에 지지되어 있다. 일 실시형태에서는, 상부 전극(30)은, 재치대(PD)의 상면, 즉 웨이퍼 재치면으로부터의 연직 방향에 있어서의 거리가 가변이도록 구성될 수 있다. 상부 전극(30)은 천판(34) 및 지지체(36)를 포함할 수 있다. 천판(34)은 처리 공간(S)에 면(面)하고 있으며, 당해 천판(34)에는 복수의 가스 토출 구멍이 마련되어 있다. 가스 토출 구멍은 제1 가스 토출 구멍 및 제2 가스 토출 구멍을 포함한다. 다만, 도 4에서는, 제2 가스 토출 구멍(34a)만 도시하고 있다. 이 천판(34)은, 실리콘, 산화 실리콘으로 구성될 수 있다. 혹은, 천판(34)은 도전성(예를 들면, 알루미늄)의 모재(母材)에 세라믹스의 코팅을 실시함으로써 형성될 수 있다. 상부 전극(30)의 상세에 대해서는 후술한다.
지지체(36)는, 천판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예를 들면 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 지지체(36)는, 수랭 구조를 가질 수 있다. 지지체(36)의 내부에는, 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)가 마련되어 있다. 다만, 도 4에서는, 제2 유로(L2)만 도시하고 있다. 제1 유로(L1)에는 가스 공급 시스템(1)의 제1 메인 유로(L10)가 접속되어 있다. 제2 유로(L2)에는 가스 공급 시스템(1)의 제2 메인 유로(L20)가 접속되어 있다. 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)의 상세에 대해서는 후술한다.
지지체(36)에는, 제1 유로(L1)와 당해 제1 유로(L1)의 하방에서 연장되는 복수의 가스 토출 구멍을 접속하는 복수의 연통 구멍이 형성되어 있다. 지지체(36)에는, 제2 유로(L2)와 당해 제2 유로(L2)의 하방에서 연장되는 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)을 접속하는 복수의 연통 구멍(36b)이 형성되어 있다. 이러한 구성의 상부 전극(30)은, 샤워 헤드(SH)를 구성하고 있다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 챔버(12)의 내벽을 따라 디포지션 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 디포지션 실드(46)는 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 디포지션 실드(46)는, 챔버(12)에 플라즈마 처리의 부생물(디포지트)이 부착되는 것을 방지하는 것이며, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
챔버(12)의 바닥부 측이자 지지부(14)와 챔버(12)의 측벽과의 사이에는 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예를 들면 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 배기 플레이트(48)에는 다수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 배기 플레이트(48)의 하방이자 챔버(12)에는 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통하여 배기 장치(50) 및 배기 장치(51)가 접속되어 있다. 일 실시형태에서는, 배기 장치(50)는, 터보 분자 펌프이며, 배기 장치(51)는 드라이 펌프이다. 배기 장치(50)는, 챔버(12)에 대하여, 배기 장치(51)보다 상류 측에 마련되어 있다. 이들 배기 장치(50)와 배기 장치(51)의 사이의 배관에는, 가스 공급 시스템(1)의 배기 유로(EL)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)와 배기 장치(51)의 사이에 배기 유로(EL)가 접속됨으로써, 배기 유로(EL)로부터 챔버(12) 내로의 가스의 역류가 억제된다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 더 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(62)은, 플라즈마 생성용 제1 고주파를 발생하는 전원이며, 27~100MHz의 주파수, 일례에 있어서는 40MHz의 고주파를 발생한다. 제1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통하여 하부 전극(LE)에 접속되어 있다. 정합기(66)는, 제1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(LE) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다.
제2 고주파 전원(64)은, 웨이퍼(W)에 이온을 끌어 들이기 위한 제2 고주파, 즉 바이어스용 고주파를 발생하는 전원이며, 400kHz~13.56MHz의 범위 내의 주파수, 일례에 있어서는 3.2MHz의 제2 고주파를 발생한다. 제2 고주파 전원(64)은, 정합기(68)를 통하여 하부 전극(LE)에 접속되어 있다. 정합기(68)는, 제2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(LE) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다.
또, 일 실시형태에 있어서는, 도 1에 나타난 컨트롤러(C2)는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 플라즈마 처리를 위하여, 당해 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다.
이 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 챔버(12) 내에 공급된 가스를 여기시켜, 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그리고, 활성종에 의하여 웨이퍼(W)를 처리할 수 있다. 또, 가스 공급 시스템(1)에 의하여, 예를 들면 제2 가스를 제2 유량으로 공급하면서, 제1 가스를 제2 유량보다 적은 제1 유량으로 챔버(12) 내에 간헐적이고 양호한 응답성으로 공급할 수 있다. 따라서, 다른 플라즈마 처리를 웨이퍼(W)에 대하여 교대로 행하는 프로세스의 스루풋을 높이는 것이 가능하다.
[상부 전극의 상세]
도 5는 도 4의 상부 전극(30)의 개략적인 단면도이다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 상부 전극(30)의 지지체(36)의 내부에는, 수평 방향으로 연장되는 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)가 마련되어 있다. 제1 유로(L1)는 제2 유로(L2)의 하방에 위치하고 있다.
지지체(36)에는, 제1 유로(L1)와 당해 제1 유로(L1)의 하방에서 연장되는 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)을 접속하는 복수의 연통 구멍(36c)이 형성되어 있다. 지지체(36)의 제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍(34b)의 사이에는, 제1 오리피스(OL1) 및 제1 다이어프램 밸브(DV1)가 마련되어 있다. 도 5의 제1 다이어프램 밸브(DV1)는, 도 2의 제1 다이어프램 밸브(DV1)의 밀봉 부재(74)를 반대 방향으로 돌출시키고 있지만, 기능은 동일하다. 제1 유로(L1)를 흐르는 제1 가스는, 제1 다이어프램 밸브(DV1)가 개방일 때, 제1 오리피스(OL1)의 출구, 연통 구멍(36c), 및 제1 가스 토출 구멍(34b)을 통과하여, 처리 공간으로 공급된다. 다른 제1 가스 토출 구멍(34b)도 동일한 구성을 구비한다. 또한, 지지체(36)에는, 컨트롤 밸브(VL1)가 유량 보정을 행하기 위한 온도 검출기(TM1)가 마련되어 있다.
지지체(36)에는, 제2 유로(L2)와 당해 제2 유로(L2)의 하방에서 연장되는 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)을 접속하는 복수의 연통 구멍(36b)이 형성되어 있다. 제2 가스는, 공급구(IN4)를 통하여 공급되고, 복수의 연통 구멍(36b), 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)을 통과하여, 처리 공간으로 공급된다.
도 6은, 제1 유로(L1)를 평면에서 본 개요도이다. 도 6에 있어서는, 일례로서 3개의 제1 유로(L1)가 나타나 있다. 제1 유로(L1)에는, 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)에 대응하여 복수의 오리피스(OL)(제1 오리피스)가 마련된다.
지지체(36)는, 일례로서 그 중심으로부터 외측에 3개의 영역을 갖는다. 지지체의 가장 중심인 영역이 제3 영역(R3)이고, 제3 영역(R3)을 둘러싸도록, 제2 영역(R2)이 위치하며, 제2 영역(R2)을 둘러싸도록 제1 영역(R1)이 위치하고 있다. 각각의 영역에 제1 유로(L1)가 형성되어 있다. 예를 들면, 제1 영역(R1)에 있어서, 제1 유로(L1)는 공급구(IN1)로부터 배기구(OT1)까지 연장된다. 제2 영역(R2)에 있어서, 제1 유로(L1)는 공급구(IN2)로부터 배기구(OT2)까지 연장된다. 제3 영역(R3)에 있어서, 제1 유로(L1)는 공급구(IN3)로부터 배기구(OT3)까지 연장된다. 또한, 지지체(36)가 갖는 영역은 3개에 한정되지는 않으며, 영역은 1개여도 되고, 복수여도 된다.
[컨트롤러의 제어]
컨트롤러(C2)는, 기억부에 기억된 레시피를 입력하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브의 개폐 동작을 제어한다. 제1 유로(L1)는, 공급구로부터 배기구까지 연장되기 때문에, 제1 유로(L1)의 길이에 따라서는, 공급구에 가까운 제1 가스 토출 구멍과, 배기구에 가까운 제1 가스 토출 구멍의 사이에서 제1 가스의 압력차가 발생할 우려가 있다. 이 경우, 제1 가스 토출 구멍마다 처리 공간으로의 제1 가스의 공급량이 다를 우려가 있다. 이로 인하여, 제1 유로(L1)의 배기구(OT1)에, 배기용 오리피스(OL9)가 마련되어 있다. 이로써, 다소의 오차가 존재하지만, 제1 유로(L1)의 압력은 위치에 의존하지 않고 대략 균일하게 할 수 있다.
단, 위치에 의존한 압력의 오차를 해소할 필요가 있는 경우, 또는 가스 공급 시스템(1)이 배기용 오리피스(OL9)를 구비하고 있지 않은 경우, 컨트롤러(C2)는, 위치에 의존한 압력 분포를 상쇄하는 제어를 행한다. 컨트롤러(C2)는, 공급구의 상류에 마련된 제1 압력 검출기(PM1)의 검출 결과와, 배기구의 하류에 마련된 제2 압력 검출기(PM2)의 검출 결과의 비교에 근거하여, 각 제1 오리피스의 배치 위치의 제1 가스의 압력을 산출(예측)한다.
도 7은 제어압과 제1 유로(L1)의 오리피스의 위치와의 관계를 나타내는 그래프이다. 가로축은, 제1 유로(L1)의 연장 방향으로 좌표축을 마련한 경우의 오리피스의 위치이며, 세로축은 제어압이다. 도면 중에서는, 16개의 오리피스가 배치된 경우의 예를 나타내고 있다. 제어압이란, 컨트롤러(C2)가 목표로 하는 압력이다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 공급구(IN1)에 있어서의 제어압은, 제1 압력 검출기(PM1)에 의하여 검출된 압력으로 할 수 있다. 배기구(OT1)에 있어서의 제어압은, 제2 압력 검출기(PM2)에 의하여 검출된 압력으로 할 수 있다. 컨트롤러(C2)는, 제1 유로(L1) 내의 위치에 대응하는 제어압을, 공급구(IN1)에 있어서의 제어압과 배기구(OT1)에 있어서의 제어압을 통과하는 직선 상의 압력으로서 근사시킨다. 오리피스가 배치된 위치는 알려져 있기 때문에, 컨트롤러(C2)는 도 7에 나타나는 그래프를 이용하여, 각 제1 오리피스의 배치 위치의 제1 가스의 압력을 산출할 수 있다. 컨트롤러(C2)는, 산출된 압력에 근거하여 제1 가스의 유량이 레시피에 기재된 목표 유량이 되도록, 제1 다이어프램 밸브의 개폐 제어를 행한다.
[가스 공급 방법]
다음으로, 가스 공급 시스템(1)에 의한 가스 공급 방법을 설명한다. 가스 공급 방법은, 컨트롤러(C2)에 의하여 가스 공급 시스템(1)의 구성 요소가 동작됨으로써 실현될 수 있다. 도 8은 제1 실시형태에 관한 가스 공급 방법의 플로차트이다.
먼저, 컨트롤러(C2)는, 제2 가스 소스(GS2)로부터 제2 유로(L2)로 제2 가스를 공급한다. 이로써, 제2 가스가 제2 가스 토출 구멍(34a)으로부터 처리 공간으로 공급된다(스텝 S10).
계속해서, 컨트롤러(C2)는 제1 가스 소스(GS1)로부터 제1 유로(L1)로 제1 가스를 공급한다. 이때, 컨트롤러(C2)는 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 폐쇄로 한다(스텝 S12). 이로써, 제1 가스는 제1 유로(L1)를 소정 유량으로 유통하여, 배기구(OT1)로부터 배기된다. 제1 유로(L1)는, 챔버(12)로의 제1 가스의 공급을 정지한 상태로 소정의 목표 압력의 제1 가스가 유통된 상태가 된다.
계속해서, 컨트롤러(C2)는, 제1 가스를 제1 유로(L1)에 있어서 소정 유량으로 유통시킨 상태에서 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 개방으로 한다(스텝 S14). 이로써, 제1 가스는 제1 가스 토출 구멍(34b)으로부터 처리 공간으로 공급된다.
스텝 S12 및 스텝 S14는, 필요하면 반복 실행한다. 모든 공정이 종료되면, 컨트롤러(C2)는, 2차 밸브(VL5)를 폐쇄로 하고, 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 폐쇄로 한다. 이와 같이, 제1 다이어프램 밸브(DV1)를 개폐 제어함으로써, 제2 가스에 제1 가스를 첨가할 수 있다.
[제1 실시형태의 정리]
가스 공급 시스템(1)에 있어서는, 제1 가스는 제1 유로(L1)로부터 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)을 통하여 처리 공간(S)로 공급되고, 제2 가스는 제2 유로(L2)로부터 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)을 통하여 처리 공간(S)으로 공급된다. 이와 같이, 제1 가스 및 제2 가스는, 합류되지 않고 처리 공간(S)으로 공급된다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템(1)은, 챔버(12)에 공급하기 전에 제1 가스 및 제2 가스를 합류시키는 경우와 비교하여, 합류된 가스가 챔버(12)에 도달할 때까지의 시간을 생략할 수 있다. 따라서, 응답 속도가 우수하다. 또, 각 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)는, 제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍(34b)의 사이, 즉 처리 공간(S)의 근방에 있어서 배치되어 있다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 가스를 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)에 의하여 양호한 응답성으로 공급 제어할 수 있음과 함께, 처리 공간(S)에 제2 가스만 공급하는 경우와, 처리 공간(S)에 제1 가스 및 제2 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우를 고속으로 전환할 수 있다. 따라서, 가스 공급 시스템(1)은, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다. 또한, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 가스 토출 구멍마다 제1 가스의 공급 및 정지를 제어할 수 있다.
또, 가스 공급 시스템(1)에 있어서, 제1 가스는 컨트롤 밸브(VL1)에 의하여 소정 압력으로 제1 유로(L1)에 공급되고, 제1 유로(L1)의 공급구(IN1)로부터 배기구(OT1)에 유통한다. 그리고, 제1 가스는 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개폐에 의하여, 제1 오리피스(OL1~OL4)의 출구로부터 제1 가스 토출 구멍(34b)으로 공급된다. 이로 인하여, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 유로(L1)의 압력을 유로 전체에 있어서 안정화시킴과 함께, 압력이 안정된 상태의 제1 유로(L1)의 복수의 개소 각각으로부터 제1 가스를 분류시킬 수 있다. 따라서, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다의 압력 오차를 작게할 수 있다. 또, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 가스 토출 구멍(34b)에 대응한 제1 오리피스(OL1~OL4)를 구비함으로써, 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개폐에 의한 제1 유로(L1) 내의 압력 변동을 억제할 수 있다.
또, 가스 공급 시스템(1)은, 각 제1 오리피스(OL1~OL4)의 배치 위치의 제1 가스의 압력을 예측할 수 있으므로, 각 제1 가스 토출 구멍(34b)으로부터 공급되는 제1 가스의 유량의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 가스 공급 시스템(1)은, 배기구(OT1)의 하류에 배기용 오리피스(OL9)를 구비함으로, 제1 유로(L1) 내의 위치에 의존한 제1 가스의 차압을 억제할 수 있다.
또, 가스 공급 시스템(1)은, 제1 유로(L1)에 있어서의 제1 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기(TM1)를 이용하여, 온도 변화에 따른 제1 가스의 유량 변화를 고려하여 유량 조정을 할 수 있다.
또, 가스 공급 방법은, 제2 가스를 예를 들면 프로세스의 메인 가스로 하여 처리 공간에 계속 공급함과 함께, 제1 가스를 예를 들면 첨가 가스로 하여 간헐적으로 처리 공간에 고속으로 공급할 수 있다. 이로 인하여, 가스 공급 방법은, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태에 관한 가스 공급 시스템(1A)은, 제1 실시형태에 관한 가스 공급 시스템(1)과 비교하여, 제어 회로(C1) 및 컨트롤 밸브(VL1) 대신에 유량 제어 장치를 구비하는 점, 제1 유로(L1)가 배기구를 갖고 있지 않은 점, 제2 유로(L2)에 제2 가스 토출 구멍(34a)에 대응하여 오리피스 및 다이어프램 밸브가 배치되어 있는 점, 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)에 공급되는 가스 각각이 혼합 가스인 점, 및 컨트롤러(C2)의 동작이 상이하고, 그 외는 동일하다. 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 중복되는 설명은 반복하지 않는다.
[가스 공급 시스템의 개요]
도 9는 제2 실시형태에 관한 가스 공급 시스템(1A)의 개요도이다. 도 9에 나타나는 가스 공급 시스템(1A)은, 기판 처리 장치의 챔버(12)(처리 용기의 일례) 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 시스템이다. 가스 공급 시스템(1A)은, 제1 가스 박스(CG1)와, 제2 가스 박스(CG2)를 갖는다. 제1 가스 박스(CG1)는 제1 가스 소스(GS1)를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖는다. 일례로서, 제1 가스 박스(CG1)는, 제1 가스 소스(GS1), 제3 가스 소스(GS3), 제4 가스 소스(GS4), 및 제5 가스 소스(GS5)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 제2 가스 박스(CG2)는 제2 가스 소스(GS2)를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖는다. 일례로서, 제2 가스 박스(CG2)는, 제2 가스 소스(GS2), 제6 가스 소스(GS6), 제7 가스 소스(GS7), 및 제8 가스 소스(GS8)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
제1 가스 박스(CG1)는, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제1 혼합 가스를 제1 유로(L1)에 공급한다. 제1 가스 박스(CG1)는, 제1 메인 유로(L10)에 의하여 제1 유로(L1)와 접속되어 있다. 제1 메인 유로(L10)는, 제1 가스 박스(CG1)와 챔버(12)의 제1 유로(L1)를 공급구(IN5)를 통하여 접속한다. 제1 가스 박스(CG1)와 제1 유로(L1)의 사이에는, 압력식 유량 제어 장치(FC1)(제1 유량 제어기의 일례)가 마련된다. 압력식 유량 제어 장치(FC1)의 상류 측에는, 1차 밸브(VL2)가 마련되고, 압력식 유량 제어 장치(FC1)의 하류 측에는, 2차 밸브(VL3) 및 제3 압력 검출기(PM3)가 마련된다. 또한, 유량 제어 장치는, 압력식 유량 제어 장치에 한정되지 않고, 열식 유량 제어 장치나 그 외의 원리에 근거한 유량 제어 장치여도 된다.
제2 가스 박스(CG2)는, 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제2 혼합 가스를 제2 유로(L2)에 공급한다. 제2 가스 박스(CG2)는, 제2 메인 유로(L20)에 의하여 제2 유로(L2)와 접속되어 있다. 제2 메인 유로(L20)는, 제2 가스 박스(CG2)와 챔버(12)의 제2 유로(L2)를 공급구(IN6)를 통하여 접속한다. 제2 가스 박스(CG2)와 제2 유로(L2)의 사이에는, 압력식 유량 제어 장치(FC2)(제2 유량 제어기의 일례)가 마련된다. 압력식 유량 제어 장치(FC2)의 상류 측에는, 1차 밸브(VL4)가 마련되고, 압력식 유량 제어 장치(FC2)의 하류 측에는, 2차 밸브(VL5) 및 제4 압력 검출기(PM4)가 마련된다. 또한, 유량 제어 장치는, 압력식 유량 제어 장치에 한정되지 않고, 열식 유량 제어 장치나 그 외의 원리에 근거한 유량 제어 장치여도 된다.
제1 유로(L1)는, 제1 가스 박스(CG1)에 접속되고, 챔버(12)의 상부 전극(천장 부재의 일례)의 내부, 또는 챔버(12)의 측벽의 내부에 형성된다. 제1 유로(L1)는 제1 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이다. 제1 유로(L1)와, 챔버(12) 내의 처리 공간은, 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)에 의하여 연통되어 있다. 제1 혼합 가스는, 제1 유로(L1)에 각각 접속된 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)으로부터 챔버(12)의 처리 공간에 공급된다. 제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍(34b)의 사이에는, 제1 가스 토출 구멍(34b)과 대응하여 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)가 마련되어 있다. 다만, 제1 다이어프램 밸브의 개수는 4개에 한정되지 않는다.
제2 유로(L2)는, 제2 가스 박스(CG2)에 접속되고, 챔버(12)의 상부 전극(천장 부재의 일례)의 내부, 또는 챔버(12)의 측벽의 내부에 형성된다. 제2 유로(L2)는 제2 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이다. 제2 유로(L2)와, 챔버(12) 내의 처리 공간은, 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)에 의하여 연통되어 있다. 제2 혼합 가스는, 제2 유로(L2)에 각각 접속된 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)으로부터 챔버(12)의 처리 공간에 공급된다. 제2 유로(L2)와 제2 가스 토출 구멍(34a)의 사이에는, 제2 가스 토출 구멍(34a)과 대응하여 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)가 마련되어 있다. 다만, 제2 다이어프램 밸브의 개수는 4개에 한정되지 않는다.
컨트롤러(C2)(제2 컨트롤러의 일례)는, 제1 실시형태의 컨트롤러(C2)와 비교하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4) 및 복수의 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)를 동작시키는 점이 상이하다. 컨트롤러(C2)는, 제1 유로(L1) 내의 제1 혼합 가스의 유량이 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 분배 제어되도록, 각 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)를 동작시킨다. 컨트롤러(C2)는, 제2 유로(L2) 내의 제2 혼합 가스의 유량이 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 분배 제어되도록, 각 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)를 동작시킨다.
[다이어프램 밸브 및 기판 처리 장치]
다이어프램 밸브의 구성은 제1 실시형태와 동일하다. 또한, 제2 실시형태에서는, 다이어프램 밸브의 구동원은 압전 소자이다. 또, 가스 공급 시스템(1A)이 적용되는 기판 처리 장치는, 제1 실시형태와 비교하여, 상부 전극의 구조만 상이하다.
[상부 전극의 상세]
도 10은 제2 실시형태에 관한 가스 공급 시스템(1A)의 상부 전극(30A)의 개략적인 단면도이다. 도 10에 나타나는 바와 같이, 상부 전극(30A)의 지지체(36)의 내부에는, 수평 방향으로 연장되는 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)가 마련되어 있다. 제1 유로(L1)는 제2 유로(L2)의 하방에 위치하고 있다.
지지체(36)에는, 제1 유로(L1)와 당해 제1 유로(L1)의 하방에서 연장되는 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)을 접속하는 복수의 연통 구멍(36c)이 형성되어 있다. 지지체(36)의 제1 유로(L1)와 제1 가스 토출 구멍(34b)의 사이에는, 제1 다이어프램 밸브(DV1)가 마련되어 있다. 제1 유로(L1)를 흐르는 제1 혼합 가스는, 제1 다이어프램 밸브(DV1)가 개방일 때, 연통 구멍(36c), 및 제1 가스 토출 구멍(34b)을 통과하여, 처리 공간으로 공급된다. 다른 제1 가스 토출 구멍(34b)도 동일한 구성을 구비한다.
지지체(36)에는, 제2 유로(L2)와 당해 제2 유로(L2)의 하방에서 연장되는 복수의 제2 가스 토출 구멍(34a)을 접속하는 복수의 연통 구멍(36b)이 형성되어 있다. 지지체(36)의 제2 유로(L2)와 제2 가스 토출 구멍(34a)의 사이에는, 제2 다이어프램 밸브(DV5)가 마련되어 있다. 제2 유로(L2)를 흐르는 제2 혼합 가스는, 제2 다이어프램 밸브(DV5)가 개방일 때, 연통 구멍(36b), 및 제2 가스 토출 구멍(34a)을 통과하여, 처리 공간으로 공급된다. 다른 제2 가스 토출 구멍(34a)도 동일한 구성을 구비한다.
도 11은 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)를 평면에서 본 개요도이다. 도 11에 있어서는, 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)는, 지지체(36)의 중심으로부터 외측을 향하여 연장되어 있다. 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)는, 직경 방향으로 교대로 배치되어 있다. 제1 유로(L1)의 공급구(IN5) 및 제2 유로(L2)의 공급구(IN6)는, 지지체(36)의 중심 측에 마련되어 있다. 도 11에서는, 일례로서 8개의 제1 유로(L1) 및 8개의 제2 유로(L2)가 나타나 있다. 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)에는, 복수의 제1 가스 토출 구멍(34b)에 대응하여 복수의 다이어프램 밸브(DV)가 마련된다.
[컨트롤러의 제어]
컨트롤러(C2)는, 기억부에 기억된 레시피를 입력하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4) 및 복수의 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)의 개폐 동작을 제어한다. 컨트롤러(C2)는, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 제3 압력 검출기(PM3)의 측정 결과와, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개도를 각각 제어한다. 마찬가지로, 컨트롤러(C2)는, 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 제4 압력 검출기(PM4)의 측정 결과와, 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 복수의 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)의 개도를 각각 제어한다.
도 12는 토출 구멍마다의 압력과 유량의 관계를 나타내는 그래프이다. 가로축은, 유량이며, 세로축은 압력이다. 도 12에서는, 5개의 토출 구멍에 대하여 사전에 취득한 그래프(GL1~GL5)를 개시하고 있다. 도 12에 나타나는 바와 같이, 압력과 유량의 관계가 토출 구멍마다 다르다.
도 13은 토출 구멍마다의 피에조 개도와 유량의 관계를 나타내는 그래프이다. 가로축은, 유량이며, 세로축은 피에조 개도이다. 도 13에서는, 5개의 토출 구멍에 대하여 사전에 취득한 그래프(GL1~GL5)를 개시하고 있다. 도 13에 나타나는 바와 같이, 피에조 개도와 유량의 관계가 토출 구멍마다 다르다.
컨트롤러(C2)는, 도 12 및 도 13에 나타난, 유량과 압력의 관계, 유량과 밸브 개도의 관계를 이용하여, 각 토출 구멍마다, 유량과 압력과 밸브 개도의 관계를 취득한다. 그리고, 컨트롤러(C2)는, 압력의 측정 결과와, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계를 참조함으로써, 복수의 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개도를 각각 결정한다. 이와 같이 결정함으로써, 컨트롤러(C2)는, 유로 내의 차압을 고려하여, 폐쇄 공간에 공급된 혼합 가스를, 각 가스 토출 구멍으로부터 분배 제어할 수 있다.
[가스 공급 방법]
다음으로, 가스 공급 시스템(1A)에 의한 가스 공급 방법을 설명한다. 가스 공급 방법은, 컨트롤러(C2)에 의하여 가스 공급 시스템(1A)의 구성 요소가 동작됨으로써 실현될 수 있다. 도 14는 제2 실시형태에 관한 가스 공급 방법의 플로차트이다. 또한, 개시 시에 있어서, 제1 다이어프램 밸브 및 제2 다이어프램 밸브는, 폐쇄로 한다.
먼저, 컨트롤러(C2)는, 제1 가스 박스(CG1)로부터 소정 유량의 제1 혼합 가스를 제1 유로(L1)로 공급함과 함께, 제1 다이어프램 밸브를 개방으로 하고, 제2 다이어프램 밸브를 폐쇄로 한다(스텝 S20). 제1 다이어프램 밸브는, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 개도 제어된다. 이로써, 소정 유량의 제1 혼합 가스가, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 분배되어, 처리 공간(S)으로 공급된다.
다음으로, 컨트롤러(C2)는, 제2 가스 박스(CG2)로부터 소정 유량의 제2 혼합 가스를 제2 유로(L2)로 공급함과 함께, 제2 다이어프램 밸브를 개방으로 하고, 제1 다이어프램 밸브를 폐쇄로 한다(스텝 S22). 제2 다이어프램 밸브는, 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 개도 제어된다. 이로써, 소정 유량의 제2 혼합 가스가, 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 분배되어, 처리 공간(S)으로 공급된다.
스텝 S20 및 스텝 S22는, 필요하면 반복 실행한다. 모든 공정이 종료되면, 컨트롤러(C2)는, 2차 밸브(VL5)를 폐쇄로 하고, 제1 다이어프램 밸브 및 제2 제 1 다이어프램 밸브를 폐쇄로 한다. 이와 같이, 다이어프램 밸브를 각각 개폐 제어함으로써, 제1 혼합 가스와 제2 혼합 가스를 고속으로 전환할 수 있다.
[피에조 개도]
다음으로, 압전 소자를 이용한 다이어프램 밸브의 가스 유량의 제어에 대하여 상세를 설명한다. 도 15는 압전 소자의 피에조 변위량(피에조 개도)과 인가 전압의 관계의 일례이다. 제1 압전 소자(도 15의 설명 (A))는, 인가 전압 120V에서 완전 개방(유량 100% 설정), 인가 전압 0V에서 폐쇄(유량 0% 설정)가 된다. 제2 압전 소자(도 15의 설명 (B))도, 제1 압전 소자와 마찬가지로, 인가 전압 120V에서 완전 개방(유량 100% 설정), 인가 전압 0V에서 폐쇄(유량 0% 설정)가 된다. 그러나, 유량을 X%(100＞X＞1)로 설정하는 경우, 제1 압전 소자는 인가 전압 75V가 필요하고, 제2 압전 소자는 인가 전압 60V가 필요하다. 또, 유량을 1%로 설정하는 경우, 제1 압전 소자는 인가 전압 50V가 필요하고, 제2 압전 소자는 인가 전압 20V가 필요하다. 이와 같이, 압전 소자는, 소자마다, 피에조 변위량에 도달시키는 인가 전압에 편차가 있다.
도 16의 그래프 (A)는, 유량 레이트와 인가 전압의 관계를 나타내는 그래프이며, 제1 압전 소자(A)에 관한 그래프(SM1), 제2 압전 소자에 관한 그래프(SM2)를 나타내고 있다. 가로축은 인가 전압, 세로축은 유량 레이트이다. 도 16의 그래프 (A)에 나타나는 바와 같이, 인가 전압과 유량 레이트의 관계는, 제1 압전 소자 및 제2 압전 소자 모두, 히스테리시스가 된다. 한편, 도 16의 그래프 (B)는, 유량 레이트와 피에조 변위량의 관계를 나타내는 그래프이며, 제1 압전 소자(A)에 관한 그래프(SM1), 제2 압전 소자에 관한 그래프(SM2)를 나타내고 있다. 가로축은 피에조 변위량이며, 세로축은 유량 레이트이다. 도 16의 그래프 (B)에 나타나는 바와 같이, 피에조 변위량과 유량 레이트의 관계는, 제1 압전 소자 및 제2 압전 소자 모두, 선형이 된다. 이로 인하여, 인가 전압을 제어 파라미터로 하여 압전 소자를 제어하는 것보다, 피에조 변위량을 제어 파라미터로 하여 압전 소자를 제어하는 편이, 제어성이 우수함과 함께, 오차도 발생하기 어렵다. 이로 인하여, 컨트롤러(C2)는, 다이어프램의 개폐 제어를 행하는 경우, 인가 전압을 제어 파라미터로 하여 다이어프램의 개폐 제어를 하지 않고, 피에조 변위량을 제어 파라미터로 하여 다이어프램의 개폐 제어를 행한다. 또한, 피에조 변위량은, 주지의 센서로 모니터할 수 있다.
[자기 진단 기능]
컨트롤러(C2)는, 다이어프램 밸브의 유량이 제어 목표대로 되어 있는지 여부를 판정하는 기능을 갖고 있어도 된다. 도 17은 유량 자기 진단을 행하는 구성의 일례이다. 도 17에서는, 제3 유로(L3) 상에 다이어프램 밸브(201)가 배치되어 있다. 다이어프램 밸브(201)의 하류에는, 압력 검출기(PM8), 온도 검출기(TM8), 오리피스(203) 및 2차 밸브(202)가 배치되어 있다. 여기에서, 다이어프램 밸브(201)의 상류에는, 1차 밸브(200) 및 압력 검출기(PM9)가 배치되어 있다. 압력 검출기(PM9)가 배치되어 있음으로써, 다이어프램 밸브(201)의 1차측의 압력을 측정할 수 있다. 이로 인하여, 다이어프램 밸브(201)의 피에조 변위량과 실제 유량을 대응시켜 기억할 수 있다. 그리고, 컨트롤러(C2)는, 기억된 데이터와 실측값을 비교하여, 피에조 변위량과 실제 유량의 관계가 허용 범위보다 어긋나 있는 경우에는, 정확히 유량이 제어되고 있지 않다고 판정한다. 이와 같이, 컨트롤러(C2)는, 유량에 관하여 자기 진단을 할 수 있다. 또, 컨트롤러(C2)는, 정확히 유량이 제어되고 있지 않다고 판정한 경우, 압전 소자가 경년 열화되고 있다고 판정할 수도 있다. 이로 인하여, 컨트롤러(C2)는 압전 소자의 교환 타이밍을 예측하는 것도 가능하다.
[제2 실시형태의 정리]
가스 공급 시스템(1A)에 있어서는, 제1 가스를 포함하는 제1 혼합 가스는, 압력식 유량 제어 장치(FC1)에 의하여 소정 유량으로 제어되어, 제1 유로(L1)에 공급된다. 각 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)는, 컨트롤러(C2)에 의하여 동작한다. 이로써, 제1 유로(L1) 내의 소정 유량의 제1 혼합 가스는, 제1 가스 토출 구멍(34b)마다 분배 제어된다. 제2 가스를 포함하는 제2 혼합 가스는, 압력식 유량 제어 장치(FC2)에 의하여 소정 유량으로 제어되어, 제2 유로(L2)에 공급된다. 각 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)는, 컨트롤러(C2)에 의하여 동작한다. 이로써, 제2 유로(L2) 내의 제2 혼합 가스는, 제2 가스 토출 구멍(34a)마다 분배 제어된다. 이와 같이, 가스 공급 시스템은, 토출 구멍마다 유량을 분배 제어할 수 있다.
가스 공급 시스템(1A)은, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 압력의 측정 결과와, 목푯값에 근거하여, 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4) 및 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)의 개도 제어를 행할 수 있다.
또, 컨트롤러(C2)는, 피에조 변위량을 파라미터로 하여 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4)의 개도 및 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)의 개도를 제어해도 된다. 이 경우, 가스 공급 시스템은, 제어 전압을 파라미터로 하는 경우와 비교하여, 제1 다이어프램 밸브(DV1~DV4) 및 제2 다이어프램 밸브(DV5~DV8)의 개도의 제어 오차를 억제할 수 있다.
또, 제2 실시형태에 관한 가스 공급 방법에 의하면, 프로세스 가스의 응답 속도를 향상시키고, 또한 프로세스 가스의 전환 속도도 향상시킬 수 있다.
이상, 다양한 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 실시형태에 한정되지 않고 다양한 변형 양태를 구성 가능하다. 예를 들면, 각 실시형태를 조합해도 된다. 또, 상술한 기판 처리 장치는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치였지만, 기판 처리 장치는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 마이크로파와 같은 표면파를 이용하는 플라즈마 처리 장치와 같은 임의의 플라즈마 처리 장치여도 된다. 또, 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)가 상부 전극에 형성되는 예를 설명했지만, 제1 유로(L1) 및 제2 유로(L2)는, 챔버의 측벽의 내부에 형성되어 있어도 된다.
[실시예]
이하, 상기 효과를 설명하기 위하여 본 발명자가 실시한 실시예 및 비교예에 대하여 설명하지만, 본 개시는 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(유량 제어 응답성의 향상)
다이어프램 밸브의 유량 제어 응답성에 대하여 검증했다. 실시예로서, 피에조 변위량을 제어 파라미터로 하여 유량 레이트를 시뮬레이션했다. 비교예로서, 인가 전압을 제어 파라미터로 하여 유량 레이트를 시뮬레이션했다. 결과를 도 18에 나타낸다. 도 18은, 비교예 및 실시예에 있어서의 유량 레이트와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 18의 그래프 (A)는 비교예이며, 가로축은 시간, 세로축은 유량 레이트 또는 인가 전압이다. 그래프(G1)가 제어 목푯값, 그래프(G2)가 인가 전압값, 그래프(G3)가 유량이다. 도 18의 그래프 (B)는 실시예이며, 가로축은 시간, 세로축은 유량 레이트 또는 밸브 개도(피에조 변위량)이다. 그래프(G1)가 제어 목푯값, 그래프(G2)가 밸브 개도, 그래프(G3)가 유량이다. 실시예 및 비교예를 비교하면, 실시예의 쪽이 비교예에 비하여 그래프(G3)의 상승이 빠른 것이 확인되었다. 이로 인하여, 제어 파라미터를 밸브 개도(피에조 변위량)로 함으로써, 유량 제어의 응답성이 향상되는 것이 확인되었다.
(언더슛의 개선)
다이어프램 밸브의 유량 제어 시의 언더슛에 대하여 검증했다. 실시예로서, 피에조 변위량을 제어 파라미터로 하여 유량 레이트를 시뮬레이션했다. 비교예로서, 인가 전압을 제어 파라미터로 하여 유량 레이트를 시뮬레이션했다. 결과를 도 19에 나타낸다. 도 19는 비교예 및 실시예에 있어서의 유량 레이트와 시간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 19의 그래프 (A)는 비교예이며, 가로축은 시간, 세로축은 유량 레이트 또는 인가 전압이다. 그래프(G1)가 제어 목푯값, 그래프(G2)가 인가 전압값, 그래프(G3)가 유량이다. 도 19의 그래프 (B)는 실시예이며, 가로축은 시간, 세로축은 유량 레이트 또는 밸브 개도(피에조 변위량)이다. 그래프(G1)가 제어 목푯값, 그래프(G2)가 밸브 개도, 그래프(G3)가 유량이다. 실시예 및 비교예를 비교하면, 실시예의 쪽이 비교예에 비하여 그래프(G3)가 하락했을 때에 언더슛을 하고 있지 않은 것이 확인되었다. 이로 인하여, 제어 파라미터를 밸브 개도(피에조 변위량)로 함으로써, 언더슛이 개선되는 것이 확인되었다.
1…가스 공급 시스템
12…챔버(처리 용기)
GS1…제1 가스 소스
GS2…제2 가스 소스
L1…제1 유로
L2…제2 유로
DV1~DV4…제1 다이어프램 밸브
OL1~OL4…제1 오리피스
FC1, FC2…압력식 유량 제어 장치
VL1…컨트롤 밸브
PM1…제1 압력 검출기
PM2…제2 압력 검출기
OL9…배기용 오리피스
C2…컨트롤러
30, 30A…상부 전극
S…처리 공간
34a…제2 가스 토출 구멍
34b…제1 가스 토출 구멍
TM1…온도 검출기

Claims (20)

  1. 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서,
    제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성되고, 복수의 제1 가스 토출 구멍을 통하여 상기 처리 공간에 연통되는 제1 유로로서, 상기 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 상기 제1 가스가 배기되는 배기구를 갖고, 상기 공급구로부터 상기 배기구까지 연장되는 상기 제1 유로와,
    복수의 제1 다이어프램 밸브로서, 각 제1 다이어프램 밸브는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브와,
    상기 공급구의 상류에 마련되어, 상기 공급구로 공급되는 상기 제1 가스를 소정 압력으로 제어하는 컨트롤 밸브와,
    복수의 제1 오리피스로서, 각 제1 오리피스는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제1 오리피스와,
    상기 컨트롤 밸브 및 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브를 동작시키는 제1 컨트롤러와,
    상기 컨트롤 밸브와 상기 공급구의 사이의 유로에 있어서 상기 제1 가스의 압력을 검출하는 제1 압력 검출기와,
    상기 배기구로부터 배기된 상기 제1 가스의 압력을 검출하는 제2 압력 검출기를 구비하고,
    각 제1 다이어프램 밸브는, 상기 제1 오리피스의 출구로부터 제1 가스 토출 구멍으로 공급되는 상기 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하고,
    상기 컨트롤 밸브는, 상기 제1 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 제1 가스의 압력을 제어하고,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 제1 압력 검출기의 검출 결과 및 상기 제2 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여 각 제1 오리피스의 배치 위치의 상기 제1 가스의 압력을 산출하며, 상기 압력의 산출 결과에 근거하여 각 제1 다이어프램 밸브에 의한 상기 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 가스 공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유로의 상기 배기구에 마련된 배기용 오리피스를 더 구비하는 가스 공급 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유로에 있어서의 상기 제1 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기를 더 구비하고,
    상기 컨트롤 밸브는, 상기 온도 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 제1 가스의 유량을 제어하는 가스 공급 시스템.
  7. 청구항 1, 청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 다이어프램 밸브 각각은, 다이어프램을 구동하는 압전 소자를 갖고,
    상기 압전 소자 각각의 변위량을 측정하는 검출기를 더 구비하며,
    상기 제1 컨트롤러는, 상기 변위량을 파라미터로 하여 상기 제1 다이어프램 밸브의 개도를 제어하는 가스 공급 시스템.
  8. 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서,
    제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된 제1 유로와,
    상기 제1 유로와 상기 처리 공간을 연통시키는 복수의 제1 가스 토출 구멍과,
    제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 상기 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된 제2 유로와,
    상기 제2 유로와 상기 처리 공간을 연통시키는 복수의 제2 가스 토출 구멍과,
    복수의 제1 다이어프램 밸브로서, 각 제1 다이어프램 밸브는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브와,
    복수의 제2 다이어프램 밸브로서, 각 제2 다이어프램 밸브는, 상기 제2 유로와 상기 제2 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제2 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제2 다이어프램 밸브를 구비하는 가스 공급 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 가스 소스를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖고, 상기 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제1 혼합 가스를 상기 제1 유로에 공급하는 제1 가스 박스와,
    상기 제1 가스 박스와 상기 제1 유로의 사이에 마련된 제1 유량 제어기와,
    상기 제2 가스 소스를 포함하는 복수의 가스 소스를 갖고, 상기 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제2 혼합 가스를 상기 제2 유로에 공급하는 제2 가스 박스와,
    상기 제2 가스 박스와 상기 제2 유로의 사이에 마련된 제2 유량 제어기와,
    상기 복수의 제1 다이어프램 밸브 및 상기 복수의 제2 다이어프램 밸브를 동작시키는 제2 컨트롤러를 더 구비하며,
    상기 제1 유로는 상기 제1 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이고,
    상기 제2 유로는 상기 제2 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제1 유로 내의 상기 제1 혼합 가스의 유량이 상기 제1 가스 토출 구멍마다 분배 제어되도록, 상기 각 제1 다이어프램을 동작시키고,
    상기 제2 유로 내의 상기 제2 혼합 가스의 유량이 상기 제2 가스 토출 구멍마다 분배 제어되도록, 상기 각 제2 다이어프램을 동작시키는 가스 공급 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 유로에 공급되는 상기 제1 혼합 가스의 압력을 측정하는 제3 압력 검출기와,
    상기 제2 유로에 공급되는 상기 제2 혼합 가스의 압력을 측정하는 제4 압력 검출기를 더 구비하고,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제1 가스 토출 구멍마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 상기 제3 압력 검출기의 측정 결과와, 상기 제1 가스 토출 구멍마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브의 개도를 각각 제어하며,
    상기 제2 가스 토출 구멍마다 미리 취득된, 유량과 압력과 밸브 개도와의 관계와, 상기 제4 압력 검출기의 측정 결과와, 상기 제2 가스 토출 구멍마다 설정된 목표 유량에 근거하여, 상기 복수의 제2 다이어프램 밸브의 개도를 각각 제어하는 가스 공급 시스템.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 다이어프램 밸브 및 상기 제2 다이어프램 밸브 각각은, 다이어프램을 구동하는 압전 소자를 갖고,
    상기 압전 소자 각각의 변위량을 측정하는 검출기를 더 구비하며,
    상기 제2 컨트롤러는, 상기 변위량을 파라미터로 하여 상기 제1 다이어프램 밸브의 개도 및 상기 제2 다이어프램 밸브의 개도를 제어하는 가스 공급 시스템.
  12. 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템에 있어서의 가스 공급 방법으로서,
    상기 가스 공급 시스템은,
    제1 가스의 제1 가스 소스에 접속되고, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성되며, 상기 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 상기 제1 가스가 배기되는 배기구를 갖고, 상기 공급구로부터 상기 배기구까지 연장되고, 복수의 제1 가스 토출 구멍을 통하여 상기 처리 공간에 연통되는 제1 유로와,
    복수의 제1 오리피스로서, 각 제1 오리피스는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제1 오리피스와,
    복수의 제1 다이어프램 밸브로서, 각 제1 다이어프램 밸브는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되어, 상기 제1 오리피스의 출구로부터 상기 처리 공간으로 공급되는 상기 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브와,
    상기 공급구의 상류에 마련되어, 상기 공급구로부터 상기 배기구까지의 상기 제1 가스의 유량을 소정 유량으로 제어하는 컨트롤 밸브와,
    상기 컨트롤 밸브와 상기 공급구의 사이의 유로에 있어서 상기 제1 가스의 압력을 검출하는 제1 압력 검출기와,
    상기 배기구로부터 배기된 상기 제1 가스의 압력을 검출하는 제2 압력 검출기를 구비하고,
    상기 컨트롤 밸브는, 상기 제1 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 제1 가스의 압력을 제어하고,
    상기 가스 공급 방법은,
    상기 제1 압력 검출기의 검출 결과와 상기 제2 압력 검출기의 검출 결과에 근거하여, 상기 제1 오리피스의 배치 위치에서의 상기 제1 가스의 압력을 산출하고, 상기 압력의 산출 결과에 근거하여, 상기 제1 다이어프램 밸브에 의한 상기 제1 가스의 공급 타이밍을 제어하는 스텝과,
    상기 제1 가스가 상기 제1 유로의 공급구로부터 상기 배기구를 향해 소정의 유량으로 순환하고 있는 상태에서, 상기 제1 다이어프램 밸브를 폐쇄하고, 상기 처리 공간으로의 상기 제1 가스의 공급을 정지하는 스탭과,
    상기 제1 가스가 상기 제1 유로의 공급구로부터 상기 배기구를 향해 소정의 유량으로 순환하고 있는 상태에서, 적어도 하나의 상기 제1 다이어프램 밸브를 개방하고, 상기 제1 가스를 상기 처리 공간으로 공급하는 스텝을 포함하는 가스 공급 방법.
  13. 기판 처리 장치의 처리 용기 내의 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 시스템에 있어서의 가스 공급 방법으로서,
    상기 가스 공급 시스템은,
    복수의 가스 소스를 갖고, 상기 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제1 혼합 가스를 공급하는 제1 가스 박스와,
    상기 제1 가스 박스의 하류 측에 마련된 제1 유량 제어기와,
    상기 제1 유량 제어기에 접속되고, 상기 제1 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된 제1 유로와,
    상기 제1 유로와 상기 처리 공간을 연통시키는 복수의 제1 가스 토출 구멍과,
    복수의 제1 다이어프램 밸브로서, 각 제1 다이어프램 밸브는, 상기 제1 유로와 상기 제1 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제1 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제1 다이어프램 밸브와,
    복수의 가스 소스를 갖고, 상기 복수의 가스 소스로부터 얻어지는 제2 혼합 가스를 공급하는 제2 가스 박스와,
    상기 제2 가스 박스의 하류 측에 마련된 제2 유량 제어기와,
    상기 제2 유량 제어기에 접속되고, 상기 제2 혼합 가스가 공급되는 폐쇄 공간이며, 상기 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성된 제2 유로와,
    상기 제2 유로와 상기 처리 공간을 연통시키는 복수의 제2 가스 토출 구멍과,
    복수의 제2 다이어프램 밸브로서, 각 제2 다이어프램 밸브는, 상기 제2 유로와 상기 제2 가스 토출 구멍의 사이에 상기 제2 가스 토출 구멍과 대응하여 마련되는, 상기 복수의 제2 다이어프램 밸브를 구비하며,
    상기 가스 공급 방법은,
    상기 제1 다이어프램 밸브를 개방으로 하고, 상기 제2 다이어프램 밸브를 폐쇄로 하는 스텝과,
    상기 제1 다이어프램 밸브를 폐쇄로 하고, 상기 제2 다이어프램 밸브를 개방으로 하는 스텝을 포함하는 가스 공급 방법.
  14. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는, 상기 천장 부재의 내부에 각각 복수 구비되고, 상기 천장 부재의 중심으로부터 외측을 향하여 연장되며, 교대로 직경 방향으로 배치되어 있는 가스 공급 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 유로는, 상기 제2 유로의 하방에 마련되어 있는 가스 공급 시스템.
  16. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 상기 제2 유로의 하방에 마련되어 있는 가스 공급 시스템.
  17. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 유로에 있어서의 상기 제1 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기를 더 구비하고,
    상기 컨트롤 밸브는, 상기 온도 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 제1 가스의 유량을 제어하는 가스 공급 시스템.
  18. 청구항 1에 있어서,
    제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성되고, 복수의 제1 가스 토출 구멍을 통하여 상기 처리 공간으로 연통되는 제1 유로로서, 상기 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 상기 제1 가스가 배기되는 배기구를 가지며, 상기 공급구로부터 상기 배기구까지 연장되는 제2 유로를 더 구비하는 가스 공급 시스템.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 가스 공급 시스템은, 제2 가스의 제2 가스 소스에 접속되고, 상기 처리 용기의 천장을 구성하는 천장 부재의 내부 또는 상기 처리 용기의 측벽의 내부에 형성되고, 복수의 제1 가스 토출 구멍을 통하여 상기 처리 공간으로 연통되는 제1 유로로서, 상기 제1 가스가 공급되는 공급구, 및 상기 제1 가스가 배기되는 배기구를 가지며, 상기 공급구로부터 상기 배기구까지 연장되는 제2 유로를 더 구비하는 가스 공급 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    개폐하는 스텝에서, 제2 가스 토출 구멍으로부터 상기 처리 공간으로 제2 가스를 공급하는 가스 공급 방법.
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