KR19980080510A - 기판 처리장치 및 기판 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리장치 및 기판 처리방법에 관한 것으로, 종형 CVD장치(200)와, 제 2가스공급계(240)와, 제 2파이패스 라인(264)이 구비되어 있고, 제 2가스공급계(240)는 보트 로드기간과 보트 언로드기간에 반응로(211)의 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A) 사이의 공간(3a)에 불활성 가스를 공급하며, 제 2바이패스 라인(264)은 보트 로드기간과 보트 언로드기간에 반응실(1a) 내부의 분위기(雰圍氣; 안개, 먼지 또는 티끌 등이 포함된 공기)를 슬로 배기처리에 의해 배출되는 것으로, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부로 개방되어 있는 기간동안, 반응용기의 내부로의 외기의 침입과 기상(氣相)의 역류를 억제시킬 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 반응용기의 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 기판 처리장치 및 기판 처리방법에 관한 것이다. 여기에서, 반응용기로서는 예를 들면, 2중구조의 반응용기가 이용된다. 또한, 소정의 처리로서, 예를 들면, CVD(Chemical Vapor Deposition)처리가 이용된다. 이 CVD처리로서는 예를 들면, 열 CVD처리와 플라즈마 CVD처리가 이용된다.
일반적으로 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 웨이퍼(W) 표면에 소정의 박막을 형성하는 성막장치가 필요하다.
이 성막장치로서는 밀폐된 반응공간에서 화학반응을 이용하여 성막처리를 수행하는 CVD장치가 있다.
이 CVD장치로서는 한 번에 복수의 웨이퍼 표면에 소정의 박막을 형성하는 배치(Batch)식의 CVD장치가 있다.
이 배치식의 CVD장치로서는 밀폐된 반응공간을 형성하기 위한 반응용기로서 예를 들면, 아웃튜브와 인너튜브를 갖는 2중 구조의 반응로(反應爐)가 이용된다.
반응용기로서 2중 구조의 반응로를 이용한 종형의 CVD장치에서는 웨이퍼의 반입·반출구는 통상적으로 반응로의 하단부에 설치된다. 또한, 이 CVD장치에서는 통상적으로 성막처리용의 반응가스 등은 반응로의 하단부로부터 공급되고, 반응로 내부의 분위기(雰圍氣; 안개, 먼지 또는 티끌 등이 포함된 공기)는 반응로의 상단부로부터 아웃튜브와 인너튜브사이의 공간을 통해 배출된다.
도 13은 상기한 2중 구조의 반응로를 갖는 종래의 종형 CVD장치의 구성을 나타낸 측단면도이다. 이하, 이 종래의 종형 CVD장치의 구성을 설명한다. 또, 이하의 설명에서는 이 종형 CVD장치가 감압 CVD장치인 것으로서 설명한다.
도시된 종형 CVD장치(100)는 반응실(1a) 내부(반응공간)에서 화학반응을 이용한 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막을 형성하는 반응계(110)와, 반응실(1a) 내부에 웨이퍼(W)를 반입하거나, 반응실(1a) 내부로부터 웨이퍼(W)를 반출하는 반송계(120)와, 반응실(1a) 내부에 성막장치용의 반응가스와, 아웃퍼지(Purge; 소거) 처리용의 불활성 가스와, 대기복귀 처리용의 불활성 가스를 공급하는 가스공급계(130)와, 반응실(1a) 내부를 진공배기하는 배기계(140)을 갖는다.
여기에서, 아웃퍼지 처리는 성막처리가 종료된 후, 반응실(1a) 내부에 불활성 가스를 공급함과 동시에, 반응실(1a)을 진공배기하는 것으로써, 반응실(1a) 내부의 분위기를 불활성 가스로 소거하는 처리를 한다. 또한, 대기복귀 처리는 아웃퍼지 처리가 종료된 후, 진공배기 처리를 정지하여 반응실(1a)에 불활성 가스를 공급하는 것으로써, 반응실(1a)의 압력을 대기압으로 복귀 처리한다. 이 대기복귀 처리는 반응실(1a) 내부로부터 웨이퍼(W)를 배출하기 위한 준비처리이다.
반응계(110)는 반응실(1a)을 형성하기 위한 반응로(111)를 갖는다. 이 반응로(111)는 아웃튜브(1M)와 인너튜브(2M)를 갖는 2중 구조의 반응로로 구성된다. 이 반응로(111)의 하단부에는 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 수행하기 위한 노입구(爐入口)(2a)가 설치되어 있다.
가스공급계(130)는 반응실(1a) 내부에 성막처리용의 반응가스와, 아웃퍼지 처리용의 불활성 가스와, 대기복귀 처리용의 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급노즐(131)이 있다. 이 가스 공급노즐(131)의 가스 취출구(4a)는 노입구(2a) 부근에 설치되어 있다.
배기계(140)는 주 배기처리를 수행하기 위한 주 배기라인(141)과, 과가압 방지처리를 수행하기 위한 과가압 방지라인(142)와, 슬로 배기처리를 수행하기 위한 바이패스 라인(143)이 있다.
여기에서, 주 배기처리는 배기 콘덕턴스를 크게 함과 동시에 반응실(1a)을 고속으로 진공 배기하여 진공배기 처리한다. 또한, 과가압 방지처리는 아웃퍼지 처리가 종료된 후의 배기복귀 처리에 있어서, 반응실(1a)의 압력이 대기압을 초과하는 것을 방지하기 위한 진공 배기처리를 한다. 또한, 슬로 배기처리는 배기 콘덕턴스를 작게 함과 동시에 반응실(1a)을 저속으로 진공 배기하는 진공 배기처리를 한다.
배기계(140)의 분위기 배출구(5a)는 반응로(111)의 하단부로부터 아웃튜브(1M)와 인너튜브(2M)사이의 공간(3a)을 통해 반응실(1a) 내부의 분위기를 배출하도록 위치되어 설정되어 있다.
상기 구성에 있어서는 성막처리를 수행하는 경우, 즉, 성막때에 웨이퍼(W)가 기판반송계(120)에 의해 반응실(1a) 내부에 반입된다. 이 반입처리가 종료되면, 반응실(1a)이 바이패스 라인(143)에 의해 슬로 배기된다. 이 경우, 반응실(1a) 내부의 분위기는 반응로(111)의 상단부로부터 아웃튜브(1M)와 인너튜브(2M)사이의 공간(3)을 통해 배기된다.
이 진공 배기처리로부터, 반응실(1a)의 진공도가 소정의 진공도가 되면, 성막처리용의 반응가스가 가스공급계(130)에 의해 노입구(2a) 부근에 공급된다. 또한, 반응실(1a)이 주 배기라인(141)으로부터 주 배기된다. 이것으로부터, 반응가스가 반응로(111)의 하단부(가스공급측)로부터 상단부(배기측)로 흘러 반응실(1a) 내부에 분산된다. 이 결과, 웨이퍼(W) 표면에 소정의 박막이 형성된다. 또한, 미반응가스(반응에 관여하지 않은 가스)와 반응 부생성물의 증기는 반응로(111)의 상단부로부터 공간(3a)을 통해 배출된다.
웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막이 형성되고, 불활성 가스가 가스공급계(130)에 의해 반응실(1a)에 공급된다. 이때, 주 배기라인(141)에 의한 주 배기처리는 그대로 계속된다. 이것으로부터 반응실(1a)의 분위기가 불활성 가스로 소거된다. 이 아웃퍼지 처리가 종료되면, 주 배기처리가 정지되고, 불활성 가스의 공급처리만이 계속된다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부의 압력이 상승한다.
반응실(1a) 내부의 압력이 대기압을 초과하면, 과가압 방지라인(142)으로부터 반응실(1a)이 진공 배기된다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부의 압력이 대기압으로 유지된다. 이후, 소정의 타이밍에서 불활성 가스의 공급 처리와 과가압 방지처리가 정지되고, 성막이 끝난 웨이퍼(W)가 반응실(1a)의 내부로부터 반출된다.
이상이 반응로로서 2중 구조의 반응로(111)를 갖는 종래의 종형 CVD장치의 구성이다.
그러나, 상술한 구성의 종래 종형 CVD장치(100)에서는 반응실(1a)의 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 이 노입구(2a)를 통해 반응실(1a) 내부에 외기가 침입한 때에, 배기계(140)의 분위기 배출로로부터 반응실(1a) 내부에 기상(氣相; 기체상태)이 역류한다. 이것으로부터 이 종형 CVD장치(100)에는 다음과 같은 4가지의 문제가 있다.
(1) 제 1문제는, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하는 것에 의해 반응실(1a) 내부가 오염되어 버리는 문제가 있다.
(2) 제 2문제는, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하는 것에 의해 반응실(1a) 내부에 파티클(Particle; 미립자)이 발생되는 문제가 있다.
즉, 반응실(1a) 내부에는 아웃퍼지 처리를 실행하여도 미량의 미반응가스가 잔류한다. 이 미반응가스는 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하여 이 외기에 포함되어 있는 수증기와 섞인다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부에 오염물질이 발생한다. 이 오염물질은 파티클로서 작용한다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부로 개방되어 있는 기간동안, 반응실(1a) 내부에 외기가 침입되면 반응실(1a) 내부에 파티클이 발생되어 버린다.
(3) 제 3문제는, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하는 것에 의해 성막시, 웨이퍼(W)의 표면에 헤이즈(Haze; 안개, 아지랑이 등)를 발생시키는 문제가 있다.
즉, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 반응실(1a)의 내부에 외기가 침입되면, 노입구(2a) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물로부터 발생하는 베이퍼(Vapor; 증기, 탈가스 등)가 반응실(1a) 내부로 역류한다. 이것으로부터 성막시, 이 베이퍼에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 헤이즈가 발생한다.
(4) 제 4문제는, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 배기계(140)의 분위기 배출로로부터 반응실(1a) 내부에 기상이 역류하는 것에 의해 반응실(1a) 내부가 오염되어 버리는 문제가 있다.
즉, 미반응가스 또는 반응 부생성물의 증기는 배기계(140)의 분위기 배출로를 통해 배출된 때, 낮은 온도부분에 접촉되어 고화(固化)된다. 이 고화된 가스는 분위기 배출로 내부의 금속면과 석영부재에 반응 부생성물로서 부착된다. 이 반응 부생성물은 부착량이 많으면, 벗겨지는 파티클로 되어 버린다.
이것으로부터 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안에 배기계(140)의 분위기 배출로로부터 반응실(1a) 내부에 기상이 역류되면, 배기계(140)의 분위기 배출로로부터 반응실(1a) 내부에 파티클이 역류된다. 그 결과, 반응실(1a) 내부가 오염되어 버린다.
그래서, 본 발명은 반응실의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안, 반응실의 내부로 외기의 침입과 기상의 역류를 억제하는 것이 가능한 기판 처리장치 및 기판 처리방법을 제공하기 위한 것이 목적이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 1실시형태의 구성을 나타낸 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 1실시형태의 불활성 가스 공급배관의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 1실시형태의 동작을 나타낸 플로우차트,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 1실시형태의 동작을 나타낸 것으로, 특히 백 퍼지(Back Purge)처리와 슬로(Through) 배기처리의 실시시기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 1실시형태의 동작을 나타낸 것으로, 특히 불활성 가스의 흐름을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 2실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 3실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 3실시형태의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 4실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 5실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 6실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 기판 처리장치의 제 7실시형태의 구성을 나타낸 사시도,
도 13은 기판 처리장치의 구성을 나타낸 측단면도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
200: 종형 CVD장치 210: 반응계
220: 반송계 230: 제 1가스공급계
240: 제 2가스공급계 260: 배기계
211, 215: 반응로 212: 히터(Heater)
221: 보트(Boat) 222: 보트 캡(Cap)
223: 노(爐)입구 캡(Cap) 231: 가스 공급노즐
241, 271-276: 불활성 가스 공급배관
242: 핸드밸브 243: 레귤레이터
244: 첵밸브 245: 제 1필터
246: 스톱밸브 247: 매스플로 콘트롤러(Mass Flow Controller)
248: 제 2필터 249: 제 1분기배관
250: 제 2분기배관 251: 압력계
252: 압력스위치 261: 주 배기라인
262: 과(過)가압 방지라인 263: 제 1파이패스 라인
264: 제 2바이패스 라인 1A: 아웃튜브
2A: 인너튜브 3A: 노입구 플랜지
4A: 칼날 1a: 반응실
2a: 노입구 3a: 공간
1B, 1C, 1H, 1I, 1J, 1K, 1L: 선단부
1b, 1c, 1h, 1i-3i, 1j-3j, 1k, 2k, ..., 11: 가스 취출구(吹出口)
1D: 주 배기배관 2D: 배기용 펌프
3D: 주 배기밸브 1E: 과가압 방지배관
2E: 과가압 방지밸브 1F: 제 1바이패스 배관
2F: 제 1바이패스 밸브 3F: 니이들밸브
1G: 제 2바이패스 배관 2G: 유량 제어밸브
3G: 유량계 W: 웨이퍼
상기 과제를 해결하기 위한 기판 처리장치는, 반응용기의 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 장치에 있어, 반응용기로써, 동축에 설치된 외측 통상체(筒狀體)와 내측 통상체를 갖고, 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 것으로, 이 일단부로부터 기판처리용의 반응가스가 공급되며, 다른 단부로부터 상기 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이에 공간을 만들어 내부의 분위기가 배출되도록 2중 구조의 반응용기를 이용한 기판 처리장치에 있어서, 반응용기의 내부에 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단과, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 기판처리용의 분위기 배출로를 이용하여 반응용기 내부의 분위기를 배출하는 분위기 배출수단이 구비된 것이 특징이다.
이러한 기판 처리장치에서는 반응용기 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중 미리 설정된 기간동안, 불활성 가스가 불활성 가스 공급수단에 의해 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 공급된다. 이것으로부터 미반응가스 등의 배출측으로부터 반응용기 내부에 불활성 가스가 공급된다. 다시 말하면, 기판 반입·반출구는 반대측으로부터 반응용기 내부에 불활성 가스가 공급된다. 그 결과, 반응용기 내부로 외기의 침입이 억제된다.
또한, 이 기간동안 반응용기 내부의 분위기가 분위기 배출수단에 의해 기판 처리용 분위기 배출로를 통해 배출된다. 이것으로부터 기판 처리용 분위기 배출로로부터 반응용기 내부로 기상의 역류가 억제된다.
기판 처리장치는, 미리 설정된 기간이 기판 반입·반출구를 통해 기판의 반입 및 반출이 이루어지는 기간인 것이 특징이다.
이 기판처리장치에서는 불활성 가스의 공급과 반응용기 내부의 분위기 배출은, 반응용기 내부에서 처리되는 때에 기판을 반입하는 기간과, 반응용기 내부로부터 처리가 끝난 때에 기판을 반출하는 기간에서 수행된다. 이것으로부터 반응용기 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안에 항상 불활성 가스의 공급과 분위기 배출을 수행하는 구성에 비해 불활성 가스의 소비량을 감소시킬 수 있다. 또한, 분위기 배출로에 설정되어 있는 O-링으로서, 내열성이 높고 고가(高價)가 아닌 통상의 것을 이용할 수 있다. 이것으로부터 O-링을 유지 및 교환할 경우의 유지비를 저감시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 분위기 배출수단이 슬로 배기처리에 의해 반응용기 내부의 분위기가 배출되도록 구성된 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 반응용기 내부의 분위기는 슬로 배기처리에 의해 배출된다. 이것으로부터 반응용기 내부의 분위기의 배출에 의해 반응용기 내부의 압력변화를 억제할 수 있다. 그 결과, 이 압력변동에 의해 외측 통상체와 내측 통상체에 퇴적된 막이 벗겨지거나, 분위기 배출로의 내부와 기판 반입·반출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물이 날려 올라감으로써, 파티클이 증대되는 것을 억제시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 불활성 가스 공급수단으로부터 공급된 불활성 가스의 유량이 분위기 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량보다 많도록 설정되어 있는 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 불활성 가스의 유량이 분위기의 유량보다 많도록 설정하기 위하여, 반응용기 내부의 압력이 양압(陽壓; ＋)으로 설정된다. 이것으로부터 불활성 가스의 유량이 분위기의 유량과 동일하든가 또는 적지 않을 경우보다 반응용기 내부로 외기의 침입을 억제하는 효과를 향상시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 접하여 반응용기의 내벽내, 기판처리용 분위기 배출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 빼앗지 않도록 하는 위치에 설치되어 있는 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 기판 처리용의 분위기 배출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 빼앗지 않도록 하는 위치에 설정되어 있어서, 반응 부생성물을 빼앗는 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 반응용기의 내부에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열수단을 구비하고, 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 이 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치에 설치되어 있는 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 가스 공급수단의 가스 공급구가 가열수단에 의해 가열된 위치에 설치되어 있어서, 이 가스 공급구를 외측 통상체와 내측 통상체 사이의 내벽중 반응 부생성물이 존재하지 않도록 하는 위치에 설정시킬 수 있다. 이것으로부터 반응 부생성물을 빼앗는 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 복수로 설치되어 있는 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 가스 공급구가 복수로 설치되어 있어서, 불활성 가스의 유속을 억제할 수 있다. 또한, 가스 공급구의 위치, 방향, 크기내에 적어도 하나를 복수의 가스 공급구사이에서 적절하게 다를 수가 있다.
이상에서 기판 처리장치는 외측 통상체와 내측 통상테사이의 공간에서 불활성 가스의 대류에 의해 반응 부생성물의 빼앗김을 억제시킬 수 있다. 그 결과, 불활성 가스의 대류에 의해 파티클의 증대를 억제시킬 수 있다.
또한, 이러한 구성에 의하면, 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간 전체에 불활성 가스를 공급하는 것이 가능하므로, 반응용기의 내부 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있다. 이것으로부터 기판 반입·반출구로부터의 외기의 침입을 효과적으로 억제시킬 수 있다.
기판 처리장치는, 복수의 가스 공급구가 내측 통상체의 주위에 접하여 분산(分散)적으로 설치되어 있는 것으로, 각각의 가스 공급방향이 어느 쪽이든 반응용기의 다른 단부측으로 향하도록 설정한 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 복수의 가스 공급구가 내측 통상체의 주위에 접하여 분산적으로 설치되어 있는 것으로, 각각의 가스 공급방향이 반응용기의 다른 단부측으로 향하도록 설정되어 있으므로, 불활성 가스의 대류의 발생을 억제시킬 수 있는 것으로, 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간 전체에 불활성 가스를 공급하는 것이 가능하다.
기판 처리장치는, 불활성 가스 공급수단이 반응용기의 내부에 공급된 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있도록 구성되고, 분위기 배출수단이 반응용기의 내부로부터 배출된 분위기의 유량을 제어할 수 있도록 구성된 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 불활성 가스의 유량과 분위기의 유량을 제어 가능하므로, 이것들의 유량으로서는 외기의 침입과 기상의 역류를 효과적으로 억제가능한 유량을 설정할 수 있다.
기판 처리장치는, 분위기 배출수단이 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 배출수단과, 이 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량을 검출하는 검출수단과, 이 검출수단에 의해 검출된 유량이 미리 설정된 값에 의하여 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량을 제어하는 제어수단으로 이루어진 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량이 검출수단에 의해 검출된다. 그리고 이 검출수단에 의해 검출된 유량이 미리 설정된 유량이 되도록 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량이 제어수단에 의해 제어된다.
이것으로부터 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량이 미리 설정된 유량에 의해 자동적으로 제어된다. 그 결과 배출수단에 의해 배출된 분위기의 유량을 예상되는 값으로 설정한 후, 이 유량을 변화시키도록 하는 요인을 발생시킴으로써, 이 변화를 억제시킬 수 있다.
기판 처리방법은, 반응용기의 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 방법에 있어, 반응용기로써, 동축으로 설치된 외측 통상체와 내측 통상체를 갖고, 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 것으로, 이 일단부로부터 기판처리용의 반응가스가 공급되며, 다른 단부로부터 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이에 공간을 만들어 내부의 분위기가 배출되도록 2중 구조의 반응용기를 이용한 기판 처리장치에 있어서, 반응용기의 내부에 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 것으로, 기판 처리용의 분위기 배출로를 이용하여 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 것이 특징이다.
이 기판 처리방법에서도 기판 처리장치와 동일한 형태로, 반응용기 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간동안 불활성 가스가 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 공급된 것으로, 반응용기 내부의 분위기가 기판 처리용의 분위기 배출로를 통해 배출된다. 이것으로부터 반응용기 내부로의 외기의 침입과 기판 처리용의 분위기 배출로로부터 반응용기 내부로의 기상의 역류를 억제할 수 있다.
또한, 기판 처리장치는 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 통상(筒狀)의 반응용기 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 기판 처리장치에 있어서, 반응용기의 주위에 설치되고, 기판 반입·반출구를 통해 반응용기 내부에 반입된 기판을 가열하는 가열수단과, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간동안, 반응용기의 다른 단부측에 있는 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 반응용기의 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단과, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간동안, 슬로 배기처리에 의해 진공 배기처리를 수행하는 기판처리용의 분위기 배출로를 이용한 반응용기 내부의 분위기를 배출하는 분위기 배출수단을 구비한 것이 특징이다.
이 기판 처리장치에서는 반응용기 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간동안, 불활성 가스 공급수단에 의해 반응용기의 다른 단부측에 있는 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 반응용기 내부에 불활성 가스가 공급된다. 이것으로부터 기판 반입·반출구측은 반대측으로부터 반응용기 내부에 불활성 가스가 공급된다. 그 결과, 반응용기 내부로의 외기의 침입이 억제된다.
또한, 이 기간동안, 반응용기 내부의 분위기가 분위기 배출수단에 의해 기판 처리용의 분위기 배출로를 통해 배출된다. 이것으로부터 기판 처리용의 분위기 배출로로부터 반응용기 내부로의 기상의 역류가 억제된다.
또한, 이 기판 처리장치에서는 분위기 배출수단에 의해 반응용기 내부의 분위기를 배출하는 경우, 슬로 배기처리에 의해 배출된다. 이것으로부터 배치처리의 개시때, 배기처리에 의해 반응용기 내부의 압력이 변동하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 이 압력 변동에 의해 반응용기 내벽에 퇴적된 막이 벗겨지거나, 분위기 배출로의 내벽과 기판 반입·반출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물이 날려 올라가므로, 파티클이 증대되는 것을 억제시킬 수 있다.
또한, 기판 처리장치에서는 반응용기 내부의 불활성 가스를 공급하는 경우, 이 불활성 가스는 반응용기 다른 단부측에 있는 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 공급된다. 이것으로부터 이 불활성 가스를 반응 부생성물이 존재하지 않도록 하는 위치에서 공급할 수 있다. 그 결과, 반응 부생성물의 날아 올라감에 의해 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
또 기판 처리장치는 2중 구조의 반응용기를 갖는 기판 처리장치 뿐만 아니라 1중 구조의 반응용기를 갖는 기판 처리장치에도 적용시킬 수 있다.
이하 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 기판 처리장치 및 기판 처리방법의 실시형태를 상세하게 설명한다.
[1] 제 1실시형태
[1-1] 구성
도 1은 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 1실시형태의 구성을 나타낸 측단면도이다. 또한 도 1에는 본 발명에 관한 기판 처리장치를 반응로(반응용기)로서 2중 구조의 반응로를 갖는 종형 CVD장치에 적용된 경우를 대표적으로 나타낸 것이다. 또한, 이하의 설명에서는 도시된 종형 CVD장치가 압력 CVD장치인 것으로 설명한다.
도시된 종형 CVD장치에 있어서, 종래의 종형 CVD장치와 다른 주된 점은 제 2가스 공급계(240)와 제 2바이패스 라인(264)이 추가되어 있는 점이다.
즉, 도시된 종형 CVD장치(200)는 반응실(1a) 내부에서 화학반응을 이용하여 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막을 형성하는 반응계(210)와, 반응실(1a) 내부에 성막할 웨이퍼(W)를 반입하거나 반응실(1a) 내부로부터 성막이 끝난 웨이퍼(W)를 반출하는 반송계(220)와, 반응실(1a) 내부에 성막처리용 반응가스와, 아웃퍼지 처리용의 불활성 가스와, 대기복귀 처리용의 불활성 가스를 공급하는 제 1가스공급계(230)와, 반응실(1a)에 백 퍼지 처리용 불활성 가스를 공급하는 제 2가스공급계(240)와, 반응실(1a)을 진공배기시키는 배기계(260)를 갖는다.
여기에서, 백 퍼지 처리는 반응실(1a)이 노입구(웨이퍼 반입·반출구)(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 상태에 있어서, 반응실(1a)의 상단부측으로부터 반응실(1a) 내부에 불활성 가스를 유입시키거나, 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하는 것을 방지하는 처리를 한다. 즉, 성막처리용 반응가스 등의 배출측으로부터 반응실(1a) 내부에 불활성 가스를 공급하거나 반응실(1a) 내부에 외기가 침입하는 것을 방지하는 처리를 한다.
또, 본 실시형태에서는 이 백 퍼지처리는 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 성막할 웨이퍼(W)를 반응실(1a) 내부에 반입하는 웨이퍼 반입기간과, 성막이 완료된 웨이퍼(W)를 반응실(1a) 내부로부터 반출하는 웨이퍼 반출기간을 수행한다. 바꾸어 말하면, 후술하는 보트(221)를 반응실(1a)에 로드하는 보트 로드기간과, 이 보트(221)를 반응실(1a)로부터 언로드하는 보트 언로드기간을 수행한다.
반응계(210)는 반응실(1a)을 형성하기 위한 반응로(211)를 갖는다. 이 반응로(211)는 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)를 갖는 2중 구조의 반응로로서 구성된다.
즉, 아웃튜브(1A)는 상단부가 원호상의 벽(4a)에 의해 폐쇄되고, 다른 단부가 개방된 원통상에 형성된다. 이 아웃튜브(1A)는 원통상의 노입구 플랜지(3A)의 상단부에 재치되어 있다. 인너튜브(2A)는 상단부와 하단부가 개방된 원통상에 형성되어 있다. 이 인너튜브(2A)는 아웃튜브(1A) 내부에 이 아웃튜브(1A)는 동축적으로 설치되어 있다. 또한, 이 인너튜브(1A)는 링상태의 칼날(4A) 상에 재치(載置; 놓임)되어 있다. 이 칼날(4A)은 노입구 플랜지(3A)의 내벽에 형성되어 있다. 노입구(2a)는 반응로(211)의 하단부에 형성되어 있다.
반응로(211)의 주위에는 반응실(1a) 내부에 반입된 웨이퍼(W)를 가열시키기 위하여 히터(212)가 설치되어 있다.
상기 반송계(220)는 성막할 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 보트(221)를 갖고 있다. 이 보트(221)는 보트캡(222)을 통해 노입구 캡(223) 상에 재치되어 있다. 이 노입구 캡(223)은 성막처리시에 노입구(2a)를 괘지(卦持; 잡고 있음)하는 기능을 갖는다. 또한, 이 노입구 캡(223)은 도시되지 않은 보트 엘리베이터에 의해 승강구동되도록 되어 있다. 성막할 복수의 웨이퍼(W)는 연직(鉛直; 수직아래)방향에 수평으로 겹쳐지도록 보트(221)에 수용되어 있다.
상기 제 1가스공급계(230)는 성막처리용의 반응가스와, 애프터 퍼지처리용의 불활성 가스와, 대기복귀 처리용의 불활성 가스를 반응실(1a) 내부에 공급하기 위한 가스 공급노즐(231)을 갖는다. 이 가스 공급노즐(231)의 선단부(1B)는 칼날(4A)의 하방에 있어서, 예를 들면, 노입구 플랜지(3A)를 통하여 칼날(4A)의 내연(內緣; 내부 가장자리)부근까지 연재(延在; 연장)되어 있다. 이 선단부(1B)에는 가스 취출구(가스 공급구)(1b)가 형성되어 있다. 이 가스 취출구(1b)의 가스 토출방향은 수평방향에 설정되어 있다.
상기 제 2가스공급계(240)는 반응실(1a)에 백 퍼지 처리용 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급배관(241)을 갖는다. 이 불활성 가스 공급배관(241)의 선단부(1C)는 칼날(4A)의 상방에 있어서, 노입구 플랜지(3A)를 관통하고, 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에 이르고 있다. 이 경우, 이 선단부(1C)는 예를 들면, 인너튜브(2A)의 상단부보다 좀 아래에 연재되어 있다. 이 선단부(1C)에는 가스 취출구(1c)가 형성되어 있다. 이 가스 취출구(1c)는 도 2에 나타낸 것으로, 하나만 설치되어 있다. 또한, 이 가스 취출구(1c)의 가스 취출방향은 상방향으로 설정되어 있다.
가스 취출구(1c)가 공간(3a)에 설정되어 있는 것으로부터 백 퍼지 처리용 불활성 가스는 반응로(211)의 상단부측(성막처리용의 반응가스 등의 배출측)으로부터 반응실(1a) 내부에 공급되게 된다. 바꾸어 말하면, 이 불화성 가스는 노입구(2a)와는 반대측으로부터 반응실(1a) 내부에 공급되게 된다.
또한, 이 가스 취출구(1c)가 인너 튜브(2A)의 상단부보다 좀 아래까지 연재되어 있어 이 가스 취출구(1c)는 공간(3a)에 접한 반응실(1a) 내벽내에 배기계(260)의 분위기 배출구(1d) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 날려 버리지 않도록 하는 위치에 위치가 결정된다. 또한, 이 가스 취출구(1c)가 인너튜브(2A)의 상단부보다 좀 아래까지 연재되어 있어 이 가스 취출구(1)는 반응 부생성물이 부착되지 않도록 하는 위치에 위치가 결정된다. 이것은 이러한 부분이 히터(212)에 의해 가열된 것에 의해 반응 부생성물이 부착되지 않도록 하는 고온으로 유지된다.
불활성 가스 공급배관(241)에는 핸드밸브(242)와, 레귤레이터(243)와, 첵밸브(244)와, 제 1필터(245)와, 스톱밸브(246)와, 매스플로 콘트롤러(247)와, 제 2필터(248)가 상류로부터 순차적으로 삽입된다. 또한, 이 불활성 가스 공급배관(241)에는 각각 제 1분기배관(249)와 제 2분기배관(250)을 통해 압력계(251)와 압력스위치(252)가 접속된다. 이 접속위치는 불활성 가스 공급배관(241)에 대한 레뷸레이터(243)의 삽입위치와 첵밸브(244)의 삽입위치 사이에 설정되어 있다.
또, 이 제 2가스공급계(240)에 의해 공급된 불활성 가스로서는 예를 들면, 질소가스, 헬륨가스, 아르곤가스 등이 사용된다.
상기 배기계(260)는 주배기처리를 수행하기 위한 주배기라인(261)과 과가압 방지처리를 위한 과가압 방지라인(262)와, 슬로 배기처리를 수행하기 위한 제 1바이패스 라인(263)과, 동시에 슬로 배기처리를 수행하기 위한 제 2바이패스 라인(264)를 갖는다.
여기에서, 제 1바이패스 라인(263)에 의해 슬로 배기처리는 보트 로드처리후의 진공 배기처리(진공 흡입처리)의 개시시에 실행된다. 이것에 대하여 제 2바이패스 라인(264)에 의해 슬로 배기처리는 보트 로드기간과 보트 언로드기간에 실행된다.
또, 보트 로드처리 후의 진공 배기처리의 개시때에 진공 배기처리로서 슬로 배기처리를 이용하는 목적으로서는 다음의 2가지가 있다. 제 1목적은 보트 로드(221)와 웨이퍼(W)가 반응실(1a) 내부의 압력변동에 의해 발생된 기류에 의해 날리고, 파손되는 것을 방지하는 것에 있다. 제 2목적은 이 기류에 의해 파티클이 발생되는 것을 억제하는 것에 있다.
즉, 반응실(1a)를 진공 배기하고, 진공 배기처리의 개시때, 반응실(1a) 내부의 압력이 변동된다. 반응실(1a) 내부의 압력이 변동되고, 반응실(1a) 내부에서 기류가 발생된다. 이 기류가 크고, 보트(221)와 웨이퍼(W)가 날리고 파손되어 버리는 것이 있다. 또한, 보트(221)과 웨이퍼(W)가 날리지 않아도 기류가 발생되면, 파티클이 발생될 가능성이 높다. 보트 로드처리후, 파티클이 발생되면, 웨이퍼(W)의 보류(步留; 사용한 원료에 대한 제품의 비율)가 저하된다.
그래서, 보트 로드처리후의 진공 배기처리에 있어서는 최초, 슬로 배기처리에 의해 진공 배기가 수행되도록 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 보트 로드처리후의 진공 배기처리의 개시때, 반응실(1a) 내부의 압력변동이 억제되고, 기류의 발생이 억제된다. 그 결과, 보트(221)와 웨이퍼(W)의 파손이 방지되고, 파티클의 발생이 억제된다.
또, 보트 로드처리후의 진공 배기처리에 있어서는 슬로 배기처리에 의해 반응실(1a) 내부의 압력이 소정의 압력까지 저하되고, 슬로 배기처리에 대신하여 주배기처리가 실행된다.
상기 주배기라인(261)은 주배기배관(1D)을 갖는다. 이 주배기배관(1D)의 일단부는 노입구 플랜지(3A)에 접속되어 있다. 이 접속위치는 칼날(4A)의 상방에 설정되어 있다. 주배기배관(1D)의 다른 단부는 진공펌프(2D)에 접속되어 있다. 이 주배기배관(1D)에는 주배기밸브(3D)가 삽입되어 있다.
상기 과가압 방지라인(262)는 과가압 방지배관(1E)을 갖는다. 이 과가압 방지배관(1E)의 일단부는 주배기배관(1D)에 접속되어 있다. 이 접속위치는 주배기밸브(3D)의 상류측에 설정되어 있다. 이 과가압 방지배관(1E)에는 과가압 방지밸브(2E)가 삽입되어 있다.
상기 제 1바이패스 라인(263)은 제 1바이패스 배관(1F)을 갖는다. 이 제 1바이패스 배관(1F)의 일단부는 주배기밸브(3D)의 상류측에서 주 배기배관(1D)에 접속되고, 다른 단부는 주배기밸브(3D)의 하류측에서 주배기배관(1D)에 접속되어 있다. 이 경우, 제 1바이패스 배관(1F)의 일단부의 접속위치는 과가압 방지배관(1E)의 접속위치의 하류측에 설정되어 있다. 이 제 1바이패스 배관(1F)에는 제 1바이패스 밸브(2F)와, 니이들밸브(3F)가 상류측으로부터 순차적으로 삽입되어 있다.
상기 제 2바이패스 라인(264)은 제 2바이패스 배관(1G)을 갖는다. 이 제 2바이패스 배관(1G)의 일단부는 주배기밸브(3D)의 상류측에서 주배기배관(1D)에 접속되고, 다른 단부는 주배기밸브(3D)의 하류측에서 주배기배관(1D)에 접속되어 있다. 이 경우, 제 2바이패스 배관(1G)의 일단부의 접속위치는 과가압 방지배관(1E)의 접속위치의 하류측에 설정되어 있다. 이 제 2바이패스 배관(1G)에는 유량제어밸브(2G)와, 유량계(3G)가 상류측으로부터 순차적으로 삽입되어 있다.
[1-2] 동작
상기 구성에 있어서, 동작을 설명한다. 또한, 조 3을 참조하면, 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막을 형성하기 때문에 전체적으로 동작을 설명한다. 도 3은 이 작동을 나타낸 플로우차트이다.
이 동작을 개시하기 전에, 히터(212)는 승온상태로 설정되고, 진공펌프(2D)는 배기 운전상태에 설정되어 있다. 이 상태에서 동작을 개시되고, 또, 웨이퍼(W)를 보트(221)에 장전시키기 때문에 웨이퍼 차아지처리가 실행된다(스텝 S11). 즉, 이 경우 노입구 캡(223)이 하강되고, 보트(221)가 반응로(211)의 하방에 위치되는 것이 결정된다. 이것으로부터 도시되지 않은 웨이퍼 반송장치로부터 성막될 복수의 웨이퍼(W)가 보트(221)에 장전된다.
이 웨이퍼 차아지처리가 종료되고, 보트(221)를 반응실(1a)에 반입하여 보트 로드처리가 실행된다(스텝 S12). 즉, 웨이퍼 차아지처리가 종료되고 노입구 캡(223)이 도시되지 않은 보트 엘리베이터에 의해 상승 구동된다. 이것으로부터 보트(221)가 반응실(1a)에 반입된다. 그 결과, 성막될 복수의 웨이퍼(W)가 보트(221)에 수용된 상태에서 반응실(1a)에 반입된다. 이때, 노입구(2a)가 노입구 캡(223)에 의해 봉지(封止; 막힘)된다.
이 보트 로드처리가 종료되면, 반응실(1a) 내부의 분위기를 배출하는 진공 배기처리가 실행된다(스텝 S13). 이 진공 배기처리에 있어서는 최초, 제 1바이패스 라인(263)에 의한 슬로 배기처리가 실행된다. 그래서 이 슬로 배기처리에 의해 반응실(1a) 내부의 압력이 미리 설정된 압력까지 저하되면, 주배기라인(261)에 의해 주배기처리가 실행된다.
즉, 보트 로드처리가 종료되면, 우선 제 1바이패스 밸브(2F)가 열린다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부의 분위기는 제 1바이패스관(1F)을 통해 천천히 배출된다. 이 경우, 배기속도는 니이들밸브(3F)에 의해 조정된다.
이후, 반응실(1a)의 압력이 미리 정해진 압력까지 저하되면, 제 1바이패스 밸브(2F)가 닫히고, 주배기밸브(3D)가 열린다. 이것으로부터 반응실(1a)의 분위기는 이번에 주배기관(1D)를 통해 급속하게 배출된다.
이후, 반응실(1a)의 진공도가 미리 정해진 진공도라도 이미 반응실(1a) 내부의 온도가 미리 정해진 온도로 유지되면, 성막처리가 실행된다(스텝 S14). 즉, 반응실(1a)의 진공도가 미리 정해진 진공도라도 이미 반응실(1a)의 온도가 미리 정해진 온도로 유지되면, 가스 공급노즐(231)을 통해 노입구(2a) 부근에 반응가스가 공급된다. 또한, 이 때, 주배기라인(261)에 의해 주배기처리는 그 때까지 계속된다.
이것으로부터 노입구(2a) 부근에 공급된 반응가스가 상방으로 흘러 배기실(1a)에 분산된다. 그 결과, 보트(221)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막이 형성된다. 이 경우, 미반응가스와 반응 부생성물의 증기는 반응로(211)의 상단부로부터 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)을 통해 배출된다.
이 성막처리가 종료되면, 아웃 퍼지처리가 실행된다(스텝 S15). 즉, 성막처리가 종료되면, 반응실(1a)에 대한 반응가스의 공급이 정지되고, 불활성 가스의 공급이 개시된다. 이 불활성 가스의 공급도 가스 공급노즐(231)을 통해 수행된다. 또한, 이 때, 주배기라인(261)에 의해 주배기처리는 계속된다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부에 잔류하고 있는 미반응가스 등이 배출된다.
이 아웃 퍼지처리가 종료되면, 대기복귀 처리가 실행된다(스텝 S16). 즉, 아웃 퍼지처리가 종료되면, 주배기밸브(3D)가 닫힌다. 이것으로부터 주배기처리가 정지된다. 이것에 대하여 제 1가스공급계(230)에 의해 불활성 가스의 공급은 계속된다. 이것으로부터 바능실(1a) 내부의 압력이 상승한다. 그 결과, 반응실(1a)내부의 압력이 대기압으로 복귀된다.
또, 반응실(1a) 내부의 압력이 대기압을 넘게되면, 과가압 방지밸브(2E)가 열린다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부의 분위기가 과가압 방지배관(1E)을 통해 배출된다. 그 결과, 반응실(1a) 내부의 압력이 대기압으로 유지된다. 반응실(1a) 내부의 압력이 대기압을 넘는 것을 검출하는 대기압센서는 예를 들면, 주배기배관(1D)와 노입구 캡(3A)로부터 분기된 배관으로 설치된다.
이 대기 복귀처리가 종료되면, 보트 언로드처리가 실행된다(스텝 S17). 즉, 대기 복귀처리가 종료되면, 반응실(1a)에 대하여 제 1가스공급계(230)에 의해 불활성 가스의 공급은 정지된다. 또한, 노입구 캡(223)이 보트 엘리베이터에 의해 하강 구동된다. 이것으로부터 보트(221)가 반응실(1a) 내부로부터 반출된다. 그 결과, 성막이 끝난 웨이퍼(W)가 보트(221)에 수용된 상태에서 반응실(1a) 내부로부터 반출된다.
이 보트 언로드처리가 종료되면, 보트(221)로부터 성막이 끝난 웨이퍼(W)를 취출(取出; 빼냄)하기 때문에 웨이퍼 디스차아지(Discharge) 처리가 실행된다(스텝 S18).
이상과 같이 웨이퍼(W)의 표면에 소정의 박막을 형성하기 때문에 전체적인 동작이 종료된다.
다음으로, 제 2가스공급계(240)에 의한 백 퍼지처리와 제 2바이패스 라인(264)에 의한 슬로 배기처리를 설명한다.
우선, 제 2가스공급계(240)에 의한 백 퍼지처리에 대하여 설명한다. 이 처리는 도 4에 나타낸 것으로, 보트 로드기간과 보트 언로드기간으로 실행된다. 즉, 웨이퍼 차아지처리와 아웃 퍼지처리가 종료되면, 제 2가스공급계(240)의 스톱밸브(에어밸브)(246)가 열린다. 이것으로부터 불활성 가스 공급배관(241)의 가스 취출구(1c)로부터 상방으로 향하여 불활성 가스가 취출된다.
취출된 불활성 가스는 도 5에 나타낸 것과 같이, 아웃튜브(1A) 상단부에 형성된 원호상의 벽(천정, 지붕)(4a)으로 안내된 반응실(1a) 내부로 이끌려 간다. 이것으로부터 반응실(1a)의 배기측으로부터 가스 공급측에 불활성 가스가 흐른다. 그 결과, 노입구(2a)가 열려 있음에도 불구하고, 반응실(1a) 내부로의 외기의 침입이 억제된다.
이 경우, 불활성 가스의 유량은 매스플로 콘트롤러(247)에 의해 미리 정해진 유량이 되도록 억제된다. 또한, 불활성 가스의 역류는 첵밸브(244)에 의해 방지된다. 더욱이 불활성 가스에 포함된 불순물은 제 1, 제 2필터(245, 248)에 의해 제거된다.
또한, 불활성 가스의 압력은 레귤레이터(243)에 의해 고압까지 적정값으로 떨어진다. 이것은 도시되지 않은 가스 봄베(Bombe; 고압가스 등을 넣어 두는 원통형의 철제용기)로부터 출력된 불활성 가스의 압력이 통상, 고압으로 설정되어 있기 때문이다. 즉, 가스 봄베는 공장 설비로서 제공된다. 그래서 가스 봄베 및 반응실(1a) 사이의 거리는 다소 길다. 따라서, 가스 봄베로부터 출력된 불활성 가스의 압력은 높은 값으로 설정된다.
또한, 불활성 가스 공급배관(241) 내부의 압력이 적정값인가는 압력스위치(252)에 의해 검출된다. 불활성 가스 공급배관(241) 내부의 압력이 적정값보다 낮을 경우는 불활성 가스를 흘려도 흐르지도 않고, 적정값보다 높을 경우는 불활성 가스를 흘리기 시작할 때, 단숨에 흐르는 문제가 있었다.
통상의 사양(형태)에서는 압력스위치(252)는 압력의 저하가 검지되도록 설정된다. 그리고, 이 압력스위치(252)에 의해 압력의 저하가 검출된 경우는 도시되지 않은 콘트롤러에 의해 에러 처리되도록 되어 있다. 이 콘트롤러는 장치의 제어를 관할하는 콘트롤러이다. 통상, 매스플로 콘트롤러(247)에는 각 가스마다 적정한 유량이 설정되어 있다. 이상이 백 퍼지처리이다.
다음으로, 제 2바이패스 라인(264)에 의한 슬로 배기처리를 설명한다. 이 처리도 도 4에 나타낸 것과 같이, 보트 로드기간과 보트 언로드기간에 실행된다. 즉, 웨이퍼 차아지처리와 대기복귀 처리가 종료되면, 제 2바이패스 라인(264)의 유량제어밸브(2G)가 열린다. 이 경우, 주배기라인(261)의 주배기밸브(3D)와, 과가압 방지라인(262)의 과가압 방지밸브(2E)와, 제 1바이패스 라인(263)의 제 1바이패스 밸브(2F)는 닫혀진다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부의 분위기가 제 2바이패스 라인(264)의 제 2바이패스 배관(1G)을 통해 배출된다. 그 결과 반응실(1a) 내부로의 기상의 역류가 억제된다.
이 경우, 제 2바이패스 배관(1G)을 흐르는 분위기의 유량이 유량계(3G)에서 검출된다. 그리고, 이 검출결과에 기초하여 유량제어밸브(2G)의 개도(開度)가 제어된다. 이것으로부터 가스공급계(240)로부터 공급된 불활성 가스의 유량보다 적지 않도록 설정되어 있다. 이것으로부터 반응실(1a)의 압력은 양압(陽壓; ＋압)으로 설정된다.
[1-3] 효과
이상에서 설명한 본 실시형태에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 우선, 본 실시형태에 위하면, 보트 로드기간과 보트 언로드기간동안, 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에 불활성 가스가 공급되도록 하는 것으로, 미반응 가스 등의 배출측으로부터 반응실(1a) 내부에 불화성 가스를 공급할 수 있다. 다시 말하면, 노입구(2a)는 반대측으로부터 반응실(2a) 내부에 불활성 가스를 공급할 수 있다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부로의 외기의 침입을 방지할 수 있다. 그 결과, 외기의 침입에 의한 반응실(1a) 내부의 오염과, 파티클의 발생과 웨이퍼(W)의 표면으로의 헤이즈의 발생과, 자연산화막의 성장 등을 억제할 수 있다.
(2) 또한, 본 실시형태에 의하면, 보트 로드기간과 보트 언로드기간동안, 반응실(1a) 내부의 분위기를 전용(專用)의 분위기 배출로없이 웨이퍼처리용의 분위기 배출로(엄밀하게는 주배기배관(1D)의 상류측 부분)를 통해 배출되도록 되어 있어 웨이퍼 처리용의 분위기 배출로로부터 반응실(1a) 내부로의 기상의 역류를 억제할 수 있다. 이것으로부터 기상의 역류에 따르는 파티클의 역확산에 의해 반응실(1a) 내부가 오염되는 것을 억제할 수 있다.
(3) 또한, 본 실시형태에 의하면, 반응실(1a) 내부가 노입구(2a)를 통해 외부로 개방되어 있는 기간중에, 보트 로드기간과 보트 언로드기간만, 반응실(1a) 내부에 대한 불활성 가스의 공급처리(백 퍼지처리)와, 반응실(1a) 내부의 분위기의 배출처리가 실행되도록 함으로서, 반응실(1a)이 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간에 항상 불활성 가스의 공급처리와 분위기의 배출처리를 수행하는 구성에 비하여, 불활성 가스의 소비량을 감소시킬 수 있는 것으로, 배기계(260)의 배관(1D)(1G) 등에 설치되어 있는 O-링을 유지 및 교환하는 경우의 유지비를 저감시킬 수 있다.
즉, 기상의 역류에 의한 파티클의 증대를 억제하기 위해서는 반응실(1a)이 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간동안 항상 제 2바이패스 라인(264)에 의해 진공 배기처리를 실행하는 것이 좋다.
그렇지만, 이와 같이 불활성 가스의 소비량이 증대된다. 또한, 주배기배관(1D)의 상류측부분과 제 2바이패스 배관(1G) 등에 장시간 반응실(1a) 내의 고온의 분위기가 흐르기 위해서 이것들의 온도가 상승되고, 진공 실(Seal)용의 O-링이 쉽게 파손되지 않는다. 이를 위하여 O-링으로는 내열성이 높은 재료에 의해 형성된 고가인 것을 사용할 필요가 있다. 그 결과, 유지를 위한 O-링을 교환할 때의 유지비가 높아진다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는 보트 로드기간과 보트 언로드기간동안만 제 2바이패스 라인(264)에 의한 진공 배기처리를 실행하기 위한 것으로, 배관(1D)(1G) 등의 온도상승가 적지 않도록 할 수 있다. 이것으로부터 O-링으로는 통상의 O-링을 사용할 수 있으므로, 유지를 위해 O-링을 교환할 때의 유지비을 저감시킬 수 있다.
또, 이러한 제 2바이패스 라인(264)에 의해 진공 배기처리를 보트 로드기간과 보트 언로드기간에 한정함으로도 파티클의 증대에 의한 웨이퍼(W)의 오염을 억제시킬 수 있다. 이것은 파티클의 증대에 의한 웨이퍼(W)의 오염이 문제인 것은 파티클이 증대될 때에 웨이퍼(W)가 반응실(1a) 부근에 존재하는 경우인 것이다. 그리고, 이 경우에서는 반응실(1a)이 노입구(2a)를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중, 보트 로드기간과 보트 언로드기간인 것이다.
(4) 또한, 본 실시형태에 의하면, 보트 로드와 보트 언로드기간에 반응실(1a)의 분위기를 배출하는 겅우, 슬로 배기처리에 의해 배출되도록 하는 것으로, 이 배출에 의한 반응실(1a) 내부의 압력변동을 억제시킬 수 있다. 이것으로부터 이 압력변동에 의해 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)에 퇴적된 막이 제거되거나 배관(1D)(1G) 등의 내부와 노입구(2a) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물이 날려 올라감으로 파티클이 증대되는 것을 억제시킬 수 있다.
(5) 또한, 본 실시형태에 의하면, 제 2가스공급라인(240)에 의해 반응실(1a) 내부에 공급된 불활성 가스의 유량을 제 2바이패스 라인(264)에 의해 반응실(1a) 내부로부터 배출된 분위기의 유량보다 많아져 반응실(1a) 내부의 압력을 양압으로 설정할 수 있다. 이것으로부터 불활성 가스의 유량이 분위기의 유량과 동일하거나 적을 경우보다 반응실(1a) 내부로의 외기의 침입을 억제하는 효과를 높일 수가 있다. 또한, 이것으로부터 자연 산화막의 성장을 양호하게 억제시킬 수가 있다.
(6) 또한, 본 실시형태에 의하면, 불활성 가스 공급배관(241)의 가스 취출구(1c)를 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에 접한 반응실(1a) 내벽중, 분위기 배출구(1d) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 날려 보내지 않도록 하는 위치에 설치되도록 함으로서, 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
(7) 또한, 본 실시형태에 의하면, 불활성 가스 공급배관(241)의 가스 취출구(1c)를 히터(212)에 의해 가열된 위치에 설치되도록 함으로서, 이 가스 취출구(1c)를 반응 부생성물이 존재하지 않도록 하는 위치에 설치할 수 있다. 이것으로부터 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
(8) 또한, 본 실시형태에 의하면, 제 2가스공급계(240)에 의해 공급된 불활성 가스의 유량과 제 2바이패스 라인(264)에 의해 배출된 분위기의 유량을 제어할 수 있도록 함으로서, 이것들의 유량으로서 외기의 침입과 기상의 역류를 효과적으로 억제가능한 유량을 설정시킬 수 있다.
(9) 또한, 본 실시형태에 의하면, 제 1바이패스 라인(264)에 의해 배출된 분위기의 유량을 미리 설정된 유량으로 자동작으로 제어할 수 있도록 함으로서, 이 유량을 미리 설정된 값으로 설정시킨 후, 이 유량을 변화시킬 수 있는 요인을 발생시킴으로도 이 변화를 억제시킬 수 있다.
(10) 또한, 본 실시형태에 의하면, 불활성 가스 공급배관(241)의 가스 취출구(1c)를 인너튜브(2A)의 상단부보다 좀 아래까지 연재되도록 함으로서, 불활성 가스를 반응실(1a) 내부에 쉽게 이르도록 할 수 있다.
[1-4] 변형예
(1) 이상의 설명에서는 제 2가스공급계(240)의 유량제어기로서 매스플로 콘트롤러(247)를 이용하는 경우를 설명한다. 그렇지만, 본 실시형태에서는 매스플로 콘트롤러(247)이외의 유량제어기를 이용하도록 하는 것도 좋다.
(2) 또한, 이상의 설명에서는 제 2바이패스 라인(264)의 유량제어밸브(2G)로서 에어밸브를 이용하는 경우를 설명한다. 그렇지만, 본 실시형태에서는 에어밸브와 니이들밸브의 조합을 이용하도록 하는 것도 좋다.
[2] 제 2실시형태
도 6은 본 발명에 관한 기판처리장치의 제 2실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도이다.
앞선 실시형태에서는 불활성 가스 공급배관(241)의 선단부(1B)를 인너튜브(1A)의 상단부보다 좀 아래까지 연재되는 경우를 설명하였다. 이것에 대하여 본 실시형태에서는 이 연재거리를 짧도록 하였다.
도 6은 이 형태를 나타낸 것이다. 또, 도 6에 있어서, 앞선 도 1과 거의 동일한 기능을 나타낸 부분에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.
도면에 있어서, (271)은 본 실시형태의 제 2가스공급계(240)의 불활성 가스 공급배관을 나타낸다. 이 불활성 가스 공급배관(271)의 선단부(1H)는 도 1의 불활성 가스 공급배관(241)과 동일한 형태로 노입구 플랜지(3A)를 통해서 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에 이르게 한 후, 예를 들면, 인너튜브(2A)의 축방향의 중앙부보다 좀 아래까지 연재되어 있다. 이 선단부(1H)에는 가스 취출구(1h)가 형성되어 있다. 이 가스 취출구(1h)의 가스 취출방향은 상방향으로 설정되어 있다.
이러한 구성에 있어서도, 불활성 가스 공급배관(271)의 선단부(1H)를 분위기 배출구(1d)가 설치된 위치와는 반대측에 설치함으로서, 이 분위기 배출구(1d) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 날리지 않도록 할 수 있다.
또한, 이러한 구성에 의하면, 불활성 가스 공급배관(271)의 길이가 짧기 때문에 유지시에 불활성 가스배관(271)의 착탈을 용이하게 수행할 수 있다.
[3] 제 3실시형태
도 7은 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 4실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도이다.
앞선 제 1 및 제 2실시형태에서는 불활성 가스 공급배관(241, 271)의 가스 취출구(1c, 1d)를 하나만 설치하는 경우를 설명하였다. 이에 대하여 본 실시형태에서는 가스 취출구를 복수로 설치되도록 하였다.
도 7은 이 형태를 나타낸 사시도이다. 또, 도 7에 있어서, 앞선 도 1과 거의 동일한 기능을 나타내는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.
도면에 있어서, (272)는 본 실시형태의 제 2가스공급계(240)의 불활성 가스 공급배관을 나타낸다. 도면에서는 도 6의 불활성 가스공급관(271)과 동일한 형태로, 선단부(1I)를 인너튜브(2A)의 중앙부의 좀 아래까지 연재시킨 경우를 대표적으로 나타낸다.
이 불활성 가스 공급배관(272)의 선단부(1I)에는 세 개의 가스 취출구(1i, 2i, 3i)가 형성되어 있다. 가스 취출구(1i)의 가스 취출방향은 상방향으로 설정되어 있다. 가스 취출구(2i)의 가스 취출방향은 인너튜브(2A)로 향해 좌측방향에 설정되어 있따. 가스 취출구(3i)의 가스취출방향은 인너튜브(2A)로 향해 좌측방향으로 설정되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에서의 불활성 가스의 대류를 억제시킬 수 있다.
즉, 앞선 제 1 및 제 2실시형태에서는 불활성 가스의 취출구로서 한 취출구(1c, 1d)밖에 설치되어 있지 않아 불활성 가스의 유속을 억제시키기가 곤란하게 되어 있음과 동시에, 불활성 가스를 한 방향으로 취출시킬 수 밖에 없다. 이것으로부터 이것들의 실시형태에서는 도 8에 나타낸 것으로, 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이의 공간(3a)에서 불활성 가스의 유량이 많으면, 대류(X)가 발생한다. 또, 도 8에는 제 2실시형태의 경우를 대표적으로 나타낸다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는 가스 취출구를 3개로 설치하여도 이것들 3개의 가스 취출구(1i, 2i, 3i)의 가스 취출방향을 다른 방향으로 설정함으로써 불활성 가스의 유량이 많을 경우에 있어서도, 불활성 가스의 유속을 억제시켜 불활성 가스를 다른 방향으로 취출시킬 수 있다.
이것으로부터 본 실시형태에서는 3개의 가스 취출구(1i, 2i, 3i)를 한 곳에 집중적으로 설치함에도 불구하고 불활성 가스의 대류(X)의 발생을 억제시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에서는 불활성 가스의 취출에 의한 반응 부생성물(분위기 배출구(1d) 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물)이 날려 올라가지 않아, 불활성 가스의 유량이 많을 경우의 불활성 가스의 대류(X)에 의한 반응 부생성물의 날림을 억제시킬 수 있다. 이것으로부터 본 실시형태에서는 앞선 제 1 및 제 2실시형태보다 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성에 의하면, 공간(3a) 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있기 때문에 반응실(1a) 내벽 전체에 불활성 가스를 공급시킬 수 있다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부에 대한 외기의 침입을 효과적으로 저지시킬 수 있다.
[4] 제 4실시형태
도 9는 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 4실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도이다.
본 실시형태는 제 1실시형태와 동일한 형태로, 선단부(1J)가 인너튜브(2A)의 상단부 부근까지 연재된 불활성 가스 공급배관(273)의 선단부(1J)에 제 3실시형태와 동일한 형태로 세 개의 가스 취출구(1j, 2j, 3j)가 설치되도록 한 것이다.
이러한 구성에 있어서도 공간(3a)에 있어서의 불활성 가스의 대류(X)를 억제하는 것이 가능한 것으로, 공간(3a) 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있기 때문에 앞선 제 3실시형태와 거의 동일한 형태의 효과를 얻을 수 있다.
[5] 제 5실시형태
도 10은 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 5실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도이다.
앞선 제 3 및 제 4실시형태에서는 복수의 가스 취출구를 한 곳에 집중적으로 설치하는 경우를 설명하였다. 이것으로부터 본 실시형태에서는 이것들을 인너튜브(2A)의 주위에 분산적으로 설치한 것으로, 전체의 가스 취출구의 가스 취출방향을 상방향으로 설정되도록 하였다.
도 10은 이 형태를 나타낸 것이다. 도면에 있어서, (274)는 본 실시형태의 불활성 가스 공급배관을 나타낸다. 이 불활성 가스 공급배관(274)의 선단부(1K)는 인너튜브(2A)를 따라 둘러싸는 링(Ring)의 모양으로 형성되어 있다. 그리고 이 링상태의 선단부(1K)에는 복수의 가스 취출구(1k, 2k, ...)가 인너튜브(2A)의 주위에 접하여 등간격으로 설정되어 있다. 이것들의 가스 취출방향은 어느 쪽도 상방향으로 설정되어 있다. 또, 도면에는 불활성 가스 공급배관(274)의 서단부(1K)를 인너튜브(2A)의 축방향의 중앙부보다 좀 아래까지 연재되는 경우를 나타낸다.
이러한 구성에 의하면, 불활성 가스의 유속을 저지할 수 있으므로, 도 10에 나타낸 것에 의해 복수의 가스 취출구(1k, 2k ...)로부터 평행하게 불활성 가스를 취출할 수 있다. 이것으로부터 공간(3a)에 있어서의 불활성 가스의 대류의 발생을 억제할 수 있으므로, 공간(3a) 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있다.
[6] 제 6실시형태
도 11은 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 6실시형태의 요부구성을 나타낸 사시도이다.
본 실시형태는 선단부가 인너튜브(2A)의 상단부보다 좀 아래까지 연재된 불활성 가스 공급배관의 선단부를 제 5실시형태와 동일한 형태로, 링(Ring)모양으로 형성되어 있다.
도 11은 이 형태를 나타낸 것이다. 도면에 있어서, (275)는 본 실시형태의 불활성 가스 공급배관을 나타낸다. 이 불활성 가스 공급배관(275)의 선단부(1L)는 인너튜브(2A)를 따라 둘러싸는 링의 모양으로 형성되어 있다. 이 선단부(1L)의 상면에는 복수의 가스 취출구(1l, 2l, ...)가 인너튜브(2A)의 주위에 접하여 등간격으로 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 공간(3a)에 있어서의 불활성 가스의 대류(X)의 발생을 억제할 수 있으므로, 공간(3a) 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있다.
[7] 제 7실시형태
도 12는 본 발명에 관한 기판 처리장치의 제 7실시형태의 구성을 나타낸 사시도이다. 또, 도 12에 있어서, 도 1과 거의 동일한 기능을 나타내는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.
앞선 실시형태에서는 본 발명을 반응로로서 2중 구조의 반응로(211)을 갖는 기판 처리장치에 적용하는 경우를 설명하였다. 이것으로부터 본 실시형태에서는 도 12에 나타낸 것에 의해 1중구조의 반응로(215)를 갖는 기판 처리장치에도 적용시킬 수 있다.
이 경우, 도 12에 나타낸 것으로, 불활성 가스 공급배관(276)의 선단부(1C)를 반응로(215)의 상단부에 접속되도록 하면, 2중 구조의 반응로(211)에 있어서, 불활성 가스를 아웃튜브(1A)와 인너튜브(2A)사이에서 공급된 경우와 동일한 상태로 불활성 가스를 노입구(2a)와는 반대측으로부터 반응실(1a) 내부에 공급시킬 수 있다. 이것으로부터 반응실(1a) 내부에 대하여 외기의 침입을 억제시킬 수 있다.
[8] 그 밖의 실시형태
이상, 본 발명의 7개의 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 상술한 것에 의한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
(1) 예를 들면, 앞선 제 1 내지 제 7실시형태에서는 제 2가스공급계(240)에 의한 반응실(1a) 내부에 공급된 불활성 가스의 유량을 제 2바이패스 라인(264)에 의해 반응실(1a) 내부로부터 배출된 분위기의 유량보다 많을 경우를 설명하였다. 그렇지만, 본 발명에서는 불활성 가스의 유량을 분위기의 유량과 동일하거나 또는 적게 되도록 하는 것도 좋다.
이러한 구성에 있어서도, 제 2바이패스 라인(264)에 의한 분위기의 배출만을 수행하는 경우보다 노입구(2a)로부터의 대기의 빨려 들어가는 것을 적게 할 수 있다. 그 결과, 외기의 침입에 의해 반응실(1a) 내부의 오염과, 파티클의 발생과, 헤이즈의 발생과, 자연 산화막의 성장 등을 억제시킬 수 있다.
또한, 이러한 구성에 의하면, 제 2바이패스 라인(264)의 배출량, 즉, 분위기의 유량을 설정하는 경우, 노입구(2a)로부터의 대기의 빨려 들어감을 공기에 의해 설정할 수 있다. 이것으로부터 분위기 유량으로서, 기상의 역류를 효과적으로 억제시킬 수 있도록 하는 유량을 설정할 수가 있다.
(2) 또한, 앞선 제 1 내지 제 7실시형태에서는 본 발명을 감압(減壓) CVD장치에 적용하는 것을 설명하였다. 그렇지만, 본 발명은 상압(常壓) CVD장치에도 적용할 수가 있다.
(3) 또한, 앞선 제 1 내지 제 7실시형태에서는 본 발명을 CVD장치에 적용하는 것을 설명하였다. 그렇지만, 본 발명은 CVD장치이외의 성막장치에도 적용시킬 수가 있으므로, 성막장치이외의 기판 처리장치에도 적용시킬 수가 있다.
(4) 또한, 앞선 제 1 내지 제 7실시형태에서는 본 발명을 반도체장치의 웨이퍼를 처리하는 기판 처리자이에 적용하는 경우를 설명하였다. 그렇지만, 본 발명은 웨이퍼이외의 기판을 처리하는 기판 처리장치에도 적용할 수가 있다. 예를 들면, 액정표시장치의 글라스기판을 처리하는 기판 처리장치에도 적용시킬 수가 있다.
(5) 또한, 이상의 설명에서는 본 발명을 로드록(Load Lock)식 이외 방식의 기판 처리장치에 적용하는 경우를 설명하였다. 그렇지만, 본 발명은 로드록식의 기판 처리장치에도 적용시킬 수가 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중 미리 정해진 기간동안, 외측 통상체와 내측 통상체사싱의 공간에 불활성 가스를 공급시켜 반응용기의 내부에 대하여 외기의 침입을 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중 미리 정해진 기간동안, 반응용기의 내부의 분위기를 기판 처리용의 분위기 배출로를 통해 배출시켜 분위기 배출로로부터 반응용기의 내부로의 기상의 역류를 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 미리 정해진 기간으로서 기판 반입·반출구를 통해 기판의 반입 및 반출이 수행되는 기간을 설정시킴으로서, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간에 항상 불활성 가스의 공급과 분위기의 배출을 수행하는 구성에 비하여, 불활성 가스의 소비량을 감소시킬 수 있으므로, 분위기 배출로에 설치되어 있는 O-링을 유지하기 위하여 교환하는 경우의 유지비를 저감시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 경우, 슬로 배기처리에 의해 배출되도록 함으로써, 이 배출에 의한 바응용기의 내부의 압력변동을 억제시킬 수가 있다. 그 결과, 이 압력변동에 의하여 외측 통상체와 내측 통상체에 퇴적된 막이 벗겨지거나, 분위기 배출로의 내부와 기판 반입·반출구 부근에 부착된 반응 부생성물이 날려 감으로써, 파티클이 증대되는 것을 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부에 공급된 불활성 가스의 유량을 반응용기의 내부로부터 배출된 분위기의 유량보다 많은 것으로서, 반응용기의 내부의 압력을 양압으로 설정할 수가 있다. 이것으로부터 불활성 가스의 유량이 분위기의 유량과 동일하든가 또는 적을 경우에 의해 반응용기의 내부에 대하여 외기의 침입을 억제하는 효과를 높일 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 불활성 가스의 공급구를 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 접하여 반응용기의 내벽중에 기판 처리용의 분위기 배출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 날려 보내지 않도록 하는 위치에 설치함으로써, 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 불활성 가스의 공급구를 기판을 가열처리하기 위한 가열수단에 의해 가열되는 위치에 설치되도록 함으로써, 이 가스 공급구를 반응 부생성물이 존재하지 않도록 하는 위치에 설치할 수가 있다. 이것으로부터 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 불활성 가스의 공급구를 복수개로 설치함으로써, 이 복수의 가스 공급구의 위치, 방향, 크기를 적절하게 설정하거나. 외측 통상체와 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스의 대류가 발생되는 것을 억제시킬 수가 있다. 이것으로부터 반응 부생성물의 날림에 의한 파티클의 발생을 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 외측 통상체 및 내측 통상체사이의 공간 전체에 불활성 가스를 공급할 수 있으므로, 반응용기의 내부 전체에 불활성 가스를 공급할 수가 있다. 이것으로부터 반응용기의 내부로의 외기의 침입을 효과적으로 저지할 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 복수의 가스 공급구를 내측 통상체의 주위에 접하여 분산적으로 설치함으로써, 각각의 가스 공급방향을 어느 쪽으로도 내측 통상체의 일단부측을 향할 수 있도록 설정할 수 있어 불활성 가스의 대류의 발생을 억제시킬 수가 있는 것으로, 외측 통상체 및 내측 통상체사이의 공간 전체에 불활성 가스를 공급시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부에 공급된 불활성 가스의 유량과 반응용기의 내부로부터 배출된 분위기의 유량을 제어할 수 있으므로, 이것들의 유량으로서 외기의 침입과 기상의 역류를 효과적으로 제어가능한 유량을 설정할 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부로부터 배출된 분위기의 유량을 미리 설정된 유량에 자동적으로 제어할 수 있으므로, 반응용기의 내부로부터 배출된 분위기의 유량을 미리 설정된 값으로 설정한 후, 이 유량을 변화시키도록 하는 요인이 발생되어도 이 변화를 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리방법에 의하면, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 외측 통상체 및 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 것으로, 반응용기의 내부의 분위기를 기판 처리용의 분위기 배출로를 통해 배출되도록 되어 있으므로, 반응용기의 내부로의 외기의 침입과 기상의 역류를 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부가 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 반응용기의 다른 단부측에 있는 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 반응용기의 내부에 불활성 가스가 공급되도록 함으로써, 반응용기의 내부에 대하여 외기의 침입을 억제할 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부의 분위기를 기판 처리용의 분위기 배출로를 통해 배출되도록 함으로써, 기판 처리용의 분위기 배출로로부터 반응용기의 내부에로의 기상의 역류를 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 경우, 슬로 배기처리에 의해 배출되도록 함으로써, 배기처리의 개시때, 반응용기의 내부의 압력이 변동되는 것을 억제시킬 수가 있다. 그 결과, 이 압력변동에 의해 파티클의 증대를 억제시킬 수가 있다.
또한, 기판 처리장치에 의하면, 반응용기의 내부에 불활성 가스를 공급하는 경우, 반응용기의 다른 단부측에 있는 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 공급되도록 함으로써, 반응 부생성물의 날림에 의해 파티클의 발생을 억제시킬 수가 있다.
Claims (12)
- 반응용기의 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 장치에 있어, 상기 반응용기로써, 동축에 설치된 외측 통상체(筒狀體)와 내측 통상체를 갖고, 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 것으로, 이 일단부로부터 기판처리용의 반응가스가 공급되며, 다른 단부로부터 상기 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이에 공간을 만들어 내부의 분위기가 배출되도록 2중 구조의 반응용기를 이용한 기판 처리장치에 있어서,상기 반응용기의 내부에 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 상기 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단과,상기 반응용기의 내부에 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 기판처리용의 분위기 배출로를 이용하여 상기 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 분위기 배출수단를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 미리 설정된 기간은 상기 기판 반입·반출구를 통해 상기 기판의 반입 및 반출이 이루어지는 기간인 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분위기 배출수단이 슬로 배기처리에 의해 상기 반응용기 내부의 분위기가 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급수단에 의해 공급된 상기 불활성 가스의 유량이 상기 분위기 배출수단에 의해 배출된 상기 분위기의 유량보다 많도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 상기 외측 반응용기와 상기 내측 반응용기 사이의 공간에 접하여 상기 반응용기의 내벽내 기판처리용 분위기 배출구 부근의 내벽에 부착된 반응 부생성물을 빼앗지 않도록 하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응용기의 내부에 반입된 기판을 가열하기 위한 가열수단을 구비하고, 상기 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 이 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급수단의 가스 공급구가 복수로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 복수의 가스 공급구가 상기 내측 통상체의 주위에 접하여 분산적으로 설치되어 있는 것으로, 각각의 가스 공급방향이 어느 쪽이든 상기 반응용기의 상기 다른 단부측으로 향하도록 설정한 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성 가스 공급수단이 상기 반응용기의 내부에 공급된 상기 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있도록 구성되고,상기 분위기 배출수단이 상기 반응용기의 내부로부터 배출된 상기 분위기의 유량을 제어할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 제 9항에 있어서, 상기 분위기 배출수단은,상기 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 배출수단과,이 배출수단에 의해 배출된 상기 분위기의 유량을 검출하는 검출수단과,이 검출수단에 의해 검출된 유량이 미리 설정된 값에 의하여 상기 배출수단에 의해 배출된 상기 분위기의 유량을 제어하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 반응용기의 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 방법에 있어, 상기 반응용기로써, 동축으로 설치된 외측 통상체와 내측 통상체를 갖고, 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 것으로, 이 일단부로부터 기판처리용의 반응가스가 공급되며, 다른 단부로부터 상기 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이에 공간을 만들어 내부의 분위기가 배출되도록 2중 구조의 반응용기를 이용한 기판 처리장치에 있어서,상기 반응용기의 내부에 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 정해진 기간동안, 상기 외측 통상체와 상기 내측 통상체사이의 공간에 불활성 가스를 공급하는 것으로, 기판 처리용의 분위기 배출로를 이용하여 상기 반응용기의 내부의 분위기를 배출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
- 일단부에 기판 반입·반출구가 설치된 통상의 반응용기 내부에서 화학반응을 이용하여 기판에 소정의 처리를 수행하는 기판 처리장치에 있어서,상기 반응용기의 내부가 상기 기판 반입·반출구를 통해 상기 반응용기의 내부에 반입된 상기 기판을 가열하는 가열수단과,상기 반응용기의 내부가 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간, 상기 반응용기의 다른 단부측에 있는 상기 가열수단에 의해 가열되도록 하는 위치로부터 상기 반응용기의 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단과,상기 반응용기의 내부가 상기 기판 반입·반출구를 통해 외부에 개방되어 있는 기간중에 미리 설정된 기간, 슬로 배기처리에 의해 진공 배기처리를 수행하는 기판처리용의 분위기 배출로를 이용한 상기 반응용기 내부의 분위기를 배출하는 분위기 배출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.
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