KR20160012942A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20160012942A
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요헤이 미도리카와
사토시 도다
히로유키 다카하시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

탑재대 상에 피처리 기판을 탑재해서 처리 가스에 의해 기판 처리를 실시할 때에, 한층 더 균일성을 확보한다. 진공 분위기 하에서 피처리 기판인 웨이퍼(W)에 처리 가스에 의해 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치(5)는, 진공 분위기에 보지되어 웨이퍼(W)가 수용되는 챔버(40)와, 챔버(40) 내에서 웨이퍼(W)를 탑재하는 기판 탑재대(41)와, 챔버(40) 내에 처리 가스를 포함한 가스를 도입하는 가스 도입 부재(42)와, 승강 가능하게 마련되고, 기판 탑재대(41)의 상방의 웨이퍼(W)를 포함한 영역에 처리 공간(S)을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재(44)와, 격벽 부재(44)를 승강시키는 승강 기구(45)를 구비한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 출원은 각각 2014년 7월 24일 및 2015년 3월 2일자로 출원된 일본 특허 출원 제 2014-151121 호 및 2015-039883 호를 우선권 주장하며, 상기 특허 출원의 내용은 참고로 본원에 인용된다.
본 발명은 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라고 한다)에 에칭 처리나 성막 처리 등의 각종의 처리를 반복해서 행해서 소망한 디바이스를 제조한다.
종래에, 이러한 기판 처리로서는, 기판을 한장씩 처리하는 매엽식의 처리 장치가 많이 이용되고 있다. 또한, 이러한 처리 장치는 스루풋을 향상시키는 것이 요구되고 있고, 매엽식의 플랫폼을 유지한 채로 한번에 2매 이상의 기판을 처리하는 처리 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2).
특허문헌 1, 2에 개시된 기판 처리 장치는, 챔버 내에 하나의 기판 탑재대를 마련하고, 기판 탑재대의 상방에 대향해서 하나의 샤워 형상을 이루는 가스 분산 플레이트를 마련하고, 기판 탑재대에 복수(2매)의 기판을 탑재하고, 챔버 내를 진공으로 보지하는 동시에, 가스 분산 플레이트로부터 처리 가스를 공급하고, 기판에 소정의 처리를 실시하는 것이다.
일본 특허 공표 제 2010-520649 호 공보 일본 특허 공개 제 2012-015285 호 공보
그런데, 에칭 처리 등의 기판 처리에 있어서는, 기판의 대형화에 따라 처리의 균일성이 확보하기 어려워지고 있는 것에 추가해서, 처리의 균일성의 요구는 더욱 더 높아지고 있고, 상기 특허문헌 1, 2의 기술에서는, 소망한 처리 균일성을 얻는 것이 곤란해지고 있다. 즉, 상기 특허문헌 1, 2의 기술에서는, 복수의 기판의 간섭 등에 의해 온도의 불균일이나 가스 공급의 불균일이 발생하여, 충분한 처리의 균일성을 얻기 어려워지고 있다. 또한, 통상의 매엽식의 처리 장치에 있어서 조차, 충분한 처리의 균일성을 확보할 수 없는 경우도 발생하고 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 탑재대 상에 피처리 기판을 탑재해서 처리 가스에 의해 기판 처리를 실시할 때에, 한층 더 처리의 균일성을 확보할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점은, 진공 분위기 하에서 피처리 기판에 처리 가스에 의해 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 진공 분위기에 보지되고, 피처리 기판이 수용되는 챔버와, 상기 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재하는 기판 탑재대와, 상기 챔버 내에 처리 가스를 포함한 가스를 도입하는 가스 도입 부재와, 상기 챔버 내에 승강 가능하게 마련되고, 상기 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 각 영역에 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재와, 상기 격벽 부재를 승강시키는 승강 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 격벽 부재는, 처리 공간을 규정하기 위한 통형상부와, 통형상부의 상부에 플랜지형상으로 마련된 플랜지부를 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 격벽 부재는, 상기 플랜지부 내에 마련된 히터를 갖고, 상기 히터의 열에 의해 상기 처리 공간의 균열성(均熱性)을 높이는 것이 바람직하다. 상기 히터는 상기 플랜지부 내의 대기압으로 보지된 공간에 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 관점은, 진공 분위기 하에서 복수의 피처리 기판에 처리 가스에 의해 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 진공 분위기에 보지되고, 복수의 피처리 기판이 수용되는 챔버와, 상기 챔버 내에서 각각 피처리 기판을 탑재하는 복수의 기판 탑재대와, 상기 챔버 내에 처리 가스를 포함한 가스를 도입하는 적어도 하나의 가스 도입 부재와, 상기 챔버 내에 승강 가능하게 마련되고, 상기 복수의 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 영역에 각각 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재와, 상기 격벽 부재를 승강시키는 승강 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 격벽 부재는 복수의 처리 공간을 규정하는 격벽을 일괄해서 형성하는 것으로 할 수 있다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 가스 도입 부재는 상기 처리 공간에 대응해서 마련된 복수의 가스 도입 부재를 포함하고, 상기 각 가스 도입 부재로부터 대응하는 상기 처리 공간에 처리 가스가 도입되는 구성으로 할 수 있다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 격벽 부재는, 각 처리 공간을 규정하기 위한 복수의 통형상부와, 상기 복수의 통형상부의 상부에 플랜지형상으로 마련된 플랜지부를 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 격벽 부재는, 상기 플랜지부 내에 마련된 히터를 더 포함하고, 상기 히터의 열에 의해 상기 처리 공간의 균열성을 높이는 것이 바람직하다. 상기 히터는 상기 플랜지부 내의 대기압으로 보지된 공간에 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 도입 부재는, 상기 기판 탑재대에 대향해서 마련되고, 상기 처리 공간을 형성할 때에 상기 격벽 부재와 상기 적어도 하나의 가스 도입 부재 사이의 갭을 시일하는 제 1 시일 부재를 더 구비하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 기판 탑재대의 주위에 간격을 두고서 마련된 슬릿을 갖는 이너 월과, 상기 처리 공간을 형성할 때에 상기 격벽 부재와 상기 이너 월 사이의 갭을 시일하는 제 2 시일 부재를 더 구비하고, 상기 처리 공간으로부터의 배기는, 상기 기판 탑재대와 이너 월 사이의 공간으로부터 상기 슬릿을 거쳐서 행해지는 구성으로 할 수도 있다. 상기 제 1 시일 부재는, 본체부와, 본체부로부터 비스듬하게 돌출되고, 시일부를 구성하는 립부를 가지는 립 시일이며, 상기 격벽 부재와 상기 가스 도입 부재 사이의 클리어런스가 1.6 ㎜ 내지 3.6 ㎜의 범위가 되도록 갭이 시일되는 것이 바람직하고, 상기 제 2 시일 부재는, 본체부와, 본체부로부터 비스듬하게 돌출되고, 시일부를 구성하는 립부를 가지는 립 시일이며, 상기 격벽 부재와 상기 이너 월 사이의 클리어런스가 1.6 ㎜ 내지 3.6 ㎜의 범위가 되도록 갭이 시일되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 격벽 부재의 내측과 외측의 차압이 300 Torr 이하인 것이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 승강 기구는, 상기 격벽 부재를 승강 이동 가능한 액추에이터와, 액추에이터로부터 연장되고, 선단이 상기 격벽 부재에 장착된 구동 축과, 선단이 상기 격벽 부재에 장착되고, 상기 챔버의 외부로 연장되는 복수의 가이드 축을 구비하고, 상기 가이드 축은, 진공 상태로 보지된 상기 챔버의 내부와 대기압 공간인 상기 챔버의 외부와의 차압에 의한 밀어올림력에 의해 상승해서 상기 격벽 부재를 상승시키는 구성으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 가이드 축은, 상기 격벽 부재에 접속된 상부 축과, 상기 상부 축에 접속된 하부 축을 갖고, 상기 상부 축과 상기 하부 축은, 이들과의 사이에 미끄러짐을 일으키는 미끄러짐 부재를 거쳐서, 미끄러짐을 허용한 상태로 결합되고, 열팽창차를 흡수 가능하게 구성되어 있는 형태가 바람직하다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 가스 도입 부재는, 상기 기판 탑재대에 대향해서 마련되고, 하면에 다수의 가스 토출 구멍을 갖고, 상기 처리 공간에 샤워 형상으로 처리 가스를 토출하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 가스 도입 부재로부터의 가스 도입을 제어하는 제어부를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 챔버 내에 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름을 형성해서, 피처리 기판에의 파티클의 부착을 억제하도록 상기 가스 도입 부재로부터 가스를 도입시키도록 해도 좋다. 이 때, 상기 제어부는, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 가스의 가스 유량이 500 sccm 내지 1000 sccm, 상기 챔버 내의 압력이 1000 mTorr 이상이 되도록 가스의 도입을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 관점은, 진공 분위기에 보지된 챔버 내에서 피처리 기판을 기판 탑재대에 탑재된 상태로 하고, 상기 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 영역에 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재를 승강 가능하게 마련하고, 상기 격벽 부재에 의해 규정된 상기 처리 공간 내에 가스 도입 부재로부터 처리 가스를 도입해서 상기 피처리 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서, 상기 기판 탑재대에 피처리 기판을 반송 가능하도록 상기 격벽 부재를 하강시킨 상태로 하는 공정과, 피처리 기판을 상기 챔버 내에 반입하고, 상기 기판 탑재대에 탑재하는 공정과, 상기 격벽 부재를 상승시켜 상기 챔버 내에 상기 처리 공간을 형성하는 공정과, 상기 처리 공간 내에 상기 처리 가스를 도입해서 상기 피처리 기판에 소정의 처리를 실시하는 공정과, 상기 피처리 기판을 상기 챔버로부터 반출 가능하도록 상기 격벽 부재를 하강시키는 공정과, 상기 격벽 부재를 하강시킨 상태로 상기 피처리 기판을 상기 챔버로부터 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다.
상기 제 3 관점에 있어서, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 챔버 내에 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름을 형성해서, 피처리 기판에의 파티클의 부착을 억제하도록 상기 챔버 내에 가스를 도입해도 좋다. 이 때, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 가스의 가스 유량이 500 sccm 내지 1000 sccm, 상기 챔버 내의 압력이 1000 mTorr 이상이 되도록 가스를 도입하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 챔버 내에, 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 영역에 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재를 승강 가능하게 마련하고, 격벽 부재에 의해 처리 공간을 규정한 상태로 기판의 처리를 행하므로, 극히 높은 처리의 균일성을 확보할 수 있다. 또한, 격벽 부재로 둘러싸인 좁은 공간 내에서 처리하므로, 가스 사용량이 감소해서 에너지 절약 효과를 달성할 수 있는 동시에, 압력 조정 시간의 단축에 의한 스루풋 향상 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판 처리 장치인 COR 처리 장치를 구비한 처리 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 COR 처리 장치를 도시하는 단면도로서, 격벽 부재를 상승시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 COR 처리 장치를 도시하는 단면도로서, 격벽 부재를 하강시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 격벽 부재를 나타내는 사시도이다.
도 5는 플랜지부를 단면으로 도시한 격벽 부재의 측면도이다.
도 6은 COR 처리 장치의 구동 축 설치 부분과 가이드 축 설치 부분을 도시하는 단면도이다.
도 7은 가이드 축의 상부 축과 하부 축과의 접합 부분을 도시하는 단면도이다.
도 8은 격벽 부재를 구동시켰을 때에 조건을 변화시켜 가스 흐름을 형성했을 때의 웨이퍼에 부착한 파티클의 개수를 평가한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 격벽 부재를 마련하지 않는 종래의 장치로 COR 처리를 실시했을 경우와, 격벽 부재를 마련하고 도 2의 상태로 해서 COR 처리를 실시했을 경우의 처리 분포를 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 COR 처리 장치를 도시하는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
<COR 처리 장치를 구비한 처리 시스템>
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판 처리 장치인 화학적 산화물 제거(Chemical　Oxide　Removal ; COR) 처리를 실시하는 COR 처리 장치를 구비한 처리 시스템을 나타내는 개략 구성도이다. 이 처리 시스템(1)은, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라고 한다)(W)를 반입·반출하는 반입·반출부(2)와, 반입·반출부(2)에 인접시켜서 마련된 2개의 로드록실(3)과, 각 로드록실(3)에 각각 인접해서 마련된, 웨이퍼(W)에 대해서 PHT(Post　Heat　Treatment) 처리를 행하는 PHT 처리 장치(4)와, 각 PHT 처리 장치(4)에 각각 인접해서 마련된, 웨이퍼(W)에 대해서 COR 처리를 행하는 COR 처리 장치(5)를 구비하고 있다. 로드록실(3), PHT 처리 장치(4) 및 COR 처리 장치(5)는, 이 순서로 일직선상에 늘어놓아서 마련되어 있다. PHT 처리 장치(4) 및 COR 처리 장치(5)는 웨이퍼(W)를 2매씩 처리하게 되어 있다.
반입·반출부(2)는, 웨이퍼(W)를 반송하는 제 1 웨이퍼 반송 기구(11)가 내부에 마련된 반송실(12)을 갖고 있다. 제 1 웨이퍼 반송 기구(11)는 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 보지하는 2개의 반송 아암(11a, 11b)을 갖고 있다. 반송실(12)의 길이 방향의 측부에는, 탑재대(13)가 마련되어 있고, 이 탑재대(13)에는, 웨이퍼(W)를 복수매 늘어놓아 수용 가능한 캐리어(C)가 예를 들면 3개 접속할 수 있게 되어 있다. 또한, 반송실(12)에 인접하고, 웨이퍼(W)를 회전시켜 편심량을 광학적으로 구해서 위치맞춤을 행하는 오리엔터(14)가 마련되어 있다.
반입·반출부(2)에 있어서, 웨이퍼(W)는, 반송 아암(11a, 11b)에 의해서 보지되고, 제 1 웨이퍼 반송 기구(11)의 구동에 의해 대략 수평면 내에서 직진 이동되고, 또한 승강시키는 것에 의해, 소망의 위치에 반송된다. 그리고, 탑재대(13) 상의 캐리어(C), 오리엔터(14), 로드록실(3)에 대해서 각각 반송 아암(11a, 11b)이 진퇴함으로써, 반입·반출되도록 되어 있다.
각 로드록실(3)은, 반송실(12)과의 사이에 각각 게이트 밸브(16)가 개재된 상태로, 반송실(12)에 각각 연결되어 있다. 각 로드록실(3) 내에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 제 2 웨이퍼 반송 기구(17)가 마련되어 있다. 또한, 로드록실(3)은 소정의 진공도까지 진공 흡인 가능하게 구성되어 있다.
제 2 웨이퍼 반송 기구(17)는 다관절 아암 구조를 갖고 있고, 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 보지하는 픽을 갖고 있다. 이 제 2 웨이퍼 반송 기구(17)에 있어서는, 다관절 아암을 단축시킨 상태로 픽이 로드록실(3) 내에 위치하고, 다관절 아암을 신장하는 것에 의해, 픽이 PHT 처리 장치(4)에 도달하고, 또한 신장하는 것에 의해 COR 처리 장치(5)에 도달하는 것이 가능하게 되어 있고, 웨이퍼(W)를 로드록실(3), PHT 처리 장치(4), 및 COR 처리 장치(5) 사이에서 반송하는 것이 가능하게 되어 있다.
PHT 처리 장치(4)는, 진공 흡인 가능한 챔버(20)와, 그 내부에서 피처리 기판인 웨이퍼(W)를 2매, 수평 상태로 탑재하는 기판 탑재대(23)를 구비하고, 기판 탑재대(23)에는 히터가 매설되어 있고, 이 히터에 의해 COR 처리가 실시된 후의 웨이퍼(W)를 가열해서 COR 처리에 의해 생성한 후술하는 반응 생성물을 기화(승화)시키는 PHT 처리를 행한다. PHT 처리 시에는, 챔버(20) 내에 N2 가스 등의 불활성 가스가 도입된다. 챔버(20)와 로드록실(3) 사이에는 게이트 밸브(22)가 마련되어 있고, 챔버(20)와 COR 처리 장치(5) 사이에는 게이트 밸브(54)가 마련되어 있다.
본 실시형태에 관한 COR 처리 장치(5)는, 챔버(40) 내에서 웨이퍼(W) 표면의 산화막에 대해 HF 가스 및 NH3 가스에 의해 COR 처리를 행하는 것이며, 그 상세한 구성은 후술한다.
제어부(6)는, 처리 시스템(1)의 각 구성부를 제어하는 마이크로 프로세서(컴퓨터)를 구비한 프로세스 컨트롤러(94)를 갖고 있다. 프로세스 컨트롤러(94)에는, 오퍼레이터가 처리 시스템(1)을 관리하기 위해서 커멘드의 입력 조작 등을 실시하는 키 보드나, 처리 시스템(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등을 구비하는 유저 인터페이스(95)가 접속되어 있다. 또한, 프로세스 컨트롤러(94)에는, 처리 시스템(1)으로 실행되는 각종 처리, 예를 들면 후술하는 COR 처리 장치(5)에 있어서의 처리 가스의 공급이나 챔버 내의 배기 등을 프로세스 컨트롤러(94)의 제어에서 실현되기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건에 따라 처리 시스템(1)의 각 구성부에 소정의 처리를 실행시키기 위한 제어 프로그램인 처리 레시피나, 각종 데이터베이스 등이 저장된 기억부(93)가 접속되어 있다. 레시피는 기억부(93)의 내부의 적당의 기억 매체(도시하지 않음)에 기억되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 임의의 레시피를 기억부(93)로부터 호출해서 프로세스 컨트롤러(94)에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(94)의 제어 하에서, 처리 시스템(1)에서의 소망한 처리를 행한다.
다음에, 이러한 처리 시스템(1)에 있어서의 처리 동작에 대해 설명한다.
우선, 피처리 기판인 표면에 실리콘 산화막을 갖는 웨이퍼(W)를 캐리어(C) 내에 수납하고, 처리 시스템(1)에 반송한다. 처리 시스템(1)에 있어서는, 대기측의 게이트 밸브(16)를 개방한 상태로 반입·반출부(2)의 캐리어(C)로부터 제 1 웨이퍼 반송 기구(11)의 반송 아암(11a, 11b) 중 어느 한쪽에 의해 웨이퍼(W)를 1매 로드록실(3)에 반송하고, 로드록실(3) 내의 제 2 웨이퍼 반송 기구(17)의 픽에 주고받는다.
그 후, 대기측의 게이트 밸브(16)를 폐쇄해서 로드록실(3) 내를 진공 배기하고, 그 다음에 게이트 밸브(22) 및 게이트 밸브(54)를 개방하고, 픽을 COR 처리 장치(5)까지 신장해서 웨이퍼(W)를 COR 처리 장치(5)에 반송한다.
그 후, 픽을 로드록실(3)에 복귀시키고, 게이트 밸브(22) 및 게이트 밸브(54)를 폐쇄하고, COR 처리 장치(5)에 있어서 후술하도록 해서 COR 처리를 실시한다.
COR 처리가 종료한 후, 게이트 밸브(22, 54)를 개방하고, 제 2 웨이퍼 반송 기구(17)의 픽에 의해 처리 후의 웨이퍼(W)를 수취하고, PHT 처리 장치(4)의 챔버(20) 내의 탑재대(23) 상에 탑재한다. 그리고, 픽을 로드록실(3)에 퇴피시키고, 게이트 밸브(22, 54)를 폐쇄하고, PHT 처리 장치(4)의 챔버(20) 내에서 웨이퍼(W)를 가열해서 PHT 처리를 실시한다. 이것에 의해, 상기 COR 처리에 의해서 생긴 반응 생성물이 가열되어 기화하고, 제거된다.
PHT 처리 장치(4)에 있어서의 열 처리가 종료한 후, 게이트 밸브(22)를 개방하고, 제 2 웨이퍼 반송 기구(17)의 픽에 의해 탑재대(23) 상의 에칭 처리 후의 웨이퍼(W)를 로드록실(3)에 퇴피시키고, 제 1 웨이퍼 반송 기구(11)의 반송 아암(11a, 11b) 중 어느 한쪽에 의해 캐리어(C)에 복귀시킨다. 이것에 의해, 1매의 웨이퍼의 처리가 완료한다. 이러한 일련의 처리를 캐리어(C) 내에 수용된 웨이퍼(W)의 수만큼 반복한다.
<COR 처리 장치의 구성>
다음에, 본 발명의 일 실시형태에 관한 COR 처리 장치에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 COR 처리 장치를 도시하는 단면도이며, 도 2는 격벽 부재를 상승시킨 상태를 도시하고, 도 3은 격벽 부재를 하강시킨 상태를 도시한다.
이러한 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, COR 처리 장치(5)는, 밀폐 구조의 챔버(40)를 갖고, 또한 챔버(40)의 내부에, 피처리 기판인 웨이퍼(W)를 1매씩 수평 상태로 탑재하기 위한 2개의 기판 탑재대(41)와, 이들 기판 탑재대(41)의 상방에 각각 대향하도록, 처리 가스를 챔버(40) 내에 도입하기 위한 2개의 가스 도입 부재(42)와, 2개의 기판 탑재대(41)의 하부의 주위에 각각 마련된 2개의 이너 월(43)과, 각 기판 탑재대(41)와 대응하는 가스 도입 부재(42)와의 사이의 웨이퍼(W)를 포함한 영역에, 각각 밀폐된 처리 공간(S)을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 승강 가능한 격벽 부재(44)와, 격벽 부재(44)를 승강하는 승강 기구(45)와, HF 가스 및 NH3 가스 등을 공급하는 가스 공급 기구(46)와, 챔버(40) 내를 배기하는 배기 기구(47)를 구비하고 있다.
챔버(40)는, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 챔버 본체(51)와 덮개부(52)에 의해서 구성되어 있다. 챔버 본체(51)는 측벽부(51a)와 바닥부(51b)를 갖고, 상부는 개구로 되어 있고, 이 개구가 덮개부(52)로 폐쇄고정된다. 측벽부(51a)와 덮개부(52)는 시일 부재(51c)에 의해 밀봉되고, 챔버(40) 내의 기밀성이 확보된다. 덮개부(52)의 내측에는, 상술한 2개의 가스 도입 부재(42)가 끼워넣어져 있다. 챔버 본체(51)의 측벽부(51a)에는, PHT 처리 장치(4)의 챔버와의 사이에 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반입·반출구(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 반입·반출구는 상술한 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
기판 탑재대(41)는, 대략 원주형상을 이루고 있고, 웨이퍼(W)의 탑재면을 갖는 탑재 플레이트(61)와, 챔버 본체(51)의 바닥부(51b)에 고정되고, 탑재 플레이트를 지지하는 베이스 블록(62)을 구비한다. 탑재 플레이트(61)의 내부에는 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 온도 조절기(63)가 설치되어 있다. 온도 조절기(63)는, 예를 들면 온도 조절용 매체(예를 들면 물 등)가 순환하는 관로를 구비하고 있고, 이러한 관로 내를 흐르는 온도 조절용 매체와 열교환이 행해지는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도 제어가 이루어진다. 또한, 기판 탑재대(41)에는, 웨이퍼(W)를 반송할 때에 이용하는 복수의 승강 핀(도시하지 않음)이 웨이퍼의 탑재면에 대해서 돌몰 가능하게 마련되어 있다.
이너 월(43)은 원통형상을 이루고, 기판 탑재대(41)의 베이스 블록(62)의 주위에 간격을 두고서 마련되어 있고, 베이스 블록(62)과의 사이는 원환상을 이루는 배기 공간(68)으로 되어 있다. 이너 월(43)의 상부에는 플랜지(67)가 형성되어 있다. 이너 월(43)에는 슬릿(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 처리 공간(S)으로부터 원환상의 배기 공간(68)에 도달한 배기 가스가 이너 월(43)의 슬릿을 거쳐서 이너 월(43)의 외측 공간에 균일하게 배출되고, 후술하는 배기 기구(47)에 의해 배기되도록 되어 있다.
가스 공급 기구(46)는 HF 가스, NH3 가스, 및 Ar 가스나 N2 가스 등의 희석 가스를 가스 도입 부재(42)에 공급하는 것이며, 각 가스의 가스 공급원, 공급 배관, 밸브, 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기를 구비하고 있다.
가스 도입 부재(42)는 가스 공급 기구(46)로부터 공급된 가스를 챔버(40) 내에 도입하기 위한 것이며, 내부에 가스 확산 공간(64)을 갖고, 전체 형상이 원통형상을 이루고 있다. 가스 도입 부재(42)의 상면에는 챔버(40)의 상벽으로부터 연결되는 가스 도입 구멍(65)이 형성되고, 저면에 가스 확산 공간(64)에 연결되는 다수의 가스 토출 구멍(66)을 갖고 있다. 그리고, 가스 공급 기구(46)로부터 공급된 HF 가스, NH3 가스 등의 가스가 가스 도입 구멍(65)을 거쳐서 가스 확산 공간(64)에 도달하고, 가스 확산 공간(64)에서 확산되고, 가스 토출 구멍(66)으로부터 균일하게 샤워 형상으로 토출된다. 즉, 가스 도입 부재(42)는, 가스를 분산해서 토출하는 가스 분산 헤드(샤워 헤드)로서 기능한다. 또한, 가스 도입 부재(42)는 HF 가스와 NH3 가스를 별개의 유로로 토출하는 포스트믹스 타입이라도 좋다.
격벽 부재(44)는 2개의 기판 탑재대(41)에 대응하는 2개의 처리 공간을 규정하는 격벽을 일괄해서 형성하는 것이며, 도 4의 사시도에도 도시하는 바와 같이, 각 처리 공간을 형성하기 위한 2개의 원통부(통형상부)(71)와, 원통부(71)의 상부에 플랜지형상으로 마련된 플랜지부(72)를 구비하고 있다. 또한, 원통부(71)의 바닥부에는 내 플랜지부(73)가 형성되어 있다(도 2 참조).
격벽 부재(44)에는, 플랜지부(72)의 상면에 각 처리 공간(S)에 대응해서 2 개의 시일 부재(74)가 마련되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 이너 월(43)의 플랜지(67)의 하면에는 각각 시일 부재(75)가 마련되어 있다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 격벽 부재(44)를 상승시킨 상태로, 시일 부재(74)가 가스 도입 부재(42)의 하면에 당접하고, 격벽 부재(44)와 가스 도입 부재(42) 사이가 밀착되고, 시일 부재(75)가 격벽 부재(44)의 내 플랜지부(73)의 상면에 당접하고, 격벽 부재(44)와 이너 월(43) 사이가 밀착되고, 대략 밀폐된 공간인 처리 공간(S)이 형성된다.
시일 부재(74, 75)로서는, 본체부와, 본체부로부터 비스듬하게 돌출하는 립부를 구비하는 립 시일을 매우 적합하게 이용할 수 있다. 립 시일의 립부가 시일부를 구성하기 때문에, 시일 부재(74, 75)를 립 시일함으로써, 격벽 부재(44)와 가스 도입 부재(42) 사이의 갭, 및 격벽 부재(44)와 이너 월(43) 사이의 갭은 이들이 직접 접촉하는 일이 없이 클리어런스를 보지한 상태로 시일할 수 있다. 이 때문에, 격벽 부재(44)와 가스 도입 부재(42), 및 격벽 부재(44)와 이너 월(43)이 접촉하는 것에 의한 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 립 시일은 클리어런스를 립부에서 조정하므로 클리어런스 조정의 자유도가 높다. 격벽 부재(44)와 가스 도입 부재(42), 및 격벽 부재(44)와 이너 월(43)의 접촉을 방지하면서 소망한 시일성을 얻기 위해서는, 이러한 사이의 클리어런스가 1.6 ㎜ 내지 3.6 ㎜의 범위가 되도록 시일하는 것이 바람직하다.
또한, 후술하는 바와 같이, 격벽 부재(44)의 상승에는 진공 상태의 챔버(40) 내부와 대기 공간인 챔버(40) 외부와의 차압을 이용하고 있고, 구동력이 작기 때문에, 시일 부재(74, 75)로서는 극력 반력이 작은 상태로 균일하게 시일할 수 있는 것이 요구된다. 이것에 대해서, 립 시일은, 시일 상태에 있어서, 반력이 거의 0에 가까운 일정하기 때문에, 이와 같이 구동력이 작아도 충분히 시일이 가능하다.
다만, 립 시일은, 진공과 진공 또는 대기와 대기 등의 차압의 작은 환경 하에서의 시일에 적합한 것이며, 시일 부재(74, 75)로서 립 시일을 이용했을 경우에는, 격벽 부재(44)의 내측과 외측의 차압이 작은 상태일 필요가 있고, 이러한 차압이 300 Torr 이하인 것이 바람직하다.
립 시일은, 립부가 압력이 높은 쪽으로 향하고 있을 필요가 있기 때문에, 시일 부재(74)에 립 시일을 적용하는 경우에는, 압력이 보다 높은 처리 공간(S) 측, 즉 내측으로 립부가 향하고 있는 립 시일을 이용한다. 또한, 시일 부재(75)에 립 시일을 적용하는 경우에는, 압력이 보다 높은 처리 공간(S) 측, 즉 외측으로 립부가 향하고 있는 립 시일을 이용한다.
또한, 시일 부재(75)는 이너 월(43)의 플랜지(67)의 하면에 마련되어 있지만, 격벽 부재(44)의 내 플랜지부(73)의 상면에 마련해도 좋다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 격벽 부재(44)의 플랜지부(72)는 주회하는 홈부(76)를 갖는 본체부(72a)를 구비하고, 홈부(76)의 내부에는, 홈부(76)에 따라서 주회하도록 히터(77)가 마련되어 있다. 본체부(72a)의 상부에는 덮개부(72b)가 용접되어 있고, 홈부(76)가 밀폐된 공간으로 되어 있다. 히터(77)는 챔버(40) 외부의 히터 전원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 히터(77)에 급전함으로써 히터(77)가 발열하고, 그 열이 격벽 부재(44)의 상부에서 하부에 신속하게 확산하고, 처리 공간(S) 내를 예를 들면 30 ℃ 내지 150 ℃로 가열할 수 있고, 처리 공간(S) 내를 균열성이 높은 상태로 보지하는 것이 가능하게 되어 있다. 홈부(76)는, 후술하는 바와 같이, 승강 기구(45)의 가이드 축을 거쳐서 대기와 연결되어 있고, 대기 공간으로 되어 있다. 이 때문에, 과승온 등이 일어나기 어렵고, 히터(77)의 제어성이 양호하다.
격벽 부재(44)를 승강하는 승강 기구(45)는 챔버(40)의 외부에 배치되고, 격벽 부재(44)를 승강 이동 가능한 액추에이터(81)와, 액추에이터(81)로부터 연장되어 챔버(40) 내에 침입하고, 선단이 격벽 부재(44)의 플랜지부(72)에 장착된 구동 축(82)과, 선단이 격벽 부재(44)에 장착되고, 타단이 챔버(40) 외부로 연장되는 중공의 복수의 가이드 축(83)을 구비한다. 가이드 축(83)은 2개 있으면 구동 축(82)과 함께 3축 지지가 되어 안정된 지지가 가능하고, 격벽 부재(44)를 안정되게 승강시킬 수 있다. 가이드 축(83)을 2개보다 많이 하고, 예를 들면 4개로 하면 격벽 부재(44)를 보다 균일하게 상승시킬 수 있게 되지만, 개수가 증가하면 코스트성이나 메인터넌스성이 저하한다. 따라서, 그러한 점을 고려하여 가이드 축(83)의 개수를 결정하면 좋다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 구동 축(82)은 상부 축(82a)과 하부 축(82b)에 의해 구성되고, 상부 축(82a)의 하단에는, 신축 가능한 벨로우즈(84)의 일단이 장착되어 있다. 하부 축(82b)은 챔버(40) 외부에서 상부 축(82a)에 연속하도록 상부 축(82a)에 장착되고, 볼 스플라인의 스플라인 축으로 해서 구성된다. 벨로우즈(84)는 구동 축(82)의 상부 축(82a)의 주위에 마련되고, 타단은 챔버(40)의 바닥부에 장착되어 있다. 이것에 의해, 구동 축(82)이 승강했을 때에, 이에 대응해서 벨로우즈(84)가 신축하고, 챔버(40) 내의 진공 상태가 보지되도록 되어 있다. 챔버(40)의 바닥부에는, 벨로우즈(84)의 외측을 덮도록, 구동 축(82)을 수용하는 케이스(85)가 장착되어 있다. 케이스(85)의 하부 축(82b)에 대응하는 부분의 내측에는 볼 스플라인의 슬리브(86)가 장착되어 있다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가이드 축(83)은, 상부 축(83a)과 하부 축(83b)에 의해 구성되고, 상부 축(83a)의 하단에는, 신축 가능한 벨로우즈(87)의 일단이 장착되어 있다. 하부 축(83b)은 챔버(40) 외부에서 상부 축(83a)에 연속하도록 상부 축(83a)에 장착되고, 가이드 부시(89)에 가이드되도록 되어 있다. 벨로우즈(87)는 가이드 축(83)의 상부 축(83a)의 주위에 마련되고, 타단은 챔버(40)의 바닥부에 장착되어 있다. 이것에 의해, 가이드 축(83)이 승강했을 때에, 이에 대응해서 벨로우즈(87)가 신축하고, 챔버(40) 내의 진공 상태가 보지되도록 되어 있다. 챔버(40)의 바닥부에는, 벨로우즈(87)의 외측을 덮도록, 가이드 축(83)을 수용하는 케이스(88)가 장착되어 있다. 케이스(88)의 하부 축(83b)에 대응하는 부분의 내측에 가이드 부시(89)가 장착되어 있다.
가이드 축(83)은 하단이 챔버(40)의 외부의 대기압 공간에 마련되어 있기 때문에, 챔버(40)의 내부가 진공으로 보지된 상태에서는, 이러한 차압에 의해, 가이드 축(83)에는 그 단면적에 비례한 밀어올림력이 작용한다. 가이드 축(83)에는, 벨로우즈(87)의 스프링 반력 및 가이드 축(83)의 자중 등의 하향에 작용하는 힘이 존재하지만, 가이드 축(83)의 내경 등을 적당 설정함으로써, 밀어올림력의 쪽을 크게 할 수 있다. 이것에 의해 적절한 압력으로 격벽 부재(44)를 밀어올릴 수 있다. 이 때문에, 격벽 부재(44)를 복수의 가이드 축(83)에 의해 가이드해서 안정되게 구동시킬 수 있는 것과 동시에, 격벽 부재(44)를 균등하게 상승시켜 확실한 시일성을 확보할 수 있다.
격벽 부재(44)를 하강시킬 때, 이러한 차압에 의한 격벽 부재(44)를 밀어올림력에 저항해서 액추에이터(81)에 의해 구동 축(82)을 거쳐서 격벽 부재(44)를 하강시키면 좋다 . 액추에이터(81)는 격벽 부재(44)의 하강의 때에만 이용하면 좋기 때문에, 액추에이터(81) 및 구동 축(82)의 부담이 경감된다. 격벽 부재(44)를 하강시켜서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 격벽 부재(44)가 기판 탑재대(41)의 탑재면의 하방에 위치시킴으로써, 웨이퍼(W)의 반송이 가능해진다.
또한, 도 6은 COR 처리 장치(5)의 단면을 도시하지만, 좌측은 구동 축(82)의 존재 영역의 단면을 도시하고, 우측은 가이드 축의 존재 영역의 단면을 도시하고 있고, 2점 쇄선을 사이에 두고 좌우 상이한 부분의 단면을 취하고 있다.
도 7은 가이드 축(83)의 상부 축(83a)과 하부 축(83b)과의 접합 부분을 도시하는 단면도이지만, 상부 축(83a)의 하단은 벨로우즈(87)를 지지하는 플랜지(91)로 되어 있고, 하부 축(83b)의 상단은 플랜지(91)에 대응하는 플랜지(92)로 되어 있다. 플랜지(92)의 상면에는 PTFE 등의 미끄러짐이 양호한 수지 재료로 형성된 미끄러짐 부재(93)가 마련되고, 플랜지(91)와 미끄러짐 부재(93) 사이에서 미끄러짐이 생기게 되어 있다. 그리고, 미끄러짐 부재(93)와 플랜지(91)와의 미끄러짐을 허용한 상태로, 플랜지(91)와 플랜지(92)가 나사(90)에 의해 결합되어 있다. 가이드 축(83)의 상부 축(83a)은 히터(77)에 의한 가열 등에 의해 온도가 높아지는 일이 있고, 이것에 의해서 비교적 크게 열팽창하지만, 하부 축(83b)은 가열의 영향이 작다. 그 때문에, 그 열팽창차에 의해 가이드 축(83)이 변형해서 승강에 지장을 초래할 우려가 있다. 이것에 대해서, 미끄러짐 부재(93)를 마련함으로써, 상부 축(83a)이 미끄러짐 부재(93) 위를 미끄러짐으로써, 열팽창차를 흡수할 수 있다.
배기 기구(47)는 챔버(40)의 바닥부(51b)에 형성된 배기구(도시하지 않음)에 연결되는 배기 배관(101)을 갖고 있고, 또한 배기 배관(101)에 마련된, 챔버(40) 내의 압력을 제어하기 위한 자동 압력 제어 밸브(APC)(102) 및 챔버(40) 내를 배기하기 위한 진공 펌프(103)를 구비하고 있다.
챔버(40) 내의 2개의 처리 공간(S)의 압력을 각각 계측하기 위해, 챔버의 저면으로부터 각 처리 공간(S)에 대응하는 배기 공간(68)에 삽입되도록, 압력계로서 고압력용의 캐패시턴스 마노메터(105a) 및 저압력용의 캐패시턴스 마노메터(105b)가 각각 마련되어 있다. 캐패시턴스 마노메터(105a 또는 105b)에 의해 검출된 압력에 근거하여 자동 압력 제어 밸브(APC)(102)의 개방도가 제어된다.
<COR 처리 장치에 의한 처리 동작>
다음에, 이와 같이 구성된 COR 처리 장치에 의한 처리 동작에 대해 설명한다.
최초로, 액추에이터(81)에 의해 구동 축(82)을 거쳐서 격벽 부재(44)를 하강시킨 도 3의 상태에서, 게이트 밸브(54)를 개방해서, 도시하지 않은 반입·반출구로부터 챔버(40) 내에 2매의 웨이퍼(W)를 반입하고, 각 기판 탑재대(41) 상에 탑재한다.
그 다음에, 액추에이터(81)의 동작을 정지하고, 진공 상태의 챔버(40)의 내부와 대기압 공간인 챔버(40)의 외부와의 차압에 의한 밀어올림력에 의해 가이드 축(83)을 상승시켜, 격벽 부재(44)를 밀어올려서 도 2의 상태로 한다. 즉, 시일 부재(74)를 가스 도입 부재(42)의 하면에 당접시키고, 격벽 부재(44)와 가스 도입 부재(42)와의 사이를 밀착하고, 시일 부재(75)를 격벽 부재(44)의 내 플랜지부(73)의 상면에 당접시켜서, 격벽 부재(44)와 이너 월(43) 사이를 밀착시킴으로써, 대략 밀폐된 공간인 처리 공간(S)을 형성한다.
다음에, 가스 공급 기구(46)로부터, HF 가스, NH3 가스 및 N2 가스나 Ar 가스 등의 불활성 가스를 가스 도입 부재(42)의 다수의 가스 토출 구멍(66)으로부터 샤워 형상으로 분산해서 토출하고, 웨이퍼(W) 표면의 SiO2 막에 대해서 COR 처리를 실시한다. COR 처리는, HF 가스 및 NH3 가스와 웨이퍼(W) 표면에 형성된 SiO2 막을 반응시켜서, 열에 의해 분해 제거 가능한 플루오르 규산 암모늄(AFS)을 생성시킨다.
COR 처리가 종료 후, 승강 기구(45)의 액추에이터(81)에 의해 격벽 부재(44)를 하강시켜서 도 3의 상태로 하고, 게이트 밸브(54)를 개방해서, 도시하지 않은 반입·반출구로부터 처리완료의 2매의 웨이퍼(W)를 반출한다.
이상의 처리 동작에 있어서, 격벽 부재(44)는 승강 구동되기 때문에, 그 구동에 의해 격벽 부재(44)에 부착되어 있는 부착물이 이탈해서 파티클이 발생하는 일이 있다. 또한, 격벽 부재(44)가 상승해서 가스 도입 부재(42)에 접촉했을 때에는, 그 접촉부로부터 파티클이 발생하는 일이 있다. 이러한 파티클이 웨이퍼(W)에 부착하면 웨이퍼(W)에 결함이 생긴다.
여기서, 격벽 부재(44)를 승강할 때에, 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름을 형성해서, 웨이퍼(W)에의 파티클의 부착을 억제하도록 가스 도입 부재(42)로부터 가스를 도입한다. 이 때의 가스는 웨이퍼(W)의 처리에 기여하지 않고 또한 악영향을 미치지 않는 가스이면 좋고, 불활성 가스인 것이 바람직하다. 본 예에서는, N2 가스 및 Ar 가스 중 어느 하나 또는 양쪽 모두를 이용할 수 있다. 이 때의 가스의 유량 및 압력은, 웨이퍼(W)에 파티클이 부착하지 않는 것 같은 흐름이 형성되도록 제어된다. 가스 유량이 너무 적으면 유효한 흐름이 형성되지 않고, 가스 유량이 너무 많으면 파티클이 들떠 오히려 파티클이 웨이퍼(W)에 부착하기 쉬워진다. 또한, 압력이 너무 낮으면 가스가 분자류로 되어 배기측에 향하는 가스 흐름이 형성하기 어렵다. 이러한 관점으로부터, 가스 유량은 500 sccm(mL/min) 내지 1000 sccm(mL/min), 챔버 내의 압력은 1000 mTorr(133.3 Pa) 이상이 바람직하다. 적절한 가스 흐름을 형성하는 관점에서는 압력의 상한은 존재하지 않지만, 처리의 형편상 3000 mTorr(400 Pa) 이하인 것이 바람직하다.
실제로, 격벽 부재(44)를 승강시킬 때에, 조건을 변화시켜 가스 흐름을 형성했을 때의 웨이퍼에 부착한 파티클의 개수를 평가했다. 그 결과를 도 8에 도시한다. 여기에서는, 가스로서 N2 가스를 이용하고, 격벽 부재(44) 구동시에 가스를 흘리지 않는 경우를 기준으로 해서 가스의 유량을 750 sccm, 2000 sccm의 2 수준, 압력을 750 mTorr, 2000 mTorr의 2 수준으로 변화시켰을 경우의 부착 파티클의 개수를 3회씩 카운트했다 . 그 결과, 유량이 750 sccm이고 압력이 2000 mTorr에서 가스를 흘리지 않는 경우와 비교하여 파티클이 반정도까지 저감되었다. 이것에 대해서 다른 조건에서는 효과를 볼 수 없었다. 이 결과로부터, 가스 유량 및 압력을 적절히 조정함으로써, 파티클이 웨이퍼(W)에 부착하지 않는 것 같은 가스 흐름을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.
이와 같이 가스 흐름을 형성하면서 격벽 부재(44)를 상승시키는 경우는, 격벽 부재(44)가 가스 도입 부재(42)에 접촉해서 처리 공간(S)이 형성된 후, 처리 공간(S) 내의 압력을 조정하고, COR 처리를 실시한다. 또한, 가스 흐름을 형성하면서 격벽 부재(44)를 하강시키는 경우에는, 격벽 부재(44)의 하강이 종료한 후, 가스를 정지하고, 웨이퍼(W)를 반출한다.
<실시형태의 효과>
본 실시형태에 의하면, 격벽 부재(44)를 상승시킴으로써, 웨이퍼(W) 1매씩의 처리 공간(S)이 형성되므로, 다른 웨이퍼의 간섭 등이 없는 조건에서, 균일하게 COR 처리를 실시할 수 있다. 또한, 각 처리 공간(S)에 대해, 웨이퍼(W)에 대향해서 가스 도입 부재(42)로부터 샤워 형상으로 처리 가스를 공급하므로, 가스 분포를 균일하게 할 수 있고, 처리 분포를 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 처리완료의 가스를 기판 탑재대(41)와 이너 월(43) 사이의 원환상의 배기 공간(68)으로부터 이너 월(43)의 슬릿을 거쳐서 배출하므로, 균일하게 배기할 수 있고, 처리 공간(S)에 있어서의 가스의 분포를 한층 균일하게 할 수 있다. 또한, 격벽 부재(44)로 둘러싸인 좁은 공간 내에서 처리하므로, 가스 사용량이 감소해서 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 것과 동시에, 압력 조정 시간의 단축에 의한 스루풋 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 때, 격벽 부재(44)의 상부의 플랜지부(72)에 마련된 히터(77)에 의해, 격벽 부재(44)의 플랜지부(72)를 예를 들면 30 ℃ 내지 150 ℃로 가열한다. 이것에 의해, 열전도성이 높은 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 격벽 부재(44)의 상부로부터 하부로 신속하게 확산하고, 처리 공간(S) 내를 지극히 균열성이 높은 상태로 온도 제어할 수 있고, 처리의 균일성을 더욱 한층 높일 수 있다. 또한, 히터(77)를 마련한 홈부(76)는, 승강 기구(45)의 가이드 축(83)을 거쳐서 대기와 연결되어 있고, 대기 공간으로 되어 있다. 이 때문에, 과승온 등이 일어나기 어렵고, 히터(77)의 제어성이 양호하다.
실제로, 격벽 부재(44)를 마련하지 않는 종래의 장치로 COR 처리를 실시했을 경우와, 격벽 부재(44)를 마련하고, 도 2의 상태로 해서 COR 처리를 실시했을 경우의 처리 분포를 비교했다. 그 결과를 도 9a 및 도 9b에 도시한다. 종래의 장치의 경우에는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 어느 웨이퍼도 다른 웨이퍼와 간섭에 의해 처리가 불균일하였지만, 격벽 부재(44)를 마련한 본 실시형태의 경우에는, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 처리 분포가 동심원형상을 이루고, 처리의 균일성이 향상한 것이 확인되었다.
또한, 상술한 바와 같이, 가이드 축(83)의 상부 축(83a)은 히터(77)에 의한 격벽 부재(44)의 가열 등에 의해 온도가 높아지는 일이 있고, 거기에 따라 비교적 크게 열팽창하지만, 하부 축(83b)은 가열의 영향이 작기 때문에, 그 열팽창차에 의해 가이드 축이 변형해서 승강에 지장을 초래할 우려가 있다. 이것에 대해서, 본 실시형태에서는, 가이드 축(83)의 상부 축(83a)의 하단의 플랜지(91)와, 하부 축(83b)의 상단의 플랜지(92) 사이에 PTFE 등의 미끄러짐이 양호한 수지 재료로 형성된 미끄러짐 부재(93)를 마련하고, 플랜지(91)와 미끄러져 부재(93) 사이에 미끄러짐이 생기도록 하고, 미끄러짐 부재(93)와 플랜지(91)와의 미끄러짐을 허용한 상태로, 플랜지(91)와 플랜지(92)를 나사(90)에 의해 결합했으므로, 상부 축(83a)이 미끄러짐 부재(93) 상을 미끄러짐으로써, 열팽창차를 흡수할 수 있다.
또한, 진공 상태의 챔버(40)의 내부와 대기압 공간인 챔버(40)의 외부와의 차압에 의해 밀어올림력이 작용하는 가이드 축(83)을 복수 마련하고, 이들 복수의 가이드 축(83)을 거쳐서 격벽 부재(44)를 상승시키므로, 복수의 가이드 축(83)에 의해 안정된 구동을 실시할 수 있는 동시에, 격벽 부재(44)를 균등하게 상승시키고, 시일면의 평면 안정화를 실현할 수 있고, 확실한 시일성을 확보할 수 있다. 또한, 액추에이터(81)는, 격벽 부재(44)를 하강시킬 때만 이용하면 좋기 때문에, 액추에이터(81)나 구동 축(82)의 부담을 경감할 수 있다.
또한, 격벽 부재(44)를 상승시켜 처리 공간(S)을 형성할 때에, 가스 도입 부재(42)와의 사이의 시일 부재(74)와, 이너 월(43)과의 사이의 시일 부재(75)에 의해, 상하로 시일하므로, 밀폐성의 양호한 처리 공간을 형성할 수 있다.
또한, 하나의 격벽 부재(44)에 의해, 2개의 처리 공간을 일괄해서 형성하는 것이 가능하므로, 승강 기구의 복잡화를 회피할 수 있다.
또한, 격벽 부재(44)를 구동시키고 있을 때, 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름이 형성되도록 하는 것에 의해, 격벽 부재(44)의 구동시에 발생하는 파티클이 웨이퍼(W)에 부착하는 것을 유효하게 억제할 수 있다.
<다른 적용>
또한, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 일이 없이 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, COR 처리 장치에 본 발명을 적용한 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 가스에 의한 처리이면, 예를 들면 화학 증착법(CVD법)에 의한 성막 처리 등의 다른 처리에도 적용할 수 있다. 또한, 플라스마를 이용한 처리이여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 탑재대에 대향해서 마련된 가스 도입 부재로부터 샤워 형상으로 가스를 토출한 경우에 대해 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 노즐로부터 가스를 토출하는 등, 다른 가스 토출 태양이라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 탑재대와 이너 월 사이의 배기 공간으로부터 이너 월의 슬릿을 거쳐서 가스를 배출하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 가스 도입 부재측 등, 다른 부분으로부터 배기하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 피처리체를 2매씩 처리하는 예에 대해 나타냈지만, 이것에 한정하지 않고, 1매씩 처리하는 매엽식의 것이여도, 3매 이상씩 처리하는 것이여도 좋다.
매엽식의 COR 처리 장치의 예를 도 10에 도시한다. 이 COR 처리 장치(5')는 챔버(40')를 구비하고, 그 내부에 도 2 및 도 3의 COR 처리 장치(5)와 동일 구조의 기판 탑재대(41), 가스 도입 부재(42), 및 이너 월(43)이 한개씩 배치되어 있다. 또한, 기판 탑재대(41)와 가스 도입 부재(42)와의 사이에 하나의 대략 밀폐 상태의 처리 공간(S)을 형성하기 위한 격벽 부재(44')가, 도 2 및 도 3의 COR 처리 장치(5)와 거의 동일한 구조의 승강 기구(45')에 의해 승강 가능하게 마련되어 있다. 또한, COR 처리 장치(5)와 동일한 가스 공급 기구(46)와 배기 기구(47)를 구비하고 있다.
이러한 매엽식의 처리 장치이여도, 격벽 부재가 존재하지 않는 경우에는, 가스의 흐름이나 온도의 균일성을 보지할 수 없는 경우가 있고, 반드시 균일한 처리를 실시할 수 없지만, 이와 같이 격벽 부재(44')를 마련함으로써, 처리의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 격벽 부재(44')로 둘러싸인 좁은 공간 내에서 처리하므로, 가스 사용량이 감소해 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 동시에, 압력 조정 시간의 단축에 의한 스루풋 향상 효과를 얻을 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예를 들어 설명했지만, 본 발명의 원리로부터 해서 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정하는 것은 아닌 것은 분명하며, 다른 여러 가지의 기판의 처리에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명은 실시형태에 대해서 도시 및 설명하였으며, 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해서 첨부하는 특허청구범위에 한정된 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이뤄질 수 있다.
1 : 처리 시스템
2 : 반입·반출부
3 : 로드록실
4 : PHT 처리 장치
5 : COR 처리 장치
6 : 제어부
40 : 챔버
41 : 기판 탑재대
42 : 가스 도입 부재
43 : 이너 월
44, 44' : 격벽 부재
45, 45' : 승강 기구
46 : 가스 공급 기구
47 : 배기 기구
68 : 배기 공간
77 : 히터
74, 75 : 시일 부재
81 : 액추에이터
82 : 구동 축
83 : 가이드 축
93 : 미끄러짐 부재
S : 처리 공간
W : 반도체 웨이퍼(피처리 기판)

Claims (23)

  1. 진공 분위기 하에서 피처리 기판에 처리 가스에 의해 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서,
    진공 분위기에 보지되고, 피처리 기판이 수용되는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재하는 기판 탑재대와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 포함한 가스를 도입하는 가스 도입 부재와,
    상기 챔버 내에 승강 가능하게 마련되고, 상기 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 각 영역에 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재와,
    상기 격벽 부재를 승강시키는 승강 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 부재는,
    처리 공간을 각각 규정하기 위한 통형상부와,
    통형상부의 상부에 플랜지형상으로 마련된 플랜지부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽 부재는, 상기 플랜지부 내에 마련된 히터를 갖고, 상기 히터의 열에 의해 상기 처리 공간의 균열성을 높이는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히터는, 상기 플랜지부 내의 대기압으로 보지된 공간에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  5. 진공 분위기 하에서 복수의 피처리 기판에 처리 가스에 의해 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서,
    진공 분위기에 보지되고, 복수의 피처리 기판이 수용되는 챔버와,
    상기 챔버 내에서 각각 피처리 기판을 탑재하는 복수의 기판 탑재대와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 포함한 가스를 도입하는 적어도 하나의 가스 도입 부재와,
    상기 챔버 내에 승강 가능하게 마련되고, 상기 복수의 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 영역에 각각 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재와,
    상기 격벽 부재를 승강시키는 승강 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 격벽 부재는 복수의 처리 공간을 규정하는 격벽을 일괄해서 형성하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가스 도입 부재는 상기 처리 공간에 대응해서 마련된 복수의 가스 도입 부재를 포함하고, 상기 각 가스 도입 부재로부터 대응하는 상기 처리 공간에 처리 가스가 도입되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격벽 부재는,
    각 처리 공간을 규정하기 위한 복수의 통형상부와,
    상기 통형상부의 상부에 플랜지형상으로 마련된 플랜지부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 격벽 부재는 상기 플랜지부 내에 마련된 히터를 더 포함하고, 상기 히터의 열에 의해 상기 처리 공간의 균열성을 높이는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 플랜지부 내의 대기압으로 보지된 공간에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가스 도입 부재는 상기 기판 탑재대에 대향해서 마련되고, 상기 처리 공간을 형성할 때에 상기 격벽 부재와 상기 적어도 하나의 가스 도입 부재 사이의 갭을 시일하는 제 1 시일 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 시일 부재는, 본체부와, 본체부로부터 비스듬하게 돌출되고, 시일부를 구성하는 립부를 가지는 립 시일이며, 상기 격벽 부재와 상기 가스 도입 부재 사이의 클리어런스가 1.6 ㎜ 내지 3.6 ㎜의 범위가 되도록 갭이 시일되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 탑재대의 주위에 간격을 두고서 마련된 슬릿을 갖는 이너 월과,
    상기 처리 공간을 형성할 때에 상기 격벽 부재와 상기 이너 월 사이의 갭을 시일하는 제 2 시일 부재를 더 구비하고,
    상기 처리 공간으로부터의 배기는, 상기 기판 탑재대와 이너 월 사이의 공간으로부터 상기 슬릿을 거쳐서 행해지는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 시일 부재는, 본체부와, 본체부로부터 비스듬하게 돌출되고, 시일부를 구성하는 립부를 가지는 립 시일이며, 상기 격벽 부재와 상기 이너 월 사이의 클리어런스가 1.6 ㎜ 내지 3.6 ㎜의 범위가 되도록 갭이 시일되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 격벽 부재의 내측과 외측의 차압이 300 Torr 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 승강 기구는, 상기 격벽 부재를 승강 이동 가능한 액추에이터와, 액추에이터로부터 연장되고, 선단이 상기 격벽 부재에 장착된 구동 축과, 선단이 상기 격벽 부재에 장착되고, 상기 챔버의 외부로 연장되는 복수의 가이드 축을 구비하고,
    상기 가이드 축은, 진공 상태로 보지된 상기 챔버의 내부와 대기압 공간인 상기 챔버의 외부와의 차압에 의한 밀어올림력에 의해 상승해서 상기 격벽 부재를 상승시키는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가이드 축 각각은, 상기 격벽 부재에 접속된 상부 축과, 상기 상부 축에 접속된 하부 축을 구비하고, 상기 상부 축과 상기 하부 축은, 이들과의 사이에 미끄러짐을 일으키는 미끄러짐 부재를 거쳐서, 미끄러짐을 허용한 상태로 결합되어, 열팽창차를 흡수 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 도입 부재는, 상기 기판 탑재대에 대향해서 마련되고, 하면에 다수의 가스 토출 구멍을 갖고, 상기 처리 공간에 샤워 형상으로 처리 가스를 토출하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 도입 부재로부터의 가스 도입을 제어하는 제어부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 챔버 내에 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름을 형성해서, 피처리 기판에의 파티클의 부착을 억제하도록 상기 가스 도입 부재로부터 가스를 도입시키는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 가스 유량이 500 sccm 내지 1000 sccm, 상기 챔버 내의 압력이 1000 mTorr 이상이 되도록 상기 가스 도입 부재로부터의 가스의 도입을 제어하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  21. 진공 분위기에 보지된 챔버 내에서 피처리 기판을 기판 탑재대에 탑재된 상태로 하고, 상기 기판 탑재대의 상방의 피처리 기판을 포함한 영역에 처리 공간을 규정하는 격벽을 형성하기 위한 격벽 부재를 승강 가능하게 마련하고, 상기 격벽 부재에 의해 규정된 상기 처리 공간 내에 가스 도입 부재로부터 처리 가스를 도입해서 상기 피처리 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 기판 탑재대에 피처리 기판을 반송 가능하도록 상기 격벽 부재를 하강시킨 상태로 하는 공정과,
    피처리 기판을 상기 챔버 내에 반입하고, 피처리 기판을 상기 기판 탑재대에 탑재하는 공정과,
    상기 격벽 부재를 상승시켜 상기 챔버 내에 상기 처리 공간을 형성하는 공정과,
    상기 처리 공간 내에 상기 처리 가스를 도입해서 상기 피처리 기판에 소정의 처리를 실시하는 공정과,
    상기 피처리 기판을 상기 챔버로부터 반출 가능하도록 상기 격벽 부재를 하강시키는 공정과,
    상기 격벽 부재를 하강시킨 상태로, 상기 피처리 기판을 상기 챔버로부터 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 상기 챔버 내에 파티클이 배기측에 유도되는 가스의 흐름을 형성해서, 피처리 기판에의 파티클의 부착을 억제하도록 상기 챔버 내에 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 격벽 부재를 승강시킬 때에, 가스 유량이 500 sccm 내지 1000 sccm, 상기 챔버 내의 압력이 1000 mTorr 이상이 되도록 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
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