KR20180034253A - 가스 도입 기구 및 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판에 실시되는 처리의 면내 분포를 제어하는 것이 가능한 가스 도입 기구를 제공하는 것이다. 일 실시 형태의 가스 도입 기구는, 처리 용기 내에서 소정의 가스를 사용해서 기판에 대해 소정의 처리를 실시하기 위해서 상기 처리 용기에 설치된 가스 도입 기구이며, 상기 처리 용기의 하단부에 배치된 매니폴드로서, 상기 처리 용기의 내벽면을 따라 상하로 연장됨과 함께, 관상 부재를 삽입 가능하면서 또한 밖에서 끼워 지지 가능한 삽입 구멍을 갖는 인젝터 지지부와, 상기 인젝터 지지부로부터 외측으로 돌출되고, 상기 삽입 구멍과 상기 처리 용기의 외부를 연통해서 가스가 통류 가능한 가스 유로를 내부에 갖는 가스 도입부를 갖는 매니폴드와, 상기 삽입 구멍에 삽입되어, 상기 내벽면을 따라 전체가 직선 형상으로 연장됨과 함께, 상기 삽입 구멍에 삽입된 개소에 상기 가스 유로와 연통하는 개구를 갖는 인젝터와, 상기 인젝터의 하단부에 접속되어, 상기 인젝터를 회전시키는 회전 기구를 갖는다.

Description

가스 도입 기구 및 처리 장치{GAS INTRODUCTION MECHANISM AND PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 가스 도입 기구 및 처리 장치에 관한 것이다.
처리 용기 내에서, 기판 유지구에 복수의 기판을 다단으로 유지한 상태에서, 복수의 기판에 대하여 성막 처리 등을 행하는 것이 가능한 뱃치식의 기판 처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이 뱃치식의 기판 처리 장치에서는, 처리 용기의 측벽에 가스 유로가 형성되고, 가스 유로의 처리 용기측에는 L자 형상을 갖는 인젝터의 수평 부분이 삽입됨으로써, 인젝터가 처리 용기에 고정되는 구조로 되어 있다. 또한, 인젝터의 수직 부분에는, 기판이 적층되는 방향(연직 방향)을 따라 복수의 가스 분출구가 형성되어 있다.
일본 특허 제5284182호 공보
그러나, 상기 기판 처리 장치에서는, 인젝터가 처리 용기에 고정되어 있기 때문에, 가스를 토출하는 방향이 일정해서, 기판에 성막되는 막의 특성의 면내 분포를 충분히 제어할 수 없는 경우가 있었다.
그래서, 본 발명의 일 형태에서는, 기판에 실시되는 처리의 면내 분포를 제어하는 것이 가능한 가스 도입 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 관한 가스 도입 기구는, 처리 용기 내에서 미리 정해진 가스를 사용해서 기판에 대하여 미리 정해진 처리를 실시하기 위해 상기 처리 용기에 설치된 가스 도입 기구이며, 상기 처리 용기의 하단부에 배치된 매니폴드로서, 상기 처리 용기의 내벽면을 따라 상하로 연장됨과 함께 삽입 구멍을 포함하는 인젝터 지지부와, 상기 인젝터 지지부로부터 외측으로 돌출되고, 상기 삽입 구멍과 상기 처리 용기의 외부를 연통해서 가스가 통류 가능한 가스 유로를 내부에 포함하는 가스 도입부를 포함하는 매니폴드와, 상기 삽입 구멍에 삽입되고 밖에서 끼움 지지되어, 상기 내벽면을 따라 전체가 직선 형상으로 연장됨과 함께, 상기 삽입 구멍에 삽입된 개소에 상기 가스 유로와 연통하는 개구를 포함하는 인젝터와, 상기 인젝터의 하단부에 접속되어, 상기 인젝터를 회전시키는 회전 기구를 포함한다.
개시된 기판 처리 장치에 의하면, 기판에 실시되는 처리의 면내 분포를 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 처리 장치의 인젝터를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면(1)이다.
도 4는 도 3의 가스 도입 기구의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면(2)이다.
도 6은 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면(3)이다.
도 7은 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면(4)이다.
도 8은 인젝터의 가스 구멍으로부터 토출되는 가스의 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 웨이퍼에 형성된 막의 막 두께의 면내 분포를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
(처리 장치)
본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치에 대해서 설명한다. 일 실시 형태에서는, 기판에 열처리를 행하는 처리 장치를 예로 들어 설명하는데, 처리 대상, 처리 내용은 특별히 한정되지 않고, 가스를 처리 용기 내에 공급해서 처리를 행하는 다양한 처리 장치에 적용 가능하다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 처리 장치의 개략도이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 처리 장치는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)를 수용 가능한 처리 용기(10)를 갖고 있다. 처리 용기(10)는, 내열성이 높은 석영에 의해 대략 원통체 형상으로 성형되고, 천장에 배기구(11)를 갖는다. 처리 용기(10)는, 연직(상하) 방향으로 연장되는 종형의 형상으로 구성되어 있다. 처리 용기(10)의 직경은, 예를 들어 처리되는 웨이퍼(W)의 직경이 300mm인 경우에는, 350 내지 450mm 정도의 범위로 설정되어 있다.
처리 용기(10)의 천장부의 배기구(11)에는, 가스 배기구(20)가 접속된다. 가스 배기구(20)는, 예를 들어 배기구(11)로부터 연장되어 직각으로 L자 형상으로 굴곡된 석영관으로 구성된다.
가스 배기구(20)에는, 처리 용기(10) 내의 분위기를 배기하는 진공 배기계(30)가 접속된다. 구체적으로는, 진공 배기계(30)는, 가스 배기구(20)에 연결되는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성되는 금속제의 가스 배기관(31)을 갖고 있다. 또한, 가스 배기관(31)의 도중에는, 개폐 밸브(32), 버터플라이 밸브 등의 압력 조정 밸브(33) 및 진공 펌프(34)가 순차적으로 설치되어 있어, 처리 용기(10) 내의 압력을 조정하면서 진공화할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가스 배기구(20)의 내경은, 가스 배기관(31)의 내경과 동일하게 설정되어 있다.
처리 용기(10)의 측부에는, 처리 용기(10)를 둘러싸도록 해서 가열 수단(40)이 설치되어 있어, 처리 용기(10)에 수용되는 웨이퍼(W)를 가열할 수 있도록 되어 있다. 가열 수단(40)은, 예를 들어 복수의 존으로 분할되어 있고, 연직 방향 상측으로부터 하측을 향해서, 독립적으로 발열량을 제어 가능한 복수의 히터(도시하지 않음)에 의해 구성되어 있다. 또한, 가열 수단(40)은, 복수의 존으로 분할되지 않고, 1개의 히터에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 가열 수단(40)의 외주에는, 단열재(50)가 설치되어 있어, 열적 안정성을 확보하도록 되어 있다.
처리 용기(10)의 하단부는 개구되어 있어, 웨이퍼(W)를 반입, 반출할 수 있게 되어 있다. 처리 용기(10)의 하단부의 개구는, 덮개(60)에 의해 개폐가 행하여지는 구성으로 되어 있다.
덮개(60)보다도 상방에는, 웨이퍼 보트(80)가 설치되어 있다. 웨이퍼 보트(80)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 기판 유지구이며, 연직 방향으로 복수의 웨이퍼(W)를 이격한 상태에서 유지 가능하게 구성된다. 웨이퍼 보트(80)가 유지하는 웨이퍼(W)의 매수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 50매 내지 150매로 할 수 있다.
웨이퍼 보트(80)는, 석영에 의해 형성되는 보온통(75)을 개재해서 테이블(74) 상에 적재되어 있다. 테이블(74)은, 처리 용기(10)의 하단 개구부를 개폐하는 덮개(60)를 관통하는 회전축(72)의 상단부에 지지된다. 회전축(72)의 관통부에는, 예를 들어 자성 유체 시일(73)이 설치되어, 회전축(72)을 기밀하게 시일한 상태에서 회전 가능하게 지지하고 있다. 또한, 덮개(60)의 주변부와 처리 용기(10)의 하단부에는, 예를 들어 O-링 등의 시일 부재(61)가 설치되어 있어, 처리 용기(10) 내의 시일성을 유지하고 있다.
회전축(72)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(70)에 지지된 아암(71)의 선단에 설치되어 있어, 웨이퍼 보트(80) 및 덮개(60) 등을 일체적으로 승강할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 테이블(74)을 덮개(60)측에 고정해서 설치하여, 웨이퍼 보트(80)를 회전시키지 않고 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 된다.
처리 용기(10)의 하단부에는, 처리 용기(10)의 내주벽을 따라 연장되는 부분을 가짐과 함께, 반경 방향의 외측을 향해서 연장되는 플랜지 형상의 부분을 갖는 매니폴드(90)가 배치되어 있다. 그리고, 매니폴드(90)를 통해서, 처리 용기(10)의 하단부로부터, 처리 용기(10) 내에 필요한 가스를 도입한다. 매니폴드(90)는, 처리 용기(10)와는 별도 부품으로 구성되지만, 처리 용기(10)의 측벽과 일체적으로 설치되어, 처리 용기(10)의 측벽의 일부를 구성하도록 설치된다. 또한, 매니폴드(90)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
매니폴드(90)는, 인젝터(110)를 지지한다. 인젝터(110)는, 처리 용기(10) 내에 가스를 공급하기 위한 관상 부재이며, 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 인젝터(110)는, 처리 용기(10)의 내부에서 연직 방향으로 연장되도록 설치된다. 인젝터(110)에는, 길이 방향을 따라서 소정 간격으로 복수의 가스 구멍(111)이 형성되어 있고, 가스 구멍(111)으로부터 수평 방향을 향해서 가스를 토출할 수 있도록 되어 있다.
도 2는, 도 1의 처리 장치의 인젝터를 설명하기 위한 횡단면도이다. 도 2의 (a)는 원점 위치에서의 인젝터(110)의 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 2의 (b)는 원점 위치로부터 좌측 방향으로 소정의 각도(θ1)만큼 회전한 위치에서의 인젝터(110)의 상태를 나타내고, 도 2의 (c)는 원점 위치로부터 우측 방향으로 소정의 각도(θ2)만큼 회전한 위치에서의 인젝터(110)의 상태를 나타내고 있다.
인젝터(110)는, 후술하는 회전 기구와 접속되어 있어, 회전 기구의 동작에 따라 좌측 방향 및 우측 방향으로 회전 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 인젝터(110)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 가스 구멍(111)이 처리 용기(10)의 중심을 향하는 위치로부터, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌측 방향으로 각도(θ1)의 위치까지 회전 가능하면 된다. 또한, 인젝터(110)는, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 우측 방향으로 각도(θ2)의 위치까지 회전 가능해도 된다. 그리고, 인젝터(110)의 가스 구멍(111)으로부터 수평 방향을 향해서 가스를 토출한 상태에서 인젝터(110)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)에 실시되는 처리의 면내 분포를 제어할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 인젝터(110)에는, 인젝터(110)에 가스를 공급하기 위해서 가스 공급계(120)가 접속된다. 가스 공급계(120)는, 인젝터(110)에 연통되는 금속, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성되는 가스 배관(121)을 갖고 있다. 또한, 가스 배관(121)의 도중에는, 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(123) 및 개폐 밸브(122)가 순차적으로 설치되어, 처리 가스의 유량을 제어하면서 공급할 수 있도록 되어 있다. 웨이퍼(W)의 처리에 필요한 다른 필요한 처리 가스도, 마찬가지로 구성된 가스 공급계(120) 및 매니폴드(90)를 통해서 공급된다.
처리 용기(10)의 하단부의 매니폴드(90)의 주변부는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성된 베이스 플레이트(130)에 의해 지지되어 있고, 베이스 플레이트(130)에 의해 처리 용기(10)의 하중을 지지하도록 되어 있다. 베이스 플레이트(130)의 하방은, 도시하지 않은 웨이퍼 이동 탑재 기구를 갖는 웨이퍼 이송실로 되어 있고, 대략 대기압의 질소 가스 분위기로 되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(130)의 상방은 클린룸의 청정한 공기의 분위기로 되어 있다.
(가스 도입 기구)
이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치의 가스 도입 기구에 대해서 설명한다. 도 3은, 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면이다. 도 4는, 도 3의 가스 도입 기구의 내부 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 도입 기구는, 매니폴드(90)와, 인젝터(110)와, 회전 기구(200)와, 가스 배관(121)을 갖는다.
매니폴드(90)는, 인젝터 지지부(91)와, 가스 도입부(95)를 갖는다.
인젝터 지지부(91)는, 처리 용기(10)의 내벽면을 따라 연직 방향으로 연장되는 부분이며, 인젝터(110)를 지지한다. 인젝터 지지부(91)는, 인젝터(110)의 하단이 삽입 가능하고, 인젝터(110)의 하단을 밖에서 끼워 지지 가능한 삽입 구멍(92)을 갖는다.
가스 도입부(95)는, 인젝터 지지부(91)로부터 반경 방향의 외측으로 돌출되어, 처리 용기(10)의 외측에 노출되는 부분이며, 삽입 구멍(92)과 처리 용기(10)의 외부를 연통해서 가스가 통류 가능한 가스 유로(96)를 갖는다. 가스 유로(96)의 외측 단부에는, 가스 배관(121)이 접속되어, 외부로부터의 가스가 공급 가능하게 구성된다.
인젝터(110)는, 인젝터 지지부(91)의 삽입 구멍(92)에 삽입되어, 처리 용기(10)의 내벽면을 따라 전체가 직선 형상으로 연장됨과 함께, 삽입 구멍(92)에 삽입된 개소에 가스 유로(96)와 연통하는 개구(112)를 갖는다. 개구(112)는, 예를 들어 수평 방향을 장축, 연직 방향을 단축으로 하는 대략 타원 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 인젝터(110)가 회전한 경우에도, 가스 유로(96)로부터 인젝터(110)에 효율적으로 가스가 공급된다.
매니폴드(90)는, 예를 들어 금속으로 구성된다. 처리 용기(10) 및 처리 용기(10)를 구성하는 부품은, 금속 오염을 방지하는 관점에서, 기본적으로는 석영으로 구성되는 것이 바람직하지만, 복잡한 형상이나, 나사 등과의 나사 결합 접속이 있는 개소는, 금속으로 구성하지 않을 수 없다. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치의 매니폴드(90)도, 금속으로 구성되는데, 인젝터(110)를 L자 형상으로 하지 않고, 막대 형상으로 하고 있다. 그리고, 매니폴드(90)의 가스 도입부(95) 내에 수평으로 연장되는 가스 유로(96)를 형성하고, 인젝터(110)에 가스 유로(96)와 연통하는 개구(112)를 형성함으로써, 인젝터(110)에 두꺼운 수평 부분을 없애고 있다. 이에 의해, 매니폴드(90)의 가스 도입부(95)는, 인젝터(110)의 두꺼운 수평 부분을 수용할 필요가 없어지기 때문에, 매니폴드(90)의 가스 도입부(95)의 두께를 얇게 하고, 높이를 낮게 해서 금속 콘테미네이션을 저감시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 매니폴드(90)를 구성하는 금속은, 스테인리스강, 알루미늄, 하스텔로이 등의 내식성 메탈 재료이어도 된다.
회전 기구(200)는, 인젝터(110)의 하단부에 접속되어, 인젝터(110)를 그 길이 방향을 중심축으로 해서 회전시킨다. 구체적으로는, 회전 기구(200)는, 에어 실린더(210)와, 링크 기구(220)를 갖고, 에어 실린더(210)에서 발생시킨 직선 운동(왕복 운동)을 링크 기구(220)에 의해 회전 운동으로 변환하여, 인젝터(110)에 전달한다.
에어 실린더(210)는, 실린더부(211)와, 로드부(212)와, 전자기 밸브(213)를 갖는다. 로드부(212)의 일부는, 실린더부(211)에 수용되어 있다. 로드부(212)는, 전자기 밸브(213)로 제어된 에어가 실린더부(211)에 공급됨으로써, 실린더부(211) 및 로드부(212)의 축방향(도 3에서의 좌우 방향)으로 왕복 운동한다. 또한, 에어 실린더(210) 대신에, 유압 실린더를 사용해도 된다.
링크 기구(220)는, 링크 바(221)와, 벨로우즈(222)와, 리테이너(223)와, 링크부(224)와, 와셔(225)와, 유지 볼트(226)를 갖는다.
링크 바(221)는, 막대 형상을 갖고, 벨로우즈(222)에 의해 기밀성을 유지한 상태에서 매니폴드(90) 내에 삽입되어 있다. 링크 바(221)의 일단은, 에어 실린더(210)의 로드부(212)와 접속되어 있다. 이에 의해, 링크 바(221)는, 로드부(212)가 실린더부(211) 및 로드부(212)의 축방향으로 왕복 운동함으로써, 로드부(212)와 함께 실린더부(211) 및 로드부(212)의 축방향(링크 바(221)의 축방향)으로 왕복 운동한다. 또한, 벨로우즈(222) 대신에, 자성 유체 시일을 사용해도 된다.
리테이너(223)는, 링크부(224)를 통해서 링크 바(221)와 접속되어 있다. 이에 의해, 링크 바(221)가 그 축방향으로 왕복 운동하면, 리테이너(223)가 좌측 방향 또는 우측 방향(도 3의 (b)에서의 화살표로 나타내는 방향)으로 회전한다. 구체적으로는, 링크 바(221)가 우측 방향으로 움직임으로써 리테이너(223)가 좌측 방향으로 회전하고, 링크 바(221)가 좌측 방향으로 움직임으로써 리테이너(223)가 우측 방향으로 회전한다. 리테이너(223)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(223a)가 형성되어 있다. 개구부(223a)는, 리테이너(223)의 상면측으로부터 하면측을 향해서 개구 직경이 단계적으로 작아지도록 단차부(223b)가 둘레 방향에 걸쳐 형성되어 있다. 단차부(223b)의 상면에는, 돌기부(223c)가 형성되어 있고, 인젝터(110)의 하단부에 형성된 도시하지 않은 오목부가 돌기부(223c)와 감합 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 리테이너(223)는, 인젝터(110)가 리테이너(223)에 대하여 둘레 방향으로 회전하지 않도록 인젝터(110)를 유지한다. 그리고, 리테이너(223)가 회전 운동하면, 리테이너(223)와 일체가 되어 인젝터(110)가 회전 운동한다. 또한, 리테이너(223)는, 와셔(225)를 통해서 유지 볼트(226)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다.
이어서, 가스 도입 기구의 다른 예에 대해, 도 5에 기초하여 설명한다. 도 5는, 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면이다.
도 5에 도시되는 가스 도입 기구는, 모터(310)와, 웜기어 기구(320)를 갖는 회전 기구(300)에 의해 인젝터(110)를 회전시키는 점에서, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 상이하다. 또한, 다른 구성에 대해서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성이다. 이하에서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성에 대해서는, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 회전 기구(300)는, 인젝터(110)의 하단부에 접속되어, 인젝터(110)를 그 길이 방향을 중심축으로 해서 회전시킨다. 구체적으로는, 회전 기구(300)는, 모터(310)와, 웜기어 기구(320)를 갖고, 모터(310)로 발생시킨 회전 운동을 웜기어 기구(320)에 의해 회전 방향 및 회전 속도를 변환하여, 인젝터(110)에 전달한다.
모터(310)는, 예를 들어 직류(DC) 모터이다.
웜기어 기구(320)는, 회전축(321)과, 자성 유체 시일부(322)와, 웜(323)과, 웜 휠(324)과, 와셔(325)와, 유지 볼트(326)를 갖는다.
회전축(321)은, 막대 형상을 갖고, 자성 유체 시일부(322)에 의해 기밀성을 유지한 상태에서 매니폴드(90) 내에 삽입되어 있다. 회전축(321)의 일단은, 모터(310)와 접속되어 있다. 이에 의해, 회전축(321)은, 모터(310)가 동작함으로써 회전한다. 또한, 자성 유체 시일부(322) 대신에, 벨로우즈를 사용해도 된다.
웜(323)은, 회전축(321)의 선단에 고정되어 있다. 이에 의해, 회전축(321)이 회전하면, 웜(323)은 회전축(321)과 일체가 되어서 회전한다.
웜 휠(324)은, 웜(323)과 맞물리면서 또한 정역 회전 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 웜(323)이 회전하면, 웜 휠(324)이 웜(323)의 회전 방향과 대응해서 좌측 방향 또는 우측 방향(도 5의 (b)에서의 화살표로 나타내는 방향)으로 회전한다. 웜 휠(324)은, 인젝터(110)가 웜 휠(324)에 대하여 둘레 방향으로 회전하지 않도록 인젝터(110)를 유지한다. 이에 의해, 웜 휠(324)이 회전 운동하면, 웜 휠(324)과 일체가 되어 인젝터(110)가 회전 운동한다. 또한, 웜 휠(324)은, 와셔(325)를 통해서 유지 볼트(326)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다.
이어서, 가스 도입 기구의 다른 예에 대해, 도 6에 기초하여 설명한다. 도 6은, 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면이다.
도 6에 도시하는 가스 도입 기구는, 에어 실린더(410)와, 랙 앤드 피니언 기구(420)를 갖는 회전 기구(400)에 의해 인젝터(110)를 회전시키는 점에서, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 상이하다. 또한, 다른 구성에 대해서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성이다. 이하에서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성에 대해서는, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회전 기구(400)는, 인젝터(110)의 하단부에 접속되어, 인젝터(110)를 그 길이 방향을 중심축으로 해서 회전시킨다. 구체적으로는, 회전 기구(400)는, 에어 실린더(410)와, 랙 앤드 피니언 기구(420)를 갖고, 에어 실린더(410)로 발생시킨 직선 운동을 랙 앤드 피니언 기구(420)에 의해 회전 운동으로 변환하여, 인젝터(110)에 전달한다.
에어 실린더(410)는, 실린더부(411)와, 로드부(412)와, 전자기 밸브(413)를 갖는다. 로드부(412)의 일부는, 실린더부(411)에 수용되어 있다. 로드부(412)는, 전자기 밸브(413)로 제어된 에어가 실린더부(411)에 공급됨으로써, 실린더부(411) 및 로드부(412)의 축방향(도 6에서의 좌우 방향)으로 왕복 운동한다. 또한, 에어 실린더(410) 대신에, 유압 실린더를 사용해도 된다.
랙 앤드 피니언 기구(420)는, 구동축(421)과, 벨로우즈(422)와, 랙(423)과, 피니언(424)과, 와셔(425)와, 유지 볼트(426)를 갖는다.
구동축(421)은, 막대 형상을 갖고, 벨로우즈(422)에 의해 기밀성을 유지한 상태에서 매니폴드(90) 내에 삽입되어 있다. 구동축(421)의 일단은, 에어 실린더(410)의 로드부(412)와 접속되어 있다. 이에 의해, 구동축(421)은, 로드부(412)가 실린더부(411) 및 로드부(412)의 축방향으로 왕복 운동함으로써, 로드부(412)와 함께 실린더부(411) 및 로드부(412)의 축방향(구동축(421)의 축방향)으로 왕복 운동한다. 또한, 벨로우즈(422) 대신에, 자성 유체 시일을 사용해도 된다.
랙(423)은, 구동축(421)의 선단에 고정되어 있다. 이에 의해, 구동축(421)이 왕복 운동하면, 랙(423)은 구동축(421)과 일체가 되어서 왕복 운동한다. 또한, 랙(423)은, 구동축(421)과 일체로서 형성되어 있어도 된다.
피니언(424)은, 랙(423)과 맞물리면서 또한 정역 회전 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 랙(423)이 왕복 운동하면, 피니언(424)이 랙(423)의 왕복 운동과 대응해서 좌측 방향 또는 우측 방향(도 6의 (b)에서의 화살표로 나타내는 방향)으로 회전한다. 피니언(424)은, 인젝터(110)가 피니언(424)에 대하여 둘레 방향으로 회전하지 않도록 인젝터(110)를 유지한다. 이에 의해, 피니언(424)이 회전 운동하면, 피니언(424)과 일체가 되어서 인젝터(110)가 회전 운동한다. 또한, 피니언(424)은, 와셔(425)를 통해서 유지 볼트(426)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다.
이어서, 가스 도입 기구의 다른 예에 대해, 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7은, 도 1의 처리 장치의 가스 도입 기구를 예시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 가스 도입 기구는, 모터(510)와, 회전축(520)을 갖는 회전 기구(500)에 의해 인젝터(110)를 회전시키는 점에서, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 상이하다. 또한, 다른 구성에 대해서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성이다. 이하에서는, 도 4에 도시되는 가스 도입 기구와 마찬가지의 구성에 대해서는, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 회전 기구(500)는, 인젝터(110)의 하단부에 접속되어, 인젝터(110)를 그 길이 방향을 중심축으로 해서 회전시킨다. 구체적으로는, 회전 기구(500)는, 모터(510)와, 회전축(520)을 갖고, 모터(510)로 발생시킨 회전 운동을 회전축(520)에 의해 인젝터(110)에 전달한다.
모터(510)는, 예를 들어 DC 모터이다.
회전축(520)은, 막대 형상을 갖고, 자성 유체 시일부(521)에 의해 기밀성을 유지한 상태에서 덮개(60)의 하방으로부터 덮개(60)를 관통하고, 접속 부재(522)를 개재해서 인젝터(110)의 하단부에 접속되어 있다. 이에 의해, 회전축(520)은, 모터(510)가 동작함으로써 회전한다. 또한, 자성 유체 시일부(521) 대신에, 벨로우즈를 사용해도 된다. 또한, 접속 부재(522)는, 와셔(523)를 통해서 유지 볼트(524)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다.
(실시예)
이어서, 인젝터(110)의 가스 구멍(111)으로부터 토출되는 가스의 방향(토출 각도)을 변화시켰을 때의, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 막의 막 두께의 면내 분포에 대해서 설명한다.
도 8은, 인젝터의 가스 구멍으로부터 토출되는 가스의 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는, 웨이퍼에 형성된 막의 막 두께의 면내 분포를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 직경 방향의 위치(mm)를 나타내고, 종축은 웨이퍼(W)의 직경 방향에서의 최소 막 두께와의 차(이하, 「막 두께 차분」이라고 함)(Å)를 나타내고 있다. 또한, 원 표시는 토출 각도가 0°인 경우를 나타내고, 사각 표시는 토출 각도가 15°인 경우를 나타내고, 삼각 표시는 토출 각도가 30°인 경우를 나타내고 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 인젝터(110b)에 형성된 가스 구멍(111b)의 각도를 변화시킴으로써, 웨이퍼(W)에 형성되는 막의 막 두께의 분포가 변화하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 토출 각도가 0° 및 15°인 경우, 웨이퍼(W)의 중심 위치(0mm)에서의 막 두께 차분은 3Å 내지 3.5Å인 것에 반해, 토출 각도가 30°인 경우, 웨이퍼(W)의 중심 위치에서의 막 두께 차분은 2Å 정도이다. 즉, 토출 각도가 30°인 경우, 토출 각도가 0° 및 15°인 경우와 비교하여, 웨이퍼(W)의 면내에서의 막 두께 분포가 작게 되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 「토출 각도가 0°」란, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터(110a)의 가스 구멍(111a)으로부터 토출되는 가스의 토출 각도를 웨이퍼(W)의 회전 중심(C)을 향하는 각도로 한 상태에서 디클로로실란(DCS) 가스를 토출하는 조건이다. 이때, 제2 인젝터(110b)의 가스 구멍(111b)으로부터 가스를 공급하지 않는다.
또한, 「토출 각도가 15°」란, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터(110a)의 가스 구멍(111a)으로부터 토출되는 가스의 토출 각도를 웨이퍼(W)의 회전 중심(C)을 향하는 각도로 한 상태에서 DCS 가스를 토출하고, 제2 인젝터(110b)의 가스 구멍(111b)으로부터 토출되는 가스의 토출 각도를 웨이퍼(W)의 회전 중심(C)을 향하는 각도로부터 우측 방향으로 15° 회전시킨 상태에서 DCS 가스를 토출하는 조건이다.
또한, 「토출 각도가 30°」란, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 인젝터(110a)의 가스 구멍(111a)으로부터 토출되는 가스의 토출 각도를 웨이퍼(W)의 회전 중심(C)을 향하는 각도로 한 상태에서 DCS 가스를 토출하고, 제2 인젝터(110b)의 가스 구멍(111b)으로부터 토출되는 가스의 토출 각도를 웨이퍼(W)의 회전 중심(C)을 향하는 각도로부터 우측 방향으로 30° 회전시킨 상태에서 DCS 가스를 토출하는 조건이다.
이와 같이, 가스의 토출 각도를 변화시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 막의 막 두께의 면내 분포를 제어할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명했지만, 상기 내용은, 발명의 내용을 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 인젝터(110)가 1개 또는 2개인 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 인젝터(110)가 설치되어 있어도 된다. 또한, 인젝터(110)가 복수인 경우, 적어도 복수의 인젝터(110) 중 1개가 회전 가능하게 설치되어 있으면 되고, 다른 인젝터(110)는 매니폴드에 고정되어 있어도 된다. 또한, 복수의 인젝터(110) 모두가 회전 가능하게 설치되어 있어도 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 적재 방향에 대한 인젝터(110)의 토출 범위를 한정하는 것이 아니라, 복수의 인젝터(110)에서 존마다 가스의 토출 각도를 바꾸어도 된다.
10 : 처리 용기 80 : 웨이퍼 보트
90 : 매니폴드 91 : 인젝터 지지부
95 : 가스 도입부 96 : 가스 유로
110 : 인젝터 111 : 가스 구멍
112 : 개구 121 : 가스 배관
200 : 회전 기구 210 : 에어 실린더
220 : 링크 기구 300 : 회전 기구
310 : 모터 320 : 웜기어 기구
400 : 회전 기구 410 : 에어 실린더
420 : 랙 앤드 피니언 기구 500 : 회전 기구
510 : 모터 520 : 회전축

Claims (9)

  1. 처리 용기 내에서 미리 정해진 가스를 사용해서 기판에 대해 미리 정해진 처리를 실시하기 위해서 상기 처리 용기에 설치된 가스 도입 기구이며,
    상기 처리 용기의 하단부에 배치된 매니폴드로서, 상기 처리 용기의 내벽면을 따라 상하로 연장됨과 함께, 삽입 구멍을 포함하는 인젝터 지지부와, 상기 인젝터 지지부로부터 외측으로 돌출되고, 상기 삽입 구멍과 상기 처리 용기의 외부를 연통해서 가스가 통류 가능한 가스 유로를 내부에 포함하는 가스 도입부를 포함하는 매니폴드와,
    상기 삽입 구멍에 삽입되고 밖에서 끼움 지지되어, 상기 내벽면을 따라 전체가 직선 형상으로 연장됨과 함께, 상기 삽입 구멍에 삽입된 개소에 상기 가스 유로와 연통하는 개구를 포함하는 인젝터와,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되어, 상기 인젝터를 회전시키는 회전 기구,
    를 포함하는 가스 도입 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되는 링크 기구와,
    상기 링크 기구에 접속되어, 상기 링크 기구를 구동하는 실린더,
    를 포함하는, 가스 도입 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되는 웜기어 기구와,
    상기 웜기어 기구에 접속되어, 상기 웜기어 기구를 구동하는 모터,
    를 포함하는, 가스 도입 기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되는 랙 앤드 피니언과,
    상기 랙 앤드 피니언에 접속되어, 상기 랙 앤드 피니언을 구동하는 실린더,
    를 포함하는, 가스 도입 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 기구는,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되는 회전축과,
    상기 회전축에 접속되어, 상기 회전축을 회전시키는 모터,
    를 포함하는, 가스 도입 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터에는, 길이 방향을 따라서 복수의 가스 구멍이 형성되어 있는, 가스 도입 기구.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기 및 상기 인젝터는, 석영에 의해 형성되어 있고,
    상기 매니폴드는, 금속에 의해 형성되어 있는, 가스 도입 기구.
  8. 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 하단부에 배치된 매니폴드로서, 상기 처리 용기의 내벽면을 따라 상하로 연장됨과 함께, 삽입 구멍을 포함하는 인젝터 지지부와, 상기 인젝터 지지부로부터 외측으로 돌출되고, 상기 삽입 구멍과 상기 처리 용기의 외부를 연통해서 가스가 통류 가능한 가스 유로를 내부에 포함하는 가스 도입부를 포함하는 매니폴드와,
    상기 삽입 구멍에 삽입되고 밖에서 끼움 지지되어, 상기 내벽면을 따라 전체가 직선 형상으로 연장됨과 함께, 상기 삽입 구멍에 삽입된 개소에 상기 가스 유로와 연통하는 개구를 포함하는 인젝터와,
    상기 인젝터의 하단부에 접속되어, 상기 인젝터를 회전시키는 회전 기구,
    를 포함하는, 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리 용기는, 연직 방향으로 복수의 기판을 이격한 상태에서 유지 가능한 기판 유지구를 수용 가능한 대략 원통체 형상을 포함하는, 처리 장치.
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