KR20180063285A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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KR20180063285A
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 기판의 냉각 시간을 단축시키는 기술을 제공한다.
단열부와, 단열부의 상방에 설치되며, 복수매의 기판을 다단으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 의해 구성되는 기판 보유 지지체와, 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 처리하는 처리실과, 처리실에 인접하며, 기판을 기판 보유 지지부에 이동 탑재하는 이동 탑재실과, 이동 탑재실의 일측면에 설치되며, 이동 탑재실 내에 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와, 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 기판과 단열부 사이의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖고, 기판 보유 지지체를 향해 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와, 반송 기구, 제1 가스 공급부 및 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
본 발명은, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 종형 기판 처리 장치에는, 기판을 처리하는 처리실에 인접하여 이동 탑재실이 배치된다. 처리실 내에서 처리된 기판은, 이동 탑재실 내에서 소정의 온도까지 강온된다. 이동 탑재실 내에는 클린 유닛이 설치되어 있으며, 클린 유닛으로부터는 이동 탑재실 내에 가스가 공급된다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-197373호 공보
그러나, 상술한 종래 기술에 의한 이동 탑재실의 구성에서는, 기판의 냉각에 시간이 걸리는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 기판의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
단열부와, 상기 단열부의 상방에 설치되며, 복수매의 기판을 다단으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 의해 구성되는 기판 보유 지지체와,
상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 처리하는 처리실과,
상기 처리실에 인접하며, 상기 기판을 상기 기판 보유 지지부에 이동 탑재하는 이동 탑재실과,
상기 이동 탑재실의 일측면에 설치되며, 상기 이동 탑재실 내에 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와,
상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖고, 상기 기판 보유 지지체를 향해 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와,
상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 구비하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판의 냉각 시간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 개략 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 이동 탑재실의 개략 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 이동 탑재실의 개략 구성예를 도시하는 횡단면도이다.
도 4의 (A)는 클린 유닛 및 제2 가스 공급부로부터 공급되는 가스의 유속을 도시하는 도면이고, 도 4의 (B)는 클린 유닛 및 제2 가스 공급부로부터 공급되는 가스의 유량을 도시하는 도면이다.
도 5의 (A)는 가스 공급부의 변형예를 도시하는 도면이고, 도 5의 (B)는 가스 공급부의 변형예를 도시하는 도면이고, 도 5의 (C)는 가스 공급부의 변형예를 도시하는 도면이고, 도 5의 (D)는 가스 공급부의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 변형예 4에 있어서의 이동 탑재실의 개략 구성예를 도시하는 종단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 전체 도면 중 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙여, 중복된 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 있어서, 기판 처리 장치는 반도체 장치(디바이스)의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 하나의 공정으로서 열 처리 등의 기판 처리 공정을 실시하는 종형 기판 처리 장치(이하, 처리 장치라 칭함)(2)로서 구성되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 장치(2)는 이동 탑재실(4)과, 이동 탑재실(4)의 상방에 배치된 처리로(6)를 갖는다.
처리로(6)는 원통 형상의 반응관(10)과, 반응관(10)의 외주에 설치된 제1 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(12)를 구비한다. 반응관(10)은, 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 형성된다. 반응관(10)의 내부에는, 기판으로서의 웨이퍼(W)를 처리하는 처리실(14)이 형성된다. 반응관(10)에는, 온도 검출기로서의 온도 검출부(16)가 설치된다. 온도 검출부(16)는, 반응관(10)의 내벽을 따라 세워서 설치되어 있다.
반응관(10)의 하단 개구부에는, 원통형의 매니폴드(18)가 O링 등의 시일 부재를 통해 연결되어, 반응관(10)의 하단을 지지하고 있다. 매니폴드(18)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속에 의해 형성된다. 매니폴드(18)의 하단 개구부는 원반 형상의 셔터(20) 또는 덮개부(22)에 의해 개폐된다. 덮개부(22)는, 예를 들어 금속에 의해 원반 형상으로 형성된다. 셔터(20) 및 덮개부(22)의 상면에는 O링 등의 시일 부재가 설치되어 있으며, 이에 의해 반응관(10) 내와 외기가 기밀하게 시일된다.
덮개부(22) 상에는 단열부(24)가 적재된다. 단열부(24)는, 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 단열부(24)는, 표면 또는 내부에 제2 가열 수단(가열 기구)으로서의 캡 히터(24a)를 갖는다. 캡 히터(24a)는, 처리실(14)의 하방이나 후술하는 보트(26)의 하부에 보유 지지된 기판을 가열하도록 구성된다. 단열부(24)의 상방에는, 기판 보유 지지부로서의 보트(26)가 설치된다. 보트(26)는, 천장판(26a)과, 저판(26c)과, 천장판(26a)과 저판(26c) 사이에 복수개 설치된 기둥(26b)으로 구성된다. 보트(26)는, 기둥(26b)에 복수단 형성된 홈에 웨이퍼(W)를 적재함으로써 복수매, 예를 들어 25 내지 150매의 웨이퍼(W)를 수직으로 다단으로 지지한다. 보트(26)는, 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 형성된다. 단열부(24)와 보트(26)에 의해 기판 보유 지지체(27)가 구성된다. 기판 처리시 기판 보유 지지체(27)는, 처리실(14) 내에 수납된다.
단열부(24)는, 덮개부(22)를 관통하는 회전축(28)에 접속된다. 회전축(28)은, 덮개부(22)의 하방에 설치된 회전 기구(30)에 접속되어 있다. 회전 기구(30)에 의해 회전축(28)을 회전시킴으로써, 단열부(24) 및 보트(26)를 회전시킬 수 있다.
이동 탑재실(4) 내에는 기판 이동 탑재기(56)와, 보트(26)와, 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(32)가 배치된다. 기판 이동 탑재기(56)는, 예를 들어 5매의 웨이퍼(W)를 취출할 수 있는 아암(트위저)(56a)을 갖고 있다. 기판 이동 탑재기(56)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 아암(56a)을 상하 회전 동작시킴으로써, 포드 오프너(58)의 위치에 놓인 포드(60)와 보트(26) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송시키는 것이 가능하도록 구성된다. 보트 엘리베이터(32)는 덮개부(22)를 상하로 승강시킴으로써, 반응관(10)에 대하여 보트(26)를 반출입시킨다. 이동 탑재실(4)의 구성의 상세한 내용에 대해서는 후술한다.
처리 장치(2)는, 기판 처리에 사용되는 가스를 처리실(14) 내에 공급하는 가스 공급 기구(34)를 구비하고 있다. 가스 공급 기구(34)가 공급하는 가스는, 성막되는 막의 종류에 따라 적절히 변경할 수 있다. 가스 공급 기구(34)는, 원료 가스 공급부(원료 가스 공급계), 반응 가스 공급부(반응 가스 공급계) 및 불활성 가스 공급부(불활성 가스 공급계)를 포함한다.
원료 가스 공급계는 가스 공급관(36a)을 구비하고, 가스 공급관(36a)에는 상류 방향으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로 컨트롤러(MFC)(38a) 및 개폐 밸브인 밸브(40a)가 설치되어 있다. 가스 공급관(36a)은 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 노즐(44a)에 접속된다. 노즐(44a)은 반응관(10) 내에 상하 방향을 따라 세워서 설치하고, 보트(26)에 보유 지지되는 웨이퍼(W)를 향해 개구하는 복수의 공급 구멍이 형성되어 있다. 노즐(44a)의 공급 구멍을 통해 웨이퍼(W)에 대하여 원료 가스가 공급된다.
이하, 마찬가지의 구성에서, 반응 가스 공급계로부터는 공급관(36a), MFC(38a), 밸브(40a) 및 노즐(44a)을 통해 반응 가스가 웨이퍼(W)에 대하여 공급된다. 불활성 가스 공급계로부터는, 공급관(36b), MFC(38b), 밸브(40b) 및 노즐(44a)을 통해 웨이퍼(W)에 대하여 불활성 가스가 공급된다.
매니폴드(18)에는 배기관(46)이 설치되어 있다. 배기관(46)에는, 처리실(14) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(48) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(40)를 통해 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(52)가 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 처리실(14) 내의 압력을 처리에 따른 처리 압력으로 할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 이동 탑재실(4)의 구성에 대하여 도 1 내지 3을 사용하여 설명한다.
도 2, 3에 도시한 바와 같이, 이동 탑재실(4)은 천장, 바닥 및 사방을 둘러싸는 측벽에 의해 평면 다각 형상으로 구성되며, 예를 들어 평면 사각 형상으로 구성된다. 이동 탑재실(4)의 일측면에는, 제1 송풍부(제1 가스 공급부)로서의 클린 유닛(62)이 설치된다. 클린 유닛(62)으로부터 클린 에어(청정 분위기)로서의 가스가 이동 탑재실(4) 내에 공급된다. 또한, 이동 탑재실(4)의 주위에 위치하는 공간에는, 가스를 순환시키기 위한 순환로(74)가 형성된다. 이동 탑재실(4) 내에 공급된 가스는 배기부(72)로부터 배기되어, 순환로(74)를 경유하여 클린 유닛(62)으로부터 다시 이동 탑재실(4) 내에 공급된다. 순환로(74)의 도중에는 도시하지 않은 라디에이터가 설치되며, 가스는 라디에이터를 통과함으로써 냉각된다.
클린 유닛(62)은, 상부 클린 유닛(62a)과 하부 클린 유닛(62b)이 상하로 인접하도록 배치된다. 상부 클린 유닛(62a)은 이동 탑재실(4) 내, 특히 보트(26)를 향해 가스를 공급하도록 구성된다. 하부 클린 유닛(62b)은 이동 탑재실(4) 내, 특히 단열부(24)를 향해 가스를 공급하도록 구성된다. 이하, 클린 유닛(62)이라 칭한 경우에는, 클린 유닛(62a)을 나타내는 경우, 클린 유닛(62b)을 나타내는 경우, 또는 그들 양쪽을 나타내는 경우를 포함한다.
클린 유닛(62)은, 상류측부터 순서대로 송풍부로서의 팬(64)과, 버퍼실로서의 버퍼 에어리어(66)와, 필터부(68)와, 가스 공급구(70)를 갖는다. 버퍼 에어리어(66)는, 가스 공급구(70)의 전체면으로부터 가스를 균일하게 분출하기 위한 확산 공간이다. 필터부(68)는, 가스에 포함되는 파티클을 제거하도록 구성된다. 팬, 버퍼 에어리어, 필터부, 가스 공급구는, 클린 유닛(62a, 62b)에 각각 구비되어 있다.
클린 유닛(62)의 대면측의 일측면에는, 측면 배기부(72a)와 보트 엘리베이터(32)가 설치된다. 클린 유닛(62a)으로부터 이동 탑재실(4) 내에 공급된 가스는, 주로 측면 배기부(72a)로부터 배기되어, 순환로(74)를 경유하여 클린 유닛(62)으로부터 이동 탑재실(4) 내에 다시 공급된다. 이에 의해, 이동 탑재실(4) 내의 상부 영역(웨이퍼(W) 영역)에는 수평 방향(웨이퍼(W)와 평행한 방향)의 가스 흐름(사이드 플로)이 형성된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이동 탑재실(4)의 바닥면에는 보트(26)를 사이에 두고 한 쌍의 저면 배기부(72b)가 설치된다. 저면 배기부(72b)는, 이동 탑재실(4)의 한 변을 따라 직사각형으로 형성된다. 클린 유닛(62b)으로부터 이동 탑재실(2) 내에 공급된 가스는 주로 저면 배기부(72b)로부터 배기되어, 순환로(74)를 경유하여 클린 유닛(62)으로부터 이동 탑재실(4) 내에 다시 공급된다. 이에 의해, 이동 탑재실(4) 내의 하부 영역(단열부(24) 영역)에는 수직 방향의 가스 흐름(다운 플로)이 형성된다.
도 1, 3에 도시한 바와 같이, 클린 유닛(62)이 설치되는 측면과 대면하는 측면 이외의 측면에는, 제2 송풍부(제2 가스 공급부)로서의 가스 파이프(76)가 설치된다. 예를 들어, 가스 파이프(76)는 클린 유닛(62)이 설치되는 측면에 인접하는 측면에 설치된다. 본 실시예에서는, 가스 파이프(76)는 이동 탑재실(4) 내의 이동 탑재기(56)와 보트(26)를 사이에 두고 대면하는 위치(이동 탑재실(4)의 측면과 보트(26) 사이의 위치)에 설치된다. 가스 파이프(76)는, 보트(26)의 최하단에 적재되는 기판보다도 아래의 영역을 향해 가스를 공급하도록 구성된다. 바람직하게는, 가스 파이프(76)는 보트(26) 최하단의 기판과 단열부(24) 사이의 영역을 향해 가스를 공급하도록 구성된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 파이프(76)는 이동 탑재실(4) 내에 수평 방향을 따라 가로로 설치되며, 기판 보유 지지체(27)를 향해 개구하는 분출구(76a)가 형성되어 있다. 가스 파이프(76)의 분출구(76a)를 통해 이동 탑재실(4) 내, 특히 기판 보유 지지체(27)에 대하여 가스가 공급된다. 가스로서는, 예를 들어 불활성 가스를 들 수 있다. 가스 파이프(76)는, 이동 탑재실(4) 내에 가스를 공급하는 이동 탑재실 가스 공급 기구(78)에 접속된다. 이동 탑재실 가스 공급 기구(78)는 가스 공급관(36c)을 구비하고, 가스 공급관(36c)에는 상류 방향으로부터 순서대로 MFC(38c) 및 밸브(40c)가 설치되어 있다.
가스 파이프(76)는, 분출구(76a)의 높이 위치가 보트(26)의 최하단에 보유 지지되는 기판과 단열부(24) 사이의 높이 위치가 되도록 설치된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 분출구(76a)는 복수의 개공에 의해 형성된다. 분출구(76a)가 짝수개의 개공으로 형성되는 경우, 웨이퍼(W)의 중심선을 사이에 두고 좌우로 동일수의 개공이 형성된다. 분출구(76b)가 홀수개의 개공으로 형성되는 경우, 웨이퍼(W)의 중심선 상에 하나의 개공을 형성하고, 하나의 개공의 좌우로 동일수의 개공이 형성된다. 본 실시예에서는, 분출구(76a)는 예를 들어 직경 1mm 이하의 개공이 5개 형성된다. 평면에서 보아 분출구(76a)는, 웨이퍼(W)의 직경의 범위 내의 영역에 형성된다. 바꾸어 말하면, 분출구(76a)의 개구(형성) 범위가 웨이퍼(W)의 직경의 범위 내에 들어가도록 형성된다. 이와 같은 구성에 의해, 분출구(76a)로부터 공급되는 가스의 주류 방향을 수평 방향으로 할 수 있다. 이에 의해, 보트(26)의 최하단의 기판과 단열부(24) 사이의 공간에 가스의 장벽(가스 커튼)을 형성할 수 있으며, 보트(26)측인 상부 분위기(웨이퍼(W) 영역의 분위기)와 단열부(24)측인 하부 분위기(단열부(24) 영역의 분위기)를 가스 커튼에 의해 구획할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 회전 기구(30), 보트 엘리베이터(32), 이동 탑재기(56), 가스 공급 기구(34)(MFC(38a 내지 d) 및 밸브(40a 내지d)), APC 밸브(50), 클린 유닛(62), 이동 탑재실 가스 공급 기구(78)(MFC(38e) 및 밸브(e))에는, 이들을 제어하는 컨트롤러(100)가 접속된다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어 CPU를 구비한 마이크로프로세서(컴퓨터)를 포함하고, 처리 장치(2)의 동작을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(100)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(102)가 접속되어 있다.
컨트롤러(100)에는 기억 매체로서의 기억부(104)가 접속되어 있다. 기억부(104)에는 처리 장치(2)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 처리 장치(2)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(프로세스 레시피나 클리닝 레시피 등의 레시피)이 판독 가능하게 저장된다.
기억부(104)는, 컨트롤러(100)에 내장된 기억 장치(하드 디스크나 플래시 메모리)여도 되고, 외부 기록 장치(자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광 자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)여도 된다. 또한, 컴퓨터로의 프로그램의 제공은, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여 행해도 된다. 프로그램은, 필요에 따라 입출력 장치(102)로부터의 지시 등으로 기억부(104)로부터 판독되며, 판독된 레시피에 따른 처리를 컨트롤러(100)가 실행함으로써, 처리 장치(2)는 컨트롤러(100)의 제어하에 원하는 처리를 실행한다.
이어서, 상술한 처리 장치(2)를 사용하여, 기판 상에 막을 형성하는 처리(성막 처리)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 웨이퍼(W)에 대하여 원료 가스로서 DCS(SiH2Cl2: 디클로로실란) 가스와, 반응 가스로서 O2(산소) 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(14) 상에 실리콘 산화(SiO2)막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 처리 장치(2)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.
(이동 탑재 공정)
이동 탑재기(56)에 의해, 포드(60)로부터 보트(26)로 웨이퍼(W)를 이동 탑재한다(웨이퍼 차지). 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 클린 유닛(62) 및 가스 파이프(76)로부터 이동 탑재실(50) 내로 가스를 공급한다. 클린 유닛(62)으로부터는 제1 유속 또는 제1 유량으로 이동 탑재실(4) 내에 가스가 공급되고, 가스 파이프(76)로부터는 제1 유속보다 작은 제2 유속 및 제1 유량보다 작은 제2 유량으로 이동 탑재실(4) 내에 가스가 공급된다.
제1 유속은 예를 들어 10 내지 20cm/s이고, 제1 유량은 예를 들어 6500 내지 13000L/min이다. 제1 유속이 10cm/s보다 작은 경우, 또는 제1 유량이 6500L/min보다 작은 경우, 웨이퍼(W)의 냉각에 시간이 걸리거나, 이동 탑재실(4) 내를 청정하게 유지하는 것이 곤란해지거나 한다. 제1 유속이 20cm/s보다 큰 경우, 또는 제1 유량이 13000L/min보다 큰 경우, 웨이퍼(W)가 진동해버리거나 파티클을 감아 올려버리거나 한다.
제2 유속은 예를 들어 0 내지 5cm/s이고, 제2 유량은 예를 들어 0 내지 3L/min이다. 제2 유속이 5cm/s보다 큰 경우, 또는 제1 유량이 3L/min보다 큰 경우 파티클을 감아 올려버린다.
(반입 공정)
이어서, 처리실(14) 하부의 웨이퍼 반입 출구를 폐색하고 있는 셔터(20)를 도시하지 않은 셔터 수납부로 퇴피시키고, 처리실(14)의 웨이퍼 반입 출구를 개방한다. 이어서, 보트 엘리베이터(32)에 의해 덮개부(22)를 상승시켜, 이동 탑재실(4) 내로부터 처리실(14) 내로 기판 보유 지지체(27)를 반입한다(보트 로딩). 이에 의해, 덮개부(22)는 밀봉 부재를 통해 매니폴드(18)의 하단을 시일한 상태가 된다. 이때, 이동 탑재 공정과 마찬가지의 조건으로 클린 유닛(62) 및 가스 파이프(76)로부터 이동 탑재실(4) 내로의 가스의 공급이 계속된다.
(기판 처리 공정)
기판 보유 지지체(27)가 처리실(14) 내에 반입되면, 배기관(46)으로부터 처리실(14) 내의 배기를 행하여, 처리실(14) 내의 압력을 원하는 압력(진공도)으로 한다. 또한, 히터(12)에 의해 처리실(14) 내를 가열함과 함께, 회전 기구(30)를 동작시켜 보트(26)를 회전시킨다. 또한, 가스 공급 기구(34)에 의해 처리실(14) 내로 DCS 가스와, O2 가스를 공급한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 SiO2막이 형성된다. 웨이퍼(W)의 표면 상에 원하는 막 두께의 SiO2막이 형성되면, 가스 공급 기구(34)는 처리실(14) 내로의 DCS 가스 및 O2 가스의 공급을 정지하고, 처리실(14) 내로 불활성 가스를 공급한다. 이에 의해, 처리실(14) 내를 불활성 가스로 치환함과 함께, 처리실(14) 내의 압력을 상압으로 복귀시킨다. 이때, 이동 탑재실(4) 내에서는, 이동 탑재 공정과 마찬가지의 조건으로 클린 유닛(62) 및 가스 파이프(76)로부터 이동 탑재실(4) 내로 가스의 공급이 계속된다. 또한, 기판 처리 공정에 있어서는 가스 파이프(76)로부터의 가스의 공급을 정지시켜도 된다.
(반출 공정)
기판 처리 공정이 종료되면, 보트 엘리베이터(32)에 의해 덮개부(22)를 하강시켜 매니폴드(18)의 하단을 개구시킴과 함께, 기판 보유 지지체(27)를 처리실(14)로부터 이동 탑재실(4) 내로 반출(보트 언로딩)한다. 그 후, 처리실(14)의 웨이퍼 반입 출구를 셔터(20)로 폐색한다. 이때, 이동 탑재 공정과 마찬가지의 조건으로 클린 유닛(62) 및 가스 파이프(76)로부터 이동 탑재실(4) 내로의 가스의 공급이 계속된다.
(강온 공정)
기판 보유 지지체(27)의 이동 탑재실(4)로의 반출이 완료되면, 웨이퍼(W)가 소정의 온도가 될 때까지 이동 탑재실(4) 내에서 웨이퍼(W)를 강온(냉각)시킨다. 이때, 클린 유닛(62)으로부터는 제1 유속 및 제1 유량으로의 가스 공급이 계속되며, 가스 파이프(76)로부터는 제1 유속보다 큰 제3 유속 및 제1 유량보다 작고, 제2 유량보다 큰 제3 유량으로 기판 보유 지지체(27)에 가스가 공급된다. 여기서, 소정의 온도란, 웨이퍼(W)를 반출 가능한 온도이며, 트위저(56a) 또는 포드(60)의 내열 온도 이하의 온도이다.
제3 유속은 예를 들어 20 내지 40cm/s이고, 제3 유량은 예를 들어 15 내지 70L/min이다. 제3 유속이 20cm/s보다 작은 경우, 또는 제3 유량이 15L/min보다 작은 경우, 보트(26) 최하단의 웨이퍼(W)와 단열부(24) 사이의 영역에 수평한 가스의 흐름을 형성할 수 없다. 제3 유속이 40cm/s보다 큰 경우, 또는 제3 유량이 70L/min보다 큰 경우, 웨이퍼(W)가 진동해버린다.
(이동 탑재 공정)
웨이퍼(W)가 소정의 온도 이하까지 강온되면, 이동 탑재기(56)에 의해 보트(26)로부터 포드(60)로 웨이퍼(W)를 이동 탑재한다(웨이퍼 디스차지). 이때, 클린 유닛(62)으로부터는 제1 유속 또는 제1 유량으로의 가스 공급이 계속되며, 가스 파이프(76)로부터는 제1 유속보다 작은 제4 유속 또는 제3 유량보다 작은 제4 유량으로 기판 보유 지지체(27)에 가스가 공급된다.
제4 유속은 예를 들어 5 내지 20cm/s이고, 제4 유량은 예를 들어 3 내지 15L/min이다. 제4 유속이 5cm/s보다 작은 경우, 또는 제4 유량이 3L/min보다 작은 경우, 보트(26) 최하단의 웨이퍼(W)와 단열부(24) 사이의 영역에 충분한 가스의 흐름을 형성할 수 없다. 제4 유속이 20cm/s보다 큰 경우, 또는 제4 유량이 15L/min보다 큰 경우, 웨이퍼(W)가 진동해버리거나 파티클을 감아 올려버리거나 한다.
(본 실시 형태에 관한 효과)
본 실시 형태에 따르면, 이하에 열거하는 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 보트 최하단의 기판과 단열부 사이의 영역에 가스를 공급하고, 가스 커튼을 형성함으로써, 기판의 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.
일반적으로 기판은 단열부보다도 냉각되기 쉽다. 그 때문에, 기판 처리 후의 이동 탑재실 내에 있어서 기판 주변(보트 주변)의 분위기가 단열부 주변의 분위기보다도 온도가 낮아지고, 단열부로부터 보트 상방으로 향하는 상승 기류가 발생하는 경우가 있다. 이 단열부로부터의 상승 기류에 포함되는 열에 의해 기판이 따뜻해져, 기판의 냉각에 시간이 걸리는 경우가 있다. 특히, 보트 하방의 기판일수록 단열부로부터의 열의 영향을 받기 쉽고, 보트 상방의 기판이 이동 탑재 가능한 온도까지 냉각되어도, 보트 하방의 기판이 충분히 냉각되지 않는 경우가 있다. 즉, 보트 하방의 기판을 냉각시키기 위해서는, 단열부도 어느 정도 냉각시킬 필요가 있다. 그 때문에, 단열부를 냉각시키는 만큼 기판의 냉각 시간이 길어져버린다.
이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 보트 최하단의 기판과 단열부 사이의 영역에 가스를 공급함으로써, 단열부로부터의 상승 기류를 수평 방향으로 흘러가게 할 수 있으며, 기판이 단열부로부터의 고온의 분위기에 노출되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 보트 최하단의 기판과 단열부 사이에 가스 커튼이 형성됨으로써, 단열부로부터의 열을 단열할 수 있다. 이에 의해, 단열부가 냉각되어 있지 않아도 단열부로부터의 열의 영향을 받지 않고 기판을 냉각시킬 수 있기 때문에, 기판의 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.
(b) 가스 파이프로부터 공급되는 가스의 유량을 처리 공정에 의해 변화시킴으로써, 수율을 향상시킬 수 있다.
반송 중의 기판 보유 지지체에 대하여 가스 파이프로부터 가스를 공급해도, 단열부에 대하여 일시적으로 가스를 공급하게 되기 때문에, 기판 냉각 효과는 높지 않다고 생각된다. 또한, 단열부에 대하여 가스를 공급함으로써, 파티클을 감아 올려버릴 우려가 있다.
이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 기판 보유 지지체의 반송 중에는 가스 파이프로부터의 가스 공급을 멈추거나, 또는 적은 유량으로 공급함으로써, 단열부로부터의 파티클의 발생을 억제할 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있다.
(c) 분출구의 형상을 복수의 개공 형상으로 함으로써, 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
단열부로부터의 상승 기류를 차단하기 위해서는, 보트 최하단의 기판과 단열부 사이의 가스 유속을 확보하는 것이 효과적이라는 것을 확인하였다. 분출구의 형상을 복수의 개공 형상으로 함으로써, 가스 공급부 내의 내압을 높게 할 수 있으며, 유속을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 단열부로부터의 상승 기류가 기판으로 도달하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
(d) 분출구의 개구 범위를 웨이퍼의 직경의 범위 내로 함으로써, 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
분출구의 개구 범위를 웨이퍼의 직경의 범위 내로 함으로써, 적어도 웨이퍼의 직경의 범위에 가스 커튼을 형성할 수 있기 때문에, 단열부로부터 웨이퍼로의 열 영향을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 직경의 범위 내에 가스 커튼을 형성함으로써, 가스의 주류를 웨이퍼의 중심 부분(평면에서 보면 단열부의 중심 부분)에 형성하기 쉬워진다. 이에 의해, 방열하기 어려운 중심 부분(캡 히터에 의해 뜨거워진 부분)으로부터의 열을 보다 효과적으로 차단할 수 있으며, 기판의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
(e) 가스 파이프를 클린 유닛의 대면 위치 이외의 개소에 설치함으로써, 이동 탑재실 내의 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.
가스 파이프를 클린 유닛의 대면 위치에 설치한 경우, 가스 파이프로부터의 가스 흐름과 클린 유닛으로부터의 가스 흐름이 대향하기 때문에, 이동 탑재실 내의에어 플로우가 흐트러짐으로써 이동 탑재실 내에 막힘이 발생하거나, 열의 대류가 발생하거나 해버릴 우려가 있다.
이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 가스 파이프로부터의 가스 흐름이 클린 유닛으로부터의 가스 흐름에 대향하지 않기 때문에, 클린 유닛으로부터의 가스 흐름(클린 유닛으로부터의 보트 최하단의 기판과 단열부 사이의 가스 흐름)과 원활하게 합류할 수 있으며, 이동 탑재실 내의 에어의 흐름을 원활하게 하지 못하게 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클린 유닛으로부터의 가스 흐름으로의 간섭이 적기 때문에, 기판과 단열부 사이의 가스 커튼 형성을 촉진할 수 있다.
(f) 웨이퍼 영역을 사이드 플로, 단열부 영역을 다운 플로로 함으로써, 기판과 단열부 사이의 영역에 가스 커튼을 형성하기 쉽게 할 수 있다.
보트 최하단의 기판과 단열부 사이의 영역이, 사이드 플로와 다운 플로의 경계 영역이 된다. 그 때문에, 가스 파이프로부터 공급된 가스가 어느 한쪽의 흐름에만 강하게 간섭되지 않고, 웨이퍼 영역의 사이드 플로나 단열부 영역의 다운 플로는 독립된 제3 가스의 흐름으로서 가스 커튼을 형성할 수 있다.
본 실시 형태는 상술한 양태로 한정되지 않으며, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
예를 들어, 상술한 강온 행정에 있어서, 기판 보유 지지체(27)를 회전하도록 해도 된다. 이에 의해, 기판 보유 지지체(27)의 전체 둘레 방향으로부터 가스를 공급할 수 있기 때문에 기판 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있으며, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
(변형예 2)
예를 들어, 이동 탑재실(4) 내에 있어서 가스 공급부(76)를 코너부에 설치하도록 해도 된다. 또한, 클린 유닛(62)이 설치되는 측면에 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 가스 공급부가 클린 유닛(62a)과 클린 유닛(62b) 사이의 높이 위치에 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이동 탑재실(4) 내의 가스 흐름을 보다 원활하게 할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(변형예 3)
예를 들어, 분출구(76a)를 가로로 긴 슬릿 형상으로 형성해도 된다. 또한, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이 분출구(76a)를 복수의 슬릿 형상으로 해도 된다. 또한, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 분출구(76a)를 슬릿 형상과 원형의 개공을 조합하여 형성해도 된다. 또한, 도 5의 (C)에 도시한 바와 같이, 분출구(76a)의 복수의 개공을 높이 방향에서 엇갈리도록 형성해도 된다. 또한, 도 5의 (D)에 도시한 바와 같이, 보트 기둥(26B)을 피하도록 분출구(76a)를 형성해도 된다. 슬릿의 폭, 길이나 개공의 크기는, 소정의 유속을 확보할 수 있도록 적절히 설정된다. 이들 구성에 의해, 보트(26) 최하단의 웨이퍼(W)와 단열부(24) 사이의 영역에 있어서 가스 흐름의 막힘이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 가스 커튼을 보다 형성하기 쉽게 할 수 있다.
(변형예 4)
도 6에 도시한 바와 같이, 가스 파이프(76)의 상방에 제3 송풍부(제3 가스 공급부)로서의 가스 파이프(80)를 설치해도 된다. 가스 파이프(80)는, 분출구(80a)의 높이 위치가 보트(26)의 천장판(26a)의 높이 위치 이상이 되도록 설치된다. 바람직하게는, 분출구(80a)의 높이 위치가 천장판(26a)의 상면과 대략 동일 위치에 설치된다. 가스 파이프(80)의 형상은, 가스 파이프(76)의 형상과 마찬가지이다. 가스 파이프(80)는 이동 탑재실 가스 공급 기구(78)에 접속되고, 가스 파이프(76)와 마찬가지의 구성으로 이동 탑재실(4) 내, 특히 보트(26)의 천장판(26a)에 대하여 가스를 공급한다. 가스 파이프(80)로부터 공급되는 가스 유량 및 가스 유속은, 가스 파이프(76)로부터 공급되는 가스 유량 및 가스 유속 이하로 하면 된다. 보트(26)는 단열부(24)보다도 냉각되기 쉽기(열 용량이 작기) 때문에, 가스 파이프(76)로부터 공급하는 가스 유량 및 가스 유속보다도 작은 가스 유량 및 가스 유속으로도 효과적으로 냉각할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 보트 주변의 분위기를 냉각시킬 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼(W) 상에 막을 퇴적시키는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 양태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼(W)나 웨이퍼(W) 상에 형성된 막 등에 대하여, 산화 처리, 확산 처리, 어닐 처리, 에칭 처리 등의 처리를 행하는 경우에도 적합하게 적용 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예는 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태나 변형예와 마찬가지의 처리 조건으로 할 수 있다. 또한, 상술한 형태 이외에도, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 다양하게 변형하여 실시 할 수 있는 것은 물론이다.
2: 기판 처리 장치
4: 이동 탑재실
27: 기판 보유 지지체
62: 클린 유닛
76: 가스 파이프

Claims (20)

  1. 단열부와, 상기 단열부의 상방에 설치되며, 복수매의 기판을 다단으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 의해 구성되는 기판 보유 지지체와,
    상기 기판 보유 지지부에 보유 지지된 기판을 처리하는 처리실과,
    상기 처리실에 인접하며, 상기 기판을 상기 기판 보유 지지부에 이동 탑재하는 이동 탑재실과,
    상기 이동 탑재실의 일측면에 설치되며, 상기 이동 탑재실 내에 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와,
    상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖고, 상기 기판 보유 지지체를 향해 가스를 공급하는 제2 가스 공급부와,
    상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 제어부를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 가스 공급부는, 상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이에 상기 가스를 공급하도록 설치되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 가스 공급부는, 상기 제1 가스 공급부가 설치되는 일측면과는 다른 측면에 설치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 가스 공급부는, 상기 이동 탑재실의 코너부에 설치되는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 분출구는, 복수의 개공에 의해 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분출구는, 상기 기판의 직경의 범위 내의 영역에 형성되는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 기판 보유 지지부의 천장판 이상의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖고, 상기 이동 탑재실 내에 상기 가스를 공급하는 제3 가스 공급부를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실로부터 상기 이동 탑재실로 상기 기판 보유 지지체를 반송하고 있는 동안에는 제1 유속으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제1 유속보다도 작은 제2 유속으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 이동 탑재실 내에서 상기 기판을 강온시킬 때에는 제1 유속으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제1 유속보다도 큰 제3 유속으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판 지지체로부터 상기 기판을 이동 탑재시킬 때에는 상기 제1 유속으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제1 유속보다도 작은 제4 유속으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제4 유속은 상기 제2 유속 이상의 유속인 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 유속은 제로인 기판 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 이동 탑재실 내에 상기 기판 보유 지지체가 있을 때에는, 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 이동 탑재실에 공급하는 상기 가스의 유량을 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 이동 탑재실에 공급하는 상기 가스의 유량보다 큰 유량으로 하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기판 보유 지지체를 회전시키는 회전 기구를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 이동 탑재실 내에서 상기 기판을 강온시킬 때에는, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 이동 탑재실에 상기 가스를 공급함과 함께, 상기 기판 보유 지지체를 회전시키도록 상기 회전 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 처리실로부터 상기 이동 탑재실로 상기 기판 보유 지지체를 반송하고 있는 동안에는 제1 유량으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제1 유량보다도 작은 제2 유량으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 이동 탑재실 내에서 상기 기판을 강온시킬 때에는 제1 유량으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제1 유량보다도 작고, 상기 제2 유량보다도 큰 제3 유량으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기판 지지체로부터 상기 기판을 이동 탑재시킬 때에는 상기 제1 유량으로 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하고, 상기 제3 유량보다도 작고, 상기 제2 유량보다도 큰 제4 유량으로 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 가스를 공급하도록 상기 반송 기구, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 제2 가스 공급부를 제어하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 유량과 상기 제4 유량은 동일한 유량인 기판 처리 장치.
  19. 단열부와, 상기 단열부의 상방에 형성되며, 복수매의 기판을 다단으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 의해 구성되는 기판 보유 지지체를, 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 일측면에 구비하는 이동 탑재실로부터 처리실 내로 반송하는 공정과,
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 처리하는 공정과,
    상기 처리실 내로부터 상기 이동 탑재실로 상기 기판 보유 지지체를 반출하는 공정과,
    상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖는 제2 가스 공급부로부터, 상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이를 향해 상기 가스를 공급하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 단열부와, 상기 단열부의 상방에 형성되며, 복수매의 기판을 다단으로 보유 지지하는 기판 보유 지지부에 의해 구성되는 기판 보유 지지체를, 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 일측면에 구비하는 이동 탑재실로부터 처리실 내로 반송하는 수순과,
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 처리하는 수순과,
    상기 처리실 내로부터 상기 이동 탑재실로 상기 기판 보유 지지체를 반출하는 수순과,
    상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이의 높이 위치에 가스의 분출구를 갖는 제2 가스 공급부로부터, 상기 기판 보유 지지부의 최하단에 보유 지지된 상기 기판과 상기 단열부 사이를 향해 상기 가스를 공급하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록하는 기록 매체.
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