KR20180120586A - 기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 석영 유래의 파티클도 포함해서 노즐 내의 파티클을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판을 수용해서 처리 가능한 처리 용기와, 해당 처리 용기 내에 설치되어, 해당 처리 용기 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 인젝터와, 상기 처리 용기의 외부에 설치되고, 상기 제1 인젝터에 접속되어, 상기 제1 인젝터에 상기 제1 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 배관과, 해당 처리 가스 공급 배관에 설치된 제1 밸브와, 상기 처리 용기를 배기하는 배기 수단과, 상기 제1 밸브보다도 상기 처리 용기측의 미리 결정된 위치로부터 분기하여, 상기 처리 가스 공급 배관을 상기 배기 수단에 접속하는 바이패스 배관과, 해당 바이패스 배관에 설치된 제2 밸브를 갖는다.

Description

기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF REMOVING PARTICLES IN INJECTOR, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 기판에 소정의 처리를 실시하기 위한 반응관과, 반응관 내에 반응 가스를 공급하는 복수의 노즐과, 복수의 노즐과는 별개로 설치되어, 반응관 내에 클리닝 가스를 공급하는 클리닝용 노즐을 갖고, 노즐의 내부를 클리닝할 경우에는, 클리닝하는 노즐을 순차 선택하여, 선택한 노즐에 클리닝 가스를 공급하고, 선택하지 않은 노즐에 불활성 가스를 공급하고, 또한 선택한 노즐에 클리닝 가스를 공급한 후에 그 노즐에 불활성 가스를 공급하고, 반응관의 내부를 클리닝할 경우에는, 적어도 클리닝용 노즐로부터 반응관 내에 클리닝 가스를 공급하고, 클리닝이 종료된 노즐에 불활성 가스를 공급하도록 한 클리닝 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 클리닝 방법에서는, 노즐 내부에 클리닝 가스를 공급해서 노즐 내부를 클리닝함과 함께, 반응관의 클리닝 시에는, 클리닝이 종료된 노즐에 불활성 가스를 공급하여, 노즐의 내벽의 오버에칭을 방지하고 있다.
일본 특허 제5194036호 공보
그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 클리닝 가스를 사용해서 노즐 내부를 클리닝하기 때문에, 성막 유래, 즉 막의 박리 등의 파티클의 발생을 방지할 수 있지만, 석영으로 이루어지는 노즐의 유리 표면의 취약화에 의해 박리되어 떨어진 파티클, 즉 석영 유래의 파티클을 제거할 수 없다는 문제가 있었다. 즉, 성막용 가스를 공급하는 노즐로부터 1종의 가스를 공급하고 있는 경우에도, 반응관 내에 분산되어 있는 다른 가스가 노즐의 토출 구멍으로부터 혼입되어, 반응에 의해 반응 생성물이 생성되어, 노즐 내부에도 성막되어 버리는 경우가 많다.
이러한 노즐 내부의 막의 박리는 파티클의 요인이 되지만, 그것뿐만 아니라, 막의 팽창 수축의 반복에 의해 노즐 내표면에 응력이 가해져, 노즐을 구성하는 석영 유리와 막과의 선팽창 계수의 절댓값의 차로부터 석영 표면이 취약화하여, 이에 의해 발생하는 석영편도 파티클의 요인이 된다. 클리닝 가스로는, 막 유래의 파티클은 제거할 수 있지만, 석영 유래의 파티클을 제거할 수 없다.
그래서, 본 발명은, 석영 유래의 파티클도 포함해서 노즐 내의 파티클을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치, 인젝터 내의 파티클 제거 방법 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관한 기판 처리 장치는, 기판을 수용해서 처리 가능한 처리 용기와, 해당 처리 용기 내에 설치되어, 해당 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 인젝터와, 해당 인젝터에 접속되어, 상기 처리 용기의 외부로부터 상기 인젝터에 상기 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 배관과, 해당 처리 가스 공급 배관에 설치된 제1 밸브와, 상기 처리 용기를 배기하는 배기 수단과, 상기 제1 밸브보다도 상기 처리 용기측의 소정 위치로부터 분기하여, 상기 처리 가스 공급 배관을 상기 배기 수단에 접속하는 바이패스 배관과, 해당 바이패스 배관에 설치된 제2 밸브를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 인젝터 내의 파티클 제거 방법은, 처리 용기 내에 설치되어, 해당 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 인젝터에 접속된 처리 가스 공급 배관을 배기 수단에 접속하는 공정과, 해당 배기 수단에 의해, 상기 처리 가스 공급 배관을 통해서 상기 인젝터 내를 배기하는 공정을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 기판 처리 방법은, 상기의 파티클 제거 방법을 실시하는 공정과, 상기 바이패스 배관에 설치된 상기 제2 밸브를 폐쇄로 함과 함께, 상기 배기관에 설치된 상기 제3 밸브를 개방으로 하여, 상기 배기 수단에 의해 상기 처리 용기 내를 배기하는 공정과, 상기 처리 가스 공급 배관에 설치된 상기 제1 밸브를 개방으로 해서 상기 인젝터로부터 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내의 기판을 처리하는 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판 처리 장치에 처리 가스를 공급하는 인젝터 내부의 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 도이다.
도 2는 인젝터의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 인젝터 내의 파티클 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 인젝터의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 반응관(10)과, 이너 튜브(11)와, 히터(20)와, 매니폴드(30)와, 인젝터(40)와, 처리 가스 공급 배관(50)과, 바이패스 배관(52)과, 밸브(60 내지 65)와, 처리 가스 공급원(70)과, 배기관(80)과, 바이패스 배기관(81)과, 자동 압력 제어 밸브(APC MV)(90)와, 진공 펌프(100)와, 압력계(110)와, 제해 장치(120)와, 테이블(130)과, 적재대(131)와, 덮개(140)와, 승강 기구(150)와, 웨이퍼 보트(160)와, 단열재(170)와, 하우징(180)과, 제어부(190)를 갖는다. 또한, 인젝터(40)는 토출 구멍(41)을 갖고, 덮개(140)는 플랜지부(141)를 갖는다. 승강 기구(150)는, 아암(151)과 회전축(152)을 갖는다. 또한, 웨이퍼 보트(160)에는, 복수의 웨이퍼(W)가 적재된다.
도 1에 도시하는 기판 처리 장치는, 웨이퍼 보트(160) 상에 복수매의 웨이퍼(W)를 세로 방향으로 소정 간격을 둔 상태에서 적재하여, 인젝터(40)로부터 반응관(10), 정확하게는 이너 튜브(11) 내에 처리 가스를 공급하면서 히터(20)로 가열해서 웨이퍼에 성막 처리를 행하는 종형 열처리 장치로서 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 인젝터를 사용해서 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치라면, 다양한 기판 처리 장치에 적용 가능한데, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치를 종형 열처리 장치로서 구성한 예를 들어 설명한다.
반응관(10) 및 이너 튜브(11)는, 웨이퍼 보트(160)에 적재된 웨이퍼(W)를 수용하여, 웨이퍼(W)에 가열 처리를 실시하기 위한 처리 용기이다. 반응관(10) 및 이너 튜브(11)는, 대략 원통 형상을 갖고, 웨이퍼 보트(160)에 연직 방향으로 적재된 수십 매 내지 100매의 웨이퍼(W)를 한 번에 배치 처리 가능한 높이를 갖는다. 또한, 반응관(10) 및 이너 튜브(11)는, 다양한 재료로 구성되어도 되는데, 예를 들어 석영으로 구성되어도 된다. 또한, 도 1에는 도시되지 않았지만, 이너 튜브(11)의 천장은 개방되어 있거나, 이너 튜브(11)의 측면의 배기관(80)측에 슬릿이 형성되어 있어, 진공 펌프(100)에 의해 이너 튜브(11) 내는 배기 가능하게 구성되어 있다.
반응관(10)은, 하단, 즉 저면이 개구되어 있어, 웨이퍼(W)를 적재한 웨이퍼 보트(130)의 반입 및 반출은, 하단의 개구로부터 행하는 구성으로 되어 있다.
히터(20)는, 반응관(10)의 주위에 설치되어, 외측으로부터 이너 튜브(11) 내에 적재된 웨이퍼(W)를 가열 처리하기 위한 가열 수단이다.
매니폴드(30)는, 반응관(10)의 내부에 설치된 인젝터(40)에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 배관(50)에 접속되고, 반응관(10)의 내부에 설치된 인젝터(40)와 연통 가능하게 구성되어 있다. 또한, 매니폴드(30)는, 플랜지와 유사한 외주측에 돌출된 형상을 갖는다.
인젝터(40)는, 반응관(10), 정확하게는 이너 튜브(11)의 내부에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단이다. 인젝터(40)는, 매니폴드(30)로부터 이너 튜브(11) 내에 삽입되고, 이너 튜브(11)의 내주면을 따라서 세로로 연장되어, 내측을 향해서 형성된 복수의 토출 구멍(41)으로부터 웨이퍼(W)에 처리 가스를 공급 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리 가스는, 기판 처리 장치가 성막 처리를 행하는 경우에는, 성막에 필요한 가스가 공급되고, 다른 처리를 행하는 경우에는, 각각의 용도에 따른 처리 가스가 공급된다. 또한, 인젝터(40)는, 석영으로 형성된다.
인젝터(40)는, 도 1에서는, 지면의 사정상 1개밖에 도시되어 있지 않지만, 복수의 인젝터가 구비되어도 된다. 기판 처리 장치에서 행하는 기판 처리가 성막 처리일 경우에는, 서로 반응해서 반응 생성물을 생성하는 복수 종류의 처리 가스가 공급되는 경우가 많다. 성막용 처리 가스의 경우, 실리콘 함유 가스, 유기 금속 함유 실리콘계 가스 등의 원료 가스와, 이들 원료 가스를 산화하는 산화 가스, 또는 원료 가스를 질화하는 질화 가스와의 조합으로 사용되는 경우가 많다. 산화 가스로서는, 예를 들어 오존, 산소, 물 등이 사용되고, 질화 가스로서는, 암모니아가 사용되는 경우가 많다. 그 밖에, 웨이퍼(W)의 퍼지를 행하기 위한 퍼지 가스 공급용 인젝터를 설치해도 된다. 퍼지 가스로서는, 질소 가스로 대표되는 불활성 가스 외에, Ar, He 등의 희가스도 사용된다. 또한, 인젝터가 복수개 설치되는 경우에는, 대략 원통형의 반응관(10)의 둘레 방향을 따라 복수의 인젝터를 배열하도록 설치해도 된다.
처리 가스 공급 배관(50)의 반응관(10)에 접속되지 않는 타단은 처리 가스 공급원(70)에 접속되어, 처리 가스 공급원(70)으로부터 가스 공급 배관(50)을 통해서 인젝터(40)에 처리 가스를 공급 가능한 구성으로 되어 있다.
처리 가스 공급 배관(50)의 분기점(51)으로부터 바이패스 배관(52)이 분기하여, 바이패스 배관(52)은 배기관(80)에 접속되고, 배기관(80)을 통해서 진공 펌프(100)에 접속되어 있다. 바이패스 배관(52)은, 인젝터(40) 내의 파티클을 제거할 때 사용되는 배관이다.
처리 가스 공급 배관(50)에는, 밸브(60, 61)가 설치되고, 바이패스 배관(52)에는 밸브(62, 63)가 설치되어 있다. 밸브(60)는, 처리 가스 공급원(70)과 인젝터(40)와의 접속을 차단할 때 사용되는 밸브이다. 본 실시 형태에서는, 밸브(60)는 필수가 아니라, 필요에 따라서 설치하도록 해도 된다. 밸브(61)는, 바이패스 배관(52)과 처리 가스 공급원(70)과의 접속을 차단하기 위한 밸브이며, 인젝터(40) 내의 파티클 제거를 행할 때 폐쇄로 되고, 그 이외일 때는 개방으로 된다.
밸브(62)는, 바이패스 배관(52)과 처리 가스 공급 배관(50)과의 접속과 차단을 전환하기 위한 밸브이다. 밸브(63)는, 바이패스 배관(52)과 배기관(80)과의 접속과 차단을 전환하기 위한 밸브이다. 밸브(63)는, 본 실시 형태에서는 필수가 아니라, 필요에 따라 설치할 수도 있다.
또한, 밸브(60 내지 63)의 동작의 상세는 후술한다.
처리 가스 공급원(70)은, 인젝터(40)에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 저류원이다. 처리 가스 공급원(70)은, 용도에 따라서 다양한 처리 가스를 인젝터(40)에 공급할 수 있는데, 예를 들어 성막 처리를 행하는 경우의 원료 가스를 인젝터(40)에 공급해도 된다.
배기관(80)은, 반응관(10)의 내부를 배기하기 위한 관로이며, 진공 펌프(100) 등의 배기 수단에 접속되어, 반응관(10) 내를 배기 가능하게 구성된다. 또한, 배기관(80)의 도중 경로에는, 배기관(80)내의 압력을 자동 조정하는 자동 압력 제어 밸브(90)가 설치된다.
배기관(80)에는, 자동 압력 제어 밸브(90)와 진공 펌프(100)와의 사이에 있어서, 바이패스 배관(52)이 접속된다. 이에 의해, 진공 펌프(100)를 사용하여, 배기관(80) 및 바이패스 배관(52)을 통해서 인젝터(40) 내의 배기가 가능하게 된다.
진공 펌프(100)는, 반응관(10) 내를 진공 배기하기 위한 배기 수단이며, 예를 들어 드라이 펌프가 사용된다. 또한, 진공 펌프(100)는, 반응관(10) 내를 배기할 수 있으면, 드라이 펌프에 한하지 않고, 다양한 배기 수단을 사용해도 된다.
또한, 바이패스 배관(52)에는 압력계(110)가 설치되어, 바이패스 배관(52)내의 압력의 측정이 가능하게 되어 있다.
바이패스 배기관(81)은, 배기관(80)의 압력을 측정하거나, 반응관(10)의 압력을 대기압으로 하기 위해서 압력 자동 제어 밸브(90)를 폐쇄로 하고 있을 때, 압력을 너무 올렸을 경우 등에 사용하는 배관이다. 배기관(80)의 압력을 측정하는 경우에는, 밸브(64)를 개방으로 해서 압력계(111)로 압력을 측정한다. 한편, 덮개(140)를 하강시킬 때, 반응관(10)의 압력을 대기압으로 하는데, 반응관(10)의 내압이 대기압보다도 높아진 경우에는, 밸브(65)를 개방해서 압력을 저하시킬 수 있다.
제해 장치(120)는, 진공 펌프(100)의 하류측에 설치되어, 유해 물질을 무해 물질로 바꾸는 처리를 행하는 장치이다.
테이블(130)은, 웨이퍼 보트(160)를 적재하는 적재대(131)를 지지하기 위한 지지 테이블이다.
적재대(131)는, 테이블(130) 상에 설치되어, 테이블(130)과 함께 웨이퍼 보트(160)를 적재 지지하기 위한 지지대이다. 또한, 테이블(130) 및 적재대(131)도, 예를 들어 석영으로 구성되어도 된다.
덮개(140)는, 반응관(10)의 하단의 개구를 밀폐 가능한 덮개 부재이다. 덮개(140)의 상부에는 시일재(142)를 상면에 갖는 플랜지부(141)가 설치되어, 반응관(10)의 개구를 밀폐 가능한 구성으로 되어 있다. 플랜지부(141)는, 예를 들어 석영으로 구성되어도 된다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 시일재(142)가 반응관(10)의 외주측의 저면의 일부와 접촉하여, 밀폐한 상태에서 덮개(140)를 닫을 수 있는 구성되어도 된다.
승강 기구(150)는, 덮개(140)를 승강시키기 위한 기구이며, 아암(151) 및 회전축(152)을 갖는다. 회전축(152)은, 승강 기구(150)에 지지된 아암(151)의 선단에 설치되어 있고, 덮개(140)를 관통하고, 선단에 테이블(130)이 고정되어 있다. 이에 의해, 덮개(140)를 고정한 채 회전시키지 않는 한편, 회전축(152)으로 웨이퍼 보트(160)를 회전시키면서 기판 처리를 행할 수 있다. 승강 기구(150)는, 웨이퍼 보트(160) 및 덮개(140) 등을 일체적으로 승강할 수 있음과 함께, 테이블(130), 적재대(131) 및 웨이퍼 보트(130)만 회전 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 테이블(130)을 덮개(140)측에 고정해서 설치하여, 웨이퍼 보트(160)를 회전시키지 않고 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 된다.
따라서, 덮개(140)는, 웨이퍼(W)가 적재된 웨이퍼 보트(160)를 지지한 상태에서 승강 가능하게 구성되어 있고, 웨이퍼 보트(160)를 지지한 상태에서 반응관(10)의 하단의 개구를 밀폐 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 웨이퍼 보트(160)의 반응관(10)에의 반입 및 반응관(10)로부터의 반출은, 덮개(140)의 상방에 웨이퍼 보트(160)가 지지된 상태에서 덮개(140)를 승강시킴으로써 행한다.
웨이퍼 보트(160)는, 상술한 바와 같이, 복수의 웨이퍼(W)를 세로 방향에 있어서 소정 간격을 두고, 각각을 수평으로 유지 가능한 기판 유지구이다. 웨이퍼 보트(160)도, 예를 들어 석영 유리 또는 SiC로 구성되어도 된다.
단열재(170)는, 히터(20)의 열이 외부로 누설되지 않도록 하기 위한 수단이다. 반응관(10) 및 히터(20)를 덮도록 설치된다.
하우징(180)은, 종형 열처리 장치 전체를 덮는 하우징 수단이고, 하우징(180)의 내부에 단열재(170)가 충전되어, 외부로 방출되는 열을 억제한다.
제어부(190)는, 종형 열처리 장치 전체를 제어하는 수단이다. 제어부(190)는, 밸브(60 내지 65)의 개폐의 전환 및 진공 펌프(100)의 운전도 제어한다. 제어부(190)는, 다양한 연산 처리 수단으로 구성되어도 되는데, 예를 들어 CPU(중앙 처리 장치, Central Processing Unit) 및 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 갖고, 프로그램에 의해 동작하는 마이크로컴퓨터로 구성되어도 되고, 특정의 용도에 적합하게 복수 기능의 회로를 하나로 통합한 집적 회로인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등으로 구성되어도 된다. 제어부(160)는, 연산 처리 기능을 갖고, 열처리 장치 전체를 제어할 수 있으면, 다양한 수단으로 구성되어도 된다.
종형 열처리 장치는, 도 1에서 나타낸 구성 외에, FOUP(Front Opener Unified Pod) 등의 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼 보트(160)에 웨이퍼(W)를 이동 탑재하는 웨이퍼 이동 탑재 기구 등을 구비하는데, 그것들의 요소는, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 특징 부분과의 관련성은 적기 때문에, 본 실시 형태에서는, 그 도시 및 설명은 생략한다.
이어서, 도 1에 도시한 종형 열처리 장치가 성막 처리를 행할 때의 동작에 대해서 설명한다. 종형 열처리 장치가 성막 처리를 행하는 경우, 웨이퍼 보트(160)에 복수매, 예를 들어 50 내지 100매 정도의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(160)에 적재된 상태에서 덮개(140) 상의 적재대(131) 상에 적재되고, 덮개(140)가 상승해서 밀폐되어, 웨이퍼(W)가 반응관(10) 내에 설치된다.
계속해서, 진공 펌프(100)를 동작시켜 반응관(10)의 내부를 진공 배기하여, 반응관(10)의 압력을 소정의 진공도까지 도달시킨다.
계속해서, 인젝터(40)를 포함하는 복수의 인젝터로부터 처리 가스를 공급한다. 처리 가스는, 용도에 따라서 다양한 가스가 선택되어도 되는데, 예를 들어 실리콘 산화막을 성막하는 경우, 실리콘 함유 가스와, 산화 가스가 공급된다. 실리콘 함유 가스는, 예를 들어 아미노실란 가스이어도 되고, 산화 가스는, 예를 들어 오존 가스이어도 된다. 아미노실란 가스와 오존 가스가 반응함으로써, 반응 생성물로서 산화 실리콘이 웨이퍼(W) 상에 퇴적되어, 실리콘 산화막이 성막된다.
CVD(Chemical vapor deposition) 성막이라면, 아미노실란 가스와 오존 가스는 동시에 반응관(10) 내에 공급된다. 한편, ALD(Atomic Layer Deposition) 성막이라면, 최초에 아미노실란 가스만을 반응관(10) 내에 공급해서 웨이퍼(W)의 표면에 흡착시킨다. 그 후, 퍼지 가스로 반응관(10) 내를 퍼지한 후, 오존 가스만이 공급되어, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 아미노실란 가스와의 반응에 의해, 실리콘 산화막층이 웨이퍼(W)의 표면에 형성된다. 그 후, 퍼지 가스를 반응관(10) 내에 공급한 후, 아미노실란 가스 공급, 퍼지 가스 공급, 오존 가스 공급, 퍼지 가스 공급의 사이클을 반복하여, 실리콘 산화막층을 서서히 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적시켜 간다.
이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 표면 상에 실리콘 산화막을 성막할 수 있는데, 이때의 처리 가스의 공급은, 처리 가스 공급원(70)으로부터, 처리 가스 공급 배관(50)을 통해서 인젝터(40)를 통해서 행하여진다. 즉, 바이패스 배관(52)의 밸브(62)는 폐쇄이며, 처리 가스 공급 배관(50)의 밸브(60, 61)는 개방의 상태로, 인젝터(40)로부터 반응관(10) 내(보다 정확하게는 이너 튜브(11) 내)에 처리 가스가 공급된다.
도 2는, 인젝터(40)의 확대도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인젝터(40)는, 연직 방향으로 연장된 석영관으로서 구성되고, 연직 방향을 따라서 복수의 토출 구멍(41)이 형성되어, 토출 구멍(41)으로부터 처리 가스가 분출해서 각 웨이퍼(W) 상에 공급된다.
그러나, 이너 튜브(11) 내에서는, 실리콘 산화막을 성막하는 환경에 있기 때문에, 아미노실란 가스 및 오존 가스가 분산해서 부유하고 있고, 또한 이들이 분해하는 온도에 달한 상태(예를 들어, 600℃ 이상)에서 성막 처리가 행하여지고 있기 때문에, 아미노실란 가스를 공급하는 인젝터(40) 내에 오존 가스가 혼입되어 실리콘 산화막이 인젝터(40) 내에 성막되거나, 오존 가스를 공급하는 인젝터(40) 내에 아미노실란 가스가 혼입되어 실리콘 산화막이 성막되거나 하는 사태도 발생한다. 그리고, 인젝터(40)의 내벽에 부착된 실리콘 산화막의 수축은 신장에 의해 인젝터(40)에 응력이 가해져, 인젝터(40)를 구성하는 석영 유리를 취약화시켜, 석영편의 파티클이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는, 이러한 인젝터(40) 내에 발생한 석영 기인의 파티클을 제거하는 동작을 성막 개시 전에 행한다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 인젝터 내의 파티클 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구성 요소는, 도 1과 마찬가지이므로, 동일한 구성 요소에 동일한 참조 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 인젝터 내의 파티클 제거 방법에서는, 먼저, 밸브(61)를 폐쇄로 전환함과 함께, 밸브(62)를 개방으로 전환한다. 또한, 바이패스 배관(52)에 밸브(63)가 설치되고, 이것이 폐쇄로 되어 있었을 경우에는, 개방으로 전환한다. 즉, 인젝터(40)와 처리 가스 공급원(70)과의 접속 경로를 밸브(61)로 차단함과 함께, 밸브(62) 및 밸브(63)를 개방으로 해서, 인젝터(40)와 진공 펌프(100)와의 접속 경로를, 바이패스 배관(52)을 통해서 형성한다. 이에 의해, 진공 펌프(100)로 인젝터(40)의 내부를 진공 배기하는 것이 가능하게 된다. 또한, 밸브(60)는, 성막 시에도 개방이므로, 그대로 개방의 상태가 유지된다. 따라서, 밸브(60)는 존재하지 않아도 된다.
또한, 필수는 아니지만, 자동 압력 제어 밸브(90)를 개방에서 폐쇄로 전환하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 진공 펌프(100)의 배기 대상으로부터 반응관(10)이 제외되어, 배기의 분산을 피함으로써, 인젝터(40) 내를 강한 배기력으로 배기할 수 있다.
이러한 인젝터(40) 내의 배기에 의해, 인젝터(40) 내에 존재하는 파티클을 제거할 수 있다. 배기력에 의한 제거이므로, 파티클의 성질에 관계없이, 석영 유래의 파티클뿐만 아니라, 성막 유래의 파티클도 함께 제거하는 것이 가능하다.
도 4는, 인젝터(40)의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는, 통상의 성막 시의 가스의 흐름을 도시한 도면이며, 도 4의 (b)는 인젝터(40) 내의 파티클 제거 방법을 실시했을 때의 가스의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 도 4의 (a)의 성막 시에는, 처리 가스가 인젝터(40)의 토출 구멍(41)으로부터 분출하는 흐름이었던 것이, 도 4의 (b)의 파티클 제거 시에는, 인젝터(40)의 토출 구멍(41)으로부터 반응관(10)내의 가스가 흡인되는 흐름으로 되어, 파티클이 부착되기 쉬운 인젝터(40)의 하방의 부분(P)부터 효과적으로 인젝터(40) 내의 파티클이 제거된다. 이와 같이, 인젝터(40)의 내부를 배기함으로써, 인젝터(40)의 내부로부터 효과적으로 파티클을 제거할 수 있다.
또한, 상술한 밸브(60 내지 63) 및 자동 압력 제어 밸브(90)의 개폐는, 예를 들어 제어부(190)에 의해 행하도록 해도 된다.
성막 처리를 개시하기 전에, 상술한 바와 같이 인젝터(40) 내의 파티클 제거 방법을 실시하도록 하면, 인젝터(40) 내의 파티클을 제거한 상태에서 성막 처리를 행할 수 있어, 인젝터(40) 내의 파티클이 웨이퍼(W) 상에 살포되는 것을 방지할 수 있어, 고품질의 성막 처리를 행할 수 있다.
또한, 상술한 인젝터(40) 내의 파티클 제거 방법을 실시한 후에는 바이패스 배관(52)의 밸브(62, 63)를 폐쇄로 함과 함께, 압력 자동 제어 밸브(90)를 개방으로 한다. 그리고, 반응관(10) 내의 압력이 소정 압력(소정의 진공도)에 도달하고 나서, 밸브(61)를 개방으로 하여, 처리 가스 공급원(70)으로부터 인젝터(40)에의 처리 가스의 공급을 개시하면 된다. 이에 의해, 통상의 성막 동작으로 원활하게 복귀할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 인젝터(40) 내의 파티클 제거 방법은, 성막 처리의 개시 전에 적절히 행하도록 하면 된다. 성막 처리의 개시 전에 매회 행하도록 해도 되고, 수회에 1회 행하도록 해도 된다. 파티클의 발생 상황에 따라, 본 실시 형태에 따른 인젝터(40) 내의 파티클 제거 방법의 실시 빈도를 적절하게 정할 수 있다.
또한, 인젝터(40)가 복수개 존재하는 경우, 바이패스 배관(52) 및 밸브(61, 62)를 각각의 인젝터(40)에 대응시켜서 설치해도 되고, 가장 파티클이 발생하기 쉬운 원료 가스 공급용 인젝터(40)에만 바이패스 배관(52) 및 밸브(61, 62)를 설치하도록 해도 된다. 이러한 형태는, 용도에 따라서 적절한 구성을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
10 : 반응관 11 : 이너 튜브
20 : 히터 30 : 매니폴드
40 : 인젝터 41 : 토출 구멍
50 : 처리 가스 공급 배관 60 내지 65 : 밸브
70 : 처리 가스 공급원 80 : 배기관
81 : 바이패스 배기관 90 : 자동 제어 밸브
100 : 진공 펌프 160 : 웨이퍼 보트
190 : 제어부

Claims (19)

  1. 기판을 수용해서 처리 가능한 처리 용기와,
    해당 처리 용기 내에 설치되어, 해당 처리 용기 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 인젝터와,
    상기 처리 용기의 외부에 설치되고, 상기 제1 인젝터에 접속되어, 상기 제1 인젝터에 상기 제1 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 배관과,
    해당 처리 가스 공급 배관에 설치된 제1 밸브와,
    상기 처리 용기를 배기하는 배기 수단과,
    상기 제1 밸브보다도 상기 처리 용기측의 미리 결정된 위치로부터 분기하여, 상기 처리 가스 공급 배관을 상기 배기 수단에 접속하는 바이패스 배관과,
    해당 바이패스 배관에 설치된 제2 밸브를
    포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밸브 및 상기 배기 수단의 동작을 제어하는 제어 수단을 더 포함하고,
    해당 제어 수단은, 상기 기판을 처리하기 전에 상기 제1 밸브를 폐쇄로 함과 함께 상기 제2 밸브를 개방으로 한 상태에서 상기 배기 수단으로 상기 제1 인젝터의 내부를 배기시키고,
    상기 기판을 처리할 때는, 상기 제1 밸브를 개방으로 함과 함께 상기 제2 밸브를 폐쇄로 하여, 상기 제1 인젝터로부터 상기 제1 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 공급시키는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리 용기와 상기 배기 수단은 배기관을 통해서 접속되고,
    상기 바이패스 배관은, 상기 배기관에 접속되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기관에는 제3 밸브가 설치되어 있고,
    상기 제어 수단은, 상기 배기 수단이 상기 제1 인젝터의 내부를 배기할 때는, 상기 제3 밸브를 폐쇄로 하는, 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에 설치된 상기 제2 밸브는 상기 미리 결정된 위치 부근에 설치되어 있고,
    상기 바이패스 배관의 상기 배기관 부근에는, 제4 밸브가 더 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급 배관의 상기 미리 결정된 위치와 상기 처리 용기와의 사이에, 제5 밸브가 더 설치된, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 인젝터를 더 포함하고,
    상기 제1 인젝터는, 상기 기판에 성막 처리를 행할 때 사용되는 원료 가스를 상기 제1 처리 가스로서 공급하고,
    상기 제2 인젝터는, 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 가스를 상기 제2 처리 가스로서 공급하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 처리 용기는, 세로로 긴 대략 원통형의 형상을 갖고,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 처리 용기의 내주면을 따라서 세로로 연장되도록 설치되고,
    상기 기판은, 복수의 기판을 세로 방향으로 간격을 두고 수평인 상태에서 유지 가능한 기판 유지구에 적재되고,
    상기 처리 용기의 외부에는 히터가 또한 설치되어, 상기 기판에 열처리를 행하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 제1 처리 가스 및 상기 제2 처리 가스를 교대로 상기 처리 용기 내에 공급하여, 상기 기판 상에 ALD 성막을 행하는, 기판 처리 장치.
  10. 처리 용기 내에 설치되어, 해당 처리 용기 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 인젝터에 접속된 처리 가스 공급 배관을 배기 수단에 접속하는 공정과,
    해당 배기 수단에 의해, 상기 처리 가스 공급 배관을 통해서 상기 제1 인젝터 내를 배기하는 공정,
    을 포함하는 인젝터 내의 파티클 제거 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급 배관을, 미리 결정된 위치로부터 분기한 바이패스 배관을 통해서 상기 배기 수단에 접속하는 공정을 더 포함하는, 인젝터 내의 파티클 제거 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 처리 가스 공급 배관의 상기 미리 결정된 위치의 상류측에 설치되는 제1 밸브를 폐쇄로 함과 함께, 상기 바이패스 배관에 설치되는 제2 밸브를 개방으로 함으로써, 상기 처리 가스 공급 배관을 상기 배기 수단에 접속하는 공정을 더 포함하는, 인젝터 내의 파티클 제거 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배기 수단에 제3 밸브가 설치된 배기관을 설치하는 공정과,
    상기 배기관을 통해서 상기 배기 수단을 상기 처리 용기에 접속하는 공정으로서, 상기 바이패스 배관은 상기 배기관에 접속되는 해당 공정과,
    상기 처리 가스 공급 배관을 통해서 상기 제1 인젝터 내를 배기할 때는, 상기 배기관에 설치된 상기 제3 밸브를 폐쇄로 하는 공정을 더 포함하며,
    상기 배기관은, 상기 바이패스 배관을 통해서 상기 처리 용기에 접속되는, 인젝터 내의 파티클 제거 방법.
  14. 제13항에 기재된 파티클 제거 방법을 실시하는 공정과,
    상기 바이패스 배관에 설치된 상기 제2 밸브를 폐쇄로 함과 함께, 상기 배기관에 설치된 상기 제3 밸브를 개방으로 하여, 상기 배기 수단에 의해 상기 처리 용기 내를 배기하는 공정과,
    상기 처리 가스 공급 배관에 설치된 상기 제1 밸브를 개방으로 해서 상기 제1 인젝터로부터 상기 처리 용기 내에 상기 제1 처리 가스를 공급하여, 상기 처리 용기 내의 기판을 처리하는 공정을
    포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에 설치된 상기 제2 밸브는 상기 미리 결정된 위치 부근에 설치되어 있고,
    상기 바이패스 배관의 상기 배기관 부근에는 제4 밸브가 또한 설치되어 있고,
    상기 배기 수단에 의해 상기 처리 용기 내를 배기하는 공정에서는, 상기 제2 밸브와 함께 상기 제4 밸브가 폐쇄로 되는, 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 인젝터를 설치하는 공정을 더 포함하고,
    상기 제1 인젝터는, 상기 기판에 성막 처리를 행할 때 사용되는 원료 가스를 상기 제1 처리 가스로서 공급하고,
    상기 제2 인젝터는, 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성하는 가스를 상기 제2 처리 가스로서 공급하는, 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 처리 용기는, 세로로 긴 대략 원통형의 형상을 갖고,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 처리 용기의 내주면을 따라서 세로로 연장되도록 설치되고,
    상기 기판은, 복수의 기판을 세로 방향으로 간격을 두고 수평인 상태에서 유지 가능한 기판 유지구에 적재되고,
    상기 처리 용기의 외부에는 히터가 또한 설치되어, 상기 기판에 열처리를 행하는, 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 인젝터 및 상기 제2 인젝터는, 상기 제1 처리 가스 및 상기 제2 처리 가스를 교대로 상기 처리 용기 내에 공급하여, 상기 기판 상에 ALD 성막을 행하는, 기판 처리 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 수단이 또한 설치되고,
    해당 제어 수단이 상기 제1 내지 제4 밸브 및 상기 배기 수단의 동작을 제어하는, 기판 처리 방법.
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