KR20200028306A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

배기 경로에 부착되는 퇴적물을 억제한다.
기판 처리 장치는, 처리실과, 제1 가스 공급부와, 배기 장치와, 제1 배기관과, 에너지 공급 장치를 구비한다. 처리실은, 피처리 기판을 수용한다. 제1 가스 공급부는, 제1 모노머를 포함하는 가스와, 제1 모노머와 중합 반응함으로써 중합체를 형성하는 제2 모노머를 포함하는 가스를 처리실 내에 공급함으로써, 피처리 기판에 중합체의 막을 형성한다. 배기 장치는, 처리실 내의 가스를 배기한다. 제1 배기관은, 처리실과 배기 장치를 접속한다. 에너지 공급 장치는, 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 처리실로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 다양한 측면 및 실시 형태는, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
2종류의 모노머를 포함하는 가스를, 피처리 기판이 수용된 처리 용기 내에 공급하고, 2종류의 모노머의 중합 반응에 의해 피처리 기판에 유기막을 성막하는 기술이 알려져 있다. 예를 들어, 방향족 알킬, 지환상, 또는 지방족의 디이소시아네이트 모노머와, 방향족 알킬, 지환상, 또는 지방족의 디아민 모노머의 진공 증착 중합 반응에 의해, 피처리 기판에 중합막을 성막하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 배기 경로 중에 모노머가 중합되는 온도로 제어된 트랩을 배치하여, 배기 가스에 포함되는 미반응의 모노머를, 트랩을 사용하여 중합체로서 포획함으로써, 배기 가스로부터 모노머를 제거하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).
국제 공개 제2008/129925호 국제 공개 제2010/103953호
그런데, 처리 용기 내에 공급된 가스에 포함되는 모노머는, 모두가 반응에 기여하는 것은 아니기 때문에, 반응에 기여하지 않은 모노머는, 처리 용기 내로부터 배기된다. 그러나, 배기되는 과정에서 모노머끼리의 중합 반응이 일어나, 배기 경로에 유기막(이하, 퇴적물이라 기재함)이 형성되는 경우가 있다. 배기 경로 내에 마련되어 있는 압력 조정 밸브나 배기 펌프 등에 퇴적물이 형성되면, 처리 용기 내를 소정의 압력으로 유지하는 것이 곤란해진다.
그 때문에, 배기 경로에 있어서 중합 반응이 일어나지 않도록 하기 위해, 배기 경로 전체를 가열하는 것이 생각된다. 그러나, 배기 경로 전체를 가열하는 것은, 가열 부재의 배치에 의한 장치의 대형화나, 소비 전력의 증대를 초래한다. 또한, 배기 경로에 배치된 트랩을 사용하여 배기 가스에 포함되는 미반응의 모노머를 중합체의 형태로 포획하는 경우, 트랩 내에 생성된 중합체를 정기적으로 제거할 필요가 있다. 그 때문에, 배기 기구를 정기적으로 정지시키게 되어, 성막 장치의 다운 타임이 길어진다.
본 개시의 일 측면은, 기판 처리 장치이며, 처리실과, 제1 가스 공급부와, 배기 장치와, 제1 배기관과, 에너지 공급 장치를 구비한다. 처리실은, 피처리 기판을 수용한다. 제1 가스 공급부는, 제1 모노머를 포함하는 가스와, 제1 모노머와 중합 반응함으로써 중합체를 형성하는 제2 모노머를 포함하는 가스를 처리실 내에 공급함으로써, 피처리 기판에 중합체의 막을 형성한다. 배기 장치는, 처리실 내의 가스를 배기한다. 제1 배기관은, 처리실과 배기 장치를 접속한다. 에너지 공급 장치는, 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 처리실로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화한다.
본 개시의 다양한 측면 및 실시 형태에 따르면, 배기 경로에 부착되는 퇴적물을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 2는 본 개시의 제2 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 3은 본 개시의 제3 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 4는 성막 처리 시의 각 밸브의 상태의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 클리닝 처리 시의 각 밸브의 상태의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 클리닝 레이트의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 클리닝 레이트의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면.
이하에, 개시되는 기판 처리 장치의 실시 형태에 대하여, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해, 개시되는 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시 형태)
[기판 처리 장치의 구성]
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 기판 처리 장치(10)는, 예를 들어 화학 진공 증착(CVD)에 의해, 피처리 기판 W에 유기막을 성막하는 장치이다. 피처리 기판 W는, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다.
본 실시 형태에서는, 2종류의 원료 A 및 원료 B에 의해, 피처리 기판 W에 유기막이 성막된다. 예를 들어, 피처리 기판 W에 성막되는 유기막이 폴리요소의 유기막인 경우, 원료 A는, 예를 들어 디이소시아네이트 모노머이며, 원료 B는, 예를 들어 디아민 모노머이다. 원료 A는, 제1 모노머의 일례이며, 원료 B는, 제2 모노머의 일례이다. 기판 처리 장치(10)를 사용하여, 피처리 기판 W의 표면에 있어서 디이소시아네이트 및 디아민을 증착 중합시킴으로써, 피처리 기판 W의 표면에 폴리요소의 유기막이 성막된다.
기판 처리 장치(10)는, 챔버(11), 플라스마 발생 장치(30), 배기관(40), 압력 조정 밸브(41), 배기 장치(42), 제어 장치(100), 및 제1 가스 공급부(200)를 구비한다. 플라스마 발생 장치(30)는, 에너지 공급 장치의 일례이다. 배기관(40)은, 제1 배기관의 일례이다.
챔버(11)는, 진공 분위기를 구획하는 내벽을 갖는 진공 용기이다. 여기서, 진공 분위기는, 예를 들어 중진공(100 내지 0.1Pa)이다. 챔버(11) 내에는, 피처리 기판 W를 적재하는 적재대(15)가 마련되어 있다. 적재대(15)에는, 피처리 기판 W의 온도를 제어하기 위한 도시하지 않은 온도 제어 기구가 내장되어 있다. 당해 온도 제어 기구에 의해, 피처리 기판 W가 원료 A 및 원료 B의 중합 반응에 적합한 온도로 제어된다.
챔버(11)의 측벽에는, 피처리 기판 W를 반입 및 반출하기 위한 개구(12)가 형성되어 있고, 개구(12)는, 게이트 밸브(13)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(11)의 내벽에는, 당해 내벽을 가열하기 위한 히터가 매립되어 있다. 당해 히터에 의해 챔버(11)의 내벽이 가열됨으로써, 챔버(11)의 내벽에 부착되는 퇴적물이 저감된다.
챔버(11)의 상부에는, 제1 가스 공급부(200)로부터 공급된 원료 A 및 원료 B의 기체를 챔버(11) 내에 공급하기 위한 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16) 내에는 도시하지 않은 히터가 마련되어 있고, 당해 히터에 의해 샤워 헤드(16)의 내벽이 가열된다. 이에 의해, 샤워 헤드(16) 내에 있어서 원료 A 및 원료 B의 기체의 중합 반응이 억제된다.
또한, 챔버(11)의 측벽의 하방에는, 배기구(14)가 마련되어 있고, 챔버(11) 내의 가스는, 배기구(14)를 통해 챔버(11)의 외부로 배기된다.
제1 가스 공급부(200)는, 원료 공급원(20a), 원료 공급원(20b), 기화기(21a), 기화기(21b), 유량 제어기(22a), 유량 제어기(22b), 밸브(23a) 및 밸브(23b)를 갖는다. 원료 공급원(20a)은, 제1 원료로서의 원료 A의 액체를 수용하고 있고, 액체의 상태에 있어서의 원료 A를 기화기(21a)에 공급한다. 기화기(21a)는, 원료 공급원(20a)으로부터 공급되는 원료 A의 액체를 기화시킨다. 기화기(21a)는, 예를 들어 도시하지 않은 히터를 갖고, 원료 공급원(20a)으로부터 공급되는 원료 A의 액체를 가열함으로써 기화시킨다.
유량 제어기(22a)는, 기화기(21a)에 의해 기화된 원료 A의 유량을 제어한다. 밸브(23a)는, 유량 제어기(22a)에 의해 유량이 제어된 원료 A의 기체의 샤워 헤드(16)로의 공급 및 공급 차단을 제어한다. 밸브(23a)를 통해 공급된 원료 A의 기체는, 공급 배관(24a)을 통해 샤워 헤드(16)에 공급된다. 공급 배관(24a)에는, 공급 배관(24a) 내를 유동하는 원료 A의 기체의 온도를 조절하는 기구, 예를 들어 공급 배관(24a)을 가열하는 히터가 마련되어 있다.
원료 공급원(20b)은, 제2 원료로서의 원료 B의 액체를 수용하고 있고, 액체의 상태에 있어서의 원료 B를 기화기(21b)에 공급한다. 기화기(21b)는, 원료 공급원(20b)으로부터 공급되는 원료 B의 액체를 기화시킨다. 기화기(21b)는, 예를 들어 히터를 갖고, 원료 공급원(20b)으로부터 공급되는 원료 B의 액체를 가열함으로써 기화시킨다.
유량 제어기(22b)는, 기화기(21b)에 의해 기화된 원료 B의 유량을 제어한다. 밸브(23b)는, 유량 제어기(22b)에 의해 유량이 제어된 원료 B의 기체의 샤워 헤드(16)로의 공급 및 공급 차단을 제어한다. 밸브(23b)를 통해 공급된 원료 B의 기체는, 공급 배관(24b)을 통해 샤워 헤드(16)에 공급된다. 공급 배관(24b)에는, 공급 배관(24b) 내를 유동하는 원료 B의 기체의 온도를 조절하는 기구, 예를 들어 공급 배관(24b)을 가열하는 히터가 마련되어 있다.
또한, 제1 가스 공급부(200)로부터 샤워 헤드(16)를 통해 챔버(11) 내에 공급되는 가스에는, 원료 A 및 원료 B의 기체에 더하여, N2 가스나 Ar 가스 등의 불활성 가스가 첨가되어 있어도 된다.
배기구(14)에는, 배기관(40)을 통해, 압력 조정 밸브(41) 및 배기 장치(42)가 접속되어 있다. 배기 장치(42)는, 진공 펌프를 갖고, 배기관(40) 및 압력 조정 밸브(41)를 통해 챔버(11) 내의 가스를 배기한다. 압력 조정 밸브(41)는, 개방도를 조정함으로써, 배기 장치(42)에 의한 배기량을 조정하여, 챔버(11) 내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다.
배기구(14)와 압력 조정 밸브(41) 사이의 배기관(40)에는, 플라스마 발생 장치(30)가 마련되어 있다. 플라스마 발생 장치(30)는, 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 고주파 전력을 공급함으로써, 배기관(40) 내를 흐르는 가스를 플라스마화한다. 본 실시 형태에 있어서, 플라스마 발생 장치(30)는, 유도 결합 플라스마에 의해, 배기관(40) 내를 흐르는 가스를 플라스마화한다.
또한, 다른 형태로서, 플라스마 발생 장치(30)는, 유도 결합 이외의 방식의 플라스마에 의해, 배기관(40) 내를 흐르는 가스를 플라스마화해도 된다. 유도 결합 이외의 방식의 플라스마로서는, 예를 들어 용량 결합형 플라스마(CCP), 마이크로파 여기 표면파 플라스마(SWP), 전자 사이클로트론 공명 플라스마(ECP), 및 헬리콘파 여기 플라스마(HWP) 등을 들 수 있다.
제어 장치(100)는, 메모리, 프로세서 및 입출력 인터페이스를 갖는다. 프로세서는, 메모리에 저장된 프로그램이나 레시피를 판독하여 실행함으로써, 입출력 인터페이스를 통해 기판 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 제어 장치(100)는, 메모리에 저장된 프로그램이나 레시피를 판독하여 실행함으로써, 입출력 인터페이스를 통해, 기화기(21a), 기화기(21b), 유량 제어기(22a) 및 유량 제어기(22b)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는, 메모리에 저장된 프로그램이나 레시피를 판독하여 실행함으로써, 입출력 인터페이스를 통해, 밸브(23a), 밸브(23b), 플라스마 발생 장치(30), 압력 조정 밸브(41) 및 배기 장치(42)를 제어한다.
여기서, 피처리 기판 W에 2종류의 모노머의 중합체인 유기막을 성막하는 경우, 샤워 헤드(16)로부터 2종류의 모노머를 포함하는 가스가 챔버(11) 내에 공급된다. 그러나, 챔버(11) 내에 공급된 가스에 포함되는 모노머는, 모두가 반응에 기여하는 것은 아니기 때문에, 반응에 기여하지 않은 모노머는, 배기 장치(42)에 의해 챔버(11) 내로부터 배기된다.
챔버(11) 내로부터 배기된 모노머는, 배기 경로를 흐르는 과정에서, 배기 경로에 존재하는 부재의 표면에 있어서 중합 반응에 의해 중합체의 퇴적물을 형성하는 경우가 있다. 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등에 퇴적물이 형성되면, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42)의 성능이 열화된다. 그 때문에, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등을 가열함으로써, 중합 반응을 억제하는 것도 생각되지만, 가열 부재의 배치에 의한 장치의 대형화나 소비 전력의 증대 등의 문제가 있다.
따라서, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)와 배기 장치(42) 사이의 배기 경로 상에, 배기되는 가스를 플라스마화하는 플라스마 발생 장치(30)가 마련되어 있다. 배기되는 가스에 플라스마 발생 장치(30)에 의해 생성된 플라스마를 조사함으로써, 배기되는 가스에 포함되는, 중합 반응에 기여하지 않은 2종류의 모노머, 즉 미반응 성분 중 적어도 어느 한쪽이, 저분자화된다. 예를 들어, 배기되는 가스에 포함되는, 중합 반응에 기여하지 않은 2종류의 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 관능기가, 탈관능기화(관능기가 분해)된다. 이에 의해, 배기 경로 상에 있어서, 플라스마 발생 장치(30)의 하류측에서는, 배기된 가스에 의한 중합 반응이 억제된다. 이에 의해, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등에 부착되는 중합체의 퇴적물을 억제할 수 있어, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등의 성능 열화를 억제할 수 있다.
또한, 2종류의 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분이 모두 저분자화되지 않았다고 해도, 플라스마 발생 장치(30)에 의한 플라스마의 조사가 없는 경우에 비해, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등에 부착되는 중합체의 퇴적물의 양을 억제할 수 있다. 이에 의해, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등의 부재의 클리닝의 주기를 길게 할 수 있어, 프로세스의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
이상, 제1 실시 형태에 대하여 설명하였다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10)는, 챔버(11)와, 제1 가스 공급부(200)와, 배기 장치(42)와, 배기관(40)과, 플라스마 발생 장치(30)를 구비한다. 챔버(11)는, 피처리 기판 W를 수용한다. 제1 가스 공급부(200)는, 제1 모노머를 포함하는 가스와, 제1 모노머와 중합 반응함으로써 중합체를 형성하는 제2 모노머를 포함하는 가스를 챔버(11) 내에 공급함으로써, 피처리 기판 W에 중합체의 막을 형성한다. 배기 장치(42)는, 챔버(11) 내의 가스를 배기한다. 배기관(40)은, 챔버(11)와 배기 장치(42)를 접속한다. 플라스마 발생 장치(30)는, 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 챔버(11)로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화한다. 이에 의해, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등에 부착되는 중합체의 퇴적물을 억제할 수 있어, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등의 성능 열화를 억제할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 플라스마 발생 장치(30)는, 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 고주파 전력을 공급함으로써 생성되는 플라스마에 의해 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 챔버(11)로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화한다. 이에 의해, 배기 경로 상에 있어서, 플라스마 발생 장치(30)의 하류측에서는, 배기된 가스에 의한 중합 반응이 억제된다.
(제2 실시 형태)
제1 실시 형태의 플라스마 발생 장치(30)는, 챔버(11) 내로부터 배기되는 가스만을 사용하여 플라스마를 생성하기 때문에, 배기관(40) 내를 흐르는 가스의 조건에 따라서는, 플라스마를 안정적으로 생성하는 것이 어려운 경우가 있다. 따라서, 본 실시 형태의 플라스마 발생 장치(30)에서는, 플라스마 발생 장치(30)의 상류의 배기 경로에 있어서, 배기 경로를 흐르는 가스에, 플라스마의 안정적인 생성을 보조하기 위한 가스가 첨가된다. 플라스마의 안정적인 생성을 보조하기 위한 가스로서는, 예를 들어 Ar 가스 등의 불활성 가스를 들 수 있다.
[기판 처리 장치의 구성]
도 2는 본 개시의 제2 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10A)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10A)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(11), 플라스마 발생 장치(30), 배기관(40), 압력 조정 밸브(41), 배기 장치(42), 제어 장치(100), 제1 가스 공급부(200), 및 제2 가스 공급부(201)를 구비한다. 또한, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 2에 있어서, 도 1과 동일한 부호가 부여된 구성은, 도 1에 있어서 설명된 구성과 동일하거나 또는 마찬가지의 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
제2 가스 공급부(201)는, 가스 공급원(20c), 유량 제어기(22c), 및 밸브(23c)를 갖는다. 가스 공급원(20c)은, 예를 들어 Ar 가스 등의 플라스마의 안정적인 생성을 보조하기 위한 첨가 가스를 공급한다. 유량 제어기(22c)는, 가스 공급원(20c)으로부터 공급되는 가스의 유량을 제어한다. 밸브(23c)는, 유량 제어기(22c)에 의해 유량이 제어된 가스의 배기관(40)으로의 공급 및 공급 차단을 제어한다. 밸브(23c)를 통해 공급된 첨가 가스는, 공급 배관(24c)을 통해, 배기구(14)와 플라스마 발생 장치(30) 사이의 배기관(40) 내에 공급된다.
플라스마 발생 장치(30)는, 챔버(11)로부터 배기된 가스와, 제2 가스 공급부(201)로부터 공급된 첨가 가스의 혼합 가스에 고주파 전력을 공급함으로써, 배기관(40) 내를 흐르는 가스를 플라스마화한다.
이상, 제2 실시 형태에 대하여 설명하였다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10A)는, 챔버(11)와 플라스마 발생 장치(30) 사이의 배기관(40) 내에 불활성 가스를 공급하는 제2 가스 공급부(201)를 구비한다. 이에 의해, 배기 경로를 흐르는 가스를 사용하여, 플라스마를 보다 안정적으로 생성할 수 있다. 그 때문에, 배기되는 가스에 포함되는 2종류의 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 보다 많이 저분자화할 수 있어, 압력 조정 밸브(41)나 배기 장치(42) 등에 부착되는 중합체의 퇴적물을 효과적으로 억제할 수 있다.
(제3 실시 형태)
상기한 제1 및 제2 실시 형태에 있어서의 플라스마 발생 장치(30)는, 성막 처리 시에 챔버(11)로부터 배기되는 가스에 의해 배기 경로 내에 부착되는 퇴적물을, 플라스마를 사용하여 저감한다. 이에 비해, 본 실시 형태의 플라스마 발생 장치(30)는, 추가로, 플라스마에 포함되는 활성종을 챔버(11) 내에 공급함으로써, 중합 반응에 의해 챔버(11) 내에 부착된 퇴적물을 클리닝한다.
[기판 처리 장치의 구성]
도 3은 본 개시의 제3 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10B)의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10B)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(11), 플라스마 발생 장치(30), 배기관(40), 압력 조정 밸브(41), 배기 장치(42), 제어 장치(100), 제1 가스 공급부(200), 및 제3 가스 공급부(202)를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10B)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(43), 밸브(44) 및 배기관(45)을 구비한다. 또한, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 3에 있어서, 도 1과 동일한 부호가 부여된 구성은, 도 1에 있어서 설명된 구성과 동일하거나 또는 마찬가지의 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
챔버(11)의 측벽의 하방에는, 배기구(14) 및 배기구(17)가 마련되어 있고, 챔버(11) 내의 가스는, 배기구(14) 및 배기구(17) 중 어느 한쪽을 통해 챔버(11)의 외부로 배기된다.
배기구(17)에는, 밸브(44)를 통해 배기관(45)의 일단이 접속되어 있다. 배기관(45)의 타단은, 플라스마 발생 장치(30)와 압력 조정 밸브(41) 사이의 배기관(40)에 접속되어 있다. 밸브(43)는, 배기관(40)과 배기관(45)의 접속 위치와 플라스마 발생 장치(30) 사이의 배기관(40)에 마련되어 있다. 밸브(43)는, 제1 밸브의 일례이며, 밸브(44)는, 제2 밸브의 일례이다. 배기관(45)은, 제2 배기관의 일례이다.
제3 가스 공급부(202)는, 가스 공급원(20d), 유량 제어기(22d) 및 밸브(23d)를 갖는다. 가스 공급원(20d)은, 클리닝 가스를 공급한다. 클리닝 가스는, 예를 들어 산소 함유 가스이다. 본 실시 형태에 있어서, 산소 함유 가스는, 예를 들어 불활성 가스와 O2 가스의 혼합 가스이다. 불활성 가스는, 예를 들어 Ar 가스이다. 또한, 산소 함유 가스는, 예를 들어 불활성 가스와 O3 가스 등의 혼합 가스여도 된다.
유량 제어기(22d)는, 가스 공급원(20d)으로부터 공급되는 클리닝 가스의 유량을 제어한다. 밸브(23d)는, 유량 제어기(22d)에 의해 유량이 제어된 클리닝 가스의 배기관(40)으로의 공급 및 공급 차단을 제어한다. 밸브(23d)를 통해 공급된 클리닝 가스는, 공급 배관(24d)을 통해, 플라스마 발생 장치(30)와 밸브(43) 사이의 배기관(40) 내에 공급된다.
기판 처리 장치(10B)에 의해 성막 처리가 행해지는 경우, 플라스마 발생 장치(30)는, 챔버(11)로부터 배기된 가스에 고주파 전력을 공급함으로써, 배기관(40) 내를 흐르는 가스를 플라스마화한다. 또한, 기판 처리 장치(10B)에 의해 클리닝 처리가 행해지는 경우, 플라스마 발생 장치(30)는, 제3 가스 공급부(202)로부터 공급된 클리닝 가스에 고주파 전력을 공급함으로써, 클리닝 가스를 플라스마화한다.
[성막 처리]
도 4는 성막 처리 시의 각 밸브의 상태의 일례를 도시하는 도면이다. 기판 처리 장치(10B)에 의해 성막 처리가 행해지는 경우, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브(23d) 및 밸브(44)가 폐쇄되고, 밸브(23a), 밸브(23b) 및 밸브(43)가 개방된다. 또한, 도 4에 있어서, 개방되어 있는 밸브는 흰색으로 도시되어 있고, 폐쇄되어 있는 밸브는 흑색으로 도시되어 있다.
이에 의해, 원료 A 및 원료 B를 포함하는 기체가 제1 가스 공급부(200)로부터 챔버(11) 내에 공급되어, 피처리 기판 W 상에 원료 A 및 원료 B의 중합체의 유기막이 성막된다. 그리고, 성막에 기여하지 않은 원료 A 및 원료 B를 포함하는 가스는, 배기구(14) 및 배기관(40)을 통해 플라스마 발생 장치(30)에 공급되고, 플라스마 발생 장치(30)에 의해 플라스마화된다. 이에 의해, 배기 가스에 포함되는 원료 A 및 원료 B의 미반응 성분이 저분자화되어, 배기된다.
[클리닝 처리]
도 5는 클리닝 처리 시의 각 밸브의 상태의 일례를 도시하는 도면이다. 기판 처리 장치(10)에 의해 클리닝 처리가 행해지는 경우, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브(23a), 밸브(23b) 및 밸브(43)가 폐쇄 상태로 제어되고, 밸브(23d) 및 밸브(44)가 개방 상태로 제어된다. 또한, 도 5에 있어서, 개방되어 있는 밸브는 백색으로 도시되어 있고, 폐쇄되어 있는 밸브는 흑색으로 도시되어 있다. 또한, 클리닝 처리 시에는, 적재대(15)의 상면을 보호하기 위해, 적재대(15)에는, 더미 웨이퍼 W'가 적재되는 것이 바람직하다.
제3 가스 공급부(202)는, 클리닝 가스를 플라스마 발생 장치(30)에 공급한다. 플라스마 발생 장치(30)는, 제3 가스 공급부(202)로부터 공급된 클리닝 가스에 고주파 전력을 공급함으로써, 클리닝 가스를 플라스마화한다. 플라스마화된 클리닝 가스에 포함되는 산소 라디칼 등의 활성종은, 배기관(40) 및 배기구(14)를 통해 챔버(11) 내에 공급된다. 챔버(11) 내에 공급된 활성종에 의해, 챔버(11), 적재대(15) 및 샤워 헤드(16)의 표면에 부착된 퇴적물이 제거된다. 클리닝 처리에서는, 챔버(11) 내의 가스는, 배기구(17)로부터 밸브(44) 및 배기관(45)을 통해 배기된다.
[실험 결과]
도 6 및 도 7은 클리닝 레이트의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면이다. 실험에서는, 유기막이 성막된 피처리 기판 W가 적재대(15) 상에 적재되고, 도 5에 도시된 바와 같이 각 밸브의 상태가 제어되었다. 그리고, 플라스마 발생 장치(30)에 의해 생성된 플라스마에 포함되는 활성종에 의한 피처리 기판 W 상의 유기막의 에칭 레이트가 클리닝 레이트로서 측정되었다. 실험의 주된 조건은, 이하와 같다.
챔버(11) 내의 압력 : 1[Torr]
처리 시간 : 180[초]
Ar/O2=500[sccm]/300[sccm]
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 피처리 기판 W의 온도가 90℃ 내지 120℃ 중 어느 것이어도, 피처리 기판 W 상의 유기막이 클리닝되어 있다. 도 6 및 도 7의 실험 결과에서는, 피처리 기판 W의 온도가 높아질수록 클리닝 레이트가 높아지는 경향이 보였다. 따라서, 클리닝 처리 시에는, 챔버(11) 내의 온도를, 성막 처리 시의 온도보다도 높게 함으로써, 보다 효율적으로 퇴적물을 제거할 수 있다고 생각된다.
이상, 제3 실시 형태에 대하여 설명하였다. 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리 장치(10B)는, 밸브(43)와, 밸브(44)와, 배기관(45)과, 제3 가스 공급부(202)를 더 구비한다. 밸브(43)는, 플라스마 발생 장치(30)와 배기 장치(42) 사이의 배기관(40)에 마련된다. 밸브(44)는, 배기관(45)에 마련된다. 배기관(45)은, 챔버(11)와 배기 장치(42)를 접속한다. 제3 가스 공급부(202)는, 플라스마 발생 장치(30)와 밸브(43) 사이의 배기관(40) 내에 산소 함유 가스를 공급한다. 피처리 기판 W에 중합체의 막을 형성하는 경우, 밸브(43)가 개방되고, 밸브(44)가 폐쇄되며, 챔버(11)로부터 배기관(40)을 통해 배기 장치(42)로 흐르는 가스에 플라스마 발생 장치(30)에 의해 생성된 플라스마가 조사된다. 또한, 챔버(11) 내의 클리닝이 행해지는 경우, 밸브(43)가 폐쇄되고, 밸브(44)가 개방되며, 제3 가스 공급부(202)로부터 공급된 산소 함유 가스가 플라스마 발생 장치(30)에 의해 플라스마화되고, 플라스마에 포함되는 활성종에 의해 챔버(11) 내가 클리닝된다. 이에 의해, 플라스마 발생 장치(30)를 사용하여, 배기 경로에 대한 퇴적물의 부착의 억제와, 챔버(11) 내의 클리닝을 실현할 수 있다.
또한, 상기한 제3 실시 형태에 있어서, 산소 함유 가스에는, O2 가스 또는 O3 가스가 포함된다. 이에 의해, 산소 함유 가스의 플라스마에 포함되는 활성종에 의해, 챔버(11) 내의 퇴적물을 제거할 수 있다.
[기타]
또한, 본원에 개시된 기술은, 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기한 제1 내지 제3 실시 형태의 기판 처리 장치(10, 10A, 10B)에서는, 에너지 공급 장치의 일례로서 플라스마 발생 장치(30)가 사용되었지만, 개시의 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10, 10A, 10B)에는, 에너지 공급 장치의 다른 예로서, 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 자외선을 조사하는 자외선 조사 장치가 사용되어도 된다.
예를 들어, 성막 처리 시, 자외선 조사 장치는, 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 자외선을 조사함으로써 배기관(40) 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급한다. 이에 의해, 자외선 조사 장치로부터 조사된 자외선에 의해, 챔버(11)로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분이 저분자화된다.
또한, 클리닝 처리 시, 자외선 조사 장치는, 제3 가스 공급부(202)로부터 공급된 클리닝 가스에 자외선을 조사함으로써, 활성종을 생성하고, 생성된 활성종에 의해 챔버(11) 내를 클리닝한다. 플라스마 발생 장치(30)를 대신하여, 자외선 조사 장치가 마련됨으로써도, 배기 경로에 대한 퇴적물의 부착의 억제와, 챔버(11) 내의 클리닝을 실현할 수 있다.
또한, 상기한 제3 실시 형태의 기판 처리 장치(10B)에 있어서도, 상기한 제2 실시 형태의 기판 처리 장치(10A)와 마찬가지로, 플라스마 발생 장치(30)의 상류의 배기 경로에 있어서, 배기 경로를 흐르는 가스에, 플라스마의 안정적인 생성을 보조하기 위한 가스가 첨가되어도 된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
W : 피처리 기판
W' : 더미 웨이퍼
10 : 기판 처리 장치
11 : 챔버
12 : 개구
13 : 게이트 밸브
14 : 배기구
15 : 적재대
16 : 샤워 헤드
17 : 배기구
200 : 제1 가스 공급부
201 : 제2 가스 공급부
202 : 제3 가스 공급부
20a : 원료 공급원
21a : 기화기
22a : 유량 제어기
23a : 밸브
24a : 공급 배관
20b : 원료 공급원
21b : 기화기
22b : 유량 제어기
23b : 밸브
24b : 공급 배관
20c : 가스 공급원
22c : 유량 제어기
23c : 밸브
24c : 공급 배관
20d : 가스 공급원
22d : 유량 제어기
23d : 밸브
24d : 공급 배관
30 : 플라스마 발생 장치
40 : 배기관
41 : 압력 조정 밸브
42 : 배기 장치
43 : 밸브
44 : 밸브
45 : 배기관
100 : 제어 장치

Claims (7)

  1. 피처리 기판을 수용하는 챔버와,
    제1 모노머를 포함하는 가스와, 상기 제1 모노머와 중합 반응함으로써 중합체를 형성하는 제2 모노머를 포함하는 가스를 상기 챔버 내에 공급함으로써, 상기 피처리 기판에 상기 중합체의 막을 형성하는 제1 가스 공급부와,
    상기 챔버 내의 가스를 배기하는 배기 장치와,
    상기 챔버와 상기 배기 장치를 접속하는 제1 배기관과,
    상기 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 상기 챔버로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화하는 에너지 공급 장치를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 공급 장치는,
    상기 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 고주파 전력을 공급함으로써 생성되는 플라스마에 의해 상기 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 상기 챔버로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버와 상기 에너지 공급 장치 사이의 상기 제1 배기관 내에 불활성 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 챔버와 상기 배기 장치를 접속하는 제2 배기관과,
    상기 에너지 공급 장치와 상기 배기 장치 사이의 상기 제1 배기관에 마련된 제1 밸브와,
    상기 제2 배기관에 마련된 제2 밸브와,
    상기 에너지 공급 장치와 상기 제1 밸브 사이의 상기 제1 배기관 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제3 가스 공급부를 포함하고,
    상기 피처리 기판에 상기 중합체의 막을 형성하는 경우, 상기 제1 밸브가 개방되고, 상기 제2 밸브가 폐쇄되며, 상기 챔버로부터 상기 제1 배기관을 통해 상기 배기 장치로 흐르는 가스에 상기 에너지 공급 장치에 의해 생성된 플라스마가 조사되고,
    상기 챔버 내의 클리닝이 행해지는 경우, 상기 제1 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 밸브가 개방되며, 상기 제3 가스 공급부로부터 공급된 산소 함유 가스가 상기 에너지 공급 장치에 의해 플라스마화되고, 상기 플라스마에 포함되는 활성종에 의해 상기 챔버 내가 클리닝되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 공급 장치는,
    상기 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 자외선을 조사함으로써 상기 제1 배기관 내를 흐르는 가스에 에너지를 공급함으로써, 상기 챔버로부터 배기되는 가스에 포함되는 제1 모노머 및 제2 모노머 중 적어도 어느 한쪽의 미반응 성분을 저분자화하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 챔버와 상기 배기 장치를 접속하는 제2 배기관과,
    상기 에너지 공급 장치와 상기 배기 장치 사이의 상기 제1 배기관에 마련된 제1 밸브와,
    상기 제2 배기관에 마련된 제2 밸브와,
    상기 에너지 공급 장치와 상기 제1 밸브 사이의 상기 제1 배기관 내에 산소 함유 가스를 공급하는 제3 가스 공급부를 포함하고,
    상기 피처리 기판에 상기 중합체의 막을 형성하는 경우, 상기 제1 밸브가 개방되고, 상기 제2 밸브가 폐쇄되며, 상기 챔버로부터 상기 제1 배기관을 통해 상기 배기 장치로 흐르는 가스에 상기 에너지 공급 장치로부터 자외선이 조사되고,
    상기 챔버 내의 클리닝이 행해지는 경우, 상기 제1 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 밸브가 개방되며, 상기 제3 가스 공급부로부터 공급된 산소 함유 가스가 상기 에너지 공급 장치로부터 조사된 자외선에 의해 생성된 활성종에 의해 상기 챔버 내가 클리닝되는 기판 처리 장치.
  7. 제4항 또는 제6항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스에는, O2 가스 또는 O3 가스가 포함되는 기판 처리 장치.
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