KR20200042858A - 기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20200042858A
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

내관과 기판의 거리를 접근시키는 것이 가능한 기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법을 제공한다.
하단에 개구를 갖는 원통 형상의 반응관과, 해당 반응관의 상기 개구를 개폐 가능한 덮개체와, 해당 덮개체에 적재 가능하고, 복수매의 기판을 세로 방향으로 간격을 두고 다단으로 보유 지지 가능한 기판 보유 지지구와, 상기 덮개체에 적재 가능하고, 상기 기판 보유 지지구를 덮는 이너 튜브를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE LOADING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 복수매의 기판을 수용하는 내관과, 내관을 둘러싸는 외관과, 내관의 내부 또는 내관과 외관 사이에 이동 가능하게 마련된 가동 벽과, 기판에 처리 가스를 공급하는 인젝터와, 기판에 공급되는 처리 가스를 배기하는 배기 수단을 갖고, 내관의 측벽에는, 제1 개구부가 형성되어 있고, 가동 벽에는, 제2 개구부가 형성되어 있고, 배기 수단은, 제1 개구부 및 제2 개구부를 통하여 기판에 공급되는 처리 가스를 배기하는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2018-46114호 공보
본 개시는, 내관과 기판의 거리를 접근시키는 것이 가능한 기판 처리 장치, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 관한 기판 처리 장치는, 하단에 개구를 갖는 원통 형상의 반응관과,
해당 반응관의 상기 개구를 개폐 가능한 덮개체와,
해당 덮개체에 적재 가능하고, 복수매의 기판을 세로 방향으로 간격을 두고 다단으로 보유 지지 가능한 기판 보유 지지구와,
상기 덮개체에 적재 가능하고, 상기 기판 보유 지지구를 덮는 이너 튜브를 갖는다.
본 발명에 따르면, 이너 튜브와 기판 보유 지지구의 거리를 접근시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 반응관을 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 3은 이너 튜브의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 센터 튜브의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 5는 회전 테이블의 회전 기구의 일례를 설명하기 위한 종단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 기판 반송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 기판의 반입 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 이너 튜브와 센터 튜브의 보다 상세한 관계를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 횡단면도이다.
도 10은 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
[제1 실시 형태]
본 개시의 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼 W」라고 함)를 수용하는 반응관(46)과, 반응관(46)의 하단의 개구부측을 기밀하게 막는 덮개체(36)와, 복수매의 웨이퍼 W를 소정의 간격으로 보유 지지하여 반응관(46) 내로 삽입·이탈되는 기판 보유 지지구로서의 웨이퍼 보트(38)와, 반응관(46) 내로 소정의 가스를 도입하는 인젝터(40)와, 반응관(46) 내의 가스를 배기하는 배기 장치(41)와, 웨이퍼 W를 가열하는 히터(42)를 갖고 있다.
반응관(46)은, 하단부가 개방된 천장이 있는 원통 형상의 이너 튜브(43)와, 하단부가 개방되어 이너 튜브(43)의 외측을 덮는 천장이 있는 원통 형상의 센터 튜브(44)와, 또한 센터 튜브(44)의 외측을 덮는 천장이 있는 원통 형상의 아우터 튜브(45)를 갖는다. 이너 튜브(43), 센터 튜브(44) 및 아우터 튜브(45)는, 석영 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있고, 동축형으로 배치되어 3중관 구조로 되어 있다.
이너 튜브(43)의 천장부는, 예를 들어 평탄하게 되어 있다. 이너 튜브(43)의 인젝터(40)와 대향하는 영역에는, 공급 개구(43A)가 마련되어 있다. 이너 튜브(43)는, 인젝터(40)를 수용하는 것이 아니라, 인젝터(40)보다도 내측에 마련된다. 그리고, 인젝터(40)가 공급하는 처리 가스는, 공급 개구(43A)를 통하여 이너 튜브(43) 내에 공급된다.
인젝터(40)는, 이너 튜브(43)를 따라 세로 방향으로 연장되어 마련된다. 인젝터(40)는, 이너 튜브(43)의 외부에 마련되지만, 이너 튜브(43) 및 인젝터(40)를 둘러싸는 센터 튜브(44)가 마련되어, 처리 가스의 확산을 방지하고 있다.
도 2는, 도 1의 기판 처리 장치의 반응관을 설명하기 위한 횡단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이너 튜브(43)는, 인젝터(40)와 대향하는 영역에, 넓은 공급 개구(43A)가 마련되어 있다. 또한, 공급 개구(43A)의 반대측에는, 공급 개구(43A)보다도 폭이 좁은 배기 개구(43B)가 마련되어 있다. 이너 튜브(43)는, 웨이퍼 W의 외형 부근에 근접하여 마련되어 있다.
센터 튜브(44)에는, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 인젝터(40)를 수용하는 노즐 수용부(48)가 형성되어 있다. 제1 실시 형태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 센터 튜브(44)의 측벽의 일부를 외측을 향하여 돌출시켜 볼록부(50)를 형성하고, 볼록부(50) 내를 노즐 수용부(48)로서 형성하고 있다.
도 3은, 이너 튜브(43)의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이너 튜브(43)는, 폭 L1의 공급 개구(43A)와, 폭 L2의 배기 개구(43B)를 갖는다. 공급 개구(43A)가 크게 개방되어 있는 것은, 공급 개구(43A)를 통하여 이너 튜브(43) 내에 마련된 웨이퍼 보트(38) 내에 웨이퍼 W를 이동 탑재하는 용도가 있기 때문이다. 즉, 이너 튜브(43)의 공급 개구(43A)는, 인젝터(40)로부터 공급되는 처리 가스를 이너 튜브(43) 내에 도입하는 도입구로서의 역할 뿐만 아니라, 웨이퍼 W의 반입·반출구로서의 역할도 갖는다. 따라서, 공급 개구(43A)는, 웨이퍼 W의 이동 탑재 시, 웨이퍼 W와 이너 튜브(43)의 접촉을 피하기 위해서, 웨이퍼 W의 직경보다도 큰 폭 L1을 가질 필요가 있고, 그 때문에 폭이 넓은 개구로 되어 있다.
또한, 공급 개구(43A)의 세로 방향의 길이는, 인젝터(40)로부터 공급되는 처리 가스가 직접적으로 웨이퍼 W에 공급되도록, 웨이퍼 보트(38)의 웨이퍼 W가 다단으로 적재된 범위를 커버하게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 공급 개구(43A)의 상단은, 웨이퍼 보트(38)의 가장 상단에 적재된 웨이퍼 W보다도 높은 위치에 설정되고, 하단은, 웨이퍼 보트(38)의 가장 하단에 적재된 웨이퍼 W보다도 낮은 위치에 설정되는 것이 바람직하다.
이너 튜브(43)는, 공급 개구(43A)의 반대측에 배기 개구(43B)를 갖는다. 반응관(46) 내에서 기판 처리를 행하는 경우, 인젝터(40)로부터 공급되는 처리 가스는, 대략 수평인 웨이퍼 W의 표면과 평행인 층류를 형성하여 흐르는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 인젝터(40) 부근의 위치뿐만 아니라, 웨이퍼 W의 인젝터(40)와 반대측의 위치에도 처리 가스를 골고루 퍼지게 할 수 있어, 기판 처리의 면내 균일성을 높일 수 있다. 그러한 층류를 형성하기 위해서는, 인젝터(40)의 반대측에서 배기를 행하고, 대략 수평인 평행류의 흐름을 형성하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 인젝터(40)의 반대측에 배기 개구(43B)가 마련된 구성으로 되어 있다. 이것에 대응하여, 배기 개구(43B)의 반대측이며, 공급 개구(43A)와 접근한 위치에 가스 출구(82)가 마련되어 있다. 가스 출구(82)를 배기 개구(43B)로부터 멀리 떨어지게 함으로써, 웨이퍼 보트(38)의 하방 영역에서 강하게 배기되는 경향을 완화시킬 수 있어, 보다 균일한 층류를 형성할 수 있다. 또한, 배기 개구(43B)의 세로 방향의 길이도, 공급 개구(43A)와 마찬가지로, 웨이퍼 보트(38)에 적재되어 있는 웨이퍼 W의 상단으로부터 하단을 커버할 수 있는 길이로 설정하고, 또한, 공급 개구(43A)와 동일한 높이 설정으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리 가스의 공급측과 배기측을 대응시킬 수 있어서, 층류를 형성하기 쉬워지기 때문이다.
이너 튜브(43)의 내면은, 웨이퍼 보트(38)에 가능한 한 접근한 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이너 튜브(43)는, 인젝터(40)로부터 공급된 처리 가스가 확산되어 버리는 것을 방지하고, 웨이퍼 W 위 및 웨이퍼 W의 주변에 머무르게 하는 역할을 한다. 이에 의해, 효율적으로 처리 가스를 웨이퍼 W의 표면에 흡착시킬 수 있다. 이너 튜브(43)와 웨이퍼 보트(38)의 거리가 이격되어 있으면, 처리 가스가 확산되기 쉬워져, 웨이퍼 W에 대한 흡착량이 감소되어 버린다. 원래, 이너 튜브(43)는, 그러한 처리 가스의 확산을 방지하기 위해서 마련되어 있지만, 이너 튜브(43)와 웨이퍼 W의 거리가 가까울수록, 처리 가스의 확산을 방지하여, 처리 가스의 웨이퍼 W 표면으로의 흡착을 촉진하는 효과는 크다. 따라서, 이너 튜브(43)의 내면 형상은, 웨이퍼 보트(38)의 외형을 따르는 형상으로 하는 것이 바람직하고, 그 클리어런스도, 9㎜ 이하, 바람직하게는 7㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 6㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에서는, 5㎜의 설정으로 하는 것이 가능하다.
이것은, 이너 튜브(43) 및 웨이퍼 보트(38)가 모두 덮개체(36) 위에 최초로부터 마련되어 있기 때문이다. 즉, 종래의 기판 처리 장치에서는, 이너 튜브가 반응관 내에 마련되어 있었다. 그렇게 하면, 웨이퍼 보트와 이너 튜브의 간격은, 반응관 측의 조립 오차와 덮개체 측의 조립 오차의 양쪽을 고려할 필요가 있고, 그 간격에도 한계가 있었다.
그러나, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에 있어서는, 웨이퍼 보트(38) 및 이너 튜브(43)의 양쪽이, 덮개체(36)측을 기준으로 하는 조립 오차만을 고려하면 된다. 즉, 도 1에 도시되는 바와 같이, 덮개체(36)의 회전축(66)과 동축으로 회전축(104)이 마련되고, 회전 테이블(65) 위에 이너 튜브(23)가 적재된 구성으로되어 있다. 그리고, 웨이퍼 보트(38)는, 회전축(66) 위의 회전 플레이트(70) 위에 보온대(72)를 통하여 지지되어 있다. 즉, 웨이퍼 보트(38) 및 이너 튜브(43)의 양쪽 모두, 회전축(66)을 기점으로 하고, 여기에서의 조립 오차만을 고려하면 되므로, 조립 오차는 매우 작아져, 작은 클리어런스로 웨이퍼 보트(38)와 이너 튜브(43)를 배치하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 처음부터 이너 튜브(43) 내에 웨이퍼 보트(38)가 마련되어 있는, 또는 처음부터 웨이퍼 보트(38)가 이너 튜브(43)에 덮여 있는 상태이므로, 정지된 상태에서 클리어런스의 설정을 행할 수 있다. 따라서, 클리어런스의 설정을 가능한 한 작게 하는 것이 가능하다. 종래는, 이너 튜브(43) 내에 웨이퍼 보트(38)를 삽입하게 하는 이동이 필요하기 때문에, 삽입 이동 가능한 클리어런스를 고려할 필요가 있어, 클리어런스의 축소에는 한계가 있었다. 한편, 본 실시 형태에서는, 클리어런스는 맨 먼저 설정 가능하고, 그 후의 상대 이동은 동축으로 행하여지므로, 상대 이동에 의한 오차를 매우 작게 할 수 있다.
이너 튜브(43)는, 측면의 공급 개구(43A)의 양측 단부에, 돌출면(43C)을 구비한다. 이것은, 인젝터(40)의 양측을 덮도록 마련되어 있고, 인젝터(40)로부터 공급된 처리 가스의 좌우 방향으로의 확산을 방지하기 위해서 마련된 방해판이다. 공급 개구(43A)의 양측에 돌출면(43C)을 마련하는 것은 필수는 아니지만, 처리 가스의 확산 방지의 관점에서, 가능한 한 마련하는 것이 바람직하다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 돌출면(43C)은, 세로 방향에 있어서는, 공급 개구(43A)의 상단부터 하단까지 모든 범위에 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 이너 튜브(43)는, 처리 가스의 확산 방지의 관점에서, 상면(43D)도 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 웨이퍼 보트(38) 및 이너 튜브(43)의 조립을 동축의 회전축(66)을 기준으로 하여 행하고, 웨이퍼 보트(38) 및 웨이퍼 W의 외형을 따르게 접근시켜 이너 튜브(43)를 마련함으로써, 처리 가스의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 4는, 센터 튜브(44)의 일례를 나타낸 사시도이다. 이너 튜브(43)와 마찬가지로, 센터 튜브(44)의 노즐 수용부(48)의 반대측의 측벽에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 길이 방향(상하 방향)을 따라 폭 L5의 직사각 형상의 배기 개구부(52)가 형성되어 있다.
배기 개구부(52)는, 이너 튜브(43) 내의 처리 가스를 배기할 수 있도록 형성된 가스 배기구이다. 배기 개구부(52)의 길이는, 웨이퍼 보트(38)의 길이와 같거나, 또는 웨이퍼 보트(38)의 길이보다도 길게 상하 방향으로 각각 연장하도록 하여 형성되어 있다. 즉, 배기 개구부(52)의 상단은, 웨이퍼 보트(38)의 상단에 대응하는 위치 이상의 높이로 연장하여 위치되고, 배기 개구부(52)의 하단은, 웨이퍼 보트(38)의 하단에 대응하는 위치 이하의 높이로 연장하여 위치되어 있다. 이 점은, 이너 튜브(43)의 배기 개구(43B)와 마찬가지다. 구체적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 보트(38)의 상단과 배기 개구부(52)의 상단 사이의 높이 방향의 갭 L3은 0㎜ 내지 5㎜ 정도의 범위 내이다. 또한, 웨이퍼 보트(38)의 하단과 배기 개구부(52)의 하단 사이의 높이 방향의 갭 L4는 0㎜ 내지 350㎜ 정도의 범위 내이다. 또한, 배기 개구부(52)의 폭 L5는, 10㎜ 내지 400㎜ 정도의 범위 내, 바람직하게는 40㎜ 내지 200㎜ 정도의 범위 내이다.
반응관(46)의 하단은, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성되는 원통 형상의 매니폴드(54)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(54)의 상단부에는 플랜지부(56)가 형성되어 있고, 플랜지부(56) 위에 아우터 튜브(45)의 하단부를 마련하여 지지하게 되어 있다. 플랜지부(56)와 아우터 튜브(45)의 하단부 사이에는 O링 등의 시일 부재(58)를 개재시켜 아우터 튜브(45) 내를 기밀 상태로 하고 있다.
매니폴드(54)의 상부 내벽에는, 링형의 지지부(60)가 마련되어 있고, 지지부(60) 위에 센터 튜브(44)의 하단부를 마련하여 이것을 지지하게 되어 있다. 매니폴드(54)의 하단의 개구부에는, 덮개체(36)가 O링 등의 시일 부재(62)를 통하여 기밀하게 장착되어 있어, 반응관(46)의 하단의 개구부측, 즉, 매니폴드(54)의 개구부를 기밀하게 막게 되어 있다. 덮개체(36)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성된다.
덮개체(36)의 중앙부에는, 회전축(66)을 관통시켜 마련되어 있다. 덮개체(36)의 하부는, 보트 엘리베이터로 이루어지는 승강 수단(68)의 암(68A)에 지지되어 있고, 승강 수단(68)에 의해 매니폴드(54)의 개구를 개폐하도록 구성되어 있다. 또한, 회전축(66)은, 모터(69)(도 5 참조)에 의해 회전되도록 되어 있다.
회전축(66)의 상단에는 회전 플레이트(70)가 마련되어 있고, 회전 플레이트(70) 위에 석영제의 보온대(72)를 통하여 웨이퍼 W를 보유 지지하는 웨이퍼 보트(38)가 적재되게 되어 있다. 따라서, 승강 수단(68)을 승강시킴으로써 덮개체(36)와 웨이퍼 보트(38)는 일체적으로 상하 이동하여, 웨이퍼 보트(38)를 반응관(46) 내에 대해 삽입·이탈할 수 있게 되어 있다.
인젝터(40)는, 매니폴드(54)에 마련되어 있고, 이너 튜브(43) 내에 처리 가스, 퍼지 가스 등의 가스를 도입한다. 인젝터(40)는, 석영제의 가스 노즐로서 구성되고, 복수개(예를 들어 3개) 마련되어도 된다. 각 인젝터(40)는, 이너 튜브(43) 내에 그 길이 방향을 따라서 마련됨과 함께, 그 기단부가 L자형으로 굴곡되어 매니폴드(54)를 관통하도록 하여 지지되어 있다.
인젝터(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 센터 튜브(44)의 노즐 수용부(48) 내에 주위 방향을 따라 일렬로 되게 설치되어 있다. 각 인젝터(40)에는, 그 길이 방향을 따라서 소정의 간격으로 복수의 가스 구멍(40A)이 형성되어 있고, 각 가스 구멍(40A)으로부터 수평 방향을 향하여 각 가스를 방출할 수 있게 되어 있다. 소정의 간격은, 예를 들어 웨이퍼 보트(38)에 지지되는 웨이퍼 W의 간격과 같아지도록 설정된다. 또한, 높이 방향의 위치는, 각 가스 구멍(40A)이 상하 방향으로 인접하는 웨이퍼 W 사이의 중간에 위치하도록 설정되어 있어, 각 가스를 웨이퍼 W 사이의 공간부에 효율적으로 공급할 수 있게 되어 있다.
가스의 종류로서는, 원료 가스, 산화 가스 및 퍼지 가스가 사용되고, 각 가스를 유량 제어하면서 필요에 따라 각 인젝터(40)를 통하여 공급할 수 있게 되어 있다. 원료 가스로서 실리콘 함유 가스를 사용하고, 산화 가스로서 오존(O3) 가스를 사용하고, 퍼지 가스로서 질소(N2) 가스를 사용하며, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의해 실리콘 산화막을 형성할 수 있게 되어 있다. 또한, 사용하는 가스의 종류는 성막하는 막의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한, 매니폴드(54)의 상부의 측벽이며, 지지부(60)의 상방에는, 가스 출구(82)가 형성되어 있고, 센터 튜브(44)와 아우터 튜브(45) 사이의 공간부(84)를 통하여 배기 개구(43B) 및 배기 개구부(52)로부터 배출되는 이너 튜브(43) 내의 가스를 배기할 수 있게 되어 있다. 가스 출구(82)에는, 배기 장치(41)가 마련된다. 배기 장치(41)는, 가스 출구(82)에 접속된 배기 통로(86)를 가지고 있고, 배기 통로(86)에는, 압력 조정 밸브(88) 및 진공 펌프(90)가 순차 개재 설치되어서, 반응관(46) 내를 진공화할 수 있게 되어 있다. 배기 개구(43B) 및 배기 개구부(52)의 폭 L2, L5는 10㎜ 내지 400㎜의 범위 내의 크기로 설정되어 있고, 효율적으로 이너 튜브(43) 내의 가스를 배기할 수 있게 되어 있다.
아우터 튜브(45)의 외주측에는, 아우터 튜브(45)를 덮도록 원통 형상의 히터(42)가 마련되어 있고, 웨이퍼 W를 가열하게 되어 있다.
또한, 이너 튜브(43)의 하방에는, 이너 튜브(43)를 지지하는 회전 테이블(65)이 마련되어 있다. 회전 테이블(65)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 원반 형상을 갖고, 상면에 이너 튜브(43)를 적재 가능하게 구성되어 있다.
회전 테이블(65)의 하방에는, 회전축(104)이 덮개체(36)를 관통하여 마련되어 있다. 회전축(104)은, 모터(106)(도 5 참조)에 의해 회전축(66)으로부터 독립적으로 이동 가능(회전 가능)하게 구성되어 있다. 회전축(66)을 회전시켜 회전 플레이트(70)를 회전시킴으로써, 웨이퍼 보트(38)의 위치를 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 보트(38)를 회전시키면서 기판 처리를 행할 수 있다.
도 5는, 회전 테이블(65)의 회전 기구의 일례를 설명하기 위한 종단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 회전 플레이트(70) 및 회전 테이블(65)은, 덮개체(36)에 설치된 이중 축의 회전축(66, 104)에 의해 독립적으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 회전 플레이트(70)는, 회전축(66)을 통하여 모터(69)와 접속되어 있고, 모터(69)에 의해 회전축(66)의 회전 속도 및 회전 각도가 조정됨으로써, 소정의 회전 속도로 소정의 회전 각도만큼 회전된다. 회전 테이블(65)은, 회전축(104)을 통하여 모터(106)와 접속되어 있고, 모터(106)에 의해 회전축(104)의 회전 각도 및 회전 속도가 조정됨으로써, 소정의 회전 속도로 소정의 회전 각도만큼 회전된다. 회전 테이블(65)은, 웨이퍼 보트(38)가 반응관(46)의 하방 위치에서 웨이퍼가 이동 탑재될 때에 인젝터(40)와 반대측에 있는 이동 탑재 장치의 쪽을 향하고, 이동 탑재가 종료되면 인젝터(40)쪽을 향할 뿐이기 때문에, 180도 회전하기만 하면 되며, 확실하게 180도 회전 가능하면, 회전 속도 등에 대한 미세한 요구는 없고, 확실하게 동작 가능한 회전 속도로 설정할 수 있다.
또한, 회전축(66)과 회전축(104)의 간극, 및 회전축(66)과 덮개체(36)의 간극에는, 퍼지 가스 유로(108)가 마련되어 있어, N2 가스 등의 퍼지 가스가 공급 가능하게 되었다. 이에 의해, 처리 가스가 회전축(66, 104)의 간극에 침입하여 회전축을 부식시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회전축(66)과 회전축(104) 사이 및 회전축(66)과 회전축(66)을 덮개체(36)에 고정하는 하우징(61) 사이에는, 볼 베어링을 갖는 베어링부(63)와 자성 유체 시일부(64)가 마련되어 있다. 자성 유체 시일부(64)를 가짐으로써, 반응관(46)의 내부에 대기나 티끌이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
도 1로 되돌아가서, 이와 같이 형성된 기판 처리 장치(1)의 전체 동작은, 예를 들어 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어부(110)에 의해 제어되도록 되어 있고, 이 동작을 행하는 컴퓨터의 프로그램은, 기억 매체(112)에 기억되어 있다. 기억 매체(112)는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, 플래시 메모리, DVD 등으로 이루어진다.
다음에, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 사용한 기판 반송 방법에 대해 설명한다.
도 6은, 제1 실시 형태에 관한 기판 반송 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 있어서, FIMS (front-opening interface mechanical standard) 포트(8)와, 기판 보관기(2)와, 적재대(8a)와, 격벽(18)과, 도어 기구(19)와, 이동 탑재 기구(16)가 기판 반송 영역(10)에 마련되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판 보관기(2)가 적재대(8a)에 적재된 후, 기판 보관기(2)를 격벽(18)에 밀착시킨 상태에서 도어 기구(19)를 개방하고, 웨이퍼 W를 이동 탑재 기구(16)를 사용하여 취출하고, 반대측에 있는 이너 튜브(43) 내의 웨이퍼 보트(38)에 이동 탑재한다. 따라서, 이너 튜브(43)는, 공급 개구(43A)를 이동 탑재 기구(16)쪽을 향하여 웨이퍼 W를 받아들인다.
웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(38)에 이동 탑재시키면, 회전 테이블(65)을 회전시켜, 공급 개구(43A)가 인젝터(40)쪽을 향하도록 한다.
이 상태에서 덮개체(36)를 상승시키면, 인젝터(40)와 간섭하지 않고 이너 튜브(43)를 반응관(46) 내에 삽입할 수 있다. 그리고, 이너 튜브(43)는 회전을 정지시킨 상태에서, 웨이퍼 보트(38)를 회전시키면서 인젝터(40)로부터 처리 가스를 공급하면, 기판 처리가 적절하게 행하여진다. 그 때, 웨이퍼 W와 이너 튜브(43)는 서로 근접하여 배치되므로, 효율좋게 처리 가스가 웨이퍼 W에 공급되어, 데포 레이트 및 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 7은, 기판의 반입 동작을 설명하기 위한 평면도이다. 도 7의 (a)는, 웨이퍼 이동 탑재 시의 상태를 도시한 도면이다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W의 이동 탑재 시에는, 도 6에서 설명한 바와 같이 이동 탑재 기구(16)쪽에 공급 개구(43A)를 할당할 필요가 있기 때문에, 이동 탑재 기구(16)측으로 공급 개구(43A)를 향하고, 공급 개구(43A)를 통하여 웨이퍼 보트(38)에 웨이퍼 W를 이동 탑재한다.
도 7의 (b)는, 웨이퍼 이동 탑재 후, 웨이퍼 보트(38) 및 이너 튜브(43)를 센터 튜브(44) 내에 삽입한 상태를 도시한 도면이다. 모든 웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(38)에 이동 탑재하면, 회전 테이블(65)을 회전시켜, 이너 튜브(43)의 공급 개구(43A)가 인젝터(40)측을 향하도록 한다. 그 후, 덮개체(36)를 상승시켜, 반응관(46) 내의 센터 튜브(44) 내에 이너 튜브(43)를 삽입한다. 그렇게 하면, 이너 튜브(43)는 웨이퍼 보트(38)의 외형을 따라서 접근하여 배치됨과 함께, 공급 개구(43A)가 인젝터(40)의 정면을 향한 상태로 된다. 돌출면(43C)은, 인젝터(40)의 양측을 좌우로 덮는 상태가 되어, 인젝터(40)로부터 공급된 처리 가스가 좌우로 확산되는 것을 억제한다. 또한, 센터 튜브(44)는, 이너 튜브(43)의 공급 개구(43A)를 연속된 벽면으로 덮어, 처리 가스의 확산을 방지한다.
이와 같은 동작은, 제어부(110)가, 덮개체(36)에 마련된 회전축(104)의 동작을 제어함으로써 행한다. 그리고, 기판 처리 중의 웨이퍼 보트(38)의 회전 동작은, 회전축(66)의 동작이기 때문에, 제어부(110)가 회전축(66)의 동작을 제어함으로써 기판 처리를 행한다.
배기 개구(43B) 및 배기 개구부(52)는, 인젝터(40)의 반대측이 되고, 인젝터(40)로부터 공급된 처리 가스가 직진하여 배기 개구(43B) 및 배기 개구부(52)를 통과하여 배기되는 유로를 형성하고, 처리 가스가 층류 상태가 되는 것을 촉진한다.
또한, 인젝터(40)는, 기판 처리의 종류에 따라, 필요한 개수 마련하도록 해도 된다. 예를 들어, 실리콘 산화막의 성막이면, 실리콘 함유 가스, 오존 등의 산화 가스, 퍼지를 행하는 질소 가스 등이 필요하고, 최저 3개의 인젝터(40)가 필요하다. 이와 같이, 용도에 따라 인젝터(40)의 개수를 정할 수 있다.
도 8은, 이너 튜브(43)와 센터 튜브(44)의 보다 상세한 관계를 나타낸 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이너 튜브(43)의 주위를 센터 튜브(44)가 둘러싸고 있다. 이너 튜브(43)의 돌출면(43C)이 처리 가스의 가로 방향으로의 확산을 방지하고, 센터 튜브(44)가 공급 개구(43A)의 큰 개구로부터의 가스 확산을 방지하는 구성으로 되어 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 센터 튜브(44)로 처리 가스의 확산을 방지할 수 있어, 효율적으로 웨이퍼 W에 처리 가스를 공급할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 9는, 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 횡단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 이너 튜브(43)의 구성은 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치와 마찬가지이지만, 센터 튜브(44)가 마련되지 않은 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다.
제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 센터 튜브(44)가 마련되어 있지 않지만, 아우터 튜브(145)의 내주벽면으로부터, 이너 튜브(43)의 돌출면(43C)의 외측에, 돌출면(43C)과 대향하도록 돌출 벽(145A)이 마련되어 있다. 돌출 벽(145A)은, 돌출면(43C)과 반대측으로부터 나와, 양자로 래비린스 시일을 구성하는 형상으로 되어 있다. 이와 같은 래비린스 시일을 구성함으로써, 처리 가스의 이너 튜브(43) 내로부터의 유출을 억제할 수 있다.
이와 같이, 래비린스 시일을 구성함으로써, 아우터 튜브(145)와 이너 튜브(43)만으로 가스의 확산을 억제하는 것도 가능하다.
제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 의하면, 간소한 구성을 가지면서도, 이너 튜브(43)로부터의 처리 가스의 유출을 방지할 수 있다.
또한, 기판의 반입 방법 및 기판 처리 방법에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
[제3 실시 형태]
도 10은, 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 도면이다. 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 있어서는, 가스 빠짐 방지 부재(47)가 이너 튜브(43)의 하부에 마련된 구성을 갖는다. 가스 빠짐 방지 부재(47)는, 처리 가스가 하방으로 빠지는 것을 방지하기 위한 부재이며, 하방으로의 유로의 컨덕턴스를 저하시키기 위해, 복수의 돌기(47a)가 표면에 마련되고, 처리 가스의 유로를 좁혀, 가스의 통과를 방해한다. 즉, 복수의 돌기(47a)는, 각 인젝터(40) 사이의 공간을 커버하게 마련된다. 가스 빠짐 방지 부재(47)는, 예를 들어 이너 튜브(43)의 공급 개구(43A)의 하방에 마련해도 된다. 이에 의해, 공급 개구(43A)의 하방에 있어서의 처리 가스의 유출을 억제할 수 있다.
가스 빠짐 방지 부재(47)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 이너 튜브(43)와는 별도의 부재로서 구성하고, 이너 튜브(43)의 내주면에 마련해도 되고, 이너 튜브(43)의 외주면에 용접 등에 의해 직접 마련해도 된다. 또한, 이너 튜브(43)의 공급 개구(43A)의 하부에 있어서, 이너 튜브(43)의 벽면에 직접 돌기(47a)만을 용접 등으로 고정해도 된다.
또한, 이너 튜브(43)가 석영으로 구성되어 있는 경우, 가스 빠짐 방지 부재(47)도 동일 재료의 석영으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 제3 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 제1 및 제2 실시 형태의 양쪽과 조합하여 구성할 수 있다.
이상, 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 개시는, 상술한 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (17)

  1. 하단에 개구를 갖는 원통 형상의 반응관과,
    해당 반응관의 상기 개구를 개폐 가능한 덮개체와,
    해당 덮개체에 적재 가능하고, 복수매의 기판을 세로 방향으로 간격을 두고 다단으로 보유 지지 가능한 기판 보유 지지구와,
    상기 덮개체에 적재 가능하고, 상기 기판 보유 지지구를 덮는 이너 튜브를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이너 튜브의 측면은, 기판을 상기 기판 보유 지지구에 이동 탑재 가능하게 하기 위한 제1 개구와, 상기 반응관 내에서 배기구가 되는 제2 개구를 갖는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개구는, 세로로 긴 직사각형 형상을 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 개구는, 상기 제1 개구보다도 작은, 기판 처리 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이너 튜브의 내면은, 상기 기판 보유 지지구의 외형을 따른 형상을 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덮개체는, 상기 기판 보유 지지구를 회전시키는 제1 회전축과, 상기 이너 튜브를 회전시키는 제2 회전축을 포함하고,
    상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축은, 회전 중심이 일치하도록 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지구를 회전시키는 상기 제1 회전축을 둘러싸도록 상기 제2 회전축이 마련되고, 상기 제2 회전축은, 상기 이너 튜브를 적재 가능한 회전 테이블을 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회전축은, 자성 유체 시일을 통하여 독립적으로 회전 가능하게 구성되어 있는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반응관 내의 미리 결정된 영역에는, 상기 반응관의 측면의 내주면을 따라서 연직되게 연장하는 처리 가스를 공급하기 위한 인젝터가 마련되고,
    상기 이너 튜브는, 상기 제1 개구가 상기 인젝터와 대향하도록 상기 반응관 내에 배치되는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 덮개체와, 상기 제1 및 제2 회전축의 동작을 제어하는 제어부와,
    기판을 상기 기판 보유 지지구에 이동 탑재하는 이동 탑재 장치를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 보유 지지구를 상기 덮개체 위의 상기 회전 테이블 상에 적재된 상기 이너 튜브 내에 이동 탑재할 때에는, 상기 제1 개구가 상기 이동 탑재 장치쪽을 향하도록 상기 회전 테이블을 회전시키고,
    상기 기판이 상기 이너 튜브 내의 상기 기판 보유 지지구에 이동 탑재되면, 상기 이너 튜브의 상기 제1 개구가 상기 인젝터가 배치된 방향을 향하도록 상기 회전 테이블을 회전시키고, 상기 제1 개구가 상기 인젝터가 배치된 방향을 향한 상태로 상기 덮개체를 상승시켜 상기 개구를 막는 제어를 행하는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 회전축의 회전을 정지시키고 상기 이너 튜브를 정지한 상태로 하고, 상기 제1 회전축을 회전시켜 상기 기판 보유 지지구를 회전시키면서 상기 인젝터로부터 처리 가스를 공급하여, 상기 기판을 처리하는, 기판 처리 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 이너 튜브의 상기 제1 개구의 세로로 연장되는 좌우의 단부에는, 상기 인젝터를 좌우로부터 둘러싸도록 돌출되어 세로로 연장된 돌출면이 마련된, 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반응관의 내주에는, 상기 돌출면의 외측으로 연장되고, 상기 돌출면과 함께 래비린스 구조를 형성하는 돌출 벽이 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응관 내의 상기 이너 튜브와 상기 반응관 사이에는, 상기 제1 개구를 외측으로부터 덮음과 함께, 상기 제2 개구에 대응하는 위치에 개구가 형성되어 있는 센터 튜브가 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구의 하방에는, 상기 처리 가스의 하방으로의 유출을 방해하는 가스 빠짐 방지 부재가 마련된, 기판 처리 장치.
  16. 하단에 제1 개구를 갖는 원통 형상의 반응관의 하방에 배치된 덮개체 위에 마련된 회전 테이블 위에 적재된 이너 튜브 내에 마련되고, 복수매의 기판을 세로 방향으로 간격을 갖고 다단으로 보유 지지 가능한 기판 보유 지지구 내에, 상기 이너 튜브의 측면에 마련된 제2 개구를 통하여 상기 복수매의 기판을 이동 탑재하는 공정과,
    상기 제2 개구가, 평면에서 볼 때, 상기 반응관 내에 마련된 인젝터에 대향하는 위치에 위치하도록 상기 회전 테이블을 회전시키는 공정과,
    상기 덮개체를 상승시키고, 상기 제2 개구가 상기 인젝터에 대향하는 상태에서 상기 덮개체로 상기 제1 개구를 막는 공정을 포함하는, 기판의 반입 방법.
  17. 제16항에 기재된 기판의 반입 방법에 의해 상기 반응관 내에 상기 기판 보유 지지구 및 상기 이너 튜브를 반입하는 공정과,
    상기 회전 테이블을 회전시키는 제1 회전축과 축심이 일치하는 제2 회전축에 의해 상기 기판 보유 지지구를 회전시키면서, 상기 인젝터로부터 처리 가스를 공급하여 상기 복수매의 기판을 처리하는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
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