KR20210092134A - 기판 처리 장치 및 회전 구동 방법 - Google Patents

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KR20210092134A
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준노스케 다구치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 장치는, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과, 내부가 상기 진공 용기 내보다도 높은 압력이고, 상기 진공 용기 내에서 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 수용 박스를 갖는다.

Description

기판 처리 장치 및 회전 구동 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND ROTATIONAL DRIVING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 회전 구동 방법에 관한 것이다.
복수의 웨이퍼를 적재한 회전 테이블을 회전시킴으로써 각 웨이퍼를 공전시켜, 회전 테이블의 반경 방향을 따르도록 배치되는 처리 가스의 공급 영역을 반복해서 통과시킴으로써, 웨이퍼에 각종 막을 성막하는 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 장치에 있어서는, 회전 테이블에 의해 웨이퍼가 공전하는 동안, 웨이퍼가 자전하도록 웨이퍼의 적재대를 회전시켜, 당해 웨이퍼의 둘레 방향에 있어서의 막의 균일성을 높이고 있다.
일본 특허 공개 제2016-96220호 공보
본 개시는, 파티클의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 장치는, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과, 내부가 상기 진공 용기 내보다도 높은 압력이고, 상기 진공 용기 내에서 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 수용 박스를 갖는다.
본 개시에 의하면, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 성막 장치의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 2의 성막 장치의 회전 테이블과 수용 박스의 위치 관계를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 2의 성막 장치의 수용 박스 내의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 6은 회전 구동 장치의 동작의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 회전 구동 장치의 동작의 다른 일례를 도시하는 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 장치〕
도 1을 참조하여, 기판 처리 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 도 1은, 기판 처리 장치의 구성예를 도시하는 개략도이다.
기판 처리 장치(1)는, 처리부(10), 회전 구동 장치(20) 및 제어부(90)를 구비한다.
처리부(10)는, 기판에 대하여 반도체 제조 프로세스를 실행하도록 구성된다. 반도체 제조 프로세스는, 예를 들어 열처리, 성막 처리 및 에칭 처리를 포함한다. 처리부(10)는, 진공 용기(11), 가스 도입구(12), 가스 배기구(13) 및 반송구(14)를 갖는다.
진공 용기(11)는, 내부를 감압 가능한 용기이다. 진공 용기(11)는, 내부에 복수의 기판을 수용 가능하게 구성된다. 단, 진공 용기(11)는, 내부에 1매의 기판을 수용 가능하게 구성되어 있어도 된다. 기판은, 예를 들어 반도체 웨이퍼여도 된다.
가스 도입구(12)는, 진공 용기(11)에 마련된다. 가스 도입구(12)는, 예를 들어 가스 노즐, 샤워 헤드여도 된다. 진공 용기(11) 내에는, 가스 도입구(12)를 통해, 가스 공급 장치(15)로부터 반도체 제조 프로세스를 실행하기 위한 가스가 도입된다. 해당 가스는, 예를 들어 성막 가스, 에칭 가스 및 퍼지 가스의 적어도 하나를 포함한다.
가스 배기구(13)는, 진공 용기(11)에 마련된다. 가스 배기구(13)는, 예를 들어 진공 용기(11)의 벽면에 형성된 개구여도 된다. 진공 용기(11) 내에 도입되는 가스는, 가스 배기구(13)를 통해, 배기 장치(16)에 의해 배기된다.
반송구(14)는, 진공 용기(11)에 마련된다. 반송구(14)는, 진공 용기(11) 내에 기판을 반입하거나 또는 진공 용기(11) 내로부터 기판을 반출하기 위한 개구이다. 반송구(14)는, 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐된다.
가스 공급 장치(15)는, 가스 도입구(12)를 통해, 진공 용기(11) 내에 반도체 제조 프로세스를 실행하기 위한 가스를 도입한다. 가스 공급 장치(15)는, 예를 들어 가스 공급원, 가스 배관, 밸브 및 유량 제어기를 포함한다.
배기 장치(16)는, 진공 용기(11) 내에 도입된 가스를 배기하여, 진공 용기(11) 내를 감압한다. 배기 장치(16)는, 예를 들어 배기 배관, 밸브 및 진공 펌프를 포함한다.
회전 구동 장치(20)는, 회전 테이블(21), 수용 박스(22), 회전축(23) 및 공전용 모터(24)를 갖는다.
회전 테이블(21)은, 진공 용기(11) 내에 마련된다. 회전 테이블(21)은, 진공 용기(11)의 중심을 회전축으로 하여 회전 가능하게 구성된다. 회전 테이블(21)은, 예를 들어 원판 형상을 갖는다. 회전 테이블(21)의 상면에는, 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수의 적재대(211)가 마련된다. 회전 테이블(21)은, 접속부(212)를 통해 수용 박스(22)에 접속된다.
각 적재대(211)에는, 기판(도시하지 않음)이 적재된다. 각 적재대(211)는, 자전축(213)을 통해 자전용 모터(221)에 접속되어, 회전 테이블(21)에 대하여 회전 가능하게 구성된다.
접속부(212)는, 예를 들어 회전 테이블(21)의 하면과 수용 박스(22)의 상면을 접속한다. 접속부(212)는, 예를 들어 회전 테이블(21)의 둘레 방향을 따라 복수 마련된다. 접속부(212)에는, 수용 박스(22) 내로부터 회전 테이블(21)의 내부로 온도 센서, 각종 프로브 등을 도입하기 위한 관통 구멍이 마련되어 있어도 된다.
자전축(213)은, 적재대(211)의 하면과, 수용 박스(22) 내에 수용되는 자전용 모터(221)를 접속하여, 자전용 모터(221)의 동력을 적재대(211)에 전달한다. 자전축(213)은, 적재대(211)의 중심을 회전 중심으로 하여 회전 가능하게 구성된다. 자전축(213)은, 수용 박스(22)의 천장부 및 회전 테이블(21)을 관통하여 마련된다. 수용 박스(22)의 천장부의 관통 구멍에는, 시일부(214)가 마련되어, 수용 박스(22) 내의 기밀 상태가 유지된다. 시일부(214)는, 예를 들어 자성유체 시일을 포함한다.
수용 박스(22)는, 진공 용기(11) 내에 마련된다. 수용 박스(22)는, 접속부(212)를 통해 회전 테이블(21)에 접속되어 있고, 회전 테이블(21)과 일체로 회전 가능하게 구성된다. 수용 박스(22)의 내부는, 진공 용기(11) 내로부터 격리되어 있고, 진공 용기(11) 내보다도 높은 압력, 예를 들어 대기압으로 유지된다. 수용 박스(22) 내에는, 자전용 모터(221) 등의 메커니컬 부품이 수용된다.
자전용 모터(221)는, 자전축(213)의 하단에 접속되어, 자전축(213)을 통해 적재대(211)를 회전 테이블(21)에 대하여 회전시킴으로써 기판을 자전시키는 구동부로서 기능한다. 자전용 모터(221)는, 예를 들어 서보 모터여도 된다.
회전축(23)은, 수용 박스(22)에 고정된다. 단, 회전축(23)은, 회전 테이블(21)에 고정되어도 된다. 또한, 회전축(23)은, 수용 박스(22)와 일체로 되어 있어도 되고, 별개로 되어 있어도 된다. 회전축(23)은, 진공 용기(11)의 저부를 관통하여 마련된다. 진공 용기(11)의 저부의 관통 구멍에는, 시일부(231)가 마련되어, 진공 용기(11) 내의 기밀 상태가 유지된다. 시일부(231)는, 예를 들어 자성유체 시일을 포함한다. 회전축(23)의 내부에는, 수용 박스(22) 내에 유체를 도입하기 위한 유체 유로(232)가 형성된다. 유체로서는, 예를 들어 대기, 냉각 매체를 들 수 있다.
공전용 모터(24)는, 회전축(23)을 통해, 회전 테이블(21)을 진공 용기(11)에 대하여 회전시킴으로써 기판을 공전시킨다. 회전축(23)이 회전하면, 회전 테이블(21)과 일체로 수용 박스(22)가 회전한다. 즉, 회전 테이블(21), 수용 박스(22) 및 회전축(23)은, 일체로 회전한다.
제어부(90)는, 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(90)는, 예를 들어 컴퓨터여도 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)의 각 부의 동작을 행하는 컴퓨터의 프로그램은, 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, 플래시 메모리, DVD 등이어도 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 진공 용기(11)와, 진공 용기(11) 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블(21)과, 내부가 진공 용기(11)보다도 높은 압력이고, 진공 용기(11) 내에서 회전 테이블(21)과 일체로 회전하는 수용 박스(22)를 갖는다. 이에 의해, 진공 용기(11) 내에 회전 테이블(21)에 대하여 회전하는 적재대(211)를 마련할 때, 적재대(211)를 회전시키는 자전용 모터(221)를 진공 용기(11) 내로부터 격리된 수용 박스(22) 내에 배치할 수 있다. 그 때문에, 자전용 모터(221)에 포함되는 베어링 등의 기계적 접촉에 기인하는 발진(파티클) 등을 수용 박스(22) 내에 가둘 수 있다. 그 결과, 파티클이 프로세스 에어리어에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자전용 모터(221)가 진공 용기(11) 내에 도입되는 가스와 접촉하지 않기 때문에, 해당 가스에 의한 부식을 방지할 수 있다.
또한, 자전용 모터(221)를, 진공 용기(11) 내의 감압 환경이 아니라, 기판 처리 장치(1)의 설치 장소, 예를 들어 클린 룸과 동일한 환경으로 유지할 수 있는 수용 박스(22) 내에 배치할 수 있으므로, 자전용 모터(221)의 안정 동작이 가능해진다. 그 결과, 자전용 모터(221)에 의해 동작시키는 적재대(321a)를 고정밀도로 회전시킬 수 있다.
〔기판 처리 장치의 구체적인 구성예〕
도 2 내지 도 5를 참조하여, 기판 처리 장치(1)의 구체적인 구성으로서, 기판에 막을 형성하는 성막 장치(300)를 예시하여 설명한다.
도 2는, 성막 장치의 구성예를 도시하는 단면도이다. 도 3은, 도 2의 성막 장치의 진공 용기 내의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 3에 있어서는, 설명의 편의상, 천장판의 도시를 생략하고 있다. 도 4는, 도 2의 성막 장치의 회전 테이블과 수용 박스의 위치 관계를 도시하는 사시도이다. 도 5는, 도 2의 성막 장치의 수용 박스 내의 구성을 도시하는 단면도이다.
성막 장치(300)는, 처리부(310), 회전 구동 장치(320) 및 제어부(390)를 구비한다.
처리부(310)는, 기판에 막을 형성하는 성막 처리를 실행하도록 구성된다. 처리부(310)는, 진공 용기(311), 가스 도입구(312), 가스 배기구(313), 반송구(314), 가열부(315) 및 냉각부(316)를 갖는다.
진공 용기(311)는, 내부를 감압 가능한 용기이다. 진공 용기(311)는, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 형상을 갖고, 내부에 복수의 기판을 수용한다. 기판은, 예를 들어 반도체 웨이퍼여도 된다. 진공 용기(311)는, 본체(311a), 천장판(311b), 측벽체(311c) 및 저판(311d)을 포함한다(도 2). 본체(311a)는, 원통 형상을 갖는다. 천장판(311b)은, 본체(311a)의 상면에 대하여 시일부(311e)를 통해 기밀하게 착탈 가능하게 배치된다. 측벽체(311c)는, 본체(311a)의 하면에 접속되고, 원통 형상을 갖는다. 저판(311d)은, 측벽체(311c)의 저면에 대하여 기밀하게 배치된다.
가스 도입구(312)는, 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)을 포함한다(도 3). 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은, 회전 테이블(321)의 상방에, 진공 용기(311)의 둘레 방향(도 3의 화살표 A로 나타나는 방향)으로 서로 간격을 두고 배치된다. 도시한 예에서는, 반송구(314)로부터 시계 방향(회전 테이블(321)의 회전 방향)으로, 분리 가스 노즐(312c), 원료 가스 노즐(312a), 분리 가스 노즐(312d) 및 반응 가스 노즐(312b)이 이 순으로 배열된다. 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)의 기단부인 가스 도입 포트(312a1, 312b1, 312c1, 312d1)(도 3)는, 본체(311a)의 외주벽에 고정된다. 그리고, 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은, 진공 용기(311)의 외주벽으로부터 진공 용기(311) 내로 도입되어, 본체(311a)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(321)에 대하여 수평하게 연신되도록 설치된다. 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은, 예를 들어 석영에 의해 형성된다.
원료 가스 노즐(312a)은, 배관 및 유량 제어기 등(도시하지 않음)을 통해, 원료 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 원료 가스로서는, 예를 들어 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스를 이용할 수 있다. 원료 가스 노즐(312a)에는, 회전 테이블(321)을 향해 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이, 원료 가스 노즐(312a)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 원료 가스 노즐(312a)의 하방 영역은, 원료 가스를 기판(W)에 흡착시키기 위한 원료 가스 흡착 영역 P1로 된다.
반응 가스 노즐(312b)은, 배관 및 유량 제어기 등(도시하지 않음)을 통해, 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 반응 가스로서는, 예를 들어 산화 가스, 질화 가스를 이용할 수 있다. 반응 가스 노즐(312b)에는, 회전 테이블(321)을 향해 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이, 반응 가스 노즐(312b)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 반응 가스 노즐(312b)의 하방 영역은, 원료 가스 흡착 영역 P1에 있어서 기판(W)에 흡착된 원료 가스를 산화 또는 질화시키는 반응 가스 공급 영역 P2로 된다.
분리 가스 노즐(312c, 312d)은, 모두 배관 및 유량 제어 밸브 등(도시하지 않음)을 통해, 분리 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 분리 가스로서는, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다. 분리 가스 노즐(312c, 312d)에는, 회전 테이블(321)을 향해 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이, 분리 가스 노즐(312c, 312d)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 진공 용기(311) 내에는 2개의 볼록형부(317)가 마련된다. 볼록형부(317)는, 분리 가스 노즐(312c, 312d)과 함께 분리 영역 D를 구성하기 위해, 회전 테이블(321)을 향해 돌출되도록 천장판(311b)의 이면에 설치된다. 또한, 볼록형부(317)는, 정상부가 원호형으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 내원호가 돌출부(318)에 연결되고, 외원호가 진공 용기(311)의 본체(311a)의 내주벽을 따르도록 배치된다.
가스 배기구(313)는, 제1 배기구(313a) 및 제2 배기구(313b)를 포함한다(도 3). 제1 배기구(313a)는, 원료 가스 흡착 영역 P1에 연통하는 제1 배기 영역 E1의 저부에 형성된다. 제2 배기구(313b)는, 반응 가스 공급 영역 P2에 연통하는 제2 배기 영역 E2의 저부에 형성된다. 제1 배기구(313a) 및 제2 배기구(313b)는, 배기 배관(도시하지 않음)을 통해 배기 장치(도시하지 않음)에 접속된다.
반송구(314)는, 진공 용기(311)의 측벽에 마련된다(도 3). 반송구(314)에서는, 진공 용기(311) 내의 회전 테이블(321)과 진공 용기(311)의 외부의 반송 암(314a) 사이에서 기판(W)의 전달이 행해진다. 반송구(314)는, 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐된다.
가열부(315)는, 고정축(315a), 히터 지지부(315b) 및 히터(315c)를 포함한다(도 2).
고정축(315a)은, 진공 용기(311)의 중심을 중심축으로 하는 원통 형상을 갖는다. 고정축(315a)은, 회전축(323)의 내측에, 진공 용기(311)의 저판(311d)을 관통하여 마련된다. 고정축(315a)의 외주벽과 회전축(323)의 내주벽 사이에는, 시일부(315d)가 마련된다. 이에 의해, 회전축(323)은, 진공 용기(311) 내의 기밀 상태를 유지하면서, 고정축(315a)에 대하여 회전한다. 시일부(315d)는, 예를 들어 자성유체 시일을 포함한다.
히터 지지부(315b)는, 고정축(315a)의 상부에 고정되어, 원판 형상을 갖는다. 히터 지지부(315b)는, 히터(315c)를 지지한다.
히터(315c)는, 히터 지지부(315b)의 상면에 마련된다. 히터(315c)는, 히터 지지부(315b)의 상면에 더하여, 본체(311a), 천장판(311b)에 마련되어 있어도 된다. 히터(315c)는, 전원(도시하지 않음)으로부터 전력이 공급됨으로써 발열하여, 기판(W)을 가열한다.
냉각부(316)는, 유체 유로(316a1 내지 316a4), 칠러 유닛(316b1 내지 316b4), 입구 배관(316c1 내지 316c4) 및 출구 배관(316d1 내지 316d4)을 포함한다. 유체 유로(316a1, 316a2, 316a3, 316a4)는, 각각 본체(311a), 천장판(311b), 저판(311d) 및 히터 지지부(315b)의 내부에 형성된다. 칠러 유닛(316b1 내지 316b4)은, 온도 조절 유체를 출력한다. 칠러 유닛(316b1 내지 316b4)으로부터 출력된 온도 조절 유체는, 입구 배관(316c1 내지 316c4), 유체 유로(316a1 내지 316a4) 및 출구 배관(316d1 내지 316d4)을 이 순으로 흘러, 순환한다. 이에 의해, 본체(311a), 천장판(311b), 저판(311d) 및 히터 지지부(315b)의 온도가 조정된다. 온도 조절 유체로서는, 예를 들어 물이나, 가르덴(등록 상표) 등의 불소계 유체를 이용할 수 있다.
회전 구동 장치(320)는, 회전 테이블(321), 수용 박스(322), 회전축(323) 및 공전용 모터(324)를 갖는다.
회전 테이블(321)은, 진공 용기(311) 내에 마련되어, 진공 용기(311)의 중심에 회전 중심을 갖는다. 회전 테이블(321)은, 예를 들어 원판 형상을 갖고, 석영에 의해 형성된다. 회전 테이블(321)의 상면에는, 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수(예를 들어, 5개)의 적재대(321a)가 마련된다. 회전 테이블(321)은, 접속부(321d)를 통해 수용 박스(322)에 접속된다.
각 적재대(321a)는, 기판(W)보다도 약간 큰 원판 형상을 갖고, 예를 들어 석영에 의해 형성된다. 각 적재대(321a)에는, 기판(W)이 적재된다. 기판(W)은, 예를 들어 반도체 웨이퍼여도 된다. 각 적재대(321a)는, 자전축(321b)을 통해 자전용 모터(321c)에 접속되어, 회전 테이블(321)에 대하여 회전 가능하게 구성된다.
자전축(321b)은, 적재대(321a)의 하면과, 수용 박스(322) 내에 수용되는 자전용 모터(321c)를 접속하여, 자전용 모터(321c)의 동력을 적재대(321a)에 전달한다. 자전축(321b)은, 적재대(321a)의 중심을 회전 중심으로 하여 회전 가능하게 구성된다. 자전축(321b)은, 수용 박스(322)의 천장부(322b) 및 회전 테이블(321)을 관통하여 마련된다. 수용 박스(322)의 천장부(322b)의 관통 구멍에는, 시일부(326c)가 마련되어, 수용 박스(322) 내의 기밀 상태가 유지된다. 시일부(326c)는, 예를 들어 자성유체 시일을 포함한다.
자전용 모터(321c)는, 자전축(321b)을 통해 적재대(321a)를 회전 테이블(321)에 대하여 회전시킴으로써 기판을 자전시킨다. 자전용 모터(321c)는, 예를 들어 서보 모터여도 된다.
접속부(321d)는, 예를 들어 회전 테이블(321)의 하면과 수용 박스(322)의 상면을 접속한다. 접속부(321d)는, 예를 들어 회전 테이블(321)의 둘레 방향을 따라 복수 마련된다.
수용 박스(322)는, 진공 용기(311) 내에 있어서의 회전 테이블(321)의 하방에 마련된다. 수용 박스(322)는, 접속부(321d)를 통해 회전 테이블(321)에 접속되어, 회전 테이블(321)과 일체로 회전 가능하게 구성된다. 수용 박스(322)는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 진공 용기(311) 내에서 승강 가능하게 구성되어 있어도 된다. 수용 박스(322)는, 본체부(322a) 및 천장부(322b)를 갖는다.
본체부(322a)는, 단면으로 보아 오목형으로 형성되고, 회전 테이블(321)의 회전 방향을 따라 링형으로 형성된다.
천장부(322b)는, 본체부(322a)의 상면에, 단면으로 보아 오목형으로 형성된 본체부(322a)의 개구를 덮도록 마련된다. 이에 의해, 본체부(322a) 및 천장부(322b)는, 진공 용기(311) 내로부터 격리된 수용부(322c)를 형성한다.
수용부(322c)는, 단면으로 보아 직사각 형상으로 형성되고, 회전 테이블(321)의 회전 방향을 따라 링형으로 형성된다. 수용부(322c)는, 자전용 모터(321c)를 수용한다. 본체부(322a)에는, 수용부(322c)와 성막 장치(300)의 외부를 연통시키는 연통부(322d)가 형성된다. 이에 의해, 수용부(322c)에 성막 장치(300)의 외부로부터 대기가 도입되어, 수용부(322c) 내가 냉각됨과 함께, 대기압으로 유지된다.
회전축(323)은, 수용 박스(322)의 하부에 고정된다. 회전축(323)은, 진공 용기(311)의 저판(311d)을 관통하여 마련된다. 회전축(323)은, 공전용 모터(324)의 동력을 회전 테이블(321) 및 수용 박스(322)에 전달하여, 회전 테이블(321) 및 수용 박스(322)를 일체로 회전시킨다. 진공 용기(311)의 저판(311d)의 관통 구멍에는, 시일부(311f)가 마련되어, 진공 용기(311) 내의 기밀 상태가 유지된다. 시일부(311f)는, 예를 들어 자성유체 시일을 포함한다.
회전축(323)의 내부에는, 관통 구멍(323a)이 형성된다. 관통 구멍(323a)은, 수용 박스(322)의 연통부(322d)와 접속되어, 수용 박스(322) 내에 대기를 도입하기 위한 유체 유로로서 기능한다. 또한, 관통 구멍(323a)은, 수용 박스(322) 내에 자전용 모터(321c)를 구동시키기 위한 전력선 및 신호선을 도입하기 위한 배선 덕트로서도 기능한다. 관통 구멍(323a)은, 예를 들어 자전용 모터(321c)와 동일한 수만큼 마련된다.
제어부(390)는, 성막 장치(300)의 각 부를 제어한다. 제어부(390)는, 예를 들어 컴퓨터여도 된다. 또한, 성막 장치(300)의 각 부의 동작을 행하는 컴퓨터의 프로그램은, 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, 플래시 메모리, DVD 등이어도 된다.
〔회전 구동 장치의 동작〕
도 6을 참조하여, 회전 구동 장치(320)의 동작(회전 구동 방법)의 일례에 대하여 설명한다. 도 6은, 회전 구동 장치(320)의 동작의 일례를 도시하는 흐름도이다.
이하, 제어부(390)가 성막 장치(300)를 제어하여, 회전 테이블(321) 및 적재대(321a)를 회전시킨 상태로, 적재대(321a) 상의 기판에 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의한 막을 형성하는 경우를 예시하여 설명한다. 도 6에 도시되는 회전 구동 방법은, 스텝 S11 내지 S13을 포함한다.
스텝 S11에서는, 제어부(390)는, 공전용 모터(324)를 제어하여, 회전 테이블(321)을 회전시킨다. 이에 의해, 회전 테이블(321)의 둘레 방향을 따라 마련된 복수의 적재대(321a) 상의 기판(W)이 공전한다. 회전 테이블(321)의 회전 속도는, 예를 들어 1 내지 500rpm이어도 된다.
스텝 S12에서는, 제어부(390)는, 자전용 모터(321c)를 제어하여, 회전 테이블(321)의 둘레 방향을 따라 마련된 복수의 적재대(321a)의 각각을 회전 테이블(321)에 대하여 회전시킨다. 이에 의해, 각 적재대(321a)에 적재된 기판(W)이 자전한다. 적재대(321a)의 회전 속도는, 예를 들어 1 내지 30rpm이어도 된다.
스텝 S13에서는, 제어부(390)는, 처리부(310)를 제어하여, 기판(W)에 대하여 성막 처리를 실행한다. 제어부(390)는, 예를 들어 분리 가스 노즐(312c, 312d)로부터 분리 영역 D로 분리 가스를 공급한 상태에서, 원료 가스 노즐(312a)로부터 원료 가스 흡착 영역 P1로 원료 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(312b)로부터 반응 가스 공급 영역 P2로 반응 가스를 공급한다. 이에 의해, 회전 테이블(321)의 적재대(321a)에 적재된 기판(W)이 원료 가스 흡착 영역 P1 및 반응 가스 공급 영역 P2를 반복해서 통과했을 때에, 기판(W)의 표면에 ALD에 의한 막이 퇴적된다.
이상의 회전 구동 방법에 의하면, 각 적재대(321a)에 적재된 기판(W)을 자전시키면서 원료 가스 흡착 영역 P1 및 반응 가스 공급 영역 P2를 반복해서 통과시켜 기판(W)의 표면에 ALD에 의한 막을 형성한다. 이에 의해, 기판(W)의 둘레 방향에 있어서의 막의 균일성이 향상된다.
또한, 이상의 회전 구동 방법에 의하면, 적재대(321a)를 회전시키는 자전용 모터(321c)가 진공 용기(311) 내로부터 격리된 수용 박스(322) 내에 배치된다. 그 때문에, 자전용 모터(321c)에 포함되는 베어링 등의 기계적 접촉에 기인하는 파티클 등을 수용 박스(322) 내에 가둘 수 있다. 그 결과, 파티클이 프로세스 에어리어에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자전용 모터(321c)가 진공 용기(311) 내에 도입되는 원료 가스 및 반응 가스와 접촉하지 않기 때문에, 원료 가스 및 반응 가스에 의한 자전용 모터(321c)의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 자전용 모터(321c)를, 진공 용기(311) 내의 감압 환경이 아니라, 성막 장치(300)의 설치 장소, 예를 들어 클린 룸과 동일한 환경으로 유지할 수 있는 수용 박스(322) 내에 배치할 수 있으므로, 자전용 모터(321c)의 안정 동작이 가능해진다. 그 결과, 자전용 모터(321c)에 의해 동작시키는 적재대(321a)를 고정밀도로 회전시킬 수 있다.
도 7을 참조하여, 회전 구동 장치(320)의 동작(회전 구동 방법)의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 7은, 회전 구동 장치(320)의 동작의 다른 일례를 도시하는 흐름도이다.
이하에는, 제어부(390)가 회전 구동 장치(320)를 제어하여, 회전 테이블(321) 및 적재대(321a)를 회전시킨 후, 회전 테이블(321)의 적재대(321a)에 적재된 기판(W)을 진공 용기(311) 외로 반출하는 동작을 예로 들어 설명한다. 도 7에 도시되는 회전 구동 방법은, 예를 들어 복수의 적재대(321a)에 적재된 기판(W)에 대하여 성막 처리가 종료된 후에 실행된다. 도 7에 도시되는 회전 구동 방법은, 스텝 S21 내지 S24를 포함한다.
스텝 S21에서는, 제어부(390)는, 공전용 모터(324)를 제어하여, 복수의 적재대(321a) 중 하나가 반송구(314)에 면하는 위치까지 이동하도록, 회전 테이블(321)을 소정 각도 회전시킨다.
스텝 S22에서는, 제어부(390)는, 자전용 모터(321c)를 제어하여, 반송구(314)에 면하는 위치로 이동한 적재대(321a)를 회전시켜, 적재대(321a)에 적재된 기판(W)을 자전시킴으로써, 기판(W)의 회전 방향에 있어서의 위치 결정을 행한다.
스텝 S23에서는, 제어부(390)는, 게이트 밸브를 개방하여, 외부로부터 반송 암(314a)에 의해 반송구(314)를 통해, 반송구(314)에 면하는 위치에 있는 적재대(321a)에 적재된 기판(W)을 반출한다.
스텝 S24에서는, 제어부(390)는, 복수의 적재대(321a)에 적재된 모든 기판(W)의 반출이 완료되었는지 여부를 판정한다. 스텝 S24에 있어서, 모든 기판(W)의 반출이 완료되었다고 판정한 경우, 제어부(390)는 처리를 종료시킨다. 한편, 스텝 S24에 있어서, 모든 기판(W)의 반출이 완료되지 않았다고 판정한 경우, 제어부(390)는, 처리를 스텝 S21로 복귀시킨다.
이상의 회전 구동 방법에 의하면, 성막 처리가 완료된 기판(W)을 반출할 때에, 회전 테이블(321)을 공전시키고 또한 적재대(321a)를 자전시킨 후, 회전 테이블(321)의 적재대(321a)에 적재된 기판(W)을 진공 용기(11) 외로 반출한다. 이에 의해, 회전 방향에 있어서 위치 결정된 상태로 기판(W)을 반출할 수 있다.
또한, 이상의 회전 구동 방법에 의하면, 적재대(321a)를 회전시키는 자전용 모터(321c)가 진공 용기(311) 내로부터 격리된 수용 박스(322) 내에 배치된다. 그 때문에, 자전용 모터(321c)에 포함되는 베어링 등의 기계적 접촉에 기인하는 파티클 등을 수용 박스(322) 내에 가둘 수 있다. 그 결과, 파티클이 프로세스 에어리어에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자전용 모터(321c)가 진공 용기(311) 내에 도입되는 가스와 접촉하지 않기 때문에, 해당 가스에 의한 부식을 방지할 수 있다.
또한, 자전용 모터(321c)를, 진공 용기(311) 내의 감압 환경이 아니라, 성막 장치(300)의 설치 장소, 예를 들어 클린 룸과 동일한 환경으로 유지할 수 있는 수용 박스(322) 내에 배치할 수 있으므로, 자전용 모터(321c)의 안정 동작이 가능해진다. 그 결과, 자전용 모터(321c)에 의해 동작시키는 적재대(321a)를 고정밀도로 회전시킬 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 회전 테이블(321)에 5개의 적재대(321a)가 마련되는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적재대(321a)는, 4개 이하여도 되고, 6개 이상이어도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 처리부(310)가, 진공 용기(311), 가스 도입구(312), 가스 배기구(313), 반송구(314), 가열부(315) 및 냉각부(316)를 갖는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리부(310)는, 또한 진공 용기(311) 내에 공급되는 각종 가스를 활성화하기 위한 플라스마를 생성하는 플라스마 생성부를 갖고 있어도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 수용 박스(322)가 회전 테이블(321)의 하방에 마련되는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수용 박스(322)는, 회전 테이블(321)의 상방에 마련되어 있어도 된다.

Claims (10)

  1. 진공 용기와,
    상기 진공 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과,
    내부가 상기 진공 용기 내보다도 높은 압력이고, 상기 진공 용기 내에서 상기 회전 테이블과 일체로 회전하는 수용 박스를 갖는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용 박스 내의 압력은 대기압인, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수용 박스는 상기 회전 테이블의 하방에 마련되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라 마련되어, 상기 회전 테이블과 상기 수용 박스를 접속하는 복수의 접속부를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라 마련되어, 상면에 기판을 적재하는 복수의 적재대와,
    상기 수용 박스 내에 마련되어, 상기 복수의 적재대의 각각을 상기 회전 테이블에 대하여 회전시키는 복수의 구동부를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적재대와 상기 구동부를 접속하여, 상기 구동부의 동력을 상기 적재대에 전달하는 회전축을 더 갖는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 박스는, 단면으로 보아 직사각 형상으로 형성되고, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 링형으로 형성되는 수용부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수용 박스는, 상기 수용부에 연통하여, 상기 수용부에 유체를 도입하기 위한 연통부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유체는 대기를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 진공 용기 내에서, 회전 테이블과, 내부가 해당 진공 용기 내보다도 높은 압력의 수용 박스를 일체로 회전시키는 스텝과,
    상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라 마련되어, 상면에 기판을 적재하는 복수의 적재대의 각각을, 상기 수용 박스 내에 배치되는 복수의 구동부에 의해, 상기 회전 테이블에 대하여 회전시키는 스텝을 갖는, 회전 구동 방법.
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