KR20220163269A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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마나부 혼마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

회전 테이블에서의 오목부에 기판을 수납해서 처리함에 있어서, 처리의 이상 발생을 방지한다.
처리 용기 내에 마련되는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전 기구와, 상기 회전 테이블의 상면에서 당해 회전 테이블의 회전 방향으로 복수 마련되어, 기판을 각각 수납하는 오목부와, 상기 회전 테이블의 상방에 마련되어, 당해 회전 테이블 상에 처리 가스를 공급해서 상기 각 기판을 처리하는 처리 가스 공급부와, 상기 회전 테이블을 가열하는 가열부와, 상기 오목부에 수납 전의 상기 기판을 상기 가열부에 의해 가열하기 위해서, 상기 복수의 오목부의 각 상방 영역에 당해 기판을 지지하는 지지부와, 상기 각 상방 영역으로부터 상기 오목부 내로 상기 기판을 일괄해서 이동시키기 위해서, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 지지부를 상대적으로 승강시키는 승강 기구를 구비하도록 기판 처리 장치를 구성한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 기재함)에 대하여 각종 처리가 행하여진다. 특허문헌 1에는 기판 처리 장치로서, 웨이퍼의 수납용 오목부가 회전 방향으로 복수 마련된 회전 테이블과, 원료 가스 공급용 노즐과, 반응 가스 공급용 노즐을 구비한 성막 장치에 대해서 기재되어 있으며, 당해 성막 장치에서 ALD가 행하여진다. 이 성막 장치에는, 반송 기구로부터 순차 웨이퍼를 수취함과 함께, 상기 복수의 오목부에 차례로 웨이퍼를 적재하기 위한 3개의 승강 핀이 마련되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-159248호 공보
본 개시는, 회전 테이블에서의 복수의 오목부에 기판을 수납해서 가열 처리함에 있어서, 처리의 이상 발생을 방지할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 기판 처리 장치는,
처리 용기 내에 마련되는 회전 테이블과,
상기 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전 기구와,
상기 회전 테이블의 상면에서 당해 회전 테이블의 회전 방향으로 복수 마련되어, 기판을 각각 수납하는 오목부와,
상기 회전 테이블의 상방에 마련되어, 당해 회전 테이블 상에 처리 가스를 공급해서 상기 각 기판을 처리하는 처리 가스 공급부와,
상기 회전 테이블을 가열하는 가열부와,
상기 오목부에 수납 전의 상기 기판을 상기 가열부에 의해 가열하기 위해서, 상기 복수의 오목부의 각 상방 영역에 당해 기판을 지지하는 지지부와,
상기 각 상방 영역으로부터 상기 오목부 내로 상기 기판을 일괄해서 이동시키기 위해서, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 지지부를 상대적으로 승강시키는 승강 기구를
구비한다.
본 개시에 의하면, 기판을 회전 테이블에서의 복수의 오목부에 수납해서 가열 처리함에 있어서, 처리의 이상 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 기판 처리 장치의 일 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 횡단 평면도이다.
도 3은 상기 오목부의 상면측 사시도이다.
도 4는 상기 회전 테이블의 하면측 사시도이다.
도 5는 상기 성막 장치에 마련되는 회전 테이블의 회전 승강 기구를 도시하는 종단 측면도이다.
도 6은 상기 성막 장치에 마련되는 회전 테이블의 회전 승강 기구를 도시하는 종단 측면도이다.
도 7은 상기 성막 장치의 동작을 나타내기 위한 평면도이다.
도 8은 상기 성막 장치의 동작을 나타내기 위한 평면도이다.
도 9는 상기 성막 장치의 동작을 나타내기 위한 평면도이다.
도 10은 상기 성막 장치의 동작을 나타내기 위한 평면도이다.
도 11은 상기 성막 장치의 변형예를 도시하는 종단 측면도이다.
본 개시의 기판 처리 장치의 일 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에 대해서, 도 1의 종단 측면도 및 도 2의 횡단 평면도를 참조하면서 설명한다. 성막 장치(1)는, ALD(Atomic Layer Deposition)에 의해, 6개의 웨이퍼(W)에 일괄해서 성막을 행할 수 있도록 구성되어 있다. 성막 장치(1)는, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(처리 용기)(11)와, 원 형상의 편평한 진공 용기(11)와, 진공 용기(11) 내에 마련된 원판상의 수평한 회전 테이블(2)을 구비하고 있다.
진공 용기(11)는, 용기의 천장부를 이루는 천장판과, 용기의 저부(12) 및 측벽(13)을 이루는 용기 본체에 의해 구성되어 있다. 당해 측벽(13)에는, 개폐 가능한 웨이퍼(W)의 반송구(14)가 형성되어 있고, 게이트 밸브(G)에 의해 개폐된다. 이 반송구(14)를 통해서, 진공 용기(11)의 외부로부터 기판 반송 기구(19)가 당해 진공 용기(11) 내에 진입하여, 후술하는 핀(26)에 웨이퍼(W)를 수수한다. 기판 반송 기구(19)는, 선단이 두갈래로 나뉜 포크 형상의 지지부를 구비하고, 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 진공 용기(11)에 대하여 진퇴 가능하면서 또한 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한, 진공 용기(11)의 저부(12)의 중앙에는 개구부(15)가 연직 방향(수직 방향)으로 형성되어 있고, 당해 개구부(15)를 하방으로부터 막도록 구동 기구(3)가 접속되어 있다.
진공 용기(11) 내에는, 원판상이고 수평한 회전 테이블(2)이 마련되어 있다. 회전 테이블(2)의 중심은 평면으로 보아 진공 용기(11)의 중심과 일치하고 있다. 회전 테이블(2)의 하측의 중심부에는, 하방으로 수직으로 신장되는 원 막대 형상 의 축체(21)의 상단이 접속되고, 축체(21)의 하단은 구동 기구(3)에 접속되어 있다. 당해 구동 기구(3)에 의해, 축체(21)를 통해서 회전 테이블(2)이 진공 용기(11) 내에 지지되어 있다. 구동 기구(3)에 의해, 연직축을 이루는 회전 테이블(2)의 중심축(P) 주위로 당해 회전 테이블(2)은 회전한다. 구동 기구(3)의 구성에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
회전 테이블(2)의 상면(표면)에는, 회전 방향(=회전 테이블(2)의 둘레 방향)을 따라 웨이퍼(W)를 각각 수납하기 위한 6개의 원형의 오목부(22)가 등간격으로 형성되어 있고, 회전 테이블(2)의 중심으로부터 각각 등거리에 배치되어 있다. 이렇게 배치됨으로써 회전 테이블(2)의 회전 시에는 오목부(22)는, 회전 테이블(2)의 중심축(P)의 주위를 공전한다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 6개의 오목부(22) 중 1개가 반송구(14)에 면해서 기판 반송 기구(19)에 의한 웨이퍼(W)의 수수를 행할 수 있는 위치에 위치할 수 있다. 오목부(22)의 직경은, 웨이퍼(W)를 수납할 수 있도록 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 크게 형성되어 있다.
회전 테이블(2)에 대해서, 상면측 사시도, 하면측 사시도인 도 3, 도 4도 각각 참조하면서 설명한다. 각 오목부(22)의 저면에는 복수, 예를 들어 3개의 관통 구멍(23)이 개구되어 있고, 각 관통 구멍(23)은, 회전 테이블(2)의 두께 방향으로 천공되어 있다. 그리고 회전 테이블(2)의 하방에서는, 상기한 회전 테이블(2)에 접속되는 축체(21)의 측 주위를 둘러싸도록, 연직 방향으로 신장되는 원통체(24)가 마련되어 있다. 따라서 축체(21) 및 원통체(24)는, 세로 방향으로 신장되도록 마련되어 있다. 원통체(24)의 통축은, 상기한 회전 테이블(2)의 중심축(P)에 일치한다.
그리고 원통체(24)의 하단은 상기 구동 기구(3)에 접속되어 있고, 당해 원통체(24)는, 그 통축이 회전 테이블(2)의 중심축(P)에 일치하도록, 당해 구동 기구(3)에 의해 지지되어 있다. 또한 원통체(24)의 상단이 통축의 외측으로 넓어짐으로써, 수평하면서 또한 원 형상의 지지판(25)을 구성하고 있다. 지지판(25)의 외연은, 회전 테이블(2)의 외연보다도 중심축(P)쪽으로 위치하고 있다. 지지판(25)의 상면에는, 평면으로 보아 상기한 관통 구멍(23)에 겹치는 각 위치에, 수직으로 신장되는 핀(26)이 마련되어 있다. 따라서, 핀(26)은, 지지판(25)을 통해서 원통체(24)에 접속됨과 함께, 오목부(22)마다 3개씩 마련되어 있다. 상세하게는 후술하지만, 핀(26)은, 기판 반송 기구(19)와 오목부(22)의 사이에서의 웨이퍼(W)의 수수를 중개함과 함께, 웨이퍼(W)를 오목부(22) 내에 반송하기 전에 가열하기 위해서 수평하게 지지하는 역할을 갖는다.
상기 구동 기구(3)는, 축체(21) 및 원통체(24)를 상기 중심축(P) 주위로 회전시킴으로써, 지지판(25) 및 회전 테이블(2)을 함께 당해 중심축(P) 주위로, 평면으로 보아 시계 방향으로 회전시킨다. 또한 구동 기구(3)는, 축체(21) 및 회전 테이블(2)을 연직 방향으로 승강시킨다. 따라서 당해 회전 테이블(2)은, 핀(26)에 대하여 상대적으로 승강한다. 회전 테이블(2)의 승강 범위에서의 하방 위치는, 기판 반송 기구(19)가 핀(26)에 웨이퍼(W)를 수수하기 위한 위치이다. 이 하방 위치에 회전 테이블(2)이 위치할 때는, 핀(26)의 상단은 오목부(22)의 저면으로부터 돌출되어, 도 3에 도시하는 바와 같이 회전 테이블(2)의 상방에 위치한다. 따라서, 이때 지지부인 핀(26) 상에 지지되는 웨이퍼(W)는, 오목부(22)의 상방 영역에 위치하게 된다. 또한, 회전 테이블(2)의 승강 범위에서의 상방 위치는, 오목부(22) 내에 웨이퍼(W)를 적재해서 처리를 행하기 위한 위치이다. 그렇게 웨이퍼(W)를 적재하기 위해서, 당해 상방 위치에 회전 테이블(2)이 위치할 때는, 핀(26)의 상단은, 오목부(22)의 저면보다도 하방에 위치한다.
회전 테이블(2) 상에는, 각각 회전 테이블(2)의 외주로부터 중심을 향해서 신장되는 막대 형상의 제1 처리 가스 노즐(51), 분리 가스 노즐(52), 제2 처리 가스 노즐(53) 및 분리 가스 노즐(54)이, 이 순으로 시계 방향으로 배치되어 있다. 이들 가스 노즐(51 내지 54)은 하방으로 토출 구멍(55)을 구비하여, 회전 테이블(2)의 직경을 따라 각각 가스를 토출한다. 제1 처리 가스 노즐(51)은 제1 처리 가스로서 막의 원료가 되는 원료 가스를, 제2 처리 가스 노즐(53)은 제2 처리 가스로서 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 각각 토출한다. 이들 제1 처리 가스 노즐(51) 및 제2 처리 가스 노즐(53)은, 처리 가스 공급부를 이룬다. 분리 가스 노즐(52, 54)은 N2(질소) 가스를 토출한다. 도면 중 31A는 제1 처리 가스 노즐(51)에 접속되는 제1 처리 가스의 공급원, 도면 중 53A는 제2 처리 가스 노즐(53)에 접속되는 제2 처리 가스의 공급원, 도면 중 52A는 분리 가스 노즐(52, 54)에 접속되는 N2 가스의 공급원이다.
진공 용기(11)의 천장판은, 하방의 회전 테이블(2)을 향해서 돌출되도록 형성된 평면으로 보아 부채상의 돌출형부(61, 62)를 구비하고 있다. 이들 돌출형부(61, 62)는, 회전 테이블(2)의 중심측으로부터 외주측을 향함에 따라서 넓어지도록 형성되어 있고, 돌출형부(61, 62)는 회전 테이블(2)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 상기 분리 가스 노즐(52, 54)은, 돌출형부(61, 62)의 하면에 각각 매설되어 있으며, 평면으로 보아, 당해 돌출형부(61, 62)를 당해 둘레 방향으로 등분하도록 배치되어 있다.
돌출형부(61, 62)의 하방 영역에 대해서는, 분리 가스 노즐(52, 54)로부터 N2 가스가 공급되는 분리 영역(D1, D2)으로 한다. 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서, 분리 영역(D1, D2)간에 있어서의 2개의 영역 중, 제1 처리 가스 노즐(51)이 마련되는 영역을 제1 처리 영역(R1), 제2 처리 가스 노즐(53)이 마련되는 영역을 제2 처리 영역(R2)으로 한다. 분리 영역(D1, D2)은, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 있어서 제1 처리 영역(R1)의 분위기(제1 처리 가스 분위기)와, 제2 처리 영역(R2)의 분위기(제2 처리 가스 분위기)를, 분리 가스인 상기 N2 가스에 의해 분리한다.
또한, 천장판의 중앙부 상에는 하방의 회전 테이블(2)의 중심부 상을 향하는 수직 유로(63)가 형성되어, 가스 공급원(52A)으로부터 N2 가스가 공급된다. 그리고, 이 N2 가스는, 천장판의 중앙부 하방으로 원환상으로 돌출된 환상 돌출부(64)와, 상방 위치에서의 회전 테이블(2)의 중심부의 사이의 간극(중심부 유로(69)로 함)을 통해서, 회전 테이블(2)의 직경 방향 외측으로 흐른다. 이 N2 가스는, 회전 테이블(2)의 중심부 상에서의 처리 가스끼리의 혼합을 방지하는 퍼지 가스이다. 환상 돌출부(64)의 하면은, 상기 분리 영역(D1, D2)을 형성하는 돌출형부(61, 62)의 하면에 연속하도록 형성되어 있다.
진공 용기(11)의 저부(12)에서, 평면으로 보아 회전 테이블(2)의 외측의 위치에는, 배기구(71, 72)가 개구되어 있다. 배기구(71)는, 제1 처리 영역(R1)에 대하여 회전 테이블(2)의 직경 방향으로 이격된 위치에 형성되어, 제1 및 제2 처리 가스 중, 제1 처리 가스를 선택적으로 배기한다. 배기구(72)는, 제2 처리 영역(R2)에 대하여 회전 테이블(2)의 직경 방향으로 이격된 위치에 형성되어, 제1 및 제2 처리 가스 중, 제2 처리 가스를 선택적으로 배기한다. 배기구(71, 72)는 각각 이들 배기구에 각각 접속되는 배기 기구(73)를 통해서 배기된다.
또한 진공 용기(11)의 저부(12)에는, 평면으로 보아 회전 테이블(2) 및 지지판(25)에 겹치는 위치에, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 환상 공간(74)이 마련되어 있고, 당해 환상 공간(74)에는 가열부인 히터(75)가 배치되어 있다. 이 히터(75)에 의해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가 원하는 온도로 되도록 가열된다.
계속해서, 도 5, 도 6의 종단 측면도를 참조하여 구동 기구(3), 회전 테이블(2)에 접속되는 축체(21)의 하부측, 및 지지판(25)에 접속되는 원통체(24)의 하부측의 구성에 대해서 설명한다. 도 5, 도 6은 회전 테이블(2)이 앞서 서술한 하방 위치, 상방 위치에 각각 위치할 때의 상태를 도시하고 있다. 구동 기구(3)는, 케이스체(31), 시일 기구(32), 베어링(33), 회전 기구(34), 승강 기구(35) 및 지지 부재(36)를 포함한다. 케이스체(31)는 수직인 원통상으로 구성되어 있고, 축체(21) 및 원통체(24)를 둘러싸고 있다. 당해 케이스체(31)의 상단부는, 당해 케이스체(31)가 이루는 원통의 내주측, 외주측을 향해서 넓어짐과 함께, 진공 용기(11)의 개구부(15)의 입구 테두리부에 고정되어 있다. 축체(21)의 하단측 및 원통체(24)의 하단측은, 케이스체(31)의 하단보다도 하방의 위치로 신장되어 있다.
케이스체(31) 내에서, 상방측에는 시일 기구(32), 하방측에는 베어링(33)이, 원통체(24)를 각각 둘러싸도록 마련되어 있다. 시일 기구(32)는, 예를 들어 자성 유체를 포함하고, 당해 자성 유체가 원통체(24) 및 케이스체(31)의 내주면에 접함으로써, 진공 용기(11) 내에 형성되는 진공 분위기가 담보된다. 케이스체(31)의 하단에 회전 기구(34)가 마련되어 있고, 이 회전 기구(34)는 모터를 포함한다. 원통체(24)의 외주면은 이 회전 기구(34)에 접속되어 있어, 당해 회전 기구(34)에 의해 상술한 바와 같이, 원통체(24)가 중심축(P) 주위로 회전한다. 또한 성막 처리 중에 있어서, 시일 기구(32)의 상방에서 진공 용기(11)의 저부(12)의 개구부(15)와 원통체(24)의 사이에는 도시하지 않은 유로를 통해서, 가스 공급원(32A)으로부터 N2 가스가 퍼지 가스로서 공급된다. 당해 퍼지 가스는 회전 테이블(2)의 하방을 통해서, 상기 배기구(71, 72)로부터 배기된다.
회전 기구(34)에 접속되는 위치보다도 하방에 원통체(24)의 하단부가 위치한다. 이 원통체(24)의 하단부는 외측으로 넓어져서, 플랜지(27)를 형성한다. 또한, 축체(21)의 하단부는 플랜지(27)의 하방에 위치하고, 직경 확대됨으로써 하측 헤드부(28)를 형성한다. 그리고 주름 상자 형상으로 상하로 신축 가능한 통체인 벨로우즈(29)가 축체(21)를 둘러싸고 있다. 벨로우즈(29)에 대해서, 그 상단이 플랜지(27)의 하면의 내연부에, 그 하단이 하측 헤드부(28)의 상면에 각각 접속되어 있다. 그에 의해, 축체(21)와 원통체(24)의 사이의 간극을 통해서 진공 용기(11) 내와 진공 용기(11)의 외부가 연통하는 것이 방지되어 있다.
하측 헤드부(28)의 측 둘레면의 일부가 측방을 향해서 돌출부(41)를 형성한다. 이 돌출부(41)에는 수직 방향으로 관통 구멍이 천공되어 있다. 그리고 플랜지(27)의 하면의 주연부로부터 하방을 향해서 수직으로 신장부(42)가 신장되어, 돌출부(41)의 관통 구멍에 진입하고 있다. 그리고, 플랜지(27)의 하면의 주연부에 있어서, 신장부(42)가 마련되는 위치와는 다른 위치에 승강 기구(35)가 마련되어 있다. 이 승강 기구(35)에는, 축체(21)의 하측 헤드부(28)를 하방으로부터 지지하는 지지 부재(36)에 접속되어 있다.
이상으로 설명한 구성에 의해, 승강 기구(35)에 의해 상기 신장부(42)를 가이드로 해서, 통체(24)에 대하여 축체(21)가 승강하고, 이 축체(21)에 접속되는 회전 테이블(2)에 대해서도 승강한다. 또한, 승강 기구(35), 지지 부재(36) 및 신장부(42)를 통해서, 원통체(24)와 축체(21)가 서로 접속되어 있다. 그 때문에 회전 기구(34)에 의해 원통체(24)가 회전할 때, 원통체(24) 및 축체(21)에 접속되는 지지판(25), 핀(26), 승강 기구(35) 등의 각 부재도 중심축(P) 주위로 회전한다.
그런데 도 1에 도시하는 바와 같이 성막 장치(1)에는, 장치의 각 부의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(10)가 마련되어 있다. 이 제어부(10)는 프로그램을 구비하고 있다. 그리고 당해 프로그램에 의해, 구동 기구(3)에 의한 회전 테이블(2)의 승강 및 회전, 가스 공급원(51A, 52A, 53A)으로부터 장치의 각 부에의 가스의 급단, 히터(75)에 의한 웨이퍼(W)의 가열 등의 각 동작이 제어되도록, 장치의 각 부에 제어 신호가 송신된다. 이 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 메모리 카드, DVD 등의 기억 매체에 저장된 상태에서 컴퓨터에 인스톨된다.
성막 장치(1)의 동작에 대해서 도 7 내지 도 10의 장치의 종단 측면도를 참조하여 설명한다. 본 예에서는, 제1 처리 가스로서는 BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란) 가스, 제2 처리 가스로서는 O3 가스가 사용되어, 웨이퍼(W)에 SiO2막이 성막되는 것으로 한다. 또한, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W)를 빠르게 가열해서 처리를 개시할 수 있도록, 히터(75)는 발열해서 회전 테이블(2)이 가열된 상태인 것으로 한다.
도 5에서 설명한 바와 같이 회전 테이블(2)이 하방 위치에 위치해서 핀(26)이 오목부(22)의 상방으로 돌출된 상태에서, 게이트 밸브(G)가 개방되어, 웨이퍼(W)를 지지한 기판 반송 기구(19)가 진공 용기(11) 내에 진입한다. 그리고 당해 기판 반송 기구(19)는, 지지한 웨이퍼(W)를 6개의 오목부(22) 중 반송구(14)에 면하는 오목부(22)의 상방에 위치시키면 하강하여, 당해 오목부(22)로부터 돌출되는 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 수수된다(도 7). 기판 반송 기구(19)는 후퇴하여, 진공 용기(11) 내로부터 일단 퇴출하면, 회전 테이블(2)이 60° 회전하여, 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 적재된 오목부(22)의 인접한 오목부(22)가 반송구(14)에 면한다.
그리고 기판 반송 기구(19)가 다시, 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 진공 용기(11) 내에 진입하여, 지지한 웨이퍼(W)를 6개의 오목부(22) 중 반송구(14)에 면하는 오목부(22)의 상방에 위치시키면 하강하여, 당해 오목부(22)로부터 돌출되는 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 수수된다. 기판 반송 기구(19)는 후퇴하여, 진공 용기(11) 내로부터 일단 퇴출하면, 회전 테이블(2)이 60° 회전하여, 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 적재된 오목부(22)의 인접한 오목부(22)가 반송구(14)에 면한다. 이후도 마찬가지로 회전 테이블(2)의 60°의 회전과, 기판 반송 기구(19)에 의한 반송구(14)에 면하는 오목부(22)의 핀(26)에의 웨이퍼(W)의 수수가 반복되어, 순차 각 오목부(22)의 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 반송된다. 이렇게 각 오목부(22)의 핀(26) 상에의 순번대로의 웨이퍼(W)의 반송 중, 핀(26) 상에 지지 완료된 웨이퍼(W)에 대해서는, 회전 테이블(2)의 높이 위치가 하방 위치로 유지됨으로써, 오목부(22) 내에는 수납되지 않는다. 즉, 웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)로부터 이격된 상태로 되어 있다.
그리고 6번째의 오목부(22)의 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 반송되는, 즉 모든 오목부(22)의 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 지지되면(도 8), 기판 반송 기구(19)가 반송구(14)로부터 퇴피하고 게이트 밸브(G)가 폐쇄된다(도 9). 그 후, 회전 테이블(2)이 하방 위치에 위치한 상태 그대로, 즉 회전 테이블(2)에 대하여 핀(26)이 상대적으로 정지한 상태에서, 히터(75)로 가열된 회전 테이블(2)로부터의 복사열에 의해, 6개의 웨이퍼(W)가 서로 균일한 원하는 온도로 되도록 가열된다.
각 웨이퍼(W)가 충분히 가열되도록, 예를 들어 6번째의 웨이퍼(W)가 핀(26) 상에 적재된 시점부터 미리 설정된 시간이 경과하면, 회전 테이블(2)이 도 6에서 설명한 상승 위치로 이동하여, 각 웨이퍼(W)가 오목부(22) 내에 동시에 수납됨으로써, 핀(26)에 지지되는 상태에서 오목부(22)의 저면에 지지되는 상태로 전환된다(도 10). 상기한 미리 설정된 시간이란, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)에 수납했을 때의 과도한 휨이나 굴곡의 발생이 방지되기에 충분한 시간이며, 예를 들어 10초이거나 그 이상의 시간이다. 오목부(22)에 적재된 웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)로부터의 전열에 의해, 핀(26) 상에 지지되어 있었을 때보다도 더욱 높은 원하는 온도, 예를 들어 300℃ 내지 800℃로 되도록 가열된다.
그 후, 배기구(71, 72)로부터의 배기에 의해, 진공 용기(11) 내가 원하는 진공 압력으로 되도록 조정되고, 분리 가스 노즐(52, 54), 중심부 유로(69)로부터 N2 가스가 공급된다. 분리 가스 노즐(52, 54)로부터 공급된 N2 가스는, 분리 가스로서 분리 영역(D1, D2)을 둘레 방향으로 확산한 후에 회전 테이블(2)의 외주로 흘러, 배기구(71, 72)로부터 배기된다. 한편, 중심부 유로(69)로부터 회전 테이블(2)의 중심부 상에 공급된 N2 가스는, 퍼지 가스로서 회전 테이블(2) 상을 직경 방향을 따라 확산하여, 배기구(71, 72)로부터 배기된다. 또한, 이와 같이 회전 테이블(2)의 상방에 퍼지 가스가 공급될 때는, 상술한 바와 같이 회전 테이블(2)의 하방에도 퍼지 가스가 공급되어, 회전 테이블(2)의 직경 방향을 따라 확산하여, 배기구(71, 72)로부터 배기된다.
제1 처리 가스 노즐(51), 제2 처리 가스 노즐(53)로부터 각각 BTBAS 가스, O3 가스가 각각 제1 처리 영역(R1), 제2 처리 영역(R2)에 공급됨과 함께, 회전 테이블(2)이 회전한다. BTBAS 가스는, 상기 분리 가스 및 회전 테이블(2)의 중심부 상에 공급되는 퍼지 가스에 의해, 제2 처리 영역(R2)에의 유입이 방지되어, 배기구(71)로부터 배기된다. O3 가스는, 상기 분리 가스 및 회전 테이블(2)의 중심부 상에 공급되는 퍼지 가스에 의해, 제1 처리 영역(R1)에의 유입이 방지되어, 배기구(72)로부터 배기된다. 각 웨이퍼(W)는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 제1 처리 영역(R1), 분리 영역(D1), 제2 처리 영역(R2), 분리 영역(D2)을 이 순으로 반복해서 통과함으로써 당해 웨이퍼(W)의 표면에는 SiO2가 퇴적되어, SiO2막이 형성된다. 각 웨이퍼(W)의 SiO2막의 막 두께가 원하는 크기로 되면, 진공 용기(11) 내에의 각 가스의 공급이 정지되고, 진공 용기(11) 내에의 반입 시와는 역동작으로, 기판 반송 기구(19)에 의해 진공 용기(11) 밖으로 반출된다.
상기한 바와 같이 성막 장치(1)에서는 6개의 웨이퍼(W)를 각각 핀(26) 상에 지지해서 회전 테이블(2) 상에서 가열 후, 일괄하여 오목부(22) 내에 반송하고, 그러한 후, 처리 가스를 공급해서 성막 처리를 행하도록 구성되어 있다. 이러한 장치 구성으로 하는 이유에 대해서 설명하기 위해서, 상기한 특허문헌 1의 성막 장치에 마련되는 승강 핀에 의해, 오목부(22)에 웨이퍼(W)를 차례로 적재한 후, 성막 처리를 개시하는 것을 생각한다. 상세하게 설명하면, 이 승강 핀의 선단은, 반송구(14)에 면하는 오목부(22)의 관통 구멍(23)을 관통하도록 승강한다. 즉 당해 승강 핀은 복수의 오목부(22) 중 1개에 대해서만 승강하고, 기판 반송 기구(19)에 의해 회전 테이블(2) 상에 순차 반송된 웨이퍼(W)에 대해서, 1매씩 오목부(22)에 적재된다.
그리고 가령 상기 승강 핀이 기판 반송 기구(19)로부터 웨이퍼(W)를 수취한 후, 빠르게 하강해서 당해 웨이퍼(W)가 오목부(22)에 적재된다고 하자. 그 경우, 회전 테이블(2)는 가열되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 각 부에 급격하게 당해 회전 테이블(2)로부터 전열되어, 그 결과로서, 웨이퍼(W)의 표리 및 면내 각 부에서 온도차가 생겨, 비교적 큰 휨이나 굴곡이 생기는 것이 염려된다. 웨이퍼(W)의 각 부에서 전열이 진행되어 온도가 균일화되어서 당해 웨이퍼(W)는 평탄한 형상으로 되돌아가지만, 변형 시에 웨이퍼(W)의 이면에 대해서는 오목부(22)의 저면에 대하여 크게 미끄럼 이동함으로써 파티클이 발생하거나, 흠집이 형성되거나 할 우려가 있다. 또한, 그 웨이퍼(W)의 변형에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 형성 완료된 각 막이 대미지를 받는 것이 염려된다.
이 웨이퍼(W)의 급격한 가열에 의해 발생하는 문제를 방지하기 위해서, 승강 핀에 대해서 웨이퍼(W)를 지지한 후에 소정 시간 정지시키는 것을 생각할 수 있다. 즉 승강 핀에 웨이퍼(W)를 지지한 후, 오목부(22) 상에서 웨이퍼(W)가 회전 테이블(2)로부터의 복사열로 가열된 후에, 오목부(22)에 적재해서 오목부(22)로부터의 전열에 의해 또한 가열됨으로써 원하는 온도로 가열되도록 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 그와 같이 웨이퍼(W)를 오목부(22) 상에서 정지시키는 동안에, 회전 테이블(2)의 회전 및 승강 핀의 승강을 행할 수 없으므로, 다른 오목부(22)에의 웨이퍼(W)의 반송은 행할 수 없다. 따라서, 6개의 오목부(22) 모두에 웨이퍼(W)를 반송할 때까지 비교적 긴 시간을 요해버리는 경우가 생각된다. 또한, 6개의 오목부(22)에 웨이퍼(W)를 수납 후, 빠르게 성막 처리를 개시해버리면, 마지막으로 오목부(22)에 적재된 웨이퍼(W)와, 다른 웨이퍼(W)의 사이에 온도차가 생긴 채 처리가 개시되어, 웨이퍼(W)간에서 처리의 변동이 생길 우려가 있다. 그것을 방지하기 위해서 6개의 오목부(22)에의 웨이퍼(W)의 적재가 완료된 후, 각 웨이퍼(W)의 온도를 균일하게 하기 위한 설정 시간이 경과한 후에 성막 처리를 개시하는 것을 생각할 수 있다. 이렇게 승강 핀을 사용해서 1매씩 오목부(22)에 웨이퍼(W)를 반송하는 경우는, 웨이퍼(W)마다 오목부(22)에의 적재 전에 승강 핀에 지지해서 가열하기 위한 시간, 및 마지막 웨이퍼(W)를 오목부(22)에 적재한 후, 각 웨이퍼(W)의 온도를 균일하게 하기 위한 시간이 필요해진다. 그 때문에, 충분히 성막 장치의 스루풋을 높게 할 수 없을 우려가 있다.
그러나 성막 장치(1)에 의하면, 상술한 바와 같이 핀(26)에 지지된 상태에서 웨이퍼(W)가 가열된 후에, 일괄하여 회전 테이블(2)에 적재된다. 그 때문에 웨이퍼(W)의 변형을 억제하기 위한 승강 핀에 의해 오목부(22) 상에서 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼(W)마다의 시간이 불필요하게 되므로, 웨이퍼(W)를 오목부(22)에 적재한 후에는, 각 웨이퍼(W)의 온도가 상승해서 원하는 온도에 도달 후에 처리를 개시할 수 있다. 따라서, 진공 용기(11) 내에의 1매째의 웨이퍼(W)의 반입 개시부터 웨이퍼(W)에의 성막 처리 개시까지 요하는 시간을 비교적 짧게 할 수 있으므로, 성막 장치(1)에 대해서는 높은 스루풋을 얻을 수 있다. 또한, 핀(26) 상에서 각 웨이퍼(W)를 정지 상태로 두고 가열한 후에, 당해 핀(26)을 하강시켜서 웨이퍼(W)를 오목부(22)에 적재한다. 그 때문에 성막 장치(1)에 의하면, 앞서 서술한 웨이퍼(W)의 오목부(22)에의 적재 시의 비교적 큰 변형이 억제되기 때문에, 그 변형에 기인하는 막에의 대미지, 파티클의 발생, 웨이퍼(W)의 이면의 흠집 형성이 억제되게 된다.
그런데 오목부(22)에 대해서는, 성막 처리 중에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 및 회전 테이블 상의 기류에 의해 웨이퍼(W)가 탈리하지 않는 깊이를 갖도록 형성할 필요가 있는데, 상기와 같이 성막 장치(1)에서는 오목부(22)에 수납 시의 웨이퍼(W)의 변형이 억제된다. 그 때문에 오목부(22)의 깊이를 비교적 작게 해도, 오목부(22)에의 웨이퍼(W)의 수납 후 바로 당해 오목부(22) 내에 웨이퍼(W)가 수렴되어, 회전 테이블(2)을 회전시켜서 처리를 행할 수 있는 상태로 된다. 즉 오목부(22)의 깊이를 비교적 작게 형성해도 된다. 그렇게 깊이가 작음으로써, 제1 처리 영역(R1)에서 오목부(22) 내에 공급된 제1 처리 가스가 분리 영역(D1)에서 완전히 제거되지 않고 잔류한 채 당해 오목부(22)가 제2 처리 영역(R2)으로 이동해버리는 것이 방지된다. 또한 마찬가지로, 제2 처리 영역(R2)에서 오목부(22) 내에 공급된 제2 처리 가스가 분리 영역(D2)에서 완전히 제거되지 않고 잔류한 채 당해 오목부(22)가 제1 처리 영역(R1)으로 이동해버리는 것이 방지된다. 따라서, 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스의 불필요한 혼합이 방지되어, 파티클의 발생을 방지하거나, 웨이퍼(W)의 막 두께의 면내 균일성을 높게 하거나 할 수 있다.
또한 오목부(22)의 저면에서는, 오목부(22) 내에 웨이퍼(W)를 적재했을 때의 웨이퍼(W)의 변형에 의한 미끄럼 이동을 완화하기 위해서, 예를 들어 그 주연에서 홈을 형성해도 된다. 단, 상기한 바와 같이 성막 장치(1)에 의하면 그러한 웨이퍼(W)의 변형이 억제되므로, 앞서 서술한 예와 같이 오목부(22)의 저면은 평탄면으로 하고, 그러한 홈을 마련하지 않아도 된다.
도 11에는, 성막 장치(1)의 변형예인 성막 장치(8)의 구성을 도시하고 있다. 이하, 이 성막 장치(8)에 대해서, 성막 장치(1)와의 차이점을 중심으로 설명한다. 성막 장치(8)에서는 원통체(24)의 상단이 회전 테이블(2)에 접속되어 있다. 원통체(24)의 측면에는, 간격을 두고 둘레 방향으로 6개의 관통 구멍(도에서는 2개만 표시)(81)이 형성되어 있다. 축체(21)의 상단은 회전 테이블(2)의 하면에 고정되어 있지 않다. 축체(21)의 둘레 방향으로 간격을 두고 6개의 암부(82)(도에서는 2개만 표시)의 기단이 접속되어 있고, 암부(82)의 선단측은 관통 구멍(81)을 통해서 원통체(24)의 외측을 향해서 신장되고, 각 암부의 선단측에, 상기한 핀(26)이 마련되어 있다. 따라서 암부(82)는, 성막 장치(1)의 지지판(25)에 상당한다.
이 성막 장치(8)에 있어서, 승강 기구(35)에 의해 축체(21)를 승강시킴으로써, 관통 구멍(81)을 통해서 암부(82)가 승강하고, 핀(26)이 웨이퍼(W)를 오목부(22)의 외측에 지지하는 상방 위치(도 11에서 도시하는 위치)와, 핀(26)이 웨이퍼(W)로부터 이격되어 당해 웨이퍼(W)가 오목부(22)에 수납되는 하방 위치의 사이에서 이동한다. 또한, 성막 장치(1)와 마찬가지로 원통체(24)와 축체(21)가 서로 접속되어 있기 때문에, 회전 기구(34)에 의해 원통체(24)와 축체(21)가 함께 회전한다. 이상으로 설명한 바와 같이 회전 테이블(2)에 대하여 핀(26)이 함께 회전하는 구성으로 함에 있어서, 회전 테이블(2) 및 핀(26) 중, 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 승강하는 구성이면 된다. 또한, 진공 용기(11)를 하방을 향해서 신장되는 축체(21) 및 원통체(24) 중, 어느 것이 회전 테이블(2)에 접속되는 구성이어도 된다.
그런데 회전 테이블(2)에서의 오목부(22)의 수는 복수 마련되어 있으면 되며, 앞서 서술한 6개에 한정되지는 않는다. 또한, 진공 용기(11)의 둘레 방향으로 복수, 오목부(22)와 동일한 수만큼의 웨이퍼(W)의 반송구(14)를 마련한다. 그리고, 각 반송구(14)로부터 웨이퍼(W)가 반송 기구(19)에 의해 오목부(22)의 상방 영역에 반송되어, 각 오목부(22)의 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 수수되는 장치 구성이어도 된다. 그 경우에는, 핀(26)은, 회전 테이블(2)에 대하여 승강 동작만 행하여지면 된다. 즉, 핀(26)이 회전 테이블(2)과 함께 회전하지 않는 구성이어도 된다. 또한, 이미 설명한 예에서는 오목부(22)마다 3개씩의 핀(26)이 마련되어 있지만, 웨이퍼(W)를 오목부(22)의 상방 영역에 지지할 수 있으면 되며, 1개의 오목부(22)에 대한 핀(26)의 수는 3개에 한정되지는 않는다. 또한, 이미 설명한 예에서는 핀(26)이 오목부(22)의 상방에 정지한 상태에서 반송 기구(19)가 승강함으로써, 핀(26) 상에 웨이퍼(W)가 지지되지만, 오목부(22) 내에 웨이퍼(W)가 수납되지 않으면, 반송 기구(19)의 높이는 변경되지 않고 핀(26)이 승강함으로써, 웨이퍼(W)가 핀(26) 상에 지지되어도 된다.
또한 제1 처리 가스 및 제2 처리 가스에 대해서는, 가스 공급부인 제1 처리 가스 노즐(51) 및 제2 처리 가스 노즐(53)에 의해 토출되는 것으로서 나타냈지만, 그러한 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들어 그 하면이 회전 테이블(2)에 대향하도록 구성된 샤워 헤드를 가스 공급부로서 제1 처리 영역(R1), 제2 처리 영역(R2)에 각각 마련하여, 각 샤워 헤드로부터 가스를 토출해서 처리를 행해도 된다. 또한, 제1 처리 가스, 제2 처리 가스로서는 ALD에 의해 성막을 행하는 각종 가스를 사용할 수 있으며, 앞서 서술한 예에 한정되지는 않는다. 따라서, 웨이퍼(W)에 형성하는 막으로서도 SiO2막으로서 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제1 처리 가스로서는 실리콘을 함유하는 가스를 사용하고, 제2 처리 가스로서는 암모니아 등의 질소를 함유하는 가스를 사용하여, 질화 실리콘막을 웨이퍼(W)에 형성해도 된다.
또한, 기판 처리 장치를 성막 장치로서 구성한 예를 나타냈지만, 그러한 성막 장치로서 구성하는 것에 한정되지는 않는다. 처리 가스를 플라스마화해서 당해 플라스마에 의해 웨이퍼(W)에 형성되어 있는 막을 개질하거나, 에칭을 행하거나 하는 장치에 본 기술을 적용해도 된다. 또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경 혹은 조합이 이루어져도 된다.

Claims (5)

  1. 처리 용기 내에 마련되는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전 기구와,
    상기 회전 테이블의 상면에서 당해 회전 테이블의 회전 방향으로 복수 마련되어, 기판을 각각 수납하는 오목부와,
    상기 회전 테이블의 상방에 마련되어, 당해 회전 테이블 상에 처리 가스를 공급해서 상기 각 기판을 처리하는 처리 가스 공급부와,
    상기 회전 테이블을 가열하는 가열부와,
    상기 오목부에 수납 전의 상기 기판을 상기 가열부에 의해 가열하기 위해서, 상기 복수의 오목부의 각 상방 영역에 당해 기판을 지지하는 지지부와,
    상기 각 상방 영역으로부터 상기 오목부 내로 상기 기판을 일괄해서 이동시키기 위해서, 상기 회전 테이블에 대하여 상기 지지부를 상대적으로 승강시키는 승강 기구를
    포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 기구는, 상기 회전 테이블과 함께 상기 지지부를 회전시키는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 세로 방향으로 신장되는 축체와,
    상기 축체의 측 둘레를 둘러싸는 통체가 마련되고,
    상기 회전 테이블의 하부측에는, 상기 축체 및 상기 통체 중 한쪽이, 상기 지지부에는, 상기 축체의 상부 및 상기 통체 중 다른 쪽이 각각 접속되고,
    상기 회전 기구는 상기 축체 및 상기 통체를 함께 회전시키고,
    상기 승강 기구는, 상기 통체에 대하여 축체를 승강시키는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전 테이블의 하부측에는 상기 축체가 접속되고,
    상기 지지부에는 상기 통체가 접속되고,
    상기 승강 기구는, 상기 축체를 지지해서 상기 회전 테이블을 승강시키는, 기판 처리 장치.
  5. 처리 용기 내에 마련되는 회전 테이블을 회전 기구에 의해 회전시키는 공정과,
    상기 회전 테이블의 상방에 마련되는 처리 가스 공급부에 의해, 당해 회전 테이블 상에 처리 가스를 공급하여, 상기 회전 테이블의 회전 방향으로 복수 마련된 오목부에 각각 수납된 기판을 처리하는 공정과,
    가열부에 의해 상기 회전 테이블을 가열하는 공정과,
    상기 오목부에 수납 전의 상기 기판을 상기 가열부에 의해 가열하기 위해서, 당해 복수의 오목부의 각 상방 영역에 당해 기판을 지지부에 의해 지지하는 공정과,
    승강 기구에 의해 상기 회전 테이블에 대하여 상기 지지부를 상대적으로 승강시켜서, 상기 각 상방 영역으로부터 상기 오목부 내로 상기 기판을 일괄해서 이동시키는 공정을
    포함하는 기판 처리 방법.
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