KR20230033613A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230033613A
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rotation
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KR1020220108105A
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준노스케 다구치
야스시 다케우치
마나부 혼마
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 가스 공급 영역 간에 처리 가스가 섞이는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 하방에 마련되는 히터와, 상기 회전 테이블과 상기 히터 사이에 상기 회전 테이블의 하면에 대하여 간극을 두고 마련되고, 상기 회전 테이블이 마련되는 영역과 상기 히터가 마련되는 영역을 구획하는 구획 부재와, 상기 회전 테이블의 상면에 제1 처리 가스가 공급되는 제1 처리 영역과, 상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 이격되어 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스가 공급되는 제2 처리 영역과, 상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 분리하는 분리 가스가 공급되는 분리 영역을 구비하고, 상기 구획 부재는, 상기 분리 영역의 적어도 일부에 있어서의 상기 간극이, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 있어서의 상기 간극보다도 좁아지도록 마련된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
복수의 웨이퍼를 적재한 회전 테이블을 회전시킴으로써 각 웨이퍼를 공전시켜, 회전 테이블의 직경 방향을 따르도록 배치되는 복수의 처리 가스 공급 영역을 반복하여 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 주위 방향에 있어서의 막의 균일화를 도모하고 있다.
일본 특허 공개 제2021-111758호 공보
본 개시는, 처리 가스 공급 영역 간에 처리 가스가 섞이는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 하방에 마련되는 히터와, 상기 회전 테이블과 상기 히터 사이에 상기 회전 테이블의 하면에 대하여 간극을 두고 마련되고, 상기 회전 테이블이 마련되는 영역과 상기 히터가 마련되는 영역을 구획하는 구획 부재와, 상기 회전 테이블의 상면에 제1 처리 가스가 공급되는 제1 처리 영역과, 상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 이격되어 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스가 공급되는 제2 처리 영역과, 상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 분리하는 분리 가스가 공급되는 분리 영역을 구비하고, 상기 구획 부재는, 상기 분리 영역의 적어도 일부에 있어서의 상기 간극이, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 있어서의 상기 간극보다도 좁아지도록 마련된다.
본 개시에 따르면, 처리 가스 공급 영역 간에 처리 가스가 섞이는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도.
도 2는 실시 형태의 기판 처리 장치의 내부 구조의 일례를 도시하는 평면도 (1).
도 3은 실시 형태의 기판 처리 장치의 내부 구조의 일례를 도시하는 평면도 (2).
도 4는 회전 테이블의 중심 부분을 확대하여 도시하는 단면도 (1).
도 5는 회전 테이블의 중심 부분을 확대하여 도시하는 단면도 (2).
도 6은 회전 테이블의 중심 부분을 확대하여 도시하는 단면도 (3).
도 7은 회전 테이블의 중심 부분을 확대하여 도시하는 단면도 (4).
도 8은 수용 박스의 일례를 도시하는 사시도.
도 9는 수용 박스의 일례를 도시하는 단면도.
도 10은 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면 (1).
도 11은 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면 (2).
도 12는 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면 (3).
도 13은 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면 (4).
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 첨부의 모든 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 장치〕
도 1 내지 도 9를 참조하여, 실시 형태의 기판 처리 장치의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 실시 형태의 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 2는 실시 형태의 기판 처리 장치의 내부 구조의 일례를 도시하는 평면도이고, 천장판을 제거한 상태의 기판 처리 장치를 나타낸다. 도 3은 실시 형태의 기판 처리 장치의 내부 구조의 일례를 도시하는 평면도이고, 천장판 및 회전 테이블을 제거한 상태의 기판 처리 장치를 나타낸다. 도 4 내지 도 7은 회전 테이블의 중심 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 8은 수용 박스의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 9는 수용 박스의 일례를 도시하는 단면도이다.
기판 처리 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 처리 용기(311), 가스 도입구(312), 가스 배기구(313), 반송구(314), 가열부(315) 및 냉각부(316)를 갖는다.
처리 용기(311)는 내부를 감압 가능한 진공 용기이다. 처리 용기(311)는, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 형상을 갖는다. 처리 용기(311)는 내부에 복수의 기판 W를 수용한다. 기판 W는, 예를 들어 반도체 웨이퍼여도 된다. 처리 용기(311)는 본체(311a), 천장판(311b), 측벽체(311c) 및 바닥판(311d)을 포함한다(도 1). 본체(311a)는, 대략 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, 대략 원통 형상을 갖는다. 바닥판(311d)은 측벽체(311c)의 저면에 대하여 기밀하게 배치된다.
가스 도입구(312)는 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b), 분리 가스 노즐(312c, 312d) 및 퍼지 가스 도입구(312e)를 포함한다(도 1 및 도 2).
원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은 회전 테이블(321)의 상방에, 처리 용기(311)의 주위 방향(도 2의 화살표 A로 나타내어지는 방향)으로 서로 간격을 두고 배치된다. 도시의 예에서는, 반송구(314)로부터 우회전(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 순서대로 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 2)는 본체(311a)의 외주벽에 고정된다. 그리고, 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은 처리 용기(311)의 외주벽으로부터 처리 용기(311) 내에 도입되어, 본체(311a)의 반경 방향을 따라 회전 테이블(321)에 대하여 수평으로 연장되도록 설치된다. 원료 가스 노즐(312a), 반응 가스 노즐(312b) 및 분리 가스 노즐(312c, 312d)은, 예를 들어 석영으로 형성된다.
원료 가스 노즐(312a)은 배관 및 유량 제어기 등(어느 것도 도시하지 않음)을 통해, 원료 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 원료 가스 노즐(312a)에는, 회전 테이블(321)을 향하여 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이 마련된다. 복수의 토출 구멍은, 원료 가스 노즐(312a)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 원료 가스 노즐(312a)은 복수의 토출 구멍으로부터 회전 테이블(321)의 상면을 향하여 원료 가스를 토출한다. 원료 가스 노즐(312a)의 하방 영역은, 원료 가스를 기판 W에 흡착시키기 위한 원료 가스 흡착 영역 P1이 된다. 원료 가스로서는, 예를 들어 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스를 들 수 있다.
반응 가스 노즐(312b)은 배관 및 유량 제어기 등(어느 것도 도시하지 않음)을 통해, 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 반응 가스 노즐(312b)에는, 회전 테이블(321)을 향하여 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이 마련된다. 복수의 토출 구멍은, 반응 가스 노즐(312b)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 반응 가스 노즐(312b)은 복수의 토출 구멍으로부터 회전 테이블(321)의 상면을 향하여 반응 가스를 토출한다. 반응 가스 노즐(312b)의 하방 영역은, 원료 가스 흡착 영역 P1에 있어서 기판 W에 흡착된 원료 가스를 산화 또는 질화시키는 반응 가스 공급 영역 P2가 된다. 반응 가스로서는, 예를 들어 산화 가스, 질화 가스를 들 수 있다.
분리 가스 노즐(312c, 312d)은 모두 배관 및 유량 제어 밸브 등(어느 것도 도시하지 않음)을 통해, 분리 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 분리 가스 노즐(312c, 312d)에는, 회전 테이블(321)을 향하여 개구되는 복수의 토출 구멍(도시하지 않음)이 마련된다. 복수의 토출 구멍은, 분리 가스 노즐(312c, 312d)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 분리 가스 노즐(312c, 312d)은 복수의 토출 구멍으로부터 회전 테이블(321)의 상면을 향하여 분리 가스를 토출한다. 분리 가스로서는, 예를 들어 Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스를 들 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리 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 향하여 돌출되도록 천장판(311b)의 이면에 설치된다. 또한, 볼록형부(317)는 정상부가 원호상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 내원호가 돌출부(318)에 연결되고, 외원호가 처리 용기(311)의 본체(311a)의 내주벽을 따르도록 배치된다.
퍼지 가스 도입구(312e)는 본체(311a), 측벽체(311c), 바닥판(311d), 고정축(315a) 및 히터 지지부(315b)에 의해 둘러싸이는 영역 A1에 퍼지 가스를 도입한다(도 1). 퍼지 가스 도입구(312e)는, 예를 들어 바닥판(311d)의 하방에 마련된다. 단, 퍼지 가스 도입구(312e)는, 예를 들어 측벽체(311c)를 관통하여 마련되어도 되고, 바닥판(311d)을 관통하여 마련되어도 된다. 또한, 예를 들어 퍼지 가스 도입구(312e)는 복수 마련되어도 된다. 영역 A1에 퍼지 가스가 도입됨으로써, 영역 A1이 퍼지 가스 분위기로 유지된다. 또한, 영역 A1에 도입되는 퍼지 가스는, 본체(311a)와 히터 지지부(315b)의 간극 G1을 통하여, 회전 테이블(321)의 하면 측에 유입된다. 이에 의해, 원료 가스 노즐(312a) 및 반응 가스 노즐(312b)로부터 각각 토출되어 회전 테이블(321)의 하면 측에 유입되는 원료 가스 및 반응 가스가, 간극 G1을 통하여 영역 A1에 유입되는 것을 억제할 수 있다. 퍼지 가스는, 예를 들어 Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스이다.
가스 배기구(313)는 제1 배기구(313a) 및 제2 배기구(313b)를 포함한다(도 2). 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 처리 용기(311)의 측벽에 마련된다(도 2). 반송구(314)에서는, 처리 용기(311) 내의 회전 테이블(321)과 처리 용기(311)의 외부의 반송 암(314a) 사이에서 기판 W의 수수가 행해진다. 반송구(314)는 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐된다.
가열부(315)는 고정축(315a), 히터 지지부(315b), 히터(315c), 시일부(315d), 덮개 부재(315e, 315f) 및 간극 조정 부재(315g 내지 315i)를 포함한다(도 1 및 도 3).
고정축(315a)은 처리 용기(311)의 중심축 AX를 중심으로 하는 원통 형상을 갖는다. 고정축(315a)은 후술하는 공전축(323)의 내측에, 처리 용기(311)의 바닥판(311d)을 관통하여 마련된다.
히터 지지부(315b)는 고정축(315a) 상에 설치된다. 히터 지지부(315b)는 원판 형상을 갖고, 히터(315c)를 지지한다. 히터 지지부(315b)는 본체(311a)보다도 처리 용기(311)의 중심축 AX 측에, 본체(311a)와의 사이에 간극 G1을 두고 마련된다. 간극 G1은, 평면으로 보아 원환상이고, 후술하는 자전축(321b) 및 접속부(321d)가 회전하는 공전 궤도를 형성한다. 간극 G1의 폭은, 자전축(321b) 및 접속부(321d)가 회전할 때 자전축(321b) 및 접속부(321d)가 본체(311a) 및 히터 지지부(315b)와 접촉하지 않도록 설정된다.
히터(315c)는 본체(311a) 상 및 히터 지지부(315b) 상에 마련된다. 히터(315c)는 전원(도시하지 않음)으로부터 전력이 공급됨으로써 발열하여, 기판 W를 가열한다.
시일부(315d)는 고정축(315a)의 외주벽과 공전축(323)의 내주벽 사이에 마련된다. 이에 의해, 공전축(323)은 처리 용기(311) 내의 기밀 상태를 유지하면서, 고정축(315a)에 대하여 상대적으로 회전한다. 시일부(315d)는, 예를 들어 자성 유체 시일을 포함한다.
덮개 부재(315e)는 측부(315e1) 및 덮개부(315e2)를 포함한다. 측부(315e1)는 히터 지지부(315b)의 외연부 상에, 해당 외연부를 따라, 원료 가스 흡착 영역 P1, 반응 가스 공급 영역 P2 및 분리 영역 D에 걸쳐 설치된다. 측부(315e1)는 히터 지지부(315b)와 대략 동일한 외경의 원통 형상을 갖는다. 덮개부(315e2)는 측부(315e1) 상에 설치된다. 덮개부(315e2)는 측부(315e1)의 외경과 대략 동일한 외경의 원판 형상을 갖는다. 덮개 부재(315e)는 측부(315e1) 및 덮개부(315e2)에 의해 히터 지지부(315b) 상의 히터(315c)를 덮는다. 이에 의해, 히터 지지부(315b) 상의 히터(315c)가 원료 가스 노즐(312a) 및 반응 가스 노즐(312b)로부터 각각 토출되어 회전 테이블(321)의 하측에 유입되는 원료 가스 및 반응 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 덮개 부재(315e)로 덮이는 영역 A2에는, 영역 A2를 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(도시하지 않음)이 마련된다. 또한, 덮개부(315e2)의 중심에는, 관통 구멍(315e3)이 형성되어 있다(도 4 내지 도 7). 퍼지 가스 공급관으로부터 영역 A2 내에 공급되는 퍼지 가스는, 원료 가스 흡착 영역 P1과 반응 가스 공급 영역 P2의 거리가 가장 가까운 처리 용기(311)의 중심에 있어서의 압력을 높인다. 이에 의해, 처리 용기(311)의 중심에 있어서 원료 가스와 반응 가스가 분리된다.
관통 구멍(315e3)은, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 소경부(315e4) 및 대경부(315e5)를 포함한다. 소경부(315e4)는 평면으로 보아 처리 용기(311)의 중심축 AX를 중심으로 하는 원 형상을 갖는다. 대경부(315e5)는 소경부(315e4)의 상측에 형성되고, 평면으로 보아 처리 용기(311)의 중심축 AX를 중심으로 하고, 소경부(315e4)보다도 큰 원 형상을 갖는다. 또한, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 소경부(315e4)와 대경부(315e5)로 형성되는 단차(315e6) 상에, 대경부(315e5)의 내경을 좁히는 원환상의 어태치먼트(315e7)를 설치해도 된다. 또한, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 단차(315e6) 상에, 대경부(315e5)의 내경을 좁혀서 소경부(315e4)의 내경과 동일하게 하는 원환상의 어태치먼트(315e8)를 설치해도 된다. 또한, 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 단차(315e6) 상에, 소경부(315e4) 및 대경부(315e5)의 내경을 좁히는 원환상의 어태치먼트(315e9)를 설치해도 된다. 이와 같이, 어태치먼트(315e7 내지 315e9)를 사용하여 관통 구멍(315e3)의 내경을 변경함으로써, 관통 구멍(315e3)을 통하여 영역 A2로부터 흘러 나가는 퍼지 가스의 유량을 조정할 수 있다. 그 결과, 프로세스 조건이 다른 경우나 경시 변화에 의한 영향이 있는 경우에도, 회전 테이블(321)의 중심에 있어서 원료 가스 및 반응 가스가 체류하는 것을 억제할 수 있다.
덮개 부재(315f)는 내측부(315f1), 외측부(315f2) 및 덮개부(315f3)를 포함한다. 내측부(315f1)는 본체(311a)의 내연부 상에, 해당 내연부를 따라, 원료 가스 흡착 영역 P1, 반응 가스 공급 영역 P2 및 분리 영역 D에 걸쳐 설치된다. 내측부(315f1)는 원통 형상을 갖는다. 외측부(315f2)는 본체(311a) 상의 내측부(315f1)가 설치되는 위치보다도 외측에, 원료 가스 흡착 영역 P1, 반응 가스 공급 영역 P2 및 분리 영역 D에 걸쳐 설치된다. 외측부(315f2)는 내측부(315f1)의 외경보다도 큰 내경의 원통 형상을 갖는다. 덮개부(315f3)는 내측부(315f1) 및 외측부(315f2) 상에 설치된다. 덮개부(315f3)는 내측부(315f1)의 내경과 대략 동일한 내경을 갖고, 외측부(315f2)의 내경보다도 큰 외경을 갖는 원환 판상을 갖는다. 덮개 부재(315f)는 내측부(315f1), 외측부(315f2) 및 덮개부(315f3)에 의해 본체(311a) 상의 히터(315c)를 덮는다. 이에 의해, 본체(311a) 상의 히터(315c)가 원료 가스 노즐(312a) 및 반응 가스 노즐(312b)로부터 각각 토출되어 회전 테이블(321)의 하측에 유입되는 원료 가스 및 반응 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
간극 조정 부재(315g)는 분리 영역 D에 있어서의 덮개부(315e2) 상에 설치되는 판상 부재이다. 간극 조정 부재(315g)는 정상부가 원호상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 내원호가 간극 조정 부재(315i)에 연결되고, 외원호가 덮개부(315e2)의 외연부를 따르도록 배치된다. 간극 조정 부재(315g)가 덮개부(315e2) 상에 설치됨으로써, 회전 테이블(321)의 하면과 덮개부(315e2)의 상면의 간극이 좁혀진다. 간극 조정 부재(315g)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 간극 G1보다도 처리 용기(311)의 중심축 AX 측에 있어서, 볼록형부(317)와 대응하는 위치에 마련된다. 간극 조정 부재(315g)의 상면과 회전 테이블(321)의 하면의 간극의 길이 L1은, 예를 들어 덮개부(315e2)의 상면과 회전 테이블(321)의 하면의 간극의 길이 L2의 절반 이하이다(도 4). 간극 조정 부재(315g)는, 예를 들어 석영으로 형성된다.
간극 조정 부재(315h)는 분리 영역 D에 있어서의 덮개부(315f3) 상에 설치되는 판상 부재이다. 간극 조정 부재(315h)는 정상부가 원호상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 내원호가 덮개부(315f3)의 내연부를 따르도록, 외원호가 덮개부(315f3)의 외원호를 따르도록 배치된다. 간극 조정 부재(315h)가 덮개부(315f3) 상에 설치됨으로써, 회전 테이블(321)의 하면과 덮개부(315f3)의 상면의 간극이 좁혀진다. 간극 조정 부재(315h)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 간극 G1보다도 외주 측에 있어서, 볼록형부(317)와 대응하는 위치에 마련된다. 간극 조정 부재(315h)의 상면과 회전 테이블(321)의 하면의 간극의 길이는, 예를 들어 덮개부(315f3)의 상면과 회전 테이블(321)의 하면의 간극의 길이의 절반 이하이다. 간극 조정 부재(315g, 315h)는, 예를 들어 석영으로 형성된다.
이와 같이, 간극 조정 부재(315g, 315h)가 각각 덮개부(315e2, 315f3)에 설치됨으로써, 회전 테이블(321)의 하면과 덮개부(315e2, 315f3)의 상면의 간극이 좁혀진다. 이에 의해, 분리 영역 D에 있어서의 회전 테이블(321)과 덮개 부재(315e, 315f) 사이에 놓인 공간의 압력이, 원료 가스 흡착 영역 P1 및 반응 가스 공급 영역 P2에 있어서의 회전 테이블(321)과 덮개 부재(315e, 315f) 사이에 놓인 공간의 압력보다도 높아진다. 그 때문에, 회전 테이블(321)과 덮개 부재(315e, 315f) 사이에 놓인 공간에 있어서, 분리 영역 D로부터 원료 가스 흡착 영역 P1 및 반응 가스 공급 영역 P2으로 향하는 가스의 흐름이 형성된다. 그 결과, 회전 테이블(321)과 덮개 부재(315e, 315f) 사이에 놓인 공간에 있어서, 원료 가스와 반응 가스가 섞이는 것이 억제되어, 해당 공간에 있어서 원료 가스와 반응 가스의 반응에 기인하는 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 간극 조정 부재(315g)는 덮개부(315e2)와 일체로 형성되어 있어도 되고, 간극 조정 부재(315h)는 덮개부(315f3)와 일체로 형성되어 있어도 된다. 또한, 간극 조정 부재(315i)는 간극 조정 부재(315g)와 일체로 형성되어 있어도 된다.
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 내지 316a4)는, 각각 본체(311a), 천장판(311b), 바닥판(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 순서대로 흘러서 순환한다. 이에 의해, 본체(311a), 천장판(311b), 바닥판(311d) 및 히터 지지부(315b)의 온도가 조정된다. 온도 조절 유체로서는, 예를 들어 물이나, 갈덴(등록상표) 등의 불소계 유체를 들 수 있다.
회전 구동 장치(320)는 회전 테이블(321), 수용 박스(322), 공전축(323) 및 모터(324)를 갖는다.
회전 테이블(321)은 처리 용기(311) 내에 마련된다. 회전 테이블(321)은 처리 용기(311)의 중심축 AX를 회전축으로 하여 회전한다. 회전 테이블(321)은, 예를 들어 원판 형상을 갖고, 석영으로 형성된다. 회전 테이블(321)의 상면 측에는, 회전 테이블(321)의 회전 중심으로부터 이격되는 위치에 있어서, 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수(도시의 예에서는 6개)의 적재대(321a)가 마련된다. 회전 테이블(321)은 접속부(321d)를 통해 수용 박스(322)에 접속된다.
각 적재대(321a)는 기판 W보다도 약간 큰 원판 형상을 갖고, 예를 들어 석영으로 형성된다. 각 적재대(321a)에는, 기판 W가 적재된다. 각 적재대(321a)는 자전축(321b) 및 구동 전달 기구(321e)를 통해 모터(321c)에 접속된다.
자전축(321b)은 수용 박스(322) 내로부터 천장부(322b)를 관통하여 상방으로 연장되고, 간극 G1을 통하여 적재대(321a)의 하면까지 연장된다. 자전축(321b)은 상단이 적재대(321a)의 하면에 접속되고, 하단이 구동 전달 기구(321e)를 통해 모터(321c)에 접속된다. 이에 의해, 자전축(321b)은 모터(321c)의 동력을 적재대(321a)에 전달한다. 모터(321c)가 회전하면, 구동 전달 기구(321e)를 통해 자전축(321b)이 회전하고, 자전축(321b)의 회전을 받아서 적재대(321a)가 회전 테이블(321)에 대하여 상대적으로 회전하여 기판 W를 자전시킨다. 이와 같이 적재대(321a)가 회전 테이블(321)에 대하여 상대적으로 회전하는 경우, 적재대(321a)가 회전할 때, 회전 테이블(321)과 적재대(321a)가 접촉하여 파티클이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 파티클의 발생을 억제하기 위해, 회전 테이블(321)과 적재대(321a) 사이에 간극 G2가 마련된다.
자전축(321b)은 회전 테이블(321)의 주위 방향을 따라, 적재대(321a)에 대응하여 복수 마련된다. 각 자전축(321b)은 대응하는 적재대(321a)를 회전 테이블(321)에 대하여 상대적으로 회전시킨다. 복수의 자전축(321b)은 처리 용기(311)의 중심축 AX를 중심으로 하는 동일한 원주 상에 배치된다. 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 자성 유체 시일을 포함한다.
모터(321c)는 자전축(321b)을 통해 적재대(321a)를 회전 테이블(321)에 대하여 상대적으로 회전시킨다. 모터(321c)는, 예를 들어 서보 모터여도 된다.
접속부(321d)는 회전 테이블(321)의 하면과 수용 박스(322)의 상면을 접속한다. 접속부(321d)는 회전 테이블(321)의 주위 방향을 따라 복수 마련된다. 예를 들어, 접속부(321d)는 자전축(321b)과 동일한 수(도시의 예에서는 6개) 마련된다. 도시의 예에서는, 복수의 자전축(321b)과 복수의 접속부(321d)는, 처리 용기(311)의 중심축 AX를 중심으로 하는 동일한 원주 상에, 교호로 배치되어 있다.
구동 전달 기구(321e)는 모터(321c)의 동력을 자전축(321b)에 전달한다. 구동 전달 기구(321e)는, 예를 들어 복수의 기어를 포함한다.
수용 박스(322)는 처리 용기(311) 내에 있어서의 회전 테이블(321)의 하방에 마련된다. 수용 박스(322)는 접속부(321d)를 통해 회전 테이블(321)에 접속되고, 회전 테이블(321)과 일체로 회전 가능하게 구성된다. 수용 박스(322)는 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 처리 용기(311) 내에서 승강 가능하게 구성되어 있어도 된다. 수용 박스(322)가 승강하면, 수용 박스(322)와 일체로 회전 테이블(321) 및 적재대(321a)가 승강한다. 이에 의해, 적재대(321a)에 적재되는 기판 W와, 원료 가스 노즐(312a) 및 반응 가스 노즐(312b) 사이의 거리가 조정된다. 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 링 형상으로 형성된다.
천장부(322b)는 본체부(322a) 상에, 단면으로 보아 오목형으로 형성된 본체부(322a)의 개구를 덮도록 마련된다. 이에 의해, 본체부(322a) 및 천장부(322b)는 처리 용기(311) 내로부터 격리된 수용부(322c)를 형성한다.
수용부(322c)는 종단면으로 보아 직사각 형상으로 형성되고, 회전 테이블(321)의 회전 방향을 따라 링 형상으로 형성된다. 수용부(322c)는 모터(321c) 및 구동 전달 기구(321e)를 수용한다. 본체부(322a)에는, 수용부(322c)와 기판 처리 장치(300)의 외부를 연통시키는 연통부(322d)가 형성된다. 이에 의해, 수용부(322c)에 기판 처리 장치(300)의 외부로부터 대기가 도입되어, 수용부(322c) 내가 냉각됨과 함께, 대기압으로 유지된다.
공전축(323)은 수용 박스(322)의 하부에 고정된다. 공전축(323)은 처리 용기(311)의 바닥판(311d)을 관통하여 마련된다. 공전축(323)은 모터(324)의 동력을 회전 테이블(321) 및 수용 박스(322)에 전달하여, 회전 테이블(321) 및 수용 박스(322)를 일체로 회전시킨다. 처리 용기(311)의 바닥판(311d)의 관통 구멍에는, 시일부(311f)가 마련되어, 처리 용기(311) 내의 기밀 상태가 유지된다. 시일부(311f)는, 예를 들어 자성 유체 시일을 포함한다.
공전축(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 모터(321c)를 구동시키기 위한 전력선 및 신호선을 도입하기 위한 배선 덕트로서도 기능한다. 관통 구멍(323a)은, 예를 들어 모터(321c)와 동일한 수만큼 마련된다.
모터(324)는 공전축(323)을 통해 회전 테이블(321) 및 수용 박스(322)를 고정축(315a)에 대하여 일체로 회전시킨다. 모터(324)는, 예를 들어 서보 모터여도 된다.
제어부(390)는 기판 처리 장치(300)의 각 부를 제어한다. 제어부(390)는, 예를 들어 컴퓨터여도 된다. 또한, 기판 처리 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.
〔평가 결과〕
먼저, 실시 형태의 기판 처리 장치(300)에 있어서, 원료 가스 흡착 영역 P1에 원료 가스가 공급되고, 분리 영역 D에 분리 가스가 공급된 상태에 있어서의 회전 테이블(321)의 상면 측 및 하면 측에서의 원료 가스의 농도 분포를 시뮬레이션에 의해 산출하였다.
도 10의 (a)는 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내(원료 가스 흡착 영역 P1 내, 분리 영역 D 내 및 반응 가스 공급 영역 P2 내)에 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 상면 측에서의 원료 가스의 농도 분포를 나타낸다. 도 10의 (b)는 각 적재대(321a)가 인접하는 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 상면 측에서의 원료 가스의 농도 분포를 나타낸다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우, 원료 가스 흡착 영역 P1에 공급된 원료 가스가 회전 테이블(321)의 상면 측의 원료 가스 흡착 영역 P1 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우에도, 원료 가스 흡착 영역 P1에 공급된 원료 가스가 회전 테이블(321)의 상면 측의 원료 가스 흡착 영역 P1 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다.
도 11의 (a)는 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 하면 측에서의 원료 가스의 농도 분포를 나타낸다. 도 11(b)는 각 적재대(321a)가 인접하는 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 하면 측에서의 원료 가스의 농도 분포를 나타낸다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우, 간극 G2(도 1)를 통하여 회전 테이블(321)의 상면 측으로부터 하면 측으로 유입되는 원료 가스가 회전 테이블(321)의 하면 측의 원료 가스 흡착 영역 P1 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우에도, 간극 G2를 통하여 회전 테이블(321)의 상면 측으로부터 하면 측으로 유입되는 원료 가스가 회전 테이블(321)의 하면 측의 원료 가스 흡착 영역 P1 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 실시 형태의 기판 처리 장치(300)에 있어서, 반응 가스 공급 영역 P2에 반응 가스가 공급되고, 분리 영역 D에 분리 가스가 공급된 상태에 있어서의 회전 테이블(321)의 상면 측 및 하면 측에서의 반응 가스의 농도 분포를 시뮬레이션에 의해 산출하였다.
도 12의 (a)는 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 상면 측에서의 반응 가스의 농도 분포를 나타낸다. 도 12의 (b)는 각 적재대(321a)가 인접하는 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 상면 측에서의 반응 가스의 농도 분포를 나타낸다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우, 반응 가스 공급 영역 P2에 공급된 반응 가스가 회전 테이블(321)의 상면 측의 반응 가스 공급 영역 P2 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우에도, 반응 가스 공급 영역 P2에 공급된 반응 가스가 회전 테이블(321)의 상면 측의 반응 가스 공급 영역 P2 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다.
도 13의 (a)는 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 하면 측에서의 반응 가스의 농도 분포를 나타낸다. 도 13의 (b)는 각 적재대(321a)가 인접하는 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우의, 회전 테이블(321)의 하면 측에서의 반응 가스의 농도 분포를 나타낸다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 1개의 영역 내에 위치하는 경우, 간극 G2(도 1)를 통하여 회전 테이블(321)의 상면 측으로부터 하면 측으로 유입되는 반응 가스가 회전 테이블(321)의 하면 측의 반응 가스 공급 영역 P2 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 적재대(321a)가 2개의 영역에 걸쳐 위치하는 경우에도, 간극 G2를 통하여 회전 테이블(321)의 상면 측으로부터 하면 측으로 유입되는 반응 가스가 회전 테이블(321)의 하면 측의 반응 가스 공급 영역 P2 내에 머물러 있는 것을 알 수 있다.
이상의 시뮬레이션 결과로부터, 실시 형태의 기판 처리 장치(300)에 따르면, 회전 테이블(321)의 상면 측과 하면 측의 양쪽에 있어서, 원료 가스가 원료 가스 흡착 영역 P1 내에 머무르고, 반응 가스가 반응 가스 공급 영역 P2 내에 머무르는 것으로 나타났다. 이 결과로부터, 회전 테이블(321)의 상면 측과 하면 측의 양쪽에 있어서, 원료 가스와 반응 가스가 섞이는 것이 억제된다고 할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 원료 가스는 제1 처리 가스의 일례이고, 원료 가스 흡착 영역 P1은 제1 처리 영역의 일례이다. 또한, 반응 가스는 제2 처리 가스의 일례이고, 반응 가스 공급 영역 P2는 제2 처리 영역의 일례이다. 또한, 덮개 부재(315e, 315f) 및 간극 조정 부재(315g, 315h, 315i)는 회전 테이블(321)이 마련되는 영역과 히터(315c)가 마련되는 영역을 구획하는 구획 부재의 일례이다.
이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기의 실시 형태에서는, 회전 테이블(321)에 6개의 적재대(321a)가 마련되는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 적재대(321a)는 5개 이하여도 되고, 7개 이상이어도 된다.
상기의 실시 형태에서는, 처리부(310)가 처리 용기(311), 가스 도입구(312), 가스 배기구(313), 반송구(314), 가열부(315) 및 냉각부(316)를 갖는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 처리부(310)는 또한 처리 용기(311) 내에 공급되는 각종 가스를 활성화하기 위한 플라스마를 생성하는 플라스마 생성부를 갖고 있어도 된다.

Claims (9)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 회전 가능하게 마련되는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 하방에 마련되는 히터와,
    상기 회전 테이블과 상기 히터 사이에 상기 회전 테이블의 하면에 대하여 간극을 두고 마련되고, 상기 회전 테이블이 마련되는 영역과 상기 히터가 마련되는 영역을 구획하는 구획 부재와,
    상기 회전 테이블의 상면에 제1 처리 가스가 공급되는 제1 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 이격되어 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 반응하는 제2 처리 가스가 공급되는 제2 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 주위 방향에 있어서 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 마련되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 상기 제1 처리 가스와 상기 제2 처리 가스를 분리하는 분리 가스가 공급되는 분리 영역을
    구비하고,
    상기 구획 부재는, 상기 분리 영역의 적어도 일부에 있어서의 상기 간극이, 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역에 있어서의 상기 간극보다도 좁아지도록 마련되는,
    기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구획 부재는,
    상기 제1 처리 영역, 상기 제2 처리 영역 및 상기 분리 영역에 걸쳐 마련되고, 상기 히터를 덮는 덮개 부재와,
    상기 분리 영역에 있어서의 상기 덮개 부재 위에 설치되어, 상기 간극을 좁히는 간극 조정 부재를
    포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간극 조정 부재의 상면과 상기 회전 테이블의 하면의 간극은, 상기 덮개 부재의 상면과 상기 회전 테이블의 하면의 간극의 절반 이하인, 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 간극 조정 부재는, 부채형의 평면 형상을 갖는, 기판 처리 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극 조정 부재는, 석영으로 형성되는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 영역에 있어서의 상기 처리 용기의 천장판 하면에는, 상기 회전 테이블을 향하여 돌출되는 볼록형부가 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 테이블은, 상면 측에 마련되는 적재대에 기판을 적재하여 공전시키도록 구성되고,
    상기 회전 테이블은, 해당 회전 테이블의 하면 측에 해당 회전 테이블과 함께 공전하도록 마련되고, 자전함으로써 상기 기판이 자전하도록 상기 적재대를 회전시키는 자전축을 구비하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자전축의 공전 궤도에 있어서, 상기 구획 부재보다도 하방으로부터 상기 적재대의 하면을 향하여 불활성 가스가 도입되는, 기판 처리 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 중심에 있어서, 상기 구획 부재보다도 하방으로부터 상기 회전 테이블의 하면을 향하여 불활성 가스가 도입되는, 기판 처리 장치.
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