KR20240011180A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20240011180A
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chamber
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heater
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Inventor
요헤이 나카고미
료 구와지마
요헤이 미도리카와
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 수용하는 내측 챔버와, 상기 내측 챔버의 외측에 마련된 외측 챔버와, 상기 내측 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 갖고, 상기 내측 챔버는, 상기 외측 챔버에 대해 착탈 가능하도록 구성되고, 상기 외측 챔버는, 상기 내측 챔버의 내부에 공급된 상기 처리 가스에 접촉하지 않도록 마련되어 있다.

Description

기판 처리 장치
본 개시는, 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 기판을 챔버 내에 수납해서 처리하는 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 챔버는, 통상, Al(알루미늄)에 의해 형성되고, 챔버의 내면에는 표면 산화 처리가 실시되어 있다. 또한, 챔버 내에 불화수소 가스를 공급하는 경우, 당해 챔버의 내면 일부 또는 전부는, 표면 산화 처리가 실시되어 있지 않은 Al 또는 Al 합금에 의해 형성되어 있다.
국제 공개 제2007/072708호 공보
본 개시에 관한 기술은, 처리 가스를 사용하여 기판을 처리하는 경우에 있어서, 다양한 처리 가스에 대응 가능한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일 양태는, 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 기판을 수용하는 내측 챔버와, 상기 내측 챔버의 외측에 마련된 외측 챔버와, 상기 내측 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 갖고, 상기 내측 챔버는, 상기 외측 챔버에 대해 착탈 가능하도록 구성되고, 상기 외측 챔버는, 상기 내측 챔버의 내부에 공급된 상기 처리 가스에 접촉하지 않도록 마련되어 있다.
본 개시에 의하면, 처리 가스를 사용하여 기판을 처리하는 경우에 있어서, 다양한 처리 가스에 대응 가능한 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치에 있어서의 가스 계통을 도시하는 설명도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 챔버 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 챔버의 구성 개략을 도시하는 사시도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 챔버의 구성 개략을 도시하는 사시도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 구성 개략을 도시하는 사시도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 구성 개략을 도시하는 평면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 외측 챔버의 구성 개략을 도시하는 사시도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 외측 챔버의 구성 개략을 도시하는 평면도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 반입출구에 있어서의 밀폐 공간의 시일 구조를 도시하는 설명도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 반입출구에 있어서의 밀폐 공간의 시일 구조를 도시하는 설명도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 반입출구에 있어서의 밀폐 공간의 시일 구조를 도시하는 설명도이다.
도 14는 제1 실시 형태에 관한 내측 챔버의 플랜지부와 외측 챔버의 측벽 일부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치에 있어서의 가스 계통을 도시하는 설명도이다.
도 18은 제2 실시 형태에 관한 격벽 및 승강 기구의 구성 개략을 도시하는 사시도이다.
도 19는 제2 실시 형태에 관한 격벽 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 20은 제2 실시 형태에 관한 격벽 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 21은 제2 실시 형태에 관한 챔버 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 웨이퍼(기판; 이하, 「웨이퍼」라고 말한다.)에 대하여, 예를 들어 진공 분위기 하(감압 분위기 하)에서 처리 가스를 사용하여 에칭 등의 각종 처리가 행해진다.
에칭은, 종래, 다양한 방법으로 행해지고 있다. 특히 근년, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 플라스마 에칭이나 습식 에칭과 같은 종래의 에칭 기술 대신에, 화학적 산화물 제거(COR: Chemical Oxide Removal) 처리라고 불리는, 보다 미세화 에칭이 가능한 방법이 사용되어 있다.
COR 처리는, 진공 분위기로 유지된 챔버 내에 있어서, 웨이퍼에 대해 처리 가스를 공급하고, 이들 가스와 예를 들어 웨이퍼 위에 형성된 막을 반응시켜서 생성물을 생성하는 처리이다. COR 처리에 의해 웨이퍼 표면에 생성된 생성물은, 다음 공정에서 가열 처리를 행함으로써 승화하고, 이에 의해 웨이퍼 표면의 막이 제거된다.
COR 처리에서는 금후, 부식성이 높은 처리 가스를 사용하는 빈도가 높아지고 있다. 기판 처리 장치(웨이퍼 처리 장치)에 있어서 챔버의 내면에는, 처리 가스에 대해 내식성을 갖는 처리가 필요하게 된다. 나아가, 다양한 처리 가스에 대응하기 위해, 챔버의 내면에 다른 처리가 필요하게 된 경우도 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 기판 처리 장치(COR 처리 장치)와 같이, 통상적으로는 챔버의 내면에 표면 산화 처리가 실시되는 바, 불화수소 가스를 사용하는 경우, 당해 챔버의 내면은, 표면 산화 처리가 실시되지 않고 있는 Al 또는 Al 합금에 의해 형성된다.
그러나, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 종래의 기판 처리 장치에서는 챔버는 1개이기 때문에, 처리 가스가 변경될 때마다, 챔버를 교환할 필요가 있다. 이 챔버 교환은, 기판 처리 장치가 탑재된 시스템의 전체 정지, 기판 처리 장치의 언도크, 가스 공급 라인이나 전력 공급 라인, 물 공급 라인 등의 새로 고치기 등, 많은 부하를 수반하는 작업이 된다. 따라서, 종래의 기판 처리 장치, 특히 챔버 구성에는 개선의 여지가 있다.
본 개시에 관한 기술은, 처리 가스를 사용하여 기판을 처리하는 경우에 있어서, 다양한 처리 가스에 대응 가능한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 이하, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치로서의 웨이퍼 처리 장치 및 기판 처리 방법으로서의 웨이퍼 처리 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치의 구성>
우선, 제1 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2는 각각, 웨이퍼 처리 장치(1)의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼 처리 장치(1)가, 웨이퍼(W)에 대해 COR 처리를 행하는 COR 처리 장치인 경우를 예로서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 챔버(10)가 2겹 구조를 갖는 것을 특징으로 하고 있고, 이에 의해 다양한 처리 가스에 대응 가능한 웨이퍼 처리 장치(1)를 실현하고 있다. 따라서, 웨이퍼 처리 장치(1)의 기타의 구조는 임의로 설계할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 바와 같이 후술하는 웨이퍼(W)의 적재대(20)는 1대 마련되어 있어도 되고, 도 2에 도시하는 바와 같이 적재대(20)는 2대 마련되어 있어도 된다. 또한, 도 1에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(1)는, 도 2에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 후술하는 격벽(40), 이너 월(50), 승강 기구(70)가 생략된다. 이하, 도 2에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(1)의 구성에 대해서 설명하지만, 당해 도 2에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(1)의 구성 부재의 부호와, 도 1에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(1)의 구성 부재의 부호는 대응하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는 2겹 구조를 갖고, 내측 챔버(이너 챔버)(11)와 외측 챔버(아우터 챔버)(12)를 구비하고 있다. 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에는, 밀폐된 공간(T)(이하, 「밀폐 공간(T)」이라고 말한다.)이 형성되어 있다. 내측 챔버(11)의 상면에는, 당해 내측 챔버(11)를 가열하는 히터 링(13)이 마련되어 있다. 또한 히터 링(13)의 상면에는, 당해 히터 링(13)의 상면을 기밀하게 덮어, 내측 챔버(11)의 내부를 밀폐 가능한 덮개(14)가 마련되어 있다. 외측 챔버(12)에는, 당해 외측 챔버(12)를 가열하는 외측 히터(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 외측 히터는, 임의의 위치에 마련된다. 또한, 이 챔버(10) 및 그 주위의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
외측 챔버(12)에는, 밀폐 공간(T)에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(15)과, 밀폐 공간(T)을 진공화하는 흡기관(16)이 마련되어 있다. 이들 가스 공급관(15)과 흡기관(16)은 각각, 외측 챔버(12)에 있어서의 임의의 위치, 예를 들어 바닥판에 마련된다. 또한, 가스 공급관(15)을 개재해서 밀폐 공간(T)에 불활성 가스를 공급하는 급기 계통과, 흡기관(16)을 개재해서 밀폐 공간(T)을 진공화하는 감압 계통(배기 계통)의 상세에 대해서는 후술한다.
내측 챔버(11)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 적재하는 복수, 본 실시 형태에서는 2대의 적재대(20, 20)가 마련되어 있다. 적재대(20)는 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재면을 구비한 상부대(21)와, 외측 챔버(12)의 바닥판에 고정되고, 상부대(21)를 지지하는 하부대(22)를 갖고 있다. 상부대(21)는, 예를 들어 정전 척을 포함하여, 웨이퍼(W)를 흡착 유지한다. 상부대(21)에는, 웨이퍼(W)의 온도를 조정하는 온도 조정 기구(23)가 내장되어 있다. 온도 조정 기구(23)는, 예를 들어 물 등의 냉매를 순환시킴으로써 적재대(20)의 온도를 조정하고, 적재대(20) 위의 웨이퍼(W)의 온도를 제어한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 적재대(20)는 고정되어 있지만, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강하도록 구성되어 있어도 된다.
외측 챔버(12)의 바닥판에 있어서의 적재대(20)의 하방 위치에는, 지지 핀 유닛(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 이 지지 핀 유닛에 의해 상하 구동되는 지지 핀(도시하지 않음)과, 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부에 마련된 반송 기구(도시하지 않음) 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받기 가능하도록 구성되어 있다.
덮개(14)의 하면에는, 내측 챔버(11)의 내부(적재대(20)에 적재된 웨이퍼(W))로 처리 가스를 공급하는 샤워 헤드(30)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(30)는, 적재대(20, 20)의 상방에 있어서 개별로 마련되어 있다.
샤워 헤드(30)는, 예를 들어 하면이 개구되고, 덮개(14)의 하면에 지지된 대략 원통형의 프레임체(31)와, 당해 프레임체(31)의 내측면에 감입된 대략 원판상의 샤워 플레이트(32)를 갖고 있다. 샤워 플레이트(32)는, 프레임체(31)의 천장부와 원하는 거리를 이격해서 마련되어 있다. 이에 의해, 프레임체(31)의 천장부와 샤워 플레이트(32)의 상면 사이에는 공간(30a)이 형성되어 있다. 또한, 샤워 플레이트(32)에는, 당해 샤워 플레이트(32)를 두께 방향으로 관통하는 개구(32a)가 복수 마련되어 있다. 프레임체(31)의 천장부와 샤워 플레이트(32)의 사이 공간(30a)에는, 가스 공급관(33)이 접속되어 있다. 또한, 샤워 헤드(30) 및 가스 공급관(33)을 개재하여, 내측 챔버(11)의 내부(적재대(20)에 적재된 웨이퍼(W))에 처리 가스를 공급하는 급기 계통의 상세에 대해서는 후술한다.
적재대(20, 20)의 외주에는, 승강 가능하도록 구성된 격벽(40)이 마련되어 있다. 격벽(40)은, 2개의 적재대(20, 20)를 각각 개별로 둘러싸는 2개의 원통부(41, 41)와, 원통부(41, 41)의 상단에 마련된 상측 플랜지부(42, 42)와, 원통부(41, 41)의 하단에 마련된 하측 플랜지부(43, 43)를 갖고 있다. 원통부(41)의 내경은, 적재대(20)의 외측면보다 크게 설정되어 있고, 원통부(41)와 적재대(20)의 사이에 간극이 형성되도록 되어 있다.
또한, 격벽(40)에는 히터(도시하지 않음)가 마련되어, 원하는 온도로 가열된다. 이 가열에 의해, 처리 가스 중에 포함되는 이물이 격벽(40)에 부착되지 않도록 되어 있다.
상측 플랜지부(42)의 상면에는, 후술하는 승강 기구(70)에 의해 격벽(40)을 상승시킴으로써 당해 상측 플랜지부(42)와 프레임체(31)가 맞닿을 때에, 프레임체(31)와의 사이를 기밀하게 막는, 예를 들어 수지제의 O링 등의 시일 부재(44)가, 각 적재대(20)에 대응해서 마련되어 있다. 또한, 후술하는 이너 월(50)의 돌출부(52)에도, 당해 돌출부(52)와 하측 플랜지부(43)가 맞닿을 때에, 하측 플랜지부(43)와의 사이를 기밀하게 막는, 예를 들어 수지제의 O링 등의 시일 부재(45)가, 각 적재대(20)에 대응해서 마련되어 있다. 그리고 격벽(40)을 상승시키고, 프레임체(31)와 시일 부재(44)를 맞닿게 하고, 또한 하측 플랜지부(43)와 시일 부재(45)를 접촉시킴으로써, 적재대(20), 격벽(40) 및 샤워 헤드(30)로 둘러싸인 처리 공간(S)이 형성된다.
적재대(20, 20)의 외주에는, 외측 챔버(12)의 바닥판에 고정된 이너 월(50, 50)이 마련되어 있다. 이너 월(50)은, 대략 원통 형상의 본체부(51)와, 본체부(51)의 상단부에 마련되고, 당해 이너 월(50)의 외측을 향해서 돌출되는 돌출부(52)를 갖고 있다. 이너 월(50, 50)은, 적재대(20, 20)의 하부대(22, 22)를 각각 개별로 둘러싸도록 배치되어 있다. 이너 월(50)의 본체부(51)의 내경은, 하부대(22)의 외경보다 크게 설정되어 있고, 이너 월(50)과 하부대(22)의 사이에 각각 배기 공간(V)이 형성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 배기 공간(V)은, 격벽(40)과 상부대(21)의 사이의 공간도 포함한다. 그리고 도 2에 도시하는 바와 같이 이너 월(50)의 높이는, 후술하는 승강 기구(70)에 의해 격벽(40)을 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에, 시일 부재(45)와 이너 월(50)의 돌출부(52)가 맞닿도록 설정되어 있다. 이에 의해, 이너 월(50)과 격벽(40)이 기밀하게 접촉한다.
이너 월(50)의 하단에는, 복수의 슬릿(53)이 형성되어 있다. 슬릿(53)은, 처리 가스가 배출되는 배기구이다. 본 실시 형태에서는, 슬릿(53)은, 이너 월(50)의 둘레 방향을 따라, 대략 등간격으로 형성되어 있다.
또한, 이너 월(50)은, 외측 챔버(12)의 바닥판에 고정되어 있다. 그리고 상술한 바와 같이 외측 챔버(12)는 외측 히터(도시하지 않음)에 의해 가열되도록 구성되어 있고, 이 외측 히터에 의해, 이너 월(50)도 가열된다. 이너 월(50)은 원하는 온도로 가열되어, 처리 가스 중에 포함되는 이물이 이너 월(50)에 부착되지 않도록 되어 있다.
외측 챔버(12)에는, 내측 챔버(11)의 내부를 배기하는 배기관(60)이 마련되어 있다. 배기관(60)은, 외측 챔버(12)의 바닥판에 있어서 격벽(40) 및 이너 월(50)의 외측에 마련되어 있다. 배기관(60)은, 2개의 이너 월(50, 50)에 공통으로 마련되어 있다. 즉, 2개의 배기 공간(V, V)으로부터의 처리 가스는, 공통의 배기관(60)으로부터 배출된다. 또한, 배기관(60)을 개재해서 내측 챔버(11)의 내부를 배기하는 배기 계통의 상세에 대해서는 후술한다.
웨이퍼 처리 장치(1)는, 상술한 바와 같이 격벽(40)을 승강시키는 승강 기구(70)를 갖고 있다. 승강 기구(70)는, 챔버(10)의 외부에 배치된 액추에이터(71)와, 액추에이터(71)에 접속되고, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)의 바닥판을 관통해서 내측 챔버(11) 내를 연직 상방으로 연신하는 구동축(72)과, 선단이 격벽(40)에 접속되고, 다른 쪽의 단부가 외측 챔버(12)의 외부까지 연신하는 복수의 가이드축(73)을 갖고 있다. 가이드축(73)은, 구동축(72)에 의해 격벽(40)을 승강시킬 때 격벽(40)이 기울거나 하는 것을 방지하는 것이다.
구동축(72)에는, 신축 가능한 벨로우즈(74)의 하단부가 기밀하게 접속되어 있다. 벨로우즈(74)의 상단부는, 외측 챔버(12)의 바닥판 하면과 기밀하게 접속되어 있다. 그 때문에, 구동축(72)이 승강한 때에, 벨로우즈(74)가 연직 방향을 따라 신축함으로써, 챔버(10) 내가 기밀하게 유지되도록 되어 있다. 또한, 구동축(72)과 벨로우즈(74)의 사이에는, 승강 동작 시의 가이드로서 기능하는, 예를 들어 외측 챔버(12)의 바닥판에 고정된 슬리브(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
가이드축(73)에는, 구동축(72)과 마찬가지로 신축 가능한 벨로우즈(75)가 접속되어 있다. 또한, 벨로우즈(75)의 상단부는, 외측 챔버(12)의 바닥판과 측벽을 넘어, 양쪽에 기밀하게 접속되어 있다. 그 때문에, 구동축(72)에 의한 격벽(40)의 승강 동작에 수반하여 가이드축(73)이 승강한 때에, 벨로우즈(75)가 연직 방향을 따라 신축함으로써, 챔버(10) 내가 기밀하게 유지되도록 되어 있다. 또한, 가이드축(73)과 벨로우즈(75)의 사이에도, 구동축(72)의 경우와 마찬가지로, 승강 동작 시의 가이드로서 기능하는 슬리브(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
이상의 웨이퍼 처리 장치(1)에는, 제어부(80)가 마련되어 있다. 제어부(80)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터로서, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(도시하지 않음)에 기록되어 있던 것으로서, 당해 기억 매체로부터 제어부(80)에 인스톨된 것이어도 된다. 또한, 상기 기억 매체는, 일시적인 것이어도 비일시적인 것이어도 된다.
<제1 실시 형태의 가스 계통의 구성>
이어서, 상술한 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 가스 계통에 대해서 설명한다. 도 3은, 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 가스 계통을 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태에 있어서 웨이퍼 처리 장치(1)는, 내측 챔버(11)의 내부에 대한 가스 계통(급기와 배기)과, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이의 밀폐 공간(T)에 대한 가스 계통(급기와 감압)을 갖고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 내측 챔버(11)의 내부에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부(100)는, 상술한 샤워 헤드(30) 및 가스 공급관(33)을 갖고 있다. 가스 공급관(33)은, 처리 가스를 공급 가능하도록 구성된 처리 가스 공급원(101)에 접속되어 있다. 처리 가스는, 에칭 대상 막에 따라 선택된다. 또한, 가스 공급관(33)에는 처리 가스의 공급량을 조절하는 유량 조절 기구(102)가 마련되어 있고, 각 웨이퍼(W)에 공급하는 처리 가스의 양을 개별로 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 처리 가스 공급부(100)에서는, 처리 가스 공급원(101)으로부터 공급된 처리 가스는, 가스 공급관(33)과 샤워 헤드(30)를 개재하여, 각 적재대(20) 위에 적재된 웨이퍼(W)를 향해서 공급된다.
밀폐 공간(T)에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부(110)는, 상술한 가스 공급관(15)을 갖고 있다. 가스 공급관(15)은, 불활성 가스를 공급 가능하도록 구성된 불활성 가스 공급원(111)에 접속되어 있다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등이 사용된다. 또한, 가스 공급관(15)에는 불활성 가스의 공급량을 조절하는 유량 조절 기구(112)가 마련되어 있고, 밀폐 공간(T)에 공급하는 불활성 가스의 양을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 불활성 가스 공급부(110)에서는, 불활성 가스 공급원(111)으로부터 공급된 불활성 가스는, 가스 공급관(15)을 개재하여, 밀폐 공간(T)에 공급된다.
내측 챔버(11)의 내부를 배기하는 배기부(120)는, 상술한 배기관(60)을 갖고 있다. 배기관(60)에는, 압력 조정 밸브(121), 터보 분자 펌프(122) 및 밸브(123)가 마련되고, 또한 드라이 펌프(124)가 접속되어 있다. 그리고 배기부(120)에서는, 드라이 펌프(124)에 의해 내측 챔버(11)의 내부 압력을 중진공 정도까지 배기하고, 터보 분자 펌프(122)에 의해 내측 챔버(11)의 내부 압력을 고진공까지 배기한다.
밀폐 공간(T)을 진공화하는 감압부(130)는, 상술한 흡기관(16)을 갖고 있다. 흡기관(16)에는, 밸브(131)가 마련되고, 또한 드라이 펌프(124)가 접속되어 있다. 그리고 감압부(130)에서는, 드라이 펌프(124)에 의해 밀폐 공간(T)을 진공화하고, 당해 밀폐 공간(T)을 원하는 진공도까지 감압한다. 또한, 이와 같이 밀폐 공간(T)을 원하는 진공도까지 감압함으로써, 후술하는 바와 같이 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에, 밀폐 공간(T)을 진공 단열층으로서 기능시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는 드라이 펌프(124)는, 배기부(120)와 감압부(130)에 공통으로 마련되어 있다. 단, 배기부(120)는 밸브(123)를 구비하고, 감압부(130)는 밸브(131)를 구비하고 있으므로, 배기부(120)에 의한 내측 챔버(11)의 내부 배기와, 감압부(130)에 의한 밀폐 공간(T)의 감압은 개별로 제어할 수 있다.
<제1 실시 형태의 챔버 구성>
이어서, 상술한 챔버(10) 및 그 주위의 구성에 대해서 설명한다. 도 4는, 챔버(10) 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다. 도 5 및 도 6은, 챔버(10)의 구성 개략을 도시하는 사시도이다. 도 7은 내측 챔버(11)의 구성 개략을 도시하는 사시도이며, 도 8은 내측 챔버(11)의 구성 개략을 도시하는 평면도이다. 도 9는 외측 챔버(12)의 구성 개략을 도시하는 사시도이며, 도 10은 외측 챔버(12)의 구성 개략을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 4 내지 도 10에 있어서는, 챔버(10)의 구성 설명을 용이하게 하기 위해서, 내측 챔버(11)의 내부 구성의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 4 내지 도 10에 있어서는, 챔버(10)의 구성 설명을 용이하게 하기 위해, 내측 챔버(11)의 내부 구성의 도시를 생략하고 있다.
[내측 챔버와 외측 챔버의 구성]
도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이 챔버(10)는 2겹 구조를 갖고, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)를 구비하고 있다. 내측 챔버(11)는, 외측 챔버(12)에 대해 착탈 가능하도록 구성되어 있다. 구체적으로 내측 챔버(11)는, 외측 챔버(12)의 상부에 있어서 설치 및 분리가 가능하도록 되어 있다. 내측 챔버(11)가 외측 챔버(12)에 설치된 때에는, 당해 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에는, 밀폐된 밀폐 공간(T)이 형성된다. 또한, 외측 챔버(12)는, 내측 챔버(11)의 내부에 노출하지 않도록 마련되고, 당해 내측 챔버(11)의 내부에 공급된 처리 가스에 접촉하지 않도록 마련되어 있다.
도 7 및 도 8에 도시하는 내측 챔버(11)는, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 내측 챔버(11)의 내측면, 즉 당해 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스에 접촉하는 가스 접촉면에는, 처리 가스에 대해 내부식성을 갖는 코팅이 실시되어 있다. 이 코팅은, 처리 가스의 종류에 따라 결정되지만, 예를 들어 니켈 도금 등이다.
내측 챔버(11)는, 전체로서 상면이 개구된 대략 직육면체 형상의 용기이다. 내측 챔버(11)는, 대략 통 모양 형상의 측벽(200)과, 측벽(200)의 상단부터 외측을 향해서 돌출되는 플랜지부(201)와, 측벽(200)의 하단에 있어서 개구 하면을 덮도록 마련된 바닥판(202)을 갖고 있다.
측벽(200)의 일 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(210)가 형성되어 있다. 또한, 측벽(200)의 타측면에는, 복수, 예를 들어 3개의 포트(211)가 형성되어 있다. 포트(211)는, 예를 들어 내측 챔버(11)의 내부 부재와 외부의 기기를 접속하기 위한 포트이다.
플랜지부(201)는, 외측 챔버(12)의 후술하는 측벽(220)의 상방에 있어서 환상으로 마련된다. 플랜지부(201)의 외측면은, 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부에 노출되어 있다.
바닥판(202)에는, 복수의 개구부(212 내지 215)가 형성되어 있다. 개구부(212)는, 적재대(20) 및 이너 월(50)을 설치하기 위한 개구부이며, 바닥판(202)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 개구부(213)는, 배기관(60)을 삽입 관통시키기 위한 개구부이다. 개구부(214)는, 구동축(72)을 삽입 관통시키기 위한 개구부이다. 개구부(215)는, 가이드축(73)을 삽입 관통시키기 위한 개구부이며, 바닥판(202)에 있어서 2개소에 형성되어 있다.
도 9 및 도 10에 도시하는 외측 챔버(12)는, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 외측 챔버(12)는, 내측 챔버(11)의 내부에 공급된 처리 가스에 접촉하지 않도록 마련되어 있기 때문에, 당해 외측 챔버(12)의 표면에는 코팅이 실시되지 않고 있다. 즉, 외측 챔버(12)는 금속의 무구재이다.
외측 챔버(12)는, 전체로서 상면이 개구된 대략 직육면체 형상의 용기이다. 외측 챔버(12)는, 대략 통 모양 형상의 측벽(220)과, 측벽(220)의 하단에 있어서 개구 하면을 덮도록 마련된 바닥판(221)을 갖고 있다.
측벽(220)의 일 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(230)가 상기 반입출구(210)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 또한, 측벽(220)의 타측면에는, 복수, 예를 들어 3개의 포트(231)가 상기 포트(211)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
바닥판(221)에는, 복수의 개구부(232 내지 235)가 형성되어 있다. 이들 개구부(232 내지 235)는 각각, 상기 개구부(212 내지 215)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
[밀폐 공간의 구성]
도 4에 도시하는 바와 같이 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에는, 밀폐 공간(T)이 형성되어 있다. 밀폐 공간(T)은, 측벽(200)과 측벽(220)의 사이, 플랜지부(201)와 측벽(220)의 사이 및 바닥판(202)과 바닥판(221)의 사이에 형성되어 있다. 밀폐 공간(T)은, 후술하는 복수의 어댑터와 복수의 시일 부재로 시일되어 밀폐된다. 이하, 이 밀폐 공간(T)의 시일 구조에 대해서 설명한다.
또한, 어댑터는, 내측 챔버(11)가 외측 챔버(12)에 설치될 때, 당해 내측 챔버(11)와 내측 챔버(11)의 외부(예를 들어 외측 챔버(12) 등)를 접속하는 것이다. 또한, 어댑터는, 그 설치 위치에 따라, 내측 챔버(11)의 내측으로부터 설치되어도 되고, 내측 챔버(11)의 외측으로부터 설치되어도 된다. 어댑터는 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속에 의해 형성되고, 어댑터의 표면, 즉 당해 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스에 접촉하는 가스 접촉면에는, 처리 가스에 대해 내부식성을 갖는 코팅이 실시되어 있다. 또한, 시일 부재에는, 예를 들어 수지제의 O링이 사용된다.
우선, 웨이퍼(W)의 반입출구(210, 230)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조에 대해서 설명한다. 내측 챔버(11)의 반입출구(210)에는 어댑터(240)가 마련되어 있다. 어댑터(240)는, 내측 챔버(11)의 측벽(200)과 외측 챔버(12)의 측벽(220)을 접속한다. 어댑터(240)는, 양 단부면이 개구한 대략 원통 형상의 본체부(241)와, 본체부(241)로부터 외측을 향해서 돌출되는 걸림부(242)를 갖고 있다. 본체부(241)는, 반입출구(210, 230)의 내측 면을 따라, 반입출구(210)로부터 반입출구(230)까지 수평 방향으로 연장한다. 걸림부(242)는, 내측 챔버(11)의 측벽(200)를 따라 연직 방향으로 연장한다.
도 11 내지 도 13은, 내측 챔버(11)의 반입출구(210)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조를 도시하는 설명도이다. 또한, 도 13에 있어서는, 내측 챔버(11)의 측벽(200)의 구성을 설명하기 위해, 어댑터(240)의 도시를 생략하고 있다. 도 11 내지 도 13에 도시하는 바와 같이, 내측 챔버(11)의 측벽(200)과 어댑터(240)의 걸림부(242)는, 복수의 제1 체결 부재(243)에 의해 체결되어 있다. 또한, 내측 챔버(11)의 측벽(200)과 외측 챔버(12)의 측벽(220)은, 복수의 제2 체결 부재(244)에 의해 체결되어 있다. 이들 체결 부재(243, 244)에는, 예를 들어 나사가 사용된다.
내측 챔버(11)의 측벽(200)의 내측면과 어댑터(240)의 걸림부(242)의 측면 사이에는, 시일 부재(245)가 마련되어 있다. 시일 부재(245)는, 반입출구(210)를 둘러싸도록 환상으로 마련되어 있다.
제1 체결 부재(243)는 시일 부재(245)의 외측에 마련되어 있다. 여기서, 제1 체결 부재(243)가 어댑터(240)의 걸림부(242)로부터 외측 챔버(12)의 측벽(220)까지 체결할 경우, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스가 제1 체결 부재(243)와 그 나사 구멍과의 간극으로부터 밀폐 공간(T)으로 유출해 버린다. 그래서, 이와 같이 밀폐 공간(T)에 처리 가스가 유출해서 외측 챔버(12)의 측벽(220)에 접촉하는 것을 억제하기 위해서, 본 실시 형태에서는, 내측 챔버(11)와 어댑터(240)를 체결하는 제1 체결 부재(243)를 시일 부재(245)의 외측에 마련하고 있다.
또한, 제2 체결 부재(244)는 시일 부재(245)의 내측에 마련되어 있다. 여기서, 제2 체결 부재(244)가 시일 부재(245)의 외측에 마련되었을 경우, 제2 체결 부재(244)는 내측 챔버(11)의 내부에 연통하는 것으로 되기 때문에, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스가 제2 체결 부재(244)와 그 나사 구멍과의 간극으로부터 밀폐 공간(T)으로 유출해 버린다. 그래서, 이와 같이 밀폐 공간(T)으로 처리 가스가 유출해서 외측 챔버(12)의 측벽(220)에 접촉하는 것을 억제하기 위해서, 본 실시 형태에서는 제2 체결 부재(244)를 시일 부재(245)의 내측에 마련하고 있다.
또한, 도 13의 예에 있어서는, 시일 부재(245)는, 제2 체결 부재(244)의 근방에 있어서, 당해 제2 체결 부재(244)와의 간섭을 피하도록 만곡해서 마련되어 있지만, 시일 부재(245)의 레이아웃은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 제2 체결 부재(244)가 도 13의 예에서 내측(반입출구(210)에 가까운 위치)에 마련되어 있을 경우에는, 시일 부재(245)의 만곡은 생략할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 시일 부재(245)를 1겹으로 마련하였지만, 복수 마련되어 있어도 된다. 예를 들어 반입출구(210)를 둘러싸도록 환상으로 마련된 시일 부재(245)에 추가하여, 각 제2 체결 부재(244)의 외주를 개별로 둘러싸는 시일 부재(도시하지 않음)가 마련되어 있어도 된다.
도 4에 도시하는 바와 같이 외측 챔버(12)의 반입출구(230)에는 어댑터(246)가 마련되어 있다. 이 어댑터(246)는, 예를 들어 나사 등의 체결 부재(도시하지 않음)에 의해, 외측 챔버(12)의 측벽(220)에 체결되어 있다. 어댑터(246)와 측벽(220)의 사이에는, 시일 부재(247)가 마련되어 있다. 또한, 이 외측의 어댑터(246)와 내측의 어댑터(240)의 사이에도, 시일 부재(248)가 마련되어 있다. 이들 시일 부재(247, 248)는 각각, 반입출구(230)를 둘러싸도록 환상으로 마련되어 있다.
이상의 시일 구조에 의해, 반입출구(210, 230)에 있어서 밀폐 공간(T)은 시일되어, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스가 밀폐 공간(T)으로 유출하지 않도록 되어 있다.
이어서, 개구부(213, 233)(배기관(60)의 접속 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조에 대해서 설명한다. 개구부(213, 233)에는 어댑터(250)가 마련되어 있다. 어댑터(250)는, 내측 챔버(11)의 바닥판(202)과 외측 챔버(12)의 바닥판(221)을 접속한다. 어댑터(250)는, 외측 챔버(12)의 바닥판(221)으로부터 배기관(60)까지 연직 방향으로 연장한다.
내측 챔버(11)의 바닥판(202)의 하면과 어댑터(250)의 상면 사이에는, 시일 부재(251)가 마련되어 있다. 시일 부재(251)는, 개구부(213, 233)를 둘러싸도록 환상으로 마련되어 있다.
이상의 시일 구조에 의해, 개구부(213, 233)에 있어서 밀폐 공간(T)은 시일되어, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스가 밀폐 공간(T)으로 유출하지 않도록 되어 있다.
이어서, 개구부(214, 234)(구동축(72)의 접속 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조에 대해서 설명한다. 개구부(214, 234)에는 어댑터(260)가 마련되어 있다. 어댑터(260)는, 내측 챔버(11)의 바닥판(202)과 외측 챔버(12)의 바닥판(221)을 접속한다. 어댑터(260)는, 외측 챔버(12)의 바닥판(221)으로부터 구동축(72)까지 연직 방향으로 연장한다.
내측 챔버(11)의 바닥판(202)의 하면과 어댑터(260)의 상면 사이에는, 시일 부재(261)가 마련되어 있다. 시일 부재(261)는, 개구부(214, 234)를 둘러싸도록 환상으로 마련되어 있다.
이상의 시일 구조에 의해, 개구부(214, 234)에 있어서 밀폐 공간(T)은 시일되어, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스가 밀폐 공간(T)으로 유출되지 않도록 되어 있다.
또한, 다른 개구부(212, 232)(적재대(20) 및 이너 월(50)의 설치 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조, 개구부(215, 235)(가이드축(73)의 접속 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조, 포트(211, 231)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 시일 구조 모두, 상기 시일 구조와 마찬가지이다. 즉, 각 개구부에는, 어댑터와 시일 부재가 마련되어 있다.
이어서, 플랜지부(201)와 측벽(220)의 상면 사이의 밀폐 공간(T)의 시일 구조에 대해서 설명한다. 플랜지부(201)의 하면과 측벽(220)의 상면 사이에는, 시일 부재(270)가 마련되어 있다. 밀폐 공간(T)은 시일되어, 외부의 분위기가 밀폐 공간(T)으로 유입하지 않도록 되어 있다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(201)의 하면과 측벽(220)의 상면 사이에는, 간극(G)이 형성되어 있다. 이 간극에 의해, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서의 열전달을 억제할 수 있다. 여기서, 상술한 바와 같이 밀폐 공간(T)은 감압부(130)에 의해 원하는 진공도까지 감압되고, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서, 밀폐 공간(T)은 진공 단열층으로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 간극(G)에 의해 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서의 열전달이 억제되므로, 밀폐 공간(T)의 진공 단열층의 기능을 유지할 수 있다.
이상과 같이, 밀폐 공간(T)은 후술하는 복수의 어댑터와 복수의 시일 부재로 시일되어 밀폐된다. 이 때문에, 내측 챔버(11)의 내부 처리 가스는 밀폐 공간(T)에 유출되지 않고, 그 결과, 외측 챔버(12)가 처리 가스에 노출되는 것이 억제된다.
밀폐 공간(T)에는, 복수의 스페이서(280)가 마련되어 있다. 스페이서(280)는, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)에 접촉하고 있다. 스페이서(280)는, 예를 들어 스테인리스에 의해 형성된다. 이 스페이서(280)에 의해, 내측 챔버(11)의 강도를 유지할 수 있다. 바꾸어 말하면, 스페이서(280)를 마련함으로써, 내측 챔버(11)의 두께를 얇게 하는 것도 가능해진다. 또한, 스페이서(280)의 설치 위치는 임의이다. 예를 들어 내측 챔버(11)의 강도가 약한 개소에 스페이서(280)를 설치 해도 된다.
[히터의 구성]
도 4에 도시하는 바와 같이 내측 챔버(11)의 플랜지부(201)의 상면에는, 당해 내측 챔버(11)를 가열하는 히터 링(13)이 마련되어 있다. 히터 링(13)은, 환상으로 마련되어 있다. 히터 링(13)은 외부에 노출되어 있다. 또한, 히터 링(13)의 내부는 대기압으로 유지되고 있고, 히터 링(13)에는 예를 들어 시스 히터나 카트리지 히터 등의 내측 히터(290)가 내장되어 있다. 외측 챔버(12)에는, 당해 외측 챔버(12)를 가열하는 외측 히터(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 외측 히터는, 임의의 위치에 마련된다. 이들 내측 히터(290)와 외측 히터는 개별로 제어되고, 각각 개별의 온도로 조정 가능하다.
내측 히터(290)(히터 링(13))는, 내측 챔버(11)를 예를 들어 120℃ 내지 140℃로 조정한다. 이에 의해, 예를 들어 처리 가스 중에 포함되는 이물이 내측 챔버(11)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 밀폐 공간(T)은 감압부(130)에 의해 원하는 진공도까지 감압되어, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서 진공 단열층으로서 기능한다. 이 진공 단열층인 밀폐 공간(T)에 의해, 내측 챔버(11)를 열적으로 독립 시킬 수 있고, 내측 챔버(11)의 온도 조정을 효율적으로 행할 수 있다.
외측 히터는, 외측 챔버(12)를 예를 들어 100℃ 이하로 조정한다. 여기서, 내측 챔버(11)는 진공 단열층인 밀폐 공간(T)에 의해 열적으로 독립하고 있지만, 내측 챔버(11)와 밀폐 공간(T)의 사이에 약간의 열전달은 존재한다. 특히 외측 챔버(12)의 용적은 크고, 또한 외측 챔버(12)는 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부의 웨이퍼 반송 장치 등에 접속되어 있기 때문에, 외측 챔버(12)를 개재해서 내측 챔버(11)의 열이 약간 달아난다. 그래서 본 실시 형태에서는, 외측 챔버(12)의 온도를 조정해 둠으로써, 내측 챔버(11)의 온도를 적절하게 제어한다. 즉, 외측 히터는, 내측 챔버(11)의 온도 조정 어시스트로서 기능한다.
또한, 외측 히터에 의해 조정되는 외측 챔버(12)의 온도는 임의이다. 단, 내측 챔버(11)의 온도 쪽이, 외측 챔버(12)의 온도보다 높게 제어된다. 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 웨이퍼 처리 장치와 같이 챔버가 1겹 구조를 갖는 경우, 당해 챔버의 온도는 예를 들어 120℃ 내지 150℃로 조정된다. 이 점, 본 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에서는, 챔버(10)가 2겹 구조를 갖기 때문에, 외측 챔버(12)의 온도를 종래보다 낮게 억제할 수 있다.
<제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 방법>
이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 처리(COR 처리)에 대해서 설명한다.
우선, 격벽(40)이 퇴피 위치까지 강하한 상태에서, 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부에 마련된 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 챔버(10)(내측 챔버(11))의 내부에 웨이퍼(W)가 반송되어, 각 적재대(20, 20) 위에 적재된다.
그 후, 격벽(40)을 웨이퍼 처리 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 격벽(40)에 의해 처리 공간(S)이 형성된다.
그리고 배기부(120)에 의해 내측 챔버(11)의 내부를 원하는 압력까지 배기함과 함께, 처리 가스 공급부(100)로부터 처리 가스가 내측 챔버(11)의 내부로 공급되어, 웨이퍼(W)에 대해 COR 처리가 행해진다. 또한, 처리 공간(S) 내의 처리 가스는, 배기 공간(V), 각 이너 월(50)의 슬릿(53)을 통해, 배기부(120)로부터 배출된다.
COR 처리 중, 내측 챔버(11)의 온도는 내측 히터(290)(히터 링(13))에 의해 예를 들어 120℃ 내지 150℃로 조정되고, 외측 챔버(12)의 온도는 외측 히터에 의해 예를 들어 80℃ 이하로 조정된다. 또한, 밀폐 공간(T)은 감압부(130)에 의해 원하는 진공도까지 감압되어, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서 진공 단열층으로서 기능한다. 그 결과, 진공 단열층에 의해 내측 챔버(11)의 온도 조정을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, COR 처리 중, 밀폐 공간(T)의 압력을 조정하기 위해서, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급해도 된다. 예를 들어, 내측 챔버(11)의 내부와 밀폐 공간(T)에 압력차가 발생한 경우, 이 압력차를 조정하기 위해서 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급한다. 구체적으로는, 밀폐 공간(T)으로 처리 가스가 유입하는 것을 억제하기 위해서, 내측 챔버(11)의 내부가 밀폐 공간(T)보다 고압이 되지 않도록, 밀폐 공간(T)의 압력을 조정한다. 혹은 예를 들어, 밀폐 공간(T)의 압력을 압력계(도시하지 않음)로 감시해 두고, 압력이 역치보다 낮아진 경우에, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급한다.
COR 처리가 종료하면, 격벽(40)이 퇴피 위치로 강하하여, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 각 적재대(20, 20) 위의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부로 반출된다. 그 후, 웨이퍼 처리 장치(1)의 외부에 마련된 가열 장치에 의해 웨이퍼(W)가 가열되고, COR 처리에 의해 발생한 반응 생성물이 기화해서 제거된다. 이에 의해, 일련의 COR 처리가 종료한다.
<제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치의 메인터넌스>
이어서, 웨이퍼 처리 장치(1)의 메인터넌스에 대해서 설명한다. 이 메인터넌스에서는, 예를 들어 내측 챔버(11)를 교환한다. 내측 챔버(11)의 교환에는, 예를 들어 처리 가스를 변경하는 경우에 있어서, 내측 챔버(11)의 내부식성 코팅을 변경하기 위해서 행하는 경우가 포함된다. 혹은, 예를 들어 복수의 웨이퍼(W)에 대해 COR 처리를 행한 후, 경시 열화한 내측 챔버(11)를 교환하는 경우도 있다.
우선, 감압부(130)에 의한 밀폐 공간(T)의 진공화를 정지하여, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스의 공급은, 밀폐 공간(T)의 내부가 대기압이 될 때까지 행해진다.
그 후, 덮개(14)를 분리해서 내측 챔버(11)의 내부를 대기 개방한 후, 당해 내측 챔버(11)를 교환한다. 그리고 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에 밀폐 공간(T)을 형성한 후, 감압부(130)에 의해 밀폐 공간(T)을 원하는 진공도까지 감압한다. 이와 같이 해서, COR 처리에 대한 준비가 완료한다.
<제1 실시 형태의 효과>
이상의 제1 실시 형태에 의하면, 챔버(10)가 2겹 구조를 갖고 있으므로, 처리 가스의 가스종이 바뀌어서 챔버 표면의 코팅을 변경할 필요가 있는 경우에서도, 내측 챔버(11)를 교환하는 것만으로 대응할 수 있다. 바꾸어 말하면, 외측 챔버(12)를 교환할 필요가 없다. 이 때문에, 종래의 웨이퍼 처리 장치와 같이, 웨이퍼 처리 장치가 탑재된 시스템의 전체 정지, 웨이퍼 처리 장치의 언도크, 가스 공급 라인이나 전력 공급 라인, 물공급 라인 등의 새로 고치기 등, 챔버 교환 시의 부하를 저감할 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 처리 장치(1)는, 다양한 처리 가스(다양한 가스 처리)에 간이한 방법으로 대응 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 외측 챔버(12)는 내측 챔버(11)의 내부에 공급된 처리 가스에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 외측 챔버(12)의 표면에 내부식성의 코팅을 실시할 필요가 없고, 외측 챔버(12)에는 금속의 무구재를 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에는 밀폐 공간(T)이 형성되고, 이 밀폐 공간(T)은 복수의 어댑터와 복수의 시일 부재로 시일되어 밀폐되어 있다. 특히 웨이퍼(W)의 반입출구(210, 230)에서는, 내측 챔버(11)와 어댑터(240)를 체결하는 제1 체결 부재(243)를 시일 부재(245)의 외측에 마련하고, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)를 체결하는 제2 체결 부재(244)를 시일 부재(245)의 내측에 마련하고 있다. 이 때문에, 제1 체결 부재(243)와 제2 체결 부재(244)의 나사 구멍으로부터 밀폐 공간(T)으로 처리 가스가 유입하는 것을 억제하고, 밀폐 공간(T)을 확실하게 시일할 수 있다. 이상과 같이 간이한 구조로, 밀폐 공간(T)의 시일성을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 밀폐 공간(T)은 감압부(130)에 의해 원하는 진공도까지 감압되어, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서 진공 단열층으로서 기능한다. 또한, 내측 챔버(11)의 플랜지부(201)의 하면과 외측 챔버(12)의 측벽(220)의 상면에 간극(G)이 형성되어 있고, 기타의 개소에 있어서도 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)는 접촉하고 있지 않고, 밀폐 공간(T)의 진공 단열층의 기능을 유지할 수 있다. 이 때문에, 내측 챔버(11)를 열적으로 독립시킬 수 있으므로, 당해 내측 챔버(11)의 온도 조정을 효율적으로 행할 수 있다. 또한 그 결과, 내측 히터(290)의 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 불활성 가스 공급부(110)에 의해 밀폐 공간(T)의 압력을 조정할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼 처리 중, 내측 챔버(11)의 내부와 밀폐 공간(T)의 압력차를 억제하고, 밀폐 공간(T)에 처리 가스가 유입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 내측 챔버(11)의 교환 시에도, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급하고, 밀폐 공간(T)의 내부를 대기압으로 할 수 있고, 내측 챔버(11)의 교환을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 배기부(120)에 의한 내측 챔버(11)의 내부 배기와, 감압부(130)에 의한 밀폐 공간(T)의 감압은 개별로 제어할 수 있다. 이 때문에, 내측 챔버(11)의 내부 압력과, 밀폐 공간(T)의 압력을 각각 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 내측 히터(290)(히터 링(13))에 의한 내측 챔버(11)의 온도와, 외측 히터에 의한 외측 챔버(12)의 온도는 개별로 제어할 수 있다. 이 때문에, 내측 챔버(11)의 온도와 외측 챔버(12)의 온도를 적절하게 조정할 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는, 챔버(10)가 밀폐 공간(T)을 구비한 2겹 구조를 가지므로, 외측 챔버(12)의 온도를 내측 챔버(11)의 온도보다 낮게 억제할 수 있다. 이 때문에, 외측 히터의 부하를 저감할 수 있다. 또한, 예를 들어 웨이퍼 처리 장치(1)를 히트 아웃하고 나서 메인터넌스를 행할 때까지의 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 메인터넌스 후, 웨이퍼 처리 장치(1)를 복귀시킬 때까지의 시간도 단축시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 적재대(20)가 2대 마련된 웨이퍼 처리 장치(1)에 대해서 설명하였지만, 도 1에 도시하는 바와 같이 적재대(20)가 1대 마련된 웨이퍼 처리 장치(1)에 대해서도, 상기 효과를 향수 할 수 있다.
또한 예를 들어, 이상의 실시 형태에서는, 1대 또는 2대의 적재대(20)를 마련한 예에 입각해서 설명하였지만, 적재대(20)의 설치 수는 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어 적재대(20)는, 3대 이상이어도 된다.
<제2 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치의 구성>
이어서, 제2 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 15 및 도 16은 각각, 웨이퍼 처리 장치(300)의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다. 또한, 제2 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(300)의 구성에 있어서, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)와 마찬가지의 구성 요소에는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
본 실시 형태는, 챔버(10)가 2겹 구조를 갖고, 또한 챔버(10)의 내부에 격벽(340)을 마련함으로써 웨이퍼 처리 장치(300)가 3겹 구조를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 이 3겹 구조에 의해, 다양한 처리 가스에 대응 가능한 웨이퍼 처리 장치(300)가 실현된다. 따라서, 웨이퍼 처리 장치(300)의 기타의 구조는 임의로 설계할 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시하는 바와 같이 후술하는 웨이퍼(W)의 적재대(20)는 1대 마련되어 있어도 되고, 도 16에 도시하는 바와 같이 적재대(20)는 2대 마련되어 있어도 된다.
또한, 도 15에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서 적재대(20)가 1대인 경우라도, 격벽(340), 이너 월(50) 및 승강 기구(370)는 마련된다. 그러한 경우, 적재대(20), 격벽(340) 및 샤워 헤드(30)로 둘러싸인 처리 공간(S)이 형성되고, 처리 공간(S)에 있어서의 처리 가스의 흐름을 균일하게 할 수 있고, 또한 처리 공간(S)으로부터의 배기로의 컨트롤도 할 수 있다. 또한, 챔버(10)의 형상이 어떤 형상이어도, 격벽(340)에 의해 대략 원형의 평면 형상을 갖는 처리 공간(S)이 형성되고, 당해 처리 공간(S)에서 안정된 에칭 처리를 행할 수 있다. 또한, 챔버(10)의 내부 공간에 비해 처리 공간(S)의 용적이 작아지므로, 처리 가스의 공급량을 저감시킬 수도 있다.
이하, 도 16에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(300)의 구성에 대해서 설명하지만, 당해 도 16에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(300)의 구성 부재의 부호와, 도 15에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(300)의 구성 부재의 부호는 대응하고 있다.
제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)와 마찬가지로, 도 16에 도시하는 웨이퍼 처리 장치(300)는, 챔버(10), 내측 챔버(11), 외측 챔버(12), 밀폐 공간(T), 히터 링(13), 덮개(14), 가스 공급관(15), 흡기관(16), 적재대(20), 상부대(21), 하부대(22), 온도 조정 기구(23), 샤워 헤드(30), 공간(30a), 프레임체(31), 샤워 플레이트(32), 개구(32a) 및 가스 공급관(33)을 갖고 있다.
샤워 헤드(30)의 하면, 상세하게는 프레임체(31)의 하면에는, 시일 부재(34)가 마련되어 있다. 시일 부재(34)에는, 예를 들어 수지제의 립 시일이 사용된다. 이 시일 부재(34)는, 승강 기구(370)에 의해 격벽(340)을 상승시킴으로써 당해 격벽(340)의 히터 플레이트(342)와 프레임체(31)가 맞닿았을 때, 히터 플레이트(342)와 프레임체(31)와의 사이를 기밀하게 막는다. 시일 부재(34)는, 각 적재대(20)에 대응해서 마련되어 있다. 또한, 시일 부재(34)는, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 시일 부재(44)에 대신해서 마련되어 있다.
적재대(20, 20)의 외주에는, 승강 가능하도록 구성된 격벽(340)이 마련되어 있다. 격벽(340)은, 2개의 적재대(20, 20)를 각각 개별로 둘러싸는 2개의 칸막이벽(341, 341)과, 칸막이벽(341, 341)의 상면에 마련된 히터 플레이트(342)를 갖고 있다. 칸막이벽(341)의 내경은, 적재대(20)의 외측면보다 크게 설정되어 있고, 칸막이벽(341)과 적재대(20)의 사이에 간극이 형성되도록 되어 있다. 또한, 격벽(340)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다. 또한, 격벽(340)은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 격벽(40)을 대신해서 마련되어 있다.
상술한 바와 같이 프레임체(31)에 마련된 시일 부재(34)에 의해, 당해 프레임체(31)와 히터 플레이트(342)가 맞닿았을 때, 프레임체(31)와 히터 플레이트(342)와의 사이가 기밀하게 막아진다. 또한, 이너 월(50)의 돌출부(52)에는, 당해 돌출부(52)와 칸막이벽(341)(후술하는 하측 플랜지부(402))이 맞닿은 때에, 칸막이벽(341)과의 사이를 기밀하게 막는, 예를 들어 수지제의 O링 등의 시일 부재(343)가, 각 적재대(20)에 대응해서 마련되어 있다. 또한, 시일 부재(343)는, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 시일 부재(45)를 대신해서 마련되어 있다. 그리고 격벽(340)을 상승시키고, 히터 플레이트(342)와 시일 부재(34)를 맞닿게 하고, 또한 하측 플랜지부(402)와 시일 부재(343)를 접촉시킴으로써, 적재대(20), 격벽(340) 및 샤워 헤드(30)로 둘러싸인 처리 공간(S)이 형성된다.
제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)와 마찬가지로, 웨이퍼 처리 장치(300)는, 이너 월(50), 본체부(51), 돌출부(52), 배기 공간(V) 및 슬릿(53)을 갖고 있다. 그리고 도 16에 도시하는 바와 같이 이너 월(50)의 높이는, 후술하는 승강 기구(370)에 의해 격벽(340)을 웨이퍼 처리 위치까지 상승시켰을 때에, 돌출부(52)에 마련된 시일 부재(343)와 칸막이벽(341)의 하측 플랜지부(402)가 맞닿게 설정되어 있다. 이에 의해, 이너 월(50)과 격벽(340)이 기밀하게 접촉한다.
또한, 이너 월(50)은, 외측 챔버(12)의 바닥판에 고정되어 있다. 그리고 외측 챔버(12)는, 후술하는 외측 히터(291)에 의해 가열되도록 구성되어 있고, 이 외측 히터(291)에 의해, 이너 월(50)도 가열된다. 이너 월(50)은 원하는 온도로 가열되어, 처리 가스 중에 포함되는 이물이 이너 월(50)에 부착되지 않도록 되어 있다.
제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)와 마찬가지로, 웨이퍼 처리 장치(300)는, 배기관(60)을 갖고 있다. 배기관(60)은, 격벽(340)의 내부와 내측 챔버(11)의 내부를 배기한다. 배기관(60)은, 외측 챔버(12)의 바닥판에 있어서, 내측 챔버(11)의 내측이며, 격벽(340) 및 이너 월(50)의 외측에 마련되어 있다.
웨이퍼 처리 장치(300)는, 상술한 바와 같이 격벽(340)을 승강시키는 승강 기구(370)를 갖고 있다. 승강 기구(370)는, 챔버(10)의 외부에 배치된 액추에이터(371)와, 액추에이터(371)에 접속되고, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)의 바닥판을 관통해서 내측 챔버(11) 내를 연직 상방으로 연신하는 구동축(372)과, 선단이 격벽(340)에 접속되고, 다른 쪽의 기단이 외측 챔버(12)의 외부까지 연신하는 복수, 예를 들어 2개의 가이드축(373)을 갖고 있다. 가이드축(373)은, 구동축(372)에 의해 격벽(340)을 승강시킬 때 격벽(340)이 기울거나 하는 것을 방지하는 것이다. 또한, 승강 기구(370)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)와 마찬가지로, 웨이퍼 처리 장치(300)는, 제어부(80)를 갖고 있다.
<제2 실시 형태의 가스 계통의 구성>
이어서, 상술한 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 가스 계통에 대해서 설명한다. 도 17은, 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 가스 계통을 도시하는 설명도이다. 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 가스 계통은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 가스 계통과 마찬가지이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 가스 계통은, 처리 가스 공급부(100), 처리 가스 공급원(101), 유량 조절 기구(102), 불활성 가스 공급부(110), 불활성 가스 공급원(111), 유량 조절 기구(112), 배기부(120), 압력 조정 밸브(121), 터보 분자 펌프(122), 밸브(123), 드라이 펌프(124), 감압부(130) 및 밸브(131)를 갖고 있다.
<제2 실시 형태의 격벽 및 승강 기구의 구성>
이어서, 상술한 격벽(340) 및 승강 기구(370)의 구성에 대해서 설명한다. 도 18은, 격벽(340) 및 승강 기구(370)의 구성 개략을 도시하는 사시도이다. 도 19는, 격벽(340) 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다. 도 20은, 격벽(340) 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 18 내지 도 20에 도시하는 바와 같이 격벽(340)은 상하로 분할되어, 2개의 칸막이벽(341, 341)과 1개의 히터 플레이트(342)를 갖고 있다.
2개의 칸막이벽(341, 341)은 각각, 2개의 적재대(20, 20)를 개별로 둘러싼다. 각 칸막이벽(341)은, 원통부(400), 상측 플랜지부(401) 및 하측 플랜지부(402)를 갖고 있다. 원통부(400)는, 적재대(20)를 둘러싼다. 상측 플랜지부(401)는, 원통부(400)의 상단에 마련되고, 당해 원통부(400)로부터 직경 방향 외측으로 연신한다. 하측 플랜지부(402)는, 원통부(400)의 하단에 마련되고, 당해 원통부(400)로부터 직경 방향 내측으로 연신한다.
히터 플레이트(342)는, 2개의 칸막이벽(341, 341)에 공통으로 마련되고, 평면으로 보아 2개의 링이 결합된 형상을 갖는다. 히터 플레이트(342)는, 상측 플랜지부(401, 401)의 상면에 마련되어 있다. 히터 플레이트(342)에는, 예를 들어 시스 히터나 카트리지 히터 등의 격벽 히터(410)가 내장되어 있다. 격벽 히터(410)는, 격벽(340)을 예를 들어 120℃ 내지 140℃로 조정한다. 이에 의해, 예를 들어 처리 가스 중에 포함되는 이물이 격벽(340)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
이러한 구성의 격벽(340)에 의하면, 격벽(340)을 상승시키고, 히터 플레이트(342)와 시일 부재(34)를 맞닿게 하고, 또한 하측 플랜지부(402)와 시일 부재(343)를 접촉시킴으로써, 기밀성이 높은 처리 공간(S)을 형성할 수 있다. 또한, 처리 공간(S)에 있어서의 처리 가스의 흐름을 균일하게 할 수 있고, 또한 처리 공간(S)으로부터의 배기로의 컨트롤도 할 수 있다.
또한, 격벽(340)은 상하 분할 구조를 가지므로, 예를 들어 상부의 히터 플레이트(342)의 사양을 변경하지 않고, 하부의 칸막이벽(341)에 의한 배기 구조만을 변경할 수 있다. 예를 들어, 칸막이벽(341)의 내부에 배기 유로를 형성하고, 또한 칸막이벽(341)의 내측면에 있어서 처리 공간(S)과 배기 유로를 연통시키기 위한 복수의 개구를 형성한다. 그러한 경우, 처리 공간(S)의 처리 가스는, 복수의 개구를 개재해서 칸막이벽(341)의 내부 배기 유로에 유입하여, 배기관(60)으로부터 배출된다.
또한, 격벽(340)은 상하 분할 구조를 가지므로, 예를 들어 칸막이벽(341)과 히터 플레이트(342)를 개별로 가공할 수 있고, 가공성 및 조달성이 향상된다.
격벽(340)의 칸막이벽(341)과 히터 플레이트(342)는 각각, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 칸막이벽(341)의 표면과 히터 플레이트(342)의 표면, 즉 처리 가스에 접촉하는 가스 접촉면에는, 처리 가스에 대해 내부식성을 갖는 코팅이 실시되어 있다. 이 코팅은, 처리 가스의 종류에 따라 결정되는데, 예를 들어 니켈 도금 등이다.
여기서, 격벽(340)으로부터 웨이퍼(W)에 대한 온도 영향을 고려하면, 격벽(340)과 적재대(20)에 적재된 웨이퍼(W)와의 거리는 큰 편이 바람직하다. 도 17에 도시하는 바와 같이 격벽(340)과 웨이퍼(W)와의 거리(L)는, 종래보다 크고, 예를 들어 10mm 이상이며, 보다 바람직하게는 15mm 이상이다. 그러한 경우, 격벽(340)과 웨이퍼(W)와의 거리를 크게 할 수 있으므로, 격벽(340)으로부터 웨이퍼(W)에 대한 온도 영향이 저감한다. 그 결과, 프로세스 성능을 고정밀도로 유지할 수 있다.
또한, 종래, 격벽에 시일 부재가 마련되어 있고, 격벽 상부에는 시일 부재와 격벽 히터가 존재하는 것으로 되기 때문에, 격벽의 내경을 크게 하면, 이들 시일 부재의 격벽 히터를 양립시킨 레이아웃이 곤란했다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 시일 부재(34)는 샤워 헤드(30)의 프레임체(31)에 설치되어 있기 때문에, 격벽(340)과 웨이퍼(W)와의 거리를 크게 해서 히터 플레이트(342)가 작아져도, 당해 히터 플레이트(342)의 내부에 격벽 히터(410)를 적절하게 레이아웃할 수 있다.
또한, 격벽(340)에는, 당해 격벽(340)에 에어를 공급하는 에어 공급부(도시하지 않음)가 마련되어 있어도 된다. 그러한 경우, 에어에 의해 격벽(340)을 냉각 할 수 있고, 예를 들어 메인터넌스 시에 있어서의 격벽(340)의 강온 시간을 단축시킬 수 있다.
도 18 내지 도 20에 도시하는 바와 같이 승강 기구(370)는, 액추에이터(371), 1개의 구동축(372) 및 복수, 예를 들어 2개의 가이드축(373)을 갖고 있다. 액추에이터(371)에 의해 구동축(372)을 승강시켜서, 격벽(340)이 승강한다. 이때, 2개의 가이드축(373)에 의해, 격벽(340)이 기우는 것이 방지된다.
도 16에 도시하는 바와 같이 구동축(372)의 선단은 히터 플레이트(342)에 접속되고, 다른 쪽의 기단은 액추에이터(371)에 접속되어 있다. 액추에이터(371)는 외측 챔버(12)의 외부에 마련된다. 구동축(372)은, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)의 바닥판을 관통해서 내측 챔버(11) 내를 연직 상방으로 연신한다. 구동축(372)에 있어서, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)를 삽입 관통하는 부분, 즉 후술하는 바와 같이 개구부(214, 234)(구동축(372)의 접속 부분)에는, 어댑터(260)가 마련된다. 또한, 구동축(372)에 있어서, 어댑터(260)에는 축 시일부(420)가 마련된다. 축 시일부(420)의 내부에는, 예를 들어 수지제의 O링 등의 시일 부재(421)가 마련되고, 진공 분위기와 대기 분위기의 사이를 차단하고 있다.
가이드축(373)의 선단은 히터 플레이트(342)에 접속되고, 다른 쪽의 기단은 외측 챔버(12)의 외부까지 연신한다. 가이드축(373)은, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)의 바닥판을 관통해서 내측 챔버(11) 내를 연직 상방으로 연신한다. 가이드축(373)에 있어서, 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)를 삽입 관통하는 부분, 즉 후술하는 바와 같이 개구부(215, 235)(가이드축(373)의 접속 부분)에는, 어댑터(260)가 마련된다. 또한, 가이드축(373)에 있어서, 어댑터(260)에는 축 시일부(422)가 마련된다. 축 시일부(422)의 내부에는, 예를 들어 수지제의 O링 등의 시일 부재(423)가 마련되고, 진공 분위기와 대기 분위기의 사이를 차단하고 있다.
이와 같이 구동축(372)과 가이드축(373)에는 각각, 축 시일부(420, 422)가 마련되므로, 예를 들어 종래의 벨로우즈 시일 구조에 비하여, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 종래의 벨로우즈 시일 구조의 경우, 이물 부착을 억제하기 위해서, 벨로우즈의 주위에 히터를 마련할 필요가 있지만, 본 실시 형태와 같이 축 시일 구조를 사용한 경우, 이러한 히터는 불필요해진다.
<제2 실시 형태의 챔버 구성>
이어서, 상술한 챔버(10) 및 그 주위의 구성에 대해서 설명한다. 도 21은, 챔버(10) 및 그 주위의 구성 개략을 도시하는 종단면도이다. 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 챔버(10) 및 그 주위의 구성은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 챔버(10) 및 그 주위의 구성과 마찬가지이다. 또한, 도 21에 있어서는, 챔버(10)의 구성 설명을 용이하게 하기 위해서, 내측 챔버(11)의 내부 구성의 도시를 생략하고 있다.
웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 챔버(10)의 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 구성은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 구성과 마찬가지이다. 즉, 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서, 챔버(10)의 구성은 도 5 및 도 6에 도시하는 대로이며, 내측 챔버(11)의 구성은 도 7 및 도 8에 도시하는 대로이며, 외측 챔버(12)의 구성은 도 9 및 도 10에 도시하는 대로이다. 내측 챔버(11)는, 측벽(200), 플랜지부(201), 바닥판(202), 반입출구(210), 포트(211) 및 개구부(212 내지 215)를 갖고 있다. 외측 챔버(12)는, 측벽(220), 바닥판(221), 반입출구(230), 포트(231) 및 개구부(232 내지 235)를 갖고 있다.
웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 구성도, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 밀폐 공간(T)의 구성과 마찬가지이다. 즉, 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서, 밀폐 공간(T)의 시일 구조는 도 11 내지 도 14에 도시하는 대로이다. 밀폐 공간(T)의 시일 구조는, 어댑터(240), 본체부(241), 걸림부(242), 제1 체결 부재(243), 제2 체결 부재(244), 시일 부재(245), 어댑터(246), 시일 부재(247) 및 시일 부재(248)를 갖고, 반입출구(210, 230)에 있어서의 밀폐 공간(T)이 시일된다. 밀폐 공간(T)의 시일 구조는, 어댑터(250) 및 시일 부재(251)을 갖고, 개구부(213, 233)에 있어서의 밀폐 공간(T)이 시일된다. 밀폐 공간(T)의 시일 구조는, 어댑터(260) 및 시일 부재(261)를 갖고, 개구부(214, 234)(구동축(372)의 접속 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T) 및 개구부(215, 235)(가이드축(373)의 접속 부분)에 있어서의 밀폐 공간(T)이 시일된다. 밀폐 공간(T)의 시일 구조는, 시일 부재(270)를 갖고, 플랜지부(201)와 측벽(220)의 상면 사이 밀폐 공간(T)이 시일된다. 밀폐 공간(T)에는, 복수의 스페이서(280)가 마련되어 있다.
웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 히터의 구성은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(1)에 있어서의 히터의 구성과 마찬가지이다. 즉, 도 21에 도시하는 바와 같이 히터 링(13)에는 내측 히터(290)가 내장되어 있다.
외측 챔버(12)에는, 당해 외측 챔버(12)를 가열하는, 예를 들어 시스 히터나 카트리지 히터 등의 외측 히터(291)가 마련되어 있다. 외측 히터(291)는, 임의의 위치에 마련되지만, 예를 들어 외측 챔버(12)의 바닥판의 네 코너에 각각 마련되어 있다. 이들 내측 히터(290)와 외측 히터(291)는 개별로 제어되고, 각각 개별의 온도로 조정 가능하다.
외측 히터(291)는, 외측 챔버(12)를 예를 들어 80℃ 내지 100℃로 조정한다. 여기서, 내측 챔버(11)는 진공 단열층인 밀폐 공간(T)에 의해 열적으로 독립하고 있지만, 내측 챔버(11)와 밀폐 공간(T)의 사이에 약간의 열전달은 존재한다. 특히 외측 챔버(12)의 용적은 크고, 또한 외측 챔버(12)는 웨이퍼 처리 장치(300)의 외부의 웨이퍼 반송 장치 등에 접속되어 있기 때문에, 외측 챔버(12)를 개재해서 내측 챔버(11)의 열이 약간 달아난다. 그래서 본 실시 형태에서는, 외측 챔버(12)의 온도를 조정해 둠으로써, 내측 챔버(11)의 온도를 적절하게 제어한다. 즉, 외측 히터(291)는, 내측 챔버(11)의 온도 조정 어시스트로서 기능한다.
또한, 외측 히터(291)에 의해 조정되는 외측 챔버(12)의 온도는 임의이다. 단, 내측 챔버(11)의 온도쪽이, 외측 챔버(12)의 온도보다 높게 제어된다. 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 웨이퍼 처리 장치와 같이 챔버가 1겹 구조를 갖는 경우, 당해 챔버의 온도는 예를 들어 120℃ 내지 150℃로 조정된다. 이 점, 본 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(300)에서는, 챔버(10)가 2겹 구조를 갖기 때문에, 외측 챔버(12)의 온도를 종래보다 낮게 억제할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 격벽 히터(410)에 의해 격벽(340)은 예를 들어 120℃ 내지 140℃로 조정된다. 즉, 격벽(340)의 온도쪽이, 내측 챔버(11)의 온도보다 높게 제어된다. 이와 같이 격벽(340)과 내측 챔버(11)의 온도차를 마련함으로써, 격벽 히터(410)를 제어하면, 격벽(340)의 온도와 내측 챔버(11)의 온도 제어가 용이해진다. 또한, 격벽(340)의 온도는 반드시 내측 챔버(11)의 온도보다 높을 필요는 없고, 예를 들어 동일해도 된다.
<제2 실시 형태의 웨이퍼 처리 방법>
이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 장치(300)에 있어서의 웨이퍼 처리(COR 처리)에 대해서 설명한다.
우선, 격벽(340)이 퇴피 위치까지 강하한 상태에서, 웨이퍼 처리 장치(300)의 외부에 마련된 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 챔버(10)(내측 챔버(11))의 내부에 웨이퍼(W)가 반송되어, 각 적재대(20, 20) 위에 적재된다.
그 후, 격벽(340)을 웨이퍼 처리 위치까지 상승시킨다. 이에 의해, 격벽(340)에 의해 처리 공간(S)이 형성된다.
그리고 배기부(120)에 의해 내측 챔버(11)의 내부를 원하는 압력까지 배기함과 함께, 처리 가스 공급부(100)로부터 처리 가스가 내측 챔버(11)의 내부로 공급되어, 웨이퍼(W)에 대해 COR 처리가 행해진다. 또한, 처리 공간(S) 내의 처리 가스는, 배기 공간(V), 각 이너 월(50)의 슬릿(53)을 통해, 배기부(120)로부터 배출된다.
COR 처리 중, 내측 챔버(11)의 온도는 내측 히터(290)(히터 링(13))에 의해 예를 들어 120℃ 내지 150℃로 조정되고, 외측 챔버(12)의 온도는 외측 히터(291)에 의해 예를 들어 80℃ 이하로 조정된다. 또한, 밀폐 공간(T)은 감압부(130)에 의해 원하는 진공도까지 감압되어, 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에서 진공 단열층으로서 기능한다. 그 결과, 진공 단열층에 의해 내측 챔버(11)의 온도 조정을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, COR 처리 중, 밀폐 공간(T)의 압력을 조정하기 위해, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)에 불활성 가스를 공급해도 된다. 예를 들어, 내측 챔버(11)의 내부와 밀폐 공간(T)에 압력차가 발생한 경우, 이 압력차를 조정하기 위해서 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)에 불활성 가스를 공급한다. 구체적으로는, 밀폐 공간(T)에 처리 가스가 유입하는 것을 억제하기 위해서, 내측 챔버(11)의 내부가 밀폐 공간(T)보다 고압이 되지 않도록, 밀폐 공간(T)의 압력을 조정한다. 혹은 예를 들어, 밀폐 공간(T)의 압력을 압력계(도시하지 않음)로 감시해 두고, 압력이 역치보다 낮아진 경우에, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급한다.
COR 처리가 종료하면, 격벽(340)이 퇴피 위치로 강하하여, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 각 적재대(20, 20) 위의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 처리 장치(300)의 외부로 반출된다. 그 후, 웨이퍼 처리 장치(300)의 외부에 마련된 가열 장치에 의해 웨이퍼(W)가 가열되어, COR 처리에 의해 발생한 반응 생성물이 기화되어 제거된다. 이에 의해, 일련의 COR 처리가 종료한다.
<제2 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치의 메인터넌스>
이어서, 웨이퍼 처리 장치(300)의 메인터넌스에 대해서 설명한다. 이 메인터넌스에서는, 예를 들어 내측 챔버(11)를 교환한다. 내측 챔버(11)의 교환에는, 예를 들어 처리 가스를 변경하는 경우에 있어서, 내측 챔버(11)의 내부식성 코팅을 변경하기 위해서 행하는 경우가 포함된다. 혹은, 예를 들어 복수의 웨이퍼(W)에 대해 COR 처리를 행한 후, 경시 열화한 내측 챔버(11)를 교환하는 경우도 있다.
우선, 감압부(130)에 의한 밀폐 공간(T)의 진공화를 정지하고, 불활성 가스 공급부(110)로부터 밀폐 공간(T)으로 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스의 공급은, 밀폐 공간(T)의 내부가 대기압이 될 때까지 행해진다.
그 후, 덮개(14)를 분리해서 내측 챔버(11)의 내부를 대기 개방한 후, 격벽(340)을 분리하고 나서, 내측 챔버(11)를 교환한다. 그리고 내측 챔버(11)와 외측 챔버(12)의 사이에 밀폐 공간(T)을 형성한 후, 감압부(130)에 의해 밀폐 공간(T)을 원하는 진공도까지 감압한다. 이와 같이 해서, COR 처리에 대한 준비가 완료된다.
<제2 실시 형태의 효과>
여기서, 웨이퍼 처리 장치에는, 소위 격벽이 형성되어 있다. 격벽은, 웨이퍼의 적재대를 둘러싸도록 마련되고, 당해 적재대에 적재된 웨이퍼에 대해 에칭 처리를 행하기 위한 처리 공간을 형성한다. 그러한 격벽 구조에 의해, 챔버의 내부를 배기하는 배기관이 당해 챔버에 대해 1개소에 마련되어 있는 경우라도, 에칭 처리 시에, 처리 공간으로부터 배기관으로의 배기로의 컨트롤을 행할 수 있다. 또한, 에칭 처리 시에, 처리 공간의 기밀성을 확보하면서, 당해 처리 공간에 있어서의 처리 가스의 흐름을 균일하게 하는 것도 가능해진다.
그러나, 예를 들어 상술한 특허문헌 1에 개시된 종래의 웨이퍼 처리 장치에서는, 상기 격벽에 대해서 고려되어 있지 않다. 따라서, 종래의 웨이퍼 처리 장치, 특히 격벽을 포함하는 챔버 구성에는 개선의 여지가 있다.
이 점, 이상의 제2 실시 형태에 의하면, 격벽(340), 내측 챔버(11) 및 외측 챔버(12)에 3겹 구조를 갖고 있으므로, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 챔버(10)에 2겹 구조의 효과를 향수하면서, 처리 공간(S)의 처리 가스의 흐름을 균일하게 할 수 있고, 또한 처리 공간(S)으로부터의 배기도 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 종래의 웨이퍼 처리 장치에서는 챔버는 1개이기 때문에, 격벽의 열은 챔버측으로 방열하는 구성으로 되어 있었다. 이 점, 본 실시 형태에 따르면, 격벽(340)과 외측 챔버(12)와의 사이에 내측 챔버(11)가 설치되어 있기 때문에, 격벽(340)이 외부 열(외측 챔버(12)의 열)의 영향을 받기 어려워져, 당해 격벽(340)의 온도 균일성이 향상된다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 격벽(340)과 웨이퍼(W)와의 거리를 크게 할 수 있고, 격벽(340)으로부터 웨이퍼(W)로의 온도 영향이 저감한다. 그 결과, 프로세스 성능을 고정밀도로 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 향수할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이 적재대(20)가 2대 마련된 웨이퍼 처리 장치(300)에 대해서 설명하였지만, 도 15에 도시하는 바와 같이 적재대(20)가 1대 마련된 웨이퍼 처리 장치(300)에 대해서도, 상기 효과를 향수할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한 예를 들어, 이상의 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)에 COR 처리를 행하는 경우를 예로서 설명하였지만, 본 개시의 기술은 처리 가스를 사용하는 다른 웨이퍼 처리 장치, 예를 들어 플라스마 처리 장치 등에도 적용할 수 있다.
1: 웨이퍼 처리 장치
11: 내측 챔버
12: 외측 챔버
100: 처리 가스 공급부
W: 웨이퍼

Claims (19)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 수용하는 내측 챔버와,
    상기 내측 챔버의 외측에 마련된 외측 챔버와,
    상기 내측 챔버의 내부에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 갖고,
    상기 내측 챔버는, 상기 외측 챔버에 대해 착탈 가능하도록 구성되고,
    상기 외측 챔버는, 상기 내측 챔버의 내부에 공급된 상기 처리 가스에 접촉하지 않도록 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    기판을 적재하는 적재대와,
    상기 내측 챔버의 내측에 마련되고, 상기 적재대를 둘러싸는 격벽과,
    상기 격벽을 승강시키는 승강 기구와,
    상기 처리 가스 공급부의 샤워 헤드 하면에 마련된 시일 부재를 갖고,
    상기 격벽이 상승한 상태에서, 당해 격벽의 상면과 상기 시일 부재가 맞닿는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 승강 기구는,
    상기 격벽을 승강시키는 구동축과,
    상기 구동축에 마련된 축 시일부를 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 챔버와 상기 외측 챔버의 사이에는, 밀폐된 공간이 형성되고,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 공간을 진공화하는 감압부와,
    상기 공간에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부를 갖는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감압부에 의해 상기 공간을 진공화하고, 당해 공간을 진공 단열층으로서 기능시키는 제어를 행하는 제어부를 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 불활성 가스 공급부에 의해 상기 공간에 불활성 가스를 공급하고, 당해 공간의 압력을 조정하는 제어를 행하는, 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 공간에는, 상기 내측 챔버와 상기 외측 챔버에 접촉해서 마련된 스페이서가 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 내측 챔버의 내부를 배기하는 배기부를 갖고,
    상기 감압부와 상기 배기부는 개별로 제어되는, 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내측 챔버는, 당해 내측 챔버의 상단으로부터 외측으로 돌출되고, 또한, 상기 외측 챔버의 상방에 마련된 플랜지부를 갖고,
    상기 플랜지부의 하면과 상기 외측 챔버의 상면 사이에는 간극이 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내측 챔버와 당해 내측 챔버의 외부를 접속하는 어댑터를 갖는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내측 챔버의 내부를 배기하는 배기부를 갖고,
    상기 어댑터는, 상기 내측 챔버와 상기 배기부를 접속하도록 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 내측 챔버의 측벽과 상기 외측 챔버의 측벽에는 기판의 반입출구가 형성되고,
    상기 어댑터는, 상기 반입출구에 있어서 상기 내측 챔버와 상기 외측 챔버를 접속하도록 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내측 챔버를 가열하는 내측 히터를 갖는, 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외측 챔버를 가열하는 외측 히터를 갖고,
    상기 내측 히터와 상기 외측 히터는 개별로 제어되는, 기판 처리 장치.
  15. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 격벽을 가열하는 격벽 히터를 갖는, 기판 처리 장치.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 내측 챔버는, 당해 내측 챔버의 상단으로부터 외측으로 돌출된 플랜지부를 갖고,
    상기 내측 히터는, 상기 플랜지부의 상면측에 마련되어 있는, 기판 처리 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 내측 히터의 온도는, 상기 외측 히터의 온도보다 높은, 기판 처리 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 내측 챔버를 가열하는 내측 히터를 갖고,
    상기 격벽 히터의 온도는, 상기 내측 히터의 온도보다 높은, 기판 처리 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 내측 챔버의 가스 접촉면에는, 상기 처리 가스에 대해 내부식성을 갖는 코팅이 실시되어 있는, 기판 처리 장치.
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