KR20240037832A - 변환용 배관, 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
배기관에 있어서의 가스 흐름의 정체 발생을 저감하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
길이 방향으로 연장되는 평행한 2변을 포함하는 제1 개구를 갖고, 제1 상대측의 개구와 착탈 가능한 접속을 제공하는 제1 접속부와, 대략 원형의 제2 개구를 갖고, 제2 상대측의 개구와 접속 가능하게 구성되는 제2 접속부와, 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 유체 연통시키는 관을 구비하는 기술이 제공된다.
길이 방향으로 연장되는 평행한 2변을 포함하는 제1 개구를 갖고, 제1 상대측의 개구와 착탈 가능한 접속을 제공하는 제1 접속부와, 대략 원형의 제2 개구를 갖고, 제2 상대측의 개구와 접속 가능하게 구성되는 제2 접속부와, 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 유체 연통시키는 관을 구비하는 기술이 제공된다.
Description
본 개시는, 변환용 배관, 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판을 처리하는 반응관 내에 처리 가스가 흘려지고, 반응관에 복수의 배관으로 구성되는 배기관을 통해서 연결된 진공 펌프에 의해 처리된 가스가 배출되는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
배기관을 구성하는 배관의 구조에 따라서는 가스 흐름의 정체가 발생하여 부생성물이 퇴적하기 쉬워져, 파티클이 발생하는 경우가 있다.
본 개시는, 배기관에 있어서의 가스 흐름의 정체의 발생을 저감하는 것이 가능한 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
길이 방향으로 연장되는 평행한 2변을 포함하는 제1 개구를 갖고, 제1 상대측의 개구와 착탈 가능한 접속을 제공하는 제1 접속부와,
대략 원형의 제2 개구를 갖고, 제2 상대측의 개구와 접속 가능하게 구성되는 제2 접속부와,
다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 유체 연통시키는 관
을 구비하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 배기관에 있어서의 가스 흐름의 정체 발생을 저감하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 일 양태에 있어서의 배기 포트, 변환용 배관 및 배기관의 사시도이다.
도 4는, 본 개시의 일 양태에 있어서의 변환용 배관의 단면도이다.
도 5의 (a)는, 비교예의 변환용 배관에 있어서의 가스 흐름 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 5의 (b)는, 본 개시의 일 양태의 변환용 배관에 있어서의 가스 흐름 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은, 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(121)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 개시의 일 양태에 있어서의 프로세스 플로우를 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 일 양태에 있어서의 배기 포트, 변환용 배관 및 배기관의 사시도이다.
도 4는, 본 개시의 일 양태에 있어서의 변환용 배관의 단면도이다.
도 5의 (a)는, 비교예의 변환용 배관에 있어서의 가스 흐름 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다. 도 5의 (b)는, 본 개시의 일 양태의 변환용 배관에 있어서의 가스 흐름 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은, 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(121)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 개시의 일 양태에 있어서의 프로세스 플로우를 도시하는 도면이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 사용되는 도면은, 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은, 현실의 것과 반드시 일치하고 있는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면의 상호간에 있어서도, 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하고 있는 것은 아니다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리로(202)는 온도 조정부(가열부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색하고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로, 매니폴드(인렛; 209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있고, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 설치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행해진다.
처리실(201) 내에는, 제1 내지 제3 공급부로서의 노즐(249a 내지 249c)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)을, 각각 제1 내지 제3 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a 내지 249c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)에는, 가스 공급관(232a 내지 232c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)은 각각 다른 노즐이며, 노즐(249a, 249c) 각각은, 노즐(249b)에 인접해서 마련되어 있다.
가스 공급관(232a 내지 232c)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스플로우 컨트롤러(MFC; 241a 내지 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a)의 밸브(243a)보다 하류측에는, 가스 공급관(232d, 232f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232b)의 밸브(243b)보다 하류측에는, 가스 공급관(232e, 232g)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232c)의 밸브(243c)보다 하류측에는, 가스 공급관(232h)이 접속되어 있다. 가스 공급관(232d 내지 232h)에는, 가스류의 상류측으로부터 순서대로 MFC(241d 내지 241h) 및 밸브(243d 내지 243h)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232h)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 노즐(249a 내지 249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에 있어서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 상승되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a 내지 249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 평면으로 보아, 노즐(249b)은, 처리실(201) 내로 반입되는 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 후술하는 배기구(209a)와 일직선 상에 대향하도록 배치되어 있다. 노즐(249a, 249c)은 노즐(249b)과 배기구(209a)의 중심을 통과하는 직선(L)을, 반응관(203)의 내벽(웨이퍼(200)의 외주부)을 따라 양측으로부터 사이에 두도록 배치되어 있다. 직선(L)은, 노즐(249b)과 웨이퍼(200)의 중심을 지나는 직선이기도 하다. 즉, 노즐(249c)은, 직선(L)을 사이에 두고 노즐(249a)과 반대측에 마련되어 있다고 할 수도 있다. 노즐(249a, 249c)은, 직선(L)을 대칭축으로 해서 선 대칭으로 배치되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 각각이, 평면으로 보아 배기구(209a)와 대향(대면)하도록 개구하고 있어, 웨이퍼(200)를 향해 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 반응관(203)의 하부에서부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 질화 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 원료 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 에칭 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232d)으로부터는, 산화 가스가, MFC(241d), 밸브(243d), 가스 공급관(232a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232e)으로부터는, 환원 가스가, MFC(241e), 밸브(243e), 가스 공급관(232b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다.
가스 공급관(232f 내지 232h)으로부터는, 불활성 가스가, 각각 MFC(241f 내지 241h), 밸브(243f 내지 243h), 가스 공급관(232a 내지 232c), 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내로 공급된다. 불활성 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 질화 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 원료 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, 에칭 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d), MFC(241d), 밸브(243d)에 의해, 산화 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232e), MFC(241e), 밸브(243e)에 의해, 환원 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232f 내지 232h), MFC(241f 내지 241h), 밸브(243f 내지 243h)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중 어느 것, 혹은, 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243h)나 MFC(241a 내지 241h) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232h) 각각에 대하여 접속되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232h) 내로의 각종 물질(각종 가스)의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243h)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241h)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은, 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232h) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있고, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을, 집적 유닛 단위로 하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 측벽에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(209a)가 마련되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 배기구(209a)는, 평면으로 보아, 웨이퍼(200)를 사이에 두고 노즐(249a 내지 249c)(가스 공급 구멍(250a 내지 250c))과 대향(대면)하는 위치에 마련되어 있다. 배기구(209a)는, 반응관(203)의 측벽 하부에서부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라 마련되어 있어도 된다. 배기구(209a)에는 후술하는 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있다. APC 밸브(244)는, 또한, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해, 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를, 수평 자세로, 또한, 서로 중심을 정렬시킨 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두어 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전 상태를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
(배기 포트)
도 1에 도시하는 바와 같이, 매니폴드(209)의 측벽에 마련되는 배기구(209a)에는 배기 포트(211)가 접속되어 있다. 배기 포트(211)는 매니폴드(209)로부터 상승하면서 외측 방향으로 연장되어 있다. 또한, 배기 포트(211)는 매니폴드(209)로부터 하강하면서 외측 방향으로 연장되어도 된다. 여기서, 매니폴드(209)와 배기 포트(211)는 용접에 의해 접합되어 있다. 배기 포트(211)의 매니폴드(209)와는 반대측의 단부는 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)에 접속되어 있다. 배기 포트(211)를 마련함으로써, 변환용 배관(212)과의 접속이 용이해진다.
배기구(209a)는, 예를 들어 가로 방향으로 긴 사각 형상(직사각 형상, 대략 직사각형)으로 형성되어 있고, 구체적으로는 직사각형의 네 코너에, 각각 원호가 외측이 되도록 4분원이 형성되어 있다. 즉, 직사각 형상 또는 대략 직사각형은 길이 방향으로 연장되는 평행한 2변을 포함한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 배기 포트(211)는, 직사각 형상의 단면 형상을 갖는 통 형상체(211a)와, 변환용 배관(212) 측의 직사각 형상의 개구에 마련되어 있는 플랜지(211b)로 구성되어 있다. 통 형상체(211a)의 배기구(209a) 측의 개구 형상(통 형상체(211a)의 단면 형상)은, 배기구(209a)와 적합하도록 형성되어 있다.
(변환용 배관)
변환용 배관의 구조에 대해서 도 3 및 도 4를 사용해서 설명한다. 변환용 배관(212)은, 제1 접속부(101)와, 제2 접속부(102)와, 관(103)과, 벨로우즈(104)로 구성되어 있다. 제1 접속부(101)는 직사각 형상의 단면 형상을 갖는다. 제2 접속부(102)는 팔각형의 단면 형상 및 원형의 단면 형상을 갖는다. 관(103)은 다면체의 형상으로 형성되고, 제1 접속부(101) 및 제2 접속부(102)의 서로 다른 단면부끼리를 접합한다. 벨로우즈(104)는 제2 접속부(102)와 배기관(231)을 접속한다. 변환용 배관(212)은, 배기 포트(211)(제1 상대) 측의 제1 개구(101a)와 배기관(231)(제2 상대) 측의 개구(104a)의 단면 형상이 다르게 형성되어 있다.
제1 개구(101a)의 형상(제1 접속부(101)의 단면 형상)은 대략 직사각형이며, 배기 포트(211)의 플랜지(211b) 측의 개구와 적합할 수 있다. 제1 접속부(101)에는, 평탄한 시일면에서 배기 포트(211)의 플랜지(211b)와 접속되기 위한 제1 플랜지(101b)가 마련되어 있다. 또한, 배기 포트(211)의 플랜지(211b)와 제1 플랜지(101b) 간의 고정은 네 코너의 볼트로 행해지고, 그 접속면에는 시일재로서 가스킷(메탈 중공 O링) 또는 통상의 O링이 마련된다. 제1 접속부(101)는 배기 포트(211)와 기밀성을 유지하면서 착탈 가능하게 접속된다.
제2 접속부(102)는, 팔각형의 윤곽 및 대략 원형의 제2 개구(102a)를 갖는 프레임상체(판)(102b)와, 제2 개구(102a)에 접속되어 배기관(231) 측을 향해서 연장되는 원관(102c)으로 구성되어 있다. 여기서, 프레임상체(102b)와 원관(102c)은 용접에 의해 접합되어 있다. 프레임상체(102b)는 관(103) 측에 팔각 형상의 개구(102d)를 갖고, 개구(102d)의 단면적은 제2 개구(102a)의 단면적보다 크다. 프레임상체(102b)는, 원관(102c) 측에, 개구(102d)와 제2 개구(102a)의 단차를 매립하는 벽을 갖는다. 원관(102c)의 개구의 형상(원관(102c)의 단면 형상)은 제2 개구(102a)와 적합하도록 형성된다. 이와 같은 구성에 의해, 제2 접속부(102)는, 관(103) 및 벨로우즈(104)와 접속할 수 있다.
벨로우즈(104)는, 제2 접속부(102)의 원관(102c)에 접속되는 원형 통상체(104c)와, 배기관(231)에 접속되는 원형 통상체(104d)와, 원형 통상체(104c)와 원형 통상체(104d)를 신축 및 곡절 가능하게 접속하는 접속부(104e)로 구성되어 있다. 여기서, 원형 통상체(104c)와 원관(102c), 원형 통상체(104c)와 접속부(104e) 및 접속부(104e)와 원형 통상체(104d)는, 각각 용접에 의해 접합되어 있다.
원형 통상체(104c)의 제2 접속부(102) 측의 개구 형상(원형 통상체(104c)의 단면 형상)은, 원관(102c)의 개구와 적합하도록 형성되어 있다. 또한, 원형 통상체(104d)는, 단면 형상이 원형인 배기관(231)과 접속되기 위해, 개구(104a)의 형상이 배기관(231)과 동일한 구성의 원형으로 형성되어 있다. 이 개구(104a)에는, 평탄한 시일면에서 배기관(231)과 접속되기 위한 제2 플랜지(104b)가 마련되어 있다.
벨로우즈(104)는, 제2 접속부(102)의 제2 개구(102a)와 개구(104a)를 유체 연통 상태로 접속한다. 즉, 제2 개구(102a)는 배기관(231)과 접속 가능하게 구성된다. 이에 의해, 제2 개구(102a)는 진공 펌프(246)에 접속된다. 또한, 배기관(231)과 제2 플랜지(104b)의 고정은 클록 램프(213)로 행해지고, 그 접속면에는 시일재로서 가스킷(메탈 중공 O링) 또는 통상의 O링이 마련된다. 이에 의해, 벨로우즈(104)는 배기관(231)과 기밀성을 유지하면서 착탈 가능하게 접속된다. 또한, 벨로우즈(104)는 신축성이 있어서, 변환용 배관(212)과 배기관(231)의 접속이 용이해진다.
관(103)은 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간(103a)을 갖는다. 다면체는, 제1 접속부(101)에 접속하는 열린 면(103b)과, 제2 접속부(102)에 접속하는 열린 면(103c) 이외에, 6개의 사다리꼴의 면과, 사다리꼴의 면 각각의 사이에 배치되는 4개의 삼각형의 면을 갖는다. 여기서, 제1 접속부(101)에 접속하는 열린 면(103b)의 형상은 사각 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 사각 형상의 제1 개구(101a)와 적합할 수 있다. 제2 접속부(102)에 접속하는 열린 면(103c)의 형상은 팔각 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 팔각 형상의 개구(102d)와 적합할 수 있다. 사다리꼴의 면 및 삼각형의 면을 조합한 다면체에 의해, 형상 변환이 가능해진다. 또한, 예를 들어 제2 접속부(102)에 접속하는 열린 면(103c)의 형상이 육각 형상인 경우는, 삼각형의 면은 2개가 된다.
관(103)은 제1 접속부(101) 및 제2 접속부(102)와 용접에 의해 접합되어 있다. 사다리꼴의 면(103d)과 사다리꼴의 면(103e) 사이에 삼각형의 면(103j)이 배치되고, 사다리꼴의 면(103f)과 사다리꼴의 면(103g) 사이에 삼각형의 면(103k)이 배치되고, 사다리꼴의 면(103g)과 사다리꼴의 면(103h) 사이에 삼각형의 면(103l)이 배치되고, 사다리꼴의 면(103i)과 사다리꼴의 면(103d) 사이에 삼각형의 면(103m)이 배치된다.
관(103)은, 니켈을 주성분으로 한 합금의 평판을 기계 굽힘 가공하여, 반분된 관(셸)을 2개 만들고, 그것들을 용접해서 기밀하게 접합해서 구성해도 된다. 이 경우, 하나의 2분된 관은 사다리꼴의 면(103d, 103e, 103i) 및 삼각형의 면(103j, 103m)으로 구성되고, 다른 반분된 관은 사다리꼴의 면(103f, 103g, 103h) 및 삼각형의 면(103k, 103l)으로 구성된다. 사다리꼴의 면(103e)과 사다리꼴의 면(103f)의 접속면 및 사다리꼴의 면(103i)과 사다리꼴의 면(103h)의 접속면을 포함하는 면은 제1 개구(101a) 또는 제2 개구(102a)에 수직인 면이다. 이렇게 구성함으로써, 굽힘 각은 90도 이하로 되고, 용접은 모두 관의 외측으로부터 용접 가능하여, 시공성이 양호하다.
또한, 사다리꼴의 면(103e, 103f)을 하나의 사다리꼴 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성하고, 사다리꼴의 면(103h, 103i)을 하나의 사다리꼴 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성해도 된다. 이 경우는, 관(103)은 4개의 사다리꼴의 면과 4개의 삼각형의 면으로 구성된다. 다른 사다리꼴의 면(103d, 103g)은 사다리꼴의 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성되고, 삼각형의 면(103j 내지 103m)은 삼각의 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성되고, 관(103)은 사다리꼴의 면과 삼각형의 면의 변끼리를 용접해서 구성된다.
상술한 구성에 의해, 관(103)은, 제1 개구(101a)와 제2 개구(102a)를 유체 연통시킨다. 또한, 제1 개구(101a)는 처리실(201)에 접속되고, 제2 개구(102a)는 진공 펌프(246)에 접속된다. 이에 의해, 처리실(201)과 진공 펌프(246)는 유체 연통된다.
또한, 제1 개구(101a)와 제2 개구(102a)는 관(103)에 대하여 서로 역방향으로 개구하도록 평행하게 형성된다. 또한, 제1 개구(101a)에 수직으로 그 중심을 지나는 제1 직선(관축; 111)과, 제2 개구(102a)에 수직으로 그 중심을 지나는 제2 직선(관축; 112)은 일치하지 않는다. 이에 의해, 오프셋 변환을 할 수 있다. 제1 직선(111)과, 제2 직선(112)은, 서로 평행하고, 제1 개구(101a)의 길이 방향과 수직인 방향(상하 방향)으로 이격하고 있다. 이에 의해, 상하 방향으로 오프셋 변환을 할 수 있다. 제1 개구(101a)의 중심과 제2 개구(102a)의 중심을 연결하는 선이 연장되는 방향과 상승하면서 외측 방향으로 연장되고 있는 배기 포트(211)의 중심선이 연장되는 방향과의 어긋남을 작게 할 수 있다.
또한, 제2 개구(102a)는 제1 개구(101a)의 면적 이상의 면적을 갖고 있고, 관(103)은, 제1 접속부(101)에 접속하는 열린 면(103b)과, 제2 접속부(102)에 접속하는 열린 면(103c) 사이에서, 유로 단면적을 연속적으로 변화시킨다.
도 3에 도시한 바와 같이, 변환용 배관(212)은 제2 접속부(102)가 반응관(203)의 케이싱(214)의 1면과 동일면을 이루도록 배치되어도 되고, 변환용 배관(212)의 전부가 케이싱(214) 내에 수납되어도 된다. 이에 의해, 모듈러 설계된 기판 처리 장치에 있어서, 배관의 접속 호환성을 유지할 수 있다.
(비교예)
비교예에 있어서의 변환용 배관은, 배기 포트(211) 측의 개구는 배기 포트(211)의 직사각 형상의 개구와 같은 형상을 갖고, 배기관(231) 측을 향함에 따라 넓어지는 개구를 갖는 각형 배관으로 구성된다. 이 경우, 각형 배관과 원형 배관의 단면적의 차인 벽면의 면적이 크고, 도 5의 (a)의 파선 원(A)으로 도시한 바와 같이, 가스 흐름의 정체가 발생하기 쉬워진다. 이 정체에 의해 잔류 가스에 의한 부생성물이 퇴적하기 쉬워져, 파티클(PC) 발생의 우려가 있다.
그래서, 실시 형태에서는, 변환용 배관(212)에 있어서, 직사각 형상의 개구를 갖는 제1 접속부로부터 원 형상의 개구를 갖는 제2 접속부에 대한 접속을, 사각 형상으로부터 오각형 이상의 다각 형상(예를 들어, 팔각 형상)으로 전환되는 형상으로 한다. 이에 의해, 제2 접속부(102)에 형성되는 벽면의 면적은 각형 배관과 원형 배관에 의해 형성되는 벽면의 면적보다 작아진다. 이 결과, 도 5의 (b)의 파선 원(B)으로 도시하는 바와 같이, 가스 흐름의 정체를 저감하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 잔류 가스에 의한 부생성물의 부착을 저감하게 되어, PC 발생을 저감하는 것이 가능하게 된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit; 121a), RAM(Random Access Memory; 121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(121)에는, 외부 기억 장치(123)를 접속하는 것이 가능하게 되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 읽어내기 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리에 있어서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 의해, 기판 처리 장치에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에 있어서 프로그램이라고 하는 용어를 사용한 경우는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 읽어내진 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 유지되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241h), 밸브(243a 내지 243h), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 읽어내서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 읽어내는 것이 가능하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 읽어낸 레시피의 내용에 따르도록, MFC(241a 내지 241h)에 의한 각종 물질(각종 가스)의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243h)의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 또한, CPU(121a)는, 읽어낸 레시피의 내용에 따르도록, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 또한, CPU(121a)는, 읽어낸 레시피의 내용에 따르도록, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 SSD 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에 있어서 기록 매체라고 하는 용어를 사용한 경우는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들의 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터로의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판을 처리하는 방법, 즉, 기판으로서의 웨이퍼(200)의 표면에 소정의 막을 형성하는 예에 대해서 도 7을 사용해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에 있어서의 성막 처리에서는, 하기의 공정을 비동시로 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼(200)에 막을 형성한다.
(a) 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 원료 가스를 공급하는 공정(S641)
(b) 처리실(201) 내로부터 원료 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정(S642)
(c) 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 산화 가스를 공급하는 공정(S643)
(d) 처리실(201) 내로부터 산화 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정(S644)
(e) 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 질화 가스를 공급하는 공정(S645)
(f) 처리실(201) 내로부터 질화 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정(S646)
본 명세서에 있어서 사용하는 「웨이퍼」라고 하는 용어는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 사용하는 「웨이퍼의 표면」이라고 하는 용어는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 「웨이퍼 위에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 층 등의 위에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서 「기판」이라고 하는 용어를 사용한 경우도,「웨이퍼」라고 하는 용어를 사용한 경우와 동의이다.
(S61: 웨이퍼 차지, S62: 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그후, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어올려져서 처리실(201) 내로 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)를 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(200)는, 처리실(201) 내로 반입되게 된다.
(S63: 감압 진공화)
보트 로드가 종료된 후, 처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 온도(제1 온도)가 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내부가 원하는 온도 분포가 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에 대한 통전 상태가 피드백 제어된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은, 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 사이는 계속해서 행해진다.
(S64: 성막 처리)
처리실(201) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 다음 6개의 서브 스텝, 즉, S641, S642, S643, S644, S645 및 S646을 순차 실행한다. 또한 이 사이, 회전 기구(267)에 의해, 회전축(255)을 개재해서 보트(217)가 회전됨으로써, 웨이퍼(200)가 회전된다.
(S641: 원료 가스 공급)
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 원료 가스를 공급하고, 웨이퍼(200)의 최표면 상에 제1 층을 형성한다. 구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되고, 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 밸브(243g)를 개방하여, 가스 공급관(232g) 내로 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, MFC(241g)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)의 가스 공급 구멍(250b)을 통해서 원료 가스와 함께 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 불활성 가스는, 노즐(249a, 249c)의 가스 공급 구멍(250a, 250c)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 컨트롤러(121)는, 제1 압력을 목표 압력으로 하는 정압 제어를 행한다.
여기서, 원료 가스로서는, 예를 들어 실리콘(Si) 함유 가스를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 약칭: HCDS) 가스를 사용할 수 있다.
(S642: 원료 가스 배기)
제1 층이 형성된 후, 밸브(243b)를 닫고, 원료 가스의 공급을 정지함과 함께, APC 밸브(244)를 완전 개방으로 하는 제어를 행한다. 이에 의해, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제1 층의 형성에 기여한 후의 원료 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다. 또한, 밸브(243g)를 개방한 채로 해서, 처리실(201) 내로 공급된 불활성 가스에, 잔류 가스를 퍼지시켜도 된다. 노즐(249b)로부터의 퍼지 가스의 유량은, 배기 경로 중에 저증기압 가스의 분압을 포화 증기압보다 낮추도록, 혹은, 반응관(203) 내에서의 유속이 확산 속도를 이기는 속도가 되도록 설정된다.
(S643: 산화 가스 공급)
스텝 S642가 종료된 후, 밸브(243d)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에, 산화 가스를 흘리고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층에 대하여 산화 가스를 공급한다. 산화 가스는, MFC(241d)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 밸브(243f)를 개방하여, 가스 공급관(232f) 내로 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, MFC(241f)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)을 통해서 산화 가스와 함께 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 불활성 가스는, 노즐(410, 430)의 가스 공급 구멍(410a, 430a)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 컨트롤러(121)는, 제2 압력을 목표 압력으로 하는 정압 제어를 행한다.
여기서, 산화 가스로서는, 예를 들어 산소(O)로 구성되는 가스이다. 바람직하게는, 산소 단체로 구성되는 가스이다. 구체적으로는, 산소(O2) 가스를 사용할 수 있다.
(S644: 산화 가스 배기)
산화 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후, 밸브(243d)를 닫고, 산화 가스의 공급을 정지함과 함께, 목표 압력을 0으로 하는 정압 제어(즉 완전 개방 제어)를 행한다. 이에 의해, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제1 층의 형성에 기여한 후의 산화 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 스텝 S642와 마찬가지로, 소정량의 불활성 가스를 퍼지 가스로서 처리실(201) 내로 공급할 수 있다.
(S645: 질화 가스 공급)
스텝 S644가 종료한 후, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232d) 내에, 질화 가스를 흘리고, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200), 즉, 웨이퍼(200) 상에 형성된 제1 층에 대하여 질화 가스를 공급한다. 질화 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 밸브(243f)를 개방하여, 가스 공급관(232f) 내로 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는, MFC(241f)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)의 가스 공급 구멍(250a)을 통해서 질화 가스와 함께 처리실(201) 내의 처리 영역으로 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 또한 동시에 불활성 가스는, 노즐(410, 430)의 가스 공급 구멍(410a, 430a)을 통해서 처리실(201) 내의 처리 영역에 공급되고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때, 컨트롤러(121)는, 제3 압력을 목표 압력으로 하는 정압 제어를 행한다. 제1 압력이나 제2 압력, 제3 압력은, 일례로서 100 내지 5000Pa이다.
여기서, 질화 가스로서는, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스를 사용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서의 「100 내지 5000Pa」와 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「100 내지 5000Pa」란 「100Pa 이상 5000Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
(S646: 질화 가스 배기)
질화 가스의 공급을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후, 밸브(243a)를 닫고, 질화 가스의 공급을 정지함과 함께, 목표 압력을 0으로 하는 정압 제어(즉 완전 개방 제어)를 행한다. 이에 의해, 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 혹은 제1 층의 형성에 기여한 후의 질화 가스를 처리실(201) 내로부터 배출한다. 이때, 스텝 S642와 마찬가지로, 소정량의 불활성 가스를 퍼지 가스로서 처리실(201) 내로 공급할 수 있다. 원료 가스 배기, 산화 가스 배기 혹은 질화 가스 배기에 있어서의 도달 압력은, 100Pa 이하이며, 바람직하게는 10 내지 50Pa이다. 처리실(201) 내의 압력은 공급 시와 배기 시에 10배 이상 다를 수 있다.
(S647: 소정 횟수 실시)
상술한 S641에서부터 S647의 스텝을 시간적으로 오버랩시키지 않고 순차 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 웨이퍼(200) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 원료 가스로서 HCDS 가스, 산화 가스로서 O2 가스 및 질화 가스로서 NH3 가스를 사용하면 실리콘산 질화막(SiON막)이 형성된다.
(스텝 S65: 퍼지 공정)
성막 공정이 종료된 후, 노즐(249a 내지 249c) 각각으로부터 퍼지 가스로서의 불활성 가스를 처리실(201) 내로 공급하고, 배기구(209a), 배기 포트(211) 및 변환용 배관(212)을 통해서 배기관(231)으로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내부가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 부생성물 등이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(S67: 보트 언로드, S68: 웨이퍼 디스차지)
그후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되어, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태로 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드 후에는 셔터(219s)가 이동되고, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)를 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부로 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 형태에 의한 효과
본 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 변환용 배관(212)의 관(103)은 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 대략 직사각형의 제1 개구(101a)와 대략 원형의 제2 개구(102a)를 유체 연통시킨다. 이에 의해, 형상 변환을 할 수 있다.
(b) 변환용 배관(212)의 관(103)은 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 대략 직사각형의 제1 개구(101a)와 대략 원형의 제2 개구(102a)를 유체 연통시킨다. 이에 의해, 각형 관으로부터 원형 관으로 변환할 때의 단차를 적게 하고, 모서리부에 있어서의 가스 흐름의 정체를 없애는 것에 의해, 모서리부로의 부생성물의 퇴적을 방지하여, PC 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
(c) 관(103)이 다면체로 구성되기 때문에, 복잡한 곡면으로 구성하는 경우에 비해 제작이 용이해진다.
(d) 관(103)이 다면체로 구성되기 때문에, 변환에 필요한 관의 길이를 짧게 할 수 있다.
(e) 변환용 배관(212)의 제1 접속부(101)는 상대측의 개구(배기 포트(211)의 개구)와 착탈 가능하게 접속된다. 이에 의해, 매니폴드(209)와 일체가 아니고 분리할 수 있으므로, 매니폴드(209)의 착탈 장해가 되지 않는다.
(f) 관(103)은, 제1 개구(101a)에 수직으로 그 중심을 지나는 제1 직선(관축; 111)과 제2 개구(102a)에 수직으로 그 중심을 지나는 제2 직선(관축; 112)과는 일치하지 않도록 구성된다. 이에 의해, 오프셋 변환을 할 수 있다.
(g) 제2 접속부(102)의 개구(102d)는 제1 개구(101a)의 면적 이상의 면적을 갖고, 관(103)은, 제1 개구(101a)에 접속하는 열린 면(103b)과, 제2 접속부(102)의 개구(102d)에 접속하는 열린 면(103c) 사이에서, 유로 단면적을 연속적으로 변화시킨다. 이에 의해, 직경 변환을 할 수 있다.
(h) 관(103)은, 1개의 배관으로 형상 변환, 직경 변환, 오프셋 변환을 동시에 행할 수 있다. 이에 의해, 복수의 부재에 의해 단계적으로 변환하는 경우에 비해, 유로의 요철이 적어져 컨덕턴스를 저감할 수 있다. 또한, 배관 가열이 저온이 되기 쉬운 접속부가 적어져, 부생성물의 퇴적을 저감할 수 있다. 또한, 데드 스페이스가 적어진다.
(i) 관(103)은 직경 변환을 할 수 있으므로, 배기관(231)의 직경을 확대할 수 있다. 이에 의해, 배기 효율이 향상되므로, 처리실(201) 내로 흘리는 원료 가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 디바이스 구조의 삼차원화나 패턴의 미세화를 진행하여, 더 높은 막 균일성이 요구되고 있는 미세화 패턴의 디바이스나 3차원 구조의 디바이스의 성막 처리가 가능해진다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경 가능이다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 배치식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식의 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 예에 대해서 설명했다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 막을 형성하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에 있어서도, 상술한 양태에 있어서의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건으로 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태 및 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
101:
제1 접속부
101a: 제1 개구
102: 제2 접속부
102a: 제2 개구
103: 관
103a: 내부 공간
212: 변환용 배관
101a: 제1 개구
102: 제2 접속부
102a: 제2 개구
103: 관
103a: 내부 공간
212: 변환용 배관
Claims (20)
- 길이 방향으로 연장되는 평행한 2변을 포함하는 제1 개구를 갖고, 제1 상대측의 개구와 착탈 가능한 접속을 제공하는 제1 접속부와,
대략 원형의 제2 개구를 갖고, 제2 상대측의 개구와 접속 가능하게 구성되는 제2 접속부와,
다면체의 형상으로 형성된 내부 공간을 갖고, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 유체 연통시키는 관을 구비하는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 개구는 대략 직사각형이며, 상기 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간은, 상기 제1 접속부와는 사각 형상으로 접속되고, 상기 제2 접속부와는 오각형 이상의 다각 형상으로 접속되는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 개구와 상기 제2 개구는 서로 역방향으로 개구하도록 평행하게 형성되는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 접속부는 평탄한 시일면에서 상기 제1 상대측과 직접 접속되는 제1 플랜지를 갖는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
평탄한 시일면에서 상기 제2 상대측의 개구와 직접 접속되는 제2 플랜지와, 상기 제2 접속부의 상기 제2 개구와 상기 제2 플랜지를 유체 연통 상태로 접속하는 벨로우즈를 더 구비하는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 다면체의 형상으로 형성된 내부 공간은, 상기 제1 접속부에 접속하는 열린 면과, 상기 제2 접속부에 접속하는 열린 면 이외에, 4개 이상의 사다리꼴의 면과, 상기 사다리꼴의 면 각각의 사이에 배치되는 2개 이상의 삼각형의 면을 갖는, 변환용 배관. - 제6항에 있어서,
상기 제2 접속부에 접속하는 열린 면은 팔각형이고, 상기 삼각형의 면은 4개 있는, 변환용 배관. - 제6항에 있어서,
상기 사다리꼴의 면은 사다리꼴의 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성되고, 상기 삼각형의 면은 삼각의 윤곽을 갖는 평판 또는 곡판으로 형성되고, 상기 관은 상기 사다리꼴의 면과 삼각형의 면의 변끼리를 용접해서 구성되는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제2 접속부는, 팔각형의 윤곽과, 그 내측에 마련된 원형의 제2 개구를 갖는 판과, 상기 제2 개구에 접속해서 상기 제2 상대측을 향해서 연장되는 원관을 구비하는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 관은, 상기 제1 개구 또는 상기 제2 개구에 수직인 면에서 분할된 적어도 2개의 셸을 기밀하게 접합해서 구성되는, 변환용 배관. - 제10항에 있어서,
상기 적어도 2개의 셸은, 니켈 합금제이며, 평판을 굽힘 가공해서 형성되는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 개구에 수직으로 그 중심을 지나는 제1 직선과, 상기 제2 개구에 수직으로 그 중심을 지나는 제2 직선은 일치하지 않는, 변환용 배관. - 제12항에 있어서,
상기 제1 직선과, 상기 제2 직선은, 서로 평행하고, 제1 개구의 길이 방향과 수직한 방향으로 이격하고 있는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제2 개구는 상기 제1 개구의 면적 이상의 면적을 갖고,
상기 관은, 상기 제1 접속부에 접속하는 열린 면과, 상기 제2 접속부에 접속하는 열린 면 사이에서, 유로 단면적을 연속적으로 변화시키는, 변환용 배관. - 제1항에 있어서,
상기 제1 개구는 기판 처리 장치의 처리실에 접속되고, 상기 제2 개구는 배기 장치에 접속되는, 변환용 배관. - 제1항의 변환용 배관을 구비하는 기판 처리 장치.
- 제16항에 있어서,
기판을 출입 가능하게 하는 개구를 갖는 반응관과, 상기 반응관의 개구에 접속되는 통 형상의 인렛을 갖고, 상기 인렛은 측면에 상기 제1 개구에 대응하는 형상의 배기 포트를 갖고, 상기 제1 접속부는 상기 배기 포트에 접속되는, 기판 처리 장치. - 제17항에 있어서,
상기 배기 포트는, 상기 인렛으로부터 상승 또는 하강하면서 외측 방향으로 연장되는, 기판 처리 장치. - 제16항의 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법.
- 제16항의 기판 처리 장치를 사용한 반도체 장치의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
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| JP2004104034A (ja) | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
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