従来より、基板の処理工程において、基板に処理ガスを供給して処理を行う場合がある。例えば、光照射型熱処理装置(ランプアニール)もそのような処理を行うものの一つである。
図3は、従来の基板処理装置の一例である光照射型熱処理装置の概略構成を示す図である。この光照射型熱処理装置は、基板を収容して光照射熱処理を行うためのチャンバ110を備えている。チャンバ110の内部には基板を支持するための支持部115が設けられている。また、チャンバ110の上方には光照射を行うための複数のランプ116が設けられている。
さらに、チャンバ110の一方の側方には、ゲートバルブ120が設けられている。ゲートバルブ120は、チャンバ110に当接することと、離間することとが可能である。ゲートバルブ120が、チャンバ110から離れているときには、チャンバ110内部が開放され、図示を省略する搬出入ロボットがチャンバ110に基板を搬入し、またはチャンバ110から基板を搬出する。一方、ゲートバルブ120がチャンバ110の炉口に当接しているときには(図3の状態)、チャンバ110が閉鎖され、その内部は密閉された閉空間となる。また、チャンバ110の他方の側方には、チャンバ110内に後述する各種のガスを導入するための一個のガス導入口121が形成されている。さらに、チャンバ110の炉口側の下方の位置には、図示しない排気源に連通接続された排気口122が形成されている。
また、図3に示すようにこの装置は、チャンバ110に窒素ガスを供給するための窒素ガス供給配管130と、チャンバ110に酸素ガスを供給するための酸素ガス供給配管140と、両供給配管130、140が共通に接続される共通配管150とを備えている。窒素ガス配管130には、図示しない窒素ガス供給源から供給される窒素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ131と、弁を開いて窒素ガス供給源から供給される窒素ガスを装置内に導くための手動弁132と、窒素ガスの逆流を防止する逆止弁133と、窒素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ134と、大流量の窒素ガスの供給流量を制御可能に構成され、供給を受けた窒素ガスを所定の流量に制御して供給する大流量用のマスフロコントローラ135と、窒素ガスのチャンバ110側への供給、非供給を制御するエアー弁136とがこの順序で介在されている。一方、酸素ガス供給配管140には、図示しない酸素ガス供給源から供給される酸素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ141と、弁を開いて酸素ガス供給源から供給される酸素ガスを装置内に導くための手動弁142と、酸素ガスの逆流を防止する逆止弁143と、酸素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ144と、大流量の酸素ガスの供給流量を制御可能に構成され、供給を受けた酸素ガスを所定の流量に制御して供給する大流量用のマスフロコントローラ145と、酸素ガスのチャンバ110側への供給、非供給を制御するエアー弁146とがこの順序で介在されている。共通配管150には、供給されてきた窒素ガスあるいは酸素ガスからパーティクルを除去するフィルタと、弁を開いてフィルタを通じて清浄化された窒素ガスあるいは酸素ガスをチャンバ110へ導く手動弁152とが介在されている。
このような基板処理装置においては、次のようにして基板の処理を行う。まず、ゲートバルブ120を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Wをチャンバ110内に搬入し、チャンバ110内への基板搬入が完了するとゲートバルブ120を閉じてチャンバ110を閉空間とする。そして、例えば酸素ガスをチャンバ110内に導入して基板の処理を行う場合には、窒素ガス供給配管130に介在された手動弁132、エアー弁136を閉じる一方、酸素ガス供給配管140に介在された手動弁142、エアー弁146、及び共通配管150に介在された手動弁152をそれぞれ開きチャンバ110内に酸素ガスを導入する。その際、チャンバ110内に迅速に酸素ガスを導入して酸素ガスでチャンバ内の雰囲気を置き換えるために、マスフロコントローラ145は大流量の酸素ガスがチャンバ内に供給されるように酸素ガスの流量を制御する。チャンバ110内が酸素ガスで置換されると基板Wの熱処理のためマスフロコントローラ145は酸素ガスの流量を小流量に制御してチャンバ110に供給する。そして、チャンバ110の排気口122から所定量排気しつつ小流量の酸素ガスをチャンバ110内に供給して基板Wの処理を行う。
また、例えば窒素ガスをチャンバ110内に導入して基板の処理を行うような場合には、酸素ガス供給配管140に介在された手動弁142、エアー弁146を閉じる一方、窒素ガス供給配管130に介在された手動弁132、エアー弁136、及び共通配管150に介在された手動弁152をそれぞれ開きチャンバ110内に窒素ガスを導入する。その際、外気をチャンバ内に巻き込まないようにマスフロコントローラ135の制御により大流量の窒素ガスをチャンバ110の炉口から吹き出しながら、ゲートバルブ120を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Wをチャンバ110内に搬入する。チャンバ110内への基板搬入が完了するとゲートバルブ120を閉じてチャンバ110を閉空間とし、迅速に窒素ガスでチャンバ110内の雰囲気を置き換えるために、マスフロコントローラ135はそのまま大流量の窒素ガスがチャンバ110内に供給されるように窒素ガスの流量を制御する。チャンバ110内が窒素ガスで置換されると基板Wの熱処理のためマスフロコントローラ145は窒素ガスの流量を小流量に制御してチャンバ110に供給する。そして、チャンバ110の排気口122から所定量排気しつつ小流量の窒素ガスをチャンバ110内に供給して基板Wの処理を行う。
このように、チャンバ内へガスを導入するにあたっては、チャンバに供給する基板を処理するためのガスの流量について大流量から小流量の範囲まで制御する必要があるが、上記した従来の基板処理装置ではそれぞれ、大流量の酸素ガスや大流量の窒素ガスの流量制御が可能な大流量用のマスフロコントローラ145、マスフロコントローラ135を用いてガスの流量を大流量から小流量の範囲まで制御するようにしているので、特に小流量に制御して供給する場合に不安定になるという不都合がある。小流量側でガスの流量の制御が不安定になると、基板Wをチャンバ110内で処理をしているときに基板Wに対する一定のガスの流れを形成できず、基板Wに対して均一な処理を行えないという欠点があった。
また、上記した従来の基板処理装置では、大流量に制御されたガスと小流量に制御されたガスとを一つのガス導入口から導入するようにしているので、大流量に制御されたガスの役割と小流量に制御されたガスの役割に応じチャンバ内へのガスの供給ができないという不都合もあった。
本発明は、このような従来の基板処理装置の持つ課題を解決する為に行なわれたものであり、ガスをチャンバに供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ内に供給することができ、基板に対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができるとともに、大流量に制御したガスと小流量に制御したガスとをその役割に応じてチャンバ内に供給できる基板処理装置を提供することを目的とする。
かかる課題を解決する為に、第1の発明に係る基板処理装置は、基板に処理ガスを供給しつつ、光照射によって基板の加熱処理を行う基板処理装置であって、光透過性の材料を用いて構成された上面を有し、前記処理ガスが導入される第1のガス導入口と、前記処理ガスと同一の処理ガスが導入される第2のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、前記チャンバの上方に加熱源として設けられたランプと、前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第1のガス導入口に供給可能な第1の流量制御手段と、前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第2のガス導入口に供給可能な第2の流量制御手段とを備え、前記第1のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第2のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間を介して下方へ前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第2の流量制御手段は、前記第1の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であることを特徴とする。
第2の発明に係る基板処理装置は、基板に処理ガスを供給しつつ、光照射によって基板の加熱処理を行う基板処理装置であって、光透過性の材料を用いて構成された上面を有し、前記処理ガスが導入される第1のガス導入口と、第2のガス導入口とが設けられ、基板に前記処理を行うための空間を形成するチャンバと、前記チャンバの上方に加熱源として設けられたランプと、前記処理ガスの流量を所定の大流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第1のガス導入口に供給可能な第1の流量制御手段と、前記処理ガスの流量を所定の小流量に制御して配管を通じて前記チャンバの第2のガス導入口に供給可能な第2の流量制御手段とを備え、前記第1のガス導入口は、前記チャンバ内に水平に保持された基板の側方から基板へ向けて前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第2のガス導入口は、前記チャンバ内における基板の上部空間へ前記処理ガスを導入する導入口であり、前記第2の流量制御手段は、前記第1の流量制御手段よりも小流量側において精度良く流量制御可能であり、前記チャンバ内を、前記第2のガス導入口より前記処理ガスが導入される前記上部空間と、基板が配置され前記第1のガス導入口より前記処理ガスが導入される下部空間とに仕切る複数の貫通孔が形成された仕切り板をさらに備えたことを特徴とする。
第3の発明に係る基板処理装置は、請求項1または請求項2に記載の基板処理装置において、第1ガスを供給する第1の供給配管と、前記第1の供給配管に介在され、前記第1ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第1ガス流量制御手段と、前記第1ガスと異なる種類の第2ガスを供給する第2の供給配管と、前記第2の供給配管に介在され、前記第2ガスの流量を所定の流量に制御して供給する第2ガス流量制御手段と、前記第1の供給配管と前記第2の供給配管とからそれぞれ供給される第1ガスと第2ガスとを合流させて前記第1の流量制御手段に供給する第1のガス混合配管と、前記第1の供給配管と前記第2の供給配管とからそれぞれ供給される第1ガスと第2ガスとを合流させて前記第2の流量制御手段に供給する第2のガス混合配管とを備え、前記チャンバ内に前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから前記第1ガスと前記第2ガスの混合された混合ガスを前記処理ガスとして導入することを特徴とする。
第4の発明に係る基板処理装置は、請求項3に記載の基板処理装置において、前記チャンバに供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量が前記チャンバに設けられた第2のガス導入口に供給されるように前記第2の流量制御手段を制御するとともに、前記混合ガスの総流量から前記所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスが前記チャンバに設けられた第1のガス導入口に供給されるように前記第1の流量制御手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
第1から第4の発明に係る基板処理装置によれば、第1の流量制御手段により所定の大流量に制御された処理ガスをチャンバに設けられた第1のガス導入口に供給可能となり、また第2の流量制御手段により所定の小流量に制御された処理ガスをチャンバに設けられた第2のガス導入口に供給可能となる。このように第1から第4の発明にかかる基板処理装置によれば、処理ガスを大流量に制御して供給可能な第1の流量制御手段と、小流量に制御して供給可能な第2の流量制御手段とを備えるので、処理ガスをチャンバに供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ内に供給することができ、基板に対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができる。
また、第1から第4の発明に係る基板処理装置によれば、チャンバに処理ガスが導入される第1のガス導入口と、第2のガス導入口とが設けられ、チャンバの第1のガス導入口に第1の流量制御手段により大流量に制御された処理ガスが供給され、チャンバの第2のガス導入口に第2の流量制御手段により小流量に制御された処理ガスが供給されるので、処理ガスをその役割に応じてチャンバ内に供給することができる。
特に、第2の発明に係る基板処理装置によれば、第1の流量制御手段により大流量に制御された処理ガスは、第1の導入口より仕切り板で仕切られたチャンバ内の下部空間に導入され、第2の流量制御手段により安定して小流量に制御された処理ガスは、第2の導入口より仕切り板で仕切られたチャンバ内の上部空間に導入される。そして、第2の導入口から導入された処理ガスは、仕切り板に形成された複数の貫通孔を通過してチャンバ内の下部空間に配置された基板全面に対して均一に流下する。これにより、基板全面に対して処理ガスによる所定の均一な処理を行うことができる。
特に、第3の発明に係る基板処理装置によれば、第1ガスが第1ガス流量制御手段により所定の流量に制御されて第1の供給配管から供給され、第2ガスが第2ガス流量制御手段により所定の流量に制御されて第2の供給配管から供給される。そして第1の供給配管と第2の供給配管とから供給された第1ガスと第2ガスとは、第1のガス混合配管で合流して混合され、第1の流量制御手段に供給される。第1の流量制御手段は、混合ガスを大流量に制御してチャンバに設けられた第1のガス導入口に供給し、第1のガス導入口からチャンバ内に混合ガスが処理ガスとして導入される。一方第1の供給配管と第2の供給配管とから供給された第1ガスと第2ガスは、第2のガス混合配管で合流して混合され、第2の流量制御手段に供給される。第2の流量制御手段は、混合ガスを小流量に安定して制御してチャンバに設けられた第2のガス導入口に供給し、第2のガス導入口からチャンバ内に混合ガスが処理ガスとして導入される。これにより、所望の混合比に調整された混合ガスを処理ガスとして、チャンバ内に供給して基板の処理を行うことができる。
特に、第4の発明に係る基板処理装置によれば、制御手段が、チャンバに供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量がチャンバに設けられた第2のガス導入口に供給されるように前記第2の流量制御手段を制御し、チャンバに供給する混合ガスの総流量から所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスがチャンバに設けられた第1のガス導入口に供給されるように第1の流量制御手段を制御するので、第2の流量制御手段は、第1ガス流量制御手段や第2ガス流量制御手段の影響を受けず、第2のガス導入口に、正確な流量に制御された処理ガスを供給でき、基板を精度良く均一に処理することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す概念図である。この基板処理装置10は、光照射によって基板Wの加熱処理を行う光照射型熱処理装置である。基板処理装置10は、基板Wに光照射熱処理を行うための処理空間を形成するチャンバ11を有している。チャンバ11の上面は、光を透過する性質の材料(石英等)を用いて構成されており、その上方には加熱源としての複数のランプ16が設けられている。チャンバ11に搬入された基板Wには、複数のランプ16からの光を用いてアニール、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の熱処理が施される。
チャンバ11の側面には、基板Wの搬出入を行うための開口部12が形成されるとともに、開口部12を開閉するゲートバルブ13を備えている。ゲートバルブ13が開口部12から離間しているときには、チャンバ11が開放され、図示を省略する搬出入ロボットが開口部12を介してチャンバ11に基板Wを搬入し、またはチャンバ11から基板Wを搬出する。一方、ゲートバルブ13が開口部12に当接しているときには(図1の状態)、開口部12が閉鎖されチャンバ11内部が密閉された状態となる。さらに、チャンバ11の開口部12に近い下方の位置には、図示しない排気源に連通接続された排気口9が形成されている。
チャンバ11に基板を搬入するときには、基板Wを保持する搬出入ロボットが開口部12からチャンバ11内に進入し、その基板Wがチャンバ11内の複数のピン14により突き上げられるようにして受け取られる。その後、搬出入ロボットがチャンバ11から退出した後、ピン14が下降して支持部15上に基板Wが載置される。基板Wが搬出される際には搬入とは逆の動作が行われる。
また、チャンバ11には、それぞれ処理ガスが導入される第1のガス導入口17と、第2のガス導入口18とが設けられている。さらにチャンバ11にはその上部に、チャンバ11内を、第2のガス導入口18から処理ガスが導入される上部空間19と、基板Wが配置され第1のガス導入口から処理ガスが導入される下部空間20とに仕切る仕切り板21が設けられている。この仕切り板21には、複数の貫通孔22が形成されており、第2のガス導入口18から処理ガスがチャンバ内に導入されると、この複数の貫通孔22を通過して処理ガスがチャンバ11の下部空間に配置された基板Wの上面に向けて流下するようになっている。
また、図1に示すようにこの基板処理装置は、処理ガスとしての窒素ガスを供給するための窒素ガス供給配管30と、処理ガスとしての酸素ガスを供給するための酸素ガス供給配管40と、窒素ガス供給配管30から供給された窒素ガスまたは酸素ガス供給配管40から供給された酸素ガスをチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17に供給する第1のガス導入口用供給配管50と、窒素ガス供給配管30から供給された窒素ガスまたは酸素ガス供給配管40から供給された酸素ガスをチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に供給する第2のガス導入口用供給配管60とを備える。
窒素ガス供給配管30には、図示しない窒素ガス供給源から供給される窒素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ31と、弁を開いて窒素ガス供給源から供給される窒素ガスを装置内に導くための手動弁32と、窒素ガスの逆流を防止する逆止弁33と、窒素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ34と、チャンバ11側への窒素ガスの供給、非供給を制御するエアー弁36とがこの順序で介在されている。
一方、酸素ガス供給配管40には、図示しない酸素ガス供給源から供給される酸素ガス中からパーティクルを除去するフィルタ41と、弁を開いて酸素ガス供給源から供給される酸素ガスを装置内に導くための手動弁42と、酸素ガスの逆流を防止する逆止弁43と、酸素ガス供給源からのガス供給圧を流量制御に適した所定の供給圧に減圧するレギュレータ44と、チャンバ11側への酸素ガスの供給、非供給を制御するエアー弁45とがこの順序で介在されている。
また、第1のガス導入口用供給配管50は、一端が窒素ガス供給配管30と酸素ガス供給配管40に流路接続されるとともに、その他端がチャンバ11の第1のガス導入口17に流路接続されている。この第1のガス導入口用供給配管50には、その途中の箇所に窒素ガスまたは酸素ガスのチャンバ11側への供給、非供給を制御するエアー弁51と、流量制御弁を内臓して供給されてきた窒素ガスまたは酸素ガスの流量を所定の大流量(例えば40l/min)に制御してチャンバ11に供給する大流量用マスフロコントローラ52とが介在されており、大流量の窒素ガスまたは酸素ガスをチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17からチャンバ11内の下部空間20に供給可能となっている。なお、この大流量用マスフロコントローラ52は、大流量側において精度良く流量制御できるマスフロコントローラであり、さほど精度が要求されない場合には、ガスの流量を小流量にして供給を行うことも可能である。
一方、第2のガス導入口用供給配管60は、一端が窒素ガス供給配管30と酸素ガス供給配管40に流路接続されるとともに、その他端がチャンバ11の第2のガス導入口18に流路接続されている。この第2のガス導入口用供給配管60には、その途中の箇所に窒素ガスまたは酸素ガスのチャンバ11側への供給、非供給を制御するエアー弁61と、流量制御弁を内臓して供給されてきた窒素ガスまたは酸素ガスの流量を所定の小流量(例えば10l/min)に制御してチャンバ11に供給する小流量用マスフロコントローラ62とが介在されており、正確に流量制御された小流量の窒素ガスまたは酸素ガスをチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18からチャンバ11内の上部空間19に供給可能となっている。なお、この小流量用マスフロコントローラ62は、小流量側において精度良く流量制御できるマスフロコントローラであるが、例えば、ピン14の上昇時のパーティクルの巻き上げを防止するなどのために第2のガス導入口18に一時的に定常よりも流量を多くしてガスを供給するように制御することも可能に構成されている。
また、エアー弁36、45、51、61、大流量用マスフロコントローラ52、小流量用マスフロコントローラ62は、それぞれCPU70に電気的に接続されており、CPU70には操作パネル71が電気的に接続されている。操作パネル71から、これから処理に使用する処理ガスの種類、チャンバ11に供給する処理ガスの流量などの所定の処理条件が入力され、CPU70内のメモリに記憶される。そして、操作パネル71から処理スタートの入力がなされると、CPU70は、メモリ内に記憶されている処理条件を読み出し、エアー弁36、45、51、61に制御信号を送信して弁の開閉を行わしめたり、大流量用マスフロコントローラ52、小流量用マスフロコントローラ62に制御信号を送信して内臓する流量制御弁の開閉度を調整せしめたりする構成となっている。
このような基板処理装置においては、次のようにして基板Wの処理を行う。まず、ゲートバルブ12を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Wをチャンバ11内に搬入し、支持部15上への基板Wの載置が終了してチャンバ11内への基板の搬入が完了するとゲートバルブ12を閉じてチャンバ11を閉空間とする。そして、例えば酸素ガスをチャンバ11内に導入して基板の処理を行う場合には、窒素ガス供給配管30に介在された手動弁32、エアー弁36をそのまま閉じたままにしておく一方、CPU70からの制御信号によりエアー弁45、51、61を開いた状態にする。そして、酸素ガス供給配管40に介在された手動弁42を開き装置内に酸素ガスを導き入れる。酸素ガスは、酸素ガス供給管40内をフィルタ41、手動弁42、逆止弁43、レギュレータ44、エアー弁45を経て流れ、第1のガス導入口用供給配管50及び第2のガス導入口用供給配管60に流入する。第1のガス導入口用供給配管50及び第2のガス導入口用供給配管60に流入した酸素ガスはそれぞれエアー弁51、61を経て大流量用マスフロコントローラ52と小流量用マスフロコントローラ62に供給される。大流量用マスフロコントローラ52では、CPU70からの制御信号により、酸素ガスが所定の大流量(例えば40l/min)となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第1のガス導入口用供給配管50を通じてチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17に酸素ガスを供給する。また、小流量用マスフロコントローラ62では、CPU70からの制御信号により、酸素ガスが所定の小流量(例えば10l/min)となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第2のガス導入口用供給配管60を通じてチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に酸素ガスを供給する。チャンバ11の第1のガス導入口17及び第2のガス導入口18から導入された酸素ガスによりチャンバ11内の雰囲気が酸素ガス雰囲気に置き換わると、大流量用マスフロコントローラ52の流量制御弁の開度を絞り込み、第1のガス導入口17からチャンバ11内にわずかな酸素ガスを導入しつつ、主として第2のガス導入口18からチャンバ11内に小流量の酸素ガスを供給するようにして、ランプ16により加熱しながら排気口9から所定量の排気をとりつつ基板Wの処理が行われる。あるいは、エアー弁51を閉じ、第2のガス導入口18からのみチャンバ11内に小流量の酸素ガスを供給するようにして基板Wの処理を行うようにしてもよい。
このとき、小流量用マスフロコントローラ62により所定の小流量に安定して制御された酸素ガスが第2のガス導入口18に供給され、チャンバ11内に導入された酸素ガスは、チャンバ11内の上部空間19から仕切り板21に形成された複数の貫通孔22を通過して下部空間20内で基板Wの上面全面を均一に流下して処理が行われる。
また、例えば窒素ガスをチャンバ11内に導入して基板Wの処理を行うような場合には、酸素ガス供給配管40に介在された手動弁42、エアー弁45をそのまま閉じたままにしておく一方、CPU70からの制御信号によりエアー弁36、51、61を開いた状態にする。そして、窒素ガス供給配管30に介在された手動弁32を開き、装置内に窒素ガスを導き入れる。窒素ガスは、窒素ガス供給配管30内をフィルタ31、手動弁32、逆止弁33、レギュレータ34、エアー弁36を経て流れ、第1のガス導入口用供給配管50及び第2のガス導入口用供給配管60に流入する。第1のガス導入口用供給配管50及び第2のガス導入口用供給配管60に流入した窒素ガスはそれぞれエアー弁51、61を経て大流量用マスフロコントローラ52と小流量用マスフロコントローラ62に供給される。大流量用マスフロコントローラ52では、CPU70からの制御信号により、窒素ガスが所定の大流量(例えば40l/min)となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第1のガス導入口用供給配管50を通じてチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17に窒素ガスを供給する。また、小流量用マスフロコントローラ62では、CPU70からの制御信号により、窒素ガスが所定の小流量(例えば10l/min)となるように内蔵の流量調整弁の開閉度を調節して流量制御し、第2のガス導入口用供給配管60を通じてチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に窒素ガスを供給する。チャンバ11の第1のガス導入口17及び第2のガス導入口18から導入された窒素ガスをチャンバ11の炉口から吹き出しながら、ゲートバルブ13を開いて図示しない搬出入ロボットにより基板Wをチャンバ11内に搬入する。基板支持部15上への基板の載置が終了してチャンバ11内への基板の搬入が完了するとゲートバルブ13を閉じてチャンバ11を閉空間とし、そのまま第1のガス導入口17及び第2のガス導入口18からの窒素ガスの導入を続け、迅速に窒素ガスでチャンバ内の雰囲気を置き換える。そして、チャンバ11内の雰囲気が窒素ガス雰囲気に置き換わると、大流量用マスフロコントローラ52の流量制御弁の開度を絞り込み、第1のガス導入口17からチャンバ11内にわずかな窒素ガスを導入しつつ、主として第2のガス導入口18からチャンバ11内に小流量の窒素ガスを供給するようにして、ランプ16により加熱しながら排気口9から所定量の排気をとりつつ酸素供給の場合と同様に基板Wの処理が行われる。あるいは、エアー弁51を閉じ、第2のガス導入口18からのみチャンバ11内に小流量の窒素ガスを供給するようにして基板Wの処理を行うようにしてもよい。
第1の実施の形態の基板処理装置によれば、大流量用マスフロコントローラ52により所定の大流量に制御された酸素ガスあるいは窒素ガスなどの処理ガスをチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17に供給可能となり、また小流量用マスフロコントローラ62により所定の小流量に制御された処理ガスをチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に供給可能となる。このように、処理ガスを大流量に制御して供給可能な大流量用マスフロコントローラ52と、小流量に制御して供給可能な小流量用マスフロコントローラ62とを備えるので、処理ガスをチャンバ11に供給するにあたって大流量に制御して供給する場合のみならず小流量に制御して供給する場合にも安定した流量のガスをチャンバ11内に供給することができ、基板Wに対して一定のガスの流れを形成して均一な処理を行うことができる。
また、第1の実施の形態に係る基板処理装置によれば、チャンバ11に処理ガスが導入される第1のガス導入口17と、第2のガス導入口18とが設けられ、チャンバ11の第1のガス導入口17に大流量用マスフロコントローラ52により大流量に制御された処理ガスが供給され、チャンバ11の第2のガス導入口18に小流量用マスフロコントローラ62により小流量に制御された処理ガスが供給されるので、処理ガスをその役割に応じてチャンバ内11に供給することができる。
またこの第1の実施の形態に係る基板処理装置は、チャンバ内11を、第2のガス導入口18より処理ガスが導入される上部空間19と、基板がその中に配置され、第1のガス導入口17より処理ガスが導入される下部空間20とに仕切る複数の貫通孔22が形成された仕切り板21を備えて構成されるので、基板Wの処理時において、小流量用マスフロコントローラ62により安定して小流量に制御された処理ガスは、第2の導入口18より仕切り板21で仕切られたチャンバ11内の上部空間19に導入され、仕切り板21に形成された複数の貫通孔22を通過してチャンバ11内の下部空間20に配置された基板W全面に対して均一に流下する。これにより、基板W全面に対して均一な処理ガスによる処理を行うことができる。
なお、第1の実施の形態において、チャンバ11がチャンバに相当し、大流量用マスフロコントローラ52が第1の流量制御手段に相当し、小流量用マスフロコントローラ62が第2の流量制御手段に相当し、仕切り板21が仕切り板に相当する。
次に本発明の第2の実施の形態に係る基板処理装置について、図2に基づき説明する。第1の実施の形態と同様の構成の部分は、同一の符号を付与してその説明を省略する。
この第2の実施の形態の基板処理装置は、窒素ガス供給配管30に介在され、窒素ガスの流量を所定の流量に制御して供給するマスフロコントローラ80と、酸素ガス供給配管40に介在され、酸素ガスの流量を所定の流量に制御して供給するマスフロコントローラ90とを備え、これらのマスフロコントローラで所定の流量に調整された窒素ガスと酸素ガスの混合ガスを処理ガスとしてチャンバ11に供給するようにしている点、及びCPU70の制御に基づき大流量用マスフロコントローラ52に内臓された流量制御弁が大きく開かれ、或いは全開とされ、小流量用マスフロコントローラ62で流量制御されてチャンバ11の第2のガス導入口に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ52を通じてチャンバ11の第1のガス導入口に供給されるように構成されている点が前述した第1の実施の形態の基板処理装置と異なる。なお、マスフロコントローラ80、マスフロコントローラ90もCPU70に電気的に接続されており、操作パネル71を通じて窒素ガスと酸素ガスの混合比や第1のガス導入口17や第2のガス導入口18を通じてチャンバ11に供給すべき窒素ガスと酸素ガスの混合ガスの流量を予め設定するようになっている。
このような第2の実施の形態に係る基板処理装置においては、次のようにして基板の処理を行う。なお、以下の説明では説明の便宜上、一例として例えば窒素ガスと酸素ガスの混合比が1:1であり、チャンバ11内を混合ガスによって置き換える際には、計50l/minの流量の混合ガスを処理ガスとしてチャンバ11へ供給し、基板をチャンバ11内で処理を行う際には、計20l/minの流量の混合ガスを処理ガスとしてチャンバ11へ供給する場合を例にとり説明するものとする。
チャンバ11内への基板の搬入が完了し、チャンバ11が閉空間とされると、エアー弁36、45、51、61を開いた状態に制御する。そして、窒素ガスを窒素ガス供給配管30を通じてマスフロコントローラ80に供給し、酸素ガスを酸素ガス供給配管40を通じてマスフロコントローラ90に供給する。マスフロコントローラ80とマスフロコントローラ90では、チャンバ11内を窒素ガスと酸素ガスの混合ガスで置き換えるためのガスを供給するために、CPU70の制御により予め設定されているガスの混合比と流量に基づいた所定の流量の窒素ガスと酸素ガスを供給する。即ちこの実施例では、それぞれマスフロコントローラ80とマスフロコントローラ90とから25l/minの流量の窒素ガスと酸素ガスとが供給される。そして、供給された窒素ガスと酸素ガスとは、第1のガス導入用供給配管50及び第2のガス導入用供給配管60で合流され、窒素ガスと酸素ガスとが混合した混合ガスとして大流量用マスフロコントローラ52と小流量用マスフロコントローラ62とに供給される。このとき、CPU70により小流量用マスフロコントローラ62は、混合ガスの流量をその総流量のうちの所定の小流量(例えば10l/min)に制御してチャンバ11に設けられた第2のガス導入口に供給するように制御されるとともに、大流量用マスフロコントローラ52は、その内臓された流量制御弁が大きく開くように或いは全開となるように制御される。そのため、小流量用マスフロコントローラ62で流量制御されてチャンバ11の第2のガス導入口に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ52を通じてチャンバ11の第1のガス導入口に供給されてチャンバ11内のガス置き換えが行われる。
そして、チャンバ11内で基板の処理を行う際には、マスフロコントローラ80とマスフロコントローラ90とからそれぞれ窒素ガスと酸素ガスの流量が10l/minの流量となるように制御されて供給される。供給された窒素ガスと酸素ガスとは、第1のガス導入用供給配管50及び第2のガス導入用供給配管60で合流され、窒素ガスと酸素ガスとが混合した混合ガスとして大流量用マスフロコントローラ52と小流量用マスフロコントローラ62とに供給される。このとき、CPU70により小流量用マスフロコントローラ62は、混合ガスの流量をその総流量のうち所定の小流量(例えば10l/min)に制御してチャンバ11の第2のガス導入口に供給するように制御され、大流量用マスフロコントローラ52は、その内臓された流量制御弁が大きく開かれるように或いは全開とされるように制御されるので、小流量用マスフロコントローラ62で流量制御されてチャンバ11の第2のガス導入口18に供給される流量以外の混合ガスの流量が大流量用マスフロコントローラ52を通じてチャンバ11の第1のガス導入口17に供給される。この際、マスフロコントローラ80やマスフロコントローラ90から供給されるガスの流量に多少の誤差が生じたとしも、小流量用マスフロコントローラ62では、その影響を受けず、小流量用マスフロコントローラ62からは正確に所定の小流量に制御された混合ガスがチャンバ11の第2のガス導入口18に供給され、基板Wに所定の流量の処理ガスが安定して供給される。一方、残りの流量の混合ガスがチャンバ11の第1のガス導入口17に供給されるようになっており、マスフロコントローラ80やマスフロコントローラ90で生じたガスの流量の誤差は、小流量用マスフロコントローラ62には影響を与えずに大流量用マスフロコントローラ52の側で吸収される。
このように第2の実施の形態の基板処理装置によれば、所望の混合比に調整された混合ガスを処理ガスとして、チャンバ11内に供給して基板の処理を行うことができる。
また、以上のように第2の実施の形態の基板処理装置によれば、CPUがチャンバ11に供給する混合ガスの総流量のうち、所定の流量がチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に供給されるように小流量用マスフロコントローラ62を制御するとともに、混合ガスの総流量からチャンバ11に設けられた第2のガス導入口18に供給される所定の流量を減じた残りの流量の混合ガスがチャンバ11に設けられた第1のガス導入口17に供給されるようにマスフロコントローラ52を制御するように構成されているので、小流量用マスフロコントローラ62は、マスフロコントローラ80、マスフロコントローラ90の影響を受けず、チャンバ11の第2のガス導入口18に、正確な流量に制御された処理ガスを供給でき、基板を精度良く処理することができる。
なお、第2の実施の形態において、窒素ガスが第1ガスに相当し、酸素ガスが第2ガスに相当し、第1の供給配管が窒素ガス供給配管に相当し、第2の供給配管が酸素ガス供給配管に相当し、第1ガス流量制御手段がマスフロコントローラ80に相当し、第2ガス流量制御手段がマスフロコントローラ90に相当し、第1のガス混合配管が第1のガス導入口用供給配管50に相当し、第2のガス混合配管が第2のガス導入口用供給配管60に相当し、CPU70が制御手段に相当する。
上記各実施の形態においては、処理ガスとして窒素ガス、酸素ガスあるいはこれらの混合ガスを処理ガスとして基板に供給する構成であったが、これに限られるものではなく、本発明はアルゴンガス、ヘリウムガス、アンモニアガスなど各種ガスの流量を制御しながらチャンバに供給して基板の処理を行う各種装置に適用可能である。