KR102370389B1 - Gas supply method and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
기판을 처리하는 처리 용기에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 가스 공급부로부터 상기 처리 용기로 통하고 있는 가스 공급 배관에 마련되어 있는 적어도 하나의 가스 유량 제어 장치와, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있어서 분기되는 둘 이상의 분기 배관에 각각 마련되어 있는, 컨덕턴스를 가변 가능한 컨덕턴스 가변 유로를 구비한 가스 분류비 제어 요소와, 둘 이상의 상기 가스 분류비 제어 요소에 의해 구성되는 가스 분류비 제어부와, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측이며 또한 상기 가스 분류비 제어 요소의 1차측에 있는 제1 밸브 및 압력 센서와, 상기 가스 분류비 제어 요소의 2차측에 있는 제2 밸브를 갖는 가스 공급 장치에 있어서, 상기 기판을 처리함에 있어서, 상기 제2 밸브를 닫고, 상기 제1 밸브를 열어, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있는 상기 가스 공급 배관과 상기 분기 배관과 상기 가스 분류비 제어 요소에 상기 가스를 공급하는 공정과, 상기 압력 센서에 의해, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 가스 공급 배관 혹은 상기 분기 배관의 압력이 설정 압력에 도달한 것을 검지하는 공정과, 상기 제1 밸브를 닫는 공정과, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 열어, 상기 가스를 상기 처리 용기에 공급하는 공정을 갖는, 가스 공급 방법.A gas supply device for supplying gas to a processing vessel for processing a substrate, the gas supply device comprising: at least one gas flow control device provided in a gas supply pipe passing from a gas supply unit to the processing vessel; and a secondary side of the gas flow control device a gas fractionation ratio control element having a conductance variable flow passage capable of variable conductance provided in each of the two or more branch pipes branching in the present invention; A gas supply device having a first valve and a pressure sensor secondary to a control device and on a primary side of the gas fractionation ratio control element, and a second valve on a secondary side of the gas fractionation ratio control element, wherein the substrate In processing, closing the second valve and opening the first valve to supply the gas to the gas supply pipe, the branch pipe, and the gas fractionation ratio control element located on the secondary side of the gas flow control device a step of detecting, by the pressure sensor, that the pressure of the gas supply pipe or the branch pipe on the secondary side of the gas flow control device has reached a set pressure; and closing the first valve; and supplying the gas to the processing container by opening the first valve and the second valve.
Description
본 개시는, 가스 공급 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a gas supply method and a substrate processing apparatus.
특허문헌 1에는, 분류량 조정 수단에 대하여 각 처리 가스용 분기 유로 내의 압력비가 목표 압력비가 되도록 분류량을 조정하는 압력비 제어를 실행하고, 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 복수의 분기 배관에 분류하는, 가스 공급 방법 및 기판 처리 장치가 개시되어 있다. 이 가스 공급 방법에서는, 각 처리 가스용 분기 유로 내의 압력이 안정되면, 분류량 조정 수단에 대한 제어를 압력 안정 시의 한쪽 처리 가스용 분기 유로 내의 압력을 유지하도록 분류량을 조정하는 압력 일정 제어로 전환하고, 부가 가스 공급 수단에 의해 부가 가스를 다른 쪽 처리 가스용 분기 배관에 공급한다.In Patent Document 1, a pressure ratio control is performed to adjust the jetting amount so that the pressure ratio in each branch flow path for processing gas becomes a target pressure ratio with respect to the flow rate adjusting means, and the processing gas from the processing gas supply means is divided into a plurality of branch pipes. A gas supply method and a substrate processing apparatus are disclosed. In this gas supply method, when the pressure in each branch flow path for processing gas is stabilized, the control of the jetting amount adjusting means is changed to constant pressure control for adjusting the flow rate so as to maintain the pressure in one branch flow path for processing gas when the pressure is stabilized. is switched, and the additional gas is supplied to the branch pipe for processing gas on the other side by the additional gas supply means.
본 개시는, 복수의 분기 배관에 대하여 분류비에 따라 가스를 분류하고, 분류된 가스를 처리 용기에 공급함에 있어서, 가스를 단시간에 안정적으로 공급하는데 유리한 가스 공급 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.The present disclosure provides a gas supply method and a substrate processing apparatus that are advantageous for supplying gas stably in a short time in classifying gas according to a fractionation ratio with respect to a plurality of branch pipes and supplying the fractionated gas to a processing vessel.
본 개시의 일 양태에 의한 가스 공급 방법은,A gas supply method according to an aspect of the present disclosure,
기판을 처리하는 처리 용기에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 가스 공급부로부터 상기 처리 용기로 통하고 있는 가스 공급 배관에 마련되어 있는 적어도 하나의 가스 유량 제어 장치와, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있어서 분기되는 둘 이상의 분기 배관에 각각 마련되어 있는, 컨덕턴스를 가변 가능한 컨덕턴스 가변 유로를 구비한 가스 분류비 제어 요소와, 둘 이상의 상기 가스 분류비 제어 요소에 의해 구성되는 가스 분류비 제어부와, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측이며 또한 상기 가스 분류비 제어 요소의 1차측에 있는 제1 밸브 및 압력 센서와, 상기 가스 분류비 제어 요소의 2차측에 있는 제2 밸브를 갖는 가스 공급 장치에 있어서,A gas supply device for supplying gas to a processing vessel for processing a substrate, the gas supply device comprising: at least one gas flow control device provided in a gas supply pipe passing from a gas supply unit to the processing vessel; and a secondary side of the gas flow control device a gas fractionation ratio control element having a conductance variable flow passage capable of variable conductance provided in each of the two or more branch pipes branching in the present invention; A gas supply device having a first valve and a pressure sensor secondary to the control device and on the primary side of the gas fractionation ratio control element, and a second valve on the secondary side of the gas fractionation ratio control element, the gas supply device comprising:
상기 기판을 처리함에 있어서, 상기 제2 밸브를 닫고, 상기 제1 밸브를 열어, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있는 상기 가스 공급 배관과 상기 분기 배관과 상기 가스 분류비 제어 요소에 상기 가스를 공급하는 공정과,In processing the substrate, the second valve is closed and the first valve is opened to supply the gas to the gas supply pipe, the branch pipe, and the gas split ratio control element on the secondary side of the gas flow control device. supply process and
상기 압력 센서에 의해, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 가스 공급 배관 혹은 상기 분기 배관의 압력이 설정 압력에 도달한 것을 검지하는 공정과,detecting, by the pressure sensor, that the pressure of the gas supply pipe or the branch pipe on the secondary side of the gas flow control device reaches a set pressure;
상기 제1 밸브를 닫는 공정과,closing the first valve;
상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 열어, 상기 가스를 상기 처리 용기에 공급하는 공정을 갖는다.and supplying the gas to the processing container by opening the first valve and the second valve.
본 개시에 의하면, 복수의 분기 배관에 대하여 분류비에 따라 가스를 분류하고, 분류된 가스를 처리 용기에 공급함에 있어서, 가스를 단시간에 안정적으로 공급하는 데 유리한 가스 공급 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.According to the present disclosure, there is provided a gas supply method and a substrate processing apparatus that are advantageous in classifying gas according to a fractionation ratio with respect to a plurality of branch pipes and supplying the classified gas to a processing container in a short time and stably supplying the gas. can do.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 가스 공급 장치의 제어를 설명하는 도면이며, MFC 유량과 FRC 유량의 시각력 그래프를 도시하는 도면이다.
도 3는 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the substrate processing apparatus which concerns on 1st Embodiment.
It is a figure explaining control of a gas supply apparatus, and is a figure which shows the visual force graph of MFC flow volume and FRC flow volume.
3 is a longitudinal sectional view showing an example of the substrate processing apparatus according to the second embodiment.
이하, 본 개시의 실시 형태에 관한 가스 공급 방법 및 기판 처리 장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, a gas supply method and a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the substantially same component, the overlapping description may be abbreviate|omitted by attaching|subjecting the same number.
[제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법][Substrate processing apparatus and gas supply method according to the first embodiment]
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치와 가스 공급 방법의 일례에 대해서 설명한다. 여기서, 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 2는, 가스 공급 장치의 제어를 설명하는 도면이며, MFC 유량과 FRC 유량의 시각력 그래프를 도시하는 도면이다.First, an example of a substrate processing apparatus and a gas supply method according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 and 2 . Here, FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the substrate processing apparatus according to the first embodiment. In addition, FIG. 2 is a figure explaining control of a gas supply apparatus, and is a figure which shows the visual force graph of MFC flow volume and FRC flow volume.
도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display, 이하, 「FPD」라고 함)용의, 평면으로 보아 직사각형의 기판 G(이하, 간단히 「기판」이라고 함)에 대하여, 각종 기판 처리 방법을 실행하는 유도 결합형 플라스마(Inductive Coupled Plasma: ICP) 처리 장치이다. 기판 G의 재료로서는, 주로 유리가 사용되고, 용도에 따라서는 투명한 합성 수지 등이 사용되는 경우도 있다. 여기서, 기판 처리에는,에칭 처리나, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 성막 처리 등이 포함된다. FPD로서는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)나 일렉트로루미네센스(Electro Luminescence: EL), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이 예시된다. 기판 G는, 그 표면에 회로가 패터닝되는 형태 외에, 지지 기판도 포함된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되고 있고, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판 G의 평면 치수는, 예를 들어 제6 세대의 1500㎜×1800㎜ 정도의 치수로부터, 제10.5세대의 3000㎜×3400㎜ 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판 G의 두께는 0.2㎜ 내지 수㎜ 정도이다.The
도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는, 직육면체형의 상자형 처리 용기(20)와, 처리 용기(20) 내에 배치되어 기판 G가 적재되는 평면으로 보아 직사각형 외형의 기판 적재대(70)와, 제어부(90)를 갖는다. 또한, 처리 용기는, 원통형의 상자형이나 타원통형의 상자형 등의 형상이어도 되고, 이 형태에서는, 기판 적재대도 원형 혹은 타원형이 되고, 기판 적재대에 적재되는 기판도 원형 등이 된다.The
처리 용기(20)는, 금속 창(50)에 의해 상하 두 공간으로 구획되어 있고, 상방 공간인 안테나실 A는 상측 챔버(13)에 의해 형성되고, 하방 공간인 처리 영역 S(처리실)는 하측 챔버(17)에 의해 형성된다. 처리 용기(20)에 있어서, 상측 챔버(13)와 하측 챔버(17)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 환상의 지지 프레임(14)이 처리 용기(20)의 내측으로 돌출 설치하도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 금속 창(50)이 장착되어 있다.The
안테나실 A를 형성하는 상측 챔버(13)는, 측벽(11)과 천장판(12)에 의해 형성되고, 전체적으로 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다.The
처리 영역 S를 내부에 갖는 하측 챔버(17)는, 측벽(15)과 저판(16)에 의해 형성되고, 전체적으로 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다. 또한, 측벽(15)은, 접지선(21)에 의해 접지되어 있다.The
또한, 지지 프레임(14)은, 도전성의 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성되어 있어, 금속 프레임이라고 칭할 수 있다.In addition, the
하측 챔버(17)의 측벽(15)의 상단에는, 직사각형 환상(무단상)의 시일 홈(22)이 형성되어 있고, 시일 홈(22)에 O링 등의 시일 부재(23)가 끼워 넣어지고, 시일 부재(23)를 지지 프레임(14)의 맞닿음면이 보유 지지함으로써, 하측 챔버(17)와 지지 프레임(14)의 시일 구조가 형성된다.At the upper end of the
하측 챔버(17)의 측벽(15)에는, 하측 챔버(17)에 대하여 기판 G를 반출입하기 위한 반출입구(18)가 개설되어 있고, 반출입구(18)는 게이트 밸브(24)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 하측 챔버(17)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접해 있고, 게이트 밸브(24)를 개폐 제어하고, 반송 기구에 의해 반출입구(18)를 통하여 기판 G의 반출입이 행해진다.On the
또한, 하측 챔버(17)가 갖는 저판(16)에는 복수의 배기구(19)가 개설되어 있고, 각 배기구(19)에는 가스 배기관(25)이 접속되고, 가스 배기관(25)은 개폐 밸브(26)를 통하여 배기 장치(27)에 접속되어 있다. 가스 배기관(25), 개폐 밸브(26) 및 배기 장치(27)에 의해, 가스 배기부(28)가 형성된다. 배기 장치(27)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고, 프로세스 중에 하측 챔버(17) 내를 소정의 진공도까지 진공화 가능하게 구성되어 있다. 또한, 하측 챔버(17)의 적소에는 압력계(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 압력계에 의한 모니터 정보가 제어부(90)에 송신되도록 되어 있다.In addition, a plurality of
기판 적재대(70)는, 기재(73)와, 기재(73)의 상면(73a)에 형성되어 있는 정전 척(76)을 갖는다.The substrate mounting table 70 includes a
기재(73)는, 상방 기재(71)와 하방 기재(72)의 적층체에 의해 형성된다. 상방 기재(71)의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 기판 적재대(70)에 적재되는 FPD와 동일 정도의 평면 치수를 갖는다. 예를 들어, 상방 기재(71)는, 적재되는 기판 G와 동일 정도의 평면 치수를 갖고, 긴 변의 길이는 1800㎜ 내지 3400㎜ 정도이고, 짧은 변의 길이는 1500㎜ 내지 3000㎜ 정도의 치수로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대하여, 상방 기재(71)와 하방 기재(72)의 두께의 총계는, 예를 들어 50㎜ 내지 100㎜ 정도가 될 수 있다.The
하방 기재(72)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있으며, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 한편, 상방 기재(71)도, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등에 의해 형성된다. 또한, 온도 조절 매체 유로(72a)는, 예를 들어 상방 기재(71)나 정전 척(76)에 마련되어도 된다. 또한, 기재(73)가, 도시 예와 같이 2 부재의 적층체가 아니라, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등에 의한 1 부재로 형성되어도 된다.The temperature control
하측 챔버(17)의 저판(16) 위에는, 절연 재료에 의해 형성되어 내측에 단차부를 갖는 상자형 받침대(78)가 고정되어 있고, 받침대(78)의 단차부 위에 기판 적재대(70)가 적재된다.On the
상방 기재(71)의 상면에는, 기판 G가 직접 적재되는 정전 척(76)이 형성되어 있다. 정전 척(76)은, 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막인 세라믹스층(74)과, 세라믹스층(74)의 내부에 매설되어 정전 흡착 기능을 갖는 도전층(75)(전극)을 갖는다.An
도전층(75)은, 급전선(84)을 통하여 직류 전원(85)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해, 급전선(84)에 개재하는 스위치(도시하지 않음)가 온되면, 직류 전원(85)으로부터 도전층(75)에 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력이 발생한다. 이 쿨롱력에 의해, 기판 G가 정전 척(76)의 상면에 정전 흡착되고, 상방 기재(71)의 상면에 적재된 상태에서 보유 지지된다.The
기판 적재대(70)를 구성하는 하방 기재(72)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있다. 온도 조절 매체 유로(72a)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(72a)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(72b)과, 온도 조절 매체 유로(72a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(72c)이 연통되어 있다.The
도 1에 도시하는 바와 같이, 이송 배관(72b)과 복귀 배관(72c)에는 각각 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)가 연통되어 있고, 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)는 칠러(86)에 연통되어 있다. 칠러(86)는, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음). 또한, 온도 조절 매체로서는 냉매가 적용되고, 이 냉매에는, 갈덴(등록 상표)이나 플루오리나트(등록 상표) 등이 적용된다. 이송 유로(87), 복귀 유로(88) 및 칠러(86)에 의해, 온도 제어 장치(89)가 구성된다. 도시 예의 온도 조절 형태는, 하방 기재(72)에 온도 조절 매체를 유통시키는 형태이지만, 하방 기재(72)가 히터 등을 내장하고, 히터에 의해 온도 조절하는 형태여도 되고, 온도 조절 매체와 히터의 양쪽에 의해 온도 조절하는 형태여도 된다. 또한, 히터 대신에 고온의 온도 조절 매체를 유통시킴으로써 가열을 수반하는 온도 조절을 행해도 된다. 또한, 저항체인 히터는, 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 이들 금속의 어느 1종과 알루미나나 티타늄 등의 화합물로 형성된다. 또한, 도시 예는, 하방 기재(72)에 온도 조절 매체 유로(72a)가 형성되어 있지만, 예를 들어 상방 기재(71)나 정전 척(76)이 온도 조절 매체 유로를 갖고 있어도 된다.As shown in FIG. 1 , a
상방 기재(71)에는 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 제어부(90)에 수시로 송신된다. 그리고, 송신된 모니터 정보에 기초하여, 상방 기재(71) 및 기판 G의 온도 조절 제어가 제어부(90)에 의해 실행된다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(86)로부터 이송 유로(87)에 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(72a)에 순환됨으로써, 기판 적재대(70)의 온도 조절 제어가 실행된다. 또한, 열전대 등의 온도 센서는, 예를 들어 하방 기재(72)나 정전 척(76)에 배치되어도 된다.Temperature sensors, such as a thermocouple, are arrange|positioned on the
정전 척(76) 및 상방 기재(71)의 외주와, 직사각형 부재(78)의 상면에 의해 단차부가 형성되고, 이 단차부에는, 직사각형 프레임상의 포커스 링(79)이 적재되어 있다. 단차부에 포커스 링(79)이 설치된 상태에 있어서, 포커스 링(79)의 상면쪽이 정전 척(76)의 상면보다 낮아지도록 설정되어 있다. 포커스 링(79)은, 알루미나 등의 세라믹스 혹은 석영 등으로 형성된다.A step portion is formed by the outer periphery of the
하방 기재(72)의 하면에는, 급전 부재(80)가 접속되어 있다. 급전 부재(80)의 하단에는 급전선(81)이 접속되어 있고, 급전선(81)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(82)를 통하여 바이어스 전원인 고주파 전원(83)에 접속되어 있다. 기판 적재대(70)에 대하여 고주파 전원(83)으로부터 예를 들어 3.2㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, RF 바이어스를 발생시켜, 이하에서 설명하는 플라스마 발생용 소스원인 고주파 전원(59)에 의해 생성된 이온을 기판 G로 끌어 당길 수 있다. 따라서, 플라스마 에칭 처리에 있어서는, 에칭 레이트와 에칭 선택비를 모두 높이는 것이 가능해진다. 또한, 하방 기재(72)에 관통 구멍(도시하지 않음)이 개설되고, 급전 부재(80)가 관통 구멍을 관통하여 상방 기재(71)의 하면에 접속되어 있어도 된다. 이와 같이, 기판 적재대(70)는, 기판 G를 적재해 RF 바이어스를 발생시키는 바이어스 전극을 형성한다. 이 때, 챔버 내부의 접지 전위로 되는 부위가 바이어스 전극의 대향 전극으로서 기능하고, 고주파 전력의 리턴 회로를 구성한다. 또한, 금속 창(50)을 고주파 전력의 리턴 회로의 일부로서 구성해도 된다.A
금속 창(50)은, 복수의 분할 금속 창(57)에 의해 형성된다. 금속 창(50)을 형성하는 분할 금속 창(57)의 수(도 1에는 단면 방향으로 4개가 도시되어 있음)는, 12개, 24개 등, 다양한 개수를 설정할 수 있다.The
각각의 분할 금속 창(57)은, 절연 부재(56)에 의해, 지지 프레임(14)이나 인접하는 분할 금속 창(57)과 절연되어 있다. 여기서, 절연 부재(56)는, PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등의 불소 수지에 의해 형성된다.Each of the divided
분할 금속 창(57)은, 도체 플레이트(30)와, 샤워 플레이트(40)를 갖는다. 도체 플레이트(30)와 샤워 플레이트(40)는 모두, 비자성이고 도전성을 가지면서, 또한 내식성을 갖는 금속 혹은 내식성의 표면 가공이 실시된 금속인, 알루미늄이나 알루미늄 합금, 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있다. 내식성을 갖는 표면 가공은, 예를 들어 양극 산화 처리나 세라믹스 용사 등이다. 또한, 처리 영역 S에 면하는 샤워 플레이트(40)의 하면에는, 양극 산화 처리나 세라믹스 용사에 의한 내플라스마 코팅이 실시되어 있어도 된다. 도체 플레이트(30)는 접지선(도시하지 않음)을 통하여 접지되어 있고, 샤워 플레이트(40)도 서로 접합되는 도체 플레이트(30)를 통하여 접지되어 있다.The divided
도 1에 도시하는 바와 같이, 각각의 분할 금속 창(57)의 상방에는, 절연 부재에 의해 형성되는 스페이서(도시하지 않음)가 배치되고, 해당 스페이서에 의해 도체 플레이트(30)로부터 이격하여 고주파 안테나(54)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(54)는, 구리 등의 양도전성의 금속으로 형성되는 안테나선을, 환상 혹은 와권상으로 권취 장착함으로써 형성된다. 예를 들어, 환상의 안테나선을 다중으로 배치해도 된다.As shown in Fig. 1, a spacer (not shown) formed of an insulating member is disposed above each divided
또한, 고주파 안테나(54)에는, 상측 챔버(13)의 상방에 연장 설치하는 급전 부재(57a)가 접속되어 있고, 급전 부재(57a)의 상단에는 급전선(57b)이 접속되고, 급전선(57b)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(58)를 통하여 고주파 전원(59)에 접속되어 있다. 고주파 안테나(54)에 대하여 고주파 전원(59)으로부터 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 하측 챔버(17) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 플레이트(40)로부터 처리 영역 S에 공급된 처리 가스가 플라스마화되어 유도 결합형 플라스마가 생성되고, 플라스마 중의 이온이 기판 G에 제공된다. 또한, 각 분할 금속 창(57)이 고유의 고주파 안테나를 갖고, 각 고주파 안테나에 대하여 개별적으로 고주파 전력이 인가되는 제어가 실행되어도 된다.Further, a
고주파 전원(59)은 플라스마 발생용 소스원이며, 기판 적재대(70)에 접속되어 있는 고주파 전원(83)은, 발생한 이온을 끌어 당겨서 운동 에너지를 부여하는 바이어스원으로 된다. 이와 같이, 이온 소스원에는 유도 결합을 이용하여 플라스마를 생성하고, 다른 전원인 바이어스원을 기판 적재대(70)에 접속헤서 이온 에너지의 제어를 행하는 것에 의해, 플라스마의 생성과 이온 에너지의 제어가 독립적으로 행해져서, 프로세스의 자유도를 높일 수 있다. 고주파 전원(59)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는, 0.1 내지 500㎒의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.The high
금속 창(50)은, 복수의 분할 금속 창(57)에 의해 형성되고, 각 분할 금속 창(57)은 복수개의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해, 상측 챔버(13)의 천장판(12)으로부터 매달려 있다. 플라스마의 생성에 기여하는 고주파 안테나(54)는 분할 금속 창(57)의 상면에 배치되어 있는 점에서, 고주파 안테나(54)는 분할 금속 창(57)을 통하여 천장판(12)으로부터 매달려 있다.The
도체 플레이트(30)를 형성하는 도체 플레이트 본체(31)의 하면에는, 가스 확산 홈(32)이 형성되어 있다. 또한, 가스 확산 홈은, 샤워 플레이트의 상면에 개설되어도 된다. 또한, 가스 확산 홈을 구성하는 형상에는, 긴 형태로 형성된 오목부 형상뿐만 아니라, 면 형상으로 형성된 오목부 형상도 포함된다.A
샤워 플레이트(40)를 형성하는 샤워 플레이트 본체(41)에는, 샤워 플레이트 본체(41)를 관통하여 도체 플레이트(30)의 가스 확산 홈(32)과 처리 영역 S에 연통되는 복수의 가스 토출 구멍(42)이 개설되어 있다.The
상측 챔버(13)의 천장판(12)에는 복수(도시 예는 넷)의 공급구(12a)가 개설되어 있고, 각 공급구(12a)에 대하여, 각 분할 금속 창(57)에 고유의 가스 도입관(55)이 기밀하게 관통되어 있다. 각 가스 도입관(55)에는, 이하에서 상세하게 설명하는 가스 공급 장치(60)를 구성하는 분기 배관(69)이 유체 연통되어 있다. 또한, 도시 예는 예를 들어 네개의 분기 배관(69)은 각각에 고유의 가스 도입관(55)에 유체 연통되어, 네개의 가스 도입관(55)으로부터 각각 네개의 분할 금속 창(57)에 처리 가스가 공급된다. 이에 비하여, 분할 금속 창(57)이 셋 이하인 경우나 다섯 이상인 경우에 있어서는, 네개의 가스 도입관(55) 중 어느 2개가 하나로 통합되어 하나의 분할 금속 창(57)에 유체 연통하는 형태여도 된다. 또한, 네개의 가스 도입관(55)이 각각 안테나실 A 내에서 복수로 분기하여 다섯 이상의 분할 금속 창(57)에 유체 연통하는 형태여도 된다.A plurality of
가스 공급 장치(60)는, 가스 공급부(61)와, 가스 공급부(61)에 연통되는 가스 공급 배관(68)과, 가스 공급 배관(68)으로부터 넷으로 분기하여 각각 대응하는 가스 도입관(55)에 연통되는 분기 배관(69)을 갖는다. 가스 공급 배관(68)이나 분기 배관(69)에는, 이하에서 설명한 바와 같이 여러 가지 밸브나 센서 등이 개재된다.The
플라스마 처리에 있어서는, 가스 공급 장치(60)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 도입관(55)을 통하여, 각 분할 금속 창(57)이 갖는 도체 플레이트(30)의 가스 확산 홈(32)에 공급된다. 그리고, 각 가스 확산 홈(32)으로부터 각 샤워 플레이트(40)의 가스 토출 구멍(42)을 통하여, 처리 영역 S로 토출된다.In the plasma treatment, the processing gas supplied from the
가스 공급부(61)의 가스 흐름의 하류측에는, 매스 플로우 컨트롤러(MFC: Mass Flow Controller) 등의 가스 유량 제어 장치(62)가 배치되어 있다. 또한, 가스 유량 제어 장치(62)의 2차측(가스 흐름의 하류측이며, 대상물에 대하여 하류측을 2차측이라고 칭한다. 이하에서도 마찬가지임)에는, 하류측에 있는 가스 공급 배관(68)으로의 가스 흐름을 차단하기 위한 제1 밸브(63)가 배치되어 있다. 또한, 제1 밸브(63)의 2차측이며, 분기 배관(69)의 1차측(가스 흐름의 상류측이며, 대상물에 대하여 상류측을 1차측이라고 칭한다. 이하에서도 마찬가지임)에는, 제3 밸브(65)가 배치되어 있다. 또한, 이 제3 밸브(65)를 구비하지 않는 형태여도 된다.A gas
가스 공급 배관(68)에 있어서, 제1 밸브(63)와 제3 밸브(65) 사이에는, 압력 스위치 등의 압력 센서(64)가 배치되어 있다.In the
네개의 분기 배관(69)에는 각각 FRC(Flow Ratio Controller) 등의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)가 배치되어 있다. 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)는 모두, 컨덕턴스를 가변 가능한 컨덕턴스 가변 유로(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 보다 구체적으로는, 내부에 층류 소자(바이패스)나 열선식 센서, 유량 제어 밸브, 및 오리피스 등을 구비하고 있다(모두 도시하지 않음). 그리고, 각 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)가 고유의 오리피스의 개방도를 조정함으로써, 각 분기 배관으로 분류되는 처리 가스의 분류량(분류비)이 조정되도록 되어 있다. 또한, 각 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)에서는, 1차측과 2차측의 배관 내의 압력차(차압)에 의해, 처리 가스가 2차측으로 흐른다.Gas fractionation
도시 예에서는, 네개의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)에 의해, 가스 분류비 제어부(66)가 구성된다. 가스 분류비 제어부(66)에 있어서, 복수의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 각각의 컨덕턴스가 가변 제어됨으로써, 복수의 분기 배관(69)에 각각 공급되는 가스 유량비가 제어된다.In the illustrated example, the gas fractionation
각 분기 배관(69)에 있어서, 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 2차측에는, 각각에 고유의 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)가 배치되어 있다.In each
네개의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)가 개재하는 각 분기 배관(69)을 통하여, 각각에 고유의 분할 금속 창(57)에 대하여, 미리 설정되어 있는 분류비로 분류된 처리 가스가 공급된다. 구체적으로는, 예를 들어 중앙 처리 영역, 외주 처리 영역 중의 단부변 중앙부, 외주 처리 영역 중의 코너부, 중앙 처리 영역과 외주 처리 영역 사이의 중간 처리 영역 등이다. 상기 네 영역의 각각에 대하여, 네개의 가스 도입관(55)의 각각이 대응한다. 또한, 영역의 수는 넷에 한정되지 않고, 필요에 따라 다섯이어도 되고, 여섯, 또는 그 이상이어도 된다. 그 경우, 대응하는 가스 도입관(55)의 수도 그것에 따른 수가 된다. 즉, 영역이 다섯인 경우에는, 가스 도입관(55)의 수는 다섯이 되고, 영역이 여섯인 경우에는 가스 도입관(55)의 수는 여섯 등으로 된다. 이것은, 가스 도입관(55)의 상류측에 있는 가스 분류비 제어 요소(66)나 분기 배관(69) 등에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 각 영역을 구성하는 분할 금속 창(57)은 복수 있어도 된다. 그 경우, 각 영역에 대응하는 가스 도입관(55)으로부터 분기하고, 각각의 복수의 분할 금속 창(57)에 접속된다. 이 경우에, 각 처리 영역에 공급되는 처리 가스의 분류비가, 레시피(프로세스 레시피)에 따라 미리 설정되어 있다. 또한, 도시 예에 있어서는, 설명의 간략화를 위해, 장치 단면에 있어서의 네개의 분할 금속 창(57)이 처리 영역 S의 네 영역에 대응하는 것으로 설명하고 있다.Through each
또한, 도시 예는, 하나의 가스 공급부(61)로부터 가스 공급 배관(68)이 연장 설치되고, 가스 공급 배관(68)의 도중에 분기하여 네 분기 배관(69)이 연장 설치되는 형태를 나타내고 있지만, 그 밖의 형태여도 된다. 예를 들어, 복수의 가스 공급부로부터 각각 고유의 가스 공급 배관이 연장 설치되고, 각 가스 공급 배관이 복수로 분기하여 복수의 분기 배관을 구비하고 있는 형태를 들 수 있다. 하나의 가스 공급부(61)로부터는, 처리 가스로서, 성막 처리나 에칭 처리 등의 각종 처리를 행하기 위한 다양한 처리 가스가 가스 공급 배관(68)에 공급된다. 또한, 복수의 가스 공급부를 갖는 형태에서는, 각 가스 공급부로부터 성막 처리나 에칭 처리 등을 행하기 위한 복수종의 처리 가스가 공급되는 것 외에, 하나의 가스 공급부로부터는 성막 처리 등을 행하기 위한 처리 가스가 공급되고, 다른 가스 공급부로부터는 희가스 등의 캐리어 가스가 공급되는 형태 등도 있다. 이들 외에도, 또한 다른 가스 공급부로부터는 반응 생성물의 퇴적을 제어하는 산소 가스 등이 공급되는 형태 등도 있고, 본 명세서에서는, 이들 희가스나 산소 가스 등도 처리 가스에 포함되는 것으로 한다.In addition, the illustrated example shows a form in which the
제어 장치(90)는, 기판 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들어 칠러(86)나, 고주파 전원(59, 83), 가스 공급 장치(60), 압력계로부터 송신되는 모니터 정보에 기초하는 가스 배기부(28) 등의 동작을 제어한다. 제어 장치(90)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖는다. CPU는, RAM이나 ROM의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라서, 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 기판 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예를 들어, 가스 유량이나 처리 용기(20) 내의 압력, 처리 용기(20) 내의 온도나 하방 기재(72)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다.The
레시피 및 제어 장치(90)가 적용할 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크나 콤팩트 디스크, 광자기 디스크 등에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은 CD-ROM, DVD, 메모리 카드 등의 가반성의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 제어부(90)에 세트되고, 판독되는 형태여도 된다. 제어부(90)는 그 밖에, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 사용자 인터페이스를 갖고 있다.The program to be applied by the recipe and
다음에, 제1 실시 형태에 관한 가스 공급 방법에 대해서 설명한다.Next, a gas supply method according to the first embodiment will be described.
이미 설명한 바와 같이, 처리 영역 S의 복수의 영역(중앙 영역, 주변 영역 등)에 대응한 각 분할 금속 창(57)에 연통되는 각 분기 배관(69)으로의 처리 가스의 분류비가 레시피에 따라 설정되어 있고, 레시피마다의 분류비가 제어 장치(90)에 저장되어 있다.As already described, the fractionation ratio of the processing gas to each
어떤 레시피에 기초하여, 가스 공급부(61)로부터 처리 가스를 공급하여 기판 G를 처리하는 데 있어서, 제어 장치(90)에 의해, 우선, 각 분기 배관(69)의 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)를 닫고, 제1 밸브(63) 및 제3 밸브(65)를 개방하는 제어가 실행된다.In processing the substrate G by supplying the processing gas from the
이 제어에 의해, 가스 유량 제어 장치(62)의 2차측에 있는, 가스 공급 배관(68)과 각 분기 배관(69)과, 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)에 처리 가스가 공급된다(가스 공급 배관과 분기 배관과 가스 분류비 제어 요소에 가스를 공급하는 공정). 즉, 이 공정에 의해, 가스 공급부(61)로부터, 가스 유량 제어 장치(62)를 통하여 각 처리 영역에 처리 가스를 공급하는 것에 선행하여, 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 내부에 처리 가스가 미리 공급된다.By this control, the process gas is supplied to the
여기서, 도 2를 참조하여, 이 공정에 의한 효과를 설명한다. 도 2에 있어서, 제어 장치(90)로부터, 시각 0초에서 가스 유량 제어 장치(62)에 대하여 처리 가스의 공급 개시 제어를 실행하면, 시각 t1에서 처리 가스의 공급이 개시되어(MFC의 가스 노출), 시각 t2에 의해 정규의 MFC 유량: Q1이 된다.Here, with reference to FIG. 2, the effect by this process is demonstrated. In FIG. 2 , when the
그런데, 가스 공급 배관의 도중에 분기 배관이 있고, 각 분기 배관에 FRC가 개재하는 가스 공급 장치에 있어서, MFC 유량이 정규 유량으로 되어 있는 경우라도, FRC에 어느 정도의 유량 처리 가스가 흐르고 있지 않으면, FRC를 정상적으로 제어할 수 없어, 각 FRC를 정규 유량의 처리 가스가 흐르기 어렵다는 과제가 있다. 이것을 이유로 하여, MFC의 가스 노출의 개시로부터 각 FRC를 정규 유량의 처리 가스가 흐를 때까지, 시간을 요하게 된다.However, in a gas supply device in which there is a branch pipe in the middle of the gas supply pipe and an FRC is interposed in each branch pipe, even if the MFC flow rate is a regular flow rate, if a certain amount of flow rate processing gas does not flow into the FRC, The FRC cannot be controlled normally, and there is a problem in that it is difficult for the process gas at a regular flow rate to flow through each FRC. For this reason, it takes time from the start of the gas exposure of the MFC until the process gas of the normal flow rate flows through each FRC.
FRC 제어의 개시는, FRC에 어느 정도의 유량의 가스가 흐를 필요가 있기 때문에, 예를 들어 도 2에 도시하는 바와 같이, 시각 t1에서 FRC를 통하여 처리 가스가 흐르기 시작하기는 하지만, FRC 유량(모든 FRC 유량의 총 유량)은, 점차 정규의 처리 유량인 Q1에 점근해 가듯이 증가한다(점선 그래프 참조). 이에 의해, FRC 유량이 처리 유량인 Q1이 될(혹은 Q1에 근접할)때까지 시간을 요하고, 각각의 FRC의 제어가 가능하게 되는 유량에 도달할 때까지도 시간을 요한다. 그 때문에, FRC 제어의 개시 시각이 시각 t3이 되어, 시각 0초로부터 장시간의 Δt1이 소요된다. (이점쇄선 그래프 참조). 그 결과, 처리 영역 S에 공급하는 처리 가스의 유량비가 안정될 때까지 시간을 요하게 된다.To start FRC control, since a certain flow rate of gas is required to flow through the FRC, for example, as shown in FIG. 2 , the process gas starts to flow through the FRC at time t1, but the FRC flow rate ( The total flow rate of all FRC flow rates) gradually increases as asymptotic to the normal processing flow rate Q1 (refer to the dotted line graph). Thereby, it takes time until the FRC flow rate becomes Q1 (or closes to Q1), which is the processing flow rate, and it takes time until it reaches the flow rate at which each FRC can be controlled. Therefore, the start time of the FRC control becomes time t3, and a long ?t1 is required from time 0 second. (See dash-dotted line graph). As a result, it takes time until the flow rate ratio of the processing gas supplied to the processing region S is stabilized.
그래서, 본 실시 형태에 관한 가스 공급 방법에서는, 상기하는 가스 공급 배관과 분기 배관과 가스 분류비 제어 요소에 가스를 공급하는 공정에 있어서, MFC로부터의 가스 공급 개시의 시각 0초의 단계에서, 이미 각 분기 배관에 있는 FRC에 대하여, 어느 정도의 유량 Q2(<Q1)의 처리 가스를 유통시켜 둔다. 이 공정에 의해, FRC 유량(모든 FRC 유량의 총 유량)이 처리 유량인 Q1에 근접할 때까지의 시간이 현저히 짧아진다(일점쇄선 그래프 참조). 이에 의해, 각각의 FRC의 제어가 가능하게 되는 유량에 도달할 때까지의 시간이 짧아진다. 그 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이, FRC 제어의 개시 시각은 시각 t3으로부터 시각 t4로 현저히 빨라진다(3점 쇄선 그래프 참조). 그 결과, 처리 영역 S에 공급되는 처리 가스의 유량비가 일찍 안정되게 된다.Therefore, in the gas supply method according to the present embodiment, in the step of supplying gas to the gas supply pipe, the branch pipe, and the gas flow fraction control element described above, at the stage of 0 second when the gas supply from the MFC starts, each A process gas having a certain flow rate Q2 (< Q1) is flowed through the FRC in the branch pipe. By this step, the time until the FRC flow rate (total flow rate of all FRC flow rates) approaches Q1, which is the processing flow rate, is significantly shortened (refer to the dashed-dotted line graph). Thereby, the time until reaching the flow volume which becomes controllable of each FRC becomes short. Therefore, as shown in Fig. 2, the start time of the FRC control remarkably advances from the time t3 to the time t4 (refer to the dashed-dotted line graph). As a result, the flow rate ratio of the processing gas supplied to the processing region S becomes stable early.
상기하는 공정에 있어서, 제1 밸브(63)와 제3 밸브(65) 사이에 있는 압력 센서(64)에 의해, 가스 유량 제어 장치(62)의 2차측의 가스 공급 배관(68) 내의 압력, 혹은 분기 배관(69)(의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 1차측)의 압력을 상시 계측한다. 계측된 계측 데이터는, 수시로, 제어 장치(90)에 송신된다.In the above process, the pressure in the
제어 장치(90)에는, 설정 압력에 관한 데이터가 저장되어 있다. 이 설정 압력은, FRC 제어의 개시를 가급적 조기로 하기에 적합한 압력이며, 예를 들어 50Torr 내지 300Torr(1Torr=133.4Pa)의 범위 내에서 설정 압력을 설정할 수 있다.The
그리고, 제어 장치(90)에 의해, 압력 센서(64)에 의한 압력이 설정 압력에 도달한 것이 검지되면(설정 압력에 도달한 것을 검지하는 공정), 다음에, 제어 장치(90)에 의해, 제1 밸브(63)를 닫는 제어가 실행된다(제1 밸브를 닫는 공정).Then, when it is detected by the
이와 같이 하여, 제1 밸브(63)와, 각 분기 배관(69)에 있어서의 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)를 닫는 것에 의해, 가스 유량 제어 장치(62)의 2차측의 가스 공급 배관(68) 내의 압력과, 분기 배관(69)(의 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 1차측) 내의 압력이 설정 압력으로 유지된다.In this way, by closing the
그 후, 제어 장치(90)에 의해, 레시피에 따라 미리 설정된 타이밍에, 제1 밸브(63)와 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)를 개방하는 제어가 실행되고, 각 분기 배관(69)을 통하여, 처리 가스가 처리 영역 S에 있어서의 대응 영역에 공급된다(가스를 처리 용기에 공급하는 공정).Thereafter, the
본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(100)와 가스 공급 방법에 의하면, 기판 G를 처리함에 있어서, FRC의 내부에 어느 정도의 유량 가스를 미리 공급해 둠으로써, FRC가 정규 유량이 될 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 이에 의해, 처리 가스를 단시간에 안정적으로 처리 영역 S에 공급할 수 있다. 또한, 가스 공급 배관이나 분기 배관의 용적(길이나 굵기 등)을 최적화함으로써 동일한 효과를 얻고자 하면, 장치의 애플리케이션마다 흘리고 싶은 처리 가스의 유량이 다르기 때문에 장치마다 각종 배관을 최적의 용적이 되도록 변경할 필요가 있지만, 이러한 하드웨어의 변경은 불필요하게 된다.According to the
[제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치 및 가스 공급 방법][Substrate processing apparatus and gas supply method according to the second embodiment]
다음에, 도 3를 참조하여 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치와 가스 공급 방법의 일례에 대해서 설명한다. 여기서, 도 3은, 제2 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다.Next, an example of a substrate processing apparatus and a gas supply method according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 3 . Here, FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the substrate processing apparatus according to the second embodiment.
기판 처리 장치(100A)는, 메인 가스를 공급하는 메인 가스 공급 계통과, 어시스트 가스를 공급하는 어시스트 가스 공급 계통을 갖는 가스 공급 장치(60A)를 갖고 있는 점에 있어서, 기판 처리 장치(100)와 상이하다.The
여기서, 메인 가스와 어시스트 가스는 동종 혹은 이종의 처리 가스이며, 양쪽 혹은 어느 한쪽이, 성막 처리나 에칭 처리 등의 각종 처리를 행하기 위한 다양한 처리 가스, 희가스 등의 캐리어 가스, 반응 생성물의 퇴적을 제어하는 산소 가스 등이다. 본 명세서에서는, 모두 처리 가스에 포함되는 것으로 하고, 메인 가스와 어시스트 가스가 혼합된 가스도 처리 가스에 포함되는 것으로 한다.Here, the main gas and the assist gas are the same or different process gases, and either or both of them perform various process gases for performing various processes such as film forming process and etching process, carrier gas such as rare gas, and the deposition of reaction products. control oxygen gas. In this specification, it is assumed that both are included in the process gas, and the gas in which the main gas and the assist gas are mixed is also included in the process gas.
메인 가스 공급 계통은 메인 가스 공급부(61A)(가스 공급부)와, 메인 가스 공급부(61A)에 연통되는 메인 가스용 공급 배관(68A)(가스 공급 배관의 일례)을 갖는다. 메인 가스 공급 계통은 또한, 메인 가스용 공급 배관(68A)으로부터 넷으로 분기하여 각각 대응하는 가스 도입관(55)에 연통되는 메인 가스용 분기 배관(69A)(분기 배관의 일례)을 갖는다.The main gas supply system includes a main
메인 가스 공급부(61A)의 2차측에는 메인 가스용 가스 유량 제어 장치(62A)(가스 유량 제어 장치)가 배치되고, 메인 가스용 가스 유량 제어 장치(62A)의2차측에는, 제1 밸브(63A)가 배치되어 있다. 또한, 제1 밸브(63A)의 2차측이며, 메인 가스용 분기 배관(69A)의 1차측에는, 제3 밸브(65A)가 배치되어 있다. 또한, 제1 밸브(63A)와 제3 밸브(65A)의 사이에는, 압력 센서(64A)가 배치되어 있다.A gas
네 메인 가스용 분기 배관(69A)에는 각각 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)가 배치되어 있다. 또한, 각 분기 배관(69A)에 있어서, 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D)의 2차측에는, 각각에 고유의 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)가 배치되어 있다.In each of the four main
한편, 어시스트 가스 공급 계통은, 어시스트 가스 공급부(61B)(가스 공급부)와, 어시스트 가스 공급부(61B)에 연통되는 어시스트 가스용 공급 배관(68B)(가스 공급 배관의 일례)을 갖는다. 어시스트 가스 공급 계통은 또한, 어시스트 가스용 공급 배관(68B)으로부터 넷으로 분기하여 각각 대응하는 가스 도입관(55)에 연통되는 어시스트 가스용 분기 배관(69B)(분기 배관의 일례)을 갖는다.On the other hand, the assist gas supply system has an assist
어시스트 가스 공급부(61B)의 2차측에는, 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치(62B)(가스 유량 제어 장치)가 배치되고, 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치(62B)의 2차측에는, 제1 밸브(63B)가 배치되어 있다. 또한, 제1 밸브(63B)의 2차측이며, 어시스트 가스용 분기 배관(69B)의 1차측에는, 제3 밸브(65B)가 배치되어 있다. 또한, 제1 밸브(63B)와 제3 밸브(65B) 사이에는, 압력 센서(64B)가 배치되어 있다.A gas
네 어시스트 가스용 분기 배관(69B)에는 각각 가스 분류비 제어 요소(66E, 66F, 66G, 66H)가 배치되어 있다. 또한, 각 분기 배관(69B)에 있어서, 가스 분류비 제어 요소(66E, 66F, 66G, 66H)의 2차측에는 각각에 고유의 제2 밸브(67E, 67F, 67G, 67H)가 배치되어 있다.In each of the four assist
그리고, 여덟 가스 분류비 제어 요소(66A, 66B, 66C, 66D, 66E, 66F, 66G, 66H)에 의해, 가스 분류비 제어부(66)가 구성된다.Then, the gas fractionation
메인 가스 공급 계통을 구성하는 각 메인 가스용 분기 배관(69A)에 있어서의 제2 밸브(67A, 67B, 67C, 67D)의 2차측에 있어서, 어시스트 가스 공급 계통을 구성하는 각 어시스트 가스용 분기 배관(69B)에 있어서의 제2 밸브(67E, 67F, 67G, 67H)의 2차측이 연통되어 있다.In the secondary side of the
제2 실시 형태에 관한 가스 공급 방법에서는, 메인 가스 공급 계통에 있어서의 설정 압력과, 어시스트 가스 공급 계통에 있어서의 설정 압력이 동일한 압력이어도 되고, 다른 압력이어도 되고, 양쪽 가스 공급 계통에 대한 제어 장치(90)에 의한 제어 내용은, 제1 실시 형태의 가스 공급 방법과 마찬가지이다.In the gas supply method according to the second embodiment, the set pressure in the main gas supply system and the set pressure in the assist gas supply system may be the same pressure or different pressures, and the control device for both gas supply systems The control contents at (90) are the same as those of the gas supply method of the first embodiment.
즉, 메인 가스 공급 계통, 어시스트 가스 공급 계통 모두 가스 분류비 제어 요소(66A 내지 66H)에 대하여 미리 어느 정도의 유량 처리 가스를 흘려두고, 압력계(64A, 64B)가 각각 설정 압력이 되었을 때 제1 밸브(63A, 63B)를 닫는다. 그리고, 레시피에 따라서 제1 밸브(63A, 63B)와 제2 밸브(67A 내지 67H)를 개방함으로써, 제2 밸브(67A 내지 67D)의 2차측에 있어서, 분류비에 따른 메인 가스와 어시스트 가스가 혼합되어 4종의 처리 가스가 생성된다. 생성된 각 처리 가스는 각 분기 배관(69A)을 통하여 처리 영역 S에 있어서의 대응하는 네 영역에 공급된다. 또한, 처리용 영역 S에 대응하는 영역이 넷으로 한정되지 않음은 제1 실시 형태와 마찬가지이며, 영역이 다섯, 여섯 또는 그 이상 있어도 된다. 그 경우, 메인 가스 및 어시스트 가스의 공급계도 영역의 수에 따라 설정된다.That is, in both the main gas supply system and the assist gas supply system, a certain amount of flow rate processing gas is flowed in advance to the gas fractionation
[처리 가스의 안정 공급까지의 시간을 검증한 실험][Experiment verifying the time until stable supply of process gas]
본 발명자들은, 도 3에 도시하는 기판 처리 장치를 제작하고, 메인 가스 공급 계통과 어시스트 가스 공급 계통의 각 설정 압력을 다양하게 변화시켜, 처리 가스의 안정 공급까지의 시간(최종 수렴 시간)을 측정하는 실험을 행하였다. 여기서, 최종 수렴 시간은 목표가 되는 가스 유량의 차분 비율이 ±2% 이하로 될 때까지의 시간이다.The present inventors manufacture the substrate processing apparatus shown in FIG. 3 , variously change the set pressures of the main gas supply system and the assist gas supply system, and measure the time (final convergence time) until stable supply of the process gas experiment was conducted. Here, the final convergence time is a time until the difference ratio of the target gas flow rate becomes ±2% or less.
본 실험에서는, 미리 처리 가스를 담아 두는 영역을 다르게 하고 있다. 구체적으로는, 도 3에 있어서, 제3 밸브(65A, 65B)를 닫고, 제3 밸브(65A, 65B)의 1차측까지 처리 가스를 저장하는 제어(FRC에는 처리 가스를 미리 공급하지 않았음)를 비교예 1 내지 5로 하고, 미리 FRC에 처리 가스를 공급해 두는 제어를 실시예 1 내지 4로 하였다. 또한, FRC에 처리 가스를 미리 공급하지 않고, 각 공급 계통에 있어서의 압력이 제로인 종래의 제어 방법을 참고예로 하였다. 이하의 표 1에 참고예, 각 비교예, 각 실시예의 각종 조건과 실험 결과를 나타낸다.In this experiment, the area in which the process gas is previously stored is varied. Specifically, in FIG. 3 , a control for closing the
표 1에서, 참고예에 비해 비교예 3, 4는, 최종 수렴 시간이 길어져, 효과가 얻어지지 않음을 알 수 있다.In Table 1, it can be seen that Comparative Examples 3 and 4 have a longer final convergence time than the Reference Example, and no effect is obtained.
이에 반하여, 참고예에 비해, 각 실시예의 최종 수렴 시간은 모두 단축되어 있음을 알 수 있다. 그 중에서도, 메인 가스 공급 계통과 어시스트 가스 공급 계통의 각 설정 압력이 모두 동일한 200Torr의 실시예 4에서는, 최종 수렴 시간이 20% 이하로 현저히 단축되어 있고, 양쪽 공급 배관계 내의 압력을 동일 정도로, 200Torr 정도로 설정하는 것이 바람직하다는 것이 실증되어 있다.On the other hand, compared to the reference example, it can be seen that the final convergence time of each example is shortened. Among them, in Example 4 of 200 Torr, where each set pressure of the main gas supply system and the assist gas supply system is the same, the final convergence time is remarkably shortened to 20% or less, and the pressure in both supply piping systems is the same to about 200 Torr. It has been demonstrated that setting is preferable.
상기 실시 형태에 예를 든 구성 등에 대하여, 그 밖의 구성 요소가 조합되거나 한 다른 실시 형태여도 되고, 또한, 본 개시는 여기서 나타낸 구성에 전혀 한정되는 것은 아니다. 이 점에 대해서는, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하는 것이 가능하고, 그 응용 형태에 따라서 적절하게 정할 수 있다.With respect to the configuration etc. exemplified in the above embodiment, other embodiments may be used in which other components are combined, and the present disclosure is not limited to the configuration shown here at all. About this point, it is possible to change in the range which does not deviate from the meaning of this indication, and it can determine suitably according to the application form.
예를 들어, 도시 예의 기판 처리 장치(100, 100A)는 금속 창을 구비한 유도 결합형 플라스마 처리 장치로서 설명하였지만, 처리 용기 내의 복수의 영역에 미리 설정된 유량비로 가스를 공급하는 구성이면, 금속 창 대신에 유전체 창을 구비한 유도 결합형 플라스마 처리 장치여도 되고, 다른 형태의 플라스마 처리 장치여도 된다. 구체적으로는, 전자 사이클로트론 공명 플라스마(Electron Cyclotron resonance Plasma; ECP)나 헬리콘파 여기 플라스마(Helicon Wave Plasma; HWP), 평행 평판 플라스마(Capacitively coupled Plasma; CCP)를 들 수 있다. 또한, 마이크로파 여기 표면파 플라스마(Surface Wave Plasma; SWP)를 들 수 있다. 이들 플라스마 처리 장치는, ICP를 포함하고, 모두 이온 플럭스와 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있고, 에칭 형상이나 선택성을 자유롭게 제어할 수 있음과 함께, 1011 내지 1013㎝-3 정도로 높은 전자 밀도가 얻어진다.For example, although the
20: 처리 용기
60, 60A: 가스 공급 장치
61, 61A, 61B: 가스 공급부
62, 62A, 62B: 가스 유량 제어 장치
63, 63A, 63B: 제1 밸브
66: 가스 분류비 제어부
66A 내지 66H: 가스 분류비 제어 요소
67, 67A 내지 67H: 제2 밸브
68, 68A, 68B: 가스 공급 배관
69, 69A, 69B: 분기 배관
G: 기판20: processing vessel
60, 60A: gas supply
61, 61A, 61B: gas supply
62, 62A, 62B: gas flow control unit
63, 63A, 63B: first valve
66: gas fractionation ratio control unit
66A to 66H: gas fractionation ratio control element
67, 67A to 67H: second valve
68, 68A, 68B: gas supply piping
69, 69A, 69B: branch piping
G: substrate
Claims (10)
상기 기판을 처리함에 있어서, 상기 제2 밸브를 닫고, 상기 제1 밸브를 열어, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있는 상기 가스 공급 배관과 상기 분기 배관과 상기 가스 분류비 제어 요소에 상기 가스를 공급하는 공정과,
상기 압력 센서에 의해, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 가스 공급 배관 혹은 상기 분기 배관의 압력이 설정 압력에 도달한 것을 검지하는 공정과,
상기 제1 밸브를 닫는 공정과,
상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 열어, 상기 가스를 상기 처리 용기에 공급하는 공정을 갖는, 가스 공급 방법.A gas supply device for supplying gas to a processing vessel for processing a substrate, comprising: at least one gas flow control device provided in a gas supply pipe passing from a gas supply unit to the processing vessel; and a secondary side of the gas flow control device a gas fractionation ratio control element having a conductance variable flow passage capable of variable conductance provided in each of the two or more branch pipes branching in the present invention; A gas supply device having a first valve and a pressure sensor secondary to the control device and on the primary side of the gas fractionation ratio control element, and a second valve on the secondary side of the gas fractionation ratio control element, the gas supply device comprising:
In processing the substrate, the second valve is closed and the first valve is opened to supply the gas to the gas supply pipe, the branch pipe, and the gas split ratio control element on the secondary side of the gas flow control device. supply process and
detecting, by the pressure sensor, that the pressure of the gas supply pipe or the branch pipe on the secondary side of the gas flow control device reaches a set pressure;
closing the first valve;
and supplying the gas to the processing container by opening the first valve and the second valve.
상기 가스 공급부는, 메인 가스 공급부와, 어시스트 가스 공급부를 갖고,
상기 가스 유량 제어 장치는, 메인 가스용 가스 유량 제어 장치와, 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치를 갖고,
상기 가스 공급 배관은, 상기 메인 가스가 유통하는 메인 가스용 공급 배관과, 상기 어시스트 가스가 유통하는 어시스트 가스용 공급 배관을 갖고,
상기 분기 배관은, 상기 메인 가스가 유통하는 메인 가스용 분기 배관과, 상기 어시스트 가스가 유통하는 어시스트 가스용 분기 배관을 갖고,
상기 메인 가스용 분기 배관에 있어서의 상기 제2 밸브의 2차측에, 대응하는 상기 어시스트 가스용 분기 배관의 상기 제2 밸브의 2차측이 연통하고 있고,
상기 메인 가스에 대하여 상기 어시스트 가스를 공급하여 둘 이상의 처리 가스를 생성하고, 둘 이상의 상기 처리 가스를 각각 상기 처리 용기의 대응하는 상기 처리 영역에 공급하는, 가스 공급 방법.The method according to claim 3, wherein the gas has a main gas and an assist gas,
The gas supply unit has a main gas supply unit and an assist gas supply unit,
The gas flow control device includes a gas flow control device for main gas and a gas flow control device for assist gas,
The gas supply pipe has a supply pipe for main gas through which the main gas flows, and a supply pipe for assist gas through which the assist gas flows,
The branch pipe has a branch pipe for main gas through which the main gas flows, and a branch pipe for assist gas through which the assist gas flows,
A secondary side of the second valve of the corresponding branch pipe for assist gas communicates with the secondary side of the second valve in the branch pipe for main gas,
supplying the assist gas with respect to the main gas to generate two or more processing gases, and supplying the two or more processing gases respectively to the corresponding processing regions of the processing vessel.
양쪽의 상기 제1 밸브와 양쪽의 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 처리 가스를 생성하는, 가스 공급 방법.The assist gas according to claim 4, wherein the pressure of the main gas supply pipe or the main gas branch pipe on the secondary side of the gas flow control device for main gas reaches the set pressure, and the assist gas It is detected that the pressure of the supply pipe for assist gas or the branch pipe for assist gas on the secondary side of the gas flow control device has reached the set pressure, and after both the pressures reach the set pressure, the closing each of the first valves on the secondary side of the gas flow control device for the main gas and the gas flow control device for the assist gas;
and generating the process gas by opening both of the first valves and both of the second valves.
가스 공급부로부터 상기 처리 용기로 통하고 있는 가스 공급 배관에 마련되어 있는 적어도 하나의 가스 유량 제어 장치와,
상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있어서 분기되는 둘 이상의 분기 배관에 각각 마련되어 있는, 컨덕턴스를 가변 가능한 컨덕턴스 가변 유로를 구비한 가스 분류비 제어 요소에 의해 구성되는 가스 분류비 제어부와,
상기 가스 유량 제어 장치의 2차측이며 또한 상기 가스 분류비 제어 요소의 1차측에 있는 제1 밸브 및 압력 센서와,
상기 가스 분류비 제어 요소의 2차측에 있는 제2 밸브와,
제어 장치를 갖고,
상기 제어 장치는,
상기 기판을 처리함에 있어서, 상기 제2 밸브를 닫고, 상기 제1 밸브를 열어, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측에 있는 상기 가스 공급 배관과 상기 분기 배관과 상기 가스 분류비 제어 요소에 상기 가스를 공급하는 제어를 실행하고,
상기 압력 센서에 의해, 상기 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 가스 공급 배관 혹은 상기 분기 배관의 압력이 설정 압력에 도달한 것이 검지된 후에, 상기 제1 밸브를 닫는 제어를 실행하고,
상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 열어, 상기 가스를 상기 처리 용기에 공급하는 제어를 실행하는, 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus comprising a gas supply device for supplying a gas to a processing vessel for processing a substrate,
at least one gas flow control device provided in a gas supply pipe passing from the gas supply unit to the processing vessel;
a gas fractionation ratio control element configured by a gas fractionation ratio control element having a conductance variable flow passage capable of variable conductance, each provided in two or more branch pipes branching off on the secondary side of the gas flow controller;
a first valve and a pressure sensor secondary to the gas flow control device and on the primary side of the gas fractionation ratio control element;
a second valve on the secondary side of the gas fractionation ratio control element;
have a control device,
The control device is
In processing the substrate, the second valve is closed and the first valve is opened to supply the gas to the gas supply pipe, the branch pipe, and the gas split ratio control element on the secondary side of the gas flow control device. run control to supply,
After it is detected by the pressure sensor that the pressure of the gas supply pipe or the branch pipe on the secondary side of the gas flow control device reaches a set pressure, control to close the first valve is executed;
and opening the first valve and the second valve to execute control of supplying the gas to the processing container.
각각의 상기 분기 배관을 유통하는 상기 가스가 대응하는 상기 처리 영역에 공급되는, 기판 처리 장치.8. The method according to claim 6 or 7, wherein the plurality of branch pipes are in communication with the processing region corresponding to the processing vessel, respectively,
and the gas flowing through each of the branch pipes is supplied to the corresponding processing region.
상기 가스 공급부는, 메인 가스 공급부와, 어시스트 가스 공급부를 갖고,
상기 가스 유량 제어 장치는, 메인 가스용 가스 유량 제어 장치와, 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치를 갖고,
상기 가스 공급 배관은, 상기 메인 가스가 유통하는 메인 가스용 공급 배관과, 상기 어시스트 가스가 유통하는 어시스트 가스용 공급 배관을 갖고,
상기 분기 배관은, 상기 메인 가스가 유통하는 메인 가스용 분기 배관과, 상기 어시스트 가스가 유통하는 어시스트 가스용 분기 배관을 갖고,
상기 메인 가스용 분기 배관에 있어서의 상기 제2 밸브의 2차측에, 대응하는 상기 어시스트 가스용 분기 배관의 상기 제2 밸브의 2차측이 연통하고 있고,
상기 메인 가스에 대하여 상기 어시스트 가스가 공급되어 둘 이상의 처리 가스가 생성되고,
둘 이상의 상기 처리 가스가 각각 상기 처리 용기의 대응하는 상기 처리 영역에 공급되는, 기판 처리 장치.The method of claim 8, wherein the gas has a main gas and an assist gas,
The gas supply unit has a main gas supply unit and an assist gas supply unit,
The gas flow control device includes a gas flow control device for main gas and a gas flow control device for assist gas,
The gas supply pipe has a supply pipe for main gas through which the main gas flows, and a supply pipe for assist gas through which the assist gas flows,
The branch pipe has a branch pipe for main gas through which the main gas flows, and a branch pipe for assist gas through which the assist gas flows,
A secondary side of the second valve of the corresponding branch pipe for assist gas communicates with the secondary side of the second valve in the branch pipe for main gas,
The assist gas is supplied to the main gas to generate two or more process gases,
two or more of the processing gases are respectively supplied to the corresponding processing region of the processing vessel.
상기 압력 센서가, 상기 메인 가스용 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 메인 가스용 공급 배관 혹은 상기 메인 가스용 분기 배관의 압력이, 상기 설정 압력에 도달한 것을 검지함과 함께, 상기 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치의 2차측의 상기 어시스트 가스용 공급 배관 혹은 상기 어시스트 가스용 분기 배관의 압력이, 상기 설정 압력에 도달한 것을 검지한 후, 상기 메인 가스용 가스 유량 제어 장치와 상기 어시스트 가스용 가스 유량 제어 장치의 양쪽의 상기 제1 밸브를 닫는 제어를 실행하고, 다음에, 양쪽의 상기 제1 밸브와 양쪽의 상기 제2 밸브를 개방하여 상기 처리 가스를 생성하는 제어를 실행하는, 기판 처리 장치.10. The method of claim 9, wherein the control device,
The pressure sensor detects that the pressure of the main gas supply pipe or the main gas branch pipe on the secondary side of the main gas gas flow control device reaches the set pressure, and the assist gas After detecting that the pressure of the auxiliary gas supply pipe or the assist gas branch pipe on the secondary side of the gas flow control device reaches the set pressure, the main gas gas flow control device and the assist gas gas a substrate processing apparatus executing control to close both of the first valves of a flow control device, and then executing control to generate the process gas by opening both of the first valves and both of the second valves .
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