CN107236937B - 基板处理装置、气体供给方法、基板处理方法和成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置、气体供给方法、基板处理方法和成膜方法。该基板处理装置具有：处理容器，其能够收纳基板；压力检测单元，其测定该处理容器内的压力；排气侧阀，其设置于将该处理容器内进行排气的排气管；气体贮存罐，其经由气体供给管而与所述处理容器连接；气体量测定单元，其测定该气体贮存罐中贮存的气体量；以及控制阀，其设置于所述第一气体供给管，基于由所述压力检测单元检测出的所述处理容器内的压力改变阀开度，来控制从所述气体贮存罐向所述处理容器供给的气体的流路面积，由此能够控制所述处理容器内的压力。

Description

基板处理装置、气体供给方法、基板处理方法和成膜方法
该公开基于2016年3月28日提出申请的日本专利申请第2016-063723号的优先权，该日本申请的内容的全部在此作为参考文献而被引入。
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置、气体供给方法、基板处理方法和成膜方法。
背景技术
以往以来，已知一种流体控制系统，该流体控制系统具有真空腔室、向真空腔室供给气体的气体供给源、用于连接真空腔室与气体供给源的气体供给配管、用于检测真空腔室内的压力值的压力传感器、接收压力传感器的输出来对设置在气体供给配管上的比例阀进行控制的压力控制器、设置在气体供给配管上的流量计、以及接收流量计的输出来对设置在排气配管上的节流阀进行控制的流量控制器。在所述流体控制系统中，压力控制器和流量控制器这双方相独立地设置，通过压力控制器来控制真空腔室内的压力，并且利用排气配管上的节流阀并由流量控制器经由真空腔室分别独立地控制处理气体的流量。
另外，已知如下的成膜装置，其将原料气体以及与原料气体进行反应来生成反应生成物的反应气体交替地供给到被设为真空环境的反应容器内，来在该反应容器内的基板上形成薄膜，该成膜装置为了向反应容器内供给原料气体而具有原料气体的供给路、设置于原料气体的供给路的中途且用于将原料气体以升压状态贮存的罐、以及在原料气体的供给路中的罐的下游侧设置的流量调整用的阀，该成膜装置将原料气体经由罐大流量且短时间地供给到反应容器内。此外，在原料气体的供给路中的罐的下游侧设置的流量调整用的阀是能够调整设定流量的阀，在运转时仅进行开闭动作，不是能够实时地控制开度的阀。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在以往的流体控制系统的结构中，对压力和流量分别进行控制，但压力与流量并不是无关的，而是相互影响的，因此存在多易发生控制时的波动等问题。另外，由于需要压力控制器和流量控制器这两方，因此也存在装置大型化并且成本增加这样的问题。
另外，在以往的成膜装置的结构中，能够将原料气体大流量且短时间地供给到反应容器内，那样的用途是有效的，但未对从罐供给到反应容器内的原料气体的流量进行反馈控制，因此存在无法回应将原料气体大流量、短时间地进行供给并且以实时地控制流量的方式进行供给这样的要求的问题。
因此，本发明提供一种能够通过控制压力来控制流量并且短时间地进行大量的气体供给的基板处理装置、气体供给方法、基板处理方法和成膜方法。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的基板处理装置具有：
处理容器，其能够收纳基板；
压力检测单元，其测定该处理容器内的压力；
排气侧阀，其设置于用于将该处理容器内进行排气的排气管；
气体贮存罐，其经由第一气体供给管而与所述处理容器连接；
气体量测定单元，其测定该气体贮存罐中贮存的气体量；以及
控制阀，其设置于所述第一气体供给管，该控制阀基于由所述压力检测单元检测出的所述处理容器内的压力改变阀开度，来控制从所述气体贮存罐向所述处理容器供给的气体的流路面积，由此能够控制所述处理容器内的压力。
本发明的其它方式所涉及的气体供给方法包括以下工序：
向经由第一气体供给管而与容器连接的气体贮存罐贮存气体；
检测该气体贮存罐中贮存的所述气体是否达到了规定量；
将与所述容器连接的排气管的传导率设为固定；
检测所述容器内的压力；以及
设置于所述第一气体供给管的控制阀基于所检测出的所述容器内的压力改变阀开度，来改变从所述气体贮存罐向所述处理容器供给的气体的流路面积，由此进行控制以使得所述容器内的压力成为规定的固定压力。
本发明的其它方式所涉及的基板处理方法包括以下工序：
向处理容器输入基板；以及
使用所述气体供给方法向该处理容器供给用于对基板进行处理的处理气体。
本发明的其它方式所涉及的成膜方法包括以下工序：向处理容器输入基板；使用所述气体供给方法向该处理容器供给成膜用的原料气体；向所述处理容器供给能够与所述原料气体进行反应来生成反应生成物的反应气体；以及向所述处理容器供给用于对所述原料气体和所述反应气体进行吹扫的吹扫气体。
附图说明
附图作为本说明书的一部分而被引入，用于表示本公开的实施方式，因此伴随上述的一般的说明以及后述的实施方式的详细说明来说明本公开的概念。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的基板处理装置的一例的图。
图2是用于说明气体贮存罐和处理容器内的压力的随时间经过的变化的图。
图3是表示压力与流速的关系的图。
图4是用于说明使用本发明的实施方式所涉及的基板处理装置的气体供给方法的图。图4的(a)是表示向气体贮存罐贮存气体的阶段的图。图4的(b)是表示气体的向气体贮存罐的贮存结束且正准备向处理容器供给气体的阶段的图。图4的(c)是表示一边从气体贮存罐向处理容器供给气体一边由控制阀进行压力控制的阶段的图。
图5是表示本发明的实施例1所涉及的压力控制性的图。图5的(a)是表示60秒的压力控制性的图。图5的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
图6是表示本发明的实施例2所涉及的压力控制性的图。图6的(a)是表示60秒的压力控制性的图。图6的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
图7是表示本发明的实施例3所涉及的压力控制性的图。图7的(a)是表示60秒的压力控制性的图。图7的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
具体实施方式
以下，参照附图进行用于实施本发明的方式的说明。在下述的详细说明中，为了能够充分理解本公开而给出很多具体的详细说明。然而，显而易见的是，即使没有这样的详细说明本领域技术人员也能够得到本公开。在其它的例子中，为了避免各种实施方式难以理解，没有详细地示出公知的方法、顺序、系统、结构要素。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的基板处理装置的一例的图。如图1所示，本实施方式的基板处理装置具有处理容器10、气体供给管20、21、控制阀30、气体贮存罐40、质量流量控制器(MFC：Mass Flow Controller)50、气体供给源60、截止阀70、71、压力传感器80、81、排气管90、排气侧阀100、真空泵110、控制部120、电动气动调节器(electricpneumatic regulator)130以及主机140。另外，在处理容器10内设置有注射器11，并示出了在进行基板处理时被输入到处理容器10内的晶舟12和晶圆W。并且，在处理容器10的外部设置有加热器13。另外，控制部120包括累计流量计数部121和压力控制部122。
处理容器10在内部收纳晶圆W等基板，是用于进行基板处理的容器。此外，基板处理包括将气体供给到处理容器10内来对基板进行处理的各种处理，包括成膜处理、蚀刻处理、清洁等。关于成膜处理，存在CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)，ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积法)等各种成膜方法，能够应用于任意的成膜。可是，在本实施方式中，列举应用于如下的立式热处理装置的例子进行说明，该立式热处理装置使用能够将晶圆W以在铅垂方向上隔开规定间隔的方式装载的晶舟12来保持多个晶圆W，向晶圆W供给成膜用的原料气体以及与该原料气体进行反应来生成反应生成物的反应气体，并且对处理容器10进行加热来进行成膜。注射器11是用于向处理容器10内供给处理气体的气体供给单元，包括沿铅垂方向延伸的石英管。加热器13从处理容器10的外部对晶圆W进行加热，来进行热处理(成膜处理)。关于处理容器10、注射器11等处理气体供给单元、晶舟之类的基板保持单元，能够根据基板处理装置的用途、目的而形成各种结构，但此处列举利用立式热处理装置进行成膜处理的例子进行说明。
此外，在进行基板处理前，将多个晶圆W以由晶舟12保持着的状态输入到处理容器10内，来进行基板处理。在进行基板处理后，通过从处理容器10输出晶舟12来输出处理后的晶圆。虽然在图1中省略了输送机构，但能使用能够输入输出晶舟12的各种输送机构。
另外，关于成膜方法，对使用ALD法的例子进行说明。ALD法是反复进行以下的循环来将原料气体与反应气体的反应生成物的原子层(更准确地说是分子层)逐渐堆积到晶圆W上的成膜方法，在该循环中，首先将Si等的原料气体从注射器11向处理容器10内供给规定时间，然后将氮气等吹扫气体从其它的注射器11供给规定时间，然后将与原料气体进行反应的氧化气体、氮化气体等反应气体供给规定时间，然后将吹扫气体供给规定时间。需要将原料气体、吹扫气体、反应气体、吹扫气体按顺序以形成循环的方式供给到处理容器10内而不是一次供给所有种类的气体，因此各气体的供给需要在短时间内且以高流量进行。要求短时间是因为需要以形成上述那样的循环的方式按顺序供给不同种类的气体，所以为了提高成膜处理的生产效率而要求短时间。而且，要求高流量是因为要通过批处理对多个(例如，50个～100个这样的级别的)晶圆W同时进行处理，所以为了对全部的晶圆W充分地供给处理气体而要求高流量。特别是，在处理气体中也是，与氧化气体(例如，O2、O3、H2O)、氮化气体(例如NH3)相比较，短时间内大量供给包含硅、金属等的原料气体是困难的。
本实施方式所涉及的基板处理装置中，能够将包含原料气体的气体短时间内大量地、且以控制流量的方式供给到处理容器10内，这对使用上述的ALD进行的成膜非常有效。
在处理容器10的上游侧连接有气体供给管20、21。另外，在处理容器10的下游侧连接有排气管90。
气体供给管20、21是用于向处理容器10内供给气体的气体供给用的配管。气体供给管20与处理容器10内的注射器11连接，向注射器11供给气体。气体供给管20是将处理容器10与气体贮存罐40之间连接的配管，在处理容器10与气体贮存罐40之间设置有控制阀30和截止阀70。
另外，气体供给管21是比气体贮存罐40靠上游侧的供给气体用的配管，在该气体供给管21的上游端连接有气体供给源60。气体供给源60是向气体贮存罐40和处理容器10供给气体的供给源，例如，既可以是充满了气体的罐，也可以是用于供给气体的连接口。
在气体供给源60与气体贮存罐40之间，例如设置有质量流量控制器50和截止阀71。
质量流量控制器50是计量从气体供给源60向气体贮存罐40贮存的气体的质量流量并进行流量控制的单元。在本实施方式中，需要计量气体贮存罐40内贮存的气体量的总量，因此优选的是，质量流量控制器50不仅能够测定瞬时流量，还能够测定被供给到气体贮存罐40的气体的累计流量。质量流量控制器50只要具有那样的功能即可，也可以构成为，质量流量控制器50在本身只能测定瞬时流量的情况下，也向控制部120的累计流量计数部121发送流量信息，由累计流量计数部121来测定、掌握累计流量。在该情况下，质量流量控制器50与控制部120的累计流量计数部121合作实现累计流量计的作用。
另外，本实施方式中，只要能够掌握气体贮存罐40内贮存的气体达到了规定量的情况即可，因此只要能够进行那样的测定、运算处理等即可，也可以不使用质量流量控制器50而使用其它的单元。
截止阀71是根据是否从气体供给源60向气体贮存罐40进行气体的供给来决定是进行气体供给源60与气体贮存罐40之间的气体供给管21的连接还是切断的开闭阀。根据需要来设置截止阀71即可。
气体贮存罐40是用于贮存气体的罐，是为了将大量的气体短时间内供给到处理容器10内而设置的缓冲罐。即，在现存的流量控制器中，在使用将气态物质的供给连续地切换的ALD之类的成膜方法的情况下无法进行应对，需要能够短时间内供给大量的气体的构造。气体贮存罐40暂时贮存大量的气体，将所贮存的大量的气体短时间内一次性地供给到处理容器10内，由此能够实现那样的短时间内供给大量的气体。关于气体贮存罐40的容积，根据用途决定为适当的大小即可，例如可以设为1升～3升左右的容积。
压力传感器80是用于监视气体贮存罐40内的压力的压力检测单元。压力传感器80既可以是检测气体贮存罐40内的压力是否达到了规定压力的传感器，也可以是能够测定气体贮存罐40内的压力的测定传感器。关于气体贮存罐40的设定压力，根据处理容器10的容积、用途等适当地设定为适当的值即可，例如可以设定为50Torr～600Torr左右的值，作为一例，也可以在具有1.5升的容积的气体贮存罐40中设定为100Torr(13kPa)。此外，气体贮存罐40的体积是已知的，通过掌握气体贮存罐40内贮存的气体量能够求出并管理气体贮存罐40内的压力。在本实施方式中，基于所掌握的气体量进行控制，因此压力传感器80不是必须的，根据需要进行设置即可。
控制阀30是能够控制气体供给管20的流路的通过面积的阀，能够改变阀开度。在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，通过改变控制阀30的阀开度来改变气体能够通过气体供给管20内的流路的面积，由此能够改变气体的流量。然而，在本实施方式中，不是改变气体的流量，而是进行控制以使得气体的流量固定。为了进行这样的控制，进行控制以使得处理容器10内的压力成为规定的固定的压力、即目标压力。改变控制阀30的阀开度以使得处理容器10内的压力固定，由此能够使从气体贮存罐40经由气体供给管20向处理容器10供给的气体的流量固定。此外，后文中叙述该原理的详细内容。
关于控制阀30，只要能够基于由压力传感器81检测出的压力进行反馈控制以使得处理容器10内的压力固定即可，能够使用各种阀。
电动气动调节器130是用于基于电信号以空压(Pneumatics)对控制阀30的阀开度进行控制的控制阀30的驱动单元。例如，使空气压力与电信号成比例地无级地(连续地)变化，由此能够顺畅地控制以空压驱动的控制阀30的阀开度。
截止阀70是设置于控制阀30与气体贮存罐40之间的气体供给管20，在向气体贮存罐40贮存气体时截止阀70关闭，截止阀70是用于将气体供给管20与气体供给管21切断的阀。在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，截止阀70打开。在向气体贮存罐40贮存气体时，关闭控制阀30也能够实现相同的功能，另外，在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，打开控制阀30来控制阀开度即可，截止阀70不是必须的，根据需要进行设置即可。在不想大幅度改变控制阀30的阀开度的情况下，也能够将控制阀30的阀开度设定为接近从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时的开度来专用于控制，通过截止阀70的开闭操作来进行气体向气体贮存罐40的贮存、气体从气体贮存罐40向处理容器10的供给的开始。例如，在进行这样的阀操作的情况下，设置截止阀70。
压力传感器81是用于检测、测定处理容器10内的压力的单元。处理容器10内以及处理容器10与排气侧阀100之间的排气管90内示出相同的压力，能够通过测定处理容器10与排气侧阀100之间的排气管90内的压力来测定处理容器10内的压力。压力传感器81能够检测处理容器10内的压力即可，因此既可以设置在处理容器10内，也可以设置在比排气侧阀100靠上游侧的排气管90上的任意位置处，在本实施方式中，示出了设置于排气管90的例子。此外，关于压力传感器81，只要能够准确地测定排气管90内、即处理容器10内的压力即可，能够根据用途使用各种压力检测单元。
真空泵110是用于经由排气管90将处理容器10内进行真空排气的单元。关于真空泵110，只要能够将处理容器90内以基板处理所需的真空度进行排气即可，能够使用各种排气单元。
排气侧阀100是用于调整排气管90的排气量的阀。在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，将排气侧阀100的开度设为固定，该排气侧阀100实现将排气管90的传导率设定为固定的作用。如上述那样，在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，进行控制以使得处理容器10内的压力固定，因此如果排气管90的传导率发生变动则难以进行那样的控制。因此，在从气体贮存罐40向处理容器10供给气体时，将排气侧阀100的阀开度设定为固定的规定开度。此外，关于排气侧阀100并无特别限定，能够使用各种阀。例如，也可以使用APC(Automatic Pressure Controller，自动压力控制器)阀。另外，既可以手动地进行操作，也可以是能够由控制部120进行控制的结构。
压力控制部122是基于由压力传感器81检测出的处理容器10内的压力对控制阀30的阀开度进行反馈控制并进行控制以使得处理容器10内的压力成为规定的目标压力的单元。此外也可以是，如上述那样，经由电动气动调节器130进行控制阀30的控制。
另外，压力控制部122进行的反馈控制例如也可以是PID控制(ProportionalIntegral Differential Control，比例积分微分控制)。利用输出值与目标值的偏差、该偏差的积分及微分这三个要素进行输入值的控制，由此能够进行更细致平稳的控制。
控制部120是用于进行包括控制的运算处理的单元，既可以由具有CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)等处理器、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等存储单元且通过执行程序来进行动作的微型计算机等构成，也可以由为适应特定的用途而将多个功能的电路集合成一个电路而得到的ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)等集成电路构成。
另外，也可以构成为：记述有基板处理的具体内容的制程存储于存储介质，下载该内容并由控制部120来进行制程中所记述的基板处理。
控制部120除了进行由压力控制部122对控制阀30的压力控制、累计流量计数部121对气体贮存罐40内贮存的气体量的计算以外，也可以根据需要控制基板处理装置整体。例如，也可以根据需要还控制截止阀70、71的动作、处理容器10的动作、排气侧阀100的动作等。
主机140是对控制部120施加指令的上位的计算机，是进行包括基板处理装置与其它的处理装置的关系在内的工厂整体的控制和管理的计算机。
接着，说明本实施方式所涉及的基板处理装置所进行的气体供给方法的原理。即，说明以下原理：通过设置于气体供给管20的控制阀30的阀开度来控制压力，以使得处理容器10内的压力保持固定的目标压力，由此能够将气体保持为固定流量来供给到处理容器10内。
图2是用于说明气体贮存罐40和处理容器10内的压力的随时间经过的变化的图。
以下记载适用于气体的状态方程式的说明。此外，将气体贮存罐40简称为缓冲罐40，将处理容器10简称为腔室(Chamber)10。
首先，如果设缓冲罐压力为Pb、缓冲罐体积为Vb、腔室压力为Pc、腔室体积为Vc，则在气体的状态方程式PV＝nRT中，n、R、T是相同的，因此(1)式成立。
Pb×Vb＝Pc×Vc (1)
关于Pb(缓冲压力)，由于存在压力计80而Vb已知，且由累计流量计将流量管理为固定量，因此能够管理Pb。或者，即使不存在压力计80，Vb也已知且流量也已知，因此能够管理Pb。
关于Vb(缓冲体积)，由于缓冲罐40是机械加工产品，因此体积是固定的。
Pc(腔室压力)在本实施方式中是控制对象。
关于Vc(腔室体积)，利用真空泵110而始终固定地被真空化，因此视为固定。
根据(1)式，(2)式成立。
Pb(控制为固定)×Vb(固定)＝Pc(控制为固定)×Vc(固定) (2)
在此，Pb×Vb是缓冲罐40内的气体量(分子的总量)。即，是所贮存的气体量。
Vc是固定的，因此从缓冲罐40向腔室10供给的气体量与Pc(腔室压力)的反比例的关系成立。
例如，将缓冲罐40中蓄积的气体量(Pb×Vb)设为1,000sccm。Vb是固定的，因此Pb与气体量成比例。
假设在将Pc控制为3Torr的情况下10秒耗尽。于是，1,000sccm(气体量)＝3Torr(压力)×10sec(时间)×气体流速α(＝气体量/压力×时间)成立。
此处，“耗尽时间(sec)＝1,000sccm/(Pc×气体流速α)”，耗尽时间与Pc为反比例的关系。
也就是说，如果进行一半的1.5Torr控制则20sec耗尽，如果进行三分的一的1.0Torr则30sec耗尽。
图2中示出那样的关系。即，横轴的时间与压力Pc为反比例的关系。
图3是表示压力与流速的关系的图。
与至此为止的说明同样地，“气体流速α＝气体量/(耗尽时间×Pc)”成立。因此，当将气体量和耗尽时间设为固定时，气体流速α与Pc成反比例的关系。
图3示出那样的关系。也就是说，横轴的压力Pc与纵轴的流速α为反比例的关系。
在此，流速α是与流量类似的概念，均表示每单位时间的气体的前进程度。也就是说，流速α表示每单位时间的移动距离，流量表示每单位时间的移动体积，能够视作几乎同义的概念。
因此，如果将缓冲罐40内的气体量以及将其耗尽的时间设为固定，则压力Pc与气体流速α成比例，因此同样地，压力Pc与流量也为比例关系。即，如果将腔室10内的压力设为固定，则流量也固定。因此，如果进行控制以使得处理容器10内的压力固定，则能够使向处理容器10供给的气体的流量也固定。
在本实施方式所涉及的基板处理装置和气体供给方法中，利用这样的原理，进行控制以使得处理容器10内的压力成为规定的固定压力(目标压力)，由此将从气体贮存罐40向处理容器10供给的气体的流量控制为固定。即，能够使用气体贮存罐40短时间内进行大量气体供给，并且能够将流量控制为固定。
由此，在进行ALD成膜的情况下也能够进行偏差少的均匀的气体供给，能够提高多个晶圆W间的面间均匀性和晶圆W内的面内均匀性。
图4是用于说明使用本发明的实施方式所涉及的基板处理装置的气体供给方法的图。在图4中，提取并示出本实施方式所涉及的基板处理装置的主要结构要素。
图4的(a)是表示向气体贮存罐40贮存气体的阶段的图。在向气体贮存罐40贮存气体的阶段中，质量流量控制器50打开，经由气体供给管21向气体贮存罐40供给气体。此时，质量流量控制器50测定流量，控制部120测定或者计算累计流量。另外，在该阶段中，控制阀30被关闭。处理容器10内真空排气为能够进行基板处理的状态，排气侧阀100被完全打开。
图4的(b)是表示气体的向气体贮存罐40的贮存结束且正准备向处理容器供给气体的阶段的图。在该阶段中，气体贮存罐40中填充有规定量以上的气体，因此质量流量控制器50关闭。另一方面，为了将排气管90的传导率设为固定，排气侧阀100固定为规定的阀开度。另外，由于处于尚未开始向处理容器10供给气体的准备阶段，因此控制阀30关闭。
图4的(c)是表示一边从气体贮存罐40向处理容器10供给气体一边利用控制阀30进行压力控制的阶段的图。在该阶段，控制阀30打开，对控制阀30的阀开度进行控制，以将由压力传感器81检测出的处理容器10内的压力维持为规定的固定压力、即规定的目标压力。由此，将气体贮存罐40内的气体以固定的流量短时间内大量地供给到处理容器10内。此外，排气侧阀100是为了维持固定的传导率而阀开度固定为规定的开度的状态，质量流量控制器50为关闭着的状态。
在图4的(c)的状态下将气体供给规定时间后，再返回图4的(a)，重复图4的(a)～(c)的循环。由此，将短时间内固定流量的气体的供给重复进行，能够实施最适于ALD成膜的气体供给方法。
此外，在进行ALD成膜的情况下，在通过图4的(a)～(c)的一个循环将原料气体供给到处理容器10内之后，向处理容器10内进行吹扫气体的供给、氧化气体或者氮化气体等反应气体的供给、吹扫气体的供给，之后通过下一个循环再次将原料气体供给到处理容器10内。然后，通过实施该一系列的循环，能够使分子层堆积在晶圆W上来进行成膜。
接着，说明本实施方式所涉及的基板处理装置和实施气体供给方法的实施例的压力控制性。
图5是表示本发明的实施例1所涉及的压力控制性的图。在实施例1中，将气体贮存罐40内的罐填充压设定为600Torr、将处理容器10内的目标压力设定为3.0Torr、1.5Torr、0.1Torr来供给气体，测定处理容器10内的压力的随时间经过的变化。图5的(a)是表示60秒的压力控制性的图，图5的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
如图5的(a)所示，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，压力特性为最初处理容器10内的压力大幅度上升、然后急剧地降低，因此流量也示出同样的变化。
另一方面，在将处理容器10内的压力控制为3.0Torr的固定压力的情况下，在略少于20秒的期间，处理容器10内的压力控制为固定的3.0Torr。其间，如通过图2、3说明的那样，从气体贮存罐40经由气体供给管20向处理容器10供给的气体的流量也是固定的。
同样地，当将处理容器10内的压力控制为1.5Torr的固定压力时，在40秒以上的期间，流量被控制为固定。在0.1Torr的情况下，流量固定的时间更长，这是不言而喻的。
如图5的(b)所示，在5秒期间的放大图中也示出了同样的结果。即，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，无法使流量固定，但可知如果将压力控制为固定则也能将流量控制为固定。
图6是表示本发明的实施例2所涉及的压力控制性的图。在实施例2中，将气体贮存罐40内的罐填充压设定为350Torr、将处理容器10内的目标压力设定为2.0Torr、1.0Torr、0.1Torr来供给气体，测定处理容器10内的压力的随时间经过的变化。图6的(a)是表示60秒的压力控制性的图，图6的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
如图6的(a)所示，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，压力特性为最初处理容器10内的压力大幅度上升、然后急剧地降低，因此流量也示出同样的变化。
另一方面，在将处理容器10内的压力控制为2.0Torr的固定压力的情况下，在约15秒期间，处理容器10内的压力被控制为固定的2.0Torr。其间，如通过图2、3说明的那样，从气体贮存罐40经由气体供给管20向处理容器10供给的气体的流量也是固定的。
同样地，当将处理容器10内的压力控制为1.0Torr的固定压力时，在40秒以上的期间，流量被控制为固定。在0.1Torr的情况下，流量固定的时间更长，这是不言而喻的。
如图6的(b)所示，在5秒期间的放大图中也示出了同样的结果。即，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，无法使流量固定，但可知如果将压力控制为固定则也能将流量控制为固定。
图7是表示本发明的实施例3所涉及的压力控制性的图。在实施例3中，将气体贮存罐40内的罐填充压设定为100Torr、将处理容器10内的目标压力设定为0.5Torr、0.1Torr来供给气体，测定处理容器10内的压力的随时间经过的变化。图7的(a)是表示60秒的压力控制性的图，图7的(b)是表示5秒的压力控制性的放大图。
如图7的(a)所示，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，压力特性为最初处理容器10内的压力大幅度上升、然后急剧地降低，因此流量也示出同样的变化。
另外，在将处理容器10内的压力控制为0.5Torr的固定压力的情况下，在约30秒期间，处理容器10内的压力被控制为固定的0.5Torr。其间，如通过图2、3说明的那样，从气体贮存罐40经由气体供给管20向处理容器10供给的气体的流量也是固定的。
同样地，当将处理容器10内的压力控制为0.1Torr的固定压力时，在40秒以上的期间，流量被控制为固定。在0.1Torr的情况下，流量固定的时间更长。
如图7的(b)所示，在5秒期间的放大图中也示出了同样的结果。即，在以往的基板处理装置和气体供给方法中，无法使流量固定，但可知如果将压力控制为固定则也能将流量控制为固定。
如表示实施例1至实施例3的实施结果的图5至图7所示，如果在压力和流量为固定的规定时间内进行一次将气体的向处理容器10内的供给结束那样的基板处理，就能够进行气体以固定流量向处理容器10内供给。
这样，根据本发明的实施方式所涉及的基板处理装置和气体供给方法，在气体贮存罐40与处理容器10之间的气体供给管20上设置控制阀30，对控制阀30的阀开度进行控制，以使得处理容器10内的压力成为规定的目标压力，由此能够将大量的气体以固定流量短时间内供给到处理容器10内。由此，能够实现高品质的基板处理方法和成膜方法。
根据本发明，能够一边通过控制压力将流量保持固定一边短时间内进行大流量的气体的供给。
以上，详细说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于上述的实施方式，只要不脱离本发明的范围，就能够对上述的实施方式施以各种变更和置换。

Claims (18)

1.一种基板处理装置，具有：
处理容器，其能够收纳基板；
第一气体供给管，其设置在所述处理容器的上游侧；
排气管，其设置在所述处理容器的下游侧，并且用于将该处理容器内进行排气；
压力检测单元，其测定该处理容器内的压力；
排气侧阀，其设置于所述排气管；
气体贮存罐，其经由所述第一气体供给管而与所述处理容器连接；
气体量测定单元，其测定该气体贮存罐中贮存的气体的量；
控制阀，其设置于所述第一气体供给管，该控制阀能够改变阀开度，以控制从所述气体贮存罐向所述处理容器供给的气体的流路面积；以及
控制部，其用于在从所述气体贮存罐向所述处理容器供给气体时，基于由所述压力检测单元检测出的所述处理容器内的压力对所述控制阀的阀开度进行反馈控制，以使得所述处理容器内的压力成为规定的固定压力。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述压力检测单元设置于所述排气管的所述处理容器与所述排气侧阀之间的位置。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有与所述气体贮存罐连接的第二气体供给管，
所述气体量测定单元是累计流量计，该累计流量计测定经由该第二气体供给管供给到所述气体贮存罐的气体的累计流量。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述排气侧阀被固定为规定的开度并且由所述气体量测定单元测定出的所述气体的量达到了规定量时，所述控制部进行控制来改变所述控制阀的所述阀开度，以使得所述处理容器的压力成为规定的固定压力。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
在向所述气体贮存罐贮存所述气体时，所述控制阀关闭。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有设置于所述气体贮存罐与所述控制阀之间的截止阀，在向所述气体贮存罐贮存所述气体时，该截止阀关闭。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
从所述气体贮存罐向所述处理容器供给所述气体的时间设定为如下规定时间：在该规定时间内能够一边在所述处理容器内维持所述规定的固定压力一边供给所述气体贮存罐中贮存的所述规定量的所述气体。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，
所述规定量的所述气体向所述气体贮存罐的供给以及所述气体从所述气体贮存罐向所述处理容器的供给重复进行多次。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部还基于由所述压力检测单元检测出的所述处理容器内的压力进行对所述控制阀的开闭动作的控制。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部进行对所述排气侧阀的控制，并且基于由所述气体量测定单元测定出的所述气体的量进行对所述控制阀的开闭动作的控制。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述气体贮存罐用于贮存成膜用的原料气体。
12.一种气体供给方法，包括以下工序：
向经由第一气体供给管而与容器连接的气体贮存罐贮存气体；
检测该气体贮存罐中贮存的所述气体是否达到规定量；
将与所述容器连接的排气管的传导率设为固定；
检测所述容器内的压力；以及
在从所述气体贮存罐向所述容器供给气体时，基于所检测出的所述容器内的压力对设置于所述第一气体供给管的控制阀的阀开度进行反馈控制，以使得所述容器内的压力成为规定的固定压力，其中，所述控制阀能够改变阀开度，以控制从所述气体贮存罐向所述容器供给的气体的流路面积。
13.根据权利要求12所述的气体供给方法，其特征在于，还包括以下工序：
将所述气体经由与所述气体贮存罐连接的第二气体供给管供给到所述气体贮存罐；以及
利用设置于所述第二气体供给管的累计流量计检测所述气体贮存罐中贮存的所述气体是否达到所述规定量。
14.根据权利要求12所述的气体供给方法，其特征在于，
在向所述气体贮存罐供给所述气体的工序中，将所述控制阀关闭。
15.根据权利要求14所述的气体供给方法，其特征在于，
从所述气体贮存罐向所述容器供给所述气体的时间设定为如下规定时间：在该规定时间内能够一边在所述容器内维持所述规定的固定压力一边供给所述气体贮存罐中贮存的所述规定量的所述气体。
16.根据权利要求15所述的气体供给方法，其特征在于，
将使所述控制阀关闭时的所述规定量的所述气体向所述气体贮存罐的填充、以及所述气体从所述气体贮存罐向所述容器的供给重复进行多次。
17.一种基板处理方法，包括以下工序：
向处理容器送入基板；以及
使用根据权利要求12所述的气体供给方法向该处理容器供给用于对基板进行处理的处理气体。
18.一种成膜方法，包括以下工序：
向处理容器输入基板；
使用根据权利要求15所述的气体供给方法向该处理容器供给成膜用的原料气体；
向所述处理容器供给能够与所述原料气体进行反应来生成反应生成物的反应气体；以及
向所述处理容器供给用于对所述原料气体和所述反应气体进行吹扫的吹扫气体。
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