KR20120089202A - 성막 장치 - Google Patents

성막 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120089202A
KR20120089202A KR1020120009483A KR20120009483A KR20120089202A KR 20120089202 A KR20120089202 A KR 20120089202A KR 1020120009483 A KR1020120009483 A KR 1020120009483A KR 20120009483 A KR20120009483 A KR 20120009483A KR 20120089202 A KR20120089202 A KR 20120089202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
film
trap
flow path
purge gas
Prior art date
Application number
KR1020120009483A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101576322B1 (ko
Inventor
고오지 후꾸모리
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20120089202A publication Critical patent/KR20120089202A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101576322B1 publication Critical patent/KR101576322B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/12—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/60—Deposition of organic layers from vapour phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는, 성막 용기의 압력을 측정하기 위한 압력계에 내열성을 요구하지 않고, 또한 설치 면적을 저감 가능한 성막 장치를 제공하는 것이다.
성막 용기(11) 내에 보유 지지되어 있는 기판에 원료 가스를 공급함으로써, 기판에 막을 성막하는 성막 장치에 있어서, 성막 용기(11)에 원료 가스를 공급하는 공급 기구와, 성막 용기(11)로부터 가스를 배기하는 배기 기구(25)와, 성막 용기(11)로부터 배기 기구(25)로 가스가 흐르는 배기 유로(55)의 도중에 설치되어 있고, 원료 가스를 포함하는 생성물을 석출시킴으로써 원료 가스를 포착하는 트랩부(30)와, 성막 용기(11)와 트랩부(30) 사이에서 배기 유로(55)에 합류하도록 접속되어 있고, 배기 유로(55)에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부(50)와, 퍼지 가스 공급부(50)로부터 배기 유로(55)로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에 설치된 압력계(51)를 갖는다.

Description

성막 장치{FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은, 기판에 폴리이미드막을 성막하는 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스에 사용되는 재료는, 최근 무기 재료로부터 유기 재료로 폭을 넓히고 있고, 무기 재료에는 없는 유기 재료의 특질 등으로부터 반도체 디바이스의 특성이나 제조 프로세스를 보다 최적인 것으로 할 수 있다.
이러한 유기 재료 중 하나로서, 폴리이미드를 들 수 있다. 폴리이미드는 밀착성이 높고, 누설 전류도 낮다. 따라서, 기판의 표면에 폴리이미드를 성막하여 얻어지는 폴리이미드막은, 절연막으로서 사용할 수 있고, 반도체 디바이스에 있어서의 절연막으로서 사용하는 것도 가능하다.
이러한 폴리이미드막을 성막하는 방법으로서는, 원료 모노머로서 예를 들어 피로멜리트산 이무수물(PMDA)과, 예를 들어 4,4'-옥시디아닐린(ODA;별명 4,4'-디아미노디페닐에테르)을 사용한 증착 중합에 의한 성막 방법이 알려져 있다. 증착 중합은, 원료 모노머로서 사용되는 PMDA 및 ODA를 승화시켜 기판의 표면에서 중합시키는 방법이다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에서는, PMDA 및 ODA의 모노머를 기화기에서 증발시키고, 증발시킨 각각의 증기를 증착 중합실에 공급하고, 기판 상에서 증착 중합시켜 폴리이미드막을 성막하는 성막 방법이 개시되어 있다.
이러한 증착 중합에 의한 성막 방법에 있어서는, 기판 상에서의 증착 중합에 기여하는 일이 없었던 원료 모노머가, 증착 중합실을 배기하기 위한 진공 펌프 내에 석출됨으로써 악영향을 미치는 것이 알려져 있다. 따라서, 수랭 코일을 구비한 트랩을 갖는 성막 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조).
일본 특허 제4283910호 공보 일본 특허 출원 공개 평5-132759호 공보
그러나 이러한 PMDA 가스와 ODA 가스를 기판에 공급하여 폴리이미드막을 성막하는 성막 장치에는, 이하와 같은 문제가 있다.
PMDA 가스와 ODA 가스를 공급함으로써 기판의 표면에 안정적으로 폴리이미드막을 성막하기 위해서는, 기판의 표면에 있어서의 PMDA 가스와 ODA 가스로 이루어지는 원료 가스의 공급량을 일정하게 하는 것이 바람직하다. 그러나 성막 용기를 배기 기구에 의해 배기하는 배기량이 변동되면, 성막 처리시의 성막 용기 내의 압력이 변동된다. 또한, 성막 용기 내의 압력이 변동되면, 원료 가스의 공급량도 변동된다. 따라서, 원료 가스의 공급량을 일정하게 하기 위해서는, 성막 용기 내의 압력을 매회 정확하게 제어하여 안정된 프로세스 조건을 얻는 것이 필요하다. 성막 용기 내의 압력을 제어하기 위해서는, 성막 용기 또는 성막 용기와 배기 기구 사이의 배기 유로에 압력계를 설치하고, 압력을 측정하는 것이 필요하다. 또한, 압력계가 설치된 부분과 배기 기구 사이의 배기 유로에는, 전술한 트랩이 설치된다.
그런데, 성막 용기로부터 배출되는 배기 가스의 온도는 예를 들어 260℃ 정도의 고온이며, 배기 가스의 온도가 저하되면 원료 가스를 포함하는 생성물이 석출되므로, 트랩까지의 배기 유로를 고온으로 유지할 필요가 있다. 따라서, 배기 유로에 설치되는 압력계에는 우수한 내열성이 요구된다. 그러나 이러한 내열성이 우수한 압력계는 적다.
성막 용기와 압력계 사이에 프리 트랩을 설치하고, 배기 가스 중으로부터 원료 가스를 포함하는 생성물의 일부를 프리 트랩에 의해 포착하여, 압력계가 설치된 배기 유로의 부분의 온도를 약간 낮추는 것도 생각된다. 그러나 트랩이 2대 필요해지므로, 성막 장치의 설치 면적(풋프린트)이 증대되는 문제가 있다.
또한, 상기한 과제는, PMDA 가스 및 ODA 가스로 이루어지는 원료 가스를 기판에 공급하여 폴리이미드막을 성막하는 경우에 한정되지 않고, 각종 원료 가스를 기판에 공급하여 각종 막을 성막하는 경우에도 공통되는 과제이다.
본 발명은 상기한 점에 비추어 이루어진 것이며, 성막 용기의 압력을 측정하기 위한 압력계에 내열성을 요구하지 않고, 또한 설치 면적을 저감 가능한 성막 장치를 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 다음에 서술하는 각 수단을 강구한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 성막 용기 내에 보유 지지되어 있는 기판에 원료 가스를 공급함으로써, 상기 기판에 막을 성막하는 성막 장치에 있어서, 상기 성막 용기에 상기 원료 가스를 공급하는 공급 기구와, 상기 성막 용기로부터 가스를 배기하는 배기 기구와, 상기 성막 용기로부터 상기 배기 기구로 가스가 흐르는 배기 유로의 도중에 설치되어 있고, 상기 원료 가스를 포함하는 생성물을 석출시킴으로써 상기 원료 가스를 포착하는 트랩부와, 상기 성막 용기와 상기 트랩부 사이에서 상기 배기 유로에 합류하도록 접속되어 있고, 상기 배기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와, 상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 배기 유로로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로의 도중에 설치된 압력계를 갖는 성막 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 성막 장치에 있어서, 성막 용기의 압력을 측정하기 위한 압력계에 내열성을 요구하지 않고, 또한 설치 면적이 저감 가능하다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 일부 종단면을 포함하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 성막 장치 중, 챔버와 진공 펌프 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 트랩부의 구성을 도시하는 종단면도.
도 4는 제1 개폐 밸브의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 5는 유량을 계산하기 위해 가정한 퍼지 가스의 유로 공간의 모델을 도시하는 사시도.
도 6은 횡축에 유량을 나타내고, 종축에 간격을 나타낸 경우에 있어서의, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역을 나타내는 그래프.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 성막 처리의 각 공정에 있어서의, 챔버와 진공 펌프 사이의 배기 유로 및 밸브의 상태를 도시하는 제1 도면.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 성막 처리의 각 공정에 있어서의, 챔버와 진공 펌프 사이의 배기 유로 및 밸브의 상태를 도시하는 제2 도면.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 성막 처리의 각 공정에 있어서의, 챔버와 진공 펌프 사이의 배기 유로 및 밸브의 상태를 도시하는 제3 도면.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 성막 처리의 각 공정에 있어서의, 챔버와 진공 펌프 사이의 배기 유로 및 밸브의 상태를 도시하는 제4 도면.
도 11은 비교예에 관한 성막 장치 중, 챔버와 진공 펌프 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면.
도 12는 비교예에 관한 성막 장치에 있어서의 트랩부의 구성을 도시하는 종단면도.
도 13은 평가를 행한 성막 장치 중, 챔버와 진공 펌프 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면.
도 14는 모니터용 압력계 및 압력계에 의해 측정한 압력의 시간 의존성을 나타내는 그래프.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 성막 장치 중, 챔버와 진공 펌프 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면.
도 16은 횡축에 유량을 나타내고, 종축에 길이를 나타낸 경우에 있어서의, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역을 나타내는 그래프.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면과 함께 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치는, 방향족산 이무수물로 이루어지는 제1 원료를 기화한 제1 원료 가스와, 방향족 디아민으로 이루어지는 제2 원료를 기화한 제2 원료 가스를, 성막 용기 내에 보유 지지되어 있는 기판에 공급함으로써, 기판에 폴리이미드막을 성막하는 성막 장치이다.
또한, 방향족산 이무수물로서, 피로멜리트산 이무수물(Pyromellitic Dianhydride, 이하「PMDA」라 약기함)인 것이 바람직하고, 방향족 디아민은, 예를 들어 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-Oxydianiline, 이하「ODA」라 약기함, 또한 별명 4,4'-디아미노디페닐에테르라고도 함)인 것이 바람직하다. 또한, 폴리이미드막을 성막하는 기판을, 예를 들어 반도체 웨이퍼[이하「웨이퍼(W)」라 함]로 할 수 있다. 이하에서는, 일례로서 기화한 PMDA 가스와, 기화한 ODA 가스를, 성막 용기 내에 보유 지지되어 있는 웨이퍼(W)에 공급함으로써, 웨이퍼(W)에 폴리이미드막을 성막하는 성막 장치에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 구성을 도시하는 일부 종단면을 포함하는 도면이다.
본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 성막 용기(11), 공급 기구(20), 진공 펌프(25), 트랩부(30), 퍼지 가스 공급부(50), 압력계(51) 및 제어부(80)를 갖는다.
성막 장치(10)는, 진공 펌프(25)에 의해 배기가 가능한 챔버(11) 내에 폴리이미드막이 성막되는 웨이퍼(W)를 복수 보유 지지하는 것이 가능한 웨이퍼 보트(12)를 갖고 있다. 또한, 챔버(11) 내에는, 기화된 PMDA(PMDA 가스) 및 기화된 ODA(ODA 가스)를 공급하기 위한 인젝터(13 및 14)를 갖고 있다. 이 인젝터(13 및 14)의 측면에는 개구부가 설치되어 있고, 기화기에 의해 기화된 PMDA 가스 및 ODA 가스가 도면에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)에 공급된다. 공급된 PMDA 가스 및 ODA 가스가 웨이퍼(W) 상에서 증착 중합 반응함으로써 폴리이미드막이 성막된다. 또한, 폴리이미드막의 성막에 기여하지 않는 PMDA 가스 및 ODA 가스 등은, 그대로 흘러, 배기구(15)로부터 챔버(11)의 외부로 배출된다. 또한, 웨이퍼(W) 상에 균일하게 폴리이미드막이 성막되도록, 웨이퍼 보트(12)는, 회전부(16)에 의해 회전하도록 구성되어 있다. 또한, 챔버(11)의 외부에는, 챔버(11) 내의 웨이퍼(W)를 일정한 온도로 가열하기 위한 히터(17)가 설치되어 있다.
히터(17)는, 후술하는 제어부(80)에 의해, 챔버(11)의 온도가, 공급된 PMDA 가스 및 ODA 가스가 웨이퍼(W) 상에서 증착 중합 반응하는 온도 범위로 되도록 가열된다. 구체적으로는, 챔버(11)의 온도는, 약 200℃로 설정되어 있다.
또한, 챔버(11)는, 본 발명에 있어서의 성막 용기에 상당한다.
공급 기구(20)는, 챔버(11)에, PMDA 가스 및 ODA 가스를 공급한다. 공급 기구(20)는, 제1 원료 가스 공급부(21) 및 제2 원료 가스 공급부(22)를 갖는다. 제1 원료 가스 공급부(21)는, 밸브(23), 도입부(18)를 통해 인젝터(13)에 접속되어 있다. 제2 원료 가스 공급부(22)는, 밸브(24), 도입부(18)를 통해 인젝터(14)에 접속되어 있다.
제1 원료 가스 공급부(21)는, 제1 기화기(21)이다. 제1 기화기(21)는, PMDA로 이루어지는 제1 원료를 가열하여 승화(기화)시키고, 기화하여 얻어진 PMDA 가스로 이루어지는 제1 원료 가스를 질소 가스(N2 가스)로 이루어지는 제1 캐리어 가스와 함께 챔버(11)에 공급한다. 제1 캐리어 가스는, PMDA 가스로 이루어지는 제1 원료 가스를 반송하기 위한 것이다.
제2 원료 가스 공급부(22)는, 제2 기화기(22)이다. 제2 기화기(22)는, ODA로 이루어지는 제2 원료를 가열하여 기화시키고, 기화하여 얻어진 ODA 가스로 이루어지는 제2 원료 가스를 질소 가스(N2 가스)로 이루어지는 제2 캐리어 가스와 함께 챔버(11)에 공급한다. 제2 캐리어 가스는, ODA 가스로 이루어지는 제2 원료 가스를 반송하기 위한 것인 동시에, 액체 상태의 ODA를 버블링하기 위한 것이기도 하다.
제1 원료 가스 공급부(21)로부터 공급된 PMDA 가스 및 제2 원료 가스 공급부(22)로부터 공급된 ODA 가스는, 각각 인젝터(13, 14)를 통해 챔버(11) 내에 공급되고, 웨이퍼(W) 상에 있어서 반응하여, 폴리이미드막이 성막된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서 웨이퍼(W)를 복수매 적층하도록 보유 지지한 상태에서 일괄적으로 성막 처리를 행하는 배치(batch) 처리를 행하는 성막 장치에 대해 설명한다. 그러나 성막 장치는, 배치 처리를 행하는 성막 장치에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼(W)를 1매씩 성막하는 매엽 처리를 행하는 성막 장치여도 된다.
진공 펌프(25)는, 챔버(11)의 배기구(15)에 접속하도록 설치되어 있고, 챔버(11)로부터 가스를 배기한다. 진공 펌프(25)로서는, 드라이 펌프인 루트 펌프, 스크류 펌프 등, 또한 로터리 펌프, 스크롤 펌프 등이 사용되고 있다. 이들 진공 펌프는, 배기량이 커 가스를 흘리면서 성막하기에 적합하기 때문이다.
또한, 진공 펌프(25)는, 본 발명에 있어서의 배기 기구에 상당한다.
트랩부(30)는, 챔버(11)로부터 진공 펌프(25)로 배기 가스가 흐르는 배기 유로(55)의 도중에 설치되어 있고, 챔버(11)로부터 배출된 가스 중으로부터 원료 가스를 포함하는 생성물을 포착한다. 즉, 배기구(15)로부터의 배기는, 트랩부(30)를 통해 진공 펌프(25)에 의해 배기된다. 트랩부(30)의 상세한 구성에 대해서는, 후술한다.
퍼지 가스 공급부(50)는, 챔버(11)와 트랩부(30) 사이에서 배기 유로(55)에 합류하도록 접속되어 있고, 배기 유로(55)에 퍼지 가스를 공급한다. 또한, 압력계(51)는, 퍼지 가스 공급부(50)로부터 배기 유로(55)로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에 설치되어 있다.
또한, 챔버(11)와 트랩부(30) 사이에는, 도 2를 이용하여 설명하는 바와 같이, 제1 개폐 밸브(60)가 설치되어 있어도 된다. 제1 개폐 밸브(60)는, 챔버(11)와 트랩부(30)를 연통 또는 차단하도록 설치되어 있다. 제1 개폐 밸브(60)는, 본 발명에 있어서의 개폐 밸브부에 상당한다.
또한, 퍼지 가스 공급부(50)는, 제1 개폐 밸브(60)에서 배기 유로(55)에 합류하도록 접속되어 있어도 된다. 이하, 도 2를 참조하여, 퍼지 가스 공급부(50)가 제1 개폐 밸브(60)를 통해 배기 유로(55)에 합류하도록 접속되어 있는 예에 대해 설명한다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 중, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면이다.
챔버(11)로부터 배출된 가스가 진공 펌프(25)로 흐르는 배기 유로(55)는, 제1 배기 유로(56), 제2 배기 유로(57), 제3 배기 유로(58) 및 제4 배기 유로(59)를 갖는다.
제1 배기 유로(56)는, 챔버(11)로부터 배출된 가스가 트랩부(30)로 흐르는 유로이다. 제1 배기 유로(56)의 도중에는, 전술한 제1 개폐 밸브(60)가 설치되어 있다. 또한, 제1 배기 유로(56)에는, 제1 개폐 밸브(60)와 직렬로 제1 배기 유로(56)의 유량을 조정하는 제1 조정 밸브(VC1)가 설치되어 있다. 그리고 제1 배기 유로(56)는, 트랩부(30)의 후술하는 가스 도입관(38) 및 가스 도입구(39)에 접속되어 있다.
제2 배기 유로(57)는, 트랩부(30)로부터 배출된 가스가 진공 펌프(25)로 흐르는 유로이다. 제2 배기 유로(57)는, 트랩부(30)의 후술하는 가스 도출구(41) 및 가스 도출관(40)에 접속되어 있다. 제2 배기 유로(57)의 도중에는, 제2 개폐 밸브(V2)가 설치되어 있다. 제2 개폐 밸브(V2)는, 트랩부(30)와 진공 펌프(25)를 연통 또는 차단하도록 설치되어 있다. 또한, 제2 배기 유로(57)에는, 제2 개폐 밸브(V2)와 직렬로 제2 배기 유로(57)의 유량을 조정하는 제2 조정 밸브(VC2)가 설치되어 있다.
제3 배기 유로(58)는, 제1 배기 유로(56)와 제2 배기 유로(57)를 트랩부(30)를 우회하도록 접속한다. 제3 배기 유로(58)는, 제1 배기 유로(56)의 도중이며, 제1 개폐 밸브(60)보다도 챔버(11)측의 제1 분기점(D1)과, 제2 배기 유로(57)의 도중이며, 제2 개폐 밸브(V2)보다도 진공 펌프(25)측의 제2 분기점(D2)을 접속한다. 제3 배기 유로(58)의 도중에는, 제3 개폐 밸브(V3)가 설치되어 있다. 또한, 제3 개폐 밸브(V3)보다도 진공 펌프(25)측의 제3 배기 유로(58), 또는 분기점(D2)보다도 진공 펌프(25)측의 제2 배기 유로(57)에는, 제3 배기 유로(58)의 유량을 조정하는 모터 밸브(VM)가 설치되어 있다. 제3 배기 유로(58)는, 트랩부(30)를 배기한 후, 챔버(11)의 배기를 개시할 때에, 트랩부(30)에 챔버(11)의 대기가 한 번에 흘러, 트랩부(30)에 퇴적되어 있는 생성물이 휩쓸려 올려지는 것을 방지하기 위한 유로이다.
제4 배기 유로(59)는, 제2 개폐 밸브(V2) 및 제2 조정 밸브(VC2)를 우회하여 트랩부(30)와 진공 펌프(25)를 접속하도록 설치되어 있다. 제4 배기 유로(59)는, 트랩부(30)에 형성된 제2 도출구(44)와, 제2 배기 유로(57)의 모터 밸브(VM)보다도 진공 펌프(25)측의 제3 분기점(D3)을 접속한다. 제4 배기 유로(59)의 도중에는, 제4 개폐 밸브(V4)가 설치되어 있다.
다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 트랩부(30)에 대해 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 트랩부(30)의 구성을 도시하는 종단면도이다. 또한, 도 3에서는, 제2 도출구(44)의 도시를 생략하고 있다.
트랩부(30)는, 트랩 용기(31)와, 가스 도입부(32)와, 가스 도출부(33)와, 트랩판(34)을 갖는다.
트랩 용기(31)는, 상면부(35)와, 측면부(36)와, 저면부(37)를 갖는다. 상면부(35)와, 측면부(36)와, 저면부(37)는, 예를 들어 도시하지 않은 O링을 통해 접속되어 있다.
가스 도입부(32)는, 트랩 용기(31)의 상면부(35)에 설치되어 있다. 가스 도입부(32)는, 가스 도입관(38) 및 가스 도입구(39)를 갖는다. 가스 도입관(38)은, 트랩 용기(31)의 상면부(35)를 상방으로부터 하방으로 관통하도록 설치되어 있다. 가스 도입관(38)의 상방측은, 제1 개폐 밸브(60)를 통해 챔버(11)와 접속되어 있고, 가스 도입관(38)의 하단부에는, 트랩 용기(31) 내에 개방되는 가스 도입구(39)가 설치되어 있다. 챔버(11)로부터 배출된 배기 가스는, 가스 도입구(39)를 통해 트랩 용기(31)로 유입된다.
가스 도출부(33)도, 트랩 용기(31)의 상면부(35)에 설치되어 있다. 가스 도출부(33)는, 가스 도출관(40) 및 가스 도출구(41)를 갖는다. 가스 도출관(40)은, 트랩 용기(31)의 상면부(35)를 하방으로부터 상방으로 관통하도록 설치되어 있고, 가스 도출관(40)의 하단부에는, 트랩 용기(31) 내에 개방되는 가스 도출구(41)가 설치되어 있다. 가스 도출관(40)의 상방측은, 진공 펌프(25)에 접속되어 있고, 트랩 용기(31) 내의 배기 가스는, 가스 도출구(41)를 통해 진공 펌프(25)에 배기된다.
트랩판(34)은, 트랩 용기(31)의 내부이며, 가스 도입구(39)가 설치되어 있는 높이 위치 P1보다도 상방의 높이 위치 P2에, 대략 수평하게 설치되어 있다. 즉, 트랩판(34)은, 트랩 용기(31)의 내부이며, 가스 도입부(32)가 트랩 용기(31) 내에 배기 가스를 도입하는 높이 위치 P1보다도 상방의 높이 위치 P2에, 대략 수평하게 설치되어 있다.
또한, 트랩판(34)은, 가스 도출구(41)가 설치되어 있는 높이 위치 P3보다도 상방의 높이 위치 P2에 설치되어 있어도 된다. 도 3에 도시하는 예에서는, 가스 도출구(41)의 높이 위치 P3과, 가스 도입구(39)의 높이 위치 P1은, 대략 동등한 높이이므로, 트랩판(34)은, 가스 도입구(39) 및 가스 도출구(41)가 설치되어 있는 높이 위치 P1, P3보다도 상방의 높이 위치 P2에 설치되어 있다.
트랩 용기(31)의 내부이며, 트랩판(34)의 상면측에는, 냉각 기구로서의 수랭 파이프(43)가 설치되어 있다. 수랭 파이프(43)는, 예를 들어 트랩판(34)의 상면측에 근접하여 스파이럴 형상으로 형성되어 있다. 수랭 파이프(43)에는, 수랭 파이프(43)에 냉각수를 도입하는 도시하지 않은 도입구, 냉각수를 배출하는 도시하지 않은 도출구가 설치되어 있다. 그리고 도시하지 않은 냉각수 공급원으로부터 도입구를 통해 수랭 파이프에 냉각수가 통류되고, 도출구를 통해 외부로 냉각수가 배출된다. 수랭 파이프(43)는, 배기 가스를 냉각하는 기능을 갖고 있다.
가스 도입구(39)로부터 트랩 용기(31)로 유입된, PMDA 가스 및 ODA 가스를 포함하는 가스는, 트랩 용기(31) 내에서 확산된다. 이때, 트랩판(34)의 상면측에 수랭 파이프(43)가 설치되어 있으므로, 트랩판(34)이 냉각된다. 냉각된 트랩판(34)에 의해 PMDA 가스 및 ODA 가스는 냉각되고, 트랩판(34)의 하면에서 응고되어, PMDA 가스 및 ODA 가스 중 어느 하나를 포함하는 생성물(C)로서 석출된다. 석출된 생성물(C)은, 트랩판(34)의 하면으로부터 박리되어, 트랩 용기(31)의 저면부(37)로 낙하하여 퇴적된다. 그리고 생성물(C)이 석출된 나머지의 가스는, 가스 도출구(41)를 향해 흐른다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 트랩부(30)는, 하방향이 중력이 작용하는 방향과 동일 방향으로 되도록 설치되어 있다. 단, 본 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것이면, 방향은 약간 달라도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 트랩부(30)에서는, 트랩판(34)은, 대략 수평하게 설치되어 있다. 이에 의해, 트랩판(34)의 하면에서 응고되어, 석출된 생성물(C)을, 트랩 용기(31)의 저면부(37)로 낙하시킬 수 있다. 그리고 트랩판(34)의 하면에서 석출된 생성물(C)이, 트랩판(34)에 계속 부착되지 않으므로, 항상 대략 동일한 냉각 상태가 유지된다.
또한, 트랩 용기(31) 내를 흐르는 가스의 속도가, 저면부(37)에 퇴적되어 있는 생성물이 휩쓸려 올려지는 속도 범위보다도 작은 속도로 되도록 진공 펌프(25)의 배기 속도가 설정된다. 또한, 가스 도입구(39)의 높이 위치 P1, 가스 도출구(41)의 높이 위치 P3, 트랩판(34)의 높이 위치 P2는, 가스의 속도를 고려하여 설계되어 있다. 예를 들어, 가스 도입구(39)의 높이 위치 P1 또는 가스 도출구(41)의 높이 위치 P3과 저면부(37)의 간격을 좁게 하면, 흐르는 가스가 저면부(37)의 내측에 퇴적되어 있는 PMDA 및 ODA를 휩쓸어 올리기 쉬워진다. 그로 인해, 가스 도입구(39)의 높이 위치 P1 또는 가스 도출구(41)의 높이 위치 P3과 저면부(37)의 간격은, 퇴적되어 있는 생성물이 휩쓸려 올려지는 거리 범위보다도 큰 거리로 하는 것이 바람직하다.
또한, 트랩 용기(31)의 저면부(37)에는, 도시하지 않은 이물질 취출부가 설치되어 있고, 퇴적된 생성물은, 이 이물질 취출부로부터 취출하는 것이 가능하여, 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 트랩부(30)에는, 히터 등의 도시하지 않은 온도 조절 기구가 설치되고, 트랩부(30)가 소정의 온도로 되도록 후술하는 제어부(80)에 의해 온도가 제어되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 트랩부(30)는, 챔버(11)로부터 배출된 가스 중으로부터 원료 가스인 PMDA 및 ODA를 포함하는 생성물을 석출시킴으로써 원료 가스를 포착하기 위한 것이다. 트랩부(30)는, 후술하는 제어부(80)에 의해, 수랭 파이프(43)에 흐르는 물의 온도, 유량을 조정함으로써, 트랩부(30)의 온도가, PMDA 및 ODA를 포함하는 생성물이 석출되는 반응이 발생하는 온도 범위로 되도록 조정된다. 예를 들어, 트랩부(30)의 설정 온도는, 120℃ 이하로 설정되어 있다.
트랩부(30)를 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이에 설치함으로써, 진공 펌프(25) 내에 폴리이미드 등의 생성물이 부착되어 고장나는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 제1 개폐 밸브(60)에 대해 설명한다. 도 4는, 제1 개폐 밸브(60)의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
제1 개폐 밸브(60)는, 개구부(61), 개폐부(62), 구동부(63), 퍼지 가스 도입부(64)를 갖는다.
개구부(61)는, 상측 개구부(65), 하측 개구부(66)를 갖는다. 상측 개구부(65) 및 하측 개구부(66)는, 개폐부(62)를 상하로부터 끼우도록 설치되어 있고, 서로 동등한 내경의 개구(65a, 66a)가 형성되어 있다. 개폐부(62)는, 상측 개구부(65), 하측 개구부(66)에 형성된 개구(65a, 66a)와 대략 동등한 직경을 갖는 개구가 형성된 연통부(67)와, 상측 개구부(65), 하측 개구부(66)를 폐색하는 차단부(68)가 설치되는 동시에, 횡방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 구동부(63)는, 모터부(69) 및 변환부(70)를 갖는다. 모터부(69)는, 회전 구동력을 발생시킨다. 변환부(70)는, 모터부(69)와 개폐부(62)를 연결하도록 설치되어 있고, 모터부(69)가 발생시킨 회전 구동력을 횡방향의 구동력으로 변환한다. 구동부(63)는, 모터부(69)의 회전 구동력을 변환부(70)에 의해 횡방향의 구동력으로 변환하고, 개폐부(62)를 횡방향으로 이동 구동시킴으로써 상측 개구부(65)와 하측 개구부(66)를 연통 또는 차단한다.
퍼지 가스 도입부(64)는, 제1 개폐 밸브(60)가 개방되어 있는 상태에서, 개폐부(62)와 개구부(61)의 간극으로부터 퍼지 가스를 제1 배기 유로(56)에 도입한다. 도 2를 이용하여 전술한 바와 같이, 퍼지 가스 도입부(64)는, 퍼지 가스 공급 유로(52)를 통해 퍼지 가스 공급부(50)에 접속되어 있다. 이에 의해, 퍼지 가스 공급부(50)는, 제1 개폐 밸브(60)를 통해 배기 유로(55)에 합류하도록 접속되어 있다. 또한, 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에는, 퍼지 가스 도입부(64)와 퍼지 가스 공급부(50)를 연통 또는 차단하는 밸브(53)가 설치되어 있다.
제1 개폐 밸브(60)는, PMDA 및 ODA를 포함하는 생성물이 부착되지 않도록, 200℃ 이상의 가능한 한 높은 온도로 설정되어 있는 것이 바람직하고, 내열성을 고려하여 200 내지 260℃의 온도로 설정되어 있다. 또한, 컨덕턴스를 저하시키지 않도록 개구부(61)의 개구 직경이 큰 것이 바람직하다.
도 2를 이용하여 전술한 바와 같이, 압력계(51)는, 퍼지 가스 공급부(50)로부터 배기 유로(55)로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에 설치되어 있다. 압력계(51)가 설치되어 있는 부분에서는, 퍼지 가스 공급 유로(52)의 배관 직경이 작게 되어 있다. 그로 인해, 배기 가스가 퍼지 가스 공급 유로(52)로 역류하면, 석출된 생성물이 퍼지 가스 공급 유로(52)의 배관 내에 부착되어, 배관을 막히게 할 우려가 있다. 따라서, 퍼지 가스 도입부(64)에 있어서의 유로의 형상 및 유량은, 제1 개폐 밸브(60)로부터, 퍼지 가스 도입부(64)로 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량으로 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 퍼지 가스 도입부(64)에 있어서, 퍼지 가스의 흐름이 난류이며, 또한 퍼지 가스의 유속이 음속을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 퍼지 가스 도입부(64)로 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량의 바람직한 범위에 대해 설명한다. 도 5는, 유량을 계산하기 위해 가정한 퍼지 가스의 유로 공간의 모델을 도시하는 사시도이다.
도 4에 있어서 파선으로 둘러싸인 영역 I에 있어서, 상측 개구부(65)와 하측 개구부(66)에 끼워진 도넛 형상의 유로 공간 I를 외주측으로부터 내주측을 향해 퍼지 가스가 흐르는 것으로 한다. 여기서, 상측 개구부(65)와 하측 개구부(66)의 간격을 D(m)로 하고, 상측 개구부(65) 및 하측 개구부(66)의 직경 방향의 폭을 L(m)로 한다. 단, 도 4 및 도 5에서는, 후술하는 제2 실시 형태와 구별하기 위해, 간격 D를 D1로 나타내고, 폭 L을 L1로 나타낸다. 그리고 유로 공간 I를, 상측 개구부(65) 및 하측 개구부(66)의 주연부의 직경 방향을 따라 연장되는 관 직경(내경) D1(m), 관 길이(길이) L1(m)의 공급관 TB로 분할한다. 즉, 유로 공간 I는, 상측 개구부(65) 및 하측 개구부(66)의 직경 방향을 따라 연장되는 공급관 TB가, 상측 개구부(65) 및 하측 개구부(66)의 주위 방향을 따라 N개 배열되어 구성되어 있는 것이라 가정한다. 그리고 공급관 TB에 있어서의 압력을 P(㎩), 온도를 T(K), 유량을 Q(sccm), 유속을 V(m/sec), 음속을 a(m/sec)로 한다. 이때, 퍼지 가스 도입부(64)로 배기 가스가 역류하지 않는 간격 D(＝D1) 및 유량 Q(sccm)의 바람직한 범위를 구한다.
또한, 도 5의 모델에 있어서, 공급관 TB의 단면적을 A1, 개수를 N으로 하면, V＝Q/(N×A1)이다. 즉, 유량 Q는, V×A1로 나타내어지는 공급관 TB의 1개당의 유량 Q를 N개분 합계하여 얻어지는 값이다.
우선, 압력 P, 온도 T, 길이 L을
압력;P＝10㎩
온도;T＝400K
길이;L＝L1＝0.004m
로 가정한다.
퍼지 가스 도입부(64)에 있어서 퍼지 가스의 흐름이 난류이기 위해서는, 하기 수학식 1
Figure pat00001
로 나타내어지는 레이놀즈수 Re가, 하기 수학식 2
Figure pat00002
으로 나타내어지는 바와 같이, 4000을 초과하는 것이 바람직하다. 단, ν는, 퍼지 가스의 동점도(단위;㎡/s)이고, 400K, 10㎩에서의 값으로서 4.05×10-5(㎡/s)를 이용하였다.
또한, 퍼지 가스의 유속이 음속을 초과하지 않기 위해서는, 하기 수학식 3
Figure pat00003
로 나타내어지는 음속 a(m/sec)를 이용하여, 하기 수학식 4
Figure pat00004
로 나타내어지는 마하수 Mach가, 하기 수학식 5
Figure pat00005
로 나타내어지는 바와 같이, 1 미만인 것이 바람직하다. 단, k는 볼츠만 상수 1.38×10-23J/K, R은 8.31J/K/mol이고, 상기한 온도 T에서는,
음속;a＝4.08×102m/sec
이다.
도 6은, 횡축에 유량 Q를 나타내고, 종축에 간격 D1을 나타낸 경우에 있어서의, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역을 나타내는 그래프이다. 도 6에 있어서, 직선 LN1은 Re＝4000을 나타내고, 직선 LN2는 V＝a를 나타낸다. 이때, 직선 LN1보다 하측의 영역이 수학식 2를 만족시키는 영역이며, 난류로 되는 범위이다. 또한, 직선 LN2보다 상측의 영역이 수학식 5를 만족하는 영역이며, 음속 미만의 범위이다. 따라서, 직선 LN1과 직선 LN2 사이에 끼워진, 빗금을 부여한 영역 S1이, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역이다.
예를 들어, 유량 Q를 100sccm으로 하고, 간격 D1을 0.625㎜로 하는 설정점 PNT1은, 영역 S1에 포함된다. 따라서, 유량 Q를 100sccm으로 하고, 간격 D1을 0.625㎜로 함으로써, 퍼지 가스 도입부(64)로 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량의 조건을 만족시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배기 유로(55)의 퍼지 가스 공급부(50)가 접속되어 있는 부분인 제1 개폐 밸브(60)에는, 히터(71)가 설치되어 있어도 된다. 히터(71)는, 제1 개폐 밸브(60)를 가열하기 위한 것이다. 히터(71)는, 후술하는 제어부(80)에 의해, 제1 개폐 밸브(60)를, 생성물이 석출되는 반응이 발생하는 온도 범위보다도 높은 온도로 가열한다. 구체적으로는, 제1 개폐 밸브(60)를, 200 내지 260℃로 가열한다. 이에 의해, 제1 개폐 밸브(60)의 내부에, PMDA 가스 및 ODA 가스 중 어느 1종 이상을 포함하는 생성물이 석출되어 부착되어, 제1 개폐 밸브(60)의 내부가 협착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 히터(71)는, 본 발명에 있어서의 가열 기구에 상당한다.
제어부(80)는, 예를 들어 도시하지 않은 연산 처리부, 기억부 및 표시부를 갖는다. 연산 처리부는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)를 갖는 컴퓨터이다. 기억부는, 연산 처리부에, 각종 처리를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 예를 들어 하드 디스크에 의해 구성되는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이다. 표시부는, 예를 들어 컴퓨터의 화면으로 이루어진다. 연산 처리부는, 기억부에 기록된 프로그램을 판독하고, 그 프로그램에 따라서, 공급 기구(20), 진공 펌프(25), 트랩부(30), 퍼지 가스 공급부(50) 및 압력계(51)에 제어 신호를 보내고, 후술하는 성막 처리를 실행한다.
다음에, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 성막 처리의 일례에 대해 설명한다.
도 7 내지 도 10은, 본 실시 형태에 관한 성막 처리의 각 공정에 있어서의, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이의 배기 유로 및 밸브의 상태를 도시하는 도면이다.
또한, 도 7 내지 도 10에서는, 편의적으로, 배기 유로의 배기 유량의 크기를 3단계로 나누어, 유량이 0인 부분을 백색으로 표시하고, 유량이 소유량인 부분을 옅은 빗금을 부여하여 표시하고, 유량이 대유량인 부분을 짙은 빗금을 부여하여 표시한다. 또한, 일단 고진공까지 배기된 부분에 대해서는, 그 후의 배기 유량의 크기에 관계없이, 유량이 대유량인 부분과 마찬가지인 짙은 빗금을 부여하여 표시하는 것으로 한다.
또한, 도 7 내지 도 10에서는, 제1 개폐 밸브(60), 제2 개폐 밸브(V2), 제3 개폐 밸브(V3) 및 모터 밸브(VM)의 개방도의 크기를 3단계로 나누어, 완전히 폐쇄되어 있는 상태의 밸브를 백색으로 표시하고, 개방도가 조정되어 있는 상태의 밸브를 옅은 빗금을 부여하여 표시하고, 완전히 개방되어 있는 상태의 밸브를 짙은 빗금을 부여하여 표시한다.
또한, 제1 조정 밸브(VC1), 제2 조정 밸브(VC2)는, 예를 들어 니들 밸브로 이루어지고, 미리 개방도가 조정된 상태이며, 조정된 개방도가 도 7 내지 도 10에 도시하는 공정에서는, 변경되지 않는 것이라도 좋다. 이하에서는, 제1 조정 밸브(VC1), 제2 조정 밸브(VC2)의 개방도는 조정된 상태이며, 변경되지 않는 예에 대해 설명한다. 또한, 제1 조정 밸브(VC1), 제2 조정 밸브(VC2)는 조정된 상태로 개방되어 있지만, 백색으로 표시하는 것으로 한다.
도 7에 도시하는 공정에서는, 제4 개폐 밸브(V4), 모터 밸브(VM)를 폐쇄한 상태에서, 진공 펌프(25)에 의해, 제2 배기 유로(57)의 모터 밸브(VM)와 진공 펌프(25) 사이의 부분, 제4 배기 유로(59)의 제4 개폐 밸브(V4)와 제3 분기점(D3) 사이의 부분을 배기한다. 이때, 도 7에서 짙은 빗금을 부여하여 나타내는 바와 같이, 제2 배기 유로(57)의 모터 밸브(VM)와 진공 펌프(25) 사이의 부분 및 제4 배기 유로(59)의 제4 개폐 밸브(V4)와 제3 분기점(D3) 사이의 부분에 있어서의 유량은, 대유량이다. 그리고 도 7에 있어서의 짙은 빗금을 부여한 부분은, 예를 들어 30sec 정도의 시간에, 예를 들어 10㎩ 정도의 고진공으로 배기된다.
이어서, 도 8에 도시하는 공정에서는, 트랩 용기(31)의 내부를 초기 배기한다. 모터 밸브(VM), 제1 개폐 밸브(60) 및 제2 개폐 밸브(V2)를 폐쇄한 상태에서, 제4 개폐 밸브(V4)를 개방한다. 그리고 진공 펌프(25)에 의해, 트랩 용기(31)의 내부, 제1 배기 유로(56)의 제1 개폐 밸브(60)와 트랩 용기(31) 사이의 부분, 제2 배기 유로(57)의 제2 개폐 밸브(V2)와 트랩 용기(31) 사이의 부분을 배기한다. 이때, 도 8에서 옅은 빗금을 부여하여 나타내는 바와 같이, 트랩 용기(31)의 내부, 제1 배기 유로(56)의 제1 개폐 밸브(60)와 트랩 용기(31) 사이의 부분 및 제2 배기 유로(57)의 제2 개폐 밸브(V2)와 트랩 용기(31) 사이의 부분에 있어서의 유량은, 소유량이다. 그리고 도 8에 있어서의 옅은 빗금을 부여한 부분은, 예를 들어 120min 정도의 시간에, 예를 들어 10Pa 정도의 고진공으로 배기된다.
그리고 도 9에 도시하는 공정을 행하기 전에, 챔버(11)에 웨이퍼(W)를 반입한다. 도 1에 도시한 성막 장치(10)의 예에서는, 예를 들어 웨이퍼 보트(12)를 챔버(11)의 하측 외측으로 하강시키고, 하강한 웨이퍼 보트(12)에 웨이퍼(W)를 적재하고, 웨이퍼(W)를 적재한 웨이퍼 보트(12)를 다시 상승시켜 챔버(11) 내에 삽입함으로써, 웨이퍼(W)를 반입할 수 있다.
이어서, 도 9에 도시하는 공정에서는, 고진공까지 배기된 트랩 용기(31)의 내부를 진공 펌프(25)로부터 차단하는 동시에, 챔버(11)의 내부를 초기 배기한다. 제1 개폐 밸브(60) 및 제2 개폐 밸브(V2)를 폐쇄한 상태에서, 제4 개폐 밸브(V4)를 폐쇄하고, 제3 개폐 밸브(V3)를 개방하여, 모터 밸브(VM)의 개방도를 조정한다. 그리고 진공 펌프(25)에 의해, 제2 배기 유로(57)의 모터 밸브(VM)와 제2 개폐 밸브(V2) 사이의 부분, 제3 배기 유로(58), 제1 배기 유로(56)의 제1 개폐 밸브(60)와 챔버(11) 사이의 부분 및 챔버(11)의 내부를 배기한다. 이때, 도 9에서 옅은 빗금을 부여하여 나타내는 바와 같이, 제2 배기 유로(57)의 모터 밸브(VM)와 제2 개폐 밸브(V2) 사이의 부분, 제3 배기 유로(58), 제1 배기 유로(56)의 제1 개폐 밸브(60)와 챔버(11) 사이의 부분 및 챔버(11)의 내부에 있어서의 유량은, 소유량이다. 그리고 도 9에 있어서의 옅은 빗금을 부여한 부분은, 예를 들어 60min 정도의 시간에, 예를 들어 10Pa 정도의 고진공으로 배기된다.
이어서, 도 10에 도시하는 공정에서는, 챔버(11)의 내부를 고진공까지 배기한다. 제4 개폐 밸브(V4)를 폐쇄한 상태에서, 제3 개폐 밸브(V3)를 폐쇄하고, 모터 밸브(VM), 제2 개폐 밸브(V2), 제1 개폐 밸브(60)를 개방한다. 그리고 진공 펌프(25)에 의해, 제2 배기 유로(57), 트랩 용기(31)의 내부, 제1 배기 유로(56)를 통해, 챔버(11)의 내부를 배기한다. 이때, 도 10에서 짙은 빗금을 부여하여 나타내는 바와 같이, 제2 배기 유로(57), 트랩 용기(31)의 내부, 제1 배기 유로(56) 및 챔버(11)의 내부에 있어서의 유량은, 대유량이다. 그리고 도 10에 있어서의 짙은 빗금을 부여한 부분은, 예를 들어 10min 정도의 시간에, 예를 들어 1㎩ 정도의 고진공으로 배기된다.
도 10에 나타내는 공정 후, 폴리이미드막을 성막한다. 밸브(23)를 개방하여, 제1 원료 가스 공급부(21)에 의해, PMDA 가스를 챔버(11)에 공급한다. 또한, 밸브(24)를 개방하여, 제2 원료 가스 공급부(22)에 의해, ODA 가스를 챔버(11)에 공급한다. 그리고 웨이퍼(W)의 표면에서 PMDA와 ODA를 중합 반응시켜, 폴리이미드막을 성막한다.
이때의, PMDA와 ODA의 중합 반응은, 다음 화학식 1에 따른다.
Figure pat00006
폴리이미드막을 성막할 때, 압력계(51)에 의해, 챔버(11)의 내부의 압력을 측정할 수 있다. 그리고 공급 기구(20)에 의한 PMDA 가스 및 ODA 가스의 공급량을 제어한 상태에서, 측정한 챔버(11)의 내부의 압력에 기초하여, 제어부(80)에 의해, 챔버(11)의 내부의 압력이 소정의 압력으로 되도록 진공 펌프(25)의 배기량을 제어한다. 이에 의해, 폴리이미드막을 안정적으로 성막할 수 있다.
그 후, 제3 개폐 밸브(V3)를 폐쇄한 상태에서, 제1 개폐 밸브(60)를 폐쇄하여, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이를 차단한다. 그리고 도시하지 않은 챔버용 퍼지 가스 공급부에 의해 퍼지 가스를 공급하고, 챔버(11)의 내부의 압력을 소정 압력, 예를 들어 대기압(760Torr)으로 복압한다. 챔버(11)의 내부를 대기압으로 복압한 후, 예를 들어 웨이퍼 보트(12)를 챔버(11)의 하측 외측으로 하강시키고, 하강한 웨이퍼 보트(12)로부터 웨이퍼(W)를 제거하고, 웨이퍼(W)를 제거한 웨이퍼 보트(12)를 다시 상승시켜 챔버(11) 내에 삽입함으로써, 웨이퍼(W)를 반출할 수 있다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 성막 장치가, 압력계에 내열성을 요구하지 않고, 또한 설치 면적을 증대시키지 않는 것, 또한 프리 트랩부를 설치한 경우에 비해 메인터넌스를 행하는 시간 간격을 대략 동등하게 할 수 있는 것을, 비교예에 관한 성막 장치(110)와 대비하여 설명한다.
비교예에 관한 성막 장치(110)는, 챔버(11)와 제1 개폐 밸브(60) 사이의 제1 배기 유로(56)에, 프리 트랩부(120)를 갖는 점, 압력계(51)가 제1 배기 유로(56)에 직접 설치되어 있는 점 및 트랩부(130)의 가스 도출부(133)가 트랩 용기(31)의 저면부(37)에 설치되어 있는 점에서, 본 실시 형태에 관한 성막 장치와 다르다. 따라서, 프리 트랩부(120), 압력계(51) 및 트랩부(130) 이외의 부분에 대한 설명을 생략한다.
도 11은, 비교예에 관한 성막 장치(110) 중, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 12는, 비교예에 관한 성막 장치(110)에 있어서의 트랩부(130)의 구성을 도시하는 종단면도이다.
프리 트랩부(120)는, 챔버(11)와 제1 개폐 밸브(60) 사이에 설치되어 있다. 프리 트랩부(120)는, 챔버(11)와 트랩부(130) 사이의 제1 배기 유로(56)에 압력계(51)가 직접 설치되어 있을 때에, 압력계(51)의 내부에 생성물이 부착되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 챔버(11)와 압력계(51) 사이에서 미리 생성물을 포착하기 위한 것이다.
프리 트랩부(120)는, 후술하는 트랩부(130)와 마찬가지의 구조여도 되고, 혹은 하우징의 내부에 있어서, 가스의 흐름에 대해 대략 수직으로 되도록 다단으로 배치된 핀을 갖는 것이어도 된다.
또한, 압력계(51)는 제1 배기 유로(56)에 직접 설치되어 있다. 그로 인해, 압력계(51)에는 예를 들어 200℃ 정도의 고온에 있어서의 내열성이 요구된다.
한편, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)에서는, 프리 트랩부가 설치되어 있지 않으므로, 비교예에 관한 성막 장치보다도 프리 트랩부만큼 설치 면적을 삭감할 수 있다. 또한, 압력계(51)는, 제1 배기 유로(56)에 직접 설치되어 있지 않고, 제1 배기 유로(56)에 합류하는 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에 설치되어 있다. 그로 인해, 압력계(51)에 내열성은 요구되지 않고, 또한 설치 면적을 증대시키지 않는 성막 장치를 제공할 수 있다.
또한, 비교예에 관한 성막 장치에 있어서의 트랩부(130)는, 트랩 용기(31)와, 가스 도입부(32)와, 가스 도출부(133)와, 격벽부(134)를 갖는다.
트랩 용기(31)는, 상면부(35)와, 측면부(36)와, 저면부(37)를 갖는다. 상면부(35)와, 측면부(36)와, 저면부(37)는, 예를 들어 도시하지 않은 O링을 통해 접속되어 있다.
가스 도입부(32)는, 본 실시 형태의 트랩부(30)와 마찬가지로, 트랩 용기(31)의 상면부(35)에 설치되어 있다. 가스 도입부(32)는 가스 도입관(38) 및 가스 도입구(39)를 갖는다.
가스 도출부(133)는, 본 실시 형태의 트랩부(30)와는 달리, 트랩 용기(31)의 저면부(37)에 설치되어 있다. 가스 도출부(133)는, 가스 도출관(40) 및 가스 도출구(41)를 갖는다. 가스 도출관(40)은, 트랩 용기(31)의 저면부(37)를 상방으로부터 하방으로 관통하도록 설치되어 있고, 가스 도출관(40)의 상단부에는, 트랩 용기(31) 내에 개방되는 가스 도출구(41)가 설치되어 있다. 가스 도출관(40)의 하방측은, 진공 펌프(25)에 접속되어 있고, 트랩 용기(31) 내의 배기 가스는, 가스 도출구(41)를 통해 진공 펌프(25)로 배기된다.
격벽부(134)는, 격벽(135, 136)을 갖는다. 격벽(135)은 트랩 용기(31)의 저면부(37)와 접속되어 있고, 격벽(136)은 트랩 용기(31)의 상면부(35)와 접속되어 있다. 이에 의해, 트랩 용기(31)의 측면부(36)의 내측과 격벽(135)에 의해 유로(137)가 형성되고, 격벽(135)과 격벽(136)에 의해 유로(138)가 형성되고, 격벽(136)과 가스 도출관(40)에 의해 유로(139)가 형성되어 있다.
유로(138)에는, 냉각 기구로서의 수랭 파이프(43)가 설치되어 있다. 수랭 파이프(43)는, 배기 가스를 냉각하는 기능을 갖고 있다.
가스 도입구(39)로부터 트랩 용기(31)의 내부로 유입된 PMDA 가스 및 ODA 가스를 포함하는 가스는, 트랩 용기(31)의 측면부(36)와 격벽(135)에 의해 형성되는 유로(137)를, 상방향으로 흐른다. 그 후, 가스는, 격벽(135)과 격벽(136)에 의해 형성된 유로(138)를 하방향으로 흐른다.
비교예에서는, 수랭 파이프(43)에 의해 격벽(135)도 냉각되어 있으므로, 유로(137)에 있어서, PMDA 가스 및 ODA 가스는, 수랭 파이프(43)가 설치되어 있는 유로(138)에 도달하기 전에, 유로(137)에 있어서 격벽(135)의 측면에서 응고되어 생성물(C)로서 석출된다. 그리고 석출된 생성물(C)은, 격벽(135)의 측면으로부터 박리되어, 트랩 용기(31)의 측면부(36)와 격벽(135) 사이에 있어서의 저면부(37)로 낙하하여 퇴적된다.
즉, 비교예에서는, 트랩 용기(31)의 저면부(37) 중, 격벽(135)으로 둘러싸인 부분에는, 생성물이 퇴적되는 일은 거의 없다. 따라서, 저면부(37)의 면적을 S0으로 하고, 측면부(36)와 격벽(135)으로 둘러싸인 부분의 면적을 S1로 하고, 메인터넌스를 행할 때의 생성물의 퇴적 높이를 H로 할 때, 생성물이 퇴적 가능한 체적은 S1×H이다.
한편, 본 실시 형태에서는, 트랩 용기(31)의 저면부(37)의 전체면에, 생성물이 퇴적된다. 따라서, 저면부(37)의 면적을 S0으로 하고, 메인터넌스를 행할 때의 생성물의 퇴적 높이를 H로 할 때, 생성물이 퇴적 가능한 체적은 S0×H이다.
예를 들어, S1을 S0의 절반으로 하고, 비교예의 프리 트랩부(120)에 있어서의 생성물이 퇴적 가능한 체적도, 트랩부(130)에 있어서의 생성물이 퇴적 가능한 체적과 대략 동등한 것으로 한다. 그러면, 본 실시 형태의 트랩부(30)에 있어서의 생성물이 퇴적 가능한 체적(이하, 단순히「체적」이라 함)은, 비교예의 트랩부(130)에 있어서의 체적과 프리 트랩부(120)에 있어서의 체적의 합계와 대략 동등하다. 즉, 본 실시 형태에서는, 프리 트랩부를 설치하고 있지 않지만, 트랩부(30)의 가스 도입부(32)와 가스 도출부(33)를 트랩 용기(31)의 상면부(35)에 설치함으로써, 메인터넌스의 시간 간격을, 프리 트랩부를 설치한 경우와 대략 동등하게 할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 압력계(51)가 측정한 압력 측정값이, 챔버(11)의 압력의 변화에 추종하고 있고, 또한 안정적으로 측정할 수 있다는 평가를 행하였다. 이하, 그 평가 결과에 대해 설명한다.
도 13은 평가를 행한 성막 장치 중, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면이다.
평가를 행한 성막 장치에서는, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에 더하여, 제1 배기 유로(56)의 도중이며, 챔버(11)와 제1 개폐 밸브(60) 사이에, 프리 트랩부(120)를 설치하였다. 또한, 제1 배기 유로(56) 상이며, 챔버(11)의 근방에, 모니터용 압력계(54)를 설치하였다. 그리고 도 10을 사용하여 설명한 바와 같이 챔버(11)를 배기하고 있는 상태에서, 공급 기구(20)로부터 캐리어 가스를 흘려, 캐리어 가스의 유량을 변화시켰을 때에, 모니터용 압력계(54) 및 압력계(51)에 의해 압력을 측정하였다. 측정한 압력의 시간 의존성을 도 14의 그래프로 나타낸다.
도 14에는, 모니터용 압력계(54)가 측정한 압력의 시간 의존성, 퍼지 가스 공급부(50)로부터의 퍼지 가스의 유량이 10sccm일 때에 압력계(51)가 측정한 압력의 시간 의존성 및 퍼지 가스 공급부(50)로부터의 퍼지 가스의 유량이 0sccm일 때에 압력계(51)가 측정한 압력의 시간 의존성을 나타낸다. 단, 압력계(51)가 측정한 압력을 좌측 종축에 나타내고, 모니터용 압력계(54)가 측정한 압력을 우측 종축에 나타내고 있다. 또한, 도 14에는, 캐리어 가스의 유량(단위;SLM)도 나타내고 있다. 예를 들어 파선으로 둘러싸인 영역 II에 나타내는 바와 같이, 캐리어 가스의 유량을 0.8SLM으로부터 1.0SLM으로 증가시켰을 때, 모니터용 압력계(54)가 측정하는 압력이 증가하는 것과 대략 동시에, 압력계(51)가 측정하는 압력도 증가한다. 또한, 예를 들어 파선으로 둘러싸인 영역 III에 나타내는 바와 같이, 캐리어 가스의 유량이 일정할 때에는, 모니터용 압력계(54)가 측정하는 압력 및 압력계(51)가 측정하는 압력은, 대략 일정하다. 따라서, 퍼지 가스 공급 유로(52)의 도중에 설치된 압력계에 의한 경우라도, 제1 배기 유로(56)의 챔버(11)의 근방에 설치된 압력계와 마찬가지로, 챔버(11)의 내부의 압력을, 변화에 추종하면서, 안정적으로 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음에, 도 15를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 관한 성막 장치는, 퍼지 가스 공급부가, 제1 개폐 밸브를 통해 배기 유로에 합류하도록 접속되어 있지는 않은 점에서, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 다르다. 그 이외의 부분에 대해서는, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 15는, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(10a) 중, 챔버(11)와 진공 펌프(25) 사이의 구성을 중심으로 하여 모식적으로 도시하는 도면이다.
본 실시 형태에서는, 퍼지 가스 공급부(50a)는, 제1 개폐 밸브(60)를 통해 제1 배기 유로(56)에 합류하도록 접속되어 있지 않다. 그러나 퍼지 가스 공급부(50a)는, 제1 배기 유로(56)의 챔버(11)의 근방에 접속되어 있다. 즉, 퍼지 가스 공급부(50a)는, 챔버(11)와 제1 개폐 밸브(60) 사이에서 제1 배기 유로(56)에 합류하도록 접속되어 있다.
본 실시 형태에서도, 압력계(51a)가, 퍼지 가스 공급부(50a)로부터 제1 배기 유로(56)로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 도중에 설치되어 있다. 압력계(51a)가 설치되어 있는 부분에서는, 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 배관 직경이 작게 되어 있다. 그로 인해, 배기 가스가 퍼지 가스 공급 유로(52a)로 역류하면, 석출된 생성물이 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 배관 내에 부착되어, 배관을 막히게 할 우려가 있다. 따라서, 퍼지 가스 공급 유로(52a)에 있어서의 유로의 형상 및 유량은, 제1 배기 유로(56)로부터, 퍼지 가스 공급 유로(52a)로 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량으로 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 퍼지 가스 공급 유로(52a)에 있어서, 퍼지 가스의 흐름이 난류이며, 또한 퍼지 가스의 유속이 음속을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이하에서는, 퍼지 가스 공급 유로(52a)로 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량의 바람직한 범위에 대해 설명한다.
도 15에 있어서 파선으로 둘러싸인 영역 IV에 있어서, 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 배관 직경 D(m)를 관 직경(내경)으로 하고, 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 배관 길이 L(m)을 길이로 하는 공급관 IV에 의해, 퍼지 가스가 제1 배기 유로(56)에 공급되는 것으로 한다. 단, 도 15에서는, 전술한 제1 실시 형태와 구별하기 위해, 내경 D를 D2로 나타내고, 길이 L을 L2로서 나타낸다. 그리고 공급관 IV에 있어서의 압력을 P(Pa), 온도를 T(K), 유량을 Q(sccm), 유속을 V(m/sec), 음속을 a(m/sec)로 한다. 이때, 퍼지 가스 공급 유로(52a)로 배기 가스가 역류하지 않는 길이 L(＝L2) 및 유량 Q(sccm)의 바람직한 범위를 구한다.
또한, 공급관 IV의 단면적을 A2로 하면, V＝Q/A2이다.
우선, 압력 P, 온도 T, 내경 D를
압력;P＝10㎩
온도;T＝400K
내경;D＝D2＝0.010m
로 가정한다.
퍼지 가스 공급 유로(52a)에 있어서 퍼지 가스의 흐름이 난류이기 위해서는, 전술한 수학식 1로 나타내어는 레이놀즈수 Re가, 전술한 수학식 2로 나타내어는 바와 같이, 4000을 초과하는 것이 바람직하다.
또한, 퍼지 가스의 유속이 음속을 초과하지 않기 위해서는, 전술한 수학식 3으로 나타내어지는 음속 a(m/sec)를 사용하여 전술한 수학식 4로 나타내어지는 마하수 Mach가, 전술한 수학식 5로 나타내어지는 바와 같이 1 미만인 것이 바람직하다.
도 16은 횡축에 유량 Q를 나타내고, 종축에 길이 L2를 나타낸 경우에 있어서의, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역을 나타내는 그래프이다. 도 16에 있어서, 곡선 CLN1은 Re＝4000을 나타내고, 직선 LN3은 V＝a를 나타낸다. 이때, 곡선 CLN1보다 우측의 영역이 수학식 2를 만족시키는 영역이며, 난류로 되는 범위이다. 또한, 직선 LN3보다 좌측의 영역이 수학식 5를 만족시키는 영역이며, 음속 미만의 범위이다. 따라서, 곡선 CLN1과 직선 LN3에 끼워진, 빗금을 부여한 영역 S2가, 수학식 2 및 수학식 5를 만족시키는 영역이다.
예를 들어, 유량 Q를 10sccm으로 하고, 길이 L2를 10㎜로 하는 설정점 PNT2는, 영역 S2에 포함된다. 따라서, 유량 Q를 10sccm으로 하고, 길이 L2를 10㎜로 함으로써, 퍼지 가스 공급 유로(52a)에 배기 가스가 역류하지 않는 형상 및 유량의 조건을 만족시킬 수 있다.
제1 배기 유로(56)의 퍼지 가스 공급부(50a)가 접속되어 있는 부분에는, 히터(71)가 설치되어 있어도 된다. 히터(71)는, 제어부(80)에 의해, 제1 배기 유로(56)의 퍼지 가스 공급부(50a)가 접속되어 있는 부분을, 생성물이 석출되는 반응이 발생하는 온도 범위보다도 높은 온도로 가열한다. 이에 의해, 제1 배기 유로(56)의 퍼지 가스 공급부(50a)가 접속되어 있는 부분의 내부에, PMDA 가스 및 ODA 가스 중 어느 1종 이상을 포함하는 생성물이 석출되어 부착되어, 내부가 협착되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서도, 프리 트랩부가 설치되어 있지 않으므로, 프리 트랩부만큼 설치 면적을 삭감할 수 있다. 또한, 압력계(51a)는, 제1 배기 유로(56)에 직접 설치되어 있지 않고, 제1 배기 유로(56)에 합류하는 퍼지 가스 공급 유로(52a)의 도중에 설치되어 있다. 그로 인해, 압력계(51a)에 내열성은 요구되지 않고, 또한 설치 면적을 증대시키지 않는 성막 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서도, 프리 트랩부를 설치하고 있지 않지만, 트랩부(30)의 가스 도입부(32)와 가스 도출부(33)를 트랩 용기(31)의 상면부(35)에 설치함으로써, 메인터넌스의 시간 간격을, 프리 트랩부를 설치한 경우와 대략 동등하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 서술하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형?변경이 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 성막 용기에 방향족산 이무수물로 이루어지는 제1 원료를 기화한 제1 원료 가스와, 방향족 디아민으로 이루어지는 제2 원료를 기화한 제2 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼에 막을 성막하는 성막 장치에 대해 설명하였다. 그러나 제1 원료는, 방향족산 이무수물에 한정되지 않고, 제2 원료는 방향족 디아민에 한정되지 않는다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 성막 용기에 제1 원료 가스와 제2 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼에 막을 성막하는 성막 장치에 대해 설명하였다. 그러나 2종류의 원료 가스를 공급하는 경우에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명은, 1종류의 원료 가스를 공급함으로써, 웨이퍼에 막을 성막하는 성막 장치에도 적용 가능하다.
10, 10a : 성막 장치
11 : 챔버
20 : 공급 기구
21 : 제1 원료 가스 공급부(제1 기화기)
22 : 제2 원료 가스 공급부(제2 기화기)
25 : 진공 펌프
30 : 트랩부
50 : 퍼지 가스 공급부
51 : 압력계
52 : 퍼지 가스 공급 유로
55 : 배기 유로
60 : 제1 개폐 밸브
80 : 제어부

Claims (6)

  1. 성막 용기 내에 보유 지지되어 있는 기판에 원료 가스를 공급함으로써, 상기 기판에 막을 성막하는 성막 장치에 있어서,
    상기 성막 용기에 상기 원료 가스를 공급하는 공급 기구와,
    상기 성막 용기로부터 가스를 배기하는 배기 기구와,
    상기 성막 용기로부터 상기 배기 기구로 가스가 흐르는 배기 유로의 도중에 설치되어 있고, 상기 원료 가스를 포함하는 생성물을 석출시킴으로써 상기 원료 가스를 포착하는 트랩부와,
    상기 성막 용기와 상기 트랩부 사이에서 상기 배기 유로에 합류하도록 접속되어 있고, 상기 배기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급부와,
    상기 퍼지 가스 공급부로부터 상기 배기 유로로 퍼지 가스가 흐르는 퍼지 가스 공급 유로의 도중에 설치된 압력계를 갖는, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기 유로의 도중에, 상기 성막 용기와 상기 트랩부를 연통 또는 차단하도록 설치된 개폐 밸브부를 갖고,
    상기 퍼지 가스 공급부는, 상기 개폐 밸브부를 통해 상기 배기 유로에 합류하도록 접속되어 있는, 성막 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트랩부는,
    트랩 용기와,
    상기 트랩 용기에 가스를 도입하는 가스 도입부와,
    상기 트랩 용기로부터 가스를 도출하는 가스 도출부와,
    상기 트랩 용기의 내부이며, 상기 가스 도입부로부터 가스가 도입되는 높이 위치보다도 상방의 높이 위치에 대략 수평하게 설치되어 있고, 도입된 가스를 냉각하여 상기 생성물을 석출시킴으로써 상기 원료 가스를 포착하는 트랩판을 갖는 것인, 성막 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기 유로의 상기 퍼지 가스 공급부가 접속되어 있는 부분을, 상기 생성물이 석출되는 반응이 발생하는 온도 범위보다도 높은 온도로 가열하는 가열 기구를 갖는, 성막 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지 가스 공급 유로를 흐르는 퍼지 가스의 레이놀즈수가 4000을 초과하는 동시에, 상기 퍼지 가스 공급 유로를 흐르는 퍼지 가스의 마하수가 1 미만인, 성막 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원료 가스는, 방향족산 이무수물 및 방향족 디아민을 포함하는 것인, 성막 장치.
KR1020120009483A 2011-02-01 2012-01-31 성막 장치 KR101576322B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-019982 2011-02-01
JP2011019982A JP5276679B2 (ja) 2011-02-01 2011-02-01 成膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120089202A true KR20120089202A (ko) 2012-08-09
KR101576322B1 KR101576322B1 (ko) 2015-12-09

Family

ID=46576268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120009483A KR101576322B1 (ko) 2011-02-01 2012-01-31 성막 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120192793A1 (ko)
JP (1) JP5276679B2 (ko)
KR (1) KR101576322B1 (ko)
TW (1) TWI563120B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10047436B2 (en) 2015-03-27 2018-08-14 Tokyo Electron Limited Raw material supply method, raw material supply apparatus, and storage medium

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140116336A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Applied Materials, Inc. Substrate process chamber exhaust
JP6111171B2 (ja) * 2013-09-02 2017-04-05 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
JP6254459B2 (ja) * 2014-02-27 2017-12-27 東京エレクトロン株式会社 重合膜の耐薬品性改善方法、重合膜の成膜方法、成膜装置、および電子製品の製造方法
JP6458595B2 (ja) * 2015-03-27 2019-01-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法並びに記憶媒体
US10559451B2 (en) * 2017-02-15 2020-02-11 Applied Materials, Inc. Apparatus with concentric pumping for multiple pressure regimes
GB2561190A (en) 2017-04-04 2018-10-10 Edwards Ltd Purge gas feeding means, abatement systems and methods of modifying abatement systems
CN107808838A (zh) * 2017-11-13 2018-03-16 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 干刻蚀装置及干刻蚀方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036594A (en) * 1973-12-17 1977-07-19 Veba-Chemie Ag Apparatus for recovering higher melting organic materials via fractional sublimation
CH675459A5 (ko) * 1988-03-09 1990-09-28 Sulzer Ag
JP2683579B2 (ja) * 1988-08-04 1997-12-03 東京エレクトロン株式会社 処理装置
JP3026504B2 (ja) * 1990-10-09 2000-03-27 東京エレクトロン株式会社 トラップ装置
JPH0467327U (ko) * 1990-10-23 1992-06-15
JP3188726B2 (ja) * 1991-04-16 2001-07-16 日本真空技術株式会社 真空排気系用凝縮性物質捕集装置
JPH05154301A (ja) * 1991-12-03 1993-06-22 Nippon Steel Corp コールドトラップ装置
JP3262623B2 (ja) * 1993-02-17 2002-03-04 東京エレクトロン株式会社 減圧処理方法及び装置
US6332925B1 (en) * 1996-05-23 2001-12-25 Ebara Corporation Evacuation system
US6153260A (en) * 1997-04-11 2000-11-28 Applied Materials, Inc. Method for heating exhaust gas in a substrate reactor
JPH11111705A (ja) * 1997-10-06 1999-04-23 Kokusai Electric Co Ltd 半導体製造装置
US6099649A (en) * 1997-12-23 2000-08-08 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition hot-trap for unreacted precursor conversion and effluent removal
JP3567070B2 (ja) * 1997-12-27 2004-09-15 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及び熱処理方法
US6228773B1 (en) * 1998-04-14 2001-05-08 Matrix Integrated Systems, Inc. Synchronous multiplexed near zero overhead architecture for vacuum processes
US6733590B1 (en) * 1999-05-03 2004-05-11 Seagate Technology Llc. Method and apparatus for multilayer deposition utilizing a common beam source
JP2003332246A (ja) * 2002-05-14 2003-11-21 Teijin Seiki Co Ltd センサー保護機構
JP5277784B2 (ja) 2008-08-07 2013-08-28 東京エレクトロン株式会社 原料回収方法、トラップ機構、排気系及びこれを用いた成膜装置
US20110045182A1 (en) * 2009-03-13 2011-02-24 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus, trap device, control method for substrate processing apparatus, and control method for trap device
JP2010245422A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10047436B2 (en) 2015-03-27 2018-08-14 Tokyo Electron Limited Raw material supply method, raw material supply apparatus, and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
KR101576322B1 (ko) 2015-12-09
JP2012160614A (ja) 2012-08-23
TWI563120B (en) 2016-12-21
US20120192793A1 (en) 2012-08-02
TW201250054A (en) 2012-12-16
JP5276679B2 (ja) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120089202A (ko) 성막 장치
US11694912B2 (en) High pressure and high temperature anneal chamber
US11462417B2 (en) High pressure and high temperature anneal chamber
TWI508170B (zh) 成膜裝置
US9777377B2 (en) Film forming method and film forming device
US20080067146A1 (en) Plasma processing apparatus, method for detecting abnormality of plasma processing apparatus and plasma processing method
CN105446374B (zh) 水箱控制方法及系统
US20140216339A1 (en) Raw material vaporizing and supplying apparatus
TW201724263A (zh) 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及記錄媒體
JP6222929B2 (ja) 真空蒸着装置
CN110911310A (zh) 衬底处理装置及半导体器件的制造方法
JP5281146B2 (ja) 基板処理装置、トラップ装置、基板処理装置の制御方法及びトラップ装置の制御方法
JP5254279B2 (ja) トラップ装置及び基板処理装置
TW201234451A (en) Load lock chamber, substrate processing system and method for venting
JP2010204937A (ja) 流量制御装置及びプロセス装置
JP2005108932A (ja) 半導体製造装置
JP2020143351A (ja) 成膜装置及び原料ガス供給方法
JP2009295984A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の形成方法
JPH1154492A (ja) 処理ガス供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191118

Year of fee payment: 5