TW201439362A - 基板處理裝置及處理容器內壓力調整方法 - Google Patents

Abstract

使用生成沈積物的處理氣體對基板施予處理的基板處理裝置(100)，係具備：處理容器(1)，收容基板；處理氣體供給機構(2)，對處理容器供給處理氣體，排氣通路(3)，一端連接於處理容器(1)；排氣泵(4)，連接於排氣通路(3)的另一端，用於對處理容器(1)內進行排氣，熱分解器(5)，設於排氣通路(3)，用於對自處理容器(1)排出之未反應的處理氣體進行熱分解；及隔板(6)，設於熱分解器內，為了調整處理容器(1)內的壓力而調整排氣通路(3)的排氣傳導。

Description

基板處理裝置及處理容器內壓力調整方法

本發明係關於基板處理裝置及處理容器內壓力調整方法。

在液晶顯示裝置(LCD)等平板顯示器(FPD)的製造工程或半導體裝置的製造工程中，使用CVD(Chemical Vapor Deposition)法或ALD(Atomic Layer Deposition)法，對玻璃基板或半導體晶圓等基板進行形成預定膜的成膜處理。在該成膜處理中，係使用有機金屬(MO)氣體、矽烷系氣體等處理氣體而在基板上形成膜，成膜後之未反應氣體係藉由設於排放氣體配管的加熱裝置進行熱分解，而使其無害後排出。

在進行該成膜處理的成膜裝置中，係藉由以習知設於排氣配管的閥等而使排氣傳導產生變化來進行處理室內的壓力調整(例如專利文獻1)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開平02-198137號公報

然而，在成膜處理中，由於未反應之處理氣體或有時為反應生成物，導致在處理容器或配管等容易形成沈積物(附著物)，而藉由閥等使排氣傳導產生變化來進行處理室內的壓力調整時，沈積物(附著物)會附著於收縮了傳導的閥等，而形成為處理不良的主要因素。因此，會導致去除此沈積物之維修的周期縮短。進行維修時，雖然在大部份情況下對配管或閥等之內部進行大氣開放，但使用於成膜處理之處理氣體大多為危險的氣體，因此最好儘可能減少維修的機會。又，從處理裝置之使用率的觀點來看，亦最好減少維修的機會。

藉由，本發明係以提供一種在生成成膜處理等沈積物之處理氣體所致的基板處理中，能夠不受沈積物附著的影響而調整處理容器內之壓力的基板處理裝置及處理容器內壓力調整方法為課題。

亦即，根據本發明之第1觀點，提供一種基板處理裝置，係使用生成沈積物的處理氣體對基板施予處理的基板處理裝置，其特徵係，具備：處理容器，收容基板；處理氣體供給機構，對前述處理容器供給前述處理氣體；排氣通路，一端連接於前述處理容器；排氣泵，連接於前述排氣通路的另一端，用於對前述處理容器內進行排氣；熱分解器，設於前述排氣通路，用於對自前述處理容 器排出之排放氣體中可熱分解的沈積性氣體進行熱分解；及排氣傳導調整手段，設於前述熱分解器內，為了調整前述處理容器內的壓力而調整前述排氣通路的排氣傳導。

在上述第1觀點中，前述排氣傳導調整手段，係設於前述熱分解器內的加熱區域為較佳。

前述排氣傳導調整手段，係可設成配置於前述熱分解器內的排氣通路而具有規定排放氣體通過區域之一個或複數個隔板者。在該情況下，可藉由前述隔板所致之排放氣體通過區域的位置、大小、形狀、前述隔板的片數及配置位置的至少一個來調整排氣傳導。

前述排氣傳導調整手段，係設成排氣傳導為可變的構成。在該情況下，前述排氣傳導調整手段，係具有配置於前述熱分解器內的排氣通路，規定排放氣體通過區域的一個或複數個隔板，且可設成前述隔板所致之排放氣體通過區域的位置、大小、形狀、前述隔板之片數及配置位置的至少一個為可變的。

前述排氣通路，係使調整排氣傳導的構件不存在於前述處理容器至前述熱分解器之間為較佳。

前述處理容器係可設成收容複數個基板且一次處理該些複數個基板者。又，作為前述之處理係可設成CVD法或ALD法所致的成膜處理。又，可舉出未反應的處理氣體來作為可進行前述熱分解的沈積性氣體。

根據本發明之第2觀點，提供一種處理容器內壓力調整方法，係在基板處理裝置中調整前述處理容器 之壓力的處理容器內壓力調整方法，該基板處理裝置係具備：處理容器，收容基板；處理氣體供給機構，對前述處理容器供給生成沈積物的處理氣體；排氣通路，一端連接於前述處理容器；排氣泵，連接於前述排氣通路的另一端，用於對前述處理容器內進行排氣；及熱分解器，設於前述排氣通路，用於對自前述處理容器排出之排放氣體中可熱分解的沈積性氣體進行熱分解，該處理容器內壓力調整方法，其特徵係，藉由在前述熱分解器內調整排氣傳導來調整前述處理容器內的壓力。

在上述第2觀點中，前述熱分解器內之排氣傳導的調整，係可藉由配置於前述熱分解器內之排氣通路而規定排放氣體通過區域的一個或複數個隔板來予以進行。在該情況下，可藉由前述隔板所致之排放氣體通過區域的位置、大小、形狀、前述隔板的片數及配置位置的至少一個來調整排氣傳導。又，可舉出未反應的處理氣體來作為可進行前述熱分解的沈積性氣體。

根據本發明，為了調整處理容器內的壓力而將調整排氣通路之排氣傳導的排氣傳導調整手段設置於對未反應之處理氣體等之可熱分解之沈積性氣體進行熱分解用的熱分解器內，故，實質上，沈積物不會附著於排氣傳導調整手段。因此，不會產生沈積物附著所致之處理不良的情形，且能夠使維修之周期長期化。

1‧‧‧處理容器

2‧‧‧處理氣體供給機構

3‧‧‧排氣通路

4‧‧‧真空泵

5‧‧‧熱分解器

6‧‧‧隔板(排氣傳導調整手段)

6a‧‧‧排放氣體通過區域

7‧‧‧控制部

11‧‧‧處理室

12‧‧‧基座

21‧‧‧處理氣體供給源

22‧‧‧配管群

31‧‧‧個別排氣管

32‧‧‧集合排氣管

33‧‧‧開關閥

51‧‧‧本體容器

52‧‧‧內部壁

51a‧‧‧第1空間

51b‧‧‧第2空間

54‧‧‧加熱器

61，62，63‧‧‧致動器

100‧‧‧基板處理裝置

S‧‧‧基板

[圖1]表示本發明之一實施形態之基板處理裝置的剖面圖。

[圖2]使用於本發明之一實施形態之基板處理裝置之熱分解器的橫剖面圖。

[圖3]表示使用作為排氣傳導調整手段之隔板之一例的圖。

[圖4]表示使用作為排氣傳導調整手段之隔板之其他例的圖。

[圖5]表示將排氣傳導設為可變之隔板之一例的圖。

[圖6]表示將排氣傳導設為可變之隔板之其他例的圖。

[圖7]表示將排氣傳導設為可變之隔板之另外其他例的圖。

[圖8]用於說明習知之基板處理裝置之排氣傳導之調整例的圖。

以下，參閱添加圖面來說明本發明之實施形態。

圖1係表示本發明之一實施形態之基板處理裝置的剖面圖。在本實施形態中，舉例以對複數個基板進行ALD法所致之成膜處理的批式成膜裝置作為基板處理裝置而進行說明。

如圖1所示，基板處理裝置100係具備：處理容器1，收容複數個基板S；處理氣體供給機構2，對處理容器1供給成膜用的處理氣體；排氣通路3，一端連接於處理容器1而對從處理容器1排出的排放氣體進行排氣；真空泵4，用於對連接於排氣通路3的另一端之處理容器1進行排氣；熱分解器5，設於排氣通路3，用於對自處理容器1排出之排放氣體中未處理的處理氣體進行熱分解；隔板6，作為設於熱分解器5內之排氣傳導調整手段；及控制部7，具有控制基板處理裝置100之各構成部用的微處理器(電腦)。另外，在排放氣體中，除了未反應之處理氣體以外，只要是在成膜處理中產生的反應生成物為氣體，則反應生成物亦包含於此。

處理容器1係形成為收容複數片(在圖1的例子中係4片)的基板S，而區分成收容各基板S的處理室11。在各處理室11中，設有載置內建加熱器之基板S的基座12。

處理氣體供給機構2係具有：處理氣體供給源21；及配管群22，從處理氣體供給源21向處理容器1之各處理室11供給處理氣體。處理氣體供給機構2係構成為可供給第1處理氣體與第2處理氣體與沖洗氣體，而將第1處理氣體與第2處理氣體夾著沖洗氣體交替地供給至處理容器1，並藉由ALD來形成預定的膜。各氣體係可藉由質流控制器等流量控制器(未圖示)來進行流量控制。例如，可使用如四乙氧矽(TEOS)之金屬烷氧化 物、如Ni(CO)₄之金屬羰基、三甲基鋁(TMAl)或如三甲基鎵(TMGa)之三甲基化合物等有機金屬化合物氣體來作為第1處理氣體，而使用H₂O、臭氧、H₂等反應性氣體來作為第2處理氣體。又，作為沖洗氣體，例如可使用Ar氣體、N₂氣體等惰性氣體。另外，在圖1中為了簡單起見，將朝各處理室11之處理氣體供給系統圖示為1個系統，在將第1處理氣體與第2處理氣體供給到各處理室11的情況下，必需有對各個處理氣體的處理氣體供給系統，因此，朝各處理室11之處理氣體供給系統係存在至少2個系統。

排氣通路3係設於一端連接於處理容器1之各處理室11的個別排氣管31與集合有個別排氣管31之集合排氣管32的內部。又，熱分解器5係被連接於集合排氣管32的途中，在熱分解器5的內部亦形成有排氣通路3。在集合排氣管32之熱分解器5的上流側設有開關閥33。

熱分解器5係如圖1及圖2之橫剖面圖所示，連接於集合排氣管32且具有兩端封閉呈圓筒狀的本體容器51，在該本體容器51內設有分割為呈中央圓柱狀之第1空間51a與其外側之第2空間51b的圓筒狀內部壁52。第1空間51a與第2空間51b係以內部壁52之上端部的缺口部52a加以連接。在本體容器51之下端面設有第1空間51a呈開口之第1連接部53a，在本體容器51之外周部係以面臨第2空間51b的方式設有第2連接部 53b，該些第1連接部53a及第2連接部53b係連接於集合排氣管32。因此，第1空間51a及第2空間51b係作為排氣通路3之一部份的功能。

在第1空間51a內插入有從本體容器51之上端朝下方延伸之加熱器54，藉由通電至加熱器54，第1空間51a內會被加熱，而可對流通其中之未反應的處理氣體進行熱分解。因此，第1空間51a內會形成為加熱區域。藉由以加熱器54使本體容器51內被加熱，而使本體容器51內形成為可分解例如300℃以上之處理氣體的溫度。

在屬於熱分解器5之加熱區域的第1空間51a內，設有一片或複數片(在圖1的例子中係3片)作為排氣傳導調整手段的隔板6。隔板6係為了調整處理容器1內的壓力，而調整排氣通路3的排氣傳導。亦即，一般，在處理容器內的基板處理中，係一面使處理氣體等流入至處理容器內，而一面經由排氣通路以真空泵對處理容器內進行排氣時，在排氣通路上設置傳導調整用閥等，調整排氣通路的傳導進而調整處理容器內的壓力。但是，在本實施形態中，係藉由作為排氣傳導調整手段而設於熱分解器5內的隔板6，來進行該處理容器1內之壓力調整用的排氣傳導調整。

隔板6係被插入作為對排氣通路3內進行排氣的抵抗，如圖3所示，排放氣體通過區域6a被規定於例如該中央部。如圖4所示，排放氣體通過區域6a係亦 可形成於隔板6與內部壁52之間。

藉由可裝卸設置隔板6，可調整隔板6所致之排放氣體通過區域6a的位置、大小、形狀、隔板6之片數及配置位置的至少一個，來調整排氣通路3的傳導。例如，事先準備各種隔板6，可藉由從該些適當地選擇裝設，來調整隔板6所致之排放氣體通過區域6a的位置、大小、形狀。又，例如，事先準備複數個隔板6的裝設埠，可藉由將隔板6裝設於該些中的一部份，來調整隔板6的片數及配置位置。且，亦可藉由改變複數個隔板6的方向，使各隔板6所規定之排放氣體通過區域6a的相對位置改變而調整排氣傳導。

又，亦可將合適的致動器安裝於隔板6，使排氣傳導成為可變。例如，如圖5所示，可藉由致動器61使複數個隔板6沿著第1空間51a的縱長方向移動，藉此，可調整該些位置而改變排氣傳導。又，如圖6所示，可藉由致動器62使隔板6往與第1空間51a之縱長方向正交的方向移動，並可調整形成於隔板6與內部壁52之間的排放氣體通過區域6a的大小或位置。且，如圖7所示，使隔板6成為可變光闌構造而能夠藉由致動器63改變開合度，而改變隔板6中心部之排放氣體通過區域6a的大小。更進一步，亦可藉由致動器使隔板6對第1空間51a進行出没或裝卸，而改變隔板6的片數。又，亦可藉由致動器使複數個隔板6旋轉，改變各隔板6所規定之排放氣體通過區域6a的相對位置。

接下來，對如上述構成之基板處理裝置100的處理動作進行說明。以下的處理動作係在控制部7的控制下執行。

首先，開放閘閥(未圖示)，藉由搬送裝置(未圖示)將基板S從搬入搬出口(未圖示)搬入至各處理室11，並載置於基座12上。接下來，關閉閘閥，使處理容器1內形成為密閉狀態，使預定之氣體從處理氣體供給機構2流入至處理容器1內，一面調整排氣傳導一面藉由以真空泵4進行排氣，從而將處理容器1內調整成預定的壓力。且，從處理氣體供給機構2，夾著沖洗氣體交替地將第1處理氣體與第2處理氣體供給至處理容器1，並藉由ALD法在處理容器1之各處理室11內的基板S上形成預定的膜。

在習知的基板處理裝置中，如圖8所示，在個別排氣管31設置壓力調節閥(穩壓器)71，在集合排氣管32設置壓力控制閥(APC)72，藉由該些來調整排氣傳導，進而調整處理容器1內的壓力。但是，在成膜處理中，由於沈積物(附著物)會形成於處理容器或配管等，因此，若如習知藉由壓力調節閥(穩壓器)71或壓力控制閥(APC)72之可變閥來進行處理容器1內的壓力調整，收縮該些閥使傳導下降時，沈積物(附著物)會附著於該些，而造成流量之誤差或閥之動作不良等所致之處理不良的主要因素。因此，會導致去除此沈積物之維修的周期縮短。

在此，在本實施形態中，在熱分解器5內設置作為排氣傳導調整手段的隔板6。藉此，可調整熱分解器5之排氣傳導，使排氣全體的傳導下降，作為結果而調整處理容器1內的壓力。因此，不需要壓力調節閥(穩壓器)或壓力控制閥，且不會產生沈積物(附著物)附著於該些所致的不良情形。又，由於熱分解器5係藉由加熱器54使內部被加熱而分解未反應的處理氣體者，因此，實質上，沈積物(附著物)不會附著於排氣傳導調整手段。因此，不會產生沈積物(附著物)附著所致的處理不良，而能夠使維修之周期長期化。

又，設置致動器等而適當地使隔板6移動來使傳導成為可變，藉此，可適當地改變在進行處理中處理容器1內的壓力。

另外，本發明係不限定於上述實施形態，可進行各種變形。例如，在上述實施形態中，雖設置隔板作為排氣傳導調整手段，但並不限於此。亦可為使熱分解器之排氣通路本身的面積產生變化而調整排氣傳導者等。

又，雖表示在熱分解器中藉由加熱器直接加熱的加熱區域亦即在第1空間設置作為排氣傳導調整手段之隔板的例子，但，只要可分解處理氣體，則亦可設置於非該加熱區域的第2空間。又，上述實施形態之熱分解器只不過是例示，亦可為在具有排氣通路之配管的外側設置加熱器之單重管構者等、其他構造。

又，在上述實施形態中，係表示以同時處理 複數個基板之批式處理裝置為例，但，當然即使是逐片式裝置亦可適用。又，在上述實施形態中，雖說明了作為基板處理以ALD法所致的成膜為例，但亦可為一般之CVD法所致的成膜，又，只要是使用生成沈積物的處理氣體對基板施予之處理，亦可為成膜以外的其他處理。

且，在上述實施形態中，雖表示了未反應的處理氣體，但在包含於排放氣體中的反應生成物為可熱分解之沈積性氣體的情況下，亦同樣適用本發明，關於該情況下的實施形態，亦完全相同，不同的僅是將本實施形態之未反應的處理氣體置換為反應生成物。當然，即使為未反應之處理氣體與沈積性之反應生成物混合的排放氣體，亦完全相同適用本發明。亦即，本發明係可適用在包含於排放氣體中之可熱分解的沈積性氣體全體。

且，本發明係於發明的性質上，並不特別限定基板者，除了可適用於例如液晶顯示裝置(LCD)等平板顯示器(FPD)之玻璃基板或半導體基板，亦可適用於其他各種基板。

1‧‧‧處理容器

2‧‧‧處理氣體供給機構

3‧‧‧排氣通路

4‧‧‧真空泵

5‧‧‧熱分解器

6‧‧‧隔板

7‧‧‧控制部

11‧‧‧處理室

12‧‧‧基座

21‧‧‧處理氣體供給源

22‧‧‧配管群

31‧‧‧個別排氣管

32‧‧‧集合排氣管

33‧‧‧開關閥

51‧‧‧本體容器

51a‧‧‧第1空間

51b‧‧‧第2空間

52‧‧‧內部壁

52a‧‧‧缺口部

53a‧‧‧第1連接部

53b‧‧‧第2連接部

54‧‧‧加熱器

100‧‧‧基板處理裝置

S‧‧‧基板

Claims (14)

1. 一種基板處理裝置，係使用生成沈積物的處理氣體對基板施予處理的基板處理裝置，其特徵係，具備：處理容器，收容基板；處理氣體供給機構，對前述處理容器供給前述處理氣體，排氣通路，一端連接於前述處理容器；排氣泵，連接於前述排氣通路的另一端，用於對前述處理容器內進行排氣；熱分解器，設於前述排氣通路，用於對自前述處理容器排出之排放氣體中可熱分解的沈積性氣體進行熱分解；及排氣傳導調整手段，設於前述熱分解器內，為了調整前述處理容器內的壓力而調整前述排氣通路的排氣傳導。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述排氣傳導調整手段，係設於前述熱分解器內的加熱區域。
3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述排氣傳導調整手段，係具有配置於前述熱分解器內的排氣通路，規定排放氣體通過區域之一個或複數個隔板。
4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，前述排氣傳導調整手段，係藉由前述隔板所致之排放氣體 通過區域的位置、尺寸、形狀、前述隔板的片數及配置位置的至少一個來調整排氣傳導。
5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述排氣傳導調整手段，係排氣傳導為可變的。
6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中，前述排氣傳導調整手段，係具有配置於前述熱分解器內的排氣通路，規定排放氣體通過區域的一個或複數個隔板，而前述隔板所致之排放氣體通過區域的位置、尺寸、形狀、前述隔板的片數及配置位置的至少一個為可變的。
7. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述排氣通路，係使調整排氣傳導的構件不存在於前述處理容器至前述熱分解器之間。
8. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述處理容器，係可收容複數個基板且一次處理該些複數個基板。
9. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述的處理係CVD法或ALD法的成膜處理。
10. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，前述可熱分解之沈積性氣體，係未反應的處理氣體。
11. 一種處理容器內壓力調整方法，係在基板處理裝置中調整前述處理容器的壓力之處理容器內壓力調整方法，該基板處理裝置係具備：處理容器，收容基板；處理氣體供給機構，對前述處理容器供給生成沈積物的處理氣體；排氣通路，一端連接於前述處理容器；排氣泵，連接於前述排氣通路的另一端，用於對前述處理容器內進行排氣；及熱分解器，設於前述排氣通路，用於對自前述處理容器排出之排放氣體中可熱分解的沈積性氣體進行熱分解；該處理容器內壓力調整方法，其特徵係，藉由在前述熱分解器內調整排氣傳導來調整前述處理容器內的壓力。
12. 如申請專利範圍第11項之處理容器內壓力調整方法，其中，前述熱分解器內之排氣傳導的調整，係藉由配置於前述熱分解器內的排氣通路而規定排放氣體通過區域的一個或複數個隔板來予以進行。
13. 如申請專利範圍第12項之處理容器內壓力調整方法，其中，藉由前述隔板所致之排放氣體通過區域的位置、尺寸、形狀、前述隔板的片數及配置位置的至少一個來調整排氣傳導。
14. 如申請專利範圍第11~13項中任一項之處理容器內壓力調整方法，其中， 前述可熱分解之沈積性氣體，係未反應的處理氣體。