TW201610217A - 成膜裝置及成膜方法 - Google Patents

Abstract

為了不致讓氣體供給量增加且能儘量抑制生產節拍的降低，可提高處理氣體的利用效率並抑制排氣路徑中之反應生成物的生成而進行批式ALD成膜。 批式的成膜裝置(100)係具備：複數個處理室(15)、氣體供給單元(2)、排氣單元(3)及控制部(4)。排氣單元(3)係具有：分別對應於第1處理氣體及第2處理氣體之2個排氣路徑、以及用來切換2個排氣路徑之排氣路徑切換部(34,35)，控制部(4)，在從氣體供給單元(2)往處理室(15)供給第1處理氣體及第2處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室的方式控制氣體供給單元(2)，且以透過與供給至各處理室(15)之處理氣體對應的排氣路徑而進行排氣的方式控制排氣路徑切換部(34,35)。

Description

成膜裝置及成膜方法

本發明是關於用來進行批式的ALD成膜處理之成膜裝置及成膜方法。

在液晶顯示器、有機EL顯示器等的平面顯示器(FPD)、太陽電池模組等的製造過程中，對於玻璃基板等的被處理基板，為了形成配線等而進行成膜處理、蝕刻處理。

FPD等所使用的基板大多為大面積者，又成膜處理、蝕刻處理大多採用電漿，用來進行該等處理的處理裝置，為了避免大型化及複雜化，以將基板逐片地處理之單片式為主流，但重視效率及產能而將複數的基板整批處理之批式裝置也已被提出(例如，專利文獻1)。

另一方面，近來，作為用來進行成膜處理的成膜手法，能以良好的段差覆蓋性(step coverage)形成薄膜之原子層沉積法(ALD法)受到注目。ALD法，是在配置有被處理基板的處理容器內，將複數個、典型為2個處理氣體交互地供給，而在被處理基板的表面上將原子層(或 接近其厚度的層)逐層沉積，讓該等處理氣體在被處理基板上反應而形成既定的膜之成膜手法。

然而，將上述專利文獻1那樣的處理裝置、亦即單純地在大型的處理容器內將複數個基板沿上下方向排列配置而進行處理的處理裝置運用於大面積基板的批式ALD成膜的情況，必須將大量的處理氣體在短時間內切換而導入處理容器內，要將處理氣體均一地供給至複數個基板的表面且均一地排氣變困難，而難以獲得均一的膜。

於是，在專利文獻2提出，以分別對應於複數個基板的方式設置複數個處理室(處理用小空間)，在該等複數個處理室導入各處理氣體而利用ALD法進行成膜。

[專利文獻1]日本特開平8-8234號公報

[專利文獻2]日本特開2013-030751號公報

然而，最近，在批式的ALD成膜裝置中，為了提高處理的效率性而要求基板的更加大型化及每1批處理的基板片數增加，因此，必須將處理氣體的供給量顯著的增加。作為使處理氣體的供給量增加的手法，可考慮將氣體供給單元大型化而使處理氣體供給能力增大，但此情況會導致裝置成本上昇。另一方面，當無法將氣體供給單 元大型化的情況，必須延長處理氣體的供給時間以確保必要的氣體供給量，這時會造成生產節拍(tact)惡化。此外，若將處理氣體的供給量增加，處理氣體的利用效率會降低。再者，因為在排氣路徑有複數個處理氣體流過，在其中複數個處理氣體會混合而生成反應生成物，當處理氣體的供給量變多的情況，反應生成物會大量產生而造成排氣路徑的保養週期變短。

本發明是有鑑於上述事情而開發完成的，其課題在於提供一種成膜裝置及成膜方法，不致讓氣體供給量增加且能儘量抑制生產節拍的降低，可提高處理氣體的利用效率並抑制排氣路徑中之反應生成物的生成而進行批式ALD成膜。

為了解決上述課題，本發明的第1觀點是提供一種成膜裝置，係將複數個處理氣體依序切換進行供給而在複數個被處理基板上形成既定的膜之批式的成膜裝置，其特徵在於，係具備：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別依序供給複數個處理氣體之氣體供給單元、將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元、以及用來控制對於前述複數個處理室之處理氣體的供給及排氣之控制部；前述排氣單元係具有：分別對應於前述複數個處理氣體之複數個排氣路徑、以及切換前述排氣路徑之排氣路徑切換部；前述控制部，在從前 述氣體供給單元往前述處理室供給處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室的方式控制前述氣體供給單元，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室之處理氣體對應的排氣路徑而進行排氣的方式控制前述排氣路徑切換部。

在上述第1觀點亦可構成為，前述氣體供給單元，至少在供給一個處理氣體後而在供給下個處理氣體之前，對前述複數個處理室供給用來滌洗其等的內部之滌洗氣體，前述控制部，是以在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑的方式控制前述排氣路徑切換部。

本發明的第2觀點是一種成膜裝置，係將第1處理氣體及第2處理氣體交互地切換進行供給而在複數個被處理基板上形成既定的膜之批式的成膜裝置，其特徵在於，係具備：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別交互地供給第1處理氣體及第2處理氣體之氣體供給單元、將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元、以及用來控制對於前述複數個處理室之處理氣體的供給及排氣之控制部；前述排氣單元係具有：分別對應於前述第1處理氣體及前述第2處理氣體之2個排氣路徑、以及切換前述2個排氣路徑之排氣路徑切換部；前述控制部，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給前述第1處理氣體及前述第2處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室的方式控制前述氣體供給單元，且在藉由前述排氣單元進行排氣時， 以透過與供給至各處理室之處理氣體對應的排氣路徑而進行排氣的方式控制前述排氣路徑切換部。

在上述第2觀點亦可構成為，前述氣體供給單元，至少在供給第1處理氣體後而在供給第2處理氣體之前、及在供給第2處理氣體後而在供給第1處理氣體之前，供給用來滌洗前述處理室內之滌洗氣體，前述控制部，以在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑的方式控制前述排氣路徑切換部。此外亦可構成為，前述氣體供給單元係具有：將前述第1處理氣體往前述複數個處理室供給之第1處理氣體供給配管、將前述第2處理氣體往前述複數個處理室供給之第2處理氣體供給配管、設置於前述第1處理氣體供給配管之第1供給閥、以及設置於前述第2處理氣體供給配管之第2供給閥；前述控制部，係與前述第1供給閥及前述第2供給閥的開閉動作連動，而控制前述排氣路徑切換部所進行之排氣路徑的切換。

此外，上述第2觀點，前述排氣路徑切換部亦可構成為，具有分別設置在前述2個排氣路徑之可開閉的排氣控制閥，或具有設置於前述2個排氣路徑的分支部之切換閥。

再者，在上述第1及第2觀點可構成為，前述各處理室是形成於被載置台和蓋體包圍的區域，該載置台是用來載置被處理基板，該蓋體是覆蓋前述載置台上的被處理基板；前述複數個處理室是在處理容器內沿垂直方向排列。

本發明的第3觀點是提供一種成膜方法，係在批式的成膜裝置中於被處理基板上形成既定的膜之成膜方法，該批式的成膜裝置具有：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別依序供給複數個處理氣體之氣體供給單元、以及將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元；其特徵在於，作為前述排氣單元，是使用具有分別對應於前述複數個處理氣體的複數個排氣路徑者，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給處理氣體時，對於一個處理氣體，將時間錯開而依序供給至各處理室，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室的處理氣體對應之排氣路徑而進行排氣的方式切換排氣路徑。

上述第3觀點可構成為，至少在供給一個處理氣體後而在供給下個處理氣體之前，從前述氣體供給單元對前述複數個處理室供給用來滌洗其等的內部之滌洗氣體，在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑。

本發明的第4觀點是提供一種成膜方法，係在批式的成膜裝置中於被處理基板上形成既定的膜之成膜方法，該批式的成膜裝置具有：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別交互地供給第1處理氣體及第2處理氣體之氣體供給單元、以及將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元；其特徵在於，作為前述排氣單元，是使用具有分別對應於前述第1處理氣體及前述第2處理氣體之2個排氣路徑者，在從前述氣體 供給單元往前述處理室供給前述第1處理氣體及前述第2處理氣體時，對於一個處理氣體，將時間錯開而依序供給至各處理室，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室的處理氣體對應之排氣路徑而進行排氣的方式切換排氣路徑。

上述第4觀點可構成為，至少在供給第1處理氣體後而在供給第2處理氣體之前、及在供給第2處理氣體後而在供給第1處理氣體之前，供給用來滌洗前述處理室內之滌洗氣體，在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑。

本發明，是在批式ALD成膜處理中，採用分時供給方式、及依處理氣體而切換排氣路徑雙方，藉此可發揮如下效果：不致讓氣體供給量增加而能儘量抑制生產節拍的降低，可提高處理氣體的利用效率而抑制排氣路徑中的反應生成物的生成。

1‧‧‧處理單元

2‧‧‧氣體供給單元

3‧‧‧排氣單元

4‧‧‧控制部

11‧‧‧處理容器

12‧‧‧處理部

13‧‧‧載置台

14‧‧‧蓋體

15,15-1,15-2,15-3,15-4‧‧‧處理室

21‧‧‧第1處理氣體供給源

22‧‧‧第2處理氣體供給源

23‧‧‧滌洗氣體供給源

24‧‧‧第1處理氣體供給配管

25‧‧‧第2處理氣體供給配管

26‧‧‧滌洗氣體供給配管

27,27-1,27-2.27-3,27-4‧‧‧第1供給閥

28,28-1,28-2,28-3,28-4‧‧‧第2供給閥

29‧‧‧第3供給閥

31,31-1,31-2,31-3,31-4‧‧‧排氣配管

32,32-1,32-2,32-3,32-4‧‧‧第1分支配管

33,33-1,33-2,33-3,33-4‧‧‧第2分支配管

34,34-1,34-2,34-3,34-4‧‧‧第1排氣閥

35,35-1,35-2,35-3,35-4‧‧‧第2排氣閥

36‧‧‧第1共通排氣配管

37‧‧‧第2共通排氣配管

38‧‧‧第1真空泵

39‧‧‧第2真空泵

40‧‧‧第1排氣處理設備

41‧‧‧第2排氣處理設備

42‧‧‧自動壓力控制閥

45‧‧‧切換閥

100‧‧‧成膜裝置

S‧‧‧被處理基板

圖1係顯示本發明的一實施形態的成膜裝置之概略構造圖。

圖2係顯示習知的單片式ALD成膜裝置之氣體供給系統及排氣系統的示意圖。

圖3係顯示習知的批式ALD成膜裝置的氣體供給系統及排氣系統之示意圖。

圖4(a)(b)係將進行單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和進行習知的批式ALD成膜時的閥之開閉時點做比較的時序圖。

圖5(a)(b)係將進行習知的單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和習知的批式ALD成膜裝置中進行分時處理時的閥之開閉時點做比較之時序圖。

圖6係顯示本發明的一實施形態之成膜裝置的氣體供給系統及排氣系統之示意圖。

圖7(a)(b)係將進行單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和進行本實施形態的批式ALD成膜時的閥之開閉時點做比較之時序圖。

圖8係顯示排氣單元的其他例之概略圖。

以下，參照所附圖式來說明本發明的實施形態。

圖1係顯示本發明的一實施形態的成膜裝置之概略構造圖。該成膜裝置100，是對複數個被處理基板利用ALD法成形既定的膜之批式ALD成膜裝置。作為被處理基板，較佳為用於FPD用玻璃基板或太陽電池用玻璃基板之大面積的矩形基板，但並不限定於此。

成膜裝置100係具有：對複數個被處理基板S 在各自獨立的處理室進行成膜處理之處理單元1、用來對處理單元1內的各處理室內供給氣體之氣體供給單元2、將處理單元1內的各處理室內予以排氣之排氣單元3、以及控制部4。

處理單元1係具有：用來收容複數個基板S之處理容器11、以及在處理容器11內形成與複數個基板的各個分別對應的處理室15之複數個處理部12。複數個處理部12(處理室15)，是在處理容器11內沿垂直方向排列。又在圖1中，為了方便起見是描繪4個處理部12(處理室15)，處理部12(處理室15)的數量，亦即一次可處理的基板S數並不限定於此。

各處理部12係具有：用來載置被處理基板S之載置台13、以及覆蓋載置台13上的被處理基板S之蓋體14，在被載置台13和蓋體14包圍的部分形成處理室15。載置台13和蓋體14之至少一方構成為可上下移動，在使載置台13和蓋體14分離的狀態下，可藉由搬送機構(未圖示)進行被處理基板S相對於載置台13之搬送動作。搬送機構可構成為將複數個被處理基板S整批地搬送，亦可構成為逐片地搬送。此外，在載置台13和蓋體14之間設有密封構件(未圖示)，在將蓋體14閉合的狀態下可形成氣密的處理室15。此外，雖未圖示出，在處理容器11的側壁設有用來將被處理基板S搬入及搬出之搬入出口，該搬入出口是藉由閘閥而成為可開閉。

在載置台13內設有加熱器(未圖示)，當成膜 處理時，載置台13上的被處理基板S可被加熱至適於成膜之期望的處理溫度。

氣體供給單元2係具有：供給第1處理氣體之第1處理氣體供給源21、供給第2處理氣體之第2處理氣體供給源22、供給滌洗氣體之滌洗氣體供給源23、從第1處理氣體供給源21對各處理室15內供給第1處理氣體之第1處理氣體供給配管24、從第2處理氣體供給源22對各處理室15內供給第2處理氣體之第2處理氣體供給配管25、從滌洗氣體供給源23對各處理室15內供給滌洗氣體之滌洗氣體供給配管26、設置於第1處理氣體供給配管24之第1供給閥27、設置於第2處理氣體供給配管25之第2供給閥28、以及設置於滌洗氣體供給配管26之第3供給閥29。第1處理氣體供給配管24係具有：從第1處理氣體供給源21延伸之主配管24a、以及從主配管24a分支而連接於各處理室15之分支配管24b；第2處理氣體供給配管25係具有：從第2處理氣體供給源22延伸之主配管25a、以及從主配管25a分支而連接於各處理室15之分支配管25b；滌洗氣體供給配管26係具有：從滌洗氣體供給源23延伸之主配管26a、以及從主配管26a分支而連接於各處理室15之分支配管26b。第1供給閥27、第2供給閥28、第3供給閥29分別設置於分支配管24b、25b、26b。分支配管24b、25b、26b連接於構成處理室15之蓋體14的一側壁。

在氣體供給單元2中，藉由將第1供給閥27 和第2供給閥28交互間歇地開閉，可將第1處理氣體和第2處理氣體交互間歇地供給至各處理室15內。這時，第1處理氣體及第2處理氣體是始終被供給，藉由第1供給閥27和第2供給閥28的開閉而呈脈衝狀地供給至處理室15，未往處理室15供給的處理氣體，是利用未圖示的旁通配管而不經由處理室15就流入排氣系統而被廢棄。此外，在成膜處理中，第3供給閥29始終打開，而對處理室15內始終供給滌洗氣體。在各處理室15中，在第1供給閥27打開而供給第1處理氣體的期間、和第2供給閥28打開而供給第2處理氣體的期間之間的期間，第1供給閥27及第2供給閥28關閉，僅滌洗氣體被供給而將各處理室15內予以滌洗。此外，當第1供給閥27或第2供給閥28打開而供給第1處理氣體或第2處理氣體時，滌洗氣體也具有作為該等處理氣體的載體氣體之作用。又雖未圖示出，在第1處理氣體供給配管24、第2處理氣體供給配管25、及滌洗氣體供給配管26設有流量控制器(未圖示)。

排氣單元3係具有：連接於各處理室15之複數個排氣配管31、從複數個排氣配管31各個分支出之第1分支配管32及第2分支配管33、分別設置於第1分支配管32及第2分支配管33之第1排氣閥34及第2排氣閥35、連接於複數個第1分支配管32之第1共通排氣配管36、連接於複數個第2分支配管33之第2共通排氣配管37、分別設置於第1共通排氣配管36及第2共通排氣 配管37之第1真空泵38及第2真空泵39、以及分別設置於第1共通排氣配管36及第2共通排氣配管37的第1真空泵38及第2真空泵39之下游側的第1排氣處理設備40及第2排氣處理設備41。在各排氣配管31設有自動壓力控制閥(APC)42。排氣配管31是連接於，構成處理室15之蓋體14之與連接於分支配管24b,25b,26b的側壁為相反側的側壁。

第1分支配管32及第1共通排氣配管36是構成第1處理氣體的排氣路徑，第2分支配管33及第2共通排氣配管37是構成第2處理氣體的排氣路徑。

第1排氣處理設備40及第2排氣處理設備41是用來實施使排氣中的有害成分無害化的處理，可採用加熱觸媒式、燃燒式、吸附式、電漿反應式等的以往公知的方式。在排氣配管31的周圍設有加熱器(未圖示)。又在第1及第2分支配管32、33及第1及第2共通排氣配管36、37設置加熱器亦可。

第1真空泵38及第2真空泵39較佳為採用如下構成，亦即具備有：機械增壓泵或渦輪泵等的能夠高真空排氣的前段真空泵、及用來使前段真空泵的背壓成為既定真空度之乾式泵等的粗抽泵所構成的後段真空泵。

第1排氣閥34及第2排氣閥35係具備切換排氣路徑之排氣路徑切換部的作用，藉由將第1排氣閥34及第2排氣閥35的一方打開且另一方關閉，可在第1分支配管32及第2分支配管33之任一方選擇性地使排氣 流過。詳細的說，當將第1排氣閥34打開且將第2排氣閥35關閉的情況，作為排氣路徑是選擇第1分支配管32及第1共通排氣配管36，藉由第1真空泵38經由該等配管進行排氣；當將第2排氣閥35打開且將第1排氣閥34關閉的情況，作為排氣路徑是選擇第2分支配管33及第2共通排氣配管37，藉由第2真空泵39經由該等配管進行排氣。又要將滌洗氣體予以排氣時，如果將各處理氣體從處理室15及排氣配管31充分地除去的話，將第1排氣閥34及第2排氣閥35雙方而透過雙方的排氣路徑進行排氣也是可能的。

控制部4是用來控制閥、真空泵、加熱器等之成膜裝置100的各構成部，係具有微處理器(電腦)。控制部4，在其記憶媒體中儲存有用來在成膜裝置100實施既定處理的程式、即處理選單，將任意的處理選單叫出而讓成膜裝置100實施既定的處理。

特別是，控制部4是控制成，在利用ALD法進行成膜時，將對應於各處理室15之第1供給閥27和第2供給閥28交互間歇地打開，藉此將第1處理氣體和第2處理氣體依序交互地供給至各處理室15內。這時的反覆次數，依進行成膜的材料及膜厚等可為任意的，通常數百循環或其以上。這時，當往各處理室15供給第1處理氣體及第2處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室15的方式控制複數個第1供給閥27及第2供給閥28之開閉時點(以下稱為分時供給方 式)。此外，成膜期間是控制成，將第3供給閥29始終打開，使滌洗氣體始終流過。因此，在將第1供給閥27打開的期間和將第2供給閥28打開的期間之間的期間，將第1供給閥27及第2供給閥28關閉而僅讓滌洗氣體流過，藉此將處理室15內予以滌洗。

此外，控制部4，是在各處理室15中，以按照從氣體供給單元2供給的處理氣體而切換排氣路徑的方式控制第1排氣閥34及第2排氣閥35的開閉，而進行排氣路徑的切換控制。亦即，控制部4，在各處理室15中，當將第1供給閥27打開而供給第1處理氣體時是控制成，將第1排氣閥34打開並將第2排氣閥35關閉而使排氣流向第1分支配管32側，當將第2供給閥28打開而供給第2處理氣體時是控制成，將第1排氣閥34關閉並將第2排氣閥35打開而使排氣流向第2分支配管33側。亦即，與第1供給閥27及第2供給閥28的開閉動作連動，控制作為排氣路徑切換部而發揮作用之第1排氣閥34及第2排氣閥35的開閉。又將排氣路徑在第1分支配管32和第2分支配管33之間切換的時點，較佳為是將處理室15內滌洗的期間。

接下來說明如此般構成之成膜裝置的動作。

首先，將複數個被處理基板S搬入處理容器11內，載置於各處理部12的載置台13上，從滌洗氣體供給源23供給滌洗氣體，並藉由排氣單元3將各處理室15內施以排氣而將各處理室15內調整成既定的壓力，開始進行 ALD成膜。

在本實施形態的ALD成膜中，是將對應於各處理室15之第1供給閥27和第2供給閥28交互間歇地打開，而交互間歇地進行對各處理室15內供給第1處理氣體的步驟和供給第2處理氣體的步驟；在成膜期間，將第3供給閥29始終打開而使滌洗氣體始終流過，在將第1供給閥27打開的期間和將第2供給閥28打開的期間之間的期間實施將處理室15內予以滌洗的滌洗步驟。另一方面，關於各處理室15的排氣，當將第1供給閥27打開而供給第1處理氣體時，是將第1排氣閥34打開並將第2排氣閥35關閉而使排氣流向第1分支配管32側；當將第2供給閥28打開而供給第2處理氣體時，是將第1排氣閥34關閉並將第2排氣閥35打開而使排氣流向第2分支配管33側。

這樣的ALD成膜，例如，作為第1處理氣體是使用三甲基鋁(TMA)，作為第2處理氣體是使用H₂O等的氧化劑，作為滌洗氣體是使用N₂等的惰性氣體，在被處理基板S上，藉由供給第1處理氣體的步驟而讓TMA吸附，當實施滌洗步驟之後，藉由供給第2處理氣體的步驟讓H₂O吸附，經由其等的反應而形成一原子層(或接近其厚度的層)之氧化鋁(Al₂O₃)單位膜，接著實施滌洗步驟，將前述循環實施既定次數，而形成既定膜厚的氧化鋁膜。

這時，在本實施形態，如以下所說明般在批 式ALD成膜處理時，是進行分時供給方式和排氣路徑的切換。藉此，可獲得習知批式ALD成膜裝置所無法達成之顯著效果。

為了詳細地說明這點，首先，針對習知的單片式ALD成膜及習知的批式成膜作說明。

圖2係顯示習知的單片式ALD成膜裝置之氣體供給系統及排氣系統的示意圖，圖3係顯示習知的批式ALD成膜裝置之氣體供給系統及排氣系統的示意圖，圖4係將進行單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和進行習知的批式ALD成膜時的閥之開閉時點做比較之時序圖，圖5係將進行習知的單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和在習知的批式ALD成膜裝置進行分時處理的閥之開閉時點做比較之時序圖。又為了方便起見，在圖2及圖3中，將滌洗氣體的供給系統及自動壓力控制閥(APC)予以省略，在此外，在圖3的批式成膜裝置，是顯示具有4個處理室的情況，而對複數個處理室、氣體供給閥、排氣閥等賦予不同的符號。此外，在圖4、圖5的時序圖，係顯示ALD成膜的3次循環。

如圖2所示般，習知的單片式ALD成膜裝置，是對單一的處理室15，從第1處理氣體供給源21及第2處理氣體供給源22分別透過第1處理氣體供給配管24及第2處理氣體供給配管25將第1處理氣體及第2處理氣體供給至處理室15。這時，藉由將第1供給閥27和第2供給閥28交互間歇地開閉，而將第1處理氣體和第 2處理氣體交互間歇地供給至處理室15內。處理室15內的排氣，是藉由真空泵53而透過排氣配管51進行排氣，排氣是藉由排氣處理設備54進行處理。在排氣配管51設有排氣閥52，成膜處理中將其打開。

在該習知的單片式ALD成膜裝置，如圖4(a)所示般，在ALD成膜的期間中，始終將滌洗氣體供給至處理室15，並將第1供給閥27和第2供給閥28交互間歇地開閉。藉此，交互間歇地實施供給第1處理氣體的步驟(S1)和供給第2處理氣體的步驟(S2)，在其等間之將第1供給閥27及第2供給閥28關閉的期間，僅滌洗氣體被供給，而實施將處理室15內滌洗之第1滌洗步驟(S3)、第2滌洗步驟(S4)。而且，直到獲得期望的膜厚為止，將第1處理氣體及第2處理氣體之交互供給例如反覆進行數百循環以上。

另一方面，圖3所示之習知的批式ALD成膜裝置，係具有第1處理室15-1、第2處理室15-2、第3處理室15-3、第4處理室15-4共4個處理室，對於各處理室，從第1處理氣體供給源21及第2處理氣體供給源22分別透過第1處理氣體供給配管24及第2處理氣體供給配管25供給第1處理氣體及第2處理氣體。第1處理氣體供給配管24係具有：從第1處理氣體供給源21延伸之主配管24a、以及從主配管24a分支出而連接於第1處理室15-1~第4處理室15-4之分支配管24b-1、24b-2、24b-3、24b-4；第2處理氣體供給配管25係具有：從第2 處理氣體供給源22延伸之主配管25a、以及從主配管25a分支出而連接於第1處理室15-1~第4處理室15-4之分支配管25b-1、25b-2、25b-3、25b-4。這時，在與第1處理室15-1~第4處理室15-4對應之分支配管24b-1~24b-4，分別設有第1供給閥27-1、27-2、27-3、27-4；在與第1處理室15-1~第4處理室15-4對應之分支配管25b-1~25b-4，分別設有第2供給閥28-1、28-2、28-3、28-4，將第1供給閥27-1、27-2、27-3、27-4及第2供給閥28-1、28-2、28-3、28-4同步且交互間歇地開閉，藉此將第1處理氣體和第2處理氣體交互間歇地供給至第1處理室15-1~第4處理室15-4內。在第1處理室15-1~第4處理室15-4分別連接著排氣配管51-1~51-4，在該等排氣配管51-1~51-4連接著共通排氣配管55，藉由連接於共通排氣配管55之真空泵53，使各處理室透過排氣配管51-1~51-4及共通排氣配管55進行排氣，排氣是藉由排氣處理設備54進行處理。在排氣配管51-1~51-4分別設有排氣閥52-1~52-4，成膜處理中是打開的。

在該習知的批式ALD成膜裝置，如圖4(b)所示般，在ALD成膜的期間中，將第1供給閥27-1、27-2、27-3、27-4和第2供給閥28-1、28-2、28-3、28-4同步且交互間歇地開閉。此外，在ALD成膜的期間中，滌洗氣體始終被供給。藉此，對第1處理室15-1~第4處理室15-4內交互間歇地實施供給第1處理氣體的步驟(S1)和供給第2處理氣體的步驟(S2)，在其等間之將第1供給閥 27及第2供給閥28關閉的期間，僅滌洗氣體被供給，而實施將處理室15內滌洗之第1滌洗步驟(S3)、第2滌洗步驟(S4)。此外，在成膜處理中排氣閥52-1~52-4是打開的，第1處理室15-1~第4處理室15-4內是透過排氣配管51-1~51-4及共通排氣配管55進行排氣。

這時，處理氣體的必需供給量，比起單片式的成膜裝置會增加對應於處理室的數目之量。此外，近來，有基板的大型化及一次應處理的基板片數增加的傾向，如此，使得一次應供給之處理氣體的必要量顯著增加。對應於此，在圖4(b)的例子，藉由將處理氣體的供給時間延長以確保必要的氣體供給量。然而，從圖4(a)、(b)可明白，若將第1處理氣體及第2處理氣體的供給時間延長，會造成生產節拍(產能)惡化。而且該生產節拍的惡化，會隨著ALD的循環次數增多而累積。

為了抑制生產節拍的惡化，必須讓原料氣體供給能力增大，但在此情況，因為氣體供給單元變得大型化而使裝置成本上昇，如以下所說明般，導致處理氣體的利用效率降低。

在進行ALD成膜時，是對處理室將第1處理氣體及第2處理氣體交互呈脈衝狀地供給，其中包含：處理氣體供給至處理室而利用於成膜之時間帶(脈衝ON)、為了進行處理室或排氣路徑的滌洗等而不將使處理氣體供給至處理室、即未利用於成膜之時間帶(脈衝OFF)。另一方面，處理氣體的供給方式，依成膜原料的種類等而有各 種方式，例如包含：將氣體原料就那樣利用質量流量控制器(MFC)控制其流量而供給處理氣體的方式、在液體原料中通入惰性氣體並將其加壓而供給處理氣體的起泡方式、像臭氧產生器那樣利用電漿機構使原料氣體活性化而供給處理氣體的方式等，不管是哪個方式的情況，為了維持穩定的氣體供給量、濃度，在ALD處理的實施時必須從氣體供給單元始終供給處理氣體，未利用於成膜之時間帶(脈衝OFF)，不得不使處理氣體不經由處理室而廢棄。其廢棄量隨著處理氣體供給量增多而變多，若原料氣體供給能力增大，會造成處理氣體的利用效率降低。

在習知的批式ALD成膜裝置，為了使處理氣體的供給能力成為與習知的單片式ALD成膜裝置相同，在對第1處理室15-1~第4處理室15-4供給第1處理氣體及第2處理氣體時，對於各個處理室將第1處理氣體及第2處理氣體的供給時點錯開之分時供給方式是有效的。亦即，如圖5(b)所示般，最初，將第1供給閥27-1、27-2、27-3、27-4依序打開，對於第1處理室15-1~第4處理室15-4將時間錯開而依序進行供給第1處理氣體的步驟(S1)，接下來，將第2供給閥28-1、28-2、28-3、28-4依序打開，對於第1處理室15-1~第4處理室15-4將時間錯開而依序進行供給第2處理氣體的步驟(S2)，並將該等步驟交互地反覆。

然而，當藉由習知的批式ALD成膜裝置來進行分時供給方式的情況，如圖5(b)所示般，在對各處理室 進行一次的處理氣體供給時，是對各處理室分別設置時間差而供給其處理氣體，直到對全部的處理室都完成其處理氣體的供給為止才能供給下一個處理氣體，而且，在第1處理氣體的分時供給和第2處理氣體的分時供給之間必須隔著一定的時間，因此生產節拍會顯著惡化，該生產節拍的惡化會隨著ALD的循環次數增多而累積。而且，將圖4(b)和圖5(b)做比較而明顯看出，這時的生產節拍的惡化，比在習知的批式ALD成膜裝置未進行分時供給方式的情況更為顯著。此外，如此般生產節拍的惡化，也會使處理氣體的廢棄量變多。

如此般，在一次的處理氣體供給時直到對全部的處理室都完成其處理氣體的供給為止才能供給下一個處理氣體，此外在第1處理氣體的分時供給和第2處理氣體的分時供給之間設置一定的時間，是為了儘量防止以下事態，亦即在排氣路徑中使第1處理氣體和第2處理氣體混合而生成反應生成物。

然而，習知的批式ALD成膜裝置，因為排氣路徑為一個，縱使採用上述規避對策，仍無法避免在殘留一方的處理氣體的狀態下供給另一方的處理氣體而使兩者混合，不管處理氣體的供給方式如何，都不可避免的會發生反應生成物。排氣路徑中的反應生成物，會隨著處理氣體的供給量增加而增加，經由粉體化而將排氣配管堵塞，或對閥、泵造成不良影響，使保養週期變短。此外，會導致閥、泵的壽命變短。

於是，在本實施形態，是在批式ALD成膜裝置中，使單位時間之處理氣體的必要供給量與單片式ALD成膜裝置成為相同，讓生產節拍及處理氣體的利用效率儘量不降低，抑制排氣路徑中之反應生成物的生成，而能進行批式的ALD成膜。

以下，參照圖6及圖7，一邊和習知的單片式ALD成膜裝置及習知的批式ALD成膜裝置之成膜處理做比較，一邊詳細地說明本實施形態之成膜裝置所進行的成膜處理。

圖6係顯示本實施形態的成膜裝置之氣體供給系統及排氣系統的示意圖，圖7係將進行單片式ALD成膜時的閥之開閉時點和進行本實施形態的批式ALD成膜時的閥之開閉時點做比較之時序圖。又為了方便起見，在圖6中，將滌洗氣體的供給系統及自動壓力控制閥(APC)予以省略，此外，是顯示具有4個處理室的情況，對複數個處理室、氣體供給閥、排氣閥等賦予不同的符號。其他則是賦予與圖1同樣的符號。此外，在圖7的時序圖中，是與圖4、圖5同樣地顯示ALD成膜的3次循環。

如圖6所示般，本實施形態的成膜裝置，針對排氣路徑包含2個這點，是與圖3之習知的批式ALD成膜裝置不同。亦即，氣體供給系統是與圖3相同，連接於第1處理室15-1~第4處理室15-4之排氣配管31-1、31-2、31-3、31-4，被分支為第1分支配管32-1、32-2、 32-3、32-4及第2分支配管33-1、33-2、33-3、33-4，在第1分支配管32-1~32-4分別設有第1排氣閥34-1、34-2、34-3、34-4，在第2分支配管33-1~33-4分別設有第2排氣閥35-1、35-2、35-3、35-4。

本實施形態的成膜裝置，如圖7(b)所示般是採用如下的分時供給方式，亦即最初將第1供給閥27-1、27-2、27-3、27-4依序打開，對第1處理室15-1~第4處理室15-4將時間錯開而依序進行、供給第1處理氣體的步驟(S1)，接下來，將第2供給閥28-1、28-2、28-3、28-4依序打開，對第1處理室15-1~第4處理室15-4將時間錯開而依序進行供給第2處理氣體的步驟(S2)，並將該等步驟交互反覆地實施。在該等步驟之間的期間，是實施僅供給滌洗氣體而將處理室予以滌洗的滌洗步驟(S3、S4)。而且，關於第1處理室15-1~第4處理室15-4的排氣，當將第1供給閥27-1~27-4打開而供給第1處理氣體時，將第1排氣閥34-1~34-4打開並將第2排氣閥35-1~35-4關閉而使排氣流向第1分支配管32-1~32-4側(一方的排氣路徑側)，當將第2供給閥28-1~28-4打開而供給第2處理氣體時，是將第1排氣閥34-1~34-4關閉並將第2排氣閥35-1~35-4打開而使排氣流向第2分支配管33-1~33-4側(另一方的排氣路徑側)。該排氣路徑的切換是在滌洗步驟(S3、S4)的途中實施。

如此般，藉由對於各處理室設置2個排氣路徑，一方的排氣路徑可作為第1處理氣體的排氣用，另一 方的排氣路徑可作為第2處理氣體的排氣用，能儘量抑制在排氣路徑中使第1處理氣體和第2處理氣體發生混合，因此朝向各處理室之處理氣體供給及排氣動作能與其他處理室毫無關係地進行。因此，在分時供給方式中，例如供給第1處理氣體之後再供給第2處理氣體時，不須像習知的批式ALD成膜裝置那樣直到對全部的處理室都完成第1處理氣體的供給為止才能供給第2處理氣體，在複數個處理室中使兩處理氣體的供給時間重疊亦可。此外，在第1處理氣體的分時供給和第2處理氣體的分時供給之間不須設置一定的時間。此外，因為是採用分時供給方式，能使處理氣體的供給能力與單片式ALD成膜裝置相同等。

因此，如圖7(b)所示般，在各處理室中，能在與圖7(a)的單片式ALD成膜處理同樣的時點供給第1處理氣體及第2處理氣體，相較於單片式的情況，其生產節拍的惡化僅初期分時的時間而已並不會累積，比起圖4(b)、圖5(b)的情況，可大幅抑制生產節拍的惡化。此外，比起圖4(b)、圖5(b)的情況其單位時間的脈衝ON的次數增加、脈衝OFF的時間減少，且處理氣體的供給量是與單片式成膜裝置相同，因此能使處理氣體的廢棄量減少，處理氣體的利用效率提高。再者，對應於供給至處理室的處理氣體而使用不同的排氣路徑進行，因此可有效地抑制在排氣路徑中使2個處理氣體混合而生成反應生成物，可防止排氣路徑的保養週期變短。

又亦可在ALD成膜的開始前、結束後，將第 1排氣閥34-1~34-4(圖1中為第1排氣閥34)及第2排氣閥35-1~35-4(圖1中為第2排氣閥35)雙方打開，從雙方的排氣路徑進行排氣以獲得更高的排氣能力。此外，在ALD成膜中也是，當在滌洗步驟(S3、S4)時必須將排氣量增多的情況等，如果能使各個處理氣體從處理室15-1~15-4(圖1中為處理室15)及排氣配管31-1~31-4(圖1中為排氣配管31)充分除去的話，在該等步驟的途中將第1排氣閥34-1~34-4及第2排氣閥35-1~35-4雙方打開而從雙方的排氣路徑進行排氣亦可。此外，為了更加提高排氣路徑的分流效果而使第1處理氣體和第2處理氣體的混合防止效果提高，在未利用於排氣之排氣路徑中供給N₂氣體等的惰性氣體而將其中的壓力相對提高亦可。再者，作為第1排氣閥34-1~34-4及第2排氣閥35-1~35-4，基於開閉動作機構及對於密封性之耐久性的觀點，亦可採用未使用O型環等的密封材之導流(conductance)可變閥。縱使是這種未使用密封材之閥，因為使大部分的排氣(處理氣體)流向所意圖的排氣路徑，能獲得期望的效果。

如以上般，本實施形態，在批式ALD成膜處理中，藉由採用分時供給方式及依處理氣體來切換排氣路徑雙方，可發揮以下顯著的功效：不讓氣體供給量增大且儘量抑制生產節拍的降低，將處理氣體的利用效率提高並抑制排氣路徑中之反應生成物的生成。

又本發明，並不限定於上述實施形態而能實施各種變形。例如，在上述實施形態中，作為切換排氣流 路的排氣流路切換部雖是例示出，使用分別設置在2個分支配管之排氣閥，經由其等的開閉來切換排氣流路，但並不限定於此，如圖8所示般，作為各處理室的排氣流路切換部，在第1分支配管32和第2分支配管33的分支部設置單一的切換閥(三向閥)45亦可。如此可更加減少閥的數量。

此外，在上述實施形態，雖顯示將2個處理氣體交互供給的情況，但所供給之處理氣體的數目沒有特別的限定，可適用於將複數個處理氣體予以分時供給的情況，只要能對應於處理氣體的數目來設置分支配管並依處理氣體來切換排氣流路即可。

此外，作為被處理基板，只要是FPD用的基板、半導體晶圓等之進行ALD成膜者即可，沒有特別的限定。

1‧‧‧處理單元

2‧‧‧氣體供給單元

3‧‧‧排氣單元

4‧‧‧控制部

11‧‧‧處理容器

12‧‧‧處理部

13‧‧‧載置台

14‧‧‧蓋體

15‧‧‧處理室

21‧‧‧第1處理氣體供給源

22‧‧‧第2處理氣體供給源

23‧‧‧滌洗氣體供給源

24‧‧‧第1處理氣體供給配管

24a、25a、26a‧‧‧主配管

24b、25b、26b‧‧‧分支配管

25‧‧‧第2處理氣體供給配管

26‧‧‧滌洗氣體供給配管

27‧‧‧第1供給閥

28‧‧‧第2供給閥

29‧‧‧第3供給閥

31‧‧‧排氣配管

32‧‧‧第1分支配管

33‧‧‧第2分支配管

34‧‧‧第1排氣閥

35‧‧‧第2排氣閥

36‧‧‧第1共通排氣配管

37‧‧‧第2共通排氣配管

38‧‧‧第1真空泵

39‧‧‧第2真空泵

40‧‧‧第1排氣處理設備

41‧‧‧第2排氣處理設備

42‧‧‧自動壓力控制閥

100‧‧‧成膜裝置

S‧‧‧被處理基板

Claims (12)

1. 一種成膜裝置，係將複數個處理氣體依序切換進行供給而在複數個被處理基板上形成既定的膜之批式的成膜裝置，其特徵在於，係具備：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別依序供給複數個處理氣體之氣體供給單元、將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元、以及用來控制對於前述複數個處理室之處理氣體的供給及排氣之控制部；前述排氣單元係具有：分別對應於前述複數個處理氣體之複數個排氣路徑、以及切換前述排氣路徑之排氣路徑切換部；前述控制部，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室的方式控制前述氣體供給單元，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室之處理氣體對應的排氣路徑而進行排氣的方式控制前述排氣路徑切換部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述氣體供給單元，至少在供給一個處理氣體後而在供給下個處理氣體之前，對前述複數個處理室供給用來滌洗其等的內部之滌洗氣體， 前述控制部，是以在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑的方式控制前述排氣路徑切換部。
3. 一種成膜裝置，係將第1處理氣體及第2處理氣體交互地切換進行供給而在複數個被處理基板上形成既定的膜之批式的成膜裝置，其特徵在於，係具備：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別交互地供給第1處理氣體及第2處理氣體之氣體供給單元、將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元、以及用來控制對於前述複數個處理室之處理氣體的供給及排氣之控制部；前述排氣單元係具有：分別對應於前述第1處理氣體及前述第2處理氣體之2個排氣路徑、以及切換前述2個排氣路徑之排氣路徑切換部；前述控制部，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給前述第1處理氣體及前述第2處理氣體時，對於一個處理氣體，以將時間錯開而依序供給至各處理室的方式控制前述氣體供給單元，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室之處理氣體對應的排氣路徑而進行排氣的方式控制前述排氣路徑切換部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之成膜裝置，其中，前述氣體供給單元，至少在供給第1處理氣體後而在供給第2處理氣體之前、及在供給第2處理氣體後而在供 給第1處理氣體之前，供給用來滌洗前述處理室內之滌洗氣體，前述控制部，以在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑的方式控制前述排氣路徑切換部。
5. 如申請專利範圍第3或4項所述之成膜裝置，其中，前述氣體供給單元係具有：將前述第1處理氣體往前述複數個處理室供給之第1處理氣體供給配管、將前述第2處理氣體往前述複數個處理室供給之第2處理氣體供給配管、設置於前述第1處理氣體供給配管之第1供給閥、以及設置於前述第2處理氣體供給配管之第2供給閥；前述控制部，係與前述第1供給閥及前述第2供給閥的開閉動作連動，而控制前述排氣路徑切換部所進行之排氣路徑的切換。
6. 如申請專利範圍第3至5項中任一項所述之成膜裝置，其中，前述排氣路徑切換部，係具有分別設置在前述2個排氣路徑之可開閉的排氣控制閥。
7. 如申請專利範圍第3至5項中任一項所述之成膜裝置，其中，前述排氣路徑切換部，係具有設置在前述2個排氣路徑的分支部之切換閥。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之成膜裝置，其中， 前述各處理室是形成於被載置台和蓋體包圍的區域，該載置台是用來載置被處理基板，該蓋體是覆蓋前述載置台上的被處理基板；前述複數個處理室是在處理容器內沿垂直方向排列。
9. 一種成膜方法，係在批式的成膜裝置中於被處理基板上形成既定的膜之成膜方法，該批式的成膜裝置具有：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別依序供給複數個處理氣體之氣體供給單元、以及將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元；其特徵在於，作為前述排氣單元，是使用具有分別對應於前述複數個處理氣體的複數個排氣路徑者，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給處理氣體時，對於一個處理氣體，將時間錯開而依序供給至各處理室，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室的處理氣體對應之排氣路徑而進行排氣的方式切換排氣路徑。
10. 如申請專利範圍第9項所述之成膜方法，其中，至少在供給一個處理氣體後而在供給下個處理氣體之前，從前述氣體供給單元對前述複數個處理室供給用來滌洗其等的內部之滌洗氣體，在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑。
11. 一種成膜方法，係在批式的成膜裝置中於被處理 基板上形成既定的膜之成膜方法，該批式的成膜裝置具有：將被處理基板予以逐片地收容之複數個處理室、對前述複數個處理室分別交互地供給第1處理氣體及第2處理氣體之氣體供給單元、以及將前述複數個處理室予以排氣之排氣單元；其特徵在於，作為前述排氣單元，是使用具有分別對應於前述第1處理氣體及前述第2處理氣體之2個排氣路徑者，在從前述氣體供給單元往前述處理室供給前述第1處理氣體及前述第2處理氣體時，對於一個處理氣體，將時間錯開而依序供給至各處理室，且在藉由前述排氣單元進行排氣時，以透過與供給至各處理室的處理氣體對應之排氣路徑而進行排氣的方式切換排氣路徑。
12. 如申請專利範圍第11項所述之成膜方法，其中，至少在供給第1處理氣體後而在供給第2處理氣體之前、及在供給第2處理氣體後而在供給第1處理氣體之前，供給用來滌洗前述處理室內之滌洗氣體，在供給滌洗氣體的期間切換排氣路徑。