TWI647331B - 成膜裝置及排氣裝置以及排氣方法 - Google Patents

成膜裝置及排氣裝置以及排氣方法 Download PDF

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Abstract

本發明之課題在於即使成膜裝置大型化也能一邊防止排氣構造之大型化、高成本化以及複雜化，一邊抑制反應產物沉積於排氣路徑。
排氣單元3具有：前段真空泵32，對處理容器11內進行排氣；第1分歧配管33以及第2分歧配管34，係於前段真空泵32之排氣側做分歧設置，規定和供給於處理容器11之第1處理氣體以及第2處理氣體分別對應之排氣路徑；第1後段真空泵35以及第2後段真空泵36，分別設置於第1分歧配管33以及第2分歧配管34；排氣路徑切換部37,38，係切換排氣路徑；以及排氣控制器41，係以排氣會流經和第1處理氣體以及第2處理氣體當中供給於處理容器11內之處理氣體相對應之排氣路徑的方式來控制排氣路徑切換部37、38。

Description

成膜裝置及排氣裝置以及排氣方法
本發明係關於一種對基板進行成膜處理之成膜裝置及成膜處理所用之排氣裝置、以及排氣方法。
於半導體元件、以液晶顯示器(LCD)為代表之平板顯示器(FPD)等之製造過程中，會對於半導體晶圓、玻璃基板等被處理基板進行用以形成配線等之成膜處理。
近年來，用以進行成膜處理之成膜手法方面，能以良好階梯覆蓋來形成薄膜的原子層沉積法(ALD法)受到矚目。
ALD法乃對於配置著被處理基板之處理容器內交互供給複數(典型上為2種)處理氣體，於被處理基板之表面沉積每一原子層(或是與其接近厚度之層)，而讓此等處理氣體在被處理基板上進行反應來形成既定膜之手法。
以ALD法來形成既定膜之情況，供給於處理容器內之處理氣體當中使用於成膜者為一部分，其餘未反應者係直接被排氣。處理容器內、排氣配管內為減壓環境，且此等周圍通常受到加熱，但即使是如此之環境，於複數成膜氣體做混合之環境中，會發生反應產物而逐漸積留於排氣路徑。若逐漸積留反應產物，隨時間經過，粒子會增加而成為製品不良的原因。
做為解決如此問題之技術，於專利文獻1所揭示的技術係設置和處理氣體(反應物質)相同數量的排氣路徑，於各排氣路徑連接真空泵部與洗滌器，以未反應成膜氣體(反應物質)個別僅朝既定排氣路徑做排氣的方式而將排氣路徑個別依排氣之未反應處理氣體(反應物質)的種類來選擇性以控制閥進行中斷連續。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2004-183096號公報
但是，將上述專利文獻1所示技術適用於用以處理FPD玻璃基板等大型被處理基板之大型成膜裝置的情況，由於必須使用大量氣體，故至少需要2個大口徑之排氣配管以及排氣速度大的大容量真空泵。此外，必須將用以切換流路之控制閥設置於大口徑之排氣配管上，控制閥之大型化將同樣無法避免。再者，通常從處理容器到真空泵之排氣配管係藉由加熱器來加熱到100℃以上，故伴隨排氣配管之大口徑化，加熱器之大容量化也成為必要，如此之大容量之加熱器也至少需要2個。因此，排氣構造本身成為大型化，設置面積會增加，排氣構造之成本以及能量成本也增加。
另一方面，複數成膜氣體於排氣路徑上混合之要因方面可舉出於排氣配管上存在著加熱不充分之冷點(cold spot)、存在構件之接縫等狹窄間隙等、存在著成膜氣體之沖洗不充分的部位等，而必須儘量避免於處理氣體相接之區域的構造複雜化。但是，上述專利文獻1之技術，連接著真空泵以及控制閥等之排氣配管至少需要2個，構造複雜化，故成膜氣體混合而產生反應產物之部位會增加，恐無法充分防止粒子發生。
本發明有鑑於上述情事，其課題在於提供一種成膜裝置，即便裝置大型化也可一邊防止排氣構造之大型化、高成本化、以及複雜化，一邊抑制反應產物沉積於排氣路徑；並提供一種如此之成膜裝置所使用之排氣裝置以及排氣方法。
為了解決上述課題，本發明之第1觀點係提供一種成膜裝置，係依序切換供給複數處理氣體而於被處理基板上形成既定膜者；具備有：處理容器，係收容被處理基板；氣體供給單元，係對於該處理容器內依序供給複數處理氣體；以及排氣單元，係對該處理容器內進行排氣；其中該排氣單元具有：前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；複數分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做複數分歧設置，來規定分別對應於該複數處理氣體之排氣路徑；複數後段真空泵，係分別設置於該複數分歧配管；排氣路徑切 換部，係切換該排氣路徑；以及排氣控制器，係以排氣會流經和該複數處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
上述第1觀點中，亦可採用以下構成：該氣體供給單元至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
本發明之第2觀點係提供一種成膜裝置，係交互切換供給第1處理氣體以及第2處理氣體而於被處理基板上形成既定膜者；具備有：處理容器，係收容被處理基板；氣體供給單元，係對該處理容器內交互供給第1處理氣體以及第2處理氣體；以及排氣單元，係對該處理容器內進行排氣；其中該排氣單元具有：前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；第1分歧配管以及第2分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做分歧設置，來規定分別對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體之排氣路徑；第1後段真空泵以及第2後段真空泵，係分別設置於該第1分歧配管以及該第2分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該排氣路徑；以及排氣控制器，係以排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
上述第2觀點中，亦可採用以下構成：該氣體供給單元至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。此外，亦可採用以下構成：該氣體供給單元具有：第1處理氣體供給配管，係將該第1處理氣體供給於該處理容器；第2處理氣體供給配管，係將該第2處理氣體供給於該處理容器；第1開閉閥，係設置於該第1處理氣體供給配管處；以及第2開閉閥，係設置於該第2處理氣體供給配管處；該排氣控制器係連動於該第1開閉閥以及該第2開閉閥之開閉動作而控制該排氣路徑切換部所進行之排氣路徑的切換。
上述第1以及第2觀點中，亦可採用以下構成：該排氣單元進而具有：排氣配管，係介設於該處理容器與該前段真空泵之間；以及加熱機構，係加熱該排氣配管。此外，亦可採用以下構成：該排氣路徑切換部具有分別設置於該各分歧配管處的控制閥，另具有設置於該分歧配管之分歧部處的切換閥。
此外，上述第1以及第2觀點中，該排氣單元可進而具有在該分歧配管之該後段真空泵的下游側所設之排氣處理設備。此外，可具有複數該排氣單元。
本發明之第3觀點係提供一種排氣裝置，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係依序切換複數處理氣體而供給於收容著被處理基板之處理容器內，於被處理基板上形成既定膜者；具有：前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；第1分歧配管以及第2分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做分歧設置，來規定分別對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體之排氣路徑；第1後段真空泵以及第2後段真空泵，係分別設置於該第1分歧配管以及該第2分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該排氣路徑；以及排氣控制器，係以排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
上述第3觀點中，亦可採用以下構成：該成膜裝置係至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
本發明之第4觀點係提供一種排氣裝置，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係交互切換第1處理氣體以及第2處理氣體而供給於收容著被處理基板之處理容器內，於被處理基板上形成既定膜者；具有：前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；第1分歧配管以及第2分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做分歧設置，來規定分別對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體之排氣路徑；第1後段真空泵以及第2後段真空泵，係分別設置於該第1分歧配管以及該第2分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該 排氣路徑；以及排氣控制器，係以排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
上述第4觀點中，亦可採用以下構成：該成膜裝置至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。此外，亦可採用以下構成：該排氣控制器係連動於用以進行該第1處理氣體之供給、停止之第1開閉閥以及用以進行該第2處理氣體之供給、停止之第2開閉閥的開閉動作而控制該排氣路徑切換部所進行之排氣路徑的切換。
上述第3以及第4觀點中，亦可採用以下構成：進而具有排氣配管(介設於該處理容器與該前段真空泵之間)以及加熱機構(係加熱該排氣配管)。此外，亦可採用以下構成：該排氣路徑切換部具有分別設置於該各分歧配管處的控制閥，另具有設置於該分歧配管之分歧部處的切換閥。
此外，上述第3以及第4觀點中，可進而具有在該分歧配管之該後段真空泵的下游側所設之排氣處理設備。
本發明之第5觀點係提供一種排氣方法，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係依序切換複數處理氣體而供給於收容著被處理基板之處理容器內，於被處理基板上形成既定膜者；係設置對該處理容器內進行排氣之前段真空泵；並於該前段真空泵之排氣側以規定和該複數處理氣體分別對應之排氣路徑的方式來分歧設置複數分歧配管；並於該複數分歧配管分別設置後段真空泵；以排氣會流經和該複數處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來切換排氣路徑。
上述第5觀點中，亦可採用以下構成：該成膜裝置係至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；在供給著沖洗氣體之間切換排氣路徑。
本發明之第6觀點係提供一種排氣方法，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係交互切換第1處理氣體以及第2處理氣體而供給於收容著被處理基板之處理容器內，於被處理基板上形成既定膜者；係設置 對該處理容器內進行排氣之前段真空泵；並於該前段真空泵之排氣側以規定和該第1處理氣體以及該第2處理氣體分別對應之排氣路徑的方式來分歧設置第1分歧配管以及第2分歧配管；於該第1分歧配管以及該第2分歧配管分別設置第1後段真空泵以及第2後段真空泵；以排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑的方式來切換排氣路徑。
上述第6觀點中，亦可採用以下構成：該成膜裝置至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；在供給著沖洗氣體之間切換排氣路徑。
本發明中，於對處理容器內進行排氣的前段真空泵之排氣側分歧設置用以規定和複數處理氣體分別對應之排氣路徑的複數分歧配管，並於該複數分歧配管分別設置後段真空泵，藉由排氣切換部使得排氣會流經和複數處理氣體當中供給於處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。藉此，前段真空泵僅需一個即足，此外，由於前段真空泵之排氣側的分歧配管可為小徑者，故即使成膜裝置大型化，也可一邊防止排氣構造之大型化、高成本化、以及複雜化，一邊抑制反應產物沉積於排氣路徑。
1‧‧‧處理部
2‧‧‧氣體供給單元
3‧‧‧排氣單元
4‧‧‧控制部
11‧‧‧處理容器
12‧‧‧載置台
13‧‧‧基板加熱器
14‧‧‧容器加熱器
21‧‧‧第1處理氣體供給源
22‧‧‧第2處理氣體供給源
23‧‧‧沖洗氣體供給源
24‧‧‧第1處理氣體供給配管
25‧‧‧第2處理氣體供給配管
26‧‧‧沖洗氣體供給配管
27‧‧‧第1開閉閥
28‧‧‧第2開閉閥
29‧‧‧第3開閉閥
31‧‧‧排氣配管
32‧‧‧機械升壓泵(MBP)
33‧‧‧第1分歧配管
34‧‧‧第2分歧配管
35‧‧‧第1乾式泵(DP1)
36‧‧‧第2乾式泵(DP2)
37‧‧‧第1控制閥
38‧‧‧第2控制閥
39‧‧‧第1排氣處理設備
40‧‧‧第2排氣處理設備
41‧‧‧排氣控制器
42‧‧‧自動壓力控制閥
43‧‧‧加熱器
45‧‧‧切換閥
100‧‧‧成膜裝置
S‧‧‧被處理基板
圖1係顯示本發明之一實施形態之成膜裝置之示意構成圖。
圖2係顯示本發明之一實施形態之成膜裝置中，進行ALD成膜之際的氣體供給單元以及排氣單元之閥開閉時機圖。
圖3係顯示排氣單元之其他例的示意圖。
以下，參見所附圖式針對本發明之實施形態來說明。
圖1係顯示本發明之一實施形態之成膜裝置之示意構成圖。此成膜裝置100乃對於被處理基板以ALD法來形成既定膜之進行ALD成膜者，具有：對被處理基板S進行成膜處理之處理部1、用以對處理部1之處理空間供給氣體 之氣體供給單元2、對處理部1之處理空間進行排氣之排氣單元3、以及控制部4。
處理部1具有：處理容器11，係區劃出成膜處理用的處理空間；載置台12，係用以載置被設置於處理容器11內之被處理基板S；基板加熱器13，係設置於載置台12內；以及容器加熱器14，係設置於處理容器11之壁內部。此外，雖未圖示，但於處理容器11之側壁設有用以搬入以及搬出被處理基板S之搬出入口，此搬出入口能以閘閥來進行開閉。
於成膜處理之際，以基板加熱器13將載置台12上之被處理基板S加熱至適合於成膜之所希望之處理溫度，並以容器加熱器14加熱至適合於防止處理容器11之壁部生成不要的沉積物之所希望之溫度。
氣體供給單元2具有：第1處理氣體供給源21，係供給第1處理氣體；第2處理氣體供給源22，係供給第2處理氣體；沖洗氣體供給源23，係供給沖洗氣體；第1處理氣體供給配管24，係從第1處理氣體供給源21對處理容器11內供給第1處理氣體；第2處理氣體供給配管25，係從第2處理氣體供給源22對處理容器11內供給第2處理氣體；沖洗氣體供給配管26，係從沖洗氣體供給源23對處理容器11內供給沖洗氣體；第1開閉閥27，設置於第1處理氣體供給配管24處；第2開閉閥28，設置於第2處理氣體供給配管25處；以及第3開閉閥29，設置於沖洗氣體供給配管26處。
第1處理氣體供給配管24、第2處理氣體供給配管25、以及沖洗氣體供給配管26係連接於處理容器11之側壁相互近接之位置處。
氣體供給單元2可藉由交互間歇地開閉第1開閉閥27與第2開閉閥28，而將第1處理氣體與第2處理氣體交互間歇地供給於處理容器11內。此外，成膜處理中，第3開閉閥29係常時性開啟，而對處理容器11內常時性供給沖洗氣體。開啟第1開閉閥27來供給第1處理氣體之期間與開啟第2開閉閥28來供給第2處理氣體之期間之間的期間係關閉第1開閉閥27以及第2開閉閥28而僅供給沖洗氣體來沖洗處理容器11內。此外，開啟第1開閉閥27或是第2開閉閥28來供給第1處理氣體或是第2處理氣體之際，沖洗氣體也扮演做為此等處理氣體之載氣的功用。此外，雖未圖示，但於第1處理氣體供給配管24、第2處理氣體供給配管25、以及沖洗氣體供給配管26設有流量控制器。
排氣單元3具有：排氣配管31，係連接於和處理容器11之側壁的氣體導入部分成為對向位置處；機械升壓泵(MBP)32，乃連接於排氣配管31之前段真空泵；第1分歧配管33以及第2分歧配管34，係從機械升壓泵(MBP)32之排氣側做分歧者；第1乾式泵(DP1)35以及第2乾式泵(DP2)36，乃分別設置於第1分歧配管33以及第2分歧配管34之後段真空泵；第1控制閥37以及第2控制閥38，分別設置於第1分歧配管33以及第2分歧配管34之分歧部附近；第1排氣處理設備39以及第2排氣處理設備40，分別設置於第1分歧配管33以及第2分歧配管34之第1乾式泵(DP1)35以及第2乾式泵(DP2)36之下游側；以及排氣控制器41，係控制排氣路徑。第1排氣處理設備39以及第2排氣處理設備40，係施行將排氣中有害成分加以無害化之處理者，可採用加熱觸媒式、燃燒式、吸附式、電漿反應式等以往眾知方式。此外，於排氣配管31設有自動壓力控制閥(APC)42。於排氣配管31以及機械升壓泵(MBP)32之周圍設有加熱器43，藉由加熱器43將排氣配管31以及機械升壓泵(MBP)32加熱至既定溫度以抑制生成不要的沉積物。此外，亦可於機械升壓泵32與第1控制閥37之間的配管以及機械升壓泵32與第2控制閥38之間的配管設置加熱器。
屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)32乃於長圓形金屬製外殼中使得繭型的一對轉子彼此以90度的角度來高速旋轉之類型的泵，排氣速度大，能以短時間讓處理容器11內達到高真空。
另一方面，屬後段真空泵之第1乾式泵(DP1)35以及第2乾式泵(DP2)36係以能藉由屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)32讓處理容器11內達到高真空的方式使得其背壓成為既定真空度的粗抽泵而發揮機能。
第1控制閥37以及第2控制閥38具有將屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)32之下游側的排氣路徑加以切換之機能，藉由讓第1控制閥37以及第2控制閥38之一者開啟而另一者關閉而使得排氣選擇性地流經第1分歧配管33以及第2分歧配管34之其中一者。此外，將沖洗氣體加以排氣之際，只要個別處理氣體能從處理容器11以及排氣配管31被充分除，則也可開啟第1控制閥37以及第2控制閥38之雙方。
排氣控制器41係以因應於從氣體供給單元2所供給之處理氣體來切換排氣路徑的方式對於第1控制閥37以及第2控制閥38之開閉進行控制。此排 氣控制器41所做的控制如後述般係基於來自控制部4之訊號而進行。
控制部4係用以控制閥、真空泵、加熱器等成膜裝置100之各構成部者，具有微處理器(電腦)。控制部4係將用以於成膜裝置100實行既定處理之程式亦即處理配方儲存在其中之記憶媒體，呼叫出任意處理配方而於成膜裝置100實行既定處理。
尤其，控制部4於利用ALD法進行成膜之際，係控制成為使得第1開閉閥27與第2開閉閥28交互間歇開放，而將第1處理氣體與第2處理氣體交互供給於處理容器11內。此外，成膜期間係常時性開放第3開閉閥29，以常時性流動沖洗氣體的方式做控制。從而，於開放著第1開閉閥27之期間與開放著第2開閉閥28之期間之間的期間係關閉第1開閉閥27以及第2開閉閥28僅讓沖洗氣體流動，來沖洗處理容器11內。
此外，控制部4係將第1開閉閥27、第2開閉閥28之開閉訊號供應於排氣單元3之排氣控制器41，連動於此在排氣控制器41控制第1控制閥37以及第2控制閥38，進行排氣路徑之切換控制。
亦即，當排氣控制器41基於控制部4所做氣體供給控制來開啟第1開閉閥27以供給第1處理氣體之際，係以開啟第1控制閥37並關閉第2控制閥38而讓排氣流往第1分歧配管33側的方式做控制，當開啟第2開閉閥28以供給第2處理氣體之際，則以關閉第1控制閥37並開啟第2控制閥38而讓排氣流往第2分歧配管34側的方式做控制。此外，排氣控制器41將排氣路徑在第1分歧配管33與第2分歧配管34之間進行切換之時機以設定為正在沖洗處理容器11內之期間為佳。此外，亦可使得控制部4擁有排氣控制器41之機能。
其次，針對以此方式構成之成膜裝置之動作做說明。首先，將被處理基板S搬入處理容器11內，載置於載置台12之上，從沖洗氣體供給源23來供給沖洗氣體，並藉由排氣單元3將處理容器11內加以排氣，而將處理容器11內調整為既定壓力，開始ALD成膜。
圖2係顯示於成膜裝置100進行ALD成膜之際之氣體供給單元2以及排氣單元3的閥開閉時機圖。
如圖2所示般，本實施形態中，在ALD成膜期間中，係常時性開啟第3開閉閥29將沖洗氣體常時性供給至處理容器11內，使得第1開閉閥27與第2 開閉閥28交互地間歇開閉。
藉此，供給第1處理氣體之製程(S1)與供給第2處理氣體之製程(S2)會交互地間歇實施，其間在關閉第1開閉閥27以及第2開閉閥28之期間則僅供給沖洗氣體來實施沖洗處理容器11內之第1沖洗製程(S3)、第2沖洗製程(S4)。
如此之ALD成膜可舉出例如在第1處理氣體方面使用三甲基鋁(TMA)，在第2處理氣體方面使用H2O類還原氣體，藉由供給第1處理氣體之製程(S1)而使得TMA吸附於被處理基板S上，於實施第1沖洗製程(S3)後，藉由供給第2處理氣體之製程(S2)來吸附H2O，利用此等反應來形成一原子層(或是與其接近厚度之層)之鋁單位膜，其次實施第2沖洗製程(S4)，讓如此循環實施既定次數，以形成既定膜厚之鋁膜。
此時，第1處理氣體以及第2處理氣體當中使用於成膜者為一部分，剩餘未反應者直接被排氣。為了防止此等氣體於處理容器內、排氣路徑中反應而形成反應產物，以往係將處理容器、排氣路徑予以加熱，但當排氣路徑為一個的情況，此等氣體將無法避免地於排氣路徑混合而生成反應產物。
是以，本實施形態中，在排氣單元3實施供給第1處理氣體之製程(S1)的期間係開放第1控制閥37並關閉第2控制閥38，僅於第1分歧配管33流經排氣，而在實施供給第2處理氣體之製程(S2)的期間則是關閉第1控制閥37並開放第2控制閥38，僅於第2分歧配管34流經排氣。此時第1控制閥37以及第2控制閥38所做排氣路徑之切換係於第1沖洗製程(S3)以及第2沖洗製程(S4)之中途實施。
藉此，被供給第1處理氣體之期間僅於第1分歧配管33流經排氣，被供給第2處理氣體之期間僅於第2分歧配管34流經排氣，而可抑制第1處理氣體與第2處理氣體在排氣單元3混合而生成反應產物。
此時，第1控制閥37與第2控制閥38所致排氣路徑之切換係於沖洗製程(S3、S4)之中途實施，圖2之例中，雖於第1沖洗製程(S3)以及第2沖洗製程(S4)之大致中間的時點實施排氣路徑之切換，但只要處理容器11內被充分沖洗後實施，則切換排氣路徑之時點為任意。
例如，當第1處理氣體使用TMA、第2處理氣體使用H2O來形成鋁膜之際，從停止TMA之供給後到H2O之供給開始為止之第1沖洗製程(S3)之期間定為10sec，而從停止H2O之供給到TMA之供給開始為止之第2沖洗製程(S4)之期間定為10sec的情況，第1控制閥37以及第2控制閥38所致排氣路徑之切換係在TMA之供給停止後或是H2O之供給停止後於10sec以內進行。
此外，當第1沖洗製程(S3)以及第2沖洗製程(S4)之際需要增加排氣量的情況等，只要是個別處理氣體已從處理容器11以及排氣配管31被充分除去，則也可於此等製程之中途來開放第1控制閥37以及第2控制閥38之雙方。
以上因應於處理氣體來切換排氣路徑之技術本身雖揭示於上述專利文獻1，但將專利文獻1所示技術適用於處理FPD玻璃基板類大型被處理基板之大型成膜裝置的情況，如上述般，大口徑之排氣配管以及排氣速度大的大容量真空泵至少需要2個，此外，大型控制閥以及大容量加熱器也需要2個，而導致排氣構造本身之大型化以及排氣路徑之複雜化。尤其，此種真空處理中，在真空泵方面使用前段真空泵與後段真空泵之2段構成為一般作法，若於該情況下使用專利文獻1之技術，則必須搭載各2組的此種前段真空泵與後段真空泵，排氣構造更趨大型化，成本變高。
為了解決如此之問題經過檢討之結果，已明瞭到在排氣構造中，從屬後段真空泵之乾式泵(DP)內以及乾式泵(DP)到排氣處理設備為止之間的排氣配管內會產生大量反應產物，但從處理容器到屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)為止的配管則幾乎不會發生反應產物。此乃由於乾式泵(DP)及其下游側之排氣配管幾乎為大氣壓故容易發生反應產物，相對於此，從處理容器到機械升壓泵(MBP)則為減壓環境並且受到加熱，故為2種類之處理氣體難以混合．反應之環境，而幾乎不會發生反應產物之故。從而，用以抑制反應產物之對策所必要者乃為乾式泵(DP)及其下游側之排氣配管。
此外，排氣氣體之體積速度相反於壓力之降低而增加，從處理容器到屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)為止的排氣配管由於其中成為高真空，故從使得導通成為良好之觀點，必須使用例如100mmφ以上之大口徑者，但由於前段真空泵之下游側的排氣配管之壓力係上升著，故排氣配管之直徑為40~50mmφ程度即可。
是以，本實施形態中，在排氣單元3方面係使得連接於處理容器11之排氣配管31與連接於此之機械升壓泵(MBP)32各取一個，在機械升壓泵(MBP)32之下游側從排氣配管分歧為第1分歧配管33以及第2分歧配管34，而於此等第1分歧配管33以及第2分歧配管34分別設置第1乾式泵(DP1)35以及第2乾式泵(DP2)36。
藉此，大口徑之排氣配管31以及屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)32之數量可較以往來得減少，排氣配管用加熱器43之數量也是一個即可，此外，需要2個的第1分歧配管33以及第2分歧配管34無須大徑化成為40~50mmφ程度，且控制閥37以及38也可小型化。因此，即使成膜裝置大型化，也可一邊防止排氣構造之大型化、高成本化以及複雜化，一邊抑制反應產物沉積於排氣單元3之排氣路徑上，可抑制粒子的發生。
此外，由於用以切換排氣路徑之第1控制閥37以及第2控制閥38係設置於屬前段真空泵之機械升壓泵(MBP)32之下游側，而可抑制切換控制閥之際的處理容器11內之壓力變動。
再者，ALD成膜中，由於處理容器11內被常時性供給沖洗氣體做為載氣而於處理容器11內形成層流，故於處理氣體供給時以及沖洗之際可於處理容器11內維持均一環境，可確保所形成之膜的均一性。
此外，本發明不限於上述實施形態而可做各種變形。例如，上述實施形態中，顯示了在切換排氣流路之排氣流路切換部方面使用分別設置於2個分歧配管處的控制閥，藉由此等開閉來切換排氣流路之例，但不限於此，如圖3所示般，在排氣流路切換部方面也可在第1分歧配管33與第2分歧配管34之分歧部設置單一切換閥(三向閥)45。藉此，可更為減少閥數量。
此外，上述實施形態中，係顯示了在連接於處理容器的排氣配管處連接前段真空泵之情況，但前段真空泵也可直接連結於處理容器。此時，也可僅經由自動壓力控制閥42來直接連結於處理容器。
再者，上述實施形態中，係顯示了交互供給2種處理氣體之情況，但處理氣體之數量並無限定，可適用於處理氣體為複數之情況，只要對應於處理氣體數量來設置分歧配管而因應於處理氣體來切換排氣流路即可。
再者，上述實施形態中，前段真空泵係顯示了使用機械升壓泵(MBP)之例，但不限於此，也可使用渦輪泵等其他泵。此外，做為後段真空泵使用之乾式泵(DP)只要是在本發明之技術領域做為粗抽泵來通常使用者則無限定。
再者，上述實施形態中顯示了設置一個排氣單元之例，但於需要高排氣能力等之情況，也可設置複數排氣單元。於此情況，可將連結於處理容器之排氣配管加以分歧，分別地設置前段真空泵。此外，也可在處理容器之不同複數部位、例如包圍載置台之複數位置分別連接前段真空泵而設置排氣單元。
再者，在被處理基板方面只要是FPD用基板、半導體晶圓等進行ALD成膜者則無特別限定。

Claims (23)

  1. 一種成膜裝置，係依序且重複特定次數地切換供給會混合而生成反應生成物的複數處理氣體來於被處理基板上形成既定膜者；具備有：處理容器，係收容該被處理基板；氣體供給單元，係對於該處理容器內依序供給複數處理氣體；以及排氣單元，係對該處理容器內進行排氣；該排氣單元具有：一個前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；複數分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做複數分歧設置，來規定分別對應於該複數處理氣體之複數排氣路徑；複數後段真空泵，係分別設置於該複數分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該複數排氣路徑；以及排氣控制器，係以下述方式來控制該排氣路徑切換部：對應於該複數處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該複數排氣路徑，以使排氣會流經和該複數處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜裝置，其中該氣體供給單元至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
  3. 一種成膜裝置，係交互且重複特定次數地切換供給會混合而生成反應生成物的第1處理氣體以及第2處理氣體來於被處理基板上形成既定膜者；具備有：處理容器，係收容該被處理基板；氣體供給單元，係對該處理容器內交互供給第1處理氣體以及第2處理氣體；以及排氣單元，係對該處理容器內進行排氣；該排氣單元具有：一個前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；第1分歧配管以及第2分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做分歧設置，來規定分別對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體之二個排氣路徑；第1後段真空泵以及第2後段真空泵，係分別設置於該第1分歧配管以及該第2分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該排氣路徑；以及排氣控制器，係以下述方式來控制該排氣路徑切換部：對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該二個排氣路徑，以使排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  4. 如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中該氣體供給單元至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
  5. 如申請專利範圍第3項之成膜裝置，其中該氣體供給單元具有：第1處理氣體供給配管，係將該第1處理氣體供給於該處理容器；第2處理氣體供給配管，係將該第2處理氣體供給於該處理容器；第1開閉閥，係設置於該第1處理氣體供給配管處；以及第2開閉閥，係設置於該第2處理氣體供給配管處；該排氣控制器係連動於該第1開閉閥以及該第2開閉閥之開閉動作而控制該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1至5項中任一項之成膜裝置，其中該排氣單元進而具有：排氣配管，係介設於該處理容器與該前段真空泵之間；以及加熱機構，係加熱該排氣配管。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之成膜裝置，其中該排氣路徑切換部具有分別設置於該各分歧配管處的控制閥。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之成膜裝置，其中該排氣路徑切換部具有設置於該分歧配管之分歧部處的切換閥。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之成膜裝置，其中該排氣單元進而具有在該分歧配管之該後段真空泵的下游側所設之排氣處理設備。
  10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之成膜裝置，係具有複數該排氣單元。
  11. 一種排氣裝置，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係依序且重複特定次數地切換會混合而生成反應生成物的複數處理氣體來供給於收容著被處理基板之該處理容器內，於該被處理基板上形成既定膜者；具有：一個前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；複數分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側複數地分歧設置，來規定分別對應於該複數處理氣體之複數排氣路徑；複數後段真空泵，係分別設置於該複數分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該複數排氣路徑；以及排氣控制器，係以下述方式來控制該排氣路徑切換部：對應於該複數處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該複數排氣路徑，以使排氣會流經和該複數處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  12. 如申請專利範圍第11項之排氣裝置，其中該成膜裝置係至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給著沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
  13. 一種排氣裝置，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係交互且重複特定次數地切換會混合而生成反應生成物的第1處理氣體以及第2處理氣體來供給於收容著被處理基板之該處理容器內，於該被處理基板上形成既定膜者；具有：一個前段真空泵，係對該處理容器內進行排氣；第1分歧配管以及第2分歧配管，係於該前段真空泵之排氣側做分歧設置，來規定分別對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體之二個排氣路徑；第1後段真空泵以及第2後段真空泵，係分別設置於該第1分歧配管以及該第2分歧配管；排氣路徑切換部，係切換該排氣路徑；以及排氣控制器，係以下述方式來控制該排氣路徑切換部：對應於該第1處理氣體以及該第2處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該二個排氣路徑，以使排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  14. 如申請專利範圍第13項之排氣裝置，其中該成膜裝置至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；該排氣控制器係以在供給沖洗氣體之間切換排氣路徑的方式來控制該排氣路徑切換部。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之排氣裝置，其中該排氣控制器係連動於用以進行該第1處理氣體之供給、停止之第1開閉閥以及用以進行該第2處理氣體之供給、停止之第2開閉閥的開閉動作而控制該排氣路徑切換部所進行之排氣路徑的切換。
  16. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之排氣裝置，係進而具有：排氣配管，係介設於該處理容器與該前段真空泵之間；以及加熱機構，係加熱該排氣配管。
  17. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之排氣裝置，其中該排氣路徑切換部具有分別設置於該各分歧配管處的控制閥。
  18. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之排氣裝置，其中該排氣路徑切換部具有設置於該分歧配管之分歧部處的切換閥。
  19. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之排氣裝置，係進而具有在該分歧配管之該後段真空泵的下游側所設之排氣處理設備。
  20. 一種排氣方法，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係依序且重複特定次數地切換會混合而生成反應生成物的複數處理氣體來供給於收容著被處理基板之該處理容器內，於該被處理基板上形成既定膜者；係設置對該處理容器內進行排氣之一個前段真空泵；並於該前段真空泵之排氣側以規定和該複數處理氣體分別對應之排氣路徑的方式來分歧設置複數分歧配管；並於該複數分歧配管分別設置後段真空泵；對應於該複數處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該複數排氣路徑，以使排氣會流經和該複數處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  21. 如申請專利範圍第20項之排氣方法，其中該成膜裝置係至少於供給一種處理氣體後、供給下一處理氣體前，來供給用以沖洗該處理容器內的沖洗氣體；在供給著沖洗氣體之間切換排氣路徑。
  22. 一種排氣方法，係於成膜裝置對處理容器內進行排氣者；該成膜裝置係交互且重複特定次數地切換會混合而生成反應生成物的第1處理氣體以及第2處理氣體來供給於收容著被處理基板之該處理容器內，於該被處理基板上形成既定膜者；係設置對該處理容器內進行排氣之一個前段真空泵；並於該前段真空泵之排氣側以規定和該第1處理氣體以及該第2處理氣體分別對應之二個排氣路徑的方式來分歧設置第1分歧配管以及第2分歧配管；於該第1分歧配管以及該第2分歧配管分別設置第1後段真空泵以及第2後段真空泵；對應於該第1處理氣體及該第2處理氣體的切換來依序且重複該特定次數地切換該二個排氣路徑，以使排氣會流經和該第1處理氣體以及該第2處理氣體當中供給於該處理容器內的處理氣體相對應之排氣路徑。
  23. 如申請專利範圍第22項之排氣方法，其中該成膜裝置至少於供給第1處理氣體後、供給第2處理氣體前，以及供給第2處理氣體後、供給第1處理氣體前，供給用以沖洗該處理容器內之沖洗氣體；在供給著沖洗氣體之間切換排氣路徑。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105506581B (zh) * 2015-12-15 2019-03-19 北京北方华创微电子装备有限公司 一种应用原子层沉积技术制备薄膜的实现方法
CN105697332B (zh) * 2016-03-31 2017-10-03 成都西沃克真空科技有限公司 一种真空排气台
JP6723116B2 (ja) 2016-08-31 2020-07-15 株式会社日本製鋼所 原子層成長装置および原子層成長方法
JP6851173B2 (ja) * 2016-10-21 2021-03-31 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
TWI608119B (zh) * 2016-11-16 2017-12-11 矽碁科技股份有限公司 原子層沉積設備及其抽氣速率控制方法
JP6902991B2 (ja) 2017-12-19 2021-07-14 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
WO2019244501A1 (ja) 2018-06-20 2019-12-26 日揮株式会社 菌処理機構および菌処理方法
WO2020069206A1 (en) 2018-09-28 2020-04-02 Lam Research Corporation Vacuum pump protection against deposition byproduct buildup
CN113767453B (zh) 2020-04-03 2023-12-12 株式会社日立高新技术 等离子处理装置以及等离子处理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04103767A (ja) * 1990-08-22 1992-04-06 Nec Corp 低圧化学気相成長装置
JP2005064306A (ja) * 2003-08-15 2005-03-10 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2005223144A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100437532B1 (ko) * 2001-09-05 2004-06-30 동부전자 주식회사 반도체 제조장비의 배기 구조
JP3891848B2 (ja) * 2002-01-17 2007-03-14 東京エレクトロン株式会社 処理装置および処理方法
KR100498467B1 (ko) * 2002-12-05 2005-07-01 삼성전자주식회사 배기 경로에서의 파우더 생성을 방지할 수 있는 원자층증착 장비
KR20060102447A (ko) * 2005-03-23 2006-09-27 삼성전자주식회사 반도체 제조설비의 배기장치
JP5837351B2 (ja) * 2010-08-05 2015-12-24 株式会社荏原製作所 排気系システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04103767A (ja) * 1990-08-22 1992-04-06 Nec Corp 低圧化学気相成長装置
JP2005064306A (ja) * 2003-08-15 2005-03-10 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2005223144A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置

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