CN105316654A - 成膜装置和成膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成膜装置和成膜方法，其进行分批式ALD成膜，能够不增大气体供给量，并且能够抑制生产节拍的降低、提高处理气体的利用效率、抑制在排气通路中的反应生成物的生成。分批式成膜装置(100)包括多个处理室(15)、气体供给单元(2)、排气单元(3)和控制部(4)。排气单元具有分别与第一处理气体和第二处理气体对应的2个排气通路；和切换2个排气通路的排气通路切换部(34、35)，控制部控制气体供给单元，使得在从气体供给单元向处理室供给第一处理气体和第二处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且控制排气通路切换部，使得经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

Description

成膜装置和成膜方法

技术领域

本发明涉及进行分批式ALD成膜处理的成膜装置和成膜方法。

背景技术

在液晶显示器和有机EL显示器等的平板面板显示器(FPD)、太阳能电池组件等的制造过程中，对于玻璃基板等的被处理基板，为了形成配线等进行成膜处理和蚀刻处理。

用于FPD等的基板大多是大面积的基板，另外，成膜处理和蚀刻处理大多使用等离子体，用于进行这些处理的处理装置为了避免大型化和复杂化，主流为对基板逐一地进行处理的单片式处理装置，但重视效率和生产量的情况下，提案有一并处理多个基板的分批式处理装置(例如，专利文献1)。

另一方面，近来，作为用于进行成膜处理的成膜方法，能够以良好的阶梯覆盖能力(stepcoverage)成膜较薄的膜的原子层堆积法(ALD法)备受瞩目。ALD法是在配置有被处理基板的处理容器内，将多种、典型的是2种处理气体交替地供给，在被处理基板的表面按每一原子层(或者与其接近的厚度的层)堆积，使这些处理气体在被处理基板上反应，由此成膜规定的膜的方法。

但是，如上述的专利文献1那样，将单纯地在大型的处理容器内在上下方向上配列配置多个基板进行处理的处理装置用于大面积的基板的分批式ALD成膜的情况下，在处理容器内需要以短时间对大量的处理气体进行切换导入，难以将处理气体均匀地供给到多个基板的表面并且进行均匀地排气，存在难以得到均匀的膜这样的问题。

因此，在专利文献2中提案有，以与多个基板分别对应的方式设置多个处理室(处理用小空间)，向这些多个处理室中导入各处理气体进行基于ALD法的成膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平8-8234号公报

专利文献2：特开2013-030751号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

但是，近来，在分批式ALD成膜装置中，为了提高处理的效率性，要求基板的进一步大型化和每一批处理的基板个数的增加，因此必须显著地增加处理气体的供给量。作为使处理气体的供给量增大的方法，考虑使气体供给单元大型化并使处理气体供给能力增大，在该情况下，装置成本上升。另一方面，在不能使气体供给单元大型化的情况下，考虑通过延长处理气体的供给时间来确保必要的气体供给量，但在该情况下，生产节拍恶化。另外，由于在排气通路中流通多种处理气体，因此在排气通路中多种处理气体混合生成反应生成物，在处理气体的供给量多的情况下反应生成物也大量产生，排气通路的维护周期恶化。

本发明鉴于上述问题而完成，其课题在于提供一种成膜装置和成膜方法，能够不增大气体供给量，并且极力抑制生产节拍的降低、提高处理气体的利用效率、且抑制在排气通路中的反应生成物的生成地进行分批式ALD成膜。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的第一方面提供一种成膜装置，其为将多种处理气体以依次切换的方式供给，在多个被处理基板上形成规定的膜的分批式成膜装置，该成膜装的特征在于，包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对上述多个处理室分别依次供给多种处理气体的气体供给单元；对上述多个处理室进行排气的排气单元；和控制对上述多个处理室的处理气体的供给和排气的控制部，上述排气单元包括：分别与上述多种处理气体对应的多个排气通路；和切换上述排气通路的排气通路切换部，上述控制部控制上述气体供给单元，使得在从上述气体供给单元向上述处理室供给处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且上述控制部控制上述排气通路切换部，使得在利用上述排气单元进行排气时，经由与供给到各处理室的处理气体对应的排气通路排气。

在上述第一方面中可以构成为，上述气体供给单元至少在供给了一种处理气体之后、要供给下一处理气体之前，向上述多个处理室供给用于对上述多个处理室的内部进行吹扫的吹扫气体，上述控制部控制上述排气通路切换部，使得在供给吹扫气体期间切换排气通路。

本发明的第二方面提供一种成膜装置，其为将第一处理气体和第二处理气体交替地切换供给，在多个被处理基板上形成规定的膜的分批式成膜装置，该成膜装置的特征在于，包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对上述多个处理室分别交替地供给第一处理气体和第二处理气体的气体供给单元；对上述多个处理室进行排气的排气单元；和控制对上述多个处理室的处理气体的供给和排气的控制部，上述排气单元包括：与上述第一处理气体和上述第二处理气体分别对应的2个排气通路；和对上述2个排气通路进行切换的排气通路切换部，上述控制部控制上述气体供给单元，使得在从上述气体供给单元向上述处理室供给上述第一处理气体和上述第二处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且上述控制部控制上述排气通路切换部，使得在利用上述排气单元进行排气时，经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

在上述第二方面中可以构成为，上述气体供给单元至少在供给了第一处理气体之后、要供给第二处理气体之前和在供给了第二处理气体之后、要供给第一处理气体之前，供给用于对上述处理室内进行吹扫的吹扫气体，上述控制部控制上述排气通路切换部，使得在供给吹扫气体期间切换排气通路。另外，上述气体供给单元包括：向上述多个处理室供给上述第一处理气体的第一处理气体供给配管；向上述多个处理室供给上述第二处理气体的第二处理气体供给配管；设置于上述第一处理气体供给配管的第一供给阀；和设置于上述第二处理气体供给配管的第二供给阀，上述控制部与上述第一供给阀和上述第二供给阀的开闭动作连动地控制利用上述排气通路切换部进行的排气通路的切换。

另外，在上述第二方面中可以构成为，上述排气通路切换部包括分别设置于上述2个排气通路的、能够开闭的排气控制阀。也可以构成为包括设置于上述2个排气通路的分支部的切换阀。

并且，在上述第一方面和第二方面中也可以构成为，上述各处理室形成在由用于载置被处理基板的载置台和覆盖上述载置台之上的被处理基板的罩包围的区域，上述多个处理室在处理容器内在垂直方向上排列。

本发明的第三方面提供一种成膜方法，其为在分批式成膜装置中在被处理基板上形成规定的膜的方法，上述成膜装置包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对上述多个处理室分别依次供给多种处理气体的气体供给单元；和对上述多个处理室进行排气的排气单元，上述成膜方法的特征在于：作为上述排气单元使用具有分别与上述多种处理气体对应的多个排气通路的排气单元，在从上述气体供给单元向上述处理室供给处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且在利用上述排气单元进行排气时，切换排气通路使得经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

在上述第三方面中可以构成为，至少在供给了一种处理气体之后、要供给下一处理气体之前，从上述气体供给单元向上述多个处理室供给用于对上述多个处理室内部进行吹扫的吹扫气体，在供给吹扫气体的期间切换排气通路。

本发明的第四方面提供一种成膜方法，其为在分批式成膜装置中在被处理基板上形成规定的膜的方法，上述成膜装置包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对上述多个处理室分别交替地供给第一处理气体和第二处理气体的气体供给单元；和对上述多个处理室进行排气的排气单元，上述成膜方法的特征在于：作为上述排气单元使用具有分别与上述第一处理气体和上述第二处理气体对应的2个排气通路的排气单元，在从上述气体供给单元向上述处理室供给上述第一处理气体和上述第二处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且在利用上述排气单元进行排气时，切换排气通路使得经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

在上述第四方面中可以构成为，至少在供给了第一处理气体之后、要供给第二处理气体之前和在供给了第二处理气体之后、要供给第一处理气体之前，供给用于对上述处理室内进行吹扫的吹扫气体，在供给吹扫气体的期间切换排气通路。

发明效果

在本发明中，在分批式ALD成膜处理中，通过采用分时供给方式和根据处理气体切换排气通路这两者，能够起到如下效果：不增大气体供给量，并且能够抑制生产节拍的降低、提高处理气体的利用效率、抑制在排气通路中的反应生成物的生成。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的成膜装置的概略结构图。

图2是表示现有的单片式ALD成膜装置的气体供给***和排气***的示意图。

图3是表示现有的分批式ALD成膜装置的气体供给***和排气***的示意图。

图4是将进行单片式ALD成膜时的阀的开闭时刻与进行现有的分批式ALD成膜时的阀的开闭时刻相比较表示的时序图。

图5是将进行现有的单片式ALD成膜时的阀的开闭时刻与在现有的分批式ALD成膜装置中进行分时处理时的阀的开闭时刻相比较表示的时序图。

图6是表示本发明的一个实施方式的成膜装置的气体供给***和排气***的示意图。

图7是将进行单片式ALD成膜时的阀的开闭时刻与进行本实施方式的分批式ALD成膜时的阀的开闭时刻相比较表示的时序图。

图8是表示排气单元的其他例子的概略图。

附图标记说明

1：处理单元

2：气体供给单元

3：排气单元

4：控制部

11：处理容器

12：处理部

13：载置台

14：罩

15、15-1、15-2、15-3、15-4：处理室

21：第一处理气体供给源

22：第二处理气体供给源

23：吹扫气体供给源

24：第一处理气体供给配管

25：第二处理气体供给配管

26：吹扫气体供给配管

27、27-1、27-2、27-3、27-4：第一供给阀

28、28-1、28-2、28-3、28-4：第二供给阀

29：第三供给阀

31、31-1、31-2、31-3、31-4：排气配管

32、32-1、32-2、32-3、32-4：第一分支配管

33、33-1、33-2、33-3、33-4：第二分支配管

34、34-1、34-2、34-3、34-4：第一排气阀

35、35-1、35-2、35-3、35-4：第二排气阀

36：第一共用排气配管

37：第二共用排气配管

38：第一真空泵

39：第二真空泵

40：第一排出废气处理设备

41：第二排出废气处理设备

42：自动压力控制阀

100：成膜装置

S：被处理基板

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的一个实施方式的成膜装置的概略结构图。该成膜装置100构成为分批式ALD成膜装置，利用ALD法对多个被处理基板成膜规定的膜。作为被处理基板，优选作为FPD用玻璃基板或者太阳能电池用玻璃基板使用的大面积的矩形基板，但并不局限于此。

成膜装置100包括；对多个被处理基板S分别在独立的处理室中进行成膜处理的处理单元1；用于对处理单元1内的各处理室内供给气体的气体供给单元2；对处理单元1内的各处理室内进行排气的排气单元3；和控制部4。

处理单元1具有用于收纳多个基板S的处理容器11；和在处理容器11内形成与多个基板分别对应的处理室15的多个处理部12。多个处理部12(处理室15)在处理容器11内排列在垂直方向上。此外，在图1中，为了方便描绘出4个处理部12(处理室15)，处理部12(处理室15)的数量、即一次处理的基板S的数量并不局限于此。

各处理部12具有用于载置被处理基板S的载置台13；和覆盖载置台13上的被处理基板S的罩14，在被载置台13和罩14包围的部分形成处理室15。载置台13和罩14的至少一方构成为上下可动，在使载置台13和罩14离开的状态下，能够通过输送机构(未图示)进行对载置台13输送被处理基板S的输送动作。输送机构可以是一并输送多个被处理基板S的机构，也可以是逐一进行输送的机构。另外，在载置台13与罩14之间设置有密封部件(未图示)，在闭合罩14的状态下形成了气密的处理室15。另外，虽然未图示，但在处理容器11的侧壁设置有用于搬入和搬出被处理基板S的搬入搬出口，利用闸阀可以开闭该搬入搬出口。

在载置台13内内置有加热器(未图示)，在成膜处理时，将载置台13上的被处理基板S加热到适合于成膜的所希望的处理温度。

气体供给单元2包括：供给第一处理气体的第一处理气体供给源21；供给第二处理气体的第二处理气体供给源22；供给吹扫气体的吹扫气体供给源23；从第一处理气体供给源21向各处理室15内供给第一处理气体的第一处理气体供给配管24；从第二处理气体供给源22向各处理室15内供给第二处理气体的第二处理气体供给配管25；从吹扫气体供给源23向各处理室15内供给吹扫气体的吹扫气体供给配管26；设置于第一处理气体供给配管24的第一供给阀27；设置于第二处理气体供给配管25的第二供给阀28；和设置于吹扫气体供给配管26的第三供给阀29。第一处理气体供给管24具有从第一处理气体供给源21延伸的主配管24a；和从主配管24a分支而与各处理室15连接的分支配管24b，第二处理气体供给配管25具有从第二处理气体供给源22延伸的主配管25a；和从主配管25a分支而与各处理室15连接的分支配管25b，吹扫气体供给配管26具有从吹扫气体供给源23延伸的主配管26a；和从主配管26a分支而与各处理室15连接的分支配管26b。第一供给阀27、第二供给阀28和第三供给阀29分别设置于分支配管24b、25b、26b。分支配管24b、25b、26b与构成处理室15的罩14的一方的侧壁连接。

在气体供给单元2中，通过将第一供给阀27与第二供给阀28交替地间歇地开闭，能够将第一处理气体与第二处理气体交替地间歇地供给到各处理室15内。这时，第一处理气体和第二处理气体总是被供给，通过第一供给阀27和第二供给阀28的开闭呈脉冲状地被供给到处理室15，未被供给到处理室15的处理气体通过未图示的旁通配管不经由处理室15地流通到排气***而被废弃。另外，在成膜处理中，第三供给阀29总是被打开，吹扫气体总是被供给到处理室15内。在各处理室15中，在第一供给阀27被打开第一处理气体被供给的期间、与第二供给阀28被打开第二处理气体被供给的期间之间的期间，第一供给阀27和第二供给阀28被关闭，仅吹扫气体被供给，对各处理室15进行吹扫。另外，在第一供给阀27和第二供给阀28被打开，第一处理气体和第二处理气体被供给时，吹扫气体也具有作为这些处理气体的载体气体的作用。此外，虽然未图示，但在第一处理气体供给配管24、第二处理气体供给配管25和吹扫气体供给配管26设置有流量控制器(未图示)。

排气单元3包括：与各处理室15连接的多个排气配管31；从多个排气配管31分别分支的第一分支配管32和第二分支配管33；分别设置于第一分支配管32和第二分支配管33的第一排气阀34和第二排气阀35；与多个第一分支配管32连接的第一共用排气配管36；与多个第二分支配管33连接的第二共用排气配管37；分别设置于第一共用排气配管36和第二共用排气配管37的第一真空泵38和第二真空泵39；分别设置于第一共用排气配管36和第二共用排气配管37的第一真空泵38和第二真空泵39的下游侧的第一排出废气处理设备40和第二排出废气处理设备41。在各排气配管31设置有自动压力控制阀(APC)42。排气配管31连接在构成处理室15的罩14的、与连接有分支配管24b、25b、26b的侧壁相反侧的侧壁。

第一分支配管32和第一共用排气配管36构成第一处理气体的排气通路，第二分支配管33和第二共用排气配管37构成第二处理气体的排气通路。

第一排出废气处理设备40和第二排出废气处理设备41是实施用于将排出废气中的有害成分无害化的处理的设备，是能够采用加热催化式、燃烧式、吸附式、等离子体反应式等现有技术公知的方式的设备。在排气配管31的周围设置有加热器(未图示)，由此，对排气配管31进行加热，抑制不需要的堆积物的生成。此外，也可以在第一和第二分支配管32、33以及第一和第二共用排气配管36、37设置加热器。

第一真空泵38和第二真空泵39能够适当地使用具有：机械增压泵(Mechanicalboosterpumps)或涡轮泵等的能够高真空排气的前级真空泵；和用于使前级真空泵的背压成为规定的真空度的干燥泵等的粗抽泵构成的后级真空泵的泵。

第一排气阀34和第二排气阀35作为切换排气通路的排气通路切换部发挥功能，打开第一排气阀34和第二排气阀35的一方而关闭另一方，由此能够有选择地使排出废气流通到第一分支配管32和第二分支配管33的任意一方。详细而言，在打开第一排气阀34而关闭第二排气阀35的情况下，选择第一分支配管32和第一共用排气配管36作为排气通路，利用第一真空泵38经由这些配管排气，在打开第二排气阀35而关闭第一排气阀34的情况下，选择第二分支配管33和第二共用排气配管37作为排气通路，利用第二真空泵39经由这些配管排气。此外，在将吹扫气体排气时，如果在各个处理气体从处理室15和排气配管31充分地被除去之后，则打开第一排气阀34和第二排气阀35的两方，能够经由两方的排气通路进行排气。

控制部4用于控制阀、真空泵、加热器等成膜装置100的各构成部的部分，具有微处理器(计算机)。控制部4在其存储介质中保存有处理方案、即用于由成膜装置100执行规定的处理的程序，调出任意的处理方案，在成膜装置100中执行规定的处理。

特别是，在利用ALD法进行成膜时，控制部4按以下方式进行控制，将与各处理室15对应的第一供给阀27和第二供给阀28交替地间歇地开发，依次交替地将第一处理气体和第二处理气体供给到各处理室15内。这时的反复次数可以根据进行成膜的材料和膜厚等为任意次数，但通常是数百次循环或其以上。这时，在向各处理室15供给第一处理气体和第二处理气体时，控制多个第一供给阀27和第二供给阀28的开闭时刻，使得关于一种处理气体，以具有时间差地依次供给到各处理室15(以下称为分时供给方式)。另外，成膜期间以将第三供给阀29总是开放，吹扫气体总是流通的方式进行控制。因此，在开放第一供给阀27的期间与开放第二供给阀28的期间之间的期间，第一供给阀27和第二供给阀28被关闭，仅流通吹扫气体，对处理室15内进行吹扫。

另外，控制部4控制第一排气阀34和第二排气阀35的开闭，并进行排气通路的切换控制，使得在各处理室15中，根据从气体供给单元2供给的处理气体切换排气通路。即，当在各处理室15中打开第一供给阀27供给第一处理气体时，控制部4以打开第一排气阀34并且关闭第二排气阀35，使排出废气流通到第一分支配管32一侧的方式进行控制，并且，在打开第二供给阀28供给第二处理气体时，控制部4以关闭第一排气阀34并且打开第二排气阀35，使排出废气流通到第二分支配管33一侧的方式进行控制。即，与第一供给阀27和第二供给阀28的开闭动作相连动地控制作为排气通路切换部发挥功能的第一排气阀34和第二排气阀35的开闭。此外，将排气通路在第一分支配管32与第二分支配管33之间进行切换的时刻，优选为对处理室15内进行吹扫的期间。

接着，对如此构成的成膜装置的动作进行说明。

首先，将多个被处理基板S搬入处理容器11内，载置在各处理部12的载置台13之上，从吹扫气体供给源23供给吹扫气体，并且利用排气单元3对各处理室15内进行排气，将各处理室15内调整为规定的压力，开始ALD成膜。

在本实施方式的ALD成膜中，将与各处理室15对应的第一供给阀27和第二供给阀28交替地间歇地开放，使对各处理室15内供给第一处理气体的工序和供给第二处理气体的工序交替地间歇地进行，在成膜期间，总是开放第三供给阀29，使吹扫气体总是流通，并且在开放第一供给阀27的期间与开发第二供给阀28的期间之间的期间，实施对处理室15内进行吹扫的吹扫工序。另一方面，各处理室15的排气，在打开第一供给阀27供给第一处理气体时，打开第一排气阀34并且关闭第二排气阀35使排出废气流通到第一分支配管32一侧，并且，在打开第二供给阀28供给第二处理气体时，关闭第一排气阀34并且打开第二排气阀35使排出废气流通到第二分支配管33一侧。

这样的ALD成膜能够举例：例如，作为第一处理气体使用三甲基铝(TMA、trimethylaluminum)，作为第二处理气体使用H₂O这样的氧化剂，作为吹扫气体使用N₂等的不活泼性气体，在被处理基板S上，通过供给第一处理气体的工序使TMA吸附，在实施吹扫工序之后，通过供给第二处理气体的工序使H₂O吸附，通过它们进行反应成膜一原子层(或者与一原子层接近的厚度的层)的氧化铝(Al₂O₃)单位膜，接着，将实施吹扫工序这样的循环实施规定次数，成膜规定的膜厚的氧化铝膜。

这时，在本实施方式中，如以下所说明，在分批式ALD成膜处理时，进行分时供给方式和排气通路的切换。由此，能够得到在现有技术的分批式ALD成膜装置中所不能获得的显著效果。

为了关于这一点进行详细说明，首先，对现有技术的单片式ALD成膜和现有技术的分批式成膜进行说明。

图2是表示现有技术的单片式ALD成膜装置的气体供给***和排气***的示意图，图3是表示现有技术的分批式ALD成膜装置的气体供给***和排气***的示意图，图4是表示将进行单片式ALD成膜时的阀的开闭时刻与现有技术的进行分批式ALD成膜时的阀的开闭时刻相比较的时序图，图5是表示将进行现有技术的单片式ALD成膜时的阀的开闭的时刻与现有技术的分批式ALD成膜装置中进行分时处理时的阀的开闭时刻相比较的时序图。此外，为了方便，在图2和图3中，省略了吹扫气体的供给***和自动压力控制阀(APC)，另外，在图3的分批式成膜装置中，表示了具有4个处理室的情况，对多个处理室、气体供给阀、排气阀等标注不同的附图标记。另外，在图4、图5的时序图中，表示出ALD成膜的3个循环。

如图2所示，现有技术的单片式ALD成膜装置，对单一的处理室15从第一处理气体供给源21和第二处理气体供给源22分别经由第一处理气体供给配管24和第二处理气体供给配管25，将第一处理气体和第二处理气体供给到处理室15。这时，通过将第一供给阀27和第二供给阀28交替地间歇地开闭，将第一处理气体和第二处理气体交替地间歇地供给到处理室15内。处理室15内的排出废气利用真空泵53经由排气配管51被排气，排出废气通过排出废气处理设备54被处理。在排气配管51设置有排气阀52，在成膜处理中被开放。

在该现有技术的单片式ALD成膜装置中，如图4(a)所示，在ALD成膜的期间中，总是将吹扫气体供给到处理室15中，同时将第一供给阀27和第二供给阀28交替地间歇地开闭。由此，供给第一处理气体的工序(S1)和供给第二处理气体的工序(S2)交替地间歇地被实施，在它们之间的第一供给阀27和第二供给阀28被关闭的期间，仅供给吹扫气体，对处理室15内进行吹扫的第一吹扫工序(S3)、第二吹扫工序(S4)被实施。并且，直至能够得到所希望的厚度为止，将第一处理气体和第二处理气体的交替供给反复进行例如数百循环以上。

另一方面，图3所示的现有技术的分批式ALD成膜装置具有第一处理室15-1、第二处理室15-2、第三处理室15-3和第四处理室15-4这四个处理室，对各处理室从第一处理气体供给源21和第二处理气体供给源22分别经由第一处理气体供给配管24和第二处理气体供给配管25供给第一处理气体和第二处理气体。第一处理气体供给配管24具有：从第一处理气体供给源21延伸的主配管24a；和从主配管24a分支并与第一处理室15-1～第四处理室15-4连接的分支配管24b-1、24b-2、24b-3、24b-4。第二处理气体供给配管25具有：从第二处理气体供给源22延伸的主配管25a；和从主配管25a分支并与第一处理室15-1～第四处理室15-4连接的分支配管25b-1、25b-2、25b-3、25b-4。这时，在与第一处理室15-1～第四处理室15-4对应的分支配管24b-1～24b-4，分别设置有第一供给阀27-1、27-2、27-3、27-4，在与第一处理室15-1～第四处理室15-4对应的分支配管25b-1～25b-4，分别设置有第二供给阀28-1、28-2、28-3、28-4。通过使第一供给阀27-1、27-2、27-3、27-4和第二供给阀28-1、28-2、28-3、28-4同步并交替地间歇地开闭，第一处理气体和第二处理气体被交替地间歇地供给到第一处理室15-1～第四处理室15-4内。第一处理室15-1～第四处理室15-4分别连接有排气配管51-1～51-4，这些排气配管51-1～51-4连接有共用排气配管55，通过与共用排气配管55连接的真空泵53，各处理室经由排气配管51-1～51-4以及共用排气配管55被排气，排出废气经由排出废气处理设备54被处理。在排气配管51-1～51-4分别设置有排气阀52-1～52-4，在成膜处理中被开放。

在该现有技术的分批式ALD成膜装置中，如图4(b)所示，在ALD成膜期间中，使第一供给阀27-1、27-2、27-3、27-4和第二供给阀28-1、28-2、28-3、28-4同步并交替地间歇地开闭。另外，在ALD成膜的期间中，总是供给吹扫气体。由此，向第一处理室15-1～第四处理室15-4内供给第一处理气体的工序(S1)与供给第二处理气体的工序(S2)交替地间歇地被实施，在它们之间的第一供给阀27和第二供给阀28被关闭的期间，仅供给吹扫气体，实施对处理室15内进行吹扫的第一吹扫工序(S3)、第二吹扫工序(S4)。另外，在成膜处理中排气阀52-1～52-4开放，第一处理室15-1～第四处理室15-4内经由排气配管51-1～51-4和共用排气配管55被排气。

这时，处理气体的所需供给量与单片式成膜装置相比与处理室的数量相应地增加。另外，最近，存在基板的大型化和一次处理的基板的个数增加的倾向，由此，一次要供给的处理气体的必须量显著增加。与此相应地，在图4(b)的例子中，通过延长处理气体的供给时间，来确保必要的气体供给量。但是，根据图4(a)、(b)可知，当延长第一处理气体和第二处理气体的供给时间时，与此相应地生产节拍(产量)恶化。而且该生产节拍的恶化与ALD的循环数相应地累积。

为了抑制生产节拍的恶化，需要增大原料气体供给能力，在该情况下，为了使气体供给单元大型化而提高了装置成本，并且如下所说明那样处理气体的利用效率降低。

在ALD成膜时，对处理室交替地脉冲状地供给第一处理气体和第二处理气体，存在处理气体被供给到处理室被用于成膜的时间段(脉冲ON)、和为了处理室和排气通路的吹扫等而处理气体不被供给到处理室不被用于成膜的时间段(脉冲OFF)。另一方面，处理气体的供给方式根据成膜原料的种类等有各种方式，例如将气体原料保持原状地通过质量流量控制器(MFC)进行流量控制而供给处理气体的方式，在液体原料中通过不活泼性气体，并进行加压地供给处理气体的起泡(bubbling)方式，如臭氧发生器那样利用等离子体机构使原料气体活化作为处理气体被供给的方式等，无论哪一种方式的情况下，为了维持稳定的气体供给量、浓度，在ALD处理的执行时必须总是从气体供给单元供给处理气体，在成膜时不使用的时间段(脉冲OFF)，处理气体不经由处理室而不得不被废弃。处理气体的供给量越多则该废弃量就越多，当使原料气体供给能力增大时，处理气体的利用效率降低。

在现有技术的分批式ALD成膜装置中，为了使处理气体的供给能力与现有技术的单片式ALD成膜装置相同，在对第一处理室15-1～第四处理室15-4供给第一处理气体和第二处理气体时，按每一个处理室使第一处理气体和第二处理气体的供给时刻错开的分时供给方式是有效的。即如图5(b)所示，最初依次打开第一供给阀27-1、27-2、27-3、27-4，使供给第一处理气体的工序(S1)相对于第一处理室15-1～第四处理室15-4具有时间差地依次进行，接着，依次打开第二供给阀28-1、28-2、28-3、28-4，使供给第二处理气体的工序(S2)相对于第一处理室15-1～第四处理室15-4具有时间差地依次进行，并将它们交替地反复进行。

但是，在利用现有技术的分批式ALD成膜装置进行分时供给方式的情况下，如图5(b)所示，在对各处理室进行一次处理气体供给时，相对于各处理室分别设置时间差供给其处理气体，直至对全部的处理室供给其处理气体结束时不能供给下一处理气体，并且，由于在第一处理气体的分时供给与第二处理气体的分时供给之间必须隔开一定的时间，因此生产节拍显著恶化，该生产节拍的恶化与ALD的循环数相应地累积。并且将图4(b)和图5(b)相比较即可明白，这时的生产节拍的恶化比在现有技术的分批式ALD成膜装置中不进行分时供给方式的情况下显著。另外，由于这样的生产节拍恶化，处理气体的废弃量变多。

像这样，在一次的处理气体的供给时，直至向全部处理室的其处理气体的供给结束为止不供给下一处理气体，另外，在第一处理气体的分时供给与第二处理气体的分时供给之间设置一定的时间，是为了极力防止在排气通路中第一处理气体与第二处理气体发生混合而生成反应生成物。

但是，现有技术的分批式ALD成膜装置中由于排气通路为一个，即使谋求这样的回避策略，在残留有一方的处理气体的状态下被供给另一方的处理气体，并不能避免两者混合，无论处理气体的供给方式如何，都不能避免反应生成物的产生。排气通路中的反应生成物随着处理气体的供给量的增加而增加，该反应生成物粉体化而将排气配管堵塞，或者对阀和泵产生恶劣影响，维护周期恶化。另外，导致阀和泵的短寿命化。

因此，在本实施方式中，在分批式ALD成膜装置中，能够使每单位时间的处理气体的必要供给量与单片式ALD成膜装置相同，而尽量不降低生产节拍和处理气体的利用效率，抑制排气通路中的反应生成物的产生，进行分批式ALD成膜。

以下，参照图6和图7，将现有技术的单片式ALD成膜装置和现有技术的分批式ALD成膜装置的成膜处理进行比较，同时对利用本实施方式的成膜装置进行的成膜处理进行说明。

图6是表示本实施方式的成膜装置的气体供给***和排气***的示意图，图7是表示将进行单片式ALD成膜时的阀的开闭的时刻与进行本实施方式的分批式AlD成膜时的阀的开闭时刻进行比较的时序图。此外，为了方便，在图6中省略了吹扫气体的供给***和自动压力控制阀(APC)，另外，表示的是具有4个处理室的情况，并对多个处理室、气体供给阀、排气阀等标注不同的附图标记。其它与图1标注相同的附图标记。另外，图7的时序图中，与图4、图5同样，表示ALD成膜的3个循环。

如图6所示，本实施方式的成膜装置，在具有2个排气通路方面与图3的现有技术的分批式ALD成膜装置不同。即，气体供给***与图3相同，但是与第一处理室15-1～第四处理室15-4连接的排气配管31-1、31-2、31-3、31-4分支为第一分支配管32-1、32-2、32-3、32-4和第二分支配管33-1、33-2、33-3、33-4，在第一分支配管32-1～32-4分别设置有第一排气阀34-1、34-2、34-3、34-4，在第二分支配管33-1～33-4分别设置有第二排气阀35-1、35-2、35-3、35-4。

在本实施方式的成膜装置中，如图7(b)所示采用分时供给方式，即：起初，依次打开第一供给阀27-1、27-2、27-3、27-4，将供给第一处理气体的工序(S1)相对于第一处理室15-1～第四处理室15-4具有时间差地依次进行，接着，依次打开第二供给阀28-1、28-2、28-3、28-4，将供给第二处理气体的工序(S2)相对于第一处理室15-1～第四处理室15-4具有时间差地依次进行，并将它们交替地反复。在这些工序之间的期间，仅供给吹扫气体，进行吹扫处理室的吹扫工序(S3、S4)。并且，第一处理室15-1～第四处理室15-4的排气，在打开第一供给阀27-1～27-4供给第一处理气体时，打开第一排气阀34-1～34-4并且关闭第二排气阀35-1～35-4，使排出废气流通到第一分支配管32-1～32-4一侧(一方的排气通路侧)，在打开第二供给阀28-1～28-4供给第二处理气体时，关闭第一排气阀34-1～34-4并且打开第二排气阀35-1～35-4，使排出废气流通到第二分支配管33-1～33-4一侧(另一方的排气通路侧)。该排气通路的切换在吹扫工序(S3、S4)的途中被实施。

像这样，通过对于各处理室设置2个排气通路，由此能够将一方的排气通路作为第一处理气体的排气用，将另一方的排气通路作为第二处理气体的排气用，能够极力抑制在排气通路中第一处理气体和第二处理气体混合，因此，对各处理室的处理气体供给和排气动作能够与其它处理室无关地进行。因此，在分时供给方式中，例如从供给第一处理气体到供给第二处理气体时，不会发生如现有技术的分批式ALD成膜装置那样，直至对全部的处理室供给第一处理气体结束为止，不能供给第二处理气体，即使在多个处理室中两处理气体的供给时间重叠也可以。另外，也不需要在第一处理气体的分时供给与第二处理气体的分时供给之间设置一定的时间。另外，根据分时供给方式，处理气体的供给能力与单片式的ALD成膜装置相同即可。

因此，如图7(b)所示，在各处理室中，能够按与图7(a)的单片式ALD成膜处理相同的时刻供给第一处理气体和第二处理气体，对于单片式的生产节拍的恶化也只伴随初期的分时的时间，并不累积，因此与图4(b)和图5(b)相比能够大幅抑制生产节拍的恶化。另外，与图4(b)和图5(b)相比，每单位时间的脉冲ON的次数增加，脉冲OFF的时间减少，而且处理气体的供给量与单片式成膜装置相同，因此处理气体的废弃量减少，能够提高处理气体的利用效率。并且，因为与供给到处理室的处理气体相对应地使用不同的排气通路进行分流，所以能够有效地抑制在排气通路中2种处理气体混合而生成反应生成物，能够方式排气通路的维护周期恶化。

此外，在ALD成膜开始前、结束后，将第一排气阀34-1～34-4(图1中第一排气阀34)和第二排气阀35-1～35-4(图1中第二排气阀35)两方开放，从两方的排气通路排气，能够得到更高的排气能力。另外，在ALD成膜中，在吹扫工序(S3、S4)时，在需要增大排气量的情况下等，如果是在各个处理气体从处理室15-1～15-4(图1中处理室15)和排气配管31-1～31-4(图1中排气配管31)充分地被处理之后，在这些工序的途中也可以将第一排气阀34-1～34-4和第二排气阀35-1～35-4的两方开放，从两方的排气通路进行排气。另外，为了进一步提高排气通路的分流效果，使防止第一处理气体和第二处理气体的混合的效果更高，也可以对排气中不使用的排气通路供给N₂气体等的不活泼性气体，相对地提高其中的压力。并且，作为第一排气阀34-1～34-4和第二排气阀35-1～35-4，从对于开闭动作机构和密封性的耐久性的方面出发，也可以不使用O形环等的密封件而使用导电率可变阀。即使是这样的不使用密封件的料阀，由于大部分的排出废气(处理气体)有意图地流通到排气通路，因此能够得到所期望的效果。

如上所述，本实施方式中，在分批式ALD成膜处理中，采用分时供给方式和根据处理气体切换排气通路这两方，由此能够不增大气体供给量，并且能够能够起到极力抑制生产节拍的降低，提高处理气体的利用效率，抑制排气通路中的反应生成物的生成这样显著的效果。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，能够有各种变形。例如，在上述实施方式中，例示了作为切换排气流路的排气流路切换部，使用分别设置于2个分支配管的排气阀，通过这些阀的开闭切换排气流路的例子，但是并不局限于此，如图8所示，也可以作为各处理室的排气流路切换部，在第一分支配管32和第二分支配管33的分支部设置单一的切换阀(三通阀)45。由此能够进一步减少阀的数量。

另外，在上述实施方式中，例示了交替地供给2种处理气体的情况，但是要供给的处理气体的数量并不局限于此，也能够适用于分时供给多种处理气体的情况，与处理气体的数量相应地设置分支配管，根据处理气体切换排气流路即可。

另外，作为被处理基板，只要是FPD用的基板或半导体芯片等能够进行ALD成膜的基板即可，没有特别限定。

Claims (12)

1.一种成膜装置，其为将多种处理气体以依次切换的方式供给，在多个被处理基板上形成规定的膜的分批式成膜装置，所述成膜装置的特征在于，包括：

将被处理基板逐一收纳的多个处理室；

对所述多个处理室分别依次供给多种处理气体的气体供给单元；

对所述多个处理室进行排气的排气单元；和

控制对所述多个处理室的处理气体的供给和排气的控制部，

所述排气单元包括：分别与所述多种处理气体对应的多个排气通路；和切换所述排气通路的排气通路切换部，

所述控制部控制所述气体供给单元，使得在从所述气体供给单元向所述处理室供给处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且所述控制部控制所述排气通路切换部，使得在利用所述排气单元进行排气时，经由与供给到各处理室的处理气体对应的排气通路排气。

2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：

所述气体供给单元至少在供给了一种处理气体之后、要供给下一处理气体之前，向所述多个处理室供给用于对所述多个处理室的内部进行吹扫的吹扫气体，

所述控制部控制所述排气通路切换部，使得在供给吹扫气体期间切换排气通路。

3.一种成膜装置，其为将第一处理气体和第二处理气体交替地切换供给，在多个被处理基板上形成规定的膜的分批式成膜装置，该成膜装置的特征在于，包括：

将被处理基板逐一收纳的多个处理室；

对所述多个处理室分别交替地供给第一处理气体和第二处理气体的气体供给单元；

对所述多个处理室进行排气的排气单元；和

控制对所述多个处理室的处理气体的供给和排气的控制部，

所述排气单元包括：与所述第一处理气体和所述第二处理气体分别对应的2个排气通路；和对所述2个排气通路进行切换的排气通路切换部，

所述控制部控制所述气体供给单元，使得在从所述气体供给单元向所述处理室供给所述第一处理气体和所述第二处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，并且所述控制部控制所述排气通路切换部，使得在利用所述排气单元进行排气时，经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

4.如权利要求3所述的成膜装置，其特征在于：

所述气体供给单元至少在供给了第一处理气体之后、要供给第二处理气体之前和在供给了第二处理气体之后、要供给第一处理气体之前，供给用于对所述处理室内进行吹扫的吹扫气体，

所述控制部控制所述排气通路切换部，使得在供给吹扫气体期间切换排气通路。

5.如权利要求3或4所述的成膜装置，其特征在于：

所述气体供给单元包括：向所述多个处理室供给所述第一处理气体的第一处理气体供给配管；向所述多个处理室供给所述第二处理气体的第二处理气体供给配管；设置于所述第一处理气体供给配管的第一供给阀；和设置于所述第二处理气体供给配管的第二供给阀，

所述控制部与所述第一供给阀和所述第二供给阀的开闭动作连动地控制利用所述排气通路切换部进行的排气通路的切换，。

6.如权利要求3～5中任一项所述的成膜装置，其特征在于：

所述排气通路切换部包括分别设置于所述2个排气通路的、能够开闭的排气控制阀。

7.如权利要求3～5中任一项所述的成膜装置，其特征在于：

所述排气通路切换部包括设置于所述2个排气通路的分支部的切换阀。

8.如权利要求1～7中任一项所述的成膜装置，其特征在于：

所述各处理室形成在由用于载置被处理基板的载置台和覆盖所述载置台之上的被处理基板的罩包围的区域，所述多个处理室在处理容器内在垂直方向上排列。

9.一种成膜方法，其为在分批式成膜装置中在被处理基板上形成规定的膜的方法，所述成膜装置包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对所述多个处理室分别依次供给多种处理气体的气体供给单元；和对所述多个处理室进行排气的排气单元，所述成膜方法的特征在于：

作为所述排气单元使用具有分别与所述多种处理气体对应的多个排气通路的排气单元，

在从所述气体供给单元向所述处理室供给处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，

并且在利用所述排气单元进行排气时，切换排气通路使得经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

10.如权利要求9所述的成膜方法，其特征在于：

至少在供给了一种处理气体之后、要供给下一处理气体之前，从所述气体供给单元向所述多个处理室供给用于对所述多个处理室内部进行吹扫的吹扫气体，在供给吹扫气体的期间切换排气通路。

11.一种成膜方法，其为在分批式成膜装置中在被处理基板上形成规定的膜的方法，所述成膜装置包括：将被处理基板逐一收纳的多个处理室；对所述多个处理室分别交替地供给第一处理气体和第二处理气体的气体供给单元；和对所述多个处理室进行排气的排气单元，所述成膜方法的特征在于：

作为所述排气单元使用具有分别与所述第一处理气体和所述第二处理气体对应的2个排气通路的排气单元，

在从所述气体供给单元向所述处理室供给所述第一处理气体和所述第二处理气体时，将一种处理气体以具有时间差的方式依次供给到各处理室，

并且在利用所述排气单元进行排气时，切换排气通路使得经由与向各处理室所供给的处理气体对应的排气通路排气。

12.如权利要求11所述的成膜方法，其特征在于：

至少在供给了第一处理气体之后、要供给第二处理气体之前和在供给了第二处理气体之后、要供给第一处理气体之前，供给用于对所述处理室内进行吹扫的吹扫气体，在供给吹扫气体的期间切换排气通路。