TW201739953A - 基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本發明包含有處理容器、壓力檢測機構、排氣側閥、氣體儲存槽、氣體量測定機構、及控制閥，該處理容器可收納基板；該壓力檢測機構用以測定該處理容器內之壓力；該排氣側閥設於用以將該處理容器內排氣之排氣管；該氣體儲存槽藉由第1氣體供給管連接於該處理容器；該氣體量測定機構用以測定儲存於該氣體儲存槽之氣體量；該控制閥設於該第1氣體供給管，並依據以該壓力檢測機構檢測出之該處理容器內的壓力，使閥開度變化，來控制從該氣體儲存槽供至該處理容器之氣體的流路面積，藉此，可控制該處理容器內之壓力。

Description

基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法及成膜方法
本發明係有關於基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法及成膜方法。
以往，已知有一種流體控制系統，該流體控制系統包含有真空腔室、將氣體供至真空腔室之氣體供給源、用以將真空腔室與氣體供給源連接之氣體供給配管、用以檢測真空腔室內之壓力值的壓力感測器、接收壓力感測器之輸出來控制設置於氣體供給配管上之比例閥的壓力控制器、設置於氣體供給配管上之流量計、接收流量計之輸出來控制設置於排氣配管上之節流閥的流量控制器。在此流體控制系統中，壓力控制器與流量控制器兩者獨立設置，以壓力控制器獨立控制真空腔室內之壓力，並以流量控制器藉由排氣配管上之節流閥經由真空腔室獨立控制處理氣體的流量。
又，已知有一種成膜裝置，該成膜裝置係將原料氣體及與原料氣體反應而產生反應產物之反應氣體交互供至呈真空環境之反應容器內而於該反應容器內之基板上形成薄膜之裝置，並包含有用以將原料氣體供至反應容器內之原料氣體供給路徑、設於原料氣體供給路徑之途中而用以將原料氣體以升壓之狀態儲存的槽、設於在原料氣體供給路徑之槽的下游側之流量調整用閥，而將原料氣體經由槽以大流量且在短時間供至反應容器內。此外，設於在原料氣體供給路徑之槽的下游側之流量調整用閥係可調整設定流量之閥，並非可於運轉時僅進行開關動作而即時控制開度之閥。
［發明欲解決之問題］ 然而，在習知之流體控制系統的結構方面，雖然壓力與流量是個別控制，但由於壓力與流量並非沒有關係，而是會相互造成影響，故有控制時之追逐現象等易增多的問題。又，由於壓力控制器與流量控制器兩者皆為必要，故亦有裝置大型化且成本增加之問題。
又，在習知之成膜裝置的結構方面，可將原料氣體以大流量且在短時間供至反應容器內，對這樣的用途雖有效，但由於從槽供至反應容器內之原料氣體的流量未反饋控制，故有無法因應一面將原料氣體以大流量、在短時間供給，一面即時控制流量這樣的要求之問題。
是故，本發明提供藉控制壓力而可一面控制流量一面在短時間進行大量之氣體供給的基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法及成膜方法。 ［解決課題之手段］
本發明一態樣之基板處理裝置包含有處理容器、壓力檢測機構、排氣側閥、氣體儲存槽、氣體量測定機構、及控制閥，該處理容器可收納基板；該壓力檢測機構用以測定該處理容器內之壓力；該排氣側閥設於用以將該處理容器內排氣之排氣管；該氣體儲存槽藉由第1氣體供給管連接於該處理容器；該氣體量測定機構用以測定儲存於該氣體儲存槽之氣體量；該控制閥設於該第1氣體供給管，並依據以該壓力檢測機構檢測出之該處理容器內的壓力，使閥開度變化，來控制從該氣體儲存槽供至該處理容器之氣體的流路面積，藉此，可控制該處理容器內之壓力。
本發明另一態樣之氣體供給方法包含有下列步驟：將氣體儲存於藉由第1氣體供給管連接於容器之氣體儲存槽；檢測儲存於該氣體儲存槽之該氣體達到既定量；使連接於該容器之排氣管的氣導為一定；檢測該容器內之壓力；設於該第1氣體供給管之控制閥依據檢測出之該容器內的壓力，使閥開度變化，而使從該氣體儲存槽供至該容器之氣體的流路面積變化，藉此，控制成該容器內之壓力為既定之一定壓力。
本發明另一態樣之基板處理方法包含有下列步驟：將基板搬入至處理容器；使用該氣體供給方法，將用以處理基板之處理氣體供至該處理容器。
本發明另一態樣之成膜方法包含有下列步驟：將基板搬入至處理容器；使用該氣體供給方法，將成膜用原料氣體供至該處理容器；將可與該原料氣體反應而產生反應產物的反應氣體供至該處理容器；將用以將該原料氣體及該反應氣體清除之清除氣體供至該處理容器。
［用以實施發明之形態］ 以下，參照圖式，進行用以實施本發明之形態的說明。在下述詳細說明中，為可充分理解本揭示，而給予許多具體之細節。然而，在無此種詳細之說明下該業者可作成本揭示是理所當然之事項。在其他例中，為避免不易了解各種實施形態，並未詳細顯示眾所皆知之方法、程序、系統及構成要件。
圖1係顯示本發明實施形態之基板處理裝置的一例之圖。如圖1所示，本實施形態之基板處理裝置包含有處理容器10、氣體供給管20、21、控制閥30、氣體儲存槽40、質量流量控制器50、氣體供給源60、遮斷閥70、71、壓力感測器80、81、排氣管90、排氣側閥100、真空泵110、控制器120、電動氣動調節器130、主電腦140。又，於處理容器10內設置噴射器11，並顯示了進行基板處理之際搬入至處理容器10內之晶舟12及晶圓W。再者，於處理容器10之外部設有加熱器13。又，控制器120具有累積流量計算部121、壓力控制部122。
處理容器10係用以將晶圓W等基板收納於內部來進行基板處理之容器。此外，基板處理可包含將氣體供至處理容器10內來處理基板之各種處理，包括成膜處理、蝕刻處理、清潔等。成膜處理有CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)、ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積法)等各種成膜方法，可應用於任何成膜。惟，在本實施形態中，舉應用於直立型熱處理裝置之例說明，該直立型熱處理裝置使用可將晶圓W於鉛直方向隔開既定間隔來裝載之晶舟12，保持複數片晶圓W，並將成膜用原料氣體及與該原料氣體反應而產生反應產物之反應氣體供至晶圓W，並且，將處理容器10加熱，進行成膜。噴射器11係用以將處理氣體供至處理容器10內之氣體供給機構，由在鉛直方向延伸之石英管構成。加熱器13從處理容器10之外部將晶圓W加熱，進行熱處理(成膜處理)。處理容器10、噴射器11等處理氣體供給機構、諸如晶舟之基板保持機構可按基板處理裝置之用途及目的，由各式各樣構成，在此，舉以直立型熱處理裝置進行成膜處理之例來說明。
此外，進行基板處理前，複數片晶圓W以保持於晶舟12之狀態搬入至處理容器10內，進行基板處理。基板處理後，藉從處理容器10搬出晶舟12，而搬出處理後之晶圓。搬送設備在圖1省略，可使用可搬入搬出晶舟12之各種搬送機構。
又，關於成膜方法，就使用ALD法之例作說明。ALD法係指一種成膜方法，其首先將Si等原料氣體從噴射器11供至處理容器10內既定時間，之後，從另一噴射器11供給氮等清除氣體既定時間，然後，供給與原料氣體反應之氧化氣體或氮化氣體等反應氣體既定時間，之後，供給清除氣體既定時間，反覆進行這樣的循環，而使原料氣體與反應氣體之反應產物的原子層(更正確為分子層)逐漸沉積於晶圓W上。由於並非一次供給所有種類之氣體，而是需以原料氣體、清除氣體、反應氣體、清除氣體之順序進行循環來供至處理容器10內，故各氣體之供給需在短時間且以高流量進行。短時間係由於需進行如上述之循環，依序供給不同種類之氣體，為了提高成膜處理之生產性而要求。又，高流量係由於以批次處理同時處理複數片(例如50~100片這樣的等級)之晶圓W，為了充分將處理氣體供至所有晶圓W而要求。特別是處理氣體當中，包含矽、金屬等之原料氣體比起氧化氣體(例如O2 、O3 、H2 O)及氮化氣體(例如NH2 )，要在短時間供給多量較不易。
在本實施形態之基板處理裝置，可將包含原料氣體之氣體一面在短時間大量地供至處理容器10內，一面控制流量，而對使用上述ALD之成膜非常有效。
於處理容器10之上游側連接有氣體供給管20、21。又，於處理容器10之下游側連接有排氣管90。
氣體供給管20、21係用以將氣體供至處理容器10內之氣體供給用配管。氣體供給管20連接於處理容器10內之噴射器11，而將氣體供至噴射器11。氣體供給管20係連接處理容器10與氣體儲存槽40之間的配管，並於該等之間設控制閥30及遮斷閥70。
又，氣體供給管21係氣體儲存槽40之上游側的氣體供給用配管，並於上游端連接氣體供給源60。氣體供給源60係將氣體供至氣體儲存槽40及處理容器10之供給源，舉例而言，可為充滿氣體之槽，亦可為供給氣體之連接口。
於氣體供給源60與氣體儲存槽40之間設例如質量流量控制器50、遮斷閥71。
質量流量控制器50係量測從氣體供給源60儲存於氣體儲存槽40之氣體的質量流量而進行流量控制之機構。在本實施形態中，因需量測儲存於氣體儲存槽40之氣體量的總量，故質量流量控制器50宜不僅測定瞬間流量，而且可測定供至氣體儲存槽40之氣體的累積流量。質量流量控制器50可只要具有該種功能即可，亦可為下述結構，前述結構係即使質量流量控制器50自身僅可測定瞬間流量時，仍將流量資訊發送至控制器120之累積流量計算部121，以累積流量計算部121測定、掌握累積流量。此時，質量流量控制器50與控制器120之累積流量計算部121協作，發揮累積流量計之作用。
又，在本實施形態中，由於只要可掌握儲存於氣體儲存槽40之氣體達到既定量即可，故只要可進行該種測定、運算處理，亦可不使用質量流量控制器50，而使用其他機構。
遮斷閥71係按是否進行從氣體供給源60對氣體儲存槽40之氣體的供給來決定進行或遮斷氣體供給源60與氣體儲存槽40之間的氣體供給管21之連接的開關閥。遮斷閥71可依需要而設。
氣體儲存槽40係用以儲存氣體之槽，係為了在短時間將多量氣體供至處理容器10內而設的緩衝槽。即，現存之流量控制器無法因應使用諸如連續切換氣體種類之供給的ALD這樣的成膜方法之情形，而需要可在短時間供給多量之氣體的構造。氣體儲存槽40將多量氣體暫時儲存，將此多量氣體在短時間一次全供至處理容器10內，藉此，可進行此種短時間之多量的氣體供給。氣體儲存槽40之容積可按用途，訂定成適當之大小，例如亦可為1~3公升左右之容積。
壓力感測器80係用以監視氣體儲存槽40內之壓力的壓力檢測機構。壓力感測器80可為檢測氣體儲存槽40內之壓力到達既定壓力之感測器，亦可為可測定氣體儲存槽40內之壓力的測定感測器。氣體儲存槽40之設定壓力可按處理容器10之容積、用途等，適宜地設定成適當之值，舉例而言，可設定為50~600Torr左右之值，一例亦可為在具有1.5公升之容積的氣體儲存槽40中，設定成100Torr(13kPa)。此外，氣體儲存槽40內之壓力可藉氣體儲存槽40之體積為已知而掌握儲存於氣體儲存槽40內之氣體量來求出並可管理。在本實施形態中，由於依據所掌握之氣體量進行控制，故壓力感測器80並非必要，可依需要而設。
控制閥30係可控制氣體供給管20之流路的通過面積之閥，可使閥開度變化。將氣體從氣體儲存槽40供至處理容器10之際，藉使控制閥30之閥開度變化，氣體可通過氣體供給管20內之流路的面積變化，藉此，可使氣體之流量變化。然而，在本實施形態中，並非使氣體之流量變化，而是進行諸如氣體之流量為一定的控制。為進行此種控制，進行控制成處理容器10內之壓力為既定之一定壓力、亦即目標壓力。藉使控制閥30之閥開度變化成處理容器10內之壓力為一定，可使藉由氣體供給管20從氣體儲存槽40供至處理容器10之氣體的流量一定。此外，其原理之細節後述。
控制閥30只要可依據以壓力感測器81檢測出之壓力，進行反饋控制而使處理容器10內之壓力為一定，可使用各種閥。
電動氣動調節器130係依據電信號來以氣壓控制控制閥30之閥開度的控制閥30之驅動機構。舉例而言，藉與電信號成比例而使空氣壓力無段(連續)變化，可順暢地控制以氣壓驅動之控制閥30的閥開度。
遮斷閥70係設於控制閥30與氣體儲存槽40之間的氣體供給管20並於氣體儲存於氣體儲存槽40時關閉而遮斷氣體供給管20與氣體供給管21之閥。從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10時，使遮斷閥70開啟。由於將氣體儲存於氣體儲存槽40時，即使使控制閥30關閉，亦可發揮相同之功能，且從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10時，只要使控制閥30開啟，控制閥開度即可，故遮斷閥70並非必要，亦可依需要而設。當不欲使控制閥30之閥開度變化太大時，亦可預先將控制閥30之閥開度設定在從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10時之開度附近而專注控制，氣體在氣體儲存槽40之儲存與從氣體儲存槽40對處理容器10之氣體供給的開始以遮斷閥70之開關操作進行。舉例而言，進行此種閥操作時，可設遮斷閥70。
壓力感測器81係用以檢測、測定處理容器10內之壓力的機構。由於處理容器10內及其與排氣側閥100之間的排氣管90內顯示相同之壓力，故藉測定處理容器10與排氣側閥100之間的排氣管90內之壓力，可測定處理容器10內之壓力。由於壓力感測器81只要可檢測處理容器10內之壓力即可，故可設於處理容器10內，亦可設於排氣側閥100之上游側的排氣管90之任一處，在本實施形態中，顯示了設於排氣管90之例。此外，壓力感測器81只要可正確地測定排氣管90內、即處理容器10內之壓力，可按用途，使用各種壓力檢測機構。
真空泵110係用以藉由排氣管90將處理容器10內進行真空排氣之機構。真空泵110只要可以基板處理所需之真空度將處理容器10內排氣，可使用各種排氣機構。
排氣側閥100係用以調整排氣管90之排氣量的閥。排氣側閥100於從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10之際，設定成開度為一定，而發揮將排氣管90之氣導設定成一定之作用。如上述，由於從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10時，控制成處理容器10內之壓力為一定，故當排氣管90之氣導變動時，該種控制便不易。是故，從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10之際，排氣側閥100之閥開度設定成一定之既定開度。此外，排氣側閥100並無特別限定，可使用各種閥。舉例而言，亦可使用APC(Automatic Pressure Controller、自動壓力控制器)閥。再者，可手動操作，亦可構造成可從控制器120控制。
壓力控制部122係依據壓力感測器81檢測出之處理容器10內的壓力來反饋控制控制閥30之閥開度而控制成處理容器10內之壓力為既定目標壓力的機構。此外，如上述，控制閥30之控制亦可藉由電動氣動調節器130進行。
又，壓力控制部122進行之反饋控制亦可為例如PID控制(Proportional Integral Differential Control：比例積分微分控制)。藉以輸出值與目標值之偏差、其積分及微分之要素進行輸入值之控制，可進行精細及平順之控制。
控制器120係用以進行包含控制之運算處理的機構，可以具有CPU(Central Processing Unit：中央處理裝置)等處理器、ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等記憶機構且藉執行程式而運作之微電腦等構成，亦可以為了面向特定用途而將複數功能的電路匯整成1個之ASIC(Application Specific Integrated Circuit：特定應用積體電路)等積體電路構成。
又，結構亦可為將記述有基板處理之具體內容的配方記憶於記憶媒體，而可下載該內容，以控制器120進行記述於配方之基板處理。
控制器120亦可依需要，除了壓力控制部122所行之控制閥30的壓力控制、累積流量計算部121所行之儲存於氣體儲存槽40的氣體量之算出外，還控制基板處理裝置全體。舉例而言，遮斷閥70、71之動作、處理容器10之動作、排氣側閥100之動作等亦可依需要控制。
主電腦140係給予控制器120指令之上位電腦，係基板處理裝置與其他程序裝置之關係亦包含在內而進行工廠全體之控制及管理的電腦。
接著，就本實施形態之基板處理裝置進行的氣體供給方法之原理作說明。即，就下述原理作說明，前述原理係藉以設於氣體供給管20之控制閥30的閥開度控制壓力而將處理容器10之壓力保持在一定之目標壓力，可將流量保持一定來將氣體供至處理容器10內。
圖2係用以說明氣體儲存槽40及處理容器10內之壓力的時間經過之圖。
以下記載適用於氣體之狀態方程式的說明。此外，省略氣體儲存槽40而稱為緩衝槽40，省略處理容器10而稱為腔室10。
首先，當令緩衝槽壓力為Pb、緩衝槽體積為Vb、腔室壓力為Pc、腔室體積為Vc時，在氣體之狀態方程式PV=nRT，因n、R、T相同，故式(1)成立。 Pb×Vb=Pc×Vc (1)
關於Pb(緩衝槽壓力)，由於有壓力計80，已知Vb，流量以累積流量計管理為一定量，故可管理Pb。或者，由於即使無壓力計80，仍已知Vb，且也已知流量，故可管理Pb。
關於Vb(緩衝槽體積)，由於緩衝槽40為機械加工品，故體積為一定。
Pc(腔室壓力)在本實施形態為控制對象。
關於Vc(腔室體積)，由於以真空泵110經常真空化成一定，故視為一定。 從式(1)，式(2)成立。
Pb(控制為一定)×Vb(一定)=Pc(控制為一定)×Vc(一定) (2) 在此，Pb×Vb係緩衝槽40內之氣體量(分子之總量)。即，為所儲存之氣體量。
由於Vc為一定，故從緩衝槽40供至腔室10之氣體量與Pc(腔室壓力)成反比例之關係成立。
舉例而言，令儲存於緩衝槽40之氣體量(Pb×Vb)為1,000sccm。由於Vb為一定，故Pb與氣體量成比例。
若令Pc為3Torr來控制時，在10秒用完。如此一來，1,000sccm(氣體量)=3Torr(壓力)×10sec(時間)×氣體流速α(=氣體量/壓力×時間)成立。
在此，「用完之時間(sec)=1,000sccm/(Pc×氣體流速α)」，用完之時間與Pc為反比例之關係。
亦即，若以一半之1.5Torr來控制，便在20sec用完，若為三分之一的1.0Torr，則在30sec用完。
於圖2顯示該種關係。即，橫軸之時間與壓力Pc為反比例之關係。
圖3係顯示壓力與流速之關係的圖。
與目前為止之說明同樣地，「氣體流速α=氣體量/(用完之時間×Pc)」成立。是故，當令氣體量與用完之時間為一定時，氣體流速α與Pc為反比例之關係。
圖3顯示該種關係。亦即，橫軸之壓力Pc與縱軸之流速α呈反比例之關係。
在此，流速α係與流量類似之概念，皆顯示每單位時間之氣體的進展程度。亦即，流速α顯示每單位時間之移動距離，流量顯示每單位時間之移動體積，可理解為大致同義之概念。
是故，由於若令緩衝槽40內之氣體量與用完此之時間為一定時，壓力Pc與氣體流速α成比例，故同樣地壓力Pc與流量亦為比例關係。即，若腔室10內之壓力一定時，流量亦一定。是故，若控制成處理容器10內之壓力一定時，供至處理容器10之氣體的流量亦可一定。
在本實施形態之基板處理裝置及氣體供給方法中，利用此種原理，控制成處理容器10內之壓力為既定之一定壓力(目標壓力)，藉此，將從氣體儲存槽40供至處理容器10之氣體的流量控制為一定。即，可一面使用氣體儲存槽40，於短時間進行多量之氣體供給，一面將其流量控制為一定。
藉此，進行ALD成膜時，也可進行偏差少而均一之氣體供給，而可提高複數之晶圓W間的面間均一性及晶圓W內之面內均一性。
圖4係用以說明使用本發明實施形態之基板處理裝置的氣體供給方法之圖。在圖4，挑出本實施形態之基板處理裝置的主要構成要件來顯示。
圖4(a)係顯示將氣體儲存於氣體儲存槽40之階段的圖。在將氣體儲存於氣體儲存槽40之階段，使質量流量控制器50開啟，藉由氣體供給管21將氣體供至氣體儲存槽40。此時，質量流量控制器50測定流量，控制器120測定或算出累積流量。又，在此階段，使控制閥30關閉。處理容器10內以可進行基板處理之狀態進行真空排氣，排氣側閥100為全開。
圖4(b)係顯示氣體在氣體儲存槽40之儲存結束而在準備對處理容器之氣體供給的階段之圖。在此階段，由於於氣體儲存槽40填充有既定量以上之氣體，故使質量流量控制器50關閉。另一方面，由於使排氣管90之氣導為一定，故排氣側閥100固定在既定之閥開度。又，由於為尚未開始對處理容器10之氣體供給的準備階段，故使控制閥30關閉。
圖4(c)係顯示一面從氣體儲存槽40將氣體供至處理容器10一面以控制閥30進行壓力控制之階段的圖。在此階段，使控制閥30開啟，控制控制閥30之閥開度而將以壓力感測器81檢測之處理容器10內的壓力維持在既定之一定壓力、即既定之目標壓力。藉此，氣體儲存槽40內之氣體可在短時間大量地且以一定流量供至處理容器10內。此外，排氣側閥100為了維持一定之氣導，開度仍固定在既定之開度，質量流量控制器50亦仍關閉。
以圖4(c)之狀態供給氣體既定時間後，再返回至圖4(a)，反覆進行圖4(a)~圖4(c)之循環。藉此，反覆進行短時間之一定流量的氣體供給，而可實施最適合ALD成膜之氣體供給方法。
此外，進行ALD成膜時，在圖4(a)~圖4(c)之1個循環，將原料氣體供至處理容器10內後，進行對處理容器10內之清除氣體的供給、氧化氣體或氮化氣體等反應氣體之供給、清除氣體之供給後，在下個循環再將原料氣體供至處理容器10內。然後，藉實施此一連串之循環，可使分子層沉積於晶圓W上，而進行成膜。
接著，就實施了本實施形態之基板處理裝置及氣體供給方法之實施例的壓力控制性作說明。
圖5係顯示本發明實施例1之壓力控制特性的圖。在實施例1中，將氣體儲存槽40內之槽填充壓設定為600Torr，將處理容器10內之目標壓力設定為3.0Torr、1.5Torr、0.1Torr來供給氣體，測定了處理容器10內之壓力的時間變化。圖5(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖，圖5(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
如圖5(a)所示，在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，由於壓力特性係處理容器10內之壓力起初大幅上升，之後急遽降低，故流量亦顯示同樣之變化。
另一方面，將處理容器10內之壓力控制在3.0Torr之一定壓力時，處理容器10內之壓力控制在一定之3.0Torr不足20秒。此期間如圖2、圖3所示，從氣體儲存槽40藉由氣體供給管20供至處理容器10之氣體的流量亦為一定。
同樣地，當將處理容器10內之壓力控制在1.5Torr之一定壓力時，在40秒以上之期間，流量控制在一定。為0.1Torr時，在更長之時間，流量為一定是無須贅言的。
如圖5(b)所示，在5秒鐘之放大圖中，亦顯示同樣之結果。即，可知在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，雖無法使流量一定，但當將壓力控制為一定時，流量亦控制為一定。
圖6係顯示本發明實施例2之壓力控制特性的圖。在實施例2，將氣體儲存槽40內之槽填充壓設定為350Torr，將處理容器10內之目標壓力設定為2.0Torr、1.0Torr、0.1Torr來供給氣體，測定了處理容器10內之壓力的時間變化。圖6(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖，圖6(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
如圖6(a)所示，在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，由於壓力特性係處理容器10內之壓力起初大幅上升，之後急遽降低，故流量亦顯示同樣之變化。
另一方面，將處理容器10內之壓力控制在2.0Torr之一定壓力時，處理容器10內之壓力控制在一定之2.0Torr約15秒鐘。此期間如圖2、圖3所說明，從氣體儲存槽40藉由氣體供給管20供至處理容器10之氣體的流量亦為一定。
同樣地，將處理容器10內之壓力控制在1.0Torr之一定壓力時，在40秒以上之期間，流量控制在一定。為0.1Torr時，在更長之時間，流量為一定是無須贅言的。
如圖6(b)所示，在5秒鐘之放大圖中，亦顯示同樣之結果。即，可知在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，雖無法使流量一定，但當將壓力控制為一定時，流量亦控制為一定。
圖7係顯示本發明實施例3之壓力控制特性的圖。在實施例3中，將氣體儲存槽40內之槽填充壓設定為100Torr，將處理容器10內之目標壓力設定為0.5Torr、0.1Torr來供給氣體，測定了處理容器10內之壓力的時間變化。圖7(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖，圖7(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
如圖7(a)所示，在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，由於壓力特性係處理容器10內之壓力起初大幅上升，之後急遽降低，故流量亦顯示同樣之變化。
又，將處理容器10內之壓力控制在0.5Torr之一定壓力時，處理容器10內之壓力控制在一定之0.5Torr約30秒鐘。此期間如圖2、圖3所說明，從氣體儲存槽40藉由氣體供給管20供至處理容器10之氣體的流量亦為一定。
同樣地，將處理容器10內之壓力控制在0.1Torr之一定壓力時，在40秒以上之期間，流量控制在一定。為0.1Torr時，在更長之時間，流量為一定是無須贅言的。
如圖7(b)所示，在5秒鐘之放大圖中，亦顯示同樣之結果。即，可知在習知之基板處理裝置及氣體供給方法中，雖無法使流量一定，但當將壓力控制為一定時，流量亦控制為一定。
如顯示實施例1乃至實施例3之實施結果的圖5乃至圖7所示，若進行諸如於壓力及流量一定之既定時間內1次之氣體對處理容器10內的供給結束之基板處理時，便可以一定流量於處理容器10內進行氣體之供給。
如此，根據本發明之實施形態的基板處理裝置及氣體供給方法，於氣體儲存槽40與處理容器10之間的氣體供給管20設控制閥30，將控制閥30之閥開度控制成使處理容器10內之壓力為既定目標壓力，藉此，可於短時間將多量之氣體以一定流量供至處理容器10內。藉此，可實現高品質之基板處理方法及成膜方法。
根據本發明，藉控制壓力，可一面將流量保持一定，一面在短時間進行大流量之氣體的供給。
以上，就本發明之較佳實施形態作了詳細說明，本發明不限於上述實施形態，可在不脫離本發明之範圍下，於上述實施形態添加各種變形及置換。
10‧‧‧處理容器(腔室) 11‧‧‧噴射器 12‧‧‧晶舟 13‧‧‧加熱器 20‧‧‧氣體供給管 21‧‧‧氣體供給管 30‧‧‧控制閥 40‧‧‧氣體儲存槽(緩衝槽) 50‧‧‧質量流量控制器 60‧‧‧氣體供給源 70‧‧‧遮斷閥 71‧‧‧遮斷閥 80‧‧‧壓力感測器 81‧‧‧壓力感測器 90‧‧‧排氣管 100‧‧‧排氣側閥 110‧‧‧真空泵 120‧‧‧控制器 121‧‧‧累積流量計算部 122‧‧‧壓力控制部 130‧‧‧電動氣動調節器 140‧‧‧主電腦 W‧‧‧晶圓
附加之圖式納入作為本說明書之一部分來顯示本揭示之實施形態，與上述之一般說明及後述之實施形態的細節一同說明本揭示之概念。
［圖1］係顯示本發明實施形態之基板處理裝置的一例之圖。
［圖2］係用以說明氣體儲存槽及處理容器內之壓力的時間經過之圖。
［圖3］係顯示壓力與流速之關係的圖。
［圖4］係用以說明使用本發明之實施形態的基板處理裝置之氣體供給方法的圖。圖4(a)係顯示將氣體儲存於氣體儲存槽之階段的圖。圖4(b)係顯示氣體在氣體儲存槽之儲存結束而在準備對處理容器之氣體供給的階段之圖。圖4(c)係顯示一面將氣體從氣體儲存槽供至處理容器，一面以控制閥進行壓力控制之階段的圖。
［圖5］係顯示本發明實施例1之壓力控制性的圖。圖5(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖。圖5(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
［圖6］係顯示本發明實施例2之壓力控制性的圖。圖6(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖。圖6(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
［圖7］係顯示本發明實施例3之壓力控制性的圖。圖7(a)係顯示60秒之壓力控制性的圖。圖7(b)係顯示5秒之壓力控制性的放大圖。
10‧‧‧處理容器(腔室)
11‧‧‧噴射器
12‧‧‧晶舟
13‧‧‧加熱器
20‧‧‧氣體供給管
21‧‧‧氣體供給管
30‧‧‧控制閥
40‧‧‧氣體儲存槽(緩衝槽)
50‧‧‧質量流量控制器
60‧‧‧氣體供給源
70‧‧‧遮斷閥
71‧‧‧遮斷閥
80‧‧‧壓力感測器
81‧‧‧壓力感測器
90‧‧‧排氣管
100‧‧‧排氣側閥
110‧‧‧真空泵
120‧‧‧控制器
121‧‧‧累積流量計算部
122‧‧‧壓力控制部
130‧‧‧電動氣動調節器
140‧‧‧主電腦
W‧‧‧晶圓

Claims (19)

  1. 一種基板處理方法，包含： 處理容器，可收納基板； 壓力檢測機構，用以測定該處理容器內之壓力； 排氣側閥，設於用以將該處理容器內排氣之排氣管； 氣體儲存槽，藉由第1氣體供給管連接於該處理容器； 氣體量測定機構，用以測定儲存於該氣體儲存槽之氣體量；及 控制閥，設於該第1氣體供給管，並依據以該壓力檢測機構檢測出之該處理容器內的壓力，使閥開度變化，來控制從該氣體儲存槽供至該處理容器之氣體的流路面積，藉此，可控制該處理容器內之壓力。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 該控制閥使該閥開度變化而令該處理容器內之壓力成為既定之一定壓力。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 該壓力檢測機構設於該處理容器與該排氣側閥之間的該排氣管。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，更包含： 第2氣體供給管，連接於該氣體儲存槽； 該氣體量測定機構係用以測定藉由該第2氣體供給管供至該氣體儲存槽之氣體的累積流量之累積流量計。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 該控制閥於該排氣側閥固定在既定開度，且以該氣體量測定機構所測定之該氣體量達到既定量時，進行使該閥開度變化俾令該處理容器之壓力成為該既定之一定壓力的控制。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中， 於該氣體儲存槽儲存有該氣體時，使該控制閥關閉。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，更包含： 遮斷閥，其設於該氣體儲存槽與該控制閥之間； 於該氣體儲存槽儲存有該氣體時，使該遮斷閥關閉。
  8. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中， 從該氣體儲存槽將該氣體供至該處理容器之時間，係設定為儲存於該氣體儲存槽之該既定量的該氣體在該處理容器內維持該既定之一定壓力的情況下被供給的既定時間。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中， 向該氣體儲存槽之該既定量的該氣體之供給、與從該氣體儲存槽對該處理容器之該氣體的供給，係反覆進行複數次。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，更包含： 控制機構，其依據以該壓力檢測機構檢測出之該處理容器內的壓力，進行該控制閥之開關動作的控制。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板處理裝置，其中， 該控制機構進行該排氣側閥之控制的同時，依據以該氣體量測定機構所測定之該氣體量，進行該控制閥的開關動作之控制。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中， 該氣體儲存槽用以儲存成膜用原料氣體。
  13. 一種氣體供給方法，包含下列步驟： 將氣體儲存於藉由第1氣體供給管連接於容器之氣體儲存槽； 檢測儲存於該氣體儲存槽之該氣體已經達到既定量； 使連接於該容器之排氣管的氣導為一定； 檢測該容器內之壓力； 設於該第1氣體供給管之控制閥依據檢測出之該容器內的壓力，使閥開度變化，來使從該氣體儲存槽供至該容器之氣體的流路面積變化，藉此而控制使該容器內之壓力成為既定之一定壓力。
  14. 如申請專利範圍第13項之氣體供給方法，更包含下列步驟： 藉由連接於該氣體儲存槽之第2氣體供給管將該氣體供至該氣體儲存槽； 藉由設於該第2氣體供給管之累積流量計，來檢測儲存於該氣體儲存槽之該氣體已經達到既定量。
  15. 如申請專利範圍第13項之氣體供給方法，其中， 在將氣體供至該氣體儲存槽之步驟，使該控制閥關閉。
  16. 如申請專利範圍第15項之氣體供給方法，其中， 從該氣體儲存槽將該氣體供至該容器之時間，係設定為在儲存於該氣體儲存槽之該既定量的該氣體在該處理容器內維持於該既定之一定壓力的情況下被供給的既定時間。
  17. 如申請專利範圍第16項之氣體供給方法，其中， 對該控制閥關閉之該氣體儲存槽所為的該既定量之該氣體的填充、與從該氣體儲存槽對該容器之該氣體的供給，係反覆進行複數次。
  18. 一種基板處理方法，包含下列步驟： 將基板搬入至處理容器； 使用如申請專利範圍第13項之氣體供給方法，將用以處理基板之處理氣體供至該處理容器。
  19. 一種成膜方法，包含下列步驟： 將基板搬入至處理容器； 使用如申請專利範圍第16項之氣體供給方法，將成膜用原料氣體供至該處理容器； 將可與該原料氣體反應而產生反應產物的反應氣體供至該處理容器； 將用以清除該原料氣體及該反應氣體之清除氣體供至該處理容器。
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