該公開(kāi)基于2016年3月28日提出申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2016-063723號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該日本申請(qǐng)的內(nèi)容的全部在此作為參考文獻(xiàn)而被引入。

本發(fā)明涉及一種基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法和成膜方法。

背景技術(shù)：

以往以來(lái)，已知一種流體控制系統(tǒng)，該流體控制系統(tǒng)具有真空腔室、向真空腔室供給氣體的氣體供給源、用于連接真空腔室與氣體供給源的氣體供給配管、用于檢測(cè)真空腔室內(nèi)的壓力值的壓力傳感器、接收壓力傳感器的輸出來(lái)對(duì)設(shè)置在氣體供給配管上的比例閥進(jìn)行控制的壓力控制器、設(shè)置在氣體供給配管上的流量計(jì)、以及接收流量計(jì)的輸出來(lái)對(duì)設(shè)置在排氣配管上的節(jié)流閥進(jìn)行控制的流量控制器。在所述流體控制系統(tǒng)中，壓力控制器和流量控制器這雙方相獨(dú)立地設(shè)置，通過(guò)壓力控制器來(lái)控制真空腔室內(nèi)的壓力，并且利用排氣配管上的節(jié)流閥并由流量控制器經(jīng)由真空腔室分別獨(dú)立地控制處理氣體的流量。

另外，已知如下的成膜裝置，其將原料氣體以及與原料氣體進(jìn)行反應(yīng)來(lái)生成反應(yīng)生成物的反應(yīng)氣體交替地供給到被設(shè)為真空環(huán)境的反應(yīng)容器內(nèi)，來(lái)在該反應(yīng)容器內(nèi)的基板上形成薄膜，該成膜裝置為了向反應(yīng)容器內(nèi)供給原料氣體而具有原料氣體的供給路、設(shè)置于原料氣體的供給路的中途且用于將原料氣體以升壓狀態(tài)貯存的罐、以及在原料氣體的供給路中的罐的下游側(cè)設(shè)置的流量調(diào)整用的閥，該成膜裝置將原料氣體經(jīng)由罐大流量且短時(shí)間地供給到反應(yīng)容器內(nèi)。此外，在原料氣體的供給路中的罐的下游側(cè)設(shè)置的流量調(diào)整用的閥是能夠調(diào)整設(shè)定流量的閥，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)僅進(jìn)行開(kāi)閉動(dòng)作，不是能夠?qū)崟r(shí)地控制開(kāi)度的閥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，在以往的流體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，對(duì)壓力和流量分別進(jìn)行控制，但壓力與流量并不是無(wú)關(guān)的，而是相互影響的，因此存在多易發(fā)生控制時(shí)的波動(dòng)等問(wèn)題。另外，由于需要壓力控制器和流量控制器這兩方，因此也存在裝置大型化并且成本增加這樣的問(wèn)題。

另外，在以往的成膜裝置的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)⒃蠚怏w大流量且短時(shí)間地供給到反應(yīng)容器內(nèi)，那樣的用途是有效的，但未對(duì)從罐供給到反應(yīng)容器內(nèi)的原料氣體的流量進(jìn)行反饋控制，因此存在無(wú)法回應(yīng)將原料氣體大流量、短時(shí)間地進(jìn)行供給并且以實(shí)時(shí)地控制流量的方式進(jìn)行供給這樣的要求的問(wèn)題。

因此，本發(fā)明提供一種能夠通過(guò)控制壓力來(lái)控制流量并且短時(shí)間地進(jìn)行大量的氣體供給的基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法和成膜方法。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的基板處理裝置具有：

處理容器，其能夠收納基板；

壓力檢測(cè)單元，其測(cè)定該處理容器內(nèi)的壓力；

排氣側(cè)閥，其設(shè)置于用于將該處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣管；

氣體貯存罐，其經(jīng)由第一氣體供給管而與所述處理容器連接；

氣體量測(cè)定單元，其測(cè)定該氣體貯存罐中貯存的氣體量；以及

控制閥，其設(shè)置于所述第一氣體供給管，該控制閥基于由所述壓力檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述處理容器內(nèi)的壓力改變閥開(kāi)度，來(lái)控制從所述氣體貯存罐向所述處理容器供給的氣體的流路面積，由此能夠控制所述處理容器內(nèi)的壓力。

本發(fā)明的其它方式所涉及的氣體供給方法包括以下工序：

向經(jīng)由第一氣體供給管而與容器連接的氣體貯存罐貯存氣體；

檢測(cè)該氣體貯存罐中貯存的所述氣體是否達(dá)到了規(guī)定量；

將與所述容器連接的排氣管的傳導(dǎo)率設(shè)為固定；

檢測(cè)所述容器內(nèi)的壓力；以及

設(shè)置于所述第一氣體供給管的控制閥基于所檢測(cè)出的所述容器內(nèi)的壓力改變閥開(kāi)度，來(lái)改變從所述氣體貯存罐向所述處理容器供給的氣體的流路面積，由此進(jìn)行控制以使得所述容器內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定壓力。

本發(fā)明的其它方式所涉及的基板處理方法包括以下工序：

向處理容器輸入基板；以及

使用所述氣體供給方法向該處理容器供給用于對(duì)基板進(jìn)行處理的處理氣體。

本發(fā)明的其它方式所涉及的成膜方法包括以下工序：向處理容器輸入基板；使用所述氣體供給方法向該處理容器供給成膜用的原料氣體；向所述處理容器供給能夠與所述原料氣體進(jìn)行反應(yīng)來(lái)生成反應(yīng)生成物的反應(yīng)氣體；以及向所述處理容器供給用于對(duì)所述原料氣體和所述反應(yīng)氣體進(jìn)行吹掃的吹掃氣體。

附圖說(shuō)明

附圖作為本說(shuō)明書(shū)的一部分而被引入，用于表示本公開(kāi)的實(shí)施方式，因此伴隨上述的一般的說(shuō)明以及后述的實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)說(shuō)明本公開(kāi)的概念。

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置的一例的圖。

圖2是用于說(shuō)明氣體貯存罐和處理容器內(nèi)的壓力的隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的變化的圖。

圖3是表示壓力與流速的關(guān)系的圖。

圖4是用于說(shuō)明使用本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置的氣體供給方法的圖。圖4的(a)是表示向氣體貯存罐貯存氣體的階段的圖。圖4的(b)是表示氣體的向氣體貯存罐的貯存結(jié)束且正準(zhǔn)備向處理容器供給氣體的階段的圖。圖4的(c)是表示一邊從氣體貯存罐向處理容器供給氣體一邊由控制閥進(jìn)行壓力控制的階段的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的壓力控制性的圖。圖5的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖5的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的壓力控制性的圖。圖6的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖6的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的壓力控制性的圖。圖7的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖7的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖進(jìn)行用于實(shí)施本發(fā)明的方式的說(shuō)明。在下述的詳細(xì)說(shuō)明中，為了能夠充分理解本公開(kāi)而給出很多具體的詳細(xì)說(shuō)明。然而，顯而易見(jiàn)的是，即使沒(méi)有這樣的詳細(xì)說(shuō)明本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠得到本公開(kāi)。在其它的例子中，為了避免各種實(shí)施方式難以理解，沒(méi)有詳細(xì)地示出公知的方法、順序、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)要素。

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置的一例的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的基板處理裝置具有處理容器10、氣體供給管20、21、控制閥30、氣體貯存罐40、質(zhì)量流量控制器(mfc：massflowcontroller)50、氣體供給源60、截止閥70、71、壓力傳感器80、81、排氣管90、排氣側(cè)閥100、真空泵110、控制部120、電動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)器(electricpneumaticregulator)130以及主機(jī)140。另外，在處理容器10內(nèi)設(shè)置有注射器11，并示出了在進(jìn)行基板處理時(shí)被輸入到處理容器10內(nèi)的晶舟12和晶圓w。并且，在處理容器10的外部設(shè)置有加熱器13。另外，控制部120包括累計(jì)流量計(jì)數(shù)部121和壓力控制部122。

處理容器10在內(nèi)部收納晶圓w等基板，是用于進(jìn)行基板處理的容器。此外，基板處理包括將氣體供給到處理容器10內(nèi)來(lái)對(duì)基板進(jìn)行處理的各種處理，包括成膜處理、蝕刻處理、清潔等。關(guān)于成膜處理，存在cvd(chemicalvapordeposition，化學(xué)氣相沉積)，ald(atomiclayerdeposition，原子層沉積法)等各種成膜方法，能夠應(yīng)用于任意的成膜?？墒?，在本實(shí)施方式中，列舉應(yīng)用于如下的立式熱處理裝置的例子進(jìn)行說(shuō)明，該立式熱處理裝置使用能夠?qū)⒕Aw以在鉛垂方向上隔開(kāi)規(guī)定間隔的方式裝載的晶舟12來(lái)保持多個(gè)晶圓w，向晶圓w供給成膜用的原料氣體以及與該原料氣體進(jìn)行反應(yīng)來(lái)生成反應(yīng)生成物的反應(yīng)氣體，并且對(duì)處理容器10進(jìn)行加熱來(lái)進(jìn)行成膜。注射器11是用于向處理容器10內(nèi)供給處理氣體的氣體供給單元，包括沿鉛垂方向延伸的石英管。加熱器13從處理容器10的外部對(duì)晶圓w進(jìn)行加熱，來(lái)進(jìn)行熱處理(成膜處理)。關(guān)于處理容器10、注射器11等處理氣體供給單元、晶舟之類(lèi)的基板保持單元，能夠根據(jù)基板處理裝置的用途、目的而形成各種結(jié)構(gòu)，但此處列舉利用立式熱處理裝置進(jìn)行成膜處理的例子進(jìn)行說(shuō)明。

此外，在進(jìn)行基板處理前，將多個(gè)晶圓w以由晶舟12保持著的狀態(tài)輸入到處理容器10內(nèi)，來(lái)進(jìn)行基板處理。在進(jìn)行基板處理后，通過(guò)從處理容器10輸出晶舟12來(lái)輸出處理后的晶圓。雖然在圖1中省略了輸送機(jī)構(gòu)，但能使用能夠輸入輸出晶舟12的各種輸送機(jī)構(gòu)。

另外，關(guān)于成膜方法，對(duì)使用ald法的例子進(jìn)行說(shuō)明。ald法是反復(fù)進(jìn)行以下的循環(huán)來(lái)將原料氣體與反應(yīng)氣體的反應(yīng)生成物的原子層(更準(zhǔn)確地說(shuō)是分子層)逐漸堆積到晶圓w上的成膜方法，在該循環(huán)中，首先將si等的原料氣體從注射器11向處理容器10內(nèi)供給規(guī)定時(shí)間，然后將氮?dú)獾却祾邭怏w從其它的注射器11供給規(guī)定時(shí)間，然后將與原料氣體進(jìn)行反應(yīng)的氧化氣體、氮化氣體等反應(yīng)氣體供給規(guī)定時(shí)間，然后將吹掃氣體供給規(guī)定時(shí)間。需要將原料氣體、吹掃氣體、反應(yīng)氣體、吹掃氣體按順序以形成循環(huán)的方式供給到處理容器10內(nèi)而不是一次供給所有種類(lèi)的氣體，因此各氣體的供給需要在短時(shí)間內(nèi)且以高流量進(jìn)行。要求短時(shí)間是因?yàn)樾枰孕纬缮鲜瞿菢拥难h(huán)的方式按順序供給不同種類(lèi)的氣體，所以為了提高成膜處理的生產(chǎn)效率而要求短時(shí)間。而且，要求高流量是因?yàn)橐ㄟ^(guò)批處理對(duì)多個(gè)(例如，50個(gè)～100個(gè)這樣的級(jí)別的)晶圓w同時(shí)進(jìn)行處理，所以為了對(duì)全部的晶圓w充分地供給處理氣體而要求高流量。特別是，在處理氣體中也是，與氧化氣體(例如，o2、o3、h2o)、氮化氣體(例如nh3)相比較，短時(shí)間內(nèi)大量供給包含硅、金屬等的原料氣體是困難的。

本實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置中，能夠?qū)蠚怏w的氣體短時(shí)間內(nèi)大量地、且以控制流量的方式供給到處理容器10內(nèi)，這對(duì)使用上述的ald進(jìn)行的成膜非常有效。

在處理容器10的上游側(cè)連接有氣體供給管20、21。另外，在處理容器10的下游側(cè)連接有排氣管90。

氣體供給管20、21是用于向處理容器10內(nèi)供給氣體的氣體供給用的配管。氣體供給管20與處理容器10內(nèi)的注射器11連接，向注射器11供給氣體。氣體供給管20是將處理容器10與氣體貯存罐40之間連接的配管，在處理容器10與氣體貯存罐40之間設(shè)置有控制閥30和截止閥70。

另外，氣體供給管21是比氣體貯存罐40靠上游側(cè)的供給氣體用的配管，在該氣體供給管21的上游端連接有氣體供給源60。氣體供給源60是向氣體貯存罐40和處理容器10供給氣體的供給源，例如，既可以是充滿了氣體的罐，也可以是用于供給氣體的連接口。

在氣體供給源60與氣體貯存罐40之間，例如設(shè)置有質(zhì)量流量控制器50和截止閥71。

質(zhì)量流量控制器50是計(jì)量從氣體供給源60向氣體貯存罐40貯存的氣體的質(zhì)量流量并進(jìn)行流量控制的單元。在本實(shí)施方式中，需要計(jì)量氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量的總量，因此優(yōu)選的是，質(zhì)量流量控制器50不僅能夠測(cè)定瞬時(shí)流量，還能夠測(cè)定被供給到氣體貯存罐40的氣體的累計(jì)流量。質(zhì)量流量控制器50只要具有那樣的功能即可，也可以構(gòu)成為，質(zhì)量流量控制器50在本身只能測(cè)定瞬時(shí)流量的情況下，也向控制部120的累計(jì)流量計(jì)數(shù)部121發(fā)送流量信息，由累計(jì)流量計(jì)數(shù)部121來(lái)測(cè)定、掌握累計(jì)流量。在該情況下，質(zhì)量流量控制器50與控制部120的累計(jì)流量計(jì)數(shù)部121合作實(shí)現(xiàn)累計(jì)流量計(jì)的作用。

另外，本實(shí)施方式中，只要能夠掌握氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體達(dá)到了規(guī)定量的情況即可，因此只要能夠進(jìn)行那樣的測(cè)定、運(yùn)算處理等即可，也可以不使用質(zhì)量流量控制器50而使用其它的單元。

截止閥71是根據(jù)是否從氣體供給源60向氣體貯存罐40進(jìn)行氣體的供給來(lái)決定是進(jìn)行氣體供給源60與氣體貯存罐40之間的氣體供給管21的連接還是切斷的開(kāi)閉閥。根據(jù)需要來(lái)設(shè)置截止閥71即可。

氣體貯存罐40是用于貯存氣體的罐，是為了將大量的氣體短時(shí)間內(nèi)供給到處理容器10內(nèi)而設(shè)置的緩沖罐。即，在現(xiàn)存的流量控制器中，在使用將氣態(tài)物質(zhì)的供給連續(xù)地切換的ald之類(lèi)的成膜方法的情況下無(wú)法進(jìn)行應(yīng)對(duì)，需要能夠短時(shí)間內(nèi)供給大量的氣體的構(gòu)造。氣體貯存罐40暫時(shí)貯存大量的氣體，將所貯存的大量的氣體短時(shí)間內(nèi)一次性地供給到處理容器10內(nèi)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)那樣的短時(shí)間內(nèi)供給大量的氣體。關(guān)于氣體貯存罐40的容積，根據(jù)用途決定為適當(dāng)?shù)拇笮〖纯桑缈梢栽O(shè)為1升～3升左右的容積。

壓力傳感器80是用于監(jiān)視氣體貯存罐40內(nèi)的壓力的壓力檢測(cè)單元。壓力傳感器80既可以是檢測(cè)氣體貯存罐40內(nèi)的壓力是否達(dá)到了規(guī)定壓力的傳感器，也可以是能夠測(cè)定氣體貯存罐40內(nèi)的壓力的測(cè)定傳感器。關(guān)于氣體貯存罐40的設(shè)定壓力，根據(jù)處理容器10的容積、用途等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為適當(dāng)?shù)闹导纯桑缈梢栽O(shè)定為50torr～600torr左右的值，作為一例，也可以在具有1.5升的容積的氣體貯存罐40中設(shè)定為100torr(13kpa)。此外，氣體貯存罐40的體積是已知的，通過(guò)掌握氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量能夠求出并管理氣體貯存罐40內(nèi)的壓力。在本實(shí)施方式中，基于所掌握的氣體量進(jìn)行控制，因此壓力傳感器80不是必須的，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置即可。

控制閥30是能夠控制氣體供給管20的流路的通過(guò)面積的閥，能夠改變閥開(kāi)度。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，通過(guò)改變控制閥30的閥開(kāi)度來(lái)改變氣體能夠通過(guò)氣體供給管20內(nèi)的流路的面積，由此能夠改變氣體的流量。然而，在本實(shí)施方式中，不是改變氣體的流量，而是進(jìn)行控制以使得氣體的流量固定。為了進(jìn)行這樣的控制，進(jìn)行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定的壓力、即目標(biāo)壓力。改變控制閥30的閥開(kāi)度以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，由此能夠使從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量固定。此外，后文中敘述該原理的詳細(xì)內(nèi)容。

關(guān)于控制閥30，只要能夠基于由壓力傳感器81檢測(cè)出的壓力進(jìn)行反饋控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定即可，能夠使用各種閥。

電動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)器130是用于基于電信號(hào)以空壓(pneumatics)對(duì)控制閥30的閥開(kāi)度進(jìn)行控制的控制閥30的驅(qū)動(dòng)單元。例如，使空氣壓力與電信號(hào)成比例地?zé)o級(jí)地(連續(xù)地)變化，由此能夠順暢地控制以空壓驅(qū)動(dòng)的控制閥30的閥開(kāi)度。

截止閥70是設(shè)置于控制閥30與氣體貯存罐40之間的氣體供給管20，在向氣體貯存罐40貯存氣體時(shí)截止閥70關(guān)閉，截止閥70是用于將氣體供給管20與氣體供給管21切斷的閥。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，截止閥70打開(kāi)。在向氣體貯存罐40貯存氣體時(shí)，關(guān)閉控制閥30也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的功能，另外，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，打開(kāi)控制閥30來(lái)控制閥開(kāi)度即可，截止閥70不是必須的，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置即可。在不想大幅度改變控制閥30的閥開(kāi)度的情況下，也能夠?qū)⒖刂崎y30的閥開(kāi)度設(shè)定為接近從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)的開(kāi)度來(lái)專(zhuān)用于控制，通過(guò)截止閥70的開(kāi)閉操作來(lái)進(jìn)行氣體向氣體貯存罐40的貯存、氣體從氣體貯存罐40向處理容器10的供給的開(kāi)始。例如，在進(jìn)行這樣的閥操作的情況下，設(shè)置截止閥70。

壓力傳感器81是用于檢測(cè)、測(cè)定處理容器10內(nèi)的壓力的單元。處理容器10內(nèi)以及處理容器10與排氣側(cè)閥100之間的排氣管90內(nèi)示出相同的壓力，能夠通過(guò)測(cè)定處理容器10與排氣側(cè)閥100之間的排氣管90內(nèi)的壓力來(lái)測(cè)定處理容器10內(nèi)的壓力。壓力傳感器81能夠檢測(cè)處理容器10內(nèi)的壓力即可，因此既可以設(shè)置在處理容器10內(nèi)，也可以設(shè)置在比排氣側(cè)閥100靠上游側(cè)的排氣管90上的任意位置處，在本實(shí)施方式中，示出了設(shè)置于排氣管90的例子。此外，關(guān)于壓力傳感器81，只要能夠準(zhǔn)確地測(cè)定排氣管90內(nèi)、即處理容器10內(nèi)的壓力即可，能夠根據(jù)用途使用各種壓力檢測(cè)單元。

真空泵110是用于經(jīng)由排氣管90將處理容器10內(nèi)進(jìn)行真空排氣的單元。關(guān)于真空泵110，只要能夠?qū)⑻幚砣萜?0內(nèi)以基板處理所需的真空度進(jìn)行排氣即可，能夠使用各種排氣單元。

排氣側(cè)閥100是用于調(diào)整排氣管90的排氣量的閥。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，將排氣側(cè)閥100的開(kāi)度設(shè)為固定，該排氣側(cè)閥100實(shí)現(xiàn)將排氣管90的傳導(dǎo)率設(shè)定為固定的作用。如上述那樣，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，進(jìn)行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，因此如果排氣管90的傳導(dǎo)率發(fā)生變動(dòng)則難以進(jìn)行那樣的控制。因此，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時(shí)，將排氣側(cè)閥100的閥開(kāi)度設(shè)定為固定的規(guī)定開(kāi)度。此外，關(guān)于排氣側(cè)閥100并無(wú)特別限定，能夠使用各種閥。例如，也可以使用apc(automaticpressurecontroller，自動(dòng)壓力控制器)閥。另外，既可以手動(dòng)地進(jìn)行操作，也可以是能夠由控制部120進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)。

壓力控制部122是基于由壓力傳感器81檢測(cè)出的處理容器10內(nèi)的壓力對(duì)控制閥30的閥開(kāi)度進(jìn)行反饋控制并進(jìn)行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的目標(biāo)壓力的單元。此外也可以是，如上述那樣，經(jīng)由電動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)器130進(jìn)行控制閥30的控制。

另外，壓力控制部122進(jìn)行的反饋控制例如也可以是pid控制(proportionalintegraldifferentialcontrol，比例積分微分控制)。利用輸出值與目標(biāo)值的偏差、該偏差的積分及微分這三個(gè)要素進(jìn)行輸入值的控制，由此能夠進(jìn)行更細(xì)致平穩(wěn)的控制。

控制部120是用于進(jìn)行包括控制的運(yùn)算處理的單元，既可以由具有cpu(centralprocessingunit，中央處理單元)等處理器、rom(readonlymemory，只讀存儲(chǔ)器)、ram(randomaccessmemory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)單元且通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，也可以由為適應(yīng)特定的用途而將多個(gè)功能的電路集合成一個(gè)電路而得到的asic(applicationspecificintegratedcircuit，專(zhuān)用集成電路)等集成電路構(gòu)成。

另外，也可以構(gòu)成為：記述有基板處理的具體內(nèi)容的制程存儲(chǔ)于存儲(chǔ)介質(zhì)，下載該內(nèi)容并由控制部120來(lái)進(jìn)行制程中所記述的基板處理。

控制部120除了進(jìn)行由壓力控制部122對(duì)控制閥30的壓力控制、累計(jì)流量計(jì)數(shù)部121對(duì)氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量的計(jì)算以外，也可以根據(jù)需要控制基板處理裝置整體。例如，也可以根據(jù)需要還控制截止閥70、71的動(dòng)作、處理容器10的動(dòng)作、排氣側(cè)閥100的動(dòng)作等。

主機(jī)140是對(duì)控制部120施加指令的上位的計(jì)算機(jī)，是進(jìn)行包括基板處理裝置與其它的處理裝置的關(guān)系在內(nèi)的工廠整體的控制和管理的計(jì)算機(jī)。

接著，說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置所進(jìn)行的氣體供給方法的原理。即，說(shuō)明以下原理：通過(guò)設(shè)置于氣體供給管20的控制閥30的閥開(kāi)度來(lái)控制壓力，以使得處理容器10內(nèi)的壓力保持固定的目標(biāo)壓力，由此能夠?qū)怏w保持為固定流量來(lái)供給到處理容器10內(nèi)。

圖2是用于說(shuō)明氣體貯存罐40和處理容器10內(nèi)的壓力的隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的變化的圖。

以下記載適用于氣體的狀態(tài)方程式的說(shuō)明。此外，將氣體貯存罐40簡(jiǎn)稱(chēng)為緩沖罐40，將處理容器10簡(jiǎn)稱(chēng)為腔室(chamber)10。

首先，如果設(shè)緩沖罐壓力為pb、緩沖罐體積為vb、腔室壓力為pc、腔室體積為vc，則在氣體的狀態(tài)方程式pv＝nrt中，n、r、t是相同的，因此(1)式成立。

pb×vb＝pc×vc(1)

關(guān)于pb(緩沖壓力)，由于存在壓力計(jì)80而vb已知，且由累計(jì)流量計(jì)將流量管理為固定量，因此能夠管理pb?；蛘?，即使不存在壓力計(jì)80，vb也已知且流量也已知，因此能夠管理pb。

關(guān)于vb(緩沖體積)，由于緩沖罐40是機(jī)械加工產(chǎn)品，因此體積是固定的。

pc(腔室壓力)在本實(shí)施方式中是控制對(duì)象。

關(guān)于vc(腔室體積)，利用真空泵110而始終固定地被真空化，因此視為固定。

根據(jù)(1)式，(2)式成立。

pb(控制為固定)×vb(固定)＝pc(控制為固定)×vc(固定)(2)

在此，pb×vb是緩沖罐40內(nèi)的氣體量(分子的總量)。即，是所貯存的氣體量。

vc是固定的，因此從緩沖罐40向腔室10供給的氣體量與pc(腔室壓力)的反比例的關(guān)系成立。

例如，將緩沖罐40中蓄積的氣體量(pb×vb)設(shè)為1,000sccm。vb是固定的，因此pb與氣體量成比例。

假設(shè)在將pc控制為3torr的情況下10秒耗盡。于是，1,000sccm(氣體量)＝3torr(壓力)×10sec(時(shí)間)×氣體流速α(＝氣體量/壓力×?xí)r間)成立。

此處，“耗盡時(shí)間(sec)＝1,000sccm/(pc×氣體流速α)”，耗盡時(shí)間與pc為反比例的關(guān)系。

也就是說(shuō)，如果進(jìn)行一半的1.5torr控制則20sec耗盡，如果進(jìn)行三分的一的1.0torr則30sec耗盡。

圖2中示出那樣的關(guān)系。即，橫軸的時(shí)間與壓力pc為反比例的關(guān)系。

圖3是表示壓力與流速的關(guān)系的圖。

與至此為止的說(shuō)明同樣地，“氣體流速α＝氣體量/(耗盡時(shí)間×pc)”成立。因此，當(dāng)將氣體量和耗盡時(shí)間設(shè)為固定時(shí)，氣體流速α與pc成反比例的關(guān)系。

圖3示出那樣的關(guān)系。也就是說(shuō)，橫軸的壓力pc與縱軸的流速α為反比例的關(guān)系。

在此，流速α是與流量類(lèi)似的概念，均表示每單位時(shí)間的氣體的前進(jìn)程度。也就是說(shuō)，流速α表示每單位時(shí)間的移動(dòng)距離，流量表示每單位時(shí)間的移動(dòng)體積，能夠視作幾乎同義的概念。

因此，如果將緩沖罐40內(nèi)的氣體量以及將其耗盡的時(shí)間設(shè)為固定，則壓力pc與氣體流速α成比例，因此同樣地，壓力pc與流量也為比例關(guān)系。即，如果將腔室10內(nèi)的壓力設(shè)為固定，則流量也固定。因此，如果進(jìn)行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，則能夠使向處理容器10供給的氣體的流量也固定。

在本實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置和氣體供給方法中，利用這樣的原理，進(jìn)行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定壓力(目標(biāo)壓力)，由此將從氣體貯存罐40向處理容器10供給的氣體的流量控制為固定。即，能夠使用氣體貯存罐40短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量氣體供給，并且能夠?qū)⒘髁靠刂茷楣潭ā?/p>

由此，在進(jìn)行ald成膜的情況下也能夠進(jìn)行偏差少的均勻的氣體供給，能夠提高多個(gè)晶圓w間的面間均勻性和晶圓w內(nèi)的面內(nèi)均勻性。

圖4是用于說(shuō)明使用本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置的氣體供給方法的圖。在圖4中，提取并示出本實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置的主要結(jié)構(gòu)要素。

圖4的(a)是表示向氣體貯存罐40貯存氣體的階段的圖。在向氣體貯存罐40貯存氣體的階段中，質(zhì)量流量控制器50打開(kāi)，經(jīng)由氣體供給管21向氣體貯存罐40供給氣體。此時(shí)，質(zhì)量流量控制器50測(cè)定流量，控制部120測(cè)定或者計(jì)算累計(jì)流量。另外，在該階段中，控制閥30被關(guān)閉。處理容器10內(nèi)真空排氣為能夠進(jìn)行基板處理的狀態(tài)，排氣側(cè)閥100被完全打開(kāi)。

圖4的(b)是表示氣體的向氣體貯存罐40的貯存結(jié)束且正準(zhǔn)備向處理容器供給氣體的階段的圖。在該階段中，氣體貯存罐40中填充有規(guī)定量以上的氣體，因此質(zhì)量流量控制器50關(guān)閉。另一方面，為了將排氣管90的傳導(dǎo)率設(shè)為固定，排氣側(cè)閥100固定為規(guī)定的閥開(kāi)度。另外，由于處于尚未開(kāi)始向處理容器10供給氣體的準(zhǔn)備階段，因此控制閥30關(guān)閉。

圖4的(c)是表示一邊從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體一邊利用控制閥30進(jìn)行壓力控制的階段的圖。在該階段，控制閥30打開(kāi)，對(duì)控制閥30的閥開(kāi)度進(jìn)行控制，以將由壓力傳感器81檢測(cè)出的處理容器10內(nèi)的壓力維持為規(guī)定的固定壓力、即規(guī)定的目標(biāo)壓力。由此，將氣體貯存罐40內(nèi)的氣體以固定的流量短時(shí)間內(nèi)大量地供給到處理容器10內(nèi)。此外，排氣側(cè)閥100是為了維持固定的傳導(dǎo)率而閥開(kāi)度固定為規(guī)定的開(kāi)度的狀態(tài)，質(zhì)量流量控制器50為關(guān)閉著的狀態(tài)。

在圖4的(c)的狀態(tài)下將氣體供給規(guī)定時(shí)間后，再返回圖4的(a)，重復(fù)圖4的(a)～(c)的循環(huán)。由此，將短時(shí)間內(nèi)固定流量的氣體的供給重復(fù)進(jìn)行，能夠?qū)嵤┳钸m于ald成膜的氣體供給方法。

此外，在進(jìn)行ald成膜的情況下，在通過(guò)圖4的(a)～(c)的一個(gè)循環(huán)將原料氣體供給到處理容器10內(nèi)之后，向處理容器10內(nèi)進(jìn)行吹掃氣體的供給、氧化氣體或者氮化氣體等反應(yīng)氣體的供給、吹掃氣體的供給，之后通過(guò)下一個(gè)循環(huán)再次將原料氣體供給到處理容器10內(nèi)。然后，通過(guò)實(shí)施該一系列的循環(huán)，能夠使分子層堆積在晶圓w上來(lái)進(jìn)行成膜。

接著，說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置和實(shí)施氣體供給方法的實(shí)施例的壓力控制性。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的壓力控制性的圖。在實(shí)施例1中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設(shè)定為600torr、將處理容器10內(nèi)的目標(biāo)壓力設(shè)定為3.0torr、1.5torr、0.1torr來(lái)供給氣體，測(cè)定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的變化。圖5的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖5的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖5的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另一方面，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為3.0torr的固定壓力的情況下，在略少于20秒的期間，處理容器10內(nèi)的壓力控制為固定的3.0torr。其間，如通過(guò)圖2、3說(shuō)明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當(dāng)將處理容器10內(nèi)的壓力控制為1.5torr的固定壓力時(shí)，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時(shí)間更長(zhǎng)，這是不言而喻的。

如圖5的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無(wú)法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的壓力控制性的圖。在實(shí)施例2中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設(shè)定為350torr、將處理容器10內(nèi)的目標(biāo)壓力設(shè)定為2.0torr、1.0torr、0.1torr來(lái)供給氣體，測(cè)定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的變化。圖6的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖6的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖6的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另一方面，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為2.0torr的固定壓力的情況下，在約15秒期間，處理容器10內(nèi)的壓力被控制為固定的2.0torr。其間，如通過(guò)圖2、3說(shuō)明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當(dāng)將處理容器10內(nèi)的壓力控制為1.0torr的固定壓力時(shí)，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時(shí)間更長(zhǎng)，這是不言而喻的。

如圖6的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無(wú)法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的壓力控制性的圖。在實(shí)施例3中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設(shè)定為100torr、將處理容器10內(nèi)的目標(biāo)壓力設(shè)定為0.5torr、0.1torr來(lái)供給氣體，測(cè)定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時(shí)間經(jīng)過(guò)的變化。圖7的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖7的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖7的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另外，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為0.5torr的固定壓力的情況下，在約30秒期間，處理容器10內(nèi)的壓力被控制為固定的0.5torr。其間，如通過(guò)圖2、3說(shuō)明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當(dāng)將處理容器10內(nèi)的壓力控制為0.1torr的固定壓力時(shí)，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時(shí)間更長(zhǎng)。

如圖7的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無(wú)法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

如表示實(shí)施例1至實(shí)施例3的實(shí)施結(jié)果的圖5至圖7所示，如果在壓力和流量為固定的規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次將氣體的向處理容器10內(nèi)的供給結(jié)束那樣的基板處理，就能夠進(jìn)行氣體以固定流量向處理容器10內(nèi)供給。

這樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理裝置和氣體供給方法，在氣體貯存罐40與處理容器10之間的氣體供給管20上設(shè)置控制閥30，對(duì)控制閥30的閥開(kāi)度進(jìn)行控制，以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的目標(biāo)壓力，由此能夠?qū)⒋罅康臍怏w以固定流量短時(shí)間內(nèi)供給到處理容器10內(nèi)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的基板處理方法和成膜方法。

根據(jù)本發(fā)明，能夠一邊通過(guò)控制壓力將流量保持固定一邊短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大流量的氣體的供給。

以上，詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式，只要不脫離本發(fā)明的范圍，就能夠?qū)ι鲜龅膶?shí)施方式施以各種變更和置換。