[发明专利]气体供给装置和气体供给方法

说明书

本发明在防止成膜时原料气体所需的流量增大的同时，提高用于置换处理容器(11)内的气氛的置换气体的流量。气体供给装置包括：分别对处理容器内供给原料气体、反应气体的原料气体流路(41)、反应气体流路(61)；与原料气体流路和反应气体流路分别连接的第一载气流路(51)和第二载气流路(71)；置换气体流路(45)，其经由与设置在第一载气流路和第二载气流路中的载气的供给控制装置不同的另外的供给控制装置，对处理容器内供给置换气体；设置在置换气体流路(45、65)中，储存置换气体的储气部(46、66)；在置换气体流路中设置于储气部的下游侧的阀(V2、V6)；和控制阀的开闭的控制部(100)。

技术领域

本发明涉及用于在形成真空气氛的处理容器内对衬底进行成膜处理的气体供给装置和气体供给方法。

背景技术

为了对作为衬底的半导体晶片(以下称“晶片”)进行成膜，有时要使用ALD(AtomicLayer Deposition，原子层沉积)。在该ALD中，在形成真空气氛的处理容器内交替多次供给会吸附到晶片表面上的原料气体和与该原料气体反应的反应气体，在晶片表面沉积反应生成物的原子层来进行成膜。另外，为了防止原料气体与反应气体在处理容器内于晶片表面之外的区域发生气相反应而产生颗粒，原料气体和反应气体以彼此隔开间隔的方式供给。并且，在进行原料气体的供给的时间段与进行反应气体的供给的时间段之间通过供给不活泼气体来吹扫处理容器内的气氛，将气氛置换成该不活泼气体的气氛。专利文献1、2记载了进行该ALD的成膜装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-23324号公报

专利文献2：日本特开2014-198872号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

由于需要如上所述地进行吹扫，所以例如在进行ALD的期间，有时需要连续地以规定的流量对处理容器内进行不活泼气体的供给。该不活泼气体在原料气体或反应气体的供给期间作为这些气体的载气发挥作用，而在不进行原料气体和反应气体的供给的期间作为吹扫气体发挥作用。

然而，随着配线精细化的进展，出现了在进行ALD的晶片表面形成有深宽比较大的凹部的趋势，为此需要在进行ALD时采取措施，使得即使在形成有这样的凹部的情况下也能够确保良好的台阶覆盖率。为此，能够考虑增大原料气体的流量，提高处理容器内的原料气体的分压。

然而，若增大原料气体的流量，则需要延长为了防止上述颗粒的发生而进行吹扫的时间，成膜处理所需要的时间将会延长。并且如上所述，为了进行吹扫，载气是以比较大的流量对处理容器供给的，因此为了充分提高原料气体的分压，则供给到处理容器内的原料气体的流量有可能会变得非常大。这样一来，原料气体会附着到用于对处理容器供给该原料气体的流路上，进行装置维护的频率可能会变高。出于这样的情况，需要有一种即使原料气体的流量较小也能够对衬底以具有良好覆盖性的方式进行成膜，并且能够迅速地进行处理容器内的吹扫的技术。

专利文献1记载了一种进行ALD的成膜装置，其以N₂(氮)气体作为处理气体(原料气体和反应气体)的载气和吹扫气体，在连接该N₂气体的供给源与处理容器的气体流路上，设置有与其上游端和下游端连接的旁通流路。在该成膜装置中，在对处理容器内供给处理气体时，位于旁通流路上的阀被关闭，而在进行吹扫时，为了增大对处理容器内供给的N₂气体的流量，该阀被打开。不过，旁通流路中的N₂气体的流量仅通过上述阀的开闭来控制。因而，难以掌握上述气体流路和旁通流路中分别有多少气体在流动，可能难以控制供给到处理容器内的N₂气体的流量。并且，人们需要相比该专利文献1进一步缩短吹扫的时间的技术。