專利名稱：基板處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理系統(tǒng)，尤其是涉及用于處理暴露于活性物質(zhì)的基板的表面的基板處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，在使用氣體的基板表面處理方法，如CVD(化學(xué)氣相沉積)中，基板的表面在相對長的時(shí)間暴露于包含活性物質(zhì)的過程氣中進(jìn)行處理，如摻雜。
在反應(yīng)后，過程氣的性質(zhì)不改變或不論其性質(zhì)是否改變，過程氣可再利用的情況中，嘗試再利用該過程氣。從降低對基板本身或?qū)θ梭w或環(huán)境的有害影響以及減少費(fèi)用的角度，再利用過程氣是有利的。
另外，將廢氣再利用為密封真空泵軸的密封氣的技術(shù)是已知的(如參見專利文件1)，但該技術(shù)在有效利用包含于氣體中的活性物質(zhì)方面是不夠的。而且，也已知在半導(dǎo)體制備系統(tǒng)中，從將真空室排放的氣體循環(huán)至真空室(如參見專利文件2)。該系統(tǒng)的問題是其不能處理當(dāng)氣體流是間歇的情況，盡管其能處理其中有固定量氣流連續(xù)的過程。
JP-A-2000-9037。
JP-A-Hei 9-251981。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的以上問題，本發(fā)明的目的是提供基板處理系統(tǒng)，其能有效地利用用于處理基板表面的必要的活性物質(zhì)或載氣，簡化用于氣體傳遞的設(shè)備，并節(jié)省能源。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的前述問題，本發(fā)明的第一實(shí)施方式是包括如下的基板處理系統(tǒng)用于供應(yīng)包含活性物質(zhì)的過程氣的氣體供應(yīng)源；用于儲存所述過程氣的與所述氣體供應(yīng)源相連的儲罐；用于使置于其中的基板暴露于所述過程氣中的反應(yīng)器；用于將所述反應(yīng)器內(nèi)部的過程氣引入所述儲罐的第一循環(huán)管；用于將所述儲罐中的至少部分過程氣引入所述反應(yīng)器的第二循環(huán)管；和安置于所述第二循環(huán)管中的用于調(diào)節(jié)待引入所述反應(yīng)器中的過程氣的量的流量調(diào)節(jié)閥。在此，術(shù)語“活性”不僅是指化學(xué)反應(yīng)而且是指由于粘附物質(zhì)等而導(dǎo)致基板表面與其初始情況不一樣的現(xiàn)象。
由于在上述構(gòu)造中，用于處理基板表面的包含活性物質(zhì)的過程氣可以被循環(huán)，因此可以有效地再利用過程氣。另外，可以簡化用于氣體傳遞的設(shè)備，和節(jié)省能源。而且，由于被排放的氣體暫時(shí)地被儲存在儲罐中，并且可以根據(jù)需要再利用任意量的氣體，因此根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)可以處理氣體流是間歇的情況。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式是如下的基板處理系統(tǒng)，其還包括泵，所述泵用于從反應(yīng)器抽出過程氣，然后將該抽出的過程氣通過第一循環(huán)管引至儲罐中。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，可以循環(huán)用于處理基板表面的包含活性物質(zhì)的過程氣，因此可以有效地再利用過程氣。另外，可以簡化用于氣體傳遞的設(shè)備和節(jié)省能源。
本申請是基于在日本申請于2003年7月4日的日本專利申請No.2003-191756，在此，將其全部引入本文作為參考。
通過以下詳細(xì)的描述將更全面地理解本發(fā)明并使本發(fā)明的申請范圍更清楚。然而，詳細(xì)解釋的特定實(shí)施例只是作為解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，很明顯地在本發(fā)明范圍和精神內(nèi)可以作出各種改變和改進(jìn)。
本申請人不打算描述任一實(shí)施方式。在等同原則下，那些可能未以文字形式包含于權(quán)利要求中的改進(jìn)和改變也是本發(fā)明的一部分。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的整體構(gòu)造的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照圖1詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的基板處理系統(tǒng)的實(shí)施方式。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的整體構(gòu)造的示意圖。如圖1所示，根據(jù)該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)包括其中放置有待處理的基板的反應(yīng)器10；用于向反應(yīng)器10供應(yīng)包含活性物質(zhì)的第一過程氣的第一氣體供應(yīng)源12；與第一氣體供應(yīng)源12相連的儲罐14；用于向反應(yīng)器10供應(yīng)第二過程氣的第二氣體供應(yīng)源16；通過閥18連接至反應(yīng)器10的渦輪分子泵20；和置于渦輪分子泵20下游的干式泵22。
干式泵26通過導(dǎo)管24連接至儲罐14，并降低儲罐14內(nèi)的壓力。置于導(dǎo)管24中的閥28連接儲罐14和干式泵26。另外，置于導(dǎo)管30中的閥32連接儲罐14和第一氣體供應(yīng)源12。
另外，通過閥34，將壓力泵36連接至反應(yīng)器10。壓力泵36通過其中安置有閥40的(第一)循環(huán)管38連接至儲罐14。另外，儲罐14通過(第二)循環(huán)管42連接至反應(yīng)器10，并且在循環(huán)管42中，安置有用于調(diào)節(jié)待引入反應(yīng)器10中的第一過程氣的量的流量調(diào)節(jié)閥44。通過循環(huán)管38將反應(yīng)器10內(nèi)部的過程氣引入儲罐14中，并且通過循環(huán)管42將儲罐14內(nèi)的至少部分過程氣引入反應(yīng)器10中。而且，通過導(dǎo)管46將第二氣體供應(yīng)源16連接至反應(yīng)器10，其中導(dǎo)管46中安置有用于調(diào)節(jié)待引入反應(yīng)器10中的第二過程氣的量的流量調(diào)節(jié)閥48。
現(xiàn)在，描述利用具有前述結(jié)構(gòu)的基板處理系統(tǒng)處理基板的方法。首先，打開位于第一氣體供應(yīng)源12和儲罐14之間的閥32和位于干式泵26和儲罐14之間的閥28，關(guān)閉位于儲罐14和反應(yīng)器10之間的流量調(diào)節(jié)閥44和位于壓力泵36和儲罐14之間的閥40。在此條件下，驅(qū)動干式泵26以將儲罐14的內(nèi)部壓力降低至給定值Pr，然后從第一氣體供應(yīng)源12引入第一過程氣并儲存在儲罐14中。
在本實(shí)施方式中，干式泵26用于降低儲罐14內(nèi)部的壓力。然而，渦輪分子泵20和干式泵22在打開閥18和流量調(diào)節(jié)閥44或閥18、34、40時(shí)也可用于代替干式泵26以降低儲罐14內(nèi)的壓力。另外，如果第一氣體供應(yīng)源(高壓氣罐)12中的壓力足夠高，則在不使用干式泵22，26或渦輪分子泵20的情況下可以將第一過程氣引入儲罐14中。盡管在本實(shí)施方式中，從第一氣體供應(yīng)源12供應(yīng)包含活性物質(zhì)的過程氣，也可以從第一氣體供應(yīng)源12供應(yīng)載氣，并且該載氣與活性物質(zhì)可以在第一氣體供應(yīng)源12的下游混合以形成第一過程氣。
之后，打開安置于渦輪分子泵20上游的閥18，驅(qū)動渦輪分子泵20和干式泵22以降低反應(yīng)器10內(nèi)部的壓力至不高于儲罐14中的內(nèi)部壓力Pr。然后，關(guān)閉閥18以形成反應(yīng)器10內(nèi)部緊緊封閉的空間。
在此條件下，如果打開位于壓力泵36上游的閥34，位于壓力泵36和儲罐14之間的閥40和位于儲罐14和反應(yīng)器10之間的流量調(diào)節(jié)閥44，而關(guān)閉其它的閥，則在儲罐14中的較高壓力的第一過程氣流入較低壓力的反應(yīng)器10中，從而將第一過程氣引入反應(yīng)器10中。此時(shí)，控制流量調(diào)節(jié)閥44的開口以調(diào)節(jié)待引入反應(yīng)器10中的過程氣的量。
置于反應(yīng)器10內(nèi)部的基板暴露于引至反應(yīng)器10中的第一過程氣中，包含于第一過程氣中的活性物質(zhì)粘附在基板的表面(粘附過程)。由于第一過程氣的循環(huán)系統(tǒng)由反應(yīng)器10、壓力泵36、循環(huán)管38、儲罐14、和循環(huán)管42定義，當(dāng)驅(qū)動壓力泵36以產(chǎn)生反應(yīng)器10和儲罐14之間的壓力差時(shí)，可以連續(xù)地循環(huán)第一過程氣。此時(shí)，可以打開和關(guān)閉閥40以間歇地循環(huán)第一過程氣。
盡管在本實(shí)施方式中使用壓力泵36循環(huán)第一過程氣，可以使用除此泵之外的循環(huán)機(jī)制進(jìn)行循環(huán)過程。另外，可以在循環(huán)管38或42中提供用于除去過程氣中的不利物質(zhì)(如冷凝物)的除去設(shè)備(例如過濾器)。
在如上所述的實(shí)施方式中，通過前述的循環(huán)系統(tǒng)再利用來自第一氣體供應(yīng)源12的第一過程氣。因此，可以有效地再利用過程氣，簡化用于氣體傳遞的設(shè)備，和節(jié)省能源。
當(dāng)對第一過程氣的再利用已達(dá)到極限或當(dāng)由于某些原因第一過程氣的性質(zhì)已改變至不適于再利用的情形時(shí)，打開位于干式泵26和儲罐14之間的閥28，驅(qū)動干式泵26以向外部排放過程氣。
另一方面，當(dāng)使用第二過程氣時(shí)，通過流量調(diào)節(jié)閥48從第二氣體供應(yīng)源16向反應(yīng)器10中引入第二過程氣，以進(jìn)行反應(yīng)器10中的反應(yīng)。之后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥48并打開位于渦輪分子泵20上游的閥18，驅(qū)動渦輪分子泵20和干式泵22，從而在通過除去設(shè)備(未顯示)之后將反應(yīng)后的第二過程氣排放至系統(tǒng)外部。
在完成一系列的操作之后，從反應(yīng)器10移出處理的基板，將下一基板置于反應(yīng)器10的內(nèi)部，并重復(fù)前述的過程?；蹇梢砸灰坏鼗蛞耘蔚男问桨仓糜诜磻?yīng)器10中。
盡管在本實(shí)施方式中，已舉例描述了其中提供有第一氣體供應(yīng)源12和第二氣體供應(yīng)源16的實(shí)例，可以僅提供第一氣體供應(yīng)源12或者也可以提供多種氣體供應(yīng)源。同樣，對于附圖中的儲罐、循環(huán)管和泵的數(shù)量沒有限制，可以根據(jù)需要任選地提供用于對基板處理系統(tǒng)進(jìn)行操作的各種測量設(shè)備和控制設(shè)備。
本發(fā)明適合用于原子層沉積(Atomic Layer Deposition)法。在該方法中，基板的表面暴露于活性物質(zhì)中以形成超薄層(extremely lowprofile(thin)layer)，并重復(fù)此過程以處理基板的表面。根據(jù)原子層沉積法，可以在基板的表面上沉積成百上千的超薄層，其各自具有數(shù)個原子級的厚度(納米)，使得可以精細(xì)并自由地調(diào)節(jié)膜厚。該原子層沉積法利用大量含有活性物質(zhì)的氣體，但在一個反應(yīng)過程中，僅少量的活性物質(zhì)粘附至基板的目標(biāo)區(qū)域而大部分活性物質(zhì)未反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在不直接排放至外部的情況下，可以利用含有足夠量的未反應(yīng)的活性物質(zhì)的氣體。因此，防止了對活性物質(zhì)或載氣的浪費(fèi)，避免了用于氣體傳遞的設(shè)備如泵設(shè)備的尺寸增大，并保持了能源的消耗。在此實(shí)施方式中，大量的成膜氣體被用作第一過程氣。例如，在形成氮化硅膜的情況中，同時(shí)或交替地供應(yīng)硅烷基氣體和氨基氣體。當(dāng)交替地供應(yīng)時(shí)，優(yōu)選提供另一儲罐。
關(guān)于第二過程氣，可以向反應(yīng)器中引入一種成膜氣體并與儲罐中的第一過程氣混合以調(diào)節(jié)混合氣體的濃度，或者可以供應(yīng)鹵素基清潔氣體以清潔反應(yīng)器10，其在成膜之后不需要循環(huán)。特別是在成膜氣體和清潔氣體的反應(yīng)會產(chǎn)生副產(chǎn)物的情況下，供應(yīng)第二過程氣(清潔氣體)使其旁通儲罐是有效的。
盡管如上描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于前述的實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以以各種方式進(jìn)行本發(fā)明。
附圖標(biāo)記說明10反應(yīng)器12第一氣體供應(yīng)源14儲罐16第二氣體供應(yīng)源18、28、32、34、40閥
20渦輪分子泵22、26干式泵24、30、46導(dǎo)管36壓力泵38第一循環(huán)管42第二循環(huán)管44、48流量調(diào)節(jié)閥
權(quán)利要求
1.基板處理系統(tǒng)，其包括用于供應(yīng)包含活性物質(zhì)的過程氣的氣體供應(yīng)源；用于儲存所述過程氣的與所述氣體供應(yīng)源相連的儲罐；用于使置于其中的基板暴露于所述過程氣中的反應(yīng)器；用于將所述反應(yīng)器內(nèi)部的過程氣引入所述儲罐的第一循環(huán)管；用于將所述儲罐中的至少部分過程氣引入所述反應(yīng)器的第二循環(huán)管；安置于所述第二循環(huán)管中的用于調(diào)節(jié)待引入所述反應(yīng)器中的過程氣的量的流量調(diào)節(jié)閥。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其還包括用于從所述反應(yīng)器抽出所述過程氣并通過所述第一循環(huán)管將其引入所述儲罐的泵。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基板處理系統(tǒng)，其還包括用于將第二過程氣供應(yīng)至所述反應(yīng)器的第二氣體供應(yīng)源，以使所述第二過程氣旁通所述儲罐，所述第二過程氣包含有不同于包含在所述第一過程氣中的活性物質(zhì)的活性物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了基板處理系統(tǒng)，其有效地利用了用于處理基板表面的必要的活性物質(zhì)或載氣，簡化了用于氣體傳遞的設(shè)備，并節(jié)省了能源。所述系統(tǒng)包括用于供應(yīng)包含活性物質(zhì)的過程氣的氣體供應(yīng)源(12)，用于儲存所述過程氣的與氣體供應(yīng)源(12)相連的儲罐(14)，用于使置于其中的基板暴露于所述過程氣中的反應(yīng)器(10)，用于將反應(yīng)器(10)內(nèi)部的過程氣引入儲罐(14)的第一循環(huán)管(38)，用于將儲罐(14)中的至少部分過程氣引入反應(yīng)器(10)的第二循環(huán)管(42)，和安置于第二循環(huán)管(42)中的用于調(diào)節(jié)待引入反應(yīng)器(10)中的過程氣的量的流量調(diào)節(jié)閥(44)。
文檔編號H01L21/31GK1816898SQ20048001872
公開日2006年8月9日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月4日
發(fā)明者堀內(nèi)隆夫, 小神野宏明, 新村惠弘, 服部博 申請人:株式會社荏原制作所