JP2010186788A - Atomic layer deposition apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of deposits deposited inside an apparatus, relating to an atomic layer deposition apparatus for forming an alumina film which is based on the premise of low temperature treatment around 300°C. <P>SOLUTION: A high frequency generation source 108 is provided at the upper part of a deposition chamber 102, and a high frequency power supplying part 109 for supplying high frequency current is connected to the high frequency generation source 108. A material gas supply part 151 for supplying material gas of aluminum to the deposition chamber 102 is connected to a gas introducing opening 105. An oxidizing gas supply part 161 for supplying oxygen gas to the deposition chamber 102 is connected to a gas introducing opening 106. A deposition preventing film 111 is formed on the inner wall of the deposition chamber 102 comprising organic resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、気相において基板の上に原料ガスを供給することで薄膜を形成する原子層成長装置および方法に関する。   The present invention relates to an atomic layer growth apparatus and method for forming a thin film by supplying a source gas onto a substrate in a gas phase.

近年、300℃程度の低温で良質な薄膜がより均質な状態で形成可能であるなどの種々の特徴を備える技術として、原子層成長(Atomic Layer Deposition:ALD)法が、注目されている。原子層成長法は、形成対象の膜を構成する各元素の原料を基板に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する技術である。原子層成長方法では、各元素の原料を供給している間に1層あるいはn層(nは2以上の整数)だけを表面に吸着させ、余分な原料は成長に寄与させないようにしている。原子層成長方法によれば、一般的なCVDと同様に高い形状適応性と膜厚制御性を併せ持っており、より低温でより広い面積に対して均一な薄膜を再現性よく形成できる技術として、大画面のフラットパネルディスプレイ製造への適用が検討されている。   In recent years, an atomic layer deposition (ALD) method has attracted attention as a technique having various characteristics such that a high-quality thin film can be formed in a more homogeneous state at a low temperature of about 300 ° C. The atomic layer growth method is a technique for forming a thin film in units of atomic layers by alternately supplying raw materials of respective elements constituting a film to be formed to a substrate. In the atomic layer growth method, only one layer or n layer (n is an integer of 2 or more) is adsorbed on the surface while the raw materials for each element are supplied, and excess raw materials are prevented from contributing to growth. According to the atomic layer growth method, it has high shape adaptability and film thickness controllability as in general CVD, and as a technology that can form a uniform thin film with a high reproducibility over a wider area at a lower temperature, Application to the production of large-screen flat panel displays is under consideration.

大型化に対応する原子層成長装置としては、1辺が数十cmを越える矩形の基板が対象となるため、基板に平行にガスを供給する横型の装置が一般に用いられている。横型の装置では、よく知られているように、基板に平行にガスを供給しており、装置の構成が単純であり、基板の大型化に適用しやすい構成となっている。また、原子層成長方法は、前述したように成長の自己停止作用を備えており、他の化学的気相成長法に比較し、形成される膜の状態が供給されるガスの分布にあまり影響をされない。このため、基板の大型化に伴い、ガスの供給口からの距離が大きく異なる状態となっていても、基板全域に対して均一な膜の形成が期待できる。   As an atomic layer growth apparatus corresponding to an increase in size, since a rectangular substrate having a side of several tens of centimeters is targeted, a horizontal apparatus that supplies gas in parallel to the substrate is generally used. As is well known, in a horizontal apparatus, gas is supplied in parallel to the substrate, the structure of the apparatus is simple, and the structure is easy to apply to an increase in the size of the substrate. In addition, as described above, the atomic layer growth method has a self-stopping action of growth, and compared with other chemical vapor deposition methods, the state of the formed film has less influence on the distribution of the supplied gas. Not be. For this reason, even when the distance from the gas supply port is greatly different with the increase in size of the substrate, a uniform film can be expected to be formed over the entire area of the substrate.

特開2005−340281号公報JP-A-2005-340281

ところで、上述したような成長装置では、供給される原料(ガス)が装置内壁にも接するため、内壁に堆積物が付着していく。この堆積物が多くなると、堆積物の剥がれによるパーティクルが発生しやすくなり、これが製品に付着して異物となることにより製品の収率(歩留まり)が低下する。このため、装置内部のクリーニングが重要となる。この装置内部のクリーニングでは、例えば、塩素ガスを用いたドライクリーニングが用いられている(特許文献1参照)。この技術では、塩素ガスを用いてアルミナによる堆積物の除去を行っている。ただし、このようなドライクリーニングでは、高温の処理が必要となる。例えば、塩素ガスを用いる場合、500℃を超える高温にしないと、アルミナによる堆積物が除去できないことが確認されている。   By the way, in the growth apparatus as described above, since the supplied raw material (gas) comes into contact with the inner wall of the apparatus, deposits adhere to the inner wall. When this deposit increases, particles due to the peeling of the deposit are likely to be generated, and this adheres to the product and becomes a foreign substance, thereby reducing the yield (yield) of the product. For this reason, cleaning inside the apparatus is important. For cleaning the inside of the apparatus, for example, dry cleaning using chlorine gas is used (see Patent Document 1). In this technique, deposits are removed by alumina using chlorine gas. However, such dry cleaning requires high-temperature processing. For example, when chlorine gas is used, it has been confirmed that deposits made of alumina cannot be removed unless the temperature exceeds 500 ° C.

ところが、前述したようなフラットパネルディスプレイ製造を対象とした原子層成長装置では、成膜の温度が高々300℃程度であり、500℃を超える高温に耐えられる構造となっていない。例えば、装置の密閉性を得るためのシール部には、300℃程度に耐えられるような高分子材料が用いられているため、500℃を超える高温処理が行えない。このように、アルミナ膜を形成する原子層成長装置においては、上述したようなドライクリーニングを適用させることが困難であり、装置内部に堆積する堆積物の発生を抑制することが容易ではない。   However, in the atomic layer growth apparatus intended for flat panel display manufacturing as described above, the temperature of film formation is at most about 300 ° C., and it does not have a structure that can withstand high temperatures exceeding 500 ° C. For example, a high-temperature treatment exceeding 500 ° C. cannot be performed because a polymer material that can withstand about 300 ° C. is used for the seal portion for obtaining the hermeticity of the apparatus. Thus, in an atomic layer growth apparatus for forming an alumina film, it is difficult to apply the dry cleaning as described above, and it is not easy to suppress the generation of deposits deposited inside the apparatus.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高々300℃程度の低温処理を前提とされたアルミナ膜を形成する原子層成長装置において、装置内部に堆積する堆積物の発生が容易に抑制できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In an atomic layer growth apparatus for forming an alumina film that is premised on a low-temperature treatment of about 300 ° C., deposition deposited inside the apparatus. The object is to make it possible to easily suppress the generation of objects.

本発明に係る原子層成長装置は、成膜対象の基板が配置される成膜室と、この成膜室にアルミニウムの原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、原料ガスの供給により基板の上に形成された吸着層を酸化するための酸化ガスを成膜室内に供給する酸化ガス供給手段と、成膜室の内部を排気する排気手段と、有機樹脂から構成されて成膜室の内壁に形成された堆積阻止膜とを少なくとも備え、堆積阻止膜は、酸化ガスにより酸化されて気化するものである。なお、有機樹脂は、ポリパラキシリレン樹脂であればよい。   An atomic layer growth apparatus according to the present invention includes a deposition chamber in which a substrate to be deposited is disposed, a source gas supply means for supplying an aluminum source gas to the deposition chamber, and a substrate gas by supplying the source gas. An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas for oxidizing the adsorbing layer formed in the film forming chamber, an exhaust means for exhausting the inside of the film forming chamber, and an organic resin on the inner wall of the film forming chamber. A deposition prevention film formed at least, and the deposition prevention film is oxidized and vaporized by an oxidizing gas. The organic resin may be a polyparaxylylene resin.

上記原子層成長装置において、酸化ガス供給手段は、酸化ガスとして酸素のプラズマを生成するプラズマ生成手段および酸化ガスとしてオゾンを生成するオゾン生成手段の少なくとも一方であればよい。   In the atomic layer growth apparatus, the oxidizing gas supply means may be at least one of a plasma generating means for generating oxygen plasma as the oxidizing gas and an ozone generating means for generating ozone as the oxidizing gas.

本発明に係る原子層成長方法は、成膜対象の基板が配置される成膜室の内壁に有機樹脂から構成された堆積阻止膜を形成する第1工程と、成膜対象の基板が配置された成膜室にアルミニウムの原料ガスを供給して基板の上に原料ガスの成分からなる吸着層を形成する第2工程と、成膜室より原料ガスを排出した後、酸化ガスを供給して吸着層を酸化し、基板の上に酸化アルミニウムの層を形成する第3工程とを少なくとも備え、堆積阻止膜は、酸化ガスにより酸化されて気化する有機樹脂から構成する。なお、有機樹脂は、ポリパラキシリレン樹脂であればよい。   The atomic layer growth method according to the present invention includes a first step of forming a deposition prevention film made of an organic resin on an inner wall of a film formation chamber in which a substrate to be deposited is disposed, and a substrate to be deposited. A second step of supplying an aluminum source gas to the film forming chamber and forming an adsorption layer made of the component of the source gas on the substrate; and after exhausting the source gas from the film forming chamber, an oxidizing gas is supplied. And a third step of forming an aluminum oxide layer on the substrate by oxidizing the adsorption layer, and the deposition preventing film is made of an organic resin that is oxidized and vaporized by an oxidizing gas. The organic resin may be a polyparaxylylene resin.

上記原子層成長方法において、酸化ガスとは酸素のプラズマおよびオゾンの少なくとも一方であればよい。   In the atomic layer growth method, the oxidizing gas may be at least one of oxygen plasma and ozone.

以上説明したように、本発明によれば、酸化ガスにより酸化されて気化する有機樹脂から構成された堆積阻止膜を成膜室の内壁に形成したので、高々300℃程度の低温処理を前提とされたアルミナ膜を形成する原子層成長装置において、装置内部に堆積する堆積物の発生が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, the deposition preventing film made of the organic resin that is oxidized and vaporized by the oxidizing gas is formed on the inner wall of the film forming chamber. In the atomic layer growth apparatus for forming the alumina film thus formed, an excellent effect is obtained that generation of deposits deposited inside the apparatus can be suppressed.

本発明の実施の形態における原子層成長装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the atomic layer growth apparatus in embodiment of this invention. 酸化の工程における堆積阻止膜111の表面の状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the state of the surface of the deposition prevention film | membrane 111 in the process of oxidation. 酸化の工程における堆積阻止膜111の表面の状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the state of the surface of the deposition prevention film | membrane 111 in the process of oxidation.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における原子層成長装置の構成を示す構成図である。この原子層成長装置は、まず、装置本体101に、成膜対象の基板(不図示)が配置される成膜室102を備える。成膜室102の内部には、基板が載置される基板台103が設けられ、基板台103は、基板を加熱するための加熱機構104を内蔵している。また、装置本体101には、成膜室102に原料ガスを導入するためにガス導入口105、成膜室102に酸素ガスを導入するためのガス導入口106を備える。また、装置本体101は、成膜室102の内部に接続する排気口107を備える。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an atomic layer growth apparatus according to an embodiment of the present invention. In this atomic layer growth apparatus, first, the apparatus main body 101 includes a film formation chamber 102 in which a substrate (not shown) to be formed is placed. A substrate table 103 on which a substrate is placed is provided inside the film formation chamber 102, and the substrate table 103 incorporates a heating mechanism 104 for heating the substrate. Further, the apparatus main body 101 includes a gas inlet 105 for introducing a source gas into the film forming chamber 102 and a gas inlet 106 for introducing oxygen gas into the film forming chamber 102. Further, the apparatus main body 101 includes an exhaust port 107 connected to the inside of the film forming chamber 102.

また、成膜室102の上部には、高周波発生源108が設けられ、また、高周波発生源108には、高周波電力を供給するための高周波電力供給部109が接続されている。また、ガス導入口105には、成膜室102にアルミニウムの原料ガスを供給するための原料ガス供給部151が接続している。アルミニウムの原料ガスとしては、例えば、トリメチルアルミニウム(TMA)のガスである。また、アルミニウムの原料ガスとしては、トリエチルアルミニウム(TEA)など他の有機金属化合物であってもよい。   A high frequency generation source 108 is provided in the upper part of the film formation chamber 102, and a high frequency power supply unit 109 for supplying high frequency power is connected to the high frequency generation source 108. A source gas supply unit 151 for supplying an aluminum source gas to the film forming chamber 102 is connected to the gas inlet 105. An example of the aluminum source gas is trimethylaluminum (TMA) gas. The source gas for aluminum may be other organometallic compounds such as triethylaluminum (TEA).

また、ガス導入口106には、成膜室102に酸素ガスを供給する酸化ガス供給部161が接続している。また、排気口107には、成膜室102の内部を排気する真空ポンプ(排気手段)110が接続している。本実施の形態では、後述するように酸化ガス供給部161より供給された酸素ガスを高周波発生源108により供給される高周波でプラズマとし、この酸素ガスのプラズマを酸化ガスとして用いる。従って、この場合、高周波発生源108,高周波電力供給部109,および酸化ガス供給部161により、酸化ガス供給手段が構成されているものとして考えることができる。   An oxidizing gas supply unit 161 that supplies oxygen gas to the film forming chamber 102 is connected to the gas inlet 106. Further, a vacuum pump (exhaust means) 110 that exhausts the inside of the film forming chamber 102 is connected to the exhaust port 107. In this embodiment, as will be described later, oxygen gas supplied from the oxidizing gas supply unit 161 is used as plasma at a high frequency supplied from the high-frequency generation source 108, and this oxygen gas plasma is used as the oxidizing gas. Therefore, in this case, it can be considered that the high-frequency generation source 108, the high-frequency power supply unit 109, and the oxidizing gas supply unit 161 constitute an oxidizing gas supply unit.

加えて、本実施の形態における原子層成長装置は、有機樹脂から構成されて成膜室102の内壁に形成された堆積阻止膜111を備える。堆積阻止膜111は、上述した酸素ガスのプラズマ(酸化ガス)により酸化されて気化する有機樹脂から構成されてるものであり、例えば、有機樹脂は、ポリパラキシリレン(〔C66(CH22n)樹脂である。なお、堆積阻止膜111は、ガス導入口105,ガス導入口106,および排気口107の内壁など、成膜室102に連通する空間に接触する内壁に形成されててもよい。 In addition, the atomic layer growth apparatus in the present embodiment includes a deposition prevention film 111 made of an organic resin and formed on the inner wall of the film formation chamber 102. The deposition preventing film 111 is made of an organic resin that is oxidized and vaporized by the above-described oxygen gas plasma (oxidation gas). For example, the organic resin is polyparaxylylene ([C 6 H 6 (CH 2 ) 2 ] n ) Resin. The deposition prevention film 111 may be formed on an inner wall that is in contact with a space communicating with the film formation chamber 102, such as the inner walls of the gas inlet 105, the gas inlet 106, and the exhaust outlet 107.

このように構成した本実施の形態における原子層成長装置では、酸化アルミニウム(アルミナ)膜の原子層成長のなかの酸化工程で、酸素ガスのプラズマ(酸化ガス)の作用により堆積阻止膜111の一部表面が気化することにより、堆積阻止膜111の表面に堆積したアルミニウム原料による堆積物が除去されるようになる。   In the atomic layer growth apparatus according to the present embodiment configured as described above, one of the deposition preventing films 111 is formed by the action of oxygen gas plasma (oxidation gas) in the oxidation step of atomic layer growth of an aluminum oxide (alumina) film. By vaporizing the surface of the part, deposits due to the aluminum material deposited on the surface of the deposition preventing film 111 are removed.

以下、原子層成長によるアルミナ膜の形成についてより詳細に説明する。まず、原子層成長装置の成膜室102の内部にガラス基板を載置し、真空ポンプ110を動作させて成膜室102内を2〜3Pa程度の圧力とする。また、加熱機構104を動作させ、ガラス基板を250℃程度に加熱する。なお、ガラス基板の加熱は、一連の薄膜形成が終了するまで継続される。   Hereinafter, the formation of an alumina film by atomic layer growth will be described in more detail. First, a glass substrate is placed inside the film formation chamber 102 of the atomic layer growth apparatus, and the vacuum pump 110 is operated to set the pressure in the film formation chamber 102 to about 2 to 3 Pa. In addition, the heating mechanism 104 is operated to heat the glass substrate to about 250 ° C. In addition, heating of a glass substrate is continued until a series of thin film formation is complete | finished.

この状態で、成膜室102内にTMAからなる原料ガスを導入し、ガラス基板の上に原料ガスが供給された状態とする。原料ガスの供給は、例えば約1秒間行う。このことにより、ガラス基板の上に原料であるTMA分子(有機化合物)が吸着した吸着層が形成される。なお、原料ガスの供給において、真空ポンプ110による排気口107からの排気を継続させてもよい。   In this state, a source gas made of TMA is introduced into the film formation chamber 102, and the source gas is supplied onto the glass substrate. The source gas is supplied for about 1 second, for example. Thereby, an adsorption layer in which TMA molecules (organic compounds) as raw materials are adsorbed is formed on the glass substrate. In the supply of the source gas, the exhaust from the exhaust port 107 by the vacuum pump 110 may be continued.

次に、成膜室102内への原料ガスの導入を停止し、成膜室102内より原料ガスを排出する。例えば、成膜室102の内部を真空ポンプ110により排気する状態で、窒素やアルゴンなどの不活性ガス(パージガス)を導入することで、ガラス基板に吸着(化学吸着)したもの(吸着層)以外の余剰ガスを、成膜室102から除去(パージ)する。なお、図1では、パージガスを導入する機構については省略している。   Next, the introduction of the source gas into the deposition chamber 102 is stopped, and the source gas is discharged from the deposition chamber 102. For example, other than what is adsorbed (chemically adsorbed) on a glass substrate by introducing an inert gas (purge gas) such as nitrogen or argon while the inside of the film formation chamber 102 is exhausted by the vacuum pump 110 (adsorption layer) The excess gas is removed (purged) from the film formation chamber 102. In FIG. 1, a mechanism for introducing the purge gas is omitted.

次に、成膜室102の内部に例えば酸素ガスを導入するとともに、成膜室102の内部のガラス基板の上方に配置された高周波発生源108に高周波電力供給部109から高周波電力を供給し、導入した酸素ガスのプラズマを生成し、原子状酸素を吸着層の表面に供給する。このプラズマの生成は、約0.2秒間とする。この酸素ガスのプラズマ(酸化ガス)により、ガラス基板の表面に吸着している吸着層が酸化され、ガラス基板の表面にアルミニウム1原子層分の酸化アルミニウム層が形成された状態となる。なお、例えばアルゴンなどの不活性ガスを導入して成膜室102内の圧力がある程度安定した状態で酸素ガスを導入し、この状態でプラズマを発生させるようにしてもよい。なお、酸素ガスの供給において、真空ポンプ110による排気口107からの排気を継続させてもよい。   Next, for example, oxygen gas is introduced into the film formation chamber 102 and high frequency power is supplied from the high frequency power supply unit 109 to the high frequency generation source 108 disposed above the glass substrate in the film formation chamber 102. Plasma of the introduced oxygen gas is generated, and atomic oxygen is supplied to the surface of the adsorption layer. This plasma is generated for about 0.2 seconds. By this oxygen gas plasma (oxidizing gas), the adsorption layer adsorbed on the surface of the glass substrate is oxidized, and an aluminum oxide layer corresponding to one atomic layer of aluminum is formed on the surface of the glass substrate. Note that, for example, an inert gas such as argon may be introduced to introduce oxygen gas in a state where the pressure in the film formation chamber 102 is stabilized to some extent, and plasma may be generated in this state. In the supply of oxygen gas, the exhaust from the exhaust port 107 by the vacuum pump 110 may be continued.

次に、成膜室102内への酸素ガスの導入を停止し、成膜室102内より酸素ガスを排出する。例えば、成膜室102の内部を真空ポンプ110により排気する状態でパージガスを導入することで、成膜室102の内部から酸素ガスを除去(パージ)する。   Next, the introduction of the oxygen gas into the film formation chamber 102 is stopped, and the oxygen gas is discharged from the film formation chamber 102. For example, oxygen gas is removed (purged) from the inside of the film formation chamber 102 by introducing a purge gas in a state where the inside of the film formation chamber 102 is exhausted by the vacuum pump 110.

次に、ガラス基板の上に原料ガスを供給し、酸化アルミニウム層の上に新たな吸着層を形成する。次に、成膜室102内への原料ガスの導入を停止し、成膜室102内より原料ガスを排出する。例えば、成膜室102の内部を真空ポンプにより排気する状態で、パージガスを導入することで、余剰ガスを成膜室102から除去する。   Next, a source gas is supplied onto the glass substrate, and a new adsorption layer is formed on the aluminum oxide layer. Next, the introduction of the source gas into the deposition chamber 102 is stopped, and the source gas is discharged from the deposition chamber 102. For example, surplus gas is removed from the deposition chamber 102 by introducing a purge gas while the inside of the deposition chamber 102 is evacuated by a vacuum pump.

次に、成膜室102の内部に例えば酸素ガスを導入するとともに、前述同様に高周波発生源108に高周波電力を供給し、導入した酸素ガスのプラズマを生成し、原子状酸素がTMA分子層の表面に供給される状態とする。このプラズマの生成は、約0.2秒間とする。このことにより、既に形成されている酸化アルミニウム層の表面に吸着している吸着層が酸化され、酸化アルミニウム層の表面にアルミニウム1原子層分の新たな酸化アルミニウム層が形成される。   Next, for example, oxygen gas is introduced into the film formation chamber 102, and high frequency power is supplied to the high frequency generation source 108 in the same manner as described above to generate plasma of the introduced oxygen gas so that atomic oxygen is contained in the TMA molecular layer. The state is to be supplied to the surface. This plasma is generated for about 0.2 seconds. As a result, the adsorption layer adsorbed on the surface of the already formed aluminum oxide layer is oxidized, and a new aluminum oxide layer for one atomic layer of aluminum is formed on the surface of the aluminum oxide layer.

以上説明したように、吸着→原料ガス排出→プラズマ酸化→酸化ガス排出の一連の基本工程により、ガラス基板の上に、酸化アルミニウム層が形成されるようになる。このような原子層成長の過程の中で、本実施の形態によれば、酸素ガスのプラズマを用いた酸化の工程において、堆積阻止膜111の表面も酸化される。ここで、酸化工程の前の吸着工程において、成膜室102には原料ガスが導入されているので、図2Aに示すように、堆積阻止膜111の表面にも、アルミニウムの原料(TMA)からなる吸着分子201が吸着している。   As described above, an aluminum oxide layer is formed on the glass substrate by a series of basic steps of adsorption → source gas discharge → plasma oxidation → oxidation gas discharge. In this process of atomic layer growth, according to the present embodiment, the surface of the deposition prevention film 111 is also oxidized in the oxidation step using oxygen gas plasma. Here, since the source gas is introduced into the film formation chamber 102 in the adsorption step before the oxidation step, as shown in FIG. 2A, the surface of the deposition preventing film 111 is also formed from the aluminum source (TMA). The adsorbed molecule 201 is adsorbed.

しかしながら、本実施の形態では、上述したように、酸化工程において堆積阻止膜111の表面が酸化され、図2Bに示すように、表面層111aが気化して除去される。このことにより、堆積防止膜111の表面に吸着していた吸着分子201も、表面層111aの除去と共に除去される。表面層111aの酸化による気化と共に、吸着分子201も気化するものと考えられる。また、表面層111aの気化により、吸着分子201が堆積阻止膜111より脱離し、排気口107より排気される酸化ガスと共に成膜室102より排出されるものとも考えられる。   However, in the present embodiment, as described above, the surface of the deposition preventing film 111 is oxidized in the oxidation step, and the surface layer 111a is vaporized and removed as shown in FIG. 2B. As a result, the adsorbed molecules 201 adsorbed on the surface of the deposition preventing film 111 are also removed together with the removal of the surface layer 111a. It is considered that the adsorbed molecules 201 are vaporized along with the vaporization of the surface layer 111a due to oxidation. Further, it is considered that the adsorbed molecules 201 are desorbed from the deposition preventing film 111 due to the vaporization of the surface layer 111 a and are discharged from the film forming chamber 102 together with the oxidizing gas exhausted from the exhaust port 107.

上述した、吸着工程における堆積防止膜111への吸着分子201の吸着と、酸化工程における吸着分子201の除去とは、原子層成長のサイクルと同じに繰り返される。言い換えると、本実施の形態によれば、原子層成長のサイクルの中で、酸化工程が行われる毎に、装置内部のクリーニングがなされているものといえる。この結果、本実施の形態によれば、成膜室102の内壁には、パーティクルの発生源となる堆積物の形成が抑制されるようになる。なお、当然ではあるが、ガラス基板の上には堆積阻止膜111を形成していないので、ガラス基板の上には、酸化アルミニウム層が形成される。   The above-described adsorption of the adsorbed molecules 201 to the deposition preventing film 111 in the adsorption step and the removal of the adsorbed molecules 201 in the oxidation step are repeated in the same manner as the atomic layer growth cycle. In other words, according to the present embodiment, it can be said that the inside of the apparatus is cleaned every time the oxidation step is performed in the cycle of atomic layer growth. As a result, according to the present embodiment, the formation of deposits serving as particle generation sources on the inner wall of the film forming chamber 102 is suppressed. As a matter of course, since the deposition preventing film 111 is not formed on the glass substrate, an aluminum oxide layer is formed on the glass substrate.

次に、ポリパラキシリレン樹脂からなる堆積阻止膜111を酸素ガスのプラズマでエッチングした実験について説明する。シリコン基板の上にポリパラキシリレン樹脂膜を形成し、この上に酸化アルミニウムの層を形成した試料を作製する。   Next, an experiment in which the deposition preventing film 111 made of polyparaxylylene resin is etched with oxygen gas plasma will be described. A sample in which a polyparaxylylene resin film is formed on a silicon substrate and an aluminum oxide layer is formed thereon is manufactured.

試料1では、基板温度条件を250℃とし、前述したように酸化アルミニウムの原子層成長を行う。酸化の工程では、プラズマのパワーを3000Wとした酸素プラズマを0.5秒間作用させる。この試料1では、原子層成長のサイクルを繰り返すことで、ポリパラキシリレン樹脂膜を形成していない領域には、酸化アルミニウムの層が層厚80nmに形成される。これに対し、ポリパラキシリレン樹脂膜を形成している領域には酸化アルミニウムの層は形成されない。また、試料1では、ポリパラキシリレン樹脂膜は、1回の酸化工程で、1.43nm減少する。   In Sample 1, the substrate temperature condition is set to 250 ° C., and atomic layer growth of aluminum oxide is performed as described above. In the oxidation step, oxygen plasma with a plasma power of 3000 W is applied for 0.5 seconds. In Sample 1, by repeating the atomic layer growth cycle, an aluminum oxide layer having a thickness of 80 nm is formed in a region where the polyparaxylylene resin film is not formed. In contrast, an aluminum oxide layer is not formed in the region where the polyparaxylylene resin film is formed. In sample 1, the polyparaxylylene resin film decreases by 1.43 nm in one oxidation step.

また、試料2では、基板温度条件を250℃とし、前述したように酸化アルミニウムの原子層成長を行う。酸化の工程では、プラズマのパワーを3000Wとした酸素プラズマを0.2秒作用させる。この試料2では、原子層成長のサイクルを繰り返すことで、ポリパラキシリレン樹脂膜を形成していない領域には、酸化アルミニウムの層が層厚12.3nmに形成される。これに対し、ポリパラキシリレン樹脂膜を形成している領域には酸化アルミニウムの層は形成されない。また、試料2では、ポリパラキシリレン樹脂膜は、1回の酸化工程で、0.74nm減少する。   In Sample 2, the substrate temperature condition is set to 250 ° C., and atomic layer growth of aluminum oxide is performed as described above. In the oxidation step, oxygen plasma with a plasma power of 3000 W is applied for 0.2 seconds. In Sample 2, by repeating the atomic layer growth cycle, an aluminum oxide layer having a layer thickness of 12.3 nm is formed in a region where the polyparaxylylene resin film is not formed. In contrast, an aluminum oxide layer is not formed in the region where the polyparaxylylene resin film is formed. In sample 2, the polyparaxylylene resin film decreases by 0.74 nm in one oxidation step.

以上の実験結果から明らかなように、ポリパラキシリレン樹脂からなる堆積阻止膜111が形成されている領域には、堆積物の堆積が抑制されることがわかる。   As is clear from the above experimental results, it can be seen that deposit accumulation is suppressed in the region where the deposition prevention film 111 made of polyparaxylylene resin is formed.

ところで、ポリパラキシリレン樹脂からなる堆積阻止膜111は、公知の蒸着重合(CVD)により形成することができる。例えば、ジパラキシリレン系ダイマを150℃で昇華させて気化し、これを減圧下で650〜700℃に加熱し、モノマラジカルを作る。このようにして形成したモノマラジカルを、常温(23〜25℃)とした成膜室102に導入することで、成膜室の内壁にポリパラキシリレンの高分子膜を形成することができる。   By the way, the deposition preventing film 111 made of polyparaxylylene resin can be formed by known vapor deposition polymerization (CVD). For example, a diparaxylylene-based dimer is vaporized by sublimation at 150 ° C., and this is heated to 650-700 ° C. under reduced pressure to produce a monomer radical. By introducing the monomer radical thus formed into the film formation chamber 102 at room temperature (23 to 25 ° C.), a polymer film of polyparaxylylene can be formed on the inner wall of the film formation chamber.

なお、上述では、酸化アルミニウムの形成において、基板加熱温度を250℃としたが、これに限るものではなく、TMAを原料とした酸化アルミニウムの原子層成長は、基板温度を常温〜300℃の範囲で行える。この酸化アルミニウムの原子層成長を常温で行う場合、加熱機構104は無くてもよい。また、上述では、高周波発生源108により、成膜室102の内部にプラズマを生成させるようにしたが、これに限るものではない。例えば、成膜室102の内部にプラズマ生成のためのアンテナを設けるようにしてもよい。また、成膜室102の上面と基板台103とを電極とした平行平板型のプラズマ発生機構としてもよい。また、よく知られた他の構成のプラズマ発生機構を用いるようにしてもよい。   In the above description, in the formation of aluminum oxide, the substrate heating temperature is set to 250 ° C. However, the present invention is not limited to this, and the atomic layer growth of aluminum oxide using TMA as a raw material has a substrate temperature in the range of room temperature to 300 ° C. You can do it. When the atomic layer growth of aluminum oxide is performed at room temperature, the heating mechanism 104 may be omitted. In the above description, plasma is generated in the film formation chamber 102 by the high-frequency generation source 108, but the present invention is not limited to this. For example, an antenna for generating plasma may be provided inside the film formation chamber 102. Alternatively, a parallel plate type plasma generation mechanism using the upper surface of the deposition chamber 102 and the substrate table 103 as electrodes may be used. Further, a well-known plasma generation mechanism having another configuration may be used.

また、上述では、酸素ガスのプラズマを酸化ガスとして用い、吸着層の酸化および堆積阻止膜111の酸化を行うようにしたが、これに限るものではない。例えば、よく知られたオゾン発生装置により生成したオゾンを、酸化ガスとして成膜室102に導入して用いるようにしても、上述した実施の形態と同様である。この場合、オゾンを発生(生成)して成膜室102に供給する機構が、酸化ガス供給手段となる。オゾンにより、吸着層および堆積阻止膜111を酸化することができる。   In the above description, the oxygen gas plasma is used as the oxidizing gas to oxidize the adsorption layer and the deposition preventing film 111. However, the present invention is not limited to this. For example, even if ozone generated by a well-known ozone generator is introduced into the film formation chamber 102 as an oxidizing gas and used, it is the same as in the above-described embodiment. In this case, a mechanism that generates (generates) ozone and supplies it to the film formation chamber 102 serves as an oxidizing gas supply unit. The adsorption layer and the deposition preventing film 111 can be oxidized by ozone.

101…装置本体、102…成膜室、103…基板台、104…加熱機構、105…ガス導入口、106…ガス導入口、107…排気口、108…高周波発生源、109…高周波電力供給部、110…真空ポンプ(排気手段)、111…堆積阻止膜、151…原料ガス供給部、161…酸化ガス供給部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Apparatus main body, 102 ... Film-forming chamber, 103 ... Substrate stand, 104 ... Heating mechanism, 105 ... Gas introduction port, 106 ... Gas introduction port, 107 ... Exhaust port, 108 ... High frequency generation source, 109 ... High frequency electric power supply part DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Vacuum pump (exhaust means) 111 ... Deposition prevention film, 151 ... Raw material gas supply part, 161 ... Oxidation gas supply part

Claims (6)

成膜対象の基板が配置される成膜室と、
この成膜室にアルミニウムの原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記原料ガスの供給により前記基板の上に形成された吸着層を酸化するための酸化ガスを前記成膜室内に供給する酸化ガス供給手段と、
前記成膜室の内部を排気する排気手段と、
有機樹脂から構成されて前記成膜室の内壁に形成された堆積阻止膜と
を少なくとも備え、
前記堆積阻止膜は、前記酸化ガスにより酸化されて気化することを特徴とする原子層成長装置。
A deposition chamber in which a substrate to be deposited is placed;
A source gas supply means for supplying an aluminum source gas to the film forming chamber;
An oxidizing gas supply means for supplying an oxidizing gas for oxidizing the adsorption layer formed on the substrate by supplying the source gas into the film forming chamber;
An exhaust means for exhausting the inside of the film forming chamber;
A deposition prevention film made of an organic resin and formed on the inner wall of the film forming chamber,
The atomic layer growth apparatus, wherein the deposition preventing film is oxidized and vaporized by the oxidizing gas.
請求項1記載の原子層成長装置において、
前記有機樹脂は、ポリパラキシリレン樹脂であることを特徴とする原子層成長装置。
The atomic layer growth apparatus according to claim 1,
The atomic layer growth apparatus, wherein the organic resin is a polyparaxylylene resin.
請求項1または2記載の原子層成長装置において、
前記酸化ガス供給手段は、前記酸化ガスとして酸素のプラズマを生成するプラズマ生成手段および前記酸化ガスとしてオゾンを生成するオゾン生成手段の少なくとも一方である
ことを特徴とする原子層成長装置。
The atomic layer growth apparatus according to claim 1 or 2,
The atomic layer growth apparatus, wherein the oxidizing gas supply means is at least one of a plasma generating means for generating oxygen plasma as the oxidizing gas and an ozone generating means for generating ozone as the oxidizing gas.
成膜対象の基板が配置される成膜室の内壁に有機樹脂から構成された堆積阻止膜を形成する第1工程と、
成膜対象の基板が配置された前記成膜室にアルミニウムの原料ガスを供給して前記基板の上に前記原料ガスの成分からなる吸着層を形成する第2工程と、
前記成膜室より前記原料ガスを排出した後、酸化ガスを供給して前記吸着層を酸化し、前記基板の上に酸化アルミニウムの層を形成する第3工程と
を少なくとも備え、
前記堆積阻止膜は、前記酸化ガスにより酸化されて気化する有機樹脂から構成する
ことを特徴とする原子層成長方法。
A first step of forming a deposition preventing film made of an organic resin on an inner wall of a film forming chamber in which a substrate to be formed is disposed;
A second step of supplying an aluminum source gas to the film formation chamber in which a substrate to be formed is disposed to form an adsorption layer made of the component of the source gas on the substrate;
A third step of exhausting the source gas from the film forming chamber, supplying an oxidizing gas to oxidize the adsorption layer, and forming an aluminum oxide layer on the substrate; and
The atomic layer growth method, wherein the deposition prevention film is made of an organic resin that is oxidized and vaporized by the oxidizing gas.
請求項4記載の原子層成長方法において、
前記有機樹脂は、ポリパラキシリレン樹脂であることを特徴とする原子層成長方法。
In the atomic layer growth method according to claim 4,
The atomic layer growth method, wherein the organic resin is a polyparaxylylene resin.
請求項4または5記載の原子層成長方法において、
前記酸化ガスとは酸素のプラズマおよびオゾンの少なくとも一方である
ことを特徴とする原子層成長方法。
In the atomic layer growth method according to claim 4 or 5,
The atomic layer growth method characterized in that the oxidizing gas is at least one of oxygen plasma and ozone.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182181A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Atomic layer deposition device and atomic layer deposition method
KR20210018426A (en) * 2019-05-24 2021-02-17 가부시키가이샤 크리에이티브 코팅즈 Powder film formation method, powder film formation container and ALD device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187880A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude Method for cleaning film deposition system
JP2006108595A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method
WO2006088062A1 (en) * 2005-02-17 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Production method for semiconductor device and substrate processing device
JP2007023350A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Sharp Corp Polyparaxylylene film forming method, polyparaxylylene film, and ink jet head
JP2007157923A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Nitto Denko Corp Processing chamber and its protective material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187880A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude Method for cleaning film deposition system
JP2006108595A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor device manufacturing method
WO2006088062A1 (en) * 2005-02-17 2006-08-24 Hitachi Kokusai Electric Inc. Production method for semiconductor device and substrate processing device
JP2007023350A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Sharp Corp Polyparaxylylene film forming method, polyparaxylylene film, and ink jet head
JP2007157923A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Nitto Denko Corp Processing chamber and its protective material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012182181A (en) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Atomic layer deposition device and atomic layer deposition method
KR20210018426A (en) * 2019-05-24 2021-02-17 가부시키가이샤 크리에이티브 코팅즈 Powder film formation method, powder film formation container and ALD device
KR102586579B1 (en) 2019-05-24 2023-10-10 가부시키가이샤 크리에이티브 코팅즈 Powder film forming method, powder film forming container and ALD device

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