JP2010209419A - 原子層成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原子層成長装置の洗浄がより容易に行えるようにする。
【解決手段】成膜容器上部１０１の上部には、洗浄液を成膜室に導入するための洗浄液導入配管１１０を備え、洗浄液導入配管１１０にはバルブ１１１が設けられている。また、排出配管１０７は、排気配管１０８に加えて洗浄液排出配管１１２も接続している。排出配管１０７と排気配管１０８との接続および排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２との接続は、切り替えバルブ１１３により切り替え可能としている。また、切り替えバルブ１１３により、排出配管１０７を閉じた状態とすることを可能としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気相において加熱された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に関する。

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。

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（基板が延在する方向に）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。

特開平９−２７２９７９号公報、特許請求の範囲、段落０００３，０００４ 特開２００６−３５１６５５号公報、段落０００２ 特開平１１−０９７４３４号公報、段落０００４

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（洗浄）が重要となり、様々な方法が提案されている（特許文献１，２，３参照）。

この中で、プラズマを用いたドライクリーニングは、実施が容易であるため、多くの方法が提案されている。しかしながら、プラズマを用いたドライクリーニングでは、プラズマを生成する機構がない場合や、プラズマでは堆積物の除去が容易ではないアルミナ成膜などの場合適用させることが容易ではない。このような場合は、溶液を用いたクリーニングや、物理的な衝撃による除去などが行われる。これらのクリーニングでは、例えば、クリーニング対象となる部分を装置本体より取り外して行う。

しかしながら、前述したように、基板の大型化に伴い装置も大型化しており、クリーニング対象となる部分も大きく、これらの取り外しや装着は、容易な作業ではない。また、一般に、成膜部（成膜室）を取り外すことは可能であるが、成膜室につながるガスの供給部や、排気部は、装置本体より取り外すことは特に容易ではない。取り外すことが困難な部分は、装置本体に接続した状態でクリーニングを行わなければならず、クリーニングをすること自体に困難が生じる。

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、原子層成長装置の洗浄がより容易に行えるようにすることを目的とする。

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、原料ガス，酸化ガス，およびパージガスを含む原子層成長のためのガスを成膜室に導入するためのガス導入配管と、成膜室の内部を排気する排気手段と、成膜室に洗浄のための液体を導入するための洗浄液導入配管と、成膜室に導入された液体を排出するための洗浄液排出配管と、洗浄液導入配管に設けられた第１バルブと、洗浄液排出配管に設けられた第２バルブと、排気手段と成膜室の側との間に設けられた第３バルブとを少なくとも備える。

上記原子層成長装置において、成膜室に接続する排出配管を備え、第２バルブおよび第３バルブは、排出配管の接続先を排気手段の側，洗浄液排出配管，および閉状態とに切り替える切り替えバルブにより一体に構成されているようにしてもよい。

上記原子層成長装置において、成膜室に超音波を印加する超音波発生手段を備えるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、成膜室に洗浄のための液体を導入するための洗浄液導入配管と、成膜室に導入された液体を排出するための洗浄液排出配管と、洗浄液導入配管に設けられた第１バルブと、洗浄液排出配管に設けられた第２バルブと、排気手段と成膜室の側との間に設けられた第３バルブとを備えるようにしたので、原子層成長装置の洗浄がより容易に行えるようになるという優れた効果が得られる。

本発明の実施の形態１における原子層成長装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態２における原子層成長装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態３における原子層成長装置の構成を示す構成図である。

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。

［実施の形態１］
始めに、本発明の実施の形態１について説明する。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。図１では、装置の一部構成の断面を模式的に示している。

この原子層成長装置は、まず、成膜容器上部１０１および成膜容器下部１０２を備える。成膜容器上部１０１および成膜容器下部１０２で囲われた領域が、成膜室となる。成膜容器上部１０１は、例えば、石英から構成されている。一方、成膜容器下部１０２は、例えば、耐熱合金から構成されている。また、成膜容器下部１０２の中央部には、処理対象の基板が載置される基板載置部１０３が配置され、基板載置部１０３の下部にはヒータ部１０４が接続されている。基板載置部１０３は、ヒータ部１０４による加熱を基板に均一に伝導するための均熱板の機能を備えている。この原子層成長装置は、いわゆるコールドウォール型と呼ばれ、基板載置部１０３の上に載置される基板を直接加熱するものであり、成膜容器上部１０１などはあまり加熱されない。

また、成膜容器下部１０２を介して成膜室に原料ガス，酸化ガス，およびパージガスなどのプロセスガスを供給するガス供給配管１０５と、ガス供給配管１０５に設けられたバルブ１０６を備える。また、成膜室の内部よりガスや液体などを排出するための排出配管１０７と、排出配管１０７に接続する排気配管（排気手段の側）１０８を備える。排気配管１０８は真空ポンプ１０９に接続し、成膜室を排気可能としている。

また、成膜容器上部１０１の上部には、洗浄液を成膜室に導入するための洗浄液導入配管１１０を備え、洗浄液導入配管１１０にはバルブ（第１バルブ）１１１が設けられている。また、排出配管１０７は、排気配管１０８に加えて洗浄液排出配管１１２も接続している。排出配管１０７と排気配管１０８との接続および排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２との接続は、切り替えバルブ１１３により切り替え可能としている。また、切り替えバルブ１１３により、排出配管１０７を閉じた状態とすることを可能としている。また、成膜容器上部１０１には、超音波発生部１１４が接続し、成膜室に超音波振動を印加可能としている。

また、成膜容器上部１０１および成膜容器下部１０２は、これらの接続部にシール用オーリング１２１を備え、気密に接続している。同様に、成膜容器下部１０２および基板載置部１０３は、これらの接続部にシール用オーリング１２１を備え、気密に接続している。また、基板載置部１０３およびヒータ部１０４は、昇降機構１２２により昇降可能とされている。昇降機構１２２により基板載置部１０３およびヒータ部１０４を下降させれば、基板載置部１０３が成膜容器下部１０２より離間し、成膜室内が大気開放状態となる。このように、基板載置部１０３が成膜容器下部１０２より離間して大気開放状態とすることで、成膜室内部に対する処理対象基板の搬入および搬出を行う。

この原子層成長装置では、バルブ１０６を閉じ、切り替えバルブ１１３により排出配管１０７を閉じた状態とし、バルブ１１１を開け、洗浄液導入配管１１０より成膜室内に洗浄液を導入することで、成膜室を洗浄液で洗浄可能としている。また、切り替えバルブ１１３の切り替えにより、排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２とを接続させれば、成膜室内に導入された洗浄液を排出することが可能となる。

以下、本実施の形態における原子層成長装置の洗浄方法についてより詳細に説明する。まず、バルブ１０６を閉状態とする。また、切り替えバルブ１１３を切り替え、排出配管１０７が排気配管１０８および洗浄液排出配管１１２のいずれにも接続せずに閉じられた状態とする。なお、昇降機構１２２により基板載置部１０３およびヒータ部１０４は上昇させ、基板載置部１０３と成膜容器下部１０２とが気密に接続した状態としておく。また、成膜室は大気圧の状態としておく。

次に、バルブ１１１を開状態とし、洗浄液導入配管１１０よりメタノールなどのアルコールを導入し、成膜室をアルコールで充填し、例えば、２０分間放置する。このとき、バルブ１１１は閉じておく。ここで、超音波発生部１１４を動作させ、超音波発生部１１４より発生した超音波を、成膜室に充填したアルコールに印加させるようにしてもよい。次に、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２とを接続させ、成膜室に充填しているアルコールを排出する。

上述したように成膜室に導入したアルコールは、原子層成長過程において、原料ガスなどが接触する装置（成膜室）の内壁に、原料ガスと同様に接触することになる。この結果、上述したアルコール（有機溶媒）による成膜室の洗浄により、成膜室の内壁に付着している有機物およびパーティクルの原因となる粉状の堆積物などを除去することができる。

次に、切り替えバルブ１１３を切り替え、排出配管１０７が排気配管１０８および洗浄液排出配管１１２のいずれにも接続せずに閉じられた状態とする。次いで、バルブ１１１を開状態とし、洗浄液導入配管１１０より希弗酸を導入し、成膜室を希弗酸で充填し、例えば、２０分間放置する。このとき、バルブ１１１は閉じておく。ここで、超音波発生部１１４を動作させ、超音波発生部１１４より発生した超音波を、成膜室に充填した希弗酸に印加させるようにしてもよい。次に、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２とを接続させ、成膜室に充填している希弗酸を排出する。

上述したように成膜室に導入した希弗酸は、原子層成長過程において、原料ガスなどが接触する装置の内壁に、原料ガスと同様に接触することになる。従って、上述した希弗酸による成膜室の洗浄により、酸化アルミニウムなどの金属酸化物による堆積物を除去することができる。

次に、切り替えバルブ１１３を切り替え、排出配管１０７が排気配管１０８および洗浄液排出配管１１２のいずれにも接続せずに閉じられた状態とする。次いで、バルブ１１１を開状態とし、洗浄液導入配管１１０より純水を導入し、成膜室を純水で充填し、例えば、２０分間放置する。このとき、バルブ１１１は閉じておく。ここで、超音波発生部１１４を動作させ、超音波発生部１１４より発生した超音波を、成膜室に充填した純水に印加させるようにしてもよい。次に、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と洗浄液排出配管１１２とを接続させ、成膜室に充填している純水を排出する。

上述した純水による成膜室の処理は、いわゆるリンス処理であり、成膜室内に残っているアルコールや希弗酸を純水に溶解させることで除去するものである。

次に、バルブ１０６およびバルブ１１１は閉じた状態とし、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と排気配管１０８とを接続させ、真空ポンプ１０９を動作させ、密閉された成膜室を真空排気する。引き続いて、ヒータ部１０４を動作させ、基板載置部１０３を介して成膜室を加熱する。この排気と加熱により、成膜室の内部を乾燥させる。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、装置の一部を取り外すことなく、装置の内部を洗浄することが可能となる。なお、上述では、切り替えバルブ１１３を切り替えることで、真空排気と洗浄液などの排出とを切り替えるようにしたが、これに限るものではない。真空排気の系と、洗浄液等の排出系とを個別に設け、各々にバルブを設けるようにしてもよい。

ここで、上述した原子層成長装置を用いた原子層成長について、例えば、酸化アルミニウムの膜を形成する場合を例にして説明する。

まず、原子層成長装置の成膜室の内部にガラス基板を搬入して基板載置部１０３の上に載置する。次に、昇降機構１２２により基板載置部１０３およびヒータ部１０４を上昇させ、基板載置部１０３を成膜容器下部１０２に接続させ、成膜容器上部１０１および成膜容器下部１０２による成膜室を密閉状態とする。次に、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と排気配管１０８とを接続させ、また、真空ポンプ１０９を動作させて成膜室内を２〜３Ｐａ程度の圧力とする。また、ヒータ部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。

この状態で、バルブ１０６を開状態とし、図示しない原料ガス供給部から供給されるＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）からなる原料ガスを、ガス供給配管１０５から成膜室に導入し、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０．１〜０．５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１０９による排気を継続させてもよい。

次に、成膜室への原料ガスの導入を停止し、成膜室より原料ガスを排出する。例えば、成膜室の内部を真空ポンプ１０９により排気する状態で、図示しないパージガス導入部から供給されるパージガスをガス供給配管１０５から成膜室に導入し、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、成膜室から除去（パージ）する。

次に、図示しない酸化ガス供給部から供給される例えばオゾンガスを、ガス供給配管１０５から成膜室の内部に導入し、オゾンガスを吸着層の表面に供給する。このオゾンガスにより、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。オゾンガスの供給は、約０．２秒間とする。なお、オゾンガスの供給において、真空ポンプ１０９による排気を継続させてもよい。

次に、成膜室へのオゾンガスの導入を停止し、成膜室よりオゾンガスを排出する。例えば、成膜室の内部を真空ポンプ１０９により排気する状態で、図示しないパージガス導入部から供給されるパージガスをガス供給配管１０５から成膜室に導入し、成膜室の内部からオゾンガスを除去（パージ）する。

次に、ガラス基板の上に前述同様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、成膜室への原料ガスの導入を停止し、成膜室より原料ガスを排出する。例えば、成膜室の内部を真空ポンプにより排気する状態で、パージガスを導入して余剰ガスを成膜室から除去する。

次に、成膜室の内部に前述同様にオゾンガスを導入してＴＭＡ分子層（吸着層）の表面に供給する。オゾンガスの供給は、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。

以上説明したように、吸着→原料ガス排出→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による酸化アルミニウム層（酸化アルミニウム膜）の形成工程を繰り返し、所望の膜厚の酸化アルミニウム膜を基板の上に形成する。このような成膜処理を繰り返すことで、成膜室の内壁に堆積物が５μｍ程度形成された後、本実施の形態による前述した洗浄を行うようにすればよい。

原子層成長による成膜を行った後に洗浄する場合、まず、バルブ１０６を閉状態とし、また、切り替えバルブ１１３を切り替えて排出配管１０７と排気配管１０８との接続を切り離す。また、図示しないリーク機構により成膜室内を大気圧状態にまで減圧する。なお、ヒータ部１０４の動作は停止し、成膜室の温度を室温（２２℃）程度にまで低下させておく。この状態としてから、前述同様に洗浄を行えばよい。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２における原子層成長装置は、装置本体上部２０１と装置本体下部２０２とを備える。これらによる装置本体内部には、まず、成膜対象の基板（不図示）が配置され、ガスが一端より供給されて他端より排気される成膜室２０３を備える。図２は、基板を横に配置する場合について例示しており、本例では、成膜に用いるガスが基板の延在する方向に流れるように、紙面右側より紙面左側にかけて流れていく。なお、基板を横に置くものに限るものではない。成膜室２０３は、例えば石英から構成されている。

また、成膜室２０３の下部には下部ヒータ２０４ａを備え、成膜室２０３の上部には、上部ヒータ２０４ｂを備える。この原子層成長装置は、いわゆるホットウォール型と呼ばれ、下部ヒータ２０４ａおよび上部ヒータ２０４ｂにより、成膜室２０３の全体を加熱する。また、成膜室２０３の一端側の装置本体外部には、ゲート２０５を備える基板搬入部２０６が配置されている。基板搬入部２０６は、連通部２０７により装置本体に接続されている。ゲート２０５を開け、成膜対象の基板を成膜室２０３に搬入し、基板を搬入した後、ゲート２０５を閉じる。また、基板の上に膜を形成した後、ゲート２０５を開けて基板を搬出し、この後、ゲート２０５を閉じる。

また、装置本体の内部において、成膜室２０３の一端には、ガス導入部２０９が接続している。また、ガス導入部２０９は、連通部２０８および装置本体側部の連通孔により、装置本体外側の連通部２０７に接続している。一方、装置本体の内部において、成膜室２０３の他端には、排気連通部２１０が接続している。ここで、本実施の形態では、排気連通部２１０は、上述した一連の接続方向に伸縮可能とされている。また、連通部２０７，連通部２０８，ガス導入部２０９，および排気連通部２１０は、例えば、ステンレス鋼から構成されている。

また、下部ヒータ２０４ａおよび成膜室２０３は、支持機構２１１により支持台２１２の上に支持されている。また、排気連通部２１０は、装置本体側部の連通孔を介して排気管２１３に接続している。また、排気管２１３と排気連通部２１０との間には、成膜室２０３の側を密閉するための密閉バルブ（第３バルブ）２３５が設けられている。加えて、排気管２１３は、真空ポンプ２２２に接続している。

また、基板搬入部２０６と連通部２０７、連通部２０７と装置本体側部外側、装置本体側部内側と連通部２０８、連通部２０８とガス導入部２０９、ガス導入部２０９と成膜室２０３、成膜室２０３と排気連通部２１０、排気連通部２１０と装置本体側部内側は、オーリングが配置されて気密に構成されたシール部２１４を介して接続されている。また、ガス導入部２０９には、ガス導入配管２２１が接続され、各ガス供給部より供給された成膜に用いる各ガスが導入可能とされている。なお、ガス導入配管２２１には、バルブ２２３が設けられている。

また、本実施の形態における原子層成長装置は、ガス導入部２０９に、洗浄液導入配管２３１が接続され、成膜室２０３およびこれに連通する空間に、洗浄液などを導入可能としている。なお、洗浄液導入配管２３１には、バルブ（第１バルブ）２３２が設けられている。また、連通部２０７に、洗浄液排出配管２３３が接続されている。洗浄液排出配管２３３にも、バルブ（第２バルブ）２３４が設けられている。また、排気連通部２１０には、振動伝達部２３６を介して超音波発生部２３７が設けられており、成膜室２０３に超音波振動を印加可能としている。

なお、この原子層成長装置は、支持台２１２を装置本体下部２０２より離間させる（下降させる）ことで、下部ヒータ２０４ａとともに成膜室２０３を装置本体より取り外すことができる。これにより、成膜室２０３は、ガス導入部２０９および排気連通部２１０より離脱する。また、支持台２１２を上昇させて装置本体下部２０２に接続することで、成膜室２０３を、ガス導入部２０９および排気連通部２１０に接続させることができる。

この原子層成長装置では、バルブ２２３およびバルブ２３４を閉じ、ゲート２０５を閉じ、密閉バルブ２３５を閉じた状態で、バルブ２３２を開け、洗浄液導入配管２３１より成膜室２０３およびこれに連通する領域に洗浄液を導入することで、成膜室２０３およびこれに連通する領域を洗浄液で洗浄可能としている。また、バルブ２３４を開放することで、成膜室２０３に導入された洗浄液を排出することが可能となる。

以下、本実施の形態における原子層成長装置の洗浄方法についてより詳細に説明する。まず、バルブ２２３を閉状態とする。また、バルブ２３４を閉状態とする。加えて、ゲート２０５および密閉バルブ２３５を閉じる。これにより、ゲート２０５から密閉バルブ２３５までの成膜室２０３に連通する空間が密閉された状態となる。なお、成膜室２０３は大気圧の状態としておく。

次に、バルブ２３２を開状態とし、洗浄液導入配管２３１よりメタノールなどのアルコールを導入し、成膜室２０３をアルコールで充填する。また、この状態を、例えば２０分間放置する。このとき、バルブ２３２は閉じておく。ここで、超音波発生部２３７を動作させ、超音波発生部２３７より発生した超音波を、成膜室２０３に充填したアルコールに印加させるようにしてもよい。次に、バルブ２３４を開状態とし、成膜室２０３に充填しているアルコールを排出する。

上述したように成膜室２０３に導入したアルコールは、原子層成長過程において、原料ガスなどが接触する装置（成膜室２０３）の内壁に、原料ガスと同様に接触することになる。この結果、上述したアルコール（有機溶媒）による成膜室２０３の洗浄により、成膜室２０３の内壁に付着している有機物およびパーティクルの原因となる粉状の堆積物などを除去することができる。

次に、バルブ２３４を閉じ、バルブ２３２を開状態とし、洗浄液導入配管２３１より希弗酸を導入し、成膜室２０３を希弗酸で充填する。またこの状態を、例えば、２０分間放置する。このとき、バルブ２３２は閉じておく。ここで、超音波発生部２３７を動作させ、超音波発生部２３７より発生した超音波を、成膜室２０３に充填した希弗酸に印加させるようにしてもよい。次に、バルブ２３４を開状態とし、成膜室２０３に充填している希弗酸を排出する。

上述したように成膜室２０３に導入した希弗酸は、原子層成長過程において、原料ガスなどが接触する装置の内壁に、原料ガスと同様に接触することになる。従って、上述した希弗酸による成膜室２０３の洗浄により、酸化アルミニウムなどの金属酸化物による堆積物を除去することができる。

次に、バルブ２３４を閉じ、バルブ２３２を開状態とし、洗浄液導入配管２３１より純水を導入し、成膜室２０３を純水で充填する。この状態を、例えば、２０分間放置する。このとき、バルブ２３２は閉じておく。ここで、超音波発生部２３７を動作させ、超音波発生部２３７より発生した超音波を、成膜室２０３に充填した純水に印加させるようにしてもよい。次に、バルブ２３４を開状態とし、成膜室２０３に充填している純水を排出する。

上述した純水による成膜室２０３の処理は、いわゆるリンス処理であり、成膜室２０３内に残っているアルコールや希弗酸を純水に溶解させることで除去するものである。

次に、バルブ２２３，バルブ２３２，およびバルブ２３４は閉じた状態とし、また、ゲート２０５を閉じた状態とし、密閉バルブ２３５を開放状態とし、真空ポンプ１０９を動作させ、密閉された成膜室２０３およびこれに連通する空間を真空排気する。引き続いて、下部ヒータ２０４ａおよび上部ヒータ２０４ｂ動作させ、成膜室２０３を加熱し、また、成膜室２０３に連通する空間を加熱する。この排気と加熱により、成膜室２０３およびこれに連通する空間を乾燥させる。

以上に説明したように、本実施の形態によれば、装置の一部を取り外すことなく、装置の内部を洗浄することが可能となる。前述したように、下部ヒータ２０４ａとともに成膜室２０３を装置本体より取り外すことが可能である。しかしながら、これらの着脱は、例えば、多数のボルトの着脱など、多くの手間を必要とし、場合によっては、熟練した作業が必要になる場合もあり、簡単な作業ではない。本実施の形態によれば、これらの複雑な作業を必要とせずに、装置の洗浄を行うことが可能となる。

ここで、上述した原子層成長装置を用いた原子層成長について、例えば、酸化アルミニウムの膜を形成する場合を例にして説明する。まず、原子層成長装置の成膜室２０３の内部にガラス基板を搬入して載置する。例えば、基板搬入部２０６に接続する図示しないロードロック室を介し、ゲート２０５を開けることで、ガラス基板を成膜室２０３に搬入できる。ガラス基板を搬入した後、ゲート２０５は閉じる。次に、真空ポンプ２２２を動作させて成膜室２０３内を２〜３Ｐａ程度の圧力とする。また、下部ヒータ２０４ａおよび上部ヒータ２０４ｂ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。

この状態で、図示しない原料ガス供給部から供給されるＴＭＡからなる原料ガスを、ガス導入配管２２１から成膜室２０３に導入し、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０．１〜０．５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２２２による排気を継続させてもよい。

次に、成膜室２０３への原料ガスの導入を停止し、成膜室２０３より原料ガスを排出する。例えば、成膜室２０３の内部を真空ポンプ２２２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２０３から除去（パージ）する。なお、図２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。

次に、図示しない酸化ガス供給部から供給される例えばオゾンガスを、ガス導入配管２２１から成膜室２０３の内部に導入し、オゾンガスを吸着層の表面に供給する。このオゾンガスの供給は、約０．２秒間とする。

供給されたオゾンガスにより、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、オゾンガスの供給において、真空ポンプ２２２による排気を継続させてもよい。

次に、成膜室２０３へのオゾンガスの導入を停止し、成膜室２０３よりオゾンガスを排出する。例えば、成膜室２０３の内部を真空ポンプ２２２により排気する状態で、図示しないパージガス導入部よりパージガスを導入して成膜室２０３の内部からオゾンガスを除去（パージ）する。

次に、ガラス基板の上に前述同様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２０３への原料ガスの導入を停止し、成膜室２０３より原料ガスを排出する。例えば、成膜室２０３の内部を真空ポンプにより排気する状態で、パージガスを導入して余剰ガスを成膜室２０３から除去する。

次に、成膜室２０３の内部に前述同様にオゾンガスを導入し、導入したオゾンガスをＴＭＡ分子層（吸着層）の表面に供給する。オゾンガスの供給は、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。

以上説明したように、吸着→原料ガス排出→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による酸化アルミニウム層（酸化アルミニウム膜）の形成工程を繰り返した後、本実施の形態によれば、前述した洗浄を行うようにすればよい。

原子層成長による成膜を行った後に洗浄する場合、まず、処理済みの基板を搬出する。次に、バルブ２２３およびバルブ２３４を閉状態とし、また、密閉バルブ２３５も閉状態とする。この状態で、図示しないリーク機構により成膜室内を大気圧状態にまで減圧する。なお、下部ヒータ２０４ａおよび上部ヒータ２０４ｂの動作は停止し、成膜室２０３の温度を室温（２２℃）程度にまで低下させておく。次いで、リーク機構を停止し、ゲート２０５から密閉バルブ２３５にかけての成膜室２０３に連通する空間を密閉状態とする。この状態としてから、前述同様に洗浄を行えばよい。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３における原子層成長装置は、前述した実施の形態２における超音波発生部２３７を備えず、洗浄を行うときに、成膜室２０３に超音波振動子３０１を導入するようにしたものである。本実施の形態における原子層成長装置では、装置外部に配置された給電部３０２から、連通部２０７に設けられた端子３０３を介し、導入した超音波振動子３０１に対して給電がなされる。端子３０３は、連通部２０７と絶縁分離されている。また、超音波振動子３０１は、成膜対象の基板と同様に、成膜室２０３に対して搬入搬出する。他の構成は、前述した実施の形態２と同様である。

１０１…成膜容器上部、１０２…成膜容器下部、１０３…基板載置部、１０４…ヒータ部、１０５…ガス供給配管、１０６…バルブ、１０７…排出配管、１０８…排気配管（排気手段の側）、１０９…真空ポンプ、１１０…洗浄液導入配管、１１１…バルブ、１１２…洗浄液排出配管、１１３…切り替えバルブ、１１４…超音波発生部、１２１…シール用オーリング、１２２…昇降機構。

Claims (3)

1. 成膜対象の基板が配置される成膜室と、
   原料ガス，酸化ガス，およびパージガスを含む原子層成長のためのガスを前記成膜室に導入するためのガス導入配管と、
   前記成膜室の内部を排気する排気手段と、
   前記成膜室に洗浄のための液体を導入するための洗浄液導入配管と、
   前記成膜室に導入された液体を排出するための洗浄液排出配管と、
   前記洗浄液導入配管に設けられた第１バルブと、
   前記洗浄液排出配管に設けられた第２バルブと、
   前記排気手段と前記成膜室の側との間に設けられた第３バルブと
   を少なくとも備えることを特徴とする原子層成長装置。
2. 請求項１記載の原子層成長装置において、
   前記成膜室に接続する排出配管を備え、
   前記第２バルブおよび前記第３バルブは、前記排出配管の接続先を前記排気手段の側，前記洗浄液排出配管，および閉状態とに切り替える切り替えバルブにより一体に構成されている
   ことを特徴とする原子層成長装置。
3. 請求項１または２記載の原子層成長装置において、
   前記成膜室に超音波を印加する超音波発生手段を備える
   ことを特徴とする原子層成長装置。

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