JP2010212430A - 原子層成長装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原子層成長装置は、所定の圧力を維持する第1の内部空間22を形成する成膜容器12と、この第1の内部空間内22に設けられ、設定された圧力を維持する、第1の内部空間22と隔離された第2の内部空間15を形成するリアクタ容器14と、第1の内部空間22内に設けられ、リアクタ容器14に隣接して設けられたヒータ16a,16bと、第2の内部空間15内に設けられ、薄膜を形成する基板Sを載置する載置機構18と、載置される基板Sの上方に対向するように第2の内部空間15内に設けられ、薄膜を形成する原料ガスを、ヒータ16aの加熱を受けた状態で、基板Sに向けて供給する原料ガス供給ヘッド20と、を有する。
【選択図】図1
Description
当該装置は、ALD法による真空成膜において、成膜室の頻繁なメンテナンスが不要で効率良く成膜しうる装置を提供することを課題として実現されたものである。
すなわち、原子層成長装置は、
(A)所定の圧力を維持する第1の内部空間を形成する成膜容器と、
(B)前記第1の内部空間内に設けられ、設定された圧力を維持する、前記第1の内部空間と隔離された第2の内部空間を形成するリアクタ容器と、
(C)前記第1の内部空間内に設けられ、前記リアクタ容器に隣接して設けられたヒータと、
(D)前記第2の内部空間内に設けられ、薄膜を形成する基板を載置する載置機構と、
(E)前記第2の内部空間に向けて、薄膜を形成する原料ガスを供給する原料ガス供給ヘッドと、を有する。
また、前記成膜容器は、前記成膜容器の底部を含む下側部分と、この下側部分以外の上側部分とに分離可能に構成され、前記リアクタ容器は、前記成膜容器の底部から延びる支持機構を用いて前記第1の内部空間内に支持され、前記成膜容器の底部は、前記成膜容器の前記上側部分に対して分離可能に上下方向に移動し、前記成膜容器の底部は下降して前記上側部分から分離することにより、前記リアクタ容器は前記成膜容器内から取り外されるように構成されていることが好ましい。
また、成膜容器の底部を含む下側部分は、上側部分と分離可能に構成されているので、下側部分を分離することにより、リアクタ容器を成膜容器内から容易に取り出すことができ、クリーニング等のメンテナンスを容易に行うことができる。
図1は、基板S上に薄膜を形成する原子層成長装置(以降、ALD装置という)10の概略の装置構成を示す断面図である。
原子層成長装置10は、TMA(Tri-Methyl-Aluminium)等の原料ガスと、オゾンO3等の原料ガスを交互に供給して、原子単位で積層して薄膜を形成する装置である。
成膜容器12はSUS等の金属材料で構成されている。成膜容器12の上壁には、N2ガス(あるいは不活性ガス)を導入するガス導入孔が設けられ、図示されないガス供給部に接続されている。また、成膜容器12の上壁には、排気部24に接続される排気孔26が設けられ、導入されたN2ガスの雰囲気を所定の圧力で維持するように構成されている。このように、第1の内部空間22内で、N2ガスの雰囲気を維持するのは、後述するリアクタ容器14の第2の内部空間15から原料ガスが漏れても、成膜容器12の内壁面に原料ガスの成分が吸着して汚染され難いようにするためである。
このように、リアクタ容器14の一方の端は、成膜容器12の底部12aから第1の内部空間22内を延びて立設する部材34を基準として位置決めされ、成膜容器12の側壁から第1の内部空間22内を延びる固定部材34が、リアクタ容器14の他方の端(図中左側の端)から一方の端(図中右側の端)に向けて押さえることにより、リアクタ容器14は成膜容器12内の所定位置に位置決めされて固定される。
リアクタ容器14は、両端に開口を有する筒形状を成し、第1の内部空間22内に水平に位置するように、支持機構42により支持されている。リアクタ容器14は、安定した材質の点から石英が好適に用いられる。また、基板Sをガラス基板とした場合、材料自体が略同じであるため、基板Sに異なる成分が付着する心配もない。
リアクタ容器14内の第2の内部空間15には、図中上側から順番に、原料ガス供給ヘッド20、載置機構18、および基板温度モニタ46が設けられている。基板Sは、載置機構18に載せられ、原料ガス供給ヘッド20と対向するように配置される。
原料ガスとして、例えばTMAのガス、O3のガス(オゾンガス)が用いられ、アルミニウムの酸化膜が形成される場合、まず、TMAのガスを流し、このガスの成分を基板Sに吸着させた後、O3のガスを流して基板Sに吸着された原料ガスの成分を酸化する。TMAのガス、O3のガスを交互に流すとき、原料ガスの交換の切り替え時、N2ガスをパージガスとして流して、原料ガスの交換を確実に行う。
リアクタ容器14の部材34が設けられている側の原料供給ヘッド20の端には、原料ガスとN2ガスを供給するためのガス供給管20a,20b,20cが設けられており、ガス供給管20a,20b,20cは、成膜容器12の底部12aから外部に引き出され、図示されないガス供給部と接続されている。すなわち、原料ガス供給ヘッド20は、リアクタ容器14の天井面に筒状形状の長手方向に沿って延びるとともに、リアクタ容器14の開口外側のスペーサ36の位置まで延びた延長部21を有し、この延長部21に、原料ガスを供給するガス供給管20a,20b,20cが接続されている。
載置機構18では、基板Sは、リアクタ容器14の筒形状の長手方向に平行に配置されるように設けられ、リアクタ容器14の筒状形状の図1中、右側の端の開口から、基板Sを搬入する。
また、リアクタ容器14は、成膜容器12から取り出し可能な構造になっているので、クリーニング等のメンテナンスを容易に行うことができる。
こうして、底部12aとともに図中左に移動したリアクタ容器14は、ヒータ16bから取り外される。このように、成膜容器12内に設けたリアクタ容器14を容易にとりだすことができるので、リアクタ容器14のクリーニングを容易に行うことができる。クリーニングは、例えばウェットエッチング等を行う。
12 成膜容器
14 リアクタ容器
15 第2の内部空間
16a,16b ヒータ
18 載置機構
20 原料ガス供給ヘッド
21 延長部
20a,20b,20c ガス供給管
22 第1の内部空間
24 排気部
25,26,28,40 貫通孔
27 防着版
30 側壁部材
30a シャッタ
30b,48 孔
32 固定部材
32a 角型ベローズ
32b 固定部本体
32d スペーサ
32c,32e,36a,36b,44 Oリング
34 部材
34a ドア弁
42 支持機構
42a 移動機構
46 基板温度モニタ
Claims (8)
- 基板上に薄膜を形成する原子層成長装置であって、
所定の圧力を維持する第1の内部空間を形成する成膜容器と、
前記第1の内部空間内に設けられ、設定された圧力を維持する、前記第1の内部空間から隔離された第2の内部空間を形成するリアクタ容器と、
前記第1の内部空間内に設けられ、前記リアクタ容器に隣接して設けられたヒータと、 前記第2の内部空間内に設けられ、薄膜を形成する基板を載置する載置機構と、
前記第2の内部空間に向けて、薄膜を形成する原料ガスを供給する原料ガス供給ヘッドと、を有することを特徴とする原子層成長装置。 - 前記リアクタ容器は筒形状で、
前記原料ガス供給ヘッドは、前記筒形状の長手方向に沿って延びる面を有し、この面に複数のガス放射口を有し、原料ガスを前記ガス放射口から前記長手方向と直交する方向に向けて放射することにより、原料ガスを基板の面に向けて供給する、請求項1に記載の原子層成長装置。 - 前記成膜容器は、前記成膜容器の底部を含む下側部分と、この下側部分以外の上側部分とに分離可能に構成され、
前記リアクタ容器は、前記成膜容器の底部から延びる支持機構を用いて前記第1の内部空間内に支持され、
前記成膜容器の底部は、前記成膜容器の前記上側部分に対して分離可能に上下方向に移動し、前記成膜容器の底部は下降して前記上側部分から分離することにより、前記リアクタ容器は前記成膜容器内から取り外されるように構成されている、請求項1または2に記載の原子層成長装置。 - 前記リアクタ容器は筒形状の両端に開口を有し、前記両端が水平方向に位置するように設けられ、前記載置機構は、前記基板が前記筒形状の長手方向に沿って配置されるように設けられ、前記リアクタ容器の前記筒状形状の一方の端の開口は、基板を搬入する搬入口であり、他方の端の開口は、余分な原料ガスを排気するとともに前記第2の内部空間の圧力を維持する排気部と接続された排気口である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の原子層成長装置。
- 前記原料ガス供給ヘッドは、前記リアクタ容器の天井面に前記筒状形状の長手方向に沿って延びるとともに、前記リアクタ容器の開口外側に延びた延長部を有し、前記原料ガス供給ヘッドの前記延長部には、原料ガスを供給するガス供給管が接続されている、請求項4に記載の原子層成長装置。
- 前記リアクタ容器の前記一方の端は、前記成膜容器の底部から前記第1の内部空間内を延びる立設部材を基準として位置決めされ、
前記成膜容器の側壁には、前記第1の内部空間内を延び、前記他方の端から前記一方の端に向けて押さえることにより、前記リアクタ容器を前記成膜容器内の所定位置に固定する固定部材が設けられている、請求項4または5に記載の原子層成長装置。 - 前記立設部材の、前記一方の端の開口側の部分には、基板を前記リアクタ容器内に搬入するときに基板を通すための孔と、この孔の開閉を行うドア弁と、が設けられている、請求項6に記載の原子層成長装置。
- 前記支持機構は、前記成膜容器の底部の面上を移動する移動機構を備え、前記成膜容器の底部の面は、水平面に対して一方向に傾斜した傾斜面である、請求項2に記載の原子層成長装置。
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