JP2012175055A - Atomic layer deposition device - Google Patents

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Naomasa Miyatake
直正 宮武
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atomic layer deposition device which can reduce frequency of cleaning by a wet etching technique.SOLUTION: The atomic layer deposition device which forms a thin film on a substrate includes: a film-forming vessel of which the inside is kept to be vacuum; a heating part arranged inside of the film-forming vessel; a cylindrical injector which can be attached to an opening of the film-forming vessel; a source gas supply part for supplying a source gas as a source of the thin film to the inside of the film-forming vessel through the injector; a reactive gas supply part for supplying a reactive gas, which reacts with the source gas to form the thin film, to the inside of the film-forming vessel through the injector; and an inert gas supply part for supplying an inert gas. The injector has a source gas supply port through which the source gas flows, a reactive gas supply port through which the reactive gas flows, and an inert gas supply port through which the inert gas flows. The inert gas supply port is provided on an outer surface of the injector so that the inert gas flows through a gap between the injector and the film-forming vessel.

Description

本発明は、基板上に薄膜を形成する原子層堆積装置に関する。   The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus for forming a thin film on a substrate.

段差被覆性に優れ、薄膜を均一に形成する技術として、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）が知られている。ＡＬＤ法では、形成しようとする薄膜を構成する元素を主成分とする２種類のガスを基板上に交互に供給し、基板上に原子層単位で薄膜を形成する。ＡＬＤ法では、表面反応の自己停止作用が用いられる。表面反応の自己停止作用とは、原料ガスを供給している間に、１層あるいは数層の原料ガスだけが基板表面に吸着し、余分な原料ガスは成膜に寄与しない作用である。そのため、ＡＬＤ法を用いて原子層単位で繰り返し基板上に薄膜を形成することにより、所望の膜厚の薄膜を形成することができる。   Atomic layer deposition (ALD) is known as a technique for forming a thin film uniformly with excellent step coverage. In the ALD method, two kinds of gases mainly containing an element constituting the thin film to be formed are supplied alternately on the substrate, and the thin film is formed on the substrate in units of atomic layers. In the ALD method, a self-stopping action of the surface reaction is used. The self-stopping action of the surface reaction is an action in which only one layer or several layers of source gas are adsorbed on the substrate surface while the source gas is supplied, and the excess source gas does not contribute to film formation. Therefore, a thin film having a desired film thickness can be formed by repeatedly forming a thin film on the substrate in atomic layer units using the ALD method.

一般的なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法と比較して、ＡＬＤ法は段差被覆性と膜厚制御性に優れている。そのため、メモリ素子のキャパシタや、「high-kゲート」と呼ばれる絶縁膜の形成にＡＬＤ法を用いることが期待されている。
また、ＡＬＤ法では、３００℃以下の温度で絶縁膜を形成することができる。そのため、液晶ディスプレイなどのようにガラス基板を用いる表示装置において、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜の形成にＡＬＤ法を用いることが期待されている。 Compared with a general CVD (Chemical Vapor Deposition) method, the ALD method is excellent in step coverage and film thickness controllability. Therefore, it is expected that the ALD method is used for forming a capacitor of a memory element and an insulating film called a “high-k gate”.
In the ALD method, the insulating film can be formed at a temperature of 300 ° C. or lower. Therefore, it is expected that an ALD method is used for forming a gate insulating film of a thin film transistor in a display device using a glass substrate such as a liquid crystal display.

ＡＬＤ法は、反応の活性化手段の違いにより、熱ＡＬＤ法とプラズマＡＬＤ法とに大別される。熱ＡＬＤ法は、加熱により反応ガスの反応を促進する方法である。また、プラズマＡＬＤ法は、プラズマにより反応ガスの反応を促進する方法である。   The ALD method is roughly classified into a thermal ALD method and a plasma ALD method depending on a difference in reaction activation means. The thermal ALD method is a method of promoting the reaction of the reaction gas by heating. The plasma ALD method is a method of promoting reaction of a reactive gas by plasma.

ＡＬＤ法により薄膜の形成を繰り返し行うと、成膜容器の内表面にも薄膜が付着する。成膜容器の内表面に付着した薄膜の厚さが厚くなると、堆積した薄膜が剥離し、その一部分がパーティクルとなり、基板上に形成される薄膜の質が劣化する原因となる。そのため、成膜容器の内表面に付着した薄膜を定期的に除去することが好ましい。   When the thin film is repeatedly formed by the ALD method, the thin film adheres to the inner surface of the film formation container. When the thickness of the thin film adhering to the inner surface of the film formation container is increased, the deposited thin film is peeled off, and a part thereof becomes particles, which causes the quality of the thin film formed on the substrate to deteriorate. Therefore, it is preferable to periodically remove the thin film adhering to the inner surface of the film formation container.

成膜容器のクリーニング方法として、ウェットエッチング方法やガスエッチング方法がある。ウェットエッチング方法では、例えば、フッ酸などの液体を用いて、成膜容器の内表面に付着した薄膜を除去する。一方、ガスエッチング方法では、成膜容器の内部にエッチングガスを供給することにより、成膜容器の内表面に付着した薄膜を除去する。   As a method for cleaning the deposition container, there are a wet etching method and a gas etching method. In the wet etching method, for example, a thin film attached to the inner surface of the film formation container is removed using a liquid such as hydrofluoric acid. On the other hand, in the gas etching method, the thin film adhering to the inner surface of the film forming container is removed by supplying an etching gas into the film forming container.

従来、チャンバの内壁に堆積した堆積物を非晶質膜で覆うことにより、チャンバの内壁に堆積した堆積物からのガスの発生を抑制する気相成長装置が知られている（特許文献１）。   Conventionally, there has been known a vapor phase growth apparatus that suppresses the generation of gas from the deposit deposited on the inner wall of the chamber by covering the deposit deposited on the inner wall of the chamber with an amorphous film (Patent Document 1). .

特開２００６−３５１６５５号公報JP 2006-351655 A

上記従来の気相成長装置によればクリーニングの頻度を低減することは可能であるが、チャンバの内壁に堆積した堆積物や堆積物を覆う非晶質膜の厚さが所定の厚さ以上になった場合、ウェットエッチング方法を用いてクリーニングを行う必要がある。
しかし、ウェットエッチング方法では、成膜容器を開放するため、成膜容器が大型になるにつれて、開放作業の手間が大きくなるため、ガスエッチング方法を用いることができる場合は、ガスエッチング方法を用いることが好ましい。 Although the above-mentioned conventional vapor phase growth apparatus can reduce the frequency of cleaning, the deposit deposited on the inner wall of the chamber or the thickness of the amorphous film covering the deposit exceeds a predetermined thickness. In such a case, it is necessary to perform cleaning using a wet etching method.
However, in the wet etching method, since the film formation container is opened, as the film formation container becomes larger, the work of opening work becomes larger. Therefore, when the gas etching method can be used, the gas etching method should be used. Is preferred.

しかし、ガスエッチング方法によりエッチングを行うためには、成膜容器の内壁面の薄膜の付着部分を所定の温度以上に加熱する必要があるが、ヒーターから離れた部分では、必要な加熱温度に達せず、ガスエッチングを行うのが困難になる。そのため、ガスエッチングを行いにくい場所にある程度の量の薄膜が付着した場合、成膜容器を開放してウェットエッチングを行う必要が生じる。   However, in order to perform etching by the gas etching method, it is necessary to heat the thin film adhering portion on the inner wall surface of the film formation container to a predetermined temperature or higher, but the necessary heating temperature can be reached at a portion away from the heater. Therefore, it is difficult to perform gas etching. For this reason, when a certain amount of thin film adheres to a place where gas etching is difficult to perform, it is necessary to open the film formation container and perform wet etching.

本発明は、ウェットエッチングによるクリーニングの頻度を低減させることができる原子層堆積装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus capable of reducing the frequency of cleaning by wet etching.

上記課題を解決するため、本発明の原子層堆積装置は、基板上に薄膜を形成する原子層堆積装置であって、内部が真空に維持される成膜容器と、前記成膜容器の内部に配置される加熱部と、前記成膜容器の開口に取り付け可能な筒状のインジェクタと、前記インジェクタを介して前記成膜容器の内部に前記薄膜の原料である原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記インジェクタを介して前記成膜容器の内部に前記原料ガスと反応して前記薄膜を形成する反応ガスを供給する反応ガス供給部と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備え、前記インジェクタは、前記原料ガスが流れる原料ガス供給口と、前記反応ガスが流れる反応ガス供給口と、前記不活性ガスが流れる不活性ガス供給口と、を備え、前記不活性ガス供給口は、前記インジェクタと前記成膜容器との隙間に前記不活性ガスが流れるように、前記インジェクタの外表面に設けられていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an atomic layer deposition apparatus of the present invention is an atomic layer deposition apparatus for forming a thin film on a substrate, and a film formation container whose interior is maintained in a vacuum, and an inside of the film formation container A heating unit disposed; a cylindrical injector that can be attached to the opening of the film formation container; and a raw material gas supply unit that supplies a raw material gas that is a raw material of the thin film to the inside of the film formation container via the injector A reaction gas supply unit that supplies a reaction gas that reacts with the raw material gas to form the thin film through the injector, and an inert gas supply unit that supplies an inert gas; The injector includes a source gas supply port through which the source gas flows, a reaction gas supply port through which the reaction gas flows, and an inert gas supply port through which the inert gas flows, and the inert gas supply Mouth in front Wherein the gap between the injector and the film forming container to an inert gas flow, characterized in that provided on the outer surface of the injector.

また、前記不活性ガス供給口は、更に、前記インジェクタの内表面にも前記不活性ガスが流れるように、前記インジェクタの内表面に設けられていることが好ましい。   The inert gas supply port is preferably provided on the inner surface of the injector so that the inert gas flows also on the inner surface of the injector.

また、前記インジェクタは、前記筒状の内部空間に、前記基板を前記成膜容器に搬入／搬出する際に開閉するゲートバルブを備えることが好ましい。   The injector preferably includes a gate valve that opens and closes when the substrate is carried into / out of the film formation container in the cylindrical internal space.

また、前記成膜容器と前記インジェクタとが接触する場所にＯリングが配置されて前記成膜容器はシールドされ、前記インジェクタの前記外表面に設けられている前記不活性ガス供給口は、前記Ｏリングによりシールドされた前記成膜容器側に位置することが好ましい。   Further, an O-ring is disposed at a place where the film formation container and the injector are in contact with each other, the film formation container is shielded, and the inert gas supply port provided on the outer surface of the injector includes the O-ring. It is preferable to be located on the side of the film forming container shielded by a ring.

また、前記成膜容器の内部において、前記基板が配置される位置より下流側には防着板が配置されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a deposition preventing plate is disposed on the downstream side of the position where the substrate is disposed inside the film forming container.

本発明の原子層堆積装置によれば、ウェットエッチングによるクリーニングの頻度を低減させることができる。   According to the atomic layer deposition apparatus of the present invention, the frequency of cleaning by wet etching can be reduced.

実施形態の原子層堆積装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the atomic layer deposition apparatus of embodiment. 図１に示されるインジェクタの拡大図である。It is an enlarged view of the injector shown by FIG. 図２に示されるインジェクタを右側から見た図である。It is the figure which looked at the injector shown by FIG. 2 from the right side. 実施形態の原子層堆積方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the atomic layer deposition method of embodiment. 基板の上に薄膜が形成される工程を示す図である。It is a figure which shows the process in which a thin film is formed on a board | substrate.

（原子層堆積装置の構成）
まず、図１を参照して、本実施形態の原子層堆積装置の構成を説明する。図１は、本実施形態の原子層堆積装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態の原子層堆積装置１０は、原料ガスと反応ガスとを交互に供給し、基板Ｓ上に原子層単位で薄膜を形成する。その際、反応活性を高めるため、基板Ｓを加熱させることができる。特に、本実施形態では原料ガスとしてＴＭＡ（Tri-Methyl-Alminum）を用い、反応ガスとしてオゾンを用いることにより、アルミナの薄膜を形成する例について説明するが、これに限定されるものではない。
本実施形態の原子層堆積装置１０は、成膜容器２０と、排気部３０と、インジェクタ５０と、原料ガス供給部７０と、反応ガス供給部７２と、不活性ガス供給部７４と、制御部８０と、を備える。 (Configuration of atomic layer deposition system)
First, the configuration of the atomic layer deposition apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an atomic layer deposition apparatus according to the present embodiment. The atomic layer deposition apparatus 10 of this embodiment supplies a source gas and a reactive gas alternately, and forms a thin film on the substrate S in units of atomic layers. At that time, the substrate S can be heated to increase the reaction activity. In particular, in this embodiment, an example in which an alumina thin film is formed by using TMA (Tri-Methyl-Alminum) as a source gas and ozone as a reaction gas will be described, but the present invention is not limited to this.
The atomic layer deposition apparatus 10 of the present embodiment includes a film forming container 20, an exhaust unit 30, an injector 50, a source gas supply unit 70, a reaction gas supply unit 72, an inert gas supply unit 74, and a control unit. 80.

まず、成膜容器２０について説明する。成膜容器２０は、支持部２２と、加熱部２４と、を備える。
基板Ｓは、成膜容器２０の下方から支持部２２を貫通するリフトピン２６によって支持される。リフトピン２６は昇降機構２８によって上下方向に昇降可能であり、リフトピン２６が基板Ｓを支持した状態で昇降機構２８がリフトピン２６を下方向に移動させることにより、基板Ｓは支持部２２の上に載置される。
また、加熱部２４は、支持部２２の内部に設けられており、加熱部２４により基板Ｓの温度を調整することができる。加熱部２４は、例えば、基板Ｓを５００℃に調整することができる。なお、加熱部２４の温度は、不図示の温度制御部により制御される。
また、成膜容器２０の内部には、支持部２２と成膜容器２０の内壁との間にＯリング３６、３８が設けられている。 First, the film forming container 20 will be described. The film forming container 20 includes a support unit 22 and a heating unit 24.
The substrate S is supported by lift pins 26 penetrating the support portion 22 from below the film forming container 20. The lift pins 26 can be moved up and down by an elevating mechanism 28. The elevating mechanism 28 moves the lift pins 26 downward with the lift pins 26 supporting the substrate S, whereby the substrate S is placed on the support portion 22. Placed.
The heating unit 24 is provided inside the support unit 22, and the temperature of the substrate S can be adjusted by the heating unit 24. The heating unit 24 can adjust the substrate S to 500 ° C., for example. Note that the temperature of the heating unit 24 is controlled by a temperature control unit (not shown).
In the film forming container 20, O-rings 36 and 38 are provided between the support portion 22 and the inner wall of the film forming container 20.

排気部３０は、排気管３２を介して、成膜容器２０内に供給された原料ガス、反応ガス、パージガス（不活性ガス）を排気する。排気部３０は、例えば、ドライポンプである。排気部３０が成膜容器２０内を排気することにより、原料ガス、反応ガス、パージガスが成膜容器２０内に供給されても、成膜容器２０内の真空度は、１０Ｐａ〜１００Ｐａ程度に維持される。   The exhaust unit 30 exhausts the source gas, reaction gas, and purge gas (inert gas) supplied into the film forming container 20 through the exhaust pipe 32. The exhaust unit 30 is, for example, a dry pump. The exhaust unit 30 exhausts the film formation container 20 so that the degree of vacuum in the film formation container 20 is maintained at about 10 Pa to 100 Pa even when the source gas, the reaction gas, and the purge gas are supplied into the film formation container 20. Is done.

また、基板Ｓが配置される位置より下流側には、防着板３４が配置されている。防着板３４は、成膜容器２０の内壁に薄膜が付着するのを抑制する。防着板３４は、成膜容器２０の内部や排気管３２の内部のうち、加熱部２４により加熱されにくい部分に配置されることが好ましい。   Further, a deposition preventing plate 34 is disposed on the downstream side from the position where the substrate S is disposed. The adhesion preventing plate 34 suppresses the thin film from adhering to the inner wall of the film forming container 20. It is preferable that the deposition preventing plate 34 is disposed in a portion that is not easily heated by the heating unit 24 in the film forming container 20 or the exhaust pipe 32.

次に、インジェクタ５０について説明する。インジェクタ５０は、成膜容器２０の開口に取り付け可能な筒状のものであり、原料ガスや反応ガスの流れの上流側に位置する。インジェクタ５０の筒状の内部空間は、成膜容器２０へ基板Ｓの搬入／搬出を行うための空間となっている。インジェクタ５０は、原料ガス供給口５２と、反応ガス供給口５４と、不活性ガス供給口５６、５８、６０と、ゲートバルブ６２と、を備える。また、インジェクタ５０は、原料ガス供給部７０、反応ガス供給部７２、不活性ガス供給部７４と接続されている。原料ガスと反応ガスは、インジェクタ５０を介して成膜容器２０の内部に供給される。   Next, the injector 50 will be described. The injector 50 has a cylindrical shape that can be attached to the opening of the film forming container 20, and is located upstream of the flow of the source gas and the reaction gas. The cylindrical internal space of the injector 50 is a space for carrying in / out the substrate S to / from the film forming container 20. The injector 50 includes a source gas supply port 52, a reaction gas supply port 54, inert gas supply ports 56, 58 and 60, and a gate valve 62. Further, the injector 50 is connected to the source gas supply unit 70, the reaction gas supply unit 72, and the inert gas supply unit 74. The source gas and the reaction gas are supplied into the film forming container 20 through the injector 50.

ここで、図２及び図３を参照して、インジェクタ５０の構成を詳細に説明する。図２は、図１に示されるインジェクタ５０の拡大図である。図３は、図２に示されるインジェクタ５０を右側から見た図である。
図２及び図３に示されるように、インジェクタ５０には、水平方向に細長い原料ガス供給口５２と、水平方向に細長い反応ガス供給口５４と、が形成されている。図２に示されるように、原料ガス供給口５２と反応ガス供給口５４とは、成膜容器２０の内部に位置する。原料ガス供給部７０から供給される原料ガス（ＴＭＡ）は、原料ガス供給口５２を通って、成膜容器２０の内部に供給される。また、反応ガス供給部７２から供給される反応ガス（Ｏ３）は、反応ガス供給口５４を通って、成膜容器２０の内部に供給される。これらの供給口はいずれも細長い開口であるが、複数の円状の開口が水平に列状に並んだ構成であってもよい。 Here, with reference to FIG.2 and FIG.3, the structure of the injector 50 is demonstrated in detail. FIG. 2 is an enlarged view of the injector 50 shown in FIG. FIG. 3 is a view of the injector 50 shown in FIG. 2 as viewed from the right side.
As shown in FIGS. 2 and 3, the injector 50 is formed with a source gas supply port 52 that is elongated in the horizontal direction and a reaction gas supply port 54 that is elongated in the horizontal direction. As shown in FIG. 2, the source gas supply port 52 and the reaction gas supply port 54 are located inside the film forming container 20. A source gas (TMA) supplied from the source gas supply unit 70 is supplied into the film forming container 20 through the source gas supply port 52. Further, the reactive gas (O 3 ) supplied from the reactive gas supply unit 72 is supplied into the film forming container 20 through the reactive gas supply port 54. Each of these supply ports is an elongated opening, but a plurality of circular openings may be arranged horizontally in a row.

また、図２及び図３に示されるように、インジェクタ５０には、水平方向に細長い不活性ガス供給口５６、５８が形成されている。図２に示されるように、不活性ガス供給口５６、５８は、インジェクタ５０と成膜容器２０との隙間に不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）が流れるように、インジェクタ５０の外表面に設けられている。また、インジェクタ５０の内表面にも不活性ガスが流れるように、インジェクタ５０の内表面には不活性ガス供給口６０が形成されている。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the injector 50 is formed with inert gas supply ports 56 and 58 that are elongated in the horizontal direction. As shown in FIG. 2, the inert gas supply ports 56 and 58 are formed on the outer surface of the injector 50 so that an inert gas (for example, N 2 gas) flows through the gap between the injector 50 and the film forming container 20. Is provided. Further, an inert gas supply port 60 is formed on the inner surface of the injector 50 so that the inert gas flows also on the inner surface of the injector 50.

成膜容器２０とインジェクタ５０との間には隙間がないことが好ましい。しかし、成膜容器２０にインジェクタ５０を取り付け可能とするため、成膜容器２０とインジェクタ５０との間にはわずかに隙間が存在することがある。成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に原料ガスや反応ガスが入り込むと、成膜容器２０とインジェクタ５０との間に薄膜が形成されてしまい、パーティクルの発生原因となり得る。
本実施形態では、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に不活性ガスが流れるように、インジェクタ５０の外表面に不活性ガス供給口５６、５８が形成されているため、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に薄膜が形成されるのを抑制することができる。 It is preferable that there is no gap between the film forming container 20 and the injector 50. However, in order to allow the injector 50 to be attached to the film forming container 20, there may be a slight gap between the film forming container 20 and the injector 50. If the raw material gas or the reaction gas enters the gap between the film forming container 20 and the injector 50, a thin film is formed between the film forming container 20 and the injector 50, which may cause generation of particles.
In the present embodiment, the inert gas supply ports 56 and 58 are formed on the outer surface of the injector 50 so that the inert gas flows through the gap between the film forming container 20 and the injector 50. The formation of a thin film in the gap with the injector 50 can be suppressed.

また、筒状のインジェクタ５０の内部空間に面する内表面にインジェクタ５０の内表面に原料ガスや反応ガスが入り込むと、インジェクタ５０の内表面に薄膜が形成されていまい、パーティクルの発生原因となり得る。
本実施形態では、インジェクタ５０の内表面に不活性ガスが流れるように、インジェクタ５０の内表面の周りに不活性ガス供給口６０が形成されているため、インジェクタ５０の内表面に薄膜が形成されるのを抑制することができる。なお、図２に示される例では、不活性ガス供給口６０は、インジェクタ５０の上側の内表面と下側の内表面にそれぞれ形成されている。 Further, if a raw material gas or a reaction gas enters the inner surface of the injector 50 into the inner surface facing the inner space of the cylindrical injector 50, a thin film is not formed on the inner surface of the injector 50, which may cause generation of particles. .
In the present embodiment, since the inert gas supply port 60 is formed around the inner surface of the injector 50 so that the inert gas flows on the inner surface of the injector 50, a thin film is formed on the inner surface of the injector 50. Can be suppressed. In the example shown in FIG. 2, the inert gas supply ports 60 are respectively formed on the upper inner surface and the lower inner surface of the injector 50.

なお、成膜容器２０とインジェクタ５０との間にはＯリング４０が設けられている。具体的には、インジェクタ５０の外表面に位置する不活性ガス供給口５６、５８がＯリング４０によりシールドされた成膜容器２０の側に位置する。そのため、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間が存在する場合にも、Ｏリング４０により成膜容器２０の内部の気密が保たれる。   An O-ring 40 is provided between the film forming container 20 and the injector 50. Specifically, the inert gas supply ports 56 and 58 located on the outer surface of the injector 50 are located on the film forming container 20 side shielded by the O-ring 40. Therefore, even when there is a gap between the film formation container 20 and the injector 50, the O-ring 40 keeps the inside of the film formation container 20 airtight.

図１に戻り、ゲートバルブ６２は、筒状のインジェクタ５０の内部空間の上流側（図１の左側）に配置されている。基板Ｓを成膜容器２０の内部に搬入する際にゲートバルブ６２は開き、基板Ｓを成膜容器２０の内部から搬出する際にゲートバルブ６２は閉じる。   Returning to FIG. 1, the gate valve 62 is arranged on the upstream side (the left side in FIG. 1) of the internal space of the cylindrical injector 50. The gate valve 62 is opened when the substrate S is carried into the film formation container 20, and the gate valve 62 is closed when the substrate S is carried out of the film formation container 20.

原料ガス供給部７０は、インジェクタ５０を介してＴＭＡなどの原料ガスを成膜容器２０の内部に供給する。
反応ガス供給部７２は、インジェクタ５０を介してＯ３などの反応ガスを成膜容器２０の内部に供給する。
不活性ガス供給部７４は、インジェクタ５０の外表面に設けられた不活性ガス供給口５６、５８や、インジェクタ５０の内表面に設けられた不活性ガス供給口６０から、Ｎ２ガスなどの不活性ガスを供給する。
なお、不活性ガス供給部７４から供給される不活性ガスは、パージガスとしても用いられる。 The source gas supply unit 70 supplies a source gas such as TMA to the inside of the film forming container 20 through the injector 50.
The reactive gas supply unit 72 supplies a reactive gas such as O 3 into the film forming container 20 via the injector 50.
Inert gas supply unit 74, and the inert gas supply port 56 provided on the outer surface of the injector 50, from the inert gas supply port 60 provided on the inner surface of the injector 50, such as N 2 gas not Supply active gas.
Note that the inert gas supplied from the inert gas supply unit 74 is also used as a purge gas.

制御部８０は、原料ガス供給部７０、反応ガス供給部７２、不活性ガス供給部７４と接続されている。
制御部８０は、原料ガス供給部７０が原料ガスを供給するタイミング、反応ガス供給部７２が反応ガスを供給するタイミング、不活性ガス供給部７４が不活性ガスを供給するタイミングをそれぞれ独立に制御する。
以上が本実施形態の原子層堆積装置１０の概略構成である。 The control unit 80 is connected to the source gas supply unit 70, the reaction gas supply unit 72, and the inert gas supply unit 74.
The control unit 80 independently controls the timing at which the source gas supply unit 70 supplies the source gas, the timing at which the reaction gas supply unit 72 supplies the reaction gas, and the timing at which the inert gas supply unit 74 supplies the inert gas. To do.
The above is the schematic configuration of the atomic layer deposition apparatus 10 of the present embodiment.

（原子層堆積方法）
次に、図４、図５を参照して、本実施形態の原子層堆積装置１０を用いた原子層堆積方法について説明する。図４は、本実施形態の原子層堆積方法の一例を示すフローチャートである。また、図５（ａ）〜（ｄ）は、基板Ｓの上に薄膜が形成される工程を示す図である。 (Atomic layer deposition method)
Next, an atomic layer deposition method using the atomic layer deposition apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the atomic layer deposition method of this embodiment. 5A to 5D are diagrams showing a process of forming a thin film on the substrate S.

まず、原料ガス供給部７０が成膜容器２０の内部に原料ガスを供給する（ステップＳ１０１）。具体的には、原料ガス供給部７０が原料ガスを供給するように、制御部８０が原料ガス供給部７０を制御する。原料ガス供給部７０は、例えば、０．１秒間、成膜容器２０の内部に原料ガスを供給する。図５（ａ）に示されるように、ステップＳ１０１によって、成膜容器２０の内部に原料ガス１１０が供給され、基板Ｓの上に原料ガス１１０が吸着して、吸着層１０２が形成される。   First, the source gas supply unit 70 supplies source gas into the film forming container 20 (step S101). Specifically, the control unit 80 controls the source gas supply unit 70 so that the source gas supply unit 70 supplies the source gas. The source gas supply unit 70 supplies source gas into the film forming container 20 for 0.1 seconds, for example. As shown in FIG. 5A, in step S <b> 101, the source gas 110 is supplied into the film forming container 20, and the source gas 110 is adsorbed on the substrate S to form the adsorption layer 102.

また、ステップＳ１０１において、不活性ガス供給部７４がインジェクタ５０の外表面や内表面に不活性ガスを供給する。具体的には、不活性ガス供給部７４が不活性ガスを供給するように、制御部８０が不活性ガス供給部７４を制御する。本実施形態では、ステップＳ１０１のみでなく、後述するステップＳ１０２〜１０４も含めて、不活性ガス供給部７４が常に不活性ガスを供給する。そのため、ステップＳ１０１において、原料ガス供給部７０が成膜容器２０の内部に原料ガスを供給する際に、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に原料ガスが入り込むのを抑制することができる。   In step S <b> 101, the inert gas supply unit 74 supplies an inert gas to the outer surface and the inner surface of the injector 50. Specifically, the control unit 80 controls the inert gas supply unit 74 so that the inert gas supply unit 74 supplies the inert gas. In the present embodiment, the inert gas supply unit 74 always supplies an inert gas including not only step S101 but also steps S102 to S104 described later. Therefore, when the source gas supply unit 70 supplies the source gas to the inside of the film formation container 20 in step S101, the source gas can be prevented from entering the gap between the film formation container 20 and the injector 50.

次に、原料ガスの供給を停止し、不活性ガス供給部７４が、成膜容器２０の内部にパージガス（不活性ガス）１１２を供給する（ステップＳ１０２）。不活性ガス供給部７４は、例えば、０．１秒間、成膜容器２０の内部にパージガス１１２を供給する。また、排気部３０が成膜容器２０の内部の原料ガス１１０やパージガス１１２を排気する。排気部３０は、例えば、２秒間、成膜容器２０の内部の原料ガス１１０やパージガス１１２を排気する。図５（ｂ）に示されるように、ステップＳ１０２によって、成膜容器２０の内部にパージガス１１２が供給され、基板Ｓの上に吸着していない原料ガス１１０が成膜容器２０からパージされる。   Next, the supply of the source gas is stopped, and the inert gas supply unit 74 supplies the purge gas (inert gas) 112 into the film forming container 20 (step S102). The inert gas supply unit 74 supplies the purge gas 112 to the inside of the film forming container 20 for 0.1 seconds, for example. Further, the exhaust unit 30 exhausts the source gas 110 and the purge gas 112 inside the film forming container 20. The exhaust unit 30 exhausts the source gas 110 and the purge gas 112 inside the film formation container 20 for 2 seconds, for example. As shown in FIG. 5B, in step S <b> 102, the purge gas 112 is supplied into the film formation container 20, and the source gas 110 that is not adsorbed on the substrate S is purged from the film formation container 20.

次に、反応ガス供給部７２が、成膜容器２０の内部に反応ガスを供給する（ステップＳ１０３）。具体的には、反応ガス供給部７２が反応ガスを供給するように、制御部８０が反応ガス供給部７２を制御する。反応ガス供給部７２は、例えば、１秒間、成膜容器２０の内部に反応ガスを供給する。図５（ｃ）に示されるように、ステップＳ１０３によって、成膜容器２０の内部に反応ガス１１４が供給される。   Next, the reactive gas supply unit 72 supplies the reactive gas into the film forming container 20 (step S103). Specifically, the control unit 80 controls the reaction gas supply unit 72 so that the reaction gas supply unit 72 supplies the reaction gas. The reactive gas supply unit 72 supplies the reactive gas into the film forming container 20 for 1 second, for example. As shown in FIG. 5C, the reaction gas 114 is supplied into the film forming container 20 in step S103.

また、ステップＳ１０３においても、不活性ガス供給部７４がインジェクタ５０の外表面や内表面に不活性ガスを供給する。そのため、ステップＳ１０３において、不活性ガス供給部７４が成膜容器２０の内部に不活性ガスを供給する際に、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に不活性ガスが入り込むのを抑制することができる。   Also in step S <b> 103, the inert gas supply unit 74 supplies the inert gas to the outer surface and the inner surface of the injector 50. Therefore, in step S103, when the inert gas supply unit 74 supplies the inert gas to the inside of the film forming container 20, the inactive gas is prevented from entering the gap between the film forming container 20 and the injector 50. Can do.

次に、反応ガスの供給を停止し、不活性ガス供給部７４が、成膜容器２０の内部にパージガス（不活性ガス）１１２を供給する（ステップＳ１０４）。不活性ガス供給部７４は、例えば、０．１秒間、成膜容器２０の内部にパージガス１１２を供給する。また、排気部３０が、成膜容器２０の内部の反応ガス１１４やパージガス１１２を排気する。図５（ｄ）に示されるように、ステップＳ１０４によって、成膜容器２０の内部にパージガス１１２が供給され、反応ガス１１４が成膜容器２０からパージされる。   Next, the supply of the reactive gas is stopped, and the inert gas supply unit 74 supplies the purge gas (inert gas) 112 into the film forming container 20 (step S104). The inert gas supply unit 74 supplies the purge gas 112 to the inside of the film forming container 20 for 0.1 seconds, for example. Further, the exhaust unit 30 exhausts the reaction gas 114 and the purge gas 112 inside the film formation container 20. As shown in FIG. 5D, the purge gas 112 is supplied into the film forming container 20 and the reaction gas 114 is purged from the film forming container 20 in step S104.

以上説明したステップＳ１０１〜Ｓ１０４により、基板Ｓの上に一原子層分の薄膜層１０４が形成される。以下、ステップＳ１０１〜１０４を所定回数繰り返すことにより、所望の膜厚の薄膜層１０４を形成することができる。   The thin film layer 104 for one atomic layer is formed on the substrate S by the steps S101 to S104 described above. Hereinafter, the thin film layer 104 having a desired film thickness can be formed by repeating steps S101 to S104 a predetermined number of times.

本実施形態の原子層堆積装置１０では、不活性ガス供給部７４から供給された不活性ガスがインジェクタ５０の外表面を流れるため、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に原料ガスや反応ガスが入り込むのを抑制することができる。そのため、成膜容器２０とインジェクタ５０との隙間に薄膜が付着するのを抑制することができる。   In the atomic layer deposition apparatus 10 of this embodiment, since the inert gas supplied from the inert gas supply unit 74 flows on the outer surface of the injector 50, the source gas and the reactive gas are formed in the gap between the film forming container 20 and the injector 50. Can be prevented from entering. Therefore, it is possible to suppress the thin film from adhering to the gap between the film forming container 20 and the injector 50.

また、原料ガスとしてＴＭＡを用い、反応ガスとしてＯ３を用いて形成されるアルミナ膜は、ＢＣｌ３ガスによりガスエッチングを行うことができる。ＢＣｌ３ガスによりアルミナ膜をガスエッチングするためには、例えば、５００℃程度の高温に加熱する必要がある。
加熱部２４の付近に位置する成膜容器２０の内壁は、加熱部２４により５００℃程度の高温に加熱することが可能となる。そのため、加熱部２４の付近に位置する成膜容器２０の内壁に付着した薄膜は、ガスエッチングにより除去することが可能となる。 Further, an alumina film formed using TMA as a source gas and O 3 as a reaction gas can be subjected to gas etching with BCl 3 gas. In order to gas-etch the alumina film with BCl 3 gas, it is necessary to heat it to a high temperature of about 500 ° C.
The inner wall of the film forming container 20 located in the vicinity of the heating unit 24 can be heated to a high temperature of about 500 ° C. by the heating unit 24. Therefore, the thin film adhering to the inner wall of the film forming container 20 located in the vicinity of the heating unit 24 can be removed by gas etching.

また、本実施形態では、基板Ｓを搬入／搬出する際に開閉するゲートバルブ６２が基板Ｓが載置される場所よりも上流側（図１の左側）に位置し、基板Ｓはインジェクタ５０の内部を通って、成膜容器２０に搬入／搬出される。本実施形態では、不活性ガス供給部７４から供給された不活性ガスがインジェクタ５０の内表面も流れるため、インジェクタ５０の内表面に薄膜が付着するのを抑制することができる。そのため、基板Ｓを成膜容器２０に搬入／搬出する際に、基板Ｓの表面にパーティクルが付着するのを抑制することができる。   In the present embodiment, the gate valve 62 that opens and closes when the substrate S is loaded / unloaded is positioned on the upstream side (left side in FIG. 1) from the place where the substrate S is placed. The film is carried into / out of the film forming container 20 through the inside. In the present embodiment, since the inert gas supplied from the inert gas supply unit 74 also flows on the inner surface of the injector 50, it is possible to prevent the thin film from adhering to the inner surface of the injector 50. For this reason, when the substrate S is carried in / out of the film forming container 20, it is possible to prevent particles from adhering to the surface of the substrate S.

また、成膜容器２０の下流側（図１の右側）の内壁のうち、加熱部２４により５００℃程度の高温に加熱することが難しい領域には防着板３４が設けられているため、成膜容器２０の内壁に薄膜が付着するのを抑制することができる。
以上のように、本実施形態によれば、成膜容器２０の内壁に薄膜が付着するのを抑制でき、また、内壁に付着した薄膜をガスエッチングにより除去することができるので、ウェットエッチングによるクリーニングの頻度を低減させることができる。 In addition, since an adhesion preventing plate 34 is provided in an area that is difficult to be heated to a high temperature of about 500 ° C. by the heating unit 24 on the inner wall on the downstream side (right side in FIG. 1) of the film formation container 20, the deposition plate 34 is provided. The thin film can be prevented from adhering to the inner wall of the membrane container 20.
As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the thin film from adhering to the inner wall of the film forming container 20, and it is possible to remove the thin film adhering to the inner wall by gas etching. Can be reduced.

以上、本発明の原子層堆積装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   Although the atomic layer deposition apparatus of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment. It goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

１０ 原子層堆積装置
２０ 成膜容器
２２ 支持部
２４ 加熱部
２６ リフトピン
２８ 昇降機構
３０ 排気部
３２ 排気管
３４ 防着板
３６，３８，４０ Ｏリング
５０ インジェクタ
５２ 原料ガス供給口
５４ 反応ガス供給口
５６、５８、６０ 不活性ガス供給口
６２ ゲートバルブ
７０ 原料ガス供給部
７２ 反応ガス供給部
７４ 不活性ガス供給部
８０ 制御部
１０２ 吸着層
１０４ 薄膜層
１１０ 原料ガス
１１２ パージガス
１１４ 反応ガス
Ｓ 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Atomic layer deposition apparatus 20 Film-forming container 22 Support part 24 Heating part 26 Lift pin 28 Elevating mechanism 30 Exhaust part 32 Exhaust pipe 34 Depositing plate 36,38,40 O-ring 50 Injector 52 Source gas supply port 54 Reaction gas supply port 56 58, 60 Inert gas supply port 62 Gate valve 70 Source gas supply part 72 Reaction gas supply part 74 Inert gas supply part 80 Control part 102 Adsorption layer 104 Thin film layer 110 Source gas 112 Purge gas 114 Reaction gas S Substrate

Claims (5)

基板上に薄膜を形成する原子層堆積装置であって、
内部が真空に維持される成膜容器と、
前記成膜容器の内部に配置される加熱部と、
前記成膜容器の開口に取り付け可能な筒状のインジェクタと、
前記インジェクタを介して前記成膜容器の内部に前記薄膜の原料である原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記インジェクタを介して前記成膜容器の内部に前記原料ガスと反応して前記薄膜を形成する反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備え、
前記インジェクタは、
前記原料ガスが流れる原料ガス供給口と、
前記反応ガスが流れる反応ガス供給口と、
前記不活性ガスが流れる不活性ガス供給口と、を備え、
前記不活性ガス供給口は、前記インジェクタと前記成膜容器との隙間に前記不活性ガスが流れるように、前記インジェクタの外表面に設けられていることを特徴とする原子層堆積装置。 An atomic layer deposition apparatus for forming a thin film on a substrate,
A film forming container whose inside is maintained in vacuum;
A heating unit disposed inside the film formation container;
A cylindrical injector attachable to the opening of the film formation container;
A raw material gas supply unit for supplying a raw material gas which is a raw material of the thin film into the film forming container through the injector;
A reaction gas supply unit configured to supply a reaction gas that forms the thin film by reacting with the raw material gas into the film formation container via the injector;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas,
The injector is
A source gas supply port through which the source gas flows;
A reaction gas supply port through which the reaction gas flows;
An inert gas supply port through which the inert gas flows,
The atomic layer deposition apparatus, wherein the inert gas supply port is provided on an outer surface of the injector so that the inert gas flows through a gap between the injector and the film forming container. 前記不活性ガス供給口は、更に、前記インジェクタの内表面にも前記不活性ガスが流れるように、前記インジェクタの内表面に設けられている、請求項１に記載の原子層堆積装置。   2. The atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein the inert gas supply port is further provided on an inner surface of the injector so that the inert gas flows also on the inner surface of the injector. 前記インジェクタは、前記筒状の内部空間に、前記基板を前記成膜容器に搬入／搬出する際に開閉するゲートバルブを備える、請求項１又は２に記載の原子層堆積装置。   3. The atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein the injector includes a gate valve that opens and closes when the substrate is carried in / out of the film formation container in the cylindrical internal space. 前記成膜容器と前記インジェクタとが接触する場所にＯリングが配置されて前記成膜容器はシールドされ、前記インジェクタの前記外表面に設けられる前記不活性ガス供給口は、前記Ｏリングによりシールドされた前記成膜容器側に位置する、請求項１乃至３のいずれかに記載の原子層堆積装置。   An O-ring is disposed where the film-forming container and the injector are in contact with each other, the film-forming container is shielded, and the inert gas supply port provided on the outer surface of the injector is shielded by the O-ring. The atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein the atomic layer deposition apparatus is located on the film forming container side. 前記成膜容器の内部において、前記基板が配置される位置より下流側には防着板が配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の原子層堆積装置。
5. The atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein a deposition preventing plate is disposed downstream of a position where the substrate is disposed in the film forming container.
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