JP2020111767A - Atomic layer deposition apparatus and film deposition method - Google Patents

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JP2020111767A JP2019001343A JP2019001343A JP2020111767A JP 2020111767 A JP2020111767 A JP 2020111767A JP 2019001343 A JP2019001343 A JP 2019001343A JP 2019001343 A JP2019001343 A JP 2019001343A JP 2020111767 A JP2020111767 A JP 2020111767A
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Abstract

To provide an atomic layer deposition apparatus and a film deposition method, capable of controlling displacement of each reaction chamber, forming a suitable atomic layer and preventing a reactant from being deposited in the inside of an apparatus to suppress contamination in the apparatus.SOLUTION: An atomic layer deposition apparatus 1 includes an exhaust pipe 23 connected between each of a plurality of reaction chambers 20 and an exhaust pump and capable of controlling displacement. At least one of a first supply pipe 21 and a second supply pipe 22 is connected to each of the plurality of reaction chambers 20, and exhaust is performed by the exhaust pipe 23 from each of the plurality of reaction chambers 20 supplied with gas including a first precursor or a second precursor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、原子層堆積装置及び原子層堆積方法による成膜方法に関する。 The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and a film forming method using an atomic layer deposition method.

原子層堆積法(Atomic Layer Deposition、以下、「ALD」と称する)は、ピンホールのない緻密な薄膜を基材表面形状に沿って形成できる方法として、半導体の高誘電率材料(High−k)や絶縁層に使用されている。
ここで、ALDの基本的な流れについて説明する。第一ステップにおいて、反応容器に静置された基材にガス状の第一前駆体を供給し、第一前駆体を基材に飽和吸着(化学吸着)させる。続く第二ステップにおいて、反応容器にパージガスを導入し基材表面の余剰の第一前駆体(物理吸着したもの)を除去する。続く第三ステップにおいて、反応容器にガス状の第二前駆体を導入し、表面に飽和吸着した第一前駆体と第二前駆体とを反応させて、原子層を形成する所望の物質を形成させる。続く第四ステップにおいて、再び反応容器にパージガスが導入され、基材表面の余剰の第二前駆体が除去される。通常これら4ステップによりALDの基本単位である1サイクルが構成される。ALDにおいて、上記サイクルは、形成する薄膜の厚み等に応じて所望の回数繰り返される。
上述した、反応容器内のガスの切り替えを行うALDは、時間分割ALD(Temporal ALD、以下、「TALD」と称することがある)とも呼ばれる。ALDの各ステップにおいては、基材の材質と前駆体の組成、およびそれらの反応性によって適正な暴露条件(前駆体の分圧、暴露時間、基材の温度等)が決定される。TALDでは、反応容器に供給される前駆体ガスが収容された前駆体容器、および前駆体容器と反応容器とを接続する配管の温度調整によって前駆体ガスの蒸気圧を制御する。前駆体ガスの流量は、マスフローメーター等を用いて制御し、暴露時間は、反応容器にガスを供給する配管を開閉する高速バルブを用いて制御する。TALDでは、暴露条件を適正な範囲に調整することにより、ピンホールのない高品質な薄膜を形成することができる。
この一方で、TALDでは、高品質の薄膜を形成できるものの、通常1サイクルに数十秒から数分を要するため、処理能力(スループット)に改善の余地がある。
処理能力の改善に関して、基材を異なるガス雰囲気の空間に順次移動させながら各ステップを行う、空間分割ALD(Spatial ALD、以下、「SALD」と称することがある)が、近年、注目されている。
SALDでは、第一前駆体のガス雰囲気空間に基材を所定時間滞在させて、第一ステップを行う。次に、基材をパージガスの雰囲気空間に移動して第二ステップを行う。さらに、基材を第二前駆体のガス雰囲気空間に移動して第三ステップを行い、最後に基材をパージガスの雰囲気空間に移動して第四ステップを行うと、上述した1サイクルが完了する。
SALDでは、複数の基材を上述した各空間に配置できるため、複数の基材のALDを併行して進めることができる、その結果、処理能力の向上が期待できる。
Atomic Layer Deposition (hereinafter, referred to as “ALD”) is a method for forming a dense thin film without pinholes along a surface shape of a base material by using a semiconductor high dielectric constant material (High-k). And is used for insulation layers.
Here, the basic flow of ALD will be described. In the first step, the gaseous first precursor is supplied to the base material that is left standing in the reaction vessel, and the first precursor is saturated and adsorbed (chemisorption) on the base material. In the subsequent second step, a purge gas is introduced into the reaction vessel to remove the excess first precursor (physically adsorbed) on the surface of the base material. In the subsequent third step, a gaseous second precursor is introduced into the reaction vessel, and the first and second precursors saturated and adsorbed on the surface are reacted to form a desired substance that forms an atomic layer. Let In the subsequent fourth step, the purge gas is again introduced into the reaction vessel to remove the excess second precursor on the surface of the base material. Usually, these four steps constitute one cycle, which is the basic unit of ALD. In ALD, the above cycle is repeated a desired number of times depending on the thickness of the thin film to be formed and the like.
The above-mentioned ALD for switching the gas in the reaction container is also called a time-division ALD (Temporal ALD, hereinafter sometimes referred to as “TALD”). In each step of ALD, appropriate exposure conditions (precursor partial pressure, exposure time, substrate temperature, etc.) are determined by the material of the substrate, the composition of the precursor, and their reactivity. In the TALD, the vapor pressure of the precursor gas is controlled by adjusting the temperature of the precursor container in which the precursor gas to be supplied to the reaction container is housed and the pipe connecting the precursor container and the reaction container. The flow rate of the precursor gas is controlled using a mass flow meter or the like, and the exposure time is controlled using a high speed valve that opens and closes a pipe for supplying gas to the reaction container. In TALD, a high quality thin film without pinholes can be formed by adjusting the exposure condition to an appropriate range.
On the other hand, in TALD, although a high quality thin film can be formed, one cycle usually requires several tens of seconds to several minutes, and there is room for improvement in processing capacity (throughput).
Regarding the improvement of the processing capacity, a space-division ALD (Spatial ALD, which may be hereinafter referred to as “SALD”) in which each step is performed while sequentially moving a substrate to a space of a different gas atmosphere has been attracting attention in recent years. ..
In SALD, the first step is performed by allowing the base material to stay in the gas atmosphere space of the first precursor for a predetermined time. Next, the base material is moved to an atmosphere space of purge gas to perform the second step. Further, when the substrate is moved to the gas atmosphere space of the second precursor and the third step is performed, and finally the substrate is moved to the atmosphere space of the purge gas and the fourth step is performed, the above-mentioned one cycle is completed. ..
In SALD, since a plurality of base materials can be arranged in each of the above-mentioned spaces, ALD of a plurality of base materials can be performed in parallel, and as a result, improvement in processing capacity can be expected.

特許第4532157号公報Japanese Patent No. 4532157 特許第5778174号公報Japanese Patent No. 5778174

しかしながら、特許文献1の成膜方法では、チャンバ全体を1箇所の排気口から排気するため、各ステーションに導入された前駆体ガスはチャンバ内に放出される。このため、原料ガスと酸化ガスはチャンバ内で反応し、意図しない箇所に酸化物が堆積されて反応物による汚染が生じるおそれがある。さらに、基材上での原子層堆積の反応プロセスが成立しないという問題がある。
また、特許文献2に記載の成膜方法では、酸化ゾーンに注入する酸化ガスが、第1前駆体ガスが導入される前駆体チャンバから排気される。この方法では、前駆体が酸化ゾーンに流入することはないが、プラズマなどにより活性となった酸化ガスが前駆体ゾーン内に侵入し、意図しない箇所に酸化物が堆積されて反応物による汚染が生じるおそれがある。また、基材上での原子層堆積の反応プロセスが成立しないおそれがある。
このとき、酸化ゾーンと前駆体を導入するゾーン(前駆体ゾーン)との間にパージゾーンなどを設け、間隔をあけることが考えられる。しかし、この場合は装置が大型化するため、好ましくない。また、装置の大型化に伴い、基材の搬送経路が長くなるため生産性が低下する。
このため、本発明は、各反応室の排気量を調整可能にし、好適な原子層を形成でき、装置内の汚染を抑制可能な原子層堆積装置および成膜方法を提供することを目的する。
However, in the film forming method of Patent Document 1, since the entire chamber is exhausted from one exhaust port, the precursor gas introduced into each station is released into the chamber. For this reason, the source gas and the oxidizing gas may react in the chamber, and an oxide may be deposited at an unintended portion to cause contamination with the reactant. Further, there is a problem that the reaction process of atomic layer deposition on the substrate is not established.
Further, in the film forming method described in Patent Document 2, the oxidizing gas injected into the oxidation zone is exhausted from the precursor chamber into which the first precursor gas is introduced. In this method, the precursor does not flow into the oxidation zone, but the oxidizing gas activated by plasma or the like enters the precursor zone, and the oxide is deposited at an unintended location, thus contaminating the reactant. May occur. In addition, the reaction process of atomic layer deposition on the substrate may not be established.
At this time, a purge zone or the like may be provided between the oxidation zone and the zone for introducing the precursor (precursor zone) to provide a space. However, in this case, the size of the apparatus becomes large, which is not preferable. In addition, as the size of the apparatus becomes larger, the transport path of the base material becomes longer, which lowers the productivity.
Therefore, it is an object of the present invention to provide an atomic layer deposition apparatus and a film forming method capable of adjusting the exhaust amount of each reaction chamber, forming a suitable atomic layer, and suppressing contamination in the apparatus.

本発明の第一の態様は、原子層堆積法を用いてフレキシブル基材上に原子層を形成する原子層堆積装置であって、前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に、前記フレキシブル基材が通過可能に設けられた複数の反応室と、第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部と、前記第一供給部と接続された第一供給管と、第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部と、前記第二供給部と接続された第二供給管と、前記複数の反応室のそれぞれと排気用のポンプとに接続されて排気量を調整可能な排気管と、を備え、前記複数の反応室のそれぞれには、前記第一供給管、および前記第二供給管のうち少なくとも一つが接続されており、前記第一前駆体または前記第二前駆体を含むガスが供給された前記複数の反応室のそれぞれから前記排気管により排気を行うことを特徴とする。 A first aspect of the present invention is an atomic layer deposition apparatus for forming an atomic layer on a flexible base material by using an atomic layer deposition method, the unwinding chamber in which the flexible base material is unwound, and the atomic layer. A winding chamber in which the flexible substrate on which the flexible substrate is wound is wound, and a plurality of reaction chambers in which the flexible substrate is allowed to pass between the unwinding chamber and the winding chamber, A first supply unit containing a precursor-containing gas, a first supply pipe connected to the first supply unit, a second supply unit containing a second precursor-containing gas, and the second A second supply pipe connected to a supply unit, an exhaust pipe connected to each of the plurality of reaction chambers and a pump for exhaust gas and capable of adjusting the exhaust amount, and each of the plurality of reaction chambers Is connected to at least one of the first supply pipe and the second supply pipe, and from each of the plurality of reaction chambers to which a gas containing the first precursor or the second precursor is supplied. It is characterized in that exhaust is performed by the exhaust pipe.

本発明の他の態様は、原子層堆積法を用いてフレキシブル基材上に原子層を形成する原子層堆積装置であって、前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に、前記フレキシブル基材が通過可能に設けられた複数の反応室と、第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部と、前記第一供給部と接続された第一供給管と、第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部と、前記第二供給部と接続された第二供給管と、第三前駆体を含むガスが収容された第三供給部と、前記第三供給部と接続された第三供給管と、前記複数の反応室のそれぞれと排出用ポンプとに接続されて排気量を調整可能な排気管と、を備え、前記複数の反応室のそれぞれには、前記第一供給管、前記第二供給管、および前記第三供給管のうち少なくとも一つが接続されており、前駆体を含むガスが供給された反応室から前記排気管により排気を行うことを特徴とする。
また、本発明のさらに他の態様は、空間分割原子層堆積法によりフレキシブル基材上に原子層を形成する成膜方法であって、前記フレキシブル基材が通過可能に設けられ、第一前駆体を含むガスまたは第二前駆体を含むガスが供給された複数の反応室を、前記フレキシブル基材が通過することにより原子層が形成され、前記第一前駆体を含むガスまたは前記第二前駆体を含むガスが供給された前記複数の反応室と排気用ポンプとに接続された排気管により排気を行うことを特徴とする。
Another aspect of the present invention is an atomic layer deposition apparatus for forming an atomic layer on a flexible substrate using an atomic layer deposition method, wherein an unwinding chamber in which the flexible substrate is unwound and the atomic layer are A winding chamber in which the formed flexible substrate is wound, a plurality of reaction chambers in which the flexible substrate is allowed to pass between the unwinding chamber and the winding chamber, and a first precursor A first supply unit containing a gas containing a body, a first supply pipe connected to the first supply unit, a second supply unit containing a gas containing a second precursor, and the second supply Supply pipe connected to the section, a third supply unit containing a gas containing a third precursor, a third supply pipe connected to the third supply unit, and each of the plurality of reaction chambers And an exhaust pipe that is connected to an exhaust pump and whose exhaust amount can be adjusted, and each of the plurality of reaction chambers includes the first supply pipe, the second supply pipe, and the third supply pipe. At least one of them is connected, and gas is exhausted from the reaction chamber supplied with the gas containing the precursor through the exhaust pipe.
Yet another aspect of the present invention is a film forming method for forming an atomic layer on a flexible substrate by a space division atomic layer deposition method, wherein the flexible substrate is provided so as to pass therethrough, and a first precursor , A plurality of reaction chambers supplied with a gas containing a second precursor, the atomic layer is formed by passing the flexible substrate, the gas containing the first precursor or the second precursor Emission is performed by an exhaust pipe connected to the plurality of reaction chambers to which the gas containing the gas is supplied and the exhaust pump.

本発明の原子層堆積装置および成膜方法によれば、各反応室の排気量を調整可能にし、好適な原子層を形成でき、装置内部への反応物の堆積を抑制して装置内の汚染を抑制可能な原子層堆積装置および成膜方法を提供することができる。 According to the atomic layer deposition apparatus and the film forming method of the present invention, it is possible to adjust the exhaust amount of each reaction chamber, form a suitable atomic layer, suppress the deposition of reactants inside the apparatus, and contaminate the inside of the apparatus. It is possible to provide an atomic layer deposition apparatus and a film forming method capable of suppressing the above.

本発明の第一実施形態に係る原子層堆積装置の内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the atomic layer deposition apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る原子層堆積装置を図1と異なる方向からみた内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure which looked at the atomic layer deposition apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention from the direction different from FIG. 本発明の第二実施形態に係る原子層堆積装置の内部構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal structure of the atomic layer deposition apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention.

[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の原子層堆積装置1を上面視した内部構造の模式図である。また、図2は原子層堆積装置2を側面視した内部構造の模式図である。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal structure of a top view of an atomic layer deposition apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram of the internal structure of the atomic layer deposition apparatus 2 as viewed from the side.

原子層堆積装置1は、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)でフレキシブル基材3の面上にSALDにより原子層を堆積して薄膜を形成(成膜)する装置である。
原子層堆積装置1は、フレキシブル基材3が送り出される巻き出し室10と巻き取り室30との間に配置された複数の反応室20とを備える。図1では、一例として8つの反応室20(反応室20A〜20H)を図示している。以下、反応室20A〜20Hを総称して反応室20と称する場合がある。
The atomic layer deposition apparatus 1 is an apparatus that forms a thin film by depositing an atomic layer by SALD on the surface of the flexible substrate 3 by roll-to-roll (roll to roll).
The atomic layer deposition apparatus 1 includes a plurality of reaction chambers 20 arranged between an unwinding chamber 10 to which the flexible substrate 3 is sent out and a winding chamber 30. In FIG. 1, eight reaction chambers 20 (reaction chambers 20A to 20H) are shown as an example. Hereinafter, the reaction chambers 20A to 20H may be collectively referred to as the reaction chamber 20.

巻き出し室10は巻き出しロール11を備える。巻き出しロール11には、原子層の形成対象であるフレキシブル基材3がロール状に巻かれて配置される。巻き出しロール11が回転されると、フレキシブル基材3が各反応室20に順次送り出される。
巻き取り室30は、巻き取りロール31を備える。巻き取りロール31が回転されると、巻き取り室30の直前の反応室20(本例では反応室20H)から出てきたフレキシブル基材3が巻き取りロール31に巻き取られる。
The unwinding chamber 10 includes an unwinding roll 11. The flexible base material 3, which is a target for forming an atomic layer, is wound around the unwinding roll 11 in a roll shape. When the unwinding roll 11 is rotated, the flexible base material 3 is sequentially sent out to each reaction chamber 20.
The winding chamber 30 includes a winding roll 31. When the take-up roll 31 is rotated, the flexible substrate 3 that has come out of the reaction chamber 20 (reaction chamber 20H in this example) immediately before the take-up chamber 30 is taken up by the take-up roll 31.

図1に示すように、反応室20A〜20Hには、それぞれ、第一供給管21および第二供給管22の2つの供給管が接続されている。
各反応室20に接続された第一供給管21は、上流側で一つに合流し、第一供給部27に接続されている。第一供給部27には、第一前駆体を含むガス(以下、「第一前駆体ガス」と称することがある)が収容されている。
また、各反応室20に接続された第二供給管22は、上流側で一つに合流し、第二供給部28に接続されている。第二供給部28には、第二前駆体を含むガス(以下、「第二前駆体ガス」と称することがある)が収容されている。
なお、複数の反応室20には、第一供給管21および第二供給管22のうち少なくとも一つが接続されていればよい。このとき、複数の反応室20には、第一供給管21が接続された反応室と、第二供給管22が接続された反応室とが含まれていればよい。
As shown in FIG. 1, two supply pipes, a first supply pipe 21 and a second supply pipe 22, are connected to the reaction chambers 20A to 20H, respectively.
The first supply pipes 21 connected to the reaction chambers 20 join together on the upstream side and are connected to the first supply unit 27. The first supply unit 27 contains a gas containing a first precursor (hereinafter, may be referred to as “first precursor gas”).
Further, the second supply pipes 22 connected to the reaction chambers 20 join together on the upstream side and are connected to the second supply unit 28. The second supply unit 28 contains a gas containing a second precursor (hereinafter, may be referred to as “second precursor gas”).
At least one of the first supply pipe 21 and the second supply pipe 22 may be connected to the plurality of reaction chambers 20. At this time, the plurality of reaction chambers 20 may include a reaction chamber to which the first supply pipe 21 is connected and a reaction chamber to which the second supply pipe 22 is connected.

各反応室20(反応室20A〜20Hのそれぞれ)に接続された第一供給管21は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ31aと、バルブ31aと各反応室20との間に設けられたマスフローコントローラー32aとを有する。つまり、バルブ31aおよびマスフローコントローラー32aは、第一供給管21において、各反応室20に対応して設けられている。同様に、各反応室20に接続された第二供給管22は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ31bと、バルブ31bと各反応室20との間に設けられたマスフローコントローラー32bとを有する。つまり、バルブ31bおよびマスフローコントローラー32bは、第二供給管22において、各反応室20に対応して設けられている。
なお、図1では、理解を容易にするため、反応室20Aに接続された第一供給管21が有するバルブ31aとマスフローコントローラー32aに符号を付し、反応室20B〜20Hに接続された第一供給管21が有するバルブ31aとマスフローコントローラー32aの符号は省略している。また、バルブ31b、マスフローコントローラー32bについても同様である。
The first supply pipe 21 connected to each reaction chamber 20 (each of the reaction chambers 20A to 20H) is provided between the valve 31a and each reaction chamber 20 and a valve 31a that can be switched between open and closed states. And a mass flow controller 32a. That is, the valve 31 a and the mass flow controller 32 a are provided in the first supply pipe 21 so as to correspond to each reaction chamber 20. Similarly, the second supply pipe 22 connected to each reaction chamber 20 has a valve 31b that can be switched between open and closed, and a mass flow controller 32b provided between the valve 31b and each reaction chamber 20. Have. That is, the valve 31b and the mass flow controller 32b are provided corresponding to each reaction chamber 20 in the second supply pipe 22.
In addition, in FIG. 1, in order to facilitate understanding, the valve 31a and the mass flow controller 32a included in the first supply pipe 21 connected to the reaction chamber 20A are denoted by reference numerals and are connected to the reaction chambers 20B to 20H. The reference numerals of the valve 31a and the mass flow controller 32a included in the supply pipe 21 are omitted. The same applies to the valve 31b and the mass flow controller 32b.

反応室20A〜20Hにおいて、供給管(第一供給管21および第二供給管22)が接続された側面と反対側の側面には、各反応室20に排気管23が接続されている。各反応室20に接続された排気管23は、下流側で一つに合流し、排気用の真空ポンプ26に接続されている。 In the reaction chambers 20A to 20H, an exhaust pipe 23 is connected to each reaction chamber 20 on the side surface opposite to the side surface to which the supply pipes (the first supply pipe 21 and the second supply pipe 22) are connected. The exhaust pipes 23 connected to the respective reaction chambers 20 join together on the downstream side and are connected to a vacuum pump 26 for exhaust.

各反応室20に接続された排気管23は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ35と、バルブ35と各反応室20との間に設けられたコンダクタンス可変バルブ36とを有する。つまり、バルブ35およびコンダクタンス可変バルブ36は、排気管23において、各反応室20に対応して設けられている。
なお、図1では、理解を容易にするため、反応室20Aに接続された排気管23が有するバルブ35とコンダクタンス可変バルブ36に符号を付し、反応室20B〜20Hに接続された排気管23が有するバルブ35とコンダクタンス可変バルブ36の符号は省略している。
The exhaust pipe 23 connected to each reaction chamber 20 has a valve 35 that can be switched between open and closed, and a conductance variable valve 36 provided between the valve 35 and each reaction chamber 20. That is, the valve 35 and the conductance variable valve 36 are provided in the exhaust pipe 23 so as to correspond to each reaction chamber 20.
Note that, in FIG. 1, to facilitate understanding, reference numerals are attached to the valve 35 and the conductance variable valve 36 included in the exhaust pipe 23 connected to the reaction chamber 20A, and the exhaust pipe 23 connected to the reaction chambers 20B to 20H. The reference numerals of the valve 35 and the conductance variable valve 36 included in are omitted.

上記のように構成された、本実施形態の原子層堆積装置1の使用時の動作について説明する。
原子層堆積装置1の使用時における準備工程として、フレキシブル基材3のロールを巻き出しロール11に取り付け、一端を反応室20Aに侵入させ、反応室20Aから20Hを順に通過させる。そして、反応室20Hから出てきたフレキシブル基材3の一端を巻き取りロール31に取り付ける。
フレキシブル基材3の材質は、作製する積層体により適宜決定されるが、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)等が例示される。
The operation of the atomic layer deposition apparatus 1 of this embodiment configured as described above when in use will be described.
As a preparatory step when the atomic layer deposition apparatus 1 is used, a roll of the flexible substrate 3 is attached to the unwinding roll 11, one end of which is inserted into the reaction chamber 20A, and the reaction chambers 20A to 20H are sequentially passed. Then, one end of the flexible base material 3 coming out of the reaction chamber 20H is attached to the winding roll 31.
The material of the flexible base material 3 is appropriately determined depending on the laminated body to be produced, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET).

次に、各供給部(第一供給部27および第二供給部28)に、使用する前駆体ガスを準備(収容)する。例えば、金属酸化物(例えば酸化アルミニウム)の原子層堆積を行う場合、金属酸化物の原子層を形成するための原料となる有機金属ガス(例えばトリメチルアルミニウム(TMA)等)を含むガスを第一前駆体ガスとして用い、有機金属ガスを酸化するための酸素を含むガス(例えばHO等)を第二前駆体ガスとして用いることができる。前駆体としてTMAおよびHOを用いる場合、通常は室温でも各供給部は十分なガス圧を得ることができる。 Next, the precursor gas to be used is prepared (accommodated) in each supply unit (first supply unit 27 and second supply unit 28). For example, when performing atomic layer deposition of a metal oxide (for example, aluminum oxide), a gas containing an organic metal gas (for example, trimethylaluminum (TMA)) which is a raw material for forming the atomic layer of the metal oxide is first used. A gas containing oxygen (for example, H 2 O or the like) for oxidizing the organometallic gas, which is used as the precursor gas, can be used as the second precursor gas. When TMA and H 2 O are used as precursors, each supply part can usually obtain a sufficient gas pressure even at room temperature.

また、この場合、複数の反応室20のうち、少なくとも第二前駆体を含むガスが供給される反応室20にプラズマ電極を配置してもよい。これにより、金属酸化物(例えば酸化アルミニウム等)からなる原子層をプラズマALDにより形成することができる。 Further, in this case, the plasma electrode may be arranged in the reaction chamber 20 to which the gas containing at least the second precursor is supplied among the plurality of reaction chambers 20. As a result, an atomic layer made of a metal oxide (eg, aluminum oxide) can be formed by plasma ALD.

次に、原子層堆積装置1の使用者は、使用する前駆体ガスの種類、各反応室20(本例では反応室20A〜20H)の温度や各供給管(第一供給管21および第二供給管22)から導入されるガスの種類、分圧、流量等のガス条件、フレキシブル基材3の搬送速度等を原子層堆積装置1に設定する。 Next, the user of the atomic layer deposition apparatus 1 determines the type of precursor gas to be used, the temperature of each reaction chamber 20 (reaction chambers 20A to 20H in this example), and each supply pipe (first supply pipe 21 and second supply pipe 21). The type of gas introduced from the supply pipe 22), gas conditions such as partial pressure and flow rate, the transport speed of the flexible substrate 3 and the like are set in the atomic layer deposition apparatus 1.

これらの設定が終了すると、原子層堆積装置1は、真空ポンプ26を動作させて各反応室20の排気を行い、真空状態にする。続いて、適宜ヒーターにより反応室20A〜20Hのそれぞれの温度条件が設定された範囲に調節される。温度調節には、公知のフィードバック制御等が用いられてもよい。 Upon completion of these settings, the atomic layer deposition apparatus 1 operates the vacuum pump 26 to evacuate the reaction chambers 20 to bring them into a vacuum state. Then, the temperature conditions of the reaction chambers 20A to 20H are adjusted to the set ranges by a heater as appropriate. A known feedback control or the like may be used for temperature adjustment.

各反応室20の温度は、フレキシブル基材3の耐熱性、供給される前駆体(第一前駆体または第二前駆体)の反応性および前駆体の耐熱性(熱分解温度)等を考慮し選定される。例えば、フレキシブル基材3の材質がPETの場合、耐熱性は120℃以下とされるため、反応室20A〜20Hの温度は100℃前後に設定される。例えば、各反応室20の温度が100℃であっても、前駆体ガスにTMAとHOを使用するALDは反応が進行する。 The temperature of each reaction chamber 20 takes into consideration the heat resistance of the flexible substrate 3, the reactivity of the supplied precursor (first precursor or second precursor), the heat resistance of the precursor (pyrolysis temperature), and the like. Selected. For example, when the material of the flexible base material 3 is PET, the heat resistance is 120° C. or lower, and therefore the temperature of the reaction chambers 20A to 20H is set to about 100° C. For example, even if the temperature of each reaction chamber 20 is 100° C., the reaction proceeds in ALD using TMA and H 2 O as precursor gases.

続いて、原子層堆積装置1は、各反応室20に接続されたバルブ35およびコンダクタンス可変バルブ36を開閉制御し、各反応室20の内部状態を調節する。
例えば、原子層堆積装置1は、反応室20(反応室20A〜20H)内に第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガスを供給する場合、供給対象の前駆体ガスを供給する供給管(第一供給管21または第二供給管22)に対応するバルブ(バルブ31aまたはバルブ31bのいずれか)を開放する。この状態で、開放したバルブに対応するマスフローコントローラー(マスフローコントローラー32a,32bのいずれか)の値を参照しつつ、各反応室20に対応する排気管23のバルブ35およびコンダクタンス可変バルブ36を調整して排気速度を調節する。
Subsequently, the atomic layer deposition apparatus 1 controls the opening and closing of the valve 35 and the conductance variable valve 36 connected to each reaction chamber 20 to adjust the internal state of each reaction chamber 20.
For example, when supplying the first precursor gas or the second precursor gas into the reaction chamber 20 (reaction chambers 20A to 20H), the atomic layer deposition apparatus 1 supplies a supply pipe (first The valve (either valve 31a or valve 31b) corresponding to the one supply pipe 21 or the second supply pipe 22) is opened. In this state, referring to the value of the mass flow controller (one of the mass flow controllers 32a and 32b) corresponding to the opened valve, the valve 35 and the conductance variable valve 36 of the exhaust pipe 23 corresponding to each reaction chamber 20 are adjusted. Adjust the exhaust speed.

これにより、各反応室20が所望の前駆体ガス(第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガス)で満たされ、かつ各反応室20に供給された前駆体ガスのガス条件が設定された範囲に調節され、さらに第二前駆体ガスが供給された反応室には、第一前駆体ガスが侵入しないように調節される。また、同様に、第一前駆体ガスが供給された反応室には、第二前駆体ガスが侵入しないように調節される。 As a result, each reaction chamber 20 is filled with a desired precursor gas (first precursor gas or second precursor gas), and the gas condition of the precursor gas supplied to each reaction chamber 20 is set within a range. The first precursor gas is adjusted so as not to enter the reaction chamber to which the second precursor gas is supplied. Similarly, the second precursor gas is adjusted so as not to enter the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied.

このため、各反応室20内での第一前駆体ガスと第二前駆体ガスとの反応が抑制され、反応物の堆積を抑制することができる。したがって、原子層堆積装置1は、反応室内の汚染を抑制することができる。さらに、上述のような構成を有する原子層堆積装置1は、例えば酸化ゾーンと前駆体を導入するゾーン(前駆体ゾーン)との間にパージゾーンなどを設けて間隔をあけなくても、反応室内の汚染を抑制することができるため、パージゾーンなどを設ける場合と比較して、装置全体を小型化することができる。
さらには、各反応室20内に小型の反応室を設け、小型の反応室内を前駆体で充満させ、反応室20内をパージガスで充満させることで基材に対して、前駆体ガスを局所的に供給する機構を設けることも可能である。
Therefore, the reaction between the first precursor gas and the second precursor gas in each reaction chamber 20 is suppressed, and the deposition of the reactant can be suppressed. Therefore, the atomic layer deposition apparatus 1 can suppress contamination in the reaction chamber. Further, the atomic layer deposition apparatus 1 having the above-described configuration can be used in the reaction chamber without providing a purge zone or the like between the oxidation zone and the zone for introducing the precursor (precursor zone). Since the contamination can be suppressed, the entire apparatus can be downsized as compared with the case where a purge zone or the like is provided.
Furthermore, a small reaction chamber is provided in each reaction chamber 20, the small reaction chamber is filled with a precursor, and the reaction chamber 20 is filled with a purge gas, so that the precursor gas is locally applied to the base material. It is also possible to provide a mechanism for supplying to.

上述したガス条件への調整により、各反応室20A〜20Hは、割り当てられたSALDのステップにおける最適な曝露条件に調節される。この状態でフレキシブル基材3を巻き出し室10から各反応室20を経て巻き取り室30に向かって、設定された所望の速度で搬送することにより、SALDの各ステップがフレキシブル基材3に対して実行される。その結果、フレキシブル基材3上に、所望の物質からなる原子層が堆積されて薄膜が形成される。原子層堆積が終了したフレキシブル基材3は、順次巻き取りロール31に巻き取られる。
本実施形態の原子層堆積装置1によれば、複数の反応室20A〜20Hが、それぞれ第一供給管21ないし第二供給管22を備えているため、各反応室20を、第一前駆体または第二前駆体のうちいずれかの反応空間とすることが可能である。また、排気管23にコンダクタンス可変バルブ36を備えているため、各反応室20をSALDのステップに好適なガス条件に調整することが可能であり、かつ原子層堆積装置1の内部(例えば、各反応室20内)への反応物の堆積を抑制するようなガス条件に調整することが可能である。したがって、本実施形態に係る原子層堆積装置1は、様々な前駆体の組み合わせやサイクル構成に好適に対応して原子層を形成でき、かつ反応物による各反応室20内等の自装置内の汚染を抑制できる装置とすることができる。
By adjusting the gas conditions described above, each reaction chamber 20A to 20H is adjusted to the optimum exposure condition in the assigned SALD step. In this state, the flexible substrate 3 is conveyed from the unwinding chamber 10 through the reaction chambers 20 toward the winding chamber 30 at a set desired speed, whereby each step of SALD is performed on the flexible substrate 3. Is executed. As a result, an atomic layer made of a desired substance is deposited on the flexible substrate 3 to form a thin film. The flexible base material 3 on which the atomic layer deposition is completed is sequentially wound around the winding roll 31.
According to the atomic layer deposition apparatus 1 of the present embodiment, each of the plurality of reaction chambers 20A to 20H includes the first supply pipe 21 or the second supply pipe 22, so that each reaction chamber 20 is set to the first precursor. Alternatively, the reaction space can be any one of the second precursors. Further, since the exhaust pipe 23 is provided with the conductance variable valve 36, each reaction chamber 20 can be adjusted to a gas condition suitable for the step of SALD, and the inside of the atomic layer deposition apparatus 1 (for example, each It is possible to adjust the gas conditions so as to suppress the deposition of reactants in the reaction chamber 20). Therefore, the atomic layer deposition apparatus 1 according to the present embodiment can form an atomic layer in a suitable manner in accordance with various combinations of precursors and cycle configurations, and can be formed in each apparatus such as in each reaction chamber 20 by a reactant. The device can suppress the contamination.

また、本実施形態の原子層堆積装置1において、第一前駆体ガスが供給される反応室と第二前駆体ガスが供給される反応室との間に、パージガスが供給されるパージ室を設けてもよい。このとき、パージ室からは排気を行わず、パージガスは、前駆体ガス(第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガス)が供給される各反応室20を通して排気管23により排気されてもよい。また、パージ室は、複数の反応室20(反応室20A〜20H)のうちの一部をパージ室として用いてもよいし、専用のパージ室を設けてもよい。専用のパージ室には、排気管が設けられていなくてもよい。 Further, in the atomic layer deposition apparatus 1 of this embodiment, a purge chamber to which a purge gas is supplied is provided between the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied and the reaction chamber to which the second precursor gas is supplied. May be. At this time, the purge gas may not be exhausted from the purge chamber, and the purge gas may be exhausted by the exhaust pipe 23 through each reaction chamber 20 to which the precursor gas (first precursor gas or second precursor gas) is supplied. As for the purge chamber, a part of the plurality of reaction chambers 20 (reaction chambers 20A to 20H) may be used as the purge chamber, or a dedicated purge chamber may be provided. The exhaust pipe may not be provided in the dedicated purge chamber.

以上説明したように、本実施形態による原子層堆積装置1は原子層堆積法を用いてフレキシブル基材上に原子層を形成する原子層堆積装置であって、フレキシブル基材3が巻き出される巻き出し室10と、原子層が形成されたフレキシブル基材3が巻き取られる巻き取り室30と、巻き出し室10と巻き取り室30との間に、フレキシブル基材3が通過可能に設けられた複数の反応室20と、第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部27と、第一供給部と接続された第一供給管21と、第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部28と、第二供給部28と接続された第二供給管22と、複数の反応室20のそれぞれと排気用のポンプとに接続されて排気量を調整可能な排気管23と、を備え、複数の反応室20のそれぞれには、第一供給管21、および第二供給管22のうち少なくとも一つが接続されており、前駆体を含むガスが供給された複数の反応室20のそれぞれから排気管23により排気を行う。これにより、原子層堆積装置1は、各反応室20の排気量を調整可能にし、好適な原子層を形成でき、各反応室20内の汚染を抑制することができる。 As described above, the atomic layer deposition apparatus 1 according to the present embodiment is an atomic layer deposition apparatus that forms an atomic layer on a flexible base material by using the atomic layer deposition method, and the flexible base material 3 is unwound. The take-out chamber 10, the take-up chamber 30 in which the flexible substrate 3 having the atomic layer formed is taken up, and the flexible substrate 3 is provided between the take-out chamber 10 and the take-up chamber 30 so as to pass therethrough. A plurality of reaction chambers 20, a first supply unit 27 containing a gas containing a first precursor, a first supply pipe 21 connected to the first supply unit, and a gas containing a second precursor are stored. A second supply part 28, a second supply pipe 22 connected to the second supply part 28, an exhaust pipe 23 that is connected to each of the plurality of reaction chambers 20 and an exhaust pump, and is capable of adjusting the exhaust amount. At least one of the first supply pipe 21 and the second supply pipe 22 is connected to each of the plurality of reaction chambers 20, and the plurality of reaction chambers to which the gas containing the precursor is supplied is provided. Exhaust is performed from each of 20 through the exhaust pipe 23. Thereby, the atomic layer deposition apparatus 1 can adjust the exhaust amount of each reaction chamber 20, can form a suitable atomic layer, and can suppress contamination in each reaction chamber 20.

また、本実施形態による成膜方法は、空間分割原子層堆積法(SALD)によりフレキシブル基材3上に原子層を形成する成膜方法であって、フレキシブル基材3が通過可能に設けられて第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガスが供給された複数の反応室20を、フレキシブル基材3が通過することにより原子層が形成される成膜方法において、第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガスが供給された複数の反応室20と排気用ポンプとに接続された排気管により排気を行う。本実施形態の成膜方法により、各反応室20の排気量を調整可能にし、好適な原子層を形成でき、各反応室20内の汚染を抑制することができる。 Further, the film forming method according to the present embodiment is a film forming method of forming an atomic layer on the flexible base material 3 by a space division atomic layer deposition method (SALD), and the flexible base material 3 is provided so as to pass therethrough. In the film forming method in which the flexible base material 3 passes through the plurality of reaction chambers 20 supplied with the first precursor gas or the second precursor gas to form an atomic layer, the first precursor gas or the second precursor gas Exhaust is performed by an exhaust pipe connected to a plurality of reaction chambers 20 to which the precursor gas is supplied and an exhaust pump. According to the film forming method of the present embodiment, the exhaust amount of each reaction chamber 20 can be adjusted, a suitable atomic layer can be formed, and contamination in each reaction chamber 20 can be suppressed.

(第一実施形態の変形例)
上記実施形態による原子層堆積装置1は、第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部27および第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部28に加えて、さらに、第三前駆体を含むガスが収容された第三供給部と、第三供給部と接続された第三供給管と、を備え、複数の反応室20のそれぞれには、第一供給管21、前記第二供給管22、および前記第三供給管のうち少なくとも一つが接続されていてもよい。これにより、原子層堆積装置1は、より様々な前駆体の組み合わせやサイクル構成に好適に対応して原子層を形成することができる。
また、第三供給部には、第三前駆体に代えて、パージガスを収容してもよい。また、原子層堆積装置1は、第一供給部27、第二供給部28および第三供給部に加えて、パージガスを収容するためのパージガス供給部と、パージガス供給部と接続されたパージガス供給管を備えてもよい。
(Modification of the first embodiment)
The atomic layer deposition apparatus 1 according to the above-described embodiment further includes, in addition to the first supply unit 27 containing the gas containing the first precursor and the second supply unit 28 containing the gas containing the second precursor, A third supply unit containing a gas containing a third precursor and a third supply pipe connected to the third supply unit are provided, and each of the plurality of reaction chambers 20 has a first supply pipe 21, At least one of the second supply pipe 22 and the third supply pipe may be connected. Thereby, the atomic layer deposition apparatus 1 can form an atomic layer suitably corresponding to various combinations of precursors and cycle configurations.
Further, the third supply unit may contain a purge gas instead of the third precursor. Further, the atomic layer deposition apparatus 1 includes, in addition to the first supply unit 27, the second supply unit 28, and the third supply unit, a purge gas supply unit for containing a purge gas, and a purge gas supply pipe connected to the purge gas supply unit. May be provided.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図3を参照して説明する。本実施形態の原子層堆積装置2と、第一実施形態の原子層堆積装置1とは、排気管の接続態様が異なっている。なお、原子層堆積装置2は、排気管の接続態様以外の構成は、上記第一実施形態の原子層堆積装置1と同様である。このため、原子層堆積装置2は、上記第一実施形態および上記第一実施形態の変形例に係る原子層堆積装置1の構成による作用効果を同様に奏する。以降の説明において、既に説明した原子層堆積装置1と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The atomic layer deposition apparatus 2 of the present embodiment and the atomic layer deposition apparatus 1 of the first embodiment are different in the exhaust pipe connection mode. The configuration of the atomic layer deposition apparatus 2 is the same as that of the atomic layer deposition apparatus 1 of the above-described first embodiment except the connection mode of the exhaust pipe. For this reason, the atomic layer deposition apparatus 2 similarly exhibits the operational effects of the configuration of the atomic layer deposition apparatus 1 according to the first embodiment and the modification of the first embodiment. In the following description, the same components as those of the atomic layer deposition apparatus 1 described above will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

図3は、本発明の第二実施形態の原子層堆積装置2の内部構造を上面視した模式図である。図3のように、複数の反応室20A〜20Hには、それぞれ、第一排気管24および第二排気管25の2つの排気管が接続されている。
各反応室20に接続された第一排気管24は、下流側で一つに合流し、排気用の真空ポンプ26aに接続されている。また、第二排気管25は、下流側で一つに合流し、真空ポンプ26aと異なる排気用の真空ポンプ26bに接続されている。
FIG. 3 is a schematic view of the internal structure of the atomic layer deposition apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention as viewed from above. As shown in FIG. 3, two exhaust pipes, a first exhaust pipe 24 and a second exhaust pipe 25, are connected to the plurality of reaction chambers 20A to 20H, respectively.
The first exhaust pipes 24 connected to the respective reaction chambers 20 join together on the downstream side and are connected to a vacuum pump 26a for exhaust. Further, the second exhaust pipes 25 join together on the downstream side and are connected to a vacuum pump 26b for exhaust different from the vacuum pump 26a.

各反応室20に接続された第一排気管24は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ35aと、バルブ35aと各反応室20との間に設けられたコンダクタンス可変バルブ36aとを有する。つまり、バルブ35aおよびコンダクタンス可変バルブ36aは、第一排気管24において、各反応室20に対応して設けられている。また、各反応室20に接続された第二排気管25は、それぞれ開閉のいずれかに切り替え可能なバルブ35bと、バルブ35bと各反応室20との間に設けられたコンダクタンス可変バルブ36bとを有する。つまり、バルブ35bおよびコンダクタンス可変バルブ36bは、第二排気管25において、各反応室20に対応して設けられている。 The first exhaust pipe 24 connected to each reaction chamber 20 has a valve 35a that can be switched between open and closed, and a conductance variable valve 36a provided between the valve 35a and each reaction chamber 20. That is, the valve 35 a and the conductance variable valve 36 a are provided in the first exhaust pipe 24 so as to correspond to each reaction chamber 20. The second exhaust pipe 25 connected to each reaction chamber 20 includes a valve 35b that can be switched between open and closed states, and a conductance variable valve 36b provided between the valve 35b and each reaction chamber 20. Have. That is, the valve 35b and the conductance variable valve 36b are provided in the second exhaust pipe 25 so as to correspond to each reaction chamber 20.

本実施形態の原子層堆積装置2においても、第一実施形態の原子層堆積装置1と同様に、SALDにおける各ステップに好適なガス条件を容易に調節することができる。
また、原子層堆積装置2は、第一排気管24と第二排気管25とを備え、第一排気管24および第二排気管25は、それぞれ対応するコンダクタンス可変バルブ36a,36bを備えている。さらに第一排気管24および第二排気管25は、それぞれ独立した別個の真空ポンプ26a,26bに接続されて各反応室20を排気する。これにより、原子層堆積装置2は、各反応室内のガス条件をより好適に調節することができる。
Also in the atomic layer deposition apparatus 2 of the present embodiment, the gas conditions suitable for each step in SALD can be easily adjusted, as in the atomic layer deposition apparatus 1 of the first embodiment.
Further, the atomic layer deposition apparatus 2 includes a first exhaust pipe 24 and a second exhaust pipe 25, and the first exhaust pipe 24 and the second exhaust pipe 25 include corresponding conductance variable valves 36a and 36b, respectively. .. Furthermore, the first exhaust pipe 24 and the second exhaust pipe 25 are connected to independent vacuum pumps 26a and 26b, respectively, which exhaust the reaction chambers 20. Thereby, the atomic layer deposition apparatus 2 can more appropriately adjust the gas conditions in each reaction chamber.

本実施形態の原子層堆積装置2において、例えば複数の反応室20A〜20Hのうち第一前駆体ガスの供給対象となる反応室は、第一排気管24のバルブ35aを開放し、真空ポンプ26aの排気量を調整し、コンダクタンス可変バルブ36aを調整する。これにより、所望の反応室20内を第一前駆体ガスで満たし、かつ第一前駆体ガスのガス条件が設定された範囲に調節することができる。このとき、第一前駆体ガスが供給された反応室には、第二前駆体ガスが侵入しないように調節される。
また、原子層堆積装置2において、例えば反応室20A〜20Hのうち第二前駆体ガスの供給対象となる反応室は、第二排気管25のバルブ35bを開放し、真空ポンプ26bの排気量を調整し、コンダクタンス可変バルブ36bを調整する。これにより、所望の反応室20内を第二前駆体ガスで満たし、かつ第二前駆体ガスのガス条件が設定された範囲に調節することができる。このとき、さらに第二前駆体ガスが供給された反応室には、第一前駆体ガスが侵入しないように調節される。
In the atomic layer deposition apparatus 2 of the present embodiment, for example, the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied among the plurality of reaction chambers 20A to 20H has the valve 35a of the first exhaust pipe 24 opened and the vacuum pump 26a. The exhaust amount of is adjusted and the conductance variable valve 36a is adjusted. As a result, the desired reaction chamber 20 can be filled with the first precursor gas, and the gas condition of the first precursor gas can be adjusted within the set range. At this time, the second precursor gas is adjusted so as not to enter the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied.
Further, in the atomic layer deposition apparatus 2, for example, in the reaction chamber of the reaction chambers 20A to 20H to which the second precursor gas is supplied, the valve 35b of the second exhaust pipe 25 is opened, and the exhaust amount of the vacuum pump 26b is changed. Then, the conductance variable valve 36b is adjusted. As a result, the desired reaction chamber 20 can be filled with the second precursor gas, and the gas condition of the second precursor gas can be adjusted within the set range. At this time, the first precursor gas is adjusted so as not to enter the reaction chamber to which the second precursor gas is further supplied.

さらに、本実施形態の原子層堆積装置2において、上記第一実施形態と同様に、第一前駆体ガスが供給される反応室と第二前駆体ガスが供給される反応室との間には、パージガスが供給されるパージ室を設けてもよい。 Further, in the atomic layer deposition apparatus 2 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, between the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied and the reaction chamber to which the second precursor gas is supplied, A purge chamber to which the purge gas is supplied may be provided.

また、本実施形態の原子層堆積装置2によれば、複数の反応室20A〜20Hが、それぞれ第一排気管24および第二排気管25を備え、各排気管はそれぞれ独立した真空ポンプ26a,26bを用いて排気する。つまり、真空ポンプ26aに接続された第一排気管24からは、第二前駆体を含むガスが排気されず、真空ポンプ26bに接続された第二排気管25からは、第一前駆体を含むガスが排気されない。このため、原子層堆積装置2は、第一前駆体ガスおよび第二前駆体ガスのうちいずれかが供給された各反応室20をSALDのステップに好適な排気条件に調整することが可能である。また、複数の反応室20のうち第一前駆体ガスが供給された反応室と第二前駆体ガスが供給された反応室とを異なる排気管(第一排気管24または第二排気管25)により排気することで、排気管内での第一前駆体ガスと第二前駆体ガスとの反応を抑制できる。このため、原子層堆積装置2は、排気管内における反応物の堆積を抑制することができる。したがって、本実施形態による原子層堆積装置2は、SALDの各ステップに好適な気流を調節可能であり、かつ反応物による反応室や排気管といった装置内の汚染を抑制できる装置とすることができる。 Further, according to the atomic layer deposition apparatus 2 of the present embodiment, each of the plurality of reaction chambers 20A to 20H includes the first exhaust pipe 24 and the second exhaust pipe 25, and each exhaust pipe is an independent vacuum pump 26a, Evacuate using 26b. That is, the gas containing the second precursor is not exhausted from the first exhaust pipe 24 connected to the vacuum pump 26a, and the first precursor is contained from the second exhaust pipe 25 connected to the vacuum pump 26b. Gas is not exhausted. Therefore, the atomic layer deposition apparatus 2 can adjust each reaction chamber 20 to which either the first precursor gas or the second precursor gas is supplied to the exhaust condition suitable for the SALD step. .. Also, among the plurality of reaction chambers 20, a reaction chamber to which the first precursor gas is supplied and a reaction chamber to which the second precursor gas is supplied are different exhaust pipes (first exhaust pipe 24 or second exhaust pipe 25). By evacuating by the above, the reaction between the first precursor gas and the second precursor gas in the exhaust pipe can be suppressed. Therefore, the atomic layer deposition apparatus 2 can suppress the deposition of the reactant in the exhaust pipe. Therefore, the atomic layer deposition apparatus 2 according to the present embodiment can adjust the air flow suitable for each step of SALD and can suppress the contamination of the inside of the apparatus such as the reaction chamber and the exhaust pipe by the reactants. ..

以上説明したように、本実施形態による原子層堆積装置2において、排気管には、第一前駆体を含むガスを排気する第一排気管24と、第二前駆体を含むガスを排気する第二排気管25と、があり、複数の反応室20のそれぞれには、第一排気管24および第二排気管25が接続され、第一排気管24および前記第二排気管25のそれぞれは、互いに異なる排気用の真空ポンプ26a,26bを用いて排気するように構成され、第一排気管24からは、第二前駆体ガスが排気されず、第二排気管25からは、第一前駆体ガスが排気されない。これにより、原子層堆積装置2は、SALDの各ステップに好適な気流を調節可能であり、かつ反応物による反応室や排気管内の汚染を抑制することで、自装置内の汚染をより抑制することができる。 As described above, in the atomic layer deposition apparatus 2 according to the present embodiment, the exhaust pipe includes the first exhaust pipe 24 for exhausting the gas containing the first precursor and the first exhaust pipe 24 for exhausting the gas containing the second precursor. There are two exhaust pipes 25, and a first exhaust pipe 24 and a second exhaust pipe 25 are connected to each of the plurality of reaction chambers 20, and each of the first exhaust pipe 24 and the second exhaust pipe 25 is The second exhaust gas is not exhausted from the first exhaust pipe 24, and the first precursor is exhausted from the second exhaust pipe 25. Gas is not exhausted. As a result, the atomic layer deposition apparatus 2 can adjust the air flow suitable for each step of SALD, and suppresses the contamination of the reaction chamber and the exhaust pipe by the reactant, thereby further suppressing the contamination of the internal apparatus. be able to.

また、本実施形態の成膜方法は、SALDによりフレキシブル基材3上に原子層を形成する成膜方法であって、フレキシブル基材3が通過可能に設けられて第一前駆体ガスまたは第二前駆体ガスが供給された複数の反応室20を、フレキシブル基材3が通過することにより原子層が形成され、複数の反応室20のうち第一前駆体ガスが供給された反応室と第二前駆体ガスが供給された反応室とを、それぞれ独立した排気管から該排気管ごとに異なる排気用ポンプにより排気し、第一前駆体ガスが供給された反応室を排気する排気管からは、第二前駆体ガスが排気されず、第二前駆体ガスが供給された反応室を排気する排気管からは、第一前駆体ガスが排気されない成膜方法である。本実施形態の成膜方法により、SALDの各ステップに好適な気流を調節可能であり、かつ反応物による反応室や排気管内の汚染を抑制することで、自装置内の汚染をより抑制することができる。 Further, the film forming method of the present embodiment is a film forming method in which an atomic layer is formed on the flexible base material 3 by SALD, and the flexible base material 3 is provided so that it can pass therethrough and the first precursor gas or the second precursor gas is used. The flexible base material 3 passes through the plurality of reaction chambers 20 to which the precursor gas is supplied to form an atomic layer, and among the plurality of reaction chambers 20, the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied and the second The reaction chamber to which the precursor gas is supplied is exhausted from each independent exhaust pipe by a different exhaust pump for each exhaust pipe, and from the exhaust pipe that exhausts the reaction chamber to which the first precursor gas is supplied, In this film forming method, the second precursor gas is not exhausted, and the first precursor gas is not exhausted from the exhaust pipe that exhausts the reaction chamber to which the second precursor gas is supplied. By the film forming method of the present embodiment, it is possible to adjust the air flow suitable for each step of SALD, and suppress the contamination of the reaction chamber and the exhaust pipe by the reaction product, thereby further suppressing the contamination of the self apparatus. You can

(第二実施形態の変形例)
例えば、上記の第二実施形態では、すべての反応室に2つの排気管が設けられる例を説明したが、必ずしも複数の反応室のすべてが2つの排気管(第一排気管、第二排気管)の両方を備えなくてもよい。つまり、複数の反応室20のそれぞれは、2つの排気管のうちいずれか一方を備えていればよい。このとき、各反応室20は、例えば接続されている供給管(第一供給管または第二供給管)から供給される前駆体ガスに対応する排気管を備えていればよい。また、一例として、複数の反応室のうちの一部をパージ室とする場合には、パージガスを導入する各反応室には排気管を設けなくてもよい。
また、排気管の数は使用するガスに合わせて更に増やしてもよい。例えば、第二実施形態において、第一前駆体、第二前駆体の他に第三前駆体を用いる場合には、第一排気管と第二排気管とは独立した、第三前駆体ガスが供給される反応室を排気する第三排気管を設けてもよい。
(Modification of the second embodiment)
For example, in the above-described second embodiment, an example in which two exhaust pipes are provided in all the reaction chambers has been described, but all of the plurality of reaction chambers do not necessarily have two exhaust pipes (first exhaust pipe, second exhaust pipe). ) May not be provided. That is, each of the plurality of reaction chambers 20 may be provided with either one of the two exhaust pipes. At this time, each reaction chamber 20 may be provided with, for example, an exhaust pipe corresponding to the precursor gas supplied from the connected supply pipe (first supply pipe or second supply pipe). Further, as an example, when a part of the plurality of reaction chambers is used as a purge chamber, it is not necessary to provide an exhaust pipe in each reaction chamber into which the purge gas is introduced.
Further, the number of exhaust pipes may be further increased according to the gas used. For example, in the second embodiment, when the third precursor is used in addition to the first precursor and the second precursor, the third precursor gas is independent of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe. A third exhaust pipe for exhausting the supplied reaction chamber may be provided.

[実施例]
次に、本発明の第一実施形態による原子層堆積装置1の実施例と、それを実行するための各反応室の設定について、例を用いて説明する。
(実施例1)
実施例1は、原子層堆積装置1を用いて、PET製のフレキシブル基材3に酸化アルミニウムからなる原子層をプラズマALDにより形成する例である。
本実施例では、TMAを第一前駆体として用い、Oを第二前駆体として用いる。また、各反応室には第一前駆体、第二前駆体と供にNも導入する。
実施例1では、反応室20Aから20Hまでの複数の反応室のうち、反応室20A、20C、20Eおよび20Gのそれぞれには、第一前駆体ガスとしてTMAとNが導入される。反応室20B、20D、20F、および20Hのそれぞれには、第二前駆体ガスとしてOとNが導入される。第二前駆体ガスを導入する反応室には、予め図示しないプラズマ電極を配置しておき、SALDの開始前にOプラズマを発生させる。また、プラズマ電極を予め全ての反応室20(反応室20A〜20H)に設置し、Oが供給される反応室のプラズマ電極にのみ通電してもよい。
[Example]
Next, an example of the atomic layer deposition apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention and setting of each reaction chamber for executing the same will be described using examples.
(Example 1)
Example 1 is an example in which the atomic layer deposition apparatus 1 is used to form an atomic layer made of aluminum oxide on a PET flexible substrate 3 by plasma ALD.
In this example, TMA is used as the first precursor and O 2 is used as the second precursor. N 2 is also introduced into each reaction chamber together with the first precursor and the second precursor.
In the first embodiment, TMA and N 2 are introduced as the first precursor gases into the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G among the plurality of reaction chambers 20A to 20H. O 2 and N 2 are introduced into each of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H as a second precursor gas. A plasma electrode (not shown) is previously arranged in the reaction chamber into which the second precursor gas is introduced, and O 2 plasma is generated before starting SALD. Further, plasma electrodes may be installed in advance in all the reaction chambers 20 (reaction chambers 20A to 20H), and only the plasma electrodes in the reaction chambers to which O 2 is supplied may be energized.

反応室20A、20C、20Eおよび20Gのそれぞれは、バルブ35を開にして排気管23より第一前駆体ガスの排気を行う。また、反応室20B、20D、20F、および20Hのそれぞれは、バルブ35を開にして排気管23より第二前駆体ガスの排気を行う。
また、第一前駆体ガスを供給する反応室20A、20C、20Eおよび20Gのマスフローコントローラー32aによりTMAの流量を調整すると供に、反応室20A、20C、20Eおよび20Gのコンダクタンス可変バルブ36の開口度を調整することで、TMAの曝露量を酸化アルミニウムの原子層の形成に好適となり、かつ第二前駆体ガスを供給する反応室20B、20D、20F、および20Hには、TMAが侵入しないように、反応室20A、20C、20Eおよび20Gのガス条件を設定する。
さらに、第二前駆体ガスを供給する反応室20B、20D、20F、および20Hのマスフローコントローラー32bによりOの流量を調整すると供に、反応室20B、20D、20F、および20Hのコンダクタンス可変バルブ36の開口度を調整することで、TMAの酸化に好適なプラズマが発生し、かつ第一前駆体ガスを供給する反応室20A、20C、20Eおよび20Gには、Oプラズマによる活性種(原子状酸素など)が侵入しないように、反応室20B、20D、20F、および20Hのガス条件を設定する。
この状態で巻き出し室からフレキシブル基材3を送り出すと、まず反応室20AでTMAがフレキシブル基材3の表面に化学吸着する。このとき、余剰なTMAはNと供に、反応室20Aに接続された排気管23より排気される。
In each of the reaction chambers 20A, 20C, 20E, and 20G, the valve 35 is opened to exhaust the first precursor gas through the exhaust pipe 23. Further, in each of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H, the valve 35 is opened to exhaust the second precursor gas through the exhaust pipe 23.
Further, the flow rate of TMA is adjusted by the mass flow controller 32a of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G for supplying the first precursor gas, and the opening degree of the conductance variable valve 36 of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G is adjusted. Is adjusted so that the exposure amount of TMA is suitable for forming an atomic layer of aluminum oxide and TMA does not enter the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H that supply the second precursor gas. , Gas conditions of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G are set.
Further, the flow rate of O 2 is adjusted by the mass flow controller 32b of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H that supply the second precursor gas, and the conductance variable valve 36 of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H is adjusted. By adjusting the opening degree of TMA, plasma suitable for the oxidation of TMA is generated, and in the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G for supplying the first precursor gas, active species (atomic state) due to O 2 plasma are generated. The gas conditions of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H are set so that oxygen and the like do not enter.
When the flexible substrate 3 is sent out from the unwinding chamber in this state, first, TMA is chemically adsorbed on the surface of the flexible substrate 3 in the reaction chamber 20A. At this time, the surplus TMA is exhausted together with N 2 through the exhaust pipe 23 connected to the reaction chamber 20A.

続く反応室20Bでは、フレキシブル基材3に化学吸着しているTMAがOプラズマに曝露されて、酸化アルミニウムの原子層が堆積形成される。このとき、TMAの酸化により生じる副生成物は、酸化反応に用いられなかったOおよびNと供に、反応室20Bに接続された排気管23により排気される。酸化反応は、活性種(原子状酸素など)のプラズマ電極からの拡散長により、各反応室20の大きさやプラズマ電極の設置位置、排気管23の接続位置を適切に決定することで実施可能である。
このように、反応室20Aと20Bを通過することで、SALDの1サイクルが完了する。以降、同様の工程が繰り返され、巻き取り室30に到達するまでに、フレキシブル基材3に対して4サイクルのSALDが実行される。
In the subsequent reaction chamber 20B, the TMA chemically adsorbed on the flexible substrate 3 is exposed to O 2 plasma, and an atomic layer of aluminum oxide is deposited and formed. At this time, the by-product generated by the oxidation of TMA is exhausted together with O 2 and N 2 which were not used in the oxidation reaction through the exhaust pipe 23 connected to the reaction chamber 20B. The oxidation reaction can be performed by appropriately determining the size of each reaction chamber 20, the installation position of the plasma electrode, and the connection position of the exhaust pipe 23 according to the diffusion length of the activated species (atomic oxygen, etc.) from the plasma electrode. is there.
Thus, one cycle of SALD is completed by passing through the reaction chambers 20A and 20B. After that, the same steps are repeated, and four cycles of SALD are performed on the flexible substrate 3 before reaching the winding chamber 30.

次に、本発明の第二実施形態による原子層堆積装置2の実施例と、それを実行するための各反応室の設定について、複数の例を用いて説明する。 Next, an example of the atomic layer deposition apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention and setting of each reaction chamber for executing the same will be described using a plurality of examples.

(実施例2)
実施例2は、実施例1と同様に、原子層堆積装置2を用いて、PET製のフレキシブル基材3に酸化アルミニウムからなる原子層をプラズマALDにより形成する例である。
本実施例では、TMAを第一前駆体として用い、COを第二前駆体として用いる。また、実施例1と同様に、各反応室には第一前駆体、第二前駆体と供にNも導入する。
実施例2では、反応室20Aから20Hまでの複数の反応室のうち、反応室20A、20C、20E、および20Gのそれぞれには、第一前駆体ガスとしてTMAとNが導入される。また、反応室20B、20D、20F、および20Hのそれぞれには、第二前駆体ガスとしてCOとNが導入される。
実施例1と同様に、第二前駆体ガスを導入する反応室には、予め図示しないプラズマ電極を配置しておき、SALDの開始前にCOプラズマを発生させる。また、プラズマ電極を予め全ての反応室20(反応室20A〜20H)に設置し、第二前駆体ガスが供給される反応室のプラズマ電極にのみ通電してもよい。
(Example 2)
Similar to the first embodiment, the second embodiment is an example in which the atomic layer deposition apparatus 2 is used to form an atomic layer made of aluminum oxide on the flexible base material 3 made of PET by plasma ALD.
In this example, TMA is used as the first precursor and CO 2 is used as the second precursor. Also, as in Example 1, N 2 is introduced into each reaction chamber together with the first precursor and the second precursor.
In the second embodiment, TMA and N 2 are introduced as the first precursor gas into each of the reaction chambers 20A, 20C, 20E, and 20G among the plurality of reaction chambers 20A to 20H. Further, CO 2 and N 2 are introduced as the second precursor gas into each of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H.
As in Example 1, a plasma electrode (not shown) is previously placed in the reaction chamber into which the second precursor gas is introduced, and CO 2 plasma is generated before SALD is started. Alternatively, plasma electrodes may be installed in advance in all the reaction chambers 20 (reaction chambers 20A to 20H) and only the plasma electrodes in the reaction chambers to which the second precursor gas is supplied may be energized.

反応室20A、20C、20E、および20Gのそれぞれは、バルブ35aを開にして第一排気管24より第一前駆体ガスの排気を行う。また、反応室20B、20D、20F、および20Hのそれぞれは、バルブ35bを開にして第二排気管25より第二前駆体ガスの排気を行う。 In each of the reaction chambers 20A, 20C, 20E, and 20G, the valve 35a is opened to exhaust the first precursor gas from the first exhaust pipe 24. In each of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H, the valve 35b is opened and the second precursor gas is exhausted from the second exhaust pipe 25.

また、第一前駆体ガスを供給する反応室20A、20C、20Eおよび20Gのマスフローコントローラー32aによりTMAの流量を調整すると供に、反応室20A、20C、20Eおよび20Gの第一排気管24のコンダクタンス可変バルブ36aの開口度を調整することで、TMAの曝露量が酸化アルミニウムの原子層の形成に好適となり、かつ第二前駆体ガスを供給する反応室20B、20D、20F、および20Hには、TMAが侵入しないように設定する。
さらに、第二前駆体ガスを供給する反応室20B、20D、20F、および20Hのマスフローコントローラー32bによりCOの流量を調整すると供に、反応室20B、20D、20F、および20Hの第二排気管25のコンダクタンス可変バルブ36bの開口度を調整することで、TMAの酸化に好適なプラズマが発生し、かつ第一前駆体ガスを供給する反応室20A、20C、20Eおよび20Gには、COプラズマによる活性種(原子状酸素など)が侵入しないように設定する。
Further, the flow rate of TMA is adjusted by the mass flow controller 32a of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G for supplying the first precursor gas, and the conductance of the first exhaust pipe 24 of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G is adjusted. By adjusting the opening degree of the variable valve 36a, the exposure amount of TMA becomes suitable for forming an atomic layer of aluminum oxide, and the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H supplying the second precursor gas have Make settings so that TMA does not enter.
Furthermore, the flow rate of CO 2 is adjusted by the mass flow controller 32b of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H that supply the second precursor gas, and the second exhaust pipes of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H are used. By adjusting the opening degree of the conductance variable valve 36b of No. 25, plasma suitable for TMA oxidation is generated, and CO 2 plasma is supplied to the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G for supplying the first precursor gas. Set so that active species (such as atomic oxygen) do not enter.

この状態で巻き出し室からフレキシブル基材3を送り出すと、まず反応室20AでTMAがフレキシブル基材3の表面に化学吸着する。このとき、余剰なTMAはNと供に、反応室20Aに接続された第一排気管24より排気される。続く反応室20Bでは、フレキシブル基材3に化学吸着しているTMAがCOプラズマに曝露されて、酸化アルミニウムの原子層が堆積形成される。TMAの酸化により生じる副生成物は、酸化反応に用いられなかったCOおよびNと供に、反応室20Bに接続された第二排気管25により排気される。以降、同様の工程が繰り返され、巻き取り室30に到達するまでに、フレキシブル基材3に対して4サイクルのSALDが実行される。 When the flexible substrate 3 is sent out from the unwinding chamber in this state, first, TMA is chemically adsorbed on the surface of the flexible substrate 3 in the reaction chamber 20A. At this time, the excess TMA together with N 2 is exhausted from the first exhaust pipe 24 connected to the reaction chamber 20A. In the subsequent reaction chamber 20B, TMA chemically adsorbed on the flexible substrate 3 is exposed to CO 2 plasma, and an atomic layer of aluminum oxide is deposited and formed. By-products generated by the oxidation of TMA are exhausted together with CO 2 and N 2 which were not used in the oxidation reaction, by the second exhaust pipe 25 connected to the reaction chamber 20B. After that, the same steps are repeated, and four cycles of SALD are performed on the flexible substrate 3 before reaching the winding chamber 30.

(実施例3)
実施例3は、原子層堆積装置2に、第一供給部27、第二供給部28の他にパージガスを収容する第三供給部および第三供給部から各反応室にパージガスを供給する第三供給管を設け、反応室の一部をパージ室とする実施例である。第一前駆体は実施例2と同様にTMAであり、第二前駆体としてHOを、パージガスとして窒素を用いる。
反応室20Aから20Hまでの複数の反応室のうち、反応室20A、および20Eのそれぞれには、第一前駆体ガスとしてTMAが導入される。反応室20C、および20Gのそれぞれには、第二前駆体ガスとしてHOが導入される。残りの反応室20B、20D、20F、20Hのそれぞれにはパージガスとして窒素が導入される。
(Example 3)
In the third embodiment, in addition to the first supply unit 27 and the second supply unit 28, the third supply unit that stores the purge gas and the third supply unit that supplies the purge gas to the reaction chambers in the third embodiment In this embodiment, a supply pipe is provided and a part of the reaction chamber is used as a purge chamber. The first precursor is TMA as in Example 2, H 2 O is used as the second precursor, and nitrogen is used as the purge gas.
TMA is introduced as a first precursor gas into each of the reaction chambers 20A and 20E among the plurality of reaction chambers 20A to 20H. H 2 O is introduced as a second precursor gas into each of the reaction chambers 20C and 20G. Nitrogen is introduced as a purge gas into each of the remaining reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H.

本実施例において、パージ室である反応室20B、20D、20F、および20Hの各反応室のバルブ35aおよび35bは閉に設定する。また、反応室20A、20C、20Eおよび20Gのそれぞれのバルブ35aおよび35bは開に設定する。つまり、パージ室からは排気を行わず、パージ室以外の各反応室20から排気を行うことで、TMAを供給する反応室20A、および反応室20Eへの、反応室20Cおよび反応室20GからのHOの侵入を抑制できる。また、同様に、HOを供給する反応室20Cおよび反応室20Gへの、反応室20A、および反応室20EからのTMAの進入を抑制できる。
上記のように設定することでも、原子層堆積装置2においてフレキシブル基材3に対してSALDのサイクルを適宜繰り返し実行して、実施例2と同様に、フレキシブル基材3に酸化アルミニウムからなる原子層を堆積形成することができる。
In this embodiment, the valves 35a and 35b of the reaction chambers of the reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H, which are purge chambers, are set to be closed. Further, the valves 35a and 35b of the reaction chambers 20A, 20C, 20E and 20G are set to open. That is, by evacuating the reaction chambers 20 other than the purging chamber without evacuating the purging chamber, the reaction chambers 20C and 20G are supplied to the reaction chambers 20A and 20E that supply TMA. Invasion of H 2 O can be suppressed. Further, similarly, it is possible to suppress the entry of TMA from the reaction chamber 20A and the reaction chamber 20E into the reaction chamber 20C and the reaction chamber 20G that supply H 2 O.
By setting as described above, the SALD cycle is appropriately repeated for the flexible base material 3 in the atomic layer deposition apparatus 2, and the atomic layer made of aluminum oxide is formed on the flexible base material 3 as in the second embodiment. Can be deposited and formed.

(実施例4)
本実施例は原子層堆積装置2を用いて、PET製のフレキシブル基材3に混合酸化物からなる原子層を形成する例である。この例では、原子層堆積装置2に、第三前駆体を供給する第三供給部および第三供給管を設け、TMAを第一前駆体、COを第二前駆体、ビス(ジエチルアミノ)シラン(SAM.24)を第三前駆体に用いる。
本実施例において、反応室20Aから20Hまでの複数の反応室のうち、反応室20A、および20Eのそれぞれには、第一前駆体であるTMAを含むガス(第一前駆体ガス)が導入される。また、反応室20C、および20Gのそれぞれには、第三前駆体であるSAM.24を含むガス(第三前駆体ガス)が導入される。また、残余の反応室20B、20D、20F、20Hのそれぞれには、第二前駆体であるCOを含むガス(第二前駆体ガス)が導入される。COを含む第二前駆体ガスを導入する反応室には、予め図示しないプラズマ電極を配置しておき、SALDの開始前にCOプラズマを発生させる。
上記のような設定により、SALDのサイクルを適宜繰り返して実行することで、フレキシブル基材3に酸化アルミニウムと酸化ケイ素からなる原子層を堆積形成することができる。
なお、混合酸化物のSALDを行う場合でも、各反応室20の間にはパージ室を設けてもよいのは当然である。
(Example 4)
This embodiment is an example of forming an atomic layer made of a mixed oxide on a PET flexible substrate 3 by using the atomic layer deposition apparatus 2. In this example, the atomic layer deposition apparatus 2 is provided with a third supply unit and a third supply pipe for supplying a third precursor, and TMA is the first precursor, CO 2 is the second precursor, and bis(diethylamino)silane. (SAM.24) is used as the third precursor.
In the present embodiment, a gas containing the first precursor TMA (first precursor gas) is introduced into each of the reaction chambers 20A and 20E among the plurality of reaction chambers 20A to 20H. It Further, in each of the reaction chambers 20C and 20G, the third precursor SAM. A gas containing 24 (a third precursor gas) is introduced. In addition, a gas (second precursor gas) containing CO 2 that is the second precursor is introduced into each of the remaining reaction chambers 20B, 20D, 20F, and 20H. A plasma electrode (not shown) is previously arranged in the reaction chamber into which the second precursor gas containing CO 2 is introduced, and CO 2 plasma is generated before SALD is started.
With the above settings, the SALD cycle can be appropriately repeated to form an atomic layer of aluminum oxide and silicon oxide on the flexible substrate 3.
Even when SALD of mixed oxides is performed, it is natural that a purge chamber may be provided between the reaction chambers 20.

以上、本発明の各実施形態、変形例および実施例について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。 Although the respective embodiments, modified examples, and examples of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and combinations of constituent elements are possible within a range not departing from the spirit of the present invention. It is possible to change, make various changes to each component, or delete.

本発明は、ガスバリア性フィルムの製造に適用可能であり、具体的には、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、有機EL照明、有機太陽電池、半導体ウェハ等の電子部品や、医薬品や食料等の包装用フィルム、精密部品の包装用フィルム等の製造に適用可能できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the production of gas barrier films, and specifically, for liquid crystal displays, organic EL displays, organic EL lighting, organic solar cells, electronic components such as semiconductor wafers, and packaging of pharmaceuticals, foods, etc. It can be applied to the production of films and packaging films for precision parts.

1、2 原子層堆積装置
3 フレキシブル基材
10 巻き出し室
11 巻き出しロール
20、20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H 反応室
21 第一供給管
22 第二供給管
23 排気管
24 第一排気管
25 第二排気管
26、26a、26b 真空ポンプ
27 第一供給部
28 第二供給部
30 巻き取り室
31a、31b、35 バルブ
32a、32b マスフローコントローラー
36 コンダクタンス可変バルブ
31 巻き取りロール
1, 2 Atomic layer deposition apparatus 3 Flexible substrate 10 Unwinding chamber 11 Unwinding rolls 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F, 20G, 20H Reaction chamber 21 First supply pipe 22 Second supply pipe 23 Exhaust Pipe 24 First exhaust pipe 25 Second exhaust pipe 26, 26a, 26b Vacuum pump 27 First supply unit 28 Second supply unit 30 Winding chambers 31a, 31b, 35 Valves 32a, 32b Mass flow controller 36 Conductance variable valve 31 Winding roll

Claims (10)

原子層堆積法を用いてフレキシブル基材上に原子層を形成する原子層堆積装置であって、
前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、
前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、
前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に、前記フレキシブル基材が通過可能に設けられた複数の反応室と、
第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部と、
前記第一供給部と接続された第一供給管と、
第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部と、
前記第二供給部と接続された第二供給管と、
前記複数の反応室のそれぞれと排気用のポンプとに接続されて排気量を調整可能な排気管と、
を備え、
前記複数の反応室のそれぞれには、前記第一供給管、および前記第二供給管のうち少なくとも一つが接続されており、
前記第一前駆体または前記第二前駆体を含むガスが供給された前記複数の反応室のそれぞれから前記排気管により排気を行うこと
を特徴とする原子層堆積装置。
An atomic layer deposition apparatus for forming an atomic layer on a flexible substrate using an atomic layer deposition method,
An unwinding chamber in which the flexible base material is unwound,
A winding chamber in which the flexible substrate on which the atomic layer is formed is wound,
Between the unwinding chamber and the winding chamber, a plurality of reaction chambers the flexible substrate is provided to be passable,
A first supply unit containing a gas containing a first precursor;
A first supply pipe connected to the first supply unit,
A second supply unit containing a gas containing a second precursor,
A second supply pipe connected to the second supply unit,
An exhaust pipe that is connected to each of the plurality of reaction chambers and a pump for exhaust and is capable of adjusting the exhaust amount,
Equipped with
At least one of the first supply pipe and the second supply pipe is connected to each of the plurality of reaction chambers,
An atomic layer deposition apparatus, wherein the exhaust pipe exhausts gas from each of the plurality of reaction chambers to which a gas containing the first precursor or the second precursor is supplied.
前記排気管には、
前記第一前駆体を含むガスを排気する第一排気管と、
前記第二前駆体を含むガスを排気する第二排気管と、があり、
前記複数の反応室のそれぞれには、前記第一排気管および前記第二排気管が接続されていることを特徴とする請求項1に記載の原子層堆積装置。
In the exhaust pipe,
A first exhaust pipe for exhausting a gas containing the first precursor;
A second exhaust pipe for exhausting a gas containing the second precursor,
The atomic layer deposition apparatus according to claim 1, wherein the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are connected to each of the plurality of reaction chambers.
前記第一排気管および前記第二排気管のそれぞれは、互いに異なる排気用ポンプを用いて排気するように構成され、
前記第一排気管からは、前記第二前駆体を含むガスが排気されず、
前記第二排気管からは、前記第一前駆体を含むガスが排気されないこと
を特徴とする請求項2に記載の原子層堆積装置。
Each of the first exhaust pipe and the second exhaust pipe is configured to perform exhaust using different exhaust pumps,
Gas containing the second precursor is not exhausted from the first exhaust pipe,
The atomic layer deposition apparatus according to claim 2, wherein the gas containing the first precursor is not exhausted from the second exhaust pipe.
前記複数の反応室のうち、少なくとも前記第二前駆体を含むガスが供給される反応室にプラズマ電極を配置すること
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の原子層堆積装置。
The atomic layer deposition according to claim 1, wherein a plasma electrode is arranged in a reaction chamber to which a gas containing at least the second precursor is supplied among the plurality of reaction chambers. apparatus.
前記複数の反応室のうち、前記第一前駆体を含むガスが供給される反応室と前記第二前駆体を含むガスが供給される反応室との間に、パージガスが供給されるパージ室が設けられていること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の原子層堆積装置。
Among the plurality of reaction chambers, a purge chamber to which a purge gas is supplied is provided between a reaction chamber to which the gas containing the first precursor is supplied and a reaction chamber to which the gas containing the second precursor is supplied. It is provided, The atomic layer deposition apparatus of any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
原子層堆積法を用いてフレキシブル基材上に原子層を形成する原子層堆積装置であって、
前記フレキシブル基材が巻き出される巻き出し室と、
前記原子層が形成された前記フレキシブル基材が巻き取られる巻き取り室と、
前記巻き出し室と前記巻き取り室との間に、前記フレキシブル基材が通過可能に設けられた複数の反応室と、
第一前駆体を含むガスが収容された第一供給部と、
前記第一供給部と接続された第一供給管と、
第二前駆体を含むガスが収容された第二供給部と、
前記第二供給部と接続された第二供給管と、
第三前駆体を含むガスが収容された第三供給部と、
前記第三供給部と接続された第三供給管と、
前記複数の反応室のそれぞれと排出用ポンプとに接続されて排気量を調整可能な排気管と、
を備え、
前記複数の反応室のそれぞれには、前記第一供給管、前記第二供給管、および前記第三供給管のうち少なくとも一つが接続されており、
前駆体を含むガスが供給された反応室から前記排気管により排気を行うこと
を特徴とする原子層堆積装置。
An atomic layer deposition apparatus for forming an atomic layer on a flexible substrate using an atomic layer deposition method,
An unwinding chamber in which the flexible base material is unwound,
A winding chamber in which the flexible substrate on which the atomic layer is formed is wound,
Between the unwinding chamber and the winding chamber, a plurality of reaction chambers the flexible substrate is provided to be passable,
A first supply unit containing a gas containing a first precursor;
A first supply pipe connected to the first supply unit,
A second supply unit containing a gas containing a second precursor,
A second supply pipe connected to the second supply unit,
A third supply unit containing a gas containing a third precursor,
A third supply pipe connected to the third supply unit,
An exhaust pipe that is connected to each of the plurality of reaction chambers and an exhaust pump and that can adjust the exhaust amount,
Equipped with
At least one of the first supply pipe, the second supply pipe, and the third supply pipe is connected to each of the plurality of reaction chambers,
An atomic layer deposition apparatus comprising: exhausting gas from a reaction chamber supplied with a precursor through the exhaust pipe.
空間分割原子層堆積法によりフレキシブル基材上に原子層を形成する成膜方法であって、
前記フレキシブル基材が通過可能に設けられ、第一前駆体を含むガスまたは第二前駆体を含むガスが供給された複数の反応室を、前記フレキシブル基材が通過することにより原子層が形成され、
前記第一前駆体を含むガスまたは前記第二前駆体を含むガスが供給された前記複数の反応室と排気用ポンプとに接続された排気管により排気を行うこと
を特徴とする成膜方法。
A film forming method for forming an atomic layer on a flexible substrate by a space division atomic layer deposition method,
An atomic layer is formed by passing the flexible base material through a plurality of reaction chambers that are provided so that the flexible base material can pass therethrough and are supplied with a gas containing a first precursor or a gas containing a second precursor. ,
A film forming method, wherein exhaust is performed by an exhaust pipe connected to the plurality of reaction chambers supplied with the gas containing the first precursor or the gas containing the second precursor and an exhaust pump.
前記成膜方法において、
前記複数の反応室のうち前記第一前駆体を含むガスが供給された反応室と前記第二前駆体を含むガスが供給された反応室とを、それぞれ独立した複数の前記排気管から該排気管ごとに異なる排気用ポンプを用いて排気し、
前記複数の排気管のうち前記第一前駆体を含むガスが供給された反応室を排気する排気管からは、前記第二前駆体を含むガスが排気されず、
前記複数の排気管のうち前記第二前駆体を含むガスが供給された反応室を排気する排気管からは、前記第一前駆体を含むガスが排気されないこと
を特徴とする請求項7に記載の成膜方法。
In the film forming method,
Out of the plurality of reaction chambers, the reaction chamber supplied with the gas containing the first precursor and the reaction chamber supplied with the gas containing the second precursor are exhausted from the plurality of independent exhaust pipes. Evacuate using a different pump for each tube,
From the exhaust pipe that exhausts the reaction chamber supplied with the gas containing the first precursor among the plurality of exhaust pipes, the gas containing the second precursor is not exhausted,
The gas containing the first precursor is not exhausted from the exhaust pipe that exhausts the reaction chamber to which the gas containing the second precursor is supplied among the plurality of exhaust pipes. Film forming method.
前記第一前駆体は、有機金属ガスを含むこと
を特徴とする請求項7または8に記載の成膜方法。
The film forming method according to claim 7, wherein the first precursor contains an organometallic gas.
前記第二前駆体は、酸素を含むこと
を特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の成膜方法。
The film forming method according to claim 7, wherein the second precursor contains oxygen.
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