JP6309598B2 - Atomic layer growth equipment - Google Patents
Atomic layer growth equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6309598B2 JP6309598B2 JP2016227749A JP2016227749A JP6309598B2 JP 6309598 B2 JP6309598 B2 JP 6309598B2 JP 2016227749 A JP2016227749 A JP 2016227749A JP 2016227749 A JP2016227749 A JP 2016227749A JP 6309598 B2 JP6309598 B2 JP 6309598B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- susceptor
- inert gas
- mask
- atomic layer
- gas supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 106
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 101
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 80
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 71
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 37
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 26
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 26
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 22
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 22
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910017109 AlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000006829 Ficus sundaica Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、基板上に薄膜を形成する原子層成長装置に関する。 The present invention relates to an atomic layer growth apparatus for forming a thin film on a substrate.
原子層成長法は、形成しようとする薄膜を構成する元素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もので、薄膜を均一に形成する技術として知られている。原子層成長法は、一般的なCVD(Chemical Vapor Deposition)法と比較して、段差被覆性や膜厚制御性に優れている。 Atomic layer growth is known as a technique for uniformly forming a thin film by alternately supplying the gas of the elements that make up the thin film to be formed onto the substrate and forming the thin film in atomic layers on the substrate. ing. The atomic layer growth method is superior in step coverage and film thickness controllability as compared with a general CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
従来のスパッタ成膜装置においては、特許文献1のようなマスクを利用することが可能である。スパッタ成膜は膜の段差被覆性が低いため、マスク裏面への成膜量は小さいため、パーティクル発生量は小さく、メンテナンス周期も長い。しかし、原子層成長成膜においては、膜の段差被覆性が高いため、マスク裏面への着膜量は多い。微細な隙間に侵入したガスは、厚膜及び粉となり、パーティクルの要因となる。特にマスクの表面粗さは、マスクの平坦性を維持するために大きくできないため、マスク交換頻度が増大する。 In a conventional sputter deposition apparatus, it is possible to use a mask as disclosed in Patent Document 1. Sputter film formation has a low step coverage, so the amount of film formation on the back surface of the mask is small, so the amount of particles generated is small and the maintenance cycle is long. However, in atomic layer growth film formation, since the step coverage of the film is high, the amount of film deposited on the back surface of the mask is large. The gas that has entered the fine gap becomes a thick film and powder, which causes particles. In particular, since the surface roughness of the mask cannot be increased in order to maintain the flatness of the mask, the mask replacement frequency increases.
そこで、マスクを利用した原子層成長成膜においては、サセプタ周辺からの不活性ガスパージが有効となる。特許文献2では、ステージにガス供給口を設け、サセプタの裏面から不活性ガスを供給している。 Therefore, in the atomic layer growth film formation using a mask, an inert gas purge from the periphery of the susceptor is effective. In Patent Document 2, a gas supply port is provided in the stage, and an inert gas is supplied from the back surface of the susceptor.
しかし、特許文献2に示された装置に従って、ステージ本体にガス供給口を設けると、ステージの設計及び作製が煩雑となる。よって、基板サイズが変更される場合は、ステージ自体の構成の変更が必要となるため汎用性が低いという問題がある。 However, if the stage main body is provided with a gas supply port in accordance with the apparatus disclosed in Patent Document 2, the design and production of the stage becomes complicated. Therefore, when the substrate size is changed, there is a problem that versatility is low because the configuration of the stage itself needs to be changed.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、マスク裏面への着膜を抑制し、かつ、基板サイズの変更に容易に対応することができる原子層成長装置を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an atomic layer growth apparatus that can suppress deposition on the back surface of a mask and can easily cope with a change in substrate size. One.
本発明の原子層成長装置のうち、第1の形態は、
マスクを使用して基板上に薄膜を形成するための原子層成長装置であって、
成膜容器と、
前記成膜容器内に位置し、前記基板を保持するためのサセプタと、
前記サセプタの上方に位置し、高周波電源と接続される電極と、
前記成膜容器内に原料ガスを供給するためのガス導入部と、
前記成膜容器から前記原料ガスを排気するための排気部と、
不活性ガスを供給するための複数の不活性ガス供給口と、
を含み、
前記サセプタは、前記基板の保持面となるサセプタ本体部と、前記サセプタ本体部の周囲に位置するサセプタ周縁部とを有し、
前記マスクは、前記基板上の中央領域および周辺領域に接触するように配置して使用され、
前記マスクの外周部は、前記サセプタ周縁部と平面的に重なる領域に位置するように配置され、
前記不活性ガス供給口は、前記サセプタ周縁部であって前記マスクの前記外周部と平面的に重なる位置に形成され、
前記サセプタ周縁部および前記サセプタ本体部は一体的に形成され、
前記サセプタ周縁部の上面は、前記サセプタ本体部の上面よりも低くなるように形成され、
前記サセプタ周縁部は、平面視において、前記サセプタ本体部の周囲を囲うように配置され、
前記複数の不活性ガス供給口は、平面視において、前記サセプタ本体部の周囲を囲うように配置され、
前記不活性ガスは、前記不活性ガス供給口から前記マスクの前記外周部の裏面に対して噴射されることを特徴とする。
Of the atomic layer growth apparatus of the present invention, the first form is:
An atomic layer growth apparatus for forming a thin film on a substrate using a mask,
A deposition container;
A susceptor that is located in the film formation container and holds the substrate;
An electrode located above the susceptor and connected to a high frequency power source;
A gas introduction unit for supplying a source gas into the film formation container;
An exhaust part for exhausting the source gas from the film formation container;
A plurality of inert gas supply ports for supplying an inert gas;
Including
The susceptor has a susceptor main body part that serves as a holding surface of the substrate, and a susceptor peripheral part positioned around the susceptor main body part,
The mask is arranged to be used to contact the central region and a peripheral region on the substrate,
The outer periphery of the mask is disposed so as to be located in a region overlapping with the peripheral edge of the susceptor,
The inert gas supply port is formed at a peripheral edge of the susceptor and overlapping the outer periphery of the mask in a plane.
The susceptor peripheral edge and the susceptor body are integrally formed,
The upper surface of the peripheral portion of the susceptor is formed to be lower than the upper surface of the susceptor main body,
The peripheral portion of the susceptor is disposed so as to surround the periphery of the susceptor main body portion in plan view.
The plurality of inert gas supply ports are arranged so as to surround the periphery of the susceptor body in a plan view.
The inert gas is jetted from the inert gas supply port to the back surface of the outer peripheral portion of the mask.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記基板はガラス基板であることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus according to the present invention, wherein the substrate is a glass substrate.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記マスクの前記外周部の前記裏面と前記サセプタ周辺部の表面との間に空間が存在することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a space between the back surface of the outer peripheral portion of the mask and the front surface of the peripheral portion of the susceptor.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記不活性ガスにより、前記サセプタ周縁部と平面的に重なる領域に位置する前記マスクの前記裏面に前記原料ガスが到達するのを防ぐことを特徴とする。 In another aspect of the present invention, the source gas reaches the back surface of the mask located in a region overlapping with the peripheral edge of the susceptor by the inert gas. It is characterized by preventing it.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記不活性ガス供給口は、前記サセプタ本体部を囲うように複数形成されていることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus according to the present invention, wherein a plurality of the inert gas supply ports are formed so as to surround the susceptor body.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記基板は、前記不活性ガス供給口と前記ガス導入部の間の高さに位置するように配置されることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus, wherein the substrate is disposed so as to be positioned at a height between the inert gas supply port and the gas introduction unit. Features.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記不活性ガス供給口は、前記原料ガス導入部および前記排気部より低い位置に配置されていることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus according to the present invention, wherein the inert gas supply port is disposed at a position lower than the source gas introduction part and the exhaust part. .
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記成膜容器に、前記ガス導入部を介して反応ガスおよびパージガスが供給され、前記成膜容器から、前記排気部を介して前記反応ガスおよび前記パージガスが排気されることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus in which the reaction gas and the purge gas are supplied to the film formation container via the gas introduction section, and the exhaust section is supplied from the film formation container. The reaction gas and the purge gas are exhausted through
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記サセプタ周縁部の表面に防着材が設置されていることを特徴とする。 Another aspect of the present invention of an atomic layer growth apparatus is characterized in that, in the above-described aspect of the present invention, an adhesion-preventing material is provided on the surface of the peripheral portion of the susceptor.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記電極と前記サセプタとの間にプラズマが発生することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, an atomic layer growth apparatus according to the present invention is characterized in that plasma is generated between the electrode and the susceptor.
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記不活性ガス供給口は、シャワーヘッド構造を有することを特徴とする。
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記サセプタ周縁部は、平面視において、前記サセプタ本体部の全周を囲うように配置されていることを特徴とする。
他の形態の原子層成長装置の本発明は、前記形態の本発明において、前記マスクは前記基板に応じて選択されることを特徴とする。
Another aspect of the present invention of an atomic layer growth apparatus is characterized in that, in the present invention of the above aspect, the inert gas supply port has a shower head structure.
In another aspect of the present invention, the peripheral layer of the susceptor is arranged so as to surround the entire periphery of the susceptor main body in a plan view. .
According to another aspect of the present invention, there is provided an atomic layer growth apparatus, wherein the mask is selected according to the substrate.
本発明によれば、マスク裏面への着膜を抑制し、基板サイズ変更に容易に対応できるため、マスク及びサセプタのクリーニング頻度を低減することが可能となり、且つ様々な基板サイズ、プロセス条件に対応可能となる。 According to the present invention, deposition on the mask back surface can be suppressed and the substrate size can be easily changed, so that the cleaning frequency of the mask and the susceptor can be reduced, and various substrate sizes and process conditions can be handled. It becomes possible.
まず、図1を参照して、本実施形態の原子層成長装置の構成を説明する。図1は、本実施形態の原子層成長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成長装置10は、原料ガスと反応ガスとを交互に供給し、基板13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13を加熱させることができる。本実施形態では原料ガスとしてTMA(Tri−Methyl−Aluminum)を用い、その際、反応活性を高めるため、プラズマを発生させる。本実施形態では、プラズマの発生に平行平板電極を用いるが、この方式に限定されない。
成膜容器11は原料ガス、反応ガス、パージガスを導入するガス導入部20と排気部30と、ステージ14と、平板電極12と、高周波電源15と、サセプタ16と、基板搬入口17と、基板13上に配置するマスク56と、を備える。ガス導入部20は、成膜容器11外側から設けられたインジェクタ21と、成膜容器11内側から設けられたインジェクタ防着材22を有し、排気部30は、成膜容器11内側から設けられた排気防着材31と成膜容器11外側から設けられた排気配管接続部32とを有している。
First, the configuration of the atomic layer growth apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an atomic layer growth apparatus of the present embodiment.
The atomic layer growth apparatus 10 of the present embodiment alternately supplies a source gas and a reactive gas, and forms a thin film on the
The film formation container 11 includes a
ステージ14はヒータ(図示しない)を備え、基板13の温度を調整することができる。例えば、プラズマ原子層成長成膜の場合、基板13を50〜200℃に加熱する。
平板電極12は高周波電源15と接続されている。高周波電源15が所定の周波数の高周波電流を供給することにより、平板電極12とステージ14との間でプラズマが生成される。
基板13は、ステージ14の下方からリフトピン18によって支持される。リフトピン18は、ステージ14の昇降によって、基板13の受け渡しを搬送室空間61にて可能とする。
原料ガス、反応ガス、パージガスを導入するガス導入部20は、原料ガス、反応ガス、パージガスを成膜容器11内に供給する。排気部30は、原料ガス、反応ガス、パージガスを成膜容器11から外部に排気する。
図1は、原子層成長装置の基本構造を示しており、以下で説明する一部の構成は省略している。
The
The
The
The
FIG. 1 shows a basic structure of an atomic layer growth apparatus, and some configurations described below are omitted.
(実施形態1)
図2は、ガス流れ方向に平行な成膜室側面から見た場合のサセプタ16外周の拡大図であり、図3は、サセプタ周辺の一部を示す拡大平面図である。
サセプタ16は、ステージ14に支持され、基板13を保持する保持面160を上面に有するサセプタ本体16Aと、その周囲に位置して保持面160よりも低い高さ面のサセプタ周縁部16Bとを有している。保持面160は、基板13の大きさに合わせた形状を有している。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is an enlarged view of the outer periphery of the
The
マスク56は、サセプタ16上に設置され、基板13を囲む大きさを有している。基板13を超える大きさは、本発明としては特に限定されるものではないが、この実施形態では、基板13を超えている大きさを50mm以下とする。
サセプタ周縁部16Bは、保持面160に近い側の上面に、不活性ガス供給口48が形成されており、この実施形態では、凹溝形状でサセプタ本体16Aを囲むように形成されている。さらに、凹溝内には、溝の底面と溝の内外周面との間で小隙間を有するように、リング板状のシャワープレート49が設置されている。
The
The susceptor
シャワープレート49は、例えば下面に不連続の突部を形成することで、溝底面と隙間を確保することができ、また、溝の内外周幅よりも狭い幅で形成することで、溝の内外周面との間で小隙間を形成することができる。また、シャワープレートには、例えば、所定径(例えば1mm径)の吹き出し穴49Aを所定間隔(例えば100mmピッチ)で形成するようにしてもよい。
なお、シャワープレート49は、基板13の周囲を覆っていることが好ましい。
上記シャワープレート49により不活性ガス供給口48は、シャワーヘッド構造を有する。シャワーヘッド構造により、不活性ガスをサセプタ本体16Aの周りで均等に吹き出すことが可能になる。
The
The
By the
サセプタ周縁部16Bは、内部に前記不活性ガス供給口48に連通する不活性ガス供給路47を有しており、該不活性ガス供給路47の終端はサセプタ周縁部16Bの外周壁に達している。不活性ガス供給路47は、一つまたは複数を形成してもよく、例えば、3mm径で形成することができる。
不活性ガス供給路47には、サセプタ16の外周側に配置した不活性ガス供給チューブ46が接続されており、不活性ガス供給チューブ46の他端側は、成膜室11に設けた不活性ガス通気口45に接続されている。不活性ガス通気口45には、図示しない不活性ガス供給部が接続されている。
不活性ガス供給チューブ46は、例えば、ステンレス製チューブ、ベローズフレキシブルチューブなどで構成することができる。基板13を成膜容器11内に搬入または搬出する際にはステージ14が上下するが、不活性ガス供給チューブ46はその上下稼働に追従することが必要となる。不活性ガス供給チューブ46も不活性ガス供給路の一部を構成するものである。
The susceptor
An inert
The inert
また、サセプタ周縁部16Bでは、不活性ガス供給口48の外周側に、ステージ14およびサセプタ周縁部16Bを貫通するマスクピン穴40が形成されており、マスクピン穴40内に、上下に稼働可能で、マスク56を上下に移動することができるマスクピン41が挿入されている。
また、サセプタ周縁部16Bでは、不活性ガス供給口48およびマスクピン穴40を除いて、上面の露出面に、サセプタ防着板19が被覆されている。サセプタ防着板19の上面高さは、シャワープレート49の上面高さと面一にするのが望ましい。
Further, in the susceptor
In the susceptor
ここで、マスク56下面とサセプタ防着板19上面とで形成される距離aは、0.1mm以上、10mm以下であることが好ましく、さらには1mmであることが好ましい。距離aが小さいほど、隙間へ侵入する原料ガス及び反応ガス量を抑制することが可能となり、必要とする不活性ガス供給量も低減する。マスクは絶縁体であることが好ましいが、ステンレス等の金属でもよい。ただし、マスクが金属の場合は、前記隙間で放電を生じる可能性がある。その場合は、バッシェンの法則を利用し、前記距離aと前記隙間の圧力との積が放電条件を満たさないよう、前記隙間の圧力調整を行う。
Here, the distance a formed between the lower surface of the
また、マスク56の外周縁端とサセプタ防着板19との重なりの距離b、すなわち、不活性ガス供給口48の外周側端部との距離は、1mm以上、200mm以下であることが好ましく、さらには20mmであることが好ましい。距離bが小さいと、不活性ガスが供給されていても、原料ガス及び反応ガスの拡散によりシャワープレート49まで侵入する可能性があるためである。値が大きすぎると、マスク及び真空容器サイズも大きくなるため、好ましくない。
Further, the distance b between the outer peripheral edge of the
不活性ガス供給部から供給された不活性ガスは、不活性ガス通気口45、不活性ガス供給チューブ46、不活性ガス供給路47、不活性ガス供給口48を通り、シャワープレート49を経由して、シャワープレート49と不活性ガス供給口48との隙間や吹き出し穴49Aを通して吹き出される。不活性ガスは、マスク56とサセプタ防着板19により形成される隙間を通り、サセプタ16の外周側に排気され、排気部30を通って排気される。
また、サセプタ防着板19をサセプタ周縁部16B上に設けることが好ましいが、サセプタ周縁部16Bのみでもよい。このときは、サセプタ周縁部16B上面とマスク56下面との距離がaとなり、マスク56外周端からシャワープレート49の外周端側までの距離がbとなる。
The inert gas supplied from the inert gas supply unit passes through the
Moreover, although it is preferable to provide the susceptor
また、不活性ガスは、ステージ温度と±10%以内の温度まで加熱されたあとに前記不活性ガス供給口48から放出されることが好ましい。例えば、ステージを100℃に加熱する場合、常温の不活性ガスを供給すると、サセプタ16外周が冷却されるため、基板13の温度分布も低下し、膜厚均一性および膜質均一性が低下する。よって、サセプタ16の温度を一定に保つため、例えば90〜110℃の不活性ガスを供給することが好ましい。
The inert gas is preferably discharged from the inert
(実施形態2)
図4は、図2の不活性ガス供給口の設置位置を最適化したサセプタ構成である。
マスクピン穴40が、成膜空間60と搬送室空間61を完全にシールすることができない場合、両者に圧力差があると、ガスはどちらか一方へ流れることになる。
ステージ14、サセプタ16および搬送室空間61は、通常、メンテナンスを実施するのが困難である。よって、これら部分にパーティクルを生じてしまうと、パーティクルの除去は困難となる。例えば、マスクピン穴40にパーティクルが存在する状態で、搬送室空間61が正圧、成膜空間60が負圧であれば、パーティクルがガス流に乗って成膜空間60に放出され、基板13にパーティクルが付着するため好ましくない。よって、成膜空間60が正圧、搬送室空間61が負圧であることが好ましい。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a susceptor configuration in which the installation position of the inert gas supply port of FIG. 2 is optimized.
When the
The
しかし、図2で示したサセプタ構造の場合、成膜空間60と搬送室空間61の圧力差次第では、不活性ガス供給口48から供給された不活性ガスがマスクピン穴40へ吸い込まれ、同時に原料ガスおよび反応ガスを吸い込む可能性がある。同圧であっても、拡散によりマスクピン穴まで原料ガス及び反応ガスが拡散する可能性が有る。吸い込まれた原料ガス及び反応ガスは反応するため、マスクピン穴でパーティクルが発生する。よって、不活性ガス供給口は図4のようにマスクピン穴40よりも外周側へ設けることが好ましい。
However, in the case of the susceptor structure shown in FIG. 2, depending on the pressure difference between the
上記に沿った原子層成長装置の構成を図4に基づいて説明する。なお、原子層成長装置の基本構成は図1に示すように、前記実施形態1と同様であり、その記載を省略または簡略にする。
図4は、ガス流れ方向に平行な成膜室側面から見た場合のサセプタ16外周の拡大図であり、図5は、サセプタ周辺の一部を示す拡大平面図である。
サセプタ16は、前記実施形態1と同様に、ステージ14に支持され、基板13を保持する保持面160を有するサセプタ本体16Aと、その周囲に位置して保持面160よりも低い高さのサセプタ周縁部16Bとを有している。保持面160は、基板13の大きさに合わせた形状を有している。
マスク56は、サセプタ16上に設置され、基板13を囲む大きさを有している。基板13を超えている大きさも実施形態1と同様に50mm以下とする。
The configuration of the atomic layer growth apparatus along the above will be described with reference to FIG. The basic configuration of the atomic layer growth apparatus is the same as that of the first embodiment as shown in FIG. 1, and the description thereof is omitted or simplified.
FIG. 4 is an enlarged view of the outer periphery of the
As in the first embodiment, the
The
サセプタ周縁部16Bは、保持面160に近接した位置の上面に、ステージ14およびサセプタ周縁部16Bを貫通するマスクピン穴40が複数個形成されており、マスクピン穴40内に、上下に稼働可能で、マスク56を上下に移動するマスクピン41が挿入されている。
サセプタ本体16Aを基準にして、マスクピン穴40の外周側には、不活性ガス供給口50が、凹溝形状でサセプタ本体16Aを囲むように形成されており、該凹溝内に、溝の底面と内外周面と小隙間を有するように、シャワープレート51が設置されている。シャワープレート51は、例えば下面に不連続の突部を形成することで、溝底面と隙間を確保することができる。また、シャワープレート51には、例えば、所定径(例えば1mm〜3mm径)の吹き出し穴51Aを所定間隔(例えば10〜200mmピッチ)で形成するようにしてもよい。
The susceptor
On the outer peripheral side of the
なお、シャワープレート51は、基板13の周囲を覆っていることが好ましい。
上記シャワープレート51により不活性ガス供給口50は、シャワーヘッド構造を有する。
また、シャワーヘッド構造では、サセプタ周縁部16Bに吹き出し穴を設けてシャワーを作製してもよく、シャワープレートを個別に作製し、サセプタ周縁部16Bに取り付けてもよい。
なお、サセプタ周縁部16Bでは、マスクピン穴40および不活性ガス供給口50を除いて、上面の露出面にサセプタ防着板19Aが被覆されている。サセプタ防着板19Aの上面高さは、シャワープレート51の上面高さと面一になっているのが望ましい。
The
By the
In the shower head structure, a shower may be prepared by providing a blow hole in the susceptor
In the susceptor
サセプタ周縁部16Bは、内部に前記不活性ガス供給口50に連通する不活性ガス供給路47を有しており、該不活性ガス供給路47の終端はサセプタ周縁部16Bの外周壁に達している。不活性ガス供給路47は、一つまたは複数を形成してもよく、例えば、3mm径で形成することができる。
不活性ガス供給路47には、サセプタ16の外周側に配置した不活性ガス供給チューブ46が接続されており、不活性ガス供給チューブ46の他端側は、成膜室11に設けた不活性ガス通気口45に接続されている。不活性ガス通気口45には、図示しない不活性ガス供給部が接続されている。不活性ガス供給チューブ46は、例えば、ステンレス製チューブ、ベローズフレキシブルチューブなどで構成することができる。
The susceptor
An inert
マスク56下面とサセプタ防着板19A上面とで形成される距離aは、0.1mm以上、10mm以下であることが好ましく、さらには1mmであることが好ましい。距離aが小さいほど、隙間へ侵入する原料ガス及び反応ガス量を抑制することが可能となり、必要とする不活性ガス供給量も低減する。マスクは絶縁体であることが好ましいが、ステンレス等の金属でもよい。ただし、マスクが金属の場合は、前記隙間で放電を生じる可能性がある。その場合は、バッシェンの法則を利用し、前記距離aと前記隙間の圧力との積が放電条件を満たさないよう、前記隙間の圧力調整を行う。
The distance a formed between the lower surface of the
また、マスク56の外周縁端部とサセプタ防着板19Aとの重なりの距離b、すなわち、不活性ガス供給口50の外周端部との距離は、1mm以上、200mm以下であることが好ましく、さらには20mmであることが好ましい。距離bが小さいと、不活性ガスが供給されていても、原料ガス及び反応ガスの拡散によりシャワープレート51まで侵入する可能性があるためである。値が大きすぎると、マスク及び真空容器サイズも大きくなるため、好ましくない。
ただし、この実施形態では、マスクピン40の外周側で不活性ガスが吹き出しされており、原料ガスや反応ガスの拡散を抑止する作用が大きい。
The distance b between the outer peripheral edge of the
However, in this embodiment, the inert gas is blown out on the outer peripheral side of the
不活性ガス供給部から供給された不活性ガスは、不活性ガス通気口45、不活性ガス供給チューブ46、不活性ガス供給路47、不活性ガス供給口50を通り、シャワープレート51を経由して、不活性ガス供給口50との隙間や吹き出し穴51Aを通して吹き出され、マスク56とサセプタ防着板19Aにより形成される隙間を通り、排気部30へ供給される。
また、サセプタ防着板19Aをサセプタ周縁部16B上に設けることが好ましいが、サセプタ周縁部16Bのみでもよい。このときは、サセプタ周縁部16B上面とマスク56下面との距離がaとなり、マスク56外周端からシャワープレート51の外周端側までの距離がbとなる。
The inert gas supplied from the inert gas supply unit passes through the
Moreover, although it is preferable to provide the susceptor
上記各実施形態で基板13のサイズが変更される場合は、サセプタ16のサイズを変更することで対応が可能であり、ステージ構成を変更する必要はない。また、プロセス条件変更の際、不活性ガス供給条件を伴うが、これも不活性ガス供給口、シャワープレートのみの変更でよい。
When the size of the
次に、上記原子層成長装置10における処理手順を説明する。
図6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。図7(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。
Next, a processing procedure in the atomic layer growth apparatus 10 will be described.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the atomic layer deposition method of the present embodiment. 7A to 7D are diagrams showing a process of forming a thin film on the substrate S. FIG.
まず、原料ガス供給部が成膜容器11の内部に原料ガスを供給する(ステップs1)。具体的には、ガス導入部20に原料ガスを供給する。原料ガスは、成膜容器11の内部に供給される。原料ガスは、例えば、0.1秒間、成膜容器11の内部に供給する。図7(a)に示されるように、ステップs1によって、成膜容器11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 supplies source gas into the film forming container 11 (step s1). Specifically, the source gas is supplied to the
また、ステップs1において、インジェクタ21の内表面およびインジェクタ防着材22の外表面に不活性ガスを供給する。また、排出部30では、排気防着材31および排気配管接続部32にも不活性ガスを供給する。さらに、サセプタ周縁部16Bにおいても不活性ガスを供給する
本実施形態では、ステップs1のみでなく、後述するステップs2〜s4も含めて、常に不活性ガスを供給する。そのため、ステップs1において、成膜容器11の内部に原料ガスを供給する際に、成膜容器11とインジェクタ防着材22との隙間および、成膜容器11と排気防着材31との隙間および、マスク56とサセプタ16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。
Further, in step s 1, an inert gas is supplied to the inner surface of the
次に、原料ガスの供給を停止し、ガス導入部でパージガスを供給する(ステップs2)。パージガスは、成膜容器11の内部に供給される。原料ガスは、排気部30から成膜容器11の外部に排出される。
パージガスは、例えば、0.1秒間、成膜容器11の内部に供給する。排気部30が成膜容器11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11の内部の原料ガス110やパージガス112を排気する。図7(b)に示されるように、ステップs2によって、成膜容器11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11からパージされる。
Next, the supply of the source gas is stopped, and the purge gas is supplied at the gas introduction part (step s2). The purge gas is supplied into the film forming container 11. The source gas is discharged from the exhaust unit 30 to the outside of the film forming container 11.
The purge gas is supplied into the film forming container 11 for 0.1 seconds, for example. The exhaust unit 30 exhausts the
次に、成膜容器11の内部に反応ガスを供給する(ステップs3)。具体的には、ガス導入部20を通して反応ガスを供給する。反応ガスは、ガス導入部20の通路を通って、成膜容器11の内部に供給される。反応ガスは、例えば、1秒間、成膜容器11の内部に供給される。図7(c)に示されるように、ステップs3によって、成膜容器11の内部に反応ガス114が供給される。
Next, a reactive gas is supplied into the film forming container 11 (step s3). Specifically, the reaction gas is supplied through the
また、ステップs3においても、インジェクタ21の内表面やインジェクタ防着材22の外表面や排気部30、サセプタ周縁部16Bで不活性ガスを供給する。そのため、ステップS3において、成膜容器11の内部に反応ガスを供給する際に、成膜容器11とインジェクタ防着材22との隙間および、成膜容器11と排気防着材31との隙間および、マスク56とサセプタ16との隙間に反応ガスが入り込むのを抑制することができる。
Also in step s3, the inert gas is supplied from the inner surface of the
次に、反応ガスの供給を停止し、ガス導入部20にパージガスを供給する(ステップs4)。パージガスは、成膜容器11の内部に供給される。パージガスは、排気部30から成膜容器11の外部に排出される。パージガスは、例えば、0.1秒間、成膜容器11の内部に供給される。排気部30が、成膜容器11の内部の反応ガス114やパージガス112を排気する。図7(d)に示されるように、ステップs4によって、成膜容器11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11からパージされる。
Next, the supply of the reaction gas is stopped, and the purge gas is supplied to the gas introduction unit 20 (step s4). The purge gas is supplied into the film forming container 11. The purge gas is discharged from the exhaust unit 30 to the outside of the film formation container 11. The purge gas is supplied into the film forming container 11 for 0.1 seconds, for example. The exhaust unit 30 exhausts the
以上説明したステップs1〜s4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s1〜s4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
本実施形態の原子層成長装置10では、不活性ガスがインジェクタ21の内表面およびインジェクタ防着材22の外表面を流れるため、成膜容器11とインジェクタ21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11とインジェクタ21との隙間に薄膜が付着するのを抑制することができる。また、排気部30も同様に薄膜の付着が防止される。
さらに、サセプタ周縁部16Bで不活性ガスが流れ出るため、マスク底面や基板側面および基板底面、サセプタなどに対する着膜を防止する。
In the atomic layer growth apparatus 10 of this embodiment, since the inert gas flows on the inner surface of the
Further, since the inert gas flows out at the susceptor
また、例えば、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。
ステージ14にはヒーター(図示しない)が設けられており、該ヒーターの付近に位置する成膜容器11の内壁は、ヒーターにより500℃程度の高温に加熱することが可能となる。そのため、ヒーターの付近に位置する成膜容器11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, for example, an alumina film formed using TMA as a source gas and O 3 as a reaction gas can be subjected to gas etching using 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., for example.
The
以上のように、本実施形態によれば、成膜容器11の内壁やサセプタなどに薄膜が付着するのを抑制でき、また、内壁やサセプタ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。 As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the thin film from adhering to the inner wall and the susceptor of the film forming container 11, and the thin film adhering to the inner wall and the susceptor can be removed by gas etching. The frequency of cleaning by wet etching can be reduced.
図1、図4に示した原子層成長装置を用いて、370mm×470mmのG2ガラス基板にAlON薄膜を形成した。本原子層成長装置の各種値は下記のとおりとした。
a:1mm
b:20mm
シャワー穴径:1mm
シャワーピッチ:100mm
ステージ温度:100℃
不活性ガス温度:100℃
不活性ガス流量:500sccm
An AlON thin film was formed on a 370 mm × 470 mm G2 glass substrate using the atomic layer growth apparatus shown in FIGS. Various values of this atomic layer growth apparatus were as follows.
a: 1 mm
b: 20 mm
Shower hole diameter: 1 mm
Shower pitch: 100 mm
Stage temperature: 100 ° C
Inert gas temperature: 100 ° C
Inert gas flow rate: 500sccm
液体原料(Al源)としてTMA(トリメチルアルミニウム)、反応ガスとして酸素プラズマおよび窒素プラズマを用いた。成膜は図6に示したシーケンスとした。成膜容器内圧力は100Paとし、不活性ガス供給部より500sccmの窒素を供給し、成膜シーケンス中、常時供給とした。
20μmの成膜を実施した後、マスク56下面とサセプタ防着板19A上面への着膜量を目視で観察すると、薄膜による干渉膜は観測されず、その膜量は50nm以下であることが確認された。よって、基板サイズ変更、プロセス条件変更に容易に対応できる構造でありながら、マスク及びサセプタのクリーニング頻度を低減することが可能となることが確認された。
TMA (trimethylaluminum) was used as the liquid source (Al source), and oxygen plasma and nitrogen plasma were used as the reaction gas. The film formation was performed in the sequence shown in FIG. The pressure inside the film formation container was 100 Pa, and 500 sccm of nitrogen was supplied from the inert gas supply unit, and was always supplied during the film formation sequence.
After film formation of 20 μm, when the amount of film deposited on the lower surface of the
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, an appropriate change is possible unless it deviates from the scope of the present invention.
10 原子層成長装置
11 成膜容器
13 基板
14 ステージ
15 高周波電源
16 サセプタ
16A サセプタ本体
16B サセプタ周縁部
19 サセプタ防着板
19A サセプタ防着板
20 ガス導入部
30 排気部
40 マスクピン穴
46 不活性ガス供給チューブ
47 不活性ガス供給路
48 不活性ガス供給口
49 シャワープレート
49A 吹き出し穴
50 不活性ガス供給口
50A 吹き出し穴
51 シャワープレート
56 マスク
S 基板
102 吸着層
104 薄膜層
110 原料ガス
112 パージガス
114 反応ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Atomic layer growth apparatus 11
Claims (14)
成膜容器と、
前記成膜容器内に位置し、前記基板を保持するためのサセプタと、
前記サセプタの上方に位置し、高周波電源と接続される電極と、
前記成膜容器内に原料ガスを供給するためのガス導入部と、
前記成膜容器から前記原料ガスを排気するための排気部と、
不活性ガスを供給するための複数の不活性ガス供給口と、
を含み、
前記サセプタは、前記基板の保持面となるサセプタ本体部と、前記サセプタ本体部の周囲に位置するサセプタ周縁部とを有し、
前記マスクは、前記基板上の中央領域および周辺領域に接触するように配置して使用され、
前記マスクの外周部は、前記サセプタ周縁部と平面的に重なる領域に位置するように配置され、
前記不活性ガス供給口は、前記サセプタ周縁部であって前記マスクの前記外周部と平面的に重なる位置に形成され、
前記サセプタ周縁部および前記サセプタ本体部は一体的に形成され、
前記サセプタ周縁部の上面は、前記サセプタ本体部の上面よりも低くなるように形成され、
前記サセプタ周縁部は、平面視において、前記サセプタ本体部の周囲を囲うように配置され、
前記複数の不活性ガス供給口は、平面視において、前記サセプタ本体部の周囲を囲うように配置され、
前記不活性ガスは、前記不活性ガス供給口から前記マスクの前記外周部の裏面に対して噴射される原子層成長装置。 An atomic layer growth apparatus for forming a thin film on a substrate using a mask,
A deposition container;
A susceptor that is located in the film formation container and holds the substrate;
An electrode located above the susceptor and connected to a high frequency power source;
A gas introduction unit for supplying a source gas into the film formation container;
An exhaust part for exhausting the source gas from the film formation container;
A plurality of inert gas supply ports for supplying an inert gas;
Including
The susceptor has a susceptor main body part that serves as a holding surface of the substrate, and a susceptor peripheral part positioned around the susceptor main body part,
The mask is arranged to be used to contact the central region and a peripheral region on the substrate,
The outer periphery of the mask is disposed so as to be located in a region overlapping with the peripheral edge of the susceptor,
The inert gas supply port is formed at a peripheral edge of the susceptor and overlapping the outer periphery of the mask in a plane.
The susceptor peripheral edge and the susceptor body are integrally formed,
The upper surface of the peripheral portion of the susceptor is formed to be lower than the upper surface of the susceptor main body,
The peripheral portion of the susceptor is disposed so as to surround the periphery of the susceptor main body portion in plan view.
The plurality of inert gas supply ports are arranged so as to surround the periphery of the susceptor body in a plan view.
The atomic layer growth apparatus in which the inert gas is sprayed from the inert gas supply port to the back surface of the outer peripheral portion of the mask.
前記成膜容器から、前記排気部を介して前記反応ガスおよび前記パージガスが排気される請求項1〜7のいずれか一項に記載の原子層成長装置。 A reaction gas and a purge gas are supplied to the film formation container through the gas introduction unit,
Wherein the deposition container, atomic layer deposition apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the reactive gas and the purge gas through the exhaust portion is exhausted.
前記マスクピン穴内には、前記マスクを支持して上下に可動可能なマスクピンが配置され、
前記マスクピン穴は、前記不活性ガス供給口と前記サセプタ本体の間に位置する請求項1〜11のいずれか一項に記載の原子層成長装置。 A mask pin hole is formed around the susceptor,
In the mask pin hole, a mask pin that is movable up and down to support the mask is arranged,
The atomic layer growth apparatus according to claim 1, wherein the mask pin hole is located between the inert gas supply port and the susceptor body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016227749A JP6309598B2 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Atomic layer growth equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016227749A JP6309598B2 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Atomic layer growth equipment |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015106856A Division JP6054470B2 (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Atomic layer growth equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017043852A JP2017043852A (en) | 2017-03-02 |
JP6309598B2 true JP6309598B2 (en) | 2018-04-11 |
Family
ID=58209208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016227749A Active JP6309598B2 (en) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | Atomic layer growth equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6309598B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102253808B1 (en) * | 2019-01-18 | 2021-05-20 | 주식회사 유진테크 | Apparatus for processing substrate |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5326725A (en) * | 1993-03-11 | 1994-07-05 | Applied Materials, Inc. | Clamping ring and susceptor therefor |
JP4317608B2 (en) * | 1999-01-18 | 2009-08-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Deposition equipment |
JP2006080148A (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device |
JP2007281150A (en) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Tokyo Electron Ltd | Processor |
JP6334880B2 (en) * | 2013-10-03 | 2018-05-30 | Jswアフティ株式会社 | Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method |
-
2016
- 2016-11-24 JP JP2016227749A patent/JP6309598B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017043852A (en) | 2017-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6054470B2 (en) | Atomic layer growth equipment | |
US6921556B2 (en) | Method of film deposition using single-wafer-processing type CVD | |
JP4931082B2 (en) | Gas head and thin film manufacturing apparatus | |
JP5812606B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
TWI557830B (en) | A substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a mouthpiece cover | |
TW201841208A (en) | Substrate processing apparatus | |
WO2018042756A1 (en) | Atomic layer growth apparatus and atomic layer growth method | |
JP6050860B1 (en) | Plasma atomic layer growth equipment | |
JP5990626B1 (en) | Atomic layer growth equipment | |
TW201346994A (en) | Process chamber having separate process gas and purge gas regions | |
CN109312459B (en) | Atomic layer growth device and atomic layer growth method | |
JP6309598B2 (en) | Atomic layer growth equipment | |
JP2023065321A (en) | Plasma cvd apparatus including bevel mask having planar inner edge | |
JP6054471B2 (en) | Atomic layer growth apparatus and exhaust layer of atomic layer growth apparatus | |
JP2010147201A (en) | Substrate processing device | |
JP6298141B2 (en) | Atomic layer growth apparatus and exhaust layer of atomic layer growth apparatus | |
WO2020195820A1 (en) | Substrate-processing device and production method for substrate-processing device | |
KR20210045795A (en) | Apparatus of plasma atomic layer deposition | |
TW202215907A (en) | High conductance process kit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170822 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180227 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180314 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6309598 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |