JP7191558B2 - Film forming apparatus, film forming method, and cleaning method - Google Patents

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Description

本発明は成膜装置および成膜方法、クリーニング方法に関し、特にCVDやALDの成膜に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and a cleaning method, and more particularly to a technique suitable for use in film formation by CVD or ALD.

半導体製造等において、ALD(原子層体積)法あるいは、CVD(化学気相成長)法といった技術を利用した成膜装置が用いられている。 2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductors and the like, film forming apparatuses using techniques such as the ALD (atomic layer deposition) method and the CVD (chemical vapor deposition) method are used.

CVD法、プラズマCVD法、ALD法は、原料ガスなどのガスを用いて成膜を行う方法である。これらの方法を実施する成膜装置では、原料ガスを成膜空間に導入する際に、シャワーヘッド構造などを介して成膜空間に導入する必要がある。そのような要件を満たした装置として、特許文献1から特許文献3に記載された成膜装置が知られている。 The CVD method, the plasma CVD method, and the ALD method are methods of forming films using gases such as raw material gases. In the film forming apparatus that implements these methods, when introducing the raw material gas into the film forming space, it is necessary to introduce it into the film forming space via a shower head structure or the like. Film forming apparatuses described in Patent Documents 1 to 3 are known as apparatuses that satisfy such requirements.

特開2005-11904号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-11904 特開2005-163183号公報JP 2005-163183 A 特開2012-238644号公報JP 2012-238644 A

これらの成膜装置においては、被処理基板に成膜をおこなう際に、基板処理容器内に被処理基板を載置して所定の成膜をおこなう。被処理基板上に形成される薄膜の例は多数あるが、前記基板処理容器内においてはその内壁や、もしくは基板保持台など当該基板処理容器内の部材にも成膜処理による薄膜が付着して堆積物となる。このようにして付着した前記堆積物は、前記基板処理装置による成膜が繰り返されると膜厚が増大し、やがては剥離してしまう。剥離した当該堆積物は前記基板処理容器内を浮遊し、前記したような成膜の工程中に被処理基板に形成される薄膜中に取り込まれ、当該薄膜の膜質を劣化させる問題が生じる。 In these film forming apparatuses, when forming a film on a substrate to be processed, the substrate to be processed is placed in a substrate processing vessel and a predetermined film is formed. There are many examples of thin films formed on substrates to be processed. In the substrate processing container, the thin film adheres to the inner wall of the substrate processing container, or to the members inside the substrate processing container such as the substrate holding table. It becomes sediments. The deposit thus attached increases in thickness as the film formation by the substrate processing apparatus is repeated, and eventually peels off. The peeled deposit floats in the substrate processing vessel and is incorporated into the thin film formed on the substrate to be processed during the film formation process as described above, causing a problem of degrading the film quality of the thin film.

そのため、上述したような堆積物を基板処理容器から除去する方法に関してクリーニング方法が提案されている(例えば、特許文献2および特許文献3参照。)。それによると、クリーニングのために基板処理容器の外にフッ素ラジカル(F)等を生成するためのリモートプラズマ発生部を設け、マイクロ波等によってNFを励起してフッ素ラジカル(F)等を生成し、当該フッ素ラジカル等を基板処理容器に導入することによって前記したような堆積物を気化させ、当該基板処理容器の外へと排出する方法が開示されている。 Therefore, a cleaning method has been proposed as a method for removing deposits such as those described above from a substrate processing container (see, for example, Patent Documents 2 and 3). According to this, a remote plasma generator for generating fluorine radicals (F * ) or the like is provided outside the substrate processing vessel for cleaning, and NF 3 is excited by microwaves or the like to generate fluorine radicals (F * ) or the like. and introducing the fluorine radicals into the substrate processing container to vaporize the above deposits and discharge them out of the substrate processing container.

さらに、ALD法やCVD法による成膜などにおいては、特許文献3に記載されるように、原料ガスを被処理基板に供給する前に、ガス流速方向に対して拡径したガス拡散室などにおいてノズルから原料ガスを噴出させて、原料ガスの混合あるいは拡散をおこなうことがある。 Furthermore, in film formation by the ALD method or the CVD method, as described in Patent Document 3, before supplying the source gas to the substrate to be processed, a gas diffusion chamber having an enlarged diameter in the direction of gas flow velocity is used. In some cases, raw material gases are jetted from nozzles to mix or diffuse the raw material gases.

しかし、上記のようなクリーニングにおいて、拡径したガス拡散室などもクリーニングする必要があるが、原料ガスの噴出ノズルあるいは供給管内部にクリーニングガスが侵入してしまい、SUS等を含む金属からなる耐ガス性を有さない部分を有する上流側まで到達する可能性がある。この場合、クリーニング後の成膜時において、不必要なエッチングによって原料ガス供給管等で生成した残留物が形成される薄膜中にとりこまれ、膜中汚染として当該薄膜の膜質を低下させてしまう可能性も懸念されていた。
なお、特許文献2においては、このような問題は指摘されていない。
However, in the cleaning as described above, it is also necessary to clean the gas diffusion chamber with an enlarged diameter. There is a possibility that it reaches the upstream side where there is no gaseous part. In this case, during the film formation after cleaning, residues generated in the source gas supply pipe, etc. due to unnecessary etching may be incorporated into the thin film to be formed, and the film quality of the thin film may deteriorate as contamination in the film. Gender was also a concern.
In addition, in patent document 2, such a problem is not pointed out.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
1.クリーニングによる成膜装置構成におけるダメージ発生の充分な低減を図ること。
2.クリーニングに起因するパーティクル発生を低減すること。
3.クリーニングガスにおけるイオンなど活性状態を所定の状態に設定すること。
4.原料ガス供給管におけるクリーニング時のダメージ発生を抑制すること。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. To sufficiently reduce the occurrence of damage in the film forming apparatus configuration due to cleaning.
2. To reduce particle generation caused by cleaning.
3. To set an active state such as ions in the cleaning gas to a predetermined state.
4. To suppress the occurrence of damage during cleaning of a source gas supply pipe.

本発明の成膜装置は、被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、 成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第1クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第2クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第2クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第1クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第2クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされ、
前記ノズルが前記バルブに向けて前記第2クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることにより上記課題を解決した
本発明の成膜装置は、前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第2クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第1クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることがより好ましい。
本発明の成膜装置は、前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることが可能である
た、前記第1クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第2クリーニングガスが不活性ガスとされることができる。
また、本発明の成膜装置のクリーニング方法は、上記のいずれか記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第1クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することができる。
また、本発明における成膜装置の成膜方法は、上記のいずれか記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することができる。
A film forming apparatus of the present invention comprises a film forming chamber for storing a film forming substrate;
a raw material gas supplying means for supplying a raw material gas for forming a film on the film formation substrate;
a gas diffusion unit connected to the film forming chamber and having an enlarged diameter for diffusing the raw material gas supplied from the raw material gas supply means before being supplied to the film forming chamber;
a nozzle connected to the raw material gas supply means for ejecting the raw material gas to the gas diffusion section; a valve provided in the gas diffusion section so as to be switchable between a closed state during film formation and an open state during cleaning;
a first cleaning gas supply unit connected to the valve and capable of supplying plasmatized first cleaning gas to the gas diffusion unit and the deposition chamber;
a second cleaning gas supply unit connected to the nozzle and capable of supplying a second cleaning gas to the gas diffusion unit;
a switching means capable of switching the gas supplied to the nozzle between the raw material gas during film formation and the second cleaning gas during cleaning;
has
At the time of film formation, the raw material gas can be jetted from the nozzle to the gas diffusion part in which the valve is in a closed state,
During cleaning, the first cleaning gas can be supplied from the opened valve to the gas diffusion portion, and the switching means is switched to supply the second cleaning gas from the nozzle during cleaning to the gas diffusion portion. It is possible to squirt into the part,
The above problem is solved by providing the nozzle in the gas diffusion section so as to eject the second cleaning gas toward the valve .
In the film forming apparatus of the present invention, the direction of the second cleaning gas ejected from the nozzle is set in the gas diffusion section so as to intersect the first cleaning gas supplied from the valve. is more preferred.
In the film forming apparatus of the present invention, the nozzle may be provided in the gas diffusion section at a position facing the valve .
Also , the first cleaning gas may be a halogen-based gas, and the second cleaning gas may be an inert gas.
Further, a cleaning method for a film forming apparatus of the present invention is a cleaning method for a film forming apparatus according to any one of the above,
At the time of cleaning, the plasmatized first cleaning gas is supplied from the first cleaning gas supply unit to the gas diffusion unit through the valve in an open state, and
switching the switching means to jet the second cleaning gas supplied from the second cleaning gas supply unit from the nozzle to the gas diffusion unit during cleaning,
causing the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle to intersect at the gas diffusion part,
An active state of the first cleaning gas supplied to the film forming chamber can be set to a predetermined state.
Further, a film forming method of a film forming apparatus according to the present invention is a film forming method in any one of the above film forming apparatuses,
a film formation step of closing the valve, switching the switching means, and ejecting the raw material gas from the nozzle to the gas diffusion portion;
The valve is opened to supply the first cleaning gas converted to plasma from the first cleaning gas supply section to the gas diffusion section through the valve, and the switching means is switched to switch the second cleaning gas. The second cleaning gas supplied from the supply unit is ejected from the nozzle to the gas diffusion unit, and the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle intersect at the gas diffusion unit. a cleaning step that causes
can have

本発明の成膜装置は、被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、
成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第1クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第2クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第2クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第1クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第2クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされることにより、バルブを開とし、プラズマ化した第1クリーニングガスをガス拡散部に供給するとともに、切替手段によってノズルから第2クリーニングガスを噴出するクリーニング工程をおこなうことで、成膜工程において成膜室に付着した付着物(成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物)を除去することができる。さらに、ガス拡散部に供給された第1クリーニングガスに対してノズルから第2クリーニングガスが噴出されることにより、プラズマ化された第1クリーニングガスにおけるガスイオンを削減し、ガスラジカルとガス分子とによって成膜室内をクリーニングすることで、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。
A film forming apparatus of the present invention comprises a film forming chamber for storing a film forming substrate;
a raw material gas supplying means for supplying a raw material gas for forming a film on the film formation substrate;
a gas diffusion unit connected to the film forming chamber and having an enlarged diameter for diffusing the raw material gas supplied from the raw material gas supply means before being supplied to the film forming chamber;
a nozzle connected to the raw material gas supply means for ejecting the raw material gas to the gas diffusion portion;
a valve provided in the gas diffusion section so as to switch between a closed state during film formation and an open state during cleaning;
a first cleaning gas supply unit connected to the valve and capable of supplying plasmatized first cleaning gas to the gas diffusion unit and the deposition chamber;
a second cleaning gas supply unit connected to the nozzle and capable of supplying a second cleaning gas to the gas diffusion unit;
a switching means capable of switching the gas supplied to the nozzle between the raw material gas during film formation and the second cleaning gas during cleaning;
has
At the time of film formation, the raw material gas can be jetted from the nozzle to the gas diffusion part in which the valve is in a closed state,
During cleaning, the first cleaning gas can be supplied from the opened valve to the gas diffusion portion, and the switching means is switched to supply the second cleaning gas from the nozzle during cleaning to the gas diffusion portion. By opening the valve and supplying the plasmatized first cleaning gas to the gas diffusion portion, the switching means performs the cleaning step of ejecting the second cleaning gas from the nozzle, Deposits adhering to the film forming chamber in the film forming process (deposits resulting from the thin film adhering during the film forming process) can be removed. Further, the second cleaning gas is ejected from the nozzles to the first cleaning gas supplied to the gas diffusion section, thereby reducing the gas ions in the plasmatized first cleaning gas and generating gas radicals and gas molecules. By cleaning the inside of the film formation chamber by cleaning the inside of the film formation chamber, it is possible to realize cleaning in a state in which the occurrence of damage to metal members in the film formation chamber due to gas ions is reduced.

同時に、成膜工程においては原料ガス供給管となっているノズルに第2クリーニングガスを供給することで、第1クリーニングガスがノズル内およびこれに連通する上流側の原料ガス供給管等に侵入することを防止することができる。 At the same time, by supplying the second cleaning gas to the nozzle serving as the raw material gas supply pipe in the film forming process, the first cleaning gas enters the nozzle and the upstream raw material gas supply pipe communicating with the nozzle. can be prevented.

ダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することにより、成膜室内に設けられたアルミニウム等の金属を含む部材に起因するパーティクル発生を確実に低減して、成膜特性の悪化を防止することが可能となる。 By realizing cleaning in a state in which the occurrence of damage is reduced, it is possible to reliably reduce the generation of particles caused by members containing metal such as aluminum provided in the deposition chamber, thereby preventing the deterioration of the deposition characteristics. It becomes possible.

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。 In addition, the inside of the deposition chamber can be cleaned without removing the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber, and the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber can be replaced in order to prolong the life of the shower member. It becomes possible to reduce the manufacturing cost by extending the interval.

本発明の成膜装置は、前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第2クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第1クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることにより、ガス拡散部に供給された第1クリーニングガスに対してノズルから第2クリーニングガスが噴出された際に、プラズマ化された第1クリーニングガスにおけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とによって成膜室内をクリーニングすることが可能となる。これにより、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the direction of the second cleaning gas ejected from the nozzle is set in the gas diffusion section so as to intersect the first cleaning gas supplied from the valve. reduces the gas ions in the plasmatized first cleaning gas when the second cleaning gas is ejected from the nozzles in response to the first cleaning gas supplied to the gas diffusion section, thereby generating gas radicals and gas molecules. It becomes possible to clean the inside of the film forming chamber. As a result, cleaning can be achieved in a state in which the occurrence of damage to metal members in the deposition chamber due to gas ions is reduced.

ここで、第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとが交差するとは、バルブから流入する第1クリーニングガスに対して、その流速を変化させてガスイオンを低減する状態であればよく、実際には、ガス拡散部内における第1クリーニングガスの流速方向とノズルの噴出方向である第2クリーニングガスの流速方向との間で形成される交差角が所定の範囲とされ、さらにこの交差角が180°とされる逆方向あるいは0°の平行状態も含むものとされる。 Here, the intersecting of the first cleaning gas and the second cleaning gas means that the flow velocity of the first cleaning gas flowing from the valve is changed to reduce gas ions. , the crossing angle formed between the flow velocity direction of the first cleaning gas in the gas diffusion portion and the flow velocity direction of the second cleaning gas, which is the jetting direction of the nozzle, is within a predetermined range, and the crossing angle is 180°. It is also intended to include reverse or 0° parallel conditions.

さらに、ガス拡散部内における第1クリーニングガスの流速方向とノズルの噴出方向である第2クリーニングガスの流速方向との間で形成される交差角が、90°以上0°以下とされることができる。特に、交差角が180°、つまり、ガス拡散部内における第1クリーニングガスの供給側上流に向けて、ガス拡散部中央付近に突出したノズルから、第2クリーニングガスを噴出することで、効果的にガスイオンを低減することができる。 Furthermore, the crossing angle formed between the flow velocity direction of the first cleaning gas in the gas diffusion portion and the flow velocity direction of the second cleaning gas, which is the ejection direction of the nozzle, can be 90° or more and 0° or less. . In particular, the intersection angle is 180°, that is, the second cleaning gas is ejected from the nozzle projecting in the vicinity of the center of the gas diffusion section toward the upstream of the supply side of the first cleaning gas in the gas diffusion section. Gas ions can be reduced.

本発明の成膜装置は、前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることにより、成膜時に、ノズルから噴出した原料ガスをバルブにむけて噴出することで、効率よく原料ガスを拡散可能とするとともに、クリーニング時に、バルブから流入する第1クリーニングガスに対して、ノズルから噴出した第2クリーニングガスをバルブにむけて噴出することで、第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとを交差・衝突させ、ガスイオンを効率よく削減可能とすることができる。 In the film forming apparatus of the present invention, the nozzle is provided in the gas diffusion section at a position facing the valve, so that the raw material gas jetted from the nozzle is jetted toward the valve at the time of film formation. The raw material gas can be diffused, and the second cleaning gas jetted from the nozzle is jetted toward the valve in response to the first cleaning gas flowing from the valve during cleaning, whereby the first cleaning gas and the second cleaning are performed. It is possible to efficiently reduce gas ions by crossing and colliding with gas.

また、本発明において、前記ノズルが前記バルブに向けて前記第2クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることにより、クリーニング時に、第1クリーニングガスが流入する位置であるバルブにむけて第2クリーニングガスをノズルから噴出することで、第1クリーニングガスに対して効果的に第2クリーニングガスが当たるようにすることができ、ガスイオンを効率よく削減可能とする。同時に、クリーニング工程において、ノズルから第2クリーニングガスを噴出させることで、第1クリーニングガスがノズル内およびこれに連通する上流側の原料ガス供給管等に侵入することを防止することができる。 Further, in the present invention, the nozzle is provided in the gas diffusion section so as to eject the second cleaning gas toward the valve, so that the nozzle is directed to the valve, which is the position into which the first cleaning gas flows during cleaning. By ejecting the second cleaning gas from the nozzle, the second cleaning gas can effectively hit the first cleaning gas, and the gas ions can be efficiently reduced. At the same time, by ejecting the second cleaning gas from the nozzle in the cleaning process, it is possible to prevent the first cleaning gas from entering the inside of the nozzle and the source gas supply pipe or the like on the upstream side communicating with the nozzle.

また、成膜時に、ノズルから噴出した原料ガスをバルブにむけて噴出して、効率的に拡散させることが可能となる。 Also, during film formation, the raw material gas ejected from the nozzle can be ejected toward the valve and diffused efficiently.

また、前記第1クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第2クリーニングガスが不活性ガスとされることにより、クリーニング時にハロゲンイオンを削減してハロゲンラジカルまたはハロゲン分子による成膜室内部に対するダメージの少ないクリーニングが実現できるとともに、成膜時のパージガスである不活性ガスをそのまま第2クリーニングガスとすることが可能となる。 Further, by using a halogen-based gas as the first cleaning gas and an inert gas as the second cleaning gas, halogen ions are reduced during cleaning to prevent damage to the inside of the film forming chamber due to halogen radicals or halogen molecules. A small amount of cleaning can be realized, and the inert gas, which is the purge gas during film formation, can be used as the second cleaning gas as it is.

ここで、第1クリーニングガスが、フッ素化合物を含むガス、または塩素化合物を含むガスとされることができる。具体的には、CF,C,C,SF,NF,CCl,CCl,CCl,SCl,NClからなる群より選ばれることができる。
第2クリーニングガスが、窒素ガス、アルゴンガス、から選択されることができる。
Here, the first cleaning gas can be a gas containing a fluorine compound or a gas containing a chlorine compound. Specifically, it may be selected from the group consisting of CF4 , C2F6 , C3F8 , SF6 , NF3 , CCl4 , C2Cl6 , C3Cl8 , SCl6 , and NCl3 . can.
The second cleaning gas can be selected from nitrogen gas, argon gas.

また、本発明の成膜装置のクリーニング方法は、上記のいずれか記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第1クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することにより、クリーニング工程において、プラズマ化された第1クリーニングガスにおける活性状態、つまり、プラズマ化された第1クリーニングガスにおけるガスラジカルとガス分子とに対するガスイオンの比率を削減し、主にガスラジカルとガス分子とによって成膜室内のクリーニングをおこなって、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態で、成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物を除去するクリーニングを実現することが可能となる。これにより、成膜室内に設けられた部材に含まれたアルミニウムなどの金属等と第1クリーニングガスとが反応して発生するパーティクルを確実に低減して、成膜特性悪化の発生を防止することが可能となる。
Further, a cleaning method for a film forming apparatus of the present invention is a cleaning method for a film forming apparatus according to any one of the above,
At the time of cleaning, the plasmatized first cleaning gas is supplied from the first cleaning gas supply unit to the gas diffusion unit through the valve in an open state, and
switching the switching means to jet the second cleaning gas supplied from the second cleaning gas supply unit from the nozzle to the gas diffusion unit during cleaning,
crossing the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle at the gas diffusion part,
By setting the activation state of the first cleaning gas supplied to the film forming chamber to a predetermined state, the activation state of the plasmatized first cleaning gas, that is, the plasmatization of the first cleaning gas, in the cleaning step. By reducing the ratio of gas ions to gas radicals and gas molecules in the cleaning gas, the inside of the deposition chamber is cleaned mainly by gas radicals and gas molecules, thereby reducing the occurrence of damage to metal members in the deposition chamber caused by gas ions. In this state, it is possible to perform cleaning for removing deposits caused by the thin film adhered by the film forming process. As a result, the particles generated by the reaction between the metal such as aluminum contained in the members provided in the deposition chamber and the first cleaning gas are reliably reduced, thereby preventing deterioration of the deposition characteristics. becomes possible.

同時に、クリーニング工程において、成膜工程では原料ガス供給管となるノズルに第2クリーニングガスを供給することで、第1クリーニングガスがノズル内およびノズルに連通する原料ガス供給管に侵入することを防止して、原料ガス供給管などのノズルより上流側に設けられたSUS等の金属と第1クリーニングガスとが反応することを防止し、ノズル内でのパーティクル発生を確実に低減して、成膜特性悪化の発生を防止することが可能となる。 At the same time, in the cleaning process, the second cleaning gas is supplied to the nozzle, which serves as the raw material gas supply pipe in the film formation process, thereby preventing the first cleaning gas from entering the nozzle and the raw material gas supply pipe communicating with the nozzle. As a result, the first cleaning gas is prevented from reacting with metal such as SUS provided on the upstream side of the nozzle such as the raw material gas supply pipe, and the generation of particles in the nozzle is reliably reduced to form a film. It is possible to prevent deterioration of characteristics.

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。 In addition, the inside of the deposition chamber can be cleaned without removing the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber, and the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber can be replaced in order to prolong the life of the shower member. It becomes possible to reduce the manufacturing cost by extending the interval.

また、本発明における成膜装置の成膜方法は、上記のいずれか記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することにより、クリーニング工程において、プラズマ化された第1クリーニングガスにおける活性状態、つまり、プラズマ化された第1クリーニングガスにおけるガスラジカルとガス分子とに対するガスイオンの比率を削減し、主にガスラジカルとガス分子とによって成膜室内のクリーニングをおこなって、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態で、成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物を除去するクリーニングを実現することが可能となる。これにより、成膜室内に設けられた部材に含まれたアルミニウム等の金属と第1クリーニングガスとが反応して発生するパーティクルを確実に低減して、成膜工程における特性悪化の発生を防止した状態での成膜処理をおこなうことが可能となる。
Further, a film forming method of a film forming apparatus according to the present invention is a film forming method in any one of the above film forming apparatuses,
a film formation step of closing the valve, switching the switching means, and ejecting the raw material gas from the nozzle to the gas diffusion portion;
The valve is opened to supply the first cleaning gas converted to plasma from the first cleaning gas supply unit to the gas diffusion unit through the valve, and the switching means is switched to switch the second cleaning gas. The second cleaning gas supplied from the supply unit is ejected from the nozzle to the gas diffusion unit, and the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle intersect at the gas diffusion unit. a cleaning step that causes
By having A cleaning that cleans the inside of the deposition chamber with radicals and gas molecules and removes deposits caused by the thin film that has adhered during the deposition process in a state in which the occurrence of damage to metal members in the deposition chamber due to gas ions is reduced. can be realized. As a result, the particles generated by the reaction between the metal such as aluminum contained in the members provided in the film forming chamber and the first cleaning gas are reliably reduced, thereby preventing deterioration of characteristics during the film forming process. It becomes possible to perform the film-forming process in the state.

同時に、クリーニング工程において、成膜工程では原料ガス供給管となるノズルに第2クリーニングガスを供給することで、第1クリーニングガスがノズル内およびノズルに連通する原料ガス供給管に侵入することを防止して、原料ガス供給管に設けられたアルミニウム等の金属と第1クリーニングガスとが反応することを防止し、ノズル内でのパーティクル発生を確実に低減して、成膜工程における特性悪化の発生を防止した状態での成膜処理をおこなうことが可能となる。 At the same time, in the cleaning process, the second cleaning gas is supplied to the nozzle, which serves as the raw material gas supply pipe in the film formation process, thereby preventing the first cleaning gas from entering the nozzle and the raw material gas supply pipe communicating with the nozzle. This prevents the metal such as aluminum provided in the source gas supply pipe from reacting with the first cleaning gas, reliably reduces the generation of particles in the nozzle, and causes the deterioration of characteristics in the film formation process. It is possible to perform the film forming process while preventing the

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。 In addition, the inside of the deposition chamber can be cleaned without removing the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber, and the shower member containing metal such as aluminum in the deposition chamber can be replaced in order to prolong the life of the shower member. It becomes possible to reduce the manufacturing cost by extending the interval.

本発明によれば、プラズマ化されたクリーニングガスによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減して成膜特性の悪化を防止しつつ、充分なクリーニング効果を呈するとともに、原料ガス供給管内部でのダメージ発生を防止することができるという効果を奏することが可能となる。 According to the present invention, the occurrence of damage to metal members in the film formation chamber due to plasmatized cleaning gas is reduced to prevent deterioration of film formation characteristics, and a sufficient cleaning effect is exhibited, and the inside of the source gas supply pipe is cleaned. It is possible to achieve the effect of being able to prevent the occurrence of damage in the

本発明に係る成膜装置の第1実施形態を示す模式断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic cross section which shows 1st Embodiment of the film-forming apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る成膜装置の第1実施形態におけるガス拡散部付近を示す拡大模式断面図である。2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the vicinity of a gas diffusion part in the first embodiment of the film forming apparatus according to the present invention; FIG. 本発明に係る成膜装置のクリーニング方法、成膜方法の第1実施形態を示すフローチャートである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flowchart which shows 1st Embodiment of the cleaning method of the film-forming apparatus which concerns on this invention, and the film-forming method. 本発明に係る成膜装置の第2実施形態におけるガス拡散部付近を示す模式拡大断面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a gas diffusion part in a second embodiment of a film forming apparatus according to the present invention; 本発明に係る成膜装置の第3実施形態におけるガス拡散部付近を示す模式拡大断面図である。FIG. 8 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a gas diffusion part in a third embodiment of a film forming apparatus according to the present invention;

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における成膜装置を示すであり、図において、符号10は、成膜装置である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a film forming apparatus, a film forming method, and a cleaning method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a film forming apparatus according to this embodiment, and in the figure, reference numeral 10 denotes the film forming apparatus.

本実施形態に係る成膜装置10は、CVD法あるいはALD法による成膜処理をおこなう装置とされ、図1に示すように、被処理基板(基板)Sの成膜をおこなう成膜室11と、成膜原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給手段20と、および、成膜室11のクリーニングをおこなうクリーニング手段30と、を有する。 A film forming apparatus 10 according to this embodiment is an apparatus for performing a film forming process by a CVD method or an ALD method. As shown in FIG. , a raw material gas supplying means 20 for supplying a raw material gas as a film forming raw material, and a cleaning means 30 for cleaning the film forming chamber 11 .

成膜室11は、例えばアルミニウムなどからなる処理容器とされている。成膜室11の側壁には被処理基板(基板)Sを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ(図示せず)が設けられる。 The film forming chamber 11 is a processing container made of, for example, aluminum. A gate valve (not shown) is provided on the side wall of the film forming chamber 11 to be opened and closed when the substrate to be processed (substrate) S is carried in and out.

成膜室11には、成膜時に基板Sが載置される基板ステージ13が配設されている。
基板Sは、基板ステージ13に載置されることによって、成膜室11内での位置が決められる。基板ステージ13の下方には、基板Sの搬出入を行う際などに基板ステージ13を上下方向に動かす昇降機構13aが連結されている。昇降機構13aは、成膜時に基板Sを回転させる場合には、基板ステージ13を回転させる回転駆動機構を兼ねることができる。
基板ステージ13下側には、基板Sの搬出入を行う際等に基板Sを昇降させるリフトピンなどの基板昇降機構(図示せず)が設けられることができる。
A substrate stage 13 on which the substrate S is placed during film formation is disposed in the film formation chamber 11 .
The position of the substrate S in the film forming chamber 11 is determined by being placed on the substrate stage 13 . Below the substrate stage 13, an elevating mechanism 13a is connected to move the substrate stage 13 vertically when the substrate S is carried in and out. The lifting mechanism 13a can also serve as a rotation driving mechanism for rotating the substrate stage 13 when the substrate S is rotated during film formation.
A substrate elevating mechanism (not shown) such as lift pins for elevating the substrate S when the substrate S is loaded or unloaded can be provided below the substrate stage 13 .

基板ステージ13の周縁部は、基板S外周部分および基板ステージ13の側周を覆う外周リング13bが設けられている。外周リング13bは、アルミニウムを含む例えばAlやAlNから形成されることができる。 An outer peripheral ring 13 b is provided at the peripheral edge of the substrate stage 13 to cover the outer peripheral portion of the substrate S and the side periphery of the substrate stage 13 . The outer ring 13b can be made of, for example, Al 2 O 3 or AlN containing aluminum.

基板ステージ13の周縁外側は、成膜室11の側部と接触しないように離間しており、基板ステージ13が回転・昇降可能とされている。
成膜室11の基板ステージ13下側には、原料ガスが基板ステージ13外周隙間から、基板ステージ13下側に侵入しないように裏面ガスを供給する裏面ガス供給部19が接続されている。
The peripheral outer side of the substrate stage 13 is separated from the side portion of the film forming chamber 11 so as not to come into contact with the substrate stage 13, and the substrate stage 13 can rotate and move up and down.
A backside gas supply unit 19 is connected to the lower side of the substrate stage 13 in the film forming chamber 11 to supply the backside gas so that the raw material gas does not enter the lower side of the substrate stage 13 through the outer peripheral gap of the substrate stage 13 . there is

成膜室11の側部には、排気ポート11pを介して成膜室11内の原料ガス等を排気する排気ポンプなどの排気機構11vcが接続されている。また排気ポート11pと排気機構11vcとの間には、成膜室11内の圧力を調節するための圧力調節バルブなどが設置されていてもよい。排気機構11vcは、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の各種ポンプによって構成されるものであって、プラズマCVDあるいはALDにより成膜装置10での成膜処理をおこなうときには、圧力調節バルブでの調節によって成膜室11内の圧力を所定圧力に制御することが可能とされる。排気ポート11pは、成膜室11内で、基板ステージ13外周隙間から原料ガスが基板ステージ13下側に侵入しないように配置される。 An exhaust mechanism 11vc such as an exhaust pump for exhausting raw material gas and the like in the film forming chamber 11 is connected to a side portion of the film forming chamber 11 through an exhaust port 11p. A pressure control valve or the like for adjusting the pressure inside the film forming chamber 11 may be installed between the exhaust port 11p and the exhaust mechanism 11vc. The exhaust mechanism 11vc is composed of various pumps such as a turbo-molecular pump and a dry pump. It is possible to control the pressure in the membrane chamber 11 to a predetermined pressure. The exhaust port 11p is arranged in the film formation chamber 11 so that the raw material gas does not enter the lower side of the substrate stage 13 through the gap around the substrate stage 13 .

成膜室11の基板ステージ13の上側には、複数の供給孔16aを有するシャワープレート16が取り付けられている。シャワープレート16は、基板ステージ13と対向する平板状とされるとともに、基板ステージ13の載置面と略平行状態として配置される。
成膜装置10がプラズマCVDによる成膜をおこなう場合には、成膜室11内に供給されたガスをプラズマ化するシャワープレート側高周波電源がシャワープレート16に接続されて、シャワープレート16に高周波電力を供給して、シャワープレート16が所定の電位を維持可能な状態として支持されることもできる。
A shower plate 16 having a plurality of supply holes 16 a is attached to the upper side of the substrate stage 13 in the film formation chamber 11 . The shower plate 16 has a flat plate shape facing the substrate stage 13 and is arranged substantially parallel to the mounting surface of the substrate stage 13 .
When the film forming apparatus 10 performs film formation by plasma CVD, a shower plate-side high-frequency power supply for plasmatizing the gas supplied into the film-forming chamber 11 is connected to the shower plate 16, and high-frequency power is supplied to the shower plate 16. can be supplied so that the shower plate 16 can be maintained at a predetermined potential.

成膜室11のシャワープレート16のさらに上側には、複数の供給孔17aを有するシャワープレート17が取り付けられている。シャワープレート17は、シャワープレート16と対向する平板状とされるとともに、シャワープレート17はシャワープレート16と離間するとともに、平行状態に配置される。
シャワープレート17においては、複数の供給孔17aが供給孔16aとは異なる配置および大きさとされることができる。シャワープレート17はシャワープレート16と同様に支持されることができる。
本実施形態ではシャワープレート16,17を2段として配置したが、一枚のシャワープレート、あるいは、より多段のシャワープレートを有する構成とすることもできる。
A shower plate 17 having a plurality of supply holes 17 a is attached above the shower plate 16 in the film forming chamber 11 . The shower plate 17 has a flat plate shape facing the shower plate 16, and the shower plate 17 is spaced apart from the shower plate 16 and arranged in parallel.
In the shower plate 17, the plurality of supply holes 17a can be arranged and sized differently from the supply holes 16a. Shower plate 17 can be supported similarly to shower plate 16 .
In the present embodiment, the shower plates 16 and 17 are arranged in two stages, but it is also possible to adopt a structure having a single shower plate or a shower plate in more stages.

成膜室11のシャワープレート17のさらに上側には、複数の供給孔18aを有するガス分散板18が取り付けられている。ガス分散板18は、その下面がシャワープレート17と対向する平板状とされるとともに、ガス分散板18はシャワープレート17と離間するとともに、略平行状態に配置される。ガス分散板18の上面は、中央から縁部に向かって下降するように形成すること、つまり、中央から縁部に向かって基板ステージ13に近接するように傾斜した形状とすることもできる。 A gas distribution plate 18 having a plurality of supply holes 18a is attached above the shower plate 17 of the film forming chamber 11 . The gas distribution plate 18 has a flat plate shape with a lower surface facing the shower plate 17 , and is spaced apart from the shower plate 17 and arranged in a substantially parallel state. The upper surface of the gas distribution plate 18 can also be formed so as to descend from the center toward the edge, that is, have a shape that is inclined from the center toward the edge so as to approach the substrate stage 13 .

ガス分散板18においては、複数の供給孔18aが供給孔17aおよび供給孔16aとは異なる配置および大きさとされることができる。なお、図において、供給孔18a、供給孔17a、供給孔16aは模式的に記載している。 In the gas distribution plate 18, the plurality of feed holes 18a can be arranged and sized differently from the feed holes 17a and 16a. In the drawing, the supply holes 18a, 17a, and 16a are schematically shown.

シャワープレート16およびシャワープレート17はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム-マグネシウム合金表面にアルマイトを被覆したものとすることができる。ガス分散板18はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム-マグネシウム合金とすることができる。 The shower plate 16 and the shower plate 17 are made of a metal containing aluminum, for example, an aluminum-magnesium alloy surface coated with alumite. The gas distribution plate 18 is made of a metal containing aluminum, such as an aluminum-magnesium alloy.

本実施形態ではシャワープレート16,17、ガス分散板18を上記の材質とたが、これ以外の材質からなる構成とすることもできる。例えば、シャワープレート16,17、ガス分散板18をAlN、Y(イットリア)、などとして構成することも可能である。 In this embodiment, the shower plates 16 and 17 and the gas distribution plate 18 are made of the above materials, but they can be made of other materials. For example, the shower plates 16 and 17 and the gas distribution plate 18 can be made of AlN, Y 2 O 3 (yttria), or the like.

成膜室11の基板ステージ13中心位置となる頂部には、成膜の原料ガスを供給する原料ガス供給手段20が接続される供給孔11aが設けられる。
ガス分散板18において、その中心付近、つまり、供給孔11aに対向する直近位置には、供給孔18aを配置しないこともできる。
A supply hole 11 a to which a raw material gas supply means 20 for supplying a raw material gas for film formation is connected is provided at the top of the film formation chamber 11 , which is the center position of the substrate stage 13 .
In the gas distribution plate 18, the supply holes 18a may not be arranged in the vicinity of the center, that is, in the immediate position facing the supply holes 11a.

成膜室11の供給孔11aには、膜形成材料である原料ガスを成膜室11に供給する原料ガス供給手段20が接続される。供給孔11aには、上流直近に原料ガスを成膜室11に供給する前に拡散させるガス拡散部21が接続される。 The supply hole 11 a of the film forming chamber 11 is connected to a raw material gas supply means 20 for supplying the film forming material gas to the film forming chamber 11 . A gas diffusion part 21 is connected to the supply hole 11 a immediately upstream and diffuses the raw material gas before it is supplied to the film forming chamber 11 .

ガス拡散部21には、原料ガス供給手段20から供給された原料ガスを噴出するノズル22が設けられ、このノズル22内径に比べて拡径された内部空間を有するものとされる。ガス拡散部21は、原料ガスを滞留させて所定のガス状態とすることができればよく、ガス流上流側に比べてガス流速が低減するように、内部空間の断面寸法が大きく設定されている。ガス拡散部21の断面形状は、略円形、略矩形、略円錐等、ガス特性に対する影響により所定の状態に設定することができる。
ノズル22には、原料ガス供給管25を介して必要な原料ガスを供給可能な原料ガス供給部26が接続されている。
The gas diffusion section 21 is provided with a nozzle 22 for ejecting the raw material gas supplied from the raw material gas supply means 20, and has an internal space with a larger diameter than the inner diameter of the nozzle 22. As shown in FIG. The gas diffusion part 21 needs only to retain the raw material gas in a predetermined gas state, and the cross-sectional dimension of the internal space is set large so that the gas flow velocity is reduced compared to the upstream side of the gas flow. The cross-sectional shape of the gas diffusion portion 21 can be set to a predetermined state such as substantially circular, substantially rectangular, substantially conical, etc. depending on the influence on the gas characteristics.
The nozzle 22 is connected to a raw material gas supply unit 26 capable of supplying a necessary raw material gas through a raw material gas supply pipe 25 .

原料ガス供給部26は、所定の原料ガスを貯留可能なタンク等とされ、ほぼ均一な内径を有する原料ガス供給管25に接続されている。原料ガス供給部26は、一種類または他種類の原料ガスを貯留するものとされ、成膜条件に応じて適宜供給可能とされている。
原料ガス供給部26は、所定の流量となる原料ガスを供給可能なように、図示しないマスフローコントロールなどを備えていてもよい。
The raw material gas supply unit 26 is a tank or the like capable of storing a predetermined raw material gas, and is connected to the raw material gas supply pipe 25 having a substantially uniform inner diameter. The raw material gas supply unit 26 stores one kind of raw material gas or another kind of raw material gas, and can appropriately supply the raw material gas according to the film forming conditions.
The raw material gas supply unit 26 may be provided with a mass flow control (not shown) or the like so that the raw material gas can be supplied at a predetermined flow rate.

ノズル22は、上流側である原料ガス供給管25とほぼ同径となる内径寸法を有することができる。さらに、ノズル22内径が、原料ガス供給管25の内径寸法よりも大きいか、または小さく設定することもできる。 The nozzle 22 can have an inner diameter dimension that is approximately the same diameter as the source gas supply pipe 25 on the upstream side. Furthermore, the inner diameter of the nozzle 22 can be set larger or smaller than the inner diameter of the source gas supply pipe 25 .

図2は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式拡大断面図である。
本実施形態におけるノズル22は、図2に示すように、ガス拡散部21の側面に開口した状態として設けられている。
ガス拡散部21においては、ノズル22が開口する部分が、ノズル22の内径よりも広大された空間を有するように設定されている。
FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the gas diffusion section of the film forming apparatus according to this embodiment.
As shown in FIG. 2, the nozzle 22 in this embodiment is provided in an open state on the side surface of the gas diffusion section 21 .
In the gas diffusion part 21 , the opening of the nozzle 22 is set to have a space wider than the inner diameter of the nozzle 22 .

ガス拡散部21におけるノズル22の開口状態は、図2に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図2に矢印G2で示す交差する方向にノズル22から噴出されるガス流が向かうように、ノズル22の設置位置・方向が設定されている。 The opening state of the nozzle 22 in the gas diffusion part 21 is such that the direction of the gas flow toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11 indicated by the arrow G1 in FIG. The installation position and direction of the nozzle 22 are set so that the jetted gas flow is directed.

具体的には、図2に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図2に矢印G2で示すノズル22から噴出されるガス流が直交するように、ノズル22の設置位置・方向が設定されることができる。なお、ノズル22から噴出されるガス流G2は、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の横断面方向中心に向かうことが好ましい。 Specifically, the direction of the gas flow toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11 indicated by the arrow G1 in FIG. The installation position and direction of the nozzle 22 can be set. The gas flow G2 ejected from the nozzle 22 is preferably directed toward the center of the cross-sectional direction of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11. FIG.

ガス拡散部21には、成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能なバルブ23が設けられている。
ガス拡散部21には、バルブ23を介して、クリーニング手段30である第1クリーニングガス供給部31と、プラズマ発生手段32とが接続されている。
バルブ23の端部には、第1クリーニングガスが、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の方向と同じ向きのガス流G3となるように、成膜室11の供給孔11a側に対応するバルブ23の端部23fにクリーニング手段30が接続されている。
第1クリーニングガス供給部31は、所定のクリーニングガスを貯留可能なタンク等とされる。
The gas diffusion unit 21 is provided with a valve 23 capable of switching between a closed state during film formation and an open state during cleaning.
A first cleaning gas supply unit 31 serving as a cleaning unit 30 and a plasma generation unit 32 are connected to the gas diffusion unit 21 via a valve 23 .
At the end of the valve 23, the first cleaning gas is directed toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11 so that the gas flow G3 is directed in the same direction as the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11. A cleaning means 30 is connected to the end 23f of the valve 23 corresponding to .
The first cleaning gas supply unit 31 is a tank or the like capable of storing a predetermined cleaning gas.

バルブ23は、図2に示すように、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の方向を軸線とするケース23aと、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1方向と略直交するようにガス流G1を遮断する弁体23bと、弁体23bを開閉駆動する駆動部23cと、弁体23bの閉塞時にケース23aと弁体23bとの間でシールをするOリング等のシール部材23dと、を有するものとされる。 As shown in FIG. 2, the valve 23 has a case 23a whose axis is in the direction of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11, and the direction of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11. A valve body 23b that cuts off the gas flow G1 so as to be orthogonal, a driving part 23c that drives the valve body 23b to open and close, and an O-ring or the like that seals between the case 23a and the valve body 23b when the valve body 23b is closed. and a sealing member 23d.

ケース23aは、ケース23aの弁体23bより下流側が、弁体23bとともにガス拡散部21の内壁を兼ねている。
ケース23aおよび弁体23bは、耐プラズマ性を有し、例えば、アルミナ、アルミニウム、石英、AlN、Y(イットリア)などからなる。
In the case 23a, the downstream side of the valve body 23b of the case 23a also serves as the inner wall of the gas diffusion part 21 together with the valve body 23b.
The case 23a and the valve body 23b have plasma resistance and are made of, for example, alumina, aluminum, quartz, AlN , Y2O3 ( yttria), or the like.

バルブ23においては、弁体23bは駆動部23cによって駆動され、クリーニング手段30から成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1,G3遮断できればよく、バタフライ型、揺動型等、そのタイプは特に限定されない。
シール部材23dは、例えば、フッ素樹脂などからなり、耐プラズマ性を有するものとされている。
In the valve 23, the valve body 23b is driven by the driving portion 23c, and it is sufficient to cut off the gas flows G1 and G3 from the cleaning means 30 to the supply hole 11a of the film formation chamber 11. The type of the valve 23, such as butterfly type or swing type, is sufficient. It is not particularly limited.
The sealing member 23d is made of, for example, fluorocarbon resin, and has plasma resistance.

ノズル22に接続される原料ガス供給管25には、切替バルブ(切替手段)33を介して、第2クリーニングガスを供給可能な第2クリーニングガス供給部34が接続されている。
第2クリーニングガス供給部34は、所定のクリーニングガスを貯留可能なタンク等とされる。
切替バルブ33は、原料ガス供給部26からの原料ガスと、第2クリーニングガス供給部34からの第2クリーニングガスとを切り替え可能であれば、どのような構造でも構わない。
A source gas supply pipe 25 connected to the nozzle 22 is connected via a switching valve (switching means) 33 to a second cleaning gas supply section 34 capable of supplying a second cleaning gas.
The second cleaning gas supply unit 34 is a tank or the like capable of storing a predetermined cleaning gas.
The switching valve 33 may have any structure as long as it can switch between the source gas from the source gas supply unit 26 and the second cleaning gas from the second cleaning gas supply unit 34 .

本実施形態においては、第1クリーニングガスが、フッ素化合物を含むガス、または塩素化合物を含むガスとされることができる。具体的には、CF,C,C,SF,NF,CCl,CCl,CCl,SCl,NClからなる群より選ばれることができる。
また、第2クリーニングガスが、窒素ガス、アルゴンガス、から選択されることができる。
In this embodiment, the first cleaning gas can be a gas containing a fluorine compound or a gas containing a chlorine compound. Specifically, it may be selected from the group consisting of CF4 , C2F6 , C3F8 , SF6 , NF3 , CCl4 , C2Cl6 , C3Cl8 , SCl6 , and NCl3 . can.
Also, the second cleaning gas can be selected from nitrogen gas and argon gas.

次に、本実施形態の成膜装置10における成膜方法、および、クリーニング方法について説明する。 Next, a film forming method and a cleaning method in the film forming apparatus 10 of this embodiment will be described.

図3は、本実施形態の成膜装置における成膜方法およびクリーニング方法を示すフローチャートである。
本実施形態の成膜装置10における成膜およびクリーニングでは、図3に示すように、バルブ閉工程S01、成膜ガス供給工程S02、成膜終了工程S03と、バルブ開工程S04と、クリーニングガス供給工程S05と、プラズマ発生工程S06と、クリーニング終了工程S07とを有する。
FIG. 3 is a flow chart showing a film forming method and a cleaning method in the film forming apparatus of this embodiment.
In film formation and cleaning in the film formation apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. It has a step S05, a plasma generation step S06, and a cleaning end step S07.

次に、本実施形態の成膜装置10においては、まず、図3に示すバルブ閉工程S01として、駆動部23cによって弁体23bを駆動してバルブ23を閉状態として、成膜準備状態とする。そして、成膜室11内に搬入した被処理基板Sを基板ステージ13に載置し、成膜室11内の雰囲気条件および温度条件などを所定の範囲として設定した後、切替バルブ33を切り替えて、原料ガス供給部26からノズル22へと所定の原料ガスを供給可能とする。 Next, in the film forming apparatus 10 of the present embodiment, first, as a valve closing step S01 shown in FIG. . Then, the substrate to be processed S carried into the film forming chamber 11 is placed on the substrate stage 13, and after setting the atmospheric conditions and temperature conditions in the film forming chamber 11 within a predetermined range, the switching valve 33 is switched. , a predetermined raw material gas can be supplied from the raw material gas supply unit 26 to the nozzle 22 .

次に、図3に示す成膜ガス供給工程S02として、原料ガス供給部26から原料ガス供給管25を介してノズル22へと所定の原料ガスを供給する。これにより、ノズル22からガス流G2としてガス拡散部21に噴出された原料ガスは、ガス拡散部21内で拡散されてガス流G1として、供給孔11aから成膜室11へと流入する。 Next, as a film-forming gas supply step S02 shown in FIG. 3, a predetermined source gas is supplied from the source gas supply unit 26 to the nozzle 22 through the source gas supply pipe 25 . As a result, the raw material gas ejected from the nozzle 22 as the gas flow G2 into the gas diffusion section 21 is diffused in the gas diffusion section 21 and flows into the film forming chamber 11 as the gas flow G1 through the supply hole 11a.

この際、プラズマCVDによる成膜をおこなう場合には、あるいは、シャワープレート16に高周波電力を供給して、シャワープレート16が所定の電位を維持可能な状態とする。あるいは、ALDによる成膜をおこなう場合には、原料ガス供給部26以外の原料ガス供給手段から、他の原料ガス等を成膜室11に供給することもできる。 At this time, when film formation is performed by plasma CVD, high-frequency power is supplied to the shower plate 16 so that the shower plate 16 can maintain a predetermined potential. Alternatively, when film formation is performed by ALD, other raw material gases or the like can be supplied to the film forming chamber 11 from raw material gas supply means other than the raw material gas supply unit 26 .

同時に、排気ポート11pを介して排気ポンプなどの排気機構11vcにより、成膜室11内の原料ガス等を排気する。
また、裏面ガス供給部19から裏面ガスを基板ステージ13下側に供給して、原料ガスが基板ステージ13外周隙間から、基板ステージ13下側に侵入しないようにする。
At the same time, the exhaust mechanism 11vc such as an exhaust pump evacuates the raw material gas and the like in the deposition chamber 11 through the exhaust port 11p.
Further, the rear surface gas is supplied to the lower side of the substrate stage 13 from the rear surface gas supply unit 19 so that the raw material gas does not enter the lower side of the substrate stage 13 through the outer peripheral gap of the substrate stage 13 .

成膜室11に流入した原料ガスは、ガス分散板18、シャワープレート16,17を介して所定のガス状態とされて、基板ステージ13に載置された基板Sに到達し、基板S上に所定の成膜をおこなう。 The raw material gas that has flowed into the film forming chamber 11 is brought into a predetermined gas state through the gas distribution plate 18 and the shower plates 16 and 17, reaches the substrate S placed on the substrate stage 13, and is deposited on the substrate S. Predetermined film formation is performed.

成膜ガス供給工程S02においては、基板Sでの成膜以外に、ガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13bに付着物(成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物)が付着する傾向がある。 In the film forming gas supply step S02, in addition to film formation on the substrate S, deposits (deposits resulting from thin films adhered during the film forming process) are formed on the gas distribution plate 18, the shower plates 16 and 17, and the outer ring 13b. It tends to stick.

成膜室11における成膜が終了すると、図3に示す成膜終了工程S03として、原料ガス供給部26からの原料ガス供給を停止し、排気機構11vcにより成膜室11内を排気する。処理の終了した被処理基板Sを基板ステージ13から移動させて、成膜室11から搬出する。 When the film formation in the film formation chamber 11 is completed, as a film formation end step S03 shown in FIG. 3, the supply of the raw material gas from the raw material gas supply unit 26 is stopped, and the inside of the film formation chamber 11 is evacuated by the exhaust mechanism 11vc. The processed substrate S to be processed is moved from the substrate stage 13 and unloaded from the film forming chamber 11 .

同時に、排気機構11vcによる排気ポート11pを介した成膜室11内の排気を終了する。
また、裏面ガス供給部19から基板ステージ13下側への裏面ガス供給を終了する。
At the same time, the evacuation of the deposition chamber 11 through the evacuation port 11p by the evacuation mechanism 11vc is terminated.
In addition, the supply of the rear surface gas from the rear surface gas supply unit 19 to the lower side of the substrate stage 13 is terminated.

続けて他の基板Sに成膜をおこなう場合には、図3に示すバルブ閉工程S01として、バルブ23を閉状態として成膜準備状態とする。 When film formation is subsequently performed on another substrate S, the valve 23 is closed in the valve closing step S01 shown in FIG. 3 to prepare for film formation.

成膜処理を終了して成膜装置10のクリーニングをおこなう場合には、図3に示すバルブ開工程S04として、クリーニングを開始する。 When the film forming process is finished and the film forming apparatus 10 is cleaned, the cleaning is started as the valve opening step S04 shown in FIG.

図3に示すバルブ開工程S04としては、駆動部23cによって弁体23bを駆動してバルブ23を開状態とし、切替バルブ33を切り替えて、原料ガス供給部26への接続を遮断し第2クリーニングガス供給部34への接続状態とする。 In the valve opening step S04 shown in FIG. 3, the valve body 23b is driven by the drive unit 23c to open the valve 23, the switching valve 33 is switched, and the connection to the source gas supply unit 26 is cut off to perform the second cleaning. A connection state to the gas supply unit 34 is established.

次いで、図3に示すクリーニングガス供給工程S05として、第1クリーニングガス供給部31から第1クリーニングガスをガス拡散部21に供給するとともに、第2クリーニングガス供給部34から第2クリーニングガスを供給してノズル22からガス拡散部21内に噴出する。
同時に、排気ポート11pを介して排気ポンプなどの排気機構11vcにより、成膜室11内のクリーニングガス等を排気する。
また、裏面ガス供給部19から裏面ガスを基板ステージ13下側に供給して、クリーニングガスが基板ステージ13外周隙間から、基板ステージ13下側に侵入しないようにする。
Next, as a cleaning gas supply step S05 shown in FIG. 3, the first cleaning gas is supplied from the first cleaning gas supply unit 31 to the gas diffusion unit 21, and the second cleaning gas is supplied from the second cleaning gas supply unit . is ejected from the nozzle 22 into the gas diffusion portion 21 .
At the same time, an exhaust mechanism 11vc such as an exhaust pump evacuates cleaning gas and the like from the deposition chamber 11 through the exhaust port 11p.
In addition, the rear surface gas is supplied to the lower side of the substrate stage 13 from the rear surface gas supply unit 19 so that the cleaning gas does not enter the lower side of the substrate stage 13 through the peripheral gap of the substrate stage 13 .

次いで、クリーニング工程である図3に示すプラズマ発生工程S06として、第1クリーニングガス供給部31からガス拡散部21に供給した第1クリーニングガスを、プラズマ発生手段32によってプラズマ化する。 Next, as a plasma generation step S06 shown in FIG. 3, which is a cleaning step, the first cleaning gas supplied from the first cleaning gas supply section 31 to the gas diffusion section 21 is turned into plasma by the plasma generation means 32 .

これにより、成膜工程である成膜ガス供給工程S02等において成膜室11に付着した付着物(成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物)を除去する。 As a result, deposits (deposits resulting from thin films that adhere during the film forming process) adhering to the film forming chamber 11 in the film forming gas supply step S02 or the like, which is a film forming step, are removed.

ここで、プラズマ発生工程S06においては、図2に示すように、ガス拡散部21に供給された第1クリーニングガスが、ガス拡散部21内部でガス流G3として流れている状態に対して、ノズル22から第2クリーニングガスがガス流G2として噴出された状態とされ、ガス流G2の第2クリーニングガスがガス流G3の第1クリーニングガスに交差して衝突する。 Here, in the plasma generation step S06, as shown in FIG. 22, the second cleaning gas is ejected as a gas flow G2, and the second cleaning gas in the gas flow G2 crosses and collides with the first cleaning gas in the gas flow G3.

これにより、プラズマ化された第1クリーニングガスがガス流G1となって成膜室11に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とによってクリーニング可能なガス状態として成膜室11へとクリーニングガスが流れていく。 As a result, before the plasmatized first cleaning gas becomes the gas flow G1 and reaches the film forming chamber 11, the gas ions in the cleaning gas are reduced, and the gas that can be cleaned by the gas radicals and gas molecules is removed. As a state, the cleaning gas flows into the film forming chamber 11 .

ガスイオンが削減されてガスラジカルとガス分子とによってクリーニング可能なクリーニングガスは、成膜室11において、特に、ガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13bに付着した付着物を効率よくかつ低ダメージで除去することができる。 The cleaning gas, whose gas ions are reduced and which can be cleaned by gas radicals and gas molecules, efficiently removes deposits adhering to the gas distribution plate 18, the shower plates 16 and 17, and the outer ring 13b in the film forming chamber 11 in particular. And it can be removed with low damage.

本実施形態は、ガス拡散部21において、ガス流G2の第2クリーニングガスがガス流G3の第1クリーニングガスに交差して衝突する角度を略90°とすることができるが、これ以外にも、ノズル22の開口状態を設定することにより、所定の角度をなすことが可能である。 In this embodiment, the second cleaning gas of the gas flow G2 collides with the first cleaning gas of the gas flow G3 in the gas diffusion section 21 at an angle of approximately 90°. , by setting the opening state of the nozzle 22, it is possible to form a predetermined angle.

これにより、クリーニングガス中におけるガスイオンの削減状態、および、ガスラジカルとガス分子とによるクリーニング能を所望の状態に設定し、ガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13b等の金属含有部材におけるそれぞれのクリーニング状態、つまり、ダメージ発生の程度に対して対応可能として、耐ダメージ性の低い部材に対して、必要なダメージ範囲に設定するとともに、耐ダメージ性の高い部材に対しては、良好なクリーニング状態とすることができる。 As a result, the state of reduction of gas ions in the cleaning gas and the cleaning ability by gas radicals and gas molecules are set to desired states, and the gas distribution plate 18, shower plates 16 and 17, outer ring 13b, etc., containing metals, are set to desired states. It is possible to deal with each cleaning state in the member, that is, the degree of damage occurrence, and set it to the necessary damage range for members with low damage resistance, and for members with high damage resistance, It can be in a good cleaning state.

なお、ガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13b以外でも、成膜室11内において付着した付着物を効率よくかつ低ダメージで除去することができる。
これにより、ガスイオンによる金属部材へのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。
In addition to the gas distribution plate 18, the shower plates 16 and 17, and the outer ring 13b, it is also possible to remove deposits adhering to the inside of the film forming chamber 11 efficiently with low damage.
As a result, it is possible to perform cleaning while reducing damage to the metal member caused by gas ions.

また、クリーニング工程である図3に示すプラズマ発生工程S06においては、成膜工程である成膜ガス供給工程S02等において原料ガス供給管25となるノズル22にも、第2クリーニングガスを供給している。これにより、第1クリーニングガスがノズル22内およびこれに連通する原料ガス供給管25に侵入することを防止できる。したがって、クリーニングガスのガスラジカルとガス分子とによるノズル22内および原料ガス供給管25における金属部材へのダメージ発生を防止することができる。 Further, in the plasma generation step S06 shown in FIG. 3, which is the cleaning step, the second cleaning gas is also supplied to the nozzle 22 serving as the source gas supply pipe 25 in the film formation gas supply step S02 , etc., which is the film formation step. there is This prevents the first cleaning gas from entering the nozzle 22 and the source gas supply pipe 25 communicating therewith. Therefore, it is possible to prevent the metal members in the nozzle 22 and the source gas supply pipe 25 from being damaged by the gas radicals and gas molecules of the cleaning gas.

成膜室11におけるクリーニングが終了すると、図3に示すクリーニング終了工程S07として、第1クリーニングガス供給部31からの第1クリーニングガスの供給と、第2クリーニングガス供給部34からの第2クリーニングガスの供給とを終了する。
そして、バルブ23を閉状態とし、切替バルブ33を切り替えて、第2クリーニングガス供給部34への接続を遮断し、原料ガス供給部26へ接続可能状態とする。
同時に、排気機構11vcによる排気ポート11pを介した成膜室11内の排気を終了する。
また、裏面ガス供給部19から基板ステージ13下側への裏面ガス供給を終了する。
When the cleaning in the film forming chamber 11 is finished, as a cleaning ending step S07 shown in FIG. to terminate the supply of
Then, the valve 23 is closed, the switching valve 33 is switched, the connection to the second cleaning gas supply section 34 is cut off, and the source gas supply section 26 is made connectable.
At the same time, the evacuation of the deposition chamber 11 through the evacuation port 11p by the evacuation mechanism 11vc is terminated.
In addition, the supply of the rear surface gas from the rear surface gas supply unit 19 to the lower side of the substrate stage 13 is terminated.

クリーニング終了後に、基板Sに成膜をおこなう場合には、図3に示すバルブ閉工程S01として、バルブ23を閉状態として成膜準備状態とする。 When film formation is to be performed on the substrate S after the cleaning is completed, the valve 23 is closed in the valve closing step S01 shown in FIG. 3 to prepare for film formation.

これにより、クリーニング工程によって、成膜室11内のクリーニングをおこないながら、成膜工程によって、基板Sへの成膜をおこなうことが可能となる。 As a result, it is possible to form a film on the substrate S by the film formation process while cleaning the inside of the film formation chamber 11 by the cleaning process.

本実施形態の成膜装置10および成膜方法、クリーニング方法によれば、成膜工程において成膜室11に付着した付着物を除去して、次工程以降における成膜でのパーティクル発生を低減することができる。さらに、クリーニング時にノズル22から噴出されて衝突した第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとにより、ガス拡散部21でクリーニングガスにおけるガスイオンを削減し、ガスラジカルとガス分子とをメインとして金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。
同時に、ノズル22内部にクリーニングガスが侵入することを防止できる。
According to the film forming apparatus 10, the film forming method, and the cleaning method of the present embodiment, deposits adhering to the film forming chamber 11 in the film forming process are removed to reduce particle generation in film forming in subsequent processes. be able to. Furthermore, the gas ions in the cleaning gas are reduced in the gas diffusion part 21 by the first cleaning gas and the second cleaning gas ejected from the nozzle 22 and colliding during cleaning, and gas radicals and gas molecules are mainly generated by the metal member. It is possible to realize cleaning while reducing the occurrence of damage to the substrate.
At the same time, it is possible to prevent the cleaning gas from entering the inside of the nozzle 22 .

さらに、成膜室11内のアルミニウム等の金属を含むガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13bなどを取り外すことなく成膜室11内のクリーニングをおこない、クリーニングに続けて良好な成膜空間状態として成膜をおこなうことが可能となる。また、成膜室11内のアルミニウム等の金属を含むガス分散板18、シャワープレート16,17、外周リング13bなどの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。 Furthermore, the inside of the film forming chamber 11 is cleaned without removing the gas distribution plate 18 containing a metal such as aluminum, the shower plates 16 and 17, the outer ring 13b, etc. in the film forming chamber 11, and good results can be obtained following the cleaning. It becomes possible to form a film in a film space state. In addition, the life of the gas distribution plate 18 containing metal such as aluminum, the shower plates 16 and 17, the outer ring 13b, etc. in the film forming chamber 11 can be extended, and the replacement interval can be extended to reduce the manufacturing cost. becomes.

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、ノズルに関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
A second embodiment of a film forming apparatus, a film forming method, and a cleaning method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the gas diffusion section of the film forming apparatus according to this embodiment. This embodiment differs from the above-described first embodiment in terms of the nozzles. Configurations corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

本実施形態におけるノズル42は、ガス拡散部21内部に突出するとともに、その先端部42aがバルブ23の弁体23bに対応する位置として、ガス流方向上流向きに開口している。 The nozzle 42 in the present embodiment protrudes into the gas diffusion section 21 and has a distal end portion 42 a that opens upstream in the gas flow direction at a position corresponding to the valve body 23 b of the valve 23 .

ノズル42の先端部42aは、ガス拡散部21内において、ガス流G3,G1の断面方向中心と一致するように位置している。
また、ノズル42の先端部42aは、ガス流G3,G1の方向に対して、対向するように開口している。
The tip portion 42a of the nozzle 42 is positioned within the gas diffusion portion 21 so as to coincide with the center of the gas flows G3 and G1 in the cross-sectional direction.
A tip portion 42a of the nozzle 42 is opened so as to face the directions of the gas flows G3 and G1.

ここで、ノズル42の径寸法は、ガス拡散部21のガス流G3,G1の断面方向内径に対して小さいので、原料ガスのガス流G1およびクリーニングガスのガス流G3は、先端部42aの周辺を流れることになる。 Here, since the diameter dimension of the nozzle 42 is smaller than the inner diameter in the cross-sectional direction of the gas flows G3 and G1 of the gas diffusion portion 21, the gas flow G1 of the raw material gas and the gas flow G3 of the cleaning gas are located near the tip portion 42a. will flow.

本実施形態においては、ガス拡散部21におけるノズル42の開口状態は、図4に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図4に矢印G2で示す逆方向にノズル42から噴出されるガス流が向かうように、先端部42aの設置位置・方向が設定されている。 In this embodiment, the opening state of the nozzle 42 in the gas diffusion section 21 is opposite to the direction of the gas flow toward the supply hole 11a of the film formation chamber 11 indicated by the arrow G1 in FIG. The installation position and direction of the tip portion 42a are set so that the gas flow ejected from the nozzle 42 is directed in the direction.

具体的には、図4に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図4に矢印G2で示すノズル42から噴出されるガス流が、互いになす角が180°となるように、先端部42aの設置位置・方向が設定されることができる。
なお、ノズル42から噴出されるガス流G2は、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の横断面方向中心において噴出され、バルブ23の弁体23b中心に向けて噴出される。
Specifically, the angle formed by the gas flow jetted from the nozzle 42 indicated by the arrow G2 in FIG. The installation position and direction of the tip portion 42a can be set so as to be 180°.
The gas flow G2 ejected from the nozzle 42 is ejected at the center of the cross-sectional direction of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11, and is ejected toward the center of the valve body 23b of the valve 23.

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図3に示す成膜ガス供給工程S02では、原料ガス供給部26から原料ガス供給管25を介してノズル42へ供給された原料ガスが、図4に示すように、先端部42aからガス流G2としてガス拡散部21内に噴出される。これにより、原料ガスが先端部42aからバルブ23の弁体23b中心に向けて噴出されて、ガス拡散部21内で拡散されてガス流G1として、供給孔11aから成膜室11へと流入する。 In the film formation method and cleaning method of the present embodiment, in the film formation gas supply step S02 shown in FIG. 2, the gas is ejected into the gas diffusion portion 21 from the tip portion 42a as a gas flow G2. As a result, the raw material gas is ejected from the tip portion 42a toward the center of the valve body 23b of the valve 23, diffused in the gas diffusion portion 21, and flows into the film formation chamber 11 through the supply hole 11a as a gas flow G1. .

これにより、ガス拡散部21内における原料ガスの拡散をよりいっそう促進させることができ、ガスの均一性を向上し、成膜特性を向上することが可能となる。 As a result, the diffusion of the raw material gas in the gas diffusion section 21 can be further promoted, the uniformity of the gas can be improved, and the film formation characteristics can be improved.

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図3に示すプラズマ発生工程S06においては、図4に示すように、ガス拡散部21に供給された第1クリーニングガスが、ガス拡散部21内部でガス流G3として流れている状態に対して、ノズル42から第2クリーニングガスがガス流G2として噴出された状態とされ、ガス流G2の第2クリーニングガスがガス流G3の第1クリーニングガスに正面中心から逆流する向きに衝突する。 In the film formation method and cleaning method of the present embodiment, in the plasma generation step S06 shown in FIG. In contrast to the state in which the gas flow G3 is flowing, the second cleaning gas is ejected from the nozzle 42 as the gas flow G2, and the second cleaning gas in the gas flow G2 is in front of the first cleaning gas in the gas flow G3. It collides in a direction that flows backward from the center.

これにより、第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとの衝突率を増加させて、プラズマ化された第1クリーニングガスがガス流G1となって成膜室11に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンをよりいっそう削減して、ガスラジカルとガス分子とをさらに増大し、これらによってダメージをさらに低減してクリーニング可能なガス状態として成膜室11へとクリーニングガスを供給する。 As a result, the collision rate between the first cleaning gas and the second cleaning gas is increased, and before the plasmatized first cleaning gas reaches the film forming chamber 11 as the gas flow G1, Gas ions are further reduced, gas radicals and gas molecules are further increased, and damage is further reduced by these, and the cleaning gas is supplied to the film forming chamber 11 in a gas state capable of cleaning.

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法においては、成膜時の成膜特性を向上することができ、また、クリーニングガス中におけるガスイオンをよりいっそう削減して、ダメージをさらに低減してクリーニングを可能とすることができる。 In the film formation method and cleaning method of the present embodiment, film formation characteristics during film formation can be improved, and gas ions in the cleaning gas can be further reduced to further reduce damage during cleaning. can be made possible.

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
図5は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第1および第2実施形態と異なるのは、ノズルに関する点であり、これ以外の上述した第1および第2実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
A third embodiment of a film forming apparatus, a film forming method, and a cleaning method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the gas diffusion section of the film forming apparatus according to this embodiment. This embodiment differs from the above-described first and second embodiments in terms of the nozzles. The same reference numerals are given to the structures corresponding to those of the above-described first and second embodiments, and the description thereof is omitted.

本実施形態におけるノズル52は、ガス拡散部21内部に突出するとともに、その先端部52aが供給孔11aに向かうガス流方向に対応する位置に開口している。いいかえると、本実施形態におけるノズル52は、第2実施形態におけるノズル42の先端部42aが、180°向きを変えてガス流方向下流向きに開口するように配置されたものである。 The nozzle 52 in this embodiment protrudes into the gas diffusion portion 21 and has its tip portion 52a opened at a position corresponding to the gas flow direction toward the supply hole 11a. In other words, the nozzle 52 in this embodiment is arranged such that the tip portion 42a of the nozzle 42 in the second embodiment is turned 180° and opens downstream in the direction of gas flow.

ノズル52の先端部52aは、ガス拡散部21内において、ガス流G3,G1の断面方向中心と一致するように位置している。
また、ノズル52の先端部52aは、ガス流G3,G1の方向に対して、対向するように開口している。
なお、本実施形態のノズル52は、第2実施形態におけるノズル42に比べて、よりバルブ23の弁体23bに近接した位置、つまり、より上流側に位置している。
The tip portion 52a of the nozzle 52 is positioned in the gas diffusion portion 21 so as to coincide with the centers of the gas flows G3 and G1 in the cross-sectional direction.
A tip portion 52a of the nozzle 52 is opened so as to face the directions of the gas flows G3 and G1.
Note that the nozzle 52 of the present embodiment is located closer to the valve body 23b of the valve 23, that is, further upstream than the nozzle 42 of the second embodiment.

ここで、ノズル52の径寸法は、ノズル42と同様に、ガス拡散部21のガス流G3,G1の断面方向内径に対して小さいので、原料ガスのガス流G1およびクリーニングガスのガス流G3は、先端部52aの周辺を流れることになる。 Here, similarly to the nozzle 42, the diameter of the nozzle 52 is smaller than the inner diameters of the gas flows G3 and G1 in the gas diffusion section 21 in the cross-sectional direction. , flow around the tip 52a.

本実施形態においては、ガス拡散部21におけるノズル52の開口状態は、図5に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図5に矢印G2で示す順方向にノズル52から噴出されるガス流が向かうように、先端部52aの設置位置・方向が設定されている。 In this embodiment, the opening state of the nozzle 52 in the gas diffusion section 21 is in the order indicated by the arrow G2 in FIG. The installation position and direction of the tip portion 52a are set so that the gas flow ejected from the nozzle 52 is directed in the direction.

具体的には、図5に矢印G1で示す成膜室11の供給孔11aに向かうガス流方向に対して、図5に矢印G2で示すノズル52から噴出されるガス流が、互いになす角が0°となるように、先端部52aの設置位置・方向が設定されることができる。 Specifically, the direction of the gas flow toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11 indicated by the arrow G1 in FIG. The installation position and direction of the tip portion 52a can be set so as to be 0°.

なお、ノズル52から噴出されるガス流G2は、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の横断面方向中心において噴出され、バルブ23の弁体23b中心に向けて噴出される。 The gas flow G2 ejected from the nozzle 52 is ejected at the center of the cross-sectional direction of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11, and is ejected toward the center of the valve body 23b of the valve .

また、ノズル52から噴出されるガス流G2の流速は、成膜室11の供給孔11aに向かうガス流G1の流速に比べて大きく設定され、1.5倍~20倍、より好ましくは2倍~10倍程度の流速を有するものとされる。 Further, the flow velocity of the gas flow G2 ejected from the nozzle 52 is set higher than the flow velocity of the gas flow G1 toward the supply hole 11a of the film forming chamber 11, and is 1.5 to 20 times, more preferably 2 times. It is supposed to have a flow velocity of about 10 times.

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図3に示す成膜ガス供給工程S02では、原料ガス供給部26から原料ガス供給管25を介してノズル52へ供給された原料ガスが、図5に示すように、先端部52aからガス流G2としてガス拡散部21内に噴出される。これにより、原料ガスが先端部52aからバルブ23の弁体23b中心に向けて噴出されて、ガス拡散部21内で拡散されてガス流G1として、供給孔11aから成膜室11へと流入する。 In the film formation method and cleaning method of the present embodiment, in the film formation gas supply step S02 shown in FIG. 2, the gas is ejected into the gas diffusion portion 21 from the tip portion 52a as a gas flow G2. As a result, the raw material gas is ejected from the tip portion 52a toward the center of the valve body 23b of the valve 23, diffused in the gas diffusion portion 21, and flows into the film formation chamber 11 through the supply hole 11a as a gas flow G1. .

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図3に示すプラズマ発生工程S06においては、図5に示すように、ガス拡散部21に供給された第1クリーニングガスが、ガス拡散部21内部でガス流G3として流れている状態に対して、ノズル52から第2クリーニングガスがガス流G2として噴出された状態とされ、ガス流G2の第2クリーニングガスがガス流G3の第1クリーニングガスに正面中心から後側から追い越す向きに衝突する。 In the film forming method and cleaning method of the present embodiment, in the plasma generation step S06 shown in FIG. In contrast to the gas flow G3, the second cleaning gas is ejected from the nozzle 52 as the gas flow G2. Collision from the center in an overtaking direction from the rear.

これにより、第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとを好適に衝突・拡散させて、プラズマ化された第1クリーニングガスがガス流G1となって成膜室11に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とを増大し、これらによってダメージを低減してクリーニング可能なガス状態として成膜室11へとクリーニングガスを供給する。 As a result, the first cleaning gas and the second cleaning gas are suitably collided and diffused, and before the plasmatized first cleaning gas reaches the film forming chamber 11 as the gas flow G1, gas ions are reduced, gas radicals and gas molecules are increased, damage is reduced by these, and the cleaning gas is supplied to the film forming chamber 11 in a gas state capable of cleaning.

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法においては、成膜時の成膜特性を向上することができ、また、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ダメージを低減したクリーニングを可能とすることができる。 In the film formation method and the cleaning method of the present embodiment, the film formation characteristics during film formation can be improved, and gas ions in the cleaning gas can be reduced to enable cleaning with reduced damage. can be done.

なお、上記の実施形態においては、ノズル22の開口、および、ノズル42,52の先端部42a,52aをガス流に対して、0°、90°、180°として開口させたが、これ以外の角度で、第1クリーニングガスと第2クリーニングガスとが交差するように配置することも可能である。 In the above embodiment, the opening of the nozzle 22 and the tip portions 42a, 52a of the nozzles 42, 52 are opened at 0°, 90°, and 180° with respect to the gas flow. It is also possible to arrange the first cleaning gas and the second cleaning gas to intersect at an angle.

以下、本発明にかかる実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

本発明における具体例について説明する。
ここでは、図4に示すように、ノズル42先端部42aが上流側に開口する状態として成膜装置10を製造し、ALD成膜およびクリーニングをおこなった。
A specific example of the present invention will be described.
Here, as shown in FIG. 4, the film forming apparatus 10 was manufactured with the tip portion 42a of the nozzle 42 opening on the upstream side, and ALD film forming and cleaning were performed.

以下に、この成膜装置10における部品材質、成膜およびクリーニングの諸元を示す。
ガス分散板;A5052
シャワープレート;A5052+表面アルマイト
外周リング;AlN
Materials of parts, film formation and cleaning specifications of the film forming apparatus 10 are shown below.
Gas distribution plate; A5052
Shower plate; A5052 + surface alumite outer ring; AlN

<成膜>
バルブ;閉
原料ガス;合計1000sccmm
原料(TiCl)+Ar3SLM;ノズルへ供給
改質ガス(NH)+Ar3SLM;ノズルへ供給
裏面ガス(N:1000sccm)
基板温度;437℃
成膜室内圧力;210Pa
<Deposition>
valve; closed source gas; total 1000 scmm
Raw material (TiCl 4 ) + Ar3SLM; supplied to nozzle
Modified gas (NH 3 )+Ar3SLM; backside gas supplied to nozzle (N 2 : 1000 sccm)
Substrate temperature; 437°C
Deposition chamber pressure; 210 Pa

上記の条件で、成膜を20000サイクルおこなった。 Under the above conditions, 20,000 cycles of film formation were performed.

その後、本発明の効果を確認するため、クリーニングをおこなった。 After that, cleaning was performed in order to confirm the effect of the present invention.

<クリーニング>
バルブ;開
第1クリーニングガス:NF;1000sccmm
プラズマ発生用放電;RF(高周波),6.5kW
第2クリーニングガス:Ar;1000sccmm
裏面ガス(N:1000sccm)
基板温度;400℃
成膜室内圧力;150Pa
<Cleaning>
Valve; open First cleaning gas: NF3; 1000 scmm
Discharge for plasma generation; RF (high frequency), 6.5 kW
Second cleaning gas: Ar; 1000 scmm
Backside gas (N 2 : 1000 sccm)
Substrate temperature; 400°C
Deposition chamber pressure; 150 Pa

クリーニングを340secおこなった後、パーティクル評価をおこなった。
その結果、基板上の総パーティクル数は変化しておらず、顕著なパーティクル発生もなかった。
After performing cleaning for 340 seconds, particle evaluation was performed.
As a result, the total number of particles on the substrate did not change, and no significant particles were generated.

また、成膜室内の金属部品におけるダメージを目視により確認した。
クリーニング前は、ガス分散板、シャワープレート、外周リングのいずれも、付着膜が確認された。
In addition, damage to metal parts in the deposition chamber was visually confirmed.
Adhered films were confirmed on all of the gas distribution plate, the shower plate, and the outer ring before cleaning.

ガス分散板は放電積算時間100secのクリーニングで付着膜の除去が確認された。シャワーポレートおよび外周リングは放電積算時間100secのクリーニングでは付着膜の残存が見られたが、放電積算時間340secのクリーニングにて除去された。 It was confirmed that the adhered film was removed from the gas distribution plate by cleaning for 100 seconds of the cumulative discharge time. On the shower plate and the outer ring, an adhered film remained after cleaning with an accumulated discharge time of 100 seconds, but was removed after cleaning with an accumulated discharge time of 340 seconds.

ガス分散板は、放電積算時間340secのクリーニング後でも、オーバーエッチングされておらず、表面荒れやダメージは見られなかった。 The gas distribution plate was not over-etched even after cleaning for an accumulated discharge time of 340 seconds, and no surface roughness or damage was observed.

これらの結果から、放電直下にも関わらず、ダメージの原因となるFイオンの到達を抑制できていることがわかる。 From these results, it can be seen that arrival of F ions, which cause damage, can be suppressed in spite of being directly under the discharge.

10…成膜装置
11…成膜室
11a…供給孔
11p…排気ポート
11vc…排気機構
13…基板ステージ
13a…昇降機構
13b…外周リング
16,17…シャワープレート
16a,17a,18a…供給孔
18…ガス分散板
19…裏面ガス供給部
20…原料ガス供給手段
21…ガス拡散部
22、42,52…ノズル
42a,52a…先端部
23…バルブ
23a…ケース
23b…弁体
23c…駆動部
23d…シール部材
25…原料ガス供給管
26…原料ガス供給部
30…クリーニング手段
31…第1クリーニングガス供給部
32…プラズマ発生手段
33…切替バルブ(切替手段)
34…第2クリーニングガス供給部
S…被処理基板(基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Film-forming apparatus 11... Film-forming chamber 11a... Supply hole 11p... Exhaust port 11vc... Exhaust mechanism 13... Substrate stage 13a... Lifting mechanism 13b... Outer ring 16, 17... Shower plate 16a, 17a, 18a... Supply hole 18... Gas distribution plate 19 Rear gas supply unit 20 Source gas supply means 21 Gas diffusion units 22, 42, 52 Nozzles 42a, 52a Tip end 23 Valve 23a Case 23b Valve body 23c Drive unit 23d Seal Member 25 Raw material gas supply pipe 26 Raw material gas supply unit 30 Cleaning means 31 First cleaning gas supply unit 32 Plasma generating means 33 Switching valve (switching means)
34 Second cleaning gas supply unit S Substrate to be processed (substrate)

Claims (6)

被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、
成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第1クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第2クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第2クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第1クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第2クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされ、
前記ノズルが前記バルブに向けて前記第2クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることを特徴とする成膜装置。
a film formation chamber for housing the film formation substrate;
a raw material gas supplying means for supplying a raw material gas for forming a film on the film formation substrate;
a gas diffusion unit connected to the film forming chamber and having an enlarged diameter for diffusing the raw material gas supplied from the raw material gas supply means before being supplied to the film forming chamber;
a nozzle connected to the raw material gas supply means for ejecting the raw material gas to the gas diffusion portion;
a valve provided in the gas diffusion section so as to switch between a closed state during film formation and an open state during cleaning;
a first cleaning gas supply unit connected to the valve and capable of supplying plasmatized first cleaning gas to the gas diffusion unit and the deposition chamber;
a second cleaning gas supply unit connected to the nozzle and capable of supplying a second cleaning gas to the gas diffusion unit;
a switching means capable of switching the gas supplied to the nozzle between the raw material gas during film formation and the second cleaning gas during cleaning;
has
At the time of film formation, the raw material gas can be jetted from the nozzle to the gas diffusion part in which the valve is in a closed state,
During cleaning, the first cleaning gas can be supplied from the opened valve to the gas diffusion portion, and the switching means is switched to supply the second cleaning gas from the nozzle during cleaning to the gas diffusion portion. It is possible to squirt into the part,
A film forming apparatus, wherein the nozzle is provided in the gas diffusion section so as to eject the second cleaning gas toward the valve.
前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第2クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第1クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。 2. The gas diffusion section of claim 1 , wherein the second cleaning gas ejected from the nozzle is oriented so as to intersect the first cleaning gas supplied from the valve. deposition equipment. 前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることを特徴とする請求項1または2記載の成膜装置。 3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the nozzle is provided in the gas diffusion section so as to face the valve. 前記第1クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第2クリーニングガスが不活性ガスとされることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の成膜装置。 4. The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the first cleaning gas is a halogen-based gas, and the second cleaning gas is an inert gas. 請求項1からのいずれか一項に記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第1クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
A cleaning method for a film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
At the time of cleaning, the plasmatized first cleaning gas is supplied from the first cleaning gas supply unit to the gas diffusion unit through the valve in an open state, and
switching the switching means to jet the second cleaning gas supplied from the second cleaning gas supply unit from the nozzle to the gas diffusion unit during cleaning,
crossing the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle at the gas diffusion part,
A cleaning method for a film forming apparatus, wherein the active state of the first cleaning gas supplied to the film forming chamber is set to a predetermined state.
請求項1からのいずれか一項に記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第1クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第1クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第2クリーニングガス供給部から供給した前記第2クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第1クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第2クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することを特徴とする成膜装置の成膜方法。
A film forming method in the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
a film formation step of closing the valve, switching the switching means, and ejecting the raw material gas from the nozzle to the gas diffusion portion;
The valve is opened to supply the first cleaning gas converted to plasma from the first cleaning gas supply unit to the gas diffusion unit through the valve, and the switching means is switched to switch the second cleaning gas. The second cleaning gas supplied from the supply unit is ejected from the nozzle to the gas diffusion unit, and the first cleaning gas from the valve and the second cleaning gas from the nozzle intersect at the gas diffusion unit. a cleaning step that causes
A film forming method for a film forming apparatus, comprising:
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