TW201641739A - 原子層成長裝置以及原子層成長裝置排氣部 - Google Patents

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Abstract

本發明阻止原子層成長裝置中的附膜，提高維護性。本發明包括：筒狀的排氣配管連接部，安裝於成膜容器中所設的排氣用開口部的外側，外周面具有超過開口部的大小，且排氣路徑位於筒孔側；以及筒狀的排氣防附材，位於成膜容器內側，插入安裝至開口部，且排氣路徑位於筒孔側，在排氣配管連接部設有連接部惰性氣體供給路徑與連接部惰性氣體供給口，所述連接部惰性氣體供給路徑是與排氣路徑劃分開來，供惰性氣體流動，所述連接部惰性氣體供給口設置於連接部惰性氣體供給路徑中，供惰性氣體流出至開口部側，在排氣防附材設有防附材惰性氣體供給路徑與防附材惰性氣體排出口，所述防附材惰性氣體供給路徑是與排氣路徑劃分開來，由開口部內周面及開口部周圍的成膜容器內壁與防附材之間的間隙所形成，且連通於連接部惰性氣體供給口，所述防附材惰性氣體排出口設置於防附材惰性氣體供給路徑中，供惰性氣體流出至成膜容器內部。

Description

原子層成長裝置以及原子層成長裝置排氣部
本發明是有關於一種在基板上形成薄膜的原子層成長裝置。
原子層成長法是將構成欲形成之薄膜的元素的氣體（gas）交替供給至基板上，於基板上以原子層為單位形成薄膜，其作為均勻地形成薄膜的技術而為人知曉。原子層成長法與一般的化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法相比，階差包覆性及膜厚控制性優異。 若藉由原子層成長法來反覆進行薄膜的形成，則薄膜亦會附著於成膜容器的內表面。若附著於成膜容器內表面的薄膜的厚度變厚，則堆積的薄膜會發生剝離，其一部分將成為顆粒（particle），從而成為於基板上形成的薄膜的品質發生劣化的原因。因此，較佳為定期去除附著於成膜容器內表面的薄膜。
專利文獻1中提出下述處理方法及裝置，即：在CVD成膜或濺鍍（sputter）成膜等氣相成長裝置中，使用防附板，並且進而以非晶質膜來覆蓋堆積於腔室（chamber）內壁的堆積物。 進而，專利文獻2中提出：在原子層沈積（Atomic Layer Deposition，ALD）真空成膜裝置中，在從反應室排出的原料氣體所通過的排氣箱（box）是在其內部插入防附板而構成，在排氣箱的內壁面設置密封（seal）機構，該密封機構包含中空的密封構件，且構成為：若向該密封構件的內部連續導入氣體而使其膨脹，則朝向該排氣箱的內部膨脹而抵接於所插入的防附板的表面，從而密封該排氣箱的內壁與防附板表面的間隙，在該密封構件上，設置有用於噴出所導入的氣體的至少一個孔。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-351655號公報 [專利文獻2]日本專利特開2014-192379號公報
[發明所欲解決之課題] 專利文獻1中，若是以往的氣相成長裝置，則可降低清潔（cleaning）的頻率。然而，在堆積於腔室內壁的堆積物或覆蓋堆積物的非晶質膜的厚度達到規定的厚度以上的情況下，必須使用濕式蝕刻（wet etching）方法來進行清潔。濕式蝕刻方法中，由於要開放成膜容器，因此隨著成膜容器變得大型，開放作業的工時變大，因此在可使用氣體蝕刻（gas etching）方法的情況下，較佳為使用氣體蝕刻方法。然而，為了藉由氣體蝕刻方法來進行蝕刻，必須將成膜容器內壁面的薄膜附著部分加熱至規定的溫度以上，但在遠離加熱器（heater）的部分，無法達到必要的加熱溫度，從而難以進行氣體蝕刻。因此存在下述問題：在難以進行氣體蝕刻的部位附著有一定程度的量的薄膜的情況下，必須開放成膜容器來進行濕式蝕刻。
ALD裝置中，原料氣體及反應氣體容易侵入至微細的間隙而形成膜。此類侵入至微細間隙的氣體成為膜或粉，從而成為顆粒的主要因素。因而，利用防附板，對防附板背面供給惰性氣體，藉此可抑制對成膜室、排氣箱本體的附膜，避免顆粒產生。根據專利文獻2的方法，可抑制反應氣體從排氣箱的下游側進入上游側，但難以抑制從成膜室與排氣防附板的間隙或固定防附板的螺絲孔進入的反應氣體，因此會有膜或粉堆積至成膜室側的排氣箱導入口，從而成為顆粒的主要因素。而且，附膜抑制僅在捕獲箱（trap box）中游部，因此無法避免排氣配管周邊的捕獲箱下游的附膜，因此亦需要維護排氣箱。
本發明的目的之一在於提供一種原子層成長裝置以及其排氣部，所述原子層成長裝置可降低排氣側的清潔頻率，提高維護作業性。 [解決課題之手段]
即，本發明的原子層成長裝置中，第1形態的特徵在於包括： 成膜容器； 筒狀的排氣配管連接部，安裝於所述成膜容器中所設的排氣用開口部的外側，外周面具有超過所述開口部的大小，且排氣路徑位於筒孔側；以及 筒狀的排氣防附材，位於所述成膜容器內側，插入安裝至所述開口部，且排氣路徑位於筒孔側， 在所述排氣配管連接部設有連接部惰性氣體供給路徑與連接部惰性氣體供給口，所述連接部惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，供惰性氣體流動，所述連接部惰性氣體供給口設置於所述連接部惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述開口部側， 在所述排氣防附材設有防附材惰性氣體供給路徑與防附材惰性氣體排出口，所述防附材惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，由所述開口部內周面及所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙所形成，且連通於所述連接部惰性氣體供給口，所述防附材惰性氣體排出口設置於所述防附材惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述成膜容器內部。
根據所述形態的本發明，流經連接部惰性氣體供給路徑的惰性氣體流至防附材惰性氣體供給路徑，並流出至防附材惰性氣體排出口，藉此，抑制在排氣防附材與成膜容器內壁或開口部、排氣配管連接部的間隙處產生附膜。
第2形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述防附材惰性氣體排出口是遍及所述排氣防附材的整周而形成。
根據所述形態的本發明，可遍及整周來切實地防止在排氣防附材與成膜容器內壁的間隙處產生附膜。
第3形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述開口部的內周面與插入至所述開口部的所述排氣防附材的外周面之間的間隙為10 mm以下。
根據所述形態的本發明，藉由適當地確保開口部的內周面與插入至開口部的防附材外周面之間的間隙，從而切實地確保惰性氣體的流動而防止附膜，容易獲得適當的氣體流速。該間隙理想的是10 mm以下。若所述間隙超過10 mm，則為了獲得適當的流速，將需要較多的氣體流量。更為理想的是5 mm以下。間隙的下限並無特別限定，只要可流出惰性氣體者即可。在使構件彼此抵接的情況下，若彼此為粗糙面，則亦可藉由其間隙來流出氣體。例如，亦可將防附材外周面特意設為粗糙面（例如Ra（算術平均粗糙度）=3 μm～6 μm），並將防附材外周面抵接於成膜容器而安裝。就該方面而言，間隙的下限可例示0.01 mm。
第4形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙為10 mm以下。
根據所述形態的本發明，藉由開口部周圍的成膜容器內壁與防附材之間的間隙，切實地確保惰性氣體的流動而防止附膜，從而容易獲得適當的氣體流速。若所述間隙超過10 mm，則無法充分獲得氣體的流動。另一方面，間隙的下限並無特別限定，只要可流出氣體者即可。在使構件彼此抵接的情況下，若彼此為粗糙面，則可藉由其間隙來流出氣體。就該方面而言，間隙的下限可例示0.001 mm以上。
第5形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述連接部惰性氣體供給路徑是在所述排氣路徑的外周側沿著廢氣的流動方向而設有一條或多條。
根據所述形態的本發明，可通過一條或多條連接部惰性氣體供給路徑來供給惰性氣體。尤其，若設置多條，則可儘可能均等地供給氣體。多條連接部惰性氣體供給路徑例如可至少設置於排氣孔的上方、下方、兩側方。
第6形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述排氣防附材具有插入至所述排氣配管連接部的筒孔內且沿著所述筒孔延伸的防附排氣配管，所述防附排氣配管連通於所述排氣防附材的筒孔，所述筒孔及所述防附排氣配管的管孔在長度方向上構成所述排氣路徑的至少一部分。
根據所述形態的本發明，藉由防附排氣配管的配置，來覆蓋排氣防附材與排氣配管連接部的間隙及排氣配管連接部的內周面，以防止附膜。
第7形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，在所述防附排氣配管與所述排氣配管連接部的筒孔之間，具有到達所述防附排氣配管前端的連接部惰性氣體第2供給路徑，在所述連接部惰性氣體第2供給路徑的前端側，設置有供惰性氣體流出的連接部惰性氣體第2供給口。
根據所述形態的本發明，藉由連接部惰性氣體第2供給路徑，抑制對防附排氣配管的前端側的附膜，並抑制對排氣配管連接部的附膜。
第8形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述連接部惰性氣體第2供給路徑連通於所述連接部惰性氣體供給路徑。
根據所述形態的本發明，可將供給至連接部惰性氣體供給路徑的惰性氣體的一部分送出至連接部惰性氣體第2供給路徑。
第9形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，在所述排氣配管連接部連接有排氣配管。
根據所述形態的本發明，可通過排氣配管來移送排出氣體。 排氣配管既可安裝於排氣配管連接部，而且，亦可在排氣配管連接部一體地連接有排氣配管。
第10形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述防附排氣配管具有插入至與所述排氣配管連接部連接的所述排氣配管內的長度。
根據所述形態的本發明，可抑制排氣配管連接部中的附膜。
第11形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述防附排氣配管具有防附排氣延長管，所述防附排氣延長管具有插入至所述排氣配管的長度，所述防附排氣延長管可從所述排氣配管所連接的一側進行安裝。
根據所述形態的本發明，可利用延長管來調整防附排氣配管的長度，並可從與排氣配管的連接側容易地安裝。
第12形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述防附排氣配管外周面與所述排氣配管內周面具有間隙。
根據所述形態的本發明，藉由防附排氣配管與排氣配管的寬度方向的間隙，可構成連接部惰性氣體供給路徑的一部分，可防止對防附排氣配管與排氣配管的連接間隙的附膜。結果，可抑制對排氣配管連接部的附膜。
第13形態的本發明的原子層成長裝置如所述本發明的形態，其特徵在於，所述排氣防附材具有一凸緣，所述凸緣沿著所述開口部周圍的所述成膜容器內壁且與所述內壁具有間隙，在所述凸緣周緣內面與所述成膜容器內壁之間設置有所述防附材惰性氣體排出口。
根據所述形態的本發明，可將惰性氣體從凸緣周邊排出至側方，抑制粒子等沿著排出氣體方向侵入至內部。
本發明的原子層成長裝置排氣部的特徵在於包括： 筒狀的排氣配管連接部，安裝於成膜容器中所設的排氣用開口部的外側，外周面具有超過所述開口部的大小，且排氣路徑位於筒孔側；以及 筒狀的排氣防附材，位於所述成膜容器內側，插入安裝至所述開口部，且排氣路徑位於筒孔側， 在所述排氣配管連接部設有連接部惰性氣體供給路徑與連接部惰性氣體供給口，所述連接部惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，供惰性氣體流動，所述連接部惰性氣體供給口設置於所述連接部惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述開口部側， 在所述排氣防附材設有防附材惰性氣體供給路徑與防附材惰性氣體排出口，所述防附材惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，由所述開口部內周面及所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙所形成，且連通於所述連接部惰性氣體供給口，所述防附材惰性氣體排出口設置於所述防附材惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述成膜容器內部。 （發明的效果）
根據本發明，可從成膜容器內側簡單地拆卸排氣防附材，可對排氣防附材與成膜容器的間隙以及排氣防附材與排氣配管連接部的間隙進行惰性氣體沖洗（purge），可抑制對成膜容器及排氣配管連接部的附膜。藉此，可抑制顆粒的產生以及降低成膜容器及排氣配管連接部的清潔頻率。
（實施形態1） 首先，參照圖1來說明本實施形態的原子層成長裝置的結構。 圖1是表示本實施形態的原子層成長裝置的一例的概略結構圖。 本實施形態的原子層成長裝置10交替地供給原料氣體與反應氣體，在基板13上以原子層為單位形成薄膜。此時，為了提高反應活性，可對基板13進行加熱。尤其，本實施形態中，使用三甲基鋁（Tri-Methyl Aluminum，TMA）來作為原料氣體，此時，為了提高反應活性，亦可產生電漿（plasma）。本實施形態中，對於電漿的產生使用平行平板電極，但並不限定於該方式。
成膜容器11包括：氣體導入部20、排氣部30、具有加熱器14A的載台（stage）14、上部電極12及高頻電源15。藉由加熱器14A，可調整基板13的溫度。例如，在電漿ALD的情況下，可將基板13加熱至50℃～200℃。 上部電極12是以位於設置於載台14上的基板13的上方的方式而設，與高頻電源15連接。藉由高頻電源15供給規定頻率的高頻電流，從而在上部電極12與載台14之間生成電漿。
成膜容器11中，在進行氣體導入的開口部11A設有氣體導入部20。氣體導入部20中，在成膜容器11外側配置有筒狀的注射器（injector）21，從成膜容器11內側將筒狀的注射器防附材22插入安裝至開口部11A內。注射器21與注射器防附材22設有氣體通路，且彼此配合地設置。氣體通路的數量並無特別限定。 在氣體導入部20中，將原料氣體、反應氣體、沖洗氣體供給至成膜容器11內。
而且，在成膜容器11中，在進行氣體排出的開口部11B處設置有排氣部30。在排氣部30中，從成膜容器11內側將筒狀的排氣防附材31插入安裝至開口部11B內，在成膜容器11外側安裝有筒狀的排氣配管連接部32。在排氣配管連接部32連接有排氣配管40。
圖2A是表示從與氣體流動方向平行的成膜容器側面觀察時的排氣部30、即排氣防附材31及排氣配管連接部32的放大圖。 以排氣防附材31及排氣配管連接部32的氣體的流動平行於基板13面的方式，形成有開口部11A及開口部11B。即，本實施形態的原子層成長裝置為層流（laminar flow）型的裝置。但是，作為本發明而言，原子層成長裝置並不限定於層流型。
在排氣防附材31中，如圖2B所示，具有筒孔312，在成膜容器11側具有超過開口部11B的大小的凸緣311。 位於凸緣311外側的筒狀的防附材本體310遍及整周而與開口部11B內周面具有間隙，該間隙構成防附材惰性氣體供給路徑313。作為本發明而言，該間隙的量並無特別限定，但適合的是0.01 mm～5 mm的範圍，本實施形態中設為1 mm。
而且，在凸緣311的內面與開口部11B周圍的成膜容器11內壁之間，遍及整周而確保有間隙，該間隙亦構成防附材惰性氣體供給路徑313的一部分。凸緣311與成膜容器11內壁的間隙既可有意識地設為例如10 mm以下，若凸緣311的內面為粗糙面，則亦可使其抵接於成膜容器11內壁。 例如，亦可將凸緣311的內面特意設為粗糙面（例如Ra（算術平均粗糙度）=3 μm～6 μm），並使凸緣311內面抵接於成膜容器11內壁而安裝。 藉由該粗糙面形狀，確保供氣體流動的防附材惰性氣體供給路徑313。防附材惰性氣體供給路徑313理想的是具有至少0.001 mm以上。 以下的實施形態2亦同樣。
遍及凸緣311周緣內面與成膜容器11內壁的整周的間隙構成防附材惰性氣體排出口314。 另外，防附材惰性氣體供給路徑313藉由防附材本體310的周壁而與構成排氣孔的筒孔312劃分開來。 防附材惰性氣體排出口314如後所述，具有防附材惰性氣體供給路徑313連接於多根連接部惰性氣體供給路徑323的簇射頭（shower head）結構。
筒狀的排氣配管連接部32具有超過開口部11B的外周形狀與沿著軸方向的筒孔322，且連通於排氣防附材31的筒孔312。本實施形態中，筒孔312、筒孔322構成排氣孔。另外，可採用下述結構：筒孔其自身不成為排氣孔，而在其內側具有排氣孔。理想的是筒孔312與筒孔322的連接部分形成為齊平。
排氣配管連接部32被安裝於成膜容器11的外壁。在安裝時，在排氣配管連接部32的前端面與成膜容器11的外壁面之間介隔O型環（O ring）330以提高密封性。而且，排氣防附材31的前端面在安裝狀態下，以仿照成膜容器11的外壁的方式而設置。藉此，排氣配管連接部32的前端面與排氣防附材31的前端面成為配合狀態。此時，在前端面間介隔O型環331以提高密封性。收納O型環331的O型環槽（未圖示）亦可為了維護性而僅形成於排氣防附材31。
而且，排氣配管連接部32中，如圖2B所示，在筒孔322的周圍，以外側的孔面沿著開口部11B內周面的方式，而在上方側、下方側、兩側方側分別設有連接部惰性氣體供給路徑323。圖2B是省略排氣防附材31而從成膜容器內側觀察排氣配管連接部32的圖。 連接部惰性氣體供給路徑323是沿著氣體的流動方向並沿著排氣配管連接部32的軸方向而形成，在軸方向中程分別朝外周方向改變朝向而在排氣配管連接部32的外周面開口。
而且，各連接部惰性氣體供給路徑323形成在外周側的孔面沿著開口部11B的孔面的位置，且連通於防附材惰性氣體供給路徑313。連接部惰性氣體供給路徑323連通於防附材惰性氣體供給路徑313的端部構成連接部惰性氣體供給口324。另外，連接部惰性氣體供給路徑323剖面形狀未必需要沿著開口部11B的孔面。 連接部惰性氣體供給路徑323藉由排氣配管連接部32的內周壁而與構成排氣孔的筒孔322劃分開來。
連接部惰性氣體供給路徑理想的是在排氣配管連接部中包括一處以上。例如，在排氣配管連接部的寬度與高度的縱橫比（aspect ratio）為10：1的長方體形狀中，較佳為設置於排氣配管連接部的上部側與下部側這兩處，並在排出口側採用簇射頭結構。藉此，可對防附材惰性氣體供給路徑或防附材惰性氣體排出口均勻地供給氣體。在排氣配管連接部為圓形的情況下，藉由包括多處惰性氣體供給路徑，亦可提高防附材惰性氣體供給路徑或防附材惰性氣體排出口內的壓力均勻性。
在排氣配管連接部32上，以連通於筒孔322的方式而連接有具有排氣孔402的排氣配管40。
藉由所述結構，從成膜容器11排出的氣體通過筒孔312、筒孔322、排氣孔402而排出至成膜容器11外。 而且，對於連接部惰性氣體供給路徑323，從未圖示的惰性氣體供給部供給惰性氣體，該惰性氣體通過多個連接部惰性氣體供給路徑323被送往排氣防附材側，且惰性氣體通過連接部惰性氣體供給口324、防附材惰性氣體供給路徑313而從防附材惰性氣體排出口314排出至成膜容器11內。對於惰性氣體，例如可使用氮、氬等。 藉由所述惰性氣體的排出，抑制對排氣防附材31與開口部11B的間隙的附膜，進而，抑制對排氣配管連接部32與排氣防附材31的間隙的附膜。
（實施形態2） 接下來，基於圖3來說明變更了排氣部的結構的另一實施形態。另外，除了排氣部以外的其他結構與實施形態1同樣，此處省略其說明。 本實施形態的排氣部30A是與所述實施形態1同樣，安裝在成膜容器11中所設的排氣用開口部11B。排氣部30A具有筒狀的排氣防附材34與筒狀的排氣配管連接部35。
排氣防附材34具有筒孔342，且在成膜容器11側具有超過開口部11B的大小的凸緣341。 對於排氣防附材34在成膜容器11中的固定，例如是將2 mm厚的墊片（shim）插入至凸緣341與成膜容器11內壁，並利用螺絲38來固定。螺絲38被用於多處部位。其數量並無特別限定。 位於凸緣341外側的筒狀的防附材本體340在開口部11B的軸方向範圍內，遍及整周而與開口部11B的內周面具有間隙，該間隙構成防附材惰性氣體供給路徑343。作為本發明而言，該間隙的量並無特別限定，但適合的是0.01 mm～5 mm的範圍內。本實施形態中設為1 mm。
而且，在凸緣341的內面與開口部11B周圍的成膜容器11內壁之間，遍及整周而確保有間隙，該間隙亦構成防附材惰性氣體供給路徑343的一部分。凸緣341與成膜容器11內壁的間隙既可有意識地設為例如10 mm以下，若凸緣341的內面為粗糙面，則亦可使其抵接於成膜容器11內壁。藉由該粗糙面形狀，確保供氣體流動的防附材惰性氣體供給路徑343。防附材惰性氣體供給路徑343理想的是具有至少0.001 mm以上。
遍及凸緣341周緣內面與成膜容器11內壁的整周的間隙構成防附材惰性氣體排出口344。 防附材惰性氣體供給路徑343藉由筒狀的防附材本體340的周壁而與筒孔342劃分開來。 另外，防附材惰性氣體排出口344如後所述，具有防附材惰性氣體供給路徑343連接於多條連接部惰性氣體供給路徑353的簇射頭結構。 進而，排氣防附材34具有連至排氣防附材本體340的內周側而朝軸方向外側延伸的防附排氣配管340A，其管孔342A連通於筒孔342。
另一方面，筒狀的排氣配管連接部35具有超過開口部11B的外周形狀與沿著軸方向的筒孔352。 排氣配管連接部35被安裝於成膜容器11的外壁，在安裝時，在排氣配管連接部35的前端面與成膜容器11的外壁面之間，介隔O型環332以提高密封性。而且，排氣防附材34的前端面在安裝後，以仿照成膜容器外壁面的方式而設置。藉此，排氣配管連接部35的前端面與排氣防附材34的前端面成為配合狀態。
而且，排氣配管連接部35中，在筒孔352的外周側周圍且排氣防附材34側，在上方側、下方側、兩側方側分別形成有連接部惰性氣體供給路徑353。連接部惰性氣體供給路徑353是沿著氣體的流動方向並沿著排氣配管連接部35的軸方向而形成，在靠近軸方向前方的位置分別朝外周方向改變朝向而在排氣配管連接部35的外周面開口。
而且，各連接部惰性氣體供給路徑353形成在外周側的孔面沿著開口部11B的孔面的位置，且連通於防附材惰性氣體供給路徑343。連接部惰性氣體供給路徑353連通於防附材惰性氣體供給路徑343的端部構成連接部惰性氣體供給口354。另外，連接部惰性氣體供給路徑353剖面形狀未必需要沿著開口部11B的孔面。 連接部惰性氣體供給路徑353藉由排氣配管連接部35的周壁及防附排氣配管340A而與構成排氣孔的筒孔342劃分開來。
排氣配管連接部35中，筒孔352在排氣配管連接部35的外側端被封閉，並從側方連通於朝側方開設的安裝孔35A。 在筒孔352內，防附排氣配管340A保留小間隙地延伸至即將到達末端之前，且其末端被封閉，在末端附近，在防附排氣配管340A側方，形成有朝向安裝孔35A的連結孔340B。 在防附排氣配管340A的外周面與排氣配管連接部35的筒孔352的內周面之間設有間隙，該間隙構成連接部惰性氣體第2供給路徑355。
連接部惰性氣體第2供給路徑355在排氣配管連接部35的成膜容器側前端且與排氣防附材34的接面部，具有與連接部惰性氣體供給路徑353連結的連結路徑。 防附材惰性氣體供給路徑343與連接部惰性氣體第2供給路徑355的合計氣體傳導率（conductance）之比較佳為0.01～100，進而較佳為1：1。這是為了對成膜容器11側與排氣配管41側供給等量的惰性氣體。氣體傳導率可藉由惰性氣體供給路徑的流路寬度與流路長度來控制。
進而，在安裝孔35A上，安裝有排氣配管41，在兩者的接合面間，介隔有O型環333以提高密封性。防附排氣配管340A中，在連結孔340B上，連結有沿排氣配管41的方向延伸的防附排氣延長管340C。防附排氣延長管340C在將排氣配管41從排氣配管連接部35予以拆卸的狀態下，可從排氣配管41的安裝側通過安裝孔35A而容易地進行安裝。防附排氣延長管340C的管孔342B連通於管孔342A、筒孔342。
在防附排氣延長管340C外周面與筒孔352內周面、安裝孔35A內周面、排氣配管41內周面之間，確保有間隙，所述連接部惰性氣體第2供給路徑355延伸至該些間隙為止。位於防附排氣延長管340C的前端位置的連接部惰性氣體第2供給路徑355構成連接部惰性氣體第2供給口356。
排氣配管41例如可使用內徑150 mm的配管。此時，防附排氣延長管340C例如可使用內徑100 mm、高度100 mm的圓筒，理想的是具有凸緣，以便可利用螺絲來與防附排氣配管340A固定。對於防附排氣延長管340C的安裝，可在將防附排氣配管340A安裝至成膜容器開口部11B側之後，並拆卸排氣配管41後進行。
藉由所述結構，從成膜容器11排出的氣體通過筒孔342、管孔342A、管孔342B而排出至成膜容器11外。筒孔342、管孔342A、管孔342B構成排氣孔。 而且，對於連接部惰性氣體供給路徑353，從未圖示的惰性氣體供給部供給惰性氣體，該惰性氣體通過多個連接部惰性氣體供給路徑353被送往排氣防附材側，且惰性氣體通過連接部惰性氣體供給口354、防附材惰性氣體供給路徑343而從防附材惰性氣體排出口344排出至成膜容器11內。對於惰性氣體，例如可使用氮、氬等。
藉由所述惰性氣體的排出，抑制對排氣防附材34與開口部11B、排氣配管連接部35的間隙的附膜。而且，排氣配管連接部35的筒孔側被防附排氣配管340A覆蓋，從而防止附膜。 進而，被送往連接部惰性氣體供給路徑353的惰性氣體的一部分被送往連接部惰性氣體第2供給路徑355，並通過防附排氣配管340A與防附排氣延長管340C的連接部的間隙周邊、排氣配管連接部35與排氣配管41的連接部的間隙周邊，而從防附排氣延長管340C的前端沿著排氣配管41的管路方向予以排出。 藉由所述惰性氣體的排出，可抑制對防附排氣配管340A與排氣配管連接部35的間隙、防附排氣配管340A與延長管340C的間隙的附膜。 其結果，可使開口部11B及排氣配管連接部35免維護。
接下來，對所述原子層成長裝置10中的處理程序進行說明。 圖4是表示本實施形態的原子層堆積方法的一例的流程圖。圖5A～圖5D是表示在基板S上形成薄膜的步驟的圖。
首先，原料氣體供給部對成膜容器11的內部供給原料氣體（步驟s1）。具體而言，對氣體導入部20供給原料氣體（步驟s1）。原料氣體被供給至成膜容器11的內部。原料氣體例如以0.1秒鐘供給至成膜容器11的內部。如圖5A所示，藉由步驟s1，向成膜容器11的內部供給原料氣體110，原料氣體110吸附於基板S上，形成吸附層102。
而且，在步驟s1中，對注射器21的內表面及注射器防附材22的外表面供給惰性氣體。而且，排氣部30中，亦對排氣配管連接部及排氣防附材供給惰性氣體。 本實施形態中，不僅在步驟s1中，後述的步驟s2～步驟s4亦包括在內，始終供給惰性氣體。因此，在步驟s1中，當對成膜容器11的內部供給原料氣體時，可抑制原料氣體進入成膜容器11與注射器防附材22的間隙及成膜容器11與排氣防附材31的間隙內。
接下來，停止原料氣體的供給，以氣體導入部供給沖洗氣體（步驟s2）。沖洗氣體被供給至成膜容器11的內部。原料氣體從排氣部30排出至成膜容器11的外部。 沖洗氣體例如以0.1秒鐘供給至成膜容器11的內部。排氣部30排出成膜容器11內部的原料氣體110或沖洗氣體112。排氣部30例如以2秒鐘排出成膜容器11內部的原料氣體110或沖洗氣體112。如圖5B所示，藉由步驟s2，對成膜容器11的內部供給沖洗氣體112，從成膜容器11中沖洗掉未吸附於基板S上的原料氣體110。
接下來，對成膜容器11的內部供給反應氣體（步驟s3）。具體而言，通過氣體導入部20來供給反應氣體（步驟s3）。反應氣體通過氣體導入部20的通路而被供給至成膜容器11的內部。反應氣體例如以1秒鐘供給至成膜容器11的內部。如圖5C所示，藉由步驟s3，對成膜容器11的內部供給反應氣體114。
而且，在步驟s3中，亦在注射器21的內表面或注射器防附材22的外表面或排氣部30供給惰性氣體。因此，在步驟s3中，在對成膜容器11的內部供給反應氣體時，可抑制反應氣體進入成膜容器11與注射器防附材22的間隙及成膜容器11與排氣防附材31的間隙。
接下來，停止反應氣體的供給，對氣體導入部20供給沖洗氣體（步驟s4）。沖洗氣體被供給至成膜容器11的內部。沖洗氣體從排氣部30排出至成膜容器11的外部。沖洗氣體例如以0.1秒鐘供給至成膜容器11的內部。排氣部30排出成膜容器11內部的反應氣體114或沖洗氣體112。如圖5D所示，藉由步驟s4，對成膜容器11的內部供給沖洗氣體112，從成膜容器11中沖洗掉反應氣體114。
藉由以上說明的步驟s1～步驟s4，在基板S上形成一原子層的薄膜層104。以下，藉由將步驟s1～步驟s4反覆進行規定次數，從而可形成所需膜厚的薄膜層104。
本實施形態的原子層成長裝置10中，惰性氣體流經注射器21的內表面及注射器防附材22的外表面，因此可抑制原料氣體或反應氣體進入成膜容器11與注射器21的間隙。因此，可抑制薄膜附著於成膜容器11與注射器21的間隙。而且，排氣部30亦同樣防止薄膜的附著。
而且，例如使用TMA來作為原料氣體並使用O3 來作為反應氣體而形成的氧化鋁膜可藉由BCl3 氣體來進行氣體蝕刻。為了藉由BCl3 氣體來對氧化鋁膜進行氣體蝕刻，例如必須加熱至500℃左右的高溫。 位於加熱器14A附近的成膜容器11的內壁可藉由加熱器14A而加熱至500℃左右的高溫。因此，附著在位於加熱器14A附近的成膜容器11的內壁上的薄膜可藉由氣體蝕刻而去除。
如上所述，根據本實施形態，可抑制薄膜附著於成膜容器11的內壁，而且，可藉由氣體蝕刻來去除附著於內壁的薄膜，因此可降低藉由濕式蝕刻的清潔頻率。 [實施例1]
使用實施形態1的成膜容器11及圖3所示的排氣部30A的結構，於370 mm×470 mm的G2玻璃基板上形成AlON薄膜。使用TMA（三甲基鋁）作為液體原料（Al源），使用氧電漿及氮電漿作為反應氣體。成膜採用圖4所示的序列。惰性氣體將流量設為500 sccm（80℃），成膜序列中，設為始終供給。 實施20 μm的成膜之後，藉由目測來觀察位於防附材惰性氣體供給路徑、連接部惰性氣體供給路徑、連接部惰性氣體第2供給路徑部分的排氣防附材、排氣配管連接部的內壁的膜厚，結果確認，未觀測到目測觀察的AlON薄膜的干涉膜，其堆積量為50 nm以下。排氣部的維護僅有排氣防附材及螺絲、排氣配管、防附排氣延長管，開口部、排氣配管連接部可免維護。
以上，基於所述實施形態對本發明進行了說明，但只要不脫離本發明的範圍，便可進行適當的變更。
10‧‧‧原子層成長裝置
11‧‧‧成膜容器
11A、11B‧‧‧開口部
12‧‧‧上部電極
13‧‧‧基板
14‧‧‧載台
14A‧‧‧加熱器
15‧‧‧高頻電源
20‧‧‧氣體導入部
21‧‧‧注射器
22‧‧‧注射器防附材
30、30A‧‧‧排氣部
31、34‧‧‧排氣防附材
32、35‧‧‧排氣配管連接部
35A‧‧‧安裝孔
38‧‧‧螺絲
40、41‧‧‧排氣配管
102‧‧‧吸附層
104‧‧‧薄膜層
110‧‧‧原料氣體
112‧‧‧沖洗氣體
114‧‧‧反應氣體
310、340‧‧‧防附材本體
311、341‧‧‧凸緣
312、322、342、352‧‧‧筒孔
313、343‧‧‧防附材惰性氣體供給路徑
314、344‧‧‧防附材惰性氣體排出口
323、353‧‧‧連接部惰性氣體供給路徑
324、354‧‧‧連接部惰性氣體供給口
330、331、332、333‧‧‧O型環
340A‧‧‧防附排氣配管
340B‧‧‧連結孔
340C‧‧‧防附排氣延長管
342A、342B‧‧‧管孔
355‧‧‧連接部惰性氣體第2供給路徑
356‧‧‧連接部惰性氣體第2供給口
402‧‧‧排氣孔
S‧‧‧基板
s1～s4‧‧‧步驟
圖1是表示本發明的一實施形態的原子層成長裝置的概略結構圖。 圖2A是本發明的一實施形態的圖1所示的排氣部周邊的放大圖，圖2B是觀察排氣配管連接部側的放大圖。 圖3是另一實施形態的排氣部周邊的放大圖。 圖4是表示另一實施形態的原子層成長方法的一例的流程圖。 圖5A、圖5B、圖5C、圖5D是表示另一實施形態的在基板上形成薄膜的步驟的圖。
11‧‧‧成膜容器
11B‧‧‧開口部
30‧‧‧排氣部
31‧‧‧排氣防附材
32‧‧‧排氣配管連接部
40‧‧‧排氣配管
310‧‧‧防附材本體
311‧‧‧凸緣
312、322‧‧‧筒孔
313‧‧‧防附材惰性氣體供給路徑
314‧‧‧防附材惰性氣體排出口
323‧‧‧連接部惰性氣體供給路徑
324‧‧‧連接部惰性氣體供給口
330、331‧‧‧O型環
402‧‧‧排氣孔

Claims (14)

  1. 一種原子層成長裝置，其特徵在於包括： 成膜容器； 筒狀的排氣配管連接部，安裝於所述成膜容器中所設的排氣用開口部的外側，外周面具有超過所述開口部的大小，且排氣路徑位於筒孔側；以及 筒狀的排氣防附材，位於所述成膜容器內側，插入安裝至所述開口部，且排氣路徑位於筒孔側， 在所述排氣配管連接部設有連接部惰性氣體供給路徑與連接部惰性氣體供給口，所述連接部惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，供惰性氣體流動，所述連接部惰性氣體供給口設置於所述連接部惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述開口部側， 在所述排氣防附材設有防附材惰性氣體供給路徑與防附材惰性氣體排出口，所述防附材惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，由所述開口部內周面及所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙所形成，且連通於所述連接部惰性氣體供給口，所述防附材惰性氣體排出口設置於所述防附材惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述成膜容器內部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的原子層成長裝置，其中所述防附材惰性氣體排出口是遍及所述排氣防附材的整周而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的原子層成長裝置，其中所述開口部的內周面與插入至所述開口部的所述排氣防附材的外周面之間的間隙為0.01 mm～5 mm的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的原子層成長裝置，其中所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙為10 mm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的原子層成長裝置，其中所述連接部惰性氣體供給路徑是在所述排氣路徑的外周側沿著廢氣的流動方向而設有一條或多條。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的原子層成長裝置，其中所述排氣防附材具有插入至所述排氣配管連接部的筒孔內且沿著所述筒孔而延伸的防附排氣配管，所述防附排氣配管連通於所述排氣防附材的筒孔，所述筒孔及所述防附排氣配管的管孔在長度方向上構成所述排氣路徑的至少一部分。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的原子層成長裝置，其中在所述防附排氣配管與所述排氣配管連接部的筒孔之間，具有到達所述防附排氣配管前端的連接部惰性氣體第2供給路徑，在所述連接部惰性氣體第2供給路徑的前端側，設置有供所述惰性氣體流出的連接部惰性氣體第2供給口。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的原子層成長裝置，其中所述連接部惰性氣體第2供給路徑連通於所述連接部惰性氣體供給路徑。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的原子層成長裝置，其中在所述排氣配管連接部連接有排氣配管。
  10. 如申請專利範圍第7項或第8項所述的原子層成長裝置，其中所述防附排氣配管具有插入至與所述排氣配管連接部連接的所述排氣配管內的長度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的原子層成長裝置，其中所述防附排氣配管藉由防附排氣延長管的連接而延長，所述防附排氣延長管具有插入至所述排氣配管的長度，所述防附排氣延長管可從所述排氣配管所連接的一側進行安裝。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述的原子層成長裝置，其中所述防附排氣配管外周面與所述排氣配管內周面具有間隙。
  13. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的原子層成長裝置，其中所述排氣防附材具有一凸緣，所述凸緣沿著所述開口部周圍的所述成膜容器內壁且與所述內壁具有間隙，在所述凸緣周緣內面與所述成膜容器內壁之間設置有所述防附材惰性氣體排出口。
  14. 一種原子層成長裝置排氣部，其特徵在於包括： 筒狀的排氣配管連接部，安裝於成膜容器中所設的排氣用開口部的外側，外周面具有超過所述開口部的大小，且排氣路徑位於筒孔側；以及 筒狀的排氣防附材，位於所述成膜容器內側，插入安裝至所述開口部，且排氣路徑位於筒孔側， 在所述排氣配管連接部設有連接部惰性氣體供給路徑與連接部惰性氣體供給口，所述連接部惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，供惰性氣體流動，所述連接部惰性氣體供給口設置於所述連接部惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述開口部側， 在所述排氣防附材設有防附材惰性氣體供給路徑與防附材惰性氣體排出口，所述防附材惰性氣體供給路徑是與所述排氣路徑劃分開來，由所述開口部內周面及所述開口部周圍的所述成膜容器內壁與所述排氣防附材之間的間隙所形成，且連通於所述連接部惰性氣體供給口，所述防附材惰性氣體排出口設置於所述防附材惰性氣體供給路徑中，供所述惰性氣體流出至所述成膜容器內部。
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