WO2009116576A1 - 原子層成膜装置 - Google Patents

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和俊 村田
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三井造船株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process

Definitions

  • the present invention relates to an atomic layer deposition apparatus capable of forming a thin film in units of atomic layers and molecular layers.
  • the atomic layer growth method is a technique for forming a thin film in units of atomic layers by alternately supplying a raw material of each element constituting a film to be formed to a substrate.
  • n is an integer of 2 or more
  • n is an integer of 2 or more
  • the atomic layer growth method has extremely excellent shape adaptability and film thickness controllability compared to general CVD, and can form a uniform thin film with a high reproducibility over a wider area at a lower temperature.
  • As a technology application to the production of large-screen flat panel displays is being studied.
  • a horizontal apparatus for supplying gas in parallel to the substrate As is well known, in a horizontal apparatus, gas is supplied in parallel to the substrate, the structure of the apparatus is simple, and the structure is easy to apply to an increase in the size of the substrate.
  • the atomic layer growth method has a self-stopping action of growth, and compared with other chemical vapor deposition methods, the state of the formed film has less influence on the distribution of the supplied gas. Not be. For this reason, even when the distance from the gas supply port is greatly different with the increase in size of the substrate, it can be expected to form a uniform film over the entire region of the substrate.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-157885 is configured to supply gas from a wider area on one side by increasing the number of gas supply ports. Techniques to try have been proposed.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to improve the uniformity of gas when a plurality of gas supply ports are used.
  • An atomic layer deposition apparatus includes a deposition chamber in which a substrate to be deposited is disposed, and a gas containing a raw material for forming a thin film on the substrate from the first side of the deposition chamber.
  • the exhaust section for exhausting the interior, the film forming chamber state measuring section for measuring the state of the film forming chamber on the substrate disposed inside the film forming chamber, and the results measured by the film forming chamber state measuring section are also included.
  • a control unit for individually controlling at least one of the opening degree and the opening time of the plurality of valves.
  • the opening degree and the opening time of each valve is individually controlled based on the measurement result of the state in the film forming chamber on the substrate, a plurality of gas supply ports are provided. The uniformity of the gas when used can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a planar configuration of an atomic layer deposition apparatus in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the atomic layer deposition apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of an atomic layer deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a planar configuration of an atomic layer deposition apparatus in one embodiment of the present invention.
  • the atomic layer deposition apparatus in this embodiment includes a deposition chamber 101 in which an oxidizing gas such as a source gas or ozone gas is introduced to form a thin film on a substrate W to be deposited, and a raw material for forming the thin film.
  • Gas supply pipes 121, 122, 123 for supplying gas from one side (first side) of the film formation chamber 101 to the region of the film formation chamber 101, and gas supply pipes 121, 122, 123 Are provided with valves 131, 132, 133 provided in each of the above.
  • the gas supply pipes 121 to 123 are connected to a gas supply mechanism including a vaporizer for vaporizing a liquid raw material, as is well known, and a raw material such as trimethylaluminum (TMA).
  • a vaporizer for vaporizing a liquid raw material as is well known, and a raw material such as trimethylaluminum (TMA).
  • TMA trimethylaluminum
  • gases, oxidizing gases such as ozone, and purge gases such as argon (Ar) can be supplied.
  • the atomic layer deposition apparatus also includes deposition chamber monitors (deposition chamber state measuring units) 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, and 149 disposed inside the deposition chamber 101.
  • deposition chamber monitors deposition chamber state measuring units
  • the atomic layer deposition apparatus also includes exhaust pipes 151 and 152 for exhausting the inside of the film formation chamber 101 from the other side (second side) of the film formation chamber 101 and in the middle of the exhaust pipes 151 and 152.
  • Exhaust pipe monitors exhaust pipe state measuring units 161 and 162 are provided.
  • an exhaust mechanism such as a dry pump is connected to the exhaust pipes 151 and 152, thereby enabling the exhaust of the film forming chamber 101.
  • a series of gas supply sections 102 including gas supply pipes 121 to 123 and a series of exhaust sections 105 including exhaust pipes 151 and 152 are disposed to face each other in the film forming chamber 101.
  • the atomic layer deposition apparatus includes a control unit 107 that individually controls the opening or opening time of the valves 131 to 133 based on the results measured by the deposition chamber monitors 141 to 149 and the exhaust pipe monitors 161 and 162. Is provided.
  • the film forming chamber monitors 141 to 149 are arranged in a portion of the ceiling 101a on the substrate W in the film forming chamber 101 as shown in FIG.
  • the film formation chamber monitors 141, 142, and 143 are disposed on the gas supply unit 102 side in the film formation chamber 101.
  • the film formation chamber monitors 147, 148, 149 are arranged on the exhaust unit 105 side in the film formation chamber 101.
  • the film formation chamber monitors 144, 145, and 146 are arranged at intermediate positions between the gas supply side and the exhaust side in the film formation chamber.
  • the film formation chamber monitors 141, 144, 147 are arranged, for example, on the left side (left column) in the gas flow direction from the gas supply side to the exhaust side, and the film formation chamber monitors 142, 145, 148 are exhausted from the gas supply side.
  • the film forming chamber monitors 143, 146 and 149 are arranged on the right side (right column) of the gas flow direction from the gas supply side to the exhaust side. ing. Accordingly, in the film forming chamber 101, nine film forming chamber monitors 141 to 149 arranged in three rows and three columns are arranged on the ceiling, and the upper surface of the substrate W including the thin film formed on the substrate W is arranged. The internal state of the film forming chamber 101 can be monitored.
  • a crystal oscillation type monitor for example, a quartz oscillation type film thickness monitor CRTM-9000 manufactured by ULVAC, Inc.
  • a crystal oscillation type monitor for example, a quartz oscillation type film thickness monitor CRTM-9000 manufactured by ULVAC, Inc.
  • this monitor it is possible to measure the mass of the film deposited on the detection unit made of a crystal resonator in the same manner as on the substrate W, and the film thickness can be measured by the measured mass.
  • this monitor also indirectly measures the amount of gas flowing to the location of the monitor (on the substrate in the film formation chamber 101). Therefore, this monitor functions as a film thickness measurement unit and a gas amount measurement unit.
  • the atomic layer deposition apparatus provided with such deposition chamber monitors 141 to 149, a thin film similar to the thin film formed on the substrate W in the deposition chamber 101 is formed on the detection unit. Therefore, the film thickness of the thin film formed on the substrate W can be indirectly measured. Therefore, the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate W is indirectly measured by the film forming chamber monitors 141 to 149. Further, the distribution of the amount of gas flowing on the substrate W is indirectly measured by the film forming chamber monitors 141 to 149.
  • the control unit 107 individually controls the opening degree or opening time of the valves 131 to 133 based on the results measured in this way. For example, when the film thickness measured by the film formation chamber monitors 141, 144, and 147 arranged in the left column is thicker than the film thickness measured by the film formation monitor in the other column, the control unit 107 controls the valve 131. The opening degree is reduced or the opening time is shortened, and the amount of gas supplied by the gas supply pipe 121 is reduced.
  • control unit 107 107 reduces the opening degree of the valve 131 or shortens the opening time, and decreases the amount of gas supplied by the gas supply pipe 121.
  • an ellipsometer can be used as the film formation chamber monitors 141 to 149.
  • the film thickness and refractive index of the thin film formed on the substrate W can be measured. Therefore, this ellipsometer functions as a film thickness measuring unit and a refractive index measuring unit.
  • the atomic layer deposition apparatus provided with such deposition chamber monitors 141 to 149, the thickness of the thin film formed on the substrate W in the deposition chamber 101 can be directly measured. Therefore, the film thickness distribution of the thin film formed on the substrate W is measured by the film forming chamber monitors 141 to 149.
  • the control unit 107 individually controls the opening degree or opening time of the valves 131 to 133 based on the results measured in this way. For example, when the film thickness measured by the film formation chamber monitors 141, 144, and 147 arranged in the left column is thicker than the film thickness measured by the film formation monitor in the other column, the control unit 107 controls the valve 131. The opening degree is reduced or the opening time is shortened, and the amount of gas supplied by the gas supply pipe 121 is reduced.
  • a particle monitor foreign matter measuring unit, for example, HACH Ultra Ultra Analytics
  • HACH Ultra Ultra Analytics HACH Ultra Ultra Analytics
  • the atomic layer deposition apparatus provided with such film deposition chamber monitors 141 to 149, it is possible to measure the state of particles (foreign matter, dust generation) generated in the upper portion of the substrate W in the film deposition chamber 101. it can.
  • the state of dust generation is affected by the amount of gas flowing on the substrate W. For example, in a region where gas is supplied more than necessary, particles are likely to be generated. Therefore, the distribution of the gas flowing on the substrate W is indirectly measured by the film forming chamber monitors 141 to 149.
  • the control unit 107 individually controls the opening degree or opening time of the valves 131 to 133 based on the results measured in this way. For example, when the amount of dust generation measured by the film formation chamber monitors 141, 144, and 147 arranged in the left column is larger than the amount of dust generation measured by the film formation monitors in the other columns, the control unit 107 sets the valve The opening degree of 131 is reduced or the opening time is shortened, and the amount of gas supplied by the gas supply pipe 121 is reduced.
  • the exhaust pipe monitor 161 measures the state in the exhaust pipe 151, and the exhaust pipe monitor 162 measures the state in the exhaust pipe 152.
  • the exhaust pipe monitors 161 and 162 crystal oscillation type monitors can be used. According to this monitor, as described above, it is possible to measure the mass of the film deposited on the detection unit made of the crystal resonator in the same manner as on the substrate W, and the film thickness can be measured by the measured mass.
  • the atomic layer deposition apparatus provided with such exhaust pipe monitors 161 and 162, a thin film similar to the thin film formed on the substrate W is formed in the detection unit by the gas flowing through the exhaust pipes 151 and 152. Become so. Accordingly, the amount of gas flowing through the exhaust pipes 151 and 152 is indirectly measured by the exhaust pipe monitors 161 and 162, and the exhaust pipe monitors 161 and 162 function as a gas amount measuring unit.
  • the control unit 107 individually controls the opening degree or opening time of the valves 131 to 133 based on the results measured in this way. For example, when the amount of gas measured by the exhaust pipe monitor 161 is larger than the amount measured by the exhaust pipe monitor 162, the control unit 107 reduces the opening degree of the valve 131 or shortens the opening time, thereby reducing the gas supply pipe. The amount of gas supplied by 121 is reduced.
  • the control unit 107 measures the state in the deposition chamber 101 on the substrate W by the deposition chamber monitors 141 to 149, and this measurement is performed. Based on the results, the opening degree or opening time of the valves 131 to 133 was individually controlled. For example, when the distribution result that the film thickness is formed on the left side in the width direction with respect to the flowing direction of the supplied gas is confirmed from the measurement results of the film forming chamber monitors 141 to 149, The opening degree or opening time of the valve 131 is reduced so that the gas flow rate decreases. Further, the opening degree of the valve 133 is increased or the opening time is extended so that the gas flow rate on the right side increases. As a result, it corresponds to the gas flow rate distribution in the film forming chamber 101 measured by the film forming chamber monitors 141 to 149 and the distribution of the film thickness formed on the substrate W, so that this distribution bias is eliminated. become.
  • the three gas supply pipes 121 to 123 are provided on one side (first side) of the film formation chamber 101.
  • the present invention is not limited to this, and two gas supply pipes may be provided, or four or more gas supply pipes may be provided.
  • three film forming chamber monitors are arranged in the left column, the center column, and the right column, respectively.
  • the present invention is not limited to this.
  • one film forming chamber monitor may be arranged in each row.
  • film formation chamber monitors may be provided at two locations, the left side and the right side.
  • a plurality of four or more rows parallel to the gas flow direction may be set, and a film formation chamber monitor may be arranged or arranged in each of these rows.
  • a plurality of gas supply pipes 122 a and 122 b are provided in the vertical direction of the film formation chamber 101 in the gas supply section on one side (first side) of the film formation chamber 101.
  • a gas supply pipe may be provided.
  • the oxidizing gas may be supplied from the gas supply pipe 122a and the source gas may be supplied from the gas supply pipe 122b.
  • the gas supply pipes 122a and 122b are provided with valves 132a and 132b, respectively.
  • a plurality of exhaust pipes such as exhaust pipes 152 a and 152 b are provided in the vertical direction of the film formation chamber 101 in the exhaust portion on the other side (second side) of the film formation chamber 101.
  • the exhaust gas 152 may be exhausted by the exhaust pipe 152a, and the source gas may be exhausted by the exhaust pipe 152b.
  • the same effect as described above can be obtained by controlling the exhaust amount individually by the exhaust pipes 151, 152, 152a, and 152b under the control of the control unit 107.
  • the control unit 107 individually controls each of the opening degrees or opening times of the valves 131 to 133 based on the results measured by the film formation chamber monitors 141 to 149 and the exhaust pipe monitors 161 and 162.
  • both the opening degree and the opening time of the valves 131 to 133 may be controlled. Further, it may be controlled based on the results measured by the film forming chamber monitors 141 to 149 or the exhaust pipe monitors 161 and 162.

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Abstract

　原子層成膜装置は、成膜室（１０１）に原料ガスを供給するための複数のガス供給配管（１２１～１２３）と、成膜室（１０１）の内部を排気するための排気部（１０５）とを備えている。ガス供給配管（１２１～１２３）の各々には、バルブ（１３１～１３３）が設けられている。成膜室（１０１）の内部には、成膜室（１０１）内の状態を測定する成膜室モニター（１４１～１４９）が配置されている。バルブ（１３１～１３３）の開度または開放時間が、成膜室モニター（１４１～１４９）の測定結果をもとに、制御部（１０７）により制御される。これにより、複数のガス供給口を用いた場合のガスの均一性を向上させることができる。

Description

原子層成膜装置
　本発明は、原子層および分子層単位で薄膜の形成が可能な原子層成膜装置に関する。
　近年、３００℃以下の低温で良質な薄膜がより均質な状態で形成可能であるなどの種々の特徴を備える技術として、原子層および分子層単位で薄膜の形成が可能な原子層成長（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法が注目されている。原子層成長法は、形成しようとする膜を構成する各元素の原料を基板に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する技術である。原子層成長法では、各元素の原料を供給している間に１層あるいはｎ層（ｎは２以上の整数）だけを表面に吸着させ、余分な原料は成長に寄与させないようにしている。これを、成長の自己停止作用という。原子層成長法によれば、一般的なＣＶＤに比較して極めて優れた形状適応性と膜厚制御性を併せ持っており、より低温でより広い面積に対して均一な薄膜を再現性よく形成できる技術として、大画面のフラットパネルディスプレイ製造への適用が検討されている。
　大型化に対応する原子層成長装置としては、１辺が数十ｃｍを超える矩形の基板が対象となるため、基板に平行にガスを供給する横型の装置が提案されている。横型の装置では、よく知られているように、基板に平行にガスを供給しており、装置の構成が単純であり、基板の大型化に適用しやすい構成となっている。また、原子層成長法は、前述したように成長の自己停止作用を備えており、他の化学的気相成長法に比較し、形成される膜の状態が供給されるガスの分布にあまり影響をされない。このため、基板の大型化に伴い、ガスの供給口からの距離が大きく異なる状態となっていても、基板全域に対して均一な膜の形成を期待できる。
　ところが、横型の薄膜形成装置で原子層成長を行う場合であっても、基板のガスの流れる中心領域と、この領域より離れる基板端部の領域とで、膜の状態に分布が発生することなどのことが、発明者らにより確認されている。この分布は、基板の大型化でより顕著となってきている。これを解消するために、特開２００７－１５７８８５に、ガスの供給口を増やして一方の側部のより広い領域からガスを供給する構成とし、ガスが均一に供給される状態として不均一を解消しようとする技術が提案されている。
　しかしながら、複数のガス供給口を用い、これらから均一にガスを供給（噴出）しても、均一性が確保されない場合が発生することが、発明者らにより確認された。このように、従来の技術では、複数のガス供給口を用いても、必ずしも均一性が確保できないという問題があった。
　本発明は、このような課題を解消するためになされたものであり、複数のガス供給口を用いた場合のガスの均一性を向上させることを目的とする。
　本発明に係る原子層成膜装置は、成膜対象の基板が配置される成膜室と、基板に薄膜を形成するための原料を含むガスを成膜室の第１側部の側より成膜室に供給する複数のガス供給配管と、複数のガス供給配管の各々に設けられた複数のバルブと、成膜室の第１側部に対向する第２側部の側より成膜室の内部を排気する排気部と、成膜室の内部に配置されて基板の上における成膜室内の状態を測定する成膜室状態測定部と、成膜室状態測定部により測定された結果をもとに複数のバルブの開度および開放時間の少なくとも一方を個別に制御する制御部とを備えるものである。
　本発明によれば、基板の上における成膜室内の状態の測定結果をもとに、各バルブの開度および開放時間の少なくとも一方を個別に制御するようにしたので、複数のガス供給口を用いた場合のガスの均一性を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施例における原子層成膜装置の平面構成を示す図である。 図２は、図１に示した原子層成膜装置の断面構成を示す図である。 図３は、本発明の他の実施例における原子層成膜装置の断面構成を示す図である。
　以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例における原子層成膜装置の平面構成を示す図である。
　本実施例における原子層成膜装置は、原料ガスやオゾンガスなどの酸化ガスが導入されて成膜対象の基板Ｗ上に薄膜形成を行う成膜室１０１と、薄膜を形成するための原料を含むガスを、成膜室１０１の一方の側部（第１側部）より成膜室１０１の領域に対して供給するためのガス供給配管１２１，１２２，１２３と、ガス供給配管１２１，１２２，１２３の各々に設けられたバルブ１３１，１３２，１３３とを備える。
　なお、図示していないが、ガス供給配管１２１～１２３には、よく知られているように、液体原料を気化する気化器などを含むガス供給機構が接続され、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの原料ガスやオゾンなどの酸化ガス、また、アルゴン（Ａｒ）などのパージガスが供給可能とされている。
　原子層成膜装置はまた、成膜室１０１の内部に配置された成膜室モニター（成膜室状態測定部）１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９を備える。
　原子層成膜装置はまた、成膜室１０１の他方の側部（第２側部）より成膜室１０１の内部を排気するための排気配管１５１，１５２と、排気配管１５１，１５２の途中に各々設けられた排気配管モニター（排気配管内状態測定部）１６１，１６２とを備える。なお、図示していないが、よく知られているように、排気配管１５１，１５２には、ドライポンプなどの排気機構が接続され、これらにより成膜室１０１の内部の排気を可能としている。ここで、ガス供給配管１２１～１２３からなる一連のガス供給部１０２と、排気配管１５１，１５２からなる一連の排気部１０５は、成膜室１０１内で対向して配置されている。
　加えて、原子層成膜装置は、成膜室モニター１４１～１４９および排気配管モニター１６１，１６２により測定された結果により、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間を各々個別に制御する制御部１０７を備える。
　ここで、成膜室モニター１４１～１４９は、例えば図２に示すように、成膜室１０１の内部において、基板Ｗの上の天井１０１ａの部分に配置されている。
　成膜室モニター１４１，１４２，１４３は、成膜室１０１内のガス供給部１０２の側に配置されている。成膜室モニター１４７，１４８，１４９は、成膜室１０１内の排気部１０５の側に配置されている。成膜室モニター１４４，１４５，１４６は、成膜室内のガス供給側と排気側との中間位置に配置されている。
　成膜室モニター１４１，１４４，１４７は、ガス供給側から排気側へのガスの流れ方向の例えば左側（左列）に配列され、成膜室モニター１４２，１４５，１４８は、ガス供給側から排気側へのガスの流れ方向の中央部（中央列）に配列され、成膜室モニター１４３，１４６，１４９は、ガス供給側から排気側へのガスの流れ方向の右側（右列）に配列されている。
　従って、成膜室１０１の内部では、その天井に、３行３列に配列された９個の成膜室モニター１４１～１４９が配置され、基板Ｗに形成される薄膜を含めて基板Ｗの上における成膜室１０１の内部の状態をモニター可能としている。
　成膜室モニター１４１～１４９としては、水晶発振式のモニター（例えば、株式会社アルバック製水晶発振式膜厚モニターＣＲＴＭ－９０００）を用いることができる。このモニターによれば、水晶振動子からなる検出部に基板Ｗの上と同様に堆積する膜の質量を測定可能であり、測定した質量により膜厚が測定可能である。なお、このモニターは、モニターの配置場所（成膜室１０１内の基板の上）に流れるガスの量が間接的に測定されることにもなる。従って、このモニターは、膜厚測定部およびガス量測定部として機能する。
　このような成膜室モニター１４１～１４９を備えた原子層成膜装置によれば、成膜室１０１において基板Ｗの上に形成される薄膜と同様の薄膜が検出部に形成されるようになるため、基板Ｗの上に形成される薄膜の膜厚を間接的に測定することができる。従って、成膜室モニター１４１～１４９により、基板Ｗの上に形成される薄膜の膜厚の分布が間接的に測定されることになる。また、成膜室モニター１４１～１４９により、基板Ｗの上に流れるガスの量の分布が間接的に測定されることになる。
　このようにして測定された結果により、制御部１０７は、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間を個別に制御する。例えば、左列に配列された成膜室モニター１４１，１４４，１４７により測定される膜厚が、他の列の成膜モニターにより測定される膜厚より厚い場合、制御部１０７は、バルブ１３１の開度を小さくしまたは開放時間を短くし、ガス供給配管１２１により供給されるガスの量を減少させる。
　また、制御部１０７は、例えば、左列に配列された成膜室モニター１４１，１４４，１４７により測定されるガス量が、他の列の成膜モニターにより測定される結果より多い場合、制御部１０７は、バルブ１３１の開度を小さくしまたは開放時間を短くし、ガス供給配管１２１により供給されるガスの量を減少させる。
　また、成膜室モニター１４１～１４９として、エリプソメータを用いることもできる。エリプソメータによれば、基板Ｗの上に形成される薄膜の膜厚および屈折率が測定可能である。従って、このエリプソメーターは、膜厚測定部および屈折率測定部として機能する。このような成膜室モニター１４１～１４９を備えた原子層成膜装置によれば、成膜室１０１において基板Ｗの上に形成される薄膜の膜厚を直接測定することができる。従って、成膜室モニター１４１～１４９により、基板Ｗの上に形成される薄膜の膜厚の分布が測定されることになる。
　このようにして測定された結果により、制御部１０７は、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間を個別に制御する。例えば、左列に配列された成膜室モニター１４１，１４４，１４７により測定される膜厚が、他の列の成膜モニターにより測定される膜厚より厚い場合、制御部１０７は、バルブ１３１の開度を小さくしまたは開放時間を短くし、ガス供給配管１２１により供給されるガスの量を減少させる。
　また、成膜室モニター１４１～１４９として、基板Ｗの上部空間に発生する異物（発塵）の状態を測定するパーティクルモニター（異物測定部、例えばHACH Ultra Analytics社）を用いることもできる。このような成膜室モニター１４１～１４９を備えた原子層成膜装置によれば、成膜室１０１において基板Ｗの上部において発生しているパーティクル（異物、発塵）の状態を測定することができる。発塵の状態は、基板Ｗの上に流れるガスの量に影響され、例えば、必要以上にガスが供給されている領域においては、パーティクルが発生しやすい状態となる。従って、成膜室モニター１４１～１４９により、基板Ｗの上に流れているガスの分布が間接的に測定されることになる。
　このようにして測定された結果により、制御部１０７は、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間を個別に制御する。例えば、左列に配列された成膜室モニター１４１，１４４，１４７により測定される発塵量が、他の列の成膜モニターにより測定される発塵量より多い場合、制御部１０７は、バルブ１３１の開度を小さくしまたは開放時間を短くし、ガス供給配管１２１により供給されるガスの量を減少させる。
　排気配管モニター１６１は、排気配管１５１内の状態を測定し、排気配管モニター１６２は、排気配管１５２内の状態を測定する。
　排気配管モニター１６１，１６２としては、水晶発振式のモニターを用いることができる。このモニターによれば、前述したように、水晶振動子からなる検出部に基板Ｗの上と同様に堆積する膜の質量を測定可能であり、測定した質量により膜厚が測定可能である。このような排気配管モニター１６１，１６２を備えた原子層成膜装置によれば、排気配管１５１，１５２に流れるガスにより、基板Ｗの上に形成される薄膜と同様の薄膜が検出部に形成されるようになる。従って、排気配管モニター１６１，１６２により、排気配管１５１，１５２に流れるガスの量が間接的に測定されることになり、排気配管モニター１６１，１６２はガス量測定部として機能する。
　このようにして測定された結果により、制御部１０７は、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間を個別に制御する。例えば、排気配管モニター１６１により測定されるガス量が、排気配管モニター１６２により測定される量より多い場合、制御部１０７は、バルブ１３１の開度を小さくしまたは開放時間を短くし、ガス供給配管１２１により供給されるガスの量を減少させる。
　以上に説明したように、本実施例における原子層成膜装置では、制御部１０７が、成膜室モニター１４１～１４９により、基板Ｗの上における成膜室１０１内の状態を測定し、この測定結果をもとにバルブ１３１～１３３の開度または開放時間を個別に制御するようにした。例えば、成膜室モニター１４１～１４９の各々の測定結果より、供給されるガスの流れていく方向に対する幅方向の左側において、膜厚が厚く形成されるという分布が確認されると、この左側におけるガスの流量が減少するように、バルブ１３１の開度または開放時間を小さくする。また、右側におけるガスの流量が増加するように、バルブ１３３の開度を大きくしまたは開放時間を長くする。この結果、成膜室モニター１４１～１４９により測定された成膜室１０１内におけるガスの流量分布や基板Ｗの上に形成される膜厚の分布に対応し、この分布の偏りが解消されるようになる。
　なお、上述では、成膜室１０１の一方の側部（第１側部）に、３つのガス供給配管１２１～１２３を備えるようにした。しかし、これに限るものではなく、２つのガス供給配管を設けるようにしてもよく、また、４つ以上のガス供給配管を設けるようにしてもよい。
　また、上述では、左列，中央列，および右列に、各々３個の成膜室モニターを配置するようにした。しかし、これに限るものではなく、例えば、各列に１つの成膜室モニターを配置するようにしてもよい。また、左側と右側との２箇所に成膜室モニターを設けるようにしてもよい。また、ガスの流れる方向に平行な４つ以上の複数の列を設定し、これら各列に各々成膜室モニターを配置または配列させるようにしてもよい。
　また、図３に示すように、成膜室１０１の一方の側部（第１側部）のガス供給部において、成膜室１０１の上下方向に、ガス供給配管１２２ａ，１２２ｂを設けるなど、複数のガス供給配管を設けるようにしてもよい。例えば、ガス供給配管１２２ａからは酸化ガスが供給され、ガス供給配管１２２ｂからは原料ガスが供給されるようにすればよい。なお、ガス供給配管１２２ａ，１２２ｂに、各々バルブ１３２ａ，１３２ｂを設ける。
　同様に、成膜室１０１の他方の側部（第２側部）の排気部において、成膜室１０１の上下方向に、排気配管１５２ａ，１５２ｂを設けるなど、複数の排気配管を設けるようにしてもよい。例えば、酸化ガスの排気は排気配管１５２ａで行い、原料ガスの排気は排気配管１５２ｂで行うようにすればよい。
　また、制御部１０７の制御により、排気配管１５１，１５２，１５２ａ，１５２ｂによる排気量の制御を各々個別に行うようにしても、上述と同様の効果が得られる。
　また、以上では、制御部１０７は、成膜室モニター１４１～１４９および排気配管モニター１６１，１６２により測定された結果により、バルブ１３１～１３３の開度または開放時間の各々を個別に制御する例を示したが、バルブ１３１～１３３の開度と開放時間の両方を制御するようにしてもよい。また、成膜室モニター１４１～１４９または排気配管モニター１６１，１６２により測定された結果により制御するようにしてもよい。

Claims (4)

  1. 　成膜対象の基板が配置される成膜室と、
    　前記基板に薄膜を形成するための原料を含むガスを前記成膜室の第１側部の側より前記成膜室に供給する複数のガス供給配管と、
    　前記複数のガス供給配管の各々に設けられた複数のバルブと、
    　前記成膜室の前記第１側部に対向する第２側部の側より前記成膜室の内部を排気する排気部と、
    　前記成膜室の内部に配置されて前記基板の上における前記成膜室内の状態を測定する成膜室状態測定部と、
    　前記成膜室状態測定部により測定された結果をもとに前記複数のバルブの開度および開放時間の少なくとも一方を個別に制御する制御部と
    　を備えることを特徴とする原子層成膜装置。
  2. 　請求項１記載の原子層成膜装置において、
    　前記排気部は、複数の排気配管を備え、
    　前記原子層成膜装置は、前記複数の排気配管の各々に設けられて前記複数の排気配管内の状態を測定する複数の排気配管内状態測定部を備え、
    　前記制御部は、前記成膜室状態測定部により測定された結果に加え、前記複数の排気配管内状態測定部により測定された結果をもとに制御するようになされている
    　ことを特徴とする原子層成膜装置。
  3. 　請求項１記載の原子層成膜装置において、
    　前記成膜室状態測定部は、
    　前記成膜室内の前記基板の上を流れるガスの量を測定するガス量測定部、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定部、前記薄膜の屈折率を測定する屈折率測定部、および前記基板上に発生する異物の状態を測定する異物測定部の少なくとも１つを備える
    　ことを特徴とする原子層成膜装置。
  4. 　請求項１記載の原子層成膜装置において、
    　前記排気配管内状態測定部は、前記排気配管に流れるガスの量を測定するガス量測定部を備える
    　ことを特徴とする原子層成膜装置。
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