JP4676366B2 - 成膜装置 - Google Patents
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(1)反応容器の反応室への原料ガスの供給、
(2)必要に応じてパージガスを利用した原料ガスの反応容器の反応室からの排気、
(3)反応容器の反応室への酸化剤ガスの供給、
(4)必要に応じてパージガスを利用した酸化剤ガスの反応容器の反応室からの排気
を一サイクルとする。そして、この一サイクルにて1原子層の膜が形成され、サイクルを繰り返すことによりその繰り返した数だけ多層化される。
ALD膜を形成するための従来のALD成膜装置は、前記一サイクルに要する時間をできるだけ短縮して、サイクルを多く繰り返すことによる長時間化の程度を小さく抑えるようにする、更に原料ガスや酸化剤ガスを少ない量でも基板の膜形成面に確実に行き渡るようにする(原料ガスの分圧を一定値以上にする)等の観点から、反応容器の反応室の容積は可能な範囲で小さく形成されている。
本発明によれば、反応容器の反応室の容積が可変に構成されており、小さい容積で成膜反応を行うという要請と、大きな容積で成膜反応を行うという要請の両要請に対して、一つの反応容器で容易に対応することが可能に構成されている。すなわち、ALD成膜反応を反応容器の反応室の容積としてその要請を満たす小さい容積で行い、さらに、例えばプラズマCVD成膜反応を反応容器の反応室の容積としてその要請を満たした大きな容積に変えて行い、これによりALD膜とCVD膜との積層膜を一つの反応容器内で形成することが可能に構成されている。
本発明によれば、構造を複雑化させることなく簡単な構造で反応容器の前記小容積状態と大容積状態を切り換えることができる。
本発明によれば、前記ヒータ部材用の導線はヒータ支柱部内を通り前記バネ部材のバネ受け部を兼ねるフランジを介して外部に導かれているので、反応室内の気密性を低下する虞が少ないと共に、反応室内に導線が露出しないので、該導線が原料ガスや反応生成物の作用や影響を受けない。更に導線はフランジで固定されるから、ヒータ部材の移動に合わせて一緒に動くことができ、ヒータ部材の移動に伴って導線が伸縮しない。従って、導線の劣化を防止できる。
このようにすることも可能である。
ここで、メタルタッチによる密閉性はO−リングのような弾性接触よりシール性において劣るため、メタルタッチ部分から僅かに漏れが生じる。本発明によれば、小容積状態の反応室内の圧力は該メタルタッチ部分を介して隣り合う空間より僅かに高圧となるように設定されているので、反応室内に外部から不純物が浸入するのを確実に防止することができる。
図1は本発明に係る成膜装置の一実施の形態でALD成膜反応状態を示す縦断面図であり、図2は同実施の形態でCVD成膜反応状態を示す縦断面図である。
本実施の形態に係る成膜装置は、その反応容器1は、基板2を載置すると共に該基板2を昇温するヒータ部材3と、ALD成膜反応用ガス給気口4と、ALD成膜反応用ガス排気口5と、CVD成膜反応用ガス給気口6と、CVD成膜反応用ガス排気口7と、前記CVD成膜反応用ガス給気口6に連通し給気されたCVD成膜反応用ガスを前記基板2の膜形成面8の全体に一様に行き渡らせるシャワーヘッド9と、プラズマ発生部10を備えている。
反応容器1は、その内部がほぼ直方体形状に形成されている。そして、本実施の形態では、その素材はアルミニウムをアルマイト処理したもの(A5052P)で形成されている。
図3は本発明に係る成膜装置の他の実施の形態でALD成膜反応状態を示す縦断面図であり、図4は同実施の形態でCVD成膜反応状態を示す縦断面図である。
反応容器1の反応室11の容積を変える構造が実施例1と異なるが、他の構成はほぼ同様なので、同一部分に同一符号を付してその説明は省略する。実施例2では、シャワーヘッド9及びプラズマ発生部10は、一体となって反応容器1内で前記ヒータ部材3に接近離間する方向に移動可能に形成されている。その移動を司る移動手段23は、シャワーヘッド支柱部25と、該シャワーヘッド支柱部25が挿入され反応容器1の上面に固定されたベローズ26と、シャワーヘッド支柱部25の上端に固体されたシャワーヘッド駆動台27を備えて成り、図示しない駆動源の駆動力を受けて図3及び図4に示した各位置にシャワーヘッド9及びプラズマ発生部10が移動できるようになっている。
図5は本発明に係る成膜装置の他の実施の形態でALD成膜反応状態を示す縦断面図であり、図6は同実施の形態でCVD成膜反応状態を示す縦断面図である。
反応容器1の反応室11の容積を変える構造が実施例1と異なるが、他の構成は同様なので、同一部分に同一符号を付してその説明は省略する。実施例3では、シャワーヘッド9及びプラズマ発生部10と前記ヒータ部材3との間において反応室11内に挿脱可能な隔壁部材30と、反応容器1内面に周設され前記隔壁部材30が反応室11内に挿入されて該隔壁部材30の周縁部が当接するリング状ストッパー14とを備えている。隔壁部材30はゲートバルブ31により挿脱されるように形成されている。
図7は本発明に係る成膜装置の他の実施の形態でALD成膜反応状態を示す縦断面図であり、図8は同実施の形態でCVD成膜反応状態を示す縦断面図である。
実施例4では、ヒータ部材3はバネ部材40を介して駆動台17に支持され、反応容器1の反応室11の小容積状態は、前記駆動台17によってヒータ部材3が移動してその周縁部がストッパー14に当接すると共に前記バネ部材40が当接前の状態よりも圧縮状態で当接するように構成されている。一方、反応容器1の反応室11の大容積状態は、前記駆動台17によってヒータ部材3が前記ストッパー14から離れる方向に移動することによって構成されている。
図9は本発明に係る成膜装置の他の実施の形態でALD成膜反応状態を示す縦断面図であり、図10は同実施の形態でCVD成膜反応状態を示す縦断面図である。本実施例では、ヒータ部材3用の導線42は前記駆動台17に固定された導線用フランジ46を介して外部に導かれている。導線用フランジ46と反応容器1との間は蛇腹管47によって外部と区画され、前記導線42は該蛇腹管47内にある。導線用フランジ46とヒータ部材3との距離は、反応容器1の反応室11の小容積状態(図9)と大容積状態(図10)で少し変わるため、その間の導線はコイル状に形成されて伸縮可能になっている。その他の構成は同様なので、同一部分に同一符号を付してその説明は省略する。
実施例5により得られる作用効果は、実施例4とほぼ同様なので、その説明は省略する。
2 基板
3 ヒータ部材
4 ALD成膜反応用ガス給気口
5 ALD成膜反応用ガス排気口
6 CVD成膜反応用ガス給気口
7 CVD成膜反応用ガス排気口
8 膜形成面
9 シャワーヘッド
10 プラズマ発生部
11 反応室(11a 小容積状態の反応室、11b 大容積状態の反応室)
13 移動手段
14 リング状ストッパー
20 制御部
40 バネ部材
42 導線
45 フランジ
46 導線用フランジ
47 蛇腹管
Claims (9)
- 一つの反応容器の反応室内で原料ガスを反応させて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記反応容器の反応室の容積が可変に構成され、
前記反応容器の反応室は、原料ガスが供給されて膜形成反応を行わせることが可能に構成され、
且つ該反応容器の反応室は排気可能に構成され、
同じ基板に対して該反応容器の反応室を小容積にして原子層気相成長(ALD)反応による薄膜形成が行われ、該反応容器の反応室を大容積にしてプラズマCVD成膜反応または熱CVD成膜反応による薄膜形成が行われるように構成されており、
前記基板を載置し、該基板を昇温すると共に移動可能に形成されたヒータ部材と、
反応容器内面に周設されたストッパーと、を備え、
反応容器の反応室の前記小容積状態は、前記ヒータ部材が移動してその周縁部が前記ストッパーに当接することによって構成され、反応容器の反応室の大容積状態はヒータ部材が前記ストッパーから離れる方向に移動することによって構成されることを特徴とする成膜装置。 - 一つの反応容器の反応室内で原料ガスを反応させて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記反応容器の反応室の容積が可変に構成され、
前記反応容器の反応室は、原料ガスが供給されて膜形成反応を行わせることが可能に構成され、
且つ該反応容器の反応室は排気可能に構成され、
同じ基板に対して該反応容器の反応室を小容積にして原子層気相成長(ALD)反応による薄膜形成が行われ、該反応容器の反応室を大容積にしてプラズマCVD成膜反応または熱CVD成膜反応による薄膜形成が行われるように構成されており、
前記反応容器は、
前記基板を載置すると共に該基板を昇温するヒータ部材と、ALD成膜反応用ガス給気口と、ALD成膜反応用ガス排気口と、CVD成膜反応用ガス給気口と、CVD成膜反応用ガス排気口と、前記CVD成膜反応用ガス給気口に連通し給気されたCVD成膜反応用ガスを前記基板の膜形成面全体に一様に行き渡らせるシャワーヘッドと、プラズマ発生部と、
更に、前記ヒータ部材は反応容器内で前記シャワーヘッドに接近離間する方向に移動可能に形成されておりその移動を司る移動手段と、反応容器内面に周設され前記移動手段によって前記ヒータ部材が前記シャワーヘッドに接近する方向に移動して該ヒータ部材の周縁部が当接するストッパーとを備え、
反応容器の反応室の前記小容積状態はヒータ部材が移動してその周縁部が前記ストッパーに当接することによって構成され、反応容器の反応室の大容積状態はヒータ部材が前記ストッパーから離れる方向に移動することによって構成されることを特徴とする成膜装置。 - 一つの反応容器の反応室内で原料ガスを反応させて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記反応容器の反応室の容積が可変に構成され、
前記反応容器の反応室は、原料ガスが供給されて膜形成反応を行わせることが可能に構成され、
且つ該反応容器の反応室は排気可能に構成され、
同じ基板に対して該反応容器の反応室を小容積にして原子層気相成長(ALD)反応による薄膜形成が行われ、該反応容器の反応室を大容積にしてプラズマCVD成膜反応または熱CVD成膜反応による薄膜形成が行われるように構成されており、
前記反応容器は、
前記基板を載置すると共に該基板を昇温するヒータ部材と、ALD成膜反応用ガス給気口と、ALD成膜反応用ガス排気口と、CVD成膜反応用ガス給気口と、CVD成膜反応用ガス排気口と、前記CVD成膜反応用ガス給気口に連通し給気されたCVD成膜反応用ガスを前記基板の膜形成面全体に一様に行き渡らせるシャワーヘッドと、該シャワーヘッドと一体のプラズマ発生部と、
更に、前記シャワーヘッド及びプラズマ発生部は反応容器内で前記ヒータ部材に接近離間する方向に移動可能に形成されておりその移動を司る移動手段と、反応容器内面に周設され前記移動手段によって前記シャワーヘッド及びプラズマ発生部が移動して該シャワーヘッドの周縁部が当接するストッパーとを備え、
反応容器の反応室の前記小容積状態はシャワーヘッド及びプラズマ発生部が移動して該シャワーヘッドの周縁部が前記ストッパーに当接することによって構成され、反応容器の反応室の大容積状態はシャワーヘッド及びプラズマ発生部が前記ストッパーから離れる方向に移動することによって構成されることを特徴とする成膜装置。 - 一つの反応容器の反応室内で原料ガスを反応させて基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
前記反応容器の反応室の容積が可変に構成され、
前記反応容器の反応室は、原料ガスが供給されて膜形成反応を行わせることが可能に構成され、
且つ該反応容器の反応室は排気可能に構成され、
同じ基板に対して該反応容器の反応室を小容積にして原子層気相成長(ALD)反応による薄膜形成が行われ、該反応容器の反応室を大容積にしてプラズマCVD成膜反応または熱CVD成膜反応による薄膜形成が行われるように構成されており、
前記反応容器は、
前記基板を載置すると共に該基板を昇温するヒータ部材と、ALD成膜反応用ガス給気口と、ALD成膜反応用ガス排気口と、CVD成膜反応用ガス給気口と、CVD成膜反応用ガス排気口と、前記CVD成膜反応用ガス給気口に連通し給気されたCVD成膜反応用ガスを前記基板の膜形成面全体に一様に行き渡らせるシャワーヘッドと、プラズマ発生部と、
更に、前記シャワーヘッド及びプラズマ発生部と前記ヒータ部材との間において反応室内に挿脱可能な隔壁部材と、反応容器内面に周設され前記隔壁部材が反応室内に挿入されて該隔壁部材の周縁部が当接するストッパーとを備え、
反応容器の反応室の前記小容積状態は隔壁部材が挿入されてその周縁部が前記ストッパーに当接することによって構成され、反応容器の反応室の大容積状態は隔壁部材が反応室から脱する方向に移動することによって構成されることを特徴とする成膜装置。 - 請求項1または2において、前記ヒータ部材はバネ部材を介して駆動台に支持され、反応容器の反応室の前記小容積状態は、前記駆動台によって前記ヒータ部材が移動してその周縁部が前記ストッパーに当接すると共に前記バネ部材が当接前の状態よりも圧縮状態で当接するように構成され、反応容器の反応室の大容積状態は、前記駆動台によってヒータ部材が前記ストッパーから離れる方向に移動することによって構成されることを特徴とする成膜装置。
- 請求項5において、前記バネ部材は皿ばねで構成されていることを特徴とする成膜装置。
- 請求項5または6において、前記ヒータ部材用の導線はヒータ支柱部内を通り前記バネ部材のバネ受け部を兼ねるフランジを介して外部に導かれていることを特徴とする成膜装置。
- 請求項5または6において、前記ヒータ部材用の導線は前記駆動台に固定された導線用フランジを介して外部に導かれ、前記導線用フランジと反応容器との間は蛇腹管によって外部と区画されていることを特徴とする成膜装置。
- 請求項1から8のいずれか1項において、前記ストッパーは、当接する相手部材とメタルタッチするよう構成され、小容積状態の反応室内の圧力は該メタルタッチ部分を介して隣り合う空間より僅かに高圧となるように設定されていることを特徴とする成膜装置。
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