(57)【要約】【課題】均一な薄膜を形成可能な原子層堆積装置を提供する。【解決手段】原子層堆積装置は成膜室と保持部と供給機構と排気機構とを具備する。上記成膜室は密閉可能である。上記保持部は、成膜面を有する基板を上記成膜室内に保持する。上記供給機構は、ガスを供給するガス供給源に接続される導入部を有し、上記導入部に導入されたガスを、上記成膜面に対向する位置から上記成膜室に供給する。上記排気機構は、ポンプに接続される排出部を有し、上記成膜面に対向する位置から、上記成膜室を排気する。【選択図】図１Ａ
2014220398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な成膜室と、
成膜面を有する基板を前記成膜室内に保持する保持部と、
ガスを供給するガス供給源に接続される導入部を有し、前記導入部に導入されたガスを、前記成膜面に対向する位置から前記成膜室に供給する供給機構と、
ガスを排出可能な排気機構に接続される排出部を有し、前記成膜面に対向する位置から、前記成膜室を排気する排気機構と
を具備する原子層堆積装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子層堆積装置であって、
前記供給機構は、前記導入部に接続され、前記成膜面に対向する供給口を更に有し、
前記排気機構は、前記排出部に接続され、前記成膜面に対向する排出口を更に有する
原子層堆積装置。
【請求項３】
請求項２に記載の原子層堆積装置であって、
前記供給口と前記排出口とが隣接している
原子層堆積装置。
【請求項４】
請求項２に記載の原子層堆積装置であって、
前記供給機構は、複数の供給口と、前記複数の供給口を前記導入部に接続し、前記複数の供給口とともにマニホールドを形成する供給路とを更に有し、
前記排気機構は、複数の排出口と、前記複数の排出口を前記排出部に接続し、前記複数の排出口とともにマニホールドを形成する排出路とを更に有する
原子層堆積装置。
【請求項５】
請求項４に記載の原子層堆積装置であって、
前記供給路、前記供給口、前記排出路、及び前記排出口がいずれも単一の流路形成部材に形成されている
原子層堆積装置。
【請求項６】
請求項４に記載の原子層堆積装置であって、
複数の供給機構を具備し、
前記複数の供給機構がそれぞれ異なる種類のガスを前記成膜室に供給する
原子層堆積装置。
【請求項７】
請求項４に記載の原子層堆積装置であって、
前記供給機構は、複数の供給路と、前記複数の供給路を前記導入部に接続し、前記供給路とともにマニホールドを形成する導入室とを更に有し、
前記排気機構は、複数の排出路と、前記複数の排出路を前記排出部に接続し、前記供給路とともにマニホールドを形成する排出室とを更に有する
原子層堆積装置。
【請求項８】
請求項７に記載の原子層堆積装置であって、
前記複数の供給路と前記複数の排出路とが交互に配列されている
原子層堆積装置。
【請求項９】
請求項１に記載の原子層堆積装置であって、
前記排気機構と前記導入部とを接続するバイパス路を更に具備する
原子層堆積装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の原子層堆積装置であって、
前記ガス供給源と前記導入部との間に配置され、前記導入部に導入されるガスのプラズマを発生させるプラズマユニットを更に具備する
原子層堆積装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の原子層堆積装置であって、
前記成膜室内に設けられ、電源に接続されて前記成膜室内のガスのプラズマを発生させる１対の電極を更に具備する
原子層堆積装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の原子層堆積装置であって、
前記導入機構と前記供給機構とがいずれも単一の流路形成部材に形成され、
前記保持部及び前記流路形成部材が前記１対の電極を構成する
原子層堆積装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の原子層堆積装置であって、
前記成膜室、前記保持部、前記供給機構、及び前記排気機構を有する複数の原子層堆積ユニットを具備する
原子層堆積装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の原子層堆積装置であって、
前記複数の原子層堆積ユニットが前記成膜面に垂直な方向に積層されている
原子層堆積装置。
【請求項１５】
基板の成膜面に対向する第１の位置からガスを供給し、
前記成膜面に対向する第２の位置から排気する
原子層堆積方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の原子層堆積方法であって、
前記第１の位置と前記第２の位置とが隣接している
原子層堆積方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の原子層堆積方法であって、
複数の前記第１の位置からガスを供給し、
複数の前記第２の位置から排気する
原子層堆積方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の原子層堆積方法であって、
プラズマ化により活性化したガスを前記第１の位置から供給する
原子層堆積方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の原子層堆積方法であって、
前記成膜面と、前記成膜面に対向する面との間に電圧を印加することにより、前記第１の位置から供給されたガスのプラズマを発生させる
原子層堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、基板に薄膜を形成可能な原子層堆積（ＡＬＤ）装置及び原子層堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型ガラス基板（例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、太陽光発電パネルなどの用途に用いられる基板）の製造分野などにおける薄膜製造方法として原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が注目されている。ＡＬＤ法では、２種類の前駆体ガスが基板の成膜面に交互に供給されることにより、当該基板の成膜面に目的とする物質の層が１層ずつ形成される。ＡＬＤ法は、薄膜の膜厚の制御性に優れるとともに、高品質の薄膜を形成可能である。
【０００３】
特許文献１にＡＬＤ装置が開示されている。このＡＬＤ装置では、成膜室への前駆体ガスを導入する導入部が基板の成膜面における一方の端部にあり、成膜室の排気を行なう排出部が基板の成膜面における一方の端部に対向する他方の端部にある。前駆体ガスが成膜室に導入されると基板の成膜面に供給され、基板の成膜面を通過した余剰ガスが排気される。したがって、２種類の前駆体ガスは、交互に成膜室に導入されると、交互に基板の成膜面に供給される。これにより、基板の成膜面に薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＡＬＤ装置では、基板の成膜面におけるガスの濃度が導入部側と排出部側とで不均一になる。そのため、基板の成膜面の全域にわたってガス供給条件を一定に制御することが困難である。したがって、このＡＬＤ装置では、基板の成膜面に形成する薄膜の膜厚や膜質が不均一になりやすい。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、均一な薄膜を形成可能な原子層堆積装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る原子層堆積装置は成膜室と保持部と供給機構と排気機構とを具備する。
上記成膜室は密閉可能である。
上記保持部は、成膜面を有する基板を上記成膜室内に保持する。
上記供給機構は、ガスを供給するガス供給源に接続される導入部を有し、上記導入部に導入されたガスを、上記成膜面に対向する位置から上記成膜室に供給する。
上記排気機構は、ガスを排出可能な排気機構に接続される排出部を有し、上記成膜面に対向する位置から、上記成膜室を排気する。
【０００８】
この構成により、成膜室におけるガス導入と排気とを基板の成膜面に対向する位置で行なうことが可能になる。そのため、この原子層堆積装置では、基板の成膜面の全面にわたって均一にガスが行き渡りやすくなり、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。したがって、この原子層堆積装置は、基板の成膜面に均一な薄膜を形成可能である。
【０００９】
また、この原子層堆積装置では、基板の成膜面に対向する領域を狭くしても、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。したがって、成膜室の容積を小さくすることが可能である。これにより、この原子層堆積装置では、排気の時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
上記供給機構は、上記導入部に接続され、上記成膜面に対向する供給口を更に有してもよい。
この場合、上記排気機構は、上記排出部に接続され、上記成膜面に対向する排出口を更に有してもよい。
この構成により、上記供給機構と上記排気機構とが各別に制御可能となる。
【００１１】
上記供給口と上記排出口とが隣接していてもよい。
この構成により、ガス導入と排気とが近接する位置で行われるようになる。そのため、この原子層堆積装置では、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。
【００１２】
上記供給機構は、複数の供給口と、上記複数の供給口を上記導入部に接続し、上記複数の供給口とともにマニホールドを形成する供給路とを更に有してもよい。
また、上記排気機構は、複数の排出口と、上記複数の排出口を上記排出部に接続し、上記複数の排出口とともにマニホールドを形成する排出路とを更に有してもよい。
【００１３】
この構成により、上記供給路と上記複数の供給口とがマニホールドを形成しているため、上記供給路におけるガスの圧力が一定となるとともに、上記複数の供給口における上記成膜室へのガスの導入圧が一定となる。また、上記排出路と上記複数の排出口とがマニホールドを形成しているため、上記排出路におけるガスの圧力が一定となるとともに、上記複数の排出口における上記成膜室内のガスの排気圧が一定となる。そのため、この原子層堆積装置では、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。
【００１４】
上記供給路、上記供給口、上記排出路、及び上記排出口がいずれも同一部材に形成されていてもよい。
この構成により、簡単に上記機能を実現可能となる。
【００１５】
上記原子層堆積装置は複数の供給機構を具備してもよい。
この場合、上記複数の供給機構がそれぞれ異なる種類のガスを上記成膜室に供給してもよい。
この構成により、前駆体ガスの種類により用いる上記供給機構を使い分けることができる。そのため、上記供給機構内で前駆体ガス同士がクロストークすることを防止可能である。したがって、この構成によれば、前駆体ガスの無駄な消費や、供給機構における反応物質の析出を防止可能である。
【００１６】
上記供給機構は、複数の供給路と、上記複数の供給路を上記導入部に接続し、上記供給路とともにマニホールドを形成する導入室とを更に有してもよい。
また、上記排気機構は、複数の排出路と、上記複数の排出路を上記排出部に接続し、上記供給路とともにマニホールドを形成する排出室とを更に有してもよい。
【００１７】
この構成により、上記導入室と上記複数の供給路とがマニホールドを形成しているため、上記導入室におけるガスの圧力が一定となるとともに、上記複数の供給路におけるガスの圧力も一定となる。また、上記排出室と上記複数の排出路とがマニホールドを形成しているため、上記排出室におけるガスの圧力が一定となるとともに、上記複数の排出路におけるガスの圧力も一定となる。
【００１８】
したがって、全ての上記供給口における上記成膜室へのガスの導入圧が一定となるとともに、全ての排出口における上記成膜室内のガスの排気圧が一定となる。そのため、この原子層堆積装置では、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。
【００１９】
上記複数の供給路と上記複数の排出路とが交互に配列されていてもよい。
これにより、上記複数の供給口と上記複数の排出口とがそれぞれ近接した構成を実現することができる。
【００２０】
上記原子層堆積装置は、上記排気機構と上記導入部とを接続するバイパス路を更に具備してもよい。
この構成により、排気機構による成膜室内の排気が、排出部のみならず導入部を介してなされるようになる。これにより、成膜室の排気時間を短縮することが可能となる。
【００２１】
上記原子層堆積装置は、前記ガス供給源と前記導入部との間に配置され、前記導入部に導入されるガスのプラズマを発生させるプラズマユニットを更に具備してもよい。
この構成により、プラズマにより活性化した前駆体ガスが基板の成膜面に供給されるようになる。したがって、前駆体ガス同士の反応が活性化される。
【００２２】
上記原子層堆積装置は、前記成膜室内に設けられ、電源に接続されて前記成膜室内のガスのプラズマを発生させる１対の電極を更に具備してもよい。
この構成により、上記成膜室内で、前駆体ガスのプラズマを発生させることができるようになる。したがって、前駆体ガス同士の反応が活性化される。
【００２３】
前記導入機構と前記供給機構とがいずれも単一の流路形成部材に形成され、前記保持部及び前記流路形成部材が前記１対の電極を構成してもよい。
この構成により、成膜室において前駆体ガス同士の反応を活性化させることが可能な構成を容易に実現できるようになる。
【００２４】
上記原子層堆積装置は、上記成膜室、上記保持部、上記供給機構、及び上記排気機構を有する複数の原子層堆積ユニットを具備してもよい。
この構成により、複数の基板の成膜面に同時に薄膜を形成することが可能となる。
【００２５】
上記複数の原子層堆積ユニットが上記成膜面に垂直な方向に積層されていてもよい。
この構成により、原子層堆積装置は、積層構造となる。これにより、原子層堆積装置
の小型化や、各原子層堆積ユニットにおける基板の搬入及び搬出の方向の共通化を図ることが可能である。
【００２６】
本技術の一形態に係る原子層堆積方法は、基板の成膜面に対向する第１の位置からガスを供給し、上記成膜面に対向する第２の位置から排気する。
この構成により、成膜室におけるガス導入と排気とを基板の成膜面に対向する位置で行なうことが可能になる。そのため、この原子層堆積方法では、基板の成膜面の全面にわたって均一にガスが行き渡りやすくなり、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。したがって、この原子層堆積方法は、基板の成膜面に均一な薄膜を形成可能である。
【００２７】
上記第１の位置と上記第２の位置とが隣接していてもよい。
この構成により、ガス導入と排気とが近接する位置で行われるようになる。そのため、この原子層堆積方法では、基板の成膜面においてガスの濃度が不均一になりにくい。
【００２８】
複数の上記第１の位置からガスを供給し、複数の上記第２の位置から排気してもよい。
この構成により、基板の成膜面においてガスの濃度がより均一になる。
【００２９】
原子層堆積方法では、プラズマ化により活性化したガスを前記第１の位置から供給してもよい。
この構成により、プラズマにより活性化した前駆体ガスが基板の成膜面に供給されるようになる。したがって、前駆体ガス同士の反応が活性化される。
【００３０】
原子層堆積方法では、前記成膜面と、前記成膜面に対向する面との間に電圧を印加することにより、前記第１の位置から供給されたガスのプラズマを発生させてもよい。
この構成により、上記成膜面に供給された前駆体ガスのプラズマを発生させることができるようになる。したがって、前駆体ガス同士の反応が活性化される。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本技術によれば、均一な薄膜を形成可能な原子層堆積装置及び原子層堆積方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本技術の一実施形態に係るＡＬＤ装置の平面図である。
【図１Ｂ】図１に示したＡＬＤ装置の内部構造を示す模式図である。
【図２】図１Ａに示したＡＬＤ装置のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】図１Ａに示したＡＬＤ装置のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】図１Ａに示したＡＬＤ装置による成膜方法を示すフローチャートである。
【図５】図１Ａに示したＡＬＤ装置の変形例の説明図である。
【図６】図１Ａに示したＡＬＤ装置の各部分の寸法を例示した図である。
【図７】図５に示したＡＬＤ装置の変形例を示す図である。
【図８】本技術の一実施形態に係る積層ＡＬＤ装置の断面図である。
【図９】図８に示した積層ＡＬＤ装置のガス供給系及び排気系を示す図である。
【図１０】比較例に係るＡＬＤ装置のガス供給系及び排気系を示す図である。
【図１１】図９に示した積層ＡＬＤ装置の変形例を示す図である。
【図１２】図９に示した積層ＡＬＤ装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は全図において共通である。
【００３４】
［ＡＬＤ装置１の全体構成］
図１Ａは本技術の一実施形態に係る原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置１の平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示したＡＬＤ装置１の内部構造を示した模式図である。図２及び図３はＡＬＤ装置１の断面図である。図２は図１ＡのＡ−Ａ’線に沿った断面を示し、図３は図１ＡのＢ−Ｂ’線に沿った断面を示している。図１ＡではＡＬＤ装置１の内部構造を透視して破線で示している。図１ＢではＡＬＤ装置１の内部構造を模式的に示している。
【００３５】
ＡＬＤ装置１は流路形成部材２を具備する。流路形成部材２はＸ軸方向及びＹ軸方向に延びる矩形の板状に形成されている。流路形成部材２は、その内部に前駆体ガスの流路が形成される部材である。
【００３６】
流路形成部材２は、前駆体ガスにより損傷を受けにくく、かつ、十分な耐熱性を有する固体材料で形成される。そのような材料としては、例えば、金属材料やセラミックス材料が挙げられる。樹脂材料は、ＡＬＤ装置１が低温で用いられ、加熱により気体を発生させない条件の場合に、流路形成部材２を形成する材料として採用可能である。
【００３７】
流路形成部材２を形成する材料は、成膜物質や、流路内のクリーニング方法に応じて決定可能である。本実施形態では成膜物質がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である場合について説明するため、流路形成部材２は、流路に付着したアルミナ膜を除去するときにダメージを受けにくいステンレスで形成されている。しかし、成膜物質がアルミナでない場合には、流路形成部材２を形成する材料として、例えば、ＡＬＤ装置１の軽量化を図るためにアルミニウム（Ａｌ）を採用してもよい。
【００３８】
流路形成部材２には、それぞれＸ軸方向に延びるガス供給用の供給路１３及び排気用の排出路２３がＹ軸方向に沿って交互に等間隔で設けられている。供給路１３は図１Ａ〜図３における流路形成部材２の左側の端部から右側の端部まで延びている。排出路２３は図１Ａ〜図３における流路形成部材２の右側の端部から左側の端部まで延びている。供給路１３は流路形成部材２の右側の端部を貫通しておらず、排出路２３は流路形成部材２の左側の端部を貫通していない。
【００３９】
また、流路形成部材２には、供給路１３からＺ軸方向下方に延びる供給口１４と、排出口２３からＺ軸方向下方に延びる排出口２４とが設けられている。供給口１４は、各供給路１３におけるＸ軸方向に等間隔にある複数の位置から流路形成部材２のＺ軸方向下面を貫通している。排出口２４は、各排出路２３におけるＸ軸方向に等間隔にある複数の位置から流路形成部材２のＺ軸方向下面に貫通している。
【００４０】
供給口１４及び排出口２４は、いずれも流路形成部材２の下面に配置されているが、基板Ｓの成膜面に対向していればよい。つまり、供給口１４が形成される面と、排出口２４が形成される面との間でＺ軸方向の段差があってもよい。例えば、排出口２４のＺ軸方向下端が、供給口１４のＺ軸方向下端よりも、基板Ｓの成膜面から遠い位置にあってもよい。
【００４１】
各供給路１３は、供給口１４より大径に形成されており、複数の供給口１４とともにマニホールドを形成している。各排出路２３は、排出口２４より大径に形成されており、排出口２４とともにマニホールドを形成している。また、各排出口２４は供給口１４よりもやや大径に形成されている。
【００４２】
供給路１３と複数の供給口１４とがマニホールドを形成していることにより、供給路１３におけるガスの圧力が一定に保たれるため、複数の供給口１４は一定の圧力のガスを基板Ｓの成膜面に供給するようになる。また、排出路２３と複数の排出口２４とがマニホールドを形成していることにより、排出路２３におけるガスの圧力が一定に保たれるため、複数の排出口２４は一定の圧力でガスを排気するようになる。
【００４３】
各供給口１３は、図３における部分拡大図に示すように、吐出角度θで基板Ｓの成膜面にガスを供給する。吐出角度θは、各供給口１３から吐出されるガスの広がりを表しており、ガスの圧力などによって決定する。吐出角度θは、各供給口１３が吐出するガスが基板Ｓの成膜面の全面に隙間なく供給されるように、ガスの圧力などにより調整可能である。
【００４４】
供給路１３、排出路２３、供給口１４、及び排出口２４は、流路形成部材２にドリルを用いた切削加工を加えることにより形成されている。供給路１３、排出路２３、供給口１４、及び排出口２４の形成には、それらの径に応じた径のドリルビットが用いられる。
【００４５】
なお、本実施形態に係るＡＬＤ装置１は、３００ｍｍ×３５０ｍｍのサイズの基板への成膜に対応するように構成されている。具体的には、ＡＬＤ装置１では、供給路１３が１３本設けられ、各供給路１３に供給口１４がそれぞれ１３本設けられている。また、ＡＬＤ装置１では排出路２３が１３本設けられ、各排出路２３に排出口２４がそれぞれ１３本設けられている。しかし、供給路１３、供給口１４、排出路２３、及び排出口２４の本数は適宜決定可能である。
【００４６】
ＡＬＤ装置１は接続部材５，６を具備する。接続部材５，６は、流路形成部材２のＹ軸方向の全幅にわたって延び、流路形成部材２のＸ軸方向の両端部に取り付けられている。接続部材５は、ガス供給源（不図示）と各供給路１３とを接続するための部材である。接続部材６は、排気機構（不図示）と各排出路２３とを接続するための部材である。この排気機構は、本実施形態ではポンプとして構成されるが、ガスを排出可能な構成を有していればよい。
【００４７】
接続部材５は、流路形成部材２における供給路１３が開口したＸ軸方向左側の端部に取り付けられている。接続部材６は、流路形成部材２における排出路２３が開口したＸ軸方向右側の端部に取り付けられている。接続部材５，６は、流路形成部材２と同様にステンレス材料で形成されている。しかし、接続部材５，６を形成する材料も、流路形成部材２と同様に、適宜変更可能である。
【００４８】
接続部材５には、Ｙ軸方向に延び、全ての供給路１３を連通させる単一の供給室１２と、供給室１２をガス供給源に接続するための導入部１１とが設けられている。供給室１２は、供給路１３より大径に形成されており、供給路１３とともにマニホールドを形成している。
【００４９】
接続部材６には、Ｙ軸方向に延び、全ての排出路２３を連通させる単一の排出室２２と、排出室２２をポンプに接続するための排出部２１とが設けられている。排出室２２は、排出路２３より大径に形成されており、排出路２３とともにマニホールドを形成している。
【００５０】
供給室１２と複数の供給路１３とがマニホールドを形成していることにより、供給室１２におけるガスの圧力が一定に保たれるため、複数の供給路１３におけるガスの圧力も一定に保たれている。また、排出室２２と複数の排出路２３とがマニホールドを形成していることにより、排出室２２におけるガスの圧力が一定に保たれるため、複数の排出路２３におけるガスの圧力も一定に保たれている。
【００５１】
導入部１１及び供給室１２は接続部材５にドリルやフライスなどを用いた切削加工を加えることにより形成されている。また、排出部２１及び排出室２２は接続部材６にドリルやフライスなどを用いた切削加工を加えることにより形成されている。
【００５２】
上記のように、導入部１１、供給室１２、供給路１３、及び供給口１４は相互に連通しており、ガス供給源に接続される供給機構を構成する。当該供給機構は、供給室１２と供給路１３とにより構成されるマニホールドと、供給路１３と供給口１４とにより構成されるサブマニホールドとを有する。つまり、供給機構は、マニホールドが２段階に組み合わせられた構成を有する。
【００５３】
また、排出部２１、排出室２２、排出路２３、及び排出口２４は相互に連通しており、ポンプに接続される排気機構を構成する。当該排気機構は、排出室２２と排出路２３とにより構成されるマニホールドと、排出路２３と排出口２４とにより構成されるサブマニホールドとを有する。つまり、排気機構は、マニホールドが２段階に組み合わせられた構成を有する。
【００５４】
ＡＬＤ装置１は保持部材３を具備する。保持部材３は、流路形成部材２のＸ軸方向及びＹ軸方向の全幅にわたって延びている。保持部材３は、流路形成部材２のＺ軸方向下面を覆うように、その周縁部が全周にわたって流路形成部材２に結合されている。保持部材３は流路形成部材２との間に成膜室４を形成するための部材である。保持部材３は、流路形成部材２と同様にステンレス材料で形成されている。しかし、保持部材３を形成する材料も、流路形成部材２と同様に、適宜変更可能である。
【００５５】
保持部材３は、流路形成部材２に結合される周縁部に囲まれ、供給口１４及び排出口２４に対向する面であるステージ３ａを有する。ステージ３ａは、保持部材３のＺ軸方向上面を切削することにより流路形成部材２のＺ軸方向下面に平行に形成されている。つまり、ステージ３ａは、保持部材３の周縁部におけるＺ軸方向上面からＺ軸方向下方に窪んだ位置にある。
【００５６】
保持部材３は、ステージ３ａと流路形成部材２のＺ軸方向下面との間に成膜室４を形成する。成膜室４は、供給口１４及び排出口２４以外が流路形成部材２及び保持部材３によって閉じられた空間である。ステージ３ａは基板Ｓを保持する保持部として構成される。
【００５７】
基板Ｓは、成膜面とは反対の面がステージ３ａに対面し、成膜面が流路形成部材２に対向するように設置される。したがって、ステージ３ａに設置された基板Ｓの成膜面は流路形成部材２の供給口１４及び排出口２４側に露出する。
【００５８】
成膜室４内のステージ３ａ上に基板Ｓの設置は、手作業による方法でもロボットなどによって自動で行なう方法でもよい。また、ＡＬＤ装置１は、基板Ｓを収容したカセットなどを、カセットごと成膜室４内に設置可能な構成であってもよい。
【００５９】
図１Ａに示すように、ＡＬＤ装置１の供給口１４及び排出口２４の位置は、ステージ３ａに設置された基板Ｓの成膜面の全面にわたって均等に割り当てられている。これにより、ＡＬＤ装置１では、基板Ｓの成膜面の全面にわたって同一の条件で薄膜の形成を行なうことができる。
【００６０】
本実施形態における基板Ｓはガラス基板であるが、基板の種類は制限されない。ＡＬＤ成膜装置１で成膜可能な基板としては、例えば、一般的な、各種セラミックス基板やシリコン基板や樹脂基板や有機フィルム基板が挙げられる。また、ＡＬＤ成膜装置１は、例えば、アルミニウムや銅などにより形成された金属基板や、複数の種類の材料が組み合わされて構成された複合基板にも成膜可能である。
【００６１】
［ＡＬＤ装置１による成膜方法］
図４はＡＬＤ装置１による成膜方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る成膜方法について、図４に示したフローチャートに沿って、図１Ａ〜３を参照しながら説明する。具体的には、基板Ｓがステージ３ａ上に設置された状態で、図４に示したステップＳ１〜Ｓ９が行われる。
【００６２】
ステップＳ１では、排出部２１に接続されたポンプによって成膜室４内の真空引きが行なわれる。このとき導入部１１側に設けられた弁（不図示）は閉状態とされ、ＡＬＤ装置１内は密閉状態とされる。これにより、成膜室４を含めたＡＬＤ装置１内の空間全体が真空状態となる。このステップＳ１における成膜室４の真空度は高いことが望ましい。
【００６３】
具体的には、ＡＬＤ装置１内の空気が、排出口２４、排出路２３、排出室２２及び排出部２１の排出機構を通ってＡＬＤ装置１の外に排出される。更に、詳細は後述するが、ポンプは導入口１１にも接続されており、ＡＬＤ装置１内の空気は、供給口１４、供給路１３、供給室１２及び供給部１１の供給機構によってもＡＬＤ装置１の外に排出される。
【００６４】
この構成により、ＡＬＤ装置１内の排気時間が短縮される。これにより、ステップＳ１が短縮され、ステップＳ１以降の排気を伴うステップも短縮可能である。
【００６５】
ステップＳ２では、ＡＬＤ装置１全体の加熱が行なわれる。ＡＬＤ装置１の加熱温度は、前駆体ガスの反応温度や基板Ｓの成膜面の耐熱温度などに応じて設定される。本実施形態では、前駆体ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｉｕｍ）及びＨ２Ｏ（水蒸気）を用い、ＡＬＤ装置１の加熱温度は５０℃以上３２０℃以下の範囲内で設定される。なお、前駆体ガスが異なる場合には、ＡＬＤ装置１の加熱温度は適宜変更可能である。
【００６６】
ステップＳ３では、成膜室４内のＮ２パージが行なわれる。ステップＳ３では、ステップＳ１で真空引きした成膜室４内に不活性ガスであるＮ２を導入し、再度成膜室４内を真空引きする。これにより、ステップＳ１後に成膜室４内に残存しているガスがＮ２によって置換されて、成膜室４の外に排出される。ステップ３により、ステップＳ１後に残存しているガスの影響を排除することができる。
【００６７】
具体的には、Ｎ２は、供給部１１、供給室１２、供給路１３及び供給口１４の供給機構を通って成膜室４内に導入される。また、成膜室４内のＮ２は、上記の排気機構２４，２３，２２，２１及び供給機構１４，１３，１２，１１によってＡＬＤ装置１の外に排出される。
【００６８】
ステップＳ４では、Ｈ２Ｏが成膜室４内にパルス導入される。具体的には、導入部１１からＨ２Ｏが所定時間導入されることにより、Ｈ２Ｏが供給口１４から基板Ｓの成膜面に向けて吐出される。このとき、排出部２１側に設けられた弁（不図示）は閉状態とされ、成膜室４の排気は行われていない。Ｈ２Ｏのパルス導入の時間及び回数は基板Ｓの成膜面の面積によって決定可能である。また、Ｎ２の導入量は、例えば、Ｎ２の流量が３０〜２００ｓｃｃｍで、成膜室４内の気圧が４×１０−１ｔｏｒｒ（５．３３×１０Ｐａ）程度となる条件で決定可能である。
【００６９】
Ｈ２Ｏは、上記の供給機構１１、１２，１３，１４を通って成膜室４内に導入される。より詳細には、供給部１１に導入されたＨ２Ｏは、供給室１２内で拡散され、供給室１２で一定の圧力となる。そして、Ｈ２Ｏは、供給室１２から各供給路１３に一定の圧力で導入され、供給路１３内で拡散され、供給路１３内で一定の圧力となる。そして、Ｈ２Ｏは、供給路１３から各供給口１４に一定の圧力で導入される。したがって、Ｈ２Ｏは、全ての供給口１４から一定の圧力で吐出される。
【００７０】
このように、本実施形態では、全ての供給口１４から一定の吐出圧で基板Ｓの成膜面に向けてＨ２Ｏが供給される。そのため、基板Ｓの成膜面におけるＨ２Ｏの濃度分布が発生しにくい。
【００７１】
ステップＳ５では、成膜室４内に導入されたＨ２Ｏが成膜室４全体に拡散させられる。具体的には、ステップＳ４の後に、導入部１１側に設けられた弁が閉じられ、この状態が保持される。これにより、Ｈ２Ｏが成膜室４内にける濃度が均一になる。つまり、ステップＳ５によって、基板Ｓの成膜面の全面にわたってＨ２Ｏの供給条件が一定となる。
【００７２】
本実施形態では、ステップＳ４において、基板Ｓの成膜面におけるＨ２Ｏの濃度分布が発生しにくいため、ステップＳ５の時間が大幅に短縮される。更に、基板Ｓの成膜面に形成する薄膜に求められる均一性に応じ、ステップＳ４においてＨ２Ｏの濃度が十分に均一である場合には、ステップＳ５を省略することも可能である。
【００７３】
ステップＳ６では、成膜室４内のＮ２パージが行なわれる。ステップＳ６では、成膜室４内を真空引きし、成膜室４内に不活性ガスであるＮ２を導入し、再度成膜室４内を真空引きする。これにより、成膜室４からＨ２Ｏが排出される。
【００７４】
ステップＳ７では、ＴＭＡが成膜室４内にパルス導入される。具体的には、導入部１１からＴＭＡが所定時間導入されることにより、ＴＭＡが供給口１４から基板Ｓの成膜面に向けて吐出される。このとき、排出部２１側に設けられた弁（不図示）は閉状態とされ、成膜室４の排気は行われていない。ＴＭＡのパルス導入の時間及び回数は基板Ｓの成膜面の面積によって決定可能である。また、Ｎ２の導入量は、例えば、Ｎ２の流量が３０〜２００ｓｃｃｍで、成膜室４内の気圧が４×１０−１ｔｏｒｒ（５．３３×１０Ｐａ）程度となる条件で決定可能である。Ｎ２の流量は、例えば、ＴＭＡのパルス導入の時間や、成膜室４の容積によって決定可能である。
【００７５】
ＴＭＡは、上記の供給機構１１、１２，１３，１４を通って成膜室４内に導入される。より詳細には、供給部１１に導入されたＴＭＡは、供給室１２内で拡散され、供給室１２で一定の圧力となる。そして、ＴＭＡは、供給室１２から各供給路１３に一定の圧力で導入され、供給路１３内で拡散され、供給路１３内で一定の圧力となる。そして、ＴＭＡは、供給路１３から各供給口１４に一定の圧力で導入される。したがって、ＴＭＡは、全ての供給口１４から一定の圧力で吐出される。
【００７６】
このように、本実施形態では、全ての供給口１４から一定の吐出圧で基板Ｓの成膜面に向けてＴＭＡが供給される。これにより、基板Ｓの成膜面におけるＴＭＡの濃度分布が発生しにくい。
【００７７】
ステップＳ８では、成膜室４内に導入されたＴＭＡが成膜室４全体に拡散させられる。具体的には、ステップＳ７の後に、導入部１１側に設けられた弁が閉じられ、この状態が保持される。これにより、ＴＭＡが成膜室４内にける濃度が均一になる。つまり、ステップＳ８によって、基板Ｓの成膜面の全面にわたってＴＭＡの供給条件が一定となる。
【００７８】
本実施形態では、ステップＳ７において、基板Ｓの成膜面におけるＴＭＡの濃度分布が発生しにくいため、ステップＳ８の時間が大幅に短縮される。更に、基板Ｓの成膜面に形成する薄膜に求められる均一性に応じ、ステップＳ７においてＴＭＡの濃度が十分に均一である場合には、ステップＳ８を省略することも可能である。
【００７９】
ステップＳ９では、成膜室４内のＮ２パージが行なわれる。ステップＳ９では、成膜室４内を真空引きし、成膜室４内に不活性ガスであるＮ２を導入し、再度成膜室４内を真空引きする。これにより、成膜室４からＴＭＡが排出される。
【００８０】
ＡＬＤ装置１は、ステップＳ４〜Ｓ９を１サイクルとして、基板Ｓの成膜面に化学量論組成（Ａｌ２Ｏ３）近傍のアルミナの１分子層分の層が形成されるように構成されている。したがって、ステップ９の後にステップＳ４〜Ｓ９を再度行なうことにより、基板Ｓの成膜面に２粒子分のアルミナの層が形成される。ＡＬＤ装置１を用いた成膜方法では、基板Ｓの成膜面に形成する薄膜の厚さに応じて、ステップＳ４〜Ｓ９が繰り返される。このように、ＡＬＤ装置１は、分子単位で薄膜の膜厚を制御することができるため、薄膜の膜厚の制御性に優れる。
【００８１】
そして、ＡＬＤ装置１では、ステップＳ４〜Ｓ９が所定回数繰り返された後に、成膜室４内が大気圧にされ、各基板Ｓが取り出される。
【００８２】
ＡＬＤ装置１は、液晶表示パネルや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の層間絶縁膜や有機ＥＬ用の水蒸気バリア膜の形成に適している。ＡＬＤ装置１では、例えば、３００ｍｍ×３５０ｍｍの基板Ｓに、膜厚の誤差範囲が３％以内であり、密度が２．９ｇ／ｃｍ３以上であり、屈折率が１．６以上であるアルミナ薄膜を形成することができた。このアルミナ薄膜では充分な絶縁性や水蒸気バリア性が得られた。
【００８３】
なお、本実施形態に係るＡＬＤ装置１では、２種類の前駆体ガスに対して１つの供給機構１１、１２，１３，１４を用いたが、前駆体ガスの種類に応じて供給機構を変更することが好ましい。これは、２種類の前駆体ガスが１つの供給機構を交互に通ると、供給機構内に前駆体ガスがわずかに残存している前駆体ガス同士がクロストークすることがあるためである。
【００８４】
供給機構内で前駆体ガス同士がクロストークすると、前駆体ガスが気相反応したり、前駆体ガスが供給機構内に析出したりすることがある。前駆体ガスが気相反応すると、気相反応した分の前駆体ガスが消耗してしまう。また、前駆体ガスが供給機構内に析出すると、供給機構の容積の変化が生じるとともに、供給口１４が析出物によって閉塞される場合がある。
【００８５】
図５は、ＡＬＤ装置１の変形例に係る供給機構及び排気機構の概略を示す説明図である。このＡＬＤ装置は、第１の前駆体ガスＡを供給する第１の供給機構（実線で示す。）と、第２の前駆体ガスＢを供給する第２の供給機構（一点鎖線で示す。）とを具備する。なお、このＡＬＤ装置でも、排気機構（破線で示す。）は１つである。このＡＬＤ装置では、ガスＡ及びガスＢについてそれぞれ供給機構が設けられているため、供給機構内におけるガスＡとガスＢとのクロストークは生じない。
【００８６】
［ＡＬＤ装置１の各部の寸法］
図６はＡＬＤ装置１の供給機構及び排気機構の寸法を例示した平面図である。本例は、排気能力１００〜１０００ｌ／ｍｉｎのポンプを用いることを前提として設計している。供給口１４のＹ軸方向の間隔Ｌ１１及び排出口２４のＹ軸方向の間隔Ｌ２１はいずれも２２ｍｍである。供給口１４のＸ軸方向の間隔Ｌ１２及び排出口２４のＸ軸方向の間隔Ｌ２２はいずれも２０ｍｍである。供給路１３の径Ｄ１１及び排出路２３の径Ｄ２１はいずれも５ｍｍである。供給口１４の径Ｄ１２は２ｍｍで、排出口２４の径Ｄ２２は４ｍｍである。
【００８７】
また、供給口１４と基板Ｓの成膜面との間の距離は、供給口１４の間隔Ｌ１１，Ｌ１２と同等以下とすることができる。供給口１４と基板Ｓの成膜面との間の距離が小さいほど、成膜室４の容積が小さくなるため、成膜室４の排気の時間を短縮することが可能である。ＡＬＤ装置１では、供給口１４と基板Ｓの成膜面との間の距離は７ｍｍであり、１ｍｍまで小さくすることに成功している。
【００８８】
一方で、供給口１４におけるガスの吐出角度θ（図３参照）が一定であるものと仮定すると、ガスが基板Ｓの成膜面の全面に隙間なく供給されるためには、供給口１４と基板Ｓの成膜面との間の距離が小さいほど、供給口１４の間隔Ｌ１１，Ｌ１２を小さくする必要がある。供給口１４の間隔Ｌ１１，Ｌ１２を小さくするためには、流路形成部材２の加工のためのコストが高くなる。以上により、供給口１４と基板Ｓの成膜面との間の距離は２ｍｍ程度までであることが現実的である。
【００８９】
また、供給口１４の間隔Ｌ１１，Ｌ１２は小さいほど好ましいが、供給口１４の間隔Ｌ１１，Ｌ１２は小さくすると、供給口１４の径Ｄ１１を大きくする必要がある。そのため、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｄ１１の値は、これらの影響が総合的に考慮されることにより決定されることが好ましい。
【００９０】
排出口２４の径Ｄ２２は、排出路２３の径Ｄ２１や排出口２４の間隔Ｌ２１，Ｌ２２による制限があるものの、大きいほど好ましい。これは、成膜室４内の排気時のコンダクタンスを大きくすることができるとともに、成膜室４内をより均一に排気することができるようになるためである。
【００９１】
図７はＡＬＤ装置１の変形例に係る供給機構及び排気機構の寸法を例示した平面図である。この供給機構及び排気機構は、コストダウン設計がなされている。具体的には、本例は、ガス供給及び排気の効率を向上させることにより、排気能力１００〜１０００ｌ／ｍｉｎのポンプを用いることを前提として設計している。
【００９２】
図７に示すように、供給口１４及び排出口２４の間隔が広く、隣接する４つの供給口１４の対角線上に排出口２４が配置され、隣接する４つの排出口２４の対角線上に供給口１４が配置されている。供給口１４のＹ軸方向の間隔Ｌ１１及び排出口２４のＹ軸方向の間隔Ｌ２１はいずれも３０ｍｍである。供給口１４のＸ軸方向の間隔Ｌ１２及び排出口２４のＸ軸方向の間隔Ｌ２２はいずれも３０ｍｍである。供給路１３の径Ｄ１１及び排出路２３の径Ｄ２１はいずれも８ｍｍである。供給口１４の径Ｄ１２は３ｍｍで、排出口２４の径Ｄ２２は６ｍｍである。
【００９３】
［積層ＡＬＤ装置１００］
図８は本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００の断面図である。積層ＡＬＤ装置１００は、ＡＬＤ装置１を１ユニットとして５ユニットＺ軸方向に積層されている。ＡＬＤユニット１は、ＡＬＤ装置１と同様の構成であるため、その説明を省略する。各ＡＬＤユニットの導入部１１に対して並列にガス供給源が接続され、排出部２１に対して並列にポンプが接続される。これにより、積層ＡＬＤ装置１００では、５枚の基板Ｓの成膜面に同時に成膜することができる。
【００９４】
なお、量産を目的とした構造を有するＡＬＤ装置では、一般的に、設置する基板の枚数によって成膜条件が変化する。しかし、積層ＡＬＤ装置１００では、全てのＡＬＤユニット１に基板Ｓを設置する必要はない。積層ＡＬＤ装置１００は、例えば１つのＡＬＤユニット１のみに基板Ｓを設置される場合にも、全てのＡＬＤユニット１に基板Ｓを設置する場合と同様の条件で成膜可能な構成を有する。
【００９５】
また、積層ＡＬＤ装置は、ＡＬＤユニットの積層数は、適宜変更可能である。例えば、積層ＡＬＤ装置は、１０個のＡＬＤユニットが積層された構成を有していてもよい。この場合、積層ＡＬＤ装置は、最大で１０枚の基板Ｓの成膜面に同時に成膜できるようになる。
【００９６】
［積層ＡＬＤ装置１００のガス供給系及び排気系］
図９は積層ＡＬＤ装置１００のガス供給系及び排気系を示した模式図である。なお、ここでは積層ＡＬＤ装置１００について説明するが、上記のＡＬＤ装置１は、積層ＡＬＤ装置１００のＡＬＤユニット１が１つのみの場合であるので、同様の説明が適用される。
【００９７】
第１のガス供給源であるＨ２Ｏ供給源は、ＡＬＤバルブとバルブＶ２を介して積層ＡＬＤ装置１００の各導入部１１に接続されている。Ｈ２Ｏ用ＡＬＤバルブには、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）を介してＮ２供給源が接続されている。これにより、Ｈ２Ｏが、ＡＬＤバルブによって流量を精密に制御されながら積層ＡＬＤ装置１００の導入部１１に供給されることが可能となる。
【００９８】
第２のガス供給源であるＴＭＡ供給源は、ＡＬＤバルブとバルブＶ１を介して積層ＡＬＤ装置１００の各導入部１１に接続されている。ＴＭＡ用ＡＬＤバルブには、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）を介してＮ２供給源が接続されている。これにより、ＴＭＡが、ＡＬＤバルブによって流量を精密に制御されながら積層ＡＬＤ装置１００の導入部１１に供給されることが可能となる。
【００９９】
ポンプとしては、一般的な真空ポンプが使用される。真空ポンプの種類やその組み合わせは適宜決定可能である。本実施形態では、真空ポンプがドライポンプとして構成される。ドライポンプは、単独で用いられても、多段で用いられてもよい。ドライポンプが多段で用いられる場合、メインポンプとしては、例えば、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）やターボ分子ポンプが挙げられ、メインポンプを補助する補助ポンプとしては、例えば、ルーツポンプやスクロールポンプやスクリューポンプが挙げられる。なお、ドライポンプ以外の真空ポンプも採用可能であり、そのような真空ポンプとしては、例えば、ロータリーポンプが挙げられる。
【０１００】
また、ポンプは、バルブＶ４、トラップ、バルブＶ６、及びバルブＶ２を介して積層ＡＬＤ装置１００の導入部１１に接続されている。また、ポンプは、バルブＶ４、トラップ、バルブＶ５、及びバルブＶ１を介して積層ＡＬＤ装置１００の導入部１１に接続されている。排気系には、積層ＡＬＤ装置１００内の圧力をモニタリングするための真空ゲージＧ１が設けられていてもよい。
【０１０１】
バルブＶ４、トラップ、バルブＶ６、及びバルブＶ２はポンプと導入部１１とを接続する第１のバイパス路を構成し、バルブＶ４、トラップ、バルブＶ５、及びバルブＶ１はポンプと導入部１１とを接続する第２のバイパス路を構成している。これにより、積層ＡＬＤ装置１００では、排出部２１のみならず導入部１１を介して供給機構及び排気機構の排気を行なうことができる。これにより、積層ＡＬＤ装置１００における排気時間が短縮する。
【０１０２】
具体的に、１２０℃の処理温度で１０枚の基板Ｓの成膜面に５０ｎｍの膜厚の薄膜を形成してみた。本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置としては、１０個のＡＬＤユニット１が積層された積層ＡＬＤ装置を用いた。一般的な積層ＡＬＤ装置では、良好な絶縁性を得るための処理時間が１５．５時間であったのに対し、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置では、良好な絶縁性を得るための処理時間が１．４時間であった。このように、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置では、排気時間を短縮することにより、処理時間を大幅に短縮することができた。また、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置では基板Ｓの成膜面に形成された薄膜の膜厚の均一性が改善された。薄膜の膜厚の均一性は、目的とする膜厚（本実施形態では５０ｎｍである）に対する誤差が、目的とする膜厚に対して何％以内に収まっているかという指標で評価した。具体的には、一般的な積層ＡＬＤ装置では均一性が３％程度であったのに対し、本実施形態に係るＡＬＤ装置１００では均一性が１％程度まで改善した。
【０１０３】
図１０は本実施形態の比較例に係る積層ＡＬＤ装置５００のガス供給系及び排気系を示した模式図である。積層ＡＬＤ装置５００は、真空チャンバー内に複数段の棚５０１が配置された構造を有する。積層ＡＬＤ装置５００では、ガス供給と排気とがそれぞれ１ヶ所から行われる。
【０１０４】
つまり、積層ＡＬＤ装置５００では、前駆体ガスがその中で拡散されることにより、当該前駆体ガスが各棚５０１に設置された基板Ｓの成膜面に供給される。そして、積層ＡＬＤ装置５００では、前駆体ガスが所定時間拡散された後に排気される。積層ＡＬＤ装置５００では、このガス供給及び排気を繰り返すことにより、各棚５０１に配置された基板Ｓの成膜面に薄膜を形成する。
【０１０５】
積層ＡＬＤ装置５００では、第１のガス供給源であるＨ２Ｏ供給源及び第２のガス供給源であるＴＭＡ供給源は、ＡＬＤバルブを介して積層ＡＬＤ装置５００に接続されている。Ｎ２供給源もＭＦＣ介して積層ＡＬＤ装置５００に接続されている。これにより、Ｈ２Ｏ、ＴＭＡ及びＮ２が、ＡＬＤバルブによって流量を精密に制御されながら積層ＡＬＤ装置５００に供給されることが可能となる。
【０１０６】
ポンプは、バルブＶ１５、及びトラップを介して積層ＡＬＤ装置５００に接続されている。これにより、積層ＡＬＤ装置５００では、ポンプを用いて排気可能となる。
【０１０７】
なお、比較例に係る積層ＡＬＤ装置５００では、ガス供給が１ヶ所から行われるため、前駆体ガスの濃度分布が生じ、前駆体ガスが複数の基板Ｓの各成膜面に均一に供給されない場合がある。また、積層ＡＬＤ装置５００では、排気が１ヶ所から行なうことも、前駆体ガスの濃度分布が発生する原因となる。一方、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００では、各基板Ｓごとに成膜室が分かれており、かつ、各基板Ｓの成膜面に対向する供給口から前駆体ガスが供給されるため、前駆体ガスがいずれの基板Ｓの成膜面にも均一に供給される。
【０１０８】
また、比較例に係る積層ＡＬＤ装置５００は、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００よりも容積が大きい。そのため、比較例に係る積層ＡＬＤ装置５００では、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００よりも短時間での排気が可能である。
【０１０９】
また、ＡＬＤ装置５００は、流路を有さないため、排気時のコンダクタンスが大きい。一方で、本実施形態に係るＡＬＤ装置１００は、流路が形成された構成を有するため、ＡＬＤ装置５００に比べると排気時のコンダクタンスが小さい。しかし、上述したように、積層ＡＬＤ装置１００は、排出部２１のみならず導入部１１を介して供給機構及び排気機構の排気を行なうため、排気時のコンダクタンスが充分に増大されている。したがって、積層ＡＬＤ装置１００では短時間での排気が可能である。
【０１１０】
［変形例］
図１１は、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００の変形例に係る積層ＡＬＤ装置の模式図である。この積層ＡＬＤ装置は、いわゆるリモートプラズマ方式を採用し、積層ＡＬＤ装置１００に高周波プラズマユニット１１０が付加されて構成されている。高周波プラズマユニット１１０は、積層ＡＬＤ装置１００の導入部１１に隣接して設けられ、導入部１１に導入される前のＨ２Ｏ及びＴＭＡに高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、Ｈ２Ｏ及びＴＭＡをプラズマにより活性化させる。この積層ＡＬＤ装置では、プラズマにより活性化したＨ２Ｏ及びＴＭＡが各基板Ｓの成膜面に供給されることにより、Ｈ２Ｏ及びＴＭＡ同士の反応が活性化される。
【０１１１】
図１２は、本実施形態に係る積層ＡＬＤ装置１００の変形例に係る積層ＡＬＤ装置２００の模式図である。このＡＬＤ装置２００は、いわゆるダイレクトプラズマ方式を採用し、成膜室４において前駆体ガスのプラズマを発生させることが可能な構成を有している。各ＡＬＤユニット１は、流路形成部材２がアノード（第１の電極）として機能し、保持部材３がカソード（第２の電極）として機能するように構成されている。流路形成部材２及び保持部材３はそれぞれ電源（不図示）に接続されている。そして、積層ＡＬＤ装置２００は、各ＡＬＤユニット１の間に絶縁層７を有している。絶縁層７は、Ｚ軸方向に隣接するＡＬＤユニット１のうち、上側のＡＬＤユニット１の保持部材３と、下側のＡＬＤユニット１の流路形成部材２とを絶縁している。積層ＡＬＤ装置２００では、各ＡＬＤユニット１において流路形成部材２と保持部材３との間に高周波電圧を印加することにより、成膜室４内でプラズマを発生させる。
【０１１２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１１３】
例えば、上記実施形態では、ＡＬＤ装置によって基板Ｓの成膜面にアルミナを形成する場合について説明した。しかし、本実施形態に係るＡＬＤ装置では、多種多様な薄膜を形成することが可能である。そのような薄膜としては、例えば、各種酸化物膜、各種窒化物膜、各種金属膜、各種硫化物膜、及び各種フッ化物膜が挙げられる。
【０１１４】
酸化物膜としては、例えば、ＴｉＯ２、ＴａＯ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＯ２、ＩｎＯ３が挙げられる。窒化物膜としては、例えば、ＡｌＮ、ＴａＮＸ、ＴｉＮ、ＭｏＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＧａＮが挙げられる。金属膜としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉが挙げられる。硫化物膜としては、例えば、ＺｎＳ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＰｂＳが挙げられる。フッ化物膜としては、例えば、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＺｎＦ２が挙げられる。
【０１１５】
また、供給口及び排出口のＸＹ平面における形状は円形に限らない。供給口及び排出口の形状は、例えば、楕円形や多角形でもよい。更に、供給口及び排出口は、スリット状であってもよい。この場合スリットの形状は、直線や円弧とすることができ、更に複雑に屈曲していてもよい。
【０１１６】
更に、ＡＬＤ装置は、供給口及び排出口が基板Ｓの成膜面に対向していればよく、本実施形態に係る供給機構及び排気機構を備えていなくてもよい。供給口及び排出口は、例えば、いわゆるシャワーヘッドとして構成されていてもよい。この場合、シャワーヘッドが基板Ｓの成膜面に対向し、シャワーヘッドの各開口がそれぞれ供給口及び排出口のうちのいずれか一方として構成される。
【０１１７】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）
密閉可能な成膜室と、
成膜面を有する基板を上記成膜室内に保持する保持部と、
ガスを供給するガス供給源に接続される導入部を有し、上記導入部に導入されたガスを、上記成膜面に対向する位置から上記成膜室に供給する供給機構と、
ポンプに接続される排出部を有し、上記成膜面に対向する位置から、上記成膜室を排気する排気機構と
を具備する原子層堆積装置。
（２）
上記（１）に記載の原子層堆積装置であって、
上記供給機構は、上記導入部に接続され、上記成膜面に対向する供給口を更に有し、
上記排気機構は、上記排出部に接続され、上記成膜面に対向する排出口を更に有する
原子層堆積装置。
（３）
上記（２）に記載の原子層堆積装置であって、
上記供給口と上記排出口とが隣接している
原子層堆積装置。
（４）
上記（２）又は（３）に記載の原子層堆積装置であって、
上記供給機構は、複数の供給口と、上記複数の供給口を上記導入部に接続し、上記複数の供給口とともにマニホールドを形成する供給路とを更に有し、
上記排気機構は、複数の排出口と、上記複数の排出口を上記排出部に接続し、上記複数の排出口とともにマニホールドを形成する排出路とを更に有する
原子層堆積装置。
（５）
上記（４）に記載の原子層堆積装置であって、
上記供給路、上記供給口、上記排出路、及び上記排出口がいずれも同一部材に形成されている
原子層堆積装置。
（６）
上記（４）又は上記（５）に記載の原子層堆積装置であって、
複数の供給機構を具備し、
上記複数の供給機構がそれぞれ異なる種類のガスを上記成膜室に供給する
原子層堆積装置。
（７）
上記（４）から（６）のいずれか１つに記載の原子層堆積装置であって、
上記供給機構は、複数の供給路と、上記複数の供給路を上記導入部に接続し、上記供給路とともにマニホールドを形成する導入室とを更に有し、
上記排気機構は、複数の排出路と、上記複数の排出路を上記排出部に接続し、上記供給路とともにマニホールドを形成する排出室を更に有する
原子層堆積装置。
（８）
上記（７）に記載の原子層堆積装置であって、
上記複数の供給路と上記複数の排出路とが交互に配列されている
原子層堆積装置。
（９）
上記（１）から（８）のいずれか１つに記載の原子層堆積装置であって、
上記ポンプと上記導入部とを接続するバイパス路を更に具備する
原子層堆積装置。
（１０）
上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の原子層堆積装置であって、
前記ガス供給源と前記導入部との間に配置され、前記導入部に導入されるガスのプラズマを発生させるプラズマユニットを更に具備する
原子層堆積装置。
（１１）
上記（１）から（１０）のいずれか１つに記載の原子層堆積装置であって、
前記成膜室内に設けられ、電源に接続されて前記成膜室内のガスのプラズマを発生させる１対の電極を更に具備する
原子層堆積装置。
（１２）
上記（１１）に記載の原子層堆積装置であって、
前記導入機構と前記供給機構とがいずれも単一の流路形成部材に形成され、
前記保持部及び前記流路形成部材が前記１対の電極を構成する
原子層堆積装置。
（１３）
上記（１）から（１２）のいずれか１つに記載の原子層堆積装置であって、
上記成膜室、上記保持部、上記供給機構、及び上記排気機構を有する複数の原子層堆積ユニットを具備する
原子層堆積装置。
（１４）
上記（１３）に記載の原子層堆積装置であって、
上記複数の原子層堆積ユニットが上記成膜面に垂直な方向に積層されている
原子層堆積装置。
（１５）
基板の成膜面に対向する第１の位置からガスを供給し、
上記成膜面に対向する第２の位置から排気する
原子層堆積方法。
（１６）
上記（１５）に記載の原子層堆積方法であって、
上記第１の位置と上記第２の位置とが隣接している
原子層堆積方法。
（１７）
上記（１５）又は（１６）に記載の原子層堆積方法であって、
複数の第１の位置からガスを供給し、
複数の第２の位置から排気する
原子層堆積方法。
（１８）
上記（１５）から（１７）のいずれか１つに記載の原子層堆積方法であって、
プラズマ化により活性化したガスを前記第１の位置から供給する
原子層堆積方法。
（１９）
上記（１８）に記載の原子層堆積方法であって、
前記成膜面と、前記成膜面に対向する面との間に電圧を印加することにより、前記第１の位置から供給されたガスのプラズマを発生させる
原子層堆積方法。
【符号の説明】
【０１１８】
１…ＡＬＤ装置
２…流路形成部材
３…保持部材
４…成膜室
５，６…接続部材
１１…供給部
１２…供給室
１３…供給路
１４…供給口
２１…排出部
２２…排出室
２３…排出路
２４…排出口
【図１Ａ】
2014220398.tif 000003
【図１Ｂ】
2014220398.tif 000004
【図２】
2014220398.tif 000005
【図３】
2014220398.tif 000006
【図４】
2014220398.tif 000007
【図５】
2014220398.tif 000008
【図６】
2014220398.tif 000009
【図７】
2014220398.tif 000010
【図８】
2014220398.tif 000011
【図９】
2014220398.tif 000012
【図１０】
2014220398.tif 000013
【図１１】
2014220398.tif 000014
【図１２】
2014220398.tif 000015