(57)【要約】【課題】生産効率が高く、コストダウンを図れる異種積層薄膜形成方法及び装置を提供すること。【解決手段】（１）反応容器にＡＬＤによる膜形成用の金属原料ガスを供給し、（２）次いで、該反応容器内の前記金属原料ガスを排気し、（３）該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスを供給し、（４）次いで、該反応容器内の前記酸化剤原料ガスを排気し、前記の１サイクルで１原子層の金属酸化物薄膜を形成し、これを複数サイクル繰り返して多原子層の金属酸化物薄膜を形成し、続いて、前記（３）の工程における酸化剤原料ガスを窒化剤原料ガスに替えて、同一反応容器にて、新たに前記サイクルを繰り返して前記金属酸化物膜の上に金属窒化物薄膜を積層させること。【選択図】図１
2006278485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）反応容器に原子層気相成長（ＡＬＤ）による膜形成用の金属原料ガスを供給し、
（２）次いで、前記反応容器内の前記金属原料ガスを排気し、
（３）該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスを供給し、
（４）次いで、前記反応容器内の前記酸化剤原料ガスを排気し、
前記（１）―（４）の１サイクルで１原子層の金属酸化物薄膜を形成し、これを複数サイクル繰り返して多原子層の金属酸化物薄膜を形成し、
続いて、前記（３）の工程における酸化剤原料ガスを窒化剤原料ガスに替えて、同一反応容器にて、新たに（１）−（４）のサイクルを繰り返して前記金属酸化物膜の上に金属窒化物薄膜を積層させることを特徴とする異種積層薄膜形成方法。
【請求項２】
請求項１において、前記（２）及び（４）の工程を
（２’）次いで、該反応容器へ不活性ガスを供給しつつ前記金属原料ガスを排気して不活性ガスに置き換え、
（４’）次いで、該反応容器へ不活性ガスを供給しつつ前記酸化剤原料ガスを排気して不活性ガスに置き換え、
とすることを特徴とする異種積層薄膜形成方法。
【請求項３】
反応容器と、
該反応容器へ原子層気相成長（ＡＬＤ）による膜形成用の金属原料ガスを供給する金属原料ガス供給手段と、
該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスを供給する酸化剤原料ガス供給手段と、
該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の窒化剤原料ガスを供給する窒化剤原料ガス供給手段と、
該反応容器を吸引排気する吸引排気手段と、
先ず前記金属原料ガス供給手段、前記酸化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記反応容器内に置かれた基板の被処理面にＡＬＤによる金属酸化物薄膜を形成させ、続いて前記金属原料ガス供給手段、前記窒化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上にＡＬＤによる金属窒化物薄膜を積層させる制御を実行する制御部と、
を備えていることを特徴とする異種積層薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項３において、
更に、該反応容器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備え、
前記制御部は、先ず前記金属原料ガス供給手段、前記不活性ガス供給手段、前記酸化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記反応容器内に置かれた基板の被処理面にＡＬＤによる金属酸化物薄膜を形成させ、続いて前記金属原料ガス供給手段、前記不活性ガス供給手段、前記窒化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上にＡＬＤによる金属窒化物薄膜を積層させる制御を実行するように構成されていることを特徴とする異種積層薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記金属原料ガスは、アルキルシラン、アルコキシシラン、アミノシラン、フッ化アルコキシシラン、ハロゲンシランのいずれかであることを特徴とする異種積層薄膜形成装置。
【請求項６】
反応室の容積が可変に構成された反応容器と、
前記反応室を小容積状態にして、金属原料ガスと酸化剤原料ガスを用いて原子層気相成長（ＡＬＤ）による金属酸化物薄膜を形成するＡＬＤによる金属酸化物薄膜形成手段と、
反応室を大容積状態に変えて、プラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成用の原料ガスを用いて金属窒化物薄膜形成を形成するプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成手段と、
前記ＡＬＤによる金属酸化物薄膜形成手段を先に動作させて基板の被処理面に金属酸化物薄膜を形成し、続いてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上に金属窒化物薄膜を積層させる制御部と、
を備えている異種積層薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種積層薄膜形成方法および装置に係り、特にフラットパネルディスプレイ用のスイッチング素子として用いられるＴＦＴ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor）ゲート絶縁膜あるいはＬＳＩのゲート絶縁膜を形成する際に用いられる異種積層薄膜形成方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種ゲート絶縁膜に用いられる膜種としてＳｉＯ２膜とＳｉ３Ｎ４膜が知られている。ＳｉＯ２膜は膜質（界面準位密度）が良く、その膜厚を薄くすることによりＴＦＴ性能が向上する。この傾向は、それが用いられる素子の小型化にマッチするため多く利用されている。しかし、膜厚を薄くし過ぎるとトンネル電流という別の問題が顕在化する。ＳｉＯ２膜はそのトンネル電流の問題があることで膜厚を薄くするのに限界がある。尚、この良質のＳｉＯ２膜は、通常、プラズマＣＶＤ法により形成される。
【０００３】
一方、ＳｉＮ膜は膜質（界面準位密度）の点ではＳｉＯ２膜より劣り、ゲート絶縁膜としての充分な電気特性が得られていない。しかし、ＳｉＮ膜は高誘電率材料であるためリーク電流を低減できる点でＳｉＯ２膜に勝る。
【０００４】
そこで、基板との界面にはＳｉＯ２膜を薄く形成し、その上にＳｉ３Ｎ４膜を形成した異種積層薄膜が提供されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５６０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の異種積層薄膜の形成方法及び装置は、ＳｉＯ２膜の形成とＳｉ３Ｎ４膜の形成をそれぞれ別個の装置を用いて行い、基板を別個の装置間で移し変えて行うことが基本的構成であった。そのため、生産効率が低い共に、高コスト化を避けられない問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、生産効率が高く、コストダウンを図れる異種積層薄膜形成方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る異種積層薄膜形成方法は、
（１）反応容器に原子層気相成長（ＡＬＤ）による膜形成用の金属原料ガスを供給し、
（２）次いで、該反応容器内の前記金属原料ガスを排気し、
（３）該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスを供給し、
（４）次いで、該反応容器内の前記酸化剤原料ガスを排気し、
前記（１）―（４）の１サイクルで１原子層の金属酸化物薄膜を形成し、これを複数サイクル繰り返して多原子層の金属酸化物薄膜を形成し、続いて、前記（３）の工程における酸化剤原料ガスを窒化剤原料ガスに替えて、同一反応容器にて、新たに（１）−（４）のサイクルを繰り返して前記金属酸化物膜の上に金属窒化物薄膜を積層させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、ＡＬＤによる膜形成用の金属原料ガスと酸化剤原料ガスを用いて基板の被処理面に先ず金属酸化物薄膜を形成する。続いてＡＬＤによる金属原料ガスと窒化材原料ガスを用いて前記金属酸化物薄膜の上に金属窒化物薄膜を積層させる。従って、金属原料ガスは両薄膜を形成する工程で共用でき、酸化剤原料ガスを窒化材原料ガスに替えるだけで、同じ反応容器内で連続してＡＬＤによる両薄膜を積層させることができるので、生産効率が向上すると共に、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る異種積層薄膜形成方法は、第１の態様において前記（２）及び（４）の工程を
（２’）次いで、該反応容器へ不活性ガスを供給しつつ前記金属原料ガスを排気して不活性ガスに置き換え、
（４’）次いで、該反応容器へ不活性ガスを供給しつつ前記酸化剤原料ガスを排気して不活性ガスに置き換え、
とすることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、不活性ガスを供給しつつ金属原料ガスまたは酸化剤原料ガスを排気して不活性ガスに置き換えるので、例えば金属原料ガスから酸化剤原料ガスに切り替える際に切替効率を向上することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る異種積層薄膜形成装置は、反応容器と、該反応容器へ原子層気相成長（ＡＬＤ）による膜形成用の金属原料ガスを供給する金属原料ガス供給手段と、該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスを供給する酸化剤原料ガス供給手段と、該反応容器へＡＬＤによる膜形成用の窒化剤原料ガスを供給する窒化剤原料ガス供給手段と、該反応容器を吸引排気する吸引排気手段と、先ず前記金属原料ガス供給手段、前記酸化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記反応容器内に置かれた基板の被処理面にＡＬＤによる金属酸化物薄膜を形成させ、続いて前記金属原料ガス供給手段、前記窒化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上にＡＬＤによる金属窒化物薄膜を積層させる制御を実行する制御部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、一つの装置で金属酸化物薄膜と金属窒化物薄膜を連続して形成することができるので、第１の態様と同様に生産効率が向上すると共に、コストダウンを図ることができる。特に、金属原料ガス供給手段は一つで２種（金属酸化物薄膜と金属窒化物薄膜）の薄膜の形成反応に使うことができ、また、酸化剤原料ガス供給手段と窒化材原料供給手段を切り替えるだけで当該異種積層膜を形成することができるので、装置構造がシンプルであり、大型化も避けることができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る異種積層薄膜形成装置は、第３の態様において、更に、該反応容器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備え、前記制御部は、先ず前記金属原料ガス供給手段、前記不活性ガス供給手段、前記酸化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記反応容器内に置かれた基板の被処理面にＡＬＤによる金属酸化物薄膜を形成させ、続いて前記金属原料ガス供給手段、前記不活性ガス供給手段、前記窒化剤原料ガス供給手段及び前記吸引排気手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上にＡＬＤによる金属窒化物薄膜を積層させる制御を実行するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、反応容器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えているので、反応容器へ不活性ガスを供給しつつ金属原料ガスまたは酸化剤原料ガスを排気して不活性ガスに置き換えることにより、例えば金属原料ガスから酸化剤原料ガスに切り替える際に切替効率を向上することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係る異種積層薄膜形成装置は、第３または第４の態様において、前記金属原料ガスは、アルキルシラン、アルコキシシラン、アミノシラン、フッ化アルコキシシラン、ハロゲンシランのいずれかであることを特徴とするものである。  
本発明によれば、これらの金属原料ガスを用いて基板の被処理面にＡＬＤによるＳｉＯ２膜を形成するので、一層膜質を向上することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係る異種積層薄膜形成装置は、反応室の容積が可変に構成された反応容器と、前記反応室を小容積状態にして、金属原料ガスと酸化剤原料ガスを用いて原子層気相成長（ＡＬＤ）による金属酸化物薄膜を形成するＡＬＤによる金属酸化物薄膜形成手段と、反応室を大容積状態に変えて、プラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成用の原料ガスを用いて金属窒化物薄膜形成を形成するプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成手段と、前記ＡＬＤによる金属酸化物薄膜形成手段を先に動作させて基板の被処理面に金属酸化物薄膜を形成し、続いてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜形成手段を動作させて前記金属酸化物薄膜の上に金属窒化物薄膜を積層させる制御部と、を備えているものである。
【００１８】
本発明によれば、一つの反応容器でＡＬＤによる金属酸化物薄膜の形成と、続けてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜の形成が行えるので、当該異種積層薄膜形成の生産効率が高いと共に、金属窒化物薄膜をＡＬＤ法ではなくプラズマＣＶＤ法によって行うので、高速成膜を実現することができる。
【００１９】
しかも、反応容器の容積が可変に構成され、小容積状態でＡＬＤによる膜形成を行うので、その膜形成プロセスの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ことができ、更に金属原料ガスや酸化剤原料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ことができる。そして、大容積状態に変えてプラズマＣＶＤによる膜形成を行うので、原料ガスの流れの均一性を確保でき、基板に対するプラズマ発生部によるプラズマ損傷の問題が起こらないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、生産効率が高く、コストダウンを図れる異種積層薄膜形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る異種積層薄膜形成装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る異種積層薄膜形成装置の一実施の形態を示す概略ブロック構成図あり、図２は同概略構成図であり、図３は異種積層薄膜が形成された基板の断面図である。
【００２３】
本実施の形態に係る異種積層薄膜形成装置は、反応容器３１と、反応器３１内に設けられて基板３２を昇温するヒータ部材３３と、反応容器３１へＡＬＤによる膜形成用の金属原料ガスを供給する金属原料ガス供給手段であるＳｉ原料供給器３４と、該反応容器３１へ不活性ガス（窒素ガス等）を供給する不活性ガス供給器３５と、該反応容器３１へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガス（水蒸気等）を供給する酸化剤供給器３６と、該反応容器３１へＡＬＤによる膜形成用の窒化剤原料ガスであるアンモニアガスを供給するアンモニア供給器４５と、該反応容器３１を吸引排気する吸引排気部３７と、これらの動作を制御する制御部４０を備えている。
【００２４】
制御部４０は、先ずＳｉ原料供給器３４、不活性ガス供給器３５、酸化剤供給器３６及び吸引排気部３７を動作させて前記反応容器３１内に置かれた基板３２の被処理面にＡＬＤによる金属酸化物薄膜４６を形成させ、続いてＳｉ原料供給器３４、不活性ガス供給器３５、アンモニア供給器４５及び吸引排気部３７を動作させて前記金属酸化物薄膜４６の上にＡＬＤによる金属窒化物薄膜４７を積層させる制御を実行するように構成されている。図において、符号４１，４２，４３，４４はそれぞれ開閉弁を示し、制御部４０の制御信号によって開閉されるようになっている。
【００２５】
次に、上記実施例の作用を説明する。本実施例の異種積層薄膜形成装置は以下のように動作する。基板３２を内部に入れた反応容器３１を減圧状態（０．１Ｔｏｒｒ以下）とし、該基板３２を所定温度に昇温する。その後、反応容器３１にＡＬＤによる膜形成用の金属原料ガスであるＳｉ原料ガス（四塩化ケイ素等）を供給し、次いで、該反応容器３１へ不活性ガス（窒素ガス等）を供給しつつ前記Ｓｉ原料ガスを排気して不活性ガスに置き換え、該反応容器３１へＡＬＤによる膜形成用の酸化剤原料ガスである水蒸気を供給し、次いで、該反応容器３１へ不活性ガス（窒素ガス等）を供給しつつ前記水蒸気を排気して不活性ガスに置き換える。この一連の工程を１サイクルとして１原子層の金属酸化物薄膜４６を形成し、これを複数サイクル繰り返して多原子層の金属酸化物薄膜４６を形成する。
【００２６】
続いて、前記一連の工程における酸化剤原料ガスを窒化剤原料ガス（アンモニアガス）に替えて、同一の反応容器３１にて、新たに一連のサイクルを繰り返して前記金属酸化物膜４６の上に金属窒化物薄膜４７を積層させる。
【００２７】
尚、上記不活性ガス供給器３５は設けなくてもよい。この場合は反応容器３１内の原料ガスの切替時間が長くなるので、吸引排気部３７を大容量のものに代えて吸引力を高めることが望ましい。
【実施例】
【００２８】
〈金属酸化物薄膜形成工程〉
先ず基板（Ｓｉ単結晶を用いた）をフッ酸処理して表面の自然酸化膜を除去し、反応容器３１のヒータ部材３３上にセットする。基板を加熱した。
〈Ａ〉  反応容器３１内を０．１Ｔｏｒｒ以下に吸引排気し、基板３２に四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）のガスを供給する。このときの容器内の圧力は１〜１０Ｔｏｒｒであった。
〈Ｂ〉  次いで、反応容器３１内を窒素ガスでパージしつつ原料ガス（ＳｉＣｌ４）を排気する。
〈Ｃ〉  次いで、反応容器３１内に水蒸気を供給し、基板表面に吸着しているＳｉ原料と反応させてＳｉＯ２膜を形成する。このときの圧力は１０〜５０Ｔｏｒｒであった。
〈Ｄ〉  次いで、反応容器３１を窒素ガスでパージしつつ水蒸気を排気する。
〈Ｅ〉  前記工程Ａ−Ｄを１０回繰り返して、２ｎｍの膜厚のＳｉＯ２膜を形成した。
【００２９】
〈金属窒化物薄膜の積層工程〉
〈Ｆ〉  続いて、反応容器３１内を０．１Ｔｏｒｒ以下に吸引排気し、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）のガスを供給する。このときの容器内の圧力は１〜１０Ｔｏｒｒであった。
〈Ｇ〉  次いで、反応容器３１内を窒素ガスでパージしつつ原料ガス（ＳｉＣｌ４）を排気する。
〈Ｈ〉  次いで、反応容器３１内にアンモニアガスを供給し、基板表面に吸着しているＳｉ原料と反応させてＳｉ３Ｎ４膜を形成する。このときの圧力は１０〜１００Ｔｏｒｒであった。
〈Ｉ〉  次いで、反応容器３１を窒素ガスでパージしつつアンモニアガスを排気する。
〈Ｊ〉  前記積層工程Ｆ−Ｉを５０回繰り返して、ＳｉＯ２膜の上に膜厚が１０ｎｍのＳｉ３Ｎ４膜を形成した。
【００３０】
このようにして、形成したゲート絶縁膜は、界面準位密度が８×１０10ｃｍ-２ｅＶ-１、固定電化密度は２×１０11ｃｍ-２、絶縁耐圧は６ＭＶ／ｃｍ、誘電率ｋ＝７であった。このように本実施の形態によれば、低コストで高品質の異種積層薄膜が得られた。
【００３１】
次に、図４及び図５を用いて本発明の他の実施の形態を説明する。図４は本発明の他の実施の形態に係る異種積層薄膜形成装置でＡＬＤ成膜反応状態を示す縦断面図であり、図５は同異種積層薄膜形成装置でＣＶＤ成膜反応状態を示す縦断面図である。
【００３２】
この異種積層薄膜形成装置においては、その反応容器１は、基板３２を載置すると共に該基板３２を昇温するヒータ部材３と、金属原料ガスを供給するためのＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口４と、ＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口５と、ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６と、ＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口７と、前記ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６に連通し給気されたＣＶＤ膜形成用原料ガスを前記基板３２の被処理面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で形成されている。
【００３３】
前記基板３２は、本実施の形態ではフラットパネルディスプレイ用のＴＦＴの基体となる３７０ｍｍ×４７０ｍｍの長方形状のガラス基板に多結晶ポリシリコン膜が形成されたものである。当該異種積層薄膜形成装置は、反応容器１の反応室１１内に基板３２をセットし、該基板３２の前記多結晶ポリシリコン膜の上にＳｉＯ２ゲート絶縁膜を形成するものである。
【００３４】
基板３２が載置されるヒータ部材３も平面視で長方形状に形成され、該ヒータ部材３は前記基板３２より４辺とも約５０ｍｍ程度大型に形成されている。
【００３５】
ＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口４から給気される原料ガスは、公知のＡＬＤ成膜反応用ガスを使用でき、特定の種類に限定されず、アルキルシラン、アルコキシシラン、アミノシラン、フッ化アルコキシシラン、ハロゲンシラン等を用いることができる。ＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口５は、本実施の形態ではターボモレキュラーポンプ（ＴＭＰ）１２に繋げられ、該ＴＭＰ１２により反応室１１を吸引排気するようになっている。
【００３６】
また、ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６から給気される原料ガスも公知のＣＶＤ成膜反応用ガスを使用できるものであり、特定の種類に限定されない。ＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口７も公知の吸引ポンプ（図示せず）に繋がっている。
【００３７】
シャワーヘッド９は公知の構造から成る。すなわち、多数の孔（図示せず）が設けられてＣＶＤ膜形成用原料ガスが前記多数の項を通過して前記基板３２の膜形成面８の全体に一様に行き渡らせることができるようになっている。また、該シャワーヘッド９はアルミニウムをアルマイト処理した材料で形成されている。
【００３８】
またプラズマ発生部１０は公知の構造で構成され、具体的には丸棒のアンテナ１０が複数本、ＡＬＤ成膜反応用ガスの流れる方向に対して交差する方向に互いに離間して平行に設置されている。その表面は石英材で被覆されている。
【００３９】
更に、前記ヒータ部材３は、反応容器１内で前記シャワーヘッド９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１３と、反応容器１の内面に周設され前記移動手段１３によって前記ヒータ部材３が前記シャワーヘッド９に接近する方向に移動して該ヒータ部材３の周縁部が当接するリング状ストッパ１４とを備えている。
【００４０】
移動手段１３は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）のヒータ支柱部１５と、該ヒータ支柱部１５が挿入し反応容器１の底面に固定されたステンレス製（ＳＵＳ３１６Ｌ）のベローズ１６と、ヒータ支柱部１５の下端に固体された基板ヒータ駆動台１７を備えて成り、図示しない駆動源の駆動力を受けて図４及び図５に示した各位置にヒータ部材３が移動できるようになっている。
【００４１】
リング状ストッパ１４は、当接する相手部材であるヒータ部材３とメタルタッチするようステンレス材（ＳＵＳ３１６Ｌ）で構成されている。そして、反応容器１の反応室１１の前記小容積状態（図４の１１ａ）は、ヒータ部材３が移動してその周縁部が前記リング状ストッパ１４にメタルタッチすることによって構成され、一方、反応容器１の反応室１１の大容積状態（図５の１１ｂ）は、ヒータ部材３が前記リング状ストッパ１４から離れる方向に移動することによって構成されるようになっている。
【００４２】
そして、小容積状態の反応室１１ａ内の圧力は、前記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、反応室１１ａ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ようになっている。
【００４３】
ヒータ部材３の移動による反応容器１の反応室１１の前記小容積状態（１１ａ）と大容積状態（１１ｂ）の切替、ＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口４及びＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口５のＯＮ−ＯＦＦ切替、ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６及びＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口７のＯＮ−ＯＦＦ切替、プラズマ発生部のＯＮ−ＯＦＦ切替は、制御部２０によって行われる。すなわち制御部２０により、反応容器１の反応室１１を小容積にしてＡＬＤによる金属酸化物薄膜の形成反応を行わせ、続いて反応容器１の反応室１１を大容積に変えてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜の形成反応を行わせるようになっている。
【００４４】
次に、上記異種積層薄膜形成装置の動作を説明する。基板３２は反応容器１内のヒータ部材３に図示しない公知の機構により載置され、該ヒータ部材３は移動手段１３によりその周縁部がリング状ストッパ１４に当接するまで移動される。これにより、反応容器１の反応室１１は小容積状態となる。この状態でＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６及びＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口７はＯＦＦ状態になり、ＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口４及びＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口５がＯＮ状態になり、ＡＬＤ膜形成用原料ガスが反応室１１ａに送られて基板３２の膜形成面８にＡＬＤによる金属酸化物薄膜が形成される。
【００４５】
ＡＬＤによる所定厚さの金属酸化物薄膜の形成が終了すると、ＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口４及びＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口５がＯＦＦ状態に変わり、ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口６及びＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口７がＯＮ状態に変わる。そして、移動手段１３によってヒータ部材３がリング状ストッパ１４から離れる方向に移動して図５に示した位置で止まる。これにより、反応容器１の反応室１１は大容積状態となる。この状態で、ＣＶＤ膜形成用原料ガスが反応室１１ｂに送られて、基板３２の前記金属酸化物薄膜の上にプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜が積層される。
【００４６】
本実施例によれば、一つの反応容器１でＡＬＤによる金属酸化物薄膜の形成と、続けてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜の形成が行えるので、当該異種積層薄膜形成の生産効率が高いと共に、金属窒化物薄膜をＡＬＤ法ではなくプラズマＣＶＤ法によって行うので、高速成膜を実現することができる。
【００４７】
しかも、反応容器１の容積が可変に構成され、小容積状態でＡＬＤによる金属酸化物薄膜の形成を行うので、その膜形成プロセスの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ことができ、更に金属原料ガスや酸化剤原料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ことができる。そして、大容積状態に変えてプラズマＣＶＤによる金属窒化物薄膜の形成を行うので、原料ガスの流れの均一性を確保でき、基板に対するプラズマ発生部によるプラズマ損傷の問題が起こらないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、異種積層薄膜形成方法および装置に係り、特にフラットパネルディスプレイ用のスイッチング素子として用いられるＴＦＴゲート絶縁膜あるいはＬＳＩのゲート絶縁膜を形成する際に用いられる異種積層薄膜形成方法および装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る異種積層薄膜形成装置の一実施の形態を示す概略ブロック構成図ある。
【図２】同概略構成図である。
【図３】異種積層薄膜が形成された基板の断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る異種積層薄膜形成装置でＡＬＤ成膜反応状態を示す縦断面図である。
【図５】同異種積層薄膜形成装置でＣＶＤ成膜反応状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  反応容器
３  ヒータ部材
４  ＡＬＤ膜形成用原料ガス給気口
５  ＡＬＤ膜形成用原料ガス排気口
６  ＣＶＤ膜形成用原料ガス給気口
７  ＣＶＤ膜形成用原料ガス排気口
８  被処理面（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
２０  制御部
３２  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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