(57)【要約】  気相による膜の成長が行われる成膜チャンバー（１０１）と、成膜チャンバー（１０１）の内部に配置された加熱機構を備えた基板台（１０２）と、排気機構（１０４）とを備える。また、原料気化器（１５１），２つのバッファタンクＡ（１５２ａ）とバッファタンクＢ（１５２ｂ），バッファタンクＡ（１５２ａ）の充填弁Ａ（１５３ａ）と供給弁Ａ（１５４ａ），バッファタンクＢ（１５２ｂ）の充填弁Ｂ（１５３ｂ）と供給弁Ｂ（１５４ｂ），導入制御弁（１５５），及び各弁の開閉を制御する制御部（１５６）とから構成された原料供給部（１０５）を備える。
2007114156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な内部空間を備えた成膜チャンバーと、
原料を気化することで原料ガスを生成する原料気化手段と、
前記原料気化手段が生成した原料ガスが充填される複数のバッファタンクと、
各々の前記バッファタンクに設けられ、前記原料気化手段が生成した原料ガスの充填を制御する充填弁と、
各々の前記バッファタンクからの原料ガスの供給を制御する供給弁と、
各々の前記充填弁及び各々の前記供給弁の開閉を制御する制御手段と
を少なくとも備え、
前記制御手段は、少なくとも１つの前記バッファタンクの前記供給弁を開けて前記原料ガスを前記成膜チャンバーに供給している状態で、前記供給弁を開けていない他の前記バッファタンクの前記充填弁を開けて原料ガスの充填を行うように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【請求項２】
請求項１記載の原子層成長装置において、
前記制御手段は、充填弁を開けて原料ガスを充填している前記バッファタンクの供給弁は閉じ、前記原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けて前記原料ガスを前記成膜チャンバーに供給するように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【請求項３】
請求項１記載の原子層成長装置において、
新たに、各々の前記バッファタンクから供給された原料ガスの前記成膜チャンバーへの導入を制御する導入制御弁を備え、
前記制御手段は、前記導入制御弁を開けるとともに、少なくとも１つの前記バッファタンクの前記供給弁を開けて前記原料ガスを供給している状態で、前記供給弁を開けていない他の前記バッファタンクの前記充填弁を開けて原料ガスの充填を行うように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【請求項４】
請求項３記載の原子層成長装置において、
前記制御手段は、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で、前記導入制御弁を開けるように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層及び分子層単位で薄膜の形成が可能な原子層成長装置に関し、特に、圧力などが安定した状態で原料ガスの供給が可能な原子層成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大きな面積の基板の上に均一な薄膜を再現性よく形成する技術として、原子層成長（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法が用いられている（文献１：特開平０５−１８６２９５号公報）。原子層成長方法は、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。原子層成長方法では、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。原子層成長方法では、プラズマを利用することがないので、高品質な膜が形成できる。また、原子層成長方法では、例えば３００℃程度と処理の温度を高くする必要がなく、ガラス基板の上でも絶縁膜が形成できるなど、適用範囲が広いという特徴を有している。【０００３】
このような特徴を備えた原子層成長方法を実現するための原子層成長装置は、図３に示すように、気相による膜の成長が行われる成膜チャンバー３０１と、成膜チャンバー３０１の内部に配置された加熱機構を備えた基板台３０２と、排気機構３０４とを備える。また、この原子層成長装置は、原料気化器３５１，バッファタンク３５２よりなる原料供給機構３０５及びパージガス供給部３０７を備えている。【０００４】
図３に示す装置では、処理対象の基板３０３を基板台３０２の上に搬入し、成膜チャンバー３０１を密閉された状態とした後、基板台３０２の加熱機構により基板３０３を所定温度に加熱した状態で、原料供給機構３０５による所定のガスの供給と、排気機構３０４による排気と，パージガス供給部３０７によるパージガスの供給によるパージと、排気機構３０４による排気とを繰り返すことで、所望の薄膜が形成された状態としている。【０００５】
ここで、原子層成長装置による絶縁膜の形成で用いられる原料（有機金属材料）は、２０℃大気圧程度の状態では液体である。このため、原料供給機構３０５では、液体の原料を原料気化器３５１により気化し、気化した原料を成膜チャンバー３０１の内部に供給している。また、原料供給機構３０５では、バッファタンク３５２を用いることで、圧力の変動などが抑制された状態で、成膜チャンバー３０１に対して原料ガスを供給している。成膜チャンバー３０１に原料ガスを供給する段階では、バッファタンク３５２への充填弁３５３を閉じた状態で、成膜チャンバー３０１への供給弁３５４を開放している。このように制御することで、原料気化器３５１からの原料ガスが直接流れることによる圧力の変動が抑制できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パージの時間や排気の時間の短縮などにより、より短いサイクルで原子層成長が行われるようになる中で、上述した従来の技術では、以下に説明するように、原料気化器３５１による原料ガスの供給能力をすべて生かせず、原料ガスの供給が不足する場合が発生する。【０００７】
原料ガスの供給においては、まず、供給弁３５４が閉じられ、充填弁３５３が開放された状態で、原料気化器３５１で生成された原料ガスがバッファタンク３５２に充填される。次いで、充填弁３５３が閉じられた状態とされた後、供給弁３５４が開放された状態とし、バッファタンク３５２より原料ガスが供給された状態とする。したがって、バッファタンク３５２に対して原料ガスを充填する間は、成膜チャンバー３０１に対する原料ガスの供給ができない。ここで、原子層成長の各サイクルの中で、原料ガスの供給が停止されている間に、バッファタンク３５２への原料ガスの充填を行うようにすれば、成膜チャンバー３０１に対しては、必要な段階で安定した原料ガスの供給が可能となる。【０００８】
しかしながら、前述したように、より短いサイクルで原子層成長が行われると、原料ガスの供給が停止される時間が短縮され、バッファタンク３５２への原料ガスの充填が完了しない段階で、原料ガスの供給過程が開始されることになる。このような状態では、原料ガスの供給過程の全時間において、原料ガスが供給されなくなる。このように、図３に示す従来の装置では、原子層成長の各サイクルを短くすると、安定した原料ガスの供給ができない場合が発生していた。【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、原子層成長における原料ガス供給過程が短縮されても、より安定して原料ガスが供給できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る原子層成長装置は、密閉可能な内部空間を備えた成膜チャンバーと、原料を気化することで原料ガスを生成する原料気化手段と、原料気化手段が生成した原料ガスが充填される複数のバッファタンクと、各々のバッファタンクに設けられ、原料気化手段が生成した原料ガスの充填を制御する充填弁と、各々のバッファタンクからの原料ガスの供給を制御する供給弁と、各々の充填弁及び各々の供給弁の開閉を制御する制御手段とを少なくとも備え、制御手段は、少なくとも１つのバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを成膜チャンバーに供給している状態で、供給弁を開けていない他のバッファタンクの充填弁を開けて原料ガスの充填を行うように制御するようにしたものである。
この装置によれば、原料ガス気化手段と成膜チャンバーとが連通されることがない状態で、成膜チャンバーに対して常に原料ガスが供給されている状態が得られる。【００１１】
上記原子層成長装置において、制御手段は、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを成膜チャンバーに供給するように制御するようにしてもよい。【００１２】
また、上記原子層成長装置において、新たに、各々のバッファタンクから供給された原料ガスの成膜チャンバーへの導入を制御する導入制御弁を備え、制御手段は、導入制御弁を開けるとともに、少なくとも１つのバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを供給している状態で、供給弁を開けていない他のバッファタンクの充填弁を開けて原料ガスの充填を行うように制御するようにしても良い。この場合、制御手段は、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で、導入制御弁を開けるように制御するとよい。この装置によれば、原料ガス気化手段と成膜チャンバーとが連通される状態がなく、成膜チャンバーに対して原料ガスを供給しているバッファタンクは、充填されている原料ガスの圧力が常に下限規定値を超えている。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、複数のバッファタンクを用い、例えば、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で導入制御弁を開けるなど、少なくとも１つのバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを成膜チャンバーに供給している状態で、供給弁を開けていない他のバッファタンクの充填弁を開けて原料ガスの充填を行うようにしたので、原子層成長における原料ガス供給過程が短縮されても、より安定して原料ガスが供給できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における原子層成長装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図２は、図１に示した制御部１５６による各弁の制御例を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、従来よりある原子層成長装置の構成例を示す構成図である。
【図４】図４は、図１に示した制御部１５６による各弁の他の制御例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、本発明の実施例における原子層成長装置の構成例を示す構成図である。図１に示す本実施例の原子層成長装置は、まず、気相による膜の成長が行われる成膜チャンバー１０１と、成膜チャンバー１０１の内部に配置された加熱機構を備えた基板台１０２と、排気機構１０４とを備える。成膜チャンバー１０１は、密閉可能な内部空間を備え、この内部空間内に基板台１０１を備えている。また、この原子層成長装置は、原料気化器１５１，２つのバッファタンクＡ１５２ａとバッファタンクＢ１５２ｂ，バッファタンクＡ１５２ａの充填弁Ａ１５３ａと供給弁Ａ１５４ａ，バッファタンクＢ１５２ｂの充填弁Ｂ１５３ｂと供給弁Ｂ１５４ｂ，導入制御弁１５５，及び各弁の開閉を制御する制御部１５６とから構成された原料供給部１０５を備える。また、本実施例の原子層成長装置は、成膜チャンバー１０１にアルゴンや窒素などの不活性ガスよりなるパージガスを供給するパージガス供給部１０７を備える。【００１６】
原料気化器１５１は、例えばアミノシランなどの有機金属材料を収容し、収容している有機金属材料を加熱することで気化し、原料ガスを生成するようにしている。このようにして生成された原料ガスは、まず、バッファタンクＡ１５２ａ及びバッファタンクＢ１５２ｂに充填される。この後、バッファタンクＡ１５２ａに充填された原料ガス及びバッファタンクＢ１５２ｂに充填された原料ガスが、交互に成膜チャンバー１０１に供給される。これらバッファタンクへの充填及びバッファタンクからの供給の制御は、制御部１５６による充填弁Ａ１５３ａ，供給弁Ａ１５４ａ，充填弁Ｂ１５３ｂ，供給弁Ｂ１５４ｂ，及び導入制御弁１５５の開閉制御により行われる。【００１７】
以下、制御部１５６による各弁の制御例及び原料ガスの供給動作例について、図１の構成図及び図２のタイミングチャートを用いて説明する。初期段階では、バッファタンクＡ１５２ａには原料ガスが充填されている状態とする。この状態では、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａ，供給弁Ａ１５４ａ、充填弁Ｂ１５３ｂ，供給弁Ｂ１５４ｂ，及び導入制御弁１５５のすべてを閉じている。この状態で、時刻ｔ０において、原子層成長の原料ガス供給過程が開始されると、制御部１５６は、供給弁Ａ１５４ａを開け、また、導入制御弁１５５を開け、バッファタンクＡ１５２ａから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態とする。また、同時に、制御部１５６は、充填弁Ｂ１５３ｂを開け、バッファタンクＢ１５２ｂに原料ガスが充填される状態とする。【００１８】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ１になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ２になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。また、時刻ｔ２において、バッファタンクＢ１５２ｂに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ｂ１５３ｂを閉じる。次に、この原料供給過程の中の時刻ｔ２’において、バッファタンクＡ１５２ａにおける原料ガスの圧力が下限規定値より低下した状態となるため、制御部１５６は、供給弁Ａ１５４ａを閉じ、充填弁Ａ１５３ａを開け、また、供給弁Ｂ１５４ｂを開ける。このことにより、バッファタンクＢ１５２ｂから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態となる。【００１９】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ３になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ４になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。この原料ガス供給過程の中の時刻ｔ４’において、バッファタンクＡ１５２ａに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａを閉じる。次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ５になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。この時刻ｔ５において、バッファタンクＢ１５２ｂにおける原料ガスの圧力が下限規定値より低下した状態となるため、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５４ｂを閉じ、充填弁Ｂ１５３ｂを開け、また、供給弁Ａ１５４ａを開ける。【００２０】
次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ６になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。このことにより、バッファタンクＡ１５２ａから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態となる。次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ７になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。【００２１】
次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ８になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。この原料供給過程の中の時刻ｔ８’において、バッファタンクＡ１５２ａにおける原料ガスの圧力が下限規定値より低下した状態となるため、制御部１５６は、供給弁Ａ１５４ａを閉じ、充填弁Ａ１５３ａを開け、また、供給弁Ｂ１５４ｂを開ける。このことにより、バッファタンクＢ１５２ｂから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態となる。【００２２】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ９になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ１０になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。この原料供給過程の中の時刻ｔ１０’において、バッファタンクＡ１５２ａに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａを閉じる。【００２３】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ１１になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を閉じる。また、この時刻ｔ１１において、バッファタンクＢ１５２ｂにおける原料ガスの圧力が下限規定値より低下した状態となるため、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５４ｂを閉じ、充填弁Ｂ１５３ｂを開け、また、供給弁Ａ１５４ａを開ける。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ１２になると、制御部１５６は、導入制御弁１５５を開ける。このことにより、バッファタンクＡ１５２ａから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態となる。なお、上述した原料ガスの圧力は、各バッファタンクに設けられた圧力計Ｐにより測定すればよい。【００２４】
本実施例の原子層成長装置では、処理対象の基板１０３を基板台１０２の上に搬入し、成膜チャンバー１０１を密閉された状態とした後、基板台１０２の加熱機構により基板１０３を所定温度に加熱した状態で、上述した原料ガス供給過程と、パージガス供給部１０７によるパージガスの供給及び排気機構１０４による排気よりなるパージ過程を繰り返すことで、所望の薄膜が形成された状態とする。【００２５】
以上に説明したように、図１に示す本実施例の原子層成長装置では、２つのバッファタンクを用い、一方のバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを成膜チャンバーに供給している状態で、供給弁を開けていない他方のバッファタンクの充填弁を開けて原料ガスの充填を行うようにした。例えば、２つのバッファタンクを用い、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で導入制御弁を開けるようにした。これらの各弁の開閉の制御は、制御部（制御手段）の制御により行う。【００２６】
この結果、まず、いずれの状態においても、原料気化器１５１と成膜チャンバー１０１とが連通される状態がないので、原料気化器１５１からの原料ガスが直接流れることによる圧力の変動が抑制される。また、成膜チャンバー１０１に対して原料ガスを供給しているバッファタンクは、充填されている原料ガスの圧力が常に下限規定値を超えた状態とすることができる。このため、１つのバッファタンクに対する原料ガスの充填時間より短いサイクルで原子層成長が行われる場合であっても、図２のタイミングチャートに示すように、原料ガス供給過程においては、常に原料ガスが成膜チャンバー１０１に対して供給された状態となる。また、成膜チャンバー１０１に対して常に安定した圧力状態で原料ガスが供給される状態が得られる。【００２７】
また、上述したように、２つのバッファタンクを用いることで、原料気化器１５１における原料ガスの生成能力の無駄が抑制できるようになる。１つのバッファタンクで原料ガスの供給を行う場合、原料ガスが供給されている間は、原料ガスの充填が停止されるので、図２に示す例の場合、全プロセスの半分を占める原料供給過程の間は、原料気化器１５１の生成能力が無駄となる。これに対し、２つのバッファタンクで原料を供給する場合、図２の「充填状態」に示すように、原料ガスの充填が停止されている時間が、原料供給過程より短くなり、原料気化器１５１における原料ガスの生成能力の無駄が抑制された状態となる。【００２８】
ところで、上述では、原料供給過程が行われていない段階（導入制御弁１５５が閉じられている状態）においても、いずれかのバッファタンクにおける原料ガスの圧力が下限規定値より低下した状態となると、他のバッファタンクの供給弁を開け、導入制御弁１５５までは、原料ガスが供給されている状態としている。例えば、時刻ｔ５において、導入制御弁１５５を閉じるが、供給弁Ａ１５４ａを開けている。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、時刻ｔ６の段階で、導入制御弁１５５を開けるとともに供給弁Ａ１５４ａを開けるようにしてもよい。ただし、供給弁から導入制御弁１５５までの配管の容積の存在による原料ガス供給の遅れを考慮すると、図２に示すように制御することで、原料ガス供給における圧力変動をより抑制できるようになる。【００２９】
また、前述の方法では、原料供給過程が行われている間（導入制御弁１５５が開いている状態）にバッファタンクの圧力が下限値より低下すると、このバッファタンクの供給弁を閉じて充填弁を開けると同時に、他のバッファタンクの供給弁を開ける状態としている。例えば、時刻ｔ２’において、導入制御弁１５５が開いている状態で、バッファタンク１５２ａの圧力が下限既定値より低下したため、供給弁Ａ１５４ａを閉じて充填弁Ａ１５３ａを開けると同時に供給弁Ｂ１５４ｂを開けている。【００３０】
しかしながら、これに限るものではなく、導入制御弁が開くタイミングで２個の供給弁を交互に開閉するようにしてもよい。例えば、まず、時刻ｔ０において、導入制御弁１５５を開ける同時に、供給弁Ａ１５４ａを開ける。続いて、次に導入制御弁１５５を開ける時刻ｔ２で供給弁Ａ１５４ａを閉じると同時に、供給弁Ｂ１５４ｂを開ける。続いて、次に導入制御弁１５５を開ける時刻ｔ４で、供給弁Ｂ１５４ｂを閉じると同時に供給弁Ａ１５４ａを開ける。これらの動作を繰り返すように制御する。充填弁Ａ１５３ａ及び充填弁Ｂ１５３ｂは、各々対応する供給弁Ａ１５４ａ及び供給弁Ｂ１５４ｂを閉じたときに開け、バッファタンクの圧力が上限規定値に達したときに閉じるように制御される。【００３１】
また、導入制御弁を用いずに、各バッファタンクに各々設けられた供給弁を制御することで、原料ガスを成膜チャンバーに供給するようにしても良い。例えば、図４ののタイミングチャートに示すように、各弁の制御を行えばよい。この制御について説明すると、まず、本例では、全ての段階（時刻）において、導入制御弁１５５は開けられている状態とする。また、初期段階では、バッファタンクＡ１５２ａには原料ガスが充填されている状態とする。この状態では、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａ，供給弁Ａ１５４ａ、充填弁Ｂ１５３ｂ，及び供給弁Ｂ１５４ｂを閉じている。この状態で、時刻ｔ０において、原子層成長の原料ガス供給過程が開始されると、制御部１５６は、供給弁Ａ１５４ａを開け、バッファタンクＡ１５２ａから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態とする。【００３２】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ１になると、制御部１５６は、供給弁Ａ１５４ａを閉じて原料ガスの供給が停止された状態とし、また充填弁Ａ１５３ａを開け、バッファタンクＡ１５２ａに原料ガスが充填される状態とする。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ２になると、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５３ｂを開け、バッファタンクＢ１５２ｂから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態とする。次に、この原料供給過程の中の時刻ｔ２’において、バッファタンクＡ１５２ａに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａを閉じる。【００３３】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ３になると、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５３ｂを閉じて原料ガスの供給が停止された状態とし、また充填弁Ｂ１５３ｂを開け、バッファタンクＢ１５２ｂに原料ガスが充填される状態とする。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ４になると、制御部１５６は、供給弁Ａ１５３ａを開け、バッファタンクＡ１５２ａから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態とする。次に、この原料供給過程の中の時刻ｔ４’において、バッファタンクＢ１５２ｂに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ｂ１５３ｂを閉じる。【００３４】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ５になると、制御部１５６は、供給弁Ａ１５３ａを閉じて原料ガスの供給が停止された状態とし、また充填弁Ａ１５３ａを開け、バッファタンクＡ１５２ａに原料ガスが充填される状態とする。次に、パージ過程が終了して次の原料供給過程が開始される時刻ｔ６になると、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５３ｂを開け、バッファタンクＢ１５２ｂから成膜チャンバー１０１に対して原料ガスが供給される状態とする。次に、この原料供給過程の中の時刻ｔ６’において、バッファタンクＡ１５２ａに充填されている原料ガスの圧力が上限規定値となると、制御部１５６は、充填弁Ａ１５３ａを閉じる。【００３５】
次に、原料ガス供給過程が終了されてパージ過程が開始される時刻ｔ７になると、制御部１５６は、供給弁Ｂ１５３ｂを閉じて原料ガスの供給が停止された状態とし、また充填弁Ｂ１５３ｂを開け、バッファタンクＢ１５２ｂに原料ガスが充填される状態とする。この後、前述同様に、時刻ｔ８，時刻ｔ８’，時刻ｔ９，時刻ｔ１０，時刻ｔ１０’，時刻ｔ１１，時刻ｔ１２，時刻ｔ１２’・・・と繰り返す。なお、上述した原料ガスの圧力は、各バッファタンクに設けられた圧力計Ｐにより測定すればよい。【００３６】
以上の制御においても、原料気化器１５１と成膜チャンバー１０１とが連通される状態がないので、原料気化器１５１からの原料ガスが直接流れることによる圧力の変動が抑制される。また、本制御においても、例えば充填には時刻ｔ１から時刻ｔ２’まで必要とし、これより短い時間（サイクル）で原子層の成長（原料ガス供給）が行われているが、図４のタイミングチャートに示すように、原料ガス供給過程においては、常に原料ガスが成膜チャンバー１０１に対して供給された状態となる。また、成膜チャンバー１０１に対して常に安定した圧力状態で原料ガスが供給される状態が得られる。【００３７】
また、上述では、例えば、バッファタンクに設けられた圧力計Ｐにより測定された圧力値を用い、バッファタンクに充填されている原料ガスの圧力値が下限規定値を超えていることを確認し、このバッファタンクの供給弁を開けて原料ガスを成膜チャンバーに供給するようにしたが、これに限るものではない。図１に示すように、各供給弁から供給される原料ガスの流量を流量計Ｆで測定し、所定値以上の流量が測定されるなど、流量の測定結果でバッファタンクの供給弁の開閉を制御しても良い。【００３８】
なお、上述では、２つのバッファタンクを用いるようにしたが、これに限るものではなく、３つ以上のバッファタンクを用いるようにしてもよい。３つ以上のバッファタンクを用いる場合でも、まず、用いる各バッファタンクにおいて、原料気化器（原料気化手段）が生成した原料ガスの充填を制御する充填弁と、バッファタンクからの原料ガスの供給を制御する供給弁とを備えればよい。加えて、充填弁を開けて原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で、導入制御弁を開けるように制御すればよい。このようにすることで、各サイクルがより短い間隔で行われる場合であっても、原料供給過程においては、いずれかのバッファタンクより、常に原料が供給される状態が得られるようになる。【００３９】
また、図１に示す本実施例の原子層成長装置は、有機金属材料からなる原料ガスに加え、酸素やオゾンなどの酸化ガスを用いて金属酸化膜を形成する原子層成長にも適用可能である。例えば、有機金属原料ガス供給過程→パージ過程→酸化ガス供給過程→パージ過程→・・を繰り返せば、金属酸化膜の形成が可能であり、この場合であっても、複数のバッファタンクを用いて各ガスを供給するようにすることで、ガス供給過程が短縮されても、より安定して原料ガスが供給できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、半導体，化合物半導体の薄膜の結晶成長や、酸化膜などの形成に好適に用いられる。
【図１】
2007114156.tif 000003
【図２】
2007114156.tif 000004
【図３】
2007114156.tif 000005
【図４】
2007114156.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な内部空間を備えた成膜チャンバーと、
原料を気化することで原料ガスを生成する原料気化手段と、
前記原料気化手段が生成した前記原料ガスが充填される並列接続された複数のバッファタンクと、
各々の前記バッファタンクに設けられ、前記原料気化手段が生成した前記原料ガスの充填を制御する充填弁と、
各々の前記バッファタンクからの前記原料ガスの供給を制御する供給弁と、
各々の前記充填弁及び各々の前記供給弁の開閉を制御する制御手段とを少なくとも備え、
前記制御手段は、少なくとも１つの前記バッファタンクの前記供給弁を開けて前記原料ガスを前記成膜チャンバーに供給している状態で、前記供給弁を開けていない他の前記バッファタンクの前記充填弁を開けて前記原料ガスの充填を行うように制御することを特徴とする原子層成長装置。
【請求項２】
請求項１記載の原子層成長装置において、
前記制御手段は、充填弁を開けて前記原料ガスを充填している前記バッファタンクの供給弁は閉じ、前記原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けて前記原料ガスを前記成膜チャンバーに供給するように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【請求項３】
請求項１記載の原子層成長装置において、
新たに、各々の前記バッファタンクから供給された前記原料ガスの前記成膜チャンバーへの導入を制御する導入制御弁を備え、
前記制御手段は、前記導入制御弁を開けるとともに、少なくとも１つの前記バッファタンクの前記供給弁を開けて前記原料ガスを供給している状態で、前記供給弁を開けていない他の前記バッファタンクの前記充填弁を開けて前記原料ガスの充填を行うように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【請求項４】
請求項３記載の原子層成長装置において、
前記制御手段は、充填弁を開けて前記原料ガスを充填しているバッファタンクの供給弁は閉じ、前記原料ガスが下限規定値を超えて充填されているバッファタンクの供給弁を開けた状態で、前記導入制御弁を開けるように制御する
ことを特徴とする原子層成長装置。
【国際調査報告】
2007114156.tif 000007
2007114156.tif 000008
2007114156.tif 000009