(57)【要約】【課題】メインテナンスの手間を削減することが可能な成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１のチャンバ部１００は、内チャンバ１１０と、外チャンバ１２０とを備え、内チャンバ１１０は、外チャンバ１２０内に収容されている。内チャンバ１１０は、簡単に取り外すことができるよう構成されている。外チャンバ１２０は、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガスを導入するためのシールドガス導入口を備える。シールドガス導入口を介して、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガスを所定の流量で導入することで、内チャンバ１１０内に導入されたプリカーサや酸化剤等が、内チャンバ１１０に形成された開口部１１５を介して、内チャンバ１１０の外に漏れ出すのを防止する。【選択図】図５
2017108084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り外し可能な内チャンバと、
前記内チャンバを収容する外チャンバと
を備え、
前記内チャンバは、
成膜用の材料を吐出するための材料ノズルと、
排気用の排気口と、
前記外チャンバと連通する開口部と
を備え、
前記外チャンバは、
シールドガスを導入するためのシールドガス導入口を備える
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記内チャンバは、副生成物の除去が容易な材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記内チャンバは、透明な材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記内チャンバは、石英で構成されている
ことを特徴する請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記内チャンバは、
前記外チャンバの底面部上に載置される底面プレートと、
当該底面プレート上に載置される上面カバーと
によって構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記底面プレートは、前記材料ノズルによって、前記外チャンバに固定されている
ことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記開口部は、前記材料ノズルの背面側に配置されている
ことを特徴する請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記内チャンバは、シールドガスを拡散するための拡散部材を更に備え、
前記開口部は、当該拡散部材に対向する位置に配置されている
ことを特徴する請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記材料ノズルは、
前記材料を吐出するための２つの吐出口と、
前記材料を供給するための２つの供給穴と、
当該供給穴と連通する２つの吐出路と
を備え、
前記２つの吐出口は、上下方向に並ぶように配置されており、
前記各吐出路は、対応する前記供給穴と連通する基端部から、対応する前記吐出口に向かって扇状に広がるように形成されている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜対象物（例えば、シリコン基板等）上に薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコン基板等の成膜対象物上に薄膜を形成する手法として、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition）（以下、「ＡＬＤ」という）と呼ばれるものが知られている。ＡＬＤは、薄膜を原子層単位で形成する技術であり、通常、二種類の材料、すなわち、プリカーサ（前駆体）と共反応物（酸化源や窒化源）とを交互に成膜室に供給することで成膜を行う。
【０００３】
ところで、ＡＬＤによる成膜過程においては、一般に、副生成物が生成されるが、生成された副生成物が、成膜室を構成するチャンバの内壁等に付着してしまい、チャンバの内壁等に付着した副生成物がパーティクルの発生源となって、形成される薄膜の品質に悪影響を与えることがある。
【０００４】
そのため、ＡＬＤ成膜装置においては、チャンバの内壁等に付着した副生成物を除去するための洗浄作業を定期的に行うことが必要とされている。しかしながら、従来のＡＬＤ成膜装置においては、当該洗浄作業のために、チャンバの分解等が必要となっており、メインテナンスの手間が非常にかかるものとなっていた。
【０００５】
なお、特開２０１２−１２６９７７号公報には、反応室である内チャンバーの天板内側の壁面や側壁等に、原料ガスの反応により生成される薄膜が付着しないようにするための防着板を設けた真空成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１２６９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、メインテナンスの手間を削減することが可能な成膜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】
本発明に係る成膜装置は、取り外し可能な内チャンバと、前記内チャンバを収容する外チャンバとを備え、前記内チャンバは、成膜用の材料を吐出するための材料ノズルと、排気用の排気口と、前記外チャンバと連通する開口部とを備え、前記外チャンバは、シールドガスを導入するためのシールドガス導入口を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合において、前記内チャンバは、副生成物の除去が容易な材料で構成されているようにしてもよい。また、前記内チャンバは、透明な材料で構成されているようにしてもよい。また、前記内チャンバは、石英で構成されているようにしてもよい。
【００１０】
また、以上の場合において、前記内チャンバは、前記外チャンバの底面部上に載置される底面プレートと、当該底面プレート上に載置される上面カバーとによって構成されているようにしてもよい。更に、前記底面プレートは、前記材料ノズルによって、前記外チャンバに固定されているようにしてもよい。
【００１１】
また、以上の場合において、前記開口部は、前記材料ノズルの背面側に配置されているようにしてもよい。また、前記内チャンバは、シールドガスを拡散するための拡散部材を更に備え、前記開口部は、当該拡散部材に対向する位置に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
また、以上の場合において、前記材料ノズルは、前記材料を吐出するための２つの吐出口と、前記材料を供給するための２つの供給穴と、当該供給穴と連通する２つの吐出路とを備え、前記２つの吐出口は、上下方向に並ぶように配置されており、前記各吐出路は、対応する前記供給穴と連通する基端部から、対応する前記吐出口に向かって扇状に広がるように形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、洗浄作業が容易になるので、メインテナンスの手間を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による成膜装置（チャンバ部）の構成を説明するための斜視図である。
【図２】本発明による成膜装置（チャンバ部）の構成を説明するための平面図である。
【図３】本発明による成膜装置（チャンバ部）の構成を説明するための正面図である。
【図４】本発明による成膜装置（チャンバ部）の構成を説明するための左側面図である。
【図５】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】チャンバ部を開放した状態の斜視図である。
【図８】内チャンバを構成する上面カバーを取り外した状態の斜視図である。
【図９】内チャンバを構成する上面カバーを取り外した状態の平面図である。
【図１０】内チャンバ１１０を構成する上面カバー１１１の構造を説明するための図である。
【図１１】内チャンバ１１０を構成する底面プレート１１２の構造を説明するための図である。
【図１２】材料ノズル１１３の構造を説明するための図である。
【図１３】成膜装置１におけるガス経路を説明するためのガスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
以下では、ＡＬＤにより成膜を行う成膜装置について説明する。より具体的には、ＡＬＤにより成膜対象物上に酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の薄膜を形成する成膜装置について説明する。なお、以下では、本発明に直接関係しない部分についての説明は省略している。
【００１７】
図１〜図９は、本発明による成膜装置（チャンバ部）の構成を説明するための図である。図１は斜視図を示し、図２は平面図を示し、図３は正面図を示し、図４は左側面図を示す。図５は、図２のＡ−Ａ断面図を示し、図６は、図２のＢ−Ｂ断面図を示す。図７は、チャンバ部を開放した状態の斜視図を示し、図８は内チャンバを構成する上面カバーを取り外した状態の斜視図を示し、図９は、内チャンバを構成する上面カバーを取り外した状態の平面図を示す。
【００１８】
図１に示すように、本発明による成膜装置１は、成膜対象物に対して薄膜を形成するためのチャンバ部１００を備える。そして、図５等に示すように、チャンバ部１００は、内チャンバ１１０と、外チャンバ１２０とを備え、内チャンバ１１０は、外チャンバ１２０内に収容されている。
【００１９】
内チャンバ１１０は、成膜対象物に対して薄膜を形成するための成膜室を構成するものであって、透明で副生成物の除去が容易な材料（本実施形態においては、石英）で構成されている。本実施形態においては、内チャンバ１１０は、上面カバー１１１と、底面プレート１１２とによって構成されている。上面カバー１１１は、単に、底面プレート１１２上に載置されているだけなので、簡単に取り外すことができるようなっている。また、底面プレート１１２についても、外チャンバ１２０の底面側を構成する底面部上に載置されて、材料ノズル（後述）によって押さえられているだけなので、材料ノズルを取り外すだけで、簡単に取り外すことができるようになっている。
【００２０】
本実施形態においては、内チャンバ１１０が、成膜装置１（チャンバ部１００）から簡単に取り外すことができるように構成されており、更に、内チャンバ１１０自体も副生成物の除去が容易な材料で構成されているので、内チャンバ１１０の洗浄が容易に行えるようになっている。
【００２１】
図５等に示すように、内チャンバ１１０の内部には、成膜用の材料を吐出するための材料ノズル１１３が設けられている。材料ノズル１１３は、吐出口を２つ備えており、各吐出口から異なる材料を吐出することができるように構成されている。本実施形態においては、一方の吐出口から第一の成膜材料であるプリカーサが吐出され、他方の吐出口から第二の成膜材料である酸化剤が吐出されることになる。材料ノズル１１３の構造の詳細については後述する。
【００２２】
図５等に示すように、内チャンバ１１０には、更に、排気用の排気口１１４が設けられており、当該排気口１１４を介して、チャンバ部１００内部の排気がされることになる。図９等に示すように、排気口１１４は、成膜対象物が載置されるヒートステージ１７０（後述）を挟んで、材料ノズル１１３の反対側に配置されており、材料ノズル１１３から吐出された材料ガス（プリカーサ及び酸化剤）は、成膜対象物上を、成膜対象物と平行に流れた後、排気口１１４を介して排出されることになる。
【００２３】
また、内チャンバ１１０は、その側面部に、開口部１１５が設けられており、内チャンバ１１０の内部と、外チャンバ１２０の内部（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）とは、当該開口部１１５を介して連通している。従って、内チャンバ１１０に設けられた排気口１１４を介して排気をすれば、内チャンバ１１０の内部のみならず、外チャンバ１２０の内部についても排気がされることになる。また、内チャンバ１１０と外チャンバ１２０との間に大きな差圧が発生することがないので、内チャンバ１１０を石英等の大きな強度が得られない材料で構成した場合であっても、内チャンバ１１０が差圧により破損することはないことになる。
【００２４】
図８等の示すように、内チャンバ１１０には、更に、クリーニング用のガスを導入するためのパージガス導入口１１６が設けられている。当該パージガス導入口１１６は、本発明には直接関係しないので説明は省略する。
【００２５】
内チャンバ１１０の構造の更なる詳細については後述する。
【００２６】
外チャンバ１２０は、その内部に内チャンバ１１０を収容するものであって、大気圧に耐えられるような強度を有する材料（例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼）で構成されている。本実施形態においては、外チャンバ１２０は、蓋部１２１と、底面部１２２とによって構成されている。蓋部１２１は、ヒンジ機構１３１を介して、底面部１２２に対して回動可能に取り付けられており、蓋部１２１の一端に取り付けられたハンドル部１３２を持ち上げると、図７等に示すように、外チャンバ１２０が開くことになる。図５等に示すように、底面部１２２の上面には、底面部１２２上に載置された内チャンバ１１０を囲うように、断面が台形状の溝が形成されており、当該溝に装着されたＯリング１２３によって、蓋部１２１と底面部１２２との間が気密にシールされることになる。
【００２７】
また、図８等に示すように、外チャンバ１２０（底面部１２２）には、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガスを導入するためのシールドガス導入口１２４が設けられている。シールドガスは、内チャンバ１１０内に導入されたプリカーサや酸化剤等が、内チャンバ１１０に設けられた開口部１１５を介して、外チャンバ１２０内（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）に流出するのを防止するためのガスである。本実施形態においては、シールドガスとして、不活性ガス、より具体的には、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用する。
【００２８】
シールドガス導入口１２４を介して、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガスを所定の流量で導入することで、内チャンバ１１０内に導入されたプリカーサや酸化剤等が、内チャンバ１１０に形成された開口部１１５（或いは、上面カバー１１１と底面プレート１１２との隙間）を介して、内チャンバ１１０の外に漏れ出すのを防止することができる。
【００２９】
また、図５等に示すように、外チャンバ１２０の蓋部１２１の内側面（内チャンバ１１０の上面カバー１１１の上面と対向する面）には、押さえ部材１２５が取り付けられている。押さえ部材１２５は、板ばねによって構成されており、板ばねの先端部分が上面カバー１１１に当接することにより、内チャンバ１１０内に各種ガスを導入し始める際等に、圧力の急激な変化によって上面カバー１１１が動くのを防止する。
【００３０】
チャンバ部１００は、更に、チャンバ部１００内に成膜用の材料を供給するための材料供給ポート１４１，１４２を備える。一方の材料供給ポート１４１は、第一の成膜材料であるプリカーサを供給するためのものであり、他方の材料供給ポート１４２は、第二の成膜材料である酸化剤を供給するためのものである。材料供給ポート１４１，１４２はそれぞれ、配管を介して、外チャンバ１２０の底面部１２２に接続されており、底面部１２２に設けられた材料ノズル装着用の突起部に形成された一対の貫通孔にそれぞれ連通している。
【００３１】
チャンバ部１００は、更に、チャンバ部１００内の排気を行うための排気ポート１５１を備える。排気ポート１５１は、図５等に示すように、外チャンバ１２０の底面部１２２を貫通する配管１５２を介して、内チャンバ１１０内の排気口１１４に接続されている。
【００３２】
チャンバ部１００は、更に、チャンバ部１００内にシールドガスを供給するためのシールドガス供給ポート１６１を備える。シールドガス供給ポート１６１は、配管を介して、外チャンバ１２０の底面部１２２に接続されており、底面部１２２に形成されたシールドガス導入口１２４と連通している。
【００３３】
チャンバ部１００は、更に、成膜対象物を加熱するための加熱部を構成するヒートステージ１７０を備える。ヒートステージ１７０は、図５等に示すように、外チャンバ１２０の下側に配置されており、外チャンバ１２０及び内チャンバ１１０の中央部に設けられた貫通孔を介して、ヒートステージ１７０の上面（加熱面）が内チャンバ１１０内に露出するように構成されている。内チャンバ１１０内に露出したヒートステージ１７０の上面（加熱面）に、成膜対象物が載せられて加熱されることになる。なお、成膜対象物は、実際は、サセプタ（不図示）に載置・固定された状態で、ヒートステージ１７０上に載せられて加熱されることになる。
【００３４】
図５等に示すように、ヒートステージ１７０は、内部に、セラミックヒータ１７１を備えている。セラミックヒータ１７１は、スプリングホルダ１７３に保持された圧縮コイルばね１７２によって、ヒートステージ１７０の上面（の内側面）に押しつけられるようになっている。
【００３５】
また、ヒートステージ１７０の下端部に設けられたフランジ１７４は、外チャンバ１２０の底面部１２２に連結された円筒部材１２６の下端部に設けられたフランジ１２７と気密に連結されている。
【００３６】
図５等に示すように、チャンバ部１００は、更に、外チャンバ１２０の蓋部１２１を覆う外カバー１８０を備える。簡単のため、図示は省略してあるが、外チャンバ１２０の蓋部１２１と外カバー１８０との間の空間１８１には、内チャンバ１１０内を上方から加熱するための補助ヒータ（例えば、マントルヒータ）が設けられる。本実施形態においては、内チャンバ１１０（上面カバー１１１）が透明な材料（石英）で構成されているので、内チャンバ１１０（上面カバー１１１）を介した上方からの加熱も効率的に行えるようになっている。
【００３７】
次に、内チャンバ１１０の詳細について説明する。
【００３８】
図１０は、内チャンバ１１０を構成する上面カバー１１１の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３９】
同図に示すように、上面カバー１１１は、概ね、底面側が開放された中空ドーム状の形状を有し、その側面に、矩形状の開口部１１１１が形成されている。当該開口部１１１１を介して、内チャンバ１１０内部と、外チャンバ１２０内部（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）とが、連通することになる。
【００４０】
また、上面カバー１１１の底面側には、円状に凹部１１１２が形成されており、上面カバー１１１が底面プレート１１２上に載置された際、当該凹部１１１２に、底面プレート１１２の外周縁が嵌まり込むことになる。
【００４１】
また、上面カバー１１１の外周面には、上面カバー操作用の溝１１１３が形成されている。上面カバー１１１を移動させる際は、当該溝１１１３に、専用の器具が挿入されることになる。
【００４２】
図１１は、内チャンバ１１０を構成する底面プレート１１２の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００４３】
同図に示すように、底面プレート１１２は、概ね円板状の形状を有し、その中央部に、ヒートステージ１７０の上面を露出させるための円形の孔１１２１が形成されている。なお、当該孔１１２１は、成膜処理時には、ヒートステージ１７０上に載せられる円板状のサセプタによって覆われることとなる。
【００４４】
底面プレート１１２には、更に、材料ノズル装着用の突起部を挿入するための長孔１１２２と、排気口１１４を形成する円孔１１２３と、パージガス導入口１１６を形成する円孔１１２４とが形成されている。底面プレート１１２を、外チャンバ１２０の底面部１２２上に載置する際、底面部１２２に設けられた材料ノズル装着用の突起部が長孔１１２２を通るように載置することで、底面プレート１１２に形成された他の孔１１２１，１１２３，１１２４と、底面部１２２に形成された対応する貫通孔との位置合わせがされることになる。また、長孔１１２２に挿入された材料ノズル装着用の突起部によって、底面プレート１１２の水平方向の動きが規制されることになる。
【００４５】
成膜装置１のチャンバ部１００においては、内チャンバ１１０（上面カバー１１１）に開口部１１５（１１１１）が設けられているので、内チャンバ１１０に設けられた排気口１１４を介して排気を行うことで、内チャンバ１１０内のみならず、外チャンバ１２０内（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）の排気が行えるようになっている。
【００４６】
また、前述したように、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガスを導入するシールドガス導入口１２４を備えているので、当該シールドガス導入口１２４を介して、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に、シールドガス（例えば、アルゴンガス）を所定の流量で導入することで、外チャンバ１２０から開口部１１５（１１１１）を介して内チャンバ１１０内に向かうガスの流れが形成され、内チャンバ１１０内に導入されたプリカーサや酸化剤等が、開口部１１５（１１１１）を介して、内チャンバ１１０の外に漏れ出すのを防止することが可能となる。
【００４７】
また、図５に示すように、内チャンバ１１０（上面カバー１１１）に設けられた開口部１１５（１１１１）を、材料ノズル１１３の後方に位置させることにより、開口部１１５（１１１１）を介して、内チャンバ１１０内に導入されたシールドガスは、材料ノズル１１３の後面にぶつかった後に、内チャンバ１１０内に拡散するようになるので、材料ノズル１１３から排気口１１４に向かって流れる材料ガス（プリカーサ及び酸化剤）の流れを乱すことなく、シールドガスの内チャンバ１１０内への導入が行える。
【００４８】
本実施形態においては、上面カバー１１１を底面プレート１１２上にセットする際に、上面カバー１１１に設けられた開口部１１１１が、材料ノズル１１３の後方に位置するように、作業者が開口部１１１１及び材料ノズル１１３の位置を目視により確認しつつ上面カバー１１１をセットする。なお、開口部１１１１の位置合わせを容易にするため、例えば、上面カバー１１１及び底面プレート１１２のいずれか一方に、突起を設けると共に、他方に当該突起が嵌合する凹部を設け、両者を嵌合させると、開口部１１１１が材料ノズル１１３の後方に位置することになるようにしてもよい。
【００４９】
次に、材料ノズル１１３の詳細について説明する。
【００５０】
図１２は、材料ノズル１１３の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は底面図を示し、同図（ｄ）は右側面図を示す。また、同図（ｅ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図を示し、同図（ｆ）は、同図（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示し、同図（ｇ）は、同図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図を示す。
【００５１】
同図に示すように、材料ノズル１１３は、概ね、奥行きの寸法が異なる直方体状の部材を上下に重ねたような形状を有しており、上側の部分が前方（同図（ｄ）における左方）に突出するように形成されている。
【００５２】
同図（ｂ）に示すように、当該突出部の正面側には、材料ガスの吐出口が２つ形成されている。２つの吐出口１１３１，１１３２は、上下に並ぶように形成されており、更に、左右方向にややずれるように配置されている。本実施形態においては、下側の吐出口１１３１は、プリカーサ（及びキャリアガス）を吐出するために利用され、上側の吐出口１１３２は、酸化剤（及びキャリアガス）を吐出するために利用される。
【００５３】
同図（ａ）に示すように、材料ノズル１１３の上面の中央背面側には、上下方向に貫通する貫通孔１１３３が形成されており、材料ノズル１１３は、当該貫通孔１１３３に挿入される一本のねじで、外チャンバ１２０の底面部１２２に固定（ねじ留め）される。材料ノズル１１３を底面部１２２に固定することにより、材料ノズル１１３と底面部１２２との間に挟まれる底面プレート１１２の垂直方向の動きが規制されることになる。
【００５４】
同図（ｃ）に示すように、材料ノズル１１３の底面には、一定の深さの長穴（凹部）１１３４が形成されている。当該長穴１１３４に、外チャンバ１２０の底面部１２２に設けられた材料ノズル装着用の突起部が嵌まり込むことによって、材料ノズル１１３が所定の位置に装着されると共に、材料ノズル１１３の水平方向の動きが規制されることになる。
【００５５】
また、同図（ｃ）に示すように、材料ノズル１１３の底面に設けられた長穴１１３４内（長穴の底）には、一対の穴１１３５，１１３６が形成されている。当該一対の穴１１３５，１１３６は、長穴１１３４の前後方向（同図（ｃ）における上下方向）の中央に、貫通孔１１３３を挟むように配置されている。一方の穴１１３５は、下側の吐出口１１３１と連通しており、他方の穴１１３６は、上側の吐出口１１３２と連通している。当該一対の穴１１３５，１１３６は、外チャンバ１２０の底面部１２２に設けられた材料ノズル装着用の突起部に、材料ノズル１１３が装着された際に、当該突起部に形成された一対の材料供給用の貫通孔と連通するような位置に形成されている。
【００５６】
同図（ｅ）〜（ｇ）に示すように、材料ノズル１１３の内部には、上下方向に並ぶように２つの吐出路１１３７，１１３８が形成されている。下側に位置する吐出路１１３７は、下側の吐出口１１３１に通ずる吐出路であり、上側に位置する吐出路１１３８は、上側の吐出口１１３２に通ずる吐出路である。各吐出路１１３７，１１３８は、材料ノズル１１３の背面側に位置する基端部から、材料ノズルの正面側に設けられた吐出口１１３１，１１３２に向かって水平方向に延びると共に、扇状に広がるように形成されている。各吐出路１１３７，１１３８の基端部は、底面側に設けられた材料供給用の各穴１１３５，１１３６と連通している。
【００５７】
以上のような構造を有する材料ノズル１１３を使用することにより、底面側から供給される二種類の材料、すなわち、プリカーサ及び酸化剤それぞれを、別々の吐出経路を介して吐出して、成膜対象物上に一様に流すことができるようになる。
【００５８】
次に、以上のような構成を有する成膜装置１での成膜方法について説明する。
【００５９】
図１３は、成膜装置１におけるガス経路を説明するためのガスフロー図である。
【００６０】
同図に示すように、成膜装置１は、シールドガス供給部１０と、酸化剤供給部（第二成膜材料供給部）２０と、プリカーサ供給部（第一成膜材料供給部）３０と、排気部４０とを備えている。更に、成膜装置１は、各種ガスの流れを制御するための制御部５０を備える。
【００６１】
シールドガス供給部１０は、成膜装置１のチャンバ部１００に対して、シールドガスを供給するための経路を構成するものである。より具体的には、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間に設けられたシールドガス導入口１２４にシールドガスを供給するための経路を構成するものである。同図に示すように、シールドガス供給部１０は、マスフローコントローラ１１及びエアオペレーションバルブ１２を備える。シールドガス供給部１０の各構成要素は配管によって接続されている。マスフローコントローラ１１及びエアオペレーションバルブ１２の動作は、制御部５０によって制御される。本実施形態においては、シールドガスとして、不活性ガス、より具体的には、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用する。なお、マスフローコントローラ１１に対しては、不図示のアルゴンガス供給源からアルゴンガスが供給される。
【００６２】
酸化剤供給部（第二成膜材料供給部）２０は、成膜装置１のチャンバ部１００に対して、第二の成膜材料である酸化剤を供給するための経路を構成するものである。より具体的には、内チャンバ１１０内に設けられた材料ノズル１１３に酸化剤を供給するための経路を構成するものである。本実施形態においては、酸化剤として、水（Ｈ2Ｏ）を使用する。酸化剤は、キャリアガスと混合された上で、内チャンバ１１０内に設けられた材料ノズル１１３に供給される。本実施形態においては、酸化剤用のキャリアガスとして、不活性ガス、より具体的には、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用する。
【００６３】
同図に示すように、酸化剤供給部２０は、マスフローコントローラ２１、エアオペレーションバルブ２２，２３，２４、マニュアルバルブ２５及び酸化剤ボトル２６を備える。酸化剤供給部３０の各構成要素は配管によって接続されている。マスフローコントローラ２１及びエアオペレーションバルブ２２〜２４の動作は、制御部５０によって制御される。マニュアルバルブ２５は、作業者によって開閉操作がされる。マスフローコントローラ２１及びエアオペレーションバルブ２２は、酸化剤用のキャリアガスの流れを制御するためのものである。なお、マスフローコントローラ２１に対しては、キャリアガスとして、アルゴンガスが不図示のアルゴンガス供給源から供給される。マニュアルバルブ２５及びエアオペレーションバルブ２３は、酸化剤の流れを制御するためのものである。エアオペレーションバルブ２４は、キャリアガスと酸化剤の混合ガスの流れを制御するためのものである。酸化剤ボトル２６は、酸化剤が収容された容器であり、収容された酸化剤を加熱可能なように構成されている。
【００６４】
プリカーサ供給部（第一成膜材料供給部）３０は、成膜装置１のチャンバ部１００に対して、第一の成膜材料であるプリカーサを供給するための経路を構成するものである。より具体的には、内チャンバ１１０内に設けられた材料ノズル１１３にプリカーサを供給するための経路を構成するものである。本実施形態においては、プリカーサとして、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を使用する。プリカーサは、キャリアガスと混合された上で、内チャンバ１１０内に設けられた材料ノズル１１３に供給される。本実施形態においては、プリカーサ用のキャリアガスとして、不活性ガス、より具体的には、アルゴン（Ａｒ）ガスを使用する。
【００６５】
同図に示すように、プリカーサ供給部３０は、マスフローコントローラ３１、エアオペレーションバルブ３２，３３，３４、マニュアルバルブ３５及びプリカーサボトル３６を備える。プリカーサ供給部３０の各構成要素は配管によって接続されている。マスフローコントローラ３２及びエアオペレーションバルブ３２〜３４の動作は、制御部５０によって制御される。マニュアルバルブ３５は、作業者によって開閉操作がされる。マスフローコントローラ３１及びエアオペレーションバルブ３２は、プリカーサ用のキャリアガスの流れを制御するためのものである。なお、マスフローコントローラ３１に対しては、キャリアガスとして、アルゴンガスが不図示のアルゴンガス供給源から供給される。マニュアルバルブ３５及びエアオペレーションバルブ３３は、プリカーサの流れを制御するためのものである。エアオペレーションバルブ３４は、キャリアガスとプリカーサの混合ガスの流れを制御するためのものである。プリカーサボトル３６は、プリカーサが収容された容器であり、収容されたプリカーサを加熱可能なように構成されている。
【００６６】
排気部４０は、成膜装置１のチャンバ部１００内の排気を行うための経路を構成するものである。より具体的には、内チャンバ１１０に設けられた排気口１１４を介して、内チャンバ１１０（及び外チャンバ１２０）内の排気を行うための経路を構成するものである。
【００６７】
同図に示すように、排気部４０は、エアオペレーションバルブ４１及び排気ポンプ４２を備える。排気部４０の各構成要素は配管によって接続されている。エアオペレーションバルブ４１及び排気ポンプ４２の動作は、制御部５０によって制御される。エアオペレーションバルブ４１は、排気動作を制御するためのものである。排気ポンプ４２は、成膜装置１のチャンバ部１００内の排気を行うためのポンプであって、本実施形態においては、ドライポンプによって構成される。なお、本実施形態においては、排気ポンプ４２は、成膜処理中は常時動作することになる。
【００６８】
制御部５０は、成膜装置１の動作を制御するものであって、本実施形態においては、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）によって構成される。
【００６９】
次に、以上のような構成を有する成膜装置１における成膜手順について説明する。
【００７０】
まず、排気ポンプ４２の運転を開始すると共に、エアオペレーションバルブ４１を開けて、内チャンバ１１０及び外チャンバ１２０の内部を真空にする。
【００７１】
次に、ヒートステージ１７０を加熱することで、ヒートステージ１７０上に載置された成膜対象物２を加熱する。なお、成膜対象物２は、成膜処理を開始する前に、予め、サセプタ（不図示）上に載置・固定した状態でヒートステージ１７０上に載置されているものとする。本実施形態においては、成膜対象物２は、ヒートステージ１７０によって約２００℃に加熱される。
【００７２】
次に、プリカーサボトル３６を加熱し、内部のプリカーサ（本実施形態においては、ＴＭＡ）を気化させる。本実施形態においては、プリカーサボトル３６は、約５０℃に加熱される。同様に、酸化剤ボトル２６を加熱し、内部の酸化剤（本実施形態においては、Ｈ2Ｏ）を気化させる。本実施形態においては、酸化剤ボトル２６は、約９０℃に加熱される。
【００７３】
次に、マニュアルバルブ２５及び３５をそれぞれ開ける。
【００７４】
以上のようにして、成膜準備が完了すると、次に、シールドガスの供給を開始するため、エアオペレーションバルブ１２を開けると共に、マスフローコントローラ１１を制御して、所定の流量でアルゴンガスをチャンバ部１００内部へ導入する。シールドガス導入口１２４を介して、チャンバ部１００（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）内へ導入されたアルゴンガスは、内チャンバ１１０に形成された開口部１１５を介して内チャンバ１１０内部へ流入し、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。
【００７５】
次に、プリカーサ用のキャリアガスの供給を開始するため、エアオペレーションバルブ３４及び３２を開けると共に、マスフローコントローラ３１を制御して、所定の流量で、アルゴンガスを、チャンバ部１００内部へ導入する。材料ノズル１１３の一方の吐出口を介して、内チャンバ１１０内に導入されたアルゴンガスについても、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。
【００７６】
同様に、酸化剤用のキャリアガスの供給を開始するため、エアオペレーションバルブ２４及び２２を開けると共に、マスフローコントローラ２１を制御して、所定の流量で、アルゴンガスを、チャンバ部１００内部へ導入する。材料ノズル１１３の他方の吐出口を介して、内チャンバ１１０内に導入されたアルゴンガスについても、内チャンバ１１０内に設けれらた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。
【００７７】
次に、酸化剤の供給を開始するため、エアオペレーションバルブ２３を開ける。エアオペレーションバルブ２３を開けると、気化したＨ2Ｏが酸化剤ボトル２６より流出し、アルゴンガスと混ぜ合わされた状態で、チャンバ部１００へ供給されることになる。材料ノズル１１３を介して、内チャンバ１１０内へＨ2Ｏが導入されると、導入されたＨ2Ｏによって、成膜対象物２の表面が酸化されることになる（酸化工程）。酸化処理に使われなかったＨ2Ｏを含む余剰ガスは、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。
【００７８】
なお、この際、シールドガス供給部１０を介して、チャンバ部１００（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）内に導入されるガス流量が、酸化剤供給部２０（及びプリカーサ供給部３０）を介して、チャンバ部１００（内チャンバ１１０）内に導入されるガス流量より多くなるように流量制御がされているため、内チャンバ１１０内のＨ2Ｏ等が、内チャンバ１１０より、外チャンバ１２０内に流出することはないことになる。
【００７９】
酸化剤（Ｈ2Ｏとアルゴンの混合ガス）のチャンバ部１００への導入開始後、一定時間が経過したら、酸化剤の供給を停止するため、エアオペレーションバルブ２３を閉める。
【００８０】
一方、キャリアガスの供給は、そのまま継続されるので、マスフローコントローラ２１によって制御された所定流量のアルゴンガスは、そのままチャンバ部１００内部へ導入され続ける。そして、チャンバ部１００内部へ導入されたアルゴンガスは、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。このようなアルゴンガスの流れによって、内チャンバ１１０内部のクリーニングがされることになる（第一パージ工程）。
【００８１】
酸化剤の供給停止（第一パージ工程開始）後、一定時間が経過したら、今度は、プリカーサの供給を開始するため、エアオペレーションバルブ３３を開ける。エアオペレーションバルブ３３を開けると、気化したＴＭＡがプリカーサボトル３６より流出し、アルゴンガスと混ぜ合わされた状態で、チャンバ部１００へ供給されることになる。材料ノズル１１３を介して、内チャンバ１１０内へＴＭＡが導入されると、導入されたＴＭＡが、成膜対象物２の表面に吸着される（吸着工程）。吸着されなかったＴＭＡを含む余剰ガスは、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。
【００８２】
なお、この際も、シールドガス供給部１０を介して、チャンバ部１００（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）内に導入されるガス流量が、プリカーサ供給部３０（及び酸化剤供給部２０）を介して、チャンバ部１００（内チャンバ１１０）内に導入されるガス流量より多くなるように流量制御がされているため、内チャンバ１１０内のＴＭＡ等が、内チャンバ１１０より、外チャンバ１２０内に流出することはないことになる。
【００８３】
プリカーサ（ＴＭＡとアルゴンの混合ガス）のチャンバ部１００への導入開始後、一定時間が経過したら、プリカーサの供給を停止するため、エアオペレーションバルブ３３を閉める。
【００８４】
一方、キャリアガスの供給は、そのまま継続されるので、マスフローコントローラ３１によって制御された所定流量のアルゴンガスは、そのままチャンバ部１００内部へ導入され続ける。そして、チャンバ部１００内部へ導入されたアルゴンガスは、内チャンバ１１０内に設けられた排気口１１４及びエアオペレーションバルブ４１を介して、排気ポンプ４２により、チャンバ部１００外へ排出されることになる。このようなアルゴンガスの流れによって、内チャンバ１１０内部のクリーニングがされることになる（第二パージ工程）。
【００８５】
プリカーサの供給停止（第二パージ工程開始）後、一定時間が経過したら、再び、酸化剤の供給を開始して、上述した酸化工程を行い、その後、上述した第一パージ工程、吸着工程、第二パージ工程を行う。上述した酸化工程、第一パージ工程、吸着工程、第二パージ工程の４工程を一サイクルとして、上記４工程を所定サイクル数、繰り返すことにより、所望の膜厚の膜が成膜対象物２上に堆積形成されることになる。
【００８６】
所定のサイクル数処理が済んだら、成膜過程を酸化処理で終了させる為、再び酸化工程を行い、成膜処理を終了する。
【００８７】
以上のような手順により、成膜対象物２上への成膜処理が行われる。
【００８８】
なお、成膜装置１を停止させる際は、まず、マスフローコントローラ２１及び３１を制御して、内チャンバ１１０へのアルゴンガスの供給を停止した後に、マスフローコントローラ１１を制御して、外チャンバ１２０（外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８）へのアルゴンガスの供給を停止するようにする。このようにすることで、内チャンバ１１０内の残留物が、外チャンバ１２０側へ流出することを防止することができる。
【００８９】
以上、詳細に説明したように、上述した成膜装置１においては、内チャンバ１１０が容易に取り外すことができるように構成されており、更に、内チャンバ１１０が洗浄が容易な材料で構成されているので、メインテナンスにかかる手間が削減できる。
【００９０】
また、内チャンバ１１０に、外チャンバ１２０と連通する開口部１１５を設けているので、内チャンバ１１０に設けられた排気口１１４を介して排気をすれば、内チャンバ１１０の内部のみならず、外チャンバ１２０の内部についても排気ができ、また、内チャンバ１１０を石英等の大きな強度が得られない材料で構成した場合であっても、内チャンバ１１０が差圧により破損することを防止することができる。
【００９１】
また、外チャンバ１２０内にシールドガスを導入するためのシールドガス導入口１２４を備えており、当該シールドガス導入口１２４を介して、外チャンバ１２０と内チャンバ１１０との間の空間１２８に所定流量のシールドガスが導入されるようになっているので、内チャンバ１１０内に導入されたプリカーサや酸化剤等が、内チャンバ１１０に設けられた開口部１１５等を介して、内チャンバ１１０から外チャンバ１２０に漏れ出すことを防止することが可能となっている。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態においては、内チャンバに設けられた開口部を介して導入されるシールドガスを、材料ノズルの背面に当てることで、内チャンバ内に拡散させるようにしていたが、内チャンバ内に、シールドガス拡散用の部材（邪魔板等）を別途設けて、内チャンバの開口部を当該部材に対向するように配置するようにすることも考えられる。
【符号の説明】
【００９３】
１      成膜装置
２      成膜対象物
１０    シールドガス供給部
１１    マスフローコントローラ
１２    エアオペレーションバルブ
２０    酸化剤供給部
２１    マスフローコントローラ
２２，２３，２４    エアオペレーションバルブ
２５    マニュアルバルブ
２６    酸化剤ボトル
３０    プリカーサ供給部
３１    マスフローコントローラ
３２，３３，３４    エアオペレーションバルブ
３５    マニュアルバルブ
３６    プリカーサボトル
４０    排気部
４１    エアオペレーションバルブ
４２    排気ポンプ
５０    制御部
１００    チャンバ部
１１０    内チャンバ
１１１    上面カバー
１１２    底面プレート
１１３    材料ノズル
１１４    排気口
１１５    開口部
１１６    パージガス導入口
１２０    外チャンバ
１２１    蓋部
１２２    底面部
１２３    Ｏリング
１２４    シールドガス導入口
１２５    押さえ部材
１２６    円筒部材
１２７    フランジ
１２８    空間
１３１    ヒンジ機構
１３２    ハンドル部
１４１，１４２    材料供給ポート
１５１    排気ポート
１５２    配管
１６１    シールドガス供給ポート
１７０    ヒートステージ
１７１    セラミックヒータ
１７２    圧縮コイルばね
１７３    スプリングホルダ
１７４    フランジ
１８０    外カバー
１８１    空間
１１１１    開口部
１１１２    凹部
１１１３    溝
１１２１    孔
１１２２    長孔
１１２３，１１２４    円孔
１１３１，１１３２    吐出口
１１３３    貫通孔
１１３４    長穴
１１３５，１１３６    穴
１１３７，１１３８    吐出路
【図１】
2017108084.tif 000003
【図２】
2017108084.tif 000004
【図３】
2017108084.tif 000005
【図４】
2017108084.tif 000006
【図５】
2017108084.tif 000007
【図６】
2017108084.tif 000008
【図７】
2017108084.tif 000009
【図８】
2017108084.tif 000010
【図９】
2017108084.tif 000011
【図１０】
2017108084.tif 000012
【図１１】
2017108084.tif 000013
【図１２】
2017108084.tif 000014
【図１３】
2017108084.tif 000015