(57)【要約】【課題】基板に平行にガスを供給することで原子層成長を行う横型の薄膜形成装置で、ガスの供給機構を複雑にすることなく、より大きい基板に対してより均一に膜が形成できるようにする。【解決手段】、ガス供給部１０７ａからガスを導入するときは、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ａを閉じてバルブ１１０ｂを開けた状態とする。従って、ガス供給部１０７ａより導入されたガスは、基板載置台１０５に載置されている基板Ｗの上を排気口１０８ｂの側に流れていく。これに対し、ガス供給部１０７ｂからガスを導入するときは、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ｂを閉じてバルブ１１０ａを開けた状態とする。従って、ガス供給部１０７ｂより導入されたガスは、基板載置台１０５に載置されている基板Ｗの上を排気口１０８ａの側に流れていく。【選択図】  図１
2009203488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な真空容器を構成している装置本体と、
前記装置本体の内部に配置されて成膜対象の基板が載置される基板載置台と、
前記装置本体の内部で前記基板載置台の上に形成された成膜室と、
前記基板に薄膜を形成するための原料を少なくとも含むガスを前記成膜室の第１側部の側より前記成膜室に供給する第１ガス供給部と、
前記ガスを前記成膜室の前記第１側部に対向する第２側部の側より前記成膜室に供給する第２ガス供給部と、
前記成膜室の前記第１側部の側に配置された開閉自在な第１排気口と、
前記成膜室の前記第２側部の側に配置された開閉自在な第２排気口と、
前記第１排気口および前記第２排気口に排気路で連通する排気部と
を少なくとも備え、
前記ガスを前記第１ガス供給部より供給するときは前記第１排気口が閉じて前記第２排気口が開放され、
前記ガスを前記第２ガス供給部より供給するときは前記第２排気口が閉じて前記第１排気口が開放される
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記第１排気口および前記第２排気口は、前記成膜室の上部に配置されている
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜形成装置において、
前記装置本体の内部で前記基板載置台の下に設けられた下部排気室を備え、
前記第１排気口は、前記第１側部の側の前記基板載置台の端部と前記装置本体の内部側面との間に形成され、
前記第２排気口は、前記第２側部の側の前記基板載置台の端部と前記装置本体の内部側面との間に形成されている
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の薄膜形成装置において、
前記基板載置台の前記第１側部の側と前記装置本体の内部側面との間に配置されて前記第１側部と前記第２側部との対向する方向に移動可能とされた第１仕切り部と、
前記基板載置台の前記第２側部の側と前記装置本体の内部側面との間に配置されて前記第２側部と前記第１側部との対向する方向に移動可能とされた第２仕切り部と
を備え、
前記第１排気口は、前記第１仕切り部の移動により開閉され、
前記第２排気口は、前記第２仕切り部の移動により開閉される
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】
請求項３記載の薄膜形成装置において、
前記基板載置台の前記第１側部の側と前記装置本体の内部側面との間に配置されて上下移動可能とされた第１仕切り部と、
前記基板載置台の前記第２側部の側と前記装置本体の内部側面との間に配置されて上下方向に移動可能とされた第２仕切り部と
を備え、
前記第１排気口は、前記第１仕切り部の移動により開閉され、
前記第２排気口は、前記第２仕切り部の移動により開閉される
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置において、
前記基板載置台は、載置される基板を加熱する加熱機構を備えている
ことを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相において加熱された基板の上に原料ガスを供給することで薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３００℃程度の低温で良質な薄膜がより均質な状態で形成可能であるなどの種々の特徴を備える技術として、原子層および分子層単位で薄膜の形成が可能な原子層成長（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法が、注目されている。原子層成長法は、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（ｎは２以上の整数）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。原子層成長方法によれば、一般的なＣＶＤと同様に高い形状適応性と膜厚制御性を併せ持っており、より低温でより広い面積に対して均一な薄膜を再現性よく形成できる技術として、大画面のフラットパネルディスプレイ製造への適用が検討されている。
【０００３】
大型化に対応する原子層成長装置としては、１辺が数十ｃｍを越える矩形の基板が対象となるため、基板に平行にガスを供給する横型の装置が一般に用いられている。横型の装置では、よく知られているように、基板に平行にガスを供給しており、装置の構成が単純であり、基板の大型化に適用しやすい構成となっている。また、原子層成長方法は、前述したように成長の自己停止作用を備えており、他の化学的気相成長法に比較し、形成される膜の状態が供給されるガスの分布にあまり影響をされない。このため、基板の大型化に伴い、ガスの供給口からの距離が大きく異なる状態となっていても、基板全域に対して均一な膜の形成が期待できる。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７３３５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した横型の薄膜形成装置で原子層成長を行う場合であっても、ガスが供給されるガス供給口に近い領域ほど膜が厚く形成され、ガス供給口に対向する位置の排気口に近い領域ほど膜が薄く形成される傾向が、発明者らにより確認されている。有機金属気相成長法を実現するための気相成長装置では、ライナー管などを用いることで、ガス流方向の均一性を向上させる技術が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、ライナー管などを用いる技術では、装置の中における成膜の領域が小さく、基板の大型化に対応させることが容易ではない。
【０００６】
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、基板に平行にガスを供給することで原子層成長を行う横型の薄膜形成装置で、ガスの供給機構を複雑にすることなく、より大きい基板に対してより均一に膜が形成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】
【０００７】
本発明に係る薄膜形成装置は、密閉可能な真空容器を構成している装置本体と、装置本体の内部に配置されて成膜対象の基板が載置され、例えば載置される基板を加熱する加熱機構を備える基板載置台と、装置本体の内部で基板載置台の上に形成された成膜室と、基板に薄膜を形成するための原料を少なくとも含むガスを成膜室の第１側部の側より成膜室に供給する第１ガス供給部と、ガスを成膜室の第１側部に対向する第２側部の側より成膜室に供給する第２ガス供給部と、成膜室の第１側部の側に配置された開閉自在な第１排気口と、成膜室の第２側部の側に配置された開閉自在な第２排気口と、第１排気口および第２排気口に排気路で連通する排気部とを少なくとも備え、ガスを第１ガス供給部より供給するときは第１排気口が閉じて第２排気口が開放され、ガスを第２ガス供給部より供給するときは第２排気口が閉じて第１排気口が開放されるようにしたものである。
【０００８】
上記薄膜形成装置において、第１排気口および第２排気口は、成膜室の上部に配置されている。
【０００９】
上記薄膜形成装置において、装置本体の内部で基板載置台の下に設けられた下部排気室を備え、第１排気口は、第１側部の側の基板載置台の端部と装置本体の内部側面との間に形成され、第２排気口は、第２側部の側の基板載置台の端部と装置本体の内部側面との間に形成されている。
【００１０】
上記薄膜形成装置において、基板載置台の第１側部の側と装置本体の内部側面との間に配置されて第１側部と第２側部との対向する方向に移動可能とされた第１仕切り部と、基板載置台の第２側部の側と装置本体の内部側面との間に配置されて第２側部と第１側部との対向する方向に移動可能とされた第２仕切り部とを備え、第１排気口は、第１仕切り部の移動により開閉され、第２排気口は、第２仕切り部の移動により開閉される。また、基板載置台の第１側部の側と装置本体の内部側面との間に配置されて上下移動可能とされた第１仕切り部と、基板載置台の第２側部の側と装置本体の内部側面との間に配置されて上下方向に移動可能とされた第２仕切り部とを備え、第１排気口は、第１仕切り部の移動により開閉され、第２排気口は、第２仕切り部の移動により開閉される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明では、ガスを成膜室の第１側部の側より成膜室に供給する第１ガス供給部と、成膜室の第１側部に対向する第２側部の側より成膜室に供給する第２ガス供給部と、成膜室の第１側部の側に配置された開閉自在な第１排気口と、成膜室の第２側部の側に配置された開閉自在な第２排気口と、第１排気口および第２排気口に排気路で連通する排気部とを少なくとも備えるようにした。この結果、本発明によれば、基板に平行にガスを供給することで原子層成長を行う横型の薄膜形成装置で、ガスの供給機構を複雑にすることなく、より大きい基板に対してより均一に膜が形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
始めに、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成例を概略的に示す断面図である。本実施の形態における薄膜形成装置は、まず、密閉可能な真空容器を構成している装置本体１０１と、装置本体１０１の内部上側に配置された成膜室１０２と、装置本体１０１の内部下側に配置された下部排気室１０３と、成膜室１０２および下部排気室１０３の境界位置に配置された押さえ枠１０４とを備える。なお、本実施の形態では、装置本体１０１の内部が成膜室１０２および下部排気室１０３により構成された場合について説明する。
【００１４】
また、装置本体１０１の内部には、下部排気室１０３の側において、膜の形成対象となる基板Ｗが載置される基板載置台１０５が配置されている。基板載置台１０５は、載置台支持部１０６により下部排気室１０３の底部上に支持され、また、基板載置台１０５は、例えば、載置される基板Ｗを加熱する加熱機構を内蔵している。また、基板載置台１０５は、この周縁部が押さえ枠１０４に当接している。従って、基板載置台１０５と押さえ枠１０４とにより、成膜室１０２と下部排気室１０３とが仕切られて（区画されて）いる。
【００１５】
なお、例えば、基板載置台１０５は、載置台支持部１０６により、下部排気室１０３の側から成膜室１０２の側への上下方向（基板載置台１０５平面の法線方向）に移動可能とされていてもよい。基板載置台１０５を下方に移動することで、装置本体１０１の下部排気室１０３の領域の側部に設けられた図示しないゲート部より搬入された基板を基板載置台１０５の上に載置可能とすることができる。また、例えば、載置台支持部１０６により基板載置台１０５を上方に移動させ、基板載置台１０５の周縁部が押さえ枠１０４に当接した状態とすることで、上述した区画された状態となる。
【００１６】
また、本実施の形態における薄膜形成装置は、基板載置台１０５に載置される基板Ｗに薄膜を形成するための原料を含むガスを、成膜室１０２の一方の側部（第１側部）より成膜室１０２の領域に対して供給するガス供給部（第１ガス供給部）１０７ａと、上記側部に対向する側部（第２側部）より成膜室１０２の領域に対して供給するガス供給部（第２ガス供給部）１０７ｂとを備える。図示していないが、ガス供給部１０７ａおよびガス供給部１０７ｂには、よく知られているように、液体原料を気化する気化器などを含むガス供給機構が接続し、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの原料ガスやオゾンなどの酸化ガス、また、アルゴン（Ａｒ）などのパージガスが供給可能とされている。
【００１７】
また、本実施の形態における薄膜形成装置は、成膜室１０２の上部に、成膜室排気部１０８と、２箇所の排気口（第１排気口）１０８ａ，排気口（第２排気口）１０８ｂとを備える。また、成膜室排気部１０８と排気口１０８ａ，排気口１０８ｂとは、排気路１０９で連通され、排気口１０８ａには、バルブ１１０ａが備えられ、排気口１０８ｂには、バルブ１１０ｂが備えられ、各々開閉自在とされている。本実施の形態では、排気口１０８ａは、成膜室１０２の一方の側部（第１側部）の上部に配置され、排気口１０８ｂは、他方の側部（第２側部）の上部に配置されている。
【００１８】
また、下部排気室１０３には、薄膜形成装置の内部全体を排気するための排気部１１１を備え、排気部１１１にはバルブ１１２が備えられている。なお、図示していないが、よく知られているように、成膜室排気部１０８および排気部１１１は、ドライポンプなどの排気機構が接続され、これらにより上述した排気を可能としている。
【００１９】
本実施の形態における薄膜形成装置では、まず、ガス供給部１０７ａからガスを導入するときは、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ａを閉じてバルブ１１０ｂを開けた状態とする。従って、ガス供給部１０７ａより導入されたガスは、基板載置台１０５に載置されている基板Ｗの上を排気口１０８ｂの側に流れていく。これに対し、ガス供給部１０７ｂからガスを導入するときは、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ｂを閉じてバルブ１１０ａを開けた状態とする。従って、ガス供給部１０７ｂより導入されたガスは、基板載置台１０５に載置されている基板Ｗの上を排気口１０８ａの側に流れていく。
【００２０】
従って、本実施の形態における薄膜形成装置によれば、ガスの流れによる基板Ｗ上に形成される膜（膜厚）の分布を、上述した２つの状態を切り替えることで反転させることができるようになる。このことにより、本実施の形態における薄膜形成装置によれば、より均一に膜が形成できるようになる。
【００２１】
次に、本実施の形態における薄膜形成装置の動作例について説明する。まず、基板載置台１０５の上に、処理対象となる基板Ｗを搬入する。基板Ｗは、例えば、平面視の寸法が、３７ｃｍ×４７ｃｍの板状のガラス基板である。次に、装置本体１０１の内部が密閉された状態とし、また、排気部１１１により成膜室１０２および下部排気室１０３を含む装置本体１０１の内部が、所定の圧力（２〜３Ｐａ程度）にまで減圧された状態とする。加えて、載置台支持部１０６の動作により基板載置台１０５を装置本体１０１の上方（成膜室１０２の方向）に、周縁部領域が押さえ枠１０４に当接するまで移動させ、装置本体１０１内部が、成膜室１０２と下部排気室１０３とに仕切られた状態とする。
【００２２】
次に、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ａを閉じてバルブ１１０ｂを開けた状態とし、ガス供給部１０７ａからの所定のガスの供給を行い、原子層成長法による基板Ｗ上への薄膜の形成を行う。例えば、基板載置台１０５が備える加熱機構により、基板Ｗの温度が３００℃程度に加熱された状態とする。次に、ガス供給部１０７ａにより、成膜室１０２の内部に原料ガス（吸着ガス）として例えばＴＭＡガスを導入して原料ガスが基板Ｗの上に供給された状態とし、基板Ｗの上に１層のＴＭＡ分子が吸着した状態とする。例えば、原料ガスは、Ａｒなどの不活性なキャリアガスとともに供給するようにしてもよい。この原料ガスの供給により、成膜室１０２の内部は、圧力１００Ｐａ程度となる。原料ガスの供給は、１〜２秒程度行う。
【００２３】
次に、原料ガスの供給を停止し、排気部１１１および成膜室排気部１０８により成膜室１０２の内部が排気された状態で、ガス供給部１０７ａより例えばＡｒや窒素などのパージガスが成膜室１０２の内部に供給された状態とする。このパージにおいては、２箇所の排気口１０８ａおよび排気口１０８ｂが開けられた状態とする。なお、２箇所ではなく、排気口１０８ｂのみが開けられた状態としてもよい。このパージにより、基板Ｗに吸着した以外の余剰ガスが成膜室１０２の内部から除去された状態となる。
【００２４】
続いて、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ａを閉じてバルブ１１０ｂを開けた状態とし、成膜室１０２の内部に、ガス供給部１０７ａにより酸化ガスを導入することで、基板Ｗの上に酸化ガスが供給され、基板Ｗの表面に吸着している分子が酸化ガスと反応し、基板Ｗの表面に１分子層分の酸化アルミニウムの薄膜が形成された状態とする。
【００２５】
この後、上述と同様にすることで、成膜室１０２の内部をＡｒなどの不活性ガスによってパージし、余剰なガスが反応室から除去された状態とする。以上の原料ガスの供給→パージ→酸化ガスの供給→パージを１サイクルとし、これを５０サイクル繰り返す。
【００２６】
次に、上述した原料ガスおよび酸化ガスの導入を、成膜室排気部１０８による排気を行う状態で、バルブ１１０ｂを閉じてバルブ１１０ａを開けた状態とし、ガス供給部１０７ｂにより行うことにより、原料ガスの供給→パージ→酸化ガスの供給→パージを５０サイクル繰り返す。
【００２７】
以上のようにして、まず、バルブ１１０ａを閉じてバルブ１１０ｂを開けた状態としてガス供給部１０７ａによるガスの供給で５０サイクル行い、次に、バルブ１１０ｂを閉じてバルブ１１０ａを開けた状態としてガス供給部１０７ｂによるガスの供給に切り替えて５０サイクル行い、これら合計１００サイクルにより、膜厚が１０ｎｍ程度の酸化アルミニウムの薄膜が形成できる。
【００２８】
本実施の形態における薄膜形成装置によれば、始めの５０サイクルで発生する流れの方向の分布が、次の５０サイクルで発生する流れの方向の分布により打ち消されるようになるので、膜厚が均一な状態で形成されるようになる。例えば、ガスの供給状態を切り替えずに３００サイクル程度繰り返すことで上記原子層成長による成膜を行う場合、ガス供給部（ガス供給口）の付近と、ここより排気側に４００ｍｍ程度離れた箇所とでは、膜厚に３ｎｍ程度の分布が発生する。これに対し、本実施の形態によれば、ガスの流れる方向における膜厚の分布が１ｎｍ程度の状態が得られるようになる。なお、上述では、５０サイクルで切り替えるようにしたが、これに限るものではなく、１サイクル毎に切り替えてもよく、また、２サイクル毎に切り替えてもよいことは、言うまでもない。
【００２９】
なお、上述では、装置本体１０１の内部が、成膜室１０２および下部排気室１０３により構成された場合について説明したが、本実施の形態では、基板載置台１０５は、装置本体１０１の内部に配置され、成膜室１０２は、装置本体１０１の内部で基板載置台の上に形成されていればよい。例えば、装置本体１０１の内部は、成膜室１０２から構成され、排気部１１１および押さえ枠１０４はなくてもよい。また、成膜室１０２の底部に基板載置台１０５の上面が形成されていればよい。なお、この場合、排気路１０９が、装置本体１０１に含まれるものと考えることもできる。
【００３０】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ”）は、本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の構成例を概略的に示す断面図および平面図である。本実施の形態における薄膜形成装置は、まず、密閉可能な真空容器を構成している装置本体２０１と、装置本体２０１の内部上側に配置された成膜室２０２と、装置本体２０１の内部下側に配置された下部排気室２０３とを備える。また、装置本体２０１の内部には、下部排気室２０３の側において、膜の形成対象となる基板が載置される基板載置台２０５が配置され、載置台支持部２０６により支持されている。また、基板載置台２０５は、例えば、載置される基板を加熱する加熱機構を内蔵している。本実施の形態では、装置本体２０１の内部が、成膜室２０２および下部排気室２０３から構成された場合について説明する。
【００３１】
また、本実施の形態における薄膜形成装置は、基板載置台２０５に載置される基板Ｗに薄膜を形成するための原料を含むガスを、成膜室２０２の一方の側部（第１側部）より成膜室２０２の領域に対して供給するガス供給部２０７ａと、上記側部に対向する側部（第２側部）より成膜室２０２の領域に対して供給するガス供給部２０７ｂとを備える。図示していないが、ガス供給部２０７ａおよびガス供給部２０７ｂには、よく知られているように、液体原料を気化する気化器などを含むガス供給機構が接続し、ＴＭＡなどの原料ガスやオゾンなどの酸化ガス、およびＡｒなどのパージガスが供給可能とされている。
【００３２】
また、本実施の形態における薄膜形成装置は、下部排気室２０３の領域に、装置本体２０１の内部を排気するための排気部２０９を備える。なお、図示していないが、よく知られているように、排気部２０９には、ドライポンプなどの排気機構が接続され、これらにより装置本体２０１内部の排気を可能としている。
【００３３】
加えて、本実施の形態における薄膜形成装置は、成膜室２０２および下部排気室２０３の境界位置に固定された仕切り部２０４ａと、同じ境界位置において、装置本体２０１の内部側壁に形成された収容部２１１ａおよび収容部２１１ｂに収容可能に移動する仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃを備える。成膜室２０２および下部排気室２０３の境界位置において、仕切り部２０４ｂは、基板載置台２０５のガス供給部２０７ａの側（第１側部の側）と装置本体２０１の内部側面との間に配置されている。一方、仕切り部２０４ｃは、基板載置台２０５のガス供給部２０７ｂの側（第２側部の側）と装置本体２０１の内部側面との間に配置されている。また、これらに隣り合うように、２つの仕切り部２０４ａが配置されている。
【００３４】
固定されている２つの仕切り部２０４ａの装置本体２０１の内部側の下面周縁部は、２つの仕切り部２０４ａが配置されている側（辺）において、基板載置台２０５の上面周縁部と当接している。また、後述するように装置本体２０１に内側に前進した状態の仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃも、仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃの内部側の下面周縁部は、仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃが配置されている側（辺）において、基板載置台２０５の上面周縁部と当接している。これらの当接している状態において、２つの仕切り部２０４ａと、前進した状態の仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃとにより、平面視で矩形状の枠が形成された状態となり、この枠と基板載置台２０５とにより、成膜室２０２と下部排気室２０３とが仕切られた（区画された）状態となる。
【００３５】
仕切り部２０４ｂは、連結部２１２ａを介して駆動部２１３ａに連結し、ガス供給部２０７ａとガス供給部２０７ｂとの対向方向に移動可能とされている。同様に、仕切り部２０４ｃは、連結部２１２ｂを介して駆動部２１３ｂに連結し、ガス供給部２０７ａとガス供給部２０７ｂとの対向方向に移動可能とされている。駆動部２１３ａおよび駆動部２１３ｂは、例えば、装置本体２０１の外部に配置されている。
【００３６】
仕切り部２０４ｂは、駆動部２１３ａの駆動により、収容部２１１ａへの後退（収納）した状態と、装置本体２０１の内部方向へ前進した状態とに移動する。後退した状態の仕切り部２０４ｂと基板載置台２０５との間には、連通路が形成される状態となる。また、仕切り部２０４ｃは、駆動部２１３ｂの駆動により、収容部２１１ｂへの後退（収納）した状態と、装置本体２０１の内部方向へ前進した状態とに移動する。後退した状態の仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間にも、連通路が形成される状態となる。
【００３７】
本実施の形態における薄膜形成装置では、まず、ガス供給部２０７ａからガスを導入するときは、排気部２０９による排気を行う状態で、図２（ｂ）に示すように、駆動部２１３ａの動作により仕切り部２０４ｂを前進させた状態とし、図２（ｂ’）に示すように、駆動部２１３ｂの動作により仕切り部２０４ｃは後退させた状態とする。この状態では、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間に連通路が形成され、この連通路により、成膜室２０２が、排気部２０９により排気されている下部排気室２０３に連通した状態となる。
【００３８】
従って、ガス供給部２０７ａより導入されたガスは、図２（ｂ”）に示すように、基板載置台２０５に載置されている基板Ｗの上を、仕切り部２０４ｃ（ガス供給部２０７ｂ）の側に流れていき、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路を通り、下部排気室２０３側に排気されていく。言い換えると、本実施の形態における薄膜形成装置では、ガス供給部２０７ｂ（仕切り部２０４ｃ）の側（第２側部の側）の基板載置台２０５と装置本体２０１の内部側面との間に、仕切り部２０４ｃの移動により開閉自在とされた排気口（第２排気口）を備えていることになる。
【００３９】
これに対し、ガス供給部２０７ｂからガスを導入するときは、排気部２０９による排気を行う状態で、図２（ｃ）に示すように、駆動部２１３ａの動作により仕切り部２０４ｂを後退させた状態とし、図２（ｃ’）に示すように、駆動部２１３ｂの動作により仕切り部２０４ｃは前進させた状態とする。この状態では、仕切り部２０４ｂと基板載置台２０５との間に連通路が形成され、この連通路により、成膜室２０２が、排気部２０９により排気されている下部排気室２０３に連通した状態となる。
【００４０】
従って、ガス供給部２０７ｂより導入されたガスは、図２（ｃ”）に示すように、基板載置台２０５に載置されている基板Ｗの上を、仕切り部２０４ｂ（ガス供給部２０７ａ）の側に流れていき、仕切り部２０４ｂと基板載置台２０５との間の連通路を通り、下部排気室２０３側に排気されていく。従って、この場合、ガス供給部２０７ａ（仕切り部２０４ｂ）の側（第１側部の側）の基板載置台２０５と装置本体２０１の内部側面との間に、仕切り部２０４ｂの移動により開閉自在とされた排気口（第１排気口）を備えていることになる。
【００４１】
本実施の形態２では、前述した実施の形態１における成膜室排気部１０８が、排気部２０９に対応し、バルブ１１０ａおよびバルブ１１０ｂが、仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃに対応し、排気路１０９に下部排気室２０３が対応している。また、本実施の形態２における仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃの動作により形成される連通路の成膜室２０２側の開口部が、前述した実施の形態１の排気口１０８ａおよび排気口１０８ｂに対応している。
【００４２】
以上のように、本実施の形態における薄膜形成装置によれば、ガスの流れによる基板Ｗ上に形成される膜（膜厚）の分布を、上述した２つの状態を切り替えることで反転させることができるようになる。このことにより、本実施の形態における薄膜形成装置によれば、より均一に膜が形成できるようになる。
【００４３】
次に、本実施の形態における薄膜形成装置の動作例について説明する。まず、基板載置台２０５の上に、処理対象となる基板Ｗを搬入する。基板Ｗは、例えば、平面視の寸法が、３７ｃｍ×４７ｃｍの板状のガラス基板である。次に、装置本体２０１の内部が密閉された状態とし、また、排気部２０９により成膜室２０２および下部排気室２０３を含む装置本体２０１の内部が、所定の圧力（２〜３Ｐａ程度）にまで減圧された状態とする。
【００４４】
この減圧においては、駆動部２１３ａおよび駆動部２１３ｂの動作により、仕切り部２０４ｂおよび仕切り部２０４ｃを、収容部２１１ａおよび収容部２１１ｂの側に収容した状態とする。これにより、仕切り部２０４ｂと基板載置台２０５との間隙による連通路、および仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路により、成膜室２０２と下部排気室２０３とが連通した状態となり、排気部２０９による排気により、下部排気室２０３とともに成膜室２０２も排気されるようになる。
【００４５】
なお、例えば、基板載置台２０５を上下移動可能な機構を備える載置台支持部２０６により基板載置台２０５を下降させた状態とすることで、成膜室２０２と下部排気室２０３とが連通した状態として上述した減圧を行うようにしてもよい。この場合、所定の減圧が終了し、後述するガス導入を行う段階では、載置台支持部２０６を動作させて基板載置台を所定の位置にまで上昇させておく。
【００４６】
上述した排気により、成膜室２０２および下部排気室２０３が所定の圧力にまで減圧された後、駆動部２１３ａの動作により仕切り部２０４ｂを前進させ、仕切り部２０４ｂの下面周縁部が、基板載置台２０５の上面周縁部に当接した状態とする。これにより、基板載置台２０５の周辺部では、ガス供給部２０７ｂの側の収容部２１１ｂ内部に後退している仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間に連通路が形成された状態となる。言い換えると、仕切り部２０４ｂにおける排気口は閉じた状態とし、仕切り部２０４ｃにおける排気口は開放した状態とする。この状態で、ガス供給部２０７ａからの所定のガスの供給を行い、原子層成長法による基板Ｗ上への薄膜の形成を行う。
【００４７】
例えば、基板載置台２０５が備える加熱機構により、基板Ｗの温度が３００℃程度に加熱された状態とし、上述したようにガス供給部２０７ａにより、成膜室２０２の内部に原料ガス（吸着ガス）として例えばＴＭＡガスを導入して原料ガスが基板Ｗの上に供給された状態とし、基板Ｗの上に１層のＴＭＡ分子が吸着した状態とする。例えば、原料ガスは、Ａｒなどの不活性なキャリアガスとともに供給するようにしてもよい。ガス供給部２０７ａにより導入された原料ガスは、基板Ｗの上をガス供給部２０７ｂの方向に流れていき、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路（第２排気口）より、下部排気室２０３の側に排気されていく。この原料ガスの供給により、成膜室２０２の内部は、圧力１００Ｐａ程度となる。原料ガスの供給は、１〜２秒程度行う。
【００４８】
次に、原料ガスの供給を停止し、排気部２０９により排気がされ、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路で下部排気室２０３に連通する成膜室２０２の内部が排気された状態で、ガス供給部２０７ａより例えばＡｒや窒素などのパージガスが成膜室２０２の内部に供給された状態とする。なお、このパージにおいて、仕切り部２０４ｂも後退させて基板載置台２０５と仕切り部２０４ｂとに間に連通路を形成し、２つの連通路で下部排気室２０３と成膜室２０２とを連通させた状態で、成膜室１０２内の排気を行うようにしてもよい。このパージにより、基板Ｗに吸着した以外の余剰ガスが成膜室２０２の内部から除去された状態となる。
【００４９】
続いて、排気部２０９による排気が行われている状態で、前述同様に、駆動部２１３ａの動作により仕切り部２０４ｂは前進させ、仕切り部２０４ｂの下面周縁部が、基板載置台２０５の上面周縁部に当接した状態とする。一方、駆動部２１３ｂの動作により仕切り部２０４ｃは後退させ、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間には連通路が形成された状態とする。言い換えると、仕切り部２０４ｂにおける排気口は閉じた状態とし、仕切り部２０４ｃにおける排気口は開放した状態とする。
【００５０】
この状態で、成膜室２０２の内部に、ガス供給部２０７ａにより酸化ガスを導入することで、基板Ｗの上に酸化ガスが供給され、基板Ｗの表面に吸着している分子が酸化ガスと反応し、基板Ｗの表面に１分子層分の酸化アルミニウムの薄膜が形成された状態とする。ガス供給部２０７ａにより導入された酸化ガスは、基板Ｗの上をガス供給部２０７ｂの方向に流れていき、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路より、下部排気室２０３の側に排気されていく。
【００５１】
この後、上述と同様にすることで、成膜室２０２の内部をＡｒなどの不活性ガスによってパージし、余剰なガスが反応室から除去された状態とする。以上の原料ガスの供給→パージ→酸化ガスの供給→パージを１サイクルとし、これを５０サイクル繰り返す。
【００５２】
次に、排気部２０９による排気が行われている状態で、駆動部２１３ｂの動作により仕切り部２０４ｃは前進させてこの下面周縁部が、基板載置台２０５の上面周縁部に当接した状態とし、一方、仕切り部２０４ｂは、駆動部２１３ａの動作により後退させ、これと基板載置台２０５との間に連通路が形成された状態とする。言い換えると、仕切り部２０４ｂにおける排気口は開放した状態とし、仕切り部２０４ｃにおける排気口は閉じた状態とする。この状態として上述した原料ガスおよび酸化ガスの導入をガス供給部２０７ｂにより行うことにより、原料ガスの供給→パージ→酸化ガスの供給→パージを５０サイクル繰り返す。
【００５３】
以上のようにして、まず、仕切り部２０４ｂは前進させて仕切り部２０４ｃは後退させることで、仕切り部２０４ｃと基板載置台２０５との間に連通路が形成された（第２排気口が開放した）状態とし、ガス供給部２０７ａによるガスの供給で５０サイクル行う。次に、仕切り部２０４ｃは前進させて仕切り部２０４ｂは後退させることで、仕切り部２０４ｂと基板載置台２０５との間に連通路が形成された（第１排気口が開放した）状態とし、ガス供給部２０７ｂによるガスの供給を切り替えて５０サイクル行う。これらの合計１００サイクルにより、膜厚が１０ｎｍ程度の酸化アルミニウムの薄膜が形成できる。
【００５４】
本実施の形態における薄膜形成装置によれば、始めの５０サイクルで発生する流れの方向の分布が、次の５０サイクルで発生する流れの方向の分布により打ち消されるようになるので、膜厚が均一な状態で形成されるようになる。例えば、ガスの供給状態を切り替えずに３００サイクル程度繰り返すことで上記原子層成長による成膜を行う場合、ガス供給部（ガス供給口）の付近と、ここより排気側に４００ｍｍ程度離れた箇所とでは、膜厚に３ｎｍ程度の分布が発生する。これに対し、本実施の形態によれば、ガスの流れる方向における膜厚の分布が、１ｎｍ程度の状態が得られるようになる。なお、上述では、５０サイクルで切り替えるようにしたが、これに限るものではなく、１サイクル毎に切り替えてもよく、また、２サイクル毎に切り替えてもよいことは、言うまでもない。
【００５５】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図３（ａ）〜図３（ｂ’）は、本発明の実施の形態３における薄膜形成装置の一部構成を拡大して示す断面図である。この薄膜形成装置は、まず、成膜室２０２および下部排気室２０３の境界位置に配置され、この位置を基準位置として、下部排気室２０３から成膜室２０２の方向（上下方向）に移動する仕切り部３０４ｂおよび仕切り部３０４ｃを備える。成膜室２０２および下部排気室２０３の境界位置において、仕切り部３０４ｂは、基板載置台２０５のガス供給部２０７ａの側（第１側部の側）と装置本体２０１の内部側面との間に配置されている。一方、仕切り部３０４ｃは、基板載置台２０５のガス供給部２０７ｂの側（第２側部の側）と装置本体２０１の内部側面との間に配置されている。
【００５６】
仕切り部３０４ｂは、連結部３１２ａを介して駆動部３１１ａに連結し、駆動部３１１ａの動作により、上下方向に移動可能とされている。また、仕切り部３０４ｃは、連結部３１２ｂに介して駆動部３１１ｂに連結し、駆動部３１１ｂの動作により、上下方向に移動可能とされている。また、連結部３０２ａの中の、一端（上端）が仕切り部３０４ｂに接続している部分は、伸縮可能なチューブ３１３ａに収容され、この領域における装置本体２０１内部の真空状態を保護している。同様に、連結部３０２ｂの中の、一端（上端）が仕切り部３０４ｃに接続している部分は、伸縮可能なチューブ３１３ｂに収容され、この領域における装置本体２０１内部の真空状態を保護している。なお、他の構成は、図２を用いて説明した薄膜形成装置と同様であり、説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態における薄膜形成装置では、まず、図３（ａ）に示すように、駆動部３１１ａの動作により、仕切り部３０４ｂを下方に移動させることで、基板載置台２０５の周縁部が仕切り部３０４ｂの下面に当接する状態とすることができる。これは、駆動部３１１ｂにより駆動される仕切り部３０４ｃにおいても同様である。
【００５８】
一方、図３（ｂ）に示すように、駆動部３１１ａの動作により、仕切り部３０４ｂを上方に移動させることで、基板載置台２０５と仕切り部３０４ｂとを離間させ、これらの間に、成膜室２０２と下部排気室２０３とを連通する連通路が形成された状態とすることができる。これは、駆動部３１１ｂにより駆動される仕切り部３０４ｃにおいても同様である。
【００５９】
以上に説明したように、本実施の形態の薄膜形成装置では、まず、ガス供給部２０７ａからガスを導入するときは、図３（ａ）に示すように、駆動部３１１ａの動作により仕切り部３０４ｂを下降させた状態とし、図３（ａ’）に示すように、駆動部３１１ｂの動作により仕切り部３０４ｃは上昇させた状態とする。この状態では、仕切り部３０４ｃと基板載置台２０５との間に連通路が形成され、この連通路により、成膜室２０２が、排気部２０９により排気されている下部排気室２０３に連通した状態となる。
【００６０】
従って、ガス供給部２０７ａより導入されたガスは、基板載置台２０５に載置されている基板Ｗの上を、仕切り部３０４ｃ（ガス供給部２０７ｂ）の側に流れ、図３（ａ’）の矢視線で示すように、仕切り部３０４ｃと基板載置台２０５との間の連通路を通り、下部排気室２０３側に排気されていく。言い換えると、本実施の形態における薄膜形成装置では、ガス供給部２０７ｂ（仕切り部３０４ｃ）の側（第２側部の側）の基板載置台２０５と装置本体２０１の内部側面との間に、仕切り部３０４ｃの移動により開閉自在とされた排気口（第２排気口）を備えていることになる。
【００６１】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、駆動部３１１ａの動作により仕切り部３０４ｂを上昇させた状態とし、図３（ｂ’）に示すように、駆動部３１１ｂの動作により仕切り部３０４ｃは下降させた状態とする。この状態では、仕切り部３０４ｂと基板載置台２０５との間に連通路が形成され、この連通路により、成膜室２０２が、排気部２０９により排気されている下部排気室２０３に連通した状態となる。
【００６２】
従って、ガス供給部２０７ｂより導入されたガスは、基板載置台２０５に載置されている基板Ｗの上を、仕切り部３０４ｂ（ガス供給部２０７ａ）の側に流れ、図３（ｂ）の矢視線で示すように、仕切り部３０４ｂと基板載置台２０５との間の連通路を通り、下部排気室２０３側に排気されていく。従って、この場合、ガス供給部２０７ｂ（仕切り部３０４ｂ）の側（第１側部の側）の基板載置台２０５と装置本体２０１の内部側面との間に、仕切り部３０４ｂの移動により開閉自在とされた排気口（第１排気口）を備えていることになる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態における薄膜形成装置においても、前述した実施の形態２と同様に、ガスの流れによる基板Ｗ上に形成される膜（膜厚）の分布を、上述した２つの状態を切り替えることで反転させることができるようになる。このことにより、本実施の形態における薄膜形成装置においても、前述した実施の形態２と同様に、より均一に膜が形成できるようになる。
【００６４】
なお、上述では、装置本体内部が成膜室で構成されている場合、および装置本体内部が成膜室および下部排気室で構成されている場合を例にして説明したが、これに限るものではない。装置本体の内部に、成膜室および下部排気室とは仕切ることが可能な状態で、基板交換室および他の処理が行われる処理室などが備えられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成例を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における薄膜形成装置の構成例を概略的に示す断面図（ａ），（ｂ），（ｂ’），（ｃ），（ｃ’）および平面図（ｂ”）（ｃ”）である。
【図３】本発明の実施の形態３における薄膜形成装置の一部構成を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１…装置本体、１０２…成膜室、１０３…下部排気室、１０４…押さえ枠、１０５…基板載置台、１０６…載置台支持部、１０７ａ…ガス供給部（第１ガス供給部）、１０７ｂ…ガス供給部（第２ガス供給部）、１０８…成膜室排気部、１０８ａ…排気口（第１排気口）、１０８ｂ…排気口（第２排気口）、１０９…排気路、１１０ａ，１１０ｂ…バルブ、１１１…排気部、１１２…バルブ。
【図１】
2009203488.tif 000003
【図２】
2009203488.tif 000004
【図３】
2009203488.tif 000005