(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-11
(45)【発行日】2022-04-19
(54)【発明の名称】原子層堆積方法
(51)【国際特許分類】
C23C 16/455 20060101AFI20220412BHJP
C23C 16/54 20060101ALI20220412BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20220412BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20220412BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
C23C16/54
H01L21/31
H01L21/316 X
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2020160603
(22)【出願日】2020-09-25
(65)【公開番号】P2022053787
(43)【公開日】2022-04-06
【審査請求日】2021-08-17
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】亀田 直人
(72)【発明者】
【氏名】萩原 崇之
(72)【発明者】
【氏名】阿部 綾香
【審査官】山本 一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１０９９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３２４２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２５３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５２０６９０８（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特許第６０５２４７０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０１６－００５９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／０３８９５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１７０４８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－０４４０９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｃ２３Ｃ １６／５４
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
原子層堆積装置のチャンバ内における被成膜対象物の被成膜面に酸化膜を形成する方法であって、酸化膜を構成する元素を含む原料ガスをチャンバ内に供給して、被成膜面に当該原料ガスの吸着層を形成する原料ガス供給工程と、
原料ガス供給工程で供された原料ガスの余剰ガスと、当該原料ガスが被成膜面に吸着することで生じたガスと、を当該被成膜面から除去する原料ガスパージ工程と、
８０体積％以上のオゾンガスをチャンバ内に供給し、被成膜面に形成された吸着層を当該オゾンガスにより酸化する酸化剤供給工程と、
酸化剤供給工程で供されたオゾンガスの余剰ガスと、原料ガスの吸着層を酸化することで生じたガスと、を被成膜面から除去する酸化剤パージ工程と、を有し、
酸化剤供給工程は、被成膜面に対するオゾンガスの曝露量を１×１０5ラングミュア以上とし、チャンバ内の圧力を１０００Ｐａ以下とし、
被成膜対象物を１００℃以下（ただし、１００℃を除く）の範囲内で加熱、または当該被成膜対象物を加熱しないことを特徴とする原子層堆積方法。
【請求項2】
原子層堆積装置は、被成膜対象物を出し入れ自在に収容可能なチャンバと、
被成膜対象物を支持する支持部と、
チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
チャンバ内のガスを吸気して当該チャンバ外に排出し、当該チャンバ内の減圧状態を維持するガス排出部と、を備え、
ガス供給部は、
原料ガスをチャンバ内に噴き出す原料ガス噴出口と、
オゾンガスをチャンバ内に噴き出すオゾンガス噴出口と、
不活性ガスをチャンバ内に噴き出す不活性ガス噴出口と、を有していることを特徴とする請求項１記載の原子層堆積方法。
【請求項3】
前記各工程は、チャンバ内に不活性ガスを供給することにより、当該チャンバ内のガス流を調整することを特徴とする請求項１または２記載の原子層堆積方法。
【請求項4】
チャンバ内の容積または形状に基づいて、不活性ガスの供給量を調整することを特徴とする請求項３記載の原子層堆積方法。
【請求項5】
支持部は、複数個の被成膜対象物を出し入れ自在に収容してチャンバ内に配置可能な筐体状の収容壁を有し、前記収容壁の少なくとも一部には、チャンバ内のガスの通過が可能であって被成膜対象物の通過を遮る通気部が、設けられていることを特徴とする請求項２～４の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項6】
支持部は、被成膜対象物を、被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向において移動自在に支持し、ガス供給部は、チャンバ内において被成膜対象物の被成膜面と対向して配置されたシャワーヘッドを有し、
シャワーヘッドは、
原料ガス噴出口とオゾンガス噴出口とが、被成膜対象物の被成膜面と対向して前記二方向に所定間隔を隔てて交互に設けられ、
原料ガス噴出口とオゾンガス噴出口との両者間に不活性ガス噴出口が設けられており、
被成膜対象物の前記二方向の移動に応じて、被成膜面に対し前記各工程を行うことを特徴とする請求項２～４の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項7】
シャワーヘッドの各噴出口間のうち少なくとも何れかに、噴出口間排気口が設けられていることを特徴とする請求項６記載の原子層堆積方法。
【請求項8】
支持部は、被成膜対象物の一端側を巻回して支持する一端側ロールと、当該被成膜対象物の他端側を巻回して支持する他端側ロールと、を有し、当該被成膜対象物をロールツーロール方式で移動自在に支持することを特徴とする請求項６または７記載の原子層堆積方法。
【請求項9】
支持部は、被成膜対象物を支持する支持台を有し、当該支持台を被成膜対象物の被成膜面に沿って移動自在であることを特徴とする請求項６または７記載の原子層堆積方法。
【請求項10】
シャワーヘッドは、互いに隣接する原料ガス噴出口およびオゾンガス噴出口による噴出口対が、前記二方向に所定間隔を隔てて複数個配列されていることを特徴とする請求項６～９の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項11】
シャワーヘッドは、被成膜面に沿った四方向のうち前記二方向と交差している交差方向に、原料ガス噴出口が複数個配列されて原料ガス噴出口群を構成し、
前記交差方向に、オゾンガス噴出口が複数個配列されてオゾンガス噴出口群を構成していることを特徴とする請求項６～１０の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項12】
シャワーヘッドの各噴出口は、前記二方向の寸法が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内であり、被成膜対象物の被成膜面との間の距離が１ｍｍ～２０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項６～１１の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項13】
シャワーヘッドの各噴出口のうち少なくとも何れかは、被成膜面に沿った四方向のうち前記二方向と交差している交差方向に長いスリット形状であることを特徴とする請求項６～１２の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項14】
原料ガスのガス供給量は、原料ガス噴出口における前記二方向と垂直方向の単位長さ当たり０．０００１～１ｓｃｃｍとし、オゾンガスの供給量は、オゾンガス噴出口における前記二方向と垂直方向の単位長さ当たり０．１ｓｃｃｍ～１０ｓｃｃｍとすることを特徴とする請求項６～１３の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項15】
チャンバは、原料ガス噴出口が設けられている原料ガス処理炉と、
オゾンガス噴出口が設けられているオゾンガス処理炉と、
原料ガス処理炉とオゾンガス処理炉との両者間に介在し、不活性ガス噴出口が設けられている不活性ガス処理炉と、
を有して成り、
支持部は、
被成膜対象物の一端側を巻回して支持する一端側ロールと、
当該被成膜対象物の他端側を巻回して支持する他端側ロールと、
原料ガス処理炉内に配置された第１折り返しロールと、
オゾンガス処理炉内に配置された第２折り返しロールと、
を有し、被成膜対象物を、被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向において移動自在に支持するロールツーロール方式の構造であって、
一端側ロールと他端側ロールとの間の被成膜対象物は、
第１，第２折り返しロールにより折り返されて、原料ガス処理炉内とオゾンガス処理炉内との両者を葛折り状に往復して重畳するように延在し、
原料ガス処理炉とオゾンガス処理炉との両者間を移動する毎に、不活性ガス処理炉内を通過し、
各処理炉の炉壁は、前記葛折り状の被成膜対象物と交差する位置に、当該被成膜対象物が通過可能な処理炉開口部が設けられていることを特徴とする請求項２～４の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項16】
前記葛折り状の被成膜対象物の移動経路において、原料ガス処理炉内における第１折り返しロールと処理炉開口部との間で当該処理炉開口部に対向した位置と、
オゾンガス処理炉内における第２折り返しロールと処理炉開口部との間で当該処理炉開口部に対向した位置と、
のうち少なくとも一方に、位置調整ロールが設けられていることを特徴とする請求項１５記載の原子層堆積方法。
【請求項17】
原料ガス供給工程、原料ガスパージ工程、酸化剤供給工程、酸化剤パージ工程の各工程によるサイクルを複数回行い、各原料ガス供給工程のうち少なくとも１工程と残りの工程とにおいて、それぞれ異なる種類の原料ガスを被成膜対象物に供給することを特徴とする請求項１～１６の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項18】
酸化膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＲｕＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3のいずれかの吸着層を含む、ことを特徴とする請求項１～１７の何れかに記載の原子層堆積方法。
【請求項19】
原料ガス供給工程は、被成膜面に対する原料ガスの曝露量を１×１０4ラングミュア以上とすることを特徴とする請求項１～１８の何れかに記載の原子層堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子層堆積方法に関するものであって、例えば半導体デバイス等に適用可能な薄膜を形成する技術に係るものである。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス（例えば、ＣＰＵの回路）等の先端デバイスの薄膜を形成（以下、単に成膜と適宜称する）する手法としては、蒸着、スパッタリング、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が代表的である。なかでも、ＡＬＤは、段差被覆性と緻密性に最も優れており、最先端デバイスの薄膜形成手段としては必須のものとなっている（例えば、特許文献１）。
【0003】
ＡＬＤでは、主に、被成膜対象物（例えば、シリコンウエハ）が備えられたチャンバ（真空容器等）全体を真空排気する工程、チャンバ内にＡＬＤの原料ガス（例えば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム））を導入する工程、チャンバから原料ガスを除去する工程、チャンバに原料ガスの酸化剤（例えば、水蒸気）を供給する工程、の４つの工程が繰り返し行われる。チャンバ内に原料ガスを導入し、当該チャンバ内に原料ガスを満たすことで、被成膜対象物の表面に１分子層分の原料ガスが吸着し、当該被成膜対象物の被成膜面に原料ガスの分子層が形成される。
【0004】
そして、チャンバ内に原料ガスの酸化剤を供給することで、被成膜面に形成された原料ガスの分子層が酸化され、当該被成膜面に原料ガスの酸化膜（例えば、酸化アルミニウム）の分子層が形成される。前記４つの工程を繰り返し行うことで、繰り返し回数に応じた膜厚を有する薄膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－０５７０１４号公報
【文献】特開２００８－２９４１７０号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】Abstract Book of 12th ACSIN-21 in conjunction with ICSPM21, Tsukuba (2013)、公益社団法人 応用物理学会、２０１３年１１月４日、ｐ．９８
【文献】コンパーテック、加工技術研究会、２０１８年９月１５日、２０１８年９月号
【文献】ニュースリリース 2019年“ＯＥＲプロセス技術を使用して常温でハイバリア成膜に成功しました”、［オンライン］、２０２０年７月１３日、株式会社明電舎ホームページ、インターネット、〈https://www.meidensha.co.jp/news/news_03/news_03_01/1231056_2469.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来のＡＬＤによる成膜工程は、成膜温度が高くなってしまう傾向がある。例えば、ＴＭＡと水蒸気を十分に反応させるためには、被成膜対象物を比較的高温（例えば３００℃～５００℃）まで加熱する必要がある。また、最先端デバイスに用いられるＧａＮ、ＺｎＯのような化合物半導体の場合、被成膜面にヘテロエピタキシーやＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）で組成の微妙に異なる薄膜半導体層が数層重ねて形成されることがある。これらの薄膜半導体層は、加熱により組成ずれが発生してしまうおそれがあるため、低温で成膜することが強く求められる。
【0008】
また、他の最先端デバイスでは、ＡＬＤによる成膜温度が、室温～１００℃が好ましいという考えがある。よって、酸化剤をオゾン（Ｏ3）やプラズマ酸素に置き換え、当該酸化剤により発生するラジカルを利用したＡＬＤが検討されている。オゾンは熱分解で強力な酸化剤であるＯラジカルを発生でき、低温化が可能であったが、それでも被成膜対象物を数百℃に加熱する必要があった。また、最初からＯラジカルを供給可能であって最も低温化が可能とされているプラズマ酸素を用いた場合でも、１００℃～１５０℃程度の低温化であり、さらなる低温化が求められている。
【0009】
また、従来のＡＬＤによる成膜工程は、成膜時間が長くなる等により成膜効率が低くなってしまう傾向がある。例えば、被成膜面に対し、ＡＬＤにより１分子層を成膜するためには、まず当該被成膜面に原料ガスを吸着させ、原料ガスを除去し、当該被成膜面に形成された原料ガス層（吸着層）を酸化する工程を行う必要がある。この工程は、通常数分を要する。例えば、酸化アルミニウムの場合は１分子層の厚みが約０．１ｎｍ程度なので、実用的な１０ｎｍ程度の成膜には約１００分子層が必要となり、１分子層あたり３０秒としても５０分程度もかかってしまう。例えば、ＣＶＤ等の他の成膜方法であれば、１０ｎｍ程度の成膜であれば１分以内で成膜可能なことから、他の成膜方法と比較して、ＡＬＤの成膜時間の長さは大きなデメリットであり、成膜効率の改善（成膜時間の短縮等）が求められている。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＡＬＤによる成膜工程において成膜温度の低減や成膜効率の改善に貢献する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明に係る原子層堆積方法は、前記の課題の解決に貢献できるものであり、その態様としては、原子層堆積装置のチャンバ内における被成膜対象物の被成膜面に酸化膜を形成する方法であって、酸化膜を構成する元素を含む原料ガスをチャンバ内に供給して、被成膜面に当該原料ガスの吸着層を形成する原料ガス供給工程と、原料ガス供給工程で供された原料ガスの余剰ガスと、当該原料ガスが被成膜面に吸着することで生じたガスと、を当該被成膜面から除去する原料ガスパージ工程と、８０体積％以上のオゾンガスをチャンバ内に供給し、被成膜面に形成された吸着層を酸化する酸化剤供給工程と、酸化剤供給工程で供されたオゾンガスの余剰ガスと、原料ガスの吸着層を酸化することで生じたガスと、を被成膜面から除去する酸化剤パージ工程と、を有し、酸化剤供給工程は、被成膜面に対するオゾンガスの曝露量を１×１０5ラングミュア以上とし、チャンバ内の圧力を１０００Ｐａ以下とすることを特徴とする。
【0012】
原子層堆積装置の第１の態様は、被成膜対象物を出し入れ自在に収容可能なチャンバと、被成膜対象物を支持する支持部と、チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、チャンバ内のガスを吸気して当該チャンバ外に排出し、当該チャンバ内の減圧状態を維持するガス排出部と、を備え、ガス供給部は、原料ガスをチャンバ内に噴き出す原料ガス噴出口と、オゾンガスをチャンバ内に噴き出すオゾンガス噴出口と、不活性ガスをチャンバ内に噴き出す不活性ガス噴出口と、を有していることを特徴としても良い。
【0013】
また、前記各工程は、チャンバ内に不活性ガスを供給することにより、当該チャンバ内のガス流を調整することを特徴としても良い。
【0014】
また、チャンバ内の容積または形状に基づいて、不活性ガスの供給量を調整することを特徴としても良い。
【0015】
また、支持部は、複数個の被成膜対象物を出し入れ自在に収容してチャンバ内に配置可能な筐体状の収容壁を有し、前記収容壁の少なくとも一部には、チャンバ内のガスの通過が可能であって被成膜対象物の通過を遮る通気部が、設けられていることを特徴としても良い。
【0016】
原子層堆積装置の第２の態様において、支持部は、被成膜対象物を、被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向において移動自在に支持し、ガス供給部は、チャンバ内において被成膜対象物の被成膜面と対向して配置されたシャワーヘッドを有し、シャワーヘッドは、原料ガス噴出口とオゾンガス噴出口とが、被成膜対象物の被成膜面と対向して前記二方向に所定間隔を隔てて交互に設けられ、原料ガス噴出口とオゾンガス噴出口との両者間に不活性ガス噴出口が設けられており、被成膜対象物の前記二方向の移動に応じて、被成膜面に対し前記各工程を行うことを特徴とする。
【0017】
また、シャワーヘッドの各噴出口間のうち少なくとも何れかに、噴出口間排気口が設けられていることを特徴としても良い。
【0018】
また、支持部は、被成膜対象物の一端側を巻回して支持する一端側ロールと、当該被成膜対象物の他端側を巻回して支持する他端側ロールと、を有し、当該被成膜対象物をロールツーロール方式で移動自在に支持することを特徴としても良い。
【0019】
また、支持部は、被成膜対象物を支持する支持台を有し、当該支持台を被成膜対象物の被成膜面に沿って移動自在であることを特徴としても良い。
【0020】
また、シャワーヘッドは、互いに隣接する原料ガス噴出口およびオゾンガス噴出口による噴出口対が、前記二方向に所定間隔を隔てて複数個配列されていることを特徴としても良い。
【0021】
また、シャワーヘッドは、被成膜面に沿った四方向のうち前記二方向と交差している交差方向に、原料ガス噴出口が複数個配列されて原料ガス噴出口群を構成し、前記交差方向に、オゾンガス噴出口が複数個配列されてオゾンガス噴出口群を構成していることを特徴としても良い。
【0022】
また、シャワーヘッドの各噴出口は、前記二方向の寸法が１ｍｍ～５０ｍｍの範囲内であり、被成膜対象物の被成膜面との間の距離が１ｍｍ～２０ｍｍの範囲内であることを特徴としても良い。
【0023】
また、シャワーヘッドの各噴出口のうち少なくとも何れかは、被成膜面に沿った四方向のうち前記二方向と交差している交差方向に長いスリット形状であることを特徴としても良い。
【0024】
また、原料ガスのガス供給量は、原料ガス噴出口における前記二方向と垂直方向の単位長さ当たり０．０００１～１ｓｃｃｍとし、オゾンガスの供給量は、オゾンガス噴出口における前記二方向と垂直方向の単位長さ当たり０．１ｓｃｃｍ～１０ｓｃｃｍとすることを特徴としても良い。
【0025】
原子層堆積装置の第３の態様において、チャンバは、原料ガス噴出口が設けられている原料ガス処理炉と、オゾンガス噴出口が設けられているオゾンガス処理炉と、原料ガス処理炉とオゾンガス処理炉との両者間に介在し、不活性ガス噴出口が設けられている不活性ガス処理炉と、を有して成り、支持部は、被成膜対象物の一端側を巻回して支持する一端側ロールと、当該被成膜対象物の他端側を巻回して支持する他端側ロールと、原料ガス処理炉内に配置された第１折り返しロールと、オゾンガス処理炉内に配置された第２折り返しロールと、を有し、被成膜対象物を、被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向において移動自在に支持するロールツーロール方式の構造であって、一端側ロールと他端側ロールとの間の被成膜対象物は、第１，第２折り返しロールにより折り返されて、原料ガス処理炉内とオゾンガス処理炉内との両者を葛折り状に往復して重畳するように延在し、原料ガス処理炉とオゾンガス処理炉との両者間を移動する毎に、不活性ガス処理炉内を通過し、各処理炉の炉壁は、前記葛折り状の被成膜対象物と交差する位置に、当該被成膜対象物が通過可能な処理炉開口部が設けられていることを特徴とする。
【0026】
また、前記葛折り状の被成膜対象物の移動経路において、原料ガス処理炉内における第１折り返しロールと処理炉開口部との間で当該処理炉開口部に対向した位置と、オゾンガス処理炉内における第２折り返しロールと処理炉開口部との間で当該処理炉開口部に対向した位置と、のうち少なくとも一方に、位置調整ロールが設けられていることを特徴としても良い。
【0027】
前記態様においては、原料ガス供給工程、原料ガスパージ工程、酸化剤供給工程、酸化剤パージ工程の各工程によるサイクルを複数回行い、各原料ガス供給工程のうち少なくとも１工程と残りの工程とにおいて、それぞれ異なる種類の原料ガスを被成膜対象物に供給することを特徴としても良い。
【0028】
また、酸化膜は、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＲｕＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3のいずれかの吸着層を含む、ことを特徴としても良い。
【0029】
また、被成膜対象物を１００℃以下の範囲内で加熱、または当該被成膜対象物を加熱しないことを特徴としても良い。
【0030】
また、原料ガス供給工程は、被成膜面に対する原料ガスの曝露量を１×１０4ラングミュア以上とすることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【0031】
以上示したように本発明によれば、ＡＬＤによる成膜工程において成膜温度を低減や成膜効率の改善に貢献可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】実施例１によるＡＬＤ方法に適用可能なＡＬＤ装置１１の概略を説明するための概略構成図。
【図2】酸化膜２１の形成に係る成膜工程図。
【図3】酸化膜２１の形成例を示す反応模式図。
【図4】工程Ｓ１～Ｓ４による成膜サイクルの一例を説明するための経過時間に対する圧力変化特性図。
【図5】実施例１により種々の温度で成膜サイクルを実施した場合の酸化膜２１の膜厚特性図。
【図6】実施例１により酸化膜２１が形成されたＰＥＮ製フィルムの経過時間に対する水蒸気透過率特性図。
【図7】実施例１による酸化膜２１の印加電界強度に対するリーク電流密度特性図。
【図8】実施例２によるＡＬＤ方法に適用可能なＡＬＤ装置１２の概略を説明するための概略構成図。
【図9】実施例３によるＡＬＤ方法に適用可能なＡＬＤ装置１３の概略を説明するための概略構成図。
【図10】ＡＬＤ装置１３による酸化膜２１の形成例を説明するための概略模式図（被成膜面二方向に沿った断面図）。
【図12】実施例４によるＡＬＤ方法に適用可能なＡＬＤ装置１４の概略を説明するための概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【0033】
本発明の実施形態の原子層堆積方法（以下、ＡＬＤ方法と適宜称する）は、例えば成膜温度を比較的高温にしたり、酸化剤により発生するラジカルを利用した従来のＡＬＤ方法（以下、単に従来ＡＬＤ方法と適宜称する）とは、全く異なるものである。
【0034】
すなわち、本実施形態のＡＬＤ方法は、ＡＬＤによる原子層堆積装置（以下、ＡＬＤ装置と適宜称する）のチャンバ内に位置する被成膜対象物の被成膜面に酸化膜を形成する方法であって、当該ＡＬＤ装置により、原料ガス供給工程，原料ガスパージ工程，酸化剤供給工程，酸化剤パージ工程の各工程を適宜行うものである。
【0035】
そして、酸化剤供給工程においては、チャンバ内に８０体積％以上のオゾンガスを供給し、当該オゾンガスの被成膜面に対する曝露量を１×１０5ラングミュア以上とし、当該チャンバ内の圧力を１０００Ｐａ以下とする。
【0036】
このような本実施形態によれば、例えば、被成膜対象物を加熱したり酸化剤としてラジカルを利用しなくても、被成膜面に吸着している原料ガスを十分に酸化することができ、所望の酸化膜を形成することが可能となる。また、高濃度のオゾンガスを用いたＡＬＤ方法では、従来ＡＬＤ方法と比較して低温（例えば１００℃以下）で酸化膜を形成することも可能であるため、例えばＳｉ基板等のように耐熱性が比較的高い基板だけでなく、当該耐熱性が比較的低い合成樹脂で形成された基板またはフィルム等においても、酸化膜を適宜形成することが可能となる。
【0037】
例えば、従来ＡＬＤ方法で利用されているラジカルにおいては、寿命が比較的短いため、チャンバ内で広く拡散することが困難であり、凹凸状の被成膜面に吸着している原料ガスを酸化することが困難となってしまうことも考えられる。このため、被成膜対象物においては、被成膜面が平坦である平板状の基板等に限定されたり、枚葉処理に限定されてしまうおそれがあった。
【0038】
一方、本実施形態においては、酸化剤として高濃度のオゾンガスを適用するため、当該オゾンガスをチャンバ内で広く拡散することができ、たとえ被成膜面が凹凸状であっても、所望の酸化膜を形成することが十分可能である。また、複数の被成膜対象物をチャンバ内に配置し、それぞれの被成膜面に対して一括で酸化膜を形成することも可能となる。これにより、ＡＬＤによる成膜工程において成膜温度の低減や成膜効率の改善に貢献可能であることが判る。また、プラズマを用いないため、成膜した酸化膜がプラズマダメージレスであると言える。
【0039】
本実施形態のＡＬＤ方法は、前述のように酸化剤供給工程におけるオゾンガスの濃度，曝露量，分圧を適宜設定したものであって、被成膜対象物の被成膜面に対して所望の酸化膜を形成できる態様であれば良く、種々の分野（例えば、ＡＬＤ，ＣＶＤ等による成膜分野，改質分野，チャンバ分野，オゾンガス分野，不飽和炭化水素ガス分野等）の技術常識を適宜適用し、必要に応じて先行技術文献等を適宜参照して設計変形することが可能であり、その一例として以下に示す実施例１～４が挙げられる。
【0040】
なお、以下の実施例１～４は、例えば互いに同様の内容について同一符号を引用する等により、詳細な説明を適宜省略しているものとする。
【0041】
≪実施例１≫
＜ＡＬＤ装置１１の主な構成＞
図１は、実施例１によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例１で適用可能なＡＬＤ装置１１の概略を示すものである。図１のＡＬＤ装置１１は、被成膜対象物２を出し入れ自在に収容可能なチャンバ（反応容器）３と、チャンバ３内に各種ガスを供給するガス供給部４と、チャンバ３内のガスを吸気して当該チャンバ３外に排出するガス排出部５と、を主として備えている。チャンバ３内に収容した被成膜対象物２は、例えば図外の支持部により適宜支持することが可能である。
＜ＡＬＤ装置１１の主な構成＞
図１は、実施例１によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例１で適用可能なＡＬＤ装置１１の概略を示すものである。図１のＡＬＤ装置１１は、被成膜対象物２を出し入れ自在に収容可能なチャンバ（反応容器）３と、チャンバ３内に各種ガスを供給するガス供給部４と、チャンバ３内のガスを吸気して当該チャンバ３外に排出するガス排出部５と、を主として備えている。チャンバ３内に収容した被成膜対象物２は、例えば図外の支持部により適宜支持することが可能である。
【0042】
ガス供給部４は、原料ガスをチャンバ３内に噴き出す原料ガス噴出口４１と、オゾンガスをチャンバ３内に噴き出すオゾンガス噴出口４２と、不活性ガスをチャンバ３内に噴き出す不活性ガス噴出口４３と、有している。これら噴出口４１～４３においては、例えばチャンバ３における被成膜対象物２と対向する位置（図１ではチャンバ３の図示上方側の位置）に設けられ、それぞれ配管４１ａ，４２ａ，４３ａを介して、原料ガス供給装置４１ｂ，オゾンガス発生装置４２ｂ，不活性ガス供給装置４３ｂが接続されている。
【0043】
図１の噴出口４１，４３の場合、一つに纏められて共通の噴出口としてチャンバ３に設けられており、当該共通の噴出口に対し、配管４１ａ，４３ａが合流して接続された構成となっている。このような構成によれば、原料ガス供給装置４１ｂの原料ガスをチャンバ３内に供給する場合のキャリアガスとして、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスを利用することができる。
【0044】
また、例えば、不活性ガス供給装置４３ｂに接続されている配管４３ｃを、配管４２ａと合流（図１では点線で描写するように合流）して噴出口４２に接続した構成によれば、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスを、オゾンガス発生装置４２ｂのオゾンガスと共に噴出口４２からチャンバ３内に噴き出すことも可能（後述の図８，図９，図１２も同様に可能）となる。
【0045】
ガス排出部５は、例えばチャンバ３における各噴出口４１～４３から距離を隔てた位置（図１ではチャンバ３の図示側方側の位置）に設けられる。このガス排出部５は、チャンバ３内のガスを吸気して当該チャンバ３外に排出し、当該チャンバ３内を減圧状態（例えばチャンバ３内が真空環境下となるような状態）に維持することが可能な構成とする。図１のガス排出部５の場合、排気管５ａ，真空ポンプ５ｂ等を有した構成となっている。
【0046】
＜ＡＬＤ装置を用いる場合の成膜工程＞
ＡＬＤ装置１１においては、図２に示す原料ガス供給工程Ｓ１，原料ガスパージ工程Ｓ２，酸化剤供給工程Ｓ３，酸化剤パージ工程Ｓ４を順次実行することにより、チャンバ３内の被成膜対象物２の被成膜面２０に所望の酸化膜２１を形成することが可能となる。
ＡＬＤ装置１１においては、図２に示す原料ガス供給工程Ｓ１，原料ガスパージ工程Ｓ２，酸化剤供給工程Ｓ３，酸化剤パージ工程Ｓ４を順次実行することにより、チャンバ３内の被成膜対象物２の被成膜面２０に所望の酸化膜２１を形成することが可能となる。
【0047】
図２において、まず原料ガス供給工程Ｓ１では、原料ガス供給装置４１ｂの原料ガス（目的とする酸化膜２１を構成する元素を含む原料ガス）を噴出口４１からチャンバ３内に供給する。これにより、図３（ａ）の反応模式図のように、チャンバ３内の被成膜対象物２の被成膜面２０に対して原料ガスが吸着し、当該原料ガスによる吸着層２１ａが形成される。図３（ａ）では、基板状の被成膜対象物２における被成膜面２０に対し、１分子層のＴＭＡガスが吸着されている状態を描写するものとなっている。
【0048】
なお、被成膜対象物２の被成膜面２０に例えば不純物等が付着している場合には、原料ガス供給工程Ｓ１の前段において被成膜面２０を清浄（例えば不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスをチャンバ３に供給してパージ）し、当該被成膜面２０に対して原料ガスを吸着し易くしておくことが好ましい。
【0049】
原料ガス供給工程Ｓ１の後、原料ガスパージ工程Ｓ２では、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスを噴出口４３からチャンバ３内に供給したり、当該チャンバ３内のガスをガス排出部５により吸気して排出する。これにより、前記原料ガス供給工程Ｓ１で供された原料ガスの余剰ガスと、当該原料ガスが被成膜面２０に吸着することで生じたガスと、を当該被成膜面２０から除去する。
【0050】
次に、酸化剤供給工程Ｓ３では、オゾンガス発生装置４２ｂのオゾンガスを噴出口４２からチャンバ３内に供給する。これにより、図３（ｂ）の反応模式図のように、被成膜面２０に形成されている吸着層２１ａが酸化（図３ではメチル基（ＣＨ3）が酸化）され、当該被成膜面２０における次の成膜のための吸着可能領域２０ａが形成されることとなる。この図３（ｂ）の反応模式図に示すような酸化反応は、室温（２５℃）でも可能である。
【0051】
そして、酸化剤パージ工程Ｓ４では、原料ガスパージ工程Ｓ２と同様に、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスを噴出口４３からチャンバ３内に供給したり、当該チャンバ３内のガスをガス排出部５により吸気して排出する。これにより、前記酸化剤供給工程Ｓ３で供されたオゾンガスの余剰ガスと、前記原料ガスの吸着層２１ａを酸化することで生じたガスと、を被成膜面２０から除去する。
【0052】
以上のような各工程Ｓ１～Ｓ４によるサイクル（以下、単に成膜サイクルと適宜称する）を適宜繰り返すことにより、被成膜面２０に対して所望厚さの酸化膜２１を形成することが可能となる。この成膜サイクルにおける各種成膜条件は、例えば目的とする酸化膜２１に応じて、適宜設定することが可能である。
【0053】
また、前記成膜サイクルを複数回行う場合、例えば各原料ガス供給工程Ｓ１のうち少なくとも１工程と残りの工程とを、それぞれ異なる種類の原料ガスを被成膜対象物２に供給することにより、それぞれ異なる原料ガスの吸着層２１ａからなる多層構造の酸化膜２１（すなわち、複数の吸着層２１ａが積層された酸化膜２１）を、構成できることとなる。
【0054】
＜各工程Ｓ１～Ｓ４における不活性ガス＞
原料ガスパージ工程Ｓ２や酸化剤パージ工程Ｓ４においては、チャンバ３内のガスをガス排出部５により吸気すると同時に、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスをチャンバ３内に適宜供給することにより、当該チャンバ３内のガスのガス流が促進され、余剰ガス等の除去（パージ）に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。
原料ガスパージ工程Ｓ２や酸化剤パージ工程Ｓ４においては、チャンバ３内のガスをガス排出部５により吸気すると同時に、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスをチャンバ３内に適宜供給することにより、当該チャンバ３内のガスのガス流が促進され、余剰ガス等の除去（パージ）に要する時間の短縮化を図ることが可能となる。
【0055】
また、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスは、原料ガス供給工程Ｓ１や酸化剤供給工程Ｓ３においても、適宜供給しても良い。
【0056】
例えば、チャンバ３内のガスがガス供給部４に逆流すると、当該逆流したガスによりガス供給部４（後述の実施例３ではシャワーヘッド４ａ）にパーティクルの付着や成膜が起こったり、当該ガス供給部４から供給する原料ガスやオゾンガスのガス流が妨げられることが考えられるが、前記のように不活性ガスを適宜供給することにより、当該逆流の抑制が可能となる。
【0057】
また、チャンバ３内の容積・形状等によっては（例えば容積が大きい場合（例えば容積１ｍ3超の場合）や形状が複雑な場合には）、ガス供給部４から供給する原料ガスやオゾンガスのガス流が低くなってしまう場合があるが、前記のように不活性ガスを適宜供給（具体的には、チャンバ３の容積・形状に基づいて不活性ガスの供給量を調整したり、当該不活性ガスを断続的に供給）することにより、当該ガス流を促進することが可能となる。
【0058】
したがって、各工程Ｓ１～Ｓ４においては、それぞれ不活性ガスを適宜供給することにより、チャンバ３内におけるガス流を適宜調整できる。これにより、原料ガスやオゾンガスを所望の供給量で供給することが容易になったり、チャンバ３内のガスの排出が容易となることが判る。
【0059】
＜被成膜対象物２の一例＞
被成膜対象物２においては、成膜サイクルを適宜実行して被成膜面２０に所望の酸化膜２１を形成できるものであれば良く、その一例として固形状，基板状，粉体状（例えば多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体），フィルム状，シート状，布状，繊維状等の種々のものが挙げられる。
被成膜対象物２においては、成膜サイクルを適宜実行して被成膜面２０に所望の酸化膜２１を形成できるものであれば良く、その一例として固形状，基板状，粉体状（例えば多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体），フィルム状，シート状，布状，繊維状等の種々のものが挙げられる。
【0060】
また、原料ガスと８０体積％以上の高濃度のオゾンガスとを用いて酸化膜を形成する手法では、当該酸化膜を比較的低温で形成することが可能であるため、例えば基板またはフィルム等の場合、Ｓｉ基板等の比較的耐熱性が高い基板等に限定されることはなく、耐熱性が比較的低い合成樹脂で形成された基板等に酸化膜を形成することもできる。
【0061】
被成膜対象物２が樹脂を用いてなる場合、当該樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アラミド樹脂、オレフィン樹脂、ポリプロピレン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を用いたものが挙げられる。
【0062】
その他、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、または、アセタール樹脂）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＦＡ（４フッ化エチレン、パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＶＤ（ポリ二塩化ビニル）等を用いたものも挙げられる。
【0063】
被成膜対象物２の被成膜面２０においては、単なる平坦状に形成されたものに限定されず、種々の態様であっても良い。例えば図１に示す被成膜対象物２は、複数個のフィン状突起が形成された固形状であり、被成膜面２０において凹凸状の段差等が形成されたものとなっている。
【0064】
例えば後述の実施例３，４のように被成膜対象物２が長尺フィルム状の場合、長手方向に延在する平坦な表裏面の両方または片方を被成膜面２０とすることができる。
【0065】
また、被成膜対象物２は、例えば成膜性能の向上を図る目的で、適宜加熱（例えば熱電対や赤外線ヒータ等の加熱機構により加熱；図示省略）しても良い。具体例としては、被成膜面２０の成膜温度が室温程度～１００℃の範囲内となるように、必要に応じて加熱することが挙げられる。
【0066】
＜原料ガスの一例＞
原料ガス供給工程Ｓ１で適用する原料ガスは、酸化膜を形成する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）等；以下これらの元素を金属または金属元素という）を構成元素として含む態様が挙げられる。
原料ガス供給工程Ｓ１で適用する原料ガスは、酸化膜を形成する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）等；以下これらの元素を金属または金属元素という）を構成元素として含む態様が挙げられる。
【0067】
例えば、Ｓｉ－Ｏ結合若しくはＳｉ－Ｃ結合を有する有機シリコンまたは金属元素－酸素結合若しくは金属元素－炭素結合を有する有機金属を含有する原料ガスや、有機金属錯体またはケイ素や金属の水素化物等の原料ガスが挙げられる。
【0068】
より具体的には、原料ガスとして、シラン（ケイ化水素の総称）、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌ ＯｒｔｈｏＳｉｌｌｉｃａｔｅ）、ＴＭＳ（ＴｒｉＭｔｈｏｘｙＳｉｌａｎｅ）、ＴＥＳ（ＴｒｉＥｔｈｏｘｙＳｉｌａｎｅ）、ＴＭＡ（ＴｒｉＭｅｔｈｙｌ Ａｌｍｉｎｉｕｍ）、ＴＥＭＡＺ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）、３ＤＡＭＡＳ（トリ・ジメチルアミノ・シラン；ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ3）2］3）、ＴＤＭＡＴ（テトラキス・ジメチルアミノ・チタニウム；Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4）、ＴＤＭＡＨ（テトラキス・ジメチルアミノ・ハフニウム；Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ3）2］4）等を用いたものが挙げられる。また、金属元素１種類だけでなく複数種類の金属元素を含む異種複核錯体（例えば、特開２０１６－２１０７４２等に記載の錯体）を用いたものも挙げられる。
【0069】
また、原料ガスは、例えばキャリアガス（Ｎ2，Ａｒ，Ｈｅ等）を用いてチャンバ３内に供給（例えば１ＬＳＭ以下で供給）するようにしても良い。図１の場合には、不活性ガス供給装置４３ｂの不活性ガスをキャリアガスとして用いることが可能である。
【0070】
＜オゾンガスの一例＞
酸化剤供給工程Ｓ３で適用するオゾンガスは、種々の濃度のものを適用することが可能であるが、オゾン濃度が高いほど好ましい。具体的には、高濃度のオゾンガスにおいて、オゾン濃度（体積％濃度）を８０～１００体積％とすること好ましい。このような高濃度のオゾンガスは、オゾン含有ガスから蒸気圧の差に基づいてオゾンのみを液化分離した後、再び液化したオゾンを気化させて得ることができる。
酸化剤供給工程Ｓ３で適用するオゾンガスは、種々の濃度のものを適用することが可能であるが、オゾン濃度が高いほど好ましい。具体的には、高濃度のオゾンガスにおいて、オゾン濃度（体積％濃度）を８０～１００体積％とすること好ましい。このような高濃度のオゾンガスは、オゾン含有ガスから蒸気圧の差に基づいてオゾンのみを液化分離した後、再び液化したオゾンを気化させて得ることができる。
【0071】
オゾンガス発生装置４２ｂとしては、例えば、特開２００１－３０４７５６号公報や特開２００３－２０２０９号公報の特許文献に開示されているものが挙げられる。このようなオゾンガス発生装置４２ｂは、オゾンと他のガス（例えば、酸素）の蒸気圧の差に基づきオゾンのみを液化分離して高濃度のオゾン（オゾン濃度≒１００体積％）を生成している。特に、オゾンのみを液化および気化させるチャンバを複数備えると、これらのチャンバを個別に温度制御することにより、連続的に高濃度のオゾンガスを供給することができる。
【0072】
なお、高濃度のオゾンガスを生成する市販の装置として、例えば、明電舎製のピュアオゾンジェネレータ（ＭＰＯＧ－ＨＭ１Ａ１）がある。
【0073】
＜不活性ガスの一例＞
不活性ガスは、例えば原料ガスパージ工程Ｓ２や酸化剤パージ工程Ｓ４において適用可能なものであれば良い。その一例としては、Ｎ2，Ａｒ，Ｈｅ等の不活性ガスが挙げられる。
不活性ガスは、例えば原料ガスパージ工程Ｓ２や酸化剤パージ工程Ｓ４において適用可能なものであれば良い。その一例としては、Ｎ2，Ａｒ，Ｈｅ等の不活性ガスが挙げられる。
【0074】
＜ガス供給部４の一例＞
ガス供給部４は、噴出口４１～４３を有し、原料ガス，オゾンガス，不活性ガスを例えば所望の供給量（流量等），圧力等でチャンバ３に供給できれば良く、種々の態様を適用することが可能である。
ガス供給部４は、噴出口４１～４３を有し、原料ガス，オゾンガス，不活性ガスを例えば所望の供給量（流量等），圧力等でチャンバ３に供給できれば良く、種々の態様を適用することが可能である。
【0075】
噴出口４１～４３は、チャンバ３に対して単に１個ずつ設けるだけでなく、それぞれ複数個設けても良い。また、噴出口４１～４３の形状は、適宜設定することが可能であり、その一例として円形，矩形，楕円，スリット状等にすることが挙げられる。
【0076】
噴出口４１～４３から供給される各ガスの供給量や圧力においては、例えば配管４１ａ～４３ａに図外の流量可変バルブ等を設けることにより、適宜設定することが可能である。
【0077】
＜ガス供給量，圧力等の一例＞
チャンバ３に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの供給量や、当該各ガスによる圧力（例えばチャンバ３内のオゾンガスによる圧力（分圧）。後述の実施例３では、例えば噴出口４１～４３等と被成膜面２０との間の圧力）等は、適宜制御して設定することが可能であり、その一例としてはチャンバ３内の被成膜対象物２の種類，形状，個数や、当該各ガスの種類，濃度等を考慮して設定することが挙げられる。
チャンバ３に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの供給量や、当該各ガスによる圧力（例えばチャンバ３内のオゾンガスによる圧力（分圧）。後述の実施例３では、例えば噴出口４１～４３等と被成膜面２０との間の圧力）等は、適宜制御して設定することが可能であり、その一例としてはチャンバ３内の被成膜対象物２の種類，形状，個数や、当該各ガスの種類，濃度等を考慮して設定することが挙げられる。
【0078】
具体例としては、図４に示すように各工程Ｓ１～Ｓ４による成膜サイクルを実施する場合において、成膜サイクルによるチャンバ３内のプロセス圧力が１０００Ｐａ以下の範囲内に収まるように、各ガスの供給量等を適宜設定することが挙げられる。より具体的には、不活性ガス噴出口４３からチャンバ３内に対して不活性ガスを供給（例えば後述のように断続的に供給）し、当該供給によりベース圧力が１Ｐａ～１０００Ｐａ程度の範囲内に収まるように適宜制御して設定することが挙げられる。成膜サイクル１回に要する時間は適宜設定することが可能であり、特に限定されるものではないが、例えば数秒～数十秒（例えば３秒～６０秒）程度に設定することが挙げられる。
【0079】
また、酸化剤供給工程Ｓ３において８０体積％以上のオゾンガスをチャンバ３に供給する場合、当該オゾンガスの被成膜面２０に対する曝露量を１×１０5ラングミュア以上とし、当該チャンバ３内のオゾンガスによる圧力が１００Ｐａ以下となるように、当該オゾンガスの供給量等を適宜設定することが挙げられる。
【0080】
例えば、チャンバ３内に、オゾンガスの他に不活性ガスが存在している場合には、当該オゾンガスの分圧が１００Ｐａ以下となるように設定することとなる。また、オゾンガスの供給による圧力上昇においては、１００Ｐａ以下、好ましくは５０Ｐａ以下、より好ましく１０Ｐａ以下となるように適宜設定することが挙げられる。
【0081】
このような酸化剤供給工程Ｓ３によれば、原料ガス供給工程Ｓ１において被成膜面２０に吸着した吸着層２１ａを、十分に酸化することが可能となる。
【0082】
原料ガス供給工程Ｓ１においてチャンバ３に供給する原料ガスの供給量等は、例えば当該原料ガスを被成膜面２０に吸着させ、後段の酸化剤供給工程Ｓ３において十分に酸化（酸化膜を形成）できるように設定すれば良く、特に限定されるものではない。
【0083】
具体例としては、被成膜面２０に対する原料ガスの曝露量が１×１０4ラングミュア以上となるように、当該原料ガスの供給量等を適宜設定することが挙げられる。また、原料ガスの曝露量は、当該原料ガスの吸着率によって変化する。このため、例えば異なる種類の原料ガスであっても、被成膜面２０に対する吸着率が同程度の場合には、当該各原料ガスの供給量はそれぞれ同程度に設定することが考えられる。この吸着率が同程度の原料ガスの一例としては、ＴＭＡ，ＴＤＭＡＴ，ＴＤＭＡＨ等が挙げられる。
【0084】
原料ガスパージ工程Ｓ２，酸化剤パージ工程Ｓ４において、チャンバ３に供給する不活性ガスの供給量等は、前記のようにプロセス圧力が１０００Ｐａ以下の範囲内に収まる態様であれば良く、適宜設定することが可能である。例えば、ガス排出部５によってパージしている状態の場合には、当該パージをアシストできる程度に設定することが挙げられる。具体例としては、チャンバ３に対して不活性ガスを断続的に供給し、当該チャンバ３内における原料ガスやオゾンガスを希釈し過ぎないように適宜設定（例えば、オゾンガス供給量の１０倍以内に設定）することが挙げられる。
【0085】
＜ガス排出部５の一例＞
ガス排出部５による排気は、前記のようにチャンバ３内のプロセス圧力が１０００Ｐａ以下の範囲内に収まるように、当該チャンバ３内の減圧状態を維持できる態様であれば良く、特に限定されるものではない。
ガス排出部５による排気は、前記のようにチャンバ３内のプロセス圧力が１０００Ｐａ以下の範囲内に収まるように、当該チャンバ３内の減圧状態を維持できる態様であれば良く、特に限定されるものではない。
【0086】
図１のガス排出部５の場合、排気管５ａ，真空ポンプ５ｂ等を有した構成となっているが、その他にオゾンキラー（オゾンを分解する除害筒等の除害設備；図示省略），排気バルブ（開度調整可能なバルブ等；図示省略）等を適宜有した構成とすることも挙げられる。また、真空ポンプ５ｂは、オゾンに耐性のある構成（例えば、ドライポンプ）を適用することが好ましい。
【0087】
また、ガス排出部５において複数の排気ラインを設けておき、各工程Ｓ１～Ｓ４において当該各排気ラインを使い分けるようにしても良い。これにより、各工程Ｓ１～Ｓ４において排気するガスをそれぞれ専用の除害設備に振り分けて処理することが可能となる。
【0088】
＜支持部の一例＞
チャンバ３内に収容した被成膜対象物２を支持する支持部は、例えば被成膜面２０に対する成膜を妨げないように支持できる態様であれば良く、特に限定されるものではない。具体例としては後述の実施例２～４に示す態様が挙げられる。
チャンバ３内に収容した被成膜対象物２を支持する支持部は、例えば被成膜面２０に対する成膜を妨げないように支持できる態様であれば良く、特に限定されるものではない。具体例としては後述の実施例２～４に示す態様が挙げられる。
【0089】
＜ＡＬＤ装置１１による成膜例＞
以上示した実施例１に基づいて、ＡＬＤ装置１１による成膜サイクルを適宜実施し、被成膜対象物２における被成膜面２０に対してＡｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証したところ、図５～図７に示すような結果が得られた。
以上示した実施例１に基づいて、ＡＬＤ装置１１による成膜サイクルを適宜実施し、被成膜対象物２における被成膜面２０に対してＡｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証したところ、図５～図７に示すような結果が得られた。
【0090】
なお、この検証条件として、原料ガス供給工程Ｓ１で供給する原料ガスにはＴＭＡを適用し、酸化剤供給工程Ｓ３で供給するオゾンガス（濃度８０～１００体積％）による圧力上昇を５０Ｐａとし、当該オゾンガスの暴露時間は３秒以下とした。また、被成膜対象物２において、図５，図６に示す成膜ではＰＥＮ製フィルムを適用し、図７に示す成膜ではＳｉ基板を適用した。また、成膜温度は、室温程度となるように設定した
図５は、種々の成膜温度で成膜サイクルを実施した場合の酸化膜２１の膜厚特性を示すものである。この図５によると、成膜温度が室温（２５℃）程度の場合に、ＧＰＣ（Ｇｒｏｗｔｈ Ｐｅｒ Ｃｙｃｌｅ）が１．７Å／ｃｙｃｌｅであることが読み取れる。なお、比較例として、従来ＡＬＤ方法により比較的高温の成膜温度で酸化膜２１を形成したところ、ＧＰＣは１．０～１．２Å／ｃｙｃｌｅ程度であった。したがって、本実施例１によれば、従来ＡＬＤ方法と比較して、良好な成膜速度特性が得られることを確認できた。
図５は、種々の成膜温度で成膜サイクルを実施した場合の酸化膜２１の膜厚特性を示すものである。この図５によると、成膜温度が室温（２５℃）程度の場合に、ＧＰＣ（Ｇｒｏｗｔｈ Ｐｅｒ Ｃｙｃｌｅ）が１．７Å／ｃｙｃｌｅであることが読み取れる。なお、比較例として、従来ＡＬＤ方法により比較的高温の成膜温度で酸化膜２１を形成したところ、ＧＰＣは１．０～１．２Å／ｃｙｃｌｅ程度であった。したがって、本実施例１によれば、従来ＡＬＤ方法と比較して、良好な成膜速度特性が得られることを確認できた。
【0091】
図６は、被成膜対象物２の膜厚方向一端側の被成膜面２０に膜厚４０ｎｍの酸化膜２１を形成した場合であって、当該被成膜対象物２の経過時間に対する水蒸気透過率特性を示すものである。この図６によると、時間経過と共に、水蒸気透過率が４．４×１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ程度に収束していくことが読み取れる。なお、酸化膜２１を形成する前の被成膜対象物２の水蒸気透過率を測定したところ、１０-1ｇ／ｍ2／ｄａｙ程度であった。したがって、本実施例１によれば、酸化膜２１において、良好なバリア性が得られることを確認できた。
【0092】
図７は、酸化膜２１における印加電界強度に対するリーク電流密度特性を示すものである。この図７によると、酸化膜２１において１０ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁破壊強度が得られていることを読み取れる。したがって、本実施例１によれば、酸化膜２１において、リーク電流を十分抑制でき、良好な絶縁性が得られることを確認できた。
【0093】
なお、この検証において、被成膜面２０に対するオゾンガスの曝露量を確認したところ、１．１×１０6ラングミュア程度（すなわち、１×１０5ラングミュアの１桁上回る程度）に至っていた。
【0094】
≪実施例２≫
実施例２は、複数個の被成膜対象物２、例えば後述図８（ｂ）に示すような多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体（以下、単に被成膜対象集合体と適宜称する）２２を収容して支持し、各被成膜対象物２の被成膜面２０に対して同時に酸化膜２１を形成できるようにしたものである。
実施例２は、複数個の被成膜対象物２、例えば後述図８（ｂ）に示すような多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体（以下、単に被成膜対象集合体と適宜称する）２２を収容して支持し、各被成膜対象物２の被成膜面２０に対して同時に酸化膜２１を形成できるようにしたものである。
【0095】
＜ＡＬＤ装置１２の主な構成＞
図８は、実施例２によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例２で適用可能なＡＬＤ装置１２の概略を示すものである。図８のＡＬＤ装置１２は、チャンバ３内に配置可能な筐体状の収容壁６１を有した支持部６を備えており、当該収容壁６１内に複数個の被成膜対象物２を収容して支持できる構成となっている。
図８は、実施例２によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例２で適用可能なＡＬＤ装置１２の概略を示すものである。図８のＡＬＤ装置１２は、チャンバ３内に配置可能な筐体状の収容壁６１を有した支持部６を備えており、当該収容壁６１内に複数個の被成膜対象物２を収容して支持できる構成となっている。
【0096】
収容壁６１は、複数個の被成膜対象物２を出し入れ自在に収容可能な構成となっている。また、収容壁６１の少なくとも一部には、孔径が被成膜対象物２の最大外径（粒子径等）よりも小さい通気孔を複数有した通気部６２が、設けられている。図８の収容壁６１の場合、円筒状の構造であって、軸心方向両端側の位置に通気部６２が設けられている。
【0097】
支持部６においては、前記のように複数個の被成膜対象物２を出し入れ自在に収容して被成膜面２０に酸化膜２１を形成できれば良く、種々の態様を適用することが可能である。
【0098】
例えば、収容壁６１において、回転自在（図８の収容壁６１の場合、例えば軸回転自在）な構成とすることにより、当該収容壁６１内の被成膜対象物２を撹拌しながら成膜することができる。これにより、被成膜対象物に対する酸化膜の形成斑が生じないように抑制できる可能がある。
【0099】
通気部６２においては、チャンバ３内のガス（原料ガス，オゾンガス，不活性ガス等）の通過が可能であって被成膜対象物の通過を遮ることができるものであれば良く、種々の態様を適用することが可能である。その一例としては、集合体２２の各被成膜対象物２の粒子径よりも小さい通気孔を複数有したメッシュ構造のものが挙げられる。
【0100】
＜ＡＬＤ装置１２による成膜例＞
以上示した実施例２に基づいて、ＡＬＤ装置１２による成膜サイクルを適宜実施し、多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体２２における被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証した。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２には粒子径が１ｍｍ以下のものを適用した。
以上示した実施例２に基づいて、ＡＬＤ装置１２による成膜サイクルを適宜実施し、多数の粒子状の被成膜対象物２の集合体２２における被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証した。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２には粒子径が１ｍｍ以下のものを適用した。
【0101】
その結果、実施例１と同様に、酸化膜２１において良好な成膜速度特性，バリア性，絶縁性が得られることを確認できた。
【0102】
≪実施例３≫
実施例３は、被成膜対象物２において、被成膜面２０に沿った四方向のうち相対する二方向（以下、単に被成膜面二方向と適宜称する）で移動（二方向のうち一方に移動、または双方に往復動）させながら、当該被成膜面２０に酸化膜２１を形成できるようにしたものである。
実施例３は、被成膜対象物２において、被成膜面２０に沿った四方向のうち相対する二方向（以下、単に被成膜面二方向と適宜称する）で移動（二方向のうち一方に移動、または双方に往復動）させながら、当該被成膜面２０に酸化膜２１を形成できるようにしたものである。
【0103】
＜ＡＬＤ装置１３の主な構成＞
図９は、実施例３によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例３で適用可能なＡＬＤ装置１３の概略を示すものである。図９のＡＬＤ装置１３は、チャンバ３内に収容された被成膜対象物２において、当該チャンバ３内に設けられている支持部７により、被成膜面２０に沿った長手方向（被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向（以下、単に被成膜面二方向と適宜称する））に対し移動自在に支持できるように構成されている。
図９は、実施例３によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例３で適用可能なＡＬＤ装置１３の概略を示すものである。図９のＡＬＤ装置１３は、チャンバ３内に収容された被成膜対象物２において、当該チャンバ３内に設けられている支持部７により、被成膜面２０に沿った長手方向（被成膜面に沿った四方向のうち相対する二方向（以下、単に被成膜面二方向と適宜称する））に対し移動自在に支持できるように構成されている。
【0104】
図９の支持部７は、いわゆるロール ｔｏ ロール方式のものであって、長尺フィルム状の被成膜対象物２の一端側が巻回された巻き軸である一端側ロール７１と、当該被成膜対象物２の他端側が巻回された巻き軸である他端側ロール７２と、当該一端側ロール７１と他端側ロール７２との間に配置された搬送ロール７３ａ，７３ｂと、を有し、各ロールが適宜回動する構成となっている。
【0105】
このような支持部７により、一端側ロール７１，他端側ロール７２のうち一方から送り出された被成膜対象物２は、搬送ロール７３ａ，７３ｂを経由して、他方に巻き取られることとなる。すなわち、支持部７によれば、被成膜対象物２を被成膜面二方向において適宜移動させることが可能となる。また、図９の支持部７の場合、搬送ロール７３ａ，７３ｂの両者がチャンバ３内の上方側において所定間隔を隔てて配置されており、当該両者間を移動する被成膜対象物２の被成膜面２０が、当該チャンバ３内の上方側に対向（後述のシャワーヘッド４ａと対向）するようになっている。
【0106】
チャンバ３における上方側には、シャワーヘッド４ａを有したガス供給部４が設けられている。このシャワーヘッド４ａは、噴出口４１～４３をそれぞれ複数個有した構造であって、搬送ロール７３ａ，７３ｂの両者間を移動する被成膜対象物２の被成膜面２０と対向する位置に、設けられている。
【0107】
シャワーヘッド４ａの噴出口４１～４３には、原料ガス供給装置４１ｂ，オゾンガス発生装置４２ｂ，不活性ガス供給装置４３ｂが、それぞれ配管４１ａ，４２ａ，４３ａを介して接続されている。これにより、当該各装置４１ｂ～４３ｂからのガスを、それぞれ噴出口４１～４３からチャンバ３内に適宜供給できる構成となっている。
【0108】
＜支持部７の他例＞
支持部７においては、チャンバ３内に収容された被成膜対象物２を被成膜面二方向において移動自在に支持できる態様であれば良く、図９に示すようなロール ｔｏ ロール方式によるものに限定されるものではない。例えば、被成膜対象物２を支持する支持台（例えば、特許６０５２４７０号公報の図１中の符号７で示すような支持台）を有した方式（以下、単に支持台方式と適宜称する）であって、当該支持台を被成膜面二方向に移動自在（被成膜面２０がシャワーヘッド４ａと対向するように移動自在）にした構成が挙げられる。
支持部７においては、チャンバ３内に収容された被成膜対象物２を被成膜面二方向において移動自在に支持できる態様であれば良く、図９に示すようなロール ｔｏ ロール方式によるものに限定されるものではない。例えば、被成膜対象物２を支持する支持台（例えば、特許６０５２４７０号公報の図１中の符号７で示すような支持台）を有した方式（以下、単に支持台方式と適宜称する）であって、当該支持台を被成膜面二方向に移動自在（被成膜面２０がシャワーヘッド４ａと対向するように移動自在）にした構成が挙げられる。
【0109】
＜シャワーヘッド４ａの一例＞
図１０は、シャワーヘッド４ａの一例を示すものである。なお、図１０（および後述の図１１）中において、符号を付していない実線矢印は各ガスの供給方向の一例、点線矢印は各ガスの排気方向の一例を示すものである。
図１０は、シャワーヘッド４ａの一例を示すものである。なお、図１０（および後述の図１１）中において、符号を付していない実線矢印は各ガスの供給方向の一例、点線矢印は各ガスの排気方向の一例を示すものである。
【0110】
図１０のシャワーヘッド４ａにおいては、搬送ロール７３ａ，７３ｂの両者間を移動する被成膜対象物２の被成膜面２０と対向する部位４ｂに、噴出口４１，４２がそれぞれ複数個設けられている。
【0111】
これら噴出口４１，４２の両者は、被成膜面二方向に所定間隔を隔てて交互に位置し、互いに隣接する噴出口４１，４２による噴出口対（例えば図１０中の符号Ｔで示す噴出口対）が、被成膜面二方向に所定間隔を隔てて複数個配列された構成となっている。
【0112】
また、噴出口４１，４２との両者間に、噴出口４３が設けられている。また、噴出口４１～４３の各噴出口間には、噴出口間排気口４４が設けられている。この排気口４４は、当該排気口４４と被成膜面２０との間のガス等を吸気して、チャンバ３外に排出できる構成となっている。
【0113】
＜シャワーヘッド４ａにおける噴出口４１～４３，排気口４４の一例＞
シャワーヘッド４ａにおける噴出口４１～４３，排気口４４それぞれ（以下、纏めて単に噴出口等と適宜称する）は、単に被成膜面二方向に沿って複数個配列して設けるだけでなく、当該被成膜面二方向と交差している交差方向（以下、単に交差方向と適宜称する）にも複数個配列して設けても良い。例えば、噴出口４１を交差方向に複数個配列して原料ガス噴出口群を構成したり、噴出口４２を交差方向に複数個配列してオゾンガス噴出口群を構成することが挙げられる。
シャワーヘッド４ａにおける噴出口４１～４３，排気口４４それぞれ（以下、纏めて単に噴出口等と適宜称する）は、単に被成膜面二方向に沿って複数個配列して設けるだけでなく、当該被成膜面二方向と交差している交差方向（以下、単に交差方向と適宜称する）にも複数個配列して設けても良い。例えば、噴出口４１を交差方向に複数個配列して原料ガス噴出口群を構成したり、噴出口４２を交差方向に複数個配列してオゾンガス噴出口群を構成することが挙げられる。
【0114】
また、噴出口等の態様（形状、大きさ等）や、被成膜対象物２の被成膜面２０との間の距離は、それぞれ同一にすることに限定されず、それぞれ異なっていても良い。
【0115】
例えば図１１に示すように、噴出口等の被成膜面二方向の寸法（交差方向に長いスリット状の噴出口等の場合、スリット幅）Ｖ１～Ｖ８は、１０-1ｍｍ～数百ｍｍの範囲内、好ましくは１ｍｍ～１００ｍｍの範囲内に設定することが挙げられる。また、各噴出口等と被成膜対象物２の被成膜面２０との間の距離ｈ１～ｈ８は、数ｍｍ～数百ｍｍの範囲内、好ましくは１ｍｍ～１００ｍｍの範囲内、より好ましく（特に噴出口４２）は１ｍｍ～２０ｍｍの範囲内に設定することが挙げられる。図１１の場合、噴出口４２に係る距離ｈ８が、他の噴出口等に係る距離ｈ１～ｈ７よりも大きく設定された描写となっている。
【0116】
各噴出口等間のピッチ（図１１ではＷ１～Ｗ８）は、例えば、それぞれ当該噴出口等の開口寸法を考慮して適宜設定することが挙げられる。
【0117】
＜被成膜対象物２の一例＞
被成膜対象物２においては、支持部７により移動自在に支持可能（例えば、ロール ｔｏ ロール方式や支持台方式により支持可能）なものであって、当該被成膜対象物２を被成膜面二方向において移動させながら被成膜面２０に酸化膜２１を形成できるものであれば、特に限定されるものではない。
被成膜対象物２においては、支持部７により移動自在に支持可能（例えば、ロール ｔｏ ロール方式や支持台方式により支持可能）なものであって、当該被成膜対象物２を被成膜面二方向において移動させながら被成膜面２０に酸化膜２１を形成できるものであれば、特に限定されるものではない。
【0118】
図９に示す被成膜対象物２の場合、長尺フィルム状であって、長手方向に延在する平坦な表裏面が被成膜面２０（図９では表裏面のうち一方が被成膜面２０）となり、支持部７により、当該長手方向（被成膜面二方向）において移動自在に支持されている。
【0119】
＜ガス供給量，圧力等＞
シャワーヘッド４ａにおける噴出口４１～４３からチャンバ３に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの流量（供給量）や、当該各ガスによる圧力等は、実施例１，２と同様に適宜設定することが可能であるが、各噴出口等間のピッチ、被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度，各噴出口等の排気速度（成膜箇所の圧力）等を考慮して、設定することが挙げられる。
シャワーヘッド４ａにおける噴出口４１～４３からチャンバ３に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの流量（供給量）や、当該各ガスによる圧力等は、実施例１，２と同様に適宜設定することが可能であるが、各噴出口等間のピッチ、被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度，各噴出口等の排気速度（成膜箇所の圧力）等を考慮して、設定することが挙げられる。
【0120】
前記のように被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度等を考慮した設定により、例えば、オゾンガスの被成膜面２０に対する曝露量を１×１０5ラングミュア以上、当該オゾンガスによる圧力を１００Ｐａ以下、被成膜面２０に対する原料ガスの曝露量を１×１０4ラングミュア以上にすることが可能となる。これにより、原料ガス供給工程Ｓ１において被成膜面２０に吸着した吸着層２１ａを、酸化剤供給工程Ｓ３において十分に酸化することが可能となる。
【0121】
具体例としては、オゾンガスの流量において、噴出口４２における被成膜面二方向と垂直方向の単位長さ当たり、０．１ｓｃｃｍ～１０ｓｃｃｍとすることが挙げられる。
【0122】
原料ガスの流量においては、噴出口４１における被成膜面二方向と垂直方向の単位長さ当たり、０．０００１ｓｃｃｍ～１ｓｃｃｍとすることが挙げられる。
【0123】
不活性ガスの流量においては、プロセス圧力が１０００Ｐａを超えない範囲で、比較的多く設定（例えばオゾンガス流量よりも多く設定）することが挙げられる。
【0124】
被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度は、各噴出口等間のピッチ等を考慮して、適宜設定することが挙げられる。このように設定した移動速度の大きさ等に応じて、各噴出口等と被成膜面２０との間に対流が生じ、例えば当該被成膜面２０に対する各ガスの反応を促し、成膜し易さ等に貢献できる可能性がある。
【0125】
＜ＡＬＤ装置１３を用いる場合の成膜工程の一例＞
ＡＬＤ装置１３により成膜を行う場合、例えば、支持部７に支持された被成膜対象物２を一端側ロール７１から他端側ロール７２に対して移動（図９では、図示左側から図示右側へ移動）させることにより、当該被成膜対象物２を被成膜面二方向に移動ながら成膜サイクルを適宜実施することとなる。
ＡＬＤ装置１３により成膜を行う場合、例えば、支持部７に支持された被成膜対象物２を一端側ロール７１から他端側ロール７２に対して移動（図９では、図示左側から図示右側へ移動）させることにより、当該被成膜対象物２を被成膜面二方向に移動ながら成膜サイクルを適宜実施することとなる。
【0126】
この場合、被成膜面２０は、例えば図１０に示すように領域Ａ１～Ａ４の順に通過し、当該領域Ａ１～Ａ４において以下に示すように各工程Ｓ１～Ｓ４が実施されることとなる。
【0127】
まず、領域Ａ１においては、原料ガス供給工程Ｓ１により、噴出口４１から原料ガスが噴き出される。これにより、図３（ａ）に示した反応模式図のように、原料ガスが被成膜面２０に吸着して、当該原料ガスによる吸着層２１ａが形成される。
【0128】
この領域Ａ１における原料ガス供給工程Ｓ１の後、当該工程Ｓ１で供された原料ガスの余剰ガスと、当該原料ガスが被成膜面２０に吸着することで生じたガス（ＣＨ4ガス）は、排気口４４やガス排出部５により除去、または原料ガスパージ工程Ｓ２により除去される。この原料ガスパージ工程Ｓ２では、噴出口４３から不活性ガスが噴き出され、余剰ガス等が領域Ａ１から除去されることとなる。
【0129】
次に、領域Ａ２においては、酸化剤供給工程Ｓ３により、噴出口４２からオゾンガスが噴き付けられる。これにより、図３（ｂ）に示した反応模式図のように、被成膜面２０に吸着した原料ガスによる吸着層２１ａが酸化して、酸化膜２１が形成される。そして、酸化膜２１の表面においては、次の成膜のための吸着可能領域２０ａが形成されることとなる。
【0130】
この領域Ａ２における酸化剤供給工程Ｓ３の後、当該工程Ｓ３で供されたオゾンガスの余剰ガスと、吸着層２１ａを酸化することで生じたガスは、噴出口間排気口４４やガス排出部５により除去、または酸化剤パージ工程Ｓ４により除去される。この酸化剤パージ工程Ｓ４では、不活性ガス噴出口４３から不活性ガスが噴き出され、余剰ガス等が領域Ａ２から除去されることとなる。
【0131】
以上示した領域Ａ１，Ａ２における各工程Ｓ１～Ｓ４の成膜サイクルは、当該Ａ１，Ａ２より後段の領域（例えば図１０の領域Ａ３，Ａ４）においても同様に実施されることとなる。
【0132】
以上示したように、成膜サイクルを適宜実施することにより、被成膜面２０に対して所望の酸化膜２１を形成できることが判る。また、成膜サイクルを複数回行うことにより、酸化膜２１において所望の膜厚に形成することも可能となる。
【0133】
成膜サイクルを複数回行う手法としては、例えば被成膜対象物２を被成膜面二方向において一方に移動または双方に往復動させることにより、領域Ａ１～Ａ４の成膜サイクルを複数回適宜行うことが挙げられる。
【0134】
＜ＡＬＤ装置１３による成膜例＞
以上示した実施例３に基づいて、ＡＬＤ装置１３による成膜サイクルを適宜実施し、長尺フィルム状の被成膜対象物２の被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証した。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２にはＰＥＮ製フィルムを適用した。
以上示した実施例３に基づいて、ＡＬＤ装置１３による成膜サイクルを適宜実施し、長尺フィルム状の被成膜対象物２の被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１を形成して検証した。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２にはＰＥＮ製フィルムを適用した。
【0135】
その結果、実施例１と同様に、酸化膜２１において良好な成膜速度特性，バリア性（実施例３では水蒸気透過率が４．０×１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ程度），絶縁性が得られる他に、以下に示すことを確認できた。
【0136】
すなわち、実施例３によれば、当該被成膜対象物２を被成膜面二方向に移動させながら、成膜サイクルの各工程Ｓ１～Ｓ４を同時に適宜進行できるため、実施例１，２と比較すると、成膜時間を短縮化し易くなる可能性がある。
【0137】
また、原料ガス噴出口４１とオゾンガス噴出口４２との間に、不活性ガス噴出口４３や噴出口間排気口４４が設けられているため、例えば原料ガスやオゾンガスがチャンバ３内で分散することを抑制できる。これにより、例えばチャンバ３の内壁面等において、原料ガスやオゾンガスによるパーティクルの付着や成膜を抑制でき、当該チャンバ３等のメンテナンス（チャンバ３内の洗浄処理等）に係る負担を軽減できる可能性がある。
【0138】
≪実施例４≫
実施例４は、実施例３に示したロール ｔｏ ロール方式を応用したものであって、チャンバ３を複数個のガス処理炉に分割された構造とし、成膜サイクルの各工程Ｓ１～Ｓ４を当該各ガス処理炉に適宜分担して実施できるようにしたものである。
実施例４は、実施例３に示したロール ｔｏ ロール方式を応用したものであって、チャンバ３を複数個のガス処理炉に分割された構造とし、成膜サイクルの各工程Ｓ１～Ｓ４を当該各ガス処理炉に適宜分担して実施できるようにしたものである。
【0139】
＜ＡＬＤ装置１４の主な構成＞
図１２は、実施例４によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例４で適用可能なＡＬＤ装置１４の概略を示すものである。図１２のＡＬＤ装置１４は、分割構造のチャンバ３０と、支持部８と、を備えており、当該支持部８により、長尺フィルム状の被成膜対象物２を被成膜面二方向に対して移動自在に支持できるように構成されている。
図１２は、実施例４によるＡＬＤ方法を説明するものであって、当該実施例４で適用可能なＡＬＤ装置１４の概略を示すものである。図１２のＡＬＤ装置１４は、分割構造のチャンバ３０と、支持部８と、を備えており、当該支持部８により、長尺フィルム状の被成膜対象物２を被成膜面二方向に対して移動自在に支持できるように構成されている。
【0140】
チャンバ３０は、原料ガス噴出口４１が設けられている原料ガス処理炉３１と、オゾンガス噴出口４２が設けられているオゾンガス処理炉３２と、当該原料ガス処理炉３１とオゾンガス処理炉３２との両者間に介在し不活性ガス噴出口４３が設けられている不活性ガス処理炉３３と、を有して成る。
【0141】
図１２のチャンバ３０の場合、原料ガス処理炉３１を挟んだ不活性ガス処理炉３３の反対側の位置にも、当該不活性ガス処理炉３３と同様の構造の不活性ガス処理炉３４が設けられている。この不活性ガス処理炉３４は、例えば後述の一端側ロール７１，他端側ロール７２と原料ガス処理炉３１との間において被成膜面２０を清浄するために適用することが可能であるが、適宜省略することも可能である。
【0142】
各処理炉３１～３４の炉壁には、当該路壁における被成膜対象物２の移動経路と交差する位置に、当該被成膜対象物２が通過可能な処理炉開口部３１ａ～３４ａがそれぞれ設けられている。これら処理炉開口部３１ａ～３４ａは、それぞれ処理炉３１～３４内の減圧状態を妨げないように被成膜対象物２を通過させることが可能な構成（例えば真空チャンバ用の平行シール型スリットバルブ等を用いた構成）とする。
【0143】
支持部８は、いわゆるロール ｔｏ ロール方式のものであって、被成膜対象物２の一端側が巻回された巻き軸である一端側ロール７１と、当該被成膜対象物２の他端側が巻回された巻き軸である他端側ロール７２と、原料ガス処理炉３１内に配置された第１折り返しロール７４と、オゾンガス処理炉３２内に配置された第２折り返しロール７５と、を有し、各ロールが適宜回動する構成となっている。
【0144】
図１２の支持部８の場合、一端側ロール７１および他端側ロール７２が、チャンバ３０の外周側であって、原料ガス処理炉３１（および不活性ガス処理炉３４）を挟んだ不活性ガス処理炉３３の反対側に位置するように、設けられている。
【0145】
第１折り返しロール７４および第２折り返しロール７５は、それぞれ一端側ロール７１と他端側ロール７２との間の被成膜対象物２を、各々の位置（各処理炉３１，３２内）にて折り返すように支持している。
【0146】
これにより、一端側ロール７１と他端側ロール７２との間の被成膜対象物２は、例えば図１２で描写するように、原料ガス処理炉３１内とオゾンガス処理炉３２内との両者を葛折り状に往復し、重畳するように延在して支持されている。また、原料ガス処理炉３１とオゾンガス処理炉３２との両者間を移動（以下、単に両者間移動と適宜称する）する毎に、不活性ガス処理炉３３内を通過することとなっている。
【0147】
第１折り返しロール７４および第２折り返しロール７５は、それぞれ被成膜対象物２の重畳方向に複数個配列されている。この配列数を適宜変化させることにより、被成膜対象物２の両者間移動数を所望通りに設定することが可能となる。
【0148】
ＡＬＤ装置１４においては、各噴出口４１～４３に対し、ＡＬＤ装置１１～１３と同様の配管４１ａ～４３ａ，装置４１ｂ～４３ｂ等がそれぞれ接続されることとなるが、図１２では適宜省略した描写としている。また、処理炉３１～３４には、ＡＬＤ装置１１～１３と同様のガス排出部５が設けられ、当該処理炉３１～３４内の減圧状態をそれぞれ維持できる構成となるが、図１２では適宜省略した描写としている。
【0149】
＜ＡＬＤ装置１４を用いる場合の成膜工程の一例＞
ＡＬＤ装置１４により成膜を行う場合、まず、支持部８に支持された被成膜対象物２を一端側ロール７１から他端側ロール７２に対して移動させる。そして、被成膜対象物２が両者間移動して往復する毎に、各工程Ｓ１～Ｓ４の成膜サイクルが実施されることとなる。
ＡＬＤ装置１４により成膜を行う場合、まず、支持部８に支持された被成膜対象物２を一端側ロール７１から他端側ロール７２に対して移動させる。そして、被成膜対象物２が両者間移動して往復する毎に、各工程Ｓ１～Ｓ４の成膜サイクルが実施されることとなる。
【0150】
このような成膜サイクルを適宜実施することにより、被成膜面２０に対して所望の酸化膜２１を形成できることが可能となる。成膜サイクルを複数回行う手法としては、例えば被成膜対象物２を被成膜面二方向において一方に移動または双方に往復動させることにより、当該成膜サイクルを複数回適宜行うことが挙げられる。
【0151】
＜ガス供給量，圧力等＞
噴出口４１～４３からチャンバ３０に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの供給量（充填量）や、当該各ガスによる圧力等は、実施例１，２と同様に適宜設定することが可能であるが、被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度等を考慮して、設定することが挙げられる。
噴出口４１～４３からチャンバ３０に供給する原料ガス，オゾンガス，不活性ガスの供給量（充填量）や、当該各ガスによる圧力等は、実施例１，２と同様に適宜設定することが可能であるが、被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度等を考慮して、設定することが挙げられる。
【0152】
本実施例４のように複数個の処理炉３１～３４を有した構造のチャンバ３０によれば、当該処理炉３１～３４に原料ガス，オゾンガス，不活性ガスを適宜供給（例えば、原料ガス，オゾンガス，不活性ガスをそれぞれ異なる処理炉３１～３４に供給）して充填でき、当該充填後においては、各処理炉３１～３４間で互いに混合されることがない。
【0153】
このため、例えば処理炉３１，３２それぞれに所定量の原料ガス，オゾンガスを供給して充填した後は、酸化膜２１の成膜に寄与できる状態（被成膜面２０に対するオゾンガス，原料ガスの曝露量がそれぞれ１×１０5ラングミュア以上，１×１０4ラングミュア以上）であれば、新たに追加して供給したり入れ替える必要はない。例えば、高濃度のオゾンガスは、室温～４００℃程度の範囲内であれば、オゾン同士の衝突等による熱分解反応が抑制され、酸化膜２１の成膜に対して十分長く寄与することが可能となる。
【0154】
したがって、処理炉３１～３４に供給して充填した各ガスは、常に供給する必要はなく、定期的（例えば１時間毎）に入れ替えれば良い。
【0155】
また、チャンバ３０においても、処理炉３１，３２それぞれに原料ガス，オゾンガスを供給する場合には、不活性ガスを適宜供給しても良い。これにより、処理炉３１，３２内におけるガス流を適宜調整でき、原料ガスやオゾンガスを所望の供給量で供給したり当該処理炉３１，３２内で拡散させることが容易になったり、当該処理炉３１，３２内のガスの排出が容易となることが判る。
【0156】
また、各処理炉３１～３４の圧力はそれぞれ異なっていても良い。例えば、処理炉３１，３２の圧力においては、当該処理炉３１，３２からのガス漏れが起こらない範囲で設定することが挙げられる。一方、処理炉３３，３４の場合、当該処理炉３３，３４内の不活性ガスは漏れても比較的安全（原料ガス，オゾンガスと比較して安全）であるため、処理炉３１，３２よりも高く設定しても良い。
【0157】
被成膜対象物２の被成膜面二方向への移動速度は、チャンバ３０内の各ガスの濃度や圧力等を考慮して、適宜設定することが挙げられる。このように設定した移動速度の大きさ等に応じて、被成膜面２０において対流が生じ、例えば当該被成膜面２０に対する各ガスの反応を促し、成膜し易さ等に貢献できる可能性がある。
【0158】
具体例としては、被成膜対象物２が両者間移動する毎の処理炉３１，３２の通過時間（滞在時間）をそれぞれ０．１秒以上，１秒以上に設定することが挙げられる。
【0159】
＜第１折り返しロール７４，第２折り返しロール７５の一例＞
第１折り返しロール７４および第２折り返しロール７５の形状や配列等は、適宜設定することが可能であり、特に限定されるものではない。
第１折り返しロール７４および第２折り返しロール７５の形状や配列等は、適宜設定することが可能であり、特に限定されるものではない。
【0160】
第１折り返しロール７４や第２折り返しロール７５の配列数が多くなると、例えばＡＬＤ装置１４のチャンバ３０において、被成膜対象物２が重畳する方向（以下、単に重畳方向と適宜称する）への大型化を招いたり、当該チャンバ３０に対するガスの供給量が増えてしまうことも考えられる。また、処理炉開口部３１ａ～３３ａの形成領域が拡大したり当該処理炉開口部３１ａ～３３ａに対する被成膜対象物２の侵入角度が大きくなり、当該処理炉開口部３１ａ～３３ａと被成膜対象物２との間に隙間が生じた場合には、ガス漏れが起こることも考えられる。
【0161】
このような場合、例えば図１２に示すように前記葛折り状の被成膜対象物２の移動経路において、処理炉３１内における第１折り返しロール７４と処理炉開口部３１ａとの間で当該処理炉開口部３１ａに対向した位置に、位置調整ロール７６を設けることが挙げられる。また、処理炉３２内においても同様に、第２折り返しロール７５と処理炉開口部３２ａとの間で当該処理炉開口部３２ａと対向した位置に、位置調整ロール７７を設けることが挙げられる。
【0162】
図１２の位置調整ロール７６，７７の場合、それぞれの重畳方向の配列寸法が、第１，第２折り返しロール７４，７５それぞれの重畳方向の配列寸法よりも狭くなるように、配列されている。これにより、前記葛折り状の被成膜対象物２が、前記重畳方向に収束するように支持されている。
【0163】
以上のように位置調整ロール７６，７７を配置することにより、ＡＬＤ装置１４の小型化や、各ガスの供給量の縮小に貢献することが可能となる。また、処理炉開口部３１ａ～３３ａに対する被成膜対象物２の侵入角度を小さくし、ガス漏れを抑制することも可能となる。
【0164】
＜ＡＬＤ装置１４による成膜例＞
以上示した実施例４に基づいて、ＡＬＤ装置１４による成膜サイクルを適宜実施し、長尺フィルム状の被成膜対象物２の被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１の形成を試みた。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２にはＰＥＮ製フィルムを適用した。
以上示した実施例４に基づいて、ＡＬＤ装置１４による成膜サイクルを適宜実施し、長尺フィルム状の被成膜対象物２の被成膜面２０に対して、Ａｌ2Ｏ3の酸化膜２１の形成を試みた。なお、この検証条件は、実施例１と同様とし、被成膜対象物２にはＰＥＮ製フィルムを適用した。
【0165】
その結果、実施例１と同様に、酸化膜２１において良好な成膜速度特性，バリア性（実施例４では水蒸気透過率が４．０×１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ程度），絶縁性が得られ、さらに実施例３と同様に、成膜時間を短縮化し易くしたりメンテナンスに係る負担を軽減できる可能性がある他に、以下に示すことを確認できた。
【0166】
すなわち、実施例４は、チャンバ３０の各処理炉３１～３４に充填する各ガスにおいて、常に入れ替える必要がないため、実施例３と比較すると、当該各ガスを効率良く使用（供給量を減少）できる可能性がある。
【0167】
以上、具体的な実施形態を示して本発明のＡＬＤ方法について説明したが、当該ＡＬＤ方法は本実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、その設計変更されたものも、本発明の技術的範囲に属する。
【0168】
例えば、本実施形態のＡＬＤ方法の成膜プロセスの前後にＣＶＤプロセスを行うことで、同一の被成膜対象物２の被成膜面２０にＡＬＤ膜とＣＶＤ膜を備える多層構造の膜を形成することも可能である。例えば、ＣＶＤで高速成膜が可能で弾性耐力の高いＳｉＯ2膜をＣＶＤ成膜し、ＳｉＯ2膜の間に水蒸気透過性の高いＡｌ2Ｏ3膜をＡＬＤ成膜すると、単層膜では実現しない多機能性を有する多層構造の膜を低温で成膜可能となる。
【0169】
また、ＡＬＤ装置１１～１４の各構成要素においては、被成膜面２０に対して所望の酸化膜２１を形成できる範囲で、適宜省略しても良い。例えば、ガス排出部５によるチャンバ３内のガスの吸気により、原料ガスパージ工程Ｓ２，酸化剤パージ工程Ｓ４等を十分実現できる場合には、不活性ガス噴出口４３等を適宜省略することが挙げられる。ＡＬＤ装置１３の場合は、噴出口間排気口４４等を適宜省略（例えば、各噴出口間のうち一部のみに噴出口間排気口を設ける等）することも挙げられる。
【符号の説明】
【0170】
１１～１４…ＡＬＤ装置
２…被成膜対象物、２０…被成膜面、２０ａ…吸着可能領域、２１…酸化膜，２１ａ…吸着層
３，３０…チャンバ
３１～３４…処理炉
４…ガス供給部
４ａ…シャワーヘッド
４１…原料ガス噴出口、４２…オゾンガス噴出口、４３…不活性ガス噴出口、４４…噴出口間排気口
５…ガス排出部
６～８…支持部
２…被成膜対象物、２０…被成膜面、２０ａ…吸着可能領域、２１…酸化膜，２１ａ…吸着層
３，３０…チャンバ
３１～３４…処理炉
４…ガス供給部
４ａ…シャワーヘッド
４１…原料ガス噴出口、４２…オゾンガス噴出口、４３…不活性ガス噴出口、４４…噴出口間排気口
５…ガス排出部
６～８…支持部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】