特許 7191558 成膜装置および成膜方法、クリーニング方法

(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】2022-12-09

(45)【発行日】2022-12-19

(54)【発明の名称】成膜装置および成膜方法、クリーニング方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20221212BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 J

H01L21/302 101H

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018123903

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2020002438

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100192773

【弁理士】

【氏名又は名称】土屋 亮

(72)【発明者】

【氏名】園田 和広

(72)【発明者】

【氏名】本田 和広

(72)【発明者】

【氏名】李 建昌

(72)【発明者】

【氏名】畠中 正信

(72)【発明者】

【氏名】加藤 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】山田 貴一

【審査官】今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１２４１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５２６０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、
成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第１クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第２クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第２クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第１クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第２クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされ、
前記ノズルが前記バルブに向けて前記第２クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第２クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第１クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。

【請求項3】

前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。

【請求項4】

前記第１クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第２クリーニングガスが不活性ガスとされることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第１クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することを特徴とする成膜装置の成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は成膜装置および成膜方法、クリーニング方法に関し、特にＣＶＤやＡＬＤの成膜に用いて好適な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造等において、ＡＬＤ（原子層体積）法あるいは、ＣＶＤ（化学気相成長）法といった技術を利用した成膜装置が用いられている。

【0003】

ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＡＬＤ法は、原料ガスなどのガスを用いて成膜を行う方法である。これらの方法を実施する成膜装置では、原料ガスを成膜空間に導入する際に、シャワーヘッド構造などを介して成膜空間に導入する必要がある。そのような要件を満たした装置として、特許文献１から特許文献３に記載された成膜装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１１９０４号公報

【文献】特開２００５－１６３１８３号公報

【文献】特開２０１２－２３８６４４号公報

【0005】

これらの成膜装置においては、被処理基板に成膜をおこなう際に、基板処理容器内に被処理基板を載置して所定の成膜をおこなう。被処理基板上に形成される薄膜の例は多数あるが、前記基板処理容器内においてはその内壁や、もしくは基板保持台など当該基板処理容器内の部材にも成膜処理による薄膜が付着して堆積物となる。このようにして付着した前記堆積物は、前記基板処理装置による成膜が繰り返されると膜厚が増大し、やがては剥離してしまう。剥離した当該堆積物は前記基板処理容器内を浮遊し、前記したような成膜の工程中に被処理基板に形成される薄膜中に取り込まれ、当該薄膜の膜質を劣化させる問題が生じる。

【0006】

そのため、上述したような堆積物を基板処理容器から除去する方法に関してクリーニング方法が提案されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照。）。それによると、クリーニングのために基板処理容器の外にフッ素ラジカル（Ｆ^＊）等を生成するためのリモートプラズマ発生部を設け、マイクロ波等によってＮＦ_３を励起してフッ素ラジカル（Ｆ^＊）等を生成し、当該フッ素ラジカル等を基板処理容器に導入することによって前記したような堆積物を気化させ、当該基板処理容器の外へと排出する方法が開示されている。

【0007】

さらに、ＡＬＤ法やＣＶＤ法による成膜などにおいては、特許文献３に記載されるように、原料ガスを被処理基板に供給する前に、ガス流速方向に対して拡径したガス拡散室などにおいてノズルから原料ガスを噴出させて、原料ガスの混合あるいは拡散をおこなうことがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記のようなクリーニングにおいて、拡径したガス拡散室などもクリーニングする必要があるが、原料ガスの噴出ノズルあるいは供給管内部にクリーニングガスが侵入してしまい、ＳＵＳ等を含む金属からなる耐ガス性を有さない部分を有する上流側まで到達する可能性がある。この場合、クリーニング後の成膜時において、不必要なエッチングによって原料ガス供給管等で生成した残留物が形成される薄膜中にとりこまれ、膜中汚染として当該薄膜の膜質を低下させてしまう可能性も懸念されていた。
なお、特許文献２においては、このような問題は指摘されていない。

【0009】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．クリーニングによる成膜装置構成におけるダメージ発生の充分な低減を図ること。
２．クリーニングに起因するパーティクル発生を低減すること。
３．クリーニングガスにおけるイオンなど活性状態を所定の状態に設定すること。
４．原料ガス供給管におけるクリーニング時のダメージ発生を抑制すること。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の成膜装置は、被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、 成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第１クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第２クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第２クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第１クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第２クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされ、
前記ノズルが前記バルブに向けて前記第２クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることにより上記課題を解決した。
本発明の成膜装置は、前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第２クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第１クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることがより好ましい。
本発明の成膜装置は、前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることが可能である。
また、前記第１クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第２クリーニングガスが不活性ガスとされることができる。
また、本発明の成膜装置のクリーニング方法は、上記のいずれか記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第１クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することができる。
また、本発明における成膜装置の成膜方法は、上記のいずれか記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することができる。

【0011】

本発明の成膜装置は、被成膜基板を収納する成膜室と、
前記被成膜基板に成膜する原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
前記成膜室に接続されて前記原料ガス供給手段から供給された前記原料ガスを前記成膜室に供給する前に拡散させる拡径されたガス拡散部と、
前記原料ガス供給手段に接続され前記ガス拡散部に前記原料ガスを噴出するノズルと、
成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能として前記ガス拡散部に設けられたバルブと、
前記バルブに接続されてプラズマ化した第１クリーニングガスを前記ガス拡散部および前記成膜室に供給可能な第1クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに接続されて第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能な第２クリーニングガス供給部と、
前記ノズルに供給するガスを、成膜時の前記原料ガスとクリーニング時の前記第２クリーニングガスとして切り替え可能な切替手段と、
を有し、
成膜時に、前記バルブが閉状態とされた前記ガス拡散部に前記ノズルから前記原料ガスを噴出可能とされ、
クリーニング時に、開状態とされた前記バルブから前記第１クリーニングガスを前記ガス拡散部に供給可能とされるとともに、前記切替手段を切り替えて、クリーニング時に前記第２クリーニングガスを前記ノズルから前記ガス拡散部に噴出可能とされることにより、バルブを開とし、プラズマ化した第１クリーニングガスをガス拡散部に供給するとともに、切替手段によってノズルから第２クリーニングガスを噴出するクリーニング工程をおこなうことで、成膜工程において成膜室に付着した付着物（成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物）を除去することができる。さらに、ガス拡散部に供給された第１クリーニングガスに対してノズルから第２クリーニングガスが噴出されることにより、プラズマ化された第１クリーニングガスにおけるガスイオンを削減し、ガスラジカルとガス分子とによって成膜室内をクリーニングすることで、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。

【0012】

同時に、成膜工程においては原料ガス供給管となっているノズルに第２クリーニングガスを供給することで、第１クリーニングガスがノズル内およびこれに連通する上流側の原料ガス供給管等に侵入することを防止することができる。

【0013】

ダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することにより、成膜室内に設けられたアルミニウム等の金属を含む部材に起因するパーティクル発生を確実に低減して、成膜特性の悪化を防止することが可能となる。

【0014】

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。

【0015】

本発明の成膜装置は、前記ガス拡散部において、前記ノズルから噴出される前記第２クリーニングガスが、前記バルブから供給される前記第１クリーニングガスに対して交差するように方向設定されることにより、ガス拡散部に供給された第１クリーニングガスに対してノズルから第２クリーニングガスが噴出された際に、プラズマ化された第１クリーニングガスにおけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とによって成膜室内をクリーニングすることが可能となる。これにより、ガスイオンによる成膜室内の金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することができる。

【0016】

ここで、第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとが交差するとは、バルブから流入する第１クリーニングガスに対して、その流速を変化させてガスイオンを低減する状態であればよく、実際には、ガス拡散部内における第１クリーニングガスの流速方向とノズルの噴出方向である第２クリーニングガスの流速方向との間で形成される交差角が所定の範囲とされ、さらにこの交差角が１８０°とされる逆方向あるいは０°の平行状態も含むものとされる。

【0017】

さらに、ガス拡散部内における第１クリーニングガスの流速方向とノズルの噴出方向である第２クリーニングガスの流速方向との間で形成される交差角が、９０°以上０°以下とされることができる。特に、交差角が１８０°、つまり、ガス拡散部内における第１クリーニングガスの供給側上流に向けて、ガス拡散部中央付近に突出したノズルから、第２クリーニングガスを噴出することで、効果的にガスイオンを低減することができる。

【0018】

本発明の成膜装置は、前記ノズルが前記バルブに対向する位置として前記ガス拡散部に設けられることにより、成膜時に、ノズルから噴出した原料ガスをバルブにむけて噴出することで、効率よく原料ガスを拡散可能とするとともに、クリーニング時に、バルブから流入する第１クリーニングガスに対して、ノズルから噴出した第２クリーニングガスをバルブにむけて噴出することで、第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとを交差・衝突させ、ガスイオンを効率よく削減可能とすることができる。

【0019】

また、本発明において、前記ノズルが前記バルブに向けて前記第２クリーニングガスを噴出するように前記ガス拡散部に設けられることにより、クリーニング時に、第１クリーニングガスが流入する位置であるバルブにむけて第２クリーニングガスをノズルから噴出することで、第１クリーニングガスに対して効果的に第２クリーニングガスが当たるようにすることができ、ガスイオンを効率よく削減可能とする。同時に、クリーニング工程において、ノズルから第２クリーニングガスを噴出させることで、第１クリーニングガスがノズル内およびこれに連通する上流側の原料ガス供給管等に侵入することを防止することができる。

【0020】

また、成膜時に、ノズルから噴出した原料ガスをバルブにむけて噴出して、効率的に拡散させることが可能となる。

【0021】

また、前記第１クリーニングガスがハロゲン系ガスとされ、前記第２クリーニングガスが不活性ガスとされることにより、クリーニング時にハロゲンイオンを削減してハロゲンラジカルまたはハロゲン分子による成膜室内部に対するダメージの少ないクリーニングが実現できるとともに、成膜時のパージガスである不活性ガスをそのまま第２クリーニングガスとすることが可能となる。

【0022】

ここで、第１クリーニングガスが、フッ素化合物を含むガス、または塩素化合物を含むガスとされることができる。具体的には、ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_８，ＳＦ_６，ＮＦ_３，ＣＣｌ_４，Ｃ_２Ｃｌ_６，Ｃ_３Ｃｌ_８，ＳＣｌ_６，ＮＣｌ_３からなる群より選ばれることができる。
第２クリーニングガスが、窒素ガス、アルゴンガス、から選択されることができる。

【0023】

また、本発明の成膜装置のクリーニング方法は、上記のいずれか記載の成膜装置におけるクリーニング方法であって、
クリーニング時に、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを開状態の前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、
前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスをクリーニング時に前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出して、
前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させて、
前記成膜室に供給される前記第１クリーニングガスの活性状態を所定の状態に設定することにより、クリーニング工程において、プラズマ化された第１クリーニングガスにおける活性状態、つまり、プラズマ化された第１クリーニングガスにおけるガスラジカルとガス分子とに対するガスイオンの比率を削減し、主にガスラジカルとガス分子とによって成膜室内のクリーニングをおこなって、ガスイオンによる成膜室内金属部材でのダメージ発生を低減した状態で、成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物を除去するクリーニングを実現することが可能となる。これにより、成膜室内に設けられた部材に含まれたアルミニウムなどの金属等と第１クリーニングガスとが反応して発生するパーティクルを確実に低減して、成膜特性悪化の発生を防止することが可能となる。

【0024】

同時に、クリーニング工程において、成膜工程では原料ガス供給管となるノズルに第２クリーニングガスを供給することで、第１クリーニングガスがノズル内およびノズルに連通する原料ガス供給管に侵入することを防止して、原料ガス供給管などのノズルより上流側に設けられたＳＵＳ等の金属と第１クリーニングガスとが反応することを防止し、ノズル内でのパーティクル発生を確実に低減して、成膜特性悪化の発生を防止することが可能となる。

【0025】

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。

【0026】

また、本発明における成膜装置の成膜方法は、上記のいずれか記載の成膜装置における成膜方法であって、
前記バルブを閉状態とし、前記切替手段を切り替えて、前記ノズルから前記原料ガスを前記ガス拡散部に噴出する成膜工程と、
前記バルブを開状態とし、前記第１クリーニングガス供給部からプラズマ化した前記第１クリーニングガスを前記バルブを介して前記ガス拡散部に供給するとともに、前記切替手段を切り替えて、前記第２クリーニングガス供給部から供給した前記第２クリーニングガスを前記ガス拡散部に前記ノズルから噴出し、前記バルブからの前記第１クリーニングガスと、前記ノズルからの前記第２クリーニングガスとを前記ガス拡散部において交差させるクリーニング工程と、
を有することにより、クリーニング工程において、プラズマ化された第１クリーニングガスにおける活性状態、つまり、プラズマ化された第１クリーニングガスにおけるガスラジカルとガス分子とに対するガスイオンの比率を削減し、主にガスラジカルとガス分子とによって成膜室内のクリーニングをおこなって、ガスイオンによる成膜室内の金属部材でのダメージ発生を低減した状態で、成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物を除去するクリーニングを実現することが可能となる。これにより、成膜室内に設けられた部材に含まれたアルミニウム等の金属と第１クリーニングガスとが反応して発生するパーティクルを確実に低減して、成膜工程における特性悪化の発生を防止した状態での成膜処理をおこなうことが可能となる。

【0027】

同時に、クリーニング工程において、成膜工程では原料ガス供給管となるノズルに第２クリーニングガスを供給することで、第１クリーニングガスがノズル内およびノズルに連通する原料ガス供給管に侵入することを防止して、原料ガス供給管に設けられたアルミニウム等の金属と第１クリーニングガスとが反応することを防止し、ノズル内でのパーティクル発生を確実に低減して、成膜工程における特性悪化の発生を防止した状態での成膜処理をおこなうことが可能となる。

【0028】

さらに、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などを取り外すことなく成膜室内のクリーニングをおこなうこと、および、成膜室内のアルミニウム等の金属を含むシャワー部材などの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、プラズマ化されたクリーニングガスによる成膜室内の金属部材でのダメージ発生を低減して成膜特性の悪化を防止しつつ、充分なクリーニング効果を呈するとともに、原料ガス供給管内部でのダメージ発生を防止することができるという効果を奏することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明に係る成膜装置の第１実施形態を示す模式断面図である。

【図2】本発明に係る成膜装置の第１実施形態におけるガス拡散部付近を示す拡大模式断面図である。

【図3】本発明に係る成膜装置のクリーニング方法、成膜方法の第１実施形態を示すフローチャートである。

【図4】本発明に係る成膜装置の第２実施形態におけるガス拡散部付近を示す模式拡大断面図である。

【図5】本発明に係る成膜装置の第３実施形態におけるガス拡散部付近を示す模式拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における成膜装置を示す図であり、図において、符号１０は、成膜装置である。

【0032】

本実施形態に係る成膜装置１０は、ＣＶＤ法あるいはＡＬＤ法による成膜処理をおこなう装置とされ、図１に示すように、被処理基板（基板）Ｓの成膜をおこなう成膜室１１と、成膜原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給手段２０と、および、成膜室１１のクリーニングをおこなうクリーニング手段３０と、を有する。

【0033】

成膜室１１は、例えばアルミニウムなどからなる処理容器とされている。成膜室１１の側壁には被処理基板（基板）Ｓを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ（図示せず）が設けられる。

【0034】

成膜室１１には、成膜時に基板Ｓが載置される基板ステージ１３が配設されている。
基板Ｓは、基板ステージ１３に載置されることによって、成膜室１１内での位置が決められる。基板ステージ１３の下方には、基板Ｓの搬出入を行う際などに基板ステージ１３を上下方向に動かす昇降機構１３ａが連結されている。昇降機構１３ａは、成膜時に基板Ｓを回転させる場合には、基板ステージ１３を回転させる回転駆動機構を兼ねることができる。
基板ステージ１３下側には、基板Ｓの搬出入を行う際等に基板Ｓを昇降させるリフトピンなどの基板昇降機構（図示せず）が設けられることができる。

【0035】

基板ステージ１３の周縁部は、基板Ｓ外周部分および基板ステージ１３の側周を覆う外周リング１３ｂが設けられている。外周リング１３ｂは、アルミニウムを含む例えばＡｌ_２Ｏ_３やＡｌＮから形成されることができる。

【0036】

基板ステージ１３の周縁外側は、成膜室１１の側部と接触しないように離間しており、基板ステージ１３が回転・昇降可能とされている。
成膜室１１の基板ステージ１３の下側には、原料ガスが基板ステージ１３の外周隙間から、基板ステージ１３の下側に侵入しないように裏面ガスを供給する裏面ガス供給部１９が接続されている。

【0037】

成膜室１１の側部には、排気ポート１１ｐを介して成膜室１１内の原料ガス等を排気する排気ポンプなどの排気機構１１ｖｃが接続されている。また排気ポート１１ｐと排気機構１１ｖｃとの間には、成膜室１１内の圧力を調節するための圧力調節バルブなどが設置されていてもよい。排気機構１１ｖｃは、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の各種ポンプによって構成されるものであって、プラズマＣＶＤあるいはＡＬＤにより成膜装置１０での成膜処理をおこなうときには、圧力調節バルブでの調節によって成膜室１１内の圧力を所定圧力に制御することが可能とされる。排気ポート１１ｐは、成膜室１１内で、基板ステージ１３外周隙間から原料ガスが基板ステージ１３の下側に侵入しないように配置される。

【0038】

成膜室１１の基板ステージ１３の上側には、複数の供給孔１６ａを有するシャワープレート１６が取り付けられている。シャワープレート１６は、基板ステージ１３と対向する平板状とされるとともに、基板ステージ１３の載置面と略平行状態として配置される。
成膜装置１０がプラズマＣＶＤによる成膜をおこなう場合には、成膜室１１内に供給されたガスをプラズマ化するシャワープレート側高周波電源がシャワープレート１６に接続されて、シャワープレート１６に高周波電力を供給して、シャワープレート１６が所定の電位を維持可能な状態として支持されることもできる。

【0039】

成膜室１１のシャワープレート１６のさらに上側には、複数の供給孔１７ａを有するシャワープレート１７が取り付けられている。シャワープレート１７は、シャワープレート１６と対向する平板状とされるとともに、シャワープレート１７はシャワープレート１６と離間するとともに、平行状態に配置される。
シャワープレート１７においては、複数の供給孔１７ａが供給孔１６ａとは異なる配置および大きさとされることができる。シャワープレート１７はシャワープレート１６と同様に支持されることができる。
本実施形態ではシャワープレート１６，１７を２段として配置したが、一枚のシャワープレート、あるいは、より多段のシャワープレートを有する構成とすることもできる。

【0040】

成膜室１１のシャワープレート１７のさらに上側には、複数の供給孔１８ａを有するガス分散板１８が取り付けられている。ガス分散板１８は、その下面がシャワープレート１７と対向する平板状とされるとともに、ガス分散板１８はシャワープレート１７と離間するとともに、略平行状態に配置される。ガス分散板１８の上面は、中央から縁部に向かって下降するように形成すること、つまり、中央から縁部に向かって基板ステージ１３に近接するように傾斜した形状とすることもできる。

【0041】

ガス分散板１８においては、複数の供給孔１８ａが供給孔１７ａおよび供給孔１６ａとは異なる配置および大きさとされることができる。なお、図において、供給孔１８ａ、供給孔１７ａ、供給孔１６ａは模式的に記載している。

【0042】

シャワープレート１６およびシャワープレート１７はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム－マグネシウム合金表面にアルマイトを被覆したものとすることができる。ガス分散板１８はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム－マグネシウム合金とすることができる。

【0043】

本実施形態ではシャワープレート１６，１７、ガス分散板１８を上記の材質とたが、これ以外の材質からなる構成とすることもできる。例えば、シャワープレート１６，１７、ガス分散板１８をＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）、などとして構成することも可能である。

【0044】

成膜室１１の基板ステージ１３の中心位置となる頂部には、成膜の原料ガスを供給する原料ガス供給手段２０が接続される供給孔１１ａが設けられる。
ガス分散板１８において、その中心付近、つまり、供給孔１１ａに対向する直近位置には、供給孔１８ａを配置しないこともできる。

【0045】

成膜室１１の供給孔１１ａには、膜形成材料である原料ガスを成膜室１１に供給する原料ガス供給手段２０が接続される。供給孔１１ａには、上流直近に原料ガスを成膜室１１に供給する前に拡散させるガス拡散部２１が接続される。

【0046】

ガス拡散部２１には、原料ガス供給手段２０から供給された原料ガスを噴出するノズル２２が設けられ、このノズル２２の内径に比べて拡径された内部空間を有するものとされる。ガス拡散部２１は、原料ガスを滞留させて所定のガス状態とすることができればよく、ガス流上流側に比べてガス流速が低減するように、内部空間の断面寸法が大きく設定されている。ガス拡散部２１の断面形状は、略円形、略矩形、略円錐等、ガス特性に対する影響により所定の状態に設定することができる。
ノズル２２には、原料ガス供給管２５を介して必要な原料ガスを供給可能な原料ガス供給部２６が接続されている。

【0047】

原料ガス供給部２６は、所定の原料ガスを貯留可能なタンク等とされ、ほぼ均一な内径を有する原料ガス供給管２５に接続されている。原料ガス供給部２６は、一種類または他種類の原料ガスを貯留するものとされ、成膜条件に応じて適宜供給可能とされている。
原料ガス供給部２６は、所定の流量となる原料ガスを供給可能なように、図示しないマスフローコントロールなどを備えていてもよい。

【0048】

ノズル２２は、上流側である原料ガス供給管２５とほぼ同径となる内径寸法を有することができる。さらに、ノズル２２の内径が、原料ガス供給管２５の内径寸法よりも大きいか、または小さく設定することもできる。

【0049】

図２は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式拡大断面図である。
本実施形態におけるノズル２２は、図２に示すように、ガス拡散部２１の側面に開口した状態として設けられている。
ガス拡散部２１においては、ノズル２２が開口する部分が、ノズル２２の内径よりも広大された空間を有するように設定されている。

【0050】

ガス拡散部２１におけるノズル２２の開口状態は、図２に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図２に矢印Ｇ２で示す交差する方向にノズル２２から噴出されるガス流が向かうように、ノズル２２の設置位置・方向が設定されている。

【0051】

具体的には、図２に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図２に矢印Ｇ２で示すノズル２２から噴出されるガス流が直交するように、ノズル２２の設置位置・方向が設定されることができる。なお、ノズル２２から噴出されるガス流Ｇ２は、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の横断面方向中心に向かうことが好ましい。

【0052】

ガス拡散部２１には、成膜時の閉状態とクリーニング時の開状態とを切り替え可能なバルブ２３が設けられている。
ガス拡散部２１には、バルブ２３を介して、クリーニング手段３０である第１クリーニングガス供給部３１と、プラズマ発生手段３２とが接続されている。
バルブ２３の端部には、第１クリーニングガスが、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の方向と同じ向きのガス流Ｇ３となるように、成膜室１１の供給孔１１ａ側に対応するバルブ２３の端部２３ｆにクリーニング手段３０が接続されている。
第１クリーニングガス供給部３１は、所定のクリーニングガスを貯留可能なタンク等とされる。

【0053】

バルブ２３は、図２に示すように、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の方向を軸線とするケース２３ａと、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１方向と略直交するようにガス流Ｇ１を遮断する弁体２３ｂと、弁体２３ｂを開閉駆動する駆動部２３ｃと、弁体２３ｂの閉塞時にケース２３ａと弁体２３ｂとの間でシールをするＯリング等のシール部材２３ｄと、を有するものとされる。

【0054】

ケース２３ａは、ケース２３ａの弁体２３ｂより下流側が、弁体２３ｂとともにガス拡散部２１の内壁を兼ねている。
ケース２３ａおよび弁体２３ｂは、耐プラズマ性を有し、例えば、アルミナ、アルミニウム、石英、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）などからなる。

【0055】

バルブ２３においては、弁体２３ｂは駆動部２３ｃによって駆動され、クリーニング手段３０から成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１，Ｇ３遮断できればよく、バタフライ型、揺動型等、そのタイプは特に限定されない。
シール部材２３ｄは、例えば、フッ素樹脂などからなり、耐プラズマ性を有するものとされている。

【0056】

ノズル２２に接続される原料ガス供給管２５には、切替バルブ（切替手段）３３を介して、第２クリーニングガスを供給可能な第２クリーニングガス供給部３４が接続されている。
第２クリーニングガス供給部３４は、所定のクリーニングガスを貯留可能なタンク等とされる。
切替バルブ３３は、原料ガス供給部２６からの原料ガスと、第２クリーニングガス供給部３４からの第２クリーニングガスとを切り替え可能であれば、どのような構造でも構わない。

【0057】

本実施形態においては、第１クリーニングガスが、フッ素化合物を含むガス、または塩素化合物を含むガスとされることができる。具体的には、ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_３Ｆ_８，ＳＦ_６，ＮＦ_３，ＣＣｌ_４，Ｃ_２Ｃｌ_６，Ｃ_３Ｃｌ_８，ＳＣｌ_６，ＮＣｌ_３からなる群より選ばれることができる。
また、第２クリーニングガスが、窒素ガス、アルゴンガス、から選択されることができる。

【0058】

次に、本実施形態の成膜装置１０における成膜方法、および、クリーニング方法について説明する。

【0059】

図３は、本実施形態の成膜装置における成膜方法およびクリーニング方法を示すフローチャートである。
本実施形態の成膜装置１０における成膜およびクリーニングでは、図３に示すように、バルブ閉工程Ｓ０１、成膜ガス供給工程Ｓ０２、成膜終了工程Ｓ０３と、バルブ開工程Ｓ０４と、クリーニングガス供給工程Ｓ０５と、プラズマ発生工程Ｓ０６と、クリーニング終了工程Ｓ０７とを有する。

【0060】

次に、本実施形態の成膜装置１０においては、まず、図３に示すバルブ閉工程Ｓ０１として、駆動部２３ｃによって弁体２３ｂを駆動してバルブ２３を閉状態として、成膜準備状態とする。そして、成膜室１１内に搬入した被処理基板Ｓを基板ステージ１３に載置し、成膜室１１内の雰囲気条件および温度条件などを所定の範囲として設定した後、切替バルブ３３を切り替えて、原料ガス供給部２６からノズル２２へと所定の原料ガスを供給可能とする。

【0061】

次に、図３に示す成膜ガス供給工程Ｓ０２として、原料ガス供給部２６から原料ガス供給管２５を介してノズル２２へと所定の原料ガスを供給する。これにより、ノズル２２からガス流Ｇ２としてガス拡散部２１に噴出された原料ガスは、ガス拡散部２１内で拡散されてガス流Ｇ１として、供給孔１１ａから成膜室１１へと流入する。

【0062】

この際、プラズマＣＶＤによる成膜をおこなう場合には、あるいは、シャワープレート１６に高周波電力を供給して、シャワープレート１６が所定の電位を維持可能な状態とする。あるいは、ＡＬＤによる成膜をおこなう場合には、原料ガス供給部２６以外の原料ガス供給手段から、他の原料ガス等を成膜室１１に供給することもできる。

【0063】

同時に、排気ポート１１ｐを介して排気ポンプなどの排気機構１１ｖｃにより、成膜室１１内の原料ガス等を排気する。
また、裏面ガス供給部１９から裏面ガスを基板ステージ１３下側に供給して、原料ガスが基板ステージ１３外周隙間から、基板ステージ１３下側に侵入しないようにする。

【0064】

成膜室１１に流入した原料ガスは、ガス分散板１８、シャワープレート１６，１７を介して所定のガス状態とされて、基板ステージ１３に載置された基板Ｓに到達し、基板Ｓ上に所定の成膜をおこなう。

【0065】

成膜ガス供給工程Ｓ０２においては、基板Ｓでの成膜以外に、ガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂに付着物（成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物）が付着する傾向がある。

【0066】

成膜室１１における成膜が終了すると、図３に示す成膜終了工程Ｓ０３として、原料ガス供給部２６からの原料ガス供給を停止し、排気機構１１ｖｃにより成膜室１１内を排気する。処理の終了した被処理基板Ｓを基板ステージ１３から移動させて、成膜室１１から搬出する。

【0067】

同時に、排気機構１１ｖｃによる排気ポート１１ｐを介した成膜室１１内の排気を終了する。
また、裏面ガス供給部１９から基板ステージ１３下側への裏面ガス供給を終了する。

【0068】

続けて他の基板Ｓに成膜をおこなう場合には、図３に示すバルブ閉工程Ｓ０１として、バルブ２３を閉状態として成膜準備状態とする。

【0069】

成膜処理を終了して成膜装置１０のクリーニングをおこなう場合には、図３に示すバルブ開工程Ｓ０４として、クリーニングを開始する。

【0070】

図３に示すバルブ開工程Ｓ０４としては、駆動部２３ｃによって弁体２３ｂを駆動してバルブ２３を開状態とし、切替バルブ３３を切り替えて、原料ガス供給部２６への接続を遮断し第２クリーニングガス供給部３４への接続状態とする。

【0071】

次いで、図３に示すクリーニングガス供給工程Ｓ０５として、第１クリーニングガス供給部３１から第１クリーニングガスをガス拡散部２１に供給するとともに、第２クリーニングガス供給部３４から第２クリーニングガスを供給してノズル２２からガス拡散部２１内に噴出する。
同時に、排気ポート１１ｐを介して排気ポンプなどの排気機構１１ｖｃにより、成膜室１１内のクリーニングガス等を排気する。
また、裏面ガス供給部１９から裏面ガスを基板ステージ１３下側に供給して、クリーニングガスが基板ステージ１３の外周隙間から、基板ステージ１３下側に侵入しないようにする。

【0072】

次いで、クリーニング工程である図３に示すプラズマ発生工程Ｓ０６として、第１クリーニングガス供給部３１からガス拡散部２１に供給した第１クリーニングガスを、プラズマ発生手段３２によってプラズマ化する。

【0073】

これにより、成膜工程である成膜ガス供給工程Ｓ０２等において成膜室１１に付着した付着物（成膜処理によって付着した薄膜に起因する堆積物）を除去する。

【0074】

ここで、プラズマ発生工程Ｓ０６においては、図２に示すように、ガス拡散部２１に供給された第１クリーニングガスが、ガス拡散部２１内部でガス流Ｇ３として流れている状態に対して、ノズル２２から第２クリーニングガスがガス流Ｇ２として噴出された状態とされ、ガス流Ｇ２の第２クリーニングガスがガス流Ｇ３の第１クリーニングガスに交差して衝突する。

【0075】

これにより、プラズマ化された第１クリーニングガスがガス流Ｇ１となって成膜室１１に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とによってクリーニング可能なガス状態として成膜室１１へとクリーニングガスが流れていく。

【0076】

ガスイオンが削減されてガスラジカルとガス分子とによってクリーニング可能なクリーニングガスは、成膜室１１において、特に、ガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂに付着した付着物を効率よくかつ低ダメージで除去することができる。

【0077】

本実施形態は、ガス拡散部２１において、ガス流Ｇ２の第２クリーニングガスがガス流Ｇ３の第１クリーニングガスに交差して衝突する角度を略９０°とすることができるが、これ以外にも、ノズル２２の開口状態を設定することにより、所定の角度をなすことが可能である。

【0078】

これにより、クリーニングガス中におけるガスイオンの削減状態、および、ガスラジカルとガス分子とによるクリーニング能を所望の状態に設定し、ガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂ等の金属含有部材におけるそれぞれのクリーニング状態、つまり、ダメージ発生の程度に対して対応可能として、耐ダメージ性の低い部材に対して、必要なダメージ範囲に設定するとともに、耐ダメージ性の高い部材に対しては、良好なクリーニング状態とすることができる。

【0079】

なお、ガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂ以外でも、成膜室１１内において付着した付着物を効率よくかつ低ダメージで除去することができる。
これにより、ガスイオンによる金属部材へのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。

【0080】

また、クリーニング工程である図３に示すプラズマ発生工程Ｓ０６においては、成膜工程である成膜ガス供給工程Ｓ０２等において原料ガス供給管２５となるノズル２２にも、第２クリーニングガスを供給している。これにより、第１クリーニングガスがノズル２２内およびこれに連通する原料ガス供給管２５に侵入することを防止できる。したがって、クリーニングガスのガスラジカルとガス分子とによるノズル２２内および原料ガス供給管２５における金属部材へのダメージ発生を防止することができる。

【0081】

成膜室１１におけるクリーニングが終了すると、図３に示すクリーニング終了工程Ｓ０７として、第１クリーニングガス供給部３１からの第１クリーニングガスの供給と、第２クリーニングガス供給部３４からの第２クリーニングガスの供給とを終了する。
そして、バルブ２３を閉状態とし、切替バルブ３３を切り替えて、第２クリーニングガス供給部３４への接続を遮断し、原料ガス供給部２６へ接続可能状態とする。
同時に、排気機構１１ｖｃによる排気ポート１１ｐを介した成膜室１１内の排気を終了する。
また、裏面ガス供給部１９から基板ステージ１３下側への裏面ガス供給を終了する。

【0082】

クリーニング終了後に、基板Ｓに成膜をおこなう場合には、図３に示すバルブ閉工程Ｓ０１として、バルブ２３を閉状態として成膜準備状態とする。

【0083】

これにより、クリーニング工程によって、成膜室１１内のクリーニングをおこないながら、成膜工程によって、基板Ｓへの成膜をおこなうことが可能となる。

【0084】

本実施形態の成膜装置１０および成膜方法、クリーニング方法によれば、成膜工程において成膜室１１に付着した付着物を除去して、次工程以降における成膜でのパーティクル発生を低減することができる。さらに、クリーニング時にノズル２２から噴出されて衝突した第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとにより、ガス拡散部２１でクリーニングガスにおけるガスイオンを削減し、ガスラジカルとガス分子とをメインとして金属部材でのダメージ発生を低減した状態でクリーニングを実現することが可能となる。
同時に、ノズル２２内部にクリーニングガスが侵入することを防止できる。

【0085】

さらに、成膜室１１内のアルミニウム等の金属を含むガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂなどを取り外すことなく成膜室１１内のクリーニングをおこない、クリーニングに続けて良好な成膜空間状態として成膜をおこなうことが可能となる。また、成膜室１１内のアルミニウム等の金属を含むガス分散板１８、シャワープレート１６，１７、外周リング１３ｂなどの長寿命化を図り交換間隔を延長して製造コストの削減を図ることが可能となる。

【0086】

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、ノズルに関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

【0087】

本実施形態におけるノズル４２は、ガス拡散部２１内部に突出するとともに、その先端部４２ａがバルブ２３の弁体２３ｂに対応する位置として、ガス流方向上流向きに開口している。

【0088】

ノズル４２の先端部４２ａは、ガス拡散部２１内において、ガス流Ｇ３，Ｇ１の断面方向中心と一致するように位置している。
また、ノズル４２の先端部４２ａは、ガス流Ｇ３，Ｇ１の方向に対して、対向するように開口している。

【0089】

ここで、ノズル４２の径寸法は、ガス拡散部２１のガス流Ｇ３，Ｇ１の断面方向内径に対して小さいので、原料ガスのガス流Ｇ１およびクリーニングガスのガス流Ｇ３は、先端部４２ａの周辺を流れることになる。

【0090】

本実施形態においては、ガス拡散部２１におけるノズル４２の開口状態は、図４に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図４に矢印Ｇ２で示す逆方向にノズル４２から噴出されるガス流が向かうように、先端部４２ａの設置位置・方向が設定されている。

【0091】

具体的には、図４に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図４に矢印Ｇ２で示すノズル４２から噴出されるガス流が、互いになす角が１８０°となるように、先端部４２ａの設置位置・方向が設定されることができる。
なお、ノズル４２から噴出されるガス流Ｇ２は、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の横断面方向中心において噴出され、バルブ２３の弁体２３ｂ中心に向けて噴出される。

【0092】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図３に示す成膜ガス供給工程Ｓ０２では、原料ガス供給部２６から原料ガス供給管２５を介してノズル４２へ供給された原料ガスが、図４に示すように、先端部４２ａからガス流Ｇ２としてガス拡散部２１内に噴出される。これにより、原料ガスが先端部４２ａからバルブ２３の弁体２３ｂ中心に向けて噴出されて、ガス拡散部２１内で拡散されてガス流Ｇ１として、供給孔１１ａから成膜室１１へと流入する。

【0093】

これにより、ガス拡散部２１内における原料ガスの拡散をよりいっそう促進させることができ、ガスの均一性を向上し、成膜特性を向上することが可能となる。

【0094】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図３に示すプラズマ発生工程Ｓ０６においては、図４に示すように、ガス拡散部２１に供給された第１クリーニングガスが、ガス拡散部２１内部でガス流Ｇ３として流れている状態に対して、ノズル４２から第２クリーニングガスがガス流Ｇ２として噴出された状態とされ、ガス流Ｇ２の第２クリーニングガスがガス流Ｇ３の第１クリーニングガスに正面中心から逆流する向きに衝突する。

【0095】

これにより、第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとの衝突率を増加させて、プラズマ化された第１クリーニングガスがガス流Ｇ１となって成膜室１１に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンをよりいっそう削減して、ガスラジカルとガス分子とをさらに増大し、これらによってダメージをさらに低減してクリーニング可能なガス状態として成膜室１１へとクリーニングガスを供給する。

【0096】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法においては、成膜時の成膜特性を向上することができ、また、クリーニングガス中におけるガスイオンをよりいっそう削減して、ダメージをさらに低減してクリーニングを可能とすることができる。

【0097】

以下、本発明に係る成膜装置および成膜方法、クリーニング方法の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態における成膜装置のガス拡散部を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第１および第２実施形態と異なるのは、ノズルに関する点であり、これ以外の上述した第１および第２実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

【0098】

本実施形態におけるノズル５２は、ガス拡散部２１内部に突出するとともに、その先端部５２ａが供給孔１１ａに向かうガス流方向に対応する位置に開口している。いいかえると、本実施形態におけるノズル５２は、第２実施形態におけるノズル４２の先端部４２ａが、１８０°向きを変えてガス流方向下流向きに開口するように配置されたものである。

【0099】

ノズル５２の先端部５２ａは、ガス拡散部２１内において、ガス流Ｇ３，Ｇ１の断面方向中心と一致するように位置している。
また、ノズル５２の先端部５２ａは、ガス流Ｇ３，Ｇ１の方向に対して、対向するように開口している。
なお、本実施形態のノズル５２は、第２実施形態におけるノズル４２に比べて、よりバルブ２３の弁体２３ｂに近接した位置、つまり、より上流側に位置している。

【0100】

ここで、ノズル５２の径寸法は、ノズル４２と同様に、ガス拡散部２１のガス流Ｇ３，Ｇ１の断面方向内径に対して小さいので、原料ガスのガス流Ｇ１およびクリーニングガスのガス流Ｇ３は、先端部５２ａの周辺を流れることになる。

【0101】

本実施形態においては、ガス拡散部２１におけるノズル５２の開口状態は、図５に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図５に矢印Ｇ２で示す順方向にノズル５２から噴出されるガス流が向かうように、先端部５２ａの設置位置・方向が設定されている。

【0102】

具体的には、図５に矢印Ｇ１で示す成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流方向に対して、図５に矢印Ｇ２で示すノズル５２から噴出されるガス流が、互いになす角が０°となるように、先端部５２ａの設置位置・方向が設定されることができる。

【0103】

なお、ノズル５２から噴出されるガス流Ｇ２は、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の横断面方向中心において噴出され、バルブ２３の弁体２３ｂ中心に向けて噴出される。

【0104】

また、ノズル５２から噴出されるガス流Ｇ２の流速は、成膜室１１の供給孔１１ａに向かうガス流Ｇ１の流速に比べて大きく設定され、１．５倍～２０倍、より好ましくは２倍～１０倍程度の流速を有するものとされる。

【0105】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図３に示す成膜ガス供給工程Ｓ０２では、原料ガス供給部２６から原料ガス供給管２５を介してノズル５２へ供給された原料ガスが、図５に示すように、先端部５２ａからガス流Ｇ２としてガス拡散部２１内に噴出される。これにより、原料ガスが先端部５２ａからバルブ２３の弁体２３ｂ中心に向けて噴出されて、ガス拡散部２１内で拡散されてガス流Ｇ１として、供給孔１１ａから成膜室１１へと流入する。

【0106】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法において、図３に示すプラズマ発生工程Ｓ０６においては、図５に示すように、ガス拡散部２１に供給された第１クリーニングガスが、ガス拡散部２１内部でガス流Ｇ３として流れている状態に対して、ノズル５２から第２クリーニングガスがガス流Ｇ２として噴出された状態とされ、ガス流Ｇ２の第２クリーニングガスがガス流Ｇ３の第１クリーニングガスに正面中心から後側から追い越す向きに衝突する。

【0107】

これにより、第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとを好適に衝突・拡散させて、プラズマ化された第１クリーニングガスがガス流Ｇ１となって成膜室１１に到達する前に、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ガスラジカルとガス分子とを増大し、これらによってダメージを低減してクリーニング可能なガス状態として成膜室１１へとクリーニングガスを供給する。

【0108】

本実施形態における成膜方法、クリーニング方法においては、成膜時の成膜特性を向上することができ、また、クリーニングガス中におけるガスイオンを削減して、ダメージを低減したクリーニングを可能とすることができる。

【0109】

なお、上記の実施形態においては、ノズル２２の開口、および、ノズル４２，５２の先端部４２ａ，５２ａをガス流に対して、０°、９０°、１８０°として開口させたが、これ以外の角度で、第１クリーニングガスと第２クリーニングガスとが交差するように配置することも可能である。

【実施例】

【0110】

以下、本発明にかかる実施例を説明する。

【0111】

本発明における具体例について説明する。
ここでは、図４に示すように、ノズル４２の先端部４２ａが上流側に開口する状態として成膜装置１０を製造し、ＡＬＤ成膜およびクリーニングをおこなった。

【0112】

以下に、この成膜装置１０における部品材質、成膜およびクリーニングの諸元を示す。
ガス分散板；Ａ５０５２
シャワープレート；Ａ５０５２＋表面アルマイト
外周リング；ＡｌＮ

【0113】

＜成膜＞
バルブ；閉
原料ガス；合計１０００ｓｃｃｍｍ
原料（ＴｉＣｌ_４）＋Ａｒ３ＳＬＭ；ノズルへ供給
改質ガス（ＮＨ_３）＋Ａｒ３ＳＬＭ；ノズルへ供給
裏面ガス（Ｎ_２：１０００ｓｃｃｍ）
基板温度；４３７℃
成膜室内圧力；２１０Ｐａ

【0114】

上記の条件で、成膜を２００００サイクルおこなった。

【0115】

その後、本発明の効果を確認するため、クリーニングをおこなった。

【0116】

＜クリーニング＞
バルブ；開
第１クリーニングガス：ＮＦ_３；１０００ｓｃｃｍｍ
プラズマ発生用放電；ＲＦ（高周波），６．５ｋＷ
第２クリーニングガス：Ａｒ；１０００ｓｃｃｍｍ
裏面ガス（Ｎ_２：１０００ｓｃｃｍ）
基板温度；４００℃
成膜室内圧力；１５０Ｐａ

【0117】

クリーニングを３４０ｓｅｃおこなった後、パーティクル評価をおこなった。
その結果、基板上の総パーティクル数は変化しておらず、顕著なパーティクル発生もなかった。

【0118】

また、成膜室内の金属部品におけるダメージを目視により確認した。
クリーニング前は、ガス分散板、シャワープレート、外周リングのいずれも、付着膜が確認された。

【0119】

ガス分散板は放電積算時間１００ｓｅｃのクリーニングで付着膜の除去が確認された。シャワーポレートおよび外周リングは放電積算時間１００ｓｅｃのクリーニングでは付着膜の残存が見られたが、放電積算時間３４０ｓｅｃのクリーニングにて除去された。

【0120】

ガス分散板は、放電積算時間３４０ｓｅｃのクリーニング後でも、オーバーエッチングされておらず、表面荒れやダメージは見られなかった。

【0121】

これらの結果から、放電直下にも関わらず、ダメージの原因となるＦイオンの到達を抑制できていることがわかる。

【符号の説明】

【0122】

１０…成膜装置
１１…成膜室
１１ａ…供給孔
１１ｐ…排気ポート
１１ｖｃ…排気機構
１３…基板ステージ
１３ａ…昇降機構
１３ｂ…外周リング
１６，１７…シャワープレート
１６ａ，１７ａ，１８ａ…供給孔
１８…ガス分散板
１９…裏面ガス供給部
２０…原料ガス供給手段
２１…ガス拡散部
２２、４２，５２…ノズル
４２ａ，５２ａ…先端部
２３…バルブ
２３ａ…ケース
２３ｂ…弁体
２３ｃ…駆動部
２３ｄ…シール部材
２５…原料ガス供給管
２６…原料ガス供給部
３０…クリーニング手段
３１…第１クリーニングガス供給部
３２…プラズマ発生手段
３３…切替バルブ（切替手段）
３４…第２クリーニングガス供給部
Ｓ…被処理基板（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】