提供一种成膜装置，其能够高效地产生通过ALD在反应容器内的对象物形成金属氧化膜或金属氮化膜所需的反应性高的OH自由基或NH自由基，能够提高成膜效率。成膜装置(10)将金属化合物气体和OH自由基或NH自由基交替地导入反应容器(20)内，通过原子层沉积形成金属氧化膜或金属氮化膜，该成膜装置(10)包括：第1气体源(40)，其供给氧或氮；第2气体源(50)，其供给氢；第3气体源(60)，其供给载气；第1配管(32)，其使第1气体源和第3气体源与反应容器连通；第1等离子体生成部(44)，其生成包含从氧或氮解离的氧自由基或氮自由基的等离子体；第2配管(52)，其使第2气体源和第3气体源与上述反应容器连通；和第2等离子体生成部(54)，其生成包含从氢解离的氢自由基的等离子体。解离的氢自由基的等离子体。解离的氢自由基的等离子体。
【技术实现步骤摘要】
成膜装置
[0001]本专利技术涉及利用OH自由基或NH自由基通过ALD(原子层沉积)在反应容器的对象物形成金属氧化膜或金属氮化膜的成膜装置等。
技术介绍
[0002]利用OH自由基，在专利文献1和2中除去抗蚀剂，在专利文献3中杀灭水中的杂菌，在专利文献4中分解被净化物来进行净化，在专利文献5中制造硝酸，在专利文献6中从导电层上氧化分解有机粘结剂或保护剂来提高导电性，在作为本申请人专利的专利文献7中通过ALD在粉体上形成了金属氧化物。这些专利文献1～7中，OH自由基是通过对水蒸气进行等离子体激发而生成的。在专利文献7中，进而利用NH自由基形成了金属氮化膜。NH自由基是对NH3进行等离子体激发而生成的。
[0003]在专利文献8中，在处理室内对氧O2和氢H2进行等离子体激发，由此生成了通过ALD在基板上形成氧化膜所需要的氧自由基。从而，与利用H2O或臭氧O3的情况相比，无需水分产生器或臭氧产生器，实现了低成本化。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2008
‑
085231号公报
[0007]专利文献2：日本特开2008
‑
109050号公报
[0008]专利文献3：日本特开2012
‑
096141号公报
[0009]专利文献4：日本特开2013
‑
086072号公报
[0010]专利文献5：日本特开2016
‑
150888号公报
[0011]专利文献6：日本特开2020
‑
113654号公报
[0012]专利文献7：日本专利第6787621号公报
[0013]专利文献8：日本专利第4694209号公报
技术实现思路
[0014]专利技术所要解决的课题
[0015]根据专利文献1～7，为了生成OH自由基需要水分产生器，并且在加工对象的耐水性差的情况下，若导入水蒸气则有可能使加工对象的表面受损。
[0016]根据专利文献7，认为在利用等离子体分解NH3而生成NH*(*表示自由基)的过程中，会混杂以下状态。
[0017]NH3→
NH*+2H*
→
NH*+H2[0018]NH3→
NH2+H*
→
NH*+2H*
→
NH*+H2[0019]NH3→
N*+3H*
→
NH*+2H*
→
NH*+H2[0020]由于这种状态的混杂，NH自由基的产生效率低。
[0021]根据专利文献8，在利用500℃～600℃的热分解氧O2和氢H2而生成氧自由基O*的过
程中，发生了下述热反应(参照0032段)。
[0022]H2+O2→
H*+HO2[0023]O2+H*
→
OH*+O*
[0024]H2+O*
→
H*+OH*
[0025]H2+OH*
→
H*+H2O
[0026]此处，虽然专利文献8中不是以生成OH*(OH自由基)为目的，但若对氧O2与氢H2进行热激发，结果会生成OH*(OH自由基)。但是，由于上述状态的混杂，OH自由基的产生效率低。进而还因为，在专利文献8的处理室内，还进行因O彼此或H彼此等的碰撞所导致的转移到下述稳定体系的反应。
[0027]O+O
→
O2[0028]H+H
→
H2[0029]O+OH
→
O2H
[0030]H+OH
→
H2O
[0031]本专利技术提供一种成膜装置，其能够高效地产生通过ALD在反应容器内的对象物形成金属氧化膜或金属氮化膜所需的反应性高的OH自由基或NH自由基，能够提高成膜效率。
[0032]用于解决课题的手段
[0033](1)本专利技术涉及一种成膜装置，其将金属化合物气体和OH自由基或NH自由基交替地导入反应容器内，通过原子层沉积形成金属氧化膜或金属氮化膜，
[0034]该成膜装置包括：
[0035]第1气体源，其供给氧或氮；
[0036]第2气体源，其供给氢；
[0037]第3气体源，其供给载气；
[0038]第1配管，其使上述第1气体源和上述第3气体源与上述反应容器连通；
[0039]第1等离子体生成部，其设置于上述第1配管，生成包含从上述氧或上述氮解离的氧自由基或氮自由基的等离子体；
[0040]第2配管，其使上述第2气体源和上述第3气体源与上述反应容器连通；和
[0041]第2等离子体生成部，其设置于上述第2配管，生成包含从上述氢解离的氢自由基的等离子体，
[0042]使汇合的上述氧自由基与上述氢自由基碰撞而生成上述OH自由基，或使上述氮自由基与上述氢自由基碰撞而生成上述NH自由基。
[0043]根据本专利技术的一个方式，吸附在反应容器内的对象物上的金属化合物气体中，金属成分以外的有机物或无机物被OH自由基解离，被OH基氧化而成为金属氧化物。或者，吸附在反应容器内的对象物上的金属化合物气体中，金属成分以外的有机物或无机物被NH自由基解离，被NH基氮化而成为金属氮化物。该金属氧化物或金属氮化物在原子层水平上依次沉积，在对象物上形成金属氧化膜或金属氮化膜。
[0044]此处，例如若使载气为氩Ar，则在设置于第1配管的第1等离子体生成部，如下述(1)或(2)所示，生成从氧分子或氮分子解离的氧自由基O*或氮自由基N*。需要说明的是，在等离子体中电子、离子被电离，但其大部分在等离子体生成部的下游的配管中失活，认为仅残留被载气Ar保护的氧自由基和氮自由基。
[0045]O2+Ar
→
2O*+Ar
…
(1)
[0046]N2+Ar
→
2N*+Ar
…
(2)
[0047]另一方面，在设置于第2配管的第2等离子体生成部，如下述(3)所示，生成从氢分子解离的氢自由基H*。该情况下，等离子体中的电子、离子也失活，认为仅残留被载气Ar保护的氢自由基。
[0048]H2+Ar
→
2H*+Ar
…
(3)
[0049]在连结有第1配管和第2配管的反应容器中，通过第1配管与载气一起导入氧自由基O*或氮自由基N*，通过第2配管与载气一起导入氢自由基H*。这样，汇合的氧自由基O*或氮自由基N*与氢自由基H*碰撞，通过下述(4)或(5)所示的反应生成OH自由基或NH自由基。
[0050]O*+H*+Ar
→
OH*+Ar
…
(4)
[0051]N*+H*+Ar
→
NH*+Ar
…
(5)
[0052]即，在(4)中，主要的是，被载气保护的氧自由本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种成膜装置，其将金属化合物气体和OH自由基或NH自由基交替地导入反应容器内，通过原子层沉积形成金属氧化膜或金属氮化膜，该成膜装置包括：第1气体源，其供给氧或氮；第2气体源，其供给氢；第3气体源，其供给载气；第1配管，其使所述第1气体源和所述第3气体源与所述反应容器连通；第1等离子体生成部，其设置于所述第1配管，生成包含从所述氧或所述氮解离的氧自由基或氮自由基的等离子体；第2配管，其使所述第2气体源和所述第3气体源与所述反应容器连通；和第2等离子体生成部，其设置于所述第2配管，生成包含从所述氢解离的氢自由基的等离子体，使所述氧自由基与所述氢自由基碰撞而生成所述OH自由基，或使所述氮自由基与所述氢自由基碰撞而生成所述NH自由基。2.如权利要求1所述的成膜装置，其中，所述第1配管和所述第2配管中的至少一者包括第1带电粒子除去部，所述第1带电粒子除去部利用所述带电粒子的电荷除去由在所述第1等离子体生成部和所述第2等离子体生成部的所述等离子体中的被电离的离子和/或电子构成的带电粒子。3.如权利要求1所述的成膜装置，其中，所述第1配管和所述第2配管通过汇合配管连结到所述反应容器。4.如权利要求2所述的成膜装置，其中，所述第1配管和所述第2配管通过汇合配管连结到所述反应容器。5.如权利要求3或4所述的成膜装置，其中，所述汇合配管包括第2带电粒子除去部，所述第2带电粒子除去部利用所述带电粒子的电荷除去由在所述第1等离子体生成部和所述第2等离子体生成部的所述等离子体中的被电离的离子和/或电子构成的带电粒子。6.如权利要求1或2所述的成膜装置，其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤英儿，坂本仁志，
申请(专利权)人：新烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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