成膜装置及び成膜方法
【課題】固体原料を用いて成膜を行う場合に、成膜原料ガスを安定的かつ効率的に基板の表面へ供給することが可能であり、かつパーティクル汚染や膜中への不純物混入の可能性が低減された成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置１００は、ウエハＷを収容する処理容器１と、ウエハＷを加熱する基板ヒーター１１と、ウエハＷを保持する保持部材２１と、原料支持部としてのステージ３１と、固体原料を加熱する原料ヒーター４１と、を備えている。成膜装置１００では、例えばステージ３１上で固体原料Ａを加熱しながら別の気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを保持部材２１に保持されたウエハＷの下面（被処理面）に供給し、ウエハＷの表面で熱分解させて薄膜を成膜する。
【解決手段】成膜装置１００は、ウエハＷを収容する処理容器１と、ウエハＷを加熱する基板ヒーター１１と、ウエハＷを保持する保持部材２１と、原料支持部としてのステージ３１と、固体原料を加熱する原料ヒーター４１と、を備えている。成膜装置１００では、例えばステージ３１上で固体原料Ａを加熱しながら別の気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを保持部材２１に保持されたウエハＷの下面（被処理面）に供給し、ウエハＷの表面で熱分解させて薄膜を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板などに成膜処理を行う成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理体としての基板に金属膜等の成膜処理を行う場合、固体原料を使用する成膜方法が提案されている（例えば、特許文献１）。成膜装置において、蒸気圧の低い固体原料を気化させてチャンバーへ原料を送る場合、以下の方式が一般的に採用されている。例えば、固体原料粉体をチャンバーとは別の容器に入れ、固体原料を加熱して、気化させつつキャリアガスによってチャンバー内に輸送し、基板の成膜対象表面へ上から供給する方式が知られている。また、固体原料を溶剤に溶かし、液体気化器によって溶剤ごとガス化させてからキャリアガスと共にチャンバー内に輸送し、基板の成膜対象表面へ上から供給する方式も知られている。
【０００３】
しかし、上記二通りの方式のうち、前者の方式は、原料が入っている容器からチャンバーまでの輸送配管中のコールドスポットの存在や、分圧上昇等の理由で一旦気化した原料が途中で固化してトラップされ、チャンバーへ輸送されないというトラブルが生じることがある。また、後者の方式は、気化器内部で原料が分解してしまい、チャンバーまで原料ガスが供給されなかったり、成膜の間に溶剤が膜中に取り込まれて不純物となり、膜質を低下させたりする、という問題が生じることがある。また、上記二通りの方式において、基板の上部に設けたシャワー構造を用いて成膜原料をチャンバー内に供給する場合、シャワー構造で発生したパーティクルが重力により落下し、基板の表面に多数のパーティクルが付着するというトラブルが生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６１８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、固体原料を用いて成膜を行う場合に、成膜原料ガスを安定的かつ効率的に基板の表面へ供給することが可能であり、かつパーティクル汚染や膜中への不純物混入の可能性が低減された成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点の成膜装置は、
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内に、前記固体原料と反応して成膜原料ガスを生成する気化促進ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記処理容器内で生成させた前記成膜原料ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行うものである。
【０００７】
また、本発明の第２の観点の成膜装置は、
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記固体原料を加熱することにより前記処理容器内で生成させた気化ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行うものである。
【０００８】
本発明の第１及び第２の観点の成膜装置において、前記基板ホルダは、基板の下面が成膜処理を行う被処理面になるように基板を保持することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の第１及び第２の観点の成膜装置において、前記固体原料は前記原料支持部において上方が開放した皿型容器内に収容されて支持されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第１及び第２の観点の成膜装置は、前記処理容器の上部に、前記排気手段に接続する排気部が設けられていることが好ましい。この場合、前記処理容器の下部又は側部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の第３の観点の成膜方法は、基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を、前記第２のヒーターにより加熱しながら、前記ガス供給手段により前記処理容器内に導入された気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有している。
【００１２】
また、本発明の第４の観点の成膜方法は、基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を前記第２のヒーターにより加熱して気化させるとともに該気化ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有している。
【００１３】
本発明の第３及び第４の観点の成膜方法は、前記基板ホルダに保持された基板の下面に成膜を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の成膜装置及び成膜方法では、固体原料を処理容器内の原料支持部に配置するので、固体原料が気化促進ガスと反応して生成する成膜原料ガス、又は固体原料の気化ガス（これらを、単に「成膜原料ガス」と総称することがある）を処理容器内で生成させることができる。このように、固体原料と成膜対象となる基板表面との間に配管が存在しないため、成膜原料ガスが途中でトラップされることがなく、成膜原料ガスを基板表面へ安定して供給できる。また、基板の被処理面よりも、原料支持部に配置された固体原料が下方に配置されることにより、成膜が効率的に行われるとともに、パーティクルが基板の被処理面に付着しにくくなる。また、固体原料をガス化させる際に溶剤を用いずにすむため、不純物が混入しにくく、液体気化器を必要としないため装置構成が簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の成膜装置の制御部の構成例を説明する図面である。
【図３】図１の成膜装置における成膜方法の一例を説明する図面である。
【図４】図１の成膜装置における成膜方法の別の例を説明する図面である。
【図５】図１の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【図６】図１の成膜装置における別の変形例を説明する図面である。
【図７】図１の成膜装置におけるさらに変形例を説明する図面である。
【図８】図１の成膜装置におけるさらに他の変形例を説明する図面である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図９の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】図１１の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる成膜装置１００について説明する。まず、図１及び図２を参照しながら成膜装置１００の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る成膜装置１００の概略構成を示す断面図であり、図２はその制御系統の構成例を示す図である。この成膜装置１００は、主要な構成として、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、「ウエハＷ」と記す）を収容する処理容器１と、第１のヒーターとしての基板ヒーター１１と、ウエハＷを保持する保持部材２１と、原料支持部としてのステージ３１と、第２のヒーターとしての原料ヒーター４１と、を備えている。さらに、成膜装置１００は、処理容器１内を真空に保持するための排気手段としての排気装置５１と、処理容器１内にガスを供給するためのガス供給手段としてのガス供給装置７１と、成膜装置１００を制御する制御部９０と、を備えている。なお、半導体ウエハには、シリコン基板のほか、例えばＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれる。
【００１７】
＜処理容器＞
処理容器１は、略円筒状をなし、例えばアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムなどの材質で形成されている。処理容器１は、天壁１ａ、側壁１ｂ及び底壁１ｃを有している。
【００１８】
処理容器１の側壁１ｂには、この処理容器１内に対してウエハＷ及び後述する原料トレー３３を搬入、搬出するための開口６１が設けられている。開口６１の外側には、開口６１を開閉するためのゲートバルブ６２が設けられている。なお、図１では、ウエハＷ及び原料トレー３３を一つの開口６１から搬入出する構成としているが、ウエハＷを搬入出する開口と、原料トレー３３を搬入出する開口を別々に設けてもよい。
【００１９】
また、処理容器１を構成する各部材の接合部分には、該接合部分の気密性を確保するために、シール部材としてのＯリングが配備されている。例えば図１では、代表的に、天壁１ａと側壁１ｂとの接合部分に配備した環状のＯリング８１を図示している。なお、他の部位にもＯリングを配備することが可能であるが、ここでは図示及び説明を省略する。
【００２０】
＜基板ヒーター＞
ウエハＷを加熱する第１のヒーターとしての基板ヒーター１１は、処理容器１内の上部に配置されている。本実施の形態において、基板ヒーター１１は、伝熱プレート１２に埋設された抵抗加熱ヒーターである。基板ヒーター１１は、給電線１３を介してヒーター電源（ＰＳ）１４に接続されている。基板ヒーター１１は、保持部材２１に保持されたウエハＷを伝熱プレート１２に当接させた状態で、例えば３００℃程度まで加熱できるように構成されている。なお、図１では、処理容器１の天壁１ａに伝熱プレート１２を当接させているが、離間させてもよい。
【００２１】
伝熱プレート１２は、ウエハＷの形状と同様に円盤状をなし、耐熱性かつ熱伝導性の材質、例えばセラミックスなどにより形成されている。伝熱プレート１２には、温度計測手段としての熱電対（図示せず）が配備されており、基板ヒーター１１の温度をリアルタイムで計測できるようになっている。なお、ウエハＷの加熱温度や処理温度は、特に断りのない限り、伝熱プレート１２の温度を意味する。
【００２２】
本実施の形態において、基板ヒーター１１及び伝熱プレート１２は、基板加熱手段を構成している。
【００２３】
＜保持部材＞
基板ホルダとしての保持部材２１は、昇降自在に設けられており、ウエハＷを伝熱プレート１２に近接もしくは当接した状態に保持する。保持部材２１は、例えば全体としてほぼ円環状に配設されており、耐熱性の材質、例えばセラミックス、耐熱性樹脂等により形成されている。保持部材２１は、ウエハＷのエッジ（周縁の角部）から数ｍｍの幅でウエハＷの下面に当接し、ウエハＷを下から支持する。このように保持部材２１でウエハＷの周縁部を覆うことによって、ウエハＷのベベル部においてパーティクル原因となる膜の堆積を抑制することができる。なお、保持部材２１は複数の部材に分割されていてもよい。
【００２４】
保持部材２１は、複数の吊り支柱２２（図１では２本のみ図示）によって、処理容器１の外部上方に設けられたリング状の可動部材２３に吊り下げられるように支持されている。吊り支柱２２は、処理容器１の天壁１ａを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ２４が設けられている。処理容器１の外部には、図示しないアクチュエータを備えた駆動部２５と、シャフト２６が設けられており、該シャフト２６に可動部材２３が連結されている。可動部材２３は、駆動部２５を作動させることによりシャフト２６を介して上下に変位し、吊り支柱２２を介して保持部材２１を昇降変位させる。そして、保持部材２１に保持したウエハＷを伝熱プレート１２の下面に当接させた状態と、該下面から離間させた状態との間で切り替える。成膜処理の間は、保持部材２１を上昇させ、伝熱プレート１２の下面にウエハＷを当接させた状態で保持する。図示しない搬送装置との間のウエハＷの受け渡しは、保持部材２１を下降させた状態で行う。なお、基板ホルダとしての保持部材２１を昇降させる機構として、吊り支柱２２、可動部材２３、駆動部２５、シャフト２６等を備えた図１の構成は、あくまでも例示であり、これに限定されるものではない。
【００２５】
＜ステージ＞
原料支持部としてのステージ３１は、基板ヒーター１１に対向して処理容器１内の下部に配置されている。ステージ３１は、支柱３２により支持されている。ステージ３１において、固体原料Ａは原料トレー３３内に収容されて載置されている。原料トレー３３は、上方が開放した皿型容器であり、固体原料Ａと反応性を有しておらず、耐熱性かつ熱伝導率の高い材料、例えば石英、セラミックス等の材質により構成されている。
【００２６】
固体原料Ａは、２つの種類が考えられる。一つは、固体原料Ａ自体は加熱しても気化しないが、気化促進ガスＢを導入すると反応して、蒸気圧が高い成膜原料ガスＣを生成するものである。もう一つの固体原料Ａとしては、蒸気圧は低いが、加熱するとある程度気化する物質である。この場合は固体原料Ａが気化した気化ガスが「成膜原料ガス」となる。
【００２７】
ステージ３１には、複数箇所（例えば３カ所；図１では２箇所を図示した）に開口部３１ａが設けられ、各開口部３１ａには原料トレー３３を昇降させるためのリフトピン３４が挿入されている。各リフトピン３４は、ステージ３１の下部に設けられたリング状の可動部材３５に固定されている。処理容器１の外部下方には、図示しないアクチュエータを備えた駆動部３６と、シャフト３７が設けられており、該シャフト３７に可動部材３５が連結されている。シャフト３７は、処理容器１の底壁１ｃを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ３８が設けられている。可動部材３５は、駆動部３６を作動させることによりシャフト３７を介して上下に変位し、複数のリフトピン３４を同期させて昇降させる。そして、リフトピン３４がステージ３１の上面から突出した状態と上面とより下に退避した状態との間で切り替えることができる。成膜処理の間は、リフトピン３４をステージ３１の上面から突出しない位置に保持し、原料トレー３３をステージ３１に密着させてステージ３１の熱が効率良く原料トレー３３内の固体原料に伝わるようにする。原料トレー３３の受け渡しの際には、リフトピン３４を上昇させ、ステージ３１の上面から突出させた位置に保持し、搬送装置（図示省略）との間で原料トレー３３の受け渡しを行う。なお、リフトピン３４を設けずに、図示しない搬送装置とステージ３１との間で原料トレー３３を直接受け渡す構成としてもよい。
【００２８】
＜原料ヒーター＞
原料ヒーター４１は、ステージ３１に載置された原料トレー３３内の固体原料Ａを加熱する。本実施の形態において、原料ヒーター４１は抵抗加熱ヒーターであり、ステージ３１に埋設されている。原料ヒーター４１は、給電線４２を介してヒーター電源（ＰＳ）４３に接続されている。原料ヒーター４１は、固体原料Ａを例えば３００℃程度まで加熱できるように構成されている。この原料ヒーター４１は、固体原料Ａを気化させるための熱エネルギーを供給する原料加熱手段を構成している。
【００２９】
ステージ３１には、温度計測手段としての熱電対（図示せず）が配備されており、ステージ３１の温度をリアルタイムで計測できるようになっている。なお、原料の加熱温度や処理温度は、特に断りのない限り、ステージ３１の温度を意味する。
【００３０】
＜排気装置＞
本実施の形態の成膜装置１００は、処理容器１内を真空に保持するための減圧排気を行う排気手段としての排気装置５１を備えている。排気装置５１は、例えば自動圧力調整弁や高速真空ポンプ（図示省略）などを備えており、処理容器１内の排気を行って処理容器１内を真空引きできるように構成されている。処理容器１の上部には、排気装置５１に接続される排気部である排気口５２が設けられている。排気口５２をウエハＷに近接した処理容器１の上部に設けることによって、成膜効率を高めることができる。ここで、「処理容器１の上部」とは、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも上方位置を意味する。従って、排気口５２は処理容器１の側壁１ｂに設けてもよい。ただし、処理容器１内で成膜原料ガスのスムーズな流れが形成されるように、保持部材２１に保持されたウエハＷよりも上方位置に排気口５２を設けることが好ましい。図１の成膜装置１００では、排気口５２は天壁１ａに設けられている。排気口５２には排気管５３を介して排気装置５１が接続されている。なお、本実施の形態において、排気装置５１は、成膜装置１００の一構成部をなすが、成膜装置１００とは別に外付けの排気装置を装着して用いることもできる。
【００３１】
処理容器１内の上部には、均一な排気を行うためのバッフル板５４が設けられている。バッフル板５４は、伝熱プレート１２の周囲にほぼ環状に設けられている。また、バッフル板５４は、保持部材２１によって支持されたウエハＷの下面（被処理面）とほぼ面一になるように配置されている。バッフル板５４は、多数の貫通孔５４ａを有しており、排気口５２へ向かう気流を整え、処理容器１内が均等に排気されるようにする。
【００３２】
＜ガス供給装置＞
本実施の形態の成膜装置１００は、さらに、処理容器１内に気化促進ガスを供給するガス供給手段としてのガス供給装置７１を備えている。処理容器１の下部には、ガス供給装置７１に接続されるガス導入部であるガス導入口７２が設けられている。ここで、「処理容器１の下部」とは、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも下方位置を意味する。ガス導入口７２を処理容器１の下部に設けることによって、処理容器１内で成膜原料ガスのスムーズな流れが形成される。従って、ガス導入口７２は処理容器１の側壁１ｂに設けてもよいが、図１の成膜装置１００のように、底壁１ｃに設けることが好ましい。ガス導入口７２には、ガス供給管７３を介してガス供給装置７１が接続されている。
【００３３】
ガス供給装置７１は、図示しない一つ以上のガス供給源、流量制御装置、バルブ、気化器、溶剤タンク等を有することができるが、ここでは図示及び説明を省略する。ガス供給源は、固体原料Ａとの反応性を有する気化促進ガスや、成膜原料ガスと反応する成膜促進ガスの供給源を含むことができるし、さらに、例えば希ガスや、処理容器１内をクリーニングするためのクリーニングガス、処理容器１内の雰囲気置換をするためのパージガスなどの供給源を含むことができる。これらのガスは、ガス供給管７３及びガス導入口７２を介して処理容器１内へ供給される。なお、図１では１本のガス供給管７３を描いているが、複数本でもよい。気化促進ガスは、固体原料Ａと反応して成膜原料ガスを生成するガスであり、例えばギ酸（ＨＣＯＯＨ）、一酸化炭素（ＣＯ）、三フッ化リン（ＰＦ３）、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオン（Ｈ（ｈｆａｃ））等のガスを用いることが好ましい。なお、ここでｈｆａｃは１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオネートである。成膜促進ガスは、固体原料Ａとは反応しないが、成膜原料ガスと反応して成膜を促すガスであり、例えばＨ２が挙げられる。本実施の形態において、ガス供給装置７１は、成膜装置１００の一構成部をなすが、成膜装置１００とは別に外付けのガス供給装置を装着して用いることもできる。
【００３４】
＜制御部＞
成膜装置１００を構成する各構成部（例えば、ヒーター電源１４、ヒーター電源４３、排気装置５１、ガス供給装置７１など）は、制御部９０に接続されて制御される構成となっている。成膜装置１００における制御系統の構成例を図２に示した。コンピュータである制御部９０は、ＣＰＵを備えたコントローラ９１と、このコントローラ９１に接続されたユーザーインターフェース９２および記憶部９３を備えている。ユーザーインターフェース９２は、工程管理者が成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。記憶部９３には、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記録されたレシピが保存されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース９２からの指示等にて任意の制御プログラムやレシピを記憶部９３から呼び出してコントローラ９１に実行させることで、コントローラ９１の制御下で、成膜装置１００の処理容器１内で所望の処理が行われる。
【００３５】
なお、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体９４に格納された状態のものを記憶部９３にインストールすることによっても利用できる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体９４としては、特に制限はないが、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤなどを使用できる。また、前記レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３６】
＜成膜処理の手順と成膜方法＞
次に、成膜装置１００における成膜処理の手順と成膜方法について説明する。成膜装置１００では、制御部９０の制御に基づき、成膜処理が行われる。具体的には、まず、ゲートバルブ６２を開放した状態で、図示しない搬送装置により、開口６１から固体原料Ａを収納した原料トレー３３をステージ３１から突出した状態のリフトピン３４に受け渡し、次いでリフトピン３４を下降させて原料トレー３３をステージ３１上に載置する。これにより、固体原料Ａがステージ３１にセットされる。また、ゲートバルブ６２を開放した状態で、図示しない搬送装置により開口６１からウエハＷを処理容器１内に搬入し、保持部材２１に受け渡す。次に、保持部材２１を上昇させ、ウエハＷの周縁部をクランプして基板ヒーター１１が内蔵された伝熱プレート１２にウエハＷを密着させた状態に固定する。
【００３７】
次に、ゲートバルブ６２を閉じ、排気装置５１を作動させて処理容器１内を真空にする。この際、原料トレー３３内の固体原料Ａが飛散しないように、徐々に真空引きを行う。そして、基板ヒーター１１によりウエハＷを加熱するとともに、原料ヒーター４１により原料トレー３３内の固体原料Ａを加熱する。
【００３８】
（成膜方法）
ここで、本実施の形態の成膜装置１００を使用して行われる二通りの典型的な成膜方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３及び図４は、成膜装置１００の一部の構成のみを簡略化して示している。
【００３９】
（第１の方法；化学反応気化方法）
第１の方法は、固体原料Ａの蒸気圧が極めて低く、加熱するだけではほとんど気化しない場合に有効である。この方法は、図３に示したように、固体原料Ａを加熱しながら、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して固体原料Ａと反応性を有する気化促進ガスＢを供給する。そして、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応によって、成膜原料ガスＣを生成させる。この成膜原料ガスＣをウエハＷの被処理面で反応させて薄膜を生成させる。この場合のウエハＷ表面での反応は主に熱分解反応である。すなわち、成膜原料ガスＣが基板ヒーター１１によって高温に熱せられたウエハＷの被処理面で熱分解し、薄膜を形成する反応である。このような反応の代表的な例として、固体原料Ａが無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）、気化促進ガスＢがギ酸（ＨＣＯＯＨ）、成膜原料ガスＣが第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））である場合を挙げることができる。さらに、他の組み合わせとして、例えば、
（１）固体原料Ａがニッケル金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＮｉ（ＣＯ）４である場合；
（２）固体原料Ａがタングステン金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＷ（ＣＯ）６である場合；
（３）固体原料Ａがルテニウム金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＲｕ３（ＣＯ）１２である場合；
（４）固体原料Ａがプラチナ金属粉末、気化促進ガスＢが三フッ化リン（ＰＦ３）、成膜原料ガスＣがＰｔ（ＰＦ３）４である場合等を挙げることができる。
【００４０】
（第２の方法；単純加熱気化方法）
第２の方法は、固体原料Ａの蒸気圧が低いが、加熱によって気化させることができる場合に有効である。この方法は、図４に例示したように、固体原料Ａを加熱して気化ガスＡ’を生成させ、この気化ガスＡ’を保持部材２１に保持されたウエハＷの下面（被処理面）に供給し、ウエハＷの表面で反応させて薄膜を成膜させる。この場合の反応は、主に高温に加熱されたウエハＷの表面で生じる熱分解反応である。すなわち、ステージ３１の固体原料Ａが原料ヒーター４１によって加熱されて生成した気化ガスＡ’が成膜原料ガスであり、基板ヒーター１１によって熱せられたウエハＷの被処理面で熱分解し、薄膜を形成する。このような熱分解による成膜を行う固体原料としては、例えばタングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）、コバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）などの金属カルボニル化合物、ニッケルジヘキサフルオロアセチルアセトン（Ｎｉ（ｈｆａｃ）２）を挙げることができる。
【００４１】
図１の成膜装置１００では、処理容器１の底壁１ｃにガス導入口７２を、処理容器１の天壁１ａにガス排気口５２を、それぞれ設け、ガス供給装置７１、排気装置５１に接続する構成とした。このような配置によって、上記第１の方法（図３）では、固体原料Ａと反応させる相手方である、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して供給される気化促進ガスＢの流れ方向が、全体的に下から上へ向かう方向になる。そのため、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応により生成する成膜原料ガスＣの流れもほぼ同方向となり、排気口５２の近くに配置されたウエハＷの表面へ成膜原料ガスＣを効率的に供給できる。また、上記第２の方法（図４）では、原料トレー３３の固体原料Ａからの気化ガスＡ’の上昇流が、そのまま排気口５２へ向かうガスの流れを形成するので、ガスの流れに乱れを生じさせることなく、排気口５２の近くに配置されたウエハＷへ向けて効率的に成膜原料ガスである気化ガスＡ’を供給することができる。
【００４２】
以上のようにして、保持部材２１に保持されたウエハＷの下面に所望の薄膜を形成することができる。成膜処理が終了したら、原料トレー３３内の固体原料Ａが飛散しないように、処理容器１内の圧力を徐々に上昇させていき、所定圧力に達した段階でゲートバルブ６２を開放し、図示しない搬送装置によって開口６１からウエハＷを搬出する。成膜装置１００における成膜処理は、制御部９０の記憶部９３に保存されたレシピに基づき行われる。そして、コントローラ９１がそのレシピを読み出して成膜装置１００の各構成部へ制御信号を送出することにより、所望の条件で成膜処理が行われる。
【００４３】
＜作用＞
本実施の形態の成膜装置１００では、固体原料Ａを処理容器１内のステージ３１上に配置するので、成膜原料ガス（固体原料Ａが気化促進ガスＢと反応して生成する成膜原料ガスＣ、又は固体原料Ａの気化ガスＡ’）を処理容器内で生成させることができる。このように、固体原料Ａと成膜対象となるウエハＷとの間に配管が存在しないため、成膜原料ガスＣ又は気化ガスＡ’が輸送途中でトラップされることがなく、これらをウエハＷの表面へ安定して供給できる。また、固体原料Ａをガス化させるための溶剤を用いずにすむため、膜中への不純物の混入が生じにくく、液体気化器を必要としないため装置構成も簡略化できる。さらに、成膜装置１００では、原料トレー３３を用いて固体原料Ａを収容するため、固体原料Ａを、ウエハＷを搬送する通常の搬送装置で搬入、搬出することが可能であり、固体原料Ａの交換も容易である。
【００４４】
また、本実施の形態の成膜装置１００では、ウエハＷの成膜対象面（被処理面）が下を向いてステージ３１に配置された固体原料Ａの上方に対向して配置されることにより、成膜原料ガスＣや固体原料Ａの気化ガスＡ’による成膜が効率的に行われ、ウエハＷの面内での処理の均一性が向上する。また、ウエハＷの被処理面が下を向いているため、パーティクルがウエハＷの被処理面に付着することも抑制できる。
【００４５】
［変形例］
次に、図５〜８を参照しながら、成膜装置１００の変形例について説明する。なお、図５〜８では、説明の便宜上、各変形例の特徴部分以外の構成は適宜省略している。また、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図５の成膜装置１００Ａは、ガス導入部としてのガス導入口７２を処理容器１の側部に設けた第１の変形例である。ここで、「処理容器１の側部」とは、側壁１ｂの高さ方向の中央付近を意味し、具体的には、側壁１ｂにおいて、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも上方であり、かつ保持部材２１に保持されたウエハＷよりも下方の位置を意味する。このようにガス導入口７２を側壁１ｂに設けた成膜装置１００Ａにおいて、排気口５２は図１と同様に天壁１ａに設けている。一方、図６の成膜装置１００Ｂは、排気口５２を底壁１ｃに設け、ガス導入口７２を図５と同様に処理容器１の側部に設けた第２の変形例である。図６では、バッフル板５４をステージ３１の上面とほぼ面一に設けている。図５及び図６に例示したように、ガス導入口７２を処理容器１の側部に設けることによって、上記第１の方法（化学反応気化方法）を行う場合に、ガス導入口７２から導入される気化促進ガスＢを原料トレー３３に収容された固体原料Ａに容易に接触させることができるので有利である。このように、成膜装置１００におけるガス導入部と排気部の配置は、種々の変形が可能である。成膜効率を高めるためには、排気口５２はウエハＷに近接して設けることが好ましい。また、特に上記第１の方法（化学反応気化方法）を行う場合は、例えば図１、図５、図６に示したように、ウエハＷと固体原料Ａとの対向空間を内側に挟み込むようにガス導入口７２と排気口５２とを配置し、該対向空間に気化促進ガスＢの流れが通過するように構成することが好ましい。なお、図５及び図６の変形例においては、ガス導入口７２が側壁１ｂを貫通する開口となっているが、ガス導入部に例えばノズルを設けてもよく、さらに、該ノズルを環状に配置して側壁１ｂの内周全体から均等にガス導入を行うこともできる。
【００４７】
図７の成膜装置１００Ｃは、固体原料Ａを収容した原料トレー３３を載置した状態でステージ３１を水平方向に回転させる駆動機構を備えた第３の変形例である。この成膜装置１００Ｃでは、支柱３２に例えばモータなどを有する回転駆動部３９が連結されており、支柱３２を回転軸としてステージ３１を水平方向に回転させることができる。ステージ３１を回転させることにより、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応により生じた成膜原料ガスＣや、固体原料Ａから発生した気化ガスＡ’の流れが、処理容器１内で偏ることがなくなる。その結果、保持部材２１に保持されたウエハＷの下面に成膜原料ガスＣや気化ガスＡ’を均等に供給することができる。従って、ウエハＷの面内での成膜膜厚の均一性を高めることができる。
【００４８】
図８の成膜装置１００Ｄは、ステージ３１に載置された原料トレー３３と保持部材２１に支持されたウエハＷとの間に、シャッター１１０を設けた第４の変形例である。例えば、上記第１の方法（化学反応気化方法）では、ガス供給装置７１からの気化促進ガスＢの導入時間によって、成膜原料ガスＣがウエハＷの表面に供給される時間（つまり、成膜反応が生じる時間）を制御することが可能であるが、より厳密な時間管理が求められる場合もある。また、上記第２の方法（単純加熱気化方法）では、固体原料Ａは、ステージ３１で加熱されると、徐々に気化して気化ガスＡ’を発生させていく。そのため、気化ガスＡ’がウエハＷの表面に供給される時間を正確に管理することが難しい場合がある。以上のことから、成膜原料ガスＣや固体原料Ａからの気化ガスＡ’をウエハＷの表面に供給する時間をコントロールできるようにすることが好ましい。そこで、図８の成膜装置１００Ｄでは、シャッター１１０を設け、シャッター１１０が閉じた状態では、成膜原料ガスＣや気化ガスＡ’が遮られ、実質的にウエハＷに供給されないようにしている。
【００４９】
シャッター１１０は、多段（例えば２段）に設けられたスライド板１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）と、このスライド板１１１を進出・退避させる駆動部１１２と、を備えている。駆動部１１２を作動させることによって、スライド板１１１Ａ及び１１１Ｂは、処理容器１内の原料トレー３３の上方位置へ進出し、あるいは当該位置から退避する。なお、スライド板１１１は１枚板により構成してもよい。スライド板１１１は、処理容器１の側壁１ｂを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ１１３が設けられている。成膜装置１００Ｄでは、シャッター１１０を閉じた状態でゲートバルブ６２を開放して処理容器１内にウエハＷを搬入する。次に、ゲートバルブ６２を閉じ、ウエハＷを保持部材２１に保持して伝熱プレート１２内の基板ヒーター１１によって予備加熱する。また、ステージ３１の原料トレー３３内の固体原料Ａを原料ヒーター４１により加熱する。そして、上記第１の方法（化学反応気化方法）では、ガス供給装置７１からの気化促進ガスＢと固体原料Ａとの反応により生成する成膜原料ガスＣが所定の濃度に達するまではシャッター１１０を閉じておき、所定の濃度に達した段階で一定時間シャッター１１０を開放して成膜原料ガスＣをウエハＷの表面に供給する。また、上記第２の方法（単純加熱気化方法）では、固体原料Ａからの気化ガスＡ’が所定の濃度に達するまではシャッター１１０を閉じておき、所定の濃度に達した段階で一定時間シャッター１１０を開放して、固体原料Ａからの気化ガスＡ’をウエハＷの表面に供給する。そして、いずれの場合も、所定時間の経過後、シャッター１１０を閉じ、ゲートバルブ６２を開けてウエハＷを搬出することにより、１枚のウエハＷに対する成膜処理が終了する。このように、シャッター１１０の開閉により、成膜原料ガスＣや固体原料Ａからの気化ガスＡ’のウエハＷ表面への供給時間及び供給総量を精密に制御することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の成膜装置は、種々の変形が可能である。また、上記の各変形例は、発明の効果を損なわない範囲で組み合わせることができる。例えば、図５及び図６に例示した変形例において、図７に示した変形例のようにステージ３１を回転させてもよいし、図８に示した変形例のようにシャッター１１０を設けてもよい。さらに、図８に示した変形例において、図７に示した変形例のようにステージ３１を回転させてもよい。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る成膜装置１０１の概略構成を示す断面図である。本実施の形態では、固体原料Ａを加熱する手段として、ランプヒーターを使用する。なお、以下の説明では、図９の成膜装置１０１の特徴的構成を中心に説明し、成膜装置１０１において、図１の成膜装置１００と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態の成膜装置１０１は、原料支持部として、例えばリング状をした昇降可能な可動部材１２１と、この可動部材１２１から立設され、原料トレー３３の底面に当接して支持する複数（２本のみ図示）の支持突起１２２と、可動部材１２１を昇降させるシャフト１２３と、シャフト１２３を駆動する駆動部１２４と、を備えている。可動部材１２１及び支持突起１２２は、いずれも熱線を透過する材料、例えば石英により構成されている。駆動部１２４は、処理容器１の外部下方に設けられている。可動部材１２１と駆動部１２４はシャフト１２３により連結されている。シャフト１２３は、処理容器１の底壁１ｃを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ１２５が設けられている。シャフト１２３を介して駆動部１２４により可動部材１２１を上下させることにより、支持突起１２２によって原料トレー３３を保持する高さを調節できる。従って、例えば図示しない搬送装置との間での原料トレー３３の受け渡しを行ったり、成膜処理中の原料トレー３３中の固体原料ＡとウエハＷとの間隔（ギャップＧ）を任意に調節できるように構成されている。
【００５３】
また、可動部材１２１の直下の処理容器１の底には、ランプユニット１３１が設けられている。ランプユニット１３１は、その外延を画す仕切り壁１３２と、仕切り壁１３２に支持された例えば石英などの熱線を透過させる材料よりなる透過窓１３３と、透過窓１３３の下方に配置された原料加熱手段としての複数の加熱ランプ１３４と、を備えている。加熱ランプ１３４より放出された熱線は、透過窓１３３を透過して原料トレー３３の下面に照射され、原料トレー３３に収容された固体原料Ａを加熱できるようになっている。
【００５４】
本実施の形態の成膜装置１０１では、オン／オフの切り換えによる加熱／降温の応答性に優れた加熱ランプ１３４を有するランプユニット１３１を用いて固体原料Ａの加熱を行うため、原料の昇温速度が速く、短時間で固体原料Ａを加熱することができる。従って、成膜処理全体のスループットを向上させることができるとともに、固体原料Ａの加熱温度の制御も容易になる。また、本実施の形態の成膜装置１０１では、昇降変位可能に設けられた可動部材１２１の複数の支持突起１２２が、原料トレー３３を支持する原料支持部としての機能と、搬送装置（図示省略）との間で原料トレー３３の受け渡しを行う際のリフトピンとしての機能を兼ね備えているため、部品点数を削減し、装置構成を簡素化することが可能である。
【００５５】
また、成膜装置１０１では、可動部材１２１の支持突起１２２により、原料トレー３３を点接触の状態で支持することによって、ランプユニット１３１からの熱を直接原料トレー３３の裏面に伝えることが可能であり、固体原料Ａの加熱効率を高めることができる。
【００５６】
また、成膜装置１０１では、成膜処理中の可動部材１２１の支持突起１２２の高さ位置の設定を変えることにより、ギャップＧを任意に設定できる。従って、固体原料Ａの種類、気化促進ガスＢ（必要な場合）の種類や流量、処理圧力などの他の成膜条件に応じてギャップＧを微調整して最適化することにより、成膜効率を高めたり、ウエハＷの面内／面間での処理の均一性を改善したりすることができる。
【００５７】
［変形例］
次に、図１０を参照しながら、成膜装置１０１の変形例について説明する。なお、図１０では、図９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図９の成膜装置１０１では、伝熱プレート１２に抵抗加熱型の基板ヒーター１１を内蔵させてウエハＷを加熱するように構成したが、抵抗加熱型の基板ヒーター１１に替えて、図１０に示す成膜装置１０１Ａのように、ランプユニット１４１を設けてもよい。ランプユニット１４１は、その外延を画す仕切り壁１４２と、仕切り壁１４２に支持された例えば石英などの熱線を透過させる材料よりなる透過窓１４３と、透過窓１４３の上方に配置された原料加熱手段としての複数の加熱ランプ１４４と、を備えている。加熱ランプ１４４より放出された熱線は、透過窓１４３を透過してウエハＷの上面（裏面）に照射され、ウエハＷを所定温度に加熱できるようになっている。なお、図１０では、保持部材２１によってウエハＷを透過窓１４３に接触させた状態で保持しているが、保持部材２１の高さを調節してウエハＷが透過窓１４３から離間させた状態に保持することもできる。
【００５８】
本実施の形態の成膜装置１０１，１０１Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に例えば図５、図６及び図８に例示したような変形例の適用が可能であり、上述した効果が得られる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１１は、第３の実施の形態に係る成膜装置１０２の概略構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１１の成膜装置１０２の特徴的構成を中心に説明し、成膜装置１０２において、図１の成膜装置１００と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。本実施の形態の成膜装置１０２では、静電吸着機構によってウエハＷを保持する。処理容器１内の上部に配置された伝熱プレート１２内には、基板ホルダとしての静電チャック１５１が埋設されている。静電チャック１５１は、図示しない電極層を誘電体層の間に挟みこんだ構造を有しており、該電極層は、給電線１５２を介して直流電源１５３に接続されている。そして、静電チャック１５１に直流電圧を印加することによって、静電チャック１５１はクーロン力によってウエハＷを静電吸着して伝熱プレート１２の下面に固定する。また、直流電源１５３から静電チャック１５１への電圧の印加を停止することにより、ウエハＷの固定を解除することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態では、基板ホルダとして静電チャック１５１を備えていることにより、簡易な構成でウエハＷを保持できる。
【００６１】
なお、図１２に例示した成膜装置１０２Ａのように、静電チャック１５１に加え、さらに図１と同様に保持部材２１、吊り支柱２２、可動部材２３、駆動部２５等を有する保持機構を設けてもよい。すなわち、成膜装置１０２Ａでは、基板ホルダとして、静電チャック１５１と保持部材２１とを有している。この場合、静電チャック１５１を主とし、保持部材２１を従（補助）として、ウエハＷを保持してもよいし、保持部材２１を主とし、静電チャック１５１を従（補助）としてウエハＷを保持してもよい。
【００６２】
本実施の形態の成膜装置１０２，１０２Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、例えば図５、図６、図７及び図８に例示したような変形例の適用が可能であり、上述した効果が得られる。また、成膜装置１０２，１０２Ａにおいて、第２の実施の形態と同様にランプユニットを配備することもできる。
【実施例】
【００６３】
次に、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
固体原料Ａとして、無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）のパウダーを使用した。図６と同様の構成の成膜装置１００Ｂを用い、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して処理容器１にパージガスとしてＮ２ガスを１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で導入し、ＡＰＣ （Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって圧力を１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に調整してから、ステージ３１上の原料トレー３３に収容された固体原料Ａを１３０℃に加熱した。同時に、伝熱プレート１２に密着させた状態で保持部材２１に保持されたシリコン基板を１５０℃まで加熱しておいた。その後、Ｎ２ガスの供給を止め、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して気化促進ガスＢであるギ酸（ＨＣＯＯＨ）ガスを１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で導入した。この間、圧力は１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に保った。ＨＣＯＯＨガスを１０分間流し、その後シリコン基板を取り出すと、シリコン基板の表面に金属銅膜が１００ｎｍ程度の膜厚で成膜していた。金属銅膜は、固体原料Ａの無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）が気化促進ガスＢのギ酸（ＨＣＯＯＨ）と反応して成膜原料ガスＣとしての第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））を生成し、この第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））がシリコン基板の表面で熱分解することによって成膜されたものである。このように、成膜装置１００Ｂにより、固体原料Ａを用いて効率よく金属銅膜を成膜できることが確認された。本実施例では、固体原料Ａを処理容器１内のステージ３１で加熱するため、原料供給中の固化によるトラップや金属銅膜への溶剤の混入は発生せず、パーティクル汚染も生じなかった。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。例えば、上記実施の形態では、半導体ウエハを処理対象とする成膜装置を例に挙げて説明したが、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等を処理対象とする成膜装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１…処理容器、１ａ…天壁、１ｂ…側壁、１ｃ…底壁、１１…基板ヒーター、１２…伝熱プレート、１３…給電線、１４…ヒーター電源、２１…保持部材、２２…吊り支柱、２３…可動部材、２４…ベローズ、２５…駆動部、２６…シャフト、３１…ステージ、３２…支柱、３３…原料トレー、３４…リフトピン、３５…可動部材、３６…駆動部、３７…シャフト、３８…ベローズ、４１…原料ヒーター、給電線…４２、ヒーター電源…４３、５１…排気装置、５２…排気口、５３…排気管、５４…バッフル板、５４ａ…貫通孔、６１…開口、７１…ガス供給装置、７２…ガス導入口、７３…ガス供給管、８１…Ｏリング、９０…制御部、９１…コントローラ、９２…ユーザーインターフェース、９３…記憶部、９４…記録媒体、１００…成膜装置、Ｗ…ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板などに成膜処理を行う成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理体としての基板に金属膜等の成膜処理を行う場合、固体原料を使用する成膜方法が提案されている（例えば、特許文献１）。成膜装置において、蒸気圧の低い固体原料を気化させてチャンバーへ原料を送る場合、以下の方式が一般的に採用されている。例えば、固体原料粉体をチャンバーとは別の容器に入れ、固体原料を加熱して、気化させつつキャリアガスによってチャンバー内に輸送し、基板の成膜対象表面へ上から供給する方式が知られている。また、固体原料を溶剤に溶かし、液体気化器によって溶剤ごとガス化させてからキャリアガスと共にチャンバー内に輸送し、基板の成膜対象表面へ上から供給する方式も知られている。
【０００３】
しかし、上記二通りの方式のうち、前者の方式は、原料が入っている容器からチャンバーまでの輸送配管中のコールドスポットの存在や、分圧上昇等の理由で一旦気化した原料が途中で固化してトラップされ、チャンバーへ輸送されないというトラブルが生じることがある。また、後者の方式は、気化器内部で原料が分解してしまい、チャンバーまで原料ガスが供給されなかったり、成膜の間に溶剤が膜中に取り込まれて不純物となり、膜質を低下させたりする、という問題が生じることがある。また、上記二通りの方式において、基板の上部に設けたシャワー構造を用いて成膜原料をチャンバー内に供給する場合、シャワー構造で発生したパーティクルが重力により落下し、基板の表面に多数のパーティクルが付着するというトラブルが生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６１８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、固体原料を用いて成膜を行う場合に、成膜原料ガスを安定的かつ効率的に基板の表面へ供給することが可能であり、かつパーティクル汚染や膜中への不純物混入の可能性が低減された成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点の成膜装置は、
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内に、前記固体原料と反応して成膜原料ガスを生成する気化促進ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記処理容器内で生成させた前記成膜原料ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行うものである。
【０００７】
また、本発明の第２の観点の成膜装置は、
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記固体原料を加熱することにより前記処理容器内で生成させた気化ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行うものである。
【０００８】
本発明の第１及び第２の観点の成膜装置において、前記基板ホルダは、基板の下面が成膜処理を行う被処理面になるように基板を保持することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の第１及び第２の観点の成膜装置において、前記固体原料は前記原料支持部において上方が開放した皿型容器内に収容されて支持されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第１及び第２の観点の成膜装置は、前記処理容器の上部に、前記排気手段に接続する排気部が設けられていることが好ましい。この場合、前記処理容器の下部又は側部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の第３の観点の成膜方法は、基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を、前記第２のヒーターにより加熱しながら、前記ガス供給手段により前記処理容器内に導入された気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有している。
【００１２】
また、本発明の第４の観点の成膜方法は、基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を前記第２のヒーターにより加熱して気化させるとともに該気化ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有している。
【００１３】
本発明の第３及び第４の観点の成膜方法は、前記基板ホルダに保持された基板の下面に成膜を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の成膜装置及び成膜方法では、固体原料を処理容器内の原料支持部に配置するので、固体原料が気化促進ガスと反応して生成する成膜原料ガス、又は固体原料の気化ガス（これらを、単に「成膜原料ガス」と総称することがある）を処理容器内で生成させることができる。このように、固体原料と成膜対象となる基板表面との間に配管が存在しないため、成膜原料ガスが途中でトラップされることがなく、成膜原料ガスを基板表面へ安定して供給できる。また、基板の被処理面よりも、原料支持部に配置された固体原料が下方に配置されることにより、成膜が効率的に行われるとともに、パーティクルが基板の被処理面に付着しにくくなる。また、固体原料をガス化させる際に溶剤を用いずにすむため、不純物が混入しにくく、液体気化器を必要としないため装置構成が簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の成膜装置の制御部の構成例を説明する図面である。
【図３】図１の成膜装置における成膜方法の一例を説明する図面である。
【図４】図１の成膜装置における成膜方法の別の例を説明する図面である。
【図５】図１の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【図６】図１の成膜装置における別の変形例を説明する図面である。
【図７】図１の成膜装置におけるさらに変形例を説明する図面である。
【図８】図１の成膜装置におけるさらに他の変形例を説明する図面である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図９の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかる成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】図１１の成膜装置における変形例を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる成膜装置１００について説明する。まず、図１及び図２を参照しながら成膜装置１００の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る成膜装置１００の概略構成を示す断面図であり、図２はその制御系統の構成例を示す図である。この成膜装置１００は、主要な構成として、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、「ウエハＷ」と記す）を収容する処理容器１と、第１のヒーターとしての基板ヒーター１１と、ウエハＷを保持する保持部材２１と、原料支持部としてのステージ３１と、第２のヒーターとしての原料ヒーター４１と、を備えている。さらに、成膜装置１００は、処理容器１内を真空に保持するための排気手段としての排気装置５１と、処理容器１内にガスを供給するためのガス供給手段としてのガス供給装置７１と、成膜装置１００を制御する制御部９０と、を備えている。なお、半導体ウエハには、シリコン基板のほか、例えばＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれる。
【００１７】
＜処理容器＞
処理容器１は、略円筒状をなし、例えばアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムなどの材質で形成されている。処理容器１は、天壁１ａ、側壁１ｂ及び底壁１ｃを有している。
【００１８】
処理容器１の側壁１ｂには、この処理容器１内に対してウエハＷ及び後述する原料トレー３３を搬入、搬出するための開口６１が設けられている。開口６１の外側には、開口６１を開閉するためのゲートバルブ６２が設けられている。なお、図１では、ウエハＷ及び原料トレー３３を一つの開口６１から搬入出する構成としているが、ウエハＷを搬入出する開口と、原料トレー３３を搬入出する開口を別々に設けてもよい。
【００１９】
また、処理容器１を構成する各部材の接合部分には、該接合部分の気密性を確保するために、シール部材としてのＯリングが配備されている。例えば図１では、代表的に、天壁１ａと側壁１ｂとの接合部分に配備した環状のＯリング８１を図示している。なお、他の部位にもＯリングを配備することが可能であるが、ここでは図示及び説明を省略する。
【００２０】
＜基板ヒーター＞
ウエハＷを加熱する第１のヒーターとしての基板ヒーター１１は、処理容器１内の上部に配置されている。本実施の形態において、基板ヒーター１１は、伝熱プレート１２に埋設された抵抗加熱ヒーターである。基板ヒーター１１は、給電線１３を介してヒーター電源（ＰＳ）１４に接続されている。基板ヒーター１１は、保持部材２１に保持されたウエハＷを伝熱プレート１２に当接させた状態で、例えば３００℃程度まで加熱できるように構成されている。なお、図１では、処理容器１の天壁１ａに伝熱プレート１２を当接させているが、離間させてもよい。
【００２１】
伝熱プレート１２は、ウエハＷの形状と同様に円盤状をなし、耐熱性かつ熱伝導性の材質、例えばセラミックスなどにより形成されている。伝熱プレート１２には、温度計測手段としての熱電対（図示せず）が配備されており、基板ヒーター１１の温度をリアルタイムで計測できるようになっている。なお、ウエハＷの加熱温度や処理温度は、特に断りのない限り、伝熱プレート１２の温度を意味する。
【００２２】
本実施の形態において、基板ヒーター１１及び伝熱プレート１２は、基板加熱手段を構成している。
【００２３】
＜保持部材＞
基板ホルダとしての保持部材２１は、昇降自在に設けられており、ウエハＷを伝熱プレート１２に近接もしくは当接した状態に保持する。保持部材２１は、例えば全体としてほぼ円環状に配設されており、耐熱性の材質、例えばセラミックス、耐熱性樹脂等により形成されている。保持部材２１は、ウエハＷのエッジ（周縁の角部）から数ｍｍの幅でウエハＷの下面に当接し、ウエハＷを下から支持する。このように保持部材２１でウエハＷの周縁部を覆うことによって、ウエハＷのベベル部においてパーティクル原因となる膜の堆積を抑制することができる。なお、保持部材２１は複数の部材に分割されていてもよい。
【００２４】
保持部材２１は、複数の吊り支柱２２（図１では２本のみ図示）によって、処理容器１の外部上方に設けられたリング状の可動部材２３に吊り下げられるように支持されている。吊り支柱２２は、処理容器１の天壁１ａを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ２４が設けられている。処理容器１の外部には、図示しないアクチュエータを備えた駆動部２５と、シャフト２６が設けられており、該シャフト２６に可動部材２３が連結されている。可動部材２３は、駆動部２５を作動させることによりシャフト２６を介して上下に変位し、吊り支柱２２を介して保持部材２１を昇降変位させる。そして、保持部材２１に保持したウエハＷを伝熱プレート１２の下面に当接させた状態と、該下面から離間させた状態との間で切り替える。成膜処理の間は、保持部材２１を上昇させ、伝熱プレート１２の下面にウエハＷを当接させた状態で保持する。図示しない搬送装置との間のウエハＷの受け渡しは、保持部材２１を下降させた状態で行う。なお、基板ホルダとしての保持部材２１を昇降させる機構として、吊り支柱２２、可動部材２３、駆動部２５、シャフト２６等を備えた図１の構成は、あくまでも例示であり、これに限定されるものではない。
【００２５】
＜ステージ＞
原料支持部としてのステージ３１は、基板ヒーター１１に対向して処理容器１内の下部に配置されている。ステージ３１は、支柱３２により支持されている。ステージ３１において、固体原料Ａは原料トレー３３内に収容されて載置されている。原料トレー３３は、上方が開放した皿型容器であり、固体原料Ａと反応性を有しておらず、耐熱性かつ熱伝導率の高い材料、例えば石英、セラミックス等の材質により構成されている。
【００２６】
固体原料Ａは、２つの種類が考えられる。一つは、固体原料Ａ自体は加熱しても気化しないが、気化促進ガスＢを導入すると反応して、蒸気圧が高い成膜原料ガスＣを生成するものである。もう一つの固体原料Ａとしては、蒸気圧は低いが、加熱するとある程度気化する物質である。この場合は固体原料Ａが気化した気化ガスが「成膜原料ガス」となる。
【００２７】
ステージ３１には、複数箇所（例えば３カ所；図１では２箇所を図示した）に開口部３１ａが設けられ、各開口部３１ａには原料トレー３３を昇降させるためのリフトピン３４が挿入されている。各リフトピン３４は、ステージ３１の下部に設けられたリング状の可動部材３５に固定されている。処理容器１の外部下方には、図示しないアクチュエータを備えた駆動部３６と、シャフト３７が設けられており、該シャフト３７に可動部材３５が連結されている。シャフト３７は、処理容器１の底壁１ｃを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ３８が設けられている。可動部材３５は、駆動部３６を作動させることによりシャフト３７を介して上下に変位し、複数のリフトピン３４を同期させて昇降させる。そして、リフトピン３４がステージ３１の上面から突出した状態と上面とより下に退避した状態との間で切り替えることができる。成膜処理の間は、リフトピン３４をステージ３１の上面から突出しない位置に保持し、原料トレー３３をステージ３１に密着させてステージ３１の熱が効率良く原料トレー３３内の固体原料に伝わるようにする。原料トレー３３の受け渡しの際には、リフトピン３４を上昇させ、ステージ３１の上面から突出させた位置に保持し、搬送装置（図示省略）との間で原料トレー３３の受け渡しを行う。なお、リフトピン３４を設けずに、図示しない搬送装置とステージ３１との間で原料トレー３３を直接受け渡す構成としてもよい。
【００２８】
＜原料ヒーター＞
原料ヒーター４１は、ステージ３１に載置された原料トレー３３内の固体原料Ａを加熱する。本実施の形態において、原料ヒーター４１は抵抗加熱ヒーターであり、ステージ３１に埋設されている。原料ヒーター４１は、給電線４２を介してヒーター電源（ＰＳ）４３に接続されている。原料ヒーター４１は、固体原料Ａを例えば３００℃程度まで加熱できるように構成されている。この原料ヒーター４１は、固体原料Ａを気化させるための熱エネルギーを供給する原料加熱手段を構成している。
【００２９】
ステージ３１には、温度計測手段としての熱電対（図示せず）が配備されており、ステージ３１の温度をリアルタイムで計測できるようになっている。なお、原料の加熱温度や処理温度は、特に断りのない限り、ステージ３１の温度を意味する。
【００３０】
＜排気装置＞
本実施の形態の成膜装置１００は、処理容器１内を真空に保持するための減圧排気を行う排気手段としての排気装置５１を備えている。排気装置５１は、例えば自動圧力調整弁や高速真空ポンプ（図示省略）などを備えており、処理容器１内の排気を行って処理容器１内を真空引きできるように構成されている。処理容器１の上部には、排気装置５１に接続される排気部である排気口５２が設けられている。排気口５２をウエハＷに近接した処理容器１の上部に設けることによって、成膜効率を高めることができる。ここで、「処理容器１の上部」とは、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも上方位置を意味する。従って、排気口５２は処理容器１の側壁１ｂに設けてもよい。ただし、処理容器１内で成膜原料ガスのスムーズな流れが形成されるように、保持部材２１に保持されたウエハＷよりも上方位置に排気口５２を設けることが好ましい。図１の成膜装置１００では、排気口５２は天壁１ａに設けられている。排気口５２には排気管５３を介して排気装置５１が接続されている。なお、本実施の形態において、排気装置５１は、成膜装置１００の一構成部をなすが、成膜装置１００とは別に外付けの排気装置を装着して用いることもできる。
【００３１】
処理容器１内の上部には、均一な排気を行うためのバッフル板５４が設けられている。バッフル板５４は、伝熱プレート１２の周囲にほぼ環状に設けられている。また、バッフル板５４は、保持部材２１によって支持されたウエハＷの下面（被処理面）とほぼ面一になるように配置されている。バッフル板５４は、多数の貫通孔５４ａを有しており、排気口５２へ向かう気流を整え、処理容器１内が均等に排気されるようにする。
【００３２】
＜ガス供給装置＞
本実施の形態の成膜装置１００は、さらに、処理容器１内に気化促進ガスを供給するガス供給手段としてのガス供給装置７１を備えている。処理容器１の下部には、ガス供給装置７１に接続されるガス導入部であるガス導入口７２が設けられている。ここで、「処理容器１の下部」とは、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも下方位置を意味する。ガス導入口７２を処理容器１の下部に設けることによって、処理容器１内で成膜原料ガスのスムーズな流れが形成される。従って、ガス導入口７２は処理容器１の側壁１ｂに設けてもよいが、図１の成膜装置１００のように、底壁１ｃに設けることが好ましい。ガス導入口７２には、ガス供給管７３を介してガス供給装置７１が接続されている。
【００３３】
ガス供給装置７１は、図示しない一つ以上のガス供給源、流量制御装置、バルブ、気化器、溶剤タンク等を有することができるが、ここでは図示及び説明を省略する。ガス供給源は、固体原料Ａとの反応性を有する気化促進ガスや、成膜原料ガスと反応する成膜促進ガスの供給源を含むことができるし、さらに、例えば希ガスや、処理容器１内をクリーニングするためのクリーニングガス、処理容器１内の雰囲気置換をするためのパージガスなどの供給源を含むことができる。これらのガスは、ガス供給管７３及びガス導入口７２を介して処理容器１内へ供給される。なお、図１では１本のガス供給管７３を描いているが、複数本でもよい。気化促進ガスは、固体原料Ａと反応して成膜原料ガスを生成するガスであり、例えばギ酸（ＨＣＯＯＨ）、一酸化炭素（ＣＯ）、三フッ化リン（ＰＦ３）、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオン（Ｈ（ｈｆａｃ））等のガスを用いることが好ましい。なお、ここでｈｆａｃは１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオネートである。成膜促進ガスは、固体原料Ａとは反応しないが、成膜原料ガスと反応して成膜を促すガスであり、例えばＨ２が挙げられる。本実施の形態において、ガス供給装置７１は、成膜装置１００の一構成部をなすが、成膜装置１００とは別に外付けのガス供給装置を装着して用いることもできる。
【００３４】
＜制御部＞
成膜装置１００を構成する各構成部（例えば、ヒーター電源１４、ヒーター電源４３、排気装置５１、ガス供給装置７１など）は、制御部９０に接続されて制御される構成となっている。成膜装置１００における制御系統の構成例を図２に示した。コンピュータである制御部９０は、ＣＰＵを備えたコントローラ９１と、このコントローラ９１に接続されたユーザーインターフェース９２および記憶部９３を備えている。ユーザーインターフェース９２は、工程管理者が成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。記憶部９３には、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記録されたレシピが保存されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース９２からの指示等にて任意の制御プログラムやレシピを記憶部９３から呼び出してコントローラ９１に実行させることで、コントローラ９１の制御下で、成膜装置１００の処理容器１内で所望の処理が行われる。
【００３５】
なお、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体９４に格納された状態のものを記憶部９３にインストールすることによっても利用できる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体９４としては、特に制限はないが、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤなどを使用できる。また、前記レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３６】
＜成膜処理の手順と成膜方法＞
次に、成膜装置１００における成膜処理の手順と成膜方法について説明する。成膜装置１００では、制御部９０の制御に基づき、成膜処理が行われる。具体的には、まず、ゲートバルブ６２を開放した状態で、図示しない搬送装置により、開口６１から固体原料Ａを収納した原料トレー３３をステージ３１から突出した状態のリフトピン３４に受け渡し、次いでリフトピン３４を下降させて原料トレー３３をステージ３１上に載置する。これにより、固体原料Ａがステージ３１にセットされる。また、ゲートバルブ６２を開放した状態で、図示しない搬送装置により開口６１からウエハＷを処理容器１内に搬入し、保持部材２１に受け渡す。次に、保持部材２１を上昇させ、ウエハＷの周縁部をクランプして基板ヒーター１１が内蔵された伝熱プレート１２にウエハＷを密着させた状態に固定する。
【００３７】
次に、ゲートバルブ６２を閉じ、排気装置５１を作動させて処理容器１内を真空にする。この際、原料トレー３３内の固体原料Ａが飛散しないように、徐々に真空引きを行う。そして、基板ヒーター１１によりウエハＷを加熱するとともに、原料ヒーター４１により原料トレー３３内の固体原料Ａを加熱する。
【００３８】
（成膜方法）
ここで、本実施の形態の成膜装置１００を使用して行われる二通りの典型的な成膜方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３及び図４は、成膜装置１００の一部の構成のみを簡略化して示している。
【００３９】
（第１の方法；化学反応気化方法）
第１の方法は、固体原料Ａの蒸気圧が極めて低く、加熱するだけではほとんど気化しない場合に有効である。この方法は、図３に示したように、固体原料Ａを加熱しながら、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して固体原料Ａと反応性を有する気化促進ガスＢを供給する。そして、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応によって、成膜原料ガスＣを生成させる。この成膜原料ガスＣをウエハＷの被処理面で反応させて薄膜を生成させる。この場合のウエハＷ表面での反応は主に熱分解反応である。すなわち、成膜原料ガスＣが基板ヒーター１１によって高温に熱せられたウエハＷの被処理面で熱分解し、薄膜を形成する反応である。このような反応の代表的な例として、固体原料Ａが無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）、気化促進ガスＢがギ酸（ＨＣＯＯＨ）、成膜原料ガスＣが第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））である場合を挙げることができる。さらに、他の組み合わせとして、例えば、
（１）固体原料Ａがニッケル金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＮｉ（ＣＯ）４である場合；
（２）固体原料Ａがタングステン金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＷ（ＣＯ）６である場合；
（３）固体原料Ａがルテニウム金属粉末、気化促進ガスＢが一酸化炭素（ＣＯ）、成膜原料ガスＣがＲｕ３（ＣＯ）１２である場合；
（４）固体原料Ａがプラチナ金属粉末、気化促進ガスＢが三フッ化リン（ＰＦ３）、成膜原料ガスＣがＰｔ（ＰＦ３）４である場合等を挙げることができる。
【００４０】
（第２の方法；単純加熱気化方法）
第２の方法は、固体原料Ａの蒸気圧が低いが、加熱によって気化させることができる場合に有効である。この方法は、図４に例示したように、固体原料Ａを加熱して気化ガスＡ’を生成させ、この気化ガスＡ’を保持部材２１に保持されたウエハＷの下面（被処理面）に供給し、ウエハＷの表面で反応させて薄膜を成膜させる。この場合の反応は、主に高温に加熱されたウエハＷの表面で生じる熱分解反応である。すなわち、ステージ３１の固体原料Ａが原料ヒーター４１によって加熱されて生成した気化ガスＡ’が成膜原料ガスであり、基板ヒーター１１によって熱せられたウエハＷの被処理面で熱分解し、薄膜を形成する。このような熱分解による成膜を行う固体原料としては、例えばタングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）、コバルトカルボニル（Ｃｏ２（ＣＯ）８）などの金属カルボニル化合物、ニッケルジヘキサフルオロアセチルアセトン（Ｎｉ（ｈｆａｃ）２）を挙げることができる。
【００４１】
図１の成膜装置１００では、処理容器１の底壁１ｃにガス導入口７２を、処理容器１の天壁１ａにガス排気口５２を、それぞれ設け、ガス供給装置７１、排気装置５１に接続する構成とした。このような配置によって、上記第１の方法（図３）では、固体原料Ａと反応させる相手方である、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して供給される気化促進ガスＢの流れ方向が、全体的に下から上へ向かう方向になる。そのため、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応により生成する成膜原料ガスＣの流れもほぼ同方向となり、排気口５２の近くに配置されたウエハＷの表面へ成膜原料ガスＣを効率的に供給できる。また、上記第２の方法（図４）では、原料トレー３３の固体原料Ａからの気化ガスＡ’の上昇流が、そのまま排気口５２へ向かうガスの流れを形成するので、ガスの流れに乱れを生じさせることなく、排気口５２の近くに配置されたウエハＷへ向けて効率的に成膜原料ガスである気化ガスＡ’を供給することができる。
【００４２】
以上のようにして、保持部材２１に保持されたウエハＷの下面に所望の薄膜を形成することができる。成膜処理が終了したら、原料トレー３３内の固体原料Ａが飛散しないように、処理容器１内の圧力を徐々に上昇させていき、所定圧力に達した段階でゲートバルブ６２を開放し、図示しない搬送装置によって開口６１からウエハＷを搬出する。成膜装置１００における成膜処理は、制御部９０の記憶部９３に保存されたレシピに基づき行われる。そして、コントローラ９１がそのレシピを読み出して成膜装置１００の各構成部へ制御信号を送出することにより、所望の条件で成膜処理が行われる。
【００４３】
＜作用＞
本実施の形態の成膜装置１００では、固体原料Ａを処理容器１内のステージ３１上に配置するので、成膜原料ガス（固体原料Ａが気化促進ガスＢと反応して生成する成膜原料ガスＣ、又は固体原料Ａの気化ガスＡ’）を処理容器内で生成させることができる。このように、固体原料Ａと成膜対象となるウエハＷとの間に配管が存在しないため、成膜原料ガスＣ又は気化ガスＡ’が輸送途中でトラップされることがなく、これらをウエハＷの表面へ安定して供給できる。また、固体原料Ａをガス化させるための溶剤を用いずにすむため、膜中への不純物の混入が生じにくく、液体気化器を必要としないため装置構成も簡略化できる。さらに、成膜装置１００では、原料トレー３３を用いて固体原料Ａを収容するため、固体原料Ａを、ウエハＷを搬送する通常の搬送装置で搬入、搬出することが可能であり、固体原料Ａの交換も容易である。
【００４４】
また、本実施の形態の成膜装置１００では、ウエハＷの成膜対象面（被処理面）が下を向いてステージ３１に配置された固体原料Ａの上方に対向して配置されることにより、成膜原料ガスＣや固体原料Ａの気化ガスＡ’による成膜が効率的に行われ、ウエハＷの面内での処理の均一性が向上する。また、ウエハＷの被処理面が下を向いているため、パーティクルがウエハＷの被処理面に付着することも抑制できる。
【００４５】
［変形例］
次に、図５〜８を参照しながら、成膜装置１００の変形例について説明する。なお、図５〜８では、説明の便宜上、各変形例の特徴部分以外の構成は適宜省略している。また、図１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図５の成膜装置１００Ａは、ガス導入部としてのガス導入口７２を処理容器１の側部に設けた第１の変形例である。ここで、「処理容器１の側部」とは、側壁１ｂの高さ方向の中央付近を意味し、具体的には、側壁１ｂにおいて、固体原料Ａを収容する原料トレー３３を支持するステージ３１の上面よりも上方であり、かつ保持部材２１に保持されたウエハＷよりも下方の位置を意味する。このようにガス導入口７２を側壁１ｂに設けた成膜装置１００Ａにおいて、排気口５２は図１と同様に天壁１ａに設けている。一方、図６の成膜装置１００Ｂは、排気口５２を底壁１ｃに設け、ガス導入口７２を図５と同様に処理容器１の側部に設けた第２の変形例である。図６では、バッフル板５４をステージ３１の上面とほぼ面一に設けている。図５及び図６に例示したように、ガス導入口７２を処理容器１の側部に設けることによって、上記第１の方法（化学反応気化方法）を行う場合に、ガス導入口７２から導入される気化促進ガスＢを原料トレー３３に収容された固体原料Ａに容易に接触させることができるので有利である。このように、成膜装置１００におけるガス導入部と排気部の配置は、種々の変形が可能である。成膜効率を高めるためには、排気口５２はウエハＷに近接して設けることが好ましい。また、特に上記第１の方法（化学反応気化方法）を行う場合は、例えば図１、図５、図６に示したように、ウエハＷと固体原料Ａとの対向空間を内側に挟み込むようにガス導入口７２と排気口５２とを配置し、該対向空間に気化促進ガスＢの流れが通過するように構成することが好ましい。なお、図５及び図６の変形例においては、ガス導入口７２が側壁１ｂを貫通する開口となっているが、ガス導入部に例えばノズルを設けてもよく、さらに、該ノズルを環状に配置して側壁１ｂの内周全体から均等にガス導入を行うこともできる。
【００４７】
図７の成膜装置１００Ｃは、固体原料Ａを収容した原料トレー３３を載置した状態でステージ３１を水平方向に回転させる駆動機構を備えた第３の変形例である。この成膜装置１００Ｃでは、支柱３２に例えばモータなどを有する回転駆動部３９が連結されており、支柱３２を回転軸としてステージ３１を水平方向に回転させることができる。ステージ３１を回転させることにより、固体原料Ａと気化促進ガスＢとの反応により生じた成膜原料ガスＣや、固体原料Ａから発生した気化ガスＡ’の流れが、処理容器１内で偏ることがなくなる。その結果、保持部材２１に保持されたウエハＷの下面に成膜原料ガスＣや気化ガスＡ’を均等に供給することができる。従って、ウエハＷの面内での成膜膜厚の均一性を高めることができる。
【００４８】
図８の成膜装置１００Ｄは、ステージ３１に載置された原料トレー３３と保持部材２１に支持されたウエハＷとの間に、シャッター１１０を設けた第４の変形例である。例えば、上記第１の方法（化学反応気化方法）では、ガス供給装置７１からの気化促進ガスＢの導入時間によって、成膜原料ガスＣがウエハＷの表面に供給される時間（つまり、成膜反応が生じる時間）を制御することが可能であるが、より厳密な時間管理が求められる場合もある。また、上記第２の方法（単純加熱気化方法）では、固体原料Ａは、ステージ３１で加熱されると、徐々に気化して気化ガスＡ’を発生させていく。そのため、気化ガスＡ’がウエハＷの表面に供給される時間を正確に管理することが難しい場合がある。以上のことから、成膜原料ガスＣや固体原料Ａからの気化ガスＡ’をウエハＷの表面に供給する時間をコントロールできるようにすることが好ましい。そこで、図８の成膜装置１００Ｄでは、シャッター１１０を設け、シャッター１１０が閉じた状態では、成膜原料ガスＣや気化ガスＡ’が遮られ、実質的にウエハＷに供給されないようにしている。
【００４９】
シャッター１１０は、多段（例えば２段）に設けられたスライド板１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）と、このスライド板１１１を進出・退避させる駆動部１１２と、を備えている。駆動部１１２を作動させることによって、スライド板１１１Ａ及び１１１Ｂは、処理容器１内の原料トレー３３の上方位置へ進出し、あるいは当該位置から退避する。なお、スライド板１１１は１枚板により構成してもよい。スライド板１１１は、処理容器１の側壁１ｂを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ１１３が設けられている。成膜装置１００Ｄでは、シャッター１１０を閉じた状態でゲートバルブ６２を開放して処理容器１内にウエハＷを搬入する。次に、ゲートバルブ６２を閉じ、ウエハＷを保持部材２１に保持して伝熱プレート１２内の基板ヒーター１１によって予備加熱する。また、ステージ３１の原料トレー３３内の固体原料Ａを原料ヒーター４１により加熱する。そして、上記第１の方法（化学反応気化方法）では、ガス供給装置７１からの気化促進ガスＢと固体原料Ａとの反応により生成する成膜原料ガスＣが所定の濃度に達するまではシャッター１１０を閉じておき、所定の濃度に達した段階で一定時間シャッター１１０を開放して成膜原料ガスＣをウエハＷの表面に供給する。また、上記第２の方法（単純加熱気化方法）では、固体原料Ａからの気化ガスＡ’が所定の濃度に達するまではシャッター１１０を閉じておき、所定の濃度に達した段階で一定時間シャッター１１０を開放して、固体原料Ａからの気化ガスＡ’をウエハＷの表面に供給する。そして、いずれの場合も、所定時間の経過後、シャッター１１０を閉じ、ゲートバルブ６２を開けてウエハＷを搬出することにより、１枚のウエハＷに対する成膜処理が終了する。このように、シャッター１１０の開閉により、成膜原料ガスＣや固体原料Ａからの気化ガスＡ’のウエハＷ表面への供給時間及び供給総量を精密に制御することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の成膜装置は、種々の変形が可能である。また、上記の各変形例は、発明の効果を損なわない範囲で組み合わせることができる。例えば、図５及び図６に例示した変形例において、図７に示した変形例のようにステージ３１を回転させてもよいし、図８に示した変形例のようにシャッター１１０を設けてもよい。さらに、図８に示した変形例において、図７に示した変形例のようにステージ３１を回転させてもよい。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る成膜装置１０１の概略構成を示す断面図である。本実施の形態では、固体原料Ａを加熱する手段として、ランプヒーターを使用する。なお、以下の説明では、図９の成膜装置１０１の特徴的構成を中心に説明し、成膜装置１０１において、図１の成膜装置１００と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態の成膜装置１０１は、原料支持部として、例えばリング状をした昇降可能な可動部材１２１と、この可動部材１２１から立設され、原料トレー３３の底面に当接して支持する複数（２本のみ図示）の支持突起１２２と、可動部材１２１を昇降させるシャフト１２３と、シャフト１２３を駆動する駆動部１２４と、を備えている。可動部材１２１及び支持突起１２２は、いずれも熱線を透過する材料、例えば石英により構成されている。駆動部１２４は、処理容器１の外部下方に設けられている。可動部材１２１と駆動部１２４はシャフト１２３により連結されている。シャフト１２３は、処理容器１の底壁１ｃを貫通しており、その周囲には、処理容器１内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ１２５が設けられている。シャフト１２３を介して駆動部１２４により可動部材１２１を上下させることにより、支持突起１２２によって原料トレー３３を保持する高さを調節できる。従って、例えば図示しない搬送装置との間での原料トレー３３の受け渡しを行ったり、成膜処理中の原料トレー３３中の固体原料ＡとウエハＷとの間隔（ギャップＧ）を任意に調節できるように構成されている。
【００５３】
また、可動部材１２１の直下の処理容器１の底には、ランプユニット１３１が設けられている。ランプユニット１３１は、その外延を画す仕切り壁１３２と、仕切り壁１３２に支持された例えば石英などの熱線を透過させる材料よりなる透過窓１３３と、透過窓１３３の下方に配置された原料加熱手段としての複数の加熱ランプ１３４と、を備えている。加熱ランプ１３４より放出された熱線は、透過窓１３３を透過して原料トレー３３の下面に照射され、原料トレー３３に収容された固体原料Ａを加熱できるようになっている。
【００５４】
本実施の形態の成膜装置１０１では、オン／オフの切り換えによる加熱／降温の応答性に優れた加熱ランプ１３４を有するランプユニット１３１を用いて固体原料Ａの加熱を行うため、原料の昇温速度が速く、短時間で固体原料Ａを加熱することができる。従って、成膜処理全体のスループットを向上させることができるとともに、固体原料Ａの加熱温度の制御も容易になる。また、本実施の形態の成膜装置１０１では、昇降変位可能に設けられた可動部材１２１の複数の支持突起１２２が、原料トレー３３を支持する原料支持部としての機能と、搬送装置（図示省略）との間で原料トレー３３の受け渡しを行う際のリフトピンとしての機能を兼ね備えているため、部品点数を削減し、装置構成を簡素化することが可能である。
【００５５】
また、成膜装置１０１では、可動部材１２１の支持突起１２２により、原料トレー３３を点接触の状態で支持することによって、ランプユニット１３１からの熱を直接原料トレー３３の裏面に伝えることが可能であり、固体原料Ａの加熱効率を高めることができる。
【００５６】
また、成膜装置１０１では、成膜処理中の可動部材１２１の支持突起１２２の高さ位置の設定を変えることにより、ギャップＧを任意に設定できる。従って、固体原料Ａの種類、気化促進ガスＢ（必要な場合）の種類や流量、処理圧力などの他の成膜条件に応じてギャップＧを微調整して最適化することにより、成膜効率を高めたり、ウエハＷの面内／面間での処理の均一性を改善したりすることができる。
【００５７】
［変形例］
次に、図１０を参照しながら、成膜装置１０１の変形例について説明する。なお、図１０では、図９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図９の成膜装置１０１では、伝熱プレート１２に抵抗加熱型の基板ヒーター１１を内蔵させてウエハＷを加熱するように構成したが、抵抗加熱型の基板ヒーター１１に替えて、図１０に示す成膜装置１０１Ａのように、ランプユニット１４１を設けてもよい。ランプユニット１４１は、その外延を画す仕切り壁１４２と、仕切り壁１４２に支持された例えば石英などの熱線を透過させる材料よりなる透過窓１４３と、透過窓１４３の上方に配置された原料加熱手段としての複数の加熱ランプ１４４と、を備えている。加熱ランプ１４４より放出された熱線は、透過窓１４３を透過してウエハＷの上面（裏面）に照射され、ウエハＷを所定温度に加熱できるようになっている。なお、図１０では、保持部材２１によってウエハＷを透過窓１４３に接触させた状態で保持しているが、保持部材２１の高さを調節してウエハＷが透過窓１４３から離間させた状態に保持することもできる。
【００５８】
本実施の形態の成膜装置１０１，１０１Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に例えば図５、図６及び図８に例示したような変形例の適用が可能であり、上述した効果が得られる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１１は、第３の実施の形態に係る成膜装置１０２の概略構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１１の成膜装置１０２の特徴的構成を中心に説明し、成膜装置１０２において、図１の成膜装置１００と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。本実施の形態の成膜装置１０２では、静電吸着機構によってウエハＷを保持する。処理容器１内の上部に配置された伝熱プレート１２内には、基板ホルダとしての静電チャック１５１が埋設されている。静電チャック１５１は、図示しない電極層を誘電体層の間に挟みこんだ構造を有しており、該電極層は、給電線１５２を介して直流電源１５３に接続されている。そして、静電チャック１５１に直流電圧を印加することによって、静電チャック１５１はクーロン力によってウエハＷを静電吸着して伝熱プレート１２の下面に固定する。また、直流電源１５３から静電チャック１５１への電圧の印加を停止することにより、ウエハＷの固定を解除することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態では、基板ホルダとして静電チャック１５１を備えていることにより、簡易な構成でウエハＷを保持できる。
【００６１】
なお、図１２に例示した成膜装置１０２Ａのように、静電チャック１５１に加え、さらに図１と同様に保持部材２１、吊り支柱２２、可動部材２３、駆動部２５等を有する保持機構を設けてもよい。すなわち、成膜装置１０２Ａでは、基板ホルダとして、静電チャック１５１と保持部材２１とを有している。この場合、静電チャック１５１を主とし、保持部材２１を従（補助）として、ウエハＷを保持してもよいし、保持部材２１を主とし、静電チャック１５１を従（補助）としてウエハＷを保持してもよい。
【００６２】
本実施の形態の成膜装置１０２，１０２Ａにおける他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、例えば図５、図６、図７及び図８に例示したような変形例の適用が可能であり、上述した効果が得られる。また、成膜装置１０２，１０２Ａにおいて、第２の実施の形態と同様にランプユニットを配備することもできる。
【実施例】
【００６３】
次に、実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
固体原料Ａとして、無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）のパウダーを使用した。図６と同様の構成の成膜装置１００Ｂを用い、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して処理容器１にパージガスとしてＮ２ガスを１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で導入し、ＡＰＣ （Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって圧力を１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に調整してから、ステージ３１上の原料トレー３３に収容された固体原料Ａを１３０℃に加熱した。同時に、伝熱プレート１２に密着させた状態で保持部材２１に保持されたシリコン基板を１５０℃まで加熱しておいた。その後、Ｎ２ガスの供給を止め、ガス供給装置７１からガス導入口７２を介して気化促進ガスＢであるギ酸（ＨＣＯＯＨ）ガスを１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で導入した。この間、圧力は１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に保った。ＨＣＯＯＨガスを１０分間流し、その後シリコン基板を取り出すと、シリコン基板の表面に金属銅膜が１００ｎｍ程度の膜厚で成膜していた。金属銅膜は、固体原料Ａの無水第二ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ）２）が気化促進ガスＢのギ酸（ＨＣＯＯＨ）と反応して成膜原料ガスＣとしての第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））を生成し、この第一ギ酸銅（Ｃｕ（ＨＣＯＯ））がシリコン基板の表面で熱分解することによって成膜されたものである。このように、成膜装置１００Ｂにより、固体原料Ａを用いて効率よく金属銅膜を成膜できることが確認された。本実施例では、固体原料Ａを処理容器１内のステージ３１で加熱するため、原料供給中の固化によるトラップや金属銅膜への溶剤の混入は発生せず、パーティクル汚染も生じなかった。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。当業者は本発明の思想及び範囲を逸脱することなく多くの改変を成し得、それらも本発明の範囲内に含まれる。例えば、上記実施の形態では、半導体ウエハを処理対象とする成膜装置を例に挙げて説明したが、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等を処理対象とする成膜装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１…処理容器、１ａ…天壁、１ｂ…側壁、１ｃ…底壁、１１…基板ヒーター、１２…伝熱プレート、１３…給電線、１４…ヒーター電源、２１…保持部材、２２…吊り支柱、２３…可動部材、２４…ベローズ、２５…駆動部、２６…シャフト、３１…ステージ、３２…支柱、３３…原料トレー、３４…リフトピン、３５…可動部材、３６…駆動部、３７…シャフト、３８…ベローズ、４１…原料ヒーター、給電線…４２、ヒーター電源…４３、５１…排気装置、５２…排気口、５３…排気管、５４…バッフル板、５４ａ…貫通孔、６１…開口、７１…ガス供給装置、７２…ガス導入口、７３…ガス供給管、８１…Ｏリング、９０…制御部、９１…コントローラ、９２…ユーザーインターフェース、９３…記憶部、９４…記録媒体、１００…成膜装置、Ｗ…ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内に、前記固体原料と反応して成膜原料ガスを生成する気化促進ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記処理容器内で生成させた前記成膜原料ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行う成膜装置。
【請求項２】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記固体原料を加熱することにより前記処理容器内で生成させた気化ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行う成膜装置。
【請求項３】
前記基板ホルダは、基板の下面が成膜処理を行う被処理面になるように基板を保持する請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記固体原料は、前記原料支持部において上方が開放した皿型容器内に収容されて支持される請求項１から３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記処理容器の上部に、前記排気手段に接続する排気部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理容器の下部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器の側部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を、前記第２のヒーターにより加熱しながら、前記ガス供給手段により前記処理容器内に導入された別の気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有する成膜方法。
【請求項９】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を前記第２のヒーターにより加熱して気化させるとともに該気化ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有する成膜方法。
【請求項１０】
前記基板ホルダに保持された基板の下面に成膜を行う請求項８又は９に記載の成膜方法。
【請求項１】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内に、前記固体原料と反応して成膜原料ガスを生成する気化促進ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記処理容器内で生成させた前記成膜原料ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行う成膜装置。
【請求項２】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備え、
前記固体原料を加熱することにより前記処理容器内で生成させた気化ガスを基板表面で熱分解させて成膜を行う成膜装置。
【請求項３】
前記基板ホルダは、基板の下面が成膜処理を行う被処理面になるように基板を保持する請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記固体原料は、前記原料支持部において上方が開放した皿型容器内に収容されて支持される請求項１から３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記処理容器の上部に、前記排気手段に接続する排気部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理容器の下部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記処理容器の側部に、前記ガス供給手段に接続するガス導入部が設けられている請求項５に記載の成膜装置。
【請求項８】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を、前記第２のヒーターにより加熱しながら、前記ガス供給手段により前記処理容器内に導入された別の気化促進ガスと反応させ、生成した成膜原料ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有する成膜方法。
【請求項９】
基板を収容する処理容器と、
基板を前記処理容器内の上部に保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに保持された基板を加熱する第１のヒーターと、
前記基板ホルダに保持された基板に対向してその下方に配置された原料支持部と、
前記原料支持部に支持された固体原料を加熱する第２のヒーターと、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内を真空に保持するための排気手段と、
を備えた成膜装置を用い、
前記処理容器内に固体原料を搬入し、前記原料支持部に配置する工程と、
前記処理容器内に基板を搬入して前記基板ホルダにより保持する工程と、
前記原料支持部によって支持された固体原料を前記第２のヒーターにより加熱して気化させるとともに該気化ガスを前記基板の表面に供給し、熱分解させて成膜を行う工程と、
を有する成膜方法。
【請求項１０】
前記基板ホルダに保持された基板の下面に成膜を行う請求項８又は９に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４１５６４（Ｐ２０１２−４１５６４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０７７０（Ｐ２０１０−１８０７７０）
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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