成膜装置
【課題】成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数を増やすことができる成膜装置を提供する。
【解決手段】基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、成膜容器６０内に搬入されている基板を加熱する加熱機構６２と、成膜容器６０内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構８０と、加熱機構６２と密着促進剤供給機構８０とを制御する制御部１００とを有する。制御部１００は、基板を成膜容器６０内に搬入した後、加熱機構６２により、基板の温度を、基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、密着促進剤供給機構８０により密着促進剤ガスを成膜容器６０内に供給し、基板の表面を密着促進剤ガスにより処理するように、制御する。
【解決手段】基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、成膜容器６０内に搬入されている基板を加熱する加熱機構６２と、成膜容器６０内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構８０と、加熱機構６２と密着促進剤供給機構８０とを制御する制御部１００とを有する。制御部１００は、基板を成膜容器６０内に搬入した後、加熱機構６２により、基板の温度を、基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、密着促進剤供給機構８０により密着促進剤ガスを成膜容器６０内に供給し、基板の表面を密着促進剤ガスにより処理するように、制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる材料は、近年無機材料から有機材料へと幅を広げつつあり、無機材料にはない有機材料の特質等から半導体デバイスの特性や製造プロセスをより最適なものとすることができる。
【０００３】
このような有機材料の１つとして、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは、絶縁性が高い。従って、基板の表面にポリイミドを成膜して得られるポリイミド膜は、絶縁膜として用いることができ、半導体デバイスにおける絶縁膜として用いることも可能である。
【０００４】
このようなポリイミド膜を成膜する方法としては、原料モノマーとして例えばピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）と、例えば４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）を含む４，４'−ジアミノジフェニルエーテルを用いた蒸着重合による成膜方法が知られている。蒸着重合は、原料モノマーとして用いられるＰＭＤＡ及びＯＤＡを基板の表面で熱重合反応させる方法である（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、ＰＭＤＡ及びＯＤＡのモノマーを気化器で蒸発させ、蒸発させたそれぞれの蒸気を蒸着重合室に供給し、基板上で蒸着重合させてポリイミド膜を成膜する成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４２８３９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなＰＭＤＡガスとＯＤＡガスを基板に供給してポリイミド膜を成膜する成膜装置には、以下のような問題がある。
【０００７】
基板に成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるために、成膜前の密着促進剤による表面処理、成膜後の熱処理によるイミド化処理が必要である。
【０００８】
密着促進剤による表面処理は、ポリイミド膜の成膜前に、基板表面を、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤により処理するものである。これにより、成膜したポリイミド膜の密着力を向上させることができる。しかし、ポリイミド膜の成膜前に、ポリイミド膜の成膜を行う成膜容器とは別の処理容器内で、密着促進剤による表面処理を行う場合、工程数が増えて処理時間が増大し、単位時間当たりの処理枚数が低下する。
【０００９】
また、成膜後の熱処理によるイミド化処理は、ポリイミド膜を成膜した後、更に熱処理し、膜中のポリイミドの割合であるイミド化率を上昇させるためのものである。これにより、成膜したポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。しかし、成膜後、成膜容器から搬出した基板を、例えばバッチ処理可能な縦型炉等の熱処理装置を用いて熱処理する場合、ボートに保持されている基板を加熱して温度を上昇させるために時間を要する。
【００１０】
一方、例えば枚葉処理可能なホットプレート等の熱処理装置により熱処理する場合には、バッチ処理可能な熱処理装置により熱処理する場合に比べ、熱処理に要する時間は短くなる。しかし、枚葉処理であるため、ロット全体を処理するのに非常に長い時間がかかり、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数（スループット）が低下する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数を増やすことができる成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、酸二無水物よりなる第１の原料を気化させた第１の原料ガスと、ジアミンよりなる第２の原料を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、前記成膜容器内に搬入されている基板を加熱する加熱機構と、前記成膜容器内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構と、前記加熱機構と前記密着促進剤供給機構とを制御する制御部とを有し、前記制御部は、基板を前記成膜容器内に搬入した後、前記加熱機構により、前記基板の温度を、前記基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、前記密着促進剤供給機構により前記密着促進剤ガスを前記成膜容器内に供給し、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理するように、制御するものである、成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】ローディングエリアを概略的に示す斜視図である。
【図３】ボートの一例を概略的に示す斜視図である。
【図４】成膜容器の構成の概略を示す断面図である。
【図５】冷却機構の構成を模式的に示す図である。
【図６】密着促進剤供給機構の構成を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】ヒータと冷却機構を制御する制御方法の一例を説明するための図である。
【図９】密着促進剤としてシランカップリング剤を用いたときのウェハの表面における反応を示す図である。
【図１０】比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハの表面における反応を示す図（その１）である。
【図１１】比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハの表面における反応を示す図（その１）である。
【図１２】ＤＨＦ（希フッ酸）洗浄の後、ＳＣ１（アンモニア過水）洗浄して表面をヒドロキシ基で終端するときのウェハの表面の状態を示す図である。
【図１３】実施例に係る成膜処理と比較例３に係る成膜処理とを比較して示すタイムチャートである。
【図１４】ポリイミド膜のイミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示すグラフである。
【図１５】ボートを成膜容器内に搬入した時から搬出する時までの間の成膜容器に設けられた温度センサの測定結果の一例を、冷却機構を用いた場合と冷却機構を用いない場合との間で比較して示すグラフである。
【図１６】第１の実施の形態の変形例に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１７】成膜容器の構成の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
最初に、図１から図１５を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置について説明する。本実施の形態に係る成膜装置は、例えばピロメリット酸二無水物（Pyromellitic Dianhydride、以下「ＰＭＤＡ」と略す。）を気化させた第１の原料ガスと、例えば４，４'−３オキシジアニリン（4,4'-Oxydianiline、以下「ＯＤＡ」と略す。）を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置に適用することができる。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る成膜装置１０を概略的に示す縦断面図である。図２は、ローディングエリア４０を概略的に示す斜視図である。図３は、ボート４４の一例を概略的に示す斜視図である。
【００１８】
成膜装置１０は、載置台（ロードポート）２０、筐体３０、及び制御部１００を有する。
【００１９】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０の前部に設けられている。筐体３０は、ローディングエリア（作業領域）４０及び成膜容器６０を有する。ローディングエリア４０は、筐体３０内の下方に設けられており、成膜容器６０は、筐体３０内であってローディングエリア４０の上方に設けられている。また、ローディングエリア４０と成膜容器６０との間には、ベースプレート３１が設けられている。なお、後述する供給機構７０は、成膜容器６０に接続されるように設けられている。
【００２０】
ベースプレート３１は、成膜容器６０の後述する反応管６１を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレートであり、反応管６１を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
【００２１】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）２０には、収納容器２１、２２が載置されている。収納容器２１、２２は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば５０枚程度のウェハＷを所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）である。
【００２２】
また、載置台２０の下方には、後述する移載機構４７により移載されたウェハＷの外周に設けられた切欠部（例えばノッチ）を一方向に揃えるための整列装置（アライナ）２３が設けられていてもよい。
【００２３】
ローディングエリア（作業領域）４０は、収納容器２１、２２と後述するボート４４との間でウェハＷの移載を行い、ボート４４を成膜容器６０内に搬入（ロード）し、ボート４４を成膜容器６０から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ボート４４、基台４５ａ、４５ｂ、昇降機構４６、及び移載機構４７が設けられている。
【００２４】
なお、蓋体４３及びボート４４は、本発明における基板保持部に相当する。
【００２５】
ドア機構４１は、収納容器２１、２２の蓋を取外して収納容器２１、２２内をローディングエリア４０内に連通開放するためのものである。
【００２６】
シャッター機構４２は、ローディングエリア４０の上方に設けられている。シャッター機構４２は、蓋体４３を開けているときに、後述する成膜容器６０の開口６３から高温の炉内の熱がローディングエリア４０に放出されるのを抑制ないし防止するために開口６３を覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。
【００２７】
蓋体４３は、保温筒４８及び回転機構４９を有する。保温筒４８は、蓋体４３上に設けられている。保温筒４８は、ボート４４が蓋体４３側との伝熱により冷却されることを防止し、ボート４４を保温するためのものである。回転機構４９は、蓋体４３の下部に取り付けられている。回転機構４９は、ボート４４を回転するためのものである。回転機構４９の回転軸は蓋体４３を気密に貫通し、蓋体４３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。
【００２８】
昇降機構４６は、ボート４４のローディングエリア４０から成膜容器６０に対する搬入、搬出に際し、蓋体４３を昇降駆動する。そして、昇降機構４６により上昇させられた蓋体４３が成膜容器６０内に搬入されているときに、蓋体４３は、後述する開口６３に当接して開口６３を密閉するように設けられている。そして、蓋体４３に載置されているボート４４は、成膜容器６０内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。
【００２９】
なお、成膜装置１０は、ボート４４を複数有していてもよい。以下、本実施の形態では、図２を参照し、ボート４４を２つ有する例について説明する。
【００３０】
ローディングエリア４０には、ボート４４ａ、４４ｂが設けられている。そして、ローディングエリア４０には、基台４５ａ、４５ｂ及びボート搬送機構４５ｃが設けられている。基台４５ａ、４５ｂは、それぞれボート４４ａ、４４ｂが蓋体４３から移載される載置台である。ボート搬送機構４５ｃは、ボート４４ａ、４４ｂを、蓋体４３から基台４５ａ、４５ｂに移載するためのものである。
【００３１】
ボート４４ａ、４４ｂは、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウェハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。ボート４４ａ、４４ｂは、例えば図３に示すように、天板５０と底板５１の間に複数本例えば３本の支柱５２を介設してなる。支柱５２には、ウェハＷを保持するための爪部５３が設けられている。また、支柱５２と共に補助柱５４が適宜設けられていてもよい。
【００３２】
移載機構４７は、収納容器２１、２２とボート４４ａ、４４ｂの間でウェハＷの移載を行うためのものである。移載機構４７は、基台５７、昇降アーム５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。基台５７は、昇降及び旋回可能に設けられている。昇降アーム５８は、ボールネジ等により上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられ、基台５７は、昇降アーム５８に水平旋回可能に設けられている。
【００３３】
図４は、成膜容器６０の構成の概略を示す断面図である。
【００３４】
成膜容器６０は、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。成膜容器６０は、反応管６１、ヒータ６２、冷却機構６５、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５を有する。
【００３５】
なお、ヒータ６２は、本発明における加熱機構に相当する。
【００３６】
反応管６１は、例えば石英製であり、縦長の形状を有しており、下端に開口６３が形成されている。ヒータ（加熱装置）６２は、反応管６１の周囲を覆うように設けられており、反応管６１内を所定の温度例えば５０〜１２００℃に加熱制御可能である。なお、反応管６１内のウェハＷの温度は、反応管６１の周囲を覆うように設けられているヒータ６２と、後述するインジェクタ７２の近傍に設けられ、インジェクタ７２の内部の温度を制御するインジェクタヒータ７７とにより制御されてもよい。
【００３７】
図５は、冷却機構６５の構成を模式的に示す図である。
【００３８】
冷却機構６５は、送風機（ブロワ）６６、送風管６７、排気管６８を有する。送風機（ブロワ）６６は、ヒータ６２が設けられている空間６２ａ内に空気を送風して成膜容器６０を冷却するためのものである。送風管６７は、送風機６６からの空気をヒータ６２に送るためのものであり、空間６２ａに接続されている。排気管６８は、ヒータ６２内の空気を排出するためのものであり、空間６２ａに接続されている。
【００３９】
なお、空間６２ａ内の空気は排気管６８から熱交換器６９を介して工場排気系に排出されるようになってもよい。あるいは、図５に示すように、熱交換器６９を設け、工場排気系に排出せずに、熱交換器６９での熱交換後に送風機６６の吸引側に戻し、循環使用するようにしてもよい。また、その場合、エアフィルタ６９ａを介して循環させるとなおよい。エアフィルタ６９ａは、送風機６６の吸い込み側に設けられていてもよいが、送風機６６の吹き出し側に設けられている方がより好ましい。熱交換器６９はヒータ６２からの廃熱を利用するためのものでもある。
【００４０】
このとき、成膜装置には、後述する制御部１００の一部として、温度センサ１０１及び温度コントローラ１０２が設けられていてもよい。
【００４１】
温度センサ１０１は、成膜容器６０内の温度（ウェハＷの温度）を検出するためのものである。温度コントローラ１０２は、温度センサ１０１が検出した検出温度をフィードバックさせながらヒータ６２に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するための制御装置である。温度コントローラ１０２には温度センサ１０１からの信号が入力されている。また、温度コントローラ１０２には、成膜容器６０内の温度が効率よく設定温度（所定温度）に収束するように、ヒータ６２に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するためのプログラム（シーケンス）が組み込まれている。ヒータ６２は、温度コントローラ１０２からの制御信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばサイリスタ１０３を介して制御される。また、送風機６６は、温度コントローラ１０２からの信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばインバータ１０４を介して制御されるようになっている。
【００４２】
なお、インジェクタヒータ７７が設けられているときは、温度コントローラ１０２は、温度センサ１０１が検出した検出温度をフィードバックさせながらヒータ６２及びインジェクタヒータ７７に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御する。また、温度コントローラ１０２には、成膜容器６０内の温度が効率よく設定温度（所定温度）に収束するように、ヒータ６２及びインジェクタヒータ７７に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するためのプログラム（シーケンス）が組み込まれている。インジェクタヒータ７７も、温度コントローラ１０２からの制御信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばサイリスタ１０３を介して制御される。
【００４３】
本実施の形態では、温度コントローラ１０２が、ウェハＷの温度を、ウェハＷにポリイミド膜を成膜するときの所定温度（成膜温度）まで上昇させる際に、温度センサ１０１からの信号を受け取り、受け取った信号に基づいて、ヒータ６２に供給する電力と、冷却機構６５に供給する電力とを制御する。そして、制御部１００は、ヒータ６２の加熱量と送風機６６の冷却量とを制御する。これにより、成膜温度が例えば２００℃程度の低温領域にあるときに、ウェハＷの温度を上昇させる昇温過程において、成膜温度に収束させる収束時間、すなわち後述するリカバリ工程の所要時間を短縮化することができるとともに、収束した後、ウェハＷの温度の安定性を向上させることができる。
【００４４】
供給機構７０は、原料ガス供給部７１、及び、成膜容器６０内に設けられたインジェクタ７２を含む。インジェクタ７２は、供給管７３ａを含む。原料ガス供給部７１は、インジェクタ７２の供給管７３ａに接続されている。
【００４５】
本実施の形態では、供給機構７０は、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂを有していてもよい。このとき、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂは、それぞれバルブ７１ｃ、７１ｄを介し、インジェクタ７２（供給管７３ａ）に接続されている。第１の原料ガス供給部７１ａは、例えばＰＭＤＡ原料を気化するための第１の気化器７４ａを有し、ＰＭＤＡガスを供給することができる。また、第２の原料ガス供給部７１ｂは、例えばＯＤＡ原料を気化するための第２の気化器７４ｂを有し、ＯＤＡガスを供給することができる。
【００４６】
供給管７３ａには成膜容器６０内に開口する供給孔７５が形成されている。インジェクタ７２は、原料ガス供給部７１から供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００４７】
また、供給管７３ａは、上下方向に延在するように設けられていてもよい。そして、供給管７３ａには、複数の供給孔７５が形成されていてもよい。なお、供給孔７５の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００４８】
インジェクタ７２は、内側供給管７３ｂを含むことが好ましい。内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも上流側の部分に収容されていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの下流側の端部付近には、供給管７３ａの内部空間に第１の原料ガス及び第２の原料ガスのいずれか一方の原料ガスを供給するための開口７６が形成されていてもよい。このような構造を有する内側供給管７３ｂを含むことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを供給孔７５から成膜容器６０内に供給する前に、予め供給管７３ａの内部空間において第１の原料ガスと第２の原料ガスとを十分混合させることができる。
【００４９】
なお、以下では、供給管７３ａに第１の原料ガスを供給し、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを供給する場合を例示して、説明する。しかし、内側供給管７３ｂに第１の原料ガスを供給し、供給管７３ａに第２の原料ガスを供給してもよい。
【００５０】
また、開口７６の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００５１】
本実施の形態は、ボート４４が複数のウェハＷを上下方向に所定の間隔で保持する例について説明するものである。このとき、供給管７３ａとともに、内側供給管７３ｂも、上下方向に延在するように設けられていてもよい。更に、下方側を上流側、上方側を下流側とするときは、内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも下方側の部分において、供給管７３ａの内部に収容されるように設けられていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの上端部付近には、供給管７３ａの内部空間と連通するための開口７６が設けられていてもよい。
【００５２】
供給機構７０は、例えば供給管７３ａに第１の原料ガスを流すとともに、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを流す。そして、内側供給管７３ｂを流れる第２の原料ガスを、開口７６を介して供給管７３ａに合流させ、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを混合させた状態で、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００５３】
また、供給管７３ａの近傍には、供給管７３ａの内部の温度を制御するインジェクタヒータ７７が設けられていてもよい。また、前述したように、反応管６１内のウェハＷの温度は、インジェクタヒータ７７とヒータ７２とにより制御されてもよい。
【００５４】
図６は、密着促進剤供給機構８０の構成を模式的に示す図である。なお、図６では、成膜容器６０、ボート４４及び密着促進剤供給機構８０以外の図示を省略している。
【００５５】
図６に示すように、密着促進剤供給機構８０は、密着促進剤供給部８１及び成膜容器６０内に設けられた供給管８２を含む。密着促進剤供給部８１は、バルブ８１ａを介し、供給管８２に接続されている。密着促進剤供給機構８０は、密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを成膜容器６０内に供給し、ウェハＷの表面を密着促進剤ガスにより処理するためのものである。
【００５６】
密着促進剤供給部８１は、保持容器８３、ガス導入部８４及びガス導出部８５を有する。
【００５７】
保持容器８３の内部には、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤ＳＣが充填可能に設けられている。保持容器８３の内部には、加熱機構８６が設けられており、保持容器８３の内部に充填された密着促進剤ＳＣを、加熱機構８６により加熱して気化することができる。なお、加熱機構８６としてヒータ等を用いることができる。また、保持容器８３を加熱することができればよく、加熱機構８６は、保持容器８３の任意の場所に設けることができる。
【００５８】
ガス導入部８４は、保持容器８３に、保持容器８３で気化した密着促進剤ガスを搬送するための例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスよりなる密着促進剤キャリアガスを、密着促進剤キャリアガス供給部８７から導入する。ガス導入部８４は、ガス導入管８４ａ及びガス導入口８４ｂを有する。ガス導入管８４ａは、密着促進剤ガスを搬送する密着促進剤キャリアガスを保持容器８３の外部から保持容器８３の内部へ導入するための配管である。ガス導入管８４ａは、保持容器８３の上面を貫通するように保持容器８３の上面に取り付けられるとともに、保持容器８３の内部を上方から下方に延在するように設けられている。また、ガス導入管８４ａは、一端が保持容器８３の底部において開口するとともに、他端が保持容器８３の外部で密着促進剤キャリアガス供給部８７に接続されている。ガス導入口８４ｂは、ガス導入管８４ａの下端に形成された開口である。
【００５９】
図６では、ガス導入口８４ｂが密着促進剤ＳＣの液面よりも下方にあり、ガス導入口８４ｂから供給された密着促進剤キャリアガスが密着促進剤をバブリングする場合を例示している。しかし、ガス導入口８４ｂは、密着促進剤ＳＣの液面よりも上方にあってもよく、ガス導入口８４ｂから供給された密着促進剤キャリアガスが密着促進剤ＳＣをバブリングしなくてもよい。
【００６０】
ガス導出部８５は、保持容器８３から、密着促進剤キャリアガスとともに気化した密着促進剤ガスを導出する。ガス導出部８５は、ガス導出管８５ａ及びガス導出口８５ｂを有する。ガス導出管８５ａは、密着促進剤ガスおよび密着促進剤キャリアガスを保持容器８３の内部から保持容器８３の外部へ導出するための配管である。ガス導出管８５ａは、保持容器８３の上面を貫通するように保持容器８３の上面に取り付けられている。また、ガス導出管８５ａは、一端が保持容器８３の内部上方で開口されるように設けられており、他端が成膜容器６０の内部に設けられた供給管８２に接続されている。ガス導出口８５ｂは、ガス導出管８５ａの下端に形成された開口である。
【００６１】
供給管８２は、反応管６１の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる。供給管８２の先端には、成膜容器６０内に開口する供給孔８２ａが形成されている。供給管８２は、密着促進剤供給部８１から供給管８２を流れる気化した密着促進剤ガスを、供給孔８２ａを介して成膜容器６０内に供給する。供給孔８２ａは、ボート４４に搭載されたウェハＷの近傍に、１箇所設けられているのが好ましい。これにより、供給孔８２ａより吐出された密着促進剤ガスを、成膜容器６０内に一様に拡散させることができる。
【００６２】
パージガス供給機構９０は、パージガス供給部９１、及びパージガス供給管９２を含む。パージガス供給部９１は、パージガス供給管９２を介して成膜容器６０に接続されており、成膜容器６０内にパージガスを供給する。また、パージガス供給管９２の途中には、パージガス供給部９１と成膜容器６０の内部とを連通又は遮断するためのバルブ９３が設けられている。
【００６３】
排気機構９５は、排気装置９６及び排気管９７を含む。排気機構９５は、成膜容器６０内から排気管９７を介してガスを排気するためのものである。
【００６４】
制御部１００は、例えば、図示しない演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、ボート４４（基板保持部）、ヒータ６２、冷却機構６５、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０、及び、排気機構９５を構成する各部に制御信号を送り、後述するような成膜処理を実行する。
【００６５】
また、前述したように、制御部１００は、温度センサ１０１、温度コントローラ１０２、サイリスタ１０３及びインバータ１０４を有していてもよい。
【００６６】
次に、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理について説明する。図７は、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【００６７】
実施の形態（実施例）では、成膜処理開始後、ステップＳ１１として、成膜容器６０内にウェハＷを搬入する（搬入工程）。図１に示した成膜装置１０の例では、例えばローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からボート４４ａへウェハＷを搭載し、ウェハＷを搭載したボート４４ａをボート搬送機構４５ｃにより蓋体４３に載置することができる。そして、ボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により上昇させて成膜容器６０内に挿入することにより、ウェハＷを搬入することができる。
【００６８】
次に、ステップＳ１２では、成膜容器６０の内部を減圧する（減圧工程）。排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、排気管９７を介して成膜容器６０を排気する排気量を増大させる。そして、成膜容器６０の内部を所定圧力例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）から例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。
【００６９】
次に、ステップＳ１３では、ウェハＷの温度を、ウェハＷにポリイミド膜を成膜するときの所定温度（成膜温度）まで上昇させる（リカバリ工程）。
【００７０】
ボート４４ａを成膜容器６０の内部に搬入した直後は、成膜容器６０に設けられた温度センサ１０１の温度は、室温に近いため、ヒータ６２に電力を供給することによって、ボート４４ａに搭載されているウェハＷの温度を成膜温度まで上昇させる。
【００７１】
本実施の形態では、ヒータ６２と冷却機構６５とにより、ウェハＷの温度が成膜温度に収束するように、制御する。例えば、送風機６６の風量（冷却量）を一定に保った状態で、ヒータ６２に供給する電力（加熱量）を制御することができる（第１の制御方法）。第１の制御方法では、送風機６６の風量を一定にした状態で、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前まで、ヒータ６２に供給する電力を増加させる。そして、ウェハＷの温度が成膜温度に安定する直前に、ヒータ６２に供給する電力を減少させ、ウェハＷの温度を所定の温度に収束させる。これにより、ウェハＷの温度を成膜温度に収束する収束時間を短縮することができるとともに、成膜温度に収束した後、ウェハＷの温度を安定に制御することができる。
【００７２】
あるいは、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前に、ヒータ６２に供給する電力を減少させるとともに、送風機６６の風量を増加させて成膜容器６０を強制的に冷却し、ウェハＷの温度を成膜温度に収束させてもよい（第２の制御方法）。
【００７３】
図８は、ヒータ６２と冷却機構６５を制御する制御方法の一例（第２の制御方法）を説明するための図である。図８（ａ）は、ウェハＷの温度の時間依存性を、冷却機構６５を用いて本実施の形態（実施例）に係る制御方法（第２の制御方法）を行った場合と、冷却機構６５を用いない場合（比較例１）とで比較して示すグラフである。また、図８（ｂ）は、本実施の形態（実施例）における、ヒータ６２の加熱量と送風機６６の冷却量の時間依存性と示すグラフである。
【００７４】
第２の制御方法では、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前に、ヒータ６２に供給する電力（加熱量）を０に減少させるのと同時に、送風機６６の風量（冷却量）を増加させる。これにより、図８（ａ）に示すように、ウェハＷの温度を成膜温度に収束する収束時間を、比較例１に比べ、時間Ｔ１短縮することができる。
【００７５】
更に、本実施の形態では、リカバリ工程において、ウェハＷの表面を密着促進剤により処理する。すなわち、ヒータ６２によりウェハＷを加熱するとともに、密着促進剤供給機構８０により成膜容器６０内に密着促進剤ガスを供給し、供給された密着促進剤ガスによりウェハＷの表面を処理する。
【００７６】
図９は、密着促進剤としてシランカップリング剤を用いたときのウェハＷの表面における反応を示す図である。図１０及び図１１は、比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハＷの表面における反応を示す図である。
【００７７】
シランカップリング剤として、分子中に例えばアルコキシ基（ＲＯ−（Ｒ；アルキル基））を有するオルガノシランを用いることが好ましい。図９では、分子中に例えばメトキシ基（ＣＨ３Ｏ−）を有するオルガノシランを用いた例を示す。そして、図９（ａ）に示すように、表面が水酸基すなわちヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、シランカップリング剤のメトキシ基が、ウェハ表面のヒドロキシ基と熱反応してメタノール（ＣＨ３ＯＨ）が生成することによって、ウェハ表面に吸着する。また、図９（ｂ）に示すように、表面が水素原子（Ｈ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、シランカップリング剤のメトキシ基が、ウェハ表面の水素原子と熱反応してメタン（ＣＨ４）が生成することによって、ウェハ表面に吸着する。
【００７８】
一方、比較例２として、分子中に例えばアルコキシ基を有するシランカップリング剤と、水蒸気とを用いた場合を考える。すると、図１０（ａ）に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が、雰囲気中の水蒸気により加水分解することによって、水酸基すなわちヒドロキシ基（−ＯＨ）になる。そして、ウェハＷとして、表面がヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、図１０（ｂ）に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が、ウェハ表面のヒドロキシ基と脱水縮合することによって、ウェハ表面に吸着する。
【００７９】
あるいは、図１１に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が水蒸気により加水分解してヒドロキシ基になり、更に重合反応してオリゴマー化することがある。また、オリゴマー化したシランカップリング剤は、表面がヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハに近づくと、中間体を経て、更に加熱脱水することによって、ウェハ表面に吸着することがある。このように、比較例２では、シランカップリング剤が重合することによって、パーティクルが発生するおそれがある。
【００８０】
一方、本実施の形態では、シランカップリング剤が重合しないため、パーティクルの発生を防止できる。
【００８１】
また、比較例２では、水蒸気を用いるため、後述する成膜工程以降において、成膜容器内に残留する水蒸気によって、下記式（１）
【００８２】
【化１】
に示すように、ＰＭＤＡの五員環が開環する。ＰＭＤＡの五員環が開環すると、ＰＭＤＡが変質するため、成膜工程において、ＰＭＤＡとＯＤＡとの反応が進行せず、ポリイミド膜が成膜できない。一方、本実施の形態では、水蒸気を用いないため、成膜工程において、ＰＭＤＡとＯＤＡとの反応が進行し、ポリイミド膜が成膜できる。
【００８３】
また、比較例２では、表面がヒドロキシ基で終端されたＳｉウェハを用いるため、図１２に示すように、予めＳｉウェハよりなるウェハＷをＤＨＦ（希フッ酸）洗浄して表面を水素原子で終端した後、ＳＣ１（アンモニア過水）洗浄して表面をヒドロキシ基で終端しなければならない。そのため、ウェハ表面の終端状態を調整する工程数が多い。一方、本実施の形態では、表面がヒドロキシ基で終端されたウェハＷ、及び、表面が水素原子で終端されたウェハＷのいずれを用いてもよい。そのため、ウェハ表面の終端状態を調整する工程数を削減できる。
【００８４】
また、比較例３に係る成膜処理として、密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜装置と別に設けられた表面処理装置を用いて行う場合を考える。
【００８５】
図１３は、本実施の形態に係る成膜処理を実施例とし、実施例に係る成膜処理と比較例３に係る成膜処理とを比較して示すタイムチャートである。比較例３に係る成膜処理では、搬入工程（ステップＳ１１）の前に、成膜容器６０と別に設けられた例えば表面処理装置により、ウェハＷの表面処理工程（ステップＳ１０）を行わなければならない。従って、図１３の右側に示す実施の形態（実施例）に係る成膜処理は、図１３の左側に示す比較例３に係る成膜処理に比べ、成膜容器６０と別に設けられた表面処理装置により表面処理工程を行う時間Ｔ２の分だけ処理時間を短縮することができる。その結果、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【００８６】
次に、ステップＳ１４では、ポリイミド膜を成膜する（成膜工程）。
【００８７】
制御部１００により、供給管７３ａに第１の原料ガスを流す第１の流量Ｆ１と、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを流す第２の流量Ｆ２とを予め設定しておく。そして、回転機構４９によりウェハＷを回転させた状態で、設定した第１の流量Ｆ１で第１の原料ガス供給部７１ａから第１の原料ガスを供給管７３ａに流し、設定した第２の流量Ｆ２で第２の原料ガス供給部７１ｂから第２の原料ガスを内側供給管７３ｂに流すことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを所定の混合比で混合させた状態で成膜容器６０内に供給する。そして、ウェハＷの表面でＰＭＤＡとＯＤＡを重合反応させ、ポリイミド膜を成膜する。具体的には、例えば第１の流量Ｆ１を９００ｓｃｃｍとし、第２の流量Ｆ２を９００ｓｃｃｍとすることができる。
【００８８】
このときの、ＰＭＤＡとＯＤＡとの重合反応は、次の式（２）に従う。
【００８９】
【化２】
成膜工程では、ウェハＷの側方の一点からガスを供給しているため、原料ガスはウェハＷの周縁部には到達しやすいが、ウェハＷの中心部には到達しにくい。従って、中心部における成膜速度と周縁部における成膜速度を等しくし、ウェハＷの面内における膜厚を均一にするためには、以下に述べるように、原料ガスの流量、成膜容器内の圧力、ウェハＷの間隔を制御することが重要である。
【００９０】
また、ウェハＷの表面全面が密着促進剤により処理されていないと、原料ガスがウェハＷの表面に到達しても、成膜速度が異なることがある。本実施の形態（実施例）では、成膜工程の直前のリカバリ工程において、ウェハＷの表面全面を密着促進剤により均一に処理することができる。これにより、ウェハＷの全面において成膜速度を均一にすることができ、ウェハＷの面内における膜厚を均一にすることができる。
【００９１】
比較例３に係る成膜処理を行ったとき、すなわち密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜容器６０と別の表面処理装置により行ったとき、成膜されたポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）は、３．５％であった。一方、実施の形態（実施例）に係る成膜処理を行ったとき、すなわち、密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜容器６０内で行ったとき、成膜されたポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）は、２．１％であった。このように、本実施の形態により、ウェハＷの面内における膜厚を均一にすることができる。
【００９２】
次に、ステップＳ１５では、第１の原料ガス供給部７１ａからのＰＭＤＡガスの供給及び第２の原料ガス供給部７１ｂからのＯＤＡガスの供給を停止し、成膜容器６０の内部をパージガスによりパージする（パージ工程）。
【００９３】
バルブ７１ｃを閉じ、第１の原料ガス供給部７１ａからの第１の原料ガスの供給を停止する。また、バルブ７１ｄを閉じ、第２の原料ガス供給部７１ｂからの第２の原料ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給機構９０と排気機構９５とを制御することにより、成膜容器６０の内部の原料ガスをパージガスに置換する。
【００９４】
例えば、排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整して排気量を増やすことにより、成膜容器６０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。その後、排気量を減少させるか、又は排気量を０にして排気を停止した状態で、成膜容器６０内の内部の圧力が例えば５．０Ｔｏｒｒになるまで、バルブ９３を開いてパージガス供給機構９０によりパージガスを成膜容器６０内に供給する。これにより、成膜容器６０内の原料ガスをパージガスに置換できる。また、排気機構９５による減圧と、パージガス供給機構９０によるパージガスの供給とを１回行った後、更に減圧とパージガスの供給を複数回繰り返してもよい。これにより、成膜容器６０内の原料ガスを、更に確実にパージガスに置換できる。
【００９５】
本実施の形態では、パージ工程において、ウェハ上に成膜されたポリイミド膜をヒータにより熱処理してもよい。熱処理は、成膜後、膜中のイミド化していない部分をイミド化するために行う。ポリイミドは高い絶縁性を有するため、膜中のポリイミドの割合であるイミド化率を上昇させることによって、成膜したポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。
【００９６】
図１４は、ポリイミド膜のイミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示すグラフである。図１４（ａ）は、イミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示す。図１４（ｂ）は、イミド化率の熱処理温度依存性を示す。図１４におけるイミド化率は、成膜後のポリイミド膜をＦＴ−ＩＲ法により分析して得たデータである。
【００９７】
図１４（ａ）に示すように、成膜温度が２００℃未満であって、熱処理温度が２００℃未満の場合、イミド化率が低下する。従って、成膜温度及び熱処理温度は、２００℃以上であることが好ましい。これにより、絶縁性に優れたポリイミド膜を得ることができる。
【００９８】
また、図１４（ｂ）に示すように、熱処理温度が２００〜３００℃では、熱処理温度の増加に伴って、イミド化率が上昇する。熱処理温度が３００〜３５０℃では、３５０℃付近にあるガラス遷移温度の影響を受け、イミド化率はほとんど変化しない。熱処理温度が３５０〜３８０℃では、熱処理温度の増加に伴って、イミド化率が急激に上昇し、３８０℃でイミド化率が略１００％に達する。従って、３８０℃以上の温度、例えば４００℃以上の温度で熱処理を行うことがより好ましい。これにより、ポリイミド膜を略完全にイミド化することができ、更に絶縁性に優れたポリイミド膜を得ることができる。
【００９９】
また、２００℃の成膜温度で成膜したポリイミド膜を２００℃の熱処理温度で熱処理する際の熱処理時間を１０分、２０分、４０分、７０分と変えた場合における、リーク電流及びイミド化率を調べた結果を表１に示す。表１では、１．０ＭＶ／ｃｍの電界を印加したときのリーク電流を示す。
【０１００】
【表１】
表１に示すように、熱処理時間が７０分、４０分、２０分と減らしていっても、リーク電流は１．７４〜１．８０ｎＡ／ｃｍ２の範囲でほとんど変化しないが、熱処理時間が１０分のときは、リーク電流は３．６１と急激に増大する。従って、熱処理時間は２０分以上であることが好ましい。これにより、リーク電流を低減し、ポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。
【０１０１】
また、パージ工程における熱処理を行う際も、ヒータ６２と冷却機構６５とを制御することによって、ウェハ温度を制御することが好ましい。
【０１０２】
図１５は、ボート４４ａを成膜容器６０内に搬入した時から搬出する時までの間の成膜容器６０に設けられた温度センサ１０１の測定結果の一例を、冷却機構６５を用いた場合と冷却機構６５を用いない場合との間で比較して示すグラフである。図１５（ａ）は、冷却機構６５を用いていない場合を示し、図１５（ｂ）は、冷却機構６５を用いた場合を示す。
【０１０３】
図１５（ａ）に示すように、冷却機構６５を用いていないとき、目標温度を２００℃とすると、温度センサが測定する温度は目標温度を中心に±４．０℃の範囲で変動する。一方、図１５（ｂ）に示すように、冷却機構６５を用いたときは、温度センサが測定する温度は目標温度を中心に±０．５℃の範囲でしか変動しない。従って、ヒータ６２と冷却機構６５とを制御することによって、２００℃の温度領域でも、高精度で温度を制御できる。
【０１０４】
また、前述した比較例３に係る成膜処理として、イミド化のための熱処理を、成膜装置と別に設けられた熱処理装置を用いて行うものとする。すると、比較例３では、一連の成膜処理の後、すなわち搬出工程（ステップＳ１７）の後、改めて成膜容器６０により、又は、成膜容器６０と別に設けられた熱処理装置により、イミド化のための熱処理工程（ステップＳ１８）を行わなければならない。従って、図１３の右側に示す実施の形態（実施例）に係る成膜処理は、図１３の左側に示す比較例３に係る成膜処理に比べ、成膜容器６０と別に設けられた熱処理装置により熱処理工程を行う時間Ｔ３の分だけ処理時間を短縮することができる。その結果、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１０５】
次に、ステップＳ１６では、成膜容器６０の内部を大気圧に復圧する（復圧工程）。排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、成膜容器６０を排気する排気量を減少させ、成膜容器６０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒから例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に復圧する。
【０１０６】
なお、ポリイミド膜の熱処理は、ポリイミド膜を成膜した後、後述する搬出工程の前に、成膜容器の内部で行えばよく、復圧工程の際、又は、復圧工程の後に行ってもよい。
【０１０７】
次に、ステップＳ１７では、成膜容器６０からウェハＷを搬出する（搬出工程）。図１に示した成膜装置１０の例では、例えばボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により下降させて成膜容器６０内からローディングエリア４０に搬出することができる。そして、移載機構４７により、搬出した蓋体４３に載置されているボート４４ａから収納容器２１へウェハＷを移載することによって、ウェハＷを成膜容器６０から搬出することができる。その後、成膜処理を終了する。
【０１０８】
なお、複数のバッチについて連続して成膜処理を行うときは、更に、ローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からウェハＷをボート４４へ移載し、再びステップＳ１１に戻り、次のバッチの成膜処理を行う。
（第１の実施の形態の変形例）
次に、図１６を参照し、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る成膜装置について説明する。
【０１０９】
本変形例に係る成膜装置は、基板の表面を密着促進剤により処理した後、ポリイミド膜を成膜する前に、第１の原料ガスにより処理する点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。なお、本変形例に係る成膜装置として、第１の実施の形態に係る成膜装置と同一の成膜装置を用いることができ、成膜装置についての説明を省略する。
【０１１０】
図１６は、本変形例に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【０１１１】
本変形例では、リカバリ工程（ステップＳ１３）の後、成膜工程（ステップＳ１４）の前に、第１の原料ガス供給部７１ａにより第１の原料ガスを供給し、ウェハ表面を第１の原料ガスにより処理する（第１の原料ガス供給工程（ステップＳ１３−２））。
【０１１２】
例えば、第１の実施の形態において、成膜したポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）が１４．３％であるようなプロセス条件と同じ条件であって、第１の原料ガス供給工程を追加した場合、面内均一性（１σ）を２．３％まで低減できた。これは、例えば、シランカップリング剤のＳｉウェハに吸着している側と反対側の官能基とＰＭＤＡとが反応し、ウェハ表面の全面にＰＭＤＡが吸着した状態になったためと考えられる。そのため、成膜工程において、ウェハ表面の全面にポリイミド膜を均一に成膜することができる。
（第２の実施の形態）
次に、図１７を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置について説明する。
【０１１３】
本実施の形態に係る成膜装置は、成膜容器が冷却機構を有していない点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。なお、本実施の形態に係る成膜装置は、成膜容器６０ａ以外の部分は、第１の実施の形態に係る成膜装置と同一であり、成膜容器６０ａ以外の部分についての説明を省略する。
【０１１４】
図１７は、成膜容器６０ａの構成の概略を示す断面図である。第１の実施の形態と同様に、成膜容器６０ａは、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。また、成膜容器６０ａは、反応管６１、ヒータ６２、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５を有する。反応管６１、ヒータ６２、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５については、それぞれ第１の実施の形態における反応管６１、ヒータ６２、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５と同一の構成とすることができる。ただし、成膜容器６０ａは、冷却機構を有していない。
【０１１５】
本実施の形態に係る成膜装置による成膜処理でも、第１の実施の形態と同様に、リカバリ工程において、密着促進剤供給機構により密着促進剤を供給し、表面処理を行うことができる。これにより、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１１６】
また、本実施の形態に係る成膜装置による成膜処理でも、第１の実施の形態と同様に、パージ工程において、成膜されたポリイミド膜の熱処理を行うことができる。これにより、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 成膜装置
４３ 蓋体（基板保持部）
４４、４４ａ、４４ｂ ボート（基板保持部）
６０ 成膜容器
６５ 冷却機構
７０ 供給機構
７１ 原料ガス供給部
８０ 密着促進剤供給機構
９０ パージガス供給機構
９５ 排気機構
１００ 制御部
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる材料は、近年無機材料から有機材料へと幅を広げつつあり、無機材料にはない有機材料の特質等から半導体デバイスの特性や製造プロセスをより最適なものとすることができる。
【０００３】
このような有機材料の１つとして、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは、絶縁性が高い。従って、基板の表面にポリイミドを成膜して得られるポリイミド膜は、絶縁膜として用いることができ、半導体デバイスにおける絶縁膜として用いることも可能である。
【０００４】
このようなポリイミド膜を成膜する方法としては、原料モノマーとして例えばピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）と、例えば４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）を含む４，４'−ジアミノジフェニルエーテルを用いた蒸着重合による成膜方法が知られている。蒸着重合は、原料モノマーとして用いられるＰＭＤＡ及びＯＤＡを基板の表面で熱重合反応させる方法である（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、ＰＭＤＡ及びＯＤＡのモノマーを気化器で蒸発させ、蒸発させたそれぞれの蒸気を蒸着重合室に供給し、基板上で蒸着重合させてポリイミド膜を成膜する成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４２８３９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなＰＭＤＡガスとＯＤＡガスを基板に供給してポリイミド膜を成膜する成膜装置には、以下のような問題がある。
【０００７】
基板に成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるために、成膜前の密着促進剤による表面処理、成膜後の熱処理によるイミド化処理が必要である。
【０００８】
密着促進剤による表面処理は、ポリイミド膜の成膜前に、基板表面を、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤により処理するものである。これにより、成膜したポリイミド膜の密着力を向上させることができる。しかし、ポリイミド膜の成膜前に、ポリイミド膜の成膜を行う成膜容器とは別の処理容器内で、密着促進剤による表面処理を行う場合、工程数が増えて処理時間が増大し、単位時間当たりの処理枚数が低下する。
【０００９】
また、成膜後の熱処理によるイミド化処理は、ポリイミド膜を成膜した後、更に熱処理し、膜中のポリイミドの割合であるイミド化率を上昇させるためのものである。これにより、成膜したポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。しかし、成膜後、成膜容器から搬出した基板を、例えばバッチ処理可能な縦型炉等の熱処理装置を用いて熱処理する場合、ボートに保持されている基板を加熱して温度を上昇させるために時間を要する。
【００１０】
一方、例えば枚葉処理可能なホットプレート等の熱処理装置により熱処理する場合には、バッチ処理可能な熱処理装置により熱処理する場合に比べ、熱処理に要する時間は短くなる。しかし、枚葉処理であるため、ロット全体を処理するのに非常に長い時間がかかり、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数（スループット）が低下する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数を増やすことができる成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、酸二無水物よりなる第１の原料を気化させた第１の原料ガスと、ジアミンよりなる第２の原料を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、前記成膜容器内に搬入されている基板を加熱する加熱機構と、前記成膜容器内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構と、前記加熱機構と前記密着促進剤供給機構とを制御する制御部とを有し、前記制御部は、基板を前記成膜容器内に搬入した後、前記加熱機構により、前記基板の温度を、前記基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、前記密着促進剤供給機構により前記密着促進剤ガスを前記成膜容器内に供給し、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理するように、制御するものである、成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理される基板の枚数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】ローディングエリアを概略的に示す斜視図である。
【図３】ボートの一例を概略的に示す斜視図である。
【図４】成膜容器の構成の概略を示す断面図である。
【図５】冷却機構の構成を模式的に示す図である。
【図６】密着促進剤供給機構の構成を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】ヒータと冷却機構を制御する制御方法の一例を説明するための図である。
【図９】密着促進剤としてシランカップリング剤を用いたときのウェハの表面における反応を示す図である。
【図１０】比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハの表面における反応を示す図（その１）である。
【図１１】比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハの表面における反応を示す図（その１）である。
【図１２】ＤＨＦ（希フッ酸）洗浄の後、ＳＣ１（アンモニア過水）洗浄して表面をヒドロキシ基で終端するときのウェハの表面の状態を示す図である。
【図１３】実施例に係る成膜処理と比較例３に係る成膜処理とを比較して示すタイムチャートである。
【図１４】ポリイミド膜のイミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示すグラフである。
【図１５】ボートを成膜容器内に搬入した時から搬出する時までの間の成膜容器に設けられた温度センサの測定結果の一例を、冷却機構を用いた場合と冷却機構を用いない場合との間で比較して示すグラフである。
【図１６】第１の実施の形態の変形例に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１７】成膜容器の構成の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
最初に、図１から図１５を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置について説明する。本実施の形態に係る成膜装置は、例えばピロメリット酸二無水物（Pyromellitic Dianhydride、以下「ＰＭＤＡ」と略す。）を気化させた第１の原料ガスと、例えば４，４'−３オキシジアニリン（4,4'-Oxydianiline、以下「ＯＤＡ」と略す。）を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置に適用することができる。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る成膜装置１０を概略的に示す縦断面図である。図２は、ローディングエリア４０を概略的に示す斜視図である。図３は、ボート４４の一例を概略的に示す斜視図である。
【００１８】
成膜装置１０は、載置台（ロードポート）２０、筐体３０、及び制御部１００を有する。
【００１９】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０の前部に設けられている。筐体３０は、ローディングエリア（作業領域）４０及び成膜容器６０を有する。ローディングエリア４０は、筐体３０内の下方に設けられており、成膜容器６０は、筐体３０内であってローディングエリア４０の上方に設けられている。また、ローディングエリア４０と成膜容器６０との間には、ベースプレート３１が設けられている。なお、後述する供給機構７０は、成膜容器６０に接続されるように設けられている。
【００２０】
ベースプレート３１は、成膜容器６０の後述する反応管６１を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレートであり、反応管６１を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
【００２１】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）２０には、収納容器２１、２２が載置されている。収納容器２１、２２は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば５０枚程度のウェハＷを所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）である。
【００２２】
また、載置台２０の下方には、後述する移載機構４７により移載されたウェハＷの外周に設けられた切欠部（例えばノッチ）を一方向に揃えるための整列装置（アライナ）２３が設けられていてもよい。
【００２３】
ローディングエリア（作業領域）４０は、収納容器２１、２２と後述するボート４４との間でウェハＷの移載を行い、ボート４４を成膜容器６０内に搬入（ロード）し、ボート４４を成膜容器６０から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ボート４４、基台４５ａ、４５ｂ、昇降機構４６、及び移載機構４７が設けられている。
【００２４】
なお、蓋体４３及びボート４４は、本発明における基板保持部に相当する。
【００２５】
ドア機構４１は、収納容器２１、２２の蓋を取外して収納容器２１、２２内をローディングエリア４０内に連通開放するためのものである。
【００２６】
シャッター機構４２は、ローディングエリア４０の上方に設けられている。シャッター機構４２は、蓋体４３を開けているときに、後述する成膜容器６０の開口６３から高温の炉内の熱がローディングエリア４０に放出されるのを抑制ないし防止するために開口６３を覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。
【００２７】
蓋体４３は、保温筒４８及び回転機構４９を有する。保温筒４８は、蓋体４３上に設けられている。保温筒４８は、ボート４４が蓋体４３側との伝熱により冷却されることを防止し、ボート４４を保温するためのものである。回転機構４９は、蓋体４３の下部に取り付けられている。回転機構４９は、ボート４４を回転するためのものである。回転機構４９の回転軸は蓋体４３を気密に貫通し、蓋体４３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。
【００２８】
昇降機構４６は、ボート４４のローディングエリア４０から成膜容器６０に対する搬入、搬出に際し、蓋体４３を昇降駆動する。そして、昇降機構４６により上昇させられた蓋体４３が成膜容器６０内に搬入されているときに、蓋体４３は、後述する開口６３に当接して開口６３を密閉するように設けられている。そして、蓋体４３に載置されているボート４４は、成膜容器６０内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。
【００２９】
なお、成膜装置１０は、ボート４４を複数有していてもよい。以下、本実施の形態では、図２を参照し、ボート４４を２つ有する例について説明する。
【００３０】
ローディングエリア４０には、ボート４４ａ、４４ｂが設けられている。そして、ローディングエリア４０には、基台４５ａ、４５ｂ及びボート搬送機構４５ｃが設けられている。基台４５ａ、４５ｂは、それぞれボート４４ａ、４４ｂが蓋体４３から移載される載置台である。ボート搬送機構４５ｃは、ボート４４ａ、４４ｂを、蓋体４３から基台４５ａ、４５ｂに移載するためのものである。
【００３１】
ボート４４ａ、４４ｂは、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウェハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。ボート４４ａ、４４ｂは、例えば図３に示すように、天板５０と底板５１の間に複数本例えば３本の支柱５２を介設してなる。支柱５２には、ウェハＷを保持するための爪部５３が設けられている。また、支柱５２と共に補助柱５４が適宜設けられていてもよい。
【００３２】
移載機構４７は、収納容器２１、２２とボート４４ａ、４４ｂの間でウェハＷの移載を行うためのものである。移載機構４７は、基台５７、昇降アーム５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。基台５７は、昇降及び旋回可能に設けられている。昇降アーム５８は、ボールネジ等により上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられ、基台５７は、昇降アーム５８に水平旋回可能に設けられている。
【００３３】
図４は、成膜容器６０の構成の概略を示す断面図である。
【００３４】
成膜容器６０は、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。成膜容器６０は、反応管６１、ヒータ６２、冷却機構６５、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５を有する。
【００３５】
なお、ヒータ６２は、本発明における加熱機構に相当する。
【００３６】
反応管６１は、例えば石英製であり、縦長の形状を有しており、下端に開口６３が形成されている。ヒータ（加熱装置）６２は、反応管６１の周囲を覆うように設けられており、反応管６１内を所定の温度例えば５０〜１２００℃に加熱制御可能である。なお、反応管６１内のウェハＷの温度は、反応管６１の周囲を覆うように設けられているヒータ６２と、後述するインジェクタ７２の近傍に設けられ、インジェクタ７２の内部の温度を制御するインジェクタヒータ７７とにより制御されてもよい。
【００３７】
図５は、冷却機構６５の構成を模式的に示す図である。
【００３８】
冷却機構６５は、送風機（ブロワ）６６、送風管６７、排気管６８を有する。送風機（ブロワ）６６は、ヒータ６２が設けられている空間６２ａ内に空気を送風して成膜容器６０を冷却するためのものである。送風管６７は、送風機６６からの空気をヒータ６２に送るためのものであり、空間６２ａに接続されている。排気管６８は、ヒータ６２内の空気を排出するためのものであり、空間６２ａに接続されている。
【００３９】
なお、空間６２ａ内の空気は排気管６８から熱交換器６９を介して工場排気系に排出されるようになってもよい。あるいは、図５に示すように、熱交換器６９を設け、工場排気系に排出せずに、熱交換器６９での熱交換後に送風機６６の吸引側に戻し、循環使用するようにしてもよい。また、その場合、エアフィルタ６９ａを介して循環させるとなおよい。エアフィルタ６９ａは、送風機６６の吸い込み側に設けられていてもよいが、送風機６６の吹き出し側に設けられている方がより好ましい。熱交換器６９はヒータ６２からの廃熱を利用するためのものでもある。
【００４０】
このとき、成膜装置には、後述する制御部１００の一部として、温度センサ１０１及び温度コントローラ１０２が設けられていてもよい。
【００４１】
温度センサ１０１は、成膜容器６０内の温度（ウェハＷの温度）を検出するためのものである。温度コントローラ１０２は、温度センサ１０１が検出した検出温度をフィードバックさせながらヒータ６２に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するための制御装置である。温度コントローラ１０２には温度センサ１０１からの信号が入力されている。また、温度コントローラ１０２には、成膜容器６０内の温度が効率よく設定温度（所定温度）に収束するように、ヒータ６２に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するためのプログラム（シーケンス）が組み込まれている。ヒータ６２は、温度コントローラ１０２からの制御信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばサイリスタ１０３を介して制御される。また、送風機６６は、温度コントローラ１０２からの信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばインバータ１０４を介して制御されるようになっている。
【００４２】
なお、インジェクタヒータ７７が設けられているときは、温度コントローラ１０２は、温度センサ１０１が検出した検出温度をフィードバックさせながらヒータ６２及びインジェクタヒータ７７に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御する。また、温度コントローラ１０２には、成膜容器６０内の温度が効率よく設定温度（所定温度）に収束するように、ヒータ６２及びインジェクタヒータ７７に供給する電力と送風機６６に供給する電力とを制御するためのプログラム（シーケンス）が組み込まれている。インジェクタヒータ７７も、温度コントローラ１０２からの制御信号により、供給される電力が、電力コントローラ例えばサイリスタ１０３を介して制御される。
【００４３】
本実施の形態では、温度コントローラ１０２が、ウェハＷの温度を、ウェハＷにポリイミド膜を成膜するときの所定温度（成膜温度）まで上昇させる際に、温度センサ１０１からの信号を受け取り、受け取った信号に基づいて、ヒータ６２に供給する電力と、冷却機構６５に供給する電力とを制御する。そして、制御部１００は、ヒータ６２の加熱量と送風機６６の冷却量とを制御する。これにより、成膜温度が例えば２００℃程度の低温領域にあるときに、ウェハＷの温度を上昇させる昇温過程において、成膜温度に収束させる収束時間、すなわち後述するリカバリ工程の所要時間を短縮化することができるとともに、収束した後、ウェハＷの温度の安定性を向上させることができる。
【００４４】
供給機構７０は、原料ガス供給部７１、及び、成膜容器６０内に設けられたインジェクタ７２を含む。インジェクタ７２は、供給管７３ａを含む。原料ガス供給部７１は、インジェクタ７２の供給管７３ａに接続されている。
【００４５】
本実施の形態では、供給機構７０は、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂを有していてもよい。このとき、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂは、それぞれバルブ７１ｃ、７１ｄを介し、インジェクタ７２（供給管７３ａ）に接続されている。第１の原料ガス供給部７１ａは、例えばＰＭＤＡ原料を気化するための第１の気化器７４ａを有し、ＰＭＤＡガスを供給することができる。また、第２の原料ガス供給部７１ｂは、例えばＯＤＡ原料を気化するための第２の気化器７４ｂを有し、ＯＤＡガスを供給することができる。
【００４６】
供給管７３ａには成膜容器６０内に開口する供給孔７５が形成されている。インジェクタ７２は、原料ガス供給部７１から供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００４７】
また、供給管７３ａは、上下方向に延在するように設けられていてもよい。そして、供給管７３ａには、複数の供給孔７５が形成されていてもよい。なお、供給孔７５の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００４８】
インジェクタ７２は、内側供給管７３ｂを含むことが好ましい。内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも上流側の部分に収容されていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの下流側の端部付近には、供給管７３ａの内部空間に第１の原料ガス及び第２の原料ガスのいずれか一方の原料ガスを供給するための開口７６が形成されていてもよい。このような構造を有する内側供給管７３ｂを含むことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを供給孔７５から成膜容器６０内に供給する前に、予め供給管７３ａの内部空間において第１の原料ガスと第２の原料ガスとを十分混合させることができる。
【００４９】
なお、以下では、供給管７３ａに第１の原料ガスを供給し、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを供給する場合を例示して、説明する。しかし、内側供給管７３ｂに第１の原料ガスを供給し、供給管７３ａに第２の原料ガスを供給してもよい。
【００５０】
また、開口７６の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００５１】
本実施の形態は、ボート４４が複数のウェハＷを上下方向に所定の間隔で保持する例について説明するものである。このとき、供給管７３ａとともに、内側供給管７３ｂも、上下方向に延在するように設けられていてもよい。更に、下方側を上流側、上方側を下流側とするときは、内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも下方側の部分において、供給管７３ａの内部に収容されるように設けられていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの上端部付近には、供給管７３ａの内部空間と連通するための開口７６が設けられていてもよい。
【００５２】
供給機構７０は、例えば供給管７３ａに第１の原料ガスを流すとともに、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを流す。そして、内側供給管７３ｂを流れる第２の原料ガスを、開口７６を介して供給管７３ａに合流させ、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを混合させた状態で、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００５３】
また、供給管７３ａの近傍には、供給管７３ａの内部の温度を制御するインジェクタヒータ７７が設けられていてもよい。また、前述したように、反応管６１内のウェハＷの温度は、インジェクタヒータ７７とヒータ７２とにより制御されてもよい。
【００５４】
図６は、密着促進剤供給機構８０の構成を模式的に示す図である。なお、図６では、成膜容器６０、ボート４４及び密着促進剤供給機構８０以外の図示を省略している。
【００５５】
図６に示すように、密着促進剤供給機構８０は、密着促進剤供給部８１及び成膜容器６０内に設けられた供給管８２を含む。密着促進剤供給部８１は、バルブ８１ａを介し、供給管８２に接続されている。密着促進剤供給機構８０は、密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを成膜容器６０内に供給し、ウェハＷの表面を密着促進剤ガスにより処理するためのものである。
【００５６】
密着促進剤供給部８１は、保持容器８３、ガス導入部８４及びガス導出部８５を有する。
【００５７】
保持容器８３の内部には、例えばシランカップリング剤等の密着促進剤ＳＣが充填可能に設けられている。保持容器８３の内部には、加熱機構８６が設けられており、保持容器８３の内部に充填された密着促進剤ＳＣを、加熱機構８６により加熱して気化することができる。なお、加熱機構８６としてヒータ等を用いることができる。また、保持容器８３を加熱することができればよく、加熱機構８６は、保持容器８３の任意の場所に設けることができる。
【００５８】
ガス導入部８４は、保持容器８３に、保持容器８３で気化した密着促進剤ガスを搬送するための例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスよりなる密着促進剤キャリアガスを、密着促進剤キャリアガス供給部８７から導入する。ガス導入部８４は、ガス導入管８４ａ及びガス導入口８４ｂを有する。ガス導入管８４ａは、密着促進剤ガスを搬送する密着促進剤キャリアガスを保持容器８３の外部から保持容器８３の内部へ導入するための配管である。ガス導入管８４ａは、保持容器８３の上面を貫通するように保持容器８３の上面に取り付けられるとともに、保持容器８３の内部を上方から下方に延在するように設けられている。また、ガス導入管８４ａは、一端が保持容器８３の底部において開口するとともに、他端が保持容器８３の外部で密着促進剤キャリアガス供給部８７に接続されている。ガス導入口８４ｂは、ガス導入管８４ａの下端に形成された開口である。
【００５９】
図６では、ガス導入口８４ｂが密着促進剤ＳＣの液面よりも下方にあり、ガス導入口８４ｂから供給された密着促進剤キャリアガスが密着促進剤をバブリングする場合を例示している。しかし、ガス導入口８４ｂは、密着促進剤ＳＣの液面よりも上方にあってもよく、ガス導入口８４ｂから供給された密着促進剤キャリアガスが密着促進剤ＳＣをバブリングしなくてもよい。
【００６０】
ガス導出部８５は、保持容器８３から、密着促進剤キャリアガスとともに気化した密着促進剤ガスを導出する。ガス導出部８５は、ガス導出管８５ａ及びガス導出口８５ｂを有する。ガス導出管８５ａは、密着促進剤ガスおよび密着促進剤キャリアガスを保持容器８３の内部から保持容器８３の外部へ導出するための配管である。ガス導出管８５ａは、保持容器８３の上面を貫通するように保持容器８３の上面に取り付けられている。また、ガス導出管８５ａは、一端が保持容器８３の内部上方で開口されるように設けられており、他端が成膜容器６０の内部に設けられた供給管８２に接続されている。ガス導出口８５ｂは、ガス導出管８５ａの下端に形成された開口である。
【００６１】
供給管８２は、反応管６１の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる。供給管８２の先端には、成膜容器６０内に開口する供給孔８２ａが形成されている。供給管８２は、密着促進剤供給部８１から供給管８２を流れる気化した密着促進剤ガスを、供給孔８２ａを介して成膜容器６０内に供給する。供給孔８２ａは、ボート４４に搭載されたウェハＷの近傍に、１箇所設けられているのが好ましい。これにより、供給孔８２ａより吐出された密着促進剤ガスを、成膜容器６０内に一様に拡散させることができる。
【００６２】
パージガス供給機構９０は、パージガス供給部９１、及びパージガス供給管９２を含む。パージガス供給部９１は、パージガス供給管９２を介して成膜容器６０に接続されており、成膜容器６０内にパージガスを供給する。また、パージガス供給管９２の途中には、パージガス供給部９１と成膜容器６０の内部とを連通又は遮断するためのバルブ９３が設けられている。
【００６３】
排気機構９５は、排気装置９６及び排気管９７を含む。排気機構９５は、成膜容器６０内から排気管９７を介してガスを排気するためのものである。
【００６４】
制御部１００は、例えば、図示しない演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、ボート４４（基板保持部）、ヒータ６２、冷却機構６５、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０、及び、排気機構９５を構成する各部に制御信号を送り、後述するような成膜処理を実行する。
【００６５】
また、前述したように、制御部１００は、温度センサ１０１、温度コントローラ１０２、サイリスタ１０３及びインバータ１０４を有していてもよい。
【００６６】
次に、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理について説明する。図７は、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【００６７】
実施の形態（実施例）では、成膜処理開始後、ステップＳ１１として、成膜容器６０内にウェハＷを搬入する（搬入工程）。図１に示した成膜装置１０の例では、例えばローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からボート４４ａへウェハＷを搭載し、ウェハＷを搭載したボート４４ａをボート搬送機構４５ｃにより蓋体４３に載置することができる。そして、ボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により上昇させて成膜容器６０内に挿入することにより、ウェハＷを搬入することができる。
【００６８】
次に、ステップＳ１２では、成膜容器６０の内部を減圧する（減圧工程）。排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、排気管９７を介して成膜容器６０を排気する排気量を増大させる。そして、成膜容器６０の内部を所定圧力例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）から例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。
【００６９】
次に、ステップＳ１３では、ウェハＷの温度を、ウェハＷにポリイミド膜を成膜するときの所定温度（成膜温度）まで上昇させる（リカバリ工程）。
【００７０】
ボート４４ａを成膜容器６０の内部に搬入した直後は、成膜容器６０に設けられた温度センサ１０１の温度は、室温に近いため、ヒータ６２に電力を供給することによって、ボート４４ａに搭載されているウェハＷの温度を成膜温度まで上昇させる。
【００７１】
本実施の形態では、ヒータ６２と冷却機構６５とにより、ウェハＷの温度が成膜温度に収束するように、制御する。例えば、送風機６６の風量（冷却量）を一定に保った状態で、ヒータ６２に供給する電力（加熱量）を制御することができる（第１の制御方法）。第１の制御方法では、送風機６６の風量を一定にした状態で、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前まで、ヒータ６２に供給する電力を増加させる。そして、ウェハＷの温度が成膜温度に安定する直前に、ヒータ６２に供給する電力を減少させ、ウェハＷの温度を所定の温度に収束させる。これにより、ウェハＷの温度を成膜温度に収束する収束時間を短縮することができるとともに、成膜温度に収束した後、ウェハＷの温度を安定に制御することができる。
【００７２】
あるいは、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前に、ヒータ６２に供給する電力を減少させるとともに、送風機６６の風量を増加させて成膜容器６０を強制的に冷却し、ウェハＷの温度を成膜温度に収束させてもよい（第２の制御方法）。
【００７３】
図８は、ヒータ６２と冷却機構６５を制御する制御方法の一例（第２の制御方法）を説明するための図である。図８（ａ）は、ウェハＷの温度の時間依存性を、冷却機構６５を用いて本実施の形態（実施例）に係る制御方法（第２の制御方法）を行った場合と、冷却機構６５を用いない場合（比較例１）とで比較して示すグラフである。また、図８（ｂ）は、本実施の形態（実施例）における、ヒータ６２の加熱量と送風機６６の冷却量の時間依存性と示すグラフである。
【００７４】
第２の制御方法では、ウェハＷの温度が成膜温度に到達する直前に、ヒータ６２に供給する電力（加熱量）を０に減少させるのと同時に、送風機６６の風量（冷却量）を増加させる。これにより、図８（ａ）に示すように、ウェハＷの温度を成膜温度に収束する収束時間を、比較例１に比べ、時間Ｔ１短縮することができる。
【００７５】
更に、本実施の形態では、リカバリ工程において、ウェハＷの表面を密着促進剤により処理する。すなわち、ヒータ６２によりウェハＷを加熱するとともに、密着促進剤供給機構８０により成膜容器６０内に密着促進剤ガスを供給し、供給された密着促進剤ガスによりウェハＷの表面を処理する。
【００７６】
図９は、密着促進剤としてシランカップリング剤を用いたときのウェハＷの表面における反応を示す図である。図１０及び図１１は、比較例２としてシランカップリング剤及び水蒸気を用いたときのウェハＷの表面における反応を示す図である。
【００７７】
シランカップリング剤として、分子中に例えばアルコキシ基（ＲＯ−（Ｒ；アルキル基））を有するオルガノシランを用いることが好ましい。図９では、分子中に例えばメトキシ基（ＣＨ３Ｏ−）を有するオルガノシランを用いた例を示す。そして、図９（ａ）に示すように、表面が水酸基すなわちヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、シランカップリング剤のメトキシ基が、ウェハ表面のヒドロキシ基と熱反応してメタノール（ＣＨ３ＯＨ）が生成することによって、ウェハ表面に吸着する。また、図９（ｂ）に示すように、表面が水素原子（Ｈ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、シランカップリング剤のメトキシ基が、ウェハ表面の水素原子と熱反応してメタン（ＣＨ４）が生成することによって、ウェハ表面に吸着する。
【００７８】
一方、比較例２として、分子中に例えばアルコキシ基を有するシランカップリング剤と、水蒸気とを用いた場合を考える。すると、図１０（ａ）に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が、雰囲気中の水蒸気により加水分解することによって、水酸基すなわちヒドロキシ基（−ＯＨ）になる。そして、ウェハＷとして、表面がヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハを用いるときは、図１０（ｂ）に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が、ウェハ表面のヒドロキシ基と脱水縮合することによって、ウェハ表面に吸着する。
【００７９】
あるいは、図１１に示すように、シランカップリング剤のアルコキシ基が水蒸気により加水分解してヒドロキシ基になり、更に重合反応してオリゴマー化することがある。また、オリゴマー化したシランカップリング剤は、表面がヒドロキシ基（−ＯＨ）で終端されたＳｉウェハに近づくと、中間体を経て、更に加熱脱水することによって、ウェハ表面に吸着することがある。このように、比較例２では、シランカップリング剤が重合することによって、パーティクルが発生するおそれがある。
【００８０】
一方、本実施の形態では、シランカップリング剤が重合しないため、パーティクルの発生を防止できる。
【００８１】
また、比較例２では、水蒸気を用いるため、後述する成膜工程以降において、成膜容器内に残留する水蒸気によって、下記式（１）
【００８２】
【化１】
に示すように、ＰＭＤＡの五員環が開環する。ＰＭＤＡの五員環が開環すると、ＰＭＤＡが変質するため、成膜工程において、ＰＭＤＡとＯＤＡとの反応が進行せず、ポリイミド膜が成膜できない。一方、本実施の形態では、水蒸気を用いないため、成膜工程において、ＰＭＤＡとＯＤＡとの反応が進行し、ポリイミド膜が成膜できる。
【００８３】
また、比較例２では、表面がヒドロキシ基で終端されたＳｉウェハを用いるため、図１２に示すように、予めＳｉウェハよりなるウェハＷをＤＨＦ（希フッ酸）洗浄して表面を水素原子で終端した後、ＳＣ１（アンモニア過水）洗浄して表面をヒドロキシ基で終端しなければならない。そのため、ウェハ表面の終端状態を調整する工程数が多い。一方、本実施の形態では、表面がヒドロキシ基で終端されたウェハＷ、及び、表面が水素原子で終端されたウェハＷのいずれを用いてもよい。そのため、ウェハ表面の終端状態を調整する工程数を削減できる。
【００８４】
また、比較例３に係る成膜処理として、密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜装置と別に設けられた表面処理装置を用いて行う場合を考える。
【００８５】
図１３は、本実施の形態に係る成膜処理を実施例とし、実施例に係る成膜処理と比較例３に係る成膜処理とを比較して示すタイムチャートである。比較例３に係る成膜処理では、搬入工程（ステップＳ１１）の前に、成膜容器６０と別に設けられた例えば表面処理装置により、ウェハＷの表面処理工程（ステップＳ１０）を行わなければならない。従って、図１３の右側に示す実施の形態（実施例）に係る成膜処理は、図１３の左側に示す比較例３に係る成膜処理に比べ、成膜容器６０と別に設けられた表面処理装置により表面処理工程を行う時間Ｔ２の分だけ処理時間を短縮することができる。その結果、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【００８６】
次に、ステップＳ１４では、ポリイミド膜を成膜する（成膜工程）。
【００８７】
制御部１００により、供給管７３ａに第１の原料ガスを流す第１の流量Ｆ１と、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを流す第２の流量Ｆ２とを予め設定しておく。そして、回転機構４９によりウェハＷを回転させた状態で、設定した第１の流量Ｆ１で第１の原料ガス供給部７１ａから第１の原料ガスを供給管７３ａに流し、設定した第２の流量Ｆ２で第２の原料ガス供給部７１ｂから第２の原料ガスを内側供給管７３ｂに流すことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを所定の混合比で混合させた状態で成膜容器６０内に供給する。そして、ウェハＷの表面でＰＭＤＡとＯＤＡを重合反応させ、ポリイミド膜を成膜する。具体的には、例えば第１の流量Ｆ１を９００ｓｃｃｍとし、第２の流量Ｆ２を９００ｓｃｃｍとすることができる。
【００８８】
このときの、ＰＭＤＡとＯＤＡとの重合反応は、次の式（２）に従う。
【００８９】
【化２】
成膜工程では、ウェハＷの側方の一点からガスを供給しているため、原料ガスはウェハＷの周縁部には到達しやすいが、ウェハＷの中心部には到達しにくい。従って、中心部における成膜速度と周縁部における成膜速度を等しくし、ウェハＷの面内における膜厚を均一にするためには、以下に述べるように、原料ガスの流量、成膜容器内の圧力、ウェハＷの間隔を制御することが重要である。
【００９０】
また、ウェハＷの表面全面が密着促進剤により処理されていないと、原料ガスがウェハＷの表面に到達しても、成膜速度が異なることがある。本実施の形態（実施例）では、成膜工程の直前のリカバリ工程において、ウェハＷの表面全面を密着促進剤により均一に処理することができる。これにより、ウェハＷの全面において成膜速度を均一にすることができ、ウェハＷの面内における膜厚を均一にすることができる。
【００９１】
比較例３に係る成膜処理を行ったとき、すなわち密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜容器６０と別の表面処理装置により行ったとき、成膜されたポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）は、３．５％であった。一方、実施の形態（実施例）に係る成膜処理を行ったとき、すなわち、密着促進剤ガスによる表面処理を、成膜容器６０内で行ったとき、成膜されたポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）は、２．１％であった。このように、本実施の形態により、ウェハＷの面内における膜厚を均一にすることができる。
【００９２】
次に、ステップＳ１５では、第１の原料ガス供給部７１ａからのＰＭＤＡガスの供給及び第２の原料ガス供給部７１ｂからのＯＤＡガスの供給を停止し、成膜容器６０の内部をパージガスによりパージする（パージ工程）。
【００９３】
バルブ７１ｃを閉じ、第１の原料ガス供給部７１ａからの第１の原料ガスの供給を停止する。また、バルブ７１ｄを閉じ、第２の原料ガス供給部７１ｂからの第２の原料ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給機構９０と排気機構９５とを制御することにより、成膜容器６０の内部の原料ガスをパージガスに置換する。
【００９４】
例えば、排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整して排気量を増やすことにより、成膜容器６０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。その後、排気量を減少させるか、又は排気量を０にして排気を停止した状態で、成膜容器６０内の内部の圧力が例えば５．０Ｔｏｒｒになるまで、バルブ９３を開いてパージガス供給機構９０によりパージガスを成膜容器６０内に供給する。これにより、成膜容器６０内の原料ガスをパージガスに置換できる。また、排気機構９５による減圧と、パージガス供給機構９０によるパージガスの供給とを１回行った後、更に減圧とパージガスの供給を複数回繰り返してもよい。これにより、成膜容器６０内の原料ガスを、更に確実にパージガスに置換できる。
【００９５】
本実施の形態では、パージ工程において、ウェハ上に成膜されたポリイミド膜をヒータにより熱処理してもよい。熱処理は、成膜後、膜中のイミド化していない部分をイミド化するために行う。ポリイミドは高い絶縁性を有するため、膜中のポリイミドの割合であるイミド化率を上昇させることによって、成膜したポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。
【００９６】
図１４は、ポリイミド膜のイミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示すグラフである。図１４（ａ）は、イミド化率の成膜温度依存性及び熱処理温度依存性を示す。図１４（ｂ）は、イミド化率の熱処理温度依存性を示す。図１４におけるイミド化率は、成膜後のポリイミド膜をＦＴ−ＩＲ法により分析して得たデータである。
【００９７】
図１４（ａ）に示すように、成膜温度が２００℃未満であって、熱処理温度が２００℃未満の場合、イミド化率が低下する。従って、成膜温度及び熱処理温度は、２００℃以上であることが好ましい。これにより、絶縁性に優れたポリイミド膜を得ることができる。
【００９８】
また、図１４（ｂ）に示すように、熱処理温度が２００〜３００℃では、熱処理温度の増加に伴って、イミド化率が上昇する。熱処理温度が３００〜３５０℃では、３５０℃付近にあるガラス遷移温度の影響を受け、イミド化率はほとんど変化しない。熱処理温度が３５０〜３８０℃では、熱処理温度の増加に伴って、イミド化率が急激に上昇し、３８０℃でイミド化率が略１００％に達する。従って、３８０℃以上の温度、例えば４００℃以上の温度で熱処理を行うことがより好ましい。これにより、ポリイミド膜を略完全にイミド化することができ、更に絶縁性に優れたポリイミド膜を得ることができる。
【００９９】
また、２００℃の成膜温度で成膜したポリイミド膜を２００℃の熱処理温度で熱処理する際の熱処理時間を１０分、２０分、４０分、７０分と変えた場合における、リーク電流及びイミド化率を調べた結果を表１に示す。表１では、１．０ＭＶ／ｃｍの電界を印加したときのリーク電流を示す。
【０１００】
【表１】
表１に示すように、熱処理時間が７０分、４０分、２０分と減らしていっても、リーク電流は１．７４〜１．８０ｎＡ／ｃｍ２の範囲でほとんど変化しないが、熱処理時間が１０分のときは、リーク電流は３．６１と急激に増大する。従って、熱処理時間は２０分以上であることが好ましい。これにより、リーク電流を低減し、ポリイミド膜の絶縁性を向上させることができる。
【０１０１】
また、パージ工程における熱処理を行う際も、ヒータ６２と冷却機構６５とを制御することによって、ウェハ温度を制御することが好ましい。
【０１０２】
図１５は、ボート４４ａを成膜容器６０内に搬入した時から搬出する時までの間の成膜容器６０に設けられた温度センサ１０１の測定結果の一例を、冷却機構６５を用いた場合と冷却機構６５を用いない場合との間で比較して示すグラフである。図１５（ａ）は、冷却機構６５を用いていない場合を示し、図１５（ｂ）は、冷却機構６５を用いた場合を示す。
【０１０３】
図１５（ａ）に示すように、冷却機構６５を用いていないとき、目標温度を２００℃とすると、温度センサが測定する温度は目標温度を中心に±４．０℃の範囲で変動する。一方、図１５（ｂ）に示すように、冷却機構６５を用いたときは、温度センサが測定する温度は目標温度を中心に±０．５℃の範囲でしか変動しない。従って、ヒータ６２と冷却機構６５とを制御することによって、２００℃の温度領域でも、高精度で温度を制御できる。
【０１０４】
また、前述した比較例３に係る成膜処理として、イミド化のための熱処理を、成膜装置と別に設けられた熱処理装置を用いて行うものとする。すると、比較例３では、一連の成膜処理の後、すなわち搬出工程（ステップＳ１７）の後、改めて成膜容器６０により、又は、成膜容器６０と別に設けられた熱処理装置により、イミド化のための熱処理工程（ステップＳ１８）を行わなければならない。従って、図１３の右側に示す実施の形態（実施例）に係る成膜処理は、図１３の左側に示す比較例３に係る成膜処理に比べ、成膜容器６０と別に設けられた熱処理装置により熱処理工程を行う時間Ｔ３の分だけ処理時間を短縮することができる。その結果、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１０５】
次に、ステップＳ１６では、成膜容器６０の内部を大気圧に復圧する（復圧工程）。排気装置９６の排気能力又は排気装置９６と排気管９７との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、成膜容器６０を排気する排気量を減少させ、成膜容器６０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒから例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に復圧する。
【０１０６】
なお、ポリイミド膜の熱処理は、ポリイミド膜を成膜した後、後述する搬出工程の前に、成膜容器の内部で行えばよく、復圧工程の際、又は、復圧工程の後に行ってもよい。
【０１０７】
次に、ステップＳ１７では、成膜容器６０からウェハＷを搬出する（搬出工程）。図１に示した成膜装置１０の例では、例えばボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により下降させて成膜容器６０内からローディングエリア４０に搬出することができる。そして、移載機構４７により、搬出した蓋体４３に載置されているボート４４ａから収納容器２１へウェハＷを移載することによって、ウェハＷを成膜容器６０から搬出することができる。その後、成膜処理を終了する。
【０１０８】
なお、複数のバッチについて連続して成膜処理を行うときは、更に、ローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からウェハＷをボート４４へ移載し、再びステップＳ１１に戻り、次のバッチの成膜処理を行う。
（第１の実施の形態の変形例）
次に、図１６を参照し、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る成膜装置について説明する。
【０１０９】
本変形例に係る成膜装置は、基板の表面を密着促進剤により処理した後、ポリイミド膜を成膜する前に、第１の原料ガスにより処理する点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。なお、本変形例に係る成膜装置として、第１の実施の形態に係る成膜装置と同一の成膜装置を用いることができ、成膜装置についての説明を省略する。
【０１１０】
図１６は、本変形例に係る成膜装置を用いた成膜処理における各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【０１１１】
本変形例では、リカバリ工程（ステップＳ１３）の後、成膜工程（ステップＳ１４）の前に、第１の原料ガス供給部７１ａにより第１の原料ガスを供給し、ウェハ表面を第１の原料ガスにより処理する（第１の原料ガス供給工程（ステップＳ１３−２））。
【０１１２】
例えば、第１の実施の形態において、成膜したポリイミド膜の膜厚の面内均一性（１σ）が１４．３％であるようなプロセス条件と同じ条件であって、第１の原料ガス供給工程を追加した場合、面内均一性（１σ）を２．３％まで低減できた。これは、例えば、シランカップリング剤のＳｉウェハに吸着している側と反対側の官能基とＰＭＤＡとが反応し、ウェハ表面の全面にＰＭＤＡが吸着した状態になったためと考えられる。そのため、成膜工程において、ウェハ表面の全面にポリイミド膜を均一に成膜することができる。
（第２の実施の形態）
次に、図１７を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置について説明する。
【０１１３】
本実施の形態に係る成膜装置は、成膜容器が冷却機構を有していない点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。なお、本実施の形態に係る成膜装置は、成膜容器６０ａ以外の部分は、第１の実施の形態に係る成膜装置と同一であり、成膜容器６０ａ以外の部分についての説明を省略する。
【０１１４】
図１７は、成膜容器６０ａの構成の概略を示す断面図である。第１の実施の形態と同様に、成膜容器６０ａは、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。また、成膜容器６０ａは、反応管６１、ヒータ６２、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５を有する。反応管６１、ヒータ６２、供給機構７０、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５については、それぞれ第１の実施の形態における反応管６１、ヒータ６２、密着促進剤供給機構８０、パージガス供給機構９０及び排気機構９５と同一の構成とすることができる。ただし、成膜容器６０ａは、冷却機構を有していない。
【０１１５】
本実施の形態に係る成膜装置による成膜処理でも、第１の実施の形態と同様に、リカバリ工程において、密着促進剤供給機構により密着促進剤を供給し、表面処理を行うことができる。これにより、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１１６】
また、本実施の形態に係る成膜装置による成膜処理でも、第１の実施の形態と同様に、パージ工程において、成膜されたポリイミド膜の熱処理を行うことができる。これにより、成膜されたポリイミド膜の膜質を向上させるとともに、単位時間当たりに成膜処理されるウェハの枚数を増やすことができる。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ 成膜装置
４３ 蓋体（基板保持部）
４４、４４ａ、４４ｂ ボート（基板保持部）
６０ 成膜容器
６５ 冷却機構
７０ 供給機構
７１ 原料ガス供給部
８０ 密着促進剤供給機構
９０ パージガス供給機構
９５ 排気機構
１００ 制御部
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸二無水物よりなる第１の原料を気化させた第１の原料ガスと、ジアミンよりなる第２の原料を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、
前記成膜容器内に搬入されている基板を加熱する加熱機構と、
前記成膜容器内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構と、
前記加熱機構と前記密着促進剤供給機構とを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、基板を前記成膜容器内に搬入した後、前記加熱機構により、前記基板の温度を、前記基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、前記密着促進剤供給機構により前記密着促進剤ガスを前記成膜容器内に供給し、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理するように、制御するものである、成膜装置。
【請求項２】
前記密着促進剤供給機構は、前記成膜容器内に設けられるとともに、前記密着促進剤ガスを供給するための供給孔が形成された、供給管を含み、前記供給孔を介して前記成膜容器内に前記密着促進剤ガスを供給するものである、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜容器内で基板を保持する基板保持部を有し、
前記供給孔は、前記基板保持部に保持されている基板の近傍に配置されている、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記成膜容器内に前記第１の原料ガスを供給する第１の原料ガス供給部を有し、
前記制御部は、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理した後、前記基板にポリイミド膜を成膜する前に、前記第１の原料ガス供給部により前記第１の原料ガスを供給し、前記基板の表面を前記第１の原料ガスにより処理するように、制御するものである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜容器に空気を送風することによって前記成膜容器を冷却する冷却機構を有し、
前記制御部は、前記基板の温度を前記所定温度まで上昇させる際に、前記加熱機構の加熱量と前記冷却機構の冷却量とを制御するものである、請求項１から請求項４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記基板にポリイミド膜を成膜した後、前記成膜容器内で、前記基板に成膜されたポリイミド膜を前記加熱機構により熱処理するように、制御するものである、請求項１から請求項５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記成膜容器内からガスを排気する排気機構と、
前記成膜容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と
を有し、
前記制御部は、前記基板にポリイミド膜を成膜した後、前記排気機構と前記パージガス供給機構とにより前記成膜容器内のガスをパージガスに置換する際に、前記基板に成膜されたポリイミド膜を前記加熱機構により熱処理するように、制御するものである、請求項６に記載の成膜装置。
【請求項１】
酸二無水物よりなる第１の原料を気化させた第１の原料ガスと、ジアミンよりなる第２の原料を気化させた第２の原料ガスとを、成膜容器内に搬入されている基板に供給することによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、
前記成膜容器内に搬入されている基板を加熱する加熱機構と、
前記成膜容器内に密着促進剤を気化させた密着促進剤ガスを供給する密着促進剤供給機構と、
前記加熱機構と前記密着促進剤供給機構とを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、基板を前記成膜容器内に搬入した後、前記加熱機構により、前記基板の温度を、前記基板にポリイミド膜を成膜するときの所定温度まで上昇させる間に、前記密着促進剤供給機構により前記密着促進剤ガスを前記成膜容器内に供給し、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理するように、制御するものである、成膜装置。
【請求項２】
前記密着促進剤供給機構は、前記成膜容器内に設けられるとともに、前記密着促進剤ガスを供給するための供給孔が形成された、供給管を含み、前記供給孔を介して前記成膜容器内に前記密着促進剤ガスを供給するものである、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜容器内で基板を保持する基板保持部を有し、
前記供給孔は、前記基板保持部に保持されている基板の近傍に配置されている、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記成膜容器内に前記第１の原料ガスを供給する第１の原料ガス供給部を有し、
前記制御部は、前記基板の表面を前記密着促進剤ガスにより処理した後、前記基板にポリイミド膜を成膜する前に、前記第１の原料ガス供給部により前記第１の原料ガスを供給し、前記基板の表面を前記第１の原料ガスにより処理するように、制御するものである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記成膜容器に空気を送風することによって前記成膜容器を冷却する冷却機構を有し、
前記制御部は、前記基板の温度を前記所定温度まで上昇させる際に、前記加熱機構の加熱量と前記冷却機構の冷却量とを制御するものである、請求項１から請求項４のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記基板にポリイミド膜を成膜した後、前記成膜容器内で、前記基板に成膜されたポリイミド膜を前記加熱機構により熱処理するように、制御するものである、請求項１から請求項５のいずれかに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記成膜容器内からガスを排気する排気機構と、
前記成膜容器内にパージガスを供給するパージガス供給機構と
を有し、
前記制御部は、前記基板にポリイミド膜を成膜した後、前記排気機構と前記パージガス供給機構とにより前記成膜容器内のガスをパージガスに置換する際に、前記基板に成膜されたポリイミド膜を前記加熱機構により熱処理するように、制御するものである、請求項６に記載の成膜装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２０４５１８（Ｐ２０１２−２０４５１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６４６１（Ｐ２０１１−６６４６１）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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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