CN102376549A - 成膜装置以及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成膜装置以及成膜方法，在使用固体原料进行成膜的情况下，能够将成膜原料气体稳定地且有效地向基板的表面供给，并且降低微粒污染、杂质向膜中混入的可能性。成膜装置(100)具备收纳晶片(W)的处理容器(1)；加热晶片(W)的基板加热器(11)；保持晶片(W)的保持部件(21)；作为原料支承部的工作台(31)；以及加热固体原料的原料加热器(41)。在成膜装置(100)中，例如在工作台(31)上一边加热固体原料(A)一边使该固体原料与其他的气化促进气体反应，并将生成的成膜原料气体供给到保持在保持部件(21)的晶片(W)的下表面(被处理面)，使该成膜原料气体在晶片(W)的表面热分解而形成薄膜。

Description

成膜装置以及成膜方法
技术领域
本发明涉及对半导体基板等进行成膜处理的成膜装置以及成膜方法。
背景技术
以往，提出了一种在对作为被处理体的基板进行金属膜等的成膜处理的情况下，使用固体原料的成膜方法(例如，专利文献1)。在成膜装置中，在使蒸气压低的固体原料气化来向腔室输送原料的情况下，一般会采用以下方式。例如，已知下述方式，即：将固体原料粉体放入与腔室不同的其他的容器，加热固体原料，使该固体原料气化的同时利用运载气体输送到腔室内，并从上方向基板的成膜对象表面供给。此外，还知道下述方式，即：将固体原料溶解于溶剂，利用液体气化器使固体原料与溶剂一起气化之后，伴随运载气体输送到腔室内，并从上方向基板的成膜对象表面供给。
然而，在上述两种方式中，前一方式由于在从供原料进入的容器到腔室的输送配管中存在冷点(Cold Spot)、或分压上升等原因，暂时气化的原料在途中固化而被捕获(trap)，因而有时产生无法向腔室输送这样的故障。此外，后一方式存在由于原料在气化器内部分解而造成原料气体无法供给至腔室、或者在成膜期间溶剂进入膜中成为杂质而造成膜质下降这样的问题。此外，在上述两种方式中，在使用设在基板上部的喷淋构造向腔室内供给成膜原料的情况下，有时由于喷淋构造而产生的微粒因重力下落，从而产生多个微粒附着到基板表面这样的故障。
专利文献1：日本特开2009-161814号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在使用固体原料进行成膜的情况下，能够将成膜原料气体稳定地且有效地向基板的表面供给，并且降低微粒污染、杂质向膜中混入的可能性的成膜装置。
基于本发明的第一观点的成膜装置，具备：收纳基板的处理容器；将基板保持在上述处理容器内的上部的基板保持器；对保持在上述基板保持器的基板进行加热的第一加热器；与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方的原料支承部；对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热的第二加热器；气体供给单元，该气体供给单元用于向上述处理容器内供给与上述固体原料反应而生成成膜原料气体的气化促进气体；以及用于将上述处理容器内保持为真空的排气单元；其中，使在上述处理容器内生成的上述成膜原料气体在基板表面上热分解从而进行成膜。
此外，基于本发明的第二观点的成膜装置，具备：收纳基板的处理容器；将基板保持在上述处理容器内的上部的基板保持器；对保持在上述基板保持器的基板进行加热的第一加热器；与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方的原料支承部；对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热的第二加热器；以及用于将上述处理容器内保持为真空的排气单元；其中，使通过对上述固体原料进行加热而在上述处理容器内生成的气化气体在基板表面上热分解从而进行成膜。
在基于本发明的第一以及第二观点的成膜装置中，优选为，上述基板保持器将基板保持成，使基板的下表面成为进行成膜处理的被处理面。
此外，基于本发明的第一以及第二观点的成膜装置，优选为，上述固体原料在被收纳到上方开放的盘型容器内后被支承在上述原料支承部。
此外，基于本发明的第一以及第二观点的成膜装置，优选为，在上述处理容器的上部设有与上述排气单元连接的排气部。在这种情况下，可以在上述处理容器的下部或者侧部设置与上述气体供给单元连接的气体导入部。
基于本发明的第三观点的成膜方法，使用成膜装置，该成膜装置具备：收纳基板的处理容器；将基板保持在上述处理容器内的上部的基板保持器；对保持在上述基板保持器的基板进行加热的第一加热器；与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方的原料支承部；对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热的第二加热器；用于向上述处理容器内供给气体的气体供给单元；以及用于将上述处理容器内保持为真空的排气单元；该成膜方法包括：向上述处理容器内搬入固体原料，并将该固体原料配置于上述原料支承部的工序；向上述处理容器内搬入基板并利用上述基板保持器保持该基板的工序；以及，将由上述原料支承部支承的固体原料，一边利用上述第二加热器进行加热，一边与由上述气体供给单元导入到上述处理容器内的气化促进气体反应，并将生成的成膜原料气体供给到上述基板的表面，使该成膜原料气体热分解而进行成膜的工序。
此外，基于本发明的第四观点的成膜方法，使用成膜装置，该成膜装置具备：收纳基板的处理容器；将基板保持在上述处理容器内的上部的基板保持器；对保持在上述基板保持器的基板进行加热的第一加热器；与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方的原料支承部；对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热的第二加热器；用于向上述处理容器内供给气体的气体供给单元；以及用于将上述处理容器内保持为真空的排气单元；该成膜处理方法具备：向上述处理容器内搬入固体原料，并将该固体原料配置在上述原料支承部的工序；向上述处理容器内搬入基板并利用上述基板保持器保持该基板的工序；以及，将由上述原料支承部支承的固体原料，一边利用上述第二加热器进行加热使该固体原料气化，一边将该气化气体供给到上述基板的表面并使该气化气体热分解而进行成膜的工序。
基于本发明的第三以及第四观点的成膜方法，优选为，在由上述基板保持器保持的基板的下表面进行成膜。
在本发明的成膜装置以及成膜方法中，由于将固体原料配置在处理容器内的原料支承部，因此能够使固体原料与气化促进气体反应而生成的成膜原料气体、或固体原料的气化气体(有时将它们简单地统称为“成膜原料气体”)在处理容器内生成。这样，由于在固体原料和作为成膜对象的基板表面之间不存在配管，所以成膜原料气体在途中不会被捕获，能够稳定地将成膜原料气体向基板表面供给。此外，由于配置在原料支承部的固体原料，被配置在比基板的被处理面靠下方的位置，所以成膜有效地进行，并且微粒很难附着到基板的被处理面。此外，由于使固体原料气化时不使用溶剂也可，所以杂质很难混入，由于不需要液体气化器所以简化了装置结构。
附图说明
图1为表示本发明第一实施方式所涉及的成膜装置的简要结构的剖视图。
图2为对图1的成膜装置的控制部的构成例进行说明的图。
图3为对图1的成膜装置的成膜方法的一例进行说明的图。
图4为对图1的成膜装置的成膜方法的其他例子进行说明的图。
图5为图1的成膜装置的变形例进行说明的图。
图6为对图1的成膜装置的其他变形例进行说明的图。
图7为对图1的成膜装置的另一变形例进行说明的图。
图8为对图1的成膜装置的再一其他变形例进行说明的图。
图9为表示本发明第2实施方式所涉及的成膜装置的简要结构的剖视图。
图10为对图9的成膜装置的变形例进行说明的图。
图11为表示本发明第3实施方式所涉及的成膜装置的简要结构的剖视图。
图12为对图11的成膜装置的变形例进行说明的图。
标号说明
1...处理容器；1a...顶壁；1b...侧壁；1c...底壁；11...基板加热器；12...导热板；13...供电线；14...加热器电源；21...保持部件；22...悬挂支柱；23...活动部件；24...波纹管；25...驱动部；26...轴；31...工作台；32...支柱；33...原料托盘；34...升降杆；35...活动部件；36...驱动部；37...轴；38...波纹管；41...原料加热器；42...供电线；43...加热器电源；51...排气装置；52...排气口；53...排气管；54...挡板；54a...贯通孔；61...开口；71...气体供给装置72...气体导入口；73...气体供给管；81...O环；90...控制部；91...控制器；92...用户界面；93...存储部；94...记录介质；100...成膜装置；W...晶片。
具体实施方式
[第一实施方式]
对本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置100进行说明。首先，参照图1以及图2，对成膜装置100的结构进行说明。图1为表示第一实施方式所涉及的成膜装置100的简要结构的剖视图，图2为表示其控制系统的构成例的图。该成膜装置100作为主要结构具备：收纳作为被处理基板的半导体晶片(以下记为“晶片W”)的处理容器1；作为第一加热器的基板加热器11；保持晶片W的保持部件21；作为原料支承部的工作台31；以及作为第二加热器的原料加热器41。成膜装置100还具备：用于将处理容器1内保持为真空的作为排气单元的排气装置51；用于向处理容器1内供给气体的作为气体供给单元的气体供给装置71；以及对成膜装置100进行控制的控制部90。其中，半导体晶片除包含硅基板之外，还包含例如GaAs、SiC、GaN等的化合物半导体基板。
<处理容器>
处理容器1呈大致圆筒状，并且例如由实施了铝阳极化处理(阳极氧化处理)的铝等材质形成。处理容器1具有顶壁1a、侧壁1b以及底壁1c。
在处理容器1的侧壁1b设有开口61，该开口61用于对该处理容器1内进行晶片W以及后述的原料托盘33的搬入、搬出。在开口61的外侧设有用于开闭开口61的闸阀62。另外，虽然在图1中构成为从一个开口61搬入搬出晶片W以及原料托盘33的结构，但还可以分别设置搬入搬出晶片W的开口、以及搬入搬出原料托盘33的开口。
此外，在构成处理容器1的各部件的接合部分，配备有作为密封部件的O环，以确保该接合部分的气密性。例如在图1中作为代表示出了配备于顶壁1a与侧壁1b的接合部分的环状的O环81。另外，其他部位也可以配备O环，但在此处省略图示及说明。
<基板加热器>
作为对晶片W加热的第一加热器的基板加热器11，被配置于处理容器1内的上部。在本实施方式中，基板加热器11为埋设在导热板12中的电阻加热器。基板加热器11经由供电线13与加热器电源(PS)14连接。基板加热器11构成为，在使由保持部件21保持的晶片W抵接在导热板12的状态下，能够将晶片W加热至例如300℃左右。另外，虽然在图1中使导热板12抵接在处理容器1的顶壁1a，但是可以使导热板12与处理容器1的顶壁1a分离。
导热板12与晶片W的形状一样地呈圆盘状，并且由耐热性且导热性的材质、例如陶瓷等形成。在导热板12配备有作为温度计测单元的热电对(未图示)，能够实时计测基板加热器11的温度。其中，晶片W的加热温度或处理温度若没有特别的说明则表示导热板12的温度。
在本实施方式中，基板加热器11以及导热板12构成基板加热单元。
<保持部件>
作为基板保持器的保持部件21被设置为自如升降，并且将晶片W保持为与导热板12接近或者抵接的状态。保持部件21例如整体被配设成近似圆环状，并由耐热性的材质、例如陶瓷、耐热性树脂等形成。保持部件21以距离晶片W边缘(周缘的角部)数mm的宽度与晶片W的下表面抵接，并从下方对晶片W进行支承。这样，通过用保持部件21来覆盖晶片W的周缘部，能够在晶片W的晶边(bevel)部抑制成为微粒原因的膜的堆积。另外，保持部件21还可分割为多个部件。
保持部件21被多个悬挂支柱22(图1只示出两个)支承而悬挂于环状的活动部件23，该活动部件23设在处理容器1的外部上方。悬挂支柱22贯通处理容器1的顶壁1a，并且为了保持处理容器1内的气密状态而在悬挂支柱22的周围设有能伸缩的波纹管24。在处理容器1的外部设有具备未图示的致动器的驱动部25和轴26，活动部件23连结于该轴26。通过使驱动部25工作，活动部件23经由轴26进行上下变位，并经由悬挂支柱22使保持部件21进行升降变位。于是，使由保持部件21保持的晶片W在抵接到导热板12的下表面的状态、和从该下表面分离的状态之间切换。在成膜处理期间，使保持部件21上升，保持使晶片W抵接到导热板12的下表面的状态。与未图示的输送装置间的晶片W的交接，在使保持部件21下降的状态下进行。另外，作为使作为基板保持器的保持部件21升降的机构，具备悬挂支柱22、活动部件23、驱动部25、轴26等的图1的结构只是例示，并不限定于此。
<工作台>
作为原料支承部的工作台31与基板加热器11对置地配置在处理容器1内的下部。工作台31被支柱32支承。固体原料A在收纳到原料托盘33内之后载置于工作台31。原料托盘33为上方开放的盘型容器，不具有与固体原料A的反应性，并且由耐热性且导热率高的材料、例如石英、陶瓷等材质构成。
固体原料A可以想到两种。其中之一为，固体原料A自身即便加热也不气化，但如果导入气化促进气体B则发生反应，生成蒸气压高的成膜原料气体C。另一个固体原料A为，虽然蒸气压低但如果加热则进行某种程度的气化的物质。这种情况下，固体原料A气化而得的气化气体成为“成膜原料气体”。
在工作台31的多处(例如三处；图1示出了两处)设有开口部31a，在各开口部31a插入有用于使原料托盘33升降的升降杆34。各升降杆34被固定于环状的活动部件35，该活动部件35设置于工作台31的下部。在处理容器1的外部下方设有具备未图示的致动器的驱动部36和轴37，活动部件35连结于该轴37。轴37贯通处理容器1的底壁1c，并且为了保持处理容器1内的气密状态而在轴37的周围设有能伸缩的波纹管38。通过使驱动部36工作，活动部件35经由轴37进行上下变位，并使多个升降杆34同步升降。于是，升降杆34能够在从工作台31的上表面突出的状态和退让到比上表面靠下方的位置的状态之间切换。在成膜处理期间，将升降杆34保持在没有从工作台31的上表面突出的位置，使原料托盘33贴紧工作台31后将工作台31的热有效地传递到原料托盘33内的固体原料。在交接原料托盘33时，使升降杆34上升而保持在从工作台31的上表面突出的位置，与输送装置(图示省略)之间进行原料托盘33的交接。另外，还可以不设置升降杆34，而是设成在未图示的输送装置和工作台31之间直接进行原料托盘33的交接的结构。
<原料加热器>
原料加热器41对载置到工作台31的原料托盘33内的固体原料A进行加热。在本实施方式中，原料加热器41为电阻加热器，埋设于工作台31。原料加热器41经由供电线42与加热器电源(PS)43连接。原料加热器41构成为能够将固体原料A加热至例如300℃左右。该原料加热器41构成用于使固体原料A气化的供给热能的原料加热单元。
在工作台31配备有作为温度计测单元的热电对(未图示)，使得能够实施计测工作台31的温度。其中，原料的加热温度或处理温度若没有特别的说明则表示工作台31的温度。
<排气装置>
本实施方式的成膜装置100具备作为排气单元的排气装置51，该排气装置51进行用于将处理容器1内保持为真空的减压排气。排气装置51具备例如自动压力调整阀、高速真空泵(图示省略)等，使得能够进行处理容器1内的排气而对处理容器1内进行抽真空。在处理容器1的上部设有与排气装置51连接的排气部、即排气口52。通过将排气口52设置于靠近晶片W的处理容器1的上部，能够提高成膜效率。在此，“处理容器1的上部”，是指比对收纳固体原料A的原料托盘33进行支承的工作台31的上表面还靠上方的位置。因此，排气口52还可设置于处理容器1的侧壁1b。但是，为了使成膜原料气体在处理容器1内顺畅地流动，优选为将排气口52设置在比由保持部件21保持的晶片W还靠上方的位置。在图1的成膜装置100中，排气口52设在顶壁1a。在排气口52经由排气管53与排气装置51连接。另外，在本实施方式中，排气装置51构成成膜装置100的一个结构部，但还可安装与成膜装置100分体的其他外带的排气装置来进行使用。
在处理容器1内的上部设有用于进行均匀的排气的挡板54。挡板54呈近似环状地设在导热板12的周围。此外，挡板54被配置成，与由保持部件21支承的晶片W的下表面(被处理面)大致处于一个面。挡板54具有多个贯通孔54a，调整朝向排气口52的气流，使处理容器1内均匀排气。
<气体供给装置>
本实施方式的成膜装置100还具备作为气体供给单元的气体供给装置71，该气体供给装置71向处理容器1内供给气化促进气体。在处理容器1的下部，设有与气体供给装置71连接的气体导入部、即气体导入口72。在此，“处理容器1的下部”，是指比对收纳固体原料A的原料托盘33进行支承的工作台31的上表面靠下方的位置。通过将气体导入口72设置在处理容器1的下部，使成膜原料气体在处理容器1内顺畅地流动。因此，气体导入口72虽然可以设在处理容器1的侧壁1b，但优选为如图1的成膜装置100那样设在底壁1c。气体导入口72经由气体供给管73与气体供给装置71连接。
气体供给装置71可以具有未图示的一个以上的气体供给源、流量控制装置、阀、气化器、溶剂罐等，但在此省略图示以及说明。气体供给源可以包含具有与固体原料A的反应性的气化促进气体、与成膜原料气体反应的成膜促进气体的供给源，或者可以进一步包含例如稀有气体、用于对处理容器1内进行清洗的清洗气体、用于置换处理容器1内的氛围的净化气体等的供给源。这些气体经由气体供给管73以及气体导入口72向处理容器1内供给。另外，图1示出了一根气体供给管73，但可以是多根。气化促进气体为与固体原料A反应来生成成膜原料气体的气体，优选为使用例如蚁酸(HCOOH)、一氧化碳(CO)、三氟化磷(PF3)、1，1，1，5，5，5-六氟-2，4-戊二酮(H(hfac))等气体。其中，在此hfac为1，1，1，5，5，5-六氟-2，4-戊二酮根。成膜促进气体为与固体原料A不反应但与成膜原料气体反应而促进成膜的气体，例如可举出H2。在本实施方式中，气体供给装置71构成成膜装置100的一个结构部，但还可以安装与成膜装置100分体的其他外带的气体供给装置来进行使用。
<控制部>
构成成膜装置100的各结构部(例如，加热器电源14、加热器电源43、排气装置51、气体供给装置71等)是与控制部90连接而被控制的结构。图2表示成膜装置100中的控制系统的结构例。作为计算机的控制部90具备：具有CPU的控制器91、与该控制器91连接的用户界面92及存储部93。用户界面92为了供工序管理者管理成膜装置100而具有进行指令的输入操作等的键盘、触摸面板、可视化地显示成膜装置100的运转状况的显示器等。存储部93保存有用于通过控制器91的控制来实现成膜装置100所执行的各种处理的控制程序(软件)、记录了处理条件数据等的配方(recipe)。于是，根据需要，按照从用户界面92输入的指示等，从存储部93调取任意的控制程序或配方使控制器91执行，由此在控制器91的控制下，在成膜装置100的处理容器1内进行所希望的处理。
另外，上述控制程序或处理条件数据等的配方，还可通过将存储在计算机可读记录介质94中的状态的配方，安装到存储部93来进行使用。作为计算机可读记录介质94，无特别的限定，例如可以使用CD-ROM、硬盘、软盘、闪存、DVD等。此外，上述配方，还可从其他装置经由例如专用线路随时传送而在线使用。
<成膜处理的顺序和成膜方法>
接下来，对成膜装置100的成膜处理顺序和成膜方法进行说明。在成膜装置100中，基于控制部90的控制进行成膜处理。具体而言，首先，在开放了闸阀62的状态下，利用未图示的输送装置，从开口61将收纳有固体原料A的原料托盘33交接给从工作台31突出的状态的升降杆34，然后使升降杆34下降而将原料托盘33载置于工作台31上。由此，将固体原料A放置于工作台31。此外，在开放了闸阀62的状态下，利用未图示的输送装置从开口61将晶片W搬入到处理容器1内，交接给保持部件21。然后，使保持部件21上升，夹紧晶片W的周缘部并将晶片W以紧贴在内设有基板加热器11的导热板12的状态固定。
然后，关闭闸阀62，使排气装置51动作而将处理容器1内设为真空。此时，逐渐地进行抽真空，以防止原料托盘33内的固体原料A飞散。然后，利用基板加热器11加热晶片W，并且利用原料加热器41加热原料托盘33内的固体原料A。
(成膜方法)
在此，参照图3以及图4，对使用本实施方式的成膜装置100来进行的两种典型的成膜方法进行说明。其中，图3以及图4只是简略地表示了成膜装置100的一部分的结构。
(第一方法：化学反应气化方法)
第一方法在固体原料A的蒸气压极低、且只通过加热几乎不会气化的情况下有效。如图3所示，该方法中，一边加热固体原料A一边从气体供给装置71经由气体导入口72供给与固体原料A具有反应性的气化促进气体B。然后，通过固体原料A与气化促进气体B的反应来生成成膜原料气体C。使该成膜原料气体C在晶片W的被处理面发生反应而生成薄膜。这种情况下的晶片W表面上的反应主要为热分解反应。即，成膜原料气体C在被基板加热器11加热为高温的晶片W的被处理面热分解而形成薄膜的反应。作为这种反应的代表例，可以举出固体原料A为无水蚁酸铜(Cu(HCOO)2)、气化促进气体B为蚁酸(HCOOH)、成膜原料气体C为蚁酸亚铜(Cu(HCOO))的情况。进一步，作为其他组合，例如还可举出下述情况：
(1)固体原料A为镍金属粉末、气化促进气体B为一氧化碳(CO)、成膜原料气体C为Ni(CO)4的情况；
(2)固体原料A为钨金属粉末、气化促进气体B为一氧化碳(CO)、成膜原料气体C为W(CO)6的情况；
(3)固体原料A为钌金属粉末、气化促进气体B为一氧化碳(CO)、成膜原料气体C为Ru3(CO)12的情况；
(4)固体原料A为铂金属粉末、气化促进气体B为三氟化磷(PF3)、成膜原料气体C为Pt(PF3)4的情况等。
(第二方法：单纯加热气化方法)
第二方法在固体原料A的蒸气压低但能够通过加热来气化的情况下有效。如图4所示，该方法中，加热固体原料A来生成气化气体A’，将该气化气体A’供给到由保持部件21保持的晶片W的下表面(被处理面)，在晶片W的表面发生反应而进行薄膜的成膜。该情况的反应主要为在被加热为高温的晶片W的表面产生的热分解反应。即，工作台31的固体原料A被原料加热器41加热后而生成的气化气体A’为成膜原料气体，在被基板加热器11加热的晶片W的被处理面热分解而形成薄膜。作为通过这种热分解来进行成膜的固体原料，例如可以举出羰基钨(W(CO)6)、羰基钴(CO2(CO)8)等金属羰基化合物、双(六氟乙酰丙酮)合镍(Ni(hfac)2)。
在图1的成膜装置100中，构成为在处理容器1的底壁1c设置气体导入口72、在处理容器1的顶壁1a设置气体排气口52，并连接有气体供给装置71、排气装置51的结构。按照这种配置，在上述第一方法(图3)中，作为与固体原料A反应的对象方、即从气体供给装置71经由气体导入口72供给的气化促进气体B的流动方向，整体成为从下方朝向上方的方向。因此，通过固体原料A与气化促进气体B的反应而生成的成膜原料气体C的流动也成为大致相同的方向，能够将成膜原料气体C有效地向配置在排气口52附近的晶片W的表面供给。此外，在上述第二方法(图4)中，由原料托盘33中的固体原料A形成的气化气体A’的上升流，直接形成朝向排气口52的气体流，因此不会使气体流产生紊乱，能够将成膜原料气体、即气化气体A’有效地向配置在排气口52附近的晶片W供给。
如上所述，能够在由保持部件21保持的晶片W的下表面形成所希望的薄膜。在成膜处理结束之后，使处理容器1内的压力逐渐上升以防止原料托盘33内的固体原料A飞散，在到达了规定压力的阶段开放闸阀62，利用未图示的输送装置从开口61搬出晶片W。成膜装置100的成膜处理是基于控制部90的存储部93中保存的配方来进行的。于是，控制器91读取该配方，向成膜装置100的各结构部送出控制信号，由此在所希望的条件下进行成膜处理。
<作用>
在本实施方式的成膜装置100中，由于将固体原料A配置在处理容器1内的工作台31上，因此能够在处理容器内生成成膜原料气体(固体原料A与气化促进气体B反应而生成的成膜原料气体C、或者固体原料A的气化气体A’)。这样，由于在固体原料A和作为成膜对象的晶片W之间不存在配管，所以成膜原料气体C或者气化气体A’在输送途中不会被捕获，能够将它们稳定地向晶片W的表面供给。此外，由于不使用使固体原料A气化的溶剂也可，因此不易发生杂质向膜中的混入，由于不需要液体气化器，因此还能简化装置结构。进一步，在成膜装置100中，由于使用原料托盘33来收纳固体原料A，所以能够用输送晶片W的通常的输送装置来搬入、搬出固体原料A，固体原料A的更换也容易。
此外，在本实施方式的成膜装置100中，晶片W的成膜对象面(被处理面)朝向下方且与配置在工作台31的固体原料A的上方对置地配置，从而有效地进行基于成膜原料气体C或固体原料A的气化气体A’的成膜，提高了在晶片W的面内的处理的均匀性。此外，由于晶片W的被处理面朝向下方，因此还能抑制微粒附着于晶片W的被处理面。
[变形例]
接下来，参照图5～8对成膜装置100的变形例进行说明。另外，在图5～8中，为便于说明，适当省略了各变形例的特征部分以外的结构。此外，对于与图1相同的结构，标记相同的符号省略说明。
图5的成膜装置100A是将作为气体导入部的气体导入口72设在处理容器1的侧部的第一变形例。在此，“处理容器1的侧部”，是指侧壁1b的高度方向的中央附近，具体而言，是指在侧壁1b的、比对收纳固体原料A的原料托盘33进行支承的工作台31的上表面靠上方的位置、且比由保持部件21保持的晶片W靠下方的位置。在这样将气体导入口72设在侧壁1b的成膜装置100A中，排气口52与图1一样地设在顶壁1a。另一方面，图6的成膜装置100B是将排气口52设在底壁1c，且将气体导入口72与图5一样地设在处理容器1的侧部的第二变形例。在图6中，将挡板54设成与工作台31的上表面处于大致一个面。如图5以及图6所例示的那样，通过将气体导入口72设在处理容器1的侧部，能够在进行上述第一方法(化学反应气化方法)的情况下，使从气体导入口72导入的气化促进气体B容易地接触原料托盘33中收纳的固体原料A，因此有利。这样，成膜装置100中的气体导入部和排气部的配置可进行各种变形。为了提高成膜效率，优选为将排气口52靠近晶片W设置。此外，特别是在进行上述第一方法(化学反应气化方法)的情况下，优选为，例如如图1、图5、图6所示，以将晶片W与固体原料A的对置空间夹在内侧的方式配置气体导入口72和排气口52，使得气化促进气体B的流动通过该对置空间。另外，在图5以及图6的变形例中，将气体导入口72设成贯通侧壁1b的开口，但也可以在气体导入部设置例如喷嘴，并且还能将该喷嘴配置成环状，从而从侧壁1b的整个内周均匀地导入气体。
图7的成膜装置100C为具备驱动机构的第三变形例，该驱动机构使工作台31在载置了收纳有固体原料A的原料托盘33的状态下向水平方向旋转。在该成膜装置100C中，在支柱32连结有具有例如电机等的旋转驱动部39，能够以支柱32为旋转轴使工作台31向水平方向旋转。通过使工作台31旋转，由固体原料A与气化促进气体B的反应而产生的成膜原料气体C、或由固体原料A形成的气化气体A’的流动，不会在处理容器1内产生偏移。其结果，能够向由保持部件21保持的晶片W的下表面均匀地供给成膜原料气体C或气化气体A’。从而，能够提高在晶片W的面内的成膜膜厚的均匀性。
图8的成膜装置100D为在载置于工作台31的原料托盘33和支承于保持部件21的晶片W之间设置闸门110的第四变形例。例如，在上述第一方法(化学反应气化方法)中，可以根据气化促进气体B从气体供给装置71的导入的导入时间，来控制成膜原料气体C被供给到晶片W的表面的时间(也就是，成膜反应发生的时间)，但有时要求更为严密的时间管理。此外，在上述第二方法(单纯加热气化方法)中，固体原料A在工作台31被加热时逐渐气化而产生气化气体A’。因此，有时很难准确地管理气化气体A’被供给到晶片W的表面的时间。从以上情况考虑，优选为，能够对将成膜原料气体C或由固体原料A形成的气化气体A’供给到晶片W的表面的时间进行控制。为此，在图8的成膜装置100D中设置了闸门110，并且在闸门110关闭的状态下，切断成膜原料气体C或气化气体A’，而使得成膜原料气体C或气化气体A’实质上无法供给到晶片W。
闸门110具备设为多层(例如两层)的滑动板111(111A、111B)和使该滑动板111进入、避让的驱动部112。通过使驱动部112工作，滑动板111A以及111B进入处理容器1内的原料托盘33的上方位置、或者从该位置避让。其中，滑动板111可以由1张板构成。滑动板111贯通处理容器1的侧壁1b，并且在其周围设有保持处理容器1内的气密状态的可伸缩的波纹管113。在成膜装置100D中，在关闭闸门110的状态下开放闸阀62向处理容器1内搬入晶片W。然后，关闭闸阀62，将晶片W保持在保持部件21后利用导热板12内的基板加热器11进行预热。此外，利用原料加热器41加热工作台31上的原料托盘33内的固体原料A。然后，在上述第一方法(化学反应气化方法)中，关闭闸门110直至通过来自气体供给装置71的气化促进气体B和固体原料A的反应而生成的成膜原料气体C到达规定的浓度，在到达规定浓度的阶段开放闸门110一定时间后，向晶片W的表面供给成膜原料气体C。此外，在上述第二方法(单纯加热气化方法)中，关闭闸门110直至由固体原料A形成的气化气体A’到达规定的浓度，在到达规定的浓度的阶段开放闸门110一定时间后，向晶片W的表面供给由固体原料A形成的气化气体A’。另外，不管是哪一种情况，均在经过规定时间之后，关闭闸门110，打开闸阀62，搬出晶片W，从而结束对1枚晶片W的成膜处理。这样，通过闸门110的开闭，能够精密地控制成膜原料气体C或由固体原料A形成的气化气体A’向晶片W表面的供给时间以及供给总量。
如上所述，本实施方式的成膜装置可进行各种变形。此外，上述的各变形例在不影响发明的效果的范围内可进行组合。例如，在图5以及图6所例示的变形例中，可以如图7所示的变形例那样使工作台31旋转，还可以如图8所示的变形例那样设置闸门110。进一步，在图8所示的变形例中，可以如图7所示的变形例那样使工作台31旋转。
[第二实施方式]
接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图9为表示第二实施方式所涉及的成膜装置101的简要结构的剖视图。在本实施方式中，作为对固体原料A加热的单元，使用灯加热器。另外，在以下的说明中，以图9的成膜装置101的特征结构为中心进行说明，对于成膜装置101的与图1的成膜装置100相同的结构标记相同的符号且省略说明。
本实施方式的成膜装置101中，作为原料支承部而具备：例如呈环状的可升降的活动部件121、从该活动部件121立设且与原料托盘33的底面抵接来支承该原料托盘33的多个(只图示两个)支承突起122、使活动部件121升降的轴123、以及对轴123进行驱动的驱动部124。活动部件121以及支承突起122均由透过热线的材料、例如石英构成。驱动部124设在处理容器1的外部下方。驱动部124通过轴123与活动部件121连结。轴123贯通处理容器1的底壁1c，并且为了保持处理容器1内的气密状态而在其周围设有可伸缩的波纹管125。通过利用驱动部124经由轴123使活动部件121上下移动，能够对由支承突起122保持原料托盘33的高度进行调节。从而构成为，能够与例如未图示的输送装置间进行原料托盘33的交接、或者能够任意调节成膜处理时原料托盘33中的固体原料A与晶片W的间隔(缝隙G)。
此外，在活动部件121正下方的处理容器1的底部，设有灯单元131。灯单元131具备：划出灯单元131的外延的隔墙132；被隔墙132支承的由例如石英等通过热线的材料构成的透过窗133；以及配置于透过窗133的下方的作为原料加热单元的多个加热灯134。由加热灯134放出的热线通过透过窗133后照射原料托盘33的下表面，使得能够对收纳在原料托盘33中的固体原料A加热。
在本实施方式的成膜装置101中，使用具有通过切换导通/切断而获得的加热/降温的响应性优越的加热灯134的灯单元131，来对固体原料A进行加热，因此原料的升温速度快，能够在短时间内对固体原料A进行加热。因此，能够提高整个成膜处理的生产能力，并且还能容易地控制固体原料A的加热温度。此外，在本实施方式的成膜装置101中，设置为可升降变位的活动部件121的多个支承突起122，兼具作为对原料托盘33进行支承的原料支承部的功能、和作为在与输送装置(图示省略)之间交接原料托盘33时的升降杆的功能，所以能够减少部件件数，简化装置结构。
此外，在成膜装置101中，利用活动部件121的支承突起122以点接触的状态支承原料托盘33，所以能够将来自灯单元131的热直接传递到原料托盘33的背面，能够提高固体原料A的加热效率。
此外，在成膜装置101中，通过改变成膜处理中的、活动部件121的支承突起122的高度位置的设定，能够任意地设定缝隙G。因此，通过根据固体原料A的种类、气化促进气体B(必要的情况下)的种类或流量、处理压力等其他成膜条件，对缝隙G进行微调而使缝隙G最佳化，能够提高成膜效率，或者改善晶片W的面内/面间的处理的均匀性。
[变形例]
接下来，参照图10对成膜装置101的变形例进行说明。另外，在图10中，对于与图9相同的结构，标记相同的符号且省略说明。在图9的成膜装置101中，构成为在导热板12中内设电阻加热式基板加热器11来对晶片W进行加热的结构，但替代电阻加热式基板加热器11，还可以如图10所示的成膜装置101A那样设置灯单元141。灯单元141具备：划出该灯单元141的外延的隔墙142；被隔墙142支承的由例如石英等透过热线的材料构成的透过窗143；以及配置于透过窗143的上方的作为原料加热单元的多个加热灯144。由加热灯144放出的热线通过透过窗143后照射晶片W的上表面(背面)，使得能够将晶片W加热至规定温度。另外，在图10中，利用保持部件21将晶片W保持为接触透过窗143的状态，但还可通过调节保持部件21的高度，将晶片W保持为与透过窗143分离的状态。
本实施方式的成膜装置101、101A的其他结构以及效果，与第一实施方式相同。另外，在本实施方式中也可以与第一实施方式一样地适用例如如图5、图6以及图8所例示的变形例，能够获得上述的效果。
[第三实施方式]
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。图11为表示第三实施方式所涉及的成膜装置102的简要结构的剖视图。另外，在以下的说明中，以图11的成膜装置102的特征结构为中心进行说明，对于成膜装置102的与图1的成膜装置100相同的结构，标记相同的符号且省略说明。在本实施方式的成膜装置102中，利用静电吸附机构来保持晶片W。在配置于处理容器1内上部的导热板12内，埋设有作为基板保持器的静电卡盘151。静电卡盘151具有将未图示的电极层夹入于电介体层之间的构造，该电极层经由供电线152与直流电源153连接。另外，通过对静电卡盘151施加直流电压，静电卡盘151通过库仑力静电吸附晶片W并将晶片W固定于导热板12的下表面。此外，通过停止从直流电源153向静电卡盘151施加电压，能够解除对晶片W的固定。
如上所述，在本实施方式中，作为基板保持器具备静电卡盘151，由此能够以简易的结构保持晶片W。
另外，还可以如图12所例示的成膜装置102A那样，在静电卡盘151的基础上还与图1一样地设置具有保持部件21、悬挂支柱22、活动部件23、驱动部25等的保持机构。即，在成膜装置102A中，作为基板保持器具有静电卡盘151和保持部件21。在该情况下，可以以静电卡盘151为主、保持部件21为辅(辅助)地保持晶片W，还可以以保持部件21为主、静电卡盘151为辅(辅助)地保持晶片W。
本实施方式的成膜装置102、102A的其他结构以及效果，与第一实施方式一样。另外，在本实施方式中，也可以与第一实施方式一样地适用例如如图5、图6、图7以及图8所以例示的变形例，能够获得上述的效果。此外，在成膜装置102、102A中，还可以与第二实施方式一样地配备灯单元。
【实施例】
接下来，举出实施例对本发明进一步进行详细说明，但本发明不限于以下的实施例。
实施例1
作为固体原料A使用了无水蚁酸铜(Cu(HCOO)2)粉末。使用与图6一样结构的成膜装置100B，从气体供给装置71经由气体导入口72向处理容器1按照100ml/min(sccm)的流量导入作为净化气体的N2气体，利用APC(自动压力控制器；Auto Pressure Controller)将压力调整为13.3Pa(100mTorr)之后，将工作台31上的原料托盘33中收纳的固体原料A加热至130℃。同时，将以紧贴于导热板12的状态保持于保持部件21的硅基板加热至150℃。之后，停止N2气体的供给，从气体供给装置71经由气体导入口72按照100ml/min(sccm)的流量导入作为气化促进气体B的蚁酸(HCOOH)气体。在这一期间，压力保持13.3Pa(100mTorr)。流入10分钟HCOOH气体，之后取出硅基板，则在硅基板的表面形成膜厚100nm左右的金属铜膜。金属铜膜是通过固体原料A即无水蚁酸铜(Cu(HCOO)2)与气化促进气体B即蚁酸(HCOOH)反应而生成作为成膜原料气体C的蚁酸亚铜(Cu(HCOO))，并且该蚁酸亚铜(Cu(HCOO))在硅基板的表面进行热分解而形成的。这样，确认出通过成膜装置100B，能够使用固体原料A有效地形成金属铜膜。在本实施例中，由于将固体原料A在处理容器1内的工作台31进行加热，所以不会发生因原料供给时的固化引起的捕获、溶剂向金属铜膜的混入，也不产生微粒污染。
以上，以例示为目的详细说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式。本领域的普通技术人员在不脱离本发明的思想以及范围的前提下可进行多种改变，这些改变也均包含于本发明的范围内。例如，在上述实施方式中，举例说明了以半导体晶片为处理对象的成膜装置，但本发明也能应用于以液晶显示装置所使用的玻璃基板或陶瓷基板等为处理对象的成膜装置。

Claims (10)

1.一种成膜装置，其特征在于，具备：
处理容器，该处理容器收纳基板；
基板保持器，该基板保持器将基板保持在上述处理容器内的上部；
第一加热器，该第一加热器对保持在上述基板保持器的基板进行加热；
原料支承部，该原料支承部与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方；
第二加热器，该第二加热器对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热；
气体供给单元，该气体供给单元用于向上述处理容器内供给与上述固体原料反应而生成成膜原料气体的气化促进气体；以及
排气单元，该排气单元用于将上述处理容器内保持为真空，其中
使在上述处理容器内生成的上述成膜原料气体在基板表面上热分解从而进行成膜。
2.一种成膜装置，其特征在于，具备：
处理容器，该处理容器收纳基板；
基板保持器，该基板保持器将基板保持在上述处理容器内的上部；
第一加热器，该第一加热器对保持在上述基板保持器的基板进行加热；
原料支承部，该原料支承部与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方；
第二加热器，该第二加热器对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热；以及
排气单元，该排气单元用于将上述处理容器内保持为真空，其中
使通过对上述固体原料进行加热而在上述处理容器内生成的气化气体在基板表面上热分解从而进行成膜。
3.根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于，
上述基板保持器将基板保持成，使基板的下表面成为进行成膜处理的被处理面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
上述固体原料在被收纳到上方开放的盘型容器内后被支承在上述原料支承部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成膜装置，其特征在于，
在上述处理容器的上部设有与上述排气单元连接的排气部。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，
在上述处理容器的下部设有与上述气体供给单元连接的气体导入部。
7.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，
在上述处理容器的侧部设有与上述气体供给单元连接的气体导入部。
8.一种成膜方法，其特征在于，
该成膜方法使用成膜装置，该成膜装置具备：
处理容器，该处理容器收纳基板；
基板保持器，该基板保持器将基板保持在上述处理容器内的上部；
第一加热器，该第一加热器对保持在上述基板保持器的基板进行加热；
原料支承部，该原料支承部与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方；
第二加热器，该第二加热器对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热；
气体供给单元，该气体供给单元用于向上述处理容器内供给气体；以及
排气单元，该排气单元用于将上述处理容器内保持为真空，
该成膜方法具备：
向上述处理容器内搬入固体原料，并将该固体原料配置于上述原料支承部的工序；
向上述处理容器内搬入基板并利用上述基板保持器保持该基板的工序；以及
将由上述原料支承部支承的固体原料，一边利用上述第二加热器进行加热，一边与由上述气体供给单元导入到上述处理容器内的其他气化促进气体反应，将生成的成膜原料气体供给到上述基板的表面并使该成膜原料气体热分解从而进行成膜的工序。
9.一种成膜方法，其特征在于，
该成膜方法使用成膜装置，该成膜装置具备：
处理容器，该处理容器收纳基板；
基板保持器，该基板保持器将基板保持在上述处理容器内的上部；
第一加热器，该第一加热器对保持在上述基板保持器的基板进行加热；
原料支承部，该原料支承部与保持在上述基板保持器的基板对置地被配置在该基板保持器的下方；
第二加热器，该第二加热器对支承在上述原料支承部的固体原料进行加热；
气体供给单元，该气体供给单元用于向上述处理容器内供给气体；以及
排气单元，该排气单元用于将上述处理容器内保持为真空，
该成膜方法具备：
向上述处理容器内搬入固体原料，并将该固体原料配置在上述原料支承部的工序；
向上述处理容器内搬入基板并利用上述基板保持器保持该基板的工序；以及
将由上述原料支承部支承的固体原料，利用上述第二加热器进行加热使该固体原料气化，同时将该气化气体供给到上述基板的表面并使该气化气体热分解从而进行成膜的工序。
10.根据权利要求8或9所述的成膜方法，其特征在于，
在由上述基板保持器保持的基板的下表面进行成膜。
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