JP2007092161A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】層間絶縁膜を生成するためにかかる時間を大幅に短縮する成膜方法、及び当該成膜方法を実施するための成膜装置の提供。
【解決手段】成膜方法では、ＡＬＤ法によって、ハードディスク等のヘッドにおいて層状に設けられた読出し用ヘッドと書込み用ヘッドとの間を絶縁するための層間絶縁膜を成膜する。成膜方法では、基板を所定の温度である略２００℃に加熱する加熱工程と、基板の表面を当該所定の温度に維持しながら真空中でＴＭＡ等の反応物の交互表面反応に曝して基板上に薄膜を成長させて成膜する反応工程とを行う。反応工程において一の基板上に薄膜を成膜している時に、一の基板の次に反応工程で成膜が行われる他の基板について加熱工程を行う。成膜装置１は、ＡＬＤ室４０と、ＡＬＤ室４０とは別個に設けられた加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は成膜方法及び成膜装置に関し、特に、ハードディスク等のヘッドにおいて層状に設けられた読出し用ヘッドと書込み用ヘッドとの間を絶縁するための層間絶縁膜を成膜するための成膜方法及び当該成膜方法を実施するための成膜装置に関する。

ハードディスク等のヘッドにおいては、読出し用ヘッドと書込み用ヘッドとが層状に配置されて設けられている構成が知られている。読出し用ヘッドとしては、例えばＧＭＲヘッドやＴＭＲヘッド等が用いられている。

層状に配置されて設けられた読出し用ヘッドと書込み用ヘッドとの間には、アルミナからなる層間絶縁膜が設けられており、読出し用ヘッドと書込み用ヘッドとを絶縁する。従って、層間絶縁膜は、ピンホールが全く形成されておらず、均一な膜であることが要求される。

このように均一な膜を生成する方法としてＡＬＤ法が知られている。ＡＬＤ法を行うための成膜装置は加熱室を兼ねた反応室を有している。反応室は壁部とヒーターと真空装置と反応物供給手段と反応物排出手段とを備えており、壁部は反応空間を画成する。ヒーターは、反応室内へ投入された基板を所定の温度に加熱する。また、所定の温度に加熱された基板を当該所定の温度に維持する。真空装置は反応空間内を真空にする。反応物供給手段は反応物を反応空間内へ供給する。反応物排出手段は余分な反応物を反応空間内から排出する。

ＡＬＤ法を用いて基板上にアルミナの薄膜を生成する方法は以下のとおりである。先ず、基板表面にエッチングを施し、成膜がおこなわれる基板表面のクリーニングを行うエッチング工程を行う。次に、加熱室を兼ねた反応室に基板を投入し、反応室のヒーターによって基板が所定の温度である略２００℃に達するまで加熱する加熱工程を行なう。この加熱工程において常温の基板を略２００℃に加熱するまでに要する時間は略１０分程度である。

次に、当該所定の温度に基板を維持した状態の反応室内へ反応物を導入することにより成膜を行う反応工程を行う。反応物は、Ｈ_２ＯとＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）である。より具体的には、先ず気化したＨ_２Ｏを反応室内へ導入し、基板上に−ＯＨ基を成膜する。次に、反応室内にＮ_２ガスを導入して余分なＨ_２Ｏを反応室内から急速に排出させ、ＴＭＡのガスを反応室内に供給する。その後、再度Ｎ_２ガスを反応室内に供給することにより余分なＴＭＡのガスを反応室内から急速に排出させる。以上の工程が成膜の工程における１サイクルでありこの１サイクルにより１層の原子層のアルミナ膜が基板上に生成される。

必要な膜厚のアルミナ膜を生成するためには、この１サイクルを繰返し行う。従って１サイクル目に引続き２サイクル目を行うときには、再び気化したＨ_２Ｏを反応室内へ導入し、−ＯＨ基を成膜する。成膜レートは約２０Å／ｍｉｎである。層間絶縁膜としては２００Å程度の膜厚が要求されるため、反応工程に要する時間は略１０分程度である。層間絶縁膜は、ピンホールが全く形成されておらず、均一な膜であることが要求されるのであるが、このようにＡＬＤ法により原子層１層ずつ成膜してゆくことによりこれらの要求を満たす層間絶縁膜を生成することができる。このようなＡＬＤ法を行なうための反応室の具体的な構成は、例えば特開２００１−２００７５号公報に記載されている。
特開２００１−２００７５号公報

上述した従来のＡＬＤ法による成膜方法では、加熱工程と反応工程とでそれぞれ略１０分ずつ計２０分かかっている。一方、これら以外の工程はこのような長時間はかからない。例えば、上述のエッチング工程は略３０秒であり加熱工程、反応工程にかかる時間と比較して短い。そこで、加熱工程又は反応工程にかかる時間を短縮できれば、成膜のための全工程にかかる時間を大幅に短縮できることになる。

しかし、加熱工程では基板を所定の温度である略２００℃に加熱するための時間を短縮することはできない。また、反応工程では、前述のように原子層１層ずつ膜を生成してゆくため、層間絶縁膜を所定の膜厚である２００Åとするために反応にかかる時間を短縮することはできない。このため、層間絶縁膜を生成するためにかかるトータルの成膜時間を短縮することは困難であった。

そこで、本発明は、層間絶縁膜を生成するためにかかる時間を大幅に短縮する成膜方法、及び当該成膜方法を実施するための成膜装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基板を所定の温度に加熱する加熱工程と、該所定の温度とされた該基板の表面を該所定の温度に維持しながら該基板を真空中で反応物の交互表面反応に曝すことにより該基板上に薄膜を成長させて成膜する反応工程とを有する成膜方法であって、該反応工程において一の基板上に薄膜を成膜している時に、該一の基板の次に該反応工程で成膜が行われる他の基板について加熱工程を行う成膜方法を提供している。

反応工程において一の基板上に薄膜を成膜している時に、一の基板の次に反応工程で成膜が行われる他の基板について加熱工程を行うようにしたため、成膜の全工程中で時間のかかる加熱工程を一の基板に対して行うと同時に、成膜の全工程中で時間のかかる反応工程を他の基板について行うことができ、複数の基板に成膜をする際に、一の基板に層間絶縁膜を生成した後、次の他の基板に層間絶縁膜を生成し終わるまでの時間を、略加熱工程にかかる時間の分だけ短縮することができる。

ここで、該加熱工程の前、又は該加熱工程の後であって該反応工程の前に、該反応工程において成膜が行われる該基板の表面をエッチングする工程を行うことが好ましい。

加熱工程の前、又は加熱工程の後であって反応工程の前に、反応工程において成膜が行われる基板の表面をエッチングする工程を行うため、成膜がおこなわれる基板表面のクリーニングを行うことができる。また、加熱工程を行う加熱室においてエッチング工程を行う構成とする場合には、エッチングを行うエッチング室と加熱室との間で基板を移動させる時間を短縮させることができる。

また、該反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われることが好ましい。反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われるため、ハードディスク等のヘッドに用いられる層間絶縁膜に要求される均一な膜質を満たす薄膜を生成することができる。

また、本発明は、基板を所定の温度に加熱するための加熱室を備えた加熱部と、該加熱室において該所定の温度とされた該基板の表面を真空の環境下で反応物の交互表面反応に曝して基板上に薄膜を成長させるための反応室を備え、該加熱部とは別個に設けられた反応部と、該加熱部と該反応部との間に設けられ、基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とが行われると共に、該加熱室と該反応室とに連通して該加熱部に対しての基板の投入及び排出と該反応部に対する基板の投入及び排出とを実行する搬送部とを備えた成膜装置を提供している。

加熱部とは別個に反応部を設けたため、成膜の全工程中で時間のかかる加熱部における加熱の工程を一の基板に対して行うと同時に、成膜の全工程中で時間のかかる反応部における反応の工程を他の基板について行うことができる。このため、複数の基板に成膜をする際に、一の基板に層間絶縁膜を生成した後、次の他の基板に層間絶縁膜を生成し終わるまでの時間を、加熱部における略加熱の工程にかかる時間の分だけ短縮することができる。

また、加熱部と反応部との間に設けられ、基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とが行われると共に、加熱室と反応室とに連通して加熱部に対しての基板の投入及び排出と反応部に対する基板の投入と排出を実行する搬送部を備えているため、成膜装置に対する基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とを容易に行うことができ、また、加熱部に対しての基板の投入及び排出と反応部に対する基板の投入及び排出とを容易に行うことができる。

ここで、該搬送部は、該加熱室と該反応室とに連通する搬送室と、該搬送室に連通する投入・排出室とを有し、該投入・排出室において基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とが行われ、該搬送室は搬送室搬送手段を備え、搬送室搬送手段は該投入・排出室に投入された基板を該搬送室内へ導入し該搬送室内で搬送し、該加熱部に対しての基板の投入及び排出と該反応部に対しての基板の投入及び排出とを実行することが好ましい。

搬送部は、加熱室と反応室とに連通する搬送室と、搬送室に連通する投入・排出室とを有し、投入・排出室において基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とを行うようにしたため、搬送室内の気圧と投入・排出室内の気圧が異なる場合であっても、搬送室と投入・排出室との間の連通を予め遮断しておき、大気圧の状態の投入・排出室へ基板を投入し、投入・排出室を密閉状態とした後で投入・排出室内の気圧を搬送室の気圧と同一し、その後で搬送室と投入・排出室との間を連通させることで、搬送室の気圧を変化させることなく投入・排出室内へ投入された基板を搬送室内へ導入することができる。

また、搬送室は搬送室搬送手段を備え、搬送室搬送手段は投入・排出室に投入された基板を搬送室内へ導入し搬送室内で搬送し、加熱部に対しての基板の投入及び排出と反応部に対しての基板の投入と排出を実行するため、加熱室と反応室と搬送室とを真空の状態に維持したまま、基板を搬送室内で搬送し、また、真空下で加熱部に対しての基板の投入及び排出と反応部に対しての基板の投入及び排出とを行うことができる。

また、該反応室は、反応空間を画成する壁部と、該反応空間内に投入された該基板を該所定の温度に維持するための反応室ヒーターと、該反応空間を真空にするための真空装置と、反応物を該反応空間内へ供給するための少なくとも１つの反応物供給手段と、該反応空間内から反応物を排出するための少なくとも１つの反応物排出手段とを備えることが好ましい。

反応室は、反応空間を画成する壁部と、反応空間内に投入された基板を所定の温度に維持するための反応室ヒーターと、反応空間を真空にするための真空装置とを備えるため、反応空間を真空とした状態で反応物の交互表面反応を行うことができる。

また、反応物を反応空間内へ供給するための少なくとも１つの反応物供給手段と、反応空間内から反応物を排出するための少なくとも１つの反応物排出手段とを備えるため、交互表面反応を行うための反応物を反応空間内へ供給し、余分な反応物を反応空間から排出することができる。

また、該成膜が行われる前の該基板の表面をエッチングするためのエッチング装置を備えるエッチング室を有することが好ましい。

成膜が行われる前の基板の表面をエッチングするためのエッチング装置を備えるエッチング室を有するため、成膜がおこなわれる基板表面のクリーニングを行うことができる。

また、該エッチング装置は該加熱室に設けられ、該加熱室が該エッチング室をなすことが好ましい。

エッチング装置は加熱室に設けられ、加熱室がエッチング室をなすため、加熱室において所定の温度に基板を加熱した後に、加熱室からエッチング室へと搬送する必要がなく、すぐにエッチングを行うことができる。このため、加熱室からエッチング室へと搬送している間に基板の温度が低下することを防止することができる。また、加熱室からエッチング室へと搬送するためにかかる時間を節約することができる。

また、該加熱室は基板を所定の温度に加熱するための加熱室ヒーターを備え、該加熱室ヒーターと該反応室ヒーターと該真空装置と該反応物供給手段と該反応物排出手段と該エッチング装置と該搬送室搬送手段とに接続された制御装置を備え、該制御装置は、該反応部において一の基板上に薄膜を成膜している時に、該一の基板の次に該反応部において成膜が行われる他の基板について、該加熱部において加熱を行う制御をすることが好ましい。

加熱室ヒーターと反応室ヒーターと真空装置と反応物供給手段と反応物排出手段とエッチング装置と搬送室搬送手段とに接続された制御装置を備え、制御装置は、反応部において一の基板上に薄膜を成膜している時に、一の基板の次に反応部において成膜が行われる他の基板について、加熱部において加熱を行う制御をするため、反応部において一の基板上に薄膜を成膜している時に、一の基板の次に反応部において成膜が行われる他の基板について、加熱部において加熱を行うことを自動的に成膜装置で行うことができる。

以上により、層間絶縁膜を生成するためにかかる時間を大幅に短縮する成膜方法、及び当該成膜方法を実施するための成膜装置を提供することができる。

本発明の実施の形態による成膜方法及び成膜装置について図１乃至図７に基づき説明する。図１に示されるように成膜装置１は、ロードロック室（以下「Ｌ／Ｌ室」とする）１０と、トランスファー室２０と、加熱部を構成する加熱＋エッチング室３０と、反応部を構成するＡＬＤ室４０と、図示せぬ制御装置とを備えている。

トランスファー室２０は、図１に示されるように、Ｌ／Ｌ室１０と加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０とにそれぞれ接続されている。Ｌ／Ｌ室１０と加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０との位置関係は、図１に示されるように、トランスファー室２０内の後述のロボットハンド２１が回動する図示せぬ回動軸を中心として、加熱＋エッチング室３０に対してＬ／Ｌ室１０は略９０°回動した位置関係にあり、Ｌ／Ｌ室１０に対してＡＬＤ室４０は略９０°回動した位置関係にある。

Ｌ／Ｌ室１０は、図２に示されるように箱状のケーシング１１を備えている。ケーシング１１には、図示せぬゲートが２つ設けられており、図示せぬ２つのゲートを閉じることによりＬ／Ｌ室１０内を密閉空間とすることができる。一方の図示せぬゲートを開くことにより、Ｌ／Ｌ室１０内を大気と連通することができ、後述のトレー５０をトレーホルダー１２に投入可能となる。また、他方の図示せぬゲートはＬ／Ｌ室１０とトランスファー室２０との間に配置されている。他方の図示せぬゲートを開くことにより、Ｌ／Ｌ室１０はトランスファー室２０と連通し、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間で後述のトレー５０を導入・排出することができるように構成されている。

また、Ｌ／Ｌ室１０には、図示せぬターボ分子ポンプとドライポンプとが設けられている。図示せぬターボ分子ポンプは、ケーシング１１内に直接連通して接続されており、図示せぬドライポンプは、図示せぬターボ分子ポンプとケーシング１１内とにそれぞれ連通するように２系統で接続されている。図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとを駆動することにより、ケーシング１１内を真空とすることができるように構成されている。また、ケーシング１１の底面には鉛直方向へ指向する３つの図示せぬガイド貫通孔が形成されており、後述のトレーホルダー１２の２本のガイド１３、１３とボールネジ１４とがそれぞれ摺動可能に貫通している。

ケーシング１１内には、トレーホルダー１２が設けられている。トレーホルダー１２は、図２に示されるように、鉛直方向で切った断面が、略ロの字形状の箱型をなしており、図２において対向する一対の側壁には、それぞれ後述のトレー５０を載置可能なトレー載置用棚部１２Ａが略水平方向へ突出して設けられている。トレー載置用棚部１２Ａは鉛直方向に等間隔で５対設けられており、各トレー５０が載置された状態のときに、トレー５０どうしが鉛直方向において所定の距離で互いに離間するように構成されている。一対のトレー載置用棚部１２Ａにはそれぞれ一枚ずつトレー５０が載置される。従って、トレーホルダー１２内に一度に収容可能なトレー５０の枚数は、図２に示されるように５枚である。ここで、説明の便宜上、図２に示される５枚のトレー５０のうちの最も鉛直下方にあるものを第１のトレー５０−１と呼び、上方へゆくに従い第２のトレー５０−２、・・・、第５のトレー５０−５と呼ぶこととする。また、後述のように各トレー５０には４枚ずつ基板２が載置されるが、第１のトレー５０−１に載置されている４枚の基板２を第１の基板２と呼び、第２のトレー５０−２、・・・、第５のトレー５０−５に載置されている基板２を、第２の基板２、・・・、第５の基板２と呼ぶこととする。

トレーホルダー１２の底面には２本のガイド１３、１３と１本のボールネジ１４とが設けられている。ガイド１３、１３、ボールネジ１４はそれぞれ棒状をなしている。ボールネジ１４は、図２に示されるように外周に雄ネジが螺刻されており、トレーホルダー１２の底面に対して一端が離間当接可能であり、トレーホルダー１２の底面に対して回転可能である。ガイド１３、１３は、トレーホルダー１２に固定されている。ボールネジ１４とガイド１３、１３とは、トレーホルダー１２の底面から鉛直下方へ延出しており、ケーシング１１の図示せぬガイド貫通孔を通してそれぞれケーシング１１外部へ延出している。

ケーシング１１の下方には、支持部材１５とモーター１６とが設けられており、支持部材１５には鉛直方向へ指向する図示せぬ３つの支持部材貫通孔が形成されている。図示せぬ支持部材貫通孔の鉛直下方側に開口する開口端には、それぞれ開口部環状部材１５Ａが固定されて設けられており、開口部環状部材１５Ａには支持部材貫通孔と同一径の図示せぬ環状部材貫通孔が図示せぬ支持部材貫通孔と同軸的に形成されている。

ボールネジ１４と２本ガイド１３、１３とは、それぞれ図示せぬ支持部材貫通孔と図示せぬ環状部材貫通孔とを貫通している。２本のガイド１３、１３が貫通している図示せぬ支持部材貫通孔及び環状部材貫通孔においては、２本のガイド１３、１３は支持部材１５、開口部環状部材１５Ａに対して摺動可能である。また、ボールネジ１４が貫通する図示せぬ環状部材貫通孔を画成する開口部環状部材１５Ａの内周面には雌ネジが螺刻されており、ボールネジ１４の雄ネジと螺合している。

ボールネジ１４の他端はモーター１６の出力軸に駆動連結されており、モーター１６が駆動することによりボールネジ１４が回転するように構成されている。ボールネジ１４が回転することによって、ボールネジ１４が支持部材１５及びケーシング１１に対して鉛直上方へ移動し、トレーホルダー１２の底面に当接し、更にボールネジ１４が回転することによりボールネジ１４がトレーホルダー１２を鉛直上方へ押上げる。また、当該押上げた状態からボールネジ１４が逆方向へ回転することにより、ボールネジ１４が鉛直下方へ移動してゆき、これに伴い、トレーホルダー１２も鉛直下方へ移動するように構成されている。モーター１６は、後述のように図示せぬ制御装置に接続されており、トレー５０がトレーホルダー１２に対して一枚投入され又は排出されると、当該投入されたトレー５０を支持するトレー載置用棚部１２Ａに隣接する上又は下のトレー載置用棚部１２Ａは、制御装置による制御によりトレー５０一枚分だけ移動するように、即ち、当該投入又は排出されたトレー５０を支持するトレー載置用棚部１２Ａの位置へ移動するように構成されている。Ｌ／Ｌ室１０は投入・排出室に相当する。

トランスファー室２０と、加熱＋エッチング室３０、ＡＬＤ室４０との間には、図示せぬゲートが設けられており、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との間の図示せぬゲートが開くことにより、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０とが連通するように構成されている。トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との間の図示せぬゲートが閉じることにより、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との連通が遮断され、加熱＋エッチング室３０が密閉されるように構成されている。

同様にトランスファー室２０とＡＬＤ室４０との間の図示せぬゲートが開くことにより、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０とが連通するように構成されている。トランスファー室２０とＡＬＤ室４０との間の図示せぬゲートが閉じることにより、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０との連通が遮断され、ＡＬＤ室４０が密閉されるように構成されている。

トランスファー室２０には、１本のロボットハンド２１（図３等）を有しトレー５０を当該ロボットハンド２１上に載置した状態でトランスファー室２０内で搬送する図示せぬトレー搬送ロボットが設けられている。図示せぬトレー搬送ロボットのロボットハンド２１は、トランスファー室２０内において図示せぬ所定の回動軸を中心として回動可能であり、また、図示せぬ回動軸に対して離間・接近する方向へ延出・縮小可能である。また、鉛直方向へ１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とわずかに上下可能である。

このロボットハンド２１の鉛直方向への移動は、Ｌ／Ｌ室１０内に収容された後述の第１のトレー５０−１の位置よりもわずかに鉛直下方の位置から、当該第１のトレー５０−１の底面よりもわずかに鉛直上方の位置までに相当する。従って、後述のように、ロボットハンド２１が鉛直上方へ移動してロボットハンド２１上に第１のトレー５０−１を載置した状態のときであっても、後述の第１のトレー５０−１と後述の第２のトレー５０−２とがトレーホルダー１２内で当接しないように構成されている。

図示せぬトレー搬送ロボットは、後述のように図示せぬ制御装置に接続されており、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間の図示せぬゲートが開いているときに、トランスファー室２０において後述の第１のトレー５０−１一枚をＬ／Ｌ室１０に対して投入・排出する。また、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との間の図示せぬゲートが開いているときに、トランスファー室２０においてトレー５０一枚を加熱＋エッチング室３０に対して投入・排出する。また、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０との間の図示せぬゲートが開いているときに、トランスファー室２０においてトレー５０一枚をＡＬＤ室４０に対して投入・排出するように構成されている。

また、トランスファー室２０には、図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとが設けられている。図示せぬターボ分子ポンプは、トランスファー室２０内に直接連通して設けられており、図示せぬドライポンプは、図示せぬターボ分子ポンプとトランスファー室２０内とにそれぞれ連通するように２系統で接続されている。図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとを駆動することにより、トランスファー室２０内を真空とすることができるように構成されている。図示せぬドライポンプは、後述のように加熱＋エッチング室３０を真空とするためにも用いられる。トランスファー室２０は搬送室に相当する。また、Ｌ／Ｌ室１０とトランスファー室２０とは搬送部を構成する。

加熱＋エッチング室３０は、図３に示されるように加熱室ケーシング３１を有しており、加熱室ケーシング３１によって加熱空間３１ａが画成されている。加熱空間３１ａ内には、加熱室トレーホルダー３２が設けられており、加熱室トレーホルダー３２の上面には、後述のトレー５０を載置するための凹部３２ａが形成されている。加熱室トレーホルダー３２の内部には、加熱室トレー加熱ヒーター３３が設けられており、加熱室トレー加熱ヒーター３３を駆動するための回路には加熱室ヒータースイッチ３４が設けられている。加熱室ヒータースイッチ３４をＯＮにして加熱室トレー加熱ヒーター３３により加熱室トレーホルダー３２を加熱することにより、後述のトレー５０上に載置されている基板２を所定の温度である略２００℃に加熱することができるように構成されている。従って、加熱室トレー加熱ヒーター３３自体は２００℃゜以上に加熱される。加熱室トレー加熱ヒーター３３は加熱室ヒーターに相当する。

後述するトレー５０が加熱室トレーホルダー３２に載置されているときの、略長方形状をしたトレー５０の四隅に相当する加熱室トレーホルダー３２の位置には、鉛直上下方向へ指向する図示せぬ加熱室ホルダー貫通孔が計４つ形成されている。図示せぬ加熱室ホルダー貫通孔には、図３に示されるように、加熱室トレーホルダー３２に対して鉛直方向へ移動可能なトレー受取りピン３５がそれぞれ１本ずつ計４本貫通している。なお、図３においては、トレー受取りピン３５は手前の２本のみ現れている。

図３に示される加熱室トレーホルダー３２の上面から鉛直上方へトレー受取りピン３５が突出している状態のときに、図示せぬトレー搬送ロボットのロボットハンド２１によりトレー受取りピン３５の上端に対してトレー５０を載置・除去することができるように構成されている。

また、トレー受取りピン３５の上端は、トレー受取りピン３５が鉛直下方へ移動してゆくことにより、加熱室トレーホルダー３２の図３に示される上面から突出していない状態とすることができる。また、加熱室トレーホルダー３２は高周波発生器３６に接続されており、後述のエッチング工程を行うときに、加熱室トレーホルダー３２に載置されたトレー５０上の基板２に高周波を印加できるように構成されている。高周波発生器３６はエッチング装置に相当する。

また、加熱＋エッチング室３０には、図示せぬＡｒ供給装置と図示せぬＡｒ排出装置とが設けられている。図示せぬＡｒ供給装置は、Ａｒガスを加熱空間３１ａ内へ供給可能である。図示せぬＡｒ排出装置は、加熱空間３１ａ内の余分なＡｒガス及びＡｒ^＋イオンを加熱空間３１ａ外部へ排出可能である。

また、加熱＋エッチング室３０には、図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとが設けられている。図示せぬターボ分子ポンプは、加熱室ケーシング３１内に直接連通して設けられている。図示せぬドライポンプは、トランスファー室２０を真空にするために用いられている図示せぬドライポンプと共用であり、加熱＋エッチング室３０に設けられた図示せぬターボ分子ポンプと加熱室ケーシング３１内とにそれぞれ連通するように２系統で接続されている。図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとを駆動することにより、加熱空間３１ａ内を真空とすることができるように構成されている。

ＡＬＤ室４０は、図４に示されるようにＡＬＤ室ケーシング４１を有しており、ＡＬＤ室ケーシング４１によって反応室内空間４１ａが画成されている。反応室内空間４１ａ内には、ＡＬＤ室トレーホルダー４２が設けられている。ＡＬＤ室トレーホルダー４２は、上側ホルダー４２Ａと下側ホルダー４２Ｂとを有しており、下側ホルダー４２Ｂの上面には、後述のトレー５０が収容される凹部４２ｂが形成されている。また、上側ホルダー４２Ａの下面にも、後述のトレー５０を載置するための凹部４２ａが形成されている。上側ホルダー４２Ａに対して下側ホルダー４２Ｂは、図４の矢印ｃで示されるように鉛直上下方向へ移動可能であり、下側ホルダー４２Ｂが鉛直上方へ移動してゆき、上側ホルダー４２Ａに当接したときに、上側ホルダー４２Ａの凹部４２ａと下側ホルダー４２Ｂの凹部４２ｂとにより後述のトレー５０が収容される反応空間４２ｃが画成されるように構成されている。上側ホルダー４２Ａと下側ホルダー４２Ｂとは壁部に相当する。

上側ホルダー４２Ａの内部と下側ホルダー４２Ｂの内部とには、ＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３がそれぞれ設けられている。上側ホルダー４２Ａと下側ホルダー４２Ｂとを当接指せた状態で、ＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３の回路を構成する図示せぬＡＬＤ室ヒータースイッチをＯＮにしてＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３により上側ホルダー４２Ａと下側ホルダー４２Ｂとを加熱することにより、反応空間４２ｃ内の後述のトレー５０上に載置されている基板２を所定の温度である略２００℃に加熱することができるように構成されている。従って、ＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３自体は２００℃以上に加熱される。ＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３は反応室ヒーターに相当する。

後述するトレー５０が下側ホルダー４２Ｂに載置されているときの、略長方形状をしたトレー５０の四隅に相当する下側ホルダー４２Ｂの位置には、鉛直上下方向へ指向する図示せぬ下側ホルダー貫通孔が計４つ形成されている。図示せぬ下側ホルダー貫通孔には、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８がそれぞれ１本ずつ計４つ貫通している。ＡＬＤ室トレー受取りピン４８は、ＡＬＤ室ケーシング４１に対して移動不能であるが、前述のように下側ホルダー４２Ｂが鉛直上下方向へ移動可能であるため、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８は下側ホルダー４２Ｂに対して相対的に鉛直方向へ移動可能である。なお、図４においては、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８は手前の２本のみ現れている。

下側ホルダー４２Ｂが鉛直下方へ移動してゆき、下側ホルダー４２Ｂの上面から鉛直上方へＡＬＤ室トレー受取りピン４８が突出している状態のときに、トレー搬送ロボットのロボットハンド２１によりＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端に対してトレー５０を載置・除去することができるように構成されている。また、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端は、下側ホルダー４２Ｂが鉛直上方へ移動してゆくことにより、ＡＬＤ室トレーホルダー４２の上面から突出していない状態とすることができる。

また、ＡＬＤ室４０には、図１に示されるように、ＴＭＡ供給装置４４とＨ_２Ｏ供給装置４５と、Ｎ_２供給装置４６とが設けられている。ＴＭＡ供給装置４４は、図示せぬＴＭＡ供給源と弁４４Ａと流量調整機４４Ｂと弁４４Ｃとを備えており、この順番で管部材４４Ｄによって互いに接続されている。弁４４Ｃが接続されている管部材４４Ｄの一端に対する他端は、反応空間４２ｃ（図４）に連通しており、ＴＭＡ供給装置４４は、図４に矢印ａで示されるように、ＴＭＡを反応空間４２ｃ内へ供給可能である。

また、Ｈ_２Ｏ供給装置４５は図示せぬＨ_２Ｏ供給源と弁４５Ａと流量調整機４５Ｂと弁４５Ｃとを備えており、この順番で管部材４５Ｄによって互いに接続されている。弁４５Ｃが接続されている管部材４５Ｄの一端に対する他端は、反応空間４２ｃ（図４）に連通しており、Ｈ_２Ｏ供給装置４５はＨ_２Ｏを反応空間４２ｃ内へ供給可能である。

また、Ｎ_２供給装置４６は図示せぬＮ_２供給源と弁４６Ａと流量調整機４６Ｂと弁４６Ｃとを備えており、この順番で管部材４６Ｄによって互いに接続されている。弁４６Ｃが接続されている管部材４６Ｄの一端に対する他端は、反応空間４２ｃに連通しており、Ｎ_２供給装置４６はＮ_２を反応空間４２ｃ（図４）内へ供給可能である。ＴＭＡ供給装置４４とＨ_２Ｏ供給装置４５と、Ｎ_２供給装置４６とは反応物供給手段に相当する。

また、ＡＬＤ室４０には、図示せぬＴＭＡ排出装置と図示せぬＨ_２Ｏ排出装置と、図示せぬＮ_２排出装置とが設けられている。図示せぬＴＭＡ排出装置、Ｈ_２Ｏ排出装置、及びＮ_２排出装置は、一端部が反応空間４２ｃ（図４）へ連通する図示せぬ管部材をそれぞれ備えており、図４に矢印ｂで示されるように、反応空間４２ｃ内の余分なＴＭＡ、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２を反応空間４２ｃ外部へそれぞれ排出可能である。

なお、図４においては、便宜上ＴＭＡ供給装置４４の管部材４４Ｄの他端部と、ＴＭＡ排出装置の管部材４７Ａの一端部とのみが現れているが、Ｈ_２Ｏ供給装置４５の管部材、Ｈ_２Ｏ排出装置の管部材、Ｎ_２供給装置４６の管部材、Ｎ_２排出装置の管部材もそれぞれ上述のように反応空間４２ｃに連通している。

また、ＡＬＤ室４０には、図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとが設けられている。図示せぬターボ分子ポンプは、ＡＬＤ室ケーシング４１内に直接連通して設けられており、図示せぬドライポンプは、図示せぬターボ分子ポンプとＡＬＤ室ケーシング４１内とにそれぞれ連通するように２系統で接続されている。図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとを駆動することにより、ＡＬＤ室ケーシング４１内を真空とすることができるように構成されている。以上のＡＬＤ室４０の構成により、加熱室において所定の温度である略２００℃とされた基板２の表面を、真空の環境下で反応物であるＴＭＡ、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２の交互表面反応に曝して基板２上に薄膜を成長させるＡＬＤ法を実施することができる。

図示せぬ制御装置は、Ｌ／Ｌ室１０、トランスファー室２０、加熱＋エッチング室３０、ＡＬＤ室４０、及び図示せぬゲートにそれぞれ接続されている。Ｌ／Ｌ室１０においては、モーター１６、図示せぬターボ分子ポンプ、及び図示せぬドライポンプに接続されている。トランスファー室２０においては、図示せぬトレー搬送ロボット、図示せぬターボ分子ポンプ、及び図示せぬドライポンプに接続されている。加熱＋エッチング室３０においては、高周波発生器３６、加熱室ヒータースイッチ３４、トレー受取りピン３５、及び図示せぬターボ分子ポンプに接続されている。

ＡＬＤ室４０においては、図示せぬヒータースイッチ、下側ホルダー４２Ｂ、ＴＭＡ供給装置４４、図示せぬＴＭＡ排出装置、Ｈ_２Ｏ供給装置４５、図示せぬＨ_２Ｏ排出装置、Ｎ_２供給装置４６、図示せぬＮ_２排出装置、図示せぬターボ分子ポンプ、及び図示せぬドライポンプに接続されている。図示せぬ制御装置は、後述のように、ＡＬＤ室４０において一のトレー５０に載置された基板２上に薄膜を成膜している時に、当該一の基板２の次にＡＬＤ室４０において成膜が行われる他の基板２について、加熱＋エッチング室３０において加熱を行うように、各装置を自動的に制御するように構成されている。

基板２が載置されるトレー５０は、図５に示されるように、２４６ｍｍ×２１６ｍｍの長方形状をしている。トレー５０には、長方形状をしたトレー５０よりも小さな略相似形状をした凹部５０ａが形成されている。凹部５０ａは、図５に示されるように、長方形の４つの角部を円弧に変えた形状をしており、当該４つの円弧に対向する位置にそれぞれ一枚ずつ計４枚の基板２が凹部５０ａに載置可能である。基板２は、図５に示されるように、円の一部を直線状に切取って設けられたような形状の直線状部２Ａを有する略円形をしており、直線状部２Ａを互いに対向させ平行とさせた状態で凹部５０ａに載置される。略円形をした基板２の直径は１００ｍｍである。

次に、成膜方法について、図６のフローチャート及び図１〜図５を参照しながら説明する。先ず一枚のトレー５０の凹部５０ａに４枚の基板２を載置する。これをＬ／Ｌ室１０内に一度に収容可能な枚数である５枚分行う。次に、基板２の載置されたトレー５０をＬ／Ｌ室１０のトレーホルダー１２内のトレー載置用棚部１２Ａに載置する。この際、トレー５０は、鉛直上方のトレー載置用棚部１２Ａから順番に、即ち、第５のトレー５０−５、第４のトレー５０−４、・・・、第１のトレー５０−１の順で順番に載置される。トレー５０のトレー載置用棚部１２Ａへの載置は、成膜方法の作業を行う作業者の手によって行われる（Ｓ１）。次に、Ｌ／Ｌ室１０の２つの図示せぬゲートを閉じてＬ／Ｌ室１０内を密閉空間とし、Ｌ／Ｌ室１０に設けられた図示せぬターボ分子ポンプとドライポンプとを駆動させることにより、Ｌ／Ｌ室１０内を真空排気する（Ｓ２）。

ここで、以上の工程が完了する前に、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０とは、これらの間に設けられた図示せぬゲートが開けられた状態とされることにより連通状態とされ、トランスファー室２０、加熱＋エッチング室３０、ＡＬＤ室４０に設けられた図示せぬターボ分子ポンプとドライポンプとをそれぞれ駆動することにより、真空排気される。また、加熱＋エッチング室３０では、加熱室ヒータースイッチ３４をＯＮにして加熱室トレー加熱ヒーター３３により加熱室トレーホルダー３２を加熱する。また、トレー受取りピン３５を加熱室トレーホルダー３２の上面から鉛直上方へ突出している状態とする。

そして、以下のような、加熱＋エッチング室３０へ第１のトレー５０−１に載置された基板２を搬送する工程を行う（Ｓ３）。先ず、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間のゲートを開き、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０とを連通状態とする。次に、トレー搬送ロボットのロボットハンド２１を、ロボットハンド２１の回動軸の半径方向外方へ延出させてＬ／Ｌ室１０内の第１のトレー５０−１のわずかに鉛直下方の位置へ移動させる。そして、ロボットハンド２１を鉛直上方へわずかに移動させて第１トレー５０にロボットハンド２１を当接させ、ロボットハンド２１上にトレー５０を載置させる。

次に、ロボットハンド２１をトランスファー室２０におけるロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮してゆくことにより第１のトレー５０−１をＬ／Ｌ室１０からトランスファー室２０内へ導入する。この際、Ｌ／Ｌ室１０のモーター１６が駆動して、トレーホルダー１２を鉛直下方へ移動させ、第１のトレー５０−１が配置されていた位置に第２のトレー５０−２を配置させる。そして、ロボットハンド２１をトランスファー室２０内で回転軸を中心として、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０とが連通する連通位置に至るまで回動させる。そして、ロボットハンド２１をロボットハンド２１の回動軸の半径方向外方へ延出させ、第１のトレー５０−１を、加熱＋エッチング室３０内へ導入してゆき、加熱＋エッチング室３０内のトレー受取りピン３５の鉛直上方の位置とする。

次に、ロボットハンド２１をわずかに鉛直下方へ移動させてトレー受取りピン３５の上端位置よりもロボットハンド２１を鉛直下方の位置とすることにより、第１のトレー５０−１をトレー受取りピン３５上に載置する。次に、ロボットハンド２１がロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮してゆくことによりロボットハンド２１が加熱＋エッチング室３０内から退去する。そして、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との間の図示せぬゲートを閉じる。

次に、トレー受取りピン３５を鉛直下方へ移動させてゆき、トレー受取りピン３５の上端を加熱室トレーホルダー３２の上面から突出していない状態とする。このことにより、加熱室トレーホルダー３２の上面の凹部３２ａにトレー５０を収容して加熱室トレーホルダー３２上に載置する。以上が加熱＋エッチング室３０へ第１のトレー５０−１に載置された基板２を搬送する工程である（Ｓ３）。

次に、加熱工程（Ｓ４、Ｓ５）を行う。加熱工程では、加熱室トレーホルダー３２の上面の凹部３２ａに、第１のトレー５０−１を所定時間である略１０分間載置し続けることにより（Ｓ４、Ｓ５）、第１のトレー５０−１上に載置されている４枚の第１の基板２を略２００℃に加熱する。所定の時間が経っていない場合には（Ｓ５：ＮＯ）、再び所定の時間が経ったか否かの判断を行う（Ｓ５）。所定の時間が経った場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、加熱室ヒータースイッチ３４をＯＦＦにしてヒーターの回路が開いた状態とし、次にエッチング工程を行う（Ｓ６）。加熱室ヒータースイッチ３４をＯＦＦにするのは、次に行うエッチング工程により高周波が印加されているときに、ヒーターの回路へ高周波電流が流れこむことを防止するためである。

エッチング工程（Ｓ６、Ｓ７）では、先ず、Ａｒガス供給装置により、加熱＋エッチング室３０内の加熱空間３１ａ内に所定の時間Ａｒガスを導入し、Ａｒガス排出装置により余分なＡｒガス及びＡｒ^＋ガスを排出する。このようにＡｒガスを導入している間に、所定の時間高周波発生器３６を駆動させて、加熱室トレーホルダー３２に載置されたトレー５０上の基板２に高周波を印加する。このことにより、第１の基板２の表面がエッチングされる。所定の時間が経っていない場合には（Ｓ７：ＮＯ）、再び所定の時間が経ったか否かの判断を行う（Ｓ７）。所定の時間が経った場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、第１の基板２を加熱＋エッチング室３０からＡＬＤ室４０へ搬送する工程を行う（Ｓ８）。ここで、所定の時間とは略３０秒である。なお、図６においてＡで囲まれた工程（Ｓ４〜Ｓ７）は、加熱＋エッチング室３０内で行われる工程であることを示している。

ここで、エッチング工程が完了する前に、ＡＬＤ室４０では、図示せぬＡＬＤ室ヒータースイッチをＯＮにしてＡＬＤ室トレー加熱ヒーター４３によりＡＬＤ室トレーホルダー４２を加熱する。また、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８をＡＬＤ室トレーホルダー４２の上面から鉛直上方へ突出している状態とする。

第１の基板２を加熱＋エッチング室３０からＡＬＤ室４０へ搬送する工程（Ｓ８）は以下のとおりである。先ず、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０との間のゲートを開き、トランスファー室２０と加熱＋エッチング室３０とを連通状態とする。また、加熱＋エッチング室３０のトレー受取りピン３５を加熱室トレーホルダー３２の上面よりも突出した状態として、第１のトレー５０−１を加熱室トレーホルダー３２の上面よりも鉛直上方の位置とする。次に、トレー搬送ロボットのロボットハンド２１を、鉛直下方に移動させた状態としたままロボットハンド２１の回転軸の半径方向外方へ延出させてゆくことにより、加熱＋エッチング室３０内へ挿入してゆき、第１のトレー５０−１のわずかに鉛直下方の位置へ移動させる。次に、ロボットハンド２１を鉛直上方へわずかに移動させて第１のトレー５０−１にロボットハンド２１を当接させ、ロボットハンド２１上にトレー５０を載置させる。

次に、ロボットハンド２１をトランスファー室２０におけるロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮してゆくことにより第１のトレー５０−１を加熱＋エッチング室３０からトランスファー室２０内へ導入し、ロボットハンド２１をトランスファー室２０内で回転軸を中心として、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０とが連通する連通位置に至るまで回動させる。そして、ロボットハンド２１をロボットハンド２１の回動軸の半径方向外方へ延出させ、第１のトレー５０−１を、ＡＬＤ室４０内へ導入してゆき、ＡＬＤ室４０内のＡＬＤ室トレー受取りピン４８の鉛直上方の位置とする。

次に、ロボットハンド２１をわずかに鉛直下方へ移動させてＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端位置よりもロボットハンド２１を鉛直下方の位置とすることにより、第１のトレー５０−１をＡＬＤ室トレー受取りピン４８上に載置する。次に、ロボットハンド２１がロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮してゆくことによりロボットハンド２１がＡＬＤ室４０内から退去する。そして、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０との間の図示せぬゲートを閉じる。

次に、下側ホルダー４２Ｂを鉛直上方へ移動させてゆき、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端を下側ホルダー４２Ｂの上面から突出していない状態とする。このことにより下側ホルダー４２Ｂ上に第１のトレー５０−１を載置する。更に、下側ホルダー４２Ｂを鉛直上方へ移動させることにより、下側ホルダー４２Ｂを上側ホルダー４２Ａに当接させ、上側ホルダー４２Ａの凹部４２ａと下側ホルダー４２Ｂの凹部４２ｂとによって反応空間４２ｃを画成する。反応空間４２ｃ内には第１のトレー５０−１が収容されている。以上が第１の基板２を加熱＋エッチング室３０からＡＬＤ室４０へ搬送する工程である（Ｓ８）。なお、この工程において、基板２の温度の低下はほとんど問題にならない。真空中において搬送されるので、輻射熱による温度の低下の程度で済むからである。

次に、反応工程を行う（Ｓ９、Ｓ１０）。反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われる。先ず、Ｈ_２Ｏ供給装置４５により反応空間４２ｃ内へＨ_２Ｏガスを供給する。このことにより、第１の基板２上に−ＯＨ基を成膜する。次に、反応空間４２ｃ室内にＮ_２供給装置４６によってＮ_２ガスを導入し、図示せぬＨ_２Ｏ排出装置を介して余分なＨ_２Ｏを反応空間４２ｃ内から急速に排出させる。次に、ＴＭＡ供給装置４４によりＴＭＡのガスを反応空間４２ｃ内に供給する。その後、再度Ｎ_２供給装置４６によってＮ_２ガスを反応空間４２ｃ内に供給することにより、余分なＴＭＡのガスを図示せぬＴＭＡ排出装置を介して反応空間４２ｃ内から急速に排出させる。以上の工程が成膜の工程における１サイクルでありこの１サイクルにより１層の原子層のアルミナ膜が基板２上に生成される。

この１サイクルを所定の時間である略１０分間で所定のサイクル回数繰返し行うことにより、所望の膜厚である２００Å程度の膜厚の層間絶縁膜を第１の基板２の表面に生成する。所定のサイクル回数に達していない場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、再び所定のサイクル回数に達したか否かの判断を行う（Ｓ１０）。所定のサイクル回数に達した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、反応ガスであるＴＭＡのガスや、Ｈ_２Ｏガスの供給を停止し、又はＮ_２ガスの供給を停止する（Ｓ１１）。なお、図６においてＢで囲まれた工程（Ｓ９〜Ｓ１０）は、ＡＬＤ室４０内で行われる工程であることを示している。

このように第１のトレー５０−１に載置された第１の基板２に対して上述の反応工程を行っている間には、加熱＋エッチング室３０へ第１のトレー５０−１に載置された基板２を搬送する工程（Ｓ３）と同様の工程と、加熱工程（Ｓ４、Ｓ５）と、エッチング工程（Ｓ６、Ｓ７）とを、第２の基板２が載置された第２のトレー５０−２に対して行う。その後で、第２の基板２に対して図６に示されるステップＳ８以降の工程を、第１の基板２が載置された第１のトレー５０−１に対して行ったのと同様に、第２の基板２が載置された第２のトレー５０−２に対して行う。

同様に、第２の基板２、・・・、第４の基板２が載置された第２のトレー５０−２、・・・、第４のトレー５０−４に対して反応工程を行っている間には、加熱＋エッチング室３０へ第３のトレー５０−３、・・・、第５のトレー５０−５に載置された第３の基板２、・・・、第５の基板２を搬送する工程（Ｓ３）と、加熱工程（Ｓ４、Ｓ５）と、エッチング工程（Ｓ６、Ｓ７）とを、第３の基板２、・・・、第５の基板２が載置された第３のトレー５０−３、・・・、第５のトレー５０−５に対して行う。その後で、図６に示されるステップＳ８以降の工程を、第２の基板２、・・・、第４の基板２が載置された第２のトレー５０−２、・・・、第４のトレー５０−４に対して行うの同様に、第３の基板２、・・・、第５の基板２が載置された第３のトレー５０−３、・・・、第５のトレー５０−５に対して行う。

このため、成膜の全工程中で時間のかかる加熱工程を第２の基板２、・・・、第５の基板２に対して行うと同時に、成膜の全工程中で時間のかかる反応工程を第１の基板２、・・・、第４の基板２について行うことができる。この結果、複数のトレー５０に載置された基板２に成膜をする際に、第１の基板２、・・・、第４の基板２に層間絶縁膜を生成した後、次の第３の基板２、・・・、第５の基板２に層間絶縁膜を生成し終わるまでの時間を、略加熱工程にかかる時間の分だけ短縮することができる。

再び、第１のトレー５０−１に載置されている第１の基板２に対する工程についての説明に戻ると、反応ガスであるＴＭＡのガスや、Ｈ_２Ｏガスの供給を停止し、又はＮ_２ガスの供給を停止（Ｓ１１）した後には、第１の基板２が載置された第１のトレー５０−１をＬ／Ｌ室１０へ搬送する工程を行う（Ｓ１２）。先ず、ＡＬＤ室４０の下側ホルダー４２Ｂを鉛直上方へ移動させることにより、下側ホルダー４２Ｂを上側ホルダー４２Ａから離間した状態とする。更に、下側ホルダー４２Ｂを鉛直下方へ移動させてゆき、ＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端を下側ホルダー４２Ｂの上面から突出している状態として、第１のトレー５０−１をＡＬＤ室トレー受取りピン４８の上端に載置させる。

次に、トランスファー室２０とＡＬＤ室４０との間のゲートを開き、ロボットハンド２１がロボットハンド２１の回動軸の半径方向外方へ延出してゆくことによりロボットハンド２１がＡＬＤ室４０内へ進入し、第１のトレー５０−１の鉛直下方の位置に配置させる。次に、ロボットハンド２１をわずかに鉛直上方へ移動させ、ロボットハンド２１を第１のトレー５０−１に当接させ、ロボットハンド２１上に第１のトレー５０−１を載置する。

次に、ロボットハンド２１をロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮させてＡＬＤ室４０から退去させ、ロボットハンド２１をトランスファー室２０内で回転軸を中心として、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０とが連通する連通位置に至るまで回動させる。次に、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間のゲート開き、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０とが連通する状態とする。次に、ロボットハンド２１を鉛直上方にわずかに移動させた状態としたままロボットハンド２１の回転軸の半径方向外方へ延出させてゆくことにより、ロボットハンド２１及び第１のトレー５０−１を、Ｌ／Ｌ室１０内へ導入する。

そして、最も鉛直下方のトレー載置用棚部１２Ａと、下から２番目のトレー載置用棚部１２Ａとの間にトレー５０を配置させ、ロボットハンド２１をわずかに鉛直下方へ移動させることにより最も鉛直下方のトレー載置用棚部１２Ａに第１のトレー５０−１を載置する。次に、ロボットハンド２１をロボットハンド２１の回動軸の半径方向内方へ収縮させてＬ／Ｌ室１０から退去させる。以上が第１の基板２が載置された第１のトレー５０−１をＬ／Ｌ室１０へ搬送する工程である（Ｓ１２）。

次に、Ｌ／Ｌ室１０の図示せぬターボ分子ポンプと図示せぬドライポンプとを駆動停止させ、大気圧の状態とする（Ｓ１３）。次に、Ｌ／Ｌ室１０の２つのゲートのうちの、大気とＬ／Ｌ室１０とを遮断しているゲートを開き、作業者が自らの手で第１の基板２の載置された第１のトレー５０−１をＬ／Ｌ室１０から取出す（Ｓ１４）。以下、同様に、前述のように、第２のトレー５０−２〜第５のトレー５０−５に載置された第２の基板２〜第５の基板２に対して、図６に示されるＳ２〜Ｓ１４の工程を行うことにより、第２の基板２〜第５の基板２に対してこの順で、層間絶縁膜を生成する。

加熱＋エッチング室３０とは別個にＡＬＤ室４０を設けたため、成膜の全工程中で時間のかかるＡＬＤ室４０における反応工程を第１の基板２、・・・、第４の基板２に対して行うと同時に、成膜の全工程中で時間のかかる加熱＋エッチング室３０における加熱工程を第２の基板２、・・・、第５の基板２に対して行うことができる。このため、複数のトレー５０に載置された基板２に成膜をする際に、一のトレー５０に載置された基板２に層間絶縁膜を生成した後、次の他のトレー５０に載置された基板２に層間絶縁膜を生成し終わるまでの時間を、略加熱工程にかかる時間の分だけ短縮することができる。

例えば、Ｌ／Ｌ室１０内に５枚のトレー５０を載置した後に、Ｌ／Ｌ室１０内を真空排気（Ｓ２）するのに３分かかり、トレー５０の搬送（Ｓ３、Ｓ８）に１分かかり、搬送中に基板２の温度が低下した分の加熱と反応工程（Ｓ９〜Ｓ１０）とに１２分かかるとすると、第２の基板２〜第５の基板２は、あたかも３分＋１分＋１２分＝１６分で成膜が行われるかのように成膜時間を短縮することができる。

また、加熱工程の後であって反応工程の前に、反応工程において成膜が行われる基板２の表面をエッチングする工程を行うようにしたため、成膜がおこなわれる基板２表面のクリーニングを行うことができる。また、加熱＋エッチング室３０として、加熱工程を行う加熱室とエッチング工程を行うエッチング室とを一体としたため、エッチングを行うエッチング室と加熱室との間で基板２を移動させる時間を短縮させることができる。また、加熱室とエッチング室との間で搬送している間に基板２の温度が低下することを防止することができる。

また、反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われるため、ハードディスク等のヘッドに用いられる層間絶縁膜に要求される均一な膜質を満たす薄膜を生成することができる。

また、加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０との間に設けられ、基板２の投入と薄膜が形成された基板２の排出とが行われると共に、加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０とに連通して加熱＋エッチング室３０に対しての基板２の投入及び排出とＡＬＤ室４０に対する基板２の投入と排出を実行するトランスファー室２０を備えているため、成膜装置１に対する基板２の投入と薄膜が形成された基板２の排出とを容易に行うことができ、また、加熱＋エッチング室３０に対しての基板２の投入及び排出とＡＬＤ室４０に対する基板２の投入及び排出とを容易に行うことができる。

また、トランスファー室２０を設けたため、トランスファー室２０内の気圧とＬ／Ｌ室１０内の気圧が異なる場合であっても、トランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間の連通を予めゲートで遮断しておき、大気圧の状態のＬ／Ｌ室１０へ基板２を投入し、Ｌ／Ｌ室１０を密閉状態とした後でＬ／Ｌ室１０内の気圧をトランスファー室２０の気圧と同一し、その後でトランスファー室２０とＬ／Ｌ室１０との間を連通させることで、トランスファー室２０の気圧を変化させることなくＬ／Ｌ室１０内へ投入された基板２をトランスファー室２０内へ導入することができる。

また、トランスファー室２０はトレー搬送ロボットを備え、トレー搬送ロボットはＬ／Ｌ室１０に投入された基板２をトランスファー室２０内へ導入しトランスファー室２０内で搬送し、加熱＋エッチング室３０に対しての基板２の投入及び排出とＡＬＤ室４０に対しての基板２の投入と排出を実行するため、加熱＋エッチング室３０とＡＬＤ室４０とトランスファー室２０とを真空の状態に維持したまま、基板２をトランスファー室２０内で搬送し、また、加熱＋エッチング室３０に対しての基板２の投入及び排出とＡＬＤ室４０に対しての基板２の投入及び排出とを行うことができる。

本発明による成膜方法及び成膜装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、エッチング工程と加熱工程とを加熱＋エッチング室３０で行うようにしたが、図７に示されるように、エッチング工程を行うエッチング室１６０と、加熱工程を行う加熱室１３０とを別個に設けてもよい。この場合であっても、加熱室１３０とＡＬＤ室４０とは別個に設けられる。なお、図７において本実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付している。

また、加熱工程を行った後にエッチング工程を行うようにしたが、これに限定されず、エッチング工程を行った後に加熱工程を行ってもよい。

また、反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われたが、これに限定されず、基板加熱を必要とする他の方法による成膜が行われてもよい。例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法等による成膜でもよい。また、トレー５０や基板２の寸法は、本実施の形態の値に限定されない。

本発明の成膜方法及び成膜装置は、基板加熱を行う必要がある成膜の分野において有用である。

本発明の実施の形態による成膜装置を示す概略図。 本発明の実施の形態による成膜装置のＬ／Ｌ室を示す概略断面図。 本発明の実施の形態による成膜装置の加熱＋エッチング室を示す概略断面図。 本発明の実施の形態による成膜装置のＡＬＤ室を示す概略断面図。 本発明の実施の形態による成膜装置で用いられるトレーに基板が載置された状態を示す平面図。 本発明の実施の形態による成膜方法を示すフローチャート。 本発明の実施の形態の変形例による成膜装置を示す概略図。

符号の説明

１ 成膜装置
２ 基板
１０ Ｌ／Ｌ室
２０ トランスファー室
３０ 加熱＋エッチング室
３３ 加熱室トレー加熱ヒーター
３６ 高周波発生器
３１ａ 加熱空間
４０ ＡＬＤ室
４２ ＡＬＤ室トレーホルダー
４３ ＡＬＤ室トレー加熱ヒーター
４４ ＴＭＡ供給装置
４５ Ｈ_２Ｏ供給装置
４６ Ｎ_２供給装置
４２ トレーホルダー
４２ｃ 反応空間

Claims (9)

1. 基板を所定の温度に加熱する加熱工程と、
   該所定の温度とされた該基板の表面を該所定の温度に維持しながら該基板を真空中で反応物の交互表面反応に曝すことにより該基板上に薄膜を成長させて成膜する反応工程とを有する成膜方法であって、
   該反応工程において一の基板上に薄膜を成膜している時に、該一の基板の次に該反応工程で成膜が行われる他の基板について加熱工程を行うことを特徴とする成膜方法。
2. 該加熱工程の前、又は該加熱工程の後であって該反応工程の前に、該反応工程において成膜が行われる該基板の表面をエッチングする工程を行うことを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
3. 該反応工程ではＡＬＤ法による成膜が行われることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の成膜方法。
4. 基板を所定の温度に加熱するための加熱室を備えた加熱部と、
   該加熱室において該所定の温度とされた該基板の表面を真空の環境下で反応物の交互表面反応に曝して基板上に薄膜を成長させるための反応室を備え、該加熱部とは別個に設けられた反応部と、
   該加熱部と該反応部との間に設けられ、基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とが行われると共に、該加熱室と該反応室とに連通して該加熱部に対しての基板の投入及び排出と該反応部に対する基板の投入及び排出とを実行する搬送部とを備えたことを特徴とする成膜装置。
5. 該搬送部は、該加熱室と該反応室とに連通する搬送室と、該搬送室に連通する投入・排出室とを有し、
   該投入・排出室において基板の投入と薄膜が形成された基板の排出とが行われ、
   該搬送室は搬送室搬送手段を備え、搬送室搬送手段は該投入・搬出室に投入された基板を該搬送室内へ導入し該搬送室内で搬送し、該加熱部に対しての基板の投入及び排出と該反応部に対しての基板の投入及び排出とを実行することを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
6. 該反応室は、反応空間を画成する壁部と、該反応空間内に投入された該基板を該所定の温度に維持するための反応室ヒーターと、該反応空間を真空にするための真空装置と、反応物を該反応空間内へ供給するための少なくとも１つの反応物供給手段と、該反応空間内から反応物を排出するための少なくとも１つの反応物排出手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
7. 該成膜が行われる前の該基板の表面をエッチングするためのエッチング装置を備えるエッチング室を有することを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
8. 該エッチング装置は該加熱室に設けられ、該加熱室が該エッチング室をなすことを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
9. 該加熱室は基板を所定の温度に加熱するための加熱室ヒーターを備え、
   該加熱室ヒーターと該反応室ヒーターと該真空装置と該反応物供給手段と該反応物排出手段と該エッチング装置と該搬送室搬送手段とに接続された制御装置を備え、該制御装置は、該反応部において一の基板上に薄膜を成膜している時に、該一の基板の次に該反応部において成膜が行われる他の基板について、該加熱部において加熱を行う制御をすることを特徴とする請求項８記載の成膜装置。

Images