JP2014003135A - 積層膜の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給によって積層膜の成膜を行う際に、同じマスクを用いて積層膜を構成する各膜の成膜範囲を変えられるようにする。
【解決手段】半導体素子が形成された基板６を用意すると共にマスク５を用意し、成膜チャンバ２内においてマスク５および基板６を位置合わせする。そして、積層膜８の成膜時には、第一、第二バリア層８ａ、８ｂの形成工程それぞれにおいて、電磁石４に対して電流供給部より電流Ａ１、Ａ２という大きさの異なる電流値の電流を供給することによってマスク５と基板６の間隔を変化させる。つまり、電磁石４に対して供給する電流Ａ１、Ａ２の大きさを異ならせることで、電磁石４による磁気吸引力を変化させ、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる圧力を変化させると共に成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力を変化させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガス供給によって積層膜を成膜する積層膜の製造方法および製造装置に関するものであり、例えば原子層蒸着（Atomic layer deposition、以下ＡＬＤという）法を用いて積層膜の成膜を行うものに適用すると好適である。

従来、特許文献１において、マスクの開口寸法を変化させて、より小さな開口寸法のマスクにできるようにする技術が開示されている。具体的には、基板上に第１ＣＶＤ膜とＢＰＳＧ膜と第２ＣＶＤ膜を順に成膜したのち、これらをレジストマスクでパターニングして同じパターンの開口部を形成する。そして、アニール処理を行うことで第１、第２ＣＶＤ膜と線膨張係数が異なるＢＰＳＧ膜を開口部内側に膨張させ、内側に張り出したＢＰＳＧ膜によって開口寸法を縮小する。この後、第１ＣＶＤ膜とＢＰＳＧ膜および第２ＣＶＤ膜をマスクとしてエッチングを行うと、マスクの開口寸法がＢＰＳＧ膜の開口寸法で規定されることから、より小さな開口寸法のマスクによるエッチングが可能となる。これにより、マスクの開口寸法をより小さくすることができる。

特開平０８−６４５５０号公報

しかしながら、ガス供給による成膜を行う場合、カバレッジ性が良いため、上記特許文献１のようなマスクだとＢＰＳＧ膜の下方までガスが回り込み、結局マスクのうち基板に接触している部分の開口寸法によって成膜される部分の開口寸法が決まることになる。このため、積層膜を成膜する際に、同じマスクを用いて異なる開口寸法を実現し、異なる範囲に各膜を成膜することはできない。

本発明は上記点に鑑みて、ガス供給によって積層膜の成膜を行う際に、同じマスクを用いて積層膜を構成する各膜の成膜範囲を変えられるようにする積層膜の製造方法および製造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、請求項１に記載の発明では、基板のうちの積層膜を成膜する予定の位置に開口部（５ａ）が形成された一枚のマスク（５）のみを用意する工程と、マスクを基板上に配置したのち、開口部を通じてガスを供給することで、マスク一枚のみを用いて積層膜を成膜する工程とを含み、マスクを用意する工程では、マスクとして、開口部の周囲を囲みつつ、基板に接触させられる成膜範囲可変部（７）を有するものを用意し、積層膜を成膜する工程では、成膜範囲可変部を変形させることで該成膜範囲可変部と基板との接触部を変化させた状態で開口部を通じてガスを供給し、成膜範囲可変部と基板との接触部よりも内側を成膜範囲として第二層（８ｂ）を成膜する工程と、成膜範囲可変部の変形量を第二層の成膜時と異ならせることで成膜範囲可変部と基板との接触部を第二層の成膜時と異ならせ、この状態で開口部を通じてガスを供給し、第二層の成膜時と異なる成膜範囲として第一層（８ａ）を成膜する工程とを有していることを特徴としている。

このように、成膜範囲可変部の変形量を第一層と第二層の形成時に変化させるようにしている。このため、ガス供給によって積層膜の成膜を行う際に、同じマスクを用いて積層膜を構成する各層の成膜範囲を変えることが可能となる。

このような製造方法は、例えば請求項７に記載したように、ガスが供給されることで積層膜の成膜を行う成膜チャンバ（２）と、成膜チャンバ内に配置され、積層膜を成膜する予定の領域に開口部（５ａ）が形成されると共に、開口部の周囲を囲みつつ、基板に接触させられる成膜範囲可変部（７）を有したマスク（５）と、基板上に成膜範囲可変部が基板に接するようにマスクを配置した状態において、成膜範囲可変部の変形量を制御することによりマスクと基板との間を制御する間隔制御手段（４、１０、２０）と、を有した製造装置により実現できる。

例えば、請求項８に記載したように、マスクを磁性材料で構成し、間隔制御手段を基板の裏面側からの磁気吸引力によってマスクを基板側に吸引する磁石（４）によって構成することができる。また、請求項９に記載したように、成膜範囲可変部を加熱量に応じて変形量が変わる材料によって構成し、間隔制御手段を成膜範囲可変部の加熱を行うヒータ（１０）によって構成することもできる。さらに、請求項１０に記載したように、間隔制御手段をマスクと基板との間に形成される空間内の圧力を制御することで成膜範囲可変部の変形量を制御する負圧形成用ポンプ（２０）で構成することもできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる積層膜８の製造装置１の概略構成を示す図である。 （ａ）は、マスク５の断面図、（ｂ）は、マスク５の底面図である。 マスク５を基板６上に配置したときの様子を示した断面図である。 積層膜８の製造工程中の様子を示した断面図である。 積層膜８の製造工程中の各バリア層８ａ、８ｂの成膜範囲を示した断面図である。 第１実施形態の変形例にかかる電磁石４の配置範囲を限定した場合のマスク５および基板６の断面図である。 第１実施形態の変形例にかかるマスク５を示した図であり、（ａ）は、マスク５の断面図、（ｂ）は、マスク５の底面図である。 図７に示すマスク５を用いた場合の積層膜８の製造工程中の各バリア層８ａ、８ｂの成膜範囲を示した断面図である。 第１実施形態の変形例にかかるマスク５を示した図であり、（ａ）は、マスク５の断面図、（ｂ）は、マスク５の底面図である。 図９に示すマスク５を用いた場合の積層膜８の製造工程中の各バリア層８ａ、８ｂの成膜範囲を示した断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる積層膜８の製造装置１の概略構成を示す図である。 積層膜８の製造工程中の様子を示した断面図である。 積層膜８の製造工程中の各バリア層８ａ、８ｂの成膜範囲を示した断面図である。 成膜範囲可変部７の断面図である。 第１実施形態の変形例にかかるヒータ１０の配置範囲を限定した場合のマスク５および基板６の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる積層膜８の製造装置１の概略構成を示す図である。 （ａ）は、マスク５の断面図、（ｂ）は、マスク５の底面図である。 積層膜８の製造工程中の各バリア層８ａ、８ｂの成膜範囲を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるＡＬＤ法を用いた積層膜の製造装置について図を参照して説明する。

図１に示すように、積層膜の製造装置１内には積層膜の成膜を行うための成膜チャンバ２が備えられている。この成膜チャンバ２内において、例えばＥＬ素子など半導体素子が形成された基板を配置し、その基板の所望位置に積層膜を成膜する。成膜チャンバ２には、複数のガス供給源から積層膜の成膜に用いられる各種ガス（ガス１〜４）が導入されるようになっている。また、成膜チャンバ２には、チャンバ内を減圧雰囲気にするための減圧用のポンプ３が接続されている。

さらに、本実施形態の場合、成膜チャンバ２には電磁石４が備えられている。この電磁石４は、間隔制御手段に相当するものであり、後述するように積層膜を成膜する際に、磁気吸引力に基づいてマスクと基板との間の間隔を制御するために用いられる。電磁石４は、図示しない電流供給部からの電流供給に基づいて磁気吸引力を発生させ、供給される電流値に応じて磁気吸引力を変化させる。この磁気吸引力の変化に基づいて、マスクと基板との間の間隔を制御する。

このように構成された積層膜の製造装置１では、図示しないガス導入口から成膜チャンバ２内に各種ガスを導入すると共に、図示しないガス排出口から各種ガスのうちの未反応ガスを排出し、成膜チャンバ２内において積層膜を構成する各膜を成膜する。

具体的には、図２に示すように所望位置に開口部５ａが形成されたマスク５を用意し、このマスク５を図３に示すように基板６の一面上に配置する。そして、マスク５の開口部５ａを通じて供給された各種ガス中における積層膜の形成材料が基板６の露出表面に供給され、その露出表面に積層膜を形成する。

マスク５は、図２に示すように所望位置に形成された開口部５ａの周囲を囲むように配置された成膜範囲可変部７を備えている。成膜範囲可変部７は、例えばフッ素ゴムなどによって構成されたＯリングなどによって構成され、開口部５ａの開口端から開口部５ａの外側に所定距離離れた位置に配置されるように、つまり開口部５ａよりも所定距離大きな寸法で構成されている。本実施形態では、マスク５は、磁気吸引力によって吸引される磁性材料によって構成されている。また、本実施形態では、このマスク５の寸法に合せて電磁石４の寸法を設定しており、マスク５の全面と対向配置されるように電磁石４の寸法を設定してある。

マスク５については、成膜チャンバ２内に備え付けられるようにしても良いし、成膜チャンバ２に基板６を配置するときに同時に成膜チャンバ２内に配置されるようにしても良い。

なお、成膜チャンバ２には、マスク５と基板６とのアライメント調整を行う機構などが備えられており、マスク５を基板６上に配置したのち、マスク５の位置合わせを行うことで、的確に開口部５ａが基板６のうち積層膜を成膜したい位置に配置されるようになっている。

続いて、図１に示した積層膜の製造装置１を用いた積層膜の製造方法について、図４および図５を参照して説明する。ここでは、図４に示すように、積層膜８をバリア層にて構成する場合を例に挙げ、バリア層が上層となる第一バリア層８ａと下層となる第二バリア層８ｂという異なる２種類からなる二層構造とされる場合について説明するが、それ以上の積層数であっても構わない。

例えば、第一バリア層８ａを水分やガスを吸収し難いアルミナ等の無機膜、第二バリア層８ｂを水分やガスを吸収し易いポリイミド等の有機膜で構成する。そして、第二バリア層８ｂの形成後に第一バリア層８ａによって第二バリア層８ｂを全面覆うように形成することで積層膜８を成膜する。

具体的には、まず、ＥＬ素子などの半導体素子が形成された基板６を用意すると共にマスク５を用意し、成膜チャンバ２内においてマスク５および基板６を位置合わせする。そして、積層膜８の成膜時には、第一、第二バリア層８ａ、８ｂの形成工程それぞれにおいて、電流供給部より、図４（ａ）、（ｂ）に示すように電流Ａ１、Ａ２という大きさの異なる電流値の電流を電磁石４に対して供給することによってマスク５と基板６の間隔を変化させる。つまり、電磁石４に対して供給する電流Ａ１、Ａ２の大きさを異ならせることで、電磁石４による磁気吸引力を変化させ、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる圧力を変化させると共に成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力を変化させるようにしている。

まず、第二バリア層８ｂを成膜する際には、図４（ａ）に示すように基板６の裏面側に配置された電磁石４に電流Ａ１を供給する。これにより、電磁石４にて比較的大きな磁気吸引力を発生させることができることから、マスク５の吸引力が大きくなり、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる圧力が大きくなって成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力が大きくなる。このため、成膜範囲可変部７の変形量が大きくなり、成膜範囲可変部７が開口部５ａ側へ大きくはみ出す。このはみ出した成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接した状態になる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的狭くなる。この状態でＡＬＤ法により第二バリア層８ｂを成膜すると、図５（ａ）に示されるように第二バリア層８ｂの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり大きくはみ出した成膜範囲可変部７にて区画された比較的狭い範囲になる。したがって、第二バリア層８ｂは比較的狭い範囲で形成される。

次に、第一バリア層８ａを成膜する際には、図４（ｂ）に示すように電磁石４に電流Ａ１よりも小さな電流Ａ２を供給する。これにより、電磁石４にて比較的小さな磁気吸引力を発生させることができることから、マスク５の吸引力が小さくなり、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる圧力が小さくなって成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力が小さくなる。このため、成膜範囲可変部７の変形量が小さくなり、成膜範囲可変部７の開口部５ａ側へのはみ出し量が第二バリア層８ｂの形成時よりも小さくなって、成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接している部分よりも内側の寸法が大きくなる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的広くなる。この状態でＡＬＤ法により第一バリア層８ａを成膜すると、第一バリア層８ａの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり成膜範囲可変部７にて区画された比較的広い範囲になる。したがって、第一バリア層８ａは第二バリア層８ｂよりも広い範囲で形成される。

このようにして、異なる成膜範囲で第一バリア層８ａと第二バリア層８ｂを形成することができる。そして、このような形態で第一バリア層８ａと第二バリア層８ｂの成膜範囲を規定する場合、単にマスク５と基板６との間隔を制御するだけで一枚のマスク５のみを用いて行える。このため、複数のマスクを用いる場合のように別々にアライメント調整を行う必要も無いし、複数のマスクを用意しなくても済むためコスト削減にも繋がる。さらに、マスク５と基板６との間隔の制御による位置ズレも発生しないし、成膜範囲可変部７の変形量は磁気吸引力によって一義的に決まることから、第一バリア層８ａと第二バリア層８ｂの成膜範囲を自己整合的に設定できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ガス供給によって積層膜８の成膜を行う際に、同じマスク５を用いて積層膜８を構成する各層８ａ、８ｂの成膜範囲を変えることが可能となる。また、これにより異なる材料で構成される第一、第二バリア層８ａ、８ｂを成膜範囲を変えて成膜できるため、第一バリア層８ａにて第二バリア層８ｂを完全に覆うことができ、各バリア層８ａ、８ｂにて異なる役割を果たさせることが可能となる。例えば、本実施形態で説明したように、第二バリア層８ｂをポリイミド等の有機膜で構成する場合、水分やガスを吸収してしまう。しかしながら、第一バリア層８ａをアルミナ等の無機膜で構成し、第一バリア層８ａによって第二バリア層８ｂを覆うようにすることで、第二バリア層８ｂに水分やガスが触れることを抑制でき、第二バリア層８ｂへの水分やガスの浸入を効果的に防ぐことが可能となる。また、無機膜は有機膜と比較して固いことから、有機膜で構成される第二バリア層８ｂの上に無機膜で構成される第一バリア層８ａを配置することで、第二バリア層８ｂへの応力緩和を図ることも可能となる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、電磁石４がマスク５の全面と対向配置されるようにしたが、電磁石４を限定的に配置することで、成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力を部分的に変化させるようにしても良い。例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、マスク５のうち開口部５ａの外縁部と対向する位置にのみ電磁石４を配置した構成としても良い。この場合にも、電磁石４に対して異なる大きさの電流Ａ１、Ａ２を流すようにすることで、磁気吸引力を変化させられるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、成膜範囲可変部７を開口部５ａの開口端から開口部５ａの外側に第１所定距離離れた位置に配置された第１可変部７ａと、この第１可変部７ａを囲むように配置された第２可変部７ｂとによって構成することもできる。その場合、図７（ａ）に示すように、マスク５に対する第１可変部７ａの突き出し量（高さ）が第２可変部７ｂよりも低くなるようにする。このように構成することで、成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力を変えたときに、第１、第２可変部７ａ、７ｂと基板６との接触状態を変化させることができる。

このため、図８（ａ）に示すように、接触圧力が大きいときには第１、第２可変部７ａ、７ｂの両方が基板６の表面に接し、内側に位置する第１可変部７ａにより、比較的狭い領域として第二バリア層８ｂの成膜範囲を区画することができる。また、図８（ｂ）に示すように、接触圧力が小さいときには第２可変部７ｂのみが基板６の表面に接し、外側に位置する第２可変部７ｂにより、比較的広い領域として第一バリア層８ａの成膜範囲を区画することができる。このような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、成膜範囲可変部７を基板６側において先細りとなった形状としても良い。このような構成とする場合にも、図１０（ａ）に示すように、接触圧力が大きいときには成膜範囲可変部７の先端が押し潰されて開口部５ａ側へ大きくはみ出すようにできる。このため、このはみ出した成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接した状態になり、比較的狭い領域として第二バリア層８ｂの成膜範囲を区画することができる。また、図１０（ｂ）に示すように、接触圧力が小さいときには成膜範囲可変部７の先端のみが基板６の表面に接する。このため、比較的広い領域として第一バリア層８ａの成膜範囲を区画することができる。このような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して成膜範囲可変部７を変形させる間隔制御手段を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１に示すように、本実施形態では間隔制御手段として、第１実施形態で備えていた電磁石４の代わりにヒータ１０を備えるようにしている。本実施形態では、このヒータ１０による加熱量を制御することにより、積層膜８を成膜する際に、マスク５と基板６との間の間隔を制御する。ヒータ１０は、図示しない電流供給部からの電流供給に基づいて発熱し、供給される電流値に応じて加熱量（発熱温度）を変化させる。この加熱量の変化に基づいて、マスク５と基板６との間の間隔を制御する。本実施形態では、マスク５の寸法に合せてヒータ１０の寸法を設定しており、マスク５の全面と対向配置されるようにヒータ１０の寸法を設定してある。

また、本実施形態では、ヒータ１０の加熱量に応じて成膜範囲可変部７の変形量を変化させられる材料で構成している。例えば、成膜範囲可変部７をフッ素ゴム（線膨張率１×１０^-4ｍｍ／Ｋ）にて構成することができる。また、ヒータ１０による加熱を行ったときに、基板６およびマスク５も加熱されることになるが、熱膨張によるアライメントズレを抑制できるように、基板６とマスク５の材料を同じ材料もしくは線膨張率が近い材料を用いるようにしている。例えば、基板６をガラス（線膨張率８×１０^-6ｍｍ／Ｋ）で構成している場合には、マスク５もガラスで構成している。

このように、成膜範囲可変部７を例えばフッ素ゴムで構成し、マスク５および基板６を例えばガラスで構成するなどにより、成膜範囲可変部７の構成材料よりもマスク５および基板６の構成材料の線膨張率を十分に小さくしている。また、マスク５および基板６の構成材料を同じまたは線膨張係数が近い材料にしている。このため、ヒータ１０によって加熱しても、マスク５および基板６の構成材料の線膨張係数は無視することができ、アライメントズレなどが発生しないようにできる。

続いて、このように構成された製造装置１を用いた積層膜８の製造方法について、図１２および図１３を参照して説明する。

本実施形態では、積層膜８の成膜時は、ヒータ１０に対して電流供給部より図１２（ａ）、（ｂ）に示すように大きさの異なる電流Ａ１、Ａ２を供給することによってマスク５と基板６との間隔を変化させる。つまり、ヒータ１０に対して供給する電流Ａ１、Ａ２の大きさを異ならせることで、ヒータ１０による加熱量を変化させ、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる温度を変化させる。

まず、第二バリア層８ｂを成膜する際には、図１２（ａ）に示すようにヒータ１０に電流Ａ１を供給する。これにより、ヒータ１０で発生させる加熱量を比較的大きくでき、例えば１２５℃という高温での加熱にできることから、成膜範囲可変部７の変形量が大きくなる。このため、成膜範囲可変部７が開口部５ａ側へ大きくはみ出す。このはみ出した成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接した状態になる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的狭くなる。この状態でＡＬＤ法により第二バリア層８ｂを成膜すると、図１３（ａ）に示されるように第二バリア層８ｂの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり大きくはみ出した成膜範囲可変部７にて区画された比較的狭い範囲になる。したがって、第二バリア層８ｂは比較的狭い範囲で形成される。

次に、第一バリア層８ａを成膜する際には、図１２（ｂ）に示すようにヒータ１０に電流Ａ１よりも小さな電流Ａ２を供給する。これにより、ヒータ１０で発生させる加熱量を比較的小さくでき、例えば２５℃という低温での加熱にできることから、成膜範囲可変部７の変形量を小さくできる。このため、成膜範囲可変部７の開口部５ａ側へのはみ出し量が第二バリア層８ｂの形成時よりも小さくなって、成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接している部分よりも内側の寸法が大きくなる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的広くなる。この状態でＡＬＤ法により第一バリア層８ａを成膜すると、第一バリア層８ａの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり成膜範囲可変部７にて区画された比較的広い範囲になる。したがって、第一バリア層８ａは第二バリア層８ｂよりも広い範囲で形成される。

具体的には、図１４に示したように、成膜範囲可変部７をＯリングで構成した場合を想定し、その直径がＹｍｍであるとする。その場合、フッ素ゴムの線膨張率が１×１０^-4ｍｍ／Ｋであるため、ヒータ１０での加熱温度が１２５℃から２５℃に変化した場合における成膜範囲可変部７の変形量は、（１２５−２５）×１０^-4になる。したがって、直径Ｙｍｍの０．１％程度、第一バリア層８ａと第二バリア層８ｂとの成膜範囲を可変することが可能となる。

このように、ヒータ１０を用いて成膜範囲可変部７の変形量を制御し、マスク５と基板６との間の間隔を制御するようにしても良い。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、ヒータ１０の加熱によって成膜範囲可変部７を変形させるようにしたが、第一、第二バリア層８ａ、８ｂの成膜温度に合せてヒータ１０の加熱が行えるように、第一、第二バリア層８ａ、８ｂや成膜範囲可変部７の構成材料を選択すると好ましい。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態では、ヒータ１０をマスク５の全面と対向配置されるようにしたが、ヒータ１０を限定的に配置することで、基板６のうち成膜範囲可変部７と対応する部分を部分的に加熱するようにしても良い。例えば、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、マスク５のうち開口部５ａの外縁部と対向する位置にのみヒータ１０を配置した構成としても良い。この場合にも、ヒータ１０に対して異なる大きさの電流Ａ１、Ａ２を流すようにすることで、加熱量を変化させられるため、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対して成膜範囲可変部７を変形させる間隔制御手段を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１６に示すように、本実施形態では間隔制御手段として、第１実施形態で備えていた電磁石４の代わりに負圧形成用ポンプ２０を備えるようにしている。本実施形態では、この負圧形成用ポンプ２０によりマスク５と基板６との間の圧力（負圧値）を制御することにより、積層膜８を成膜する際に、マスク５と基板６との間の間隔を制御する。図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、負圧形成用ポンプ２０は、マスク５に接続され、マスク５と基板６との間に形成される空間内の雰囲気を吸引することで減圧を行う。

また、本実施形態では、マスク５と基板６との間に形成される空間を密閉空間にするために、成膜範囲可変部７を開口部５ａの開口端から開口部５ａの外側に第１所定距離離れた位置に配置された第１可変部７ａと、この第１可変部７ａを囲むように配置された第２可変部７ｂとによって構成している。これら第１可変部７ａと第２可変部７ｂとが基板６と接することで密閉された空間が構成されるようにしており、負圧形成用ポンプ２０はこの空間に接続されるようにしてある。

続いて、このように構成された製造装置１を用いた積層膜８の製造方法について、図１８を参照して説明する。

本実施形態では、積層膜８の成膜時は、負圧形成用ポンプ２０により形成する負圧を異ならせることにより、図１８（ａ）、（ｂ）に示すようにマスク５と基板６との間隔を変化させる。つまり、負圧形成用ポンプ２０によってマスク５と基板６との間の圧力を異ならせることで、負圧に基づくマスク５の吸引力を変化させ、マスク５により成膜範囲可変部７を変形させる圧力を変化させると共に成膜範囲可変部７と基板６との接触圧力を変化させるようにしている。

まず、第二バリア層８ｂを成膜する際には、負圧形成用ポンプ２０により比較的大きく減圧を行い、マスク５と基板６との間に大きな負圧を発生させる。これにより、図１８（ａ）に示すように成膜範囲可変部７の変形量が大きくなる。このため、成膜範囲可変部７が開口部５ａ側へ大きくはみ出す。このはみ出した成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接した状態になる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的狭くなる。この状態でＡＬＤ法により第二バリア層８ｂを成膜すると、第二バリア層８ｂの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり大きくはみ出した成膜範囲可変部７にて区画された比較的狭い範囲になる。したがって、第二バリア層８ｂは比較的狭い範囲で形成される。

次に、第一バリア層８ａを成膜する際には、負圧形成用ポンプ２０により比較的小さな減圧を行い、マスク５と基板６との間に小さな負圧を発生させる。これにより、成膜範囲可変部７の変形量を小さくできる。このため、成膜範囲可変部７の開口部５ａ側へのはみ出し量が第二バリア層８ｂの形成時よりも小さくなって、成膜範囲可変部７が基板６の表面に当接している部分よりも内側の寸法が大きくなる。したがって、基板６の露出表面の範囲が比較的広くなる。この状態でＡＬＤ法により第一バリア層８ａを成膜すると、第一バリア層８ａの成膜範囲は、基板６の露出表面、つまり成膜範囲可変部７にて区画された比較的広い範囲になる。したがって、第一バリア層８ａは第二バリア層８ｂよりも広い範囲で形成される。

このように、負圧形成用ポンプ２０を用いて成膜範囲可変部７の変形量を制御し、マスク５と基板６との間の間隔を制御するようにしても良い。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、成膜範囲可変部７を断面円形状となるＯリングによって構成する場合を説明したが、第１実施形態の変形例で示したように、Ｏリング以外であっても構わない。ただし、Ｏリングのように断面円形状の場合、接触圧力の大きさに応じて基板６との接触面積が確実に広がっていくようにできる。したがって、Ｏリングによって成膜範囲可変部７を構成すると、よりマスク５と基板６との間隔を制御し易くすることが可能となる。

また、上記実施形態では、積層膜８を第一バリア層８ａおよび第二バリア層８ｂにて構成する場合について説明した。そして、第一バリア層８ａおよび第二バリア層８ｂの一例として、それぞれアルミナ等の無機膜とポリイミド等の有機膜を例に挙げた。しかしながら、これらの膜は積層膜８の一例を示したに過ぎず、他の膜であっても良い。また、第一バリア層８ａを少なくとも１種類以上の無機膜とし、第二バリア層８ｂを少なくとも１種類以上の有機膜によって構成しても良い。

さらに、上記実施形態では、ＡＬＤ法によって積層膜８を成膜する場合について説明したが、ガスの反応を用いて少なくとも異なる２種類の層を有する積層膜８を成膜する方法であれば、他の方法であっても適用できる。

１ 積層膜の製造装置
３ ポンプ
４ 電磁石
５ マスク
５ａ 開口部
６ 基板
７ 成膜範囲可変部
８ 積層膜
８ａ 第一バリア層
８ｂ 第二バリア層
１０ ヒータ
２０ 負圧形成用ポンプ

Claims (10)

1. 半導体素子が形成された基板（６）上に、ガスの反応を用いて少なくとも異なる２種類の第一、第二層（８ａ、８ｂ）の積層膜（８）を成膜する積層膜の製造方法であって、
   前記基板のうちの前記積層膜を成膜する予定の位置に開口部（５ａ）が形成された一枚のマスク（５）を用意する工程と、
   前記マスクを前記基板上に配置したのち、前記開口部を通じてガスを供給することで、前記マスク一枚のみを用いて前記積層膜を成膜する工程と、を含み、
   前記マスクを用意する工程では、前記マスクとして、前記開口部の周囲を囲みつつ、前記基板に接触させられる成膜範囲可変部（７）を有するものを用意し、
   前記積層膜を成膜する工程では、前記成膜範囲可変部を変形させることで該成膜範囲可変部と前記基板との接触部を変化させた状態で前記開口部を通じてガスを供給し、前記成膜範囲可変部と前記基板との接触部よりも内側を成膜範囲として前記第二層（８ｂ）を成膜する工程と、前記成膜範囲可変部の変形量を前記第二層の成膜時と異ならせることで前記成膜範囲可変部と前記基板との接触部を前記第二層の成膜時と異ならせ、この状態で前記開口部を通じてガスを供給し、前記第二層の成膜時と異なる成膜範囲として前記第一層（８ａ）を成膜する工程とを有していることを特徴とする積層膜の製造方法。
2. 前記積層膜を成膜する工程では、前記マスクにおける前記成膜範囲可変部と前記基板との接触圧力を変化させることにより、前記第二層を成膜する工程と前記第一層を成膜する工程それぞれでの前記成膜範囲可変部の変形量を制御することを特徴とする請求項１に記載の積層膜の製造方法。
3. 前記積層膜を成膜する工程では、少なくとも前記成膜範囲可変部を加熱することで該成膜範囲可変部の変形量を制御し、この加熱量をを変化させることにより、前記第二層を成膜する工程と前記第一層を成膜する工程それぞれでの前記成膜範囲可変部の変形量を制御することを特徴とする請求項１に記載の積層膜の製造方法。
4. 前記マスクを用意する工程では、前記マスクとして前記基板と同じ構成材料で構成されたものを用いることを特徴とする請求項３に記載の積層膜の製造方法。
5. 前記積層膜を成膜する工程では、前記第一層を少なくとも１種類以上の無機膜とし、前記第二層を少なくとも１種類以上の有機膜とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の積層膜の製造方法。
6. 前記積層膜を成膜する工程では、原子層蒸着法を用いて前記積層膜を成膜することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の積層膜の製造方法。
7. 半導体素子が形成された基板（６）上に、ガスの反応を用いて少なくとも異なる２種類の第一、第二層（８ａ、８ｂ）の積層膜（８）を成膜する積層膜の製造装置であって、
   前記ガスが供給されることで前記積層膜の成膜を行う成膜チャンバ（２）と、
   前記成膜チャンバ内に配置され、前記積層膜を成膜する予定の領域に開口部（５ａ）が形成されると共に、前記開口部の周囲を囲みつつ、前記基板に接触させられる成膜範囲可変部（７）を有したマスク（５）と、
   前記基板上に前記成膜範囲可変部が前記基板に接するように前記マスクを配置した状態において、前記成膜範囲可変部の変形量を制御することにより前記マスクと前記基板との間を制御する間隔制御手段（４、１０、２０）と、を有していることを特徴とする積層膜の製造装置。
8. 前記マスクは磁性材料で構成されており、
   前記間隔制御手段は、前記基板の裏面側からの磁気吸引力によって前記マスクを前記基板側に吸引する磁石（４）であることを特徴とする請求項７に記載の積層膜の製造装置。
9. 前記成膜範囲可変部を加熱量に応じて変形量が変わる材料によって構成し、
   前記間隔制御手段は、前記成膜範囲可変部を加熱するヒータ（１０）であることを特徴とする請求項７に記載の積層膜の製造装置。
10. 前記間隔制御手段は、前記マスクと前記基板との間に形成される空間内の圧力を制御することで前記成膜範囲可変部の変形量を制御する負圧形成用ポンプ（２０）であることを特徴とする請求項７に記載の積層膜の製造装置。

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