JP2020147793A - 管理方法、成膜方法および成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容器の内部環境の時間変化を抑制できる、技術を提供する。【解決手段】成膜装置の処理容器の内部に第１自己組織化単分子膜の材料を供給し、少なくとも前記処理容器の内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にてコーティングする工程と、前記処理容器の内壁面に物理吸着する前記材料が脱離するように、前記処理容器の内部からガスを排出する工程と、前記処理容器の内壁面に堆積する堆積物の状態を、測定器で測定する工程と、前記測定器の測定結果に基づき、少なくとも前記処理容器の前記内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にて再コーティングする工程とを含む、管理方法。【選択図】図６

Description

本開示は、管理方法、成膜方法および成膜装置に関する。

特許文献１には、フォトリソグラフィ技術を用いずに、基板の特定の領域に選択的に対象膜を形成する技術が開示されている。具体的には、対象膜の形成を阻害する自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）を基板の一部の領域に形成し、基板の残りの領域に対象膜を形成する技術が開示されている。また、特許文献１には、処理容器の内壁面に対象膜が堆積するのを抑制すべく、処理容器の内壁面にＳＡＭを形成する技術も開示されている。

特表２００７−５０１９０２号公報

本開示の一態様は、処理容器の内部環境の時間変化を抑制できる、技術を提供する。

本開示の一態様の管理方法は、
成膜装置の処理容器の内部に第１自己組織化単分子膜の材料を供給し、少なくとも前記処理容器の内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にてコーティングする工程と、
前記処理容器の内壁面に物理吸着する前記材料が脱離するように、前記処理容器の内部からガスを排出する工程と、
前記処理容器の内壁面に堆積する堆積物の状態を、測定器で測定する工程と、
前記測定器の測定結果に基づき、少なくとも前記処理容器の前記内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にて再コーティングする工程とを含む。

本開示の一態様によれば、処理容器の内部環境の時間変化を抑制できる。

図１は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。 図２は、図１に示す各工程での基板の状態の一例を示す側面図である。 図３は、図１に示す各工程での基板の状態の別の一例を示す側面図である。 図４は、図１〜図３に示す成膜方法を実施する成膜装置の一例を示す断面図である。 図５は、図１〜図３に示す成膜方法を実施する成膜装置の別の一例を示す断面図である。 図６は、一実施形態に係る管理方法を示すフローチャートである。 図７は、図６に示す工程Ｓ２０１および工程Ｓ２０２での処理容器の状態の一例を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

図１は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図２は、図１に示す各工程での基板の状態の一例を示す側面図である。図２（ａ）は工程Ｓ１０１で準備される基板の状態を示し、図２（ｂ）は工程Ｓ１０２で得られる基板の状態を示し、図２（ｃ）は工程Ｓ１０３で得られる基板の状態を示す。

成膜方法は、図２（ａ）に示すように基板１０を準備する工程Ｓ１０１を含む。準備することは、例えば、後述する処理容器１２０（図４、図５参照）の内部に基板１０を搬入することを含む。基板１０は、第１材料が露出する第１領域Ａ１と、第１材料とは異なる第２材料が露出する第２領域Ａ２とを有する。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、基板１０の板厚方向片側に設けられる。

第１領域Ａ１の数は、図２（ａ）では１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第１領域Ａ１が第２領域Ａ２を挟むように配置されてもよい。同様に、第２領域Ａ２の数は、図２（ａ）では１つであるが、複数でもよい。例えば２つの第２領域Ａ２が第１領域Ａ１を挟むように配置されてもよい。

なお、図２（ａ）では第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のみが存在するが、第３領域がさらに存在してもよい。第３領域は、第１材料および第２材料とは異なる第３材料が露出する領域である。第３領域は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に配置されてもよいし、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２の外に配置されてもよい。

第１材料は、例えば導電材料である。導電材料は、例えばＣｕ、Ｗ、Ｃｏ、またはＲｕ等の金属である。これらの金属の表面は、大気中で時間の経過と共に自然に酸化される。導電材料の表面酸化によって形成される酸化物が第１材料であってもよい。第１材料が酸化物である場合、その酸化物の膜は、後述するＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）の前に還元処理によって除去される。

第２材料は、例えば絶縁材料である。絶縁材料は、例えば酸化物、窒化物、酸窒化物、または炭化物などである。具体的な絶縁材料として、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウムなどが挙げられる。

基板１０は、例えば、上記の導電材料で形成される導電膜１１と、上記の絶縁材料で形成される絶縁膜１２とを有する。導電膜１１の表面には、大気中で、金属酸化膜が時間の経過と共に自然に形成される。この場合、金属酸化膜は、後述するＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）の前に還元処理によって除去される。

また、基板１０は、導電膜１１と絶縁膜１２が形成される下地基板１４を有する。下地基板１４は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。なお、下地基板１４は、ガラス基板などであってもよい。

なお、基板１０は、下地基板１４と導電膜１１との間に、下地基板１４および導電膜１１とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。同様に、基板１０は、下地基板１４と絶縁膜１２との間に、下地基板１４および絶縁膜１２とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。

成膜方法は、図２（ｂ）に示すように、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第２領域Ａ２に選択的にＳＡＭ（自己組織化単分子膜）３０を形成する工程Ｓ１０２を含む。ＳＡＭ３０は、基板１０に有機化合物を化学吸着することにより形成され、後述する対象膜４０の形成を阻害する。なお、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２に加えて第３領域が存在する場合、第３領域にはＳＡＭ３０が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。

ＳＡＭ３０を形成する有機化合物は、特に限定されないが、例えば、シラン系化合物である。シラン系化合物は、例えば、一般式Ｒ−ＳｉＨ_３−ｘＣｌ_ｘ（ｘ＝１、２、３）で表される化合物、またはＲ´−Ｓｉ（Ｏ−Ｒ）_３で表される化合物（シランカップリング剤）である。ここで、Ｒ、Ｒ´は、アルキル基またはアルキル基の水素の少なくとも一部をフッ素に置換した基等の官能基である。その官能基の末端基は、ＣＨ系、ＣＦ系のいずれでもよい。また、Ｏ−Ｒは、加水分解可能な官能基、例えばメトキシ基、エトキシ基である。シランカップリング剤の一例として、オクタメチルトリメトキシシラン（ＯＴＳ）が挙げられる。

シラン系化合物は、例えばガスの状態で基板１０に対して供給され、基板１０に化学吸着する。シラン系化合物は、ＯＨ基を有する表面に化学吸着しやすいので、金属よりも金属化合物に化学吸着しやすく、特に酸化金属に化学吸着しやすい。従って、シラン系化合物は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第２領域Ａ２に選択的に化学吸着する。

成膜方法は、図２（ｃ）に示すように、第２領域Ａ２に存在するＳＡＭ３０を用いて、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的に所望の対象膜４０を形成する工程Ｓ１０３を含む。対象膜４０は、ＳＡＭ３０とは異なる材料、例えば金属、金属化合物または半導体で形成される。ＳＡＭ３０は対象膜４０の形成を阻害するので、対象膜４０は第１領域Ａ１に選択的に形成される。なお、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２に加えて第３領域が存在する場合、第３領域には対象膜４０が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。

対象膜４０は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。対象膜４０は、例えば導電材料で形成される。第１領域Ａ１に元々存在する導電膜１１に、さらに導電性の対象膜４０を積層できる。

導電性の対象膜４０は、特に限定されないが、例えば窒化チタンで形成される。以下、窒化チタンを、窒素とチタンとの組成比に関係なく「ＴｉＮ」とも表記する。対象膜４０としてＴｉＮ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、テトラキスジメチルアミノチアン（ＴＤＭＡ：Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４）ガスまたは四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスなどのＴｉ含有ガスと、アンモニア（ＮＨ_３）ガスなどの窒化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ｔｉ含有ガスおよび窒化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

なお、成膜方法は、基板１０の準備（工程Ｓ１０１）と、ＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）との間に、別の工程を含んでもよい。別の工程として、例えば、絶縁膜１２のＯＨ基の密度を上げる工程が挙げられる。ＯＨ基の密度増加は、例えば絶縁膜１２を水素プラズマに曝すことによって実施される。この工程によって、シラン系化合物を第２領域Ａ２に密に化学吸着でき、対象膜４０を第１領域Ａ１により選択的に形成できる。

図３は、図１に示す各工程での基板の状態の別の一例を示す側面図である。図３（ａ）は工程Ｓ１０１で準備される基板の状態を示し、図３（ｂ）は工程Ｓ１０２で得られる基板の状態を示し、図３（ｃ）は工程Ｓ１０３で得られる基板の状態を示す。図３に示す例と、図２に示す例とでは、導電膜１１と絶縁膜１２との配置が逆である。つまり、図３に示す例では、導電膜１１が第２領域Ａ２に配置され、絶縁膜１２が第１領域Ａ１に配置される。以下、図３に示す例と図２に示す例との相違点について主に説明する。

成膜方法は、図３（ａ）に示すように基板１０を準備する工程Ｓ１０１を含む。基板１０は、第１材料が露出する第１領域Ａ１と、第１材料とは異なる第２材料が露出する第２領域Ａ２とを有する。第１材料は絶縁材料であり、第２材料は導電材料である。基板１０は、例えば、導電材料で形成される導電膜１１と、絶縁材料で形成される絶縁膜１２とを有する。また、基板１０は、導電膜１１と絶縁膜１２が形成される下地基板１４を有する。

成膜方法は、図３（ｂ）に示すように、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第２領域Ａ２に選択的にＳＡＭ（自己組織化単分子膜）３０を形成する工程Ｓ１０２を含む。ＳＡＭ３０は、基板１０に有機化合物を化学吸着することにより形成され、後述する対象膜４０の形成を阻害する。

ＳＡＭ３０の材料として、シラン系化合物に代えて、チオール系化合物が用いられる。チオール系化合物は、例えば一般式Ｒ−ＳＨで表される化合物である。ここで、Ｒは、脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素基の炭素原子もしくは水素原子がヘテロ原子と置換されたもの、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基の炭素原子もしくは水素原子がヘテロ原子と置換されたものである。

チオール系化合物は、シラン系化合物と同様に、ガスの状態で基板１０に対して供給され、基板１０に化学吸着する。チオール系化合物は、シラン系化合物とは異なり、金属化合物に化学吸着することなく、金属に化学吸着する。従って、チオール系化合物は、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第２領域Ａ２に選択的に化学吸着する。

成膜方法は、図３（ｃ）に示すように、第２領域Ａ２に存在するＳＡＭ３０を用いて、第１領域Ａ１および第２領域Ａ２のうちの第１領域Ａ１に選択的に対象膜４０を形成する工程Ｓ１０３を含む。ＳＡＭ３０は対象膜４０の形成を阻害するので、対象膜４０は第１領域Ａ１に選択的に形成される。

対象膜４０は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。対象膜４０は、例えば絶縁材料で形成される。第１領域Ａ１に元々存在する絶縁膜１２に、さらに絶縁性の対象膜４０を積層できる。

絶縁性の対象膜４０は、特に限定されないが、例えば酸化アルミニウムで形成される。以下、酸化アルミニウムを、酸素とアルミニウムとの組成比に関係なく「ＡｌＯ」とも表記する。対象膜４０としてＡｌＯ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ_３）_３Ａｌ）ガスなどのＡｌ含有ガスと、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）などの酸化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ａｌ含有ガスおよび酸化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

また、絶縁性の対象膜４０は、酸化ケイ素で形成されてもよい。以下、酸化ケイ素を、酸素とケイ素との組成比に関係なく「ＳｉＯ」とも表記する。対象膜４０としてＳｉＯ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスなどのＳｉ含有ガスと、オゾン（Ｏ_３）ガスなどの酸化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ｓｉ含有ガスおよび酸化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

また、絶縁性の対象膜４０は、窒化ケイ素で形成されてもよい。以下、窒化ケイ素を、窒素とケイ素との組成比に関係なく「ＳｉＮ」とも表記する。対象膜４０としてＳｉＮ膜をＡＬＤ法で形成する場合、処理ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスなどのＳｉ含有ガスと、アンモニア（ＮＨ_３）ガスなどの窒化ガスとが、基板１０に対して交互に供給される。Ｓｉ含有ガスおよび窒化ガスの他に、水素（Ｈ_２）ガスなどの改質ガスが基板１０に対して供給されてもよい。これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、プラズマ化されてもよい。また、これらの処理ガスは、化学反応を促進すべく、加熱されてもよい。

なお、成膜方法は、基板１０の準備（工程Ｓ１０１）と、ＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）との間に、別の工程を含んでもよい。別の工程として、例えば、導電膜１１の表面酸化によって形成される金属酸化膜を除去する工程が挙げられる。金属酸化膜の除去は、例えば、金属酸化膜をギ酸（ＣＨ_２Ｏ_２）ガスまたは水素（Ｈ_２）ガスなどの還元ガスに曝すことにより実施される。水素ガスは、通常、プラズマ化される。金属酸化膜の除去は、ドライ処理ではなく、ウェット処理で行われてもよく、例えば希フッ酸で洗浄することにより実施されてもよい。この工程によって、チオール系化合物を第２領域Ａ２に密に化学吸着でき、対象膜４０を第１領域Ａ１により選択的に形成できる。

図４は、図１〜図３に示す成膜方法を実施する成膜装置の一例を示す断面図である。成膜装置１００は、処理ユニット１１０と、搬送装置１７０と、制御装置１８０とを備える。処理ユニット１１０は、処理容器１２０と、基板保持部１３０と、加熱器１４０と、ガス供給装置１５０と、ガス排出装置１６０とを有する。また、処理ユニット１１０は、測定器１９０を有する。

処理ユニット１１０は、図４には１つのみ図示するが、複数であってもよい。複数の処理ユニット１１０は、いわゆるマルチチャンバーシステムを形成する。複数の処理ユニット１１０は、真空搬送室１０１を囲むように配置される。真空搬送室１０１は、真空ポンプによって排気され、予め設定された真空度に保持される。真空搬送室１０１には、搬送装置１７０が鉛直方向および水平方向に移動可能に、且つ鉛直軸周りに回転可能に配置される。搬送装置１７０は、複数の処理容器１２０に対して基板１０を搬送する。処理容器１２０の内部の処理室１２１と、真空搬送室１０１とは、これらの気圧がいずれも大気圧よりも低い気圧である時に連通し、基板１０の搬入出が行われる。真空搬送室１０１の代わりに大気搬送室が設けられる場合とは異なり、基板１０の搬入出時に大気が大気搬送室から処理室１２１の内部に流れ込むのを防止できる。処理室１２１の気圧を下げるための待ち時間を削減でき、基板１０の処理速度を向上できる。

処理容器１２０は、基板１０が通過する搬入出口１２２を有する。搬入出口１２２には、搬入出口１２２を開閉するゲートＧが設けられる。ゲートＧは、基本的に搬入出口１２２を閉じており、基板１０が搬入出口１２２を通る時に搬入出口１２２を開く。搬入出口１２２の開放時に、処理容器１２０の内部の処理室１２１と、真空搬送室１０１とが連通する。搬入出口１２２の開放前に、処理室１２１と真空搬送室１０１とは、いずれも、真空ポンプによって排気され、予め設定された気圧に維持される。

基板保持部１３０は、処理容器１２０の内部で基板１０を保持する。基板保持部１３０は、基板１０の処理ガスに曝される表面を上に向けて、基板１０を下方から水平に保持する。基板保持部１３０は、枚葉式であって、一枚の基板１０を保持する。なお、基板保持部１３０は、バッチ式でもよく、同時に複数枚の基板１０を保持してもよい。バッチ式の基板保持部１３０は、複数枚の基板１０を、鉛直方向に間隔をおいて保持してもよいし、水平方向に間隔をおいて保持してもよい。

加熱器１４０は、基板保持部１３０で保持されている基板１０を加熱する。加熱器１４０は、例えば電気ヒータであり、電力供給によって発熱する。加熱器１４０は、例えば、基板保持部１３０の内部に埋め込まれ、基板保持部１３０を加熱することにより、基板１０を所望の温度に加熱する。なお、加熱器１４０は、石英窓を介して基板保持部１３０を加熱するランプを含んでもよい。この場合、石英窓が堆積物で不透明になるのを防止すべく、加熱器１４０が基板保持部１３０を加熱する間、基板保持部１３０と石英窓との間にアルゴンガスなどの不活性ガスが供給されてもよい。また、加熱器１４０は、処理容器１２０の外部から処理容器１２０の内部に配置される基板１０を加熱してもよい。

なお、処理ユニット１１０は、基板１０を加熱する加熱器１４０だけではなく、基板１０を冷却する冷却器をさらに有してもよい。基板１０の温度を高速で昇温できるだけではなく、基板１０の温度を高速で降温できる。一方、基板１０の処理が室温で行われる場合、処理ユニット１１０は加熱器１４０および冷却器を有しなくてもよい。

ガス供給装置１５０は、基板１０に対して予め設定された処理ガスを供給する。処理ガスは、例えば、工程Ｓ１０２、Ｓ１０３毎に用意される。これらの工程は、それぞれが互いに異なる処理容器１２０の内部で実施されてもよいし、任意の組合せの２つ以上が同じ処理容器１２０の内部で連続的に実施されてもよい。後者の場合、ガス供給装置１５０は、工程の順番に従って、複数種類の処理ガスを、予め設定された順番で基板１０に対して供給する。

ガス供給装置１５０は、例えば、ガス供給管１５１を介して処理容器１２０と接続される。ガス供給装置１５０は、処理ガスの供給源と、各供給源から個別にガス供給管１５１まで延びる個別配管と、個別配管の途中に設けられる開閉バルブと、個別配管の途中に設けられる流量制御器とを有する。開閉バルブが個別配管を開くと、供給源からガス供給管１５１に処理ガスが供給される。その供給量は流量制御器によって制御される。一方、開閉バルブが個別配管を閉じると、供給源からガス供給管１５１への処理ガスの供給が停止される。

ガス供給管１５１は、ガス供給装置１５０から供給される処理ガスを、処理容器１２０の内部、例えばシャワーヘッド１５２に供給する。シャワーヘッド１５２は、基板保持部１３０の上方に設けられる。シャワーヘッド１５２は、内部に空間１５３を有し、空間１５３に溜めた処理ガスを多数のガス吐出孔１５４から鉛直下方に向けて吐出する。シャワー状の処理ガスが、基板１０に対して供給される。

ガス排出装置１６０は、処理容器１２０の内部からガスを排出する。ガス排出装置１６０は、排気管１６１を介して処理容器１２０と接続される。ガス排出装置１６０は、真空ポンプなどの排気源と、圧力制御器とを有する。排気源を作動させると、処理容器１２０の内部からガスが排出される。処理容器１２０の内部の気圧は、圧力制御器によって制御される。

制御装置１８０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１８１と、メモリなどの記憶媒体１８２とを備える。記憶媒体１８２には、成膜装置１００において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置１８０は、記憶媒体１８２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１８１に実行させることにより、成膜装置１００の動作を制御する。また、制御装置１８０は、入力インターフェース１８３と、出力インターフェース１８４とを備える。制御装置１８０は、入力インターフェース１８３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース１８４で外部に信号を送信する。

ところで、処理容器１２０が基板１０を収容した状態で、ガス供給装置１５０が処理容器１２０の内部に処理ガスを供給することにより、基板１０の処理が行われる。その過程で、処理容器１２０の内壁面１２３には、堆積物が堆積する。堆積物は、基板１０の処理時に生じる副生成物である。

内壁面１２３の堆積物の堆積量に応じて、処理容器１２０の内部環境は変化する。処理容器１２０の内部環境の変化は、基板１０に形成される膜の特性に影響を与える。また、処理容器１２０の内部に複数種類の処理ガスが順番に供給される場合に、処理ガスの入替が十分ではなく、ユーザーの想定しない化学反応が生じ、ユーザーの想定しない副生成物が生じ、その副生成物がパーティクルとなって基板１０に形成される膜の特性に影響を与えることもあった。

そこで、本実施形態の成膜方法は、処理容器１２０の内壁面１２３に堆積する堆積物の状態を管理する工程を有する。管理する工程は、堆積物の状態変化を抑制することと、堆積物の状態を測定することとを含む。図６は、一実施形態に係る管理方法を示すフローチャートである。図６に示す各工程Ｓ２０１〜Ｓ２０６は、制御装置１８０による制御下で実施される。図７（ａ）は図６に示す工程Ｓ２０１での処理容器の状態の一例を示し、図７（ｂ）は図６に示す工程Ｓ２０２での処理容器の状態の一例を示す。以下、管理方法について説明する。

管理方法は、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していない状態で、処理容器１２０の内部にＳＡＭ５０の材料５１を供給することにより、図７（ａ）に示すように処理容器１２０の内壁面１２３をＳＡＭ５０にてコーティングする工程Ｓ２０１を含む。製品用の基板１０は、対象膜４０が形成されるものである。対象膜４０は、ＳＡＭ５０とは異なる材料、例えば金属、金属化合物または半導体で形成される。

なお、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）は、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していない状態で行われればよく、基板保持部１３０に何も載置しない状態で行われてもよいし、後述するようにダミー基板を載置した状態で行われてもよい。ダミー基板は、製品用ではなく、対象膜４０が形成されないものである。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、ガス供給装置１５０が、ＳＡＭ５０の材料５１を処理容器１２０の内部に供給する。供給した材料５１は、処理容器１２０の内壁面１２３に化学吸着し、内壁面１２３をコーティングする。ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）で使用する材料５１と、図１のＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）で使用する材料とは、同じ材料でも異なる材料でもよいが、管理コストの観点から同じ材料であってよい。

ＳＡＭ５０は、処理容器１２０の内壁面１２３に形成されるので、基板１０の処理時に対象膜４０などの膜の形成を阻害できる。これにより、堆積物の内壁面１２３への堆積を抑制でき、その結果、処理容器１２０の洗浄頻度を低減できる。また、ＳＡＭ５０は、処理容器１２０の内壁面１２３に形成されるので、基板１０の処理時に処理ガスの化学吸着を抑制でき、処理ガスの残留を抑制できる。その結果、処理ガスを円滑に入替でき、処理ガス同士の想定しない化学反応を抑制できるので、想定しない副生成物の発生を抑制できる。

処理容器１２０の内壁面１２３は、金属、または酸化物などの化合物で形成される。内壁面１２３を形成する金属は、例えば、アルミニウム、またはステンレス鋼などである。また、内壁面１２３を形成する化合物は、例えば、アルミニウムを陽極酸化処理して得られる酸化アルミニウム、または石英などである。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、材料５１として、例えばシラン系化合物が用いられる。シラン系化合物は、上記の通り、ＯＨ基を有する表面に化学吸着しやすいので、金属よりも金属化合物に化学吸着しやすく、特に酸化金属に化学吸着しやすい。また、ＯＨ基の密度が高いほど、シラン系化合物が密に化学吸着する。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、シラン系化合物の化学吸着を促進すべく、処理容器１２０の内部に、材料５１を供給する前に、水蒸気を供給してもよい。金属で形成される内壁面１２３は、水蒸気の供給によって表面酸化されるので、その表面酸化物にシラン系化合物を化学吸着できる。また、その表面酸化物は、水蒸気の供給によってＯＨ基の密度を高めるので、シラン系化合物を密に化学吸着できる。同様に、酸化物などの化合物で形成される内壁面１２３は、水蒸気の供給によってＯＨ基の密度を高めるので、シラン系化合物を密に化学吸着できる。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、水蒸気と材料５１とを、処理容器１２０の内部に同時に供給してもよいが、本実施形態では同時には供給しない。本実施形態では、水蒸気の供給と材料５１の供給との間に、処理容器１２０の内部からガスを排出する。ガスの排出は真空引きによって行われる。ガスの排出に加えて、パージガスの供給が行われてもよい。パージガスとして、窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガスが用いられる。ガスの排出、またはガスの排出とパージガスの供給によって水蒸気とシラン系化合物との混合を抑制できるので、シラン系化合物が処理容器１２０の内壁面１２３に化学吸着する前に水蒸気と反応するのを抑制でき、ＳｉＯなどの意図しない副生成物の発生を抑制できる。ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、水蒸気の供給と材料５１の供給とが交互に繰り返し行われてもよい。

なお、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、材料５１として、シラン系化合物に代えて、チオール系化合物が用いられてもよい。チオール系化合物は、上記の通り、金属化合物に化学吸着することなく、金属に化学吸着する。金属で形成される内壁面１２３にチオール系化合物を化学吸着できる。チオール系化合物の化学吸着を促進すべく、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、処理容器１２０の内部に、材料５１を供給する前に、還元ガスを供給してもよい。還元ガスとして、例えば、ギ酸（ＣＨ_２Ｏ_２）ガスまたは水素（Ｈ_２）ガスなどが用いられる。還元ガスは、処理容器１２０の内壁面１２３に金属が露出するように、当該金属の表面酸化によって形成される酸化物の膜を除去できる。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、還元ガスと材料５１とを、処理容器１２０の内部に同時に供給してもよいが、同時には供給しなくてよい。後者の場合、還元ガスの供給と材料５１の供給との間に、処理容器１２０の内部からガスを排出する。ガスの排出は真空引きによって行われる。ガスの排出に加えて、パージガスの供給が行われてもよい。パージガスとして、窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガスが用いられる。ガスの排出、またはガスの排出とパージガスの供給によって還元ガスとチオール系化合物との混合を抑制できるので、チオール系化合物が処理容器１２０の内壁面１２３に化学吸着する前に還元ガスと反応するのを抑制でき、意図しない副生成物の発生を抑制できる。ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、還元ガスの供給と材料５１の供給とが交互に繰り返し行われてもよい。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）では、前述の通り、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していなければよく、ダミー基板を収容していてもよい。ダミー基板は、基板保持部１３０によって保持される。ダミー基板の使用によって基板保持部１３０にＳＡＭ５０が堆積するのを防止できる。後述する、材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）、処理容器の洗浄（工程Ｓ２０５）、ＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）において同様である。

管理方法は、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していない状態で、図７（ｂ）に示すように処理容器１２０の内壁面１２３に物理吸着する材料５１を脱離する工程Ｓ２０２を含む。物理吸着する材料５１は、化学吸着していないので、脱離しやすい。基板１０の処理前に材料５１を脱離するので、基板１０の処理中に不要な材料５１の脱離を抑制でき、基板１０の処理不良を抑制できる。

材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）は、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）の後に行われ、材料５１の供給停止後に行われる。材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）は、処理容器１２０の内部からのガスの排出によって行われ、例えば真空引きによって行われる。不要な材料５１は、排気管１６１を通り排出される。真空引きに加えて、パージガスの供給が行われてもよい。パージガスとしては、窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガスが使用される。パージガスは、処理容器１２０の内部に残留する材料５１を希釈し、また、残留する材料５１を外部に追い出す。

ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）と、材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）とは、１枚目の基板１０の搬入前に行われてよい。１回目の基板１０の処理時に、処理容器１２０の内壁面１２３にはＳＡＭ５０が形成済みである。毎回、基板１０の処理を同一環境で実施でき、基板１０に形成される膜の特性のばらつきを低減できる。

ところで、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）の効果は、時間の経過と共に薄れる。時間の経過と共に、基板１０の処理が繰り返され、処理ガスにＳＡＭ５０が繰り返し曝され、ＳＡＭ５０が劣化するからである。ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）の効果が薄れると、堆積物の堆積速度が速くなったり、想定しない副生成物が生じたりする。

そこで、管理方法は、処理容器１２０の内壁面１２３に堆積する堆積物の状態を、測定器１９０で測定する工程Ｓ２０３を含む。測定器１９０で状態を測定する堆積物は、ＳＡＭ５０を含み、基板１０の処理時に発生する副生成物をさらに含んでもよい。副生成物は、新しいＳＡＭ５０の上には堆積しないが、劣化したＳＡＭ５０の上には堆積する。測定器１９０で測定する物理量は、例えば、膜厚、質量、色などから選ばれる１つ以上である。副生成物が徐々に増える場合、堆積物の膜厚および質量は大きくなる。一方、副生成物が徐々に増えない場合であっても、ＳＡＭ５０は徐々に薄化するので、堆積物の膜厚および質量は小さくなる。また、ＳＡＭ５０の上に副生成物が堆積すると、色が変化する。

測定器１９０として、本実施形態ではＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）が用いられる。ＱＣＭは、水晶振動子と、水晶振動子の表面に形成される金属膜とを有する。金属膜は、例えば金（Ａｕ）で形成される。金属膜に堆積物が堆積すると、堆積物の質量に応じて金属膜の共振振動数が変動する。従って、共振振動数から堆積物の質量を測定でき、また、堆積物の質量と金属膜の表面積とから堆積物の膜厚を算出できる。金属膜の表面が、測定器１９０の測定面１９１である。この測定面１９１には、処理容器１２０の内壁面１２３と同様に、工程Ｓ２０１でＳＡＭ５０がコーティングされる。

なお、測定器１９０は、ＱＣＭには限定されない。例えば、測定器１９０として、光学式の膜厚計も使用可能である。光学式の膜厚計は、堆積物を透過する光の透過率、または堆積物で反射される光の反射率などを測定することにより、堆積物の膜厚を測定する。測定器１９０として、レーザー変位計も使用可能である。レーザー変位計は、堆積物との距離を測定する。堆積物の膜厚が大きくなるほど、堆積物とレーザー変位計との距離が短くなる。測定器１９０として、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子も使用可能である。撮像素子は、堆積物の色を測定するのに用いられる。

測定器１９０は、例えば、図４に示すように処理容器１２０の内部に配置される。この場合、測定器１９０の測定面１９１と、処理容器１２０の内壁面１２３とは、基板１０の処理時に、同じ温度および同じ気圧になる。それゆえ、測定器１９０の測定面１９１における堆積物の状態と、処理容器１２０の内壁面１２３における堆積物の状態とは、同じ状態になる。従って、測定器１９０によって処理容器１２０の内壁面１２３における堆積物の状態を精度良く測定できる。

但し、測定器１９０は、例えば図５に示すように、排気管１６１の内部に設けられてもよい。この場合も、測定器１９０の測定面１９１における堆積物の状態と、処理容器１２０の内壁面１２３における堆積物の状態とは、相関関係を有する。従って、測定器１９０は、処理容器１２０の内壁面１２３における堆積物の状態を測定できる。また、測定器１９０が処理容器１２０の外部に設けられるので、処理容器１２０を分解することなく測定器１９０をメンテナンスできる。測定器１９０は、排気管１６１に対して取外し可能に設置される。

堆積物の状態測定（工程Ｓ２０３）は、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）および材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）の後に行われる。そのタイミングは、特に限定されないが、例えば、処理済みの基板１０の搬出後、処理前の基板１０の搬入前である。つまり、そのタイミングは、基板１０の入替の間であって、基板１０が処理容器１２０に収容されていない時である。次の基板１０の搬入前に、堆積物の状態をチェックでき、後述する対策を実施できるので、基板１０の処理不良を低減できる。堆積物の状態測定は、基板１０の処理が１回済む度に行われてもよいし、予め設定された複数回済む度に行われてもよい。

管理方法は、測定器１９０の測定値が許容範囲外であるか否かをチェックする工程Ｓ２０４を含む。ここで、許容範囲は、上限値および下限値のうちの少なくとも１つを有する。許容範囲は、堆積物の状態変化が基板１０に形成される膜の特性に影響を与えない範囲であって、基板１０に形成される膜の特性が良好な範囲である。許容範囲は、予め実験等で決められる。許容範囲は、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）および材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）の後、１回目（詳細には工程Ｓ２０２の後の１回目）の基板１０の処理の前に、測定器１９０で測定した測定値に基づき決められてもよい。

測定器１９０の測定値が許容範囲内である場合（工程Ｓ２０４、ＮＯ）、続いて基板１０の処理を実施しても、基板１０上の膜の特性が良好である。そこで、この場合、制御装置１８０は、基板１０の処理を実施し、その後に、堆積物の状態測定（工程Ｓ２０３）を再び実施する。

一方、測定器１９０の測定値が許容範囲外である場合（工程Ｓ２０４、ＹＥＳ）、続いて基板１０の処理を実施すると、基板１０の処理不良が生じてしまう。そこで、この場合、制御装置１８０は、基板１０の成膜処理を実施することなく、下記の工程Ｓ２０５と下記の工程Ｓ２０６とをこの順番で実施する。

管理方法は、測定器１９０の測定結果に基づき、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していない状態で、処理容器１２０の内壁面１２３に堆積する堆積物を除去するように、処理容器１２０の内部に洗浄ガスを供給する工程Ｓ２０５を含む。洗浄ガスは、例えば、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガス、または三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスなどのハロゲン含有ガスである。洗浄ガスは、化学反応を促進するため、高温に加熱されてもよい。また、洗浄ガスは、化学反応を促進するため、プラズマ化されてもよい。洗浄ガスは、基板１０の処理時に発生する副生成物もＳＡＭ５０も、処理容器１２０の内壁面１２３から除去できる。処理容器１２０の内壁面１２３の状態を、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）の前の状態に戻すことができる。

なお、処理容器１２０の洗浄（工程Ｓ２０５）は、本実施形態では後述するＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）の前に行われるが、前述のＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）の前にも行われてもよい。

また、管理方法は、測定器１９０の測定結果に基づき、処理容器１２０に製品用の基板１０を収容していない状態で、処理容器１２０の内壁面１２３をＳＡＭ５０にて再コーティングする工程Ｓ２０６を含む。この工程Ｓ２０６は、ＳＡＭ５０のコーティング（工程Ｓ２０１）と同様に行われる。ＳＡＭ５０が、処理容器１２０の内壁面１２３を再コーティングするので、その効果を再び発現できる。これにより、処理容器１２０の内部環境を元の状態に戻すことができる。

ＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）の後には、材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）が再び行わる。その後、基板１０の処理が行われる。基板１０の処理を同一環境で実施でき、基板１０に形成される膜の特性のばらつきを低減できる。基板１０の処理の後には、堆積物の状態測定（工程Ｓ２０３）以降の処理が、再び行われる。

なお、制御装置１８０は、本実施形態ではＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）の前に処理容器１２０の洗浄（工程Ｓ２０５）を実施するが、処理容器１２０の洗浄（工程Ｓ２０５）を実施することなくＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）を実施してもよい。後者の場合、堆積物の上にＳＡＭ５０が再コーティングされる。この場合、堆積物の状態がリセットされないので、その後の測定値のチェック（工程Ｓ２０４）で使用する許容範囲を制御装置１８０が補正してよい。補正後の許容範囲は、例えば、ＳＡＭ５０の再コーティング（工程Ｓ２０６）および材料５１の脱離（工程Ｓ２０２）の後、基板１０の処理の前に、測定器１９０で測定した測定値に基づき決められる。

成膜方法は、上記の管理方法で、処理容器１２０の内壁面１２３に堆積する堆積物の状態を管理する工程を有する。その処理容器１２０の内部で、例えば、図１に示すＳＡＭ３０の形成（工程Ｓ１０２）および対象膜４０の形成（工程Ｓ１０３）のうちの１つ以上が実施される。ＳＡＭ５０は、処理容器１２０の内壁面１２３に形成されるので、基板１０の処理時に対象膜４０などの膜の形成を阻害でき、堆積物の堆積速度を遅くでき、処理容器１２０の洗浄頻度を低減できる。また、ＳＡＭ５０は、処理容器１２０の内壁面１２３に形成されるので、基板１０の処理時に処理ガスの化学吸着を抑制でき、処理ガスの残留を抑制できる。その結果、処理ガスを円滑に入替でき、処理ガス同士の想定しない化学反応を抑制できるので、想定しない副生成物の発生を抑制できる。

以上、本開示に係る管理方法、成膜方法および成膜装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

１０ 基板
１１ 導電膜
１２ 絶縁膜
１４ 下地基板
３０ ＳＡＭ（第２自己組織化単分子膜）
４０ 対象膜
５０ ＳＡＭ（第１自己組織化単分子膜）
５１ 材料
１００ 成膜装置
１１０ 処理ユニット
１２０ 処理容器
１２３ 内壁面
１３０ 基板保持部
１５０ ガス供給装置
１６０ ガス排出装置
１６１ 排気管
１７０ 搬送装置
１８０ 制御装置

Claims (8)

1. 成膜装置の処理容器の内部に第１自己組織化単分子膜の材料を供給し、少なくとも前記処理容器の内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にてコーティングする工程と、
   前記処理容器の内壁面に物理吸着する前記材料が脱離するように、前記処理容器の内部からガスを排出する工程と、
   前記処理容器の内壁面に堆積する堆積物の状態を、測定器で測定する工程と、
   前記測定器の測定結果に基づき、少なくとも前記処理容器の前記内壁面を前記第１自己組織化単分子膜にて再コーティングする工程とを含む、管理方法。
2. 前記測定器は、前記処理容器の内部に設けられる、請求項１に記載の管理方法。
3. 前記測定器は、前記処理容器と前記処理容器の内部からガスを排出するガス排出装置とを接続する排気管の内部に設けられる、請求項１または２に記載の管理方法。
4. 前記測定器の測定結果に基づき、前記処理容器の内部に洗浄ガスを供給し、前記処理容器の前記内壁面に堆積する堆積物を除去する工程を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の管理方法。
5. 第１材料が露出する第１領域、および前記第１材料とは異なる第２材料が露出する第２領域を有する基板を準備する工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうちの前記第２領域に選択的に第２自己組織化単分子膜を形成する工程と、
   前記第２領域に形成した前記第２自己組織化単分子膜を用いて、前記第１領域および前記第２領域のうちの前記第１領域に選択的に所望の対象膜を形成する工程とを含み、
   前記第２自己組織化単分子膜を形成する工程、および前記対象膜を形成する工程の少なくとも１つが、請求項１〜４のいずれか１項に記載の管理方法で管理される前記処理容器の内部で実施される、成膜方法。
6. 同じ前記処理容器の内部で、前記第２自己組織化単分子膜を形成する工程と、前記対象膜を形成する工程とが実施される、請求項５に記載の成膜方法。
7. 前記第１自己組織化単分子膜の材料と、前記第２自己組織化単分子膜の材料とは、同じ材料である、請求項５または６に記載の成膜方法。
8. 前記処理容器と、
   前記処理容器の内部で前記基板を保持する基板保持部と、
   前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給装置と、
   前記処理容器の内部からガスを排出するガス排出装置と、
   前記処理容器に対して前記基板を搬入出する搬送装置と、
   前記測定器と、
   請求項５〜７のいずれか１項に記載の成膜方法が実施されるように、前記ガス供給装置、前記ガス排出装置および前記搬送装置を制御する制御装置とを備える、成膜装置。

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