JP5144216B2

JP5144216B2 - 成膜装置及び成膜方法

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Publication number: JP5144216B2
Application number: JP2007284308A
Authority: JP
Inventors: 現示酒田; 裕子山本
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: JP2009108390A

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。

半導体装置の製造技術には、化学反応を利用して基板に薄膜を形成する化学的気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）法が用いられる。ＣＶＤ法としては、例えば反応系にプラズマ源を利用するプラズマＣＶＤ法や基板加熱を利用する熱ＣＶＤ法が知られている。

プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法は、それぞれ基板をプラズマ空間に曝したり、あるいは基板を高温に加熱したりするため、基板や下地膜に電気的、熱的損傷を与え易い。また、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法では、膜厚や膜質の均一性を得るためにプラズマ密度や基板温度に高い均一性を要求されることから、基板の大型化に対応し難い。そこで、半導体装置の製造技術では、従来から、上記問題を解決するため、加熱したタングステン等の触媒線に原料ガスを接触させて原料ガスを成膜種に分解する触媒ＣＶＤ法が注目されている（例えば、特許文献１）。

触媒作用を成膜反応に利用する触媒ＣＶＤ法は、触媒線の表面が化学反応の進行を担い、基板へのプラズマ照射や基板の高温加熱を要しないことから、基板や下地膜への電気的、熱的損傷を大幅に抑制できる。また、触媒ＣＶＤ法は、触媒線を増量するだけで反応空間を拡張できるため、基板の大型化に対して比較的容易に対応できる。
特許第３７８０３６４号

ＣＶＤ法を用いて連続的に成膜処理を実行する場合、成膜に関わる化学反応が成膜室内で繰り返されるため、成膜種の一部が成膜室の内部に堆積し続けてしまう。成膜室内に堆積する成膜残渣は、基板上に飛散してパーティクルを増加させたり、成膜プロセスの経時的な変動を招いたりする。そのため、ＣＶＤ装置では、一般的に成膜室にハロゲン等の活性種を供給して成膜残渣を化学的に除去する、いわゆるクリーニングを定期的に実施しなければならない。

しかしながら、触媒ＣＶＤチャンバを用いてクリーニング処理を実施すると、触媒線とクリーニングガスとの反応により触媒線が侵食され続け、終には触媒線の断線によって触媒作用を失ってしまう。そして、侵食された触媒線を交換するためには成膜室を大気に開放しなければならず、触媒線を交換するたびに成膜室の真空度や温度等の成膜環境に大きな変動を招き、多大なメンテナンス時間を費やしてしまう。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、メンテナンス時間を削減可能にして薄膜の生産性を向上した成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の成膜装置は、収容した基板に薄膜を成膜する成膜室を有した成膜装置であって、前記成膜室に成膜ガスとクリーニングガスとを選択的に供給するガス供給部と、前記成膜室に連結されて前記基板の一つの面方向に沿って延びる退避室と、前記退避室内に収容されて前記面方向に沿って移動可能なホルダと、前記ホルダに取付けられて前記面方向に沿って延びる触媒線と、前記ホルダを前記面方向に沿って往復移動させることに
よって、前記触媒線を前記成膜室と前記退避室とに選択的に配置するホルダ駆動部と、前記退避室と前記成膜室との間の連通路を開閉するバルブとを有し、前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部が前記触媒線を前記成膜室へ移動させ、前記ガス供給部が前記クリーニングガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部が前記触媒線を前記退避室へ移動させるとともに、前記バルブが前記連通路を閉じることを要旨とする。

請求項１に記載の成膜装置は、成膜時の触媒線を成膜室に移動させ、かつ、クリーニング時の触媒線を隔離された退避室に移動させることから、クリーニングに伴う触媒線の劣化を確実に抑えられる。よって、本成膜装置は、触媒線の交換頻度を大幅に削減できる。また、本成膜装置は、クリーニングの条件選択において触媒線に関わる制約を除外できることから、クリーニング条件の選択範囲を拡張でき、ひいては成膜室のクリーニング時間を短縮できる。また、本成膜装置は、触媒線の移動方向を基板の面方向に限ることから、多方向への移動を経る場合に比べて、移動後における触媒線の位置に高い精度を得られ、触媒線の位置の調整時間を削減できる。この結果、本成膜装置は、各種のメンテナンス時間を削減させることによって薄膜の生産性を向上できる。

請求項２に記載の成膜装置は、請求項１に記載の成膜装置であって、前記ガス供給部を駆動して前記成膜ガスを供給する場合には、前記バルブを駆動して前記連通路を開けた後に前記ホルダ駆動部を駆動して前記退避室にある前記触媒線を前記成膜室に移動させ、前記ガス供給部を駆動して前記クリーニングガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部を駆動して前記成膜室にある前記触媒線を前記退避室に移動させた後に前記バルブを駆動して前記連通路を閉じる制御部を有することを要旨とする。

請求項２に記載の成膜装置は、制御部による各部の駆動によって成膜時の触媒線を成膜室に移動させ、かつ、クリーニング時の触媒線を退避室に移動させる。したがって、この成膜装置は、触媒線の劣化を確実に抑制できることから、薄膜の生産性を確実に向上できる。

請求項３に記載の成膜装置は、請求項１又は２に記載の成膜装置であって、前記退避室が、前記退避室の内部を開放して前記触媒線を取り出し可能にする扉を有することを要旨とする。

請求項３に記載の成膜装置は、隔離された退避室から触媒線を取出せることから、触媒線の交換時に成膜室の成膜環境を保持できる。したがって、この成膜装置は、触媒線の寿命を延長でき、かつ、成膜環境の復帰作業に伴うメンテナンス時間を削減できることから、薄膜の生産性をさらに向上できる。

請求項４に記載の成膜装置は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置であって、前記基板を立てた状態で支持するステージを有し、前記面方向は鉛直方向であることを要旨とする。

請求項４に記載の成膜装置は、鉛直方向に沿って延びる退避室を設けることから、基板の大型化、すなわち触媒線の大型化に伴う占有面積（フットプリント）の拡大を抑えられる。また、成膜室から剥がれ落ちる成膜残渣が鉛直方向へ飛散することから、基板の主面における成膜残渣の吸着確率を低減でき、これによりパーティクルの数量を低減させられる。したがって、この成膜装置は、薄膜の生産性をさらに向上でき、かつ、基板の大型化に伴う装置設計上の制約を大幅に軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

請求項５に記載の成膜装置は、請求項４に記載の成膜装置であって、前記ホルダは、複数の前記触媒線を鉛直方向下方に吊下げ、前記ホルダ駆動部は、前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記各触媒線を鉛直方向下方に移動させることによって、前記基板の法線方向に前記各触媒線を配置させ、前記ガス供給部が前記クリーニングガスを供給する場合には、前記各触媒線を鉛直方向上方へ移動させることによって前記各触媒線を前記退避室に配置させることを要旨とする。

請求項５に記載の成膜装置は、基板の法線方向に各触媒線を配置させることから、触媒線のサイズや数量を変更するだけで基板の大型化に対応できる。したがって、この成膜装置は、薄膜の生産性を向上でき、かつ、基板の大型化に伴う装置設計上の制約を大幅に軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

請求項６に記載の成膜装置は、請求項５に記載の成膜装置であって、前記ガス供給部は、前記基板に対向して前記成膜ガスを前記基板に向けて吹付けるシャワープレートを有し、前記退避室は、前記基板と前記シャワープレートとの間の鉛直方向上方に配設され、前記ホルダ駆動部は、前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記触媒線を前記基板と前記シャワープレートとの間に配置させることを要旨とする。

請求項６の成膜装置によれば、シャワープレートから供給される成膜ガスが、触媒線を介して基板に到達する。よって、この成膜装置は、より高い反応効率の下で成膜ガスを利用できる。したがって、この成膜装置は、薄膜の生産性を向上でき、かつ、成膜処理に伴う装置設計上の制約を軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

請求項７に記載の成膜装置は、請求項６に記載の成膜装置であって、前記成膜室は、前記シャワープレートと排気口との間に前記基板を収容することを要旨とする。
請求項７に記載の成膜装置は、基板前方から供給される成膜ガスを基板後方に向けて排気することから、基板に対する成膜種の吸着効率を向上させられる。したがって、この成膜装置は、薄膜の生産性をさらに向上できる。

請求項８に記載の成膜装置は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の成膜装置であって、前記ガス供給部は、前記成膜室の内壁であって、成膜時における前記触媒線の近傍に向けて前記クリーニングガスを拡散させることを要旨とする。

請求項８に記載の成膜装置は、ガス供給部からのクリーニングガスを成膜量の多い領域に向けて拡散させることから、成膜室内の成膜残渣を効率的に除去できる。したがって、この成膜装置は、触媒線の寿命を延長でき、かつ、クリーニング効率を向上できることから、薄膜の生産性をさらに向上できる。

請求項９に記載の成膜方法は、基板に薄膜を成膜する成膜方法であって、成膜室に搬入した基板の一つの面方向に沿って触媒線を配置し、前記成膜室に供給する成膜ガスを前記触媒線と接触させることによって前記基板に前記薄膜を成膜する工程と、前記触媒線を前記面方向に沿って移動させて、前記成膜室に連結されて前記面方向に沿って延びる退避室に前記触媒線を退避させた後、前記成膜室と前記退避室との間のバルブを閉じて前記成膜室にクリーニングガスを供給することによって前記成膜室をクリーニングする工程とを有することを要旨とする。

請求項９に記載の成膜方法は、成膜時の触媒線を成膜室に移動させ、かつ、クリーニング時の触媒線を隔離された退避室に移動させることから、クリーニングに伴う触媒線の劣化を確実に抑えられる。よって、本成膜方法は、触媒線の交換頻度を大幅に削減できる。また、本成膜方法は、クリーニングの条件選択において触媒線に関わる制約を除外できる
ことから、クリーニング条件の選択範囲を拡張でき、ひいては成膜室のクリーニング時間を短縮できる。また、本成膜方法は、触媒線の移動方向を基板の面方向に限ることから、多方向への移動を経る場合に比べて、移動後における触媒線の位置に高い精度を得られ、触媒線の位置の調整時間を削減できる。この結果、本成膜方法は、各種のメンテナンス時間を削減させることによって薄膜の生産性を向上できる。

上記したように、本発明によれば、メンテナンス時間を削減可能にして薄膜の生産性を向上した成膜装置及び成膜方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１は、成膜装置としての半導体装置の製造装置１０を模式的に示す平面図である。
（半導体装置の製造装置１０）
図１において、半導体装置の製造装置１０は、クラスター形式の製造装置であり、搬送チャンバ１１には、基板Ｓを収容する２つのロードロックチャンバ（以下単に、ＬＬチャンバ１２という。）と、基板Ｓに成膜処理を施すための複数の触媒ＣＶＤチャンバ１３とが連結されている。

搬送チャンバ１１は、図示しない排気ラインに連結された真空チャンバであり、その内部には基板Ｓを搬送するための搬送ロボット１４を搭載する。搬送ロボット１４は、ＬＬチャンバ１２と各触媒ＣＶＤチャンバ１３との間において、基板Ｓの主面Ｓａを水平にした状態で基板Ｓを搬送する。なお、基板Ｓの主面Ｓａとは、基板Ｓの一つの側面であって、成膜処理における下地となる側面である。以下、主面Ｓａの面方向を基板Ｓの面方向という。

各ＬＬチャンバ１２は、それぞれゲートバルブＧＶ１を介して搬送チャンバ１１に連結され、ゲートバルブＧＶ１が開くときに搬送チャンバ１１と連通し、ゲートバルブＧＶ１が閉じるときに搬送チャンバ１１から隔絶される。各ＬＬチャンバ１２は、それぞれ成膜処理前の基板Ｓを一旦収容し、該基板Ｓを搬送チャンバ１１へ搬入可能にする。また、各ＬＬチャンバ１２は、搬送チャンバ１１から搬出された成膜処理後の基板Ｓを一旦収容し、該基板Ｓを外部へ移載可能にする。

各触媒ＣＶＤチャンバ１３は、それぞれゲートバルブＧＶ１を介して搬送チャンバ１１に連通可能に連結された真空チャンバであり、触媒線を用いた成膜処理を実行する。各触媒ＣＶＤチャンバ１３は、それぞれゲートバルブＧＶ１を介して搬送チャンバ１１に連結され、ゲートバルブＧＶ１が開くときに搬送チャンバ１１と連通し、ゲートバルブＧＶ１が閉じるときに搬送チャンバ１１から隔絶される。

（触媒ＣＶＤチャンバ１３）
次に、触媒ＣＶＤチャンバ１３について以下に説明する。図２（ａ）は触媒ＣＶＤチャンバ１３を示す側断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、以下では、搬送チャンバ１１から触媒ＣＶＤチャンバへ向かう水平方向をＹ方向とし、鉛直方向上方をＺ方向、これらＹ方向及びＺ方向と直交する方向をＸ方向という。

図２（ａ）において、成膜室２１の下側には、ターボ分子ポンプ等からなる第一排気部２２が搭載されている。第一排気部２２は、成膜室２１におけるＹ方向の反対方向（反Ｙ方向）に配設され、所定の駆動信号に基づいて成膜室２１の排気動作を実行し、該駆動信号に応じた排気速度で成膜室２１を減圧する。成膜室２１の内部にある気体は、第一排気部２２の排気作用を受け、反Ｙ方向に向かって流動する。

成膜室２１におけるＹ方向の外側には、ガス供給系２３が連結されている。ガス供給系２３は、成膜ガスを供給するためのマスフローコントローラや供給バルブ等からなる成膜ガス供給部２４と、クリーニングガスを供給するためのマスフローコントローラや供給バルブ等からなるクリーニングガス供給部２５と、クリーニングガス供給部２５と成膜室２１との間に設けられたリモートプラズマ源２６とを有する。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が成膜処理を実行するとき、成膜ガス供給部２４は、成膜ガスを供給するための駆動信号に基づいて駆動し、該駆動信号に応じた流量で成膜ガスを成膜室２１に供給する。また、触媒ＣＶＤチャンバ１３がクリーニング処理を実行するとき、クリーニングガス供給部２５は、クリーニングガスを供給するための駆動信号に基づいて駆動し、該駆動信号に応じた流量でクリーニングガスをリモートプラズマ源２６に供給する。リモートプラズマ源２６は、プラズマを生成するための駆動信号に基づいて駆動し、該駆動信号に応じた電力でクリーニングガスをプラズマ化し、活性化したクリーニングガスを成膜室２１に供給する。

成膜室２１におけるＹ方向の内側には、成膜ガス供給部２４に連結されてＸＺ平面に沿って広がる円盤状のシャワープレート２７が取付けられている。シャワープレート２７の中央部には、リモートプラズマ源２６に連通する円形孔（以下単に、クリーニングポート２７ａという。）が形成され、そのクリーニングポート２７ａには、クリーニングポート２７ａの反Ｙ方向を遮蔽するコマ状の遮蔽部材２７ｂが配設されている。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が成膜処理を実行するとき、シャワープレート２７は、成膜ガス供給部２４からの成膜ガスをＸＺ方向に拡散させて成膜室２１の内部に導入する。シャワープレート２７から導入された成膜ガスは、第一排気部２２の排気動作に従って、シャワープレート２７から第一排気部２２へ、すなわち反Ｙ方向へ拡散する。

触媒ＣＶＤチャンバ１３がクリーニング処理を実行するとき、クリーニングポート２７ａは、クリーニングガス供給部２５からのクリーニングガスを成膜室２１の内部に導入する。遮蔽部材２７ｂは、クリーニングポート２７ａから導入されるクリーニングガスのＹ方向への拡散を遮蔽し、該クリーニングガスを成膜室２１の内側壁に向けて拡散させる。

なお、成膜処理としてシリコン膜を成膜する場合には、成膜ガスにシラン（ＳｉＨ_４）と水素（Ｈ_２）を用いることができ、シリコン窒化膜を形成する場合には、シランとアンモニア（ＮＨ_３）を用いることができる。また、シリコン酸化窒化膜を形成する場合には、成膜ガスにシランと亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を用いることができる。また、クリーニング処理としてシリコン膜を除去する場合ガスには、クリーニングガスに例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）と窒素（Ｎ_２）とアルゴン（Ａｒ）とからなる混合ガスを用いることができる。

成膜室２１の内部には、基板Ｓを支持するステージとしての静電チャック２８と、静電チャック２８を回動するための回動機構２９とを有する。静電チャック２８は、搬送チャンバ１１から搬入される基板Ｓを受けて該基板Ｓを静電気的に吸着するとともに、吸着した基板Ｓの温度を室温に維持する。

回動機構２９は、Ｘ方向に沿って延びる回動軸Ａを有し、静電チャック２８を搬送位置と処理位置との間で回動する。搬送位置とは、図２（ａ）における二点鎖線位置であって、基板Ｓの面方向と水平方向とを平行にする位置である。処理位置とは、図２（ａ）における実線位置であって、基板Ｓの面方向と鉛直方向とを平行にする位置である。回動機構２９は、所定の駆動信号に基づいて駆動し、該駆動信号に応じた位置へ静電チャック２８
を回動する。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が基板Ｓを搬入するとき、回動機構２９は、搬送位置を選択するための駆動信号に基づいて静電チャック２８を搬送位置へ回動し、基板Ｓの面方向と水平方向とを平行にした状態で基板Ｓを静電チャック２８に吸着させる。また、触媒ＣＶＤチャンバ１３が基板Ｓを搬出するとき、回動機構２９は、搬送位置を選択するための駆動信号を受けて静電チャック２８を搬送位置へ回動し、基板Ｓの面方向と水平方向とを平行にした状態で基板Ｓの吸着を解除させる。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が成膜処理を実行するとき、すなわち、ガス供給系２３が成膜室２１に成膜ガスを供給するとき、回動機構２９は、処理位置を選択するための駆動信号に基づいて静電チャック２８を処理位置へ回動し、基板Ｓの面方向と鉛直方向とを平行にした状態で主面Ｓａとシャワープレート２７とを対向させる。また、触媒ＣＶＤチャンバ１３がクリーニング処理を実行するとき、すなわち、ガス供給系２３が成膜室２１にクリーニングガスを供給するとき、回動機構２９は、処理位置を選択するための駆動信号に基づいて静電チャック２８を処理位置へ回動する。

図２（ａ）、（ｂ）において、成膜室２１の上側面には、シャワープレート２７と静電チャック２８との間に向かって成膜室２１を貫通する貫通孔（以下単に、挿通孔２１ａという。）が、成膜室２１のＸ方向の略全幅にわたり形成されている。また、成膜室２１の上側には、この挿通孔２１ａを覆う退避室３１が連結されている。

退避室３１は、Ｚ方向に沿って延びる箱体状に形成され、そのＹ方向の側面には、扉３１ａが開閉可能に取付けられている。退避室３１の扉３１ａは、閉位置にあるときに退避室３１を密閉し、開位置にあるときに退避室３１の内部を開放して退避室３１の内部メンテナンスを可能にする。

退避室３１は、ターボ分子ポンプ等からなる第二排気部３２を搭載している。第二排気部３２は、退避室３１を減圧するための駆動信号に基づいて退避室３１の排気動作を実行し、該駆動信号に応じた排気速度によって退避室３１を減圧する。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が成膜処理を実行するとき、第二排気部３２は、退避室３１を減圧するための駆動信号に基づいて退避室３１の内部圧力を成膜室２１の内部圧力よりも低くし、これによって退避室３１の内部における成膜ガスの滞在時間を短くする。触媒ＣＶＤチャンバ１３が退避室３１の内部メンテナンスを実行するとき、第二排気部３２は所定の制御信号に基づいて排気動作を停止し、これによって退避室３１を大気圧へ昇圧可能にする。

退避室３１と成膜室２１との間には、ゲートバルブＧＶ２が取付けられている。ゲートバルブＧＶ２は、成膜室２１と退避室３１との間の連通路、すなわち挿通孔２１ａを開閉する弁体を有している。ゲートバルブＧＶ２は、弁体を開位置に移動させるための駆動信号に基づいて弁体を開位置に移動させ、退避室３１と成膜室２１との間を連通させる。また、ゲートバルブＧＶ２は、弁体を閉位置に移動させるための駆動信号に基づいて弁体を閉位置に移動させ、退避室３１を成膜室２１から隔絶させる。

退避室３１の内部には、Ｘ方向に延びるホルダ３３がＺ方向に沿って往復移動可能に収容され、ホルダ３３の下側には、反Ｚ方向に延びる複数の触媒線３５がホルダ３３のＸ方向の略全幅にわたり配列されている。各触媒線３５は、それぞれタングステン等からなる線材であり、Ｙ方向から見てＵ字状に折り曲げられている。各触媒線３５は、それぞれ挿通孔２１ａを介してホルダ３３に吊下げられ、成膜室２１と退避室３１との間を移動可能
にする。各触媒線３５は、それぞれ成膜温度に昇温するための駆動信号に基づいて駆動し、該駆動信号に応じた熱量を発生することによって触媒作用を発現する。

ホルダ３３は、ホルダ駆動部としての昇降機構３４に連結されている。昇降機構３４は、所定の駆動信号を受けて駆動し、該駆動信号に応じた位置へホルダ３３を昇降させる、すなわち各触媒線３５を成膜位置あるいは退避位置へ移動させる。なお、成膜位置とは、図２（ａ）における実線位置（最下位置）であって、ホルダ３３と成膜室２１の上側面とが当接する位置である。退避位置とは、図２（ａ）における二点鎖線位置（最上位置）であって、各触媒線３５をゲートバルブＧＶ２の上方に配置させる位置である。

触媒ＣＶＤチャンバ１３が成膜処理を実行するとき、昇降機構３４は、成膜位置を選択するための駆動信号を受けて各触媒線３５をそれぞれ成膜位置へ移動させ、基板Ｓとシャワープレート２７との間に各触媒線３５を配置する。触媒ＣＶＤチャンバ１３がクリーニング処理を実行するとき、あるいは退避室３１の内部メンテナンスを実行するとき、昇降機構３４は、退避位置を選択するための駆動信号を受けて各触媒線３５をそれぞれ退避位置へ移動させ、成膜室２１から隔絶された退避室３１の内部に各触媒線３５を退避させる。

次に、触媒ＣＶＤチャンバ１３の電気的構成について以下に説明する。図３及び図４は、それぞれ触媒ＣＶＤチャンバ１３の電気的構成を示すブロック回路図である。図３及び図４において、各構成要素を接続する一点鎖線は、電気的な接続であって、制御部４０が各種駆動信号を出力するための接続を示し、各構成要素を接続する破線は、電気的な接続であって、制御部４０が駆動信号を出力しない接続を示す。

図３及び図４において、制御部４０は、触媒ＣＶＤチャンバ１３に成膜処理、クリーニング処理、及び退避室３１の内部メンテナンスを実行させるものである。制御部４０は、各種演算処理を実行するためのＣＰＵ等からなる演算部４０Ａと、各種データや各種制御プログラムを格納するための記憶部４０Ｂとを有する。制御部４０は、記憶部に格納した成膜プログラム、クリーニングプログラム、及びメンテナンスプログラム、及び各種データを読み出し、それぞれ成膜プログラム、クリーニングプログラム、及びメンテナンスプログラムに従って各種処理を実行させる。

制御部４０は、各種プログラムに従って第一排気部２２に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号を第一排気部２２へ出力する。第一排気部２２は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた排気速度で成膜室２１を減圧する。

制御部４０は、各種プログラムに従って成膜ガス供給部２４、クリーニングガス供給部２５、及びリモートプラズマ源２６に対応する各駆動信号を生成し、該各駆動信号をそれぞれ成膜ガス供給部２４、クリーニングガス供給部２５、及びリモートプラズマ源２６へ出力する。成膜ガス供給部２４は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた流量で成膜ガスを供給する。クリーニングガス供給部２５は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた流量でクリーニングガスを供給する。リモートプラズマ源２６は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた電力でクリーニングガスをプラズマ化する。

制御部４０は、各種プログラムに従って回動機構２９に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号を回動機構２９へ出力する。回動機構２９は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号によって選択された搬送位置あるいは処理位置へ静電チャック２８を移動させる。

制御部４０は、各種プログラムに従って第二排気部３２に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号を第二排気部３２へ出力する。第二排気部３２は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた排気速度で退避室３１を減圧する。制御部４０は、各種プログラムに従ってゲートバルブＧＶ２に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号をゲートバルブＧＶ２へ出力する。ゲートバルブＧＶ２は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号によって選択された開位置あるいは閉位置へ弁体を移動させる。

制御部４０は、各種プログラムに従って昇降機構３４に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号を昇降機構３４に出力する。昇降機構３４は、制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号によって選択された成膜位置あるいは退避位置へ各触媒線３５を移動させる。制御部４０は、各種プログラムに従って各触媒線３５に対応する駆動信号を生成し、該駆動信号を各触媒線３５に出力する。各触媒線３５は、それぞれ制御部４０からの駆動信号に応答して駆動し、該駆動信号に応じた電力で所定温度に昇温する。

次に、触媒ＣＶＤチャンバ１３を用いて薄膜を成膜する成膜方法について以下に説明する。
図３において、制御部４０は、第一排気部２２及び第二排気部３２を駆動して成膜室２１及び退避室３１を所定圧力に減圧する。次いで、制御部４０は、静電チャック２８及び触媒線３５を初期位置、すなわち搬送位置及び退避位置に配置し、ゲートバルブＧＶ２を閉じる。

制御部４０は、静電チャック２８及び触媒線３５を初期位置に配置すると、基板Ｓを静電チャック２８に吸着させ、その後、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を処理位置へ回動させる。また、制御部４０は、各触媒線３５にそれぞれ電力を供給して各触媒線３５を所定温度にセットする。

制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ所定温度にセットすると、ゲートバルブＧＶ２を開けた後、昇降機構３４を駆動して各触媒線３５をそれぞれ成膜位置へ移動させる。制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ成膜位置へ配置させると、成膜ガス供給部２４を駆動して成膜室２１に成膜ガスを導入する。成膜室２１に導入された成膜ガスは、シャワープレート２７から主面Ｓａに向かって拡散する間、加熱された触媒線３５と接触し、触媒線３５の触媒作用を受けて成膜種に分解される。触媒線３５によって生成された成膜種の一部は、室温に保持された基板Ｓの主面Ｓａに堆積して薄膜を形成する。また、触媒線３５によって生成された成膜種の一部は、成膜室２１の内側面、特に触媒線３５の近傍（以下単に、残渣領域ＤＡという。）に堆積して成膜残渣ＲＤを形成する。

この際、成膜位置の触媒線３５がシャワープレート２７と第一排気部２２との間に配置されることから、シャワープレート２７からの成膜ガスは触媒線３５との接触確率、すなわち成膜種への反応効率を向上できる。また、成膜室２１に導入された成膜ガスは、成膜室２１と退避室３１との間の差圧に応じ、挿通孔２１ａを介して退避室３１に流入する。退避室３１にある触媒線３５の一部は、ホルダ３３との結合部で温度を著しく低くする。触媒線３５の低温部は、成膜ガスに長時間曝されると、成膜ガスとの反応によって腐食してしまう。退避室３１の圧力は、触媒線３５の低温部と成膜ガスとの間の接触確率を十分に低くすべく、成膜室２１の圧力よりも低く設定されている。この結果、触媒線３５の低温部は、成膜ガスとの反応を回避できることから、その劣化を抑えられる。

制御部４０は、基板Ｓに薄膜を形成すると、成膜ガス供給部２４に成膜ガスの供給を停止させ、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を搬送位置へ回動させる。そして、制御部４０は、静電チャック２８に基板Ｓの吸着を解除させ、静電チャック２８の上にある
基板Ｓを搬送ロボット１４に搬出させて成膜処理を終了する。以後同様に、制御部４０は、複数の基板Ｓに対して上記成膜処理を繰り返し実行する。

図４において、制御部４０は、基板Ｓの処理枚数が所定枚数に到達すると、成膜室２１のクリーニング処理を開始する。すなわち、制御部４０は、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を再び処理位置へ回動させる。次いで、制御部４０は、昇降機構３４を駆動して各触媒線３５をそれぞれ退避位置へ移動させる。制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ退避位置へ配置させると、ゲートバルブＧＶ２を閉じて各触媒線３５への電力供給を停止する。

制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ隔絶した退避室３１に退避させると、クリーニングガス供給部２５及びリモートプラズマ源２６を駆動して成膜室２１に活性化したクリーニングガスを導入する。成膜室２１に導入されたクリーニングガスは、クリーニングポート２７ａを通過し、反Ｙ方向への流動が遮蔽部材２７ｂによって遮蔽され、図４の実線矢印で示すように、成膜室２１の内側面に向けて拡散する。活性化したクリーニングガスは、成膜室２１の内側面に堆積した残渣と反応し、蒸発可能な反応生成物を生成して内側面に堆積した成膜種を排気させる。

この際、退避室３１が成膜室２１と隔絶されていることから、各触媒線３５は活性化したクリーニングガスとの接触を確実に回避でき、その劣化を十分に抑制できる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、各触媒線３５の劣化を抑制できる分だけ、触媒線３５の交換頻度を大幅に削減できる。

また、各触媒線３５が隔絶された退避室３１にあることから、クリーニング条件の選択範囲は、触媒線３５の腐食に関わる制約を全く受けない。そのため、クリーニング処理では、クリーニング時の圧力を高くしたり、クリーニングガスの流量を高くしたりすることによって、クリーニングの速度を十分に加速できる。また、遮蔽部材２７ｂによって遮蔽されたクリーニングガスが残渣領域ＤＡに向けて拡散することから、残渣領域ＤＡに堆積した成膜残渣ＲＤが効率的に排気される。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、成膜室２１におけるクリーニング効率を向上できることから、クリーニングに関わるメンテナンス時間を短縮できる。

制御部４０は、クリーニングの開始から所定時間だけ経過すると、リモートプラズマ源２６への電力供給を停止させ、クリーニングガス供給部２５にクリーニングガスの供給を停止させる。これによって、制御部４０は、成膜室２１のクリーニング処理を終了する。

制御部４０は、クリーニング処理を終了して成膜処理を再び開始するとき、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を搬送位置へ回動させ、基板Ｓを静電チャック２８に吸着させる。次いで、制御部４０は、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を処理位置へ回動させ、各触媒線３５にそれぞれ電力を供給して各触媒線３５を所定温度にセットする。そして、制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ所定温度にセットすると、ゲートバルブＧＶ２を開けた後、昇降機構３４を駆動して再び各触媒線３５をそれぞれ成膜位置へ移動させる。

この際、各触媒線３５の移動方向が鉛直方向に限られることから、各触媒線３５は、多方向への移動、例えば鉛直方向への移動と水平方向への移動との組合せを経る場合に比べて、触媒線３５の位置に高い精度を得られる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、触媒線３５の移動の前後における位置調整を省略できる分だけ、触媒線３５に関わるメンテナンス時間を削減できる。

制御部４０は、基板Ｓの処理枚数が所定枚数に到達し、各触媒線３５を交換するとき、回動機構２９を駆動して静電チャック２８を再び処理位置へ回動させる。次いで、制御部４０は、昇降機構３４を駆動して各触媒線３５をそれぞれ退避位置へ移動させる。制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ退避位置へ配置させると、ゲートバルブＧＶ２を閉じて各触媒線３５への電力供給を停止する。

制御部４０は、各触媒線３５をそれぞれ隔絶した退避室３１に退避させると、第二排気部３２に排気動作を停止させ、窒素等のベントガスを退避室３１に供給することによって退避室３１を大気圧へ昇圧する。そして、制御部４０は、退避室３１の扉３１ａを閉位置から開位置へ移動させることによって、退避室３１の内部を開放し、退避室３１の内部メンテナンス、すなわち各触媒線３５の交換作業を可能にする。

この際、退避室３１が成膜室２１と隔絶されていることから、成膜室２１の内部環境は成膜処理後の状態を維持し続ける。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、成膜環境を維持できる分だけ、成膜環境の復帰作業に伴うメンテナンス時間を削減できる。

上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態において、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、成膜位置にある基板Ｓの面方向に沿って延びる退避室３１を搭載し、退避室３１に収容されたホルダ３３を昇降させて各触媒線３５をそれぞれ成膜室２１と退避室３１とに選択的に配置する。そして、成膜室２１に成膜ガスを供給する場合には、各触媒線３５をそれぞれ成膜室２１へ移動させ、成膜室２１にクリーニングガスを供給する場合には、各触媒線３５をそれぞれ退避室３１へ移動させ、ゲートバルブＧＶ２を閉じる。

したがって、成膜時の触媒線３５を成膜室２１に移動させ、かつ、クリーニング時の触媒線３５を隔離された退避室３１に移動させることから、クリーニングに伴う触媒線３５の劣化を確実に抑えられる。よって、触媒線３５の交換頻度を大幅に削減できる。また、クリーニングの条件選択において触媒線３５に関わる制約を除外できることから、クリーニング条件の選択範囲を拡張でき、ひいては成膜室２１のクリーニング時間を短縮できる。さらに、触媒線３５の移動方向を成膜位置にある基板Ｓの面方向に限ることから、多方向への移動を経る場合に比べて、移動後における触媒線３５の位置に高い精度を得られ、触媒線３５の位置の調整時間を削減できる。

この結果、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、各種のメンテナンス時間を削減させることによって薄膜の生産性を向上できる。
（２）上記実施形態においては、退避室３１を鉛直方向に沿って延びる形状にすることから、基板Ｓの大型化、すなわち触媒線３５の大型化に伴う装置占有面積（フットプリント）の拡大を抑えられる。また、成膜室２１から剥がれ落ちる成膜残渣が鉛直方向へ飛散することから、基板Ｓの主面における成膜残渣の吸着確率を低減でき、これによりパーティクルの数量を低減させられる。したがって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、薄膜の生産性をさらに向上でき、かつ、基板Ｓの大型化に伴う装置設計上の制約を大幅に軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

（３）上記実施形態において、各触媒線３５の移動タイミングやゲートバルブＧＶ２の開閉タイミングは、成膜ガスの供給タイミングやクリーニングガスの供給タイミングに応じて制御部４０により制御される。したがって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、触媒線３５の劣化を確実に抑制できることから、薄膜の生産性を確実に向上できる。

（４）上記実施形態において、退避室３１は、退避室３１の内部を開放して触媒線３５を取り出し可能にする扉３１ａを有する。したがって、隔離された退避室３１から触媒線
３５を取出せることから、触媒線３５の交換時に成膜室２１の成膜環境を保持できる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、触媒線３５の寿命を延長でき、かつ、成膜環境の復帰作業に伴うメンテナンス時間を削減できることから、薄膜の生産性をさらに向上できる。

（５）上記実施形態において、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、基板Ｓの法線方向に各触媒線３５を配置させることから、触媒線３５のサイズや数量を変更するだけで基板Ｓの大型化に対応できる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、薄膜の生産性を向上でき、かつ、基板Ｓの大型化に伴う装置設計上の制約を大幅に軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

（６）上記実施形態において、シャワープレート２７から供給される成膜ガスは、触媒線３５を介して基板Ｓに到達する。したがって、触媒ＣＶＤチャンバ１３、より高い反応効率の下で成膜ガスを利用できる。この結果、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、薄膜の生産性を向上でき、かつ、成膜処理に伴う装置設計上の制約を軽減できることから、その適用範囲をさらに拡大できる。

（７）上記実施形態において、成膜室２１に収容された基板Ｓは、シャワープレート２７と第一排気部２２との間に配置される。したがって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、基板Ｓの前方から供給される成膜ガスを基板Ｓの後方に向けて排気することから、基板Ｓに対する成膜種の吸着効率を向上させられる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、薄膜の生産性をさらに向上できる。

（８）上記実施形態において、クリーニングポート２７ａから導入されたクリーニングガスは、反Ｙ方向への拡散を遮蔽部材２７ｂによって遮蔽され、残渣領域ＤＡに向けて拡散する。したがって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、クリーニングガスを成膜量の多い領域に向けて拡散させることから、成膜室２１内の成膜残渣ＲＤを効率的に除去できる。よって、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、触媒線の寿命を延長でき、かつ、クリーニング効率を向上できることから、薄膜の生産性をさらに向上できる。

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、ステージを静電チャック２８に具体化したが、これに限らず、ステージをクランプ式のステージに具体化しても良い。すなわち、本発明におけるステージは、基板Ｓを固定して該基板Ｓの面方向を鉛直方向に配置可能なステージであれば良い。

・上記実施形態において、クリーニング処理を実行するとき、静電チャック２８は処理位置に位置する。これに限らず、例えば図５に示すように、クリーニング処理を実行するとき、静電チャック２８は、搬送位置に位置する構成でも良い。

・上記実施形態において、クリーニング処理を実行するとき、クリーニングガス供給部２５からのクリーニングガスは、リモートプラズマ源２６によってプラズマ化される。これに限らず、例えば導電性のシャワープレート２７に高周波電源４１を接続し、クリーニング処理を実行するとき、クリーニングガス供給部２５からのクリーニングガスは、高周波電源４１からの高周波電力によってプラズマ化される構成であっても良い。

・上記実施形態において、成膜処理を実行するとき、退避室３１の内部圧力は成膜室２１の内部圧力よりも低くなる。これに限らず、成膜処理を実行するとき、退避室３１の内部圧力が成膜室２１の内部圧力よりも高くする構成であっても良い。

・上記実施形態において、制御部４０は、クリーニング処理の間、触媒線３５への電力を供給し続ける構成であっても良い。この構成によれば、触媒線３５に与える熱収縮の頻
度を低減できることから、触媒線３５の機械的損傷を軽減させられる。

・上記実施形態において、触媒ＣＶＤチャンバ１３は、成膜処理の間、退避室３１に不活性ガスを導入する構成であっても良い。この構成によれば、退避室３１に滞在する成膜ガスが不活性ガスのパージ効果によって効果的に排気されることから、触媒線３５の化学的劣化を、さらに抑えられる。

・上記実施形態では、成膜装置を半導体装置の製造装置１０に具体化したが、これに限らず、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の表示装置の製造装置、あるいは光電変換装置の製造装置に具体化しても良い。

半導体装置の製造装置を模式的に示す平面図。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ触媒ＣＶＤチャンバを示す側断面図、正断面図。触媒ＣＶＤチャンバの電気的構成を示すブロック回路図。触媒ＣＶＤチャンバの電気的構成を示すブロック回路図。変更例における触媒ＣＶＤチャンバの電気的構成を示すブロック回路図。

符号の説明

Ｓ…基板、１０…成膜装置としての半導体装置の製造装置、２１…成膜室、２３…ガス供給部、２７…シャワープレート、２８…ステージ、３１…退避室、３３…ホルダ、３５…触媒線、４０…制御部。

Claims

成膜室に収容した基板に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記成膜室に成膜ガスとクリーニングガスとを選択的に供給するガス供給部と、
前記成膜室に連結されて前記基板の一つの面方向に沿って延びる退避室と、
前記退避室内に収容されて前記面方向に沿って移動可能なホルダと、
前記ホルダに取付けられて前記面方向に沿って延びる触媒線と、
前記ホルダを前記面方向に沿って往復移動させることによって、前記触媒線を前記成膜室と前記退避室とに選択的に配置するホルダ駆動部と、
前記退避室と前記成膜室との間の連通路を開閉するバルブとを有し、
前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部が前記触媒線を前記成膜室へ移動させ、
前記ガス供給部が前記クリーニングガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部が前記触媒線を前記退避室へ移動させるとともに、前記バルブが前記連通路を閉じることを特徴とする成膜装置。
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部を駆動して前記成膜ガスを供給する場合には、前記バルブを駆動して前記連通路を開けた後に前記ホルダ駆動部を駆動して前記退避室にある前記触媒線を前記成膜室に移動させ、前記ガス供給部を駆動して前記クリーニングガスを供給する場合には、前記ホルダ駆動部を駆動して前記成膜室にある前記触媒線を前記退避室に移動させた後に前記バルブを駆動して前記連通路を閉じる制御部を有することを特徴とする成膜装置。
請求項１又は２に記載の成膜装置であって、
前記退避室は、前記退避室の内部を開放して前記触媒線を取り出し可能にする扉を有することを特徴とする成膜装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記基板を立てた状態で支持するステージを有し、
前記面方向は鉛直方向であることを特徴とする成膜装置。
請求項４に記載の成膜装置であって、
前記ホルダは、複数の前記触媒線を鉛直方向下方に吊下げ、
前記ホルダ駆動部は、前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記各触媒線を鉛直方向下方に移動させることによって、前記基板の法線方向に前記各触媒線を配置させ、前記ガス供給部が前記クリーニングガスを供給する場合には、前記各触媒線を鉛直方向上方へ移動させることによって前記各触媒線を前記退避室に配置させることを特徴とする成膜装置。
請求項５に記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記基板に対向して前記成膜ガスを前記基板に向けて吹付けるシャワープレートを有し、
前記退避室は、前記基板と前記シャワープレートとの間の鉛直方向上方に配設され、
前記ホルダ駆動部は、前記ガス供給部が前記成膜ガスを供給する場合には、前記触媒線を前記基板と前記シャワープレートとの間に配置させることを特徴とする成膜装置。
請求項６に記載の成膜装置であって、
前記成膜室は、前記シャワープレートと排気口との間に前記基板を収容することを特徴とする成膜装置。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記ガス供給部は、前記成膜室の内壁であって、成膜時における前記触媒線の近傍に向けて前記クリーニングガスを拡散させることを特徴とする成膜装置。
成膜室に収容した基板に薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記基板の一つの面方向に沿って触媒線を配置し、前記成膜室に供給する成膜ガスを前記触媒線に接触させることによって前記基板に前記薄膜を成膜する工程と、
前記触媒線を前記面方向に沿って移動させ、前記成膜室に連結されて前記面方向に沿って延びる退避室に前記触媒線を退避させた後、前記成膜室と前記退避室との間のバルブを閉じて前記成膜室にクリーニングガスを供給することによって前記成膜室をクリーニングする工程とを有すること、
を特徴とする成膜方法。