JP6305864B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、成膜装置及び成膜方法に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体に対して種々の処理が行われる。被処理体に施される処理の一種としては、成膜が例示される。また、成膜の一種として、スパッタリンッグが用いられることがある。
また、電子デバイスの一種として、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有するＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）素子が開発されている。ＭＴＪ構造には、トンネルバリア層として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層を用いるものがある。このＭｇＯ層は、一般的には、次のような処理により成膜される。即ち、Ｍｇ製のターゲットを有するスパッタ装置を用いて被処理体上にＭｇを堆積させ、次いで、真空搬送装置を介してスパッタ装置に接続された酸化処理装置に被処理体を搬送し、当該酸化処理装置内において被処理体を酸化ガスに晒してＭｇを酸化させる。このようなＭｇＯ層の成膜に関しては、例えば、下記の特許文献１に記載されている。
国際公開第２０１２／０８６１８３号
電子デバイスの製造には、スループットが高いことが要求される。したがって、電子デバイスがＭｇＯ層といった金属酸化層を含む場合には、金属酸化層の成膜に要する時間を短くすることが必要である。
ところで、金属酸化膜を結晶化させることで、ＭＴＪ構造の特性を向上させることが要求されることもある。したがって、金属酸化膜の成膜及び結晶化に要する時間を短くすることが必要である。
一態様によれば、金属酸化膜を被処理体上に形成するための成膜装置が提供される。成膜装置は、処理容器、保持部、第１ヒータ電源、ターゲット電極、スパッタ用電源、導入機構、加熱機構、及び、第２ヒータ電源を備えている。保持部は、処理容器内に設けられており、当該処理容器内で被処理体を保持する。保持部は、第１ヒータを有している。第１ヒータは、例えば保持部内に内蔵されている。第１ヒータ電源は、第１ヒータに電力を供給するよう構成されている。ターゲット電極は、保持部の上方に設けられる金属ターゲットに電気的に接続される。スパッタ用電源は、ターゲット電極に電気的に接続される。導入機構は、保持部に向けて酸素ガスを供給するよう構成されている。加熱機構は、被処理体を加熱するための第２ヒータ、及び、移動機構を有している。移動機構は、第２ヒータを、保持部の上方の第１空間内の領域と該第１空間から離れた第２空間内の領域との間で移動させるよう構成されている。第２ヒータ電源は、第２ヒータに電力を供給するよう構成されている。一実施形態の成膜装置は、金属ターゲットとしてＭｇターゲットを更に備えていてもよい。
一態様に係る成膜装置によれば、金属ターゲットから放出される金属を、処理容器内に収容された被処理体上に堆積させることができる。そして、同一の処理容器内に被処理体が収容された状態で、第１ヒータによって被処理体を加熱しつつ酸素ガスを被処理体に向けて供給することができる。これにより、比較的短時間で、金属を酸化させること、即ち金属酸化膜を形成することができる。次いで、同一の処理容器内に被処理体が収容された状態で、第２ヒータにより金属酸化膜を加熱することができる。これにより、金属酸化膜を結晶化させることができる。また、この成膜装置によれば、第１ヒータとは別個に設けられた第２ヒータを利用することができるので、金属酸化膜の結晶化に必要な温度帯域への金属酸化膜の加熱を、比較的短時間で実現することができる。したがって、この成膜装置によれば、金属酸化膜の成膜及び結晶化に要する時間を短くすることが可能となる。
一実施形態では、導入機構は、保持部に向けて酸素ガスを吐出するためのガス吐出口が形成されたヘッド部を有し、第２ヒータはヘッド部に設けられており、移動機構は、ヘッド部を第１空間内の領域と第２空間内の領域との間で移動させてもよい。即ち、一実施形態では、酸素ガスを供給するめのヘッド部に第２ヒータが設けられているので、共通の移動機構によって、ヘッド部及び第２ヒータを移動させることが可能となる。したがって、この実施形態によれば、成膜装置の部品点数が少なくなる。
一実施形態では、導入機構は、保持部に向けて酸素ガスを吐出するためのガス吐出口が形成されたヘッド部と、当該ヘッド部を第１空間内の領域と第２空間内の領域との間で移動させる別の移動機構と、を更に備える。更なる一実施形態では、当該別の移動機構は、第１空間内の第１領域にヘッド部を移動させ、加熱機構の移動機構は、第１領域よりも保持部に近い第１空間内の第２領域に第２ヒータを移動させるように構成され得る。この実施形態によれば、結晶化用の第２ヒータを金属酸化膜により近づけることが可能となる。これにより、金属酸化膜を効率良く加熱することが可能となる。また、更に別の実施形態では、別の移動機構は、第１空間内の第１領域にヘッド部を移動させ、加熱機構の移動機構は、第１空間内の第２領域に第２ヒータを移動させ、第１領域は第２領域よりも保持部に近い領域であってもよい。
一実施形態の成膜装置は、第１ヒータ電源、第２ヒータ電源、スパッタ用電源、導入機構、及び、加熱機構の移動機構を制御するための制御部を更に備え得る。制御部は、ターゲット電極に電圧を印加するようスパッタ用電源を制御する第１制御と、酸素ガスを供給するよう導入機構を制御し、第１ヒータに電力を供給するよう第１ヒータ電源を制御する第２制御と、第１空間内の領域に配置された第２ヒータに電力を供給するよう第２ヒータ電源を制御する第３制御と、を実行することができる。
別の一態様では、上述した一態様及び種々の実施形態のうち何れかの成膜装置を用いる成膜方法が提供される。この成膜方法は、（ａ）被処理体上に、金属ターゲットから放出される金属を堆積させる工程（以下、「工程ａ」という）と、（ｂ）第１ヒータによって被処理体を加熱しつつ導入機構から被処理体に向けて酸素ガスを供給する工程（以下、「工程ｂ」という）と、（ｃ）第１空間内の領域に配置された第２ヒータによって被処理体を加熱する工程（以下、「工程ｃ」という）と、を含む。この態様に係る方法によれば、金属酸化膜の成膜及び結晶化に要する時間を短くすることが可能となる。
一実施形態の工程ｂでは、被処理体は８０℃以上２００℃以下の温度に加熱され得る。一実施形態の工程ｃでは、被処理体は２５０℃以上４００℃以下の温度に加熱され得る。一実施形態では、金属ターゲットは、Ｍｇターゲットであってもよい。
一実施形態の工程ａでは、ヘッド部は第２空間内の領域に配置され、成膜方法は、工程ａと工程ｂとの間に、ヘッド部を第２空間内の領域から第１空間内の領域に移動させる工程を更に含んでいてもよい。
一実施形態の工程ａでは、ヘッド部及び第２ヒータは第２空間内の領域に配置され、成膜方法は、工程ａと工程ｂとの間に、ヘッド部を第２空間内の領域から第１空間内の領域に移動させる工程と、工程ｂと工程ｃとの間に、第２ヒータを第１空間内の領域に移動させる工程と、を更に含んでいてもよい。
以上説明したように、金属酸化膜の成膜及び結晶化に要する時間を短くすることが可能となる。
一実施形態に係る成膜装置を示す図である。 一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。 別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。 更に別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。 別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係る成膜装置を示す図である。図１に示す成膜装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、接地電位に接続されている。処理容器１２は、その内部空間として空間Ｓを画成している。この処理容器１２の底部には、空間Ｓを減圧するための排気装置１４が、アダプタ１４ａを介して接続されている。また、処理容器１２の側壁には、被処理体（以下、「ウエハＷ」ということがある）の搬送用の開口ＡＰが形成されており、当該側壁に沿って開口ＡＰを開閉するためのゲートバルブＧＶが設けられている。
また、成膜装置１０は、ウエハＷを保持するための保持部１６を更に備えている。保持部１６は、処理容器１２内に設けられている。保持部１６は、一実施形態では、ベース部１６ａ及び静電チャック１６ｂを含んでいる。ベース部１６ａは、例えば、アルミニウムから構成されており、略円盤形状を有している。一実施形態においては、ベース部１６ａの内部に、温度制御機構が設けられていてもよい。例えば、ベース部１６ａの内部には、冷媒を循環させるための冷媒流路が形成されていてもよい。
静電チャック１６ｂは、ベース部１６ａ上に設けられている。静電チャック１６ｂは、誘電体膜と、当該誘電体膜の内層として設けられた電極ＥＴと、を有する。静電チャック１６ｂの電極ＥＴには、直流電源ＳＤＣが接続されている。静電チャック１６ｂ上に載置されたウエハＷは、静電チャック１６ｂが発生する静電気力によって、当該静電チャック１６ｂに吸着される。なお、図１に示す実施形態では、静電チャック１６ｂは、二つの電極ＥＴを有する双極型の静電チャックであるが、単極型の静電チャックであってもよい。
保持部１６は、ヒータＨＴ１を更に有している。一実施形態では、ヒータＨＴ１は静電チャック１６ｂ内に設けられている。ヒータＨＴ１は、加熱抵抗素子を有しており、ヒータ電源ＨＰ１に接続されている。ヒータＨＴ１は、ヒータ電源ＨＰ１からの電力を受けると発熱する。これにより、ウエハＷが加熱される。このヒータＨＴ１は、ウエハＷ上に堆積した金属を酸化させる際に用いられる第１ヒータである。即ち、ヒータＨＴ１は、ウエハＷ上に形成された金属膜を金属酸化膜へと変化させる際の加熱用に用いられる。例えば、金属がマグネシウム（Ｍｇ）である場合には、ヒータＨＴ１は、８０℃以上２００℃以下の範囲内の温度にウエハＷを加熱する。
保持部１６は、駆動機構１８に接続されている。駆動機構１８は、支軸１８ａ及び駆動装置１８ｂを含んでいる。支軸１８ａは、保持部１６の直下から処理容器１２の底部を通って処理容器１２の外部まで延在している。この支軸１８ａと処理容器１２の底部との間には、封止部材ＳＬ１が設けられている。封止部材ＳＬ１は、支軸１８ａが回転及び昇降（上下動）可能であるように、処理容器１２の底部と支軸１８ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ１は、例えば、磁性流体シールであり得る。
支軸１８ａの一端には、保持部１６が結合されており、当該支軸１８ａの他端には駆動装置１８ｂが接続されている。駆動装置１８ｂは、支軸１８ａを回転及び昇降させるための駆動力を発生する。保持部１６は、支軸１８ａが回転することによって軸線ＡＸ１中心に回転し、支軸１８ａが昇降することに伴って昇降する。なお、軸線ＡＸ１は、鉛直方向に延びる軸線であり、当該軸線ＡＸ１と支軸１８ａの中心軸線とは略一致している。
保持部１６の上方には、金属ターゲット２０及び２２が設けられている。金属ターゲット２０及び２２は、ＭＴＪ構造のバリア層を成膜する場合には、Ｍｇ製のターゲット（Ｍｇターゲット）である。なお、金属ターゲット２０及び２２は、成膜すべき金属酸化膜の種別に応じて、任意に選択され得る。また、成膜装置１０が備える金属ターゲットの個数は、２個に限定されるものではなく、１個以上の任意の個数であることができる。
金属ターゲット２０及び２２はそれぞれ、金属製のターゲット電極２０ａ及び２２ａに取り付けられている。これにより、金属ターゲット２０及び２２はそれぞれ、ターゲット電極２０ａ及び２２ａに電気的に接続される。ターゲット電極２０ａ及び２２ａはそれぞれ、絶縁部材２０ｂ及び２２ｂを介して処理容器１２の天井部に支持されている。
金属ターゲット２０には、ターゲット電極２０ａを介して電源２４ａが接続されている。また、金属ターゲット２２には、ターゲット電極２２ａを介して電源２４ｂが接続されている。これら電源２４ａ及び２４ｂは、直流電源であり得る。なお、電源２４ａ及び２４ｂは、交流電源であってもよい。さらに、カソードマグネット２６ａが、ターゲット電極２０ａを介して金属ターゲット２０と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。また、カソードマグネット２６ｂが、ターゲット電極２２ａを介して金属ターゲット２２と対峙するよう、処理容器１２の外側に設けられている。カソードマグネット２６ａ及び２６ｂには、マグネット駆動部２８ａ及び２８ｂがそれぞれ接続されている。
また、成膜装置１０は、処理容器１２内にガスを供給するガス供給部３０を備えている。ガス供給部３０は、一実施形態においては、ガスソース３０ａ、マスフローコントローラといった流量制御器３０ｂ、及び、ガス導入部３０ｃを備えている。ガスソース３０ａは、処理容器１２内において励起されるガスのソースであり、例えばＡｒガス等の希ガスといった不活性ガスのソースである。ガスソース３０ａは、流量制御器３０ｂを介してガス導入部３０ｃに接続している。ガス導入部３０ｃは、ガスソース３０ａからのガスを処理容器１２内に導入するガスラインである。ガス導入部３０ｃは、一実施形態では、軸線ＡＸ１に沿って延びている。
このガス供給部３０からガスが供給され、電源２４ａ及び／又は２４ｂによって対応の金属ターゲット２０及び／又は２２に電圧が印加されると、処理容器１２内に供給されたガスが励起される。また、対応のカソードマグネット２６ａ及び／又は２６ｂがマグネット駆動部２８ａ及び／又は２８ｂによって駆動されると、金属ターゲット２０及び２２の周囲に磁界が発生する。これにより、プラズマが金属ターゲット２０及び／又は２２の近傍に集中する。そして、金属ターゲット２０及び／又は２２にプラズマ中の正イオンが衝突することで、金属ターゲット２０及び／又は２２からターゲットを構成する物質が放出される。これにより、金属ターゲット２０及び／又は２２を構成する金属がウエハＷ上に堆積する。
また、成膜装置１０は、導入機構３１を更に備えている。導入機構３１は、ヘッド部３２及び移動機構３４を有している。この導入機構３１は、ウエハＷ上に堆積した金属を酸化させるための酸素ガスを、保持部１６に向けて供給するように構成されている。
ヘッド部３２は、当該ヘッド部３２を軸支する移動機構３４に接続されている。一実施形態において、移動機構３４は、支軸３４ａ、及び駆動装置３４ｂを含んでいる。支軸３４ａは、軸線ＡＸ２に沿って延在している。この軸線ＡＸ２は、軸線ＡＸ１と略平行に延びており、保持部１６の側方において鉛直方向に延びている。ヘッド部３２は、一実施形態においては、略円盤形状を有している。このヘッド部３２の中心位置と軸線ＡＸ２との間の距離は、軸線ＡＸ１と軸線ＡＸ２との間の距離に略一致している。
支軸３４ａは、処理容器１２の内部から処理容器１２の外部まで延在している。この支軸３４ａと処理容器１２の底部との間には、封止部材ＳＬ２が設けられている。封止部材ＳＬ２は、支軸３４ａが回転可能であるように処理容器１２の底部と支軸３４ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ２は、例えば、磁性流体シールであり得る。
支軸３４ａの上端は、軸線ＡＸ２に対して直交する方向に延びる連結部３４ｃの一端に接続している。連結部３４ｃの他端は、ヘッド部３２の周縁部に結合している。一方、支軸３４ａの下端は、駆動装置３４ｂに接続している。駆動装置３４ｂは、支軸３４ａを回転させるための駆動力を発生する。ヘッド部３２は、支軸３４ａが回転することによって、軸線ＡＸ２中心に旋回する。
具体的に、ヘッド部３２は、移動機構３４の動作に伴って領域Ｒ１と領域Ｒ２との間で移動する。ここで、処理容器１２内の空間Ｓは第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２を含んでいる。第１空間Ｓ１は、保持部１６の上方の空間であり、金属ターゲット２０及び２２と保持部１６との間の空間である。第２空間Ｓ２は、第１空間Ｓ１から離れた空間である。上記の領域Ｒ１は第１空間Ｓ１内の領域であり、領域Ｒ２は第２空間Ｓ２内の領域である。
支軸３４ａ、連結部３４ｃ、及びヘッド部３２には、酸化ガス用のガスラインＧＬが形成されている。ガスラインＧＬの一端は、処理容器１２の外部に設けられている。このガスラインＧＬの一端には、ガス供給部３６が接続されている。このガス供給部３６は、導入機構３１の一部を構成する。ガス供給部３６は、ガスソース３６ａ、及び、マスフローコントローラといった流量制御器３６ｂを含んでいる。ガスソース３６ａは、酸素ガスのソースであり、例えば、Ｏ２ガスのソースであり得る。ガスソース３６ａは、流量制御器３６ｂを介してガスラインＧＬの一端に接続されている。
ガスラインＧＬは、ヘッド部３２内において、当該ヘッド部３２に設けられた複数のガス吐出口３２ａに接続している。これらガス吐出口３２ａは、酸素ガスを吐出するための孔であり、下方、即ち、保持部１６に向けて開口している。複数のガス吐出口３２ａは、二次元的に分布するようにヘッド部３２に形成されていてもよい。或いは、複数のガス吐出口３２ａは、軸線ＡＸ２に対して直交する方向に配列するようにヘッド部３２に形成されていてもよい。なお、ヘッド部３２は、複数のガス吐出口３２ａの配列方向に延在する長尺状の平面形状を有していてもよい。
ヘッド部３２には、ヒータＨＴ２が設けられている。したがって、ヒータＨＴ２及び移動機構３４は一実施形態の加熱機構を構成している。ヒータＨＴ２は、ランプ放射、ジュール抵抗加熱、誘導加熱、マイクロ波加熱といった種々の加熱方式のうち何れかのタイプの加熱方式に基づくヒータであり得る。ヒータＨＴ２には、ヒータ電源ＨＰ２が接続されており、ヒータＨＴ２は、ヒータ電源ＨＰ２からの電力によって発熱する。本実施形態では、ヒータＨＴ２は、ウエハＷに形成された金属酸化膜を結晶化させる際の加熱用の第２ヒータである。例えば、金属がマグネシウム（Ｍｇ）である場合には、ヒータＨＴ２は、２５０℃以上４００℃以下の範囲内の温度にウエハＷを加熱する。なお、ヒータＨＴ２は、ヘッド部３２から酸素ガスを供給する際に、当該酸素ガスを加熱する用途にも利用することができる。これにより、金属の酸化に要する時間を短縮することが可能となる。
このように構成された成膜装置１０によれば、ウエハＷ上への金属の堆積と当該金属層の酸化処理とを同一の処理容器１２内において行うことが可能である。また、同一の処理容器１２内において金属酸化膜の結晶化を行うことができる。具体的には、図１に示す領域Ｒ２にヘッド部３２を位置させた状態で、金属ターゲット２０及び／又は２２から放出される金属をウエハＷ上に堆積させることができる。次いで、領域Ｒ１にヘッド部３２を位置させた状態で、ヒータＨＴ１によりウエハＷを加熱しつつヘッド部３２から酸素ガスをウエハＷに向けて供給することができる。これにより、金属を酸化させて金属酸化膜を短時間で形成することができる。次いで、ヒータＨＴ２によりウエハＷを加熱することができる。これにより、金属酸化膜を結晶化させることができる。なお、ヒータＨＴ２が設けられているヘッド部３２の熱容量は保持部１６の熱容量よりも小さい。したがって、短時間でヘッド部３２を加熱することができ、ひいては金属酸化膜を短時間で結晶化させることが可能である。
また、図１に示すように、一実施形態では、成膜装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであることができる。制御部Ｃｎｔは、成膜装置１０の各部を制御する。具体的には、制御部Ｃｎｔは、ヒータ電源ＨＰ１、ヒータ電源ＨＰ２、電源２４ａ及び２４ｂ、並びに、駆動装置３４ｂを制御する。この制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータが成膜装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、成膜装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、成膜装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１０の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
以下、成膜装置１０を用いて実施することが可能な一実施形態の成膜方法について説明する。図２は、一実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。図２に示す方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、及び工程ＳＴ４を含んでいる。
方法ＭＴ１では、工程ＳＴ１に先立ち、ウエハＷが処理容器１２内に搬送され、保持部１６によって保持される。また、ヘッド部３２は領域Ｒ２に配置される。
そして、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、ウエハＷ上に金属が堆積される。具体的には、ガス供給部３０からのガスが処理容器１２内に供給される。また、排気装置１４が作動され、処理容器１２内の空間Ｓの圧力が所定の圧力に減圧される。そして、電源２４ａ及び／又は２４ｂからの電圧が金属ターゲット２０及び２２に印加される。これにより、金属ターゲット２０及び／又は２２から金属が放出され、放出された金属がウエハＷ上に堆積する。一実施形態では、工程ＳＴ１における成膜装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御される。具体的に、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ１の実行のために第１制御を実行する。この第１制御により、ガス供給部３０は処理容器１２内にガスを供給するよう動作し、排気装置１４は処理容器１２内の空間を減圧するよう動作する。また、第１制御により、電源２４ａ及び２４ｂは、金属ターゲット２０及び２２のそれぞれに電圧を印加するよう動作する。
続く工程ＳＴ２では、駆動装置３４ｂを作動させることにより、ヘッド部３２が第１空間Ｓ１内の領域Ｒ１に移動される。一実施形態では、工程ＳＴ２における駆動装置３４ｂの動作は、制御部Ｃｎｔにより制御され得る。
続く工程ＳＴ３では、ヒータＨＴ１によりウエハＷが加熱されつつ、ヘッド部３２から酸素ガスがウエハＷに供給される。具体的には、ヒータ電源ＨＰ１からヒータＨＴ１に電力が供給され、ガス供給部３６から酸素ガスが供給される。ヒータＨＴ１は、例えば、ウエハＷを８０℃以上２００℃以下の温度に加熱する。一実施形態では、工程ＳＴ３における成膜装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御される。具体的には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ３の実行のために第２制御を実行する。この第２制御により、ヒータ電源ＨＰ１はヒータＨＴ１に電力を供給するよう動作し、ガス供給部３６は酸素ガスを供給するよう動作する。かかる工程ＳＴ３の実行により、ウエハＷ上に堆積した金属が酸化し、金属酸化膜が形成される。この工程ＳＴ３によれば、金属の酸化の際にウエハＷを加熱するので、金属の酸化に要する時間を短くすることが可能である。なお、全工程の実行期間中、ヒータＨＴ１にはヒータ電源ＨＰ１から電力が供給されていてもよい。即ち、ヒータＨＴ１は、常時ＯＮ状態（発熱状態）にあってもよい。また、工程ＳＴ３では、ヒータＨＴ２により酸素ガスが加熱されてもよい。
続く工程ＳＴ４では、ヒータＨＴ２によりウエハＷが更に加熱される。具体的には、ヒータ電源ＨＰ２からヒータＨＴ２に電力が供給される。これにより、金属酸化膜が結晶化する。工程ＳＴ４において、ヒータＨＴ２は、例えば、ウエハＷを２５０℃以上４００℃以下の温度に加熱する。一実施形態では、工程ＳＴ４における成膜装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御される。具体的には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ４の実行のために第３制御を実行する。第３制御によりヒータ電源ＨＰ２はヒータＨＴ２に電力を供給するよう動作する。なお、全工程の実行期間中、ヒータＨＴ２にはヒータ電源ＨＰ２から電力が供給されてもよい。即ち、ヒータＨＴ２は、常時ＯＮ状態（発熱状態）にあってもよい。
この方法ＭＴ１によれば、同一の成膜装置１０を用いて処理容器１２内にウエハＷを収容したままで、工程ＳＴ１、工程ＳＴ３、及び工程ＳＴ４を実行することができる。したがって、金属酸化膜の成膜及び結晶化に要する時間を短くすることが可能となる。なお、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３は、複数回繰り返されてもよい。この場合には、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３が複数回繰り返された後に、工程ＳＴ４が実行される。
以下、別の実施形態について説明する。図３は、別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。図３に示す成膜装置１０Ａは、成膜装置１０の構成要素に加えて、ヒータＨＴ３及びヒータ電源ＨＰ３を更に備えている。
ヒータＨＴ３は、ランプ放射、ジュール抵抗加熱、誘導加熱、マイクロ波加熱といった種々の加熱方式のうち何れかのタイプの加熱方式に基づくヒータであり得る。このヒータＨＴ３は、本実施形態では、金属酸化膜の結晶化の際の加熱用に用いられる第２ヒータである。なお、ヒータＨＴ２は、本実施形態では、酸素ガスの加熱用に用いられる。
ヒータＨＴ３は、ヒータ電源ＨＰ３に接続されている。ヒータＨＴ３は、ヘッド部４２に設けられている。ヘッド部４２は、一実施形態では、略円盤形状を有している。
ヘッド部４２は、当該ヘッド部４２を軸支する移動機構４０に接続されている。一実施形態では、移動機構４０は、支軸４０ａ及び駆動装置４０ｂを含んでいる。支軸４０ａは、軸線ＡＸ３に沿って延在している。この軸線ＡＸ３は、軸線ＡＸ１及び軸線ＡＸ２と略平行に延びており、保持部１６の側方において鉛直方向に延びている。
支軸４０ａは、処理容器１２の内部から処理容器１２の外部まで延在している。この支軸４０ａと処理容器１２の底部との間には、封止部材ＳＬ３が設けられている。封止部材ＳＬ３は、支軸４０ａが回転可能であるように処理容器１２の底部と支軸４０ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ３は、例えば、磁性流体シールであり得る。
支軸４０ａの上端は、ヘッド部４２に接続している。一方、支軸４０ａの下端は、駆動装置４０ｂに接続している。一実施形態では、移動機構４０の駆動装置４０ｂの動作は制御部Ｃｎｔによって制御され得る。駆動装置４０ｂは、支軸４０ａを回転させるための駆動力を発生する。ヘッド部４２は、支軸４０ａが回転することによって、軸線ＡＸ３中心に旋回する。
具体的に、ヘッド部４２は、移動機構４０の動作に伴って領域Ｒ３と領域Ｒ４との間で移動する。領域Ｒ３は第１空間Ｓ１内の領域であり、領域Ｒ４は第２空間Ｓ２内の領域である。ヘッド部４２は、ウエハＷ上への金属の堆積時、当該金属の酸化処理の際には、領域Ｒ４に配置され、金属酸化膜の結晶化処理の際には領域Ｒ３に配置される。このように、金属酸化膜の結晶化処理のためのヒータは、酸素ガスを供給するためのヘッド部３２の移動機構とは、別途の移動機構により移動されてもよい。
一実施形態では、領域Ｒ３（第２領域）は、領域Ｒ１（第１領域）よりも保持部１６に近い領域である。即ち、ヒータＨＴ３は、第１空間Ｓ１内に位置するとき、ヘッド部３２が第１空間Ｓ１内で位置する領域よりも保持部１６に近い領域に配置される。これにより、ヒータＨＴ３を保持部１６、ひいてはウエハＷに近づけることができる。したがって、金属酸化膜を効率的に加熱することが可能となる。
以下、更に別の実施形態について説明する。図４は、更に別の実施形態に係る成膜装置を示す図である。図４に示す成膜装置１０Ｂは、ヘッド部３２が第１空間Ｓ１内において配置される領域Ｒ１（第１領域）が、ヒータＨＴ３が第１空間Ｓ１内において配置される領域Ｒ３（第２領域）よりも保持部１６に近い領域となっている点で、成膜装置１０Ａと異なっている。即ち、成膜装置１０Ｂでは、移動機構３４はヒータＨＴ３よりも下方にヘッド部３２を移動させることが可能である。
以下、成膜装置１０Ａ又は成膜装置１０Ｂを用いて実施することが可能な別の実施形態の成膜方法について説明する。図５は、別の実施形態に係る成膜方法を示す流れ図である。図５に示す方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、工程ＳＴ２４、工程ＳＴ２５、及び工程ＳＴ２６を含んでいる。
方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２１に先立ち、ウエハＷが処理容器１２内に搬送され、保持部１６によって保持される。そして、ヘッド部３２及びヘッド部４２は第２空間Ｓ２に配置される。具体的には、ヘッド部３２は領域Ｒ２に配置され、ヘッド部４２は領域Ｒ４に配置される。
そして、方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２１が実行される。工程ＳＴ２１は工程ＳＴ１と同様の工程である。
続く工程ＳＴ２２では、ヘッド部３２が第１空間Ｓ１内の領域Ｒ１に移動される。この工程ＳＴ２２は工程ＳＴ２と同様の工程である。
続く工程ＳＴ２３では、ヒータＨＴ１によりウエハＷが加熱されつつ、ヘッド部３２から酸素ガスがウエハＷに供給される。なお、工程ＳＴ２３は工程ＳＴ３と同様の工程である。
続く工程ＳＴ２４では、ヘッド部３２が第２空間Ｓ２内の領域Ｒ２に移動される。この工程ＳＴ２４では、駆動装置３４ｂを作動させることにより、ヘッド部３２が第２空間Ｓ２内の領域Ｒ２に移動される。一実施形態では、工程ＳＴ２４における駆動装置３４ｂの動作は、制御部Ｃｎｔにより制御され得る。
続く工程ＳＴ２５では、ヒータＨＴ３、即ちヘッド部４２が第１空間Ｓ１内の領域Ｒ３に移動される。この工程ＳＴ２５では、駆動装置４０ｂを作動させることにより、ヘッド部４２が第１空間Ｓ１内の領域Ｒ３に移動される。一実施形態では、工程ＳＴ２５における駆動装置４０ｂの動作は、制御部Ｃｎｔにより制御され得る。
続く工程ＳＴ２６では、ヒータＨＴ３によりウエハＷが更に加熱される。具体的には、ヒータ電源ＨＰ３からヒータＨＴ３電力が供給される。これにより、金属酸化膜が結晶化する。工程ＳＴ２６において、ヒータＨＴ３は、例えば、ウエハＷを２５０℃以上４００℃以下の温度に加熱する。一実施形態では、工程ＳＴ２６におけるヒータ電源ＨＰ３の動作は、制御部Ｃｎｔにより制御され得る。具体的には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ２６の実行のために第３制御を実行する。この第３制御により、ヒータＨＴ３に電力を供給するよう、ヒータ電源ＨＰ３が動作する。
なお、方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２１〜工程ＳＴ２４が複数回繰り返されてもよい。この場合には、工程ＳＴ２１〜工程ＳＴ２４が複数回繰り返された後に、工程ＳＴ２５〜工程ＳＴ２６が実行されてもよい。
また、方法ＭＴ２に成膜装置１０Ｂを用いる場合には、工程ＳＴ２２においてヒータＨＴ３を領域Ｒ３に移動させ、工程ＳＴ２３においてヒータＨＴ３によってヘッド部３２を加熱してもよい。この場合には、ヒータＨＴ３によってヘッド部３２内の酸素ガスを加熱することができる。したがって、この場合には、成膜装置１０ＢはヒータＨＴ２を備えていなくてもよい。なお、この場合には、工程ＳＴ２２においてヒータＨＴ３が領域Ｒ３に移動するので、工程ＳＴ２５は不要となる。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、ヘッド部３２及び／又はヘッド部４２は鉛直方向に交差する方向への平行移動により、第１空間Ｓ１内の領域と第２空間Ｓ２内の領域との間を移動してもよい。また、図３に示す成膜装置１０Ａ及び図４に示す成膜装置１０Ｂは、ヒータＨＴ１及びヒータＨＴ２のうち何れか一方を有した装置であってもよい。
１０…成膜装置、１２…処理容器、１６…保持部、２０，２２…金属ターゲット、２０ａ，２２ａ…ターゲット電極、２４ａ，２４ｂ…電源、３０…ガス供給部、３１…導入機構、３２…ヘッド部、３２ａ…ガス吐出口、３４…移動機構、３４ｂ…駆動装置、３６…ガス供給部、４０…移動機構、４０ｂ…駆動装置、４２…ヘッド部、Ｃｎｔ…制御部、ＨＰ１，ＨＰ２，ＨＰ３…ヒータ電源、ＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ３…ヒータ、Ｓ１…第１空間、Ｒ１…領域（第１領域）、Ｒ３…領域（第２領域）、Ｓ２…第２空間、Ｒ２…領域、Ｒ４…領域。

Claims (9)

  1. 金属酸化膜を被処理体上に形成するための成膜装置であって、
    処理容器と、
    前記処理容器内で被処理体を保持する保持部であり、第１ヒータを有する該保持部と、
    前記第１ヒータに電力を供給するための第１ヒータ電源と、
    前記保持部の上方に設けられる金属ターゲットに電気的に接続されるターゲット電極と、
    前記ターゲット電極に電気的に接続されたスパッタ用電源と、
    前記保持部に向けて酸素ガスを供給するための導入機構と、
    被処理体を加熱するための第２ヒータ、及び、該第２ヒータを前記保持部の上方の第１空間内の領域と該第１空間から離れた第２空間内の領域との間で移動させる移動機構を有する加熱機構と、
    前記第２ヒータに電力を供給するための第２ヒータ電源と、
    を備え、
    前記導入機構は、
    前記保持部に向けて酸素ガスを吐出するためのガス吐出口が形成されたヘッド部と、
    前記ヘッド部を前記第１空間内の領域と前記第２空間内の領域との間で移動させる別の移動機構と、
    を有する、
    成膜装置。
  2. 前記別の移動機構は、前記第１空間内の第１領域に前記ヘッド部を移動させ、
    前記加熱機構の前記移動機構は、前記第１領域よりも前記保持部に近い前記第１空間内の第２領域に前記第２ヒータを移動させる、請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記別の移動機構は、前記第１空間内の第１領域に前記ヘッド部を移動させ、
    前記加熱機構の前記移動機構は、前記第１空間内の第２領域に前記第２ヒータを移動させ、
    前記第１領域は前記第２領域よりも前記保持部に近い、
    請求項１に記載の成膜装置。
  4. 前記第１ヒータ電源、前記第２ヒータ電源、前記スパッタ用電源、前記導入機構、及び、前記加熱機構の前記移動機構を制御するための制御部を更に備え、
    前記制御部は、
    前記ターゲット電極に電圧を印加するよう前記スパッタ用電源を制御する第１制御と、
    酸素ガスを供給するよう前記導入機構を制御し、前記第１ヒータに電力を供給するよう前記第１ヒータ電源を制御する第２制御と、
    前記第１空間内の領域に配置された前記第２ヒータに電力を供給するよう前記第２ヒータ電源を制御する第３制御と、
    を実行する、
    請求項１〜３の何れか一項に記載の成膜装置。
  5. 前記金属ターゲットとしてＭｇターゲットを更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の成膜装置。
  6. 請求項１〜３の何れか一項に記載された成膜装置を用いる成膜方法であって、
    被処理体上に、前記金属ターゲットから放出される金属を堆積させる工程と、
    前記第１ヒータによって前記被処理体を加熱しつつ前記導入機構から該被処理体に向けて酸素ガスを供給する工程と、
    前記第１空間内の領域に配置された前記第２ヒータによって前記被処理体を加熱する工程と、
    を含む成膜方法。
  7. 前記酸素ガスを供給する前記工程では、前記被処理体は８０℃以上２００℃以下の温度に加熱され、
    前記第２ヒータによって前記被処理体を加熱する前記工程では、前記被処理体は２５０℃以上４００℃以下の温度に加熱される、
    請求項６に記載の成膜方法。
  8. 前記金属ターゲットは、Ｍｇターゲットである、請求項６又は７に記載の成膜方法。
  9. 前記金属を堆積させる前記工程では、前記ヘッド部及び前記第２ヒータは前記第２空間内の領域に配置され、
    該成膜方法は、
    前記金属を堆積させる前記工程と前記酸素ガスを供給する前記工程との間に、前記ヘッド部を前記第２空間内の領域から前記第１空間内の領域に移動させる工程と、
    前記酸素ガスを供給する前記工程と前記第２ヒータによって前記被処理体を加熱する前記工程との間に、前記第２ヒータを前記第１空間内の領域に移動させる工程と、
    を更に含む、請求項６〜８の何れか一項に記載の成膜方法。
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