JP7046188B2 - 成膜装置 - Google Patents

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Description

本開示は、成膜装置に関するものである。
特許文献１には、成膜に用いる液体の成膜材料を気化器で気化し、気化した成膜材料ガスをキャリアガスと共にシャワーヘッドへ輸送し、基板に向け噴出して基板に成膜を行うことが開示されている。
国際公開第２０１７／１８９１３５号
本開示は、液体の成膜材料を被処理体により近い位置で気化して成膜を行う技術を提供する。
本開示の一態様による成膜装置は、載置台と、ガス供給部と、気化部とを有する。載置台は、成膜対象とされた被処理体が配置される。ガス供給部は、載置台と対向するように配置され、所定の温度に制御されるヒータが設けられ、キャリアガスを供給する。気化部は、載置台とガス供給部との間に配置され、ガス供給部からの熱により加熱され、液体で供給される成膜材料を気化する。
本開示によれば、液体の成膜材料を被処理体により近い位置で気化して成膜を行うことができる。
図１は、実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。 図２Ａは、実施形態に係る成膜装置の詳細な構成の一例を示す断面図である。 図２Ｂは、図２Ａの一部を拡大した図である。 図３は、実施形態に係る気化基板の詳細な構成の一例を示す断面図である。 図４Ａは、実施形態に係る供給機構の詳細な構成の一例を示す断面図である。 図４Ｂは、実施形態に係る供給機構の詳細な構成の一例を示す断面図である。 図５Ａは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｂは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｃは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｄは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｅは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｆは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。 図５Ｇは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。
以下、図面を参照して本願の開示する成膜装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する成膜装置が限定されるものではない。
ところで、成膜装置では、気化器で気化した成膜材料ガスをシャワーヘッドへ輸送する場合、成膜材料ガスを輸送するための配管と、成膜材料ガスを気化状態に保つためヒータなどの加熱手段とが必要となる。また、配管には、シャワーヘッドへの導入前に、液体に戻った未気化ガスを排出する経路が備えるなど、複雑な構成と制御が必要となる。そこで、液体の成膜材料を基板により近い位置で気化して成膜を行うことができる技術が期待されている。
［成膜装置の構成］
次に、実施形態に係る成膜装置の構成について説明する。成膜装置は、成膜対象とされた被処理体に成膜を行う装置である。以下では、成膜装置が、被処理体として半導体ウエハ（以下「ウエハ」とも言う。）に対して成膜を行う場合を例に説明する。図１は、実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。成膜装置１００は、処理容器１と、載置台２と、ガス供給部３と、排気部４と、ガス供給源５と、制御部６とを有している。
処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有している。
処理容器１の側壁には、ウエハＷを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成されている。搬入出口１１は、ゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、処理容器１の上部開口を塞ぐように平板状の天井部材１４が設けられている。天井部材１４は、処理容器１と同様にアルミニウム等の金属により構成されている。排気ダクト１３と天井部材１４の間は、シール１５で気密に封止されている。
載置台２は、処理容器１内でウエハＷを水平に支持する。載置台２は、ウエハＷよりも大きい円板状に形成されており、支持部材２３に支持されている。載置台２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されており、内部にウエハＷを加熱するためのヒータ２１と静電吸着電極２９Ａと高周波電極２９Ｂとが埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、載置台２の上面の近傍に設けられたファイバー温度計（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御し、これにより、ウエハＷが所定の温度に制御される。
高周波電極２９Ｂには、整合器４３を介して高周波電源４４が接続されている。整合器４３は、可変コンデンサ、インピーダンス制御回路が設けられ、容量、インピーダンスの少なくとも一方の制御が可能とされている。整合器４３は、高周波電源４４の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。高周波電源４４は、プラズマのイオン引き込み用に所定周波数の電力を高周波電極２９Ｂを介して載置台２に印加する。例えば、高周波電源４４は、イオン引き込み用に、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波電極２９Ｂを介して載置台２に印加する。このように、載置台２は、下部電極としても機能する。
静電吸着電極２９Ａには、処理容器１の外側に配置したＯＮ／ＯＦＦスイッチ２０を介して吸着電源４０に接続され、吸着電源４０から所定の直流電圧が印加される。静電吸着電極２９Ａは、直流電圧が印加されることによって生じるクーロン力によってウエハＷを吸着する。
ガス供給部３は、載置台２の上部に、載置台２と対向するように配置されている。ガス供給部３は、ウエハＷと同程度の円盤状の形状とされている。ガス供給部３には、後述するガス流路を介して成膜に用いる各種のガスが供給される。ガス供給部３は、供給された各種のガスを処理容器１内に供給する。
載置台２とガス供給部３との間には、液体で供給される成膜材料を気化する気化部が配置されている。本実施形態では、気化部を、ウエハＷと同様の形状とされた気化用の基板（以下「気化基板」とも言う。）１０としている。気化基板１０は、ウエハＷと同様の形状であるため、ロボットアームなどのウエハＷを搬送する搬送機構により、搬入出口１１から処理容器１内に搬送可能とされている。気化基板１０は、載置台２とガス供給部３との間に配置される。
成膜装置１００には、気化基板１０をガス供給部３に着脱可能に支持する支持部が設けられている。例えば、ガス供給部３には、支持部として、気化基板１０の周囲に支持ピン５０が設けられている。支持ピン５０は、搬入出口１１から搬送された気化基板１０がガス供給部３の下面３ａ側に進入できるように、気化基板１０の搬入出口１１側に対して反対となる奥側半分の周囲に複数設けられている。例えば、支持ピン５０は、ガス供給部３の中心に対して搬入出口１１の方向を０度とした場合、ガス供給部３の中心に対して９０度、１８０度、２７０度の方向となる位置に３本設けられている。支持ピン５０は、下側の先端部分がガス供給部３の中心側に向けてＬ字状に屈曲して形成され、先端部分が搬入出口１１側から進入した気化基板１０の下面に回り込み、気化基板１０を支持する。支持ピン５０は、後述する昇降機構５７により昇降可能とされており、気化基板１０を支持した状態で上昇することにより、ガス供給部３に気化基板１０を接触させて固定する。
天井部材１４には、中央付近に円形の開口が形成され、開口に合わせて開口部材５１が設置されている。開口部材５１は、上側が開口よりも広がったフランジ部５１ａが設けられており、フランジ部５１ａと天井部材１４との間がシールなどの封止部材により気密に封止されている。
開口部材５１には、円柱状のシャフト５２が配置されている。シャフト５２の下端は、ガス供給部３の中央に固定されている。開口部材５１の上部には、伸縮するベローズ５３が設けられている。ベローズ５３の上部は、筒状のハウジング５４が設けられている。シャフト５２は、ベローズ５３内を通過し、ハウジング５４の内部の上部まで設けられている。シャフト５２は、周方向に回転可能にハウジング５４に支持されている。
成膜装置１００には、ガス供給部３を昇降する昇降機構５５が設けられている。本実施形態では、天井部材１４の上面に、昇降機構５５が設けられている。昇降機構５５は、アーム５５ａが設けられている。アーム５５ａは、ハウジング５４に固定され、ハウジング５４を支持している。昇降機構５５は、モータなどのアクチュエータを内蔵し、アクチュエータの駆動力により、アーム５５ａを上下方向に移動可能とされている。アーム５５ａの上下移動に伴い、ハウジング５４は、上下方向に移動する。ハウジング５４の上下移動に伴い、シャフト５２も、上下方向に移動する。シャフト５２の上下方向に移動により、ガス供給部３は、処理容器１内で昇降する。
また、成膜装置１００には、ガス供給部３に垂直な回転軸でガス供給部３を回転させる回転機構５６が設けられている。本実施形態では、ハウジング５４に、回転機構５６が設けられている。回転機構５６は、モータを内蔵し、モータの駆動力によりハウジング５４内のシャフト５２を周方向に回転させる。シャフト５２の周方向に回転に伴い、シャフト５２を回転軸としてガス供給部３が回転する。
また、成膜装置１００には、支持ピン５０を昇降させる昇降機構５７が設けられている。
図２Ａは、実施形態に係る成膜装置の詳細な構成の一例を示す断面図である。図２Ａは、図１から成膜装置１００を見る方向を９０度変えて、成膜装置１００の上部付近の詳細な構成の一例を示した断面図である。図２Ａには、ガス供給部３、ハウジング５４、回転機構５６、昇降機構５７付近の詳細な構成が示されている。図２Ｂは、図２Ａの一部を拡大した図である。
図２Ａに示すように、ガス供給部３の中央には、シャフト５２が固定されている。シャフト５２は、ベローズ５３内を通過し、ハウジング５４に内に到達している。ハウジング５４は、内周面に、上下向に離れて軸受５８ａ、５８ｂが設けられており、軸受５８ａ、５８ｂによりシャフト５２を回転可能に支持している。軸受５８ａの下部および軸受５８ｂの上部は、それぞれシール５９で気密に封止されている。
シャフト５２の上部には、上部軸部材６０が設けられている。上部軸部材６０は、シャフト５２よりも径の細い円柱状の柱状部６０ａが形成され、下部にシャフト５２と同じ径のフランジ部６０ｂが形成されている。上部軸部材６０は、フランジ部６０ｂがシャフト５２に固定されており、シャフト５２と上部軸部材６０が同軸的に回転する。
上部軸部材６０は、円筒状のカバー６１により周囲が覆われている。カバー６１の上面には、円盤状のカバー６２が設けられている。カバー６２には、上部軸部材６０を回転可能に支持する軸受６２ａが設けられており、上部軸部材６０の上端がカバー６２の中心に露出している。
上部軸部材６０には、プーリー６３が固定されている。プーリー６３には、ベルト６４が取り付けられている。カバー６１には、ベルト６４が通過する部分に開口が設けられている。ベルト６４は、回転機構５６に設けられたモータの駆動力により周回駆動する。ベルト６４の周回駆動により、プーリー６３が回転し、上部軸部材６０およびシャフト５２も回転する。
上部軸部材６０には、昇降部品７０が設けられている。昇降部品７０は、円盤部材７０ａの周囲にホルダ部７０ｂが設けられ、円盤部材７０ａがベアリング７０ｃを介してホルダ部７０ｂに回転可能に支持されている。円盤部材７０ａは、中央に上部軸部材６０の直径よりも大きい直径の貫通穴が形成されており、当該貫通穴に上部軸部材６０が配置されている。円盤部材７０ａは、ベアリング７０ｃを介することで回転子として周方向に回転可能とされている。ホルダ部７０ｂは、ベアリング７０ｃを介することで、回転することなく固定子として円盤部材７０ａを支持する。
ハウジング５４の上部には、昇降機構５７として、２つのシリンダ７１が上部軸部材６０を挟んで対称な位置に設けられている。シリンダ７１は、モータなどのアクチュエータを内蔵し、アクチュエータの駆動力によりロッド７１ａの伸縮が可能とされている。ホルダ部７０ｂは、シリンダ７１の方向に一部が延びた延長部分が形成されており、延長部分がシリンダ７１のロッド７１ａが接続されている。カバー６１には、ホルダ部７０ｂの延長部分が通過する部分に開口が設けられている。シリンダ７１は、アクチュエータの駆動力によりロッド７１ａを伸縮させてホルダ部７０ｂを昇降させる。ホルダ部７０ｂの昇降に伴い、円盤部材７０ａは、上部軸部材６０の回転軸方向に昇降する。
シャフト５２および上部軸部材６０には、回転軸から外れた位置に、回転軸方向に貫通穴が形成されており、当該貫通穴にポール７２が配置されている。ポール７２は、上端が円盤部材７０ａに接続され、下端が支持ピン５０に接続されている。ポール７２は、シャフト５２の回転に伴い、シャフト５２と共に回転する。ポール７２がシャフト５２と共に回転した場合、ポール７２の上端に接続された円盤部材７０ａは、ポール７２を介して回転力が伝達され、ポール７２及びシャフト５２と共に回転する。すなわち、円盤部材７０ａ、ポール７２及びシャフト５２は、一体として共に回転する。また、ポール７２は、上部軸部材６０の昇降に伴い、貫通穴内を回転軸方向に移動し、支持ピン５０を昇降させる。このように、支持ピン５０は、シリンダ７１のロッド７１ａを伸縮させることで、上部軸部材６０およびポール７２を介して昇降する。シャフト５２は、ポール７２と支持ピン５０との接続箇所が昇降した場合も接続箇所がシャフト５２に干渉しないように、下部で直径を小さく形成されている。ポール７２と支持ピン５０との接続箇所は、シャフト５２の外部に露出している。
上部軸部材６０の上部には、ファイバー温度計７５がもうけられている。また、シャフト５２および上部軸部材６０には、回転軸となる中心部分に、回転軸方向に貫通穴が形成されている。貫通穴には、光ファイバー７６が設けられている。光ファイバー７６は、上端がファイバー温度計７５に接続され、下端がガス供給部３に到達している。ファイバー温度計７５は、光ファイバー７６から入力される光信号に基づいて、ガス供給部３の温度を計測する。
図１に示すように、ハウジング５４には、外周面にガスの供給口８１が設けられている。供給口８１は、ガス配管８３を介してガス供給源５に接続されており、ガス供給源５からガスが供給される。例えば、供給口８１は、ガス供給源５からパージガスが供給される。図２Ｂに示すように、ハウジング５４は、内周面の供給口８１に対応する位置に、凹部８２が周方向に１周形成されている。供給口８１は、ハウジング５４の内周面に形成された凹部８２まで貫通している。
シャフト５２には、回転軸方向にガス流路８５が形成されている。ガス流路８５は、下方の一端がガス供給部３に到達し、上方の他端が凹部８２の高さで径方向に向きを変え、凹部８２と対向する周面に到達している。
ガス供給部３は、内部にガス流路３ｂが形成され、ガス流路８５と連通する。ガス供給部３は、下面３ａに、ガス流路３ｂに連通する噴出穴３ｃが多数形成されたシャワーヘッドとされている。
供給口８１に供給されたガスは、凹部８２内に流れる。凹部８２は、ハウジング５４の内周面に周方向に１周形成されている。このため、シャフト５２が回転している場合でも、ガス流路８５の他端は、凹部８２と連通状態となり、凹部８２内のガスがガス流路８５に流れる。ガス流路８５に流れたガスは、ガス供給部３内のガス流路３ｂを流れ、ガス供給部３の各噴出穴３ｃから噴出される。
また、図１に示すように、ハウジング５４には、給電端子８６が設けられている。給電端子８６は、給電線８４を介してヒータ電源８０に接続されており、ヒータ電源８０から電力が供給される。図２Ｂに示すように、ハウジング５４は、内周面の給電端子８６に対応する位置に、導電部８７が周方向に１周設けられている。給電端子８６は、不図示の給電配線を介して導電部８７に接続されている。
シャフト５２には、回転軸方向に給電配線８８が設けられている。給電配線８８は、下方の一端がガス供給部３に到達し、上方の他端が、導電部８７の高さで径方向に向きを変え、導電部８７と対向する周面に到達し、導電部８７と接触して導電部８７と電気的に導通している。
ガス供給部３は、内部にヒータ３ｄが設けられ、給電配線８８がヒータ３ｄに接続されている。
給電端子８６に供給された電力は、導電部８７に流れる。導電部８７は、ハウジング５４の内周面に周方向に１周形成されている。このため、シャフト５２が回転している場合でも、給電配線８８の他端は、導電部８７と導電状態となる。給電端子８６に供給された電力は、導電部８７、給電配線８８を介してガス供給部３内のヒータ３ｄに供給される。ヒータ３ｄは、供給される電力に応じて発熱し、ガス供給部３を加熱する。
ガス供給部３の下面３ａには、支持ピン５０に支持されて気化基板１０が配置される。
図３は、実施形態に係る気化基板の詳細な構成の一例を示す断面図である。気化基板１０は、ウエハＷと同様に円盤状の形状とされており、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属により構成されている。また、気化基板１０は、貯留部１０ａが設けられている。貯留部１０ａは、例えば、焼結金属やナイロンフィルタ、多孔質部材、ポーラス金属などにより構成され、液体の成膜材料を貯留することが可能とされている。貯留部１０ａは、成膜の際に、材料の分布が均一となりやすいように、配置されている。例えば、図３に示した気化基板１０は、円盤状の面を中心から径方向にセンタ部、ミドル部、外周部の３つの領域に分けて、各領域の面積の比率に対応したサイズで、各領域に貯留部１０ａを設けている。
また、気化基板１０は、ガス供給部３の各噴出穴３ｃに対応する位置に貫通穴１０ｃが設けられている。ガス供給部３の各噴出穴３ｃから噴出されたガスは、貫通穴１０ｃを通過して処理容器１内に供給される。
図１に戻る。成膜装置１００には、気化基板１０の貯留部１０ａに液体の成膜材料を供給するための供給機構９０が設けられている。供給機構９０は、気化基板１０の貯留部１０ａごとに設置するが、図１では、供給機構９０を１つのみを図示している。供給機構９０は、気化基板１０の貯留部１０ａの上部となる位置に配置されている。
ガス供給部３には、貯留部１０ａに対応する位置に貫通穴３ｅが形成されている。また、天井部材１４には、貫通穴３ｅの上部となる位置に貫通穴１４ｅが形成されている。
供給機構９０には、伸縮するベローズ９１が下部に設けられ、ベローズ９１を貫通穴１４ｅの上部に配置している。供給機構９０は、不図示の昇降機構により昇降可能とされている。
供給機構９０は、上流側が分岐しており、分岐した一方から液体の成膜材料が供給され、分岐した他方からパージガスが供給される。供給機構９０は、気化基板１０の貯留部１０ａに液体の成膜材料を供給する場合、不図示の昇降機構により下部へ下降されて先端が貯留部１０ａに到達し、先端からパージガスと共に液体の成膜材料を貯留部１０ａに供給する。
図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態に係る供給機構の詳細な構成の一例を示す断面図である。図４Ａには、供給機構９０を構成する部品が示されている。図４Ｂには、供給機構９０を構成する部品を組み合わせた状態が示されている。供給機構９０は、配管９２と、冷媒管９３と、ガス導入部９４とを有する。
配管９２は、例えば、直径０．８ｍｍ程度の細い管とされており、上端および下端が開口している。配管９２の上端には、供給口９２ａが設けられている。供給口９２ａは、配管９５を介して成膜材料供給部９６から、液体の成膜材料が供給される。配管９２は、供給口９２ａに供給された液体の成膜材料を輸送し、下端から排出する。液体の成膜材料には、無機化合物と有機金属化合物がある。無機化合物としては、例えば、ＳｉＨ４、ＡｓＨ３などの水素化物や、ＳｉＣｌ４、ＴｉＣｌ４などのハロゲン化物が挙げられる。また、有機金属化合物は、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、ＴＭＢ（トリメチルホウ素）などのアルコキシル化合物や、ＴＭＰ（リン酸トリメチル）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）などのアルキル化合物、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、Ｂｉ(ＤＰＭ）３などの錯化合物が挙げられる。また、液体の成膜材料は、自己組織化単分子膜（以下「ＳＡＭ」という場合がある。）を形成するものであってもよい。ＳＡＭとは、分子の自己組織化によって形成される単分子膜である。ＳＡＭを成膜する液体の成膜材料として、有機シラン分子、有機リン酸分子、有機カルボン酸分子などの誘電体を含む液体材料が挙げられる。
冷媒管９３は、２重の円環状の構造とされている。冷媒管９３は、内側の円環内に配管９２が配置される。冷媒管９３は、内側の円環の内径が配管９２よりも若干大きく形成されており、内側の円環と配管９２との間に隙間が形成されている。冷媒管９３の周囲には、ベローズ９１が配置される。
冷媒管９３は、内側の円環と外側の円環の間に、例えば、冷却水などの冷媒が流れるように形成されている。また、冷媒管９３は、内側の円環と外側の円環の間が下部で閉塞されており、下部から冷媒が流出しないように形成されている。冷媒管９３は、上部に冷媒の供給口９３ａおよび排出口９３ｂが設けられている。供給口９３ａに供給された冷媒は、冷媒管９３の内側の円環と外側の円環の間を流れ、排出口９３ｂから排出される。成膜装置１００は、供給口９３ａに供給する冷媒の温度を変えることで、配管９２に流れる液体の温度に制御できる。これにより、成膜装置１００は、供給口９３ａに供給する冷媒の温度を制御することで、配管９２に流れる液体の成膜材料の温度を成膜に適した温度に制御できる。
冷媒管９３の上部には、ガス導入部９４が設けられている。ガス導入部９４は、配管９２よりも内径の大きい配管部９４ａが形成されており、配管部９４ａの内部に配管９２が配置されている。また、配管部９４ａは、分岐した分岐管９４ｂが形成されている。ガス導入部９４は、冷媒管９３の上部に気密に固定されている。分岐管９４ｂは、ガス供給源５に接続されており、ガス供給源５からガスが供給される。例えば、分岐管９４ｂには、ガス供給源５からパージガスが供給される。パージガスとしては、例えば、Ｎ２ガスなどが挙げられる。分岐管９４ｂに供給されたパージガスは、冷媒管９３の内側の円環と冷媒管９３との間を流れ、配管９２の下端の周囲から排出される。これにより、配管９５の下端で到達した液体の成膜材料が、パージガスの流れにのって貯留部１０ａにスムーズに供給され、配管９５の下端で大きな滴となって供給されることを抑制できる。
図１に戻る。載置台２には、上面の外周領域および側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。載置台２の底面には、支持部材２３と昇降機構２４とを有する。支持部材２３は、載置台２の底面の中央から載置台２を支持する。また、支持部材２３は、処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、下端が昇降機構２４に接続されている。載置台２は、昇降機構２４により、支持部材２３を介して昇降する。図１には、成膜の際の載置台２およびガス供給部３の処理位置が実線で示されており、搬送機構との間でウエハＷや気化基板１０の搬送が可能な搬送位置が二点鎖線で示されている。
支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられており、処理容器１の底面と鍔部２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。
処理容器１の底面の近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２７が設けられている。ウエハ支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降する。
ウエハ支持ピン２７は、搬送位置にある載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて載置台２の上面に対して突没可能となっている。ウエハ支持ピン２７を昇降させることにより、搬送機構と載置台２の間でウエハＷの受け渡しが行われる。載置台２が処理位置に存在した状態で、載置台２とガス供給部３の間に、処理空間３８が形成される。
排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。
図１に戻る。上記のように構成された成膜装置１００は、制御部６によって、動作が統括的に制御される。制御部６は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムや、プラズマ処理のプロセス条件に基づいて動作し、装置全体の動作を制御する。例えば、制御部６は、ガス供給源５からの各種のガスの供給動作、昇降機構２４の昇降動作、排気機構４２による処理容器１内の排気動作、高周波電源４４からの供給電力をそれぞれ制御する。また、制御部６は、昇降機構５５の昇降動作、回転機構５６の回転動作、昇降機構５７の昇降動作、ヒータ電源８０からの供給電力をそれぞれ制御する。また、制御部６は、供給機構９０を昇降させる不図示の昇降機構の昇降動作、成膜材料供給部９６からの液体の成膜材料の供給動作、冷媒管９３への冷媒の供給をそれぞれ制御する。なお、制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは、記憶媒体に記憶されていてもよい。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＣＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。また、制御部６は、成膜装置１００の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部６が外部に設けられている場合、制御部６は、有線又は無線等の通信手段によって、成膜装置１００を制御することができる。
次に、制御部６の制御により成膜装置１００が実行する成膜処理の流れを説明する。図５Ａ～５Ｇは、実施形態に係る成膜処理の流れの一例を説明する図である。
成膜装置１００は、排気機構４２により、処理容器１内を真空雰囲気に減圧する。成膜装置１００では、ガス供給部３に気化基板１０を取り付ける。例えば、成膜装置１００は、図５Ａに示すように、昇降機構２４により、載置台２を下部まで降下させる。また、成膜装置１００は、昇降機構５５により、ガス供給部３を搬送位置まで降下させる。また、成膜装置１００は、シリンダ７１のロッド７１ａを縮ませて、支持ピン５０をガス供給部３から下降させる。そして、成膜装置１００は、ゲートバルブ１２を開放する。成膜装置１００では、搬入出口１１を介して搬送機構により、ガス供給部３と支持ピン５０との間に、気化基板１０が搬入される。成膜装置１００は、図５Ｂに示すように、昇降機構５５により、気化基板１０が支持したガス供給部３を処理位置まで上昇させる。
なお、気化基板１０を交換する場合、成膜装置１００は、気化基板１０を装着した際と逆の流れで、ガス供給部３から気化基板１０を取り外して搬送機構により搬出する。そして、成膜装置１００は、搬送機構により新たな気化基板１０を搬入して、ガス供給部３に取り付ける。これにより、成膜装置１００は、気化基板１０を簡単に交換できる。また、取り出された気化基板１０は、洗浄することにより、再利用することもできる。
ウエハＷに対して成膜を行う場合、成膜装置１００では、成膜対象のウエハＷを載置台２に配置する。例えば、図５Ｃに示すように、成膜装置１００は、昇降機構２４により、載置台２を下部まで降下させる。成膜装置１００には、搬入出口１１を介して搬送機構により、成膜対象のウエハＷが載置台２の上部に搬入される。成膜装置１００は、昇降機構２８により昇降板２７ａを上昇させ、ウエハ支持ピン２７を載置台２の貫通孔２ａから突出させてウエハ支持ピン２７でウエハＷを受け取る。搬送機構が搬入出口１１から退出した後、成膜装置１００は、図５Ｄに示すように、昇降機構２８により昇降板２７ａを下降させてウエハ支持ピン２７を載置台２の貫通孔２ａ内に収納させ、ウエハＷを載置台２に載置する。そして、成膜装置１００は、図５Ｅに示すように、昇降機構２４により、載置台２を処理位置まで上昇させる。
成膜装置１００は、図５Ｆに示すように、不図示の昇降機構により供給機構９０を下降させ、供給機構９０の先端からパージガスと共に液体の成膜材料を噴出させて、液体の成膜材料を気化基板１０の貯留部１０ａに供給する。
成膜装置１００は、成膜材料の供給完了後、図５Ｇに示すように、不図示の昇降機構により供給機構９０を上昇させる。成膜装置１００は、ヒータ電源８０からヒータ３ｄに電力を供給し、ヒータ３ｄを発熱させてガス供給部３を加熱する。また、成膜装置１００は、ファイバー温度計７５によりガス供給部３の温度を測定し、ヒータ電源８０からの供給電力を制御して、ガス供給部３を成膜材料の気化に適した所定の温度に制御する。例えば、ガス供給部３の温度を１００℃～４００℃の間の何れかの温度に制御する。また、成膜装置１００は、ガス供給源５からハウジング５４の供給口８１にキャリアガスを供給し、ガス供給部３からキャリアガスを吐出させる。キャリアガスとしては、例えば、水素、ヘリウム、窒素など熱伝導の高い気体が挙げられる。
そして、成膜装置１００は、シリンダ７１のロッド７１ａを伸長させて、支持ピン５０を上昇させ、ガス供給部３に気化基板１０を接触させて固定する。また、成膜装置１００は、回転機構５６によりシャフト５２を周方向に回転させ、シャフト５２を回転軸としてガス供給部３を回転させる。
これにより、成膜装置１００では、貯留部１０ａに貯留された成膜材料がガス供給部３の熱により気化する。そして、成膜装置１００では、気化した成膜材料ガスが、ガス供給部３から流れるキャリアガスにより、ウエハＷに流れ、ウエハＷに成膜される。ここで、成膜装置１００は、成膜の際に、ガス供給部３を回転させている。これにより、成膜材料ガスが、ウエハＷに均等に供給されるため、ウエハＷに均一に成膜を行うことができる。
以上のように、本実施形態に係る成膜装置１００は、載置台２と、ガス供給部３と、気化基板１０とを有する。載置台２は、成膜対象とされたウエハＷが配置される。ガス供給部３は、載置台２と対向するように配置され、所定の温度に制御されるヒータ３ｄが設けられ、キャリアガスを供給する。気化基板１０は、載置台２とガス供給部３との間に配置され、ガス供給部３からの熱により加熱され、液体で供給される成膜材料を気化する。これにより、成膜装置１００は、液体の成膜材料をウエハＷにより近い位置で気化して成膜できる。また、成膜装置１００は、ウエハＷの上部側から気化した成膜材料ガスを供給して成膜できる。
また、気化基板１０は、ガス供給部３の載置台２側の面に対向して配置されている。また、成膜装置１００は、気化基板１０をガス供給部３に対して昇降する昇降機構５７を有する。これにより、成膜装置１００は、気化基板１０をガス供給部３に対して昇降することで、ガス供給部３から気化基板１０への入熱を調整できるため、成膜材料の気化を制御できる。
また、ガス供給部３は、キャリアガスを噴出する噴出穴３ｃが複数設けられている。気化基板１０は、噴出穴３ｃに対応する位置に貫通穴１０ｃが設けられている。これにより、成膜装置１００は、気化した成膜材料ガスをキャリアガスの流れにより、ウエハＷに多く流すことができ、ウエハＷへの成膜効率を高めることができる。
また、成膜装置１００は、ガス供給部３を昇降する昇降機構５５と、気化基板１０をガス供給部３に着脱可能に支持する支持ピン５０とを有する。気化基板１０は、ウエハＷと同様の形状とされ、ウエハＷを載置台２へ搬送する搬送機構を使用して搬送される。昇降機構５５は、ウエハＷを載置台２へ搬送する搬送位置までガス供給部３を下降させる。支持ピン５０は、搬送機構により搬送される気化基板１０を支持する。これにより、成膜装置１００は、ウエハＷを載置台２へ搬送する搬送機構を使用して、気化基板１０の着脱を行うことができる。
また、成膜装置１００は、成膜処理時に、載置台２に垂直な回転軸でガス供給部３を回転させる回転機構５６をさらに有する。これにより、成膜装置１００は、気化した成膜材料ガスをウエハＷに均一に供給して成膜を行うことができる。
また、気化基板１０は、液体で供給される成膜材料を貯留する貯留部１０ａが設けられている。成膜装置１００は、貯留部１０ａへ液体の成膜材料を供給する供給機構９０をさらに有する。これにより、成膜装置１００は、液体で供給される成膜材料を気化基板１０に供給して成膜を行うことができる。
供給機構９０は、液体の成膜材料が流れる配管９２の周囲に冷媒が流れる冷媒管９３が設けられ、貯留部１０ａに成膜材料を供給する配管９２の先端部分でパージガスと共に成膜材料が吐出される。これにより、成膜装置１００は、液体の成膜材料を貯留部１０ａにスムーズに供給できる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、実施形態では、成膜の際、ガス供給部３を回転させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。載置台２を回転させてもよい。
また、実施形態では、ガス供給部３に気化基板１０を接触させて液体の成膜材料の気化させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、気化基板１０をガス供給部３から離間させた状態で液体の成膜材料を気化してもよい。
また、実施形態では、ガス供給部３全体に１つのガス流路３ｂを形成した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ガス供給部３のガス流路３ｂを複数に分割して、ガス供給部３の下面３ａを分割した分割領域ごとにウエハＷに対して個別にガスを供給可能な構成とする。そして、シャフト５２およびハウジング５４に、ガス流路３ｂごとに、個別にガス流路８５、凹部８２、供給口８１などのガス供給経路を形成してもよい。
また、実施形態では、ガス供給部３全体に１つのヒータ３ｄを設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ガス供給部３のヒータ３ｄを複数に分割し、ガス供給部３の下面３ａを分割した領域ごとに個別に温度調整可能とする。そして、シャフト５２およびハウジング５４に、ヒータ３ｄごとに、個別に給電配線８８、導電部８７、給電端子８６などの給電経路を形成してもよい。
また、実施形態では、ハウジング５４に供給口８１や給電配線８８を設けて、側面側からガスの供給や給電を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シャフト５２の回転軸に設けた貫通穴を介してガスの供給や給電を行うものとしてもよい。
また、実施形態では、気化基板１０をウエハＷと同様の形状とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、気化基板１０をウエハＷよりも大きい形状とし、成膜装置１００に気化基板１０用の搬入出口を設けてもよい。
また、実施形態では、気化基板１０の一部に貯留部１０ａを設けた構成とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、気化基板１０全体を、焼結金属やナイロンフィルタ、多孔質部材、ポーラス金属などの液体を貯留しつつ、ガスが通過可能な部材で構成してもよい。
また、実施形態では、被処理体を半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。被処理体は、ガラス基板など、他の基板であってもよい。
１ 処理容器
２ 載置台
３ ガス供給部
３ｂ ガス流路
３ｃ 噴出穴
３ｄ ヒータ
３ｅ 貫通穴
５ ガス供給源
６ 制御部
１０ 気化基板
１０ａ 貯留部
１０ｃ 貫通穴
２４ 昇降機構
５０ 支持ピン
５２ シャフト
５３ ベローズ
５４ ハウジング
５５ 昇降機構
５５ａ アーム
５６ 回転機構
５７ 昇降機構
６０ 上部軸部材
６３ プーリー
６４ ベルト
７０ 昇降部品
７０ａ 円盤部材
７０ｂ ホルダ部
７０ｃ ベアリング
７１ シリンダ
７１ａ ロッド
７２ ポール
８０ ヒータ電源
８１ 供給口
８２ 凹部
８５ ガス流路
８６ 給電端子
８７ 導電部
８８ 給電配線
９０ 供給機構
９１ ベローズ
９２ 配管
９２ａ 供給口
９３ 冷媒管
９３ａ 供給口
９３ｂ 排出口
９４ ガス導入部
９４ｂ 分岐管
９６ 成膜材料供給部
１００ 成膜装置
Ｗ ウエハ

Claims (7)

  1. 成膜対象とされた被処理体が配置される載置台と、
    前記載置台と対向するように配置され、所定の温度に制御されるヒータが設けられ、キャリアガスを供給するガス供給部と、
    前記載置台と前記ガス供給部との間に配置され、前記ガス供給部からの熱により加熱され、液体で供給される成膜材料を気化する気化部と、
    を有し、
    前記気化部は、液体で供給される成膜材料を貯留する貯留部が設けられる
    ことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記気化部は、前記ガス供給部の前記載置台側の面に対向して配置され、
    前記気化部を、前記成膜材料を前記貯留部に供給する第１の位置と前記成膜材料を気化する第２の位置の間で、前記ガス供給部に対して昇降する第１昇降機構をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記ガス供給部は、前記キャリアガスを噴出する噴出穴が複数設けられ、
    前記気化部は、前記噴出穴に対応する位置に貫通穴が設けられた
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
  4. 前記ガス供給部を昇降する第２昇降機構と、
    前記気化部を前記ガス供給部に着脱可能に支持する支持部と、をさらに有し、
    前記気化部は、前記被処理体と同様の形状とされ、前記被処理体を前記載置台へ搬送する搬送機構を使用して搬送され、
    前記第２昇降機構により前記被処理体を前記載置台へ搬送する搬送位置まで前記ガス供給部を下降し、前記搬送機構により搬送される前記気化部を前記支持部で支持する
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載の成膜装置。
  5. 成膜処理時に、前記載置台に垂直な回転軸で前記ガス供給部を回転させる回転機構をさらに有することを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載の成膜装置。
  6. 前記貯留部へ液体の成膜材料を供給する供給機構をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の成膜装置。
  7. 前記供給機構は、液体の成膜材料が流れる第１配管の周囲に冷媒が流れる第２配管が設けられ、前記貯留部に成膜材料を供給する前記第１配管の先端部分でパージガスと共に前記成膜材料が吐出される
    ことを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
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