JP7186634B2

JP7186634B2 - 成膜方法

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Publication number: JP7186634B2
Application number: JP2019027688A
Authority: JP
Inventors: 将久渡邊; 雄一郎我妻; 順也鈴木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: WO2020170808A1; JP2020132942A

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、成膜装置および成膜方法に関する。

例えば、下記特許文献１には、所定の範囲の成長レートで、シリコン膜が非晶質で成長するように、成長温度、シリコンを含むガスの流量および成長圧力の条件を決定し、この条件でシリコン膜を基板上に形成する技術が開示されている。下記特許文献１の技術におけるシリコン膜の形成条件は、成長温度を６２０℃以上、シリコンを含むガスの流量を０．９ｓｌｍ以上、成長圧力を２１ｋＰａ以上である。このようにして決定した成長温度およびシリコンを含むガスの流量および成長圧力で非晶質シリコン膜を短時間に成長させることができ、生産性の向上に寄与すると記載されている。

特開２００３－３２４０７３号公報

本開示は、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる成膜装置および成膜方法を提供する。

本開示の一側面は、成膜装置であって、処理容器と、ガス供給源と、予備成膜室と、加熱部とを備える。ガス供給源は、処理容器内に配置された被処理体に所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源である。予備成膜室は、ガス供給源から処理容器内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。加熱部は、予備成膜室を、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する。また、ガス供給源から供給された原料ガスは、加熱部によって加熱された予備成膜室を通って処理容器に供給される。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。

図１は、本開示の一実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。図２は、支持板と排気ダクトとの接続部付近の一例を示す拡大断面図である。図３は、配管の接続部付近の一例を示す拡大断面図である。図４は、配管の接続部付近の他の例を示す拡大断面図である。図５は、成膜条件毎に成膜されたシリコン含有膜の酸素濃度の一例を示す図である。図６は、本開示の一実施形態における成膜方法の一例を示すフローチャートである。

以下に、開示される成膜装置および成膜方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜装置および成膜方法が限定されるものではない。

ところで、被処理体に所定の膜を積層させる場合、積層される膜の性質によっては、酸素等の含有量が膜の特性に影響を与える場合がある。そのため、成膜が行われる処理容器は、処理容器の外部の空気が処理容器内に侵入しないように、気密に構成されることが好ましい。しかし、処理容器は、複数の部材で構成されており、それぞれの部材の接続部分から外気が侵入する場合がある。また、処理容器内に処理ガスを導入する配管においても、異なる配管どうしが接続される部分において外気が侵入する場合がある。

部材の接続部分にＯリング等のシール部材を介在させることにより、外気の侵入を抑制することができるが、外気の侵入を完全に遮断することは難しい。また、使用するガス種によっては処理容器内に処理ガスを導入する配管の加温が必要となる場合があるが、Ｏリングは温度の上昇による熱膨張で分子間の隙間が大きくなり、使用環境が高温であるほどガス透過性が高くなってしまう。従って、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入をさらに抑制することが求められる。

そこで、本開示は、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる技術を提供する。

［成膜装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における成膜装置１の一例を示す概略断面図である。成膜装置１は、被処理体の一例である半導体ウエハ（以下、ウエハＷと記載する）に対して所定の膜（例えばシリコン含有膜等）を成膜する装置である。成膜装置１は、装置本体１０および制御装置１００を備える。

装置本体１０は、ウエハＷを収容し、収容されたウエハＷに対して成膜を行う真空容器である処理容器１１を備える。処理容器１１は概ね扁平な円形状に構成されている。処理容器１１の側壁には、ウエハＷの搬入および搬出を行うための開口部１２が形成されている。開口部１２は、ゲートバルブ１３によって開閉される。

開口部１２よりも上部側には、排気ダクト１４が設けられている。排気ダクト１４は、処理容器１１の側壁の一部をなし、縦断面が中空の角型形状であり、処理容器１１の側壁に沿って円環状に湾曲させて構成されている。排気ダクト１４の内周面には、排気ダクト１４の延伸方向に沿って伸びるスリット状の排気口１５が形成されている。また、排気ダクト１４には、排気管１６の一端が接続されている。排気管１６の他端は、真空ポンプ等を有する排気装置１７に接続されている。また、排気管１６には、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ等の圧力調整部１８が設けられている。圧力調整部１８は、制御装置１００によって制御され、処理容器１１内の圧力を所定の圧力に制御する。本実施形態において、成膜処理の際、処理容器１１内は、例えば７．５～１５Ｔｏｒｒの圧力に制御される。

処理容器１１内には、ウエハＷを載置する載置台３１が設けられている。載置台３１の内部には、電極３０とヒータ３２が埋設されている。電極３０は、図示しない直流電源から印加された直流電圧によって載置台３１の表面に静電気力を発生させ、静電気力により、ウエハＷを載置台３１の上面に吸着させる。ヒータ３２は、載置台３１上のウエハＷを加熱する。本実施形態において、ヒータ３２は、載置台３１上のウエハＷの温度が５００℃以上となるように、ウエハＷを加熱する。ヒータ３２は、第２の加熱部の一例である。

載置台３１の下面側略中央には、処理容器１１の底部を貫通し、上下方向に伸びる支持部材３４の上端が接続されている。支持部材３４の下端は、昇降機構３５に接続されている。昇降機構３５によって支持部材３４が昇降することにより、載置台３１は、図１に鎖線で示された下方側の位置と、図１に実線で示された上方側の位置との間を昇降することができる。下方側の位置は、開口部１２を介して処理前のウエハＷが図示しない搬送機構によって処理容器１１内に搬入される際、および、開口部１２を介して処理後のウエハＷが図示しない搬送機構によって処理容器１１内から搬出される際の受け渡し位置である。上方側の位置は、ウエハＷに対して処理が行われる際の処理位置である。

支持部材３４には、フランジ３６が設けられている。処理容器１１の底部とフランジ３６とは、ベローズ３７で接続されている。これにより、昇降機構３５によって支持部材３４が昇降した場合でも、処理容器１１内の気密性が確保される。

また、処理容器１１の底部には、複数の支持ピン３８が設けられている。昇降機構３９は、複数の支持ピン３８を昇降させる。例えば、載置台３１が受け渡し位置に位置したときに、昇降機構３９は、複数の支持ピン３８を上昇させる。これにより、載置台３１に設けられている貫通穴１９を介して支持ピン３８がウエハＷを押し上げ、図示しない搬送機構との間でウエハＷの受け渡しが可能となる。

排気ダクト１４の上側には、処理容器１１内を上側から塞ぐように支持板４１が設けられている。支持板４１と排気ダクト１４との間には、シール部材５２およびシール部材５３が配置されている。シール部材５２およびシール部材５３は、例えばＯリングである。

図２は、支持板４１と排気ダクト１４との接続部付近の一例を示す拡大断面図である。支持板４１には流路４１０が形成されている。流路４１０は、シール部材５２とシール部材５３との間の空間４１２に連通している。また、空間４１２は、排気路４１１を介して排気装置１７に接続されている。流路４１０には、バルブ５５を介してガス供給源５６が接続されている。ガス供給源５６は、窒素ガスや希ガス等の不活性ガスの供給源である。

制御装置１００は、バルブ５５の開閉を制御することにより、空間４１２内の圧力が陽圧となるように空間４１２内の圧力を制御する。例えば、制御装置１００は、バルブ５５の開状態に制御し、図示しないレギュレータにより不活性ガスの圧力を例えば０．１～０．３ＭＰａ程度に調整する。そして、制御装置１００は、図示しないフローメータにより空間４１２内での不活性ガスの流量を調整し、空間４１２を不活性ガスを用いてパージする。空間４１２からパージされたガスは、排気路４１１から排気される。なお、制御装置１００は、酸素濃度計を用いて、空間４１２内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、空間４１２内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度が所定値を超えた場合、制御装置１００は、成膜装置１のユーザ等にエラーを通知する。

ここで、支持板４１と排気ダクト１４との間には、シール部材５２およびシール部材５３が配置されているため、支持板４１と排気ダクト１４との間の隙間から処理容器１１内への外気の侵入が抑制される。しかし、シール部材５２およびシール部材５３は、ある程度のガス透過性を有するため、処理容器１１内への外気の侵入を完全に遮断することは難しい。また、シール部材５２およびシール部材５３の温度上昇や経時変化等により、シール部材５２およびシール部材５３のガス遮断性が低下する場合もある。

そこで、本実施形態では、支持板４１と排気ダクト１４との間に介在するシール部材５２およびシール部材５３の間の空間４１２内に不活性ガスが充填され、空間４１２内の圧力が陽圧となるように、空間４１２内の圧力が制御される。これにより、処理容器１１内への外気の侵入が抑制される。

図１に戻って説明を続ける。支持板４１の下面側には、シャワーヘッド４０が設けられている。支持板４１およびシャワーヘッド４０によって処理容器１１の天井部が構成されている。シャワーヘッド４０は、天板４２およびシャワープレート４３を有する。天板４２は、シャワープレート４３を上方から着脱自在に保持する。天板４２の下面側の略中央には、凹部が形成されている。

天板４２の下方には、載置台３１に対向するように、板状のシャワープレート４３が設けられている。シャワープレート４３は、天板４２の下面に設けられており、天板４２の下面全体を覆う。シャワープレート４３には、シャワープレート４３の厚さ方向に貫通する複数の吐出口４６が形成されている。

天板４２の上面側の略中央には、シャワーヘッド４０内にガスを導入するためのガス導入管５１が設けられている。ガス導入管５１は、支持板４１を貫通して支持板４１の上面から突出している。ガス導入管５１を介してシャワーヘッド４０内に導入されたガスは、天板４２の凹部とシャワープレート４３とで囲まれた拡散室４４内を拡散する。拡散室４４内を拡散したガスは、複数の吐出口４６を介して処理容器１１内にシャワー状に供給される。拡散室４４は、ガス供給源２０およびガス供給源２３から処理容器１１内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。拡散室４４は、予備成膜室の一例である。

支持板４１とシャワーヘッド４０との間には、シャワーヘッド４０を加熱するためのヒータ６０が設けられている。ヒータ６０は、ウエハＷに所定の膜を積層させる際に、拡散室４４の壁面の温度が、後述する原料ガスの分解温度よりも高い温度となるように、シャワーヘッド４０を加熱する。本実施形態において、ヒータ６０は、シャワーヘッド４０の上面に配置されており、シャワーヘッド４０の上部を加熱する。ヒータ６０は、第１の加熱部の一例である。

ガス導入管５１には、パージＢＯＸ５０を介して配管２６が接続されている。パージＢＯＸ５０には、バルブ５４を介してガス供給源５６が接続されている。

ここで、パージＢＯＸ５０の詳細について説明する。図３は、配管の接続部付近の一例を示す拡大断面図である。例えば図３に示されるように、配管２６とガス導入管５１とは、パージＢＯＸ５０内に配置され絶縁配管５０２を介して接続される。絶縁配管５０２は、例えば絶縁性の樹脂等により構成されている。これにより、配管２６とガス導入管５１との間の絶縁性が確保される。

パージＢＯＸ５０内には、バルブ５４を介してガス供給源５６から不活性ガスが供給される。パージＢＯＸ５０には、排気路５０４を介して排気装置１７が接続されている。制御装置１００は、バルブ５４の開閉を制御することにより、パージＢＯＸ５０内の圧力が陽圧となるようにパージＢＯＸ５０内の圧力を制御する。例えば、制御装置１００は、バルブ５４の開状態に制御し、図示しないレギュレータにより不活性ガスの圧力を例えば０．１～０．３ＭＰａ程度に調整する。そして、制御装置１００は、図示しないフローメータによりパージＢＯＸ５０内での不活性ガスの流量を調整し、パージＢＯＸ５０を不活性ガスを用いてパージする。パージＢＯＸ５０からパージされたガスは、排気路５０４から排気される。なお、制御装置１００は、酸素濃度計を用いて、パージＢＯＸ５０内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、パージＢＯＸ５０内からパージされたガスに含まれる酸素の濃度が所定値を超えた場合、制御装置１００は、成膜装置１のユーザ等にエラーを通知する。

配管２６と絶縁配管５０２との間には、シール部材５０１が配置されており、絶縁配管５０２とガス導入管５１との間には、シール部材５０３が配置されている。シール部材５０１およびシール部材５０３は、例えばＯリングである。本実施形態では、シール部材を介して接続された配管がパージＢＯＸ５０で覆われ、パージＢＯＸ５０内に不活性ガスが充填され、パージＢＯＸ５０内の圧力が陽圧となるように、パージＢＯＸ５０内の圧力が制御される。これにより、ガス導入管５１の内部への外気の侵入を抑制することができる。

なお、配管２６とガス導入管５１とは、例えば図４に示されるような形態で接続されてもよい。図４は、配管の接続部付近の他の例を示す拡大断面図である。図４の例では、配管２６と絶縁配管５０２との間に、シール部材５０１ａおよびシール部材５０１ｂが配置されており、絶縁配管５０２とガス導入管５１との間には、シール部材５０３ａおよびシール部材５０３ｂが配置されている。

また、配管２６には流路５０５が形成されており、流路５０５は、シール部材５０１ａとシール部材５０１ｂとの間の空間に連通している。流路５０５には、バルブ５４を介してガス供給源５６から不活性ガスが供給される。また、絶縁配管５０２には流路５０６が形成されており、流路５０６は、シール部材５０１ａとシール部材５０１ｂとの間の空間、および、シール部材５０３ａとシール部材５０３ｂとの間の空間に連通している。また、ガス導入管５１には排気路５０７が形成されており、排気路５０７は、シール部材５０３ａとシール部材５０３ｂとの間の空間に連通している。排気路５０７は、配管５０８を介して排気装置１７に接続されている。

制御装置１００は、バルブ５４の開閉を制御することにより、シール部材５０１ａとシール部材５０１ｂとの間の空間、および、シール部材５０３ａとシール部材５０３ｂとの間の空間内の圧力が陽圧となるように流路５０６内の圧力を制御する。このような構成であっても、ガス導入管５１の内部への外気の侵入を抑制することができる。

図１に戻って説明を続ける。配管２６には、バルブ２２および流量制御器２１を介して、ガス供給源２０が接続されている。流量制御器２１は、バルブ２２が開状態に制御された場合に、ガス供給源２０から配管２６へ流れるガスの流量を制御する。

ガス供給源２０は、ウエハＷに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスを供給する供給源である。本実施形態において、ウエハＷに成膜される膜は、アモルファスシリコン等のシリコン含有膜であり、所定の元素は、例えばシリコンである。また、本実施形態において、ガス供給源２０によって供給される原料ガスは、例えばモノシランガスである。以下では、原料ガスとしてモノシランガス、ウエハＷに成膜される膜としてシリコン含有膜を例に説明する。

なお、ガス供給源２０によって供給される原料ガスは、ジシランガス等の他のシリコン含有ガスであってもよく、シリコンを含有せず他の元素を含有するガスであってもよい。また、ウエハＷに成膜される膜は、シリコンを含有せずタングステン等の他の元素を含有する膜であってもよい。

また、配管２６には、バルブ２５および流量制御器２４を介して、ガス供給源２３が接続されている。ガス供給源２３は、拡散室４４および処理容器１１内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給する供給源である。クリーニングガスは、例えばＮＦ３ガスである。流量制御器２４は、バルブ２５が開状態に制御された場合に、ガス供給源２３から配管２６へ流れるクリーニングガスの流量を制御する。

シャワープレート４３には、整合器４７を介して高周波電源４８が接続されている。高周波電源４８は、プラズマ生成用の電源であり、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を発生させる。高周波電源４８が発生させた高周波電力は、整合器４７を介して、シャワープレート４３に供給される。整合器４７は、高周波電源４８の内部（または出力）インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。

シャワープレート４３に供給された高周波電力は、シャワープレート４３の下面から処理容器１１内に放射される。複数の吐出口４６を介して、シャワープレート４３と載置台３１の上面に載置されたウエハＷとによって囲まれた処理空間Ｓ内に供給されたガスは、処理容器１１内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。シャワープレート４３と載置台３１の電極３０とは、対となって、処理空間Ｓに容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成するための対向電極として機能する。

ウエハＷにシリコン含有膜を積層させる際には、複数の吐出口４６を介して処理容器１１内に供給されたモノシランガスが、処理容器１１内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。そして、プラズマ化されたモノシランガスに含まれる荷電粒子や活性種によって、載置台３１に保持されたウエハＷ上にシリコン含有膜が積層される。

また、拡散室４４および処理容器１１内をクリーニングする際には、拡散室４４内にクリーニングガスが供給され、拡散室４４内に積層されたシリコン含有膜が除去される。また、複数の吐出口４６を介して処理容器１１内に供給されたクリーニングガスが、処理容器１１内に放射された高周波電力によってプラズマ化される。そして、プラズマ化されたクリーニングガスに含まれる活性種等によって、処理容器１１の内壁等に付着した反応副生成物が除去される。

ここで、ウエハＷにシリコン含有膜を積層させる際に、ガス供給源２０から供給されるモノシランガスは、モノシランガスの分解温度よりも高い温度（例えば５００℃以上）になるように加熱された拡散室４４を通過する。これにより、モノシランガスの一部が拡散室４４内で熱分解し、拡散室４４内にシリコン含有膜が成膜される。

この際、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が拡散室４４内に成膜されるシリコン含有膜に採り込まれる。これにより、シャワープレート４３の吐出口４６から処理容器１１内に流れたモノシランガスには、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が少なくなる。これにより、シャワープレート４３よりも下方の処理空間Ｓ内において、ウエハＷ上に不純物の少ないシリコン含有膜を成膜することができる。

なお、ウエハＷにシリコン含有膜を積層させる際に、拡散室４４は、モノシランガスの分解温度よりも高い温度であって、かつ、ウエハＷの温度よりも低い温度に加熱されることが好ましい。これにより、拡散室４４内に過度にシリコン含有膜が積層され、シャワープレート４３の吐出口４６が閉塞してしまうことを抑制することができる。また、拡散室４４内でモノシランガスが過度に消費され、ウエハＷ上に積層されるシリコン含有膜の成膜レートが低下してしまうことを回避することができる。

また、本実施形態において、ヒータ６０は、シャワーヘッド４０の上面を加熱する。これにより、拡散室４４内において、天板４２の温度の方がシャワープレート４３の温度よりも高くなる温度勾配を形成することができる。モノシランガスの分解温度以上の温度範囲では、温度が高いほど成膜レートが高くなるため、拡散室４４内において、シャワープレート４３側よりも天板４２側により多くのシリコン含有膜が成膜される。これにより、拡散室４４内に成膜されたシリコン含有膜によってシャワープレート４３の吐出口４６が閉塞してしまうことを抑制することができる。

制御装置１００は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プログラムや処理レシピ等が格納される。プロセッサは、メモリから読み出されたプログラムを実行することにより、メモリから読み出された処理レシピに従って、入出力インターフェイスを介して装置本体１０の各部を制御する。

［実験結果］
図５は、成膜条件毎に成膜されたシリコン含有膜の酸素濃度の一例を示す図である。図５に例示された実験結果では、図１に例示された成膜装置１を用い、処理容器１１内の圧力およびモノシランガスの流量等の成膜条件を様々に変えて、シリコン含有膜の成膜が行われた。図５に例示された比較例は、ヒータ６０による拡散室４４の加熱が行われない場合の実験結果である。

図５に例示されるように、全ての成膜条件において、拡散室４４の加熱を行うことにより、拡散室４４の加熱を行わない比較例に比べて、シリコン含有膜中の酸素濃度を１桁程度低減することができる。

［成膜処理］
図６は、本開示の一実施形態における成膜方法の一例を示すフローチャートである。図６に例示された成膜方法は、主に制御装置１００が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。

まず、制御装置１００は、昇降機構３５を制御し、載置台３１を受け渡し位置まで下降させ、昇降機構３９を制御し、複数の支持ピン３８を上昇させる。そして、ゲートバルブ１３が開けられ、図示しない搬送機構により未処理のウエハＷが処理容器１１内に搬入される（Ｓ１０）。そして、ゲートバルブ１３が閉じられる。制御装置１００は、昇降機構３９を制御し、複数の支持ピン３８を下降させる。これにより、ウエハＷが載置台３１上に載置される。そして、制御装置１００は、昇降機構３５を制御し、載置台３１を処理位置まで上昇させる。

次に、制御装置１００は、バルブ５４を開状態に制御し、パージＢＯＸ５０内に不活性ガスの供給を開始する（Ｓ１１）。以降、制御装置１００は、バルブ５４の開閉等を制御することにより、パージＢＯＸ５０内の圧力が陽圧となるようにパージＢＯＸ５０内の圧力を制御する。

同様に、制御装置１００は、バルブ５５を開状態に制御し、シール部材５２とシール部材５３との間の空間４１２内に不活性ガスの供給を開始する（Ｓ１１）。以降、制御装置１００は、バルブ５５の開閉等を制御することにより、空間４１２内の圧力が陽圧となるように空間４１２内の圧力を制御する。

次に、制御装置１００は、排気装置１７および圧力調整部１８を制御し、処理容器１１内を真空排気する（Ｓ１２）。そして、制御装置１００は、ヒータ３２およびヒータ６０を制御し、ウエハＷの加熱と拡散室４４の加熱とを開始する（Ｓ１３）。

次に、制御装置１００は、載置台３１に設けられた不図示の温度センサの測定値、および、天板４２に設けられた不図示の温度センサの測定値を参照して、ウエハＷおよび拡散室４４がそれぞれ所定温度になったか否かを判定する（Ｓ１４）。本実施形態において、ウエハＷは、例えば５８０℃に加熱され、拡散室４４は、例えば５００℃に加熱される。ウエハＷおよび拡散室４４の少なくともいずれかが所定温度になっていない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、再びステップＳ１４の処理が実行される。ステップＳ１３およびＳ１４は、加熱工程の一例である。

ウエハＷおよび拡散室４４がそれぞれ所定温度になった場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、成膜処理を実行する（Ｓ１５）。成膜処理では、バルブ２２が開状態に制御され、流量制御器２１によって流量が制御されたモノシランガスがシャワーヘッド４０を介して処理空間Ｓに供給される。その際、モノシランガスの供給路に混入した酸素等の不純物が、所定温度に加熱された拡散室４４内に成膜されたシリコン含有膜に採り込まれ、ウエハＷ上には不純物が少ないシリコン含有膜が成膜される。ステップＳ１５は、成膜工程の一例である。

成膜処理が終了した場合、制御装置１００は、昇降機構３５を制御し、載置台３１を受け渡し位置まで下降させ、昇降機構３９を制御し、複数の支持ピン３８を上昇させる。そして、ゲートバルブ１３が開けられ、図示しない搬送機構により、シリコン含有膜が成膜されたウエハＷが処理容器１１内から搬出される（Ｓ１６）。

次に、制御装置１００は、未処理のウエハＷがあるか否かを判定する（Ｓ１７）。未処理のウエハＷがない場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。一方、未処理のウエハＷがある場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、酸素濃度計を用いて、シール部材５２とシール部材５３との間の空間４１２、および、パージＢＯＸ５０等から排気されたガスに含まれる酸素の濃度を測定する。そして、制御装置１００は、パージＢＯＸ５０内からパージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値未満か否かを判定する（Ｓ１８）。

パージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値未満である場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０に示された処理が実行される。一方、パージされたガスに含まれる酸素濃度が所定値以上である場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、制御装置１００は、成膜装置１のユーザ等にエラーを通知し（Ｓ１９）、本フローチャートに示された成膜方法が終了する。

以上、一実施形態について説明した。上記したように、本実施形態の成膜装置１は、処理容器１１と、ガス供給源２０と、予備成膜室と、ヒータ６０とを備える。ガス供給源２０は、処理容器１１内に配置されたウエハＷに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源である。予備成膜室は、ガス供給源２０およびガス供給源２３から処理容器１１内に供給される原料ガスの流路の途中に配置されている。ヒータ６０は、予備成膜室を、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する。また、ガス供給源２０から供給された原料ガスは、ヒータ６０によって加熱された予備成膜室を通って処理容器１１内に供給される。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。

また、上記した実施形態において、所定の元素は、シリコンである。これにより、シリコン含有膜の成膜において、酸素の混入量を低減することができる。

また、上記した実施形態において、成膜装置１は、処理容器１１の上部に設けられ、ガス供給源２０から供給されたガスを拡散させる拡散室４４と、拡散室４４の下部に設けられた複数の吐出口４６とを有するシャワーヘッド４０を備える。予備成膜室は、拡散室４４である。ヒータ６０は、シャワーヘッド４０を加熱することにより、拡散室４４を加熱する。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器内への侵入を低減することができる。

また、上記した実施形態において、ヒータ６０は、シャワーヘッド４０の上部を加熱する。これにより、拡散室４４内に成膜されたシリコン含有膜によってシャワープレート４３の吐出口４６が閉塞してしまうことを抑制することができる。

また、上記した実施形態において、成膜装置１は、ウエハＷが載置される載置台３１の内部に設けられ、載置台３１上に載置されたウエハＷを加熱するヒータ３２を備える。ヒータ６０は、原料ガスの分解温度よりも高く、かつ、ヒータ３２によって加熱されたウエハＷの温度よりも低い温度となるように拡散室４４を加熱する。これにより、ウエハＷ上に積層されるシリコン含有膜の成膜レートの低下を抑制することができる。

また、上記した実施形態における成膜方法は、加熱工程と成膜工程とを含む。加熱工程では、処理容器１１内に配置されたウエハＷに所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源であるガス供給源２０と処理容器１１との間に配置された拡散室４４が、原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱される。成膜工程では、加熱された拡散室４４を介して、ガス供給源２０から処理容器１１内に原料ガスが供給されることにより、処理容器１１内に配置されたウエハＷに所定の元素を含有する膜が成膜される。これにより、不純物の少ない膜を成膜することができる。

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態では、ヒータ６０によってシャワーヘッド４０が加熱され、シャワーヘッド４０の拡散室４４内で成膜が行われることにより、原料ガスの供給路に混入した不純物が除去される。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、ガス導入管５１が加熱され、ガス導入管５１内で成膜が行われることにより、原料ガスの供給路に混入した不純物が除去されてもよい。なお、ガス導入管５１内で成膜が行われた場合でも、ガス導入管５１内にクリーニングガスが供給されることにより、ガス導入管５１に形成された膜を除去することができる。

また、上記した実施形態では、ヒータ６０は、拡散室４４内の温度がウエハＷの温度よりも低くなるようにシャワーヘッド４０を加熱するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ヒータ６０は、拡散室４４内の温度がウエハＷの温度よりも高くなるようにシャワーヘッド４０を加熱してもよい。このようにすることで、拡散室４４内での成膜レートが上がり、拡散室４４内に成膜された膜内に不純物が多く採り込まれ、ウエハＷ上には不純物の少ない膜を成膜することができる。

また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、またはヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が用いられてもよい。

また、上記した実施形態の成膜装置１では、プラズマ生成用の高周波電力がシャワーヘッド４０に供給されるが、開示の技術はこれに限られず、プラズマ生成用の高周波電力は、電極３０に供給されてもよい。

また、上記した実施形態では、成膜装置として、プラズマを用いた成膜装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、プラズマを用いない熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置においても、開示の技術を適用することができる。

また、上記した実施形態において、シール部材５２、シール部材５３、シール部材５０１、およびシール部材５０３等は、ゴム等のエラストマーにより構成されたＯリングであるが、開示の技術はこれに限られない。シール部材５２、シール部材５３、シール部材５０１、およびシール部材５０３等は、金属製のガスケットであってもよい。これにより、外気に含まれる不純物の処理容器１１内への侵入をさらに低減することができる。

また、上記した実施形態において、シール部材５２とシール部材５３との間の空間４１２と排気装置１７とが接続され、空間４１２内に不活性ガスが供給される前に、空間４１２内のガスを真空排気するようにしてもよい。これにより、空間４１２内に残留する空気を迅速に不活性ガスに置換することができる。

また、上記した実施形態において、パージＢＯＸ５０と排気装置１７とが接続され、パージＢＯＸ５０内に不活性ガスが供給される前に、パージＢＯＸ５０内のガスを真空排気するようにしてもよい。これにより、パージＢＯＸ５０内に残留する空気を迅速に不活性ガスに置換することができる。

なお、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、添付の特許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。

Ｓ処理空間
Ｗウエハ
１成膜装置
１０装置本体
１１処理容器
１４排気ダクト
２０ガス供給源
２３ガス供給源
２６配管
３０電極
３１載置台
３２ヒータ
４０シャワーヘッド
４１支持板
４２天板
４３シャワープレート
４４拡散室
４６吐出口
５０パージＢＯＸ
５１ガス導入管
５２シール部材
５３シール部材
５４バルブ
５５バルブ
５６ガス供給源
６０ヒータ
１００制御装置

Claims

処理容器内に配置された被処理体に所定の元素を含有する膜を成膜するための原料ガスの供給源であるガス供給源から前記処理容器内に供給される前記原料ガスの流路の途中に配置された予備成膜室を、第１の加熱部によって前記原料ガスの分解温度よりも高い温度に加熱する加熱工程と、
加熱された前記予備成膜室に前記原料ガスを供給する供給工程と、
前記予備成膜室を介して、前記処理容器内に前記原料ガスを供給することにより、前記処理容器内に配置された前記被処理体に前記所定の元素を含有する膜を成膜する成膜工程と
を含み、
前記供給工程では、前記原料ガスを前記予備成膜室内で熱分解させて、前記原料ガス中に含まれる不純物を取り込みながら所定の元素を含有する膜を前記予備成膜室内に成膜し、
前記成膜工程では、前記不純物が低減された前記原料ガスが処理容器内に供給され、前記不純物が低減された前記所定の元素を含有する膜を成膜する、
成膜方法。
前記所定の元素は、シリコンである請求項１に記載の成膜方法。
前記処理容器の上部に設けられ、前記ガス供給源から供給されたガスを拡散させる拡散室と、前記拡散室の下部に設けられた複数の吐出口とを有するシャワーヘッドを備え、
前記予備成膜室は、前記拡散室であり、
前記第１の加熱部は、前記シャワーヘッドを加熱することにより、前記拡散室を加熱する請求項１または２に記載の成膜方法。
前記第１の加熱部は、
前記シャワーヘッドの上部を加熱する請求項３に記載の成膜方法。
前記被処理体が載置される載置台の内部に設けられ、前記載置台上に載置された前記被処理体を加熱する第２の加熱部を備え、
前記第１の加熱部は、
前記原料ガスの分解温度よりも高く、かつ、前記第２の加熱部によって加熱された前記被処理体の温度よりも低い温度となるように前記予備成膜室を加熱する請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜方法。