(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族酸二無水物よりなる第１の原料ガスと、芳香族ジアミンよりなる第２の原料ガスとを、成膜容器内に保持されている基板に供給し、供給した前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを前記基板の表面で熱重合反応させることによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、
前記成膜容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持されている基板を加熱する基板加熱部と、
前記成膜容器内に設けられるとともに、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給するための供給孔が形成された、供給管を含み、前記供給孔を介して前記成膜容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給する供給機構と、
前記基板保持部と前記基板加熱部と前記供給機構とを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記供給機構により前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給するとともに、前記基板加熱部により、前記基板保持部に保持されている基板を、熱重合反応が生ずる温度範囲で加熱することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御するものであり、
前記供給機構は、前記供給管の前記供給孔が形成されている部分よりも、前記供給管の延在方向において上流側の部分に収容されるとともに、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスのいずれか一方の原料ガスを供給するための開口が形成された、内側供給管を含み、前記供給管を流れる前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの他方の原料ガスに、前記内側供給管を流れる前記一方の原料ガスを、前記開口を介して合流させて前記供給管内で混合し、前記供給管内で混合した前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを、前記供給孔を介して前記成膜容器内に供給するものであり、
前記供給機構は、前記供給管を流れる前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱する、供給管加熱機構を含む、
成膜装置。
【請求項２】
前記基板保持部は、複数の基板を上下方向に所定の保持間隔で保持するものであり、
前記供給管は、上下方向に延在するように設けられるとともに、複数の供給孔が形成されており、
前記供給管加熱機構は、上下方向に配置された、互いに独立に温度制御可能な複数の供給管加熱機構である、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記基板保持部は、上下に隣り合う基板の裏面同士が対向するか、又は、上下に隣り合う基板の表面同士が対向するとともに、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚の基板の間隔が、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚の基板の間隔よりも狭くなるように、前記複数の基板を上下方向に保持するものである、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板保持部は、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚の基板の隙間を塞ぐ塞ぎ部材を有する、請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記開口は、前記開口の方向が、前記供給管の延在する方向に垂直な断面視で、前記供給孔の方向と異なる方向を向くように形成されている、請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記芳香族酸二無水物は、ピロメリット酸二無水物であり、
前記芳香族ジアミンは、４，４’−ジアミノジフェニルエーテルである、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる材料は、近年無機材料から有機材料へと幅を広げつつあり、無機材料にはない有機材料の特質等から半導体デバイスの特性や製造プロセスをより最適なものとすることができる。
【０００３】
このような有機材料の１つとして、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは密着性が高く、リーク電流も低い。従って、基板の表面にポリイミドを成膜して得られるポリイミド膜は、絶縁膜として用いることができ、半導体デバイスにおける絶縁膜として用いることも可能である。
【０００４】
このようなポリイミド膜を成膜する方法としては、原料モノマーとして例えばピロメリット酸二無水物（Pyromellitic Dianhydride、以下「ＰＭＤＡ」と略す。）と、例えば４，４'−オキシジアニリン（4,4'-Oxydianiline、以下「ＯＤＡ」と略す。）を含む４，４'−ジアミノジフェニルエーテルを用いた蒸着重合による成膜方法が知られている。蒸着重合は、原料モノマーとして用いられるＰＭＤＡ及びＯＤＡを基板の表面で熱重合反応させる方法である（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、ＰＭＤＡ及びＯＤＡのモノマーを気化器で蒸発させ、蒸発させたそれぞれの蒸気を蒸着重合室に供給し、基板上で蒸着重合させてポリイミド膜を成膜する成膜方法が開示されている。
【０００５】
蒸着重合を用いて膜質に優れたポリイミド膜を安価かつ短時間で成膜するためには、気化したＰＭＤＡ（以下「ＰＭＤＡガス」という。）と、気化したＯＤＡ（以下「ＯＤＡガス」という。）とを、継続的に一定量で基板に供給する必要がある。従って、ポリイミド膜を成膜する成膜装置においては、ＰＭＤＡガスとＯＤＡガスとよりなる原料ガスを成膜容器内に供給する供給機構が設けられていることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４２８３９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このようなＰＭＤＡガスとＯＤＡガスを基板に供給してポリイミド膜を成膜する成膜装置には、以下のような問題がある。
【０００８】
ＰＭＤＡガスとＯＤＡガスとを供給することによって基板の表面にポリイミド膜を成膜するためには、ＰＭＤＡのモノマーとＯＤＡのモノマーとが基板の表面で熱重合反応することが必要である。しかし、基板の温度が変動すると、ポリイミド膜の成膜速度が変動し、基板の面内におけるポリイミド膜の膜厚、膜質等の均一性に劣るという問題がある。
【０００９】
また、上記した課題は、ＰＭＤＡガスを含む芳香族酸二無水物よりなる原料ガス、及び、ＯＤＡガスを含む芳香族ジアミンよりなる原料ガスを基板に供給してポリイミド膜を成膜する場合にも共通する課題である。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、芳香族酸二無水物と芳香族ジアミンとの熱重合反応により成膜されるポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、芳香族酸二無水物よりなる第１の原料ガスと、芳香族ジアミンよりなる第２の原料ガスとを、成膜容器内に保持されている基板に供給し、供給した前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを前記基板の表面で熱重合反応させることによって、前記基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置において、前記成膜容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持されている基板を加熱する基板加熱部と、前記成膜容器内に設けられるとともに、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給するための供給孔が形成された、供給管を含み、前記供給孔を介して前記成膜容器内に前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給する供給機構と、前記基板保持部と前記基板加熱部と前記供給機構とを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記供給機構により前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを供給するとともに、前記基板加熱部により、前記基板保持部に保持されている基板を、熱重合反応が生ずる温度範囲で加熱することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御するものであり、前記供給機構は、前記供給管の前記供給孔が形成されている部分よりも、前記供給管の延在方向において上流側の部分に収容されるとともに、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスのいずれか一方の原料ガスを供給するための開口が形成された、内側供給管を含み、前記供給管を流れる前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスの他方の原料ガスに、前記内側供給管を流れる前記一方の原料ガスを、前記開口を介して合流させて前記供給管内で混合し、前記供給管内で混合した前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとを、前記供給孔を介して前記成膜容器内に供給するものであり、前記供給機構は、前記供給管を流れる前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱する、供給管加熱機構を含む、成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、芳香族酸二無水物と芳香族ジアミンとの熱重合反応により成膜されるポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】ローディングエリアを概略的に示す斜視図である。
【図３】前のバッチのウェハＷが成膜容器中で成膜処理されているときの、後のバッチのウェハＷの状態を示す図である。
【図４】ボートの一例を概略的に示す斜視図である。
【図５】ボートに複板ユニットが搭載されている状態を示す断面図である。
【図６】移載機構の一例を概略的に示す側面図である。
【図７】移載機構が複板ユニットを構成して搬送する手順を示す側面図である（その１）。
【図８】移載機構が複板ユニットを構成して搬送する手順を示す側面図である（その２）。
【図９】移載機構が複板ユニットを構成して搬送する手順を示す側面図である（その３）。
【図１０】下側フォークが支持環を介して２枚のウェハＷを搭載しているときに、上側フォークが上側のウェハＷを掴んでいる部分を拡大して示す断面図である。
【図１１】成膜容器、供給機構及び排気機構の構成の概略を示す断面図である。
【図１２】インジェクタの一例を示す側面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１４】図１２に示すインジェクタの正面図である。
【図１５】第１の実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理を含む各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１６】ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度及び成膜速度の面内ばらつきのウェハ温度依存性を模式的に示すグラフである。
【図１７】供給管加熱機構の温度を変えた場合において、ボートに保持されている各ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度（膜厚）を示すグラフである。
【図１８】比較例において、ボートに保持されている各ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度（膜厚）を、成膜速度の面内ばらつき、ウェハ温度とともに示すグラフである。
【図１９】第１の実施の形態の第１の変形例に係るインジェクタを示す側面図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２１】図１９に示すインジェクタの正面図である。
【図２２】第１の実施の形態の第２の変形例に係るインジェクタを示す側面図である。
【図２３】第２の実施の形態に係る成膜装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２４】成膜容器、供給機構及び排気機構の構成の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
最初に、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置について説明する。本実施の形態に係る成膜装置は、芳香族酸二無水物よりなる第１の原料を気化した第１の原料ガスと、芳香族ジアミンよりなる第２の原料を気化した第２の原料ガスとを、成膜容器内に設置されている基板に供給することによって、基板にポリイミド膜を成膜する成膜装置である。
【００１６】
なお、芳香族酸二無水物として、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）であることが好ましく、芳香族ジアミンは、例えば４，４'−オキシジアニリン（ＯＤＡ）を含む４，４'−ジアミノジフェニルエーテルであることが好ましい。また、ポリイミド膜を成膜する基板を、例えば半導体ウェハ（以下「ウェハＷ」という。）とすることができる。以下では、一例として、気化したＰＭＤＡガスと、気化したＯＤＡガスとを、成膜容器内に設置されているウェハＷに供給することによって、ウェハＷにポリイミド膜を成膜する成膜装置について説明する。
【００１７】
最初に、図１から図６を参照し、本発明の実施の形態に係る成膜装置について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る成膜装置１０を概略的に示す縦断面図である。図２は、ローディングエリア４０を概略的に示す斜視図である。図３は、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷが成膜容器中で成膜処理されているときの、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷの状態を示す図である。図４は、ボート４４の一例を概略的に示す斜視図である。図５は、ボート４４に複板ユニット５６が搭載されている状態を示す断面図である。図６は、移載機構４７の一例を概略的に示す側面図である。
【００１９】
成膜装置１０は、載置台（ロードポート）２０、筐体３０、及び制御部９０を有する。
【００２０】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０の前部に設けられている。筐体３０は、ローディングエリア（作業領域）４０及び成膜容器６０を有する。ローディングエリア４０は、筐体３０内の下方に設けられており、成膜容器６０は、筐体３０内であってローディングエリア４０の上方に設けられている。また、ローディングエリア４０と成膜容器６０との間には、ベースプレート３１が設けられている。なお、後述する供給機構７０は、成膜容器６０に接続されるように設けられている。
【００２１】
ベースプレート３１は、成膜容器６０の後述する反応管６１を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレートであり、反応管６１を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
【００２２】
載置台（ロードポート）２０は、筐体３０内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）２０には、収納容器２１が載置されている。収納容器２１は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば５０枚程度のウェハを所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）である。
【００２３】
また、本実施の形態では、載置台（ロードポート）２０は、筐体３０内への後述する支持環（サポートリング）５５の搬入搬出を行うためのものであってもよい。載置台（ロードポート）２０には、収納容器２２が載置されていてもよい。収納容器２２は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば２５枚程度の後述する支持環５５を所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）である。
【００２４】
また、載置台２０の下方には、後述する移載機構４７により移載されたウェハＷの外周に設けられた切欠部（例えばノッチ）を一方向に揃えるための整列装置（アライナ）２３が設けられていてもよい。
【００２５】
ローディングエリア（作業領域）４０は、収納容器２１と後述するボート４４との間でウェハＷの移載を行い、ボート４４を成膜容器６０内に搬入（ロード）し、ボート４４を成膜容器６０から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ボート４４、基台４５ａ、４５ｂ、昇降機構４６、及び移載機構４７が設けられている。
【００２６】
なお、蓋体４３及びボート４４は、本発明における基板保持部に相当する。
【００２７】
ドア機構４１は、収納容器２１、２２の蓋を取外して収納容器２１、２２内をローディングエリア４０内に連通開放するためのものである。
【００２８】
シャッター機構４２は、ローディングエリア４０の上方に設けられている。シャッター機構４２は、蓋体４３を開けているときに、後述する成膜容器６０の開口６３から高温の炉内の熱がローディングエリア４０に放出されるのを抑制ないし防止するために開口６３を覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。
【００２９】
蓋体４３は、保温筒４８及び回転機構４９を有する。保温筒４８は、蓋体４３上に設けられている。保温筒４８は、ボート４４が蓋体４３側との伝熱により冷却されることを防止し、ボート４４を保温するためのものである。回転機構４９は、蓋体４３の下部に取り付けられている。回転機構４９は、ボート４４を回転するためのものである。回転機構４９の回転軸は蓋体４３を気密に貫通し、蓋体４３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。
【００３０】
昇降機構４６は、ボート４４のローディングエリア４０から成膜容器６０に対する搬入、搬出に際し、蓋体４３を昇降駆動する。そして、昇降機構４６により上昇させられた蓋体４３が成膜容器６０内に搬入されているときに、蓋体４３は、後述する開口６３に当接して開口６３を密閉するように設けられている。そして、蓋体４３に載置されているボート４４は、成膜容器６０内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。
【００３１】
なお、成膜装置１０は、ボート４４を複数有していてもよい。以下、本実施の形態では、図２を参照し、ボート４４を２つ有する例について説明する。
【００３２】
ローディングエリア４０には、ボート４４ａ、４４ｂが設けられている。そして、ローディングエリア４０には、基台４５ａ、４５ｂ及びボート搬送機構４５ｃが設けられている。基台４５ａ、４５ｂは、それぞれボート４４ａ、４４ｂが蓋体４３から移載される載置台である。ボート搬送機構４５ｃは、ボート４４ａ、４４ｂを、蓋体４３から基台４５ａ、４５ｂに移載するためのものである。
【００３３】
図３に示すように、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷが搭載されたボート４４ａが成膜容器６０に搬入され、成膜処理されている時に、ローディングエリア４０において、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷを収納容器２１からボート４４ｂへ移載することができる。これにより、前のバッチ（バッチ１）のウェハＷの成膜工程が終了し、成膜容器６０からボート４４ａを搬出した直後に、後のバッチ（バッチ２）のウェハＷを搭載したボート４４ｂを成膜容器６０に搬入することができる。その結果、成膜処理に要する時間（タクト時間）を短縮することができ、製造コストを低減することができる。
【００３４】
ボート４４ａ、４４ｂは、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウェハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。ボート４４ａ、４４ｂは、例えば図４に示すように、天板５０と底板５１の間に複数本例えば３本の支柱５２を介設してなる。支柱５２には、ウェハＷを保持するための爪部５３が設けられている。また、支柱５２と共に補助柱５４が適宜設けられていてもよい。
【００３５】
また、ボート４４ａ、４４ｂは、上下に隣り合うウェハＷの裏面同士が対向するか、又は、上下に隣り合うウェハＷの表面同士が対向するとともに、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔が、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔よりも狭くなるように、複数のウェハＷを上下方向に保持するものであってもよい。以下、本実施の形態では、上下に隣り合うウェハＷが支持環（サポートリング）５５を介して裏面同士が対向するようにボート４４ａ、４４ｂに搭載される例について説明する。
【００３６】
図５に示すように、ボート４４ａ、４４ｂの爪部５３には、２枚のウェハＷを支持するように構成される複板ユニット５６が保持されていてもよい。複板ユニット５６は、支持環（サポートリング）５５によりウェハＷの周縁部を支持することによって、２枚のウェハＷを、裏面同士が対向するように支持する。１つの複板ユニット５６における裏面同士が対向するように支持される２枚のウェハＷの間隔をＰａとし、複板ユニット５６が上下方向に保持される間隔、すなわち爪部５３の間隔をＰｂとする。このとき、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔は、Ｐｂ−Ｐａである。このような配置のとき、ＰａがＰｂ−Ｐａよりも小さくなるようにすることが好ましい。すなわち、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔Ｐａが、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔（Ｐｂ−Ｐａ）よりも狭くなるように、上下方向に複数保持されることが好ましい。
【００３７】
支持環５５は、ウェハＷと同一又はウェハＷよりも少し大きい内径を有する円環部５５ａと、円環部５５ａの上端及び下端の部分を除き、円環部５５ａの内周に沿って中心側に、２枚のウェハＷの間隔を埋めるように設けられたスペーサ部５５ｂとを有している。スペーサ部５５ｂは、成膜容器６０内で成膜処理される際に、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの隙間を塞ぐためのものである。そして、スペーサ部５５ｂは、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの隙間に原料ガスが入り込み、ウェハＷの裏面に膜が成膜されることを防止するためのものである。支持環５５は、例えば石英製である。
【００３８】
なお、支持環５５のスペーサ部５５ｂは、本発明における塞ぎ部材に相当する。
【００３９】
図５に示すように、爪部５３には、裏面Ｗｂを上面（すなわち表面Ｗａを下面）にしたウェハＷが支持されている。爪部５３に支持されているウェハＷの上方には、円環部５５ａの下面が爪部５３に接触している状態で、支持環５５が支持されている。そして、支持環５５のスペーサ部５５ｂには、裏面Ｗｂを下面（すなわち表面Ｗａを上面）にしたウェハＷが支持されている。
【００４０】
ここで、１つの複板ユニット５６における裏面同士が対向するように支持される２枚のウェハＷの間隔Ｐａを例えば２ｍｍとし、複板ユニット５６が上下方向に保持される間隔（爪部５３の間隔）Ｐｂを例えば１１ｍｍとすることができる。すると、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔（Ｐｂ−Ｐａ）を９ｍｍとすることができる。一方、ボート４４のウェハ搭載枚数を変えずに全てのウェハＷの間隔が等しくなるように支持するときは、上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔は、１１ｍｍの半分の５．５ｍｍであり、９ｍｍよりも小さい。従って、複板ユニット５６を用いて裏面同士が対向するようにウェハＷを支持することにより、一のウェハＷの表面Ｗａと他のウェハＷの表面Ｗａとの隙間を大きくすることができ、ウェハＷの表面Ｗａに十分な量の原料ガスを供給することができる。
【００４１】
移載機構４７は、収納容器２１、２２とボート４４ａ、４４ｂの間でウェハＷ又は支持環５５の移載を行うためのものである。移載機構４７は、基台５７、昇降アーム５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。基台５７は、昇降及び旋回可能に設けられている。昇降アーム５８は、ボールネジ等により上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられ、基台５７は、昇降アーム５８に水平旋回可能に設けられている。
【００４２】
また、一例として、移載機構４７は、水平動可能な下側フォーク５９ａ、及び、水平動可能であるとともに上下反転可能な上側フォーク５９ｂを有していてもよい。このような移載機構４７の一例を、図６の側面図に示す。
【００４３】
下側フォーク５９ａは、移動体５９ｃにより、複板ユニット５６を搭載するボート４４ａ、４４ｂに向けて進退可能に設けられており、ボート４４ａ、４４ｂとの間で複板ユニット５６を受け渡しするためのものでもある。一方、上側フォーク５９ｂは、移動体５９ｄにより、水平動可能に設けられているとともに、ウェハＷを収納する収納容器２１に向けて進退可能に設けられており、収納容器２１との間でウェハＷを受け渡しするためのものである。また、上側フォーク５９ｂは、移動体５９ｄにより、支持環５５を収納する収納容器２２に向けて進退可能に設けられており、収納容器２２との間で支持環５５を受け渡しするためのものである。
【００４４】
なお、移載機構４７は、複数枚の下側フォーク５９ａ及び複数枚の上側フォーク５９ｂを有していてもよい。
【００４５】
図７から図９は、移載機構４７が複板ユニット５６を構成して搬送する手順を示す側面図である。まず、上側フォーク５９ｂが収納容器２１内に前進し、収納容器２１に収納されているウェハＷを受け取って収納容器２１内から後退し、ウェハＷを保持したまま上下反転し、下側フォーク５９ａに下側のウェハＷとして受け渡す（図７）。次に、上側フォーク５９ｂが上下反転した状態で収納容器２２に前進し、収納容器２２に収納されている支持環５５を受け取って収納容器２２内から後退し、下側フォーク５９ａが保持している下側のウェハＷの上に支持環５５を載置する（図８）。次に、上側フォーク５９ｂが上下反転した状態で収納容器２１内に前進し、収納容器２１に収納されているウェハＷを受け取って収納容器２１内から後退し、下側フォーク５９ａが保持している支持環５５の上に上側のウェハＷとして載置する（図９）。
【００４６】
図１０は、下側フォーク５９ａが支持環５５を介して２枚のウェハＷを搭載しているときに、上側フォーク５９ｂが上側のウェハＷを掴んでいる部分を拡大して示す断面図である。なお、図１０では、下側フォーク５９ａの図示を省略している。
【００４７】
支持環５５を構成する円環部５５ａ及びスペーサ部５５ｂであって、上側フォーク５９ｂが２枚目のウェハＷを載置する際に支持環５５に接触するおそれがある部分には、図１０に示すように、上側フォーク５９ｂの爪部５９ｅと干渉しないように切り欠き部５５ｃ、５５ｄが設けられていてもよい。ただし、切り欠き部５５ｃ、５５ｄが設けられている部分においても、スペーサ部５５ｂが、２枚のウェハＷの隙間を塞ぐように設けられていることが好ましい。これにより、裏面同士が対向するように搭載されている２枚のウェハＷの間に原料ガスが入り込み、ウェハＷの裏面に成膜されることを確実に防止できる。
【００４８】
図１１は、成膜容器６０、供給機構７０及び排気機構８５の構成の概略を示す断面図である。
【００４９】
成膜容器６０は、例えば、複数枚の被処理基板例えば薄板円板状のウェハＷを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型炉とすることができる。成膜容器６０は、反応管６１、及びヒータ（基板加熱部）６２を有する。
【００５０】
反応管６１は、例えば石英製であり、縦長の形状を有しており、下端に開口６３が形成されている。ヒータ（基板加熱部）６２は、反応管６１の周囲を覆うように設けられているとともに、加熱制御部６２ａを有しており、加熱制御部６２ａにより、反応管６１内を所定の温度例えば３００〜１２００℃に加熱制御可能である。なお、後述するように、ヒータ（基板加熱部）６２を複数のゾーンに分け、ゾーン毎に独立して温度制御するようにしてもよい。
【００５１】
供給機構７０は、原料ガス供給部７１、及び、成膜容器６０内に設けられたインジェクタ７２を含む。インジェクタ７２は、供給管７３ａを含む。原料ガス供給部７１は、インジェクタ７２の供給管７３ａに接続されている。
【００５２】
本実施の形態では、供給機構７０は、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂを有していてもよい。このとき、第１の原料ガス供給部７１ａ及び第２の原料ガス供給部７１ｂは、インジェクタ７２（供給管７３ａ）に接続されている。第１の原料ガス供給部７１ａは、例えばＰＭＤＡ原料を気化するための第１の気化器７４ａを有し、ＰＭＤＡガスを供給することができる。また、第２の原料ガス供給部７１ｂは、例えばＯＤＡ原料を気化するための第２の気化器７４ｂを有し、ＯＤＡガスを供給することができる。
【００５３】
図１２は、インジェクタ７２の一例を示す側面図である。また、図１３は、図１２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１４は、図１２に示すインジェクタ７２の正面図である。なお、図１４は、インジェクタ７２をボート４４側から視た正面図を示す。
【００５４】
供給管７３ａには成膜容器６０内に開口する供給孔７５が形成されている。インジェクタ７２は、原料ガス供給部７１から供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００５５】
また、本実施の形態は、ボート４４が複数のウェハＷを上下方向に所定の間隔で保持する例について説明するものである。このとき、供給管７３ａは、上下方向に延在するように設けられていてもよい。そして、供給管７３ａには、複数の供給孔７５が形成されていてもよい。
【００５６】
なお、供給孔７５の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００５７】
インジェクタ７２は、内側供給管７３ｂを含むことが好ましい。内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも上流側の部分に収容されていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの下流側の端部付近には、供給管７３ａの内部空間に第１の原料ガス及び第２の原料ガスのいずれか一方の原料ガスを供給するための開口７６が形成されていてもよい。このような構造を有する内側供給管７３ｂを含むことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを供給孔７５から成膜容器６０内に供給する前に、予め供給管７３ａの内部空間において第１の原料ガスと第２の原料ガスとを十分混合させることができる。
【００５８】
なお、以下では、供給管７３ａに第１の原料ガスを供給し、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを供給する場合を例示して、説明する。しかし、内側供給管７３ｂに第１の原料ガスを供給し、供給管７３ａに第２の原料ガスを供給してもよい。
【００５９】
また、開口７６の形状は、円形、楕円形、矩形等各種の形状であってもよい。
【００６０】
本実施の形態は、ボート４４が複数のウェハＷを上下方向に所定の間隔で保持する例について説明するものである。このとき、供給管７３ａとともに、内側供給管７３ｂも、上下方向に延在するように設けられていてもよい。更に、下方側を上流側、上方側を下流側とするときは、内側供給管７３ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも下方側の部分において、供給管７３ａの内部に収容されるように設けられていてもよい。そして、内側供給管７３ｂの上端部付近には、供給管７３ａの内部空間と連通するための開口７６が設けられていてもよい。
【００６１】
供給機構７０は、例えば供給管７３ａに第１の原料ガスを流すとともに、内側供給管７３ｂに第２の原料ガスを流す。そして、内側供給管７３ｂを流れる第２の原料ガスを、開口７６を介して供給管７３ａに合流させ、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを混合させた状態で、供給孔７５を介して成膜容器６０内に供給する。
【００６２】
図１３に示すように、内側供給管７３ｂの延在する方向（上下方向）に垂直な断面（水平断面）において、内側供給管７３ｂの周方向に複数の開口７６が形成されていてもよい。いずれの開口７６も、供給管７３ａの延在する方向に垂直な断面視で（平面視で）、供給管７３ａに供給孔７５が形成されている方向と異なる方向を向くように形成されていることが好ましい。すなわち、いずれの開口７６も、ウェハＷに向かう方向と異なる方向を向くように形成されていることが好ましい。このように開口７６を配置することによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを均一に混合した状態で供給孔７５から吐出することができる。
【００６３】
図１３に示す例では、内側供給管７３ｂの周方向に等配に４つの開口７６が形成されており、それぞれの開口７６が形成されている方向は、供給孔７５が形成されている方向に対して４５°、１３５°、２２５°、３１５°の角度をなすことが好ましい。このように開口７６を配置することによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを更に均一に混合した状態で供給孔７５から吐出することができる。
【００６４】
供給管７３ａの外径を例えば３３ｍｍとし、内径を例えば２９ｍｍとし、供給孔７５の孔径を例えば２ｍｍとし、形成された供給孔７５の数を例えば１０とする。そして、内側供給管７３ｂの外径を例えば２２ｍｍとし、内径を例えば１８ｍｍとし、４５°等配に形成された開口７６の孔径を例えば１０ｍｍとすることができる。
【００６５】
インジェクタ７２は、供給管７３ａを加熱する供給管加熱機構７７を含むものであってもよい。図１２から図１４に示すように、供給管加熱機構７７は、ヒータ７８、温度センサ７９、及び加熱制御部８０を有している。供給管加熱機構７７は、供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱するためのものである。
【００６６】
ヒータ７８は、例えば抵抗発熱体よりなる。加熱制御部８０は、温度センサ７９により温度を計測し、計測した温度、及び、後述する制御部９０により予め設定した設定温度に基づいて、ヒータ７８に供給する電力を決定し、決定した電力をヒータ７８に供給する。これにより、供給管７３ａを設定温度に加熱することができる。
【００６７】
一例として、図１２から図１４に示すように、ヒータ７８は、供給管７３ａのボート４４側と反対側に設けることができる。これにより、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７により加熱されることを防止できる。また、温度センサ７９も、供給管７３ａのボート４４側と反対側に設けることができる。これにより、加熱されているウェハＷからの影響を受けずに、供給管７３ａの温度を測定することができる。
【００６８】
このように、供給管７３ａを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱することによって、供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱することができる。一方、図１６を用いて後述するように、所定の温度範囲内では、温度の上昇に伴って成膜速度が減少する。従って、第１の原料ガス及び第２の原料ガスが熱重合反応して発生したポリイミド膜が、供給管７３ａの内壁又は供給孔７５の付近に堆積することを抑制できる。
【００６９】
更に、供給機構７０は、上下方向に配置された、互いに独立に温度制御可能な複数の供給管加熱機構７７ａ、７７ｂを含むものであってもよい。複数の供給管加熱機構７７ａ、７７ｂは、それぞれ、ヒータ７８ａ、７８ｂ、温度センサ７９ａ、７９ｂ、及び加熱制御部８０ａ、８０ｂを備えることができる。一例として、図１２から図１４には、供給機構７０が、上下方向に配置された、互いに独立に温度制御可能な２つの供給管加熱機構、すなわち上側の供給管加熱機構７７ａ、及び、下側の供給管加熱機構７７ｂを含む場合を示している。
【００７０】
上側の供給管加熱機構７７ａは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分を加熱するように配置されている。また、下側の供給管加熱機構７７ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも下側の部分を加熱するように配置されている。
【００７１】
一例として、図１２から図１４に示すように、上側のヒータ７８ａは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分のボート４４側と反対側に設けることができる。これにより、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７ａにより加熱されることを抑制できる。また、上側の温度センサ７９ａも、供給管７３ａのボート４４側と反対側に設けることができる。これにより、必要以上に供給管加熱機構７７ａに電力を投入することなく、供給管７３ａを加熱することができる。
【００７２】
供給管７３ａの、下側のヒータ７８ｂが設置される部分には、供給孔７５が形成されていない。そのため、下側のヒータ７８ｂは、供給管７３ａの供給孔７５が形成されている部分よりも下側の部分の周囲を囲むように設けてもよい。また、下側の温度センサ７９ｂは、加熱される供給管７３ａに近い位置に設置されていればよい。
【００７３】
このように設けられた、上側の供給管加熱機構７７ａ及び下側の供給管加熱機構７７ｂにより、供給管７３ａを、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱する。これにより、供給管７３ａのいずれの部分を流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスも、熱重合反応が生ずる温度範囲よりも高い温度に加熱される。従って、第１の原料ガス及び第２の原料ガスが熱重合反応して発生したポリイミド膜が、供給管７３ａの内壁又は供給孔７５の付近に堆積することを更に抑制できる。
【００７４】
図１１に示すように、排気機構８５は排気装置８６を含む。排気機構８５は、成膜容器６０内からガスを排気するためのものである。
【００７５】
制御部９０は、例えば、図示しない演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、ボート４４（基板保持部）、ヒータ（基板加熱部）６２の加熱制御部６２ａ、供給機構７０、供給管加熱機構７７の加熱制御部８０、及び、排気機構８５を構成する各部に制御信号を送り、後述するような成膜処理を実行する。
【００７６】
そして、制御部９０は、供給機構７０により第１の原料ガス及び第２の原料ガスを供給するとともに、ヒータ（基板加熱部）６２により、ボート４４（基板保持部）に保持されているウェハＷを、熱重合反応が生ずる温度範囲で加熱することによって、成膜するポリイミド膜の成膜速度を制御する。
【００７７】
次に、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理について説明する。図１５は、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜処理を含む各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【００７８】
成膜処理開始後、ステップＳ１１では、成膜容器６０にウェハＷを搬入する（搬入工程）。図１から図４に示した成膜装置１０の例では、例えばローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からボート４４ａへウェハＷ（複板ユニット５６）を搭載し、ウェハＷ（複板ユニット５６）を搭載したボート４４ａをボート搬送機構４５ｃにより蓋体４３に載置することができる。そして、ボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により上昇させて成膜容器６０内に挿入することにより、ウェハＷを搬入することができる。
【００７９】
次に、ステップＳ１２では、成膜容器６０の内部を減圧する（減圧工程）。排気装置８６の排気能力又は排気装置８６と成膜容器６０との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、成膜容器６０を排気する排気量を増大させる。そして、成膜容器６０の内部を所定圧力例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）から例えば０．３Ｔｏｒｒに減圧する。
【００８０】
次に、ステップＳ１３では、ポリイミド膜を成膜する（成膜工程）。
【００８１】
第１の流量Ｆ１で第１の原料ガス供給部７１ａから第１の原料ガスを供給管７３ａに流し、第２の流量Ｆ２で第２の原料ガス供給部７１ｂから第２の原料ガスを内側供給管７３ｂに流すことによって、第１の原料ガスと第２の原料ガスを所定の混合比で混合させた状態で成膜容器６０内に供給する。そして、ウェハＷの表面でＰＭＤＡとＯＤＡを熱重合反応させ、ポリイミド膜を成膜する。
【００８２】
このときの、ＰＭＤＡとＯＤＡとの熱重合反応は、次の式（１）に従う。
【００８３】
【化１】
0005604289.tif 000002
ウェハＷの温度が、式（１）に示す熱重合反応が生ずる温度範囲（例えば２００℃程度）にあるときは、ウェハＷの温度の上昇に伴って成膜速度は減少する。熱重合反応が生ずる温度範囲においてウェハＷの温度の上昇に伴って成膜速度が減少する原因の一例として、ウェハの表面におけるＰＭＤＡガスの平均滞在時間がＯＤＡガスの平均滞在時間よりも小さいことが考えられる。
【００８４】
平均滞在時間を、ＰＭＤＡモノマー及びＯＤＡモノマーがウェハに吸着する時間の平均である平均吸着時間と仮定する。平均吸着時間τは、脱離活性化エネルギーをＥｄとし、ウェハ表面に垂直な方向の分子の振動数をτ０とするとき、
τ＝τ０ｅｘｐ（Ｅｄ／ＲＴ）                                          （２）
により求めることができる。ここで、ＰＭＤＡモノマーの脱離活性化エネルギーＥｄを１００ｋＪ／ｍｏｌ、ＯＤＡモノマーの脱離活性化エネルギーＥｄを１７０ｋＪ／ｍｏｌとすることができる。
【００８５】
表１は、２０℃、１４０℃、２００℃の各ウェハ温度におけるＰＭＤＡガスの平均滞在時間（平均吸着時間）及びＯＤＡガスの平均滞在時間（平均吸着時間）を式（２）により求めた結果である。
【００８６】
【表１】
0005604289.tif 000003
表１に示すように、ＰＭＤＡガスの平均滞在時間、及び、ＯＤＡガスの平均滞在時間は、２０℃、１４０℃、２００℃の各ウェハ温度において大きく異なる。そのため、式（１）の反応式に従う熱重合反応は、ウェハ温度に伴って大きく変動し、ポリイミド膜の成膜速度も変動する。従って、ポリイミド膜を連続して安定に成膜するためには、ウェハＷの温度を制御することが重要である。
【００８７】
本実施の形態では、ウェハＷの温度を所定の温度範囲（例えば２００℃程度）に制御することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御することができる。これにより、ポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、供給管加熱機構７７の設定温度をウェハＷの温度より高い２４０〜２８０℃の高い温度範囲に制御する。これにより、ポリイミド膜が供給管７３ａの内部に堆積することを抑制できる。その結果、供給管７３ａの上端まで原料ガスが行き渡り、複数の供給孔７５から原料ガスを均一に成膜容器６０内に供給することができるので、各ウェハの成膜速度を一定にすることができる。
【００８９】
更に、本実施の形態では、供給管加熱機構７７の温度を制御することによって、ボート４４に搭載されている各ウェハの温度を均一にすることができる。以下、この作用効果について説明する。
【００９０】
図１６は、ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度及び成膜速度の面内ばらつきのウェハ温度依存性を模式的に示すグラフである。また、以下、図１６の説明において、成膜速度とは、ウェハ面内における成膜速度の平均値を意味する。
【００９１】
図１６に示すように、ウェハ温度Ｔが温度Ｔｏｐｔより高い温度領域では、ウェハ温度の上昇に伴って、成膜速度の面内ばらつきは減少するものの成膜速度が減少する。一方、ウェハ温度Ｔが温度Ｔｏｐｔより低い温度領域では、ウェハ温度の低下に伴って、成膜速度の面内ばらつきが著しく増大する結果、成膜速度が温度Ｔｏｐｔにおける値よりも増加することはない。その結果、成膜速度を向上させるとともに成膜速度の面内ばらつきを低減するためには、ウェハ温度には最適な温度Ｔｏｐｔがある。すなわち、各温度のウェハ温度が所定の温度Ｔｏｐｔに等しくなるように制御することが好ましい。
【００９２】
これと同様に、供給管加熱機構７７の温度を制御することによっても、成膜速度を向上させるとともにウェハ毎の成膜速度のばらつきを低減することができる。
【００９３】
一例として、図１７を参照し、供給管加熱機構７７の温度を２４０℃、２６０℃、２８０℃としたときの、各ウェハの成膜速度を示す。
【００９４】
図１７は、供給管加熱機構７７の温度を変えた場合において、ボート４４に保持されている各ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度を示すグラフである。なお、図１７の縦軸には、成膜速度として、所定時間成膜工程を行ったときに成膜されるポリイミド膜の膜厚を示している。また、図１７の横軸には、ボート４４に保持されているウェハＷの番号を、最上段側から最下段側に向かって１、２、３…と番号が増加するように番号付けして示している。
【００９５】
また、図１７において、ウェハ番号が３から５５までの５３枚を「５３枚領域」とし、ウェハ番号が１１から４７までの３７枚を「３７枚領域」とする。「５３枚領域」のウェハは、ボートにおける「３７枚領域」の上下両側に搭載されているウェハを含む。そして、ウェハ温度を変えた場合における、「５３枚領域」及び「３７枚領域」における各ウェハのポリイミド膜の膜厚（成膜速度）のばらつきを、最大値と最小値の差として、表２に百分率で示す。
【００９６】
【表２】
0005604289.tif 000004
図１７に示すように、供給管加熱機構７７の温度が２８０℃、２６０℃、２４０℃と低下するのに伴って、「３７枚領域」における成膜速度は増加する。しかし、図１７及び表２に示すように、「３７枚領域」における各ウェハの成膜速度のばらつきが最小になるのは、２６０℃になるときである。従って、成膜速度を向上させるとともにウェハ毎の成膜速度のばらつきを低減させるには、２６０℃が最適である。このように、供給管加熱機構７７の温度を制御することによって、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。
【００９７】
なお、供給管加熱機構７７が、上側の供給管加熱機構７７ａ、下側の供給管加熱機構７７ｂを有するときは、上側の供給管加熱機構７７ａ、下側の供給管加熱機構７７ｂを独立に温度制御することによって、更に、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。
【００９８】
ただし、表２に示すように、供給管加熱機構７７の温度が２６０℃であるときでも、ウェハ毎の成膜速度のばらつきは、「３７枚領域」では±３．７％に減少しているものの、「５３枚領域」ではなお±５．５％であり、ウェハ毎の成膜速度の若干のばらつきは残る。
【００９９】
従って、本実施の形態では、更に、ヒータ（基板加熱部）６２を複数のゾーンに分け、ゾーン毎に独立して温度制御するようにしてもよい。このとき、供給管加熱機構７７により温度制御することに加え、複数のゾーン毎にヒータ（基板加熱部）６２により温度制御することになる。これにより、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが更に低減するように制御できる。
【０１００】
ただし、供給管加熱機構７７を用いずに、ヒータ（基板加熱部）６２を複数のゾーンに分割しただけでは、各ウェハにおける成膜速度を均一にはできない。以下、図１８を参照し、供給管加熱機構７７を用いずに、ヒータ（基板加熱部）６２を複数のゾーンに分割した場合を比較例として説明する。図１８は、比較例において、ボート４４に保持されている各ウェハＷに成膜されるポリイミド膜の成膜速度を、成膜速度の面内ばらつき、ウェハ温度とともに示すグラフである。また、図１８では、インジェクタ７２が設けられている成膜容器６０の内部に収容されたボート４４を、ボート４４の最上段側が左側に、最下段側が右側になるように、グラフの上側に図示している。図１８では、ヒータ（基板加熱部）６２を最上段側から最下段側に向かって、Ｉ、II、III、IV、Vの５つのゾーンに分割した例を示している。
【０１０１】
なお、図１８のグラフの縦軸にも、図１７と同様に、成膜速度として、所定時間成膜工程を行ったときに成膜されるポリイミド膜の膜厚を示している。また、図１８のグラフの横軸にも、図１７と同様に、ボート４４に保持されているウェハＷの番号を、最上段側から最下段側に向かって１、２、３…と番号が増加するように番号付けして示している。
【０１０２】
図１８に示すように、ウェハＷの番号が５０を超える領域では、ウェハＷの番号の増加に伴って、成膜速度が一旦増加した後、再び減少する。これは、ボート４４の最下段側に保持されているウェハＷの温度が、保温筒４８等の熱の影響を受けて変動するためと考えられる。
【０１０３】
一方、本実施の形態によれば、供給管加熱機構７７の温度を制御することによって、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。また、上側の供給管加熱機構７７ａ、下側の供給管加熱機構７７ｂを独立に温度制御することによって、更に、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔が、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔よりも狭くなるように、複数のウェハＷを上下方向に保持することができる。これにより、ボート４４のウェハ搭載枚数を等しくした状態で、表面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの間隔を増加することが可能となる。その結果、一のウェハＷの表面と他のウェハＷの表面との隙間を大きくすることができ、ウェハＷの表面に十分な量の原料ガスを供給することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、支持環５５は、裏面同士で対向して上下に隣り合う２枚のウェハＷの隙間を塞ぐように設けられたスペーサ部５５ｂを有することができる。これにより、成膜容器６０内で成膜処理される際に、裏面同士が対向する２枚のウェハＷの間に原料ガスが入り込み、ウェハＷの裏面に成膜されることを防止することができる。
【０１０６】
次に、ステップＳ１４では、第１の原料ガス供給部７１ａからのＰＭＤＡガスの供給及び第２の原料ガス供給部７１ｂからのＯＤＡガスの供給を停止し、成膜容器６０の内部を大気圧に復圧する（復圧工程）。排気装置８６の排気能力又は排気装置８６と成膜容器６０との間に設けられている図示しない流量調整バルブを調整することにより、成膜容器６０を排気する排気量を減少させ、成膜容器６０の内部を例えば０．３Ｔｏｒｒから例えば大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に復圧する。
【０１０７】
次に、ステップＳ１５では、成膜容器６０からウェハＷを搬出する（搬出工程）。図１から図４に示した成膜装置１０の例では、例えばボート４４ａを載置した蓋体４３を昇降機構４６により下降させて成膜容器６０内からローディングエリア４０に搬出することができる。そして、移載機構４７により、搬出した蓋体４３に載置されているボート４４ａから収納容器２１へウェハＷを移載することによって、ウェハＷを成膜容器６０から搬出することができる。その後、成膜処理を終了する。
【０１０８】
なお、複数のバッチについて連続して成膜処理を行うときは、更に、ローディングエリア４０において、移載機構４７により収納容器２１からウェハＷをボート４４へ移載し、再びステップＳ１１に戻り、次のバッチの成膜処理を行う。
【０１０９】
前述したように、本実施の形態では、成膜装置１０がボートを２つ有することができる。従って、後のバッチのステップＳ１１を前のバッチのステップＳ１５の直後に行うことができる。すなわち、前のバッチのステップＳ１５の前に、後のバッチのウェハＷを収納容器２１からボート４４ｂへ移載して準備することができる。そして、前のバッチのステップＳ１５において成膜容器６０からボート４４ａを搬出した直後に、後のバッチのウェハＷを搭載したボート４４ｂを成膜容器６０に搬入することができる。これにより、成膜処理に要する時間（タクト時間）を短縮することができ、製造コストを低減することができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図１９から図２１を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る成膜装置について説明する。
【０１１０】
本変形例に係る成膜装置は、供給機構７０が、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７により加熱されることを防止するための遮蔽板８１を含む点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と相違する。また、本変形例に係る成膜装置は、供給管加熱機構７７が複数でなく一つのみである点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と相違する。それ以外の部分については、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と同様であり、説明を省略する。
【０１１１】
図１９は、本変形例に係るインジェクタ７２ａを示す側面図である。また、図２０は、図１９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２１は、図１９に示すインジェクタ７２ａの正面図である。なお、図２０は、インジェクタ７２ａをボート４４側から視た正面図を示す。
【０１１２】
インジェクタ７２ａは、供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂを含む。供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂは、それぞれ、第１の実施の形態に係る成膜装置１０における供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂと同様であり、説明を省略する。
【０１１３】
本変形例では、インジェクタ７２ａは、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７により加熱されることを防止するための遮蔽板８１を含む。図１９から図２１に示すように、遮蔽板８１は、供給管７３ａの中心の供給管加熱機構７７側と反対側に設けられている。そして、遮蔽板８１は、ボート４４側から見てヒータ７８が隠れるように設けられている。これにより、ボート４４に保持されているウェハＷがヒータ７８により加熱されることを、更に確実に防止できる。
【０１１４】
また、本変形例では、供給管加熱機構７７が一つのみ設けられている。このような構成を有していても、供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲（例えば２００℃程度）よりも高い温度（例えば２４０〜２８０℃）に加熱することができる。これにより、第１の原料ガス及び第２の原料ガスが熱重合反応して発生したポリイミド膜が、供給管７３ａの内壁又は供給孔７５の付近に堆積することを防止できる。
【０１１５】
また、本変形例でも、制御部９０は、ヒータ（基板加熱部）６２により、ボート４４（基板保持部）に保持されているウェハＷを、熱重合反応が生ずる温度範囲で加熱することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御する。これにより、成膜するポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる。
【０１１６】
また、本変形例でも、供給管加熱機構７７の温度を制御することによって、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。また、遮蔽板８１により、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７に加熱されることを防止できるため、更に、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが低減するように制御できる。
【０１１７】
また、本変形例でも、ヒータ（基板加熱部）６２を複数のゾーンに分け、ゾーン毎に独立して温度制御するようにしてもよい。このとき、供給管加熱機構７７により温度制御することに加え、複数のゾーン毎にヒータ（基板加熱部）６２により温度制御することになる。また、遮蔽板８１によりボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７により加熱されることを防止できる。これにより、ウェハ毎の成膜速度のばらつきが更に低減するように制御できる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図２２を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る成膜装置について説明する。
【０１１８】
本変形例に係る成膜装置は、供給管加熱機構７７が複数でなく一つのみである点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と相違する。それ以外の部分については、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と同様であり、説明を省略する。
【０１１９】
図２２は、本変形例に係るインジェクタ７２ｂを示す側面図である。インジェクタ７２ｂは、供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂを含む。供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂは、それぞれ、第１の実施の形態に係る成膜装置１０における供給管７３ａ及び内側供給管７３ｂと同様であり、説明を省略する。
【０１２０】
本変形例では、供給管加熱機構７７が一つのみ設けられている。このような構成を有していても、供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲（例えば２００℃程度）よりも高い温度（例えば２４０〜２８０℃）に加熱することができる。これにより、第１の原料ガス及び第２の原料ガスが熱重合反応して発生したポリイミド膜が、供給管７３ａの内壁又は供給孔７５の付近に堆積することを防止できる。
【０１２１】
また、本変形例でも、制御部９０は、ヒータ（基板加熱部）６２により、ボート４４（基板保持部）に保持されているウェハＷを、熱重合反応が生ずる温度範囲で加熱することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御する。これにより、成膜するポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる。
（第２の実施の形態）
次に、図２３及び図２４を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置について説明する。
【０１２２】
本実施の形態に係る成膜装置１０ａは、ボートが１つである点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と相違する。また、本実施の形態に係る成膜装置１０ａは、ボート４４が、上下に隣り合うウェハＷの裏面同士が対向せず、かつ、上下に隣り合うウェハＷの表面同士も対向しないように、複数のウェハＷを上下方向に保持する点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と相違する。それ以外の部分については、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と同様であり、説明を省略する。
【０１２３】
図２３は、本実施の形態に係る成膜装置１０ａを概略的に示す縦断面図である。図２４は、成膜容器６０、供給機構７０及び排気機構８５の構成の概略を示す断面図である。
【０１２４】
成膜装置１０ａは、載置台（ロードポート）２０、筐体３０、及び制御部９０を有する。また、筐体３０は、ローディングエリア（作業領域）４０及び成膜容器６０を有する。載置台（ロードポート）２０、筐体３０、ローディングエリア（作業領域）４０、成膜容器６０の位置関係については、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と同様である。
【０１２５】
載置台（ロードポート）２０は、支持環を収納する収納容器が載置されていない点を除き、第１の実施の形態に係る成膜装置１０の載置台２０と同様にすることができる。
【０１２６】
ローディングエリア（作業領域）４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ボート４４、昇降機構４６、及び移載機構４７が設けられている。蓋体４３、ボート４４、及び移載機構４７以外の部分については、第１の実施の形態に係る成膜装置１０と同様にすることができる。
【０１２７】
蓋体４３及びボート４４については、ボート４４が一つのみであり、蓋体４３に常にボート４４が載置されている点で、第１の実施の形態に係る成膜装置１０の載置台２０と相違する。すなわち、第１の実施の形態に係る成膜装置１０で設けられていた基台４５ａ、４５ｂ及びボート搬送機構４５ｃについては、設けられていなくてもよい。
【０１２８】
ボート４４は、例えば図４に示したボート４４と同様であり、天板５０と底板５１の間に複数本例えば３本の支柱５２を介設してなる。そして、支柱５２には、ウェハＷを保持するための爪部５３が設けられている。ただし、本実施の形態では、複数のウェハＷのいずれのウェハＷも表面を下面とした状態で、又は、いずれのウェハＷも表面を上面とした状態で搭載される。従って、第１の実施の形態と相違し、搭載されるウェハＷの枚数と同じ数の爪部５３が設けられている。よって、第１の実施の形態と同じ枚数のウェハＷを搭載するためには、ボート４４には、第１の実施の形態における爪部５３の数の倍の数の爪部５３が、第１の実施の形態における爪部５３の間隔の半分の間隔で設けられている。
【０１２９】
移載機構４７は、基台５７、昇降アーム５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。本実施の形態では、上下反転可能な上側フォークを有していなくてもよく、複数のフォーク５９は移動体５９ｃにより水平動のみ可能に設けられていてもよい。
【０１３０】
成膜容器６０、供給機構７０、排気機構８５及び制御部９０は、第１の実施の形態と同様にすることができる。
【０１３１】
本実施の形態でも、制御部９０は、ヒータ（基板加熱部）６２により、ボート４４（基板保持部）に保持されているウェハＷを、熱重合反応が生ずる温度範囲（例えば２００℃程度）で加熱することによって、ポリイミド膜の成膜速度を制御する。これにより、成膜するポリイミド膜の成膜速度を一定にすることができる。
【０１３２】
また、本実施の形態でも、供給管７３ａを流れる第１の原料ガス及び第２の原料ガスを、熱重合反応が生ずる温度範囲（例えば２００℃程度）よりも高い温度（例えば２４０〜２８０℃）に加熱することができる。これにより、第１の原料ガス及び第２の原料ガスが熱重合反応して発生したポリイミド膜が、供給管７３ａの内壁又は供給孔７５の付近に堆積することを防止できる。
【０１３３】
なお、本実施の形態でも、供給機構７０が、ボート４４に保持されているウェハＷが供給管加熱機構７７により加熱されることを防止するための遮蔽板８１を含むようにしてもよい。また、本実施の形態でも、供給管加熱機構７７が複数でなく一つのみであるようにしてもよい。
【０１３４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  成膜装置
４３  蓋体（基板保持部）
４４、４４ａ、４４ｂ  ボート（基板保持部）
５６  複板ユニット
６０  成膜容器
６２  ヒータ（基板加熱部）
７０  供給機構
７１  原料ガス供給部
７２  インジェクタ
７３ａ  供給管
７３ｂ  内側供給管
７５  供給孔
７６  開口
７７、７７ａ、７７ｂ  供給管加熱機構
９０  制御部
Ｗ  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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