(57)【要約】【課題】基板に互いに反応して膜物質となる成膜ガスを供給して、膜物質からなる膜を成膜する成膜装置において、生産性を高上させる技術を提供する。【解決手段】回転テーブルは、処理容器内に設けられ、基板載置領域に載置された複数の基板を回転軸周りに公転させ、第１のガス供給部は、回転テーブルの上方の第１の供給位置に膜物質の原料となる第１の成膜ガスを供給し、第２のガス供給部は第１の供給位置から回転テーブルの回転方向に離間した第２の供給位置に第２の成膜ガスを供給することにより、加熱された基板の表面にこれら第１のガス、第２のガスを吸着、反応させて膜物質を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気が形成される処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、複数の基板を載置するための基板載置領域がその上面側に形成され、前記基板載置領域を回転軸周りに公転させるための回転機構を備えた回転テーブルと、
前記基板載置領域に載置された基板を加熱する加熱機構と、
基板の表面に形成される膜物質の原料となる原料ガスである第１の成膜ガスを前記加熱機構により加熱された基板の表面に吸着させるために、前記回転テーブルの上方の第１の供給位置に前記第１の成膜ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記原料ガスであり、前記第１の成膜ガスと反応して前記膜物質を形成するための第２の成膜ガスを、前記加熱された基板の表面に吸着させるために、前記回転テーブルの上方であって、前記第１の供給位置から前記回転テーブルの回転方向に離間した第２の供給位置に前記第２の成膜ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記処理容器内を排気するための排気部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記第１の供給位置と、前記第２の供給位置とは、平面視したとき、前記回転テーブルの回転中心を挟んで対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記回転テーブルの上面側であって、当該回転テーブルの回転中心を含む中央領域には、前記第１の供給位置と前記第２の供給位置との間での成膜ガスの通流を阻害するための阻害部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記排気部は、前記回転テーブルの回転方向に沿って見て、前記第１の供給位置と前記第２の供給位置とに挟まれた位置であって、当該回転テーブルよりも外方に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスのうちの飽和蒸気圧が低い低蒸気圧ガスの飽和蒸気圧をＰ０とし、前記ガス供給部から供給される第１、第２の成膜ガスの分圧をＰ１とすると、前記第１、第２の成膜ガスの各供給圧力はＰ１／Ｐ０が各々１以下になるように設定され、
前記加熱機構は、供給された各成膜ガスに対する当該成膜ガスの消費量の割合である反応効率が５％以上、２５％以下となる温度に基板を加熱することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理容器の天井面側には、前記回転テーブル側に向けて、膜の処理を行うための光を照射する照射部を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記照射部は、前記ガス供給部を介して供給されたクリーニングガスを活性化して前記回転テーブルの表面に付着した膜のクリーニングを行うための紫外線照射部であることを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記照射部は、前記膜を改質するための紫外線照射部であることを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
【請求項９】
真空雰囲気が形成される処理容器内に設けられ、回転テーブルの一面側に形成された複数の基板載置領域に基板を載置し、当該回転テーブルを回転させてその回転軸周りに基板を公転させる工程と、
次いで、前記基板載置領域に載置された基板を加熱すると共に、前記加熱された基板の表面に、当該基板の表面に形成される膜物質の原料となる原料ガスである第１の成膜ガスを吸着させるために、前記回転テーブルの上方の第１の供給位置に前記第１の成膜ガスを供給する工程と、
前記第１の成膜ガスの供給と並行して、前記原料ガスであり前記第１の成膜ガスと反応して前記膜物質を形成するための第２の成膜ガスを、前記加熱された基板の表面に吸着させるために、前記回転テーブルの上方であって、前記第１の供給位置から前記回転テーブルの回転方向に離間した第２の供給位置に前記第２の成膜ガスを供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
成膜ガスを供給する工程では、前記第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスのうちの飽和蒸気圧が低い低蒸気圧ガスの飽和蒸気圧をＰ０とし、前記ガス供給部から供給される第１、第２の成膜ガスの分圧Ｐ１とすると、前記第１、第２の成膜ガスの各供給圧力はＰ１／Ｐ０が各々１以下になるように設定されることと、
前記処理容器に供給された各成膜ガスに対する当該成膜ガスの消費量の割合である反応効率が５％以上、２５％以下となる温度に基板を加熱することと、を特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）などの基板に対して供給した処理ガスを反応させて成膜処理を行う場合がある。  
【０００３】
成膜処理の例として、例えば特許文献１には、回転テーブルの上に周方向に並べて配置され、互いに分離された雰囲気内に形成された第１の処理領域、及び第２の処理領域に、各々、第１の反応ガスノズル、及び活性化ガスインジェクターを配置した成膜装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、基板に互いに反応して膜物質となる成膜ガスを供給して、膜物質からなる膜を成膜する成膜装置において、生産性を向上させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の成膜装置は、真空雰囲気が形成される処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、複数の基板を載置するための基板載置領域がその上面側に形成され、前記基板載置領域を回転軸周りに公転させるための回転機構を備えた回転テーブルと、
前記基板載置領域に載置された基板を加熱する加熱機構と、
基板の表面に形成される膜物質の原料となる原料ガスである第１の成膜ガスを前記加熱機構により加熱された基板の表面に吸着させるために、前記回転テーブルの上方の第１の供給位置に前記第１の成膜ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記原料ガスであり、前記第１の成膜ガスと反応して前記膜物質を形成するための第２の成膜ガスを、前記加熱された基板の表面に吸着させるために、前記回転テーブルの上方であって、前記第１の供給位置から前記回転テーブルの回転方向に離間した第２の供給位置に前記第２の成膜ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記処理容器内を排気するための排気部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、基板に互いに反応して膜物質となる成膜ガスを供給して、膜物質からなる膜を成膜する成膜装置において、生産性を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施の形態に係るポリイミドが生成する過程を示す反応図である。
【図２】本開示の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４Ａ】ガス供給ノズルの配置例を示す縦断側面図である。
【図４Ｂ】ガス供給ノズルの他の配置例を示す縦断側面図である。
【図５】ウエハに吸着する成膜ガスの吸着量が変化する仕組みに係る説明図である。
【図６】前記成膜装置における成膜ガスの分圧及びウエハの加熱温度の設定の考え方示す説明図である。
【図７】前記成膜装置における成膜ガス供給領域及び成膜ガスの流れを説明する平面図である。
【図８Ａ】実施の形態に係る成膜ガスの第１例を示す説明図である。
【図８Ｂ】前記成膜ガスの第２例を示す説明図である。
【図８Ｃ】前記成膜ガスの第３例を示す説明図である。
【図９】予備試験に用いた成膜装置を示す縦断側面図である
【図１０】予備試験における温度ごとのガス供給ノズルからの距離に対して成膜される膜の膜厚を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
一の実施の形態に係る成膜装置について説明する。この成膜装置は、基板であるウエハに対し、膜物質の原料となる第１のモノマー、及び第２のモノマーを各々含む成膜ガス（原料ガス）である第１の成膜ガスと、第２の成膜ガスとを供給する。これら第１の成膜ガスと第２の成膜ガスとが互いに反応して、ウエハの表面に反応物の膜物質からなる膜を成膜する成膜処理を行う。実施の形態では、第１のモノマーとして二官能性の酸無水物、例えばＰＭＤＡ（Ｃ１０Ｈ２Ｏ６：無水ピロメリト酸）が用いられ、第２のモノマーとして二官能性のアミン、例えばＯＤＡ（Ｃ１２Ｈ１２Ｎ２Ｏ：４，４’―ジアミノジフェニルエーテル）が用いられて、ポリイミドからなる膜物質が生成される。なお、ＰＭＤＡ、ＯＤＡのいずれを第１のモノマー（第１の成膜ガス）、第２のモノマー（第２の成膜ガス）と設定するかについて特段の限定はなく、ＰＭＤＡを第２のモノマー、ＯＤＡを第１のモノマーとしてもよい。
【００１０】
ポリイミドの合成について説明する。図１に示すようにＰＭＤＡは、具体的には４つの炭素元素（Ｃ）と１つの酸素元素（Ｏ）とが環状に単結合（一重結合）により互いに接続された５員環からなる官能基を２つ備えており、前記酸素元素に隣接する炭素元素には、夫々別の酸素元素が二重結合により接続している。そして、５員環を構成する酸素元素が各々外側を向くように配置されると共に、これら２つの官能基間に、各々の官能基の２つの炭素元素を共有するベンゼンが介在していて芳香族モノマーをなしている。前記５員環は、イミド環を形成するためのものである。
【００１１】
ＯＤＡには、１つの窒素元素（Ｎ）と２つの水素元素（Ｈ）とを備えたアミノ基（−ＮＨ２）が２つ配置されており、これら窒素元素は、ジフェニルエーテルの一端側及び他端側に夫々結合している。尚、図１では炭素元素及び水素元素については記載を省略している。そして、これら２種類のモノマーを互いに混合すると、前駆体であるポリアミド酸が生成するので、この前駆体の熱処理（加熱）によって脱水縮合が起こり、図１の下段に示すポリイミドが合成される。
【００１２】
次いで成膜装置の構成について説明する。図２、図３に示すように成膜装置は、真空雰囲気が形成される扁平な概ね円形の真空容器（処理容器）１０を備え、真空容器１０は、側壁及び底部を構成する容器本体１２と、天板１１とにより構成されている。真空容器１０内には、直径３００ｍｍの複数枚のウエハＷを水平に載置する円形の回転テーブル２が設けられている。図２に示すように回転テーブル２の上面（一面側）には、回転テーブル２の周方向（回転方向）に沿って、６つの円形の凹部で構成された載置部（基板載置領域）２４が設けられており、各載置部２４の凹部内にウエハＷが載置される。
【００１３】
回転テーブル２の裏面中央部には、回転軸２２を介して回転機構２３が設けられ、回転テーブル２は、成膜処理中において鉛直軸（図２に示す回転テーブル２の中心Ｃ）周りに上方から見て時計回り方向に回転する。従って回転テーブル２は、ウエハＷが載置された載置部２４を回転軸２２周りに公転させるように構成されている。ウエハＷを載置した回転テーブル２を回転させると、載置部２４に載置されたウエハＷが公転する。図２中の符号２０は回転軸２２及び回転機構２３を収納するケース体である。このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域に窒素ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給管７２が接続されている。
【００１４】
図２に示すように真空容器１０の底部における回転テーブル２の下方には加熱機構である複数のヒータ７が同心円状に設けられ、各載置部２４に載置されたウエハＷが加熱されるように構成されている。なお図２中の符号７０は、ヒータ７の上方側を覆う覆い部材である。また図３に示すように真空容器１０の側壁には、ウエハＷの搬送口１５が開口しており、ゲートバルブ１６によって開閉自在に構成されている。真空容器１０内における搬送口１５に臨む位置は、ウエハＷの受け渡し位置となっており、当該受け渡し位置に対応する部位には、回転テーブル２の下方側に載置部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。そしてウエハＷは搬送口１５を介して、真空容器１０の外部に設けられた図示しない基板搬送機構により、受け渡し位置に搬送され、基板搬送機構と昇降ピンとの協働作用により、載置部２４に受け渡される。
【００１５】
また、真空容器１０の側壁には、各々、回転テーブル２に向けて、ＰＭＤＡを含む第１の成膜ガスを供給するためのガス供給ノズル（第１のガス供給部）３ａと、ＯＤＡを含む第２の成膜ガスを供給するための第２のガス供給ノズル（第２のガス供給部）３とが設けられている。
【００１６】
第１のガス供給ノズル３ａは、先端が封止された筒状に構成され、真空容器１０の側壁から中心に向かって伸び出し、回転テーブル２の上方位置に配置されている。また平面視したとき、第１のガス供給ノズル３ａは、回転テーブル２を回転させた時にウエハＷが移動する領域と交差するように、回転テーブル２の径方向に向けて設けられている。
【００１７】
同様に、第２のガス供給ノズル３ｂは、先端が封止された筒状に構成され、真空容器１０の側壁から中心に向かって伸び出し、回転テーブル２の上方位置に配置されている。また平面視したとき、第２のガス供給ノズル３ｂは、回転テーブル２を回転させた時にウエハＷが移動する領域と交差するように、回転テーブル２の径方向に向けて設けられている。
【００１８】
図３に示すように、本例の第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂは、回転テーブル２の直径方向に引いた線と真空容器１０の側壁とが交差する位置に設けられている。即ち、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂは、平面視したとき、回転テーブル２の回転中心Ｃを挟んで対向する位置に、当該回転テーブル２の直径方向に沿って配置された状態となっていると言える。
【００１９】
筒状に構成された第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの各下面には、その長さ方向に沿って等間隔に並ぶ複数のガス吐出孔３０が設けられている。この構成により、図４Ａ中に破線の矢印で示すように、吐出孔３０から吐出された各成膜ガスは、吐出孔３０の下方を通過する回転テーブル２やウエハＷの表面に衝突して回転テーブル２（ウエハＷ）の上方の空間内に広がる。
【００２０】
なお、図４Ｂに示すように、前記複数のガス吐出孔３０は、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの上面に、その長さ方向に沿って等間隔に並ぶように設けてもよい。この場合には、同図中に破線の矢印で示すように、吐出孔３０から吐出された各成膜ガスは、真空容器１０の天板１１の天井面に衝突して回転テーブル２（ウエハＷ）の上方の空間内に広がる。なお、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの上面にガス吐出孔３０を設ける場合には、ガス吐出孔３０と天板１１との間に衝突部材（不図示）を設け、回転テーブル２の上方の空間内に広がる成膜ガスの流れ方向を下方側（ウエハＷ側）に案内してもよい。
【００２１】
第１のガス供給ノズル３ａに設けられたガス吐出孔３０から第１の成膜ガスが供給される位置は、本例の第１の供給位置に相当する。また、第２のガス供給ノズル３ｂに設けられたガス吐出孔３０から第２の成膜ガスが供給される位置は、本例の第２の供給位置に相当する。
【００２２】
第１のガス供給ノズル３ａの基端部は、真空容器１０の外側に位置し、ガス導入管５３に接続されている。ガス導入管５３の上流側は、流量調整部Ｍ１、バルブＶ１をこの順に介してＰＭＤＡ気化部５１に接続されている。
【００２３】
ＰＭＤＡ気化部５１内においては、ＰＭＤＡが固体の状態で貯蔵されており、ＰＭＤＡ気化部５１はこのＰＭＤＡを加熱する図示しないヒータを備えている。また、ＰＭＤＡ気化部５１にはキャリアガス供給管５４の一端が接続されており、バルブＶ２、ガス加熱部５８をこの順に介して、キャリアガス供給管５４の他端はＮ２（窒素）ガス供給源５２に接続されている。このような構成により、キャリアガスであるＮ２ガスが加熱された状態でＰＭＤＡ気化部５１に供給され、当該ＰＭＤＡ気化部５１内にて加熱され気化しているＰＭＤＡと、Ｎ２ガスとが混合されて混合ガスとなり、第１の成膜ガスとして、第１ガス供給ノズル３ａに導入される。  
ここで、Ｎ２ガス供給源５２からＰＭＤＡ気化部５１へのＮ２ガスの供給を行わずに、ＰＭＤＡ気化部５１内にて加熱され気化したＰＭＤＡの自圧を利用して、ＰＭＤＡをガス導入管５３側へと送り出してもよい。
【００２４】
さらに、キャリアガス供給管５４におけるガス加熱部５８の下流側且つバルブＶ２の上流側は分岐してガス供給管５５を形成し、このガス供給管５５の下流端は、バルブＶ３を介してガス導入管５３のバルブＶ１の下流側且つ流量調整部Ｍ１の上流側に接続されている。このような構成によって、上記の第１の成膜ガスを第１のガス供給ノズル３ａに供給しないときには、ガス加熱部５８で加熱されたＮ２ガスを、ＰＭＤＡ気化部５１を迂回させて第１のガス供給ノズル３ａに導入することもできる。
【００２５】
また、流量調整部Ｍ１の下流側のガス導入管５３に対しては、ＰＭＤＡ気化部５１側から供給されたＰＭＤＡを希釈するための希釈ガスとして、Ｎ２ガスの供給を行う希釈ガス供給管５９０が合流している。この合流位置の上流側の希釈ガス供給管５９０には、流量調節部５９１、バルブＶ９を介してＮ２ガス供給源５９２が接続されている。希釈ガス供給管５９０から供給されるＮ２ガスは、ガス導入管５３内に堆積したＰＭＤＡを揮発させて除去するためのクリーニング用のガスとしても用いられる。
【００２６】
一方、第２のガス供給ノズル３ｂの基端部は、真空容器１０の外側に位置し、ガス導入管６３に接続されている。ガス導入管６３の上流側は、ガス導入管６３の他端は、流量調整部Ｍ２、バルブＶ４をこの順に介してＯＤＡ気化部６１に接続されている。
【００２７】
ＯＤＡ気化部６１内においては、ＯＤＡが液体（あるいは顆粒状の固体）の状態で貯留されており、ＯＤＡ気化部６１はこのＯＤＡを加熱する図示しないヒータを備えている。また、当該ＯＤＡ気化部６１にはキャリアガス供給管６４の一端が接続されており、キャリアガス供給管６４の他端はバルブＶ５、ガス加熱部６８を介してＮ２ガス供給源６２に接続されている。このような構成により、加熱されたキャリアガスＮ２ガスが加熱された状態でＯＤＡ気化部６１に供給され、当該ＯＤＡ気化部６１内にて加熱され気化しているＯＤＡと、Ｎ２ガスとが混合されて混合ガスとなり、第２の成膜ガスとして、第２のガス供給ノズル３ｂに導入することができる。  
ここで、Ｎ２ガス供給源６２からＯＤＡ気化部６１へのＮ２ガスの供給を行わずに、ＯＤＡ気化部６１内にて加熱され気化したＯＤＡの自圧を利用して、ＯＤＡをガス導入管６３側へと送り出してもよい。
【００２８】
さらに、キャリアガス供給管６４におけるガス加熱部６８の下流側且つバルブＶ５の上流側は分岐してガス供給管６５を形成し、このガス供給管６５の下流端は、バルブＶ６を介してガス導入管６３のバルブＶ４の下流側且つ流量調整部Ｍ２の上流側に接続されている。このような構成によって、上記の第２の成膜ガスを第２のガス供給ノズル３ｂに供給しないときには、ガス加熱部６８で加熱されたＮ２ガスを、ＯＤＡ気化部６１を迂回させて第２のガス供給ノズル３ｂに導入することもできる。
【００２９】
また、流量調整部Ｍ２の下流側のガス導入管６３に対しては、ＯＤＡ気化部６１側から供給されたＯＤＡを希釈するための希釈ガスとして、Ｎ２ガスの供給を行う希釈ガス供給管６９０が合流している。この合流位置の上流側の希釈ガス供給管６９０には、流量調節部６９１、バルブＶ１０を介してＮ２ガス供給源６９２が接続されている。希釈ガス供給管６９０から供給されるＮ２ガスは、ガス導入管６３内に堆積したＯＤＡを揮発させて除去するためのクリーニング用のガスとしても用いられる。
【００３０】
ここで各ガス導入管５３、６３には、流通中の成膜ガス中のＰＭＤＡ及びＯＤＡが液化、または付着することを防ぐために、例えば管内を加熱するための配管ヒータ５７、６７が各々管の周囲に設けられる。この配管ヒータ５７、６７によって、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂから吐出される各成膜ガス（第１の成膜ガス、第２の成膜ガス）の温度が調整される。なお、図示の便宜上、配管ヒータ５７、６７は配管の一部のみに示しているが、液化を防ぐことができるように例えば配管全体に設けられている。
【００３１】
さらに、第１のガス供給ノズル３ａの基端部に設側された既述のガス導入管５３からは、クリーニング用のガスを供給するためのクリーニングガス供給管３３の一端が分岐している。クリーニングガス供給管３３の他端側は、２本に分岐し、各端部にＮ２ガス供給源３４と、Ｏ２（酸素）ガス供給源３５と、が接続されている。なお図２、３中のＶ７、Ｖ８はバルブである。  
このような構成により、真空容器１０内に第１のガス供給ノズル３ａを介し、クリーニングガスとして、Ｎ２ガスにて希釈されたＯ２ガスを供給することができる。なお、ガス導入管５３に替えて、ガス導入管６３側からクリーニングガス供給管３３の一端を分岐させてもよい。
【００３２】
これらに加え、回転テーブル２の上面側であって、回転中心Ｃを含む中央領域には、第１のガス供給ノズル３ａの配置位置（第１の供給位置）と第２のガス供給ノズル３ｂの配置位置（第２の供給位置）との間での成膜ガスの通流を阻害するための阻害部２１が設けられている。図２、図３に示すように、阻害部２１は円柱形状の部材により構成され、回転テーブル２の中央領域に取り付けられており、回転テーブル２と共に回転する。
【００３３】
ここで、既述のＮ２ガス供給源３４及びＯ２ガス供給源３５は、クリーニングガス供給管３３と並列に分離ガス供給管３６にも接続されている。分離ガス供給管３６の下流端部は、天板１１の中央部を上下方向に貫通するように形成された流路に接続され、当該流路の末端部は、円柱形状に形成された前記阻害部２１の上面の中央部の上方位置に開口している。分離ガス供給管３６からは、天板１１の下面と阻害部２１の上面との隙間に対して、分離ガスであるＮ２ガスが供給される。Ｎ２ガスは、第１、第２の供給位置に各々供給され各成膜ガスが回転テーブル２の中央領域を通過することを阻害する役割を果たす。  
また、分離ガス供給管３６は、既述のクリーニングガス供給管３３と並行して、天板１１の中央部側から真空容器１０内にクリーニングガス（Ｎ２ガスにて希釈されたＯ２ガス）を供給する目的で用いてもよい。
【００３４】
さらにまた、回転テーブル２よりも外方に位置する真空容器１０の底面の周縁には、回転テーブル２の回転方向に沿って見て、第１のガス供給ノズル３ａの配置位置（第１の供給位置）と第２のガス供給ノズル３ｂの配置位置（第２の供給位置）とに挟まれた２箇所の位置に、各々、排気口４が設けられている。
【００３５】
本例の成膜装置では、これら２つの排気口４は、平面視したとき、回転テーブル２の直径方向に引いた線と真空容器１０の側壁とが交差する位置に設けられている。また、第１のガス供給ノズル３ａ−回転中心Ｃ−第２のガス供給ノズル３ｂの並び方向に沿って引いた直径線と、一方側の排気口４−前記回転中心Ｃ−他方側の排気口４の並び方向に沿って引いた直径線とが直交するように、各排気口４は配置されている。
【００３６】
さらに天板１１には、ウエハＷの加熱温度（２００℃）よりも高温であって、成膜ガスの吸着を阻害して、ポリイミドの形成を抑える成膜阻害温度（２４０℃）に真空容器１０を加熱する容器加熱部７１が設けられている。これにより真空容器１０内へのポリイミドの形成が抑制されている。
【００３７】
この他、成膜装置は、回転テーブル２に向けて紫外線を照射し、回転テーブル２のクリーニングを行うための紫外線照射部８を備えている。図３に示すように、上面側から見たとき、紫外線照射部８は、回転テーブル２の中心Ｃを挟んで、その直径方向に沿うように設けられている。紫外線照射部８はランプハウス８２の内部に紫外線ランプ８３を配置した構造となっており、天板１１に形成された透過窓８１を介して回転テーブル２の表面に紫外線を照射できるように構成されている。なお、図示の便宜上、図２においては、第２のガス供給ノズル３ｂの上方に紫外線照射部８の縦断側面図を併記してある。
【００３８】
上述の構成を備える成膜装置はコンピュータである制御部９０を備えており、この制御部９０は、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムには、後述するウエハＷに対する処理を進行させるように命令（各ステップ：ステップ群）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ等に格納され、制御部９０にインストールされる。制御部９０は当該プログラムにより成膜装置の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。具体的には、真空ポンプ４３による排気流量、流量調整部Ｍ１、Ｍ２による真空容器１０内へ供給する各ガスの流量、Ｎ２ガス供給源５２、６２からのＮ２ガスの供給、各ヒータへの供給電力、などの各制御対象が制御信号により制御される。
【００３９】
以上に説明した構成を備える実施の形態に係る成膜装置においては、ウエハＷの加熱温度及び第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスの供給量（第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスの分圧）を操作変数としてウエハＷの表面に成膜されるポリイミドの膜の膜厚を制御する。
【００４０】
ウエハＷの表面に、互いに反応するモノマーを吸着させて膜物質を形成する吸着反応において、膜物質の形成量（以下、「成膜量」ともいう）は、ウエハＷに対する、各モノマーの吸着量に依存する。そして、ウエハＷに対するモノマーの吸着量は、モノマーである第１の成膜ガスや第２の成膜ガスの各分子の衝突頻度（単位時間当たりの衝突量）に依存する。従って、ウエハＷに対する各モノマーの吸着量は、第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスの分圧により制御することができる。
【００４１】
一方で、分子レベルで見たとき、ウエハＷの表面に吸着しているモノマーの振動エネルギーが大きくなると、モノマーはウエハＷの表面から脱離する。従って、ウエハＷの表面に付着しているモノマーの正味の吸着量は、図５に模式的に示すように、モノマーが単位時間にウエハＷの表面に衝突する量と、吸着したモノマーがウエハＷの表面から脱離する量と、のバランスによって決定される。そして、両成膜ガスのモノマーがウエハＷに吸着している時間（吸着滞留時間）が長くなると、ウエハＷに吸着したモノマー同士が反応する確率が増大し、成膜量が増える。
【００４２】
このため例えば、ＰＭＤＡとＯＤＡとの吸着反応によりポリイミドを生成させる場合に、部材の温度を２４０℃以上に加熱すると、単位時間あたりのモノマーの吸着量よりも脱離量が多くなり、当該部材の表面におけるモノマーの正味の吸着量が殆どゼロとなる。そこで、成膜対象であるウエハＷ以外の真空容器１０の温度を例えば２４０℃（既述の成膜阻害温度に相当する）に加熱することにより、処理容器１０内に第１、第２の成膜ガスを同時に供給したとしても、これらの部材の表面への膜物質の堆積を抑えることができる。
【００４３】
以上に説明したメカニズムをまとめると、各成膜ガスの供給量（分圧）を上げると、当該成膜ガスのモノマーの吸着量が増えて成膜量は増大し、供給量（分圧）を下げると吸着量が減って成膜量は減少する。また、ウエハＷの温度を上げるとモノマーの振動エネルギーが大きくなってモノマーの脱離量が増大すると共に吸着滞留時間が短くなることにより、成膜量は減少する。反対にウエハＷの温度を下げると（但し、反応温度以上に加熱されていること）、モノマーの脱離量が減少すると共に吸着滞留時間が長くなることにより成膜量が増大する傾向がみられる。
【００４４】
以上に検討したように、各成膜ガスの供給量やウエハＷの温度を変化させて成膜を行う場合、これらの成膜ガスの飽和蒸気圧に留意しなければならない。温度一定の条件下で圧力が当該成膜ガスの飽和蒸気圧曲線を上回った場合には、成膜ガスが液化して、精密な膜厚制御を行うことができなくなってしまうおそれがある。従って成膜ガスの吸着量を増加させるにあたって、成膜ガスが液化しない範囲において成膜ガスの分圧及びウエハＷの加熱温度を調整する必要がある。
【００４５】
図６は、第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスの飽和蒸気圧曲線を示す特性図であり、横軸は温度を示し、縦軸には圧力を対数表示してある。同図中、第１の成膜ガスの飽和蒸気圧曲線を実線で示し、第２の成膜ガスの飽和蒸気圧曲線を破線で示してある。なお図６に示す第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスの飽和蒸気圧曲線は模式的な表示であり、ＰＭＤＡやＯＤＡの実際の飽和蒸気圧曲線を記載したものではない。
【００４６】
図１を用いて説明したように第１のモノマーと第２のモノマーとが１対１で反応してポリイミドの繰り返し単位構造が形成されるとし、例えば第１の成膜ガスの飽和蒸気圧が第２の成膜ガスの飽和蒸気圧よりも低い例で説明する。
【００４７】
この場合には、まず飽和蒸気圧が低い成膜ガス（図６に示す例では第１の成膜ガス）については、当該成膜ガスが気体の状態を維持可能な温度、分圧条件下で成膜処理を行う。即ち、図６の例では、第１の成膜ガスの飽和蒸気圧曲線よりも下方側の温度、分圧条件下で成膜処理を行えばよいことになる。
【００４８】
例えば図６に一点鎖線で示したウエハＷの温度範囲内の所定の加熱温度で成膜処理を行う場合には、第１の成膜ガスの分圧が飽和蒸気圧未満の範囲でできるだけ両成膜ガスの分圧を上昇させてモノマーがウエハＷの表面に衝突する量を増加させる。これによりモノマーの吸着量をできるだけ増加させることができる。
【００４９】
また、図６に二点鎖線で示した分圧範囲の所定の成膜ガス分圧で成膜処理を行う場合には、同じく第１の成膜ガスの分圧が飽和蒸気圧未満の範囲でできるだけ加熱温度を下げてモノマーの脱離量を少なくする。これによりモノマーの脱離量を減少させると共に、吸着滞留時間を長くすることができる。
【００５０】
このように飽和蒸気圧が低い低蒸気圧ガスの飽和蒸気圧を越えない分圧となるように低蒸気圧ガスの供給量を設定する。  
一方、飽和蒸気圧が高い成膜ガス（図６に示す例では第２の成膜ガス）については、化学量論比的には低蒸気圧ガスと同量の（分圧を揃えた）高蒸気圧ガスを供給すればよいようにも考えられる。しかしながら、分圧を揃えた状態の場合、低蒸気圧ガスと比較して、高蒸気圧ガスはウエハＷへの吸着量が少なくなってしまうおそれもある。そこで、高蒸気圧ガスについては、飽和蒸気圧を越えない分圧範囲にて、低蒸気圧ガスよりも過剰量供給することが好ましい。
【００５１】
なお、上述の成膜ガスの供給量（分圧）設定法は、成膜ガスが昇華曲線を超えて固化することを防止する場合にも同様に適用することができる。
【００５２】
ここで既述のように、本実施の形態においては、回転方向に沿って見て、第１のガス供給ノズル３ａの配置位置と第２のガス供給ノズル３ｂの配置位置とに挟まれた２箇所の位置に、各々、排気口４が設けられている。この配置に伴い、後述の図７に示すように、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂから供給された各成膜ガスは、各々、回転テーブル２の上方側のおよそ半分の空間に広がった後、各排気口４から排出される。
【００５３】
このように、例えば回転テーブル２の上面全体に第１、第２の成膜ガスの混合ガスを供給する場合と比較すると、図７に示す例のように限られた空間に第１、第２の成膜ガスを供給する場合には、供給から排気までの時間が相対的に短くなる。このため、図５を用いて説明した模式図において、モノマーが単位時間にウエハＷの表面に衝突する量が多い方が好ましい。
【００５４】
一方で、本例の成膜装置では、できるだけ第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの配置位置（第１、第２の供給位置）の周辺にて各モノマーを吸着させた方が、これらのガス供給ノズル３ａ、３ｂを離間して配置した構成の特徴をより発揮させることができる。この観点では、ウエハＷの加熱温度を適度に低くして、モノマーの吸着滞留時間を調整することにより、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの配置位置の周辺で各モノマーの大部分を吸着させることが可能となる。
【００５５】
前者（単位時間当たりのモノマーの衝突量の増大）の観点では、供給する成膜ガスについては、飽和蒸気圧に近い値であることが好ましい。一方で既述のように、成膜ガスの供給圧が飽和蒸気圧を超えてしまうと、成膜ガスが液化してしまう。そこで、第１、第２の成膜ガスのうちの飽和蒸気圧が低い成膜ガス（低蒸気圧ガス）に着目して成膜ガスの供給圧の制御を行う。即ち、低蒸気圧ガスの飽和蒸気圧をＰ０とし、第１のガス供給ノズル３ａから供給される低蒸気圧ガスの分圧をＰ１とすると、低蒸気圧ガスの供給圧力はＰ１／Ｐ０の値が１以下の、できるだけ高い値になるように設定されることが好ましい。
【００５６】
一方、既述のように、第１、第２の成膜ガスのうちの飽和蒸気圧が高い成膜ガス（高蒸気圧ガス）は、高蒸気圧ガスの飽和蒸気圧をＰ０’、分圧をＰ１’としたとき、Ｐ１’／Ｐ０’の値が１以下であり、且つ、低蒸気圧ガスよりも高い分圧にて第２のガス供給ノズル３ｂから供給するとよい。
【００５７】
また後者（モノマーの吸着滞留時間を調整する）観点では、ウエハＷの加熱温度を適度に低くして、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの配置位置の周辺で各モノマーの大部分を吸着させる温度に調整すればよい。  
これらの観点を総合的に勘案し、本例では、供給された成膜ガス（低蒸気圧ガスを基準とする）に対する当該成膜ガスの消費量の割合である反応効率Ｅが５％以上、２５％以下の範囲の例えば１０％となる温度にウエハＷを加熱するようにヒータ７の加熱温度が設定されている。
【００５８】
具体的には、第１のガス供給ノズル３ａから供給される低蒸気圧ガスの供給流量をＬ１、排気口４に到達する当該低蒸気圧ガスの排気流量をＬ１’とし、成膜処理にて消費された成膜ガスの割合を反応効率Ｅ（％）とする。このとき、成膜処理にて消費された前記成膜ガスの量は、低蒸気圧ガスの供給流量Ｌ１と、低蒸気圧ガスの排気流量Ｌ１’と、の差分値より求めることができる。この考え方に基づき下記の式（１）で表される反応効率Ｅが５％以上、２５％以下となるようにウエハＷの加熱温度を設定する。これにより、回転テーブル２の上方側のおよそ半分の空間に各々、第１、第２の成膜ガスを供給しつつ、ウエハＷ表面での各成膜ガスの吸着、反応を進行させることができる。なお、排気流量Ｌ１’は、排気口４より排気される気体の流量及び組成から求めることができる。
Ｅ（％）＝{（Ｌ１−Ｌ１’）／Ｌ１}×１００    …（１）
【００５９】
以上に説明した考え方に基づきポリイミドの成膜を行う本例の成膜装置の作用について説明する。
例えば図示しない外部の基板搬送機構により６枚のウエハＷを回転テーブル２の各載置部２４に載置し、ゲートバルブ１６を閉じる。載置部２４に載置されたウエハＷは、ヒータ７によって所定の温度、例えば１６０℃に加熱される。次いで真空排気部４３により排気口４を介して排気を行い、Ｎ２ガス供給源５２、６２から供給されるＮ２ガスにより、真空容器１０内の圧力（全圧）を、例えば５０Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）に調節し、回転テーブル２を例えば１０ｒｐｍ〜３０ｒｐｍで回転させる。
【００６０】
次いで上述の全圧を維持しつつ、ＰＭＤＡを含む第１の成膜ガス（低蒸気圧ガス）を例えば１．３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）の分圧で第１のガスノズル３ａに供給する。また、ＯＤＡを含む第２の成膜ガス（高蒸気圧ガス）を例えば１．４６Ｐａ（０．０１１Ｔｏｒｒ）の分圧で第２のガス供給ノズル３ｂに供給する。これらの成膜ガスは、各々、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの配置位置に対応する、第１、第２の供給位置より、処理容器１０内に別々に供給される。ＰＭＤＡ及びＯＤＡは、成膜処理の期間中、継続的に供給される。
【００６１】
ＰＭＤＡやＯＤＡの供給方式について説明すると、キャリアガス供給方式と自圧供給方式とに大別することができる。キャリアガス供給方式は、Ｎ２ガス供給源５２、６２からＰＭＤＡ気化部５１やＯＤＡ気化部６１に対して、キャリアガスであるＮ２ガスを導入し、ＰＭＤＡやＯＤＡの供給を行う。自圧供給方式は、キャリアガスを用いずにＰＭＤＡ気化部５１やＯＤＡ気化部６１内の各ガスの自圧を利用してＰＭＤＡやＯＤＡの供給を行う。  
これらの供給法において、希釈ガス供給管５９０、６９０からの希釈ガス供給を行うことにより、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂに対して安定して各ガスの供給を行うことができる。
【００６２】
キャリアガス供給方式では、バルブＶ１、Ｖ２を開き、バルブＶ３を閉じてＰＭＤＡ気化部５１にＮ２ガスを導入し、ＰＭＤＡとＮ２ガスとの混合ガスを第１のガス供給ノズル３ａへ向けて送気する。例えばこのとき、各ガス吐出孔３０から吐出されるガス流量を調整する目的で、Ｎ２ガス供給源５２からのＮ２ガスの供給量を変化させると、ＰＭＤＡ気化部５１内におけるＰＭＤＡの気化量が変化してしまうおそれがある。そこで、希釈ガス供給管５９０側のバルブＶ９を開いた状態としておき、Ｎ２ガス供給源５２からのＮ２ガスの供給量は一定の状態のまま、希釈ガスであるＮ２ガスの流量を増減する。この操作により、ＰＭＤＡ気化部５１内でのＰＭＤＡの気化量を一定の状態に保ったまま、各ガス吐出孔３０からのガス流量を調整することができる。
【００６３】
ＯＤＡ側のキャリアガス供給方式についても同様に、バルブＶ４、Ｖ５を開き、バルブＶ６を閉じてＯＤＡ気化部６１にＮ２ガスを導入し、ＯＤＡとＮ２ガスとの混合ガスを第２のガス供給ノズル３ｂへ向けて送気する。そして、希釈ガス供給管６９０側のバルブＶ１０を開いた状態としておき、Ｎ２ガス供給源６２からのＮ２ガスの供給量は一定の状態のまま、希釈ガスであるＮ２ガスの流量を増減する。この操作により、ＯＤＡ気化部６１内でのＯＤＡの気化量を一定の状態に保ったまま、各ガス吐出孔３０からのガス流量を調整することができる。
【００６４】
一方、自圧供給方式では、バルブＶ１を開き、バルブＶ２、Ｖ３を閉じてキャリアガスであるＮ２ガスを用いずに、ＰＭＤＡ気化部５１内で発生したＰＭＤＡをその自圧により第１のガス供給ノズル３ａへ向けて送気する。しかしながらＰＭＤＡの自圧だけでは十分な流量が確保できず、各ガス吐出孔３０からのＰＭＤＡの拡散性が確保できないおそれもある。そこで、希釈ガス供給管５９０側のバルブＶ９を開いた状態としておき、各ガス吐出孔３０から所定のガス流量のＰＭＤＡが供給されるように、希釈ガスであるＮ２ガスの流量を増減する。このとき、希釈ガス供給管５９０側から供給されるＮ２ガスの流れにより、ＰＭＤＡ気化部５１側からＰＭＤＡを第１のガス供給ノズル３ａ側へと引き込む作用が奏されていてもよい。
【００６５】
ＯＤＡ側の自圧供給方式についても同様に、バルブＶ４を開き、バルブＶ５、Ｖ６を閉じて、ＯＤＡ気化部６１内で発生したＯＤＡをその自圧により第２のガス供給ノズル３ｂへ向けて送気する。そして、希釈ガス供給管６９０側のバルブＶ１０を開いた状態としておき、各ガス吐出孔３０から所定のガス流量のＰＭＤＡが供給されるように、希釈ガスであるＮ２ガスの流量を増減する。このとき、希釈ガス供給管６９０側から供給されるＮ２ガスの流れにより、ＯＤＡ気化部6１側からＯＤＡを第２のガス供給ノズル３ｂ側へと引き込む作用が奏されていてもよい。
【００６６】
図４Ａ、図４Ｂを用いて説明したように、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂから供給された各成膜ガス（ＰＭＤＡ、ＯＤＡ）は、これらのガス供給ノズル３ａ、３ｂの周囲に向けて、回転テーブル２（ウエハＷ）の上方の空間内に広がる。そして、図７中に流線を示すように、回転テーブル２の上方には、各供給位置（第１、第２の供給位置）から排気口４へ向けて流れる成膜ガスの通流領域が形成される。
【００６７】
ここで図７に示すように、第１のガス供給ノズル３ａから見ると、当該第１のガス供給ノズル３ａ及び回転テーブル２を側方から挟む位置に２つの排気口４が配置されている。このため、第１のガス供給ノズル３ａの各吐出孔３０から両排気口４へ向けて、回転テーブル２のほぼ半面を覆うように、第１の成膜ガスの通流領域が形成される。図７においては、第１のガス供給ノズル３aから供給された成膜ガスの流線によって覆われている領域が、第１の成膜ガスの通流領域に相当する。
【００６８】
また、第２のガス供給ノズル３ｂについても同様に、当該第２のガス供給ノズル３ｂ及び回転テーブル２を側方から挟む位置に２つの排気口４が配置されている。よって、第２のガス供給ノズル３ｂの各吐出孔３０から両排気口４へ向けて、回転テーブル２の残りのほぼ半面を覆うように、第２の成膜ガスの通流領域が形成される。図７においては、第２のガス供給ノズル３ｂから供給された成膜ガスの流線によって覆われている領域が、第２の成膜ガスの通流領域に相当する。
【００６９】
ここで、処理容器１０内において第１、第２の成膜ガスの通流領域は、区画壁などで互いに区画された状態とはなっていない。従って、各成膜ガスの流れの乱れや拡散などに伴って、一方の成膜ガスの一部が、他方の成膜ガスの通流領域に進入することは可能である。但し、回転テーブル２の中央領域には、既述の阻害部２１が設けられているので、当該中央領域を横切って、一方の成膜ガスが、他方の成膜ガスの通流領域に進入する流れ（進入流れ）の形成は抑えられている。さらに、分離ガス供給管３６から、天板１１と阻害部２１との隙間に向けて分離ガスが供給されることにより、回転テーブル２の径方向へ向けて、当該隙間から分離ガスが流出する流れが形成される。この分離ガスの流れによっても、成膜ガスの進入流れの形成が抑えられる。
【００７０】
上述の作用に基づき、回転テーブル２の中心Ｃの周りを公転している各ウエハＷは、第１の成膜ガスの通流領域と、第２の成膜ガスの通流領域とを交互に、繰り返し通過する。このとき、後述の図１０に予備実験の結果を示すように、第１の成膜ガスの通流領域内では、第１のガス供給ノズル３ａが配置されている第１の供給位置の周辺にて最も第１のモノマーの吸着量が多く、排気口４側へ近づくにつれて吸着量が少なくなるように、ウエハＷの加熱温度が設定されている。この結果、第１のモノマーであるＰＭＤＡの吸着、及び既にウエハＷに吸着しているＯＤＡとＰＭＤＡとの反応は、第１の供給位置の周辺にて進行する。
【００７１】
また、既述の加熱温度は、第２のガス供給ノズル３ｂが配置されている第２の供給位置の周辺においても第２のモノマーの吸着量が最も多く、排気口４側へ近づくにつれて吸着量が少なくなるように設定されている。この結果、第２の成膜ガスに含まれる第２のモノマーであるＯＤＡの吸着、及び既にウエハＷに吸着しているＰＭＤＡとＰＭＤＡとの反応は、第２の供給位置の周辺にて進行する。  
これらの作用により、ＰＭＤＡとＯＤＡとの反応が進行し、ウエハＷの表面にはポリイミドが形成され、当該ポリイミドを堆積させることにより成膜が行われる。
【００７２】
なおこのとき、回転テーブル２の回転速度が小さすぎると、各ウエハＷが一方側の成膜ガスの供給位置を通過してから、他方側の成膜ガスの供給位置に到達するまでの移動時間が長くなる。そして、各モノマーの滞留吸着時間に比べて、前述の移動時間が長くなると、ウエハＷから脱離するモノマー量が多くなり、十分な成膜速度が得られなくなるおそれもある。この観点で、回転テーブル２は、一方側成膜ガスの供給位置の周辺にて吸着させたモノマーがウエハＷの表面に残存しているうちに、他方側の成膜ガスの供給位置に到達するように回転速度を調整することが好ましい。好適な回転速度は、回転速度の設定値を変化させて実際に成膜を行う予備実験を行い、単位時間当たりの成膜量が所望の値以上となる回転速度の範囲を特定することなどにより、把握することができる。
【００７３】
このとき既述のように実施の形態に係る成膜装置においては、第１の成膜ガスまたは第２の成膜ガスの分圧をＰ１とし、同成膜ガスの飽和蒸気圧をＰ０とすると、これらの圧力の比であるＰ１／Ｐ０の値が、各々、１以下となるように設定している。また、第１、第２の成膜ガスのうち、相対的に蒸気圧の高い高蒸気圧ガスの分圧が、蒸気圧の低い低蒸気圧ガスの分圧よりも高くなるように設定している。この結果、低蒸気圧ガスの液化を防止しつつ、各成膜ガスが対応する通流領域を通過するまでの時間にて、ウエハＷへの吸着、及びＰＭＤＡとＯＤＡとの反応を効率的に進行させることができる。
【００７４】
また、第１、第２の成膜ガスの反応効率Ｅが５％以上、２５％以下の範囲の例えば１０％となるようにウエハＷの加熱温度を設定している（ＰＭＤＡとＯＤＡとを反応させる本例では１６０℃）。この反応効率の範囲では、一旦、ウエハＷに吸着したモノマーの一部を脱離させて、各通流領域の下流側に再供給することが可能となる。
【００７５】
従って、第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂから供給された第１、第２の成膜ガスは、その供給位置（第１、第２の供給位置）にて各モノマーが消費され切らない。この結果、各成膜ガスの通流領域の前面に亘ってＰＭＤＡやＯＤＡを供給することができる。こうして、ウエハＷに各モノマーが吸着した状態で第１の成膜ガスの通流領域と第２の成膜ガスの通流領域とを、繰り返し通過することにより、ポリイミドが徐々に堆積されて成膜が行われる。
【００７６】
以上に説明した動作に基づき、予め設定された膜厚の膜を成膜したら、成膜ガスの供給、回転テーブル２の回転、及びウエハＷの加熱を停止し、搬入時とは反対手順にて成膜処理を終えたウエハＷを搬出した後、次の成膜処理の開始を待つ。
このとき、次の成膜処理を開始する前に、例えば真空容器１０内にクリーニングガスであるＯ２ガスを供給すると共に、紫外線ランプ８３により紫外線を照射してもよい。これにより活性化したＯ２ガスを回転テーブル２の表面に供給し、載置部２４以外のウエハＷによって覆われていなかった領域に形成されたポリイミドの膜を分解する処理を行うことができる。また回転テーブル２に形成された膜の分解は、予め設定された回数の成膜処理を行った後に行うようにしてもよい。
【００７７】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２の上方の第１の供給位置に第１の成膜ガスを供給し、第１の供給位置から回転テーブル２の回転方向に離間した第２の供給位置に第２の成膜ガスを供給する。この構成により、複数のウエハＷに並行して第１の成膜ガス、第２の成膜ガスを供給することができるため生産性が向上する。
【００７８】
ここで、２つの排気口４を設ける位置は、図３、図７に示した配置例に限定されるものではない。回転テーブル２の回転方向に沿って見て、第１のガス供給ノズル３ａの配置位置（第１の供給位置）と第２のガス供給ノズル３ｂの配置位置（第２の供給位置）とに挟まれる範囲で、これらの図に示した位置とは異なる位置に各排気口４を設け、各成膜ガスの通流領域の範囲を変化させてもよい。
【００７９】
また、実施の形態に係る成膜装置を用いて形成する膜は、図８Ａに示すようにアミノ基を備えたモノマーを含む成膜ガスとエポキシ基を備えたモノマーを含む成膜ガスとを反応させて、エポキシ結合を有する膜物質により形成してもよい。また図８Ｂに示すようにアミノ基を備えたモノマーを含む成膜ガスとイソシアネートを備えたモノマーを含む成膜ガスとにより尿素結合を有する膜物質から膜の形成を行ってもよい。あるいは図８Ｃに示すようにアミノ基を備えたモノマーを含む成膜ガスと、酸無水物であるモノマーを含む成膜ガスとによりイミド結合を有する膜物質から膜を形成してもよい。さらには、アルコールであるモノマーを含む成膜ガスとイソシアネートであるモノマーを含む成膜ガスとによるウレタン結合を有する膜物質や、アミノ基を備えたモノマーを含む成膜ガスと、カルボン酸であるモノマーを含む成膜ガスとによるアミド結合を有する膜物質から膜を形成してもよい。さらには共重合、２分子反応、３分子反応、あるいは３種混合により重合体を形成して膜を形成してもよい。
【００８０】
そして第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスは、イソシアネート基やアミノ基などの官能基が互いに一官能性であるモノマーのほか、二官能性以上のモノマー同士を互いに結合させて膜物質を形成するものであってもよい。さらに膜物質を成膜するためのモノマーの骨格構造としては、芳香族、脂環族、脂肪族や、芳香族及び脂肪族の結合体などを用いることができる。
【００８１】
この他、既述の紫外線照射部８により、回転テーブル２に載置されたウエハＷに向けて紫外線を照射し、成膜された膜を改質してもよい。あるいは、紫外線照射部８に代えて回転テーブル２の表面に赤外線を照射し、熱によって回転テーブル２に付着した膜物質を除去する構成でもよい。またクリーニング用の照射部と、ウエハＷの改質用の照射部と、をともに備えていてもよい。  
以上に検討したように、今回開示された実施形態はすべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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。
【００８２】
次に、図７にて説明したように第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂの配置位置第１、第２の供給位置）の周辺で各成膜ガスに含まれるモノマーを吸着させることが可能であることを確認するための予備実験を行った結果について説明する。図９に示すように、真空容器１００内にウエハＷが載置される載置台１０１を備え、載置台１０１にはヒータ１０２が埋設された枚葉式の成膜装置を予備実験に用いた。また真空容器１００の側壁には、第１の成膜ガス（ＰＭＤＡ）及び第２の成膜ガス（ＯＤＡ）を供給する共通のガス供給ノズル３が設けられ、載置台１０１に載置されたウエハＷの表面に向けて横方向に成膜ガスを供給できるように構成されている。一方載置台１０１を挟んで、ガス供給ノズル３から成膜ガスが吐出される方向と対向する位置には、排気部を成す排気口４ａが設けられている。
【００８３】
このような成膜装置を用い、ウエハＷの温度を１４０、１６０、１８０及び２００℃に各々設定して成膜処理を行い、成膜ガスの吐出方向に伸びウエハＷの中心を通る直線に沿った位置における、膜厚の分布を調べた。なお真空容器１００内の圧力、第１、第２の成膜ガスの分圧については、図２、図３などを用いて説明した実施の形態に係る成膜装置と同様に設定し、これらの成膜ガスの供給シーケンスについては、実施の形態と同様に第１の成膜ガス及び第２の成膜ガスを混合した後、ガス供給ノズル３から連続的に供給するシーケンスを用いた。  
図１０は、ウエハＷの加熱温度を１４０、１６０、１８０及び２００℃の各々に設定したときの膜厚分布を示す特性図である。図１０の横軸は、成膜ガスの吐出位置からの距離を示し、縦軸は各位置に成膜されたポリイミドの膜厚を示している。
【００８４】
図１０に示すように、いずれの加熱温度においても、ウエハＷに成膜される膜の膜厚は、ガス供給ノズル３からの距離が長くなるに従い減少していることが分かる。例えばウエハＷの加熱温度が最も低い１４０℃のときには、ウエハＷに成膜される膜の膜厚は、ガス供給ノズル３からの吐出位置に近い領域にて他の加熱温度よりも厚い膜が形成され、当該吐出位置からの距離が大きくなるに連れて、急激に減少している。これは、図６を用いて説明したように、加熱温度が比較的低温の場合、ウエハＷに吸着したモノマーが離脱する離脱量が少なくなるため、吐出位置に近い領域の膜が厚くなる一方、下流側に流れてくる成膜ガス中のモノマーの量が急激に減少し、これに伴って膜が薄くなっていると考えられる。
【００８５】
これに対してウエハＷの加熱温度を例えば２００℃に上げた場合には、吐出位置からの距離に対して、一次直線を描くように膜厚が減少しているが、その減少量が少ない。これは、加熱温度が高温になるに連れて、ウエハＷからのモノマーの離脱量が多くなるためと考えられる。さらにウエハＷからのモノマーの離脱量が多くなることでガス供給ノズル３からの距離が長くなってもガス中に成膜ガスが残りやすいと考えられ、ガス供給ノズル３から離れた位置においても成膜されやすいと言える。
【００８６】
これらの加熱温度と比較して、１６０℃の場合には、ガス供給ノズル３からの吐出位置に近い領域にて比較的厚い膜が形成され、当該吐出位置からの距離が大きくなるに連れて、緩やかに膜厚が減少する膜厚分布となっている。このように、ウエハＷの加熱温度を調整することにより、成膜ガスの供給位置の周辺にて、モノマーを吸着させる領域を適度に広げることも可能であることが確認できた。そして、第１、第２のモノマーとして、ＰＭＤＡとＯＤＡ以外のモノマーを用いる場合であっても、反応エネルギーに応じた適切な加熱温度を設定することにより、成膜ガスに含まれるモノマーを吸着させる領域は、図１０に示す例と同様に調節することができる。従って図３、図７を用いて説明した実施形態に係る第１、第２のガス供給ノズル３ａ、３ｂを用いて成膜処理を行ったときに、ウエハＷの加熱温度を適切に選択することにより、各供給位置の周辺でモノマーを吸着、反応させて成膜処理を進行させることができると言える。
【符号の説明】
【００８７】
３ａ      第１のガス供給ノズル
３ｂ      第２のガス供給ノズル
４        排気口
２        回転テーブル
１０      真空容器
７        ヒータ
【図１】
2019207965.tif 000003
【図２】
2019207965.tif 000004
【図３】
2019207965.tif 000005
【図４Ａ】
2019207965.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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