(57)【要約】【課題】成膜雰囲気を良好にすることができる成膜装置および成膜方法を提供する。また、当該装置および方法により、特性の良好な膜を形成する。【解決手段】本発明の成膜装置は、処理室(11)内の基板(S1)上に配置された液体材料(3)に熱処理を施すことにより液体材料を固化する成膜装置であって、処理室内に、基板が搭載されるステージ(15)と、基板を加熱する加熱手段(15a)と、基板を覆うカバー(17)と、を有し、カバーの内部に不活性ガス（Ｎ2）を供給する供給手段を有する。例えば、カバーに供給された不活性ガスは、カバーの側壁の底部の空間から排出される。かかる装置によれば、カバーにより基板上の液体材料が接触し得る雰囲気ガスを制限しつつ加熱処理を行うことができる。また、基板上の液体材料上に、常に、クリーンな不活性ガスを供給し、加熱により生成した反応ガス（分解ガス）などの不純物をカバー外に排出しつつ加熱処理を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内の基板上に配置された液体材料に熱処理を施すことにより前記液体材料を固化する成膜装置であって、
前記処理室内に、
前記基板が搭載されるステージと、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板を覆うカバーと、を有し、
前記カバーの内部に不活性ガスを供給する供給手段を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記カバーに供給された前記不活性ガスは、前記カバーの側壁の底部の空間から排出されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記空間は、前記カバーの側壁の底部に設けられたガス排出孔であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板の周囲にガス排出孔を有し、前記カバーの内部の不活性ガスを前記処理室外に排出することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項５】
前記供給手段は、前記不活性ガスの流路にフィルタを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項６】
前記処理室内の酸素濃度は、１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項７】
前記不活性ガスの酸素濃度は、１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の成膜装置。
【請求項８】
前記処理室内に、前記液体材料の吐出装置を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、液体材料を用いた成膜方法およびそれに用いられる成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を構成するシリコン（Ｓｉ）膜の成膜およびパターニングには、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などによる成膜法やフォトリソグラフィ法が採用されている。しかしながら、これらの方法には、高真空で高エネルギーの装置や露光現像装置などの装置が必要であり、コストが高く、材料の使用効率も低かった。
【０００３】
そこで、シリコン前駆体の液体材料を用い、所望の領域にのみ塗布し、焼成（固化）することによりＳｉ膜を形成する技術が注目されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、シリコン膜などの薄膜の全部又は一部を液体材料を用いて形成する技術が開示されている。
【特許文献１】国際公開ＷＯ００／５９０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、液体材料を用いてＳｉ膜などの半導体装置の構成膜を形成する技術を検討している。この液体材料を用いた成膜の際には、液体の変質や劣化を防止するため不活性雰囲気中で処理が行われる。
【０００６】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、追って詳細に説明するように、酸素濃度が１ｐｐｍ（parts per million、１／１０6）以下の低酸素雰囲気で、Ｓｉの液体材料を焼成した場合においても、膜中の酸素濃度が高く、例えば、１０4ｐｐｍ程度となり、さらなる膜特性の改善が必要であることが判明した。
【０００７】
本発明にかかる具体的態様は、成膜雰囲気を良好にすることができる成膜装置および成膜方法を提供することを目的とする。また、当該装置および方法により、特性の良好な膜を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る成膜装置は、処理室内の基板上に配置された液体材料に熱処理を施すことにより前記液体材料を固化する成膜装置であって、前記処理室内に、前記基板が搭載されるステージと、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を覆うカバーと、を有し、前記カバーの内部に不活性ガスを供給する供給手段を有する。
【０００９】
かかる装置によれば、カバーにより基板上の液体材料が接触し得る雰囲気ガスを制限しつつ加熱処理を行うことができるため、膜中に取り込まれる不純物（例えば、酸素など）を低減した膜を成膜することができる。
【００１０】
例えば、前記カバーに供給された前記不活性ガスは、前記カバーの側壁の底部の空間から排出される。
【００１１】
かかる装置によれば、基板上の液体材料上に、常に、クリーンな不活性ガスを供給しつつ加熱処理を行うことができ、また、加熱により生成した反応ガス（分解ガス）などの不純物をカバー外に排出しつつ加熱処理を行うことができるため、膜中への不純物（例えば、反応ガスや酸素、又はこれらの化合物）の再付着を防止することができる。よって、膜中に取り込まれる不純物を低減した膜を成膜することができる。
【００１２】
例えば、前記空間は、前記カバーの側壁の底部に設けられたガス排出孔である。
【００１３】
かかる装置によれば、加熱により生成した反応ガス（分解ガス）などの不純物を効率よく排出しつつ加熱処理を行うことができる。
【００１４】
例えば、前記基板の周囲にガス排出孔を有し、前記カバーの内部の不活性ガスを前記処理室外に排出する。
【００１５】
かかる装置によれば、加熱により生成した反応ガス（分解ガス）などの不純物を効率よく排出しつつ加熱処理を行うことができる。また、処理室内への、反応ガス（分解ガス）などの不純物の侵入を防止することができる。
【００１６】
例えば、前記供給手段は、前記不活性ガスの流路にフィルタを有する。
【００１７】
かかる装置によれば、基板上の液体材料上に、不純物（例えば、酸素など）濃度の低い不活性ガスを供給しつつ加熱処理を行うことができる。
【００１８】
好ましくは、前記処理室内の酸素濃度は、１ｐｐｍ以下であり、前記不活性ガスの酸素濃度は、１ｐｐｍ以下である。このように、処理室内および供給される不活性ガスの酸素濃度は、１ｐｐｍ以下に抑えた状態に調整されることが好ましい。
【００１９】
例えば、前記処理室内に、前記液体材料の吐出装置を有する。
【００２０】
かかる装置によれば、吐出処理と加熱処理とを迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。図２は、本実施の形態の成膜装置に用いられるベルジャの構成例を示す上面図および断面図である。図３は、本実施の形態の成膜装置を用いた成膜工程を示す要部断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態の成膜装置１０は、処理室（チャンバー）１１内に、ヒータ（加熱手段）１５ａが内蔵されたステージ（載置台）１５およびベルジャ（ペルジャ、カバー、蓋材、覆い）１７を有する。
【００２４】
ベルジャ１７は、供給孔１７ａを有し、この供給孔１７ａは、ガスライン（ガス供給管、チューブ、ガス供給手段）１９を介し、図示しない不活性ガスボンベ（ここでは、窒素ボンベ）に接続されている。不活性ガスとしては、窒素（Ｎ2）の他、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などを用いてもよい。
【００２５】
ベルジャ１７は、例えば、図２に示すように、円筒形の側壁を有し、天井部には、前述の供給孔１７ａを有する。さらに、天井部には、ベルジャ１７の搬送のための取手部１７ｂを有する。ベルジャ１７の構成材料としては、例えば、石英ガラス、ＳＵＳ（ステンレススチール、鉄合金）を用いることができる。ベルジャ１７の形状は、上記円筒状に限られず、釣鐘形状やボックス形状（箱型）でもよい。ベルジャ１７の開口底面は、処理基板（例えば、直径４インチの円形基板）より大きく、その高さは、例えば、０．５ｃｍ〜３０ｃｍ程度、容量は、例えば、１Ｌ（リットル）〜２Ｌ程度である。なお、以下、単位「リットル」を「Ｌ」で表示する。また、Ａ〜Ｂは、Ａ以上Ｂ以下の範囲を示すものとする。
【００２６】
処理室１１内は、図示しない制御部により不活性ガスがパージされ、また、不活性ガスを循環精製することにより酸素濃度が１ｐｐｍ以下、水分（水蒸気、Ｈ2Ｏ）濃度が、露点で−６０℃以下となるよう調整されている。この水分濃度は、処理室１１内が、−６０℃となった場合に、水が結露する程度の水分量を有することを意味する。より好ましくは、処理室１１内を酸素濃度１ｐｐｍ以下、水分濃度を露点で−６５℃以下となるよう調整することが好ましい。
【００２７】
搬送チャンバー１３は、基板挿入扉と、処理室１１との連結扉とを有し、その内部は、処理室１１内と同様に不活性ガスがパージされるよう構成されている。この搬送チャンバー１３内に基板Ｓ１を挿入し、搬送チャンバー１３内を窒素パージした後、上記連結扉を開け、基板Ｓ１を処理室１１内のステージ１５上に搬送する。かかる構成により、外気の侵入を防止しつつ基板Ｓ１の搬入を行うことができる。
【００２８】
例えば、図３（Ａ）に示すように、基板Ｓ１上に、液滴吐出ヘッド１４ａを用いて、シリコン前駆体の液体材料３を所望の形状に吐出する。次いで、搬送チャンバー１３を介して基板Ｓ１をステージ１５上に搬送する。この際、ベルジャ１７は、処理室１１内のステージ１５の近傍に配置されている（図１の破線部参照）。この後、ベルジャ１７をベルジャ搬送機構によりステージ１５上へ基板Ｓ１を覆うように配置する。ベルジャ搬送機構は、例えば、ベルジャ１７の取手部１７ｂを挟持した後、上昇し、ステージ１５上まで水平移動した後、下降し、ベルジャ１７をステージ１５上に配置する（図１参照）。
【００２９】
次いで、ガスライン１９を介して不活性ガス（ここでは、窒素ガス）をベルジャ１７内に供給しつつ、ヒータ１５ａにより基板Ｓ１を加熱し、シリコン前駆体の液体材料３を焼成（固化）し、シリコン膜を形成する。供給される不活性ガスは、酸素濃度が１ｐｐｍ以下である。また、供給流量は、例えば、０．５Ｌ／ｍｉｍ以上で、４インチの基板を用いた場合、２〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。ベルジャ１７内に供給する不活性ガスとしては、窒素の他、Ａｒ、Ｈｅなどを用いてもよい。また、ベルジャ容量Ｖ［Ｌ］、供給流量ｖ［Ｌ／ｍｉｎ］とした場合、Ｖ／ｖ≦２となる、即ち、２分に１回以上の割合でベルジャ１７内の不活性ガスが入れ替わるよう、供給流量ｖを調整することが好ましい。
【００３０】
ここで、図３（Ｂ）に示すように、供給された不活性ガス（Ｎ2）は、不活性ガスの供給の圧力により、ベルジャ１７の側壁の底部とステージ１５との間に生じた空間（隙間）１７ｃから排出される。即ち、不活性ガスは、ベルジャ１７の上方から供給され、底部から処理室１１内に排出される。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、成膜雰囲気を良好に制御できる。具体的には、ベルジャ１７によりシリコン前駆体の液体材料３が接触し得る雰囲気ガスが制限され、加熱時に膜中に取り込まれる酸素などの不純物を低減することができる。また、シリコン前駆体の液体材料３上には、常に、クリーンな酸素含有濃度の低い不活性ガスが接触する。また、加熱により生成した反応ガス（分解ガス、揮発ガス、生成ガス、焼成ガス）などの不純物がベルジャ１７外に排出されるため、例えば、反応ガス、揮発ガスや酸素、又はこれらの化合物などの不純物の再付着を防止することができる。
【００３２】
特に、シリコン前駆体の液体材料３の焼成（加熱）工程においては、シランやシラン化合物などの反応ガス（分解ガス、揮発ガス）が発生する。これらのガスは、酸素と結合し易く、処理膜に再付着し、酸素を取り込む、または、酸素と結合した状態で処理膜に再付着し得る。よって、これらのガスをベルジャ１７の外部に排気することで、酸素含有量の低いシリコン膜を成膜することができる。また、上記のとおり不純物の再付着を低減することで、膜表面の平坦性を向上させ、例えば、±２ｎｍ以内とすることができる。また、膜厚の均一性を向上させることができる。
【００３３】
なお、上記成膜工程において、あらかじめ不活性ガスが供給されているベルジャ１７を基板Ｓ１上に配置してもよい。また、あらかじめヒータ１５ａで加熱されたステージ１５上に基板Ｓ１を搬送してもよい。このように、不活性ガスの供給やヒータ加熱のタイミングは適宜調整可能である。
【００３４】
また、上記成膜装置において、ガスライン１９中、即ち、不活性ガスの流路にフィルタを配置し、不活性ガスをフィルタリングした後、ベルジャ１７内に供給してもよい。
【００３５】
フィルタとしては、酸素などのガスを除去（トラップ）するフィルタ（ガスピュリファイア）が好ましく、Agilent Technologies社製の酸素／水トラップフィルタ、大阪ケミカル社製のオキシゲントラップフィルタ、リキッドガス社製のファインピュアラーや、島津ＤＬＣ社製のガス精製フィルタ（Mat/Sen）若しくはClick-OnガスフィルタＳＧＴなどを用いることができる。
【００３６】
（実施例）
次いで、本実施の形態の成膜装置を用いて形成した各種シリコン膜の特性について説明する。図４は、各種シリコン膜の処理条件をまとめた表であり、図５は、各種シリコン膜の酸素濃度を示すグラフである。
【００３７】
シリコン前駆体の液体材料として、シラン化合物（水素化シランポリマー：分子量2800）を有機溶媒（トルエン）に溶解した溶液を用い、外径１１５．８ｍｍ、高さ１０３．２ｍｍ、厚さ約５ｍｍの石英ガラス製のベルジャを用い、ヒータ温度５４０℃、窒素フロー（窒素供給流量）２Ｌ／ｍｉｍ〜５Ｌ／ｍｉｎで処理し、アモルファスシリコン膜を形成した。
【００３８】
図４のサンプル（ａ）〜（ｅ）について説明する。サンプル（ａ）においては、上記ベルジャを用いて５．０Ｌ／ｍｉｎの窒素フローを行いつつ焼成した。サンプル（ｂ）においては、窒素フローは行わず、上記ベルジャ内で焼成を行った。また、サンプル（ｃ）においては、上記ベルジャを用いて、２．０Ｌ／ｍｉｎのフィルタリングした窒素のフローを行いつつ焼成した。サンプル（ｄ）においては、上記ベルジャを用いて、５．０Ｌ／ｍｉｎのフィルタリングした窒素のフローを行いつつ焼成した。サンプル（ｅ）においては、窒素フローは行わず、高さ約５ｍｍのベルジャ内で焼成した。なお、サンプル（ｆ）は、ベルジャを用いずに処理室内で焼成を行った比較例である。
【００３９】
図５は、各サンプル膜のＳＩＭＳ（Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer、二次イオン質量分析）による分析結果であり、縦軸が、酸素濃度（Concentration、atoms/cc）、横軸が、膜の深さ（Depth、ｎｍ）である。各サンプル膜に関し、焼成後の膜厚や膜の表面に形成される自然酸化膜の膜厚が異なるため、ここでは、膜中の酸素濃度の最小値Ｃｍｉｎを比較する。サンプル（ｆ）の膜中の酸素濃度の最小値Ｃｍｉｎ（ｆ）は、約５×１０20（atoms/cc）であり、約１００００ｐｐｍの酸素が膜中に存在する。これに対し、サンプル（ａ）のＣｍｉｎ（ａ）は、約９×１０19（atoms/cc）であり、膜中の酸素濃度が低減した。さらに、フィルタリングを行ったサンプル（ｄ）においては、Ｃｍｉｎ（ｄ）が、約２．１×１０19（atoms/cc）となり、膜中の酸素濃度がさらに改善されている。
【００４０】
また、フィルタリングを行ったサンプル（ｄ）および（ｃ）においては、Ｃｍｉｎ（ｄ）が、約２．１×１０19（atoms/cc）、Ｃｍｉｎ（ｃ）が、約４×１０19（atoms/cc）であり、窒素の流量が多い方が、膜中の酸素濃度が少なくなっている。
【００４１】
また、窒素フローを行わなかったサンプル（ｂ）において、Ｃｍｉｎ（ｂ）は、約４×１０19（atoms/cc）であり、ベルジャで覆いをするだけでも膜中の酸素低減効果を奏することが判明した。また、窒素フローを行わず、容量の小さいベルジャで覆いをしたサンプル（ｅ）において、Ｃｍｉｎ（ｅ）は、約３×１０19（atoms/cc）であった。
【００４２】
このように、ベルジャでシリコン前駆体の液体材料を覆った状態で焼成を行うことにより膜中の酸素濃度が低減し、窒素フローを行うことでさらに、膜中の酸素濃度が低減することが確認できた。また、フィルタリングした窒素フローを行うことでさらに、膜中の酸素濃度がさらに低減することが確認できた。
【００４３】
かかる分析結果は、以下のように考察できる。前述したように液体材料やその焼成時の反応ガスは酸素と化合し易く、処理室内の酸素を随時吸収し得る反応性を有する。よって、シリコン前駆体の液体材料が接触し得る雰囲気ガスの量を制限するだけで膜中の酸素濃度を低減できたと思われる。
【００４４】
さらに、窒素フローを行うことで、シリコン前駆体の液体材料の焼成時の反応ガスを排出でき、反応ガスによる酸素の取り込みや膜への再付着を低減し、膜中の酸素濃度を低減できたと思われる。
【００４５】
加えて、フィルタリングにより酸素含有量の少ない窒素をフローすることで、シリコン前駆体の液体材料に接触しうる酸素量を低減することで、膜中の酸素濃度を低減できたと思われる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の成膜装置および成膜方法によれば特性の良好な膜を形成することができる。
【００４７】
図６は、本実施の形態の成膜装置に用いられるベルジャの他の構成例を示す側面図である。上記実施の形態(図１、図３（Ｂ））おいては、供給された不活性ガスを、不活性ガスの供給の圧力により、ベルジャ１７の側壁の底部とステージ１５との間に生じた空間（隙間）１７ｃから排出させたが、図６に示すように、ベルジャ１７の側壁の底部に孔（切り欠き、ガス排出孔）１７ｄを設け、この孔から不活性ガスを排出してもよい。
【００４８】
図７は、本実施の形態の成膜装置の他の構成を示す要部断面図である。上記実施の形態においては、基板上に液体材料の吐出（塗布）した後、成膜装置（図１）に搬入したが、図７に示すように成膜装置内部に吐出部（吐出装置）２１を設けてもよい。２１ａは、液滴吐出ヘッド、２３は、ステージである。また、搬送チャンバー１３を、搬入側のチャンバーとし、搬出側のチャンバーとして、搬送チャンバー２５を設けてもよい。即ち、吐出、焼成処理後、基板Ｓ１をあらかじめ窒素パージされた搬送チャンバー２５内に格納し、処理室１１と搬送チャンバー２５との連結扉を閉め、これらの空間を隔離した後、搬送チャンバー２５から基板Ｓ１を取り出す。なお、図１と同一の機能を有するものには同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。なお、吐出部としてスピンコート装置や、ロールコート装置、凸印刷装置、凹版印刷装置などの種々の印刷装置を用いてもよい。
【００４９】
図８は、本実施の形態の成膜装置の搬送機構例を示す図である。上記基板Ｓ１の搬送チャンバー１３→ステージ（吐出部）２３→ステージ（加熱部）１５→搬送チャンバー２５への基板搬送機構については、特に制限はないが、例えば、図８に示す搬送機構（搬送手段）を用いることができる。当該機構においては、ステージ２３、１５等の内部に、あらかじめ基板昇降機構２３ａを準備しておき、基板Ｓ１を持ち上げる。基板Ｓ１裏面の空間にロボット２８のアーム２８ａを差込、軸２８ｂの回転や移動によりステージ１５上に搬送する。この他、ベルトコンベアなどの搬送機構を用いてもよい。また、搬送チャンバー１３→ステージ（吐出部）２３→ステージ（加熱部）１５→搬送チャンバー２５間のそれぞれの搬送工程において搬送機構を変えてもよい。
【００５０】
なお、上記実施の形態においては、加熱手段としてステージ１５内のヒータ１５ａを利用したが、この他、ランプ（赤外線、遠赤外線）や、レーザを利用してもよい。例えば、ベルジャの内壁（例えば、天井部）にランプやレーザ装置を設置し、これらにより基板Ｓ１を加熱してもよい。この他、プラズマ、電子ビーム、イオンビーム又はマイクロ波などのエンルギー線により加熱を行ってもよい。この場合も、ベルジャの内壁（例えば、天井部）にエネルギー線照射装置を設置し、基板Ｓ１を加熱する。
【００５１】
また、例えば、上記実施例の焼成処理により形成される膜は、アモルファス膜である。上記成膜方法により形成したアモルファス膜に対しレーザーアニールを施し、多結晶シリコン膜としてもよい。もちろん、温度などの条件を調整し、シリコン前駆体の液体材料を多結晶シリコンに焼成することも可能である。
【００５２】
また、上記実施の形態において用いたシリコン前駆体の液体材料に特に制限はないが、具体例として、例えば、水素化ポリシランを溶媒に溶解した液体材料を用いることができる。なお、溶解状態でなく、分散状態の溶液でもよい。この水素化ポリシランは、シラン化合物（水素化珪素化合物）を重合させることにより形成される。かかるシラン化合物は、例えば、一般式ＳｉnＨm（ここで、ｎ、ｍはそれぞれ独立な整数を示す。）で表される。溶媒としては、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、デカリン、トルエンなどの炭化水素系の溶媒を用いることができる。このシラン化合物溶液に、例えば紫外線などを照射し、重合させることで水素化ポリシラン溶液を生成できる。この水素化ポリシラン溶液に、上記焼成処理を施すことにより、シリコン膜が形成される。
【００５３】
また、上記実施の形態においては、シリコン前駆体の液体材料を例に説明したが、他の溶液プロセスにも適用可能である。溶液プロセスを用いた場合には、液体材料から溶媒などの揮発成分や加熱によるガスが生じやすく、上記成膜装置（成膜方法）により成膜特性の向上が期待できる。
【００５４】
（半導体装置の製造）
次いで、上記成膜装置および成膜方法を用いた半導体装置の製造工程について説明する。図９は、ＨＩＴ型太陽電池の構成を示す断面図である。また、図１０は、薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。
【００５５】
図９に示すように、ＨＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）型太陽電池（光電変換装置）は、下部電極１１３、第１導電型のシリコン膜（基板）１１５、真性（intrinsic）のアモルファスシリコン膜１１７、第２導電型のシリコン膜１１９、上部電極１２１および補助電極１２３を有する。
【００５６】
第１、第２導電型は、ｎ型又はｐ型であり、ｎ型の場合は、リンなどのｎ型不純物を、ｐ型の場合は、ホウ素などのｐ型不純物を有する。真性（ｉ型）とは、不純物が注入されておらず、ｎ型またはｐ型半導体膜（層）と比較し、不純物濃度が低い半導体膜である。
【００５７】
このようなＨＩＴ型太陽電池の製造工程の一例について説明する。例えば、ｐ型のシリコン基板１１５の裏面にアルミニウム（Ａｌ）などの導電性膜をスパッタリング法などで形成し、パターニングすることにより下部電極１１３を形成する。次いで、シリコン基板１１５の上部に、シリコン前駆体の液体材料を所望の形状に塗布する（図３（Ａ）参照）。次いで、図１に示す成膜装置１０内に搬送し、シリコン基板１１５をベルジャ１７で覆い、前述のように窒素フローを行いながら加熱（焼成）し、アモルファスシリコン膜１１７を形成する。次いで、アモルファスシリコン膜１１７上に、ｎ型のシリコン膜１１９を形成する。このｎ型のシリコン膜１１９の形成に際しても、図１に示す成膜装置１０を用い、リンなどのドーパントが溶解したシリコン前駆体の液体材料を上述のとおり焼成し、形成してもよい。次いで、ｎ型のシリコン膜１１９の上部に、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）などよりなる上部電極１２１およびＡｌなどよりなる補助電極１２３を形成する。これらの導電性膜は、スパッタリング法などを用いて成膜した後、パターニングすることにより形成できる。なお、導電性膜の成膜において導電性微粒子を分散させた液体を用いてもよい。このように、装置の構成膜をすべて液体プロセスを用いて形成することも可能である。
【００５８】
図１０に示すように、薄膜トランジスタは、絶縁性基板２１３、シリコン膜２１５、ドープシリコン膜２１７、ゲート絶縁膜２１９およびゲート電極２２１の積層構造を有し、ゲート電極２２１は、層間絶縁膜２２３で覆われ、ゲート電極２２１の両側に位置するドープシリコン膜２１７は、その上部のコンタクトホールＣ１を介して配線（ソース電極およびドレイン電極）Ｍ１と接続している。
【００５９】
このような薄膜トランジスタの製造工程の一例について説明する。例えば、ガラス基板などの絶縁性基板２１３の上部に、シリコン前駆体の液体材料を所望の形状に塗布する（図３（Ａ）参照）。次いで、図１に示す成膜装置１０内に搬送し、シリコン基板２１３をベルジャ１７で覆い、前述のように窒素フローを行いながら加熱（焼成）し、多結晶のシリコン膜２１５を形成する。次いで、シリコン膜２１５上の両端にドープシリコン膜２１７を形成する。このシリコン膜２１７の形成に際しても、図１に示す成膜装置１０を用い、ドーパントが溶解したシリコン前駆体の液体材料を上述のとおり焼成し、形成してもよい。次いで、コンタクト領域（Ｃ１部）を除く領域に、ゲート絶縁膜２１９を形成する。このゲート絶縁膜２１９の形成に際しても、図１に示す成膜装置１０を用いシリコン前駆体の液体材料を上述のとおり焼成し、シリコン膜を形成した後、当該膜を酸化させることにより形成してもよい。次いで、ゲート絶縁膜２１９上にタンタル（Ｔａ）などの導電性膜を堆積し、パターニングすることによりゲート電極２２1を形成する。この後、コンタクト領域（Ｃ１部）を除く領域に、層間絶縁膜２２３を形成し、コンタクトホールＣ１内部およびその上部にＡｌなどの導電性膜よりなる配線（ソース電極およびドレイン電極）Ｍ１を形成する。層間絶縁膜２２３もゲート絶縁膜２１９と同様に形成してもよい。また、配線Ｍ１は、導電性膜をスパッタリング法などを用いて成膜した後、パターニングすることにより形成できる。なお、導電性膜の成膜において導電性微粒子を分散させた液体を用いてもよい。このように、装置の構成膜をすべて液体プロセスを用いて形成することも可能である。
【００６０】
このように、半導体装置を構成する膜（特に、シリコン膜）の成膜に、本実施の形態の成膜装置および成膜方法を用いることで、膜特性を向上させることができ、ひいては、半導体装置の高性能化を図ることができる。
【００６１】
なお、上記においては、本実施の形態の成膜装置および成膜方法を用いた半導体装置として、太陽電池や薄膜トランジスタを例に適用したが、これらに限られず、本実施の形態の成膜装置および成膜方法は、半導体膜（特に、シリコン膜）を有する半導体装置に広く適用可能である。
【００６２】
（電子機器）
上記太陽電池や薄膜トランジスタなどの半導体装置は、各種電子機器に組み込むことができる。適用できる電子機器に制限はないが、電卓、携帯電話、電子手帳、電子辞書、腕時計、クロック等の電子機器に太陽電池や薄膜トランジスタなどの半導体装置を組み込むことができる。
【００６３】
また、上記薄膜トランジスタを、電気光学装置（表示装置）の画素回路や駆動回路として用いることができる。例えば、ビデオカメラ、テレビジョンなどの電気光学装置（表示部）に、上記薄膜トランジスタを組み込むことができる。
【００６４】
＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、ベルジャ１７内に供給された不活性ガスを、ベルジャ１７の側壁の底部の隙間１７ｃや孔１７ｄから排出したが、当該不活性ガスを排気機構により処理室１１の外部に廃棄してもよい。
【００６５】
図１１は、本実施の形態の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。図１２は、本実施の形態の成膜装置のステージの上面図である。なお、図１および図７等と同一の機能を有するものには同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００６６】
実施の形態１と異なる箇所は、排気機構３０を有する点にある。排気機構３０は、処理室１１の底部に設けられた排気孔３０ａと接続される排気管３０ｂを有する。排気管３０ｂに設けられた３０ｃは、排気シャッタ（弁）であり、排気ガスの逆流を防止する。一方、ステージ１５の基板Ｓ１の搭載領域の外周には、排気孔１５ｂが設けられている。排気孔１５ｂの形状や個数に特に制限はないが、例えば、図２に示すように、基板Ｓ１の搭載領域の外周に、複数の略円形の排気孔１５ｂを設ける。複数の排気孔１５は、例えば、ステージ１５の内部において連結され処理室１１底部の排気孔３０ａにがる。排気管３０ｂからは、自然排気を行ってもよいし、減圧ポンプなどと接続し、吸引排気を行ってもよい。１７ｅは、ベルジャ１７の側壁底部の全面に接着された樹脂部材（例えば、Ｏリング）であり、ステージ１５とベルジャ１７との密着性を向上させる。かかる構成により、ベルジャ１７内の気密性が向上する。また、かかる構成により、排気（吸引）効率を向上させることができる。また、排気ガスの処理室１１への侵入を低減できる。
【００６７】
なお、図１１中の２４は、フィルタであり、実施の形態１で説明したフィルタを明示したものである。また、２６は、流量計である。なお、実施の形態１の成膜装置（図１、図７）に流量計を配置してもよい。また、２７は、ドライポンプであり、搬送チャンバー１３やベルジャ１７内の圧力（減圧状態）を調整し、例えば、１０-1Ｔｏｌｌ（１Ｔｏｌｌ＝（101325/760）Ｐａ）程度とする。
【００６８】
本実施の形態の成膜装置を用いた成膜工程は実施の形態１と同様である。即ち、基板Ｓ１を搬入し、その上部に、液滴吐出ヘッド２１ａを用いて、シリコン前駆体の液体材料３を所望の形状に吐出した後、基板Ｓ１をステージ１５上に搬送する。この際、ペルジャ１７は、処理室１１内のステージ１５の近傍に配置されている。この後、ベルジャ１７をベルジャ搬送機構によりステージ１５上へ基板Ｓ１および排気孔１５ｂを覆うように配置し、ガスライン１９を介して不活性ガス（ここでは、窒素ガス）をベルジャ１７内に供給しつつ、ヒータ１５ａにより基板Ｓ１を加熱し、シリコン前駆体の液体材料３を焼成し、シリコン膜を形成する。この際、供給された不活性ガスは、前述の排気機構３０によって、処理室１１外に排出される。本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００６９】
図１３は、本実施の形態の成膜装置の他の構成を示す要部断面図である。なお、図１１と同一の機能を有するものには同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。図１１においては、ステージ１５に排気孔１５ｂを設けたが、ステージ（基板Ｓ１の搭載領域）１５の外周の処理室１１の底面に排気孔３０ａを配置し、ステージ１５および排気孔３０ａを覆うようベルジャ１７を配置する構成としてもよい。かかる成膜装置においても、ガスライン１９を介して不活性ガス（ここでは、窒素ガス）をベルジャ１７内に供給し、前述の排気機構３０によって、処理室１１外に排出しつつ、ヒータ１５ａにより基板Ｓ１を加熱処理することができる。
【００７０】
＜実施の形態３＞
実施の形態２においては、ベルジャ１７内に不活性ガスのみを供給したが、他のガスを供給可能な機構としてもよい。
【００７１】
図１４は、本実施の形態の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。なお、図１１と同一の機能を有するものには同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００７２】
実施の形態１と異なる箇所は、ベルジャ１７に２つの供給孔１７ａを設け、一方に、ガスライン１９を介して不活性ガスを供給し、他方に、ガスライン（ガス供給管、チューブ、ガス供給手段）４０を介して他のガスを供給している点にある。他のガスとしては、例えば、シリコン膜中に不純物をドープする際に用いられるドーパントガスや、シリコン膜を酸化する際に用いられる酸素又は酸素化合物を含有するガス（酸化性ガス）などが挙げられる。なお、４１は、流量計である。また、ガスライン（供給孔１７ａ）を３以上設けてもよい。
【００７３】
本実施の形態の成膜装置を用いた成膜工程について説明する。例えば、実施の形態１の「半導体装置の製造」において、太陽電池のｎ型のシリコン膜１１９を形成する際、シリコン前駆体の液体材料を塗布し、実施の形態２と同様の窒素フローに加え、ｎ型のドーパントガスを供給しながら焼成することができる。また、薄膜トランジスタのドープシリコン膜２１７も同様に形成することができる。
【００７４】
さらに、ゲート絶縁膜２１９や層間絶縁膜２２３の形成に際しても、実施の形態２と同様に窒素フローしつつ１００〜２００℃、より好ましくは１８０〜２００℃で加熱し、シリコン前駆体膜を形成した後、酸化性ガス(例えば、大気）を供給しつつ、加熱することでシリコン前駆体膜を酸化シリコン膜に変化させることができる。加熱条件は、例えば、４００℃で１時間程度である。この後、ベルジャ１７内に不活性ガス（Ｎ2）を供給し、ベルジャ１７内の酸化性ガスを排出する。
【００７５】
このように、本実施の形態の成膜装置および成膜方法においては、ベルジャ１７に接続されるガスラインを増やすことで、シリコン膜の形成処理だけでなく、ドーパントの混入処理や酸化処理も行うことができる。また、これらの各種膜の連続成膜が可能であり、これらの膜の積層構造を有する半導体装置の製造に用いて効果的である。
【００７６】
さらに、実施の形態２で詳細に説明した、排気機構３０を有する構成とすることで、ベルジャ１７から処理室１１中に、ドーパントガスや酸化性ガスが侵入することを防止でき、処理室１１内の汚染を低減できる。
【００７７】
なお、図１４においては、１のベルジャ１７に複数のガスラインを接続したが、各ラインごとにベルジャを設けるなど、ベルジャ１７を複数準備しておき、供給するガスに応じて使用するベルジャ１７を分けてもよい。
【００７８】
なお、上記実施の形態１〜３を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施の形態１の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。
【図２】実施の形態１の成膜装置に用いられるベルジャの構成例を示す上面図および断面図である。
【図３】実施の形態１の成膜装置を用いた成膜工程を示す要部断面図である。
【図４】実施の形態１の実施例の各種シリコン膜の処理条件をまとめた表である。
【図５】実施の形態１の実施例の各種シリコン膜の酸素濃度を示すグラフである。
【図６】実施の形態１の成膜装置に用いられるベルジャの他の構成例を示す側面図である。
【図７】実施の形態１の成膜装置の他の構成を示す要部断面図である。
【図８】実施の形態１の成膜装置の搬送機構例を示す図である。
【図９】ＨＩＴ型太陽電池の構成を示す断面図である。
【図１０】薄膜トランジスタの構成を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。
【図１２】実施の形態２の成膜装置のステージの上面図である。
【図１３】実施の形態２の成膜装置の他の構成を示す要部断面図である。
【図１４】実施の形態３の成膜装置（加熱装置、焼成装置、半導体装置の製造装置）を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
３…液体材料、１０…成膜装置、１１…処理室、１３…搬送チャンバー、１４ａ…液滴吐出ヘッド、１５…ステージ、１５ａ…ヒータ、１５ｂ…排気孔、１７…ベルジャ、１７ａ…供給孔、１７ｂ…取手部、１７ｃ…空間、１７ｄ…樹脂部材、１９…ガスライン、２１…吐出部、２１ａ…液滴吐出ヘッド、２３…ステージ、２３ａ…基板昇降機構、２４…フィルタ、２５…排気チャンバー、２６…流量計、２７…ドライポンプ、２８…ロボット、２８ａ…アーム、２８ｂ…軸、３０…排気機構、３０ａ…排気孔、３０ｂ…排気管、３０ｃ…排気シャッタ、４０…ガスライン、４１…流量計、１１３…下部電極、１１５…シリコン膜（基板）、１１７…アモルファスシリコン膜、１１９…シリコン膜、１２１…上部電極、１２３…補助電極、２１３…絶縁性基板、２１５…シリコン膜、２１７…ドープシリコン膜、２１９…ゲート絶縁膜、２２１…ゲート電極、２２３…層間絶縁膜、Ｃ１…コンタクトホール、Ｍ１…配線、Ｓ１…基板
【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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