JP2006128370A - 成膜装置、成膜方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属アルコキシドよりなる成膜ガスを用いた成膜方法においいて、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出を抑制し、被処理基板の汚染を抑制した清浄な成膜を実施可能とする。
【解決手段】 処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記被処理基板を加熱する工程と、前記処理容器内に成膜ガスを供給する工程と、を有し、前記成膜ガスは、金属アルコキシドよりなり、前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面には無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする成膜方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被処理基板上に薄膜を形成する成膜方法、当該成膜方法を実施する成膜装置を動作させるプログラム、および当該プログラムを記憶する記録媒体に関する。

半導体装置の製造には、例えば被処理基板上に薄膜を成膜する工程や、または成膜された薄膜をエッチングする工程、薄膜の表面処理を行う工程などがあり、このような複数の工程を経て、多層配線構造を有する半導体装置が製造される。

このような半導体製造工程のうち、例えば被処理基板上に成膜を行う工程で用いる成膜装置では、成膜に係る様々なガスを、被処理基板が保持された処理容器内に供給して成膜を行っている。

上記の成膜装置の場合、被処理基板を保持する処理容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されることが多い。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、軽量であって加工が容易であり、また比較的入手が容易であるため、成膜装置の処理容器として広く用いられるに至っている。
特開２００３−７６９４号公報 特開２０００−３６７８７７号公報 特開平９−１８４０９４号公報 特開平９−３０２４９９号公報

しかし、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる処理容器は、特定のガスを当該処理容器内に供給した場合、処理容器を構成するアルミニウムが溶出してしまい、溶出したアルミニウムなどが飛散して被処理基板に付着し、汚染の原因となってしまう場合があった。

例えば、処理容器内に金属アルコキシドよりなるガスを供給した場合には、アルミニウムが溶出してしまう問題が顕著であり、被処理基板がアルミニウムや、またはアルミニウム合金に含有される金属などにより、汚染されてしまう可能性が生じていた。

そこで、本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な成膜装置、成膜方法、当該成膜方法を実施する成膜装置を動作させるプログラム、および当該プログラムを記憶する記録媒体を提供することを目的としている。

本発明の具体的な課題は、金属アルコキシドよりなる成膜ガスを用いた成膜方法においいて、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出を抑制し、被処理基板の汚染を抑制した清浄な成膜を実施可能とすることである。

本発明は、上記の課題を、請求項１に記載したように、
処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記被処理基板を加熱する工程と、
前記処理容器内に成膜ガスを供給する工程と、を有し、
前記成膜ガスは、金属アルコキシドよりなり、前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面には無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする成膜方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記保護膜の空孔率は、５％以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記保護膜は、フッ素化されたフッ素化層を含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記処理容器には、前記成膜ガスを当該処理容器内に供給する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部が設けられ、当該シャワーヘッド部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記処理容器内には前記被処理基板を保持する保持台と、当該保持台を支持する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる保持台支持部が設けられ、当該保持台支持部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記処理容器内には、前記処理容器内をクリーニングするクリーニングガスを導入する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる、ガス導入部が設けられ、当該ガス導入部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記被処理基板の加熱は、前記保持台の、前記被処理基板が保持される側と対向する側に設けられた加熱ランプにより、行われることを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記成膜ガスと共に前記処理容器内にはＯ_２が導入されることを特徴とする、請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記薄膜は、Ｔａ_２Ｏ_５膜であることを特徴とする請求項１乃至９のうち、いずれか１項記載の成膜方法により、また、
請求項１１に記載したように、
処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する、成膜装置による成膜方法をコンピュータに動作させるプログラムであって、
前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面には無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されており、
前記被処理基板を加熱する工程と、
前記処理容器内に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する工程と、を有することを特徴とするプログラムにより、また、
請求項１２に記載したように、
前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１１記載のプログラムにより、また、
請求項１３に記載したように、
前記成膜ガスと共に前記処理容器内にはＯ_２が導入されることを特徴とする、請求項１１または１２記載のプログラムにより、また、
請求項１４に記載したように、
前記薄膜は、Ｔａ_２Ｏ_５膜であることを特徴とする請求項１１乃至１３のうち、いずれか１項記載のプログラムにより、また、
請求項１５に記載したように、
請求項１１乃至１４のうち、いずれか１項記載のプログラムを記憶した記録媒体により、また、
請求項１６に記載したように、
被処理基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記被処理基板を保持する保持台を内部に備えた、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる処理容器と、
前記処理容器に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する成膜ガス供給部と、
前記処理容器に設置された加熱手段と、を有し、
前記処理容器の内壁面は、前記加熱手段により１４０℃以上に加熱されると共に、無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする成膜装置により、また、
請求項１７に記載したように、
前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１６記載の成膜装置により、また、
請求項１８に記載したように、
前記保護膜は、フッ素化されたフッ素化層を含むことを特徴とする請求項１６または１７記載の成膜装置により、また、
請求項１９に記載したように、
前記成膜ガス供給部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部よりなり、当該シャワーヘッド部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のうち、いずれか１項記載の成膜装置により、また、
請求項２０に記載したように、
前記処理容器内には前記保持台を支持する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる保持台支持部が設けられ、当該保持台支持部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至１９のうち、いずれか１項記載の成膜装置により、また、
請求項２１に記載したように、
前記処理容器内には、前記処理容器内をクリーニングするクリーニングガスを導入する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる、ガス導入部が設けられ、当該ガス導入部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至２０のうち、いずれか１項記載の成膜装置により、また、
請求項２２に記載したように、
処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面は、１４０℃以上に加熱されると共に、無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成され、
前記被処理基板を加熱する加熱手段により、当該被処理基板を加熱する工程と、
前記処理容器に設置された成膜ガス供給部より、当該処理容器内に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する工程と、を実行する制御手段を有することを特徴とする成膜装置により、解決する。

本発明によれば、金属アルコキシドよりなる成膜ガスを用いた成膜方法においいて、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出が抑制され、被処理基板の汚染が抑制されて清浄な成膜が実施可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１による成膜方法を実施する成膜装置の一例を、模式的に示した図である。

図１を参照するに、本図に示す成膜装置１０は、被処理基板Ｗを保持する、例えばセラミックなどよりなる、略円盤状の保持台１２をその内部に有する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる処理容器１１を有している。前記保持台１２は、例えば前記処理容器１１の底面から起立するように形成された、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる保持台支持部１３によって支持されている。また、当該保持台支持部１３と前記処理容器１１の底面との間に挟持されるように、パージガスを後述する空間１２Ａに放出する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるパージガス放出部１９が設置されている。

また、前記処理容器１１の上部には、前記保持台１２に略対向するように、当該被処理基板Ｗ上に形成される薄膜の原料となる成膜ガスを供給する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる、シャワーヘッド部１４が設置されている。当該シャワーヘッド部１４と前記保持台１２の間の被処理基板上には、前記成膜ガスが供給される、処理空間１１Ａが形成されている。

前記シャワーヘッド部１４は、成膜ガス通路と成膜ガス通路から前記処理空間１１Ａに連通する、複数のガス供給孔が形成された、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるガス供給部１４Ａと、当該ガス供給部１４が嵌合され、当該ガス供給部１４Ａを保持する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるガス供給部保持部１４Ｂより構成されている。前記ガス供給部１４Ａには、ガスライン２０が接続され、当該ガスライン２０から前記ガス供給孔を介して前記処理空間１１Ａに成膜ガスが供給される構造になっている。

また、前記処理容器１１の底面には排気口１１Ｂが形成され、当該排気口１１Ｂには、排気ライン２５が接続され、当該排気ライン２５には、バルブ２５Ａを介して、例えば真空ポンプなどの排気手段２６が接続されて、前記処理容器１１内を真空排気して減圧状態とすることが可能な構成となっている。

また、前記処理容器１１の底面には、前記保持台１２に対向するように開口部が設けられ、当該開口部には、例えば透過窓１６が設置されている。当該透過窓１６の、前記処理容器１１の外側には、例えば加熱ランプなどからなる加熱手段１７が設置されて、透過窓１６を介して前記保持台１２、または前記被処理基板Ｗを加熱して、当該被処理基板Ｗを所望の温度にすることが可能な構造になっている。

また、前記保持台１２、前記保持台支持部１３、前記透過窓１６および前記パージガス放出部１９で囲まれた空間１２Ａには、当該パージガス放出部１９より、例えばＡｒまたはＮ_２などのパージガスが導入され、成膜ガスが前記空間１２Ａに侵入することを抑制して、例えば前記透過窓１６上などの前記空間１２Ａに面した壁面に、堆積物が堆積することを抑制している。

また、前記シャワーヘッド部１４の、前記ガス供給部１４Ａに接続されるガスライン２０には、バルブ２０Ａが付され、成膜ガスの供給を停止または開始の制御が可能になっている。また、前記ガスライン２０には、例えば液体よりなる原料を気化する気化器２０Ｂが設置されている。さらに当該気化器２０Ｂには、前記ガスライン２０に設置された液体質量流量コントローラ２０Ｃとバルブ２０Ｄを介して、例えば液体よりなる原料２４Ａが保持された、原料容器２４が接続されている。当該原料２４Ａは、当該原料容器２４に接続される、バルブ２３Ａが付されたガスライン２３から供給される、例えばＨｅなどの押圧ガスによって押し出され、前記質量流量コントローラ２０Ｃによって流量を制御されて、前記気化器２０Ｂに供給される。供給された原料は、気化器によって気化されて気体である成膜ガスとなり、前記気化器２０Ｂに接続された、キャリアガスライン２２から供給される、例えばＡｒなどのキャリアガスと共に、前記シャワーヘッド部１４から前記空間１１Ａに供給される構造になっている。

前記キャリアガスライン２２には、バルブ２２Ａと質量流用コントローラ２２Ｂが設置され、気化器へ供給されるキャリアガスの流量の制御や、供給の開始・停止などの制御が可能になっている。

また、前記気化器２０Ｂには、例えばＡｒなどのパージガスを供給する、パージガスライン２１が接続されており、前記パージガスライン２１には、バルブ２１Ａと質量流用コントローラ２１Ｂが設置され、気化器へのパージガスの供給の流量の制御や、供給の開始・停止などの制御が可能になっている。

さらに、前記ガスライン２０には、例えばＯ_２など、成膜ガスを酸化する酸化ガスを前記空間１１Ａに供給する、バルブ２７Ａと質量流量コントローラ２７Ｂが付されたガスライン２７が接続されており、前記空間１１Ａに酸化ガスを供給することが可能になっている。

また、前記シャワーヘッド部１４の周囲には、略ドーナツ状の、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるクリーニングガス導入部が形成されており、前記空間１１Ａに、例えば、ＣｌＦ_３，ＮＦ_３などのクリーニングガスを導入して処理容器内をクリーニングすることが可能に構成されている。

本実施例による成膜装置１０によって成膜を行う場合、例えば液体よりなる原料を気化させて用いるため、気化させた原料の凝縮を防止するために、シャワーヘッド部１４や、処理容器１１は加熱して用いられることが好ましい。このため、例えば前記成膜装置１０には、例えばヒータよりなる加熱手段１８が設置されて成膜装置を加熱し、成膜ガスの凝縮が抑制されている。

例えば、前記加熱手段１８は、前記シャワーヘッド部１４に設置された加熱手段１８Ａ、前記処理容器１１に設置された加熱手段１８Ｂ，および前記ガスライン２０に設置された加熱手段１８Ｃを有している。また必要に応じて、加熱手段をさらに付加して成膜ガスの凝縮を抑制するように構成してもよい。

本実施例による成膜装置１０では、前記原料２４Ａに、金属アルコキシドを用いている。金属アルコキシドは、アルミニウムや、またはアルミニウム合金のアルミニウムを溶出させる特性を有しており、このため、従来は処理容器やシャワーヘッド部、またはガスラインなどに、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる材料を用いる場合には、被処理基板上に形成される薄膜が、これらの金属成分で汚染されてしまう懸念があった。また、このようなアルミニウムの溶出は、特に温度が高くなると顕著になり、液体よりなる原料を気化して用いる本実施例の場合には、上記のように処理容器などを加熱して用いることが好ましいため、特にその抑制が重要な問題となっていた。

そこで、本実施例による成膜装置１０では、例えば、処理容器１１の内壁面に、金属アルコキシドによる、アルミニウムなどの金属成分の溶出を抑制する保護膜Ｐが形成されている。前記保護膜Ｐは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の無孔質陽極酸化被膜により形成されている。

例えば、一般的に陽極酸化被膜と呼ばれる被膜は、多孔質陽極酸化被膜であり、多孔質であるために、減圧の環境下でガス放出量が大きい上に、金属アルコキシドによるアルミニウムの溶出などを抑制する効果が不十分であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に被膜を形成しても、アルミニウムの溶出を効果的に防止することが困難であった。一方、本実施例による無孔質陽極酸化被膜では、従来の多孔質陽極酸化被膜に比べて空孔率が小さいため、金属アルコキシドなどを用いたことによる、処理容器内壁面からの成膜ガスによるアルミニウムの溶出を抑制する効果が大きい特長を有している。この場合、空孔率は５％以下であると、アルミニウムの溶出を抑制する効果が大きくなり、好適である。

このような無孔質陽極酸化被膜は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に、以下のようにして形成することが可能である。

まず、保護膜が形成される、例えば処理容器の内壁面などの保護膜を形成する素材表面の前処理を行い、素材表面に付着した油脂分を除去し、さらに不均質な酸化被膜を除去することが好ましい。

次に、当該前処理が施された素材を電解質溶液中で電解する陽極酸化処理を行うことで、素材表面に無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜を形成する。この場合、電解質溶液は、形成される保護膜を溶解しにくく、かつ無孔質陽極酸化被膜を形成することが可能である、例えば硼酸、硼酸塩、リン酸塩、またはアジビン酸塩などが溶解された電解質溶液を用いることが好ましい。

また、当該電解質溶液の電解質濃度を適正な範囲に設定することにより、被膜むらが生じにくく、また沈殿などが生じる事無く均一な被膜が可能となる。

この場合、素材が電解質溶液に浸される場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる素材は、連続あるいは断続であっても陽極となるように電源に接続されて電解される。陰極には、不溶性の導電材料が用いられる。

このようにして形成された陽極酸化被膜は空孔率が小さい、いわゆる無孔質となるが、この場合、空孔率は５％以下であることが好ましい。このようにして形成された無孔質陽極酸化被膜は、減圧下でのガス放出量が少なく、また金属アルコキシドなどの成膜ガスによりアルミニウムまたはアルミニウム合金などの素材表面が溶出することを抑制することができる。

また、この場合、例えば、３００℃程度の温度において、被膜が形成された素材をベーキングすると、被膜中の水分が低減され、好適である。

またこの場合、無孔質陽極酸化被膜の表面をフッ素化し、フッ素化層が形成されるようにすると、無孔質陽極酸化被膜の耐食性が向上し、例えば金属アルコキシドに対する素材表面の溶出を抑制する効果が良好となり、好適である。無孔質陽極酸化被膜の表面のフッ素化には、様々な方法を用いることが可能であるが、例えば、３００℃程度の温度下で窒素またはアルゴンガスで希釈したフッ素ガスに素材表面を曝す方法や、フッ素プラズマに素材表面を曝す方法などにより、無孔質陽極酸化被膜の表面にフッ素化層を形成し、金属アルコキシドに対する耐性をさらに良好とすることができる。

このように、本実施例による成膜装置では、処理容器１１の内壁面に、無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜Ｐが形成されているため、金属アルコキシドよりなる成膜ガスを用いた成膜方法において、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出が抑制され、被処理基板の汚染が抑制されて清浄な成膜が実施可能となる。

また、このような保護膜Ｐは、前記処理容器１１の内壁面に限定されず、例えば、前記処理容器１１内であって、成膜ガスに曝される可能性がある部分に形成することが可能であり、アルミニウムやアルミニウム合金の溶出を抑制する効果を奏する。

例えば、前記保持台支持部１３、シャワーヘッド部１４などの、処理容器１１内において、例えば前記空間１１Ａに面する部分など、成膜ガスに曝される部分に前記保護膜Ｐを形成することが好ましく、また、前記クリーニングガス導入部１５、パージガス放出部１９の表面にも保護膜Ｐを形成することが好ましい。

また、例えばシャワーヘッド部１４の場合、前記処理容器１１内、すなわち前記空間１１Ａに面する部分に加えて、成膜ガスが導入される導入経路、例えば複数形成される前記ガス供給孔の内壁面や、当該ガス供給孔と前記ガスライン２０を接続する成膜ガス通路の内壁面にも前記保護膜Ｐが形成されていることが好ましい。

また、前記ガスライン２０が、例えばアルミニウムやアルミニウム合金で形成されている場合、内壁面に保護膜Ｐを形成すると、金属アルコキシドによるアルミニウムの溶出が抑制されて好適である。すなわち、無孔質陽極酸化被膜は、処理容器内壁面や処理容器内の部分に限らず、気化した成膜ガスである金属アルコキシドが接触する可能性がある部分、例えばガス導入経路などの内壁面にも形成することが可能であり、アルミニウムの溶出を抑制する効果を奏する。

また、本実施例で用いる金属アルコキシドよりなる材料としては、例えばペンタエトキシタンタル（ＰＥＴ，Ｔａ（ＯＣ_２Ｈ_５）_５）を用いることが可能であり、この場合、例えば酸化ガスとしてＯ_２を用いることで、被処理基板上にＴａ_２Ｏ_５膜を形成することが可能である。

また、本実施例は上記の例に限定されず、例えば金属アルコキシドよりなる成膜ガスとして、テトラキスジメチルアミノハフニウム（Ｈｆ（Ｏ−ｔ−Ｃ_４Ｈ_９）_４）、イソプロポキシドジルコニウム（Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ_３Ｈ_７）_４）、を用いることが可能である。また、被処理基板上には、ＨｆＯ_２膜、ＺｒＯ_２膜を形成することが可能である。

また、前記成膜装置１０の、成膜に係る動作は、記憶媒体と、コンピュータ（ＣＰＵ）を内蔵した制御装置１０Ｓにより、制御される。例えば、前記バルブ２０Ａ，２０Ｄ，２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２７Ａなどの開閉や、前記加熱手段１７、加熱手段１７による加熱温度の保持・変更、また、前記質量流量コントローラ２０Ｃ，２１Ｂ，２２Ｂ，２７Ｂなどの動作は、前記制御手段１０Ｓによって制御される。また、前記制御手段１０Ｓの動作は記憶媒体に記憶されたプログラムにより行われる構造になっている。

図２は、前記制御手段１０Ｓの構造を模式的に示した図である。図２を参照するに、前記制御装置１０Ｓは、ＣＰＵ（コンピュータ）Ｃと、メモリＭ、例えばハードディスクなどの記憶媒体Ｈ、取り外し可能な記憶媒体である記憶媒体Ｒ、およびネットワーク接続手段Ｎを有し、さらにこれらが接続されるバスＢｕを有しており、当該バスＢｕは、例えばバルブや加熱手段と接続される構造となっている。前記記憶媒体Ｈには、成膜装置を動作させるプログラムが記録されているが、当該プログラムは、例えば記憶媒体Ｒ，またはネットワーク接続手段ＮＴを介して入力することも可能である。

例えば、前記成膜装置１０を用いて、被処理基板上に、Ｔａ_２Ｏ_５膜などの薄膜の成膜を行う場合には、前記記憶媒体Ｈに記録されたプログラム（これをレシピと呼ぶ場合がある）によって前記制御措置１０Ｓが成膜装置を、以下に示すように動作させる。

例えば、前記成膜装置１０によって、Ｔａ_２Ｏ_５膜を形成する場合の、具体的な動作を示すフローチャートを、図３に示す。

図３を参照するに、成膜処理が開始されると、ステップ１（図中Ｓ１と表記する、以下同様）において、前記加熱手段１７によって、前記保持台１２上に保持された、前記被処理基板Ｗが加熱され、当該被処理基板Ｗは、例えば、２５０℃〜４５０℃の温度範囲に保持される。

次に、ステップ２において、前記バルブ２３Ａ，２０Ｄ，２０Ａを開放して、前記ガスライン２３よりＨｅなどの押圧ガスを前記原料容器２４に供給することにより、例えばペンタエトキシタンタルよりなる前記原料２４Ａを前記気化器２０Ｂに供給し、当該気化器２０Ｂによって気化されたペンタエトキシタンタルは、成膜ガスとなって、前記シャワーヘッド部１４を介して前記空間１１Ａに供給される。この場合、前記液体質量流量コントローラ２０Ｃにより、原料２４Ａが前記気化器２０Ｂに供給される流量が制御されることで、供給される成膜ガスの流量が制御される。また、この場合、前記バルブ２２Ａが開放され、成膜ガスは、例えばＡｒなどのキャリアガスとともに前記空間１１Ａに供給される。

また、この場合、前記バルブ２７Ａが開放され、前記質量流量コントローラで流量が制御されながら、前記ガスライン２７から、酸化ガスである、例えばＯ_２ガスが、同様に前記空間１１Ａに供給される。

ここで、加熱された被処理基板上で供給された成膜ガス、酸化ガスが反応し、被処理基板上に、Ｔａ_２Ｏ_５膜が形成される。

また、この場合、前記排気ライン２５から前記処理容器１１内が排気されることで、前記空間１１Ａは、例えば、４０〜１３３２Ｐａの圧力に保持される。また、被処理基板の温度は、前記加熱手段１７によって加熱されることで、２５０℃〜４５０℃に保持される。

次に、所定の時間の成膜が終了すると、ステップ３において、前記バルブ２３Ａ，２０Ｄ，２０Ａ，２２Ａ，２７Ａを閉じて成膜ガスと酸化ガスの供給を停止し、処理容器内に残留したガスを排出して成膜処理を終了する。

また、本発明による成膜方法は、上記の場合に限定されず、例えば、成膜ガスと酸化ガスを交互に被処理基板上に供給する、すなわち、成膜ガスの供給と排出と、酸化ガスの供給と排出と、を繰り返す、いわゆるＡＬＤ法など、他の様々な方法を用いてもよい。

次に、本実施例による成膜装置に用いられている無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜Ｐがアルミニウム表面に形成されている場合に、アルミニウムの溶出が抑制される効果を調べた結果を図４〜図７に示す。

図４〜図６は、アルミニウムよりなる試料を、それぞれ、１２０℃、１４０℃、および１６０℃に加熱された液体ペンタエトキシタンタル中に放置した場合に、当該ペンタエトキシタンタル（ＰＥＴ）中に溶出したアルミニウムの濃度の時間経過による増加を、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）によって調べた結果である。この場合、実験は、アルミニウム表面を有機機械化学研磨（ＯＭＣＰ処理）した場合と、アルミニウム表面をＯＭＣＰ処理し、さらに無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜を形成したもので比較している。

図４〜図６を参照するに、まず時間０におけるデータは、アルミニウム試料をＰＥＴ液中に入れる前のＰＥＴ液の分析結果である。また、Ａｌ溶出量が、５ｐｐｂ以下のものにおいては、ＯＭＣＰ処理のみ施したもののデータがよくなっているものもあり、信頼性のあるデータとはみなせないことが判る。

また、図４を参照するに、Ａｌ溶出量は、ＯＭＣＰ処理のみ施したもの、ＯＭＣＰ処理に加えて無孔質陽極酸化被膜を施したもの、のいずれの場合においてもせいぜい５ｐｐｂであり、好ましい範囲である。

一方、図５、図６を参照するに、ＯＭＣＰ処理のみ施したものに関しては、温度が１４０℃を超えるとＡｌ用出量は５０時間放置したデータにおいて１０ｐｐｂを超え、１６０℃に至っては１０００ｐｐｂを超えるほどのものになってしまい、好ましくない。

この場合、ＯＭＣＰ処理に加え無孔質陽極酸化被膜を施したものにおいては、１６０℃、５０時間放置したものであってもＡｌ溶出量は１０ｐｐｂであり、ＯＭＣＰ処理のみのものに対し１／１００以下に抑制されているのがわかる。

さらに、一般的傾向として、Ａｌ溶出量は、高温になるほど増加するのが認められる。

このように、成膜ガスとして用いられる金属アルコキシド、例えばペンタエトキシタンタルに対して、無孔質陽極酸化被膜は、その下地となるアルミニウムまたはアルミニウム合金を保護する特長を有しており、アルミニウムが成膜ガス中に溶出することを抑制する効果を奏することが確認された。このため、本実施例による成膜方法によれば、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出が抑制され、被処理基板の汚染が抑制されて清浄な成膜が実施可能となることがわかる。

さらに具体的には、図１に示す成膜装置１０において、保護膜Ｐが形成されている表面の温度が１４０℃以上の場合においては、Ａｌ溶出量が抑制され、清浄な成膜が可能となることがわかる。

また、図７は、アルミニウム合金を、希塩酸に接触させた場合に、希塩酸中に溶出したアルミニウムの量を調べた結果である。また、実験は、系列１として、ＪＩＳ規格のＡ５０５２に該当するアルミニウム合金を用いてその表面処理を変更した場合について比較し、系列２として、ＪＩＳ規格のＡ１０５０に該当するアルミニウム合金を用いてその表面処理を変更した場合の比較を、それぞれ行っている。

この場合、系列１については、表面処理なし、表面をＯＭＣＰ処理したもの、および表面に保護膜、すなわち無孔質陽極酸化被膜を形成したものの３種類について比較し、系列２については、表面をＯＭＣＰ処理したもの、および表面に無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜を形成したものの２種類について比較している。

図５を参照するに、系列１の場合についてみると、表面処理をしない場合に比べて光学研磨を施した場合には、アルミニウムの溶出量が抑制されているが、保護膜を形成した場合にはさらにアルミニウムの溶出が抑制されていることがわかる。また、系列２の場合についても同様に、光学研磨の場合にくらべて保護膜を形成した場合には、アルミニウムの溶出が抑制されていることがわかる。

このように、無孔質陽極酸化被膜は、例えば塩酸による腐食に対しても耐性を有していることがわかる。このことから、無孔質陽極酸化被膜によりアルミニウムまたはアルミニウム合金が保護された構造を有する図１に示した成膜装置１０では、例えば塩素などのハロゲン元素に対するエッチングに対しても耐性を有し、ハロゲンによってアルミニウムまたはアルミニウムウ合金がエッチングされることを抑制し、例えばハロゲン元素を含むクリーニングガスを用いたクリーニングにおいて、アルミニウムの溶出を抑制し、被処理基板の汚染を抑制する効果を奏すると考えられる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、金属アルコキシドよりなる成膜ガスを用いた成膜方法においいて、処理容器内のアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶出が抑制され、被処理基板の汚染が抑制されて清浄な成膜が実施可能となる。

実施例１による成膜方法を実施する成膜装置の一例を模式的に示した図である。 実施例１の成膜装置に用いる制御装置を模式的に示した図である。 実施例１による成膜方法を示したフローチャートである。 Ａｌ表面の処理の違いによるＡｌ溶出量の比較をした結果を示す図（その１）である。 Ａｌ表面の処理の違いによるＡｌ溶出量の比較をした結果を示す図（その２）である。 Ａｌ表面の処理の違いによるＡｌ溶出量の比較をした結果を示す図（その３）である。 Ａｌ表面の処理の違いによるＡｌ溶出量の比較をした結果を示す図（その４）である。

符号の説明

１０ 成膜装置
１１ 処理容器
１２ 基板保持台
１１Ａ，１２Ａ 空間
１３ 保持台支持部
１４ シャワーヘッド部
１４Ａ ガス供給部
１４Ｂ ガス供給部支持部
１５ クリーニングガス導入部
１６ 透過窓
１７ 加熱ランプ
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 加熱手段
１９ パージガス放出部
２０，２１，２２，２３ ガスライン
２０Ａ，２０Ｄ，２１Ａ，２２Ａ，２５Ａ，２７Ａ バルブ
２０Ｂ 気化器
２０Ｃ，２１Ｂ，２２Ｂ，２７Ｂ 質量流量コントローラ
２４ 原料容器
２４Ａ 原料
２５ 排気ライン
２６ 排気手段
１０Ｓ 制御装置

Claims (22)

1. 処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する成膜方法であって、
   前記被処理基板を加熱する工程と、
   前記処理容器内に成膜ガスを供給する工程と、を有し、
   前記成膜ガスは、金属アルコキシドよりなり、前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面には無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする成膜方法。
2. 前記保護膜の空孔率は、５％以下であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
3. 前記保護膜は、フッ素化されたフッ素化層を含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
4. 前記処理容器には、前記成膜ガスを当該処理容器内に供給する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部が設けられ、当該シャワーヘッド部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
5. 前記処理容器内には前記被処理基板を保持する保持台と、当該保持台を支持する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる保持台支持部が設けられ、当該保持台支持部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
6. 前記処理容器内には、前記処理容器内をクリーニングするクリーニングガスを導入する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる、ガス導入部が設けられ、当該ガス導入部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
7. 前記被処理基板の加熱は、前記保持台の、前記被処理基板が保持される側と対向する側に設けられた加熱ランプにより、行われることを特徴とする請求項１乃至６のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
8. 前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
9. 前記成膜ガスと共に前記処理容器内にはＯ_２が導入されることを特徴とする、請求項１乃至８のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
10. 前記薄膜は、Ｔａ_２Ｏ_５膜であることを特徴とする請求項１乃至９のうち、いずれか１項記載の成膜方法。
11. 処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する、成膜装置による成膜方法をコンピュータに動作させるプログラムであって、
    前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面には無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されており、
    前記被処理基板を加熱する工程と、
    前記処理容器内に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する工程と、を有することを特徴とするプログラム。
12. 前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１１記載のプログラム。
13. 前記成膜ガスと共に前記処理容器内にはＯ_２が導入されることを特徴とする、請求項１１または１２記載のプログラム。
14. 前記薄膜は、Ｔａ_２Ｏ_５膜であることを特徴とする請求項１１乃至１３のうち、いずれか１項記載のプログラム。
15. 請求項１１乃至１４のうち、いずれか１項記載のプログラムを記憶した記録媒体。
16. 被処理基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
    前記被処理基板を保持する保持台を内部に備えた、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる処理容器と、
    前記処理容器に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する成膜ガス供給部と、
    前記処理容器に設置された加熱手段と、を有し、
    前記処理容器の内壁面は、前記加熱手段により１４０℃以上に加熱されると共に、無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成されていることを特徴とする成膜装置。
17. 前記金属アルコキシドはペンタエトキシタンタルよりなることを特徴とする請求項１６記載の成膜装置。
18. 前記保護膜は、フッ素化されたフッ素化層を含むことを特徴とする請求項１６または１７記載の成膜装置。
19. 前記成膜ガス供給部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部よりなり、当該シャワーヘッド部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のうち、いずれか１項記載の成膜装置。
20. 前記処理容器内には前記保持台を支持する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる保持台支持部が設けられ、当該保持台支持部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至１９のうち、いずれか１項記載の成膜装置。
21. 前記処理容器内には、前記処理容器内をクリーニングするクリーニングガスを導入する、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる、ガス導入部が設けられ、当該ガス導入部には前記保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至２０のうち、いずれか１項記載の成膜装置。
22. 処理容器内に保持された被処理基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
    前記処理容器はアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなり、当該処理容器の内壁面は、１４０℃以上に加熱されると共に、無孔質陽極酸化被膜よりなる保護膜が形成され、
    前記被処理基板を加熱する加熱手段により、当該被処理基板を加熱する工程と、
    前記処理容器に設置された成膜ガス供給部より、当該処理容器内に金属アルコキシドよりなる成膜ガスを供給する工程と、を実行する制御手段を有することを特徴とする成膜装置。

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