JP6458595B2 - 成膜装置及び成膜方法並びに記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化する酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜する技術に関する。
縦型熱処理装置の反応容器内において、ウエハボートに棚状に保持された半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して、いわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて金属酸化膜を形成することが知られている。例えば特許文献１には、Ｚｒ化合物よりなる原料ガスと、酸化ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスを用い、これらを交互的に供給して酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜を形成するＡＬＤプロセスが提案されている。
このプロセスでは、処理容器内に原料ガスを供給するステップと、処理容器内に酸化ガスを供給するステップとの間に、処理容器内をパージガスでパージするステップを行って１回の成膜操作とし、これを複数回繰り返すことにより、所定膜厚のＺｒＯ２膜を成膜している。このように原料ガスと酸化ガスとの切り替え時には処理容器内はパージガスにより置換されるが、この置換が不十分な場合には、ＺｒＯ２膜中の不純物量の増加や、カバレッジ性能の悪化を招くおそれがある。
このため置換条件の最適化を図る必要があるが、この作業はプロセス種別毎に行うため作業が煩雑となる。また適正な置換条件を設定したとしても、処理容器内にて繰り返し成膜処理を行う過程で、得られるＺｒＯ２膜の膜質が意図せずに劣化する現象の発生が認められることがある。
特許文献２には、ＭＯＣＶＤ装置のパージ方法において、反応室から排出されるガス中の水分濃度を測定することにより、パージ処理の終点を把握する方法が記載されている。しかしながらこの手法はパージ処理に用いられるアルキル金属の無駄を抑えると共に、短時間で確実にパージ処理を行うことを目的としたものであり、この特許文献２の技術を用いても、本発明の課題を解決することはできない。
特開２０１３−１６１９８８号公報（段落００６３〜００６６、図４、図７等） 特開２００１−３３２５０１号公報（段落００１２、００１７、００２１、図１等）
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化する酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜するにあたり、膜中の不純物が少なく、良好な成膜処理を安定して行なうことができる技術を提供することにある。
このため本発明の成膜装置は、
真空雰囲気である反応容器内にて、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化するオゾンガスである酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜する成膜装置において、
前記反応容器内を排気路を介して排気する真空排気機構と、
前記排気路を流れるガス中の水分濃度を検出する水分検出部と、
前記反応容器内の雰囲気を置換するための置換用のガスを当該反応容器内に供給する置換用のガス供給部と、
前記反応容器内に前記原料ガスを供給するステップと、次いで前記反応容器内の雰囲気を前記置換用のガスにより置換した後、当該反応容器内に前記酸化ガスを供給するステップと、続いて前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを含む雰囲気置換ステップと、を実行するように制御信号を出力すると共に、前記酸化ガスを供給するステップの開始以降、前記原料ガスを供給するステップを開始する前までに前記水分検出部により検出した水分濃度と設定値とを比較し、前記水分濃度が設定値を越えているときには、前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
また本発明の成膜方法は、
真空雰囲気である反応容器内にて、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化するオゾンガスである酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜する成膜方法において、
前記反応容器内に前記原料ガスを供給する工程と、
次いで前記反応容器内の雰囲気を置換用のガスにより置換した後、当該反応容器内に前記酸化ガスを供給する工程と、
続いて前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを含む雰囲気置換工程と、
前記酸化ガスを供給する工程の開始以降、前記原料ガスを供給する工程を開始する前までに、前記反応容器内を真空排気するための排気路内の水分濃度を検出する工程と、
前記工程で検出した水分濃度と設定値とを比較し、前記水分濃度が設定値を越えているときには、前記雰囲気置換工程の置換作用を増大させることを特徴とする。



さらに本発明の記憶媒体は、
真空雰囲気である反応容器と、真空排気機構と、水分検出部と、を備えた成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明では、真空雰囲気の反応容器内に原料ガスを供給するステップと、次いで反応容器内の雰囲気を置換用のガスにより置換した後、反応容器内に酸化ガスを供給するステップと、続いて置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを含む雰囲気置換ステップとを実行している。そして酸化用のガスを供給するステップの開始以降、原料ガスを供給するステップを開始する前までに、反応容器の排気路を流れるガス中の水分濃度を検出する。こうしてこの検出値と設定値とを比較し、水分濃度の検出値が設定値を越えているときには、雰囲気置換ステップの置換作用を増大させている。このため排気路を流れるガス中の水分濃度が設定値よりも低い状態、即ち反応容器内の水分濃度が低い状態で、次の回の原料ガスを供給するステップが実施される。この結果反応容器内の水分が原因となる膜中の不純物の増加やカバレッジ性能の低下を抑制することができ、良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
本発明の一実施形態にかかる成膜装置を示す縦断面図である。 成膜装置を示す横断面図である。 成膜処理の一般的な例における水分濃度の経時変化を示す特性図である。 本発明の成膜方法の第１の手法を示すフローチャートである。 第１の手法の成膜処理における水分濃度の経時変化を示す特性図である。 本発明の成膜方法の第２の手法を示すフローチャートである。 第２の手法の成膜処理における水分濃度の経時変化を示す特性図である。 本発明の成膜方法の第３の手法を示すフローチャートである。
本発明の成膜方法を実施する成膜装置の一例について、図１及び図２を参照して説明する。図１は成膜装置の縦断面図、図２はその横断面図である。図１及び図２中１は、例えば石英により縦型の円筒状に形成された反応容器であり、この反応容器１内の上部側は、石英製の天井板１１により封止されている。また反応容器１の下端側には、例えばステンレスにより円筒状に形成されたマニホールド２が連結されている。マニホールド２の下端は基板搬入出口として開口され、図示しないボートエレベータに設けられた石英製の蓋体２１により気密に閉じられるように構成されている。蓋体２１の中央部には回転軸２２が貫通して設けられ、その上端部には基板保持具であるウエハボート３が搭載されている。
ウエハボート３は例えば３本の支柱３１を備えており、ウエハＷの外縁部を支持して、複数枚のウエハＷを棚状に保持できるようになっている。ウエハボート３は、当該ウエハボート３が反応容器１内にロードされ、蓋体２１により反応容器１の基板搬入出口が塞がれる処理位置と、反応容器１の下方側の搬出位置との間で昇降自在に構成されると共に、図示しない回転機構により回転軸２２を介して鉛直軸周りに回転自在に構成される。図１中２３は断熱ユニットである。
図１及び図２に示すように、反応容器１の側壁の一部はウエハボート３の長さ方向に沿って外側に膨らんだ壁部で囲まれる空間１２として構成される。この空間１２は例えばウエハボート３に支持されている全てのウエハＷをカバーできるように上下方向に長く形成されている。また反応容器１の側壁の周方向の一部、この例では空間１２に対向する領域には、反応容器１内の雰囲気を真空排気するために、上下に細長い排気口１３が形成されている。ウエハボート３においてウエハＷが配列されている領域を配列領域とすると、排気口１３は配列領域に臨むようにウエハＷの配列方向に沿って形成されている。このため全てのウエハＷの側方に排気口１３が設けられていることになる。
排気口１３には、これを覆うようにして例えば石英よりなる断面コ字状に形成された排気カバー部材１４が取り付けられている。排気カバー部材１４は、例えば反応容器１の側壁に沿って上下に伸びるように構成されており、例えば排気カバー部材１４の下部側には排気路２４の一端側が接続されている。この排気路２４の他端側は、例えばバタフライバルブからなる圧力調整部２５、開閉バルブ２６を介して真空排気機構をなす真空ポンプ２７に接続されている。また図１に示すように、反応容器１の外周を囲むようにして、加熱部である筒状体のヒータ１５が設けられている。
さらに排気路２４は、例えば開閉バルブ２６と真空ポンプ２７との間に、水分検出部４を備えている。この水分検出部４は、排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出するものである。水分検出部４としては、例えば排気されたガスが通流する光透過性のセルと、この光透過性のセルにレーザ光を出力する発光部と、レーザ光を受光する受光部と、を備える光学的な検出装置を用いることができる。この構成では、発光部から水の分子のみに吸収される波長のレーザ光をセルに向けて出力して受光部にて受光する。そして得られた受光量から水の分子に吸収された光の減少分を取得し、これを分子量に置き換えることによって水分が検出される。
マニホールド２の側壁には、金属を含む有機材料からなる原料ガスを供給するための原料ガス供給路５１が挿入され、この原料ガス供給路５１の先端部には、原料ガスノズル５２が設けられている。原料ガスとしては、例えばジルコニウム（Ｚｒ）を含む有機材料（以下「Ｚｒ原料」という）例えばテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）のガスが用いられる。さらにマニホールド２の側壁には、酸化ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスを供給するための酸化ガス供給路６１が挿入されており、この酸化ガス供給路６１の先端部には、酸化ガスノズル６２が設けられている。酸化ガスとは、原料ガスを酸化して金属の酸化物を生成するガスである。
これら原料ガスノズル５２及び酸化ガスノズル６２は例えば断面が円形の石英管よりなり、図１に示すように、反応容器１の内部における囲まれた空間１２内にウエハボート３に保持されたウエハＷの配列方向に沿って延びるように配置されている。原料ガスノズル５２及び酸化ガスノズル６２には、ウエハＷに向けて原料ガス及び酸化ガスを夫々吐出するための複数のガス吐出孔５２１、６２１（図２参照）が形成されている。これらガス吐出孔５２１、６２１は、ウエハボート３に保持されたウエハＷにおいて、上下方向に隣接するウエハＷ同士の間の隙間に向けてガスを吐出するように、夫々ノズル５２、６２の長さ方向に沿って所定の間隔を隔てて形成されている。
原料ガス供給路５１は、バルブＶ１、気化部５３及び流量調整部５４を介して液体のＺｒ原料（ＴＥＭＡＺ）を貯留する貯留容器５５に接続されている。この貯留容器５５には圧送管５６が設けられており、圧送用の気体例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス等を供給することにより、貯留容器５５の下流側へＺｒ原料の液体を送液するように構成されている。流量調整部５５は例えば液体マスフロ―コントローラよりなり、流量調整された液体のＺｒ原料が気化部５３にて気化され、こうして得られたＺｒ原料の気体（Ｚｒ原料ガス）は、所定のタイミングで原料ガスノズル５２から反応容器１内に供給される。また原料ガス供給路５１には例えばバルブＶ１の下流側にて置換用のガスである不活性ガス例えば窒素（Ｎ２）ガスを供給するためのガス供給路８が接続され、このガス供給路８はバルブＶ４、流量調整部８０を介してＮ２ガスの供給源８１に接続されている。
酸化ガス供給路６１は、バルブＶ２及び流量調整部６３を介してＯ３ガスの供給源６４に接続されている。さらにマニホールド２の側壁には、置換用のガス（以下「置換ガス」という）である不活性ガス例えば窒素（Ｎ２）ガスを供給するための置換ガス供給路７１が突入して設けられている。置換ガス供給路７１は、バルブＶ３及び流量調整部７２を介してＮ２ガスの供給源７３に接続されており、この例では、置換ガス供給路７１及びＮ２ガスの供給源７３により置換用のガス供給部が構成されている。バルブはガスの給断、流量調整部はガス供給量の調整を夫々行うものであり、所定流量のＯ３ガス（酸化ガス）、Ｎ２ガス（置換ガス）は、夫々所定のタイミングで酸化ガスノズル６２、置換ガス供給路７１から反応容器１内に供給される。
以上に説明した構成を備えた成膜装置は、図１に示すように制御部１００と接続されている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には成膜装置の作用、この例では反応容器１内にてウエハＷに成膜処理を行うときの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
プログラムは、例えば反応容器１内に原料ガスを供給するステップと、次いで反応容器１内の雰囲気を置換ガスにより置換した後、反応容器１内に酸化ガスを供給するステップと、続いて置換ガスを反応容器１内に供給するステップを含む雰囲気置換ステップと、を実行する制御信号を出力するように構成されている。また酸化ガスを供給するステップの開始以降、原料ガスを供給するステップを開始する前までに、水分検出部４により検出した水分濃度と設定値とを比較し、水分濃度が設定値を超えているときには、後述するように雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号を出力するように構成されている。成膜処理では、後述するように反応容器１内に原料ガスと酸化ガスとを交互に複数回供給しており、制御部１００は原料ガス及び酸化ガスを供給する回数を夫々計測し、後述する一連の成膜処理を予め設定されたｎ回の回数分実行するように構成されている。
続いて本発明の成膜装置にて実施される成膜方法について説明する。先ず図３を参照して成膜処理の一般的な方法と、この成膜処理において反応容器１の内部にて発生する水分について説明する。図３は成膜処理の間、反応容器１内を真空排気したときに水分検出部４にて検出された排気路２４内を流れるガス中の水分濃度の経時変化を示す特性図である。成膜処理では、先ず未処理のウエハＷが搭載されたウエハボート３を反応容器１内にロードし、真空ポンプ２７により反応容器１内を２６．６６Ｐａ程度の真空雰囲気に設定して、Ｚｒを含む有機材料からなる原料ガス（以下「Ｚｒ原料ガス」という）を供給する原料ガス供給ステップを実行する。
具体的にはヒータ１５によりウエハＷを所定の温度例えば２５０℃に加熱し、ウエハボート３を回転した状態で、バルブＶ１を開き、バルブＶ２、Ｖ３を閉じて原料ガスノズル５２を介して所定流量のＺｒ原料ガスを反応容器１内に供給する。反応容器１内は真空雰囲気に設定されているので、原料ガスノズル５２から吐出されたＺｒ原料ガスは、反応容器１内において排気口１３に向けて流れていき、排気路２４を介して外部へ排出される。ウエハボート３が回転していることから、Ｚｒ原料ガスがウエハ表面全体に到達し、ウエハ表面にＺｒ原料ガス（ＴＥＭＡＺ）の分子が吸着される。
例えば原料ガス供給ステップの開始時（時刻ｔ０）から、水分検出部４にて排気路２４を流れるガス中の水分濃度が検出される。反応容器１内の雰囲気が排気路２４を介して排気されていくことから、排気されたガス中の水分濃度は反応容器１内の水分濃度に対応している。従って水分検出部４にて検出された水分濃度の変化は反応容器１内の水分濃度の変化として捉えることができる。原料ガス供給ステップでは排気されたガス中の水分濃度はほとんど変化せず、反応容器１内の水分濃度がほとんど変わらないと言える。
次いで時刻ｔ１にてバルブＶ１を閉じ、Ｚｒ原料ガスの供給を停止して反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを実行する。これにより反応容器１内に残存するＺｒ原料ガスが排出され、これに伴って反応容器１内の水分も排出されるため、反応容器１内の水分濃度は徐々に低下する。この後時刻ｔ２にてバルブＶ３を開き、反応容器１内に置換ガスであるＮ２ガスを供給してＮ２パージを実施し、反応容器１内の雰囲気をＮ２ガスにより置換する。このＮ２パージのときには、反応容器１内にＮ２ガスを供給しながら真空排気しているので、反応容器１内の水分はＮ２ガスの流れに乗って排出され、反応容器１内の水分濃度はさらに低下する。
続いて時刻ｔ３にてバルブＶ３を閉じて、Ｎ２ガスの供給を停止すると共に、バルブＶ２を開き、反応容器１内に酸化ガスであるＯ３ガスを供給するステップを実行する。これによりウエハＷの表面では、Ｚｒ原料ガスの分子がＯ３により酸化され、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）の薄膜が形成される。そして反応容器１から排出されるガスの水分濃度は、Ｏ３ガスを供給した直後に一旦急激に上昇し、その後は次第に低下していく。
このようにＯ３ガスの供給直後に水分濃度が高くなる理由については、次のように推察される。Ｚｒ原料ガスはＺｒを含む有機材料であり、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）を含むものである。このＺｒ原料ガスが反応容器１内に供給されるとウエハ表面に吸着されるが、反応容器１の内壁にも吸着する。そして反応容器１の内壁に吸着したガスは、真空排気やＮ２パージを行っても反応容器１内壁から脱離せず、吸着された状態で残る。ここにＯ３ガスが供給されると、Ｚｒ原料ガス中のＨとＯ３との反応により水（Ｈ２Ｏ）が生成する。Ｏ３ガスの供給直後は、特に反応容器１の内壁に吸着したＺｒ原料ガスとの反応により水分が多量に発生するため、反応容器１内の水分濃度が急激に上昇する。そして反応容器１内の真空排気によって反応容器１内の水分が除去されるにつれ、水分濃度が徐々に低下していく。
成膜処理に説明を戻すと、時刻ｔ４にてバルブＶ２を閉じ、Ｏ３ガスの供給を停止してＯ３ガス供給ステップを終了し、ガスの供給を停止した状態で反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを開始する。次いで時刻ｔ５にてバルブＶ３を開いて置換用のＮ２ガスを反応容器１内に供給してＮ２パージステップを実行する。こうして反応容器１内をＮ２ガスで置換し、時刻ｔ６にてバルブＶ３を閉じてＮ２パージステップを終了する。なおこの例では、ガス排気ステップ及びＮ２パージステップにより雰囲気置換ステップが実行される。
このような一連の工程を予め設定された回数繰り返すことで、ウエハＷの表面にＺｒＯ２膜の薄膜が一層ずつ積層され、ウエハＷの表面に所望の厚さのＺｒＯ２膜が形成される。こうして成膜処理を行った後、例えばバルブＶ３を開いて、反応容器１にＮ２ガスを供給し、反応容器１内を大気圧に復帰させる。次いでウエハボート３をアンロードし、当該ウエハボート３に対して、成膜処理が終了したウエハＷの取り出しと、未処理のウエハＷの受け渡しとを行う。
ところでガス排気ステップの実行により、反応容器１内に残存するＯ３ガスが排出され、このＯ３ガスの排出に伴って反応容器１内の水分も排出されるため、反応容器１内の水分濃度は徐々に低下する。また既述のようにＮ２パージのときには、反応容器１内にＮ２ガスを供給しながら真空排気しているので、反応容器１内の水分はＮ２ガスと共に排出されていき、反応容器１内の水分濃度はさらに低下する。
このように反応容器１内の水分濃度は、真空排気やＮ２パージの進行に伴って徐々に低下していくが、Ｏ３ガス供給ステップ後の水分濃度は真空排気やＮ２パージを行ったとしても、Ｏ３ガス供給ステップ前の水分濃度よりも高くなる。この理由については、反応容器１内の水分の大部分は一定時間の真空排気やＮ２パージにより除去できるものの、一部が反応容器１の内壁に付着したままになるためと推察される。実際にＯ３ガスの供給時に反応容器１内にＨ２Ｏを試験的に供給すると、水分濃度がなかなか低下しないという事実を得ており、Ｏ３やＯ２に比べてＨ２Ｏは排気されにくい性質であると言える。
従ってＯ３ガスの供給毎に反応容器１内の水分濃度が徐々に高くなることから、成膜回数が増加するに連れて反応容器１内の水分濃度が高くなると考えられ、成膜処理の継続による突発的な膜質の劣化の原因はこの反応容器１内の水分濃度の増加にあると推測される。その理由については、反応容器１内の水分濃度が高いと、Ｚｒ原料ガスとＯ３ガスとの反応により得られるＺｒＯ２膜の一部がＡＬＤではなく、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）により形成され、膜中にＣ、Ｈ、Ｎが不純物として取り込まれてしまい、膜密度も低下してしまうためと考えられる。
続いて本発明の制御手法について説明する。この制御手法は、反応容器１内の水分濃度を低下させるためのものであり、以下に代表的な例をフローチャートを用いて説明する。先ず第１の手法について、図４及び図５を参照して説明する。図４は第１の手法のフローチャートであり、図５は水分検出部４にて検出された排気路２４内を流れるガス中の水分濃度の経時変化を模式的に示す特性図である。なお先に記載した一般的な成膜処理と重なる部分については説明を省略する。
図４に示すように、先ずｎを初期位置である１に設定して（ステップＳ１）、バルブＶ１を開き、第１回目のＺｒ原料ガスを供給するステップを開始する（ステップＳ２）。次いで時刻ｔ１にてバルブＶ１を閉じて反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを実行し（ステップＳ３）、反応容器１内に残存するＺｒ原料ガスを排出する。この後時刻ｔ２にてバルブＶ３を開き、反応容器１内にＮ２ガスを供給して、Ｎ２パージを実施する（ステップＳ４）。
排気路２４を流れるガス中の水分濃度は、水分検出部４にて例えばＺｒ原料ガスの供給を開始した時刻ｔ０から検出されている。そして第１回目の原料ガスを供給するステップＳ２が終了した後、水分検出部４にて検出された水分濃度の検出値に基づいて設定値Ｃｓを決定する（ステップＳ５）。第１回目の原料ガスを供給するステップが終了した後とは、例えば第１回目の原料ガスの供給を停止したタイミング（図５に示す時刻ｔ１）である。但し、第１回目の原料ガスの供給を停止してからＮ２パージステップが終了する前、即ち図５に示す時刻ｔ１〜ｔ３の間のタイミングであってもよい。
また設定値は、第１回目の原料ガスを供給するステップが終了した後における水分濃度（便宜上第１回目の水分濃度とする）そのものであってもよいし、当該水分濃度に予め設定した値を加算した値であってもよい。この第１回目の水分濃度は、原料ガス中の水分濃度が考慮されており、本来このシステムでは当該水分濃度よりも低くなることはないため、設定値として採用することは適切である。但し水分濃度が膜質に影響を与えるものの、膜の種類によっては、設定値が第１回目の水分濃度よりも高くても、膜質が悪化するとは限らない場合がある。また第１回目の原料ガスを供給するステップの後に、反応容器１内を真空排気（ガス排気）、Ｎ２パージするに連れて、水分濃度が徐々に低下するため、多少設定値を第１回目の水分濃度よりも高くしても膜質への影響を抑えられる。このため、雰囲気置換ステップの延長を回避する観点から、第１回目の水分濃度に予め設定した値を加算した値を設定値Ｃｓとすることができる。図５に示す設定値Ｃｓは、第１回目の水分濃度に予め設定した値を加算して決定したものである。この予め設定した値とは例えば予め実験などにより取得された値である。
次いで時刻ｔ３にてバルブＶ３を閉じ、バルブＶ２を開いて反応容器１内にＯ３ガスを供給するステップを実行する（ステップＳ６）。次に時刻ｔ４にてバルブＶ２を閉じ、Ｏ３ガスの供給を停止した状態で反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを実行する（ステップＳ７）。そしてこのガス排気ステップの終了時に、水分検出部４にて排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出し（ステップＳ８）、この検出値と設定値とを比較する（ステップＳ９）。
そして検出値が設定値以下である場合にはステップＳ１０に進み、Ｎ２パージステップを実行する。即ち例えば時刻ｔ５にてバルブＶ３を開き、反応容器１内にＮ２ガスを供給してパージを開始し、例えば時刻ｔ６にてバルブＶ３を閉じてパージを終了する。続いてステップＳ１１にて、処理回数を１回加算し（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ１２にてｎが予め設定された設定回数が判定し、設定回数に満たない場合にはステップＳ２に戻って成膜処理を続行する。設定回数である場合には終了する。こうして一連の工程を予め設定された回数繰り返し、ウエハＷの表面に所望の厚さのＺｒＯ２膜を成膜する。
一方ステップＳ９において、水分濃度の検出値が設定値を越えている場合には、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、ガス排気ステップを延長するための制御信号を出力する。フローチャートに基づいて説明すると、前記制御信号によりステップＳ７に戻り、再びガス排気ステップを実施する。具体的には、図５に示すように、時刻ｔ５にてバルブＶ２を開いたままにして、反応容器１内の真空排気を続行する。そしてこのガス排気ステップの終了時（時刻ｔ６）に、再び水分検出部４にて排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出し（ステップＳ８）、この検出値と設定値とを比較する（ステップＳ９）。
そして検出値が設定値以下である場合にはステップＳ１０に進み、Ｎ２パージステップを実行する。即ち時刻ｔ６にてバルブＶ３を開き、反応容器１内にＮ２ガスを供給してパージを開始し、時刻ｔ７にてバルブＶ３を閉じてパージを終了する。そしてステップＳ１１、Ｓ１２に進む。一方ステップＳ９において、検出値が設定値を越えている場合には、再びステップＳ７に戻り、再度ガス排気ステップを実行する。
この手法によれば、反応容器１から排気されるガス中の水分濃度を検出することによって反応容器１内の水分濃度を把握し、前記ガス中の水分濃度が設定値を越えた場合には、再度ガス排気ステップを実行して真空排気時間を長くするように制御している。図３の特性図によると、真空排気の進行に伴って水分濃度が徐々に低下していることから、真空排気時間を延長することにより、雰囲気置換ステップの置換作用が増大し、反応容器１内の水分濃度をさらに低下できることが理解される。図５は、ガス排気ステップを１回追加することにより、水分濃度が設定値以下になる場合を示しているが、このようにガス排気ステップを２回実施することにより、その後のＮ２パージステップの実施と合わせて、水分濃度を設定値以下に低減できる。
また水分検出部４は排気路２４内を流れるガス中の水分濃度を検出するように設けられているので、成膜処理時のガス中の水分濃度をリアルタイムで検出できる。従って検出値に基づいて速やかに置換作用を制御できるので、水分濃度の制御を高い精度で行うことができる。なおこの手法では、設定値と比較される水分濃度は、ガス排気ステップの終了時に検出したものであるが、この検出のタイミングは、例えばガス排気ステップＳ７の終了時点のみならず、終了時点の直前も含まれる。
上述の実施形態では、反応容器１内にＺｒ原料ガスを供給するステップと、次いで反応容器１内をＮ２ガスにより置換した後、反応容器１内にＯ３ガスを供給するステップと、続いてＮ２ガスを反応容器１内に供給するステップを含む雰囲気置換ステップと、を繰り返して実行している。そしてＯ３ガスを供給するステップの開始以降、Ｚｒ原料ガスを供給するステップを開始する前までに、水分検出部４により排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出し、この検出値が設定値を越えているときには、雰囲気置換ステップの置換作用を増大させている。反応容器１の雰囲気の置換により反応容器１内から水分が除去されるため、置換作用を増大させることによって前記水分の除去効果が増大する。
従って検出されたガス中の水分濃度に基づいて置換作用の程度を調整することにより、常に排気路２４を流れるガス中の水分濃度を設定値以下に制御することができる。このことは反応容器１内の水分濃度が常に低い状態になることを意味しており、反応容器１内では常に水分濃度が低い状態で次の回の原料ガスを供給するステップが実行される。この結果、反応容器１内ではＣＶＤ法による成膜を抑えてＡＬＤ法によりＺｒＯ２膜が成膜される。これにより反応容器内の水分が原因となる膜中の不純物の増加、膜密度やカバレッジ性能の低下を抑制して、良好な膜質の金属の酸化物からなる薄膜を成膜でき、良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
（第２の手法）
続いて本発明の第２の手法について説明する。この手法が第１の手法と異なる点は、Ｎ２パージステップの終了時に検出した水分濃度と設定値とを比較し、水分濃度が設定値を越えているときには、Ｎ２パージステップを延長するための制御信号を出力して置換作用を増大させることである。
具体的に図６及び図７を参照して説明する。図６のフローチャートにおけるステップＳ２１〜Ｓ２７は、第１の手法の図４のフローチャートにおけるＳ１〜Ｓ７と同様であるので説明を省略する。この手法では、ガス排気ステップＳ２７を実施した後、Ｎ２パージステップＳ２８を実施する。即ち図７に示すように時刻ｔ５にてバルブＶ３を開き、反応容器１内にＮ２ガスを供給してパージを開始する。
そして図７における時刻ｔ６にてバルブＶ３を閉じてパージを終了するが、例えばこの時刻ｔ６にて排気路２４を流れるガス中の水分濃度を水分検出部４により検出し（ステップＳ２９）、この検出値と設定値とを比較する（ステップＳ３０）。検出値が設定値以下である場合には、ステップＳ３１に進み、処理回数を１回加算し（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ３２にてｎが予め設定された設定回数であるか否かを判定する。設定回数に満たない場合には、ステップＳ２２に戻って成膜処理を続行し、設定回数である場合には終了する。こうして一連の工程を予め設定された回数繰り返し、ウエハＷの表面に所望の厚さのＺｒＯ２膜を形成する。
一方検出値が設定値を越えている場合には、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、Ｎ２パージステップを延長するための制御信号を出力し、これによりステップＳ２８に戻ってＮ２パージステップを繰り返す（図７参照）。そして再びＮ２パージステップの終了時（時刻ｔ７）にて、水分検出部４により水分濃度を検出し（ステップＳ２９）、この検出値と設定値とを比較する（ステップＳ３０）。そして検出値が設定値以下である場合にはステップＳ３１、Ｓ３２に進む。一方ステップＳ３０において、検出値が設定値を越えている場合には、再びステップＳ２８に戻り、再度Ｎ２パージステップを実行する。
この手法によれば、反応容器１から排気されるガス中の水分濃度を検出することによって反応容器１内の水分濃度を把握し、前記ガス中の水分濃度が設定値を越えた場合には、Ｎ２パージステップのＮ２ガスの供給時間を長くするように制御している。図３の特性図によると、Ｎ２パージの進行に伴って水分濃度が徐々に低下していることから、パージ時間を延長することにより、雰囲気置換ステップの置換作用が増大し、反応容器１内の水分濃度をさらに低下できることが理解される。図７は、Ｎ２パージステップを１回追加することにより、水分濃度が設定値以下になる場合を示しているが、このようにパージ時間を延長することにより、反応容器１の置換作用が増大し、水分濃度を設定値以下に低減できる。この手法では、設定値と比較される水分濃度は、Ｎ２パージステップの終了時に検出したものであり、この検出のタイミングは、例えばＮ２パージステップの終了時点のみならず、終了時点の直前も含むものである。
以上において、Ｏ３ガス供給後のＮ２パージステップの終了時に検出した水分濃度と設定値とを比較し、水分濃度が設定値を越えているときには、Ｎ２パージステップの延長及びガス排気ステップの更なる実施の少なくとも一方を実施するための制御信号を出力して置換作用を増大させるようにしてもよい。
具体的には、Ｏ３ガス供給後の１回目のＮ２パージステップの終了時に水分検出部４により水分濃度を検出し、この検出値と設定値とを比較する。検出値が設定値以下である場合にはＮ２パージステップを終了する。そして処理回数が予め設定された設定回数に満たない場合にはｎ＋１回目の成膜処理を続行し、設定回数である場合には終了する。一方検出値が設定値を超えている場合には、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、Ｎ２パージステップを延長すること及びガス排気ステップを更に実施することの少なくとも一方を実施するための制御信号を出力する。
Ｎ２パージステップを延長するための制御信号を出力する場合には、例えば１回目のＮ２パージステップを終了した後、２回目のＮ２パージステップを実行する。そして２回目のＮ２パージステップの終了時にて、水分検出部４により水分濃度を検出し、この検出値と設定値とを比較する。検出値が設定値以下である場合にはＮ２パージステップを終了して、処理回数が予め設定された設定回数に満たない場合にはｎ＋１回目の成膜処理を続行し、設定回数である場合には終了する。検出値が設定値を超えている場合には、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、Ｎ２パージステップを延長するための制御信号を出力し、３回目のＮ２パージステップを実行する。
またガス排気ステップを更に実施するための制御信号を出力する場合には、例えばＯ３ガス供給後の１回目のＮ２パージステップを終了した後、再びガス排気ステップ（２回目のガス排気ステップ）を実行する。そして例えば２回目のガス排気ステップの終了時にて、水分検出部４により水分濃度を検出し、この検出値と設定値とを比較する。検出値が設定値以下である場合にはガス排気ステップを終了して、処理回数が予め設定された設定回数に満たない場合にはｎ＋１回目の成膜処理を続行し、設定回数である場合には終了する。検出値が設定値を超えている場合には、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、ガス排気ステップを更に実施するための制御信号を出力し、３回目のガス排気ステップを実行する。
さらにＮ２パージステップを延長すること及びガス排気ステップを更に実施するための制御信号を出力する場合には、例えばＯ３ガス供給後の１回目のＮ２パージステップを終了した後、再びガス排気ステップ（２回目のガス排気ステップ）を実行し、次いで２回目のＮ２パージステップを実行する。そして例えば２回目のＮ２パージステップの終了時にて、水分検出部４により水分濃度を検出し、この検出値と設定値とを比較する。また例えば１回目のＮ２パージステップを終了した後、２回目のＮ２パージステップを実行してから、２回目のガス排気ステップを実行し、この２回目のガス排気ステップの終了時にて、水分検出部４により水分濃度を検出し、この検出値と設定値とを比較してもよい。
この手法では、Ｎ２パージステップの終了時に排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出し、この検出値が設定値を越えているときにはＮ２パージステップを延長すること及びガス排気ステップを更に実施することの少なくとも一方を実施するための制御信号を出力している。既述のように、Ｎ２パージステップの延長及びガス排気ステップの実行は反応容器１内の水分除去に有効であるため、より確実に水分濃度の検出値を確実に設定値以下に低下でき、より一層良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
（第３の手法）
続いて本発明の第３の手法について説明する。この手法が第１の手法と異なる点は、反応容器１内にＯ３ガスを供給するステップが行われているときまたは当該ステップの終了時に検出した水分濃度と設定値とを比較する。そして水分濃度が設定値を越えているときには、ガス排気ステップ時の排気速度の設定値を増大するための制御信号を出力して置換作用を増大させることである。
具体的に図８を参照して説明する。図８のフローチャートにおけるステップＳ４１〜Ｓ４５は、図４のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ５までと同様であるので、説明を省略する。この実施形態では、第１の手法と同様に、反応容器１内にＺｒ原料ガスを供給するステップＳ４２→反応容器１内を真空排気するガス排気ステップＳ４３→反応容器１内をＮ２パージするステップＳ４４を実行した後、バルブＶ３を閉じてＮ２パージステップＳ４４を終了する。そしてバルブＶ２を開き、反応容器１内にＯ３ガスを供給するステップを実行する（ステップＳ４６）。また例えばＯ３ガスを供給するステップの終了時に水分検出部４にて排気されるガスの水分濃度を検出する。
そしてステップＳ４７にて検出値と設定値とを比較する。既述のようにＯ３ガス供給により反応容器１内の水分濃度が急激に上昇し、徐々に低下していくものの、ガス排気ステップやＮ２パージステップの終了時に比べると、Ｏ３ガス供給ステップ終了時の水分濃度は若干高くなる。このためステップＳ４５にて決定される設定値は、第１回目の原料ガスを供給するステップが終了した後における水分濃度に設定量加算した値である。この設定量は予め実験により取得された値である。
検出値が設定値以下である場合にはステップＳ４９に進み、バルブＶ２を閉じて反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを行い、次いでバルブＶ３を開いて反応容器１内をＮ２パージするステップを実行する（ステップＳ５０）。続いてステップＳ５１にて処理回数を１回加算し（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ５２にてｎが予め設定された設定回数が判定する。そして設定回数に満たない場合にはステップＳ４２に戻って成膜処理を続行し、設定回数である場合には終了する。
一方検出値が設定値を越えているときには、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、ガス排気ステップの排気速度の設定値を増大する信号を出力する（ステップＳ４８）。これにより例えば流量調整部２５にて排気速度が調整される。そしてステップＳ４９では増大された排気速度にて、反応容器１内を真空排気するガス排気ステップを実行する。これ以降のステップＳ５０〜Ｓ５２は上述の通りである。
この実施形態では、Ｏ３ガスの供給ステップの終了時に排気路２４を流れるガス中の水分濃度を検出し、この検出値が設定値を越えているときには、ガス排気ステップの排気速度を増大するための制御信号を出力している。これにより反応容器１内の雰囲気が大きな排気速度で排気されることから、反応容器１内の水分が速やかに除去される。このためＯ３ガス供給後のタイミングでの水分濃度が設定値よりも高くても、ガス排気ステップの時間を延長せずに、確実に反応容器１内の水分を除去できる。これによりスループットの低下を抑えて膜質及びカバレッジ性が良好なＺｒＯ２膜を成膜することができ、良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
またこの手法では、検出値が設定値を越えているときには、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、ガス排気ステップの排気速度の設定値を増大する信号の代わりに、Ｎ２パージステップにおけるＮ２ガスの流量を増加するための制御信号を出力してもよい。例えばＮ２パージステップはバルブＶ３、Ｖ４を開いて、Ｎ２ガスを置換ガス供給路７１及び原料ガス供給路５１を介して反応容器１内に供給して行われ、例えば流量調整部７２、８０にてＮ２ガスの流量が調整される。この場合にはガス排気ステップを通常の排気速度で実施した後、Ｎ２ガスの流量を増加して、反応容器１内のＮ２パージステップを実行する。
この例では、Ｎ２パージステップを実施するときの反応容器１内へのＮ２ガスの流量を増加しているので、反応容器１内でのＮ２ガスの流速が大きくなり、このＮ２ガスの流れる力によって、反応容器１内の水分が速やかに除去される。このためＯ３ガス供給後のタイミングでの水分濃度が設定値よりも高くても、Ｎ２パージステップの時間を延長せずに、確実に反応容器１内の水分を除去できる。これによりスループットの低下を抑えて膜質及びカバレッジ性が良好なＺｒＯ２膜を成膜することができ、良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
またこの例では、検出値が設定値を越えているときには、制御部１００は雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号として、ガス排気ステップにおける排気速度を増加させること及びＮ２パージステップにおけるＮ２ガスの流量を増加させることの両方を実施するための制御信号を出力してもよい。これにより例えば流量調整部２５にて排気速度が調整されると共に、例えば流量調整部７２にてＮ２ガスの流量が調整される。この例では、排気速度を増大してガス排気ステップを実行すると共に、Ｎ２ガスの流量を増加させたＮ２パージステップを実行しているので、より一層速やかに反応容器１内の水分が除去される。このためＯ３ガス供給後のタイミングでの水分濃度が設定値よりも高くても、確実に反応容器１内の水分を除去でき、スループットの低下を抑えて、良好な成膜処理を安定して行なうことができる。
なお第３の手法においては、反応容器１内にＯ３ガスを供給するステップが行われているときの水分濃度と設定値とを比較するようにしてもよい。水分濃度を取得するタイミングは、Ｏ３ガス供給ステップの開始時から所定時間経過後であってもよいし、水分濃度がピークに達したときの値であってもよい。またＯ３供給ステップの開始時から終了時までに取得した検出値の平均値や積分値であってもよい。従って水分濃度の設定値は夫々のケースに応じて設定され、第１回目の原料ガスを供給するステップが終了した後における水分濃度に基づいて設定してもよいし、予め設定された値を用いてもよい。
また第３の手法では、検出した水分濃度が設定値を越えているときには、排気速度の設定値を増大してガス排気ステップを行い、ガス排気ステップの終了時に水分濃度を検出して設定値と比較する。そして設定値を越えているときにはガス排気ステップの延長及びＮ２パージステップの延長の少なくとも一方を行うようにして、置換作用を促進するようにしてもよい。
同様に検出した水分濃度が設定値を越えているときには、Ｎ２ガスの流量を増加してＮ２パージステップを行い、Ｎ２パージステップの終了時に水分濃度を検出して設定値と比較する。そして設定値を越えているときにはガス排気ステップの延長及びＮ２パージステップの延長の少なくとも一方を行うようにして、置換作用を促進するようにしてもよい。
以上において、上述の第１〜第３の手法は、本発明の制御手法の代表例であり、これらの手法には限られない。例えば第１の手法にてガスの供給を停止した状態で真空排気するガス排気ステップを延長する場合は、上述の手法では延長の一例として同じステップが繰り返される例を示したが、このように通常時のステップを繰り返してもよいし、通常時のステップよりも短いステップあるいは長いステップを行う場合であってもよい。つまり同じ時間だけ繰り返すことに限らず、予め決められた時間を延長されていてもよい。または第１の手法及び第２の手法において、ガス排気ステップを通常時の時間とし、通常時よりも排気速度を大きくして置換作用を増大させてもよい。なお第１〜第３の手法において、ガスの供給を停止した状態で真空排気するとは、ガスを微量に供給する場合も実質停止していることと変わらないので、この場合も含まれる。
さらに例えば第２の手法にて置換用のガスを反応容器内に供給するステップを延長する場合は、上述の手法では延長の一例として同じステップが繰り返される例を示したが、このように通常時のステップを繰り返してもよいし、通常時のステップよりも短いステップあるいは長いステップを行う場合であってもよい。つまり同じ時間だけ繰り返すことに限らず、予め決められた時間を延長されていてもよい。または第２の手法にて置換用のガスを反応容器内に供給するステップを通常時の時間とし、通常時よりも置換用のガスの流量を大きくしてもよい。
さらにまた水分検出部により検出した水分濃度と比較される設定値は、予め実験を行って取得した値であってもよい。また設定値と比較される水分濃度の検出のタイミングは、酸化用のガスを供給するステップの開始以降、原料ガスを供給するステップを開始する前であればよく、例えばガス排気ステップを開始してから所定時間経過後に検出された水分濃度と設定値とを比較してもよい。さらに置換用のガスを反応容器内に供給するステップを開始してから所定時間経過後に検出された水分濃度と設定値とを比較してもよい。
さらに第１の手法では、ガス排気ステップを開始してから所定時間経過後（ガス排気ステップの終了時も含む）に検出された水分濃度と設定値とを比較し、検出値が設定値を越えているときに、置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを延長または置換用のガスの流量を増大して、置換作用を増大するようにしてもよい。また第１の手法では、ガス排気ステップを延長して、ガス排気ステップ終了時の水分濃度を検出して設定値と比較する。そして検出値が設定値を越えているときに、Ｎ２パージステップの延長を行ってもよい。またガス排気ステップを延長し、次いでＮ２パージステップを実行してＮ２パージステップ終了時の水分濃度を検出して設定値と比較する。そして検出値が設定値を越えているときに、ガス排気ステップの更なる繰り返し、或いはＮ２パージステップの実行の少なくとも一方を行うようにしてもよい。さらに第１〜第３の手法において、例えばＮ２パージステップはバルブＶ３、Ｖ４を開いて、Ｎ２ガスを置換ガス供給路７１及び原料ガス供給路５１を介して反応容器１内に供給して行うようにしてもよい。
以上において、本発明の成膜装置では、ＺｒＯ２膜以外に、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、Ｔａ２Ｏ５膜、ＲｕＯ膜、Ａｌ２Ｏ３膜等の金属の酸化物の薄膜を成膜することができる。またＺｒＯ２膜を成膜するためのＺｒを含む有機材料としては、例えばシクロペンタジエニル・トリス（ジメチルアミノ）ジルコニウムやメチルシクロペンタジエニル・トリス（ジメチルアミノ）ジルコニウム等を用いることができる。また前記有機材料を酸化する酸化ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、Ｈ２Ｏガス等を用いることができる。酸化ガスとしてＨ２Ｏガスを用いた場合には、酸化に使用されなかったＨ２Ｏは分解されずに排気路から排気されていくが、反応容器内壁に付着した状態で残ると膜質の低下を招く。従って排気路を流れるガス中の水分濃度を検出し、設定値を越える場合には、反応容器内の置換作用を増大して反応容器１内の水分濃度を低下させる必要があり、本発明の適用は有効である。
さらに本発明は、縦型熱処理装置の反応容器内にて、ウエハボートに多段に載置されたウエハに対して成膜処理を行う装置に限らず、いわゆるＡＬＤ法によって反応生成物を積層する装置に適用することができる。
Ｗ ウエハ
１ 反応容器
３ ウエハボート
２７ 真空ポンプ
５２ 原料ガスノズル
６２ 酸化ガスノズル
７１ 置換ガス供給路
１００ 制御部

Claims (10)

  1. 真空雰囲気である反応容器内にて、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化するオゾンガスである酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜する成膜装置において、
    前記反応容器内を排気路を介して排気する真空排気機構と、
    前記排気路を流れるガス中の水分濃度を検出する水分検出部と、
    前記反応容器内の雰囲気を置換するための置換用のガスを当該反応容器内に供給する置換用のガス供給部と、
    前記反応容器内に前記原料ガスを供給するステップと、次いで前記反応容器内の雰囲気を前記置換用のガスにより置換した後、当該反応容器内に前記酸化ガスを供給するステップと、続いて前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを含む雰囲気置換ステップと、を実行するように制御信号を出力すると共に、前記酸化ガスを供給するステップの開始以降、前記原料ガスを供給するステップを開始する前までに前記水分検出部により検出した水分濃度と設定値とを比較し、前記水分濃度が設定値を越えているときには、前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記設定値は、第１回目の原料ガスを供給するステップが終了した後における水分濃度に基づいて設定された値であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記雰囲気置換ステップは、ガスの供給を停止した状態で真空排気するガス排気ステップと、このステップの後に前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップと、を含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
  4. 前記設定値と比較される水分濃度は、前記ガス排気ステップの終了時に検出した水分濃度であり、
    前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号は、前記ガス排気ステップを延長するための制御信号であることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
  5. 前記設定値と比較される水分濃度は、前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップの終了時に検出した水分濃度であり、
    前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号は、前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを延長するための制御信号であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記設定値と比較される水分濃度は、前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップの終了時に検出した水分濃度であり、
    前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号は、前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを延長すること及び排気ステップを更に実施することの少なくとも一方を実施するための制御信号であることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
  7. 前記設定値と比較される水分濃度は、反応容器内に前記酸化ガスを供給するステップが行われているときまたは当該ステップの終了時に検出した水分濃度であり、
    前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号は、前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップにおける置換用のガスの流量を増加するための制御信号であることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
  8. 前記設定値と比較される水分濃度は、反応容器内に前記酸化ガスを供給するステップが行われているときまたは当該ステップの終了時に検出した水分濃度であり、
    前記雰囲気置換ステップの置換作用を増大させるための制御信号は、前記ガス排気ステップにおける排気速度を増加させること及び前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップにおける置換用のガスの流量を増加させることの少なくとも一方を実施するための制御信号であることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
  9. 真空雰囲気である反応容器内にて、金属を含む有機材料からなる原料ガスと前記有機材料を酸化するオゾンガスである酸化ガスとを基板に交互に複数回供給し、前記金属の酸化物からなる薄膜を基板上に成膜する成膜方法において、
    前記反応容器内に前記原料ガスを供給する工程と、
    次いで前記反応容器内の雰囲気を置換用のガスにより置換した後、当該反応容器内に前記酸化ガスを供給する工程と、
    続いて前記置換用のガスを前記反応容器内に供給するステップを含む雰囲気置換工程と、
    前記酸化ガスを供給する工程の開始以降、前記原料ガスを供給する工程を開始する前までに、前記反応容器内を真空排気するための排気路内の水分濃度を検出する工程と、
    前記工程で検出した水分濃度と設定値とを比較し、前記水分濃度が設定値を越えているときには、前記雰囲気置換工程の置換作用を増大させることを特徴とする成膜方法。
  10. 真空雰囲気である反応容器と、真空排気機構と、水分検出部と、を備えた成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項９に記載の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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