成膜装置及び成膜方法
【課題】処理空間内の圧力を高めることができる成膜装置を提供すること。
【解決手段】処理容器２内に、基板であるウエハＷの載置領域を備えた載置台３と、この載置台３と対向する天板部材４とを設け、載置台３を昇降機構５により天板部材４側へ上昇させて、載置台３と天板部材４との間で処理空間Ｓを形成する。載置台３における載置領域の外側領域と天板部材４との少なくとも一方には突起部４３が設けられ、前記処理空間Ｓの形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材４との間の離間距離が規制され、前記載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間４０が形成される。隙間４０が狭小であることから、処理空間Ｓ内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。
【解決手段】処理容器２内に、基板であるウエハＷの載置領域を備えた載置台３と、この載置台３と対向する天板部材４とを設け、載置台３を昇降機構５により天板部材４側へ上昇させて、載置台３と天板部材４との間で処理空間Ｓを形成する。載置台３における載置領域の外側領域と天板部材４との少なくとも一方には突起部４３が設けられ、前記処理空間Ｓの形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材４との間の離間距離が規制され、前記載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間４０が形成される。隙間４０が狭小であることから、処理空間Ｓ内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを交互に供給し排気するサイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、ウエハへの成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などとよばれており、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。
【０００３】
この成膜方法を実施する装置として、例えば特許文献１及び特許文献２には、真空容器内に昇降自在に構成されたウエハの載置台と、この載置台と対向する天板部材を設ける構成が記載されている。この構成では、載置台を上昇させて天板部材との間に処理空間を形成し、基板の中央部上方側から反応ガスを供給する一方、載置台の周方向に沿って載置台と天板部材との間に形成された隙間から、未反応の反応ガスが排気される。また特許文献１の成膜装置は、前記載置台と天板部材との間に形成された隙間を１ｍｍ〜６ｍｍの範囲で変化させることにより、処理空間内の圧力及び反応ガスの滞留時間を調整するように構成されている。
【０００４】
前記成膜方法が好的である例としては、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜の成膜が挙げられ、この成膜処理では、第１の反応ガス（原料ガス）として例えばテトラクロロチタンガス（ＴｉＣl４ガス）、第２の反応ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）が用いられる。このＴｉＮ膜は、配線や電極、バリア膜等として使用され、特性として比抵抗の低いことが要請されており、本発明者らは、さらなる膜特性の向上を図るために、処理空間内の圧力を高めることができる成膜装置について検討している。
【０００５】
また特許文献３には、スパッタ装置において、処理空間を形成するシールドとペデスタルとの間の隙間を調整することにより、処理空間とその外側空間との間の流通路のコンダクタンスを調整し、処理空間内の圧力を制御する技術が記載されているが、隙間の幅は８ｍｍ〜３３ｍｍであり、この構成を適用しても本発明の課題を解決することはできない。さらに特許文献４には、反応エリアと搬送エリアとを分離することにより、残留ガスのパージ時間を短縮することができる技術が記載されているが、この構成を適用しても本発明の課題を解決することはできない。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８４１９２号公報（図４、段落０００４）
【特許文献２】特開２００９−８８４７３号公報（図１）
【特許文献３】特開平９−１１１４４７号公報（図１、図２、段落００４０）
【特許文献４】特開２００４−３３５８９２号公報（図１、段落００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、載置部と天板部材との間に形成される処理空間に反応ガスを封じ込め、処理空間内の圧力を高めることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明の成膜装置は、処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
前記載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部が天板部材に当接する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降できるように構成され、成膜処理時に前記載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成するための昇降機構と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、前記昇降機構の昇降動作により載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるための規制機構と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気するための排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の成膜方法は、処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜方法において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部を、この載置部に対向するように設けられた天板部材に対して、前記載置部を天板部材に当接させるために相対的に上昇させる工程と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられた緩衝機構により、載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに、接触圧を緩和しながら天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正する工程と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制機構により抑える工程と、
この規制機構により前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えた状態で、載置部を天板部材に対して相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成する工程と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する工程と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【００１０】
さらに、本発明の他の発明は、真空容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
この載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部を前記天板部材に接近させて前記処理空間を形成する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記載置部における載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に設けられ、前記処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制して載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間を形成するための突起部と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、規制機構により、前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持しながら、成膜処理時には載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成している。これにより、前記周方向に沿って均一な幅の狭小な隙間を所定の大きさで形成できるので、真空容器内において、成膜処理時には処理空間内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。また、本発明の他の発明によれば、載置部における基板の載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に、処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制する突起部を設けているので、処理空間の形成時には前記載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間が形成される。このため、真空容器内において、成膜処理時には前記処理空間を排気空間と分離することができるため、処理空間内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる成膜装置の第１の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】前記成膜装置に設けられた緩衝機構を示す拡大縦断側面図である。
【図３】前記成膜装置に設けられた緩衝機構を示す拡大縦断側面図である。
【図４】前記成膜装置の載置台と天板部材とを示す拡大縦断側面図である。
【図５】前記天板部材を載置台から見た底面図である。
【図６】前記成膜装置にて行われる成膜方法の一例を示す工程図である。
【図７】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図８】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図９】前記成膜装置の作用を説明するための特性図である。
【図１０】前記成膜装置に供給される原料ガス、還元ガス、パージガスの供給タイミングと処理空間内の圧力とを示す特性図である。
【図１１】前記載置台と天板部材とにより構成される処理空間内でのガス流れの様子を示す拡大縦断側面図である。
【図１２】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１３】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１４】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す縦断側面図である。
【図１６】図１５に示す成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１７】図１５に示す成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１８】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図１９】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２０】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２１】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２２】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２３】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２４】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２５】本発明にかかる成膜装置の第２の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２６】押しネジとナットを示す縦断側面図である。
【図２７】駆動部材と昇降機構を示す平面図である。
【図２８】本発明の成膜方法の一例を示す工程図である。
【図２９】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３０】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３１】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３２】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３３】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３４】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３５】成膜装置の第２の実施の形態の他の例を示す縦断側面図である。
【図３６】成膜装置の第２の実施の形態のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図３７】成膜装置の第２の実施の形態のさらに他の例を示す縦断側面図である、
【図３８】本発明にかかる成膜装置の第３の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図３９】第３の実施の形態の成膜装置の作用を示すフローチャートである。
【図４０】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図４１】実施例１の結果を示す特性図である。
【図４２】実施例２の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置１について説明する。この第１の実施の形態は、特許請求の範囲の第２の独立項（請求項６）に相当するものである。この例の成膜装置１は、図１に示すように、例えば平面形状が概ね円形である真空容器をなす処理容器２と、この処理容器２内に設けられた載置部をなす載置台３と、この載置台３に対向する位置に設けられ、当該載置台３との間に処理空間を形成するための天板部材４と、を備えている。
【００１４】
前記載置台３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、石英ガラス（ＳｉＯ２）等のセラミックスやアルミニウム（Ａｌ）、ハステロイ等の金属により構成され、例えば扁平な円板状に形成されている。この載置台３の表面は基板であるウエハＷの載置面として構成され、当該載置面は例えば直径３００ｍｍのウエハＷよりもひとまわり大きく形成されていて、ウエハＷが載置される領域が載置領域に相当する。また載置台３には、ウエハＷを成膜温度まで昇温させるために、加熱手段をなすヒータ３１が埋設されている。このヒータ３１は例えばシート状の抵抗発熱体により構成され、不図示の電源部より供給される電力によって、載置台３上のウエハＷを例えば３５０℃〜５００℃程度に加熱することができるようになっている。さらに、必要に応じて載置台３内に図示しない静電チャックを設け、載置台３上のウエハＷを静電吸着により吸着保持することもできる。
【００１５】
前記載置台３は、柱状の支持部材３２によって例えば下面側中央部を支持されており、この支持部材３２は、処理容器２の底壁２１に設けられた貫通孔２２を介して処理容器２の下方に伸び、その下端にはフランジ部３３が接続されている。前記底壁２１とフランジ部３３との間には、処理容器２内の気密性を維持しながら、前記支持部材３２を昇降機構５により昇降させるためのベローズ体３４が設けられている。
【００１６】
前記昇降機構５は、載置台３をウエハＷの受け渡し位置と、この受け渡し位置の上方側の処理位置との間で昇降させるものである。この処理位置とは、後述するように載置台３と天板部材４との間に処理空間を形成する位置である。この例では、昇降機構５は、フランジ部３３の左右方向（図１中Ｘ方向）の一端側に接続された第１の昇降機構５Ａと、フランジ部３３の左右方向の他端側に接続された第２の昇降機構５Ｂとにより構成されている。これら第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂは同様に構成されており、夫々上下方向（図１中Ｚ方向）に伸びるボールネジ５１と、当該ボールネジ５１に沿って上下方向に移動する駆動体５２とを備えている。
【００１７】
この駆動体５２には板状の駆動部材５３が設けられており、この駆動部材５３が緩衝機構６を介して前記フランジ部３３に接続されている。図中５４は、ボールネジ５１を回転させるモータであり、モータ５４によってボールネジ５１を回転させることにより、駆動体５２及び駆動部材５３が上下方向に移動するように構成されている。そして、処理容器２内を真空雰囲気に設定した場合には、後述するように、前記駆動部材５３の移動に伴って、緩衝機構６、フランジ部３３及び支持部材３２を介して載置台３が昇降自在に構成される。
【００１８】
前記緩衝機構６は、図２及び図３に示すように、弾性部材をなす複数個の皿バネ６１を上下方向に積層することにより構成されている。この皿バネ６１は、中央部が膨らむと共に開口するリング状に構成され、夫々の膨らみ部分が互いに対向するように組み合わせて積層される。この例では、４個の皿バネ６１は例えばフランジ部３３の上面と平面形状がリング状の駆動部材５３の下面との間に、周方向の複数箇所例えば３箇所〜６箇所の位置に設けられ、載置台３がその支持部位である駆動部材５３に対して揺動できるように設けられている。即ち、載置台３は、皿バネ６１の緩衝作用により、いずれの方向にも傾くことができ、このため載置台３が後述の突起部４３を介して天板部材４に偏って接触したときにも載置台３の姿勢が矯正されて、各突起部４３に均一な荷重が加わる状態が得られる。図２中６３は、その下端側がフランジ部３３の上面に固定された棒状のガイド部材である。そしてこのガイド部材６３を複数個の皿バネ６１の夫々の開口部６２に通すことにより、左右方向への位置ずれを抑えた状態で、皿バネ６１がフランジ部３３上に互いに積層して設けられるようになっている。
【００１９】
前記ガイド部材６３の上端側は、駆動部材５３に形成された孔部５３ａ内を昇降できるように構成されている。また図１〜図３中５５は、フランジ部３３の下方側に設けられた、フランジ部３３の位置決め機構である。図１〜図３に示すように、この位置決め機構５５の上面には突部５５ａが形成されている一方、フランジ部３３の下面には、当該突部５５ａに対応する凹部３３ｂが形成されている。さらにフランジ部３３の上面には、突部３３ａが形成されている一方、駆動部材５３の下面には、当該突部３３ａに対応する凹部５３ｂが形成されている。
【００２０】
ここで、載置台３の高さ位置について説明すると、図１及び図２に示す高さ位置は、処理容器２内を大気雰囲気に設定した場合に、載置台３に対してウエハＷの受け渡しを行う受け渡し位置である。この際、大気雰囲気とは、後の成膜プロセスにて説明するように、処理容器２内を真空排気する前の圧力状態をいう。この状態では、フランジ部３３には載置台３の重量がかかっており、フランジ部３３はその凹部３３ｂが前記位置決め機構５５の突部５５ａに嵌合されて、高さ位置が決定されるようになっている。この際、緩衝機構６には負荷がかかっていない状態であって、図２に示すように、ガイド部材６３の上端が、駆動部材５３の孔部５３ａ内に位置するように構成されている。
【００２１】
また、図１に点線にて示す高さ位置は、載置台３が前記受け渡し位置にあるときに、処理容器２内を真空雰囲気に設定した場合の載置台３の高さ位置である。処理容器２内が真空雰囲気になると、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられ、載置台３が大気雰囲気の位置よりも僅かに上昇する。
【００２２】
そして、このフランジ部３３の上昇に伴い、図３に示すように、フランジ部３３上面の突部３３ａが駆動部材５３下面の凹部５３ｂに嵌合する。この際緩衝機構６は負荷がかかり、上下方向に収縮した状態であって、図３に示すように、ガイド部材６３の上端は駆動部材５３の孔部５３ａ内の上方側に移動する。ここで例えば処理容器２内が大気雰囲気のときの前記載置台３の受け渡し位置は、処理容器２内が真空雰囲気のときよりも例えば２ｍｍ下降した位置に設定され、図２及び図３の高さ関係が維持できるように、駆動部材５３、ガイド部材６３及び位置決め機構５５の形状が夫々設定されている。
【００２３】
こうして、緩衝機構６は、前記載置台３とこの載置台３を支持する支持部位との間に、載置台３が支持部位に対して揺動できるように設けられることになる。ここで、皿バネ６１は例えばステンレス鋼、バネ鋼等の金属により構成され、その大きさの一例を上げると、外径Ｌ１は１８ｍｍ、内径Ｌ２は９．２ｍｍ、無負荷の状態の高さＬ３が１．２０ｍｍ（ＪＩＳ Ｂ２７０６ Ｌ１８）である。
【００２４】
さらに、載置台３は、当該載置台３と外部の搬送機構（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しを行うための、複数本の昇降ピン３５を備えている。この昇降ピン３５は、例えば処理容器２の外部に設けられた昇降部３６により、その上端が載置台３表面から突出する位置と、当該表面よりも下方側にある位置との間で昇降自在に構成されている。図中３７は、処理容器２内の気密性を維持しながら昇降ピン３５を昇降させるためのベローズ体である。
【００２５】
続いて、処理容器２の天井部２３について説明する。この例の天井部２３は、例えばアルミニウムやアルミナ等により形成されると共に、載置台３の載置面に対向する部位が下方側に向けて突出する凸部として構成され、この凸部が本発明の天板部材４に相当する。この天板部材４の下面は周縁から中央部に向けて次第に深く窪むように構成され、こうして、天板部材４の下面には、凹部４１が形成されることになる。この凹部４１は、例えば載置台３上に載置されたウエハＷの全体を覆うように、当該ウエハＷよりも一回り大きな径を有する円形状に開口しており、この凹部４１の外側領域は、さらに載置台３側へ突出した平面部４２として構成されている。この凹部４１の形状や大きさは、載置台３が前記処理位置に位置するときに、載置台３上のウエハＷのまわりに処理空間を形成するように夫々設定されている。
【００２６】
また、図４に示すように、天板部材４の平面部４２の下面には、複数個例えば３個〜６個の突起部４３が載置領域３０の周方向に沿って、互いに離隔して設けられている。この突起部４３は、処理空間の形成時に、その先端が載置台３の外側領域に接触することにより、当該外側領域と天板部材４との間の離間距離を規制して載置領域３０を囲むように排気用の１ｍｍ未満の狭小な隙間４０を形成するために設けられている。この突起部４３は、処理空間内の雰囲気を載置台３の周方向に亘って均一に排気する隙間を形成する構成であれば、その形状や個数、配置間隔については限定されない。なお図５は天板部材４を載置台３側から見たときの概略底面図であり、図４には突起部４３が設けられた平面部４２と設けられていない平面部４２とを夫々示している。
【００２７】
ここで、前記隙間４０は、後述の実施例から明らかなように、載置台３と天板部材４との間の離間距離ｈが小さくなる程、処理空間内に反応ガスを封じ込める作用が大きくなって、処理空間内の圧力を高めることができる。一方、前記距離ｈを小さくし過ぎると排気力が低下することから、距離ｈは０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２８】
前記天板部材４の中央部には、前記処理空間に反応ガスを供給するためのガス供給部７が設けられており、当該ガス供給部７内に形成されたガス供給路７０は天板部材４の中央部に形成されたガス供給口４４と連通するように構成されている。このガス供給部７には、第１の反応ガス用の第１のガス供給路７１と、第２の反応ガス用の第２のガス供給路７２と、パージガス用の第３のガス供給路７３とが夫々接続されている。以降窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）の成膜を行う場合を例にして説明すると、前記第１〜第３のガス供給路７１〜７３は、夫々流量調整バルブや開閉バルブ等を備えた流量調整部７１ａ，７２ａ，７３ａを介して第１の反応ガスである原料ガス例えばＴｉＣｌ４ガスの供給源７１ｂ、第２の反応ガスである還元ガス例えばＮＨ３ガスの供給源７２ｂ、パージガスであるＮ２ガスの供給源７３ｂに夫々接続されている。前記流量調整部７１ａ，７２ａ，７３ａは後述する制御部１００からの指令に基づいて、各種ガスの供給や停止のタイミングを制御するように構成されている。
【００２９】
また、処理容器２には、天板部材４の側方に排気部２４が形成されている。この例では、前記排気部２４は処理容器２の下部容器２５と天井部２３との間に形成されると共に、バルブＶを備えた排気路２６を介して真空排気手段をなす真空ポンプ２７に接続されている。こうして、真空ポンプ２７により、載置台３と天板部材４とにより形成された処理空間の内部雰囲気は、隙間４０及び処理容器２内の雰囲気を介して真空排気されることになる。
【００３０】
さらに、上述の成膜装置１は、下部容器２５の側壁に、図示しない外部の搬送機構によりウエハＷを処理容器２に対して搬入出するための搬送口２８が形成されており、当該搬送口２８は、ゲートバルブ２９により開閉自在に構成されている。
【００３１】
以上に説明した構成を備える成膜装置１は、既述のガス供給部７からのガス供給動作、昇降機構５（５Ａ，５Ｂ）による載置台３の昇降動作、真空ポンプ２７による処理容器２の排気動作、ヒータ３１による加熱動作等を制御する制御部１００を備えている。この制御部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、この記憶部には、当該成膜装置１によってウエハＷへの成膜を行うために必要な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憶されている。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。
【００３２】
続いて、本実施の形態に係る成膜装置１の動作について、図６を参照して説明する。先ず、大気雰囲気（処理容器２内を真空排気する前の雰囲気）の処理容器２内にて、載置台３を受け渡し位置に位置させて、真空ポンプ２７により真空排気する（ステップＳ１）。これにより、載置台３は、大気圧によって処理容器２側への上向きの荷重がかかるため、処理容器２側へ引き寄せられ、大気雰囲気下での載置台３の高さ位置より例えば２ｍｍ上昇する。そして、搬送口２８を開き、外部の搬送機構により処理容器２内にウエハＷを搬入して、昇降ピン３５との協働作業により載置台３の載置領域３０上にウエハＷを受け渡す（ステップＳ２）。
次いで、搬送口２８を閉じた後、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、図７に示すように、載置台３を前記処理位置まで上昇させ、載置台３と天板部材４との間に処理空間Ｓを形成する（ステップＳ３）。この処理位置とは、載置台３の外側領域が突起部４３に当接する位置である。この際、載置台３は、既述のように処理容器２内を真空雰囲気とすることにより、フランジ部３３が処理容器２側に引き寄せられているため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、駆動部材５３、緩衝機構６、フランジ部３３、支持部材３２を介して上昇する。このため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４を互いに同期させて、上昇量を揃えた状態で上昇させる。
【００３３】
こうして、載置台３を突起部４３に当接させた後、図８に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる（ステップＳ４）。これにより、処理空間を形成する位置にある載置台３に対して天板部材４に接近する方向に力が作用することになる。
【００３４】
ここで、昇降機構５Ａ，５Ｂの駆動部材５３の上昇量と荷重との関係について図９を用いて説明する。図９中横軸は、真空雰囲気下における駆動部材５３の上昇量であり、０ｍｍが真空雰囲気下において載置台３が前記受け渡し位置にあるときの駆動部材５３の高さ位置、４２ｍｍが載置台３が前記処理位置（突起部４３に当接した位置）にあるときの駆動部材５３の高さ位置に夫々相当する。また、図９中縦軸は荷重であり、◆はベローズ体３４の反力による荷重、■は緩衝機構６の反力による荷重、▲は合成荷重を夫々示している。
【００３５】
ベローズ体３４は真空雰囲気下での前記受け渡し位置では伸びきった状態であって反力による荷重は０Ｎであるが、駆動部材５３が上昇するにつれて収縮量が大きくなっていくため、次第に反力による荷重が大きくなっていく。また、緩衝機構６の反力は、（皿バネ６１の１個あたりの反力）×（皿バネ６１の個数）で求められる。皿バネ６１については、真空雰囲気下では図３に示すように収縮した状態であり、載置台３が処理位置に上昇するまで、緩衝機構６の反力による荷重は約４７５Ｎのまま変化しない。合成荷重は、大気圧による上向きの荷重と、ベローズ体３４による下向きの反力による荷重と、緩衝機構６による下向きの反力による荷重と、載置台３の重量による下向きの荷重によって、次式により求められる。
【００３６】
合成荷重＝大気圧による荷重−[（載置台３の重量）＋（ベローズ体３４の反力）＋（緩衝機構６の反力）]
こうして求められる合成荷重は、真空雰囲気下における前記受け渡し位置では、ベローズ体３４による反力が０Ｎであることから最も大きく、２３０Ｎ程度の合成荷重が駆動部材５３にかかる。このため第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにブレーキをかけることにより、載置台３の高さ位置が固定されている。このブレーキとは、例えばボールネジの移動を停止するモータ５４の電磁ブレーキ等の機構である。そして、前記受け渡し位置から前記処理位置近傍まで前記載置台３を上昇させるに連れて、ベローズ体３４による反力の増加に伴い、合成荷重は次第に小さくなっていく。こうして、載置台３が突起部４３に当接する手前において、合成荷重が０Ｎとなる荷重均衡状態となる。この後、さらに駆動部材５３を上昇させると、載置台３は突起部４３により、その高さ位置が規制されているので、緩衝機構６の皿バネ６１が伸長し、緩衝機構６による下向きの反力が次第に小さくなっていき、図９に示すように、合成荷重は次第に上昇する。
【００３７】
この合成荷重は、載置台３と突起部４３との間にかかるものである。例えば載置台３が窒化アルミニウム等のセラミックスにより構成される場合には、その耐荷重は７００Ｎ以下であるので、載置台３を突起部４３に当接させてから駆動部材５３を上昇させる距離は、合成荷重が耐荷重よりも小さくなるように例えば２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００３８】
このように載置台３を突起部４３に当接させた後、駆動部材５３を所定量上昇させることにより、緩衝機構６により載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３を全ての突起部４３に確実に押し当てることができる。これにより、処理位置にある載置台３と天板部材４との間に、載置台３の周方向において均等な幅（載置台３と天板部材４との距離）の狭小な隙間４０を、載置台３の周方向に沿って形成することができる。
【００３９】
こうして、処理容器２内を例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）まで真空排気すると共に、ヒータ３１によりウエハＷの成膜温度である３５０℃〜６５０℃まで昇温させたら、成膜プロセスを開始する。本実施の形態に係る成膜装置１を用いたいわゆるＡＬＤプロセスにおいては、成膜は例えば図１０に示すガス供給シーケンスに基づいて実行される。これらの図の横軸は時間を示し、縦軸はガスの供給量と処理空間Ｓ内の圧力を模式的に示している。
【００４０】
先ず、第１のガス供給路７１を介して原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）を処理空間Ｓ内に供給し、載置台３上のウエハＷに吸着させる工程（吸着工程）を実行する（ステップＳ５）。この原料ガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力が例えば６６６５Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。従って、処理空間Ｓと排気部２４との間の圧力差が大きくなり、処理空間Ｓ内に供給された原料ガスは、載置台３と天板部材４との間の隙間４０を介して、処理空間Ｓよりも圧力の低い排気部２４に向けて流出しようとする。
【００４１】
この結果、処理空間Ｓ内では、図１１に示すように、ウエハＷ中央部の上方側に設けられたガス供給口４４から供給された原料ガスが、処理空間Ｓ内を外方へ向けて広がりながら、ウエハＷの表面を前記隙間４０へ向けて径方向に流れ、この間当該ウエハＷの表面に吸着してＴｉの分子層を形成する。
【００４２】
こうして、所定時間原料ガスを供給して当該原料ガスの供給を停止する。これにより、処理空間Ｓ内の原料ガスが排気されるため、図１０に示すように、処理空間内の圧力は急激に低くなる。こうして、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えば原料ガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、第３のガス供給路７３からパージガス（Ｎ２ガス）の供給を開始してパージ工程を実施する（ステップＳ６）。これにより、パージガスは処理空間Ｓ内を中央部から周縁領域に向って、ウエハＷの表面を流れて行き、処理空間Ｓ内に滞留している原料ガスと共に、前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気される。このパージガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力は、パージガスの供給流量に応じて例えば６６６５Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。
【００４３】
そして、処理空間Ｓ内に滞留している原料ガスがパージガスと共に排気されたタイミングにて当該パージガスの供給を停止する。これにより処理空間Ｓ内の圧力は図１０に示すように、急激に低くなるため、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えばパージガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、第２のガス供給路７２から還元ガス（ＮＨ３ガス）供給を開始して還元工程を実施する（ステップＳ７）。これにより、還元ガスは処理空間Ｓ内を中央部から周縁領域に向ってウエハＷの表面を流れて行き、ウエハＷ表面に吸着している原料ガスを還元することにより、ＴｉＮの分子層が形成される。処理空間Ｓ内の還元ガスは、処理空間Ｓから前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気されるが、還元ガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力は、還元ガスの供給流量に応じて例えば６６６５Ｐ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。
【００４４】
こうして、処理空間Ｓ内に所定時間還元ガスを供給した後、当該還元ガスの供給を停止する。これにより図１０に示すように、処理空間Ｓ内の圧力は急激に低くなり、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えば還元ガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、再びパージガスであるＮ２ガスの供給を開始して、処理空間Ｓ内に滞留している還元ガスをパージするパージ工程を実施する（ステップＳ８）。これにより、処理空間Ｓ内に滞留している還元ガスはパージガスと共に、前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気される。
【００４５】
そして、以上に説明したステップＳ５〜ステップＳ８までの４つの工程を１サイクルとする、当該サイクルを予め決められた回数、例えば５０〜１０００回繰り返して、ＴｉＮの分子層を多層化し、例えば３〜２０ｎｍの膜厚を有する膜の成膜を完了する（ステップＳ９）。なお、図１０は、説明の便宜上、各工程における処理空間Ｓ内の圧力パターンを模式的に表わしたものであり、当該処理空間Ｓ内の厳密な圧力を示しているものではない。
【００４６】
成膜処理を終えたら、ガスの供給を停止し、処理容器２内を真空雰囲気に維持したまま、ウエハＷが載置された載置台３を受け渡し位置まで下降させる（ステップＳ１０）。そして、搬入時とは逆の経路で外部の搬送機構によりウエハＷを搬出し、一連の成膜動作を終える（ステップＳ１１）。次に処理するウエハＷが存在しないときは、処理容器２内を大気雰囲気（真空排気前の状態）に戻し、載置台３を大気雰囲気の受け渡し位置に位置させる。この際、処理容器２内を大気雰囲気に戻すと、真空雰囲気による天板部材４側への載置台３の引き寄せが解除されるので、真空雰囲気による受け渡し位置よりも例えば２ｍｍ程度載置台３が下降する。
【００４７】
ここで、処理空間Ｓ内へのガスの供給を停止して、当該ガスを全て排気した状態では、処理空間Ｓ内の圧力と排気部２４内の圧力とが同じ状態になるが、各ガス供給工程同士の間のガス供給を停止している時間は、０．０３秒程度と短く、直ぐに次のガスが導入されるため、排気部２４から処理空間Ｓ内にガスが侵入するおそれはほとんどない。
【００４８】
上述の実施の形態によれば、載置台３と天板部材４とにより処理空間Ｓを形成する際、これら同士の間に、１ｍｍ未満の狭小な隙間４０が載置台３の周方向に沿って形成される。このため後述の実施例により明らかなように、処理空間Ｓの内部にガスを封じ込めができるため、処理空間Ｓと排気部２４との間の差圧を大きくして、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることができる。またこのようにガスの封じ込めができるため、ガス使用量の削減を図ることができる。
【００４９】
この際、天板部材４の下面に突起部４３を設け、載置台３を当該突起部４３に当接させて当て止めすることにより、載置台３と天板部材４との離間距離を規制している。このため、幅（載置台３と天板部材４との距離）が１ｍｍ未満という狭小な隙間４０を載置台３の周方向に均一に形成することができる。これによって、処理空間Ｓ内では、排気量が載置台３の周方向に揃えられるので、ウエハＷに対するガスの供給状態がウエハＷの面内に亘って揃えられる。これにより面内均一性の良好な処理を行うことができて、膜厚や膜質、比抵抗等の膜特性がウエハＷ面内に亘って均一な薄膜を得ることができる。
【００５０】
また、処理空間Ｓ内の圧力を高くことができることから、例えばＴｉＮ膜のように、配線や電極、バリア膜等に用いられる金属膜を形成する場合には、後述の実施例により明らかなように、比抵抗が低い金属膜を形成することができる。この理由については、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることにより、一定時間あたりのウエハＷに対するガスの供給総量を多くすることができるため、例えば還元ガス導入の際には、吸着された原料ガスの還元に寄与するガスが多くなって、膜質の向上を図ることができるためと推察される。さらに、このように一定時間あたりのガス供給総量が多いことから、ガスの供給時間が短くて済み、レシピの短時間化を図ることができる。
【００５１】
さらにまた、処理空間Ｓと排気部２４との差圧を大きくすることができるため、処理空間Ｓから排気部２４に向うガス流れの流速が大きくなり、排気部２４から処理空間Ｓへのガスの拡散を抑えることができる。
【００５２】
また、上述の実施の形態では、緩衝機構６を設けているので、１ｍｍ未満という狭小な隙間４０を、載置台３の周方向に沿って高精度に形成することができる。つまり載置台３を処理位置（突起部４３に当接する位置）まで上昇させてから、さらに駆動部材５３を僅かに上昇させることによって、全ての突起部４３に対して確実に載置台３を突起部４３に押し付けることができるからである。この際、駆動部材５３を上昇させたときに、図８に示すように緩衝機構６が伸長するため、その分、載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧が緩和される。仮に緩衝機構６を設けない構成では、載置台３を処理位置まで上昇させた後、さらに駆動部材５３を上昇させると、載置台３自体が上昇しようとするため、突起部４３に大きな荷重がかかり、載置台３が変形したり破損してしまうおそれがある。
【００５３】
さらに、この緩衝機構６は例えば皿バネ６１により構成され、載置台３が支持部位である駆動部材５３に対して揺動できるように構成されているので、載置台３が傾いた状態で上昇した場合であっても、全ての突起部４３に対して確実に載置台３を押し付けることができる。
【００５４】
例えば図１２に示すように、載置台３が傾いた状態で上昇すると、載置台３が前記処理位置に移動したときには、図１３に示すように、載置台３はある突起部４３には接触しているが、他の突起部４３には接触しない状態になる。この状態で駆動部材５３を上昇させると、緩衝機構６を設けることにより載置台３は駆動部材５３に対して揺動できるので、突起部４３と接触していない領域については、載置台３が揺動して傾きが調整されながら、駆動部材５３の上昇に伴い上昇する。このため、接触していない突起部４３と載置台３との距離ｈ１が駆動部材５３の移動距離ｈ２以下の大きさであれば、駆動部材５３をｈ２上昇させることにより、図１４に示すように、載置台３を全ての突起部４３に確実に押し付けることができる。このように、緩衝機構６を設けることにより、載置台３が傾いた状態で上昇した場合であっても、載置台３と突起部４３との間に過大な力が加わらないようにしながら、傾きを調整して載置台３を全ての突起部４３に確実に押し当てることができ、載置台３と天板部材４との間に狭小な幅の隙間４０を高精度に形成することができる。この際、弾性部材として、複数の皿バネ６１を組み合わせて用いることにより、コンパクトな構成で大荷重を支えることができるので、省スペース化を図ることができる。
【００５５】
なお、既述のように、載置台３を処理位置まで上昇させてから、さらに駆動部材５３を上昇させるときの上昇量は、上昇量が大きくなると合成荷重（載置台３と突起部４３との間にかかる荷重）が増加していくため、予想される載置台３の傾きの程度と、載置台３の耐荷重を考慮して決定される。
【００５６】
続いて、本発明の成膜装置１の他の例について図１５〜図１７を用いて説明する。この実施の形態が上述の実施の形態と異なる点は、フランジ部３３の下面と駆動部材５３の上面との間に、コイルバネ６４を用いた緩衝機構６Ａを設けた点である。この構成では、載置台３の支持部位が駆動部材５３となり、前記コイルバネ６４は、載置台３が駆動部材５３に対して揺動できるように設けられている。その他の構成は上述の構成と同じであり、説明は省略する。
【００５７】
図１５は、処理容器２内が大気雰囲気であるときに、載置台３がウエハＷの受け渡し位置にある状態を示している。この状態では、コイルバネ６４は収縮した状態であり、位置決め機構６５によりフランジ部３３の高さ位置が設定されている。そして処理容器２内を真空排気すると、載置台３は大気圧を受けて処理容器２側へ引き寄せられ、図１５中点線で示す位置まで上昇する。これによりフランジ部３３も上昇するので、コイルバネ６４はフランジ部３３に引っ張られて伸長し、この状態で、図１６に示すように、載置台３を前記処理位置、つまり載置台３の表面が突起部４３に当接する位置まで移動させる。
【００５８】
このように載置台３を前記処理位置に移動させた後、図１７に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる。このとき、載置台３の高さ位置は突起部４３により規制されているためコイルバネ６４が収縮し、コイルバネ６４が設けられていない場合に比べて、載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧が緩和される。さらに駆動部材５３を上昇させると、コイルバネ６４の収縮量が増加するため、突起部４３に載置台３を押し付ける力が大きくなってしまう。このため、駆動部材５３の上昇量は、予想される載置台３の傾き量や耐荷重を考慮して決定される。
【００５９】
以上において、本発明の突起部は、載置台の外側領域と天板部材の少なくとも一方に設けられればよく、例えば図１８に示すように、載置台３表面の外側領域に、載置台３の周方向に沿って互いに離隔するように突起部４３Ａを設けてもよいし、載置台と天板部材の両方に設けるようにしてもよい。また突起部は、天板部材又は載置台の一部を突出させることにより形成するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、本発明の成膜装置における処理容器や天板部材の形状は上述の構成には限られない。例えば図１９に示す構成では、天板部材４Ａの凹部４１Ａは直線的な傾斜面を備えるように構成され、処理容器８１の底部に排気路８２が接続されている。このような成膜装置１Ａでは、処理容器８１を真空ポンプ８３により真空排気すると、載置台３Ａと天板部材４Ａとにより構成された処理空間Ｓ内の雰囲気は、載置台３の周方向に形成された隙間４０Ａを介して処理空間Ｓから処理容器８１へ排気され、さらには処理容器８１外部へ排気される。図１９中４３１は突起部である。
【００６１】
また、本発明では、天板部材と載置台とにより処理空間Ｓが構成されればよく、例えば図２０に示すように、天板部材４Ｂの下面（載置台との対向面）は平面として構成し、載置台３Ｂの表面に処理空間Ｓを形成するための凹部３８を設けるようにしてもよい。載置台３Ｂの段部３８ａは外側領域に相当し、この表面と天板部材４Ｂの下面との間に隙間４０Ｂが形成される。４３Ｂは載置台３Ｂの段部３８ａ表面又は天板部材４Ｂの下面に設けられた突起部である。
【００６２】
以上において、載置台と天板部材との間に形成される隙間は、載置部の載置領域の外側領域と、この外側領域と対向する天板部材との間に形成されればよく、例えば図２１に示すように、載置台３Ｃの外側領域に一段低くなった段部８４を形成し、この段部８４と上下方向に対向する天板部材４Ｃとの間に１ｍｍ未満の隙間４０Ｃを形成する場合も本発明の範囲に含まれる。また図２２に示すように、載置台３Ｄの側面と、これと対向する天板部材４Ｄとの間に、１ｍｍ未満の隙間４０Ｄを形成する場合も本発明の範囲に含まれる。図２２の構成では、載置台３Ｄの段部８４と、当該段部８４と対向する天板部材４Ｄとの間に前記隙間４０Ｄを形成するための突起部４３Ｄが設けられている。
【００６３】
また、本発明では、図２２のように、載置台の外側領域と当該外側領域と対向する天板部材との間に、これらの距離が１ｍｍ未満の排気用の隙間を形成する領域を設けることより、処理空間Ｓ内にガスを封じ込めることができる。このため、当該隙間の形成領域の外側において隙間を１ｍｍ以上に大きくする場合も、本発明の範囲に含むものとする。なお図１９〜図２２においては、処理容器８１の外部については図示を省略している。
【００６４】
さらに本発明の緩衝機構は、載置台とこの載置台を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に、載置台あるいは天板部材が支持部位に対して揺動できるように設けられ、載置台及び天板部材の一方側の突起部が他方側に接触したときに接触圧を緩和するための構成であればよい。また緩衝機構に組み込まれる弾性部材としては、皿バネ以外にも、コイルバネや、板バネ等を用いることができる。
【００６５】
例えば図２３及び図２４に示すように、載置台を昇降させる場合において、緩衝機構を天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間に設けるようにしてもよい。この例では、天板部材９１の上面と処理容器９の天井部９０との間に緩衝機構９２例えば皿バネが設けられており、これにより天板部材９１が支持部位である天井部９０に揺動できるように設けられる。図２３は、処理容器９内が真空ポンプ９３により真空排気されていて、載置台９４が天板部材９１の下面に設けられた突起部９５に当接し、載置台９４と天板部材９１との間に処理空間Ｓを形成した状態（載置台９４が処理位置にある状態）を示している。図中９６はフランジ部、９６ａはベローズ体、９７は昇降機構、９７ａは昇降機構により昇降自在に構成されると共に、ベローズ体９６ａに接続された駆動部材、９８はガス供給部である。
【００６６】
そしてこの状態から駆動部材９７ａを所定距離上昇させると、図２４に示すように、載置台９４が突起部９５及び天板部材９１を介して緩衝機構９２を下方側から押圧し、緩衝機構９２が収縮する。これにより、載置台９４が突起部９５に接触したときの接触圧が緩和される。
【００６７】
（第２の実施の形態）
続いて本発明の第２の実施の形態の成膜装置について、図２５〜図２７を参照しながら説明する。当該第２の実施の形態は、特許請求の範囲の第１の独立項（請求項１）に相当し、この例の成膜装置は、載置台３と天板部材４との間の排気用の隙間の大きさを調整可能に構成したものである。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
以下、第１の実施の形態の成膜装置と異なる点を中心に説明を進めると、この例の支持部材３２の下端側は、中間フランジ部３０１を介してフランジ部３３に接続されている。前記中間フランジ部３０１の下面は、上下方向に伸びる複数のロッド部材３０２によりフランジ部３３の上面と互いに固定されており、中間フランジ部３０１と処理容器２との間にはベローズ体３４が設けられている。
【００６９】
上述の第１の実施の形態と同様に、フランジ部３３の上面には、ロッド部材３０２よりも外方の左右方向（図２５中Ｘ方向）の一端側に、緩衝機構６を介して第１の昇降機構５Ａの駆動部材５３が接続されると共に、ロッド部材３０２よりも外方の前記左右方向の他端側に、緩衝機構６を介して第２の昇降機構５Ｂの駆動部材５３が接続されている。緩衝機構６及び昇降機構５（第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂ）の構成は、第１の実施の形態と同様であり、駆動部材５３が支持部位に相当する。
【００７０】
ここで、図２５に示す載置台３の高さ位置は、処理容器２内が大気雰囲気であるときの、ウエハＷの受け渡し位置である。この状態では、既述のように、フランジ部３３には載置台３の重量がかかっており、フランジ部３３はその凹部３３ｂが位置決め機構５５の突部５５ａに嵌合されて、高さ位置が決定されている。
【００７１】
また、図中１１０は規制機構である。この規制機構１１０は、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるものである。この規制機構１１０は、例えばフランジ部３３を下方側から貫通して駆動部材５３に向って上昇するように設けられた昇降軸をなす押しネジ１１１と、この押しネジ１１１の先端が駆動部材５３の下面に当接したときに、その高さ位置を固定する固定部材をなすナット１１２を備えている。前記押しネジ１１１の下端側は例えばモータよりなる回転機構１１３に接続されている。
【００７２】
図２６に示すように、押しネジ１１１の外面はネジ切りされており、フランジ部３３には押しネジ１１１に対応するネジ孔３３０が形成され、このネジ孔３３０の内面には前記押しネジ１１１のネジ切りに螺合するネジ部３３１が形成されている。また、ナット１１２は、例えばフランジ部３３の下方側に設けられ、その内面には、前記押しネジ１１１のネジ切りに螺合するネジ部１１４が形成され、ナット１１２を締めることにより、押しネジ１１１の高さ位置が固定されるようになっている。
【００７３】
前記フランジ部３３は平面形状が円形に構成されると共に、駆動部材５３は、図２７に示すように平面形状が例えばリング状に構成されている。前記押しネジ１１１は複数個例えば４個設けられており、昇降機構５Ａ，５Ｂのボールネジ５１に対して奥行方向（図２７中Ｙ方向）の奥側と手前側に夫々１個ずつ設けられている。また、この実施の形態では、天板部材４と載置部３との間には突起部が形成されておらず、天板部材４の周縁領域である平面部４２と、載置台３の載置領域３０の外側領域とは、互いに当接し、これらの間に処理空間を形成するように構成されている。
【００７４】
続いて、第２の実施の形態に係る成膜装置１の動作について、図２８〜図３２を参照して説明する。先ず、ウエハＷを搬入する前の調整時の動作について説明する。この調整は、例えば載置台３が天板部材４に対して相対的に水平になるように調整するときや、載置台３と天板部材４との間に形成される排気用の隙間４０の大きさを変更するとき等に実施される。
【００７５】
先ず、大気雰囲気（処理容器２内を真空排気する前の雰囲気）の処理容器２内にて、載置台３を前記受け渡し位置に位置させて、真空ポンプ２７により真空排気する（ステップＳ１１）。処理容器２内を真空雰囲気に設定することにより、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられ、載置台３が大気雰囲気の位置よりも僅かに上昇する。そして、このフランジ部３３の上昇に伴い、フランジ部３３上面の突部３３ａが駆動部材５３下面の凹部５３ｂに嵌合する。この際、緩衝機構６は負荷がかかり、収縮した状態にある。
【００７６】
次いで、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、図２９に示すように、載置台３の周縁領域が天板部材４の平面部４２に当接する位置まで載置台３を上昇させる（ステップＳ１２）。この際、処理容器２内を真空雰囲気にすることにより、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられているため、駆動部材５３を第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより上昇させることによって、載置台３がフランジ部３３、ロッド部材３０２、中間フランジ部３０１、支持部材３２を介して上昇する。このため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４を互いに同期させて、上昇量を揃えた状態で上昇させる。
【００７７】
こうして、載置台３を天板部材４に当接させた後、図３０に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる（ステップＳ１３）。これにより、載置台３に対して天板部材４に接近する方向に力が作用することになるが、載置台３は天板部材４により高さ位置が規制されているので、図３０に示すように、緩衝機構６の皿バネ６１が伸長する。こうして、緩衝機構６により載置台３が天板部材４に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３の周縁領域全体が天板部材４に密着するように確実に押し当てられ、載置台３が天板部材４に対して相対的に平行になるように載置台３の姿勢が矯正される。この際、例えば載置台３が窒化アルミニウム等のセラミックスにより構成される場合には、その耐荷重は６００Ｎ〜８００Ｎ以下であるので、載置台３を天板部材４に当接させてから駆動部材５３を上昇させる距離は、合成荷重が耐荷重よりも小さくなるように例えば２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００７８】
この状態で、図３１に示すように、押しネジ１１１を回転機構１１３により上昇させることにより、一定のトルクで締め付け、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３に当接させる。次いで、ナット１１２を締め付けて、押しネジ１１１の高さ位置を固定すると共に、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を基準位置として制御部１００にて記憶しておく（ステップＳ１４）。こうして押しネジ１１１によって、天板部材４の周縁領域の下面に対して載置台３の外側領域の上面が相対的に平行になる状態で、駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制される。このため、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢は変化せず、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持される。つまり、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、押しネジ１１１によって駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制されているため、伸長していた皿ネジ６１が真空雰囲気の処理容器２の内部と外部（大気圧雰囲気）との圧力差により収縮することが抑えられ、こうして矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。
【００７９】
仮に、規制機構１１０が設けられていない場合には、昇降機構５Ａ，５Ｂにより駆動部材５３を下降させて載置台３と天板部材４とが互いに離れた状態にすると、載置台３を天板部材４に押し付ける作用が解除されたときに、既述のように真空雰囲気の処理容器２の内部と外部（大気圧雰囲気）との圧力差により、矯正後の相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が発生し、複数の皿ネジ６１が一様に収縮してしまう。このため、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持できなくなってしまう。
【００８０】
従って、駆動部材５３、緩衝機構６の皿ネジ６１及び規制機構１１０の押しネジ１１１は、載置台３及び天板部材４の一方側が他方側に偏って接触したときに皿ネジ６１により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢を矯正でき、前記載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、押しネジ１１１が駆動部材５３の下面に当接して天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、その設置箇所、形状及び大きさが夫々設定される。
【００８１】
次いで、規制機構１１０により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢の矯正を維持した状態で、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させる。こうして、図３２に示すように、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する（ステップＳ１５）。これにより、載置台３の周方向において均等な幅（載置台３と天板部材４との距離）の狭小な隙間４０を、ウエハＷの周縁部又はウエハＷの外側領域にてウエハＷの周方向に形成することができる。この狭小な隙間４０は、載置台３と天板部材４との距離が例えば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定される。こうして、調整作業を終了する。
【００８２】
ここで、載置台３が偏いた状態で上昇する場合について、図３３を用いて説明する。載置台３が傾いた状態で上昇すると、載置台３が天板部材４に当接する位置に移動したときには、図３３（ａ）に示すように、載置台３はある部位では天板部材４に接触しているが、他の部位では接触しない状態になる。この状態で、駆動部材５３を僅かに上昇させると、一部の緩衝機構６が伸長し、これによって載置台３は駆動部材５３に対して揺動できるため、天板部材４と接触していない領域については、載置台３が揺動して傾きが調整されながら、駆動部材５３の上昇に伴い上昇する。このため、図３３（ｂ）に示すように、載置台３と平面部４２との間に過大な力が加わらないようにしながら、載置台３の外側領域を周方向に亘って天板部材４に確実に押し付けることができる。従って、この状態で規制機構１１０の押しネジ１１１により駆動部材５３の高さ位置を固定すれば、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持される。
【００８３】
これにより、図３３（ｃ）に示すように、規制機構１１０により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持しながら、駆動部材５３を下降させれば、載置台３と天板部材４との間に周方向に均一な幅の排気用の隙間４０を高精度に形成することができる。
【００８４】
一方、規制機構１１０を設けない場合について図３４を用いて説明する。載置台３が傾いた状態で上昇し、載置台３のある部位を天板部材４に当接させてから（図３４（ａ））、駆動部材５３を僅かに上昇させることにより、載置台３を天板部材４に確実に押し付ける工程（図３４（ｂ））までは、図３３にて説明したとおりである。しかしながら、この後、隙間４０を形成するために駆動機構５３を下降させると、駆動機構５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制されていないため、複数の緩衝機構６の皿ネジ６１が一様に収縮してしまい、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持できずに、結果として載置台３が偏いた状態に戻ってしまう。このため、載置台３と天板部材４との間に周方向に均一な幅の隙間４０を形成することはできない。
【００８５】
次いで、ウエハＷの成膜処理時の動作について説明する。先ず、処理容器２内を真空雰囲気に維持した状態で、載置台３を受け渡し位置に位置させて、搬送口２８を開き、処理容器２内にウエハＷを搬入して、載置台３上に受け渡す（ステップＳ２１）。次いで、搬送口２８を閉じた後、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、載置台３を前記処理位置まで上昇させ、載置台３と天板部材４との間に排気用の隙間４０を形成しながら、処理空間Ｓを形成する（ステップＳ２２）。
【００８６】
こうして、処理容器２内を例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）まで真空排気すると共に、ヒータ３１によりウエハＷの成膜温度である３５０℃〜６５０℃まで昇温させたら成膜プロセスを開始し、第１の実施の形態と同様にプロセスを実行する（ステップＳ２３）。成膜処理を終えたら、ガスの供給を停止し、処理容器２内を真空雰囲気に維持したまま、ウエハＷが載置された載置台３を受け渡し位置まで下降させる（ステップＳ２４）。そして、搬入時とは逆の経路で外部の搬送機構によりウエハＷを搬出し、一連の成膜動作を終える（ステップＳ２５）。次に処理するウエハＷがあるときには、ステップＳ２１〜ステップＳ２５の動作を繰り返し、行なう。
【００８７】
この際、処理容器２内を大気雰囲気に戻した後、次のロットのウエハＷに対して真空処理を行う際には、形成する隙間４０の大きさが同じである場合には、前記調整時の動作を行わずにウエハＷの成膜処理を行ってもよいし、再度前記調整時の動作を行うようにしてもよい。また、処理容器２内を大気雰囲気に戻した後、次のロットのウエハＷに対して真空処理を行うときであって、隙間４０の大きさを変更する場合には、前記調整時の動作を行ってもよいし、前記調整時の動作を行わずに、取得してある既述のモータ５４の基準位置に基づいて、載置台３を所定の高さに設定するようにしてもよい。
【００８８】
上述の実施の形態によれば、規制機構１１０により、天板部材４に対する載置台３との相対的姿勢の矯正を維持した状態で、載置台３を天板部材４に対して相対的に昇降させて、ウエハＷの周方向に排気用の隙間４０を形成している。このため、ウエハＷの周方向において均一な幅の狭小な隙間４０を高精度に形成することができる。従って、隙間４０を載置台３の周方向に均一に形成することができるため、処理空間Ｓ内では、排気量が載置台３の周方向に揃えられる。これにより面内均一性の良好な処理を行うことができて、膜厚や膜質、比抵抗等の膜特性がウエハＷ面内に亘って均一な薄膜を得ることができる。
【００８９】
さらに、前記排気用の隙間４０をウエハＷの周方向において均一にしながら、前記隙間４０を所定の大きさに自在に設定できる。従って、装置構成を変更せずに、隙間４０の大きさを自在に設定でき、成膜プロセスのパラメータとして隙間４０の大きさを制御することができるので、成膜プロセスに応じて排気用の隙間４０の大きさの最適化を図ることができる。この際、規制機構１１０として、押しネジ１１１とナット１１２との組み合わせを用いる場合には簡易な構成であり、前記天板部材４と載置台３との相対的姿勢の固定作業を容易に行うことができる上、従前の成膜装置に容易に組み込むことができる。また、成膜プロセス中に載置台３と天板部材４とが接触しないため、パーティクルの発生の懸念を払拭できる。
【００９０】
さらにまた、緩衝機構６が設けられているので、載置台３が偏って天板部材４に接触したときにも、天板部材４に対する載置部３の相対的姿勢が矯正されると共に、載置台３が天板部材４に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３の周縁領域全体を天板部材４に確実に押し当てることができる。
【００９１】
以上において、本実施の形態は、図３５〜図３７に示す成膜装置にも適用できる。図３５に示す成膜装置は、図１５に示す成膜装置において突起部４３を設けない構成であって、載置台３の外側領域を天板部材４の平面部４２に当接させてから、駆動部材５３を所定量例えば１ｍｍ上昇させて、コイルバネ６４を用いた緩衝機構６Ａにより、載置台３を天板部材４に確実に押し当てた状態を示している。この際、コイルバネ６４は収縮した状態にある。そして、隙間４０の調整作業を行う場合には、押しネジ１１１を上昇させて、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３に当接させた後、ナット１１２を締めて、押しネジ１１１の高さ位置を固定する。これにより、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用は、コイルバネ６４が伸長しようとする復元作用により発生するものである。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させて、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。
【００９２】
また、図３６に示す成膜装置は、図２３に示す成膜装置において突起部９５を設けない構成であって、載置台３の外側領域を天板部材９１の平面部に当接させてから、フランジ部９６を所定量例えば１ｍｍ上昇させた状態を示し、緩衝機構９２により、載置台９４を天板部材９１に確実に押し当てた状態を示している。この際、緩衝機構９２の皿バネは収縮した状態にある。この例の天板部材９１は、外側壁に水平なフランジ部９１ａを備えており、このフランジ部９１ａの下方側には、モータ１２１により昇降自在に構成された昇降軸１２２を備えた規制機構１２０が設けられている。図中１２１ａはベローズであり、モータ１２１は処理容器９の外側に配置されている。そして、隙間の調整作業を行う場合には、既述のようにフランジ部９６を例えば１ｍｍ上昇させて、載置台９４を天板部材９１に確実に押し当てた状態で、昇降軸１２２を上昇させて、当該昇降軸１２２の先端をフランジ部９１ａの下面に当接させ、その位置で昇降軸１２２の高さ位置を固定する。この例では、モータ１２１が昇降軸１２２の高さ位置を固定する固定部材に相当する。これにより、載置台９４と天板部材９１とが互いに離れたときに、天板部材９１に対する載置台９４の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、皿バネが伸長しようとする復元作用により発生するものである。
【００９３】
こうして、規制機構１２０により、天板部材９１に対する載置台９４の相対的姿勢の矯正状態を維持しながら、載置台９４を昇降機構９７により下降させることにより、載置台９４と天板部材９１との間に、ウエハＷ囲むように、均一な幅の排気用の隙間を形成し、このとき、昇降機構９７はモータからなり、このモータのエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。
【００９４】
さらに、図３７に示す成膜装置では、皿バネ６１を用いた緩衝機構６は中間フランジ部３０１の下面と駆動部材５３の上面との間に設けられており、規制機構１１０は、押しネジ１１１がフランジ部３３を下方側から貫通するように設けられている。また、例えば真空ポンプ２７の代わりに、処理容器２内を排気する排気手段１３０が設けられており、その他は、上述の図２５に示す成膜装置と同様に構成されている。
【００９５】
この成膜装置の作用について、処理容器２内を大気雰囲気に設定して成膜処理を行う場合を例にして説明する。このような成膜処理の一例としては、大気雰囲気下にて、第１の反応ガス例えばＨｆＣｌ４と、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガス例えばＨ２Ｏとを供給してＡＬＤによりＨｆＯ２膜を形成する処理が挙げられる。
【００９６】
そして、隙間４０の調整作業を行う場合には、先ず、駆動部材５３を昇降機構５Ａ，５Ｂにより上昇させることにより、緩衝機構６、中間フランジ部３０１を介して載置台３を上昇させ、当該載置台３を天板部材４に当接させる。この際、駆動部材５３を上昇させると、当該駆動部材５３が中間フランジ部３０１に接近するため、皿バネ６１は収縮した状態になるが、このときに完全に収縮しないように皿バネ６１を形成しておく。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂを僅かに上昇させることにより、緩衝機構６の作用によって載置台３が傾いた状態で上昇する場合あっても、載置台３を天板部材４に確実に押し当てる。この際、緩衝機構６の皿バネ６１はさらに収縮した状態にある。
【００９７】
次いで、押しネジ１１１を所定のトルクとなるまで上昇させて、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３の下面に当接させた後、ナット１１２を締めて、押しネジ１１１の高さ位置を固定する。これにより、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、皿バネ６１が伸長しようとする復元作用により発生するものである。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させて、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。この際、図３７に示す成膜装置では、処理容器２を真空ポンプ２７により真空排気し、真空雰囲気にて成膜処理を行うようにしてもよいし、低圧雰囲気にて成膜処理を行うようにしてもよい。例えば真空雰囲気にて成膜処理を行う場合には、処理容器２内を真空排気することにより、処理容器２の内部と外部との圧力差により、中間フランジ部３０１が処理容器２側へ引き寄せられるので、その分を考慮して緩衝機構６を形成しておく。また、載置台３を重くしたり、ベローズ体３４の反発力を強めたりして、処理容器２内が真空状態でも中間フランジ部３０１が処理容器２の反対側に移動するようにしてもよい。
【００９８】
以上において、第２の実施の形態では、突起部を設けない場合を例にして説明したが、突起部を設けた構成についても本実施の形態は適用できる。この場合には、突起部にて規制される隙間が最小値となり、この値よりも大きい隙間を自在に設定できる。また、上述の図１９〜図２２に示す成膜装置にも第２の実施の形態の規制機構を設けて、排気用の隙間の大きさを調整自在に構成してもよい。また、上述の例では、押しネジ１１１を回転機構１１３により上昇させたが、作業者がトルクレンチ等を用いて、押しネジ１１１を上昇させてナット１１２により固定するようにしてもよい。さらに、ナット１１２の締結をナットの回転機構を用いて自動的に行うようにしてもよい。
【００９９】
さらにまた、第２の実施の形態では、天板部材を昇降機構により昇降させる構成において、載置台とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に緩衝機構を設けると共に、載置台と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置台の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制するための規制機構を設けるようにしてもよい。この際、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、緩衝機構の復元作用により発生する作用であってもよいし、処理容器の内部と外部との圧力差によって発生する作用であってもよい。また、緩衝機構の復元作用と、処理容器の内部と外部との圧力差によって発生する作用との両者により発生する作用であってもよい。さらに、図２５や図３３に示す成膜装置に、昇降軸とモータよりなる固定部材を用いた規制機構を組み合わせるようにしてもよい。さらにまた、昇降軸例えば押しネジの先端がフランジ部または駆動部材に当接したときに、その高さ位置を固定部材により規制する構成であれば、上述の構成には限らない。
【０１００】
以上においては、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢を矯正する例として、天板部材４と載置台３との両者が平行となるようにして隙間が周方向にわたって均一な高さにする構成について記載したが、押しネジ１１１の締め付ける量を変更することで、前記隙間を周方向に不均一にして、特定の方向の排気能力を高めるように構成してもよい。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
続いて本発明の第３の実施の形態の成膜装置について、図３８〜図４０を参照しながら説明する。この実施の形態の成膜装置は、処理容器２内の圧力を検出して、載置台３と天板部材４との間の隙間の異常を検知するものである。以下、第２の実施の形態の成膜装置に当該実施の形態を適用した場合を例にして説明を進めるが、第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
図３８中２００は、検出部をなす圧力センサであり、この圧力センサ２００は、処理容器２内の圧力を検出するために、処理容器２内におけるウエハＷの成膜に悪影響を与えない領域例えば天板部材４の載置台３に対向する面に設けられている。また、ガス供給部７には、第１の反応ガス用の第１のガス供給路７１と、第２の反応ガス用の第２のガス供給路７２と、パージガス用の第３のガス供給路７３に加えて、クリーニングガス用の第４の供給路７４が夫々接続されている。この第４の供給路７４は、流量調整バルブや開閉バルブ等を備えた流量調整部７４ａを介してクリーニングガスの供給源７４ｂに接続されている。窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）の成膜を行う場合には、クリーニングガスとしては例えばＣｌＦ３ガス等が用いられる。この例では、ガス供給部７、第４の供給路７４、流量調整部７４ａ、供給原７４ｂが、処理空間内に付着した膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部に相当する。
【０１０３】
また、圧力センサ２００は例えば検出値が表示部をなすモニタ２０１に所定間隔例えば０．１秒間隔で出力されるように構成されると共に、制御部１００に出力されるように構成されている。そして、制御部１００は、上述の成膜プロセスを実行するプログラムの他に、隙間の評価プロセスを実行するプログラムを備えている。この評価プロセスのプログラムは、例えば所定のタイミングで検出値が予め設定された圧力の設定範囲にあるか否かを判断する機能と、所定のタイミングでパージガスを導入するように制御信号を出力する機能と、検出値が設定範囲内であると判断したときには成膜プロセスを実行するように制御信号を出力する機能と、設定範囲から外れると判断したときには、クリーニングガスを導入するようにクリーニングガス供給部の流量調整部７４ａに制御信号を出力する機能と、アラーム信号を出力する機能と、を実行するように構成されている。
【０１０４】
続いて、前記隙間の異常の評価プロセスを含む本実施の形態の作用について、図３９のフローチャートを参照して説明する。先ず、処理容器２内にウエハＷを搬入して、載置台３を処理位置に上昇させ、既述の成膜プロセスを実行する（ステップＳ３１）。前記処理位置とは、所定の大きさの排気用隙間４０を載置台３と天板部材４との間に形成する位置であり、この隙間４０の調整や成膜プロセスは、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態に示すとおりである。こうして、複数枚例えば１００枚のウエハＷに対して成膜プログラムを実施し、最終のウエハＷを搬出した後、評価プロセスを実行する。この評価プロセスでは、先ず第１のパージガス導入工程を実施する（ステップＳ３２）。この工程では、ウエハＷを載置しない状態で、載置台３を処理位置に上昇させて処理空間Ｓを形成し、当該処理空間Ｓ内に所定流量例えば３６００ｓｃｃｍのパージガスを例えば １５秒導入する。このパージガスの導入を終了した後、所定のタイミングで、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるか否かを判断する(ステップＳ３３
【０１０５】
成膜プロセスを継続していくと、図４０（ａ）に示すように、排気用の隙間４０にも膜２０３が付着するおそれがある。このように隙間４０に膜が形成されると、当該隙間４０は例えば１ｍｍ以下と狭小であるので、処理空間Ｓからガスが排気されにくくなり、処理空間Ｓ内の圧力が上昇する。従って、前記圧力センサ２００の検出値が設定範囲内である場合には、隙間４０に膜２０３が形成されていない状態、つまり前記隙間４０が正常な状態であると判断する。この場合には、成膜プロセスを続行する旨の制御信号を出力し（ステップＳ３７）、これに基づいて、ウエハＷに対して成膜プロセスが実施される。
【０１０６】
一方、圧力センサ２００の検出値が設定範囲から外れる場合には、前記隙間４０に何らかの異常が発生した状態であると判断する。このため、前記隙間４０に付着した膜を除去するクリーニング工程を実施するように制御信号を出力する(ステップＳ３４)。この工程では、処理空間Ｓ内に所定流量例えば１２０ｓｃｃｍのクリーニングガスを例えば３６００秒導入して、前記隙間４０に付着した膜２０３を除去することが行われる。
【０１０７】
次いで、クリーニングガスの導入を停止した後、第２のパージガス導入工程を実施する(ステップＳ３５)。この工程では、処理空間Ｓ内に所定流量例えば３６００ｓｃｃｍのパージガスを例えば１５秒導入する。このパージガスの導入を終了した後、所定のタイミングで、制御部１００では、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるか否かを判断する(ステップＳ３６)。
【０１０８】
そして、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるときには、隙間４０から膜２０３が除去されて正常な状態に戻ったと判断して、成膜プロセスを続行する旨の制御信号を出力し（ステップＳ３７）、これに基づいて、ウエハＷに対して成膜プロセスが実施される。一方、検出値が設定範囲から外れるときには、未だ隙間４０が異常な状態であると判断して、アラーム信号を出力する(ステップＳ３８)。この場合の隙間４０の異常には、例えば図４０（ｂ）に示すように、載置台３が天板部材４に傾いた状態で接触している等のメカ的に隙間４０の大きさが変化するという場合も含まれる。そして、このアラーム出力工程では、警告音の発生やアラームランプの点灯、モニタ２０１画面へのアラーム表示等のアラームを出力する。そして、このアラームが出力されると、作業者が隙間の異常の原因を調査し、当該原因の解消作業を行う。
【０１０９】
上述の実施の形態によれば、載置台３と天板部材４との間に形成される排気用の隙間４０が狭小であるため、当該隙間４０に膜が付着したり、メカ的に隙間４０の大きさが変化したりといった異常があるときには、処理空間Ｓ内の圧力が変化する。このため、処理空間Ｓ内の圧力を検出し、その検出値をモニタ２０１に所定間隔で表示して、処理空間Ｓ内２の圧力を監視することにより、隙間４０に異常が有るか否かを評価することができる。この際、圧力変化を監視することにより、異常があるときには直ちに対応できるので、不具合が生じた状態で成膜プロセスを継続して実施することが抑えられる。これにより、狭小な隙間４０がウエハＷの周方向に均一な幅で形成された状態が確保されるため、安定した状態で成膜プロセスを実施することができ、歩留まりの低下が抑えられ、スループットの低下を抑えることができる。
【０１１０】
そして、隙間４０の異常が膜の付着に起因するものであった場合には、クリーニングを行うことによって、当該異常の原因を速やかに解消できる。この場合も、圧力変化を監視することにより、異常があるときには直ちに対応できるので、膜の堆積が抑えられ、クリーニングにより隙間４０の膜が除去しやすい。さらに、クリーニング後に再度、処理空間Ｓ内の圧力が設定範囲にあるか否かを判断することにより、隙間４０の異常がメカ的な原因に起因するものである場合にも、速やかに対応することができる。
【０１１１】
以上において、第３の実施の形態は、上述の第１の実施の形態の装置に適用してもよいし、一枚のウエハＷを処理する度に、圧力の検出値が設定範囲内にあるか否かを判断するようにしてもよい。また、圧力の検出値が設定範囲から外れるときには、クリーニング工程を実施せずに、直ちにアラーム信号を出力するようにしてもよい。さらに、作業者がモニタ２０１により、圧力値を監視し、圧力値が設定範囲から外れるときに異常があると判断し、クリーニングの実行や、メカ的な検査の実行等、所定の対応を行うようにしてもよい。
【０１１２】
以上において、圧力センサ２００は、ガス供給路７０の内部に設けるようにしてもよい。また、例えば排気部２４の周辺等の処理空間Ｓの外部に設け、処理空間Ｓから漏れてくるガスによる処理容器２内の圧力上昇を検出することによって、天板部材４と載置台３との間の隙間が正常な状態にあるか否かを判断するようにしてもよい。
【０１１３】
また、本発明では、吸着工程、パージ工程、還元工程の各工程において、載置部と天板部材との間の幅を一定としているが、本実施の形態にかかる成膜装置の運用は当該例に限定されるものではない。例えば吸着工程と還元工程において当該隙間の幅を変化させ、処理空間内の圧力を各工程にて供給される反応ガスの種類に応じて変化させるようにして、良質な膜を成膜するようにしてもよい。
【０１１４】
上述の構成では、昇降機構として２つのボールネジ機構を用いた場合を説明したが、昇降機構は１つまたは３つ以上であってもよい。さらに、本発明は載置台を昇降させる手法に限定されるものではなく、天板部材を昇降可能に構成し、この天板部材を昇降させ、天板部材と支持部位との間に緩衝機構を設けるようにしてもよい。また載置台と天板部材の双方を昇降させてもよく、この場合、載置台及び天板部材と夫々の支持部位との間に夫々緩衝機構を設けるようにしてもよいし、載置台と天板部材のいずれか一方とその支持部位との間に緩衝機構を設けるようにしてもよい。さらに、載置部や天板部材を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を支持する支持部位との間に緩衝機構を設ける構成も本発明の範囲に含まれる。
【０１１５】
また、本発明では、載置台が処理位置に位置するときに処理容器内が真空雰囲気に設定されればよく、大気雰囲気にて載置台を天板部材の下方側の所定位置まで上昇させてから処理容器内を真空雰囲気に設定してもよい。この際、真空雰囲気では載置台が引き寄せられて上昇することを踏まえて、大気雰囲気にて載置台を処理位置の下方側近傍まで上昇させておき、処理容器内を真空雰囲気に設定して真空によって載置台を引き寄せることにより、載置台を処理位置に移動させるようにしてもよい。
【０１１６】
さらに、本発明の成膜装置では、既述のＴｉＮ膜の成膜の他に、金属元素、例えば周期表の第３周期の元素であるＡｌ、Ｓｉ等、周期表の第４周期の元素であるＴｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ等、周期表の第５周期の元素であるＺｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ等、周期表の第６周期の元素であるＢａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、ｌｒ、Ｐｔ等の元素を含む薄膜を成膜することが可能であり、ウエハＷ表面に吸着させる金属原料としては、これらの金属元素の有機金属化合物や無機金属化合物などを反応ガス（原料ガス）として用いる場合が挙げられる。金属原料の具体例としては、上述のＴｉＣｌ４の他に、ＢＴＢＡＳ（（ビスターシャルブチルアミノ）シラン）、ＤＣＳ（ジクロロシラン）、ＨＣＤ（ヘキサジクロロシラン）、ＴＭＡ(トリメチルアルミニウム)、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）などを挙げることができる。
【０１１７】
また、ウエハＷ表面に吸着した原料ガスを反応させて、所望の膜を得る反応には、例えばＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ等を利用した酸化反応、Ｈ２、ＨＣＯＯＨ、ＣＨ３ＣＯＯＨ等の有機酸、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ等のアルコール類等を利用した還元反応、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等を利用した炭化反応、ＮＨ３、ＮＨ２ＮＨ２、Ｎ２等を利用した窒化反応等の各種反応を利用することができる。
【０１１８】
この際、反応ガスは２種類である場合に限定されず、３種類の反応ガスや４種類の反応ガスを用いて、ＡＬＤにより成膜を行うプロセスにも本成膜装置は適用することができる。例えば３種類の反応ガスを用いる場合の例としては、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）を成膜する場合があり、この際例えばＳｒ原料であるＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）と、Ｔｉ原料であるＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）と、これらの酸化ガスであるオゾンガスが用いられる。
【実施例】
【０１１９】
(実施例１)
図１に示す成膜装置を用い、載置台３と天板部材４との間に処理空間Ｓを形成し、当該処理空間ＳにＮ２ガスを供給して、処理空間Ｓ内の圧力を測定した。この際、載置台３と天板部材４同士の間の隙間４０の大きさを変えると共に、Ｎ２ガスの流量を変えて、夫々の場合の処理空間Ｓ内の圧力を測定した。この結果を図４１に示す。図中横軸は処理空間Ｓ内に供給したＮ２ガスの流量、図中縦軸は処理空間Ｓ内の圧力を夫々示している。また図４１には、隙間が０．３ｍｍの場合を◇、隙間が１．０ｍｍの場合を○、隙間が１０ｍｍの場合を□、排気部２４内の圧力を●で夫々プロットしてある。
【０１２０】
これにより、隙間が１０ｍｍの場合には、処理空間Ｓ内の圧力と排気部２４の圧力とはほぼ同じであるのに対し、隙間が１．０ｍｍ、０．３ｍｍのときには、Ｎ２ガスの供給量が多くなるに連れて処理空間Ｓの圧力が高くなることが認められた。これにより、隙間が１．０ｍｍ未満である場合には、ガスを処理空間Ｓ内に封じ込めることができることが理解され、隙間が小さい程、ガスの封じ込め効果が大きく、処理空間Ｓ内を高圧化でき、処理空間Ｓと排気部２４との差圧を大きくできることが理解される。
【０１２１】
（実施例２）
図１に示す成膜装置を用い、第１の反応ガス（原料ガス）としてＴｉＣｌ４ガス、第２の反応ガス（還元ガス）としてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを用いてＴｉＮ膜の成膜処理を行った。この際、載置台３と天板部材４同士の間の隙間４０の大きさを変えることにより、ＮＨ３ガス導入による還元工程時の圧力を変えてＴｉＮ膜を成膜し、夫々のＴｉＮ膜の比抵抗を測定した。この結果を図４２に示す。図中横軸は、還元工程時の処理空間Ｓ内の圧力、縦軸はＴｉＮ膜の比抵抗を夫々示している。
【０１２２】
これにより、還元工程時の処理空間Ｓ内の圧力が高い程、ＴｉＮ膜の比抵抗が小さくなることが認められた。このように処理空間Ｓ内に還元ガスを封じ込めて、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることにより、ウエハＷ表面への還元ガスの供給量が多くなり、その結果、ＴｉＮ膜の比抵抗が低下するという膜特性の向上を図ることができることが理解される。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｗ 半導体ウエハ
１ 成膜装置
２ 処理容器
２７ 真空ポンプ
３ 載置台
４ 天板部材
４３ 突起部
５（５Ａ，５Ｂ） 昇降機構
５３ 駆動部材
６ 緩衝機構
６１ 皿バネ
７ ガス供給部
１１０ 規制機構
１１１ 押しネジ
１１２ ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを交互に供給し排気するサイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、ウエハへの成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などとよばれており、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。
【０００３】
この成膜方法を実施する装置として、例えば特許文献１及び特許文献２には、真空容器内に昇降自在に構成されたウエハの載置台と、この載置台と対向する天板部材を設ける構成が記載されている。この構成では、載置台を上昇させて天板部材との間に処理空間を形成し、基板の中央部上方側から反応ガスを供給する一方、載置台の周方向に沿って載置台と天板部材との間に形成された隙間から、未反応の反応ガスが排気される。また特許文献１の成膜装置は、前記載置台と天板部材との間に形成された隙間を１ｍｍ〜６ｍｍの範囲で変化させることにより、処理空間内の圧力及び反応ガスの滞留時間を調整するように構成されている。
【０００４】
前記成膜方法が好的である例としては、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜の成膜が挙げられ、この成膜処理では、第１の反応ガス（原料ガス）として例えばテトラクロロチタンガス（ＴｉＣl４ガス）、第２の反応ガスとしてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）が用いられる。このＴｉＮ膜は、配線や電極、バリア膜等として使用され、特性として比抵抗の低いことが要請されており、本発明者らは、さらなる膜特性の向上を図るために、処理空間内の圧力を高めることができる成膜装置について検討している。
【０００５】
また特許文献３には、スパッタ装置において、処理空間を形成するシールドとペデスタルとの間の隙間を調整することにより、処理空間とその外側空間との間の流通路のコンダクタンスを調整し、処理空間内の圧力を制御する技術が記載されているが、隙間の幅は８ｍｍ〜３３ｍｍであり、この構成を適用しても本発明の課題を解決することはできない。さらに特許文献４には、反応エリアと搬送エリアとを分離することにより、残留ガスのパージ時間を短縮することができる技術が記載されているが、この構成を適用しても本発明の課題を解決することはできない。
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８４１９２号公報（図４、段落０００４）
【特許文献２】特開２００９−８８４７３号公報（図１）
【特許文献３】特開平９−１１１４４７号公報（図１、図２、段落００４０）
【特許文献４】特開２００４−３３５８９２号公報（図１、段落００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、載置部と天板部材との間に形成される処理空間に反応ガスを封じ込め、処理空間内の圧力を高めることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明の成膜装置は、処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
前記載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部が天板部材に当接する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降できるように構成され、成膜処理時に前記載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成するための昇降機構と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、前記昇降機構の昇降動作により載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるための規制機構と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気するための排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の成膜方法は、処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜方法において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部を、この載置部に対向するように設けられた天板部材に対して、前記載置部を天板部材に当接させるために相対的に上昇させる工程と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられた緩衝機構により、載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに、接触圧を緩和しながら天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正する工程と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制機構により抑える工程と、
この規制機構により前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えた状態で、載置部を天板部材に対して相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成する工程と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する工程と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【００１０】
さらに、本発明の他の発明は、真空容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
この載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部を前記天板部材に接近させて前記処理空間を形成する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記載置部における載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に設けられ、前記処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制して載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間を形成するための突起部と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、規制機構により、前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持しながら、成膜処理時には載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成している。これにより、前記周方向に沿って均一な幅の狭小な隙間を所定の大きさで形成できるので、真空容器内において、成膜処理時には処理空間内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。また、本発明の他の発明によれば、載置部における基板の載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に、処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制する突起部を設けているので、処理空間の形成時には前記載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間が形成される。このため、真空容器内において、成膜処理時には前記処理空間を排気空間と分離することができるため、処理空間内に反応ガスを封じ込めることができ、処理空間内の圧力が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる成膜装置の第１の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】前記成膜装置に設けられた緩衝機構を示す拡大縦断側面図である。
【図３】前記成膜装置に設けられた緩衝機構を示す拡大縦断側面図である。
【図４】前記成膜装置の載置台と天板部材とを示す拡大縦断側面図である。
【図５】前記天板部材を載置台から見た底面図である。
【図６】前記成膜装置にて行われる成膜方法の一例を示す工程図である。
【図７】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図８】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図９】前記成膜装置の作用を説明するための特性図である。
【図１０】前記成膜装置に供給される原料ガス、還元ガス、パージガスの供給タイミングと処理空間内の圧力とを示す特性図である。
【図１１】前記載置台と天板部材とにより構成される処理空間内でのガス流れの様子を示す拡大縦断側面図である。
【図１２】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１３】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１４】前記成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す縦断側面図である。
【図１６】図１５に示す成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１７】図１５に示す成膜装置の作用を説明するための縦断側面図である。
【図１８】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図１９】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２０】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２１】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２２】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２３】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２４】前記成膜装置のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図２５】本発明にかかる成膜装置の第２の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２６】押しネジとナットを示す縦断側面図である。
【図２７】駆動部材と昇降機構を示す平面図である。
【図２８】本発明の成膜方法の一例を示す工程図である。
【図２９】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３０】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３１】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３２】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３３】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３４】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図３５】成膜装置の第２の実施の形態の他の例を示す縦断側面図である。
【図３６】成膜装置の第２の実施の形態のさらに他の例を示す縦断側面図である。
【図３７】成膜装置の第２の実施の形態のさらに他の例を示す縦断側面図である、
【図３８】本発明にかかる成膜装置の第３の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図３９】第３の実施の形態の成膜装置の作用を示すフローチャートである。
【図４０】成膜装置の作用を示す縦断側面図である。
【図４１】実施例１の結果を示す特性図である。
【図４２】実施例２の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置１について説明する。この第１の実施の形態は、特許請求の範囲の第２の独立項（請求項６）に相当するものである。この例の成膜装置１は、図１に示すように、例えば平面形状が概ね円形である真空容器をなす処理容器２と、この処理容器２内に設けられた載置部をなす載置台３と、この載置台３に対向する位置に設けられ、当該載置台３との間に処理空間を形成するための天板部材４と、を備えている。
【００１４】
前記載置台３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、石英ガラス（ＳｉＯ２）等のセラミックスやアルミニウム（Ａｌ）、ハステロイ等の金属により構成され、例えば扁平な円板状に形成されている。この載置台３の表面は基板であるウエハＷの載置面として構成され、当該載置面は例えば直径３００ｍｍのウエハＷよりもひとまわり大きく形成されていて、ウエハＷが載置される領域が載置領域に相当する。また載置台３には、ウエハＷを成膜温度まで昇温させるために、加熱手段をなすヒータ３１が埋設されている。このヒータ３１は例えばシート状の抵抗発熱体により構成され、不図示の電源部より供給される電力によって、載置台３上のウエハＷを例えば３５０℃〜５００℃程度に加熱することができるようになっている。さらに、必要に応じて載置台３内に図示しない静電チャックを設け、載置台３上のウエハＷを静電吸着により吸着保持することもできる。
【００１５】
前記載置台３は、柱状の支持部材３２によって例えば下面側中央部を支持されており、この支持部材３２は、処理容器２の底壁２１に設けられた貫通孔２２を介して処理容器２の下方に伸び、その下端にはフランジ部３３が接続されている。前記底壁２１とフランジ部３３との間には、処理容器２内の気密性を維持しながら、前記支持部材３２を昇降機構５により昇降させるためのベローズ体３４が設けられている。
【００１６】
前記昇降機構５は、載置台３をウエハＷの受け渡し位置と、この受け渡し位置の上方側の処理位置との間で昇降させるものである。この処理位置とは、後述するように載置台３と天板部材４との間に処理空間を形成する位置である。この例では、昇降機構５は、フランジ部３３の左右方向（図１中Ｘ方向）の一端側に接続された第１の昇降機構５Ａと、フランジ部３３の左右方向の他端側に接続された第２の昇降機構５Ｂとにより構成されている。これら第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂは同様に構成されており、夫々上下方向（図１中Ｚ方向）に伸びるボールネジ５１と、当該ボールネジ５１に沿って上下方向に移動する駆動体５２とを備えている。
【００１７】
この駆動体５２には板状の駆動部材５３が設けられており、この駆動部材５３が緩衝機構６を介して前記フランジ部３３に接続されている。図中５４は、ボールネジ５１を回転させるモータであり、モータ５４によってボールネジ５１を回転させることにより、駆動体５２及び駆動部材５３が上下方向に移動するように構成されている。そして、処理容器２内を真空雰囲気に設定した場合には、後述するように、前記駆動部材５３の移動に伴って、緩衝機構６、フランジ部３３及び支持部材３２を介して載置台３が昇降自在に構成される。
【００１８】
前記緩衝機構６は、図２及び図３に示すように、弾性部材をなす複数個の皿バネ６１を上下方向に積層することにより構成されている。この皿バネ６１は、中央部が膨らむと共に開口するリング状に構成され、夫々の膨らみ部分が互いに対向するように組み合わせて積層される。この例では、４個の皿バネ６１は例えばフランジ部３３の上面と平面形状がリング状の駆動部材５３の下面との間に、周方向の複数箇所例えば３箇所〜６箇所の位置に設けられ、載置台３がその支持部位である駆動部材５３に対して揺動できるように設けられている。即ち、載置台３は、皿バネ６１の緩衝作用により、いずれの方向にも傾くことができ、このため載置台３が後述の突起部４３を介して天板部材４に偏って接触したときにも載置台３の姿勢が矯正されて、各突起部４３に均一な荷重が加わる状態が得られる。図２中６３は、その下端側がフランジ部３３の上面に固定された棒状のガイド部材である。そしてこのガイド部材６３を複数個の皿バネ６１の夫々の開口部６２に通すことにより、左右方向への位置ずれを抑えた状態で、皿バネ６１がフランジ部３３上に互いに積層して設けられるようになっている。
【００１９】
前記ガイド部材６３の上端側は、駆動部材５３に形成された孔部５３ａ内を昇降できるように構成されている。また図１〜図３中５５は、フランジ部３３の下方側に設けられた、フランジ部３３の位置決め機構である。図１〜図３に示すように、この位置決め機構５５の上面には突部５５ａが形成されている一方、フランジ部３３の下面には、当該突部５５ａに対応する凹部３３ｂが形成されている。さらにフランジ部３３の上面には、突部３３ａが形成されている一方、駆動部材５３の下面には、当該突部３３ａに対応する凹部５３ｂが形成されている。
【００２０】
ここで、載置台３の高さ位置について説明すると、図１及び図２に示す高さ位置は、処理容器２内を大気雰囲気に設定した場合に、載置台３に対してウエハＷの受け渡しを行う受け渡し位置である。この際、大気雰囲気とは、後の成膜プロセスにて説明するように、処理容器２内を真空排気する前の圧力状態をいう。この状態では、フランジ部３３には載置台３の重量がかかっており、フランジ部３３はその凹部３３ｂが前記位置決め機構５５の突部５５ａに嵌合されて、高さ位置が決定されるようになっている。この際、緩衝機構６には負荷がかかっていない状態であって、図２に示すように、ガイド部材６３の上端が、駆動部材５３の孔部５３ａ内に位置するように構成されている。
【００２１】
また、図１に点線にて示す高さ位置は、載置台３が前記受け渡し位置にあるときに、処理容器２内を真空雰囲気に設定した場合の載置台３の高さ位置である。処理容器２内が真空雰囲気になると、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられ、載置台３が大気雰囲気の位置よりも僅かに上昇する。
【００２２】
そして、このフランジ部３３の上昇に伴い、図３に示すように、フランジ部３３上面の突部３３ａが駆動部材５３下面の凹部５３ｂに嵌合する。この際緩衝機構６は負荷がかかり、上下方向に収縮した状態であって、図３に示すように、ガイド部材６３の上端は駆動部材５３の孔部５３ａ内の上方側に移動する。ここで例えば処理容器２内が大気雰囲気のときの前記載置台３の受け渡し位置は、処理容器２内が真空雰囲気のときよりも例えば２ｍｍ下降した位置に設定され、図２及び図３の高さ関係が維持できるように、駆動部材５３、ガイド部材６３及び位置決め機構５５の形状が夫々設定されている。
【００２３】
こうして、緩衝機構６は、前記載置台３とこの載置台３を支持する支持部位との間に、載置台３が支持部位に対して揺動できるように設けられることになる。ここで、皿バネ６１は例えばステンレス鋼、バネ鋼等の金属により構成され、その大きさの一例を上げると、外径Ｌ１は１８ｍｍ、内径Ｌ２は９．２ｍｍ、無負荷の状態の高さＬ３が１．２０ｍｍ（ＪＩＳ Ｂ２７０６ Ｌ１８）である。
【００２４】
さらに、載置台３は、当該載置台３と外部の搬送機構（図示せず）との間でウエハＷの受け渡しを行うための、複数本の昇降ピン３５を備えている。この昇降ピン３５は、例えば処理容器２の外部に設けられた昇降部３６により、その上端が載置台３表面から突出する位置と、当該表面よりも下方側にある位置との間で昇降自在に構成されている。図中３７は、処理容器２内の気密性を維持しながら昇降ピン３５を昇降させるためのベローズ体である。
【００２５】
続いて、処理容器２の天井部２３について説明する。この例の天井部２３は、例えばアルミニウムやアルミナ等により形成されると共に、載置台３の載置面に対向する部位が下方側に向けて突出する凸部として構成され、この凸部が本発明の天板部材４に相当する。この天板部材４の下面は周縁から中央部に向けて次第に深く窪むように構成され、こうして、天板部材４の下面には、凹部４１が形成されることになる。この凹部４１は、例えば載置台３上に載置されたウエハＷの全体を覆うように、当該ウエハＷよりも一回り大きな径を有する円形状に開口しており、この凹部４１の外側領域は、さらに載置台３側へ突出した平面部４２として構成されている。この凹部４１の形状や大きさは、載置台３が前記処理位置に位置するときに、載置台３上のウエハＷのまわりに処理空間を形成するように夫々設定されている。
【００２６】
また、図４に示すように、天板部材４の平面部４２の下面には、複数個例えば３個〜６個の突起部４３が載置領域３０の周方向に沿って、互いに離隔して設けられている。この突起部４３は、処理空間の形成時に、その先端が載置台３の外側領域に接触することにより、当該外側領域と天板部材４との間の離間距離を規制して載置領域３０を囲むように排気用の１ｍｍ未満の狭小な隙間４０を形成するために設けられている。この突起部４３は、処理空間内の雰囲気を載置台３の周方向に亘って均一に排気する隙間を形成する構成であれば、その形状や個数、配置間隔については限定されない。なお図５は天板部材４を載置台３側から見たときの概略底面図であり、図４には突起部４３が設けられた平面部４２と設けられていない平面部４２とを夫々示している。
【００２７】
ここで、前記隙間４０は、後述の実施例から明らかなように、載置台３と天板部材４との間の離間距離ｈが小さくなる程、処理空間内に反応ガスを封じ込める作用が大きくなって、処理空間内の圧力を高めることができる。一方、前記距離ｈを小さくし過ぎると排気力が低下することから、距離ｈは０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２８】
前記天板部材４の中央部には、前記処理空間に反応ガスを供給するためのガス供給部７が設けられており、当該ガス供給部７内に形成されたガス供給路７０は天板部材４の中央部に形成されたガス供給口４４と連通するように構成されている。このガス供給部７には、第１の反応ガス用の第１のガス供給路７１と、第２の反応ガス用の第２のガス供給路７２と、パージガス用の第３のガス供給路７３とが夫々接続されている。以降窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）の成膜を行う場合を例にして説明すると、前記第１〜第３のガス供給路７１〜７３は、夫々流量調整バルブや開閉バルブ等を備えた流量調整部７１ａ，７２ａ，７３ａを介して第１の反応ガスである原料ガス例えばＴｉＣｌ４ガスの供給源７１ｂ、第２の反応ガスである還元ガス例えばＮＨ３ガスの供給源７２ｂ、パージガスであるＮ２ガスの供給源７３ｂに夫々接続されている。前記流量調整部７１ａ，７２ａ，７３ａは後述する制御部１００からの指令に基づいて、各種ガスの供給や停止のタイミングを制御するように構成されている。
【００２９】
また、処理容器２には、天板部材４の側方に排気部２４が形成されている。この例では、前記排気部２４は処理容器２の下部容器２５と天井部２３との間に形成されると共に、バルブＶを備えた排気路２６を介して真空排気手段をなす真空ポンプ２７に接続されている。こうして、真空ポンプ２７により、載置台３と天板部材４とにより形成された処理空間の内部雰囲気は、隙間４０及び処理容器２内の雰囲気を介して真空排気されることになる。
【００３０】
さらに、上述の成膜装置１は、下部容器２５の側壁に、図示しない外部の搬送機構によりウエハＷを処理容器２に対して搬入出するための搬送口２８が形成されており、当該搬送口２８は、ゲートバルブ２９により開閉自在に構成されている。
【００３１】
以上に説明した構成を備える成膜装置１は、既述のガス供給部７からのガス供給動作、昇降機構５（５Ａ，５Ｂ）による載置台３の昇降動作、真空ポンプ２７による処理容器２の排気動作、ヒータ３１による加熱動作等を制御する制御部１００を備えている。この制御部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、この記憶部には、当該成膜装置１によってウエハＷへの成膜を行うために必要な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憶されている。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。
【００３２】
続いて、本実施の形態に係る成膜装置１の動作について、図６を参照して説明する。先ず、大気雰囲気（処理容器２内を真空排気する前の雰囲気）の処理容器２内にて、載置台３を受け渡し位置に位置させて、真空ポンプ２７により真空排気する（ステップＳ１）。これにより、載置台３は、大気圧によって処理容器２側への上向きの荷重がかかるため、処理容器２側へ引き寄せられ、大気雰囲気下での載置台３の高さ位置より例えば２ｍｍ上昇する。そして、搬送口２８を開き、外部の搬送機構により処理容器２内にウエハＷを搬入して、昇降ピン３５との協働作業により載置台３の載置領域３０上にウエハＷを受け渡す（ステップＳ２）。
次いで、搬送口２８を閉じた後、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、図７に示すように、載置台３を前記処理位置まで上昇させ、載置台３と天板部材４との間に処理空間Ｓを形成する（ステップＳ３）。この処理位置とは、載置台３の外側領域が突起部４３に当接する位置である。この際、載置台３は、既述のように処理容器２内を真空雰囲気とすることにより、フランジ部３３が処理容器２側に引き寄せられているため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、駆動部材５３、緩衝機構６、フランジ部３３、支持部材３２を介して上昇する。このため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４を互いに同期させて、上昇量を揃えた状態で上昇させる。
【００３３】
こうして、載置台３を突起部４３に当接させた後、図８に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる（ステップＳ４）。これにより、処理空間を形成する位置にある載置台３に対して天板部材４に接近する方向に力が作用することになる。
【００３４】
ここで、昇降機構５Ａ，５Ｂの駆動部材５３の上昇量と荷重との関係について図９を用いて説明する。図９中横軸は、真空雰囲気下における駆動部材５３の上昇量であり、０ｍｍが真空雰囲気下において載置台３が前記受け渡し位置にあるときの駆動部材５３の高さ位置、４２ｍｍが載置台３が前記処理位置（突起部４３に当接した位置）にあるときの駆動部材５３の高さ位置に夫々相当する。また、図９中縦軸は荷重であり、◆はベローズ体３４の反力による荷重、■は緩衝機構６の反力による荷重、▲は合成荷重を夫々示している。
【００３５】
ベローズ体３４は真空雰囲気下での前記受け渡し位置では伸びきった状態であって反力による荷重は０Ｎであるが、駆動部材５３が上昇するにつれて収縮量が大きくなっていくため、次第に反力による荷重が大きくなっていく。また、緩衝機構６の反力は、（皿バネ６１の１個あたりの反力）×（皿バネ６１の個数）で求められる。皿バネ６１については、真空雰囲気下では図３に示すように収縮した状態であり、載置台３が処理位置に上昇するまで、緩衝機構６の反力による荷重は約４７５Ｎのまま変化しない。合成荷重は、大気圧による上向きの荷重と、ベローズ体３４による下向きの反力による荷重と、緩衝機構６による下向きの反力による荷重と、載置台３の重量による下向きの荷重によって、次式により求められる。
【００３６】
合成荷重＝大気圧による荷重−[（載置台３の重量）＋（ベローズ体３４の反力）＋（緩衝機構６の反力）]
こうして求められる合成荷重は、真空雰囲気下における前記受け渡し位置では、ベローズ体３４による反力が０Ｎであることから最も大きく、２３０Ｎ程度の合成荷重が駆動部材５３にかかる。このため第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにブレーキをかけることにより、載置台３の高さ位置が固定されている。このブレーキとは、例えばボールネジの移動を停止するモータ５４の電磁ブレーキ等の機構である。そして、前記受け渡し位置から前記処理位置近傍まで前記載置台３を上昇させるに連れて、ベローズ体３４による反力の増加に伴い、合成荷重は次第に小さくなっていく。こうして、載置台３が突起部４３に当接する手前において、合成荷重が０Ｎとなる荷重均衡状態となる。この後、さらに駆動部材５３を上昇させると、載置台３は突起部４３により、その高さ位置が規制されているので、緩衝機構６の皿バネ６１が伸長し、緩衝機構６による下向きの反力が次第に小さくなっていき、図９に示すように、合成荷重は次第に上昇する。
【００３７】
この合成荷重は、載置台３と突起部４３との間にかかるものである。例えば載置台３が窒化アルミニウム等のセラミックスにより構成される場合には、その耐荷重は７００Ｎ以下であるので、載置台３を突起部４３に当接させてから駆動部材５３を上昇させる距離は、合成荷重が耐荷重よりも小さくなるように例えば２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００３８】
このように載置台３を突起部４３に当接させた後、駆動部材５３を所定量上昇させることにより、緩衝機構６により載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３を全ての突起部４３に確実に押し当てることができる。これにより、処理位置にある載置台３と天板部材４との間に、載置台３の周方向において均等な幅（載置台３と天板部材４との距離）の狭小な隙間４０を、載置台３の周方向に沿って形成することができる。
【００３９】
こうして、処理容器２内を例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）まで真空排気すると共に、ヒータ３１によりウエハＷの成膜温度である３５０℃〜６５０℃まで昇温させたら、成膜プロセスを開始する。本実施の形態に係る成膜装置１を用いたいわゆるＡＬＤプロセスにおいては、成膜は例えば図１０に示すガス供給シーケンスに基づいて実行される。これらの図の横軸は時間を示し、縦軸はガスの供給量と処理空間Ｓ内の圧力を模式的に示している。
【００４０】
先ず、第１のガス供給路７１を介して原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）を処理空間Ｓ内に供給し、載置台３上のウエハＷに吸着させる工程（吸着工程）を実行する（ステップＳ５）。この原料ガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力が例えば６６６５Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。従って、処理空間Ｓと排気部２４との間の圧力差が大きくなり、処理空間Ｓ内に供給された原料ガスは、載置台３と天板部材４との間の隙間４０を介して、処理空間Ｓよりも圧力の低い排気部２４に向けて流出しようとする。
【００４１】
この結果、処理空間Ｓ内では、図１１に示すように、ウエハＷ中央部の上方側に設けられたガス供給口４４から供給された原料ガスが、処理空間Ｓ内を外方へ向けて広がりながら、ウエハＷの表面を前記隙間４０へ向けて径方向に流れ、この間当該ウエハＷの表面に吸着してＴｉの分子層を形成する。
【００４２】
こうして、所定時間原料ガスを供給して当該原料ガスの供給を停止する。これにより、処理空間Ｓ内の原料ガスが排気されるため、図１０に示すように、処理空間内の圧力は急激に低くなる。こうして、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えば原料ガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、第３のガス供給路７３からパージガス（Ｎ２ガス）の供給を開始してパージ工程を実施する（ステップＳ６）。これにより、パージガスは処理空間Ｓ内を中央部から周縁領域に向って、ウエハＷの表面を流れて行き、処理空間Ｓ内に滞留している原料ガスと共に、前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気される。このパージガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力は、パージガスの供給流量に応じて例えば６６６５Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。
【００４３】
そして、処理空間Ｓ内に滞留している原料ガスがパージガスと共に排気されたタイミングにて当該パージガスの供給を停止する。これにより処理空間Ｓ内の圧力は図１０に示すように、急激に低くなるため、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えばパージガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、第２のガス供給路７２から還元ガス（ＮＨ３ガス）供給を開始して還元工程を実施する（ステップＳ７）。これにより、還元ガスは処理空間Ｓ内を中央部から周縁領域に向ってウエハＷの表面を流れて行き、ウエハＷ表面に吸着している原料ガスを還元することにより、ＴｉＮの分子層が形成される。処理空間Ｓ内の還元ガスは、処理空間Ｓから前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気されるが、還元ガスの供給により、処理空間Ｓ内の圧力は、還元ガスの供給流量に応じて例えば６６６５Ｐ（５０Ｔｏｒｒ）まで上昇する。
【００４４】
こうして、処理空間Ｓ内に所定時間還元ガスを供給した後、当該還元ガスの供給を停止する。これにより図１０に示すように、処理空間Ｓ内の圧力は急激に低くなり、処理空間Ｓ内の圧力が原料ガス導入前とほぼ同じ圧力となるタイミング、例えば還元ガスの供給停止から、所定時間例えば０．０３秒経過したタイミングにて、再びパージガスであるＮ２ガスの供給を開始して、処理空間Ｓ内に滞留している還元ガスをパージするパージ工程を実施する（ステップＳ８）。これにより、処理空間Ｓ内に滞留している還元ガスはパージガスと共に、前記隙間４０を介して排気部２４ヘ向けて排気される。
【００４５】
そして、以上に説明したステップＳ５〜ステップＳ８までの４つの工程を１サイクルとする、当該サイクルを予め決められた回数、例えば５０〜１０００回繰り返して、ＴｉＮの分子層を多層化し、例えば３〜２０ｎｍの膜厚を有する膜の成膜を完了する（ステップＳ９）。なお、図１０は、説明の便宜上、各工程における処理空間Ｓ内の圧力パターンを模式的に表わしたものであり、当該処理空間Ｓ内の厳密な圧力を示しているものではない。
【００４６】
成膜処理を終えたら、ガスの供給を停止し、処理容器２内を真空雰囲気に維持したまま、ウエハＷが載置された載置台３を受け渡し位置まで下降させる（ステップＳ１０）。そして、搬入時とは逆の経路で外部の搬送機構によりウエハＷを搬出し、一連の成膜動作を終える（ステップＳ１１）。次に処理するウエハＷが存在しないときは、処理容器２内を大気雰囲気（真空排気前の状態）に戻し、載置台３を大気雰囲気の受け渡し位置に位置させる。この際、処理容器２内を大気雰囲気に戻すと、真空雰囲気による天板部材４側への載置台３の引き寄せが解除されるので、真空雰囲気による受け渡し位置よりも例えば２ｍｍ程度載置台３が下降する。
【００４７】
ここで、処理空間Ｓ内へのガスの供給を停止して、当該ガスを全て排気した状態では、処理空間Ｓ内の圧力と排気部２４内の圧力とが同じ状態になるが、各ガス供給工程同士の間のガス供給を停止している時間は、０．０３秒程度と短く、直ぐに次のガスが導入されるため、排気部２４から処理空間Ｓ内にガスが侵入するおそれはほとんどない。
【００４８】
上述の実施の形態によれば、載置台３と天板部材４とにより処理空間Ｓを形成する際、これら同士の間に、１ｍｍ未満の狭小な隙間４０が載置台３の周方向に沿って形成される。このため後述の実施例により明らかなように、処理空間Ｓの内部にガスを封じ込めができるため、処理空間Ｓと排気部２４との間の差圧を大きくして、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることができる。またこのようにガスの封じ込めができるため、ガス使用量の削減を図ることができる。
【００４９】
この際、天板部材４の下面に突起部４３を設け、載置台３を当該突起部４３に当接させて当て止めすることにより、載置台３と天板部材４との離間距離を規制している。このため、幅（載置台３と天板部材４との距離）が１ｍｍ未満という狭小な隙間４０を載置台３の周方向に均一に形成することができる。これによって、処理空間Ｓ内では、排気量が載置台３の周方向に揃えられるので、ウエハＷに対するガスの供給状態がウエハＷの面内に亘って揃えられる。これにより面内均一性の良好な処理を行うことができて、膜厚や膜質、比抵抗等の膜特性がウエハＷ面内に亘って均一な薄膜を得ることができる。
【００５０】
また、処理空間Ｓ内の圧力を高くことができることから、例えばＴｉＮ膜のように、配線や電極、バリア膜等に用いられる金属膜を形成する場合には、後述の実施例により明らかなように、比抵抗が低い金属膜を形成することができる。この理由については、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることにより、一定時間あたりのウエハＷに対するガスの供給総量を多くすることができるため、例えば還元ガス導入の際には、吸着された原料ガスの還元に寄与するガスが多くなって、膜質の向上を図ることができるためと推察される。さらに、このように一定時間あたりのガス供給総量が多いことから、ガスの供給時間が短くて済み、レシピの短時間化を図ることができる。
【００５１】
さらにまた、処理空間Ｓと排気部２４との差圧を大きくすることができるため、処理空間Ｓから排気部２４に向うガス流れの流速が大きくなり、排気部２４から処理空間Ｓへのガスの拡散を抑えることができる。
【００５２】
また、上述の実施の形態では、緩衝機構６を設けているので、１ｍｍ未満という狭小な隙間４０を、載置台３の周方向に沿って高精度に形成することができる。つまり載置台３を処理位置（突起部４３に当接する位置）まで上昇させてから、さらに駆動部材５３を僅かに上昇させることによって、全ての突起部４３に対して確実に載置台３を突起部４３に押し付けることができるからである。この際、駆動部材５３を上昇させたときに、図８に示すように緩衝機構６が伸長するため、その分、載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧が緩和される。仮に緩衝機構６を設けない構成では、載置台３を処理位置まで上昇させた後、さらに駆動部材５３を上昇させると、載置台３自体が上昇しようとするため、突起部４３に大きな荷重がかかり、載置台３が変形したり破損してしまうおそれがある。
【００５３】
さらに、この緩衝機構６は例えば皿バネ６１により構成され、載置台３が支持部位である駆動部材５３に対して揺動できるように構成されているので、載置台３が傾いた状態で上昇した場合であっても、全ての突起部４３に対して確実に載置台３を押し付けることができる。
【００５４】
例えば図１２に示すように、載置台３が傾いた状態で上昇すると、載置台３が前記処理位置に移動したときには、図１３に示すように、載置台３はある突起部４３には接触しているが、他の突起部４３には接触しない状態になる。この状態で駆動部材５３を上昇させると、緩衝機構６を設けることにより載置台３は駆動部材５３に対して揺動できるので、突起部４３と接触していない領域については、載置台３が揺動して傾きが調整されながら、駆動部材５３の上昇に伴い上昇する。このため、接触していない突起部４３と載置台３との距離ｈ１が駆動部材５３の移動距離ｈ２以下の大きさであれば、駆動部材５３をｈ２上昇させることにより、図１４に示すように、載置台３を全ての突起部４３に確実に押し付けることができる。このように、緩衝機構６を設けることにより、載置台３が傾いた状態で上昇した場合であっても、載置台３と突起部４３との間に過大な力が加わらないようにしながら、傾きを調整して載置台３を全ての突起部４３に確実に押し当てることができ、載置台３と天板部材４との間に狭小な幅の隙間４０を高精度に形成することができる。この際、弾性部材として、複数の皿バネ６１を組み合わせて用いることにより、コンパクトな構成で大荷重を支えることができるので、省スペース化を図ることができる。
【００５５】
なお、既述のように、載置台３を処理位置まで上昇させてから、さらに駆動部材５３を上昇させるときの上昇量は、上昇量が大きくなると合成荷重（載置台３と突起部４３との間にかかる荷重）が増加していくため、予想される載置台３の傾きの程度と、載置台３の耐荷重を考慮して決定される。
【００５６】
続いて、本発明の成膜装置１の他の例について図１５〜図１７を用いて説明する。この実施の形態が上述の実施の形態と異なる点は、フランジ部３３の下面と駆動部材５３の上面との間に、コイルバネ６４を用いた緩衝機構６Ａを設けた点である。この構成では、載置台３の支持部位が駆動部材５３となり、前記コイルバネ６４は、載置台３が駆動部材５３に対して揺動できるように設けられている。その他の構成は上述の構成と同じであり、説明は省略する。
【００５７】
図１５は、処理容器２内が大気雰囲気であるときに、載置台３がウエハＷの受け渡し位置にある状態を示している。この状態では、コイルバネ６４は収縮した状態であり、位置決め機構６５によりフランジ部３３の高さ位置が設定されている。そして処理容器２内を真空排気すると、載置台３は大気圧を受けて処理容器２側へ引き寄せられ、図１５中点線で示す位置まで上昇する。これによりフランジ部３３も上昇するので、コイルバネ６４はフランジ部３３に引っ張られて伸長し、この状態で、図１６に示すように、載置台３を前記処理位置、つまり載置台３の表面が突起部４３に当接する位置まで移動させる。
【００５８】
このように載置台３を前記処理位置に移動させた後、図１７に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる。このとき、載置台３の高さ位置は突起部４３により規制されているためコイルバネ６４が収縮し、コイルバネ６４が設けられていない場合に比べて、載置台３が突起部４３に接触したときの接触圧が緩和される。さらに駆動部材５３を上昇させると、コイルバネ６４の収縮量が増加するため、突起部４３に載置台３を押し付ける力が大きくなってしまう。このため、駆動部材５３の上昇量は、予想される載置台３の傾き量や耐荷重を考慮して決定される。
【００５９】
以上において、本発明の突起部は、載置台の外側領域と天板部材の少なくとも一方に設けられればよく、例えば図１８に示すように、載置台３表面の外側領域に、載置台３の周方向に沿って互いに離隔するように突起部４３Ａを設けてもよいし、載置台と天板部材の両方に設けるようにしてもよい。また突起部は、天板部材又は載置台の一部を突出させることにより形成するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、本発明の成膜装置における処理容器や天板部材の形状は上述の構成には限られない。例えば図１９に示す構成では、天板部材４Ａの凹部４１Ａは直線的な傾斜面を備えるように構成され、処理容器８１の底部に排気路８２が接続されている。このような成膜装置１Ａでは、処理容器８１を真空ポンプ８３により真空排気すると、載置台３Ａと天板部材４Ａとにより構成された処理空間Ｓ内の雰囲気は、載置台３の周方向に形成された隙間４０Ａを介して処理空間Ｓから処理容器８１へ排気され、さらには処理容器８１外部へ排気される。図１９中４３１は突起部である。
【００６１】
また、本発明では、天板部材と載置台とにより処理空間Ｓが構成されればよく、例えば図２０に示すように、天板部材４Ｂの下面（載置台との対向面）は平面として構成し、載置台３Ｂの表面に処理空間Ｓを形成するための凹部３８を設けるようにしてもよい。載置台３Ｂの段部３８ａは外側領域に相当し、この表面と天板部材４Ｂの下面との間に隙間４０Ｂが形成される。４３Ｂは載置台３Ｂの段部３８ａ表面又は天板部材４Ｂの下面に設けられた突起部である。
【００６２】
以上において、載置台と天板部材との間に形成される隙間は、載置部の載置領域の外側領域と、この外側領域と対向する天板部材との間に形成されればよく、例えば図２１に示すように、載置台３Ｃの外側領域に一段低くなった段部８４を形成し、この段部８４と上下方向に対向する天板部材４Ｃとの間に１ｍｍ未満の隙間４０Ｃを形成する場合も本発明の範囲に含まれる。また図２２に示すように、載置台３Ｄの側面と、これと対向する天板部材４Ｄとの間に、１ｍｍ未満の隙間４０Ｄを形成する場合も本発明の範囲に含まれる。図２２の構成では、載置台３Ｄの段部８４と、当該段部８４と対向する天板部材４Ｄとの間に前記隙間４０Ｄを形成するための突起部４３Ｄが設けられている。
【００６３】
また、本発明では、図２２のように、載置台の外側領域と当該外側領域と対向する天板部材との間に、これらの距離が１ｍｍ未満の排気用の隙間を形成する領域を設けることより、処理空間Ｓ内にガスを封じ込めることができる。このため、当該隙間の形成領域の外側において隙間を１ｍｍ以上に大きくする場合も、本発明の範囲に含むものとする。なお図１９〜図２２においては、処理容器８１の外部については図示を省略している。
【００６４】
さらに本発明の緩衝機構は、載置台とこの載置台を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に、載置台あるいは天板部材が支持部位に対して揺動できるように設けられ、載置台及び天板部材の一方側の突起部が他方側に接触したときに接触圧を緩和するための構成であればよい。また緩衝機構に組み込まれる弾性部材としては、皿バネ以外にも、コイルバネや、板バネ等を用いることができる。
【００６５】
例えば図２３及び図２４に示すように、載置台を昇降させる場合において、緩衝機構を天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間に設けるようにしてもよい。この例では、天板部材９１の上面と処理容器９の天井部９０との間に緩衝機構９２例えば皿バネが設けられており、これにより天板部材９１が支持部位である天井部９０に揺動できるように設けられる。図２３は、処理容器９内が真空ポンプ９３により真空排気されていて、載置台９４が天板部材９１の下面に設けられた突起部９５に当接し、載置台９４と天板部材９１との間に処理空間Ｓを形成した状態（載置台９４が処理位置にある状態）を示している。図中９６はフランジ部、９６ａはベローズ体、９７は昇降機構、９７ａは昇降機構により昇降自在に構成されると共に、ベローズ体９６ａに接続された駆動部材、９８はガス供給部である。
【００６６】
そしてこの状態から駆動部材９７ａを所定距離上昇させると、図２４に示すように、載置台９４が突起部９５及び天板部材９１を介して緩衝機構９２を下方側から押圧し、緩衝機構９２が収縮する。これにより、載置台９４が突起部９５に接触したときの接触圧が緩和される。
【００６７】
（第２の実施の形態）
続いて本発明の第２の実施の形態の成膜装置について、図２５〜図２７を参照しながら説明する。当該第２の実施の形態は、特許請求の範囲の第１の独立項（請求項１）に相当し、この例の成膜装置は、載置台３と天板部材４との間の排気用の隙間の大きさを調整可能に構成したものである。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
以下、第１の実施の形態の成膜装置と異なる点を中心に説明を進めると、この例の支持部材３２の下端側は、中間フランジ部３０１を介してフランジ部３３に接続されている。前記中間フランジ部３０１の下面は、上下方向に伸びる複数のロッド部材３０２によりフランジ部３３の上面と互いに固定されており、中間フランジ部３０１と処理容器２との間にはベローズ体３４が設けられている。
【００６９】
上述の第１の実施の形態と同様に、フランジ部３３の上面には、ロッド部材３０２よりも外方の左右方向（図２５中Ｘ方向）の一端側に、緩衝機構６を介して第１の昇降機構５Ａの駆動部材５３が接続されると共に、ロッド部材３０２よりも外方の前記左右方向の他端側に、緩衝機構６を介して第２の昇降機構５Ｂの駆動部材５３が接続されている。緩衝機構６及び昇降機構５（第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂ）の構成は、第１の実施の形態と同様であり、駆動部材５３が支持部位に相当する。
【００７０】
ここで、図２５に示す載置台３の高さ位置は、処理容器２内が大気雰囲気であるときの、ウエハＷの受け渡し位置である。この状態では、既述のように、フランジ部３３には載置台３の重量がかかっており、フランジ部３３はその凹部３３ｂが位置決め機構５５の突部５５ａに嵌合されて、高さ位置が決定されている。
【００７１】
また、図中１１０は規制機構である。この規制機構１１０は、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるものである。この規制機構１１０は、例えばフランジ部３３を下方側から貫通して駆動部材５３に向って上昇するように設けられた昇降軸をなす押しネジ１１１と、この押しネジ１１１の先端が駆動部材５３の下面に当接したときに、その高さ位置を固定する固定部材をなすナット１１２を備えている。前記押しネジ１１１の下端側は例えばモータよりなる回転機構１１３に接続されている。
【００７２】
図２６に示すように、押しネジ１１１の外面はネジ切りされており、フランジ部３３には押しネジ１１１に対応するネジ孔３３０が形成され、このネジ孔３３０の内面には前記押しネジ１１１のネジ切りに螺合するネジ部３３１が形成されている。また、ナット１１２は、例えばフランジ部３３の下方側に設けられ、その内面には、前記押しネジ１１１のネジ切りに螺合するネジ部１１４が形成され、ナット１１２を締めることにより、押しネジ１１１の高さ位置が固定されるようになっている。
【００７３】
前記フランジ部３３は平面形状が円形に構成されると共に、駆動部材５３は、図２７に示すように平面形状が例えばリング状に構成されている。前記押しネジ１１１は複数個例えば４個設けられており、昇降機構５Ａ，５Ｂのボールネジ５１に対して奥行方向（図２７中Ｙ方向）の奥側と手前側に夫々１個ずつ設けられている。また、この実施の形態では、天板部材４と載置部３との間には突起部が形成されておらず、天板部材４の周縁領域である平面部４２と、載置台３の載置領域３０の外側領域とは、互いに当接し、これらの間に処理空間を形成するように構成されている。
【００７４】
続いて、第２の実施の形態に係る成膜装置１の動作について、図２８〜図３２を参照して説明する。先ず、ウエハＷを搬入する前の調整時の動作について説明する。この調整は、例えば載置台３が天板部材４に対して相対的に水平になるように調整するときや、載置台３と天板部材４との間に形成される排気用の隙間４０の大きさを変更するとき等に実施される。
【００７５】
先ず、大気雰囲気（処理容器２内を真空排気する前の雰囲気）の処理容器２内にて、載置台３を前記受け渡し位置に位置させて、真空ポンプ２７により真空排気する（ステップＳ１１）。処理容器２内を真空雰囲気に設定することにより、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられ、載置台３が大気雰囲気の位置よりも僅かに上昇する。そして、このフランジ部３３の上昇に伴い、フランジ部３３上面の突部３３ａが駆動部材５３下面の凹部５３ｂに嵌合する。この際、緩衝機構６は負荷がかかり、収縮した状態にある。
【００７６】
次いで、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、図２９に示すように、載置台３の周縁領域が天板部材４の平面部４２に当接する位置まで載置台３を上昇させる（ステップＳ１２）。この際、処理容器２内を真空雰囲気にすることにより、フランジ部３３が大気圧を受けて処理容器２側に引き寄せられているため、駆動部材５３を第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより上昇させることによって、載置台３がフランジ部３３、ロッド部材３０２、中間フランジ部３０１、支持部材３２を介して上昇する。このため、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４を互いに同期させて、上昇量を揃えた状態で上昇させる。
【００７７】
こうして、載置台３を天板部材４に当接させた後、図３０に示すように、駆動部材５３を僅かに例えば１ｍｍ上昇させる（ステップＳ１３）。これにより、載置台３に対して天板部材４に接近する方向に力が作用することになるが、載置台３は天板部材４により高さ位置が規制されているので、図３０に示すように、緩衝機構６の皿バネ６１が伸長する。こうして、緩衝機構６により載置台３が天板部材４に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３の周縁領域全体が天板部材４に密着するように確実に押し当てられ、載置台３が天板部材４に対して相対的に平行になるように載置台３の姿勢が矯正される。この際、例えば載置台３が窒化アルミニウム等のセラミックスにより構成される場合には、その耐荷重は６００Ｎ〜８００Ｎ以下であるので、載置台３を天板部材４に当接させてから駆動部材５３を上昇させる距離は、合成荷重が耐荷重よりも小さくなるように例えば２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００７８】
この状態で、図３１に示すように、押しネジ１１１を回転機構１１３により上昇させることにより、一定のトルクで締め付け、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３に当接させる。次いで、ナット１１２を締め付けて、押しネジ１１１の高さ位置を固定すると共に、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を基準位置として制御部１００にて記憶しておく（ステップＳ１４）。こうして押しネジ１１１によって、天板部材４の周縁領域の下面に対して載置台３の外側領域の上面が相対的に平行になる状態で、駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制される。このため、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢は変化せず、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持される。つまり、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、押しネジ１１１によって駆動部材５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制されているため、伸長していた皿ネジ６１が真空雰囲気の処理容器２の内部と外部（大気圧雰囲気）との圧力差により収縮することが抑えられ、こうして矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。
【００７９】
仮に、規制機構１１０が設けられていない場合には、昇降機構５Ａ，５Ｂにより駆動部材５３を下降させて載置台３と天板部材４とが互いに離れた状態にすると、載置台３を天板部材４に押し付ける作用が解除されたときに、既述のように真空雰囲気の処理容器２の内部と外部（大気圧雰囲気）との圧力差により、矯正後の相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が発生し、複数の皿ネジ６１が一様に収縮してしまう。このため、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持できなくなってしまう。
【００８０】
従って、駆動部材５３、緩衝機構６の皿ネジ６１及び規制機構１１０の押しネジ１１１は、載置台３及び天板部材４の一方側が他方側に偏って接触したときに皿ネジ６１により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢を矯正でき、前記載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、押しネジ１１１が駆動部材５３の下面に当接して天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、その設置箇所、形状及び大きさが夫々設定される。
【００８１】
次いで、規制機構１１０により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢の矯正を維持した状態で、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させる。こうして、図３２に示すように、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する（ステップＳ１５）。これにより、載置台３の周方向において均等な幅（載置台３と天板部材４との距離）の狭小な隙間４０を、ウエハＷの周縁部又はウエハＷの外側領域にてウエハＷの周方向に形成することができる。この狭小な隙間４０は、載置台３と天板部材４との距離が例えば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定される。こうして、調整作業を終了する。
【００８２】
ここで、載置台３が偏いた状態で上昇する場合について、図３３を用いて説明する。載置台３が傾いた状態で上昇すると、載置台３が天板部材４に当接する位置に移動したときには、図３３（ａ）に示すように、載置台３はある部位では天板部材４に接触しているが、他の部位では接触しない状態になる。この状態で、駆動部材５３を僅かに上昇させると、一部の緩衝機構６が伸長し、これによって載置台３は駆動部材５３に対して揺動できるため、天板部材４と接触していない領域については、載置台３が揺動して傾きが調整されながら、駆動部材５３の上昇に伴い上昇する。このため、図３３（ｂ）に示すように、載置台３と平面部４２との間に過大な力が加わらないようにしながら、載置台３の外側領域を周方向に亘って天板部材４に確実に押し付けることができる。従って、この状態で規制機構１１０の押しネジ１１１により駆動部材５３の高さ位置を固定すれば、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときにも、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態が維持される。
【００８３】
これにより、図３３（ｃ）に示すように、規制機構１１０により天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持しながら、駆動部材５３を下降させれば、載置台３と天板部材４との間に周方向に均一な幅の排気用の隙間４０を高精度に形成することができる。
【００８４】
一方、規制機構１１０を設けない場合について図３４を用いて説明する。載置台３が傾いた状態で上昇し、載置台３のある部位を天板部材４に当接させてから（図３４（ａ））、駆動部材５３を僅かに上昇させることにより、載置台３を天板部材４に確実に押し付ける工程（図３４（ｂ））までは、図３３にて説明したとおりである。しかしながら、この後、隙間４０を形成するために駆動機構５３を下降させると、駆動機構５３とフランジ部３３との相対的姿勢が規制されていないため、複数の緩衝機構６の皿ネジ６１が一様に収縮してしまい、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持できずに、結果として載置台３が偏いた状態に戻ってしまう。このため、載置台３と天板部材４との間に周方向に均一な幅の隙間４０を形成することはできない。
【００８５】
次いで、ウエハＷの成膜処理時の動作について説明する。先ず、処理容器２内を真空雰囲気に維持した状態で、載置台３を受け渡し位置に位置させて、搬送口２８を開き、処理容器２内にウエハＷを搬入して、載置台３上に受け渡す（ステップＳ２１）。次いで、搬送口２８を閉じた後、第１及び第２の昇降機構５Ａ，５Ｂにより、載置台３を前記処理位置まで上昇させ、載置台３と天板部材４との間に排気用の隙間４０を形成しながら、処理空間Ｓを形成する（ステップＳ２２）。
【００８６】
こうして、処理容器２内を例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）まで真空排気すると共に、ヒータ３１によりウエハＷの成膜温度である３５０℃〜６５０℃まで昇温させたら成膜プロセスを開始し、第１の実施の形態と同様にプロセスを実行する（ステップＳ２３）。成膜処理を終えたら、ガスの供給を停止し、処理容器２内を真空雰囲気に維持したまま、ウエハＷが載置された載置台３を受け渡し位置まで下降させる（ステップＳ２４）。そして、搬入時とは逆の経路で外部の搬送機構によりウエハＷを搬出し、一連の成膜動作を終える（ステップＳ２５）。次に処理するウエハＷがあるときには、ステップＳ２１〜ステップＳ２５の動作を繰り返し、行なう。
【００８７】
この際、処理容器２内を大気雰囲気に戻した後、次のロットのウエハＷに対して真空処理を行う際には、形成する隙間４０の大きさが同じである場合には、前記調整時の動作を行わずにウエハＷの成膜処理を行ってもよいし、再度前記調整時の動作を行うようにしてもよい。また、処理容器２内を大気雰囲気に戻した後、次のロットのウエハＷに対して真空処理を行うときであって、隙間４０の大きさを変更する場合には、前記調整時の動作を行ってもよいし、前記調整時の動作を行わずに、取得してある既述のモータ５４の基準位置に基づいて、載置台３を所定の高さに設定するようにしてもよい。
【００８８】
上述の実施の形態によれば、規制機構１１０により、天板部材４に対する載置台３との相対的姿勢の矯正を維持した状態で、載置台３を天板部材４に対して相対的に昇降させて、ウエハＷの周方向に排気用の隙間４０を形成している。このため、ウエハＷの周方向において均一な幅の狭小な隙間４０を高精度に形成することができる。従って、隙間４０を載置台３の周方向に均一に形成することができるため、処理空間Ｓ内では、排気量が載置台３の周方向に揃えられる。これにより面内均一性の良好な処理を行うことができて、膜厚や膜質、比抵抗等の膜特性がウエハＷ面内に亘って均一な薄膜を得ることができる。
【００８９】
さらに、前記排気用の隙間４０をウエハＷの周方向において均一にしながら、前記隙間４０を所定の大きさに自在に設定できる。従って、装置構成を変更せずに、隙間４０の大きさを自在に設定でき、成膜プロセスのパラメータとして隙間４０の大きさを制御することができるので、成膜プロセスに応じて排気用の隙間４０の大きさの最適化を図ることができる。この際、規制機構１１０として、押しネジ１１１とナット１１２との組み合わせを用いる場合には簡易な構成であり、前記天板部材４と載置台３との相対的姿勢の固定作業を容易に行うことができる上、従前の成膜装置に容易に組み込むことができる。また、成膜プロセス中に載置台３と天板部材４とが接触しないため、パーティクルの発生の懸念を払拭できる。
【００９０】
さらにまた、緩衝機構６が設けられているので、載置台３が偏って天板部材４に接触したときにも、天板部材４に対する載置部３の相対的姿勢が矯正されると共に、載置台３が天板部材４に接触したときの接触圧を緩和しながら、載置台３の周縁領域全体を天板部材４に確実に押し当てることができる。
【００９１】
以上において、本実施の形態は、図３５〜図３７に示す成膜装置にも適用できる。図３５に示す成膜装置は、図１５に示す成膜装置において突起部４３を設けない構成であって、載置台３の外側領域を天板部材４の平面部４２に当接させてから、駆動部材５３を所定量例えば１ｍｍ上昇させて、コイルバネ６４を用いた緩衝機構６Ａにより、載置台３を天板部材４に確実に押し当てた状態を示している。この際、コイルバネ６４は収縮した状態にある。そして、隙間４０の調整作業を行う場合には、押しネジ１１１を上昇させて、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３に当接させた後、ナット１１２を締めて、押しネジ１１１の高さ位置を固定する。これにより、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用は、コイルバネ６４が伸長しようとする復元作用により発生するものである。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させて、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。
【００９２】
また、図３６に示す成膜装置は、図２３に示す成膜装置において突起部９５を設けない構成であって、載置台３の外側領域を天板部材９１の平面部に当接させてから、フランジ部９６を所定量例えば１ｍｍ上昇させた状態を示し、緩衝機構９２により、載置台９４を天板部材９１に確実に押し当てた状態を示している。この際、緩衝機構９２の皿バネは収縮した状態にある。この例の天板部材９１は、外側壁に水平なフランジ部９１ａを備えており、このフランジ部９１ａの下方側には、モータ１２１により昇降自在に構成された昇降軸１２２を備えた規制機構１２０が設けられている。図中１２１ａはベローズであり、モータ１２１は処理容器９の外側に配置されている。そして、隙間の調整作業を行う場合には、既述のようにフランジ部９６を例えば１ｍｍ上昇させて、載置台９４を天板部材９１に確実に押し当てた状態で、昇降軸１２２を上昇させて、当該昇降軸１２２の先端をフランジ部９１ａの下面に当接させ、その位置で昇降軸１２２の高さ位置を固定する。この例では、モータ１２１が昇降軸１２２の高さ位置を固定する固定部材に相当する。これにより、載置台９４と天板部材９１とが互いに離れたときに、天板部材９１に対する載置台９４の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、皿バネが伸長しようとする復元作用により発生するものである。
【００９３】
こうして、規制機構１２０により、天板部材９１に対する載置台９４の相対的姿勢の矯正状態を維持しながら、載置台９４を昇降機構９７により下降させることにより、載置台９４と天板部材９１との間に、ウエハＷ囲むように、均一な幅の排気用の隙間を形成し、このとき、昇降機構９７はモータからなり、このモータのエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。
【００９４】
さらに、図３７に示す成膜装置では、皿バネ６１を用いた緩衝機構６は中間フランジ部３０１の下面と駆動部材５３の上面との間に設けられており、規制機構１１０は、押しネジ１１１がフランジ部３３を下方側から貫通するように設けられている。また、例えば真空ポンプ２７の代わりに、処理容器２内を排気する排気手段１３０が設けられており、その他は、上述の図２５に示す成膜装置と同様に構成されている。
【００９５】
この成膜装置の作用について、処理容器２内を大気雰囲気に設定して成膜処理を行う場合を例にして説明する。このような成膜処理の一例としては、大気雰囲気下にて、第１の反応ガス例えばＨｆＣｌ４と、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガス例えばＨ２Ｏとを供給してＡＬＤによりＨｆＯ２膜を形成する処理が挙げられる。
【００９６】
そして、隙間４０の調整作業を行う場合には、先ず、駆動部材５３を昇降機構５Ａ，５Ｂにより上昇させることにより、緩衝機構６、中間フランジ部３０１を介して載置台３を上昇させ、当該載置台３を天板部材４に当接させる。この際、駆動部材５３を上昇させると、当該駆動部材５３が中間フランジ部３０１に接近するため、皿バネ６１は収縮した状態になるが、このときに完全に収縮しないように皿バネ６１を形成しておく。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂを僅かに上昇させることにより、緩衝機構６の作用によって載置台３が傾いた状態で上昇する場合あっても、載置台３を天板部材４に確実に押し当てる。この際、緩衝機構６の皿バネ６１はさらに収縮した状態にある。
【００９７】
次いで、押しネジ１１１を所定のトルクとなるまで上昇させて、当該押しネジ１１１の先端を駆動部材５３の下面に当接させた後、ナット１１２を締めて、押しネジ１１１の高さ位置を固定する。これにより、載置台３と天板部材４とが互いに離れたときに、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用が抑えられる。ここで、前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、皿バネ６１が伸長しようとする復元作用により発生するものである。次いで、昇降機構５Ａ，５Ｂにより載置台３を下降させて、載置台３と天板部材４との間に所定の大きさの排気用の隙間４０を形成し、このときの昇降機構５Ａ，５Ｂのモータ５４のエンコーダのパルス値を処理位置として制御部１００にて記憶する。この際、図３７に示す成膜装置では、処理容器２を真空ポンプ２７により真空排気し、真空雰囲気にて成膜処理を行うようにしてもよいし、低圧雰囲気にて成膜処理を行うようにしてもよい。例えば真空雰囲気にて成膜処理を行う場合には、処理容器２内を真空排気することにより、処理容器２の内部と外部との圧力差により、中間フランジ部３０１が処理容器２側へ引き寄せられるので、その分を考慮して緩衝機構６を形成しておく。また、載置台３を重くしたり、ベローズ体３４の反発力を強めたりして、処理容器２内が真空状態でも中間フランジ部３０１が処理容器２の反対側に移動するようにしてもよい。
【００９８】
以上において、第２の実施の形態では、突起部を設けない場合を例にして説明したが、突起部を設けた構成についても本実施の形態は適用できる。この場合には、突起部にて規制される隙間が最小値となり、この値よりも大きい隙間を自在に設定できる。また、上述の図１９〜図２２に示す成膜装置にも第２の実施の形態の規制機構を設けて、排気用の隙間の大きさを調整自在に構成してもよい。また、上述の例では、押しネジ１１１を回転機構１１３により上昇させたが、作業者がトルクレンチ等を用いて、押しネジ１１１を上昇させてナット１１２により固定するようにしてもよい。さらに、ナット１１２の締結をナットの回転機構を用いて自動的に行うようにしてもよい。
【００９９】
さらにまた、第２の実施の形態では、天板部材を昇降機構により昇降させる構成において、載置台とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に緩衝機構を設けると共に、載置台と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置台の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制するための規制機構を設けるようにしてもよい。この際、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用とは、緩衝機構の復元作用により発生する作用であってもよいし、処理容器の内部と外部との圧力差によって発生する作用であってもよい。また、緩衝機構の復元作用と、処理容器の内部と外部との圧力差によって発生する作用との両者により発生する作用であってもよい。さらに、図２５や図３３に示す成膜装置に、昇降軸とモータよりなる固定部材を用いた規制機構を組み合わせるようにしてもよい。さらにまた、昇降軸例えば押しネジの先端がフランジ部または駆動部材に当接したときに、その高さ位置を固定部材により規制する構成であれば、上述の構成には限らない。
【０１００】
以上においては、天板部材４に対する載置台３の相対的姿勢を矯正する例として、天板部材４と載置台３との両者が平行となるようにして隙間が周方向にわたって均一な高さにする構成について記載したが、押しネジ１１１の締め付ける量を変更することで、前記隙間を周方向に不均一にして、特定の方向の排気能力を高めるように構成してもよい。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
続いて本発明の第３の実施の形態の成膜装置について、図３８〜図４０を参照しながら説明する。この実施の形態の成膜装置は、処理容器２内の圧力を検出して、載置台３と天板部材４との間の隙間の異常を検知するものである。以下、第２の実施の形態の成膜装置に当該実施の形態を適用した場合を例にして説明を進めるが、第２の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
図３８中２００は、検出部をなす圧力センサであり、この圧力センサ２００は、処理容器２内の圧力を検出するために、処理容器２内におけるウエハＷの成膜に悪影響を与えない領域例えば天板部材４の載置台３に対向する面に設けられている。また、ガス供給部７には、第１の反応ガス用の第１のガス供給路７１と、第２の反応ガス用の第２のガス供給路７２と、パージガス用の第３のガス供給路７３に加えて、クリーニングガス用の第４の供給路７４が夫々接続されている。この第４の供給路７４は、流量調整バルブや開閉バルブ等を備えた流量調整部７４ａを介してクリーニングガスの供給源７４ｂに接続されている。窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）の成膜を行う場合には、クリーニングガスとしては例えばＣｌＦ３ガス等が用いられる。この例では、ガス供給部７、第４の供給路７４、流量調整部７４ａ、供給原７４ｂが、処理空間内に付着した膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部に相当する。
【０１０３】
また、圧力センサ２００は例えば検出値が表示部をなすモニタ２０１に所定間隔例えば０．１秒間隔で出力されるように構成されると共に、制御部１００に出力されるように構成されている。そして、制御部１００は、上述の成膜プロセスを実行するプログラムの他に、隙間の評価プロセスを実行するプログラムを備えている。この評価プロセスのプログラムは、例えば所定のタイミングで検出値が予め設定された圧力の設定範囲にあるか否かを判断する機能と、所定のタイミングでパージガスを導入するように制御信号を出力する機能と、検出値が設定範囲内であると判断したときには成膜プロセスを実行するように制御信号を出力する機能と、設定範囲から外れると判断したときには、クリーニングガスを導入するようにクリーニングガス供給部の流量調整部７４ａに制御信号を出力する機能と、アラーム信号を出力する機能と、を実行するように構成されている。
【０１０４】
続いて、前記隙間の異常の評価プロセスを含む本実施の形態の作用について、図３９のフローチャートを参照して説明する。先ず、処理容器２内にウエハＷを搬入して、載置台３を処理位置に上昇させ、既述の成膜プロセスを実行する（ステップＳ３１）。前記処理位置とは、所定の大きさの排気用隙間４０を載置台３と天板部材４との間に形成する位置であり、この隙間４０の調整や成膜プロセスは、上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態に示すとおりである。こうして、複数枚例えば１００枚のウエハＷに対して成膜プログラムを実施し、最終のウエハＷを搬出した後、評価プロセスを実行する。この評価プロセスでは、先ず第１のパージガス導入工程を実施する（ステップＳ３２）。この工程では、ウエハＷを載置しない状態で、載置台３を処理位置に上昇させて処理空間Ｓを形成し、当該処理空間Ｓ内に所定流量例えば３６００ｓｃｃｍのパージガスを例えば １５秒導入する。このパージガスの導入を終了した後、所定のタイミングで、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるか否かを判断する(ステップＳ３３
【０１０５】
成膜プロセスを継続していくと、図４０（ａ）に示すように、排気用の隙間４０にも膜２０３が付着するおそれがある。このように隙間４０に膜が形成されると、当該隙間４０は例えば１ｍｍ以下と狭小であるので、処理空間Ｓからガスが排気されにくくなり、処理空間Ｓ内の圧力が上昇する。従って、前記圧力センサ２００の検出値が設定範囲内である場合には、隙間４０に膜２０３が形成されていない状態、つまり前記隙間４０が正常な状態であると判断する。この場合には、成膜プロセスを続行する旨の制御信号を出力し（ステップＳ３７）、これに基づいて、ウエハＷに対して成膜プロセスが実施される。
【０１０６】
一方、圧力センサ２００の検出値が設定範囲から外れる場合には、前記隙間４０に何らかの異常が発生した状態であると判断する。このため、前記隙間４０に付着した膜を除去するクリーニング工程を実施するように制御信号を出力する(ステップＳ３４)。この工程では、処理空間Ｓ内に所定流量例えば１２０ｓｃｃｍのクリーニングガスを例えば３６００秒導入して、前記隙間４０に付着した膜２０３を除去することが行われる。
【０１０７】
次いで、クリーニングガスの導入を停止した後、第２のパージガス導入工程を実施する(ステップＳ３５)。この工程では、処理空間Ｓ内に所定流量例えば３６００ｓｃｃｍのパージガスを例えば１５秒導入する。このパージガスの導入を終了した後、所定のタイミングで、制御部１００では、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるか否かを判断する(ステップＳ３６)。
【０１０８】
そして、圧力センサ２００の検出値が設定範囲内であるときには、隙間４０から膜２０３が除去されて正常な状態に戻ったと判断して、成膜プロセスを続行する旨の制御信号を出力し（ステップＳ３７）、これに基づいて、ウエハＷに対して成膜プロセスが実施される。一方、検出値が設定範囲から外れるときには、未だ隙間４０が異常な状態であると判断して、アラーム信号を出力する(ステップＳ３８)。この場合の隙間４０の異常には、例えば図４０（ｂ）に示すように、載置台３が天板部材４に傾いた状態で接触している等のメカ的に隙間４０の大きさが変化するという場合も含まれる。そして、このアラーム出力工程では、警告音の発生やアラームランプの点灯、モニタ２０１画面へのアラーム表示等のアラームを出力する。そして、このアラームが出力されると、作業者が隙間の異常の原因を調査し、当該原因の解消作業を行う。
【０１０９】
上述の実施の形態によれば、載置台３と天板部材４との間に形成される排気用の隙間４０が狭小であるため、当該隙間４０に膜が付着したり、メカ的に隙間４０の大きさが変化したりといった異常があるときには、処理空間Ｓ内の圧力が変化する。このため、処理空間Ｓ内の圧力を検出し、その検出値をモニタ２０１に所定間隔で表示して、処理空間Ｓ内２の圧力を監視することにより、隙間４０に異常が有るか否かを評価することができる。この際、圧力変化を監視することにより、異常があるときには直ちに対応できるので、不具合が生じた状態で成膜プロセスを継続して実施することが抑えられる。これにより、狭小な隙間４０がウエハＷの周方向に均一な幅で形成された状態が確保されるため、安定した状態で成膜プロセスを実施することができ、歩留まりの低下が抑えられ、スループットの低下を抑えることができる。
【０１１０】
そして、隙間４０の異常が膜の付着に起因するものであった場合には、クリーニングを行うことによって、当該異常の原因を速やかに解消できる。この場合も、圧力変化を監視することにより、異常があるときには直ちに対応できるので、膜の堆積が抑えられ、クリーニングにより隙間４０の膜が除去しやすい。さらに、クリーニング後に再度、処理空間Ｓ内の圧力が設定範囲にあるか否かを判断することにより、隙間４０の異常がメカ的な原因に起因するものである場合にも、速やかに対応することができる。
【０１１１】
以上において、第３の実施の形態は、上述の第１の実施の形態の装置に適用してもよいし、一枚のウエハＷを処理する度に、圧力の検出値が設定範囲内にあるか否かを判断するようにしてもよい。また、圧力の検出値が設定範囲から外れるときには、クリーニング工程を実施せずに、直ちにアラーム信号を出力するようにしてもよい。さらに、作業者がモニタ２０１により、圧力値を監視し、圧力値が設定範囲から外れるときに異常があると判断し、クリーニングの実行や、メカ的な検査の実行等、所定の対応を行うようにしてもよい。
【０１１２】
以上において、圧力センサ２００は、ガス供給路７０の内部に設けるようにしてもよい。また、例えば排気部２４の周辺等の処理空間Ｓの外部に設け、処理空間Ｓから漏れてくるガスによる処理容器２内の圧力上昇を検出することによって、天板部材４と載置台３との間の隙間が正常な状態にあるか否かを判断するようにしてもよい。
【０１１３】
また、本発明では、吸着工程、パージ工程、還元工程の各工程において、載置部と天板部材との間の幅を一定としているが、本実施の形態にかかる成膜装置の運用は当該例に限定されるものではない。例えば吸着工程と還元工程において当該隙間の幅を変化させ、処理空間内の圧力を各工程にて供給される反応ガスの種類に応じて変化させるようにして、良質な膜を成膜するようにしてもよい。
【０１１４】
上述の構成では、昇降機構として２つのボールネジ機構を用いた場合を説明したが、昇降機構は１つまたは３つ以上であってもよい。さらに、本発明は載置台を昇降させる手法に限定されるものではなく、天板部材を昇降可能に構成し、この天板部材を昇降させ、天板部材と支持部位との間に緩衝機構を設けるようにしてもよい。また載置台と天板部材の双方を昇降させてもよく、この場合、載置台及び天板部材と夫々の支持部位との間に夫々緩衝機構を設けるようにしてもよいし、載置台と天板部材のいずれか一方とその支持部位との間に緩衝機構を設けるようにしてもよい。さらに、載置部や天板部材を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を支持する支持部位との間に緩衝機構を設ける構成も本発明の範囲に含まれる。
【０１１５】
また、本発明では、載置台が処理位置に位置するときに処理容器内が真空雰囲気に設定されればよく、大気雰囲気にて載置台を天板部材の下方側の所定位置まで上昇させてから処理容器内を真空雰囲気に設定してもよい。この際、真空雰囲気では載置台が引き寄せられて上昇することを踏まえて、大気雰囲気にて載置台を処理位置の下方側近傍まで上昇させておき、処理容器内を真空雰囲気に設定して真空によって載置台を引き寄せることにより、載置台を処理位置に移動させるようにしてもよい。
【０１１６】
さらに、本発明の成膜装置では、既述のＴｉＮ膜の成膜の他に、金属元素、例えば周期表の第３周期の元素であるＡｌ、Ｓｉ等、周期表の第４周期の元素であるＴｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ等、周期表の第５周期の元素であるＺｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ等、周期表の第６周期の元素であるＢａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、ｌｒ、Ｐｔ等の元素を含む薄膜を成膜することが可能であり、ウエハＷ表面に吸着させる金属原料としては、これらの金属元素の有機金属化合物や無機金属化合物などを反応ガス（原料ガス）として用いる場合が挙げられる。金属原料の具体例としては、上述のＴｉＣｌ４の他に、ＢＴＢＡＳ（（ビスターシャルブチルアミノ）シラン）、ＤＣＳ（ジクロロシラン）、ＨＣＤ（ヘキサジクロロシラン）、ＴＭＡ(トリメチルアルミニウム)、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）などを挙げることができる。
【０１１７】
また、ウエハＷ表面に吸着した原料ガスを反応させて、所望の膜を得る反応には、例えばＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ等を利用した酸化反応、Ｈ２、ＨＣＯＯＨ、ＣＨ３ＣＯＯＨ等の有機酸、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ等のアルコール類等を利用した還元反応、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等を利用した炭化反応、ＮＨ３、ＮＨ２ＮＨ２、Ｎ２等を利用した窒化反応等の各種反応を利用することができる。
【０１１８】
この際、反応ガスは２種類である場合に限定されず、３種類の反応ガスや４種類の反応ガスを用いて、ＡＬＤにより成膜を行うプロセスにも本成膜装置は適用することができる。例えば３種類の反応ガスを用いる場合の例としては、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）を成膜する場合があり、この際例えばＳｒ原料であるＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）と、Ｔｉ原料であるＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）と、これらの酸化ガスであるオゾンガスが用いられる。
【実施例】
【０１１９】
(実施例１)
図１に示す成膜装置を用い、載置台３と天板部材４との間に処理空間Ｓを形成し、当該処理空間ＳにＮ２ガスを供給して、処理空間Ｓ内の圧力を測定した。この際、載置台３と天板部材４同士の間の隙間４０の大きさを変えると共に、Ｎ２ガスの流量を変えて、夫々の場合の処理空間Ｓ内の圧力を測定した。この結果を図４１に示す。図中横軸は処理空間Ｓ内に供給したＮ２ガスの流量、図中縦軸は処理空間Ｓ内の圧力を夫々示している。また図４１には、隙間が０．３ｍｍの場合を◇、隙間が１．０ｍｍの場合を○、隙間が１０ｍｍの場合を□、排気部２４内の圧力を●で夫々プロットしてある。
【０１２０】
これにより、隙間が１０ｍｍの場合には、処理空間Ｓ内の圧力と排気部２４の圧力とはほぼ同じであるのに対し、隙間が１．０ｍｍ、０．３ｍｍのときには、Ｎ２ガスの供給量が多くなるに連れて処理空間Ｓの圧力が高くなることが認められた。これにより、隙間が１．０ｍｍ未満である場合には、ガスを処理空間Ｓ内に封じ込めることができることが理解され、隙間が小さい程、ガスの封じ込め効果が大きく、処理空間Ｓ内を高圧化でき、処理空間Ｓと排気部２４との差圧を大きくできることが理解される。
【０１２１】
（実施例２）
図１に示す成膜装置を用い、第１の反応ガス（原料ガス）としてＴｉＣｌ４ガス、第２の反応ガス（還元ガス）としてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを用いてＴｉＮ膜の成膜処理を行った。この際、載置台３と天板部材４同士の間の隙間４０の大きさを変えることにより、ＮＨ３ガス導入による還元工程時の圧力を変えてＴｉＮ膜を成膜し、夫々のＴｉＮ膜の比抵抗を測定した。この結果を図４２に示す。図中横軸は、還元工程時の処理空間Ｓ内の圧力、縦軸はＴｉＮ膜の比抵抗を夫々示している。
【０１２２】
これにより、還元工程時の処理空間Ｓ内の圧力が高い程、ＴｉＮ膜の比抵抗が小さくなることが認められた。このように処理空間Ｓ内に還元ガスを封じ込めて、処理空間Ｓ内の圧力を高くすることにより、ウエハＷ表面への還元ガスの供給量が多くなり、その結果、ＴｉＮ膜の比抵抗が低下するという膜特性の向上を図ることができることが理解される。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｗ 半導体ウエハ
１ 成膜装置
２ 処理容器
２７ 真空ポンプ
３ 載置台
４ 天板部材
４３ 突起部
５（５Ａ，５Ｂ） 昇降機構
５３ 駆動部材
６ 緩衝機構
６１ 皿バネ
７ ガス供給部
１１０ 規制機構
１１１ 押しネジ
１１２ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
前記載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部が天板部材に当接する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降できるように構成され、成膜処理時に前記載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成するための昇降機構と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、前記昇降機構の昇降動作により載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるための規制機構と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気するための排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理容器は真空容器であり、
前記排気手段は、前記処理空間を前記隙間及び前記真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段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３】
前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用は、前記処理容器の内部と外部との圧力差により生じることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記載置部を支持する支持部位は、載置部を支持して昇降機構により昇降自在に構成されると共に、前記載置部の下端側に設けられたフランジ部に対して上方側又は下方側に設けられ、
前記規制機構は、前記フランジ部と支持部位との一方側を貫通して他方側に向って昇降するように設けられた昇降軸と、この昇降軸の先端が前記他方側の一面に当接したときに、その高さ位置を固定する固定部材と、を備え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】
前記昇降軸は押しネジであり、前記固定部材はナットであることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
真空容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
この載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部を前記天板部材に接近させて前記処理空間を形成する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記載置部における載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に設けられ、前記処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制して載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間を形成するための突起部と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、載置部及び天板部材の一方側が突起部を介して他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構を備えたことを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
【請求項８】
前記緩衝機構は、載置部と昇降機構との間に設けられた弾性部材を備え、この弾性部材は、前記昇降機構が、前記処理空間を形成する位置にある載置部に対して天板部材に接近する方向に力を作用させたときに、載置部が天板部材から離れる方向に元に戻ろうとする力が作用するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５又は７のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記処理空間内の圧力を検出する検出部と、
前記検出部からの検出値を出力する表示部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記検出部からの検出値と圧力の設定範囲とを比較し、前記検出値が前記設定範囲から外れているときには、アラーム信号を出力する制御部を備えることを特徴とする請求項９記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記処理空間に、当該処理空間内に付着した膜を除去するためのクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給部と、
前記検出部からの検出値と圧力の設定範囲とを比較し、前記検出値が前記設定範囲から外れているときには、前記クリーニングガス供給部からクリーニングガスを処理空間に導入するように制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の成膜装置。
【請求項１２】
処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜方法において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部を、この載置部に対向するように設けられた天板部材に対して、前記載置部を天板部材に当接させるために相対的に上昇させる工程と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられた緩衝機構により、載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに、接触圧を緩和しながら天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正する工程と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制機構により抑える工程と、
この規制機構により前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えた状態で、載置部を天板部材に対して相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成する工程と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する工程と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
前記載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部が天板部材に当接する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降できるように構成され、成膜処理時に前記載置部を天板部材に相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成するための昇降機構と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、前記昇降機構の昇降動作により載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正後の前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えるための規制機構と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気するための排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記処理容器は真空容器であり、
前記排気手段は、前記処理空間を前記隙間及び前記真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段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３】
前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用は、前記処理容器の内部と外部との圧力差により生じることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記載置部を支持する支持部位は、載置部を支持して昇降機構により昇降自在に構成されると共に、前記載置部の下端側に設けられたフランジ部に対して上方側又は下方側に設けられ、
前記規制機構は、前記フランジ部と支持部位との一方側を貫通して他方側に向って昇降するように設けられた昇降軸と、この昇降軸の先端が前記他方側の一面に当接したときに、その高さ位置を固定する固定部材と、を備え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】
前記昇降軸は押しネジであり、前記固定部材はナットであることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
【請求項６】
真空容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部と、
この載置部に対向するように設けられ、載置部との間で基板の処理空間を形成する天板部材と、
前記載置部に基板を受け渡す位置と、前記載置部を前記天板部材に接近させて前記処理空間を形成する位置との間で、前記載置部を前記天板部材に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
前記載置部における載置領域の外側領域と天板部材との少なくとも一方に設けられ、前記処理空間の形成時にその先端が他方に接触することにより、前記外側領域と天板部材との間の離間距離を規制して載置領域を囲むように排気用の１ｍｍ未満の隙間を形成するための突起部と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理空間を前記隙間及び真空容器内の雰囲気を介して真空排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられ、載置部及び天板部材の一方側が突起部を介して他方側に偏って接触したときに天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正すると共に接触圧を緩和するための緩衝機構を備えたことを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
【請求項８】
前記緩衝機構は、載置部と昇降機構との間に設けられた弾性部材を備え、この弾性部材は、前記昇降機構が、前記処理空間を形成する位置にある載置部に対して天板部材に接近する方向に力を作用させたときに、載置部が天板部材から離れる方向に元に戻ろうとする力が作用するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５又は７のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記処理空間内の圧力を検出する検出部と、
前記検出部からの検出値を出力する表示部と、を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記検出部からの検出値と圧力の設定範囲とを比較し、前記検出値が前記設定範囲から外れているときには、アラーム信号を出力する制御部を備えることを特徴とする請求項９記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記処理空間に、当該処理空間内に付着した膜を除去するためのクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給部と、
前記検出部からの検出値と圧力の設定範囲とを比較し、前記検出値が前記設定範囲から外れているときには、前記クリーニングガス供給部からクリーニングガスを処理空間に導入するように制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の成膜装置。
【請求項１２】
処理容器内にて基板に対して、第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応して反応生成物を形成する第２の反応ガスとを供給して成膜処理を行う成膜方法において、
前記処理容器内に設けられ、基板の載置領域を備えた載置部を、この載置部に対向するように設けられた天板部材に対して、前記載置部を天板部材に当接させるために相対的に上昇させる工程と、
前記載置部とこの載置部を支持する支持部位との間、及び天板部材とこの天板部材を支持する支持部位との間の少なくとも一方に設けられた緩衝機構により、載置部及び天板部材の一方側が他方側に偏って接触したときに、接触圧を緩和しながら天板部材に対する載置部の相対的姿勢を矯正する工程と、
前記載置部と天板部材とが互いに離れたときに、天板部材に対する載置部の相対的姿勢が矯正された状態を維持するように、矯正された前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を規制機構により抑える工程と、
この規制機構により前記相対的姿勢が元に戻ろうとする作用を抑えた状態で、載置部を天板部材に対して相対的に接近させて、基板の周縁部または基板の外側領域にて基板の周方向に排気用の隙間を形成する工程と、
前記処理空間に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する工程と、
前記処理空間を前記隙間及び処理容器内の雰囲気を介して排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【公開番号】特開２０１３−４０３９８（Ｐ２０１３−４０３９８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７４７９（Ｐ２０１２−７４７９）
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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