(57)【要約】【課題】装置を安定稼働させることができる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による基板処理装置は、面に基板を載置する載置部と、前記載置部の上方に前記載置部と対向して設けられた構造物と、前記構造物の上方から前記載置部の所定位置、前記構造物の所定位置及び前記基板に光を照射して前記載置部、前記構造物及び前記基板からの反射光を受光することにより、前記載置部の高さ位置、前記構造物の高さ位置及び前記基板の高さ位置を検出する光学センサと、を備える。【選択図】図６
2020188155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に基板を載置する載置部と、
前記載置部の上方に前記載置部と対向して設けられた構造物と、
前記構造物の上方から前記載置部の所定位置、前記構造物の所定位置及び前記基板に光を照射して前記載置部、前記構造物及び前記基板からの反射光を受光することにより、前記載置部の高さ位置、前記構造物の高さ位置及び前記基板の高さ位置を検出する光学センサと、
を備える、
基板処理装置。
【請求項２】
前記光学センサは、二次元レーザ変位計である、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記構造物の所定位置は、前記構造物の周縁であり、
前記構造物の周縁には、段部が形成されている、
請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記構造物は、前記基板にガスを供給するシャワーヘッドである、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記載置部は、周方向に沿って設けられ、上面に基板を載置する複数の基板載置領域を有する回転テーブルである、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記光学センサは、前記回転テーブルの半径方向に沿って複数設けられている、
請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記光学センサにより第１の光量で光を照射しながら前記回転テーブルを回転させた後、前記光学センサにより前記第１の光量と異なる第２の光量で光を照射しながら前記回転テーブルを回転させるように前記回転テーブルの動作を制御する制御部を更に備える、
請求項５又は６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記載置部の高さ位置及び前記構造物の高さ位置に基づいて、前記載置部と前記構造物との間の距離を算出する演算部を更に備える、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記載置部及び前記構造物からの反射光は拡散反射光であり、
前記基板からの反射光は正反射光である、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
処理室内に設けられ、周方向に沿って基板載置領域を有する回転テーブルの上面に基板を載置する工程と、
光学センサにより第１の光量で光を照射しながら前記回転テーブルを回転させ、前記回転テーブル及び前記回転テーブルの上方に前記回転テーブルと対向して設けられたシャワーヘッドからの反射光を受光することにより、前記回転テーブルの高さ位置と前記シャワーヘッドの高さ位置とを同時に検出する工程と、
前記光学センサにより前記第１の光量よりも小さい第２の光量で光を照射しながら前記回転テーブルを回転させ、前記回転テーブルの上面に載置された前記基板からの反射光を受光することにより、前記基板の高さ位置を検出する工程と、
を有する、
監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置及び監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転テーブルの上に周方向に沿って設けられた基板載置領域に載置された基板の回転テーブル回転中における反りを監視する基板反り監視装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−１６６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、装置を安定稼働させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による基板処理装置は、面に基板を載置する載置部と、前記載置部の上方に前記載置部と対向して設けられた構造物と、前記構造物の上方から前記載置部の所定位置、前記構造物の所定位置及び前記基板に光を照射して前記載置部、前記構造物及び前記基板からの反射光を受光することにより、前記載置部の高さ位置、前記構造物の高さ位置及び前記基板の高さ位置を検出する光学センサと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、装置を安定稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図
【図２】図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す斜視図
【図３】図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す平面図
【図４】図１の成膜装置の真空容器内に回転可能に設けられる回転テーブルの同心円に沿った当該真空容器の断面図
【図５】図１の成膜装置の別の断面図
【図６】レーザ変位計とシャワーヘッドの底面板との間の位置関係を説明するための図
【図７】レーザ変位計による高さ位置の測定原理の説明図
【図８】レーザ変位計により計測された高さ位置データの一例を示す図
【図９】傾き取得処理の一例を示すフローチャート
【図１０】傾き取得処理における高さ計測位置の一例を示す図
【図１１】傾き取得処理において表示部に表示される画像の一例を示す図
【図１２】ギャップ測定処理の一例を示すフローチャート
【図１３】ギャップ測定処理における高さ計測位置の一例を示す図
【図１４】ギャップ測定処理において表示部に表示される画像の一例を示す図
【図１５】反り監視処理の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（基板処理装置）
一実施形態の基板処理装置について説明する。基板処理装置は、回転テーブルを回転させながら基板の処理を行う装置であれば、種々の基板処理装置が適用可能であるが、以下では、基板処理装置が成膜装置として構成された例を挙げて説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図である。図２及び図３は、夫々図１の成膜装置の真空容器１内の構成を示す斜視図及び平面図である。なお、図２及び図３においては、天板１１の図示を省略している。
【００１１】
図１から図３までを参照すると、成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２とを備える。真空容器１は、処理対象となる基板、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容し、ウエハＷに成膜処理を行うための処理室である。
【００１２】
真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有する。
【００１３】
天板１１の一部には、シャワーヘッド３０が設けられている。シャワーヘッド３０には、窓３０ｗが形成されている。窓３０ｗには、例えば石英ガラスが設けられ、真空容器１の外部から内部が視認可能に構成される。
【００１４】
回転テーブル２は、ウエハＷを載置するための載置部である。回転テーブル２は、表面に円形の窪み状の凹部２４を有し、凹部２４上にウエハＷを支持する。回転テーブル２は、コア部２１及び回転軸２２を介してモータ２３の駆動力によって回転する。
【００１５】
モータ２３には、エンコーダ２５が設けられている。エンコーダ２５は、回転軸２２の回転角度を検出する。一実施形態においては、回転テーブル２上の各々の凹部２４に載置された各々のウエハＷの反り状態を総て監視するため、凹部２４とウエハＷの対応及びそれらの位置特定手段として、エンコーダ２５を用いている。
【００１６】
シャワーヘッド３０の窓３０ｗの上方には、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが設けられている。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、夫々回転テーブル２の半径方向の外周側及び内周側に設けられている。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、例えば二次元レーザ変位計であってよい。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、夫々投光部１１１ａ、１１１ｂと、受光部１１２ａ、１１２ｂとを備える。
【００１７】
レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、回転テーブル２の上面及びシャワーヘッド３０の底面板３１の周縁の高さ位置を同時に計測できるように構成されている。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、投光部１１１ａ、１１１ｂから回転テーブル２の上面及びシャワーヘッド３０の底面板３１の周縁にレーザを照射し、反射したレーザ（例えば、拡散反射光）を受光部１１２ａ、１１２ｂが受光する。これにより、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂと回転テーブル２の上面及びシャワーヘッド３０の底面板３１の周縁との間の距離を検出し、回転テーブル２の上面と底面板３１との間の距離を検出できる。また、回転テーブル２の上面と底面板３１との間の距離を時系列に検出することで、該距離の変化を検出できる。
【００１８】
また、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、回転テーブル２の凹部２４上に載置されたウエハＷの上面の高さ位置を計測できるように構成されている。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、投光部１１１ａ、１１１ｂからウエハＷの上面にレーザを照射し、反射したレーザ（例えば、正反射光）を受光部１１２ａ、１１２ｂが受光する。これにより、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂとウエハＷの上面との間の距離を検出できる。よって、回転テーブル２を回転させてウエハＷが回転方向に沿って移動したときには、レーザ照射位置におけるウエハＷの表面プロファイルを計測できる。すなわち、ウエハＷの表面の凹凸に応じてレーザ変位計１１０ａ、１１０ｂとウエハＷとの間の距離が変化するため、ウエハＷの表面の凹凸の変化、つまり表面プロファイルを計測できる。例えばウエハＷの中心にレーザを照射するようにすれば、ウエハＷの中心を通るラインの表面プロファイルを計測できる。
【００１９】
演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが計測した底面板３１の高さ位置と、予め記憶部１３０に記憶された底面板３１の高さ位置とシャワーヘッド３０の下面との間の距離と、に基づいて、シャワーヘッド３０の下面の高さ位置を算出する。また、演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが計測した回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置に基づいて、回転テーブル２の上面とシャワーヘッド３０の下面との間の距離（以下「ギャップ」という。）を算出する。また、演算部１２０は、エンコーダ２５からの信号を受信し、回転テーブル２の高さ位置及び底面板３１の高さ位置を計測したときに、回転テーブル２のどの位置と底面板３１との間の距離を算出したのかの特定も行う。
【００２０】
また、演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが計測したウエハＷの表面プロファイル情報に基づいて、凹部２４上のウエハＷの反り量を算出する。なお、演算部１２０は、ウエハＷの表面プロファイルだけではなく、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが計測した所定の参照面からの計測値を参照値として用いてウエハＷの反り量を算出するが、この点の詳細については後述する。また、演算部１２０は、エンコーダ２５からの信号を受信し、ウエハＷの反り量が所定の閾値を超えていることが検出されたときに、どの凹部２４上のどのウエハＷの反り量が閾値を超えているのかの特定も行う。演算部１２０は、ウエハＷの反り量が閾値を超えていると判定したら、アラーム信号を制御部１００に出力する。
【００２１】
演算部１２０は、用途に応じて、適切な演算処理手段が選択されてよい。例えば、演算部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリを有する。演算部１２０は、プログラムにより動作するマイクロコンピュータ、特定の用途のために設計、製造される集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の演算処理手段として構成されてもよい。
【００２２】
記憶部１３０は、底面板３１の高さ位置とシャワーヘッド３０の下面との間の距離、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが計測した、回転テーブル２の上面と底面板３１との間の距離、参照面の計測値等を記憶する。記憶部１３０は、図１の例では、演算部１２０と独立して示されているが、演算部１２０内に組み込まれて設けられていてもよい。すなわち、上述の演算部１２０内のメモリを記憶部１３０として機能させてもよい。
【００２３】
また、一実施形態においては、ウエハ処理中におけるウエハＷの反りを常時監視し、ウエハＷの反り量が所定の閾値を超えた段階で回転テーブル２の回転を減速又は停止させてウエハＷの脱離を防ぐと共に、ウエハＷが凹部２４から脱離した状態も検出できる。すなわち、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂによるウエハＷの表面プロファイルの計測の際に、ウエハＷが凹部２４内に存在しない場合には、レーザが回転テーブル２の凹部２４の底面に照射される。そのため、明らかにウエハＷにレーザを照射したときとは異なる情報を得ることができる。よって、ウエハＷが凹部２４から脱離した状態を検出できる。
【００２４】
なお、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂ、演算部１２０、記憶部１３０及びエンコーダ２５は、一実施形態の監視装置１５０を構成する。
【００２５】
制御部１００は、例えばコンピュータからなり、成膜装置の全体を制御する。制御部１００は、演算部１２０からアラーム信号を受信すると、回転テーブル２の回転を減速又は停止させる制御を行う。これにより、凹部２４上のウエハＷの反り量が増加し、脱離のおそれがある場合に、速やかに回転テーブル２の回転を減速又は停止させ、ウエハＷが真空容器１の内部を破損したり、他のウエハＷを破損したりすることを事前に食い止めることができる。
【００２６】
なお、ウエハＷの凹部２４からの脱離が検出された場合には、制御部１００は、回転テーブル２を停止させる制御を行う。脱離が発生してしまった場合には、迅速に回転テーブル２の回転を停止して真空容器１内の破損を一刻も早く食い止めることが求められるからである。
【００２７】
制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、監視装置１５０からのアラーム信号に基づく回転テーブル２の回転の減速又は停止も含めて、所定の成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。プログラムは、回転テーブル２の減速及び回転停止処理も含めて、所定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。プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
【００２８】
次に、図２〜図５を参照して、成膜装置の構成についてより詳細に説明する。
【００２９】
図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の表面には、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）のウエハＷを載置可能な円形の窪み状の凹部２４が設けられている。図３には、便宜上、１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
【００３０】
回転テーブル２の上方には、シャワーヘッド３０の底面板３１、処理ガスノズル６０及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向、すなわち、回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａを参照）に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、底面板３１、分離ガスノズル４２、処理ガスノズル６０がこの順番で配列されている。
【００３１】
シャワーヘッド３０の底面板３１には、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、外周側補助ガス供給部３４が形成されている。原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４は、夫々原料ガス、軸側補助ガス及び外周側補助ガスを供給する。以下、軸側補助ガス及び外周側補助ガスをまとめて補助ガスと称する。
【００３２】
原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４の各々の底面には、複数のガス吐出孔（図示せず）が形成され、回転テーブル２の径方向に沿って原料ガス、補助ガスを供給する。
【００３３】
原料ガス供給部３２は、ウエハＷの全体を覆うことができるように回転テーブル２の半径方向に沿って半径全体に亘り延在している。軸側補助ガス供給部３３は、回転テーブル２の半径方向に沿って、回転テーブル２の軸側の原料ガス供給部３２の１／３程度の所定領域にのみ延在する。外周側補助ガス供給部３４は、回転テーブル２の半径方向に沿って、回転テーブル２の外周側の原料ガス供給部３２の１／３程度の所定領域にのみ延在する。
【００３４】
後に詳細に説明するが、原料ガス供給部３２と回転テーブル２との間隔よりも、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４と回転テーブル２との間隔は広く形成されている。これは、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４が、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの流れを妨げることなく面内均一性を高める膜厚調整のための補助ガスを供給するためであるが、その点については後述する。
【００３５】
原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４は、シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられている。そのため、シャワーヘッド３０に導入された原料ガス及び補助ガスが原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４を介して真空容器１内に導入される。
【００３６】
原料ガス供給部３２は、配管３２ｂ及び流量制御器３２ｃ等を介して、原料ガスの供給源３２ｄに接続されている。軸側補助ガス供給部３３は、配管３３ｂ及び流量制御器３３ｃ等を介して、軸側補助ガスの供給源３３ｄに接続されている。更に、外周側補助ガス供給部３４は、配管３４ｂ及び流量制御器３４ｃ等を介して、外周側補助ガスの供給源３４ｄに接続されている。なお、原料ガスは、例えば有機アミノシランガス等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ４等のチタン含有ガス等である。また、軸側補助ガス及び外周側補助ガスは、例えばＡｒ等の希ガスや窒素ガス等の不活性ガスであったり、原料ガスと同じガスであったり、これらの混合ガスであったり、それとも異なる他の種類のガスであったりしてもよい。補助ガスは、用途及びプロセスに応じて、膜厚の調整等、面内均一性を高めるのに好ましいガスが適宜選択されて用いられる。
【００３７】
なお、図示の例では、各供給源３２ｄ、３３ｄ、３４ｄは、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４に個別に１対１で接続された構成が示されているが、これに限定されない。例えば、混合ガスを供給する場合には、更に配管を増加させて供給路同士を接続し、適切な混合比で原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４に最終的に個別にガスを供給する構成としてもよい。すなわち、原料ガス供給部３２及び軸側補助ガス供給部３３の双方に同一のガスを含んだ混合ガスを供給する場合には、共通の供給源３２ｄ、３３ｄ、３４ｄから、同一種類のガスを導入し、各々に最終的な混合ガスを個別に供給する構成としてもよい。すなわち、最終的に原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４の各々に個別にガスを供給できる構成であれば、途中のガス供給路の接続構成は問わない。
【００３８】
処理ガスノズル６０及び分離ガスノズル４１、４２は、夫々例えば石英により形成されている。処理ガスノズル６０は、基端部であるガス導入ポート６０ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。分離ガスノズル４１、４２は、基端部であるガス導入ポート４１ａ、４２ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。
【００３９】
処理ガスノズル６０は、配管６０ｂ及び流量制御器６０ｃ等を介して、反応ガスの供給源６０ｄに接続されている。反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、例えばシリコン含有ガスに対してはＯ３等の酸化ガス、チタン含有ガスに対してはＮＨ３等の窒化ガス等が該当する。処理ガスノズル６０には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔６０ｈ（図４）が、処理ガスノズル６０の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００４０】
分離ガスノズル４１、４２は、配管及び流量制御バルブ（いずれも図示せず）等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを利用できる。一実施形態では、Ａｒガスを用いる場合を例に挙げて説明する。
【００４１】
シャワーヘッド３０の底面板３１の下方領域は、原料ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。処理ガスノズル６０の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した原料ガスと反応する反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を生成する第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、成膜される膜を構成する。
【００４２】
再び図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、一実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
【００４３】
図４は、シャワーヘッド３０の底面板３１から処理ガスノズル６０まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられている。そのため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面である第１の天井面４４と、第１の天井面４４の周方向の両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い天井面である第２の天井面４５とが存在する。第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有する。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、該溝部４３に分離ガスノズル４１が収容されている。また、第２の天井面４５の下方の空間に、シャワーヘッド３０の底面板３１及び処理ガスノズル６０が夫々設けられている。処理ガスノズル６０は、第２の天井面４５から離間したウエハＷの近傍に設けられている。なお、図４に示されるように、第２の天井面４５の下方の右側の空間４８１に底面板３１が設けられ、第２の天井面４５の下方の左側の空間４８２に処理ガスノズル６０が設けられる。
【００４４】
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。また、もう一つの凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図示せず）が、分離ガスノズル４１の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００４５】
シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられた原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４は、ガス吐出孔３２ｈ、３３ｈ（図４には図示せず）、３４ｈを各々有する。図４に示されるように、原料ガス供給部３２のガス吐出孔３２ｈは、処理ガスノズル６０のガス吐出孔６０ｈ及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈとほぼ同じ高さに設けられている。一方、外周側補助ガス供給部３４のガス吐出孔３４ｈは、処理ガスノズル６０のガス吐出孔６０ｈ及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈよりも高い位置に設けられている。つまり、底面板３１は、低底面領域３１ａと高底面領域３１ｂとを有し、ガス吐出孔３２ｈは低底面領域３１ａに設けられ、ガス吐出孔３４ｈは高底面領域３１ｂに設けられている。なお、図４には示されていないが、軸側補助ガス供給部３３も、外周側補助ガス供給部３４と同様、高底面領域３１ｂに設けられている。軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４は、原料ガスの流れを調整するために設けられている。そのため、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの流れを阻害するようだと、原料ガスの吸着の面内均一性を良好にするという役割を果たせない。すなわち、原料ガスの流れを阻害しない範囲での影響に留める必要があり、ウエハＷの表面への距離が原料ガス供給部３２よりも遠い方が好ましい。
【００４６】
よって、一実施形態の成膜装置においては、原料ガス供給部３２と回転テーブル２との間隔ｄ１よりも、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４と回転テーブル２との間隔ｄ２が広く設定してある。なお、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３４と回転テーブル２との間隔ｄ２は、原料ガス供給部３２と回転テーブル２との間隔ｄ１よりも広い種々の値に設定してよい。間隔ｄ２は、例えば間隔ｄ１の１．１〜３倍の範囲に設定してもよく、好ましくは１．５〜２．５倍の範囲、更に好ましくは略２倍に設定してもよい。実際の幅としては、例えば間隔ｄ１を１．５ｍｍに設定したら、間隔ｄ２をその２倍の３ｍｍに設定するようにしてもよい。
【００４７】
また、軸側補助ガス供給部３３と外周側補助ガス供給部３４の高さは必ずしも同一とする必要はなく、原料ガス供給部３２よりも高い位置に設定される限り、両者を異ならせてもよい。例えば、軸側補助ガス供給部３３と回転テーブル２との間隔をｄ３としたときに、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２となるように設定し、外周側補助ガス供給部３４と回転テーブル２との間隔ｄ２が、軸側補助ガス供給部３３よりも広くなるように設定してもよい。
【００４８】
第１の天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈからＡｒガスが供給されると、Ａｒガスは分離空間Ｈを通して空間４８１、４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１、４８２の容積よりも小さいため、Ａｒガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くできる。すなわち、空間４８１、４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１、４８２へ流れ出るＡｒガスが、第１の処理領域Ｐ１からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の処理領域Ｐ１からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において原料ガスと反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
【００４９】
なお、回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガスの流量等を考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力よりも高くするのに適した高さに設定される。
【００５０】
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。突出部５は、一実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。
【００５１】
図５は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から原料ガス及び反応ガスが侵入することを抑制して、原料ガスと反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００５２】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが（図４）、分離領域Ｄ以外の部位においては、例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる（図１）。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示されるように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、各々排気管６３を介して排気装置である例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、第１の排気口６１と真空ポンプ６４との間及び第２の排気口６２と排気管６３との間の排気管６３には、圧力制御器６５が設けられている。これにより、第１の排気口６１及び第２の排気口６２の排気圧力が、各々独立して制御可能に構成されている。圧力制御器６５は、例えば自動圧力制御機器（ＡＰＣ、Auto Pressure Controller）であってよい。
【００５３】
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方には、円環状のカバー部材７１が設けられている（図５）。カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑制する。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方から臨むように設けられた内側部材７１ａと、内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
【００５４】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方に突出して突出部１２ａをなしている。突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０には、パージガスであるＡｒガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製できる。
【００５５】
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＡｒガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域の側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は、分離ガスにより空間４８１、４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される原料ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は、分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能する。
【００５６】
このように、回転テーブル２の軸側には、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からＡｒ等の希ガス又はＮ２等の不活性ガス（以下、まとめて「パージガス」という。）が上下から供給され、原料ガスの流量を小流量、例えば３０ｓｃｃｍ以下に設定すると、軸側のＡｒガスの影響を受けてしまい、原料ガスの濃度が回転テーブル２の軸側で薄くなり、膜厚の面内均一性が低下する場合がある。一実施形態の成膜装置では、軸側に軸側補助ガス供給部３３を設け、補助ガスを供給することにより、軸側から制御されずに流出するパージガスの影響を低下させ、原料ガスの濃度を適切に制御できる。係る観点から、軸側補助ガス供給部３３と外周側補助ガス供給部３４では、軸側補助ガス供給部３３の果たす役割の方が大きい。そのため、一実施形態の成膜装置のシャワーヘッド３０の底面板３１は、原料ガス供給部３２及び軸側補助ガス供給部３３のみを有する構成とされてもよい。係る構成でも、回転テーブル２の軸側の膜厚低下を防ぐことができ、十分な効果を得ることができる。但し、より多様なプロセスに対応し、より正確な膜厚調整を行うためには、軸側補助ガス供給部３３のみでなく、外周側補助ガス供給部３４も備えていることが好ましい。
【００５７】
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４は搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。そのため、回転テーブル２の下方において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００５８】
次に、前述の成膜装置の状態を監視する監視装置１５０におけるレーザ変位計１１０ａ、１１０ｂとシャワーヘッド３０の底面板３１との間の位置関係について説明する。図６は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂとシャワーヘッド３０の底面板３１との間の位置関係を説明するための図である。
【００５９】
図６に示されるように、シャワーヘッド３０は、底面板３１と、上面板３７とを有する。底面板３１及び上面板３７は、例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。底面板３１における回転テーブル２の回転方向（図６の矢印Ａを参照）の下流側の周縁には、回転テーブル２の半径方向の外周側及び内周側に夫々１つずつ非鏡面の表面を有する段部３１ｃが形成されている。段部３１ｃの厚みＴ２は、底面板３１の厚みＴ１よりも薄く、例えば底面板３１の厚みＴ１の半分以下であることが好ましい。これにより、段部３１ｃの上面の高さと回転テーブル２の上面の高さとの差が小さくなり、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂによる検出精度が向上する。
【００６０】
上面板３７における回転テーブル２の回転方向の下流側には、回転テーブル２の半径方向の外周側及び内周側に夫々１つずつ窓３０ｗが設けられている。各窓３０ｗには、例えば石英ガラスが設けられ、真空容器１の外部から内部が視認可能に構成される。各窓３０ｗは、底面板３１に形成された段部３１ｃと対応する位置に設けられている。すなわち、シャワーヘッド３０を上面から見たときに、上面板３７に設けられた窓３０ｗと、底面板３１に形成された段部３１ｃとが重なるように窓３０ｗが設けられている。
【００６１】
窓３０ｗの上方には、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが設けられる。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、例えば正反射光の反射角度が１〜１７９度、好ましくは３〜３０度となるように、夫々上面板３７に取り付けられた支持部１１３ａ、１１３ｂに固定されている。レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の底面板３１の周縁の高さ位置を同時に検出できればよく、例えば二次元レーザ変位計であってよい。
【００６２】
次に、レーザ変位計１１０ａによる高さ位置の測定原理について説明する。なお、レーザ変位計１１０ｂによる高さ位置の測定原理についても、レーザ変位計１１０ａによる高さ位置の測定原理と同様である。図７は、レーザ変位計１１０ａによる高さ位置の測定原理の説明図であり、回転テーブル２の同心円に沿った断面であって、シャワーヘッド３０の底面板３１を含む一部分の断面を示す。なお、図７では、回転テーブル２、底面板３１、レーザ変位計１１０ａ及びウエハＷのみを図示し、その他の構成の図示を省略している。また、図７中、正反射光をＲｍで示し、拡散反射光をＲｄで示す。
【００６３】
図７に示されるように、レーザ変位計１１０ａでは、投光部１１１ａから照射されるレーザを、ウエハＷの上面で反射させ、正反射光Ｒｍを受光部１１２ａに入射させる。また同時に、レーザ変位計１１０ａでは、投光部１１１ａから照射されるレーザを、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃで反射させ、拡散反射光Ｒｄを受光部１１２ａに入射させる。このとき、ウエハＷからの正反射光が底面板３１の段部３１ｃに遮られないようにする。これにより、回転テーブル２の上面の高さ位置、底面板３１の段部３１ｃの高さ位置及びウエハＷの上面の高さ位置を同時に計測できる。
【００６４】
また、演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａで計測した回転テーブル２の高さ位置情報及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置情報に基づいて、回転テーブル２の上面と底面板３１の段部３１ｃとの間の距離Ｇを算出する。また、演算部１２０は、エンコーダ２５からの信号を受信し、回転テーブル２の高さ位置及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測したときに、回転テーブル２のどの位置と底面板３１との間の距離を算出したのかの特定も行う。
【００６５】
図８は、レーザ変位計１１０ａにより計測された高さ位置データの一例を示す図である。図８において、回転テーブル２の回転方向の位置を横軸に示し、レーザ変位計１１０ａにより計測された高さ位置を縦軸に示す。図８に示されるように、レーザ変位計１１０ａによれば、回転テーブル２の上面の高さ位置、底面板３１の段部３１ｃの高さ位置及びウエハＷの上面の高さ位置を同時に計測できる。
【００６６】
また、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測する際のレーザ変位計１１０ａのパラメータと、ウエハＷの上面の高さ位置を計測する際のレーザ変位計１１０ａのパラメータとが異なるように調整してもよい。例えば、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測する際の投光部１１１ａから照射するレーザの光量を、ウエハＷの上面の高さ位置を計測する際の投光部１１１ａから照射するレーザの光量よりも高くする。また、例えば回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測する際のレーザ変位計１１０ａのシャッタ速度を、ウエハＷの上面の高さ位置を計測する際のレーザ変位計１１０ａのシャッタ速度よりも遅くする。これにより、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測する際に、受光部１１２ａが受光する拡散反射光の光量を高くできる。そのため、レーザ変位計１１０ａによって計測される回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置の精度が向上する。このようなレーザ変位計１１０ａのパラメータの調整は、例えば制御部１００によって実行される。
【００６７】
より具体的には、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａにより第１の光量でレーザを照射しながら回転テーブル２を所定回数だけ回転させて、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置を計測する。続いて、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａにより第１の光量よりも低い光量である第２の光量でレーザを照射しながら回転テーブルを所定回数だけ回転させて、ウエハＷの上面の高さ位置を計測する。
【００６８】
このように、一実施形態の成膜装置によれば、一つのレーザ変位計１１０ａ（レーザ変位計１１０ｂ）により、回転テーブル２の高さ位置、シャワーヘッド３０の高さ位置及びウエハＷの高さ位置を検出する。これにより、検出した回転テーブル２の高さ位置、シャワーヘッド３０の高さ位置及びウエハＷの高さ位置を利用して、装置状態を監視できる。その結果、成膜装置を安定稼働させることができる。
【００６９】
具体的には、回転テーブル２の高さ位置及びシャワーヘッド３０の高さ位置に基づいて算出されるギャップを監視することで、成膜処理により成膜される膜の膜質を管理できる。また、ウエハＷの高さ位置に基づいてウエハＷの反りを監視することで、回転テーブル２の凹部２４上からのウエハＷの脱離の発生予防が可能となる。なお、ギャップの監視及びウエハＷの反りの監視の詳細については後述する。
【００７０】
また、レーザ変位計１１０ａ（レーザ変位計１１０ｂ）により検出される回転テーブル２の高さ位置、シャワーヘッド３０の高さ位置及びウエハＷの高さ位置のデータを記憶部１３０に時系列に蓄積することで、ラン間誤差を数値管理できる。また、材料・人によるメンテナンス誤差を数値管理できる。その結果、成膜装置の保全及びオートチューニングが可能になる。
【００７１】
また、レーザ変位計１１０ａ（レーザ変位計１１０ｂ）により検出される回転テーブル２の高さ位置、シャワーヘッド３０の高さ位置及びウエハＷの高さ位置のデータを、同じ仕様の成膜装置間で比較することで、装置状態の違いを容易に把握できる。そして、装置状態の違いが小さくなるように、例えばシャワーヘッド３０を調整することで、機差を低減できる。
【００７２】
また、レーザ変位計１１０ａ（レーザ変位計１１０ｂ）により検出される回転テーブル２の高さ位置、シャワーヘッド３０の高さ位置及びウエハＷの高さ位置のデータを、成膜処理の条件と関連付けて評価することで、歩留まり改善が期待できる。
【００７３】
（傾き取得処理）
次に、シャワーヘッド３０の傾きを取得する処理（以下「傾き取得処理」という。）について説明する。傾き取得処理は、制御部１００が、例えば使用者による傾き取得処理を開始する操作を受け付けた場合に実行される。図９は、傾き取得処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、傾き取得処理における高さ計測位置の一例を示す図である。
【００７４】
ステップＳ１１では、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂの初期化を実行する。また、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂのキャリブレーション等を実行してもよい。
【００７５】
ステップＳ１２では、制御部１００は、回転テーブル２を予め定められた所定位置に停止させ、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂにより、回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置を計測する。一実施形態では、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは、投光部１１１ａ、１１１ｂからレーザを照射し、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃからの拡散反射光を受光部１１２ａ、１１２ｂにより受光する。これにより、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置が計測される。また、演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂにより計測された段部３１ｃの高さ位置と、予め記憶部１３０に記憶された段部３１ｃの上面とシャワーヘッド３０の下面との間の距離と、に基づいて、シャワーヘッド３０の下面の高さ位置を算出する。所定位置は、例えば図１０に示されるように、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂが設けられている位置と、回転テーブル２における凹部２４が設けられていない位置とが、重なる位置であってよい。なお、図１０において、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂによる高さの計測を行う回転テーブル２上の位置を、夫々Ｍａ、Ｍｂで示している。
【００７６】
ステップＳ１３では、演算部１２０は、ステップＳ１２において計測された回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置に基づいて、回転テーブル２の上面とシャワーヘッド３０の下面との間の距離であるギャップを算出する。
【００７７】
ステップＳ１４では、演算部１２０は、ステップＳ１３において算出されたギャップ、ステップＳ１２において計測された回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置を記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させる。図１１は、傾き取得処理において表示部１４０に表示される画像の一例を示す図である。図１１の例では、表示部１４０に、外周側におけるギャップが２．０ｍｍ、基準面に対するシャワーヘッド３０の下面の高さ位置が３５．５ｍｍ、基準面に対する回転テーブル２の上面の高さ位置が３３．５ｍｍであることが表示されている。また、表示部１４０に、内周側におけるギャップが１．９ｍｍ、基準面に対するシャワーヘッド３０の下面の高さ位置が３５．２ｍｍ、基準面に対する回転テーブル２の上面の高さ位置が３３．３ｍｍであることが表示されている。なお、ステップＳ１３が終了した後、処理を終了する。
【００７８】
このように、一実施形態の傾き取得処理によれば、拡散反射光に基づいてギャップを算出できるので、回転テーブル２上のウエハＷの有無によらずにシャワーヘッド３０の傾きを取得できる。これにより、成膜装置の立ち上げ時、メンテナンスの実行時、シャワーヘッドの調整時、成膜処理の実行時等、種々の状況においてシャワーヘッド３０の傾きを把握できる。そのため、シャワーヘッド３０の傾きを速やかに調整し、成膜装置を安定稼働させることができる。特に、シャワーヘッド３０を搭載する成膜装置においては、ギャップは成膜される膜の膜質に対して重要な管理寸法であるため、成膜処理の実行時にギャップを算出できることは、成膜処理の再現性の向上に寄与する。
【００７９】
また、一実施形態の傾き取得処理によれば、表示部１４０に回転テーブル２の半径方向の外周側及び内周側におけるギャップが表示されるので、使用者は表示部１４０を確認することで容易にシャワーヘッド３０の傾きを把握できる。図１１の例では、使用者は表示部１４０を確認することで、外周側のギャップが内周側のギャップより広いことを確認でき、例えば外周側と内周側との間のギャップの差が小さくなるようにシャワーヘッド３０の傾きを調整できる。
【００８０】
また、傾き取得処理を、例えば成膜装置のメンテナンスの前後に実行することにより、成膜装置のメンテナンスの前後におけるギャップを比較できる。その結果、使用者はメンテナンスの後のギャップがメンテナンスの前のギャップと同じになるように、シャワーヘッド３０の傾きを調整できる。
【００８１】
また、一実施形態の傾き取得処理によれば、演算部１２０がステップＳ１３において算出されたギャップを記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させた後、処理を終了しているが、これに限定されない。例えば、演算部１２０は、ステップＳ１３において算出されたギャップを記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させた後、ギャップの算出結果に基づいて、ギャップの調整が必要かどうかを判定してもよい。さらに、成膜装置がギャップを自動で調整するギャップ調整機構を備えている場合には、演算部１２０の判定結果に基づいて、制御部１００がギャップ調整機構を制御して、ギャップを自動で調整する機能を有していてもよい。ギャップの自動調整機能により、省人化が期待できる。
【００８２】
（ギャップ測定処理）
次に、ギャップを測定する処理（以下「ギャップ測定処理」という。）について説明する。ギャップ測定処理は、例えば回転テーブル２を間欠的に低速回転させ、各凹部２４にウエハＷを載置する際や、回転テーブル２の各凹部２４にウエハＷを載置させた状態でウエハＷに対して成膜処理を実行している期間に実行される。
【００８３】
図１２は、ギャップ測定処理の一例を示すフローチャートである。図１３は、ギャップ測定処理における高さ計測位置の一例を示す図である。
【００８４】
ステップＳ２１では、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂの初期化を実行する。また、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂのキャリブレーション等を実行してもよい。
【００８５】
ステップＳ２２では、制御部１００は、回転テーブル２の回転方向における複数位置において、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂにより、回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置を計測する。一実施形態では、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂによりレーザを照射しながら回転テーブル２を間欠的に回転させて、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃからの拡散反射光を受光部１１２ａ、１１２ｂにより受光する。これにより、回転テーブル２の上面及び底面板３１の段部３１ｃの高さ位置が計測される。また、演算部１２０は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂにより計測された段部３１ｃの高さ位置と、予め記憶部１３０に記憶された段部３１ｃの上面とシャワーヘッド３０の下面との間の距離と、に基づいて、シャワーヘッド３０の下面の高さ位置を算出する。複数位置は、図１３に示されるように、回転テーブル２に６つの凹部２４（スロット１〜６）が形成されている場合、例えば隣接するスロットの中間位置であってよい。なお、図１３において、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂによる高さの計測を行う回転テーブル２上の位置を、夫々Ｍａ、Ｍｂで示している。
【００８６】
ステップＳ２３では、演算部１２０は、ステップＳ２２において計測された回転テーブル２の上面の高さ位置及びシャワーヘッド３０の下面の高さ位置に基づいて、夫々の測定位置におけるギャップを算出する。図１３の例では、演算部１２０は、スロット１−２間、スロット２−３間、スロット３−４間、スロット４−５間、スロット５−６間及びスロット６−１間の夫々について、回転テーブル２の外周側及び内周側におけるギャップを算出する。また、演算部１２０は、前述のスロットとスロットとの間の１２つのギャップの平均値を算出してもよい。
【００８７】
ステップＳ２４では、演算部１２０は、ステップＳ２３において算出されたギャップを記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させる。図１４は、ギャップ測定処理において表示部１４０に表示される画像の一例を示す図である。図１４（ａ）の例では、表示部１４０に、スロット１とスロット２の間の外周側及び内周側におけるギャップが夫々２．０ｍｍ及び２．０ｍｍであることが表示されている。また、表示部１４０に、スロット２とスロット３の間の外周側及び内周側におけるギャップが夫々２．０ｍｍ及び１．９ｍｍであることが表示されている。また、表示部１４０には、スロット６とスロット１の間の外周側及び内周側におけるギャップが夫々２．１ｍｍ及び２．０ｍｍであることが表示されている。図１４（ｂ）の例では、前述のスロットとスロットとの間の１２つのギャップの平均値が２．０ｍｍであることが表示されている。表示部１４０に、なお、ステップＳ２３が終了した後、処理を終了する。
【００８８】
このように、一実施形態のギャップ測定処理によれば、拡散反射光に基づいてギャップを算出できるので、回転テーブル２上のウエハＷの有無によらずにシャワーヘッド３０の傾きを取得できる。これにより、成膜装置の立ち上げ時、メンテナンスの実行時、シャワーヘッドの調整時、成膜処理の実行時等、種々の状況においてギャップを把握できる。そのため、ギャップを速やかに調整し、成膜装置を安定稼働させることができる。
【００８９】
また、一実施形態のギャップ測定処理によれば、表示部１４０に複数位置の各々のギャップ、複数位置の各々のギャップの平均値等が表示されるので、使用者は表示部１４０を確認することで容易に複数位置の各々のギャップや該ギャップの平均値を把握できる。図１４の例では、使用者は表示部１４０を確認することで、スロット１−２間、スロット２−３間及びスロット６−１間のギャップが、外周側及び内周側のいずれにおいてもほぼ同じ値となっていることを確認し、ギャップの調整が不要であると判断できる。
【００９０】
また、一実施形態のギャップ測定処理では、演算部１２０がステップＳ２３において算出されたギャップを記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させた後、処理を終了しているが、これに限定されない。例えば、演算部１２０は、ステップＳ２３において算出されたギャップを記憶部１３０に格納すると共に、表示部１４０に表示させた後、ギャップの算出結果に基づいて、ギャップの調整が必要かどうかを判定してもよい。さらに、成膜装置がギャップを自動で調整するギャップ調整機構を備えている場合には、演算部１２０の判定結果に基づいて、制御部１００がギャップ調整機構を制御して、ギャップを自動で調整する機能を有していてもよい。ギャップの自動調整機能により、省人化が期待できる。
【００９１】
（反り監視処理）
次に、ウエハＷの反りを監視する処理（以下「反り監視処理」という。）について説明する。反り監視処理は、回転テーブル２の凹部２４にウエハＷが載置されている状態であれば任意の期間に実行可能である。図１５は、反り監視処理の一例を示すフローチャートである。
【００９２】
ステップＳ３１では、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂの初期化を実行する。また、制御部１００は、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂのキャリブレーション等を実行してもよい。
【００９３】
ステップＳ３２では、回転テーブル２の上面が参照面として選択され、回転テーブル２の表面にレーザを照射し、計測値が取得される。なお、取得した計測値は、参照値として記憶部１３０に記憶される。
【００９４】
ステップＳ３３では、回転テーブル２を間欠的に低速回転させ、各凹部２４において、ウエハＷの反りが収まったか否かの検出が行われる。真空容器１内は高温であるため、ウエハＷを真空容器１内に搬入し、凹部２４上に載置すると、ウエハＷに反りが生じる場合が多い。そこで、最初の段階における反りの検出をステップＳ３３において行う。各ウエハＷの反りが収まり、回転テーブル２を回転させてもよい状態となったら、ステップＳ３３を終了する。
【００９５】
なお、ステップＳ３２、Ｓ３３のいずれか又はそれらの前後において、真空容器１の真空排気、ヒータユニット７の加熱、分離ガスの供給、反応ガスの供給等、基板処理に必要な準備も基板処理の内容に応じて行われる。
【００９６】
ステップＳ３４では、回転テーブル２の回転を開始し、ウエハＷの反りの常時監視を行う。具体的には、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂにより各位置におけるウエハＷの表面プロファイルの計測が継続的に行われる。その際、ステップＳ３２で取得した参照面の計測値を参照値として用い、反り量の算出を必要に応じて行う。
【００９７】
ステップＳ３５では、算出した反り量が所定の閾値を超えていないかを判定する。このような判定は、演算部１２０で行う。なお、閾値は、反り量が閾値を超えると脱離の可能性が出てくるというレベルに設定し、脱離はまだ発生しないレベルに設定する。これにより、脱離の発生予防が可能となる。また、このような判定は、複数のウエハＷの総てについて行う。複数のウエハＷのうち、１枚でも閾値を超えたら、反り量が閾値を超えたと判定する。そして、算出した反り量が閾値を超えている場合には、ステップＳ３７に進む。なお、反り量が閾値を超えているウエハＷは、エンコーダ２５により特定される。
【００９８】
ステップＳ３７では、回転テーブル２の回転の減速又は停止が行われる。反り量が所定の閾値を超えている場合には、ウエハＷが凹部２４から脱離する可能性が出てくるので、回転テーブル２の回転を減速させるか、停止させる。減速とするか停止とするかは、ステップＳ３５において閾値を２段階に設定してもよいし、他の要素との総合判断により決めてもよい。
【００９９】
ステップＳ３７を実行したら、処理フローを終了する。その後は、ウエハＷを真空容器１から搬出し、他のロットの処理を継続する、原因を突き止める等の次の処理が行われる。
【０１００】
ステップＳ３５で、算出したウエハＷの反り量が閾値を超えていない場合には、ステップＳ３６に進む。
【０１０１】
ステップＳ３６では、ウエハＷの脱離が検出されたか否かを判定する。ウエハＷの脱離は、ウエハＷが凹部２４上に存在せず、回転テーブル２が露出しているか否かに基づいて行われる。回転テーブル２が石英の場合には、凹部２４上のレーザの計測値が極めて小さい値となっている時に該当する。このような判断は、演算部１２０が行う。ステップＳ３６において、凹部２４からのウエハＷの脱離が検出された場合には、ステップＳ３８に進む。
【０１０２】
ステップＳ３８では、回転テーブル２の回転が停止される。脱離の場合は、回転テーブル２の減速ではなく、速やかに回転テーブル２を停止させ、真空容器１の内部及びウエハＷの損傷を最小限に留めるようにする。
【０１０３】
ステップＳ３８を実行したら、処理を終了し、真空容器１及びウエハＷの損傷を確認する等の必要な措置が施される。
【０１０４】
ステップＳ３６において、ウエハＷの脱離が検出されなかった場合には、ステップＳ３４に戻り、常時監視が継続される。その後も、ステップＳ３４、Ｓ３５、Ｓ３６の処理が継続的に繰り返される。
【０１０５】
なお、ステップＳ３４〜Ｓ３６は、基板処理を行いながら、基板処理と並行して行われる。ステップＳ３７、Ｓ３８の回転テーブル２の減速、停止は、基板処理の終了を意味する。
【０１０６】
このように、一実施形態の反り監視処理によれば、ウエハＷの脱離の可能性が高まった段階で対処ができるので、ウエハＷの脱離の発生を効果的に防止できる。
【０１０７】
なお、上記の実施形態において、回転テーブル２は載置部の一例であり、シャワーヘッド３０は構造物の一例であり、レーザ変位計１１０ａ、１１０ｂは光学センサの一例である。
【０１０８】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【０１０９】
上記の実施形態では、構造物がシャワーヘッド３０である場合を説明したが、これに限定されない。構造物は、例えば突出部５、処理ガスノズル６０、分離ガスノズル４１、４２であってもよい。
【０１１０】
上記の実施形態では、回転テーブル２の半径方向の外周側及び内周側の夫々にレーザ変位計が設けられている形態を例示したが、レーザ変位計の配置はこれに限定されない。例えば、回転テーブル２の半径方向の外周側、内周側、及び外周側と内周側との中間位置の夫々にレーザ変位計が設けられている形態であってもよい。また、例えば回転テーブル２の外周側、内周側、及び外周側と内周側の中間位置の少なくとも１箇所にレーザ変位計が設けられている形態であってもよい。
【０１１１】
上記の実施形態では、光学センサがレーザ変位計である場合を説明したが、これに限定されず、例えばＬＥＤ光を用いたＬＥＤ変位計、ランプ光を用いて変位を検出可能な変位計であってもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
２      回転テーブル
３０    シャワーヘッド
３１    底面板
３１ｃ  段部
１００  制御部
１１０ａ、１１０ｂ  レーザ変位計
１１１ａ、１１１ｂ  投光部
１１２ａ、１１２ｂ  受光部
１２０  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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