(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
真空容器内に設けられた基板の載置台と、
前記真空容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気部と、
前記載置台の表面から上方に突出する上昇位置と当該表面の高さと同じかそれよりも低い下降位置との間で昇降し、前記載置台上の基板を保持して昇降させる昇降部材と、
前記載置台上に載置された基板に薄膜を形成するための成膜用のガスを供給し、次いで薄膜を窒化するための窒化用のガスを供給すると共に真空容器内の設定圧力を第１の圧力に設定する第１のステップと、その後、前記設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２のステップと、前記窒化用のガスが、真空容器内に残存している成膜用のガスを消費するのに必要な時間が経過した後から設定圧力を第２の圧力に変更する前までの間、または変更と同時に前記昇降部材により基板を載置台から上昇させる第３のステップと、前記第３のステップの後、前記昇降部材を前記下降位置へ下降させる第４のステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、基板が真空容器内に搬入された後、当該基板が真空容器から搬出されるまでの間に第１のステップと第２のステップとを含むシーケンスを複数回繰り返すように制御信号を出力し、
前記昇降部材は、外部の搬送機構と載置台との間で基板の受け渡しを行うための３本以上のピンであり、
前記載置台の表面の算術平均表面粗さは１０μｍ以上であり、
前記第３のステップにて載置台から上昇した基板の位置は、前記外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置よりも低い位置であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第２の圧力は、圧力の設定範囲の最小の圧力であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２の圧力と第１の圧力との圧力差は、１００Ｐａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理方法において、
表面の算術平均表面粗さが１０μｍ以上である載置台と、外部の搬送機構と載置台との間で基板の受け渡しを行うための３本以上のピンからなる昇降部材と、を用い、
真空容器内に設けられた基板の載置台に基板を載置する工程と、
前記載置台上に載置された基板に薄膜を形成するための成膜用のガスを供給し、次いで薄膜を窒化するための窒化用のガスを供給すると共に真空容器内の設定圧力を第１の圧力に設定する第１の工程と、
その後、前記設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２の工程と、
前記窒化用のガスが、真空容器内に残存している成膜用のガスを消費するのに必要な時間が経過した後から設定圧力を第２の圧力に変更する前までの間、または変更と同時に前記昇降部材により基板を載置台から上昇させる第３の工程と、
前記第３の工程の後、前記昇降部材を前記載置台の表面の高さと同じかそれよりも低い位置へ下降させる第４の工程と、を含み、
基板が真空容器内に搬入された後、当該基板が真空容器から搬出されるまでの間に第１の工程と第２の工程とを含むシーケンスを複数回繰り返し、
前記第３の工程にて載置台から上昇した基板の位置は、前記外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置よりも低い位置であることを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
真空容器内の載置台に載置された基板に対し、真空雰囲気を維持しながら処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項４に記載された基板処理方法を実行するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に形成された配線間のコンタクト部の抵抗を低減するために、金属の埋め込みに先立ってホールの内側にＴｉ（チタン）膜を形成し、その表面を窒化処理するプロセスがある。
例えばＴｉ膜はＣＶＤ(Chemical vapor deposition)法により形成され、このＣＶＤ法では、チャンバ内に設けられた下部電極を兼ねる載置台上にウエハを載置し、チャンバ内を所定の真空度に維持すると共に、上部電極を兼ねるシャワーヘッドから処理ガスを供給する。そして例えばシャワーヘッドに高周波を印加してプラズマを発生させることにより、処理ガスを活性化して化学反応を生じさせ、その反応物をウエハ表面に堆積させて成膜を行っている。
【０００３】
Ｔｉ膜は処理ガスとして例えばＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとをチャンバ内に供給し、これらをプラズマ化して成膜され、その表面の窒化処理はチャンバ内に窒化ガスである例えばＮＨ３ガスを供給することにより行われる。
窒化処理が終了した後にはチャンバ内からＮＨ３ガスを排出するためチャンバ内の圧力が低下するが、このときにウエハが載置台表面において移動するウエハ滑り現象の発生が認められている。この現象が起こると、載置台表面に堆積していた薄膜がウエハの滑りによる擦れにより剥離して、パーティクルが発生するおそれがある。
【０００４】
プラズマ処理を行うプロセスでは、プラズマ発生時の異常放電を抑制するために金属製のメカチャックを用いることができず、４００度以上のプロセスでは、耐熱温度を越えてしまうことから静電チャックを用いることができないため、チャックを用いてウエハの滑りを抑制することはできない。
また本発明者らはＴｉ膜の成膜処理と窒化処理とを複数回繰り返すことによって膜厚の増加を図ることを検討している。この場合にはチャンバからＮＨ３ガスを排出する度に滑り現象が発生するおそれがあり、パーティクルの問題に加えて、膜厚の面内均一性の悪化も懸念される。
【０００５】
特許文献１には、載置台表面の周縁部にウエハをガイドするためのガイドリングを設ける構成が記載されている。この構成によれば、成膜処理中に滑り現象が発生したとしてもウエハの移動範囲が規制されるため、外部の搬送機構との間においてウエハの受け渡しを行うことができる。しかしながらウエハが滑ってガイドリングに接触すると、ガイドリングに堆積していた薄膜が剥離してパーティクルが発生するおそれがある。またウエハが滑ってガイドリングに近付き過ぎると、成膜ガスの濃度分布に偏りが生じて膜厚の面内均一性が悪化したり、ウエハ裏面のコンタミネーションが部分的に増加する懸念がある。
【０００６】
特許文献２には、ウエハを載置台から所定距離分離隔するように上昇させた状態で窒素ガスをプラズマ化して窒化処理を行う例が記載されている。この例では、ウエハ裏面側周縁部分をプラズマに接触させることにより、ウエハ表面の周縁部において窒化に寄与する活性種を増加させ、ウエハの中央部と周縁部との窒素導入量差を小さくして、面内均一性の高い窒化処理を実現している。しかしながらこの例においては、処理中の載置台上のウエハの滑りについては考慮されていないため、本発明の課題を解決することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−７２４７５号公報：段落００２０、図１等
【特許文献２】再公表２００９−８４７４号公報：段落００３８、００４３〜００４６等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行うにあたり、圧力変動に伴う載置台上の基板の滑りを抑制す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】
【０００９】
このため本発明の基板処理装置は、
真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置において、
真空容器内に設けられた基板の載置台と、
前記真空容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気部と、
前記載置台の表面から上方に突出する上昇位置と当該表面の高さと同じかそれよりも低い下降位置との間で昇降し、前記載置台上の基板を保持して昇降させる昇降部材と、
前記載置台上に載置された基板に薄膜を形成するための成膜用のガスを供給し、次いで薄膜を窒化するための窒化用のガスを供給すると共に真空容器内の設定圧力を第１の圧力に設定する第１のステップと、その後、前記設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２のステップと、前記窒化用のガスが、真空容器内に残存している成膜用のガスを消費するのに必要な時間が経過した後から設定圧力を第２の圧力に変更する前までの間、または変更と同時に前記昇降部材により基板を載置台から上昇させる第３のステップと、前記第３のステップの後、前記昇降部材を前記下降位置へ下降させる第４のステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、基板が真空容器内に搬入された後、当該基板が真空容器から搬出されるまでの間に第１のステップと第２のステップとを含むシーケンスを複数回繰り返すように制御信号を出力し、
前記昇降部材は、外部の搬送機構と載置台との間で基板の受け渡しを行うための３本以上のピンであり、
前記載置台の表面の算術平均表面粗さは１０μｍ以上であり、
前記第３のステップにて載置台から上昇した基板の位置は、前記外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置よりも低い位置であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基板処理方法は、
真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行う基板処理方法において、
表面の算術平均表面粗さが１０μｍ以上である載置台と、外部の搬送機構と載置台との間で基板の受け渡しを行うための３本以上のピンからなる昇降部材と、を用い、
真空容器内に設けられた基板の載置台に基板を載置する工程と、
前記載置台上に載置された基板に薄膜を形成するための成膜用のガスを供給し、次いで薄膜を窒化するための窒化用のガスを供給すると共に真空容器内の設定圧力を第１の圧力に設定する第１の工程と、
その後、前記設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２の工程と、
前記窒化用のガスが、真空容器内に残存している成膜用のガスを消費するのに必要な時間が経過した後から設定圧力を第２の圧力に変更する前までの間、または変更と同時に前記昇降部材により基板を載置台から上昇させる第３の工程と、
前記第３の工程の後、前記昇降部材を前記載置台の表面の高さと同じかそれよりも低い位置へ下降させる第４の工程と、を含み、
基板が真空容器内に搬入された後、当該基板が真空容器から搬出されるまでの間に第１の工程と第２の工程とを含むシーケンスを複数回繰り返し、
前記第３の工程にて載置台から上昇した基板の位置は、前記外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置よりも低い位置であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内の載置台に載置された基板に対し、真空雰囲気を維持しながら処理ガスを供給して処理を行う基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記基板処理方法を実行するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、真空雰囲気にて基板に処理ガスを供給して処理を行うにあたり、載置台上に載置された基板に処理ガスを供給すると共に真空容器内の設定圧力を第１の圧力に設定し、その後前記設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更している。そして前記設定圧力を変更する前または変更と同時に昇降部材により基板を載置台から上昇させている。
第１の圧力から第２の圧力に設定圧力を変更したときに、載置台表面と基板との間に入り込んだ処理ガスが排出され、この処理ガスの流れが載置台表面の基板に作用する。設定圧力を変更するときに昇降部材により基板を載置台から上昇させると、前記基板が前記処理ガスの流れの影響を受けにくくなり、処理中における載置台上の基板の滑りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【図５】基板処理装置において実施される成膜処理の一例を示す工程図である。
【図６】評価試験の結果を示す特性図である。
【図７】評価試験の結果を示す特性図である。
【図８】評価試験の結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成例について、図１を参照しながら説明する。この基板処理装置は例えばＴｉ膜をプラズマＣＶＤによって成膜する処理を実施するものであり、気密な略円筒状の真空容器２を備えている。
真空容器２の底壁の中央部には下方に向けて突出する例えば円筒状の排気室２１が形成され、排気室２１には例えば側面に排気路２２が接続されている。この排気路２２には例えばバタフライバルブからなる圧力調整バルブなどを備えた圧力調整部２３を介して真空排気部２４が接続され、真空容器２内が所定の真空圧力まで減圧できるように構成されている。また真空容器２の側面には、図示しない搬送室との間でウエハＷの搬入出を行うための搬送口２５が形成され、この搬送口２５はゲートバルブ２６により開閉自在に構成されている。
【００１５】
真空容器２内にはウエハＷを略水平に保持するための載置台３が設けられており、この載置台３は例えば円筒状の支持部材３１により下面中央を支持された状態で配置されている。載置台３は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスから構成されると共に、その表面は例えばニッケル（Ｎｉ）等により被覆されている。載置台３の表面の算術平均表面粗さは例えば１０μｍ以上に設定され、載置台３表面の周縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング３２が設けられている。載置台３として、例えば窒化アルミニウム単体のセラミックスを用いることもできるし、載置台全体をニッケルのような金属材料により構成してもよい。
【００１６】
算術平均表面粗さ（以下「平均表面粗さＲａ」という）とは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さｌだけを抜き取り、基準長さｌの平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取って、基準長さｌの平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表すと、次式により求められる。
0006492736.tif 000002
【００１７】
また載置台３には例えば接地された下部電極３３が埋設されると共に、この下部電極３３の下方には加熱機構３４が埋め込まれており、後述する制御部１００からの制御信号に基づいて、図示しない電源部から給電されることによってウエハＷが設定温度例えば４００度以上の温度に加熱されるようになっている。なお載置台３全体を金属により構成した場合には、載置台全体が下部電極として作用するため、必ずしも下部電極３３を埋設する必要はない。
さらに載置台３には、載置台３上のウエハＷを保持して昇降させるための昇降部材をなす３本以上例えば３本の昇降ピン４１が設けられている。これら昇降ピン４１は例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英により構成されている。昇降ピン４１の下端は共通の支持板４２に取り付けられ、この支持板４２は昇降軸４３を介して真空容器２の外部に設けられた例えばエアシリンダよりなる昇降機構４４に接続されている。
【００１８】
例えば昇降機構４４は排気室２１の下部に設置され、排気室２１の下面に形成された昇降軸４３用の開口部２１１と昇降機構４４との間にはベローズ体４５が設けられている。なお支持板４２は載置台３の支持部材３１と干渉せずに昇降できる形状に設定されている。
こうして昇降ピン４１は昇降機構４４により、載置台３の表面から上方に突出する上昇位置と、載置台３の表面の高さと同じかそれよりも低い下降位置との間で昇降自在に構成される。
【００１９】
上昇位置としては、例えば外部の搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行うときの受け渡し位置（図２に示す位置）と、後述するように真空容器２内の設定圧力が変更されるときにウエハＷを載置台３表面から上昇させる位置（図４に示す位置）がある。以下では図２に示す位置を受け渡し位置、図４に示す位置を上昇位置として説明を続ける。下降位置は、図１及び図３に示すようにウエハＷが載置台３に載置されているときの位置である。
【００２０】
真空容器２の天壁２７には、絶縁部材２８を介して上部電極をなすガス供給部５が設けられている。このガス供給部５には整合器５１１を介して高周波電源部５１が接続されており、高周波電源部５１からガス供給部５に例えば４５０ｋＨｚの高周波（ＲＦ）を供給することにより、ガス供給部５をなす上部電極と下部電極３３との間に高周波電界が生じるように構成されている。
ガス供給部５は中空状のガス供給室５２を備え、ガス供給室５２の下面には、真空容器２内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔５３が例えば均等に配置されている。またガス供給部５における例えばガス供給室５２の上方側には加熱機構５４が埋設されており、後述する制御部１００からの制御信号に基づいて、図示しない電源部から加熱機構５４に給電されることによって設定温度に加熱されるようになっている。
【００２１】
ガス供給室５２にはガス供給路６が設けられ、このガス供給路６の上流側には、複数のガス供給源６１〜６４が接続されている。この例では、ガス供給源６１はＴｉ化合物ガスであるＴｉＣｌ４ガスの供給源、ガス供給源６２は還元ガスである水素（Ｈ２）ガスの供給源、ガス供給源６３は窒化用のガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスの供給源、ガス供給源６４はアルゴン（Ａｒ）ガスの供給源である。この実施形態では、ＴｉＣｌ４ガス及びＨ２ガスが成膜用のガスに相当し、これら成膜用のガス及び窒化用のガスを処理ガスと称している。
【００２２】
これらのガス供給源６１〜６４は、夫々バルブＶ１〜Ｖ４及びマスフローコントローラＭ１〜Ｍ４を備えた供給路６１１、６２１、６３１、６４１により共通のガス供給路６に接続されている。これらバルブＶ１〜Ｖ４、マスフローコントローラＭ１〜Ｍ４は、後述の制御部１００からの制御信号によってガス流量及び給断の制御を行うことができるように構成されている。
【００２３】
基板処理装置は、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００を備えており、この制御部１００には後述の成膜処理を実行するプログラムを格納するプログラム格納部１０１が設けられている。プログラムとは、処理レシピ等のソフトウェアを含む意味である。このプログラムは、装置の各部に制御信号を送信して動作を制御するものであり、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、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などの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。
またプログラム格納部１０１には、後述する第１のステップと、第２のステップと、第３のステップとを実行する制御信号を出力するプログラムと、第１のステップと第２のステップとを含むシーケンスを複数回繰り返すように制御信号を出力するプログラムとが格納されている。
【００２４】
第１のステップとは、載置台３上に載置されたウエハＷに処理ガスを供給すると共に真空容器２の設定圧力を第１の圧力に設定するステップであり、第２のステップとは、第１のステップの後、真空容器２の設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更するステップである。また第３のステップとは、第１のステップの後、真空容器２の設定圧力を変更すると同時に昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させるステップである。
【００２５】
続いてこの基板処理装置にて実施される成膜処理について図２〜図５を参照して説明する。図５は、ＴｉＣｌ４ガス等の処理ガス、真空容器２内の設定圧力及び昇降ピン４１の高さ位置について、成膜処理の経過と共に模式的に示したものである。このため横軸は時間を示すものであるが、実際の処理時間に関係なく、便宜上区画して記載している。
処理ガスに関しては、真空容器２内に供給している状態を「ＯＮ」、供給を停止している状態を「ＯＦＦ」としている。設定圧力については、第１の圧力と、第２の圧力のみを記載しており、ＴｉＣｌ４ガス導入時や搬出時等の圧力については記載を省略している。昇降ピン４１の高さ位置については、受け渡し位置と、上昇位置と、下降位置との３つの高さ位置としている。
【００２６】
先ず図２に示すように、図示しない外部の搬送機構により真空容器２内にウエハＷを搬入してから、昇降ピン４１を受け渡し位置まで上昇させることにより、外部の搬送機構からウエハＷを昇降ピン４１上に受け取る。次いで搬送機構を退出させてから、昇降ピン４１を図３に示す下降位置まで下降させることにより、ウエハＷを載置台３上に載置する。一方、真空容器２では外部の搬送機構が退出すると、ゲートバルブ２６が閉じられ、既述の第１のステップが実行される。
【００２７】
載置台３及びガス供給部４は加熱機構３４、５４により加熱されており、ウエハＷは載置台３上に載置されることで４００度以上の温度に加熱される。例えばウエハＷの処理温度は４５０度である。また真空容器２内は真空排気部２４によって設定圧力に設定さる。そして図３及び図５に示すように、成膜用のガスとしてＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスをガス供給部５を介して真空容器２内に供給すると共に、高周波電源部５１からガス供給部５に高周波を供給する。これによりガス供給部５をなす上部電極と下部電極３３とにより平行平板電極が形成されるため、容量結合プラズマが発生する。こうしてＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとが活性化されて反応し、ウエハＷ表面にＴｉ膜が成膜される。
【００２８】
続いて図５に示すようにＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスの供給を停止すると共に、ガス供給部５への高周波の供給を停止し、真空容器２内を排気して真空容器２内からＴｉＣｌ４、Ａｒガス及びＨ２ガスを排出する。
次いで真空容器２内を第１の圧力に設定し、真空容器２内にＮＨ３ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスを供給して、Ｔｉ膜の表面を窒化する処理を行う。第１の圧力はＴｉＣｌ４ガス及びＨ２ガスを真空容器２内に供給するときの設定圧力よりも高い圧力であり、例えば４００Ｐａである。このＮＨ３ガスの供給により、Ｔｉ膜が窒化されて、その表面にＴｉＮ（チタンナイトライド）膜が形成される。またＡｒガス及びＨ２ガスは、ＮＨ３ガスのキャリアガスとして、ウエハ上に均一に原料ガスを供給するために、更にはＮＨ３ガスの分圧調整のために供給される。この例では、ＮＨ３ガスによる窒化処理はプラズマを発生させずに行っているが、ＮＨ３ガスをプラズマ化して行ってもよい。
【００２９】
こうして窒化処理を行った後、例えば図５に示すようにＮＨ３ガスの供給を停止してＮＨ３ガスを排出し、真空容器２の設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２のステップを実行する。この第２の圧力とは、第１の圧力よりも１００Ｐａ以上低い圧力であって、いわゆる引き切りの状態であり、例えば圧力調整部２３にて設定される圧力の設定範囲の最小の圧力である。この時の圧力は例えば１５０Ｐａである。この例では処理レシピに基づいて制御部１００から出力される制御信号により圧力調整部２３によって第２の圧力に設定される。なお第２の圧力は圧力調整部２３に含まれる圧力調整バルブの開度を最大に調節した状態であってもよい。
【００３０】
さらに第１のステップの後、真空容器２の設定圧力を変更すると同時に昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させる第３のステップを実行する。第３のステップでは昇降ピン４１が上昇位置まで上昇されるが、この上昇位置とはウエハＷが昇降ピン４１により載置台３表面から十分に持ち上げられた位置であればよい。例えばウエハ下面と載置台３表面との距離が０．５ｍｍ以上離れていればよく、ウエハの受け渡し位置と同じ高さ位置であってもよい。
【００３１】
次いで真空容器２内を第２の圧力に設定したまま、Ａｒガス及びＨ２ガスの供給を停止して、真空容器２内の排気を所定時間続けた後、１回目の成膜処理を終了する。この後２回目のＴｉ膜の成膜処理と窒化処理、及び３回目のＴｉ膜の成膜処理と窒化処理と、を実行し、第１のステップと第２のステップとを含むシーケンスを複数回この例では３回繰り返す。２回目及び３回目の成膜処理のシーケンス及びプロセス条件は１回目の成膜処理と同様である。
【００３２】
２回目の成膜処理は、例えば図５に示すように、１回目の成膜処理を終了した後、昇降ピン４１を下降位置まで下ろして既述の第１のステップを実行する。つまりＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスを供給すると共に、真空容器２内にプラズマを生成し、ウエハＷ表面にＴｉ膜を成膜する。次いでＴｉＣｌ４ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスを排出した後、真空容器２内を第１の圧力に設定し、ＮＨ３ガス、Ａｒガス及びＨ２ガスを供給して、Ｔｉ膜の表面を窒化する。第１のステップの後、ＮＨ３ガスの供給を停止し、真空容器２の設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に変更する第２のステップと、真空容器２の設定圧力を変更すると同時に昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させる第３のステップを実行する。次いで真空容器２内を第２の圧力に設定したまま、Ａｒガス及びＨ２ガスの供給を停止して、真空容器２内の排気を所定時間続けた後、２回目の成膜処理を終了する。この後３回目のＴｉ膜の成膜処理及び窒化処理についても同様に行う。
【００３３】
３回目の成膜処理を終了した後、即ち、３回目の成膜処理において真空容器２内を第２の圧力に設定したままＡｒガス及びＨ２ガスの供給を停止して真空容器２内の排気を所定時間続けた後、真空容器２内の設定圧力をウエハＷの搬出時の圧力に設定する。そして昇降ピン４１を受け渡し位置まで上昇させてから、ゲートバルブ２６を開いて外部の搬送機構を進入させ、次いで昇降ピン４１を下降させることにより搬送機構にウエハＷを受け渡し、真空容器２からウエハＷを搬出する。
【００３４】
上述の実施形態によれば、真空容器２の設定圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力へ変更すると同時に昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させているので、圧力変動による載置台３上のウエハＷの滑りを抑えることができる。
真空容器２内の設定圧力が第１の圧力から第２の圧力に減圧されると、載置台３の表面とウエハＷとの間に入り込んだ処理ガス排出され、この処理ガスの流れが載置台３表面のウエハＷに作用してウエハＷの滑りを発生させる。
【００３５】
これに対し、本実施形態のように設定圧力を変更するときに昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させると、ウエハＷは昇降ピン４１の先端に点接触している状態になる。このため載置台３に面接触により支持されている場合に比べて支持点に加わる荷重が大きくなって静止摩擦力が増大するので、ウエハＷが動き始めるときに大きな力が必要となる。従って圧力変動によりウエハＷにある程度の力が加わっても、載置台３上のウエハＷの滑りを抑制することができる。
【００３６】
言い換えれば設定圧力を変更するときに昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から持ち上げると、ウエハＷが処理ガスの流れの作用を受けにくくなり、載置台３上のウエハＷの滑りが抑制される。さらにウエハＷを載置台３から持ち上げるときの持ち上げ量を大きくすると、載置台３とウエハＷ裏面との間の空間が大きくなるので、より処理ガスの流れの影響が弱くなる。このようなウエハＷの滑り抑制方法は、設定圧力の変更時だけでなく、処理ガスの流量を大幅に変更する時に用いてもよい。
【００３７】
このようにウエハＷの滑りが抑制できることから、載置台３上のウエハＷの滑りが要因となるパーティクルの発生が防止される。またウエハが滑ってガイドリング３２に近付き過ぎることが抑えられるため、成膜ガスの濃度分布の偏りを抑制して膜厚の面内均一性の悪化が抑えられると共に、ウエハ裏面のコンタミネーションが部分的に増加することも抑制される。
【００３８】
さらに上述の実施形態では成膜処理を複数回繰り返して実施しているので、面内均一性を確保した状態でＴｉ膜の膜厚を増加することができる。本発明者らは、Ｔｉ膜の厚膜化を図るにあたり、１回の成膜処理で処理時間を長くした場合、上述の処理に比べて膜厚の面内均一性が劣り、膜厚が増加しにくいことを把握している。この理由は、１回の成膜処理を長く行う場合には、反応生成物が真空容器２の内壁に付着し、Ｈ２ガスがそれら反応生成物によって消費されてしまうためと推察される。これに対して成膜処理を複数回繰り返す場合には、各回のＴｉ膜の成膜処理の間にＮＨ３ガスを供給することによって、反応生成物によるＨ２ガスの消費が抑えられるため、膜厚の面内均一性の劣化が抑えられると共に厚膜化を図ることができる。
【００３９】
成膜処理を複数回実施するときには、第１の圧力から第２の圧力への圧力変動が繰り返されるが、昇降ピン４１によるウエハＷの上昇によってウエハＷの滑りが抑制されているため、膜厚の面内均一性の低下が抑えられる。つまり載置台３上のウエハＷが滑ると、成膜処理毎にウエハＷに供給されるガス濃度の面内分布が変化してしまうため、膜厚の面内均一性が低下するが、ウエハＷの滑りを抑制していることから、このような事態が発生するおそれがない。
【００４０】
さらに載置台３の表面の平均表面粗さＲａを１０μｍ以上に設定することにより、より圧力変動時のウエハＷの滑りを抑制することができる。このように平均表面粗さＲａを１０μｍ以上に設定することにより、ウエハＷに対する静止摩擦力が大きくなり、ウエハＷを動かし始めるときに大きな力が必要となる。
真空容器２内の圧力を第１の圧力から第２の圧力に変更するときの他に、真空容器２内にＴｉＣｌ４ガス及びＨ２ガスを導入し、次いでこれらガスを排出するときや、ＮＨ３ガスを導入するとき等、真空容器２内の圧力が変動するときがあり、この圧力変動時にウエハＷが滑るおそれがある。またウエハＷを昇降ピン４１により持ち上げる際にウエハＷに加わる衝撃力によってもウエハＷが滑るおそれがある。従って載置台３の表面を粗くすることにより、ウエハＷに何らかの力が作用した場合に載置台３上のウエハＷの滑りを抑えることができる。上述の基板処理装置のように高温のプラズマ処理を行うプロセスでは、金属製のメカチャックや静電チャックを用いることができないため、本発明の手法で、処理中のウエハの滑りを抑制することは有効である。
【００４１】
ここで昇降ピン４１によりウエハＷを上昇させるタイミングについて説明する。先ず成膜用のガスを供給するときにはウエハは載置台３上に載置する必要がある。成膜用のガスを供給するときにウエハを載置台３から浮上させると、成膜用のガスをプラズマ化する際に異常放電が発生しやすい上、ウエハ裏面にも膜が成膜され、パーティクルの発生原因となるからである。
また窒化用のガスの供給から所定時間の間は、ウエハを載置台３上に載置する必要がある。窒化用のガスは、載置台３表面とウエハ裏面との間に入り込んだ成膜用のガスや真空容器２内に付着している成膜用のガスを消費する役割も果たすため、窒化用のガスの供給が不十分な状態でウエハを載置台３から浮上させると、ウエハの裏面側に成膜用のガスが入り込み、ウエハ裏面を汚染するからである。
【００４２】
従って昇降ピン４１によりウエハＷを載置台３から上昇させる第３のステップは、第１のステップの後、設定圧力を第１の圧力から第２の圧力に変更する前であってもよく、「第１のステップの後」には第１のステップの終了直前の場合も含まれる。上述の成膜処理を例にすると、ＮＨ３ガスを真空容器２内に供給し、所定時間経過後に昇降ピン４１を上昇位置まで上昇させ、次いでＮＨ３ガスの供給を停止して、設定圧力を第１の圧力から第２の圧力に変更するようにしてもよい。ＮＨ３ガスを供給してから所定時間とは、ＮＨ３ガスにより載置台３とウエハＷとの間に入り込んだＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスや真空容器２内に付着したＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとを消費するために必要な時間である。
【００４３】
以上においては、載置台を例えば真空容器の外部に設けられた昇降機構により昇降自在に設けると共に、昇降部材である昇降ピンの高さ位置を固定して設けるようにしてもよい。従って昇降部材が載置台の表面から上方に突出する上昇位置と当該表面の高さと同じかそれよりも低い下降位置との間で昇降するとは、載置台に対して相対的に昇降する場合も含まれる。さらに昇降部材と、外部の搬送機構と載置台との間で基板の受け渡しを行うための昇降ピンと、を別個に設けるようにしてもよい。
【００４４】
また基板に対する処理はＣＶＤ処理に限らず、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）処理であってもよいし、エッチング処理であってもよい。さらに処理温度が４００度以下のプロセスや、真空容器内にプラズマを発生させないプロセスにも適用できる。
さらに基板が真空容器内に搬入された後、当該基板が真空容器から搬出されるまでの間に既述の第１のステップと第２のステップとを含むシーケンスを複数回繰り返す場合において、夫々の処理が同じ処理であることには限られない。例えば１回目の処理における第１のステップと第２のステップと、２回目の処理における第１のステップと第２のステップとは、互いに処理ガスや第１の圧力及び第２の圧力が異なるものであってもよい。
【実施例】
【００４５】
本発明に関連して行われた評価試験について説明する。上述の基板処理装置の載置台表面の平均表面粗さＲａを１０μｍとし、図５に示すシーケンスでＴｉ膜を形成したときのウエハＷの滑り量を評価した（実施例１）。処理ガスの種類、第１の圧力及び第２の圧力、第３のステップにおける昇降ピン４１の上昇位置については既述の通りである。またウエハＷの滑り量については、図５に示すシーケンスにて３回目の成膜処理が終了し、ウエハＷを真空容器２から搬出した後のタイミングにおいて、処理容器２に連結された図示しない搬送容器に設置されている位置センサによって評価している。この位置センサによって、ウエハＷの中心位置を測定することによって、載置台３に移載することでウエハＷの中心位置がどれだけずれたかについて評価した。なお、載置台３に載置する前のウエハＷの中心位置は真空容器２に搬入する前に予め位置センサにより測定している。評価したウエハＷの枚数は約４００枚である。
【００４６】
また載置台表面の表面粗さＲａを２μｍとし、図５に示すシーケンスでＴｉ膜を形成したとき（実施例２）についても同様の評価を行った。さらにまた載置台表面の表面粗さＲａを２μｍとし、第３のステップにて昇降ピン４１によりウエハＷを持ち上げずに載置台３上にウエハＷを載置したままＮＨ３ガスを排出したとき（比較例１）についても同様に評価した。
【００４７】
この結果について、実施例１については図６、実施例２については図７、比較例１については図８に、実際のデータの一部を模式化して夫々示す。図６〜図８中、横軸はＸ方向のずれ量（ｍｍ）、縦軸はＹ方向のずれ量（ｍｍ）を夫々示している。Ｘ方向及びＹ方向のずれ量が共に０の位置が載置台３表面の中心位置であり、ウエハの中心の位置がプロットされている。
【００４８】
比較例１と実施例２との比較により、比較例１では、ずれ量が１ｍｍ以上の大幅な滑りが多発しているのに対し、実施例２ではずれ量がかなり小さくなることが認められた。これにより真空容器２内の設定圧力を第１の圧力から第２の圧力に変更するときに昇降ピン４１によりウエハＷを持ち上げることによって、成膜処理全体において載置台３上のウエハＷの滑りが抑えられることが認められ、本発明の効果が確認された。
【００４９】
さらに実施例１と実施例２との比較により、実施例１では実施例２よりもずれ量が大幅に小さく、ウエハのずれ量は０．５ｍｍ以内に納まっていることが認められた。これにより載置台３表面の表面粗さＲａを１０μｍに設定することによって、載置台３上のウエハＷの滑りがさらに抑えられることが確認された。従って真空容器２内の設定圧力を第１の圧力から第２の圧力に変更するときの圧力変動以外の圧力変動や、昇降ピン４１によりウエハＷを持ち上げるときの発生するウエハＷの滑りを効果的に抑制できることが理解できる。
【符号の説明】
【００５０】
２            真空容器
２４          真空排気部
３            載置台
４１          昇降ピン
４４          昇降機構
５            ガス供給部
１００        制御部
【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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