(57)【要約】【課題】基板を有効に加熱し、基板ステージ上面の基板載置部に載置される基板の周辺部に対して成膜プロセス中に膜が付着することを防止し、また、プロセスガスの過剰な消費量の抑制するための機構及びこの機構を備えた処理装置の提供。【解決手段】チャンバの天井部に配設したガス噴出手段に対向して設けた加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージに対し、その上面の基板載置部以外の高温部分及び基板ステージの外縁の延長部を絶縁性部材で覆ってなる熱板表面のカバー機構。このカバー機構を備えた処理装置。【選択図】    図１
2004214316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバを有する処理装置における熱板表面のカバー機構であって、該チャンバ内に、その天井部に配設されたガス噴出手段に対向して設けられた加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ったことを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項２】
請求項１において、該絶縁性部材は、該基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び該基板ステージの外縁の延長部に設けられることを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項３】
請求項１又は２において、該絶縁性部材は、その上面が該載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項４】
チャンバを有し、その天井部にガス噴出手段を設け、該ガス噴出手段に対向して加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージを設け、該基板ステージに少なくとも１個の基板リフト手段を設けた処理装置における熱板表面のカバー機構であって、該基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ったことを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項５】
請求項４において、該絶縁性部材は、該基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び該基板ステージの外縁の延長部に設けられることを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項６】
請求項４又は５において、該絶縁性部材は、その上面が該載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることを特徴とする熱板表面のカバー機構。
【請求項７】
チャンバを有する処理装置において、該チャンバ内に、その天井部に設けたガス噴出手段に対向して設けられた加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ってなる熱板表面のカバー機構を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項８】
請求項７において、該絶縁性部材は、該基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び該基板ステージの外縁の延長部に設けられることを特徴とする処理装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、該絶縁性部材は、その上面が該載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
チャンバを有し、その天井部にガス噴出手段を配設し、該ガス噴出手段に対向して加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージを設け、該基板ステージに少なくとも１個の基板リフト手段を設けた処理装置であって、該基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ってなる熱板表面のカバー機構を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、該絶縁性部材は、該基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び該基板ステージの外縁の延長部に設けられることを特徴とする処理装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、該絶縁性部材は、その上面が該載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱板表面のカバー機構及びこの機構を備えた処理装置に関し、特にチャンバ内に設けられた加熱手段を備えた基板ステージの上面の基板載置部以外を覆ってなる熱板表面のカバー機構及びこの機構を備えた処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空チャンバを有するＣＶＤ装置（例えば、特許文献１及び２参照。）等の薄膜形成装置では、成膜プロセス中に、基板表面に成膜される以外に、例えば、基板の成膜面以外の側面や裏面、及び真空チャンバ内に設けられた加熱手段を備えた基板ステージの上面の基板載置部以外の表面に、また、その他の基板ステージ周辺の構成部材等の真空チャンバ内に設けた種々の部品の表面にも膜が付着し、これらの面から膜が剥がれて、ダストが発生する。このような異物が、特に基板ステージの上面から発生した異物が、形成された膜の表面状態を不良化し、形成された膜の特性に影響を与えることが多い。また、不要の膜が形成されるため、成膜プロセス中のプロセスガスの消費量も増大する。そのため、基板の裏面等への膜の付着を防止しかつプロセスガスの不要箇所での消費量を抑制する目的で、また、加熱、冷却の目的で、真空チャンバ内に不活性ガスを流して、その解決を図ることがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３９３０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１２７４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、チャンバ内へ不活性ガスを単に流しただけでは、基板の表面に所望の成膜を行い、高温部分の、例えば、基板の成膜面以外の面や、基板ステージの上表面への不要の膜の付着を防止すること、ひいてはプロセスガスの消費量を抑制することは困難である。なお、高温部分の基板ステージの側面や裏面、及び基板ステージ周辺の構成部材等のチャンバ内に設けた種々の構成部品の表面への膜の付着を防止することも困難である。
【０００５】
基板の径よりも大きな基板ステージを使用する場合には、基板の周辺部に基板ステージの高温の表面が現れる。特にこの高温表面がプロセスガスを消費して膜を形成し、この膜が剥がれるとダストが発生することが多いという問題がある。この場合、高温表面でのプロセスガスの消費が多ければ、基板上で本来の成膜に消費されるプロセスガスの消費にも影響を及ぼすことが多い。
また、低圧ＣＶＤプロセスにおいては、基板周辺部の基板ステージ高温表面でのプロセスガスの消費が激しい場合に、基板の面内成膜分布にも影響を及ぼすという問題がある。
さらに、熱ＣＶＤプロセスにおいては、通常、成膜分布や組成分布等の成膜特性を良好にするため、（１）物質移動係数の変化が小さいこと、（２）プロセスガスの流れ方向の濃度分布が小さいこと、及び（３）低圧・高速流下で成膜を行うことが望ましいとされている。
【０００６】
上記（１）項の場合は、濃度差によって生じる濃度拡散、又は温度差によって生じる熱拡散等の適正化がこれに相当し、基板上の濃度差、温度差の少ないことが、良好な成膜分布を得る上で重要になる。
上記（２）項の場合は、プロセスガス流の経路内での濃度勾配の適正化がこれに相当し、基板上での濃度勾配が小さいことが重要になる。
上記（３）項の場合は、基板上を通過するプロセスガスの流速が速いこと、また、低圧雰囲気中で成膜することが、良好な成膜分布を得るのに重要になる。この（３）項の問題は、成膜条件の設定により解決され得る。
【０００７】
本発明の課題は、上記（１）及び（２）項を含めて上記問題点を解決することにあり、基板を有効に加熱し、基板ステージ上面の基板載置部に載置される基板の周辺部に対して成膜プロセス中に膜が付着し、ダストが発生することを防止し、また、プロセスガスの過剰な消費量を抑制するための機構及びこの機構を備えた処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱板表面のカバー機構は、チャンバを有する処理装置における熱板表面のカバー機構であって、チャンバ内に、その天井部に配設されたガス噴出手段に対向して設けられた加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ったことを特徴とする。
この熱板表面のカバー機構において、絶縁性部材は、基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び基板ステージの外縁の延長部に設けられる。絶縁性部材はまた、その上面が載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることが好ましい。
【０００９】
本発明の熱板表面のカバー機構はまた、チャンバを有し、その天井部にガス噴出手段を設け、このガス噴出手段に対向して加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージを設け、この基板ステージに少なくとも１個の基板リフト手段を設けた処理装置における熱板表面のカバー機構であって、基板ステージの上面の基板載置部以外の高温部分を絶縁性部材で覆ったことを特徴とする。
上記したように、この熱板表面のカバー機構においても、絶縁性部材は、基板ステージ上面の載置される基板の周辺部及び基板ステージの外縁の延長部に設けられる。絶縁性部材はまた、その上面が載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ揃うように設けられることが好ましい。
また、本発明の処理装置は、上記した熱板表面のカバー機構を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成した熱板表面のカバー機構を設けた処理装置を用いて成膜プロセスを行うことにより、チャンバ内に設けられた加熱手段を備えた基板ステージの上面の基板載置部以外の面に対して、不要な膜が付着し難くなり、その結果、ダストが発生することを防止することができる。また、成膜プロセス中のプロセスガスの消費量も抑制することができる。これは、基板ステージ上面の基板載置部以外の高温部分及び基板ステージの外縁の延長部に上記した熱板表面のカバー機構を設けることにより、成膜プロセス中に基板の成膜面が所望の温度に加熱されると共に、基板周辺部の温度が下がり、不要な膜の形成が抑えられるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱板表面のカバー機構及びこの機構を備えた処理装置の一実施の形態である薄膜形成装置の例を、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示す薄膜形成装置には、本発明に係る熱板表面のカバー機構その他が設けられている。図１は、基板ステージが成膜位置にある薄膜形成装置の断面図を模式的に示すものであり、図２は、基板ステージが基板搬送位置にある薄膜形成装置の断面図を模式的に示すものである。図１及び２において、同じ構成部品は同じ参照符号を付けてある。
【００１２】
薄膜形成装置１は、シリコンウエハやガラス等の基板Ｓ上に気相化学反応により薄膜を形成するＣＶＤ装置として構成され、ターボポンプ等の真空排気手段２を備えた所定の容積の真空チャンバ３を有する。
真空チャンバ３の天井部の中央部には、原料ガスと反応ガスとから構成されるプロセスガスを真空チャンバ３内へ供給するためのガス噴射手段が設けられている。このガス噴射手段は、シャワープレート４を先端部に有すると共に、拡散室６を有している。プロセスガスは、真空チャンバ３の天井部に接続されたガス供給管７を通って導入され、拡散室６を経て真空チャンバ内へ供給される。このガス供給管７の他端は、原料ガスと反応ガスとを混合する混合室、また、必要に応じて気化室を介して複数のガス源へ接続されている。
【００１３】
真空チャンバ３内には、ガス噴射手段に対向して基板Ｓを載置するための基板ステージ８が設けられ、この基板ステージの上部は基板載置部９として機能する。基板ステージ８には、基板載置部９上に載置する基板Ｓの温度を制御するためのヒータ等の加熱手段（図示せず）が組み込まれている。本実施の形態は、この加熱手段により加熱される基板ステージ８の表面の高温部分、特に基板ステージ上表面の基板載置部９以外の高温部分における過剰な成膜の抑制をしようとするものである。
この基板Ｓは、真空チャンバ３の壁面に設けられたゲートバルブを備えた基板搬送口１０を介して、基板ステージ上に搬入・搬出される。
【００１４】
上記基板ステージ８は、所定の薄膜形成プロセスを実施する際の成膜位置と基板Ｓを搬入・搬出する基板搬送位置との間で、又はそれらの位置よりも余裕を持たせて、昇降自在に構成されている。そのため、基板ステージ８には昇降ロッド１１を接続し、さらにこの昇降ロッドには圧縮空気又はモーター等で駆動される駆動手段（図示せず）を接続して、基板ステージが昇降自在になるように構成してある。この昇降ロッド１１は、その一部が真空チャンバ３の底面から突出されて設けられ、その突出部分の周囲にはベローズ１２が設けられ、真空シールしてある。
本実施の形態によれば、基板Ｓを水平に維持しながら移動できるように、基板ステージ８の所定の位置に、例えば、正三角形の各頂点に対応する位置に、３個の基板リフト手段１３を設けてある。この基板リフト手段１３は、既知の基板搬送ロボットのような基板搬送手段（図示せず）によって基板Ｓを基板載置部９上にロード又はアンロードする際に、基板Ｓを所定の高さに保持できるように構成されており、基板搬送手段の構成を簡素化するために設けてある。
【００１５】
本実施の形態によれば、図１に示すように、真空チャンバ３内に設けられた基板ステージ８の上面の基板載置部９以外の部分（基板Ｓの径よりも基板載置部９が大きい場合）に及び基板ステージ８の外縁の延長線上に、絶縁性部材１６を、その部材の上面の位置が載置される基板の上面の位置（成膜時位置）とほぼ面一になるように直接設けて、基板ステージの基板載置部以外の部分の表面温度を下げて、この部分への成膜を抑制し、この部分からのダストの発生及びこの部分での過剰なプロセスガスの消費を抑制するように構成されている。
なお、基板ステージ８とその周辺部材との間に絶縁性部材を設けて、基板ステージの所定の部分を覆うようにすれば、これにより基板ステージの裏面及び側面並びに周辺部材への成膜を抑制し、この部分からのダストの発生を抑制することもできる。図１に示すように、基板ステージ８の裏面及び側面の高温部分の近傍に、それぞれ、絶縁性部材１４及び１５を設けてもよい。
【００１６】
基板リフト手段１３は、その上方部分が基板ステージ８に挿設され、その下方部分が基板ステージの裏面から突出し、絶縁性部材１４を貫通するように設けられていてもよい。この場合、基板リフト手段１３の突出部分の周辺近傍が絶縁性部材１４により囲まれている。
上記したように絶縁性部材を設けることにより、基板載置部９以外の基板ステージ８の上面はもとより、基板ステージの裏面や側面、基板ステージの周辺部材への膜付着防止が可能となる。
【００１７】
上記絶縁性部材は、通常の絶縁物材料であれば良い。特に絶縁性部材１６は基板の材料と同じ材質であることが好ましく、例えば、基板を石英で製作した場合、絶縁性部材１６も石英で製作することが好ましい。絶縁性部材１６を石英で製作した場合、この部材の厚み（ｄ）は装置に併せて適宜選択することがき、例えば、２〜２０ｍｍとすることができる。石英製絶縁部材１６及び石英基板Ｓを用いた成膜実験によれば、ｄ＝５ｍｍの場合、成膜プロセス中の基板ステージ８の表面温度が３３０℃の時、絶縁性部材１６の表面温度は７０℃程度まで、また、ｄ＝２ｍｍの場合、基板ステージ８の表面温度が４００℃の時、絶縁性部材１６の表面温度は２００℃程度まで下がり、この絶縁性部材１６の表面には膜がほとんど付着していなかった。その結果、絶縁性部材１６を設置することにより、基板ステージ８上の基板成膜面以外の部分でのプロセスガスの過剰な消費を抑えることができ、基板上で有効にプロセスガスを消費できるようになる。
【００１８】
この絶縁性部材１６を設けなかった場合には、基板載置部９以外の基板ステージ８の上面への膜の付着が認められると共に、基板ステージの裏面や側面にも膜の付着が認められた。
また、成膜位置における基板の上面と絶縁性部材１６の上面とがほぼ等しい面になるように絶縁性部材を設けることが好ましい。これにより、基板の裏面への成膜が回避できる。さらに、成膜時に基板を載置した状態で、基板Ｓの周縁面と絶縁性部材１６との間の隙間はできるだけ狭くすることが必要である。例えば、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、成膜時に、基板ステージ上面の基板載置部以外の熱板表面の影響を抑え、熱による物質移動係数をできるだけ小さくすることができる。この間隙は、基板の搬送ロボットの搬送精度によって決まる。
【００１９】
なお、図１及び２において、符号１７、１８及び１８ａは、それぞれ、後述する別の実施の形態で用いる不活性ガス供給管、基板温度測定器及び測温手段である。
基板リフト手段１３は、図３に示すように、基板ステージ８の裏面側から開設された孔１３ａに螺着される中空円筒形状のガイド部材１３ｂを有する。このガイド部材１３ｂの下方部分は基板ステージ８の底面から突出している。
【００２０】
ガイド部材１３ｂの内部には、リフトピン１３ｃが挿入されている。このリフトピン１３ｃは、上部にフランジ１３ｄを有する下部ピン１３ｅと、フランジ１３ｄに接続され、基板ステージ８に開設された貫通孔を通って基板載置部９の上面から突出し得るようになっている上部ピン１３ｆとから構成されている。上部ピン１３ｆの長さ寸法は、フランジ１３ｄがガイド部材１３ｂ内の下方に設けたリフトピン１３ｃのストッパ部に接触し、リフトピンが吊り下がる時に、基板載置部９の面と面が同じか又はほぼ同じになるように設定されている。
【００２１】
また、下部ピン１３ｅは、基板ステージ８が基板搬送位置にある場合（図２）、下部ピンの下端が真空チャンバ３の底面のストッパと接触し、上部ピン１３ｆが基板載置部９から所定の高さだけ突出するように設定されている。なお、下部ピン１３ｅの下端部は丸み加工してあることが好ましい。この下部ピン１３ｅの下端にウエイトを設けると共に、このウエイトとガイド部材との間にバネを設けて、リフトピンを下方に向かって動かすようにしても良い。
【００２２】
さらに、基板ステージの昇降に伴ってリフトピン１３ｃが上下に移動する際に、リフトピンがガイド部材１３ｂ内でがたつかないようにするため、ガイド部材１３ｂから突出した下部ピン１３ｅが貫通する孔を備えた別のガイド部材をガイド部材１３ｂの下端近傍に設けても良い。また、リフトピン１３ｃが上下に移動する際、摩擦抵抗が増加しても、ガイド部材１３ｂに対するリフトピンの円滑な移動が維持されるように、例えば、フランジ１３ｄの上端部に丸み加工を施したり、フランジの外周面及びガイド部材の内周面を研磨加工、例えば鏡面加工しても良い。
リフトピン１３ｃは、例えば、セラミックス等の耐熱性材料で一体に成形されている。この耐熱性材料としては、基板ステージが加熱されることを考慮すれば、高純度アルミナが良い。
【００２３】
次に、基板リフト手段１３の作動について、図１〜３を参照して説明する。
基板ステージ８が基板搬送位置にある場合（図２）、基板リフト手段１３のガイド部材１３ｂの下端から突出した下部ピン１３ｅが真空チャンバ底面のストッパに接触しているので、上部ピン１３ｆが基板載置部９から上方へ突出している。この状態で、基板搬送口１０に設けたゲートバルブを開け、突出している上部ピン１３ｆ上に真空搬送手段によって被処理基板Ｓをロードする。次いで、ゲートバルブを閉じ、基板ステージ８を上昇させる。
基板ステージ８が上昇しても、当初は、リフトピン１３ｃは移動しないが、さらなる基板ステージの上昇によるガイド部材１３ｂの上昇と共に、基板Ｓと基板載置部９との距離が短くなる。さらに上昇してフランジ１３ｄがガイド部材１３ｂの下部に設けたストッパ部に接触すると、基板Ｓが基板載置部９上に載置される。次いで、下部ピン１３ｅのガイドが外れ、基板ステージの上昇と共に基板Ｓが成膜位置に到達する（図１）。
【００２４】
成膜位置での所定の成膜プロセスが終了した後、基板ステージ８を下降させると、まず、下部ピン１３ｅの下端が真空チャンバ３の底面のストッパと接触し、その後、リフトピン１３ｃは下降しなくなる。その際、基板ステージの下降に伴って、上部ピン１３ｆが基板載置部９の上面から突出して、基板Ｓを基板載置部から持ち上げ、基板を所定の高さに保持する。基板ステージ８がこのような基板搬送位置に到達したら、真空搬送手段によって基板Ｓをアンロードし、新たな基板を上記と同様にしてロードし、再び成膜処理を行う。
【００２５】
本発明に係る別の実施の形態によれば、真空チャンバ３内に設けられた基板ステージ８とその周辺部材との間に形成される不活性ガス流路を不活性ガスが流れるようにしてもよい。この不活性ガスは、基板ステージ８の下方から、基板ステージの裏面及び側面を通って真空チャンバ３の内壁側面へ向かい、次いで真空チャンバ下方へ流れると共に、その不活性ガスの一部は、基板リフト手段１３の基板ステージから突出した下方部分に沿って真空チャンバ下方へと流れる。
【００２６】
図１に示すように、この不活性ガスは、ガス供給管１７から昇降ロッドの周囲に設けられた不活性ガス流路を介して、基板ステージ８の裏面と絶縁性部材１４とで形成された流路を通り、次いで、基板ステージの側面と絶縁性部材１５とで形成された流路を経て、絶縁性部材１５と絶縁性部材１６とで形成された流路を通り、その後、真空チャンバ３の内壁側面と絶縁性部材１５とで形成された流路を通って下方へ流れ、真空排気手段２から排出される。また、基板ステージ８の裏面と絶縁性部材１４とで形成された流路を流れる不活性ガスの一部は、基板リフト手段１３の基板ステージ８から突出した部分の外周面と絶縁性部材１４とで形成される流路を真空チャンバ３の下方へと流れ、その後真空排気手段２から排気される。
【００２７】
一方、ガス供給管７から導入されたプロセスガスは、ガス噴出手段のシャワープレート４を介して真空チャンバ３内へ供給され、基板上での反応により成膜を終了した後、真空チャンバ３の内壁側面と絶縁性部材１５とで形成された流路を通って下方へ流れ、真空排気手段２から排出される。
上記真空排気手段２の排気口は、シャワープレート４と基板Ｓと間の成膜空間に不活性ガスが流れ込まないような位置、例えば、シャワープレート４に対向する位置である真空チャンバ３の底壁や、側壁に設ける場合には、不活性ガスが流れる流路の出口位置よりも下方に設けることがよい。
【００２８】
不活性ガスを上記のように流すことにより、プロセスガスがこの不活性ガスの流路に流れ込むことがなくなり、基板ステージ８の裏面や側面や周辺部材への膜付着防止が可能となり、ダストの発生が抑えられる。
上記不活性ガスとしては、成膜用のプロセスガスに対して不活性なものであれば特に制限されない。例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、クリプトンガス、ネオンガス、キセノンガス、窒素ガス等からなる群から選ばれる少なくとも一種類のガスを用いることにより同様の効果が得られる。経済性、入手のしやすさの点からは、アルゴンガスや窒素ガスが好ましい。
【００２９】
本発明に係るさらに別の実施の形態によれば、図４及び５に示すように、上記した薄膜形成装置に基板の表面温度を正確に測定できる手段を設け、成膜時と同じ又はほぼ同じ雰囲気で基板の表面温度を連続して測定できるようにする。図４は、基板ステージが基板搬送位置にあるこの実施の形態に係る薄膜形成装置の断面図を模式的に示すものである。また、図５は、基板ステージが成膜位置にあるこの実施の形態に係る薄膜形成装置の断面図を模式的に示すものである。図４及び５において、図１及び２と同じ構成部品は同じ参照符号を付けてある。
【００３０】
図４及び５に示すように、真空チャンバ３を有する薄膜形成装置１において、この真空チャンバ３内に設けられたガス拡散室６の高さを、所定の長さを有する筐体の先端部に熱電対線の測温部を埋設した測温手段１８ａの収納を可能とする高さとし、この測温手段１８ａをシャワープレート４の所定の位置に設けた少なくとも１個の貫通孔で保持し、真空チャンバの天井部に配設されたガス噴射手段と対向して設けられた基板ステージ８の基板載置部９上に載置した基板Ｓに測温手段１８ａの測温部を接触させて基板の表面温度を測定できるようにしてある。この場合、ガス噴射手段を介して所定のプロセスガスを流しつつ、又はこのプロセスガスと共に上記したような不活性ガスを流しつつ基板を加熱して基板の表面温度を測定する。
【００３１】
このような測温手段により基板表面温度を正確に測定する理由は次の通りである。すなわち、ＣＶＤ装置等のような薄膜形成装置によって複数枚の基板を連続して処理する場合、各基板上に形成される薄膜の膜厚分布や組成分布を均一にするには、基板に対してプロセスガスを均等に供給するだけでなく、各基板をその全体に亘って同一温度にそれぞれ加熱することが重要である。この場合、連続して処理される各基板へのヒータ等の加熱手段による加熱量を予め測定し、それに応じて加熱手段を制御する必要がある。このため、実際の成膜プロセスと同一若しくはほぼ同一な雰囲気の条件下で、基板ステージに基板を連続してロードし、加熱手段で加熱して各基板毎にその表面温度を測定し、各基板への加熱量の最適化ができるように薄膜形成装置を構成するのがよいからである。
【００３２】
この別の実施の形態によれば、測温手段１８ａの筺体を、シャワープレート４の所定の位置に設けた少なくとも１個の貫通孔の上方から挿入し、筺体の先端部に設けた測温部を基板ステージ上に載置した基板と接触させ得るように構成する。この筺体の一部はガス拡散室６内に突出している。そして、ガス噴射手段を介して所定のプロセスガスを流しつつ基板を加熱して基板の表面温度を測定する。このガス拡散室６は筺体の収納を可能とする高さを有するので、筐体の長さに関係なく、シャワープレート４と基板Ｓとの間の間隔が最適な状態で基板の表面温度が測定できる。
【００３３】
この実施の形態によれば、基板ステージ８を昇降自在に構成すると共に、測温手段１８ａを筐体が貫通孔で吊り下げられるようにしてある。そのため、基板Ｓの載置された基板ステージを上昇させて測温部と基板とを当接させると、測温手段一部がガス拡散室６内に突出するので、貫通孔で吊り下げられた測温手段の貫通孔内での高さ調節等が不要になる。このように、測温手段１８ａの筐体がシャワープレート４の所定の位置に設けた貫通孔で吊し下げられるようにした場合、ガス拡散室６の高さは測温手段の筐体の長さより高くしてある。
【００３４】
上記貫通孔は、シャワープレート４に、例えば、その同一円周上で９０度ずらして４個設けられており、シャワープレート４を、例えば８箇所で固定して真空チャンバ天井部に取り付ければ、その取付位置を円周方向にずらすことにより、基板表面の測定点を変更できる。
【００３５】
測温手段１８ａは、上記したように、例えば、絶縁材料から構成した所定の長さの円筒形状部材の末端部に金属製のフランジを接続した筐体を有し、測温時に基板と接触させるその先端部には熱電対線の測温部が埋設されている。この測温手段１８ａのフランジには熱電対線が接続されており、この熱電対線は真空チャンバ３の天井壁面に貫通して設けた接続部を介して基板温度測定器１８に接続されている。
上記したように測温手段を構成すれば、基板ステージ８を上昇させると、基板Ｓが測温手段１８ａの先端の測温部と接触し、さらに基板ステージ８を上昇させれば、測温手段の筐体はガス拡散室６内に突出することもできるので、測温手段の筐体の長さに関係なく、シャワープレート４と基板Ｓとの間の間隔が最適である実際の成膜プロセスを行う雰囲気又はそれに近い雰囲気で、連続してロードされる基板Ｓ毎にその表面温度が測定できる。
【００３６】
次に、基板Ｓの表面温度の測定の一例について説明する。
先ず、シャワープレート４を一旦取外してシャワープレートの所定の位置に設けた貫通孔に、測温手段１８ａをその先端部方向から挿入し、再度シャワープレートを装着する。この場合、測温手段１８ａは、そのフランジによって貫通孔で吊り下げられた状態になる（図４）。
次いで、真空排気手段２を介して真空チャンバ３内を所定の真空度に到達するまで排気する。所定の真空度に到達したら、真空搬送手段によって基板搬送口１０を介して基板ステージ８上に基板Ｓを載置する。基板Ｓを載置したら、基板ステージ８を上昇させる。基板Ｓと、測温手段１８ａの先端部に設けた熱電対線の測温部とが接触すると、基板ステージ８の上昇に伴って測温手段が上昇し始める。
【００３７】
実際の成膜プロセスが実行される基板ステージ８の高さ位置まで基板ステージを上昇させると、測温手段１８ａの筐体の一部はガス拡散室６内に突出する（図５）この場合、筐体の一端に設けたフランジを重しとして使用したので、測温手段１８ａの筐体自体が基板方向に向かって付勢され、基板Ｓと測温部とは常時接触した状態となる。
成膜位置に到達したら、基板ステージ８に組込んだ加熱手段で基板Ｓへの加熱を開始すると共に、ガス噴射手段を介して所定のプロセスガスを流しつつ、又はこのプロセスガスと共に上記したような不活性ガスを流しつつ、４個の測温手段１８ａによって各位置での基板Ｓの表面温度を測定する。
その後、所定の温度までの基板表面温度の測定が終了すると、基板ステージ８を基板搬送位置まで下降させ、基板Ｓをアンロードし、次ぎの基板を基板ステージ８にロードして、上記と同様の手順で連続して複数枚の基板の表面温度を測定する。その結果、実際の成膜プロセスにおける各基板への加熱量の最適化が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の熱板表面のカバー機構によれば、チャンバの天井部に設けられたガス噴出手段に対向して加熱手段を備えた昇降自在の基板ステージを設け、その基板ステージの上面の基板載置部以外の部分を絶縁性部材で覆っているので、成膜プロセス中に基板の成膜面のみが所望の成膜温度に加熱されると共に、基板周辺部の温度が下がり、基板載置部以外の面に対して、不要な膜が付着し難くなり、その結果、ダストが発生することを防止することができる。また、成膜プロセス中のプロセスガスの過剰な消費量も抑制することができる。
【００３９】
絶縁性部材で覆う基板載置部以外の部分を、基板ステージ上面に載置される基板の周辺部及び基板ステージの外縁の延長部とすることにより、また、絶縁性部材を、その上面が載置される基板の上面と成膜時に面一になるように又は面がほぼ同じになるように設けることにより、さらに不要な膜の付着及びプロセスガスの消費量の抑制効果が向上する。
また、本発明の処理装置によれば、上記高温部分のカバー機構を備えているので、基板の成膜面以外に対して、成膜中に不要な膜が形成されることもなく、膜の剥がれによるダスト等の発生がなく、基板上に得られた膜の特性が害されることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板ステージが成膜位置にある本発明に係る薄膜形成装置の一実施の形態の模式的断面図。
【図２】基板ステージが基板搬送位置にある本発明に係る薄膜形成装置の一実施の形態の模式的断面図。
【図３】図１に示す基板リフト手段の拡大図。
【図４】基板ステージが基板搬送位置にある本発明に係る薄膜形成装置の別の実施の形態の模式的断面図。
【図５】基板ステージが成膜位置にある本発明に係る薄膜形成装置の別の実施の形態の模式的断面図。
【符号の説明】
１  薄膜形成装置                    ２  真空排気手段
３  真空チャンバ                    ４  シャワープレート
６  拡散室                          ７  ガス供給管
８  基板ステージ                    ９  基板載置部
１０  基板搬送口                    １１  昇降ロッド
１２  ベローズ                      １３  基板リフト手段
１３ａ  孔                          １３ｂ  ガイド部材
１３ｃ  リフトピン                  １３ｄ  フランジ
１３ｅ  下部ピン                    １３ｆ  上部ピン
１４、１５、１６  絶縁性部材        １７  ガス供給管
１８  基板温度測定器                １８ａ  測温手段
Ｓ  基板
【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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