(57)【要約】【課題】基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給して薄膜を成膜するにあたり、反応ガスの切り替えを速やかに行うこと。【解決手段】載置部３上のウエハＷの中心位置から外周側に５．０ｍｍ〜４０．０ｍｍ離間した位置よりも外側にガス通流空間Ｐ１を形成して、このガス通流空間Ｐ１に対してウエハＷの中心部側に形成されたガス下降空間Ｐ２から処理ガスやパージガスを供給する。そして、ウエハＷに対して成膜処理を行う時には、このガス通流空間Ｐ１の高さ寸法ｊが面内に亘って揃い、且つ１０．０ｍｍ以下となるように、天板部４に対する載置部３の高さ位置及び姿勢を設定する。【選択図】図２
2013124392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスをガス供給口から順番に供給し、一の反応ガスと他の反応ガスとの供給の間に置換用のガス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、基板を載置するための載置部と、
中央部が前記ガス供給口として開口し、当該ガス供給口を囲む部位が基板と対向する環状の対向面部として形成された天板部と、
前記真空容器内を真空排気する排気機構と、
前記真空容器の外側から前記載置部に基板を受け渡す時の位置と、基板に対して成膜処理を行う処理位置との間で、前記載置部を前記天板部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、を備え、
前記対向面部は、基板の成膜処理時において、内周縁の投影位置が基板の中心から５．０ｍｍ〜４０．０ｍｍ離れ、外周縁の投影位置が基板の外周縁と同じかそれよりも外側に位置すると共に、基板の表面に対して０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍの隙間を開けて平行に設定されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ガス供給口は、上部側に複数のガス吐出口が形成され、前記ガス吐出口の下方側がガス吐出口からのガスが下降する下降空間として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記載置部及び前記天板部の少なくとも一方には、前記天板部に対する前記載置部の姿勢を調整するための傾き調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板は半導体ウエハであり、基板の直径寸法に対する前記ガス供給口の口径寸法の比率ｋは、０．３３以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記載置部及び前記天板部の少なくとも一方における前記載置部上の基板の周縁部よりも外側には、これら載置部及び天板部の間の隙間の高さ寸法を周方向に亘って揃えるために、前記高さ寸法を規制する隙間規制部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記天板部における前記載置部側の部位は、アルミナにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給して薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に薄膜を成膜する手法として、互いに反応する複数種類の反応ガスをウエハに対して順番に供給するいわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などと呼ばれる方法が知られている。
【０００３】
このような成膜方法においてウエハに反応ガスを供給する機構として、例えば特許文献１には、ウエハに対向するようにガス供給口２２１を配置すると共に、上方側から下方側に向かうにつれて円錐状に拡径する処理空間２０をガス供給口２２１とウエハとの間に形成する技術が記載されている。しかし、この技術では、反応ガスを切り替える時に、前記円錐状の広い空間（処理空間２０）の雰囲気を置換する必要があるので、前記雰囲気の置換を速やかに行おうとすると、即ち高いスループットを確保しようとすると、当該置換が不十分になってしまうおそれがある。
特許文献２〜４には、ウエハに対して成膜処理を行う装置が記載されているが、既述の課題については触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８４１９２号公報
【特許文献２】特開２００９−８８４７３号公報
【特許文献３】特開平９−１１１４４７号公報
【特許文献４】特開２００４−３３５８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給して薄膜を成膜するにあたり、反応ガスの切り替えを速やかに行うことの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】
【０００６】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスをガス供給口から順番に供給し、一の反応ガスと他の反応ガスとの供給の間に置換用のガス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、基板を載置するための載置部と、
中央部が前記ガス供給口として開口し、当該ガス供給口を囲む部位が基板と対向する環状の対向面部として形成された天板部と、
前記真空容器内を真空排気する排気機構と、
前記真空容器の外側から前記載置部に基板を受け渡す時の位置と、基板に対して成膜処理を行う処理位置との間で、前記載置部を前記天板部に対して相対的に昇降させる昇降機構と、を備え、
前記対向面部は、基板の成膜処理時において、内周縁の投影位置が基板の中心から５．０ｍｍ〜４０．０ｍｍ離れ、外周縁の投影位置が基板の外周縁と同じかそれよりも外側に位置すると共に、基板の表面に対して０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍの隙間を開けて平行に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
前記成膜装置は、以下の構成を採っても良い。前記ガス供給口は、上部側に複数のガス吐出口が形成され、前記ガス吐出口の下方側がガス吐出口からのガスが下降する下降空間として構成されている構成。前記載置部及び前記天板部の少なくとも一方には、前記天板部に対する前記載置部の姿勢を調整するための傾き調整機構が設けられている構成。前記基板は半導体ウエハであり、基板の直径寸法に対する前記ガス供給口の口径寸法の比率ｋは、０．３３以下である構成。前記載置部及び前記天板部の少なくとも一方における前記載置部上の基板の周縁部よりも外側には、これら載置部及び天板部の間の隙間の高さ寸法を周方向に亘って揃えるために、前記高さ寸法を規制する隙間規制部材が設けられている構成。前記天板部における前記載置部側の部位は、アルミナにより構成されている構成。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、中央部がガス供給口として開口し、当該ガス供給口を囲む部位が載置部上の基板と対向する環状の対向面部として形成された天板部を設けている。そして、基板に対して成膜処理を行う時には、前記対向面部について、内周縁の投影位置が基板の中心から５．０ｍｍ〜４０．０ｍｍ離れ、外周縁の投影位置が基板の外周縁と同じかそれよりも外側に位置すると共に、基板の表面に対して０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍの隙間を開けて平行になるようにしている。そのため、反応ガスを切り換える時には、処理空間を置換ガスが速やかに通流するので、当該処理空間の雰囲気を速やかに置換できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の成膜装置を示す縦断面図である。
【図２】前記成膜装置を示す一部拡大縦断面図である。
【図３】前記成膜装置における天板部を下方側から見た平面図である。
【図４】前記成膜装置の作用を説明するための縦断面図である。
【図５】前記成膜装置の作用を説明するための縦断面図である。
【図６】前記成膜装置の作用を説明するための縦断面図である。
【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面図である。
【図９】前記成膜装置の作用を説明するための縦断面図である。
【図１０】前記成膜装置の作用を説明するための縦断面図である。
【図１１】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１２】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１３】前記成膜装置の別の例を示す縦断面図である。
【図１４】前記成膜装置の別の例を示す縦断面図である。
【図１５】前記成膜装置の別の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の成膜装置の実施の形態の一例について、図１〜図３を参照して説明する。この成膜装置は、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（載置台）３と、載置部３に対向するように設けられ、載置部３との間に処理空間を形成するための天板部４と、を備えている。そして、この成膜装置では、成膜処理を行うにあたって、後述するように、互いに反応する複数種類の反応ガスをウエハＷに順番に供給する手法であるＡＬＤ（ＭＬＤ）法を採っており、反応ガス（処理ガス）の切り替えを行う時に、前記処理空間における雰囲気を速やかに置換できるように、載置部３及び天板部４を構成している。以下に、この成膜装置の具体的な構成について詳述する。尚、図１中５はウエハＷの搬送口であり、６は搬送口５を開閉するためのゲートバルブである。
【００１１】
始めに、天板部４について説明する。処理容器２の天井面６１は、図１に示すように、当該処理容器２から着脱自在に構成されており、例えばＯ−リングなどのシール部材６２を介して処理容器２内を気密に密閉している。そして、この天井面６１の下方側には、既述の天板部４が設けられている。具体的には、天井面６１の下面側において、載置部３上のウエハＷの中心部に対向する位置には、図３にも示すように、当該中心部に対して処理ガスを供給するためのガスシャワーヘッド６３が設けられている。即ち、このガスシャワーヘッド６３は、上面側（天井面６１側）が開口すると共に下面側に複数のガス吐出口６４の形成された概略円筒形状をなしており、上端縁が周方向に亘ってフランジ状に外側に向かって伸び出して、後述のキャップ部材７２により支持されている。尚、図３は、天板部４をウエハＷ側（下側）から見た様子を示している。
【００１２】
このガスシャワーヘッド６３の外側には、当該ガスシャワーヘッド６３との間に周方向に亘って隙間領域が形成されるように、載置部３の外縁と概略同心円状に形成されると共に中央部が開口するリング状部材（フィラー）７１が設けられている。このリング状部材７１は、例えばアルミニウムなどにより構成されている。リング状部材７１の下方側には、当該リング状部材７１の内周面及び下面に沿うように形成されたキャップ部材７２が設けられており、このキャップ部材７２の内周縁は、リング状部材７１に沿うように天井面６１に向かって伸び出して、既述のガスシャワーヘッド６３の上端部を支持して天井面６１に圧接させている。このキャップ部材７２は、金属材料よりも熱伝導性の低い材質例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などにより構成されている。図２中７３は、リング状部材７１を天井面６１に固定するためのボルトなどの固定部材である。
【００１３】
キャップ部材７２は、図２に示すように、リング状部材７１との間に隙間寸法ｄが例えば２ｍｍ程度の隙間領域７４が面内に亘って形成されるように、リング状部材７１及びキャップ部材７２の外周側において天井面６１から下方側に向かって伸びる吊り下げ部材７５により側周面側から支持されている。この隙間領域７４により、例えばリング状部材７１やキャップ部材７２が熱膨張収縮しても、これらリング状部材７１及びキャップ部材７２が互いに干渉しないように構成されている。吊り下げ部材７５を天井面６１に固定する固定部材７３と当該吊り下げ部材７５との間には、キャップ部材７２やリング状部材７１の熱膨張によって当該キャップ部材７２が破損しないように、図示しないバネワッシャー（座金）が設けられている。従って、ガスシャワーヘッド６３と天井面６１との間から後述の処理ガスやパージガスが漏出しないように、この吊り下げ部材７５によってキャップ部材７２を介して当該ガスシャワーヘッド６３が天井面６１に押圧されている。
【００１４】
キャップ部材７２の下端面は、載置部３上に載置されたウエハＷの中心位置を通る鉛直線Ｌから外周側に離間距離Ｄ例えば５ｍｍ〜１００ｍｍだけ離間した位置よりも外側の領域では、例えば面内に亘って水平となるように形成されて対向面部７２ａをなしている。言い換えると、対向面部７２ａは、内周縁の投影位置がウエハＷの中心から離間距離Ｄだけ離れ、外周縁の投影位置がウエハＷの外周縁よりも外側に位置している。前記キャップ部材７２の下端面は、対向面部７２ａよりも内周側では、上方側のガスシャワーヘッド６３に向かって屈曲している。従って、前記対向面部７２ａは、載置部３上のウエハＷと対向するように、ウエハＷの周方向に沿って環状（リング状）となっている。
【００１５】
そして、ガスシャワーヘッド６３の下方側には、直径寸法ｒ及び高さ寸法ｈが夫々例えば４０ｍｍ及び４２．２ｍｍの円筒型の領域が形成されている。この時、対向面部７２ａと載置部３上のウエハＷとの間の領域及びガスシャワーヘッド６３の下方側の円筒型の領域を夫々ガス通流空間Ｐ１及びガス下降空間Ｐ２と呼ぶと、ガス下降空間Ｐ２の下端部は、ウエハＷに対してガスを供給するためのガス供給口をなしている。ガス通流空間Ｐ１では、後述する緩衝機構４３及び規制機構５１により、対向面部７２ａに対して載置部３が面内に亘って水平となるように構成されている。
【００１６】
これら空間Ｐ１、Ｐ２間のリング状の領域では、キャップ部材７２は、例えば当該キャップ部材７２の熱膨張収縮時の応力を緩和するために、Ｒ２０程度の曲率で円弧状に屈曲している。ウエハＷの外形寸法に対するガス下降空間Ｐ２の内径寸法ｒ（前記ガス供給口の口径）の比率（前記内径寸法÷前記外形寸法）ｋは、例えば０．１３となっている。これらガスシャワーヘッド６３及びキャップ部材７２により、天板部４が構成される。
【００１７】
天井面６１には、ガスシャワーヘッド６３の内部領域に各々連通するように、ガス供給口８１が例えば２カ所に形成されている。これらガス供給口８１、８１から夫々上方側に向かって伸びる処理ガス供給路８２、８２には、夫々塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスの貯留部８３及びアンモニア（ＮＨ３）ガスの貯留部８４が接続されている。また、これら処理ガス供給路８２、８２には、パージガス供給路８５を介して窒素（Ｎ２）ガス貯留部８６が夫々接続されている。図１中８７は流量調整部、８８はバルブである。
【００１８】
また、処理容器２の内部において、既述の天板部４の側方側には、当該天板部４と載置部３上のウエハＷとの間の領域を臨むように、当該処理容器２の外側に向かって窪む排気部９１が例えば処理容器２の周方向に沿ってリング状に形成されている。この排気部９１には、処理容器２の外側から当該処理容器２に向かって伸びる排気路９２の一端側が排気口として開口しており、この排気路９２の他端側は、バタフライバルブ９３を介して排気機構である真空ポンプ９４に接続されている。
【００１９】
続いて、載置部３について説明すると、この載置部３は、直径寸法が例えば３００ｍｍの円形のウエハＷを載置するために、当該ウエハＷよりも一回り大きい円板状となるように形成されている。この載置部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ており、ウエハＷを成膜温度例えば３５０℃〜４５０℃に加熱するためのヒータ３１が埋設されている。載置部３の内部には、当該載置部３にウエハＷを静電吸着するために、図示しない静電チャックが必要に応じて設けられている。
【００２０】
この載置部３の側方側には、載置部３においてウエハＷが載置される載置領域よりも外側の領域及び載置部３の側周面を周方向に亘って覆うように、例えばアルミナなどからなるカバー部材３ａが隙間規制部材として設けられている。即ち、このカバー部材３ａは、上下端が各々開口する概略円筒形状となるように形成されると共に、上端部が内側に向かって周方向に亘って水平に屈曲して、当該上端部が載置部３の周縁部に係止するように構成されている。カバー部材３ａにおける載置部３上の厚み寸法ｔは、図２に示すように、ウエハＷの厚み寸法（０．８ｍｍ）よりも厚くなるように形成されており、具体的には１ｍｍ〜５ｍｍこの例では３ｍｍとなっている。尚、図２では、ヒータ３１などについて省略している。
【００２１】
載置部３の下方側には、当該載置部３上のウエハＷを昇降させるための昇降ピン７が設けられており、この昇降ピン７により、処理容器２の外部の図示しない搬送アームとの間において搬送口５を介してウエハＷの受け渡しが行われる。図１中８は昇降ピン７の昇降機構、９はベローズ体である。
【００２２】
載置部３の下面側中央部には、上下方向に伸びる支持柱３２の一端側（上端部）が接続されており、この支持柱３２の他端側（下端部）は、処理容器２の下方側において概略水平となるように設けられた板状の上側フランジ部３３ａに接続されている。処理容器２の下端面と上側フランジ部３３ａとの間には、処理容器２内を気密に維持しながら、処理容器２に対して支持柱３２を昇降させるためのベローズ体３４が設けられている。上側フランジ部３３ａの下方側には、当該上側フランジ部３３ａとほぼ同形状となるように形成された下側フランジ部３３ｂが上側フランジ部３３ａと平行になるように設けられており、これらフランジ部３３ａ、３３ｂは、ロッド状の固定部材３４ａによって互いに固定されている。
【００２３】
ここで、載置部３は、支持柱３２やフランジ部３３ａ、３３ｂと共に昇降自在に構成されている。具体的には、フランジ部３３ａ、３３ｂの側方側には、上下方向に各々伸びるボールネジ３５が支持柱３２を介して互いに対向するように複数箇所例えば２カ所に設けられており、各々のボールネジ３５の下端側には、ボールネジ３５を鉛直軸周りに回転させるためのモータ３６が設けられている。そして、各々のボールネジ３５には、当該ボールネジ３５に沿って昇降自在に構成された概略箱形の昇降部３７が設けられている。即ち、昇降部３７は、内周面がボールネジ３５の外周面と螺合するようにねじ切りされており、背面側（支持柱３２とは反対側）に設けられた支持面３８によって、鉛直軸周りに回転せずに（回転が規制された状態で）昇降できるように構成されている。
【００２４】
フランジ部３３ａ、３３ｂ間の領域には、左右両側の昇降部３７、３７により支持されると共に、固定部材３４ａを囲むように概略リング状に形成された昇降板４１が設けられている。昇降板４１と下側フランジ部３３ｂとの間には、図１に示すように、複数の皿バネ４２を積層して構成される緩衝機構４３が固定部材３４ａの周方向に沿って複数箇所例えば４カ所に等間隔となるように設けられている。即ち、この皿バネ４２は、上下面が各々開口すると共に上下方向における一端側から他端側に向かって拡径する概略円筒形状となるように形成されており、例えば上方側から荷重を加えると、元に戻ろうとする（上下方向に伸びようとする）復元力が生じるように構成されている。
【００２５】
そして、２つの皿バネ４２、４２について、各々の上下方向の２つの開口部のうち広い開口部同士を互いに対向させて一組のバネ部材４２ａとして構成し、このバネ部材４２ａを上下方向に例えば３段積層している。また、これら皿バネ４２の各々の開口部を上下方向に貫通するように、下側フランジ部３３ｂから昇降板４１に向かって垂直に伸び出す棒状のガイド部材４４を配置して、各々の皿バネ４２が側方側に位置ずれしないようにしている。この時、昇降板４１においてガイド部材４４の先端部に対応する位置に開口部４５を形成している。そして、昇降板４１に対して下側フランジ部３３ｂが側方側に位置ずれしないように、各々の皿バネ４２が伸張しきった状態（復元力が生じてない状態）であってもガイド部材４４の先端部が開口部４５内に位置するように構成している。
【００２６】
ここで、緩衝機構４３の作用について簡単に説明する。処理容器２内が大気雰囲気の時には、載置部３は、当該載置部３の重量によって下方側へと下降しようとする。そのため、下側フランジ部３３ｂの下方側には、載置部３を受け止めるための基部４６が設けられている。この時、各々の皿バネ４２は、復元力が生じてない（収縮していない）状態となっている。尚、図１中４７は、下側フランジ部３３ｂの下面において基部４６に対応する位置に設けられた受け部である。
【００２７】
一方、処理容器２内が真空雰囲気に設定されると、処理容器２の内部雰囲気と処理容器２の外部の雰囲気（大気雰囲気）との間に差圧が生じるので、載置部３は、処理容器２内の真空雰囲気により引き寄せられる（大気雰囲気により押される）。そして、処理容器２内が例えば１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）程度までの真空状態に至ると、載置部３が自重によって下降しようとする荷重よりも前記差圧によって上昇しようとする吸引力の方が大きくなり、載置部３は上昇しようとする。そのため、昇降板４１には、下側フランジ部３３ｂを受け止めて載置部３の上昇を規制するための規制部４８が設けられている。この時、皿バネ４２の各々は、昇降板４１と下側フランジ部３３ｂとの間において上下方向に圧縮される応力を受ける。図１中４９は、下側フランジ部３３ｂにおいて前記規制部４８に対応する位置に設けられた受け部である。
【００２８】
処理容器２内を真空雰囲気に設定した状態において、即ち下側フランジ部３３ｂを昇降板４１により受け止めた状態において、既述の昇降部３７を昇降させると、昇降板４１と共に下側フランジ部３３ｂ及び載置部３が緩衝機構４３を介して昇降することになる。この緩衝機構４３により、後述するように、載置部３は天板部４に対して揺動できるように構成されている。
【００２９】
また、下側フランジ部３３ｂには、昇降板４１に対する載置部３の姿勢を規制するための規制機構５１が設けられている。具体的には、図１に示すように、下側フランジ部３３ｂの下方側には、下側フランジ部３３ｂを下方側から貫通するように上下方向に伸びる押しネジ５２が設けられており、この押しネジ５２の上端部は、昇降板４１との間の隙間寸法が調整自在に構成されている。押しネジ５２の下方側には、当該押しネジ５２を鉛直軸周りに回転させるモータ５４が接続されている。
【００３０】
下側フランジ部３３ｂにおける押しネジ５２が貫通する部位の内周面は、この押しネジ５２の外周面と螺合するようにネジ切りされている。そして、下側フランジ部３３ｂの下方側には、押しネジ５２が貫挿されると共に当該押しネジ５２と螺合するナット５３が設けられており、このナット５３を下側フランジ部３３ｂに向かって締め付けることにより、押しネジ５２の上端部の高さ位置を規制できるように構成されている。この規制機構５１は、支持柱３２の周方向に沿って互いに離間するように複数箇所例えば４カ所に設けられている。これら押しネジ５２及びナット５３により規制機構５１が構成される。規制機構５１を用いた載置部３の姿勢の規制方法については後で説明する。
【００３１】
また、この成膜装置には、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が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、ウエハＷの姿勢調整及び成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。即ち、このプログラムは、例えば成膜装置のメンテナンス時などにおいて、天板部４に対して載置部３の姿勢を水平に設定するための姿勢調整プログラム１０１と、このプログラム１０１により姿勢を設定した載置部３上にウエハＷを載置して成膜処理を行う成膜プログラム１０２と、を備えている。これらプログラム１０１、１０２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である記憶部１１０から制御部１００内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の作用について、図４〜図７を参照して説明する。この時、処理容器２が真空雰囲気に維持された状態となっており、既に後述のメンテナンスが行われていて、天板部４に対して載置部３の姿勢が水平になっているものとする。従って、既述の図１に示すように、昇降板４１に対して押しネジ５２の上端部が当接しており、当該昇降板４１に対して下側フランジ部３３ｂ（載置部３）の姿勢を規制した状態となっている。
【００３３】
始めに、載置部３を下方側に位置させると共に、ゲートバルブ６を開放して、処理容器２の外部（真空搬送室）に設けられた搬送アーム（いずれも図示せず）と昇降ピン７とを用いて、ヒータ３１により成膜温度に加熱された載置部３にウエハＷを載置する。次いで、ゲートバルブ６を閉じて、載置部３を処理位置に上昇させる。この処理位置では、ガス通流空間Ｐ１の高さ寸法（対向面部７２ａと載置部３上のウエハＷの表面との間の離間寸法）ｊが面内に亘って揃うと共に、当該高さ寸法ｊは、０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍこの例では０．５ｍｍとなるように設定されている。尚、既述の図２は、前記高さ寸法ｊを模式的に大きく描画している。
【００３４】
そして、処理容器２内の圧力を設定圧力に設定すると共に、図４に示すように、ガスシャワーヘッド６３から下方のウエハＷに向かって塩化チタンガスを処理ガスとして供給する。この処理ガスは、ガス下降空間Ｐ２を速やかに下降すると共に、ウエハＷの近傍位置にて周方向に沿って放射状に広がっていく。この時、対向面部７２ａと載置部３上のウエハＷとが平行になっているので、処理ガスは、ウエハＷの周方向に亘って均等の流速（濃度）で通流していく。この処理ガスにウエハＷが接触すると、当該処理ガスの成分がウエハＷに吸着する。また、天板部４とカバー部材３ａとの間の隙間寸法が極めて小さくなっていることから、ウエハＷの上方側の領域である処理空間において処理ガスの圧力が処理容器２内の圧力（載置部３の下方側の圧力）よりも高くなり、従って処理ガスの吸着量は面内に亘って均一となる。
【００３５】
次に、処理ガスの供給を停止すると共に、図５に示すように、ガスシャワーヘッド６３からパージガス（置換ガス）を処理容器２内に供給する。この時、ガス下降空間Ｐ２を既述のように細く（内径寸法ｒを小さく）設定しているので、このガス下降空間Ｐ２では上下方向の渦流（水平軸周りに回転するガス流れ）が起こりにくい。また、ガス通流空間Ｐ１の高さ寸法ｊを小さく設定しているので、ウエハＷの上方側の領域である処理空間の容積が極めて小さくなっている。従って、この処理空間における処理ガスは、パージガスによって速やかに排気部９１に向かって排気されて、パージガスに置換される。
【００３６】
その後、図６に示すように、ガスをアンモニアガスに切り替えて、ウエハＷ上に吸着した塩化チタンガスの成分を窒化する。この時、既述のように各空間Ｐ１、Ｐ２の容積を小さく構成していることから、また載置部３の下方側の圧力よりもウエハＷの上方側の処理空間の圧力を高めていることから、ウエハＷの面内に亘って効率良く窒化反応が起こる。こうして図７に示すように、パージガスにより再度処理空間における雰囲気を置換した後、以上説明したように塩化チタンガス及びアンモニアガスをウエハＷに対して交互に供給することにより、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）などからなる薄膜がウエハＷ上に成膜される。
【００３７】
ここで、ウエハＷに対して成膜処理を開始する前に、天板部４に対して載置部３の姿勢を水平に設定する時には、以下に説明する一連の工程が行われる。即ち、成膜処理を行う時には、予め載置部３の姿勢を調整しておくことにより、天板部４に対する載置部３の姿勢が水平に保たれている。具体的には、天板部４に対して載置部３が水平となるように設定すると、その後も載置部３が昇降部３７と共に昇降するので、当該昇降部３７のモータ３６のエンコーダ値を介して載置部３の水平姿勢を維持できる。
【００３８】
一方、例えば処理容器２の内部のメンテナンスを行う時、あるいはこの成膜装置を含む基板処理装置の立ち上げ時などにおいて、天板部４に対して載置部３の姿勢が水平になっていない（傾いている）おそれがある。即ち、支持柱３２に対して載置部３が僅かに傾斜して接続されていたり、あるいはボールネジ３５が僅かに歪んでいたりする場合があるので、載置部３をそのまま（姿勢を調整せずに）使用すると、ウエハＷに対する処理が面内で不均一になってしまうおそれがある。そこで、ウエハＷに対して成膜処理を開始する前に、以下に説明するように、天板部４に対して載置部３の姿勢を水平となるように調整している。
【００３９】
始めに、処理容器２が大気雰囲気の時には、下側フランジ部３３ｂは、基部４６に支持されている。また、押しネジ５２は、上端部が昇降板４１の下面よりも下方側に離間した位置に設定されている。
【００４０】
そして、処理容器２内の真空引きを開始してある真空度以上に当該処理容器２内が減圧されると、既述のように、載置部３の荷重よりも処理容器２の内外の差圧に基づく吸引力の方が大きくなるので、下側フランジ部３３ｂは、皿バネ４２を収縮させながら載置部３と共に上昇して、昇降板４１（規制部４８）に接触する。次いで、天板部４に対してカバー部材３ａが当接するまで昇降板４１を介して当該載置部３を上昇させていくと、載置部３が天板部４に対して傾斜している場合には、図８に示すように、カバー部材３ａにおける一端側（例えば図８中左端）が天板部４に接触する。尚、図８では、載置部３の傾斜している様子を誇張して大きく描画している。
【００４１】
続いて、昇降部３７を更に例えば１ｍｍ程度上昇させると、カバー部材３ａのうち天板部４に既に接触していた部位（図８中左側）については、それ以上上昇できないので、下側フランジ部３３ｂにおける左側の部位は、左側の昇降部３７の上昇に追随できず、相対的に見ると昇降板４１から下方側に離間していく。従って、この左側における緩衝機構４３は、僅かに伸張して、復元力が小さくなる。一方、カバー部材３ａのうち天板部４に接触していない部位（図８中右側）については、天板部４との間が離間しているので、当該天板部４に接触するまで、昇降部３７の上昇に伴って移動する。こうして図９に示すように、カバー部材３ａが面内に亘って天板部４に接触するので、載置部３上のウエハＷと天板部４の下面とが互いに平行になる。
【００４２】
次に、昇降板４１に対する下側フランジ部３３ｂ（載置部３）の姿勢を規制する。即ち、押しネジ５２の上端部が昇降板４１に接触するまで、当該押しネジ５２を昇降板４１に向かって各々上昇させる。具体的には、押しネジ５２の下方側のモータ５４から押しネジ５２に加えられる荷重（トルク）が各押しネジ５２間で揃うまで、各々のモータ５４を駆動する。そして、例えば作業者によりナット５３を下側フランジ部３３ｂに向かって締め付けて、各々の押しネジ５２を固定する。
【００４３】
そして、図１０に示すように、載置部３を例えば１０ｍｍ下降させると、既述の図８中左側の規制部４８と受け部４９とが離間しているので、処理容器２内と大気雰囲気との間の差圧により、これら規制部４８と受け部４９とが接触するまで当該左側の下側フランジ部３３ｂが上昇しようとする。しかし、下側フランジ部３３ｂと昇降板４１との間には、押しネジ５２が配置されているので、昇降板４１と下側フランジ部３３ｂとの間の離間距離が維持されたまま、即ち天板部４に対する載置部３の水平姿勢が保たれたまま、載置部３が下降することになる。こうして既述のガス通流空間Ｐ１は、高さ寸法ｊが面内に亘って揃うと共に既述の寸法となる。そして、この時の各モータ３６のエンコーダのパルス値を記憶して、ウエハＷに対して成膜処理を行う時の処理位置として設定する。
【００４４】
上述の実施の形態によれば、載置部３上のウエハＷの中心位置から外周側に離間距離Ｄだけ離れた位置よりも外側にガス通流空間Ｐ１を形成している。そして、ウエハＷに対して成膜処理を行う時には、このガス通流空間Ｐ１の高さ寸法ｊが面内に亘って揃い、且つ０．２ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるようにしている。そのため、反応ガスを切り替える時には、パージガスがガス通流空間Ｐ１を速やかに通流し、しかもガス下降空間Ｐ２では上下方向の渦流が形成されにくいので、ガス下降空間Ｐ２の雰囲気を速やかに置換できる。そのため、良好なスループットでＡＬＤ法を用いた成膜処理を行うことができる。
【００４５】
また、天板部４と載置部３との間に狭小な空間を形成しているので、ウエハＷの近傍の処理ガスの圧力を高めて、処理ガスを面内に亘って均一に吸着させることができ、良好なカバレッジ性を得ることができる。この時、天板部４に対して載置部３を水平に設定するにあたり、カバー部材３ａをいわば水平出しの基準として用いているので、当該載置部３の姿勢を容易に調整できる。更に、緩衝機構４３を設けているので、載置部３を揺動自在に構成できる。
更に、天板部４における載置部３側の部位（キャップ部材７２）を金属などよりも熱伝導性の低いアルミナにより構成しているので、キャップ部材７２をウエハＷに近接させても、当該キャップ部材７２を介してウエハＷの熱が放熱されることを抑制できる。
【００４６】
ここで、高さ調整部材として載置部３側にカバー部材３ａを設けたが、天板部４側にこのような高さ調整部材を設けても良い。この場合天板部４には、載置部３にウエハＷが載置される領域よりも外周側に、例えば当該領域を周方向に亘って囲むリング状の部材が設けられる。
【００４７】
また、天板部４に対して載置部３が水平となるように調整するにあたり、以下のように構成しても良い。即ち、図１１に示すように、載置部３におけるウエハＷが載置される領域よりも外側に、カバー部材３ａに代えて、例えば高さ寸法が２０ｍｍ程度に各々設定された突起部１２０を周方向に沿って例えば４カ所に設けても良い。
【００４８】
そして、このような構成の装置において、ウエハＷを載置した載置部３を上昇させた時に、天板部４に対して載置部３が傾斜している時には、載置部３の一端側における突起部１２０が天板部４に当接する。次に、載置部３を更に上昇させると、緩衝機構４３の緩衝作用により、天板部４に対して突起部１２０が面内に亘って接触して、天板部４と載置部３とが平行になる。こうして載置部３上のウエハＷに対して処理ガスやパージガスを供給することにより、既述の成膜処理が行われる。これらガスは、突起部１２０の側方側を排気部９１に向かって通流することになる。従って、この突起部１２０は、既述のカバー部材３ａの隙間規制部材としての機能に加えて、対向面部７２ａと載置部３上のウエハＷとの間の高さ寸法ｊを規制する役割を持っている。
突起部１２０についても、載置部３上に設けることに代えて、天板部４の下面に設けても良い。
【００４９】
また、図１２に示すように、ガス下降空間Ｐ２が上方側から下方側に向かうにつれて拡径して概略円錐形状となるように、当該ガス下降空間Ｐ２の直径寸法ｒを調整しても良い。この場合においても、ガス通流空間Ｐ１は、載置部３上のウエハＷの中心位置から外周側に離間距離Ｄだけ離間した位置よりも外側の領域では、例えば面内に亘って水平となるように形成される。尚、図１２では、天板部４について簡略化している。以下の図１３も同様である。
【００５０】
更に、図１３に示すように、天板部４（キャップ部材７２）について、載置部３上のウエハＷの外形寸法とほぼ同程度の直径寸法となるように構成しても良い。即ち、対向面部７２ａは、ウエハＷの成膜処理時において外周縁の投影位置がウエハＷの外周縁と同じになる。この場合には、天板部４に対して載置部３の水平出しをする時は、載置部３上にウエハＷを載置していない状態で、ウエハＷを載置する載置面を天板部４に当接させることになる。
【００５１】
更にまた、図１４に示すように、天板部４を天井面６１から下側に離間させた位置にて当該天板部４を上方側から支持するようにしても良い。具体的には、同図（ａ）に示すように、上下方向に筒状に伸びるガス供給管１３０の内部に、多数のガス吐出口６４の形成された円板状のガス拡散板１３１を配置する。また、このガス供給管１３０の下端側の外周面と、キャップ部材７２の内周面とが螺合するように、これらガス供給管１３０及びキャップ部材７２を構成する。そして、図１４（ｂ）に示すように、処理容器２の内部に天板部４を収納した状態で天井面６１により処理容器２の上面側の開口部を塞ぎ、当該天井面６１の上方側からガス供給管１３０を処理容器２内に挿入する。こうしてガス供給管１３０により天板部４を支持すると共に、ガス供給管１３０の外周面と天井面６１に設けられた貫通口とを螺合させ、処理容器２に対してガス供給管１３０を固定する。尚、天井面６１の上方側におけるガス供給管１３０の外周面と当該天井面６１との間には、図示しないシール部材が設けられる。また、図１４では処理容器２や天井面６１、天板部４について簡略化している。
【００５２】
更に、規制機構５１としては、処理容器２の内部と大気雰囲気との間の差圧に抗して載置部３の上昇を規制するようにしたが、緩衝機構４３の復元力に対抗するように、当該緩衝機構４３のレイアウトを変更しても良い。具体的には、図１の成膜装置を例に挙げて説明すると、緩衝機構４３は、昇降板４１と下側フランジ部３３ｂとの間に設けられていることに代えて、図１５に示すように、上側フランジ部３３ａと昇降板４１との間に設けられている。
【００５３】
この構成の成膜装置では、処理容器２内を大気雰囲気に保ったまま、昇降板４１及び緩衝機構４３を介して載置部３を上昇させて、載置部３（カバー部材３ａ）を天板部４に当接させる。その後更に載置部３を僅かに上昇させると、既述の各例と同様に、天板部４に対して載置部３が水平姿勢を取る。この時、図１５中例えば右側の皿バネ４２は、昇降板４１によって上側フランジ部３３ａと昇降板４１との間で圧縮応力を受けるので、伸びようとする復元力を持った状態となる。
【００５４】
続いて、規制機構５１により昇降板４１と下側フランジ部３３ｂとの間の離間寸法を規制すると共に、載置部３を下降させると、右側の皿バネ４２は、復元力により伸びようとする。しかし、当該右側の皿バネ４２を上下方向から挟む部材のうち下方向の昇降板４１については、規制機構５１によって上側フランジ部３３ａに対して下降する動作が規制されている。また、皿バネ４２の上下方向の部材のうち上方向の上側フランジ部３３ａについては、固定部材３４ａによって下側フランジ部３３ｂとの間の離間寸法が一定となっている。従って、右側の皿バネ４２の復元力が規制されるので、載置部３は天板部４に対して水平姿勢を維持する。こうして大気雰囲気において、あるいは大気雰囲気よりも僅かに減圧状態の雰囲気において、パージガスにより雰囲気を置換しながら、互いに反応する処理ガスを交互にウエハＷに供給して薄膜が成膜される。
【００５５】
ガス下降空間Ｐ２の直径寸法ｒとしては、既述の寸法より小さくても良い。従って、ガス通流空間Ｐ１は、既述の寸法より大きくても良い。具体的には、ウエハＷの外形寸法に対するガス下降空間Ｐ２の内径寸法ｒの比率（前記内径寸法÷前記外形寸法）ｋは、大きすぎるとガス下降空間Ｐ２にて上下方向の渦流が生じやすくなり、一方小さすぎるとガスが通流しにくくなることから、好ましくは０．０１〜０．３３より好ましくは０．０２〜０．１３（実際の寸法では５．０ｍｍ〜４０．０ｍｍ）である。
【００５６】
また、載置部３を天板部４に対して昇降させることに代えて、天板部４を載置部３に対して昇降させても良い。緩衝機構４３及び規制機構５１を載置部３側に設けたが、天板部４側に設けても良い。更に、緩衝機構４３としては、皿バネ４２に代えて、スプリングやゴムなどの弾性部材を用いても良い。更にまた、昇降部３７及び緩衝機構４３としては、各々３カ所以上に配置しても良いし、昇降部３７については１カ所であっても良い。
【００５７】
更に、ウエハＷの姿勢を調整するタイミングとしては、装置のメンテナンス時や基板処理装置の立ち上げ時を例に挙げて説明したが、例えば多数のウエハＷに対して連続的に処理を行っている時（処理容器２内が真空雰囲気に維持されている時）に、処理のレシピに応じて天板部４と載置部３上のウエハＷとの高さ寸法ｊを変更する時や、あるいは所定の枚数のウエハＷの成膜処理を行う度に行うようにしても良い。また、真空雰囲気にて天板部４に対して載置部３の水平姿勢を調整する時に、載置部３上にウエハＷを予め載置しておき、載置部３を水平にした後直ぐに成膜処理を開始しても良い。
【００５８】
更にまた、以上説明した例では、成膜装置を基板処理装置に組み込んだ例について説明したが、この成膜装置をスタンドアローンの装置として構成しても良い。この場合には、大気雰囲気に設定された処理容器２に対して各ウエハＷが搬入され、その後真空引きされるので、成膜処理を行う前に、各々のウエハＷに対して天板部４に対する載置部３の姿勢が水平に設定される。
また、載置部３の寸法や基部４６の高さ位置などを極めて精度高く設定できる時（載置部３の姿勢を調整しなくても天板部４に対して載置部３が水平姿勢を取る場合）には、既述の規制機構５１や緩衝機構４３を設けなくても良い。
【００５９】
更に、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しても良い。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）などである。
【００６０】
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しても良い。
【００６１】
更に、反応ガスとして、３種類の反応ガスや４種類の反応ガスを用いても良い。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）を成膜する場合などであり、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。この場合には、Ｓｒ原料ガス→パージガス→酸化ガス→パージガス→Ｔｉ原料ガス→パージガス→酸化ガス→パージガスの順でガスが切り替えられる。また、成膜処理を行う基板として円形のウエハＷについて説明したが、例えば矩形のガラス基板（ＬＣＤ用基板）に対して本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ  半導体ウエハ
２  処理容器
３  載置部
３ａ  カバー部材
４  天板部
３５  ボールネジ
４３  緩衝機構
５１  規制機構
６４  ガス吐出口
７１  リング状部材
７２  キャップ部材
７２ａ  対向面部
【図１】
2013124392.tif 000003
【図２】
2013124392.tif 000004
【図３】
2013124392.tif 000005
【図４】
2013124392.tif 000006
【図５】
2013124392.tif 000007
【図６】
2013124392.tif 000008
【図７】
2013124392.tif 000009
【図８】
2013124392.tif 000010
【図９】
2013124392.tif 000011
【図１０】
2013124392.tif 000012
【図１１】
2013124392.tif 000013
【図１２】
2013124392.tif 000014
【図１３】
2013124392.tif 000015
【図１４】
2013124392.tif 000016
【図１５】
2013124392.tif 000017