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JP7664717B2 - 真空処理装置および傾き調整方法 - Google Patents
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JP7664717B2 - 真空処理装置および傾き調整方法 - Google Patents

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Description

本開示は、真空処理装置および傾き調整方法に関する。
下記の特許文献１には、処理容器の底部の下方に、基板を載置する載置台の傾きを調整するための調整板を配置し、処理容器の底部と調整板とをボルトで締結する構造が開示されている。
特開２００１－２３０３０７号公報
本開示は、処理容器の上部壁に対するステージの傾きを抑制することができる真空処理装置および傾き調整方法を提供する。
本開示の一態様は、真空処理装置であって、処理容器と、ステージと、支持部材と、傾き変更部と、距離測定部と、制御部とを備える。処理容器は、上部壁、底壁、および側壁を有し、内部を真空雰囲気に維持可能である。ステージは、処理容器内に設けられ、基板が載せられる。また、ステージは、基板を上部壁に対向するように保持する。支持部材は、処理容器の底壁を貫通してステージを下方から支持する。傾き変更部は、処理容器の外部に位置する支持部材の端部に設けられ、処理容器の上部壁に対してステージの傾きを変更する。距離測定部は、ステージに対向する上部壁の面における測定位置において上部壁とステージとの間の距離を測定する。制御部は、距離測定部によって測定された上部壁とステージとの間の距離に基づいて、上部壁とステージとが平行になるように傾き変更部を制御する。
本開示によれば、処理容器の上部壁に対するステージの傾きを抑制することができるという効果を奏する。
図１は、一実施形態における真空処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図２は、ステージの一例を示す平面図である。 図３は、吸収機構の構造の一例を示す拡大断面図である。 図４は、一実施形態における傾き調整方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、レーザ光の光軸がステージの貫通孔を通過する角度となった状態のステージの一例を示す平面図である。 図６は、ステージがレーザ光を遮る角度となった状態のステージの一例を示す平面図である。 図７は、ステージがレーザ光を遮る角度となった状態の真空処理装置の一例を示す概略断面図である。 図８は、ステージの他の例を示す平面図である。 図９は、ステージの他の例を示す平面図である。 図１０は、ステージの他の例を示す平面図である。
以下、図面を参照して本願の開示する真空処理装置および傾き調整方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示する真空処理装置および傾き調整方法が限定されるものではない。
真空処理装置において、上部壁の下面に対して、基板が載せられるステージの面を平行にするためには、上部壁の下面に対して基板が載せられるステージの面がどれくらい傾いているのかを検出する必要がある。上部壁の下面に対する基板が載せられるステージの面の傾きを精度良く検出することにより、ステージの傾きの調整量を精度よく算出でき、上部壁に対するステージの傾きを抑制することができる。
そこで、本開示は、上部壁に対するステージの傾きを抑制することができる技術を提供する。
［真空処理装置１００の構成］
図１は、一実施形態における真空処理装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。図１に例示された真空処理装置１００は、真空雰囲気において成膜を行う装置である。例えば図１に示された真空処理装置１００は、基板Ｗに対して、プラズマを用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理を行なう装置である。
真空処理装置１００は、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム、ニッケル等の金属により略円筒状に形成された処理容器１を備える。処理容器１は、底壁１ｂおよび側壁１ｆを有する。処理容器１は、接地されている。処理容器１は、内部を真空雰囲気に維持することができるように気密に構成されている。処理容器１の側壁１ｆには、基板Ｗを搬入および搬出するための開口部１ａが形成されている。開口部１ａは、ゲートバルブＧによって開閉される。処理容器１の底壁１ｂには、石英等の光を透過する材料により形成された窓１ｅが設けられている。
処理容器１の内部には、ステージ２が設けられている。ステージ２は、例えばアルミニウム、ニッケル等の金属、または、金属メッシュ電極が埋め込まれた窒化アルミ(ＡｌＮ)等により、扁平な略円柱状に形成されている。ステージ２の上面には、半導体ウエハ等の処理対象となる基板Ｗが載せられる。本実施形態において、基板Ｗが載せられるステージ２の領域の外側の領域におけるステージ２の下面は、基板Ｗが載せられるステージ２の上面に対して平行となるように形成されている。ステージ２は、下部電極としても機能する。ステージ２は、支持部材２ａにより下方から支持されている。ステージ２の下方であって、処理容器１の底壁１ｂには、開口部１ｃが形成されている。支持部材２ａは、略円筒状に形成されており、ステージ２から鉛直下方に延伸し、処理容器１の底壁１ｂの開口部１ｃを貫通している。開口部１ｃは、支持部材２ａの直径よりも大きい直径で形成されている。
ステージ２には、ヒータ２ｂが内蔵されている。ヒータ２ｂは、処理容器１の外部から供給された電力に応じて発熱し、ステージ２に載せられた基板Ｗを加熱する。また、図示は省略するが、ステージ２の内部には、処理容器１の外部に設けられたチラーユニットによって温度制御された冷媒が供給される流路が形成されている。ヒータ２ｂによる加熱と、チラーユニットから供給された冷媒による冷却とにより、ステージ２は、基板Ｗを予め定められた温度に制御することができる。なお、ステージ２には、ヒータ２ｂが設けられず、チラーユニットから供給される冷媒により基板Ｗの温度制御が行われてもよい。
また、図示は省略するが、ステージ２の内部には、外部から供給される電圧によって静電気力を発生させる電極が埋め込まれている。この電極から発生した静電気力により、基板Ｗがステージ２の上面に吸着保持される。また、図示は省略するが、ステージ２には、処理容器１の外部に設けられた図示しない搬送機構との間で基板Ｗを受け渡すための昇降ピンが設けられている。
また、ステージ２には、例えば図１および図２に示されるように、複数の貫通孔２０が形成されている。図２は、ステージ２の一例を示す平面図である。それぞれの貫通孔２０は、基板Ｗが載せられるステージ２上の領域２ｅよりもステージ２の外周側に設けられている。また、本実施形態において、複数の貫通孔２０は、等間隔となるようにステージ２の外周に沿って配置されている。それぞれの貫通孔２０は、例えば、ステージ２の中心Ｏとそれぞれの貫通孔２０とを結ぶ線分のなす角度が１２０°となるように配置されている。
図１に戻って説明を続ける。ステージ２の上方には、例えばアルミニウム、ニッケル等の導電性の金属により略円板状に形成されたシャワーヘッド３が設けられている。シャワーヘッド３の下面とステージ２の上面との間の空間は、成膜処理が行われる処理空間である。シャワーヘッド３は、セラミックス等の絶縁部材１ｄを介して、ステージ２の上部に支持されている。これにより、処理容器１とシャワーヘッド３とは、電気的に絶縁されている。シャワーヘッド３は、処理容器１の天井部分を構成している。シャワーヘッド３は、上部壁の一例である。
シャワーヘッド３は、天板３ａと、シャワープレート３ｂとを有する。天板３ａは、処理容器１内を上側から塞ぐように設けられている。シャワープレート３ｂは、天板３ａの下方に、ステージ２に対向するように設けられている。天板３ａには、ガス拡散室３ｃが形成されている。天板３ａとシャワープレート３ｂには、ガス拡散室３ｃに連通する複数のガス吐出孔３ｄが形成されている。
天板３ａには、ガス拡散室３ｃへガスを導入するためのガス導入口３ｅが形成されている。ガス導入口３ｅには、配管３６を介してガス供給部３５が接続されている。ガス供給部３５は、成膜処理に用いられる各種ガスのガス供給源と、それぞれのガス供給源に接続されたガス供給ラインとを有している。各ガス供給ラインは、バルブおよび流量制御器等、ガスの流れを制御する制御機器が設けられている。ガス供給部３５は、各ガス供給ラインに設けられた制御機器により流量が制御された各種ガスを配管３６を介してシャワーヘッド３へ供給する。シャワーヘッド３に供給されたガスは、ガス拡散室３ｃ内を拡散し、それぞれのガス吐出孔３ｄからシャワーヘッド３の下方の処理空間へ吐出される。
また、シャワープレート３ｂは、ステージ２と対になり、処理空間に容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成するための電極板としても機能する。シャワーヘッド３には、整合器３１を介してＲＦ（Radio Frequency）電源３０が接続されている。ＲＦ電源３０は、整合器３１を介してシャワーヘッド３にＲＦ電力を供給する。ＲＦ電源３０からシャワーヘッド３に供給されたＲＦ電力は、シャワーヘッド３の下面から処理空間内に供給される。処理空間内に供給されたガスは、処理空間内に供給されたＲＦ電力によってプラズマ化される。なお、ＲＦ電源３０は、シャワーヘッド３に代えてステージ２にＲＦ電力を供給してもよい。この場合、シャワーヘッド３は、接地される。また、ＲＦ電源３０は、ステージ２およびシャワーヘッド３の両方に、異なる周波数および大きさのＲＦ電力を供給してもよい。
ステージ２を支持する支持部材２ａの下端部２ｄは、処理容器１の外部に位置し、回転部８に接続されている。回転部８は、回転軸８０と、真空シール８１と、モータ８２とを有する。支持部材２ａの下端部２ｄは、回転軸８０の上端に連結している。回転軸８０は、支持部材２ａと一体となって、ステージ２の中心Ｏを通る軸を中心として回転する。回転軸８０の下端部には、スリップリング８３が設けられている。スリップリング８３は、電極を有し、ステージ２内部の部品へ給電するための種々の配線に電気的に接続されている。例えば、スリップリング８３は、ステージ２に埋設されたヒータ２ｂへ給電する配線に電気的に接続される。また、例えば、スリップリング８３は、ステージ２上に基板Ｗを静電気力により吸着させるための電極に電圧を印加する配線に電気的に接続される。
モータ８２は、回転軸８０を回転させる。回転軸８０が回転することにより、支持部材２ａを介してステージ２が回転する。回転軸８０が回転すると、回転軸８０と共にスリップリング８３も回転するが、スリップリング８３と配線との間の電気的な接続は維持される。
真空シール８１は、例えば磁性流体シールであり、回転軸８０の周囲に設けられる。真空シール８１は、回転軸８０を気密に封止しつつ、回転軸８０の滑らかな回転を維持することができる。また、図示は省略するが、昇降機構は、支持部材２ａを昇降させることにより、ステージ２を処理位置と受け渡し位置との間で昇降させる。
支持部材２ａの下端部２ｄには、真空シール８１を介して傾き変更部７が連結されている。傾き変更部７は、吸収機構７０と、べローズ７１と、複数（例えば６本）のアクチュエータ７２と、ベース部材７３とを有する。
べローズ７１は、支持部材２ａの周囲を囲むように設けられている。べローズ７１の上端は吸収機構７０に形成された開口部７０ａを貫通して処理容器１の底壁１ｂに接続され、べローズ７１の下端はベース部材７３に接続されている。これにより、べローズ７１は、処理容器１の底壁１ｂとベース部材７３との間の空間を気密に封止する。べローズ７１は、ベース部材７３の移動に応じて伸縮可能である。
ベース部材７３は、処理容器１の外部に位置する支持部材２ａの下端部２ｄに真空シール８１を介して連結されており、支持部材２ａおよびステージ２と一体的に移動することができる。ベース部材７３には、支持部材２ａの下端部２ｄの直径よりも大きい直径を有する開口部７３ａが形成されている。支持部材２ａは、開口部７３ａを貫通し、支持部材２ａの下端部２ｄが回転軸８０に連結されている。真空シール８１は、支持部材２ａの下端部２ｄに連結された回転軸８０の周囲に設けられており、ベース部材７３は、真空シール８１の上面に固定されている。これにより、ベース部材７３は、真空シール８１、回転軸８０、および支持部材２ａを介してステージ２と接続され、ステージ２と一体的に移動することができる。
複数のアクチュエータ７２は、処理容器１の底壁１ｂとベース部材７３との間に互いに並列に設けられており、処理容器１の底壁１ｂに対してベース部材７３の傾きを相対的に変更することにより、ステージ２の傾きを変更することができる。なお、複数のアクチュエータ７２は、処理容器１の底壁１ｂに対してベース部材７３の位置を相対的に変更してもよい。複数のアクチュエータ７２は、伸縮可能であり、ベース部材７３に自在継手を介して回転摺動可能に連結されていると共に、処理容器１の底壁１ｂ側に自在継手を介して回転摺動可能に連結されている。
複数のアクチュエータ７２およびベース部材７３は、ベース部材７３を例えば図１に示すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向、並びに、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、およびＺ軸回りの回転の方向へそれぞれ移動可能なパラレルリンク機構を形成する。複数のアクチュエータ７２およびベース部材７３により形成されるパラレルリンク機構の移動座標系は、処理容器１の座標系と一致するように予め調整されている。パラレルリンク機構によって処理容器１の底壁１ｂとベース部材７３とが連結されることで、複数のアクチュエータ７２は、処理容器１の底壁１ｂに対してベース部材７３を相対的に移動させることが可能となる。これにより、ステージ２の傾きを調整することができる。例えば、複数のアクチュエータ７２は、処理容器１の底壁１ｂに対して予め定められた方向（例えば、図１のＸ軸回りおよびＹ軸回りの回転方向の少なくともいずれかの方向）にベース部材７３を傾けることで、ステージ２の傾きを変更することができる。
吸収機構７０には、処理容器１の底壁１ｂの開口部１ｃを介して処理容器１の内部に連通する開口部７０ａが形成されている。複数のアクチュエータ７２は、処理容器１の底壁１ｂに連結されることなく、吸収機構７０に連結される。これにより、処理容器１の底壁１ｂに変形が生じた場合でも、処理容器１の底壁１ｂの変形による応力が吸収機構７０により吸収される。そのため、処理容器１の底壁１ｂの変形による応力が複数のアクチュエータ７２に伝わらず、ステージ２の傾きの調整精度の低下を抑制することができる。
吸収機構７０は、処理容器１の底壁１ｂに設けられ、処理容器１の底壁１ｂの変形を吸収する。図３は、吸収機構７０の構造の一例を示す拡大断面図である。吸収機構７０は、板部材７００と、リンク部材７０１とを有する。
板部材７００は、板状かつ環状に形成されており、処理容器１の底壁１ｂの下方に配置されている。板部材７００は、処理容器１からの熱や振動の伝達を遮断する観点から、処理容器１の底壁１ｂとは間隔を空けて配置されている。
リンク部材７０１は、一端が処理容器１の底壁１ｂに回転摺動可能に連結されるとともに、他端が板部材７００に回転摺動可能に連結されている。例えば図３に示されるように、処理容器１の底壁１ｂには、凹部１ｂ１が形成されており、凹部１ｂ１には、球面軸受１ｂ２が設けられている。リンク部材７０１の一方の端部には球面の凸部７０２が形成されている。凸部７０２が球面軸受１ｂ２に連結されることで、リンク部材７０１は、凸部７０２および球面軸受１ｂ２を介して処理容器１の底壁１ｂに回転摺動可能に連結される。一方、板部材７００の上面には、処理容器１の凹部１ｂ１に対応する位置に凹部７０３が形成されている。凹部７０３には、球面軸受７０４が設けられている。リンク部材７０１の他方の端部には球面の凸部７０５が形成されている。凸部７０５が球面軸受７０４に連結されることで、リンク部材７０１は、凸部７０５および球面軸受７０４を介して板部材７００に回転摺動可能に連結される。
リンク部材７０１は、処理容器１の底壁１ｂの変形に応じた方向に回転することで、板部材７００への変形の伝達を抑制する。例えば、処理容器１の底壁１ｂが図３の矢印の方向に変形した場合、リンク部材７０１は、底壁１ｂの変形の応力を受けるが、底壁１ｂと共に図１の矢印の方向に回転することで、底壁１ｂの変形による板部材７００への応力の伝達を抑制する。複数のアクチュエータ７２は、板部材７００に連結されている。これにより、処理容器１の底壁１ｂの変形による応力が板部材７００を介して複数のアクチュエータ７２に伝わらず、ステージ２の位置や傾きの調整精度の低下を抑制することができる。
リンク部材７０１は、板部材７００の延在方向に沿って複数配置されている。本実施形態において、リンク部材７０１は、板部材７００の延在方向に沿って略均等な間隔で例えば３つ設けられている。なお、リンク部材７０１は、板部材７００の延在方向に沿って略均等な間隔で４つ以上設けられていてもよい。
また、板部材７００には、距離測定部９が固定されている。本実施形態において、距離測定部９は、発光部と受光部とを有し、発光部が物体に光（例えばレーザ光）を照射し、受光部が物体から反射された光を受光する。そして、距離測定部９は、発光部が照射した光と受光部が受光した光とに基づいて、距離測定部９と物体との間の距離を測定する。例えば、距離測定部９は、発光部が照射した光の位相と受光部が受光した光の位相との差に基づいて、距離測定部９と物体との間の距離を測定する。なお、距離測定部９は、照射した光および受光した光に関するタイミング等の情報を制御部１０２へ出力し、距離測定部９から受け取った情報に基づいて制御部１０２が距離測定部９と物体との間の距離を測定してもよい。
本実施形態において、複数の距離測定部９は、板部材７００に固定されている。処理容器１の底壁１ｂの変形による応力は吸収機構７０によって低減されるため、処理容器１の底壁１ｂの変形による応力は板部材７００に伝わりにくい。そのため、処理容器１の底壁１ｂが変形した場合であっても、距離測定部９による距離の測定精度を高く維持することができる。
本実施形態において、板部材７００には、板部材７００の延在方向に沿って３個の距離測定部９が設けられている。３個の距離測定部９は、それぞれのレーザ光の光軸Ｌａが、ステージ２の中心Ｏを通るＺ軸に平行な線から予め定められた距離離れた位置となるように配置されている。予め定められた距離とは、ステージ２の中心Ｏからそれぞれの貫通孔２０（図２参照）の中心までの距離である。また、本実施形態において、処理容器１の底壁１ｂには３個の窓１ｅが設けられている。それぞれの窓１ｅは、それぞれの距離測定部９とシャワーヘッド３との間に配置されている。また、本実施形態において、複数の距離測定部９は、シャワーヘッド３の下面に交差する方向から見た場合に、等間隔となるようにステージ２の外周に沿って配置されている。例えば、それぞれの距離測定部９は、ステージ２の中心Ｏを通りＺ軸と平行な直線とＸ軸およびＹ軸に平行な平面との交点からそれぞれの距離測定部９とを結ぶ線分のなす角度が１２０°となるように板部材７００に配置されている。なお、他の形態において、板部材７００には、板部材７００の延在方向に沿って４個以上の距離測定部９が設けられていてもよい。
このような構成により、シャワーヘッド３へ向けて距離測定部９から照射された光の光軸Ｌａ上に貫通孔２０が配置される角度となるまでステージ２が回転した場合、それぞれの距離測定部９から発せられたレーザ光が窓１ｅおよび貫通孔２０を通過する。窓１ｅおよび貫通孔２０を通過したレーザ光は、シャワーヘッド３の下面の位置３ｆ（図１参照）に照射される。そして、シャワーヘッド３の下面の位置３ｆで反射したレーザ光が、貫通孔２０および窓１ｅを通過して距離測定部９において受光される。これにより、それぞれの距離測定部９において、シャワーヘッド３と距離測定部９との間の第１の距離を測定することができる。また、本実施形態において、３個の距離測定部９は、シャワーヘッド３の下面に交差する方向から見た場合に、等間隔となるようにステージ２の外周に沿って配置されている。これにより、シャワーヘッド３へ向けて距離測定部９から照射された光の光軸Ｌａ上に貫通孔２０が配置される角度となるまでステージ２が回転した場合、それぞれの距離測定部９から発せられたレーザ光が窓１ｅおよび貫通孔２０を同時に通過することができる。そのため、複数の距離測定部９は、同時に第１の距離を測定することができ、複数の距離測定部９による第１の距離の測定時間を短縮することができる。なお、レーザ光が照射されるシャワーヘッド３の下面の位置３ｆは、平坦な面であることが好ましい。シャワーヘッド３の下面の位置３ｆは、測定位置の一例である。
一方、シャワーヘッド３へ向けて距離測定部９から照射されたレーザ光の光路を遮る角度となるまでステージ２が回転した場合、それぞれの距離測定部９から発せられたレーザ光が窓１ｅを通過してステージ２の下面に照射される。そして、ステージ２の下面で反射したレーザ光が、窓１ｅを通過して距離測定部９において受光される。これにより、それぞれの距離測定部９において、ステージ２の下面と距離測定部９との間の第２の距離を測定することができる。
ところで、真空処理装置１００では、処理容器１の内部の圧力が大気圧よりも低い圧力に制御される場合、処理容器１の外部との圧力差により処理容器１が変形する。また、処理容器１は、処理容器１への温度制御や、処理容器１内で実施された基板処理の熱により、処理容器１の温度が変化する。処理容器１の温度が変化することでも処理容器１は変形する。処理容器１が変形すると、処理容器１の変形による応力がステージ２に伝わり、シャワーヘッド３に対してステージ２が傾く場合がある。基板Ｗに対する処理では、処理の均一性を高めるために、処理容器１内でのガスの分布や流れ、ＲＦ電力の分布等の均一性を高める必要がある。そのための一つの要素として、シャワーヘッド３とステージ２とを平行に保つことが重要である。しかし、処理容器１が変形すると、シャワーヘッド３に対してステージ２が傾き、処理容器１内でのガスの分布等に偏りが発生する場合がある。
そこで、本実施形態における真空処理装置１００では、処理容器１の底壁１ｂと、ステージ２と一体的に移動可能なベース部材７３との間に複数のアクチュエータ７２が設けられている。複数のアクチュエータ７２は、底壁１ｂに対してベース部材７３を相対的に移動させることで、シャワーヘッド３に対してステージ２の傾きを調整する。これにより、処理容器１の変形に起因してシャワーヘッド３に対してステージ２が傾いた場合でも、シャワーヘッド３とステージ２とが平行になるようにステージ２の傾きを調整することができる。この結果、本実施形態における真空処理装置１００は、処理容器１の変形に起因した、シャワーヘッド３に対するステージ２の傾きを抑制することができ、その結果、成膜処理等の基板処理における面内均一性を向上させることができる。
処理容器１の底壁１ｂには、排気口４０が形成されている。排気口４０には、配管４１を介して排気装置４２が接続されている。排気装置４２は、真空ポンプや圧力調整バルブ等を有する。排気装置４２により処理容器１内を予め定められた真空度まで減圧することができる。
制御部１０２は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件を含むレシピ等が格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、本体１０１の各部を制御する。
［傾き調整方法］
図４は、一実施形態における傾き調整方法の一例を示すフローチャートである。図４に例示された各ステップは、制御部１０２が本体１０１の各部を制御することにより実現される。
まず、基板Ｗが処理容器１内に搬入される（Ｓ１０）。ステップＳ１０では、ゲートバルブＧが開かれ、図示しない搬送装置により基板Ｗが開口部１ａを介して処理容器１内に搬入され、ステージ２に載せられる。そして、ゲートバルブＧが閉じられ、静電気力により基板Ｗがステージ２の上面に吸着保持される。
次に、処理容器１内の圧力の調整が開始される（Ｓ１１）。ステップＳ１１では、ガス供給部３５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内にガスが供給され、排気装置４２により処理容器１内のガスが排気され、排気装置４２内の圧力調整バルブにより処理容器１内の圧力が予め定められた圧力に調整される。予め定められた圧力とは、例えば基板Ｗの処理を行う際の圧力である。
次に、基板Ｗの温度の調整が開始される（Ｓ１２）。ステップＳ１２では、ステージ２に内蔵されたヒータ２ｂに電力が供給され、基板Ｗが加熱される。また、ステージ２の内部に形成された流路にチラーユニットによって温度制御された冷媒が供給されることにより、ステージ２が冷却され、ステージ２を介して基板Ｗが冷却される。ヒータ２ｂによる加熱と、冷媒による冷却とによって、基板Ｗの温度が予め定められた温度に調整される。予め定められた温度とは、例えば基板Ｗの処理を行う際の温度である。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２の順番は逆であってもよく、また、ステップＳ１１とステップＳ１２とは同時進行してもよい。
次に、制御部１０２は、処理容器１内の圧力が予め定められた範囲内の圧力に調整され、且つ、基板Ｗの温度が予め定められた範囲内の温度に調整されたか否かを判定する（Ｓ１３）。処理容器１内の圧力が予め定められた範囲内の圧力に調整されていないか、または、基板Ｗの温度が予め定められた範囲内の温度に調整されていない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、制御部１０２は、再びステップＳ１３に示された処理を実行する。
一方、処理容器１内の圧力が予め定められた範囲内の圧力に調整され、且つ、基板Ｗの温度が予め定められた範囲内の温度に調整された場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、制御部１０２は、次のように回転部８を制御する。即ち、制御部１０２は、ステージ２の貫通孔２０の位置が、シャワーヘッド３へ向けて距離測定部９から照射されたレーザ光の光軸Ｌａを通過させる位置となる角度となるまでステージ２を回転させるように回転部８を制御する（Ｓ１４）。ステップＳ１４は、第１の回転工程の一例である。これにより、例えば図１および図５に示されるように、それぞれの距離測定部９から照射されたレーザ光の光軸Ｌａが貫通孔２０を通過し、シャワーヘッド３の下面の位置３ｆに照射される。そして、シャワーヘッド３の下面の位置３ｆで反射したレーザ光が、貫通孔２０を通過して距離測定部９において受光される。
本実施形態において、それぞれの貫通孔２０は、例えば図２に示されたように、基板Ｗが載せられるステージ２上の領域２ｅよりもステージ２の外周側に設けられている。そのため、ステージ２の上に基板Ｗが載せられた状態でも、それぞれの距離測定部９から照射されたレーザ光が貫通孔２０を通過することができる。
次に、距離測定部９は、シャワーヘッド３に照射したレーザ光とシャワーヘッド３から受光した反射光とに基づいて、距離測定部９とシャワーヘッド３との間の第１の距離を測定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５は、第１の測定工程の一例である。それぞれの距離測定部９において測定された第１の距離は、制御部１０２へ出力される。
次に、制御部１０２は、ステージ２が距離測定部９からシャワーヘッド３へ照射されたレーザ光を遮る角度となるまでステージ２を回転させるように回転部８を制御する（Ｓ１６）。ステップＳ１６は、第２の回転工程の一例である。これにより、例えば図６および図７に示されるように、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されたレーザ光が貫通孔２０によって遮られる。そのため、それぞれの距離測定部９から照射されたレーザ光は、ステージ２の下面の位置２ｃで反射し、距離測定部９において受光される。
次に、距離測定部９は、ステージ２へ照射したレーザ光とステージ２から受光した反射光とに基づいて、距離測定部９とステージ２の下面との間の第２の距離を測定する（Ｓ１７）。ステップＳ１７は、第２の測定工程の一例である。それぞれの距離測定部９において測定された第２の距離は、制御部１０２へ出力される。なお、ステップＳ１４～ステップＳ１５の一連の流れと、ステップＳ１６～Ｓ１７の一連の流れの順番は逆であってもよい。
次に、制御部１０２は、それぞれの距離測定部９において測定された第１の距離および第２の距離に基づいて、距離測定部９が設けられた各位置におけるシャワーヘッド３の下面とステージ２の下面との間の距離を算出する（Ｓ１８）。ステージ２の下方には、３個の距離測定部９が設けられている。そのため、ステップＳ１８では、距離測定部９が設けられた３箇所において、シャワーヘッド３の下面とステージ２の下面との間の距離が算出される。
次に、制御部１０２は、シャワーヘッド３の下面に対するステージ２の下面の傾きを算出する（Ｓ１９）。本実施形態では、距離測定部９が設けられた３箇所において、シャワーヘッド３の下面とステージ２の下面との間の距離が算出されるため、シャワーヘッド３の下面に対するステージ２の下面の相対的な傾きを算出することができる。
ここで、基板Ｗの処理が行われる場合、処理容器１の内部の圧力は大気圧よりも低い圧力に制御される。処理容器１の内部の圧力が大気圧よりも低い圧力に制御される場合、処理容器１の外部との圧力差により処理容器１が変形する場合がある。また、基板Ｗの処理が行われる場合、処理条件によっては、処理容器１の部材の温度が外気の温度とは異なる温度に制御される。処理容器１の部材の温度が外気の温度とは異なる温度に制御される場合、その部材の温度が処理容器１に伝わり、処理容器１の温度が変化する。処理容器１の温度が変化すると、処理容器１が変形する場合がある。
本実施形態では、ステップＳ１３において処理容器１内の圧力が予め定められた範囲内の圧力に調整され、且つ、基板Ｗの温度が予め定められた範囲内の温度に調整されたと判定された後に、各距離測定部９によって第１の距離及び第２の距離が測定される。本実施形態において、予め定められた範囲内の圧力とは、例えば基板Ｗの処理を行う際の圧力である。また、本実施形態において、予め定められた範囲内の温度とは、例えば基板Ｗの処理を行う際の温度である。本実施形態では、基板Ｗの処理を行う際の圧力および温度に調整された後に、第１の距離および第２の距離が測定される。そして、測定された第１の距離および第２の距離に基づいて、シャワーヘッド３の下面に対するステージ２の下面の相対的な傾きが算出される。これにより、実際に基板Ｗの処理が行われる環境におけるシャワーヘッド３の下面に対するステージ２の下面の相対的な傾きを算出することができる。
図４に戻って説明を続ける。制御部１０２は、ステップＳ１９において算出された傾きに基づいて、シャワーヘッド３の下面とステージ２の下面とが平行となるように、ステージ２の傾きを変更する（Ｓ２０）。ステップＳ２０は、変更工程の一例である。ステップＳ２０では、制御部１０２は、ステップＳ１９において算出された傾きを相殺するステージ２の傾きを算出する。そして、制御部１０２は、ステージ２が算出された傾きとなるように、傾き変更部７を制御する。これにより、シャワーヘッド３の下面とステージ２に載置された基板Ｗとを平行に位置決めすることができる。
ステップＳ２０におけるステージ２の傾きの変更が終了した後、基板Ｗに対する処理が実行される（Ｓ２１）。そして、本フローチャートに示された傾き調整方法が終了する。
以上、一実施形態について説明した。本実施形態の真空処理装置１００は、処理容器１と、ステージ２と、支持部材２ａと、傾き変更部７と、距離測定部９と、制御部１０２とを備える。処理容器１は、上部壁、底壁１ｂ、および側壁１ｆを有し、内部を真空雰囲気に維持可能である。ステージ２は、処理容器１内に設けられ、ステージ２には基板Ｗが載せられる。また、ステージ２は、基板Ｗを上部壁に対向するように保持する。支持部材２ａは、処理容器１の底壁１ｂを貫通してステージ２を下方から支持する。傾き変更部７は、処理容器１の外部に位置する支持部材２ａの下端部２ｄに設けられ、処理容器１の上部壁に対してステージ２の傾きを変更する。距離測定部９は、ステージ２に対向する上部壁の面における位置３ｆにおいて上部壁とステージ２との距離を測定する。制御部１０２は、距離測定部９によって測定された上部壁とステージ２との距離に基づいて、上部壁とステージ２とが平行になるように傾き変更部７を制御する。これにより、処理容器１の上部壁に対するステージ２の傾きを抑制することができる。
また、上記した実施形態において、距離測定部９は、上部壁の面における３箇所以上の位置３ｆのそれぞれに対応して１つずつ設けられている。また、制御部１０２は、それぞれの距離測定部９によって測定された上部壁とステージ２との間の距離に基づいて、上部壁とステージ２とが平行になるように傾き変更部７を制御する。これにより、処理容器１の上部壁に対するステージ２の傾きをより精度よく抑制することができる。
また、上記した実施形態における真空処理装置１００は、ステージ２を回転させる回転部８を備える。距離測定部９は、ステージ２の下方に設けられ、それぞれの位置３ｆへ向けて光を照射し、照射された光と、照射された光の光軸上にある物体から反射して受光された光とに基づいて、距離測定部９と物体との間の距離を測定する。ステージ２には、貫通孔２０が形成されている。制御部１０２は、ステージ２の貫通孔２０の位置が、光軸に沿って照射される光が貫通孔２０を通過する位置となる角度となるまでステージ２が回転するように回転部８を制御した後に、距離測定部９に、距離測定部９から上部壁までの第１の距離を測定させる。また、制御部１０２は、ステージ２が光軸に沿って照射される光を遮る角度となるまでステージ２が回転するように回転部８を制御した後に、距離測定部９に、距離測定部９からステージ２の下面までの第２の距離を測定させる。また、制御部１０２は、第１の距離と第２の距離の差に基づいて、上部壁とステージ２との距離を算出する。これにより、処理容器１の上部壁に対するステージ２の傾きを算出することができる。
また、上記した実施形態において、複数の距離測定部９は、上部壁の面に交差する方向から見た場合に、ステージ２の外周に沿って等間隔に配置されている。これにより、処理容器１の上部壁に対するステージ２の傾きをより精度よく算出することができる。
また、上記した実施形態において、貫通孔２０は、ステージ２において基板Ｗが載せられる領域の外側の領域に形成されている。これにより、ステージ２の上に基板Ｗが載せられた状態でも、それぞれの距離測定部９から照射された光が貫通孔２０を通過することができる。
また、上記した実施形態において、貫通孔２０の数は、距離測定部９の数と同じであり、複数の貫通孔２０は、ステージ２の外周に沿って等間隔で配置されている。これにより、複数の距離測定部９は、同時に第１の距離を測定することができ、複数の距離測定部９による第１の距離の測定時間を短縮することができる。
また、上記した実施形態において、処理容器１の底壁１ｂには、底壁１ｂの変形を吸収するリンク部材７０１を介して板部材７００が接続されている。傾き変更部７は、板部材７００を基準としてステージ２の傾きを変更する。距離測定部９は、板部材７００に固定されている。これにより、処理容器１の底壁１ｂが変形した場合であっても、距離測定部９による距離の測定精度を高く維持することができる。
また、上記した実施形態において、制御部１０２は、ステージ２に基板Ｗが載せられ、処理容器１内の圧力が基板Ｗに対する処理で使用される圧力に調整され、基板Ｗの温度が基板Ｗに対する処理で使用される温度に調整された後に、距離測定部９に上部壁とステージ２との間の距離を測定させる。これにより、実際に基板Ｗの処理が行われる環境において上部壁とステージ２との間の距離を測定することができる。これにより、実際に基板Ｗの処理が行われる環境において上部壁に対するステージ２の相対的な傾きを算出することができる。
また、上記した実施形態における傾き調整方法は、第１の回転工程と、第１の測定工程と、第２の回転工程と、第２の測定工程と、変更工程とを含む。第１の回転工程では、基板Ｗを載せるステージ２に形成された貫通孔２０の位置が、ステージ２の下方に設けられた距離測定部９から光軸に沿って照射される光が貫通孔２０を通過する位置となる角度となるまでステージ２が回転させられる。第１の測定工程では、距離測定部９から光軸に沿って処理容器１の上部壁へ照射された光と、距離測定部９によって受光された光とに基づいて距離測定部９と上部壁との間の第１の距離が測定される。第２の回転工程では、ステージ２が光軸に沿って距離測定部９から照射される光を遮る角度となるまでステージ２が回転させられる。第２の測定工程では、距離測定部９から光軸に沿って照射された光と、距離測定部９によって受光された光とに基づいて、距離測定部９とステージ２の下面との間の第２の距離が測定される。変更工程では、第１の距離と第２の距離の差に基づいて、上部壁とステージ２との間の距離が算出され、算出された距離に基づいて、上部壁とステージ２とが平行になるように上部壁に対してステージ２の傾きが変更される。これにより、処理容器１の上部壁に対するステージ２の傾きを抑制することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施形態では、ステージ２の外周に沿って、ステージ２に複数の貫通孔２０が形成されるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ステージ２には、例えば図８に示されるように、貫通孔２０が１つ形成されていてもよい。このような構成においても、ステージ２が回転することにより、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光が貫通孔２０を通過するようにすることができる。また、ステージ２が回転することにより、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光がステージ２によって遮られるようにすることができる。なお、ステージ２に貫通孔２０が１つ形成される場合、貫通孔２０は、例えば図８に示されるように、基板Ｗの向きを明示する基準形状ＯＦが配置される位置の近傍に形成されることが好ましい。これにより、ステージ２の貫通孔２０が基板Ｗの処理の均一性へ与える影響を低減することができる。
また、上記した実施形態では、ステージ２の外周に沿って、ステージ２に複数の貫通孔２０が形成されるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ステージ２の外周には、例えば図９に示されるように、ステージ２の外周に沿って、複数の凸部２ｆおよび複数の凹部２ｇが形成されてもよい。図９の例では、ステージ２の外周に沿って、ステージ２に３個の凸部２ｆと３個の凹部２ｇが形成されている。また、図９の例では、３個の凹部２ｇは、等間隔となるようにステージ２の外周に沿って配置されている。それぞれの凹部２ｇは、例えば、ステージ２の中心Ｏとそれぞれの凹部２ｇとを結ぶ線分のなす角度が１２０°となるように配置されている。なお、図９の例において、凸部２ｆの下面は、基板Ｗが載せられるステージ２の上面に対して平行となるように形成されている。このような構成においても、ステージ２が回転することにより、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光が凹部２ｇを通過するようにすることができる。また、ステージ２が回転することにより、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光が凸部２ｆによって遮られるようにすることができる。なお、図９の例においても、図８と同様に、基板Ｗの基準形状ＯＦ配置される位置の近傍に凹部２ｇが１つ形成されていてもよい。
また、上記した実施形態では、ステージ２の外周に沿って、ステージ２に複数の貫通孔２０が形成されるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ステージ２の外周には、例えば図１０に示されるように、ステージ２から離れる方向にステージ２の外周から突出する凸部２ｆが１つ形成されていてもよい。なお、図１０の例において、凸部２ｆの下面は、基板Ｗが載せられるステージ２の上面に対して平行となるように形成されている。このような構成においても、凸部２ｆが距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光を遮らない角度までステージ２を回転させることにより、それぞれの距離測定部９からシャワーヘッド３にレーザ光を照射することができる。また、凸部２ｆが距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光を遮る角度までステージ２を回転させることにより、距離測定部９からシャワーヘッド３へ向けて照射されるレーザ光を凸部２ｆの下面で反射させることができる。なお、図１０の例においても、図９の凸部２ｆと同様に、ステージ２の外周に沿って凸部２ｆが複数形成されていてもよい。
また、上記した実施形態において、距離測定部９は、レーザ光を用いて第１の距離および第２の距離を測定するが、開示の技術はこれに限られない。距離測定部９は、レーザ光以外の光を用いて第１の距離および第２の距離を測定してもよく、ミリ波等の他の電磁波を用いて第１の距離および第２の距離を測定してもよい。
また、基板Ｗに対する成膜等の処理が繰り返されると、シャワーヘッド３の下面等の処理容器１の内部には反応副生成物（いわゆるデポ）が付着する。このようなデポがシャワーヘッド３の下面に付着すると、距離測定部９とシャワーヘッド３の下面との距離の測定精度が低下する。そのため、距離測定部９による第１の距離および第２の距離の測定は、処理容器１内のデポを除去するためのクリーニングが実行された後であって、基板Ｗに対する処理が開始される前に行われることが好ましい。これにより、第１の距離および第２の距離をより精度よく測定することができる。
また、基板Ｗに対する処理が実行される前に測定された第１の距離が基準値として保存され、予め定められた数の基板Ｗに対する処理が終了する都度、第１の距離が再測定されてもよい。そして、測定された第１の距離と基準値とからシャワーヘッド３の下面に付着しているデポの厚さが推定されてもよい。これにより、実際のデポの厚さに即して処理容器１内のクリーニングのタイミングを決定することができる。
また、上記した実施形態では、それぞれの距離測定部９が第１の距離および第２の距離を測定するが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、第１の距離を測定する距離測定部９と、第２の距離を測定する距離測定部９とが別々に板部材７００に設けられていてもよい。この場合、第１の距離を測定する距離測定部９は、レーザ光がステージ２に常に遮られない位置からシャワーヘッド３の下面へ向けてレーザ光を照射し、第２の距離を測定する距離測定部９は、ステージ２の下面へ向けて常にレーザ光を照射する。これにより、ステージ２を回転させなくても第１の距離および第２の距離を測定することができるため、シャワーヘッド３とステージ２との距離の測定に要する時間を短縮することができる。
また、上記した実施形態において、処理容器１は、上部壁の一例としてシャワーヘッド３を有するが、開示の技術はこれに限られない。処理容器１の上部壁は、ガス吐出孔３ｄを有さない電極や壁面等であってもよい。
また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例として、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を用いて基板Ｗの処理を行う真空処理装置１００を説明したが、プラズマ源はこれに限られない。容量結合型プラズマ以外のプラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が挙げられる。
また、上記した実施形態では、成膜を行う真空処理装置１００を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。即ち、減圧環境下で基板Ｗの処理を行う真空処理装置であれば、エッチング装置や加熱装置等の他の真空処理装置に対しても開示の技術を適用することができる。
なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およ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。
Ｇ ゲートバルブ
Ｌａ 光軸
Ｏ 中心
ＯＦ 基準形状
Ｗ 基板
１００ 真空処理装置
１０１ 本体
１０２ 制御部
１ 処理容器
１ａ 開口部
１ｂ 底壁
１ｂ１ 凹部
１ｂ２ 球面軸受
１ｃ 開口部
１ｄ 絶縁部材
１ｅ 窓
１ｆ 側壁
２ ステージ
２ａ 支持部材
２ｂ ヒータ
２ｃ 位置
２ｄ 下端部
２ｅ 領域
２ｆ 凸部
２ｇ 凹部
２０ 貫通孔
３ シャワーヘッド
３ａ 天板
３ｂ シャワープレート
３ｃ ガス拡散室
３ｄ ガス吐出孔
３ｅ ガス導入口
３ｆ 位置
３０ ＲＦ電源
３１ 整合器
３５ ガス供給部
３６ 配管
４０ 排気口
４１ 配管
４２ 排気装置
７ 傾き変更部
７０ 吸収機構
７０ａ 開口部
７１ べローズ
７２ アクチュエータ
７３ ベース部材
７３ａ 開口部
７００ 板部材
７０１ リンク部材
７０２ 凸部
７０３ 凹部
７０４ 球面軸受
７０５ 凸部
８ 回転部
８０ 回転軸
８１ 真空シール
８２ モータ
８３ スリップリング
９ 距離測定部

Claims (10)

  1. 上部壁、底壁、および側壁を有し、内部を真空雰囲気に維持可能な処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、基板が載せられるステージであって、前記基板を前記上部壁に対向するように保持するステージと、
    前記処理容器の前記底壁を貫通して前記ステージを下方から支持する支持部材と、
    前記処理容器の外部に位置する前記支持部材の端部に設けられ、前記処理容器の前記上部壁に対して前記ステージの傾きを変更する傾き変更部と、
    前記ステージに対向する前記上部壁の面における測定位置において前記上部壁と前記ステージとの間の距離を測定する距離測定部と、
    前記距離測定部によって測定された前記上部壁と前記ステージとの間の距離に基づいて、前記上部壁と前記ステージとが平行になるように前記傾き変更部を制御する制御部と、
    前記ステージを回転させる回転部と
    を備え、
    前記距離測定部は、前記ステージの下方に設けられ、前記測定位置へ向けて光を照射し、照射された光と、前記光の光軸上にある物体から反射して受光された光とに基づいて、前記距離測定部と前記物体との間の距離を測定し、
    前記ステージには、貫通孔が形成されている真空処理装置。
  2. 前記距離測定部は、３箇所以上の前記測定位置のそれぞれに対応して１つずつ設けられており、
    前記制御部は、
    それぞれの前記距離測定部によって測定された前記上部壁と前記ステージとの間の距離に基づいて、前記上部壁と前記ステージとが平行になるように前記傾き変更部を制御する請求項１に記載の真空処理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記ステージの前記貫通孔の位置が、前記光軸に沿って照射される光が前記貫通孔を通過する位置となる角度となるまで前記ステージが回転するように前記回転部を制御した後に、前記距離測定部に、前記距離測定部と前記上部壁との間の第１の距離を測定させ、
    前記ステージが前記光軸に沿って照射される光を遮る角度となるまで前記ステージが回転するように前記回転部を制御した後に、前記距離測定部に、前記距離測定部と前記ステージの下面との間の第２の距離を測定させ、
    前記第１の距離と前記第２の距離の差に基づいて、前記上部壁と前記ステージとの間の距離を算出する請求項１または２に記載の真空処理装置。
  4. 前記貫通孔は、前記ステージにおいて前記基板が載せられる領域の外側の領域に形成されている請求項３に記載の真空処理装置。
  5. 前記距離測定部は、３箇所以上の前記測定位置のそれぞれに１つずつ設けられており、
    複数の前記距離測定部は、前記上部壁の面に交差する方向から見た場合に、前記ステージの外周に沿って等間隔に配置されている請求項３または４に記載の真空処理装置。
  6. 前記貫通孔の数は、前記距離測定部の数と同じであり、
    複数の前記貫通孔は、前記ステージの外周に沿って等間隔で配置されている請求項５に記載の真空処理装置。
  7. 前記処理容器の前記底壁には、前記底壁の変形を吸収するリンク部材を介して板部材が連結されており、
    前記傾き変更部は、前記板部材を基準として前記ステージの傾きを変更し、
    前記距離測定部は、前記板部材に固定されている請求項１から６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  8. 前記制御部は、
    前記ステージに前記基板が載せられ、前記処理容器内の圧力が前記基板に対する処理で使用される圧力に調整され、前記基板の温度が前記基板に対する処理で使用される温度に調整された後に、前記距離測定部に前記上部壁と前記ステージとの間の距離を測定させる請求項１から７のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  9. 前記制御部は、
    前記処理容器内のクリーニングが実行された後に、前記距離測定部にそれぞれの測定位置について前記上部壁と前記ステージとの間の距離を測定させる請求項１から８のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  10. 基板を載せるステージに形成された貫通孔の位置が、前記ステージの下方に設けられた距離測定部から光軸に沿って照射される光が前記貫通孔を通過する位置となる角度となるまで前記ステージを回転させる第１の回転工程と、
    前記距離測定部から前記光軸に沿って処理容器の上部壁へ照射された光と、前記距離測定部によって受光された光とに基づいて前記距離測定部と前記上部壁との間の第１の距離を測定する第１の測定工程と、
    前記ステージが前記光軸に沿って前記距離測定部から照射される光を遮る角度となるまで前記ステージを回転させる第２の回転工程と、
    前記距離測定部から前記光軸に沿って照射された光と、前記距離測定部によって受光された光とに基づいて、前記距離測定部と前記ステージの下面との間の第２の距離を測定する第２の測定工程と、
    前記第１の距離と前記第２の距離の差に基づいて、前記上部壁と前記ステージとの間の距離を算出し、算出された距離に基づいて、前記上部壁と前記ステージとが平行になるように前記上部壁に対して前記ステージの傾きを変更する変更工程と
    を含む傾き調整方法。
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