JPH0963967A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間でガスヘッドとウエハステージ間のギ
ャップ長および平行度の測定ができるとともに、ギャッ
プ長の自動調整が可能なＣＶＤ装置を提供する。 【解決手段】 ウエハステージ２Ａ側面にはレーザ測長
器２１が取付けられ、ガスヘッド６Ａは、外周端縁部に
沿ってウエハステージ２Ａの方向から後退する方向の段
差２２を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＶＤ装置に関し、
特にレーザ光を用いてギャップ長を測定するＣＶＤ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の常圧ＣＶＤ装置の構成を
示す断面図である。図１３においてウエハ１は、ウエハ
ステージ２に真空吸着して保持され、ウエハ１の主面
（ＣＶＤ膜形成面）は鉛直下方を向いて配置されてい
る。なお、ウエハステージ２にはウエハ加熱のための加
熱機構を備えているが説明は省略する。

【０００３】ウエハステージ２は、当該ウエハステージ
２を回転させるための回転機構を備えている。回転機構
は大歯車３と小歯車４を有し、小歯車４には駆動源とし
てステッピングモータ５が接続されている。

【０００４】ウエハステージ２に対向してガスヘッド６
が配置されている。ガスヘッド６はＣＶＤ膜形成のため
の材料ガスをウエハ１に均一に吹き付ける、多孔を有し
た板であり、種々の材料ガスを混合する混合容器６１の
開口部に取付けられている。なお、混合容器６１には材
料ガスを導入するためのガス導入管７が複数取付けら
れ、混合容器６１内には、種々の材料ガスを均一に混合
するとともに容器内部の圧力を均一に保つために、ガス
ヘッド６に比して小さな孔の多孔板を有している。

【０００５】ウエハステージ２および混合容器６１は反
応容器１０の上部および下部の開口部に挿入するように
配置されている。なお、ウエハステージ２の外周にはウ
エハステージ２の回転による反応容器１０内の材料ガス
の流出を防ぐための密閉リング（Ｘリング）１１がはめ
込まれている。

【０００６】反応容器１０は、ガスヘッド６とウエハ１
との間隔（ギャップ長）を変更するための垂直移動機構
を備えている。垂直移動機構はボールネジ８の回転によ
って反応容器１０を垂直方向に移動させる装置であり、
反応容器１０には反応容器１０を支持するサポート板８
２が接続され、ボールネジ８には駆動源としてのサーボ
モータ９が接続されている。

【０００７】混合容器６１は複数のサポート柱８１に接
続され、サポート柱８１はサポート板８２を貫通して図
示されない基盤に固定されているので、ボールネジ８の
回転によりサポート板８２が上下動し、それに伴って反
応容器１０が上下に移動することになる。ウエハステー
ジ２は、反応室１０の上下動に伴って上下動するため、
固定されている混合容器６１Ａ上部のガスヘッド６Ａと
ウエハステージ２Ａに吸着されたウエハ１のギャップ長
が変化する。

【０００８】また、反応容器１０の下部開口部の内面に
は、反応容器１０の垂直移動による反応容器１０内の材
料ガスの流出を防ぐための密閉リング（Ｏリング）１１
がはめ込まれている。

【０００９】そして、反応容器１０の中央部には材料ガ
スを排出するための排気管１３が接続されており、排気
管１３は図示しない排気機構に接続されている。また、
ウエハ１の搬入および搬出を行うためのゲートが図示し
ない方向に設けられているが、本発明との関係が薄いの
で詳細な説明は省略する。

【００１０】また、反応容器１０は排気管１３の下部の
分割部１０１で上下２つに分割できる構造となってい
る。なお、分割部１０１内には反応容器１０内の材料ガ
スの流出を防ぐための密閉リングを備えている。

【００１１】次に図１３を参照しつつ動作について説明
する。図示しないゲートから図示しない搬送機構により
反応容器１０内に搬入されたウエハ１は、ウエハステー
ジ２に真空吸着される。そして、ウエハ１はウエハステ
ージ２の内部の加熱機構により４００℃〜５００℃に加
熱され、回転機構によりウエハステージ２とともに回転
を始める。なお、ウエハ１を回転させるのはウエハ１の
表面に形成される薄膜の厚さおよび膜質の均一性を得る
ためである。また、ガスヘッド６とウエハステップ２間
のギャップ長は垂直移動機構により所定の値に保たれて
いる。

【００１２】複数のガス導入管７から混合容器６１内に
導入された種々の材料ガスは、混合容器６１内で均一に
混合されガスヘッド６を介してウエハ１の全面に均一に
吹き付けられる。

【００１３】ウエハ１の表面に接触した材料ガスは、ウ
エハ１の熱により励起されてウエハ１の表面に薄膜を形
成する。このとき、薄膜の形成に寄与しない余分なガス
は排気管１３により排出される。

【００１４】このようなＣＶＤ装置においては、薄膜形
成時のガスヘッド６とウエハステージ２間のギャップ長
の長短によりウエハ１近傍の材料ガスの流れが大きく変
化し、薄膜形成に大きな影響を及ぼすため、ギャップ長
の長さ精度は0.1ｍｍ以下の精度が要求される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の常圧ＣＶＤ装置
は以上のように構成され、ギャップ長の長さ精度は0.1
ｍｍ以下の精度が要求されていたが、ギャップ長を正確
に測定するための測定機構を有していなかったので、ガ
スヘッド６とウエハステージ２間のギャップ長および平
行度を隙間ゲージ（ブロックゲージ）等を用いて人手に
より測定していた。そのため、精度良く測定することが
困難であり、測定者による個人差が発生するなどの問題
があった。

【００１６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、短時間でガスヘッドとウエハステ
ージ間のギャップ長および平行度の測定ができるととも
に、ギャップ長の自動調整が可能なＣＶＤ装置を提供す
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載のＣＶＤ装置は、ＣＶＤ膜が形成される基板を取付け
る基板取付台と、該基板取付台に対向して配置され、Ｃ
ＶＤ膜形成用のガスを前記基板の主面全面に吹き付ける
ガスヘッドとを備え、前記基板取付台を回転させつつＣ
ＶＤ膜を形成するＣＶＤ装置において、前記基板取付台
の側面に配置され、前記基板取付台と前記ガスヘッド間
のギャップ長をレーザ光で測定するレーザ測長器を備
え、前記レーザ測長器は、レーザ発光部が前記ガスヘッ
ドの端縁に対向するように配置され、前記基板取付台の
回転に伴って、前記ガスヘッドの端縁に沿って前記ギャ
ップ長を連続的に測定する。

【００１８】本発明に係る請求項２記載のＣＶＤ装置
は、前記ガスヘッドが、前記レーザ発光部からのレーザ
光の照射位置が所定位置から径方向に許容値以上にずれ
たことを前記ギャップ長の測定値の変化として反映する
照射位置ずれ反映構造を備えている。

【００１９】本発明に係る請求項３記載のＣＶＤ装置
は、前記照射位置ずれ反映構造が、前記ガスヘッドの端
縁に沿って形成された、前記基板取付台に向かう方向か
ら後退する環状の段差である。

【００２０】本発明に係る請求項４記載のＣＶＤ装置
は、前記照射位置ずれ反映構造が、前記ガスヘッドの端
縁に沿って形成された、前記基板取付台に向かう方向に
突出する環状の段差である。

【００２１】本発明に係る請求項５記載のＣＶＤ装置
は、前記照射位置ずれ反映構造が、前記ガスヘッドの端
縁に沿って所定の間隔で等間隔に形成された複数の放射
状の凹部である。

【００２２】本発明に係る請求項６記載のＣＶＤ装置
は、前記照射位置ずれ反映構造が、前記ガスヘッドの端
縁に沿って所定の間隔で等間隔に形成された複数の放射
状の凸部である。

【００２３】本発明に係る請求項７記載のＣＶＤ装置
は、前記基板が前記基板取付台の外形よりも大きく、前
記レーザ測長器は、前記基板取付台に前記基板を取付け
た状態において、前記基板の裏面までの距離を測定可能
なように、前記基板取付台の主面と水平な位置より後退
した位置に配置されている。

【００２４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１、 ＜Ａ−１．常圧ＣＶＤ装置１００の構成＞本発明に係る
ＣＶＤ装置の実施の形態１として、図１に常圧ＣＶＤ装
置１００の構成を示す。図１においてウエハ１は、基板
取付台であるウエハステージ２Ａに真空吸着して保持さ
れ、ウエハ１の主面（ＣＶＤ膜形成面）は鉛直下方を向
いて配置されている。なお、ウエハステージ２Ａにはウ
エハ加熱のための加熱機構を備えているが説明は省略す
る。また、ウエハステージ２Ａは、当該ウエハステージ
２Ａを回転させるための回転機構を備えている。回転機
構は大歯車３と小歯車４を有し、小歯車４には駆動源と
してステッピングモータ５が接続されている。

【００２５】ここで、ウエハステージ２Ａの平面形状に
ついて説明する。一般にウエハ１の形状は完全な円形で
はなく、オリエンテーションフラット（オリフラ）と呼
称される位置決めのための切り欠き部を有した形状とな
っており、ウエハステージ２Ａもウエハ１の形状に合致
した平面形状となっている。これは、ウエハステージ２
Ａ上にウエハ１によって覆われない領域が生じ、その部
分に薄膜が形成されるのを防ぐためである。

【００２６】従って、ウエハステージ２Ａは切断方向に
よっては断面形状が左右対称ではないことになる。図１
にはその場合の断面形状が示されている。そして、ウエ
ハ１のオリフラに対応した部分のウエハステージ２Ａ側
面にはレーザ測長器２１が取付けられている。

【００２７】ウエハステージ２Ａに対向してガスヘッド
６Ａが配置されている。ガスヘッド６ＡはＣＶＤ膜形成
のための材料ガスをウエハ１に均一に吹き付ける多孔を
有した板であり、外周端縁部に沿ってウエハステージ２
Ａの方向から後退する環状の段差２２を有し、種々の材
料ガスを混合する混合容器６１Ａの開口部に取付けられ
ている。

【００２８】なお、レーザ測長器２１は発光部が、ガス
ヘッド６Ａの段差２２に対向するようにウエハステージ
２Ａの側面に取付けられている。レーザ測長器２１は、
自らが発射したレーザ光の反射光が戻ってくるまでの時
間差によって距離を測定する装置であり、測定精度は0.
1ｍｍ以下である。

【００２９】ここで、レーザ測長器２１の発光部および
反射光の測定部がＣＶＤ膜形成のための材料ガスによっ
て汚染されるのを防ぐために、成膜時には窒素ガスなど
の成膜を妨げないガスをレーザ測長器２１に吹き付け
る。

【００３０】そのためには、反応容器１０の壁面内に窒
素ガスの噴射機構を備えるか、ウエハステージ２Ａに窒
素ガスの噴射機構を備えれば良い。

【００３１】また、混合容器６１Ａには材料ガスを導入
するためのガス導入管７が複数取付けられ、混合容器６
１Ａ内には、種々の材料ガスを均一に混合するとともに
容器内部の圧力を均一に保つために、ガスヘッド６Ａに
比して小さな孔の多孔板を有している。

【００３２】ウエハステージ２Ａおよび混合容器６１Ａ
は反応容器１０の上部および下部の開口部に挿入するよ
うに配置されている。なお、ウエハステージ２Ａの外周
にはウエハステージ２Ａの回転による反応容器１０内の
材料ガスの流出を防ぐための密閉リング（Ｘリング）１
２がはめ込まれている。

【００３３】反応容器１０は、ガスヘッド６Ａとウエハ
１との間隔（ギャップ長）を変更するための垂直移動機
構を備えている。垂直移動機構はボールネジ８の回転に
よって反応容器１０を垂直方向に移動させる装置であ
り、反応容器１０には反応容器１０を支持するサポート
板８２が接続され、ボールネジ８には駆動源としてのサ
ーボモータ９が接続されている。

【００３４】混合容器６１Ａは複数のサポート柱８１に
接続され、サポート柱８１はサポート板８２を貫通して
図示されない基盤に固定されているので、ボールネジ８
の回転によりサポート板８２が上下動し、それに伴って
反応容器１０が上下に移動することになる。ウエハステ
ージ２Ａは、反応室１０の上下動に伴って上下動するた
め、固定されている混合容器６１Ａ上部のガスヘッド６
Ａとウエハステージ２Ａに吸着されたウエハ１のギャッ
プ長が変化する。

【００３５】また、反応容器１０の下部開口部の内面に
は、反応容器１０の垂直移動による反応容器１０内の材
料ガスの流出を防ぐための密閉リング（Ｏリング）１１
がはめ込まれている。

【００３６】そして、反応容器１０の中央部には材料ガ
スを排出するための排気管１３が接続されており、排気
管１３は図示しない排気機構に接続されている。また、
ウエハ１の搬入および搬出を行うためのゲートが図示し
ない方向に設けられているが、本発明との関係が薄いの
で詳細な説明は省略する。

【００３７】また、反応容器１０は排気管１３の下部の
分割部１０１で上下２つに分割できる構造となってい
る。なお、分割部１０１内には反応容器１０内の材料ガ
スの流出を防ぐための密閉リングを備えている。

【００３８】図２にレーザ測長器２１からのデータに基
づいてギャップ長を自動調整するギャップ長自動調整機
構の構成をブロック図で示す。

【００３９】図２においてレーザ測長器２１からの測長
信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄコンバータ２３に接続
され、Ａ／Ｄコンバータ２３でデジタル信号に変換され
て演算処理装置２４に与えられる。演算処理装置２４で
はデジタル化された測長信号に基づいてギャップ長調整
の有無を判断し、ギャップ長調整の必要がある場合に
は、パルス発生器２５を制御してパルス信号をサーボモ
ータドライバ２６に向けて出力させる。サーボモータド
ライバ２６はパルス発生器２５からのパルス信号により
サーボモータ９を駆動して反応容器１０を垂直方向に移
動させ、ギャップ長を調整する。

【００４０】そして、演算処理装置２４にはギャップ長
などのデータを設定する外部入力装置としてキーボード
２７が接続されるとともに、当該データやレーザ測長器
２１からの測長結果を表示するための表示装置（ディス
プレイ）２８が接続されている。なお、演算処理装置２
４は常圧ＣＶＤ装置１００の他の部分の制御も行ってい
るが、本発明とは関係が薄いので説明は省略する。

【００４１】＜Ａ−２．常圧ＣＶＤ装置１００の動作＞ ＜Ａ−２−１．ギャップ長測定＞まず、ギャップ長測定
について図３および図４を用いて説明する。図３に示す
ように、ウエハ１を吸着する前に、レーザ測長器２１か
らレーザ光を発射してレーザ測長器２１とガスヘッド６
Ａの段差２２の平坦面との間の距離Ｌ１を測定する。

【００４２】レーザ測長器２１はウエハステージ２Ａに
取付けられているので、回転機構によってウエハステー
ジ２Ａを回転させることで、ガスヘッド６Ａの段差２２
に沿って、距離Ｌ１が連続的に測定される。連続的に測
定された距離Ｌ１をグラフ化したものが図４である。

【００４３】図４において横軸を回転角度、縦軸を測長
信号（任意単位）とすると、ウエハステージ２Ａとガス
ヘッド６Ａが平行に取付けられている場合は、実線で示
すように一定の測長信号が得られるので、それを距離Ｌ
１とする。

【００４４】一方、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６
Ａが平行でない場合は、一点鎖線で示すように測長信号
に差異が生じ、距離Ｌ１の最大値Ｌ１ＭＡＸと、最小値
Ｌ１ＭＩＮが得られることになる。

【００４５】そこで、Ｌ１ＭＡＸとＬ１ＭＩＮとの差、
すなわち変動誤差が0.1ｍｍ以下になるように、ウエハ
ステージ２Ａとガスヘッド６Ａとの平行度を調整する。
なお、平行度の調整方法としては、先に説明したように
ガスヘッド６Ａは固定されているのでウエハステージ２
Ａの傾きを調整することになり、反応容器１０とサポー
ト板８２との接続部に薄板のスペーサなどを介挿した
り、反応容器１０の分割部分の接合強度を均等にするな
どして調整する。

【００４６】＜Ａ−２−２．ギャップ長自動調整＞変動
誤差0.1ｍｍ以内で距離Ｌ１が得られると、次にギャッ
プ長の設定値と測定値とを一致させる動作を行う。

【００４７】ここで、図５を用いて距離Ｌ１からギャッ
プ長を導く方法について説明する。図５に示すように距
離Ｌ１は、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６Ａとの距
離Ｌ０、すなわちギャップ長と、レーザ測長器２１から
ウエハステージ２Ａに吸着されたウエハ１の裏面までの
距離Ｌ２と、ガスヘッド６Ａの段差２２の落差の距離Ｌ
３との合計になる。距離Ｌ３は既知の値であるので距離
Ｌ２が判れば距離Ｌ１から距離Ｌ２および距離Ｌ３を差
し引くことで距離Ｌ０、すなわちギャップ長が得られ
る。

【００４８】なお、距離Ｌ２はレーザ測長器２１の位置
が変更されない限り変化しないので、予め測定してその
値を記録しておくことで、既知の値として使用できる。

【００４９】従って、設定すべきギャップ長を距離Ｌと
すれば、距離Ｌと距離Ｌ３、および距離Ｌ２をキーボー
ド２７から入力し、演算処理装置２４において測定値で
ある距離Ｌ１から距離Ｌ２および距離Ｌ３を差し引いて
距離Ｌ０を求め、距離Ｌと比較することで設定値と測定
値の一致、不一致を判断する。

【００５０】ここで、距離Ｌ１はウエハステージ２Ａと
ガスヘッド６Ａとの平行度の調整により、変動誤差0.1
ｍｍ以内の範囲で得られるが、換言すれば0.1ｍｍ以内
の範囲で変化しているので平均値ＬAVを求め、平均値Ｌ
AVから距離Ｌ２および距離Ｌ３を差し引いて距離Ｌ０を
求める。なお、平均値ＬAVは平行度調整の工程において
測定した測長信号に基づいて算出される。

【００５１】そして、距離Ｌ０と距離Ｌとが一致してい
ない場合は、その差がサーボモータ９の回転角度にして
何度に対応するかについて計算し、さらにその角度だけ
サーボモータ９を回転させるには、パルス発生器２５か
らいくつのパルス信号をサーボモータドライバ２６に与
えれば良いかを計算し、パルス発生器２５を制御してパ
ルス信号を発生させる。

【００５２】サーボモータドライバ２６はパルス発生器
２５から与えられるパルス信号によりサーボモータ９を
回転させるので、反応容器１０が所定距離（距離Ｌ０と
距離Ｌの差）だけ垂直方向に移動して、測定値と設定値
が一致することになる。

【００５３】＜Ａ−２−３．ウエハステージとガスヘッ
ドの軸合わせ＞次に図６および図７を用いて、ウエハス
テージ２Ａとガスヘッド６Ａの軸合わせについて説明す
る。

【００５４】先に説明したように、反応容器１０は排気
管１３の下部の分割部１０１で上下２つに分割できる構
造となっている。メンテナンス時には、分割部１０１で
反応容器１０を上下に分割し、メンテナンス終了後に上
下に分割された反応容器１０を接合する。

【００５５】接合に際してウエハステージ２Ａとガスヘ
ッド６Ａの中心軸がずれるのを防ぐために、分割部１０
１は段差を有した嵌合い構造となっており、大幅な軸ず
れは発生しないが、許容値内で中心軸が一致しているか
については従来のＣＶＤ装置では確認できなかった。

【００５６】しかしながら、常圧ＣＶＤ装置１００にお
いては、ガスヘッド６Ａに段差２２を設け、レーザ光が
ガスヘッド６Ａの段差２２の垂直面から許容値に等しい
所定距離離れた位置に照射されるようにレーザ測長器２
１を取り付けることで、レーザ光の照射位置が許容値以
上径方向にずれた場合には、レーザ測長器２１の測長信
号の変化として照射位置のずれが反映されるので、レー
ザ光の照射位置のずれの原因であるウエハステージ２Ａ
とガスヘッド６Ａの軸ずれを確認することができる。従
って、段差２２はレーザ光の照射位置のずれを反映する
照射位置ずれ反映構造であると言える。

【００５７】例えば、ウエハステージ２Ａとガスヘッド
６Ａの中心軸が一致している場合、図６に示すように、
レーザ測長器２１から発射されたレーザ光が段差２２の
平坦面のＡ点に照射され反射してレーザ測長器２１に戻
るようにレーザ測長器２１が取付けられている。このＡ
点から段差２２の垂直面までの距離がすなわち許容値で
ある。

【００５８】ウエハステージ２Ａとガスヘッド６Ａの中
心軸がずれたとしても、そのずれ量がＡ点から段差２２
の垂直面までの距離内、すなわち許容値内であれば、レ
ーザ光は段差２２の平坦面に照射されるので図３に示す
ように距離Ｌ１が測定される。従って、ウエハステージ
２Ａとガスヘッド６Ａの中心軸はずれていないことにな
る。

【００５９】一方、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６
Ａの中心軸のずれ量が、Ａ点から段差２２の垂直面まで
の距離を越えた場合、すなわち図６に示すようにレーザ
光がガスヘッド６Ａの多孔面に照射された場合、レーザ
測長器２１が測定する距離は、距離Ｌ１より段差２２の
落差の距離Ｌ３だけ短い距離Ｌ１’となる。

【００６０】そして、このような場合にウエハステージ
２Ａを回転させながら連続的に測定を行った結果をグラ
フ化したものが図７である。

【００６１】図７において横軸を回転角度、縦軸を測長
信号（任意単位）とすると、ウエハステージ２Ａとガス
ヘッド６Ａが平行に取付けられ、かつ軸ずれがない場合
は、実線で示すように一定の測長信号が得られ、その距
離は距離Ｌ１である。

【００６２】一方、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６
Ａが平行でなく、かつ許容値を越えた軸ずれがある場合
は、一点鎖線で示すように測長信号に差異が生じるとと
もに、レーザ光がガスヘッド６Ａの多孔面に照射される
部分では急激な落差が生じる。この落差は距離Ｌ３に相
当し、距離Ｌ１が距離Ｌ１’になったことを示し、回転
角度にしてＢ度の範囲で存在している。

【００６３】そして、レーザ光がガスヘッド６Ａの段差
２２の平坦面に照射されるようになると、落差がなくな
り測長信号は距離Ｌ１に近い値を示すことになる。

【００６４】このように、ウエハステージ２Ａを回転さ
せながら連続的に測定を行うことにより、ウエハステー
ジ２Ａとガスヘッド６Ａの軸ずれの有無を確認すること
ができる。

【００６５】なお、ウエハステージ２Ａの回転機構は、
回転の原点を検出する原点センサーを有しており、原点
センサーがＯＮした位置を原点、すなわち０度としてい
る。

【００６６】また、ステッピングモータを使用している
のでパルス数により原点からの角度を知ることができ
る。従って、測長信号の急激な落差の発生角度と終了角
度を知ることができ、その中間、すなわち範囲Ｂ度の中
間の角度により、軸ずれの方向を知ることができる。

【００６７】そして、ウエハステージ２Ａとガスヘッド
６Ａの軸ずれが発生していることが判明した場合は、軸
ずれの方向に留意しながら分割部１０１の嵌合い状態を
調整することで軸ずれを修正する。

【００６８】＜Ａ−２−４．ウエハの吸着の有無の確認
＞ウエハ１を取付けない状態で、ギャップ長の測定、ギ
ャップ長の自動調整、ウエハステージ２Ａとガスヘッド
６Ａとの平行度の調整、ウエハステージ２Ａとガスヘッ
ド６Ａの軸合わせを行い、全ての条件が満足された時点
で、図示しないゲートから図示しない搬送機構によりウ
エハ１が反応容器１０内に搬入され、ウエハステージ２
に真空吸着される。そして、ウエハ１はウエハステージ
２Ａの内部の加熱機構により４００℃〜５００℃に加熱
され、回転機構によりウエハステージ２Ａとともに回転
を始める。なお、ウエハ１を回転させるのはウエハ１の
表面に形成される薄膜の厚さおよび膜質の均一性を得る
ためである。

【００６９】複数のガス導入管７から混合容器６１Ａ内
に導入された種々の材料ガスは、混合容器６１Ａ内で均
一に混合されガスヘッド６Ａを介してウエハ１の全面に
均一に吹き付けられる。

【００７０】ウエハ１の表面に接触した材料ガスは、ウ
エハ１の熱により励起されてウエハ１の表面に薄膜を形
成する。このとき、薄膜の形成に寄与しない余分なガス
は排気管１３により排出される。

【００７１】そして、一連の成膜工程が終了すると材料
ガスが排気され、成膜済みのウエハ１が搬出され、代わ
りに新たなウエハ１が搬出され、同様の工程を繰り返
す。

【００７２】ここで、従来のＣＶＤ装置ではウエハ１が
確実にウエハステージ２に真空吸着されているか否かに
ついて、自動的に確認することできなかった。

【００７３】しかし、本発明に係る常圧ＣＶＤ装置１０
０においては、ウエハ１がウエハステージ２に真空吸着
された時点で、レーザ測長器２１からレーザ光を照射す
ることで、ウエハ１がウエハステージ２に真空吸着され
ているか否かを自動的に確認することができる。

【００７４】すなわち、ウエハ１がウエハステージ２に
真空吸着されている場合には、図５に示すように、ウエ
ハ１の裏面にレーザ光が照射され、測長結果は距離Ｌ２
となるが、ウエハ１がウエハステージ２に真空吸着され
ていない場合は、レーザ光はガスヘッド６Ａの段差２２
の平坦面に照射されるので測長結果は距離Ｌ１となる
る。従って、ウエハ１がウエハステージ２に真空吸着さ
れた時点で、レーザ測長器２１からレーザ光を発射して
距離を測定するルーチンを設定することで、ウエハ１の
着脱異常を自動的に検出することができる。

【００７５】なお、以上説明した常圧ＣＶＤ装置１００
では、ガスヘッド６Ａの外周端縁部に沿って、ウエハス
テージ２Ａから後退する方向の段差２２を有した構成を
示したが、ウエハステージ２Ａに向けて突出する環状の
段差を有する構成であっても良い。

【００７６】＜Ａ−３．特徴的作用効果＞以上説明した
ように、本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態１によれ
ば、ウエハステージにレーザ測長器を取付け、ウエハス
テージを回転させながらウエハステージとガスヘッド間
の距離を測定することで、ギャップ長の測定を短時間で
精度良く行うことができるとともに、ギャップ長の自動
調整、ウエハステージとガスヘッドとの平行度の測定、
ウエハステージとガスヘッドの軸ずれの有無、ウエハの
着脱異常の自動検出を行うことが可能なＣＶＤ装置を得
ることができる。

【００７７】実施の形態２、 ＜Ｂ−１．常圧ＣＶＤ装置２００の構成＞本発明に係る
ＣＶＤ装置の実施の形態２として、図８に常圧ＣＶＤ装
置２００の構成を示す。図８においてウエハステージ２
Ａに対向してガスヘッド６Ｂが配置されている。ガスヘ
ッド６Ｂは外周端縁部に複数の放射状の凹部３０を有し
ている。

【００７８】また、レーザ測長器２１は発光部が、ガス
ヘッド６Ｂの凹部３０に対向するようにウエハステージ
２Ａの側面に取付けられている。

【００７９】図９にガスヘッド６Ｂを図８の矢視Ｃ方向
から見た平面図を示す。図９に示すように、凹部３０は
ガスヘッド６Ｂの外周端縁部に沿って等間隔で設けられ
ており、凹み深さも均一である。なお、図９において多
孔部は一点鎖線で示す領域内に形成されているが、詳細
図は省略する。

【００８０】また、図１に示した常圧ＣＶＤ装置１００
と同一構成については同一の符号を付し、重複する説明
は省略する。

【００８１】＜Ｂ−２．常圧ＣＶＤ装置２００の動作＞
以上のような構成の常圧ＣＶＤ装置２００において、ウ
エハステージ２Ａとガスヘッド６Ｂとが平行に配置さ
れ、軸ずれもない場合に、ウエハステージ２Ａを回転さ
せながらレーザ測長器２１を用いて連続的に測長を行っ
た結果をグラフ化したものが図１０である。

【００８２】図１０において横軸を回転角度、縦軸を測
長信号（任意単位）とすると、距離Ｌ１０と距離Ｌ１１
との間を周期的にパルス波形状に変化する測長信号が得
られる。ここで、距離Ｌ１０はレーザ測長器２１とガス
ヘッド６Ｂの凹部３０の平坦面との間の距離であり、実
施の形態１の常圧ＣＶＤ装置１００における距離Ｌ１に
相当する。

【００８３】また、距離Ｌ１１はレーザ測長器２１とガ
スヘッド６Ｂの多孔面との間の距離であり、凹部３０の
落差の分だけ距離Ｌ１０より短く、実施の形態１の常圧
ＣＶＤ装置１００における距離Ｌ１’に相当する。

【００８４】従って、ウエハステージを回転させながら
ウエハステージとガスヘッド間の距離を測定すること
で、ギャップ長の測定を短時間で精度良く行うことがで
きる。そして、距離Ｌ１０が測定されている期間Ｔ１と
距離Ｌ１１が測定されている期間Ｔ２を、演算処理装置
２４の基準クロックを用いて測定することにより、ウエ
ハステージ２Ａの回転速度をモニターすることができる
ので、ウエハステージ２Ａが演算処理装置２４に設定し
た回転速度で回転しているかを確認することができる。
また距離Ｌ１０および距離Ｌ１１の変動回数をカウント
することにより回転角度をモニターすることもできる。

【００８５】図１１にウエハステージ２Ａとガスヘッド
６Ｂとが平行に配置されていない場合に、ウエハステー
ジ２Ａを回転させながらレーザ測長器２１を用いて連続
的に測長を行った結果の例をグラフ化した図を示す。

【００８６】ウエハステージ２Ａとガスヘッド６Ｂとが
平行に配置されていない場合には、測長信号に差異が生
じ、距離Ｌ１０の最大値Ｌ１０ＭＡＸと、最小値Ｌ１０
ＭＩＮが得られることになる。そして、Ｌ１０ＭＡＸと
Ｌ１０ＭＩＮとの差、すなわち変動誤差が0.1ｍｍ以下
になるように、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６Ｂと
の平行度を調整する。

【００８７】また、図１２にウエハステージ２Ａとガス
ヘッド６Ｂの中心軸が許容値を越えてずれている場合
に、ウエハステージ２Ａを回転させながらレーザ測長器
２１を用いて連続的に測長を行った結果の例をグラフ化
した図を示す。

【００８８】図１１において、許容値以上の径方向の軸
ずれがある場合は、レーザ光が凹部３０に照射されずガ
スヘッド６Ｂの多孔面に照射され続ける部分が現れるの
で、距離Ｌ１１が測定されている期間が、軸ずれがない
場合に比べて長くなり（期間Ｔ２’）、周期性がなくな
るので、ウエハステージ２Ａとガスヘッド６Ａの軸ずれ
の有無を確認することができる。従って、凹部３０はレ
ーザ光の照射位置のずれを反映する照射位置ずれ反映構
造であると言える。

【００８９】＜Ｂ−３．特徴的作用効果＞以上説明した
ように、本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２によれ
ば、ガスヘッドの外周端縁部に複数の凹部を規則的に形
成し、ウエハステージを回転させながらウエハステージ
とガスヘッド間の距離を測定することで、ギャップ長の
測定を短時間で精度良く行うことができるとともに、測
長信号の変化周期によりウエハステージの回転速度をモ
ニターすることができるので、ウエハステージが設定し
た回転速度で回転しているかを確認することが可能なＣ
ＶＤ装置を得ることができる。また、ギャップ長の自動
調整、ウエハステージとガスヘッドとの平行度の測定、
ウエハステージとガスヘッドの軸ずれの有無、ウエハの
着脱異常の自動検出を行うことが可能であることは言う
までもない。

【００９０】また、以上説明した常圧ＣＶＤ装置２００
においては、ガスヘッド６Ｂの外周端縁部に複数の凹部
３０を有した構成について説明したが、凹部３０の代わ
りに複数の放射状の凸部を設ける構成であっても良い。

【００９１】実施の形態の変形例、以上説明した本発明
に係るＣＶＤ装置の実施の形態１および２においては、
ガスヘッドの外周端縁部に段差や、凹部を有し、レーザ
光が当該部分に照射される構成を示したが、ウエハステ
ージとガスヘッド間のギャップ長を測定するだけであれ
ば、段差や、凹部は必要なく、レーザ光をガスヘッドの
多孔面に直接照射する構成だけで十分である。なお、こ
のような構成においても、ウエハステージとガスヘッド
の平行度を測定することは可能である。

【００９２】以上説明した本発明に係るＣＶＤ装置の実
施の形態１および２においては、常圧ＣＶＤ装置の具体
的構成を示したが、ウエハステージとガスヘッドが対向
して配置され、ウエハを回転させつつ成膜する構成であ
れば、本発明の適用は常圧ＣＶＤ装置に限定されない。

【００９３】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載のＣＶＤ装置
によれば、レーザ測長器はのレーザ発光部が、ガスヘッ
ドの端縁に対向するように配置され、基板取付台の回転
に伴って、ガスヘッドの端縁に沿ってギャップ長を連続
的に測定するので、基板取付台とガスヘッドとが平行で
ない場合は、回転とともにギャップ長が変化し、その変
化の度合いから平行度を検知可能なＣＶＤ装置を得るこ
とができる。

【００９４】本発明に係る請求項２記載のＣＶＤ装置に
よれば、ガスヘッドが照射位置ずれ反映構造を備えてい
るので、レーザ光の照射位置の径方向のずれを検知する
ことで、基板取付台とガスヘッドの中心軸のずれを検知
することが可能なＣＶＤ装置を得ることができる。

【００９５】本発明に係る請求項３記載のＣＶＤ装置に
よれば、レーザ光の照射位置が径方向にずれている部分
においては、レーザ光がガスヘッドの主面に照射される
ので、レーザ光の照射位置が径方向にずれていない部分
に比べてギャップ長の測定値が短くなり、基板取付台と
ガスヘッドの中心軸のずれを検知することが可能とな
る。また、ギャップ長の測定値が短くなっている部分と
基板取付台の回転角度を照合することで軸ずれ方向を知
得することができる。

【００９６】本発明に係る請求項４記載のＣＶＤ装置に
よれば、レーザ光の照射位置が径方向にずれている部分
においては、レーザ光がガスヘッドの主面に照射される
ので、レーザ光の照射位置が径方向にずれていない部分
に比べてギャップ長の測定値が長くなり、基板取付台と
ガスヘッドの中心軸のずれを検知することが可能とな
る。また、ギャップ長の測定値が長くなっている部分と
基板取付台の回転角度を照合することで軸ずれ方向を知
得することができる。

【００９７】本発明に係る請求項５記載のＣＶＤ装置に
よれば、レーザ光の照射位置が径方向にずれていない部
分においては、基板取付台の回転に伴って、レーザ光が
等間隔に形成された複数の放射状の凹部とガスヘッドの
主面に交互に照射されるので、ギャップ長の測定値の長
短の変化が交互に周期的に発生するが、レーザ光の照射
位置が径方向にずれている部分においては、レーザ光が
ガスヘッドの主面に照射されるので、ギャップ長の測定
値が短い領域が長時間にわたって現れ、周期性がなくな
るので基板取付台とガスヘッドの中心軸のずれを検知す
ることが可能となる。また、ギャップ長の測定値の長短
の変化の周期から、基板取付台の実際の回転速度を検知
することができる。

【００９８】本発明に係る請求項６記載のＣＶＤ装置に
よれば、レーザ光の照射位置が径方向にずれていない部
分においては、基板取付台の回転に伴って、レーザ光が
等間隔に形成された複数の放射状の凸部とガスヘッドの
主面に交互に照射されるので、ギャップ長の測定値の長
短の変化が交互に周期的に発生するが、レーザ光の照射
位置が径方向にずれている部分においては、レーザ光が
ガスヘッドの主面に照射されるので、ギャップ長の測定
値が長い領域が長時間にわたって現れ、周期性がなくな
るので基板取付台とガスヘッドの中心軸のずれを検知す
ることが可能となる。また、ギャップ長の測定値の長短
の変化の周期から、基板取付台の実際の回転速度を検知
することができる。

【００９９】本発明に係る請求項７記載のＣＶＤ装置に
よれば、基板取付台に基板を取付けた状態において、基
板の裏面までの距離を測定できるようにレーザ測長器が
配置されているので、レーザ光を発射し、基板の裏面ま
での距離が適正に得られた場合には基板が取付けられて
いると判断し、基板の裏面までの距離が適正に得られな
い場合には基板が取付けられていないと判断すること
で、基板の取付けの有無を確認できるＣＶＤ装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態１の構
成を説明する図である。

【図２】 本発明に係るＣＶＤ装置のギャップ長自動調
整機構を説明するブロック図である。

【図３】 本発明に係るＣＶＤ装置のギャップ長の自動
測定を説明する図である。

【図４】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態１にお
けるギャップ長の自動測定結果を示す図である。

【図５】 本発明に係るＣＶＤ装置のギャップ長の自動
測定を説明する図である。

【図６】 本発明に係るＣＶＤ装置の軸ずれの測定を説
明する図である。

【図７】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態１にお
ける軸ずれの測定結果を示す図である。

【図８】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２の構
成を説明する図である。

【図９】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２のガ
スヘッドの平面図である。

【図１０】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２に
おけるギャップ長の自動測定結果を示す図である。

【図１１】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２に
おけるギャップ長の自動測定結果を示す図である。

【図１２】 本発明に係るＣＶＤ装置の実施の形態２に
おける軸ずれの測定結果を示す図である。

【図１３】 従来の常圧ＣＶＤ装置の構成を説明する図
である。

【符号の説明】

２Ａ ウエハステージ、６Ａ，６Ｂ ガスヘッド、２１
レーザ測長器、２２段差、２７ キーボード、２８
表示装置、３０ 凹部、６１Ａ，６１Ｂ 混合容器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＶＤ膜が形成される基板を取付ける基
   板取付台と、該基板取付台に対向して配置され、ＣＶＤ
   膜形成用のガスを前記基板の主面全面に吹き付けるガス
   ヘッドとを備え、前記基板取付台を回転させつつＣＶＤ
   膜を形成するＣＶＤ装置において、 前記基板取付台の側面に配置され、前記基板取付台と前
   記ガスヘッド間のギャップ長をレーザ光で測定するレー
   ザ測長器を備え、 前記レーザ測長器は、レーザ発光部が前記ガスヘッドの
   端縁に対向するように配置され、前記基板取付台の回転
   に伴って、前記ガスヘッドの端縁に沿って前記ギャップ
   長を連続的に測定することを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 前記ガスヘッドは、前記レーザ発光部か
   らのレーザ光の照射位置が所定位置から径方向に許容値
   以上にずれたことを前記ギャップ長の測定値の変化とし
   て反映する照射位置ずれ反映構造を備える請求項１記載
   のＣＶＤ装置。
3. 【請求項３】 前記照射位置ずれ反映構造は、前記ガス
   ヘッドの端縁に沿って形成された、前記基板取付台に向
   かう方向から後退する環状の段差である請求項２記載の
   ＣＶＤ装置。
4. 【請求項４】 前記照射位置ずれ反映構造は、前記ガス
   ヘッドの端縁に沿って形成された、前記基板取付台に向
   かう方向に突出する環状の段差である請求項２記載のＣ
   ＶＤ装置。
5. 【請求項５】 前記照射位置ずれ反映構造は、前記ガス
   ヘッドの端縁に沿って所定の間隔で等間隔に形成された
   複数の放射状の凹部である請求項２記載のＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 前記照射位置ずれ反映構造は、前記ガス
   ヘッドの端縁に沿って所定の間隔で等間隔に形成された
   複数の放射状の凸部である請求項２記載のＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 前記基板は前記基板取付台の外形よりも
   大きく、 前記レーザ測長器は、前記基板取付台に前記基板を取付
   けた状態において、前記基板の裏面までの距離を測定可
   能なように、前記基板取付台の主面と水平な位置より後
   退した位置に配置された請求項１〜請求項６のいずれか
   に記載のＣＶＤ装置。