CN105441906B - 基板处理装置和基板载置单元的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置和基板载置单元的制造方法。该基板处理装置包括：处理室；基座；固定轴，其贯穿该基座；第1固定构件，其供该固定轴插入嵌合，用于自上表面侧固定基座；第2固定构件，其供固定轴插入嵌合，用于自下表面侧固定基座；施力部件，其设置在比基座靠下方的区域，对固定轴朝下施力并对第2固定构件朝上施力，该施力部件借助第2固定构件自下表面侧固定基座；以及卡定构件，其设置在比基座靠上方的区域，该卡定构件与固定轴相卡合并与施力部件协同动作而按压第1固定构件，从而借助第1固定构件自上表面侧固定基座，基座、第1固定构件以及卡定构件由对腐蚀性气体的耐腐蚀性高于施力部件的材料构成。

Description

基板处理装置和基板载置单元的制造方法
技术领域
本发明涉及基板处理装置和基板载置单元的制造方法。
背景技术
以往，公知有一种成膜装置，其用于在处理室内对基板进行成膜处理，其中，以用于载置基板的旋转台在中心区域被夹持在上下的上衬套与下衬套之间的方式保持该旋转台(例如，参照专利文献1)。在该成膜装置中，将经由碟形弹簧贯穿被设于上衬套的孔的6根螺栓分别拧入被设于下衬套的螺纹孔，从而将旋转台固定。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在所述成膜装置的结构中，在使旋转台以240rpm左右或其以上的高速旋转并使基板的温度为600℃～700℃或其以上来进行清洁等蚀刻处理的情况下，产生了如下问题：有可能自螺栓、碟形弹簧等产生金属污染。
也就是说，近年来，导入了所述600℃～700℃或其以上的温度的高温的成膜工艺。在以一定期间或一定次数进行这样的成膜工艺之后，要定期地对处理室内进行清洁，但此时，在温度仅降低到略低于成膜温度的程度且转速也没有变化的情况下进行清洁。在进行清洁时，使用用于蚀刻的腐蚀性的气体，在该高温蚀刻工艺中，虽然在由石英等非腐蚀性材料构成的旋转台处不怎么产生污染，但会从由金属构成的螺栓、碟形弹簧等产生金属污染。
因此，本发明提供在高温工艺下也不会产生金属污染等的基板处理装置和基板载置单元的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案提供一种基板处理装置，其中，该基板处理装置包括：处理室，在成膜工艺之后，能够对该处理室供给腐蚀性气体而对处于该处理室的内部的膜进行蚀刻处理；基座，其设置在该处理室内，在该基座的上表面上具有能够载置基板的基板载置部，自比该上表面靠上方的区域向该基座供给所述腐蚀性气体；固定轴，其贯穿该基座；第1固定构件，其供该固定轴插入嵌合，用于自所述上表面侧固定所述基座；第2固定构件，其供所述固定轴插入嵌合，用于自下表面侧固定所述基座；施力部件，其设置在比所述基座靠下方的区域，对所述固定轴朝下施力并对所述第2固定构件朝上施力，该施力部件借助所述第2固定构件自所述下表面侧固定所述基座；以及卡定构件，其设置在比所述基座靠上方的区域，该卡定构件与所述固定轴相卡合并与所述施力部件协同动作而按压所述第1固定构件，从而借助所述第1固定构件自所述上表面侧固定所述基座，所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件由对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性高于所述施力部件的对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性的材料构成。
本发明的另一技术方案提供一种基板载置单元的制造方法，其中，该基板载置单元的制造方法包括以下工序：将弹簧插入嵌合于在下端部具有沿径向突出的弹簧支承部且在上端部具有外周比顶端的外周小的收缩部的固定轴，并将该弹簧载置在所述弹簧支承部上；准备在上端面具有能够收纳已安装有所述弹簧的所述固定轴的下部区域的固定轴收纳空间且在所述固定轴收纳空间的周围形成有螺纹孔的支承轴，将安装有所述弹簧的所述固定轴的所述下部区域插入该支承轴的所述固定轴收纳空间；使所述固定轴插入嵌合于第1固定构件并使用能与所述螺纹孔螺纹接合的螺丝将第1固定构件固定在所述支承轴的上端面上，该第1固定构件具有直径比该螺丝的头部的直径小的通孔且具有供所述固定轴插入嵌合的第1中心通孔；使所述固定轴插入嵌合于具有能够供所述固定轴插入嵌合的第2中心通孔的基座而将该基座载置在所述第1固定构件上；使所述固定轴插入嵌合于具有能够供所述固定轴插入嵌合的第3中心通孔的第2固定构件而将该第2固定构件载置在所述基座上；以及将所述固定轴以克服所述弹簧的施力的方式拉起，使所述收缩部暴露在比所述第2固定构件靠上方的区域，使能与所述收缩部相卡合的卡定构件与所述收缩部相卡合，使该卡定构件和所述弹簧的所述施力协同动作而产生自上下夹持所述基座的力，借助所述第1固定构件和所述第2固定构件以将所述基座夹在中间的方式将所述基座固定。
附图是作为本说明书的一部分而引入的，其表示本发明的实施方式，该附图连同所述通常的说明和后述的实施方式的详细内容一起来说明本发明的概念。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的基板处理装置的整体结构的一个例子的概略图。
图2是图1的基板处理装置的立体图。
图3是表示图1的基板处理装置的处理室内的结构的概略俯视图。
图4是沿着以能够进行旋转的方式设于图1的基板处理装置的处理室内的旋转台的同心圆进行剖切而得到的概略剖视图。
图5是图1的基板处理装置的另一概略剖视图。
图6是表示本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的芯部的结构的剖视图。
图7是本发明的实施方式的基板处理装置的基座固定构造的一个例子的立体图。
图8是表示本发明的实施方式的基板处理装置的基座固定构造的外力的施加方法的剖视图。
图9是用于说明本发明的实施方式的基板处理装置的基板载置单元的传热应对构造的剖视图。
图10是以将图9中的区域A放大的方式表示温度分布的一个例子的图。
图11的(a)～图11的(c)是表示本发明的实施方式的基板处理装置的固定轴的温度分布和应力分布的图。
图12的(a)和图12的(b)是以与其他材料相比较的方式示出能够用于本发明的实施方式的基板处理装置的固定轴211的氮化硅的高温强度和耐热冲击性的图。
图13的(a)～图13的(c)是表示本发明的实施方式的基板载置单元的制造方法的一个例子的前半段的一系列的工序的图。
图14的(a)～图14的(c)是表示本发明的实施方式的基板载置单元的制造方法的一个例子的后半段的一系列的工序的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的形态。在下述详细的说明中，为了能够充分地理解本发明而记载很多具体的详细内容。然而，不言自明，在没有这样的详细说明的情况下本领域的技术人员也能够获得本发明。在其他例子中，为了避免难以理解各种实施方式，没有详细地示出公知的方法、步骤、系统、构成要件。
基板处理装置
首先，说明本发明的实施方式的基板处理装置的整体结构。参照图1至图3，本实施方式的基板处理装置包括：扁平的处理室1，其具有大致圆形的俯视形状；以及基座2，其设置在该处理室1内，在处理室1的中心具有旋转中心。处理室1具有：容器主体12，其具有有底的圆筒形状；顶板11，其夹着例如O型密封圈等密封构件13(图1)气密地可装卸地配置于容器主体12的上表面。
基座2的中心部固定于芯部21，芯部21固定于沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。本发明的基板处理装置并不必须包括旋转轴22，也可以包括不旋转而仅支承芯部21的支柱，在本实施方式中，说明旋转轴22支承芯部21的例子。此外，在后面叙述芯部21的详细结构。旋转轴22贯穿处理室1的底部14，其下端安装于用于使旋转轴22(图1)绕铅垂轴线旋转的驱动部23。旋转轴22和驱动部23收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设置在其上表面上的凸缘部分气密地安装于处理室1的底部14的下表面，从而维持壳体20的内部气氛与外部气氛之间的气密状态。
在基座2的表面上，如图2和图3所示那样沿着旋转方向(周向)设有圆形状的凹部24，该凹部24用于载置多张(图示的例子为5张)作为基板的半导体晶圆(下面称为“晶圆”)W。另外，为了方便，图3表示为只有1个凹部24载置有晶圆W。该凹部24具有比晶圆W的直径稍微大例如大4mm的内径以及与晶圆W的厚度大致相等的深度。因此，在将晶圆W收纳于凹部24时，晶圆W的表面与基座2的表面(不载置晶圆W的区域)等高。在凹部24的底面形成有供例如三根升降销贯穿的未图示的通孔(均未图示)，该升降销用于支承晶圆W的背面而使晶圆W升降。
基座2可以由各种材料构成，但优选由即使相对于在蚀刻、清洁等中使用的腐蚀性气体其耐腐蚀性也较强且对高温的温度耐性也较高的材料构成。从该观点考虑，基座2由例如石英、碳、SiC等构成。
图2和图3是用于说明处理室1内的构造的图，为了方便说明，省略了顶板11的图示。如图2和图3所示，分别由例如石英构成的反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32、反应气体喷嘴33、以及分离气体喷嘴41、42以在处理室1的周向(基座2的旋转方向(图3的箭头A))上互相隔开间隔的方式配置于基座2的上方。在图示的例子中，自后述的输送口15沿顺时针方向(基座2的旋转方向)依次排列有反应气体喷嘴33、分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。通过将作为各喷嘴31、32、33、41、42的基端部的气体导入部31a、32a、33a、41a、42a(图3)固定于容器主体12的外周壁，从而这些喷嘴31、32、33、41、42从处理室1的外周壁导入到处理室1内，并以沿着容器主体12的半径方向相对于基座2水平地延伸的方式进行安装。
在本实施方式中，反应气体喷嘴31借助未图示的配管和流量控制器等连接于第1反应气体的供给源(未图示)。反应气体喷嘴32借助未图示的配管和流量控制器等连接于第2反应气体的供给源(未图示)。并且，反应气体喷嘴33借助未图示的配管和流量控制器等连接于第3反应气体的供给源(未图示)。分离气体喷嘴41、42均借助未图示的配管和流量控制阀等连接于分离气体的供给源(未图示)。作为分离气体，能够使用氦气(He)、氩气(Ar)等稀有气体、氮气(N2)等非活性气体。在本实施方式中，使用N2气体。
此外，在图2和图3中，示出了设有3个反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33的例子，但在所供给的反应气体为两种的情况下，反应气体喷嘴也可以为两个。例如，也可以是仅包括反应气体喷嘴31、32的结构。另外，相反地，在所供给的反应气体的种类多于3种类的情况下，也可以设置4个以上的反应气体喷嘴。反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33可以根据所实施的工艺的种类、用途而适当决定个数。
在反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33上，沿着反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33的长度方向以例如10mm的间隔排列有朝向基座2开口的多个气体喷出孔35。反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使第1反应气体吸附在晶圆W上的第1处理区域P1。反应气体喷嘴32的下方区域成为使第2反应气体与在第1处理区域P1中吸附在晶圆W上的第1反应气体发生反应的第2处理区域P2。此外，反应气体喷嘴33也包含在第2处理区域P2中，用于使第1反应气体和第2反应气体的反应生成物进一步与第3反应气体发生反应，或者，停止自反应气体喷嘴32供给第2反应气体，并自反应气体喷嘴33供给第3反应气体而进行使第3反应气体与吸附在晶圆W上的第1反应气体发生反应的处理。
能够通过所实施的工艺来适当决定第1反应气体、第2反应气体、第3反应气体，例如，作为一个例子，使自反应气体喷嘴31供给的第1反应气体为TiCl4，使自反应气体喷嘴32供给的第2反应气体为NH3等氮化性气体，使自反应气体喷嘴33供给的第3反应气体为O2气体、O3气体等氧化性气体。
此外，在晶圆W上形成薄膜的成膜时，自反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33供给成膜用的气体，而在对形成在晶圆W上的膜进行蚀刻或对形成在处理室1内的不需要的膜进行蚀刻来进行清洁时，自反应气体喷嘴31～反应气体喷嘴33提供蚀刻用的腐蚀性气体。作为蚀刻用的反应气体，也可以使用ClF3、F2/HF等氟系气体。同样地，作为蚀刻用的气体，也能够根据在对形成在晶圆W上的膜进行蚀刻加工的情况、通过成膜处理将形成在处理室1内的不需要的膜去除的情况等的用途而相对应地选择并使用适当的气体。
参照图2和图3，在处理室1内设有两个凸状部4。凸状部4与分离气体喷嘴41、42一起构成了分离区域D，因此如后所述，凸状部4以朝向基座2突出的方式安装于顶板11的背面。另外，凸状部4具有顶部被切断为圆弧状的扇形的俯视形状，在本实施方式中，凸状部4配置为，内圆弧连结于突出部5(后述)，外圆弧沿着处理室1的容器主体12的内周面。
图4为处理室1的自反应气体喷嘴31至反应气体喷嘴32的范围中的、沿着基座2的同心圆进行剖切而得到的截面。如图示那样，将凸状部4安装于顶板11的背面，因此，在处理室1内，存在作为凸状部4的下表面的平坦且较低的顶面44(第1顶面)和位于该顶面44的周向两侧的、比顶面44高的顶面45(第2顶面)。顶面44具有顶部被切断为圆弧状的扇形的俯视形状。另外，如图示那样，在凸状部4的周向中央形成有以沿半径方向延伸的方式形成的槽部43，分离气体喷嘴42收纳于槽部43内。在另一个凸状部4上也同样地形成有槽部43，在该槽部43内收纳有分离气体喷嘴41。另外，在较高的顶面45的下方的空间内分别设有反应气体喷嘴31、32。这些反应气体喷嘴31、32以与顶面45分开的方式设在晶圆W的附近。此外，如图4所示，在较高的顶面45的下方的右侧的空间481内设有反应气体喷嘴31，在较高的顶面45的下方的左侧的空间482内设有反应气体喷嘴32。
另外，在收纳于凸状部4的槽部43内的分离气体喷嘴41、42上，分别沿着分离气体喷嘴41、42的长度方向以例如10mm的间隔排列有朝向基座2开口的多个气体喷出孔42h(参照图4)。
顶面44相对于基座2形成狭窄的空间、即分离空间H。在从分离气体喷嘴42的喷出孔42h供给N2气体时，该N2气体通过分离空间H朝向空间481和空间482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481和空间482的容积，因此在N2气体的作用下能够使分离空间H内的压力高于空间481和空间482内的压力。即，在空间481和482之间形成有压力较高的分离空间H。另外，从分离空间H向空间481和482流出的N2气体作为相对于来自第1区域P1的第1反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体的逆流(日文：カウンターフロー)发挥作用。因而，来自第1区域P1的第1反应气体与来自第2区域P2的第2反应气体被分离空间H分离。因此，在处理室1内，能够抑制第1反应气体与第2反应气体混合而发生反应。
此外，考虑到成膜时的处理室1内的压力、基座2的转速、所供给的分离气体(N2气体)的供给量等，优选将顶面44的相对于基座2的上表面的高度h1设定为适于使分离空间H的压力高于空间481、482的压力的高度。
另一方面，在顶板11的下表面以包围用于固定基座2的芯部21的外周的方式设置有突出部5(图2和图3)。在本实施方式中，该突出部5形成为与凸状部4的靠旋转中心侧的部位连续，并且该突出部5的下表面与顶面44等高。
之前参照的图1是图3的I-I’剖视图，表示设有顶面45的区域。另一方面，图5是表示设有顶面44的区域的剖视图。如图5所示，在扇形的凸状部4的周缘部(靠处理室1的外缘侧的部位)，形成有以与基座2的外端面相对的方式呈L字形弯曲的弯曲部46。该弯曲部46与凸状部4同样地抑制反应气体从分离区域D的两侧进入，抑制两反应气体的混合。扇形的凸状部4设置于顶板11，顶板11能够自容器主体12取下，因此弯曲部46的外周面与容器主体12之间稍有间隙。弯曲部46的内周面与基座2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙例如设定为与顶面44的相对于基座2的上表面的高度相同的尺寸。
如图5所示，容器主体12的内周壁在分离区域D中接近弯曲部46的外周面并形成为铅垂面，但是在除分离区域D以外的部位，如图1所示，例如从与基座2的外端面相对的部位直到底部14向外侧凹陷。以下，为了便于说明，将具有大致矩形的截面形状的凹陷的部分记为排气区域。具体地说，将与第1处理区域P1连通的排气区域记为第1排气区域E1，将与第2处理区域P2连通的区域记为第2排气区域E2。如图1～图3所示，在这些第1排气区域E1和第2排气区域E2的底部分别形成有第1排气口610和第2排气口620。如图1所示，第1排气口610和第2排气口620分别借助排气管630连接于作为真空排气部件的例如真空泵640。另外，在真空泵640与排气管630之间设有压力控制器650。
在基座2与处理室1的底部14之间的空间，如图1和图5所示，设有作为加热部件的加热单元7，隔着基座2将基座2上的晶圆W加热至由工艺制程决定的温度(例如700℃)。在基座2的周缘附近的下方侧，划分为从基座2的上方空间到排气区域E1、E2的气氛和配置有加热单元7的气氛，为了抑制气体进入基座2的下方区域而设有环状的罩构件71(图5)。该罩构件71具有以自下方侧与基座2的外缘部和比外缘部靠外周侧的部位面对的方式设置的内侧构件71a以及在该内侧构件71a与处理室1的内壁面之间设置的外侧构件71b。外侧构件71b设置为在弯曲部46的下方与弯曲部46接近，该弯曲部46在分离区域D中形成在凸状部4的外缘部，内侧构件71a在基座2的外缘部下方(以及比外缘部稍靠外侧的部分的下方)绕加热单元7的整个一周地将其包围。
底部14的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位以接近基座2的下表面的中心部附近的芯部21的方式向上方侧突出而构成突出部12a。该突出部12a与芯部21之间成为狭小空间，另外，贯穿底部14的旋转轴22的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙狭窄，这些狭小空间与壳体20连通。并且，在壳体20上设有用于向狭小空间供给作为吹扫气体的N2气体来进行吹扫的吹扫气体供给管72。并且，在处理室1的底部14，在加热单元7的下方沿周向以规定的角度间隔设有用于对加热单元7的配置空间进行吹扫的多个吹扫气体供给管73(图5中示出一个吹扫气体供给管73)。并且，在加热单元7与基座2之间设置有沿周向覆盖自外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)到突出部12a的上端部之间的整个空间的盖构件7a，以抑制气体进入设有加热单元7的区域。盖构件7a能够用例如石英制成。
另外，能够构成为，处理室1的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，向顶板11与芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。被供给到该空间52的分离气体经由突出部5与基座2之间的狭小空间50沿着基座2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。空间50在分离气体的作用下能够被维持为比空间481和空间482中的压力高的压力。因而，能够利用空间50抑制向第1处理区域P1供给的TiCl4气体和向第2处理区域P2供给的NH3气体通过中心区域C而混合。即，空间50(或者中心区域C)能够发挥与分离空间H(或者分离区域D)相同的功能。
并且，如图2、图3所示，能够在处理室1的侧壁形成有用于在外部的输送臂10与基座2之间进行作为基板的晶圆W的交接的输送口15。该输送口15能够利用未图示的闸阀进行开闭。另外，作为基座2上的晶圆载置区域的凹部24在面对该输送口15的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接。因此，能够在基座2的下方侧的与交接位置相对应的部位设置用于贯穿凹部24而自背面举起晶圆W的交接用升降销和其升降机构(均未图示)。
另外，如图1所示，在本实施方式的成膜装置中，能够设置用于控制装置整体的动作的由计算机构成的控制部100。在该控制部100的存储器内存储有在控制部100的控制下使成膜装置实施后述的成膜方法的程序。该程序为了执行后述的成膜方法而编入有步骤组，该程序存储在硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等介质102中，利用规定的读取装置读入存储部101，并安装到控制部100内。
接下来，使用图6来详细说明芯部21的构造。图6是表示本发明的实施方式的基板处理装置的一个例子的芯部21的结构的剖视图。
在图6中，本实施方式的基板处理装置的芯部21包括固定轴211、上衬套212、下衬套213、弹簧214、螺丝215、以及止挡件216。另外，如在图1和图4中说明那样，芯部21设置于旋转轴22的上端，在旋转轴22的上端部形成有固定轴收纳区域221和螺纹孔222。芯部21具有用于固定基座2的构造，还具有能固定安装于旋转轴22的构造。因此，能够将旋转轴22的旋转经由芯部21传递至基座2。
固定轴211贯穿止挡件216、上衬套212、基座2、下衬套213而进行水平方向上的定位和固定。另外，通过将固定轴211的下部收纳于旋转轴22的固定轴收纳区域221，从而将基座2固定在旋转轴22的上端面上。固定轴211具有卡定部211a、收缩部211b、以及弹簧支承部211c。卡定部211a和收缩部211b是用于与止挡件216相卡合的卡合构造部，卡定部211a具有较粗的直径，收缩部211b具有比卡定部211a的外周小的外周。通过使止挡件216以沿水平方向夹持收缩部211b的方式与收缩部211b相卡合来限制卡定部211a向止挡件216的上方移动，从而将止挡件216固定。此外，卡定部211a设置于固定轴211的上端，收缩部211b设置于紧挨卡定部211a的下方。
弹簧支承部211c是用于支承弹簧214的构造部，其以呈带状形成台阶的方式向固定轴211的径向外侧突出且具有比固定轴211的其他区域的外径大的外径。弹簧支承部211c设置于固定轴211的下部、优选设置于固定轴211的下端，且形成有具有能够支持弹簧214的下端的宽度的台阶。通过将固定轴211插入大致圆筒状的弹簧214，从而将弹簧214的下端载置并支承在弹簧支承部211c上。
也可以根据需要，在固定轴211的上端面形成螺纹孔211d。螺纹孔211d用于在将基座2固定于芯部21而制造基板载置单元时将固定轴211拉起。也就是说，通过使螺丝螺纹接合于螺纹孔211d而进行固定并使用固定轴拉起用工具，从而易于将固定轴211拉起并使止挡件216卡合于收缩部211b，而能够将基座2固定。
只要固定轴211相对于在清洁或蚀刻时供给的腐蚀性气体具有耐腐蚀性，则固定轴211可以由各种材料构成，例如，固定轴211也可以由SiN4构成。此外，在后面叙述SiN4与SiN4以外的其他材料之间的比较等。
此外，固定轴211具有与供固定轴211插入嵌合的上衬套212、基座2、下衬套213以及固定轴收纳区域221的内径相对应的外径，并在各插入嵌合部位具有与各个内径相匹配的台阶构造。
上衬套212是用于自上方固定基座2的上侧固定构件。上衬套212在整体上具有高度较低的圆筒形或厚度较厚的圆盘形状，在上衬套212的中心具有供固定轴211插入嵌合的中心轴孔212c。另外，在上衬套212的上表面具有用于保持止挡件216的锪孔部212d。锪孔部212d是比止挡件216稍大的凹陷部，用于将止挡件216卡定。
在上衬套212的下表面具有接触部212a和非接触部212b，该接触部212a与基座2相接触，并将基座2固定，该非接触部212b不与基座2相接触，而形成有空间212s。接触部212a形成于外缘部，非接触部212b形成于中心部。非接触部212b具有用于抑制来自基座2的热传导的作用，以防止来自基座2的热被全部直接传递至固定轴212a。也就是说，通过缩小热的传递路径，从而抑制热的传递。另外，通过将上衬套的接触部212a限制在外缘部，从而使因止挡件216的卡定所引起的载荷处于固定轴211周围，还发挥这样的作用：对于载荷点的距离较短而难以水平地调整基座2的状态，使载荷点进一步向外侧移动而易于对基座2进行水平调整(均等载荷)。此外，在后面详细叙述这些点。
下衬套213是用于自下方固定基座2的下侧固定构件。与上衬套212同样地，下衬套213也在整体上具有高度较低的圆筒形或厚度较厚的圆盘形状，在下衬套213的中心具有供固定轴211插入嵌合的中心轴孔213c。与上衬套212同样地，在下衬套213的上表面的与基座2相接触的外缘部也形成有接触部213a，在比接触部213a靠中心侧的区域形成有不与基座2相接触的非接触部213b。在非接触部213b与基座2的下表面之间形成有空间213s。下衬套213的直径大于上衬套212的直径，并且，接触部213a的形成区域狭窄且仅形成于外周附近，因此，接触部213a构成为，配置于比上衬套212的接触部212a靠外侧的位置而使载荷点进一步向外侧移动，能够将基座2稳定且水平地固定。另外，由于接触部213a的区域狭窄，非接触部213b的区域较大，因此能够更有效地抑制来自基座2的热的传递。
在下衬套213的下表面形成有能够与旋转轴22的上表面相卡合的卡合部213d。卡合部213d也可以形成为与旋转轴22的上表面的形状相卡合的圆形的槽。
并且，在下衬套213形成有螺纹孔213e，该螺纹孔213e用于将旋转轴22的上表面和下衬套213以螺纹紧固的方式固定。螺纹孔213e形成为贯穿下衬套213的通孔，通过将螺丝215自下衬套213的上表面插入并使螺丝215与形成于旋转轴22的上表面的螺纹孔222螺纹接合，从而将下衬套213固定于旋转轴22。螺纹孔213e、222具有在将螺丝215紧固时能够完全收纳螺丝215的大小，且构成为不妨碍下衬套213固定并支承基座2。另外，优选的是，螺纹孔213e形成为具有台阶的形状，以便能够将螺丝215的头部卡定。此外，螺纹牙也可以形成于下衬套的螺纹孔213e和旋转轴22的螺纹孔222这两者，但也可以是，如图6所示，螺纹牙仅形成于旋转轴22的螺纹孔222。
弹簧214是用于对固定轴211朝下施力且对下衬套213朝上施力的施力部件。弹簧214支承在所插入嵌合的固定轴211的下端部的弹簧支承部211c上，且以安装于固定轴211的状态收纳于在旋转轴22的上表面上形成的固定轴收纳区域221内。在该状态下，当将固定轴211拉起时，弹簧214进行收缩而产生向伸长方向的施力。所产生的施力对下衬套213的下表面施加朝上的施力且对固定轴211的支承部211c施加朝下的施力。由此，对下衬套213作用将基座2上推的力，对固定轴211作用朝下进行按压的力。
止挡件216是用于与固定轴211的收缩部211b相卡合而将上衬套212卡定的构件。如所述那样，由于弹簧214对固定轴211朝下施力，因此，对与固定轴211的收缩部211b相卡合的止挡件216作用朝下的施力。因此，止挡件216将上衬套212朝下按压。这样，止挡件216以与弹簧214协同动作的方式按压上衬套212并借助上衬套212自上侧固定基座2。另外，由于弹簧214对下衬套213朝上施力，因此，在上下的上衬套212与下衬套213之间产生夹持基座2的力，由此，能够将基座2固定。此外，只要弹簧214的强度是能够稳定地固定基座2的充分的强度，则能够对弹簧214的强度进行各种设定，弹簧214的强度也可以为例如80N～150N、优选为100N～120N。
此处，如所述那样，基座2由对腐蚀性气体的耐性较高且对高温的耐性也较高的材料构成，其由例如石英、碳、SiC等构成。上衬套212和止挡件216也配置于比基座2靠上方的区域，与用于载置基板的基座2同样地，上衬套212和止挡件216也位于在高温环境下被供给有腐蚀性气体的区域。因此，上衬套212和止挡件216优选由即使在高温下被供给腐蚀性气体也不会产生污染等的耐腐蚀性材料构成，优选由石英、陶瓷、因科镍合金(日文：インコネル)(注册商标，以下省略)、不锈钢等构成。例如，基座2、上衬套212以及止挡件216也可以全部由石英构成。
另一方面，比基座2靠下方的区域没有被直接供给腐蚀性气体，但由于存在加热单元7，因此，比基座2靠下方的区域有时成为比基座2靠上方的基板处理区域的温度高的高温。因此，比起抑制产生污染，比基座2靠下方的零件优选由高温强度较高的材料构成。由于比基座2靠下方的构件会被旋转轴22旋转驱动且要克服基座2的重力而自下侧支承基座2，因此，优选为加工精度比基座2靠下方的构件的加工精度高。
从该观点考虑，下衬套213、弹簧214、螺丝215也可以由因科镍合金、不锈钢、镍等金属材料构成。这些材料的高温强度较高且加工精度也较高。另一方面，由于这些材料是金属材料，因此，有可能产生金属污染等，但由于下衬套213、弹簧214、螺丝215配置于不进行基板的处理的比基座2靠下方的区域，因此，在基板的处理中、处理室1的壁面等产生金属污染的可能性较低。这样，通过将优选由弹簧214、螺丝215这样的金属构成的零件仅配置于比基座2靠下方的区域，能够在降低金属污染对基板处理造成的影响的同时还充分地确保加工精度和高温强度。
此外，当将图6所示的部分称作基座固定构造且将包括支承旋转轴22的驱动部23在内的部分统称作基板载置单元时，在本实施方式的基板处理装置的基座固定构造和基板载置单元中，自比基座2靠上方的区域排除了有可能产生金属污染的弹簧214、螺丝215，但通常，在将零件固定时，非常难以实现在不具有螺丝215的情况下将零件固定的结构。在本实施方式中，通过以下方式实现从这样机械常识来看非常困难的结构：通过设于比基座2靠下方的区域的弹簧214与设于比基座2靠上方的区域的止挡件216的协同动作而经由固定轴211进行施力，并且，在比基座2靠下方的区域进行螺纹固定。由此，能够构成在比基座2靠上方的基板处理区域中防止金属污染的同时还具有充分的高温强度和加工精度的基板处理装置。
此外，也能够想到使用由石英等耐腐蚀性材料构成的螺丝在比基座2靠上方的基板处理区域进行螺纹固定的结构，但石英等耐腐蚀性材料的吸收热的能力较低且在高温时会发生破损，从而不能发挥螺丝的功能。因此，螺丝、弹簧这样的构件优选由吸收热的能力较高的金属材料构成。在本实施方式的基板处理装置中，通过采用由这样的金属材料构成的螺丝215、弹簧214来确保充分的热吸收力，并在基板处理区域外使用这些螺丝215、弹簧214，从而显著地降低金属污染的影响而满足了两个不同的要求。
此外，对于弹簧214、螺丝215，优选使用热吸收力和高温强度较高的金属材料，但对于下衬套213，除了使用所述因科镍合金、不锈钢、镍之外，也可以使用陶瓷、石英等。下衬套213只是用于将基座2固定的介质，不具有螺纹固定、产生施力这样的功能，因此能够使用各种材料。
图7是本发明的实施方式的基板处理装置的基座固定构造的一个例子的立体图。如图7所示，固定轴211在上衬套212的中心突出，位于卡定部211a之下的收缩部(没有在图7中图示，参照图6)211b和止挡件216相卡合，自上侧按压上衬套212而将上衬套212固定。此处，作为止挡件216，也可以使用具有字母C形状的C形环。这样，作为止挡件216，也可以使用C形环。在制造基板载置单元时，易于安装止挡件216。
图8是表示本发明的实施方式的基板处理装置的基座固定构造的外力的施加方法的剖视图。如图8所示，基座2被下衬套213的位于外缘部的接触部213a支承，上衬套212在与设于固定轴211周边的止挡件216相接触的部位支承止挡件216。也就是说，支承点随着向上方去而自外缘部朝向中心方向移动。
同样地，考虑到载荷点，首先，在自固定轴211的卡定部211a的下表面到止挡件216的上表面的范围内，在固定轴211的周围施加有载荷。自止挡件216传递过来的载荷被传递至上衬套212的位于外侧区域的接触部212a而施加于基座2。在该情况下，同样地，载荷点随着向下方去而自固定轴211周围向外侧移动。
并且，对于力作用于下方的载荷点和力作用于上方的支承点的所有支承点，随着自上而下移动，力的作用点自中心向外侧移动。由此，成为力的作用点在下侧分开得最远且随着逐渐向上方去而间隔变窄那样的状态，从而能够稳定地支承基座2且易于水平地保持基座2。
如上所述，本实施方式的基板处理装置具有能够稳定地固定并支承基座2的结构。
图9是用于说明本发明的实施方式的基板处理装置的基板载置单元的传热应对构造的剖视图。此外，在图9中，适当省略了与传热应对构造没有关系的构成要件。在图9中，在基座2上载置有晶圆W，在基座2的下方设有被盖体7a覆盖的加热单元7。如图9所示，加热单元7以涵盖晶圆7的径向上的整个区域的方式设置。加热单元7设置在比基座2靠下方的区域，在基座固定构造的部分中，与比基座2靠上方的上衬套212、止挡件216相比，加热单元7的热容易传递至比基座2靠下方的下衬套213、弹簧214以及螺丝215这些部分。如所述那样，虽然下衬套213具有接触部213a、非接触部213b以及空间213s，但非接触部213b和空间213s能够抑制来自基座2热传递至下衬套213。
图10是以将图9中的区域A放大的方式表示温度分布的一个例子的图。此外，在温度分布中，示出了在晶圆温度为760℃、压力为6.7Torr、冷却部为85℃的条件下的温度分布结果。
在图10中，示出了区域J为367.78℃以上、区域K为365.56℃～367.78℃、区域L为363.33℃～365.56℃、区域M为361.11℃～363.33℃的范围内的区域，而在固定轴收纳区域221内的收纳有弹簧214的区域是区域K、L，其成为温度低于380℃的温度区域。此处，弹簧214的使用温度范围为450℃以下，固定轴收纳区域221内的收纳有弹簧214的区域的温度低于380℃，满足弹簧214时的使用温度范围。因此，示出了本发明的实施方式的基板处理装置能够有效地抑制基座2的下方的传热且能够使用弹簧214。
图11是表示本发明的实施方式的基板处理装置的固定轴211的温度分布和应力分布的图。图11的(a)是用于表示基板处理装置的固定轴211的配置位置的基座固定构造的剖视图，图11的(b)是表示固定轴211的温度分布的图。
当一边与图11的(a)对比一边观察图11的(b)时，示出了：比基座2略靠下方的区域的温度最高，随着向上下离开温度较高的区域，温度降低。固定轴211的比基座2靠上方的上端的温度在352.22℃以下，变得足够低(区域V)。同样地，在比基座2靠下方的区域中，固定轴211的下端的温度在358.89℃～361.11℃的范围内，温度充分地降低。因此，可知成为如下结构：不会将来自基座2的热经由固定轴211进一步传递至旋转轴22，使固定轴211处的温度充分地降低，从而不对旋转轴22和驱动部23造成热影响。如上所述，本发明的实施方式的基板处理装置能够有效地抑制传热。
图11的(c)是表示固定轴211的应力分布的图。施加于固定轴211的应力分布在固定轴211的下端部最高，但为50MPa左右。因此，尤其没有产生热冲击等。如上所述，本实施方式的基板处理装置示出了能够使施加于固定轴211的应力充分地降低。
图12是以与其他材料相比较的方式示出能够用于本发明的实施方式的基板处理装置的固定轴211的氮化硅的高温强度和耐热冲击性的图。图12的(a)是以与其他材料相比较的方式示出氮化硅的高温强度的图，示出了在800℃以下的温度区域具有70kg/mm2左右的稳定且充分的强度。虽然氧化锆的弯曲强度的最大值较高，但其弯曲强度会根据温度而变化，因此，从具有稳定的温度强度这点来看，氮化硅较优异。如上所述，作为固定轴211的材料，氮化硅的高温强度没有任何问题。
图12的(b)是以与其他材料相比较的方式示出氮化硅的耐热冲击性的图。此外，耐热冲击性是这样的指标：在将试验片设成横轴温度之后，将试验片投入到水中(20℃)而对其施加热冲击率，测量弯曲强度而示出耐热冲击性。在图12的(b)中，在以小于600℃的温度进行急冷后的弯曲强度为60kg/mm2左右，示出了稳定的耐热冲击性。氧化锆的急冷后的弯曲强度的最大值高于氮化硅的急冷后的弯曲强度的最大值，但氧化锆在以400℃以上的温度急剧地急冷后的弯曲强度降低。因此，在考虑到高温工艺的情况下，作为固定轴211的材料，氮化硅较优异。这样，氮化硅在耐热冲击性方面也优异，示出了其是适合用作固定轴211的材料。
基板载置单元的制造方法
接下来，使用图13和图14来说明本发明的实施方式的基板载置单元的制造方法。图13是表示本发明的实施方式的基板载置单元的制造方法的一个例子的前半段的一系列的工序的图。此外，对于以上说明的构成要件标注相同的参照附图标记而省略其说明。
图13的(a)是表示弹簧安装工序的一个例子的图。在弹簧安装工序中，将弹簧214安装于固定轴211。也就是说，将固定轴211插入弹簧214。弹簧214支承于固定轴211的下端的弹簧支承部211c。
图13的(b)是表示固定轴插入工序的一个例子的图。在固定轴插入工序中，将安装有弹簧214的固定轴211自下端侧插入到形成于旋转轴22的上端面的固定轴收纳区域221内。
图13的(c)是表示下衬套安装工序的一个例子的图。在下衬套安装工序中，使用螺丝215将下衬套213安装于旋转轴22的上端面。由于在旋转轴22的上端面形成有螺纹孔222且在下衬套213上也形成有作为通孔的螺纹孔213e，因此，能在将螺纹孔213e、222彼此对位的状态下将螺丝215插入并以螺纹紧固的方式固定。由此，成为将下衬套213固定于旋转轴22的上端面且固定轴211借助下衬套213支承于旋转轴22的状态。此外，在下衬套213的下表面形成有能与旋转轴22的上端面相卡合的卡合部213d，该卡合部213d在进行下衬套213的固定安装时与旋转轴22的上端面相卡合。
图14是表示本发明的实施方式的基板载置单元的制造方法的一个例子的后半段的一系列的工序的图。图14的(a)是表示基座插入嵌合工序和上衬套插入嵌合工序的一个例子的图。在基座插入工序中，将基座2以固定轴211插入嵌合于基座2的方式载置在下衬套213上。同样地，在上衬套插入工序中，将上衬套212以固定轴211插入嵌合于上衬套212的方式配置在基座2上。此外，如图14的(a)所示，也可以是，在基座2和上衬套212同时一起重叠的状态下使固定轴211插入嵌合于重叠状态下的基座2和上衬套212并将基座2和上衬套212配置在下衬套213上。在该情况下，能同时一次进行基座插入嵌合工序和上衬套插入嵌合工序。
图14的(b)是表示固定轴拉起工序的一个例子的图。在固定轴拉起工序中，将固定轴211以克服弹簧214的施力的方式拉起，而拉起到使收缩部211b处于比上衬套212的上表面高的位置。只要能够将固定轴211拉起到所述规定位置，则可以利用各种方法来进行固定轴拉起工序，也可以是，例如，使用图14的(b)所示的拉起工具80将固定轴211拉起。也可以是，在固定轴211的上端面上形成有螺纹孔211d的情况下，使拉起工具80的下端的螺纹部81螺纹接合于螺纹孔211d，将螺纹部81固定于固定轴211并将螺纹部81拉起，从而将固定轴211拉起。
图14的(c)是表示止挡件安装工序的一个例子的图。在止挡件安装工序中，使止挡件216卡合于固定轴211的收缩部211b，利用止挡件216将固定轴211卡定。此时，在止挡件216构成为C形环的情况下，只要使C形环的开口部水平地移动而与收缩部211b相卡合即可。在为该结构的情况下，能够易于将止挡件216安装于固定轴211。由于止挡件216的构造并不限定于C形环，因此能够采用能与固定轴211的收缩部211b相卡合的各种构造。另外，固定轴211与止挡件216之间的卡合构造并不限于在固定轴211形成收缩部211b的构造，只要能够使固定轴211的顶端和止挡件216相卡合，则可以为各种结构。通过将止挡件216安装于固定轴211的顶端，从而将弹簧214的朝下的施力施加于止挡件216而使止挡件216按压上衬套212。另外，弹簧214的施力还朝上作用于下衬套213，从而在上衬套212与下衬套213之间夹持基座2而固定并支承基座2。由此，制成了基板载置单元。
此外，在本发明的实施方式中，列举利用ALD法进行的成膜的成膜装置的例子来说明了基板处理装置，但所述基座的固定构造能够适用于具有基座的、使用腐蚀性气体来进行清洁、蚀刻等的各种基板处理装置，因此，所述基座的固定构造能够适用于CVD(ChemicalVapor Deposit：化学气相沉积)装置、蚀刻装置等各种基板处理装置。
以上，详细说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明并不限于所述实施方式，在不脱离本发明的范围的情况下，能够对所述实施方式施加各种变形和置换。
采用本发明，在高温工艺下也能够防止产生污染。
本申请的实施方式的所有的方面均为例示，而不应认为限定本发明。实际上，所述实施方式能够以多种形态来实施。另外，所述实施方式也可以在不脱离权利要求书和其主旨的范围内以各种形态进行省略、置换以及变更。本发明的范围包括权利要求书和在与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。
本申请基于2014年9月24日提出申请的日本特许出愿第2014-194180号的优先权的利益，该日本申请的全部内容作为参照文献编入于此。

Claims (19)

1.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置包括：
处理室，在成膜工艺之后，能够对该处理室供给腐蚀性气体而对处于该处理室的内部的膜进行蚀刻处理；
基座，其设置在该处理室内，在该基座的上表面上具有能够载置基板的基板载置部，自比该上表面靠上方的区域向该基座供给所述腐蚀性气体；
固定轴，其贯穿该基座；
第1固定构件，其供该固定轴插入嵌合，用于自所述上表面侧固定所述基座；
第2固定构件，其供所述固定轴插入嵌合，用于自下表面侧固定所述基座；
施力部件，其设置在比所述基座靠下方的区域，对所述固定轴朝下施力并对所述第2固定构件朝上施力，该施力部件借助所述第2固定构件自所述下表面侧固定所述基座；以及
卡定构件，其设置在比所述基座靠上方的区域，该卡定构件与所述固定轴相卡合并与所述施力部件协同动作而按压所述第1固定构件，从而借助所述第1固定构件自所述上表面侧固定所述基座，
所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件由对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性高于所述施力部件的对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性的材料构成。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件由对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性高于所述第2固定构件的对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性的材料构成。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第2固定构件和所述施力部件由耐热性高于所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件的耐热性的材料构成。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述固定轴在比所述第2固定构件靠下方的位置具有用于支承所述施力部件的下端的施力部件支承部，
在该施力部件支承部与所述第2固定构件之间设有所述施力部件，所述施力部件对所述第2固定构件向上方施力。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，
所述施力部件是以包围所述固定轴的周围的方式设置的弹簧。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述固定轴还具有用于借助所述第2固定构件在比所述基座靠下方的位置支承所述基座的支承轴，
使用螺丝将该支承轴和所述第2固定构件以螺纹紧固的方式固定，
所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件由对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性高于所述螺丝的对所述腐蚀性气体的耐腐蚀性的材料构成。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，
所述螺丝由耐热性高于所述基座、所述第1固定构件以及所述卡定构件的耐热性的材料构成。
8.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，
所述支承轴具有将所述施力部件连同所述固定轴的下端部一起收纳的空间。
9.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，
所述支承轴是旋转轴。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第2固定构件具有接触区域和非接触区域，该接触区域与所述基座相接触，以便将所述基座固定，该非接触区域不与所述基座相接触，在该非接触区域与所述基座之间形成有空间。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第1固定构件具有接触区域和非接触区域，该接触区域与所述基座相接触，以将所述基座固定，该非接触区域不与所述基座相接触，在该非接触区域与所述基座之间形成有空间。
12.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述基座由石英、碳或SiC构成。
13.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第1固定构件和所述卡定构件由石英、因科镍合金、不锈钢或陶瓷构成，该因科镍合金是注册商标。
14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第2固定构件由因科镍合金、不锈钢、陶瓷或石英构成，该因科镍合金是注册商标。
15.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述固定轴的上端部在比顶端靠下方的位置具有外周比该顶端的外周小的收缩部，
所述卡定构件是能与该收缩部相卡合的C形环。
16.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第1固定构件和所述第2固定构件具有能将所述基座的中心部固定的圆盘形状。
17.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在所述基座的下方还设有用于对所述基板进行加热的加热部件。
18.一种基板载置单元的制造方法，其中，
该基板载置单元的制造方法包括以下工序：
将弹簧插入嵌合于在下端部具有沿径向突出的弹簧支承部且在上端部具有外周比顶端的外周小的收缩部的固定轴，并将该弹簧载置在所述弹簧支承部上；
准备在上端面具有能够收纳已安装有所述弹簧的所述固定轴的下部区域的固定轴收纳空间且在所述固定轴收纳空间的周围形成有螺纹孔的支承轴，将安装有所述弹簧的所述固定轴的所述下部区域插入该支承轴的所述固定轴收纳空间；
使所述固定轴插入嵌合于第1固定构件并使用能与所述螺纹孔螺纹接合的螺丝将该第1固定构件固定在所述支承轴的上端面上，该第1固定构件具有直径比该螺丝的头部的直径小的通孔且具有供所述固定轴插入嵌合的第1中心通孔；
使所述固定轴插入嵌合于具有能够供所述固定轴插入嵌合的第2中心通孔的基座而将该基座载置在所述第1固定构件上；
使所述固定轴插入嵌合于具有能够供所述固定轴插入嵌合的第3中心通孔的第2固定构件而将该第2固定构件载置在所述基座上；以及
将所述固定轴以克服所述弹簧的施力的方式拉起，使所述收缩部暴露在比所述第2固定构件靠上方的区域，使能与所述收缩部相卡合的卡定构件与所述收缩部相卡合，使该卡定构件和所述弹簧的所述施力协同动作而产生自上下夹持所述基座的力，借助所述第1固定构件和所述第2固定构件以将所述基座夹在中间的方式将所述基座固定。
19.根据权利要求18所述的基板载置单元的制造方法，其中，
使用规定的工具，以克服所述弹簧的施力的方式将所述固定轴拉起。
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