CN108315718A - 基板处理装置 - Google Patents

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gear
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driving gear
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加藤寿
大泉行雄
本间学
小林健
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

本发明涉及基板处理装置。在一边使载置于旋转台的一面侧的作为基板的晶圆公转一边进行成膜处理时，沿晶圆的周向实施均匀的处理。设为利用旋转台(2)使在旋转台的一面侧载置晶圆的载置台(3)公转。另外，在载置台的自转轴(32)设有从动齿轮(4)，且沿该从动齿轮的公转轨道的整周设有与该从动齿轮构成磁齿轮机构的驱动齿轮(5)。利用自转用旋转机构(53)使驱动齿轮旋转，产生驱动齿轮的角速度与从动齿轮的基于公转的角速度的速度差，从而使载置台自转，因此，能在晶圆(W)的周向上使成膜处理的均匀性提高。另外，能利用驱动齿轮的角速度与从动齿轮的角速度之差容易地调整从动齿轮的自转速度。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及一边使载置于旋转台的一面侧的基板公转一边进行基板的成膜处理的技术。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，为了在作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)形成用于形成蚀刻掩模等的各种膜，进行了例如ALD(原子层沉积，Atomic LayerDeposition)。为了提高半导体装置的生产率，存在上述的ALD利用以下这样的装置来进行的情况，在该装置中，通过使载置有多个晶圆的旋转台旋转，使晶圆公转，使晶圆反复经过以沿着旋转台的径向的方式配置的处理气体的供给区域。另外，为了进行上述的各膜的成膜，存在进行CVD(化学气相沉积，Chemical Vapor Deposition)的情况，但基于该CVD的成膜也与上述的ALD同样地想到通过使晶圆公转来进行。
不过，在使这样的晶圆公转的成膜处理中，要求：通过沿着晶圆的周向均匀性较高地进行成膜，在晶圆形成同心圆状的膜厚分布。作为其理由之一，列举出能够在作为后处理的干蚀刻中调整晶圆的径向的蚀刻速度分布，作为结果，针对膜厚，能够使晶圆面内的均匀性良好。随着半导体器件的微细化，要求此前为止的程度以上地获得面内均匀性的改善和同心圆状的膜厚分布。
不过，在使上述的晶圆公转的成膜装置中，沿着旋转台的径向供给处理气体，因此，存在形成于晶圆的膜厚分布成为随着从旋转台的中心侧朝向周缘侧而膜厚改变的膜厚分布的倾向，存在难以沿着晶圆的周向形成均匀性较高的膜厚这样的问题。
在专利文献1～专利文献3中记载有如下技术：对于在成膜处理中使晶圆公转的成膜装置，通过使载置于旋转台的晶圆自转，沿着晶圆的周向进行均匀的成膜处理。在专利文献1中，利用在相对于旋转台进行晶圆的交接时所使用的升降机构来进行晶圆的自转，在多张晶圆载置于旋转台的情况下，无法同时使晶圆自转。
另外，在专利文献2中，使用第1齿轮和第2齿轮，通过利用电动机使该第2齿轮旋转而使晶圆自转，由于第1齿轮与第2齿轮之间的接触，有可能产生微粒。在专利文献3中，通过利用电动机使设置于晶圆的载置区域的自转轴旋转来进行晶圆的自转，因此，在旋转台设置有多个载置区域的情况下，存在电动机数增加、控制变得复杂的担心。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-212627号公报
专利文献2：日本特开2016-96220号公报
专利文献3：日本特开2016-92156号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是基于这样的状况做成的，其目的在于提供一种基板处理装置，其中，在一边使载置于旋转台的一面侧的基板公转、一边对该基板进行成膜处理时，能够沿着基板的周向实施均匀的处理。
用于解决问题的方案
因此，本发明是一种向基板供给处理气体而进行成膜的基板处理装置，其特征在于，该基板处理装置具备：
旋转台，其设置于处理容器内；
载置台，其是为了将基板载置于所述旋转台的一面侧而设置的，该载置台利用该旋转台的旋转进行公转；
处理气体供给部，其向利用所述旋转台的旋转而载置台所经过的区域供给处理气体；
自转轴，其自转自由地设置于与与所述旋转台一起旋转的部位，该自转轴支承所述载置台；
从动齿轮，其设置于所述自转轴；
驱动齿轮，其面对所述从动齿轮的公转轨道，且沿着所述公转轨道的整周设置，该驱动齿轮与所述从动齿轮构成磁齿轮机构；以及
旋转机构，其用于使所述驱动齿轮旋转。
发明的效果
在本发明中，在一边使载置于旋转台的一面侧的载置台的基板公转一边对该基板进行成膜处理时，在载置台的自转轴设置有从动齿轮，并且，沿着该从动齿轮的公转轨道的整周设置有与该从动齿轮构成磁齿轮机构的驱动齿轮。因而，通过使驱动齿轮旋转，载置台自转，因此，能够在基板的周向上使成膜处理的均匀性提高。另外，通过对驱动齿轮的角速度与从动齿轮的角速度之差进行调整，能够容易地调整从动齿轮的自转速度。
附图说明
图1是表示适用了本发明的基板处理装置的成膜装置的一实施方式的纵剖侧视图。
图2是成膜装置的横剖俯视图。
图3是设置于成膜装置的旋转台的概略立体图。
图4是示意性地表示设置于载置台的下表面的从动齿轮的仰视图。
图5是表示从动齿轮和驱动齿轮的一部分的俯视图。
图6是示意性地表示从动齿轮和驱动齿轮的俯视图。
图7是示意性地表示从动齿轮和驱动齿轮的俯视图。
图8是表示从动齿轮的角速度与驱动齿轮的角速度的速度差同从动齿轮的自转速度之间的关系的特性图。
图9是表示设置于成膜装置的控制部的一个例子的构成图。
图10是表示适用了本发明的基板处理装置的成膜装置的另一个例子的纵剖侧视图。
图11是表示适用了本发明的基板处理装置的成膜装置的又一个例子的纵剖侧视图。
图12是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图13是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图14是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图15是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图16是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图17是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
图18是表示本发明的评价试验的结果的特性图。
附图标记说明
W、晶圆；1、81、82、成膜装置；11、111、112、真空容器；2、旋转台；21、旋转轴；23、公转用旋转机构；3、载置台；32、自转轴；34、轴承单元；4、从动齿轮；5、驱动齿轮；41、51、N极部；42、52、S极部；53、自转用旋转机构；100、控制部。
具体实施方式
以下，作为本发明的基板处理装置的一实施方式，说明对作为基板的晶圆W执行作为成膜处理的ALD的成膜装置1。本例的成膜装置1用于使含有硅(Si)的原料气体和氧化气体反应而在晶圆W形成氧化硅层(SiO2层)。这些一系列的处理被反复多次进行，形成SiO2膜。以下，以使用BTBAS(双(叔丁基氨基)硅烷)气体作为原料气体、臭氧(O3)气体作为氧化气体的情况为例进行说明。
如图1和图2所示，本发明的成膜装置具备构成进行成膜处理的处理容器的真空容器11，该真空容器11由构成真空容器11的侧壁和底部的容器主体13和气密地封堵该容器主体13的上表面侧的开口的顶板12构成为俯视形状大致圆形的扁平的容器。在真空容器11内设置有由圆板构成的旋转台2。在旋转台2的中心部连接有向铅垂下方延伸的旋转轴21，为了将真空容器11内相对于外部气氛气密地保持，该旋转轴21贯穿被设置于容器主体13的底部131的轴承部22，与配置于容器主体13的下方侧的公转用旋转机构23连接。通过使用公转用旋转机构23来使旋转轴21旋转，能够在从上表面侧观察时使旋转台2例如顺时针旋转。
接下来，也一边参照图3一边对旋转台2的构造进行说明。图3是概略地表示旋转台2的主要部分的图。在旋转台2的上表面侧(一面侧)设置有利用旋转台2的旋转而公转的载置台3。载置台3的俯视形状形成为圆形，沿着旋转台2的旋转方向设置有例如5个。在载置台3的上表面形成有凹部31，晶圆W水平地收纳于凹部31内。此外，在该旋转台2上，也可以设置6个载置台3。
在各载置台3的下表面侧中央部，支承载置台3的自转轴32以向铅垂下方延伸的方式设置。自转轴32被借助筒状体33固定于例如旋转台2的下表面的轴承单元34支承。自转轴32和筒状体33贯穿于沿周向形成于容器主体13的底部131的环状的孔部130，如图1所示，轴承单元34设于容器主体13的底部131的下方侧。因此，自转轴32自转自由地设置于与旋转台2一起旋转的部位，载置台3构成为利用旋转台2的旋转而公转。轴承单元34具备：轴承，其用于将自转轴32保持为旋转自由；以及磁封，其用于防止来自轴承的微粒的飞散(均未图示)。自转轴32的下部侧贯穿轴承单元34，在其下端部设置有从动齿轮4。
图4是从下表面侧观察从动齿轮4的图，在该图中，示意性地表示从动齿轮4。从动齿轮4构成为圆板状，以使中心轴线彼此一致的状态与自转轴32连接。因而，从动齿轮4借助自转轴32与载置台3连结，从动齿轮4利用旋转台2的旋转而公转。轴承单元34将自转轴32保持成旋转自由，因此，若使从动齿轮4沿着周向旋转，则能够使各载置台3绕自转轴自转。
在从动齿轮4的下表面，沿着自转方向交替地排列有由永磁体构成的作为磁极部的N极部41和S极部42。N极部41为了与S极部42加以区别而以斜线表示。在该例子中，暴露于从动齿轮4的下表面的N极部41、S极部42分别形成为相同的形状的长条状，以自从动齿轮4的下表面的中心部沿着横向呈放射状延伸的方式沿着周向彼此隔开间隔而排列有例如18个。N极部41和S极部42的长度设定得比从动齿轮4的半径短，以使该N极部41和S极部42不超过例如从动齿轮4的底面的中心。
如图1和图3所示，在真空容器11的外侧(大气气氛侧)的从动齿轮4的下方侧配置有驱动齿轮5。在图3中，使从动齿轮4和驱动齿轮5靠近地描绘，随后论述的分隔构件44省略图示。该驱动齿轮5用于与从动齿轮4构成磁齿轮机构，以面对从动齿轮4的公转轨道的方式设置。该例子的驱动齿轮5由在其中央部设置有圆形的开口部50的圆环状的板状体构成，以驱动齿轮5的开口部50的中心与旋转台2的旋转中心一致的方式配置。在驱动齿轮5的上表面，沿着从动齿轮4的公转轨道在整周上交替地排列有由永磁体构成的作为磁极部的N极部51和S极部52。
驱动齿轮5的作为各磁极部的N极部51和S极部52排列于与从动齿轮4的下表面相对的面。图5是使1个从动齿轮4的磁极部(N极部41和S极部42)及其下方侧的驱动齿轮5的磁极部(N极部51和S极部52)相对应地描绘的图。如此暴露于例如圆环状的驱动齿轮5的表面的N极部51、S极部52以形状与形成于从动齿轮4的同该表面相对的下表面的N极部41、S极部42的形状重合的方式形成为例如长条状。
图5表示从动齿轮4的N极部41和驱动齿轮5的S极部52重叠后的状态，图6表示驱动齿轮5的N极部51与S极部52的排列。图5和图6不是用于表示构成为实机的情况所设想的磁极部的数的图，而是为了技术的理解而表示的简易的图，若列举例如驱动齿轮5的实际的例子，则N极部51和S极部52前后排列有合计300个。
在驱动齿轮5的下表面设置有用于使驱动齿轮5旋转的由例如环状的直接驱动电动机(DD电动机)构成的自转用旋转机构53，构成为，通过使该自转用旋转机构53旋转，驱动齿轮5以开口部50的中心为旋转中心进行旋转。因此，驱动齿轮5和旋转台2绕相同的旋转轴线旋转。在该例子中，旋转台2的旋转轴21以贯穿驱动齿轮5的开口部50的方式设置，与设置于驱动齿轮5的下方侧的公转用旋转机构23连接。但是，只要是使旋转台2和驱动齿轮5以使旋转中心一致的方式旋转的结构，就并不限于上述的结构。
从动齿轮4设置成真空气氛，在从动齿轮4与驱动齿轮5之间设置有分隔构件44，该分隔构件44使大气气氛和真空气氛分隔开，由磁力线可穿过的材料例如铝(Al)形成。该分隔构件44用于在各载置台3公转时形成轴承单元34的移动区域，例如其上端部被固定于真空容器11的底部131，在其侧壁设置有供制冷剂流通的制冷剂流路45。分隔构件44为上表面开口的例如截面日文コ字状的构件，沿着周向以自孔部130的下方侧堵塞容器主体13的底部131的方式设置于容器主体13的底部131。这样，利用孔部130和分隔构件44，形成自转轴32和轴承单元34的移动区域。
接下来，对载置台3的公转和自转说明。图6示意性地表示在旋转台2和驱动齿轮5各自停止着的状态(没有旋转的状态)下、5个从动齿轮4的一部分与驱动齿轮5相对而停止着的状态。从动齿轮4停止在由于从动齿轮4的各磁极部(N极部41、S极部42)与驱动齿轮5的各磁极部(N极部51、S极部52)之间的吸引力和斥力的综合作用而被决定的位置。因而，在使旋转台2和驱动齿轮5以相同的转速(旋转速度：rpm)旋转着时，从动齿轮4相对于驱动齿轮5相对地停止，因此，从动齿轮4即载置台3不进行自转而是停止。
载置台3在驱动齿轮5与旋转台2之间的转速产生了差时、即在驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的基于旋转台2的旋转的角速度(可以说公转角速度)之间产生了速度差时自转。在驱动齿轮5的角速度Va比从动齿轮4的角速度Vb大时(从驱动齿轮5的角速度减去从动齿轮4的角速度而得到的速度差是正时)，驱动齿轮5的N极部51、S极部52的排列在图5中来说从左侧向右侧在与驱动齿轮5相对的从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列的下方移动。因此，作用于从动齿轮4的来自驱动齿轮5的斥力和吸引力向右侧移动，与此相伴，从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列也被向右引领，因此，作为结果，从动齿轮4成为图5中的右旋转、即从图6所示的状态顺时针自转成图7所示的状态。
另外，在驱动齿轮5的角速度Va比从动齿轮4的角速度Vb小时(从驱动齿轮5的角度度减去从动齿轮4的角速度而得到的速度差为负时)，驱动齿轮5的N极部51、S极部52的排列在图5中来说从右侧向左侧在与驱动齿轮5相对的从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列的下方移动。因此，作用于从动齿轮4的来自驱动齿轮5的斥力和吸引力向左侧移动，与此相伴，从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列也被向左引领，因此，作为结果，从动齿轮4成为图5中的左旋转、即逆时针自转。
本发明人等把握了如下内容：如图8所示，从动齿轮4的基于公转的角速度与驱动齿轮5的角速度之间的速度差同从动齿轮4的自转速度在速度差的某一范围内维持大致正比关系。在图8中，横轴是驱动齿轮5的角速度Va与从动齿轮4的基于公转的角速度Vb的速度差(Va-Vb)，纵轴是从动齿轮4的自转速度。在速度差为正((Va-Vb)>0)时，速度差处于零～+V1时，速度差越大，右旋的自转速度越大。另外，在速度差为负((Va-Vb)＜0)时，速度差处于零～-V2时，速度差越大，左旋的自转速度越大。例如驱动齿轮5的角速度被设定在所述速度差与从动齿轮4的自转速度维持着大致正比关系的值的范围内。
如此，载置台3在驱动齿轮5与旋转台2的转速产生了差时自转，此时的自转速度利用驱动齿轮5与从动齿轮4的齿轮比×旋转速度差求出。旋转速度差是指，驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的基于旋转台2的旋转的角速度(可以说公转角速度)之间的速度差。针对驱动齿轮5由300极的磁极部(N极部51和S极部52)构成、从动齿轮4由18极的磁极部(N极部41和S极部42)构成的模型，在例如旋转台2的转速是30rpm时，将驱动齿轮5加快了0.1度/秒(6度/分)的情况的自转速度如下这样求出。齿轮比是300/18＝16.67，旋转速度差是6/360rpm，因此，从动齿轮4的自转速度利用齿轮比×旋转速度差成为300/18×6/360＝0.278rpm(100度/分)。这样求出来的自转速度与利用随后论述的评价试验取得的自转速度的数据一致。
从动齿轮4的角速度Vb与驱动齿轮5的角速度Va的速度差同从动齿轮4的自转速度之间的关系根据构成从动齿轮4和驱动齿轮5的N极部41、51、S极部42、52的磁力的大小、形状、排列、从动齿轮4与驱动齿轮5之间的距离、成膜处理条件等而变化。因此，例如预先取得从动齿轮4的基于公转的角速度Vb与驱动齿轮5的角速度Va的速度差同从动齿轮4的自转速度之间的关系。
接下来，参照图1和图2对真空容器11的其他构造进行说明。在构成真空容器11的顶板12的下表面中央部形成有：俯视圆形的中心区域形成部C；以及以从中心区域形成部C朝向旋转台2的外侧变宽的方式形成的俯视扇状的突出部14、14。这些中心区域形成部C和突出部14、14在真空容器11的内部空间形成有比其外侧区域低的顶面。中心区域形成部C与旋转台2的中心部之间的间隙构成N2气体的流路15，在晶圆W的处理中从该流路15喷出N2气体，从而旋转台2的中心部处的原料气体和氧化气体的接触被抑制。
如图1所示，在位于旋转台2的下方的容器主体13的底部131配设有加热器16，并且，形成有供制冷剂流通的制冷剂流路17。另外，如图2所示，在例如底部131处的旋转台2的外侧开口有对真空容器11内进行排气的排气口24、25。在排气口24、25连接有由真空泵等构成的未图示的真空排气机构。
在旋转台2的下表面的周缘侧区域与容器主体13的底部131的周缘侧区域之间设置有迷宫密封部26，该迷宫密封部26是将在旋转台2的下表面形成的圆环状的多根突条部和槽部、以及在底部131形成的圆环状的多根突条部和槽部组合而成的。迷宫密封部26抑制被供给到旋转台2的上表面侧的各种气体进入旋转台2的下表面侧的空间，并且，即使是在轴承部22、轴承单元24等产生了微粒的情况下，也抑制该微粒进入旋转台2的上方侧的空间。
如图2所示，在真空容器11(容器主体13)的侧壁面设置有利用闸阀28构成为开闭自由的输入输出部27。保持于外部的未图示的输送机构的晶圆W经由该输入输出部27向真空容器11内输入，并向载置台3交接。载置台3与输送机构之间的晶圆W的交接使用经由被设置于各载置台3的未图示的贯通孔而构成为升降自由的升降销来进行，但省略升降销的记载。
另外，如图1、图2所示，在成膜装置1的旋转台2的上方侧，原料气体喷嘴61、分离气体喷嘴62、氧化气体喷嘴63、改性气体喷嘴64、分离气体喷嘴65依次沿着旋转台2的旋转方向隔开间隔地配设。各气体喷嘴61～65形成为从真空容器11的侧壁朝向中心部沿着旋转台2的径向水平地延伸的棒状，从沿着其长度方向彼此隔开间隔而设置的许多喷出口66朝向下方侧喷出各种气体。
原料气体喷嘴61喷出BTBAS气体。图中附图标记67是覆盖原料气体喷嘴61的喷嘴罩，其具有提高其下方的BTBAS气体的浓度的作用。另外，氧化气体喷嘴63喷出O3气体。分离气体喷嘴62、65喷出N2气体，从上表面侧观察时配置于将顶板12的突出部14、14分别沿着周向分割的位置。改性气体喷嘴64喷出由例如氩(Ar)气体和氧(O2)气体的混合气体构成的改性气体。在该例子中，原料气体、氧化气体和改性气体分别相当于处理气体，原料气体喷嘴61、氧化气体喷嘴63和改性气体喷嘴64分别相当于供给处理气体的处理气体供给部。
而且，在顶板12，在改性气体喷嘴64的上方侧设置有等离子体形成部7。在图2中以单点划线表示设置有等离子体形成部7的位置。图中附图标记71是由石英等电介质构成的主体部，在其下表面设置有沿着设置于顶板12的扇状的开口部121朝向下方侧突出的突条部72。改性气体被从改性气体喷嘴64向由该突条部72包围的区域内喷出。
在主体部71的上表面侧隔着法拉第屏蔽件73、绝缘用的板构件74设置有将金属线卷绕成线圈状而成的天线75，在该天线75连接有高频电源76。图中附图标记77是用于使电磁场的磁场成分朝向下方的狭缝。
在旋转台2上，原料气体喷嘴61的下方区域相当于能够进行BTBAS气体的吸附的吸附区域R1，氧化气体喷嘴63的下方区域相当于BTBAS气体被氧化的氧化区域R2。另外，等离子体形成部7的下方区域构成利用等离子体进行SiO2膜的改性的改性区域R3，突出部14、14的下方区域构成利用从分离气体喷嘴62、65喷出的N2气体使吸附区域R1和氧化区域R2彼此分离用的分离区域D1、D2。
已述的排气口24在吸附区域R1与分离区域D1之间的外侧开口，该分离区域D1在吸附区域R1的旋转方向的下游侧与吸附区域R1相邻，对剩余的BTBAS气体进行排气。另外，排气口25在改性区域R3与分离区域D2之间的交界附近的外侧开口，该分离区域D2在改性区域R3的旋转方向下游侧与改性区域R3相邻，对剩余的O3气体、改性气体进行排气。从各分离区域D1、D2、中心部区域C分别供给的N2气体也被从排气口24、25排出。
如图9所示，在成膜装置1设置有用于进行装置整体的动作的控制的由计算机构成的控制部100。该控制部100具备CPU101、储存用于执行随后论述的成膜处理的动作的程序等的程序储存部102、存储部103、输入部104、以及数据处理部105。图中附图标记110是总线，在该总线110连接有旋转台2的公转用旋转机构23、载置台3的自转用旋转机构53。
存储部103用于存储例如图8所示那样的从动齿轮4的自转速度同从动齿轮4的基于公转的角速度与驱动齿轮5的角速度的速度差之间的关系。另外，输入部104由例如操作画面构成，用于输入从动齿轮4的自转速度、基于公转的角速度(旋转台2的转速)。此外，在图9中，将基于公转的角速度设为公转速度。数据处理部105用于基于所输入的从动齿轮4的自转速度、旋转台2的转速、以及存储于所述存储部103的所述关系设定驱动齿轮5的转速。从动齿轮4的自转速度、基于公转的角速度以在例如维护时能够输入的方式构成，若输入从动齿轮4的自转速度和角速度，则基于该自转速度并根据所述关系把握从动齿轮4的基于公转的角速度与驱动齿轮5的角速度之间的速度差，设定驱动齿轮5的转速。
已述的程序向成膜装置1的各部发送控制信号而对各部的动作进行控制。例如载置台3的自转速度被写入例如成膜处理的制程，通过选择制程，来自各气体喷嘴61～65的各处理气体等的供给流量、加热器16对晶圆W的加热温度、来自中心区域形成部C的N2气体的供给流量、由公转用旋转驱动部23进行的旋转台2的旋转、由磁齿轮机构进行的载置台3的自转等按照控制信号而被控制。在上述的程序中编入有步骤组，该步骤组用于进行这些控制，执行随后论述的各处理。程序从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储介质安装于控制部100。
以下，对具备上述的结构的成膜装置1的作用进行说明。首先，一边使旋转台2间歇地旋转，一边使各载置台3向与输入输出口27相对的位置移动，使用未图示的输送机构而从外部向真空容器11内输入晶圆W，并向载置台3交接。晶圆W一载置于全部的载置台3，就使输送机构从真空容器11退出而关闭闸阀28，经由排气口24、25执行真空排气，以使真空容器11内成为预定的压力。另外，从分离气体喷嘴62、65、中心区域形成部C向旋转台2供给N2气体，并且，开始加热器16对晶圆W的加热，将例如晶圆W加热到200℃以下的温度。
利用例如公转用旋转机构23，对旋转轴21进行驱动而使旋转台2以80rpm以上例如120rpm的旋转速度旋转，并且，利用自转用旋转机构53使驱动齿轮5以与旋转台2相等的速度旋转。由此，载置台3以停止了自转的状态公转。接下来，在真空容器11内，开始来自原料气体喷嘴61、氧化气体喷嘴63、改性气体喷嘴64的各处理气体的供给、以及由来自高频电源76的对天线75施加高频产生的等离子体的形成。另外，与例如各处理气体的供给相应地利用自转用旋转机构53使驱动齿轮5旋转，以这样设定好的自转速度使载置台3自转。
如图2所示，在真空容器11内，在吸附区域R1与氧化区域R2之间设置有供N2气体供给的分离区域D1，因此，向吸附区域R1供给的原料气体和向氧化区域R2供给的氧化气体不在旋转台2上彼此混合就被排气。另外，在吸附区域R1与改性区域R3之间也设置有供N2气体供给的分离区域D2，因此，原料气体、向改性区域供给的改性气体以及从改性区域R3的旋转方向上游侧朝向该分离区域D2的氧化气体在旋转台2上不彼此混合，就被从排气口24、25排气。另外，从中心区域形成部C供给来的N2气体也被从排气口24、25排气。
在如上述那样进行了各气体的供给和排气的状态下，各晶圆W依次经过吸附区域R1、氧化区域R2、改性区域R3。在吸附区域R1中，从原料气体喷嘴61喷出来的BTBAS气体吸附于晶圆W，在氧化区域R2中，所吸附的BTBAS气体被从氧化气体喷嘴63供给来的O3气体氧化，形成1层或者多层SiO2的分子层。在改性区域R3中，所述SiO2的分子层被暴露于改性气体的等离子体而被改性。并且，利用旋转台2的旋转，上述的循环被反复执行多次，从而SiO2的分子层被层叠而在晶圆W表面形成SiO2膜。
在该成膜装置1中，与旋转台2的旋转并行地进行基于载置台3的旋转的晶圆W的自转，但以旋转台2的旋转和载置台3的旋转不同步的方式设定旋转台2的转速和载置台3的自转速度。即、被设定成，在晶圆W朝向第1朝向的状态下，旋转台2从开始点旋转1圈，在再次位于开始点时，晶圆W以朝向与第1朝向不同的第2朝向那样的自转速度自转。
如此，载置台3不与旋转台2的旋转同步地自转，因此，各载置台3上的晶圆W利用自转和公转而以各种朝向经过原料气体的吸附区域R1。这样一来，随着载置台3的自转，执行一边使从上表面侧观察的朝向逐渐改变一边形成上述的SiO2的分子层的循环。通过一边改变晶圆W的朝向一边进行成膜，即使是原料气体的浓度分布在例如吸附区域R1内产生波动的情况下，在多次被执行的SiO2分子层的形成循环的全期间来看时，也能够使吸附于晶圆W的原料气体的量朝向晶圆W的周向一致。作为其结果，能够在晶圆W的周向上观察时抑制在晶圆W形成的SiO2膜的膜厚的偏差。
利用上述的动作，SiO2的分子层被依次层叠，一旦执行了预先设定好的循环数，就使旋转台2的旋转、各种气体的供给、等离子体的形成、公转用旋转机构23、自转用旋转机构53的驱动停止，结束成膜处理。然后，进行真空容器11内的压力调整，打开闸阀28而使外部的输送机构进入，以与输入时相反的步骤输出晶圆W。
如已述那样，在成膜装置1中，在对晶圆W进行成膜时，这些公转和自转彼此并行地进行，但对于晶圆W(载置台3)的自转，在旋转台2旋转着的期间内，除了晶圆W连续地自转的情况之外，也包括间歇地自转。另外，晶圆W的自转的开始和停止的时刻既可以与公转的开始和停止的时刻一致，也可以各自的旋转的开始和停止的时刻错开。
根据本实施方式的成膜装置1，存在以下的效果。在一边使载置于旋转台2的一面侧的晶圆W公转一边对该晶圆W进行成膜处理时，在载置台3的自转轴32设置有从动齿轮4，并且，沿着该从动齿轮4的公转轨道的整周设置有与该从动齿轮4构成磁齿轮机构的驱动齿轮5。因而，使驱动齿轮5旋转，使驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的基于公转的角速度之间产生速度差，从而使载置台3自转，因此，能够在晶圆W的周向上使成膜处理的均匀性提高，膜厚的面内均匀性提高。另外，通过使用非接触式的磁齿轮机构，抑制由执行上述自转动作导致的微粒的产生。而且，通过对驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的角速度之差进行调整，能够容易地调整从动齿轮4的自转速度。
再者，驱动齿轮5在从动齿轮4的公转轨道的整周上设置，因此，能够同时驱动多个载置台3的从动齿轮4。另外，从动齿轮4在绕转轨道的整周上受到驱动力，因此，在对驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的角速度之差进行调整而控制自转速度时，在旋转台2的转速(公转速度)大到例如80rpm以上的情况下，也能够使控制范围变大。因而，一边增大旋转台2的旋转速度而提高生产率，一边能够在晶圆W的周向上使处理的均匀性提高。
而且，从动齿轮4和驱动齿轮5各自的磁极部由永磁体构成，因此，自转动作用的控制较容易，能够廉价地设定生产成本。另外，在从动齿轮4与驱动齿轮5之间，由磁力线能够穿过的材料形成的分隔构件44以将大气气氛和真空气氛分隔开的方式设置，在大气气氛侧设置有驱动齿轮5。因此，即使是在驱动齿轮5侧产生了微粒，向真空容器11的进入也被抑制，电控制、维护变得容易。而且，将驱动齿轮5设置于大气气氛，并且，将从动齿轮4配置于与加热器16分开的区域，因此，能够抑制由高温导致的磁力的降低。
再者，在从动齿轮4的基于公转的角速度与驱动齿轮5的角速度之间的速度差同从动齿轮4的自转速度维持大致正比关系的值的范围内，只要设定驱动齿轮5的角速度，能够简易地进行从动齿轮4的自转速度的设定，控制变得容易。另外，通过在控制部100设置有存储部103、输入部104、以及数据处理部105，在变更例如载置台3的自转速度的情况下，若利用输入部104输入从动齿轮4的自转速度，则能够自动地设定驱动齿轮5的转速，制程的改写、维护变得容易。
接下来，参照图10对适用了本发明的基板处理装置的成膜装置的另一个例子进行说明，但该成膜装置81适于以例如成膜处理温度是200℃以下的温度进行成膜处理的情况。该成膜装置81与上述的图1所示的成膜装置1不同的点在于，旋转台2的公转用旋转机构23和载置台3的自转用旋转机构53设置于真空容器(处理容器)111的内部。
因此，在真空容器111，以与底部133相对的方式设置有对公转用旋转机构23和自转用旋转机构53的设置区域进行划分的分隔壁部132。该分隔壁部132相当于图1的成膜装置1的底部131，设置有加热器16、制冷剂流路17，并且，形成有旋转轴21、自转轴32用的开口部。旋转台2的旋转轴21借助被设置于分隔壁部132的轴承部22与公转用旋转机构23连接。轴承部22和公转用开口机构23的周围被例如筒状体134包围，该筒状体134设置于驱动齿轮5的开口部50的内侧。在真空容器11的底部133设置有制冷剂流路171，形成用于形成自转轴32的移动区域的环状的孔部130。
连接有载置台3的自转轴32的轴承单元34借助筒状体33与旋转台2连接，并且，自转轴32与从动齿轮4连接，以与该从动齿轮4相对的方式设置有驱动齿轮5等，其他的结构与图1的成膜装置1相同，针对同样的构成构件，标注相同的附图标记，省略说明。在该成膜装置81中，也使驱动齿轮5旋转，从而使载置台3自转，因此，能够在晶圆W的周向上使成膜处理的均匀性提高。
在上述的例子中，轴承单元34借助筒状体33固定于旋转台的下表面，但轴承单元34的固定构造也可以如下这样构成。在旋转轴(公转轴)21的上部设置多个例如六个分别水平地沿着周向呈放射状延伸的支承臂，将旋转台2载置于该支承臂组之上。在旋转台2的与自转轴32相对应的部分形成为孔部。在各支承臂的下表面设置垂直延伸的支承杆，使该支承杆的下端经由孔部130伸出至比容器主体13的底部131靠下方侧，在各支承杆的下端固定沿着连结各支承杆的圆形成的环体。在该环体的下表面固定轴承单元34，自转轴32经由形成于环体的贯通孔自轴承单元34突出至载置台3的下表面。因此，轴承单元34借助环体和支承杆固定于支承臂，利用旋转轴21的旋转而公转。以俯视来看，自转轴32和所述的支承杆在周向上交替配置。
而且，参照图11对适用了本发明的基板处理装置的成膜装置的另一个例子进行说明，但该成膜装置82适于以例如成膜处理温度是200℃以上的温度例如400℃进行成膜处理的情况。对该成膜装置82与上述的图1所示的成膜装置1不同的点进行说明。该例子的旋转台2被圆板状的支承板83从下方侧支承，该支承板83构成为，以相对于旋转台2独立的状态支承载置台3。
在该例子的真空容器112，以与底部136相对的方式形成有分隔壁部135，在该分隔壁部135的上方侧设置有旋转台2，在分隔壁部135的下方侧设置有支承板83。在分隔壁部135设置有加热器16、制冷剂流路17，并且，形成有圆环状的狭缝84。在旋转台2的下表面，以从与所述狭缝84相对应的位置朝向铅垂下方延伸的方式沿着周向设置有多根支柱85。各支柱85贯穿狭缝84，与支承板83连接。支承板83的下表面侧中央部借助旋转轴86与公转用旋转机构87连接。因而，若使旋转轴86旋转，则借助支承板83和支柱85使旋转台2绕铅垂轴线旋转。
载置台3的自转轴32贯穿分隔壁部135的狭缝84和支承板83的开口部88而向下方侧延伸，与借助筒状体331固定于支承板83的下方侧的轴承单元34连接。从动齿轮4、驱动齿轮5的结构、在驱动齿轮5的开口部50的内侧设置公转用旋转机构87等与图1所示的成膜装置1相同。另外，真空容器112中的支承板83的下表面附近的侧壁部构成向真空容器112的内部突出的突出部137，在支承板83的下表面与突出部137的上表面之间形成有迷宫密封部261。而且，在迷宫密封部261的内侧以从支承板83的下表面朝向下方侧伸出的方式形成有筒状壁部831，在突出部137与筒状壁部831之间形成有较窄的间隙。
迷宫密封部261和筒状壁部831抑制各种气体从支承板83的上方侧进入支承板83的上方侧的空间，并且，即使在轴承单元34、公转用旋转机构87、自转用旋转机构53中产生了微粒，也抑制该微粒进入支承板83的上方的空间。其他的结构与图1的成膜装置1相同，对于同样的构成构件，标注相同的附图标记，省略说明。
在该成膜装置82中，也通过使驱动齿轮5旋转，使载置台3自转，因此，能够在晶圆W的周向上使成膜处理的均匀性提高。另外，加热器16设置于比支承板83靠上方侧的位置，公转用旋转机构87、自转用旋转机构53设置于比支承板83靠下方侧的位置，两者分开，因此，适于例如400℃的高温的成膜处理。
以上，在本发明中，也包括仅从动齿轮4、驱动齿轮5中的一者是磁性体的情况。另外，也包括从动齿轮4是N极部41、S极部42中的一者，或N极部41和S极部42交替地排列的情况、且驱动齿轮5由磁性体构成的情况。而且，也包括驱动齿轮5是N极部51、S极部52中的一者，或N极部51和S极部52交替地排列且从动齿轮4由磁性体构成的情况。在从动齿轮4和驱动齿轮5如已述的实施方式那样设置的情况下，利用磁铁的斥力和吸引力而使载置台3自转，因此，能够使载置台3可靠地旋转，但在仅从动齿轮4和驱动齿轮5中的一者是磁性体的情况下，为了可靠地旋转，优选载置台3是轻量的。
【实施例】
接下来，记载评价试验。
(评价试验1)
在图1所示的成膜装置1中，使用如下装置来进行了评价试验：驱动齿轮5由300极的磁极部(N极部51和S极部52)构成，从动齿轮4由18极的磁极部(N极部41和S极部42)构成，将驱动齿轮5与从动齿轮4之间的距离设定成3.1mm。在5个载置台3分别载置晶圆W、使旋转台2顺时针地以30rpm旋转、针对使驱动齿轮5的转速加快了0.1度/秒(6度/分)的情况、使驱动齿轮5的转速变慢0.1度/秒(6度/分)的情况，通过对各晶圆W的自转角度进行测定来确认了各晶圆W的自转动作。此外，针对自转角度，利用无线式实时自转计量器进行了测定。
认识到：在驱动齿轮5的转速与旋转台2的转速相同的情况下，各晶圆W处于自转停止后的状态。另外，认识到：在加快了驱动齿轮5的转速的情况下，使5个晶圆W同时顺时针自转。确认到：在旋转台2旋转1圈的期间内，各载置台3的晶圆W分别旋转3.35度、3.34度、3.34度、3.34度、3.34度，5个晶圆W大致同样地分别以0.28rpm顺时针自转。另一方面，认识到：在使驱动齿轮5的转速变慢的情况下，5个晶圆W同时逆时针自转。确认到：在旋转台2旋转1圈的期间内，各载置台3的晶圆W分别旋转3.32度、3.31度、3.32度、3.32度、3.31度，5个晶圆W大致同样地分别以0.28rpm逆时针自转。
另外，针对将旋转台2的转速改变成60rpm的情况，也同样地进行了各晶圆W的自转动作的确认。除了旋转台2的转速以外的条件与评价试验1相同。在该情况下，也确认到：在驱动齿轮5的转速和旋转台2的转速相同的情况下，在各晶圆W处于自转停止了的状态，在加快了驱动齿轮5的转速的情况下，5个晶圆W以0.28rpm同时顺时针自转，在使驱动齿轮5的转速变慢的情况下，5个晶圆W同时以0.28rpm逆时针自转。
(评价试验2)
在与评价试验1同样的成膜装置中，将晶圆W载置于各载置台3，使旋转台2顺时针分别以30rpm、60rpm旋转，使驱动齿轮5与旋转台2之间的旋转速度差在-0.8度/秒～0.8度/秒之间变化而进行了各晶圆W的自转的评价。如已述那样，旋转速度差是驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的基于旋转台2的旋转的角速度(公转角速度)之间的速度差。
针对测定结果，旋转台2的转速是30rpm表示在图12中，旋转台2的转速是60rpm表示在图13中。在图12、图13中，横轴是驱动齿轮的转速(rpm)，纵轴是5个晶圆W的平均自转速度(度/分)。通过使旋转台2的转速相对于驱动齿轮5的转速减小，已述的旋转速度差被求出，因此，认识到所述旋转速度差和从动齿轮4的自转速度维持彼此正比的关系。另外，即使将旋转台2的转速改变成30rpm、60rpm，也确认到所述旋转速度差和从动齿轮4的自转速度是相同的正比关系。由此，能够理解通过所述旋转速度差(驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4的基于旋转台2的旋转的角速度的速度差)、驱动齿轮5与从动齿轮4的齿轮比决定从动齿轮4的自转转速(自转速度)。
(评价试验3)
除了将从动齿轮4与驱动齿轮5之间的距离设定成5mm、针对120rpm也进行了测定以外，与评价试验2同样地进行了晶圆W的自转的评价。针对其结果，旋转台2的转速是30rpm表示在图14中，旋转台2的转速是60rpm表示在图15中，旋转台2的转速是120rpm表示在图16中。在图14～图16中，横轴是驱动齿轮的转速(rpm)，纵轴是5个晶圆W的平均自转速度(度/分)。其结果，也认识到：即使将从动齿轮4与驱动齿轮5之间的距离从3.1mm改变成5mm，所述旋转速度差与从动齿轮4的自转速度之间的关系彼此很一致。
在图17中示出根据所述旋转速度差、以及驱动齿轮5与从动齿轮4的齿轮比求出来的从动齿轮4的自转转速的理论值，在图18中示出根据所述旋转速度差、驱动齿轮5与从动齿轮4的齿轮比求出来的从动齿轮4的自转角速度的理论值。在图17、图18中，横轴是所述旋转速度差(度/秒)，在图17中，纵轴是自转转速(rpm)，在图18中，纵轴是自转角速度(度/分)。其结果，确认到理论值与实际的测定结果很一致。

Claims (7)

1.一种基板处理装置，其向基板供给处理气体而进行成膜，其特征在于，该基板处理装置具备：
旋转台，其设置于处理容器内；
载置台，其是为了在所述旋转台的一面侧载置基板而设置的，该载置台利用该旋转台的旋转进行公转；
处理气体供给部，其向利用所述旋转台的旋转而载置台所经过的区域供给处理气体；
自转轴，其自转自由地设置于与所述旋转台一起旋转的部位，该自转轴支承所述载置台；
从动齿轮，其设置于所述自转轴；
驱动齿轮，其以面对所述从动齿轮的公转轨道的方式且沿着所述公转轨道的整周设置，该驱动齿轮与所述从动齿轮构成磁齿轮机构；以及
旋转机构，其用于使所述驱动齿轮旋转。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述从动齿轮沿着自转方向在整周上交替地排列有N极部和S极部，
所述驱动齿轮沿着所述公转轨道在整周上交替地排列有N极部和S极部。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述从动齿轮和驱动齿轮分别由永磁体构成磁极部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述从动齿轮的各磁极部以从中心部沿着横向呈放射状延伸的方式设置于下表面，
所述驱动齿轮的各磁极部排列于与所述从动齿轮的下表面相对的面。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述处理容器内以成为真空气氛的方式构成，
所述驱动齿轮设置于大气气氛侧，
在所述从动齿轮与驱动齿轮之间设置有分隔构件，该分隔构件将大气气氛与真空气氛分隔开，该分隔构件由磁力线能够穿过的材料形成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
驱动齿轮的角速度被设定在所述从动齿轮的基于公转的角速度与所述驱动齿轮的角速度间的速度差的绝对值在从零到该速度差与从动齿轮的自转速度维持大致正比关系的值的范围内。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置具备：
存储部，其存储有所述从动齿轮的自转速度同所述从动齿轮的基于公转的角速度与所述驱动齿轮的角速度间的速度差之间的关系；
输入部，其用于输入所述从动齿轮的自转速度；以及
数据处理部，其用于基于所输入的从动齿轮的自转速度、旋转台的转速、存储于所述存储部的所述关系设定所述驱动齿轮的转速。
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