JP2001345276A

JP2001345276A - 減圧処理装置の回転機構

Info

Publication number: JP2001345276A
Application number: JP2000165246A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Arizono; 光雄有薗
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の導入管、排気配管やそれらに関わる複
雑な制御機構を付加せずに、磁気シール部からの金属汚
染物の基板処理室への混入防止及び反応生成物などによ
る磁気シール部の破損防止が可能な減圧処理装置の回転
機構を提供する。【解決手段】回転軸１２に不活性ガス導入通路１６を
設け、不活性ガス導入通路１６からのガス吹き出し口１
９を回転軸１２におけるボート設置テーブル６とシール
キャップ３との間に形成し、基板処理室１内部において
ボート設置テーブル６とシールキャップ３との間のガス
吹き出し口１９が臨む空間を仕切る仕切壁２０を設け
る。このようにすれば磁気シール部１５からの金属汚染
物が基板処理室１に入ったり、基板処理室１からの反応
生成物が磁気シール部１５に拡散したりすることがなく
なり、回転機構部７の交換頻度が減る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は減圧ＣＶＤ装置など
の減圧処理装置における半導体基板などを設置するボー
トの回転機構、特にシール部の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜形成に用いられる減圧ＣＶＤ
装置などの減圧処理装置は、従来の横型反応炉を有する
ものに代わって縦型反応炉を有する装置が主流となって
きている。縦型減圧ＣＶＤ装置では、処理膜厚均一性を
向上する目的で、成膜処理時に、減圧下にある半導体基
板を保持するボートを外部から回転させる構造とされて
おり、回転機構は、炉口を密閉するシールキャップ部に
備えられていることが多い。シールキャップ部とボート
を外部から回転させるための回転軸とは非接触である
が、回転機構には基板処理室を真空保持するために回転
軸と回転機構筐体との間に気密手段として磁性流体を含
む磁気シールを備えているのが常である。

【０００３】以下、従来の一般的な縦型減圧ＣＶＤ装置
のシールキャップ部および回転機構部の構造を図２を参
照しながら説明する。図２は一般的な縦型減圧ＣＶＤ装
置のシールキャップ部および回転機構部の断面概略図で
ある。図２において、２１は基板を成膜処理する基板処
理室、２２は減圧用チューブに接続されて基板処理室２
１を構成するフランジ、２３は縦型減圧ＣＶＤ装置の炉
口部をシールして、内部を減圧下に保持するためのシー
ルキャップ、２４はフランジ２２とシールキャップ２３
とを緩衝的に接続シールするシールＯリングである。

【０００４】２５は基板を保持するボートで、通常石英
製である。２６はボート２５を保持するボートテーブ
ル、２７はボートテーブル２６を回転させるモーター、
２８はモーター２７から回転運動を伝達するモーター
軸、２９はモーター軸２８に固定接続され、かつ回転運
動を伝達するモーター側歯車、３０はモーター側歯車２
９からの回転運動伝達を受ける回転軸側歯車、３１は回
転軸側歯車３０と固定接続し、かつ回転軸側歯車３０か
らの回転運動をボートテーブル２６に伝達するための回
転軸で、この回転軸３１にボートテーブル２６が固定さ
れて接続されている。３３は回転軸３１を保持する軸受
け、３４は磁気シール部、３２は回転機構部であるモー
ター２７、モーター側歯車２９、回転軸側歯車３０、回
転軸３１、軸受け３３および磁気シール部３４を囲み、
かつシールキャップ２３に上記の回転機構部を固定する
回転機構部筐体である。

【０００５】以下、上記シールキャップ部のボートを回
転させる回転機構部の動作について説明する。基板が載
せられたボート２５はボートテーブル２６上に載置さ
れ、このボート２５が回転機構と一体的に上昇すること
で、フランジ２２とシールキャップ２３がシールＯリン
グ２４を介して密着し、基板処理室２１内が密閉され
る。その後、モーター２７が動作開始し、モーター軸２
８を介してモーター側歯車２９が回転する。モーター側
歯車２９は回転軸側歯車３０と連結されており、モータ
ー側歯車２９の回転と同時に回転軸側歯車３０が回転し
始める。回転軸３１は回転軸側歯車３０と接続されてい
るので、回転軸側歯車３０の回転開始と同時に回転軸３
１は回転を始める。回転軸３１の上端部はボートテーブ
ル２６と接続固定されており、回転軸３１の回転開始と
同時にボートテーブル２６は回転を始める。ボートテー
ブル２６上にはボート２５が設置されており、以上の回
転伝達経路でボート２５は回転する。

【０００６】ボート２５の回転が始まると、図に示して
いないが、真空ポンプを使用して基板処理室２１内の真
空引きを行い、所定の圧力に達したら成膜処理を行う。
基板処理室２１を真空引きする際に、回転軸３１と回転
機構筐体３２との隙間より、大気及び軸受け３３からの
発塵物が基板処理室２１内へ混入しようとするが、この
混入を磁気シール３２が防止するようになっている。

【０００７】成膜処理終了後はモーター２７を停止し
て、上記動作伝達経路でボート回転を停止させること
で、所定の基板処理シーケンスが終了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の回転機構の構成では、磁気シール部３４自身からの
金属汚染物、例えばマグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）やマンガ
ン亜鉛フェライト（ＭｎＯ・ＺｎＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）などが
シールキャップ２３と回転軸３１との隙間を通って基板
処理室２１側へ混入して基板を汚染し、製品の歩留を低
下させる可能性があった。それと共に、逆に成膜時の反
応生成物がシールキャップ２３と回転軸３１との間の隙
間を通って磁気シール部３４に付着し、シール性能を劣
化させたり、さらには磁気シール部３４を破損させたり
するという問題があった。

【０００９】これらの欠点を解決するために、回転機
構、特に磁気シール部の近傍に不活性ガス導入管あるい
は排気配管を設置する方法等が提案されている（例えば
特開平１０−３２１５３２号公報，特開平１０−３４０
８５９号公報）。しかし前者の公報に述べる、磁気シー
ル部近傍へ不活性ガスを単純に導入する構造を採用する
と、磁気シール部周辺の雰囲気を基板処理室へ強制的に
運んでしまう。この方法は前記のように反応生成物のシ
ール部への付着は防止できるが、基板処理室の磁気シー
ル部周辺の雰囲気からの汚染に関しては何ら防止策には
ならず、却ってこれを助長することとなる。

【００１０】一方、後者の公報に述べる、不活性ガスの
導入に加えて排気配管より磁気シール部の周辺雰囲気を
強制排気させる方法は、その排気によって磁気シール部
周辺の雰囲気を除去し、前者の欠点を補うものである
が、基板処理室内の圧力制御に影響を与える可能性があ
り、不活性ガスの導入と排気を制御するための新たな配
管あるいは制御機構を必要とするため、装置機構の複雑
化が問題となる。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するもので、多
数の導入管、排気配管またそれらに関わる複雑な制御機
構を付加すること無く、磁気シール部からの金属汚染物
の基板処理室への混入防止及び反応生成物などによる磁
気シール部の破損防止が可能な減圧処理装置の回転機構
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の減圧処理装置の回転機構は、
減圧下で基板を処理する基板処理室と、前記基板処理室
を閉鎖するシールキャップと、前記基板処理室内部にお
いて基板を設置するボートと、前記ボートを設置するボ
ート設置テーブルと、外部から前記シールキャップを貫
通して前記基板処理室内部へ導入されて前記ボート設置
テーブルに固定された回転軸と、減圧下にある前記基板
処理室と外部雰囲気とを遮断し、気密を保つにために前
記回転軸と前記囲む回転機構部筐体の内壁との間に設け
られた磁気シール部と、前記回転軸および磁気シール部
を囲む回転機構部筐体とを備え、基板を設置するボート
およびボート設置テーブルを回転軸を介して回転させな
がら減圧下で基板を処理する減圧処理装置において、回
転軸に不活性ガス導入通路を設け、不活性ガス導入通路
からのガス吹き出し口を回転軸における前記ボート設置
テーブルと前記シールキャップとの間に形成し、前記基
板処理室内部において前記ボート設置テーブルと前記シ
ールキャップとの間の前記ガス吹き出し口が臨む空間を
仕切る仕切壁を設けたことを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、ガス吹き出し口がシー
ルキャップとボート設置テーブルとの間にあるので、こ
の空間に導入された不活性ガスにより、磁気シール部か
らシールキャップを通って基板処理室内に汚染物質が入
るのを防止でき、また逆に基板処理室の反応生成物が磁
気シール部に到達するのを防止できる。また、基板処理
室内部において、ボート設置テーブルとシールキャップ
との間のガス吹き出し口が臨む空間が仕切壁にて仕切ら
れるので、ガス吹き出し口が臨む空間から不活性ガス
が、基板処理室内部の基板設置空間に向けて多量に流れ
込むことを防止でき、汚染物質や反応生成物が磁気シー
ル部と基板処理室とをお互いに汚染するのを防止できる
だけでなく、基板処理室内の圧力制御に影響を与えるこ
とを最小限に抑えることができる。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の減
圧処理装置の回転機構において、仕切壁は、ボート設置
テーブルに固定され、その先端がシールキャップに近接
するように配設されていることを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の減
圧処理装置の回転機構において、仕切壁の先端が対向す
るシールキャップの表面領域に溝が形成され、仕切壁の
先端が溝に接近状態で挿入されていることを特徴とす
る。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１記載の減
圧処理装置の回転機構において、仕切壁は、シールキャ
ップに固定され、その先端がボート設置テーブルに近接
するように配設されていることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項４記載の減
圧処理装置の回転機構において、仕切壁の先端が対向す
るボート設置テーブルの表面領域に溝が形成され、仕切
壁の先端が溝に接近状態で挿入されていることを特徴と
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実
施の形態にかかる縦型減圧ＣＶＤ装置のシールキャップ
部および回転機構部の概略的な断面図である。

【００１９】図１に示すように、縦型減圧ＣＶＤ装置に
は、減圧が可能であり基板に成膜処理する基板処理室１
と、減圧用チューブに接続されて基板処理室１を構成す
るフランジ２と、縦型減圧ＣＶＤ装置の炉口部をシール
し、内部を減圧下に保つためのシールキャップ３と、フ
ランジ２とシールキャップ３とを緩衝的に接続シールす
るシールＯリング４と、基板を保持するボート５と、ボ
ート５を設置して保持するボート設置テーブル６と、基
板が載せられたボート５およびボート設置テーブル６を
回転させるための回転機構部７とが備えられている。

【００２０】回転機構部７には、回転運動を発生させる
モーター８と、モーター８からの回転運動を伝達するモ
ーター軸９と、モーター軸９に固定接続され、かつ回転
運動を伝達するモーター側歯車１０と、モーター側歯車
１０からの回転運動伝達を受ける回転軸側歯車１１と、
回転軸側歯車１１ならびボート設置テーブル６に固定接
続され、かつ回転軸側歯車１１からの回転動作をボート
設置テーブル６に伝達するための回転軸１２と、回転機
構部７を囲み、かつシールキャップ３に回転機構部７を
固定する回転機構部筐体１３と、回転軸１２を保持する
軸受け１４と、回転軸１２と回転機構部筐体１３の内壁
との間に配置された、磁性流体を含む磁気シール部１５
とが設けられている。

【００２１】上記構成に加えて、回転軸１２にはその軸
心箇所に不活性ガスを導入する不活性ガス通路１６が設
けられ、この不活性ガス通路１６は、ロータリージョイ
ント１７を介して不活性ガス導入管１８に接続されてい
る。そして、不活性ガス導入通路１６からのガス吹き出
し口１９を、回転軸１２におけるボート設置テーブル６
とシールキャップ３との間に形成している。

【００２２】また、基板処理室１内には、基板処理室１
内の基板が配設される空間から、ボート設置テーブル６
とシールキャップ３との間のガス吹き出し口１９が臨む
空間を仕切る円筒状の仕切壁２０が設けられている。こ
の仕切壁２０は、磁気シール部１５から発生する金属汚
染物および成膜処理時に発生する副生成物の拡散を防止
するためのもので、この実施の形態においては、ボート
設置テーブル６に基部側が固定され、その先端がシール
キャップ３に近接するように配設されている。また、仕
切壁の先端が対向するシールキャップ３の表面領域には
細い溝３ａが形成されており、仕切壁２０の先端が溝３
ａに接近した状態で挿入されている。なお、この溝３ａ
の隙間からはガスは充分に通り抜けることができる。

【００２３】上記シールキャップ部の動作は基本的には
従来の縦型減圧ＣＶＤ装置と同様で、回転機構部７とシ
ールキャップ３、ボート設置テーブル６、ボート５が一
体となって上昇してシールＯリング４を介してフランジ
２に密着し、基板処理室１内部を密閉する。しかしなが
ら、真空ポンプを使用して基板処理室１内の真空引きを
行う場合に、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置とは異なり、本
装置では不活性ガス吹き出し口１９より２００ｃｃ／ｍ
ｉｎのＮ₂ガスを常時導入している。そして、不活性ガ
スを磁気シール部１５の近傍ではなく、シールキャップ
部内の基板処理室１内に導入している。導入されたガス
は、仕切壁２０とシールキャップ３の溝３ａとの間の狭
い隙間を通って基板処理室１内部へと入るようになって
いる。

【００２４】図１に示す本発明の実施の形態にかかる減
圧ＣＶＤ装置の回転機構の構成では、不活性ガスのガス
吹き出し口１９が基板処理室１内部のシールキャップ３
に近い部分に設けられている。そして、このガス吹き出
し口１９から一定の割合で不活性ガスを吹き出している
のであるが、吹き出したガスの一部はシールキャップ３
と回転軸１２との間の隙間の方へ流れてゆくことによっ
て、磁気シール部１５からの不純物物質が、基板処理室
１内部に拡散することを防止している。また、基板処理
室１内部において、ガス吹き出し口１９が臨む空間が仕
切壁２０にて仕切られるので、ガス吹き出し口１９が臨
む空間から不活性ガスが、基板処理室１内部の基板設置
空間に向けて多量に流れ込むことを防止でき、汚染物質
や反応生成物が磁気シール部１５と基板処理室１とをお
互いに汚染するのを防止できるだけでなく、基板処理室
１内の圧力制御に影響を与えることを最小限に抑えるこ
とができる。

【００２５】また、一方、吹き出した不活性ガスの一部
は仕切壁２０とシールキャップ３の溝３ａとの間の隙間
を通って基板処理室１内に流れ込むが、この基板処理室
１へのガス流が、基板処理室１内で生成された反応生成
物が逆に拡散して磁気シール部１５へ付着することも同
時に防止している。

【００２６】さらに、ガス吹き出し口１９に臨むガス導
入部を囲む円筒状の仕切壁２０は、ボート設置テーブル
６とシールキャップ３との間に隘路を形成しており、こ
の結果、仕切壁２０のない従来の構造においてシールキ
ャップ３から基板処理室１へのガス流が、基板処理室１
内部で乱流となり、内部に付着した反応生成物を巻き上
げて基板にパーティクルとして付着することを防ぐ役目
も果たしている。また、仕切壁２０の先端がシールキャ
ップ３の細い溝３ａに挿入されているため、反応生成物
が磁気シール部１５へ拡散することや、磁気シール部１
５からの金属汚染物が基板処理室１内部へ拡散すること
を最小限に抑えている。

【００２７】なお、図１では、拡散防止用の仕切壁２０
をボート設置テーブル６に固定させた場合を示している
が、この代わりに仕切壁２０の固定側を反対にして、シ
ールキャップ３側に固定し、仕切壁２０の先端部が対向
するボート設置テーブル６上における部分に溝を形成す
るようにしても良く、これによっても同様の作用効果を
得ることができる。

【００２８】また、図１に示すように、拡散防止用の仕
切壁２０の先端部が対向するシールキャップ３の部分に
は溝３ａを形成しているが、狭いギャップが形成されて
いれば良く、溝３ａを形成しないことも可能である。し
かしながら、溝３ａを形成すると、基板処理室１および
磁気シール部１５へのパーティクルの拡散を有効に阻止
することができて望ましいものである。また、拡散防止
用の仕切壁２０はボートテーブル６の周辺に沿って円筒
状に設けられているが、必ずしも周辺でなくても良く、
ガス吹き出し口１９よりも基板処理室１寄り側、例えば
ボートテーブル６の周辺部より内側に円筒状に設けられ
ていても良い。

【００２９】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置では、１年に１
回、回転機構部を金属汚染やパーティクルのために交換
する必要があったが、本実施の形態による回転機構部７
においては回転機構部７自体の耐摩耗年数である４年ま
で使用可能となった。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、回転軸
に不活性ガス導入通路を設け、不活性ガス導入通路から
のガス吹き出し口を回転軸におけるボート設置テーブル
とシールキャップとの間に形成し、基板処理室内部にお
いてボート設置テーブルとシールキャップとの間のガス
吹き出し口が臨む空間を仕切る仕切壁を設けたことによ
り、金属汚染物及び成膜処理副生成物の拡散を防止で
き、処理製品の歩留向上及び回転機構部の長寿命化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる減圧ＣＶＤ装置に
おけるシールキャップ部および回転機構部の断面図

【図２】従来の減圧ＣＶＤ装置におけるシールキャップ
部および回転機構部の断面図

【符号の説明】

１基板処理室２フランジ３シールキャップ３ａ溝４シールＯリング５ボート６ボート設置テーブル７回転機構部１２回転軸１３回転機構部筐体１５磁気シール部１６不活性ガス通路１９ガス吹き出し口２０仕切壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧下で基板を処理する基板処理室と、
前記基板処理室を閉鎖するシールキャップと、前記基板
処理室内部において基板を設置するボートと、前記ボー
トを設置するボート設置テーブルと、外部から前記シー
ルキャップを貫通して前記基板処理室内部へ導入されて
前記ボート設置テーブルに固定された回転軸と、減圧下
にある前記基板処理室と外部雰囲気とを遮断し、気密を
保つにために前記回転軸と前記囲む回転機構部筐体の内
壁との間に設けられた磁気シール部と、前記回転軸およ
び磁気シール部を囲む回転機構部筐体とを備え、基板を
設置するボートおよびボート設置テーブルを回転軸を介
して回転させながら減圧下で基板を処理する減圧処理装
置において、回転軸に不活性ガス導入通路を設け、不活
性ガス導入通路からのガス吹き出し口を回転軸における
前記ボート設置テーブルと前記シールキャップとの間に
形成し、前記基板処理室内部において前記ボート設置テ
ーブルと前記シールキャップとの間の前記ガス吹き出し
口が臨む空間を仕切る仕切壁を設けたことを特徴とする
減圧処理装置の回転機構。
【請求項２】仕切壁は、ボート設置テーブルに固定さ
れ、その先端がシールキャップに近接するように配設さ
れていることを特徴とする請求項１記載の減圧処理装置
の回転機構。
【請求項３】仕切壁の先端が対向するシールキャップ
の表面領域に溝が形成され、仕切壁の先端が溝に接近状
態で挿入されていることを特徴とする請求項２記載の減
圧処理装置の回転機構。
【請求項４】仕切壁は、シールキャップに固定され、
その先端がボート設置テーブルに近接するように配設さ
れていることを特徴とする請求項１記載の減圧処理装置
の回転機構。
【請求項５】仕切壁の先端が対向するボート設置テー
ブルの表面領域に溝が形成され、仕切壁の先端が溝に接
近状態で挿入されていることを特徴とする請求項４記載
の減圧処理装置の回転機構。