JP2002093724A

JP2002093724A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2002093724A
Application number: JP2000281371A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shigeoka; 隆重岡; Takeshi Sakuma; 健佐久間
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-29
Also published as: WO2002023596A1

Abstract

(57)【要約】【課題】パーティクルの発生を抑制できると共に、被
処理体の回転数を上げることができる熱処理装置を提供
する。【解決手段】処理容器３２内にて円筒体状の脚部４０
の上端に設けた載置台３８上に載置した被処理体に対し
て所定の熱処理を行なう熱処理装置において、前記脚部
には、回転用磁石手段６０と浮上用磁石手段７０を設
け、前記処理容器には、前記浮上用磁石手段に磁気的に
浮上力を付与する浮上用電磁石手段７４を設けると共
に、前記回転用磁石手段に対向させて前記回転用磁石手
段に回転力を付与する回転用コイル手段６２を設ける。
これにより、パーティクルの発生を抑制できると共に、
被処理体の回転数を上げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体を載置する載置台が回転する熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウエハ等のシリコン基板に対して成膜処
理、アニール処理、酸化拡散処理、スパッタ処理、エッ
チング処理等の各種の熱処理が複数回に亘って繰り返し
行なわれる。この場合、集積回路の各素子の電気的特性
や製品の歩留り等を高く維持するためには、上述したよ
うな各種の熱処理は、ウエハの表面全体に亘ってより均
一に行なわれることが要求され、このためには、熱処理
の進行はその時のウエハ温度に大きく依存して左右され
ることから、熱処理時においてウエハ温度の面内均一性
を高く、且つ精度良く維持しなければならない。

【０００３】このように、ウエハ温度の面内均一性を高
く維持する手法としては、従来において種々提案されて
いるが、その中でも比較的有効な手段として、例えば枚
葉式の熱処理装置を例にとれば、半導体ウエハを載置す
る載置台を回転（自転）させて温度ムラの発生をできる
だけ抑制するようにした手法が広く知られている。この
ような従来の熱処理装置の一例を図１１及び図１２を参
照して説明する。図１１は従来の熱処理装置の一例を示
す概略構成図である。図１１において、真空引き可能に
なされた処理容器２内には、リング状に中央が開口され
た載置台４を有しており、この上面の内周側に半導体ウ
エハＷの裏面周縁部を接触させてこれを支持するように
なっている。この載置台４は、円筒体状の脚部６の上端
に固定されており、また、この脚部６は処理容器２の底
部にリング状の軸受８を介して支持されて、円形脚部８
の周方向へ回転移動（自転）可能になされている。

【０００４】そして、この脚部６の内周面にはその周方
向に沿ってラック１０が取り付けられている。また、容
器底部の下方に設けた駆動モータ１２からは、駆動軸１
４が容器底部を気密に貫通して設けられ、この駆動軸１
４の先端に固定したピニオン１６を上記ラック１０に歯
合させており、これにより上記脚部６及びこれと一体と
なった載置台４を回転するようになっている。また、処
理容器４の天井部には、気密に設けた例えば石英ガラス
よりなる透過窓１８が設けられ、更に、この上方に加熱
手段として例えば複数の加熱ランプ２０を設けて、この
ランプ２０からの熱線でウエハＷを所定の温度に加熱す
るようになっている。この加熱時に前述のように載置台
４を回転させることによってこの上に載置されたウエハ
Ｗが自転しつつ加熱されるので、ウエハの面内温度の均
一性をある程度向上させることが可能となる。

【０００５】図１２は従来の熱処理装置の他の一例を示
す概略構成図である。図１１に示す装置例の場合には、
上述したように、処理容器２内でラック１０とピニオン
１６を歯合させて脚部６を回転させるようにしたが、図
１２に示す装置例の場合には、脚部６の外周面側に例え
ば一対の回転用磁石２２を設け、そして処理容器２の底
部外側に、リング状の磁石回転体２４をリング状の軸受
２６を介して回転可能に取り付け、この磁石回転体２４
の内側に、処理容器２の側壁を隔てて上記回転用磁石２
２と対向するように駆動磁石２６を固定している。これ
により、上記駆動磁石２６と上記回転用磁石２２とは磁
気的に結合することになる。そして、上記磁石回転体２
４の外周面に設けたラック１０に、駆動モータ１２によ
り回転されるピニオン１６を歯合させており、従って、
この磁石回転体２４を回転させて、上記駆動磁石２６を
処理容器２の周方向へ回転することにより、上記駆動磁
石２６に上記回転用磁石２２は磁気結合しているので、
駆動磁石２６の回転に追従して、脚部６及びウエハＷも
回転することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１１
及び図１２に示した従来の装置例にあっては、共に、熱
処理時にウエハＷが回転（自転）されるので、ウエハ温
度の面内均一性をある程度は向上させることが可能であ
る。しかしながら、図１１に示す装置例の場合には、処
理容器２内においてラック１０とピニオン１６とが機械
的に歯合しているので、この部分から微細なパーティク
ルが発生することは避けられず、歩留り低下の原因とな
っていた。また、図１２に示す従来の装置例にあって
は、処理容器２内にはラック１０とピニオン１６を設け
ていないので、図１１に示す装置例と異なってパーティ
クルの発生の問題は生じないが、載置台４を回転させる
ために、処理容器２の外側に配置した寸法の大きな磁石
回転体２４を回転させなければならない。このため、振
動等の発生原因になったり、或いは温度の面内均一性を
高めるためにはできるだけウエハＷの回転数を上げた方
がよいが、上記磁石回転体２４が重量物のためにそれ程
回転数を上げることができない、といった問題もあっ
た。

【０００７】更には、上記両装置例は共に、軸受８によ
って脚部６が回転可能に支持されていることから、軸受
８から金属汚染や歩留り低下の原因となるパーティクル
が発生するのみならず、軸受８の機械的限界により、そ
れ程回転数を上げることができず、例えば最大回転数が
１００ｒｐｍ程度であり、この点よりもウエハの面内温
度の均一性をある程度以上高めることが困難である、と
いった問題もあった。本発明は、以上のような問題点に
着目し、上記した問題点を選択的に、或いは全て解決す
るために提案されたものである。本発明の目的は、パー
ティクルの発生を抑制できる熱処理装置を提供すること
にある。本発明の他の目的は、パーティクルの発生を抑
制できると共に、被処理体の回転数を上げることができ
る熱処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
処理容器内にて円筒体状の脚部の上端に設けた載置台上
に載置した被処理体に対して所定の熱処理を行なう熱処
理装置において、前記脚部は、処理容器内にその周方向
に沿って回転可能に支持され、前記脚部には、回転用磁
石手段を設け、前記処理容器には、前記回転用磁石手段
に対向させて、前記回転用磁石手段に磁気的に回転力を
付与する回転用コイル手段を設けるように構成したもの
である。これにより、熱処理時には、処理容器に設けた
回転用コイル手段に所定の電流を流すことによって、モ
ータ原理と同様に内部に回転磁界が生じ、これに追従し
て、脚部に設けた回転用磁石手段に回転力が付与され、
脚部及びこれに一体的に設けた載置台も回転して被処理
体を回転することが可能となる。従って、被処理体の温
度の面内均一性を向上させることができる。また、回転
用コイル手段によって発生する回転磁界は、機械的手段
によって回転磁界を形成する従来の装置例と異なって、
その回転数を容易に高くすることができるので、載置台
すなわち被処理体の回転数もその分高くすることがで
き、被処理体の面内温度の均一性を一層高くすることが
可能となる。

【０００９】請求項２に係る発明は、処理容器内にて円
筒体状の脚部の上端に設けた載置台上に載置した被処理
体に対して所定の熱処理を行なう熱処理装置において、
前記脚部には、回転用磁石手段と浮上用磁石手段を設
け、前記処理容器には、前記浮上用磁石手段に磁気的に
浮上力を付与する浮上用電磁石手段を設けると共に、前
記回転用磁石手段に対向させて前記回転用磁石手段に回
転力を付与する回転用コイル手段を設けるように構成し
たものである。これにより、熱処理時には、浮上用コイ
ル手段と浮上用磁石手段との間の磁気作用により脚部全
体を磁気的に浮上させることができ、更に、回転用コイ
ル手段と回転用磁石手段との間の磁気作用により上記脚
部を回転させることができる。従って、脚部は、磁気浮
上した状態で回転するので、軸受などの回転摩耗部分が
なくなってパーティクルの発生及び金属汚染の発生を抑
制でき、しかも、浮上した状態で回転するので、軸受等
の機械的特性に基づく回転数の制限がなくなり、この脚
部、すなわち被処理体の回転数を更に上げることができ
るので、その分、被処理体の温度の面内均一性を一層高
めることが可能となる。

【００１０】請求項３に係る発明によれば、処理容器内
にて円筒体状の脚部の上端に設けた載置台上に載置した
被処理体に対して所定の熱処理を行なう熱処理装置にお
いて、前記脚部には、回転用磁石手段と浮上用磁石手段
を設け、前記処理容器には、前記浮上用磁石手段に磁気
的に浮上力を付与する浮上用電磁石手段を設け、前記処
理容器の外側に、前記回転用磁石手段と磁気的に結合し
て前記処理容器の周方向に沿って回転可能になされた外
側回転磁石手段を設けるように構成したものである。こ
れにより、熱処理時には、浮上用コイル手段と浮上用磁
石手段との間の磁気作用により脚部全体を磁気的に浮上
させることができ、そして、回転用磁石手段と外側回転
磁石手段とが磁気的に結合して、脚部すなわち被処理体
を回転することができる。この場合には、脚部は、磁気
浮上した状態で回転するので、軸受などの回転摩耗部分
がなくなってパーティクルの発生及び金属汚染の発生を
抑制できる。また、請求項４に規定するように、前記浮
上用磁石手段は、前記脚部の内周側に設けられ、前記処
理容器の容器底部は前記脚部の内側に凸状に屈曲させて
形成されており、前記浮上用電磁石手段は前記屈曲され
た容器底部に設けられているようにしてもよい。

【００１１】また、請求項５に規定するように、前記浮
上用電磁石手段の近傍には、前記脚部の高さ方向の位置
を検出するための高さ位置検出センサ部を設け、前記高
さ検出センサ部の出力値に基づいて前記浮上用電磁石手
段への電流を制御して前記脚部の高さ方向の位置を調整
する高さ制御部を設けるように構成するようにしてもよ
い。これによれば、磁気浮上している脚部の高さ位置を
常に適正な位置に調整することが可能となる。更に、請
求項６に規定するように、前記処理容器には、前記脚部
との間で水平方向に磁力を作用させる複数の水平力電磁
石手段を設けると共に、この水平力電磁石手段の近傍に
前記脚部の水平方向の位置を検出するための水平位置検
出センサ部を設け、前記水平位置検出センサ部の出力値
に基づいて前記水平力電磁石手段への電流を制御して前
記脚部の水平方向の位置調整を行なう水平制御部を設け
るように構成してもよい。これによれば、磁気浮上して
いる脚部の水平方向の位置を常に適正な位置に調整する
ことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明の熱処理装置の第１実施例を示す構成図、図２は図１
中のＡ−Ａ線矢視断面図である。図示するように、この
熱処理装置３０は、例えばステンレススチールやアルミ
ニウム等により円筒体状に成形された処理容器３２を有
している。この処理容器３２の上部側壁には、この処理
容器３２内へ必要な処理ガスを導入するための処理ガス
導入手段として処理ガスノズル３４が設けられ、これに
対向する容器側壁には排気口３６が設けられており、こ
の排気口３６には図示しない真空ポンプ等を介設した真
空排気系を接続して処理容器３２内を真空引き可能とし
ている。

【００１３】上記処理容器３２内には、被処理体を支持
するための例えば円形リング状になされた載置台として
ガードリング３８が設けられており、このガードリング
３８は円筒体状に成形された脚部４０の上端に接合され
ている。そして、上記カードリング３８は、その内側上
端部を断面Ｌ字状にその周方向に沿ってリング状に切り
欠くことによって、ウエハ保持部４２を形成しており、
このウエハ保持部４２に被処理体としての半導体ウエハ
Ｗの裏面周縁部を当接させてこれを支持するようになっ
ている。上記脚部４０の下端部は、大口径の軸受、例え
ばスラスト軸受４４を介して容器底部４６に設置されて
おり、従って、この脚部４０はその周方向へ回転（自
転）可能になされている。ここで、上記脚部４０は、磁
性体、例えばパーマロイ或いは磁性体ステンレスにより
形成され、また、上記ガードリング３８は、ウエハ温度
が、熱処理にもよるが最大１０００℃程度の高温になる
ので耐熱性に優れたセラミックス、例えばＳｉＣにより
形成され、更には、このガードリング３８と脚部４０と
の接続部４８には、この脚部４０に設けられる後述する
磁石等を熱的に保護する目的で断熱材料、例えば石英ガ
ラスを用いている。

【００１４】一方、処理容器３２の天井部は開放されて
おり、この部分には、例えばＯリング等のシール部材５
０を介して透明な石英製の透過窓５２が気密に取り付け
られている。そして、この透過窓５２の外側にはランプ
箱５４が設けられると共に、このランプ箱５４内には、
加熱手段として複数、図示例では３個の加熱ランプ５６
が設置されており、これからの熱線により処理容器３２
内の半導体ウエハＷを加熱するようになっている。そし
て、処理容器３２の底部４６に複数の放射温度計５８を
設け、この放射温度計５８で求められたウエハ温度に基
づいて上記各加熱ランプ５６の温度をフィードバック制
御することにより、ウエハを所定の温度に維持するよう
になっている。

【００１５】このように構成された熱処理装置に、本発
明の特徴とする回転用磁石手段６０と回転用コイル手段
６２とが設けられる。具体的には、図２にも示すように
上記回転用磁石手段６０は、例えば永久磁石よりなり、
ここでは上記脚部４０の外周面にその直径方向へ離間さ
せて一対設けられている。また、上記回転用コイル手段
６２は、上記処理容器３２の内壁面に、その周方向に沿
って所定の間隔（電気角）で配置された複数のコイル部
６４よりなる。このコイル部６４は、水平レベルにおい
て上記回転用磁石手段６０と僅かな間隙を隔てて対向す
るように設置されている。そして、各コイル部６４には
例えば所定の位相差の交流電流をその周方向に沿って順
次流すことができるように構成されており、これによ
り、処理容器３２内の底部に速度調整可能になされた回
転磁界ＭＧを形成し得るようになっている。従って、こ
の回転磁界ＭＧに磁気的に吸引された回転用磁石手段６
０は、この回転磁界ＭＧの回転に追従するような吸引を
受けるので、これにより、脚部４０は回転（自転）でき
るようになっている。尚、回転用磁石手段６０の数やコ
イル部６４の数は、ここでは単に一例を示したに過ぎ
ず、例えば更に増加させるようにしてもよい。

【００１６】ここで図１に戻って、上記コイル部６４や
回転用磁石手段６０は、それ程耐熱性には優れていない
ので、処理容器３２の側壁には、例えば冷却媒体を流し
てこれを冷却する冷却ジャケット６６が設けられてい
る。尚、図中、６８は半導体ウエハＷを搬出入する際に
開閉されるゲートバルブであり、また容器底部４６に
は、ウエハＷの搬入搬出時に昇降される図示しないリフ
タピンも設けられる。

【００１７】次に、以上のように構成された本発明装置
の動作について説明する。まず、予め真空状態に維持さ
れた処理容器３２内へ、図示しないロードロック室等か
ら開放されたゲートバルブ６８を介して半導体ウエハＷ
を搬入し、このウエハＷを図示しないリフタピンを駆動
することによってガードリング３８のウエハ保持部４２
に載置して保持させる。そして、ウエハＷの搬入が完了
したならば、ゲートバルブ６８を閉じて処理容器３２内
を密閉すると共に、処理容器３２内を真空引きしつつ処
理ガスノズル３４から処理すべきプロセスに対応した所
定の処理ガスを処理容器３２内へ導入し、所定のプロセ
ス圧力を維持する。例えば熱処理として成膜処理を行な
うならば、成膜ガスをＮ₂ 等のキャリアガスと共に処理
容器３２内の処理空間Ｓへ導入する。

【００１８】この時、容器天井部に設けてある加熱ラン
プ５６を駆動し、これにより加熱ランプ５６から放射さ
れた熱線は天井部に設けた透過窓５２を介して処理空間
Ｓに入射し、更に、半導体ウエハＷの上面に照射されて
これを所定の温度まで加熱昇温し、その温度に維持す
る。これと同時に、処理容器３２の内壁下部に配置した
回転用コイル手段６２の各コイル部６４に所定の位相差
の交流電流を順次流すことにより内部に所定の速さの回
転磁界ＭＧ（図２参照）を形成する。これにより、脚部
４０に設けた回転用磁石手段６０は、回転磁界ＭＧの回
転に追従して移動するので、この脚部４０及びガードリ
ング３８は回転することになる。従って、ガードリング
３８上に支持される半導体ウエハＷは熱処理期間に亘っ
て回転しているので、ウエハ温度の面内均一性を向上さ
せることができる。

【００１９】この場合、上記回転用コイル手段によって
発生する回転磁界ＭＧは、従来装置において機械的手段
によって回転磁界を形成した場合と異なって、その回転
数を容易に高くすることができる。例えば、直径３００
ｍｍのウエハを処理する場合において従来装置にあって
は例えば最大１００ｒｐｍ程度の速度であったが、本発
明の装置例の場合には、例えば最大２５０ｒｐｍ程度ま
で速度を上げることができ、従って、その分、半導体ウ
エハの面内温度の均一性を高くすることが可能となる。

【００２０】次に、本発明装置の第２実施例について図
３乃至図８を参照して説明する。図３は本発明装置の第
２実施例を示す構成図、図４は図３中に示す載置台と脚
部を示す部分破断斜視図、図５は図３中のＢ−Ｂ線矢視
断面図、図６は図３中のＣ−Ｃ線矢視断面図、図７は脚
部の高さ位置制御系を示すブロック構成図、図８は脚部
の水平位置制御系を示すブロック構成図である。尚、図
１及び図２に示す構成部分と同一構成部分については同
一符号を付して説明を省略する。この第２実施例が、先
に説明した第１実施例と大きく異なる点は、先の第１実
施例の場合には、脚部４０の下端は軸受４４を介して容
器底部４６（図１参照）に支持されて回転可能になされ
ていたが、この第２実施例ではこの脚部を接触によりど
こにも支持されず、磁気浮上させて回転可能にした点に
ある。また、ここでは容器底部４６を円筒状の脚部４０
の内側へ凸状に上方へ屈曲させて成形して、上部が平坦
な天井部となる円筒状に形成している。

【００２１】まず、脚部４０の外周面の下部に回転用磁
石手段６０を設け、これと僅かな間隙を隔てて対向する
処理容器３２の内壁面に複数のコイル部６４よりなる回
転用コイル手段６２を設け、これらの磁気的相互作用に
より脚部４０に対して回転力を付与する点は前述した第
１実施例の場合と同様である。この第２実施例における
円筒体状の脚部４０の下端は、上方へ凸状に成形された
容器底部４６のフランジ部分４６Ａに接合されてはおら
ず、これより離間して浮上可能になされている。具体的
には、図４にも示すように、上端にガードリング３８を
取り付けた円筒体状の脚部４０の略中段には、その内周
面に沿って円形リング状の浮上用磁石手段７０が鍔状に
取り付け固定されている。この浮上用磁石手段７０は、
例えば薄板により円形リング状になされた永久磁石より
なり、水平方向に内周側へ延びている。

【００２２】また、ここではこの浮上用磁石手段７０の
極性を上面がＮ極、下面がＳ極と仮定する。そして、処
理容器３２の側壁は、先に説明した第１実施例の場合よ
りは少し肉厚になされており、また、凸状の容器底部４
６の側壁も少し肉厚になされている。そして、この容器
底部４６の側壁の外周側には、上記鍔状の浮上用磁石手
段７０を遊嵌状態で収容できる大きさとなるように水平
方向へ断面凹部状に形成された磁石収容凹部７２が設け
られている。この磁石収容凹部７２は、当然の如く円筒
状の容器底部４６の周方向に沿ってリング状に形成され
ている。そして、この磁石収容凹部７２の所定の位置に
は、上記浮上用磁石手段７０に対して磁気的に浮上力を
付与する複数の浮上用電磁石手段７４が設けられてい
る。

【００２３】この第２実施例の場合には、図５にも示す
ように容器底部４６の周方向に沿って等間隔で３つの浮
上用電磁石手段７４を設けている。各浮上用電磁石手段
７４は、上記浮上用磁石手段７０を上下に挟み込むよう
にして配置された上側コイル部７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ
と下側コイル部７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ（図７参照）よ
りそれぞれなり、各コイル部７６Ａ〜７６Ｃ、７８Ａ〜
７８Ｃに対して個別独立的に電流を制御して発生する電
磁石の力、例えば反発力を調整できるようになってい
る。この場合、図７にも示すように、脚部４０、すなわ
ち浮上用磁石手段７０を浮上させるためには、上記各コ
イル部７６Ａ〜７６Ｃ及び７８Ａ〜７８Ｃに、電磁石に
よって上記浮上用磁石手段７０に対して反発力を生ぜし
めるような方向に電流を流す。

【００２４】図７に示す場合には、上側コイル部７８Ａ
〜７８Ｃの下面にＮ極が発生し、下側コイル部７８Ａ〜
７８Ｃの上面にＳ極が発生しており、共に浮上用磁石手
段７０に対しては反発力が付与され、これを浮上させて
いる。尚、脚部４０、ガードリング３８及びウエハＷ等
の重量物を浮上させ得るだけの電磁力を発生させるた
め、上側コイル部７６Ａ〜７６Ｃよりも下側コイル部７
８Ａ〜７８Ｃにより多くの電流を流す。そして、各下側
コイル部７８Ａ〜７８Ｃの近傍には、これらに並ばせて
高さ位置検出部８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃを設置してい
る。これらの高さ位置検出部８０Ａ〜８０Ｃは、例えば
浮上用磁石手段７０との間の容量変化により距離を求め
る容量型距離計やレーザ光の送受信機を備えたレーザ型
距離計などよりなり、それぞれの位置において浮上用磁
石手段７０との間の高さ距離８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを
求めるようになっている（図７参照）。そして、各高さ
位置検出部８０Ａ〜８０Ｃの出力値は高さ制御部８４へ
入力されており、ここでは上記各高さ距離８２Ａ、８２
Ｂ、８２Ｃが予め定められた一定値を維持するように電
力源８６に向けて制御信号を送るようになっており、こ
れにより電力源８０は各コイル部７６Ａ〜７６Ｃ及び７
８Ａ〜７８Ｃの供給電流を調整し、高さレベルを制御す
ることになる。

【００２５】一方、処理容器３２の下部内周壁には、図
６にも示すように、その周方向に沿って等間隔で複数、
図示例では３つの水平力電磁手段９０Ａ、９０Ｂ、９０
Ｃを配置している。尚、この水平力電磁手段の数は位置
安定化のためには３つ以上であればよく、この数量には
限定されない。そして、各水平力電磁手段９０Ａ〜９０
Ｃに対して個別独立的に電流を制御して発生する電磁
力、すなわち吸引力を調整できるようになっている（図
８参照）。そして、各水平力電磁手段９０Ａ〜９０Ｃの
近傍には、これらに並ばせて水平位置検出センサ部９２
Ａ、９２Ｂ、９２Ｃを設置している。これらの水平位置
検出センサ部９２Ａ〜９２Ｃは、前記した高さ位置検出
センサ部８０Ａ〜８０Ｃと同様な容量型距離計やレーザ
型距離計などを用いることができ、それぞれの位置にお
いて脚部４０との間の水平距離９４Ａ、９４Ｂ、９４Ｃ
を求めるようになっている（図８参照）。そして、各水
平位置検出センサ部９２Ａ〜９２Ｃの出力値は、水平制
御部９６へ入力されており、ここでは上記各水平距離９
４Ａ〜９４Ｃが同じ値になるように電力源９８に向けて
制御信号を送るようになっている。この結果、電力源９
８は各水平力電磁手段９０Ａ〜９０Ｃへの供給電流を調
整し、上記脚部４０の水平方向における位置調整を行な
うようにっている。

【００２６】次に、以上のように構成された第２実施例
の動作について説明する。この第２実施例において、脚
部４０に対して回転力を付与する場合には、脚部４０に
設けた回転用磁石手段６０とこれに対向して配置した回
転用コイル手段６２の各コイル部６４との間の磁気的相
互作用によって回転力を付与する点は、先の第１実施例
の場合と同じである。この第２実施例の特徴とする点
は、この脚部４０が磁気的に浮上している点である。す
なわち、容器底部４６の磁石収容凹部７２に設けた３つ
の各浮上用電磁石手段７４の上側コイル部７６Ａ〜７６
Ｃ及び下側コイル部７８Ａ〜７８Ｃに電流を流して両コ
イル部間に位置する浮上用磁石手段７０との間で反発力
を生ぜしめ、この反発力によって浮上用磁石手段７０及
びこれに一体的に取り付けられている脚部４０を浮上さ
せる。従って、脚部４０は、磁気的に浮上された状態で
回転されることになる。この場合、脚部４０や浮上用磁
石手段７０が処理容器３２の内壁面と接触或いは衝突し
ないようにするために、この高さ位置及び水平位置の調
整を行なわなければならない。

【００２７】まず、高さ調整に関しては、図７に示すよ
うに各下側コイル部７８Ａ〜７８Ｃに対応させて設けた
高さ位置検出部８０Ａ〜８０Ｃからは、それぞれの位置
において浮上用磁石手段７０との間の高さ距離８２Ａ〜
８２Ｃが計測により求められ、高さ制御部８４へ入力さ
れている。そして、この高さ制御部８４は、電力源８６
を介して各コイル部７６Ａ〜７６Ｃ及び７８Ａ〜７８Ｃ
に供給する電流を個別的に制御し、各高さ距離８２Ａ〜
８２Ｃを一定値に維持することになる。これにより、脚
部４０は回転しつつその高さ位置が常に一定となるよう
に安定的に制御される。また、水平方向の位置調整に関
しては、図８に示すように各水平力電磁石手段９０Ａ〜
９０Ｃに対応させて設けた水平位置検出センサ部９２Ａ
〜９２Ｃからは、それぞれの位置において脚部４０との
間の水平距離９４Ａ〜９４Ｃが計測により求められ、水
平制御部９６へ入力されている。そして、この水平制御
部９６は、電力源９８を介して各水平力電磁石手段９０
Ａ〜９０Ｃに供給する電流を個別的に制御することによ
り各吸引力を平衡にし、各水平距離９４Ａ〜９４Ｃが全
て同じ値になるように制御する。これにより、脚部４０
は回転しつつ水平方向の位置調整が高い精度で行なわれ
ることになる。

【００２８】以上のように、脚部４０は磁気浮上した状
態で安定的に回転されるので、軸受等を用いないで非接
触で支持されることになり、パーティクルの発生や金属
汚染の問題を大幅に改善することが可能となる。また、
上述のように脚部４０を非接触で回転できることから、
回転速度を大幅に向上でき、例えば２５０ｒｐｍ程度ま
で向上できるので、ウエハ温度の面内均一性も大幅に向
上させることができる。更には、回転支持のために軸受
を用いていないことから、回転に伴って発生する振動も
抑制することが可能となる。

【００２９】ここで、脚部（ウエハ）４０の回転数とウ
エハ温度の面内均一性との関係をシミュレーションした
ので、その評価結果について説明する。図９は脚部（ウ
エハ）の回転数とウエハ面内における温度分布との関係
を示すグラフである。尚、ウエハ温度は１１００℃に設
定している。これによれば、ウエハの回転数が増加する
に従って温度分布は次第に小さくなっており、特に回転
数が１２０ｒｐｍを超えて大きくなると、温度分布は
０．５９以下になっている。従って、ウエハを高い速度
で回転可能な本発明装置によれば、ウエハ温度の面内均
一性を一層大幅に向上できることが確認できた。また、
この場合には容器底部４６を凸状に成形した結果、この
天井部に設けた放射温度計５８とウエハＷとの間の距離
が非常に小さくなり、その結果、ウエハ温度を精度良く
計測することができるので、その分、ウエハ温度の制御
性を向上させることができる。尚、上記実施例におい
て、図７に示すように高さ位置検出部８０Ａ〜８０Ｃを
下側コイル部７８Ａ〜７８Ｃの近傍に設けたが、これを
上側コイル部７６Ａ〜７６Ｃの近傍に設けてもよいのは
勿論である。

【００３０】次に、本発明装置の第３実施例について図
１０を参照して説明する。図１０は本発明装置の第３実
施例を示す構成図である。尚、図１０において先に説明
した構成部分と同一部分については同一符号を付してそ
の説明を省略する。この第３実施例が脚部４０を磁気浮
上させている点は先に説明した第２実施例と同じであ
り、第２実施例と大きく異なる点は、脚部４０を回転さ
せる回転力を付与するために、図１２において説明した
機構を用いた点である。従って、この第３実施例におい
ては、図３に示したような磁気浮上のための浮上用磁石
手段７０及び浮上用電磁石手段７４を設けているが、回
転用コイル手段６２（図３参照）は設けていない。この
替わりに、処理容器３２の外側に外側回転磁石手段９８
を設けている。具体的には、この外側回転磁石手段９８
は、この処理容器３２の下部の外側に、処理容器３２の
隅部をこれより僅かに離間させて覆うようにして設けた
断面Ｌ字状になされた磁石回転体２４を有している。こ
の磁石回転体２４の下部内側端部は、軸受、例えばスラ
スト軸受２６を介して上記容器底部４６の下面周縁部に
取り付けられており、従って、この磁石回転体２４自体
もその周方向へ自転可能になされている。そして、この
磁石回転体２４の上端の内側面には、その周方向に沿っ
て適宜間隔ずつ離間させて例えば永久磁石よりなる駆動
磁石２６が設けられると共に、これに対向する上記脚部
４０の外側面に設けられて、上記駆動磁石２４と反対の
極性となる回転用磁石手段６０と磁気結合するようにな
っている。尚、上記駆動磁石２６として電磁石コイルを
用いてもよい。

【００３１】これにより、上記駆動磁石２６と回転用磁
石手段６０とは磁気的に結合して磁気カップリングを形
成するようになっている。従って、この磁石回転体２４
を処理容器３２の周方向へ回転させることによって、磁
気カップリングされている脚部４０もこれに追従して回
転（自転）することになる。この場合、上記磁石回転体
２４の下部側面には、その周方向に沿ってラック１０が
形成されており、このラック１０には駆動モータ１２に
よって回転するピニオン１６が歯合されて、上述のよう
に磁石回転体２４を回転し得るようになっている。この
第３実施例によれば、第２実施例の場合と同様に、脚部
４０は磁気浮上した状態で安定的に回転されるので、軸
受等を用いないで非接触で支持されることになり、パー
ティクルの発生や金属汚染の問題を大幅に改善すること
が可能となる。また、上述のように脚部４０を非接触で
回転できることから、回転速度を大幅に向上でき、例え
ば２５０ｒｐｍ程度まで向上できるので、ウエハ温度の
面内均一性も大幅に向上させることができる。更には、
回転支持のために軸受を用いていないことから、回転に
伴って発生する振動も抑制することが可能となる。

【００３２】尚、以上の実施例では、加熱手段として加
熱ランプを用いた装置を例にとって説明したが、これに
限定されず、抵抗加熱ヒータを用いた装置例にも適用で
きる。また、加熱手段を処理容器の天井部に設けた装置
例に限らず、これを載置台内或いは載置台の下方に設け
た構造の熱処理装置にも適用することができる。また、
載置台構造としてリング状のガードリングのみならず、
薄板円板状の載置台、或いはアルミ等により円柱状にな
された載置台の場合にも本発明を適用し得る。

【００３３】更には、処理ガスの供給方法としては、本
実施例のように処理容器の側壁より処理ガスを導入す
る、いわゆるサイドフロー供給方式に限定されず、天井
部にシャワーヘッド部を設けてこれより処理ガスを供給
する、いわゆるシャワーヘッド供給方式を用いてもよ
い。また、ここでは熱処理として成膜処理を例にとって
説明したが、これに限定されず、本発明はアニール処
理、スパッタ処理、エッチング処理等の他の熱処理を行
なう装置にも適用できるのは勿論である。更には、被処
理体としては、半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ基
板、ガラス基板等を処理する場合にも本発明を適用する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。請求項１に係る発明によれば、熱処理時に
は、処理容器に設けた回転用コイル手段に所定の電流を
流すことによって、モータ原理と同様に内部に回転磁界
が生じ、これに追従して、脚部に設けた回転用磁石手段
に回転力が付与され、脚部及びこれに一体的に設けた載
置台も回転して被処理体を回転することができる。従っ
て、被処理体の温度の面内均一性を向上させることがで
きる。また、回転用コイル手段によって発生する回転磁
界は、機械的手段によって回転磁界を形成する従来の装
置例と異なって、その回転数を容易に高くすることがで
きるので、載置台すなわち被処理体の回転数もその分高
くすることができ、被処理体の面内温度の均一性を一層
高くすることができる。請求項２に係る発明によれば、
熱処理時には、浮上用コイル手段と浮上用磁石手段との
間の磁気作用により脚部全体を磁気的に浮上させること
ができ、更に、回転用コイル手段と回転用磁石手段との
間の磁気作用により上記脚部を回転させることができ
る。従って、脚部は、磁気浮上した状態で回転するの
で、軸受などの回転摩耗部分がなくなってパーティクル
の発生及び金属汚染の発生を抑制でき、しかも、浮上し
た状態で回転するので、軸受等の機械的特性に基づく回
転数の制限がなくなり、この脚部、すなわち被処理体の
回転数を更に上げることができるので、その分、被処理
体の温度の面内均一性を一層高めることができる。請求
項３及び４に係る発明によれば、熱処理時には、浮上用
コイル手段と浮上用磁石手段との間の磁気作用により脚
部全体を磁気的に浮上させることができ、そして、回転
用磁石手段と外側回転磁石手段とが磁気的に結合して、
脚部すなわち被処理体を回転することができる。この場
合には、脚部は、磁気浮上した状態で回転するので、軸
受などの回転摩耗部分がなくなってパーティクルの発生
及び金属汚染の発生を抑制できる。請求項５に係る発明
によれば、磁気浮上している脚部の高さ位置を常に適正
な位置に調整することができる。請求項６に係る発明に
よれば、磁気浮上している脚部の水平方向の位置を常に
適正な位置に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱処理装置の第１実施例を示す構成図
である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】本発明装置の第２実施例を示す構成図である。

【図４】図３中に示す載置台と脚部を示す部分破断斜視
図である。

【図５】図３中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図６】図３中のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図７】脚部の高さ位置制御系を示すブロック構成図で
ある。

【図８】脚部の水平位置制御系を示すブロック構成図で
ある。

【図９】脚部（半導体ウエハ）の回転数とウエハ面内に
おける温度分布との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明装置の第３実施例を示す構成図であ
る。

【図１１】従来の熱処理装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図１２】従来の熱処理装置の他の一例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

３０熱処理装置３２処理容器３８ガードリング（載置台）４０脚部４４軸受５６加熱ランプ６０回転用磁石手段６２回転用コイル手段６４コイル部７０浮上用磁石手段７２磁石収容凹部７４浮上用電磁石手段７６Ａ〜７６Ｃ上側コイル部７８Ａ〜７８Ｃ下側コイル部８０Ａ〜８０Ｃ高さ位置検出部８４高さ制御部９０Ａ〜９０Ｃ水平力電磁石手段９２Ａ〜９２Ｃ水平位置検出センサ部９６水平制御部９８外側回転磁石手段Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F031 CA02 HA59 JA45 LA04 LA06 LA07 MA28 MA29 MA30 MA32 5F045 BB02 BB15 DP04 EF05 EJ04 EJ09 EK05 EK12 EK21 EM02 EM09 EM10 EN04 GB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内にて円筒体状の脚部の上端に
設けた載置台上に載置した被処理体に対して所定の熱処
理を行なう熱処理装置において、前記脚部は、処理容器
内にその周方向に沿って回転可能に支持され、前記脚部
には、回転用磁石手段を設け、前記処理容器には、前記
回転用磁石手段に対向させて、前記回転用磁石手段に磁
気的に回転力を付与する回転用コイル手段を設けるよう
に構成したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】処理容器内にて円筒体状の脚部の上端に
設けた載置台上に載置した被処理体に対して所定の熱処
理を行なう熱処理装置において、前記脚部には、回転用
磁石手段と浮上用磁石手段を設け、前記処理容器には、
前記浮上用磁石手段に磁気的に浮上力を付与する浮上用
電磁石手段を設けると共に、前記回転用磁石手段に対向
させて前記回転用磁石手段に回転力を付与する回転用コ
イル手段を設けるように構成したことを特徴とする熱処
理装置。
【請求項３】処理容器内にて円筒体状の脚部の上端に
設けた載置台上に載置した被処理体に対して所定の熱処
理を行なう熱処理装置において、前記脚部には、回転用
磁石手段と浮上用磁石手段を設け、前記処理容器には、
前記浮上用磁石手段に磁気的に浮上力を付与する浮上用
電磁石手段を設け、前記処理容器の外側に、前記回転用
磁石手段と磁気的に結合して前記処理容器の周方向に沿
って回転可能になされた外側回転磁石手段を設けるよう
に構成したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】前記浮上用磁石手段は、前記脚部の内周
側に設けられ、前記処理容器の容器底部は前記脚部の内
側に凸状に屈曲させて形成されており、前記浮上用電磁
石手段は前記屈曲された容器底部に設けられていること
を特徴とする請求項２または３記載の熱処理装置。
【請求項５】前記浮上用電磁石手段の近傍には、前記
脚部の高さ方向の位置を検出するための高さ位置検出セ
ンサ部を設け、前記高さ検出センサ部の出力値に基づい
て前記浮上用電磁石手段への電流を制御して前記脚部の
高さ方向の位置を調整する高さ制御部を設けるように構
成したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記
載の熱処理装置。
【請求項６】前記処理容器には、前記脚部との間で水
平方向に磁力を作用させる複数の水平力電磁石手段を設
けると共に、この水平力電磁石手段の近傍に前記脚部の
水平方向の位置を検出するための水平位置検出センサ部
を設け、前記水平位置検出センサ部の出力値に基づいて
前記水平力電磁石手段への電流を制御して前記脚部の水
平方向の位置調整を行なう水平制御部を設けるように構
成したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記
載の熱処理装置。