JP2002212729A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法

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JP2002212729A JP2001008697A JP2001008697A JP2002212729A JP 2002212729 A JP2002212729 A JP 2002212729A JP 2001008697 A JP2001008697 A JP 2001008697A JP 2001008697 A JP2001008697 A JP 2001008697A JP 2002212729 A JP2002212729 A JP 2002212729A
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wafer
rotating
ring
chamber
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Yukinori Yuya
幸則 油谷
Toshimitsu Miyata
敏光 宮田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室内外の雰囲気を隔絶しつつサセプタを
正確に回転させる。 【解決手段】 ウエハ１を保持したサセプタ３５を回転
させるサセプタ回転装置５０は電磁石からなる固定子５
２と永久磁石６３を有する回転子６０とを備えており、
固定子５２と回転子６０とには二重筒を構成する外側囲
い部材６４と内側囲い部材６５とが隙間をとって固着さ
れている。回転子６０には複数個の被検出部である歯列
が形成された被検出リング７１が固定され、この歯列を
検出する磁気センサ７５が固定子５２側に固定されてい
る。 【効果】 内外の囲い部材でサセプタ側の真空雰囲気と
チャンバ外側の大気圧雰囲気を隔絶できる。固定子で回
転磁界を形成して回転子を回転させてサセプタを直接的
に回転駆動できる。回転中に磁気センサでサセプタの回
転位置を検出することで、回転磁界を形成でき、かつ、
サセプタの回転位置を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板に所望
の処理を施す基板処理技術、特に、被処理基板を回転さ
せながら処理を施す技術に関し、例えば、半導体装置の
製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込
まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜
や金属膜を形成するのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造方法においては、ウエ
ハに酸化膜や金属膜を形成するのに、枚葉式コールドウ
オール形ＣＶＤ装置（以下、枚葉式ＣＶＤ装置とい
う。）が使用される工程がある。従来のこの種の枚葉式
ＣＶＤ装置として、被処理基板としてのウエハを収容す
る処理室と、この処理室においてウエハを一枚ずつ保持
するサセプタと、サセプタに保持されたウエハを加熱す
る加熱ユニットと、サセプタに保持されたウエハに処理
ガスを供給するガスヘッドと、処理室を排気する排気口
とを備えているものがある。
【０００３】このような枚葉式ＣＶＤ装置においてウエ
ハに形成されるＣＶＤ膜の膜厚や膜質を全体にわたって
均一に制御するために、ウエハを保持したサセプタをサ
セプタ回転装置によって回転させることによりウエハの
温度分布を全体にわたって均一に制御するとともに、ウ
エハに処理ガスを全体にわたって均一に接触させる枚葉
式ＣＶＤ装置が、提案されている。
【０００４】例えば、特開平６−３１８６３０号公報に
おいては、サセプタを回転させるサセプタ回転装置とし
て、処理室の外部に設置した空気圧駆動モータと、処理
室の内部においてサセプタを支持した回転軸とをマグネ
ットカップリングによって非接触にて連結することによ
り、大気圧雰囲気である処理室の外部と真空雰囲気であ
る処理室の内部とを流体的に隔絶したものが、開示され
ている。そして、被検出体およびこの被検出体の被検出
部を検出する磁気センサから構成された位置検出装置
（磁気式ロータリーエンコーダ）が、マグネットカップ
リングの外部側（大気雰囲気側）に設置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た枚葉式ＣＶＤにおいては、位置検出装置がマグネット
カップリングの外側に設置されるため、マグネットカッ
プリングにおいて脱調現象（マグネットカップリングの
原動側カップリング部材と従動側カップリング部材とが
相対的にずれてしまう現象）が発生した時に、従動側カ
ップリング部材に固定されたサセプタの位置を正確に検
出することができない。そして、サセプタの位置を正確
に検出することができないと、ウエハをサセプタから浮
かせるための突上ピンがサセプタの挿通孔からずれる現
象が発生するため、突上ピンがサセプタを突き上げてし
まうという不具合が発生する。また、サセプタの所定の
回転速度が変動することにより、サセプタに保持された
ウエハに対して相対的に回転するようになった加熱ユニ
ットおよびガスヘッドが関係がずれるため、ウエハ面内
の温度均一性や膜厚均一性が低下する可能性がある。
【０００６】そこで、マグネットカップリングの真空雰
囲気である処理室の内部に配置された従動側カップリン
グ部材に光学式位置検出装置（光学式ロータリーエンコ
ーダ）を設置することにより、サセプタの位置を直接的
に検出することが考えられる。しかしながら、光学式位
置検出装置は投光器および受光器が使用されるため、ス
パークする危険性があり、また、被検出体であるスリッ
ト付きの円板は樹脂によって形成されているため、耐熱
性に劣るという問題点がある。つまり、光学式位置検出
装置は真空かつ高温雰囲気である処理室の内部には設置
することができない。
【０００７】本発明の目的は、処理室の内外の雰囲気を
隔絶しつつサセプタを正確に回転させることができる基
板処理技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、処理室を形成するチャンバと、被処理基板が
載置されるサセプタと、前記サセプタを回転させるサセ
プタ回転装置とを備えている基板処理装置であって、前
記サセプタ回転装置は前記サセプタ側に固定された永久
磁石と、前記チャンバ側に固定された電磁石とを備えて
おり、前記永久磁石と前記電磁石との間には隙間が形成
されていることを特徴とする。
【０００９】前記した手段によれば、永久磁石と電磁石
との間の隙間においてサセプタ側の雰囲気とチャンバ側
の雰囲気は隔絶することができ、また、電磁石によって
回転磁界を形成することにより、永久磁石を回転させて
サセプタを直接的に回転駆動することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。
【００１１】図１に示されているように、本発明に係る
基板処理装置は、枚葉式ＣＶＤ装置（枚葉式コールドウ
オール形ＣＶＤ装置）として構成されており、被処理基
板としてのウエハ（半導体ウエハ）１を処理する処理室
１１を形成したチャンバ１２を備えている。チャンバ１
２は下側カップ１３と上側カップ１４とボトムキャップ
１５とが組み合わされて、上下の端面がいずれも閉塞し
た円筒形状に形成されている。
【００１２】チャンバ１２の下側カップ１３の円筒壁の
中間部にはゲートバルブ１７によって開閉されるウエハ
搬入搬出口１６が水平方向に横長に開設されており、ウ
エハ搬入搬出口１６は被処理基板であるウエハ１を処理
室１１に機械式ウエハ移載装置によって搬入搬出し得る
ように形成されている。すなわち、図２に示されている
ように、ウエハ１は機械式ウエハ移載装置のツィーザ２
によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入
搬出口１６を搬送されて処理室１１に対して搬入搬出さ
れるようになっている。
【００１３】下側カップ１３のウエハ搬入搬出口１６と
対向する壁面の上部には、真空ポンプ等からなる排気装
置（図示せず）に流体的に接続された排気口１８が処理
室１１に連通するように開設されており、排気口１８は
排気装置によって排気されるようになっている。
【００１４】チャンバ１２の上側カップ１４には処理ガ
スを供給するガスヘッド２０が一体的に組み込まれてい
る。すなわち、上側カップ１４の天井壁にはガス導入管
２１が挿入されており、各ガス導入管２１には原料ガス
やパージガス等の処理ガスを導入するガス供給装置（図
示せず）が流体的に接続されている。上側カップ１４と
下側カップ１３との合わせ面には円板形状に形成された
ガス吹出プレート（以下、プレートという。）２２がガ
ス導入管２１から間隔を置いて水平に固定されており、
プレート２２には複数個のガス吹出口（以下、吹出口と
いう。）２３が全面にわたって均一に配置されて上下の
空間を流通させるように開設されている。上側カップ１
４の内側面とプレート２２の上面とが画成する内側空間
によってガス溜め２４が形成されており、ガス溜め２４
はガス導入管２１に導入された処理ガスを全体的に均等
に拡散させて各吹出口２３から均等にシャワー状に吹き
出させるようになっている。
【００１５】チャンバ１２のボトムキャップ１５の中心
には挿通孔２５が円形に開設されており、挿通孔２５の
中心線上には円筒形状に形成された支持軸２６が処理室
１１に下方から挿通されている。支持軸２６はエアシリ
ンダ装置等が使用された昇降駆動装置によって昇降され
るようになっている。
【００１６】支持軸２６の上端には加熱ユニット２７が
同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット２
７は支持軸２６によって昇降されるようになっている。
すなわち、加熱ユニット２７は円板形状に形成された支
持板２８を備えており、支持板２８は支持軸２６の上端
開口に同心円に固定されている。支持板２８の上面には
支柱を兼ねる複数本の電極２９が垂直に立脚されてお
り、これら電極２９の上端間には円板形状に形成された
ヒータ３０が架橋されて固定されている。これら電極２
９に対する電気配線（図示せず）は支持軸２６の中空部
内を挿通されている。
【００１７】ボトムキャップ１５の挿通孔２５の支持軸
２６の外側には、支持軸２６よりも大径の円筒形状に形
成された回転軸３１が同心円に配置されて処理室１１に
下方から挿通されており、回転軸３１はエアシリンダ装
置等が使用された昇降駆動装置によって支持軸２６と共
に昇降されるようになっている。回転軸３１の上端には
回転ドラム３２が同心に配されて水平に固定されてお
り、回転ドラム３２は回転軸３１によって回転されるよ
うになっている。すなわち、回転ドラム３２はドーナツ
形の平板に形成された回転板３３と、円筒形状に形成さ
れた回転筒３４とを備えており、回転板３３の内周縁辺
部が円筒形状の回転軸３１の上端開口に固定されて、回
転板３３の上面の外周縁辺部に回転筒３４が同心円に固
定されている。回転ドラム３２の回転筒３４の上端には
炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形
状に形成されたサセプタ３５が回転筒３４の上端開口を
閉塞するように被せられている。
【００１８】図１に示されているように、回転ドラム３
２にはウエハ昇降装置４０が設置されている。ウエハ昇
降装置４０は円形リング形状に形成された昇降リング４
１を備えており、昇降リング４１は回転ドラム３２の回
転板３３の上に支持軸２６と同心円に配置されている。
昇降リング（以下、回転側リングという。）４１の下面
には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の
突き上げピン（以下、回転側ピンという。）４２が周方
向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されてお
り、各回転側ピン４２は回転板３３に回転筒３４と同心
円の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔
４３にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピ
ン４２の長さは回転側リング４１を水平に突き上げ得る
ように互いに等しく設定されているとともに、ウエハの
サセプタ上からの突き上げ量に対応するように設定され
ている。各回転側ピン４２の下端は処理室１１の底面す
なわちボトムキャップ１５の上面に離着座自在に対向さ
れている。
【００１９】加熱ユニット２７の支持板２８には円形リ
ング形状に形成された第二の昇降リング（以下、ヒータ
側リングという。）４４が支持軸２６と同心円に配置さ
れている。ヒータ側リング４４の下面には複数本（本実
施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、
ヒータ側ピンという。）４５が周方向に等間隔に配置さ
れて垂直方向下向きに突設されており、各ヒータ側ピン
４５は支持板２８に支持軸２６と同心円の線上に配置さ
れて垂直方向に開設された各ガイド孔４６にそれぞれ摺
動自在に嵌入されている。これらのヒータ側ピン４５の
長さはヒータ側リング４４を水平に突き上げ得るように
互いに等しく設定されているとともに、その下端が回転
側リング４１の上面に適度のエアギャップを置いて対向
されている。つまり、これらのヒータ側ピン４５は回転
ドラム３２の回転時に回転側リング４１に干渉しないよ
うになっている。
【００２０】ヒータ側リング４４の上面には複数本（本
実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以
下、突上部という。）４７が、周方向に等間隔に配置さ
れて垂直方向上向きに突設されており、突上部４７の上
端はヒータ３０の挿通孔４８およびサセプタ３５の挿通
孔４９に対向するようになっている。これらの突上部４
７の長さはヒータ３０の挿通孔４８およびサセプタ３５
の挿通孔４９を下から挿通してサセプタ３５に載置され
たウエハ１をサセプタ３５から水平に浮かせるように互
いに等しく設定されている。また、これらの突上部４７
の長さはヒータ側リング４４が支持板２８に着座した状
態において、その上端がヒータ３０の上面から突出しな
いように設定されている。つまり、これらの突上部４７
は回転ドラム３２の回転時にサセプタ３５に干渉しない
ように、かつ、ヒータ３０の加熱を妨げないようになっ
ている。
【００２１】図１に示されているように、チャンバ１２
は複数本の支柱３６によって水平に支持されている。こ
れらの支柱３６には各昇降ブロック３７がそれぞれ昇降
自在に嵌合されており、これら昇降ブロック３７間には
エアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せ
ず）によって昇降される昇降台３８が架設されている。
昇降台３８の上にはサセプタ回転装置５０が設置されて
おり、サセプタ回転装置５０とチャンバ１２との間には
ベローズ３９が、回転軸３１の外側を気密封止するよう
に介設されている。
【００２２】図１および図２に示されているように、昇
降台３８に設置されたサセプタ回転装置５０にはブラシ
レスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）
が中空軸に形成されて回転軸３１として構成されてい
る。サセプタ回転装置５０はハウジング５１を備えてお
り、ハウジング５１が昇降台３８の上に垂直方向上向き
に据え付けられている。ハウジング５１の内周面には電
磁石（コイル）によって構成された固定子（ステータ）
５２が固定されている。すなわち、固定子５２はコイル
線材（エナメル被覆銅線）５４が鉄心（コア）５３に巻
装されて構成されている。コイル線材５４にはリード線
５５がハウジング５１の側壁に開設された挿通孔５６を
挿通して電気的に接続されており、固定子５２はブラシ
レスＤＣモータのドライバ（図示せず）から電力をコイ
ル線材５４にリード線５５を通じて供給されることによ
り、回転磁界を形成するように構成されている。
【００２３】固定子５２の内側には回転子（ロータ）６
０がエアギャップ（隙間）を設定されて同心円に配置さ
れており、回転子６０はハウジング５１に上下のボール
ベアリング５７、５８を介して回転自在に支承されてい
る。すなわち、回転子６０は円筒形状の本体６１と鉄心
（コア）６２と複数個の永久磁石６３とを備えており、
本体６１には回転軸３１がブラケット５９によって一体
回転するように固定されている。鉄心６２は本体６１に
嵌合されて固定されており、鉄心６２の外周には複数個
の永久磁石６３が周方向に等間隔に固定されている。鉄
心６２と複数個の永久磁石６３とによって環状に配列さ
れた複数の磁極が形成されており、固定子５２の形成す
る回転磁界が複数個の磁極すなわち永久磁石６３の磁界
を切ることにより、回転子６０が回転するようになって
いる。
【００２４】上下のボールベアリング５７、５８は回転
子６０の本体６１の上下端部にそれぞれ設置されてお
り、上下のボールベアリング５７、５８には本体６１の
熱膨張を吸収するための隙間が設定されている。このボ
ールベアリング５７、５８の隙間は本体６１の熱膨張を
吸収する一方で、最小のがたつきに抑制するために、５
〜５０μｍに設定されている。なお、ボールベアリング
の隙間とはボールをアウタレースまたはインナレースの
いずれか片側に寄せた場合に反対側に発生する隙間を意
味している。
【００２５】固定子５２と回転子６０との対向面には二
重筒壁を構成する外側囲い部材６４と内側囲い部材６５
とが互いに対向されて、ハウジング５１の内周面と本体
６１の外周面とにそれぞれ固定されており、外側囲い部
材６４と内側囲い部材６５との間には所定のエアギャッ
プ（隙間）が設定されている。外側囲い部材６４および
内側囲い部材６５は非磁性体であるステンレス鋼が使用
されて、筒壁の厚さが極薄い円筒形状にそれぞれ形成さ
れており、円筒の上下開口端においてハウジング５１お
よび本体６１に電子ビーム溶接によって全周にわたって
確実かつ均一に固着されている。外側囲い部材６４およ
び内側囲い部材６５は非磁性体であるステンレス鋼で極
薄く形成されているため、磁束の拡散を防止してモータ
効率の低下を防止するばかりでなく、固定子５２のコイ
ル線材５４および回転子６０の永久磁石６３の腐食を防
止することができ、かつまた、コイル線材５４等による
処理室１１の内部の汚染を確実に防止することができ
る。外側囲い部材６４は固定子５２を気密シール状態に
囲うことにより、固定子５２を真空雰囲気となる処理室
１１の内部から完全に隔絶している。
【００２６】図１および図２に示されているように、サ
セプタ回転装置５０には磁気式ロータリーエンコーダ７
０が設置されている。すなわち、磁気式ロータリーエン
コーダ７０は磁性体からなる被検出体としての被検出リ
ング７１を備えており、被検出リング７１は鉄等の磁性
体が使用されて円形リング形状に形成されている。被検
出リング７１の外周には被検出部としての歯が多数個環
状に配列された第一歯列７２と第二歯列７３とが軸方向
に隣接して形成されている。第一歯列７２の被検出部で
ある歯７２ａと第二歯列７３の被検出部である歯７３ａ
とは５１２個ずつ設けられており、互いの位相（周方向
の位置）が半ピッチずらされている。
【００２７】ところで、磁気式ロータリーエンコーダ７
０の分解能を高めるためには被検出部である歯の数を増
加すればよい。しかし、歯の数を単純に増加すると、被
検出リング７１の直径が大きくなってしまう。そこで、
本実施の形態においては、第一歯列７２と第二歯列７３
とを設けることにより、被検出リング７１の直径を大き
くせずに歯の数を増加させて磁気式ロータリーエンコー
ダ７０の分解能を高めている。また、第一歯列７２と第
二歯列７３とを設けることにより、被検出リング７１の
逆転の発生を検出することができるため、ブラシレスＤ
Ｃモータすなわちサセプタ回転装置５０の逆転を防止す
ることができる。なお、第一歯列７２と第二歯列７３と
を同一の歯列によって製作し、磁気センサ７５の内部に
おいて第一歯列７２に対応する検出器と第二歯列７３に
対応する検出器とを半ピッチ分ずらして検出するように
構成しても、同様の効果を得ることができる。
【００２８】第二歯列７３の第一歯列７２の反対脇には
基準位置を示す歯７４が形成されており、基準の歯７４
の位相は第一歯列７２の歯７２ａに対応されている。こ
の基準の歯７４を一回転毎に検出することにより、被検
出リング７１のホーム位置（零点）を監視することがで
きるため、第一歯列７２の歯７２ａを検出することによ
り、サセプタ３５の３６０度内の現在の位置を認識する
ことができる。
【００２９】ハウジング５１の被検出リング７１の対向
位置には被検出リング７１の被検出部である各歯を検出
する磁気センサ７５が設置されている。磁気センサ７５
は第一歯列７２、第二歯列７３および基準の歯７４にそ
れぞれ対応されており、磁気センサ７５の先端面と被検
出リング７１の外周面との隙間（センサギャップ）は、
０．０６〜０．１７ｍｍに設定されている。磁気センサ
７５は被検出リング７１の回転に伴うこれらの対向位置
における磁束変化を磁気抵抗素子によってそれぞれ検出
するように構成されている。磁気センサ７５の検出結果
はブラシレスＤＣモータすなわちサセプタ回転装置５０
のドライバに送信されて回転磁界の形成に使用されると
ともに、サセプタ回転装置５０のコントローラ（図示せ
ず）の位置認識部に送信されてサセプタ３５の位置認識
に使用される。
【００３０】次に、以上の構成に係る枚葉式ＣＶＤ装置
の作用を説明することにより、本発明の一実施の形態で
ある半導体装置の製造方法における成膜工程について説
明する。
【００３１】ウエハ１の搬出搬入に際しては、図３に示
されているように、回転ドラム３２および加熱ユニット
２７が回転軸３１および支持軸２６によって下限位置に
下降される。すると、ウエハ昇降装置４０の回転側ピン
４２の下端が処理室１１の底面すなわちボトムキャップ
１５の上面に突合するため、回転側リング４１が回転ド
ラム３２および加熱ユニット２７に対して相対的に上昇
する。上昇した回転側リング４１はヒータ側ピン４５を
突き上げることにより、ヒータ側リング４４を持ち上げ
る。ヒータ側リング４４が持ち上げられると、ヒータ側
リング４４に立脚された三本の突上部４７がヒータ３０
の挿通孔４８およびサセプタ３５の挿通孔４９を挿通し
て、サセプタ３５の上面に載置されたウエハ１を下方か
ら支持してサセプタ３５から浮き上がらせる。
【００３２】ウエハ昇降装置４０がウエハ１をサセプタ
３５の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハ１
の下方空間すなわちウエハ１の下面とサセプタ３５の上
面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、
ウエハ移載装置のフォーク形のツィーザ２がウエハ搬入
搬出口１６からウエハ１の挿入スペースに挿入される。
ウエハ１の下方に挿入されたツィーザ２は上昇すること
によりウエハ１を移載して受け取る。ウエハ１を受け取
ったツィーザ２はウエハ搬入搬出口１６を後退してウエ
ハ１を処理室１１から搬出する。そして、ツィーザ２に
よってウエハ１を搬出したウエハ移載装置は、処理室１
１の外部の空ウエハカセット等の所定の収納場所（図示
せず）にウエハ１を移載する。
【００３３】次いで、ウエハ移載装置は実ウエハカセッ
ト等の所定の収納場所（図示せず）から次回に成膜処理
するウエハ１をツィーザ２によって受け取って、ウエハ
搬入搬出口１６から処理室１１に搬入する。ツィーザ２
はウエハ１をサセプタ３５の上方においてウエハ１の中
心がサセプタ３５の中心と一致する位置に搬送する。ウ
エハ１を所定の位置に搬送すると、ツィーザ２は若干下
降することによりウエハ１をサセプタ３５に移載する。
ウエハ１をウエハ昇降装置４０に受け渡したツィーザ２
は、ウエハ搬入搬出口１６から処理室１１の外へ退出す
る。ツィーザ２が処理室１１から退出すると、ウエハ搬
入搬出口１６はゲートバルブ１７によって閉じられる。
【００３４】ゲートバルブ１７が閉じられると、処理室
１１に対して回転ドラム３２および加熱ユニット２７が
回転軸３１および支持軸２６を介して昇降台３８によっ
て上昇される。回転ドラム３２の上昇の初期において、
回転側ピン４２が処理室１１の底面すなわちボトムキャ
ップ１５の上面に突合して、ヒータ側ピン４５が回転側
リング４１の上に載った状態になっているため、回転側
リング４１の突上部４７に支持されたウエハ１は回転ド
ラム３２の上昇に伴って回転ドラム３２に対して相対的
に徐々に下降することになる。
【００３５】回転側ピン４２が処理室１１の底面から離
座すると、ヒータ側リング４４が下がることによって突
上部４７はサセプタ３５の下方に引き込まれた状態にな
るため、図１に示されているように、ウエハ１はサセプ
タ３５の上に完全に移載された状態になる。回転軸３１
および支持軸２６は突上部４７の上端がヒータ３０の下
面に近接する高さになる位置にて停止される。
【００３６】一方、処理室１１が排気口１８に接続され
た排気装置によって排気される。この際、処理室１１の
真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ３９によ
って隔絶されている。また、ベローズ３９内におけるサ
セプタ回転装置５０の真空雰囲気は大気圧雰囲気に対し
て外側囲い部材６４および上下のボールベアリング５
７、５８のアウタレースにおいて隔絶されている。
【００３７】続いて、回転ドラム３２が回転軸３１を介
してサセプタ回転装置５０によって回転される。すなわ
ち、サセプタ回転装置５０が運転されると、固定子５２
の回転磁界が回転子６０の複数個の磁極の磁界を切るこ
とにより、回転子６０が回転するため、回転子６０に固
定された回転軸３１によって回転ドラム３２が回転す
る。この際、サセプタ回転装置５０に設置された磁気式
ロータリーエンコーダ７０によって回転子６０の回転位
置が時々刻々と検出されてドライバに送信され、この信
号に基づいて回転磁界が形成されるとともに、コントロ
ーラの指令によって回転速度等が制御される。
【００３８】回転ドラム３２の回転中には、回転側ピン
４２は処理室１１の底面から離座し、ヒータ側ピン４５
は回転側リング４１から離座しているため、回転ドラム
３２の回転がウエハ昇降装置４０に妨げられることはな
く、しかも、加熱ユニット２７は停止状態を維持するこ
とができる。すなわち、ウエハ昇降装置４０において
は、回転側リング４１が回転ドラム３２と共に回転し、
ヒータ側リング４４が加熱ユニット２７と共に停止した
状態になっている。
【００３９】排気口１８の排気量および回転ドラム３２
の回転作動が安定した時点で、図１に実線矢印で示され
ているように、処理ガス３がガス導入管２１に導入され
る。ガス導入管２１に導入された処理ガス３はガス溜め
２４に作用する排気口１８の排気力によってガス溜め２
４に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散し
て、プレート２２の各吹出口２３からそれぞれが略均等
な流れになって、ウエハ１に向かってシャワー状に吹き
出す。吹出口２３群からシャワー状に吹き出した処理ガ
ス３は排気口１８に吸い込まれて排気されて行く。
【００４０】この際、回転ドラム３２に支持されたサセ
プタ３５の上のウエハ１は回転しているため、吹出口２
３群からシャワー状に吹き出した処理ガス３はウエハ１
の全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガス
３がウエハ１の全面にわたって均等に接触するため、ウ
エハ１に処理ガス３によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚
分布や膜質分布はウエハ１の全面にわたって均一にな
る。
【００４１】また、加熱ユニット２７は支持軸２６に支
持されることにより回転しない状態になっているため、
回転ドラム３２によって回転されながら加熱ユニット２
７によって加熱されるウエハ１の温度分布は全面にわた
って均一に制御される。このようにウエハ１の温度分布
が全面にわたって均一に制御されることにより、ウエハ
１に熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布
や膜質分布はウエハ１の全面にわたって均一に制御され
る。
【００４２】予め選定された所定の処理時間が経過する
と、サセプタ回転装置５０の運転が停止される。この
際、サセプタ３５すなわち回転子６０の回転位置はサセ
プタ回転装置５０に設置された磁気式ロータリーエンコ
ーダ７０によって時々刻々と監視されているため、サセ
プタ３５は予め設定された回転位置において正確に停止
される。すなわち、突上部４７とヒータ３０の挿通孔４
８およびサセプタ３５の挿通孔４９は正確かつ再現性よ
く合致される。
【００４３】サセプタ回転装置５０の運転が停止される
と、前述に示されているように、回転ドラム３２および
加熱ユニット２７は回転軸３１および支持軸２６を介し
て昇降台３８によって搬入搬出位置に下降される。前述
したように、下降の途中において、ウエハ昇降装置４０
の回転側ピン４２が処理室１１の底面に突合し、ヒータ
側ピン４５が回転側リング４１に突合するため、ウエハ
昇降装置４０はウエハ１をサセプタ３５の上から浮き上
げる。この際、突上部４７とヒータ３０の挿通孔４８お
よびサセプタ３５の挿通孔４９とは正確かつ再現性よく
合致されているため、突上部４７がサセプタ３５および
ヒータ３０を突き上げる突き上げミスが発生することは
ない。
【００４４】以降、前述した作業が繰り返されることに
より、ウエハ１にＣＶＤ膜が枚葉式ＣＶＤ装置１０によ
って枚葉処理されて行く。
【００４５】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。
【００４６】（１）サセプタ回転装置をチャンバ側の電
磁石を備えた固定子と、この固定子に隙間をとったサセ
プタ側の永久磁石を備えた回転子とから構成することに
より、固定子によって回転磁界を形成して回転子を回転
させてサセプタを直接的に回転駆動することができるた
め、脱調現象の起きるマグネットカップリングを介在さ
せずに、サセプタを正確に回転させることができる。
【００４７】（２）サセプタ回転装置の固定子の内周面
に外側囲い部材を配設してサセプタ側の雰囲気とチャン
バ側の雰囲気を隔絶することにより、サセプタを回転さ
せながらサセプタ側である処理室の真空雰囲気を確実に
維持することができるため、処理室における成膜処理の
品質および信頼性を高めることができ、また、固定子の
電磁石の塵埃等の異物が処理室に侵入するのを防止する
ことができる。
【００４８】（３）固定子と回転子との対向面に二重筒
壁を構成する外側囲い部材と内側囲い部材とをエアギャ
ップをとって互いに対向しハウジングの内周面と本体の
外周面とにそれぞれ固定することにより、処理ガスの固
定子の電磁石および回転子の永久磁石への接触を防止す
ることができるため、これらの腐食を防止することがで
き、サセプタ回転装置の耐久性等を高めることができ
る。
【００４９】（４）外側囲い部材および内側囲い部材を
薄いステンレス鋼を使用して形成し、電子ビーム溶接に
よって全周にわたって確実かつ均一に固着することによ
り、狭小のエアギャップを確保することができるととも
に、磁束の拡散を防止してモータ効率の低下を防止する
ことができるため、サセプタ回転装置の性能をより一層
高めることができる。
【００５０】（５）複数個の被検出部としての歯列が外
周に形成された磁性体からなる被検出リングをサセプタ
側に配設し、その歯列を検出する磁気センサをチャンバ
側に配設することにより、サセプタの回転位置を正確に
検出することができるため、サセプタを正確に停止させ
ることができる。その結果、ウエハを突き上げる突上ピ
ンをサセプタおよびヒータの挿通孔に確実に位置合わせ
することができ、ウエハの突き上げミスを確実に防止す
ることができる。
【００５１】（６）被検出リングと磁気センサとの隙間
を０．０６〜０．１７ｍｍに設定することにより、回転
中の被検出リングと磁気センサとの干渉を回避しつつ磁
気式ロータリーエンコーダの検出感度を最大限に高める
ことができるため、サセプタの回転位置の制御をより一
層高めることができる。
【００５２】（７）磁気式ロータリーエンコーダの被検
出体である被検出リングは光学式ロータリーエンコーダ
の投光器および受光器におけるスパーク現象を発生せ
ず、かつ、耐熱性が高いので、被検出リングを真空雰囲
気側に配設することができ、サセプタの回転位置の検出
精度をより一層高めることができる。
【００５３】（８）ウエハを保持したサセプタを回転さ
せるとともに加熱ユニットを停止させることにより、サ
セプタによって回転されながら加熱ユニットによって加
熱されるウエハの温度分布を周方向において均一に制御
することができるため、ウエハに熱化学反応によって形
成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布をウエハの全面
にわたって均一に制御することができる。
【００５４】（９）サセプタの回転をサセプタ回転装置
および磁気式ロータリーエンコーダによって正確かつ精
密に制御することにより、回転速度のばらつきや回転む
らの発生を防止することができるため、サセプタに保持
されたウエハの面内の温度分布や処理ガス接触分布を全
面にわたって均一に制御することができ、その結果、Ｃ
ＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布を全面にわたってより一層
均一に制御することができる。
【００５５】（10）加熱ユニットを回転させないことに
より、加熱ユニットの内部にヒータを設置することがで
きるとともに、ヒータの電線等を加熱ユニットに敷設す
ることができる。
【００５６】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００５７】例えば、ウエハ昇降装置はウエハを直接突
き上げるように構成するに限らず、サセプタの中央部分
を突き上げることにより、ウエハをサセプタの周面部か
ら浮かすように構成してもよい。
【００５８】被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置
の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板で
あってもよい。
【００５９】本発明は、枚葉式コールドウオール形ＣＶ
Ｄ装置に限らず、ドライエッチング装置等の基板処理装
置全般に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理室の内外の雰囲気を隔絶しつつサセプタを正確に回
転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である枚葉式ＣＶＤ装置
を示す正面断面図であり、本発明の一実施形態である半
導体装置の製造方法の成膜工程における処理ステップを
示している。
【図２】その主要部を示す正面断面図である。
【図３】そのウエハの搬入搬出ステップを示す一部切断
正面図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（被処理基板）、２…ウエハ移載装置のツィ
ーザ、３…処理ガス、１０…枚葉式ＣＶＤ装置（基板処
理装置）、１１…処理室、１２…チャンバ、１３…下側
カップ、１４…上側カップ、１５…ボトムキャップ、１
６…ウエハ搬入搬出口、１７…ゲートバルブ、１８…排
気口、２０…ガスヘッド、２１…ガス導入管、２２…ガ
ス吹出プレート、２３…ガス吹出口、２４…ガス溜め、
２５…挿通孔、２６…支持軸、２７…加熱ユニット、２
８…支持板、２９…電極、３０…ヒータ、３１…回転
軸、３２…回転ドラム、３３…回転板、３４…回転筒、
３５…サセプタ、３６…支柱、３７…昇降ブロック、３
８…昇降台、３９…ベローズ、４０…ウエハ昇降装置
（被処理基板昇降装置）、４１…回転側リング（昇降リ
ング）、４２…回転側ピン（突上ピン）、４３…ガイド
孔、４４…ヒータ側リング（第二の昇降リング）、４５
…ヒータ側ピン（突上ピン）、４６…ガイド孔、４７…
突上部（突上ピン）、４８、４９…挿通孔、５０…サセ
プタ回転装置、５１…ハウジング、５２…固定子（ステ
ータ電磁石）、５３…鉄心（コア）、５４…コイル線
材、５５…リード線、５６…挿通孔、５７、５８…ボー
ルベアリング、５９…ブラケット、６０…回転子、６１
…本体、６２…鉄心（コア）、６３…永久磁石、６４…
外側囲い部材、６５…内側囲い部材、７０…磁気式ロー
タリーエンコーダ、７１…被検出リング（被検出体）、
７２…第一歯列、７２ａ…歯（被検出部）、７３…第二
歯列、７３ａ…歯（被検出部）、７４…基準の歯（被検
出部）、７５…磁気センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA05 GA02 GA06 GA12 HA17 KA05 KA24 KA39 KA49 LA15 5F045 BB01 DP02 EM10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理室を形成するチャンバと、被処理基
    板が載置されるサセプタと、前記サセプタを回転させる
    サセプタ回転装置とを備えている基板処理装置であっ
    て、前記サセプタ回転装置は前記サセプタ側に固定され
    た永久磁石と、前記チャンバ側に固定された電磁石とを
    備えており、前記永久磁石と前記電磁石との間には隙間
    が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 【請求項２】 外周に複数個の被検出部が形成された磁
    性体からなる被検出体が前記サセプタ側に配設され、前
    記被検出部を検出する磁気センサが前記チャンバ側に配
    設されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処
    理装置。
  3. 【請求項３】 前記永久磁石と前記電磁石との少なくと
    も前記処理室に露出する部分が囲い部材によって被覆さ
    れていることを特徴とする請求項１または２に記載の基
    板処理装置。
  4. 【請求項４】 チャンバの処理室内のサセプタに被処理
    基板を保持させ、前記サセプタ側に固定された永久磁石
    と前記チャンバ側に固定された電磁石とを備えており前
    記永久磁石と前記電磁石との間には隙間が形成されてい
    るサセプタ回転装置によって前記サセプタを回転させな
    がら、前記被処理基板に処理を施すことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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