JP2002246319A

JP2002246319A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2002246319A
Application number: JP2001041484A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Yuya; 幸則油谷
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の保持部への真空吸着力を増し、ヒータ
熱による回転精度の低下、及びヒータへの成膜を防止す
る。【解決手段】基板処理装置は、内部にヒータ３２を有
するヒータユニット３０を有し、ヒータユニット３０に
ウェハＷが載置されるサセプタ２０を支持して、ヒータ
ユニット３０を回転機構７０で回転させながらウェハＷ
を加熱処理する。ヒータユニット３０内の雰囲気を排気
してウェハＷをサセプタ２０に真空吸着するための排気
ポート１に、ヒータ３２により加熱されたヒータ近傍の
雰囲気が、回転機構７０に伝わるのを防止するに、延長
配管２を接続してヒータユニット３０内まで延在させて
いる。また、Ｎ₂ガスを回転機構７０の下方から導入し
て回転機構７０を冷却するガス導入ポート５を、鉛直回
転軸４０を支持するベース板３５に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板処理装置に係
り、特に、基板を保持部に真空吸着させて加熱処理する
基板処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の基板処理装置としての枚葉
式ＣＶＤ装置を示す。このＣＶＤ装置は、反応容器１０
と、反応容器１０内部に形成される反応室１１と、反応
室１１内に設けられた中空のヒータユニット３０と、ヒ
ータユニット３０の上部に設けられるサセプタ２０と、
ヒータユニット３０内に設けられるヒータ３２と、ヒー
タユニット３０の下部に設けられる中空の鉛直回転軸４
０と、回転軸４０を回転させる回転機構７０とから主に
構成される。

【０００３】反応室１１内に搬送されたウェハＷはサセ
プタ２０上に載せられる。中空のヒータユニット３０内
のヒータ３２によってサセプタ２０が加熱され、これに
よりウェハＷに熱が与えられる。反応室１１内に反応ガ
スを供給すると、ウェハＷ上に成膜される。ウェハＷと
サセプタ２０との密着度を増し、ヒータ３２に対してヒ
ータユニット３０を相対回転させることで、ウェハＷに
与える熱が均一化し、膜厚均一性が向上する。

【０００４】従来はウェハＷをサセプタ２０に密着させ
るために、ウェハＷ下のサセプタ２０の接触面に何箇所
か孔２１を設ける。回転軸４０の下方に設けた排気ポー
ト１から、回転軸４０を介してヒータユニット３０内を
真空引きする。これによりヒータユニット３０の内外に
差圧を付けて、ウェハＷをサセプタ２０表面に真空吸着
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術では次のような問題点があった。

【０００６】（１）排気ポート１からウェハＷまでの距
離が遠く、ヒータユニット３０の内外に大きな差圧がで
きにくかった。

【０００７】（２）真空引きのとき、ヒータ３２で加熱
されたヒータ周辺の雰囲気を同時に引き、その加熱され
た雰囲気が回転軸４０内を一杯に広がって下降するた
め、排気ポート１付近に設けられている回転機構７０が
加熱される。加熱による熱膨張により、回転機構７０の
ベアリング軸受８、９内部の隙間がなくなって、大きな
回転トルクを要求されたり、回転軸４０が廻らなくなっ
たりするという現象が起こる。

【０００８】（３）、成膜中に真空吸着していると、ウ
ェハＷとサセプタ２０との隙間からサセプタ２０に設け
た孔２１を通って反応ガスがヒータユニット３０内に引
き込まれる。引き込まれた反応ガスがヒータユニット３
０内部のヒータ３２に触れ、ヒータ３２に成膜してしま
うという現象が起こる。

【０００９】本発明の課題は、基板が真空吸着されて加
熱処理される基板処理装置において、上述した従来技術
の問題点を解消して、真空吸着力を増すことができ、ヒ
ータ熱の影響による回転精度の低下を防止することが可
能な基板処理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の基板処理装置
は、基板を保持する保持部と、前記保持部に内蔵されて
前記基板を加熱するヒータと、前記ヒータに対して前記
保持部を相対回転させる回転軸と、前記回転軸を回転さ
せる回転機構と、前記保持部内の雰囲気を、前記回転軸
の軸方向に沿って排気する排気管とを備え、前記排気管
の排気取込口を前記回転機構よりも前記ヒータ寄りに設
置したことを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、排気管の排気取込口を回
転機構よりもヒータ寄りに設置して、ヒータにより加熱
されたヒータ近傍の雰囲気が排気管を通って排気される
ようにしたので、回転機構がヒータ熱の影響を受けて熱
膨張するのを防止できる。

【００１２】なお、本発明において、保持部を、基板を
真空吸着して保持する保持部とし、排気管を、基板を保
持部に真空吸着させるために保持部の雰囲気を、回転軸
の軸方向に沿って排気する排気管とすることが好まし
い。排気管の排気取込口を回転機構よりもヒータ寄りに
設置したことにより、排気管から基板までの距離が近く
なり、基板の保持部への真空吸着力を増すことができ
る。

【００１３】また、本発明において、ガス導入ポートを
設けてガス導入ポートから回転軸に沿ってヒータユニッ
トへ不活性ガスを流して回転機構を冷却することが好ま
しい。また排気管の排気取込口を、これに流れ込む排気
流のヒータよりも上流側に設置すると、基板処理中に、
反応ガスが基板と保持部との吸着隙間から流入して、ヒ
ータと接触するのを防ぐことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００１５】図１は、本発明の基板処理装置例である枚
葉式ＣＶＤ装置の断面構成図である。このＣＶＤ装置
は、反応室内に成膜用の反応ガスを供給して、サセプタ
に真空吸着されたウェハＷ面に薄膜を形成するものであ
る。

【００１６】反応室１１を内部に形成する反応容器１０
は、一側にウェハ搬送口１５が設けられ反応室１１に対
して基板Ｗが搬入、搬出されるようになっている。反応
容器１０の上部に設けたガス導入口１２から導入された
反応ガスは、チャンバ１３を経てシャワーヘッド１４の
孔１５からシャワー状に反応室１１内に供給されて、反
応容器１０の他側に設けたガス排出口１６から排出され
るようになっている。また反応容器１０の底部に、後述
するサセプタ２０を回転支持する鉛直回転軸用の挿通孔
が設けられる。

【００１７】反応室１１にサセプタ２０が設けられ、そ
のサセプタ２０の水平な上面に基板Ｗが載置される。サ
セプタ２０には基板Ｗを真空吸着するための複数の孔２
１が設けられる。サセプタ２０は、偏平で中空な円筒状
ヒータユニット３０の上部に、上部開口を閉塞する蓋の
ように一体的に設けられ、ヒータユニット３０を密閉し
ている。ヒータユニット３０内には、サセプタ２０に近
接してプレート状のヒータ３２が設けられ、サセプタ２
０上に配置される基板Ｗを所定温度に加熱するようにな
っている。

【００１８】基板Ｗの熱均一化を図るために、ヒータ３
２に対してサセプタ２０を相対回転させるようになって
いる。そのために、ヒータ３２を回転させてもよいが、
図示例では、ヒータ配線等の制約からサセプタ２０、す
なわちヒータユニット３０を回転させている。ヒータユ
ニット３０を回転させるマグネットカップリングと呼ば
れる回転機構７０について以下説明する。

【００１９】中空のヒータユニット３０の下部は、ヒー
タユニット３０内と連通する中空の鉛直回転軸４０に連
結されている。中空の鉛直回転軸４０は反応容器１０の
底部に設けた挿通孔より取り出される。取り出された鉛
直回転軸４０の下部には、その外側に固定筒体７１、お
よび固定筒体７１の外側に筒状ロータ７２が鉛直回転軸
４０と同軸的に配設される。

【００２０】鉛直回転軸４０は、固定筒体７１の内側の
上下に設けたベアリング軸受８で固定筒体７１に対して
回転自在に軸支されている。また、筒状ロータ７２は固
定筒体７１の外側の上下に設けたベアリング軸受９で固
定筒体７１に対して回転自在に軸支されている。鉛直回
転軸４０の所定位置に永久磁石７３が取り付けられ、そ
の永久磁石７３の取付け位置に対応する筒状ロータ７２
の対応位置に永久磁石７３が取り付けられる。鉛直回転
軸４０は、筒状ローラ７２の回転による磁気的結合を介
して非接触で回転駆動し、成膜時、基板Ｗを回転させ
る。

【００２１】固定筒体７１の上部は、反応容器１０の底
部にベローズ５０を介して気密に連結されたフランジ６
０に接続されている。固定筒体７１の下部は、昇降台８
１に固定されている。昇降台８１は、鉛直に設けられた
ガイド８７に沿って摺動するスライダ８６に昇降自在に
取り付けれられている。昇降台８１は、モータ８５の駆
動によりギヤボックス８４を介して減速回転するボール
ネジ８３に螺合したボールナット８２に連結される。モ
ータ８５の駆動により、昇降台８１に固定した固定筒体
７１を反応容器１０に対して昇降移動することによっ
て、ヒータユニット３０を昇降移動できるようになって
いる。

【００２２】前記ヒータユニット３０内のヒータ３２
は、その下部でヒータ電極３３を介してヒータ固定台３
４に取り付けられる。ヒータ固定台３４は中空鉛直回転
軸４０内に挿通された支持棒３４ａによって支持されて
いる。支持棒３４ａは昇降台８０に取り付けられたベー
ス板３５に固定されている。ヒータユニット３０及び鉛
直回転軸４０の内部は、サセプタ２０上に配置される基
板Ｗ、及び固定筒体７１の下部開口を塞ぐベース板３５
によって気密に保たれる。また、鉛直回転軸４０が挿通
された反応容器１０の底部もベローズ５０、固定筒体７
１等によって気密に保たれる。

【００２３】ところで、上述した固定筒体７１の底部開
口を密閉するベース板３５に、排気ポート１とガス導入
ポート５とが設けられる。

【００２４】排気ポート１は、ヒータユニット３０内を
真空引きするために設けられ、ヒータユニット３０を真
空引きして反応室１１内との間に差圧を設けてサセプタ
２０表面に基板Ｗを真空吸着して密着させるようになっ
ている。排気ポート１には延長配管２が接続される。延
長配管２は、その先端の排気取込口３が鉛直回転軸４０
内の軸方向に沿ってヒータ３２の近傍まで延在され、真
空引き時にヒータ３２周辺の雰囲気を矢印で示すように
優先的に排出するようになっている。排気取込口３は、
具体的にはヒータ３２とヒータ固定台３４との間に位置
させている。

【００２５】ガス導入ポート５は、反応室１１内にＮ₂
ガスを導入して反応室１１内を圧力調整するために設け
られる。ガス導入ポート５には、排気ポート１のような
延長配管は接続されておらず、その導入口はベース板３
５の底部内面に位置している。したがって導入口より導
入されるＮ₂ガスは、矢印で示すように、鉛直回転軸４
０と固定筒体７１との隙間を通って反応室１１へ入りガ
ス排気口１６から排気される流路と、中空の鉛直回転軸
４０内を上昇してヒータユニット３０へ入り排気ポート
１の排気口３から排気される流路との２つが形成され
る。これにより、Ｎ₂ガスの導入で、前述した反応室１
１内の圧力調整に加えて、回転機構７０をＮ₂ガスによ
り冷却できるようになっている。なお、ヒータユニット
３０内の圧力がヒータユニット３０外の圧力より高くな
らないように、ガス導入ポート５から導入するＮ₂ガス
を制御する。また、ガス導入ポート５から導入するガス
は、不活性ガスであればよく、Ｎ₂ガスに限定されな
い。

【００２６】前記ヒータユニット３０とサセプタ２０と
で本発明の保持部が構成され、また、排気ポート１と延
長配管２とで本発明の排気管が構成される。

【００２７】上述した実施の形態によれば、排気ポート
１に延長配管２を接続して、その先端の排気取込口３を
鉛直回転軸４０内の軸方向に沿ってヒータ３２の近傍ま
で延在させている。したがって、排気ポート１からウェ
ハＷまでの距離が近くなり、ヒータユニット３０内外で
差圧が付きやすくなり、ウェハＷとサセプタ２０との密
着度を増すことができる。

【００２８】また、排気ポート１に延長配管２を接続し
て、その排気取込口３をヒータ３２とヒータ固定台３４
との間まで延在させるようにしているので、真空ポート
１でヒータユニット３０を真空引きする際、ヒータ３２
に加熱されたヒータ周辺の雰囲気が、延長配管２の排気
取込口から優先的に取り込まれ、延長配管２内を通って
鉛直回転軸４０の外に排気される。したがって、加熱さ
れた雰囲気が回転軸４０内に広がることなくなり、ヒー
タ３２の熱が回転機構７０に伝わらない。その結果、加
熱による熱膨張により、回転機構７０のベアリング軸受
８、９内部の隙間がなくなって、大きな回転トルクを要
求されたり、回転軸４０が廻らなくなったりすることが
なくなり、熱に起因する回転機構７０の不具合が解消す
る。

【００２９】さらに、反応室１１内に圧力調整のために
導入するＮ₂ガスのガス導入ポート５をベース板３５に
設けて、ガス導入ポート５から導入されるＮ₂ガスの流
路を鉛直回転軸４０の内外に形成するようにしている。
したがって、鉛直回転軸４０に設けられる回転機構７０
を、鉛直回転軸４０の内外の両面からＮ₂ガスで冷却す
ることができる。その結果、ヒータ熱に起因する回転機
構７０の不具合を一層解消できる。

【００３０】ところで、成膜中に真空吸着していると、
ウェハＷとサセプタ２０との隙間からサセプタ２０に設
けた孔２１を通って反応ガスがヒータユニット３０内に
引き込まれる。引き込まれた反応ガスがヒータユニット
３０内部のヒータ３２に触れ、ヒータ３２に成膜してし
まうという現象が起こることがある。

【００３１】そこで、この現象を回避するために、図２
に示す実施の形態では、排気ポート１の排気取込口３の
位置を改善することによって、ヒータ成膜の防止を有効
なものとしている。

【００３２】すなわち、図２に示す実施の形態では、排
気ポート１に接続した延長配管２をさらに上方に延在さ
せて、その排気取込口３をヒータ３２の設けられた位置
よりも上部のサセプタ２０とヒータ３２との間に位置さ
せている。したがって、成膜中の真空吸着時に、ウェハ
Ｗとサセプタ２０との間からヒータユニット３０内に侵
入してきた反応ガスは、ヒータ３２と接触する前に、排
気取込口３に捕まって延長配管２内を通って外部に排気
される。その結果、反応ガスによるヒータ汚染を有効に
防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ヒータ熱の影響による
回転機構の回転精度の低下を防止することができるの
で、基板に与える熱が均一化し、基板処理の均一性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態による基板処理装置の縦断面図であ
る。

【図２】実施の形態による基板処理装置の縦断面図であ
る。

【図３】従来例による基板処理装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１排気ポート（排気管）２延長配管（排気管）３排気取込口５ガス導入ポート２０サセプタ（保持部）３０ヒータユニット（保持部）３２ヒータ４０鉛直回転軸７０回転機構Ｗ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持する保持部と、前記保持部に内蔵されて前記基板を加熱するヒータと、前記ヒータに対して前記保持部を相対回転させる回転軸
と、前記回転軸を回転させる回転機構と、前記保持部内の雰囲気を、前記回転軸の軸方向に沿って
排気する排気管とを備え、前記排気管の排気取込口を前記回転機構よりも前記ヒー
タ寄りに設置したことを特徴とする基板処理装置。