JP2004241636A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置に於いて、基板処理の低温域から高温域に至る迄全温度範囲で最適な運転状態が得られるようにする。
【解決手段】回転軸１１を介して回転可能に支持された基板載置台６を具備し、該基板載置台に載置された基板２６を処理する基板処理装置に於いて、前記回転軸を回転自在に支持する転動体軸受２９，３０と、該転動体軸受に予圧を与える予圧機構９０と、予圧を調整可能な予圧調整手段９５とを具備する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、エッチング等処理を行う基板処理装置、特に減圧雰囲気内で回転部を有する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置には、所要数枚の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置、或は基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置がある。
【０００３】
又、枚葉式の処理装置は、処理炉を具備し、該処理炉内部で基板に薄膜の生成、エッチング等の処理を行っている。
【０００４】
図６に於いて、基板処理炉１について説明する。
【０００５】
処理容器２は上端が開口された筒状の容器本体３及び該容器本体３の上端開口部を気密に閉塞するガス供給部４により気密に構成され、該ガス供給部４と前記容器本体３により処理室５が画成され、該処理室５には中空の基板載置台６が収納される。
【０００６】
前記容器本体３の下方には該容器本体３に対して相対的に昇降する昇降ベース７が設けられ、該昇降ベース７には前記容器本体３と同心に回転装置８が設けられている。該回転装置８と前記容器本体３間にはベローズ９が設けられ、前記容器本体３と前記回転装置８とは気密に接続されている。
【０００７】
前記回転装置８は中空構造となっており、中空の回転軸１１が上方に延出し、該回転軸１１は前記容器本体３の底板１０を遊貫し、前記回転軸１１の上端は前記基板載置台６に固着されている。前記回転軸１１の内部には中空の固定軸１３が同心に設けられ、該固定軸１３の下端は前記回転装置８の下端板１２を介して前記昇降ベース７に固定されている。前記固定軸１３の上端は前記基板載置台６の内部に達しており、前記固定軸１３の上端にはヒータユニット１４が気密に設けられている。
【０００８】
而して、前記基板載置台６は前記回転装置８によって回転可能であり、又前記基板載置台６、前記ヒータユニット１４は前記回転軸１１、前記固定軸１３を介し前記昇降ベース７と一体になって昇降可能であり、該昇降ベース７は図示しないシリンダ等により昇降される様になっている。
【０００９】
前記処理容器２について説明する。
【００１０】
前記容器本体３の一側壁３ａには基板搬入出口１５が設けられ、該基板搬入出口１５はゲート弁１６によって開閉され、気密に閉塞される様になっている。前記容器本体３の他の側壁３ｂには排気口１７が設けられ、該排気口１７は図示しない排気装置に接続されている。
【００１１】
前記ガス供給部４は蓋板１８と該蓋板１８の下面に設けられたシャワー板１９を有し、該シャワー板１９には多数の分散孔２３が穿設され、前記シャワー板１９は前記蓋板１８との間にガス滞留室２１を形成する。前記蓋板１８にはガス供給管２２が接続され、該ガス供給管２２は前記ガス滞留室２１に連通すると共に処理ガス供給源或は不活性ガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。
【００１２】
前記シャワー板１９と上昇状態の前記基板載置台６との間には反応空間２４が形成され、前記分散孔２３は前記ガス滞留室２１と前記反応空間２４とを連通する。
【００１３】
前記基板載置台６は上面にサセプタ２５を有し、前記基板載置台６が降下状態で、図示しない基板搬送装置により、前記基板搬入出口１５を介して処理すべき基板２６が載置される様になっている。該基板２６は処理中前記ヒータユニット１４により前記サセプタ２５を介して加熱される。
【００１４】
前記回転装置８について説明する。
【００１５】
円筒状のケーシング２７の下端にはドーナツ状の前記下端板１２が気密に固着され、該下端板１２に前記固定軸１３の下端が気密に固着されている。前記ケーシング２７の内部には円筒状のロータ２８が同心に配設され、該ロータ２８は上軸受２９、下軸受３０を介して前記ケーシング２７に回転自在に支持されている。前記ロータ２８の上端には出力軸３９が固着され、前記回転軸１１は前記出力軸３９に連結されている。前記上軸受２９、前記下軸受３０には、玉、コロ等の転動体を有する転動体軸受、例えば玉軸受、好ましくはアンギュラ玉軸受の様にスラスト荷重、ラジアル荷重を負担し得る軸受が用いられる。
【００１６】
前記ケーシング２７の内面には複数極を有する電磁石３２が設けられ、前記ロータ２８の外面で前記電磁石３２と対峙する部分に永久磁石３３が円周方向に所要数設けられている。前記電磁石３２には図示しないモータ駆動部から交番電流が印加される様になっており、前記電磁石３２が発生する交番磁界で前記電磁石３２が回転する。前記ケーシング２７、前記ロータ２８、前記電磁石３２、前記永久磁石３３により中空モータ３４が構成される。前記固定軸１３は該中空モータ３４を上方に向って貫通している。尚、前記電磁石３２、前記永久磁石３３は非磁性体材料、例えばステンレスの薄板により気密に覆われている。
【００１７】
前記ケーシング２７の上端にはモータフランジ３１が気密に固着され、該モータフランジ３１と前記底板１０の下面間には前記ベローズ９が気密に設けられている。而して、前記ケーシング２７、前記ベローズ９が外部隔壁、前記固定軸１３が内部隔壁として機能し、前記ケーシング２７、前記ベローズ９と前記固定軸１３間に形成される空間３５は前記処理室５に連通し、気密となっており、前記固定軸１３内部は大気と連通する空間３６となっている。該空間３６を通して前記ヒータユニット１４に信号ケーブル（図示せず）、電源ケーブル（図示せず）が接続される。
【００１８】
前記基板載置台６をふらつきなく、高精度に回転させる為には、前記ロータ２８の支持部にガタ付がないことが要求される。従って、前記上軸受２９、前記下軸受３０にはガタ付を抑止する為の予圧が付与される。
【００１９】
図７、図８により従来の回転支持構造、予圧機構について説明する。
【００２０】
前記下軸受３０の内輪を前記ロータ２８の下端部に外嵌し、前記下軸受３０の外輪を前記ケーシング２７の下端部に内嵌する。前記内輪については止り嵌め、或は締り嵌めにより、固く相対変位が生じない様に嵌合し、前記外輪については隙間嵌めにより該外輪と前記ケーシング２７間で滑り変位を可能とする。
【００２１】
又、前記下軸受３０の内輪は、前記ロータ２８の下端に取付けられる内輪押え３７により軸心方向の変位が生じない様に固定する。前記外輪には前記ケーシング２７に固着された外輪受け３８により、下方の変位が拘束される。
【００２２】
同様に、前記上軸受２９の内輪は前記ロータ２８の上端部に、止り嵌め、或は締り嵌めにより外嵌され、前記上軸受２９の外輪は前記ケーシング２７の上端部に隙間嵌めにより内嵌されている。前記上軸受２９の内輪は、前記ロータ２８の上端に固着された前記出力軸３９により軸心方向が拘束されている。
【００２３】
前記ケーシング２７に摺動自在にバネ受けリング９１が内嵌され、該バネ受けリング９１は前記上軸受２９の外輪に当接し、前記バネ受けリング９１と前記モータフランジ３１間には予圧スプリング９２が円周方向に等ピッチ所要数配設され、該予圧スプリング９２は予圧を発生させる様、圧縮状態で挾設され、前記上軸受２９に軸心方向の荷重を与えている。
【００２４】
図８を参照して、上記予圧機構の作用について説明する。
【００２５】
前記出力軸３９に軸心方向の力（以下スラスト力Ｗ）が作用すると、スラスト力Ｗは前記下軸受３０を介して前記外輪受け３８に伝達され、更に前記ケーシング２７に伝達される。前記下軸受３０ではスラスト力Ｗは前記外輪から転動体を介して前記内輪に接触各方向の力として作用し、前記内輪には下方のスラスト力Ｗ、前記外輪には前記外輪受け３８からの反力により上方のスラスト力Ｗが作用するので、前記下軸受３０のガタ付が抑止される。
【００２６】
一方、前記上軸受２９の外輪は前記ケーシング２７に対して遊嵌しているので、該ケーシング２７からの反力は作用しない。従って、前記上軸受２９にはスラスト力Ｗが作用しない。前記予圧スプリング９２は前記上軸受２９の外輪に下方の予圧荷重Ｐを作用させ、前記上軸受２９の外輪と内輪間で背反するスラスト力Ｗを発生させ、前記上軸受２９のガタ付を抑止する。
【００２７】
即ち、前記上軸受２９の外輪に下方のスラスト力Ｗを作用させると、転動体を介して前記上軸受２９の内輪に下方のスラスト力Ｗが作用する。該内輪は前記ロータ２８によって、軸心方向の変位が拘束されているので、前記上軸受２９の内輪、外輪間に背反するスラスト力Ｗが作用し、前記上軸受２９のガタ付が抑止される。
【００２８】
而して、上記した予圧機構により、前記ロータ２８はガタ付なく回転自在に支持され、回転軸の振れ、振動、騒音の発生が抑止される。
【００２９】
以下、前記基板処理炉１に於ける基板処理について説明する。
【００３０】
前記基板載置台６が降下状態で、前記基板搬入出口１５より前記基板２６が搬入され、該基板２６が前記サセプタ２５に載置される。
【００３１】
前記基板搬入出口１５が前記ゲート弁１６により閉塞され、前記排気口１７より図示しない排気装置により、前記処理室５が減圧され、前記ヒータユニット１４により前記サセプタ２５を介して前記基板２６が加熱される。前記ガス供給管２２より前記ガス滞留室２１に処理ガスが導入され、該ガス滞留室２１で流速が平均化され、更に前記分散孔２３を経て前記反応空間２４に均一に処理ガスが導入される。
【００３２】
処理ガスと加熱された前記基板２６との反応で該基板２６表面に成膜等所要の処理が為される。更に、処理中、前記回転装置８により前記回転軸１１を介して前記サセプタ２５が回転され、処理の均一化が図られる。
【００３３】
処理中、前記回転軸１１及び前記ロータ２８が加熱されて熱膨張し、軸心長が変化する。該ロータ２８は、前記下軸受３０、前記ケーシング２７を介して前記昇降ベース７により下端を拘束されているので、前記ロータ２８と前記ケーシング２７間で相対変位が生じ、前記上軸受２９を上方に押上げる。前記上軸受２９の外輪は前記ケーシング２７に遊嵌しているので、上方に変位し、又前記予圧スプリング９２が撓んで熱膨張差が吸収される。
【００３４】
前記基板２６の処理が完了すると、加熱が停止され、前記処理室５が排気され、更に前記ガス供給管２２より不活性ガスが供給され、前記処理室５がガスパージされた後、前記昇降ベース７が降下され、前記回転装置８、前記回転軸１１等を介して前記基板載置台６が降下され、前記基板搬入出口１５が開かれ、前記基板２６が搬出される。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の基板処理装置に於ける回転部の支持機構では、回転軸等に熱膨張があった場合の軸受の変位を、予圧を与えている前記予圧スプリング９２自体の変位により吸収する構造であるので、回転軸等の熱膨張があった場合には、軸受に作用する予圧が変化する。
【００３６】
例えば、上記基板処理装置に於いて、低温域の基板処理に最適運転状態となるよう予圧荷重Ｐを設定すると、高温域での基板処理状態では、予圧荷重Ｐが大きくなり、状況によっては前記上軸受２９、前記下軸受３０での摩擦トルクが過大となり、回転に支障が出る。或は、前記上軸受２９、前記下軸受３０の転動面での摩耗発塵が生じ、基板の汚染原因となる虞れがある。
【００３７】
逆に、高温域の基板処理に最適運転状態となるよう予圧荷重Ｐを設定すると、低温域での基板処理状態では、予圧荷重Ｐが小さくなり、回転部の支持部での剛性が低下し、回転が不安定となる虞れがある。
【００３８】
上記した様に、従来では予圧荷重は固定された１つの値を選択することになるので、基板処理温度の範囲が低温から高温に至る場合では、全ての処理条件で最適な運転状況を得ることが困難であった。
【００３９】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板処理装置に於いて、基板処理の低温域から高温域に至る迄全温度範囲で最適な運転状態が得られるようにするものである。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸を介して回転可能に支持された基板載置台を具備し、該基板載置台に載置された基板を処理する基板処理装置に於いて、前記回転軸を回転自在に支持する転動体軸受と、該転動体軸受に予圧を与える予圧機構と、予圧を調整可能な予圧調整手段とを具備する基板処理装置に係るものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００４２】
図１、図２は基板処理炉を具備する基板処理装置の概要を示すものである。
【００４３】
平面形状が６角形状で気密に構成された真空搬送室４０の周囲に、放射状に第１基板処理炉４１、第２基板処理炉４２、第１冷却室４３、第２冷却室４４、第１ロードロック室４５、第２ロードロック室４６がそれぞれ気密に連設され、前記真空搬送室４０と前記第１基板処理炉４１間及び前記真空搬送室４０と前記第２基板処理炉４２との間には、それぞれ第１ゲートバルブ４７及び第２ゲートバルブ４８が設けられ、前記真空搬送室４０と前記第１ロードロック室４５及び前記真空搬送室４０と前記第２ロードロック室４６との間にはそれぞれ第３ゲートバルブ５２及び第４ゲートバルブ５３が設けられている。
【００４４】
前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６に大気搬送室５４が設けられ、該大気搬送室５４と前記第１ロードロック室４５との間及び前記第２ロードロック室４６との間にはそれぞれ第５ゲートバルブ５５及び第６ゲートバルブ５６が設けられており、前記第５ゲートバルブ５５と前記第６ゲートバルブ５６は前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６を気密に閉塞する。
【００４５】
前記大気搬送室５４には搬送容器授受ステージ５７が連設され、該搬送容器授受ステージ５７は所要数（図示では３個）の基板搬送容器５８を受載可能となっている。該基板搬送容器５８は所定枚数（例えば２５枚）の基板を収納可能であり、図示される前記基板搬送容器５８は密閉式の基板搬送容器であり、前面に開閉扉を有しているＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）である。
【００４６】
前記真空搬送室４０の中央には、減圧下でウェーハ等の基板５９を搬送する真空基板搬送装置６１が設けられ、該真空基板搬送装置６１は、例えば進退可能な３節アーム構造となっており、前記基板５９を載置し、前記第１基板処理炉４１、前記第２基板処理炉４２、前記第１冷却室４３、前記第２冷却室４４、前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６に対して前記基板５９を搬入搬出可能な搬送行程距離を有し、又垂直軸心を中心に回転可能となっている。又、前記真空基板搬送装置６１は前記真空搬送室４０の下面に気密に設けられた昇降装置６２によって昇降可能となっている。
【００４７】
而して、前記真空基板搬送装置６１は進退、回転、昇降の協働により、例えば前記第１ロードロック室４５から前記第１基板処理炉４１等に前記基板５９を搬送可能となっている。
【００４８】
前記第１基板処理炉４１、前記第２基板処理炉４２としては、例えばコールドウォール式の処理炉が用いられる。尚、前記第１基板処理炉４１、前記第２基板処理炉４２については後述する。
【００４９】
前記第１冷却室４３、前記第２冷却室４４は、処理後高温となっている処理済の前記基板５９を一時保管し、所定温度迄冷却させるものである。
【００５０】
前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６は同構造であり、それぞれ内部に前記基板５９を載置する基板載置台６３を具備し、前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６には排気装置（図示せず）と不活性ガスを供給するパージガス供給装置（図示せず）がそれぞれ接続され、前記第３ゲートバルブ５２、前記第４ゲートバルブ５３が開かれる場合は、内部が前記真空搬送室４０の圧力迄減圧され、前記第５ゲートバルブ５５、前記第６ゲートバルブ５６が開かれる場合は、大気圧迄復帰される様になっている。
【００５１】
前記大気搬送室５４内部には前記第５ゲートバルブ５５、第６ゲートバルブ５６に掛渡って横行可能な大気搬送装置６４が設けられ、該大気搬送装置６４は上部に前記搬送容器授受ステージ５７と前記第１ロードロック室４５、前記第２ロードロック室４６間で前記基板５９の移載が可能な基板搬送ロボット６５を具備している。又、前記大気搬送室５４の前記搬送容器授受ステージ５７に臨接する壁面には基板授受口６６が設けられ、前記基板搬送容器５８は前記基板授受口６６を閉塞する様に密着して前記搬送容器授受ステージ５７に載置される。前記大気搬送室５４には各前記基板授受口６６に対して容器蓋開閉装置６７が設けられ、該容器蓋開閉装置６７は前記基板搬送容器５８の蓋を開閉する様になっている。
【００５２】
又、前記大気搬送室５４の内部には前記大気搬送装置６４と干渉しない位置で、前記基板搬送ロボット６５の行程範囲内に基板姿勢合せ装置６８が設けられる。該基板姿勢合せ装置６８は基板、例えばウェーハに形成されたオリエンテーションフラット、或はノッチを利用し、ウェーハを回転させ、オリエンテーションフラット、ノッチを予定位置に決定することで、基板の姿勢合せを行うものである。
【００５３】
前記大気搬送室５４の上側には、該大気搬送室５４の内部にクリーンエアを供給するクリーンユニット６９が設けられている。
【００５４】
上記した基板処理装置の基板処理工程について説明する。
【００５５】
未処理基板を収納した基板搬送容器５８は、図示しない外部搬送装置により、前記搬送容器授受ステージ５７に搬送され、載置される。
【００５６】
前記搬送容器授受ステージ５７上の前記基板搬送容器５８は、前記容器蓋開閉装置６７により蓋が開かれ、前記大気搬送装置６４により前記基板搬送容器５８から基板５９が取出され、該基板５９は前記基板姿勢合せ装置６８に移載される。前記第１ロードロック室４５内は大気圧に調圧されており、前記基板姿勢合せ装置６８で前記基板５９の姿勢合わせが完了後、前記第５ゲートバルブ５５が開かれ、前記大気搬送装置６４により前記基板５９が前記第１ロードロック室４５の前記基板載置台６３に移載される。
【００５７】
前記第５ゲートバルブ５５が閉じられ、前記第１ロードロック室４５内が減圧され、前記真空搬送室４０内と同圧となる様に調圧される。又、前記第１基板処理炉４１内も前記真空搬送室４０と同圧に調圧されている。
【００５８】
前記第３ゲートバルブ５２及び前記第１ゲートバルブ４７が開かれ、前記真空基板搬送装置６１により、前記基板５９が前記第１ロードロック室４５から前記第１基板処理炉４１に搬送される。該第１ロードロック室４５から前記基板５９が搬出されると前記第３ゲートバルブ５２が閉じられ、大気圧復帰がされた後上記した手順で前記大気搬送装置６４により未処理基板５９が前記第１ロードロック室４５に搬入され、更に該第１ロードロック室４５が前記真空搬送室４０内と同圧化される。
【００５９】
前記基板５９が、前記第１基板処理炉４１に装入されると、前記第１ゲートバルブ４７が閉鎖され、前記基板５９が加熱されると共に処理ガスが前記第１基板処理炉４１に導入され、所要の基板処理が為される。
【００６０】
基板処理が完了すると、前記第１基板処理炉４１内がガスパージされ、該第１基板処理炉４１内が前記真空搬送室４０内と同圧に調整された後、前記第１ゲートバルブ４７が開放され、処理済の前記基板５９が前記真空基板搬送装置６１により前記第１冷却室４３に移載される。
【００６１】
処理済の前記基板５９が冷却されるのと並行して、前記第１ロードロック室４５内の前記未処理基板５９が前記真空基板搬送装置６１により上記した手順と同様に前記第１基板処理炉４１に搬送され、該第１基板処理炉４１で基板処理される。
【００６２】
処理済の前記基板５９が前記第１冷却室４３で所要時間冷却され、所要温度迄下がると、前記第４ゲートバルブ５３が開かれる。尚、前記第２ロードロック室４６は予め前記真空搬送室４０内の圧力と同圧に調圧されている。
【００６３】
前記真空基板搬送装置６１により、冷却された前記基板５９が前記第２ロードロック室４６の前記基板載置台６３に搬送される。前記第４ゲートバルブ５３が閉じられ、不活性ガスが供給され、前記第２ロードロック室４６内は大気圧復帰される。前記第６ゲートバルブ５６が開かれ、前記大気搬送装置６４により処理済の前記基板５９が空の前記基板搬送容器５８に移載される。
【００６４】
同様にして、前記基板搬送容器５８の前記未処理基板５９が処理され、処理済の前記基板５９が他の基板搬送容器５８に搬送される。
【００６５】
所定数の前記処理済基板５９が前記他の基板搬送容器５８に収納されると、図示しない外部搬送装置により前記他の基板搬送容器５８が搬出される。
【００６６】
尚、上記説明では、前記第１ロードロック室４５を搬入用、前記第２ロードロック室４６を搬出用としたが、前記第１ロードロック室４５を搬出用、前記第２ロードロック室４６を搬入用としてもよく、前記第１基板処理炉４１と前記第２基板処理炉４２は同一処理をしてもよく、或は異なる処理をしてもよい。又、前記第１基板処理炉４１と前記第２基板処理炉４２とで異なる処理をする場合は、前記第１基板処理炉４１で処理後、更に第２基板処理炉４２で処理する様にしてもよい。
【００６７】
又、前記第１基板処理炉４１、前記第２基板処理炉４２で異なる処理を行う場合、前記第１冷却室４３、前記第２冷却室４４は待機室として使用してもよいなど、処理工程に応じて種々の態様が考えられる。
【００６８】
次に、上記基板処理装置に於ける前記第１基板処理炉４１、前記第２基板処理炉４２について、図３、図４を参照して具体的に説明する。尚、前記第１基板処理炉４１と前記第２基板処理炉４２とは同一構造であるので、以下前記第１基板処理炉４１について説明する。又、図３、図４中、図６、図７中で示したものと、同等のものには同符号を付し、その詳細を省略する。
【００６９】
処理容器２は昇降ガイド７１により支持され、該昇降ガイド７１の上端に底板１０が固着されている。前記昇降ガイド７１に昇降スライダ７２が昇降自在に嵌合され、昇降ベース７は前記昇降スライダ７２を介して前記昇降ガイド７１に昇降自在に設けられている。前記昇降ベース７はエアシリンダ等の昇降駆動部７３が連結され、該昇降駆動部７３は駆動制御部７４によって制御されている。
【００７０】
前記ヒータユニット１４の発熱部の所要箇所、例えば中央部と周辺部に温度検出器７５が設けられ、該温度検出器７５により前記ヒータユニット１４の温度が検出され、温度検出信号は温度検出部７６に入力される。又、前記発熱部には加熱制御部７７が接続され、該加熱制御部７７は前記温度検出部７６により検出された温度に基づき前記ヒータユニット１４の発熱量、及び発熱分布状態を制御する。
【００７１】
ガス供給管２２にはガス供給ライン７８が接続され、該ガス供給ライン７８はガスＡ供給ライン７９、ガスＢ供給ライン８１を具備し、前記ガスＡ供給ライン７９、前記ガスＢ供給ライン８１にはそれぞれ流量制御器８２，８３、電磁開閉弁８４，８５が設けられている。前記流量制御器８２，８３、電磁開閉弁８４，８５は流量調整部８６を構成し、該流量調整部８６はガス制御部８７によってガスの供給のＯＮ／ＯＦＦ、供給流量の調整が行われる様になっている。尚、図中、８８は制御装置であり、前記温度検出部７６、前記加熱制御部７７、前記駆動制御部７４、前記ガス制御部８７、及び処理条件、処理シーケンスプログラム等が格納された記憶部（図示せず）、表示部（図示せず）、入力部（図示せず）等を具備している。
【００７２】
基板載置台６は回転装置８により回転軸１１を介して回転される様になっており、前記ヒータユニット１４は固定軸１３を介して前記昇降ベース７に固定されている。
【００７３】
図６、図７に於いて説明したと同様、前記回転装置８は中空構造となっており、中空の前記回転軸１１が上方に延出し、該回転軸１１は前記容器本体３の前記底板１０を遊貫し、前記回転軸１１の上端は前記基板載置台６に固着されている。前記回転軸１１の内部には中空の前記固定軸１３が同心に設けられ、該固定軸１３の下端は前記回転装置８の前記下端板１２を介して前記昇降ベース７に固定されている。前記固定軸１３の上端は前記基板載置台６の内部に達しており、前記固定軸１３の上端には前記ヒータユニット１４が気密に設けられている。
【００７４】
而して、前記基板載置台６は前記回転装置８によって回転可能であり、又前記ヒータユニット１４は回転方向が固定され、前記基板載置台６、前記ヒータユニット１４は、前記昇降駆動部７３により前記昇降ベース７と一体に昇降される様になっている。
【００７５】
前記回転装置８について説明する。
【００７６】
円筒状のケーシング２７の下端にはドーナツ状の前記下端板１２が気密に固着され、該下端板１２に前記固定軸１３の下端が気密に固着されている。前記ケーシング２７の内部には円筒状のロータ２８が同心に配設され、該ロータ２８は上軸受２９、下軸受３０を介して前記ケーシング２７に回転自在に支持されている。前記ロータ２８の上端には出力軸３９が固着され、前記回転軸１１は前記出力軸３９に連結されている。前記上軸受２９、前記下軸受３０には、玉、コロ等の転動体を有する転動体軸受、例えば玉軸受、好ましくはアンギュラ玉軸受の様にスラスト荷重、ラジアル荷重を負担し得る軸受が用いられる。
【００７７】
前記ケーシング２７の内面には複数極を有する電磁石３２が設けられ、前記ロータ２８の外面で前記電磁石３２と対峙する部分に永久磁石３３が円周方向に所要数設けられ、前記電磁石３２、前記永久磁石３３は非磁性体材料、例えばステンレスの薄板により気密に覆われている。前記ケーシング２７、前記ロータ２８、前記電磁石３２、前記永久磁石３３により中空モータ３４が構成され、該中空モータ３４は前記駆動制御部７４によって回転、回転速度等が制御される。
【００７８】
前記ケーシング２７の上端にはモータフランジ３１が気密に固着され、該モータフランジ３１と前記底板１０の下面間にはベローズ９が設けられている。該ベローズ９は下端にベローズフランジ８９が設けられ、該ベローズフランジ８９が前記モータフランジ３１に気密に固着されている。
【００７９】
而して、前記ケーシング２７、前記ベローズ９が外部隔壁、前記固定軸１３が内部隔壁として機能し、前記ケーシング２７、前記ベローズ９と前記固定軸１３間に形成される空間３５は処理室５に連通し、気密となっており、前記固定軸１３内部は大気と連通する空間３６となっている。
【００８０】
前記上軸受２９に予圧を負荷する予圧機構９０が、前記モータフランジ３１に設けられる。
【００８１】
図４、図５を参照して、該予圧機構９０について説明する。
【００８２】
前記下軸受３０の内輪を前記ロータ２８の下端部に外嵌し、前記下軸受３０の外輪を前記ケーシング２７の下端部に内嵌する。前記内輪については止り嵌め、或は締り嵌めにより、固く相対変位が生じない様に嵌合し、前記外輪については隙間嵌めにより該外輪と前記ケーシング２７間で滑り変位が可能とする。
【００８３】
前記下軸受３０の内輪は前記ロータ２８の下端に取付けられる内輪押え３７により軸心方向の変位が生じない様に固定する。前記外輪には前記ケーシング２７に固着された外輪受け３８により、下方の変位が拘束される。
【００８４】
同様に、前記上軸受２９の内輪は前記ロータ２８の上端部に、止り嵌め、或は締り嵌めにより外嵌され、前記上軸受２９の外輪は前記ケーシング２７の上端部に隙間嵌めにより内嵌されている。前記上軸受２９の内輪は、前記ロータ２８の上端に固着された出力軸３９により軸心方向が拘束されている。
【００８５】
前記ケーシング２７にバネ受けリング９１が摺動自在に内嵌され、前記モータフランジ３１にバネ押えリング９３が出力軸３９と前記モータフランジ３１とにそれぞれ非接触となる様に設けられ、前記バネ押えリング９３にはアーム９４が円周所要等分（例えば３等分）した位置から放射状に設けられ、該アーム９４にそれぞれ予圧調整手段９５が連結されている。
【００８６】
該予圧調整手段９５について説明する。
【００８７】
前記ベローズフランジ８９とモータフランジ３１間に空間９６が形成され、該空間９６に前記アーム９４が収納される。前記モータフランジ３１の前記アーム９４と対応する位置に、前記モータフランジ３１の下側からピエゾアクチュエータ９７を螺着する。又、該ピエゾアクチュエータ９７の螺子部にはロックナット９８が螺合されており、前記ピエゾアクチュエータ９７は回転することで、上下方向の位置が調整可能であると共に前記ロックナット９８で位置決めが可能となっている。
【００８８】
前記ピエゾアクチュエータ９７の出力軸９９は、前記空間９６に突出し、上下に変位する様になっていると共に前記アーム９４に固着されている。
【００８９】
前記ピエゾアクチュエータ９７は、前記モータフランジ３１の下面に気密に設けられた、筒状のケース１０１により気密に覆われており、前記ピエゾアクチュエータ９７に接続されたケーブル１０２はシール部材１０３を介して気密に延出し、予圧調整駆動部１０４に接続され、該予圧調整駆動部１０４は前記駆動制御部７４に接続されている。
【００９０】
前記ピエゾアクチュエータ９７は印加電圧に比例した力が出力される様になっており、印加電圧の制御により前記バネ押えリング９３を介して前記予圧スプリング９２への予圧が決定される。
【００９１】
前記ピエゾアクチュエータ９７の予圧は前記バネ押えリング９３を介して前記予圧スプリング９２の撓み量として現れる。予圧は摺動変位が可能である前記上軸受２９の外輪に与えられる。
【００９２】
基板処理装置が基板処理を行うと、前記ヒータユニット１４により前記回転軸１１が加熱され、熱膨張する。該回転軸１１の熱膨張により、前記上軸受２９が上下方向に変位する。該上軸受２９の変位量は、前記ヒータユニット１４の加熱状態で決定される。予め、該ヒータユニット１４の加熱状態と、前記上軸受２９の変位量との関係を求めておき、前記ヒータユニット１４の加熱状態に対応する前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧を決定しておく。
【００９３】
例えば、予圧を一定にする場合は、所定の予圧となる様に印加電圧を決定すると、基板処理中前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧を一定に制御する等である。
【００９４】
或は、前記予圧スプリング９２の撓みを一定にする様、前記バネ押えリング９３の位置を制御する。前記回転軸１１の熱膨張に伴う前記上軸受２９の上下変位に追従させ、前記バネ押えリング９３の位置を変位させる様に前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧を制御して前記出力軸９９の突出量を制御する。
【００９５】
尚、基板処理中前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧については、処理前にデータを取得し、前記制御装置８８に入力しておく。
【００９６】
以下、基板処理について図３により説明する。
【００９７】
前記基板載置台６が降下状態で、前記基板搬入出口１５より基板２６が搬入され、該基板２６がサセプタ２５に載置される。
【００９８】
前記基板搬入出口１５が前記ゲート弁１６により閉塞され、前記排気口１７より図示しない排気装置により、前記処理室５が減圧される。前記昇降駆動部７３が駆動され、前記基板載置台６が処理位置迄上昇される。前記ヒータユニット１４により前記サセプタ２５を介して前記基板２６が加熱される。
【００９９】
前記ガス制御部８７により、前記電磁開閉弁８４，８５が開かれ、処理ガスが導入される。又、処理ガスの導入量は前記流量制御器８２，８３によって制御される。尚、処理ガスが一種類の場合は、ガスＡ供給ライン７９又はガスＢ供給ライン８１のいずれかから処理ガスが導入される。
【０１００】
前記ガス供給管２２よりガス滞留室２１に処理ガスが導入され、該ガス滞留室２１で流速が平均化され、更に分散孔２３を経て反応空間２４に均一に処理ガスが導入される。
【０１０１】
処理ガスと加熱された前記基板２６との反応で該基板２６表面に成膜等所要の処理が為される。更に、処理中、前記駆動制御部７４により前記回転装置８が駆動され、該回転装置８により前記回転軸１１を介して前記サセプタ２５が回転され、基板２６が均一加熱され、処理の均一化が図られる。
【０１０２】
処理中、前記ヒータユニット１４により前記回転軸１１及び前記ロータ２８が加熱されて熱膨張し、軸心長が変化する。前記ロータ２８は、前記下軸受３０、前記ケーシング２７を介して前記昇降ベース７により下端を拘束されているので、前記ロータ２８と前記ケーシング２７間で相対変位が生じ、前記上軸受２９を上方に押上げる。前記上軸受２９の外輪は前記ケーシング２７に遊嵌しているので、上方に変位する。
【０１０３】
前記制御装置８８は、前記温度検出器７５からの検出信号に基づき、前記ヒータユニット１４の加熱状態を前記温度検出部７６より取得し、前記記憶部に格納されたデータに基づき、前記予圧調整駆動部１０４を介して前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧を制御し、前記バネ押えリング９３の位置を調整する。
【０１０４】
該バネ押えリング９３の位置は、前記予圧スプリング９２の撓み、即ち予圧荷重が一定になる様、調整される。
【０１０５】
前記基板２６の処理が完了すると、加熱が停止され、前記処理室５が排気され、更に流量調整部８６により前記ガス供給管２２から不活性ガスが供給され、前記処理室５がガスパージされた後、前記昇降駆動部７３が駆動され、前記昇降ベース７が降下され、前記回転装置８、前記回転軸１１等を介して前記基板載置台６が降下され、前記基板搬入出口１５が開かれ、前記基板２６が搬出される。
【０１０６】
尚、上記実施の形態では、予圧荷重が一定、即ち前記予圧スプリング９２の撓み量が一定となる様に、前記ピエゾアクチュエータ９７への印加電圧を制御して前記バネ押えリング９３の位置を調整したが、前記上軸受２９自体の半径方向に熱膨張により、最適予圧荷重が変化する場合がある。この場合、前記基板２６の処理温度、或は前記ヒータユニット１４の加熱温度に対応させた最適予圧荷重を予め求めておき、最適予圧荷重になる様に前記ピエゾアクチュエータ９７の印加電圧を制御してもよい。
【０１０７】
又、前記実施の形態では、前記予圧調整手段９５のアクチュエータとして前記ピエゾアクチュエータ９７を用いたが、モータの螺子駆動で前記バネ押えリング９３の上下変位を調整してもよく、或は処理温度が低温、高温の２種類等種類が少ない場合は、前記バネ押えリング９３の位置調整は、シリンダ等で２段階、或は３段階としてもよい。
【０１０８】
尚、予圧調整機構は、真空中の回転部のみに限らず、大気中の回転部にも実施可能であることは言う迄もない。
【０１０９】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、回転軸を介して回転可能に支持された基板載置台を具備し、該基板載置台に載置された基板を処理する基板処理装置に於いて、前記回転軸を回転自在に支持する転動体軸受と、該転動体軸受に予圧を与える予圧機構と、予圧を調整可能な予圧調整手段とを具備するので、熱膨張等予圧が変化する場合でも、最適な予圧とすることができ、摩耗発塵が防止され、或は回転が安定され、基板処理の低温域から高温域に至る迄全温度範囲で最適な運転状態が得られるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す平面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す立断面概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に於ける基板処理炉の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る予圧機構の拡大図である。
【図５】該予圧機構の作用説明図である。
【図６】従来の基板処理装置の基板処理炉の断面図である。
【図７】従来例の予圧機構の拡大図である。
【図８】従来例の予圧機構の作用説明図である。
【符号の説明】
１ 基板処理炉
３ 容器本体
６ 基板載置台
８ 回転装置
１１ 回転軸
２５ サセプタ
２６ 基板
２９ 上軸受
３０ 下軸受
３１ モータフランジ
３４ 中空モータ
８８ 制御装置
９０ 予圧機構
９１ バネ受けリング
９２ 予圧スプリング
９３ バネ押えリング
９５ 予圧調整手段
９７ ピエゾアクチュエータ
１０４ 予圧調整駆動部

Claims (1)

1. 回転軸を介して回転可能に支持された基板載置台を具備し、該基板載置台に載置された基板を処理する基板処理装置に於いて、前記回転軸を回転自在に支持する転動体軸受と、該転動体軸受に予圧を与える予圧機構と、予圧を調整可能な予圧調整手段とを具備することを特徴とする基板処理装置。

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