JP2004327642A

JP2004327642A - 基板処理装置

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Publication number: JP2004327642A
Application number: JP2003119184A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Kamimura; 大義上村
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【目的】本発明の目的は、Ｏリングを用いた封止手段において、Ｏリングと部材間の接触面の面粗さを必要以上に向上させなくても、Ｏリングと部材間の密着性が向上できる基板処理装置の封止手段を提供するものである。
【手段】本発明の特徴とするところは、封止手段を用いて気密に構成された処理室内に処理ガスを供給して前記処理室内に載置された基板に所望の処理を行う基板処理装置において、
前記封止手段は、第１の部材に形成された環状の接触面と、第２の部材に形成された環状の接触面と、それぞれの前記接触面に密着配置された環状の封止部材とから構成され、前記環状の接触面には環方向の削痕が形成されていることである。前記接触面の削痕が環方向に沿っていると、接触面の面粗さを高くしなくとも、部材間の密着性が向上し、ひいては基板処理装置の気密性が向上する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は減圧下の処理室にて、ウエハ等の基板に薄膜の成膜、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものであり、特に処理室の封止手段に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
半導体製造装置などの基板処理装置には、成膜などの基板処理を行うための処理室が備えられており、前記処理室は減圧雰囲気で使用できるよう気密に構成されている。処理室を気密に保つための封止手段としては、Ｏリングを用いた封止手段がよく用いられている。前記封止手段を用いた処理炉の概略を図８に示す。
【０００３】
図８に示されるように、本発明に係る処理炉２０２は、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ炉）として構成されており、基板としてのウエハ（半導体ウエハ）２００を処理する処理室２０１を形成したチャンバ２２３を備えている。チャンバ２２３は上側キャップ２２４と円筒カップ２２５と下側キャップ２２６とが組み合わされて、封止手段１によって円筒形状の気密な処理室２０１を形成している。
【０００４】
従来の封止手段１を、図７、図６を用いて説明する。図７は、図８において、封止手段１が用いられる場所の一例として、点線で囲まれた部分７にある封止手段の拡大図である。また、図６は図８のＡ−Ｂ断面図である。
【０００５】
図７に示すように処理室を密閉する封止手段１は、第１のフランジ面に環状溝３を有する第１の部材（図７では、円筒カップ２２５に相当する）と、第２のフランジ面を有する第２の部材（図７では、下側キャップ２２６に相当する）と、前記環状溝３に配置された環状のＯリング２（封止部材）とで構成されている。前記Ｏリングは、フッ素ゴム、パーフロロエラストマー等で製作されており、第１の部材と第２の部材とを圧接することで、前記Ｏリング２を潰し、前記Ｏリング２と前記環状溝３との接触面５と、前記Ｏリング２と前記第２のフランジ面との接触面４とがそれぞれ密着し、前記処理室内の気密性を保っている。また、前記処理室内の気密性を向上させるために、前記接触面４、５の面粗さをＲａ０．８〜１．６程度以下にして、前記Ｏリング２と前記接触面４、５との密着性を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＯリングを用いた封止手段では、前記接触面の面粗さが所定の値以下になっていたとしても、前記接触面４、５を製作するとき用いる工具の切削痕６が、図６に示すように、環状の接触面を横切る方向についていると、前記切削痕６から外部の雰囲気が流入し、処理室２０１の気密性を悪化させる。この問題を解決するために、Ｏリングの接触面の面粗さをさらに向上させる手法が用いられているが、加工時間の増大、面粗さを向上させるための工具などが必要となり、基板処理装置のコストが増加する問題が発生する。したがって、本発明では、上述のような問題を解決し、必要以上の面粗さを必要としない、基板処理装置の封止手段を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、封止手段を用いて気密に構成された処理室内に処理ガスを供給して前記処理室内に載置された基板に所望の処理を行う基板処理装置において、前記封止手段は、第１の部材に形成された環状の接触面と、第２の部材に形成された環状の接触面と、それぞれの前記接触面に密着配置された環状の封止部材とから構成され、前記環状の接触面には環方向の削痕が形成されていることである。前記接触面の削痕が環方向に沿っていると、接触面の面粗さを必要以上に高くしなくとも、接触面と封止部材との接触面積が増えるので、部材間の密着性が向上する。
【０００８】
【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。
【０００９】
図５および図４に於いて、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【００１０】
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ：以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図５を基準とする。すなわち、図５が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１１】
図５および図４に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えており、第一の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
【００１２】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。
【００１３】
予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第二のウエハ移載機１２４が設置されている。第二のウエハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１４】
図５に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。また、図４に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
【００１５】
図５および図４に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
【００１６】
図５に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２および第二の処理炉１３７はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。
【００１７】
以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
【００１８】
未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図５および図４に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２がキャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。
【００１９】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００２０】
予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第一の搬送室１０３、第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２は基板置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第一の処理炉２０２に搬入する。そして、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００２１】
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みのウエハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２２】
そして、第一のウエハ移載機１１２は第一の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。
【００２３】
第一のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第一のウエハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第一の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
【００２４】
第一のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ２００は第一のウエハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２５】
冷却済みのウエハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
【００２６】
予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４は基板置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００２７】
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉２０２および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００２８】
なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（又は第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
【００２９】
次に図３を用いて、本発明における処理炉２０２を説明する。
【００３０】
図３に示されているように、本発明に係る処理炉２０２は、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ炉）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）２００を処理する処理室２０１を形成したチャンバ２２３を備えている。ステンレス製のチャンバ２２３は上側キャップ２２４と円筒カップ２２５と下側キャップ２２６とが組み合わされて、封止手段１１によって円筒形状の気密な処理室２０１を形成している。
【００３１】
チャンバ２２３の円筒カップ２２５の円筒壁の中間部にはゲートバルブ２４４によって開閉されるウエハ搬入搬出口２５０が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口２５０は被処理基板であるウエハ２００を処理室２０１に図３に図示しない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、ウエハ２００はウエハ移載装置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２５０を搬送されて処理室２０１に対して搬入搬出されるようになっている。
【００３２】
円筒カップ２２５のウエハ搬入搬出口２５０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）に接続された排気口２３５が処理室２０１に連通するように開設されており、処理室２０１内は排気装置によって排気されるようになっている。
また、円筒カップ２２５の上部には排気口２３５に連通する排気バッファ空間２４９が円環状に形成され、カバープレート２４８とともにウエハ２００の前面に対し、均一に排気が行われるように作用している。
なお、カバープレート２４８は、ウエハ２００のエッジ部を覆うように一部のサセプタ（基板保持手段）２１７上に延在しており、ウエハ２００のエッジ部に成膜されるＣＶＤ膜を制御するために用いられる。
【００３３】
チャンバ２２３の上側キャップ２２４には処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が一体的に組み込まれている。すなわち、上側キャップ２２４の天井壁にはガス供給管２３２が挿入されており、各ガス供給管２３２には例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスＡ、Ｂを導入するため開閉バルブ２４３、流量制御装置（マスフローコントローラ＝ＭＦＣ）２４１から成るガス供給装置が接続されている。上側キャップ２２４の下面には円板形状に形成されたシャワープレート（以下、プレートという。）２４０がガス供給管２３２から間隔を置いて水平に固定されており、プレート２４０には複数個のガス吹出口（以下、吹出口という。）２４７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。
上側キャップ２２４の内側面とプレート２４０の上面とが画成する内側空間によってバッファ室２３７が形成されており、バッファ室２３７はガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０を全体的に均等に拡散させて各吹出口２４７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。
【００３４】
チャンバ２２３の下側キャップ２２６の中心には挿通孔２７８が円形に開設されており、挿通孔２７８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸２７６が処理室２０１に下方から挿通されている。支持軸２７６はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構（昇降手段）２６８によって昇降されるようになっている。
【００３５】
支持軸２７６の上端には加熱ユニット２５１が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット２５１は支持軸２７６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２５１は円板形状に形成された支持板２５８を備えており、支持板２５８は支持軸２７６の上端開口に同心円に固定されている。支持板２５８の上面には支柱を兼ねる複数本の電極２５３が垂直に立脚されており、これら電極２５３の上端間には円板形状に形成され複数領域に分割制御されるヒータ（加熱手段）２０７が架橋されて固定されている。これら電極２５３に対する電気配線２５７は支持軸２７６の中空部内を挿通されている。
また、ヒータ２０７の下方には反射板２５２が支持板２５８に固定されて設けられ、ヒータ２０７から発せられた熱をサセプタ２１７側に反射させて、効率の良い加熱に作用している。
【００３６】
また、温度検出手段である放射温度計２６４が、支持軸２７６の下端から導入され、放射温度計２６４の先端がサセプタ２１７の裏面に対し所定の隙間を設けて設置されている。放射温度計２６４は、石英から成るロッドと光ファイバとの組み合わせから構成され、サセプタ２１７の裏面（例えばヒータ２０７の分割領域に対応する裏面）から発せられる放射光を検出し、サセプタ２１７の裏面温度を算出するのに用いられ（予め取得したウエハ２００とサセプタ２１７の温度の関係によりウエハ２００の温度を算出することも可能）、この算出結果に基づきヒータ２１７の加熱具合を制御している。
【００３７】
下側キャップ２２６の挿通孔２７８の支持軸２７６の外側には、支持軸２７６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸２７７が同心円に配置されて処理室２０１に下方から挿通されており、回転軸２７７はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構２６８によって支持軸２７６と共に昇降されるようになっている。回転軸２７７の上端には回転ドラム２２７が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム２２７は回転軸２７７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２２７はドーナツ形の平板に形成された回転板２２９と、円筒形状に形成された回転筒２２８を備えており、回転板２２９の内周縁辺部が円筒形状の回転軸２７７の上端開口に固定されて、回転板２２９の上面の外周縁辺部に回転筒２２８が同心円に固定されている。回転ドラム２２７の回転筒２２８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２１７が回転筒２２８の上端開口を閉塞するように被せられている。
【００３８】
図３に示されているように、回転ドラム２２７にはウエハ昇降装置２７５が設置されている。ウエハ昇降装置２７５は円形リング形状に形成された２つの昇降リングのそれぞれに突上ピン（基板突上手段）２６６、２７４を突設したものから構成されており、下側の昇降リング（以下、回転側リングという。）は回転ドラム２２７の回転板２２９の上に支持軸２７６と同心円に配置されている。回転側リングの下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、回転側ピンという。）２７４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２７４は回転板２２９に回転筒２２８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２５５にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン２７４の長さは回転側リング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２７４の下端は処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に離着座自在に対向されている。
【００３９】
加熱ユニット２５１の支持板２５８には円形リング形状に形成されたもう一つの昇降リング（以下、ヒータ側リングという。）が支持軸２７６と同心円に配置されている。ヒータ側リングの下面には複数本（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。）２６６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２６６は支持板２５８に支持軸２７６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２５４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２６６の長さはヒータ側リング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２６６は回転ドラム２２７の回転時に回転側リングに干渉しないようになっている。
【００４０】
また、ヒータ側リングの上面には複数本（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。）２６６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２６６の上端はヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６に対向するようになっている。これらの突上部２６６の長さはヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を下から挿通してサセプタ２１７に載置されたウエハ２００をサセプタ２１７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２６６の長さはヒータ側リングが支持板２５８に着座した状態において、その上端がヒータ２０７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２６６は回転ドラム２２７の回転時にサセプタ２１７に干渉しないように、かつ、ヒータ２０７の加熱を妨げないようになっている。
【００４１】
図３に示されているように、チャンバ２２３は複数本の支柱２８０によって水平に支持されている。これらの支柱２８０には各昇降ブロック２８１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２８１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２８２が架設されている。昇降台２８２の上にはサセプタ回転装置が設置されており、サセプタ回転装置とチャンバ２２３との間にはベローズ２７９が、回転軸２７７の外側を気密封止するように介設されている。
【００４２】
昇降台２８２に設置されたサセプタ回転機構（回転手段）２６７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２７７として構成されている。サセプタ回転機構２６７はハウジング２８３を備えており、ハウジング２８３が昇降台２８２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２８３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）２８４が固定されている。すなわち、固定子２８４はコイル線材（エナメル被覆銅線）２８６が鉄心（コア）２８５に巻装されて構成されている。コイル線材２８６には図示しないリード線がハウジング２８３の側壁に開設された図示しない挿通孔を挿通して電気的に接続されており、固定子２８４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２８６にリード線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。
【００４３】
固定子２８４の内側には回転子（ロータ）２８９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２８９はハウジング２８３に上下のボールベアリング２９３を介して回転自在に支承されている。すなわち、回転子２８９は円筒形状の本体２９０と鉄心（コア）２９１と複数個の永久磁石２９２とを備えており、本体２９０には回転軸２７７がブラケット２８８によって一体回転するように固定されている。鉄心２９１は本体２９０に嵌合されて固定されており、鉄心２９１の外周には複数個の永久磁石２９２が周方向に等間隔に固定されている。鉄心２９１と複数個の永久磁石２９２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２８４の形成する回転磁界が複数個の磁極すなわち永久磁石２９２の磁界を切ることにより、回転子２８９が回転するようになっている。
【００４４】
上下のボールベアリング２９３は回転子２８９の本体２９０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２９３には本体２９０の熱膨張を吸収するための隙間が適宜設定されている。このボールベアリング２９３の隙間は本体２９０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。
【００４５】
固定子２８４と回転子２８９との対向面には二重筒壁を構成する外側と内側の囲い部材であるカバー２８７とが互いに対向されて、ハウジング２８３の内周面と本体２９０の外周面とにそれぞれ固定されており、それぞれのカバー２８７との間には所定のエアギャップ（隙間）が設定されている。カバー２８７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２８３および本体２９０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。カバー２８７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２８４のコイル線材２８６および回転子２８９の永久磁石２９２の腐食を防止することができ、かつまた、コイル線材２８６等による処理室２０１の内部の汚染を確実に防止することができる。カバー２８７は固定子２８４を気密シール状態に囲うことにより、固定子２８４を真空雰囲気となる処理室２０１の内部から完全に隔絶している。
【００４６】
また、サセプタ回転装置には磁気式ロータリーエンコーダ２９４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２９４は磁性体からなる被検出体としての被検出リング２９６を備えており、被検出リング２９６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２９６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ている。
【００４７】
ハウジング２８３の被検出リング２９６の対向位置には被検出リング２９６の被検出部である各歯を検出する磁気センサ２９５が設置されている。磁気センサ２９５の先端面と被検出リング２９６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２９５は被検出リング２９６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２９５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機構２６７の駆動制御部に送信されて、サセプタ２１７の位置認識に使用されるとともに、サセプタ２１７の回転量の制御に使用される。なお、本処理炉２０２は、ガス制御部、駆動制御部、加熱制御部、温度検出部、等から構成される主制御部を有する。ガス制御部はＭＦＣ２４１、開閉バルブ２４３に接続され、ガス流量、供給を制御する。駆動制御部はサセプタ回転機構２６７、昇降ブロック２８１に接続され、これらの駆動を制御する。加熱制御部は配線２５７を介しヒータ２０７に接続され、ヒータ２０７の加熱具合を制御する。温度検出部は放射温度計２６４に接続され、サセプタ２１７の温度を検出し、加熱制御部と連携してヒータ２０７の加熱制御に用いられる。
【００４８】
次に、以上の構成に係る処理炉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。
【００４９】
ウエハ２００の搬出搬入に際しては、回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６によって下限位置に下降される。すると、ウエハ昇降装置２７５の回転側ピン２７４の下端が処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に突合するため、回転側リングが回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リングはヒータ側ピン２６６を突き上げることにより、ヒータ側リングを持ち上げる。ヒータ側リングが持ち上げられると、ヒータ側リングに立脚された三本の突上部２６６がヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を挿通して、サセプタ２１７の上面に載置されたウエハ２００を下方から支持してサセプタ２１７から浮き上がらせる。
【００５０】
ウエハ昇降装置２７５がウエハ２００をサセプタ２１７の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハ２００の下方空間すなわちウエハ２００の下面とサセプタ２１７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、図３に図示しないウエハ移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザがウエハ搬入搬出口２５０からウエハ２００の挿入スペースに挿入される。ウエハ２００の下方に挿入されたツィーザは上昇することによりウエハ２００を移載して受け取る。ウエハ２００を受け取ったツィーザはウエハ搬入搬出口２５０を後退してウエハ２００を処理室２０１から搬出する。そして、ツィーザによってウエハ２００を搬出したウエハ移載機は、処理室２０１の外部の空ウエハカセット等の所定の収納場所にウエハ２００を移載する。
【００５１】
次いで、ウエハ移載機は実ウエハカセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理するウエハ２００をツィーザによって受け取って、ウエハ搬入搬出口２５０から処理室２０１に搬入する。ツィーザはウエハ２００をサセプタ２１７の上方においてウエハ２００の中心がサセプタ２１７の中心と一致する位置に搬送する。ウエハ２００を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することによりウエハ２００をサセプタ２１７に移載する。ウエハ２００をウエハ昇降装置２７５に受け渡したツィーザは、ウエハ搬入搬出口２５０から処理室２０１の外へ退出する。ツィーザが処理室２０１から退出すると、ウエハ搬入搬出口２５０はゲートバルブ（仕切弁）２４４によって閉じられる。
【００５２】
ゲートバルブ２４４が閉じられると、処理室２０１に対して回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２によって上昇される。回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１の上昇により、突上ピン２６６、２７４が回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対し相対的に下降し、図３に示されているように、ウエハ２００はサセプタ２１７の上に完全に移載された状態になる。回転軸２７７および支持軸２７６は突上部２６６の上端がヒータ２０７の下面に近接する高さになる位置にて停止される。
【００５３】
一方、処理室２０１が排気口２３５に接続された排気装置（図示せず）によって排気される。この際、処理室２０１の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ２７９によって隔絶されている。
【００５４】
続いて、回転ドラム２２７が回転軸２７７を介してサセプタ回転機構２６７によって回転される。すなわち、サセプタ回転機構２６７が運転されると、固定子２８４の回転磁界が回転子２８９の複数個の磁極の磁界を切ることにより、回転子２８９が回転するため、回転子２８９に固定された回転軸２７７によって回転ドラム２２７が回転する。この際、サセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリーエンコーダ２９４によって回転子２８９の回転位置が時々刻々と検出されて駆動制御部に送信され、この信号に基づいて回転速度等が制御される。
【００５５】
回転ドラム２２７の回転中には、回転側ピン２７４は処理室２０１の底面から離座し、ヒータ側ピン２６６は回転側リングから離座しているため、回転ドラム２２７の回転がウエハ昇降装置２７５に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット２５１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２７５においては、回転側リングと回転側ピン２７４が回転ドラム２２７と共に回転し、ヒータ側リングとヒータ側ピン２６６が加熱ユニット２５１と共に停止した状態になっている。
【００５６】
ウエハ２００の温度が処理温度まで上昇し、排気口２３５の排気量および回転ドラム２２７の回転作動が安定した時点で、図３に実線矢印で示されているように、処理ガス２３０が供給管２３２に導入される。ガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０は、ガス分散空間として機能するバッファ室２３７に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して、シャワープレート２４０の各ガス吹出口２４７からそれぞれが略均等な流れになって、ウエハ２００に向かってシャワー状に吹き出す。吹出口２４７群からシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はカバープレート２４８の上方空間を通って、排気バッファ空間２４９を経由して排気口２３５に吸い込まれて排気されて行く。
【００５７】
この際、回転ドラム２２７に支持されたサセプタ２１７の上のウエハ２００は回転しているため、吹出口２４７群からシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はウエハ２００の全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガス２３０がウエハ２００の全面にわたって均等に接触するため、ウエハ２００に処理ガス２３０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２００の全面にわたって均一になる。
【００５８】
また、加熱ユニット２５１は支持軸２７６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２２７によって回転されながら加熱ユニット２５１によって加熱されるウエハ２００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２００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２００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２００の全面にわたって均一に制御される。
なお、一例まで、本実施例の処理炉２０２にて処理される処理条件は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の成膜において、ウエハ温度７００℃、ガス種およびガス供給量はそれぞれ、（Ｎ２、１９．５ｓｌｍ）、（ＳｉＨ４、０．３ｓｌｍ）、（ＰＨ３、０．２ｓｌｍ）、処理圧力は２４０００Ｐａである。
【００５９】
予め選定された所定の処理時間が経過すると、サセプタ回転機構２６７の運転が停止される。この際、サセプタ２１７すなわち回転子２８９の回転位置はサセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリーエンコーダ２９４によって時々刻々と監視されているため、サセプタ２１７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２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６は正確かつ再現性よく合致される。
【００６０】
サセプタ回転機構２６７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２２７および加熱ユニット２５１は回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２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２７５の作用によりウエハ２００をサセプタ２１７の上から浮き上げる。この際、突上部２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６とは正確かつ再現性よく合致されているため、突上部２６６がサセプタ２１７およびヒータ２０７を突き上げる突き上げミスが発生することはない。
【００６１】
以降、前述した作業が繰り返されることにより、次のウエハ２００にＣＶＤ膜が成膜処理されて行く。
【００６２】
本発明が適用される封止手段１１を、図１、図２を用いて説明する。図２は、図３において、封止手段１１が用いられる場所の一例として、点線で囲まれた部分１７にある封止手段の拡大図である。また、図１は図３のＣ−Ｄ断面図である。
【００６３】
図２に示すように処理室を密閉する封止手段１１は、第１のフランジ面に環状溝１３を有する第１の部材（図２では、円筒カップ２２５に相当する）と、第２のフランジ面を有する第２の部材（図７では、下側キャップ２２６に相当する）と、前記環状溝１３に配置された環状のＯリング２（封止部材）とで構成されている。前記Ｏリングは、フッ素ゴム、パーフロロエラストマー等で製作されており、第１の部材と第２の部材とを圧接することで、前記Ｏリング２を潰し、前記Ｏリング２と前記環状溝１３との接触面１５と、前記Ｏリング２と前記第２のフランジ面との接触面１４とがそれぞれ密着し、前記処理室内の気密性を保っている。また、前記処理室内の気密性をさらに向上させるために、前記接触面１４、１５の面粗さをＲａ０．８〜１．６程度以下にして、前記Ｏリング２と前記接触面１４、１５との密着性を向上させている。
【００６４】
さらに、本発明では、図１に示すように、接触面１４は、エンドミルを用いて、Ｒａ２．０程度の面粗さにした後、粒度４００〜６００番のサンドペーパー等の研磨部材を用いて、環方向２０に沿って研磨し、環方向に削痕を設け、Ｒａ１．６程度の面粗さにする。また、環状溝１３の様に、サンドペーパーを用いて研磨することが困難な箇所は、環状溝１３を製作するときに、環方向２０にＲａ１．６程度の切削痕が生じるように加工する。
【００６５】
以上のように、接触面は、従来と同様のＲａ１．６程度の面粗さであっても、前記接触面に環方向の削痕を設けることで、接触面と封止部材との接触面積が増えるので、前記接触面に高い面粗さを指定しなくとも、封止手段の気密性が向上できる。また、高い面粗さを必要としないので、加工時間の増大、面粗さを向上させるための工具などが不要で、基板処理装置のコストが増加することなく気密性が向上する。
【００６６】
なお、上述の実施例では、パーフロロエラストマー製のＯリングを封止部材として用いたが、フッ素ゴム素材、メタル等、ニトリルゴム等の部材を用いても良い。また、接触面は、ステンレスを例にとって説明したが、アルミなどの他の金属や、石英、セラミック等でも良い。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、封止手段を用いて気密に構成された処理室内に処理ガスを供給して前記処理室内に載置された基板に所望の処理を行う基板処理装置において、前記封止手段は、第１の部材に形成された環状の接触面と、第２の部材に形成された環状の接触面と、それぞれの前記接触面に密着配置された環状の封止部材とから構成され、前記環状の接触面には環方向の削痕が形成されている様にしたので、接触面の面粗さを高くしなくとも、接触面と封止部材との接触面積が増えるので、部材間の密着性が向上し、ひいては基板処理装置の気密性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３におけるＣ−Ｄ断面図
【図２】本発明の基板処理装置に用いられる封止手段の略断面図
【図３】本発明の基板処理装置の処理炉の概略を示す略断面図。
【図４】本発明が適用される基板処理装置の横断面図
【図５】本発明が適用される基板処理装置の縦断面図
【図６】図８におけるＡ−Ｂ断面図
【図７】従来の基板処理装置に用いられる封止手段の略断面図
【図８】従来の基板処理装置の処理炉の概略を示す略断面図
【符号の説明】
１封止手段
２Ｏリング
３環状溝
４接触面
５接触面
６切削痕
７点線部（封止手段が用いられる場所の一例）
１１封止手段
１３環状溝
１４接触面
１５接触面
１７点線部（封止手段が用いられる場所の一例）
１０３第一の搬送室
１１２第一のウエハ移載機
１２１第二の搬送室
１２２搬入用の予備室
１２３搬出用の予備室
１２４第二のウエハ移載機
２００ウエハ
２０１処理室
２０２処理炉
２１７サセプタ
２２３チャンバ
２２４上側キャップ
２２５円筒カップ
２２６下側キャップ
２２８回転筒
２３０処理ガス
２３２ガス供給管
２３５ガス排気口
２３６シャワーヘッド

Claims

封止手段を用いて気密に構成された処理室内に処理ガスを供給して前記処理室内に載置された基板に所望の処理を行う基板処理装置において、
前記封止手段は、第１の部材に形成された環状の接触面と、第２の部材に形成された環状の接触面と、それぞれの前記接触面に密着配置された環状の封止部材とから構成され、前記環状の接触面には環方向の削痕が形成されていること
を特徴とする基板処理装置。