JP2011504659A - 急速熱処理用基板回転揺動装置 - Google Patents

急速熱処理用基板回転揺動装置 Download PDF

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Abstract

本発明に係る急速熱処理用基板回転揺動装置は、昇下降手段によって昇下降する揺動モータを用いて揺動板を揺動させる。揺動モータは、回転軸が下側中心回転軸、偏心軸及び上側中心回転軸に区分され、下側中心回転軸と上側中心回転軸はモータ中心軸上に位置し、偏心軸は、下側中心回転軸と上側中心回転軸との間にモータ中心軸から偏心して位置する。偏心軸には揺動カムが設置される。揺動板には、揺動カムが嵌められる揺動用穴が形成される。揺動カムが偏心軸に対して独立的に回転できるように揺動カムと偏心軸との間にはベアリングが設置される。揺動板は、基板を水平回転させる多極着磁マグネットモータ又は磁気浮上モータを全体的に支持する。本発明によれば、基板を水平回転させると同時に、基板を四方に水平揺動させることができるので、基板を均一に加熱することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、急速熱処理用基板回転揺動装置に関するもので、特に、基板を水平に回転させると同時に、基板を四方に水平揺動させる急速熱処理用基板回転揺動装置に関するものである。
急速熱処理（ＲＴＰ）装置においては、短い時間内に基板を所望の温度にまで加熱することが最も重要である。しかし、このとき、基板の均一加熱を必ず行わなければならない。特に、基板の大型化により、このような均一加熱が充分に行われることは非常に難しい。このような基板の均一加熱問題を解決するために、急速熱処理が行われる間に基板を水平回転させる基板回転装置が提案された。
このような基板回転装置では、騒音、振動及びパーティクルの発生を減少させることを考慮した上で、磁気浮上モータや多極着磁マグネットを用いることもある。しかしながら、如何なる基板回転方式を採択するとしても、図１に示すように、不均一な熱重畳区間１５ａの発生を防止することはできない。すなわち、加熱ランプ１０から光が照射されるとき、熱が重畳される区間が存在するので、基板２０を水平回転させれば、環状の熱重畳区間１５ａが生じるようになる。したがって、このような急速熱処理装置で基板２０上に酸化膜を成長させる場合、図１ｃに示すように、環状の熱重畳区間１５ａの軌跡に沿って酸化膜１７ａの厚さがより厚くなり、全体的に不均一な厚さの酸化膜１７ａが成長される。
したがって、基板の単純な水平回転では、基板が不均一に加熱されることを防止できない。
本発明が解決しようとする技術的課題は、基板を水平回転させると同時に、基板の移動可能な自由度をさらに与えながら基板を四方に水平揺動させることによって、基板上に熱重畳区間と非熱重畳区間が区分されて現れることを防止し、その結果、基板が不均一に加熱されるという問題を解決することができる急速熱処理用基板回転揺動装置を提供することにある。
前記課題を達成するための本発明に係る急速熱処理用基板回転揺動装置は、基板を支持する基板支持台と連結され、前記基板支持台を水平回転させることによって前記基板を水平回転させる水平回転手段と、前記水平回転手段を全体的に支持する揺動板と、前記揺動板を水平揺動させることによって前記基板を水平揺動させる水平揺動手段とを備えており、前記水平揺動手段は、回転軸が下側中心回転軸、偏心軸及び上側中心回転軸に区分され、前記下側中心回転軸と上側中心回転軸はモータ中心軸上に位置し、前記偏心軸は、前記下側中心回転軸と上側中心回転軸との間に前記モータ中心軸から偏心して位置する揺動モータと、前記揺動モータを昇下降させる昇下降手段と、前記偏心軸に設置される揺動カムと、前記揺動カムが嵌められる揺動用穴が形成されている揺動板と、を備えることを特徴とする。
前記水平回転手段は、回転モータと、前記回転モータの回転軸に連結され、上面に磁石が設置される下側多極着磁磁石ホイールと、前記下側多極着磁磁石ホイールの上側に位置し、前記下側多極着磁磁石ホイールの磁力によって共に回転するように下面に磁石が設置される上側多極着磁磁石ホイールと、前記上側多極着磁磁石ホイールの回転軸に連結され、側面に磁石が設置される円盤状の多極着磁磁石ドラムと、外側面が前記多極着磁磁石ドラムに隣接するように設置され、前記外側面には磁石が設置され、前記多極着磁磁石ドラムの磁力によって共に回転し、前記基板支持台に連結される多極着磁磁石リングとを含んで構成される。このとき、前記揺動板は、内側縁部が上側に折り曲げられた上昇折曲部を有するリング状であって、前記多極着磁磁石リングの内側面と前記上昇折曲部との間にはベアリングが設置されることが望ましい。前記回転モータは、熱処理チャンバの外部に位置することが望ましく、この場合、前記回転モータと前記熱処理チャンバとの間はベローズによって密封されることが望ましい。
さらに、前記水平回転手段は、コイルが巻かれているリング状の固定子と、前記固定子の内側に設置され、前記コイルによって発生する磁場の力によって回転し、前記基板支持台に連結される回転子とを含んで構成される。この場合、前記固定子及び回転子は、熱処理チャンバの内部に位置することが望ましい。
前記揺動板にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸変位センサが設置されることが望ましい。
前記昇下降手段及び前記揺動モータは、熱処理チャンバの外部に位置することが望ましく、前記揺動カムは、前記熱処理チャンバの内部に位置することが望ましい。このとき、前記揺動モータと前記熱処理チャンバとの間はベローズによって密封されることが望ましい。
前記揺動カムが前記偏心軸に対して独立的に回転できるように、前記揺動カムと前記偏心軸との間にベアリングが設置されることが望ましい。
前記揺動カムは、上側に行くほど幅が狭くなる円錐台状であることが望ましく、前記揺動用穴も、前記揺動カムが合致して嵌められるように円錐台状であることが望ましい。
前記上側中心回転軸にセンタリング用カムが設置されことが望ましく、この場合、前記揺動板には、前記センタリング用カムが嵌められるように前記揺動用穴から上側に延長され、センタリング用穴が形成される。前記センタリング用カムは、下側に行くほど幅が狭くなる逆円錐台状であることが望ましく、このとき、前記センタリング用穴も、前記センタリング用カムが合致して嵌められるように逆円錐台状であることが望ましい。前記センタリング用カムが前記上側中心回転軸に対して独立的に回転できるように、前記センタリング用カムと前記上側中心回転軸との間にベアリングが設置されることが望ましい。
前記揺動カムが上昇して前記揺動用穴に嵌められれば、前記センタリングカムが前記センタリング用穴の上側から離脱し、前記センタリングカムが下降して前記センタリング用穴に嵌められれば、前記揺動カムが前記揺動用穴の下側から離脱するように前記揺動カムとセンタリングカムが設置されることが望ましい。
前記揺動板は、水平自由移動手段上に載せられ、前記水平自由移動手段の案内によって水平揺動し、この場合、前記水平自由移動手段は、ＬＭレールの上側にＬＭブロックが置かれる下側ＬＭガイドと、ＬＭレールの下側にＬＭブロックが置かれ、前記下側ＬＭガイドと直交する方向に直線運動を案内する上側ＬＭガイドと、前記下側ＬＭガイドのＬＭブロックと前記上側ＬＭガイドのＬＭブロックが共に動くように前記下側ＬＭガイドのＬＭブロックと前記上側ＬＭガイドのＬＭブロックとを連結するコネクタとを含んで構成される。前記揺動板は前記上側ＬＭガイドのＬＭレール上に載せられる。
本発明によれば、基板を水平回転させると同時に、基板を四方に水平揺動させることができるので、基板を均一に加熱することができる。
従来の基板回転方式の急速熱処理装置を説明するための図である。 基板を水平回転させると同時に、基板を四方に水平揺動させたとき、基板が均一に加熱されることを説明するための概念図である。 基板の水平回転のみを行う場合と、基板の水平回転と自由水平揺動を共に行う場合における熱重畳区間の差を説明するための図である。 本発明の第１の実施例に係る急速熱処理用基板回転揺動装置を説明するための図である。 図４の下側多極着磁磁石ホイール５１１の構造を説明するための図である。 図４の多極着磁磁石ドラム５２１の構造を説明するための図である。 図４の多極着磁磁石リング５２２の構造を説明するための図である。 図４の多極着磁磁石ドラム５２１と多極着磁磁石リング５２２の動力伝達過程を説明するための図である。 図４の基板揺動装置の動作過程を説明するための図である。 図４の基板揺動装置の動作過程を説明するための図である。 図４の基板揺動装置の動作過程を説明するための図である。 図４の基板揺動装置の動作過程を説明するための図である。 図４の揺動板１４０の移動軌跡を説明するための図である。 図４の揺動板１４０の移動軌跡を説明するための図である。 図４の４方向水平自由移動手段１３０を説明するための図である。 本発明の第２の実施例に係る急速熱処理用基板回転揺動装置を説明するための図である。
以下、本発明の好適な実施例を添付の各図面を参照して詳細に説明する。下記の実施例は、本発明の内容を理解するために提示されたものに過ぎず、当分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能であろう。したがって、本発明の権利範囲は、このような実施例によって限定されるものと解釈してはならない。
図２は、基板を水平回転させると同時に四方に水平揺動させたとき、基板が均一に加熱されることを説明するための概念図である。図２ａに示すように、基板２０を単純に水平回転させる場合、環状の熱重畳区間１５ａが発生する。しかし、図２ｂに示すように、基板２０を水平回転させながら四方に水平揺動させれば、熱重畳が均一に起きるようになり、均一な熱重畳区間１５ｂが得られる。
図３は、基板の水平回転のみを行う場合と、基板の水平回転と自由水平揺動を共に行う場合における熱重畳区間を比較して示した図である。図３ａに示すように、基板の水平回転のみを行う場合は、環状の熱重畳区間１５ａが得られ、結果として、不均一な厚さの酸化膜１７ａが成長される。しかし、図３ｂに示すように、基板の水平回転と自由水平揺動を共に行う場合は、均一な熱重畳区間１５ｂが得られ、結果として、均一な厚さの酸化膜１７ｂが成長される。
［実施例１：多極着磁マグネット方式の水平回転＋水平揺動］
図４は、本発明の第１の実施例に係る急速熱処理用基板回転揺動装置を説明するための図で、本出願人が大韓民国特許第５２３６７４号（２００５．１０．１８）として既に登録を受けた多極着磁マグネット方式の基板回転装置全体を水平揺動させることによって、基板の水平回転と水平揺動を共に行うことを特徴とする。
［基板回転装置］
図４に示した多極着磁マグネット方式の基板回転装置は、本出願人が大韓民国特許第５２３６７４号（２００５．１０．１８）として既に特許登録を受けたもので、これについての詳細な内容は大韓民国特許第５２３６７４号に開示されているので、ここでは簡略に説明する。
回転モータ５１０を回転させれば、回転モータ５１０の回転軸に連結された下側多極着磁磁石ホイール５１１が水平回転する。下側多極着磁磁石ホイール５１１を上から見れば、図５に示すように、Ｎ極とＳ極が円弧に沿って交互に配置される。下側多極着磁磁石ホイール５１１の上側には、これと平行に対向して上側多極着磁磁石ホイール５１２が設置される。上側多極着磁磁石ホイール５１２の構造は、下側多極着磁磁石ホイール５１１の構造と同一であって、下側多極着磁磁石ホイール５１１と上側多極着磁磁石ホイール５１２には、これらの間に引力が作用するように互いに異なる極が対向して設置される。したがって、下側多極着磁磁石ホイール５１１が水平回転すれば、磁力によって上側多極着磁磁石ホイール５１２が共に回転するようになる。下側多極着磁磁石ホイール５１１と上側多極着磁磁石ホイール５１２との間には透磁性壁（図示せず）が設置される。
多極着磁磁石ドラム５２１は、円盤状であって、中心が上側多極着磁磁石ホイール５１２の回転軸５１２ａに連結されており、上側多極着磁磁石ホイール５１２が回転すれば、これと共に水平回転する。図６に示すように、多極着磁磁石ドラム５２１の側面には、Ｎ極が外側に位置するように磁石５２１ａが設置される。
多極着磁磁石リング５２２は、外側面が多極着磁磁石ドラム５２１の側面に隣接するように設置される。多極着磁磁石リング５２２の側面にも、図７に示すように、Ｎ極が外側に位置するように磁石５２２ａが設置される。したがって、図８に示すように、多極着磁磁石ドラム５２１が回転すれば、ギアに噛み合ったように多極着磁磁石リング５２２が共に回転する。
多極着磁磁石リング５２２は、連結部材２２を介してウェハ支持台２１に連結される。したがって、基板回転手段における動力伝達が回転モータ５１０→下側多極着磁磁石ホイール５１１→上側多極着磁磁石ホイール５１２→多極着磁磁石ドラム５２１→多極着磁磁石リング５２２→連結部材２２→基板支持台２１の順に行われ、基板２０がＲ３を中心にして水平回転するようになる。加熱ランプ（図示せず）と基板２０との間には石英窓１５が位置する。
前記基板回転手段は、リング状揺動板１４０によって全体的に支持され、リング状揺動板１４０の内側縁部は、上側に折り曲げられて上昇折曲部１４０ａをなしており、上昇折曲部１４０ａと多極着磁磁石リング５２２の内側面との間にはベアリング５３０が設置される。ベアリング５３０の存在により、多極着磁磁石リング５２２が支持されながら安全に回転できるようになる。
チャンバ４１０の下部はハウジング４２０によって密閉され、ハウジング４２０内に前記基板回転手段が装着される。このとき、回転モータ５１０がハウジング４２０内に位置すれば、振動が発生するようになり、非接触式マグネット方式を採択する趣旨から外れるので、回転モータ５１０はハウジング４２０の外部に位置させ、回転モータ５１０とハウジング４２０との間にはベローズ４２１を設置し、このベローズ４２１によって回転モータ５１０とハウジング４２０との間を密封する。
［基板揺動装置］
図４を参照すれば、基板２０の水平揺動は、前記基板回転装置を全体的に揺動させることによって行われる。前記基板回転装置の全体的な揺動は、リング状揺動板１４０を揺動させることによって得られる。
ハウジング４２０の底面上には４方向水平自由移動手段１３０が設置され、リング状揺動板１４０は４方向水平自由移動手段１３０上に置かれる。
揺動モータ１０２の回転軸は、下側中心回転軸１０３ａ、偏心軸１０３ｂ及び上側中心回転軸１０３ｃに区分され、偏心軸１０３ｂは、下側中心回転軸１０３ａと上側中心回転軸１０３ｃとの間に位置する。下側中心回転軸１０３ａと上側中心回転軸１０３ｃは揺動モータ１０２の中心軸Ｒ１上に位置するが、偏心軸１０３ｂは、モータの中心軸Ｒ１からやや偏心した偏心線Ｒ２上に位置する。
揺動カム１０５は偏心軸１０３ｂに設置され、センタリングカム１０６は上側中心回転軸１０３ｃに設置される。揺動カム１０５が偏心軸１０３ｂに対して独立的に回転できるように、揺動カム１０５と偏心軸１０３ｂとの間にはベアリング１０５ａが設置される。また、センタリングカム１０６が上側中心回転軸１０３ｃに対して独立的に回転できるように、センタリングカム１０６と上側中心回転軸１０３ｃとの間にもベアリング１０６ａが設置される。
揺動板１４０には揺動カム１０５が嵌められる揺動用穴３０５と、センタリングカム１０６が嵌められるセンタリング用穴３０６とが揺動板１４０に垂直に穿孔される。センタリング用穴３０６と揺動用穴３０５は互いに連結され、センタリング用穴３０６が揺動用穴３０５の上側に位置する。
揺動カム１０５は、上側に行くほど幅が狭くなる円錐台状であって、揺動用穴３０５も、揺動カム１０５が合致して嵌められるように円錐台状である。センタリングカム１０６は、下側に行くほど幅が狭くなる逆円錐台状であって、センタリング用穴３０６も、センタリングカム１０６が合致して嵌められるように逆円錐台状である。
揺動カム１０５が上昇して揺動用穴３０５に嵌められれば、センタリングカム１０６がセンタリング用穴３０６の上側から離脱し、センタリングカム１０６が下降してセンタリング用穴３０６に嵌められれば、揺動カム１０５が揺動用穴１０５の下側から離脱するように揺動カム１０５とセンタリングカム１０６が設置される。
揺動カム１０５の上下運動は、昇下降手段１０１を通して揺動モータ１０２が全体的に上下運動することによって得られる。揺動モータ１０２がハウジング４２０内に位置すれば、振動が発生するようになり、上述したように、非接触式マグネット方式を採択する趣旨から外れるので、昇下降手段１０１と揺動モータ１０２も、回転モータ５１０と同様にハウジング４２０の外部に位置することが望ましい。揺動モータ１０２の上下運動とチャンバ４１０の密閉を考慮した上で、揺動モータ１０２とハウジング４２０との間はベローズ４２２で密封する。
図９〜図１２は、図４の基板揺動装置の動作過程を説明するための図である。
まず、図９の参照符号“Ａ”で示したように、センタリングカム１０６がセンタリング用穴３０６に嵌められた状態であるので、揺動カム１０５は揺動用穴３０５の下側から離脱する。このとき、回転モータ５１０と揺動モータ１０２は動作している。
揺動カム１０５は、揺動用穴３０５の下側から離脱した状態であるので、揺動板１４０の動きに寄与することができない。上側中心回転軸１０３ｃとセンタリングカム１０６との間にベアリング１０６ａが設置されており、センタリングカム１０６が上側中心回転軸１０３ｃとは独立的に回転するので、センタリングカム１０６がセンタリング用穴３０６に嵌められた状態で揺動モータ１０２が回転するとしても、センタリングカム１０６も揺動板１４０の動きに寄与することができない。したがって、図９の状態では、回転モータ５１０によって基板の水平回転運動のみを行うようになる。
次に、図１０に示すように、昇下降手段１０１によって揺動モータ１０２の昇降が起きる。その結果、参照符号Ｂで示したように、揺動カム１０５が揺動用溝３０５に嵌められ、センタリングカム１０６がセンタリング用溝３０６の上側から離脱する。
揺動カム１０５と揺動用溝３０５は、いずれも上側に行くほど幅が狭くなる円錐台状である。そのため、ある程度の昇降が起きれば、揺動カム１０５が揺動用溝３０５の上側に係止され、それ以上の昇降は起こらない。昇下降手段１０１の過度な上昇によって揺動カム１０５と揺動板１４０との間に互いに押す力が過度にかかるおそれがあるので、これを考慮した上で、昇下降手段１０１に弾性体を用いて緩衝装置（図示せず）を設置すればよい。このような緩衝装置は、昇下降手段１０１と揺動モータ１０２との間に設置されることもある。
図９の状態では、センタリングカム１０６がセンタリング用溝３０６に嵌められた状態であるので、揺動板１４０が揺動モータ１０２の中心軸Ｒ１を基準にして整列される。しかし、図１０に示すように、センタリングカム１０６がセンタリング用溝３０６から離脱しながら、揺動カム１０５が揺動用溝３０５に嵌められれば、揺動板１４０が偏心線Ｒ２を基準にして整列される。したがって、揺動半径Ｔ１だけ揺動板１４０が水平移動する。揺動半径Ｔ１は、中心軸Ｒ１と偏心線Ｒ２との間の間隔になる。
偏心軸１０３ｂと揺動カム１０６との間にベアリング１０５ａが設置されており、揺動カム１６０は偏心軸１０３ｂに対して空回りする状態になる。したがって、揺動板１４０は、揺動モータ１０２の回転によっては水平回転運動を行わず、水平に揺動半径Ｔ１だけ移動するようになる。
このような状態で揺動モータ１０２の回転が継続して行われれば、図１０の参照符号Ｂで示したように、偏心軸１０３ｂが右側に配置されてから、図１１の参照符号Ｃで示したように、偏心軸１０３ｃが左側に移動するようになる。その結果、揺動板１４０が左側に移動するようになる。
図１０と図１１は、区分動作を説明するための図で、揺動板１４０が左右のみに水平移動するように見えるが、これらの間の連続動作を考慮すれば、後述するように、実際には揺動板１４０が四方に水平揺動運動を行うようになる。
熱処理が全て行われた後、図１２に示すように、昇下降手段１０１を下降させる。そして、センタリングカム１０６がセンタリング用溝３０６に嵌められ、揺動カム１０５は揺動用溝３０５の下側から離脱する。その結果、偏心軸１０３ｂの回転が揺動板１４０の水平揺動に関与できなくなり、基板の揺動が終了し、図９の状態に復帰する。すなわち、揺動過程で揺動板１４０が揺動モータ１０２の中心軸Ｒ１から逸脱してから、センタリング用溝３０６にセンタリングカム１０６が嵌められることによって、揺動板１４０が再び揺動モータ１０２の中心軸Ｒ１に合わせられる。
もちろん、このとき、熱処理が終了しているので、回転モータ５１０の回転は行われない。センタリングカム１０６とセンタリング用溝３０６がいずれも逆円錐台状であるので、ある程度の下降が起きれば、センタリングカム１０５がセンタリング用溝３０５の下側に係止され、それ以上の下降が防止される。
図１３は、揺動モータ１０２の回転によって揺動板１４０が水平揺動する過程を説明するためのもので、揺動板１４０を上から見た図で、図１４は、揺動板１４０の移動軌跡を示した図である。
図１３ａは図９に対応し、図１３ｂは、図１０及び図１４のＳ１状態に対応し、図１３ｄは、図１１及び図１４のＳ３状態に対応し、図１３ｃは、図１０と図１１との間の状態、すなわち、図１４のＳ２状態に対応する。すなわち、揺動モータ１０２が反時計方向に一回転すれば、揺動板１４０がＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４の軌跡に沿って揺動する。
揺動板１４０の揺動半径Ｔ１が、図２ａに示した環状の各熱重畳区間１５ａの間隔より大きい場合、図２ｂに示すように、各熱重畳区間の間の空間をカバーするのに有利である。
揺動モータ１０２の回転は、基板自体の水平回転には寄与せず、基板を水平に揺動させるのに寄与する。揺動カム１０６と偏心軸１０３ｂとの間にベアリング１０５ａを設置する理由は、このような揺動運動時に揺動カム１０６と揺動板１４０との間の滑り運動を自然にするためである。
図１５は、４方向水平自由移動手段１３０を説明するための図で、図１５ａは断面図で、図１５ｂは平面図で、図１５ｃは、４方向水平自由移動手段１３０の移動軌跡を説明するための図である。
４方向水平自由移動手段１３０は、互いに垂直に移動できるように設置される二つのＬＭガイド１３１、１３３がコネクタ１３２を挟んで積層された構造を有する。
下側ＬＭガイド１３１は、ＬＭレール１３１ａの上側にＬＭブロック１３１ｂが置かれる構造で、上側ＬＭガイド１３３は、ＬＭレール１３３ａの下側にＬＭブロック１３３ｂが置かれる構造である。コネクタ１３２は、下側ＬＭガイドのＬＭブロック１３１ｂと上側ＬＭガイドのＬＭブロック１３３ｂが共に動くように下側ＬＭガイドのＬＭブロック１３１ｂと上側ＬＭガイドのＬＭブロック１３３ｂとの間に設置され、これらを連結固定する。したがって、下側ＬＭガイド１３１のＬＭブロック１３１ｂがＸ軸方向に水平移動し、上側ＬＭガイド１３３のＬＭレール１３３ａがＹ軸方向に水平移動することによって、ＸＹ方向の２次元水平運動が起きる。
４方向水平自由移動手段１３０を通して揺動板１４０を参照番号１３５ａのような軌跡に沿って水平移動させれば、実際には仮想の円運動１３５ｂを行うようになる。その結果、揺動板１４０は、仮想の円運動軌跡１３５ｂに沿って併進移動しながら水平揺動１３５ｃを行うようになる。したがって、揺動板１４０は、併進運動しながら揺動できるようになり、一層均一な熱処理が可能になる。
以上説明したように、多極着磁マグネット方式の長所を生かし、基板を水平回転させると同時に、基板を水平揺動させることができるので、基板の所定部位のみに熱重畳が起き、基板が不均一に加熱されることを防止できるようになる。
［実施例２：磁気浮上モータを用いる水平回転＋水平揺動］
図１６は、本発明の第２の実施例に係る急速熱処理用基板回転揺動装置を説明するための図で、基板の水平回転が磁気浮上モータによって行われる場合に関するものである。
磁気浮上モータは、図４に示すような回転モータ５１０が必要でなく、全的に磁気力によって回転する。リング状の固定子６２１の中間の空間に磁石の回転子６６２が設置され、固定子６２１にはコイルが巻かれており、ここで発生する磁場の力によって回転子６２２が浮揚状態で水平回転する。このような磁気浮上モータは、既に公知となったものである。回転子６２２は、連結部材２２を介してウェハ支持台２１に連結される。
前記磁気浮上モータはリング状揺動板１４０によって全体的に支持され、リング状揺動板１４０は、実施例１で説明したような揺動装置によって揺動される。揺動板１４０には、Ｘ軸変位センサ１４１、Ｙ軸変位センサ１４２及びＺ軸変位センサ１４３が設置されている。チャンバ４１０の下部はハウジング４２０によって密閉され、ハウジング４２０内に前記磁気浮上モータが装着される。ここでは、実施例１のような回転モータ５１０が必要でなく、回転手段の構成要素である固定子６２２と回転子６２１がいずれもハウジング４２０の内部に位置する。
基板回転装置として前記のように多極着磁マグネット方式や磁気浮上方式のモータを使用する理由は、振動と騒音がより減少し、パーティクル発生のおそれが減少し、工程の信頼性を向上できるためであって、本発明に係る揺動装置は、その他一般のモータ、ステップモータ、エアモータなどの一般的な手段を使用して基板を回転させる場合にも適用される。
１０１：昇下降手段、１０２：揺動モータ、１０５：揺動カム、１２０：基板、１４０：揺動板、３０５：揺動用穴

Claims (17)

  1. 基板を支持する基板支持台と連結され、前記基板支持台を水平回転させることによって前記基板を水平回転させる水平回転手段と、前記水平回転手段を全体的に支持する揺動板と、前記揺動板を水平揺動させることによって前記基板を水平揺動させる水平揺動手段と、を備えており、
    前記水平揺動手段は、
    回転軸が下側中心回転軸、偏心軸及び上側中心回転軸に区分され、前記下側中心回転軸と上側中心回転軸はモータ中心軸上に位置し、前記偏心軸は前記下側中心回転軸と上側中心回転軸との間に前記モータ中心軸から偏心して位置する揺動モータと、
    前記揺動モータを昇下降させる昇下降手段と、
    前記偏心軸に設置される揺動カムと、
    前記揺動カムが嵌められる揺動用穴が形成されている揺動板と、を備えることを特徴とする急速熱処理用基板回転揺動装置。
  2. 前記水平回転手段が、
    回転モータと、
    前記回転モータの回転軸に連結され、上面に磁石が設置される下側多極着磁磁石ホイールと、
    前記下側多極着磁磁石ホイールの上側に位置し、前記下側多極着磁磁石ホイールの磁力によって共に回転するように下面に磁石が設置される上側多極着磁磁石ホイールと、
    前記上側多極着磁磁石ホイールの回転軸に連結され、側面に磁石が設置される円盤状の多極着磁磁石ドラムと、
    外側面が前記多極着磁磁石ドラムに隣接するように設置され、前記外側面には磁石が設置され、前記多極着磁磁石ドラムの磁力によって共に回転し、前記基板支持台に連結される多極着磁磁石リングと、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  3. 前記揺動板は、内側縁部が上側に折り曲げられた上昇折曲部を有するリング状であって、前記多極着磁磁石リングの内側面と前記上昇折曲部との間にベアリングが設置されることを特徴とする、請求項２に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  4. 前記回転モータが熱処理チャンバの外部に位置し、前記回転モータと前記熱処理チャンバとの間はベローズによって密封されることを特徴とする、請求項２に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  5. 前記水平回転手段が、
    コイルが巻かれているリング状の固定子と、
    前記固定子の内側に設置され、前記コイルによって発生する磁場の力によって回転し、前記基板支持台に連結される回転子と、を含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  6. 前記固定子及び回転子が熱処理チャンバの内部に位置することを特徴とする、請求項５に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  7. 前記揺動板にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸変位センサが設置されることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  8. 前記昇下降手段及び前記揺動モータが熱処理チャンバの外部に位置し、前記揺動カムは前記熱処理チャンバの内部に位置することを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  9. 前記揺動モータと前記熱処理チャンバとの間はベローズによって密封されることを特徴とする、請求項８に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  10. 前記揺動カムが前記偏心軸に対して独立的に回転できるように前記揺動カムと前記偏心軸との間にベアリングが設置されることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  11. 前記揺動カムは、上側に行くほど幅が狭くなる円錐台状であって、前記揺動用穴も、前記揺動カムが合致して嵌められるように円錐台状であることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  12. 前記上側中心回転軸にセンタリング用カムが設置され、前記揺動板には、前記センタリング用カムが嵌められるように前記揺動用穴から上側に延長され、センタリング用穴が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  13. 前記センタリング用カムは、下側に行くほど幅が狭くなる逆円錐台状であって、前記センタリング用穴も、前記センタリング用カムが合致して嵌められるように逆円錐台状であることを特徴とする、請求項１２に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  14. 前記センタリング用カムが前記上側中心回転軸に対して独立的に回転できるように、前記センタリング用カムと前記上側中心回転軸との間にベアリングが設置されることを特徴とする、請求項１２に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  15. 前記揺動カムが上昇して前記揺動用穴に嵌められれば、前記センタリングカムが前記センタリング用穴の上側から離脱し、前記センタリングカムが下降して前記センタリング用穴に嵌められれば、前記揺動カムが前記揺動用穴の下側から離脱するように前記揺動カムとセンタリングカムが設置されることを特徴とする、請求項１２に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  16. 前記揺動板は、水平自由移動手段上に載せられ、前記水平自由移動手段の案内によって水平揺動することを特徴とする、請求項１に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
  17. 前記水平自由移動手段は、
    ＬＭレールの上側にＬＭブロックが置かれる下側ＬＭガイドと、
    ＬＭレールの下側にＬＭブロックが置かれ、前記下側ＬＭガイドと直交する方向に直線運動を案内する上側ＬＭガイドと、
    前記下側ＬＭガイドのＬＭブロックと前記上側ＬＭガイドのＬＭブロックが共に動くように前記下側ＬＭガイドのＬＭブロックと前記上側ＬＭガイドのＬＭブロックとを連結するコネクタと、を含み、前記揺動板は前記上側ＬＭガイドのＬＭレール上に載せられることを特徴とする、請求項１６に記載の急速熱処理用基板回転揺動装置。
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