JP2017054880A - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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寿 加藤
Hisashi Kato
寿 加藤
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学 本間
行雄 大泉
Yukio Oizumi
行雄 大泉
小林 健
Takeshi Kobayashi
健 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of improving the uniformity of processing in the circumferential direction of a substrate, when processing a substrate placed on one side of a turntable while revolving, by rotating the turntable.SOLUTION: A substrate processing apparatus is constituted to include a mounting table for mounting a substrate provided rotatably on a turntable, a rotating body provided below the mounting table and rotating together therewith, a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction of the rotating body, an electromagnet group provided independently from the turntable, and forming a magnetic pole group for driving the rotating body where multiple magnetic poles are arranged in the circumferential direction of the turntable, and a power supply for supplying a current to the coil of the electromagnet so that the rotating body rotates by a magnetic force between magnetic poles arranged in the rotating body and each magnetic pole of the magnetic pole group for driving the rotating body. Consequently, revolution and rotation of the rotating body are carried out independently.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、基板を公転させながら処理ガスを基板に供給することにより処理を行う技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field in which processing is performed by supplying a processing gas to a substrate while revolving the substrate.

半導体装置の製造工程においては、エッチングマスクなどを形成するための各種の膜を基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)に成膜するために、例えばALD(Atomic Layer Deposition)が行われる。半導体装置の生産性を高くするために上記のALDは、複数のウエハを載置した回転テーブルを回転させることで当該ウエハを公転させ、当該回転テーブルの径方向に沿うように配置される処理ガスの供給領域(処理領域)を繰り返し通過させる装置によって行われる場合がある。また、上記の各膜の成膜を行うためにはCVD(Chemical Vapor Deposition)が行われる場合があるが、このCVDによる成膜も上記のALDと同様に、ウエハを公転させることで行うことが考えられる。   In the manufacturing process of a semiconductor device, for example, ALD (Atomic Layer Deposition) is performed in order to form various films for forming an etching mask or the like on a semiconductor wafer as a substrate (hereinafter referred to as a wafer). . In order to increase the productivity of semiconductor devices, the above ALD revolves a rotating table on which a plurality of wafers are placed, revolves the wafer, and is disposed along the radial direction of the rotating table. May be performed by a device that repeatedly passes through the supply region (processing region). In addition, CVD (Chemical Vapor Deposition) may be performed in order to form each of the above-mentioned films, but this CVD film formation can also be performed by revolving the wafer in the same manner as the above-mentioned ALD. Conceivable.

ところで、このようなウエハを公転させる成膜処理において、ウエハの周方向に均一性高く成膜を行うことが求められている。それによってウエハWに同心円状の膜厚分布を形成したり、ウエハの径方向についても均一性高く成膜を行うことで、ウエハW表面全体で均一性高く成膜を行うことが求められている。上記の同心円状の膜厚分布とは、より具体的には、ウエハの中心から等距離である当該ウエハの周方向に沿った各位置にて膜厚が同じないしは概ね同じであると共に、ウエハの径方向に沿った各位置では互いに異なる膜厚となる膜厚分布である。   Incidentally, in such a film forming process for revolving a wafer, it is required to form a film with high uniformity in the circumferential direction of the wafer. Accordingly, it is required to form a film with high uniformity on the entire surface of the wafer W by forming a concentric film thickness distribution on the wafer W or forming a film with high uniformity in the radial direction of the wafer. . More specifically, the concentric film thickness distribution is the same or substantially the same film thickness at each position along the circumferential direction of the wafer that is equidistant from the center of the wafer. The film thickness distribution has different film thicknesses at each position along the radial direction.

しかし、上記のウエハを公転させる成膜装置においては、回転テーブルの径方向に沿って処理ガスが供給されることから、ウエハに形成される膜厚分布は、回転テーブルの中心側から周縁側に向かうに従って膜厚が変移する膜厚分布となる傾向があり、上記したウエハの周方向に均一性高い膜厚分布を形成することが困難であるという問題があった。特許文献1には、ウエハの面内に所定の温度分布を形成してCVDを行うことで、上記の同心円状の膜厚分布を形成する成膜装置が示されているが、この成膜装置においては成膜処理中にウエハは公転しない。従って、特許文献1は上記の問題を解決できるものではない。   However, in the film forming apparatus that revolves the wafer, since the processing gas is supplied along the radial direction of the turntable, the film thickness distribution formed on the wafer varies from the center side to the peripheral side of the turntable. There is a tendency that the film thickness distribution changes as it goes, and it is difficult to form a highly uniform film thickness distribution in the circumferential direction of the wafer. Patent Document 1 discloses a film forming apparatus that forms the above-mentioned concentric film thickness distribution by forming a predetermined temperature distribution in the surface of a wafer and performing CVD. In this case, the wafer does not revolve during the film forming process. Therefore, Patent Document 1 cannot solve the above problem.

特開2009−170822号公報JP 2009-170822 A

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、回転テーブルを回転させることにより、回転テーブルの一面側に載置された基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理するにあたって、基板の周方向について処理の均一性を良好にすることができる技術を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to process gas with respect to the substrate while revolving the substrate placed on one side of the rotary table by rotating the rotary table. Is to provide a technique capable of improving the uniformity of the processing in the circumferential direction of the substrate.

本発明の基板処理装置は、処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理装置において、
前記回転テーブルに自転自在に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
前記載置台の下方に設けられ、当該載置台と共に回転する回転体と、
前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、
前記回転テーブルに対して独立して設けられ、当該回転テーブルの周方向に沿って複数の磁極が配列された回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群と、
前記回転体に配置された磁極と前記回転体駆動用の磁極群の各磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように前記電磁石のコイルに電流を供給するための電源部と、を備えたことを特徴とする。
In the substrate processing apparatus of the present invention, a substrate is placed on one surface side of a rotary table provided in a processing container, and a processing gas is supplied to the substrate while rotating the rotary table to revolve the substrate. In the substrate processing apparatus for processing
A rotation table provided on the rotary table so as to be rotatable, and a mounting table for mounting the substrate;
A rotating body provided below the mounting table and rotating together with the mounting table;
A plurality of magnetic poles arranged along the circumferential direction of the rotating body;
An electromagnet group that is provided independently of the rotary table and forms a magnetic pole group for driving a rotating body in which a plurality of magnetic poles are arranged along the circumferential direction of the rotary table;
A power supply unit for supplying a current to the coil of the electromagnet so that the rotating body rotates by a magnetic force between the magnetic pole arranged on the rotating body and each magnetic pole of the magnetic pole group for driving the rotating body; It is characterized by having.

本発明は、回転テーブルを回転させることにより、回転テーブルの一面側に載置された基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理するにあたって、載置台と共に回転する回転体に複数の磁極を配置している。そして回転テーブルに対して独立して回転テーブルの周方向に沿って回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群を設け、回転体側の磁極と回転体駆動用の磁極群との間の磁力により回転体が自転するように電磁石に電流を供給している。従って、基板を回転テーブルの回転とは独立して自転させることができるため、基板の周方向について処理の均一性を良好にすることができる。   The present invention provides a rotating body that rotates together with a mounting table when a processing gas is supplied to the substrate while processing the substrate placed on one side of the rotating table by rotating the rotating table. A plurality of magnetic poles are arranged. An electromagnet group that forms a magnetic pole group for driving the rotating body is provided along the circumferential direction of the rotary table independently of the rotary table, and a magnetic force between the magnetic pole on the rotating body side and the magnetic pole group for driving the rotating body is provided. Current is supplied to the electromagnet so that the rotating body rotates. Accordingly, since the substrate can be rotated independently of the rotation of the turntable, the processing uniformity can be improved in the circumferential direction of the substrate.

本発明の基板処理装置の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。It is a vertical side view of the film-forming apparatus which concerns on embodiment of the substrate processing apparatus of this invention. 前記成膜装置の横断平面図である。It is a cross-sectional top view of the said film-forming apparatus. 前記成膜装置の真空容器の斜視図である。It is a perspective view of the vacuum container of the said film-forming apparatus. 前記成膜装置に設けられる回転テーブルの上面側斜視図である。It is an upper surface side perspective view of the turntable provided in the film-forming apparatus. 前記成膜装置に設けられる回転テーブルの下面側斜視図である。It is a lower surface side perspective view of the turntable provided in the said film-forming apparatus. 前記成膜装置に設けられる磁気駆動ユニット及び磁気ギアの平面図である。It is a top view of the magnetic drive unit and magnetic gear provided in the said film-forming apparatus. 前記磁気駆動ユニットを構成するプレートの上面図である。It is a top view of the plate which comprises the said magnetic drive unit. 前記プレート及び磁気ギアの斜視図である。It is a perspective view of the said plate and a magnetic gear. 前記磁気駆動ユニットを構成する電源部の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply part which comprises the said magnetic drive unit. 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection of the said power supply part and the coil wound around a plate. 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection of the said power supply part and the coil wound around a plate. 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection of the said power supply part and the coil wound around a plate. 三相交流と前記プレートの磁極の変化とを示すグラフ図である。It is a graph which shows a three-phase alternating current and the change of the magnetic pole of the said plate. 三相交流と前記プレートの磁極の変化とを示すグラフ図である。It is a graph which shows a three-phase alternating current and the change of the magnetic pole of the said plate. 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows operation | movement of the said magnetic gear. 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows operation | movement of the said magnetic gear. 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows operation | movement of the said magnetic gear. ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows a mode that film-forming is performed to a wafer. ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows a mode that film-forming is performed to a wafer. ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows a mode that film-forming is performed to a wafer. ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。It is an effect | action figure which shows a mode that film-forming is performed to a wafer. 前記真空容器内に供給される各ガスの流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of each gas supplied in the said vacuum vessel. 評価試験の結果を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the result of an evaluation test.

本発明の基板処理装置の一実施形態であり、基板であるウエハWにALDを行う成膜装置1について説明する。この成膜装置1は、ウエハWにSi(シリコン)を含む処理ガスである原料ガスとしてBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスを吸着させ、吸着されたBTBASガスを酸化する酸化ガスであるオゾン(O)ガスを供給してSiO(酸化シリコン)の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す。この一連の処理が複数回、繰り返し行われ、SiO膜が形成されるように構成されている。 A film forming apparatus 1 that performs ALD on a wafer W as a substrate, which is an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention, will be described. The film forming apparatus 1 adsorbs a BTBAS (Bistal Butylaminosilane) gas as a source gas, which is a processing gas containing Si (silicon), on the wafer W, and oxidizes ozone (O 2) as an oxidizing gas to oxidize the adsorbed BTBAS gas. 3 ) A gas is supplied to form a molecular layer of SiO 2 (silicon oxide), and the molecular layer is exposed to plasma generated from a plasma generating gas in order to modify the molecular layer. This series of processes is repeated a plurality of times to form a SiO 2 film.

図1、図2は成膜装置1の縦断側面図、横断平面図である。成膜装置1は、概ね円形状の扁平な真空容器(処理容器)11と、真空容器11内に設けられた円板状の水平な回転テーブル(サセプタ)2と、を備えている。真空容器11は、天板12と、真空容器11の側壁及び底部をなす容器本体13と、により構成されている。   FIG. 1 and FIG. 2 are a longitudinal side view and a transverse plan view of the film forming apparatus 1. The film forming apparatus 1 includes a substantially circular flat vacuum container (processing container) 11 and a disk-shaped horizontal rotary table (susceptor) 2 provided in the vacuum container 11. The vacuum container 11 includes a top plate 12 and a container body 13 that forms the side wall and bottom of the vacuum container 11.

回転テーブル2の中心部から鉛直下方へ伸びる中心軸21が設けられている。中心軸21は、容器本体13の底部に形成された開口部を塞ぐように設けられた公転用回転駆動部22に接続されている。回転テーブル2は、中心軸21及び公転用回転駆動部22を介して真空容器11内に支持されると共に、平面視時計回りに回転する。図1中15は、中心軸21と容器本体13との隙間にN2(窒素)ガスを吐出するガスノズルであり、ウエハWの処理中にN2ガスを吐出して回転テーブル2の表面から裏面への原料ガス及び酸化ガスの回りこみを防ぐ役割を有する。   A central shaft 21 that extends vertically downward from the center of the turntable 2 is provided. The central shaft 21 is connected to a revolving rotation drive unit 22 provided so as to close an opening formed at the bottom of the container body 13. The turntable 2 is supported in the vacuum vessel 11 via the center shaft 21 and the revolution rotation drive unit 22 and rotates clockwise in plan view. In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a gas nozzle that discharges N2 (nitrogen) gas into the gap between the central shaft 21 and the container main body 13, and N2 gas is discharged during processing of the wafer W to move from the front surface to the back surface of the turntable 2. It has a role to prevent wraparound of raw material gas and oxidizing gas.

また、真空容器11の天板12の下面には、回転テーブル2の中心部に対向するように突出する平面視円形の中心領域形成部Cと、中心領域形成部Cから回転テーブル2の外側に向かって広がるように形成された平面視扇状の突出部17、17と、が形成されている。つまり、これら中心領域形成部C及び突出部17、17は、その外側領域に比べて低い天井面を構成している。中心領域形成部Cと回転テーブル2との中心部との隙間はN2ガスの流路18を構成している。ウエハWの処理中において、天板12に接続されるガス供給管からN2ガスが流路18に供給され、この流路18から回転テーブル2の外側全周に向かって吐出される。このN2ガスは、原料ガス及び酸化ガスが回転テーブル2の中心部上で接触することを防ぐ。   Further, on the lower surface of the top plate 12 of the vacuum vessel 11, a center region forming portion C having a circular shape in plan view protruding so as to face the center portion of the turntable 2, and from the center region forming portion C to the outside of the turntable 2. Projection portions 17 and 17 having a fan-like shape in plan view and formed so as to spread toward the top are formed. That is, the central region forming portion C and the protruding portions 17 and 17 constitute a lower ceiling surface than the outer region. The gap between the central region forming part C and the central part of the turntable 2 constitutes the N2 gas flow path 18. During processing of the wafer W, N 2 gas is supplied from the gas supply pipe connected to the top plate 12 to the flow path 18, and is discharged from the flow path 18 toward the entire outer periphery of the turntable 2. This N 2 gas prevents the source gas and the oxidizing gas from coming into contact with each other on the center portion of the turntable 2.

図3は容器本体13の内部の底面を示す斜視図である。容器本体13には、回転テーブル2の下方にて当該回転テーブル2の周に沿うように、扁平なリング状の凹部31が形成されている。そして、この凹部31の底面には、凹部31の周方向に沿ったリング状のスリット32が開口しており、当該スリット32は、容器本体13の底部を厚さ方向に貫通するように形成されている。さらに凹部31の底面上には、回転テーブル2に載置されるウエハWを加熱するためのヒーター33が7つのリング状に配設されている。なお、図3では煩雑化を避けるために、ヒーター33の一部を切り取って示している。   FIG. 3 is a perspective view showing a bottom surface inside the container body 13. A flat ring-shaped recess 31 is formed in the container main body 13 along the circumference of the turntable 2 below the turntable 2. A ring-shaped slit 32 is formed in the bottom surface of the recess 31 along the circumferential direction of the recess 31, and the slit 32 is formed so as to penetrate the bottom of the container body 13 in the thickness direction. ing. Further, on the bottom surface of the recess 31, a heater 33 for heating the wafer W placed on the turntable 2 is arranged in seven rings. In FIG. 3, in order to avoid complication, a part of the heater 33 is cut out.

ヒーター33は、回転テーブル2の回転中心を中心とする同心円に沿って配置されており、7つのヒーター33のうちの4つはスリット32の内側に、他の3つはスリット32の外側に夫々設けられている。ヒーター33が設けられる凹部31内の空間は、図示しないガスノズルによりN2ガスが供給されることでパージされる。また、各ヒーター33の上方を覆い、凹部31の上側を塞ぐように、シールド34が設けられている(図1参照)。シールド34には、スリット32に重なるようにリング状のスリット32Aが設けられ、後述する回転軸26及び支柱41が当該スリット32Aを貫通する。また、容器本体13の底面において凹部31の外側には、真空容器11内を排気する排気口35、36が開口している。排気口35、36には、真空ポンプなどにより構成される排気機構39が接続されている。   The heaters 33 are arranged along concentric circles centering on the rotation center of the turntable 2, and four of the seven heaters 33 are inside the slit 32 and the other three are outside the slit 32. Is provided. The space in the recess 31 where the heater 33 is provided is purged by supplying N 2 gas from a gas nozzle (not shown). Moreover, the shield 34 is provided so that the upper side of each heater 33 may be covered and the upper side of the recessed part 31 may be plugged up (refer FIG. 1). The shield 34 is provided with a ring-shaped slit 32A so as to overlap the slit 32, and a rotating shaft 26 and a column 41, which will be described later, penetrate the slit 32A. Further, exhaust ports 35 and 36 for exhausting the inside of the vacuum container 11 are opened outside the recess 31 on the bottom surface of the container body 13. An exhaust mechanism 39 configured by a vacuum pump or the like is connected to the exhaust ports 35 and 36.

続いて回転テーブル2について、その表面側、裏面側を夫々示した図4、図5も参照しながら説明する。回転テーブル2の表面側(一面側)には、当該回転テーブル2の回転方向に沿って5つの円形の凹部が形成されており、各凹部には、円形のウエハホルダ24が設けられている。ウエハホルダ24の表面には凹部25が形成されており、凹部25内にウエハWが水平に収納される。従って、ウエハホルダ24はウエハWの載置台をなし、凹部25の底面はウエハWの載置領域を構成する。   Next, the turntable 2 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 showing the front side and the back side, respectively. On the front surface side (one surface side) of the turntable 2, five circular recesses are formed along the rotation direction of the turntable 2, and a circular wafer holder 24 is provided in each recess. A recess 25 is formed on the surface of the wafer holder 24, and the wafer W is horizontally stored in the recess 25. Therefore, the wafer holder 24 serves as a mounting table for the wafer W, and the bottom surface of the recess 25 constitutes a mounting area for the wafer W.

回転テーブル2の裏面の周方向に互いに離れた位置から鉛直下方に向けて、例えば3本の支柱41が延出されており、図1に示すように各支柱41の下端はスリット32を介して容器本体13の底部を貫通し、容器本体13の下方に設けられる接続部である支持リング42に接続されている。この支持リング42は、回転テーブル2の回転方向に沿って形成され、支柱41によって容器本体13に吊り下げられるように水平に設けられており、回転テーブル2と共に回転する。   For example, three struts 41 are extended vertically downward from positions separated from each other in the circumferential direction of the back surface of the turntable 2, and the lower ends of the respective struts 41 are formed through slits 32 as shown in FIG. The bottom of the container body 13 is penetrated and connected to a support ring 42 which is a connection part provided below the container body 13. The support ring 42 is formed along the rotation direction of the turntable 2, is provided horizontally so as to be suspended from the container body 13 by the support column 41, and rotates together with the turntable 2.

また、ウエハホルダ24の下方中心部からはウエハホルダ24と共に回転する回転体である回転軸26が鉛直下方へ延出されている。回転軸26の下端は回転テーブル2を貫通し、図1に示すようにスリット32を介して容器本体13の底部を貫通し、さらに支持リング42と軸受けユニット27とを貫通して磁気ギア28に接続されている。   Further, a rotating shaft 26 that is a rotating body that rotates together with the wafer holder 24 extends vertically downward from a central portion below the wafer holder 24. The lower end of the rotary shaft 26 penetrates the rotary table 2, penetrates the bottom of the container body 13 through the slit 32 as shown in FIG. 1, and further penetrates the support ring 42 and the bearing unit 27 to form the magnetic gear 28. It is connected.

軸受けユニット27は支持リング42に設けられ、回転軸26を回転させるためのベアリングと、当該ベアリングからのパーティクルの飛散を防ぐための磁気シールと、を備えている。磁気ギア28は回転軸26を囲む水平なリング状に構成された磁石であり、周方向にS極とN極とが例えば4つずつ交互に配置されて構成されている。ウエハホルダ24及び回転軸26が上記のように構成されることで、磁気ギア28は回転テーブル2から吊り下げられるように構成されており、回転テーブル2の回転によって、当該回転テーブル2の回転中心を中心として回転、つまり公転する。回転テーブル2の回転によって、回転テーブル2のウエハホルダ24に載置されたウエハWもこの磁気ギア28と同様に公転する。   The bearing unit 27 is provided on the support ring 42 and includes a bearing for rotating the rotating shaft 26 and a magnetic seal for preventing particles from scattering from the bearing. The magnetic gear 28 is a magnet configured in a horizontal ring shape surrounding the rotating shaft 26, and is configured by alternately arranging, for example, four S poles and N poles in the circumferential direction. Since the wafer holder 24 and the rotary shaft 26 are configured as described above, the magnetic gear 28 is configured to be suspended from the rotary table 2, and the rotation center of the rotary table 2 is rotated by the rotation of the rotary table 2. Rotates as the center, ie revolves. As the rotary table 2 rotates, the wafer W placed on the wafer holder 24 of the rotary table 2 revolves in the same manner as the magnetic gear 28.

また、図1中43は、容器本体13の下方にて支持リング42、軸受けユニット27及び磁気ギア28を囲むように設けられると共に、これらを真空容器11の外部から区画する隔壁部である。この例では隔壁部43は断面視凹状に構成されている。隔壁部43に囲まれる領域には、例えば図示しないガス供給ノズルからパージガスが供給され、上記の軸受けユニット27からパーティクルが発生しても、隔壁部43内から除去されるように構成される。   In FIG. 1, reference numeral 43 denotes a partition that is provided below the container body 13 so as to surround the support ring 42, the bearing unit 27, and the magnetic gear 28, and partitions these from the outside of the vacuum container 11. In this example, the partition wall 43 is formed in a concave shape in cross section. The region surrounded by the partition wall 43 is configured such that, for example, purge gas is supplied from a gas supply nozzle (not shown), and even if particles are generated from the bearing unit 27, they are removed from the partition wall 43.

隔壁部43の底部には、磁気ギア28の移動路の下方側に磁気駆動ユニット4が設けられている。図6は、この磁気駆動ユニット4を平面で見た図であり、図7、図8は夫々磁気駆動ユニット4の一部を示した平面図、斜視図である。これら図6〜図8を参照しながら、磁気駆動ユニット4及び磁気ギア28をさらに説明する。   At the bottom of the partition wall 43, the magnetic drive unit 4 is provided below the moving path of the magnetic gear 28. FIG. 6 is a plan view of the magnetic drive unit 4, and FIGS. 7 and 8 are a plan view and a perspective view showing a part of the magnetic drive unit 4, respectively. The magnetic drive unit 4 and the magnetic gear 28 will be further described with reference to FIGS.

図6中のP1は、回転テーブル2の回転の中心軸を示しており、上記の磁気ギア28は、中心軸P1周りを周回するように公転する。この周回軌道において、各磁気ギア28は互いに等間隔に配列されている。磁気駆動ユニット4は、起立したプレート45を例えば240枚備えている。各プレート45は、磁気ギア28の周回軌道の下方に当該周回軌道に沿って配置されている。また、各プレート45の長さ方向は回転テーブル2の径に沿うように、当該各プレート45が設けられている。   P1 in FIG. 6 indicates the central axis of rotation of the turntable 2, and the magnetic gear 28 revolves so as to go around the central axis P1. In this orbit, the magnetic gears 28 are arranged at equal intervals. The magnetic drive unit 4 includes, for example, 240 upstanding plates 45. Each plate 45 is disposed below the orbit of the magnetic gear 28 along the orbit. Each plate 45 is provided so that the length direction of each plate 45 is along the diameter of the turntable 2.

プレート45は側面視概ね凹状に形成されている。そのように凹状に構成されていることで、1つのプレート45は2つの立て板46A、46Bを備えている。中心軸P1寄りの立て板を46A、中心軸P1側とは反対側の立て板を46Bとして夫々示している。立て板46A、46Bは夫々個別の電磁石として構成される。各立て板46A、46Bの上側は、電磁石の磁極47A、47Bとして構成されており、磁極47A、47Bは、立て板46A、46B上から夫々プレート45の長さ方向の中心へ向けて水平方向に若干、延出されるように形成されている。各プレート45の磁極47Aは内側磁極群を、磁極47Bは外側磁極群を夫々構成する。また、プレート45は回転テーブル2の回転によって回転しない。即ち、プレート45は、回転テーブル2に対して独立して設けられている。   The plate 45 is formed in a generally concave shape when viewed from the side. By being configured in such a concave shape, one plate 45 includes two standing plates 46A and 46B. A standing plate near the central axis P1 is shown as 46A, and a standing plate opposite to the central axis P1 side is shown as 46B. The standing plates 46A and 46B are each configured as an individual electromagnet. The upper side of each of the standing plates 46A, 46B is configured as an electromagnet magnetic pole 47A, 47B. The magnetic poles 47A, 47B are horizontally directed from the standing plate 46A, 46B toward the center in the length direction of the plate 45, respectively. It is formed to extend slightly. The magnetic pole 47A of each plate 45 constitutes an inner magnetic pole group, and the magnetic pole 47B constitutes an outer magnetic pole group. Further, the plate 45 is not rotated by the rotation of the turntable 2. That is, the plate 45 is provided independently of the turntable 2.

立て板46A、46Bには、夫々コイル48A、48Bが巻回されている。後述するようにコイル48A、48Bには、磁極47A、47Bの極性が夫々時間の経過によって切り替わるように電流が供給される。それによって磁気ギア28が周方向に、当該磁気ギア28の中心軸周りに水平方向に回転する。この磁気ギア28の回転によって、当該磁気ギア28に接続されたウエハホルダ24が回転し、当該ウエハホルダ24に載置されたウエハWがその中心周りに水平方向に回転する。このようなウエハWの回転及び磁気ギア28の回転について、上記の公転と区別するために自転と記載する場合がある。   Coils 48A and 48B are wound around the standing plates 46A and 46B, respectively. As will be described later, current is supplied to the coils 48A and 48B so that the polarities of the magnetic poles 47A and 47B are switched over time. As a result, the magnetic gear 28 rotates in the circumferential direction and horizontally around the central axis of the magnetic gear 28. The rotation of the magnetic gear 28 causes the wafer holder 24 connected to the magnetic gear 28 to rotate, and the wafer W placed on the wafer holder 24 rotates in the horizontal direction around the center thereof. The rotation of the wafer W and the rotation of the magnetic gear 28 may be described as rotation in order to distinguish from the above revolution.

プレート45の下方には、リング状の電源供給ユニット51A、51Bが夫々設けられており、電源供給ユニット51Aは、電源供給ユニット51Bの内側に位置する。各コイル48Aには第1の電源部である電源供給ユニット51Aから電流が供給され、各コイル48Bには第2の電源部である電源供給ユニット51Bから電流が供給される。電源供給ユニット51A、51Bについては、上記の配置される位置を除いて互いに同様に構成されており、ここでは代表して電源供給ユニット51Aについて説明する。この電源供給ユニット51Aは三相交流電源であり、その回路構成としては例えば図9に示す、いわゆるΔ結線を備え、位相が互いに120°ずれた電流を供給することができる。各電流の相については夫々R相、S相、T相と記載することにする。また、図9中、上記Δ結線から各相の電流を取り出すための各端子を52、53、54として示している。   Below the plate 45, ring-shaped power supply units 51A and 51B are provided, respectively, and the power supply unit 51A is located inside the power supply unit 51B. Each coil 48A is supplied with a current from a power supply unit 51A that is a first power supply unit, and each coil 48B is supplied with a current from a power supply unit 51B that is a second power supply unit. The power supply units 51A and 51B are configured in the same manner except for the positions where they are arranged. Here, the power supply unit 51A will be described as a representative. The power supply unit 51A is a three-phase AC power supply, and has a so-called Δ connection as shown in FIG. 9, for example, and can supply currents whose phases are shifted by 120 °. The phases of each current are described as R phase, S phase, and T phase, respectively. In FIG. 9, the terminals for taking out the current of each phase from the Δ connection are shown as 52, 53, and 54.

図10〜図12においては、各プレート45のコイル48A、48Bと、電源供給ユニット51A、51Bの端子52〜54との接続を示している。各プレート45のコイル48A、48Bは、図10〜図12のうちのいずれかの図で表されるように電源供給ユニット51A、51Bに接続される。図10、図11、図12で夫々示すようにコイル48A、48Bが接続されるプレート45を45A、45B、45Cと記載する場合が有る。図10のプレート45Aのコイル48Aの両端には電源供給ユニット51Aの端子52、53が接続されており、プレート45Aのコイル48Bの両端には電源供給ユニット51Bの端子52、53が接続されている。このように接続されることで、プレート45Aのコイル48A、48BにはR相の電流が供給される。   10 to 12 show connections between the coils 48A and 48B of each plate 45 and the terminals 52 to 54 of the power supply units 51A and 51B. The coils 48A and 48B of each plate 45 are connected to the power supply units 51A and 51B as shown in any of FIGS. As shown in FIGS. 10, 11 and 12, the plate 45 to which the coils 48A and 48B are connected may be described as 45A, 45B and 45C. The terminals 52 and 53 of the power supply unit 51A are connected to both ends of the coil 48A of the plate 45A in FIG. 10, and the terminals 52 and 53 of the power supply unit 51B are connected to both ends of the coil 48B of the plate 45A. . By connecting in this way, R-phase current is supplied to the coils 48A and 48B of the plate 45A.

図11のプレート45Bのコイル48Aの両端には電源供給ユニット51Aの端子52、53が接続されており、プレート45Bのコイル48Bの両端には電源供給ユニット51Bの端子52、53が接続されている。このように接続されることで、プレート45Bのコイル48A、48BにはS相の電流が供給される。図12のプレート45Cのコイル48Aの両端には電源供給ユニット51Aの端子52、53が接続されており、プレート45Cのコイル48Bの両端には電源供給ユニット51Bの端子52、53が接続されている。このように接続されることで、プレート45Cのコイル48A、48BにはT相の電流が供給される。   11, terminals 52 and 53 of the power supply unit 51A are connected to both ends of the coil 48A of the plate 45B, and terminals 52 and 53 of the power supply unit 51B are connected to both ends of the coil 48B of the plate 45B. . By being connected in this way, an S-phase current is supplied to the coils 48A and 48B of the plate 45B. The terminals 52 and 53 of the power supply unit 51A are connected to both ends of the coil 48A of the plate 45C in FIG. 12, and the terminals 52 and 53 of the power supply unit 51B are connected to both ends of the coil 48B of the plate 45C. . By connecting in this way, a T-phase current is supplied to the coils 48A and 48B of the plate 45C.

プレート45Aの磁極47A、プレート45Bの磁極47A及びプレート45Cの磁極47Aを磁極47Aの組とすると、磁極47Aの組が80組設けられていることになる。また、プレート45Aの磁極47B、プレート45Bの磁極47B及びのプレート45Cの磁極47Bを磁極47Bの組とすると、磁極47Bの組が80組設けられていることになる。プレート45の配列方向に見ると、3つのプレート45Aと、3つのプレート45Bと、3つのプレート45Cが、この順に繰り返し配置されている。   When the magnetic pole 47A of the plate 45A, the magnetic pole 47A of the plate 45B, and the magnetic pole 47A of the plate 45C are a set of magnetic poles 47A, 80 sets of the magnetic poles 47A are provided. If the magnetic pole 47B of the plate 45A, the magnetic pole 47B of the plate 45B, and the magnetic pole 47B of the plate 45C are a set of magnetic poles 47B, 80 sets of the magnetic poles 47B are provided. When viewed in the arrangement direction of the plates 45, the three plates 45A, the three plates 45B, and the three plates 45C are repeatedly arranged in this order.

図1〜図3に戻って、磁気駆動ユニット4以外の成膜装置1の構成を説明する。容器本体13の側壁にはウエハWの搬送口37と、当該搬送口37を開閉するゲートバルブ38とが設けられ(図2参照)、搬送口37を介して真空容器11内に進入した搬送機構と凹部25との間でウエハWの受け渡しが行われる。具体的には凹部25の底面、容器本体13の底部及び回転テーブル2において、夫々互いに対応する位置に貫通孔を形成しておき、各貫通孔を介してピンの先端が凹部25上と容器本体13の下方との間で昇降するように構成される。このピンを介して、ウエハWの受け渡しが行われる。このピン及び当該ピンが貫通する各部の貫通孔の図示は省略している。   Returning to FIGS. 1 to 3, the configuration of the film forming apparatus 1 other than the magnetic drive unit 4 will be described. A transfer port 37 for the wafer W and a gate valve 38 for opening and closing the transfer port 37 are provided on the side wall of the container body 13 (see FIG. 2), and a transfer mechanism that enters the vacuum vessel 11 through the transfer port 37. The wafer W is transferred between the recess 25 and the recess 25. Specifically, through holes are formed at positions corresponding to each other on the bottom surface of the recess 25, the bottom of the container body 13 and the turntable 2, and the tip of the pin is located on the recess 25 and the container body via each through hole. 13 is configured to move up and down. The wafer W is transferred via these pins. The illustration of this pin and the through hole of each part through which the pin penetrates is omitted.

また、図2に示すように、回転テーブル2上には、原料ガスノズル61、分離ガスノズル62、酸化ガスノズル63、プラズマ発生用ガスノズル64、分離ガスノズル65がこの順に、回転テーブル2の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル61〜65は真空容器11の側壁から中心部に向かって、回転テーブル2の径に沿って水平に伸びる棒状に形成され、当該径に沿って形成された多数の吐出口66から、ガスを下方に吐出する。   Further, as shown in FIG. 2, on the turntable 2, the source gas nozzle 61, the separation gas nozzle 62, the oxidizing gas nozzle 63, the plasma generating gas nozzle 64, and the separation gas nozzle 65 are spaced in this order in the rotation direction of the turntable 2. Arranged. Each of the gas nozzles 61 to 65 is formed in a rod shape extending horizontally along the diameter of the rotary table 2 from the side wall of the vacuum vessel 11 toward the center, and gas is discharged from a number of discharge ports 66 formed along the diameter. Is discharged downward.

処理ガス供給機構をなす原料ガスノズル61は、上記のBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)ガスを吐出する。図中67は原料ガスノズル61を覆うノズルカバーであり、原料ガスノズル61から回転テーブル2の回転方向上流側及び下流側に向けて夫々広がる扇状に形成されている。ノズルカバー67は、その下方におけるBTBASガスの濃度を高めて、ウエハWへのBTBASガスの吸着性を高くする役割を有する。また、酸化ガスノズル63は、上記のオゾンガスを吐出する。分離ガスノズル62、65はN2ガスを吐出するガスノズルであり、上記の天板12の扇状の突出部17、17を夫々周方向に分割するように配置されている。   The raw material gas nozzle 61 constituting the processing gas supply mechanism discharges the above-described BTBAS (Bistal Butylaminosilane) gas. In the figure, reference numeral 67 denotes a nozzle cover that covers the source gas nozzle 61, and is formed in a fan shape that spreads from the source gas nozzle 61 toward the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the turntable 2. The nozzle cover 67 has a role of increasing the concentration of the BTBAS gas below the nozzle cover 67 to increase the adsorption property of the BTBAS gas to the wafer W. The oxidizing gas nozzle 63 discharges the ozone gas. The separation gas nozzles 62 and 65 are gas nozzles that discharge N 2 gas, and are arranged so as to divide the fan-shaped protrusions 17 and 17 of the top plate 12 in the circumferential direction.

プラズマ発生用ガスノズル64は、例えばアルゴン(Ar)ガスと酸素(O)ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。前記天板12には回転テーブル2の回転方向に沿った扇状の開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように当該開口部の形状に対応した、石英などの誘電体からなるカップ状のプラズマ形成部71が設けられている。このプラズマ形成部71は、回転テーブル2の回転方向に見て、酸化ガスノズル63と突状部17との間に設けられている。図2ではプラズマ形成部71が設けられる位置を鎖線で示している。 The plasma generating gas nozzle 64 discharges a plasma generating gas made of, for example, a mixed gas of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas. The top plate 12 is provided with a fan-shaped opening along the direction of rotation of the turntable 2, and a cup shape made of a dielectric material such as quartz corresponding to the shape of the opening so as to close the opening. The plasma forming unit 71 is provided. The plasma forming portion 71 is provided between the oxidizing gas nozzle 63 and the protruding portion 17 when viewed in the rotation direction of the turntable 2. In FIG. 2, the position where the plasma forming unit 71 is provided is indicated by a chain line.

プラズマ形成部71の下面には、当該プラズマ形成部71の周縁部に沿って突条部72が設けられており、上記のプラズマ発生用ガスノズル64の先端部は、この突条部72に囲まれる領域にガスを吐出できるように、回転テーブル2の外周側から当該突条部72を貫通している。突条部72は、プラズマ形成部61の下方へのN2ガス、オゾンガス及びBTBASガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。   On the lower surface of the plasma forming portion 71, a protrusion 72 is provided along the peripheral edge of the plasma forming portion 71, and the tip of the plasma generating gas nozzle 64 is surrounded by the protrusion 72. The protrusion 72 is penetrated from the outer peripheral side of the turntable 2 so that gas can be discharged to the region. The protrusion 72 has a role of suppressing the entry of N 2 gas, ozone gas, and BTBAS gas below the plasma forming unit 61 and suppressing a decrease in the concentration of the plasma generating gas.

プラズマ形成部71の上方側には窪みが形成され、この窪みには上方側に開口する箱型のファラデーシールド73が配置されている。ファラデーシールド73の底面上には、絶縁用の板部材74を介して、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回したアンテナ75が設けられており、アンテナ75には高周波電源76が接続されている。上記のファラデーシールド73の底面には、アンテナ75への高周波印加時に当該アンテナ75において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット77が形成されている。このスリット77は、アンテナ75の巻回方向に対して直交(交差)する方向に伸び、アンテナ75の巻回方向に沿って多数形成されている。このように各部が構成されることで、高周波電源76をオンにしてアンテナ75に高周波が印加されると、プラズマ形成部71の下方に供給されたプラズマ発生用ガスをプラズマ化することができる。   A depression is formed on the upper side of the plasma forming portion 71, and a box-shaped Faraday shield 73 that opens upward is disposed in the depression. On the bottom surface of the Faraday shield 73, an antenna 75 in which a metal wire is wound around a vertical axis in a coil shape is provided via an insulating plate member 74. A high frequency power source 76 is connected to the antenna 75. ing. The bottom surface of the Faraday shield 73 is a slit 77 for preventing the electric field component of the electromagnetic field generated in the antenna 75 from being directed downward when a high frequency is applied to the antenna 75 and for directing the magnetic field component downward. Is formed. The slits 77 extend in a direction perpendicular to (intersect) the winding direction of the antenna 75, and a large number of slits 77 are formed along the winding direction of the antenna 75. By configuring each unit in this way, when the high frequency power supply 76 is turned on and a high frequency is applied to the antenna 75, the plasma generating gas supplied below the plasma forming unit 71 can be turned into plasma.

回転テーブル2上において、原料ガスノズル61のノズルカバー67の下方領域を、原料ガスであるBTBASガスの吸着が行われる吸着領域R1とし、酸化ガスノズル63の下方領域を、オゾンガスによるBTBASガスの酸化が行われる酸化領域R2とする。また、プラズマ形成部71の下方領域を、プラズマによるSiO膜の改質が行われるプラズマ形成領域R3とする。突出部17、17の下方領域は、分離ガスノズル62、65から吐出されるN2ガスにより、吸着領域R1と酸化領域R2とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域D、Dを夫々構成する。 On the turntable 2, the lower region of the nozzle cover 67 of the source gas nozzle 61 is an adsorption region R1 where the BTBAS gas that is the source gas is adsorbed, and the lower region of the oxidizing gas nozzle 63 is oxidized with the BTBAS gas by ozone gas. This is referred to as oxidized region R2. Further, a region below the plasma forming unit 71 is a plasma forming region R3 in which the SiO 2 film is modified by plasma. The lower region of the protrusions 17 and 17 is separated in order to separate the adsorption region R1 and the oxidation region R2 from each other by the N2 gas discharged from the separation gas nozzles 62 and 65, thereby preventing mixing of the source gas and the oxidation gas. Regions D and D are configured, respectively.

上記の排気口35は吸着領域R1と、当該吸着領域R1に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Dとの間の外側に開口しており、余剰のBTBASガスを排気する。排気口36は、プラズマ形成領域R3と、当該プラズマ形成領域R3に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Dとの境界付近の外側に開口しており、余剰のO3ガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口35、36からは、各分離領域D、回転テーブル2の下方のガス供給管15、回転テーブル2の中心領域形成部Cから夫々供給されるN2ガスも排気される。図1中39は、排気口35、36に接続される真空ポンプである   The exhaust port 35 is opened to the outside between the adsorption region R1 and the separation region D adjacent to the adsorption region R1 on the downstream side in the rotation direction, and exhausts excess BTBAS gas. The exhaust port 36 is opened outside the vicinity of the boundary between the plasma formation region R3 and the separation region D adjacent to the plasma formation region R3 on the downstream side in the rotation direction, and is used for generating excess O3 gas and plasma. Exhaust the gas. From each exhaust port 35, 36, N 2 gas supplied from each separation region D, the gas supply pipe 15 below the turntable 2, and the center region forming portion C of the turntable 2 is also exhausted. In FIG. 1, 39 is a vacuum pump connected to the exhaust ports 35 and 36.

この成膜装置1には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部100が設けられている(図1参照)。この制御部100には、後述のように成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置1の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、各ガスノズル61〜65からの各ガスの供給流量、ヒーター33によるウエハWの温度、ガス供給管15及び中心領域形成部CからのN2ガスの供給流量、公転用回転駆動部22による回転テーブル2の回転速度、及び磁気駆動ユニット4によるウエハホルダ24の回転速度などが制御信号に従って制御される。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部100内にインストールされる。なお、制御部100は磁極47A群に供給される各電流の位相と、磁極47B群に供給される各電流の位相との差を設定して、磁気ギア28を後述のように動作させる位相差設定部でもある。   The film forming apparatus 1 is provided with a control unit 100 including a computer for controlling the operation of the entire apparatus (see FIG. 1). The control unit 100 stores a program for executing a film forming process as will be described later. The program controls the operation of each unit by transmitting a control signal to each unit of the film forming apparatus 1. Specifically, the supply flow rate of each gas from each gas nozzle 61 to 65, the temperature of the wafer W by the heater 33, the supply flow rate of N 2 gas from the gas supply pipe 15 and the center region forming unit C, the revolution rotation drive unit 22. The rotational speed of the rotary table 2 by the above and the rotational speed of the wafer holder 24 by the magnetic drive unit 4 are controlled according to the control signal. In the above program, these controls are performed, and a group of steps is set so that each process described later is executed. The program is installed in the control unit 100 from a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magneto-optical disk, a memory card, or a flexible disk. The control unit 100 sets a difference between the phase of each current supplied to the magnetic pole 47A group and the phase of each current supplied to the magnetic pole 47B group, and causes the magnetic gear 28 to operate as described later. It is also a setting part.

続いて図13〜図17により、プレート45A〜45Cへの電流の供給と、磁気ギア28の動作とについて説明する。図13、図14のグラフ81、82において、プレート45A〜45Cの各コイル48A、48Bに供給されるR相、S相、T相の電流の波形を示している。より詳しく説明すると、グラフ81はプレート45A〜45Cのコイル48Aに供給される各相の電流を示しており、グラフ82はプレート45A〜45Cのコイル48Bに供給される各相の電流を示している。グラフ81、82中、R相の電流を実線で、S相の電流を点線で、T相の電流を鎖線で夫々示している。   Subsequently, the supply of current to the plates 45A to 45C and the operation of the magnetic gear 28 will be described with reference to FIGS. 13 and 14 show waveforms of R-phase, S-phase, and T-phase currents supplied to the coils 48A and 48B of the plates 45A to 45C. More specifically, the graph 81 shows the current of each phase supplied to the coil 48A of the plates 45A to 45C, and the graph 82 shows the current of each phase supplied to the coil 48B of the plates 45A to 45C. . In the graphs 81 and 82, the R-phase current is indicated by a solid line, the S-phase current is indicated by a dotted line, and the T-phase current is indicated by a chain line.

グラフ81、82の横軸は時間を示している。グラフ81、82の縦軸は電流の大きさ及び電流の正負を表しており、当該電流の変化に応じてプレート45A〜45Cの磁極47A、47BのN極とS極とが切り替わる。この例では、電流が+の場合は磁極47A、47BがS極に、電流が−の場合は磁極47A、47BがN極となる。図示及び説明の便宜上、各グラフ81、82の横軸においては、所定の時間刻みで点線の目盛を付しており、1周期の間に付された目盛りには、横軸の左側から右側に向かって1〜12の番号を丸付き数字として付して示している。以下の磁気ギア28の動作の説明において、グラフ中の時刻を、この番号で表す場合がある。   The horizontal axes of the graphs 81 and 82 indicate time. The vertical axes of the graphs 81 and 82 represent the magnitude of the current and the sign of the current, and the N pole and the S pole of the magnetic poles 47A and 47B of the plates 45A to 45C are switched according to the change in the current. In this example, when the current is +, the magnetic poles 47A and 47B are S poles, and when the current is-, the magnetic poles 47A and 47B are N poles. For convenience of illustration and explanation, the horizontal axes of the graphs 81 and 82 are indicated by dotted line scales at predetermined time intervals, and the scales attached during one cycle are shown from the left side to the right side of the horizontal axis. On the other hand, numbers 1 to 12 are shown as circled numbers. In the following description of the operation of the magnetic gear 28, the time in the graph may be represented by this number.

(磁気ギア28が公転せずに自転する場合)
図15では、磁気ギア28が公転せずに自転する場合の動作について、磁気ギア28の様子をグラフ81、82と対応させて示している。図15ではカラムA1〜A12内にて、磁気ギア28と磁気ギア28の下方に位置するプレート45A〜45Cとを示している。このカラムA1〜A12については、Aの後に付した番号が大きいものほど、時間的に後の状態であることを示す。そして、各カラムにおいて磁極47A側に丸付き数字として付した番号は、上記のグラフ81の時刻の番号に対応し、当該時刻の番号で示すように各相の電流が供給されていることを示す。また、各カラム内にて磁極47B側に丸付き数字として付した番号は、上記のグラフ82の時刻の番号に対応し、当該時刻の番号で示すように各相の電流が供給されていることを示す。さらに磁極47A及び磁極47Bの極性について、磁極47A及び磁極47B上に表した仮想の○の中に円、×印を夫々付すことで、S極、N極となっていることを夫々表している。
(When the magnetic gear 28 rotates without revolving)
FIG. 15 shows the state of the magnetic gear 28 in association with the graphs 81 and 82 for the operation when the magnetic gear 28 rotates without revolving. FIG. 15 shows the magnetic gear 28 and the plates 45A to 45C positioned below the magnetic gear 28 in the columns A1 to A12. About this column A1-A12, it shows that it is a state later in time, so that the number attached | subjected after A is large. The numbers given as circled numbers on the magnetic pole 47A side in each column correspond to the time numbers in the graph 81 and indicate that the current of each phase is supplied as indicated by the time numbers. . In addition, the numbers given as circled numbers on the magnetic pole 47B side in each column correspond to the time numbers in the graph 82, and the current of each phase is supplied as indicated by the time numbers. Indicates. Further, regarding the polarities of the magnetic pole 47A and the magnetic pole 47B, circles and x marks are added to the virtual circles shown on the magnetic pole 47A and the magnetic pole 47B, respectively, to indicate that they are S and N poles, respectively. .

また、説明の便宜上、各カラム内の磁気ギア28について磁極を28A〜28Hで周方向に順番に示している。磁極28A、28C、28E、28GはN極、磁極28B、28D、28F、28HはS極である。また、磁気ギア28の中心には、当該磁気ギア28の向きを示すために、磁極28Eの方向を向く矢印を表示している。なお、図の煩雑化を防ぐために、プレート45は直線状に配列されているように示している。   Further, for convenience of explanation, the magnetic poles 28A to 28H are sequentially shown in the circumferential direction for the magnetic gear 28 in each column. The magnetic poles 28A, 28C, 28E, and 28G are N poles, and the magnetic poles 28B, 28D, 28F, and 28H are S poles. In addition, an arrow pointing in the direction of the magnetic pole 28E is displayed at the center of the magnetic gear 28 in order to indicate the direction of the magnetic gear 28. In addition, in order to prevent complication of the drawing, the plate 45 is shown as being arranged in a straight line.

回転テーブル2の回転が停止した状態で、グラフ81、82の横軸を右側に向かうように、各相の電流が変化する。コイル48Aに供給される電流の周期と、コイル48Bに供給される電流の周期とは互いに等しくなるように制御される。図15のカラムA1では、磁極47A、47Bについて、夫々グラフ81、グラフ82の時刻1で示す状態となっている。つまり、R相の電流が+の極大値となっており、S相及びT相の電流が−であり、且つ互いに同じ値となっている。従って、プレート45Aの磁極47A、47BがS極、プレート45Bの磁極47A、47B及びプレート45Cの磁極47A、47BがN極となっている。   With the rotation of the turntable 2 stopped, the current of each phase changes so that the horizontal axes of the graphs 81 and 82 are directed to the right. The cycle of the current supplied to the coil 48A and the cycle of the current supplied to the coil 48B are controlled to be equal to each other. In the column A1 of FIG. 15, the magnetic poles 47A and 47B are in the state shown at time 1 in the graph 81 and the graph 82, respectively. That is, the R-phase current has a maximum value of +, the S-phase and T-phase currents have a minus value, and have the same value. Therefore, the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A are S poles, and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45C are N poles.

そして、これらの磁極47A群、47B群の磁力によって吸引されることにより、磁気ギア28の磁極28B、28A、28H、28D、28E、28Fが、プレート45Cの磁極47A、プレート45Aの磁極47A、プレート45Bの磁極47A、プレート45Cの磁極47B、プレート45Aの磁極47B、プレート45Bの磁極47B上に、夫々位置している。   The magnetic poles 28B, 28A, 28H, 28D, 28E, and 28F of the magnetic gear 28 are attracted by the magnetic forces of the magnetic poles 47A and 47B, so that the magnetic pole 47A of the plate 45C, the magnetic pole 47A of the plate 45A, and the plate It is located on the magnetic pole 47A of 45B, the magnetic pole 47B of the plate 45C, the magnetic pole 47B of the plate 45A, and the magnetic pole 47B of the plate 45B, respectively.

カラムA1で示す状態から、磁極47A群についてはR相及びT相の電流が低下すると共にS相の電流が増加し、磁極47B群についてはR相及びT相の電流が低下すると共にS相の電流が増加する。それによって、プレート45Cの磁極47A及びプレート45Bの磁極47Bは無極性となり(カラムA2、グラフ81、82の時刻2)、その後、S極となる。それによって、磁気ギア28のN極である磁極28Eがプレート45Bの磁極47Bに、磁気ギア28のN極である磁極28Aがプレート45Cの磁極47Aに夫々引き寄せられ、磁気ギア28が平面視時計回りに自転する(カラムA3、グラフ81、82の時刻3)。   From the state indicated by the column A1, the R-phase and T-phase currents decrease and the S-phase current increases for the magnetic pole 47A group, and the R-phase and T-phase currents decrease and the S-phase current decreases for the magnetic pole 47B group. The current increases. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45C and the magnetic pole 47B of the plate 45B become nonpolar (time 2 of the column A2, graphs 81 and 82), and thereafter become the S pole. As a result, the magnetic pole 28E, which is the N pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 47B of the plate 45B, and the magnetic pole 28A, which is the N pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 47A of the plate 45C. (Time A in column A3, graphs 81 and 82).

然る後、磁極47A群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流は極小値から増加し、T相の電流は増加を続ける。磁極47B群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流は上昇を続け、T相の電流は極小値から上昇する。それによって、プレート45Aの磁極47A及び磁極47Bが無極性となり(カラムA4、グラフ81、82の時刻4)、然る後、N極となる。それによって磁気ギア28のS極である磁極28Hがプレート45Aの磁極45Aに、磁気ギア28のS極である磁極28Dがプレート45Aの磁極47Bに夫々引き寄せられ、磁気ギア28がさらに平面視時計回りに自転する(カラムA5、グラフ81、82の時刻5)。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current increases from the minimum value, and the T-phase current continues to increase. For the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current continues to increase, and the T-phase current increases from the minimum value. As a result, the magnetic pole 47A and the magnetic pole 47B of the plate 45A become nonpolar (time A in column A4, graphs 81 and 82), and then become the N pole. As a result, the magnetic pole 28H, which is the S pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 45A of the plate 45A, and the magnetic pole 28D, which is the S pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 47B of the plate 45A. (Time A in column A5, graphs 81 and 82).

その後、磁極47A群についてはR相の電流が下降を続け、S相の電流が増加を続け、T相の電流が極大値から下降する。磁極47B群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が極大値から下降し、T相の電流が増加を続ける。それによって、プレート45Bの磁極47A及びプレート45Cの磁極47Bが無極性となった後(カラムA6、グラフ81、82の時刻6)、S極となる。それによって磁気ギア28のN極である磁極28Gがプレート45Bの磁極47Aに、磁気ギア28のN極である磁極28Cがプレート45Cの磁極47Bに夫々引き寄せられ、磁気ギア28が、さらに平面視時計回りに回転する(カラムA7、グラフ81、82の時刻7)。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current continues to increase, and the T-phase current decreases from the maximum value. For the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current decreases from the maximum value, and the T-phase current continues to increase. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45B and the magnetic pole 47B of the plate 45C become nonpolar (time A in column A6, graphs 81 and 82), and then become the S pole. As a result, the magnetic pole 28G, which is the N pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 47A of the plate 45B, and the magnetic pole 28C, which is the N pole of the magnetic gear 28, is attracted to the magnetic pole 47B of the plate 45C. Rotate around (time A in column A7, graphs 81, 82).

これ以降も3相交流の電流の変化によって、プレートの45A〜45Cの磁極47A、47Bの極性が変化し、極性が変化した磁極47A、47Bの磁力により、当該極性が変化した磁極47A、47Bの付近に位置する磁気ギア28の磁極が引き寄せられることで、磁気ギア28の平面視時計回りの回転が続けられる。カラムA8〜A12の動作を簡単に説明すると、プレート45Cの磁極47A及びプレート45Bの磁極47Bが無極性となった後(カラムA8、グラフ81、82の時刻8)、これらの磁極45A、45BがN極となり、磁気ギア28のS極である磁極28D、28Hが引き寄せられる(カラムA9、グラフ81、82の時刻9)。   Thereafter, the polarity of the magnetic poles 47A and 47B of the plates 45A to 45C changes due to the change in the current of the three-phase alternating current, and the magnetic poles 47A and 47B whose polarity has changed due to the magnetic force of the magnetic poles 47A and 47B whose polarity has changed. By pulling the magnetic poles of the magnetic gear 28 located in the vicinity, the magnetic gear 28 continues to rotate clockwise in plan view. The operation of the columns A8 to A12 will be briefly described. After the magnetic pole 47A of the plate 45C and the magnetic pole 47B of the plate 45B become non-polar (time 8 of the column A8, graphs 81 and 82), the magnetic poles 45A and 45B The magnetic poles 28D and 28H, which are the S poles of the magnetic gear 28, are attracted by the N pole (column A9, time 9 in the graphs 81 and 82).

続いて、プレート45Aの磁極47A及び磁極47Bが無極性となった後(カラムA10、グラフ81、82の時刻10)、これらの磁極45A、45BがS極となり、磁気ギア28のN極である磁極28C、28Gが引き寄せられる(カラムA11、グラフ81、82の時刻11)。然る後、プレート45Bの磁極47A及びプレート45Cの磁極47Bが無極性となる(カラムA12、グラフ81、82の時刻12)。磁極47A群及び磁極47B群の極性については、このカラムA12の状態の後、カラムA1で示す状態に戻り、以降、カラムA1〜A12で説明した極性の変化が繰り返される。それによって、磁気ギア28の自転が続けられる。そして、磁極47A群及び磁極47B群への給電が停止すると、磁気ギア28の自転が停止する。各相の電流の周期が制御されることで、この図15で示す磁気ギア35の自転速度が制御される。   Subsequently, after the magnetic pole 47A and the magnetic pole 47B of the plate 45A have become nonpolar (time A in the column A10, graphs 81 and 82), these magnetic poles 45A and 45B become the S pole and are the N pole of the magnetic gear 28. The magnetic poles 28C and 28G are attracted (time A11 in the column A11 and the graphs 81 and 82). Thereafter, the magnetic pole 47A of the plate 45B and the magnetic pole 47B of the plate 45C become nonpolar (time A12 in the column A12, graphs 81 and 82). The polarities of the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group are returned to the state indicated by the column A1 after the state of the column A12, and thereafter, the change in polarity described in the columns A1 to A12 is repeated. Thereby, the rotation of the magnetic gear 28 is continued. When the power supply to the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group is stopped, the rotation of the magnetic gear 28 is stopped. The rotation speed of the magnetic gear 35 shown in FIG. 15 is controlled by controlling the current cycle of each phase.

(磁気ギア28が自転せずに公転する場合)
図16では、磁気ギア28が自転せずに公転する場合の動作について、図15と同様に磁気ギア28の様子をグラフ81、82に対応させてカラムB1〜B9に示している。この場合、プレート45のコイル48Aについては、グラフ81の横軸を右側から左側に向かうように各電流値が制御され、プレート45のコイル48Bについては、グラフ82の横軸を左側から右側に向かうように各電流値が制御される。そして、コイル48Aに供給される電流の周期と、コイル48Bに供給される電流の周期とは互いに等しい。
(When the magnetic gear 28 revolves without rotating)
In FIG. 16, regarding the operation when the magnetic gear 28 revolves without rotating, the state of the magnetic gear 28 is shown in columns B <b> 1 to B <b> 9 corresponding to the graphs 81 and 82 as in FIG. 15. In this case, for the coil 48A of the plate 45, each current value is controlled so that the horizontal axis of the graph 81 is directed from the right side to the left side, and for the coil 48B of the plate 45, the horizontal axis of the graph 82 is directed from the left side to the right side. Thus, each current value is controlled. The cycle of the current supplied to the coil 48A is equal to the cycle of the current supplied to the coil 48B.

先ず、カラムB1では磁極47A群及び磁極47B群について、図15のカラムA1で説明したように、夫々グラフ81、グラフ82の時刻1で示すように電流が供給されている。つまり、プレート45Aの磁極47A、47BがS極、プレート45Bの磁極47A、47B及びプレート45Cの磁極47A、47BがN極となっている。そして、磁極28A〜28Hのうち、磁極28Aが回転テーブル2の最も中心軸寄り、磁極28Eが回転テーブル2の最も周縁寄りに位置しており、これらの磁極28A、磁極28Eがプレート45Aの磁極47A、47B上に夫々位置している。   First, in the column B1, the current is supplied to the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group as shown at time 1 in the graph 81 and the graph 82 as described in the column A1 in FIG. That is, the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A are S poles, and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45C are N poles. Of the magnetic poles 28A to 28H, the magnetic pole 28A is located closest to the center axis of the turntable 2, and the magnetic pole 28E is located closest to the periphery of the turntable 2. These magnetic poles 28A and 28E are the magnetic poles 47A of the plate 45A. , 47B, respectively.

上記のカラムB1の状態から、回転機構22により磁気ギア28が公転し、磁極47A群及び47B群の上方を平面視時計回りに移動すると共に、磁極47A群及び47B群について、R相及びT相の電流が下降すると共にS相の電流が増加する。それによって、磁極28A、28Eの進行路の下方におけるプレート45Bの磁極47A、47Bの極性がN極から無極性となり(カラムB2、グラフ81の時刻12、82の時刻2)、次いでS極になると共に磁極28A、28Eがこのプレート45Bの磁極47A、47Bの上方に位置する(カラムB3、グラフ81の時刻11、82の時刻3)。そして、磁極28A、28Eが、このように極性が変化した磁極47A、47Bに吸引されることで、磁気ギア28の向きが保持される、即ち磁気ギア28の自転が起こらない。   From the state of the column B1, the magnetic gear 28 revolves by the rotation mechanism 22 and moves above the magnetic poles 47A and 47B in a clockwise direction in plan view, and the R phase and the T phase for the magnetic poles 47A and 47B. As the current decreases, the S-phase current increases. As a result, the polarities of the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B below the traveling path of the magnetic poles 28A and 28E change from N pole to nonpolarity (column B2, time 12 at time 12 and 82 in the graph 81), and then S pole. At the same time, the magnetic poles 28A and 28E are positioned above the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B (column B3, time 11 of time 81 and time 3 of graph 81). The magnetic poles 28A and 28E are attracted to the magnetic poles 47A and 47B whose polarities have changed in this way, whereby the orientation of the magnetic gear 28 is maintained, that is, the magnetic gear 28 does not rotate.

その後、磁極47A群及び47B群について、R相の電流の下降及びS相の電流の上昇が続けられると共にT相の電流が極小値から増加し、プレート45Aの磁極47A、47Bの極性がS極から無極性となった後(カラムB4、グラフ81の時刻10、82の時刻4)、N極となる(カラムB5、グラフ81の時刻9、82の時刻5)。然る後、磁極47A群及び47B群について、R相の電流が低下を続け、S相の電流が極大値から下降し、T相の電流が増加を続ける。それによって、磁極28A、28Bの進行路の下方におけるプレート45Cの磁極47A、47Bの極性がN極から無極性となり(カラムB6、グラフ81の時刻8、82の時刻6)、次いでS極になると共に磁極28A、28Eがこのプレート45Aの磁極47A、47Bの上方に位置する(カラムB7、グラフ81の時刻7、82の時刻7)。そして、磁極28A、28Eが、このように極性が変化した磁極47A、47Bに吸引されることで、磁気ギア28の向きが保持される。   Thereafter, for the magnetic poles 47A and 47B, the decrease in the R-phase current and the increase in the S-phase current continue and the T-phase current increases from the minimum value, and the polarities of the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A become the S pole. From the time point to column N4 (column B4, time 10 of graph 81, time 4 of time 82), and then the polarity of N (column B5, time 9 of graph 81, time 5 of time 82). Thereafter, for the magnetic poles 47A and 47B, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current decreases from the maximum value, and the T-phase current continues to increase. As a result, the polarities of the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45C below the traveling path of the magnetic poles 28A and 28B change from the N pole to the nonpolarity (column B6, time 8 of the graph 81, time 6 of the time 82), and then the S pole. At the same time, the magnetic poles 28A and 28E are positioned above the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A (column B7, time 7 of graph 81, time 7 of time 82). The orientation of the magnetic gear 28 is maintained by attracting the magnetic poles 28A and 28E to the magnetic poles 47A and 47B whose polarities have changed in this way.

以降は、磁極47A群及び47B群について、R相の電流が極小値から増加し、S相の電流が下降を続け、T相の電流が上昇を続け、プレート45Bの磁極47A、47Bの極性がS極から無極性となり(カラムB8、グラフ81の時刻8、82の時刻6)、その後N極に変化する(カラムB9、グラフ81の時刻7、82の時刻7)。   Thereafter, for the magnetic poles 47A and 47B, the R-phase current increases from the minimum value, the S-phase current continues to decrease, the T-phase current continues to increase, and the polarities of the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B change. It becomes nonpolar from the S pole (column B8, time 8 at time 8 and 82 in the graph 81), and then changes to N pole (column B9, time 7 at time 82 in the graph 81, time 7 at 82).

カラムB9に示した状態の後、磁極47A群及び47B群に供給される電流の変化により、磁極28A、28Eの進行路の下方におけるプレート45Aの磁極47A、47Bの極性がN極から無極性となり、磁極28A、28Eが当該プレート45Aの磁極47A、47B上に位置するときにはS極とされる。それによって、磁気ギア28の向きが保持され、磁気ギア28は自転せずに公転を続ける。その後、回転テーブル2の回転が停止すると共に磁極47A群及び47B群への給電が停止することで、自転しない磁気ギア28の公転が終了する。   After the state shown in column B9, the polarities of the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A below the traveling path of the magnetic poles 28A and 28E change from the N pole to the nonpolarity due to the change in the current supplied to the magnetic poles 47A and 47B. When the magnetic poles 28A and 28E are positioned on the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A, they are set to the S pole. Thereby, the orientation of the magnetic gear 28 is maintained, and the magnetic gear 28 continues to revolve without rotating. Thereafter, the rotation of the rotary table 2 is stopped and the power supply to the magnetic poles 47A and 47B is stopped, whereby the revolution of the magnetic gear 28 that does not rotate is completed.

ところで、説明の便宜上、磁極47A群及び47B群において、磁極28A、28Eの下方の磁極の極性を中心に説明してきたが、上記のように磁気ギア28の公転中の磁極47A群及び47B群に供給される電流が制御されることで、回転テーブル2の中心軸側に位置するS極である磁極28B、28H、回転テーブル2の周端側に位置するS極である磁極28D、28Fの下方に位置する磁極47A及び47BについてはN極とされる。つまり、磁極47A群及び47B群のうち、磁極28A、28Eの下方に位置する磁極はS極、磁極28B、28H、28D、28Fの下方に位置する磁極はN極となるように各磁極の極性が制御されることで、磁気ギア28は自転せずに公転を続けることができる。このように磁気ギア35が自転せずに公転する場合、磁気ギア35の公転速度に応じて、電流の周期が制御されることになる。   By the way, for convenience of explanation, in the magnetic poles 47A and 47B, the explanation has centered on the polarity of the magnetic poles below the magnetic poles 28A and 28E, but as described above, the magnetic poles 47A and 47B in the revolving state of the magnetic gear 28 By controlling the supplied current, the magnetic poles 28B and 28H, which are S poles located on the center axis side of the turntable 2, and the magnetic poles 28D, 28F which are S poles located on the peripheral end side of the turntable 2 are below. The magnetic poles 47A and 47B located at the center are N poles. That is, of the magnetic poles 47A and 47B, the polarity of each magnetic pole is such that the magnetic poles located below the magnetic poles 28A and 28E are S poles, and the magnetic poles located below the magnetic poles 28B, 28H, 28D and 28F are N poles. Is controlled, the magnetic gear 28 can continue to revolve without rotating. In this way, when the magnetic gear 35 revolves without rotating, the current cycle is controlled according to the revolution speed of the magnetic gear 35.

(磁気ギア28が自転しながら公転する場合)
図17では、磁気ギア28が自転しながら公転する場合の動作について、図15と同様に、磁気ギア28の様子をグラフ81、82に対応させてカラムC1〜C9に示している。この場合、プレート45のコイル48Aについてはグラフ82の横軸を右側から左側に向かうように各電流値が制御され、プレート45のコイル48Bについては、グラフ82の横軸を左側から右側に向かうように各電流値が制御される。そして、コイル48Aに供給される電流の周期と、コイル48Bに供給される電流の周期とは互いに異なり、コイル48Bに供給される電流の周期の方が短い。
(When the magnetic gear 28 revolves while rotating)
In FIG. 17, regarding the operation when the magnetic gear 28 revolves while rotating, the state of the magnetic gear 28 is shown in columns C <b> 1 to C <b> 9 corresponding to the graphs 81 and 82 as in FIG. 15. In this case, each current value is controlled so that the horizontal axis of the graph 82 is directed from the right side to the left side for the coil 48A of the plate 45, and the horizontal axis of the graph 82 is directed from the left side to the right side for the coil 48B of the plate 45. Each current value is controlled. The cycle of the current supplied to the coil 48A and the cycle of the current supplied to the coil 48B are different from each other, and the cycle of the current supplied to the coil 48B is shorter.

先ず、カラムC1に示す状態では、磁極47A群及び磁極47B群について、図15のカラムA1で説明したように、夫々グラフ81、グラフ82の時刻1で示すように電流が供給されている。つまり、プレート45Aの磁極47A、47BがS極、プレート45Bの磁極47A、47B及びプレート45Cの磁極47A、47BがN極となっている。そして、磁極28A、磁極28Eがプレート45Aの磁極47A、47B上に夫々位置している。   First, in the state shown in the column C1, the current is supplied to the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group as shown at time 1 in the graph 81 and the graph 82, respectively, as described in the column A1 in FIG. That is, the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A are S poles, and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45B and the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45C are N poles. The magnetic pole 28A and the magnetic pole 28E are positioned on the magnetic poles 47A and 47B of the plate 45A, respectively.

上記のカラムC1の状態から、回転機構22により磁気ギア28が公転し、磁極47A群及び47B群の上方を平面視時計回りに移動すると共に、磁極47A群、47B群について、R相及びT相の電流が下降すると共にS相の電流が増加する。それによって、プレート45Bの磁極47Aの極性がN極から無極性となると共に、プレート45Bの磁極47Bの極性がN極から無極性になった後、S極となる(カラムC2、グラフ81の時刻12、82の時刻2−3間)。磁気ギア28のN極である磁極28Eから見てすぐ前方側に位置するプレート45Bの磁極47Bの極性がS極となったこと、及び磁気ギア28のN極である磁極28Aから見て後方へと向かうプレート45Aの磁極47Aが依然としてS極となっていることで、公転する磁気ギア28は平面視時計回りに自転する。   From the state of the column C1, the magnetic gear 28 is revolved by the rotation mechanism 22 and moves clockwise above the magnetic poles 47A and 47B, and the R and T phases of the magnetic poles 47A and 47B As the current decreases, the S-phase current increases. As a result, the polarity of the magnetic pole 47A of the plate 45B changes from the N pole to the nonpolarity, and after the polarity of the magnetic pole 47B of the plate 45B changes from the N pole to the nonpolarity, the polarity changes to the S pole (column C2, time of graph 81). 12 and 82 between times 2-3). The polarity of the magnetic pole 47B of the plate 45B located immediately on the front side when viewed from the magnetic pole 28E that is the N pole of the magnetic gear 28 is changed to the S pole, and rearward when viewed from the magnetic pole 28A that is the N pole of the magnetic gear 28. Since the magnetic pole 47A of the plate 45A facing the S pole is still the S pole, the revolving magnetic gear 28 rotates clockwise in a plan view.

然る後、磁極47A群については、引き続きR相及びT相の電流が下降すると共にS相の電流が増加する。磁極47B群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が増加を続け、T相の電流が下降して極小値となった後に上昇する。それによって、プレート45Aの磁極47BについてはS極からN極に変移する(カラムC3、グラフ81の時刻11、82の時刻4−5間)。このプレート45Aの磁極47Bが、磁気ギア28において当該磁極47B付近に位置しているS極である磁極28Dを引き寄せ、さらに磁気ギア28の自転が進行する。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase and T-phase currents continue to decrease and the S-phase current increases. For the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current continues to increase, and the T-phase current decreases and rises after reaching a minimum value. As a result, the magnetic pole 47B of the plate 45A shifts from the S pole to the N pole (column C3, between time 11 and time 4-5 of the graph 81). The magnetic pole 47B of the plate 45A attracts the magnetic pole 28D which is the S pole located in the vicinity of the magnetic pole 47B in the magnetic gear 28, and the rotation of the magnetic gear 28 further proceeds.

その後、磁極47A群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が上昇を続け、T相の電流が極小値から増加する。磁極47B群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が極大値になった後に下降し、T相の電流が上昇する。それによって、プレート45Aの磁極47A及びプレート45Cの磁極47Bについては無極性となる(カラムC4、グラフ81の時刻10、82の時刻6)。続いて、磁極47A群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が上昇を続け、T相の電流が上昇を続ける。磁極47B群については、R相の電流が極小値となった後で上昇し、S相の電流が下降を続け、T相の電流が上昇を続ける。それによって、プレート45Aの磁極47AはN極となり、プレート45Cの磁極47BについてはS極となる。磁気ギア28のN極である磁極28Eから見てすぐ前方側に位置するプレート45Cの磁極47Bの極性がS極となったこと、及び磁気ギア28のN極である磁極28Aから見て後方へと向かうプレート45Bの磁極47Aが依然としてS極となっていることで、公転する磁気ギア28はさらに自転する(カラムC5、グラフ81の時刻9、82の時刻7−8間)。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current continues to increase, and the T-phase current increases from the minimum value. With respect to the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to decrease, decreases after the S-phase current reaches the maximum value, and the T-phase current increases. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45A and the magnetic pole 47B of the plate 45C become nonpolar (column C4, time 10 of the graph 81, time 6 of the graph 81). Subsequently, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current continues to increase, and the T-phase current continues to increase. Regarding the magnetic pole 47B group, the R-phase current increases after reaching a minimum value, the S-phase current continues to decrease, and the T-phase current continues to increase. Thereby, the magnetic pole 47A of the plate 45A becomes an N pole, and the magnetic pole 47B of the plate 45C becomes an S pole. The polarity of the magnetic pole 47B of the plate 45C located immediately on the front side when viewed from the magnetic pole 28E that is the N pole of the magnetic gear 28 is changed to the S pole, and the rear side when viewed from the magnetic pole 28A that is the N pole of the magnetic gear 28. Since the magnetic pole 47 </ b> A of the plate 45 </ b> B that is facing is still the S pole, the revolving magnetic gear 28 further rotates (between column C <b> 5 and time 7-8 of time 9 and 82 in the graph 81).

その後、磁極47A群については、R相の電流が下降を続け、S相の電流が極大値から下降し、T相の電流が増加を続ける。磁極47B群については、R相の電流が上昇を続け、S相の電流が下降を続け、T相の電流が極大値になった後に下降する。それによって、プレート45Cの磁極47Aについては無極性となり、プレート45Bの磁極47BについてはN極となる(カラムC6、グラフ81の時刻8、82の時刻9-10間)。そして、磁極47A群については、R相及びS相の電流が下降を続け、T相の電流が増加を続ける。磁極47B群については、R相の電流が上昇を続け、S相の電流が下降を続けて極小値となり、T相の電流が下降を続ける。それによって、プレート45Cの磁極47AについてはS極となり、プレート45Aの磁極47BについてはS極となる。磁気ギア28のN極である磁極28Eから見てすぐ前方側に位置するプレート45Aの磁極47Bの極性がS極となったこと、及び磁気ギア28のN極である磁極28Aから見て後方へと向かうプレート45Bの磁極47Aが依然としてS極となっていることで、公転する磁気ギア28はさらに自転し、S極である磁極28Dが回転テーブル2の周端部寄りへ、S極である磁極28Hが回転テーブル2の中心軸寄りへと移動する(カラムC7、グラフ81の時刻7、82の時刻11)。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to decrease, the S-phase current decreases from the maximum value, and the T-phase current continues to increase. Regarding the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to increase, the S-phase current continues to decrease, and decreases after the T-phase current reaches the maximum value. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45C becomes non-polar, and the magnetic pole 47B of the plate 45B becomes N-pole (column C6, between time 8 and time 9-10 of the graph 81). For the magnetic pole 47A group, the R-phase and S-phase currents continue to decrease, and the T-phase current continues to increase. For the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to increase, the S-phase current continues to decrease and reaches a minimum value, and the T-phase current continues to decrease. Thereby, the magnetic pole 47A of the plate 45C becomes the S pole, and the magnetic pole 47B of the plate 45A becomes the S pole. The polarity of the magnetic pole 47B of the plate 45A located immediately on the front side when viewed from the magnetic pole 28E that is the N pole of the magnetic gear 28 is changed to the S pole, and rearward when viewed from the magnetic pole 28A that is the N pole of the magnetic gear 28. Because the magnetic pole 47A of the plate 45B facing toward the S pole is still the S pole, the revolving magnetic gear 28 further rotates, and the magnetic pole 28D that is the S pole moves closer to the peripheral end of the turntable 2 and the magnetic pole that is the S pole. 28H moves closer to the center axis of the turntable 2 (column C7, time 7 in the graph 81, time 11 in the 82).

その後、磁極47A群については、R相の電流が極小値から増加し、S相の電流が下降を続け、T相の電流が増加を続ける。磁極47B群については、R相の電流が上昇を続け、S相の電流が極小値から増加し、T相の電流が下降を続ける。それによって、プレート45Bの磁極47Aについては無極性となり、プレート45Cの磁極47BについてはN極となる(カラムC8、グラフ81の時刻6、82の時刻12-1間)。そして磁極47A群については、R相の電流が増加を続け、S相の電流が下降を続け、T相の電流が増加を続けて極大値となる。磁極47B群については、R相の電流が極大値となった後に下降し、S相の電流が増加を続け、T相の電流が下降を続ける。それによって、プレート45Bの磁極47AについてはN極となり、プレート45Bの磁極47BについてはS極となる。   Thereafter, for the magnetic pole 47A group, the R-phase current increases from the minimum value, the S-phase current continues to decrease, and the T-phase current continues to increase. For the magnetic pole 47B group, the R-phase current continues to increase, the S-phase current increases from the minimum value, and the T-phase current continues to decrease. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45B becomes non-polar, and the magnetic pole 47B of the plate 45C becomes N-pole (column C8, time 6-1, time 12-1 of the graph 81). For the magnetic pole 47A group, the R-phase current continues to increase, the S-phase current continues to decrease, and the T-phase current continues to increase and reaches a maximum value. As for the magnetic pole 47B group, the current decreases in the R phase after reaching the maximum value, the current in the S phase continues to increase, and the current in the T phase continues to decrease. As a result, the magnetic pole 47A of the plate 45B becomes an N pole, and the magnetic pole 47B of the plate 45B becomes an S pole.

このとき、磁気ギア28のN極である磁極28E、S極である磁極28Dから見て、夫々すぐ前方側に位置するプレート45Aの磁極47Bの極性がS極、N極となっている。また、磁気ギア28のN極である磁極28Aから見て後方へと向かうプレート45Cの磁極47AがS極、磁気ギア28のS極である磁極28Hから見て後方へと向かうプレート45Aの磁極47AがN極となっている。それによって、公転する磁気ギア28はさらに自転する(カラムC9、グラフ81の時刻5、82の時刻2−3間)。以降も同様にグラフ81、82に示す電流の変化に従って磁極47A群、磁極47B群の磁極が変化し、公転する磁気ギア28が磁極47A群、磁極47B群の磁力を受けて、磁気ギア28の自転が続けられる。その後、回転テーブル2の回転が停止すると共に磁極47A群及び47B群への給電が停止することで、自転しない磁気ギア28の公転が終了する。なお、この図17で説明した磁気ギア28が回転する様子は一例であり、電流の周期及び公転の速度を調整することで、公転速度に対する磁気ギア28の自転速度を調整することができる。以上、図15〜図17で示したように、磁気ギア28については自転と公転とを互いに独立して行うことができる。   At this time, the polarities of the magnetic pole 47B of the plate 45A located immediately in front of the magnetic pole 28E and the magnetic pole 28D as the S pole of the magnetic gear 28 are the S pole and the N pole, respectively. Further, the magnetic pole 47A of the plate 45C heading backward as viewed from the magnetic pole 28A which is the N pole of the magnetic gear 28 is the S pole, and the magnetic pole 47A of the plate 45A heading backward as viewed from the magnetic pole 28H which is the S pole of the magnetic gear 28. Is the N pole. As a result, the revolving magnetic gear 28 further rotates (between column C9, time 5 in graph 81, and time 2-3 in 82). Thereafter, similarly, the magnetic poles of the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group change according to the change of the current shown in the graphs 81 and 82, and the revolving magnetic gear 28 receives the magnetic force of the magnetic pole 47A group and the magnetic pole 47B group. Rotation continues. Thereafter, the rotation of the rotary table 2 is stopped and the power supply to the magnetic poles 47A and 47B is stopped, whereby the revolution of the magnetic gear 28 that does not rotate is completed. The manner in which the magnetic gear 28 described with reference to FIG. 17 rotates is an example, and the rotation speed of the magnetic gear 28 relative to the revolution speed can be adjusted by adjusting the period of the current and the revolution speed. As described above, as shown in FIGS. 15 to 17, the magnetic gear 28 can rotate and revolve independently of each other.

続いて、成膜装置1によって行われる成膜処理の一例について説明する。以下に示す例では、図17で説明したように磁気ギア28の公転と自転とが並行して行われ、それによってウエハWが自転及び公転して成膜処理が行われる。この成膜処理では、回転テーブル2の回転とウエハホルダ24の回転とは同期しない。より具体的には、真空容器11内の所定の位置に第1の向きを向いた状態から回転テーブル2が1回転し、再度所定の位置に位置したときに、ウエハWが第1の向きとは異なる第2の向きに向けられるような回転速度(自転速度)でウエハWが自転する。   Next, an example of a film forming process performed by the film forming apparatus 1 will be described. In the example shown below, as described with reference to FIG. 17, the revolution and rotation of the magnetic gear 28 are performed in parallel, whereby the wafer W rotates and revolves to perform the film forming process. In this film forming process, the rotation of the turntable 2 and the rotation of the wafer holder 24 are not synchronized. More specifically, when the turntable 2 rotates once from a state in which the first direction is directed to a predetermined position in the vacuum vessel 11 and is again positioned at the predetermined position, the wafer W is set to the first direction. The wafer W rotates at a rotation speed (rotation speed) that is directed in a different second direction.

先ず図示しない搬送機構によりウエハWが、各ウエハホルダ24に載置される(図18)。以降、回転テーブル2に載置されたウエハWを模式的に示した図18〜図21を適宜参照して説明する。図18〜図21では、図示の便宜上、各ウエハWをW1〜W5として示している。また、成膜処理中に変位するウエハWの向きを示すために、成膜処理前のこれらウエハW1〜W5の直径について、回転テーブル2の直径と一致する領域に回転テーブル2の中心へ向かう矢印A1〜A5を付して示している。   First, the wafer W is placed on each wafer holder 24 by a transfer mechanism (not shown) (FIG. 18). Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 18 to 21 schematically showing the wafer W placed on the turntable 2. 18 to 21, the respective wafers W are shown as W1 to W5 for convenience of illustration. Further, in order to indicate the direction of the wafer W that is displaced during the film forming process, the arrows directed to the center of the turntable 2 in the region that matches the diameter of the turntable 2 with respect to the diameters of the wafers W1 to W5 before the film forming process. A1 to A5 are attached.

上記のウエハW1〜W5の載置後にゲートバルブ38が閉じられ、排気口35、36からの排気により真空容器11内が所定の圧力の真空雰囲気となり、分離ガスノズル62、65からN2ガスが回転テーブル2に供給される。また、回転テーブル2の中心領域形成部C及び回転テーブル2の下方側のガス供給管15からパージガスとしてN2ガスが供給され、回転テーブル2の中心部側から周縁部側へ流れる。さらに、ヒーター33の温度が上昇し、ヒーター33からの輻射熱により回転テーブル2及びウエハホルダ24が加熱され、ウエハホルダ24からの伝熱によって各ウエハW1〜W5が所定の温度に加熱される。   After placing the wafers W1 to W5, the gate valve 38 is closed, and the vacuum chamber 11 is evacuated to a predetermined pressure by exhausting from the exhaust ports 35 and 36, and the separation gas nozzles 62 and 65 supply N2 gas from the rotary table. 2 is supplied. Further, N 2 gas is supplied as a purge gas from the central region forming part C of the turntable 2 and the gas supply pipe 15 below the turntable 2 and flows from the center side of the turntable 2 to the peripheral side. Further, the temperature of the heater 33 rises, the rotary table 2 and the wafer holder 24 are heated by the radiant heat from the heater 33, and the wafers W <b> 1 to W <b> 5 are heated to a predetermined temperature by the heat transfer from the wafer holder 24.

然る後、図17で説明した磁気ギア28の自転及び公転、即ちウエハホルダ24に載置されたウエハWの公転と自転とが開始される。例えばこれら公転及び自転の開始と同時に、原料ガスノズル61、酸化ガスノズル63、プラズマ発生用ガスノズル64からの各ガスの供給と、高周波電源76からアンテナ75への高周波の印加によるプラズマの形成と、が開始される。図19は、そのように成膜が開始されてから時間が経過し、回転テーブル2が成膜開始から180°回転し、前記自転によってウエハWの向きが変わった状態を示している。   Thereafter, the rotation and revolution of the magnetic gear 28 described with reference to FIG. 17, that is, the revolution and rotation of the wafer W placed on the wafer holder 24 are started. For example, simultaneously with the start of these revolutions and rotations, the supply of each gas from the source gas nozzle 61, the oxidizing gas nozzle 63, and the plasma generating gas nozzle 64 and the formation of plasma by applying a high frequency from the high frequency power source 76 to the antenna 75 are started. Is done. FIG. 19 shows a state in which the time has elapsed since the start of film formation, the rotary table 2 has rotated 180 ° from the start of film formation, and the orientation of the wafer W has changed due to the rotation.

図22は、真空容器11内の各ガスの流れを矢印で示している。吸着領域R1と酸化領域R2との間にN2ガスが供給される分離領域Dを設けているので、吸着領域R1に供給される原料ガス及び酸化領域R2に供給される酸化ガスは、回転テーブル2上で互いに混合されずに前記N2ガスと共に排気口35から排気される。また、吸着領域R1とプラズマ形成領域R3との間にもN2ガスが供給される分離領域Dを設けているので、原料ガスと、プラズマ形成領域R3に供給されるプラズマ発生用ガス及びプラズマ形成領域R3の回転方向上流側から当該分離領域Dに向かう酸化ガスとは、回転テーブル2上で互いに混合されずに、前記N2ガスと共に排気口36から排気される。上記の中心領域形成部C及びガス供給管15から供給されたN2ガスも、排気口35、36から除去される。   FIG. 22 shows the flow of each gas in the vacuum vessel 11 with arrows. Since the separation region D to which the N2 gas is supplied is provided between the adsorption region R1 and the oxidation region R2, the source gas supplied to the adsorption region R1 and the oxidation gas supplied to the oxidation region R2 are the turntable 2 The exhaust gas is exhausted from the exhaust port 35 together with the N2 gas without being mixed with each other. Further, since the separation region D to which N2 gas is supplied is also provided between the adsorption region R1 and the plasma formation region R3, the source gas, the plasma generating gas and the plasma formation region to be supplied to the plasma formation region R3 are provided. The oxidizing gas from the upstream side in the rotation direction of R3 toward the separation region D is exhausted from the exhaust port 36 together with the N2 gas without being mixed with each other on the rotary table 2. The N 2 gas supplied from the central region forming part C and the gas supply pipe 15 is also removed from the exhaust ports 35 and 36.

上記のように各ガスの供給と排気とが行われた状態で、ウエハW1〜W5は、自転しながら原料ガスノズル61のノズルカバー57の下方の吸着領域R1、酸化ガスノズル63の下方の酸化領域R2、プラズマ形成部61の下方のプラズマ形成領域R3を、順番に繰り返し移動する。吸着領域R1では原料ガスノズル61から吐出されたBTBASガスがウエハWに吸着され、酸化領域R2では吸着されたBTBASガスが、酸化ガスノズル63から供給されたOガスにより酸化されて、酸化シリコンの分子層が1層あるいは複数層形成される。プラズマ形成領域R3では、前記酸化シリコンの分子層がプラズマに曝されて改質される。 With the supply and exhaust of each gas as described above, the wafers W1 to W5 rotate while rotating while the adsorption region R1 below the nozzle cover 57 of the source gas nozzle 61 and the oxidation region R2 below the oxidation gas nozzle 63. The plasma forming region R3 below the plasma forming unit 61 is repeatedly moved in order. In the adsorption region R1, the BTBAS gas discharged from the raw material gas nozzle 61 is adsorbed by the wafer W, and in the oxidation region R2, the adsorbed BTBAS gas is oxidized by the O 3 gas supplied from the oxidizing gas nozzle 63 to form silicon oxide molecules. One or more layers are formed. In the plasma formation region R3, the molecular layer of silicon oxide is exposed to plasma and modified.

上記のようにウエハホルダ24は回転テーブル2の回転と同期せずに回転し、各ウエハW1〜W5は、吸着領域R1の所定の位置に位置する度に、異なる向きに向けられる。図20は成膜処理開始から回転テーブル2が1回転した状態を示している。そして、図21は、図9に示す状態からさらに回転テーブル2の回転が続けられ、一例としてウエハW1〜W5の向きが成膜処理開始時の向きから180°回転した向きに向けられた状態を示している。このようにウエハW1〜W5の向きが変化することで、ウエハWの周方向における各部が、吸着領域R1内の互いに異なる各位置を通過する。従って、吸着領域R1内の前記各位置で原料ガスの濃度分布にばらつきが生じていても、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハWに吸着される原料ガスの量をウエハWの周方向における各部で揃えることができる。結果として、前記ウエハWの周方向における各部で、ウエハWに形成されるSiO2膜の膜厚の偏りを抑えることができる。   As described above, the wafer holder 24 rotates without being synchronized with the rotation of the turntable 2, and each wafer W1 to W5 is directed in a different direction each time it is located at a predetermined position in the suction region R1. FIG. 20 shows a state in which the turntable 2 has made one rotation since the start of the film forming process. FIG. 21 shows a state in which the rotation of the turntable 2 is further continued from the state shown in FIG. 9 and the direction of the wafers W1 to W5 is directed to a direction rotated 180 ° from the direction at the start of the film forming process. Show. As the orientation of the wafers W1 to W5 changes in this way, each part in the circumferential direction of the wafer W passes through different positions in the suction region R1. Therefore, even if the concentration distribution of the source gas varies at each position in the adsorption region R1, the amount of the source gas adsorbed on the wafer W from the start of the film formation process to the end of the film formation process is determined. Can be aligned at each part in the direction. As a result, it is possible to suppress the uneven thickness of the SiO 2 film formed on the wafer W at each portion in the circumferential direction of the wafer W.

このように回転テーブル2の回転が続けられて酸化シリコンの分子層が順次積層され、酸化シリコン膜が形成されると共にその膜厚が次第に大きくなる。そして、設定された目標膜厚が得られるように成膜処理が行われると、回転テーブル2の回転とウエハホルダ24の回転とが停止し、成膜処理が終了する。例えばこの成膜処理終了時には、ウエハW1〜W5は成膜処理開始時と同じ位置に位置し、各ウエハW1〜W5の向きは、成膜処理開始時と同じ向きに向けられる。従って、ウエハW1〜W5は、図18で示した位置、向きに置かれ、成膜処理開始から終了までに各々整数回自転している。また、この成膜処理終了時には、ガスノズル61〜ガスノズル65からの各ガスの供給及びプラズマの形成についても停止される。然る後、ウエハW1〜W5が搬送機構により真空容器11内から搬出される。   In this way, the rotation of the turntable 2 is continued and the silicon oxide molecular layers are sequentially stacked to form the silicon oxide film and the film thickness gradually increases. Then, when the film forming process is performed so as to obtain the set target film thickness, the rotation of the turntable 2 and the rotation of the wafer holder 24 are stopped, and the film forming process ends. For example, at the end of the film forming process, the wafers W1 to W5 are located at the same position as when the film forming process is started, and the directions of the wafers W1 to W5 are directed to the same direction as when the film forming process is started. Therefore, the wafers W1 to W5 are placed at the positions and orientations shown in FIG. 18, and each of them rotates an integer number of times from the start to the end of the film forming process. At the end of the film forming process, the supply of each gas from the gas nozzle 61 to the gas nozzle 65 and the formation of plasma are also stopped. Thereafter, the wafers W1 to W5 are unloaded from the vacuum container 11 by the transfer mechanism.

上記の成膜装置1においては、回転テーブル2を回転させることにより、回転テーブル2の表面のウエハホルダ24に載置されたウエハWを公転させながら当該ウエハWに対して処理ガスを供給して処理するにあたり、ウエハホルダ24と共に回転する複数の磁極に構成される磁気ギア28と、回転テーブル2の周方向に沿って磁気ギア28の自転用の磁極48A群及び磁極48B群を構成するプレート45群とを設けている。そして、磁気ギア28の磁極とプレート45の磁極48A群及び磁極48B群との間の磁力により磁気ギア28が自転するようにプレート45のコイル48A及び48Bに電流を供給している。従って、ウエハWを回転テーブル2の回転とは独立して自転させることができるため、ウエハWの周方向について膜厚の均一性を良好にすることができる。そのため、ウエハWの全体で膜厚の均一性を高くすることもできるし、背景技術の項目で説明したようにウエハWに同心円状の膜厚分布を形成した上で、周方向における膜厚の均一性を高くすることもできる。   In the film forming apparatus 1, by rotating the turntable 2, the processing gas is supplied to the wafer W while the wafer W placed on the wafer holder 24 on the surface of the turntable 2 is revolved and processed. In doing so, a magnetic gear 28 constituted by a plurality of magnetic poles rotating together with the wafer holder 24, and a group of plates 45 constituting the magnetic poles 48A and 48B for rotation of the magnetic gear 28 along the circumferential direction of the rotary table 2; Is provided. A current is supplied to the coils 48A and 48B of the plate 45 so that the magnetic gear 28 rotates by the magnetic force between the magnetic pole of the magnetic gear 28 and the magnetic poles 48A and 48B of the plate 45. Therefore, since the wafer W can be rotated independently of the rotation of the turntable 2, the film thickness uniformity in the circumferential direction of the wafer W can be improved. Therefore, the uniformity of the film thickness can be increased over the entire wafer W, and as described in the background art section, the film thickness in the circumferential direction can be increased after the concentric film thickness distribution is formed on the wafer W. Uniformity can also be increased.

ところで、成膜処理としては図18〜図21で示したように行うことに限られない。例えば、図22で説明したように真空容器11内に各ガスを供給した状態で、図16で説明したように磁気ギア28が自転しないように回転テーブル2をm回転させて成膜を行う(ステップS1)。mは任意の数字である。その後、例えば一旦原料ガスの供給、酸化ガスの供給及びプラズマの形成を停止し、図15で説明したように、回転テーブル2の回転が停止した状態でウエハWの向きが例えば90°変更されるように、当該ウエハWを自転させる(ステップS2)。   By the way, the film forming process is not limited to the one shown in FIGS. For example, in the state where each gas is supplied into the vacuum vessel 11 as described with reference to FIG. 22, film formation is performed by rotating the turntable 2 m so that the magnetic gear 28 does not rotate as described with reference to FIG. Step S1). m is an arbitrary number. Thereafter, for example, the supply of the source gas, the supply of the oxidizing gas, and the plasma formation are once stopped, and the direction of the wafer W is changed by, for example, 90 ° with the rotation of the turntable 2 stopped as described with reference to FIG. In this manner, the wafer W is rotated (step S2).

その後、原料ガスの供給、酸化ガスの供給及びプラズマの形成を再開すると共に磁気ギア28が自転しないように回転テーブル2をm回転させて成膜を行う。つまりステップS1を再度行う。このようにステップS1、S2を4回繰り返し行う。ステップS1、S2を4回繰り返し行った後、さらにステップS1、S2を4回繰り返し行ってもよい。このような成膜処理を行う場合でもウエハWについて、領域R1〜R3を通過するときの向きが変更されることで、ウエハWの周方向において均一性高い膜厚の膜を成膜することができる。   Thereafter, the supply of the source gas, the supply of the oxidizing gas, and the formation of the plasma are restarted, and the film is formed by rotating the turntable 2 m so that the magnetic gear 28 does not rotate. That is, step S1 is performed again. In this way, steps S1 and S2 are repeated four times. After steps S1 and S2 are repeated four times, steps S1 and S2 may be further repeated four times. Even when such a film forming process is performed, a film having a highly uniform film thickness can be formed in the circumferential direction of the wafer W by changing the orientation of the wafer W when passing through the regions R1 to R3. it can.

なお、後述の評価試験で示すようにステップS2でウエハWの向きを変える角度は90°に限られず、この角度が小さいほどウエハWの面内全体に均一性高い処理を行うことができる。ただし、ウエハWの周方向に均一性高い処理を行うために、(360°/ウエハWの向きを変える角度)の倍数だけ、ステップS1の回転テーブル2をm回転させる成膜処理を行う。つまり上記の90°向きを変える場合は、360°/90°=4であるので、4×A(Aは整数)回ステップS1を行う。   As shown in an evaluation test described later, the angle at which the orientation of the wafer W is changed in step S2 is not limited to 90 °, and processing with higher uniformity can be performed on the entire surface of the wafer W as the angle decreases. However, in order to perform processing with high uniformity in the circumferential direction of the wafer W, film forming processing is performed in which the rotary table 2 in step S1 is rotated by m by a multiple of (360 ° / angle for changing the direction of the wafer W). That is, in the case of changing the 90 ° direction, 360 ° / 90 ° = 4, so step S1 is performed 4 × A (A is an integer) times.

上記のように成膜装置1は、ウエハWの公転と自転とを独立して行うことができるので、形成する膜の種類や膜厚に応じて、膜質が良好になるようにウエハWの自転速度及び公転速度の調整を容易に行うことができるという利点がある。また、搬送機構とウエハホルダ24との間でウエハWを受け渡す際に、上記の昇降ピンがウエハホルダ24に設けた貫通孔を通過する必要があるが、回転テーブル2を公転させなくてもウエハホルダ24が自転することで、その位置合わせを容易に行うことができる。   As described above, since the film forming apparatus 1 can independently perform the revolution and rotation of the wafer W, the rotation of the wafer W is improved so as to improve the film quality according to the type and film thickness of the film to be formed. There is an advantage that the speed and the revolution speed can be easily adjusted. Further, when the wafer W is transferred between the transfer mechanism and the wafer holder 24, the lifting pins need to pass through the through holes provided in the wafer holder 24, but the wafer holder 24 does not have to revolve the rotary table 2. By rotating, the positioning can be easily performed.

ところで、上記の成膜装置1ではn相交流(nは整数)として3相交流をプレート45に供給しているが、n相交流は2相交流であってもよいし、あるいは5相交流などであってもよい。また、回転体である回転軸26の側面に磁石が設けられて磁気ギアとして構成され、磁極45A群、磁極45B群は、回転軸26の側面と対向するように配置されてもよい。つまり、磁気ギアと磁極45A群及び磁極45B群との位置関係は図6〜図8で示した例には限られない。さらに上記の例では、載置台であるウエハホルダ24が回転テーブル2に設けられている。ここで載置台が「回転テーブルに設けられ」とは、直接的に設けられる場合に限らず、回転テーブルを支持する支持部があって、その支持部に載置台が設けられている構造、即ち回転テーブルに間接的に設けられている場合も含む。   By the way, in the film forming apparatus 1 described above, a three-phase alternating current is supplied to the plate 45 as an n-phase alternating current (n is an integer), but the n-phase alternating current may be a two-phase alternating current or a five-phase alternating current. It may be. Further, a magnet may be provided on the side surface of the rotating shaft 26 that is a rotating body to form a magnetic gear, and the magnetic pole 45 </ b> A group and the magnetic pole 45 </ b> B group may be arranged to face the side surface of the rotating shaft 26. That is, the positional relationship between the magnetic gear and the magnetic pole 45A group and the magnetic pole 45B group is not limited to the examples shown in FIGS. Further, in the above example, a wafer holder 24 which is a mounting table is provided on the turntable 2. Here, “the mounting table is provided on the rotary table” is not limited to the case where the mounting table is directly provided, and there is a support portion that supports the rotary table, and the mounting table is provided on the support portion, that is, The case where it is indirectly provided on the rotary table is also included.

本発明の基板処理装置は、回転テーブル2に載置されたウエハWにガス処理を行う装置に適用することができる。従って、ALDを行う成膜装置に適用されることに限られず、CVDを行う成膜装置に適用されてもよい。また、成膜装置に適用されることにも限られない。例えば本発明は、上記の成膜装置1でガスノズル61、63による原料ガス及び酸化ガスの供給が行われず、プラズマ形成部71によるウエハW表面の改質処理のみが行われる改質装置として構成されてもよい。   The substrate processing apparatus of the present invention can be applied to an apparatus that performs gas processing on the wafer W placed on the turntable 2. Therefore, the present invention is not limited to being applied to a film forming apparatus that performs ALD, and may be applied to a film forming apparatus that performs CVD. Further, the present invention is not limited to being applied to a film forming apparatus. For example, the present invention is configured as a reforming apparatus in which the source gas and the oxidizing gas are not supplied from the gas nozzles 61 and 63 in the film forming apparatus 1 and only the surface modification process of the wafer W is performed by the plasma forming unit 71. May be.

ところで、既述したように成膜装置1についてはウエハWの自転と公転とを独立して行うことができるので、ウエハWの自転の回転数を比較的低く設定することができる。このように設定すると、ウエハWの自転の遠心力によって当該ウエハWが回転テーブル2から飛び出すことを防ぐことができる利点がある。さらに、比較的高速でウエハWを公転させる場合には、既述したようにウエハWの自転を停止させておき、公転が停止しているときにウエハWの向きを変更する運用を行うことができるため、この運用ができる点からもウエハWの回転テーブル2からの飛び出しを防ぐことができる。さらに、ウエハWの自転の開始するときの向きが予め設定された向きから何かの要因でずれたとしても、ウエハWを公転させずに補正することができる。従って、この向きの補正を行うために真空容器11を開放する必要が無く、当該補正が容易であるという利点がある。   By the way, as described above, since the film forming apparatus 1 can independently rotate and revolve the wafer W, the rotation speed of the rotation of the wafer W can be set to be relatively low. This setting has an advantage that the wafer W can be prevented from jumping out of the turntable 2 due to the centrifugal force of rotation of the wafer W. Further, when the wafer W is revolved at a relatively high speed, the rotation of the wafer W is stopped as described above, and the operation of changing the orientation of the wafer W when the revolution is stopped is performed. Therefore, it is possible to prevent the wafer W from jumping out of the turntable 2 from the point that this operation is possible. Furthermore, even if the orientation at the start of rotation of the wafer W deviates from a preset orientation for some reason, it can be corrected without revolving the wafer W. Therefore, there is no need to open the vacuum vessel 11 in order to correct this orientation, and there is an advantage that the correction is easy.

また、成膜装置1では電磁石であるプレート45に印加する電圧によって、回転テーブル2の周方向に設けられた5つの磁気ギア28のトルクを制御し、各磁気ギア28を同時に回転させることができる。そのように磁気ギア28が同時に回転することで、回転テーブル2において一方向に大きな力が加わることを防ぐことができるので、回転テーブル2の回転をスムーズに行うことができる。なお、上記の各図による説明では、電流によって磁気ギア28の自転を制御している旨を記載したが、プレート45に供給される電圧についても電流と同様に制御されるので、電圧によって磁気ギア28の自転を制御しているとも言える。   Further, in the film forming apparatus 1, the torque applied to the five magnetic gears 28 provided in the circumferential direction of the turntable 2 can be controlled by the voltage applied to the plate 45, which is an electromagnet, and each magnetic gear 28 can be rotated simultaneously. . By rotating the magnetic gear 28 at the same time as described above, it is possible to prevent a large force from being applied in one direction on the rotary table 2, so that the rotary table 2 can be smoothly rotated. In the description with reference to each of the above drawings, it has been described that the rotation of the magnetic gear 28 is controlled by the current. However, the voltage supplied to the plate 45 is also controlled in the same manner as the current. It can be said that the 28 rotations are controlled.

さらに、永久磁石からなる磁気ギア28は回転中に、回転テーブル2の中心側、周縁側から磁力で夫々引っ張られることになるため、回転軸26が傾くことが抑えられる。従って、ウエハWの公転時に回転軸26が他の部材に接触することが抑えられるため、回転軸26と周囲の部材との間隔を大きく離す必要が無くなり、装置の設計の自由度が高くなるという利点がある。   Further, since the magnetic gear 28 made of a permanent magnet is pulled by the magnetic force from the center side and the peripheral side of the turntable 2 during rotation, the rotation shaft 26 can be prevented from being inclined. Accordingly, the rotation shaft 26 can be prevented from coming into contact with other members during the revolution of the wafer W, so that it is not necessary to increase the distance between the rotation shaft 26 and the surrounding members, and the degree of freedom in designing the apparatus is increased. There are advantages.

また、成膜装置1について、周方向に分割された複数、例えば5つのエリアを設定する。そして、プレート45群についてエリア毎に独立して電流が供給されるように構成し、公転移動するウエハWの自転速度がエリア毎に制御されるようにしてもよい。そのようにすることで、例えばウエハWが公転によって第1のエリア、第2のエリア、第3のエリア、第4のエリア、第5のエリアを夫々通過中に、互いに異なる第1の自転速度、第2の自転速度、第3の自転速度、第4の自転速度、第5の自転速度となるような運用が可能である。これら第1〜第5の自転速度のうちのいずれかの速度については0、即ち公転中、所定の領域においてのみ自転が停止されるような運用としてもよい。また、原料ガスの吸着領域R1、酸化領域R2、プラズマ形成領域R3が互いに異なるエリアに属し、原料ガスの吸着、酸化、プラズマによる改質時にウエハWが夫々異なる速度で自転するようにしてもよい。さらに、このようにエリア毎に電圧が個別に供給される場合、5つの磁気ギア28について、互いに並行して回転させ、上記の各磁気ギア28の向きの補正を行うことができる。   For the film forming apparatus 1, a plurality of, for example, five areas divided in the circumferential direction are set. Then, the plate 45 group may be configured to be supplied with current independently for each area, and the rotation speed of the revolving-moving wafer W may be controlled for each area. By doing so, for example, the first rotation speeds different from each other while the wafer W passes through the first area, the second area, the third area, the fourth area, and the fifth area due to revolution, for example. The second rotation speed, the third rotation speed, the fourth rotation speed, and the fifth rotation speed can be used. Any one of the first to fifth rotation speeds may be 0, that is, the rotation may be stopped only in a predetermined area during the revolution. The source gas adsorption region R1, the oxidation region R2, and the plasma formation region R3 may belong to different areas, and the wafer W may rotate at different speeds during the source gas adsorption, oxidation, and plasma modification. . Further, when the voltages are individually supplied for each area as described above, the five magnetic gears 28 can be rotated in parallel with each other to correct the direction of each magnetic gear 28 described above.

(評価試験)
本発明に関連した評価試験について説明する。各評価試験の説明では、ウエハホルダ24に載置されたウエハWについて、成膜処理開始時において回転テーブル2の直径に一致するウエハWの直径をYラインと記載する。従って、Yラインは図18中に矢印A1〜A5として示した領域である。そして、このYラインに対して直交するウエハWの直径をXラインと記載する。
(Evaluation test)
An evaluation test related to the present invention will be described. In the description of each evaluation test, for the wafer W placed on the wafer holder 24, the diameter of the wafer W that coincides with the diameter of the turntable 2 at the start of the film forming process is described as a Y line. Therefore, the Y line is a region indicated by arrows A1 to A5 in FIG. And the diameter of the wafer W orthogonal to this Y line is described as X line.

評価試験1
直径が300mmのウエハWの自転による膜厚分布の変化を調べる試験を行った。評価試験1−1として、成膜装置1においてウエハWを自転させずに成膜するシミュレーションを実施した。また、評価試験1−2として、ウエハWの自転を行うことを除いては、評価試験1−1と同じ条件で成膜を行うシミュレーションを実施した。ただし、この評価試験1−2では実施の形態と異なり、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハWは180°だけ自転するように設定している。また、評価試験1−3として評価試験1−2と同様の試験を行ったが、差異点としてウエハWは45°だけ自転するように設定した。さらに評価試験1−4として、実施の形態と同様にウエハWが整数回、自転するように設定した他は評価試験1−1〜1−3と同じ条件でシミュレーションを実施した。評価試験1−1〜1−4の夫々において、ウエハWの面内における膜厚分布を測定した。
Evaluation test 1
A test was conducted to examine the change in film thickness distribution due to rotation of the wafer W having a diameter of 300 mm. As the evaluation test 1-1, a simulation for forming a film without rotating the wafer W in the film forming apparatus 1 was performed. In addition, as evaluation test 1-2, a simulation was performed in which film formation was performed under the same conditions as in evaluation test 1-1 except that the wafer W was rotated. However, in this evaluation test 1-2, unlike the embodiment, the wafer W is set to rotate by 180 ° from the start of the film formation process to the end of the film formation process. Further, a test similar to the evaluation test 1-2 was performed as the evaluation test 1-3, but the wafer W was set to rotate by 45 ° as a difference. Further, as an evaluation test 1-4, a simulation was performed under the same conditions as the evaluation tests 1-1 to 1-3 except that the wafer W was set to rotate an integer number of times as in the embodiment. In each of the evaluation tests 1-1 to 1-4, the film thickness distribution in the plane of the wafer W was measured.

図23の上段、下段は夫々評価試験1−1、1−2のウエハWの面内の膜厚分布を模式的に示し、図24の上段、下段は夫々評価試験1−3、1−4のウエハWの面内の膜厚分布を模式的に示している。実際に取得された試験結果は、ウエハWの面内に膜厚に応じた色が付されたコンピュータグラフィクスであるが、図23、図24では図示の便宜上、ウエハWの面内を、膜厚が所定の範囲となった領域ごとに等高線で囲み、模様を付して示している。   23 schematically shows in-plane film thickness distributions of the wafers W of the evaluation tests 1-1 and 1-2, respectively, and the upper and lower parts of FIG. 23 show the evaluation tests 1-3 and 1-4, respectively. 2 schematically shows the in-plane film thickness distribution of the wafer W. The actually obtained test results are computer graphics in which a color corresponding to the film thickness is added to the surface of the wafer W. In FIG. 23 and FIG. Each of the regions in which is a predetermined range is surrounded by contour lines and shown with a pattern.

また、図25の上段は、評価試験1−1、1−4の各Yラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は評価試験1−1、1−4の各Xラインの膜厚分布を示すグラフである。各グラフの横軸はウエハWの一端からの距離(単位:mm)を示している。YラインのグラフにおけるウエハWの一端とは、回転テーブル2の中心軸側の端である。各グラフの縦軸は膜厚(単位:nm)を示している。図26の上段は、評価試験1−2、1−3の各Yラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は、評価試験1−2、1−3の各Xラインの膜厚分布を示すグラフである。   Moreover, the upper part of FIG. 25 is a graph showing the film thickness distribution of each Y line of the evaluation tests 1-1 and 1-4, and the lower part is a film thickness distribution of each X line of the evaluation tests 1-1 and 1-4. It is a graph which shows. The horizontal axis of each graph indicates the distance (unit: mm) from one end of the wafer W. One end of the wafer W in the Y-line graph is the end on the central axis side of the turntable 2. The vertical axis of each graph represents the film thickness (unit: nm). The upper part of FIG. 26 is a graph showing the film thickness distribution of each Y line in evaluation tests 1-2 and 1-3, and the lower part is the film thickness distribution of each X line in evaluation tests 1-2 and 1-3. It is a graph to show.

図23、図24のウエハWの模式図から、ウエハWを自転させることでウエハWの周方向における膜厚分布の均一性が高くなり、整数回回転させた評価試験1−4では当該周方向の均一性が極めて高くなっていることが分かる。また、各グラフについて見ると、Xラインの膜厚分布は、評価試験1−1〜1−4で大きな差は見られない。Yラインの膜厚分布については、評価試験1−1で見られるYラインの一端部と他端部との間の膜厚の若干の差が、評価試験1−2、1−3では小さくなっており、評価試験1−4では殆ど無くなっている。従って、各グラフからもウエハWの周方向の膜厚分布について均一性が高くなっていることが分かる。   23 and FIG. 24, the uniformity of the film thickness distribution in the circumferential direction of the wafer W is increased by rotating the wafer W, and in the evaluation test 1-4 rotated by an integer number of times, the circumferential direction of the wafer W is rotated. It can be seen that the uniformity of is extremely high. Moreover, when it sees about each graph, the big difference is not seen by the film thickness distribution of X line by the evaluation tests 1-1 to 1-4. Regarding the film thickness distribution of the Y line, a slight difference in film thickness between one end and the other end of the Y line seen in the evaluation test 1-1 is small in the evaluation tests 1-2 and 1-3. It is almost lost in Evaluation Test 1-4. Therefore, it can be seen from each graph that the film thickness distribution in the circumferential direction of the wafer W is highly uniform.

また、評価試験1−1〜1−4の夫々について、Xライン上及びYライン上の各測定位置を含む、ウエハWの面内の49箇所の位置で測定された膜厚から算出された、膜厚の平均値、膜厚の最大値、膜厚の最小値、膜厚の最大値と最小値との差、及び面内均一性を表す指標であるWinWを下記の表1に示す。WinWとは、±{(膜厚の最大値-膜厚の最小値)/(膜厚の平均値)}/2×100(%)であり、表1ではその絶対値を表示している。この絶対値が小さいほど面内均一性が高い。以下、単にWinWという場合には、上記の式からの算出値の絶対値であるものとする。評価試験1−1〜1−4のWinWを比較して、ウエハWを自転させることによって、周方向のみならずウエハWの面内全体において膜厚の均一性が高くなっていること、及び評価試験1−4が最も面内全体で膜厚の均一性が高くなっていることが分かる。従って、この評価試験1からは、実施の形態で説明したようにウエハWを自転させることがウエハWの面内の膜厚の均一性を高くするために有効であることが分かり、自転の回数は整数とすることが特に有効であることが分かる。   Further, for each of the evaluation tests 1-1 to 1-4, it was calculated from the film thickness measured at 49 positions in the plane of the wafer W including the measurement positions on the X line and the Y line. Table 1 below shows the average value of the film thickness, the maximum value of the film thickness, the minimum value of the film thickness, the difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness, and WinW which is an index representing the in-plane uniformity. WinW is ± {(maximum value of film thickness−minimum value of film thickness) / (average value of film thickness)} / 2 × 100 (%), and Table 1 shows the absolute value. The smaller the absolute value, the higher the in-plane uniformity. Hereinafter, when simply referred to as WinW, it is assumed to be an absolute value of a calculated value from the above formula. By comparing the WinW of the evaluation tests 1-1 to 1-4 and rotating the wafer W, the uniformity of the film thickness is increased not only in the circumferential direction but also in the entire surface of the wafer W, and the evaluation It can be seen that Test 1-4 has the highest uniformity of film thickness across the entire surface. Therefore, from this evaluation test 1, it is understood that rotating the wafer W as described in the embodiment is effective for increasing the uniformity of the film thickness in the surface of the wafer W, and the number of rotations. It can be seen that it is particularly effective to use an integer.

Figure 2017054880
Figure 2017054880

評価試験2
上記の成膜装置1においてプラズマ形成部71のガスノズル64からArガス及びNH3ガスが吐出されるように設定することで、プラズマ形成領域R3において膜の窒化処理が行われるように設定した。そして、成膜装置1において所定の膜厚の窒化膜を得るために、ウエハWを自転させた場合と自転させない場合とで夫々シミュレーションを行い、上記のWinWを取得した。この窒化処理において、ウエハWの温度は400℃、真空容器11内の圧力は1.8Torr、アンテナ75への供給電力は3.3kW、NH3ガスの流量は100sccm、Arガスの流量は10000sccmに設定した。また、ウエハWが自転する場合の速度は10rpmとした。
Evaluation test 2
In the above-described film forming apparatus 1, by setting the Ar gas and the NH3 gas to be discharged from the gas nozzle 64 of the plasma forming unit 71, the film was set to be nitrided in the plasma forming region R3. Then, in order to obtain a nitride film having a predetermined film thickness in the film forming apparatus 1, a simulation was performed for each of the cases where the wafer W was rotated and the case where the wafer W was not rotated, and the above WinW was obtained. In this nitriding process, the temperature of the wafer W is set to 400 ° C., the pressure in the vacuum vessel 11 is set to 1.8 Torr, the power supplied to the antenna 75 is 3.3 kW, the flow rate of NH 3 gas is set to 100 sccm, and the flow rate of Ar gas is set to 10,000 sccm. did. The speed when the wafer W rotates was set to 10 rpm.

図27のグラフは、評価試験2の結果を示している。グラフの横軸は窒化膜について設定された膜厚を得るために要する処理時間を示し、グラフの縦軸は、窒化膜の設定膜厚及びWinWの絶対値を示している。グラフに示すようにウエハWを自転させない場合に比べると、ウエハWを自転させる場合、WinWは低下している。グラフより処理時間が1分、3分、5分の場合、ウエハWが自転する場合のWinWは、ウエハWが自転しない場合の約1/3となっている。処理時間が10分の場合、ウエハWが自転する場合のWinWは、ウエハWが自転しない場合の約1/10となっている。このように評価試験2から、プラズマ処理を行う場合において、ウエハWを自転させることでウエハWの面内の処理の均一性を高くできることが確認された。従って、上記の成膜装置1の構成が有効であることが分かる。   The graph of FIG. 27 shows the result of the evaluation test 2. The horizontal axis of the graph indicates the processing time required to obtain the film thickness set for the nitride film, and the vertical axis of the graph indicates the set film thickness of the nitride film and the absolute value of WinW. As shown in the graph, when the wafer W is rotated, WinW is lower than when the wafer W is not rotated. From the graph, when the processing time is 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes, WinW when the wafer W rotates is about 1/3 that when the wafer W does not rotate. When the processing time is 10 minutes, WinW when the wafer W rotates is about 1/10 that when the wafer W does not rotate. Thus, it was confirmed from the evaluation test 2 that the uniformity of the in-plane processing of the wafer W can be improved by rotating the wafer W when performing the plasma processing. Therefore, it can be seen that the configuration of the film forming apparatus 1 is effective.

評価試験3
成膜装置1において原料ガスとしてTi(チタン)を含むガスをノズル61から供給し、ウエハWにSiO2の代わりにTiO2(酸化チタン)が成膜されるようにシミュレーションを行った。そして評価試験3−1としては、ウエハWを自転させずに成膜処理を行った。評価試験3−2としては、ウエハWを公転させて成膜処理を行った後、向きが180°変わるようにウエハWを自転させ、然る後ウエハWを公転させて成膜処理を行った。評価試験3−3としては、ウエハWを公転させて成膜処理を行った後、向きが90°変わるようにウエハWを自転させた。この公転による成膜と90°の向きの変更とを4回行った。評価試験3−4としては、ウエハWを公転させて成膜処理を行った後、向きが60°変わるようにウエハWを自転させた。この公転による成膜と60°の向きの変更とを6回行った。評価試験3−1〜3−4の夫々について、回転テーブル2を公転させた回数は夫々等しい。つまり、評価試験3−2、3−3、3−4では、成膜処理を2回、4回、6回に夫々分割して行っている。これら評価試験3−1〜評価試験3−4のウエハWについて、上記のWinWと、面内の膜厚の3σ(単位:%)とを取得した。
Evaluation test 3
In the film forming apparatus 1, a gas containing Ti (titanium) as a source gas is supplied from the nozzle 61, and a simulation is performed so that TiO 2 (titanium oxide) is formed on the wafer W instead of SiO 2. And as the evaluation test 3-1, the film-forming process was performed without rotating the wafer W. As shown in FIG. As evaluation test 3-2, after the wafer W was revolved and the film formation process was performed, the wafer W was rotated so that the direction changed 180 °, and then the wafer W was revolved and the film formation process was performed. . As the evaluation test 3-3, after the wafer W was revolved and a film forming process was performed, the wafer W was rotated so that the direction changed by 90 °. The film formation by this revolution and the change of the 90 ° direction were performed four times. In the evaluation test 3-4, after the wafer W was revolved and the film formation process was performed, the wafer W was rotated so that the direction changed by 60 °. The film formation by this revolution and the change of the direction of 60 ° were performed 6 times. For each of the evaluation tests 3-1 to 3-4, the number of revolutions of the rotary table 2 is equal. That is, in the evaluation tests 3-2, 3-3, and 3-4, the film forming process is divided into two times, four times, and six times. For the wafers W of these evaluation tests 3-1 to 3-4, the above WinW and 3σ (unit:%) of the in-plane film thickness were obtained.

図28のグラフは、評価試験3の結果を示している。グラフの横軸は、上記の成膜処理の分割された回数を示している。なお、評価試験3−1についての分割回数は1としている。グラフの縦軸は、取得されたWinWと、3σとを示している。評価試験3−1に比べて、評価試験3−2〜3−4ではWinW及び3σが小さい。即ち膜厚の面内均一性が高いことが分かる。従って、ウエハWの公転と並行してウエハWの自転を行わなくてもよく、ウエハWの公転と、自転とを行うタイミングをずらし、当該公転及び自転を繰り返し行ってもウエハWの面内で均一性高い処理を行うことができることが分かる。   The graph of FIG. 28 shows the result of the evaluation test 3. The horizontal axis of the graph indicates the number of times the film forming process is divided. The number of divisions for evaluation test 3-1 is 1. The vertical axis of the graph indicates the acquired WinW and 3σ. WinW and 3σ are smaller in evaluation tests 3-2 to 3-4 than in evaluation test 3-1. That is, it can be seen that the in-plane uniformity of the film thickness is high. Accordingly, it is not necessary to rotate the wafer W in parallel with the revolution of the wafer W. The timing of performing the revolution and rotation of the wafer W is shifted, and even if the revolution and rotation are repeated, the wafer W is not rotated. It can be seen that processing with high uniformity can be performed.

W ウエハ
1 成膜装置
11 真空容器
2 回転テーブル
24 ウエハホルダ
26 回転軸
27 磁気ギア
45 プレート
47A、47B 磁極
51A、51B 電源供給ユニット
61 原料ガスノズル
63 酸化ガスノズル
71 プラズマ形成部
W Wafer 1 Film forming apparatus 11 Vacuum container 2 Rotary table 24 Wafer holder 26 Rotating shaft 27 Magnetic gear 45 Plate 47A, 47B Magnetic pole 51A, 51B Power supply unit 61 Raw material gas nozzle 63 Oxidizing gas nozzle 71 Plasma forming section

Claims (7)

処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理装置において、
前記回転テーブルに自転自在に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
前記載置台の下方に設けられ、当該載置台と共に回転する回転体と、
前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、
前記回転テーブルに対して独立して設けられ、当該回転テーブルの周方向に沿って複数の磁極が配列された回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群と、
前記回転体に配置された磁極と前記回転体駆動用の磁極群の各磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように前記電磁石のコイルに電流を供給するための電源部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
In a substrate processing apparatus that places a substrate on one side of a rotary table provided in a processing container and supplies the processing gas to the substrate while rotating the rotary table while rotating the substrate, and processing the substrate,
A rotation table provided on the rotary table so as to be rotatable, and a mounting table for mounting the substrate;
A rotating body provided below the mounting table and rotating together with the mounting table;
A plurality of magnetic poles arranged along the circumferential direction of the rotating body;
An electromagnet group that is provided independently of the rotary table and forms a magnetic pole group for driving a rotating body in which a plurality of magnetic poles are arranged along the circumferential direction of the rotary table;
A power supply unit for supplying a current to the coil of the electromagnet so that the rotating body rotates by a magnetic force between the magnetic pole arranged on the rotating body and each magnetic pole of the magnetic pole group for driving the rotating body; A substrate processing apparatus comprising the substrate processing apparatus.
前記磁極群は、前記回転テーブルの周方向に沿って連続して並ぶn(nは2以上の整数)個の磁極の組を複数組配列して構成され、
前記組をなすn個の磁極を夫々形成する電磁石のコイルには、n相交流が供給されることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
The magnetic pole group is configured by arranging a plurality of sets of n (n is an integer of 2 or more) magnetic poles arranged continuously along the circumferential direction of the rotary table,
2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein an n-phase alternating current is supplied to the coils of the electromagnets that respectively form the n magnetic poles forming the set.
前記n相交流は、三相交流であることを特徴とする請求項2記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the n-phase alternating current is a three-phase alternating current. 前記磁極群は、平面で見て前記自転軸の中心の周回軌道に対して前記回転テーブルの回転中心側に位置する内側磁極群と、前記回転中心の反対側に位置する外側磁極群と、を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板処理装置。   The magnetic pole group includes an inner magnetic pole group located on the rotation center side of the rotary table with respect to the orbit of the center of the rotation axis as viewed in a plane, and an outer magnetic pole group located on the opposite side of the rotation center. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a substrate processing apparatus. 前記内側磁極群における磁極の組を構成する電磁石のコイルに電流を供給する内側用の電源部と、前記外側磁極群における磁極の組を構成する電磁石のコイルに電流を供給する、内側用の電源部とは別個の外側用の電源部と、を備えたことを特徴とする請求項4記載の基板処理装置。   An inner power source for supplying current to the electromagnet coil constituting the magnetic pole group in the inner magnetic pole group, and an inner power source for supplying current to the electromagnet coil constituting the magnetic pole group in the outer magnetic pole group The substrate processing apparatus according to claim 4, further comprising an outer power supply unit that is separate from the unit. 前記内側用の電源部と外側用の電源部との位相差を設定する位相差設定部を備えたことを特徴とする請求項5記載の基板処理装置。   6. The substrate processing apparatus according to claim 5, further comprising a phase difference setting unit that sets a phase difference between the inner power source unit and the outer power source unit. 処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理方法において、
前記回転テーブルに自転自在に設けられる載置台に前記基板を載置する工程と、
前記載置台の下方に設けられる回転体を、当該載置台と共に回転させる工程と、
前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、前記回転テーブルに対して独立して設けられ、回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群を構成すると共に前記回転テーブルの周方向に沿って配列された複数の磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように、電源部によって前記電磁石のコイルに電流を供給する工程と、
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
In a substrate processing method of placing a substrate on one surface side of a rotary table provided in a processing container and supplying the processing gas to the substrate while processing the substrate by rotating the rotary table,
A step of placing the substrate on a mounting table that is rotatably provided on the rotary table;
Rotating the rotating body provided below the mounting table together with the mounting table;
A plurality of magnetic poles arranged along the circumferential direction of the rotating body, and an electromagnet group that is provided independently of the rotating table and forms a magnetic pole group for driving the rotating body, and the circumference of the rotating table Supplying a current to a coil of the electromagnet by a power supply unit so that the rotating body rotates by a magnetic force between a plurality of magnetic poles arranged along a direction;
A substrate processing method comprising:
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