JP2023036459A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リフトピンを備えた構成において、基板を安定して処理することができる技術を提供する。【解決手段】基板処理装置は、処理ガスにより基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に回転可能に設けられる回転テーブルと、前記回転テーブルの回転中心から離間した位置で前記回転テーブルと相対的に回転可能であり、かつ基板を載置する載置台と、を含む。また、基板処理装置は、前記載置台と相対的に変位して前記基板を昇降させるリフトピンと、前記載置台から非露出になった前記リフトピンを収容する収容部と、を備える。前記リフトピンおよび前記収容部は、当該リフトピンと当該収容部との間の間隙を閉塞する閉塞構造を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、基板処理装置に関する。

従来から、処理容器内で回転可能な回転テーブルと、この回転テーブルと相対的に回転可能でありかつ基板を載置する載置台と、を備えた基板処理装置が知られている（特許文献１参照）。例えば、基板処理装置は、処理容器内に処理ガスを供給して、載置台に載置された基板に膜を成膜する処理を行う。

この種の基板処理装置は、基板を搬送する搬送装置と載置台との間で、基板の受け取りおよび受け渡しを行うために、載置台に対して相対的に昇降可能なリフトピンを備える。すなわち、基板処理装置は、載置台から複数のリフトピンを上昇させて搬送装置から基板を受け取り、その後にリフトピンを下降させることで載置台に基板を載置する。

特開２０２１‐１１００２３号公報

本開示は、リフトピンを備えた構成において、基板を安定して処理することができる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、処理ガスにより基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に回転可能に設けられる回転テーブルと、前記回転テーブルの回転中心から離間した位置で前記回転テーブルと相対的に回転可能であり、かつ基板を載置する載置台と、前記載置台と相対的に変位して前記基板を昇降させるリフトピンと、前記載置台から非露出になった前記リフトピンを収容する収容部と、を含み、前記リフトピンおよび前記収容部は、当該リフトピンと当該収容部との間の間隙を閉塞する閉塞構造を有する基板処理装置が提供される。

一態様によれば、リフトピンを備えた構成において、基板を安定して処理することができる。

一実施形態に係る成膜装置の構成例を示す縦断面図である。 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す平面図である。 図１の成膜装置の回転テーブルおよび載置台の構成を示す斜視図である。 図１のリフトピン機構部の設置箇所の周辺を拡大して示す部分断面図である。 図１の上側リフト部を拡大して示す部分断面図である。 図１のリフトピンの上昇時における動作を示す部分断面図である。 図１のリフトピンによる基板の上昇例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〔基板処理装置〕
図１～図３を参照して、基板処理装置の一例である、基板Ｗに膜を形成する成膜装置１について説明する。図１は、一実施形態に係る成膜装置１の構成例を示す縦断面図である。図２は、図１の成膜装置１の真空容器１１内の構成を示す平面図である。なお、図２においては、説明の便宜上、天板の図示を省略している。図３は、図１の成膜装置１の回転テーブル２１および載置台２１１の構成を示す斜視図である。

成膜装置１は、処理部１０、回転駆動装置２０、リフトピン機構部３０および制御部９０を備える。

処理部１０は、基板Ｗに膜を形成する成膜処理を実行する。処理部１０は、真空容器１１、ガス導入部１２、ガス排気部１３、搬送口１４、加熱部１５および冷却部１６を有する。

真空容器１１は、内部の空間を減圧可能な処理容器である。真空容器１１は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な筐体に形成され、複数の基板Ｗを内部の空間に収容することができる。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハであってよい。真空容器１１は、本体１１１、天板１１２、側壁体１１３および底板１１４を含む（図１）。本体１１１は、円筒形状を有する。天板１１２は、本体１１１の上面に着脱可能に配置される。本体１１１と天板１１２とは、シール部１１６によって気密に密着する。側壁体１１３は、円筒形状を有し、本体１１１の下面に気密に連結される。底板１１４は、側壁体１１３の底面に気密に連結される。

ガス導入部１２は、原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４を含む（図２）。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、後述する回転テーブル２１の上方において、真空容器１１の周方向（図２の矢印Ａで示される方向）に沿って互いに間隔をあけて配置される。図示例では、搬送口１４から時計回り（回転テーブル２１の回転方向）に、分離ガスノズル１２３、原料ガスノズル１２１、分離ガスノズル１２４および反応ガスノズル１２２が、この順に配置される。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４の各々は、各種のガスを導入するためのガス導入ポート１２１ｐ、１２２ｐ、１２３ｐ、１２４ｐ（図２）を基端部に有する。ガス導入ポート１２１ｐ、１２２ｐ、１２３ｐ、１２４ｐは、本体１１１の側壁に固定され、本体１１１の外部に突出している。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、本体１１１の側壁から真空容器１１内に挿入され、本体１１１の半径方向内側に延出している。原料ガスノズル１２１、反応ガスノズル１２２および分離ガスノズル１２３、１２４は、例えば石英により形成されて、回転テーブル２１に対して平行に配置されている。

原料ガスノズル１２１は、配管および流量制御器等（図示せず）を介して、原料ガスの供給源（図示せず）に接続される。原料ガスとしては、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスを利用できる。原料ガスノズル１２１には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が、原料ガスノズル１２１の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。原料ガスノズル１２１の下方領域は、原料ガスを基板Ｗに吸着させるための原料ガス吸着領域Ｐ１となる。

反応ガスノズル１２２は、配管および流量制御器等（図示せず）を介して、反応ガスの供給源（図示せず）に接続される。反応ガスとしては、例えば酸化ガス、窒化ガスを利用できる。反応ガスノズル１２２には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が、反応ガスノズル１２２の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。反応ガスノズル１２２の下方領域は、原料ガス吸着領域Ｐ１において基板Ｗに吸着された原料ガスを酸化又は窒化させる反応ガス供給領域Ｐ２となる。本実施形態において、基板Ｗを処理する処理ガスは、以上の原料ガスおよび反応ガスが該当する。

分離ガスノズル１２３、１２４は、いずれも配管および流量制御バルブ等（図示せず）を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続される。分離ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスを利用できる。分離ガスノズル１２３、１２４には、回転テーブル２１に向かって開口する複数の吐出孔（図示せず）が、分離ガスノズル１２３、１２４の軸方向に沿って間隔を開けて配列される。

また、図２に示すように、真空容器１１内には２つの凸状部１７が設けられる。凸状部１７は、分離ガスノズル１２３、１２４と共に分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２１に向かって突出するように天板１１２の裏面に取り付けられる。各凸状部１７は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、内円弧が突出部１８に連結し、外円弧が真空容器１１の側壁に沿うように配置される。

ガス排気部１３は、第１の排気口１３１および第２の排気口１３２を含む（図２）。第１の排気口１３１は、原料ガス吸着領域Ｐ１に連通する第１の排気領域Ｅ１の底部に形成される。第２の排気口１３２は、反応ガス供給領域Ｐ２に連通する第２の排気領域Ｅ２の底部に形成される。第１の排気口１３１および第２の排気口１３２は、排気配管（図示せず）を介して排気装置（図示せず）に接続される。

搬送口１４は、本体１１１の側壁に設けられる（図２）。搬送口１４では、真空容器１１内の回転テーブル２１と、真空容器１１の外部の搬送アーム１４ａとの間で基板Ｗの受け渡しが行われる。搬送口１４は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。

加熱部１５は、固定軸１５１、ヒータ支持部１５２およびヒータ１５３を含む（図１）。

固定軸１５１は、真空容器１１の中心を中心軸とする円柱形状を有する。固定軸１５１は、後記の回転駆動装置２０の回転軸２３の内側で、真空容器１１の底板１１４を貫通して設けられる。

ヒータ支持部１５２は、固定軸１５１の上部に固定され、円板形状を有する。ヒータ支持部１５２は、ヒータ１５３を支持する。

ヒータ１５３は、ヒータ支持部１５２の上面に設けられる。ヒータ１５３は、ヒータ支持部１５２の上面に加えて、本体１１１に設けられていてもよい。ヒータ１５３は、電源（図示せず）から電力が供給されることにより発熱し、基板Ｗを加熱する。また、ヒータ１５３の上面には、遮蔽プレート１５６（図４）が設けられている。遮蔽プレート１５６は、本体１１１またはヒータ支持部１５２の上方に、本体１１１またはヒータ支持部１５２と対向して配置され、処理ガスに対してヒータ１５３が晒されること防止する。

冷却部１６は、流体流路１６１ａ～１６１ｄ、チラーユニット１６２ａ～１６２ｄ、入口配管１６３ａ～１６３ｄおよび出口配管１６４ａ～１６４ｄを含む。流体流路１６１ａ～１６１ｄは、それぞれ本体１１１、天板１１２、底板１１４およびヒータ支持部１５２の内部に形成される。チラーユニット１６２ａ～１６２ｄは、温調流体を出力する。チラーユニット１６２ａ～１６２ｄから出力された温調流体は、入口配管１６３ａ～１６３ｄ、流体流路１６１ａ～１６１ｄおよび出口配管１６４ａ～１６４ｄをこの順に流れ、循環する。これにより、本体１１１、天板１１２、底板１１４およびヒータ支持部１５２の温度が調整される。温調流体としては、例えば、水またはガルデン（登録商標）等のフッ素系流体を利用できる。

回転駆動装置２０は、回転テーブル２１、収容ボックス２２、回転軸２３、公転用モータ２４および外筒２５を有する。

回転テーブル２１は、真空容器１１内に設けられ、真空容器１１の中心に回転中心を有する。回転テーブル２１は、例えば円板形状を有し、石英により形成される。回転テーブル２１の上面には、回転方向（周方向）に沿って複数（例えば５つ）の載置台２１１が設けられる。回転テーブル２１は、接続部２１４を介して収容ボックス２２に接続される（図３）。

各載置台２１１は、基板Ｗよりも僅かに大きい円板形状を有し、例えば石英により形成される。各載置台２１１には、基板Ｗが載置される。各載置台２１１は、自転軸２１２を介して自転用モータ２１３に接続され、回転テーブル２１に対して回転可能に構成される（図１）。

自転軸２１２は、載置台２１１の下面と、収容ボックス２２内に収容される自転用モータ２１３とを接続し、自転用モータ２１３の動力を載置台２１１に伝達する。自転軸２１２は、載置台２１１の中心を回転中心として回転可能に構成される。自転軸２１２は、収容ボックス２２の天井部２２２および回転テーブル２１を貫通して設けられる。収容ボックス２２の天井部２２２の貫通部近傍には、シール部２６３が設けられ、収容ボックス２２内の気密状態が維持される。シール部２６３は、例えば磁性流体シールを含む。

自転用モータ２１３は、自転軸２１２を介して、載置台２１１を回転テーブル２１に対して回転させることで、基板Ｗの中心回りに基板Ｗを自転させる。自転用モータ２１３は、例えばサーボモータを適用することが好ましい。

接続部２１４は、回転テーブル２１の下面と収容ボックス２２の上面とを接続する（図３）。接続部２１４は、回転テーブル２１の周方向に沿って複数設けられる。

収容ボックス２２は、真空容器１１内における回転テーブル２１の下方に設けられる。収容ボックス２２は、接続部２１４を介して回転テーブル２１に接続され、回転テーブル２１と一体で回転する。収容ボックス２２は、昇降機構（図示せず）により真空容器１１内で昇降可能に構成されてもよい。収容ボックス２２は、本体部２２１および天井部２２２を有する。

本体部２２１は、縦断面視凹状に形成され、回転テーブル２１の回転方向に沿ってリング状に形成される（図１）。

天井部２２２は、本体部２２１の開口を覆うように、本体部２２１の上面に設けられる。これにより、本体部２２１および天井部２２２は、真空容器１１内から隔離された回転収容部２２３を形成する。

回転収容部２２３は、縦断面視矩形状に形成され、回転テーブル２１の回転方向に沿ってリング状を呈している。回転収容部２２３は、自転用モータ２１３（回転源）を収容する。本体部２２１には、回転収容部２２３と成膜装置１の外部とを連通させる連通路２２４が形成される。これにより、回転収容部２２３に成膜装置１の外部から大気が導入され、回転収容部２２３内が冷却されると共に、大気圧に維持される。この回転収容部２２３を回転可能に配置するために、真空容器１１は、側壁体１１３、底板１１４および加熱部１５により囲った回転源収容空間１９を有する。

回転軸２３は、収容ボックス２２の下部に固定される。回転軸２３は、真空容器１１の底板１１４を貫通して設けられる。回転軸２３は、公転用モータ２４の動力を回転テーブル２１および収容ボックス２２に伝達し、回転テーブル２１および収容ボックス２２を一体で回転させる。固定軸１５１の外壁と回転駆動装置２０の回転軸２３の内壁との間には、シール部１５４が設けられる。これにより、回転軸２３は、真空容器１１内の気密状態を維持しながら、固定軸１５１に対して回転する。シール部１５４は、例えば磁性流体シールを含む。

真空容器１１の底板１１４の中心側下面部には、回転駆動装置２０の外筒２５が連結されている。外筒２５は、真空容器１１の固定軸１５１とともに、真空容器１１を支持する。回転軸２３と外筒２５との間には、シール部１１６が設けられ、真空容器１１内の気密状態が維持される。シール部１１６は、例えば磁性流体シールを含む。

回転軸２３の内部には、通路２３１が形成される。通路２３１は、収容ボックス２２の連通路２２４と接続され、収容ボックス２２内に大気を導入するための流体流路として機能する。また、通路２３１は、収容ボックス２２内に自転用モータ２１３を駆動させるための電力線および信号線を導入するための配線ダクトとしても機能する。通路２３１は、例えば自転用モータ２１３と同じ数だけ設けられる。

制御部９０は、成膜装置１の各部を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。また、成膜装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

〔リフトピン機構部３０〕
次に、成膜装置１のリフトピン機構部３０について説明する。図１に示すように、リフトピン機構部３０は、搬送アーム１４ａが載置台２１１に基板Ｗを搬入および搬出する際に、複数（本実施形態では３つ）のリフトピン３１を昇降させて、搬送アーム１４ａとの間で基板Ｗの受け取りおよび受け渡しを行う。成膜装置１は、回転テーブル２１に設けられた複数（５つ）の載置台２１１毎にリフトピン機構部３０を有している。各リフトピン機構部３０は、回転テーブル２１の周方向に沿って等間隔に配置されている。各リフトピン機構部３０は、複数のリフトピン３１をそれぞれ有する複数（３つ）の上側リフト部４０と、複数のリフトピン３１を同時に昇降させる１つの下側動作部５０と、を真空容器１１に備える。

各上側リフト部４０は、真空容器１１の加熱部１５に設けられている。各上側リフト部４０は、ヒータ支持部１５２およびヒータ１５３を貫通するように設置されるとともに、リフトピン３１を変位可能に収容している。下側動作部５０は、真空容器１１の底板１１４の下面に取り付けられている。下側動作部５０は、鉛直方向に沿って変位して各リフトピン３１の下端部をそれぞれ押圧する複数（３つ）のプランジャ５１を有している。すなわち、リフトピン機構部３０は、稼動する部材として、基板Ｗに直接接触する複数のリフトピン３１と、リフトピン３１を介して基板Ｗを間接的に昇降させる複数のプランジャ５１と、を鉛直方向に分離して備えた２段構造を呈している。

下側動作部５０は、各載置台２１１に対向して、底板１１４の周方向に沿って複数（５つ）等間隔に設けられている。下側動作部５０は、各プランジャ５１の他に、筐体５２と、プランジャ駆動部５３と、を備える。また、プランジャ駆動部５３は、駆動源５４と、駆動源５４の動作力を伝達する駆動伝達部５５と、各プランジャ５１を支持するとともに駆動伝達部５５により筐体５２内を変位する可動体５６と、を含む。

筐体５２は、外筒２５の側方において底板１１４に吊り下げられており、下側動作部５０の各構成を収容可能な適宜の形状（略円筒形状）に形成されている。筐体５２は、ネジ止めや係合等の適宜の固定手段を介して底板１１４に強固に固定される。筐体５２の鉛直方向に沿った長さは、各プランジャ５１の全長に対応しており、例えば、真空容器１１の側壁体１１３の鉛直方向に沿った長さよりも長尺に設定されている。

駆動源５４は、筐体５２の下端部に設けられ、制御部９０の制御に基づき動作して、その動作力を駆動伝達部５５に伝達する。駆動源５４の種類は、特に限定されず、例えば、モータ、液圧式または空圧式シリンダ機構、磁気機構等を適用し得る。駆動伝達部５５は、駆動源５４の動作力を適宜減速または変換することで、可動体５６を鉛直方向に昇降させる。この駆動伝達部５５も、特に限定されず、ギヤ、プーリ、レール、ボールネジ等を組み合わせた構造を適用することができる。

可動体５６は、筐体５２の中心部に位置している駆動伝達部５５から半径方向外側（水平）に延出しており、各プランジャ５１の下端部を支持している。可動体５６は、駆動伝達部５５により鉛直方向に沿って昇降し、これに伴って各プランジャ５１を一体に変位させる。

各プランジャ５１は、細長い中実の棒状に形成され、可動体５６に固定されることで、鉛直方向に対して平行に延びている。底板１１４において各プランジャ５１に対向する箇所には、各プランジャ５１を通過させる底板側貫通孔１１４ａが形成されている。また、収容ボックス２２の回転軸２３寄りおいて各プランジャ５１に対向する箇所は、当該収容ボックス２２を貫通して各プランジャ５１を通過させるボックス側貫通孔２２５が形成されている。

図４は、図１のリフトピン機構部３０の設置箇所の周辺を拡大して示す部分断面図である。図４に示すように、各プランジャ５１は、リフトピン３１の非作動状態で、底板側貫通孔１１４ａから上端部を若干突出させた形態で待機している。そして、各プランジャ５１は、基板Ｗの受け取りまたは受け渡し時に、可動体５６とともに上昇して、回転源収容空間１９内を移動する。各プランジャ５１は、収容ボックス２２の脇またはボックス側貫通孔２２５を通過して、各上側リフト部４０の各リフトピン３１に接触することで、当該リフトピン３１を押し上げる。

リフトピン機構部３０の各上側リフト部４０は、上記したように、下側動作部５０に対して鉛直方向上方に離間した位置（加熱部１５）に固定されており、プランジャ５１によって昇降するリフトピン３１を有する。さらに、各上側リフト部４０は、リフトピン３１を昇降可能に収容する収容部４１と、収容部４１を経由してガスを供給可能なガス供給部４５と、収容部４１の上端部に配置されてリフトピン３１と同時に変位可能な筒部材４８と、を備える。

複数（３つ）の上側リフト部４０は、自転軸２１２の側方に設けられ、載置台２１１の周方向に沿って設置されている。載置台２１１は、各上側リフト部４０の配置位置に対応して、リフトピン３１が通過可能な貫通孔２１１ａを複数（３つ）備える（図２も参照）。各貫通孔２１１ａは、載置台２１１の中心から所定の半径離れた位置で、載置台２１１の周方向に沿って等間隔に配置されている。

図５は、図１の上側リフト部４０を拡大して示す部分断面図である。図５に示すように、リフトピン３１は、円柱形状（中実の棒状）の部材であり、ヒータ支持部１５２の厚みおよびヒータ１５３の厚みよりも長く形成されている。リフトピン３１は、収容部４１に配置されることで、ヒータ支持部１５２の下面よりも下方に下端面３２が突出した下降位置ＬＰと、載置台２１１の上面よりも上方に上端面３３が突出した上昇位置ＨＰとの間で変位可能となっている。

また本実施形態において、各リフトピン３１の軸心は、プランジャ５１の軸心、つまり成膜装置１の鉛直方向に対して若干傾斜している。各リフトピン３１は、回転テーブル２１の回転軸２３（公転軸）側に上端側が寄るように傾斜している。また、１つの載置台２１１に設けられる各リフトピン３１同士の軸心は互いに平行である。鉛直方向に対するリフトピン３１の軸心の傾斜角θは、例えば、１°～５°程度の範囲に設定されることが好ましく、本実施形態の傾斜角θは、２．５°としている。なお、各リフトピン３１は、鉛直方向と平行に配置されてもよい。

より具体的には、リフトピン３１は、下側から上側に向かって順に、下側棒部３４、フランジ形成部３５および上側棒部３６を有する。下側棒部３４、フランジ形成部３５および上側棒部３６は、相互に一体成形されている。リフトピン３１を構成する材料は、摩耗耐性が高い金属材料やセラミックスを適用することが好ましく、本実施形態ではアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）により形成している。

リフトピン３１の下端面３２は、縦断面視で円弧状の球形面に形成されている。傾斜姿勢となっているリフトピン３１は、この下端面３２がプランジャ５１の上端（平坦面）に点接触することで、プランジャ５１との摩擦を抑えてプランジャ５１の押し上げ力を安定的に受けることができる。

下側棒部３４は、この下端面３２に連なり、フランジ形成部３５よりも下側でプランジャ５１の押し上げ力を受ける部分を構成している。下側棒部３４の外径は、プランジャ５１の外径と同程度またはプランジャ５１よりも若干小径に設定されている。

また、下側棒部３４の外周面は、下端面３２から下側棒部３４の中間部までの範囲において凹凸のない平滑面３４１を有する一方で、下側棒部３４の中間部からフランジ形成部３５までの範囲において螺旋状の溝３７が形成された凹凸面３４２を有する。螺旋状の溝３７は、ガス供給部４５によるガスの供給に応じてガスを流通させる流路となる。なお、リフトピン３１に設けられる溝３７は、螺旋状に限定されず、例えば、リフトピン３１の軸心に対して平行な直線状であってもよい。

リフトピン３１は、下側棒部３４の平滑面３４１の下端付近に座金部３４３を装着している。座金部３４３は、リング状に形成されるとともに、図示しないワッシャにより支持されている。座金部３４３の上面は、段差状に形成されており、外側の段差面には下側コイルバネ３８の下端が接触している。下側コイルバネ３８の上端部は、収容部４１に収容されている。したがって、下側コイルバネ３８は、座金部３４３が装着されたリフトピン３１を、下方に向かって弾力的に押圧することができる。

一方、フランジ形成部３５は、リフトピン３１の軸方向略中間位置に設けられている。フランジ形成部３５は、下側棒部３４および上側棒部３６に連続する中心部から半径方向外側に突出し、かつリング状に周回するフランジ本体３５１を有する。フランジ本体３５１は、下側棒部３４に装着された座金部３４３の外縁と略同じ外径で突出している。

また、フランジ本体３５１の下面３５１ａは、リフトピン３１が下降位置ＬＰに配置された状態で、収容部４１に面接触可能な平坦面に形成されている。下面３５１ａの面方向は、リフトピン３１の軸心に対して直交している。上記したように、収容部４１においてリフトピン３１が傾斜した姿勢となっているため、下面３５１ａは、回転テーブル２１の回転軸２３に向かって低くなるように、水平面（水平方向）に対して傾斜している。

フランジ本体３５１の上面３５１ｂは、段差状に形成されており、外側の段差面には上側コイルバネ３９（弾性部材）の下端が接触している。上側コイルバネ３９の上端部は、筒部材４８に収容されている。これにより、上側コイルバネ３９は筒部材４８を弾力的に支持している。

リフトピン３１の上側棒部３６は、フランジ形成部３５よりも上側で、基板Ｗを支持する部分を構成している。上側棒部３６は、一定の外径かつ平滑な外周面を有し、下側棒部３４よりも細く形成されている。この上側棒部３６に連なるリフトピン３１の上端面３３は、略半球状に形成されており、基板Ｗに対して点接触することが可能である。

上側棒部３６は、リフトピン３１が下降位置ＬＰにある状態で、載置台２１１よりも下方に位置しており、これにより載置台２１１の公転および自転を可能とする。載置台２１１の公転および自転が停止した状態でリフトピン３１が上昇すると、上側棒部３６は、載置台２１１の貫通孔２１１ａを通って載置台２１１の上面よりも上方に露出する。

このリフトピン３１を収容する上側リフト部４０の収容部４１は、ヒータ１５３を貫通するように配置される収容ブラケット４２と、収容ブラケット４２の下部を支持するとともにヒータ支持部１５２に固定される支持ブラケット４３と、を含む。

収容ブラケット４２は、リフトピン３１を収容可能な収容空間４２ａを有する円筒形状に形成されている。収容ブラケット４２の上端は、ヒータ１５３の上面に対して略面一に連なっている。その一方で、収容ブラケット４２の下端部は、ヒータ１５３から突出して支持ブラケット４３に挿入されている。収容ブラケット４２の外周面には、遮蔽プレート１５６に収容ブラケット４２を取り付けるための係合凸部４２１が設けられている。

収容ブラケット４２は、収容空間４２ａに収容したリフトピン３１に対して半径方向外側に離れた位置にあり、リフトピン３１の昇降時に当該リフトピン３１に対して非接触となっている。収容ブラケット４２の軸心は、鉛直方向に対して平行である。したがって、上側リフト部４０は、収容部４１に対してリフトピン３１のみを傾斜した姿勢としている。

支持ブラケット４３は、ヒータ支持部１５２に形成された凹空間１５５に収容されて、収容ブラケット４２を支持している。支持ブラケット４３は、収容ブラケット４２よりも半径方向外側に一回り大きな外径を有するブロック状に形成され、その上面には、収容ブラケット４２の下端を嵌め込み可能なリング状の係合凹部４３１が設けられている。

また、支持ブラケット４３は、リフトピン３１の下側棒部３４を配置する配置孔４３ａを有している。配置孔４３ａは、一定の内径で延在しているとともに、その軸心が鉛直方向に対して傾斜している。すなわち、リフトピン３１は、配置孔４３ａを構成する支持ブラケット４３の内面に下側棒部３４が接することで、傾斜した姿勢を維持したまま昇降可能となっている。

係合凹部４３１と配置孔４３ａの間には、係合凹部４３１の底面に対して短く突出したフランジ用座部４３２が形成されている。フランジ用座部４３２の端面４３２ａは、リフトピン３１のフランジ本体３５１の下面３５１ａに面接触可能である。本実施形態において、端面４３２ａは、フランジ本体３５１の下面３５１ａの傾斜に応じて回転軸２３に向かって徐々に低くなるように傾斜している。これにより、端面４３２ａは、フランジ本体３５１の下面３５１ａに対して隙間なく密着することができる。つまり、リフトピン３１のフランジ本体３５１と、収容部４１の支持ブラケット４３とは、リフトピン３１が下降位置ＬＰにある基板Ｗの成膜処理時に、リフトピン３１と収容部４１の間の間隙を閉塞する閉塞構造４４を構成している。

また、支持ブラケット４３は、支持ブラケット４３の外面と配置孔４３ａとの間を連通するガス連通孔４３ｂを有する。ガス連通孔４３ｂは、水平方向に延在しており、配置孔４３ａに向けてガスを流通させるガス供給部４５の一部を構成している。さらに、支持ブラケット４３の下面において配置孔４３ａの周囲には、下側コイルバネ３８の上端を収容するバネ座４３３が形成されている。

ガス供給部４５は、リフトピン３１の昇降時に収容部４１内にガスを供給することで、上側リフト部４０よりも下方（収容ボックス２２）側に処理ガスが向かうことを規制する。ガス供給部４５が供給するガスとしては、例えば、アルゴンガスや窒素ガス、ドライエア等の不活性ガスがあげられる。

具体的には、ガス供給部４５は、真空容器１１の外部に設けられたガス源４６と、真空容器１１に接続される接続管４７と、真空容器１１に設けられるガス通路１１１ａと、を有する。また、接続管４７には、制御部９０の制御下に、接続管４７の流路を開閉する開閉弁、およびガスの流量を制御するマスフローコントローラ等が設けられる（共に図示せず）。ガス通路１１１ａは、本体１１１およびヒータ支持部１５２に設けられ、支持ブラケット４３に設けられたガス連通孔４３ｂに連通している。リフトピン３１の昇降時にガス通路１１１ａを流通した不活性ガスは、リフトピン３１の螺旋状の溝３７を通って収容部４１の収容空間４２ａに流入する。

また、上側リフト部４０の筒部材４８は、収容部４１の上部かつ内側に配置される円筒形状に形成され、リフトピン３１の上側棒部３６が配置される孔部４８ａを有する。例えば、筒部材４８は、収容部４１の上端に引っ掛かり可能な外側筒部４９ａと、外側筒部４９ａの内側に収容された内側筒部４９ｂと、で構成され、外側筒部４９ａと内側筒部４９ｂの間に上側コイルバネ３９を収容するバネ座４８１を形成している。

この筒部材４８は、収容部４１に対して相対移動可能に設けられ、リフトピン３１の上昇時に上側コイルバネ３９を介して上側に押し出されることで、リフトピン３１とともに上昇する。筒部材４８は、上昇に伴い載置台２１１の下面に接触することで、載置台２１１の貫通孔２１１ａと、収容部４１の収容空間４２ａとの間を、孔部４８ａを介して連通させる。筒部材４８が載置台２１１に接触すると、筒部材４８の上昇が停止する一方で、リフトピン３１は、筒部材４８と相対的に上昇を続ける。これにより、リフトピン３１が貫通孔２１１ａに安定的に挿入される。

〔成膜装置１の動作〕
本実施形態に係る基板処理装置（成膜装置１）は、基本的には以上のように構成され、以下、その作用効果について説明する。なお以下では、成膜装置１により、載置台２１１上の基板Ｗに原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）による膜を形成する場合について例示する。

図１～図３に示すように、成膜装置１の制御部９０は、公転用モータ２４を制御して、回転テーブル２１を回転させる。これにより、回転テーブル２１の周方向に沿って設けられた各載置台２１１上の基板Ｗが公転する。この回転テーブル２１の回転速度は、１～５００ｒｐｍの範囲に設定されるとよい。

また、制御部９０は、自転用モータ２１３を制御して、複数の載置台２１１の各々を回転テーブル２１に対して回転させる。これにより、各載置台２１１に載置された基板Ｗが自転する。載置台２１１の回転速度は、１～３０ｒｐｍの範囲に設定されるとよい。

制御部９０は、載置台２１１の公転および自転中に処理部１０を制御して、基板Ｗに対して成膜処理を実施する。制御部９０は、例えば、分離ガスノズル１２３、１２４から分離領域Ｄに分離ガスを供給した状態で、原料ガスノズル１２１から原料ガス吸着領域Ｐ１に原料ガスを供給し、反応ガスノズル１２２から反応ガス供給領域Ｐ２に反応ガスを供給する。これにより、載置台２１１に載置された基板Ｗが原料ガス吸着領域Ｐ１及び反応ガス供給領域Ｐ２を繰り返し通過した際に、基板Ｗの表面にＡＬＤによる膜が堆積する。

この成膜処理時に、図５に示すように、リフトピン機構部３０の上側リフト部４０は、下降位置ＬＰに配置されたリフトピン３１により、収容部４１との間で閉塞構造４４を形成している。すなわち、フランジ本体３５１の下面３５１ａとフランジ用座部４３２の端面４３２ａとが面接触していることで、リフトピン３１と収容部４１の間の間隙を閉塞している。このため、処理ガス（原料ガス、反応ガス）が間隙を通って、回転源収容空間１９に移動することを阻止できる（図４も参照）。したがって、成膜処理時に、処理ガスが回転源収容空間１９に流れ込むことによる、ガス圧の変化（呼吸、脈動）を効果的に抑制できる。また、閉塞構造４４は、回転源収容空間１９への処理ガスの流れ込みを遮断することで、各構成の腐食（回転収容部２２３等）を抑制できる。

さらに、下降位置ＬＰに配置されたリフトピン３１は、螺旋状の溝３７を有する凹凸面３４２を、支持ブラケット４３の配置孔４３ａの内面に対向している。このため、リフトピン３１は、支持ブラケット４３に対する接触面積が減り、熱や腐食に対して高い耐性を奏する。

そして、成膜処理前および成膜処理後に、制御部９０は、リフトピン機構部３０を動作して、搬送アーム１４ａに対する基板Ｗの受け取りおよび受け渡しを行う。この際、制御部９０は、自転用モータ２１３および公転用モータ２４を停止することで、載置台２１１の公転および自転を停止する。停止時に、制御部９０は、回転テーブル２１の回転位置（回転角）および載置台２１１の回転位置（回転角）を監視して、載置台２１１の貫通孔２１１ａが下降位置ＬＰに待機しているリフトピン３１に対向するように位置決めして回転を停止する。回転位置の監視手段は、特に限定されず、例えば、回転テーブル２１および載置台２１１の位置を検出するセンサ（図示せず）を備え、制御部９０は、各センサの検出信号に基づき自転用モータ２１３および公転用モータ２４を停止すればよい。あるいは、成膜装置１は、自転用モータ２１３および公転用モータ２４にステッピングモータ等の回転角を制御可能なモータを適用して、載置台２１１の回転位置を合わせてもよい。

載置台２１１の回転停止後、図１および図４に示すように、制御部９０は、下側動作部５０を制御してプランジャ５１を上昇させる。これにより、プランジャ５１は、側壁体１１３の内側の空間を移動して、ヒータ支持部１５２の下面から突出しているリフトピン３１の下端面３２に接触する。さらに、制御部９０は、プランジャ５１を押し上げることで、下側コイルバネ３８を縮小させつつ、リフトピン３１を上昇させる。この際、リフトピン３１は、支持ブラケット４３の配置孔４３ａにガイドされることで、上端部が回転軸２３に向かうように傾斜しながら上昇する。

図６は、図１のリフトピン３１の上昇時における動作を示す部分断面図であり、（ａ）は、上昇開始後の状態を示し、（ｂ）は上昇位置ＨＰに移動した状態を示す。図６（ａ）に示すように、制御部は、リフトピン３１を昇降させる際に、ガス供給部４５を動作して、ガス源４６から収容部４１に対して不活性ガスを供給する。不活性ガスは、真空容器１１においてガス通路１１１ａを流通した後、支持ブラケット４３のガス連通孔４３ｂを介して配置孔４３ａに流出する。この不活性ガスにより、リフトピン３１は、滑り効果が高められるので、パーティクルの発生を抑えて、安定して昇降することが可能となる。

配置孔４３ａに流出した不活性ガスは、リフトピン３１の螺旋状の溝３７に沿って流動する。リフトピン３１のフランジ本体３５１が支持ブラケット４３から浮上した状態では、不活性ガスが溝３７を介して収容空間４２ａに流入していく。これにより、載置台２１１よりも上方に残存している処理ガスが収容空間４２ａを介して回転源収容空間１９に流入することが回避される。その結果、リフトピン機構部３０は、上側リフト部４０よりも下方側の構成の腐食を抑制することができる。さらに、不活性ガスが収容部４１を介して加熱部１５よりも上方の空間および加熱部１５よりも下方の空間に流入することで、真空容器１１内全体が同圧に保たれる。このため、成膜装置１は、圧力が不均一になることによるガスの移動を抑制して、パーティクルの飛散を防ぐことができる。

図７は、図１のリフトピン３１による基板Ｗの上昇例を示す模式図であり、（ａ）は、リフトピン３１が基板Ｗに接触する前、（ｂ）は、リフトピン３１による基板Ｗの浮上初期、（ｃ）はリフトピン３１が上昇位置ＨＰに達した状態である。図７に示すように、各リフトピン３１は、基板Ｗに接触した後も上昇し続けることで、基板Ｗを載置台２１１から浮上させて搬送アーム１４ａに受け渡し可能とする。リフトピン３１は、回転軸２３に向かって斜めに上昇することで、回転テーブル２１の外周縁に対して基板Ｗを離間させることができる。すなわち、載置台２１１上に載置された基板Ｗは、回転テーブル２１の回転時に、遠心力により回転テーブル２１の外周縁に寄ることがある。仮に、回転テーブル２１の外周縁に寄った状態で基板Ｗを鉛直方向に上昇させた場合、基板Ｗと外周縁とが擦れてパーティクルが生じる可能性がある。

本実施形態に係るリフトピン機構部３０は、各リフトピン３１を傾斜して上昇させることで、外周縁から基板Ｗを離間しつつ浮上かせることが可能となり、パーティクルの発生を抑止できる。例えば、鉛直方向に対する傾斜角θが１°～５°傾斜した各リフトピン３１は、基板Ｗに接触した位置から上昇位置ＨＰに移動するまでの間に、水平方向に沿って０．５ｍｍ～３ｍｍ程度の範囲で回転軸２３側に基板Ｗを寄せることが可能となる。

また、リフトピン機構部３０は、載置台２１１に基板Ｗを載置する場合にも、リフトピン３１を斜めに下降することで、基板Ｗが回転テーブル２１の外周縁に接触しながら下降することを回避し、パーティクルの発生を抑止できる。なお、成膜装置１は、載置台２１１の上面と回転テーブル２１の内周面とで形成された空間に基板Ｗを載置する構成に限定されず、載置台２１１自体が基板Ｗを収容可能な凹部（図示せず）を備えてもよい。この場合でも、リフトピン機構部３０は、リフトピン３１を回転軸２３側に傾斜して上昇させることで、凹部の内周面と基板Ｗとの擦れを回避することができる。

なお、本実施形態に係る成膜装置１は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、リフトピン３１は、軸方向中間位置にフランジ本体３５１を備えず、プランジャ５１が接触する下端面３２付近にフランジ本体３５１を備えてもよい。また例えば、上側リフト部４０は、リフトピン３１全体を収容部４１に収容し、プランジャ５１を収容部４１内に進入させてリフトピン３１を昇降させる構成でもよい。さらに、リフトピン機構部３０は、プランジャ５１を介さずに、ヒータ支持部１５２内に設けた図示しない駆動部によって、各リフトピン３１を直接昇降させる構成でもよい。

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想及び効果について以下に記載する。

本発明の第１の態様に係る基板処理装置（成膜装置１）は、処理ガスにより基板Ｗを処理する処理容器（真空容器１１）と、処理容器内に回転可能に設けられる回転テーブル２１と、回転テーブル２１の回転中心から離間した位置で回転テーブル２１と相対的に回転可能であり、かつ基板Ｗを載置する載置台２１１と、載置台２１１と相対的に変位して基板Ｗを昇降させるリフトピン３１と、載置台２１１から非露出になったリフトピン３１を収容する収容部４１と、を含み、リフトピン３１および収容部４１は、リフトピン３１と収容部４１との間の間隙を閉塞する閉塞構造４４を有する。

上記によれば、基板処理装置（成膜装置１）は、閉塞構造４４によりリフトピン３１と収容部４１との間の間隙を閉塞するため、処理ガスによる基板Ｗの処理時に、基板Ｗの載置側の処理ガスが間隙を通って収容部４１よりも下方に流れることを防ぐことができる。これにより、基板処理装置は、処理容器（真空容器１１）の圧力を適切に調整することが可能となり、基板Ｗの処理を一層安定して行うことができる。

また、閉塞構造４４は、リフトピン３１の外周面から半径方向外側に突出したフランジ本体３５１と、収容部４１においてリフトピン３１が配置される配置孔４３ａの周囲に設けられ、フランジ本体３５１の下面３５１ａに面接触可能な端面４３２ａを有するフランジ用座部４３２と、を含む。このフランジ本体３５１およびフランジ用座部４３２によって、閉塞構造４４は、処理ガスの移動をより確実に遮断することが可能となる。

また、配置孔４３ａは、リフトピン３１の昇降を、回転テーブル２１の回転中心に向かうように鉛直方向に対して傾斜してガイドする。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、リフトピン３１の昇降時に、回転テーブル２１の外周縁に当たって擦れることを回避して、パーティクルの発生を抑制できる。

また、フランジ本体３５１の下面３５１ａと、フランジ用座部４３２の端面４３２ａとは、リフトピン３１の傾斜に応じて水平面に対し傾斜している。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、配置孔４３ａによりリフトピン３１が傾斜した姿勢でも、フランジ本体３５１とフランジ用座部４３２とを良好に面接触させることができる。

また、リフトピン３１の昇降時に、配置孔４３ａにガスを供給するガス供給部４５を有する。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、リフトピン３１の周囲に供給したガスによる滑り効果が得られ、リフトピン３１の昇降がより安定化する。

また、リフトピン３１のフランジ本体３５１よりも下側の外周面には、ガスを流通可能な溝３７が形成されている。これにより、リフトピン３１の昇降時に、フランジ用座部４３２よりも上方にガスが流通するようになり、残留している処理ガスが収容部４１よりも下方に流れることが防止される。そのため、収容部４１よりも下方の構成が、処理ガスにより腐食することを抑制できる。

また、リフトピン３１は、フランジ本体３５１を軸方向中間位置に備える。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、リフトピン３１の軸方向中間位置において、処理ガスを遮断することができる。

また、フランジ本体３５１の上面に接触する下端を有する弾性部材（上側コイルバネ３９）と、弾性部材の上端に支持され、リフトピン３１の上昇に伴って載置台２１１に接触可能な筒部材４８と、を有する。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、リフトピン３１の上昇時に筒部材４８を載置台２１１に接触することで、収容部４１への処理ガスの流入をより一層抑制することが可能となる。

また、リフトピン３１と別部材に構成され、当該リフトピン３１を上方に向かって押し出し可能なプランジャ５１と、プランジャ５１を昇降させるプランジャ駆動部５３と、を有する。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、プランジャ５１の押し出しに伴って、リフトピン３１を円滑に上昇させることができる。

また、処理容器（真空容器１１）は、載置台２１１を回転させる回転源（自転用モータ２１３）と、回転源を収容して回転テーブル２１と一体に回転する回転収容部２２３と、を収容する回転源収容空間１９を有し、プランジャ５１およびプランジャ駆動部５３は、回転収容部２２３よりも下側に設けられ、回転源収容空間１９を通して当該プランジャ５１を上昇させて、当該プランジャ５１をリフトピン３１に接触させる。これにより、基板処理装置（成膜装置１）は、回転テーブル２１とともに回転源および回転収容部２２３を安定的に一体回転させることができる。しかも、リフトピン３１の昇降時にはプランジャ５１をリフトピン３１まで進出することにより、リフトピン３１を良好に動作させることができる。

今回開示された実施形態に係る基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

１ 成膜装置（基板処理装置）
１１ 真空容器（処理容器）
２１ 回転テーブル
２１１ 載置台
２１３ 自転用モータ
２２３ 回転収容部
３１ リフトピン
３５１ フランジ本体
３７ 溝
３９ 上側コイルバネ
４１ 収容部
４３２ フランジ用座部
４３ａ 配置孔
４４ 閉塞構造
４５ ガス供給部
４８ 筒部材
５１ プランジャ
５３ プランジャ駆動部
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 処理ガスにより基板を処理する処理容器と、
   前記処理容器内に回転可能に設けられる回転テーブルと、
   前記回転テーブルの回転中心から離間した位置で前記回転テーブルと相対的に回転可能であり、かつ基板を載置する載置台と、
   前記載置台と相対的に変位して前記基板を昇降させるリフトピンと、
   前記載置台から非露出になった前記リフトピンを収容する収容部と、を含み、
   前記リフトピンおよび前記収容部は、当該リフトピンと当該収容部との間の間隙を閉塞する閉塞構造を有する、
   基板処理装置。
2. 前記閉塞構造は、
   前記リフトピンの外周面から半径方向外側に突出したフランジ本体と、
   前記収容部において前記リフトピンが配置される配置孔の周囲に設けられ、前記フランジ本体の下面に面接触可能な端面を有するフランジ用座部と、を含む、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記配置孔は、前記リフトピンの昇降を、前記回転テーブルの回転中心に向かうように鉛直方向に対して傾斜してガイドする、
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記フランジ本体の前記下面と、前記フランジ用座部の前記端面とは、前記リフトピンの傾斜に応じて水平面に対し傾斜している、
   請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記リフトピンの昇降時に、前記配置孔にガスを供給するガス供給部を有する、
   請求項２乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記リフトピンの前記フランジ本体よりも下側の外周面には、前記ガスを流通可能な溝が形成されている、
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記リフトピンは、前記フランジ本体を軸方向中間位置に備える、
   請求項２乃至６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. 前記フランジ本体の上面に接触する下端を有する弾性部材と、
   前記弾性部材の上端に支持され、前記リフトピンの上昇に伴って前記載置台に接触可能な筒部材と、を有する、
   請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記リフトピンと別部材に構成され、当該リフトピンを上方に向かって押し出し可能なプランジャと、
   前記プランジャを昇降させるプランジャ駆動部と、を有する、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 前記処理容器は、前記載置台を回転させる回転源と、前記回転源を収容して前記回転テーブルと一体に回転する回転収容部と、を収容する回転源収容空間を有し、
    前記プランジャおよび前記プランジャ駆動部は、前記回転収容部よりも下側に設けられ、前記回転源収容空間を通して当該プランジャを上昇させて、当該プランジャを前記リフトピンに接触させる、
    請求項９記載の基板処理装置。

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