JP3617860B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
基板処理方法および基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3617860B2 JP3617860B2 JP23175995A JP23175995A JP3617860B2 JP 3617860 B2 JP3617860 B2 JP 3617860B2 JP 23175995 A JP23175995 A JP 23175995A JP 23175995 A JP23175995 A JP 23175995A JP 3617860 B2 JP3617860 B2 JP 3617860B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- rotating shaft
- hollow
- processed
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の基板の表面に薄膜を形成したり、基板の表面に形成されている薄膜に対してエッチング処理を施したりするのに好適な基板処理方法およびその方法を実施する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、半導体ウェハ等の基板の表面に薄膜を形成する方法には幾つかある。気相成長法もその1つである。気相成長法は、高温下での原料ガスの化学反応を利用したもので、各種の膜を強い付着強度で得られること、膜厚制御が比較的容易であることなどの利点を備えている。そして、実際に基板の表面に薄膜を形成する基板処理装置としては、複数の基板の表面に同時に成膜するバッチ式の装置が広く使用されている。
【0003】
しかし、近年では基板である半導体ウェハが大口径化しているため、バッチ式の装置ではウェハ面内やウェハ間の成膜の均一性を確保することが困難になっている。このようなことから、半導体素子製造の分野では、半導体ウェハに対して1枚毎に成膜する枚葉式の装置が使用される傾向にある。
【0004】
枚葉式の装置では、スループットを向上させるために、成膜速度を高速化させる必要がある。成膜速度を高速化する手段としては、成膜温度を高くするとともに基板を回転させながら成膜する方法が考えられている。すなわち、基板を回転させることによって基板表面近傍のガスを遠心力で送り出すことができ、この送り出しで境界層の厚みを薄くできる。この結果、高温の基板に対して原料ガスの拡散を容易化でき、その結果として成膜速度を増加させることができる。このような作用は、基板の表面に形成されている薄膜に対してエッチング処理を行う場合においても有効である。すなわち、高温の基板に対するエッチングガスの拡散速度を速めることができるので、エッチングに要する時間を短縮することができる。
【0005】
ところで、上記のように成膜処理時やエッチング処理時に基板を回転させるようにした基板処理装置では、処理容器内に配置された基板ホルダを何等かの手段で回転自在に支持し、これに回転駆動力を与える必要がある。これを実現する最も一般的な方法として、基板ホルダに回転軸を直結し、この回転軸をたとえばボールベアリング等の軸受で支持するとともにモータで回転軸に回転力を与えることが考えられる。
【0006】
しかしながら、処理時に基板を回転させるようにした基板処理装置では、上述の如く、処理時に基板を300 ℃〜1200℃といった高温に保持する必要がある。このため、基板ホルダ側から回転軸を介して軸受やモータに熱が伝わり、これらが高温になる。
【0007】
軸受に熱が伝わると、内輪の温度が外輪の温度より高くなり、温度差に伴う熱膨張差で内輪と外輪との間にあるボールが両輪によって強く押さえつけられる。この結果、回転軸の回転が不安定になり、成膜結果にばらつきが生じたり、甚だしい場合には基板ホルダによる基板の保持が困難となって、基板ホルダから基板が脱落するなどの現象を招く。また、軸受やモータには、潤滑油や樹脂材等が用いられており、これらは通常、温度が200 ℃を越えると分解を始める。たとえば、潤滑油として蒸気圧の低いフォンブリン系のものを用いた場合でも、温度が200 ℃を越えると蒸気圧が大幅に高くなる。これらの分解生成物は、処理基板に対する汚染度を高め、たとえば成膜処理時には膜質を悪化させる。
【0008】
また、温度の上昇に伴って潤滑油や樹脂材等が分解すると、潤滑油不足や電気絶縁不良等を招き、このような面からも軸受を含めた回転駆動機構に大きなダメージを与えることになる。
【0009】
そこで、上述した不具合を解消するために、通常は回転軸における基板ホルダから軸受までの部分の長さを十分に長くし、熱が軸受を含めた回転駆動機構に伝わり難くしている。しかし、このようにすると回転軸を片持支持に近い状態で支持することになるので、安定した回転を得るのが困難で、メンテナンス回数が多くなり、スループットを上げることが困難であった。また、回転軸の剛性が低下するために固有振動数も低下し、回転数の設定に制約が加わるので装置全体が大型化し、装置コストの増加を招く問題もあった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、処理時に基板を回転させるようにした基板処理装置にあっては、処理時に被処理基板を300 ℃〜1200℃といった高温に保持する必要があるため、基板ホルダ側から回転軸を介して軸受を含めた回転駆動機構に熱が伝わり、この熱によって回転駆動機構の動作不良を招いたり、また回転駆動機構から発生したガスによって処理膜が汚染されるなどの問題があった。また、この問題を解消するために、回転軸における基板ホルダから軸受までの部分の長さを十分に長くすると、安定した回転を得るのが困難で、メンテナンス回数が多くなり、スループットを上げることが困難であった。
【0011】
そこで本発明は、回転軸の軸方向長さを増すことなく、基板ホルダ側から回転軸を介して軸受を含めた回転駆動機構に熱が伝わるのを抑制でき、もって上述した不具合の発生を防止できる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の基板処理方法では、処理容器内の基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、前記基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に上記基板ホルダとの連結部より大径の中空構造部を備えている回転軸を回転させて前記被処理基板を所定回転数の範囲に保持する工程と、前記基板ホルダを加熱して前記被処理基板を所定温度範囲に保持する工程と、前記回転軸における前記中空構造部の近傍に上記中空構造部との間に微小ギャップを介して配置された冷却手段により上記中空構造部を冷却する工程と、前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に所定の処理を行う工程とを具備している。
【0013】
また、上記目的を達成するために、請求項2に記載の基板処理方法では、処理容器内の基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、前記基板ホルダに連結されている中空の回転軸を回転させて上記被処理基板を所定回転数の範囲に保持する工程と、前記中空の回転軸の内部に配置された加熱手段により前記被処理基板を所定温度範囲に保持する工程と、前記中空の回転軸の近傍に該回転軸との間に微小ギャップを介して配置された冷却手段により上記回転軸を冷却する工程と、前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に所定の処理を行う工程とを具備し、前記中空の回転軸の中空部材質の肉厚をt(m)、熱伝導度をλw(W/mK)とし、前記微小ギャップの距離をδ(m)、微小ギャップに存在するガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m−1の関係を満している。
【0014】
なお、前記微小ギャップに、水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン、酸素の中から選ばれたガスを流すことが好ましい。特に、水素,ヘリウム,ネオンは熱伝導が大きく、回転軸に対する冷却効果が大きい。
【0015】
また、上記目的を達成するために、請求項4に記載の基板処理装置では、処理容器と、この処理容器内に配置されて被処理基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に上記基板ホルダとの連結部より大径の中空構造部を備えた回転軸と、この回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、前記回転軸に回転動力を与える駆動手段と、前記基板ホルダを介して前記被処理基板を加熱する加熱手段と、前記回転軸における前記中空構造部の近傍に上記中空構造部との間に微小ギャップを介して配置されて上記中空構造部を冷却する冷却手段とを備えている。
【0016】
また、上記目的を達成するために、請求項5に記載の基板処理装置では、処理容器と、この処理容器内に配置されて被処理基板を保持する基板ホルダと、この基板ホルダに連結された中空の回転軸と、この中空の回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、前記中空の回転軸に回転動力を与える駆動手段と、前記中空の回転軸の内部に配置されて前記被処理基板を加熱する加熱手段と、前記中空の回転軸の近傍に上記回転軸との間に微小ギャップを介して配置されて上記回転軸を冷却する冷却手段とを備え、前記中空の回転軸の中空部材質の肉厚をt(m)、熱伝導度をλw(W/mK)とし、前記微小ギャップの距離をδ(m)、微小ギャップに存在するガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m−1の関係を満している。
【0017】
なお、前記微小ギャップは、0.1mm 以上で5mm 未満であることが好ましい。
また、前記微小ギャップに、水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン,酸素の中から選ばれたガスを流す手段をさらに備えていることが好ましい。このガスを流す手段は、前記微小ギャップを経由して流れるガス流路の流動抵抗を増加させる手段を備えていてもよい。また、このガスを流す手段は、前記軸受手段および駆動手段の配置されている領域にパージガスを流す手段を兼ねていてもよい。
【0018】
さらに、前記受手段および前記駆動手段の少なくとも固定要素を強制冷却する手段をさらに備えていてもよい。
さらにまた、前記回転軸の内部に基板突き上げ手段、測温手段のいずれかが配置されていてもよい。
また、上記目的を達成するために、請求項12に記載の基板処理方法では、処理容器内の基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に前記基板ホルダとの連結部より大径の中空部を有する回転軸を備え、前記中空部が円筒形表面、第1の端部表面、および第2の端部表面をもち、前記中空部の前記第1の端部表面および前記第2の端部表面が前記回転軸に接続され、前記円筒形表面、前記第1の端部表面、および前記第2の端部表面が前記中空部を規定している基板処理装置を用い、前記基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、前記回転軸を回転させて前記被処理基板を回転させる工程と、前記基板ホルダを加熱して前記被処理基板を加熱する工程と、前記回転軸の前記中空部の外側表面の周りに配置された冷却手段によりギャップを介して前記中空部を冷却する工程と、前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に処理を行う工程と、を具備する。
また、上記目的を達成するために、請求項13に記載の基板処理方法では、処理容器内の基板ホルダに被処理装置を配置する工程と、前記基板ホルダに連結されている中空部を有する回転軸を回転させて、被処理基板を回転させる工程と、前記基板ホルダを加熱して、前記被処理基板を加熱する工程と、前記回転軸の前記中空部の外側表面の周りにギャップを介して配置された冷却手段により前記回転軸を冷却する工程と、前記処理容器内に第1のガスを導入して前記被処理基板の表面に処理を行う工程と、前記回転軸の前記中空部の肉厚をt(m)、前記回転軸の前記中空部の熱伝導度をλw(W/mK)、ギャップの距離をδ(m)、ギャップに存在する前記第2のガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、前記回転軸とギャップが{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m-1を満たすように、前記ギャップに第2のガスを導入する工程と、を具備する。
また、上記目的を達成するために、請求項14に記載の基板処理方法では、処理容器内のホルダに回転軸の一方の端部が連結され、かつ当該回転軸方向の中間部分に前記ホルダとの連結部より大径の中空部を有する回転軸を備え、前記中空部が第1の端部表面と第2の端部表面とをもち、前記中空部の前記第1の端部表面と前記第2の端部表面とが前記回転軸の回転軸に接続され、前記第1の端部表面と前記第2の端部表面とが前記中空部を規定している基板処理装置を用い、前記ホルダ上に基板を配置する工程と、前記回転軸の他方の端部を回転させる工程と、前記ホルダを加熱して、前記基板を加熱する工程と、前記中空部の周りにギャップを介して配置された冷却手段を使用することによって前記中空部を冷却する工程と、処理ガスを前記処理容器に導入して、前記基板を処理する工程と、を具備する。
【0019】
上述の如く、本発明に係る基板処理方法および基板処理装置では、基板ホルダに連結される回転軸として、中空の回転軸を用いたり、また途中に大径の中空構造部を有した回転軸を用いたりしている。そして、上記回転軸の中空部分の近傍に、この中空部分との間に微小ギャップを介して冷却手段を設け、この冷却手段で微小ギャップを介して回転軸の中空部分から吸熱するようにしている。
【0020】
したがって、回転軸の中空部分の肉厚および径を選択することによって、軸方向の長さを増すことなく、しかも軸方向の伝熱面積を減少させた状態で、中空部分の放熱面積を大きくすることが可能となる。そして、放熱面積の大きい中空部分に微小ギャップを介して冷却手段を対向配置しているので、上記中空部分から効率よく吸熱できる。
【0021】
この冷却機構は以下のようにモデル化することができる。
すなわち、肉厚t(m)、長さL(m)で幅が無限に長い、熱伝導度λw(W/mK)の板が、温度Tw(℃)の面と距離δ(m)だけ離れて置かれているものとする。板と温度Twの面との間には熱伝導度λg(W/mK)のガスが存在するものとする。板からの放熱がガスを通して温度Twの面へ伝熱すると仮定する。この場合、板の一端(1=0) の温度がT0 であるときに、もう一端(1=L) の温度Tは、もう一端での伝熱条件が断熱であるとした場合、
T=2(T0 −Tw)/{exp (CL)+exp (−CL)}+Tw
となる。ここで、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 である。
【0022】
実際の中空回転軸の形状でも同様のモデル化が可能であるが、Cの表式が多少異なる程度で得られる結論は平板の冷却モデルとほぼ同様である。
軸受部の温度は、それが磁気軸受の場合であっても200 ℃以下であることが望ましい。冷却部の長さLを長くすれば冷却し易くなるが、装置が大きくなり、回転軸の固有振動数も低下し、望ましくはない。そのため、Lの長さは実際的に100mm (0.1 m)以下になると考えられる。冷却面の温度Twを25℃とした場合、L=100mm で回転軸の温度を1000℃から200 ℃以下まで下げようとすると、C>13m−1としなければならない。
【0023】
Cの式から判るように、ガスの熱伝導度は大きく、回転軸の熱伝導度は小さく、回転軸の肉厚は薄く、微小ギャップは小さいほどよい。
微小ギャップは、回転軸の中空部と冷却面が接触しない範囲で可能な限り狭くすることが望ましい。そのために、1mm(0.001 m)程度のギャップが好ましい。ギャップが5mm (0.005 m)以上では、冷却の効果が著しく低下するので好ましくはない。
【0024】
微小ギャップに存在するガスとしては、熱をよく伝える水素,ヘリウム,ネオンなどのガスが好ましい。他のガスは熱伝導率がこれらのガスより劣るため冷却効率が悪くなる。
【0025】
回転軸はアルミニウム合金、ステンレス鋼、モリブデン、タングステン等の金属で構成する場合が多く、金属は熱伝導が良いため、中空部の肉厚を薄くし、熱伝導度のよいガスで冷却を行う。中空部の肉厚は可能な限り薄い方が軸受部の冷却の観点から好ましいが、回転部の固有振動数や、冷却部の構造物の強度としての観点より、数mm程度とする。回転軸を、石英、アルミナ、窒化珪素、カーボン等のセラミックで構成してもよい。これらの材料を用いる場合には、それぞれの材料の性質に応じた回転軸強度、回転系固有振動、中空部の設計を行う。
【0026】
たとえば、肉厚2mm のステンレス鋼で形成された中空の回転軸を水素ガスを媒体として1mm の微小ギャップで冷却を行う場合のCの値は96m−1となり、T0 =1000 ℃、L=25mm でも軸受部を十分に200 ℃以下に冷却できる。
【0027】
このように、回転駆動機構の温度上昇を抑制することができ、しかも回転軸の軸方向長さを増す必要がないので、安定した回転特性が得られ、メンテナンス回数を減らすことができるので、スループットを向上させることができる。
【0028】
なお、回転軸が中空であると、回転軸内に熱電対や放射温度計等の温度測定手段や、ヒータやランプ等の加熱手段およびその電極や、回転軸を冷却する手段等を配置することができる。また、回転軸の径を大きくすると、回転軸の剛性を上げることができ、回転系の固有振動数を大きくできる。回転軸を中空にすると、回転軸の剛性をそれ程損なうことなく、回転軸の重量を軽減でき、軸受の負担を軽減できる。また、回転軸を中空にして回転軸の肉厚を薄くすると、回転軸を伝わって軸受や回転駆動機構へ移動する熱量を低減できる。
【0029】
また、基板処理装置では、プロセスガスとして、腐食性の高いガスやパーティクルの発生し易いガスを用いることがあるが、軸受および回転駆動機構の配置されている領域にパージガスを供給することによって、これらのプロセスガスが上記領域に侵入するのを防止でき、長期間に亘って安定に動作させることが可能となる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施形態を説明する。
図1には本発明の一実施形態に係る基板処理装置、ここには本発明を枚葉式の基板処理装置に適用した例の概略縦断面図が示されている。
【0031】
図中1は処理容器を示している。この処理容器1は実際には幾つかのパーツの組合せによって構成されているが、ここでは図の簡単化を図るために一体に形成されているように示されている。
【0032】
処理容器1内の上方には処理室2が形成されており、下方には後述する磁気軸受34および回転駆動機構としてのモータ35を収容する収容空間3が形成されている。
【0033】
処理室2の上壁11は石英板等の透明部材で形成されている。そして、上壁11の上方には図示しない放射温度計等が配置される。処理室2内で上壁11に対向する位置には、石英等の耐熱性透明部材で形成された整流板12が配置されている。整流板12の上面周縁部には環状の仕切板13が配置されており、この仕切板13によって整流板12と上壁11との間が原料ガス供給室14とパージガス供給室15とに区画されている。原料ガス供給室14は原料ガス導入口16を介して図示しない原料ガス供給源に選択的に接続され、またパージガス供給室15はパージガス導入口17を介して図示しないパージガス供給源に選択的に接続される。
【0034】
処理室2の側壁で上部位置には、後述する被処理基板Sを処理室2へ出し入れするための搬入口18が設けられている。この搬入口18は被処理基板Sを出し入れする期間以外は図示しないバルブによって閉じられている。処理室2の側壁で下部位置には、処理室2内を通過した原料ガスおよびパージガスを排出するための排気口19が周方向の複数箇所に亘って形成されている。
【0035】
処理室2内で中央部上方位置には被処理基板Sを保持するための基板ホルダ20が配置されている。この基板ホルダ20は、ガス発生量を抑え、かつ高温雰囲気や腐食雰囲気に耐えさせるためにカーボン系の材料によって形成されている。なお、この例において、基板ホルダ20は、基板ホルダ本体21と、この本体21の下面中央部から下方に向けて所定長さ筒状に延びた軸部22と、この軸部22の下端に一体に形成されたフランジ部23とで形成されている。そして、フランジ部23がネジ24を介して回転軸25の上端部に連結されている。この構造から判るように、軸部22およびフランジ部23は、回転軸25の一部を構成している。
【0036】
回転軸25は、ステンレス鋼などで形成されており、実際には幾つかのパーツの組合せによって構成されているが、ここでは図の簡単化を図るために一体に形成されているように示されている。回転軸25は中空に形成されており、フランジ部23との連結部分に、軸部22より大径な、たとえば軸方向の長さが25mm,内径が28mm、周壁の厚みが2mm の中空大径部26が形成されている。そして、この回転軸25の下端側は収容空間3まで延びている。
【0037】
基板ホルダ20の周囲には、遮熱筒27が配置されており、この遮熱筒27は支持材28を介して処理室2の側壁に固定されている。基板ホルダ20の下方位置には、基板ホルダ20に近接させて加熱源としての電気ヒータ29が配置されている。この電気ヒータ29は給電路を兼ねた支持材30によって処理室2の側壁に固定されている。電気ヒータ29への給電線は絶縁状態で処理室2の外に導かれている。電気ヒータ29とフランジ部23との間には遮熱板31が配置されている。
【0038】
回転軸25に形成された中空大径部26の周囲には、中空大径部26との間に1mm 程度の微小ギャップAを設けて冷却液流路32が対向配置されている。この冷却液流路32には導入口33から25℃程度の冷却水が導入され、図示しない排出口から排出される。
【0039】
処理室2のいわゆる底壁には、中空大径部26と冷却液流路32との間に形成された微小ギャップAにパージガスを流すためのパージガス導入口55が設けられ、このパージガス導入口55を通して水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン、酸素などの熱伝導率の大きなガスが供給される。
【0040】
一方、収容空間3には、回転軸25に設けられた要素との間で回転軸25の非接触支承を実現する磁気軸受34と回転軸25に対して非接触に回転力を与えるモータ35とが配置されている。
【0041】
磁気軸受34は、ラジアル軸受36,37とスラスト軸受38とからなる5軸制御型に構成されている。ラジアル軸受36,37は、回転軸25の外周に装着された磁性リング39と、この磁性リング39の周囲に固定されるとともに周方向に等間隔に4つの磁極40を設けてなる固定継鉄41と、各磁極40に装着された制御コイル42とで構成されている。
【0042】
スラスト軸受38は、回転軸25に設けられた鍔部43と、この鍔部43の上下面に固定された環状の磁性板44,45と、これら磁性板44,45に対向するように固定された断面U字状の固定継鉄46,47と、この固定継鉄46,47に装着された制御コイル48,49とで構成されている。
【0043】
これらラジアル軸受36,37およびスラスト軸受38は、図示しないセンサで検出された変位信号を入力とする図示しない制御装置によって各制御コイル42,48,49の電流が制御され、これによってラジアル方向、スラスト方向ともに完全な非接触支承を実現している。なお、制御方法については公知であるから、詳しい説明は省略する。
【0044】
収容空間3の下部壁には、収容空間3に侵入しようとするプロセスガスを押し出す形に水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン,酸素などパージガスを収容空間3に流すためのパージガス導入口50が形成されている。
【0045】
なお、図1中、51は回転軸25内および基板ホルダ20の軸部22内に、これらとは非接触に軸部22の基端近くまで差込まれて基板ホルダ20(被処理基板S)の温度計測に供される熱電対を示し、52,53は磁気軸受34を動作させていない期間に回転部を仮に支持するタッチダウン軸受を示している。
【0046】
この例では、中空大径部26と冷却液流路32との間の微小ギャップAに十分な量のパージガスを流すためにパージガス導入口55を設けている。
このように構成された基板処理装置の使用例、ここでは被処理基板Sとして半導体ウェハを用い、この半導体ウェハ上にシリコンの薄膜を気相成長させる場合について説明する。
【0047】
まず、冷却液流路32に図中実線矢印で示すように冷却水を連続的に流す。また、磁気軸受34を動作させて回転部を完全非接触に支承させる。
次に、ガス供給口16,17を介して処理室2へ水素ガスを連続的に流し、またパージガス導入口50,55を介して図中破線矢印で示すようにパージガスとしての水素を連続的に供給し、処理室2内の圧力が所定値となるようにする。
【0048】
次に、モータ35を駆動して基板ホルダ20(被処理基板S)を所定の回転数で回転させ、続いて電気ヒータ29を付勢して基板ホルダ20(被処理基板S)を所定の温度に制御する。なお、温度の計測は熱電対51や図示しない放射温度計によって行われる。
【0049】
この状態でガス供給口16にシランガスおよび水素ガスを供給して膜成長を開始させる。
このとき、電気ヒータ29で発生した熱の一部が基板ホルダ20の軸部22および回転軸25の中空大径部26を介して収容空間3の方へ伝わろうとするが、中空大径部26の周囲には微小ギャップAを介して冷却液流路32が近接していているので、微小ギャップAを流れるパージガスによる対流効果および輻射効果によって中空大径部26を移動する熱が冷却液流路32を流れる冷却水によって奪われる。
【0050】
したがって、被処理基板Sの温度が1000℃であっても、回転軸25の収容空間3内に位置している部分は常に200 ℃以下に保たれる。このため、磁気軸受34やモータ35に熱的な影響を与えることはなく、これらを常に安定に動作させることができる。なお、被処理基板Sの温度が300 ℃前後の場合には、微小ギャップAにパージガスとして、窒素もしくはアルゴン等のガスを流しても回転軸25の収容空間3内に位置している部分を200 ℃以下に冷却できる。
【0051】
図2には、回転軸25の軸方向途中位置に中空大径部26を設け、この中空大径部26の周囲に微小ギャップAを介して冷却液流路32を設け、この冷却液流路32を流れる冷却水によって中空大径部26から吸熱する本発明の冷却方式と、単に回転軸の長さ長くして熱が伝わり難くした従来の方式との軸温度と冷却部長さとを比較した結果が示されている。
【0052】
この図から判るように、熱入力端の温度が1000℃の場合、従来の方式では熱入力端から100 mm離れていても600 ℃以上であるが、本発明の構造では熱入力端から50mm離れた位置で200 ℃程度まで温度低下させることができる。したがって、本発明の構造を採用することによって、回転軸25の軸方向長さを増すことなく、磁気軸受34やモータ35が高温に晒されるのを防止することができる。
【0053】
このように軸受やモータが高温に晒されるのを防止できるので、これらからの汚染物質の発生を防止でき、高品質の膜を作ることができる。すなわち、図1に示す装置を用い、被処理基板Sとしてのシリコンウェハの温度を700 ℃に保ち、原料ガスとしてSiH4 を供給してシリコンウェハの表面にポリシリコンの成膜を行ったところ、カーボン汚染のない高品質の膜を得ることができた。また、被処理基板Sとしてのシリコンウェハの温度を1100℃に保ち、原料ガスとしてSiH2 Cl2 を供給してシリコンのエピタキシャル成長を行った場合においても、ウェハに対する金属汚染や有機物汚染は認められなかった。さらに被処理基板Sとしてのシリコンウェハの温度を1100℃に保ち、エッチングガスとしてHClを供給し、シリコンに対するエッチングを行った場合においてもウェハに対する汚染は認められなかった。一方、基板ホルダ20の回転数を60rpm から2400rpm にしてエピタキシャル成長やエッチングをない、6インチウェハの面内均一性を調べたところ、図3に示すように1200rpm 以上の回転数では良好な均一性が得られ、しかも回転数を上げることによって成膜速度およびエッチング速度が速くなることが確認された。
【0054】
このように、本発明の構造を採用することによって、成膜の再現性が良くなり、回転部のメンテナンスもほぼ不要となり、スループットを向上させることができる。
【0055】
なお、図1に示す装置のように、軸受として磁気軸受34を用いると、回転部を完全非接触に支承できるので、パーティクルやオイルミストの発生がなく、より好ましい結果が得られる。図4には軸受部分から発生する0.2 μm以上のパーティクルの発生量を測定した結果が示されている。機械軸受を用いた場合には定期的に軸受の交換や注油を行う必要があるが、磁気軸受の場合には2 年間以上メンテナンスを必要としない。また、機械軸受の場合には、回転数がたとえば10000rpm以上の場合や、回転軸径が40mm以上の場合には、回転軸の周速が大きくなるので、潤滑油の選定に十分な配慮が必要であるが、磁気軸受の場合には、そのような場合でも安定に回転させることができる。
【0056】
なお、図1に示す実施形態は、本発明の第1原理および第2原理の双方が適用されている。第1原理は中空大径部26により実現されている。また、第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0057】
冷却部回転軸内径:R=0.028m
冷却部回転軸材質:ステンレス鋼 λw=21W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.002m
冷却部回転軸長さ:L=0.025m
冷却ガス :水素 λg=0.39W/mK
微小ギャップ :δ=0.001m
C=96m−1
T0=〜800℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜160℃
図5には本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図1とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0058】
図5に示される基板処理装置では、軸受として球軸受56,57を用いている。 この基板処理装置においても、回転軸25aの軸方向途中位置に中空大径部26を設け、この中空大径部26の周囲に微小ギャップAを介して冷却液流路32を設け、この冷却液流路32を流れる冷却水によって中空大径部26から吸熱する冷却方式を採用しているので、基板ホルダ20の温度が1000℃程度の場合でも球軸受56,57が位置している部分の軸温度を200 ℃以下に抑えることが容易である。
【0059】
なお、図5に示す実施形態は、本発明の第1原理および第2原理の双方が適用されている。第1原理は中空大径部26により実現されている。また、第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0060】
冷却部回転軸内径:R=0.028m
冷却部回転軸材質:アルミニウム合金 λw=210W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.003m
冷却部回転軸長さ:L=0.060m
冷却ガス :ヘリウム λg=0.23W/mK
微小ギャップ :δ=0.0005m
C=27m−1
T0=〜400℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜170℃
したがって、図1に示した装置と同様に、回転部のメンテナンス回数を大幅に減らすことが可能となり、スループットを向上させることができる。
【0061】
図6には本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図1および図5とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0062】
図6に示される基板処理装置では、回転軸25bの下端側を処理容器1bの外に突出させ、この外に突出している部分をカップリング58を介してモータ59の回転軸に連結している。そして、中空大径部26と球軸受56との間で、回転軸25bの外周と収容空間3bの構成壁との間に磁性流体シール60を設けている。
【0063】
すなわち、この基板処理装置では、回転軸25bに回転駆動力を与えるモータ59を処理容器1bの外部に配置し、外部に配置したことによって必要となるシールを磁性流体シール60で行わせている。
【0064】
この基板処理装置においても、回転軸25bの軸方向途中位置に中空大径部26を設け、この中空大径部26の周囲に微小ギャップAを介して冷却液流路32を設け、この冷却液流路32を流れる冷却水によって中空大径部26から吸熱する冷却方式を採用しているので、基板ホルダ20の温度が1000℃程度であっても磁性流体シール60が設けられている位置の軸温度を70℃程度に抑えることが容易である。このため、磁性流体の蒸発による汚染を防止できるとともに磁性流体シール60の寿命低下を防止できる。
【0065】
したがって、図1および図5に示した装置と同様に、回転部のメンテナンス回数を大幅に減らすことが可能となり、スループットを向上させることができる。そして、この例の場合にはモータ59を外部に設置できるので、モータ59のメンテナンスの容易化も図ることができる。
【0066】
なお、図6に示す実施形態は、本発明の第1原理および第2原理の双方が適用されている。第1原理は中空大径部26により実現されている。また、第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0067】
冷却部回転軸内径:R=0.028m
冷却部回転軸材質:石英 λw=1.4W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.005m
冷却部回転軸長さ:L=0.03m
冷却ガス :窒素 λg=0.026W/mK
微小ギャップ :δ=0.001m
C=61m−1
T0=〜400℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜160℃
図7には本発明のさらに異なる実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図1とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0068】
この基板処理装置においても回転軸を冷却する方法は、図1の装置と同じ方法を採用している。この基板処理装置が図1に示される基板処理装置と異なる点は、回転軸25c内に加熱源である電気ヒータ29や温度計測用の熱電対51a,51bを配置し、かつこれらに対する保守の容易化を図れるようにしたことにある。回転軸25c内に加熱源を配置すると、回転軸25cを伝わって逃げる熱の影響を小さくできるので、被処理基板Sの均熱化を実現し易い。しかし、反面、回転軸25c内に加熱源を配置したことによって、組立や保守の面倒化を招いたり、回転部の回転特性の低下を招いたりし易い。
【0069】
この問題を解決して回転軸25c内に加熱源を配置できるようにしたのが、この例に係る基板処理装置である。
この基板処理装置では、回転軸25cが基板ホルダ20aの径以上の中空に形成されている。すなわち、回転軸25cは、一端側が基板ホルダ20aに接続されるとともに他端側が基板ホルダ20aと同径で下方に向けて延びた軸要素61と、この軸要素61よりさらに大径に形成されて一端側が軸要素61の下端に接続されるとともに他端側が処理容器1cの収容空間3cに差込まれた軸要素62とで構成されている。
【0070】
軸要素61における下部の周囲には、この下部との間に1mm 程度の微小ギャップAを設けて冷却液流路32が対向配置されている。この冷却液流路32には導入口33から25℃程度の冷却水が導入され、図示しない排出口から排出される。
【0071】
ここで、収容空間3cは環状に形成されている。すなわち、回転軸25cを上記構成にすることによって収容空間3cの環状化を可能にし、これによって処理容器1cの下部中央部に基板ホルダ20aより大径な上下方向に延びる空洞63を存在させるようにしている。そして、空洞63と処理室2とを着脱自在なベース板64で区画し、このベース板64に加熱源である電気ヒータ29,均熱板65,遮熱板66,熱電対51a,51b,被処理基板Sの出し入れ時に被処理基板Sを突上げるためのピン67を取付けるようにしている。
【0072】
なお、図7中、71は運転時に冷却水を流して磁気軸受34aおよびモータ35の固定要素を直接強制冷却するための冷却液流路を示し、72は微小ギャップBを介して軸要素62を間接冷却すための冷却液流路を示している。73,74は、冷却液流路71,72に冷却水を導くための導入口を示している。また、この図ではタッチダウン軸受は省略されている。
【0073】
上記構成であると、回転軸25c内に加熱源である電気ヒータ29を配置しているので、熱効率を向上させることができ、被処理基板Sの均熱化を図ることができる。また、ベース板64を取外すだけで電気ヒータ29,均熱板65,遮熱板66,熱電対51a,51b,ピン67を一体に取外すことができるので、保守の容易化を図ることができる。勿論、組立ての容易化も図れる。
【0074】
なお、ベース板64に石英窓67を取付けることにより、基板裏面もしくは均熱板もしくはヒータもしくは遮熱板の温度を放射温度計68により測温できる。基板表面は様々な処理を受けるため、放射率が変化し、放射温度計による測温値に誤差を生じさせる場合が多い。しかし、上記部分の放射率はほぼ一定のため、測温および基板温度制御の精度を向上させることができる。窓材は石英に限らず、測定波長が透過する材質であればよい。
【0075】
そして、この例に係る基板処理装置においても、回転軸25cの軸要素61の下部周囲に微小ギャップAを介して冷却液流路32を設け、この冷却液流路32を流れる冷却水によって軸要素61の下部から吸熱する冷却方式を採用しているので、基板ホルダ20aの温度が1000℃程度であっても磁気軸受34aが設けられている位置の軸温度を200 ℃以下に抑えることが容易である。
【0076】
したがって、図1に示した装置と同様に、回転部のメンテナンス回数を大幅に減らすことが可能となり、スループットを向上させることができる。
また、この例では先の例に比べて回転軸25cの径を大きくしているので、回転軸25cの剛性を向上させることができ、回転部の固有振動数を高くできるため、高回転数領域でも安定に回転させることができる。
【0077】
なお、回転軸の径が大きくなると、回転軸の周速が大きくなるため、回転数が高くなると、機械軸受では安定に回転させることが困難となるが、この例においても磁気軸受34aを用いているので、安定に回転させることができる。
【0078】
また、軸径が大きくなり、かつ回転数が高くなると、回転軸、軸受部材、モータ構成要素の遠心破壊が問題となるが、回転数をω、材料の許容応力をσ、密度をρ、回転軸径をrとしたとき、ω< 0.5(σ/ρr2 )0.5 の範囲で運転する限り、遠心破壊を起こすことはない。また、軸受構成要素やモータ構成要素のうち、材料的に強度の弱い要素を回転軸内部に配置することも有効である。
【0079】
なお、図7に示す実施形態は、本発明の第2原理だけが適用されている。第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0080】
冷却部回転軸内径:R=0.26m
冷却部回転軸材質:カーボン λw=93W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.004m
冷却部回転軸長さ:L=0.08m
冷却ガス :水素 λg=0.39W/mK
微小ギャップ :δ=0.001m
C=32m−1
T0=〜900℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜160℃
図8には本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図7とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0081】
この基板処理装置においても回転軸を冷却する方法は、図7の装置と同じ方法を採用している。この基板処理装置が図7に示される基板処理装置と異なる点は、軸受として機械軸受を用いている点にある。
【0082】
この基板処理装置では、回転軸25dが中空で、かつ下方に向かうにしたがって段階的に小径に形成されている。すなわち、回転軸25dは、一端側が基板ホルダ20aに接続されるとともに他端側が基板ホルダ20aと同径で下方に向けて延びた軸要素75と、この軸要素75より小径に形成されて一端側が軸要素75の下端に接続された軸要素76と、この軸要素76より小径に形成されて一端側が軸要素76の下端に接続された軸要素77とで構成されている。
【0083】
軸要素76の周囲には、この軸要素76との間に1mm 程度の微小ギャップAを設けて冷却液流路32が対向配置されている。この冷却液流路32には導入口33から25℃程度の冷却水が導入され、図示しない排出口から排出される。
【0084】
軸要素77の外周面と収容空間3dの構成壁内周面との間には回転軸25dを回転自在に支持するための球軸受78,79が設けてあり、これら球軸受78,と球軸受79の間に回転軸25dに回転動力を与えるためのモータ80が設けられている。
【0085】
処理容器1dの底部壁には開口81が形成されており、この開口81を通して回転軸25d内に回転軸25dとは非接触に保護筒82が差込まれている。そして、突き上げピン67を操作するためロッド83、電気ヒータ29に給電するためのリード線84,85、測温用の熱電対86が保護筒82内を案内され、保護筒82の下端開口部に装着された閉塞板87を機密に貫通して外部に導かれている。
【0086】
この例に係る基板処理装置においても、回転軸25dの軸要素76の周囲に微小ギャップAを介して冷却液流路32を設け、この冷却液流路32を流れる冷却水によって軸要素76から吸熱する冷却方式を採用しているので、基板ホルダ20aの温度が1000℃程度であっても球軸受78が設けられている位置やモータ80が設けられたいる軸温度を200 ℃以下に抑えることが容易である。
【0087】
したがって、図7に示した装置と同様に、回転部のメンテナンス回数を大幅に減らすことが可能となり、スループットを向上させることができる。
なお、図8に示す実施形態は、本発明の第2原理だけが適用されている。第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0088】
冷却部回転軸内径:R=0.10m
冷却部回転軸材質:モリブデン λw=138W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.002m
冷却部回転軸長さ:L=0.08m
冷却ガス :水素 λg=0.39W/mK
微小ギャップ :δ=0.0005m
C=53m−1
T0=〜700℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜44℃
図9には本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図8とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0089】
この基板処理装置においても回転軸を冷却する方法は、図8の装置と同じ方法を採用している。この基板処理装置が図8に示される基板処理装置と異なる点は、軸要素76の内径と軸要素77の内径とが等しくなるように両者を接続している。そして、軸要素76,軸要素77の内周面との間に1mm 程度の微小ギャップAを設けて近接するように保護筒82aを設け、この保護筒82aの周壁内に冷却液流路89を設けている。この冷却液流路89には導入口90から25℃程度の冷却水が導入され、図示しない排出口から排出される。
【0090】
この例に係る基板処理装置においても、回転軸25eの軸要素76,77の内側に微小ギャップAを介して冷却液流路89を設け、この冷却液流路89を流れる冷却水によって軸要素76,77から吸熱する冷却方式を採用しているので、基板ホルダ20aの温度が1000℃程度であっても球軸受78が設けられている位置やモータ80が設けられている位置の軸温度を200 ℃以下に抑えることが容易である。
【0091】
したがって、図8に示した装置と同様に、回転部のメンテナンス回数を大幅に減らすことが可能となり、スループットを向上させることができる。
なお、図9に示す実施形態は、本発明の第2原理だけが適用されている。第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0092】
冷却部回転軸内径:R=0.09m
冷却部回転軸材質:タングステン λw=163W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.003m
冷却部回転軸長さ:L=0.08m
冷却ガス :水素 λg=0.39W/mK
微小ギャップ :δ=0.001m
C=28m−1
T0=〜500℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜130℃
図10には本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図が示されている。なお、この図では図7とほぼ同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【0093】
この基板処理装置においても回転軸を冷却する方法は、図7の装置と同じ方法を採用している。この例に係る基板処理装置では、図7に示した例におけるベース板64に代えて石英板91を取付け、その下方に加熱源としてのランプ92を配置している。なお、図中、93は反射板を示し、94は反射板93の背面を冷却するためのブロアを示している。
【0094】
このような構成であると、図7に示す実施形態と同様の効果が得られることは勿論のこと、加熱源の取付けおよび保守を図7に示す実施形態よりさらに容易化できる。また、この実施形態では軸受構成要素やモータ構成要素のうち、材料的に強度の弱い要素を回転軸25fの内側に配置しているので、これらの遠心破壊を防止することができる。
【0095】
なお、図10に示す実施形態は、本発明の第2原理だけが適用されている。第2原理におけるT0 、Tw、L、C={λg/(λw・t・δ)}0.5 、λg、λw、t、δは、次のような例を上げることができる。
【0096】
冷却部回転軸内径:R=0.30m
冷却部回転軸材質:アルミナ λw=21W/mK
冷却部回転軸肉厚:t=0.005m
冷却部回転軸長さ:L=0.03m
冷却ガス :ヘリウム λg=0.23W/mK
微小ギャップ :δ=0.001m
C=47m−1
T0=〜400℃、Tw=〜25℃のとき、微小ギャップA部端温度T=〜200℃
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形できる。すなわち、図1、図7および図10に示した実施形態では、5軸制御の磁気軸受を設けているが、3軸制御あるいは1軸制御の磁気軸受を組込むようにしてもよい。また、磁気力供給源として永久磁石を組込むこともできる。さらに、回転軸の各部をその場所に適合した材料で形成することもできる。また、微小ギャップAを流れる性ガスの流速を遅くするために、微小ギャップ流路の流動抵抗を大きくしてもよい。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、軸受を含めた回転駆動機構を高温から確実に保護することができ、これらのメンテナンス回数を減らしてスループットの向上に寄与できるとともに、品質の高い成膜およびエッチングの実行に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図2】同装置における軸温度と冷却部長さとの関係を従来装置のそれと比較して示す図
【図3】同装置を用いて基板処理を行ったときの面内均一性の測定例を示す図
【図4】同装置に組込まれた磁気軸受のパーティクル発生量実測値を示す図
【図5】本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図6】本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図7】本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図8】本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図9】本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【図10】本発明のさらに別の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図
【符号の説明】
A…微小ギャップ
S…被処理基板
1,1a,1b,1c,1d,1e,1f…処理容器
2…処理室
3,3a,3b,3c,3d,3,3e,3f…収容空間
12…整流板
14…原料ガス供給室
15…パージガス供給室
16…原料ガス導入口
17…パージガス導入口
18…被処理基板出入用の搬入口
19…排気口
20,20a,20b…基板ホルダ
25,25a,25b,25c,25d,25e,25f…回転軸
26…中空大径部
27…遮熱筒
29…電気ヒータ
31,66…遮熱板
32,71,72,89…冷却液流路
33,73,74,90…冷却液導入口
34,34a,34b…磁気軸受
35,35a,59,80…モータ
36,37…ラジアル軸受
38…スラスト軸受
50,55…パージガス導入口
51,51a,51b…熱電対
56,57…球軸受
61,62,75,76,77…軸要素
63…空洞
64…ベース板
65…均熱板
91…石英板
92…加熱源としてのランプ
93…反射板
94…ブロア
Claims (14)
- 処理容器内の基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、
前記基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に上記基板ホルダとの連結部より大径の中空構造部を備えている回転軸を回転させて前記被処理基板を所定回転数の範囲に保持する工程と、
前記基板ホルダを加熱して前記被処理基板を所定温度範囲に保持する工程と、
前記回転軸における前記中空構造部の近傍に上記中空構造部との間に微小ギャップを介して配置された冷却手段により上記中空構造部を冷却する工程と、
前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に所定の処理を行う工程と
を具備してなることを特徴とする基板処理方法。 - 処理容器内の基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、
前記基板ホルダに連結されている中空の回転軸を回転させて上記被処理基板を所定回転数の範囲に保持する工程と、
前記中空の回転軸の内部に配置された加熱手段により前記被処理基板を所定温度範囲に保持する工程と、
前記中空の回転軸の近傍に該回転軸との間に微小ギャップを介して配置された冷却手段により上記回転軸を冷却する工程と、
前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に所定の処理を行う工程と
を具備し、前記中空の回転軸の中空部材質の肉厚をt(m)、熱伝導度をλw(W/mK)とし、前記微小ギャップの距離をδ(m)、微小ギャップに存在するガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m-1の関係を満していることを特徴とする基板処理方法。 - 前記微小ギャップに、水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン,酸素の中から選ばれたガスを流すことを特徴とする請求項1または2に記載の基板処理方法。
- 処理容器と、
この処理容器内に配置されて被処理基板を保持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に上記基板ホルダとの連結部より大径の中空構造部を備えた回転軸と、
この回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、
前記回転軸に回転動力を与える駆動手段と、
前記基板ホルダを介して前記被処理基板を加熱する加熱手段と、
前記回転軸における前記中空構造部の近傍に上記中空構造部との間に微小ギャップを介して配置されて上記中空構造部を冷却する冷却手段と
を具備してなることを特徴とする基板処理装置。 - 処理容器と、
この処理容器内に配置されて被処理基板を保持する基板ホルダと、
この基板ホルダに連結された中空の回転軸と、
この中空の回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、
前記中空の回転軸に回転動力を与える駆動手段と、
前記中空の回転軸の内部に配置されて前記被処理基板を加熱する加熱手段と、
前記中空の回転軸の近傍に上記回転軸との間に微小ギャップを介して配置されて上記回転軸を冷却する冷却手段と
を備え、前記中空の回転軸の中空部材質の肉厚をt(m)、熱伝導度をλw (W/mK)とし、前記微小ギャップの距離をδ(m)、微小ギャップに存在するガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m-1の関係を満していることを特徴とする基板処理装置。 - 前記微小ギャップは、0.1mm 以上で5mm 未満であることを特徴とする請求項4または5に記載の基板処理装置。
- 前記微小ギャップに、水素,ヘリウム,窒素,アルゴン,ネオン、酸素の中から選ばれたガスを流す手段をさらに備えていることを特徴とする請求項4または5に記載の基板処理装置。
- 前記ガスを流す手段は、前記微小ギャップを経由して流れるガス流路の流動抵抗を増加させる手段を備えていることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記ガスを流す手段は、前記軸受手段および駆動手段の配置されている領域にパージガスを流す手段を兼ねていることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記軸受手段および前記駆動手段の少なくとも固定要素を強制冷却する手段をさらに備えていることを特徴とする請求項4または5に記載の基板処理装置。
- 前記回転軸の内部に、基板突き上げ手段、測温手段のいずれかが配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の基板処理装置。
- 処理容器内の基板ホルダに連結され、かつ軸方向の途中に前記基板ホルダとの連結部より大径の中空部を有する回転軸を備え、
前記中空部が円筒形表面、第1の端部表面、および第2の端部表面をもち、前記中空部の前記第1の端部表面および前記第2の端部表面が前記回転軸に接続され、前記円筒形表面、前記第1の端部表面、および前記第2の端部表面が前記中空部を規定している基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
前記基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、
前記回転軸を回転させて前記被処理基板を回転させる工程と、
前記基板ホルダを加熱して前記被処理基板を加熱する工程と、
前記回転軸の前記中空部の外側表面の周りに配置された冷却手段によりギャップを介して前記中空部を冷却する工程と、
前記処理容器内にガスを導入して前記被処理基板の表面に処理を行う工程と、
を具備する基板処理方法。 - 処理容器内の基板ホルダに被処理基板を配置する工程と、
前記基板ホルダに連結されている中空部を有する回転軸を回転させて、前記被処理基板を回転させる工程と、
前記基板ホルダを加熱して、前記被処理基板を加熱する工程と、
前記回転軸の前記中空部の外側表面の周りにギャップを介して配置された冷却手段により前記回転軸を冷却する工程と、
前記処理容器内に第1のガスを導入して前記被処理基板の表面に処理を行う工程と、
前記回転軸の前記中空部の肉厚をt(m)、前記回転軸の前記中空部の熱伝導度をλw(W/mK)、ギャップの距離をδ(m)、ギャップに存在する前記第2のガスの熱伝導度をλg(W/mK)としたときに、前記回転軸とギャップが{λg/(λw・t・δ)}0.5 >13m-1を満たすように、前記ギャップに第2のガスを導入する工程と、
を具備する基板処理方法。 - 処理容器内のホルダに回転軸の一方の端部が連結され、かつ当該回転軸方向の中間部分に前記ホルダとの連結部より大径の中空部を有する回転軸を備え、
前記中空部が第1の端部表面と第2の端部表面とをもち、前記中空部の前記第1の端部表面と前記第2の端部表面とが前記回転軸の回転軸に接続され、前記第1の端部表面と前記第2の端部表面とが前記中空部を規定している基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
前記ホルダ上に基板を配置する工程と、
前記回転軸の他方の端部を回転させる工程と、
前記ホルダを加熱して、前記基板を加熱する工程と、
前記中空部の周りにギャップを介して配置された冷却手段を使用することによって前記中空部を冷却する工程と、
処理ガスを前記処理容器に導入して、前記基板を処理する工程と、
を具備する基板処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23175995A JP3617860B2 (ja) | 1994-09-16 | 1995-09-08 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-221437 | 1994-09-16 | ||
JP22143794 | 1994-09-16 | ||
JP23175995A JP3617860B2 (ja) | 1994-09-16 | 1995-09-08 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08139171A JPH08139171A (ja) | 1996-05-31 |
JP3617860B2 true JP3617860B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=26524299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23175995A Expired - Lifetime JP3617860B2 (ja) | 1994-09-16 | 1995-09-08 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3617860B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2850221A4 (en) * | 2012-05-18 | 2016-04-20 | Veeco Instr Inc | ROTARY DISC REACTOR WITH FERROFLUID SEAL FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION |
US9476311B2 (en) | 2010-08-17 | 2016-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Variable-pitch propeller or repeller |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3488804B2 (ja) * | 1997-04-04 | 2004-01-19 | 東芝機械株式会社 | Cvd装置及びcvd装置用のサセプタ |
JP4733405B2 (ja) * | 2005-02-22 | 2011-07-27 | 株式会社国際電気セミコンダクターサービス | 熱処理装置及び熱処理方法 |
KR101288483B1 (ko) * | 2010-04-21 | 2013-07-26 | 주성엔지니어링(주) | 기판 처리장치 |
KR101477370B1 (ko) * | 2010-05-27 | 2014-12-30 | 가부시키가이샤 아루박 | 트래버스 장치 및 기판 처리 장치 |
CN103949667A (zh) * | 2014-04-13 | 2014-07-30 | 李仕清 | 一种主轴轴头带降温系统和连接头的车床 |
JP2017228597A (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 成膜装置 |
TWI671429B (zh) | 2016-07-02 | 2019-09-11 | 美商應用材料股份有限公司 | 在空間ald處理腔室中用以增加沉積均勻性的裝置 |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23175995A patent/JP3617860B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9476311B2 (en) | 2010-08-17 | 2016-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Variable-pitch propeller or repeller |
EP2850221A4 (en) * | 2012-05-18 | 2016-04-20 | Veeco Instr Inc | ROTARY DISC REACTOR WITH FERROFLUID SEAL FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION |
US10718052B2 (en) | 2012-05-18 | 2020-07-21 | Veeco Instruments, Inc. | Rotating disk reactor with ferrofluid seal for chemical vapor deposition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08139171A (ja) | 1996-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6074696A (en) | Substrate processing method which utilizes a rotary member coupled to a substrate holder which holds a target substrate | |
US6737613B2 (en) | Heat treatment apparatus and method for processing substrates | |
US6331212B1 (en) | Methods and apparatus for thermally processing wafers | |
KR101005384B1 (ko) | 열처리 장치 | |
KR101891007B1 (ko) | 화학적 기상 증착을 위한 페로플루이드 밀봉부를 갖는 회전 디스크 리액터 | |
US8030599B2 (en) | Substrate processing apparatus, heating device, and semiconductor device manufacturing method | |
US11417504B2 (en) | Stage device and processing apparatus | |
JP5851149B2 (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
US8354623B2 (en) | Treatment apparatus, treatment method, and storage medium | |
US6727194B2 (en) | Wafer batch processing system and method | |
JP3617860B2 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
US6712909B2 (en) | Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2005508097A (ja) | 物品を制御可能に加熱するための加熱装置及びその加熱方法 | |
JP2005240173A (ja) | 基板支持用ブッシング | |
WO2006068260A1 (ja) | 半導体ウエハ縦型熱処理装置用磁性流体シールユニット | |
JP2004508724A (ja) | バレルエピタキシャルリアクタ内においてベルジャーをクリーニングするための装置及び方法 | |
JP2011021253A (ja) | 成膜装置 | |
JP4742431B2 (ja) | 熱処理装置 | |
JPH07216551A (ja) | 回転する表面上の基材に堆積させる装置と方法 | |
JPH0997765A (ja) | 基板処理装置 | |
JP3397467B2 (ja) | 基板処理装置 | |
JP3981282B2 (ja) | 基板処理装置 | |
JP2006049489A (ja) | 基板処理装置 | |
US20060243385A1 (en) | Device for producing electroconductive passages in a semiconductor wafer by means of thermomigration | |
JP2008311587A (ja) | 基板処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040405 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041105 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |