JPH08139171A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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
与できる基板処理方法および基板処理装置を提供する。 【解決手段】処理容器１と、処理容器１内に配置されて
被処理基板Ｓを保持する基板ホルダ２０と、基板ホルダ
２０に連結され、かつ軸方向の途中に基板ホルダとの連
結部より大径の中空大径部２６を備えた回転軸２５と、
回転軸２５を回転可能に支持する磁気軸受３４と、回転
軸２５に回転動力を与えるモータ３５と、基板ホルダ２
０を介して被処理基板Ｓを加熱するヒータ２９と、回転
軸２５における中空大径部２６の近傍に中空大径部２６
との間に微小ギャップＡを介して配置されて中空大径部
２６を冷却する冷却液流路３２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、｛λ
ｇ／（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。

【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 （−Ｃ
Ｌ）｝＋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 （0.00
5 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、Ｔ
0 =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１
８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２
１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２
９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４
０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４６，４
７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２
０（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２
０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２
６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 Ｃｌ
₂ 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2400rp
m 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２５
ｂ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６
０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２５
ｃ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，５
１ｂ，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／ρ
ｒ² ）^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 、λ
ｇ、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３
２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７
８，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＝｛λ
ｇ／（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＝｛λ
ｇ／（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／ｍ
Ｋ 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，２５
ｆ…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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 // Ｂ２３Ｂ 19/02 Ｚ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。
2. 【請求項２】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 ＞１３
   ｍ^-1の関係を満していることを特徴とする基板処理方
   法。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。
5. 【請求項５】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。
6. 【請求項６】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。
7. 【請求項７】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。
8. 【請求項８】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。
9. 【請求項９】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。
10. 【請求項１０】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。
11. 【請求項１１】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。