KR102328913B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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히토시 가토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 공전하는 웨이퍼에 처리 가스를 공급하여, 당해 웨이퍼에 대하여 성막 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 웨이퍼를 공전시키는 회전 기구의 부하를 억제하는 기술을 제공하는 것이다.
진공 용기(11) 내를 공전하는 웨이퍼(W)에 처리 가스를 공급하여, 당해 웨이퍼(W)를 처리하는 성막 장치(1)에 있어서, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(3)의 하면에 자전축(32)을 설치하고, 자전축(32)을 적재대(3)의 하방에 설치된 공전용 회전 기구(23)에 의해 공전시켜 적재대(3)를 공전시키도록 하고 있다. 또한 적재대(3)와 회전 기구와의 사이에, 적재대(3)의 공전 영역에 걸쳐서, 웨이퍼(W)의 처리 공간의 저면이 되는 전열판(2)을 설치하고, 전열판(2)에 상기 자전축(32)의 이동로를 따른 절결부(20)를 형성하고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 공전시켰을 때 전열판(2)을 회전시킬 필요가 없기 때문에, 회전 기구에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 공전하는 기판에 가스를 공급해서 기판의 성막 처리를 행하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 에칭 마스크 등을 형성하기 위한 각종 막을 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 기재함)에 성막하기 위해서, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)가 행하여지고 있다. 반도체 장치의 생산성을 높게 하기 위해서, 상기 ALD라고 불리는 방법을 실행하는 장치로서는, 특허문헌 1 내지 3에 기재되어 있는 바와 같이 복수의 웨이퍼를 적재한 회전 테이블을 회전시킴으로써 웨이퍼를 공전시켜, 회전 테이블의 직경 방향을 따르도록 배치되는 처리 가스의 공급 영역을 반복해서 통과시키는 장치가 알려져 있다. 또한 상기 각 막의 성막을 행하기 위해서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)가 행하여지는 경우가 있는데, 이 CVD에 의한 성막도 상기 ALD와 마찬가지로, 웨이퍼를 공전시킴으로써 행하는 것을 생각할 수 있다.
그런데, 이러한 웨이퍼를 공전시키는 성막 장치에 있어서, 회전 테이블에는, 강도나 내구성의 관점에서, 예를 들어 석영이 사용되는데, 석영은 중량이 크고, 회전 테이블을 회전시키기 위한 회전축이나 모터의 부하가 크다. 그 때문에 장치의 스루풋을 향상시키기 위해서 회전 테이블을 크게 하고, 적재대의 수를 증가시켜 웨이퍼의 처리 매수를 증가시키려고 했을 때 중량이 크게 증가하여, 회전축이나 모터의 부하가 증대해버리는 문제가 있다.
또한, 이러한 웨이퍼를 공전시키는 성막 장치에 있어서, 회전 테이블과 처리 용기 내의 저판과의 사이에는, 처리 가스의 잠입을 억제하기 위해서 퍼지 가스가 공급되어 있다. 또한, 회전 테이블에서의 웨이퍼의 적재부에는, 적재부로부터 웨이퍼를 취출할 때 승강 핀을 승강시키기 위한 구멍부가 회전 테이블을 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 있는데, 회전 테이블은, 저판부를 넓게 덮도록 설치된다. 그 때문에 회전 테이블의 하방의 간극은 좁아, 공급되는 퍼지 가스가 빠져나갈 수 없어 압력이 높아지고, 적재부의 구멍부로부터 분출하는 경우가 있어, 웨이퍼의 위치 어긋남을 억제하는 구조가 요구되는 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2010-212627호 공보 일본 특허 공개 제2016-96220호 공보 일본 특허 공개 제2016-92156호 공보
본 발명은 이러한 사정에 기초해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 공전하는 기판에 처리 가스를 공급하여, 당해 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 공전시키는 회전 기구의 부하를 억제하는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 기판에 대하여 처리 가스를 공급해서 성막을 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
기판을 적재하는 적재대와,
상기 적재대를 하면측으로부터 지지하는 지지 막대와,
상기 적재대의 하방에 설치되고, 상기 지지 막대를 지지해서 회전축 주위로 회전하여, 상기 적재대를 공전시키는 회전 기구와,
상기 적재대와 상기 회전 기구와의 사이에, 적재대의 공전 영역에 걸쳐서 설치되고, 상기 지지 막대가 이동하는 이동로에 환상의 절결부가 형성되고, 기판의 처리를 행하는 처리 공간의 저면부가 되는 전열판과,
상기 전열판의 상방이며, 상기 회전 기구의 회전에 의해 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부를 포함한다.
본 발명은 처리 용기 내를 공전하는 기판에 처리 가스를 공급하여, 당해 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 적재하는 적재대를 지지 막대에 의해 지지하고, 지지 막대를 적재대의 하방에 설치된 공전 기구에 의해 공전시켜 적재대를 공전시키도록 하고 있다. 또한, 높이 방향에서 보아 적재대와 공전 기구와의 사이에 가열부를 설치하여, 적재대와 가열부와의 사이에 가열부의 열을 공전 영역에 전열하는 전열판을 설치하고 있다. 또한 가열부와, 전열판과의 각각을 상기 지지 막대의 이동로를 형성하도록 처리 용기의 중앙측과 외측으로 분할하고 있다. 그 때문에 전열판을 회전시키지 않고 적재대를 공전시켜 기판을 공전시킬 수 있기 때문에 회전 기구에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 적용한 성막 장치를 나타내는 종단 측면도이다.
도 2는 성막 장치의 횡단 평면도이다.
도 3은 성막 장치에 설치된 용기 본체의 저판부의 일부를 단면으로 한 개략 사시도이다.
도 4는 적재대의 공전 기구를 도시하는 사시도이다.
도 5는 하방측에서 본 종동 기어를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 종동 기어와 구동 기어를 개략적으로 도시하는 개략 사시도이다.
도 7은 종동 기어와 구동 기어의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 8은 종동 기어와 구동 기어를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 9는 종동 기어와 구동 기어를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 10은 종동 기어의 각속도와 구동 기어의 각속도의 속도차와, 종동 기어의 자전 속도와의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 11은 적재대에 적재된 웨이퍼를 승강하는 승강 기구를 도시하는 종단면도이다.
도 12는 성막 장치에 설치된 제어부의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에서의 적재대의 배치 예를 도시하는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태의 다른 예에 관한 전열판을 도시하는 평면도 및 단면도이다.
도 15는 또 다른 예에 관한 전열판의 일부를 단면으로 한 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태의 다른 예에서의 자기 기어 기구를 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 기판 처리 장치의 일 실시 형태로서, 기판인 웨이퍼(W)에 성막 처리인 ALD를 실행하는 성막 장치(1)에 대해서 설명한다. 본 예의 성막 장치(1)는, 웨이퍼(W)에 실리콘(Si)을 포함하는 원료 가스와, 원료 가스와 반응하는 반응 가스인 산화 가스를 반응시켜 실리콘 산화층(SiO2층)을 형성하는 것이다. 이들 일련의 처리가 복수회 반복해서 행하여져, SiO2막이 형성된다. 이하, 원료 가스로서 BTBAS(비스터셔리부틸아미노실란) 가스와, 산화 가스로서 오존(O3) 가스를 사용하는 경우를 예로 해서 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 성막 장치(1)는, 성막 처리가 행하여지는 처리 용기를 이루는 진공 용기(11)를 구비하고, 이 진공 용기(11)는, 진공 용기(11)의 측벽 및 저부를 이루는 용기 본체(13)와, 이 용기 본체(13)의 상면측의 개구를 기밀하게 막는 천장판(12)에 의해, 평면 형상이 대략 원형인 편평한 용기로서 구성되어 있다. 용기 본체(13)의 주연부의 하면에는 진공 용기(11)를 지지하는 도시하지 않은 지지부가 설치되고, 이 지지부는, 예를 들어 베이스(10)에 고정되어 있다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이 용기 본체(13)의 저판부(131)에는, 그 내부에 냉매를 통류시키는 냉매 유로(17)가 형성되어 있다. 또한, 저판부(131)의 상면에는, 내부에 웨이퍼(W)를 가열하는 가열부인 히터(26)는, 편평한 석영제의 케이스체(26a) 내에 발열 선(26b)이 설치되어 구성되어 있다. 또한, 히터(26)의 상면에는, 원판 형상의 석영제의 전열판(2)이 설치되어 있다. 케이스체(26a) 내에는, 예를 들어 퍼지 가스 공급 기구(29)로부터, 예를 들어 질소(N2) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스 등의 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
저판부(131), 히터(26) 및 전열판(2) 각각에는, 성막 장치(1)의 중심을 중심으로 하는 원환 형상의 간극인 절결부(투공부)(20)가 저판부(131), 히터(26) 및 전열판(2)을 두께 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 따라서, 전열판(2)은, 중앙부와 주연부로 분할되어 있게 된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이 전열판(2)의 중심부에는, 천장판(12)으로부터 하방을 향해서 돌출된 원기둥 형상의 돌기부(15)에 근접하고 있다. 돌기부(15)와 전열판(2)과의 간극은 예를 들어 래비린스 구조로 되어 있고, 래비린스 구조부에는, 예를 들어 도시하지 않은 퍼지 가스가 공급되도록 구성되어 있다. 이 래비린스 구조와 퍼지 가스에 의해, 전열판(2)의 상방에 공급되는 가스끼리의, 돌기부(15)와 전열판(2)과의 간극을 통한 혼합이 억제되어 있다. 따라서, 전열판(2)의 상방에는, 돌기부(15)의 주위를 둘러싸도록 원환 형상의 처리 공간이 형성되게 된다. 또한, 전열판(2)의 하방에는, 그 하면 중심부를 지지하는 지주(18)가 설치되고, 지주(18)는, 베이스(10)에 고정되어 있다. 또한, 지주(18)와 히터(26) 및 저판부(131)와의 간극에, 자기 시일(19)이 설치된다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 전열판(2)의 상방에는, 각각 웨이퍼(W)를 유지하는 적재대(3)가 설치되어 있다. 적재대(3)는 원판 형상으로 형성되고, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이 전열판(2)의 둘레 방향을 따라 예를 들어 5개 설치되어 있다. 적재대(3) 상면에는 오목부(31)가 형성되어 있고, 오목부(31) 내에 웨이퍼(W)가 수평으로 수납된다. 이때 적재대(3)의 주위에 형성한 테두리부(3a)의 상면의 높이와, 오목부(31)에 적재된 웨이퍼(W)의 상면의 높이가 정렬되도록 구성되어 있다. 또한 적재대(3)에는, 웨이퍼(W)를 수수하기 위한 승강 핀이 돌출 함몰되는 구멍부가, 적재대(3)를 두께 방향으로 관통하도록 설치되어 있는데, 상세하게는 후술한다.
도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 각 적재대(3)의 하면측 중앙부에는, 적재대(3)를 지지하는 자전축(32)이 연직 하방으로 연장 돌출되도록 설치되고, 자전축(32)은, 베어링 유닛(34)에 의해 지지되어 있다. 베어링 유닛(34)은, 자전축(32)을 회전 가능하게 유지하기 위한 베어링(34b)과, 베어링(34b)으로부터의 파티클의 비산을 방지하기 위한 자기 시일(34a)을 구비하고 있다. 자전축(32)의 하부측은, 베어링 유닛(34)을 관통하고 있고, 그 하단부에는 종동 기어(4)가 설치되어 있다. 종동 기어(4)의 구성을 포함하는 각 적재대(3)를 자전시키는 자전 기구에 대해서는 후술한다.
도 1, 도 4에 도시한 바와 같이 베어링 유닛(34)에서의, 성막 장치(1)의 중심측의 측면은, 원환 형상의 회전판(33)의 외주면에 접속되어 있다. 도 4는, 5대의 적재대(3)를 각각 회전판(33)에 고정한 도면을 나타내고, 각 적재대(3)는, 회전판(33)의 외주에 등간격으로 지지된다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이 회전판(33)에 고정된 각 적재대(3)는, 자전축(32)이 저판부(131), 히터(26) 및 전열판(2)에 형성된 절결부(20)의 위치에 위치하도록 배치된다.
도 4에서는, 기재가 번잡해지는 것을 피하기 위해서 도시를 생략했지만, 도 1에 도시한 바와 같이 회전판(33)의 하방에는, 회전판(33)을 회전시키기 위한 원환 형상의 다이렉트 드라이브 모터(DD 모터)로 이루어지는 공전용 회전 기구(23)가 지주(18)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있다. 이 공전용 회전 기구(23)에 의해 회전판(33)은, 도 1 중에 나타내는 성막 장치(1)의 중심에 위치하는 회전축(C)을 중심으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상방에서 보아 시계 방향으로 회전한다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이 각 적재대(3)에 설치한 자전축(32)이 전열판(2)에 형성한 절결부(20)를 따라 이동해서 공전한다. 이에 의해 각 적재대(3)는, 전열판(2)의 상방의 원환 형상의 처리 공간을 전열판(2)의 둘레 방향으로 공전한다.
도 1에 도시한 바와 같이 용기 본체(13)의 하방에는, 절결부(20)의 주위를 밀폐하여, 진공 용기(11) 내를 진공으로 유지하기 위한 원환 형상 구획실(36)이 절결부(20)를 따라 설치되어 있다. 각 적재대(3)의 자전축(32)에서의 저판부(131)보다도 하방의 부위, 종동 기어(4), 베어링 유닛(34)의 각 부위는, 구획실(36) 내에 수납되어 있다. 이때 종동 기어(4)는, 그 하면이 구획실(36)의 저면을 구성하는 자력선을 통과시키는 재료, 예를 들어 알루미늄(Al) 또는 스테인리스(SUS)에 의해 구성된 구획면(37)과, 매우 좁은 간극을 통해 대향하도록 배치된다. 또한, 각 적재대(3)를 공전시키기 위한 회전판(33), 공전용 회전 기구(23)도 각각 구획실(36) 내에 설치되고, 공전용 회전 기구(23)는, 구획실(36)의 저면에 고정된다. 구획실(36)의 측벽 내에는, 냉매 유로(17)가 형성되어 있다.
또한 구획실(36)의 측벽에는, 구획실(36) 내에 퍼지 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(38)가 접속되어 있어, 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 동안에 구획실(36) 내에 퍼지 가스를 공급함으로써 처리 공간측의 처리 가스가, 절결부(20)를 통해서, 구획실(36) 내에 유입되는 것을 억제하고 있다. 또한 도 1에 도시한 35는, 절결부(20)의 하방측 단부에 절결부(20)를 따라 설치되고, 자전축(32)의 이동로가 절결된 환상의 격벽 링이며, 처리 공간측과 하방측과의 사이의 가스를 구획하기 위해서 설치된다.
계속해서 적재대(3)의 자전 기구에 대해서 설명한다. 도 5는 이미 설명한 종동 기어(4)를 하면측에서 본 것이며, 이 도 5에서는 종동 기어(4)를 모식적으로 도시하고 있다. 종동 기어(4)는 원판 형상으로 구성되고, 자전축(32)과 서로 중심축을 일치시킨 상태로 접속되어 있다. 따라서, 종동 기어(4)는 자전축(32)을 통해서 적재대(3)에 연결되어 있게 되어, 종동 기어(4)는 적재대(3)의 공전과 함께, 적재대(3)의 이동 경로를 따라 공전한다. 베어링 유닛(34)은, 자전축(32)을 회전 가능하게 유지하고 있으므로, 종동 기어(4)를 둘레 방향으로 회전시키면, 각 적재대(3)를 자전축(32) 주위로 자전시킬 수 있다.
종동 기어(4)의 하면에는, 자전 방향을 따라서 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 N극부(41) 및 S극부(42)가 교대로 배열되어 있다. N극부(41)는, S극부(42)와 구별하기 위해서 사선으로 표시하고 있다. 이 예에서는, 종동 기어(4)의 하면에 노출되는 N극부(41), S극부(42)는, 각각 동일한 형상의 직사각형으로 형성되고, 종동 기어(4)의 하면의 중심부로부터 횡 방향으로 방사상으로 연장되도록, 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 예를 들어 20개 배열되어 있다. N극부(41) 및 S극부(42)의 길이는, 예를 들어 종동 기어(4)의 저면의 중심을 초과하지 않도록, 종동 기어(4)의 반경보다 짧게 설정되어 있다.
도 1 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 구획실(36)의 하방(대기 분위기측)에 있어서 종동 기어(4)에 대향하도록, 환상의 구동 기어(5)가 배치되어 있다. 도 6에서는, 종동 기어(4)와 구동 기어(5)를 접근시켜 그리고, 구획면(37)은 도시를 생략하고 있다. 이 구동 기어(5)는, 종동 기어(4)와 자기 기어 기구를 구성하는 것이며, 종동 기어(4)의 공전 궤도에 면하도록 설치되어 있다. 이 예의 구동 기어(5)는, 원환 형상의 판상체로 이루어지고, 구동 기어(5)의 중심은, 회전판(33)의 회전축(C)(적재대(3)의 공전 중심)과 정렬되도록 배치되어 있다. 구동 기어(5)의 상면에는, 종동 기어(4)의 공전 궤도를 따라서 전체 둘레에 걸쳐, 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 N극부(51) 및 S극부(52)가 교대로 배열되어 있다.
구동 기어(5)의 각 자극부인 N극부(51) 및 S극부(52)는, 종동 기어(4)의 하면과 대향하는 면에 배열되어 있다. 도 7은, 1개의 종동 기어(4)의 자극부(N극부(41) 및 S극부(42))와, 그 하방측의 구동 기어(5)의 자극부(N극부(51) 및 S극부(52))를 대응시켜 그린 것이다. 이와 같이, 예를 들어 원환 형상의 구동 기어(5)의 표면에 노출되는 N극부(51), S극부(52)는, 당해 표면에 대향하는 종동 기어(4)의 하면에 형성된 N극부(41), S극부(42)의 형상과 중첩되도록, 예를 들어 직사각형으로 형성되어 있다.
도 7은, 종동 기어(4)의 N극부(41)와 구동 기어(5)의 S극부(52)가 겹친 상태를 나타내고 있고, 도 8은, 구동 기어(5)의 N극부(51)와 S극부(52)와의 배열을 나타내고 있다. 도 7 및 도 8은, 실기로서 구성한 경우에 상정되는 자극부의 수를 나타낸 것이 아니라, 기술의 이해를 위해서 나타낸 편의상의 도이며, 예를 들어 구동 기어(5)의 실제의 예를 들면, N극부(51)와 S극부(52)가 총 300개 전후 배열된다.
도 1로 돌아가서 구동 기어(5)의 하면에는, 구동 기어(5)를 회전시키기 위한 예를 들어 환상의 DD 모터로 이루어지는 자전용 회전 기구(53)가 설치되어 있고, 이 자전용 회전 기구(53)를 회전시킴으로써, 구동 기어(5)가 회전축(C)을 회전 중심으로 해서 회전하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 구동 기어(5)와 공전하는 적재대(3)는 동일한 회전축(C) 주위로 회전하게 된다. 자전용 회전 기구(53)는, 구획실(36)의 하방으로 신장되도록 설치된 환상의 지지판(54) 상에 설치된다.
계속해서, 적재대(3)의 공전과 자전에 대해서 설명한다. 도 8은, 적재대(3)의 공전과 구동 기어(5)가 각각 정지하고 있는 상태(회전하고 있지 않은 상태)에서, 5개의 종동 기어(4)의 일부가 구동 기어(5)와 대향해서 정지하고 있는 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 종동 기어(4)는, 종동 기어(4)의 각 자극부(N극부(41), S극부(42))와 구동 기어(5)의 각 자극부(N극부(51), S극부(52))와의 사이의 흡인력 및 반발력의 종합 작용에 의해 결정되는 위치에서 정지한다. 따라서, 적재대(3)의 공전과 구동 기어(5)를 동일한 회전수(회전 속도: rpm)로 회전시켰을 때는, 종동 기어(4)는 구동 기어(5)에 대하여 상대적으로 정지하고 있으므로, 종동 기어(4) 즉 적재대(3)는, 자전하지 않고 정지하고 있다.
적재대(3)는, 구동 기어(5)의 회전 속도와 적재대(3)의 공전의 회전수에 차가 발생했을 때, 즉 구동 기어(5)의 각속도와, 적재대(3)의 공전에 의한 종동 기어(4)의 각속도(말하자면 공전 각속도)와의 사이에 속도차가 발생했을 때 자전한다. 구동 기어(5)의 각속도(Va)가 종동 기어(4)의 각속도(Vb)보다도 클 때(구동 기어(5)의 각속도에서 종동 기어(4)의 각속도를 차감한 속도차가 플러스일 때)는, 구동 기어(5)에 대향하고 있는 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열의 하방을, 구동 기어(5)의 N극부(51), S극부(52)의 배열이, 도 7에서 말하면 좌측에서 우측으로 이동해 간다. 이 때문에, 종동 기어(4)에 작용하는 구동 기어(5)로부터의 반발력과 흡인력이 우측으로 이동하고, 이에 따라 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열도 우측으로 끌려가므로, 결과적으로 각 종동 기어(4)가 도 8에서의 우측 회전, 즉 도 8에 나타내는 상태에서 도 9에 나타내는 상태와 같이, 시계 방향으로 자전하게 된다.
또한, 구동 기어(5)의 각속도(Va)가 종동 기어(4)의 각속도(Vb)보다도 작을 때(구동 기어(5)의 각속도에서 종동 기어(4)의 각속도를 차감한 속도차가 마이너스일 때)는, 구동 기어(5)에 대향하고 있는 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 나열의 하방을, 구동 기어(5)의 N극부(51), S극부(52)의 배열이, 도 7에서 말하면 우측에서 좌측으로 이동해 간다. 이 때문에, 종동 기어(4)에 작용하는 구동 기어(5)로부터의 반발력과 흡인력이 좌측으로 이동하고, 이에 따라 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 나열도 좌측으로 끌려가므로, 결과적으로 각 종동 기어(4)가 도 8에서의 좌측 회전, 즉 반시계 방향으로 자전하게 된다.
본 발명자들은, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차와, 종동 기어(4)의 자전 속도는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 속도차가 있는 범위에서, 거의 비례 관계를 유지하는 것을 파악하였다. 도 10 중, 횡축은 구동 기어(5)의 각속도(Va)와 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도(Vb)와의 속도차(Va-Vb)이며, 종축은 종동 기어(4)의 자전 속도이다. 속도차가 플러스((Va-Vb)>0)일 때는, 속도차가 제로부터 +V1까지는, 속도차가 커질수록 우측 회전의 자전 속도가 커진다. 또한 속도차가 마이너스((Va-Vb)<0)일의 때는, 속도차가 제로부터 -V2까지는, 속도차가 커질수록 좌측 회전의 자전 속도가 커진다. 예를 들어 구동 기어(5)의 각속도는, 상기 속도차와 종동 기어(4)의 자전 속도가 거의 비례 관계를 유지하고 있는 값까지의 사이에서 설정된다.
이와 같이, 적재대(3)는, 구동 기어(5)와 적재대(3)의 공전과의 회전수에 차가 발생했을 때 자전하는데, 이때의 자전 속도는, 구동 기어(5)와 종동 기어(4)의 기어비×회전 속도 차에 의해 구해진다. 회전 속도 차란, 구동 기어(5)의 각속도와, 적재대(3)의 공전에 의한 종동 기어(4)의 각속도(말하자면 공전 각속도)와의 속도차이다. 구동 기어(5)를 300극의 자극부(N극부(51) 및 S극부(52))에 의해 구성하고, 종동 기어(4)를 18극의 자극부(N극부(41) 및 S극부(42))에 의해 구성한 모델에 대해서, 예를 들어 적재대(3)의 공전의 회전수가 30rpm일 때, 구동 기어(5)를 0.1도/초(6도/분) 진행시키는 경우의 자전 속도는, 다음과 같이 구해진다. 기어비는 300/18=16.67이며, 회전 속도 차는 6/360rpm이기 때문에, 종동 기어(4)의 자전 속도는, 기어비×회전 속도 차에 의해, 300/18×6/360=0.278rpm(100도/분)이 된다. 이렇게 해서 구해진 자전 속도는, 후술하는 평가 시험에서 취득한 자전 속도의 데이터와 일치한다.
종동 기어(4)의 각속도(Vb)와 구동 기어(5)의 각속도(Va)와의 속도차와, 종동 기어(4)의 자전 속도와의 관계는, 종동 기어(4) 및 구동 기어(5)를 구성하는 N극부(41, 51), S극부(42, 52)의 자력의 크기, 형상이나 배열, 종동 기어(4)와 구동 기어(5)와의 거리, 성막 처리 조건 등에 따라 변화한다. 이 때문에, 예를 들어 미리 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도(Vb)와 구동 기어(5)의 각속도(Va)와의 속도차와, 종동 기어(4)의 자전 속도와의 관계를 취득해 둔다.
계속해서 가스 공급계, 배기계에 대해서 설명한다. 도 1, 도 2로 돌아가서, 성막 장치(1)에서의 전열판(2)의 상방측에는, 원료 가스 노즐(61), 분리 가스 노즐(62), 산화 가스 노즐(63), 개질 가스 노즐(64), 분리 가스 노즐(65)이 이 순서대로, 전열판(2)의 둘레 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 가스 노즐(61 내지 65)은, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중심부를 향해서, 전열판(2)의 직경 방향을 따라 수평으로 신장되는 막대 형상으로 형성되고, 그 길이 방향을 따라서 서로 간격을 두고 형성된 다수의 토출구(66)로부터, 각종 가스를 하방측을 향해서 토출한다.
제1 가스 공급부인 원료 가스 노즐(61)은 BTBAS 가스를 토출한다. 도 2 중 67은, 원료 가스 노즐(61)을 덮는 노즐 커버이며, 그 하방에서의 BTBAS 가스의 농도를 높이는 역할을 갖는다. 또한, 제2 가스 공급부인 산화 가스 노즐(63)은 O3 가스를 토출한다. 분리 가스 공급부인 분리 가스 노즐(62, 65)은 N2 가스를 토출하고, 상면측에서 보아 천장판(12)의 돌출부(14, 14)를 각각 둘레 방향으로 분할하는 위치에 배치되어 있다. 개질 가스 노즐(64)은, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 개질 가스를 토출한다. 이 예에서는, 원료 가스, 산화 가스 및 개질 가스가 각각 처리 가스에 상당하고, 원료 가스 노즐(61), 산화 가스 노즐(63) 및 개질 가스 노즐(64)이 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부에 각각 상당한다.
또한, 천장판(12)에는, 개질 가스 노즐(64)의 상방측에 플라스마 형성부(7)가 설치되어 있다. 도 2에는, 플라스마 형성부(7)가 설치되는 위치를 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 도 1, 2 중 71은, 석영 등의 유전체로 이루어지는 본체부이며, 그 하면에는, 천장판(12)에 설치된 부채 형상의 개구부(121)를 따라 돌출부(72)가 설치되어 있다. 이 돌출부(72)로 둘러싸이는 영역 내에, 개질 가스 노즐(64)로부터 개질 가스가 토출된다.
본체부(71)의 상면측에는, 패러데이 실드(73), 절연용 판 부재(74)를 통해, 금속선을 코일 형상으로 권회한 안테나(75)가 설치되고, 이 안테나(75)에는 고주파 전원(76)이 접속되어 있다. 도면 중 77은 전자계의 자계 성분을 하방을 향하게 하기 위한 슬릿이다.
전열판(2)의 상방의 처리 공간에 있어서, 원료 가스 노즐(61)의 하방 영역은, BTBAS 가스의 흡착이 행하여지는 제1 처리 영역인 흡착 영역(R1), 산화 가스 노즐(63)의 하방 영역은, BTBAS 가스가 산화되는 제2 처리 영역인 산화 영역(R2)에 상당한다. 또한, 플라스마 형성부(7)의 하방 영역은, 플라스마에 의해 SiO2막의 개질이 행하여지는 개질 영역(R3)에 상당하고, 원료 가스 노즐(61)에서 보아 적재대(3)의 공전 방향, 상류측 및 하류측에 각각 설치되는 돌출부(14, 14)의 하방 영역은, 분리 가스 노즐(62, 65)로부터 토출되는 N2 가스에 의해, 흡착 영역(R1)과 산화 영역(R2)을 서로 분리하기 위한 분리 영역(D1, D2)을 구성한다.
배기구(24)는, 흡착 영역(R1)과, 흡착 영역(R1)에서 보아 적재대(3)의 공전 방향의 하류측에 인접하는 분리 영역(D1)과의 사이의 외측에 개구되어 있어, 잉여의 BTBAS 가스를 배기한다. 또한, 배기구(25)는, 개질 영역(R3)과 개질 영역(R3)에서 보아 적재대(3)의 공전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D2)과의 경계 부근의 외측에 개구되어 있어, 잉여의 O3 가스, 개질 가스를 배기한다. 배기구(24, 25)로부터는, 각 분리 영역(D1, D2)에 각각 공급되는 N2 가스도 배기된다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 저판부(131)에서의 전열판(2)의 외측에는, 진공 용기(11) 내를 배기하는 배기구(24, 25)가 개구되어 있다. 배기구(24, 25)에는, 진공 펌프 등에 의해 구성되는 도시하지 않은 진공 배기 기구가 접속되어 있다.
또한 도 2, 도 11에 도시한 바와 같이, 진공 용기(11)(용기 본체(13))의 측벽면에는, 게이트 밸브(28)에 의해 개폐 가능하게 구성된 반입출구(27)가 설치되어 있다. 외부의 도시하지 않은 반송 기구에 유지된 웨이퍼(W)는, 이 반입출구(27)를 통해서 진공 용기(11) 내에 반입되어, 적재대(3)에 전달된다. 도 11에 도시하는 바와 같이 성막 장치(1)에서의 반입출구(27)의 근처에는, 저판부(131), 히터(26) 및 전열판(2)을 관통함과 함께, 웨이퍼(W)의 수수 위치에 위치하고 있는 적재대(3)에 형성된 구멍부(31a)에 대응하는 위치에 관통 구멍(200)이 형성되고, 각 관통 구멍(200)에는, 각각 승강 부재인 승강 핀(8)이 배치되어 있다. 이때 승강 핀(8)은, 진공 용기(11)의 하면에 형성된 환상의 구획실(36)과 간섭하지 않도록 배치되어 있고, 성막 장치(1)가 설치되는 베이스(10) 상에 설치된 승강 기구(81)에 의해 승강하여, 적재대(3)에 형성된 구멍부(31a)로부터 돌출 함몰되도록 구성되어 있다.
성막 장치(1)에는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있다. 이 제어부(100)는, CPU(101), 후술하는 성막 처리에 관한 동작을 실행하기 위한 프로그램 등을 저장하는 프로그램 저장부(102), 기억부(103), 입력부(104), 데이터 처리부(105)를 구비하고 있다. 도면 중 110은 버스이며, 이 버스(110)에는, 적재대(3)의 공전용 회전 기구(23), 적재대(3)의 자전용 회전 기구(53)가 접속되어 있다.
기억부(103)는, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같은 종동 기어(4)의 자전 속도와, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차와의 관계를 기억하는 것이다. 또한, 입력부(104)는 예를 들어 조작 화면으로 이루어지고, 종동 기어(4)의 자전 속도나 공전에 의한 각속도(적재대(3)의 공전의 회전수)를 입력하기 위한 것이다. 또한, 도 12에서는, 공전에 의한 각속도를 공전 속도로 하고 있다. 데이터 처리부(105)는, 입력된 종동 기어(4)의 자전 속도와, 적재대(3)의 공전의 회전수와, 상기 기억부(103)에 기억된 상기 관계에 기초하여, 구동 기어(5)의 회전수를 설정하기 위한 것이다. 종동 기어(4)의 자전 속도나 공전에 의한 각속도는, 예를 들어 메인터넌스 시에 입력할 수 있도록 구성되고, 종동 기어(4)의 자전 속도 및 각속도를 입력하면, 당해 자전 속도에 기초하여, 상기 관계로부터 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차를 파악하여, 구동 기어(5)의 회전수가 설정된다.
이미 설명한 프로그램은, 성막 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신해서 각 부의 동작을 제어한다. 예를 들어 적재대(3)의 자전 속도는, 예를 들어 성막 처리의 레시피에 기입되어 있고, 레시피를 선택함으로써, 각 가스 노즐(61 내지 65)로부터의 각 처리 가스 등의 공급 유량, 히터(26)에 의한 웨이퍼(W)의 가열 온도, 공전용 회전 기구(23)에 의한 적재대(3)의 공전, 자기 기어 기구에 의한 적재대(3)의 자전 등이 제어 신호에 따라서 제어된다. 상기 프로그램에는, 이들의 제어를 행하고, 후술하는 각 처리를 실행하기 위한 스텝 군이 짜여져 있다. 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 의해 제어부(100)에 인스톨된다.
이하, 상술한 구성을 구비한 성막 장치(1)의 작용에 대해서 설명한다. 우선, 적재대(3)를 간헐적으로 공전시켜, 각 적재대(3)를 반입출구(27)에 대향하는 위치로 이동시키고, 도시하지 않은 반송 기구를 사용해서 외부로부터 진공 용기(11) 내에 웨이퍼(W)를 반입해서 적재대(3)에 전달한다. 모든 적재대(3)에 웨이퍼(W)가 적재되면, 진공 용기(11)로부터 반송 기구를 퇴출시키고 게이트 밸브(28)를 폐쇄하고, 진공 용기(11) 내가 소정의 압력이 되도록 배기구(24, 25)를 통해서 진공 배기를 실행한다. 또한, 분리 가스 노즐(62, 65)로부터 처리 공간에 대하여 N2 가스를 공급함과 함께, 히터(26)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 개시하여, 예를 들어 웨이퍼(W)를 200℃ 이하의 온도로 가열한다.
예를 들어 공전용 회전 기구(23)에 의해, 적재대(3)를 80rpm 이상, 예를 들어 120rpm의 회전 속도로 공전시킴과 함께, 자전용 회전 기구(53)에 의해 구동 기어(5)를 적재대(3)의 공전 속도와 등속으로 회전시킨다. 이에 의해, 적재대(3)는 자전을 정지한 상태에서 공전한다. 계속해서, 진공 용기(11) 내에서는, 원료 가스 노즐(61), 산화 가스 노즐(63), 개질 가스 노즐(64)로부터의 각 처리 가스의 공급과, 고주파 전원(76)으로부터의 안테나(75)에의 고주파의 인가에 의한 플라스마의 형성을 개시한다. 또한, 예를 들어 각 처리 가스의 공급에 맞추어, 자전용 회전 기구(53)에 의해 구동 기어(5)를 회전시키고, 이렇게 해서 적재대(3)를 설정된 자전 속도로 자전시킨다.
도 2에 도시한 바와 같이, 진공 용기(11) 내에서는, 흡착 영역(R1)과 산화 영역(R2)과의 사이에, N2 가스가 공급되는 분리 영역(D1)을 설치하고 있으므로, 흡착 영역(R1)에 공급되는 원료 가스 및 산화 영역(R2)에 공급되는 산화 가스는, 전열판(2) 상에서 서로 혼합되지 않고 배기된다. 또한, 흡착 영역(R1)과 개질 영역(R3)과의 사이에도, N2 가스가 공급되는 분리 영역(D2)을 설치하고 있으므로, 원료 가스와, 개질 영역에 공급되는 개질 가스 및 개질 영역(R3)의 회전 방향 상류측으로부터 당해 분리 영역(D2)을 향하는 산화 가스는, 전열판(2) 상에서 서로 혼합되지 않고, 배기구(24, 25)로부터 배기된다.
상술한 바와 같이 각 가스의 공급과 배기가 행하여진 상태에서, 각 웨이퍼(W)는, 흡착 영역(R1), 산화 영역(R2), 개질 영역(R3)을 차례로 통과한다. 흡착 영역(R1)에서는 원료 가스 노즐(61)로부터 토출된 BTBAS 가스가 웨이퍼(W)에 흡착되고, 산화 영역(R2)에서는 흡착된 BTBAS 가스가, 산화 가스 노즐(63)로부터 공급된 O3 가스에 의해 산화되어, SiO2의 분자층이 1층 또는 복수층 형성된다. 개질 영역(R3)에서는, 상기 SiO2의 분자층이 개질 가스의 플라스마에 노출되어 개질된다. 그리고, 적재대(3)의 공전에 의해, 상술한 사이클이 복수회 반복 실행됨으로써, SiO2의 분자층이 적층되어 웨이퍼(W) 표면에 SiO2막이 형성된다.
이 성막 장치(1)에서는, 적재대(3)의 공전과 병행하여, 적재대(3)의 공전에 의한 웨이퍼(W)의 자전이 행하여지는데, 적재대(3)의 공전과 적재대(3)의 자전이 동기하지 않도록, 적재대(3)의 공전의 회전수와 적재대(3)의 자전 속도가 설정된다. 즉, 웨이퍼(W)가 제1 방향을 향한 상태에서, 적재대(3)가 개시 포인트로부터 1회 공전하고, 다시 개시 포인트에 위치했을 때, 웨이퍼(W)가 제1 방향과는 다른 제2 방향을 향하게 되는 자전 속도로 웨이퍼(W)가 자전하도록 설정된다.
이와 같이, 적재대(3)는 적재대(3)의 공전과 동기하지 않고 자전하므로, 각 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)는 자전 및 공전에 의해, 원료 가스의 흡착 영역(R1)을 다양한 방향에서 통과하게 된다. 이렇게 해서, 적재대(3)의 자전에 수반하여, 상면측에서 본 방향을 점차 바꾸면서 상술한 SiO2의 분자층을 형성하는 사이클이 실행된다. 웨이퍼(W)의 방향을 바꾸면서 성막이 행해짐으로써, 예를 들어 흡착 영역(R1) 내에서 원료 가스의 농도 분포에 변동이 발생한 경우에도, 복수회 실행되는 SiO2 분자층의 형성 사이클의 전체 기간에서 보았을 때, 웨이퍼(W)에 흡착되는 원료 가스의 양을 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 향해서 고르게 할 수 있다. 그 결과로서, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에서 보아, 웨이퍼(W)에 형성되는 SiO2막의 막 두께의 치우침을 억제할 수 있다.
상술한 동작에 의해, SiO2의 분자층이 순차 적층되고, 미리 설정된 사이클수를 실행하면, 적재대(3)의 공전이나 각종 가스의 공급, 플라스마의 형성, 공전용 회전 기구(23), 자전용 회전 기구(53)의 구동을 정지하고, 성막 처리를 종료한다. 그 후, 진공 용기(11) 내의 압력 조정을 행하고, 게이트 밸브(28)를 개방해서 외부의 반송 기구를 침입시켜, 반입 시와는 반대의 수순으로 웨이퍼(W)를 반출한다.
이미 설명한 바와 같이, 성막 장치(1)에서는, 웨이퍼(W)에의 성막 시에 이들 공전과 자전이 서로 병행해서 행하여지는데, 웨이퍼(W)(적재대(3))의 자전에는, 적재대(3)가 공전하고 있는 동안, 웨이퍼(W)가 연속적으로 자전하는 경우 외에, 간헐적으로 자전하는 것도 포함된다. 또한, 웨이퍼(W)의 자전의 개시 및 정지의 타이밍은, 공전의 개시 및 정지의 타이밍과 맞추도록 해도 되고, 서로의 회전의 개시 및 정지의 타이밍이 어긋나 있어도 된다.
상술한 실시 형태에 의하면, 진공 용기(11) 내를 공전하는 웨이퍼(W)에 처리 가스를 공급하여, 당해 웨이퍼(W)를 처리하는 성막 장치(1)에 있어서, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(3)의 하면에 자전축(32)을 설치하고, 자전축(32)을 적재대(3)의 하방에 설치된 공전용 회전 기구(23)에 의해 공전시켜 적재대(3)를 공전시키도록 하고 있다. 또한 적재대(3)와 공전용 회전 기구(23)와의 사이에, 적재대(3)의 공전 영역에 걸쳐서, 웨이퍼(W)의 처리 공간의 저면이 되는 전열판(2)을 설치하고, 전열판(2)에 상기 자전축(32)의 이동로를 따른 절결부(20)를 형성하고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 공전시켰을 때 전열판(2)을 회전시킬 필요가 없기 때문에, 공전용 회전 기구(23)에 가해지는 부하를 작게 할 수 있다.
또한, 전열판(2)의 하방에 퍼지 가스를 공급하는 경우에도, 예를 들어 승강 핀(8)이 승강하는 구멍부(31a)에 퍼지 가스가 진입하여, 적재대(3)에 적재한 웨이퍼(W)의 밀어올림이 문제가 되는 경우가 있다. 상술한 실시 형태에서는, 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)를 승강시키기 위해서 전열판(2)에 형성하는 관통 구멍(200)은, 웨이퍼(W)를 성막 장치(1)의 외부의 반송 기구에 주고받는 수수 위치에만 형성하면 된다. 또한 구멍부(31a)를 형성한 적재대(3)는, 전열판(2)과 독립해서 공전하고 있기 때문에, 전열판(2)으로부터 분출하는 퍼지 가스가 적재대(3)에 형성한 구멍부(31a)에 들어갈 우려도 적다. 그 때문에 성막 처리 중에, 전열판(2)의 하방을 흐르는 퍼지 가스가 승강 핀(8)을 승강시키는 가는 구멍부(31a)에 들어가 웨이퍼(W)를 밀어올릴 우려가 적다.
또한 성막 장치(1)의 적재대(3)의 수를 증가시켜, 적재대(3)의 이동 영역이 넓어지면, 웨이퍼(W)의 처리 영역의 저면도 커지지 않을 수 없다. 그 때문에 적재대(3)를 처리 영역의 저면을 구성하는 석영판과 일체로 된 구성으로 하면, 적재대(3)의 이동 영역이 커침에 따라서, 적재대(3)를 공전시키는 공전용 회전 기구(23)의 부하가 대폭 증가한다. 상술한 실시 형태에서, 석영제의 전열판(2)과 각 적재대(3)가 서로 독립해서 구성되어 있고, 적재대(3)만을 공전시키고 있다. 그 때문에 적재대(3)의 통과 영역이 넓어져, 석영제의 전열판(2)을 크게 했을 때도 공전용 회전 기구(23)의 부하가 대폭 증대하지 않는다. 따라서 공전용 회전 기구(23)의 대폭적인 개량을 하지 않고도 웨이퍼(W)의 처리 매수를 증가시킬 수 있다.
또한 석영제의 전열판(2)과 각 적재대(3)가 일체로 된 구조의 경우에는, 적재대(3)의 레이아웃을 조정하고자 하면 전열판(2)을 가공해야만 하여, 조정의 수고나 비용이 든다. 상술한 실시 형태에서는, 전열판(2)과 각 적재대(3)가 서로 독립해서 구성되어 있고, 적재대(3)의 이동 궤적이 변하지 않는 경우에는, 절결부(20)의 위치나 크기를 변경할 필요가 없기 때문에, 전열판(2)을 가공할 필요가 없다. 예를 들어 본 발명의 실시 형태에서는, 5대의 적재대(3)를 구비해서 예를 설명했지만, 도 13의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 전열판의 구성을 바꾸지 않고, 적재대(3)의 이동 궤적을 바꾸지 않는 범위에서, 적재대(3)의 배치 간격을 바꾸어서 적재대(3)의 설치수를 변경할 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시한 전열판(2)을 사용하여, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이 적재대(3)를 4대로 하는 구성이나, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이 적재대(3)를 6대로 하는 구성으로 용이하게 변경할 수 있다. 또한 개개의 적재대(3)가 열화했을 때도, 각 적재대(3)를 개별로 교환하는 것이 용이해진다.
또한 전열판(2)을 회전시키는 경우에는, 회전에 견딜 수 있는 강도가 필요하게 되기 때문에 전열판(2)을 복수의 부재로 구성하는 것은 어렵다. 상술한 실시 형태에서는, 전열판(2)은, 용기 본체(13)에 고정되기 때문에, 예를 들어 전열판(2)을 둘레 방향으로 분할할 수 있도록 구성할 수 있다. 전열판(2)에 있어서는, 그 부위에 따라 공급하는 가스가 상이하기 때문에, 전열판(2)의 부위에 따라 열화의 상황이 달라진다. 그 때문에 전열판(2)을 분할해서 구성함으로써, 전열판(2)을 부분마다 교환할 수 있다.
예를 들어 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이 전열판(2)에서의 절결부(20)의 외측의 원환 형상의 부분이 예를 들어 둘레 방향으로 4 등분된 4개의 원호 형상 부재(20a 내지 20d)로 구성한 구성을 들 수 있다. 각 원호 상 부재(20a 내지 20d)끼리의 사이에는, 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이 서로 걸림 결합하는 단차부가 형성되어 있고, 단면끼리를 전열판(2)의 하면측으로부터 삽입된 나사(21)로 접합하도록 구성되어 있다. 이렇게 구성함으로써, 전열판(2)을 분할해서 구성함으로써, 전열판(2)을 부분마다 교환할 수 있다.
또한 히터(26)를 전열판(2)에 매립하도록 해도 된다. 발열 선(26b)을 전열판(2)에 매립함으로써, 히터(26)의 층을 형성할 필요가 없어, 성막 장치(1)를 소형화할 수 있다.
또한 도 3에 도시한 전열판(2)에 적재대(3)가 이동하는 오목부를 형성하고, 전열판(2)의 주연의 상면의 높이와 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)의 상면의 높이가 정렬되도록 구성해도 된다. 예를 들어 도 15에 도시하는 바와 같이 전열판(2)의 상면에 적재대(3)가 이동하는 환상의 오목부(201)를 형성한다. 이때 전열판(2)의 주연측의 테두리부(202)와 적재대(3)의 이동 영역의 외주연과의 사이는, 적재대(3)의 이동을 방해하지 않는 매우 좁은 간극으로 되어 있다. 또한 전열판(2)의 중심측의 테두리부(203)와 적재대(3)의 이동 영역의 내주연과의 사이도, 적재대(3)의 이동을 방해하지 않는 매우 좁은 간극으로 되어 있다. 또한 전열판(2)의 주연측의 테두리부(202)의 상면의 높이와, 적재대(3)의 테두리부(3a)의 상면의 높이가 정렬되고, 전열판(2)의 중심측의 테두리부(203)의 상면의 높이와, 적재대(3)의 테두리부(3a)의 상면의 높이가 정렬되도록 구성되어 있다. 따라서, 적재대(3)에 적재된 웨이퍼(W)의 상면의 높이와, 전열판(2)의 주연측의 테두리부(202)의 상면의 높이 및 전열판(2)의 중심측의 테두리부(203)의 상면의 높이가 정렬된다. 처리 가스는, 흡착 영역(R1) 및 산화 영역(R2)에 공급되면, 전열판(2) 및 적재대(3)의 상면을 따라 플러, 웨이퍼(W)에 공급되기 때문에, 처리 가스가 흐르는 면을 평탄화하여, 처리 가스의 기류를 안정시킴으로써 웨이퍼(W)의 처리의 면내 균일성이 향상된다.
적재대(3)에 적재된 웨이퍼(W)의 상면의 높이와, 전열판(2)의 주연측의 테두리부(202)의 상면의 높이 및 전열판(2)의 중심측의 테두리부(203)의 상면의 높이, 나아가 적재대(3)의 테두리부(3a)의 상면의 높이를 정렬시킴으로써, 웨이퍼(W) 표면과 웨이퍼(W)의 주위와의 사이에서 기복이 적어진다. 그 때문에 웨이퍼(W)의 표면을 흐르는 처리 가스의 기류가 안정되기 쉬워져, 웨이퍼(W)의 처리의 면내 균일성이 향상된다.
또한 본 발명의 실시 형태에 의하면, 적재대(3)에 적재된 웨이퍼(W)를 공전시키면서 당해 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리를 행하는 데 있어서, 적재대(3)의 자전축(32)에 종동 기어(4)를 설치함과 함께, 이 종동 기어(4)의 공전 궤도의 전체 둘레를 따라 당해 종동 기어(4)와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어(5)를 구비하고 있다. 따라서, 구동 기어(5)를 회전시켜, 구동 기어(5)의 각속도와, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와의 사이에 속도차를 발생시킴으로써, 적재대(3)가 자전하므로, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 대해서 성막 처리의 균일성을 향상시킬 수 있고, 막 두께의 면내 균일성이 향상된다.
또한 자기 기어 기구의 구동 기어(5) 및 종동 기어(4)의 구성은, 도 6 등에 나타낸 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 16에 도시하는 바와 같이 구동 기어(500)를, 원기둥의 측 둘레면에 복수의 영구 자석의 N극부(501) 및 S극부(502)를 서로 간격을 두고 배치한 구성으로 한다. 구동 기어(500)는, 종동 기어(4)가 그 공전 궤도 상의 미리 설정된 위치를 통과할 때, 당해 종동 기어(4)의 하면(수동면)에 대하여 원기둥의 측주면을 대향시킨 상태가 되는 위치에 배치되어 있다.
또한 구동 기어(500)에 있어서, 상기 N극부(501) 및 S극부(502)가 배치된 측주면의 반대측 내주면의 중앙부에는 구동축(503)의 일단이 접속되어 있다. 이 구동축(503)의 타단에는 회전 구동부(504)가 설치되고, 당해 회전 구동부(504)를 사용해서 구동축(503)을 회전시킴으로써, 구동 기어(500)를 회전 중심 둘레로 회전시킬 수 있다. 또한 각 적재대(3)의 자전 기구는 해당 적재대를 개별로 독립해서 자전시키는 모터 등으로 구성되어 있어도 된다.
그리고, 예를 들어 구동 기어(500)의 N극부(501) 및 S극부(502)가, 종동 기어(4)의 N극부(41) 및 S극부(42)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하도록 구동 기어(500)를 회전시키면, 구동 기어(500)와 종동 기어(4)와의 사이에 형성되는 자력선이 이동하여, 종동 기어(4)를 회전시킬 수 있다. 그 결과, 종동 기어(4)의 회전이 자전축(32)을 통해서 적재대(3)가 자전한다. 이러한 적재대(3)를 자전시키는 자전 기구가, 이와 같은 구성의 경우에도 적재대(3)를 공전시키는 데 있어서, 전열판(2)을 회전시킬 필요가 없기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 6에 나타낸 성막 장치(1)와 같이 구동 기어(5)를, 종동 기어(4)의 공전 궤도의 전체 둘레에 걸쳐서 설치하는 구성으로 한 경우에는, 복수의 적재대(3)의 종동 기어(4)를 동시에 구동할 수 있는 효과가 있다. 또한, 종동 기어(4)가 공전 궤도의 전체 둘레에 걸쳐서 구동력을 받으므로, 구동 기어(5)의 각속도와, 종동 기어(4)의 각속도와의 차를 조정하여, 자전 속도를 제어하는 데 있어서, 적재대(3)의 회전수(공전 속도)가 예를 들어 80rpm 이상으로 큰 경우에도, 제어 범위를 넓게 할 수 있다. 따라서, 적재대(3)의 회전 속도를 크게 해서 생산성을 높이면서, 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 대해서 처리의 균일성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 종동 기어(4) 및 구동 기어(5)는, 각각 영구 자석에 의해 자극부가 구성되어 있으므로, 자전 동작을 위한 제어가 용이해서, 생산 비용을 저렴하게 설정할 수 있다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 종동 기어(4)와 구동 기어(5)와의 사이에는, 자력선을 통과시키는 재료에 의해 구성된 구획 부재(37)를, 대기 분위기와 진공 분위기를 구획하도록 설치하고, 구동 기어(5)를 대기 분위기측에 설치하고 있다. 이 때문에, 구동 기어(5)측에서 파티클이 발생했다고 해도, 진공 용기(11)에의 진입이 억제되어, 전기적인 제어나 메인터넌스가 용이하게 된다. 또한, 구동 기어(5)를 대기 분위기에 설치함과 함께, 종동 기어(4)를 히터(16)로부터 이격된 영역에 배치하고 있으므로, 고온에 의한 자력의 저하를 억제할 수 있다.
또한 구동 기어(5) 및 자전용 회전 기구(53)를 구획실(36) 내에 설치한 구성의 경우에도, 적재대(3)와 전열판(2)을 서로 독립해서 구성함으로써, 공전용 회전 기구(23)의 부하를 작게 할 수 있기 때문에 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차와 종동 기어(4)의 자전 속도가 거의 비례 관계를 유지하고 있는 값까지의 사이에 있어서, 구동 기어(5)의 각속도를 설정하도록 하면, 종동 기어(4)의 자전 속도의 설정을 간이하게 행할 수 있고, 제어가 용이하게 된다. 또한, 제어부(100)에 기억부(103)와, 입력부(104)와, 데이터 처리부(105)를 설치함으로써, 예를 들어 적재대(3)의 자전 속도를 변경하는 경우에는, 종동 기어(4)의 자전 속도를 입력부(104)에서 입력하면, 자동으로 구동 기어(5)의 회전수를 설정할 수 있어, 레시피의 재기입이나 메인터넌스가 용이해진다.
이상에 있어서, 본 발명에서는, 종동 기어(4), 구동 기어(5)의 한쪽이 자극부이고 다른 쪽이 자성체인 경우도 포함된다. 또한, 종동 기어(4)가, N극부(41), S극부(42)의 한쪽, 또는 N극부(41)와 S극부(42)가 교대로 배열되어 있는 경우이며, 구동 기어(5)가 자성체로 이루어지는 경우도 포함된다. 또한, 구동 기어(5)가, N극부(51), S극부(52)의 한쪽, 또는 N극부(51)와 S극부(52)가 교대로 배열되고, 종동 기어(4)가 자성체로 이루어지는 경우도 포함된다. 종동 기어(4)와 구동 기어(5)를 이미 설명한 실시 형태와 같이 설치하는 경우에는, 자석의 반발력과 흡인력을 이용해서 적재대(3)를 자전시키기 때문에, 적재대(3)를 확실하게 회전시킬 수 있지만, 종동 기어(4)와 구동 기어(5)의 한쪽만이 자성체인 경우에는, 확실하게 회전시키기 위해서는, 적재대(3)가 경량인 것이 바람직하다.
또한 상술한 실시 형태에서는, 적재대(3)를 공전시킴과 함께, 각 적재대(3)를 각각 자전시키도록 구성하고 있지만, 적재대(3)를 자전시키지 않고 공전만을 행하는 성막 장치이어도 된다. 이 경우에도 공전용 회전 기구(23)는, 처리 공간의 저면부를 구성하는 전열판(2)을 회전시킬 필요가 없고, 적재대(3)만을 공전시키면 되기 때문에, 공전용 회전 기구(23)의 부하의 증대를 억제하는 효과가 얻어진다.
또한 본 발명의 가스 공급부는, 가스를 토출하는 영역의 주위를 둘러싸도록 환상의 배기구를 형성함과 함께 배기구의 주위에 분리 가스를 공급하는 환상의 분리 가스 공급 구멍을 형성한 구성이어도 된다.
또한 본 발명은, 기판에 CVD법에 의해 성막 처리를 행하는 장치이어도 된다.
1 : 성막 장치 11 : 진공 용기
2 : 전열판 23 : 공전용 회전 기구
3 : 적재대 32 : 자전축
34 : 베어링 유닛 4 : 종동 기어
5 : 구동 기어 41, 51 : N극부
42, 52 : S극부 53 : 자전용 회전 기구
100 : 제어부 W : 웨이퍼

Claims (12)

  1. 처리 용기 내에서 기판에 대하여 처리 가스를 공급해서 성막을 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 적재하는 적재대와,
    상기 적재대를 하면측으로부터 지지하는 지지 막대와,
    상기 적재대의 하방에 설치되고, 상기 지지 막대를 지지해서 상기 처리 용기의 둘레 방향으로 상기 적재대를 공전시키는 공전 기구와,
    높이 방향에서 보아, 상기 적재대와 공전 기구와의 사이에 설치되어, 상기 적재대의 공전 영역을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 가열부와 상기 적재대의 공전 영역과의 사이에 설치되고, 표면에 상기 처리 가스가 공급되어 상기 기판에 처리 가스를 공급하기 위한 처리 공간이 형성되며, 상기 가열부로부터의 열을 상기 공전 영역에 전열하기 위한 전열판과,
    상기 적재대의 공전 영역에 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급부를
    포함하고,
    상기 가열부 및 전열판 각각은, 상기 지지 막대의 이동로를 형성하도록 간극을 통해 처리 용기의 중앙측과 외측으로 분할되어 있는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전열판의 하면 중앙부를 지지하는 지주를 포함하고,
    상기 공전 기구는, 상기 지주를 둘러싸는 원환 형상으로 구성되고, 둘레 방향으로 회전함으로써 적재대를 공전시키는 회전 구동부를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    기판의 수수를 행하는 수수 위치에 있는 적재대 상의 기판을 하방으로부터 밀어올려 승강시키는 승강 부재를 포함하고,
    상기 승강 부재는, 상기 회전 구동부보다도 하방으로 신장되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    처리 가스 공급부는, 상기 적재대의 공전 영역의 일부인 제1 처리 영역을 향해서, 원료 가스를 공급하는 제1 가스 공급부와,
    상기 제1 처리 영역에 대하여, 분리 가스가 공급되는 분리 영역을 통해 상기 처리 용기의 둘레 방향으로 이격되는 제2 처리 영역에, 상기 원료 가스와 반응하는 반응 가스를 공급하기 위한 제2 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전열판은, 둘레 방향으로 분할되는 복수의 부재로 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 막대는, 상기 공전 기구에 자전 가능에 지지된 자전축으로서 구성되고,
    상기 자전축을 자전시키는 자전 기구를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자전 기구는, 상기 자전축에 설치되어, 회전함으로써 자전축을 자전시키는 종동 기어와,
    상기 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되고, 상기 종동 기어와 함께 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어와,
    상기 구동 기어를 회전시키는 기어 회전 기구를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 기어는 상기 종동 기어의 공전 궤도의 전체 둘레를 따라 설치되는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 종동 기어는, 자전 방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 제1 N극부 및 제1 S극부가 교대로 배열되고, 상기 구동 기어는, 상기 공전 궤도를 따라서 전체 둘레에 걸쳐 제2 N극부 및 제2 S극부가 교대로 배열되어 있는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 종동 기어의 상기 제1 N극부 및 상기 제1 S극부는, 하면에 중심부로부터 횡 방향으로 방사상으로 연장되도록 설치되고,
    상기 구동 기어의 상기 제2 N극부 및 상기 제2 S극부는, 상기 종동 기어의 하면과 대향하는 면에 배열되어 있는 기판 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 종동 기어의 공전에 의한 각속도와 상기 구동 기어의 각속도와의 속도차의 절댓값이 제로에서부터, 당해 속도차와 종동 기어의 자전 속도가 비례 관계를 유지하고 있는 값까지의 사이에 있어서, 구동 기어의 각속도가 설정되어 있는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 종동 기어의 자전 속도와, 상기 속도차와의 관계가 기억된 기억부와,
    상기 종동 기어의 자전 속도를 입력하기 위한 입력부와,
    입력된 종동 기어의 자전 속도와, 적재대의 공전의 회전수와, 상기 기억부에 기억된 상기 관계에 기초하여, 상기 구동 기어의 회전수를 설정하기 위한 데이터 처리부를 포함하는 기판 처리 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6777055B2 (ja) * 2017-01-11 2020-10-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
CN111968938A (zh) * 2019-05-20 2020-11-20 北京北方华创微电子装备有限公司 承载装置和工艺腔室
US10998209B2 (en) 2019-05-31 2021-05-04 Applied Materials, Inc. Substrate processing platforms including multiple processing chambers
JP7257941B2 (ja) * 2019-11-28 2023-04-14 東京エレクトロン株式会社 自転駆動機構及び自転駆動方法、並びにこれらを用いた基板処理装置及び基板処理方法
JP7382836B2 (ja) 2020-01-15 2023-11-17 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び回転駆動方法
US11817331B2 (en) 2020-07-27 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Substrate holder replacement with protective disk during pasting process
US11749542B2 (en) 2020-07-27 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
US11600507B2 (en) 2020-09-09 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Pedestal assembly for a substrate processing chamber
US11610799B2 (en) 2020-09-18 2023-03-21 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having a heating and chucking capabilities
CN112331598B (zh) * 2020-10-27 2023-06-20 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 晶圆承载装置和晶圆分离设备
US11674227B2 (en) 2021-02-03 2023-06-13 Applied Materials, Inc. Symmetric pump down mini-volume with laminar flow cavity gas injection for high and low pressure
CN113295349B (zh) * 2021-05-19 2024-03-22 安徽京傲仪表科技有限公司 一种仪器仪表零件加工用拆装便捷的气动压力装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016122788A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5795448A (en) * 1995-12-08 1998-08-18 Sony Corporation Magnetic device for rotating a substrate
JP5093162B2 (ja) * 2009-03-12 2012-12-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP6330623B2 (ja) * 2014-10-31 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP6330630B2 (ja) * 2014-11-13 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6557992B2 (ja) * 2015-02-25 2019-08-14 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP6507953B2 (ja) * 2015-09-08 2019-05-08 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP2017054880A (ja) * 2015-09-08 2017-03-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016122788A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

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