(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室に受電部を有する回転部が設けられ、該回転部を支持する回転中空軸と該回転中空軸内に該回転中空軸と同心に設けられた固定軸を有し、該固定軸に絶縁材の固定輪を設け、該固定輪に摺動自在に嵌合する絶縁材の回転輪を前記回転中空軸に設け、前記固定輪、回転輪の一方をセラミック材とし、該固定輪、回転輪のいずれか一方に摺動リングを設け、前記固定輪、回転輪のいずれか他方に前記摺動リングに摺接するブラシを設け、外部電源より前記ブラシ、摺動リングを介して前記受電部に電力を供給する様にしたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記固定輪と回転輪との間に形成される空間に潤滑剤が封入され、前記固定輪と回転輪との摺動面にラビリンスシール構造が設けられた請求項１の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハ等の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング等の表面処理を行い半導体素子を製造する半導体製造装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置には所要枚数のウェーハを一度に処理するバッチ式の半導体製造装置と、一枚ずつ処理を行う枚葉式の半導体製造装置がある。更に、ウェーハ処理の均一化を図る為、反応室内でウェーハを回転させる回転部を有するものがある。
【０００３】
バッチ式のものはウェーハはボートに多数枚保持された状態で処理され、該ボートが回転されることで、ウェーハが回転される。枚葉式のものはウェーハを載置するサセプタが回転されることで、ウェーハが回転される。
【０００４】
枚葉式のものでサセプタを介してウェーハが加熱されるものは、サセプタとウェーハとの密着性がウェーハ加熱の面内温度均一性、即ち基板処理の均質性に大きく影響する。
【０００５】
この為、ウェーハは真空チャック、或は静電チャックによりサセプタに密着される様になっている。又、反応室が真空状態で基板処理される処理では、真空チャックは使用できないので、サセプタを静電チャックとして、静電チャックによりウェーハが吸着されている。更に、面内の温度分布の均一性を図る為、受電部である前記サセプタは回転部に設けられているものがある。
【０００６】
図４は、反応室が真空状態であり、該反応室でウェーハをサセプタに載置し回転させる枚葉式の半導体製造装置を示している。
【０００７】
図中、１は気密な真空容器であり、内部が反応室２となっている。該反応室２にはウェーハ３が載置されるサセプタ４が設けられ、該サセプタ４は中空の回転軸５により回転可能に支持されている。該回転軸５はモータ（図示せず）に連結されている。
【０００８】
前記サセプタ４の上面には前記ウェーハ３が載置され、該ウェーハ３は静電チャックにより吸着される様になっている。前記サセプタ４の内部にはヒータ６が設けられ、該ヒータ６により前記サセプタ４の上面を介して前記ウェーハ３が加熱される様になっている。
【０００９】
尚、図示していないが、前記反応室２には反応ガスを供給するガス供給ライン、前記反応室２を排気する排気ラインが設けられ、前記反応室２には図示しない基板搬入出口より前記ウェーハ３が搬入出される様になっている。
【００１０】
前記サセプタ４は回転し、更に前記ウェーハ３を静電吸着する為に電力の供給が必要であり、前記回転軸５の所要位置に給電部７が設けられ、該給電部７を介して外部の電源８との電気的接続を図っている。
【００１１】
前記給電部７について説明する。
【００１２】
給電部ボックス１０に軸受１１を介して前記回転軸５が回転自在に支持され、該回転軸５の前記給電部ボックス１０内に収納される部分は太径の摺動リング保持部１２となっており、該摺動リング保持部１２の全周に亘り連続した摺動リング１３，１４が絶縁され、上下に設けられている。該摺動リング１３，１４にはそれぞれ出力ケーブル１５，１６が接続され、該出力ケーブル１５，１６は前記サセプタ４上面の静電チャックに接続されている。
【００１３】
前記給電部ボックス１０に前記摺動リング保持部１２に対向する様にブラシ支持台１７が設けられ、該ブラシ支持台１７に絶縁ブラシ１８，１９が絶縁されて設けられている。該絶縁ブラシ１８，１９はスプリング等の付勢手段により、前記摺動リング１３，１４に所要の面圧で押圧されている。又、該摺動リング１３，１４と前記絶縁ブラシ１８，１９間は鉱油系のオイル、グリースによって潤滑される。該絶縁ブラシ１８，１９は入力ケーブル２１，２２を介して前記給電部ボックス１０外部に設けられた端子台２３に接続され、該端子台２３には前記電源８が接続されている。
【００１４】
前記ウェーハ３が処理されている状態では反応室内での温度の均一性を向上させる為、或は前記ヒータ６が固定されている場合は前記ウェーハ３面内での温度均一性を向上させる為、前記サセプタ４が回転される。該サセプタ４の静電チャックには前記電源８より前記端子台２３、前記入力ケーブル２１，２２、前記絶縁ブラシ１８，１９、前記出力ケーブル１５，１６を介して給電される。尚、前記絶縁ブラシ１８，１９は前記サセプタ４の回転中、回転する前記摺動リング１３，１４に摺接し、該摺動リング１３，１４との電気的接触を維持している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、回転部に電力の供給が必要な半導体製造装置では、前記給電部７を介して固定側の電源８から回転部に給電している。従来の半導体製造装置に使用されている給電部７は、前記反応室２と連通する空間に収納され、通常前記給電部ボックス１０は密閉構造となっていない。この為、摺動部の摩耗粉や潤滑剤が前記空間内に飛散浮遊し、ウェーハ３を汚染する虞れがある。更に、前記反応室２は高温であり、前記給電部７が収納される雰囲気も温度が略２００℃となっており、熱による変質、潤滑剤の劣化、給電部７の構成部材からの汚染物質の放出等が問題となる可能性があった。
【００１６】
本発明は斯かる実情に鑑み、回転部を有し、該回転部に給電が必要な半導体製造装置に於いて、給電部からの基板への悪影響を除去し、基板処理品質の低下を防止するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反応室に受電部を有する回転部が設けられ、該回転部を支持する回転中空軸と該回転中空軸内に該回転中空軸と同心に設けられた固定軸を有し、該固定軸に絶縁材の固定輪を設け、該固定輪に摺動自在に嵌合する絶縁材の回転輪を前記回転中空軸に設け、前記固定輪、回転輪の一方をセラミック材とし、該固定輪、回転輪のいずれか一方に摺動リングを設け、前記固定輪、回転輪のいずれか他方に前記摺動リングに摺接するブラシを設け、外部電源より前記ブラシ、摺動リングを介して前記受電部に電力を供給する様にした半導体製造装置に係り、又前記固定輪と回転輪との間に形成される空間に潤滑剤が封入され、前記固定輪と回転輪との摺動面にラビリンスシール構造が設けられた半導体製造装置に係るものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１に於いて、本願発明に係る半導体製造装置について説明する。尚、図１中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２０】
ベース２５の上に真空容器１が設置される。該真空容器１は容器本体２６、該容器本体２６を気密に閉塞する容器蓋２７により構成され、該容器蓋２７は処理ガス源、不活性ガス源が接続されたガス溜め部２８を具備し、該ガス溜め部２８は所要数のガス分散導入孔２９を介して反応室２に連通している。
【００２１】
該反応室２には昇降可能に基板載置台３１が設けられ、該基板載置台３１の上面はウェーハ３が載置される静電チャックサセプタ３２となっている。前記基板載置台３１の内部にはヒータベース３４に支持されたヒータユニット３３が収納され、前記基板載置台３１は前記ヒータユニット３３、前記ヒータベース３４に対して回転可能となっている。
【００２２】
前記反応室２の側壁には基板搬送口３５が設けられ、前記基板載置台３１が降下した状態で、前記反応室２外部に設けられた基板搬送ロボット（図示せず）により、前記基板搬送口３５を通して前記静電チャックサセプタ３２上にウェーハ３を搬入、搬出する様になっている。又、前記基板搬送口３５は図示しないゲート弁により気密に閉塞可能となっている。
【００２３】
前記ベース２５には下方に延びる昇降ガイドシャフト３６が設けられ、該昇降ガイドシャフト３６に昇降ベース３７がスライド軸受３８を介して昇降自在に設けられ、前記昇降ベース３７は図示しないエアシリンダ、モータ等の駆動手段により昇降される。
【００２４】
前記昇降ベース３７に基板載置台支持部３９が前記反応室２に対して気密に設けられている。前記基板載置台支持部３９を説明する。
【００２５】
前記昇降ベース３７に前記円筒状のハウジング４１が固着され、該ハウジング４１に回転筒４２が同心に、回転自在に設けられる。前記ハウジング４１の内面、前記回転筒４２の外面に磁石、励磁コイル等が設けられ、前記ハウジング４１と前記回転筒４２間に該回転筒４２をロータとするモータ４３が構成される。
【００２６】
前記回転筒４２には回転支持筒４４が立設され、該回転支持筒４４は前記容器本体２６の底部を遊貫して上方に延出し、前記回転支持筒４４の上端に前記基板載置台３１が固着される。前記回転筒４２、前記回転支持筒４４の内部に同心の固定支持筒４５が前記昇降ベース３７に立設され、前記固定支持筒４５の上端に前記ヒータベース３４が固着され、前記固定支持筒４５の下端は気密に閉塞され、又該固定支持筒４５の下端には端子台４６が設けられている。
【００２７】
前記回転筒４２と前記固定支持筒４５との間には、回転部と固定部間の電気的接触を確保する為の給電部４７（後述）が設けられ、該給電部４７に接続された出力ケーブル４８，４９が前記静電チャックサセプタ３２に接続され、前記給電部４７と前記端子台４６とは中継ケーブル５１，５２によって接続され、前記端子台４６は図示しない電源に接続されている。
【００２８】
前記回転支持筒４４の前記容器本体２６貫通部を気密とする為、前記ハウジング４１の上端と前記容器本体２６の底部間にはベローズ５３が設けられている。
【００２９】
前記給電部４７は前記固定支持筒４５に設けられたフランジ５４上に設けられている。
【００３０】
次に、図２、図３により前記給電部４７について説明する。
【００３１】
前記固定支持筒４５に内輪５５が外嵌固着される。該内輪５５は２段の凸形状をしている。前記回転筒４２には上下に分割された上外輪５６、下外輪５７が内嵌固着され、該上外輪５６、下外輪５７の境界部にはガイド溝５８が形成される様になっている。
【００３２】
前記上外輪５６の下部は内側に一段突出しており、上端には環突条５９が形成されると共に該環突条５９の外側には封止溝６０が形成される。前記下外輪５７の上部は内側に一段突出しており、下端には環突条６１が形成されると共に該環突条６１の外側には封止溝６２が形成される。
【００３３】
前記内輪５５の１段目の凸部は前記上外輪５６、下外輪５７の突出した部分に摺動自在に嵌合し、又前記内輪５５の２段目の凸部５５ａは前記ガイド溝５８に摺動自在に嵌合する様になっている。
【００３４】
前記内輪５５の上部及び前記固定支持筒４５に外嵌する上内輪６３が、前記固定支持筒４５に固着され、前記上内輪６３の外周上端には前記封止溝６０に遊嵌する環突条６４、前記環突条５９が遊嵌する封止溝６５が形成されている。
【００３５】
前記内輪５５の下部及び前記固定支持筒４５に外嵌する下内輪６６が、前記固定支持筒４５に固着され、前記下内輪６６の外周下端には前記封止溝６２に遊嵌する環突条７０、前記環突条６１が遊嵌する封止溝６７が形成されている。
【００３６】
前記内輪５５、前記上内輪６３、前記下内輪６６は前記固定支持筒４５に固着され、前記上外輪５６、前記下外輪５７は前記回転筒４２に固着され、前記内輪５５、前記上内輪６３、前記下内輪６６は固定された固定輪として機能し、前記上外輪５６、前記下外輪５７は前記回転筒４２と共に回転する回転輪として機能する様になっている。
【００３７】
前記内輪５５の一段目の凸部の上肩部には上摺動リング６８が全周に亘って設けられ、前記上外輪５６には前記上摺動リング６８に摺接する上ブラシ６９が埋設されている。前記上摺動リング６８には前記中継ケーブル５１が接続され、前記上ブラシ６９には前記出力ケーブル４８が接続されている。
【００３８】
前記内輪５５の一段目の凸部の下肩部には下摺動リング７１が全周に亘って設けられ、前記下外輪５７には前記下摺動リング７１に摺接する下ブラシ７２が埋設されている。前記下摺動リング７１には前記中継ケーブル５２が接続され、前記下ブラシ７２には前記出力ケーブル４９が接続されている。
【００３９】
前記上摺動リング６８、下摺動リング７１が収納される部分にはそれぞれ空間７３，７４が形成されるが、該空間７３，７４には潤滑剤が封入されている。又、前記上内輪６３と前記上外輪５６間及び前記下内輪６６と前記下外輪５７間には封入した潤滑剤が漏出しない様にシール構造が設けられている。
【００４０】
該シール構造について図３に於いて説明する。図３は前記下内輪６６と下外輪５７間のシール構造を示している。尚、前記上内輪６３と前記上外輪５６間のシール構造も同様である。
【００４１】
前記環突条６１が嵌合する封止溝６７には液溜め７７が形成され、前記環突条７０が嵌合する封止溝６２には封止部７８が形成される。前記封止溝６２の底面は傾斜しており、前記封止部７８は狭小な間隙となっていると共に断面は外側に向って小さくなる楔状をしている。又、前記液溜め７７に連続する前記下外輪５７と下内輪６６の摺接面の少なくとも一方（図では下内輪６６側）に、複数のラビリンス溝７６が刻設される。
【００４２】
該ラビリンス溝７６は流体が通過する毎に減圧効果があり、複数段の減圧効果で液漏れが低減され、更に前記液溜め７７は、前記ラビリンス溝７６を通過した流体を容積の大きな部分で受けることで、更に減圧効果が上がる。前記封止部７８は狭小な間隙であり、又楔効果による封止作用で潤滑剤の漏出が抑制される。
【００４３】
前記内輪５５、前記上外輪５６、前記下外輪５７、前記上内輪６３、前記下内輪６６は共に耐熱性、ガス放出特性に優れた絶縁材料で形成され、例えば前記上外輪５６、下外輪５７はポリアミド樹脂であり、例えば前記内輪５５、前記上内輪６３、前記下内輪６６は前記ヒータベース３４からの伝熱により２００℃程度迄昇温することから、特に耐熱性に優れたセラミックが用いられる。尚、セラミックとしては加工性に優れたＺr の微結晶を主成分とした快削性のセラミックが好ましい。
【００４４】
又、前記潤滑剤としては、例えば蒸気圧が非常に低く、ガス放出が少なく、耐熱性に優れた高純度弗素系グリースが用いられる。尚、図２中、７９，８０，８１は前記中継ケーブル５１，５２の保護の為に設けられたブッシュである。
【００４５】
以下、作動について説明する。
【００４６】
図１はウェーハ３の処理状態を示しており、前記ガス溜め部２８に供給された処理ガスは前記ガス分散導入孔２９より前記反応室２に導入される。前記静電チャックサセプタ３２に載置されたウェーハ３は静電吸着により前記静電チャックサセプタ３２に密着している。前記ヒータユニット３３には前記固定支持筒４５の内部を通って接続された電力供給ケーブル８３を介して電力が供給され、前記ヒータユニット３３により前記静電チャックサセプタ３２が加熱され、更に該静電チャックサセプタ３２を介して前記ウェーハ３が加熱される。前記静電チャックサセプタ３２は前記モータ４３により回転され、前記ヒータユニット３３は固定であるので、前記静電チャックサセプタ３２が前記ヒータユニット３３に対して相対回転する。相対回転により前記静電チャックサセプタ３２、即ちウェーハ３は均熱加熱され、ウェーハ３の面内温度部分布の均一性は向上する。
【００４７】
前記静電チャックサセプタ３２の回転中、該静電チャックサセプタ３２への静電吸着の為の電力供給は前記端子台４６、前記中継ケーブル５１，５２、給電部４７、出力ケーブル４８，４９を介して行われる。
【００４８】
前記ウェーハ３への処理が完了すると、前記反応室２内が排気され、不活性ガスによりガスパージされた後、前記昇降ガイドシャフト３６、前記昇降ベース３７を介して前記基板載置台３１が降下され、前記静電チャックサセプタ３２への給電が切断される。前記基板搬送口３５が開かれ、該基板搬送口３５を通して図示しない基板搬送ロボットにより前記静電チャックサセプタ３２から処理済のウェーハ３を搬出し、更に未処理のウェーハ３が前記静電チャックサセプタ３２上に載置される。
【００４９】
前記基板搬送口３５が気密に閉塞され、前記基板載置台３１が上昇して前記反応室２内が真空引きされた後前記ガス溜め部２８、ガス分散導入孔２９を介して処理ガスが供給され、ウェーハ３の処理が繰返される。
【００５０】
次に、前記給電部４７の作動について説明する。
【００５１】
前記上内輪６３、前記内輪５５、前記下内輪６６が前記固定支持筒４５に固定され、前記上外輪５６、前記下外輪５７が前記回転筒４２に固定され、該回転筒４２と一体に回転する。前記内輪５５は、前記凸部５５ａが前記ガイド溝５８に嵌合して回転することから、軸心方向の動きが規制され、又前記内輪５５の１段目の凸部が前記上外輪５６、下外輪５７の突出した部分に嵌合し回転することから、半径方向の動きが規制される。
【００５２】
更に、前記上内輪６３、前記内輪５５、前記下内輪６６と前記上外輪５６、前記下外輪５７との摺接面は前記空間７３，７４に封入された潤滑剤により潤滑される。更に、前記下内輪６６と下外輪５７間に設けられたシール構造、及び前記上内輪６３と前記上外輪５６間に設けられたシール構造により潤滑剤の漏出が抑制される。
【００５３】
前記回転筒４２が前記モータ４３で回転されることで、前記上ブラシ６９は前記上摺動リング６８に対して摺動しつつ回転し、前記中継ケーブル５１は前記上摺動リング６８、上ブラシ６９を介して前記出力ケーブル４８に電気的に接続が維持される。同様に前記下ブラシ７２は前記下摺動リング７１に対して摺動しつつ回転し、前記中継ケーブル５２は前記下摺動リング７１、前記下ブラシ７２を介して前記出力ケーブル４９に接続される。
【００５４】
而して、前記中継ケーブル５１，５２及び出力ケーブル４８，４９を介して前記静電チャックサセプタ３２に安定して電力が供給される。
【００５５】
尚、前記給電部４７は２系統の電源供給ラインの場合を示したが、３系統、４系統等の場合は、前記摺動リング、ブラシを必要系統数だけ多段に設ければよい。
【００５６】
又、前記給電部４７は固定筒、回転筒間に空間があれば設けられるので、後付けが可能であり、又上記実施の形態では、外筒が回転したが内筒が回転する場合でも実施可能であることは言う迄もない。更に、前記給電部４７はバッチ式の回転部に設けることが可能なことも言う迄もない。更に又、受電部がヒータユニット３３であり、該ヒータユニット３３が回転する構造のものでは、前記給電部４７を介して前記ヒータユニット３３に給電される。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、反応室に受電部を有する回転部が設けられ、該回転部を支持する回転中空軸と該回転中空軸内に該回転中空軸と同心に設けられた固定軸を有し、該固定軸に絶縁材の固定輪を設け、該固定輪に摺動自在に嵌合する絶縁材の回転輪を前記回転中空軸に設け、前記固定輪、回転輪の一方をセラミック材とし、該固定輪、回転輪のいずれか一方に摺動リングを設け、前記固定輪、回転輪のいずれか他方に前記摺動リングに摺接するブラシを設け、外部電源より前記ブラシ、摺動リングを介して前記受電部に電力を供給する様にしたので、基板を汚染することなく回転部への給電が可能になり、又前記固定輪と回転輪との間に形成される空間に潤滑剤が封入され、前記固定輪と回転輪との摺動面にラビリンスシール構造が設けられたので封入した潤滑剤が漏出することなく、基板の汚染が防止される等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】該実施の形態に於ける給電部の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３          ウェーハ
３１        基板載置台
３２        静電チャックサセプタ
３３        ヒータユニット
４２        回転筒
４３        モータ
４４        回転支持筒
４５        固定支持筒
４７        給電部
５１        中継ケーブル
５２        中継ケーブル
５５        内輪
５６        上外輪
５７        下外輪
６８        上摺動リング
６９        上ブラシ
７１        下摺動リング
７２        下ブラシ
７６        ラビリンス溝
【図１】
0003688243.tif 000002
【図２】
0003688243.tif 000003
【図３】
0003688243.tif 000004
【図４】
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