(57)【要約】【課題】  処理室の気密を保持する伸縮部材の温度低下を防止する。【解決手段】  処理室２０１内にヒータユニット３２７が設けられる。このヒータユニット３２７は、処理室２０１底部から挿入される支持体（駆動軸）３７６によって昇降自在に支持される。この支持体３７６の外側にベローズ（伸縮部材）２７９が設けられる。ベローズ２７９は、支持体３７６の直線軸運動を許容しつつ、支持体３７６の処理室２０１への挿入部３７８をシールする。ベローズ２７９の外側に、ベローズ２７９と空間３８８を介して、筒状加熱手段３８０をベローズ２７９と同軸的に設ける。この筒状加熱手段３８０を、ベローズ２７９の伸縮にともなって伸縮するように、はめ込み式の２つの筒状ヒータ３８１、３８２で構成する。【選択図】  図１
2006049489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記処理室に収容された基板を載置する基板載置台と、
前記処理室に昇降自在に挿入されて前記基板載置台を昇降させる駆動軸と、
前記駆動軸を覆って前記処理室への挿入部をシールする筒状の伸縮部材と
を備え、前記処理室内にガスを供給しつつ排気することにより前記基板を処理する基板処理装置であって、
前記伸縮部材の外周に、前記伸縮部材と所定の空間を介して、前記伸縮部材を加熱する筒状の加熱手段を設け、
前記筒状加熱手段を、径の異なる複数の筒状ヒータではめ込み可能に構成したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室へ駆動軸を挿入して基板載置台を昇降させる基板処理装置に係り、特にその駆動軸のシール部に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置やＬＣＤ製造装置等といった基板処理装置は、基板にガスを供給することにより基板への薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理などを行う。このような処理を行う基板処理装置として、枚葉式ＣＶＤ装置が知られている。
【０００３】
図５は、そのような従来の枚葉式熱ＣＶＤ装置の構成要素となる処理炉の概略図を示す。
処理炉は真空引き可能な処理室２０１を備える。この処理室２０１内に、ウェハ２００を載置して加熱するヒータユニット３２７が設けられる。このヒータユニット３２７は、処理室２０１の底部から挿入される昇降駆動軸体としての支持体３７６によって昇降自在に支持される。ヒータユニット３２７が上昇した処理位置（図示状態）でウェハ処理が行われ、ヒータユニット３２７が下降したウェハ搬入出位置でウェハ２００の搬入出が行われる。
この支持体３７６の外側にベローズ（筒状伸縮部材）２７９が設けられる。ベローズ２７９は、支持体３７６の処理室２０１への挿入部３７８をシールして、処理室２０２の真空状態を保持する。ベローズ２７９下部からの窒素パージを行うことで、ベローズ２７９と支持体３７６との隙間への処理ガスの回り込みを防止していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した基板処理装置の筒状伸縮部材は、その加熱手段をもっていない。このため、ガスが筒状伸縮部材部分に拡散により入り込み、温度の低い伸縮部材部分に処理ガスが接することにより、処理ガスの温度が低下し、処理ガスが固化し、低温部に付着するという問題があった。低温部の伸縮部材に処理ガスが固化付着し、伸縮部材が動いた際に固着部が剥がれて、パーティクルの発生の要因となっていた。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、筒状伸縮部材の温度低下を防止して、パーティクルの発生を抑制することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、基板を収容する処理室と、前記処理室に収容された基板を載置する基板載置台と、前記処理室に昇降自在に挿入されて前記基板載置台を昇降させる駆動軸と、前記駆動軸を覆って前記処理室への挿入部をシールする筒状の伸縮部材とを備え、前記処理室内にガスを供給しつつ排気することにより前記基板を処理する基板処理装置であって、前記伸縮部材の外周に、前記伸縮部材と所定の空間を介して、前記伸縮部材を加熱する筒状の加熱手段を設け、前記筒状加熱手段を、径の異なる複数の筒状ヒータではめ込み可能に構成したことを特徴とする基板処理装置である。
【０００６】
伸縮部材が筒状加熱手段によって加熱されるので、処理室から挿入部へ流れ込むガスが、伸縮部材に接触しても冷却されることがない。また、伸縮部材の外側に、所定の空間を介して筒状加熱手段を設けたので、所定の空間による断熱効果が発揮され、伸縮部材を有効に加熱できる。また、筒状の加熱手段を、はめ込み可能な複数の筒状ヒータで構成したので、伸縮部材の伸縮運動を許容できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、伸縮部材での処理ガスの固化を防止できるので、パーティクルの発生を抑止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
図２および図３において、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。
【０００９】
なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウェハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod ：以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図２を基準とする。すなわち、図２が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
【００１０】
図２および図３に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えており、第一の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には負圧下でウェハ２００を移載する第一のウェハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウェハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
【００１１】
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。
【００１２】
予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウェハ２００を移載する第二のウェハ移載機１２４が設置されている。第二のウェハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００１３】
図２に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリフラ合わせ装置１０６が設置されている。また、図３に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
【００１４】
図２および図３に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウェハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口１３４と、前記ウェハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップおよびウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップおよびウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００のウェハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
【００１５】
図２に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウェハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２および第二の処理炉１３７はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウェハ２００を冷却するように構成されている。
【００１６】
以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
【００１７】
未処理のウェハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図２および図３に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップおよびウェハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２がキャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウェハ出し入れ口が開放される。
【００１８】
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウェハ移載機１２４はポッド１００からウェハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウェハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウェハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
【００１９】
予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第一の搬送室１０３、第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウェハ移載機１１２は基板置き台１４０からウェハ２００をピックアップして第一の処理炉２０２に搬入する。そして、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。
【００２０】
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みのウェハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウェハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２１】
そして、第一のウェハ移載機１１２は第一の処理炉２０２から搬出したウェハ２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウェハを冷却する。
【００２２】
第一のクーリングユニット１３８にウェハ２００を移載すると、第一のウェハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウェハ２００を第一の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。
【００２３】
第一のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウェハ２００は第一のウェハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
【００２４】
冷却済みのウェハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウェハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウェハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
【００２５】
予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第二の搬送室１２１の第二のウェハ移載機１２４は基板置き台１４１からウェハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウェハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウェハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウェハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
【００２６】
以上の作動が繰り返されることにより、ウェハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉２０２および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
【００２７】
なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２でウェハ２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２でウェハ２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（または第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
【００２８】
図４に示されているように、本発明に係る処理炉２０２は、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ炉）として構成されており、被処理基板としてのウェハ（半導体ウェハ）２００を処理する処理室２０１を形成したチャンバ２２３を備えている。チャンバ２２３は上側キャップ２２４と円筒カップ２２５と下側キャップ２２６とが組み合わされて、上下の端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
【００２９】
チャンバ２２３の円筒カップ２２５の円筒壁の中間部にはゲートバルブ２４４によって開閉されるウェハ搬入搬出口２５０が水平方向に横長に開設されており、ウェハ搬入搬出口２５０は被処理基板であるウェハ２００を処理室２０１に図４に図示しないウェハ移載装置によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、ウェハ２００はウェハ移載装置によって下から機械的に支持された状態で、ウェハ搬入搬出口２５０を搬送されて処理室２０１に対して搬入搬出されるようになっている。
【００３０】
円筒カップ２２５のウェハ搬入搬出口２５０と対向する壁面の上部には、真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）に接続された排気口２３５が処理室２０１に連通するように開設されており、処理室２０１内は排気装置によって排気されるようになっている。
また、円筒カップ２２５の上部には排気口２３５に連通する排気バッファ空間２４９が円環状に形成され、カバープレート２４８とともにウェハ２００の前面に対し、均一に排気が行われるように作用している。
なお、カバープレート２４８は、ウェハ２００のエッジ部を覆うように一部のサセプタ（基板保持手段）２１７上に延在しており、ウェハ２００のエッジ部に成膜されるＣＶＤ膜を制御するために用いられる。
【００３１】
チャンバ２２３の上側キャップ２２４には処理ガスを供給するシャワーヘッド２３６が一体的に組み込まれている。すなわち、上側キャップ２２４の天井壁にはガス供給管２３２が挿入されており、各ガス供給管２３２には例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスＡ、Ｂを導入するため開閉バルブ２４３、流量制御装置（マスフローコントローラ＝ＭＦＣ）２４１からなるガス供給装置が接続されている。上側キャップ２２４の下面には円板形状に形成されたシャワープレート（以下、プレートという。）２４０がガス供給管２３２から間隔を置いて水平に固定されており、プレート２４０には複数個のガス吹出口（以下、吹出口という。）２４７が全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。
上側キャップ２２４の内側面とプレート２４０の上面とが画成する内側空間によってバッファ室２３７が形成されており、バッファ室２３７はガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０を全体的に均等に拡散させて各吹出口２４７から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
【００３２】
チャンバ２２３の下側キャップ２２６の中心には挿通孔２７８が円形に開設されており、挿通孔２７８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸２７６が処理室２０１に下方から挿通されている。支持軸２７６はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構（昇降手段）２６８によって昇降されるようになっている。
【００３３】
支持軸２７６の上端には加熱ユニット２５１が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット２５１は支持軸２７６によって昇降されるようになっている。すなわち、加熱ユニット２５１は円板形状に形成された支持板２５８を備えており、支持板２５８は支持軸２７６の上端開口に同心円に固定されている。支持板２５８の上面には支柱を兼ねる複数本の電極２５３が垂直に立脚されており、これら電極２５３の上端間には円板形状に形成され複数領域に分割制御されるヒータ（加熱手段）２０７が架橋されて固定されている。これら電極２５３に対する電気配線２５７は支持軸２７６の中空部内を挿通されている。
また、ヒータ２０７の下方には反射板２５２が支持板２５８に固定されて設けられ、ヒータ２０７から発せられた熱をサセプタ２１７側に反射させて、効率のよい加熱に作用している。
【００３４】
また、温度検出手段である放射温度計２６４が、支持軸２７６の下端から導入され、放射温度計２６４の先端がサセプタ２１７の裏面に対し所定の隙間を設けて設置されている。放射温度計２６４は、石英からなるロッドと光ファイバとの組み合わせから構成され、サセプタ２１７の裏面（例えばヒータ２０７の分割領域に対応する裏面）から発せられる放射光を検出し、サセプタ２１７の裏面温度を算出するのに用いられ（予め取得したウェハ２００とサセプタ２１７の温度の関係によりウェハ２００の温度を算出することも可能）、この算出結果に基づきヒータ２０７の加熱具合を制御している。
【００３５】
下側キャップ２２６の挿通孔２７８の支持軸２７６の外側には、支持軸２７６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸２７７が同心円に配置されて処理室２０１に下方から挿通されており、回転軸２７７はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構２６８によって支持軸２７６と共に昇降されるようになっている。回転軸２７７の上端には回転ドラム２２７が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム２２７は回転軸２７７によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム２２７はドーナツ形の平板に形成された回転板２２９と、円筒形状に形成された回転筒２２８を備えており、回転板２２９の内周縁辺部が円筒形状の回転軸２７７の上端開口に固定されて、回転板２２９の上面の外周縁辺部に回転筒２２８が同心円に固定されている。回転ドラム２２７の回転筒２２８の上端には炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形状に形成されたサセプタ２１７が回転筒２２８の上端開口を閉塞するように被せられている。
【００３６】
図４に示されているように、回転ドラム２２７にはウェハ昇降装置２７５が設置されている。ウェハ昇降装置２７５は円形リング形状に形成された２つの昇降リングのそれぞれに突上ピン（基板突上手段）２６６、２７４を突設したものから構成されており、下側の昇降リング（以下、回転側リングという。）は回転ドラム２２７の回転板２２９の上に支持軸２７６と同心円に配置されている。回転側リングの下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、回転側ピンという。）２７４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各回転側ピン２７４は回転板２２９に回転筒２２８と同心円の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔２５５にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン２７４の長さは回転側リングを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウェハのサセプタ上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン２７４の下端は処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に離着座自在に対向されている。
【００３７】
加熱ユニット２５１の支持板２５８には円形リング形状に形成されたもう一つの昇降リング（以下、ヒータ側リングという。）が支持軸２７６と同心円に配置されている。ヒータ側リングの下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、ヒータ側ピンという。）２６６が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各ヒータ側ピン２６６は支持板２５８に支持軸２７６と同心円の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔２５４にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。これらのヒータ側ピン２６６の長さはヒータ側リングを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、その下端が回転側リングの上面に適度のエアギャップを置いて対向されている。つまり、これらのヒータ側ピン２６６は回転ドラム２２７の回転時に回転側リングに干渉しないようになっている。
【００３８】
また、ヒータ側リングの上面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突上ピン（以下、突上部という。）２６６が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向上向きに突設されており、突上部２６６の上端はヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６に対向するようになっている。これらの突上部２６６の長さはヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を下から挿通してサセプタ２１７に載置されたウェハ２００をサセプタ２１７から水平に浮かせるように互いに等しく設定されている。また、これらの突上部２６６の長さはヒータ側リングが支持板２５８に着座した状態において、その上端がヒータ２０７の上面から突出しないように設定されている。つまり、これらの突上部２６６は回転ドラム２２７の回転時にサセプタ２１７に干渉しないように、かつ、ヒータ２０７の加熱を妨げないようになっている。
【００３９】
図４に示されているように、チャンバ２２３は複数本の支柱２８０によって水平に支持されている。これらの支柱２８０には各昇降ブロック２８１がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック２８１間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降される昇降台２８２が架設されている。昇降台２８２の上にはサセプタ回転装置が設置されており、サセプタ回転装置とチャンバ２２３との間にはベローズ２７９が、回転軸２７７の外側を気密封止するように介設されている。
【００４０】
昇降台２８２に設置されたサセプタ回転機構（回転手段）２６７にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて回転軸２７７として構成されている。サセプタ回転機構２６７はハウジング２８３を備えており、ハウジング２８３が昇降台２８２の上に垂直方向上向きに据え付けられている。ハウジング２８３の内周面には電磁石（コイル）によって構成された固定子（ステータ）２８４が固定されている。すなわち、固定子２８４はコイル線材（エナメル被覆銅線）２８６が鉄心（コア）２８５に巻装されて構成されている。コイル線材２８６には図示しないリード線がハウジング２８３の側壁に開設された図示しない挿通孔を挿通して電気的に接続されており、固定子２８４はブラシレスＤＣモータのドライバ（図示せず）から電力をコイル線材２８６にリード線を通じて供給されることにより、回転磁界を形成するように構成されている。
【００４１】
固定子２８４の内側には回転子（ロータ）２８９がエアギャップ（隙間）を設定されて同心円に配置されており、回転子２８９はハウジング２８３に上下のボールベアリング２９３を介して回転自在に支承されている。すなわち、回転子２８９は円筒形状の本体２９０と鉄心（コア）２９１と複数個の永久磁石２９２とを備えており、本体２９０には回転軸２７７がブラケット２８８によって一体回転するように固定されている。鉄心２９１は本体２９０に嵌合されて固定されており、鉄心２９１の外周には複数個の永久磁石２９２が周方向に等間隔に固定されている。鉄心２９１と複数個の永久磁石２９２とによって環状に配列された複数の磁極が形成されており、固定子２８４の形成する回転磁界が複数個の磁極すなわち永久磁石２９２の磁界を切ることにより、回転子２８９が回転するようになっている。
【００４２】
上下のボールベアリング２９３は回転子２８９の本体２９０の上下端部にそれぞれ設置されており、上下のボールベアリング２９３には本体２９０の熱膨張を吸収するための隙間が適宜設定されている。このボールベアリング２９３の隙間は本体２９０の熱膨張を吸収する一方で、最小のがたつきに抑制するために、５〜５０μｍに設定されている。なお、ボールベアリングの隙間とはボールをアウタレースまたはインナレースのいずれか片側に寄せた場合に反対側に発生する隙間を意味している。
【００４３】
固定子２８４と回転子２８９との対向面には二重筒壁を構成する外側と内側の囲い部材であるカバー２８７とが互いに対向されて、ハウジング２８３の内周面と本体２９０の外周面とにそれぞれ固定されており、それぞれのカバー２８７との間には所定のエアギャップ（隙間）が設定されている。カバー２８７は非磁性体であるステンレス鋼が使用されて、筒壁の厚さが極薄い円筒形状にそれぞれ形成されており、円筒の上下開口端においてハウジング２８３および本体２９０に電子ビーム溶接によって全周にわたって確実かつ均一に固着されている。カバー２８７は非磁性体であるステンレス鋼で極薄く形成されているため、磁束の拡散を防止してモータ効率の低下を防止するばかりでなく、固定子２８４のコイル線材２８６および回転子２８９の永久磁石２９２の腐食を防止することができ、かつまた、コイル線材２８６等による処理室２０１の内部の汚染を確実に防止することができる。カバー２８７は固定子２８４を気密シール状態に囲うことにより、固定子２８４を真空雰囲気となる処理室２０１の内部から完全に隔絶している。
【００４４】
また、サセプタ回転装置には磁気式ロータリーエンコーダ２９４が設置されている。すなわち、磁気式ロータリーエンコーダ２９４は磁性体からなる被検出体としての被検出リング２９６を備えており、被検出リング２９６は鉄等の磁性体が使用されて円形リング形状に形成されている。被検出リング２９６の外周には被検出部としての歯が多数個環状に配列されている。
【００４５】
ハウジング２８３の被検出リング２９６の対向位置には被検出リング２９６の被検出部である各歯を検出する磁気センサ２９５が設置されている。磁気センサ２９５の先端面と被検出リング２９６の外周面との隙間（センサギャップ）は、０．０６〜０．１７ｍｍに設定されている。磁気センサ２９５は被検出リング２９６の回転にともうこれらの対向位置における磁束変化を磁気抵抗素子によってそれぞれ検出するように構成されている。磁気センサ２９５の検出結果はブラシレスＤＣモータすなわちサセプタ回転機構２６７の駆動制御部３０２に送信されて、サセプタ２１７の位置認識に使用されるとともに、サセプタ２１７の回転量の制御に使用される。なお、本処理炉２０２は、ガス制御部３０１、駆動制御部３０２、加熱制御部３０３、温度検出部３０４、等から構成される主制御部３００を有する。ガス制御部３０１はＭＦＣ２４１、開閉バルブ２４３に接続され、ガス流量、供給を制御する。駆動制御部３０２はサセプタ回転機構２６７、昇降ブロック２８１に接続され、これらの駆動を制御する。加熱制御部３０３は配線２５７を介しヒータ２０７に接続され、ヒータ２０７の加熱具合を制御する。温度検出部３０４は放射温度計２６４に接続され、サセプタ２１７の温度を検出し、加熱制御部３０３と連携してヒータ２０７の加熱制御に用いられる。
【００４６】
次に、以上の構成に係る処理炉の作用を説明することにより、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法における成膜工程について説明する。
【００４７】
ウェハ２００の搬出搬入に際しては、回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６によって下限位置に下降される。すると、ウェハ昇降装置２７５の回転側ピン２７４の下端が処理室２０１の底面すなわち下側キャップ２２６の上面に突合するため、回転側リングが回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リングはヒータ側ピン２６６を突き上げることにより、ヒータ側リングを持ち上げる。ヒータ側リングが持ち上げられると、ヒータ側リングに立脚された三本の突上部２６６がヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６を挿通して、サセプタ２１７の上面に載置されたウェハ２００を下方から支持してサセプタ２１７から浮き上がらせる。
【００４８】
ウェハ昇降装置２７５がウェハ２００をサセプタ２１７の上面から浮き上がらせた状態になると、ウェハ２００の下方空間すなわちウェハ２００の下面とサセプタ２１７の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、図４に図示しないウェハ移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザがウェハ搬入搬出口２５０からウェハ２００の挿入スペースに挿入される。ウェハ２００の下方に挿入されたツィーザは上昇することによりウェハ２００を移載して受け取る。ウェハ２００を受け取ったツィーザはウェハ搬入搬出口２５０を後退してウェハ２００を処理室２０１から搬出する。そして、ツィーザによってウェハ２００を搬出したウェハ移載機は、処理室２０１の外部の空ウェハカセット等の所定の収納場所にウェハ２００を移載する。
【００４９】
次いで、ウェハ移載機は実ウェハカセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理するウェハ２００をツィーザによって受け取って、ウェハ搬入搬出口２５０から処理室２０１に搬入する。ツィーザはウェハ２００をサセプタ２１７の上方においてウェハ２００の中心がサセプタ２１７の中心と一致する位置に搬送する。ウェハ２００を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することによりウェハ２００をサセプタ２１７に移載する。ウェハ２００をウェハ昇降装置２７５に受け渡したツィーザは、ウェハ搬入搬出口２５０から処理室２０１の外へ退出する。ツィーザが処理室２０１から退出すると、ウェハ搬入搬出口２５０はゲートバルブ（仕切弁）２４４によって閉じられる。
【００５０】
ゲートバルブ２４４が閉じられると、処理室２０１に対して回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１が回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２によって上昇される。回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１の上昇により、突上ピン２６６、２７４が回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１に対し相対的に下降し、図４に示されているように、ウェハ２００はサセプタ２１７の上に完全に移載された状態になる。回転軸２７７および支持軸２７６は突上部２６６の上端がヒータ２０７の下面に近接する高さになる位置にて停止される。このときの回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１の位置が成膜位置となる。
【００５１】
一方、処理室２０１が排気口２３５に接続された排気装置（図示せず）によって排気される。この際、処理室２０１の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ２７９によって隔絶されている。
【００５２】
続いて、回転ドラム２２７が回転軸２７７を介してサセプタ回転機構２６７によって回転される。すなわち、サセプタ回転機構２６７が運転されると、固定子２８４の回転磁界が回転子２８９の複数個の磁極の磁界を切ることにより、回転子２８９が回転するため、回転子２８９に固定された回転軸２７７によって回転ドラム２２７が回転する。この際、サセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリーエンコーダ２９４によって回転子２８９の回転位置が時々刻々と検出されて駆動制御部３０２に送信され、この信号に基づいて回転速度等が制御される。
【００５３】
回転ドラム２２７の回転中には、回転側ピン２７４は処理室２０１の底面から離座し、ヒータ側ピン２６６は回転側リングから離座しているため、回転ドラム２２７の回転がウェハ昇降装置２７５に妨げられることはなく、しかも、加熱ユニット２５１は停止状態を維持することができる。すなわち、ウェハ昇降装置２７５においては、回転側リングと回転側ピン２７４が回転ドラム２２７と共に回転し、ヒータ側リングとヒータ側ピン２６６が加熱ユニット２５１と共に停止した状態になっている。
【００５４】
ウェハ２００の温度が処理温度まで上昇し、排気口２３５の排気量および回転ドラム２２７の回転作動が安定した時点で、図４に実線矢印で示されているように、処理ガス２３０が供給管２３２に導入される。ガス供給管２３２に導入された処理ガス２３０は、ガス分散空間として機能するバッファ室２３７に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して、シャワープレート２４０の各ガス吹出口２４７からそれぞれが略均等な流れになって、ウェハ２００に向かってシャワー状に吹き出す。吹出口２４７群からシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はカバープレート２４８の上方空間を通って、排気バッファ空間２４９を経由して排気口２３５に吸い込まれて排気されて行く。
【００５５】
この際、回転ドラム２２７に支持されたサセプタ２１７の上のウェハ２００は回転しているため、吹出口２４７群からシャワー状に吹き出した処理ガス２３０はウェハ２００の全面にわたって均等に接触する状態になる。処理ガス２３０がウェハ２００の全面にわたって均等に接触するため、ウェハ２００に処理ガス２３０によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウェハ２００の全面にわたって均一になる。
【００５６】
また、加熱ユニット２５１は支持軸２７６に支持されることにより回転しない状態になっているため、回転ドラム２２７によって回転されながら加熱ユニット２５１によって加熱されるウェハ２００の温度分布は全面にわたって均一に制御される。このようにウェハ２００の温度分布が全面にわたって均一に制御されることにより、ウェハ２００に熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布はウェハ２００の全面にわたって均一に制御される。
なお、一例まで、本実施例の処理炉２０２にて処理される処理条件は、ポリシリコン膜の成膜において、ウェハ温度６１０℃、ガス種およびガス供給量は、ＳｉＨ4：０．３ｓｌｍ、ＰＨ3：０．３ｓｌｍ、処理圧力は３６０００Ｐａである。
【００５７】
予め選定された所定の処理時間が経過すると、サセプタ回転機構２６７の運転が停止される。この際、サセプタ２１７すなわち回転子２８９の回転位置はサセプタ回転機構２６７に設置された磁気式ロータリーエンコーダ２９４によって時々刻々と監視されているため、サセプタ２１７は予め設定された回転位置において正確に停止される。すなわち、突上部２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６は正確かつ再現性よく合致される。
【００５８】
サセプタ回転機構２６７の運転が停止されると、前述に示されているように、回転ドラム２２７および加熱ユニット２５１は回転軸２７７および支持軸２７６を介して昇降台２８２によって搬入搬出位置に下降される。前述したように、下降の途中において、ウェハ昇降装置２７５の作用によりウェハ２００をサセプタ２１７の上から浮き上げる。この際、突上部２６６とヒータ２０７およびサセプタ２１７の挿通孔２５６とは正確かつ再現性よく合致されているため、突上部２６６がサセプタ２１７およびヒータ２０７を突き上げる突き上げミスが発生することはない。
【００５９】
以降、前述した作業が繰り返されることにより、次のウェハ２００にＣＶＤ膜が成膜処理されて行く。
【００６０】
ところで、上述したＣＶＤ炉では、低温部のベローズ２７９に処理ガスが固化付着し、ベローズが動いた際に固着部が剥がれて、パーティクルの要因となるという問題があったことは前述した通りである。そこで、実施の形態では、ベローズを加熱することによって、そのような問題を解決している。
【００６１】
図１は、そのような実施の形態による枚葉式ＣＶＤ炉の概略断面図である。このＣＶＤ炉は、図４で説明したＣＶＤ炉との基本構成は同じである。主に異なる点は、筒状加熱手段３８０が設けられている点である。
なお、図１では、炉の説明を簡略化するために、回転機構を省略し、昇降機構のみとしており、図４の回転ドラム２２７に設けられる支持軸２７６と回転軸２７７は、ヒータユニット３２７に設けられる支持体３７６として一体化されている場合を示しているが、本実施の形態は回転機構が設けられている場合にも共通する。
以下に図１の概略構成を説明するが、図４を用いて説明した部分と同じ部分には同符号を付して、説明を簡略化する。
【００６２】
枚葉式ＣＶＤ炉はチャンバ２２３を有する。チャンバ２２３は、ウェハ２００を搬送室からチャンバ２２３の処理室２０１に搬入するためのウェハ搬入搬出口２５０を有する。また、処理室２０１に処理ガスを供給するガス供給管２３２と、ガスを排気するための排気口２３５とが設けられる。ガス供給管２３２が設けられる処理室２０１の上部にはプレート２４０が設けられる。
【００６３】
処理室２０１内に、処理室２０１に収容されたウェハ２００を載置する基板載置台としてのヒータユニット３２７が設けられる。このヒータユニット３２７は、サセプタ２１７およびヒータ２０７を備える。サセプタ２１７は、その表面にウェハ２００を載置するとともに、載置した状態でヒータ２０７からの熱を均一化して、ウェハ２００を加熱する。
ヒータユニット３２７は、中空体から構成され、上部にサセプタ２１７を装着するユニット筒３２８を有し、ユニット筒３２８の底部に設けた底板２２９に筒状の支持体３７６を有する。この支持体３７６によってヒータユニット３２７は昇降されるようになっている。ヒータユニット３２７は、そのユニット筒３２８にサセプタ２１７が装着されることにより密閉構造となる。
【００６４】
カバープレート２４８は、ヒータユニット３２７が成膜位置に上昇したときは、チャンバ２２３内側の段差部に設けた保持ピン３７５からヒータユニット３２７に移載されて、サセプタ２１７上のウェハ２００の周辺部を覆うようになっている。また、カバープレート２４８は、ヒータユニット３２７がウェハ搬入搬出位置に向かって下降したときは、保持ピン３７５に移載されて、ヒータユニット３２７から降ろされるようになっている。
【００６５】
中空体をしたヒータユニット３２７の内部に、底板２２９に支持された支持板２５８によって加熱ユニット２５１が固定されている。加熱ユニット２５１は、サセプタ２１７に対向する位置にヒータ２０７を有する。このヒータ２０７の下方には複数枚積層された反射板２５２が設けられ、ヒータ２０７から発せられた熱をサセプタ２１７側に反射させて、加熱効率を向上させている。
【００６６】
上述した支持体３７６は、チャンバ２２３の底部中央に設けた挿通孔２７８から処理室２０１内に挿入されて、処理室２０１内のヒータユニット３２７を支持するとともに、直線軸運動をしてヒータユニット３２７を処理室２０１内で昇降させる。支持体３７６の外側に支持体３７６を覆う筒状伸縮部材としての筒状ベローズ２７９が設けられる。このベローズ２７９の上端はチャンバ２２３底部の挿入孔２７８のまわりに固着され、下端は昇降台２８２に固着される。ベローズ２７９は、支持体３７６の直線軸運動を許容しつつ、支持体３７６の処理室２０１への挿入部３７８をシールして、処理室２０１内の気密性を保つ。
【００６７】
なお、昇降台２８２には、パージガス供給管３８５が挿入され、ベローズ２７９下部からのベローズ２７９と支持体３７６との隙間（以下ベローズ部分）３５７に窒素パージを行うことで、ベローズ部分３５７への処理ガスの回り込みを防止するようになっている。
【００６８】
上述したベローズ２７９の外側に、筒状のベローズ２７９を加熱する加熱源となる筒状加熱手段３８０を設ける。この筒状加熱手段３８０は、ベローズ２７９と所定の空間３８８を介して、ベローズ２７９と同軸的に設ける。筒状加熱手段３８０は、例えば、外側に設けた筒状反射板３８０ａと、この筒状反射板３８０ａの内側に貼り付けたヒータ３８０ｂとから構成することができる。
【００６９】
筒状加熱手段３８０は、ベローズ２７９の伸縮にともなって伸縮するようにはめ込み式の径の異なる２つの筒状ヒータ３８１、３８２で構成する。２つの筒状ヒータ３８１、３８２は、例えば、ヒータユニット３２７の底板２２９に垂設した上部円筒ヒータ３８１と、昇降台２８２に立設した下部円筒ヒータ３８２とで構成する。図示例では、上部円筒ヒータ３８１の内径を下部円筒ヒータ３８２の外径よりも大きくしているが、逆に下部円筒ヒータ３８２の内径を上部円筒ヒータ３８１の外径よりも大きくしてもよい。
【００７０】
次に、上述したような筒状加熱手段３８０を備えたＣＶＤ炉の構成における作用を説明する。
処理ガスを処理室２０１内に流して、ウェハ２００を加熱して成膜するＣＶＤ炉において、ベローズ２７９が筒状加熱手段３８０によって加熱されているので、高温の処理ガスがベローズ部分３５７内に拡散してベローズ２７９に接しても、冷却されることがない。従って、ベローズ部分３５７で処理ガスが経時変化を起こすこともなく、ベローズ２７９の内側に副生成物が固化して付着することもない。その結果、ベローズ２７９内におけるパーティクルの発生を抑止でき、安定な成膜工程を行うことができる。
【００７１】
また、筒状加熱手段３８０を、ベローズ２７９の外側にベローズ２７９と同軸的に設けるとともに、はめ込み式の上下の筒状ヒータ３８１、３８２で構成したので、ベローズ２７９が上下に伸縮運動しても、ヒータ３８１、３８２が、その伸縮運動を干渉することがなく、ヒータユニット３２７の円滑な昇降を確保できる。
【００７２】
また、ベローズ２７９の外側に、ベローズ２７９と所定の空間３８８を介して、筒状ヒータ３８１、３８２を設けたことにより、所定の空間３８８による断熱効果が発揮されるので、はめ込み式の筒状ヒータ３８１、３８２間に隙間があっても、ベローズ２７９を有効に加熱できる。
【００７３】
また、ベローズ２７９は、支持体３７６の昇降にともなって伸縮する。そのため、加熱源となるベローズ加熱用のヒータ３８０ｂが断線するなどの不具合が生じるおそれがあり、ヒータを直接ベローズ２７９に貼り付けることは困難である。この点で、実施の形態では、ベローズ２７９に直接貼り付けるのではなく、伸縮しない筒状反射板３８０ａにヒータ３８０ｂを貼り付けるているので、ヒータ３８０ｂの貼付けは容易である。
【００７４】
なお、実施の形態では、ベローズ加熱用の筒状加熱手段を、はめ込み式の径の異なる２つの筒状ヒータ３８１、３８２で構成したが、支持可能であれば、３つ以上の筒状ヒータで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態による処理炉の概略断面図である。
【図２】実施の形態による基板処理装置の部分平断面図である。
【図３】実施の形態による基板処理装置の部分縦断面図である。
【図４】実施の形態による処理炉の概略を示す概略断面図である。
【図５】従来の処理炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
２００    ウェハ（基板）
２１０    処理室
３２７    ヒータユニット（基板載置台）
３７６    支持体（駆動軸）
２７９    ベローズ（伸縮部材）
２３２    ガス供給管
２３５    排気口
３８０    筒状加熱手段
３８１、３８２  筒状ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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