(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上させながら回転させる基体の浮上装置が、該基体を浮上させる浮上用細孔群と、該基体を装置中央で固定するセンタリング用細孔群と、該基体を装置中央で回転させる回転用細孔群と、該基体の高速回転時のぶれを抑える補助細孔群と、から構成される浮上ユニットを有することを特徴とする基体の浮上装置。
【請求項２】
前記細孔群を構成する細孔は、前記浮上ユニットの表面に配され、前記浮上装置の表面に対して適当な角度で傾いており、該傾きの方向に気流を噴出することを特徴とする請求項１に記載の基体の浮上装置。
【請求項３】
前記浮上用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記基体の回転軸と交差する点を原点とし、該浮上ユニットの表面を９０度ごとに４つのエリアに分割したとき、１つのエリア内に配置される各細孔の傾きの方向を、対角線と平行で、該浮上ユニットの中心に向けて設けてあることを特徴とする請求項２に記載の基体の浮上装置。
【請求項４】
前記センタリング用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記基体の外周と同様の位置および外周から適当な距離外の位置に、それらを交互に適当な角度おきに設けてあり、該細孔の傾きの方向が該浮上ユニットの中心に向けて設けてあることを特徴とする請求項２に記載の基体の浮上装置。
【請求項５】
前記回転用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記浮上ユニット表面の中心から基体半径より小さな半径の円に接線を引き、接線から接線方向へ適当な距離だけ離れた位置に、細孔の向きは接線方向とし、互いに反対方向を向くように設けてあることを特徴とする請求項２に記載の基体の浮上装置。
【請求項６】
前記補助細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、該細孔の傾きの方向を前記浮上ユニットの中心に向け、前記回転用細孔群を構成する細孔の位置より、該浮上ユニットの中心から外側の半径の円周上に設けたことを特徴とする請求項２に記載の基体の浮上装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基体の浮上装置を備え、大気圧又は減圧のいずれかの雰囲気中において、該基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上および回転させながら、光を用いた加熱手段によって該基体の表面を加熱することを特徴とする基体浮上型の加熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基体の浮上装置を備え、大気圧又は減圧のいずれかの雰囲気中において、該基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上および回転させながら、該基体の表面上に堆積物を形成することを特徴とする基体浮上型の製膜装置。
【請求項９】
前記基体の表面に製膜用ガスを吹き付けるノズルの内径と該基体の外径とをほぼ同じ値とし、ガスを吹き出す該ノズルの先端と該基体の表面との間隔を２ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項８に記載の基体浮上型の製膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基体の浮上装置並びに基体浮上型の加熱装置及び製膜装置に係る。より詳細には、基体を浮上させたとき、回転軸や面ぶれが小さく安定した浮上状態を実現できる基体の浮上装置と、この基体の浮上装置を備えることで、基体表面の清浄度を保持した状態で基体の加熱処理や膜形成が可能な基体浮上型の加熱装置及び製膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの高機能化に伴ない、微細化、高集積化がさらに促進され、その製造技術のよりいっそうの高度化が求められている。特に、ウェハを表面処理することによって形成される最先端の半導体デバイスの一つであるＵＬＳＩは、二十一世紀初頭にはＧbit時代を迎えようとしている。しかし、現在の製造技術の延長だけでは、今後製造が予定されている数ＧbitクラスのＤＲＡＭは、安定した製造および供給が困難になりつつある。何故ならば、数ＧbitクラスのＤＲＡＭのような、高機能な性能を有する高品質なデバイスを連続的に安定に量産するためには、デバイス製造におけるウェハ表面処理プロセスにおいて、プロセスパラメータがより完全に制御され、さらにウェハ表面上に、汚染につながるいかに超微細な異物をも存在させない技術が必要となるからである。従来の装置では、サセプタ上にウェハを接触状態で載せて、非接触面側に対してウェハ表面処理を行っていたが、この方式ではウェハ表面への汚染を低減するのは困難となりつつある。さらに、製造する半導体デバイスの容量が増すにつれて、使用する基体としてのウェハの口径が大きくなる（６４ＭＤＲＡＭ製造時は直径１２ｉｎｃｈのウェハが必須）ため、従来のウェハ表面処理装置では、基体表面の温度分布や基体上に薄膜を形成するため用いる原料の濃度分布が生じないように制御するのは極めて難しくなりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基体を浮上させたとき、回転軸や面ぶれが小さく安定した浮上状態が得られる基体の浮上装置と、基体表面の清浄度を保持した状態で膜形成が可能であり、かつ、基体表面の温度分布や基体上に薄膜を形成するため用いる原料の濃度分布が小さく、広範囲で均一な膜厚分布を有する膜形成が可能な基体浮上型の加熱装置及び製膜装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の基体の浮上装置は、円盤状の基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上させながら回転させる基体の浮上装置が、該基体を浮上させる浮上用細孔群と、該基体を装置中央で固定するセンタリング用細孔群と、該基体を装置中央で回転させる回転用細孔群と、該基体の高速回転時のぶれを抑える補助細孔群と、から構成される浮上ユニットを有することを特徴とする。上記特徴により、浮上ユニットが有する特定の中心軸において、基体を浮上させながら、回転軸が変動しないように基体を回転させることができると共に、回転によって生じる基体の面ぶれを抑えることができる。その結果、気流以外の何物にも非接触の状態で、基体を安定した回転状態に保持することが可能な基体の浮上装置がえられる。
【０００５】
上記特徴において、前記細孔群を構成する細孔は、前記浮上ユニットの表面に配され、前記浮上装置の表面に対して適当な角度で傾いており、該傾きの方向に気流を噴出することにより、基体に対して浮上力を与えることができる。その結果、細孔群を構成する各細孔を適宜配置することにより、基体に対して浮上制御、センタリング制御、回転制御、及び面ぶれ制御が可能となる。
【０００６】
また上記特徴において、前記浮上用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記基体の回転軸と交差する点を原点とし、該浮上ユニットの表面を９０度ごとに４つのエリアに分割したとき、１つのエリア内に配置される各細孔の傾きの方向を、対角線と平行で、該浮上ユニットの中心に向けて設けてあるため、浮上ガス供給量を適宜調整することで、１ｍｍ以上の浮上高さがえられると共に、基体の傾きを約５×１０-3ｒａｄ以下に、また基体の横ぶれを約１０ｍｍ以下に抑えることが可能となる。
【０００７】
さらに上記特徴において、前記センタリング用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記基体の外周と同様の位置および外周から適当な距離外の位置に、それらを交互に適当な角度おきに設けてあり、該細孔の傾きの方向が該浮上ユニットの中心に向けて設けてあるため、センタリングガス供給量を適宜調整することで、任意の浮上高さにおいて、基体の横ぶれを約５ｍｍ以下に抑えることが可能となる。
【０００８】
またさらに上記特徴において、前記回転用細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、前記浮上ユニット表面の中心から基体半径より小さな半径の円に接線を引き、接線から接線方向へ適当な距離だけ離れた位置に、細孔の向きは接線方向とし、互いに反対方向を向くように設けてあるため、回転ガス供給量を適宜調整することで、基体の回転速度が変更でき、かつ、約３０００ｒｐｍという高速回転も可能となる。そして、基体の回転速度を上げることにより、基体の面ぶれ及び基体の傾きを減少できる。
【０００９】
特に、細孔の向きは接線方向とし、互いに反対方向を向くように設けたことにより、前記円盤状の基体に対して時計回りと反時計回りの回転を安定して制御できる。
【００１０】
また上記特徴において、前記補助細孔群は、前記浮上ユニットの表面に配され、細孔が、該細孔の傾きの方向を前記浮上ユニットの中心に向け、前記回転用細孔群を構成する細孔の位置より、該浮上ユニットの中心から外側の半径の円周上に設けたことにより、基体を回転させた場合、回転速度が増したとき基体が浮上装置外（換言すれば、浮上ユニット外）に飛び出すのを防ぐことが可能となる。また、基体回転時に生じる基体の面ぶれや基体の傾きを抑える作用もある。
【００１１】
本発明に係る基体浮上型の加熱装置は、前記基体の浮上装置を備え、大気圧又は減圧のいずれかの雰囲気中において、該基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上および回転させながら、光を用いた加熱手段によって該基体の表面を加熱することにより、基体表面の清浄度を保持した状態で基体の加熱処理処理ができるとともに、基体表面に生じる温度分布も抑えることが可能となる。
【００１２】
本発明に係る基体浮上型の製膜装置は、前記基体の浮上装置を備え、大気圧又は減圧のいずれかの雰囲気中において、該基体の裏面に気流を吹き付けて該基体を浮上および回転させながら、該基体の表面上に堆積物を形成することにより、基体表面の清浄度を保持した状態で膜形成ができる。その結果、膜中に含まれる不純物や欠陥の少ない製膜が可能となる。
【００１３】
また上記特徴において、前記基体の表面に製膜用ガスを吹き付けるノズルの内径と該基体の外径とをほぼ同じ値とし、ガスを吹き出す該ノズルの先端と該基体の表面との間隔を２ｍｍ以下とすることにより、基体上に薄膜を形成するため用いる原料の濃度分布が小さく、広範囲で均一な製膜の可能な、基体浮上型の製膜装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る基体の浮上装置の一例を示す模式的な断面図である。図１に示した基体の浮上装置１００は、浮上ユニット１０１、浮上ユニット１０１の外周に設けたテーブル１０２、浮上ユニット１０１とテーブル１０２を載置した支持台１０３、浮上ガス供給口１０４、センタリングガス供給口１０５、回転ガス供給口１０６、補助ガス供給口１０７、排気口１０８、吸引口１０９、浮上ユニット１０１に設けた複数個の細孔１１０などから構成されている。
【００１５】
特に、浮上ユニット１０１に設けた複数個の細孔１１０は、図２に示すような構造を有している。すなわち、各細孔は、ガス排出口に向かって浮上ユニット１０１の表面に対して一定の角度で傾いている点が特徴である。図２は、細孔が浮上ユニット１０１の表面に対して２２度の角度で傾いた場合であり、図中に示した矢印の方向が細孔の向きである。この傾きを任意の方向に設定しガスを排出することにより、基体に対して浮上力を与えると共に、一定の方向の力を付与することが可能となる。
【００１６】
図２は、本発明に係る基体の浮上ユニットの平面図と、浮上ユニットに設けた細孔の断面図である。
【００１７】
図２に示した複数個の細孔２１０は、総て同一の形状であり、細孔の内径がガス供給口側に比べてガス排出口側で細くなっているが、各細孔の形状は異なっても構わないし、各細孔の内径も任意で設定して良いことは言うまでもない。
【００１８】
また、図２の浮上ユニット２０１に設けた複数個の細孔２１０は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すとおり４つの細孔群から構成されている。すなわち、図３（ａ）は浮上用細孔群、図３（ｂ）はセンタリング用細孔群および補助用細孔群、図３（ｃ）は回転用細孔群である。
【００１９】
図３（ａ）に示した浮上用細孔群は、浮上ユニット１０１の表面に配され、細孔３１０ａが、基体の回転軸と交差する点を原点とし、浮上ユニット３０１の表面を９０度ごとに４つのエリアに分割したとき、１つのエリア内に配置される各細孔の傾きの方向を、対角線と平行で、浮上ユニット３０１の中心に向けて設けた構成からなる。図３（ａ）の場合、各細孔は１０ｍｍおきに設けてあり、一つのエリアで２５個（全体で１００個）配した。
【００２０】
図３（ｂ）に示したセンタリング用細孔群は、浮上ユニット３０１の表面に配され、細孔３１０ｂ、３１０ｃが、前記基体の外周と同様の位置および外周から１ｍｍ外の位置に、それらを交互に１５度おきに設けてあり、該細孔の傾きの方向が該浮上ユニットの中心に向けて設けた構成からなる。しかし、基体の外周から外の位置に細孔を配する場合の距離は１ｍｍに、２種類の細孔間の角度は１５度に、それぞれ限定されるものではなく、細孔から噴出させるガス流量やガス圧力などによって適宜決められる値であることは言うまでもない。
【００２１】
図３（ｃ）に示した回転用細孔群は、浮上ユニット３０１の表面に配され、細孔３１０ｄが、前記浮上ユニット３０１表面の中心から半径３０ｍｍの円に接線を引き、接線から接線方向へ距離５ｍｍだけ離れた位置に、細孔の向きは接線方向とし、互いに反対方向を向くように設けた構成からなる。しかし、細孔を設ける場合に用いた円の半径は、基体の半径より小さければ構わない。また、細孔を設ける位置が、接線から接線方向へ離れる距離は５ｍｍに限定されるものでもない。これらの最適な値は、細孔から噴出させるガス流量やガス圧力などによって適宜決められるものである。
【００２２】
図３（ｂ）に示した補助用細孔群は、前記浮上ユニット３０１の表面に配され、細孔３１０ｅが、該細孔の傾きの方向を前記浮上ユニット３０１の中心に向け、前記回転用細孔群を構成する細孔３１０ｄの位置より、該浮上ユニット３０１の中心から外側の半径４０ｍｍの円周上に９０度おきに設けた構成からなる。しかし、補助用細孔群を構成する細孔３１０ｅを設ける場合に用いた円の半径は、回転用細孔群を構成する細孔３１０ｄを設ける半径よりも外側に配置されていればよく、半径４０ｍｍに限定されない。また、図３（ｄ）では、補助用細孔群を構成する細孔を９０度おきに設けたが、この角度も適宜調整することが可能である。
【００２３】
図１０は、本発明に係る基体浮上型の加熱装置を示す模式的な断面図である。
【００２４】
図１０において、１０００は基体の浮上装置、１００１は浮上ユニット、１００２は基体、１００３は加熱室、１００４は加熱手段、１００５は光、１００６は熱電対、１００７は温調機、１００８は放射温度計、１００９はディスプレイ、１０１０はガス供給口、１０１１は流量計、１０１２はバルブ、１０１３はコンプレッサ、１０１４は排気口である。
【００２５】
図１０の装置は、上述した基体の浮上装置１０００の上に加熱室１００３を配置したものである。加熱室１００３の底部には、浮上ユニット１００１から吹き出す気流を裏面に受けて浮上・回転状態にある基体１００２が配されている。また、赤外ランプからなる加熱手段１００４が基体１００２の表面に対向して配置されており、加熱手段１００４の発する光１００５を基体１００２に照射することで、基体１００２を加熱処理する。したがって、製膜時の基体１００２は気流以外の何物にも非接触のため、基体１００２表面を均一に加熱処理することができる。図１０では加熱手段１００４を赤外ランプとしたが、加熱手段１００４として各種波長の光源が使用できることは言うまでもない。
【００２６】
図１２は、本発明に係る基体浮上型の製膜装置を示す模式的な断面図である。図１２において、１２００は基体の浮上装置、１２０１は浮上ユニット、１２０２は基体、１２０３は製膜室、１２０４はノズル、１２０５はＦＴＥＳバブラー、１２０６はＦＴＥＳバブラーを内設する恒温槽、１２０７はＨ2Ｏバブラー、１２０８はＨ2Ｏバブラーを内設する恒温槽、１２０９はマスフローコントローラ、１２１０は五酸化リン、１２１１はシリカゲル、１２１２は窒素ボンベ、１２１３はエアーポンプ、１２１４はガス供給口、１２１５は流量計、１２１６はバルブ、１２１７はコンプレッサ、１２１８は排気口である。
【００２７】
図１２の装置は、上述した基体の浮上装置１２００（１００）の上に製膜室１２０３を配置したものである。製膜室１２０３の上部には、製膜用の混合ガス供給ノズル１２０４が基体１２０２の表面に対向して配置されており、このノズル１２０４から製膜用の混合ガスを基体１２０２の表面に吹き付けることにより、基体１２０２の表面上に堆積物を形成する。したがって、製膜時の基体は気流以外の何物にも非接触のため、堆積時の膜中に取り込まれる不純物量を大幅に低減できる。
【００２８】
図１３は、基体と製膜用ガスを吹き付けるノズルとの配置を示す模式的な断面図である。図１３において、基体の表面に製膜用ガスを吹き付けるノズル１３０３の内径（すなわち、混合ガス混合部１３０７の内径）と基体１３０２の外径とをほぼ同じ値とし、ガスを吹き出すノズル１３０３の先端（すなわち、混合ガス混合部１３０７の先端）と基体１３０２の表面との間隔を２ｍｍ以下とすることにより、ノズル１３０３から基体１３０２上に吹き付けられた原料の濃度分布が小さくなり、広範囲で均一な製膜の可能な基体浮上型の製膜装置がえられる。
【００２９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明に係る、基体の浮上装置並びに基体浮上型の加熱装置及び製膜装置を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を用い、浮上ユニット１０１を構成する４つの細孔群（図３（ａ）〜図３（ｃ））のうち、浮上用細孔群（図３（ａ））の細孔に流すガス供給量を変えて、大気圧の雰囲気中における基体の浮上特性を調べた。このとき、浮上ガス供給量：Ｆf＝０〜５０［ｌ／ｍｉｎ］、センタリングガス供給量：Ｃf＝０［ｌ／ｍｉｎ］、回転ガス供給量：Ｒf＝０［ｌ／ｍｉｎ］、補助ガス供給量：Ｈf＝０［ｌ／ｍｉｎ］とした。
【００３１】
但し、４つの細孔群とは、浮上用細孔群（図３（ａ））、センタリング用細孔群（図３（ｂ））、回転用細孔群（図３（ｃ））、補助用細孔群（図３（ｂ））を指す。また、基体としては、３inchφのウェハを用いた。
【００３２】
図４は、基体の浮上特性を調べるために図１の装置の上方に観測手段を設けた基体の浮上特性評価装置の一例を示す概略図である。
【００３３】
図４において、４００は基体の浮上装置、４０１は浮上ユニット、４０２は基体、４０３はレーザー変位計、４０４はビデオカメラ、４０５はＣＡＲＡＫ、４０６はＡＤ変換ボード、４０７はコンピュータ、４０８はガス供給口、４０９は流量計、４１０はバルブ、４１１はコンプレッサ、４１２は排気口である。
【００３４】
観測手段としては、基体４０２の傾きを調べるため２つのレーザー変位計４０３を、基体４０２のぶれの変位量を調べるためビデオカメラ４０４を用いた。基体４０２の浮上高さを測定する場合、２つのレーザー変位計４０３による測定値の平均値とした。浮上ユニット４０１表面に対する基体４０２の傾きは、２つのレーザー変位計４０３による測定値の差と変位計間の距離から求めた。各データはＣＡＲＡＫ（日立製）４０５とＡＤ変換ボード４０６を用いてコンピュータ４０７に取り込んだ。データは１／２５［ｓｅｃ］  刻みで６０［ｓｅｃ］  測定し、基体４０２の浮上高さの場合は全データの平均値、基体４０２の傾きの場合には全データの最大値を結果として出力した。基体４０２のぶれの測定においては、ビデオカメラ４０４で撮影した画像から基体中心の浮上ユニット中心からの距離を求め、それを基体４０２のぶれ幅とした。
【００３５】
図５は、基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれの浮上ガス供給量依存性を示すグラフである。
【００３６】
図５から、浮上ガス供給量：Ｆfが３．６［ｌ／ｍｉｎ］以上のとき基体が浮上するのが確認でき、それ以上では浮上ガス供給量が増すにつれて基体の浮上高さを制御できることが分かった。また、浮上ガス供給量が増すほど基体のぶれ幅は小さくなるが、それに伴い基体の傾きは増加する傾向がみられた。
【００３７】
（実施例２）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を用い、浮上ユニット１０１を構成するセンタリング用細孔群（図３（ｂ））の細孔に流すガス供給量を変えて、大気圧の雰囲気中における基体の浮上特性を調べた。このとき、浮上ガス供給量：Ｆf＝１５．５、２１．６、２８．３［ｌ／ｍｉｎ］、センタリングガス供給量：Ｃf＝０〜１０［ｌ／ｍｉｎ］、回転ガス供給量：Ｒf＝０［ｌ／ｍｉｎ］、補助ガス供給量：Ｈf＝０［ｌ／ｍｉｎ］とした。
【００３８】
他の点は、実施例１と同様とした。
【００３９】
図６は、基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれのセンタリングガス供給量依存性を示すグラフである。
【００４０】
図６から、基体を浮上させた状態でセンタリングガス供給量：Ｃｆを変更した場合、基体の浮上高さには殆ど影響せず、基体の傾きが増加する傾向はあるものの、基体のぶれを大幅に減少できることが分かった。また、センタリングガス供給量が過剰になると、基体のぶれもそれに伴い増す傾向があった。
【００４１】
（実施例３）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を用い、浮上ユニット１０１を構成する回転用細孔群（図３（ｃ））と補助用細孔群（図３（ｂ））の細孔に流すガス供給量を変えて、大気圧の雰囲気中におけるガスの供給流量：Ｒｆと基体の回転速度：Ｒｎの関係を調べた。このとき、浮上ガス供給量：Ｆf＝１５．５［ｌ／ｍｉｎ］、センタリングガス供給量：Ｃf＝４．０［ｌ／ｍｉｎ］、回転ガス供給量：Ｒf＝０〜２０［ｌ／ｍｉｎ］、補助ガス供給量：Ｈf＝０〜２０［ｌ／ｍｉｎ］とした。
【００４２】
ただし、本例ではビデオカメラだけではなくＣＣＤカメラも併用した。
【００４３】
基体を浮上ユニットの上に設置し、浮上ガス、センタリングガスを供給し基体を浮上静止させた。基体の挙動がある程度一定となった後、回転ガス供給量を徐々に増加させ、そのときの回転速度を求め供給ガス量：Ｒｆと基体の回転速度：Ｒｎとの関係式を導出した。回転速度：Ｒｎは、ビデオカメラまたはＣＣＤカメラで撮影した画像から、単位時間当たりの角度の変位量を測定し導出した。補助用ガスについては回転速度が増すごとに、基体が安定するようにその供給量も増加させた。
【００４４】
他の点は、実施例１と同様とした。
【００４５】
図７は回転ガス供給量と回転数との関係を示すグラフであり、図８は回転ガス供給量に伴う補助ガス供給量を示すグラフである。図７から、基体の回転速度：Ｒｎは回転ガス供給量：Ｒｆで操作できることが確認できた。その関係式は次式で表すことができる。
【００４６】
Ｒn［rpm］＝１８９．９７×Ｒf［l/min］−１６８．８８
ただし、Ｒｆ＞１．２［l/min］
また、回転速度が増したときに基体が浮上ユニットの外に飛び出すのを防ぐために供給した、補助ガスの供給量Ｈｆの測定結果（図８）から、基体の回転速度が増すにつれて供給する補助ガス量も増加することが分かった。
【００４７】
（実施例４）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を用い、浮上ユニット１０１を構成する回転用細孔群（図３（ｃ））と補助用細孔群（図３（ｂ））の細孔に流すガス供給量を変えて、大気圧の雰囲気中における基体の浮上特性を調べた。このとき、浮上ガス供給量：Ｆf＝１５．５、２１．６、２７．８［ｌ／ｍｉｎ］、センタリングガス供給量：Ｃf＝４．０［ｌ／ｍｉｎ］、回転ガス供給量：Ｒf＝０〜５［ｌ／ｍｉｎ］、補助ガス供給量：Ｈf＝０〜７［ｌ／ｍｉｎ］とした。
【００４８】
他の点は、実施例３と同様とした。
【００４９】
図９は、基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれの回転ガス供給量依存性を示すグラフである。
【００５０】
図９から、回転ガス供給量：Ｒfを増加、すなわち基体の回転速度を上げた場合、基体の傾きと基体の横ぶれが共に減少することが分かった。なお、回転ガス供給量：Ｒfをかなり増加させても、基体の偏倚にはほとんど影響がなかった。したがって、基体の傾きと基体の横ぶれは基体の回転によって抑制できることが確認できた。
【００５１】
（実施例５）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１０の基体浮上型の加熱装置を用い、大気圧の雰囲気中における基体表面の温度分布を調べた。
【００５２】
浮上・回転状態にある基体１００２表面の温度を測定する手段としては、間接的に測定可能な放射温度計１００８を用いた。基体１００２としては、３ｉｎｃｈφのウェハを用いた。
【００５３】
基体１００２を浮上ユニット１００１に設置し、４つの細孔群（図３（ａ）〜図３（ｃ））の細孔に各ガス供給口１０１０を通して適宜ガスを供給し、基体を浮上・回転させた。このとき、浮上ガス供給量：Ｆf＝１５．５［ｌ／ｍｉｎ］、センタリングガス供給量：Ｃf＝４．０［ｌ／ｍｉｎ］、回転ガス供給量：Ｒf＝３．０［ｌ／ｍｉｎ］、補助ガス供給量：Ｈf＝４．０［ｌ／ｍｉｎ］とした。
【００５４】
次に、加熱室１００３の外部から赤外ランプ１００４を照射し、加熱室内にある基体１００２を加熱した。装置内の任意の点に熱電対１００６を設置し、その位置の温度が５０、４０、３０℃となるように温調機１００７を用いて制御した。その時の基体表面の温度を放射温度計１００８を用いて測定した。
【００５５】
図１１は基体表面の温度を測定した結果であり、図１１（ａ）には基体を浮上のみさせた場合を、図１１（ｂ）には基体を浮上・回転させた場合を示した。
【００５６】
図１１（ａ）から基体の回転がない状態では、半径方向の距離が３０[mm]以上からは温度分布が生じていることが確認された。これは基体が回転しなかったために、基体下部からの浮上ガスの影響が顕著に現れたためと考えられる。基体表面の全体の温度は浮上ガスの温度に近くなることから、基体表面の温度は浮上ガスの温度にかなり影響されることが分かった。
【００５７】
一方、図１１（ｂ）から基体が浮上・回転している場合には、基体表面の温度分布がほとんど発生していないことが確認できた。これは基体の回転によって浮上ガスの衝突が基体に均等に生じたためか、基体の回転によって基体表面の熱伝達が一定となったためかは、ここでは明確にすることはできない。しかし、基体の外周端部の温度は実験条件に依存せず、浮上ガスとほぼ同じ値を示すことから、基体の外周端部に衝突する浮上ガス量が多いことと、他の部分より表面積が多いため熱移動が容易に生じたためと発明者は考えた。
【００５８】
本発明に係る基体浮上型の加熱装置を用いて浮上・回転させた基体表面には、±１℃程度の範囲で温度分布があった（図１１（ｂ））。しかしこの程度の温度分布であれば、この加熱処理された基体上に堆積膜を作製する場合でも、さほど反応速度に影響は及ぼさないものと考えられるため、基体上に形成する堆積膜に膜厚分布が発生せず、膜質分布も抑制できると考えた。
【００５９】
また、基体表面の温度に最も影響を及ぼすのは浮上ガスであるから、基体表面の温度を制御するためには、浮上ガスの温度制御が必須であることも分かった。
【００６０】
（実施例６）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１２の基体浮上型の製膜装置を用い、大気圧の雰囲気中において、浮上・回転状態にある基体表面へ堆積膜を形成した。その際、基体の表面に製膜用ガスを吹き付けるノズルの内径と該基体の外径との相対的な大きさ、及び、ガスを吹き出す該ノズルの先端と該基体の表面との間隔、を変更して堆積膜の膜厚分布を調べた。
【００６１】
図１３は、基体と製膜用ガスを吹き付けるノズルとの配置を示す模式的な断面図である。ノズルは２種類の製膜用ガス［Fluorotriethoxysilane（ＦＴＥＳ）とＨ2Ｏ］を個別に導入する輸送部を組み合わせた二重管部と、これら２種類のガスを混ぜ合わせる混合ガス混合部とから構成されている。ノズル（混合ガス混合部）の内径：ｄn、ノズル（混合ガス混合部）の奥行き：ｄr、ノズル（混合ガス混合部）の先端と基体の表面との間隔：ｈnとした。
【００６２】
製膜用ガスとして用いるＦＴＥＳの構造は、Ｓｉ基に三つのＯＣ2Ｈ5基と、一つのＦ基が結合している形を取る。表１には、ＦＴＥＳの物性値を示した。置換基の一つがＦ基であることから、ＦＴＥＳは反応性に富み、常温で水と反応してＳｉＯ2を形成する性質を有する。
【００６３】
【表１】
0003938610.tif 000002
【００６４】
以下では、この性質を利用して浮上・回転させた基体上にＳｉＯ2を形成したとき、基体の円周方向に生じる膜厚分布を調べた。
【００６５】
図１２及び図１３に示すように基体１２０２を浮上ユニット１２０１に設置し、製膜室１２０３を密閉した。その後各浮上ガスを供給し、基体１２０２を浮上・回転させた。各浮上ガスとしては、コンプレッサー１２１７によって供給された乾燥空気を、ドライアイスおよび液体窒素のトラップを通気させることによってさらに水分を除去した空気を用いた。各浮上ガスの流量は、バルブ１２１６で制御し流量計（ＳＴＥＣ製、フローライン）１２１５を用いてその流量を測定した。基体１２０２の挙動がある程度落ち着いた後、基体表面上のノズル１２０４から混合ガスを導入しＣＶＤ処理を行った。混合ガス導入口のノズル内径：ｄnを４０［ｍｍ］、ノズル先端と基体との距離：ｈnを１０［ｍｍ］とした。ＦＴＥＳとＨ2Ｏのバブラー１２０５、１２０７を浸してある恒温槽（ＩＷＡＫＩ社製）１２０６、１２０８の温度はそれぞれ３０[℃]、４０[℃]とし、蒸気圧が等しくなるように設定した。そして、それぞれのバブラーに、キャリアーガスとして五酸化リン１２１０とシリカゲル１２１１を用いて水分除去を行った高純度窒素ガスを流量１００［ｍｌ／ｍｉｎ］で窒素ボンベ１２１２から供給し、混合ガスの濃度比を１：１とした。ＦＴＥＳとＨ2Ｏを装置内に供給する際に、配管内での凝縮をさけるため、配管にリボンヒーター（不図示）を巻き付けて５０℃で保温した。装置内の内圧が高くなるのを防ぐため、全供給ガス量と同量でエアーポンプ（ＩＷＡＫＩ社製）１２１３を用いて吸引し装置内の圧力を一定に保った。装置内温度は２５［℃］、反応時間は６［ｈｏｕｒｓ］としてＣＶＤ処理を行った。その後、基体表面に形成した絶縁膜の膜厚を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定した。この測定を基体の挙動を変えて行った。このとき、表２に示すように浮上ガス供給量：Ｆf、センタリングガス供給量：Ｃf、回転ガス供給量：Ｒf、補助ガス供給量：Ｈfは、基体の偏倚量によって変更した。
【００６６】
【表２】
0003938610.tif 000003
【００６７】
図１４は、基体表面に形成した絶縁膜の膜厚の測定結果を示すグラフである。図１４から、基体の偏倚量が大きい場合（２０［ｍｍ］，１０［ｒａｄ］以上）には円周方向の膜厚分布の形状が異なることが確認された。
【００６８】
一方、基体の偏倚量が小さい場合（５［ｍｍ］，１［ｒａｄ］以下）には、円周方向の膜厚分布はほとんど生じないことが確認できた。基体の偏倚量が５［ｍｍ］，１［ｒａｄ］以上という値は、本発明に係る浮上ユニットを用いた場合には、まずなり得ない値である。従って、本発明に係る基体浮上型の製膜装置を用いて基体表面に製膜した場合、円周方向には膜厚分布のない良好な製膜が可能と考えた。
【００６９】
（実施例６）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１２の基体浮上型の製膜装置を用い、浮上・回転状態にある基体表面へ堆積膜を形成する際、浮上ガス供給量を変化させた点が実施例５と異なる。
【００７０】
すなわち、本例の操作条件は、浮上ガス供給量：Ｆf［ｌ／ｍｉｎ］＝５．０，１５．５，２１．６、センタリングガス供給量：Ｃf［ｌ／ｍｉｎ］＝４．０、回転ガス供給量：Ｒｆ［ｌ／ｍｉｎ］＝２００、補助ガス供給量：Ｈf［ｌ／ｍｉｎ］＝４、ノズル径：ｄn［ｍｍ］＝４０、ノズル先端と基体との距離：ｈn［ｍｍ］＝１０とした。
【００７１】
図１５は、浮上ガス供給量を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。図１５から、浮上ガス供給量は半径方向の膜厚分布形状にさほど影響しないことが分かった。浮上細孔群の個数は１００個と多く、浮上ガス供給量が多少増加しても、細孔出口の噴出速度がさほど速くならないため、他の細孔群と比較して基体表面の流れにはあまり影響を与えないものと考えられる。さらに浮上ガス供給量を増やした場合には影響が現れる可能性もあるが、基体を浮上させるためには浮上ガス供給量：Ｆｆ＝１５．５[l/min]程度あれば十分なため、これ以上については考慮する必要がないと考えた。その結果、基体表面の半径方向の膜厚分布は、浮上ガス供給量では改善されないと判断した。
【００７２】
（実施例７）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１２の基体浮上型の製膜装置を用い、浮上・回転状態にある基体表面へ堆積膜を形成する際、ノズル径、ノズル先端と基体との距離を変化させた点が実施例５と異なる。
【００７３】
すなわち、本例の操作条件は、浮上ガス供給量：Ｆf［ｌ／ｍｉｎ］＝１５．５、センタリングガス供給量：Ｃf［ｌ／ｍｉｎ］＝４．０、回転ガス供給量：Rf［ｌ／ｍｉｎ］＝２００、補助ガス供給量：Ｈf［ｌ／ｍｉｎ］＝４、ノズル径：ｄn＝１／２［ｉｎｃｈ］，１［ｉｎｃｈ］，３０［ｍｍ］，４０［ｍｍ］，６０［ｍｍ］，７５［ｍｍ］、ノズル先端と基体との距離：ｈn［ｍｍ］＝１，２，５，１０，３０，５０とした。
【００７４】
図１６は、ノズル径、ノズル先端と基体との距離を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。図１６から、ノズル先端と基体との距離が５［ｍｍ］以上離れた場合にはほとんど製膜しないことが分かった。これは、基体下部からの噴出ガスの影響によって、ノズルから供給される混合ガスの流れが阻害され、混合ガスが基体表面に到達する前に拡散したためと考えた。またその他に、その距離が離れている場合には、基体に到達する前に反応が進んでしまい、基体表面に到達するガスの濃度が低下したため反応が起こらなかったためとも推定された。また、その距離が近くても、ノズル径が小さい場合には、さほど広範囲には製膜しないことも分かった。これは、滞在時間を５［ｓｅｃ］としたため、ノズル径が小さい場合には流量が小さいため、浮上ガスによって供給されるガスの希釈効果が大きくなるためと考察した。またノズル先端と基体表面との距離を１［ｍｍ］以下にすると高い製膜速度で製膜できることが分かった。しかし、この場合の絶縁膜は、膜ではなく反応中間体の粒子の集合体のようなものが堆積することが確認された。これはノズル先端と基体表面との距離が小さくなったため、基体表面上におけるガスの流れが悪くなり、混合ガスの流れのよどみが生じたために反応が進行しすぎたためと考えた。
【００７５】
また図１６の結果から、ノズル径を大きくした方が広範囲に製膜できることが分かった。これは、基体表面に均一に混合ガスを供給できることが最大の理由と考えた。しかし、このノズル径が基体の径を越えた場合（ｄｎ＝７５[mm]）には、逆に膜厚分布は悪くなった。これは基体下部からの噴出ガスがノズル内部に入り込んだために、ノズル内部の混合ガスが浮上ガスによって希釈され、濃度が低下したためと考えた。
【００７６】
従って、基体表面に広範囲で均一な膜を形成するためには、ノズル先端と基体表面との距離が２［ｍｍ］程度、ノズル径は基体の径と等しくすることが必要と判断した。すなわち、径の大きいノズルを近づけることによって、基体表面への噴出ガスの影響が軽減できるため、膜形成が容易となった。
【００７７】
本例では、製膜用ガスの混合（すなわち供給）時間を５［ｓｅｃ］としたが、製膜用ガスが基体表面上を流れている時の滞在時間が膜厚分布に影響を及ぼすことが懸念された。しかし、基体表面の半径方向の流れは速く、基体の回転速度：Ｒｎ＝２００［ｒｐｍ］の場合にはτ＝０．５［ｓｅｃ］であったため、基体表面の滞在時間は半径方向の膜厚分布にほとんど影響しないものと考えた。
【００７８】
（実施例８）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１２の基体浮上型の製膜装置を用い、浮上・回転状態にある基体表面へ堆積膜を形成する際、ノズル径、基体の回転速度を変化させた点が実施例５と異なる。この場合、ノズル出口の噴出速度が等しくなるように混合ガスの流量を決定し、混合時間が５［ｓｅｃ］となるように混合部の距離を設けた。また実施例７の結果から、ノズル先端と基体表面との距離は２［ｍｍ］に固定した。
【００７９】
すなわち、本例の操作条件は、浮上ガス供給量：Ｆf[ｌ／ｍｉｎ］＝１５．５、センタリングガス供給量：Ｃf［ｌ／ｍｉｎ］＝４．０、基体の回転速度：Ｒn［ｒｐｍ］＝２００，４００，７００，８００、補助ガス供給量：Ｈf［ｌ／ｍｉｎ］＝４．０，６．０，７．０、ノズル径：ｄn［ｍｍ］＝４０，６０，７５、ノズル先端と基体との距離：ｈn［ｍｍ］＝２とした。
【００８０】
図１７は、ノズル径、基体の回転速度を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。図１７から、基体の回転速度が高いほど、より広範囲で均一な製膜が可能となることが分かった。これは、基体の回転速度が高いなると、基体表面上で混合ガスの半径方向の移動速度が速くなり、混合ガスの流れが上流と下流との濃度分布の差異が少なくなった結果と考えた。この結果から、基体が浮上し、なおかつ基体下部からの浮上ガスの影響がある場合でも、回転型ＣＶＤ装置の特性であるポンプ作用が生じることが確認できた。しかし、ポンプ作用が生じ広範囲で均一な膜の形成が確認されたのは、ノズル内径が６０［ｍｍ］の場合であった。それ以外の場合は、あまり均一な膜形成はできなかった。これは、混合ガスが浮上ガスによって希釈されたためと考えた。
【００８１】
（実施例９）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１０の基体浮上型の加熱装置を用い、減圧の雰囲気中において、基体の浮上特性および基体表面の温度分布を調べた。その際、真空ポンプ（不図示）を排気口１０１４に接続することにより、加熱室１００３の内部を適宜減圧状態とした。
【００８２】
他の点は実施例５と同様とした。
【００８３】
図１８は、加熱室の内部が減圧された場合に、基体を浮上させるために必要な最小のガス流量を測定した結果である。ガス流量は何れも２５[℃]、１[atm]換算の量である。基体はこの場合、約１[mm]程度以内に浮上していることが肉眼観察により確認した。また、基体の挙動を安定させるため、制御ユニット中心からのガス排気量をパラメータとして適宜変化させた。
【００８４】
図１８から、本発明に係る基体の浮上装置は、減圧雰囲気中においても、基体を浮上させることが可能なことが分かった。図１８には装置内圧が４００［Ｔｏｒｒ］までの結果が示してあるが、基体の浮上は５０［Ｔｏｒｒ］付近まで可能なことが確認できた。
【００８５】
また、図１８から、装置内が減圧させるほど、基体を浮上させるために必要な最小のガス流量が減少傾向にあることも分かった。
【００８６】
さらに、減圧の雰囲気中における基体表面の温度分布を調べたところ、大気圧の雰囲気中における基体表面の温度分布の結果（図１１）と同様であり、減圧下においても十分に加熱処理が可能なことが確認できた。
【００８７】
（実施例１０）
本例では、図１に示した基体の浮上装置を備えた図１２の基体浮上型の製膜装置を用い、減圧の雰囲気中において、浮上・回転状態にある基体表面へ堆積膜を形成した。その際、真空ポンプ（不図示）を排気口１２１８に接続することにより、製膜室１２０３の内部を適宜減圧状態とした。
【００８８】
他の点は実施例６と同様とした。
【００８９】
本例の結果（すなわち、減圧の雰囲気中における結果）は、実施例６に示した大気圧の雰囲気中における結果（図１５）と同様であり、減圧下においても十分に製膜が可能なことが確認できた。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基体を浮上させたとき、回転軸や面ぶれが小さく安定した浮上状態が得られる基体の浮上装置が得られる。また、この基体の浮上装置を備えることにより、基体表面の清浄度を保持した状態で膜形成が可能であり、かつ、基体表面の温度分布や基体上に薄膜を形成するため用いる原料の濃度分布が小さく、広範囲で均一な膜厚分布を有する膜形成が可能な基体浮上型の加熱装置及び製膜装置がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基体の浮上装置の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明に係る基体の浮上ユニットの平面図（ａ）と、浮上ユニットに設けた細孔の断面図（ｂ）である。
【図３】浮上ユニットに設けた４つの細孔群の一例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明に係る基体の浮上特性評価装置の一例を示す概略図である。
【図５】基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれの浮上ガス供給量依存性を示すグラフである。
【図６】基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれのセンタリングガス供給量依存性を示すグラフである。
【図７】回転ガス供給量と回転数との関係を示すグラフである。
【図８】回転ガス供給量に伴う補助ガス供給量を示すグラフである。
【図９】基体の浮上高さ、基体の傾きおよび基体の横ぶれの回転ガス供給量依存性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る基体浮上型の加熱装置の一例を示す概略図である。
【図１１】基体表面の温度を測定した結果である。
【図１２】本発明に係る基体浮上型の製膜装置の一例を示す概略図である。
【図１３】基体と製膜用ガスを吹き付けるノズルとの配置を示す模式的な断面図である。
【図１４】基体表面に形成した絶縁膜の膜厚の測定結果を示すグラフである。
【図１５】浮上ガス供給量を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。図１５から、浮上ガス供給量は半径
【図１６】ノズル径、ノズル先端と基体との距離を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。
【図１７】ノズル径、基体の回転速度を変化させて基体表面に絶縁膜を形成した場合の半径方向の膜厚測定結果を示すグラフである。
【図１８】加熱室の内部が減圧された場合に、基体を浮上させるために必要な最小のガス流量を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１００  基体の浮上装置、
１０１  浮上ユニット、
１０２  テーブル、
１０３  支持台、
１０４  浮上ガス供給口、
１０５  センタリングガス供給口、
１０６  回転ガス供給口、
１０７  補助ガス供給口、
１０８  排気口、
１０９  吸引口、
１１０  細孔、
２０１  浮上ユニット、
２１０  細孔、
３０１  浮上ユニット、
３１０ａ  浮上用細孔群を構成する細孔、
３１０ｂ、３１０ｃ  センタリング用細孔群を構成する細孔、
３１０ｄ  回転用細孔群を構成する細孔、
３１０ｅ  補助用細孔群を構成する細孔、
４００  基体の浮上装置、
４０１  浮上ユニット、
４０２  基体、
４０３  レーザー変位計、
４０４  ビデオカメラ、
４０５  ＣＡＲＡＫ、
４０６  ＡＤ変換ボード、
４０７  コンピュータ、
４０８  ガス供給口、
４０９  流量計、
４１０  バルブ、
４１１  コンプレッサ、
４１２  排気口、
１０００  基体の浮上装置、
１００１  浮上ユニット、
１００２  基体、
１００３  加熱室、
１００４  加熱手段、
１００５  光、
１００６  熱電対、
１００７  温調機、
１００８  放射温度計、
１００９  ディスプレイ、
１０１０  ガス供給口、
１０１１  流量計、
１０１２  バルブ、
１０１３  コンプレッサ、
１０１４  排気口、
１２００  基体の浮上装置、
１２０１  浮上ユニット、
１２０２  基体、
１２０３  製膜室、
１２０４  ノズル、
１２０５  ＦＴＥＳバブラー、
１２０６  ＦＴＥＳバブラーを内設する恒温槽、
１２０７  Ｈ2Ｏバブラー、
１２０８  Ｈ2Ｏバブラーを内設する恒温槽、
１２０９  マスフローコントローラ、
１２１０  五酸化リン、
１２１１  シリカゲル、
１２１２  窒素ボンベ、
１２１３  エアーポンプ、
１２１４  ガス供給口、
１２１５  流量計、
１２１６  バルブ、
１２１７  コンプレッサ、
１２１８  排気口、
１３０１  浮上ユニット、
１３０２  基体、
１３０３  ノズル、
１３０４  二重管部、
１３０５  ＦＴＥＳ輸送部、
１３０６  Ｈ2Ｏ輸送部、
１３０７  混合ガス混合部。
【図１】
0003938610.tif 000004
【図２】
0003938610.tif 000005
【図３】
0003938610.tif 000006
【図４】
0003938610.tif 000007
【図５】
0003938610.tif 000008
【図６】
0003938610.tif 000009
【図７】
0003938610.tif 000010
【図８】
0003938610.tif 000011
【図９】
0003938610.tif 000012
【図１０】
0003938610.tif 000013
【図１１】
0003938610.tif 000014
【図１２】
0003938610.tif 000015
【図１３】
0003938610.tif 000016
【図１４】
0003938610.tif 000017
【図１５】
0003938610.tif 000018
【図１６】
0003938610.tif 000019
【図１７】
0003938610.tif 000020
【図１８】
0003938610.tif 000021