CN101681867B - 处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明通过悬浮用电磁铁组件(F)的磁吸引力，使支撑被处理体(W)的旋转悬浮体(30)悬浮，通过位置用电磁铁组件(H)的磁吸引力控制旋转悬浮体(30)的水平方向位置，同时通过旋转电磁铁组件(R)的磁吸引力使旋转悬浮体(30)旋转。悬浮用电磁铁组件(F)使磁吸引力向垂直方向下方作用，以非接触地悬吊在处理容器(2)的内壁的方式，使旋转悬浮体(30)悬浮。
Description
技术领域
本发明涉及用于对例如半导体晶片等的被处理体实施处理的处理装置。
背景技术
一般来讲，为了制造半导体集成电路，对于半导体晶片，多次反复进行成膜处理、退火处理、氧化扩散处理、溅射处理、蚀刻处理等各种热处理。
作为使半导体晶片的膜质、膜厚等的均匀性提高的主要因素，有反应气体的分布和流动的均匀性、晶片温度的均匀性、等离子体的均匀性等。
为了使这些主要因素相对于晶片的圆周方向均匀，使晶片旋转是有效的。在现有技术中，晶片的旋转机构具有支撑晶片的圆盘和与该圆盘接触并通过摩擦力使圆盘旋转的驱动机构。
但是，物体摩擦的地方成为产生颗粒的主要因素，因此在现有技术的晶片的旋转机构中，不能够避免由接触部、摩擦部产生的颗粒。另外，在支撑晶片的圆盘和该圆盘的驱动机构的旋转部之间，因滑动导致错位，因此，每次都需要用于恢复基准位置的恢复动作，成为生产率降低的原因。
因此，例如在美国专利第6157106号公报(以下称文献1)中公开有使支撑晶片的转子磁悬浮地进行旋转，以避免在处理室内产生颗粒的结构。即，在文献1所公开的技术中，转子是磁力发生作用使转子***悬浮的构成要素。而且，通过具有用于悬浮的永久磁铁和用于控制的电磁铁的定子组件，产生磁场。
但是，在文献1公开的技术中，相对于转子，从水平方向作用磁力，使转子悬浮，但是由于该磁力的方向与作用于转子的重力的垂直方向不一致，因此这些作用力的矢量方向分散，其结果是，用于磁悬浮的控制变得复杂、困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理装置，该装置通过悬浮旋转实现所期望的面内均匀性，同时实现无颗粒，并能够谋求其结构和控制的简单化。
本发明的一个实施方式涉及的处理装置，包括：容纳被处理体并且由非磁性体构成的处理容器；旋转悬浮体，其配置在上述处理容器的内部，并且支撑上述被处理体；悬浮用电磁铁组件，其配置在上述处理容器的外部，使磁吸引力向垂直方向上方作用，以与上述处理容器的内壁非接触地悬吊的方式，使上述旋转悬浮体悬浮；位置用电磁铁组件，其配置在上述处理容器的外部，使磁吸引力作用于悬浮的上述旋转悬浮体，控制水平方向位置；旋转用电磁铁组件，其配置在上述处理容器的外部，使磁吸引力作用于悬浮的上述旋转悬浮体，并使该旋转悬浮体旋转；和处理机构，其对被支撑在上述旋转悬浮体上的被处理体实施规定的处理。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述旋转悬浮体具备在其侧方沿径向具有规定宽度的悬浮体侧悬浮用强磁性体。该悬浮体侧悬浮用强磁性体可以形成为平板的环状。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述悬浮用电磁铁组件具有：被配置在上述处理容器的外部，并通过轭将背面侧连接的一对电磁铁；和一对电磁铁侧悬浮用强磁性体，其在上述处理容器的内部，在上述一对电磁铁的各个的正面侧的下方，隔着规定间隙与上述悬浮体侧悬浮用强磁性体相对配置，并且向上述悬浮体侧悬浮用强磁性体作用磁吸引力，由上述一对电磁铁、上述轭、上述一对电磁铁侧悬浮用强磁性体和上述悬浮体侧悬浮用强磁性体形成闭合的磁回路。并且能够构成为，上述悬浮体侧悬浮用强磁性体形成为平板的环状，上述电磁铁侧悬浮用强磁性体沿着上述悬浮体侧悬浮用强磁性体在周方向上延展。
在该情况下，上述处理容器具有在其外壁向上开口并且从上述处理容器的外部上方嵌合有上述电磁铁的有底孔，上述电磁铁侧悬浮用强磁性体隔着上述有底孔内侧的薄壁，与上述处理容器外部的上述电磁铁相对设置。另外，上述处理容器可以构成为具有在其外壁沿垂直方向贯通并且从上述处理容器的外部上方嵌合有上述电磁铁的贯通孔，在上述贯通孔和上述电磁铁之间安装有密封部件，上述电磁铁侧悬浮用强磁性体安装在上述处理容器外部的上述电磁铁上。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为在上述旋转悬浮体的外周至少配置有3个上述悬浮用电磁铁组件。
在一个实施方式涉及的处理装置中，还可以具有检测上述旋转悬浮体的垂直方向的位置信息的垂直方向位置传感器。
在该情况下，还可以具有控制单元，其基于由上述垂直方向位置传感器检测出的上述旋转悬浮体的垂直方向的位置信息，计算当前时刻的垂直方向位置、倾斜度、变位速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向上述悬浮用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述旋转悬浮体具备在其侧方沿垂直方向具有规定宽度的悬浮体侧控制用强磁性体。该悬浮体侧控制用强磁性体能够形成为圆筒状。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述位置用电磁铁组件具有：被配置在上述处理容器的外部，并通过轭将背面侧连接的一对电磁铁；和一对电磁铁侧位置用强磁性体，其在上述处理容器的内部，在上述一对电磁铁的各个的正面侧的侧方，隔着规定间隙与上述悬浮体侧控制用强磁性体相对配置，向上述悬浮体侧控制用强磁性体作用磁吸引力，由上述一对电磁铁、上述轭、上述一对电磁铁侧位置用强磁性体和上述悬浮体侧控制用强磁性体形成闭合的磁回路。另外，可以构成为上述悬浮体侧控制用强磁性体形成为圆筒状，上述电磁铁侧位置用强磁性体沿着形成为圆筒状的上述悬浮体侧控制用强磁性体在周方向上延展。
在该情况下，上述处理容器具有在其外壁在水平方向上开口并从上述处理容器的外部侧方嵌合有上述电磁铁的有底孔，上述电磁铁侧位置用强磁性体隔着上述有底孔内侧的薄壁，与上述处理容器外部的上述电磁铁相对设置。另外，上述处理容器可以构成为具有在其外壁沿水平方向贯通并从上述处理容器的外部侧方嵌合上述电磁铁的贯通孔，在上述贯通孔和上述电磁铁之间安装密封部件，上述电磁铁侧位置用强磁性体安装在上述处理容器外部的上述电磁铁上。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述位置用电磁铁组件，在上述旋转悬浮体的外周上至少配置有3个。
在一个实施方式涉及的处理装置中，还可以具有检测上述旋转悬浮体水平方向的位置信息的水平方向位置传感器。
在该情况下，还可以具有控制单元，其基于由上述水平方向位置传感器检测出的上述旋转悬浮体的水平方向的位置信息，计算当前时刻的水平方向位置、速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向上述位置用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。另外，还可以具有控制单元，其基于由上述水平方向位置传感器检测出的上述旋转悬浮体的水平方向的位置信息，计算当前时刻的旋转速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向上述旋转用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。
在一个实施方式涉及的处理装置中，可以构成为上述位置用电磁铁组件和上述旋转用电磁铁组件配置在大致相同的水平位置。
在该情况下，上述旋转用电磁铁组件可以构成为具有：被配置在上述处理容器的外部，并且通过轭将背面侧连接的一对电磁铁；和一对电磁铁侧旋转用强磁性体，其在上述处理容器的内部，在上述一对电磁铁的各个的正面侧的侧方，隔着规定间隙与上述悬浮体侧控制用强磁性体相对配置，向上述悬浮体侧控制用强磁性体作用磁吸引力，由上述一对电磁铁、上述轭、上述一对电磁铁侧旋转用强磁性体和上述悬浮体侧控制用强磁性体形成闭合的磁回路。另外，可以构成为上述悬浮体侧控制用强磁性体和上述电磁铁侧旋转用强磁性体在相互相对的面上各自形成有凹凸状的齿。并且，可以构成为上述悬浮体侧控制用强磁性体形成为圆筒状，上述电磁铁侧旋转用强磁性体沿着形成为圆筒状的上述悬浮体侧控制用强磁性体在周方向上延展。
在该情况下，上述处理容器可以构成为具有在其外壁向水平方向开口并从上述处理容器的外部侧方嵌合上述电磁铁的有底孔；上述电磁铁侧旋转用强磁性体隔着上述有底孔内侧的薄壁，与上述处理容器外部的上述电磁铁相对设置。另外，上述处理容器可以构成为具有在其外壁沿水平方向贯通并从上述处理容器的外部侧方嵌合上述电磁铁的贯通孔，在上述贯通孔和上述电磁铁之间安装密封部件，上述电磁铁侧旋转用强磁性体安装在上述处理容器外部的上述电磁铁上。
另外，可以构成为上述旋转用电磁铁组件由两个构成一组，各组的两个上述旋转用电磁铁组件在径向上相互相对设置，至少两组的上述旋转用电磁铁组件配置在上述旋转悬浮体的外周上。
在该情况下，可以构成为上述位置用电磁铁组件和上述旋转用电磁铁组件在周方向上交替配置。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的退火装置的概略结构的截面图。
图2为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的立体图。
图3为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的侧面图。
图4为表示悬浮用电磁铁组件的控制流程的流程图。
图5为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的平面图。
图6为图1所示的位置用电磁铁组件和旋转用电磁铁组件的立体图。
图7为表示位置用电磁铁组件的电磁铁侧位置用强磁性体和悬浮体侧控制用强磁性体的位置关系的平面放大图。
图8为表示位置用电磁铁组件的控制流程的流程图。
图9为表示旋转用电磁铁组件的控制流程的流程图。
图10为本发明的一个实施方式的变形例的退火装置的放大部分的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图具体说明本发明的实施方式。在此，举例说明用于将晶片退火的退火装置。
图1为表示本发明的一个实施方式的退火装置的概略结构的截面图。该退火装置100具有被气密地构成并且被搬入晶片W的处理室1。
处理室1具有配置晶片W的圆柱状的退火处理部1a和在退火处理部1a的外侧设置为环状的气体扩散部1b。气体扩散部1b的高度比退火处理部1a高，处理室1的截面为H状。
由处理容器2规定处理室1的气体扩散部1b。在处理容器2的上壁2a和底壁2b形成有与退火处理部1a对应的圆形的孔3a(只图示上侧)，在这些孔3a中分别嵌入有由铜等的高热传导性材料构成的冷却部件4a、4b。
冷却部件4a、4b具有凸缘部5a(只图示上侧)，凸缘部5a和处理容器2的上壁2a通过密封部件6a密合。然后，由该冷却部件4a、4b规定退火处理部1a。
在处理室1设置有在退火处理部1a内水平地支撑晶片W的旋转悬浮体30，该旋转悬浮体30如下文所述，通过悬浮用电磁铁组件F悬浮，并通过旋转电磁铁组件R被旋转。另外，在处理容器2的顶壁设置有从未图示的处理气体供给机构导入规定的处理气体的处理气体导入口8，该处理气体导入口8连接有供给处理气体的处理气体配管9。另外，在处理容器2的底壁设置有排气口10，该排气口10连接有与未图示的排气装置连接的排气配管11。
并且，在处理容器2的侧壁设置有用于进行相对处理容器2的晶片W的搬入搬出的搬入搬出口12，该搬入搬出口12能够通过闸阀13开闭。在处理室1设置有用于测定晶片W的温度的温度传感器14。另外，温度传感器14与处理容器2的外侧的计测部15连接，从该计测部15向后述的工艺控制器200输出温度检测信号。
在冷却部件4a、4b面以与晶片W对应的方式形成有圆形的凹部16a、16b。在该凹部16a、16b内以与冷却部件4a、4b接触的方式配置有搭载有发光二极管(LED)17a、17b的加热源。
加热源由多个LED阵列构成，该多个LED阵列在由具有绝缘性的高热传导性材料、典型的如AlN陶瓷构成的支撑体19a、19b上搭载有多个LED17a、17b。
在冷却部件4a的上方和冷却部件4b的下方设置有用于进行对各LED17a、17b的馈电控制的控制箱24a、24b，它们与来自未图示的电源的配线连接，控制向LED17a、17b的馈电。
在冷却部件4a、4b的与晶片W相对的面，用螺钉固定透光部件18a、18b，该透光部件18a、18b使来自搭载在加热源的LED17a、17b的光透过到晶片W侧。透光部件18a、18b使用高效地将从LED射出的光透过的材料，例如使用石英。
另外，在由凹部16a和透光部件18a形成的空间以及由凹部16b和透光部件18b形成的空间中，填充有透明树脂20a、20b。作为能够适用的透明树脂20a、20b可以列举有机硅树脂和环氧树脂。
在冷却部件4a、4b设置有冷却介质流路21a、21b，在其中流通有能够将冷却部件4a、4b冷却到0℃以下，例如-50℃左右的液态冷却介质，例如，氟类不活泼液体(商品名Fluorinert(商标)、Galden(商标)等)。冷却部件4a、4b的冷却介质流路21a、21b连接有冷却介质供给配管22a、22b和冷却介质排出配管23a、23b。由此，能够使冷却介质在冷却介质流路21a、21b中循环，将冷却部件4a、4b冷却。
其中，在处理容器2中形成有冷却水流路25，在其中流通常温冷却水，由此能够防止处理容器2的温度过度升高。另外，在控制箱24a、24b和冷却部件4a、4b之间的空间中，通过空气配管26a、26b导入干燥气体。
并且，退火装置100的各构成部构成为与具有微处理器(计算机)的工艺控制器200连接并被控制。例如，上述控制箱24a、24b的馈电控制、驱动***的控制和气体供给控制等通过该工艺控制器200进行。工艺控制器200与由操作员为了管理退火装置100而进行指令的输入操作等的键盘、可视化地显示退火装置100的工作状态的显示器等构成的用户接口201连接。并且，工艺控制器200与能够存储用于利用工艺控制器200的控制实现在退火装置100中执行的各种处理的控制程序、和用于根据处理条件在退火装置100的各构成部中执行处理的程序即方案的存储部202连接。方案可以存储在硬盘、半导体存储器中，也可以在收纳于CDROM、DVD等可移动的存储介质中的状态下设置在存储部202的规定位置。另外，也可以从其他装置，例如通过专用线路适当传送方案。因此，根据需要，利用来自用户接口201的指示等，从存储部202调出任意的方案，在工艺控制器200中执行，并在工艺控制器200的控制下，在退火装置100中进行所期望的处理。
其次，说明旋转悬浮体30的驱动。
在本实施方式中，通过悬浮用电磁铁组件F的磁吸引力，使支撑被处理体W的旋转悬浮体30与处理容器2非接触地悬浮于其中，通过位置用电磁铁组件H的磁吸引力控制旋转悬浮体30的水平方向位置，同时通过旋转电磁铁组件R的磁吸引力使旋转悬浮体30旋转。
图2为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的立体图，图3为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的侧面图，图4为表示悬浮用电磁铁组件的控制流程的流程图。
如图1所示，在由铝等非磁性体构成的处理容器2的底壁2b下方，形成有形成为中空的悬浮用壁部2c，其使旋转悬浮体30能够非接触地悬浮并升降。
如图1和图2所示，旋转悬浮体30在其下部侧方具备沿径向具有规定宽度的悬浮体侧悬浮用强磁性体31，该悬浮体侧悬浮用强磁性体31由铁等强磁性体构成，并形成为已实施了镀Ni的平板的环状。
另外，旋转悬浮体30，在其上部侧方还具备沿垂直方向具有规定宽度的悬浮体侧控制用强磁性体32，该悬浮体侧控制用强磁性体32由铁等强磁性体构成，并形成为已实施了镀Ni的圆筒状。
这些悬浮体侧悬浮用强磁性体31和悬浮体侧控制用强磁性体32通过由铝等非磁性体构成的多个支撑部件33连接。
晶片W被薄板环状部件35支撑，该薄板环状部件35被平板环状的支撑部件36支撑。该环状部件36被筒状部件37支撑，筒状部件37配置在旋转悬浮体30的上方。另外，在支撑部件36的上方设置有均热环38。
如图3所示，悬浮用电磁铁组件F具有：被配置在处理容器2的外部并通过轭(yoke)41将背面侧连接的一对电磁铁42、42；和一对电磁铁侧悬浮用强磁性体43、43，其在处理容器2的内部，在一对电磁铁42、42的各个的正面侧的下方，隔着规定间隙与悬浮体侧悬浮用强磁性体31相对配置，并使磁吸引力作用于悬浮体侧悬浮用强磁性体31。由此，由一对电磁铁42、42、轭41、一对电磁铁侧悬浮用强磁性体43、43和悬浮体侧悬浮用强磁性体31形成闭合磁回路。
如图2和图3所示，电磁铁侧悬浮用强磁性体43、43沿着形成为平板的环状的悬浮体侧悬浮用强磁性体31，在周方向上延展成长尺状。由此，扩大磁回路的磁力所相对的面积，因此能够降低磁阻抗，更有效地悬浮。
如图1所示，处理容器2的悬浮用壁部2c，具有在其外壁向上开口，从处理容器2的外部上方嵌合电磁铁42的有底孔44，电磁铁侧悬浮用强磁性体43隔着有底孔内侧的薄壁45，与悬浮用壁部2c的外部的电磁铁42相对而设置。由此，在处理容器2中不需要设置贯通孔等，能够不需要电磁铁42的真空密封，能够提高针对处理容器2的真空漏泄的可靠性。并且，薄壁45的厚度为例如2mm。
如图2所示，悬浮用电磁铁组件F以两个一组地构成，各组两个悬浮用电磁铁组件F沿径向相互相对地设置，例如每隔120度地配置的三组悬浮用电磁铁组件F配置在旋转悬浮体30的外周围。如下所述，悬浮用电磁铁组件F需要独立地控制旋转悬浮体30的倾斜度，只要至少是三组悬浮用电磁铁组件F即可。另外，悬浮用电磁铁组件F也可以是一个电磁铁，只要至少三个悬浮用电磁铁组件配置在旋转悬浮体30的外周围即可。
如图1所示，旋转悬浮体30从与处理容器2的底面接触的状态到成为例如悬浮2mm的状态为定位置，在该定位置，进行下述的水平方向位置控制和旋转控制。并且，从该定位置例如上升10mm的位置为被处理体交接位置，在该位置，进行被处理体W的搬入·搬出。其中，旋转悬浮体30，作为预备区域以从该被处理体交接位置能够进一步上升例如2mm的方式构成。
像这样，如果对被处理体W的升降只需设定必要的悬浮行程(Stroke)，通过磁悬浮也能够实现被处理体W的升降机构，由此，可以不需要现有的用于升降机构的电动机、汽缸等，能够谋求其构造的简单化。
如图1所示，设置有与悬浮体侧悬浮用强磁性体31相对并能够检测出旋转悬浮体30的垂直方向的位置信息的垂直方向位置传感器50(Z轴传感器)。垂直方向位置传感器50(Z轴传感器)例如以120度间隔设置有3个。
如图4所示，基于该Z轴传感器50的检测数据，按照下述方式反馈控制悬浮用电磁铁组件F。
首先，将悬浮用电磁铁组件F的电磁铁42励磁(步骤101)。其次，通过Z轴传感器50，检测旋转悬浮体30的垂直方向(Z轴)的位置信息(步骤102)。然后，根据旋转悬浮体30的垂直方向(Z轴)的位置信息，计算当前时刻的垂直方向(Z轴)位置、倾斜度、变位速度和加速度(步骤103)。接着，利用计算机，计算这些垂直方向(Z轴)位置、倾斜度、变位速度和加速度的最佳值(步骤104)。
根据该计算结果，利用PWM控制电流驱动器，对悬浮用电磁铁组件F的电磁铁42供给控制电流，控制电磁铁42的励磁(步骤105)。其中，PWM(Pulse Width Modulation)控制电流驱动器以一定周期的脉冲将电磁铁42励磁，并使脉冲的占空比(ON的时间的比率)变化，控制电磁铁42的励磁。
如此，在本实施方式中，悬浮用电磁铁组件F构成为向垂直方向上方作用磁吸引力并且以与处理容器2的内壁非接触地进行悬吊的方式使旋转悬浮体30悬浮，因此磁吸引力的方向和作用于旋转悬浮体30的重力方向一致，在水平方向不会发生错位，能够实现稳定的控制。
图5为图1所示的旋转悬浮体和电磁铁组件的平面图，图6为图1所示的位置用电磁铁组件和旋转用电磁铁组件的立体图，图7为表示位置用电磁铁组件的电磁铁侧位置用强磁性体和悬浮体侧控制用强磁性体的位置关系的平面放大图，图8为表示位置用电磁铁组件的控制流程的流程图。
如图2、图5和图6所示，位置用电磁铁组件H具有：配置在处理容器的外部并通过轭61将背面侧连接的一对电磁铁62、62；和一对电磁铁侧位置用强磁性体63、63，其在处理容器2的内部，在一对电磁铁62、62的各个的正面侧的侧方，隔着规定间隙与悬浮体侧控制用强磁性体32相对配置，并且使磁吸引力作用于悬浮体侧控制用强磁性体32。由此，由一对电磁铁62、62、轭61、一对电磁铁侧位置用强磁性体63、63和悬浮体侧控制用强磁性体32形成闭合的磁回路。
如图2和图5所示，电磁铁侧位置用强磁性体63沿着形成为圆筒状的悬浮体侧控制用强磁性体32，在周方向上延展。由此，磁回路的磁力所相对的面积扩大，由此能够降低磁阻抗，能够高效地进行水平方向位置控制。
另外，如图7所示，在形成为圆筒状的悬浮体侧控制用强磁性体32的外周面，如下所述，为了产生旋转用的吸引力，形成有凹凸状的齿32a。但是，在悬浮体侧控制用强磁性体32和电磁铁侧位置用强磁性体63之间作用的水平位置控制用的吸引力在任何位置都是相同的。因此，为了不产生不期望的周方向的旋转吸引力，优选悬浮体侧控制用强磁性体32的凹凸状的齿32a的凹凸端面与电磁铁侧位置用强磁性体63的两端面一致。
如图1所示，处理容器的悬浮用壁部2c具有在其外壁沿水平方向开口并从处理容器2的外部侧方嵌合有电磁铁62的有底孔64，电磁铁侧位置用强磁性体63通过有底孔内侧的薄壁65，与处理容器外部的电磁铁62相对设置。由此，在处理容器2中不需要设置贯通孔等，能够不需要电磁铁62的真空密封，能够提高针对处理容器2的真空漏泄的可靠性。并且，薄壁65的厚度例如为2mm。
如图2、图5和图6所示，位置用电磁铁组件H以两个构成一组((+X轴、-X轴)、(+Y轴、-Y轴))，各组的两个位置用电磁铁组件H在径向上相互相对地设置，例如每隔90度配置的两组位置用电磁铁组件H配置在旋转悬浮体30的外周围。如下所述，位置用电磁铁组件H需要独立地控制旋转悬浮体30，只要至少三组位置用电磁铁组件H即可。另外，位置用电磁铁组件F可以是一个电磁铁，只要至少三个位置用电磁铁组件配置在旋转悬浮体30的外周围即可。
如图1所示，与悬浮体侧控制用强磁性体32相对，设置有检测旋转悬浮体的水平方向的位置信息的水平方向位置传感器70(X·Y轴传感器)。该水平方向位置传感器70(X·Y轴传感器)以120间隔设置有三个。
如图8所示，基于该X·Y轴传感器70的检测数据，以下述方式反馈控制位置用电磁铁组件H。
首先，将位置用电磁铁组件H的电磁铁62励磁(步骤201)。其次，通过X·Y轴传感器70检测旋转悬浮体30的水平方向((+X轴、-X轴)、(+Y轴、-Y轴))的位置信息(步骤202)。然后，根据旋转悬浮体30的水平方向((+X轴、-X轴)、(+Y轴、-Y轴))的位置信息，计算当前时刻的±X轴、±Y轴的位置、速度和加速度(步骤203)。接着，利用计算机，计算这些±X轴、±Y轴的位置、速度和加速度的最佳值(步骤204)。
基于该计算结果，利用PWM控制电流驱动器，向位置用电磁铁组件H的电磁铁62供给控制电流，控制电磁铁62的励磁(步骤205)。
另外，代替上述三个水平方向位置传感器70(X·Y轴传感器)，在旋转悬浮体30的热变形可以忽略的装置中，可以是以90度间隔配置的两个X·Y轴传感器。另外，代替上述Z轴传感器50和X·Y轴传感器70，可以是以90度间隔配置成2段的X1、Y1、X2、Y2和Z传感器这样的结构。
关于旋转用电磁铁组件R，除去电磁铁侧旋转用强磁性体73，电磁铁62和轭61的结构与图6所示的位置用电磁铁组件相同。
上述的悬浮体侧控制用强磁性体32和电磁铁侧旋转用强磁性体73在相互相对的表面分别形成有凹凸状的齿32a、73a。
旋转用电磁铁组件R按照与步进电动机同样的原理使旋转悬浮体30旋转。即，在一个相中流过电流时，利用磁吸引力，旋转侧的齿32a的凸部和固定侧的齿73a的凸部相互拉将旋转侧移动到正对的位置，在其他相中，旋转侧的齿32a和固定侧的齿73a成为错开1/N的位置。当在其他相流过电流时，旋转侧的齿32a只旋转1/N的角度。其结果是，旋转悬浮体30旋转。
在本实施方式中，如上所述，不使用永久磁铁，不作用推斥力，因此使用三相以上的电磁铁效果很好。以上述方式依次励磁这些电磁铁，由此能够得到旋转力。
另外，从旋转用电磁铁组件R的电磁铁62，发生与旋转力同时向横向的吸引力，在各个相中，通过将两个旋转用电磁铁组件R作为一组在径向上相对配置，能够相互抵消横向的吸引力。
在本实施方式中，以相位各90度配置的4相的电磁铁组件(Ra、Rb、Rc、Rd)在径向上相对设置。但是，如上所述，只要设置有至少两组旋转用电磁铁组件R即可。
如上所述，位置用电磁铁组件H和旋转用电磁铁组件R配置在大致相同的水平位置(X·Y平面)，因此能够实现控制的简单化。另外，位置用电磁铁组件H和旋转用电磁铁组件R在周方向上交替地配置。
基于X·Y轴传感器70的检测数据，以下述方式反馈控制旋转用电磁铁组件R。图9为表示旋转用电磁铁组件的控制流程的流程图。
首先，将旋转用电磁铁组件R的电磁铁62励磁(步骤301)。其次，通过X·Y轴传感器70，检测旋转悬浮体30的水平方向((+X轴、-X轴)、(+Y轴、-Y轴))的位置信息(步骤302)。然后，基于旋转悬浮体30的水平方向((+X轴、-X轴)、(+Y轴、-Y轴))的位置信息，计算当前时刻的旋转速度和加速度(步骤303)。接着，利用计算机，计算这些旋转速度和加速度的最佳值(步骤304)。
基于该计算结果，利用PWM控制电流驱动器，向旋转用电磁铁组件R的电磁铁62供给控制电流，控制电磁铁62的励磁(步骤305)。
图10为本发明的一个实施方式的变形例的退火装置的放大部分的截面图。
在本变形例中，处理容器2的悬浮用壁部2c具有在其外壁沿垂直方向贯通，并从处理容器2的外部上方嵌合有悬浮用电磁铁组件F的电磁铁42的贯通孔81，在贯通孔81和电磁铁42之间安装有密封部件82，电磁铁侧悬浮用强磁性体43安装在处理容器外部的电磁铁42上。
另外，处理容器2的悬浮用壁部2c具有在其外壁沿水平方向贯通，并从处理容器2的外部侧方嵌合有位置用·旋转用电磁铁组件H、R的电磁铁62的贯通孔91，在贯通孔91和电磁铁62之间安装有密封部件92，电磁铁侧位置用强磁性体63被安装在处理容器外部的电磁铁上。
密封部件82、92为例如粘度低的环氧树脂。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以有各种变形。例如，在上述实施方式中，说明了在作为被处理体的晶片的两侧设置有具有LED的加热源的例子，但是也可以在任意一方设置加热源。另外，在上述实施方式中表示使用LED作为发光元件的情况，但是也可以使用半导体激光等其他发光元件。并且，关于被处理体也不限于半导体晶片，可以以FPD用玻璃基板等其他物体为对象。
根据上述实施方式，利用电磁铁的磁吸引力，使支撑被处理体的旋转悬浮体与处理容器非接触地悬浮在其中，利用电磁铁的磁吸引力控制旋转悬浮体的水平方向位置，同时利用电磁铁的磁吸引力使旋转悬浮体旋转，因此通过稳定的悬浮旋转，能够实现所期望的面内均匀性，实现无颗粒化，而且，能够实现温度均匀性高的装置，能够实现膜质和膜厚均匀，成品率高的装置。
另外，悬浮用电磁铁组件构成为向垂直方向上方作用磁吸引力并以非接触地悬吊在处理容器的内部的方式使旋转悬浮体悬浮，因此磁吸引力的方向和作用于旋转悬浮体的重力方向一致，在水平方向不会发生错位，能够实现稳定的控制。并且，通过将位置用电磁铁组件和旋转用电磁铁组件配置在大致相同的水平位置，能够谋求控制的简单化。
在该情况下，如果对被处理体的升降设定必要的悬浮行程，通过磁悬浮也能够实现被处理体的升降机构，由此，能够不需要用于现有的升降机构的电动机、汽缸等，而能够谋求该构造的简单化。
并且，在对被处理体的处理为热处理等的情况下，处理容器的内部为高温，如上述专利文献1所述配置永久磁铁时，永久磁铁有可能因高温的热影响而劣化，也存在成本高的问题，通过电磁铁和强磁性体的组合能够解决伴随永久磁铁的缺点。
Claims (27)
1.一种处理装置，其特征在于，包括：
容纳被处理体并且由非磁性体构成的处理容器；
旋转悬浮体，其配置在所述处理容器的内部，并且支撑所述被处理体；
悬浮用电磁铁组件，其配置在所述处理容器的外部，使磁吸引力向垂直方向上方作用，以与所述处理容器的内壁非接触地悬吊的方式，使所述旋转悬浮体悬浮；
位置用电磁铁组件，其配置在所述处理容器的外部，使磁吸引力作用于悬浮的所述旋转悬浮体，控制水平方向位置；
旋转用电磁铁组件，其配置在所述处理容器的外部，使磁吸引力作用于悬浮的所述旋转悬浮体，并使该旋转悬浮体旋转；和
处理机构，其对被支撑在所述旋转悬浮体上的被处理体实施规定的处理，其中
所述悬浮用电磁铁组件具有：
被配置在所述处理容器的外部，并通过轭将背面侧连接的一对电磁铁；和
一对电磁铁侧悬浮用强磁性体，其在所述处理容器的内部，在所述一对电磁铁的各个的正面侧的下方，隔着规定间隙与悬浮体侧悬浮用强磁性体相对配置，并且向所述悬浮体侧悬浮用强磁性体作用磁吸引力，
由所述一对电磁铁、所述轭、所述一对电磁铁侧悬浮用强磁性体和所述悬浮体侧悬浮用强磁性体形成闭合的磁回路。
2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述旋转悬浮体具备在其侧方沿径向具有规定宽度的悬浮体侧悬浮用强磁性体。
3.如权利要求2所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧悬浮用强磁性体形成为平板的环状。
4.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧悬浮用强磁性体形成为平板的环状，
所述电磁铁侧悬浮用强磁性体沿着所述悬浮体侧悬浮用强磁性体在周方向上延展。
5.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁向上开口并且从所述处理容器的外部上方嵌合有所述一对电磁铁的有底孔，
所述电磁铁侧悬浮用强磁性体隔着所述有底孔内侧的薄壁，与所述处理容器外部的所述一对电磁铁相对设置。
6.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁沿垂直方向贯通并且从所述处理容器的外部上方嵌合有所述一对电磁铁的贯通孔，
在所述贯通孔和所述一对电磁铁之间安装有密封部件，
所述电磁铁侧悬浮用强磁性体安装在所述处理容器外部的所述一对电磁铁上。
7.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮用电磁铁组件，在所述旋转悬浮体的外周至少配置有3个。
8.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
还具有检测所述旋转悬浮体的垂直方向的位置信息的垂直方向位置传感器。
9.如权利要求8所述的处理装置，其特征在于：
还具有控制单元，其基于由所述垂直方向位置传感器检测出的所述旋转悬浮体的垂直方向的位置信息，计算当前时刻的垂直方向位置、倾斜度、变位速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向所述悬浮用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。
10.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述旋转悬浮体具备在其侧方沿垂直方向具有规定宽度的悬浮体侧控制用强磁性体。
11.如权利要求10所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧控制用强磁性体形成为圆筒状。
12.如权利要求10所述的处理装置，其特征在于：
所述位置用电磁铁组件具有：
被配置在所述处理容器的外部，并通过轭将背面侧连接的另一对电磁铁；和
一对电磁铁侧位置用强磁性体，其在所述处理容器的内部，在所述另一对电磁铁的各个的正面侧的侧方，隔着规定间隙与所述悬浮体侧控制用强磁性体相对配置，向所述悬浮体侧控制用强磁性体作用磁吸引力，
由所述另一对电磁铁、所述轭、所述一对电磁铁侧位置用强磁性体和所述悬浮体侧控制用强磁性体形成闭合的磁回路。
13.如权利要求12所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧控制用强磁性体形成为圆筒状，
所述电磁铁侧位置用强磁性体沿着所述悬浮体侧控制用强磁性体在周方向上延展。
14.如权利要求12所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁在水平方向上开口并从所述处理容器的外部侧方嵌合有所述另一对电磁铁的有底孔，
所述电磁铁侧位置用强磁性体隔着所述有底孔内侧的薄壁，与所述处理容器外部的所述另一对电磁铁相对设置。
15.如权利要求12所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁在水平方向上贯通并且从所述处理容器的外部侧方嵌合有所述另一对电磁铁的贯通孔，
在所述贯通孔和所述另一对电磁铁之间安装有密封部件，
所述电磁铁侧位置用强磁性体安装在所述处理容器外部的所述另一对电磁铁上。
16.如权利要求10所述的处理装置，其特征在于：
所述位置用电磁铁组件，在所述旋转悬浮体的外周上至少配置有3个。
17.如权利要求10所述的处理装置，其特征在于：
还具有检测所述旋转悬浮体的水平方向的位置信息的水平方向位置传感器。
18.如权利要求17所述的处理装置，其特征在于：
还具有控制单元，其基于由所述水平方向位置传感器检测出的所述旋转悬浮体的水平方向的位置信息，计算当前时刻的水平方向位置、速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向所述位置用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。
19.如权利要求17所述的处理装置，其特征在于：
还具有控制单元，其基于由所述水平方向位置传感器检测出的所述旋转悬浮体的水平方向的位置信息，计算当前时刻的旋转速度和加速度，接着计算它们的最佳值，向所述旋转用电磁铁组件的电磁铁供给控制电流。
20.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述位置用电磁铁组件和所述旋转用电磁铁组件被配置在相同的水平位置。
21.如权利要求20所述的处理装置，其特征在于：
所述旋转用电磁铁组件具有：
被配置在所述处理容器的外部，并且通过轭将背面侧连接的另一对电磁铁；和
一对电磁铁侧旋转用强磁性体，其在所述处理容器的内部，在所述另一对电磁铁的各个的正面侧的侧方，隔着规定间隙与悬浮体侧控制用强磁性体相对配置，向所述悬浮体侧控制用强磁性体作用磁吸引力，
由所述另一对电磁铁、所述轭、所述一对电磁铁侧旋转用强磁性体和所述悬浮体侧控制用强磁性体形成闭合的磁回路。
22.如权利要求21所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧控制用强磁性体和所述电磁铁侧旋转用强磁性体在相互相对的面上各自形成有凹凸状的齿。
23.如权利要求21所述的处理装置，其特征在于：
所述悬浮体侧控制用强磁性体形成为圆筒状，
所述电磁铁侧旋转用强磁性体沿着所述悬浮体侧控制用强磁性体在周方向上延展。
24.如权利要求21所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁在水平方向上开口并且从所述处理容器的外部侧方嵌合有所述另一对电磁铁的有底孔；
所述电磁铁侧旋转用强磁性体隔着所述有底孔内侧的薄壁，与所述处理容器外部的所述另一对电磁铁相对设置。
25.如权利要求21所述的处理装置，其特征在于：
所述处理容器具有在其外壁在水平方向上贯通并且从所述处理容器的外部侧方嵌合有所述另一对电磁铁的贯通孔，
在所述贯通孔和所述另一对电磁铁之间安装有密封部件，
所述电磁铁侧旋转用强磁性体安装在所述处理容器外部的所述另一对电磁铁上。
26.如权利要求20所述的处理装置，其特征在于：
所述旋转用电磁铁组件以两个构成一组，
各组的两个所述旋转用电磁铁组件在径向上相互相对设置，
至少两组的所述旋转用电磁铁组件配置在所述旋转悬浮体的外周上。
27.如权利要求26所述的处理装置，其特征在于：
所述位置用电磁铁组件和所述旋转用电磁铁组件在周方向上交替地配置。
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