CN109943828B - 成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及成膜装置，在向公转的基板供给成膜气体来成膜时，可靠地进行该基板的自转并且抑制用于自转的机构对装置的各部施加的负担。具备：自转轴，其以支承载置基板(W)的载置台(3)的方式自转自如地设置于与旋转台(2)共同旋转的部位；从动齿轮(4)，其设置于自转轴；驱动齿轮(5)，其与从动齿轮(4)的公转轨道面对并旋转，沿着公转轨道的整周设置，与从动齿轮构成磁齿轮机构；以及相对距离变更机构(55)，其用于变更从动齿轮的公转轨道与驱动齿轮之间的相对距离。由此，在成膜处理时，能够使作用于从动齿轮与驱动齿轮之间的磁力成为进行基板的自转所需要的磁力，并且能够防止该磁力总是强力从而抑制对装置的各部施加的负担。

Description

成膜装置
技术领域
本发明涉及一边使在旋转台的一面侧载置的基板公转一边对基板进行成膜处理的技术。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，为了将用于形成蚀刻掩膜等的各种膜形成于作为圆形的基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)，例如进行ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)。为了提高半导体装置的生产性，有时利用如下装置进行所述ALD，该装置使载置有多个晶圆的旋转台旋转来使各晶圆公转，使各晶圆重复通过以沿着旋转台的径向的方式配置的处理气体的供给区域。
基于在晶圆的面内形成均匀性高的布线图案的目的，在使所述晶圆公转的成膜处理中，谋求提高晶圆的周方向的膜厚的均匀性。但是，在使所述晶圆公转的成膜装置中，沿着旋转台的径向供给处理气体，由此在晶圆形成的膜的膜厚分布有随着从旋转台的中心侧朝向周缘侧而膜厚变化的倾向。
因而，研究如下内容：在由旋转台使晶圆公转的期间，使晶圆的载置台旋转以使晶圆自转，来谋求该晶圆的周方向的膜的均匀化。例如专利文献1记载有所述晶圆的载置台与磁齿轮连接的装置，该磁齿轮为磁体的N极、S极在周方向交替排列的圆形构件。在该装置中，沿着因旋转台的旋转而移动的该磁齿轮的移动路径配置很多电磁体，控制向各电磁体的电流的通断来使所述磁齿轮以非接触的方式旋转，因此能够抑制微粒的发生，并且使晶圆自转。
专利文献1：日本特开2017-54880号公报
发明内容
发明要解决的问题
研究如下内容：为了抑制因发热对晶圆的处理的影响而不使用所述电磁体，以具备由从动齿轮和驱动齿轮构成的磁齿轮机构的方式构成装置，其中，该从动齿轮与所述载置台连接，由永磁体形成，该驱动齿轮与该从动齿轮的公转轨道面对，由永磁体形成，利用驱动齿轮与从动齿轮之间的磁力的作用使晶圆自转。此外，关于这样的装置的一例，在发明的实施方式中详细记述，在此不详细说明。
但是，所述永磁体无法自由地使磁力变化，会根据环境温度而去磁。从而，受到晶圆的处理温度的影响，可能会对自转的状态产生影响。另外，在从动齿轮与驱动齿轮之间总是作用强磁力的情况下，因该磁力而对支承从动齿轮的各部的负荷变大。
本发明是鉴于这样的事情做出的，其目的在于提供如下技术：在对载置于旋转台并且公转的基板供给成膜气体来进行成膜时，使该基板可靠地进行自转，并且抑制由用于进行自转的机构对装置的各部施加的负担。
用于解决问题的方案
本发明的成膜装置的特征在于，具备：旋转台，其设置于处理容器内；载置台，其为了载置基板而设置于所述旋转台的一面侧，通过所述旋转台的旋转而进行公转；加热部，其对所述载置台载置的所述基板进行加热；成膜气体供给部，其向载置台因所述旋转台的旋转而通过的区域供给成膜气体，来对所述基板进行成膜；自转轴，其以支承所述载置台的方式自转自如地设置于与所述旋转台共同旋转的部位；从动齿轮，其设置于所述自转轴；驱动齿轮，其与所述从动齿轮的公转轨道面对并旋转，并且该驱动齿轮沿着所述公转轨道的整周设置，该驱动齿轮与所述从动齿轮构成磁齿轮机构；以及相对距离变更机构，其用于变更所述从动齿轮的公转轨道与所述驱动齿轮之间的相对距离。
发明的效果
根据本发明，具备：自转轴，其以支承载置基板的载置台的方式自转自如地设置于与旋转台共同旋转的部位；从动齿轮，其设置于自转轴；驱动齿轮，其与从动齿轮的公转轨道面对并旋转，并且该驱动齿轮沿着该公转轨道的整周设置，该驱动齿轮与从动齿轮构成磁齿轮机构；以及相对距离变更机构，其用于变更从动齿轮的公转轨道与驱动齿轮之间的相对距离。由此，在成膜处理时能够使作用于从动齿轮与驱动齿轮之间的磁力成为进行基板的自转所需要的磁力，并且能够防止该磁力总是强力从而抑制对装置的各部施加的负担。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的成膜装置的纵剖侧视图。
图2是所述成膜装置的横剖俯视图。
图3是在成膜装置设置的旋转台的概略立体图。
图4是示意性地示出在载置台的下表面设置的从动齿轮的底视图。
图5是示出从动齿轮与驱动齿轮的一部分的俯视图。
图6是示意性地示出从动齿轮与驱动齿轮的俯视图。
图7是示意性地示出从动齿轮与驱动齿轮的俯视图。
图8是示出从动齿轮的角速度与驱动齿轮的角速度的速度差同从动齿轮的自转速度之间的关系的特性图。
图9是示出驱动齿轮的升降的说明图。
图10是示出在成膜装置设置的控制部的一例的结构图。
图11是示出所述成膜装置的动作的说明图。
图12是表示评价试验的结果的曲线图。
图13是表示评价试验的结果的曲线图。
图14是表示评价试验的结果的曲线图。
图15是表示评价试验的结果的曲线图。
附图标记说明
W：晶圆；1：成膜装置；11：真空容器；2：旋转台；3：载置台；35：加热器；4：从动齿轮；5：驱动齿轮；55：驱动齿轮用升降机构；61：原料气体喷嘴；63：氧化气体喷嘴。
具体实施方式
参照图1的纵剖侧视图、图2的俯视图，来说明作为本发明的一实施方式的成膜装置1。成膜装置1构成为进行如下ALD：对后述的载置于旋转台并且公转的晶圆W依次重复供给含硅(Si)的原料气体、氧化气体，使这些原料气体与氧化气体互相反应来形成SiO2(氧化硅)膜。
成膜装置1具备真空容器11，该真空容器11是平面形状为大致圆形的扁平的处理容器。真空容器11由容器主体13和顶板12构成，容器主体13形成容器的侧壁以及底部。图中的2是在真空容器11内设置的所述旋转台，形成为水平的圆板状。旋转台2的中心部与向铅垂下方延伸的旋转轴21连接。该旋转轴21贯穿在构成容器主体13的底部14设置的轴承部22，来与在真空容器11的外侧设置的公转用旋转机构23连接。通过公转用旋转机构23，从上表面侧观察时旋转台2例如顺时针旋转。
在容器主体13的底部14，以包围旋转轴21的方式，设置有在厚度方向贯穿该底部14的、俯视观察时为环状的狭缝24。而且，在底部14的下方设置有俯视观察时为环状、并且纵剖面观察时形成凹部形状的空间形成部15，该凹部内的空间与真空容器11的外部划分开，并且在成膜处理时被后述的排气口36、37进行排气而成为真空环境。当将该空间设为从动齿轮移动空间16时，在该从动齿轮移动空间16内，以与容器主体13的底部14靠近的方式设置有水平的支承用圆环板25。另外，空间形成部15的底部由圆环状的水平的板构成，将该板设为划分板17。形成分隔构件的该划分板17由使后述的在从动齿轮4与驱动齿轮5之间形成的磁力线通过的材料例如铝、SUS(不锈钢)构成。划分板17的厚度H1例如为5mm以下，更具体来讲例如为3mm以下。此外，图中的18是在空间形成部15的侧壁以及底部14设置的制冷剂流路。
然后，参照关于旋转台2以及该旋转台2附带的各部的构造的概略立体图即图3来进行说明。从所述轴承部22的上端部俯视观察时放射状地延伸出五根辐条26，该辐条26支承旋转台2。该辐条26例如由作为合金的铬镍铁(注册商标)构成以具有高强度以及高耐热性。辐条26的顶端部通过所述容器主体13的狭缝24而朝向下方弯曲，与支承用圆环板25的上表面连接。从而，支承用圆环板25通过辐条26来被旋转轴21支承。
在旋转台2的上表面侧(一面侧)设置因旋转台2的旋转而公转的、俯视观察时为圆形的载置台3。该例中，沿着旋转台2的旋转方向设置有五个载置台3。在载置台3的上表面形成有用于水平地载置并收纳晶圆W的凹部31。
在各载置台3的下表面侧中央部以向铅垂下方延伸出的方式设置有支承载置台3的自转轴32。各自转轴32(图3中仅显示四个)贯穿支承用圆环板25，还各自贯穿在该支承用圆环板25的下表面支承设置的五个轴承单元33。关于自转轴32贯穿支承用圆环板25的位置，在从周方向观察支承用圆环板25时处于相邻的辐条26之间。也就是说，在支承用圆环板25交替地配置有自转轴32与辐条26。所述轴承单元33具备：轴承，其以将自转轴32旋转自如地保持的方式包围自转轴32；磁密封件，其用于防止来自轴承的微粒的飞散。通过这样构成，自转轴32自转自如地设置于与旋转台2共同旋转的部位。另外，该自转轴32被轴承单元33支承，该轴承单元33经由支承用圆环板25、辐条26而被旋转轴21支承。
而且，在自转轴32的下端部，以水平的圆板状的从动齿轮4与自转轴32的中心轴彼此一致的状态设置有从动齿轮4。从而，从动齿轮4经由自转轴32来与载置台3连结，从动齿轮4因旋转台2的旋转而绕该旋转台2的旋转轴21在水平方向公转。另外，当使从动齿轮4在周方向上旋转时，各载置台3绕自转轴32进行自转。图1所示的从动齿轮4与划分板17之间的距离H2例如为1mm。
图4示意性地示出从动齿轮4的下表面侧。在从动齿轮4的下部侧，沿着该从动齿轮4的旋转方向遍及整周地埋设有许多永磁体。此外，这里所说的遍及整周地设置永磁体意味着，在旋转方向观察时局部性地没有设置永磁体的区域。因而，虽然在旋转方向上相邻的永磁体之间存在间隙，但也为遍及整周地设置永磁体，该例中设置有那样的间隙。
当将设置于从动齿轮4的所述永磁体的磁极设为N极部41、S极部42时，在从下表面侧观察该从动齿轮4时，沿着自转方向(旋转方向)交替地配置有N极部41、S极部42。此外，为了与S极部42相区别，关于N极部41，在图中附加斜线来显示。该例中，在从动齿轮4的下表面露出的N极部41、S极部42各自形成为相同形状的短栅状，以从从动齿轮4的下表面的中心部向横方向放射状延伸的方式，在周方向互相隔开间隔地例如排列18个。N极部41以及S极部42的长度例如被设定为比从动齿轮4的半径短使得N极部41以及S极部42不会跨越从动齿轮4的底面的中心。此外，为了抑制高温环境下的去磁，构成所述从动齿轮4的永磁体以及构成后述驱动齿轮5的永磁体例如是由钐钴磁体构成的。
如图1以及图3所示，在真空容器11的外侧(大气环境侧)，在空间形成部15的下方配置有驱动齿轮5。该驱动齿轮5与从动齿轮4共同构成磁齿轮机构40。驱动齿轮5是沿着从动齿轮4的公转轨道的整周形成的水平的圆环板，以与该公转轨道面对的方式设置。因而，驱动齿轮5的上表面与从动齿轮4的下表面相向。
图中的50是在驱动齿轮5的中央部形成的圆形的开口部，俯视观察时该开口部50的中心与旋转台2的旋转中心一致。另外，如图1所示，在驱动齿轮5的下表面，以包围旋转轴21的方式设置有用于使驱动齿轮5旋转的、例如由环状的直驱电机(DD电机)形成的自转用旋转机构53，利用该自转用旋转机构53使驱动齿轮5以开口部50的中心为旋转中心进行旋转。因而，驱动齿轮5在与从动齿轮4的公转轨道面对的状态下进行旋转。自转用旋转机构53设置于包围旋转轴的、俯视观察时为圆环状的升降台54，由驱动齿轮用升降机构55使升降台54升降。图中的56是设置驱动齿轮用升降机构55的水平的底板，具备供旋转轴21贯穿的开口部57。
进一步详细说明驱动齿轮5。在驱动齿轮5的上部，以与从动齿轮4的公转轨道的外周缘部相向的方式，遍及该驱动齿轮5整周地埋设有永磁体。这里的遍及整周地设置永磁体意味着，在驱动齿轮5的旋转方向观察时局部地没有设置永磁体的区域，不是在旋转方向上无间隙地设置永磁体。该例中在该旋转方向上相邻的永磁体之间设置有那样的间隙。当将设置于驱动齿轮5的永磁体的磁极设为N极部51以及S极部52时，从上侧观察驱动齿轮5时，在驱动齿轮5的旋转方向上交替地配置有N极部51以及S极部52。此外，在图3以及后述的图5等中，关于N极部51，也与驱动齿轮5的N极部41同样地在图中附加斜线来表示。
图5是使一个从动齿轮4的磁极部(N极部41以及S极部42)与其下方侧的驱动齿轮5的磁极部(N极部51以及S极部52)相对应而描绘成的图。例如N极部51、S极部52形成为与在从动齿轮4的下表面形成的N极部41、S极部42的形状重合的短栅状。此外，图5示出从动齿轮4的N极部41与驱动齿轮5的S极部52重叠的状态。另外，该图5以及后述的图6、图7是用于说明磁齿轮的结构的概略图，因此磁极部的数量与实际装置的磁极部的数量不同。
接着，说明载置台3的公转与自转。图6示出在旋转台2与驱动齿轮5各自停止的状态(不旋转的状态)下五个从动齿轮4的一部分与驱动齿轮5相向停止的状态。从动齿轮4停止在由从动齿轮4的各磁极部(N极部41、S极部42)与驱动齿轮5的各磁极部(N极部51、S极部52)之间的吸引力以及排斥力的综合作用决定的位置处。因而，在使旋转台2与驱动齿轮5以相同转数(转速：rpm)旋转时，从动齿轮4相对于驱动齿轮5而言相对地停止，因此从动齿轮4即载置台3无自转而停止。
在驱动齿轮5与旋转台2之间的转数发生差时，即在驱动齿轮5的角速度与因旋转台2的旋转而产生的从动齿轮4的角速度(可称为公转角速度)之间发生速度差时，载置台3自转。在驱动齿轮5的角速度Va比从动齿轮4的角速度Vb大时(驱动齿轮5的角速度减去从动齿轮4的角速度而得到的速度差为正时)，在与驱动齿轮5相向的从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列的下方，若以图5来说，驱动齿轮5的N极部51、S极部52的排列从左侧向右侧移动。因此，作用于从动齿轮4的、来自驱动齿轮5的排斥力和吸引力向右侧移动，伴随该移动，从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列也被向右牵引，因此，结果是从动齿轮4在图5中右旋转，即以从图6所示状态变为图7所示状态的方式顺时针自转。此外，图6中环状的从动齿轮4的公转轨道表示为4A。
另外，在驱动齿轮5的角速度Va比从动齿轮4的角速度Vb小时(驱动齿轮5的角速度减去从动齿轮4的角速度而得到的速度差为负时)，在与驱动齿轮5相向的从动齿轮4的N极部41、S极部42排列的下方，若以图5来说，驱动齿轮5的N极部51、S极部52的排列从右侧向左侧移动。因此，作用于从动齿轮4的、来自驱动齿轮5的排斥力和吸引力向左侧移动，伴随该移动，从动齿轮4的N极部41、S极部42的排列也被向左牵引，因此，结果是从动齿轮4在图5中左旋转，即逆时针自转。
因从动齿轮4的公转产生的角速度与驱动齿轮5的角速度之间的速度差同从动齿轮4的自转速度如图8所示，在速度差的某范围内维持大致比例关系。图8中，横轴为驱动齿轮5的角速度Va与从动齿轮4的因公转产生的角速度Vb之间的速度差(Va-Vb)，纵轴为从动齿轮4的自转速度。在速度差为正((Va-Vb)>0)时，从速度差零至+V1，速度差越大则右旋转的自转速度越大。另外，在速度差为负((Va-Vb)<0)时，从速度差零至-V2，速度差越大则左旋转的自转速度越大。例如驱动齿轮5的角速度被设定在使所述速度差与从动齿轮4的自转速度维持大致比例关系的值的期间。
这样，在驱动齿轮5与旋转台2的转数发生差时载置台3自转，此时的自转速度是通过驱动齿轮5与从动齿轮4之间的齿轮比×转速差来求出的。转速差是驱动齿轮5的角速度与从动齿轮4因旋转台2的旋转产生的角速度(可称为公转角速度)之间的速度差。在由300个磁极部(N极部51以及S极部52)构成驱动齿轮5、由18个磁极部(N极部41以及S极部42)构成从动齿轮4的情况下，在例如旋转台2的转数为30rpm时，驱动齿轮5以0.1度/秒(6度/分)行进的情况下的自转速度是如下这样求出。齿轮比为300/18＝16.67，转速差为6/360rpm，因此从动齿轮4的自转速度基于齿轮比×转速差而成为300/18×6/360＝0.278rpm(100度/分)。
上述的图8所示的从动齿轮4的自转速度同从动齿轮4的因公转产生的角速度(公转速度)与驱动齿轮5的角速度之间的速度差的关系被存储于后述的控制部100的存储器。在例如进行成膜处理、装置的维护时，成膜装置1的用户从控制部100的输入部104输入从动齿轮4的自转速度、旋转台2的转数，由此基于所输入的这些参数、在存储器存储的所述关系，来决定驱动齿轮5的转数，能够使驱动齿轮5以所决定的转数进行旋转。
另外，利用作为相对距离变更机构的所述驱动齿轮用升降机构55，如图9所示那样使驱动齿轮5升降。由此，能够变更驱动齿轮5与从动齿轮4的公转轨道的分离距离H3来对晶圆W进行处理。该分离距离H3例如在1mm～5mm的范围内变更。说明这样以能够变更分离距离H3的方式构成装置的理由。如上所述，从动齿轮4以及驱动齿轮5由永磁体构成，该永磁体会根据环境温度而去磁。因而，即使例如在室温附近如图7说明那样因驱动齿轮5的旋转而从动齿轮4没有问题地自转，在晶圆W的处理温度设定得比较高而在成膜处理中这些从动齿轮4以及驱动齿轮5的环境温度变得比较高的情况下，也有可能因该去磁而从动齿轮4不自转。另外，旋转台2的转数、即自转轴32的公转速度越高，则对自转轴32施加的离心力越大，自转轴32在形成轴承单元33的内周壁的轴承中按压朝向旋转台2的外侧方向的部位，对该部位的负荷变大。也就是说，根据旋转台2的转数，用于使自转轴32旋转所需的最低限的转矩发生变化。
因此，认为在旋转台2的转数高的情况下也同样，为了获得自转所需的转矩，构成为使从动齿轮4与驱动齿轮5之间的磁力变得比较强，但是当从动齿轮4与驱动齿轮5之间总是作用强的磁力时，如上所述那样以与从动齿轮4的公转轨道的周缘部侧相向的方式设置有驱动齿轮5的磁极部(N极部51以及S极部52)，因此因磁力的作用而自转轴32按压所述轴承单元33的轴承的朝向旋转台2的外侧方向的部位，该部位的负荷变大。另外，自转轴32以及载置台3通过磁力被向下方强牵引，对旋转台2的负荷变大，对旋转轴21的负荷变大。也就是说，有可能使这些旋转台2、旋转轴21以及轴承单元33破损的时期提前。因此，在成膜装置1中构成为通过调整所述分离距离H3，能够将驱动齿轮5与从动齿轮4之间的磁力设为所需并且适当的磁力。
返回图1以及图2，继续说明成膜装置1。图中的C是俯视观察时为圆形的中心区域形成部，设置于真空容器11的顶板12的下表面中央部。图中的34是从中心区域形成部C朝向旋转台2的外侧扩展形成的俯视观察时为扇状的突出部，在旋转台2的周方向分离地设置有两个。中心区域形成部C以及突出部34形成与其外侧区域相比低的顶面。从未图示的供给路向中心区域形成部C与旋转台2的中心部之间的间隙供给N2气，由此抑制原料气体与氧化气体在该旋转台2的中心部处接触。
在容器主体13的底部14埋设有用于加热晶圆W的加热器35。在底部14的旋转台2的外侧开设有排气口36、37，排气口36、37与由真空泵等构成的未图示的真空排气机构连接。另外，在真空容器11的侧壁面形成有通过闸阀38而开闭自如的晶圆W的搬入搬出部39，由未图示的搬送机构经由该搬入搬出部39在真空容器11的内外搬送基板。
为了在所述晶圆W的搬送机构与载置台3之间交接晶圆W，在搬入搬出部39附近的真空容器11的底部14设置有三个升降销20。但为了方便，在图1仅示出两个升降销20。此外，虽然省略了图示，但在所述载置台3的底部以能够供该升降销20通过来进行晶圆W的交接的方式形成有贯通孔。升降销20的下端形成为例如不干涉进行升降以及旋转的驱动齿轮5，并且被支承于通过升降机构28而升降自如的臂27。图中的29是包围升降销20的波纹管，具有保持真空容器11内的气密性的作用。
在旋转台2的上方侧，在旋转台2的旋转方向上隔着间隔地依次配设有原料气体喷嘴61、分离气体喷嘴62、氧化气体喷嘴63、改性气体喷嘴64以及分离气体喷嘴65。各气体喷嘴61～65从真空容器11的侧壁朝向中心部，沿着旋转台2的径向形成为水平地延伸的棒状，从沿着喷嘴的长度方向互相分开间隔地设置的许多喷出口66朝向下方侧喷出各种气体。
原料气体喷嘴61喷出BTBAS(双叔丁基氨基硅烷)气体作为原料气体。图中的67是覆盖原料气体喷嘴61的喷嘴盖，具有提高其下方的BTBAS气体的浓度的作用。氧化气体喷嘴63喷出O3(臭氧)气体作为氧化气体。分离气体喷嘴62、65喷出N2气，被配置于从上表面侧观察时在周方向分别分割顶板12的突出部34的位置。改性气体喷嘴64喷出例如由氩(Ar)气和氧(O2)气的混合气体形成的改性气体。在该例中，原料气体、氧化气体以及改性气体分别相当于处理气体，原料气体喷嘴61、氧化气体喷嘴63以及改性气体喷嘴64分别相当于处理气体供给部。
在改性气体喷嘴64的上方侧，以封住在真空容器11的顶板12设置的开口部19的方式设置有等离子体形成部7。图2中，以一点划线示出设置该等离子体形成部7的位置。图中的71是由石英等电介质形成的主体部，图中的72是突状部，在主体部71的下表面沿着开口部19朝向下方侧突出。在被突条部72包围的区域内，从改性气体喷嘴64喷出改性气体。在主体部71的上表面侧，经由法拉第屏蔽件73、绝缘用的板构件74来设置将金属线卷绕为线圈状而成的天线75，该天线75与高频电源76连接。图中的77是在法拉第屏蔽件73设置的狭缝，具有使电磁场的磁场分量朝向下方的作用。
在旋转台2上，原料气体喷嘴61的下方区域是对BTBAS气体进行吸附的吸附区域R1，氧化气体喷嘴63的下方区域是对BTBAS气体进行氧化的氧化区域R2。另外，等离子体形成部7的下方区域是利用等离子体来进行SiO2膜的改性的改性区域R3。突出部34的下方区域是利用从分离气体喷嘴62、65各自喷出的N2气将吸附区域R1的气氛与氧化区域R2的气氛互相分离的分离区域D1、D2。
既述的排气口36在吸附区域R1同在旋转方向下游侧邻接于吸附区域R1的分离区域D1之间的空间的外侧开口，将剩余的BTBAS气体排出。另外，排气口37在改性区域R3同在旋转方向下游侧邻接于改性区域R3的分离区域D2的边界附近的外侧开口，将剩余的O3气体、改性气体排出。从各分离区域D1、D2、中心区域形成部C各自供给的N2气也从排气口36、37排出。
在成膜装置1设置有控制部100，该控制部100由用于对装置整体的动作进行控制的计算机形成。图10示出该控制部100的概略结构。该控制部100具备：CPU 101；程序保存部102，其保存用于执行后述的成膜处理所涉及的动作的程序105；存储部103；输入部104。图中的110是总线。
在存储部103存储有旋转台2的转数与晶圆W的处理温度以及所述驱动齿轮5与从动齿轮4之间的分离距离H3的对应关系。输入部104是用于成膜装置1的用户将进行成膜处理时的旋转台2的转数、晶圆W的处理温度分别作为晶圆W的处理制程来输入并设定的设备，例如是由触摸面板等构成的。从存储部103读出与那样输入的旋转台2的转数和晶圆W的处理温度对应的分离距离H3，由驱动齿轮用升降机构55控制驱动齿轮5的高度使得成为那样读出的分离距离H3，来进行成膜处理。
在晶圆W的处理温度固定的情况下，旋转台2的转数越高则基于既述的理由而使载置台3自转所需的转矩越大，分离距离H3被设定得越小。例如在图10中，将晶圆W的温度为a1℃时且旋转台2的转数为60rpm、70rpm、80rpm的情况下的分离距离H3分别表示为b1mm、c1mm、d1mm，其中b1>c1>d1。另外，在旋转台2的转数固定的情况下，晶圆W的温度越高，则如既述那样容易引起驱动齿轮5以及从动齿轮4的去磁，因此分离距离H3被设定得越小。例如在图10中，将旋转台2的转数为60rpm且晶圆W的温度为a1℃、a2℃、a3℃时的分离距离H3分别表示为b1mm、c1mm、d1mm，其中，设a1℃<a2℃<a3℃，则b1>c1>d1。
所述程序105组合有用于向成膜装置1的各部发送控制信号来控制各部的动作从而执行后述的成膜处理的步骤组。例如按照控制信号对自转用旋转机构53使驱动齿轮5旋转的转数、公转用旋转机构23使旋转台2旋转的转数、驱动齿轮用升降机构55进行的驱动齿轮5的升降、来自各气体喷嘴61～65的各气体的供给流量、加热器35对晶圆W加热的处理温度(加热温度)、来自中心区域形成部C的N2气的供给流量等进行控制。保存程序105的程序保存部102是由硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、DVD等存储介质构成的，从该存储介质向控制部100安装程序105。
接着说明成膜装置1进行的成膜处理。例如在驱动齿轮5位于规定的高度位置的状态下，成膜装置1的用户从输入部104进行旋转台2的转数以及晶圆W的处理温度的设定，如图9、图10所说明那样，驱动齿轮5移动至成为与所设定的旋转台2的转数以及晶圆W的处理温度对应的分离距离H3的高度位置。接着，通过旋转台2的间歇地旋转和升降销20的升降动作，由未图示的搬送机构将从外部依次搬入真空容器11内的晶圆W交接到载置台3。当在所有载置台3载置了晶圆W时，闸阀38关闭，从排气口36、37进行排气，使得真空容器11内成为规定压力的真空环境。而且，从分离气体喷嘴62、65、中心区域形成部C对旋转台2供给N2气。另一方面，加热器35升温，将晶圆W加热至所设定的处理温度。
然后，旋转台2以所设定的转数进行旋转，并且例如使驱动齿轮5与旋转台2等速地进行旋转。由此，载置台3在停止自转的状态下进行公转。接着，开始从原料气体喷嘴61、氧化气体喷嘴63、改性气体喷嘴64供给各处理气体，从高频电源76向天线75施加高频电力来形成等离子体。另外，驱动齿轮5的转数变更为与旋转台2的转数不同的转数，载置台3以规定的转数来自转。
如图2所示，在真空容器11内，在吸附区域R1与氧化区域R2之间设置有被供给N2气的分离区域D1，因此向吸附区域R1供给的原料气体以及向氧化区域R2供给的氧化气体在旋转台2上不互相混合而排出。另外，在吸附区域R1与改性区域R3之间也设置有被供给N2气的分离区域D2，因此原料气体、向改性区域供给的改性气体以及从改性区域R3的旋转方向上游侧朝向该分离区域D2的氧化气体在旋转台2上不互相混合而从排气口36、37排出。另外，从中心区域形成部C供给的N2气也从排气口36、37排出。
在如上所述那样进行各气体的供给和排气的状态下，各晶圆W依次通过吸附区域R1、氧化区域R2以及改性区域R3。在吸附区域R1中，从原料气体喷嘴61喷出的BTBAS气体被晶圆W吸附，在氧化区域R2中，所吸附的BTBAS气体被从氧化气体喷嘴63供给的O3气氧化，形成一层或者多层的SiO2的分子层。在改性区域R3中，所述SiO2的分子层暴露于改性气体的等离子体而被改性。而且，通过旋转台2的旋转，多次重复执行上述周期，由此层叠SiO2的分子层来在晶圆W的表面形成SiO2膜。图11示出这样进行成膜时的成膜装置1的各部的动作。
在该成膜装置1中，与旋转台2的旋转并行地进行基于载置台3的旋转的晶圆W的自转，以旋转台2的旋转与载置台3的旋转不同步的方式设定旋转台2的转数和载置台3的自转速度。即，设定为晶圆W以如下自转速度进行自转，该自转速度使得在晶圆W朝向第一方向的状态下，在旋转台2从旋转的开始点旋转一圈而再次位于开始点的位置时，晶圆W朝向与第一方向不同的第二方向。
这样，载置台3与旋转台2的旋转不同步地自转，因此各载置台3上的晶圆W通过自转以及公转而以各种朝向通过原料气体的吸附区域R1。这样，执行如下周期：伴随着载置台3的自转，一边使从上表面侧观察到的朝向逐渐改变，一边形成上述的SiO2的分子层。一边改变晶圆W的朝向一边进行成膜，由此即使例如在吸附区域R1内原料气体的浓度分布发生了偏差的情况下，从多次执行的SiO2分子层的形成周期的整个期间来看时，对于晶圆W的周方向，也能够使吸附于晶圆W的原料气体的量一致。其结果是，从晶圆W的周方向来看，能够抑制在晶圆W上形成的SiO2膜的膜厚产生偏差。
通过上述的动作，依次层叠SiO2的分子层，执行了预先设定的周期数后，停止旋转台2的旋转、驱动齿轮5的旋转、各种气体的供给、等离子体的形成，成膜处理结束。然后，以与将晶圆W搬入真空容器11内时相反的顺序，从该真空容器11内搬出晶圆W。
根据所述成膜装置1，由驱动齿轮用升降机构55调整从动齿轮4与驱动齿轮5之间的分离距离H3，来调整驱动齿轮5与从动齿轮4之间的磁力。因而，防止在驱动齿轮5与从动齿轮4之间总是作用强的磁力，抑制对旋转台2、旋转轴21等各部件的负荷，能够抑制该各部件的消耗、变形以及破损，并且能够确保成膜处理时载置台3自转所需的磁力。
在所述成膜装置1中，针对从动齿轮4的公转，使驱动齿轮5升降来变更所述分离距离H3，但也可以是，使从动齿轮4相对于驱动齿轮5升降来变更分离距离H3。具体来讲，例如将公转用旋转机构23与升降机构连接，构成为该旋转台2以及真空容器11升降，由此能够使从动齿轮4相对于驱动齿轮5升降。
另外，所述例子中，在控制部100的存储器103中存储晶圆W的处理温度与旋转台2的转数以及分离距离H3的对应关系，但也可以是，存储晶圆W的处理温度与分离距离H3的对应关系、旋转台2的转数与分离距离H3的对应关系中的任一方。也就是说，也可以是，成膜装置1的用户设定晶圆W的处理温度以及旋转台2的转数中的一方，由此设定分离距离H3。还有，不限于根据处理制程来变更分离距离H3。例如也可以是，在不进行所述成膜处理的待机状态时预先使驱动齿轮5位于所述分离距离H3比较大的高度位置，在进行成膜处理时使驱动齿轮5位于分离距离H3比较小的预先设定的高度位置。也就是说，在各成膜处理时驱动齿轮5的高度一致的情况也包含在本发明的权利范围中。其中，为了使从动齿轮4更可靠地旋转并且抑制对成膜装置1的各部的负荷，优选为如所述那样根据处理制程来控制驱动齿轮5的高度。
如既述的那样，在成膜装置1中，在向晶圆W成膜时，这些公转与自转互相并行地进行，晶圆W的自转除了包括在旋转台2旋转的期间晶圆W连续地自转的情况外，也包括间歇地自转。另外，晶圆W自转的开始以及停止的定时可以与公转的开始以及停止的定时一致，也可以使旋转的开始以及停止的定时互相错开。另外，在所述例中驱动齿轮5设置于大气环境，但也可以是，将真空容器11构成为也包围驱动齿轮5，从而与从动齿轮4同样地将驱动齿轮5设置于真空环境。
另外，作为由驱动齿轮5以及从动齿轮4构成的磁齿轮机构40，构成为利用磁力来根据驱动齿轮5的旋转使从动齿轮4相对于驱动齿轮5非接触地旋转即可。因而也可以是，从动齿轮4、驱动齿轮5中的仅一方为磁性体。另外，关于从动齿轮4或者驱动齿轮5，不限于所述N极部、S极部交替地排列的结构，例如也可以是仅由S极部、N极部中的一方构成。其中，优选为在从动齿轮4以及驱动齿轮5中，如各个既述的实施方式那样，通过将不同的磁极交替地配置，利用磁体的排斥力和吸引力来使载置台3自转，因此能够可靠地使载置台3旋转。另外，如果通过驱动齿轮5的旋转来使从动齿轮4能够旋转，则各磁极部的形状也不限于如既述的例子那样构成为长方形状。
(评价试验)
说明与本发明关连地进行的评价试验。在评价试验1中，使用具备与成膜装置1大致同样的结构的实验装置，对分别变更了旋转台2的转数、驱动齿轮5的转数的情况下的、旋转台2载置的各晶圆W的平均自转速度进行了调查。该实验装置中，将图1中说明的划分板17的厚度H1设定为3mm，将划分板17与从动齿轮4的下表面之间的距离H2设定为1mm，将划分板17与驱动齿轮5的上表面之间的距离设定为1mm。因而在该实验装置中，图9中说明的驱动齿轮5与从动齿轮4的公转轨道之间的分离距离H3为5mm。旋转台2以30rpm、60rpm或者120rpm旋转。另外，变更驱动齿轮5的转数，使得驱动齿轮5的转数与旋转台2的转数之差收敛于-0.8度/秒～+0.8度/秒的范围内。
图12、图13、图14的图表是示出旋转台2的转数分别为30rpm、60rpm、120rpm时的试验结果的图表。图表的横轴表示驱动齿轮5的转数(单位：rpm)，图表的纵轴表示晶圆W的平均自转速度(单位：度/分)。在各图表中，仅示出关于旋转台2上的五个晶圆W中的一个晶圆W的结果。这是因为，五个晶圆W的平均自转速度的偏差大致为零。并且如各图表所示，确认出在旋转台2的转速为30rpm、60rpm、120rpm中的任一者的情况下，晶圆W的平均自转速度与驱动齿轮5的转数的上升成比例地上升。此外，在平均自转速度为负(-)与为正(+)时，晶圆W向彼此相反的方向进行自转。
根据该评价试验1的结果，确认出在旋转台2的转速为120rpm以下的范围内，不管基于旋转台2旋转的晶圆W的公转速度如何，均能够控制晶圆W的自转速度、自转的方向。而且，确认出即使被划分板17划分，也能够在驱动齿轮5与从动齿轮4之间作用磁力来使从动齿轮4旋转。根据本发明，驱动齿轮5升降，能够调整从动齿轮4与驱动齿轮5之间的磁力，因此即使将旋转台2的转数设为比120rpm高，预测也能够使晶圆W以期望的转数进行自转。
接着，说明评价试验2。在评价试验2中，与评价试验1同样地，测定分别变更了旋转台2的转数、驱动齿轮5的转数的情况下的、旋转台2载置的各晶圆W的平均自转速度。其中，区别点在于，将驱动齿轮5与从动齿轮4的公转轨道之间的分离距离H3(图9参照)设为9mm。并且，以使设定上的各晶圆W的自转速度(自转设定速度)成为+5rpm～-5rpm的方式，使驱动齿轮5旋转。作为旋转台2的转数，设定为240rpm、210rpm、180rpm、150rpm、120rpm、90rpm、60rpm、30rpm以及2rpm。
将所获得的试验结果中的、作为代表的使旋转台2为240rpm时的结果在图15的图表中示出。图15的图表的纵轴与图12～图14的图表的纵轴同样地表示晶圆W的平均自转速度(单位：度/分)。图15的图表的横轴表示所述晶圆W的自转设定速度。在该图15的图表中，与评价试验1的结果同样地，旋转台2上的五个晶圆W的平均自转速度的偏差大致为零，因此仅示出关于一个晶圆W的结果。根据该图15的图表可知，晶圆W的平均自转速度根据自转设定速度而成为+180度/分～-180度/分的范围内的值，该晶圆W的平均自转速度与自转设定速度的上升成比例地上升。
虽然省略图示，但是关于在该评价试验2中将旋转台2的转数设定为240rpm以外的值的情况下的图表的波形，与将旋转台2的转数设定为240rpm的情况下的图表的波形大致相同。也就是说结果为，当自转设定速度变化时，以能获得该自转设定速度的方式，晶圆W的平均自转速度在+180度/分～-180度/分的范围内变化，晶圆W的平均自转速度与自转设定速度的上升成比例地上升。而且，旋转台2上的五个晶圆W的平均自转速度的偏差也与将旋转台2的转数设定为240rpm时同样地大致为零。
因而，根据该评价试验2的结果确认出，在旋转台2的转数为240rpm以下的范围内，在晶圆W之间使自转速度一致，能够控制晶圆W的自转速度以及自转的方向。也就是说，确认出能够将旋转台2的转数设定为这样的范围来运用所述成膜装置1。并且，确认出能够将晶圆W的自转速度设为+5rpm～-5rpm。

Claims (7)

1.一种成膜装置，其特征在于，具备：
旋转台，其设置于处理容器内；
载置台，其为了载置基板而设置于所述旋转台的一面侧，通过该旋转台的旋转而进行公转；
加热部，其对所述载置台载置的所述基板进行加热；
成膜气体供给部，其向载置台因所述旋转台的旋转而通过的区域供给成膜气体，来对所述基板进行成膜；
自转轴，其以支承所述载置台的方式自转自如地设置于与所述旋转台共同旋转的部位；
从动齿轮，其设置于所述自转轴；
驱动齿轮，其与所述从动齿轮的公转轨道面对并旋转，并且该驱动齿轮沿着所述公转轨道的整周设置，该驱动齿轮与所述从动齿轮构成磁齿轮机构；以及
相对距离变更机构，其用于变更所述从动齿轮的公转轨道与所述驱动齿轮之间的相对距离，
所述相对距离变更机构是使所述驱动齿轮相对于横方向的所述从动齿轮的公转轨道进行升降的升降机构。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述从动齿轮沿着自转方向遍及整周地交替排列有N极部以及S极部，
所述驱动齿轮沿着所述公转轨道遍及整周地交替排列有N极部以及S极部。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述从动齿轮以及所述驱动齿轮分别由永磁体构成磁极部。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述从动齿轮的各磁极部设置为在所述从动齿轮的下表面从中心部向横方向放射状地延伸，
所述驱动齿轮的各磁极部排列于与所述从动齿轮的下表面相向的面。
5.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述处理容器内构成为真空环境，
所述驱动齿轮设置于大气环境侧，
在所述从动齿轮与驱动齿轮之间设置有将大气环境与真空环境分隔开的、由使磁力线通过的材料构成的分隔构件。
6.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
根据所述基板的处理制程来变更所述从动齿轮的公转轨道与所述驱动齿轮之间的相对距离。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于，
所述处理制程包括所述旋转台的转数和所述基板的处理温度中的至少一方。
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Families Citing this family (5)

* 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
JP7080152B2 (ja) * 2018-10-11 2022-06-03 東京エレクトロン株式会社 回転角度検出装置及び回転角度検出方法、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
CN112251730A (zh) * 2020-12-04 2021-01-22 光驰科技(上海)有限公司 一种真空镀膜用非接触式的公自转转架***
CN115896747A (zh) * 2021-09-30 2023-04-04 馗鼎奈米科技(深圳)有限公司 表面处理设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN107022754A (zh) * 2016-02-02 2017-08-08 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4605853B2 (ja) * 2000-04-20 2011-01-05 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理方法
WO2007069433A1 (ja) * 2005-12-16 2007-06-21 Niigata University 非接触型回転処理装置
JP6017817B2 (ja) * 2011-12-15 2016-11-02 住友化学株式会社 表面処理装置、表面処理方法、基板支持機構およびプログラム
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
JP6581831B2 (ja) * 2015-07-28 2019-09-25 東京エレクトロン株式会社 保持部の姿勢維持機構
JP6740881B2 (ja) * 2016-02-02 2020-08-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN107022754A (zh) * 2016-02-02 2017-08-08 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

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