JP2017054880A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転テーブルを回転させることにより、回転テーブルの一面側に載置された基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理するにあたって、基板の周方向について処理の均一性を良好にすることができる技術を提供すること。
【解決手段】回転テーブルに自転自在に設けられ、基板を載置するための載置台と、載置台の下方に設けられ、当該載置台と共に回転する回転体と、回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、回転テーブルに対して独立して設けられ、当該回転テーブルの周方向に沿って複数の磁極が配列された回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群と、回転体に配置された磁極と回転体駆動用の磁極群の各磁極との間の磁力により回転体が自転するように電磁石のコイルに電流を供給するための電源部と、を備えるように装置を構成する。それにより、回転体の公転と自転とを独立して行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板を公転させながら処理ガスを基板に供給することにより処理を行う技術分野に関する。

半導体装置の製造工程においては、エッチングマスクなどを形成するための各種の膜を基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に成膜するために、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）が行われる。半導体装置の生産性を高くするために上記のＡＬＤは、複数のウエハを載置した回転テーブルを回転させることで当該ウエハを公転させ、当該回転テーブルの径方向に沿うように配置される処理ガスの供給領域（処理領域）を繰り返し通過させる装置によって行われる場合がある。また、上記の各膜の成膜を行うためにはＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)が行われる場合があるが、このＣＶＤによる成膜も上記のＡＬＤと同様に、ウエハを公転させることで行うことが考えられる。

ところで、このようなウエハを公転させる成膜処理において、ウエハの周方向に均一性高く成膜を行うことが求められている。それによってウエハＷに同心円状の膜厚分布を形成したり、ウエハの径方向についても均一性高く成膜を行うことで、ウエハＷ表面全体で均一性高く成膜を行うことが求められている。上記の同心円状の膜厚分布とは、より具体的には、ウエハの中心から等距離である当該ウエハの周方向に沿った各位置にて膜厚が同じないしは概ね同じであると共に、ウエハの径方向に沿った各位置では互いに異なる膜厚となる膜厚分布である。

しかし、上記のウエハを公転させる成膜装置においては、回転テーブルの径方向に沿って処理ガスが供給されることから、ウエハに形成される膜厚分布は、回転テーブルの中心側から周縁側に向かうに従って膜厚が変移する膜厚分布となる傾向があり、上記したウエハの周方向に均一性高い膜厚分布を形成することが困難であるという問題があった。特許文献１には、ウエハの面内に所定の温度分布を形成してＣＶＤを行うことで、上記の同心円状の膜厚分布を形成する成膜装置が示されているが、この成膜装置においては成膜処理中にウエハは公転しない。従って、特許文献１は上記の問題を解決できるものではない。

特開２００９−１７０８２２号公報

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、回転テーブルを回転させることにより、回転テーブルの一面側に載置された基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理するにあたって、基板の周方向について処理の均一性を良好にすることができる技術を提供することにある。

本発明の基板処理装置は、処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理装置において、
前記回転テーブルに自転自在に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
前記載置台の下方に設けられ、当該載置台と共に回転する回転体と、
前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、
前記回転テーブルに対して独立して設けられ、当該回転テーブルの周方向に沿って複数の磁極が配列された回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群と、
前記回転体に配置された磁極と前記回転体駆動用の磁極群の各磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように前記電磁石のコイルに電流を供給するための電源部と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、回転テーブルを回転させることにより、回転テーブルの一面側に載置された基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理するにあたって、載置台と共に回転する回転体に複数の磁極を配置している。そして回転テーブルに対して独立して回転テーブルの周方向に沿って回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群を設け、回転体側の磁極と回転体駆動用の磁極群との間の磁力により回転体が自転するように電磁石に電流を供給している。従って、基板を回転テーブルの回転とは独立して自転させることができるため、基板の周方向について処理の均一性を良好にすることができる。

本発明の基板処理装置の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置の真空容器の斜視図である。 前記成膜装置に設けられる回転テーブルの上面側斜視図である。 前記成膜装置に設けられる回転テーブルの下面側斜視図である。 前記成膜装置に設けられる磁気駆動ユニット及び磁気ギアの平面図である。 前記磁気駆動ユニットを構成するプレートの上面図である。 前記プレート及び磁気ギアの斜視図である。 前記磁気駆動ユニットを構成する電源部の回路図である。 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。 前記電源部とプレートに巻回されるコイルとの接続を示す説明図である。 三相交流と前記プレートの磁極の変化とを示すグラフ図である。 三相交流と前記プレートの磁極の変化とを示すグラフ図である。 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。 前記磁気ギアの動作を示す作用図である。 ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。 ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。 ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。 ウエハに成膜が行われる様子を示す作用図である。 前記真空容器内に供給される各ガスの流れを示す説明図である。 評価試験の結果を示す模式図である。 評価試験の結果を示す模式図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。

本発明の基板処理装置の一実施形態であり、基板であるウエハＷにＡＬＤを行う成膜装置１について説明する。この成膜装置１は、ウエハＷにＳｉ（シリコン）を含む処理ガスである原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吸着させ、吸着されたＢＴＢＡＳガスを酸化する酸化ガスであるオゾン（Ｏ_３）ガスを供給してＳｉＯ_２（酸化シリコン）の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す。この一連の処理が複数回、繰り返し行われ、ＳｉＯ_２膜が形成されるように構成されている。

図１、図２は成膜装置１の縦断側面図、横断平面図である。成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器）１１と、真空容器１１内に設けられた円板状の水平な回転テーブル（サセプタ）２と、を備えている。真空容器１１は、天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３と、により構成されている。

回転テーブル２の中心部から鉛直下方へ伸びる中心軸２１が設けられている。中心軸２１は、容器本体１３の底部に形成された開口部を塞ぐように設けられた公転用回転駆動部２２に接続されている。回転テーブル２は、中心軸２１及び公転用回転駆動部２２を介して真空容器１１内に支持されると共に、平面視時計回りに回転する。図１中１５は、中心軸２１と容器本体１３との隙間にＮ２（窒素）ガスを吐出するガスノズルであり、ウエハＷの処理中にＮ２ガスを吐出して回転テーブル２の表面から裏面への原料ガス及び酸化ガスの回りこみを防ぐ役割を有する。

また、真空容器１１の天板１２の下面には、回転テーブル２の中心部に対向するように突出する平面視円形の中心領域形成部Ｃと、中心領域形成部Ｃから回転テーブル２の外側に向かって広がるように形成された平面視扇状の突出部１７、１７と、が形成されている。つまり、これら中心領域形成部Ｃ及び突出部１７、１７は、その外側領域に比べて低い天井面を構成している。中心領域形成部Ｃと回転テーブル２との中心部との隙間はＮ２ガスの流路１８を構成している。ウエハＷの処理中において、天板１２に接続されるガス供給管からＮ２ガスが流路１８に供給され、この流路１８から回転テーブル２の外側全周に向かって吐出される。このＮ２ガスは、原料ガス及び酸化ガスが回転テーブル２の中心部上で接触することを防ぐ。

図３は容器本体１３の内部の底面を示す斜視図である。容器本体１３には、回転テーブル２の下方にて当該回転テーブル２の周に沿うように、扁平なリング状の凹部３１が形成されている。そして、この凹部３１の底面には、凹部３１の周方向に沿ったリング状のスリット３２が開口しており、当該スリット３２は、容器本体１３の底部を厚さ方向に貫通するように形成されている。さらに凹部３１の底面上には、回転テーブル２に載置されるウエハＷを加熱するためのヒーター３３が７つのリング状に配設されている。なお、図３では煩雑化を避けるために、ヒーター３３の一部を切り取って示している。

ヒーター３３は、回転テーブル２の回転中心を中心とする同心円に沿って配置されており、７つのヒーター３３のうちの４つはスリット３２の内側に、他の３つはスリット３２の外側に夫々設けられている。ヒーター３３が設けられる凹部３１内の空間は、図示しないガスノズルによりＮ２ガスが供給されることでパージされる。また、各ヒーター３３の上方を覆い、凹部３１の上側を塞ぐように、シールド３４が設けられている（図１参照）。シールド３４には、スリット３２に重なるようにリング状のスリット３２Ａが設けられ、後述する回転軸２６及び支柱４１が当該スリット３２Ａを貫通する。また、容器本体１３の底面において凹部３１の外側には、真空容器１１内を排気する排気口３５、３６が開口している。排気口３５、３６には、真空ポンプなどにより構成される排気機構３９が接続されている。

続いて回転テーブル２について、その表面側、裏面側を夫々示した図４、図５も参照しながら説明する。回転テーブル２の表面側（一面側）には、当該回転テーブル２の回転方向に沿って５つの円形の凹部が形成されており、各凹部には、円形のウエハホルダ２４が設けられている。ウエハホルダ２４の表面には凹部２５が形成されており、凹部２５内にウエハＷが水平に収納される。従って、ウエハホルダ２４はウエハＷの載置台をなし、凹部２５の底面はウエハＷの載置領域を構成する。

回転テーブル２の裏面の周方向に互いに離れた位置から鉛直下方に向けて、例えば３本の支柱４１が延出されており、図１に示すように各支柱４１の下端はスリット３２を介して容器本体１３の底部を貫通し、容器本体１３の下方に設けられる接続部である支持リング４２に接続されている。この支持リング４２は、回転テーブル２の回転方向に沿って形成され、支柱４１によって容器本体１３に吊り下げられるように水平に設けられており、回転テーブル２と共に回転する。

また、ウエハホルダ２４の下方中心部からはウエハホルダ２４と共に回転する回転体である回転軸２６が鉛直下方へ延出されている。回転軸２６の下端は回転テーブル２を貫通し、図１に示すようにスリット３２を介して容器本体１３の底部を貫通し、さらに支持リング４２と軸受けユニット２７とを貫通して磁気ギア２８に接続されている。

軸受けユニット２７は支持リング４２に設けられ、回転軸２６を回転させるためのベアリングと、当該ベアリングからのパーティクルの飛散を防ぐための磁気シールと、を備えている。磁気ギア２８は回転軸２６を囲む水平なリング状に構成された磁石であり、周方向にＳ極とＮ極とが例えば４つずつ交互に配置されて構成されている。ウエハホルダ２４及び回転軸２６が上記のように構成されることで、磁気ギア２８は回転テーブル２から吊り下げられるように構成されており、回転テーブル２の回転によって、当該回転テーブル２の回転中心を中心として回転、つまり公転する。回転テーブル２の回転によって、回転テーブル２のウエハホルダ２４に載置されたウエハＷもこの磁気ギア２８と同様に公転する。

また、図１中４３は、容器本体１３の下方にて支持リング４２、軸受けユニット２７及び磁気ギア２８を囲むように設けられると共に、これらを真空容器１１の外部から区画する隔壁部である。この例では隔壁部４３は断面視凹状に構成されている。隔壁部４３に囲まれる領域には、例えば図示しないガス供給ノズルからパージガスが供給され、上記の軸受けユニット２７からパーティクルが発生しても、隔壁部４３内から除去されるように構成される。

隔壁部４３の底部には、磁気ギア２８の移動路の下方側に磁気駆動ユニット４が設けられている。図６は、この磁気駆動ユニット４を平面で見た図であり、図７、図８は夫々磁気駆動ユニット４の一部を示した平面図、斜視図である。これら図６〜図８を参照しながら、磁気駆動ユニット４及び磁気ギア２８をさらに説明する。

図６中のＰ１は、回転テーブル２の回転の中心軸を示しており、上記の磁気ギア２８は、中心軸Ｐ１周りを周回するように公転する。この周回軌道において、各磁気ギア２８は互いに等間隔に配列されている。磁気駆動ユニット４は、起立したプレート４５を例えば２４０枚備えている。各プレート４５は、磁気ギア２８の周回軌道の下方に当該周回軌道に沿って配置されている。また、各プレート４５の長さ方向は回転テーブル２の径に沿うように、当該各プレート４５が設けられている。

プレート４５は側面視概ね凹状に形成されている。そのように凹状に構成されていることで、１つのプレート４５は２つの立て板４６Ａ、４６Ｂを備えている。中心軸Ｐ１寄りの立て板を４６Ａ、中心軸Ｐ１側とは反対側の立て板を４６Ｂとして夫々示している。立て板４６Ａ、４６Ｂは夫々個別の電磁石として構成される。各立て板４６Ａ、４６Ｂの上側は、電磁石の磁極４７Ａ、４７Ｂとして構成されており、磁極４７Ａ、４７Ｂは、立て板４６Ａ、４６Ｂ上から夫々プレート４５の長さ方向の中心へ向けて水平方向に若干、延出されるように形成されている。各プレート４５の磁極４７Ａは内側磁極群を、磁極４７Ｂは外側磁極群を夫々構成する。また、プレート４５は回転テーブル２の回転によって回転しない。即ち、プレート４５は、回転テーブル２に対して独立して設けられている。

立て板４６Ａ、４６Ｂには、夫々コイル４８Ａ、４８Ｂが巻回されている。後述するようにコイル４８Ａ、４８Ｂには、磁極４７Ａ、４７Ｂの極性が夫々時間の経過によって切り替わるように電流が供給される。それによって磁気ギア２８が周方向に、当該磁気ギア２８の中心軸周りに水平方向に回転する。この磁気ギア２８の回転によって、当該磁気ギア２８に接続されたウエハホルダ２４が回転し、当該ウエハホルダ２４に載置されたウエハＷがその中心周りに水平方向に回転する。このようなウエハＷの回転及び磁気ギア２８の回転について、上記の公転と区別するために自転と記載する場合がある。

プレート４５の下方には、リング状の電源供給ユニット５１Ａ、５１Ｂが夫々設けられており、電源供給ユニット５１Ａは、電源供給ユニット５１Ｂの内側に位置する。各コイル４８Ａには第１の電源部である電源供給ユニット５１Ａから電流が供給され、各コイル４８Ｂには第２の電源部である電源供給ユニット５１Ｂから電流が供給される。電源供給ユニット５１Ａ、５１Ｂについては、上記の配置される位置を除いて互いに同様に構成されており、ここでは代表して電源供給ユニット５１Ａについて説明する。この電源供給ユニット５１Ａは三相交流電源であり、その回路構成としては例えば図９に示す、いわゆるΔ結線を備え、位相が互いに１２０°ずれた電流を供給することができる。各電流の相については夫々Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相と記載することにする。また、図９中、上記Δ結線から各相の電流を取り出すための各端子を５２、５３、５４として示している。

図１０〜図１２においては、各プレート４５のコイル４８Ａ、４８Ｂと、電源供給ユニット５１Ａ、５１Ｂの端子５２〜５４との接続を示している。各プレート４５のコイル４８Ａ、４８Ｂは、図１０〜図１２のうちのいずれかの図で表されるように電源供給ユニット５１Ａ、５１Ｂに接続される。図１０、図１１、図１２で夫々示すようにコイル４８Ａ、４８Ｂが接続されるプレート４５を４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃと記載する場合が有る。図１０のプレート４５Ａのコイル４８Ａの両端には電源供給ユニット５１Ａの端子５２、５３が接続されており、プレート４５Ａのコイル４８Ｂの両端には電源供給ユニット５１Ｂの端子５２、５３が接続されている。このように接続されることで、プレート４５Ａのコイル４８Ａ、４８ＢにはＲ相の電流が供給される。

図１１のプレート４５Ｂのコイル４８Ａの両端には電源供給ユニット５１Ａの端子５２、５３が接続されており、プレート４５Ｂのコイル４８Ｂの両端には電源供給ユニット５１Ｂの端子５２、５３が接続されている。このように接続されることで、プレート４５Ｂのコイル４８Ａ、４８ＢにはＳ相の電流が供給される。図１２のプレート４５Ｃのコイル４８Ａの両端には電源供給ユニット５１Ａの端子５２、５３が接続されており、プレート４５Ｃのコイル４８Ｂの両端には電源供給ユニット５１Ｂの端子５２、５３が接続されている。このように接続されることで、プレート４５Ｃのコイル４８Ａ、４８ＢにはＴ相の電流が供給される。

プレート４５Ａの磁極４７Ａ、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ａを磁極４７Ａの組とすると、磁極４７Ａの組が８０組設けられていることになる。また、プレート４５Ａの磁極４７Ｂ、プレート４５Ｂの磁極４７Ｂ及びのプレート４５Ｃの磁極４７Ｂを磁極４７Ｂの組とすると、磁極４７Ｂの組が８０組設けられていることになる。プレート４５の配列方向に見ると、３つのプレート４５Ａと、３つのプレート４５Ｂと、３つのプレート４５Ｃが、この順に繰り返し配置されている。

図１〜図３に戻って、磁気駆動ユニット４以外の成膜装置１の構成を説明する。容器本体１３の側壁にはウエハＷの搬送口３７と、当該搬送口３７を開閉するゲートバルブ３８とが設けられ（図２参照）、搬送口３７を介して真空容器１１内に進入した搬送機構と凹部２５との間でウエハＷの受け渡しが行われる。具体的には凹部２５の底面、容器本体１３の底部及び回転テーブル２において、夫々互いに対応する位置に貫通孔を形成しておき、各貫通孔を介してピンの先端が凹部２５上と容器本体１３の下方との間で昇降するように構成される。このピンを介して、ウエハＷの受け渡しが行われる。このピン及び当該ピンが貫通する各部の貫通孔の図示は省略している。

また、図２に示すように、回転テーブル２上には、原料ガスノズル６１、分離ガスノズル６２、酸化ガスノズル６３、プラズマ発生用ガスノズル６４、分離ガスノズル６５がこの順に、回転テーブル２の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル６１〜６５は真空容器１１の側壁から中心部に向かって、回転テーブル２の径に沿って水平に伸びる棒状に形成され、当該径に沿って形成された多数の吐出口６６から、ガスを下方に吐出する。

処理ガス供給機構をなす原料ガスノズル６１は、上記のＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する。図中６７は原料ガスノズル６１を覆うノズルカバーであり、原料ガスノズル６１から回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に向けて夫々広がる扇状に形成されている。ノズルカバー６７は、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高めて、ウエハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着性を高くする役割を有する。また、酸化ガスノズル６３は、上記のオゾンガスを吐出する。分離ガスノズル６２、６５はＮ２ガスを吐出するガスノズルであり、上記の天板１２の扇状の突出部１７、１７を夫々周方向に分割するように配置されている。

プラズマ発生用ガスノズル６４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。前記天板１２には回転テーブル２の回転方向に沿った扇状の開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように当該開口部の形状に対応した、石英などの誘電体からなるカップ状のプラズマ形成部７１が設けられている。このプラズマ形成部７１は、回転テーブル２の回転方向に見て、酸化ガスノズル６３と突状部１７との間に設けられている。図２ではプラズマ形成部７１が設けられる位置を鎖線で示している。

プラズマ形成部７１の下面には、当該プラズマ形成部７１の周縁部に沿って突条部７２が設けられており、上記のプラズマ発生用ガスノズル６４の先端部は、この突条部７２に囲まれる領域にガスを吐出できるように、回転テーブル２の外周側から当該突条部７２を貫通している。突条部７２は、プラズマ形成部６１の下方へのＮ２ガス、オゾンガス及びＢＴＢＡＳガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。

プラズマ形成部７１の上方側には窪みが形成され、この窪みには上方側に開口する箱型のファラデーシールド７３が配置されている。ファラデーシールド７３の底面上には、絶縁用の板部材７４を介して、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回したアンテナ７５が設けられており、アンテナ７５には高周波電源７６が接続されている。上記のファラデーシールド７３の底面には、アンテナ７５への高周波印加時に当該アンテナ７５において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット７７が形成されている。このスリット７７は、アンテナ７５の巻回方向に対して直交（交差）する方向に伸び、アンテナ７５の巻回方向に沿って多数形成されている。このように各部が構成されることで、高周波電源７６をオンにしてアンテナ７５に高周波が印加されると、プラズマ形成部７１の下方に供給されたプラズマ発生用ガスをプラズマ化することができる。

回転テーブル２上において、原料ガスノズル６１のノズルカバー６７の下方領域を、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１とし、酸化ガスノズル６３の下方領域を、オゾンガスによるＢＴＢＡＳガスの酸化が行われる酸化領域Ｒ２とする。また、プラズマ形成部７１の下方領域を、プラズマによるＳｉＯ_２膜の改質が行われるプラズマ形成領域Ｒ３とする。突出部１７、１７の下方領域は、分離ガスノズル６２、６５から吐出されるＮ２ガスにより、吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域Ｄ、Ｄを夫々構成する。

上記の排気口３５は吸着領域Ｒ１と、当該吸着領域Ｒ１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間の外側に開口しており、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。排気口３６は、プラズマ形成領域Ｒ３と、当該プラズマ形成領域Ｒ３に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの境界付近の外側に開口しており、余剰のＯ３ガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口３５、３６からは、各分離領域Ｄ、回転テーブル２の下方のガス供給管１５、回転テーブル２の中心領域形成部Ｃから夫々供給されるＮ２ガスも排気される。図１中３９は、排気口３５、３６に接続される真空ポンプである

この成膜装置１には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている（図１参照）。この制御部１００には、後述のように成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、各ガスノズル６１〜６５からの各ガスの供給流量、ヒーター３３によるウエハＷの温度、ガス供給管１５及び中心領域形成部ＣからのＮ２ガスの供給流量、公転用回転駆動部２２による回転テーブル２の回転速度、及び磁気駆動ユニット４によるウエハホルダ２４の回転速度などが制御信号に従って制御される。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。なお、制御部１００は磁極４７Ａ群に供給される各電流の位相と、磁極４７Ｂ群に供給される各電流の位相との差を設定して、磁気ギア２８を後述のように動作させる位相差設定部でもある。

続いて図１３〜図１７により、プレート４５Ａ〜４５Ｃへの電流の供給と、磁気ギア２８の動作とについて説明する。図１３、図１４のグラフ８１、８２において、プレート４５Ａ〜４５Ｃの各コイル４８Ａ、４８Ｂに供給されるＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電流の波形を示している。より詳しく説明すると、グラフ８１はプレート４５Ａ〜４５Ｃのコイル４８Ａに供給される各相の電流を示しており、グラフ８２はプレート４５Ａ〜４５Ｃのコイル４８Ｂに供給される各相の電流を示している。グラフ８１、８２中、Ｒ相の電流を実線で、Ｓ相の電流を点線で、Ｔ相の電流を鎖線で夫々示している。

グラフ８１、８２の横軸は時間を示している。グラフ８１、８２の縦軸は電流の大きさ及び電流の正負を表しており、当該電流の変化に応じてプレート４５Ａ〜４５Ｃの磁極４７Ａ、４７ＢのＮ極とＳ極とが切り替わる。この例では、電流が＋の場合は磁極４７Ａ、４７ＢがＳ極に、電流が−の場合は磁極４７Ａ、４７ＢがＮ極となる。図示及び説明の便宜上、各グラフ８１、８２の横軸においては、所定の時間刻みで点線の目盛を付しており、１周期の間に付された目盛りには、横軸の左側から右側に向かって１〜１２の番号を丸付き数字として付して示している。以下の磁気ギア２８の動作の説明において、グラフ中の時刻を、この番号で表す場合がある。

（磁気ギア２８が公転せずに自転する場合）
図１５では、磁気ギア２８が公転せずに自転する場合の動作について、磁気ギア２８の様子をグラフ８１、８２と対応させて示している。図１５ではカラムＡ１〜Ａ１２内にて、磁気ギア２８と磁気ギア２８の下方に位置するプレート４５Ａ〜４５Ｃとを示している。このカラムＡ１〜Ａ１２については、Ａの後に付した番号が大きいものほど、時間的に後の状態であることを示す。そして、各カラムにおいて磁極４７Ａ側に丸付き数字として付した番号は、上記のグラフ８１の時刻の番号に対応し、当該時刻の番号で示すように各相の電流が供給されていることを示す。また、各カラム内にて磁極４７Ｂ側に丸付き数字として付した番号は、上記のグラフ８２の時刻の番号に対応し、当該時刻の番号で示すように各相の電流が供給されていることを示す。さらに磁極４７Ａ及び磁極４７Ｂの極性について、磁極４７Ａ及び磁極４７Ｂ上に表した仮想の○の中に円、×印を夫々付すことで、Ｓ極、Ｎ極となっていることを夫々表している。

また、説明の便宜上、各カラム内の磁気ギア２８について磁極を２８Ａ〜２８Ｈで周方向に順番に示している。磁極２８Ａ、２８Ｃ、２８Ｅ、２８ＧはＮ極、磁極２８Ｂ、２８Ｄ、２８Ｆ、２８ＨはＳ極である。また、磁気ギア２８の中心には、当該磁気ギア２８の向きを示すために、磁極２８Ｅの方向を向く矢印を表示している。なお、図の煩雑化を防ぐために、プレート４５は直線状に配列されているように示している。

回転テーブル２の回転が停止した状態で、グラフ８１、８２の横軸を右側に向かうように、各相の電流が変化する。コイル４８Ａに供給される電流の周期と、コイル４８Ｂに供給される電流の周期とは互いに等しくなるように制御される。図１５のカラムＡ１では、磁極４７Ａ、４７Ｂについて、夫々グラフ８１、グラフ８２の時刻１で示す状態となっている。つまり、Ｒ相の電流が＋の極大値となっており、Ｓ相及びＴ相の電流が−であり、且つ互いに同じ値となっている。従って、プレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７ＢがＳ極、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ａ、４７ＢがＮ極となっている。

そして、これらの磁極４７Ａ群、４７Ｂ群の磁力によって吸引されることにより、磁気ギア２８の磁極２８Ｂ、２８Ａ、２８Ｈ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆが、プレート４５Ｃの磁極４７Ａ、プレート４５Ａの磁極４７Ａ、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ、プレート４５Ｃの磁極４７Ｂ、プレート４５Ａの磁極４７Ｂ、プレート４５Ｂの磁極４７Ｂ上に、夫々位置している。

カラムＡ１で示す状態から、磁極４７Ａ群についてはＲ相及びＴ相の電流が低下すると共にＳ相の電流が増加し、磁極４７Ｂ群についてはＲ相及びＴ相の電流が低下すると共にＳ相の電流が増加する。それによって、プレート４５Ｃの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｂの磁極４７Ｂは無極性となり（カラムＡ２、グラフ８１、８２の時刻２）、その後、Ｓ極となる。それによって、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｅがプレート４５Ｂの磁極４７Ｂに、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ａがプレート４５Ｃの磁極４７Ａに夫々引き寄せられ、磁気ギア２８が平面視時計回りに自転する（カラムＡ３、グラフ８１、８２の時刻３）。

然る後、磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流は極小値から増加し、Ｔ相の電流は増加を続ける。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流は上昇を続け、Ｔ相の電流は極小値から上昇する。それによって、プレート４５Ａの磁極４７Ａ及び磁極４７Ｂが無極性となり（カラムＡ４、グラフ８１、８２の時刻４）、然る後、Ｎ極となる。それによって磁気ギア２８のＳ極である磁極２８Ｈがプレート４５Ａの磁極４５Ａに、磁気ギア２８のＳ極である磁極２８Ｄがプレート４５Ａの磁極４７Ｂに夫々引き寄せられ、磁気ギア２８がさらに平面視時計回りに自転する（カラムＡ５、グラフ８１、８２の時刻５）。

その後、磁極４７Ａ群についてはＲ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が増加を続け、Ｔ相の電流が極大値から下降する。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が極大値から下降し、Ｔ相の電流が増加を続ける。それによって、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ｂが無極性となった後（カラムＡ６、グラフ８１、８２の時刻６）、Ｓ極となる。それによって磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｇがプレート４５Ｂの磁極４７Ａに、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｃがプレート４５Ｃの磁極４７Ｂに夫々引き寄せられ、磁気ギア２８が、さらに平面視時計回りに回転する（カラムＡ７、グラフ８１、８２の時刻７）。

これ以降も３相交流の電流の変化によって、プレートの４５Ａ〜４５Ｃの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性が変化し、極性が変化した磁極４７Ａ、４７Ｂの磁力により、当該極性が変化した磁極４７Ａ、４７Ｂの付近に位置する磁気ギア２８の磁極が引き寄せられることで、磁気ギア２８の平面視時計回りの回転が続けられる。カラムＡ８〜Ａ１２の動作を簡単に説明すると、プレート４５Ｃの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｂの磁極４７Ｂが無極性となった後（カラムＡ８、グラフ８１、８２の時刻８）、これらの磁極４５Ａ、４５ＢがＮ極となり、磁気ギア２８のＳ極である磁極２８Ｄ、２８Ｈが引き寄せられる（カラムＡ９、グラフ８１、８２の時刻９）。

続いて、プレート４５Ａの磁極４７Ａ及び磁極４７Ｂが無極性となった後（カラムＡ１０、グラフ８１、８２の時刻１０）、これらの磁極４５Ａ、４５ＢがＳ極となり、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｃ、２８Ｇが引き寄せられる（カラムＡ１１、グラフ８１、８２の時刻１１）。然る後、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ｂが無極性となる（カラムＡ１２、グラフ８１、８２の時刻１２）。磁極４７Ａ群及び磁極４７Ｂ群の極性については、このカラムＡ１２の状態の後、カラムＡ１で示す状態に戻り、以降、カラムＡ１〜Ａ１２で説明した極性の変化が繰り返される。それによって、磁気ギア２８の自転が続けられる。そして、磁極４７Ａ群及び磁極４７Ｂ群への給電が停止すると、磁気ギア２８の自転が停止する。各相の電流の周期が制御されることで、この図１５で示す磁気ギア３５の自転速度が制御される。

（磁気ギア２８が自転せずに公転する場合）
図１６では、磁気ギア２８が自転せずに公転する場合の動作について、図１５と同様に磁気ギア２８の様子をグラフ８１、８２に対応させてカラムＢ１〜Ｂ９に示している。この場合、プレート４５のコイル４８Ａについては、グラフ８１の横軸を右側から左側に向かうように各電流値が制御され、プレート４５のコイル４８Ｂについては、グラフ８２の横軸を左側から右側に向かうように各電流値が制御される。そして、コイル４８Ａに供給される電流の周期と、コイル４８Ｂに供給される電流の周期とは互いに等しい。

先ず、カラムＢ１では磁極４７Ａ群及び磁極４７Ｂ群について、図１５のカラムＡ１で説明したように、夫々グラフ８１、グラフ８２の時刻１で示すように電流が供給されている。つまり、プレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７ＢがＳ極、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ａ、４７ＢがＮ極となっている。そして、磁極２８Ａ〜２８Ｈのうち、磁極２８Ａが回転テーブル２の最も中心軸寄り、磁極２８Ｅが回転テーブル２の最も周縁寄りに位置しており、これらの磁極２８Ａ、磁極２８Ｅがプレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂ上に夫々位置している。

上記のカラムＢ１の状態から、回転機構２２により磁気ギア２８が公転し、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群の上方を平面視時計回りに移動すると共に、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群について、Ｒ相及びＴ相の電流が下降すると共にＳ相の電流が増加する。それによって、磁極２８Ａ、２８Ｅの進行路の下方におけるプレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性がＮ極から無極性となり（カラムＢ２、グラフ８１の時刻１２、８２の時刻２）、次いでＳ極になると共に磁極２８Ａ、２８Ｅがこのプレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂの上方に位置する（カラムＢ３、グラフ８１の時刻１１、８２の時刻３）。そして、磁極２８Ａ、２８Ｅが、このように極性が変化した磁極４７Ａ、４７Ｂに吸引されることで、磁気ギア２８の向きが保持される、即ち磁気ギア２８の自転が起こらない。

その後、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群について、Ｒ相の電流の下降及びＳ相の電流の上昇が続けられると共にＴ相の電流が極小値から増加し、プレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性がＳ極から無極性となった後（カラムＢ４、グラフ８１の時刻１０、８２の時刻４）、Ｎ極となる（カラムＢ５、グラフ８１の時刻９、８２の時刻５）。然る後、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群について、Ｒ相の電流が低下を続け、Ｓ相の電流が極大値から下降し、Ｔ相の電流が増加を続ける。それによって、磁極２８Ａ、２８Ｂの進行路の下方におけるプレート４５Ｃの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性がＮ極から無極性となり（カラムＢ６、グラフ８１の時刻８、８２の時刻６）、次いでＳ極になると共に磁極２８Ａ、２８Ｅがこのプレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂの上方に位置する（カラムＢ７、グラフ８１の時刻７、８２の時刻７）。そして、磁極２８Ａ、２８Ｅが、このように極性が変化した磁極４７Ａ、４７Ｂに吸引されることで、磁気ギア２８の向きが保持される。

以降は、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群について、Ｒ相の電流が極小値から増加し、Ｓ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が上昇を続け、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性がＳ極から無極性となり（カラムＢ８、グラフ８１の時刻８、８２の時刻６）、その後Ｎ極に変化する（カラムＢ９、グラフ８１の時刻７、８２の時刻７）。

カラムＢ９に示した状態の後、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群に供給される電流の変化により、磁極２８Ａ、２８Ｅの進行路の下方におけるプレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂの極性がＮ極から無極性となり、磁極２８Ａ、２８Ｅが当該プレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂ上に位置するときにはＳ極とされる。それによって、磁気ギア２８の向きが保持され、磁気ギア２８は自転せずに公転を続ける。その後、回転テーブル２の回転が停止すると共に磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群への給電が停止することで、自転しない磁気ギア２８の公転が終了する。

ところで、説明の便宜上、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群において、磁極２８Ａ、２８Ｅの下方の磁極の極性を中心に説明してきたが、上記のように磁気ギア２８の公転中の磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群に供給される電流が制御されることで、回転テーブル２の中心軸側に位置するＳ極である磁極２８Ｂ、２８Ｈ、回転テーブル２の周端側に位置するＳ極である磁極２８Ｄ、２８Ｆの下方に位置する磁極４７Ａ及び４７ＢについてはＮ極とされる。つまり、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群のうち、磁極２８Ａ、２８Ｅの下方に位置する磁極はＳ極、磁極２８Ｂ、２８Ｈ、２８Ｄ、２８Ｆの下方に位置する磁極はＮ極となるように各磁極の極性が制御されることで、磁気ギア２８は自転せずに公転を続けることができる。このように磁気ギア３５が自転せずに公転する場合、磁気ギア３５の公転速度に応じて、電流の周期が制御されることになる。

（磁気ギア２８が自転しながら公転する場合）
図１７では、磁気ギア２８が自転しながら公転する場合の動作について、図１５と同様に、磁気ギア２８の様子をグラフ８１、８２に対応させてカラムＣ１〜Ｃ９に示している。この場合、プレート４５のコイル４８Ａについてはグラフ８２の横軸を右側から左側に向かうように各電流値が制御され、プレート４５のコイル４８Ｂについては、グラフ８２の横軸を左側から右側に向かうように各電流値が制御される。そして、コイル４８Ａに供給される電流の周期と、コイル４８Ｂに供給される電流の周期とは互いに異なり、コイル４８Ｂに供給される電流の周期の方が短い。

先ず、カラムＣ１に示す状態では、磁極４７Ａ群及び磁極４７Ｂ群について、図１５のカラムＡ１で説明したように、夫々グラフ８１、グラフ８２の時刻１で示すように電流が供給されている。つまり、プレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７ＢがＳ極、プレート４５Ｂの磁極４７Ａ、４７Ｂ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ａ、４７ＢがＮ極となっている。そして、磁極２８Ａ、磁極２８Ｅがプレート４５Ａの磁極４７Ａ、４７Ｂ上に夫々位置している。

上記のカラムＣ１の状態から、回転機構２２により磁気ギア２８が公転し、磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群の上方を平面視時計回りに移動すると共に、磁極４７Ａ群、４７Ｂ群について、Ｒ相及びＴ相の電流が下降すると共にＳ相の電流が増加する。それによって、プレート４５Ｂの磁極４７Ａの極性がＮ極から無極性となると共に、プレート４５Ｂの磁極４７Ｂの極性がＮ極から無極性になった後、Ｓ極となる（カラムＣ２、グラフ８１の時刻１２、８２の時刻２−３間）。磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｅから見てすぐ前方側に位置するプレート４５Ｂの磁極４７Ｂの極性がＳ極となったこと、及び磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ａから見て後方へと向かうプレート４５Ａの磁極４７Ａが依然としてＳ極となっていることで、公転する磁気ギア２８は平面視時計回りに自転する。

然る後、磁極４７Ａ群については、引き続きＲ相及びＴ相の電流が下降すると共にＳ相の電流が増加する。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が増加を続け、Ｔ相の電流が下降して極小値となった後に上昇する。それによって、プレート４５Ａの磁極４７ＢについてはＳ極からＮ極に変移する（カラムＣ３、グラフ８１の時刻１１、８２の時刻４−５間）。このプレート４５Ａの磁極４７Ｂが、磁気ギア２８において当該磁極４７Ｂ付近に位置しているＳ極である磁極２８Ｄを引き寄せ、さらに磁気ギア２８の自転が進行する。

その後、磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が上昇を続け、Ｔ相の電流が極小値から増加する。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が極大値になった後に下降し、Ｔ相の電流が上昇する。それによって、プレート４５Ａの磁極４７Ａ及びプレート４５Ｃの磁極４７Ｂについては無極性となる（カラムＣ４、グラフ８１の時刻１０、８２の時刻６）。続いて、磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が上昇を続け、Ｔ相の電流が上昇を続ける。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が極小値となった後で上昇し、Ｓ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が上昇を続ける。それによって、プレート４５Ａの磁極４７ＡはＮ極となり、プレート４５Ｃの磁極４７ＢについてはＳ極となる。磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｅから見てすぐ前方側に位置するプレート４５Ｃの磁極４７Ｂの極性がＳ極となったこと、及び磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ａから見て後方へと向かうプレート４５Ｂの磁極４７Ａが依然としてＳ極となっていることで、公転する磁気ギア２８はさらに自転する（カラムＣ５、グラフ８１の時刻９、８２の時刻７−８間）。

その後、磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が下降を続け、Ｓ相の電流が極大値から下降し、Ｔ相の電流が増加を続ける。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が上昇を続け、Ｓ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が極大値になった後に下降する。それによって、プレート４５Ｃの磁極４７Ａについては無極性となり、プレート４５Ｂの磁極４７ＢについてはＮ極となる（カラムＣ６、グラフ８１の時刻８、８２の時刻９-１０間）。そして、磁極４７Ａ群については、Ｒ相及びＳ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が増加を続ける。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が上昇を続け、Ｓ相の電流が下降を続けて極小値となり、Ｔ相の電流が下降を続ける。それによって、プレート４５Ｃの磁極４７ＡについてはＳ極となり、プレート４５Ａの磁極４７ＢについてはＳ極となる。磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｅから見てすぐ前方側に位置するプレート４５Ａの磁極４７Ｂの極性がＳ極となったこと、及び磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ａから見て後方へと向かうプレート４５Ｂの磁極４７Ａが依然としてＳ極となっていることで、公転する磁気ギア２８はさらに自転し、Ｓ極である磁極２８Ｄが回転テーブル２の周端部寄りへ、Ｓ極である磁極２８Ｈが回転テーブル２の中心軸寄りへと移動する（カラムＣ７、グラフ８１の時刻７、８２の時刻１１）。

その後、磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が極小値から増加し、Ｓ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が増加を続ける。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が上昇を続け、Ｓ相の電流が極小値から増加し、Ｔ相の電流が下降を続ける。それによって、プレート４５Ｂの磁極４７Ａについては無極性となり、プレート４５Ｃの磁極４７ＢについてはＮ極となる（カラムＣ８、グラフ８１の時刻６、８２の時刻１２-１間）。そして磁極４７Ａ群については、Ｒ相の電流が増加を続け、Ｓ相の電流が下降を続け、Ｔ相の電流が増加を続けて極大値となる。磁極４７Ｂ群については、Ｒ相の電流が極大値となった後に下降し、Ｓ相の電流が増加を続け、Ｔ相の電流が下降を続ける。それによって、プレート４５Ｂの磁極４７ＡについてはＮ極となり、プレート４５Ｂの磁極４７ＢについてはＳ極となる。

このとき、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ｅ、Ｓ極である磁極２８Ｄから見て、夫々すぐ前方側に位置するプレート４５Ａの磁極４７Ｂの極性がＳ極、Ｎ極となっている。また、磁気ギア２８のＮ極である磁極２８Ａから見て後方へと向かうプレート４５Ｃの磁極４７ＡがＳ極、磁気ギア２８のＳ極である磁極２８Ｈから見て後方へと向かうプレート４５Ａの磁極４７ＡがＮ極となっている。それによって、公転する磁気ギア２８はさらに自転する（カラムＣ９、グラフ８１の時刻５、８２の時刻２−３間）。以降も同様にグラフ８１、８２に示す電流の変化に従って磁極４７Ａ群、磁極４７Ｂ群の磁極が変化し、公転する磁気ギア２８が磁極４７Ａ群、磁極４７Ｂ群の磁力を受けて、磁気ギア２８の自転が続けられる。その後、回転テーブル２の回転が停止すると共に磁極４７Ａ群及び４７Ｂ群への給電が停止することで、自転しない磁気ギア２８の公転が終了する。なお、この図１７で説明した磁気ギア２８が回転する様子は一例であり、電流の周期及び公転の速度を調整することで、公転速度に対する磁気ギア２８の自転速度を調整することができる。以上、図１５〜図１７で示したように、磁気ギア２８については自転と公転とを互いに独立して行うことができる。

続いて、成膜装置１によって行われる成膜処理の一例について説明する。以下に示す例では、図１７で説明したように磁気ギア２８の公転と自転とが並行して行われ、それによってウエハＷが自転及び公転して成膜処理が行われる。この成膜処理では、回転テーブル２の回転とウエハホルダ２４の回転とは同期しない。より具体的には、真空容器１１内の所定の位置に第１の向きを向いた状態から回転テーブル２が１回転し、再度所定の位置に位置したときに、ウエハＷが第１の向きとは異なる第２の向きに向けられるような回転速度（自転速度）でウエハＷが自転する。

先ず図示しない搬送機構によりウエハＷが、各ウエハホルダ２４に載置される（図１８）。以降、回転テーブル２に載置されたウエハＷを模式的に示した図１８〜図２１を適宜参照して説明する。図１８〜図２１では、図示の便宜上、各ウエハＷをＷ１〜Ｗ５として示している。また、成膜処理中に変位するウエハＷの向きを示すために、成膜処理前のこれらウエハＷ１〜Ｗ５の直径について、回転テーブル２の直径と一致する領域に回転テーブル２の中心へ向かう矢印Ａ１〜Ａ５を付して示している。

上記のウエハＷ１〜Ｗ５の載置後にゲートバルブ３８が閉じられ、排気口３５、３６からの排気により真空容器１１内が所定の圧力の真空雰囲気となり、分離ガスノズル６２、６５からＮ２ガスが回転テーブル２に供給される。また、回転テーブル２の中心領域形成部Ｃ及び回転テーブル２の下方側のガス供給管１５からパージガスとしてＮ２ガスが供給され、回転テーブル２の中心部側から周縁部側へ流れる。さらに、ヒーター３３の温度が上昇し、ヒーター３３からの輻射熱により回転テーブル２及びウエハホルダ２４が加熱され、ウエハホルダ２４からの伝熱によって各ウエハＷ１〜Ｗ５が所定の温度に加熱される。

然る後、図１７で説明した磁気ギア２８の自転及び公転、即ちウエハホルダ２４に載置されたウエハＷの公転と自転とが開始される。例えばこれら公転及び自転の開始と同時に、原料ガスノズル６１、酸化ガスノズル６３、プラズマ発生用ガスノズル６４からの各ガスの供給と、高周波電源７６からアンテナ７５への高周波の印加によるプラズマの形成と、が開始される。図１９は、そのように成膜が開始されてから時間が経過し、回転テーブル２が成膜開始から１８０°回転し、前記自転によってウエハＷの向きが変わった状態を示している。

図２２は、真空容器１１内の各ガスの流れを矢印で示している。吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２との間にＮ２ガスが供給される分離領域Ｄを設けているので、吸着領域Ｒ１に供給される原料ガス及び酸化領域Ｒ２に供給される酸化ガスは、回転テーブル２上で互いに混合されずに前記Ｎ２ガスと共に排気口３５から排気される。また、吸着領域Ｒ１とプラズマ形成領域Ｒ３との間にもＮ２ガスが供給される分離領域Ｄを設けているので、原料ガスと、プラズマ形成領域Ｒ３に供給されるプラズマ発生用ガス及びプラズマ形成領域Ｒ３の回転方向上流側から当該分離領域Ｄに向かう酸化ガスとは、回転テーブル２上で互いに混合されずに、前記Ｎ２ガスと共に排気口３６から排気される。上記の中心領域形成部Ｃ及びガス供給管１５から供給されたＮ２ガスも、排気口３５、３６から除去される。

上記のように各ガスの供給と排気とが行われた状態で、ウエハＷ１〜Ｗ５は、自転しながら原料ガスノズル６１のノズルカバー５７の下方の吸着領域Ｒ１、酸化ガスノズル６３の下方の酸化領域Ｒ２、プラズマ形成部６１の下方のプラズマ形成領域Ｒ３を、順番に繰り返し移動する。吸着領域Ｒ１では原料ガスノズル６１から吐出されたＢＴＢＡＳガスがウエハＷに吸着され、酸化領域Ｒ２では吸着されたＢＴＢＡＳガスが、酸化ガスノズル６３から供給されたＯ_３ガスにより酸化されて、酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成される。プラズマ形成領域Ｒ３では、前記酸化シリコンの分子層がプラズマに曝されて改質される。

上記のようにウエハホルダ２４は回転テーブル２の回転と同期せずに回転し、各ウエハＷ１〜Ｗ５は、吸着領域Ｒ１の所定の位置に位置する度に、異なる向きに向けられる。図２０は成膜処理開始から回転テーブル２が１回転した状態を示している。そして、図２１は、図９に示す状態からさらに回転テーブル２の回転が続けられ、一例としてウエハＷ１〜Ｗ５の向きが成膜処理開始時の向きから１８０°回転した向きに向けられた状態を示している。このようにウエハＷ１〜Ｗ５の向きが変化することで、ウエハＷの周方向における各部が、吸着領域Ｒ１内の互いに異なる各位置を通過する。従って、吸着領域Ｒ１内の前記各位置で原料ガスの濃度分布にばらつきが生じていても、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハＷに吸着される原料ガスの量をウエハＷの周方向における各部で揃えることができる。結果として、前記ウエハＷの周方向における各部で、ウエハＷに形成されるＳｉＯ２膜の膜厚の偏りを抑えることができる。

このように回転テーブル２の回転が続けられて酸化シリコンの分子層が順次積層され、酸化シリコン膜が形成されると共にその膜厚が次第に大きくなる。そして、設定された目標膜厚が得られるように成膜処理が行われると、回転テーブル２の回転とウエハホルダ２４の回転とが停止し、成膜処理が終了する。例えばこの成膜処理終了時には、ウエハＷ１〜Ｗ５は成膜処理開始時と同じ位置に位置し、各ウエハＷ１〜Ｗ５の向きは、成膜処理開始時と同じ向きに向けられる。従って、ウエハＷ１〜Ｗ５は、図１８で示した位置、向きに置かれ、成膜処理開始から終了までに各々整数回自転している。また、この成膜処理終了時には、ガスノズル６１〜ガスノズル６５からの各ガスの供給及びプラズマの形成についても停止される。然る後、ウエハＷ１〜Ｗ５が搬送機構により真空容器１１内から搬出される。

上記の成膜装置１においては、回転テーブル２を回転させることにより、回転テーブル２の表面のウエハホルダ２４に載置されたウエハＷを公転させながら当該ウエハＷに対して処理ガスを供給して処理するにあたり、ウエハホルダ２４と共に回転する複数の磁極に構成される磁気ギア２８と、回転テーブル２の周方向に沿って磁気ギア２８の自転用の磁極４８Ａ群及び磁極４８Ｂ群を構成するプレート４５群とを設けている。そして、磁気ギア２８の磁極とプレート４５の磁極４８Ａ群及び磁極４８Ｂ群との間の磁力により磁気ギア２８が自転するようにプレート４５のコイル４８Ａ及び４８Ｂに電流を供給している。従って、ウエハＷを回転テーブル２の回転とは独立して自転させることができるため、ウエハＷの周方向について膜厚の均一性を良好にすることができる。そのため、ウエハＷの全体で膜厚の均一性を高くすることもできるし、背景技術の項目で説明したようにウエハＷに同心円状の膜厚分布を形成した上で、周方向における膜厚の均一性を高くすることもできる。

ところで、成膜処理としては図１８〜図２１で示したように行うことに限られない。例えば、図２２で説明したように真空容器１１内に各ガスを供給した状態で、図１６で説明したように磁気ギア２８が自転しないように回転テーブル２をｍ回転させて成膜を行う（ステップＳ１）。ｍは任意の数字である。その後、例えば一旦原料ガスの供給、酸化ガスの供給及びプラズマの形成を停止し、図１５で説明したように、回転テーブル２の回転が停止した状態でウエハＷの向きが例えば９０°変更されるように、当該ウエハＷを自転させる（ステップＳ２）。

その後、原料ガスの供給、酸化ガスの供給及びプラズマの形成を再開すると共に磁気ギア２８が自転しないように回転テーブル２をｍ回転させて成膜を行う。つまりステップＳ１を再度行う。このようにステップＳ１、Ｓ２を４回繰り返し行う。ステップＳ１、Ｓ２を４回繰り返し行った後、さらにステップＳ１、Ｓ２を４回繰り返し行ってもよい。このような成膜処理を行う場合でもウエハＷについて、領域Ｒ１〜Ｒ３を通過するときの向きが変更されることで、ウエハＷの周方向において均一性高い膜厚の膜を成膜することができる。

なお、後述の評価試験で示すようにステップＳ２でウエハＷの向きを変える角度は９０°に限られず、この角度が小さいほどウエハＷの面内全体に均一性高い処理を行うことができる。ただし、ウエハＷの周方向に均一性高い処理を行うために、（３６０°／ウエハＷの向きを変える角度）の倍数だけ、ステップＳ１の回転テーブル２をｍ回転させる成膜処理を行う。つまり上記の９０°向きを変える場合は、３６０°／９０°＝４であるので、４×Ａ（Ａは整数）回ステップＳ１を行う。

上記のように成膜装置１は、ウエハＷの公転と自転とを独立して行うことができるので、形成する膜の種類や膜厚に応じて、膜質が良好になるようにウエハＷの自転速度及び公転速度の調整を容易に行うことができるという利点がある。また、搬送機構とウエハホルダ２４との間でウエハＷを受け渡す際に、上記の昇降ピンがウエハホルダ２４に設けた貫通孔を通過する必要があるが、回転テーブル２を公転させなくてもウエハホルダ２４が自転することで、その位置合わせを容易に行うことができる。

ところで、上記の成膜装置１ではｎ相交流（ｎは整数）として３相交流をプレート４５に供給しているが、ｎ相交流は２相交流であってもよいし、あるいは５相交流などであってもよい。また、回転体である回転軸２６の側面に磁石が設けられて磁気ギアとして構成され、磁極４５Ａ群、磁極４５Ｂ群は、回転軸２６の側面と対向するように配置されてもよい。つまり、磁気ギアと磁極４５Ａ群及び磁極４５Ｂ群との位置関係は図６〜図８で示した例には限られない。さらに上記の例では、載置台であるウエハホルダ２４が回転テーブル２に設けられている。ここで載置台が「回転テーブルに設けられ」とは、直接的に設けられる場合に限らず、回転テーブルを支持する支持部があって、その支持部に載置台が設けられている構造、即ち回転テーブルに間接的に設けられている場合も含む。

本発明の基板処理装置は、回転テーブル２に載置されたウエハＷにガス処理を行う装置に適用することができる。従って、ＡＬＤを行う成膜装置に適用されることに限られず、ＣＶＤを行う成膜装置に適用されてもよい。また、成膜装置に適用されることにも限られない。例えば本発明は、上記の成膜装置１でガスノズル６１、６３による原料ガス及び酸化ガスの供給が行われず、プラズマ形成部７１によるウエハＷ表面の改質処理のみが行われる改質装置として構成されてもよい。

ところで、既述したように成膜装置１についてはウエハＷの自転と公転とを独立して行うことができるので、ウエハＷの自転の回転数を比較的低く設定することができる。このように設定すると、ウエハＷの自転の遠心力によって当該ウエハＷが回転テーブル２から飛び出すことを防ぐことができる利点がある。さらに、比較的高速でウエハＷを公転させる場合には、既述したようにウエハＷの自転を停止させておき、公転が停止しているときにウエハＷの向きを変更する運用を行うことができるため、この運用ができる点からもウエハＷの回転テーブル２からの飛び出しを防ぐことができる。さらに、ウエハＷの自転の開始するときの向きが予め設定された向きから何かの要因でずれたとしても、ウエハＷを公転させずに補正することができる。従って、この向きの補正を行うために真空容器１１を開放する必要が無く、当該補正が容易であるという利点がある。

また、成膜装置１では電磁石であるプレート４５に印加する電圧によって、回転テーブル２の周方向に設けられた５つの磁気ギア２８のトルクを制御し、各磁気ギア２８を同時に回転させることができる。そのように磁気ギア２８が同時に回転することで、回転テーブル２において一方向に大きな力が加わることを防ぐことができるので、回転テーブル２の回転をスムーズに行うことができる。なお、上記の各図による説明では、電流によって磁気ギア２８の自転を制御している旨を記載したが、プレート４５に供給される電圧についても電流と同様に制御されるので、電圧によって磁気ギア２８の自転を制御しているとも言える。

さらに、永久磁石からなる磁気ギア２８は回転中に、回転テーブル２の中心側、周縁側から磁力で夫々引っ張られることになるため、回転軸２６が傾くことが抑えられる。従って、ウエハＷの公転時に回転軸２６が他の部材に接触することが抑えられるため、回転軸２６と周囲の部材との間隔を大きく離す必要が無くなり、装置の設計の自由度が高くなるという利点がある。

また、成膜装置１について、周方向に分割された複数、例えば５つのエリアを設定する。そして、プレート４５群についてエリア毎に独立して電流が供給されるように構成し、公転移動するウエハＷの自転速度がエリア毎に制御されるようにしてもよい。そのようにすることで、例えばウエハＷが公転によって第１のエリア、第２のエリア、第３のエリア、第４のエリア、第５のエリアを夫々通過中に、互いに異なる第１の自転速度、第２の自転速度、第３の自転速度、第４の自転速度、第５の自転速度となるような運用が可能である。これら第１〜第５の自転速度のうちのいずれかの速度については０、即ち公転中、所定の領域においてのみ自転が停止されるような運用としてもよい。また、原料ガスの吸着領域Ｒ１、酸化領域Ｒ２、プラズマ形成領域Ｒ３が互いに異なるエリアに属し、原料ガスの吸着、酸化、プラズマによる改質時にウエハＷが夫々異なる速度で自転するようにしてもよい。さらに、このようにエリア毎に電圧が個別に供給される場合、５つの磁気ギア２８について、互いに並行して回転させ、上記の各磁気ギア２８の向きの補正を行うことができる。

（評価試験）
本発明に関連した評価試験について説明する。各評価試験の説明では、ウエハホルダ２４に載置されたウエハＷについて、成膜処理開始時において回転テーブル２の直径に一致するウエハＷの直径をＹラインと記載する。従って、Ｙラインは図１８中に矢印Ａ１〜Ａ５として示した領域である。そして、このＹラインに対して直交するウエハＷの直径をＸラインと記載する。

評価試験１
直径が３００ｍｍのウエハＷの自転による膜厚分布の変化を調べる試験を行った。評価試験１−１として、成膜装置１においてウエハＷを自転させずに成膜するシミュレーションを実施した。また、評価試験１−２として、ウエハＷの自転を行うことを除いては、評価試験１−１と同じ条件で成膜を行うシミュレーションを実施した。ただし、この評価試験１−２では実施の形態と異なり、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハＷは１８０°だけ自転するように設定している。また、評価試験１−３として評価試験１−２と同様の試験を行ったが、差異点としてウエハＷは４５°だけ自転するように設定した。さらに評価試験１−４として、実施の形態と同様にウエハＷが整数回、自転するように設定した他は評価試験１−１〜１−３と同じ条件でシミュレーションを実施した。評価試験１−１〜１−４の夫々において、ウエハＷの面内における膜厚分布を測定した。

図２３の上段、下段は夫々評価試験１−１、１−２のウエハＷの面内の膜厚分布を模式的に示し、図２４の上段、下段は夫々評価試験１−３、１−４のウエハＷの面内の膜厚分布を模式的に示している。実際に取得された試験結果は、ウエハＷの面内に膜厚に応じた色が付されたコンピュータグラフィクスであるが、図２３、図２４では図示の便宜上、ウエハＷの面内を、膜厚が所定の範囲となった領域ごとに等高線で囲み、模様を付して示している。

また、図２５の上段は、評価試験１−１、１−４の各Ｙラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は評価試験１−１、１−４の各Ｘラインの膜厚分布を示すグラフである。各グラフの横軸はウエハＷの一端からの距離（単位：ｍｍ）を示している。ＹラインのグラフにおけるウエハＷの一端とは、回転テーブル２の中心軸側の端である。各グラフの縦軸は膜厚（単位：ｎｍ）を示している。図２６の上段は、評価試験１−２、１−３の各Ｙラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は、評価試験１−２、１−３の各Ｘラインの膜厚分布を示すグラフである。

図２３、図２４のウエハＷの模式図から、ウエハＷを自転させることでウエハＷの周方向における膜厚分布の均一性が高くなり、整数回回転させた評価試験１−４では当該周方向の均一性が極めて高くなっていることが分かる。また、各グラフについて見ると、Ｘラインの膜厚分布は、評価試験１−１〜１−４で大きな差は見られない。Ｙラインの膜厚分布については、評価試験１−１で見られるＹラインの一端部と他端部との間の膜厚の若干の差が、評価試験１−２、１−３では小さくなっており、評価試験１−４では殆ど無くなっている。従って、各グラフからもウエハＷの周方向の膜厚分布について均一性が高くなっていることが分かる。

また、評価試験１−１〜１−４の夫々について、Ｘライン上及びＹライン上の各測定位置を含む、ウエハＷの面内の４９箇所の位置で測定された膜厚から算出された、膜厚の平均値、膜厚の最大値、膜厚の最小値、膜厚の最大値と最小値との差、及び面内均一性を表す指標であるＷｉｎＷを下記の表１に示す。ＷｉｎＷとは、±｛（膜厚の最大値-膜厚の最小値）／（膜厚の平均値）｝／２×１００（％）であり、表１ではその絶対値を表示している。この絶対値が小さいほど面内均一性が高い。以下、単にＷｉｎＷという場合には、上記の式からの算出値の絶対値であるものとする。評価試験１−１〜１−４のＷｉｎＷを比較して、ウエハＷを自転させることによって、周方向のみならずウエハＷの面内全体において膜厚の均一性が高くなっていること、及び評価試験１−４が最も面内全体で膜厚の均一性が高くなっていることが分かる。従って、この評価試験１からは、実施の形態で説明したようにウエハＷを自転させることがウエハＷの面内の膜厚の均一性を高くするために有効であることが分かり、自転の回数は整数とすることが特に有効であることが分かる。

評価試験２
上記の成膜装置１においてプラズマ形成部７１のガスノズル６４からＡｒガス及びＮＨ３ガスが吐出されるように設定することで、プラズマ形成領域Ｒ３において膜の窒化処理が行われるように設定した。そして、成膜装置１において所定の膜厚の窒化膜を得るために、ウエハＷを自転させた場合と自転させない場合とで夫々シミュレーションを行い、上記のＷｉｎＷを取得した。この窒化処理において、ウエハＷの温度は４００℃、真空容器１１内の圧力は１．８Ｔｏｒｒ、アンテナ７５への供給電力は３．３ｋＷ、ＮＨ３ガスの流量は１００ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量は１００００ｓｃｃｍに設定した。また、ウエハＷが自転する場合の速度は１０ｒｐｍとした。

図２７のグラフは、評価試験２の結果を示している。グラフの横軸は窒化膜について設定された膜厚を得るために要する処理時間を示し、グラフの縦軸は、窒化膜の設定膜厚及びＷｉｎＷの絶対値を示している。グラフに示すようにウエハＷを自転させない場合に比べると、ウエハＷを自転させる場合、ＷｉｎＷは低下している。グラフより処理時間が１分、３分、５分の場合、ウエハＷが自転する場合のＷｉｎＷは、ウエハＷが自転しない場合の約１／３となっている。処理時間が１０分の場合、ウエハＷが自転する場合のＷｉｎＷは、ウエハＷが自転しない場合の約１／１０となっている。このように評価試験２から、プラズマ処理を行う場合において、ウエハＷを自転させることでウエハＷの面内の処理の均一性を高くできることが確認された。従って、上記の成膜装置１の構成が有効であることが分かる。

評価試験３
成膜装置１において原料ガスとしてＴｉ（チタン）を含むガスをノズル６１から供給し、ウエハＷにＳｉＯ２の代わりにＴｉＯ２（酸化チタン）が成膜されるようにシミュレーションを行った。そして評価試験３−１としては、ウエハＷを自転させずに成膜処理を行った。評価試験３−２としては、ウエハＷを公転させて成膜処理を行った後、向きが１８０°変わるようにウエハＷを自転させ、然る後ウエハＷを公転させて成膜処理を行った。評価試験３−３としては、ウエハＷを公転させて成膜処理を行った後、向きが９０°変わるようにウエハＷを自転させた。この公転による成膜と９０°の向きの変更とを４回行った。評価試験３−４としては、ウエハＷを公転させて成膜処理を行った後、向きが６０°変わるようにウエハＷを自転させた。この公転による成膜と６０°の向きの変更とを６回行った。評価試験３−１〜３−４の夫々について、回転テーブル２を公転させた回数は夫々等しい。つまり、評価試験３−２、３−３、３−４では、成膜処理を２回、４回、６回に夫々分割して行っている。これら評価試験３−１〜評価試験３−４のウエハＷについて、上記のＷｉｎＷと、面内の膜厚の３σ（単位：％）とを取得した。

図２８のグラフは、評価試験３の結果を示している。グラフの横軸は、上記の成膜処理の分割された回数を示している。なお、評価試験３−１についての分割回数は１としている。グラフの縦軸は、取得されたＷｉｎＷと、３σとを示している。評価試験３−１に比べて、評価試験３−２〜３−４ではＷｉｎＷ及び３σが小さい。即ち膜厚の面内均一性が高いことが分かる。従って、ウエハＷの公転と並行してウエハＷの自転を行わなくてもよく、ウエハＷの公転と、自転とを行うタイミングをずらし、当該公転及び自転を繰り返し行ってもウエハＷの面内で均一性高い処理を行うことができることが分かる。

Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
１１ 真空容器
２ 回転テーブル
２４ ウエハホルダ
２６ 回転軸
２７ 磁気ギア
４５ プレート
４７Ａ、４７Ｂ 磁極
５１Ａ、５１Ｂ 電源供給ユニット
６１ 原料ガスノズル
６３ 酸化ガスノズル
７１ プラズマ形成部

Claims (7)

1. 処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理装置において、
   前記回転テーブルに自転自在に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
   前記載置台の下方に設けられ、当該載置台と共に回転する回転体と、
   前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、
   前記回転テーブルに対して独立して設けられ、当該回転テーブルの周方向に沿って複数の磁極が配列された回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群と、
   前記回転体に配置された磁極と前記回転体駆動用の磁極群の各磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように前記電磁石のコイルに電流を供給するための電源部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記磁極群は、前記回転テーブルの周方向に沿って連続して並ぶｎ（ｎは２以上の整数）個の磁極の組を複数組配列して構成され、
   前記組をなすｎ個の磁極を夫々形成する電磁石のコイルには、ｎ相交流が供給されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記ｎ相交流は、三相交流であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記磁極群は、平面で見て前記自転軸の中心の周回軌道に対して前記回転テーブルの回転中心側に位置する内側磁極群と、前記回転中心の反対側に位置する外側磁極群と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 前記内側磁極群における磁極の組を構成する電磁石のコイルに電流を供給する内側用の電源部と、前記外側磁極群における磁極の組を構成する電磁石のコイルに電流を供給する、内側用の電源部とは別個の外側用の電源部と、を備えたことを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記内側用の電源部と外側用の電源部との位相差を設定する位相差設定部を備えたことを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 処理容器内に設けられた回転テーブルの一面側に基板を載置し、前記回転テーブルを回転させることにより基板を公転させながら当該基板に対して処理ガスを供給して処理する基板処理方法において、
   前記回転テーブルに自転自在に設けられる載置台に前記基板を載置する工程と、
   前記載置台の下方に設けられる回転体を、当該載置台と共に回転させる工程と、
   前記回転体の周方向に沿って配置された複数の磁極と、前記回転テーブルに対して独立して設けられ、回転体駆動用の磁極群を形成する電磁石群を構成すると共に前記回転テーブルの周方向に沿って配列された複数の磁極との間の磁力により前記回転体が自転するように、電源部によって前記電磁石のコイルに電流を供給する工程と、
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。

Images