KR20180100477A - 자전 검출용 지그, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운전 방법 - Google Patents

자전 검출용 지그, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 공전시키면서 자전시킴에 있어서, 적재대의 자전량을 정확하게 검출하는 것이다.
회전 테이블(2)에 설치된 기판의 적재대(3)에, 그 자전축(32)을 중심으로 해서 회전하도록 회전 엘리먼트(61)를 설치함과 함께, 당해 회전 엘리먼트(61)와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체(62)를 회전 테이블(2)에 고정 부재(7)에 의해 고정한다. 또한, 인코더 본체(62)에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부(751)를 구비한 제1 컨트롤러(75)를 회전 테이블(2)에 설치한다. 적재대(3)가 회전하면, 회전 엘리먼트(61)가 회전하고, 그 회전각을 인코더 본체(62)에 의해 검출한다. 그리고, 신호 처리부(751)에서 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구하고, 외부의 제2 컨트롤러(78)에 송신하여, 표시부(781)에 표시한다.

Description

자전 검출용 지그, 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 운전 방법{ROTATION DETECTION JIG, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF OPERATING THE SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 공전시키면서 자전시킴과 함께, 기판에 처리 가스를 공급해서 당해 기판을 처리하는 장치에 있어서, 적재대의 자전량을 검출하는 기술에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 기재함)에 대하여 성막함에 있어서, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)가 행하여지고 있다. 상기 ALD는, 반도체 장치의 생산성을 높게 하기 위해서, 복수의 웨이퍼를 적재한 회전 테이블을 회전시킴으로써 웨이퍼를 공전시켜, 회전 테이블의 직경 방향을 따르도록 배치되는 처리 가스의 공급 영역을 반복해서 통과시키는 장치에 의해 행하여지는 경우가 있다.
그런데, 성막 처리의 후속 공정으로서 실시하는 에칭 처리에서는, 에칭 레이트를 동심원 형상으로 조정 가능한 경우가 있다. 따라서, 성막 처리에서도, 웨이퍼에 대하여 동심원 형상으로 균일성 높게, 즉 웨이퍼의 주위 방향으로 균일성 높게 성막을 행하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 상기 웨이퍼를 공전시키는 성막 장치에서는, 회전 테이블의 직경 방향을 따라서 처리 가스가 공급되므로, 웨이퍼에 형성되는 막 두께 분포는, 회전 테이블의 중심측으로부터 주연측을 향함에 따라서 막 두께가 변이하는 막 두께 분포로 되는 경향이 있다. 따라서, 상기 성막 장치에 있어서, 웨이퍼를 공전시킴과 함께 자전시키는 것이 필요하게 되어 있다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 성막 처리 중에 웨이퍼를 공전시키는 성막 장치에 있어서, 회전 테이블에 적재된 웨이퍼를 자전시킴으로써, 웨이퍼의 주위 방향을 따라 균일한 성막 처리를 행하는 기술이 제안되어 있다. 특허문헌 1은, 제1 기어와 제2 기어를 사용하고, 당해 제2 기어를 모터에 의해 회전시켜서 웨이퍼를 자전시키는 것인데, 제1 기어와 제2 기어의 접촉에 의해 파티클이 발생할 우려가 있다. 특허문헌 2에서는, 웨이퍼의 자전을, 웨이퍼의 적재 영역에 설치된 자전축을 모터에 의해 회전시킴으로써 행하고 있으므로, 회전 테이블에 복수의 적재 영역을 형성했을 경우에는, 모터의 수가 증가하여, 제어가 번잡해질 우려가 있다.
이러한 것으로부터, 본 발명자들은, 자기 기어 기구를 이용해서 적재대를 자력에 의해 비접촉으로 자전시키는 것을 검토하였으며, 적재대의 자전량을 정확하면서도 또한 용이하게 검출할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2016-96220호 공보 일본 특허 공개 제2016-92156호 공보
본 발명은 이러한 사정에 기초해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 공전시키면서 자전시킴과 함께, 기판에 처리 가스를 공급해서 기판 처리를 행함에 있어서, 적재대의 자전량을 검출하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
이를 위해, 본 발명의 자전 검출용 지그는,
처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치에 사용되는 지그이며,
상기 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와,
상기 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하여, 당해 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체와,
상기 인코더 본체를 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 고정하기 위한 고정 부재와,
상기 회전 부위에 설치되고, 상기 인코더 본체에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함한다.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치는,
처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치에 있어서,
상기 회전 테이블과 함께 회전하는 부위에 자전 가능하게 설치되고, 상기 적재대를 지지하는 자전축과,
상기 자전축에 설치된 종동 기어와,
상기 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되어, 상기 종동 기어와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어와,
상기 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와,
상기 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하고, 당해 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체와,
상기 인코더 본체를 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 고정하기 위한 고정 부재와,
상기 회전 부위에 설치되고, 상기 인코더 본체에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함한다.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치의 운전 방법은,
처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치를 운전하는 방법에 있어서,
상기 적재대의 자전축에 설치된 종동 기어와, 상기 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되어, 상기 종동 기어와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어를 사용하고, 상기 구동 기어를 동작시켜서 상기 종동 기어를 자전시키는 공정과,
상기 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체를 사용하여, 상기 종동 기어의 회전각을 검출하는 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 회전 테이블의 회전에 의해 공전함과 함께 자전하는 적재대의 자전량을 검출함에 있어서, 회전 엘리먼트를 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치하고, 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체를 사용하여, 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하고 있다. 이 때문에, 적재대의 자전량을 정확하면서도 또한 용이하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자전 검출용 지그를 구비한 회전 테이블의 일 실시 형태를 나타내는 종단 측면도이다.
도 2는 회전 테이블을 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 적재대의 하면에 설치된 종동 기어를 모식적으로 도시하는 저면도이다.
도 4는 종동 기어와 구동 기어의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 자전 검출용 지그를 구비한 회전 테이블을 도시하는 평면도이다.
도 6은 자전 검출용 지그의 고정 부재를 도시하는 사시도이다.
도 7은 자전 검출용 지그를 도시하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 자전 검출용 지그를 구비한 회전 테이블의 다른 예를 나타내는 종단 측면도이다.
도 9는 본 발명의 기판 처리 장치를 적용한 성막 장치의 일 실시 형태를 나타내는 종단 측면도이다.
도 10은 성막 장치를 나타내는 횡단 평면도이다.
도 11은 성막 장치에 설치된 제어부의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 12는 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
도 13은 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
도 14는 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
도 15는 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
도 16은 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
도 17은 본 발명의 평가 시험의 결과를 도시하는 특성도이다.
본 발명은, 처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 기판을 처리하는 장치에 있어서, 적재대의 자전량을 검출하는 것이다. 적재대의 자전량은, 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체를 사용하여, 적재대의 회전각을 검출함으로써 검출하고 있다. 이하에, 적재대의 자전량을 검출하는 기구를 구비한 구성에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 적재대의 자전량을 검출하기 위해서 사용되는 자전 검출용 지그의 일 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1은, 상기 장치에 있어서 회전 테이블에 자전 검출용 지그를 설치한 상태를 나타내는 종단 측면도이다. 회전 테이블(2)의 구조에 대해서, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 자전 검출용 지그가 설치되기 전의 회전 테이블(2)의 주요부에 대해서 개략적으로 나타낸 것이다. 회전 테이블(2)의 중심부에는 연직 하방으로 신장되는 회전축(21)이 접속되고, 이 회전축(21)은 공전용 회전 기구(22)에 접속되어 있다. 공전용 회전 기구(22)를 사용해서 회전축(21)을 회전시킴으로써, 상면측에서 보았을 때 회전 테이블(2)은 예를 들어 시계 방향으로 회전한다.
회전 테이블(2)의 상면측(일면측)에는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 공전하는 적재대(3)가 설치되어 있다. 적재대(3)는 평면 형상이 원형으로 형성되고, 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 예를 들어 5개 설치되어 있다. 적재대(3) 상면에는 오목부(31)가 형성되어 있고, 오목부(31) 내에 기판인 웨이퍼(W)가 수평으로 수납된다. 또한, 이 회전 테이블(2)에서는 적재대(3)를 6개 설치할 수도 있다.
각 적재대(3)의 하면측 중앙부에는, 적재대(3)를 지지하는 자전축(32)이 연직 하방으로 연장되도록 설치되어 있다. 자전축(32)은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 하면에 통상체(33)를 통해서 고정된 베어링 유닛(34)에 의해 지지되어 있다. 이 때문에, 자전축(32)은 회전 테이블(2)과 함께 자전 가능하게 설치되고, 적재대(3)는 회전 테이블(2)의 회전에 의해 공전하도록 구성되어 있다. 베어링 유닛(34)은, 자전축(32)을 회전 가능하게 유지하기 위한 베어링과, 베어링으로부터의 파티클의 비산을 방지하기 위한 자기 시일을 구비하고 있다(모두 도시하지 않음). 자전축(32)의 하부측은, 베어링 유닛(34)을 관통하고 있고, 그 하단부에는 종동 기어(4)가 설치되어 있다.
도 3은 종동 기어(4)를 하면측에서 본 것이며, 이 도에서는 종동 기어(4)를 모식적으로 도시하고 있다. 종동 기어(4)는 원판 형상으로 구성되고, 자전축(32)과 서로 중심축을 일치시킨 상태에서 접속되어 있다. 따라서, 종동 기어(4)는, 자전축(32)을 통해서 적재대(3)에 연결되어 있게 되고, 종동 기어(4)는 회전 테이블(2)의 회전에 의해 공전한다. 베어링 유닛(34)은, 자전축(32)을 회전 가능하게 유지하고 있으므로, 종동 기어(4)를 주위 방향으로 회전시키면, 각 적재대(3)가 자전축 주위로 자전한다.
종동 기어(4)의 하면에는, 자전 방향을 따라서 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 N극부(41) 및 S극부(42)가 교대로 배열되어 있다. N극부(41)는, S극부(42)와 구별하기 위해서 사선으로 표시하고 있다. 이 예에서는, 종동 기어(4)의 하면에 노출되는 N극부(41), S극부(42)는, 각각 동일한 형상의 직사각형으로 형성되고, 종동 기어(4)의 하면의 중심부로부터 가로 방향으로 방사상으로 연장되도록, 주위 방향으로 서로 간격을 두고 예를 들어 20개 배열되어 있다. N극부(41) 및 S극부(42)의 길이는, 예를 들어 종동 기어(4)의 저면의 중심을 초과하지 않도록, 종동 기어(4)의 반경보다 짧게 설정되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종동 기어(4)의 하방측에는, 구동 기어(5)가 배치되어 있다. 이 구동 기어(5)는, 종동 기어(4)와 자기 기어 기구를 구성하는 것이며, 종동 기어(4)의 공전 궤도에 면하도록, 또한 공전 궤도의 전체 주위를 따라 설치되어 있다. 이 예의 구동 기어(5)는, 그 중앙부에 원형의 개구부(50)를 구비한 원환 형상의 판상체로 이루어지고, 구동 기어(5)의 개구부(50)의 중심은, 회전 테이블(2)의 회전 중심과 맞도록 배치되어 있다. 구동 기어(5)의 상면에는, 종동 기어(4)의 공전 궤도를 따라서 전체 주위에 걸쳐, 영구 자석으로 이루어지는 자극부인 N극부(51) 및 S극부(52)가 교대로 배열되어 있다.
구동 기어(5)의 각 자극부인 N극부(51) 및 S극부(52)는, 종동 기어(4)의 하면과 대향하는 면에 배열되어 있다. 도 4는, 1개의 종동 기어(4)의 자극부(N극부(41) 및 S극부(42))와, 그 하방측의 구동 기어(5)의 자극부(N극부(51) 및 S극부(52))를 대응시켜서 그린 것이다. 이와 같이, 예를 들어 원환 형상의 구동 기어(5)의 표면에 노출되는 N극부(51), S극부(52)는, 당해 표면에 대향하는 종동 기어(4)의 하면에 형성된 N극부(41), S극부(42)의 형상과 중첩되도록, 예를 들어 직사각형으로 형성되어 있다. 도 4는, 종동 기어(4)의 N극부(41)와 구동 기어(5)의 S극부(52)가 겹친 상태를 나타내고 있다. 예를 들어 구동 기어(5)의 실제의 예를 들면, N극부(51)와 S극부(52)가 총 300개 전후로 배열된다.
구동 기어(5)의 하면에는, 구동 기어(5)를 회전시키기 위한 예를 들어 환상의 다이렉트 드라이브 모터(DD 모터)로 이루어지는 자전용 회전 기구(53)가 설치되어 있고, 이 자전용 회전 기구(53)를 회전시킴으로써, 구동 기어(5)가 개구부(50)의 중심을 회전 중심으로 해서 회전하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 구동 기어(5)와 회전 테이블(2)은 동일한 회전축 주위로 회전하게 된다. 이 예에서는, 회전 테이블(2)의 회전축(21)은, 구동 기어(5)의 개구부(50)에 설치된 공전용 회전 기구(22)에 접속되어 있다. 단, 회전 테이블(2)과 구동 기어(5)를 회전 중심을 맞춰서 회전시키는 구성이라면, 상술한 구성에는 제한하지 않는다.
이어서, 적재대(3)의 공전과 자전에 대해서 설명한다. 종동 기어(4)는, 종동 기어(4)의 각 자극부(N극부(41), S극부(42))와 구동 기어(5)의 각 자극부(N극부(51), S극부(52))와의 사이의 흡인력 및 반발력의 종합 작용에 의해 결정되는 위치에서 정지한다. 따라서, 회전 테이블(2)과 구동 기어(5)를 동일한 회전수(회전 속도: rpm)로 회전시켰을 때는, 종동 기어(4)는 구동 기어(5)에 대하여 상대적으로 정지하고 있으므로, 종동 기어(4), 즉 적재대(3)는, 자전하지 않고 정지하고 있다.
적재대(3)는, 구동 기어(5)와 회전 테이블(2)과의 회전수에 차가 발생했을 때, 즉 구동 기어(5)의 각속도와, 회전 테이블(2)의 회전에 의한 종동 기어(4)의 각속도(말하자면 공전 각속도)와의 사이에 속도차가 발생했을 때 자전한다. 구동 기어(5)의 각속도가 종동 기어(4)의 각속도보다도 클 때(구동 기어(5)의 각속도에서 종동 기어(4)의 각속도를 차감한 속도차가 플러스일 때)는, 구동 기어(5)에 대향하고 있는 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열의 하방을, 구동 기어(5)의 N극부(51), S극부(52)의 배열이, 도 4에서 말하면 좌측에서 우측으로 이동해 간다. 이 때문에, 종동 기어(4)에 작용하는 구동 기어(5)로부터의 반발력과 흡인력이 우측으로 이동하고, 이에 따라 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열도 우측으로 끌려가므로, 결과로서 종동 기어(4)가 시계 방향으로 자전하게 된다.
또한, 구동 기어(5)의 각속도가 종동 기어(4)의 각속도보다도 작을 때(구동 기어(5)의 각속도에서 종동 기어(4)의 각속도를 차감한 속도차가 마이너스일 때)는, 구동 기어(5)에 대향하고 있는 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열의 하방을, 구동 기어(5)의 N극부(51), S극부(52)의 배열이, 도 4에서 말하면 우측에서 좌측으로 이동해 간다. 이 때문에, 종동 기어(4)에 작용하는 구동 기어(5)로부터의 반발력과 흡인력이 좌측으로 이동하고, 이에 따라 종동 기어(4)의 N극부(41), S극부(42)의 배열도 좌측으로 끌려가므로, 결과로서 종동 기어(4)가 반시계 방향으로 자전하게 된다.
계속해서, 적재대(3)의 자전량을 검출하는 자전 검출용 지그에 대해서, 도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 각각의 적재대(3)에는, 적재대(3)의 자전축(32)을 중심으로 해서 회전하도록 회전 엘리먼트(61)가 설치된다. 이 예의 회전 엘리먼트(61)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 적재대(3)의 일면측에, 자전축(32)의 회전 중심과, 회전 엘리먼트(61)의 회전 중심이 서로 맞도록 설치된다.
예를 들어 각 적재대(3)에는, 회전 엘리먼트(61)를 고정하기 위한 복수의 구멍부가 형성되어 있고, 회전 엘리먼트(61)가 상기 구멍부에 예를 들어 나사에 의해 설치된다. 상기 적재대(3)의 구멍부는, 적재대(3)의 자전축(32)의 회전 중심과 회전 엘리먼트(61)의 회전 중심이 서로 맞는 위치에 형성되어 있고, 이 구멍부를 통해서 설치함으로써, 적재대(3)의 자전축(32)의 회전 중심 상에 그 중심을 맞춘 상태에서 회전 엘리먼트(61)가 고정된다.
한편, 이 회전 엘리먼트(61)의 상방측에는, 인코더 본체(62)가 고정 부재(7)로 지지된 상태에서, 회전 엘리먼트(61)에 대하여 비접촉으로 배치되어 있다. 인코더 본체(62)는, 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 검출하고, 당해 회전 엘리먼트(61)와 함께 로터리 인코더(6)를 구성하는 것이다.
이 예에서의 로터리 인코더(6)는, 전자 결합에 의해 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 검출하도록 구성되며, 예를 들어 회전 엘리먼트(61)는 공진 코일을 구비하고 있다. 또한, 인코더 본체(62)는, 회전 엘리먼트(61)의 공진 코일을 여자시키는 여자용 코일과, 회전 엘리먼트(61) 내의 공진 코일과 전자 결합하여, 회전 엘리먼트(61)의 각도 변화를 전자 결합 계수의 변위로서 검출하는 검출용 코일을 구비하고 있다.
고정 부재(7)는, 인코더 본체(62)를 회전 테이블(2)에 고정하기 위한 것이다. 이 예의 고정 부재(7)는, 예를 들어 도 1, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들어 평면 형상이 직사각형인 프레임체(71)를 구비하고 있고, 이 프레임체(71)는 예를 들어 그 4개의 코너부 하면으로부터 하방측으로 신장되는 족부(72)로, 회전 테이블(2)에 있어서 적재대(3)의 외측에 고정되어 있다. 또한, 프레임체(71)의 대략 중앙부에는, 예를 들어 인코더 본체(62)의 상부를 지지하기 위한 지지부(73)가 설치되어 있다. 이렇게 해서, 인코더 본체(62)는 적재대(3)에 설치된 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 검출할 수 있는 위치에, 고정 부재(7)에 의해 예를 들어 지지부(73)에 지지된 상태로 회전 테이블(2)에 고정된다.
또한, 예를 들어 회전 테이블(2)의 일면측의 회전 중심 근방에는, 유지 부재(74)를 통해서, 예를 들어 제1 컨트롤러(75)와, 예를 들어 배터리로 이루어지는 제1 컨트롤러(75)의 전력 공급부(76)가 설치된다. 또한, 도 1 및 도 5에서는, 제1 컨트롤러(75) 및 전력 공급부(76)를 컨트롤러 유닛(77)으로서 일체로 도시하고 있다. 이 예의 제1 컨트롤러(75)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 인코더 본체(62)에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부(751)와 통신부(752)를 구비하고 있고, 인코더 본체(62)의 검출 신호에 기초하여, 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구하고, 구한 회전각을 통신부(752)를 통해서 외부의 제2 컨트롤러(78)에 송신하는 기능을 구비하고 있다. 제2 컨트롤러(78)는, 예를 들어 통신부(781)와 표시부(782)를 구비하고 있고, 제1 컨트롤러(75)로부터 송신된 단위 시간당 회전각을 표시부(782)에 표시하도록 구성되어 있다.
이 예에서는, 적재대(3)마다 로터리 인코더(6)가 설치되고, 예를 들어 제1 컨트롤러(75) 및 전력 공급부(76)는, 5개의 로터리 인코더(6)에 공통으로 설치되어 있다. 각 로터리 인코더(6)의 인코더 본체(62)와 제1 컨트롤러(75)는 케이블(79)에 의해 접속되어 있다. 도 1 중 731, 741은, 인코더 본체(62)의 지지부(73) 및 컨트롤러 유닛(77)의 유지 부재(74)에 각각 형성된 케이블(79)용 개구부이다.
계속해서, 적재대(3)의 자전량의 검출 방법에 대해서 설명하는데, 예를 들어 자전량의 검출은, 회전 테이블(2)의 제조 시나, 메인터넌스 시 등에 실시된다. 우선, 회전 테이블(2)의 각 적재대(3)의 일면측에, 적재대(3)의 도시하지 않은 구멍부에 회전 엘리먼트(61)를 나사 고정에 의해 설치함으로써, 회전 엘리먼트(61)를 적재대(3)에, 그 자전축(32)과 회전 중심을 맞춘 상태에서 고정한다. 한편, 회전 테이블(2)에, 각 적재대(3)의 회전 엘리먼트(61)에 대응하도록, 고정 부재(7)를 통해서 인코더 본체(62)를 고정한다. 또한, 회전 테이블(2)의 일면측에 유지 부재(74)를 통해서 컨트롤러 유닛(77)을 설치한다. 그리고, 이미 설명한 바와 같이, 공전용 회전 기구(22) 및 자전용 회전 기구(53)(구동 기어)를 각각 회전시킴으로써, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 적재대(3)를 공전시킴과 함께, 적재대(3)를 자전시킨다. 이에 의해, 각 적재대(3)에서는, 적재대(3)의 공전과 함께 인코더 본체(62)가 공전하고, 적재대(3)의 자전에 수반하여 회전 엘리먼트(61)가 회전한다. 또한, 컨트롤러 유닛(77)도 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 회전한다.
회전 엘리먼트(61)가 회전하면, 전자 결합에 의해, 인코더 본체(62)에 있어서 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 검출하고, 이 검출 신호에 기초하여, 이미 설명한 바와 같이 제1 컨트롤러(75)의 신호 처리부(751)가 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구한다. 제1 컨트롤러(75)는, 5개의 적재대(3)의 각각의 로터리 인코더(6)로부터의 검출값에 기초하여 각각의 회전각을 구하고, 이 회전각의 데이터를 제2 컨트롤러(78)에 송신한다. 그리고, 제2 컨트롤러(78)의 표시부(782)에서는, 적재대(3)마다 예를 들어 단위 시간당 회전각을 표시한다.
또한, 이 예에서는, 적재대(3)에 직접 회전 엘리먼트(61)를 설치했지만, 웨이퍼(W)에 회전 엘리먼트(61)를 설치하고, 이 웨이퍼(W)를 적재대(3)에 적재해서 자전량의 검출을 행하게 해도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)의 회전 중심과 회전 엘리먼트(61)의 회전 중심이 서로 맞도록, 웨이퍼(W)에 회전 엘리먼트(61)를 설치하고, 적재대(3)의 자전축(32)과, 회전 엘리먼트(61)의 회전 중심이 서로 맞도록, 웨이퍼(W)를 적재대(3)에 적재하여, 이미 설명한 바와 같이 자전량의 검출이 행하여진다.
상술한 실시 형태에 의하면, 적재대(3)의 자전량을 검출함에 있어서, 적재대(3)의 자전축(32)을 중심으로 해서 회전하도록 회전 엘리먼트(61)를 설치하고, 회전 엘리먼트(61)와 함께 로터리 인코더(6)를 구성하여, 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하는 인코더 본체(62)를 고정 부재(7)에 의해 회전 테이블(2)(회전 부위)에 고정하고 있다. 또한, 회전 테이블(2)에, 인코더 본체(62)에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부(751)를 포함하는 제1 컨트롤러(75)를 설치하고 있다. 이 때문에, 적재대(3)의 자전량을 정확하면서도 또한 용이하게 검출할 수 있다.
예를 들어 적재대(3)의 자전량을 비디오 카메라로 촬상하고, 이 촬상 결과에 기초하여 해석하고자 하면, 회전 테이블(2)의 회전수를 작게 한 상태에서 촬상함과 함께, 눈으로 봄에 의해 해석하기 때문에, 상당한 수고와 시간이 걸린다. 또한, 눈으로의 확인 작업이 되기 때문에, 적재대(3)의 자전량을 높은 정밀도로 검출하는 것은 곤란하다. 이에 반해, 본 발명의 방법에서는 로터리 인코더(6)에 의해 자전량을 파악할 수 있기 때문에, 회전 테이블(2)의 회전수가 큰 경우에도, 정확하게 적재대(3)의 회전각을 검출할 수 있어, 단시간에 정밀도가 높은 자전량 검출이 가능하게 된다.
또한, 신호 처리부(751)를 회전 테이블(2)에 설치하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 인코더 본체(62)와 신호 처리부(751)와의 위치 관계가 변화하지 않는다. 이 때문에, 인코더 본체(62)와 신호 처리(751)부를 케이블(79)로 접속해도, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 케이블(79)이 엉킬 우려는 없다.
또한, 적재대(3)마다 로터리 인코더(6)를 설치하고 있으므로, 복수의 적재대(3)의 자전량의 검출을 동시에 행할 수 있어, 토탈 검출 시간을 단축할 수 있다. 또한, 인코더 본체(62)는 회전 엘리먼트(61)에 대하여 비접촉으로 배치되어 있으므로, 미끄럼 이동 부품을 사용하지 않고 회전각을 검출할 수 있어, 발진을 억제할 수 있다. 또한, 적재대(3)의 일면측(상면측)에 회전 엘리먼트(61)를 설치하고 있으므로, 회전 엘리먼트(61)나 인코더 본체(62)의 설치가 용이하다.
또한, 이 예에서는, 제1 컨트롤러(75)의 신호 처리부(751)에서 검출된 회전각을, 제2 컨트롤러(78)에 송신하고, 제2 컨트롤러(78)의 표시부(782)에서 표시하고 있다. 이 때문에, 적재대(3)의 자전량(회전각)을 실시간으로 파악할 수 있다. 또한, 무선으로 데이터를 송신함으로써, 적재대(3)가 공전함과 함께 자전하는 경우에도, 케이블의 엉킴 등의 우려가 없다.
또한, 자전 검출용 지그는 다른 회전 테이블(2)에도 설치할 수 있으므로, 당해 자전 검출용 지그를 준비함으로써, 복수의 회전 테이블(2)에 대하여 당해 회전 테이블(2)에 설치된 적재대(3)의 자전량을 검출할 수 있다. 또한, 로터리 인코더(6)의 회전 엘리먼트(61)와 인코더 본체(62)는 서로 비접촉이므로, 이들을 축에 의해 연결한 인코더에 대하여, 축 어긋남 등에 의해 부가되는 여분의 토크의 발생이 없어, 정밀도가 좋은 자전량 검출을 행할 수 있다.
계속해서, 자전 검출용 지그의 다른 예에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 이 예에서는, 적재대(3)의 자전축(32)의 하단에 회전 엘리먼트(61)를 설치함과 함께, 이 회전 엘리먼트(61)의 하방측에 인코더 본체(62)를 설치하고 있다. 적재대(3)의 자전축(32)은, 예를 들어 종동 기어(4)를 관통해서 하방측으로 신장되고, 예를 들어 그 하단측에 회전 엘리먼트(61)가, 자전축(32)과 회전 중심을 맞춘 상태에서 설치된다. 또한, 인코더 본체(62)는, 고정 부재(63)에 의해 회전 테이블(2)(회전 부위)의 하부에 고정되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)의 하부측의 예를 들어 회전 중심 근방에는 제1 컨트롤러(75) 및 전력 공급부(76)를 구비한 컨트롤러 유닛(77)이 유지 부재(64)를 통해서 설치된다.
종동 기어(4) 및 구동 기어(5)의 자극부(N극부(51) 및 S극부(52))는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 구성되어 있지만, 구동 기어(5)에 있어서, 자극부를 지지하는 부위에 대해서는, 로터리 인코더(6)의 설치 영역을 확보하도록 구성되어 있다. 제1 컨트롤러(75)가 신호 처리부(751)나 통신부(752)를 구비하는 것, 외부의 제2 컨트롤러(78)가 통신부(781)나 표시부(782)를 구비하는 것 등 기타 구성은 상술한 실시 형태와 마찬가지이며, 마찬가지의 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 설명을 생략한다.
이 예에서도, 적재대(3)의 자전량을 검출할 때는, 각 적재대(3)의 자전축(32)의 하단에 회전 엘리먼트(61)를 설치하는 한편, 회전 테이블(2)에, 고정 부재(63)를 통해서 인코더 본체(62)를 고정한다. 또한, 회전 테이블(2)의 하면에 유지 부재(64)를 통해서 컨트롤러 유닛(77)을 고정하고, 각 적재대(3)의 로터리 인코더(6)와 컨트롤러 유닛(77)을 케이블(79)에 의해 접속한다. 그리고, 이미 설명한 방법으로 적재대(3)를 공전시킴과 함께, 적재대(3)를 자전시켜, 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 인코더 본체(62)에 의해 검출하고, 이 검출 신호에 기초하여, 제1 컨트롤러(75)의 신호 처리부(751)가 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구한다. 그리고, 제2 컨트롤러(78)의 표시부(782)에서는, 적재대(3)마다 예를 들어 단위 시간당 회전각을 표시한다.
이 예에서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 공전함과 함께 자전하는 적재대(3)의 자전량을 정확하면서도 또한 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 복수의 적재대(3)의 자전량의 검출을 동시에 행하는 것, 적재대(3)의 자전량(회전각)에 대해서, 발진을 억제한 상태에서 실시간으로 파악할 수 있는 것 등 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 회전 테이블(2)의 하면측에 로터리 인코더(6) 및 컨트롤러 유닛(77)을 설치하고 있으므로, 예를 들어 적재대(3)에 웨이퍼(W)를 적재한 상태에서 적재대(3)의 자전량을 파악할 수 있다.
또한, 이 예에서는, 회전 엘리먼트(61)와 인코더 본체(62)를 서로 접속해서 일체로서 설치하여 로터리 인코더(6)를 구성하고, 이 로터리 인코더(6)를 회전 테이블(2)에 고정 부재(63)에 의해 설치하도록 해도 된다.
이상에서, 본 발명의 자전 검출용 지그는, 반드시 모든 적재대(3)에 로터리 인코더(6)를 설치할 필요는 없다. 예를 들어 1개의 적재대(3)에 로터리 인코더(6)를 설치하여, 당해 적재대(3)의 자전량을 검출하고, 계속해서 당해 로터리 인코더(6)를 떼어내서 다른 적재대(3)에 설치하여, 이 적재대(3)의 자전량을 검출하도록 해도 된다.
계속해서, 본 발명의 기판 처리 장치의 일 실시 형태로서, 웨이퍼(W)에 성막 처리인 ALD를 실행하는 성막 장치(1)에 적재대(3)의 자전량을 검출하는 기구를 구비한 구성에 대해서, 도 9 내지 도 11을 사용해서 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)는, 성막 처리가 행하여지는 처리 용기를 이루는 진공 용기(11)를 구비하고, 이 진공 용기(11)는, 진공 용기(11)의 측벽(131) 및 저부(132)를 이루는 용기 본체(13)와, 이 용기 본체(13)의 상면측의 개구를 기밀하게 막는 천장판(12)에 의해 구성되어 있다. 진공 용기(11) 내에는, 원판으로 이루어지는 회전 테이블(2)이 설치되어 있다. 이 예의 회전 테이블(2)은, 원판 형상의 지지판(24)에 의해 하방측으로부터 지지되어 있고, 이 지지판(24)은, 적재대(3)를 회전 테이블(2)로부터 독립한 상태에서 지지하도록 구성되어 있다.
진공 용기(11)에는, 저부(132)와 대향하도록 구획벽부(133)가 형성되고, 이 구획벽부(133)의 상방측에 회전 테이블(2), 구획벽부(133)의 하방측에 지지판(24)이 각각 설치되어 있다. 구획벽부(133)에는 히터(14)나 냉매 유로(15)가 설치됨과 함께, 원환 형상의 슬릿(16)이 형성되어 있다. 회전 테이블(2)의 하면에는, 상기 슬릿(16)에 대응하는 위치에서 연직 하방을 향해서 연장되도록, 복수개의 지주(25)가 주위 방향으로 설치되어 있다. 각 지주(25)는, 슬릿(16)을 관통하여, 지지판(24)에 접속되어 있다. 지지판(24)의 하면측 중앙부는, 회전축(26)을 통해서 공전용 회전 기구(27)에 접속되어 있다. 따라서, 회전축(26)을 회전시키면, 지지판(24) 및 지주(25)를 통해서 회전 테이블(2)이 연직축 주위로 회전한다. 이렇게 지지판(24)은, 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 상당한다.
적재대(3)의 자전축(32)은, 구획벽부(133)의 슬릿(16) 및 지지판(24)의 개구부(241)를 관통해서 하방측으로 연장되어, 지지판(24)의 하방측에 통상체(331)를 통해서 고정된 베어링 유닛(34)에 접속되어 있다. 적재대(3), 종동 기어(4)나 구동 기어(5)의 자극부의 구성, 구동 기어(5)의 개구부(50)의 내측에 공전용 회전 기구(27)가 설치되는 것 등은, 도 1에 도시하는 자전 검출용 지그와 마찬가지로 구성되어 있지만, 구동 기어(5)에 있어서, 자극부를 지지하는 부위에 대해서는, 후술하는 로터리 인코더(6)의 설치 영역을 확보하도록 구성되어 있다.
천장판(12)의 하면 중앙부에는, 평면에서 보아 원형의 중심 영역 형성부(C)와, 중심 영역 형성부(C)로부터 회전 테이블(2)의 외측을 향해서 넓어지도록 형성된 평면에서 보아 부채상의 돌출부(17, 17)가 형성되어 있다. 이들 중심 영역 형성부(C) 및 돌출부(17, 17)는, 진공 용기(11)의 내부 공간에, 그 외측 영역에 비해서 낮은 천장면을 형성하고 있다. 중심 영역 형성부(C)와 회전 테이블(2)의 중심부와의 간극은 N2 가스의 유로(18)를 구성하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 진공 용기(11)(용기 본체(13))의 측벽면에는, 게이트 밸브(281)에 의해 개폐 가능하게 구성된 반출입부(28)가 설치되어 있다. 외부의 도시하지 않은 반송 기구에 유지된 웨이퍼(W)는, 이 반출입부(28)를 통해서 진공 용기(11) 내에 반입되어, 적재대(3)에 수수된다. 적재대(3)와 반송 기구와의 사이의 웨이퍼(W)의 수수는, 각 적재대(3)에 설치된 도시하지 않은 관통 구멍을 통해서 승강 가능하게 구성된 승강 핀을 사용해서 행하여지지만, 승강 핀의 기재는 생략되어 있다.
또한, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)에서의 회전 테이블(2)의 상방측에는, 원료 가스 노즐(81), 분리 가스 노즐(82), 산화 가스 노즐(83), 개질 가스 노즐(84), 분리 가스 노즐(85)이, 이 순서대로 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 각 가스 노즐(81 내지 85)은, 진공 용기(11)의 측벽으로부터 중심부를 향해서, 회전 테이블(2)의 직경 방향을 따라 수평으로 신장되는 막대 형상으로 형성되고, 그 길이 방향을 따라서 서로 간격을 두고 설치된 다수의 토출구(86)로부터, 각종 가스를 하방측을 향해서 토출한다.
원료 가스 노즐(81)은 예를 들어 BTBAS 가스를 토출한다. 도 10 중 87은, 원료 가스 노즐(81)을 덮는 노즐 커버이며, 그 하방에서의 BTBAS 가스의 농도를 높이는 역할을 갖는다. 또한, 산화 가스 노즐(83)은 예를 들어 O3 가스를 토출한다. 분리 가스 노즐(82, 85)은 예를 들어 N2 가스를 토출하고, 상면측에서 보아 천장판(12)의 돌출부(17, 17)를 각각 주위 방향으로 분할하는 위치에 배치되어 있다. 개질 가스 노즐(84)은, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 개질 가스를 토출한다. 이 예에서는, 원료 가스, 산화 가스 및 개질 가스가 각각 처리 가스에 상당한다.
또한, 천장판(12)에는, 개질 가스 노즐(84)의 상방측에 플라스마 형성부(9)가 설치되어 있다. 도 10에는, 플라스마 형성부(9)가 설치되는 위치를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 석영 등의 유전체로 이루어지는 본체부(91)의 상면측에는, 패러데이 실드(93), 절연 부재(94)를 통해, 금속선을 코일 형상으로 권회한 안테나(95)가 설치되고, 이 안테나(95)에는 고주파 전원(96)이 접속되어 있다. 도 10 중 97은 전자계의 자계 성분을 하방을 향하게 하기 위한 슬릿이다.
회전 테이블(2) 상에서, 원료 가스 노즐(81)의 하방 영역은, BTBAS 가스의 흡착이 행하여지는 흡착 영역(R1), 산화 가스 노즐(83)의 하방 영역은, BTBAS 가스가 산화되는 산화 영역(R2)에 상당한다. 또한, 플라스마 형성부(9)의 하방 영역은, 플라스마에 의해 SiO2막의 개질이 행하여지는 개질 영역(R3), 돌출부(17, 17)의 하방 영역은, 분리 가스 노즐(82, 85)로부터 토출되는 N2 가스에 의해, 흡착 영역(R1)과 산화 영역(R2)을 서로 분리하기 위한 분리 영역(D1, D2)을 구성한다. 도면 중 291, 292는 배기구이다.
계속해서, 적재대(3)의 자전량을 검출하는 기구에 대해서 설명한다. 이 예에서는, 적재대(3)의 자전축(32)의 하단에 회전 엘리먼트(61)를 설치함과 함께, 이 회전 엘리먼트(61)의 하방측에 인코더 본체(62)를 설치하고 있다. 적재대(3)의 자전축(32)은, 예를 들어 종동 기어(4)를 관통해서 하방측으로 신장되고, 예를 들어 그 하단측에, 자전축(32)과 회전 중심을 맞춘 상태에서 회전 엘리먼트(61)가 설치된다. 또한, 인코더 본체(62)는, 고정 부재(65)에 의해 회전 부위인 지지판(24)의 하부에 설치되어 있다. 또한, 지지판(24)의 하부측의 예를 들어 회전 중심 근방에는, 제1 컨트롤러(75) 및 전력 공급부(76)를 구비한 컨트롤러 유닛(77)이 유지 부재(66)를 개재시켜 설치되어 있다. 제1 컨트롤러(75)는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 신호 처리부(751)나 통신부(752)를 구비하고 있어, 예를 들어 후술하는 제어부(100)에 회전각 데이터를 송신하도록 구성되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 1에 도시하는 실시 형태와 마찬가지이며, 마찬가지의 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 설명을 생략한다.
성막 장치(1)에는, 도 11에 도시한 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있다. 이 제어부(100)는, CPU(101), 후술하는 성막 처리나 자전량 검출에 관한 성막 장치(1)의 운전 동작을 실행하기 위한 프로그램 등을 저장하는 프로그램 저장부(102), 기억부(103), 입력부(104), 데이터 처리부(105), 표시부(106)를 구비하고 있다. 도면 중 110은 버스이며, 이 버스(110)에는, 회전 테이블(2)의 공전용 회전 기구(27), 적재대(3)의 자전용 회전 기구(53) 및 로터리 인코더(6)가 접속되어 있다.
기억부(103)는, 예를 들어 종동 기어(4)의 자전 속도와, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차(Va-Vb)와의 관계를 기억하는 것이다. 본 발명자들은, 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차와, 종동 기어(4)의 자전 속도는, 속도차가 있는 범위에서, 거의 비례 관계를 유지하는 것을 파악하고 있다. 예를 들어 수동 기어(5)의 각속도(Va)와 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도(Vb)와의 속도차(Va-Vb)가 플러스((Va-Vb)>0)일 때는, 속도차가 커질수록 우회전의 자전 속도가 커진다. 또한, 속도차가 마이너스((Va-Vb)<0)일 때는, 속도차가 커질수록 좌측 방향의 자전 속도가 커진다.
입력부(104)는 예를 들어 조작 화면으로 이루어지고, 종동 기어(4)의 자전 속도나 공전에 의한 각속도(회전 테이블(2)의 회전수)를 입력하기 위한 것이다. 데이터 처리부(105)는, 입력된 종동 기어(4)의 자전 속도와, 회전 테이블(2)의 회전수와, 상기 기억부(103)에 기억된 상기 관계에 기초하여, 구동 기어(5)의 회전수를 설정하기 위한 것이다. 종동 기어(4)의 자전 속도나 공전에 의한 각속도는, 예를 들어 메인터넌스 시에 입력할 수 있도록 구성되며, 종동 기어(4)의 자전 속도 및 각속도를 입력하면, 당해 자전 속도에 기초해서, 상기 관계로부터 종동 기어(4)의 공전에 의한 각속도와 구동 기어(5)의 각속도와의 속도차를 파악하여, 구동 기어(5)의 회전수가 설정된다. 표시부(106)는, 예를 들어 제1 컨트롤러(75)의 통신부(752)로부터 송신된 적재대(3)의 자전량(회전각)의 검출값을 표시하는 것이다.
이하, 상술한 구성을 구비한 성막 장치(1)의 운전 방법에 대해서 설명한다. 우선, 성막 처리를 행할 때는, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 각 적재대(3)를 반입출구(28)에 대향하는 위치로 이동시켜, 도시하지 않은 반송 기구를 사용해서 외부로부터 진공 용기(11) 내에 웨이퍼(W)를 반입해서 적재대(3)에 전달한다. 그 후, 진공 용기(11) 내가 소정의 압력이 되도록 배기구(291, 292)를 통해서 진공 배기를 실행한다. 또한, 분리 가스 노즐(82, 85), 중심 영역 형성부(C)로부터 회전 테이블(2)에 대하여 N2 가스를 공급함과 함께, 히터(14)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 개시하여, 예를 들어 웨이퍼(W)를 예를 들어 400℃로 가열한다.
그리고, 공전용 회전 기구(27)에 의해 회전 테이블(2)을 80rpm 이상 예를 들어 120rpm의 회전 속도로 회전시킴과 함께, 자전용 회전 기구(53)에 의해 구동 기어(5)를 회전시킨다. 이에 의해, 적재대(3)는 공전함과 함께 자전한다. 한편, 진공 용기(11) 내에서는, 원료 가스 노즐(81), 산화 가스 노즐(83), 개질 가스 노즐(84)로부터의 각 처리 가스의 공급과, 고주파 전원(96)으로부터의 안테나(95)에의 고주파의 인가에 의한 플라스마의 형성을 개시한다.
각 웨이퍼(W)는, 흡착 영역(R1), 산화 영역(R2), 개질 영역(R3)을 차례로 통과한다. 흡착 영역(R1)에서는 BTBAS 가스가 웨이퍼(W)에 흡착되고, 산화 영역(R2)에서는 흡착된 BTBAS 가스가 O3 가스에 의해 산화되어, SiO2의 분자층이 1층 또는 복수층 형성된다. 개질 영역(R3)에서는, 상기 SiO2의 분자층이 개질 가스의 플라스마에 노출되어 개질된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 상술한 사이클이 복수회 반복해서 실행됨으로써, SiO2의 분자층이 적층되어 웨이퍼(W) 표면에 SiO2막이 형성된다.
이 성막 장치(1)에서는, 회전 테이블(2)의 회전과 적재대(3)의 회전이 동기하지 않도록, 회전 테이블(2)의 회전수와 적재대(3)의 자전 속도가 설정된다. 즉, 웨이퍼(W)가 제1 방향을 향한 상태에서, 회전 테이블(2)이 개시 포인트로부터 1회전하고, 다시 개시 포인트에 위치했을 때, 웨이퍼(W)가 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 향하게 되는 자전 속도로 웨이퍼(W)가 자전하도록 설정된다. 이와 같이, 적재대(3)는 회전 테이블(2)의 회전과 동기하지 않고 자전하므로, 각 적재대(3) 상의 웨이퍼(W)는 자전 및 공전에 의해, 원료 가스의 흡착 영역(R1)을 다양한 방향에서 통과하게 되어, 웨이퍼(W)의 주위 방향에서 보아, 웨이퍼(W)에 형성되는 SiO2막의 막 두께의 치우침이 억제된다.
상술한 동작에 의해, SiO2의 분자층이 순차 적층되고, 미리 설정된 사이클수를 실행하면, 회전 테이블(2)의 회전이나 각종 가스의 공급, 플라스마의 형성, 공전용 회전 기구(27), 자전용 회전 기구(53)의 구동을 정지하고, 성막 처리를 종료한다. 그런 뒤, 진공 용기(11) 내의 압력 조정을 행하고, 게이트 밸브(281)를 개방해서 외부의 반송 기구를 침입시켜, 반입 시와는 반대의 수순으로 웨이퍼(W)를 반출한다.
또한, 이 성막 장치(1)에서는, 예를 들어 메인터넌스 시나, 처리 조건의 최적화를 행할 때, 적재대(3)의 자전량의 검출이 행하여진다. 이 경우에는, 이미 설명한 방법으로 적재대(3)를 공전시킴과 함께, 적재대(3)를 자전시키는 공정과, 적재대(3)(종동 기어(4))의 회전각을 검출하는 공정을 실시한다. 회전각을 검출하는 공정은, 이미 설명한 실시 형태와 마찬가지로, 적재대(3)의 자전축(32)을 중심으로 해서 회전하는 회전 엘리먼트(61)의 회전각을 인코더 본체(62)에 의해 검출하고, 이 검출 신호에 기초하여, 적재대(3)마다 제1 컨트롤러(75)의 신호 처리부(751)가 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구함으로써 행한다. 그리고, 통신부(752)를 통해서 제어부(100)에 회전각의 데이터를 송신하고, 표시부(106)에 있어서, 적재대(3)마다 예를 들어 단위 시간당 회전각을 표시하는 공정을 실시한다.
이 실시 형태에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 공전함과 함께 자전하는 적재대(3)의 자전량을 정확하면서도 또한 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 복수의 적재대(3)의 자전량의 검출을 동시에 행하는 것, 적재대(3)의 자전량(회전각)을 발진을 억제한 상태에서, 실시간으로 파악할 수 있는 것 등 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 성막 장치(1)에 적재대(3)의 자전량을 검출하는 기구를 설치하고 있으므로, 기판 처리의 상태와, 적재대(3)의 자전량과의 관계를 파악할 수 있어, 장치의 유저가 기판 처리의 종별에 따라서 자전량의 최적화를 도모할 수 있다.
또한, 이 예에서도, 회전 엘리먼트(61)와 인코더 본체(62)를 서로 접속해서 일체로서 설치하여 로터리 인코더(6)를 구성하고, 이 로터리 인코더(6)를 회전 테이블(2)에 고정 부재(65)에 의해 고정하도록 해도 된다.
본 발명에서는, 적재대의 자전축에 설치된 종동 기어와, 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되어, 종동 기어와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어를 사용하고, 구동 기어를 동작시킴으로써 종동 기어가 자전하는 구성도 포함된다.
예를 들어, 구동 기어는, 전자석을 회전 테이블의 주위 방향으로 복수 배열함과 함께, 예를 들어 연속해서 배열하는 3개의 전자석을 1조로 해서 각 조마다 삼상 교류 신호를 공급해서 자극이 회전 테이블의 주위 방향으로 이동하도록(자극의 배열이 시간적으로 변화하도록) 구성되어 있는 것이어도 된다. 즉, 구동 기어는, 이미 설명한 실시 형태와 같이 영구 자석을 환상으로 배열한 말하자면 태양 기어를 회전시키는 구성이어도 되고, 정지하고 있는 전자석에 공급하는 전류를 제어해서 공전 궤도를 따른 자극의 배열이 시간적으로 변화함으로써, 종동 기어와의 사이에서 작용하는 자력을 변화시켜 종동 기어를 자전시키는 구성이어도 된다. 즉, 구동 기어는, 공전 궤도 상의 정지 위치에서 보아, 공전 궤도를 따른 자극의 배열을 시간적으로 바꾸는 구성이면 된다.
이와 같이, 본 발명은, 공전 궤도 상의 정지 위치에서 보아, 구동 기어의 공전 궤도를 따른 자극의 배열을 시간적으로 바꿈으로써, 종동 기어를 자전시키고, 로터리 인코더를 사용하여, 종동 기어(적재대)의 회전각을 검출하는 것이면 된다. 적재대의 회전각은, 이미 설명한 바와 같이 단위 시간당 적재대의 회전각이어도 되고, 회전 테이블의 1회전당 적재대의 회전각이어도 된다.
또한, 구동 기어가 환상으로 배열되어 있는 경우에 있어서, 종동 기어, 구동 기어의 한쪽만이 자성체인 경우도 포함된다. 또한, 종동 기어가, N극부, S극부의 한쪽, 또는 N극부와 S극부가 교대로 배열되어 있는 경우이며, 구동 기어가 자성체로 이루어지는 경우도 포함된다. 또한, 구동 기어가, N극부, S극부의 한쪽, 또는 N극부와 S극부가 교대로 배열되고, 종동 기어가 자성체로 이루어지는 경우도 포함된다.
또한, 구동 기어를 동작함으로써 복수의 종동 기어 중 적어도 하나의 종동 기어가 자전하는 구성이어도 된다. 예를 들어 구동 기어를, 종동 기어의 공전 궤도의 일부에 면하도록 설치하고, 예를 들어 회전 테이블에 의해 종동 기어가 구동 기어에 접근할 때, 당해 종동 기어를 구동 기어에 의해 자기 기어끼리의 반발력을 이용해서 자전시키는 것이어도 된다.
또한, 제1 컨트롤러에 설치되는 신호 처리부는, 검출 신호에 기초하여 단위 시간당 회전각을 구하는 것에 한하지 않고, 검출 신호를 통신용 신호로 변환하도록 구성되어 있어도 되고, 이 경우에는, 당해 신호를 수신한 외부의 제2 컨트롤러에 의해 예를 들어 단위 시간당 회전각을 구할 수 있다. 또한, 제1 컨트롤러는, 신호 처리부에 의해 구한 예를 들어 단위 시간당 회전각 또는 회전각의 시계열 데이터를 당해 제1 컨트롤러에 착탈 가능하게 설치한 외부 메모리에 기억해 두고, 회전 테이블이 정지한 후, 당해 메모리를 제거하고, 메모리 내의 데이터를 오퍼레이터가 해석하도록 해도 된다. 또한, 전력 공급부는 반드시 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 설치할 필요는 없으며, 예를 들어 슬립 링을 사용하여, 제1 컨트롤러에 전력을 전달하도록 해도 된다.
[실시예]
계속해서, 평가 시험에 대해서 기재한다.
(평가 시험 1)
도 1에 도시하는 회전 테이블(2)에 있어서, 구동 기어(5)를 300극의 자극부(N극부(51) 및 S극부(52)), 종동 기어(4)를 18극의 자극부(N극부(41) 및 S극부(42))에 의해 각각 구성하고, 구동 기어(5)와 종동 기어(4)와의 거리를 5mm로 설정한 구성을 사용해서 평가 시험을 행하였다. 회전 테이블(2)에 도 1에 도시하는 자전 검출용 지그(로터리 인코더(6) 및 컨트롤러 유닛(77))를 설치하고, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 30rpm으로 회전시켜, 구동 기어(5)의 회전수를 0.1도/초(6도/분) 진행시킨 경우, 구동 기어(5)의 회전수를 0.1도/초(6도/분) 늦춘 경우에 대해서, 각각의 적재대(3)의 회전각을 측정하였다.
5개의 적재대(3)에 대해서 동시에 측정하기 위해서, 각각의 적재대(3)에서의 자전 개시 각도를 서로 다른 값으로 설정하였다. 이렇게 해서, 5개의 적재대(3)의 회전각을 각각의 인코더 본체(62)에 의해 검출하고, 제1 컨트롤러(75)의 신호 처리부(751)에서 단위 시간당 회전각을 구하여, 제2 컨트롤러(78)의 표시부(782)에 표시하고, 각각의 회전 각도의 시간 변화를 구하였다.
이 측정 결과에 대해서, 구동 기어(5)의 회전수가 회전 테이블(2)의 회전수와 동일한 경우를 도 12에, 회전수를 진행시킨 경우에 대해서는 도 13에, 회전수를 늦춘 경우에 대해서는 도 14에 각각 나타낸다. 도 12 내지 도 14 중 횡축은 시간(초), 종축은 회전 각도(도)이다. 5개의 적재대(3)의 데이터를, S1 내지 S5로서 각각 나타내고 있다. 도 12에 의해, 구동 기어(5)의 회전수와 회전 테이블(2)의 회전수가 동일한 경우에는, 각 적재대(3)는 자전이 정지한 상태인 것이 확인되었다. 또한, 구동 기어(5)의 회전수를 진행시킨 경우에는, 시계 방향으로 동시에 5개의 적재대(3)가 자전하는 것, 구동 기어(5)의 회전수를 늦춘 경우에는, 반시계 방향으로 동시에 5개의 적재대(3)가 자전하는 것이 확인되었다.
도 13, 도 14에서는, 5개의 적재대(3)의 데이터(S1 내지 S5)의 기울기가 고르게 되어 있어, 본 발명의 자전 검출용 지그를 사용함으로써, 5개의 적재대(3)의 자전량(회전각)을 정확하면서도 또한 단시간에 용이하게 검출할 수 있는 것이 확인되었다. 회전수를 진행시킨 경우에는, 회전 테이블(2)이 1회전하는 동안에, 각 적재대(3)는, 각각 3.35도, 3.34도, 3.34도, 3.34도, 3.34도 회전하여, 5개의 적재대(3)가 거의 마찬가지로 각각 0.28rpm으로 시계 방향으로 자전하는 것이 확인되었다. 한편, 회전수를 늦춘 경우에는, 회전 테이블(2)이 1회전하는 동안에, 각 적재대(3)는, 각각 3.32도, 3.31도, 3.32도, 3.32도, 3.31도 회전하여, 5개의 적재대(3)는 거의 마찬가지로 각각 0.28rpm으로 반시계 방향으로 자전하는 것이 확인되었다.
(평가 시험 2)
평가 시험 1과 마찬가지의 회전 테이블(2)에 자전 검출용 지그를 설치하여, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 30rpm, 60rpm, 120rpm으로 회전시키고, 구동 기어(5)와 회전 테이블(2)의 회전 속도차를 -0.8도/초 내지 0.8도/초의 사이에서 변화시켜 각 적재대(3)의 자전량의 평가를 행하였다. 회전 속도차란, 이미 설명한 바와 같이, 구동 기어(5)의 각속도와, 회전 테이블(2)의 회전에 의한 종동 기어(4)의 각속도(공전 각속도)와의 속도차이다.
측정 결과에 대해서, 회전 테이블(2)의 회전수가 30rpm은 도 15에, 60rpm은 도 16에, 120rpm은 도 17에 각각 나타낸다. 도 15 내지 도 17 중, 횡축은 구동 기어의 회전수(rpm), 종축은 5개의 웨이퍼(W)의 평균 자전 속도(도/분)이다. 구동 기어(5)의 회전수에서 회전 테이블(2)의 회전수를 감산함으로써, 이미 설명한 회전 속도차가 구해지므로, 상기 회전 속도차와 종동 기어(4)의 자전 속도와는 서로 비례 관계를 유지하는 것이 확인되었다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전수를 30rpm, 60rpm, 120rpm으로 바꾸어도, 상기 회전 속도차와 종동 기어(4)의 자전 속도와는 동일한 비례 관계인 것이 확인되어, 본 발명의 자전 검출용 지그를 사용함으로써, 5개의 적재대(3)의 자전량(회전각)을 정확하게 검출할 수 있음이 확인되었다.
W : 웨이퍼 1 : 성막 장치
11 : 진공 용기 2 : 회전 테이블
21 : 회전축 23, 27 : 공전용 회전 기구
3 : 적재대 32 : 자전축
34 : 베어링 유닛 4 : 종동 기어
5 : 구동 기어 41, 51 : N극부
42, 52 : S극부 53 : 자전용 회전 기구
6 : 로터리 인코더 61 : 회전 엘리먼트
62 : 인코더 본체 7, 63 : 고정 부재
75 : 제1 컨트롤러 751 : 신호 처리부
752 : 통신부 77 : 컨트롤러 유닛
78 : 제2 컨트롤러 781 : 통신부
782 : 표시부 100 : 제어부

Claims (10)

  1. 처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치에 사용되는 지그이며,
    상기 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와,
    상기 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하고, 당해 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체와,
    상기 인코더 본체를 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 고정하기 위한 고정 부재와,
    상기 회전 부위에 설치되고, 상기 인코더 본체에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 자전 검출용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적재대는, 회전 테이블의 주위 방향을 따라 복수 설치되고,
    상기 로터리 인코더는, 상기 적재대마다 설치되어 있는, 자전 검출용 지그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 엘리먼트는, 회전 테이블의 일면측에 설치되는, 자전 검출용 지그.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인코더 본체는, 회전 엘리먼트에 대하여 비접촉으로 배치되어 있는, 자전 검출용 지그.
  5. 처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    상기 회전 테이블과 함께 회전하는 부위에 자전 가능하게 설치되고, 상기 적재대를 지지하는 자전축과,
    상기 자전축에 설치된 종동 기어와,
    상기 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되어, 상기 종동 기어와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어와,
    상기 적재대의 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와,
    상기 회전 엘리먼트의 회전각을 검출하고, 당해 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체와,
    상기 인코더 본체를 회전 테이블을 포함하는 회전 부위에 고정하기 위한 고정 부재와,
    상기 회전 부위에 설치되고, 상기 인코더 본체에 의해 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 종동 기어는, 자전 방향을 따라서 N극부 및 S극부가 교대로 배열되고,
    상기 구동 기어는, 상기 공전 궤도를 따라서 전체 주위에 걸쳐서 N극부 및 S극부가 교대로 배열되고,
    상기 구동 기어를 회전시키기 위한 회전 기구를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 적재대는, 회전 테이블의 주위 방향을 따라 복수 설치되고,
    상기 로터리 인코더는, 상기 적재대마다 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 처리 용기 내에서, 회전 테이블의 일면측에 설치된 기판의 적재대를 당해 회전 테이블의 회전에 의해 공전시키면서 자전시킴과 함께, 적재대가 통과하는 영역에 처리 가스를 공급해서 상기 기판을 처리하는 장치를 운전하는 방법에 있어서,
    상기 적재대의 자전축에 설치된 종동 기어와, 상기 종동 기어의 공전 궤도에 면하도록 설치되어, 상기 종동 기어와 자기 기어 기구를 구성하는 구동 기어를 사용하고, 상기 구동 기어를 동작시켜서 상기 종동 기어를 자전시키는 공정과,
    상기 자전축을 중심으로 해서 회전하도록 설치되는 회전 엘리먼트와 함께 로터리 인코더를 구성하는 인코더 본체를 사용하여, 상기 종동 기어의 회전각을 검출하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치의 운전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동 기어는, 상기 공전 궤도의 전체 주위에 따라 설치되고,
    상기 종동 기어를 자전시키는 공정은, 상기 공전 궤도 상의 정지 위치에서 보아, 구동 기어의 공전 궤도를 따른 자극의 배열을 바꿈으로써 행하여지는, 기판 처리 장치의 운전 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 공정에서 검출된 종동 기어의 회전각에 기초하여, 단위 시간당 적재대의 회전각 및 회전 테이블에 1회전당 적재대의 회전각 중 적어도 한쪽을 표시하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치의 운전 방법.
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