次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の全体が示されている。この基板処理装置１０は、基板を搬送するキャリアとしてＦＯＵＰ（front opening unified pod 以下、ポッドという）を用いている。
なお、以下の説明において、前後左右は図１を基準とし、図１に示されている紙面に対して前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show the entire substrate processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 10 uses a FOUP (front opening unified pod) as a carrier for transporting a substrate.
In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. 1, and the front of the paper shown in FIG. 1 is below the paper, the back is above the paper, and the left and right are the left and right of the paper.
基板処理装置１０は、中央やや後ろ側に第１の搬送室１２を有する。この第１の搬送室１２は、平面視で六角形状をなす第１の筺体１４に囲まれて構成され、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造となっており、第１の筺体１４は上下両端が閉鎖した箱形状に形成されている。この第１の搬送室１２には、第１の移載機１６が配置されている。この基板移載機１６は、負圧下で基板１８を移載し、また、第１のエレベータ２０に昇降されるようになっている。
The substrate processing apparatus 10 has a first transfer chamber 12 slightly in the center and on the rear side. The first transfer chamber 12 is configured by being surrounded by a first casing 14 having a hexagonal shape in plan view, and has a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. The first housing 14 is formed in a box shape with both upper and lower ends closed. A first transfer machine 16 is disposed in the first transfer chamber 12. The substrate transfer machine 16 transfers the substrate 18 under a negative pressure, and is moved up and down by the first elevator 20.
第１の筺体１４の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室２２と搬出用予備室２４とがそれぞれゲートバルブ２６，２８を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るるロードロックチャンバ構造に構成されている。それぞれの予備室２２，２４には、基板置き台３０，３２がそれぞれ設置されている。
The two side walls located on the front side of the six side walls of the first housing 14 are connected to the carry-in spare chamber 22 and the carry-out spare chamber 24 via gate valves 26 and 28, respectively. Each load-load chamber structure can withstand negative pressure. Substrate platforms 30 and 32 are respectively installed in the spare chambers 22 and 24, respectively.
予備室２２，２４の前側には、略大気圧下で耐え得る第２の搬送室３４がゲートバルブ３６，３８を介して連結されている。第２の搬送室３４には基板１８を移載する第２の移載機４０が設置されている。第２の移載機４０は第２の搬送室３４に設置された第２のエレベータ４２によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ４４によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
A second transfer chamber 34 that can withstand substantially atmospheric pressure is connected to the front sides of the preliminary chambers 22 and 24 via gate valves 36 and 38. A second transfer machine 40 for transferring the substrate 18 is installed in the second transfer chamber 34. The second transfer device 40 is configured to be moved up and down by a second elevator 42 installed in the second transfer chamber 34, and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 44. ing.
図１に示されているように、第２の搬送室３４の左側にはオリフラ合わせ装置４６が設置されている。また、図２に示されているように、第２の搬送室３４の上部にはクリーンエアを供給するためのクリーンユニット４８が設置されている。
As shown in FIG. 1, an orientation flat aligning device 46 is installed on the left side of the second transfer chamber 34. As shown in FIG. 2, a clean unit 48 for supplying clean air is installed above the second transfer chamber 34.
第２の搬送室３４を構成する第２の筐体５０には、基板１８を第２の搬送室３４に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口５２と、この基板搬入搬出口５２を閉塞する蓋５４と、ポッドオープナ５６がそれぞれ設置されている。また、第２の搬送室３４の前側にはポッド５８を載置するポッド載置台６０が設けられている。ポッドオープナ５６は、キャップ開閉機構６２を備えており、このキャップ開閉機構６２によりポッド載置台６０に載置されたポッド５８のキャップ及び前述した蓋５４を開閉し、ポッド５８に収納された基板の出し入れを可能にする。
なお、ポッド５８は、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、ポッド載置台６０に供給及び排出されるようになっている。
In the second casing 50 constituting the second transfer chamber 34, a substrate loading / unloading port 52 for loading / unloading the substrate 18 to / from the second transfer chamber 34 and the substrate loading / unloading port 52 are closed. A lid 54 and a pod opener 56 are installed. A pod mounting table 60 on which the pod 58 is mounted is provided on the front side of the second transfer chamber 34. The pod opener 56 includes a cap opening / closing mechanism 62. The cap opening / closing mechanism 62 opens and closes the cap of the pod 58 mounted on the pod mounting table 60 and the lid 54 described above, and the substrate stored in the pod 58 is opened. Allows in and out.
The pod 58 is supplied to and discharged from the pod mounting table 60 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).
前述した第１の筺体１４の六枚の側壁のうち後側に位置する二枚の側壁には、それぞれ第１の処理炉６４と第２の処理炉６６とがそれぞれゲートバルブ６８，７０を介して連結されている。第１の処理炉６４及び第２の処理炉６４は、例えばいずれもコールドウォール式のものである。また、第１の筺体１４における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第１のクーリングユニット７２と第２のクーリングユニット７４とがそれぞれ連結されており、いずれも処理済みの基板１８を冷却するように構成されている。
The first processing furnace 64 and the second processing furnace 66 are respectively connected to the two side walls located on the rear side of the six side walls of the first casing 14 through gate valves 68 and 70, respectively. Are connected. Each of the first processing furnace 64 and the second processing furnace 64 is, for example, a cold wall type. In addition, a first cooling unit 72 and a second cooling unit 74 are connected to the remaining two opposite side walls of the six side walls of the first housing 14, respectively. The processed substrate 18 is configured to be cooled.
次に上述した基板処理装置１０を用いた場合の処理工程を説明する。
Next, processing steps when the above-described substrate processing apparatus 10 is used will be described.
未処理の基板１８は２５枚がポッド５８に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置１０へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。このようにして搬送されたポッド５８はポッド載置台６０の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド５８のキャップ及び基板搬入出口５２を開閉する蓋５４がキャップ開閉機構６２によって取り外され、ポッド５８の基板出入口が開放される。
In a state where 25 unprocessed substrates 18 are stored in the pod 58, the unprocessed substrate 18 is transferred to the substrate processing apparatus 10 that performs the processing process by the in-process transfer apparatus. The pod 58 thus transported is delivered from the in-process transport device and placed on the pod placement table 60. The cap 54 for opening and closing the cap of the pod 58 and the substrate loading / unloading port 52 is removed by the cap opening / closing mechanism 62, and the substrate doorway of the pod 58 is opened.
ポッド５８がポッドオープナ５６により開放されると、第２の搬送室３４に設置された第２の基板移載機４０はポッド５８から基板１８をピックアップし、搬入用予備室２２に搬入し、基板１８を基板置き台３０に移載する。この移載作業中には、第１の搬送室１２側のゲートバルブ２６は閉じられており、第１の搬送室１２が負圧に維持されている。基板１８の基板置き台３０への移載が完了すると、ゲートバルブ３６が閉じられ、搬入用予備室２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
When the pod 58 is opened by the pod opener 56, the second substrate transfer machine 40 installed in the second transfer chamber 34 picks up the substrate 18 from the pod 58 and carries it into the carry-in preliminary chamber 22, where 18 is transferred to the substrate table 30. During this transfer operation, the gate valve 26 on the first transfer chamber 12 side is closed, and the first transfer chamber 12 is maintained at a negative pressure. When the transfer of the substrate 18 to the substrate table 30 is completed, the gate valve 36 is closed, and the carry-in preliminary chamber 22 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown).
搬入用予備室２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２６，６８が開かれ、搬入用予備室２２、第１の搬送室１２及び第１の処理炉６４が連通される。続いて、第１の搬送室１２の第１の基板移載機１６が基板置き台３０から基板１８をピックアップして第１の処理炉６４に搬入する。そして、第一の処理炉６４内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板１８に対して行われる。
When the carry-in preliminary chamber 22 is depressurized to a preset pressure value, the gate valves 26 and 68 are opened, and the carry-in preliminary chamber 22, the first transfer chamber 12, and the first processing furnace 64 are communicated. . Subsequently, the first substrate transfer machine 16 in the first transfer chamber 12 picks up the substrate 18 from the substrate placing table 30 and carries it into the first processing furnace 64. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 64 and a desired processing is performed on the substrate 18.
第１の処理炉６４で前述した処理が完了すると、処理済みの基板１８は第１の搬送室１２の第１の基板移載機１６によって第１の搬送室１２に搬出される。
When the above-described processing is completed in the first processing furnace 64, the processed substrate 18 is carried out to the first transfer chamber 12 by the first substrate transfer machine 16 in the first transfer chamber 12.
そして、第１の基板移載機１６は第１の処理炉６４から搬出した基板１８を第１のクーリングユニット７２へ搬入し、処理済みの基板１８を冷却する。
Then, the first substrate transfer device 16 carries the substrate 18 unloaded from the first processing furnace 64 into the first cooling unit 72 and cools the processed substrate 18.
第１のクーリングユニット７２に基板１８を移載すると、第１の基板移載機１６は搬入用予備室２２の基板置き台３０に予め準備された基板１８を第１の処理炉６４に前述した作動によって移載し、第１の処理炉６４内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板１８に行われる。
When the substrate 18 is transferred to the first cooling unit 72, the first substrate transfer machine 16 uses the substrate 18 prepared in advance in the substrate holder 30 of the carry-in preliminary chamber 22 as the first processing furnace 64. The substrate is transferred by the operation, a processing gas is supplied into the first processing furnace 64, and a desired processing is performed on the substrate 18.
第１のクーリングユニット７２において予め設定された冷却期間が経過すると、冷却済みの基板１８は第１基板移載機１６によって第１のクーリングユニット７２から第１の搬送室１２に搬出される。
When a preset cooling period elapses in the first cooling unit 72, the cooled substrate 18 is carried out from the first cooling unit 72 to the first transfer chamber 12 by the first substrate transfer device 16.
その後、ゲートバルブ２８が開かれ、第１の基板移載機１６は第１のクーリングユニット７２から搬出した基板１８を搬出用予備室２４へ搬送し、基板置き台３２に移載した後、搬出用予備室２４はゲートバルブ２８によって閉じられる。
Thereafter, the gate valve 28 is opened, and the first substrate transfer device 16 transports the substrate 18 unloaded from the first cooling unit 72 to the unloading spare chamber 24, transfers it to the substrate table 32, and then unloads it. The reserve chamber 24 is closed by a gate valve 28.
搬出用予備室２４がゲートバルブ２８によって閉じられると、搬出用予備室２４内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。搬出用予備室２４内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ３８が開かれ、第２の搬送室３４の搬出用予備室２４に対応した基板搬入搬出口５２を閉塞する蓋５４と、ポッド載置台６０に載置された空のポッド５８のキャップがポッドオープナ５６によって開かれる。続いて、第２の搬送室３４の第２の基板移載機４０は基板置き台３２から基板１８をピックアップして第２の搬送室３４に搬出し、第２の搬送室３４の基板１８を基板搬入搬出口５２を通してポッド５８に収納する。処理済みの２５枚の基板１８のポッド５８への収納が完了すると、ポッド５８のキャップと蓋５４がポッドオープナ５６によって閉じられる。このようにして閉じられたポッド５８はポッド載置台６０の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
When the carry-out preliminary chamber 24 is closed by the gate valve 28, the inside of the carry-out preliminary chamber 24 is returned to approximately atmospheric pressure by the inert gas. When the inside of the carry-out preliminary chamber 24 is returned to substantially atmospheric pressure, the gate valve 38 is opened, a lid 54 that closes the substrate carry-in / out port 52 corresponding to the carry-out preliminary chamber 24 of the second transfer chamber 34, and a pod The cap of the empty pod 58 placed on the placing table 60 is opened by the pod opener 56. Subsequently, the second substrate transfer machine 40 in the second transfer chamber 34 picks up the substrate 18 from the substrate table 32 and carries it out to the second transfer chamber 34, and the substrate 18 in the second transfer chamber 34 is taken out. It is stored in the pod 58 through the substrate loading / unloading port 52. When the storage of the 25 processed substrates 18 into the pod 58 is completed, the cap and lid 54 of the pod 58 are closed by the pod opener 56. The pod 58 closed in this way is transported from the top of the pod mounting table 60 to the next process by the in-process transport device.
以上の作動が繰り返されることにより、基板１８が順次処理されて行く。以上の作動は第１の処理炉６４および第１のクーリングユニット７２が使用される場合を例にして説明したが、第２の処理炉６６および第２のクーリングユニットエ７４が使用される場合についても同様の作動が実施される。
By repeating the above operation, the substrate 18 is sequentially processed. The above operation has been described by taking as an example the case where the first processing furnace 64 and the first cooling unit 72 are used, but the case where the second processing furnace 66 and the second cooling unit d 74 are used. The same operation is carried out.
なお、上述の基板処理装置では、予備室２２を搬入用、予備室２４を搬出用としたが、逆に予備室２４を搬入用、予備室２２を搬出用としてもよい。また、第１の処理炉６４と第２の処理炉６６は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第１の処理炉６４と第２の処理炉６６で別の処理を行う場合、例えば第１の処理炉６４で基板１８にある処理を行った後、続けて第２の処理炉６６で別の処理を行わせてもよい。また、第１の処理炉６４で基板１８にある処理を行った後、第２の処理炉６６で別の処理を行わせる場合、第１のクーリングユニット７２（又は第２のクーリングユニット７４）を経由するようにしてもよい。
In the above-described substrate processing apparatus, the spare chamber 22 is used for carrying in and the spare chamber 24 is used for carrying out, but conversely, the spare chamber 24 may be used for carrying in, and the spare chamber 22 may be used for carrying out. Moreover, the 1st processing furnace 64 and the 2nd processing furnace 66 may each perform the same process, and may perform another process. When performing another process in the first process furnace 64 and the second process furnace 66, for example, after performing a process on the substrate 18 in the first process furnace 64, another process is performed in the second process furnace 66. Processing may be performed. In the case where another processing is performed in the second processing furnace 66 after the processing on the substrate 18 is performed in the first processing furnace 64, the first cooling unit 72 (or the second cooling unit 74) is installed. You may make it go through.
図３において、前述した第１の処理炉６４の一例が示されている。
この第１の処理炉６４は、前述したように、枚葉式ＣＶＤ炉（枚葉式コールドウォール形ＣＶＤ炉）であり、上部に基板処理部７６を備えている。この基板処理部７６は、円筒状の本体部７８を有し、この本体部７８の上側と下側がそれぞれ上部キャップ８０と下部キャップ８２とにより閉鎖され、該基板処理部７６内に処理室８４が構成されている。
FIG. 3 shows an example of the first processing furnace 64 described above.
As described above, the first processing furnace 64 is a single-wafer type CVD furnace (single-wafer type cold wall type CVD furnace), and includes a substrate processing unit 76 in the upper part. The substrate processing unit 76 has a cylindrical main body 78, and the upper and lower sides of the main body 78 are closed by an upper cap 80 and a lower cap 82, respectively, and a processing chamber 84 is formed in the substrate processing unit 76. It is configured.
基板処理部７６の本体部７８には、前述したゲートバルブ６８によって開閉される基板挿入口８６が水平方向に横長に開設されており、この基板挿入口８６を介して処理室８４に処理すべき基板１８が前述した基板移載機により搬入され、処理後には搬出されるようになっている。
In the main body 78 of the substrate processing unit 76, a substrate insertion port 86 opened and closed by the gate valve 68 described above is opened horizontally in the horizontal direction, and the processing chamber 84 should be processed through this substrate insertion port 86. The board | substrate 18 is carried in by the board | substrate transfer machine mentioned above, and is carried out after a process.
また、本体部７８の基板挿入口８６の対向する壁面上部には、排気口８８が形成されている。この排気口８８は、真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）に接続され、処理室８４と連通するように開設されており、処理室８４内は排気装置によって排気されるようになっている。
また、本体部７８の上部には排気口８８に連通する排気空間９０が円環状に形成され、この排気空間９０は、カバープレート９２とともに基板１８の前面に対し、均一に排気が行われるように作用する。
なお、カバープレート９２は、基板１８のエッジ部を覆うように後述するサセプタ１３６上に延在しており、基板１８のエッジ部に成膜されるＣＶＤ膜を制御るために用いられる。
In addition, an exhaust port 88 is formed in the upper portion of the wall surface of the main body 78 facing the substrate insertion port 86. The exhaust port 88 is connected to an exhaust device (not shown) formed of a vacuum pump or the like, and is opened to communicate with the processing chamber 84. The inside of the processing chamber 84 is exhausted by the exhaust device. Yes.
Further, an exhaust space 90 communicating with the exhaust port 88 is formed in an annular shape at the upper part of the main body 78, and the exhaust space 90 is uniformly exhausted to the front surface of the substrate 18 together with the cover plate 92. Works.
The cover plate 92 extends on a susceptor 136 to be described later so as to cover the edge portion of the substrate 18, and is used to control a CVD film formed on the edge portion of the substrate 18.
シャワーヘッド９４は、基板処理部７６の上部キャップ８０に一体的に組み込まれており、処理室８４をバッファ室９６と反応室９８に分けている。また、上部キャップ８０の天井壁にはガス供給管１００が挿入されており、このガス供給菅１００には、例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスＡ，Ｂを導入するため開閉バルブ１０２ａ，１０２ｂ及び流量制御装置（マスフローコントローラ）１０４ａ，１０４ｂから成るガス供給装置が接続され、バッファ室９６にガスを供給するようにしてある。このシャワーヘッド９４には、バッファ室９６と反応室９８とを連通する多数の連通孔１０６が形成されている。
The shower head 94 is integrally incorporated in the upper cap 80 of the substrate processing unit 76, and the processing chamber 84 is divided into a buffer chamber 96 and a reaction chamber 98. Further, a gas supply pipe 100 is inserted in the ceiling wall of the upper cap 80, and open / close valves 102a and 102b for introducing processing gases A and B such as source gas and purge gas into the gas supply rod 100 and A gas supply device including flow control devices (mass flow controllers) 104 a and 104 b is connected to supply gas to the buffer chamber 96. The shower head 94 is formed with a number of communication holes 106 that allow the buffer chamber 96 and the reaction chamber 98 to communicate with each other.
基板処理部７６の下部キャップ８２の中心には貫通孔１０８が円形に開設されており、この貫通孔１０８の中心線上には円筒形状に形成された支持軸１１０が処理室８４に下方から挿通されている。この支持軸１１０はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構１１２によって昇降されるようになっている。
A through hole 108 is formed in a circular shape at the center of the lower cap 82 of the substrate processing unit 76, and a support shaft 110 formed in a cylindrical shape is inserted into the processing chamber 84 from below on the center line of the through hole 108. ing. The support shaft 110 is moved up and down by an elevating mechanism 112 using an air cylinder device or the like.
支持軸１１０の上端には加熱ユニット１１４が同心に配されて水平に固定されており、この加熱ユニット１１４は支持軸１１０によって昇降されるようになっている。即ち、加熱ユニット１１４は、円板形状に形成された支持板１１６を備えており、この支持板１１６は支持軸１１０の上端開口に同心円状に固定されている。支持板１１６の上面には支柱を兼ねる複数本の電極１１８が垂直に立脚されており、これら電極１１８の上端間には円板形状に形成され複数領域に分割制御されるヒータ１２０が架橋されて固定されている。これら電極１１８に対する電気配線１２２は支持軸１１０の中空部内を挿通されている。
また、ヒータ１２０の下方には反射板１２４が支持板１１６に固定されて設けられ、ヒータ１２０から発せられた熱をサセプタ１３６側に反射させて、効率の良い加熱が行われるようにしてある。
A heating unit 114 is concentrically arranged on the upper end of the support shaft 110 and is fixed horizontally. The heating unit 114 is moved up and down by the support shaft 110. That is, the heating unit 114 includes a support plate 116 formed in a disc shape, and the support plate 116 is concentrically fixed to the upper end opening of the support shaft 110. A plurality of electrodes 118 that also serve as support columns are vertically erected on the upper surface of the support plate 116, and a heater 120 that is formed in a disk shape and controlled to be divided into a plurality of regions is bridged between the upper ends of these electrodes 118. It is fixed. The electric wiring 122 for these electrodes 118 is inserted through the hollow portion of the support shaft 110.
A reflector 124 is provided below the heater 120 so as to be fixed to the support plate 116, and heat generated from the heater 120 is reflected toward the susceptor 136 so that efficient heating is performed.
温度検出手段である放射温度計１２６は、支持軸１１０の下端から導入され、放射温度計１２６の先端がサセプタ１３６の裏面に対し所定の隙間を隔てて設置されている。放射温度計１２６は、石英から成るロッドと光ファイバとの組み合わせから構成され、サセプタ１３６の裏面（例えばヒータ１２０の分割領域に対応する裏面）から発せられる放射光を検出し、サセプタ１３６の裏面温度を算出するのに用いられ（予め取得した基板１８とサセプタ１３６の温度の関係により基板１８の温度を算出することも可能）、この算出結果に基づきヒータ１２０の加熱具合を制御するようにしてある。
A radiation thermometer 126 as temperature detecting means is introduced from the lower end of the support shaft 110, and the tip of the radiation thermometer 126 is installed with a predetermined gap from the back surface of the susceptor 136. The radiation thermometer 126 is composed of a combination of a rod made of quartz and an optical fiber, detects radiation emitted from the back surface of the susceptor 136 (for example, the back surface corresponding to the divided region of the heater 120), and detects the back surface temperature of the susceptor 136. (The temperature of the substrate 18 can be calculated from the relationship between the temperature of the substrate 18 and the susceptor 136 acquired in advance), and the heating condition of the heater 120 is controlled based on the calculation result. .
回転軸１２８は、支持軸１１０よりも大径の円筒形状に形成され、支持軸１１０の外側にあって、貫通孔１０８に同心円状に配置され、処理室８４に下方から挿通されている。この回転軸１２８はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構１１２によって支持軸１１０と共に昇降されるようになっている。さらに、回転軸１２８の上端には回転ドラム１３０が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム１３０は回転軸１２８によって回転されるようになっている。この回転ドラム１３０はドーナツ形の平板に形成された回転板１３２と、円筒形状に形成された回転筒１３４とを備えており、回転板１３２の内周縁辺部が円筒形状の回転軸１２８の上端開口に固定されて、回転板１３２の上面外周縁辺部に回転筒１３４が同心円に固定されている。回転筒１３４の上端には、炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形状に形成されたサセプタ１３６が回転筒１３４の上端開口を閉塞するように被せられている。
The rotary shaft 128 is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the support shaft 110, is disposed outside the support shaft 110, is concentrically disposed in the through hole 108, and is inserted into the processing chamber 84 from below. The rotating shaft 128 is moved up and down together with the support shaft 110 by a lifting mechanism 112 using an air cylinder device or the like. Further, a rotary drum 130 is concentrically arranged at the upper end of the rotary shaft 128 and is fixed horizontally. The rotary drum 130 is rotated by the rotary shaft 128. The rotating drum 130 includes a rotating plate 132 formed in a donut-shaped flat plate and a rotating tube 134 formed in a cylindrical shape, and an inner peripheral edge of the rotating plate 132 is an upper end of a rotating shaft 128 having a cylindrical shape. Fixed to the opening, a rotating cylinder 134 is concentrically fixed to the outer peripheral edge of the upper surface of the rotating plate 132. A susceptor 136 formed in a disk shape using silicon carbide, aluminum nitride, or the like is placed on the upper end of the rotating cylinder 134 so as to close the upper end opening of the rotating cylinder 134.
回転ドラム１３４には基板昇降装置１３８が設置されている。基板昇降装置１３８は、円形リング形状に形成された２つの昇降リング１４０，１４２を有し、下側の昇降リング１４０は回転ドラム１３４の回転板１３２上に支持軸１１０と同心円状に配置されている。この昇降リング１４０の下部には複数本（本実施の形態においては３本とする。）の第１のピン１４４が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各第１のピン１４４は回転板１３２に形成された第１のガイド孔１４６にそれぞれ移動自在に嵌入されている。各第１のピン１４４の長さは、下側の昇降リング１４０を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、基板１８のサセプタ１３６上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各第１のピン１４４の下端は処理室８４の底面、即ち、下部キャップ８２の上面に離着座自在に対向されている。
A substrate elevating device 138 is installed on the rotating drum 134. The substrate elevating device 138 has two elevating rings 140 and 142 formed in a circular ring shape, and the lower elevating ring 140 is disposed concentrically with the support shaft 110 on the rotating plate 132 of the rotating drum 134. Yes. A plurality of (in this embodiment, three) first pins 144 are arranged at equal intervals in the circumferential direction and project downward in the vertical direction at the lower part of the lifting ring 140. The first pins 144 are movably fitted in first guide holes 146 formed in the rotating plate 132, respectively. The lengths of the first pins 144 are set to be equal to each other so that the lower elevating ring 140 can be pushed up horizontally, and set to correspond to the amount of pushing up of the substrate 18 from the susceptor 136. Yes. The lower end of each first pin 144 is opposed to the bottom surface of the processing chamber 84, that is, the upper surface of the lower cap 82 so as to be separable.
上側の昇降リング１４２は、加熱ユニット１１４の支持板１１６に円形リング形状に形成され、下側の昇降リング１４０と同様に、支持軸１１０と同心円に配置されている。上側の昇降リング１４２の下面には複数本（本実施の形態においては３本とする。）の第２のピン１４８が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、各第２のピン１４８は支持板１１６に形成された第２のガイド孔１５０に移動自在に嵌入されている。これらの第２のピン１４８の長さは、上側の昇降リング１４２を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、その下端が下側の昇降リング１４０の上面に適度なエアギャップを置いて対向されている。つまり、これらの第２のピン１４８は回転ドラム１３０の回転時に下側の昇降リング１４０に干渉しないようになっている。
The upper elevating ring 142 is formed in a circular ring shape on the support plate 116 of the heating unit 114, and is arranged concentrically with the support shaft 110 in the same manner as the lower elevating ring 140. A plurality of (three in this embodiment) second pins 148 are arranged on the lower surface of the upper lifting ring 142 at equal intervals in the circumferential direction and project downward in the vertical direction. Each second pin 148 is movably fitted in a second guide hole 150 formed in the support plate 116. The lengths of these second pins 148 are set to be equal to each other so that the upper lifting ring 142 can be pushed up horizontally, and the lower end of the second pin 148 places an appropriate air gap on the upper surface of the lower lifting ring 140. Facing each other. That is, these second pins 148 do not interfere with the lower lifting ring 140 when the rotary drum 130 rotates.
また、上側の昇降リング１４２の上面には複数本（本実施の形態においては３本とする。）の第３のピン１５２が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向上向きに突設されており、該第３のピン１５２の上端はヒータ１２０及びサセプタ１３６のそれぞれに形成された挿入孔に対向するようになっている。これらの第３のピン１５２の長さはヒータ１２０及びサセプタ１３６の挿入を下から押通してサセプタ１３６に載置された基板１８をサセプタ１３６から水平に浮かせるように互いに等しく設定されている。また、これら第３のピン１５２の長さは、上側の昇降リング１４２が支持板１１６に着座した状態において、その上端がヒータ１２０の上面から突出しないように設定されている。つまり、これらの第３のピン１５２は回転ドラム１３０の回転時にサセプタ１３６に干渉しないように、且つヒータ１２０の加熱を妨げないようになっている。
A plurality of (three in this embodiment) third pins 152 are arranged on the upper surface of the upper elevating ring 142 at regular intervals in the circumferential direction and project upward in the vertical direction. The upper end of the third pin 152 faces the insertion holes formed in the heater 120 and the susceptor 136, respectively. The lengths of these third pins 152 are set to be equal to each other so that the substrate 18 placed on the susceptor 136 is floated horizontally from the susceptor 136 by inserting the heater 120 and the susceptor 136 from below. The lengths of the third pins 152 are set so that the upper ends of the third pins 152 do not protrude from the upper surface of the heater 120 when the upper elevating ring 142 is seated on the support plate 116. That is, these third pins 152 do not interfere with the susceptor 136 when the rotating drum 130 rotates, and do not prevent the heater 120 from being heated.
基板処理部７６は、複数本の支柱１５４によって水平に支持されている。前述した昇降機構１１２は、昇降ブロック１５６を有し、該昇降ブロック１５６が支柱１５４にそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック１５６間には昇降台１５８が架設されている。昇降台１５８の上にはサセプタ回転装置が設置されており、サセプタ回転装置と基板処理部７６との間にはベローズ１６０が、回転軸１２８の外側を気密封止するように設けられている。
The substrate processing unit 76 is horizontally supported by a plurality of support columns 154. The elevating mechanism 112 described above has an elevating block 156, and the elevating block 156 is fitted to the column 154 so as to be movable up and down, and an elevating platform 158 is installed between the elevating blocks 156. A susceptor rotating device is installed on the lifting platform 158, and a bellows 160 is provided between the susceptor rotating device and the substrate processing unit 76 so as to hermetically seal the outside of the rotating shaft 128.
昇降台１５８にはサセプタ回転機構１６２が設置されている。このサセプタ回転機構１６２は、例えばブラシレスＤＣモータが使用されており、回転軸１２８に連結され、後述する駆動制御部１９２の制御によってサセプタ１３６の回転方向及び回転速度を変更することができるようにされている。また、サセプタ回転機構１６２はハウジング１６４を備えており、このハウジング１６４が昇降台１５８の上に垂直方向上向きに据え付けられている。ハウジング１６４の内周面には電磁石（コイル）によって構成された固定子(ステータ)１６６が固定されている。固定子１６６はコイル線材（エナメル被覆銅線）１６８が鉄心（コア）１７０に巻装されて構成されている。コイル線材１６８には図示しないリード線がハウジング１６４の側壁に開設された図示しない押通孔を押通して電気的に接続されており、固定子１６６はブラシレスＤＣモ−タのドライバ（図示せず）から電力をコイル線材１６８にリ−ド線を通じて供給されることにより、回転磁界を形成するように構成されている。
なお、固定子１６６の形成する回転磁界は、方向及び強さが後述する駆動制御部１９２の制御により変更されるようになっている。
A susceptor rotating mechanism 162 is installed on the lifting platform 158. The susceptor rotating mechanism 162 uses, for example, a brushless DC motor and is connected to a rotating shaft 128 so that the rotating direction and rotating speed of the susceptor 136 can be changed by the control of a drive control unit 192 described later. ing. In addition, the susceptor rotating mechanism 162 includes a housing 164, and the housing 164 is vertically installed on the lifting platform 158. A stator (stator) 166 composed of an electromagnet (coil) is fixed to the inner peripheral surface of the housing 164. The stator 166 is configured by winding a coil wire (enamel-coated copper wire) 168 around an iron core (core) 170. A lead wire (not shown) is electrically connected to the coil wire 168 through a push hole (not shown) formed in the side wall of the housing 164, and the stator 166 is a brushless DC motor driver (not shown). ) Is supplied to the coil wire 168 through a lead wire to form a rotating magnetic field.
Note that the direction and strength of the rotating magnetic field formed by the stator 166 is changed under the control of the drive control unit 192 described later.
固定子１６６の内側には回転子（ロータ）１７２がエアギャップ（隙間）を設定されて同心円に配置されている。この回転子１７２は、ハウジング１６４に例えば上下のボールベアリング１７４を介して回転自在に支承されている。回転子１７２は円筒形状の本体１７６と鉄心１７８と複数個の永久磁石１８０とを備えており、本体１７６には回転軸１２８がブラケット１８１によって一体回転するように固定されている。鉄心１７８は本体１７６に嵌合固定されており、鉄心１７６の外周に複数個の永久磁石１８０が周方向で等間隔に固定されている。鉄心１７８と複数個の永久磁石１８０とによって環状に配列された複数の磁極が形成されており、固定子１６６の形成する回転磁界が複数個の磁極、即ち永久磁石１８０の磁界を切ることにより、回転子１７２が回転するようになっている。
Inside the stator 166, a rotor (rotor) 172 is arranged concentrically with an air gap (gap). The rotor 172 is rotatably supported on the housing 164 through, for example, upper and lower ball bearings 174. The rotor 172 includes a cylindrical main body 176, an iron core 178, and a plurality of permanent magnets 180. A rotation shaft 128 is fixed to the main body 176 so as to rotate integrally with a bracket 181. The iron core 178 is fitted and fixed to the main body 176, and a plurality of permanent magnets 180 are fixed to the outer periphery of the iron core 176 at equal intervals in the circumferential direction. A plurality of magnetic poles arranged in an annular shape are formed by the iron core 178 and the plurality of permanent magnets 180, and the rotating magnetic field formed by the stator 166 cuts the plurality of magnetic poles, that is, the magnetic field of the permanent magnet 180, The rotor 172 rotates.
上下のボールベアリング１７４は回転子１７２の本体１７６の上下端部にそれぞれ設置されており、上下のボールベアリング１７４には本体１７６の熱膨張を吸収するための隙間が適宜設定されている。このボールベアリング１７４の隙間は本体１７６の熱膨張を吸収する一方で、最小のがたつきに抑制するために、５〜５０μｍに設定されている。
The upper and lower ball bearings 174 are respectively installed at the upper and lower ends of the main body 176 of the rotor 172, and a gap for absorbing the thermal expansion of the main body 176 is appropriately set in the upper and lower ball bearings 174. The gap between the ball bearings 174 is set to 5 to 50 μm in order to absorb the thermal expansion of the main body 176 and suppress the minimum shakiness.
固定子１６２と回転子１７２との対向面は、二重筒壁を構成する外側と内側の囲い部材であるカバー１８２がそれぞれ設けられている。それぞれのカバー１８２の間には所定のエアギャップ（隙間）設定されている。それぞれのカバー１８２は非磁性体である例えばステンレス鋼が使用されて、筒壁の厚さが極薄い円筒形状に形成されており、円筒の上下開口端にてハウジング１６４及び本体１７６に電子ビーム溶接等によって全局にわたって確実かつ均一に固着されている。このようにカバー１８２は非磁性体であるステンレス鋼で極薄く形成されているため、磁束の拡散を防止してモータ効率の低下を防止するばかりでなく、固定子１６２のコイル線材１６８及び回転子１７２の永久磁石１８０の腐食を防止することができ、また、コイル線材１６８等による処理室８４の内部の汚染を確実に防止することができる。さらにカバー１８２は固定子１６２を気密状態に囲うことにより、固定子１６２を真空雰囲気となる処理室８４の内部から完全に隔絶している。
The opposing surfaces of the stator 162 and the rotor 172 are each provided with a cover 182 which is an outer and inner surrounding member constituting a double cylindrical wall. A predetermined air gap (gap) is set between the covers 182. Each cover 182 is made of, for example, stainless steel, which is a non-magnetic material, and is formed into a cylindrical shape with a very thin cylindrical wall. Electron beam welding is performed on the housing 164 and the main body 176 at the upper and lower opening ends of the cylinder. For example, it is securely and uniformly fixed over the entire station. As described above, the cover 182 is made of stainless steel, which is a non-magnetic material, and is extremely thin. Therefore, the cover 182 not only prevents the magnetic flux from diffusing and prevents the motor efficiency from decreasing, but also the coil wire 168 and the rotor of the stator 162. The corrosion of the permanent magnet 180 of 172 can be prevented, and contamination of the inside of the processing chamber 84 by the coil wire 168 and the like can be surely prevented. Furthermore, the cover 182 completely isolates the stator 162 from the inside of the processing chamber 84 in a vacuum atmosphere by surrounding the stator 162 in an airtight state.
前述したサセプタ回転装置には磁気式ロータリーエンコーダ１８４が設置されている。この磁気式ロータリーエンコーダ１８４は磁性体からなる被検出体としての被検出リング１８６を備えており、被検出リング１８６は鉄等の磁性体が使用されて円形リング形状に形成されている。被検出リング１８６の外周には被検出部としての歯が多数個環状に配列されている。
A magnetic rotary encoder 184 is installed in the susceptor rotating device described above. This magnetic rotary encoder 184 includes a detection ring 186 as a detection target made of a magnetic material, and the detection ring 186 is formed in a circular ring shape using a magnetic material such as iron. On the outer periphery of the detection ring 186, a large number of teeth as detection parts are arranged in an annular shape.
ハウジング１６４の被横検出リング１８６の対向位置には、被検出リング１８６の被検出部である各歯を検出する磁気センサ１８８が設置されている。この磁気センサ１８８の先端面と被検出リング１８６の外外周面との隙間（センサギャップ）は、０．０６〜０．１７ｍｍに設定されている。磁気センサ１８８は被検出リング１８６の回転に伴うこれらの対向位置における磁束変化を磁気抵抗素子によってそれぞれ検出するように構成されている。磁気センサ１８８の検出結果はサセプタ回転機構１６２の駆動制御部１９２に送信されて、サセプタ１３６の位置認識に使用されるとともに、サセプタ１３６の回転量の制御に使用される。
A magnetic sensor 188 for detecting each tooth that is a detected portion of the detected ring 186 is installed at a position of the housing 164 facing the lateral detected ring 186. A gap (sensor gap) between the front end surface of the magnetic sensor 188 and the outer peripheral surface of the detected ring 186 is set to 0.06 to 0.17 mm. The magnetic sensor 188 is configured to detect the change in magnetic flux at these opposing positions with the rotation of the ring 186 to be detected by a magnetoresistive element. The detection result of the magnetic sensor 188 is transmitted to the drive control unit 192 of the susceptor rotation mechanism 162 and used for position recognition of the susceptor 136 and also for controlling the rotation amount of the susceptor 136.
なお、本第１の処理炉６４は、ガス制御部１９０、騒動制御部１９２、加熱制御部１９４、温度検出部１９６等から構成される主制御部１９８を有する。ガス制御部１９０は、開閉バルブ１０２ａ，１０２ｂ及びＭＦＣ１０４ａ，１０４ｂに接続され、ガス供給及びガス流量を制御する。駆動制御部１９２はサセプタ回転機構１６２及び昇降ブロック１５６に接続され、これらの駆動を制御する。なお、駆動制御部１９２は、後述する基板１８の回転に対する温度推移の評価に基づくシーケンス制御により、サセプタ回転機構１６２を駆動し、固定子１６６の形成する回転磁界の方向及び強さを変更してサセプタ１３６の回転方向及び回転速度を変更する。加熱制御部１９４は配線１２２を介しヒータ１２０に接続され、ヒータ１２０の加熱度合いを制御する。また、加熱制御部１９４がヒータ１２０の加熱度合いを制御する際（加熱中など）に、駆動制御部１９２がサセプタ回転機構１６２を駆動し、サセプタ１３６の回転方向及び回転速度を変更することができるようにされている。温度検出部１９６は放射温度計１２６に接続され、サセプタ１３６の温度を検出し、ヒータ１２０の加熱制御に用いられるものである。
The first processing furnace 64 includes a main control unit 198 including a gas control unit 190, a disturbance control unit 192, a heating control unit 194, a temperature detection unit 196, and the like. The gas control unit 190 is connected to the on-off valves 102a and 102b and the MFCs 104a and 104b, and controls gas supply and gas flow rate. The drive control unit 192 is connected to the susceptor rotating mechanism 162 and the lifting block 156, and controls the driving thereof. The drive control unit 192 drives the susceptor rotation mechanism 162 and changes the direction and strength of the rotating magnetic field formed by the stator 166 by sequence control based on the evaluation of the temperature transition with respect to the rotation of the substrate 18 described later. The rotation direction and rotation speed of the susceptor 136 are changed. The heating control unit 194 is connected to the heater 120 via the wiring 122 and controls the degree of heating of the heater 120. Further, when the heating control unit 194 controls the degree of heating of the heater 120 (such as during heating), the drive control unit 192 can drive the susceptor rotation mechanism 162 and change the rotation direction and rotation speed of the susceptor 136. Has been. The temperature detector 196 is connected to the radiation thermometer 126, detects the temperature of the susceptor 136, and is used for heating control of the heater 120.
次に、以上の構成に係る処理炉の作用を説明する。
Next, the operation of the processing furnace according to the above configuration will be described.
基板１８の搬出搬入に際しては、回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４が回転軸１２８及び支持軸１１０によって下限位置に下降される。すると、基板昇降装置１３８の第１のピン１４４の下端が下部キャップ８２の上面に突合するため、下側の昇降リング１４０が回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４に対して相対的に上昇する。上昇した下側の昇降リング１４０は第２のピン１４８を突き上げることにより、上側の昇降リング１４２を持ち上げる。上側の昇降リング１４２が持ち上げられると、上側の昇降リング１４２に立設された３本の第３のピン１５２がヒータ１２０及びサセプタ１３６の挿入孔を押通して、サセプタ１３６の上面に載置された基板１８を下方から支持してサセプタ１３６から浮き上がらせる。
When the substrate 18 is carried out and carried in, the rotary drum 130 and the heating unit 114 are lowered to the lower limit position by the rotary shaft 128 and the support shaft 110. Then, the lower end of the first pin 144 of the substrate elevating device 138 abuts on the upper surface of the lower cap 82, so that the lower elevating ring 140 rises relative to the rotating drum 130 and the heating unit 114. The raised lower lifting ring 140 lifts the upper lifting ring 142 by pushing up the second pin 148. When the upper elevating ring 142 is lifted, the three third pins 152 erected on the upper elevating ring 142 pass through the insertion holes of the heater 120 and the susceptor 136 and are placed on the upper surface of the susceptor 136. The substrate 18 is supported from below and lifted from the susceptor 136.
基板昇降装置１３８が基板１８をサセプタ１３６の上面から浮き上がらせた状態になると、基板１８の下方空間、即ち基板１８の下面とサセプタ１３６の上面との間に挿入スペースが形成された状態になるため、図３には図示しない基板移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザが基板挿入口８６から基板１８の挿入スペースに挿入される。基板１８の下方に挿入されたツィーザは上昇することにより基板１８を移載して受け取る。基板１８を受け取ったツイーザは基板挿入口８６を後退して基板１８を姪理室８４から搬出する。そして、ツィーザによって基板１８を搬出した基板移載機は、処理室８４の外部の空基板カセット等の所定の収納場所に基板１８を移載する。
When the substrate lifting device 138 lifts the substrate 18 from the upper surface of the susceptor 136, an insertion space is formed between the lower space of the substrate 18, that is, the lower surface of the substrate 18 and the upper surface of the susceptor 136. 3, a tweezer which is a substrate holding plate provided in a substrate transfer machine (not shown) is inserted into the insertion space of the substrate 18 from the substrate insertion port 86. The tweezer inserted below the substrate 18 moves up to receive the substrate 18. Upon receiving the substrate 18, the tweezer moves backward through the substrate insertion port 86 and carries the substrate 18 out of the processing chamber 84. Then, the substrate transfer machine that has unloaded the substrate 18 by the tweezers transfers the substrate 18 to a predetermined storage location such as an empty substrate cassette outside the processing chamber 84.
次いで、基板移載機は実基板カセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理する基板１８をツィーザによって受け取って、基板挿入口８６から処理室８４に搬入する。ツィーザは基板１８をサセプタ１３６の上方において基板１８の中心がサセプタ１３６の中心と一致する位置に搬送する。基板１８を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することにより基板１８をサセプタ１３６に移載する。基板１８を基板昇降装置１３８に受け渡したツィーザは、基板挿入口８６から処理室８４の外へ退出する。ツィーザが処理室８４から退出すると、基板挿入口８６はゲートバルブ６８によって閉じられる。
Next, the substrate transfer machine receives the substrate 18 to be subjected to the next film formation process from a predetermined storage location such as an actual substrate cassette by the tweezer and carries it into the processing chamber 84 from the substrate insertion port 86. The tweezers transport the substrate 18 above the susceptor 136 to a position where the center of the substrate 18 coincides with the center of the susceptor 136. When the substrate 18 is transported to a predetermined position, the tweezers are slightly lowered to transfer the substrate 18 to the susceptor 136. The tweezer that has transferred the substrate 18 to the substrate lifting / lowering device 138 moves out of the processing chamber 84 from the substrate insertion port 86. When the tweezer leaves the processing chamber 84, the substrate insertion port 86 is closed by the gate valve 68.
ゲートバルブ６８が閉じられると、処理室８４に対して回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４が回転軸１２８および支持軸１１０を介して昇降台１５８によって上昇される。回転ドラム１２８及び加熱ユニット１１４の上昇により、第１のピン１４４及び第２のピン１４８が回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４に対し相対的に下降し、基板１８はサセプタ１３６の上に完全に移載された状態になる。回転軸１２８及び支持軸１１０は第３のピン１５２の上端が非ヒータ１２０の下面に近接する高さになる位置にて停止される。
When the gate valve 68 is closed, the rotary drum 130 and the heating unit 114 are raised by the lifting platform 158 via the rotary shaft 128 and the support shaft 110 with respect to the processing chamber 84. As the rotary drum 128 and the heating unit 114 are raised, the first pins 144 and the second pins 148 are lowered relative to the rotary drum 130 and the heating unit 114, and the substrate 18 is completely transferred onto the susceptor 136. It will be in the state. The rotary shaft 128 and the support shaft 110 are stopped at a position where the upper end of the third pin 152 is at a height close to the lower surface of the non-heater 120.
一方、処理室８４が排気口８８に接続された排気装置（図示せず）によって排気される。この際、処理室８４の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ１６０によって隔絶されている。
On the other hand, the processing chamber 84 is exhausted by an exhaust device (not shown) connected to the exhaust port 88. At this time, the vacuum atmosphere in the processing chamber 84 and the external atmospheric pressure atmosphere are isolated by the bellows 160.
続いて、回転ドラム１３０が回転軸１２８を介してサセプタ回転機構１６２によって回転される。即ち、サセプタ回転機構１６２が運転されると、固定子１６６の回転磁界が回転子１７２の複数個の磁極の磁界を切ることにより、回転子１７２が回転するため、回転子１７２に固定された回転軸１２８によって回転ドラム１３０が回転する。回転ドラム１３０は、駆動制御部１９２のシーケンス制御によって固定子１６６が形成する回転磁界の方向及び強さが変更されることにより、回転方向及び回転速度が変更される。この際、サセプタ回転機構１６２に設置された磁気式ロータリーエンコーダ１８４によって回転子１７２の回転位置が時々刻々と検出されて駆動制御部１９２に送信される。つまり、駆動制御部１９２のシーケンス制御によって回転ドラム１３０の回転が制御され、サセプタ１３６の回転方向及び回転速度が精度よく制御される。
Subsequently, the rotating drum 130 is rotated by the susceptor rotating mechanism 162 via the rotating shaft 128. That is, when the susceptor rotating mechanism 162 is operated, the rotating magnetic field of the stator 166 cuts off the magnetic fields of the plurality of magnetic poles of the rotor 172, so that the rotor 172 rotates. The rotating drum 130 is rotated by the shaft 128. The rotation direction and the rotation speed of the rotating drum 130 are changed by changing the direction and strength of the rotating magnetic field formed by the stator 166 by the sequence control of the drive control unit 192. At this time, the rotational position of the rotor 172 is detected momentarily by the magnetic rotary encoder 184 installed in the susceptor rotating mechanism 162 and transmitted to the drive control unit 192. That is, the rotation of the rotary drum 130 is controlled by the sequence control of the drive control unit 192, and the rotation direction and rotation speed of the susceptor 136 are accurately controlled.
回転ドラム１３０の回転中には、第１のピン１４４は処理室８４の底面から離座し、第２のピン１４８は下側の昇降リング１４０から離座しているため、回転ドラム１３０の回転が基板昇降装置１３８に妨げられることはなく、しかも加熱ユニット１１４は停止状態を維持することができる。即ち、基板昇降装置１３８においては、下側の昇降リング１４０と第１のピン１４４が回転ドラム１３０と共に回転し、上側の昇降リング１４２と第２のピン１４８が加熱ユニット１２０と共に停止した状態になっている。
During the rotation of the rotary drum 130, the first pin 144 is separated from the bottom surface of the processing chamber 84, and the second pin 148 is separated from the lower lifting / lowering ring 140. Is not obstructed by the substrate elevating device 138, and the heating unit 114 can maintain the stopped state. That is, in the substrate elevating device 138, the lower elevating ring 140 and the first pin 144 rotate together with the rotary drum 130, and the upper elevating ring 142 and the second pin 148 are stopped together with the heating unit 120. ing.
基板１８の温度が処理温度まで上昇し、排気口８８の排気量および回転ドラム１３０の回転作動が安定した時点で、処理ガスがガス供給管１００に導入される。ガス供給管１００に導入された処理ガスは、ガス分散空間として機能するバッファ室９６に流入するとともに、径方向外向きに放射状に拡散して混合され、シャワーヘッド９４の貫通孔１０６からそれぞれが略均等な流れになって、基板１８に向かってシャワー状に吹き出す。貫通孔１０６からシャワー状に吹き出した処理ガスは排気空間９０を経由して排気口８８に吸い込まれて排気されて行く。
When the temperature of the substrate 18 rises to the processing temperature and the exhaust amount of the exhaust port 88 and the rotational operation of the rotary drum 130 are stabilized, the processing gas is introduced into the gas supply pipe 100. The processing gas introduced into the gas supply pipe 100 flows into the buffer chamber 96 that functions as a gas dispersion space, and is diffused and mixed radially outwardly from the through hole 106 of the shower head 94. The flow becomes uniform and blows out toward the substrate 18 in a shower shape. The processing gas blown out in a shower from the through hole 106 is sucked into the exhaust port 88 via the exhaust space 90 and exhausted.
この際、回転ドラム１３０に支持されたサセプタ１３６の上の基板１８は、サセプタ１３６が駆動制御部１９２の制御によって、回転方向及び回転速度を変更しつつ回転しているため温度が均一になり、貫通孔１０６からシャワー状に吹き出した処理ガスは基板１８の全面に渡って均等に接触する状態になる。処理ガスが基板１８の全面に渡って均等に接触するため、基板１８に処理ガスによって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布は基板１８の全面に渡って均一になる。
At this time, the substrate 18 on the susceptor 136 supported by the rotating drum 130 has a uniform temperature because the susceptor 136 rotates while changing the rotation direction and the rotation speed under the control of the drive control unit 192. The processing gas blown out from the through hole 106 in a shower-like manner is in contact with the entire surface of the substrate 18. Since the processing gas contacts the entire surface of the substrate 18 evenly, the film thickness distribution and film quality distribution of the CVD film formed on the substrate 18 by the processing gas are uniform over the entire surface of the substrate 18.
また、加熱ユニット１１４は支持軸１１０に支持されることにより回転しない状態になっているため、回転ドラム１３０によって回転方向及び回転速度を変更されながら加熱ユニット１１４によって加熱される基板１８の温度分布は全面に渡って均一に制御される。このように基板１８の温度分布が全面に渡って均一に制御されることにより、基板１８に熱化学反応によって形成されるＣＶＤ膜の膜厚分布や膜質分布は基板１８の全面に渡って均一に制御される。
Further, since the heating unit 114 is not rotated by being supported by the support shaft 110, the temperature distribution of the substrate 18 heated by the heating unit 114 while the rotation direction and the rotation speed are changed by the rotating drum 130 is as follows. It is uniformly controlled over the entire surface. Thus, the temperature distribution of the substrate 18 is uniformly controlled over the entire surface, so that the film thickness distribution and film quality distribution of the CVD film formed on the substrate 18 by the thermochemical reaction are uniform over the entire surface of the substrate 18. Be controlled.
予め選定された所定の処理時間が経過すると、サセプタ回転機構１６２の運転が停止される。この際、サセプタ１３６、即ち、回転子１７２の回転位置はサセプタ回転機構１６２に設置された磁気式ロータリーエンコーダ１８４によって時々刻々と監視されているため、サセプタ１３６は予め設定された回転位置において正確に停止される。即ち、第３のピン１５２とヒータ１２０及びサセプタ１３６の押通孔は正且つ再現性よく合致される。
When a predetermined processing time selected in advance elapses, the operation of the susceptor rotating mechanism 162 is stopped. At this time, since the rotational position of the susceptor 136, that is, the rotor 172 is constantly monitored by the magnetic rotary encoder 184 installed in the susceptor rotating mechanism 162, the susceptor 136 is accurately set at the preset rotational position. Stopped. That is, the third pin 152, the heater 120, and the push hole of the susceptor 136 are matched with each other in a correct and reproducible manner.
サセプタ回転機構１６２の運転が停止されると、前述に示されているように、回転ドラム１３０及び加熱ユニット１１４は回転軸１２８及び支持軸１１０を介して昇降台１５８によって搬入搬出位置に下降される。前述したように、下降の途中において、基板昇降装置１３８の作用により基板１８をサセプタ１３６上から浮き上げる。この際、第３のピン１５２とヒータ１１４及びサセプタ１３６の押通孔とは正確かつ再現性よく合致されているため、第３のピン１５２がサセプタ１３６及びヒータ１１４を突き上げる突き上げミスが発生することはない。
When the operation of the susceptor rotating mechanism 162 is stopped, as described above, the rotating drum 130 and the heating unit 114 are lowered to the loading / unloading position by the lifting platform 158 via the rotating shaft 128 and the support shaft 110. . As described above, the substrate 18 is lifted from the susceptor 136 by the action of the substrate lifting device 138 during the lowering. At this time, since the third pin 152 and the push hole of the heater 114 and the susceptor 136 are matched accurately and with good reproducibility, a push-up error in which the third pin 152 pushes up the susceptor 136 and the heater 114 occurs. There is no.
以降、前述した作業が繰り返されることにより、次の基板１８にＣＶＤ膜が成膜処理されて行く。
Thereafter, the above-described operations are repeated, whereby a CVD film is formed on the next substrate 18.
次に実施例について説明する。
図４乃至図６において、ヒータ１２０により加熱されるサセプタ１３６及び基板１８の回転に対する温度推移が例示されている。なお、ヒータ１２０、サセプタ１３６及び基板１８は、サセプタ１３６が回転方向及び回転速度を変更しつつ回転している間に、温度推移評価時において図示しない温度検出手段により、それぞれの中心から５０ｍｍ，１００ｍｍ，１４０ｍｍ離れた円周上（半径Ｒ）の温度が検出されるようになっている。つまり、固定されているヒータ１２０については、中心から５０ｍｍ，１００ｍｍ，１４０ｍｍ離れた円周上の温度ムラが検出され、サセプタ１３６及び基板１８については、回転方向及び回転速度を変更されつつ回転している場合の温度推移が検出されている。
サセプタ１３６の回転は、例えばサセプタ１３６が略９回転するごとに反転するようにされている。また、サセプタ１３６は、例えば反転直後の初速が遅く、正転及び逆転の最高速度が同一になるようにされている。
Next, examples will be described.
4 to 6, temperature transitions with respect to rotation of the susceptor 136 and the substrate 18 heated by the heater 120 are illustrated. The heater 120, the susceptor 136, and the substrate 18 are 50 mm and 100 mm from the center by temperature detection means (not shown) during the temperature transition evaluation while the susceptor 136 rotates while changing the rotation direction and rotation speed. , The temperature on the circumference (radius R) 140 mm apart is detected. That is, for the fixed heater 120, temperature irregularities on the circumference 50 mm, 100 mm, and 140 mm away from the center are detected, and the susceptor 136 and the substrate 18 rotate while changing the rotation direction and rotation speed. The temperature transition is detected.
The rotation of the susceptor 136 is reversed every time the susceptor 136 rotates approximately 9 times, for example. The susceptor 136 is configured such that, for example, the initial speed immediately after reversal is slow, and the maximum speeds of forward rotation and reverse rotation are the same.
ヒータ１２０は、中心からの距離及び周方向の位置それぞれによって異なる温度ムラがある。サセプタ１３６は、温度ムラがあるヒータ１２０によって加熱されても、回転方向及び回転速度を変更されつつ回転しているので、中心から５０ｍｍ，１００ｍｍ，１４０ｍｍ離れた円周上の温度それぞれのばらつきが収束し、略均一の温度になっている。基板１８は、サセプタ１３６上に支持された状態で加熱されるので、サセプタ１３６の温度のばらつきが収束することにより、略均一の温度になる。
The heater 120 has different temperature unevenness depending on the distance from the center and the position in the circumferential direction. Even if the susceptor 136 is heated by the heater 120 having temperature unevenness, the rotation of the susceptor 136 is rotated while the rotation direction and the rotation speed are changed, so that variations in the temperatures on the circumference 50 mm, 100 mm, and 140 mm away from the center converge. However, the temperature is substantially uniform. Since the substrate 18 is heated while being supported on the susceptor 136, the temperature variation of the susceptor 136 converges, so that the temperature becomes substantially uniform.
図７は、上述した評価において、サセプタ１３６の温度のばらつきが収束するまでの時間を示すグラフである。サセプタ１３６の回転速度が１０ｒｐｍである場合、サセプタ１３６の中心から５０ｍｍ，１００ｍｍ，１４０ｍｍ離れた円周上の温度それぞれのばらつきは、サセプタ１３６の回転開始から約２１０秒で収束する。また、図８に示すように、サセプタ１３６の中心から５０ｍｍ，１００ｍｍ，１４０ｍｍ離れた円周上それぞれにおいて、３分後の最高温度と最低温度の差（△ｔ）は、サセプタ１３６の回転速度が１５ｒｐｍである場合、２．０°Ｃ以下に収束する。また、△ｔは、サセプタ１３６の回転速度が２０ｒｐｍである場合に±１°Ｃ以下になり、サセプタ１３６の中心から１４０ｍｍ離れた円周上（Ｒ＝１４０ｍｍ）では約１°Ｃに収まっている。つまり、サセプタ１３６の回転速度を上げると、サセプタ１３６の周方向の温度ばらつきが小さくなるとともに、温度の収束時間が短縮される。
FIG. 7 is a graph showing the time until the temperature variation of the susceptor 136 converges in the above-described evaluation. When the rotation speed of the susceptor 136 is 10 rpm, variations in the temperatures on the circumference 50 mm, 100 mm, and 140 mm away from the center of the susceptor 136 converge in about 210 seconds from the start of rotation of the susceptor 136. Also, as shown in FIG. 8, on the circumferences 50 mm, 100 mm, and 140 mm away from the center of the susceptor 136, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature (Δt) after 3 minutes is the rotational speed of the susceptor 136. When it is 15 rpm, it converges to 2.0 ° C or less. Δt is ± 1 ° C. or less when the rotational speed of the susceptor 136 is 20 rpm, and is about 1 ° C. on the circumference 140 mm away from the center of the susceptor 136 (R = 140 mm). . That is, when the rotational speed of the susceptor 136 is increased, the temperature variation in the circumferential direction of the susceptor 136 is reduced, and the temperature convergence time is shortened.
よって、評価により確認された基板１８の温度のばらつきを収束させるサセプタ１３６の回転方向及び回転速度の変更を、基板１８の処理中の温度を均一化するシーケンスの１つとして駆動制御部１９２に設定することにより、サセプタ１３６の回転速度が０．５ｒｐｍである場合、及び、サセプタ１３６が一定の速度で一方向に回転する場合に困難であった基板１８の温度のばらつきを収束させることができ、基板に形成される膜厚を均一にすることができる。
なお、基板処理装置１０は、加熱中のサセプタ１３６の温度のばらつきを放射温度計１２６により検知し、検知結果に応じてサセプタ１３６の回転方向及び回転速度を変更するようにしてもよい。また、サセプタ１３６を反転させることなく、回転速度のみを変更することにより、サセプタ１３６の温度を均一化するようにしてもよい。
Therefore, the change of the rotation direction and rotation speed of the susceptor 136 that converges the temperature variation of the substrate 18 confirmed by the evaluation is set in the drive control unit 192 as one of the sequences for equalizing the temperature during the processing of the substrate 18. By doing so, it is possible to converge the temperature variation of the substrate 18 which is difficult when the rotation speed of the susceptor 136 is 0.5 rpm and when the susceptor 136 rotates in one direction at a constant speed, The film thickness formed on the substrate can be made uniform.
The substrate processing apparatus 10 may detect a variation in the temperature of the susceptor 136 during heating by the radiation thermometer 126 and change the rotation direction and the rotation speed of the susceptor 136 according to the detection result. Further, the temperature of the susceptor 136 may be made uniform by changing only the rotation speed without inverting the susceptor 136.