特開 2023-49756 基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023049756

(43)【公開日】2023-04-10

(54)【発明の名称】基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20230403BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230403BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20230403BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/68 N

C23C16/458

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021159698

(22)【出願日】2021-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】中坪 敏行

(72)【発明者】

【氏名】加藤 寿

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA14

4K030BA44

4K030CA04

4K030FA10

4K030GA02

4K030GA06

4K030KA45

4K030KA46

5F045AA08

5F045AA15

5F045AB32

5F045AC07

5F045AC11

5F045AC15

5F045AC16

5F045DP15

5F045DP27

5F045DP28

5F045DQ10

5F045DQ12

5F045EE14

5F045EE19

5F045EF03

5F045EF09

5F045EJ04

5F045EK07

5F045EM02

5F045EM03

5F045EM09

5F045EM10

5F045EN04

5F131AA02

5F131BA03

5F131BA04

5F131CA70

5F131EA22

5F131EA23

5F131EA27

5F131EB33

5F131EB38

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

(57)【要約】

【課題】基板を載置台上に確実に固定できる基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法を提供する。
【解決手段】回転テーブルに設けられた載置台の上に載置される基板を保持する基板保持機構であって、
前記載置台の外周側面の少なくとも一部を覆うように設けられ、前記載置台及び前記基板の外周側面を同時に締め込んで前記基板を前記載置台に固定する帯状固定部材を有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転テーブルに設けられた載置台の上に載置される基板を保持する基板保持機構であって、
前記載置台の外周側面の少なくとも一部を覆うように設けられ、前記載置台及び前記基板の外周側面を同時に締め込んで前記基板を前記載置台に固定する帯状固定部材を有する基板保持機構。

【請求項2】

前記帯状固定部材を締める方向に力を付与して前記基板を前記載置台に固定するロック機構を有する請求項１に記載の基板保持機構。

【請求項3】

前記ロック機構は、前記載置台の下方に設けられている請求項２に記載の基板保持機構。

【請求項4】

前記ロック機構は、付勢部材を含む請求項２又は３に記載の基板保持機構。

【請求項5】

前記付勢部材はバネである請求項４に記載の基板保持機構。

【請求項6】

前記ロック機構は、前記帯状固定部材の一端が固定されるとともに、前記付勢部材による付勢力の付与により回転可能に設けられた回転部材を含む請求項４又は５に記載の基板保持機構。

【請求項7】

前記ロック機構は、通常はロック状態となっており、前記基板を前記載置台に載せるとき及び前記載置台から取り除くときにアンロック状態となる請求項２～６のいずれか一項に記載の基板保持機構。

【請求項8】

前記載置台及び前記基板を前記回転テーブルから独立して回転させる回転機構を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の基板保持機構。

【請求項9】

前記載置台と前記基板とが同径である請求項１～８のいずれか一項に記載の基板保持機構。

【請求項10】

前記帯状固定部材は、前記載置台の全周の少なくとも６０％以上を覆う請求項１～９のいずれか一項に記載の基板保持機構。

【請求項11】

前記帯状固定部材は、樹脂、炭素繊維、耐食性金属及びセラミックの少なくとも１つから構成される請求項１～１０のいずれか一項に記載の基板保持機構。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一項に記載された基板保持機構と、
前記載置台と、
前記回転テーブルと、
前記回転テーブルを収容する処理室と、を有する基板処理装置。

【請求項13】

前記載置台は、前記回転テーブルの周方向に沿って複数設けられている請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

基板の交換方法であって、
回転テーブルに設けられた載置台の周囲を囲むように設けられた帯状固定部材を前記載置台の下方にて周方向に沿って引っ張る力を付与して前記載置台上の基板を固定していた固定機構を緩める工程と、
前記固定部材を緩めた状態で、前記載置台上の基板を上昇させる工程と、を有する基板の交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、サセプタ上の基板保持領域上に基板を載置した状態で、基板保持領域の外側から内側に回転することにより基板保持領域上に載置された基板の側面部に接触することにより、基板を保持可能な内側方向への付勢力を付与し、基板を保持する基板保持機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１５２２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板を載置台上に確実に固定できる基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本開示の一態様に係る基板保持機構は、回転テーブルに設けられた載置台の上に載置される基板を保持する基板保持機構であって、
前記載置台の外周側面の少なくとも一部を覆うように設けられ、前記載置台及び前記基板の外周側面を同時に締め込んで前記基板を前記載置台に固定する帯状固定部材を有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、基板を載置台上に確実に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の成膜装置の一例を示す縦断面図である。

【図2】実施形態の成膜装置の一例を示す横断面図である。

【図3】実施形態の成膜装置に設けられる回転テーブルの概略斜視図である。

【図4】載置台の下面に設けられる従動ギアを模式的に示す図である。

【図5】従動ギアと駆動ギアの一部を示す上面図である。

【図6】成膜装置に用いられる基板保持機構の一例を示した図である。

【図7】アンカーと帯状固定部材との固定構造を示した図である。

【図8】本実施形態に係る基板保持機構の動作構造を説明するための図である。

【図9】本実施形態に係る基板保持機構の一例の断面構成を示した図である。

【図10】本実施形態に係る基板保持機構のロック・アンロック機構の一例を示した図である。

【図11】本実施形態に係る基板保持機構の基板固定性能の結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本開示を実施するための形態の説明を行う。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0009】

〔基板処理装置〕
図１～図５を参照し、実施形態の基板処理装置について、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）に原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）により膜を形成する成膜装置を例示して説明する。図１は、実施形態の成膜装置の一例を示す縦断面図である。図２は、実施形態の成膜装置の一例を示す横断面図である。図３は、実施形態の成膜装置に設けられる回転テーブルの概略斜視図である。なお、本実施形態に係る基板処理装置が成膜装置である例を挙げて説明するが、エッチング装置等にも適用可能である。

【0010】

成膜装置１は、回転テーブル２に載置されて自転及び公転するウエハＷに、シリコン原料ガスと酸化ガスとを順番に繰り返し供給し、原料ガスと酸化ガスとを互いに反応させてＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成するＡＬＤが行われるように構成されている。

【0011】

成膜装置１は、平面形状が概ね円形の扁平な処理容器である真空容器１１を備えている。真空容器１１は、容器の側壁及び底部をなす容器本体１３と、天板１２とにより構成されている。真空容器１１内には、回転テーブル２が設けられている。回転テーブル２は、水平な円板状に形成されている。回転テーブル２の中心部には鉛直下方へ伸びる回転軸２１が接続されている。回転軸２１は、容器本体１３を構成する底部１４に設けられた軸受け部２２を貫通して、真空容器１１の外側に設けられる公転用回転機構２３に接続されている。公転用回転機構２３は、回転テーブル２を上面側から見て例えば時計回りに回転させる。

【0012】

容器本体１３の底部１４には、回転軸２１を囲むように当該底部１４を厚さ方向に貫通する平面視で環状のスリット２４が設けられている。そして、底部１４の下方には、平面視で環状、且つ縦断面視で凹部形状をなす空間形成部１５が設けられており、この凹部内の空間は、真空容器１１の外部から区画されると共に、成膜処理時には後述の排気口３６、３７により排気されて真空雰囲気となる。当該空間を従動ギア移動空間１６とすると、従動ギア移動空間１６には、容器本体１３の底部１４に近接するように、水平な支持用円環板２５が設けられている。また、空間形成部１５の底部は円環状の水平な板により構成されており、当該板を区画板１７とする。仕切り部材をなすこの区画板１７は、後述する従動ギア４と駆動ギア５との間に形成される磁力線を通す材料、例えばアルミニウムやＳＵＳ（ステンレス鋼）により構成されている。なお、空間形成部１５の側壁及び底部１４には、冷媒流路１８が設けられている。

【0013】

続いて、回転テーブル２及び当該回転テーブル２に付帯する各部の構造についての概略斜視図である図３も参照しながら説明する。上記の軸受け部２２の上端部からは、平面視で放射状に５本のスポーク２６が延出されており、当該スポーク２６に回転テーブル２が支持されている。スポーク２６は、高い強度及び高い耐熱性を有するように、例えば合金であるインコネル（登録商標）により構成されている。スポーク２６の先端部は、上記の容器本体１３のスリット２４を下方へ向かうように屈曲し、支持用円環板２５の上面に接続されている。従って、支持用円環板２５はスポーク２６によって、回転軸２１に支持されている。

【0014】

回転テーブル２の上面側には、回転テーブル２の回転によって公転する平面視で円形の載置台３が設けられている。この例では載置台３は回転テーブル２の回転方向に沿って５個設けられている。載置台３の上面には、ウエハＷを水平に載置して収納するための凹部３１が形成されている。凹部３１の内径は、例えばウエハＷの直径よりも僅かに大きくなるように構成される。例えば、ウエハＷの直径が３００ｍｍである場合、凹部３１の内径は３０１～３０３ｍｍであってよい。載置台３の周縁部には、凹部３１に載置されるウエハＷを保持するための基板保持機構１００が設けられる。基板保持機構１００は、回転テーブル２及び載置台３が回転しても、ウエハＷが凹部３１から飛び出さないように且つウエハＷが載置台３に対して回転しないようにウエハＷを固定保持する。図２及び図３においては、各載置台３に３個の基板保持機構１００が設けられる場合を示す。なお、基板保持機構１００の詳細については後述する。

【0015】

各載置台３の下面側の中央部には、載置台３を支持する自転軸３２が鉛直下方へ延出するように設けられている。各自転軸３２は支持用円環板２５を貫通し、さらに、当該支持用円環板２５の下面に支持されて設けられる５つの軸受けユニット３３（図３では４つのみ表示している）を各々貫通する。自転軸３２が支持用円環板２５を貫通する位置は、支持用円環板２５を周方向に見て隣り合うスポーク２６の間である。つまり、支持用円環板２５には自転軸３２とスポーク２６とが交互に配置されている。軸受けユニット３３は、自転軸３２を回転自在に保持するように自転軸３２を囲むベアリング（図示せず）と、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（図示せず）と、を備えている。このように構成されることで、自転軸３２は回転テーブル２と共に回転する部位に自転自在に設けられている。また、自転軸３２は軸受けユニット３３に支持されており、軸受けユニット３３は支持用円環板２５、スポーク２６を介して回転軸２１に対して支持されている。

【0016】

自転軸３２の下端部には、水平な円板状の従動ギア４が自転軸３２と互いに中心軸を一致させた状態で設けられている。従って、従動ギア４は自転軸３２を介して載置台３に連結されており、従動ギア４は回転テーブル２の回転により、当該回転テーブル２の回転軸２１の回りを水平方向に公転する。また、従動ギア４を周方向に回転させると、各載置台３が自転軸３２回りに自転する。

【0017】

図４は、従動ギア４の下面側を模式的に示している。従動ギア４の下部側には、当該従動ギア４の回転方向に沿って、多数の永久磁石が全周に亘って埋設されている。なお、全周に亘って永久磁石が設けられるとは、回転方向に見たときに永久磁石が設けられる領域が局所的では無いことを意味している。従って、回転方向に隣り合う永久磁石間に隙間があっても、全周に亘って永久磁石が設けられることになり、この例ではそのような隙間が設けられている。

【0018】

従動ギア４に設けられる上記の永久磁石の磁極をＮ極部４１、Ｓ極部４２とすると、当該従動ギア４を下面側から見たときに、Ｎ極部４１、Ｓ極部４２が自転方向（回転方向）に沿って交互に配置されている。なお、Ｎ極部４１についてはＳ極部４２と区別するために、図中に斜線を付して表示している。この例では、従動ギア４の下面に露出するＮ極部４１、Ｓ極部４２は、夫々同じ形状の短冊状に形成され、従動ギア４の下面の中心部から横方向に放射状に延びるように、周方向に互いに間隔を開けて例えば８個配列されている。Ｎ極部４１及びＳ極部４２の長さは例えば従動ギア４の底面の中心を越えないように、従動ギア４の半径より短く設定されている。なお、高温環境下における減磁を抑制するために、上記の従動ギア４を構成する永久磁石及び後述の駆動ギア５を構成する永久磁石は、例えばサマリウムコバルト磁石により構成されている。

【0019】

図１及び図３に示すように、真空容器１１の外側（大気雰囲気側）であって、空間形成部１５の下方には、駆動ギア５が配置されている。駆動ギア５は、従動ギア４と共に磁気ギア機構４０を構成する。駆動ギア５は従動ギア４の公転軌道の全周に沿って形成された水平な円環板であり、当該公転軌道に臨むように設けられている。従って駆動ギア５の上面は、従動ギア４の下面に対向する。

【0020】

駆動ギア５の中央部には、円形の開口部５０が形成されている。開口部５０の中心は、平面視で回転テーブル２の回転中心に一致している。また、図１に示すように駆動ギア５の下面には、駆動ギア５を回転させるための例えば環状のダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）よりなる自転用回転機構５３が、回転軸２１を囲むように設けられている。自転用回転機構５３は、駆動ギア５を開口部５０の中心を回転中心として回転させる。従って、駆動ギア５は、従動ギア４の公転軌道に臨んだ状態で回転する。自転用回転機構５３は回転軸を囲む平面視円環状の昇降台５４に設けられており、昇降台５４は、駆動ギア用昇降機構５５により昇降する。駆動ギア用昇降機構５５は、水平な床板５６に設けられている。床板５６は、回転軸２１が貫通する開口部５７を備えている。

【0021】

駆動ギア５について、さらに詳しく説明する。駆動ギア５の上部には、従動ギア４の公転軌道の外周縁部に対向するように、当該駆動ギア５の全周に亘って、永久磁石が埋設されている。なお、全周に亘って永久磁石が設けられるとは、駆動ギア５の回転方向に見たときに永久磁石が設けられる領域が局所的では無いことを意味しており、回転方向に永久磁石が隙間無く設けられることでは無い。この例では当該回転方向に隣り合う永久磁石の間に、そのような隙間が設けられている。駆動ギア５に設けられる永久磁石の磁極をＮ極部５１及びＳ極部５２とすると、駆動ギア５を上側から見て、駆動ギア５の回転方向にＮ極部５１及びＳ極部５２が交互に配置されている。なお、図３及び後述の図５などにおいては、Ｎ極部５１についても、従動ギア４のＮ極部４１と同様に図中に斜線を付して示している。

【0022】

図５は、１つの従動ギア４の磁極部（Ｎ極部４１及びＳ極部４２）と、その下方側の駆動ギア５の磁極部（Ｎ極部５１及びＳ極部５２）とを対応させて示す図である。例えばＮ極部５１、Ｓ極部５２は、従動ギア４の下面に形成されたＮ極部４１、Ｓ極部４２の形状と重なり合うように短冊状に形成されている。なお、図５は、従動ギア４のＮ極部４１と駆動ギア５のＳ極部５２とが重なった状態を示している。また、図５は磁気ギアの構成を説明するための概要図であるため、磁極部の数は実際の装置の磁極部の数と異なる。

【0023】

従動ギア４は、従動ギア４の各磁極部（Ｎ極部４１、Ｓ極部４２）と駆動ギア５の各磁極部（Ｎ極部５１、Ｓ極部５２）との間の吸引力及び反発力の総合作用により決定される位置において停止する。従って、回転テーブル２と駆動ギア５とを同じ回転数（回転速度）で回転させたときには、従動ギア４は駆動ギア５に対して相対的に停止していることから、従動ギア４即ち載置台３は、自転することなく停止している。

【0024】

載置台３は、駆動ギア５と回転テーブル２との回転数に差が生じたとき、即ち駆動ギア５の角速度と、回転テーブル２の回転による従動ギア４の角速度（いわば公転角速度）との間に速度差が発生したときに自転する。駆動ギア５の角速度Ｖａが従動ギア４の角速度Ｖｂよりも大きいときは、駆動ギア５に対向している従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びの下方を、駆動ギア５のＮ極部５１、Ｓ極部５２の配列が、図５で言えば左側から右側に移動していく。このため、従動ギア４に作用する駆動ギア５からの反発力と吸引力とが右側に移動し、これに伴い従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びも右に引き連れられることから、結果として従動ギア４が図５における右回転、即ち時計回りに自転する。

【0025】

また、駆動ギア５の角速度Ｖａが従動ギア４の角速度Ｖｂよりも小さいときは、駆動ギア５に対向している従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びの下方を、駆動ギア５のＮ極部５１、Ｓ極部５２の配列が、図５で言えば右側から左側に移動していく。このため従動ギア４に作用する駆動ギア５からの反発力と吸引力とが左側に移動し、これに伴い従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びも左に引き連れられることから、結果として従動ギア４が左回転、即ち反時計回りに自転する。

【0026】

図１及び図２に戻って、成膜装置１の説明を続ける。真空容器１１の天板１２の下面側の中央部には、平面視で円形の中心領域形成部Ｃが設けられる。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平面視で扇状の突出部３４が形成されている。突出部３４は、回転テーブル２の周方向に離れて２つ設けられている。中心領域形成部Ｃ及び突出部３４は、その外側領域に比べて低い天井面を形成している。中心領域形成部Ｃと回転テーブル２の中心部との隙間には図示しない供給路からＮ_２ガスが供給されることで、当該回転テーブル２の中心部における原料ガス及び酸化ガスの接触が抑制される。

【0027】

容器本体１３の底部１４には、ウエハＷを加熱するためのヒータ３５が埋設されている。底部１４における回転テーブル２の外側には、排気口３６、３７が開口しており、真空ポンプなどにより構成される真空排気機構（図示せず）に接続されている。また、真空容器１１の側壁面には、ゲートバルブ３８により開閉自在なウエハＷの搬入出部３９が形成されており、当該搬入出部３９を介して搬送機構（図示せず）により、真空容器１１の内外でウエハＷが搬送される。

【0028】

搬入出部３９付近の真空容器１１の底部１４には、上記のウエハＷの搬送機構と載置台３との間でウエハＷを受け渡すために、３本の昇降ピン２０が設けられている。ただし図１では便宜上、２本のみ昇降ピン２０を示している。なお、図示は省略しているが、上記の載置台３の底部には当該昇降ピン２０が通過して、ウエハＷの受け渡しが行えるように貫通孔が形成されている。昇降ピン２０の下端は、例えば昇降及び回転する駆動ギア５に干渉しないように形成されると共に昇降機構２８により昇降自在なアーム２７に支持されている。昇降ピン２０の周囲には、昇降ピン２０を囲むベローズ２９が設けられており、真空容器１１内の気密性を保つ役割を有する。

【0029】

回転テーブル２の上方側には、原料ガスノズル６１、分離ガスノズル６２、酸化ガスノズル６３、改質ガスノズル６４及び分離ガスノズル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の径方向に沿って水平に伸びる棒状に形成され、その長さ方向に沿って互いに間隔を開けて設けられた多数の吐出口６６から、各種のガスを下方側に向けて吐出する。

【0030】

原料ガスノズル６１は、原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する。原料ガスノズル６１には、ノズルカバー６７が設けられる。ノズルカバー６７は、原料ガスノズル６１を覆い、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高める役割を有する。酸化ガスノズル６３は、酸化ガスとしてＯ３（オゾン）ガスを吐出する。分離ガスノズル６２、６５は、Ｎ２ガスを吐出し、上面側から見て天板１２の突出部３４を各々周方向に分割する位置に配置されている。改質ガスノズル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改質ガスを吐出する。この例では、原料ガス、酸化ガス及び改質ガスが夫々処理ガスに相当し、原料ガスノズル６１、酸化ガスノズル６３及び改質ガスノズル６４が、処理ガス供給部に夫々相当する。

【0031】

改質ガスノズル６４の上方側において、真空容器１１の天板１２に設けられる開口部１９を塞ぐように、プラズマ形成部７が設けられている。図２には、当該プラズマ形成部７が設けられる位置を一点鎖線で示している。

【0032】

プラズマ形成部７は、本体部７１、突状部７２、ファラデーシールド７３、板部材７４、アンテナ７５、高周波電源７６及びスリット７７を含む。本体部７１は、石英などの誘電体により形成される。突状部７２は、本体部７１の下面において開口部１９に沿って下方側へ向けて突出する。突状部７２にて囲まれる領域内に、改質ガスノズル６４から改質ガスが吐出される。本体部７１の上面側には、ファラデーシールド７３、絶縁用の板部材７４を介して、金属線をコイル状に巻回したアンテナ７５が設けられ、このアンテナ７５には高周波電源７６が接続されている。スリット７７は、ファラデーシールド７３に設けられており、電磁界の磁界成分を下方に向かわせる役割を有する。

【0033】

回転テーブル２上において、原料ガスノズル６１の下方領域は、ＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１、酸化ガスノズル６３の下方領域は、ＢＴＢＡＳガスが酸化される酸化領域Ｒ２である。また、プラズマ形成部７の下方領域は、プラズマによりＳｉＯ２膜の改質が行われる改質領域Ｒ３である。突出部３４の下方領域は、分離ガスノズル６２、６５から各々吐出されるＮ２ガスにより、吸着領域Ｒ１の雰囲気と酸化領域Ｒ２の雰囲気とを互いに分離するための分離領域Ｄ１、Ｄ２である。

【0034】

既述の排気口３６は、吸着領域Ｒ１と、吸着領域Ｒ１の回転方向の下流側に隣接する分離領域Ｄ１との間の外側に開口しており、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。また、排気口３７は、改質領域Ｒ３と改質領域Ｒ３の回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄ２との境界付近の外側に開口しており、余剰のＯ３ガス、改質ガスを排気する。排気口３６、３７からは、各分離領域Ｄ１、Ｄ２、中心領域形成部Ｃから各々供給されるＮ２ガスも排気される。

【0035】

成膜装置１には、制御部９０が設けられる。制御部９０は、成膜装置１の各部を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、成膜装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

【0036】

なお、今まで本実施形態に係る基板処理装置が成膜装置である例を挙げて説明したが、供給するガスをエッチングガスにすれば、エッチング装置として構成することも可能である。このように、本実施形態に係る基板処理装置は、回転テーブル２が載置台３を備えた構成であれば、種々の処理を行う基板処理装置に適用することが可能である。

【0037】

〔基板保持機構〕
図６は、成膜装置１に用いられる基板保持機構の一例を示した図である。本開示の実施形態に係る基板保持機構は、帯状固定部材１００と、アンカー１１０と、回転部材１２０とを有する。

【0038】

帯状固定部材１００が載置台３の外周を囲んで配置され、帯状固定部材３の第１の端部１０１がアンカー１１０に固定され、帯状固定部材１１０の第２の端部１０２が回転部材１２０の第１の端部１２２に固定されている。回転部材１２０は、回転軸１２１の周りに回転（回動）可能に構成され、反時計回りに回転することにより、帯状固定部材１００を締め込み、基板Ｗを固定することができるように構成されている。

【0039】

帯状固定部材１２０は、載置台３の外周側面の少なくとも一部を覆う（囲む）ように設けられている。帯状固定部材１２０は、載置台３上に基板Ｗが載置されたときに、基板Ｗ及び載置台３の外周側面を締め込むようにして基板Ｗ及び載置台３を同時固定できるように構成されている。帯状固定部材１２０は、ある程度の柔軟性を有する材料から構成され、基板Ｗ及び載置台３の外周に巻き付くようにして基板Ｗ及び載置台３を固定する。

【0040】

帯状固定部材１２０の材料としては、樹脂材、炭素繊維、耐食性金属又はセラミックが例として挙げられる。その他、柔軟性とプロセスに応じた耐熱性、プラズマ耐性及び腐食性ガス耐性とを有する限り、種々の材料を用いることができる。なお、基板温度が２００℃未満の低温プロセスでは、柔軟性が高い樹脂材を用いることが好ましい。一方、２００℃～６００℃の中温プロセス及び６００℃を超える高温プロセスでは、耐熱性の高い炭素繊維、耐腐食性金属又はセラミックを用いることが好ましい。

【0041】

アンカー１１０は、帯状固定部材１００を固定するための部材である。アンカー１１０は、例えば、支柱のように縦長に延びて載置台３の近傍に設けられ、帯状固定部材１００の第１の端部１０１を押し返して輪を形成し、形成した輪で帯状固定部材１００を外篏するようにして固定する。換言すれば、アンカー１１０が帯状固定部材１００の輪に挿入された状態で、帯状固定部材１００の第１の端部１０１を固定する。

【0042】

図７に、アンカー１１０と帯状固定部材１００との固定構造を示す。図７に示されるように、帯状固定部材１００の第１の端部１０１に形成された縦長の輪にアンカー１１０が挿入された状態となり、帯状固定部材１００を回動可能に固定する。図７に示されるように、アンカー１１０は、例えば金属のネジを用いて構成してよい。

【0043】

回転部材１２０は、帯状固定部材１００の固定と非固定（ロックとアンロック）を操作するための部材である。回転部材１２０の第１の端部１０２には、帯状固定部材１００の第２の端部１０２が固定される。回転部材１２０は、回転軸１２１を中心に回転し、反時計回りに回転することにより、帯状固定部材１００を固定方向に引っ張り、時計周りに回転することにより、帯状固定部材を緩めて非固定状態とする。

【0044】

なお、回転部材１２０は、図６においてはＬ字形状をしているが、用途に合わせて種々の形状とすることができる。即ち、回転により、帯状固定部材１００の周方向に沿った方力を付与できれば、用途に応じて形状及び構成を変更することができる。

【0045】

回転部材１２０は、例えば、樹脂材、炭素繊維、耐食性金属又はセラミックから構成される。但し、回転部材１２０の材料はこれらに限定されるものではなく、耐熱性、プラズマ耐性及び腐食性ガス耐性を有する限り、種々の材料を用いることができる。回転部材１２０も、基板温度が２００℃未満の低温プロセスでは樹脂材を用いることができるが、２００℃～６００℃の中温プロセス及び６００℃を超える高温プロセスでは、耐熱性の高い炭素繊維、耐腐食性金属又はセラミックを用いることが好ましい。なお、回転部材１２０に柔軟性は不要なので、２００℃未満の低温プロセスでも、樹脂材、炭素繊維、耐食性金属又はセラミックの全てを用いることができる。

【0046】

このように、帯状固定部材１００を用いることにより、基板Ｗと固定部材との接触領域を大幅に増やすことができる。従来、３点、６点といった複数点で接触させて基板Ｗを載置台３に固定させる試みがなされてきたが、必ずしも完全に固定できる訳ではなく、載置台３内で基板Ｗが移動していることがあった。基板Ｗが載置台３内で固定できないと、基板Ｗの浮遊、接触や摺動による発塵が起こり得る。また、複数点固定の場合、基板Ｗへの応力集中が発生し得る。

【0047】

本実施形態に係る基板保持機構であれば、帯状固定部材１００で基板Ｗの外周の少なくとも６０％以上は固定することができ、基板Ｗを確実に載置台３上に固定することができる。基板Ｗを確実に載置台３上に固定できると、基板Ｗの浮遊や載置台３内の回転移動を防止でき、接触や摺動による発塵も低減することができる。また、基板Ｗへの応力集中も低減し、基板Ｗの破損を防ぐことができる。なお、実際には、６０％よりも多い領域で基板Ｗと帯状固定部材１００とを接触させる場合が多く、接触領域を全周の７０％以上、８０％以上、９０％以上に設定することが可能である。

【0048】

なお、載置台３は、基板Ｗの直径と同一か、近似した直径を有することが好ましい。載置台３が基板Ｗの直径よりも大きすぎると、帯状固定部材１００が基板Ｗの外周に十分接触することができず、締め込み力を付与することができなくなる。一方、基板Ｗの直径が載置台３の直径よりも大きいと、帯状固定部材１００が載置台３に接触できなくなり、基板Ｗの位置を固定するのが困難となる。よって、載置台３の直径は、基板Ｗの直径と同径か、僅かに大きい（２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下）程度に設定するのが好ましい。

【0049】

図８は、本実施形態に係る基板保持機構の動作構造を説明するための図である。図８（ａ）は、基板保持機構のアンロック状態の一例を示した図である。図８（ｂ）は、基板保持機構のロック状態の一例を示した図である。

【0050】

図８では、引きバネ１３０が新たな構成要素として追加されたのと、回転部材１２０の殆ど全てが上面視で載置台３内に収まるように構成されている点で、図６に示した構成とは異なっている。実際に成膜装置１又は他の基板処理装置に本実施形態に係る基板保持機構を搭載する場合には、図７のように回転部材１２０を操作可能な構成を含むことが好ましい。

【0051】

なお、図８は透過図であり、上面から見たときに、載置台３の下方に回転部材１２０及び引きバネ１３０が設けられる。引きバネ１３０は、回転部材１２０に付勢力を与える付勢部材又は付勢力付与部材として機能する。

【0052】

図８（ａ）では、帯状固定部材１００の解放状態が示されている。引きバネ１３０は、常に回転部材１２０を引っ張っている状態が定常状態として設定することが好ましい。つまり、基板処理を実施している場合には、基板Ｗの載置台３への固定が常に必要な状態であり、基板Ｗの取り外しが必要な場合に帯状固定部材１００を緩める設定が好ましい。よって、図８（ａ）においては、引きバネ１３０の付勢力が回転部材１２０の引きバネ接続部１２３に加わっておらず、帯状固定部材１００が緩んで載置台３の外周から離れた状態である。なお、引きバネ１３０は、回転部材１２０の第１の端部１２２に近い位置に設けられた引きバネ接続部１２３に接続されている。これにより、引きバネ１３０が回転部材１２０を介して帯状固定部材１００の第２の端部１０２に直接的に近い状態で付勢力を付与することが可能となる。

【0053】

図８（ｂ）では、回転部材１２０が反時計回りに回転することにより、帯状固定部材１００に反時計回りの力を付与し、帯状固定部材１００を反時計回りに回転させて載置台３０に密着固定させた状態を示している。この時の反時計回りの力は、引きバネ１３０の付勢力にて行う。これにより、載置台３０上に基板Ｗが載置されていた場合には、基板Ｗはロック状態となる。

【0054】

このように、一例として、引きバネ１３０を設けて付勢力を付与することにより、固定状態と解放状態の切り替え操作を行うことができる。

【0055】

図９は、本実施形態に係る基板保持機構の一例の断面構成を示した図である。図９に示されるように、ベース部材３６上に仲介部材３７を介して載置台３が設けられており、載置台３上に基板Ｗが載置されている。そして、基板Ｗと載置台３の外周側面を同時に外側から帯状固定部材１００が締め付けて基板Ｗ及び載置台３を同時固定している。かかる構成により、基板Ｗを載置台３上に確実に固定することができる。

【0056】

図１０は、本実施形態に係る基板保持機構のロック・アンロック機構の一例を示した図である。なお、図１０に示すロック・アンロック機構は、基板Ｗの昇降機構も兼ね備えており、その点についても併せて説明する。

【0057】

図１０（ａ）は、ロック・アンロック機構の側面図である。図１０（ｂ）は、ロック・アンロック機構の上面図である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、同一のロック・アンロック機構を側面及び上面から示している点で関連している。

【0058】

図１０（ａ）に示されるように、手前側にロック・アンロック１４０、奥側に昇降機構１５０が配置されている。

【0059】

ロック・アンロック機構１４０は鉛直方向上方に延びた係止部１４１を備える。また、昇降機構１５０は、傾斜部１５１と、傾斜部１５１の上端から水平に延びた平坦部１５２とを備える。

【0060】

図１０（ｃ）は、基板保持機構におけるロック・アンロック機構１４０の固定動作を示した側面図であり、図１０（ｄ）は、基板保持機構におけるロック・アンロック機構１４０の固定動作を示した透視上面図である。図１０（ｃ）と図１０（ｄ）は、同一のロック・アンロック機構の状態を側面及び上面から示している点で関連している。

【0061】

図１０（ｄ）において、引きバネ１３０が回転部材１２０に付勢力を与え、帯状固定部材１００が締め付け固定された状態が示されている。ロック・アンロック機構１４０の係止部１４１が、回転部材１２０の端部を押すことが可能な状態に設定されている。

【0062】

図１０（ｃ）においては、図１０（ｄ）の状態を側面から示している。ベース部材３６上に載置台３が設けられ、載置台３の下方に回転部材１２０、ロック・アンロック機構１４０及び昇降機構１５０が設けられている。ロック・アンロック機構１４０の係止部１４１の上部が、回転部材１２０を押すことが可能な高さ位置に設けられている。また、帯状固定部材１００は、載置台３の側面を覆うように設けられている。

【0063】

図１０（ｅ）は、基板保持機構におけるロック・アンロック機構１４０の解放動作を示した側面図であり、図１０（ｆ）は、基板保持機構におけるロック・アンロック機構１４０の固定動作を示した透視上面図である。図１０（ｅ）と図１０（ｆ）は、同一のロック・アンロック機構の状態を側面及び上面から示している点で関連している。

【0064】

図１０（ｆ）では、ロック・アンロック機構１４０の係止部１４１が、引きバネ１３０の付勢力に抗して回転部材１２０の第２の端部１２４を前方に押して回転部材１２０を時計回りに回転させた状態を示している。これにより、帯状固定部材１００の第２の端部１０２が上方（反時計回り）に移動し、帯状固定部材１００が緩みを生じている。かかる動作により、基板Ｗの固定を解放してアンロック状態とすることができる。

【0065】

なお、昇降機構１５０は更に前方に進み、平坦部１５２が昇降板３５の位置まで到達する。

【0066】

図１０（ｅ）では、昇降機構１５０が前方に進み、傾斜部１５１を介して平坦部１５２上に昇降板支持部３５１を押し上げ、昇降板３５を上昇させて基板Ｗを上昇させた状態が示されている。

【0067】

このように、ロック・アンロック機構１４０が帯状固定部材１００の固定を解いてアンロック状態にしたときに、昇降機構１５０が昇降板３５を上昇させて基板Ｗを上昇させ、基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

【0068】

かかる方法で基板Ｗを交換することができ、基板Ｗの交換と同時に本実施形態に係る基板保持機構を動作させることができる。

【0069】

図１０（ａ）～（ｆ）で説明したように、帯状固定部材１００の解放と基板Ｗの取り外し動作を連動させ、効率的に基板Ｗを交換できる構成としてもよい。これにより、スループットの向上とプロセスにおける発塵の防止を達成することができ、品質及び生産性を向上させることができる。

【0070】

［実施例］
図１１は、本実施形態に係る基板保持機構の基板の固定性能を調べた結果を示した図である。基板Ｗとして半導体ウエハを用い、図１に示した成膜装置１の載置台３上にウエハを載置した。回転テーブル２を２４０ｒｐｍの回転速度で回転させ、複数回運転してＲｕｎ数を増やしながらウエハのノッチ（切り欠き）の部分のずれを計測した。

【0071】

そうした所、図１１に示すように、Ｒｕｎ数が増加しても、ウエハのずれはゼロであった。本実施例の結果から、本実施形態に係る基板保持機構は基板の固定性能が非常に優れているということが示された。

【0072】

以上説明したように、本実施形態に係る基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法によれば、基板の固定性能を改善することができ、基板の浮遊や載置台上における移動を防止し、接触や摺動による発塵も低減することができる。

【0073】

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0074】

１ 成膜装置
２ 回転テーブル
３ 載置台
１００ 帯状固定部材
１１０ アンカー
１２０ 回転部材
１３０ 引きバネ
１４０ ロック・アンロック機構
１５０ 昇降機構
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】