特開 2024-180327 基板支持装置及び基板処理装置

(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】P2024180327

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】基板支持装置及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241219BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241219BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20241219BHJP

   F16H 1/10 20060101ALI20241219BHJP

   F16H 1/14 20060101ALI20241219BHJP

   F16H 48/08 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/31 C

C23C16/458

F16H1/10

F16H1/14

F16H48/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024094328

(22)【出願日】2024-06-11

(31)【優先権主張番号】63/472,839

(32)【優先日】2023-06-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】▲ヤナギ▼澤 一平

(72)【発明者】

【氏名】▲ハマ▼口 高志

【テーマコード（参考）】

3J009

3J027

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

3J009EA06

3J009EA14

3J009EA16

3J009EA44

3J027HB06

3J027HC29

4K030GA06

5F045AA08

5F045AA15

5F045BB02

5F045DP03

5F045DP28

5F045EF05

5F045EF11

5F045EK07

5F045EM02

5F045EM10

5F131AA02

5F131BA04

5F131CA06

5F131EA03

5F131EA05

5F131EA14

5F131EA19

5F131EA23

5F131EA24

5F131EB78

5F131EB81

(57)【要約】

【課題】基板に成膜される薄膜の膜特性を安定して均一化することができる基板支持装置及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る基板支持装置は、基板が載置されるサセプタと、サセプタに接続され、上下方向に延びるサセプタの中心軸回りにサセプタを回転させる移動機構と、を備え、移動機構は、さらに、中心軸と垂直な仮想の水平面が広がる方向にサセプタを移動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタに接続され、上下方向に延びる前記サセプタの中心軸回りに前記サセプタを回転させる移動機構と、を備え、
前記移動機構は、さらに、前記中心軸と垂直な仮想の水平面が広がる方向に前記サセプタを移動させる、
基板支持装置。

【請求項2】

前記サセプタは、前記水平面が広がる方向の移動範囲の任意の位置で停止可能である、
請求項１に記載の基板支持装置。

【請求項3】

前記移動機構は、
内周に複数の歯が並んで配置される外歯車と、
外周に複数の歯が並んで配置され、前記外歯車と噛み合った状態で回転し、前記サセプタに接続される内歯車と、を有し、
前記内歯車の歯数は、前記外歯車の歯数よりも少ない、
請求項１に記載の基板支持装置。

【請求項4】

前記サセプタ上の任意の点は、前記仮想の水平面の面内でトロコイド曲線状の移動軌跡を描く、
請求項３に記載の基板支持装置。

【請求項5】

請求項１に記載の基板支持装置と、
前記サセプタを収容するチャンバーと、を備える、
基板処理装置。

【請求項6】

請求項３に記載の基板支持装置と、
前記サセプタを収容するチャンバーと、
前記サセプタを上下方向に移動させる昇降機構と、
前記昇降機構を駆動する駆動源と、を備える、
基板処理装置。

【請求項7】

前記外歯車及び前記内歯車は、前記チャンバーの外部に配置される、
請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記駆動源は、さらに、前記内歯車を回転駆動する、
請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記内歯車は、前記内歯車の歯車中心軸回りの回転方向が、前記歯車中心軸を中心とする１８０°以下の角度範囲で正転と逆転とを繰り返す、
請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記駆動源の回転駆動力を前記内歯車に伝達するギア機構を備え、
前記ギア機構は、
前記回転駆動力が入力される入力軸と、
前記入力軸に入力された前記回転駆動力が分岐して出力される複数の出力軸と、を有し、
前記サセプタ及び前記移動機構の組は、複数設けられ、
各前記組の前記移動機構の前記内歯車と、各前記出力軸とが、連結される、
請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記内歯車と前記出力軸とを繋ぐ連結部材を備え、
前記出力軸は、上下方向に延びる縦軸部を有し、
前記連結部材は、互いに偏芯して配置される前記内歯車と前記縦軸部とを連結する、
請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記ギア機構は、
前記入力軸に設けられる入力ギアと、
前記入力ギアに噛み合うリングギアと、
前記リングギアに固定されるギアハウジングと、
前記ギアハウジングに支持されるピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトに回転自在に支持される一対のピニオンギアと、
前記一対のピニオンギアに噛み合う一対のサイドギアと、を有し、
前記出力ギアは、前記リングギアの中心軸と同軸に配置されて一対設けられ、
各前記サイドギアは、各前記出力軸に設けられる、
請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記リングギアの歯数は、前記入力ギアの歯数よりも多い、
請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記ピニオンギアの歯数と前記サイドギアの歯数とが、互いに同じである、
請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記複数の出力軸のうち、所定の前記出力軸の回転を規制するロック機構を備える、
請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記基板にＣＶＤ法により薄膜を成膜するＣＶＤ装置である、
請求項６に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板支持装置及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置は、基板を処理するために、例えば基板上に薄膜を成膜するために広く利用されている。ＣＶＤ装置は、膜成分を含む原料ガスの化学反応によって生成した物質を、被処理基板（例えば、シリコンウェハ）の表面に堆積させることによって薄膜を成膜する基板処理装置として知られている。ＣＶＤ装置としては、プラズマＣＶＤ装置が広く利用されている。プラズマＣＶＤ装置では、原料ガスをプラズマ状態とし、活性な励起分子、ラジカル、イオンを生成させることによって、化学反応を促進させる。プラズマＣＶＤ装置は、チャンバー内に、成膜処理対象のウェハを支持するウェハ支持装置が配置されている。この基板支持装置の上方には、原料ガスをチャンバーの内部に供給するためのシャワーヘッドが配置されている。そして、シャワーヘッドと基板支持装置の間に高周波（ＲＦ）の電圧を印加することによってプラズマを発生させる。

【0003】

また、ウェハに成膜したＣＶＤ膜を、ＵＶ放射線を使用することで硬化させ、ウェハの熱履歴を減少させつつ製造プロセスをスピードアップすることが行われていてもよい。例えば、ＵＳ８２０３１２６Ｂ２に記載のＵＶ処理装置では、基板（ウェハ）上に高強度で均一性の高い露光を与えるパターンを発生させるため、硬化プロセス中にＵＶランプモジュール及び基板のうち少なくとも一方が回転する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＣＶＤ装置での成膜時には、チャンバー内の基板の各位置においてプラズマ密度、ポンピング効率、ガス拡散などの分布にバラつきが生じる。このため、基板に成膜される薄膜の膜特性を均一化することが難しい。そこで、例えばＵＳ８２０３１２６Ｂ２に記載のＵＶ処理装置のように、基板支持装置を回転させることで、薄膜の膜特性を均一化することが考えられる。

【0005】

しかしながら、プラズマ密度、ポンピング効率、ガス拡散などの分布が正規分布をとる場合、すなわち分布のピークが基板の中心部付近にある場合などにおいては、基板支持装置を基板中心軸回りに回転させても、成膜される薄膜の膜特性を基板径方向において均一化することはできない。

【0006】

本発明は、基板に成膜される薄膜の膜特性を安定して均一化することができる基板支持装置及び基板処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の概要は、概念の選択を簡略化した形で紹介するように提供される。これらの概念は、以下の開示の例示の実施形態の詳細な説明において更に詳細に説明される。この発明の概要は、請求項に記載の主題の重要な特徴や本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、請求項に記載の主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。

【0008】

〔本発明の態様１〕
基板が載置されるサセプタと、前記サセプタに接続され、上下方向に延びる前記サセプタの中心軸回りに前記サセプタを回転させる移動機構と、を備え、前記移動機構は、さらに、前記中心軸と垂直な仮想の水平面が広がる方向に前記サセプタを移動させる、基板支持装置。

【0009】

〔本発明の態様２〕
前記サセプタは、前記水平面が広がる方向の移動範囲の任意の位置で停止可能である、態様１に記載の基板支持装置。

【0010】

〔本発明の態様３〕
前記移動機構は、内周に複数の歯が並んで配置される外歯車と、外周に複数の歯が並んで配置され、前記外歯車と噛み合った状態で回転し、前記サセプタに接続される内歯車と、を有し、前記内歯車の歯数は、前記外歯車の歯数よりも少ない、態様１または２に記載の基板支持装置。

【0011】

〔本発明の態様４〕
前記サセプタ上の任意の点は、前記水平面の面内でトロコイド曲線状の移動軌跡を描く、態様３に記載の基板支持装置。

【0012】

〔本発明の態様５〕
態様１から４のいずれか１つに記載の基板支持装置と、前記サセプタを収容するチャンバーと、を備える、基板処理装置。

【0013】

〔本発明の態様６〕
態様３または４に記載の基板支持装置と、前記サセプタを収容するチャンバーと、前記サセプタを上下方向に移動させる昇降機構と、前記昇降機構を駆動する駆動源と、を備える、基板処理装置。

【0014】

〔本発明の態様７〕
前記外歯車及び前記内歯車は、前記チャンバーの外部に配置される、態様６に記載の基板処理装置。

【0015】

〔本発明の態様８〕
前記駆動源は、さらに、前記内歯車を回転駆動する、態様６または７に記載の基板処理装置。

【0016】

〔本発明の態様９〕
前記内歯車は、前記内歯車の歯車中心軸回りの回転方向が、前記歯車中心軸を中心とする１８０°以下の角度範囲で正転と逆転とを繰り返す、態様６から８のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【0017】

〔本発明の態様１０〕
前記駆動源の回転駆動力を前記内歯車に伝達するギア機構を備え、前記ギア機構は、前記回転駆動力が入力される入力軸と、前記入力軸に入力された前記回転駆動力が分岐して出力される複数の出力軸と、を有し、前記サセプタ及び前記移動機構の組は、複数設けられ、各前記組の前記移動機構の前記内歯車と、各前記出力軸とが、連結される、態様８または９に記載の基板処理装置。

【0018】

〔本発明の態様１１〕
前記内歯車と前記出力軸とを繋ぐ連結部材を備え、前記出力軸は、上下方向に延びる縦軸部を有し、前記連結部材は、互いに偏芯して配置される前記内歯車と前記縦軸部とを連結する、態様１０に記載の基板処理装置。

【0019】

〔本発明の態様１２〕
前記ギア機構は、前記入力軸に設けられる入力ギアと、前記入力ギアに噛み合うリングギアと、前記リングギアに固定されるギアハウジングと、前記ギアハウジングに支持されるピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に支持される一対のピニオンギアと、前記一対のピニオンギアに噛み合う一対のサイドギアと、を有し、前記出力軸は、前記リングギアの中心軸と同軸に配置されて一対設けられ、各前記サイドギアは、各前記出力軸に設けられる、態様１０または１１に記載の基板処理装置。

【0020】

〔本発明の態様１３〕
前記リングギアの歯数は、前記入力ギアの歯数よりも多い、態様１２に記載の基板処理装置。

【0021】

〔本発明の態様１４〕
前記ピニオンギアの歯数と前記サイドギアの歯数とが、互いに同じである、態様１２または１３に記載の基板処理装置。

【0022】

〔本発明の態様１５〕
前記複数の出力軸のうち、所定の前記出力軸の回転を規制するロック機構を備える、態様１０から１４のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【0023】

〔本発明の態様１６〕
前記基板にＣＶＤ法により薄膜を成膜するＣＶＤ装置である、態様６から１５のいずれか１つに記載の基板処理装置。

【発明の効果】

【0024】

本発明の前記態様の基板支持装置及び基板処理装置によれば、基板に成膜される薄膜の膜特性を安定して均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

図中の要素は単純さと明瞭さのために例示されたものであり、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことが理解されよう。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上に役立つように、他の要素に比べて誇張される場合がある。

【0026】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置のチャンバーの一例を示す縦断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置、及びプラズマＣＶＤ装置が備える基板支持装置を模式的に簡略化して示す縦断面図である。

【図3】図３（ａ）、（ｂ）は、移動機構の外歯車及び内歯車を示す平面図であり、内歯車の公転及び自転を説明する図である。

【図4】図４（ａ）、（ｂ）は、連結部材を簡略化して示す側面図である。

【図5】図５は、ギア機構を簡略化して示す斜視図である。

【図6】図６は、ギア機構及びロック機構を簡略化して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

特定の実施形態および実施例が以下に開示されているが、具体的に開示された本発明の実施形態および/または用途、ならびにその自明な変更および均等物も本発明の範囲内であることは、当業者には理解されるであろう。したがって、開示された発明の範囲は、以下に説明する特定の開示された実施形態によって制限されるべきではないということが意図されている。

【0028】

ここで使用されている「基板」という用語は、いかなる下地材料又は材料をも指す場合があり、それらの下地材料又は材料には、修飾され得るもの、あるいは、その上にデバイス、回路、膜が形成され得るものが含まれる。「基板」は連続的であっても非連続的であってもよく;剛体であっても柔軟であってもよく;固体であっても多孔質であってもよく;それらの組み合わせであってもよい。基板（基材）は、粉末状、板状、ワークピースなど、どのような形態でもよい。板状の基板には、様々な形状やサイズの基板が含まれる。基板は、例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン酸化物、ガリウムヒ素、窒化ガリウムおよびシリコンカーバイドを含む半導体材料から製造することができる。

【0029】

例として、粉末状の基板（基材）は医薬品製造に応用できる可能性がある。多孔質基板（基材）はポリマーを含んでもよい。ワークピースの例としては、医療機器(例えば、ステントや注射器)、宝石、工具器具、電池製造用部品(たとえば、陽極、陰極、またはセパレータ)または光電池の部品などがある。

【0030】

連続基板は、堆積プロセスが発生するプロセスチャンバーの境界を超えて広がるものでもよい。いくつかのプロセスでは、連続基板は、基板の端に達するまでプロセスが続くように、プロセスチャンバー内を移動できてもよい。連続基板は、連続基板供給システムから供給され、任意の適切な形態の連続基板の製造と出力を可能にすることができてもよい。

【0031】

連続基板の非限定的な例としては、シート、不織布フィルム、ロール、箔、ウェブ、柔軟性材料、連続的な糸または繊維の束(例えば、セラミックファイバーやポリマー繊維)などがある。連続基板は、非連続基板が搭載されるキャリアまたはシートを含んでもよい。

【0032】

ここに提示する図面は、任意の特定の材料、構造または装置の実際の図であることを意図したものではなく、本開示の実施形態を説明するために使用される単なる理想化された表現に過ぎない。

【0033】

ここに示し、説明される特定の実装は、本発明とそのベストモードを例示するものであり、他のいかなる方法での態様や実装の範囲を制限することを意図していない。実際、簡潔にするために、従来の製造、接続、準備、およびシステムのその他の機能的態様については詳細に説明されていない場合がある。さらに、さまざまな図に示されている接続線は、さまざまな要素間の例示的な機能関係および/または物理的な結合を表すことを意図している。多くの代替的または追加的な機能的関係または物理的接続が実用的なシステムに存在する場合があり、および/またはいくつかの実施形態では存在しない場合がある。

【0034】

ここに記載されている構成および/またはアプローチは、本質的に例示的なものであり、多数のバリエーションが可能であるため、これらの特定の実施形態または例は限定的な意味で考慮されるべきではないことを理解されたい。ここで説明する特定のルーチンまたは方法は、任意の数の処理戦略の1つ以上を表す場合がある。したがって、例示された様々な動作は、例示された順序で行われたり、他の順序で行われたり、場合によっては省略されたりする。

【0035】

本開示の主題は、ここに開示された様々なプロセス、システム、構成、およびその他の特徴、機能、動作、および/または特性のすべての新規かつ非自明な組み合わせおよびサブコンビネーション、ならびにそれらのすべての均等物を含む。

【0036】

本実施形態では、各図に適宜ＸＹＺ直交座標系（３次元直交座標系）を設定し、各構成要素について説明する。各図において、Ｚ軸方向は上下方向（鉛直方向）に相当する。Ｚ軸方向のうち、＋Ｚ側は上側に相当し、－Ｚ側は下側に相当する。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向と垂直な仮想の水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向に相当する。例えば、Ｙ軸方向は前後方向に相当し、＋Ｙ側は後側に相当し、－Ｙ側は前側に相当する。また、Ｘ軸方向は左右方向に相当し、＋Ｘ側は右側に相当し、－Ｘ側は左側に相当する。ただしこれに限らず、Ｙ軸方向を左右方向とし、Ｘ軸方向を前後方向としてもよい。

【0037】

本実施形態の基板処理装置は、基板（ウェハ）にＣＶＤ法により薄膜を成膜するＣＶＤ装置であり、具体的には、プラズマＣＶＤ装置である。図１及び図２に示すように、プラズマＣＶＤ装置１００は、チャンバー１と、基板支持装置３０と、ギア機構５０と、連結部材６０と、駆動源６５と、ロック機構７０（図６を参照）と、昇降機構４０と、を備えている。なお、図２においては、ギア機構５０を模式的に簡略化して表しており、連結部材６０の形状の図示については省略している。

【0038】

図１に示すように、チャンバー１は、略円筒体とされている。チャンバー１は、基板支持装置３０の後述するサセプタ３１を収容する。チャンバー１は、チャンバー本体１１と、蓋材１９と、シャワーヘッド固定部材１５と、シャワーヘッド２０と、高周波遮蔽板１７と、ガス供給管２４と、ガス排出管２５と、を有する。

【0039】

チャンバー本体１１及び蓋材１９は、金属材料で形成されている。この金属材料としては、例えばアルミニウムを用いることができる。チャンバー本体１１は、有底円筒状をなしている。蓋材１９は、円板状であり、チャンバー本体１１の上端部を塞ぐ。チャンバー本体１１は、出入口１２と、扉部１３と、凹部１４と、を有する。

【0040】

出入口１２は、チャンバー本体１１の側部に配置されている。出入口１２は、チャンバー本体１１の周壁を貫通して設けられている。被処理基板である基板Ｓｂは、出入口１２を通して、チャンバー１に搬入されまたは搬出される。扉部１３は、出入口１２を開閉可能に構成されている。

【0041】

凹部１４は、チャンバー本体１１の周壁の内面のうち、出入口１２よりも上側に配置されている。凹部１４には、シャワーヘッド固定部材１５が配置される。シャワーヘッド固定部材１５は、開口部１６を有するリング状の部材である。開口部１６は、シャワーヘッド固定部材１５を上下方向に貫通する逆円錐形状の孔であり、上部より下部の内径寸法が小さい。シャワーヘッド固定部材１５の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック材料を用いることができる。

【0042】

シャワーヘッド２０は、円板状をなしており、その内部が中空状とされている。シャワーヘッド２０は、複数の通気孔２１を有する。複数の通気孔２１は、シャワーヘッド２０の下部に配置される。シャワーヘッド２０は、フランジ部２２を有する。フランジ部２２は、シャワーヘッド２０の上部に配置される。フランジ部２２の外径寸法は、シャワーヘッド固定部材１５の開口部１６の内径寸法よりも大きい。シャワーヘッド２０は、フランジ部２２から下側へ延びる逆円錐台形状の側面２３を有する。側面２３は、上部より下部の外径寸法が小さい。シャワーヘッド２０の側面２３とシャワーヘッド固定部材１５の開口部１６とは、互いに密着するように嵌合する。シャワーヘッド２０の材料としては、例えば、アルミニウムなどの金属を用いることができる。

【0043】

高周波遮蔽板１７は、円板状をなしている。高周波遮蔽板１７は、シャワーヘッド２０と蓋材１９との間に配置されている。シャワーヘッド２０のフランジ部２２は、高周波遮蔽板１７の下面とシャワーヘッド固定部材１５の上面との間に挟まれている。高周波遮蔽板１７の材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック材料を用いることができる。

【0044】

ガス供給管２４は、蓋材１９を上下方向に貫通して設けられており、シャワーヘッド２０の上部中央に接続されている。ガス供給管２４を通して、原料ガスがシャワーヘッド２０に供給される。さらに原料ガスは、シャワーヘッド２０の複数の通気孔２１を通して、チャンバー１内の基板Ｓｂに供給される。ガス排出管２５は、チャンバー１内の下部に配置されている。チャンバー１内のガスは、ガス排出管２５を通して、チャンバー１の外部へ排出される。

【0045】

基板支持装置３０は、基板Ｓｂが載置されるサセプタ３１と、サセプタ３１に接続され、上下方向に延びるサセプタ３１の中心軸Ｃ回りにサセプタ３１を回転させる移動機構３２と、を備える。移動機構３２は、さらに、中心軸Ｃと垂直な仮想の水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向にサセプタ３１を移動させる。本実施形態ではプラズマＣＶＤ装置１００に、チャンバー１、サセプタ３１及び移動機構３２の組Ｓが、複数設けられる。図２に示す例では、組Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）が２つ設けられている。ただしこれに限らず、組Ｓは３つ以上（例えば４つ）設けられていてもよい。

【0046】

サセプタ３１は、チャンバー１の内部に配置される。サセプタ３１は、中心軸Ｃを中心とする円板状をなしている。基板Ｓｂは、サセプタ３１の上面に配置される。サセプタ３１は、成膜時においてヒータとして機能するよう、内部に発熱体を備えていてもよい。サセプタ３１は、高熱伝導性材料により形成されている。サセプタ３１は、例えば、アルミニウムなどの金属材料で形成されており、具体的には、窒化アルミニウム製等である。

【0047】

図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、移動機構３２は、支柱３３と、外歯車３４と、内歯車３５と、を有する。支柱３３は、サセプタ３１の下側に配置され、サセプタ３１を支持する。支柱３３は、上下方向に延びる円柱状をなしている。支柱３３の上端部は、サセプタ３１の下部中央に接続されている。支柱３３は、チャンバー本体１１の底壁に開口する貫通孔１８に挿入されている。支柱３３は、貫通孔１８を通して、チャンバー１の内部と外部とにわたって延びている。

【0048】

外歯車３４及び内歯車３５は、チャンバー１の下側に配置されている。すなわち、外歯車３４及び内歯車３５は、チャンバー１の外部に配置される。外歯車３４は、歯車中心軸Ａ１を中心とする円環板状をなしている。外歯車３４は、その内周に配置される複数の歯３４ａを有する。複数の歯３４ａは、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りの周方向において、等ピッチで並んで配置される。図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、歯３４ａが、外歯車３４の内周に１２個設けられている。

【0049】

内歯車３５は、歯車中心軸Ａ２を中心とする円板状をなしている。図３（ａ）、（ｂ）に示すように上下方向から見て、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２は、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１からずれた位置に配置されている。すなわち、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２と外歯車３４の歯車中心軸Ａ１とは、互いに偏芯して配置されている。

【0050】

支柱３３の下端部が、内歯車３５の上部中央に接続されている。内歯車３５は、支柱３３を介してサセプタ３１に接続されている。内歯車３５、支柱３３及びサセプタ３１は、互いに固定されている。内歯車３５の歯車中心軸Ａ２と、サセプタ３１の中心軸Ｃとは、互いに同軸に配置されている。

【0051】

内歯車３５は、その外周に配置される複数の歯３５ａを有する。複数の歯３５ａは、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りの周方向において、等ピッチで並んで配置される。内歯車３５の歯数（歯３５ａの数）は、外歯車３４の歯数（歯３４ａの数）よりも少ない。具体的に、本実施形態では内歯車３５の歯数が、外歯車３４の歯数よりも１つ少ない。図３（ａ）、（ｂ）に示す例では、歯３５ａが、内歯車３５の外周に１１個設けられている。

【0052】

本実施形態では、外歯車３４が、昇降機構４０に固定されており、回転しない。内歯車３５は、ギア機構５０の後述する出力軸５２に連結されており、外歯車３４と噛み合った状態で回転する。すなわち、内歯車３５は、外歯車３４と噛み合った状態を維持しつつ、外歯車３４の内周に沿って周方向に回転移動する。

【0053】

具体的に、図３（ａ）に示す状態では、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２が、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１よりも前側（－Ｙ側）に位置している。この状態から、内歯車３５が外歯車３４の内周に沿って回転移動していくと、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２は、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りに回転しつつ、図３（ｂ）に示すように、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１よりも後側（＋Ｙ側）へと移動する。内歯車３５は、さらに外歯車３４の内周に沿って回転移動していき、図３（ａ）に示す状態とされる。

【0054】

このようにして、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２は、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りに公転する。また、内歯車３５が外歯車３４の内周に沿って一周回転移動したとき、内歯車３５は、外歯車３４の歯数と内歯車３５の歯数との差分に応じて、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りに自転する。本実施形態では内歯車３５が、外歯車３４の内周に沿って一周公転したときに、歯数１つ分自転する。

【0055】

内歯車３５が外歯車３４に対して公転しつつ自転することで、内歯車３５に接続されるサセプタ３１も、チャンバー１内で公転しつつ自転する。詳しくは、図３（ａ）から図３（ｂ）へと、内歯車３５及びサセプタ３１が歯車中心軸Ａ１を中心として１８０°公転したときに、サセプタ３１は距離Ｄだけ前後方向（Ｙ軸方向）へ移動する。また特に図示しないが、図３（ａ）、（ｂ）とは内歯車３５及びサセプタ３１の歯車中心軸Ａ１回りの位相（回転角度）が９０°ずれた状態では、内歯車３５及びサセプタ３１が歯車中心軸Ａ１を中心として１８０°公転したときに、サセプタ３１は距離Ｄだけ左右方向（Ｘ軸方向）へ移動する。

【0056】

具体的に、サセプタ３１上の任意の点は、水平面（Ｘ－Ｙ面）の面内でトロコイド曲線状の移動軌跡を描く。このようにサセプタ３１は、水平面が広がる方向に移動可能とされている。

【0057】

また、図２に示すように、チャンバー本体１１の底壁と外歯車３４との間は、上下方向に伸縮可能なシール部材２６により気密にシールされている。外歯車３４のうち歯３４ａよりも上側に位置する部分と、内歯車３５のうち歯３５ａよりも上側に位置する部分との間は、水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向に伸縮可能なシール部材２７により気密にシールされている。内歯車３５と支柱３３との間は、Ｏリング等のシール部材２８により気密にシールされている。

【0058】

駆動源６５は、例えばモータである。駆動源６５は、昇降機構４０を駆動する。昇降機構４０は、駆動源６５に駆動されることにより、移動機構３２を介してサセプタ３１を上下方向に移動させる。詳しくは、基板Ｓｂをチャンバー１に搬入しまたは搬出する際、昇降機構４０は、サセプタ３１を下降端位置まで下降させる。また、基板Ｓｂに対してＣＶＤ法により成膜処理を行う際、昇降機構４０は、サセプタ３１を図１に示す上昇端位置まで上昇させる。

【0059】

成膜時には、シャワーヘッド２０の通気孔２１から、原料ガスが基板Ｓｂに向けて放出されるとともに、シャワーヘッド２０とサセプタ３１の上面（基板載置面）との間に高周波（ＲＦ）の電圧が印加され、原料ガスがプラズマ状態とされる。これにより、活性な励起分子、ラジカル、イオンが生成し、化学反応が促進され、基板Ｓｂの表面に薄膜が成膜される。

【0060】

図２に示すように、駆動源６５は、さらに、内歯車３５を回転駆動する。ギア機構５０は、駆動源６５の回転駆動力を内歯車３５に伝達する。ギア機構５０は、駆動源６５の回転駆動力が入力される入力軸５１と、入力軸５１に入力された回転駆動力が分岐して出力される複数の出力軸５２と、を有する。本実施形態では出力軸５２（５２Ａ，５２Ｂ）が、２つ設けられている。各組Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の移動機構３２の内歯車３５と、各出力軸５２（５２Ａ，５２Ｂ）とが、連結されている。

【0061】

出力軸５２は、横軸部５３と、縦軸部５４と、を有する。横軸部５３は、上下方向と直交する方向に延びる。図示の例では横軸部５３が、Ｘ軸方向に延びている。図５及び図６に示すように、横軸部５３は、ロック機構７０に係止される係止部５３ａを有する。係止部５３ａは、横軸部５３の中心軸と垂直な断面が非円形状をなしており、本実施形態では四角形柱状等の多角形柱状とされている。なお図２においては、係止部５３ａ及びロック機構７０の図示を省略している。

【0062】

図２に示すように、縦軸部５４は、上下方向に延びる。縦軸部５４と横軸部５３とは、互いに噛み合う一対のかさ歯車６２，６３を介して、連結されている。縦軸部５４の中心軸と、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２とは、互いに平行であり、かつ偏芯して配置されている。縦軸部５４の中心軸は、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１と同軸に配置されている。

【0063】

連結部材６０は、内歯車３５と出力軸５２とを繋ぐ。具体的に、連結部材６０は、互いに偏芯して配置される内歯車３５と縦軸部５４とを連結する。連結部材６０は、例えば、図４（ａ）に示すユニバーサルジョイント６０Ａや、図４（ｂ）に示すボールジョイント６０Ｂ等により構成される。連結部材６０と内歯車３５とは、図示しないベアリング等を介して連結されている。

【0064】

図５に示すように、ギア機構５０は、さらに、入力ギア５５と、リングギア５６と、ギアハウジング５７と、ピニオンシャフト５８と、ピニオンギア５９と、サイドギア６１と、を有する。

【0065】

入力ギア５５は、入力軸５１に設けられる。リングギア５６は、入力ギア５５に噛み合う。リングギア５６の歯数は、入力ギア５５の歯数よりも多い。ギアハウジング５７は、リングギア５６に固定される。ピニオンシャフト５８は、ギアハウジング５７に支持されている。ピニオンシャフト５８は、リングギア５６の中心軸と直交する方向（リングギア５６の径方向）に延びている。

【0066】

ピニオンギア５９は、ピニオンシャフト５８に一対設けられている。一対のピニオンギア５９は、リングギア５６の径方向において、互いに間隔をあけて配置されている。各ピニオンギア５９は、ピニオンシャフト５８に回転自在に支持されている。

【0067】

サイドギア６１は、出力軸５２Ａ，５２Ｂに一対設けられている。各サイドギア６１は、各出力軸５２Ａ，５２Ｂの横軸部５３に固定されている。一対のサイドギア６１は、一対のピニオンギア５９に噛み合う。ピニオンギア５９の歯数とサイドギア６１の歯数とは、互いに同じである。一対の出力軸５２Ａ，５２Ｂの各横軸部５３は、リングギア５６の中心軸と同軸に配置されている。

【0068】

このギア機構５０では、駆動源６５から入力軸５１に回転駆動力が入力されると、この回転駆動力が、入力ギア５５及びリングギア５６を介して、リングギア５６の中心軸回りの回転駆動力へと変換される。リングギア５６がその中心軸回りに回転駆動されることで、ギアハウジング５７、ピニオンシャフト５８及び一対のピニオンギア５９が、リングギア５６の中心軸回りに回転する。

【0069】

一対のピニオンギア５９がリングギア５６の中心軸回りに回転（公転）すると、一対のピニオンギア５９に噛み合う一対のサイドギア６１が、リングギア５６の中心軸回りに回転する。これにより、各サイドギア６１が固定される各出力軸５２Ａ，５２Ｂが、リングギア５６の中心軸回りに回転駆動される。このようにして、入力軸５１に入力された回転駆動力は、複数（一対）の出力軸５２に分岐して出力される。出力軸５２の回転数は、入力ギア５５とリングギア５６のギア比によって決まる。本実施形態のように、リングギア５６の歯数を入力ギア５５の歯数よりも多くすることで、出力軸５２の回転数を小さく抑えることができる。

【0070】

図６に示すように、ロック機構７０は、出力軸５２の係止部５３ａに係止可能とされている。図示を一部省略しているが、本実施形態ではロック機構７０が、一対の出力軸５２Ａ，５２Ｂの各係止部５３ａに対向して一対設けられている。各ロック機構７０は、各係止部５３ａに対して進退可能に構成されている。ロック機構７０は、複数の出力軸５２Ａ，５２Ｂのうち、所定の出力軸５２Ａまたは５２Ｂの回転を規制する。なお、ロック機構７０は、１つのみ設けられていてもよい。

【0071】

図６に示す例では、ロック機構７０が、出力軸５２Ｂの係止部５３ａに係止されている。これにより、出力軸５２Ｂの中心軸回りの回転が規制され、出力軸５２Ｂに連結される組Ｓ２の内歯車３５の回転が規制されることで、組Ｓ２のサセプタ３１の中心軸Ｃ回りの回転及び水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向への移動が規制される（図２を参照）。ロック機構７０を用いることで、サセプタ３１は、水平面が広がる方向の移動範囲の任意の位置で停止可能とされている。

【0072】

また、図６において、ロック機構７０により出力軸５２Ｂの回転が停止されると、出力軸５２Ｂに設けられるサイドギア６１の回転も停止する。これにより、このサイドギア６１に噛み合う一対のピニオンギア５９が、リングギア５６の中心軸回りに回転（公転）しつつ、ピニオンシャフト５８の中心軸回りに回転（自転）して、出力軸５２Ａに設けられるサイドギア６１とともに出力軸５２Ａの回転数が高められる。具体的に、ロック機構７０が係止部５３ａに係止されていない状態と比べて、ロック機構７０が係止部５３ａに係止された状態では、出力軸５２Ａの回転数は２倍となる。

【0073】

以上説明した本実施形態の基板支持装置３０及びプラズマＣＶＤ装置１００によれば、サセプタ３１に接続される移動機構３２が、サセプタ３１を中心軸Ｃ回りに回転（自転）させ、かつ、サセプタ３１を中心軸Ｃと垂直な仮想の水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向に移動させる。このため、チャンバー１内の基板Ｓｂの各位置において、プラズマ密度、ポンピング効率、ガス拡散などの分布にバラつきが生じた場合でも、基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性を均一化することができる。特に、プラズマ密度、ポンピング効率、ガス拡散などの分布のピークが基板Ｓｂの中心部付近にあるような場合（つまり正規分布をとる場合）であっても、膜特性を基板（ウェハ）径方向において均一化することが可能である。

【0074】

また本実施形態において、サセプタ３１は、水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向の移動範囲の任意の位置で停止可能である。
例えば、基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性を均一化する上で、サセプタ３１を水平面（Ｘ－Ｙ面）の面内の任意の位置で留まらせることが好ましい場合などには、サセプタ３１の移動を停止させることができる。サセプタ３１の移動と停止とを適宜組み合わせることも可能である。基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性をより均一化することができる。

【0075】

また本実施形態では、移動機構３２が、外歯車３４と、外歯車３４に噛み合った状態で回転し、サセプタ３１に接続される内歯車３５と、を有しており、内歯車３５の歯数が、外歯車３４の歯数よりも少ない。
この場合、外歯車３４に対して内歯車３５が回転し、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２が、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りに一回転（公転）したときに、内歯車３５は、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りに、各歯３４ａ，３５ａの歯数の差分（本実施形態では歯数１つ分）だけ回転（自転）する。すなわち、内歯車３５は、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りに公転しつつ、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りに自転する。これにともない、内歯車３５に接続されるサセプタ３１も、チャンバー１内で公転しつつ自転する。したがって、サセプタ３１を水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向に安定して移動させることが可能になり、基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性を基板Ｓｂの各位置でバラつき少なく均等にすることができる。

【0076】

また本実施形態では、外歯車３４及び内歯車３５が、チャンバー１の外部に配置されている。
この場合、例えば、外歯車３４と内歯車３５との噛み合いによって金属屑等が発生するなどしても、これによりチャンバー１内にコンタミネーションが生じるような不具合が防止される。

【0077】

また本実施形態において、駆動源６５は、昇降機構４０を駆動する。これにより昇降機構４０は、チャンバー１に基板Ｓｂを搬入及び搬出する際に、サセプタ３１を昇降させる。本実施形態ではこの駆動源６５を用いて、さらに内歯車３５を回転駆動している。内歯車３５を回転駆動するために、例えば新たなモータ等を設ける必要はなく、設備費用を削減できる。

【0078】

また本実施形態では、駆動源６５の回転駆動力を内歯車３５に伝達するギア機構５０が備えられている。ギア機構５０は、回転駆動力が入力される入力軸５１と、入力軸５１に入力された回転駆動力が分岐して出力される複数の出力軸５２（５２Ａ，５２Ｂ）と、を有する。サセプタ３１及び移動機構３２の組Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）は、複数設けられており、各組Ｓ１，Ｓ２の移動機構３２の内歯車３５と、各出力軸５２Ａ，５２Ｂとが、連結されている。
この場合、駆動源６５の回転駆動力をギア機構５０によって分岐し、分岐した回転駆動力を、複数の出力軸５２（５２Ａ，５２Ｂ）から複数の移動機構３２及びサセプタ３１の組Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）へ伝達することができる。１つの駆動源６５により、複数のサセプタ３１を回転及び移動させることが可能となる。複数のサセプタ３１に支持される各基板Ｓｂに対して、膜特性が均一化された薄膜をそれぞれ成膜することができる。

【0079】

また本実施形態では、内歯車３５が、外歯車３４の歯車中心軸Ａ１回りに公転しつつ内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りに自転する。内歯車３５が公転するため、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２と、出力軸５２の縦軸部５４の中心軸（歯車中心軸Ａ１に相当）とは、互いに偏芯して配置される。このように互いの中心軸がずれて配置される内歯車３５と縦軸部５４とを、例えばユニバーサルジョイント６０Ａやボールジョイント６０Ｂ等の連結部材６０により連結することで、出力軸５２の回転駆動力を内歯車３５へ安定して伝達することができる。

【0080】

また、本実施形態のギア機構５０は、いわゆる差動装置（ディファレンシャルギア）の構造を備えている。このギア機構５０を用いることで、駆動源６５から入力軸５１に入力された回転駆動力を、一対の出力軸５２Ａ，５２Ｂに安定して出力することができる。

【0081】

また本実施形態では、複数の出力軸５２のうち、所定の出力軸５２の回転を規制するロック機構７０が備えられる。
この場合、ロック機構７０により所定の出力軸５２の回転を規制することで、この出力軸５２に移動機構３２を介して接続されるサセプタ３１を、水平面（Ｘ－Ｙ面）の面内の任意の位置で停止させることができる。サセプタ３１を所望の位置で停止させたり、移動と停止とを組み合わせたりすることにより、基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性をより均一化することが可能になる。

【0082】

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

【0083】

前述の実施形態では、プラズマＣＶＤ装置１００に、チャンバー１、サセプタ３１及び移動機構３２の組Ｓが２つ設けられる例を挙げたが、これに限らない。組Ｓは、例えば４つ設けられていてもよい。この場合、駆動源６５の回転駆動力を図示しないＴアングル等で２つに分岐し、分岐した回転駆動力を一対のギア機構５０に入力して、各ギア機構５０から複数（一対）の出力軸５２Ａ，５２Ｂへ回転駆動力が出力される。これにより、１つの駆動源６５によって４つのチャンバー１の各サセプタ３１を、それぞれ、中心軸Ｃ回りに回転させつつ水平面（Ｘ－Ｙ面）が広がる方向に移動させることができる。

【0084】

また、外歯車３４の歯３４ａの数及び内歯車３５の歯３５ａの数は、前述の実施形態で説明した数量に限定されない。また、内歯車３５の歯数が、外歯車３４の歯数よりも２つ以上少なくてもよい。

【0085】

また、例えば、駆動源６５であるモータの回転方向を正転または逆転とすることで、内歯車３５が自転する回転方向を、正転または逆転とすることができる。内歯車３５は、内歯車３５の歯車中心軸Ａ２回りの回転方向が、歯車中心軸Ａ２を中心とする１８０°以下の角度範囲で正転と逆転とを繰り返すこととしてもよい。内歯車３５の自転の回転方向を１８０°以下の角度範囲で交互に反転させることにより、基板Ｓｂに成膜される薄膜の膜特性を、基板Ｓｂの各位置においてよりバラつき少なく均等にすることができる。

【0086】

前述の実施形態では、本発明に係る成膜処理装置についてプラズマＣＶＤ装置１００を例に挙げて説明したが、成膜処理装置はプラズマＣＶＤ装置１００に限定されるものではない。基板処理装置は、例えば、サーマルＣＶＤ装置、プラズマＡＬＤ装置、サーマルＡＬＤ装置等であってもよい。

【0087】

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態及び変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明の基板支持装置及び基板処理装置によれば、基板に成膜される薄膜の膜特性を安定して均一化することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0089】

１…チャンバー
３０…基板支持装置
３１…サセプタ
３２…移動機構
３４…外歯車
３４ａ…歯
３５…内歯車
３５ａ…歯
４０…昇降機構
５０…ギア機構
５１…入力軸
５２（５２Ａ，５２Ｂ）…出力軸
５４…縦軸部
５５…入力ギア
５６…リングギア
５７…ギアハウジング
５８…ピニオンシャフト
５９…ピニオンギア
６０（６０Ａ，６０Ｂ）…連結部材
６１…サイドギア
６５…駆動源
７０…ロック機構
１００…プラズマＣＶＤ装置（基板処理装置）
Ａ１…外歯車の歯車中心軸
Ａ２…内歯車の歯車中心軸
Ｃ…サセプタの中心軸
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）…組
Ｓｂ 基板
Ｗ…ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】