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(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】P2024008009
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】半導体処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240112BHJP
C30B 29/06 20060101ALI20240112BHJP
C30B 33/02 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
C30B29/06 504D
C30B33/02
【審査請求】有
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022109484
(22)【出願日】2022-07-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-11-29
(71)【出願人】
【識別番号】522273366
【氏名又は名称】日本ＷＳＴ合同会社
(74)【代理人】
【識別番号】100197642
【弁理士】
【氏名又は名称】南瀬 透
(74)【代理人】
【識別番号】100099508
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 久
(74)【代理人】
【識別番号】100096105
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 広
(74)【代理人】
【識別番号】100219483
【弁理士】
【氏名又は名称】宇野 智也
(72)【発明者】
【氏名】和田 優一
(72)【発明者】
【氏名】吉村 俊秋
【テーマコード（参考）】
4G077
5F131
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077BA04
4G077FE11
4G077FK07
4G077FK08
5F131AA02
5F131BA22
5F131CA06
5F131EB43
5F131EB81
(57)【要約】
【課題】シリコン基板の加熱中に、シリコン基板と当該シリコン基板の支持体との間の接触に起因して生じるシリコン基板のシリコン結晶中の歪み（スリップ現象）を防止する。
【解決手段】ブロック（１２１）に形成された円柱形状の凹部（１２２）の内部に空気の渦流（１２４）を発生させる。シリコン基板（１０１）はこの渦流（１２４）によってブロック（１２１）の上方に浮上した状態に維持され、その間にシリコン基板（１０１）は加熱される。シリコン基板（１０１）は非接触の状態で加熱されるため、スリップ現象の発生を防止することができる。
【選択図】図１
【解決手段】ブロック（１２１）に形成された円柱形状の凹部（１２２）の内部に空気の渦流（１２４）を発生させる。シリコン基板（１０１）はこの渦流（１２４）によってブロック（１２１）の上方に浮上した状態に維持され、その間にシリコン基板（１０１）は加熱される。シリコン基板（１０１）は非接触の状態で加熱されるため、スリップ現象の発生を防止することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバーと、
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる少なくとも一つの渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記渦流発生装置が発生させた前記渦流によって前記シリコン基板は浮上した状態に維持され、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる少なくとも一つの渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記渦流発生装置が発生させた前記渦流によって前記シリコン基板は浮上した状態に維持され、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
【請求項2】
チャンバーと、
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、
偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、
前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、
偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、
前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
【請求項3】
前記気体通路の傾斜角は３０度以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体処理装置。
【請求項4】
前記気体通路の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることを特徴とする請求項２に記載の半導体処理装置。
【請求項5】
前記気体通路の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の半導体処理装置。
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の半導体処理装置。
【請求項6】
複数個の前記渦流発生装置を備えており、
前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項7】
複数個の前記渦流発生装置を備えており、
前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項8】
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項9】
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項10】
チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、
前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、
前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、
を備える半導体処理方法。
前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、
前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、
を備える半導体処理方法。
【請求項11】
前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、
前記第四の過程は、
水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、
前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体処理方法。
前記第四の過程は、
水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、
前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体処理方法。
【請求項12】
前記傾斜した方向の傾斜角は３０度以下であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体処理方法。
【請求項13】
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることを特徴とする請求項１１に記載の半導体処理方法。
【請求項14】
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項１１に記載の半導体処理方法。
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項１１に記載の半導体処理方法。
【請求項15】
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、
前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の半導体処理方法。
前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【請求項16】
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、
前記複数個の気体の渦流のうちの一つの渦流は前記シリコン基板の中心に、他の渦流は前記シリコン基板の外周にそれぞれ位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の半導体処理方法。
前記複数個の気体の渦流のうちの一つの渦流は前記シリコン基板の中心に、他の渦流は前記シリコン基板の外周にそれぞれ位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【請求項17】
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることを特徴とする請求項１５に記載の半導体処理方法。
【請求項18】
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第五の過程を備えることを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体処理装置及び半導体処理方法、特に、半導体基板を加熱処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工程の一つの工程として、シリコン基板を摂氏１２００度以下の高温環境下で加熱し、シリコン基板内の不純物の酸化拡散を実施する工程がある。
シリコン基板の加熱処理としては、一度に多数枚（２５乃至２００枚程度）を処理するバッチ熱処理と、少数枚（１乃至４枚程度）を処理する枚葉処理とがあり、枚葉処理においては、ハロゲンランプを用いてシリコン基板を急速に加熱する急速加熱処理装置（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が一般的に使用される。
このような急速加熱処理装置の一例として特許文献１（特表２０１５ー５３６０４８号公報）に記載されたものがある。
図１３は特許文献１に記載された急速加熱処理装置が配置されている急速加熱処理チャンバー１０の縦断面図である。
シリコン基板１２はポート１３を通って熱処理チャンバー１０の内部の処理区域１８に導入されている。
シリコン基板の加熱処理としては、一度に多数枚（２５乃至２００枚程度）を処理するバッチ熱処理と、少数枚（１乃至４枚程度）を処理する枚葉処理とがあり、枚葉処理においては、ハロゲンランプを用いてシリコン基板を急速に加熱する急速加熱処理装置（ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が一般的に使用される。
このような急速加熱処理装置の一例として特許文献１（特表２０１５ー５３６０４８号公報）に記載されたものがある。
図１３は特許文献１に記載された急速加熱処理装置が配置されている急速加熱処理チャンバー１０の縦断面図である。
シリコン基板１２はポート１３を通って熱処理チャンバー１０の内部の処理区域１８に導入されている。
【0003】
熱処理チャンバー１０の内部には環状の支持リング１４が配置されており、シリコン基板１２は支持リング１４上に載置されている。具体的には、支持リング１４には熱処理チャンバー１０の内側に向かって延びるエッジリップ１５が形成されており、シリコン基板１２はエッジリップ１５上に載置されている。
シリコン基板１２の上方には、アレイ状に配置された複数個のハロゲンランプ２６からなる放射加熱装置２４が配置されている。
シリコン基板１２の下方には、シリコン基板１２と平行にリフレクター２８が配置されている。リフレクター２８はシリコン基板１２より大きなサイズを有しており、シリコン基板１２から放出された熱放射をシリコン基板１２に向かって反射させる機能を有している。
シリコン基板１２の上方には、アレイ状に配置された複数個のハロゲンランプ２６からなる放射加熱装置２４が配置されている。
シリコン基板１２の下方には、シリコン基板１２と平行にリフレクター２８が配置されている。リフレクター２８はシリコン基板１２より大きなサイズを有しており、シリコン基板１２から放出された熱放射をシリコン基板１２に向かって反射させる機能を有している。
【0004】
シリコン基板１２の下方には複数個のパイロメーター４０が配置されている。各パイロメーター４０は複数個のライトパイプ４２の各々を介してリフレクター２８に接続されている。各パイロメーター４０は処理区域１８の内部の温度を計測し、その計測結果に応じて、シリコン基板１２の温度が均一になるように各ハロゲンランプ２６の電圧が制御される。
支持リング１４は回転可能なフランジ３２上に支持されており、フランジ３２は中心線３４の回りに回転し、ひいては、支持リング１４上に載置されたシリコン基板１２も中心線３４の回りに回転する。
図１４は支持リング１４の一例を示す縦断面図である。
図１４に示すように、支持リング１４から熱処理チャンバー１０の内側に向かって延びるエッジリップ１５上には直方体形状の支持体３５が設けられている。図１５に示すように、３個の支持体３５がエッジリップ１５上に等円周角に配置されており、シリコン基板１２はこれら３個の支持体３５上に載置されている。
支持リング１４は回転可能なフランジ３２上に支持されており、フランジ３２は中心線３４の回りに回転し、ひいては、支持リング１４上に載置されたシリコン基板１２も中心線３４の回りに回転する。
図１４は支持リング１４の一例を示す縦断面図である。
図１４に示すように、支持リング１４から熱処理チャンバー１０の内側に向かって延びるエッジリップ１５上には直方体形状の支持体３５が設けられている。図１５に示すように、３個の支持体３５がエッジリップ１５上に等円周角に配置されており、シリコン基板１２はこれら３個の支持体３５上に載置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表２０１５ー５３６０４８号公報（特許第６２５８３３４号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、図１３乃至図１５に示した従来の急速加熱処理装置においては、シリコン基板１２は支持体３５上に載置されている。
一般的に、シリコン基板１２の熱膨張率と支持体３５の熱膨張率とは相互に等しいということはなく、相互に異なる。このため、急速加熱処理装置においてシリコン基板１２を急速に加熱すると、シリコン基板１２の熱膨張と支持体３５の熱膨張との間の差、さらには、双方の間の接触摩擦が原因となり、シリコン基板１２のシリコン結晶中に歪みが発生し（これは「スリップ現象」と呼ばれる）、シリコン基板１２のシリコン結晶中に欠陥が生じることとなる。
接触摩擦及び熱膨張差は物理的な現象であり、シリコン基板１２及び支持体３５の形状や表面粗さを変更しても解消することは不可能である。
本発明は以上のような従来の急速加熱処理装置における問題点に鑑みてなされたものであり、スリップ現象の発生を回避することが可能な半導体処理装置及び半導体処理方法を提供することを目的とする。
一般的に、シリコン基板１２の熱膨張率と支持体３５の熱膨張率とは相互に等しいということはなく、相互に異なる。このため、急速加熱処理装置においてシリコン基板１２を急速に加熱すると、シリコン基板１２の熱膨張と支持体３５の熱膨張との間の差、さらには、双方の間の接触摩擦が原因となり、シリコン基板１２のシリコン結晶中に歪みが発生し（これは「スリップ現象」と呼ばれる）、シリコン基板１２のシリコン結晶中に欠陥が生じることとなる。
接触摩擦及び熱膨張差は物理的な現象であり、シリコン基板１２及び支持体３５の形状や表面粗さを変更しても解消することは不可能である。
本発明は以上のような従来の急速加熱処理装置における問題点に鑑みてなされたものであり、スリップ現象の発生を回避することが可能な半導体処理装置及び半導体処理方法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】
この目的を達成するため、本発明は、チャンバーと、前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる少なくとも一つの渦流発生装置と、を備える半導体処理装置であって、前記渦流発生装置が発生させた前記渦流によって前記シリコン基板は浮上した状態に維持され、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置を提供する。
【0008】
本発明は、さらに、チャンバーと、前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、を備える半導体処理装置であって、前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置を提供する。
【0009】
前記気体通路の傾斜角は３０度以下であることが好ましい。
前記気体通路の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記気体通路の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
本発明に係る半導体処理装置は複数個の前記渦流発生装置を備えており、前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることが好ましい。
前記気体通路の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記気体通路の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
本発明に係る半導体処理装置は複数個の前記渦流発生装置を備えており、前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることが好ましい。
【0010】
本発明に係る半導体処理装置は複数個の前記渦流発生装置を備えており、前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることが好ましい。
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることが好ましい。
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることが好ましい。
本発明は、さらに、チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、を備える半導体処理方法を提供する。
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることが好ましい。
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることが好ましい。
本発明は、さらに、チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、を備える半導体処理方法を提供する。
【0011】
前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、前記第四の過程は、水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は３０度以下であることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は３０度以下であることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
【0012】
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることが好ましい。
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、前記複数個の気体の渦流のうちの一つの渦流は前記シリコン基板の中心に、他の渦流は前記シリコン基板の外周にそれぞれ位置的に対応するように形成されることが好ましい。
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることが好ましい。
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第五の過程を備えることが好ましい。
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、前記複数個の気体の渦流のうちの一つの渦流は前記シリコン基板の中心に、他の渦流は前記シリコン基板の外周にそれぞれ位置的に対応するように形成されることが好ましい。
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることが好ましい。
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第五の過程を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
従来の急速加熱処理装置においては、シリコン基板１２は支持体３５上に支持された状態で加熱されていたため、シリコン基板１２と支持体３５との間の熱膨張の差、さらには、双方の間の接触摩擦が原因となり、スリップ現象が発生していた。
これに対して、本発明に係る半導体処理装置及び半導体処理方法によれば、シリコン基板は気体（例えば、空気）のみを用いてチャンバー内において浮上した状態で維持される。すなわち、シリコン基板をいかなる支持部材（従来の急速加熱処理装置における支持体３５のような支持部材）とも非接触の状態において、シリコン基板を加熱することが可能である。従って、従来の急速加熱処理装置では回避することが不可能であったスリップ現象の発生を回避することが可能である。
これに対して、本発明に係る半導体処理装置及び半導体処理方法によれば、シリコン基板は気体（例えば、空気）のみを用いてチャンバー内において浮上した状態で維持される。すなわち、シリコン基板をいかなる支持部材（従来の急速加熱処理装置における支持体３５のような支持部材）とも非接触の状態において、シリコン基板を加熱することが可能である。従って、従来の急速加熱処理装置では回避することが不可能であったスリップ現象の発生を回避することが可能である。
【0014】
さらに、渦流を発生させることによって、渦の回転方向にシリコン基板を回転させることが可能である。このため、シリコン基板を回転させるための機械的な構造（従来の急速加熱処理装置における回転可能なフランジ３２のような機械的構造）は不要である。
さらに、渦流発生装置によって発生する渦流の向き及び渦流発生装置に供給する加圧気体の量を制御することによって、シリコン基板の回転方向及び回転速度を制御することが可能である。
また、偶数個の渦流発生装置の各々に水平面に対して上方に傾斜している気体通路を設け、任意の２個の気体通路がチャンバーの中心に対して対称に位置するように配置することにより、発生した渦流はシリコン基板を浮上させる浮力のみならず、シリコン基板の横方向（水平面内）の移動を規制する力をも発生させる。このため、シリコン基板がチャンバーから離れる方向に飛び去ることを防止することが可能である。
さらに、渦流発生装置によって発生する渦流の向き及び渦流発生装置に供給する加圧気体の量を制御することによって、シリコン基板の回転方向及び回転速度を制御することが可能である。
また、偶数個の渦流発生装置の各々に水平面に対して上方に傾斜している気体通路を設け、任意の２個の気体通路がチャンバーの中心に対して対称に位置するように配置することにより、発生した渦流はシリコン基板を浮上させる浮力のみならず、シリコン基板の横方向（水平面内）の移動を規制する力をも発生させる。このため、シリコン基板がチャンバーから離れる方向に飛び去ることを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第一の実施形態に係る半導体処理装置の概略的な縦断面図である。
【図3】本発明の第一の実施形態に係る半導体処理装置によってシリコン基板を加熱処理する工程を示すブロック図である。
【図4】本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置の部分的な平面図である。
【図5】本発明の第二の実施形態における第一浮上装置の平面図である。
【図6】本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置によってシリコン基板を加熱処理する工程を示すブロック図である。
【図7】本発明の第三の実施形態に係る半導体処理装置の概略的な縦断面図である。
【0016】
【図9】第三気体通路の傾斜角とシリコン基板の横方向（水平面内）の移動を規制する力との間の相関関係を示す概略的なグラフである。
【図13】従来の急速加熱処理装置が配置されている急速加熱処理チャンバーの縦断面図である。
【図14】従来の急速加熱処理装置における支持リングの一例を示す縦断面図である。
【図15】支持リングの配置例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る半導体処理装置１００の概略的な縦断面図である。
本実施形態に係る半導体処理装置１００は、チャンバー（図示せず）と、チャンバー内においてシリコン基板１０１を加熱する加熱装置１１０と、シリコン基板を浮上させる浮上装置１２０と、を備えている。
本実施形態に係る半導体処理装置１００は浮上装置１２０を備える点において図１３乃至図１５に示した従来の急速加熱処理装置と構造的に相違しており、この点以外の構造は基本的に従来の急速加熱処理装置と同一である。
図２は浮上装置１２０の横断面図、具体的には、図１のＡ－Ａ線における断面図である。
浮上装置１２０は円柱形状のブロック１２１を備えており、ブロック１２１にはブロック１２１と同心に円柱状の凹部１２２が形成されている。凹部１２２の深さはブロック１２１の高さより小さい。
図１は本発明の第一の実施形態に係る半導体処理装置１００の概略的な縦断面図である。
本実施形態に係る半導体処理装置１００は、チャンバー（図示せず）と、チャンバー内においてシリコン基板１０１を加熱する加熱装置１１０と、シリコン基板を浮上させる浮上装置１２０と、を備えている。
本実施形態に係る半導体処理装置１００は浮上装置１２０を備える点において図１３乃至図１５に示した従来の急速加熱処理装置と構造的に相違しており、この点以外の構造は基本的に従来の急速加熱処理装置と同一である。
図２は浮上装置１２０の横断面図、具体的には、図１のＡ－Ａ線における断面図である。
浮上装置１２０は円柱形状のブロック１２１を備えており、ブロック１２１にはブロック１２１と同心に円柱状の凹部１２２が形成されている。凹部１２２の深さはブロック１２１の高さより小さい。
【0018】
図１に示すように、ブロック１２１の外径はシリコン基板１０１の外径と等しいか、あるいは、シリコン基板１０１の外径より大きく設定されている。凹部１２２の直径はシリコン基板１０１の外径より小さく設定されている。
ブロック１２１の内部には水平方向に延びる直線状の気体通路１２３が形成されており、気体通路１２３はその一端（図１の左端）においてブロック１２１の外部に連通し、その他端（図１の右端）において凹部１２２の底面に連通している。図２に示すように、気体通路１２３は凹部１２２の接線に沿って直線状に延びている。
凹部１２２の内部にはブロック１２１の外部に配置されている加圧気体発生装置（図１には図示せず、後述する図４を参照）から気体通路１２３を介して加圧気体が送られる。図２に示すように、凹部１２２の内部に送られた加圧気体は凹部１２２の内壁に沿って旋回し、最終的に凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる。
ブロック１２１の内部には水平方向に延びる直線状の気体通路１２３が形成されており、気体通路１２３はその一端（図１の左端）においてブロック１２１の外部に連通し、その他端（図１の右端）において凹部１２２の底面に連通している。図２に示すように、気体通路１２３は凹部１２２の接線に沿って直線状に延びている。
凹部１２２の内部にはブロック１２１の外部に配置されている加圧気体発生装置（図１には図示せず、後述する図４を参照）から気体通路１２３を介して加圧気体が送られる。図２に示すように、凹部１２２の内部に送られた加圧気体は凹部１２２の内壁に沿って旋回し、最終的に凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる。
【0019】
図３は半導体処理装置１００によってシリコン基板１０１を加熱処理する工程を示すブロック図である。
最初に、ブロック１２１の外部から凹部１２２の内部に気体通路１２３を介して加圧気体を送り込む（ステップＳ３０１）。
凹部１２２の内部に送り込まれた加圧気体は凹部１２２の内壁に沿って旋回し、凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる（ステップＳ３０２）。
次いで、渦流１２４の上方にシリコン基板１０１を送り込む。あるいは、最初にシリコン基板１０１をブロック１２１上に載置しておき、その後に、凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる。
凹部１２２の内部に発生した渦流１２４によって、凹部１２２の中心部には陰圧が発生し、凹部１２２の外周部には陽圧が発生している。ブロック１２１の上方に位置しているシリコン基板１０１は、この陽圧の作用によって、ブロック１２１の上方において浮上する（ステップＳ３０３）。浮上量は、例えば、１００乃至２００ミクロンである。
最初に、ブロック１２１の外部から凹部１２２の内部に気体通路１２３を介して加圧気体を送り込む（ステップＳ３０１）。
凹部１２２の内部に送り込まれた加圧気体は凹部１２２の内壁に沿って旋回し、凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる（ステップＳ３０２）。
次いで、渦流１２４の上方にシリコン基板１０１を送り込む。あるいは、最初にシリコン基板１０１をブロック１２１上に載置しておき、その後に、凹部１２２の内部に渦流１２４を発生させる。
凹部１２２の内部に発生した渦流１２４によって、凹部１２２の中心部には陰圧が発生し、凹部１２２の外周部には陽圧が発生している。ブロック１２１の上方に位置しているシリコン基板１０１は、この陽圧の作用によって、ブロック１２１の上方において浮上する（ステップＳ３０３）。浮上量は、例えば、１００乃至２００ミクロンである。
【0020】
凹部１２２の内部に加圧気体を送り続けることにより、凹部１２２の内部には渦流１２４が持続的に発生し、従って、シリコン基板１０１を浮上させている状態を維持することができる。
また、渦流１２４は渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させる力を生成する。このため、シリコン基板１０１は渦流１２４が旋回する方向（図２においては、反時計回り）に回転する。
シリコン基板１０１が浮上している間に、加熱装置１１０によって、シリコン基板１０１は加熱される（ステップＳ３０４）。
シリコン基板１０１の加熱が終了したときには、凹部１２２の内部への加圧気体の供給が停止される（ステップＳ３０５）。
これにより、凹部１２２の内部の渦流１２４は消失し、シリコン基板１０１はブロック１２１上に降下する。この後、シリコン基板１０１がチャンバーから取り出される。
また、渦流１２４は渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させる力を生成する。このため、シリコン基板１０１は渦流１２４が旋回する方向（図２においては、反時計回り）に回転する。
シリコン基板１０１が浮上している間に、加熱装置１１０によって、シリコン基板１０１は加熱される（ステップＳ３０４）。
シリコン基板１０１の加熱が終了したときには、凹部１２２の内部への加圧気体の供給が停止される（ステップＳ３０５）。
これにより、凹部１２２の内部の渦流１２４は消失し、シリコン基板１０１はブロック１２１上に降下する。この後、シリコン基板１０１がチャンバーから取り出される。
【0021】
従来の急速加熱処理装置においては、シリコン基板１２は支持体３５上に支持された状態で加熱されていたため、シリコン基板１２と支持体３５との間の熱膨張の差、さらには、双方の間の接触摩擦が原因となり、スリップ現象が発生していた。
これに対して、本実施形態に係る半導体処理装置１００によれば、シリコン基板１０１は気体（例えば、空気）のみを用いてチャンバー内において浮上した状態で維持される。このため、シリコン基板１０１をいかなる支持部材（従来の急速加熱処理装置における支持体３５のような支持部材）とも接触させることなく、すなわち、他の物と非接触の状態において、シリコン基板１０１を加熱することが可能である。従って、従来の急速加熱処理装置では回避することが不可能であったスリップ現象の発生を回避することが可能である。
さらに、渦流１２４を発生させることによって、渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させることが可能である。このため、シリコン基板１０１を回転させるための機械的な構造（従来の急速加熱処理装置における回転可能なフランジ３２のような機械的構造）はもはや不要である。
これに対して、本実施形態に係る半導体処理装置１００によれば、シリコン基板１０１は気体（例えば、空気）のみを用いてチャンバー内において浮上した状態で維持される。このため、シリコン基板１０１をいかなる支持部材（従来の急速加熱処理装置における支持体３５のような支持部材）とも接触させることなく、すなわち、他の物と非接触の状態において、シリコン基板１０１を加熱することが可能である。従って、従来の急速加熱処理装置では回避することが不可能であったスリップ現象の発生を回避することが可能である。
さらに、渦流１２４を発生させることによって、渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させることが可能である。このため、シリコン基板１０１を回転させるための機械的な構造（従来の急速加熱処理装置における回転可能なフランジ３２のような機械的構造）はもはや不要である。
【0022】
（第二の実施形態）
図４は、本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置２００の部分的な平面図である。具体的には、シリコン基板１０１の上方から見たときの平面図である。
本実施形態に係る半導体処理装置２００は４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを備えている。４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々の構造は第一の実施形態における浮上装置１２０と同一であるが、大きさ（具体的には、ブロック１２１の外径）が異なる。４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々は第一の実施形態における浮上装置１２０よりも小さく設定されている。
４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々はシリコン基板１０１の外径より小さい直径の円の円周上に等間隔に（９０度の円周角で）配置されている。
図４は、本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置２００の部分的な平面図である。具体的には、シリコン基板１０１の上方から見たときの平面図である。
本実施形態に係る半導体処理装置２００は４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを備えている。４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々の構造は第一の実施形態における浮上装置１２０と同一であるが、大きさ（具体的には、ブロック１２１の外径）が異なる。４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々は第一の実施形態における浮上装置１２０よりも小さく設定されている。
４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々はシリコン基板１０１の外径より小さい直径の円の円周上に等間隔に（９０度の円周角で）配置されている。
【0023】
図５は第一浮上装置１３０Ａを上方から見たときの平面図である。他の第二乃至第四浮上装置１３０Ｂ－１３０Ｄの構造は第一浮上装置１３０Ａと同一である。
図５に示すように、第一浮上装置１３０Ａは、第一の実施形態における浮上装置１２０と同様に、ブロック１２１、凹部１２２及び気体通路１２３にそれぞれ対応するブロック１３１，凹部１３２及び気体通路１３３を備えている。
第一浮上装置１３０Ａは、さらに、気体通路１３３と平行に水平方向に延びる直線状の第二気体通路１３４を備えている。
第二気体通路１３４は、気体通路１３３と同様に、その一端（図５の下端）においてブロック１３１の外部に連通し、その他端（図５の上端）において凹部１３２の底面に連通している。第二気体通路１３４はブロック１３１の中心を通る水平線１３１Ａに関して気体通路１３３とは反対側に位置し、気体通路１３３と平行に延びている。すなわち、第二気体通路１３４は、水平線１３１Ａに関して、気体通路１３３と左右対称に位置している。
図５に示すように、第一浮上装置１３０Ａは、第一の実施形態における浮上装置１２０と同様に、ブロック１２１、凹部１２２及び気体通路１２３にそれぞれ対応するブロック１３１，凹部１３２及び気体通路１３３を備えている。
第一浮上装置１３０Ａは、さらに、気体通路１３３と平行に水平方向に延びる直線状の第二気体通路１３４を備えている。
第二気体通路１３４は、気体通路１３３と同様に、その一端（図５の下端）においてブロック１３１の外部に連通し、その他端（図５の上端）において凹部１３２の底面に連通している。第二気体通路１３４はブロック１３１の中心を通る水平線１３１Ａに関して気体通路１３３とは反対側に位置し、気体通路１３３と平行に延びている。すなわち、第二気体通路１３４は、水平線１３１Ａに関して、気体通路１３３と左右対称に位置している。
【0024】
気体通路１３３から凹部１３２の内部に加圧気体が送られると、反時計回りの渦流１３５Ａが生成され、第二気体通路１３４から凹部１３２の内部に加圧気体が送られると、時計回りの渦流１３５Ｂが生成される。
図４に示すように、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々の気体通路１３３及び第二気体通路１３４はそれぞれ加圧気体発生装置１４０に接続されている。加圧気体発生装置１４０は制御装置１５０に接続され、制御装置１５０には入力装置１６０が接続されている。
半導体処理装置２００のユーザーが入力装置１６０を介して制御装置１５０に動作指示を送ると、制御装置１５０はその動作指示に従って加圧気体発生装置１４０の動作を制御する。具体的には、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの何れに加圧気体を送るか（すなわち、第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの何れに渦流を生成させるか）、気体通路１３３と第二気体通路１３４の何れに加圧気体を送るか（すなわち、反時計回りの渦流１３５Ａと時計回りの渦流１３５Ｂの何れを生成させるか）、加圧気体の流量をどのようにするか、は全て制御装置１５０によって決定される。
図４に示すように、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々の気体通路１３３及び第二気体通路１３４はそれぞれ加圧気体発生装置１４０に接続されている。加圧気体発生装置１４０は制御装置１５０に接続され、制御装置１５０には入力装置１６０が接続されている。
半導体処理装置２００のユーザーが入力装置１６０を介して制御装置１５０に動作指示を送ると、制御装置１５０はその動作指示に従って加圧気体発生装置１４０の動作を制御する。具体的には、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの何れに加圧気体を送るか（すなわち、第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの何れに渦流を生成させるか）、気体通路１３３と第二気体通路１３４の何れに加圧気体を送るか（すなわち、反時計回りの渦流１３５Ａと時計回りの渦流１３５Ｂの何れを生成させるか）、加圧気体の流量をどのようにするか、は全て制御装置１５０によって決定される。
【0025】
図６は半導体処理装置２００によってシリコン基板１０１を加熱処理する工程を示すブロック図である。
最初に、シリコン基板１０１を回転（自転）させるか否かの決定が行われる（ステップＳ４０１）。
シリコン基板１０１を回転させないときには（ステップＳ４０１のＮＯ）、以下の制御が実施される。
前述のように、渦流は渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させる力を生成する。シリコン基板１０１を回転させる必要がないときには、４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄのうちの２個の浮上装置（例えば、１３０Ａ及び１３０Ｃ）には気体通路１３３を介して凹部１３２に加圧気体を送り込むことにより、反時計回りの渦流１３５Ａを発生させ、他の２個の浮上装置（例えば、１３０Ｂ及び１３０Ｄ）には第二気体通路１３４を介して凹部１３２に加圧気体を送り込むことにより、時計回りの渦流１３５Ｂを発生させる。これにより、渦流１３５Ａによる反時計回りの回転力と渦流１３５Ｂによる時計回りの回転力とが相殺され、シリコン基板１０１は回転しない（ステップＳ４０２）。
最初に、シリコン基板１０１を回転（自転）させるか否かの決定が行われる（ステップＳ４０１）。
シリコン基板１０１を回転させないときには（ステップＳ４０１のＮＯ）、以下の制御が実施される。
前述のように、渦流は渦の回転方向にシリコン基板１０１を回転させる力を生成する。シリコン基板１０１を回転させる必要がないときには、４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄのうちの２個の浮上装置（例えば、１３０Ａ及び１３０Ｃ）には気体通路１３３を介して凹部１３２に加圧気体を送り込むことにより、反時計回りの渦流１３５Ａを発生させ、他の２個の浮上装置（例えば、１３０Ｂ及び１３０Ｄ）には第二気体通路１３４を介して凹部１３２に加圧気体を送り込むことにより、時計回りの渦流１３５Ｂを発生させる。これにより、渦流１３５Ａによる反時計回りの回転力と渦流１３５Ｂによる時計回りの回転力とが相殺され、シリコン基板１０１は回転しない（ステップＳ４０２）。
【0026】
シリコン基板１０１を回転させるときには（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、以下の制御が実施される。
この場合には、一方向（例えば、時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数を反対方向（例えば、反時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数より多くする。
例えば、制御装置１５０は、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄのうちの３個または４個の浮上装置において、第二気体通路１３４を介して凹部１３２に加圧気体を送り込み、時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ｂを発生させる（ステップＳ４０３）。これにより、シリコン基板１０１を時計回りの方向に自転させることが可能である。
シリコン基板１０１を反時計回りの方向に回転させる場合には、制御装置１５０は、第二気体通路１３４に代えて気体通路１３３を介して凹部１３２に加圧気体を送り込み、反時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ａを発生させる（ステップＳ４０３）。これにより、シリコン基板１０１は反時計回りの方向に自転する。
この場合には、一方向（例えば、時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数を反対方向（例えば、反時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数より多くする。
例えば、制御装置１５０は、４個の第一乃至第四浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄのうちの３個または４個の浮上装置において、第二気体通路１３４を介して凹部１３２に加圧気体を送り込み、時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ｂを発生させる（ステップＳ４０３）。これにより、シリコン基板１０１を時計回りの方向に自転させることが可能である。
シリコン基板１０１を反時計回りの方向に回転させる場合には、制御装置１５０は、第二気体通路１３４に代えて気体通路１３３を介して凹部１３２に加圧気体を送り込み、反時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ａを発生させる（ステップＳ４０３）。これにより、シリコン基板１０１は反時計回りの方向に自転する。
【0027】
あるいは、加圧気体の流量を制御することによっても、シリコン基板１０１を時計回り及び反時計回りの何れかの方向に回転させることができる。
一方向（例えば、時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数と反対方向（例えば、反時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数とを同じに設定している場合には、一方における浮上装置に流す加圧気体の流量を他方における浮上装置に流す加圧気体の流量より大きく設定する。
例えば、反時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ａを発生させる浮上装置に供給する加圧気体の流量を１、時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ｂを発生させる浮上装置に供給する加圧気体の流量を２とすれば、シリコン基板１０１を時計回りの方向に自転させることができる。
一方向（例えば、時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数と反対方向（例えば、反時計回りの方向）に回転力を生成する渦流を発生させる浮上装置の数とを同じに設定している場合には、一方における浮上装置に流す加圧気体の流量を他方における浮上装置に流す加圧気体の流量より大きく設定する。
例えば、反時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ａを発生させる浮上装置に供給する加圧気体の流量を１、時計回りの方向に旋回する渦流１３５Ｂを発生させる浮上装置に供給する加圧気体の流量を２とすれば、シリコン基板１０１を時計回りの方向に自転させることができる。
【0028】
このような加圧気体の流量の制御は制御装置１５０によって実行される。
シリコン基板１０１の回転方向が決まると（ステップＳ４０１）、次には、シリコン基板１０１の回転速度の増減が決められる（ステップＳ４０４）。
シリコン基板１０１の回転速度を上げるか、あるいは、下げるかは４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各ブロック１３１内の渦流の強度を調整することにより制御される。シリコン基板１０１の回転速度を上げる場合には、各ブロック１３１に送られる加圧気体の流量を増大させることにより、渦流の強度を上げる制御が実施され、シリコン基板１０１の回転速度を下げる場合には、各ブロック１３１に送られる加圧気体の流量を減少させることにより、渦流の強度を下げる制御が実施される。
例えば、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃには第二気体通路１３４を介して加圧気体を送り込み、時計回りの渦流１３５Ｂを発生させ、第四浮上装置１３０Ｄには気体通路１３３を介して加圧気体を送り込み、反時計回りの渦流１３５Ａを発生させ、最終的には、シリコン基板１０１を時計回りの方向に回転させる場合を想定する。
シリコン基板１０１の回転方向が決まると（ステップＳ４０１）、次には、シリコン基板１０１の回転速度の増減が決められる（ステップＳ４０４）。
シリコン基板１０１の回転速度を上げるか、あるいは、下げるかは４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各ブロック１３１内の渦流の強度を調整することにより制御される。シリコン基板１０１の回転速度を上げる場合には、各ブロック１３１に送られる加圧気体の流量を増大させることにより、渦流の強度を上げる制御が実施され、シリコン基板１０１の回転速度を下げる場合には、各ブロック１３１に送られる加圧気体の流量を減少させることにより、渦流の強度を下げる制御が実施される。
例えば、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃには第二気体通路１３４を介して加圧気体を送り込み、時計回りの渦流１３５Ｂを発生させ、第四浮上装置１３０Ｄには気体通路１３３を介して加圧気体を送り込み、反時計回りの渦流１３５Ａを発生させ、最終的には、シリコン基板１０１を時計回りの方向に回転させる場合を想定する。
【0029】
シリコン基板１０１の回転速度を変更する必要がない場合には（ステップＳ４０４のＮＯ）、各浮上装置に送られる加圧気体の流量はそのままの値に維持される（ステップＳ４０５）。
これに対して、シリコン基板１０１の回転速度を上げる場合には（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃに送られる加圧気体の流量は増大される（ステップＳ４０６）。あるいは、シリコン基板１０１の回転速度を下げる場合には（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃに送られる加圧気体の流量は減少される（ステップＳ４０６）。
このように、４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々に供給する加圧気体の量を調整することによって、シリコン基板１０１の回転方向及び回転速度を制御することができる。
これに対して、シリコン基板１０１の回転速度を上げる場合には（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃに送られる加圧気体の流量は増大される（ステップＳ４０６）。あるいは、シリコン基板１０１の回転速度を下げる場合には（ステップＳ４０４のＹＥＳ）、第一乃至第三浮上装置１３０Ａ―１３０Ｃに送られる加圧気体の流量は減少される（ステップＳ４０６）。
このように、４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々に供給する加圧気体の量を調整することによって、シリコン基板１０１の回転方向及び回転速度を制御することができる。
【0030】
４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの各々の凹部１３２の内部に発生した渦流によって、シリコン基板１０１は４個の浮上装置１３０Ａ－１３０Ｄの上方において浮上する（ステップＳ４０７）。
シリコン基板１０１が浮上している間に、加熱装置１１０によって、シリコン基板１０１は加熱される（ステップＳ４０８）。
シリコン基板１０１の加熱が終了したときには、各凹部１３２の内部への加圧気体の供給が停止される（ステップＳ４０９）。
これにより、各凹部１３２の内部の渦流は消失し、シリコン基板１０１は４個のブロック１３１上に降下する。この後、シリコン基板１０１がチャンバーから取り出される。
本実施形態に係る半導体処理装置２００によれば、第一の実施形態に係る半導体処理装置１００による効果に加えて、シリコン基板１０１の回転方向及び回転速度を制御することができるという効果を得ることができる。
シリコン基板１０１が浮上している間に、加熱装置１１０によって、シリコン基板１０１は加熱される（ステップＳ４０８）。
シリコン基板１０１の加熱が終了したときには、各凹部１３２の内部への加圧気体の供給が停止される（ステップＳ４０９）。
これにより、各凹部１３２の内部の渦流は消失し、シリコン基板１０１は４個のブロック１３１上に降下する。この後、シリコン基板１０１がチャンバーから取り出される。
本実施形態に係る半導体処理装置２００によれば、第一の実施形態に係る半導体処理装置１００による効果に加えて、シリコン基板１０１の回転方向及び回転速度を制御することができるという効果を得ることができる。
【0031】
本実施形態に係る半導体処理装置２００は上記の構造に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
本実施形態に係る半導体処理装置２００は４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄを備えるものとして構成されているが、浮上装置の個数は４には限定されない。２以上の任意の数を選定することが可能である。
また、複数個の浮上装置の配置のパターンも本実施形態におけるパターンには限定されない。
例えば、本実施形態においては、シリコン基板１０１の外周に対応する位置に４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄが配置されているが、シリコン基板１０１の中心に対応する位置にもう１個の浮上装置を配置することも可能である。
本実施形態においては、４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄは一つの円の円周上に配置されているが、例えば、その円の内側に位置するもう一つの円の円周上にさらに複数個（例えば、４個）の浮上装置を配置することも可能である。
あるいは、アレイ状に複数個の浮上装置を配置することも可能である。
本実施形態における第二気体通路１３４は第一の実施形態におけるブロック１２１に形成することも可能である。
本実施形態に係る半導体処理装置２００は４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄを備えるものとして構成されているが、浮上装置の個数は４には限定されない。２以上の任意の数を選定することが可能である。
また、複数個の浮上装置の配置のパターンも本実施形態におけるパターンには限定されない。
例えば、本実施形態においては、シリコン基板１０１の外周に対応する位置に４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄが配置されているが、シリコン基板１０１の中心に対応する位置にもう１個の浮上装置を配置することも可能である。
本実施形態においては、４個の浮上装置１３０Ａ―１３０Ｄは一つの円の円周上に配置されているが、例えば、その円の内側に位置するもう一つの円の円周上にさらに複数個（例えば、４個）の浮上装置を配置することも可能である。
あるいは、アレイ状に複数個の浮上装置を配置することも可能である。
本実施形態における第二気体通路１３４は第一の実施形態におけるブロック１２１に形成することも可能である。
【0032】
（第三の実施形態）
図７は本発明の第三の実施形態に係る半導体処理装置３００の概略的な縦断面図、図８は図７のＢ－Ｂ線における断面図である。
図７と図１との比較からわかるように、本実施形態に係る半導体処理装置３００のブロック１２１は第一の実施形態における気体通路１２３に代えて、第三気体通路３１０を備えている。この点を除いて、本実施形態に係る半導体処理装置３００は第一の実施形態に係る半導体処理装置１００と同一の構造を有している。
図８に示すように、第三気体通路３１０は６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆからなる。６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆはブロック１２１の中心１２１Ａを中心とする円周上に均等に（すなわち、６０度の円周角で）形成されている。すなわち、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆのうちのいずれか２個の第三気体通路３１０はブロック１２１の中心１２１Ａの回りに対称に位置している。具体的には、第三気体通路３１０Ａと第三気体通路３１０Ｄ、第三気体通路３１０Ｂと第三気体通路３１０Ｅ，第三気体通路３１０Ｃと第三気体通路３１０Ｆはそれぞれブロック１２１の中心１２１Ａに対して相互に対称に位置している。
図７は本発明の第三の実施形態に係る半導体処理装置３００の概略的な縦断面図、図８は図７のＢ－Ｂ線における断面図である。
図７と図１との比較からわかるように、本実施形態に係る半導体処理装置３００のブロック１２１は第一の実施形態における気体通路１２３に代えて、第三気体通路３１０を備えている。この点を除いて、本実施形態に係る半導体処理装置３００は第一の実施形態に係る半導体処理装置１００と同一の構造を有している。
図８に示すように、第三気体通路３１０は６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆからなる。６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆはブロック１２１の中心１２１Ａを中心とする円周上に均等に（すなわち、６０度の円周角で）形成されている。すなわち、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆのうちのいずれか２個の第三気体通路３１０はブロック１２１の中心１２１Ａの回りに対称に位置している。具体的には、第三気体通路３１０Ａと第三気体通路３１０Ｄ、第三気体通路３１０Ｂと第三気体通路３１０Ｅ，第三気体通路３１０Ｃと第三気体通路３１０Ｆはそれぞれブロック１２１の中心１２１Ａに対して相互に対称に位置している。
【0033】
図７に示されているように、第三気体通路３１０（６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々）は水平面に対して上方に傾斜しており、その傾斜角Θは３０度以下に設定されている。
０＜Θ≦３０
上述のように、第一の実施形態に係る半導体処理装置１００は浮上装置１２０を介してシリコン基板１０１に対して浮力を与えることが可能であるが、この浮力はシリコン基板１０１に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）にのみ作用する。すなわち、シリコン基板１０１には水平方向（ＸＹ平面内）には何らの力も作用していない。このため、シリコン基板１０１に何らかの外力が作用すると、例えば、時計回りの方向の回動と反時計回りの方向の回動との間のバランスが失われ、何れか一方の回転の力が強くなると、シリコン基板１０１はその方向に回転を始め、自身の回転力に起因してシリコン基板１０１はブロック１２１から離れる方向に飛び去るおそれがある。
０＜Θ≦３０
上述のように、第一の実施形態に係る半導体処理装置１００は浮上装置１２０を介してシリコン基板１０１に対して浮力を与えることが可能であるが、この浮力はシリコン基板１０１に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）にのみ作用する。すなわち、シリコン基板１０１には水平方向（ＸＹ平面内）には何らの力も作用していない。このため、シリコン基板１０１に何らかの外力が作用すると、例えば、時計回りの方向の回動と反時計回りの方向の回動との間のバランスが失われ、何れか一方の回転の力が強くなると、シリコン基板１０１はその方向に回転を始め、自身の回転力に起因してシリコン基板１０１はブロック１２１から離れる方向に飛び去るおそれがある。
【0034】
本実施形態に係る半導体処理装置３００はこのような事態に対処するものである。
上述のように、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々は水平方向に対して傾斜している。図７に示すように、加圧気体が６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々を通過し、凹部１２２の内部に進入すると、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々に対応して、６個の渦流１２４が発生する（図７においては、第三気体通路３１０Ａに対応する渦流１２４Ａのみを図示している）。
第一の実施形態における渦流１２４は水平方向に延びる気体通路１２３を通過して形成されたものであるため、シリコン基板１０１を浮上させる浮力を発生させることはできるが、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることはできない（この点は後述する）。
上述のように、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々は水平方向に対して傾斜している。図７に示すように、加圧気体が６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々を通過し、凹部１２２の内部に進入すると、６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの各々に対応して、６個の渦流１２４が発生する（図７においては、第三気体通路３１０Ａに対応する渦流１２４Ａのみを図示している）。
第一の実施形態における渦流１２４は水平方向に延びる気体通路１２３を通過して形成されたものであるため、シリコン基板１０１を浮上させる浮力を発生させることはできるが、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることはできない（この点は後述する）。
【0035】
これに対して、本実施形態における渦流１２４は傾斜した第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆを通過して形成されたものであるため、Ｚ軸方向（鉛直方向）の速度成分とＸＹ軸方向（水平面内）の速度成分との双方を有している。このため、渦流１２４はシリコン基板１０１を浮上させる浮力のみならず、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力をも発生させる。
すなわち、６個の渦流１２４はブロック１２１の径方向における力を発生させる。６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆをブロック１２１の径方向（水平方向）において対称に配置することにより、径方向の力を均衡させ、シリコン基板１０１の中心の位置を保持する力、すなわち、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることができる。
このように、本実施形態に係る半導体処理装置３００によれば、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることにより、シリコン基板１０１がブロック１２１から離れる方向に飛び去ることを防止することが可能である。
すなわち、６個の渦流１２４はブロック１２１の径方向における力を発生させる。６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆをブロック１２１の径方向（水平方向）において対称に配置することにより、径方向の力を均衡させ、シリコン基板１０１の中心の位置を保持する力、すなわち、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることができる。
このように、本実施形態に係る半導体処理装置３００によれば、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力を発生させることにより、シリコン基板１０１がブロック１２１から離れる方向に飛び去ることを防止することが可能である。
【0036】
図９は第三気体通路３１０の傾斜角とシリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力との間の相関関係を示す概略的なグラフである。
図９に示すように、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力Ｆは第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの傾斜角を０度から大きくするほど大きくなり、１５度付近でピークに達する。傾斜角をさらに大きくすると、力Ｆは低下する。傾斜角が３０度を超えると、力Ｆはほぼ０になる。
このように、第三気体通路３１０の傾斜角は３０度以下とすることが好ましく、１５度とすることが最も好ましい。
さらに、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制するために最低限必要な最小必要力をＦａとすると、傾斜角が１５度のときには最小必要力Ｆａを超える力Ｆが発生し、さらに、傾斜角が１２度から１８度の範囲内にあるときでも最小必要力Ｆａを発生させることができる。
このように、第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの傾斜角は１５±３度（１２乃至１８度）が好ましく、１５度が最適である。
次いで、第三気体通路３１０の傾斜角の一般化した決定方法を説明する。
図９に示すように、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制する力Ｆは第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの傾斜角を０度から大きくするほど大きくなり、１５度付近でピークに達する。傾斜角をさらに大きくすると、力Ｆは低下する。傾斜角が３０度を超えると、力Ｆはほぼ０になる。
このように、第三気体通路３１０の傾斜角は３０度以下とすることが好ましく、１５度とすることが最も好ましい。
さらに、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の移動を規制するために最低限必要な最小必要力をＦａとすると、傾斜角が１５度のときには最小必要力Ｆａを超える力Ｆが発生し、さらに、傾斜角が１２度から１８度の範囲内にあるときでも最小必要力Ｆａを発生させることができる。
このように、第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆの傾斜角は１５±３度（１２乃至１８度）が好ましく、１５度が最適である。
次いで、第三気体通路３１０の傾斜角の一般化した決定方法を説明する。
【0037】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）は第三気体通路３１０の傾斜角と渦流により発生する力との相関関係を示す模式図である。
図１０（Ａ）に示す第三気体通路３１０Ｌは傾斜角Ｓ１、図１０（Ｂ）に示す第三気体通路３１０Ｍは傾斜角Ｓ２，図１０（Ｃ）に示す第三気体通路３１０Ｎは傾斜角０度（第一の実施形態における気体通路１２３と同様）を有しており、傾斜角Ｓ１は傾斜角Ｓ２より小さい。
Ｓ１＜Ｓ２
３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの高さ（鉛直方向における長さ）は同一である。
加圧気体が同一速度で３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過し、Ｙ軸方向の速度成分Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３及びＸ軸方向の速度成分Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３をそれぞれ有するものと想定する。
図１０（Ａ）に示す第三気体通路３１０Ｌは傾斜角Ｓ１、図１０（Ｂ）に示す第三気体通路３１０Ｍは傾斜角Ｓ２，図１０（Ｃ）に示す第三気体通路３１０Ｎは傾斜角０度（第一の実施形態における気体通路１２３と同様）を有しており、傾斜角Ｓ１は傾斜角Ｓ２より小さい。
Ｓ１＜Ｓ２
３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの高さ（鉛直方向における長さ）は同一である。
加圧気体が同一速度で３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過し、Ｙ軸方向の速度成分Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３及びＸ軸方向の速度成分Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３をそれぞれ有するものと想定する。
【0038】
第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍの高さは等しいのでＹ１＝Ｙ２である。第三気体通路３１０ＮにはＹ軸方向の速度成分は発生しないので、Ｙ３＝０である。第三気体通路３１０Ｌの傾斜角Ｓ１は第三気体通路３１０Ｍの傾斜角Ｓ２より小さいので、第三気体通路３１０ＬのＸ軸方向の速度成分Ｘ１は第三気体通路３１０ＮのＸ軸方向の速度成分Ｘ２より大きい。
Ｘ１＞Ｘ２
シリコン基板１０１の浮上量は各第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過する加圧気体の気体流の高さ、すなわち、第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの鉛直方向における高さに等しい。従って、３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過して発生する渦流によるシリコン基板１０１の浮上量は相互に等しい。
これに対して、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量（移動量）は第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎ内を通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分に比例する。Ｘ軸方向成分が大きいほどシリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量は大きくなり、Ｘ軸方向成分が小さいほどシリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量は小さくなる。
Ｘ１＞Ｘ２
シリコン基板１０１の浮上量は各第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過する加圧気体の気体流の高さ、すなわち、第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの鉛直方向における高さに等しい。従って、３個の第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過して発生する渦流によるシリコン基板１０１の浮上量は相互に等しい。
これに対して、シリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量（移動量）は第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎ内を通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分に比例する。Ｘ軸方向成分が大きいほどシリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量は大きくなり、Ｘ軸方向成分が小さいほどシリコン基板１０１の横方向（水平面内）の変位量は小さくなる。
【0039】
前述のように、第三気体通路３１０Ｌを通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分Ｘ１（図１０（Ａ））は第三気体通路３１０Ｍを通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分Ｘ２（図１０（Ｂ））よりも大きい。従って、第三気体通路３１０Ｍを通過して発生した渦流によって浮上しているシリコン基板１０１の横方向の変位量は第三気体通路３１０Ｌを通過して発生した渦流によって浮上しているシリコン基板１０１の横方向の変位量より大きくなる。第三気体通路３１０Ｎを通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分Ｘ３（図１０（Ｃ））は無限大であるので、シリコン基板１０１の横方向の変位量も無限大となる（すなわち、シリコン基板１０１には横方向の移動を規制する力は作用しない）。
【0040】
このように、第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの鉛直方向における高さが同一であれば、シリコン基板１０１の横方向の変位量は各第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎを通過する加圧気体の速度のＸ軸方向成分に比例する。このため、シリコン基板１０１の浮上量（第三気体通路３１０Ｌ、３１０Ｍ，３１０Ｎの鉛直方向における高さ）の値に対して、シリコン基板１０１の横方向の変位量（すなわち、加圧気体の速度のＸ軸方向成分）を最大許容値に等しく設定することによって、最適な範囲の傾斜角を求めることができる。
ここで、シリコン基板１０１の横方向の変位量の許容最大値を５００ミクロン（０．５ｍｍ）として、シリコン基板１０１の浮上量を０．５ｍｍから０．０５ｍｍまで変化させたときの傾斜角Θを計算した。
傾斜角Θは次の計算式（Ａ）によって求められる。
浮上量／横方向変位量＝ａｒｃｔａｎ Θ （Ａ）
ここで、シリコン基板１０１の横方向の変位量の許容最大値を５００ミクロン（０．５ｍｍ）として、シリコン基板１０１の浮上量を０．５ｍｍから０．０５ｍｍまで変化させたときの傾斜角Θを計算した。
傾斜角Θは次の計算式（Ａ）によって求められる。
浮上量／横方向変位量＝ａｒｃｔａｎ Θ （Ａ）
【0041】
計算結果を表１に示す。
前述のように、シリコン基板１０１の浮上量は１００乃至２００ミクロン（０．１乃至０．２ｍｍ）である。横方向の許容変位量を０．５ｍｍとした場合、シリコン基板１０１の浮上量１００乃至２００ミクロン（０．１乃至０．２ｍｍ）に対して、選択可能な傾斜角Θは２１．８０度乃至１１．３１度である。
【0042】
上記の例では、シリコン基板１０１の横方向の許容変位量を０．５ｍｍとしたが、横方向の許容変位量を増減することによって、最適な傾斜角の範囲は変化する。従って、シリコン基板１０１の浮上量及びシリコン基板１０１の横方向の許容変位量が決定されれば、上式（Ａ）に基づいて最適な傾斜角Θの範囲を求めることができる。
本実施形態に係る半導体処理装置３００においては、第三気体通路３１０の個数を６としているが、これは一例であって、第三気体通路３１０の個数は６に限定されるものではない。偶数であれば、第三気体通路３１０の個数として任意の数を選択することが可能である。上述のように、偶数個の第三気体通路３１０のうちの２個の第三気体通路３１０を一組としてその２個はブロック１２１の中心１２１Ａに関して対称の位置に設けられる。
本実施形態に係る半導体処理装置３００においては、第三気体通路３１０の個数を６としているが、これは一例であって、第三気体通路３１０の個数は６に限定されるものではない。偶数であれば、第三気体通路３１０の個数として任意の数を選択することが可能である。上述のように、偶数個の第三気体通路３１０のうちの２個の第三気体通路３１０を一組としてその２個はブロック１２１の中心１２１Ａに関して対称の位置に設けられる。
【0043】
図１１はブロック１２１に形成された第三気体通路３１０の一例である第三気体通路３１０Ａを示す図であり、図１１（Ａ）は第三気体通路３１０Ａを上方から見たときの平面図、図１１（Ｂ）は第三気体通路３１０Ａを水平方向から見たときの正面図である。図１２は第三気体通路３１０Ａの斜視図である。
図１１（Ｂ）に示すように、ブロック１２１（図１１及び図１２においては、ブロック１２１は第三気体通路３１０Ａの下方の部分のみを示す）には傾斜角１５度の第三気体通路３１０Ａが形成されている。図１１（Ａ）に示すように、第三気体通路３１０Ａは６個の第三気体通路３１０Ａ―１乃至３１０Ａ－６に分割して形成されている。
図１１（Ａ）及び図１２に示すように、ブロック１２１に形成された傾斜角１５度の空洞は６個のリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆにより６等分されており、相互に隣接するリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆの間に６個の第三気体通路３１０Ａ―１乃至３１０Ａ－６が形成されている。
第三の実施形態の６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆは、例えば、円柱形状（トンネル形状）として形成されるが、図１１及び図１２に示した第三気体通路３１０Ａのように、６個のリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆで分割した幅広の通路として形成することも可能である。
図１１（Ｂ）に示すように、ブロック１２１（図１１及び図１２においては、ブロック１２１は第三気体通路３１０Ａの下方の部分のみを示す）には傾斜角１５度の第三気体通路３１０Ａが形成されている。図１１（Ａ）に示すように、第三気体通路３１０Ａは６個の第三気体通路３１０Ａ―１乃至３１０Ａ－６に分割して形成されている。
図１１（Ａ）及び図１２に示すように、ブロック１２１に形成された傾斜角１５度の空洞は６個のリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆにより６等分されており、相互に隣接するリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆの間に６個の第三気体通路３１０Ａ―１乃至３１０Ａ－６が形成されている。
第三の実施形態の６個の第三気体通路３１０Ａ―３１０Ｆは、例えば、円柱形状（トンネル形状）として形成されるが、図１１及び図１２に示した第三気体通路３１０Ａのように、６個のリング状柱状体３１１Ａ乃至３１１Ｆで分割した幅広の通路として形成することも可能である。
【符号の説明】
【0044】
１００ 本発明の第一の実施形態に係る半導体処理装置
１０１ シリコン基板
１１０ 加熱装置
１２０、１３０Ａ―１３０Ｄ 浮上装置
１２１、１３１ ブロック
１２２、１３２ 凹部
１２３、１３３、３１０ 通路
１３４ 第二気体通路
１４０ 加圧気体発生装置
１５０ 制御装置
１６０ 入力装置
２００ 本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置
３００ 本発明の第三の実施形態に係る半導体処理装置
１０１ シリコン基板
１１０ 加熱装置
１２０、１３０Ａ―１３０Ｄ 浮上装置
１２１、１３１ ブロック
１２２、１３２ 凹部
１２３、１３３、３１０ 通路
１３４ 第二気体通路
１４０ 加圧気体発生装置
１５０ 制御装置
１６０ 入力装置
２００ 本発明の第二の実施形態に係る半導体処理装置
３００ 本発明の第三の実施形態に係る半導体処理装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバーと、
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、
偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、
前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、
前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、
を備える半導体処理装置であって、
前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、
偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、
前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置。
【請求項2】
前記気体通路の傾斜角は３０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項3】
前記気体通路の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項4】
前記気体通路の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項5】
複数個の前記渦流発生装置を備えており、
前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
前記複数個の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項6】
複数個の前記渦流発生装置を備えており、
前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項7】
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項8】
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の半導体処理装置。
【請求項9】
チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、
前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、
前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、
を備え、
前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、
前記第四の過程は、
水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、
前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする半導体処理方法。
前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、
前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、
を備え、
前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、
前記第四の過程は、
水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、
前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする半導体処理方法。
【請求項10】
前記傾斜した方向の傾斜角は３０度以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体処理方法。
【請求項11】
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることを特徴とする請求項９に記載の半導体処理方法。
【請求項12】
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項９に記載の半導体処理方法。
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることを特徴とする請求項９に記載の半導体処理方法。
【請求項13】
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、
前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の半導体処理方法。
前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【請求項14】
前記シリコン基板の中心に追加的に一つの渦流を発生させる第五の過程を備えることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【請求項15】
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体処理方法。
【請求項16】
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第六の過程を備えることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載の半導体処理方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
この目的を達成するため、本発明は、チャンバーと、前記チャンバー内においてシリコン基板を加熱する加熱装置と、前記チャンバー内において気体の渦流を発生させる偶数個の渦流発生装置と、を備える半導体処理装置であって、前記偶数個の渦流発生装置の各々は水平面に対して上方に傾斜している気体通路を備えており、偶数個の前記気体通路のうち任意の２個の気体通路は前記チャンバーの中心に対して対称に位置しており、前記気体通路を介して前記気体が前記チャンバー内に送り込まれることにより前記チャンバー内に前記渦流が発生し、前記渦流によって前記シリコン基板を浮上させる力と前記シリコン基板の横方向の移動を規制する力とが発生し、前記シリコン基板が浮上している間に、前記加熱装置が前記シリコン基板を加熱するものである半導体処理装置を提供する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
本発明に係る半導体処理装置は複数個の前記渦流発生装置を備えており、前記複数個の渦流発生装置のうちの一つの渦流発生装置は前記シリコン基板の中心に、他の渦流発生装置は前記シリコン基板の外周にそれぞれ対応するように配置されていることが好ましい。
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることが好ましい。
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることが好ましい。
本発明は、さらに、チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、を備え、前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、前記第四の過程は、水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする半導体処理方法を提供する。
前記渦流発生装置は一方向及び反対方向に旋回する渦流の双方を発生させることができることが好ましい。
前記渦流発生装置が発生させる渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する制御装置を備えることが好ましい。
本発明は、さらに、チャンバー内において少なくとも一つの気体の渦流を発生させる第一の過程と、前記渦流の上方にシリコン基板を浮上させる第二の過程と、前記シリコン基板が浮上している間に、前記チャンバー内において前記シリコン基板を加熱する第三の過程と、を備え、前記第一の過程は偶数個の気体の渦流を発生させる第四の過程を備えており、前記第四の過程は、水平面から上方に傾斜した方向に加圧気体を通過させる過程を備えており、前記偶数個の気体の渦流のうちいずれか２個の渦流は前記チャンバーの中心に対して対称になるように発生させることを特徴とする半導体処理方法を提供する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
前記傾斜した方向の傾斜角は３０度以下であることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
前記傾斜した方向の傾斜角は１５度±３度の範囲内にあることが好ましい。
前記水平面から上方に傾斜した方向の傾斜角Θは次式（Ａ）
ａｒｃｔａｎΘ＝Ｒ１／Ｒ２ （Ａ）
Ｒ１：シリコン基板の浮上量
Ｒ２：シリコン基板の横方向の変位量の許容最大値
に基づいて求められることが好ましい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
前記第一の過程は複数個の気体の渦流を発生させるものであり、前記複数個の気体の渦流は前記シリコン基板の外周に位置的に対応するように形成されることが好ましい。
本半導体処理方法は前記シリコン基板の中心に追加的に一つの渦流を発生させる第五の過程を備えることが好ましい。
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることが好ましい。
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第六の過程を備えることが好ましい。
本半導体処理方法は前記シリコン基板の中心に追加的に一つの渦流を発生させる第五の過程を備えることが好ましい。
前記第一の過程は前記複数個の気体の渦流のうち少なくとも一つは他の渦流と回転方向が異なる渦流を発生させるものであることが好ましい。
前記第三の過程において発生した渦流の向き及び強度の少なくとも何れか一方を制御する第六の過程を備えることが好ましい。