表面處理設備制造技術

為了減小在表面處理設備中當表面處理材料流體沿著襯底的表面流動以排出時由于使用過的流體與出口通道的內壁碰撞而引起的紊流。表面處理設備（10）是其中盤狀試料保持臺（14）設置在構成圓筒狀圓周壁的外殼（12）內的設備。設置在外殼（12）的上部中的圓筒狀部分（22）構成材料流體供應通道，并且設置在外殼（12）中試料保持臺（14）的橫向側上并隨著氣遠離圓筒狀部分（22）而擴展成形的通道構成流體排出通道（24）。流體排出通道（24）采用拋物線曲線等，其中，試料保持臺（14）的最外圓周的上端的位置定義為焦點位置，并且與焦點位置對稱的出口的上端的位置定義為基準位置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及表面處理設備，并且具體地，涉及其中表面處理材料流體沿著襯底的表面流動的表面處理設備。
技術介紹
例如，對于制造半導體器件等，諸如適合的反應氣體的材料流體供應到襯底上以在其上形成半導體層、絕緣膜、導電層等，或者蝕刻或者清潔其表面，或者形成涂覆構件。在非半導體器件制造的領域中也已經廣泛采用的這種處理能稱為廣義的表面處理，并且用于表面處理的設備能稱為廣義的表面處理設備。 例如，廣義的表面處理設備包括用于半導體層在半導體晶片、絕緣晶片等上外延生長的外延設備；用于在半導體晶片上沉積薄膜(諸如適合的氧化物膜等)的化學氣相沉積(CVD)設備；用于移除形成在半導體晶片上的薄膜等的干法蝕刻設備；等等。表面處理設備包括其中表面處理材料流體沿著與襯底的表面平行的方向供應的水平類型和其中表面處理材料沿著大致垂直于襯底的表面的方向供應的豎直類型。在后者，為了確保表面處理的均一性，襯底經常圍繞在垂直于襯底的表面的方向上延伸的軸旋轉。這種豎直型旋轉表面處理設備用于各種用途，并在以下方面具有共同點。即，(I)具有各種形狀的處理目標表面的處理目標物體置于設備的中間，然后被旋轉，(2)材料氣體或者液體從設備的上方供應，使得邊界層通過旋轉形成在處理目標物體的表面的附近，(3)在表面上或者在邊界層中引起相轉移和化學反應，由此獲得表面處理的效果，并且(4)流體由于離心力從中間流到處理目標物體的外端部。如上所述，在豎直型旋轉表面處理設備中，處理目標物體不必是平坦襯底，并且豎直型旋轉表面處理設備能用于各種形狀的處理目標物體。如上所述，豎直型旋轉表面處理設備的特征可以包括在通過旋轉處理目標物體而形成的邊界層中諸如邊界層厚度、溫度、濃度等的物理參數的分布的均一性。這種均一性操作條件能導致在表面上均一性物理和化學反應的發生，因而，提高了產品的均一性。例如，專利文件I描述了在用于在半導體襯底的表面上形成外延生長層的CVD設備中，晶片高速(諸如每分鐘幾百轉速以上)旋轉造成晶片附近壓力的下降，使得從晶片上方供應的反應氣體被吸引(泵效果)到晶片表面，而且，在外延生長反應正在進行的晶片表面正上方的邊界層均一地薄化，由此提高供應反應氣體的效率，因而提高外延生長的速度。關于對泵效果的分析，非專利文件I描述了這樣的示例對流體中在圍繞垂直于平坦表面的軸以恒定的角速度旋轉到盤周圍的流動，對Navier-Stokes方程式求精確解。在文件中，描述了邊界層的厚度作為流體的動粘性系數能近似為(v/ω)2。并且，在盤的徑向速度U、圓周速度V、軸向速度W和壓力P的情況下,使用無量綱(dimensionless)距離z/ ( ν/ω)1/2進行規一化，應該求解4元聯立偏微分方程，其中，z是沿著軸向的距離。計算結果示出流體的軸向速度w在接近盤的同時由于泵效果而隨著沿著軸向的距離變短而變小，并在盤的表面上變為零，并且徑向速度U示出這樣的分布，其中徑向速度U在盤的表面上為零，然后隨著沿著軸向的距離而逐漸增大，并隨著距離變得更長而再次返回到零。盡管在非專利文件I中沒有考慮溫度的效果，但是除了非專利文件I中描述的4元聯立偏微分方程式之外，非專利文件2作為旋轉盤上形成硅的技術也描述了對考慮了流體的導熱率的熱能方程式對5元聯立偏微分方程式求解。專利文獻專利文獻I :日本專利公開公報No. Hei 9-63966非專利文獻非專利文獻I :Dr. Hermann Schlichting (由 Dr. J. K. Kestin 翻譯)；Boumdary-Layer Theory;Seventh Edition;USA;Mc Graw-Hi11 Book Company;1979;p 102-104非專利文獻2 :Richard Pollard et. al. ; Silicon Deposition on a RotatingDisk;J. Electrochem. Soc. ;Solid-state Science and Technoloby;USA;Marchl980;vol. I27, No. 3;p744-74
技術實現思路
技術問題如在專利文件I中所述，在豎直型旋轉表面處理設備中，由于泵效果而有效地形成邊界層，并且期待表面處理均一性和生產率的提高。此外，隨著專利文件I和2的公開的內容的發展，能期待表面處理均一性的進一步提聞。注意，在豎直型旋轉表面處理設備中，用在反應中的流體由于離心力從中間流到被處理的物體的外端部。即，用于將使用過的流體排出到外部的出口通道對與被處理的物體的表面平行的流動進行引導。理想地，平行流動在被引導到外部時能得到維持。然而，由于設備的設計或者安裝情況，會經常有不能以此方式引導流動的情況。在此情況下，出口通道可能彎曲形成，并且結果，使用過的流體的流動會由于與出口通道的內壁的碰撞而受到干擾，并且包含在使用過的流體中的表面處理部件會在出口通道的內壁上引起反應。在外延設備等中，例如，半導體層可以附著到和沉積在出口通道的內壁。類似的問題不僅會在豎直型旋轉表面處理設備的出口通道中發生，而且還在其中在與襯底的表面平行的方向上供應表面處理材料流體的水平型表面處理設備的出口通道中發生。本專利技術的目的是提供一種在表面處理材料流體沿著襯底的表面流動以被排放時能降低由于使用過的流體與出口通道的內壁碰撞而引起的紊流的表面處理設備。解決問題的手段根據本專利技術的表面處理設備包括外殼，其構成周壁；試料保持臺，其設置在所述外殼內，用于保持試料；材料流體供應通道，其設置到所述外殼，用于將材料流體供應到在所述試料保持臺上的所述試料；以及流體排出通道，其設置在所述外殼中的所述試料保持臺的橫向側，用于將在沿著所述試料的表面流動的同時已經將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過的流體經由在所述試料保持臺的橫向側形成的出口排出到外部，其中，當與所述出口的橫截面垂直的方向軸定義為X軸，與所述X軸正交的任意方向軸定義為y軸，所述出口的周緣端與所述y軸相交的點中的一個點的位置被定義為焦點位置，并還定義為所述I軸的+a位置，所述出口的所述周緣端與所述y軸相交的點中與所述焦點位置關于所述X軸對稱的其他點的位置被定義為基準位置，并還定義為所述I軸的零位置，基準線定義在所述I軸的-a位置中，所述y軸的_a位置是與所述焦點位置在夾著所述基準位置的情況下對稱的位置，與所述y軸平行的任意垂線與所述基準線相交的點定義為垂線上端點，并且所述任意垂線與從所述焦點位置延伸的任意線相交的點定義為垂線下端點時，所述流體排出通道包括通道一側曲線，其是在所述垂線上端點和所述垂線下端點之間的距離等于所述焦點位置和所述垂線下端點之間的距離的情況下所述垂線下端點的軌跡而形成的經過所述基準位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準曲線而形成的拋物線類似曲線，以及通道另一側曲線，其與所述通道一側曲線相對，并且所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側曲線和所述通道另一側曲線而形成。此外，根據本專利技術的表面處理設備包括外殼，其構成周壁；試料保持臺，其設置在所述外殼內，用于保持試料；旋轉機構，其用于驅動以旋轉所述試料保持臺；材料流體供應通道，其設置在所述外殼中所述試料保持臺的上方，用于將材料流體供應到所述試料保 持臺上的所述試料；以及流體排本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.03.26 JP 2010-0714931.一種表面處理設備，其包括 外殼，其構成周壁； 試料保持臺，其設置在所述外殼內，用于保持試料； 材料流體供應通道，其設置到所述外殼，用于將材料流體供應到在所述試料保持臺上的所述試料；以及 流體排出通道，其設置在所述外殼中的所述試料保持臺的橫向側，用于將在沿著所述試料的表面流動的同時已經將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過的流體經由在所述試料保持臺的橫向側形成的出口排出到外部， 其中， 當 與所述出口的橫截面垂直的方向軸定義為X軸， 與所述X軸正交的任意方向軸定義為I軸， 所述出口的周緣端與所述y軸相交的點中的一個點的位置被定義為焦點位置，并還定義為所述I軸的+a位置， 所述出口的所述周緣端與所述y軸相交的點中與所述焦點位置關于所述X軸對稱的其他點的位置被定義為基準位置，并還定義為所述I軸的零位置， 基準線定義在所述I軸的-a位置中，所述y軸的_a位置是與所述焦點位置在夾著所述基準位置的情況下對稱的位置， 與所述y軸平行的任意垂線與所述基準線相交的點定義為垂線上端點，并且 所述任意垂線與從所述焦點位置延伸的任意線相交的點定義為垂線下端點時， 所述流體排出通道包括 通道一側曲線，其是在所述垂線上端點和所述垂線下端點之間的距離等于所述焦點位置和所述垂線下端點之間的距離的情況下所述垂線下端點的軌跡而形成的經過所述基準位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準曲線而形成的拋物線類似曲線，以及通道另一側曲線，其與所述通道一側曲線相對，并且 所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側曲線和所述通道另一側曲線而形成。2.—種表面處理設備,其包括 外殼，其構成周壁； 試料保持臺，其設置在所述外殼內，用于保持試料； 旋轉機構，其用于驅動以旋轉所述試料保持臺； 材料流體供應通道，其設置在所述外殼中所述試料保持臺的上方，用于將材料流體供應到所述試料保持臺上的所述試料；以及 流體排出通道，其設置在所述外殼中的所述試料保持臺的橫向側，用于將已經作為縱向流動而從所述試料保持臺的上方朝著所述試料供應，然后在沿著所述試料的表面流動的同時已經將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過的流體經由在所述試料保持臺的橫向側形成的出口排出， 其中， 當 與所述出口的橫截面垂直的方向軸定義為X軸，與所述X軸正交且從所述試料保持臺的上方朝著所述試料供應的所述材料流體沿著其流動的方向軸定義為I軸， 作為所述出口的下端的所述試料保持臺的最外圓周的上端的位置被定義為焦點位置，并且還被定義為所述I軸的+a位置， 與所述焦點位置關于所述X軸對稱的所述出口的上端的位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜玉雁，稻垣昌英，中島健次，牧野聰一郎，堀之內成明，伊藤孝浩，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：