表面处理设备制造技术

为了减小在表面处理设备中当表面处理材料流体沿着衬底的表面流动以排出时由于使用过的流体与出口通道的内壁碰撞而引起的紊流。表面处理设备（10）是其中盘状试料保持台（14）设置在构成圆筒状圆周壁的外壳（12）内的设备。设置在外壳（12）的上部中的圆筒状部分（22）构成材料流体供应通道，并且设置在外壳（12）中试料保持台（14）的横向侧上并随着气远离圆筒状部分（22）而扩展成形的通道构成流体排出通道（24）。流体排出通道（24）采用抛物线曲线等，其中，试料保持台（14）的最外圆周的上端的位置定义为焦点位置，并且与焦点位置对称的出口的上端的位置定义为基准位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及表面处理设备，并且具体地，涉及其中表面处理材料流体沿着衬底的表面流动的表面处理设备。
技术介绍
例如，对于制造半导体器件等，诸如适合的反应气体的材料流体供应到衬底上以在其上形成半导体层、绝缘膜、导电层等，或者蚀刻或者清洁其表面，或者形成涂覆构件。在非半导体器件制造的领域中也已经广泛采用的这种处理能称为广义的表面处理，并且用于表面处理的设备能称为广义的表面处理设备。 例如，广义的表面处理设备包括用于半导体层在半导体晶片、绝缘晶片等上外延生长的外延设备；用于在半导体晶片上沉积薄膜(诸如适合的氧化物膜等)的化学气相沉积(CVD)设备；用于移除形成在半导体晶片上的薄膜等的干法蚀刻设备；等等。表面处理设备包括其中表面处理材料流体沿着与衬底的表面平行的方向供应的水平类型和其中表面处理材料沿着大致垂直于衬底的表面的方向供应的竖直类型。在后者，为了确保表面处理的均一性，衬底经常围绕在垂直于衬底的表面的方向上延伸的轴旋转。这种竖直型旋转表面处理设备用于各种用途，并在以下方面具有共同点。即，(I)具有各种形状的处理目标表面的处理目标物体置于设备的中间，然后被旋转，(2)材料气体或者液体从设备的上方供应，使得边界层通过旋转形成在处理目标物体的表面的附近，(3)在表面上或者在边界层中引起相转移和化学反应，由此获得表面处理的效果，并且(4)流体由于离心力从中间流到处理目标物体的外端部。如上所述，在竖直型旋转表面处理设备中，处理目标物体不必是平坦衬底，并且竖直型旋转表面处理设备能用于各种形状的处理目标物体。如上所述，竖直型旋转表面处理设备的特征可以包括在通过旋转处理目标物体而形成的边界层中诸如边界层厚度、温度、浓度等的物理参数的分布的均一性。这种均一性操作条件能导致在表面上均一性物理和化学反应的发生，因而，提高了产品的均一性。例如，专利文件I描述了在用于在半导体衬底的表面上形成外延生长层的CVD设备中，晶片高速(诸如每分钟几百转速以上)旋转造成晶片附近压力的下降，使得从晶片上方供应的反应气体被吸引(泵效果)到晶片表面，而且，在外延生长反应正在进行的晶片表面正上方的边界层均一地薄化，由此提高供应反应气体的效率，因而提高外延生长的速度。关于对泵效果的分析，非专利文件I描述了这样的示例对流体中在围绕垂直于平坦表面的轴以恒定的角速度旋转到盘周围的流动，对Navier-Stokes方程式求精确解。在文件中，描述了边界层的厚度作为流体的动粘性系数能近似为(v/ω)2。并且，在盘的径向速度U、圆周速度V、轴向速度W和压力P的情况下,使用无量纲(dimensionless)距离z/ ( ν/ω)1/2进行规一化，应该求解4元联立偏微分方程，其中，z是沿着轴向的距离。计算结果示出流体的轴向速度w在接近盘的同时由于泵效果而随着沿着轴向的距离变短而变小，并在盘的表面上变为零，并且径向速度U示出这样的分布，其中径向速度U在盘的表面上为零，然后随着沿着轴向的距离而逐渐增大，并随着距离变得更长而再次返回到零。尽管在非专利文件I中没有考虑温度的效果，但是除了非专利文件I中描述的4元联立偏微分方程式之外，非专利文件2作为旋转盘上形成硅的技术也描述了对考虑了流体的导热率的热能方程式对5元联立偏微分方程式求解。专利文献专利文献I :日本专利公开公报No. Hei 9-63966非专利文献非专利文献I :Dr. Hermann Schlichting (由 Dr. J. K. Kestin 翻译)；Boumdary-Layer Theory;Seventh Edition;USA;Mc Graw-Hi11 Book Company;1979;p 102-104非专利文献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
技术实现思路
技术问题如在专利文件I中所述，在竖直型旋转表面处理设备中，由于泵效果而有效地形成边界层，并且期待表面处理均一性和生产率的提高。此外，随着专利文件I和2的公开的内容的发展，能期待表面处理均一性的进一步提闻。注意，在竖直型旋转表面处理设备中，用在反应中的流体由于离心力从中间流到被处理的物体的外端部。即，用于将使用过的流体排出到外部的出口通道对与被处理的物体的表面平行的流动进行引导。理想地，平行流动在被引导到外部时能得到维持。然而，由于设备的设计或者安装情况，会经常有不能以此方式引导流动的情况。在此情况下，出口通道可能弯曲形成，并且结果，使用过的流体的流动会由于与出口通道的内壁的碰撞而受到干扰，并且包含在使用过的流体中的表面处理部件会在出口通道的内壁上引起反应。在外延设备等中，例如，半导体层可以附着到和沉积在出口通道的内壁。类似的问题不仅会在竖直型旋转表面处理设备的出口通道中发生，而且还在其中在与衬底的表面平行的方向上供应表面处理材料流体的水平型表面处理设备的出口通道中发生。本专利技术的目的是提供一种在表面处理材料流体沿着衬底的表面流动以被排放时能降低由于使用过的流体与出口通道的内壁碰撞而引起的紊流的表面处理设备。解决问题的手段根据本专利技术的表面处理设备包括外壳，其构成周壁；试料保持台，其设置在所述外壳内，用于保持试料；材料流体供应通道，其设置到所述外壳，用于将材料流体供应到在所述试料保持台上的所述试料；以及流体排出通道，其设置在所述外壳中的所述试料保持台的横向侧，用于将在沿着所述试料的表面流动的同时已经将表面处理施加到所述试料的所述材料流体作为使用过的流体经由在所述试料保持台的横向侧形成的出口排出到外部，其中，当与所述出口的横截面垂直的方向轴定义为X轴，与所述X轴正交的任意方向轴定义为y轴，所述出口的周缘端与所述y轴相交的点中的一个点的位置被定义为焦点位置，并还定义为所述I轴的+a位置，所述出口的所述周缘端与所述y轴相交的点中与所述焦点位置关于所述X轴对称的其他点的位置被定义为基准位置，并还定义为所述I轴的零位置，基准线定义在所述I轴的-a位置中，所述y轴的_a位置是与所述焦点位置在夹着所述基准位置的情况下对称的位置，与所述y轴平行的任意垂线与所述基准线相交的点定义为垂线上端点，并且所述任意垂线与从所述焦点位置延伸的任意线相交的点定义为垂线下端点时，所述流体排出通道包括通道一侧曲线，其是在所述垂线上端点和所述垂线下端点之间的距离等于所述焦点位置和所述垂线下端点之间的距离的情况下所述垂线下端点的轨迹而形成的经过所述基准位置的抛物线曲线，或者以所述抛物线曲线作为基准曲线而形成的抛物线类似曲线，以及通道另一侧曲线，其与所述通道一侧曲线相对，并且所述流体排出通道的形状基于所述通道一侧曲线和所述通道另一侧曲线而形成。此外，根据本专利技术的表面处理设备包括外壳，其构成周壁；试料保持台，其设置在所述外壳内，用于保持试料；旋转机构，其用于驱动以旋转所述试料保持台；材料流体供应通道，其设置在所述外壳中所述试料保持台的上方，用于将材料流体供应到所述试料保 持台上的所述试料；以及流体排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.26 JP 2010-0714931.一种表面处理设备，其包括 外壳，其构成周壁； 试料保持台，其设置在所述外壳内，用于保持试料； 材料流体供应通道，其设置到所述外壳，用于将材料流体供应到在所述试料保持台上的所述试料；以及 流体排出通道，其设置在所述外壳中的所述试料保持台的横向侧，用于将在沿着所述试料的表面流动的同时已经将表面处理施加到所述试料的所述材料流体作为使用过的流体经由在所述试料保持台的横向侧形成的出口排出到外部， 其中， 当 与所述出口的横截面垂直的方向轴定义为X轴， 与所述X轴正交的任意方向轴定义为I轴， 所述出口的周缘端与所述y轴相交的点中的一个点的位置被定义为焦点位置，并还定义为所述I轴的+a位置， 所述出口的所述周缘端与所述y轴相交的点中与所述焦点位置关于所述X轴对称的其他点的位置被定义为基准位置，并还定义为所述I轴的零位置， 基准线定义在所述I轴的-a位置中，所述y轴的_a位置是与所述焦点位置在夹着所述基准位置的情况下对称的位置， 与所述y轴平行的任意垂线与所述基准线相交的点定义为垂线上端点，并且 所述任意垂线与从所述焦点位置延伸的任意线相交的点定义为垂线下端点时， 所述流体排出通道包括 通道一侧曲线，其是在所述垂线上端点和所述垂线下端点之间的距离等于所述焦点位置和所述垂线下端点之间的距离的情况下所述垂线下端点的轨迹而形成的经过所述基准位置的抛物线曲线，或者以所述抛物线曲线作为基准曲线而形成的抛物线类似曲线，以及通道另一侧曲线，其与所述通道一侧曲线相对，并且 所述流体排出通道的形状基于所述通道一侧曲线和所述通道另一侧曲线而形成。2.—种表面处理设备,其包括 外壳，其构成周壁； 试料保持台，其设置在所述外壳内，用于保持试料； 旋转机构，其用于驱动以旋转所述试料保持台； 材料流体供应通道，其设置在所述外壳中所述试料保持台的上方，用于将材料流体供应到所述试料保持台上的所述试料；以及 流体排出通道，其设置在所述外壳中的所述试料保持台的横向侧，用于将已经作为纵向流动而从所述试料保持台的上方朝着所述试料供应，然后在沿着所述试料的表面流动的同时已经将表面处理施加到所述试料的所述材料流体作为使用过的流体经由在所述试料保持台的横向侧形成的出口排出， 其中， 当 与所述出口的横截面垂直的方向轴定义为X轴，与所述X轴正交且从所述试料保持台的上方朝着所述试料供应的所述材料流体沿着其流动的方向轴定义为I轴， 作为所述出口的下端的所述试料保持台的最外圆周的上端的位置被定义为焦点位置，并且还被定义为所述I轴的+a位置， 与所述焦点位置关于所述X轴对称的所述出口的上端的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜玉雁，稻垣昌英，中岛健次，牧野聪一郎，堀之内成明，伊藤孝浩，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：