專(zhuān)利名稱(chēng)：表面處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面處理設(shè)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(dòng)的表面處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如，對(duì)于制造半導(dǎo)體器件等，諸如適合的反應(yīng)氣體的材料流體供應(yīng)到襯底上以在其上形成半導(dǎo)體層、絕緣膜、導(dǎo)電層等，或者蝕刻或者清潔其表面，或者形成涂覆構(gòu)件。在非半導(dǎo)體器件制造的領(lǐng)域中也已經(jīng)廣泛采用的這種處理能稱(chēng)為廣義的表面處理，并且用于表面處理的設(shè)備能稱(chēng)為廣義的表面處理設(shè)備。
例如，廣義的表面處理設(shè)備包括用于半導(dǎo)體層在半導(dǎo)體晶片、絕緣晶片等上外延生長(zhǎng)的外延設(shè)備；用于在半導(dǎo)體晶片上沉積薄膜(諸如適合的氧化物膜等)的化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備；用于移除形成在半導(dǎo)體晶片上的薄膜等的干法蝕刻設(shè)備；等等。表面處理設(shè)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(yīng)的水平類(lèi)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(yīng)的豎直類(lèi)型。在后者，為了確保表面處理的均一性，襯底經(jīng)常圍繞在垂直于襯底的表面的方向上延伸的軸旋轉(zhuǎn)。這種豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備用于各種用途，并在以下方面具有共同點(diǎn)。即，(I)具有各種形狀的處理目標(biāo)表面的處理目標(biāo)物體置于設(shè)備的中間，然后被旋轉(zhuǎn)，(2)材料氣體或者液體從設(shè)備的上方供應(yīng)，使得邊界層通過(guò)旋轉(zhuǎn)形成在處理目標(biāo)物體的表面的附近，(3)在表面上或者在邊界層中引起相轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)，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(biāo)物體的外端部。如上所述，在豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備中，處理目標(biāo)物體不必是平坦襯底，并且豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備能用于各種形狀的處理目標(biāo)物體。如上所述，豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備的特征可以包括在通過(guò)旋轉(zhuǎn)處理目標(biāo)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(shù)的分布的均一性。這種均一性操作條件能導(dǎo)致在表面上均一性物理和化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，因而，提高了產(chǎn)品的均一性。例如，專(zhuān)利文件I描述了在用于在半導(dǎo)體襯底的表面上形成外延生長(zhǎng)層的CVD設(shè)備中，晶片高速(諸如每分鐘幾百轉(zhuǎn)速以上)旋轉(zhuǎn)造成晶片附近壓力的下降，使得從晶片上方供應(yīng)的反應(yīng)氣體被吸引(泵效果)到晶片表面，而且，在外延生長(zhǎng)反應(yīng)正在進(jìn)行的晶片表面正上方的邊界層均一地薄化，由此提高供應(yīng)反應(yīng)氣體的效率，因而提高外延生長(zhǎng)的速度。關(guān)于對(duì)泵效果的分析，非專(zhuān)利文件I描述了這樣的示例對(duì)流體中在圍繞垂直于平坦表面的軸以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)到盤(pán)周?chē)牧鲃?dòng)，對(duì)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(dòng)粘性系數(shù)能近似為(v/ω)"2。并且，在盤(pán)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(wú)量綱(dimensionless)距離z/ ( ν/ω)1/2進(jìn)行規(guī)一化，應(yīng)該求解4元聯(lián)立偏微分方程，其中，z是沿著軸向的距離。計(jì)算結(jié)果示出流體的軸向速度w在接近盤(pán)的同時(shí)由于泵效果而隨著沿著軸向的距離變短而變小，并在盤(pán)的表面上變?yōu)榱?，并且徑向速度U示出這樣的分布，其中徑向速度U在盤(pán)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(zhǎng)而再次返回到零。盡管在非專(zhuān)利文件I中沒(méi)有考慮溫度的效果，但是除了非專(zhuān)利文件I中描述的4元聯(lián)立偏微分方程式之外，非專(zhuān)利文件2作為旋轉(zhuǎn)盤(pán)上形成硅的技術(shù)也描述了對(duì)考慮了流體的導(dǎo)熱率的熱能方程式對(duì)5元聯(lián)立偏微分方程式求解。專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)No. Hei 9-63966非專(zhuān)利文獻(xiàn)非專(zhuān)利文獻(xiàn)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(zhuān)利文獻(xiàn)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
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題如在專(zhuān)利文件I中所述，在豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)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(chǎn)率的提高。此外，隨著專(zhuān)利文件I和2的公開(kāi)的內(nèi)容的發(fā)展，能期待表面處理均一性的進(jìn)一步提聞。注意，在豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備中，用在反應(yīng)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(guò)的流體排出到外部的出口通道對(duì)與被處理的物體的表面平行的流動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。理想地，平行流動(dòng)在被引導(dǎo)到外部時(shí)能得到維持。然而，由于設(shè)備的設(shè)計(jì)或者安裝情況，會(huì)經(jīng)常有不能以此方式引導(dǎo)流動(dòng)的情況。在此情況下，出口通道可能彎曲形成，并且結(jié)果，使用過(guò)的流體的流動(dòng)會(huì)由于與出口通道的內(nèi)壁的碰撞而受到干擾，并且包含在使用過(guò)的流體中的表面處理部件會(huì)在出口通道的內(nèi)壁上引起反應(yīng)。在外延設(shè)備等中，例如，半導(dǎo)體層可以附著到和沉積在出口通道的內(nèi)壁。類(lèi)似的問(wèn)題不僅會(huì)在豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備的出口通道中發(fā)生，而且還在其中在與襯底的表面平行的方向上供應(yīng)表面處理材料流體的水平型表面處理設(shè)備的出口通道中發(fā)生。本發(fā)明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(dòng)以被排放時(shí)能降低由于使用過(guò)的流體與出口通道的內(nèi)壁碰撞而引起的紊流的表面處理設(shè)備。解決問(wèn)題的手段根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備包括外殼，其構(gòu)成周壁；試料保持臺(tái)，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，用于保持試料；材料流體供應(yīng)通道，其設(shè)置到所述外殼，用于將材料流體供應(yīng)到在所述試料保持臺(tái)上的所述試料；以及流體排出通道，其設(shè)置在所述外殼中的所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)，用于將在沿著所述試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出到外部，其中，當(dāng)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(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的位置被定義為焦點(diǎn)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(diǎn)中與所述焦點(diǎn)位置關(guān)于所述X軸對(duì)稱(chēng)的其他點(diǎn)的位置被定義為基準(zhǔn)位置，并還定義為所述I軸的零位置，基準(zhǔn)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(diǎn)位置在夾著所述基準(zhǔn)位置的情況下對(duì)稱(chēng)的位置，與所述y軸平行的任意垂線與所述基準(zhǔn)線相交的點(diǎn)定義為垂線上端點(diǎn)，并且所述任意垂線與從所述焦點(diǎn)位置延伸的任意線相交的點(diǎn)定義為垂線下端點(diǎn)時(shí)，所述流體排出通道包括通道一側(cè)曲線，其是在所述垂線上端點(diǎn)和所述垂線下端點(diǎn)之間的距離等于所述焦點(diǎn)位置和所述垂線下端點(diǎn)之間的距離的情況下所述垂線下端點(diǎn)的軌跡而形成的經(jīng)過(guò)所述基準(zhǔn)位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準(zhǔn)曲線而形成的拋物線類(lèi)似曲線，以及通道另一側(cè)曲線，其與所述通道一側(cè)曲線相對(duì)，并且所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側(cè)曲線和所述通道另一側(cè)曲線而形成。此外，根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備包括外殼，其構(gòu)成周壁；試料保持臺(tái)，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，用于保持試料；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)所述試料保持臺(tái)；材料流體供應(yīng)通道，其設(shè)置在所述外殼中所述試料保持臺(tái)的上方，用于將材料流體供應(yīng)到所述試料保 持臺(tái)上的所述試料；以及流體排出通道，其設(shè)置在所述外殼中的所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)，用于將已經(jīng)作為縱向流動(dòng)而從所述試料保持臺(tái)的上方朝著所述試料供應(yīng)，然后在沿著所述試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出，其中，當(dāng)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(tái)的上方朝著所述試料供應(yīng)的所述材料流體沿著其流動(dòng)的方向軸定義為y軸，作為所述出口的下端的所述試料保持臺(tái)的最外圓周的上端的位置被定義為焦點(diǎn)位置，并且還被定義為所述I軸的+a位置，與所述焦點(diǎn)位置關(guān)于所述X軸對(duì)稱(chēng)的所述出口的上端的位置定義為基準(zhǔn)位置，并且還被定義為所述I軸的零位置，基準(zhǔn)線被定義在所述I軸的-a位置中，所述y軸的-a位置是與所述焦點(diǎn)位置在夾著所述基準(zhǔn)位置的情況下對(duì)稱(chēng)的位置，與所述y軸平行的任意垂線與所述基準(zhǔn)位置相交的點(diǎn)被定義為垂線上端點(diǎn)，并且所述任意垂線與從所述焦點(diǎn)位置延伸的任意線相交的點(diǎn)被定義為垂線下端點(diǎn)，所述流體排出通道包括通道一側(cè)曲線，其是在所述垂線上端點(diǎn)與所述垂線下端點(diǎn)之間的距離等于所述焦點(diǎn)位置與所述垂線下端點(diǎn)之間的距離的情況下所述垂線下端點(diǎn)的軌跡而形成的經(jīng)過(guò)所述基準(zhǔn)位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準(zhǔn)曲線而形成的拋物線類(lèi)似曲線，通道另一側(cè)曲線，其與所述通道一側(cè)曲線相對(duì)，并且所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側(cè)曲線和所述通道另一側(cè)曲線而形成。此外，在根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備中，優(yōu)選地，所述流體排出通道可以具有高度尺寸等于在所述試料的表面上流動(dòng)的邊界層的厚度尺寸的出口。此外，在根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備中，優(yōu)選地，所述流體排出通道可以在在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)上形成的出口中具有角部形狀。此外，在根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備中，優(yōu)選地，當(dāng)所述試料保持臺(tái)附加地具有設(shè)置在其外周側(cè)的外側(cè)構(gòu)件時(shí)，所述外側(cè)構(gòu)件可以構(gòu)成包括頂表面和從所述頂表面進(jìn)一步向下延伸的光滑凸起形狀的通道另一側(cè)曲線，所述頂表面具有預(yù)定的寬度，并定位成比所述試料保持臺(tái)的高度位置低一臺(tái)階，并且所述預(yù)定寬度限定成較窄，使得被所述臺(tái)階沿著設(shè)置所述臺(tái)階的方向彎曲的流體被防止沿著所述臺(tái)階流動(dòng)而與相對(duì)的流體排出通道碰撞。此外，在根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備中，優(yōu)選地，所述外殼可以具有圓筒形狀，所述圓筒形狀具有與所述y軸平行的中心軸，并且所述流體排出通道可以包括具有通過(guò)將所述通道一側(cè)曲線繞所述外殼的所述中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的一側(cè)通道表面，具有通過(guò)將所述通道另一側(cè)曲線繞所述外殼的所述中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的另一側(cè)通道表面，以及連接表面，其用于連接所述一側(cè)通道表面和所述另一側(cè)通道表面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以上所述結(jié)構(gòu)中的至少一者，表面處理設(shè)備具有設(shè)置在外殼中的試料保持臺(tái) 的橫向側(cè)上的通道，用于將在沿著試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到試料的材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出到外部。流體排出通道的形狀基于一側(cè)的通道曲線(以下稱(chēng)為“通道一側(cè)曲線”)和與通道一側(cè)曲線相對(duì)的在另一側(cè)處的通道曲線(以下稱(chēng)為“通道另一側(cè)曲線”)而形成，其中，出口的周緣端中的一者的位置定義為焦點(diǎn)位置，另一者的位置定義為基準(zhǔn)位置，并且通道一側(cè)曲線通過(guò)基準(zhǔn)位置。通道一側(cè)曲線如下定義。即，在基準(zhǔn)線定義在與焦點(diǎn)位置在夾著基準(zhǔn)位置的情況下對(duì)稱(chēng)的位置的同時(shí)，通過(guò)垂直于基準(zhǔn)線的垂線的長(zhǎng)度等于從焦點(diǎn)位置延伸到垂線的任意線的長(zhǎng)度的點(diǎn)的軌跡形成通道一側(cè)曲線。這種曲線構(gòu)成用于所謂的平行反射鏡的拋物線曲線，在平行反射鏡中，來(lái)自焦點(diǎn)位置并碰撞曲線因而被曲線反射的入射波與垂線平行地行進(jìn)。因而，從出口的圓周端處的焦點(diǎn)位置流動(dòng)并碰撞通道一側(cè)曲線因而被通道一側(cè)曲線反射的流體結(jié)果彼此平行地流動(dòng)。由此，當(dāng)表面處理材料流體沿著襯底的表面流動(dòng)以排出時(shí)，可以減小由于使用過(guò)的流體碰撞出口通道的內(nèi)壁而引起的紊流。根據(jù)以上所述結(jié)構(gòu)中的至少一者，豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備具有這樣的流體排出通道，用于將已經(jīng)作為縱向流動(dòng)而從試料保持臺(tái)的上方朝著試料供應(yīng)，然后在沿著試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到試料的材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出。流體排出通道的形狀基于通道一側(cè)曲線和與通道一側(cè)曲線相對(duì)的通道另一側(cè)曲線而形成，其中，試料保持單元的最外圓周的上端的位置作為出口的下端定義為焦點(diǎn)位置，出口的上端的位置定義為基準(zhǔn)位置，并且通道一側(cè)曲線經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)位置。注意，通道一側(cè)曲線形成為用于所謂的平行反射鏡的拋物線曲線，在平行反射鏡中，來(lái)自焦點(diǎn)位置并與曲線碰撞因而被曲線反射的入射波與垂線平行地行進(jìn)。因而，從限定在出口的圓周端中的焦點(diǎn)位置流動(dòng)并與通道一側(cè)曲線碰撞的流體結(jié)果彼此平行地流動(dòng)。由此，當(dāng)表面處理材料流體沿著襯底表面流動(dòng)以排出時(shí)，可以減小由于使用過(guò)的流體碰撞出口通道的內(nèi)壁而引起的紊流。此外，在表面處理設(shè)備中，流體排出通道具有高度尺寸等于在試料的表面上流動(dòng)的邊界層的厚度尺寸的出口。這使得可以以最佳最小尺寸限定出口。此外，在表面處理設(shè)備中，流體排出通道在在試料保持臺(tái)的橫向側(cè)上形成的出口中具有角形狀部分。這能有效地防止從流體排出通道朝著試料保持臺(tái)一側(cè)流動(dòng)的回流的發(fā)生。此外，在表面處理設(shè)備中，對(duì)附加地具有設(shè)置在其外周側(cè)的外側(cè)構(gòu)件的試料保持臺(tái)，外側(cè)構(gòu)件包括頂表面，所述頂表面具有預(yù)定的寬度，并定位成比試料保持臺(tái)的高度位置低一臺(tái)階，并且具有從定表面向下延伸的光滑凸起形狀。預(yù)定寬度限定成較窄，使得被臺(tái)階沿著設(shè)置臺(tái)階的方向彎曲的流體被防止沿著臺(tái)階流動(dòng)而與相對(duì)的流體排出通道碰撞。由于被臺(tái)階向下彎曲，使用過(guò)的流體能容易地朝著氣體排出單元流動(dòng)。利用具有適合寬度的臺(tái)階，可以防止流動(dòng)與相對(duì)的流體排出通道碰撞，以確保從頂表面向下進(jìn)一步延伸的光滑凸起形狀的流動(dòng)。此外，在表面處理設(shè)備中，優(yōu)選地，外殼可以具有圓筒形狀，所述圓筒形狀具有與I軸平行的中心軸，并且流體排出通道可以包括具有通過(guò)將通道一側(cè)曲線繞外殼的中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的一側(cè)通道表面，具有通過(guò)將通道另一側(cè)曲線繞外殼的中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的另一側(cè)通道表面，以及連接表面，其用于連接一側(cè)通道表面和另一側(cè)通道表面。


圖I是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的表面處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的表面處理設(shè)備的截面視圖；圖3是說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的表面處理設(shè)備中朝著流體排出通道流動(dòng)的流體的圖；圖4是說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例中流體排出通道的形狀的形成的想法的圖；圖5是說(shuō)明在本發(fā)明實(shí)施例中用作流體排出通道的曲線的拋物線曲線的圖；圖6是說(shuō)明在本發(fā)明實(shí)施例中用作流體排出通道的曲線的拋物線曲線的形成的圖；圖7是說(shuō)明試料保持臺(tái)和設(shè)置在試料保持臺(tái)的外側(cè)的保護(hù)環(huán)之間的關(guān)系的圖；圖8是說(shuō)明在本發(fā)明的實(shí)施例中流體排出通道的作用的圖；圖9是說(shuō)明在典型的傳統(tǒng)表面處理設(shè)備中流體排出通道的圖；以及圖10是說(shuō)明圖9所示的典型的傳統(tǒng)表面處理設(shè)備的流體排出通道的作用的圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。以下，作為表面處理設(shè)備，描述一種豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備，其中表面處理材料流體在大致垂直于旋轉(zhuǎn)的襯底的方向上供應(yīng)，此后在對(duì)襯底施加表面處理的同時(shí)沿著襯底的表面流動(dòng)。然而，這僅僅是用于圖示的一個(gè)示例，并且其中表面處理材料流體沿著襯底表面流動(dòng)的任何表面處理設(shè)備是可行的。例如，其中表面處理材料流體最初沿著襯底的表面供應(yīng)的水平型表面處理設(shè)備是可行的。以下，將向下的形狀描述為其中使用過(guò)的流體與襯底平行地初始流動(dòng)然后向下排出的流體排出通道的形狀。此形狀適合于其中從設(shè)備的上方供應(yīng)材料流體的豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備。同時(shí)，例如，水平型表面處理設(shè)備的流體排出通道可以具有非向下形狀的形狀。例如，流體排出通道可以成形為使得流動(dòng)的方向可以在與襯底表面平行的平面上改變，并且針對(duì)流體排出通道可以酌情采用用于向上排出流體的向上形狀。以下，用于單晶硅的外延生長(zhǎng)設(shè)備描述為表面處理設(shè)備的示例。然而，這僅僅是示例，并且其中諸如適合的反應(yīng)氣體的材料流體供應(yīng)到襯底上以在其上形成半導(dǎo)體層、絕緣膜、導(dǎo)電層等，或者蝕刻或者清潔其表面，或者形成涂覆構(gòu)件的表面處理設(shè)備是可行的。
以下，對(duì)于單晶硅生長(zhǎng)，作為SiHCL3+H2的混合物的反應(yīng)氣體稱(chēng)為用于表面處理的材料流體。這是僅僅為了便于說(shuō)明表面處理設(shè)備而選擇的結(jié)果，并且其他種類(lèi)的反應(yīng)氣體是可行的，這取決于表面處理的性質(zhì)。此外，諸如其他流體的材料流體也是可行的。例如，可使用噴淋蝕刻液體、光刻膠液體等。此外，以下，描述通過(guò)加熱襯底進(jìn)行的單晶硅生長(zhǎng)。然而，這僅僅是表面處理的示例，并且在加熱襯底或者在不加熱襯底的情況下，通過(guò)將表面處理材料流體供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)的襯底上而在襯底上形成膜的表面處理是可行的。注意，以下要描述的材料、尺寸、形狀、溫度、流量等僅僅是為了圖示，可以根據(jù)表面處理的性質(zhì)而適合地改變。例如，盡管晶片襯底描述為表面處理目標(biāo)，具有凹凸形狀的物體是可行的。以下，在所有附圖中，類(lèi)似的元件賦予類(lèi)似的參考標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)的描述。在描述中，必要時(shí)可以使用之前提及的參考標(biāo)號(hào)。圖I是說(shuō)明表面處理設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表面處理設(shè)備的截面視圖。表面處理設(shè)備10是以下類(lèi)型的表面處理設(shè)備將表面處理材料流體40在大致垂直于襯底16 的方向上供應(yīng)到旋轉(zhuǎn)襯底16，使得此后表面處理材料流體40在施加表面處理的同時(shí)沿著襯底16的表面流動(dòng)，并稱(chēng)為所謂的豎直型旋轉(zhuǎn)表面處理設(shè)備。具體地，表面處理設(shè)備10是其中半導(dǎo)體體層借助于在半導(dǎo)體晶片、絕緣晶片等上的外延生長(zhǎng)而形成的外延設(shè)備。注意，在圖I中，與材料流體40流動(dòng)的方向平行的方向軸定義為y軸，而與襯底16表面平行的方向軸被定義為X軸。在以下描述中使用的術(shù)語(yǔ)“上方(上)”和“下方(向下、降低)”定義成使得沿著I軸流動(dòng)的材料流體40的上游方向定義為“上方(上)”，并且下游方向定義為“下方(向下、降低)”。一般地，從“上方(上)”到“下方(向下、降低)”的方向是重力的方向。表面處理設(shè)備10是具有構(gòu)成圓筒形圓周壁的外殼12和置于外殼12內(nèi)的盤(pán)狀試料保持臺(tái)14的設(shè)備。注意，襯底16不是表面處理設(shè)備10的構(gòu)成部件，在圖I中示出為用作表面處理的單晶硅外延生長(zhǎng)處理的對(duì)象。硅晶片能用作襯底16。外殼12是具有在保持襯底16與外部隔離的同時(shí)將材料氣體(其用作用于表面處理的材料流體40)供應(yīng)到襯底16 (試料保持臺(tái)14上的試料)并將使用過(guò)的流體42引導(dǎo)外部的功能的反應(yīng)容器。在外殼12中設(shè)置在試料保持臺(tái)14上方的圓筒形部分22構(gòu)成用于將材料流體40供應(yīng)到襯底16或者試料保持臺(tái)14上的試料的材料流體供應(yīng)通道。外殼12中形成在試料保持臺(tái)14的側(cè)向并具有隨著遠(yuǎn)離圓筒形部分22而擴(kuò)展的形狀的通道是流體排出通道24。流體排出通道24是以下功能的通道將已經(jīng)從試料保持臺(tái)14的上方朝著襯底16或者試料作為豎直流供應(yīng)的、然后在沿著襯底16的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到襯底16的材料流體40，作為使用過(guò)的流體42經(jīng)由形成在試料保持臺(tái)14的橫向側(cè)上的出口排出的功能。包括流體排出通道24的形狀等的細(xì)節(jié)下文描述。連接到外殼12的圓筒形部分22的供應(yīng)單元30是具有以恒定的流量和恒定的壓力供應(yīng)作為用于單晶硅外延生長(zhǎng)處理的材料流體40的反應(yīng)氣體的功能的氣體供應(yīng)裝置。作為反應(yīng)氣體，能使用SiHCL3+H2的混合氣體。連接到外殼12的流體排出通道24的氣體排出單元32是具有將已經(jīng)從流體排出通道24引導(dǎo)的使用過(guò)的流體42在對(duì)使用過(guò)的流體42施加適合的排出氣體無(wú)害化處理之后向外部排出的功能的氣體排出裝置。氣體排出單元32能包括用于將使用過(guò)的氣體容易地引導(dǎo)到外部的排出泵等。作為排出氣體無(wú)害化處理，能采用稀釋處理。此外，能采用用于借助于沉淀反應(yīng)等移除包含在使用過(guò)的流體42中的有害成分的移除處理等。試料保持臺(tái)14是具有保持被表面處理作為對(duì)象的襯底16或者試料以及在加熱的同時(shí)旋轉(zhuǎn)襯底16的功能的旋轉(zhuǎn)體。試料保持臺(tái)14是具有形成在其下部上的凹部的圓筒形被覆蓋構(gòu)件，并具有形成在其上表面上用于剛性地保持襯底16的試料保持機(jī)構(gòu)和置于其下部上的凹部?jī)?nèi)的加熱器18。作為試料保持機(jī)構(gòu)，能采用具有與晶片的外形一致的凹部的機(jī)構(gòu)。此外，能采用用于將晶片以機(jī)械的方式固定在其外圓周等上的機(jī)構(gòu)、用于借助于真空吸引固定晶片的機(jī)構(gòu)等。注意，盡管試料保持機(jī)構(gòu)與試料保持臺(tái)14 一起旋轉(zhuǎn)，但是加熱器18不旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)單元34是具有驅(qū)動(dòng)以預(yù)定的角速度ω圍繞旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)試料保持臺(tái)14的功能的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)中心軸垂直于試料保持臺(tái)14的表面而延伸，并且是被覆蓋圓筒形形狀的中心軸。此外，旋轉(zhuǎn)中心軸優(yōu)選地與外殼12的圓筒形部分22的中心軸同軸。作為 旋轉(zhuǎn)單元34，能包括電動(dòng)機(jī)和用于將電動(dòng)機(jī)和試料保持臺(tái)14的被覆蓋圓筒形形狀的外圓周連接的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。作為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，能采用齒輪機(jī)構(gòu)、帶機(jī)構(gòu)等。加熱單元36是用于控制置于和保持在試料保持臺(tái)14內(nèi)的加熱器18的接通/關(guān)斷以將襯底16設(shè)定在預(yù)定的反應(yīng)溫度下的加熱控制裝置。加熱控制能基于從用于檢測(cè)加熱器18的溫度的溫度傳感器供應(yīng)的數(shù)據(jù)而執(zhí)行。設(shè)置在試料保持臺(tái)14的外圓周周?chē)谋Ｗo(hù)環(huán)19是具有保護(hù)旋轉(zhuǎn)的試料保持臺(tái)14的外圓周的功能的外構(gòu)件。如圖2所示，保護(hù)環(huán)19構(gòu)成流體排出通道24的一部分，而其外圓周側(cè)上的側(cè)壁構(gòu)成流體排出通道24的內(nèi)側(cè)上的內(nèi)壁。即，使用過(guò)的流體42在保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁和以傘狀擴(kuò)展的流體排出通道24的外側(cè)上的內(nèi)壁之間流動(dòng)。以下，將詳細(xì)描述流體排出通道24的形狀等。如上所述，流體排出通道24是用于將使用過(guò)的流體42經(jīng)由在試料保持臺(tái)14的橫向側(cè)上形成的出口引導(dǎo)到氣體排出單元32的通道。因而，流體排出通道24的上游側(cè)的開(kāi)始是形成在試料保持臺(tái)14的橫向側(cè)上的出口，而下游側(cè)的結(jié)束是連接到氣體排出單元32的連接端口。如圖I所示，流體排出通道24對(duì)應(yīng)于外殼12的下部，并具有隨著遠(yuǎn)離外殼12的上部上的圓筒形部分22而幾乎像傘或者裙子那樣擴(kuò)展的圓筒形對(duì)稱(chēng)形狀。S卩，流體排出通道24是擴(kuò)展的環(huán)形通道，其從環(huán)形出口延伸以包圍被覆蓋的圓筒形試料保持臺(tái)14和保護(hù)環(huán)19的外圓周，經(jīng)過(guò)具有下述的彎曲部分以向下環(huán)形開(kāi)口的彎曲表面通道，其中，該環(huán)形出口在試料保持臺(tái)14的外圓周端的整個(gè)圓周上在圓周方向上開(kāi)口。注意，氣體排出單元32的連接端口不必是環(huán)形的。相反，流體排出通道24的端部可以形成為封閉的環(huán)形形狀，且孔形成在封閉的形狀的一部分中，以用作與氣體排出單元32連接的連接端口。流體排出通道24是具有讓使用過(guò)的流體42在其內(nèi)流動(dòng)的功能的通道。沿著襯底16的表面在襯底16的徑向方向上流動(dòng)的使用過(guò)的流體42是在各個(gè)方向上流動(dòng)的流動(dòng)集合。流體排出通道24成形為使得在各個(gè)方向上流動(dòng)的流動(dòng)集合能盡可能地彼此平行地流動(dòng)，使得能減小紊流。如上所述，流體排出通道24的外形大致像傘，形成這種形狀的具體方法將在下文描述。
如上所述，圖2是表面處理設(shè)備10的截面視圖。如圖2所示，外殼12具有圓筒形部分22和傘狀流體排出通道24，其中圓筒形部分22連接到傘狀流體排出通道24的部分構(gòu)成角形狀部分13。角形狀部分13和試料保持臺(tái)14之間的空間對(duì)應(yīng)于用于沿著襯底16的表面在襯底16的徑向方向上流動(dòng)的出口。在試料保持臺(tái)14可旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，保護(hù)環(huán)19相對(duì)于外殼12固定。圖3是說(shuō)明在出口附近的區(qū)域中流入流體排出通道24中的流動(dòng)的圖。在表面處理設(shè)備10中，如上所述,用于表面處理的材料流體40在大致垂直于旋轉(zhuǎn)的襯底16的方向上供應(yīng)，此后在對(duì)襯底16施加表面處理的同時(shí)沿著襯底16的表面流動(dòng)。因而，結(jié)果，流動(dòng)在出口附近的區(qū)域沿著襯底16的表面行進(jìn)。圖3示出在設(shè)定成使得形成具有厚度δ的流動(dòng)的條件下在試料保持臺(tái)14或者襯底16的外圓周附近的區(qū)域中徑向速度u在軸向上的分布。如圖3所示，徑向速度u具有以下最大速度分布u (max)，其中，徑向速度u在襯底16的表面上為零，然后隨著距離z遠(yuǎn)離襯底16而逐漸增大，并隨著距離z進(jìn)一步遠(yuǎn)離襯底16變成更長(zhǎng)而返回為零。 如上所述，徑向速度存在于襯底16的表面附近的區(qū)域中，該區(qū)域具有從襯底16的表面沿著軸向的特定寬度。換言之，在具有從襯底16的表面沿著軸向的特定高度的區(qū)域中，使用過(guò)的流體42從襯底16的外圓周端沿著徑向流動(dòng)。流動(dòng)的使用過(guò)的流體42的最大速度定義為最大速度u(max)。在圖3中,徑向方向的流動(dòng)沿著軸向的區(qū)域的高度的范圍定義為tv并且高度Iltl能定義為流體排出通道24的入口的高度。即，作為設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝邓俣榷x的邊界層的厚度的δ能用作高度Iv以下，將描述如上所述適合于平順地引導(dǎo)從出口到氣體排出單元32的流動(dòng)的流體排出通道24的形狀；具體地，像傘那樣擴(kuò)展的外形。如上所述，流體排出通道24成形為使得在各個(gè)方向上流動(dòng)的集合能盡可能地彼此平行地流動(dòng)，使得能減小紊流。作為能形成這種流動(dòng)的通道的形狀，能采用基于拋物線曲線的圓形對(duì)稱(chēng)形狀。拋物線曲線是在所謂的平行反射鏡中使用的曲線，其中當(dāng)來(lái)自焦點(diǎn)位置的入射波碰撞曲線并在該曲線上反射時(shí)，任何反射的波與垂線平行地行進(jìn)。圖4是說(shuō)明與其中流體排出通道24使用拋物線曲線60而成形的結(jié)構(gòu)相關(guān)的原理的圖。注意，圖4中示出的X和y軸與圖I中的相同。此處假定試料保持臺(tái)14的外圓周端定義為拋物線曲線60的焦點(diǎn)位置50，并且從試料保持臺(tái)14的頂表面向上隔開(kāi)圖3所述的出口的高度Iitl的位置定義為基準(zhǔn)位置或者拋物線曲線60的開(kāi)始位置。在此情況下，拋物線曲線60能獲得為特征為從此點(diǎn)到基準(zhǔn)線54的垂線的長(zhǎng)度等于從此點(diǎn)到焦點(diǎn)位置50的線的長(zhǎng)度的點(diǎn)的軌跡，其中，基準(zhǔn)線54定義為從試料保持臺(tái)14的頂表面向上隔開(kāi)距離2h。。利用這樣獲得的拋物線曲線60，當(dāng)來(lái)自焦點(diǎn)位置50對(duì)應(yīng)于入射波的流動(dòng)碰撞該曲線并在該曲線上反射時(shí)，與反射的波對(duì)應(yīng)的任何獲得的流動(dòng)由于拋物線曲線60的特性而與垂直于基準(zhǔn)線54的線平行地行進(jìn)。即，利用拋物線曲線60作為流體排出通道24的形狀，任何從試料保持臺(tái)14的外圓周端沿著水平的流動(dòng)能在沒(méi)有干涉的情況下彼此平行地導(dǎo)向y方向。圖5是說(shuō)明拋物線曲線60的圖，其中，所示出的X和y軸是在說(shuō)明拋物線曲線60中使用的正交軸，參照?qǐng)DI描述的X和y軸能原封不動(dòng)地使用。焦點(diǎn)位置50在xy坐標(biāo)中表示為(O, a),并且定義為基準(zhǔn)位置52的拋物線曲線60的頂點(diǎn)在xy坐標(biāo)中表示為(0,0)。為了獲得拋物線曲線60，需要基準(zhǔn)線54?；鶞?zhǔn)線54是與X軸平行，經(jīng)過(guò)與焦點(diǎn)位置50對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)(0，-a)的線，且基準(zhǔn)位置52在焦點(diǎn)位置50和點(diǎn)(0，-a)之間。假定與y軸平行的任意垂線62與基準(zhǔn)線54相交的點(diǎn)定義為垂線的上端點(diǎn)56(以下稱(chēng)為垂線上端點(diǎn)56)，并且任意的垂線62與從焦點(diǎn)位置50延長(zhǎng)的任意的線64相交的點(diǎn)定義為垂線的下端點(diǎn)58(以下稱(chēng)為垂線下端點(diǎn)58)，拋物線曲線60給定為與垂線上端點(diǎn)56和垂線下端點(diǎn)58之間的距離對(duì)應(yīng)的垂線62的長(zhǎng)度等于與焦點(diǎn)位置50和垂線下端點(diǎn)58之間的距離對(duì)應(yīng)的任意線64的長(zhǎng)度的垂線下端點(diǎn)58的軌跡。以下以數(shù)學(xué)的方式進(jìn)行說(shuō)明。即，假定拋物線曲線60上垂線下端點(diǎn)58的位置一般表示為(x，y)，垂線62的長(zhǎng)度等于任意的線64的長(zhǎng)度。垂線62的長(zhǎng)度給定為(y+a)，并且任意的線64的長(zhǎng)度給定為|x2+(a-y)2}12。當(dāng)這兩個(gè)彼此相等時(shí)，x2=4ay成立。這是拋物線曲線的表達(dá)式。圖6是說(shuō)明圖5所示的拋物線曲線60應(yīng)用到流體排出通道24的圖。為了將拋物線曲線60應(yīng)用到流體排出通道24，與出口的截面垂直的方向軸定義為X軸，而與X軸正交 并在從試料保持臺(tái)14的上方朝著襯底16供應(yīng)的材料流體流動(dòng)的方向上延伸的方向軸定位為y軸。設(shè)定X和y軸如參照?qǐng)DI所描述。此外，試料保持臺(tái)14的最外圓周的上端或者出口的下端的位置定義為焦點(diǎn)位置50，并且在xy坐標(biāo)中表示為(0，a)，并且與焦點(diǎn)位置50關(guān)于X軸對(duì)稱(chēng)的出口的上端的位置定義為基準(zhǔn)位置52，并在xy坐標(biāo)中表示為(0，O)。S卩，出口或者限定在試料保持臺(tái)14的最外圓周的橫向側(cè)上的開(kāi)口的上端對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)位置52，并且下端對(duì)應(yīng)于焦點(diǎn)位置50。換言之，焦點(diǎn)位置50和基準(zhǔn)位置52之間的距離對(duì)應(yīng)于開(kāi)口在y方向上的長(zhǎng)度。即，參照?qǐng)D3描述的高度Iitl能用作距離a。此外，限定與X軸平行并虛擬地通過(guò)點(diǎn)(0，-a)的基準(zhǔn)線54 ;如參照?qǐng)D5所述，與I軸平行的任意的垂線62與基準(zhǔn)線54相交的點(diǎn)定義為垂線上端點(diǎn)56，并且任意的垂線62與從焦點(diǎn)位置50延伸的任意的線64相交的點(diǎn)定義為垂線下端點(diǎn)58 ;并且獲得對(duì)應(yīng)于垂線上端點(diǎn)56和垂線下端點(diǎn)58之間的距離的垂線62的長(zhǎng)度等于對(duì)應(yīng)于焦點(diǎn)位置50和垂線下端點(diǎn)58之間的距離的任意的線64的長(zhǎng)度的垂線下端點(diǎn)58的軌跡。所獲得的軌跡構(gòu)成拋物線曲線60。拋物線60的作用是使得由拋物線曲線60上的任意的點(diǎn)處的拋物線曲線60的切線66與連接任意的點(diǎn)和焦點(diǎn)50的線64所形成的角度等于由切線66與垂直于基準(zhǔn)線54并通過(guò)該任意的點(diǎn)的垂線62的延長(zhǎng)線68所形成的角度。這些角度在圖6中定義為Θ。鑒于以上，考慮到入射波來(lái)自焦點(diǎn)位置50，碰撞拋物線曲線60并在拋物線曲線60上反射，入射波對(duì)應(yīng)于線64，入射波碰撞垂線62的拋物線曲線60的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于任意的點(diǎn)，并且反射的波對(duì)應(yīng)于垂線62的延長(zhǎng)線68。在以上，任意的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于垂線下端點(diǎn)58。因而，由來(lái)自焦點(diǎn)位置50并且碰撞拋物線曲線60并被拋物線曲線60反射的入射波所形成的反射的波被導(dǎo)向垂直于基準(zhǔn)線54。這對(duì)于拋物線曲線60上所有的點(diǎn)都是這樣。因而，不管來(lái)自焦點(diǎn)位置50的入射波的方向如何，結(jié)果，反射的波都導(dǎo)向垂直于基準(zhǔn)線54;即，與垂線平行。利用此作用，拋物線曲線60能用作平行反射鏡的鏡面的曲線。如上所述，當(dāng)流體排出通道24的基本外形基于拋物線曲線60而形成時(shí)，可以具有從試料保持臺(tái)14的外圓周端水平流動(dòng)的任何流體在y方向上導(dǎo)向以在沒(méi)有相交的情況下彼此平行。此處，注意，從外殼12的圓筒形部分22延伸到氣體排出單元32的通道包括流體排出通道24的外形的內(nèi)壁和設(shè)置在試料保持臺(tái)14的外部的保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁，并假定這兩個(gè)壁表面各稱(chēng)為通道一側(cè)壁表面和通道另一側(cè)壁表面。然后，拋物線曲線能稱(chēng)為通道一側(cè)曲線作為用于通道一側(cè)壁表面的曲線。類(lèi)似地，用于保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁或者通道另一側(cè)壁表面的曲線能稱(chēng)為通道另一側(cè)曲線?？紤]到通道一側(cè)曲線，通道另一側(cè)曲線更好地定義為與通道一側(cè)曲線相對(duì)的曲線。圖7是示出在試料保持臺(tái)14和保護(hù)環(huán)19附近區(qū)域的圖，其中，保護(hù)環(huán)19對(duì)應(yīng)于設(shè)置在試料保持臺(tái)14的外圓周側(cè)上的外側(cè)構(gòu)件。通道另一側(cè)曲線是限定保護(hù)環(huán)19的外形的曲線。在圖7中，限定保護(hù)環(huán)19的頂表面的線性部分和從頂表面向下適度地延伸的彎曲部分一起構(gòu)成通道另一側(cè)曲線。如圖7所示，保護(hù)環(huán)19具有定位成比試料保持臺(tái)14的高度位置低一臺(tái)階H的頂表面。盡管臺(tái)階部分的寬度限定為W，但是包含具有寬度W的線性部分并從頂表面向下適度地延伸的側(cè)壁的光滑凸起曲線構(gòu)成通道另一側(cè)曲線。如上所述的保護(hù)環(huán)19的頂表面定位成比試料保持臺(tái)14的高度位置低一臺(tái)階H的 原因是當(dāng)使用過(guò)的流體42剛剛從試料保持臺(tái)14流出時(shí)將使用過(guò)的流體向下吸引，使得使用過(guò)的流體42能容易地向下導(dǎo)向。當(dāng)保護(hù)環(huán)19的臺(tái)階部分的寬度W過(guò)大時(shí)，盡管使用過(guò)的流體42在與保護(hù)環(huán)19的臺(tái)階部分碰撞之后其方向發(fā)生改變，使用過(guò)的流體沿著臺(tái)階部分的表面流動(dòng)，并與通道一側(cè)曲線的壁表面碰撞。為了應(yīng)對(duì)以上，臺(tái)階部分形成為具有適當(dāng)窄的寬度W，使得能避免碰撞，并且使用過(guò)的流體42由于具有臺(tái)階部分H的試料保持臺(tái)14的旋轉(zhuǎn)側(cè)表面?zhèn)鬟f給使用過(guò)的流體42的流體吸引效果而能沿著保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁向下導(dǎo)向。由于這些原因，優(yōu)選地，與通道一側(cè)曲線相比，作為保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁的曲線的通道另一側(cè)曲線形成為向下進(jìn)一步適度延伸的曲線。如上所述，當(dāng)保護(hù)環(huán)19的頂表面定位成比試料保持臺(tái)14低具有適當(dāng)窄的寬度W的臺(tái)階H時(shí)，通道另一側(cè)曲線能使用從頂表面或者臺(tái)階部分向下延伸的曲線來(lái)限定，且該曲線的曲率半徑小于拋物線曲線的曲率半徑。利用此布置，使用過(guò)的流體能沿著保護(hù)環(huán)19的側(cè)壁向下引導(dǎo)，并且使用過(guò)的流體與通道一側(cè)曲線的壁表面碰撞的時(shí)間能延遲。此外，由此，能降低與通道一側(cè)曲線碰撞的使用過(guò)的流體的流速，并且能降低與通道一側(cè)曲線碰撞的使用過(guò)的流體的溫度。因而，可以減小由于使用過(guò)的流體42而在通道一側(cè)曲線的壁表面上的堆積物。此外，當(dāng)使用拋物線曲線限定通道一側(cè)曲線，使得使用過(guò)的流體42的流線能向下導(dǎo)向時(shí)，可以減小使用過(guò)的流體回流發(fā)生的可能性。如果由于一些原因發(fā)生回流，則出口處的角形狀部分13能阻擋回流。為了有效地防止回流，優(yōu)選地，出口不是光滑的，而是如圖4所示，成形成具有明確的角度?；亓鞯囊粋€(gè)可能性是從氣體排出單元32的回流。然而，當(dāng)使用過(guò)的流體42在向下流動(dòng)的同時(shí)被拋物線曲線等整流時(shí)，這種流動(dòng)能降低來(lái)自氣體排出單元32的回流。圖8是說(shuō)明拋物線曲線60的應(yīng)用的結(jié)果的圖，示出以試料保持臺(tái)14的端部為中心的xy橫截面視圖。如圖8所示，出口是位于與試料保持臺(tái)14的最外圓周的上端的位置對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)位置50和沿著y方向與焦點(diǎn)位置50相對(duì)的基準(zhǔn)位置52之間的開(kāi)口。參照?qǐng)D6描述的拋物線曲線60用于以基準(zhǔn)位置52作為開(kāi)始位置的通道一側(cè)曲線26。注意，盡管當(dāng)假定流體是全反射時(shí)拋物線曲線60是最佳曲線，但是實(shí)際上，由于流動(dòng)不總是全反射，取決于流動(dòng)的狀況而能采用基于拋物線曲線60的任何拋物線類(lèi)似曲線。
如圖7所示，與通道一側(cè)曲線26相對(duì)的通道另一側(cè)曲線28限定成包括相對(duì)于試料保持臺(tái)14具有臺(tái)階H的保護(hù)環(huán)19的頂表面，并具有比拋物線曲線60的曲率半徑更小的曲率半徑。注意，臺(tái)階H沿著徑向方向的尺寸或者寬度尺寸設(shè)定為預(yù)定的寬度尺寸W。通道一側(cè)曲線26構(gòu)成如圖I所示像裙子那樣擴(kuò)展的環(huán)形流體排出通道24的上表面?zhèn)壬系膹澢砻嬖趚y橫截面上的曲線。即，通過(guò)圍繞外殼12的中心軸旋轉(zhuǎn)通道一側(cè)曲線26而獲得的圓形對(duì)稱(chēng)形狀的一側(cè)通道表面構(gòu)成環(huán)形流體排出通道24的上表面?zhèn)壬系膹澢砻?。?lèi)似地，通道另一側(cè)曲線28構(gòu)成像裙子那樣擴(kuò)展的環(huán)形流體排出通道24的下表面?zhèn)壬系膹澢砻嬖趚y橫截面上的曲線。為了將流體排出通道24形成為包圍試料保持臺(tái)14的圓周的環(huán)形通道，設(shè)置連接表面用于連接一側(cè)通道表面和另一側(cè)通道表面，使得所有這些一起形成環(huán)形流體排出通道24。圖8示意性地示出如上所述限定的流體排出通道24中使用過(guò)的流體42的流動(dòng)。如所示，使用過(guò)的流體42的流動(dòng)包括由于保護(hù)環(huán)19的臺(tái)階H的作用而向下彎曲并沿著保 護(hù)環(huán)10流動(dòng)的比較快的流動(dòng)41和沿著通道一側(cè)通道26流動(dòng)的比較慢的流動(dòng)43。如上所述，已經(jīng)在襯底16的表面上流動(dòng)的各種流動(dòng)除了出口的上端附近區(qū)域之外在沒(méi)有紊流發(fā)生的情況下彼此平行地流動(dòng)。結(jié)果，這能減小反應(yīng)生成物附著在流體排出通道24的內(nèi)壁上的可能性。圖9是說(shuō)明典型傳統(tǒng)的表面處理設(shè)備的流體排出通道25中引起的紊流的圖。由于典型傳統(tǒng)的表面處理設(shè)備的流體排出通道25是局部具有傾斜壁的線性通道，而不是參照?qǐng)D8描述的流線型通道，除了出口的上端附近引起的回流70之外，在襯底16的表面上流動(dòng)的使用過(guò)的流體與流體排出通道25的線性通道的傾斜表面激烈碰撞，以分成向上游側(cè)返回的回流72和向下游側(cè)流動(dòng)的排出氣體流74。這種回流72可以預(yù)回流70合流。圖10示出了在傳統(tǒng)的流體排出通道25中使用過(guò)的流體的模擬計(jì)算的結(jié)果。如參照?qǐng)D9所述，示出了在出口的上端附近更寬的區(qū)域中發(fā)生的回流70、由于已經(jīng)激烈地碰撞流體排出通道25的線性?xún)A斜表面由此被迫彎曲的流動(dòng)而造成的排出氣體流動(dòng)74和在排出側(cè)上造成的回流76。圖8和圖10之間的比較清楚地示出在采用拋物線曲線60的流體排出通道24中，與傳統(tǒng)的流體排出通道25相比，沿著襯底16的表面流動(dòng)的各種流動(dòng)彼此平行地流動(dòng)，使得能有效地防止使用過(guò)的流體與出口通道的內(nèi)壁碰撞，并防止受到干擾。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的表面處理設(shè)備能用在這樣的表面處理中，在該表面處理中諸如適合的反應(yīng)氣體等的材料流體供應(yīng)到襯底上以在其上形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，或者蝕刻或者清潔其表面，或者形成涂敷構(gòu)件。參考標(biāo)號(hào)的描述10表面處理設(shè)備，12外殼，13角形狀部分，14試料保持臺(tái)16襯底，18加熱器，19保護(hù)環(huán)，22圓筒形部分，24流體排出通道25 (傳統(tǒng))流體排出通道，26通道一側(cè)曲線28通道另一側(cè)曲線，30供應(yīng)單元，32氣體排出單元，34旋轉(zhuǎn)單元36加熱單元，40材料流體，41、43流動(dòng)，42使用過(guò)的流體50焦點(diǎn)位置，52基準(zhǔn)位置，54基準(zhǔn)線，56垂線上端點(diǎn)，58垂線下端點(diǎn)60拋物線，62垂線，64線(從焦點(diǎn)位置延伸)，66切線
68延長(zhǎng)線，70、72/、76、回流，74排出氣體流。
權(quán)利要求
1.一種表面處理設(shè)備，其包括 外殼，其構(gòu)成周壁； 試料保持臺(tái)，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，用于保持試料； 材料流體供應(yīng)通道，其設(shè)置到所述外殼，用于將材料流體供應(yīng)到在所述試料保持臺(tái)上的所述試料；以及 流體排出通道，其設(shè)置在所述外殼中的所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)，用于將在沿著所述試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出到外部， 其中， 當(dāng) 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(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)的位置被定義為焦點(diǎn)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(diǎn)中與所述焦點(diǎn)位置關(guān)于所述X軸對(duì)稱(chēng)的其他點(diǎn)的位置被定義為基準(zhǔn)位置，并還定義為所述I軸的零位置， 基準(zhǔn)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(diǎn)位置在夾著所述基準(zhǔn)位置的情況下對(duì)稱(chēng)的位置， 與所述y軸平行的任意垂線與所述基準(zhǔn)線相交的點(diǎn)定義為垂線上端點(diǎn)，并且 所述任意垂線與從所述焦點(diǎn)位置延伸的任意線相交的點(diǎn)定義為垂線下端點(diǎn)時(shí)， 所述流體排出通道包括 通道一側(cè)曲線，其是在所述垂線上端點(diǎn)和所述垂線下端點(diǎn)之間的距離等于所述焦點(diǎn)位置和所述垂線下端點(diǎn)之間的距離的情況下所述垂線下端點(diǎn)的軌跡而形成的經(jīng)過(guò)所述基準(zhǔn)位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準(zhǔn)曲線而形成的拋物線類(lèi)似曲線，以及通道另一側(cè)曲線，其與所述通道一側(cè)曲線相對(duì)，并且 所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側(cè)曲線和所述通道另一側(cè)曲線而形成。
2.—種表面處理設(shè)備,其包括 外殼，其構(gòu)成周壁； 試料保持臺(tái)，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，用于保持試料； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)所述試料保持臺(tái)； 材料流體供應(yīng)通道，其設(shè)置在所述外殼中所述試料保持臺(tái)的上方，用于將材料流體供應(yīng)到所述試料保持臺(tái)上的所述試料；以及 流體排出通道，其設(shè)置在所述外殼中的所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)，用于將已經(jīng)作為縱向流動(dòng)而從所述試料保持臺(tái)的上方朝著所述試料供應(yīng)，然后在沿著所述試料的表面流動(dòng)的同時(shí)已經(jīng)將表面處理施加到所述試料的所述材料流體作為使用過(guò)的流體經(jīng)由在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)形成的出口排出， 其中， 當(dāng) 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(tái)的上方朝著所述試料供應(yīng)的所述材料流體沿著其流動(dòng)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(tái)的最外圓周的上端的位置被定義為焦點(diǎn)位置，并且還被定義為所述I軸的+a位置， 與所述焦點(diǎn)位置關(guān)于所述X軸對(duì)稱(chēng)的所述出口的上端的位置定義為基準(zhǔn)位置，并且還被定義為所述y軸的零位置， 基準(zhǔn)線被定義在所述I軸的-a位置中，所述y軸的_a位置是與所述焦點(diǎn)位置在夾著所述基準(zhǔn)位置的情況下對(duì)稱(chēng)的位置， 與所述y軸平行的任意垂線與所述基準(zhǔn)位置相交的點(diǎn)被定義為垂線上端點(diǎn)，并且 所述任意垂線與從所述焦點(diǎn)位置延伸的任意線相交的點(diǎn)被定義為垂線下端點(diǎn)， 所述流體排出通道包括 通道一側(cè)曲線，其是在所述垂線上端點(diǎn)與所述垂線下端點(diǎn)之間的距離等于所述焦點(diǎn)位置與所述垂線下端點(diǎn)之間的距離的情況下所述垂線下端點(diǎn)的軌跡而形成的經(jīng)過(guò)所述基準(zhǔn)位置的拋物線曲線，或者以所述拋物線曲線作為基準(zhǔn)曲線而形成的拋物線類(lèi)似曲線， 通道另一側(cè)曲線，其與所述通道一側(cè)曲線相對(duì)，并且 所述流體排出通道的形狀基于所述通道一側(cè)曲線和所述通道另一側(cè)曲線而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理設(shè)備，其中，所述流體排出通道具有高度尺寸等于在所述試料的表面上流動(dòng)的邊界層的厚度尺寸的出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理設(shè)備，其中，所述流體排出通道具有高度尺寸等于在所述試料的表面上流動(dòng)的邊界層的厚度尺寸的出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理設(shè)備，其中，所述流體排出通道在在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)上形成的出口中具有角部形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理設(shè)備，其中，所述流體排出通道在在所述試料保持臺(tái)的橫向側(cè)上形成的出口中具有角部形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面處理設(shè)備，其中 當(dāng)所述試料保持臺(tái)附加地具有設(shè)置在其外周側(cè)的外側(cè)構(gòu)件時(shí)，所述外側(cè)構(gòu)件構(gòu)成包括頂表面和從所述頂表面進(jìn)一步向下延伸的光滑凸起形狀的通道另一側(cè)曲線，所述頂表面具有預(yù)定的寬度，并定位成比所述試料保持臺(tái)的高度位置低一臺(tái)階，并且 所述預(yù)定寬度限定成較窄，使得被所述臺(tái)階沿著設(shè)置所述臺(tái)階的方向彎曲的流體被防止沿著所述臺(tái)階流動(dòng)而與相對(duì)的流體排出通道碰撞。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理設(shè)備，其中 當(dāng)所述試料保持臺(tái)附加地具有設(shè)置在其外周側(cè)的外側(cè)構(gòu)件時(shí)，所述外側(cè)構(gòu)件構(gòu)成包括頂表面和從所述頂表面進(jìn)一步向下延伸的光滑凸起形狀的通道另一側(cè)曲線，所述頂表面具有預(yù)定的寬度，并定位成比所述試料保持臺(tái)的高度位置低一臺(tái)階，并且 所述預(yù)定寬度限定成較窄，使得被所述臺(tái)階沿著設(shè)置所述臺(tái)階的方向彎曲的流體被防止沿著所述臺(tái)階流動(dòng)并與相對(duì)的流體排出通道碰撞。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面處理設(shè)備，其中 所述外殼具有圓筒形狀，所述圓筒形狀具有與所述y軸平行的中心軸，并且 所述流體排出通道包括具有通過(guò)將所述通道一側(cè)曲線繞所述外殼的所述中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的一側(cè)通道表面， 具 有通過(guò)將所述通道另一側(cè)曲線繞所述外殼的所述中心軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀的另一側(cè)通道表面，以及 連接表面，其用于連接所述一側(cè)通道表面和所述另一側(cè)通道表面。
全文摘要
為了減小在表面處理設(shè)備中當(dāng)表面處理材料流體沿著襯底的表面流動(dòng)以排出時(shí)由于使用過(guò)的流體與出口通道的內(nèi)壁碰撞而引起的紊流。表面處理設(shè)備(10)是其中盤(pán)狀試料保持臺(tái)(14)設(shè)置在構(gòu)成圓筒狀圓周壁的外殼(12)內(nèi)的設(shè)備。設(shè)置在外殼(12)的上部中的圓筒狀部分(22)構(gòu)成材料流體供應(yīng)通道，并且設(shè)置在外殼(12)中試料保持臺(tái)(14)的橫向側(cè)上并隨著氣遠(yuǎn)離圓筒狀部分(22)而擴(kuò)展成形的通道構(gòu)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(tái)(14)的最外圓周的上端的位置定義為焦點(diǎn)位置，并且與焦點(diǎn)位置對(duì)稱(chēng)的出口的上端的位置定義為基準(zhǔn)位置。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102844464SQ20118001631
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者姜玉雁, 稻垣昌英, 中島健次, 牧野聰一郎, 堀之內(nèi)成明, 伊藤孝浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社