(57)【要約】【課題】  複数の基板の成膜を簡易におこなうことができる成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る成膜装置１０において、成膜されるべきＳｉ基板２０は、筐体１２内に配置された円板状ホルダ１８によって保持される。そして、ホルダ１８に保持されたＳｉ基板２０Ａがヒータ２８によって加熱されると共に、蒸着源３０から成膜材料３２が放出されることによって、Ｓｉ基板２０Ａの成膜がおこなわれる。ここで、ホルダ１８は、その円周方向Ｌに沿って並ぶように６枚のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆを保持すると共に、その円周方向Ｌに回転する。そのため、このホルダ１８を回転させると、蒸着源３０によって成膜されるＳｉ基板２０がＳｉ基板２０Ｂに換わって、ホルダ１８に保持された６枚のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆが順次成膜可能な状態となる。【選択図】  図１
2006037200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に配置され、円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転自在な円板状ホルダと、
前記筐体内に配置され、前記ホルダの外部からこのホルダを加熱するヒータと、
前記筐体内に配置され、前記ホルダの一部領域に対して成膜材料を放出して、前記ホルダに保持される複数の前記基板のうち、一部の前記基板の成膜をおこなう成膜手段とを備える、成膜装置。
【請求項２】
前記ヒータは前記ホルダの一部のみを加熱して、前記成膜手段が成膜をおこなう前記基板のみを加熱する、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記ホルダと前記成膜手段との間に介在すると共に、所定距離だけ離間した状態で前記ホルダを覆い、且つ、前記ホルダに保持される複数の前記基板のうち、一部の前記基板に対応する部分に形成された貫通部を有する遮蔽板をさらに備える、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ホルダと前記ヒータとの離間距離を変更する変位手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
筐体と、前記筐体内に配置され、円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転自在な円板状ホルダと、前記筐体内に配置され、前記ホルダの外部からこのホルダを加熱するヒータと、前記筐体内に配置され、前記ホルダの一部領域に対して成膜材料を放出して、前記ホルダに保持される複数の前記基板のうち、一部の前記基板の成膜をおこなう成膜手段とを備える成膜装置に適用される成膜方法であって、
前記ヒータによって前記ホルダを加熱して、前記ホルダに保持された前記基板を加熱するステップと、
前記成膜手段によって、一部の前記基板の成膜をおこなうステップと、
前記ホルダを前記中心位置を中心に回転させて、前記成膜手段によって前記成膜材料が放出される前記ホルダの領域を変更するステップと、
前記ホルダの回転によって、前記ホルダの前記成膜材料が放出される領域に移動した前記基板に対して成膜をおこなうステップとを有する成膜方法。
【請求項６】
前記ヒータが前記ホルダを加熱する際、前記ヒータは前記ホルダの一部のみを加熱して、前記成膜手段によって成膜がおこなわれる前記基板のみを加熱する、請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記成膜装置は、前記ホルダと前記成膜手段との間に介在すると共に、所定距離だけ離間した状態で前記ホルダを覆い、且つ、前記ホルダに保持される複数の前記基板のうち、一部の前記基板に対応する部分に形成された貫通部を有する遮蔽板をさらに備え、
前記成膜手段が一部の前記基板の成膜をおこなう際、前記成膜手段は、前記遮蔽板の前記貫通部を介して前記基板の成膜をおこなう、請求項５又は６に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性薄膜等の成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの作製に利用する基板として、Ｓｉ基板などの基板上に、誘電体膜や導電体膜、半導体膜などの機能性薄膜を成膜した積層基板の開発が進められている。このような積層基板を製造する際は、主に、スパッタ装置、気相成長装置及び蒸着装置などが利用される（下記特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
上述した装置は、いずれも真空室を有しており、この真空室の中で基板の成膜がおこなわれる。すなわち、基板を成膜する際は、成膜すべき基板を真空室内に装填する度に、面倒な排気処理をおこなう必要があった。そのため、複数の基板を作製するには、多大な手間と時間を要した。
【０００４】
そこで、このような排気処理による時間ロスを低減する技術として、ロードロック方式の成膜装置が開発された。このロードロック方式の成膜装置は、成膜をおこなう真空室と、この真空室とゲードバルブを介して連通されたロードロック室とを備えている。そして、ロードロック室において基板の出し入れをおこなうことで、真空室を常に真空に保持するため、真空室の排気処理が不要となっている。
【特許文献１】特許３３１０８８１号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の成膜装置及び成膜装置には、次のような課題が存在している。すなわち、ロードロック方式の成膜装置では、成膜をおこなう真空室の他、ロードロック室や、基板をロードロック室から真空室へ送る搬送装置などが別途必要であっため、装置が複雑且つ大型なものとなっていた。そのため、動作トラブルの多発、メンテナンスの煩雑化、コストの増大など、種々の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、複数の基板の成膜を簡易におこなうことができる成膜装置及び成膜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】
本発明に係る成膜装置は、筐体と、筐体内に配置され、円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転自在な円板状ホルダと、筐体内に配置され、ホルダの外部からこのホルダを加熱するヒータと、筐体内に配置され、ホルダの一部領域に対して成膜材料を放出して、ホルダに保持される複数の基板のうち、一部の基板の成膜をおこなう成膜手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この成膜装置において、成膜されるべき基板は、筐体内に配置された円板状ホルダによって保持される。そして、ホルダに保持された基板がヒータによって加熱されると共に、成膜手段が成膜材料を放出されることによって、基板の成膜がおこなわれる。ここで、ホルダは、その円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転する。そのため、このホルダを回転させると、成膜手段によって成膜される基板が換わって、ホルダに保持された複数の基板が順次成膜可能な状態となる。このように、本発明に係る成膜装置は、単にホルダを回転させるだけで、複数基板の成膜が実現されるため、複雑且つ大型であった従来の成膜装置に比べて、複数の基板の成膜を簡易におこなうことができる。
【０００９】
また、ヒータはホルダの一部のみを加熱して、成膜手段が成膜をおこなう基板のみを加熱することが好ましい。この場合、ヒータの小型化を図ることが容易であるため、装置の小型化を有意に図ることができる。また、高い効率で成膜される基板を加熱することができる。
【００１０】
また、ホルダと成膜手段との間に介在すると共に、所定距離だけ離間した状態でホルダを覆い、且つ、ホルダに保持される複数の基板のうち、一部の基板に対応する部分に形成された貫通部を有する遮蔽板をさらに備えることが好ましい。この場合、成膜手段に成膜される基板に対応する部分に遮蔽板の貫通部を配置することで、成膜される基板にのみ高い確度で成膜をおこなうことができるため、成膜の精度の向上が図られる。
【００１１】
また、ホルダとヒータとの離間距離を変更する変位手段をさらに備えることが好ましい。この場合、ヒータの熱出力を制御する制御回路を用意することなく、変位手段によるホルダとヒータとの離間距離の変更によって、ホルダの温度調整をおこなうことができる。
【００１２】
本発明に係る成膜方法は、筐体と、筐体内に配置され、円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転自在な円板状ホルダと、筐体内に配置され、ホルダの外部からこのホルダを加熱するヒータと、筐体内に配置され、ホルダの一部領域に対して成膜材料を放出して、ホルダに保持される複数の基板のうち、一部の基板の成膜をおこなう成膜手段とを備える成膜装置に適用される成膜方法であって、ヒータによってホルダを加熱して、ホルダに保持された基板を加熱するステップと、成膜手段によって、一部の基板の成膜をおこなうステップと、ホルダを中心位置を中心に回転させて、成膜手段によって成膜材料が放出されるホルダの領域を変更するステップと、ホルダの回転によって、ホルダの成膜材料が放出される領域に移動した基板に対して成膜をおこなうステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
この成膜方法において、成膜されるべき基板は、筐体内に配置された円板状ホルダによって保持される。そして、ホルダに保持された基板がヒータによって加熱されると共に、成膜手段が成膜材料を放出されることによって、基板の成膜がおこなわれる。ここで、ホルダは、その円周方向に沿って並ぶように複数の基板を保持すると共に、その円周方向に回転する。そのため、このホルダを回転させると、成膜手段によって成膜される基板が換わって、ホルダに保持された複数の基板が順次成膜可能な状態となる。このように、本発明に係る成膜装置は、単にホルダを回転させるだけで、複数基板の成膜が実現されるため、複雑且つ大型であった従来の成膜装置を用いた成膜方法に比べて、複数の基板の成膜を簡易におこなうことができる。
【００１４】
また、ヒータがホルダを加熱する際、ヒータはホルダの一部のみを加熱して、成膜手段によって成膜がおこなわれる基板のみを加熱することが好ましい。この場合、高い効率で成膜される基板を加熱することができる。
【００１５】
また、成膜装置は、ホルダと成膜手段との間に介在すると共に、所定距離だけ離間した状態でホルダを覆い、且つ、ホルダに保持される複数の基板のうち、一部の基板に対応する部分に形成された貫通部を有する遮蔽板をさらに備え、成膜手段が一部の基板の成膜をおこなう際、成膜手段は、遮蔽板の貫通部を介して基板の成膜をおこなうことが好ましい。この場合、成膜手段に成膜される基板に対応する部分に遮蔽板の貫通部を配置することで、成膜される基板にのみ高い確度で成膜をおこなうことができるため、成膜の精度の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の基板の成膜を簡易におこなうことができる成膜装置及び成膜方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明に係る成膜装置及び成膜方法を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置１０を示した概略断面図である。この成膜装置１０は、蒸着法を用いて成膜をおこなう装置である。図１に示すように、成膜装置１０は筐体１２を有している。この筐体１２の外部には、筐体１２内を真空にするための排気装置１４が設けられている。
【００１９】
筐体１２の内部の天井面１２ａには、天井面１２ａから鉛直方向に延びる回転軸１６によって支持された円板状のホルダ１８が設けられている。このホルダ１８は、回転軸１６の軸線１６ａに対して直交する方向に延在しており、中心位置Ｃ（後述）において回転軸１６に固定されている。そのため、ホルダ１８は、回転軸１６が回転すると、回転軸１６と一体的に、その円周方向に回転する。
【００２０】
ホルダ１８は、その下面１８ａにおいて、後述する６枚のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆ（以下、Ｓｉ基板２０Ａ〜２０Ｆを総称してＳｉ基板２０とする。）を保持している。また、ホルダ１８の下方には、ホルダ１８に対して平行に延在すると共に、ホルダ１８の半径よりも若干大きい半径を有する円板状の遮蔽板２２が配置されている。なお、各Ｓｉ基板２０は表面２０ａに（１００）面が露出しており、それぞれの直径は６インチとなっている。
【００２１】
以下、図２を参照しつつ、ホルダ１８とＳｉ基板２０と遮蔽板２２との位置関係について説明する。
【００２２】
図２に示すように、６枚のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆは、ホルダ下面１８ａの中心位置Ｃから一定の距離ｄだけ離間した位置であって、一定の角度α（＝６０度）だけずれた位置２４Ａ〜２４Ｆとそれぞれの中心位置とが合うように配置されている。すなわち、Ｓｉ基板２０Ａ〜２０Ｆは、ホルダ１８の円周方向に沿って規則的に並んでいる。
【００２３】
また、遮蔽板２２には、外縁部から中央部に向けて延びる切欠き部（貫通部）２２ａが形成されている。この切欠き部２２ａの幅は、Ｓｉ基板２０の直径よりも若干長くなっているため、ホルダ１８を回転させて、遮蔽板２２の切欠き部２２ａの位置とＳｉ基板２０のいずれかの位置とを合わせた場合には、Ｓｉ基板２０の一つが遮蔽板２２から露出する。
【００２４】
図１に戻って、ホルダ１８を支持する回転軸（変位手段）１６は、公知の駆動機構によってホルダ１８をその厚さ方向（図１の矢印Ｘ方向）に変位させることができる。このような回転軸１６によるホルダ１８の変位は、図示しない制御装置によって制御される。なお、回転軸１６によってホルダ１８を変位させる際、遮蔽板２２もホルダ１８と一体的に変位するため、ホルダ１８と遮蔽板２２との間隔が一定に保たれる。
【００２５】
また、筐体１２内の天井面１２ａには、天井面１２ａから鉛直方向に延びる支持部材２６によって支持された平板状ヒータ２８が設けられている。このヒータ２８は、ホルダ１８及び遮蔽板２２に対して平行に延在しており、ホルダ１８を介して遮蔽板２２と対面するように配置されている。すなわち、ヒータ２８の下面２８ａは、ホルダ１８の上面１８ｂと対面しており、ヒータ２８はホルダ１８の一部を上方から加熱する。なお、ヒータ２８が加熱するホルダ１８の領域Ａ１と遮蔽板２２の切欠き部２２ａによって露出されるホルダ１８の領域Ａ２とは略一致している。
【００２６】
ヒータ２８の熱出力は一定となっている。そして、ホルダ１８の加熱の程度を変更する際は、上述した回転軸１６によって、ホルダ１８をヒータ２８から離間させたり、ホルダ１８をヒータ２８に近づけたりする。
【００２７】
また、筐体１２内部のホルダ１８の下方であって、上述した遮蔽板２２の切欠き部２２ａに対応する位置には、図示しない支持機構によって支持された電子ビーム加熱による蒸着源（成膜手段）３０が配置されている。この蒸着源３０は、るつぼ部３０ａを有しており、このるつぼ部３０ａには、例えば、ＺｒＯ２である蒸着材料（成膜材料）３２が装填されている。そして、この蒸着源３０は、電子ビームを照射して蒸着材料３２を加熱することで、蒸着材料３２を上方に放出させる。なお、蒸着源３０の上方には、遮蔽板２２及びホルダ１８が配置されているので、放出された蒸着材料３２は、遮蔽板２２の切欠き部２２ａを介してＳｉ基板２０上にエピタキシャル成長する。より具体的には、ホルダ１８とＳｉ基板２０と遮蔽板２２とが、図２に示した位置関係にあるときには、６枚のＳｉ基板２０のうち、遮蔽板２２の切欠き部２２ａから露出しているＳｉ基板２０Ａの成膜がおこなわれる。
【００２８】
また、蒸着源３０とホルダ１８との間には、蒸着源３０から放出される蒸着材料の放出ルートを囲むようにループ状のＲＦアンテナ３４が設けられている。また、筐体１２内に酸素ガス（Ｏ２）を導入すると共に、導入した酸素ガスを、遮蔽板２２の切欠き部２２ａから露出するＳｉ基板２０ａに向けて放出するノズル３６が設けられている。これらのＲＦアンテナ３４とノズル３６との協働により、酸素プラズマの環境を作り出すことで、高精度の成膜処理が実現される。
【００２９】
次に、図３のフロー図を参照しつつ、成膜装置１０を用いてＳｉ基板２０に成膜をおこなう手順について説明する。
【００３０】
Ｓｉ基板２０の成膜をおこなう際は、図２に示したような位置関係となるように、ホルダ１８の下面１８ａの所定位置に各Ｓｉ基板２０Ａ〜２０Ｆを装着した後、排気装置１４を用いて筐体１２内を真空にする（Ｓ１０）。
【００３１】
次に、１０００℃に保持されたヒータ２８によってホルダ１８の加熱領域Ａ１を加熱して、この加熱領域Ａ１に対応する露出領域Ａ２に配置されたＳｉ基板２０Ａ（図２参照）を所定温度（例えば、９５０℃）まで加熱する（Ｓ１２）。このとき、ホルダ１８及びＳｉ基板２０Ａの温度調整は、ホルダ１８とヒータ２８との離間距離を回転軸１６により調整することによりおこなう。
【００３２】
そして、Ｓｉ基板２０Ａが所定温度まで加熱されると、ＲＦアンテナ３４とノズル３６とによって酸素プラズマを導入しつつ、蒸着源３０によってＳｉ基板２０ＡにＺｒＯ２膜をエピタキシャル成長させる（Ｓ１４）。そして、Ｓｉ基板２０Ａ上に所定厚さのＺｒＯ２膜が成膜されると、回転軸１６を駆動させて、ホルダ１８をその円周方向（図２の矢印Ｌ方向）に回転させる（Ｓ１６）。その際、ホルダ１８は、中心位置Ｃを中心に所定角度α（６０度）だけ回転される。
【００３３】
それにより、成膜されたＳｉ基板２０Ａは遮蔽板２２に覆われ、Ｓｉ基板２０Ａの隣のＳｉ基板２０Ｂが遮蔽板２２の切欠き部２２ａから露出すると共に、Ｓｉ基板２０Ｂがヒータ２８によって加熱される。そして、Ｓｉ基板２０Ｂが露出した状態で、Ｓｉ基板２０Ａと同様にして、ＺｒＯ２膜の成膜をおこなう（Ｓ１８）。その他のＳｉ基板２０Ｃ〜２０Ｆの成膜についても、ホルダ１８の所定角度αの回転を繰り返して、Ｓｉ基板２０Ａ，２０Ｂと同様におこない（Ｓ２０）、６枚すべてのＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆの成膜が完了する。
【００３４】
以上で詳細に説明したように、成膜装置１０においては、ホルダ１８を回転させることにより、蒸着源３０で成膜されるＳｉ基板２０が換えられる。そのため、ホルダ１８に保持された６枚のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆに対して、排気処理をおこなうことなく、次々と成膜をおこなうことができる。このように、単にホルダ１８を回転させるだけで、ホルダ１８に保持された複数のＳｉ基板２０Ａ〜２０Ｆを連続的に成膜することができるため、ロードロック室や搬送装置等が必要であった従来の成膜装置に比べて、複数のＳｉ基板２０の成膜を簡易におこなうことができる。
【００３５】
また、ヒータ２８は、ホルダ１８全面ではなく加熱領域Ａ１のみを局所的に加熱するものであるため、ホルダ１８全面を加熱する大型のヒータに比べて、小型化を図ることが容易である。このようなヒータ２８の小型化は、成膜装置１０の小型化を図る上で非常に効果的である。特に、６インチのＳｉ基板２０を１０００℃近くまで加熱させるような場合には、ホルダ１８全面を加熱するには大規模で高価なヒータが必要となってくるため、ホルダ１８を局所的に加熱するヒータ２８は非常に効果的なものとなる。なお、ヒータ２８は、成膜過程におかれていないＳｉ基板２０については、実質的に加熱をおこなわないため、効率よくＳｉ基板２０の加熱をおこなうことができ、成膜装置１０の省エネルギ化も図られている。
【００３６】
また、ホルダ１８と蒸着源３０との間に、切欠き部２２ａを有する遮蔽板２２を介在させることにより、ホルダの成膜領域が限定される。従って、成膜すべきＳｉ基板にのみ高い確度で成膜をおこなうことができる。そのため、成膜精度の向上が実現されている。
【００３７】
さらに、成膜装置１０においては、ヒータ２８の熱出力を一定に維持し、ヒータ２８とホルダ１８との離間距離を回転軸１６によって調整することでホルダ１８及びＳｉ基板２０の温度調整をおこなっているため、ヒータ２８の熱出力を制御する制御回路を別途用意することなく、ホルダ１８及びＳｉ基板２０の温度調整をおこなうことができる。
【００３８】
なお、ＺｒＯ２膜が成膜された各Ｓｉ基板２０上に、Ｙ２Ｏ３膜やＰｔ膜をさらに積層する場合には、別途Ｙ２Ｏ３膜用やＰｔ膜用の蒸着源を準備することで、筐体の排気処理をおこなうことなく、Ｓｉ基板２０に連続して複数層の成膜をおこなうこともできる。この場合、露出されたＳｉ基板２０のみに連続して複数層の成膜をおこなってもよく、全ての各Ｓｉ基板２０への単一種の成膜が完了した後に、順次他種の層の成膜をおこなってもよい。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、成膜装置は、上述した蒸着装置に限らず、例えば、スパッタ装置や気相成長装置（例えば、ＣＶＤ装置など）であってもよい。また、ホルダが保持する基板の数は、６枚に限らず、適宜増減可能である。さらに、遮蔽板２２の切欠き部２２ａから露出する基板の数は、１つに限らず、適宜増加させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置を示した概略断面図である。
【図２】ホルダと、Ｓｉ基板と、遮蔽板２２との位置関係を示した図である。
【図３】図１の成膜装置を用いてＳｉ基板に成膜をおこなう手順を示したフロー図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…成膜装置、１２…筐体、１８…ホルダ、２０，２０Ａ〜２０Ｆ…Ｓｉ基板、２２…遮蔽板、２２ａ…切欠き部、２８…ヒータ、３０…蒸着源、３２…蒸着材料。
【図１】
2006037200.tif 000003
【図２】
2006037200.tif 000004
【図３】
2006037200.tif 000005