(57)【要約】【課題】成膜工程において微細な粉末が発生し得る成膜装置において、成膜室内の粉末の付着を抑制する成膜装置を提供する。【解決手段】基板保持具２２上に載置された基板２１の表面に対して成膜材料を吹き出すノズルを備えた成膜室を有し、成膜終了後かつ成膜室ベント前に基板２１の少なくとも表面２１ａを覆うカバー手段３０を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持具上に載置された基板の表面に対して成膜材料を吹き出すノズルを備えた成膜室を有する成膜装置であって、
成膜終了後かつ成膜室ベント前に前記基板の少なくとも表面を覆うカバー手段を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記基板保持具は、前記基板表面に対して前記基板保持具が段差を形成しないように前記基板の裏面に吸着して該基板を保持することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧雰囲気あるいは真空中で、成膜過程において成膜室中に微細な粉末が存在する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、緻密かつ高い透明度、高強度、高密着力のセラミックス被膜を常温で形成する薄膜の形成方法として、エアロゾルデポジション法（以下、ＡＤ法と呼ぶ。）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このＡＤ法は、減圧雰囲気中に、高速排気をしながら、主として数マイクロメーターからサブマイクロメーターの径を持つ微細な粉末を基板にあたる部材に吹き付けて基板上に成膜する技術である。このＡＤ法では、成膜中及び成膜後に成膜室内に漂う多量の微細な粉末が、内壁面や基板ホルダーなどの成膜装置の内部の表面及び成膜された基板にあたる部材に付着する。
ＡＤ法は、通常、真空中で行われるので、成膜室は、エアロゾルを供給するエアロゾル供給手段や信号授受の配線や真空排気系を含め、全体が大気とは完全に遮断されており、成膜室内部に漂う粉末は大気中に漏れ出すことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、成膜対象である基板にあたる部材を成膜装置の内外に出し入れするときや、事故や装置メンテナンスの際には、成膜室の扉を開ける必要があり、このときに成膜室の内部に漂う微細な粉末が成膜室外の大気中に漂い出すことがある。この漂い出す粉末の最大の供給源は、成膜処理中に成膜室内部や成膜基板あるいは成膜された膜に付着、堆積していた粉末である。
【０００５】
成膜基板あるいは成膜された膜に粉末が付着するのは、２つの場合がある。
図５は従来において粉末塊が基板上に形成される状態を示す概略図である。その１つは、図５に示すように、基板２１を保持する基板保持具１００の一部の形状が、基板２１の表面２１ａに対して段差を形成する形状であると、粉末流５０の一部がせき止められる形になり、基板保持部１００と基板２１とで構成される段差に粉末が大量に付着して粉末塊１１０が形成される。このようにして形成された粉末塊１１０は基板２１の表面２１ａに沿って流れる粉末流５０によっても除去されることは難しい。基板保持具に限らず、基板２１表面に対して段差を形成するもの、例えば基板そのものに設計上段差がある場合でも、同様に粉末塊が形成される。
【０００６】
２つめの場合は、成膜室のベント気流によって舞上がった粉末の付着である。すなわち、成膜室を開けるためには、成膜室をベントしなければならず、ベントの際の気流によって成膜室内や成膜基板あるいは成膜された膜に付着、堆積していた粉末が吹き上げられ漂うことになり、この漂う粉末は真空ポンプによって排出されることはないので長時間成膜室内で漂い続けることになる。その一部は成膜基板上に付着する。また、この漂っている粉末が成膜室扉を開けたときに漂い出す。
さらに、成膜基板あるいは成膜された膜に付着、堆積していた粉末は、成膜室から取り出され、次行程の処理に回される間も移動による振動や風によって微細な粉末をまき散らす。
【０００７】
そのため、エアロゾルデポジション装置（以下、ＡＤ装置と呼ぶ。）の周辺においては、肉眼では見えない微細な粉末が漂うことになる。漂っている粉末の中でも大きめの粉末は時間の経過と共に周囲の床や装置の上に降り積もるが、直径がサブミクロンの粉末は空気中に数日から数週間漂う。また、人間の移動や装置の稼働に伴う振動や風によって、降り積もった粉末がまた舞い上がることもある。
このように、ＡＤ装置の周囲には、常時、微細な粉末が漂っているので、微細な塵埃等の存在を許さない半導体製造装置と共存して使用することは困難であると考えられてきた。
【０００８】
一方、ＡＤ法で使う粉末は、主として数マイクロメーターからサブマイクロメーターの径を持つ微細な粉末であるが、これが成膜装置周辺の空気中に漂っているものは、空気中に漂うＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）２．５と呼ばれる直径２．５μｍ以下の粒子と定義上ほぼ同じものである。ＰＭ２．５の粒子は、のどや気管のべん毛など粒子を取り除く機構もすり抜けて直接肺の内胞に沈着し、健康被害を引き起こすとされる。したがって、ＡＤ装置の周囲に漂う微細な粉末は、ＡＤ装置の周囲で働く人間の健康に対して悪影響を及ぼす可能性がある。ＡＤ装置の作業者は通常マスクによって防護しているが、マスクを必要とする作業環境は労働安全衛生上好ましいものではない。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、成膜工程において微細な粉末が発生し得る成膜装置において、成膜基板あるいは成膜された膜に付着、堆積する粉末量を低減させる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る成膜装置は、基板保持具上に載置された基板の表面に対して成膜材料を吹き出すノズルを備えた成膜室を有する成膜装置であって、
成膜終了後かつ成膜室ベント前に前記基板の少なくとも表面を覆うカバー手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
すなわち、成膜終了後に成膜室内をベントするときに、成膜室内でベントガスの流れによって舞い上がる微粒子が基板や膜上に付着し、堆積することを防ぐためのカバー手段を設けている。
また、本発明の請求項２に係る成膜装置は、請求項１に記載の成膜装置において、前記基板保持具は、前記基板表面に対して前記基板保持具が段差を形成しないように前記基板の裏面に吸着して該基板を保持することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る成膜装置によれば、ＡＤ法によって成膜された膜や基板にあたる部材に対する粉末の付着量を低減させて、当該膜あるいは部材をＡＤ装置から取り出して取り扱う際に、当該膜あるいは部材から飛散する粉末量を低減させることにより、ＡＤ装置の周囲に漂う微細な粉末を無くして、ＡＤ装置を微細なほこりの存在を許さない半導体製造装置とともに使用できるようになる。これにより、ＡＤ法によって成膜されたセラミックス膜を絶縁膜、光学回路などに用いて集積回路に組み込むことが可能となる。
【００１２】
また、ＡＤ装置の周囲に漂う微細な粉末をなくすことにより、労働安全衛生上の懸念をなくすことにも寄与する。
さらに、膜や基板に付着する粉末量を減少させることにより、成膜された膜や基板にあたる部材を次処理行程に投入する前に必要とされる成膜部材の洗浄工程を省略したり、洗浄工程を簡易化したりすることが可能となるので、行程短縮やコスト削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る成膜装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る成膜装置の一実施形態における成膜中の成膜室内の微細な粉末の主要な流れの様子を示す概略図である。
【図３】本発明に係る成膜装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係る成膜装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図５】従来において粉末塊が基板上に形成される状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る成膜装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る成膜装置の一実施形態における構成を示す概略図である。図２は、本発明に係る成膜装置の一実施形態における成膜中の成膜室内の微細な粉末の主要な流れの様子を示す概略図である。図３は、本発明に係る成膜装置の一実施形態の構成を示す概略図である。図４（ａ）〜（ｈ）は、実施形態における構成を示す概略図である。
【００１５】
＜構成＞
図１に示すように、成膜装置１は、成膜対象となる基板２１（図２参照）を収容する成膜室２と、成膜用真空ポンプ３と、ベントバルブ４と、メインバルブ５とを有する。また、成膜室２は、基板２１を成膜室２の内外へ出し入れするための扉２ａを備えている。
メインバルブ５は、成膜室２と成膜用真空ポンプ３との間に配設され、成膜室２に設けられた排気口２ｃを介して該排気口２ｃの開閉を決定する。具体的には、成膜室２とメインバルブ５とが配管１１によって連結され、成膜用真空ポンプ３とメインバルブ５とが配管１２によって連結される。配管１１及び配管１２によって連結された成膜室２の内部は、メインバルブ５の開により成膜室２の真空引きが開始される。
また、ベントバルブ４は、成膜室２内を大気圧状態に戻す（いわゆるベントする）ためにベントガスの導入量を調節するために成膜室２に配設される。具体的には、成膜室２とベントバルブ４の一方とが配管１３によって連結され、ベントバルブ４の他方は大気圧に開放されている。
【００１６】
図２に示すように、成膜室２内には、エアロゾルを供給するエアロゾル供給チューブ６と、該エアロゾル供給チューブ６の先端部に設置されたノズル７と、該ノズル７を保持し、その駆動を制御するノズル駆動機構（図示せず）とが設けられている。また、成膜室２内には、基板２１を載置する基板保持具２２及び該基板保持具２２を載置するテーブル２３が設けられている。ノズル７は、その吹き出し口が基板保持具２２に載置された基板２１の表面２１ａにエアロゾルを吹きつけるように設置される。すなわち、ノズル７は、その吹き出し口が基板２１の表面（成膜面）２１ａに向けられて設置されている。排気口２ｃは、成膜室２の少なくとも１つの側壁２ｄに１つ以上設けられる。
ＡＤ法においては、ノズル７からガス流に乗って吹き出された微細な粉末の内、一部は基板２１上の膜となって成膜に寄与するが、成膜に寄与しなかった残りの粉末は成膜室２内に漂ったり、成膜室２内に付着したり、排気口２ｃ側に吸い込まれる。
【００１７】
そして、本実施形態の成膜装置１では、成膜時に基板２１を保持するために、図３（ａ）に示すように、基板２１の裏面（成膜面の裏面）２１ｂに吸着する吸着手段が基板保持具２２に設けられる。なお、図３（ｂ）に示すように、基板２１の裏面２１ｂと基板保持具２２とを両面粘着テープ７０で密着させてもよい。図３（ｂ）に示すような両面粘着テープ７０による方法は、ＡＤ法が常温下で行える成膜法であるから可能なことである。これは、粉末を吹きつけて成膜する際に８０℃以上の基板加熱を必要とするような成膜法では、両面粘着テープがダメージを受けてしまい不可能であるからである。
【００１８】
多くの保持装置においては、図５に示すように成膜基板２１の端部を保持金具１００により上方から押さえつけて成膜基板２１を保持する。この場合、保持金具は有限の厚みを持つので、成膜基板２１の表面２１ａから見ると段差を構成することとなる。その結果、微細な粉末の流れ５０がせき止められる形となり、付着した粉末（粉末塊）１１０が生じる。
【００１９】
別の保持装置においては、成膜基板を横から締め付けて保持するが、この場合も、横から締め付ける保持金具の上面が成膜基板表面と完全に同じ高さとならない限り段差を生じる。保持金具の上面が成膜基板表面より低い場合でも、微細な粉末の流れは乱され、基板側面に粉末が付着する。
このように、成膜基板を上、あるいは横から押さえて保持する方法では、基板表面に段差が生ずるので、粉末の成膜基板への付着が起きる。そこで、成膜基板の保持は下からの吸着によることで、成膜基板への粉末の付着を低減できるのである。
【００２０】
なお、基板表面と接触している物体は段差を構成するが、基板表面上方にあって、基板表面から５ｍｍ程度以下しか離れていない物体は、基板と接触していないものであっても、基板との隙間を流れる微細な粉末流の上部を堰き止めることから、当該物体に粉末の付着を起こす。この付着した粉末は基板表面上に落下するので、基板表面から５ｍｍ程度以下しか離れていない位置に物体を設置してはならない。
【００２１】
また、本発明に係る成膜装置１には、成膜後に成膜室２内をベントするときに成膜室２内でベントガスの流れによって舞い上がる微粒子が基板２１上に付着し、堆積することを防ぐためのカバー手段３０が設けられている。
図４（ａ）に示すように、カバー手段３０は、ロール枠３１と、固定巻き取りロール３２と、可動ロール３３と、ラップフィルム３４とを有する。
ロール枠３１は、基板２１及び基板保持具２２のそれぞれ対向する側面に沿った１対の枠体３１ａ，３１ａを少なくとも有してなり、基板２１及び基板保持具２２に対して上下方向（厚さ方向）に移動可能に設置される。
【００２２】
固定巻き取りロール３２は、ロール枠３１が基板２１及び基板保持具２２に対して上下方向に移動する際に、基板２１及び基板保持具２２に干渉しない位置に固定されている。固定巻き取りロール３２は、例えば、固定巻き取りロール３２の各端部が枠体３１ａ，３１ａに固定されるようにして設置される。
可動ロール３３は、枠体３１ａ，３１ａが延びる方向に移動可能にロール枠３１に設けられる。可動ロール３３は、例えば、枠体３１ａ，３１ａのそれぞれ対向する内側面に形成された長手方向に沿う溝部（図示せず）に遊嵌されるように設置され、図示しない動力装置に接続されて枠体３１ａ，３１ａが延びる方向に移動可能とされている。
【００２３】
固定巻き取りロール３２及び可動ロール３３は、少なくともいずれか一方が図示しない動力装置に接続されて回動制御される。
ラップフィルム３４は、その一端が固定巻き取りロール３２に固定され、他端が可動ロール３３に固定されている。すなわち、ラップフィルム３４は、固定巻き取りロール３２及び可動ロール３３によって巻き取り可能に懸架されている。また、ラップフィルム３４は、ロール枠３１に沿って可動ロール３３が固定巻き取りロール３２から離間するように移動することによって、ロール枠３１で囲まれた内側に張架されたような態様をなす。
【００２４】
まず、成膜中は、図４（ａ）に示すように、固定巻き取りロール３２及び可動ロール３３は基板保持具２２の横にある。この時両方のロール３２，３３の回転は止めておく。成膜後、ロール枠３１をロール３２，３３の下端が基板２１より上になるように持ち上げる。
次に、図４（ｂ）に示すように、可動ロール３３を自由に回転できるようにして基板保持具２２の上を移動させる。これにより、ラップフィルム３４が可動ロール３３から引き出されて基板２１の上方（基板２１の表面２１ａ側）に展開される。このとき、成膜時に浮遊する粉末が付着していないロール３２，３３の内側が成膜された基板２１に向くようにラップフィルム３４を引き出す。
【００２５】
次に、図４（ｃ）に示すように、成膜された基板２１の少なくとも表面２１ａが完全に覆われた時点で、可動ロール３３の回転を止め、ロール枠３１を下方に移動させる。
次に、図４（ｄ）に示すように、ラップフィルム３４が基板２１の表面２１ａに密着してカバーした状態で成膜室２をベントする。このとき、ラップフィルム３４は、基板２１の表面２１ａだけでなく、基板２１の側面に密着されてもよい。成膜室２が大気圧になった後数分間、好ましくはタクトタイムの許す最大時間そのまま保持し、浮遊する粉末が少なくなった時点で図４（ｅ）に示すように、ロール枠３１をロール３２，３３の下端が基板２１より上になるように持ち上げる。
【００２６】
次に、図４（ｆ）に示すように、可動ロール３３の回転を止めて、固定巻き取りロール３２でラップフィルム３４を巻き取り、可動ロール３３を固定巻き取りロール３２の近くまで移動させる。
次に、図４（ｇ）に示すように、固定巻き取りロール３２の回転を止め、ロール枠３１を基板保持具２２の横に戻す。
以上のようにして、図４（ｈ）に示すように、露出した基板２１を成膜室２から取り出す。
以上のシーケンスは、可動ロール３３に巻いたラップフィルム３４が無くなるまで繰り返すことができる。
【００２７】
このように、本発明は、成膜終了後かつ成膜室ベント前に前記基板の少なくとも表面を覆うカバー手段を設けたことにより、ＡＤ法によって成膜された膜や基板にあたる部材に対する粉末の付着量を低減させて、当該膜あるいは部材をＡＤ装置から取り出して取り扱う際に、当該膜あるいは部材から飛散する粉末量を低減させることにより、ＡＤ装置の周囲に漂う微細な粉末を無くして、ＡＤ装置を微細なほこりの存在を許さない半導体製造装置とともに使用できるようになる。
【００２８】
また、カバー手段を動作させる間、基板の保持方法が多くの保持装置に見られるように、基板２１の端部を保持金具１００により上方から押さえつけて保持する方法の場合、保持金具は有限の厚みを持つので、ラップフィルム３４で基板２１をカバーしたときに基板表面２１ａに密着できない部分が出てくる。基板保持具に設けられる基板保持手段を基板の裏面からの吸着あるいは粘着とすることで、基板の少なくとも表面がラップフィルム３４に確実に密着して覆われる。これはすなわち、基板に対する粉末の付着量をより低減させるという効果を奏する。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、以上の実施形態は、それぞれ単独に実施することも、あるいは組み合わせて実施することも可能であり、全てを実施すれば、成膜基板および膜への粉末付着を最も少なくできる。また、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  成膜装置
２  成膜室
２ａ  扉
２ｂ  排気口
２ｃ  排気口
３  成膜用真空ポンプ（減圧手段）
４  ベントバルブ
５  メインバルブ
６  エアロゾル供給チューブ
７  ノズル
１１  配管
１２  配管
１３  配管
２１  基板
２１ａ  基板２１の表面
２１ｂ  基板２１の裏面
２２  基板保持具
２３  テーブル
３０  カバー手段
３１  ロール枠
３２  固定巻き取りロール
３３  可動ロール
３４  ラップフィルム
５０  微細な粉末の流れ
１００  上方から基板を押さえつける基板保持具の金具
１１０  付着した粉末（粉末塊）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011208220.tif 000007