(57)【要約】【課題】基板表面を均一に処理可能な真空処理装置を提供する。【解決手段】本発明の真空処理装置１０は真空槽１１と、真空槽１１内部に配置された基板ホルダ３０とを有している。基板ホルダ３０の載置面３２にはマスク２０と対面する位置に吸引口３４が形成されており、吸引口３４上の気体を排気すると、マスク２０が真空吸着され、基板７がマスク２０によって基板ホルダ３０に押し付けられる。載置面３２の基板７が配置される場所には吸引口３４が形成されておらず、基板７は真空吸着されないので、基板７表面上のプラズマ密度に偏りが生じず、基板７表面はプラズマによって均一に処理される。【選択図】図１
2008196008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内部に配置された基板ホルダと、
前記基板ホルダ上に配置された基板上に配置されるマスクとを有し、
前記マスクは前記基板よりも大きく形成され、
前記基板ホルダには吸引機構に接続された吸引口が形成され、
前記吸引口は、前記マスクを、前記基板の縁からはみ出すように配置した時に、前記基板ホルダの、前記マスクの前記基板の縁からはみ出した部分と対面するようにされた真空処理装置。
【請求項２】
前記吸引口はリング状にされた請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記基板ホルダの表面には凹部が形成され、
前記基板は前記凹部の内部に配置されるようにされ、
前記吸引口は前記基板ホルダ表面の、前記凹部の開口よりも外側に配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、真空槽内部でプラズマを発生し、成膜処理を行う際には、基板を基板ホルダに保持させるために、静電吸着力で基板を吸着する静電吸着装置、磁力で基板を吸着するマグネット、又は、吸引口上の基板を真空吸着する真空吸着装置が用いられている。
【０００３】
しかし、真空吸着装置を用いる場合、基板には、吸引口上の部分とそれ以外の部分で、熱分布や静電容量等に差が生じ、その結果、吸引口上の部分と、それ以外の部分でプラズマ密度に差が生じる。
【０００４】
また、静電吸着装置を用いる場合も、電界によってプラズマ密度に差が生じ、マグネットを用いる場合も磁力によってプラズマ密度に差が生じる。
プラズマ密度に偏りが生じると、ＣＶＤ装置の場合は基板表面に成長する薄膜の膜厚分布が悪くなるという不都合があった。
【０００５】
更に、静電吸着装置を用いた場合には、基板上の素子が静電気破壊されたり、処理中の基板が高温に加熱されると、静電吸着装置の絶縁板が割れるという問題もあった。
【特許文献１】特開２００１−２８４３３２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は基板や吸着装置がダメージを受けることがなく、かつ、基板表面を均一に処理可能な真空処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は真空処理装置であって、真空槽と、前記真空槽内部に配置された基板ホルダと、前記基板ホルダ上に配置された基板上に配置されるマスクとを有し、前記マスクは前記基板よりも大きく形成され、前記基板ホルダには吸引機構に接続された吸引口が形成され、前記吸引口は、前記マスクを、前記基板の縁からはみ出すように配置した時に、前記基板ホルダの、前記マスクの前記基板の縁からはみ出した部分と対面するようにされた真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記吸引口はリング状にされた真空処理装置である。
本発明は真空処理装置であって、前記基板ホルダの表面には凹部が形成され、前記基板は前記凹部の内部に配置されるようにされ、前記吸引口は前記基板ホルダ表面の、前記凹部の開口よりも外側に配置された真空処理装置である。
【０００８】
本発明は上記のように構成されており、吸引口はマスクと直接対面するように形成されているので、吸引機構で吸引口上の気体を吸引すると、マスクが真空吸着される。基板はマスクと基板ホルダの間に配置されるので、マスクは、真空吸着されると基板に向かって押し付けられ、マスクと基板とが密着する。従って、マスクと基板の位置ずれがおこらない。
【０００９】
基板の裏面と面する位置には吸引口が形成されておらず、基板は真空吸着されないので、熱分布や静電容量等に偏りが生じない。従って、真空槽内部でプラズマを発生させた時に、基板表面上のプラズマ密度が均一になる。
【発明の効果】
【００１０】
基板上の素子が静電気破壊されない。基板表面上のプラズマ分布に偏りが生じないので、基板表面がプラズマで均一に処理される。ＣＶＤ装置の場合は膜厚均一な薄膜が形成され、クリーニング装置の場合はクリーニングむらが起こらない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１の符号１０は本発明の真空処理装置の一例を示している。
真空処理装置１０は、真空槽１１と、基板ホルダ３０と、マスク２０と、吸引機構９とを有している。基板ホルダ３０は真空槽１１の内部に設けられている。図１の符号３２は基板ホルダ３０の基板が載置される載置面を示している。
載置面３２には溝３３が形成されている。基板ホルダ３０の内部には集束管３６と、複数の接続管３７が設置されている。各接続管３７は一端がそれぞれ溝３３の底面に接続され、他端がそれぞれ集束管３６に接続されている。
【００１２】
図２の符号３８は接続管３７の、溝３３の底面又は側面に接続された一端である接続口を示している。
吸引機構９は真空槽１１の外部に配置され、集束管３６は吸引機構９に接続されており、吸引機構９を動作させると、溝３３内部の気体が、接続口３８から、接続管３７と集束管３６とを通って吸引機構９に排気される。
【００１３】
溝３３の開口は載置面３２に露出しており、溝３３の内部空間は開口によって基板ホルダ３０の外部空間と接続されているから、溝３３の内部空間が排気されると、この開口が吸引口３４となって、載置面３２上の気体が排気される。
【００１４】
ここでは、溝３３は平面形状がリング状になっている。この真空処理装置１０で処理される基板７は、溝３３のリング内周よりも小さいものであり、真空槽１１内部に配置した基板７は、載置面３２の溝３３のリング内側に配置される。
従って、溝３３は基板７の縁よりも外側で、基板７の縁に沿って配置された状態になる。
【００１５】
マスク２０は遮蔽板２１と、遮蔽板２１に形成された貫通孔２２とを有している。基板７表面のうち、この真空処理装置１０で処理される領域を処理領域とすると、処理領域の形状と場所は予め決められている。
【００１６】
貫通孔２２の形状は処理領域の形状と略等しくされ、遮蔽板２１の平面形状と大きさは、溝３３のリング外周と同じか、それよりも大きくされており、貫通孔２２が処理領域の真上に位置するよう位置あわせし、マスク２０を基板７表面に配置すると、遮蔽板２１の外周が溝３３のリング外周と一致するか、遮蔽板２１の外周全部が溝３３のリング外周よりも外側に突き出るようになっている（図２）。
【００１７】
上述したように、基板７は溝３３のリング内側に配置されるから、溝３３の上方には基板７が無いので、吸引口３４は基板７の下方には形成されておらず、遮蔽板２１の基板７からはみ出した縁部分が、吸引口３４と直接対面する。
ここでは、載置面３２は平坦にされ、マスク２０は載置面３２上の基板７表面に配置されるから、マスク２０の遮蔽板２１は載置面３２とは接触せず、遮蔽板２１と吸引口３４の間には隙間３９がある。
【００１８】
隙間３９の吸引口３４から遮蔽板２１までの高さは、基板７の厚み程度しかないから 、隙間３９よりも外側の処理空間から、隙間３９に気体が進入しても、その進入量のコンダクタンスは小さく、溝３３の内部空間と隙間３９の圧力は処理空間よりも低下する。処理空間と隙間３９に圧力差ができれば、差圧によって遮蔽板２１が吸引口３４に向かって吸着される。
【００１９】
また、基板７の厚みが薄く、遮蔽板２１が吸引口３４に吸着されて撓んだ時に、載置面３２に接触すると、吸引口３４を処理空間に接続する隙間３９が無くなる。隙間３９が無くなると、処理空間から気体が入り込まず、処理空間と溝３３の内の差圧がより大きくなるので、遮蔽板２１が吸着される力がより強くなる。
【００２０】
上述したように、マスク２０は基板７表面に配置され、吸引口３４に吸着される前には隙間３９があるから、遮蔽板２１が吸着される時には、遮蔽板２１が基板ホルダ３０に向かう力が働き、マスク２０が基板７に向かって押しつけられ、密着する。
【００２１】
載置面３２の基板７が配置される場所には、溝も開口も形成されておらず、マスク２０が基板７に密着するときには、基板７は基板ホルダ３０に押し付けられ、基板７の裏面全部が載置面３２と密着する。
【００２２】
ここでは、溝３３のリング形状と基板７の形状はそれぞれ矩形であり、遮蔽板２１は基板７の四辺及び四隅と、溝３３の四辺及び四隅からそれぞれはみ出している。従って、遮蔽板２１は基板７の全外周からはみ出し、吸引口３４が全周に亘って遮蔽板２１と対面するので、マスク２０が吸着される力は、基板７の全周に沿って生じ、基板７とマスク２０が密着する状態が安定して維持される。
【００２３】
次に、この真空処理装置１０を用いて基板７を処理する工程を説明する。
ここでは、真空処理装置１０はＣＶＤ装置であり、真空槽１１内部にはシャワーヘッド１３が配置されている。
真空槽１１外部には真空排気系１９と、ガス供給系１５とが配置され、真空排気系１９は真空槽１１に接続され、ガス供給系１５はシャワーヘッド１３に接続されている。
【００２４】
真空排気系１９によって真空槽１１内部を真空排気し、高真空雰囲気を形成する。真空槽１１は不図示の搬送室に接続されており、真空槽１１内部の高真空雰囲気を維持しながら、搬送室から真空槽１１内部に基板７を搬入する。ここでは、真空槽１１内部には予めマスク２０が収容されており、該マスク２０と、搬入された基板７とを位置合わせし、上述したように、載置面３２上に配置する。
【００２５】
真空槽１１内部の真空排気を続けながら、吸引機構９によって吸引口３４上の気体を排気し、ガス供給系１５からシャワーヘッド１３にプラズマガスと原料ガスを導入し、プラズマガスと原料ガスを真空槽１１内部に噴出させ、真空槽１１内部の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上７００Ｔｏｒｒ以下（１．３３３×１０Ｐａ以上９．３３３×１０4Ｐａ以下）の設定圧力にし、その圧力を維持する。尚、ここでは、「Ｔｏｒｒ」と「Ｐａ」とを併記するが、「Ｔｏｒｒ」の値を「Ｐａ」に換算した時に間違いがある場合は「Ｔｏｒｒ」の値を優先する。
【００２６】
上述したように、吸引口３４上の気体を排気すると、溝３３の内部空間と隙間３９の圧力がゼロ近くまで低下する。処理空間の圧力は１．３３３×１０Ｐａ以上に維持されるから、溝３３と、処理空間の間には、１．３３３×１０Ｐａ以上の圧力差が生じ、その圧力差によって、遮蔽板２１が吸引口３４に吸着され、基板７とマスク２０とが密着する。
【００２７】
ここでは、シャワーヘッド１３は電源５に接続されており、処理空間の圧力を設定圧力にしたまま、真空槽１１と基板ホルダ３０を同じ接地電位に置いた状態で、電源５からシャワーヘッド１３に電圧を印加すると、プラズマガスと原料ガスのプラズマが発生し、基板７表面の処理領域に、原料ガスの反応物の薄膜が成長する。
【００２８】
上述した集束管３６と接続管３７は、基板７表面上のプラズマが影響を受けない程載置面３２から深い位置にある。また、基板７の裏面には吸着孔や開口が無く、基板７の裏面全部が載置面３２に密着するから、基板７表面上のプラズマ密度に偏りが生じず、基板７表面に成長する薄膜は膜厚が均一になる。
【００２９】
少なくとも成膜している間、マスク２０の真空吸着を続ければ、マスク２０と基板７の位置ずれがおこらないので、基板７表面の決められた領域に薄膜が成長する。
膜厚が所定膜厚に成長したところでシャワーヘッド１３への電圧印加を停止し、ガス供給系１５からのガスの供給を停止する。
【００３０】
ガスの供給を停止した状態で、吸引機構９による排気と、真空排気系１９による排気を続け、処理空間の圧力を１．３３３×１０Ｐａ未満の高真空にすると、処理空間と溝３３内部の圧力差が１．３３３×１０Ｐａ未満（ゼロに近い）となり、マスク２０と、成膜終了後の基板７とを基板ホルダ３０から持ち上げ、成膜終了後の基板を真空槽１１から搬出することができる。
以上は、載置面３２が平坦な場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
図３の符号４０は、本発明第二例の基板ホルダを示している。この基板ホルダ４０は載置面４２の溝３３が形成された領域よりも内側に凹部４９が形成された以外は、図１、２の基板ホルダ３０と同じ構成を有しており、図１、２の基板ホルダ３０と同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００３２】
凹部４９の平面形状は基板７よりも大きくされており、基板７はこの凹部４９内に配置される。凹部４９の開口から底面までの深さは基板７の厚みと同じかそれよりも小さくされており、位置合わせ後、マスク２０を凹部４９上から降下させると、遮蔽板２１の裏面は基板７表面と接触するが、載置面４２とは接触せず、遮蔽板２１と載置面４２の間には隙間ができる。
【００３３】
基板７の厚みが厚くても、凹部４９の深さ分だけ隙間の高さは小さくなるので、遮蔽板２１が吸着されて撓んだ時に、載置面４２に密着するよう凹部４９の深さを設定すれば、マスク２０を吸着する力が強くなる。
以上は、接続管３７の接続口３８が溝３３の底面に接続される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
図４の符号５０は本発明に用いる第三例の基板ホルダを示している。この基板ホルダ５０は、載置面に溝が設けられておらず、接続管５７の接続口５４が載置面と面一にされた以外は、図２の基板ホルダ３０と同じ構成を有している。図２の基板ホルダ３０と同様に、接続管５７は集束管３６を介して吸引機構９に接続されており、従って、第三例の基板ホルダ５０では、接続口５４が載置面上の気体を排気する吸引口３４となる。
【００３５】
ここでは、接続管５７は、リング状の排気管５５と、排気管５５を集束管３６に接続する分岐管５８と、一端が排気管５５に接続され、他端が載置面に露出する複数の外部接続管（不図示）とを有しており、接続口５４は外部接続管の載置面に露出する端部開口で構成されている。
【００３６】
接続口５４は載置面の基板７が配置される領域の外側で、その領域の縁に沿って間隔を空けて配置されている。ここでは、基板７は矩形であって、基板７を載置面に配置した時には、基板７の四辺近傍にそれぞれ一つ以上接続口５４が位置するようになっている。従って、マスク２０が真空吸着される力は、基板７の四辺近傍位置でそれぞれ生じるから、基板７が安定して基板ホルダ５０に保持される。
以上は、本発明の真空処理装置１０をＣＶＤ成膜に用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本発明は、真空槽１１の内部圧力１．３３３×１０Ｐａ以上にして処理を行う用途に広く用いることができる。真空槽１１内部に供給するガスを、原料ガスからクリーニングガスに切り替え、クリーニングガスのプラズマを発生させると、真空槽１１の内壁面の付着物が除去されると同時に、マスク２０の付着物が除去される。従って、マスク２０洗浄用の洗浄室が必要ない。
また、マスク２０を予め真空槽１１内部に収容せずに、基板７と一緒に真空槽１１外部から搬入することもできる。
【実施例】
【００３８】
図１の基板ホルダ３０の載置面３２に、重さ２０ｋｇのプラスチック製基板を配置し、吸引口３４をプラスチック基板の縁と直接対面させた。真空槽１１内部の圧力を大気圧と等しく維持したまま、吸引機構９で吸引口３４上の気体を排気してプラスチック基板を吸着した。
【００３９】
載置面３２と水平面との成す角度が４５°になるよう基板ホルダ３０を傾けた時に、プラスチック基板が載置面３２から脱落するかどうかを、溝３３の内部圧力を変えて調べた。その結果を、下記表１に記載する。
【００４０】
【表１】
2008196008.tif 000003
【００４１】
上記表１の「圧力差」は、大気圧（真空槽１１の内部圧力）から、溝３３の内部圧力を引いた値である。
上記表１から明らかなように、圧力差が０．１Ｔｏｒｒ（１．３３３×１０Ｐａ）以上の時にはプラスチック基板が脱落せずに基板ホルダ３０に保持された。
【００４２】
以上のことから、真空槽１１の内部空間の圧力と、溝３３の内部の圧力との差を１．３３３×１０Ｐａ以上にすれば、マスクを基板に密着させるときの吸着力が強いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の真空処理装置の一例を説明するための断面図
【図２】第一例の基板ホルダを説明するための平面図
【図３】第二例の基板ホルダを説明するための断面図
【図４】第三例の基板ホルダを説明するための平面図
【符号の説明】
【００４４】
７……基板    １０……真空処理装置    ２０……マスク    ３０、４０、５０……基板ホルダ    ３４、５４……吸引口    ３９……吸引機構
【図１】
2008196008.tif 000004
【図２】
2008196008.tif 000005
【図３】
2008196008.tif 000006
【図４】
2008196008.tif 000007