(57)【要約】【課題】  基板を加熱する機能を備えた薄膜作成装置であって、パーティクルや傷の発生を低減させた優れた性能の装置を提供する。【解決手段】  真空チャンバー１内は隔壁１０によって第一第二のエリア１０１，１０２に区画され、排気系１３により常時真空圧力とされる第一のエリア１０１では基板Ｓｂに対し成膜ユニット２により成膜が行われ、第二のエリア１０２では成膜に先立って基板Ｓｂがヒータ３により加熱される。加熱の際、ホルダー３１が基板Ｓｂに点接触して基板Ｓｂを保持し、昇圧用ガス導入系７がガス導入して第二のエリア１０２を粘性流領域の圧力とする。加熱の後、隔壁１０に設けられたバルブ１５を開けて基板Ｓｂを第一のエリア１０１に移動させる際には、排気系１４が第二のエリア１０２を排気して真空圧力とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された基板の表面に薄膜を作成する薄膜作成装置であって、
排気系を有する真空チャンバーと、真空チャンバー内に配置された基板の表面に薄膜を作成するために真空チャンバーに設けられた成膜ユニットとを備えており、
真空チャンバー内は、隔壁によって第一第二の二つのエリアに区画されているとともに、隔壁は、基板を通過させることが可能な開口と、開口を開閉するバルブとを備えており、
排気系は、第一のエリアが常時真空圧力となるよう第一のエリアを排気するものであり、成膜ユニットは、第一のエリアに基板が配置された際に成膜を行うよう設けられており、
第二のエリアには、成膜に先立って基板を加熱するためのヒータと、基板がヒータによって加熱される際に基板に点接触して基板を保持するホルダーとが設けられており、
さらに、ヒータによって基板が加熱される際、第二のエリアが粘性流領域の圧力となるようガスを導入して圧力上昇させる昇圧用ガス導入系が設けられており、
排気系は、バルブが開けられて第二のエリアが第一のエリアに連通する際には、昇圧用ガス導入系が導入したガスを第二のエリアから排気して第二のエリアを真空圧力とするものであることを特徴とする薄膜作成装置。
【請求項２】
前記ホルダーは上面に複数の突起を有し、突起の上に基板を載置することのみで基板を保持するものであることを特徴とする請求項１記載の薄膜作成装置。
【請求項３】
前記ヒータを内蔵した加熱体が設けられており、加熱体の表面と基板との距離を調節する距離調節機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜作成装置。
【請求項４】
前記ヒータを内蔵した加熱体が設けられており、この加熱体は前記ホルダーに兼用されるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜作成装置。
【請求項５】
前記加熱体の表面と基板との距離を調節する距離調節機構が設けられていることを特徴とする請求項４記載の薄膜作成装置。
【請求項６】
前記加熱体は複数の貫通孔を有し、各貫通孔には基板の受け渡しを行う受け渡しピンが挿通されて設けられており、前記距離調節機構は、前記加熱体又は受け渡しピンのいずれかを移動させて距離を調節するものであることを特徴とする請求項５記載の薄膜作成装置。
【請求項７】
前記距離調節機構は前記加熱体を移動させて距離を調節するものであり、この距離調節機構は、基板が載置された加熱体を前記第一のエリア内まで移動させることができるものであって、成膜の際に基板が位置すべき位置に基板を位置させることができるものであることを特徴とする請求項６記載の薄膜作成装置。
【請求項８】
前記第二のエリアは基板の出し入れの際にも大気に対して遮断されるよう、前記真空チャンバーはロードロックチャンバーを介して大気につながっていることを特徴とする請求項３乃至７いずれかに記載の薄膜作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、スパッタリング装置のような薄膜作成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面に薄膜を作成することは、各種半導体デバイス、電子部品等の製造に盛んに行われている。例えば、各種メモリやプロセッサ等の半導体デバイス、圧電素子やセンサ等の電子素子、液晶ディプスレイやプラズマディプスレイなどの表示装置の製造においては、基板上に微細回路を形成するため、各種導電膜や絶縁膜の作成が行われる。
【０００３】
このような薄膜作成を行う薄膜作成装置では、成膜に先立って基板を加熱したり、成膜中に基板を加熱したりすることがしばしば行われる。例えば、成膜時に基板が高温になる装置では、基板の吸蔵ガスが成膜時の熱で急激に放出されるのを防止するため、予め基板を加熱して脱ガス（吸蔵ガスの放出）を行うことが多い。また、成膜速度に温度依存性があり、高い温度の方が成膜速度が高い場合には、基板を室温より高い所定の温度に加熱しながら成膜が行われる。
【０００４】
基板を加熱する方式としては、高温の加熱体に基板を接触させ、伝導伝達により加熱する方式が一般的である。この際、加熱体に対する基板の接触性を向上させるために基板を加熱体に機械的にクランプするクランプ方式や、基板と加熱体との界面の微小な凹凸で形成される微小空間の圧力が真空圧力になることを考慮して界面にガスを流すガス加圧方式が採用されることも多い。また、基板を加熱体に静電吸着させて接触性を向上させることも多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した半導体デバイスや電子部品の製造においては、素子の集積化と微細化がますます進んでいる。また、基板の厚さを薄くして積み重ねていくことや、基板の両面に成膜することも多く行われるようになってきている。さらには、微細化が進んでいる露光工程においては、基板表面でのパーティクル低減とともに、基板裏面での傷やパーティクルの低減による焦点精度向上がさらに厳しく要求されている。また、圧電素子やリレー素子等の製造では、基板の表面と裏面とにおいて同じ加工精度が要求されることが多い。
【０００６】
本願の発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、基板を加熱する機能を備えた薄膜作成装置であって、パーティクルや傷の発生を低減させた優れた性能の装置を提供する技術的意義がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、加熱された基板の表面に薄膜を作成する薄膜作成装置であって、
排気系を有する真空チャンバーと、真空チャンバー内に配置された基板の表面に薄膜を作成するために真空チャンバーに設けられた成膜ユニットとを備えており、
真空チャンバー内は、隔壁によって第一第二の二つのエリアに区画されているとともに、隔壁は、基板を通過させることが可能な開口と、開口を開閉するバルブとを備えており、
排気系は、第一のエリアが常時真空圧力となるよう第一のエリアを排気するものであり、成膜ユニットは、第一のエリアに基板が配置された際に成膜を行うよう設けられており、
第二のエリアには、成膜に先立って基板を加熱するためのヒータと、基板がヒータによって加熱される際に基板に点接触して基板を保持するホルダーとが設けられており、
さらに、ヒータによって基板が加熱される際、第二のエリアが粘性流領域の圧力となるようガスを導入して圧力上昇させる昇圧用ガス導入系が設けられており、
排気系は、バルブが開けられて第二のエリアが第一のエリアに連通する際には、昇圧用ガス導入系が導入したガスを第二のエリアから排気して第二のエリアを真空圧力とするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記ホルダーは上面に複数の突起を有し、突起の上に基板を載置することのみで基板を保持するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記ヒータを内蔵した加熱体が設けられており、加熱体の表面と基板との距離を調節する距離調節機構が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記ヒータを内蔵した加熱体が設けられており、この加熱体は前記ホルダーに兼用されるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記加熱体の表面と基板との距離を調節する距離調節機構が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項５の構成において、前記加熱体は複数の貫通孔を有し、各貫通孔には基板の受け渡しを行う受け渡しピンが挿通されて設けられており、前記距離調節機構は、前記加熱体又は受け渡しピンのいずれかを移動させて距離を調節するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記距離調節機構は前記加熱体を移動させて距離を調節するものであり、この距離調節機構は、基板が載置された加熱体を前記第一のエリア内まで移動させることができるものであって、成膜の際に基板が位置すべき位置に基板を位置させることができるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項３乃至７いずれかの構成において、前記第二のエリアは基板の出し入れの際にも大気に対して遮断されるよう、前記真空チャンバーはロードロックチャンバーを介して大気につながっているという構成を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本願の請求項１記載の発明によれば、ホルダーに基板が保持されて加熱される際、昇圧用ガス導入系が第二のエリアを粘性流領域の圧力となるよう昇圧用ガスを導入するので効率よく加熱が行える。また、基板がホルダーに点接触して保持されるので、基板の裏面において摩擦により傷が発生する可能性が低い。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、突起の上に基板を載置することのみで基板を保持するものであるため、基板の裏面における傷発生の可能性がさらに低い。
また、請求項３又は５記載の発明によれば、上記効果に加え、加熱体の表面と基板との距離を調節する距離調節機構が設けられているので、加熱の度合いを微妙に調節したりすることが可能で、精度の良い加熱が行える。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、加熱体はホルダーに兼用されているので、真空チャンバー内の構造が簡略化され、部品点数の削減により装置コストが低減する。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、基板の受け渡しのための機構と距離調節機構とが兼用されているので、真空チャンバー内の構造が簡略化され、部品点数の削減により装置コストが低減する。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、基板を成膜位置まで移動させる機構と距離調節機構とが兼用されているので、真空チャンバー内の構造が簡略化され、部品点数の削減により装置コストが低減する。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、真空チャンバーはロードロックチャンバーを介して大気につながっており、第二のエリアは基板の出し入れの際にも大気に対して遮断されるので、高温の加熱体が大気に触れることがない。このため、加熱体の表面が酸化してパーティクルを放出させることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
【００１０】
図１は、本願発明の実施形態に係る薄膜作成装置の正面断面概略図である。図１に示す装置は、排気系１３，１４を有する真空チャンバー１と、真空チャンバー１内で成膜処理を行うために設けられた成膜ユニット２とを備えている。また、成膜に先立って基板Ｓｂを加熱するためのヒータ３と、ヒータ３によって加熱される際に基板Ｓｂに点接触して保持するホルダーとが設けられている。
【００１１】
真空チャンバー１内には隔壁１０が設けられており、上下に二つの空間に隔絶されている。以下、上側に位置する空間１０１を上部エリアと呼び、下側に位置する空間１０２を下部エリアと呼ぶ。隔壁１０には、ホルダーが通過できる程度の大きさの開口が設けられており、開口を開閉するバルブ（以下、隔壁バルブ）１５が設けられている。
【００１２】
尚、隔壁バルブ１５の下面には反射体１５１が設けられている。反射体１５は、シート状であり、隔壁バルブ１５の表面に反射板を貼り付けたり、反射膜を形成したりすることで設けられる。反射体１５１は、加熱される基板Ｓｂから放出される輻射線を反射させて基板Ｓｂに戻すことで加熱の効率を高めるために設けられている。
【００１３】
成膜ユニット２は、真空チャンバー１の上壁部に取り付けられており、上部エリア１０１に配置された基板Ｓｂに対し成膜処理を行うようになっている。成膜ユニット２の構成は、成膜工程の具体的内容（成膜方式、膜の種類等）により適宜選択される。本実施形態では、スパッタリングにより成膜を行う構成が採用されている。
【００１４】
具体的には、成膜ユニット２は、上部エリア１０１に表面を露出させて設けられたターゲット２１と、ターゲット２１の背後に設けられた磁石機構２２と、ターゲット２１にスパッタ放電用の電圧を印加するスパッタ電源２３とから主に構成されている。ターゲット２１は、作成する薄膜の材料より成るもので、例えば配線用のアルミニウムの場合にはアルミニウムやアルミ合金より成る。磁石機構２２はマグネトロンスパッタリングを可能にするもので、中心磁石２２１と、中心磁石２２１を取り囲む周辺磁石２２２とから成る。この他、ターゲット２１に対して磁石２２を相対的に回転させてエロージョンを均一にする回転機構等が設けられることがある。
【００１５】
また、成膜時に上部エリア１０１に成膜用ガスを導入する成膜用ガス導入系４が設けられている。成膜用ガス導入系４は、上部エリア１０１に連通するようにして真空チャンバー１に接続された配管４１と、配管４１上に設けられたバルブ４２や不図示の流量調整器等で構成されている。本実施形態では、スパッタリングにより成膜を行うので、成膜用ガスとしてはスパッタ放電を生じさせるためのガス、例えばアルゴンや窒素等が使用される。尚、成膜ユニット２の構成としては、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）を行う装置の場合、所定の反応性ガスを導入する手段が成膜ユニット２となる。
【００１６】
また、ターゲット２１の周囲から下方に延びるようにして、防着シールド５が設けられている。防着シールド５は、成膜時にターゲット２１から放出される粒子（以下、スパッタ粒子）が真空チャンバー１内の露出面に不必要に付着しないようにするためのものである。防着シールド５は、ターゲット２１より少し大きな径の円筒部５１と、円筒部５１の下端に固定されたリング状の下端板５２とから構成されている。円筒部５１や下端板５２は、ターゲット２１と同軸である。尚、基板Ｓｂは円形であり、下端板５２の内径は、基板Ｓｂの直径より僅かに大きくなっている。
【００１７】
一方、ヒータ３は、加熱体３１に内蔵されている。加熱体３１は、基板Ｓｂに点接触して保持するホルダーに兼用されるものとなっている。加熱体３１は、スタンバイ状態では下部エリア１０１に位置するよう設けられている。加熱体３１は、台状であり、上面に基板Ｓｂを載置させて加熱するようになっている。加熱体３１内のヒータ３は、抵抗発熱方式である。加熱体３１は、上面に半球状の突起３２を備えている。基板Ｓｂは突起３２に接触した状態で加熱体３１に載置されるようになっている。
【００１８】
図２は、加熱体３１の平面概略図である。図２に示すように、本実施形態では、加熱体３１は、円形の平面形状となっている。また、図２に示すように、突起３２は四つ設けられている。四つの突起３２は、加熱体３１の周縁に位置し、等間隔に（９０度ずつ隔てて）設けられている。尚、基板Ｓｂは、突起３２の上に載置されるのみで保持されるようになっている。即ち、本実施形態では、基板Ｓｂを静電吸着して保持したり、機械的にクランプして保持したりするための構成は設けられていない。
【００１９】
また、加熱体３１には、上下に貫通する貫通孔が設けられている。貫通孔は、図２に示すように、四つ設けられており、等間隔に（９０度ずつ隔てて）設けられている。一方、各貫通孔内には、受け渡しピン６が設けられている。受け渡しピン６は、真空チャンバー１の底面に固定され、底面から垂直に延びている。尚、貫通孔及び受け渡しピン６の組が、１２０度ずつ隔てて三つ設けられる場合もある。
【００２０】
本実施形態の装置は、加熱体３１の表面と基板Ｓｂとの距離を調節する距離調節機構３３が設けられている。距離調節機構３３は、加熱体３１を移動させることによって距離調節を行うようになっている。距離調節機構３３は、真空チャンバー１外に設けられている。
加熱体３１は、支柱３４によって支持されている。真空チャンバー１の底壁部には、支柱３４を挿通させた開口が設けられている。支柱３４の下端は、真空チャンバー１の下方の位置し、この下端にはブラケット３５が設けられている。
【００２１】
距離調節機構３３は、ブラケット３５に固定された被駆動ネジ３３１と、被駆動ネジ３３１が噛み合っている駆動ネジ３３２と、駆動ネジ３３２を回転させるモータ３３３等から構成されている。被駆動ネジ３３１及び駆動ネジ３３２は、いわゆるボールネジ（精密ネジ）の機構である。駆動ネジ３３３は、長尺なものであり、垂直な姿勢で固定具３３４により真空チャンバー１の底壁部に固定されている。駆動ネジ３３２は、垂直な軸の周りに回転可能であるが、上下動はしないようになっている。モータ３３３はサーボモータであり、モータ３３３が駆動ネジ３３２を回転させることで、被駆動ネジ３３１が上下動し、ブラケット３５、支柱３４、加熱体３１が一体に昇降するようになっている。
尚、支柱３４が挿通された開口の縁から下方に延びるようにしてベローズ３６が設けられている。ベローズ３６の下端はブラケット３５に固定されている。ベローズ３６は、支柱３４が挿通された開口からの真空リークを防止している。
【００２２】
また、真空チャンバー１は、下部エリア１０２にガスを導入して粘性流領域の圧力とする昇圧用ガス導入系７が設けられている。昇圧用ガス導入系７は、下部エリア１０２に連通するようにして真空チャンバー１に接続された配管７１と、配管７１上に設けられたバルブ７２や不図示の流量調整器等で構成されている。昇圧用ガスは、基板Ｓｂの加熱効率の高めるために導入されるので、熱伝導率の高いヘリウムや、アルゴンや窒素のような不活性ガスが使用される。
【００２３】
真空チャンバー１の側壁部には、基板Ｓｂの出し入れのための開口（以下、出し入れ用開口）１１と、出し入れ用開口１１を開閉するバルブ（以下、出し入れバルブ）１２が設けられている。出し入れ用開口１１及び出し入れバルブ１２は、下部エリア１０２の高さの位置に設けられている。
【００２４】
本実施形態では、真空チャンバー１には二つの排気系１３，１４が設けられている。一つの排気系（以下、第一排気系）１３は、真空チャンバー１内の空間のうち、上部エリア１０１のみを排気するようになっている。もう一つの排気系（以下、第二排気系）１４は、下部エリア１０２のみを排気するようになっている。
【００２５】
真空チャンバー１は、図１に示すように、上部エリア１０１が下部エリア１０２よりも横にはみ出して大きくなるような断面形状を有している。第一排気系１３は、隔壁１０のはみ出した部分に設けられた排気口１３１から上部エリア１０１を排気するようになっている。第一排気系は、排気口１３１の付近に設けられたメインバルブ１３２と、メインバルブ１３１を通して真空チャンバー１内を排気する真空ポンプ１３３と、不図示の排気速度調整器等から構成されている。
【００２６】
また、第二排気系１４は、真空チャンバー１の底壁部に設けられた排気口１４１から下部エリア１０２を排気するようになっている。第二排気系１４は、排気口１４１の付近に設けられたメインバルブ１４２と、メインバルブ１４１を通して真空チャンバー１内を排気する真空ポンプ１４３と、不図示の排気速度調整器等から構成されている。
【００２７】
次に、本実施形態の装置の動作について、図３を使用して以下に説明する。図３は、図１及び図２に示す装置の動作について示した正面断面概略図である。
本願発明の装置は、後述するように、クラスターツール型の装置として構成することが可能であるが、以下の説明では、スタンドアローン型の装置であるとして動作を説明する。
【００２８】
上部エリア１０１は、第一排気系１３によって所定の真空圧力に排気されている。下部エリア１０２は、昇圧用ガス導入系７又は不図示のベントガス導入系により大気圧とされる。加熱体３１は、下部エリア１０２内のスタンバイエリア位置に位置している。
【００２９】
この状態で、出し入れバルブ１２が開き、基板Ｓｂが出し入れ口１１から真空チャンバー１内の下部エリア１０２に入れられる。図３（１）に示すように、基板Ｓｂは、受け渡しピン６の上に載せられる。この基板Ｓｂの搬入の動作は、典型的には搬送ロボットやオートローラ等の機構により自動的に行われる。但し、作業員が手で基板Ｓｂを持って行うことを排除するものではない。
【００３０】
出し入れバルブ１２が閉じられた後、第二排気系１４が下部エリア１０２を所定の真空圧力まで排気する。次に、昇圧用ガス導入系７が動作し、下部エリア１０２の圧力を粘性流領域の圧力まで上昇させる。そして、距離調節機構３３が動作し、加熱体３１３を所定位置まで上昇させる。この上昇の過程で、図３（２）に示すように、基板Ｓｂが加熱体３１の上に載り、受け渡しピン６から加熱体３１に渡される。基板Ｓｂは、直接的には突起３２に接触して突起３２の上に載っている。
【００３１】
加熱体３１のヒータ３が予め動作しており、加熱体３１は高温状態にある。従って、載置された基板Ｓｂは加熱体３１の熱により加熱される。この際の加熱は、加熱体３１と基板Ｓｂとが直接接している面積は小さいため、伝導伝達による加熱量は小さく、空間のガス分子を介した熱の伝達（対流による熱の伝達を含む）による加熱量が大きい。この他、加熱体３１からの輻射による加熱もある。
【００３２】
ある程度の温度まで基板Ｓｂが加熱された後、第二排気系１４が下部エリア１０２を再び所定の真空圧力まで排気する。その後、隔壁バルブ１５が開き、距離調節機構３３が加熱体３１をさらに上昇させる。加熱体３１は、成膜の際に基板Ｓｂが位置するべき位置として設定された位置（以下、成膜位置）に達すると、上昇が停止する。図３（３）に示すように、成膜位置は、防着シールド５の下端板５２の内側に基板Ｓｂが位置する位置である。
【００３３】
基板Ｓｂが成膜位置に位置すると、成膜用ガス導入系４が動作し、所定の流量で成膜用ガスを導入する。第一第二排気系１３，１４により真空チャンバー１内が所定の真空圧力に保たれていることを不図示の真空計により確認した後、スパッタ電源２３が動作し、ターゲット２１に電圧が印加されて放電が生じる。これによりターゲット２１がスパッタされ、ターゲット２１から放出されたスパッタ粒子が基板Ｓｂに達して成膜が行われる。この際、ヒータ３は動作を続けているため、基板Ｓｂはヒータ３によって加熱され続ける。但し、昇圧用ガスを導入した際の圧力よりも低い場合には、加熱の効率は低くなることがある。
【００３４】
所定の厚さに膜が堆積するよう成膜を行った後、スパッタ電源２３が停止し、真空チャンバー１内が第一第二排気系１３，１４により所定の真空圧力に再度排気される。その後、距離調節機構３３が加熱体３１を下降させ、当初のスタンバイ位置に戻す。この下降の過程で、基板Ｓｂが受け渡しピンの上に載り、基板Ｓｂが加熱体３１から受け渡しピンに渡される。
【００３５】
そして、隔壁バルブ１５が閉じられた後、昇圧用ガス導入系７又は不図示のベントガス導入系により下部エリア１０２が大気圧とされる。その後、出し入れバルブ１２が開き、基板Ｓｂが出し入れ用開口１１から真空チャンバー１外に取り出される。
【００３６】
上記動作において、距離調節機構３３は、加熱体３１の表面と基板Ｓｂとの距離を適宜調節する。上記の動作は、距離がゼロ、即ち基板Ｓｂが加熱体３１に接触した例である。距離調節機構３３は、加熱効率をある程度低下させて基板Ｓｂの到達温度を低くするため、加熱時に加熱体３１を少し低い位置とし、基板Ｓｂが受け渡しピンの上に載った状態とすることがある。この場合、基板Ｓｂは加熱体３１から浮いて離間する。加熱体３１をどの程度下げるかによって加熱体３１の表面と基板Ｓｂとの距離を調節し、これによって全体の加熱効率を調節する。
【００３７】
上記実施形態の薄膜作成装置によれば、加熱体３１上に基板Ｓｂが載置されて加熱される際、下部エリア１０２が粘性流領域の圧力となるよう昇圧用ガス導入系７が昇圧用ガスを導入するので、加熱体３１と基板Ｓｂとが点接触であるのにもかかわらず効率よく加熱が行える。
また、点接触である点は、基板Ｓｂの裏面において摩擦により傷が発生するのを少なくする意義がある。加熱時に、基板Ｓｂや加熱体３１は熱膨張するが、両者の熱膨張率の違いから、基板Ｓｂの裏面が加熱体３１によって多少擦られる。この際、接触面積が大きいと、傷の発生の可能性が高くなるが、本実施形態のような点接触の場合、傷の発生の可能性は低い。
【００３８】
点接触は、傷の発生を抑制するためであるから、どの程度の小さい面積で接触していれば「点接触」と言い得るかは、傷の発生が充分に抑制できる範囲、ということになる。具体的には、一箇所における接触面積は、０．１５ｍｍ２〜１００ｍｍ２の範囲とすることが好ましく、０．２ｍｍ２〜７．０ｍｍ２とすることがより好ましい。接触面積が１００ｍｍ２より大きくなると、傷発生抑制の効果が充分に得られない。０．１５ｍｍ２より小さくなると、基板Ｓｂが鋭い突起の上の載ったような状態となるため、かえって傷が発生しやすくなる。０．１５ｍｍ２〜１００ｍｍ２の範囲とするとこのような問題はなく、０．２ｍｍ２〜７．０ｍｍ２の範囲とすると、さらにこのような問題から無縁となる。
【００３９】
尚、半球状の突起は、点接触のための一つの例であるが、これに限らず、接触面の面積が方形の突起であったり、断面が楕円形状の突起であったりしても良い。尚、基板Ｓｂが点接触で保持される構成は、熱の放散が少ないという点で加熱効率の向上に貢献する意義も有する。
【００４０】
また、本実施形態では、基板Ｓｂは、突起３２の上に載置されるのみで保持されるようになっている。つまり、基板Ｓｂは、加熱体３１に対し静電吸着や機械的なクランプをされることなく、単に加熱体３１の上に載っただけの状態となっている。この点も、基板Ｓｂの裏面における傷発生を防止するのに役立っている。静電吸着や機械的なクランプを行うと、接触性を高めて伝導による熱伝達を向上させるのに貢献するが、基板Ｓｂが加熱体３１に対して強い圧力で押し付けられるため、傷が発生しやすくなる。本実施形態は、熱交換効率の向上を雰囲気圧力の上昇によるガス分子による熱伝達効率の向上によって達成し、静電吸着や機械的なクランプをやめている。このため、基板Ｓｂの裏面における傷発生がさらに抑制されている。上記説明から解るように、「突起の上に載置されるのみで保持される」とは、静電吸着力や機械的なクランプ力が作用せず、単に自重のみで保持されていることを意味する。尚、厳密には、基板Ｓｂと突起Ｓｂの接触面には摩擦力が作用しているし、雰囲気のガス分子による基板Ｓｂの突起への押し付け力が作用しているが、「突起の上に載置されるのみで保持される」は、これらの力の作用を排除するものではない。
【００４１】
上記実施形態において、加熱体３１は、導入された昇圧用ガスとの接触面積を大きくし、加熱の効率を高めるためのものである。ヒータ３自体が表面積の大きなものを使用する場合には、加熱体３１が無い場合もある。
また、基板Ｓｂは加熱の際にホルダーによって真空チャンバー１内に保持される必要があるが、本実施形態では、加熱体３１にホルダーの機能を兼用させている。このため、真空チャンバー１内の構造が簡略になり、部品点数の削減により装置コストが低減する。
【００４２】
また、真空チャンバー１が隔壁１０によって二つのエリア１０１，１０２に区画され、粘性流領域とされる下部エリア１０２から隔絶された上部エリア１０１で基板Ｓｂに対する成膜処理が行われる点は、昇圧用ガスが成膜処理の品質に悪影響を与えるのを防止する意義がある。隔壁１０が無く、上部エリア１０１と下部エリア１０２が連通している場合、昇圧用ガス導入系７が導入した昇圧用ガスが基板Ｓｂに対する成膜時にも残留し、作成する薄膜中に混入するなどの汚損を発生させる虞がある。本実施形態では、下部エリア１０２から隔絶された上部エリア１０１で成膜が行われるため、このような問題はない。
また、上述したように、距離調節機構３３により、加熱体３１の表面と基板Ｓｂとの距離が調節できる。このため、加熱の度合いを微妙に調節したりすることが可能で、精度の良い加熱が行える。
【００４３】
尚、静止した受け渡しピン６に対する加熱体３１の移動は、ホルダーに兼用された加熱体３１と受け渡しピン６との間の基板Ｓｂの受け渡しのための動作であるが、距離調節機構３３は、加熱体３１を移動させて距離を調節するものであって、基板Ｓｂの受け渡しのための機構にも兼用されている。このため、真空チャンバー１内の構造の簡略化、部品点数の削減による装置コスト低減などの効果がもたらされている。尚、基板Ｓｂの受け渡しのためには、受け渡しピン６を昇降させる場合もあり、距離調節機構３３は、静止した加熱体３１に対して受け渡しピン６を昇降させるものであっても良い。
【００４４】
さらに、距離調節機構３３は、基板Ｓｂが載置された加熱体３１を上部エリア１０１まで移動させ、基板Ｓｂを成膜位置に位置させることができるものである点も、真空チャンバー１内の構造の簡略化や部品点数の削減による装置コストの低減をもたらしている。距離調節機構３３がこのようなものでない場合、加熱された基板Ｓｂを成膜位置まで移動させる機構を別途設ける必要があるが、本実施形態ではこのような必要はない。
【００４５】
尚、上記実施形態の装置は、成膜処理後に下部エリア１０２で基板Ｓｂを冷却するよう構成することも可能である。例えば、成膜処理後の基板Ｓｂが加熱体３１から受け渡しピン６に渡された際、下部エリア１０２内に冷却用ガスを流すようにする。冷却用ガスは、所定の低温に冷却されたガスである。冷却用ガスが基板Ｓｂに沿って流れる結果、基板Ｓｂが冷却される。
【００４６】
次に、本願発明の薄膜作成装置の別の実施形態について、以下に説明する。図４及び図５は、別の実施形態に係る薄膜作成装置の概略図であり、図４は平面図、図５は図４のＸ−Ｘでの断面図である。
【００４７】
図４及び図５に示す装置は、クラスターツール型の装置である。即ち、図４に示すように、中央に搬送チャンバー８１が設けられ、その周囲に処理チャンバー８２〜８６やロードロックチャンバー８０が気密に接続されている。そして、処理チャンバー８２で成膜処理を行うようになっており、処理チャンバー８２における詳細な構成は、図１〜図３に示す基板処理装置におけるものと同様である。従って、詳細な説明は省略する。尚、各チャンバーの境界部分及びロードロックチャンバー８０の大気側の器壁には、それぞれ出し入れバルブ８００が設けられている。
【００４８】
搬送チャンバー８１内の搬送ロボット８１１は、多関節型のアームの先端に基板Ｓｂを保持して搬送するものである。発塵等のない、真空中で使用可能なものが搬送ロボット８１１として採用される。他の処理チャンバー８３〜８６の構成は、処理の内容に応じて適宜最適化されたものが採用される。例えば多層膜を作成する装置の場合、他の処理チャンバー８３〜８６においても成膜処理を行うよう構成される。また、成膜後に基板Ｓｂを冷却したりするためのチャンバーとして構成されることもある。
【００４９】
また、大気側には、未処理の基板Ｓｂ又は処理済みの基板Ｓｂを収容したカセット８７が設けられており、カセット８７とロードロックチャンバー８０との間で基板Ｓｂを搬送するオートローダ８８が設けられている。
この実施形態の装置では、基板Ｓｂは大気側のカセット８８からオートローダ８７によりロードロックチャンバー８０に搬入される。ロードロックチャンバー８０内が搬送チャンバー８１内と同程度の真空圧力に排気された後、出し入れバルブ８００が開き、基板Ｓｂがロードロックチャンバー８０から取り出される。そして、基板Ｓｂは、搬送ロボット８１１により処理チャンバー８２に搬送される。
【００５０】
この際、処理チャンバー８２内の下部エリア１０２は、搬送チャンバー８１内と同程度の真空圧力に第二排気系１４によって予め排気されている。出し入れバルブ８００を閉じた後、前述した実施形態と同様の動作を行い、基板Ｓｂのプリヒートと成膜処理を行う。処理終了後、基板Ｓｂは搬送ロボット８１１により処理チャンバー８２から取り出される。この際、下部エリア１０２は、搬送チャンバー８１と同程度の真空圧力に第二排気系１４によって排気される（大気圧には戻さない）。その後、基板Ｓｂは、搬送ロボット８１１によって他の処理チャンバー８３〜８６に順次搬送され、処理が行われる。すべての処理が終了した後、基板Ｓｂは、ロードロックチャンバー８０に戻される。そして、基板Ｓｂは、オートローダ８７により大気側のカセット８８に搬送されて収容される。
【００５１】
上記実施形態の装置では、基板Ｓｂの出し入れの際にも下部エリア１０２は真空圧力状態である。従って、下部エリア１０２にある加熱体３１は常時真空圧力下にあり、大気には触れない。高温状態にある加熱体３１が大気に触れると、大気中の酸素や水分により表面が酸化する虞がある。表面が酸化すると、酸化物を放出してそれがパーティクルとなる虞があるが、本実施形態では加熱体３１は常時真空圧力下にあるので、このような問題はない。
【００５２】
尚、ロードロックチャンバー８０を備えた装置の構成としては、上記クラスターツール型の他、インライン型の構成もあり得る。インライン型とは、複数の真空チャンバーが一列に縦設された構成である。
また、成膜が行われる処理チャンバー８２は、ロードロックチャンバー８０を介して大気側につながっていることが必要であるが、処理チャンバー８２は、ロードロックチャンバー８０に対して直接接続されていてもよく、上記のように他の真空チャンバーを介して接続されていても良い。
【００５３】
尚、上述した各実施形態では、第一のエリアが上側即ち上部エリア１０１で、第二のエリアが下側即ち下部エリア１０２であったが、これは逆でも良い。また、第一第二のエリアが左右に配される場合もあり、これは基板Ｓｂを垂直な姿勢で保持して真空チャンバー１に搬入する場合にあり得る構成である。
また、上述した実施形態では、二つの排気系１３，１４が設けられたが、一つの排気系が兼用される場合もある。この場合は、排気管に設けたバルブの開閉によって、第一第二のエリアを最適なタイミングで排気する。尚、一方の排気系の真空ポンプを他方の排気系における粗引き用として兼用する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本願発明の実施形態に係る薄膜作成装置の正面断面概略図である。
【図２】加熱体３１の平面概略図である。
【図３】図１及び図２に示す装置の動作について示した正面断面概略図である。
【図４】別の実施形態に係る薄膜作成装置の平面概略図である。
【図５】別の実施形態に係る薄膜作成装置の概略図で、図４のＸ−Ｘでの断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  真空チャンバー
１０  隔壁
１１  出し入れ口
１２  出し入れバルブ
１３  第一排気系
１４  第二排気系
１５  隔壁バルブ
１０１  上部エリア
１０２  下部エリア
２  成膜ユニット
３  ヒータ
３１  加熱体
３２  突起
３３  距離調節機構
４  成膜用ガス導入系
５  防着シールド
６  受け渡しピン
７  昇圧用ガス導入系
８０  ロードロックチャンバー
８１  搬送チャンバー
８２  処理チャンバー
８３  処理チャンバー
８４  処理チャンバー
８５  処理チャンバー
８６  処理チャンバー
Ｓｂ  基板
【図１】
2005076046.tif 000003
【図２】
2005076046.tif 000004
【図３】
2005076046.tif 000005
【図４】
2005076046.tif 000006
【図５】
2005076046.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月15日(2004.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
真空チャンバー１は、図１に示すように、上部エリア１０１が下部エリア１０２よりも横にはみ出して大きくなるような断面形状を有している。第一排気系１３は、真空チャンバー１のはみ出した部分に設けられた排気口１３１から上部エリア１０１を排気するようになっている。第一排気系１３は、排気口１３１の付近に設けられたメインバルブ１３２と、メインバルブ１３１を通して真空チャンバー１内を排気する真空ポンプ１３３と、不図示の排気速度調整器等から構成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上部エリア１０１は、第一排気系１３によって所定の真空圧力に排気されている。下部エリア１０２は、昇圧用ガス導入系７又は不図示のベントガス導入系により大気圧とされる。加熱体３１は、下部エリア１０２内のスタンバイ位置に位置している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
出し入れバルブ１２が閉じられた後、第二排気系１４が下部エリア１０２を所定の真空圧力まで排気する。次に、昇圧用ガス導入系７が動作し、下部エリア１０２の圧力を粘性流領域の圧力まで上昇させる。そして、距離調節機構３３が動作し、加熱体３１を所定位置まで上昇させる。この上昇の過程で、図３（２）に示すように、基板Ｓｂが加熱体３１の上に載り、受け渡しピン６から加熱体３１に渡される。基板Ｓｂは、直接的には突起３２に接触して突起３２の上に載っている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、本実施形態では、基板Ｓｂは、突起３２の上に載置されるのみで保持されるようになっている。つまり、基板Ｓｂは、加熱体３１に対し静電吸着や機械的なクランプをされることなく、単に加熱体３１の上に載っただけの状態となっている。この点も、基板Ｓｂの裏面における傷発生を防止するのに役立っている。静電吸着や機械的なクランプを行うと、接触性を高めて伝導による熱伝達を向上させるのに貢献するが、基板Ｓｂが加熱体３１に対して強い圧力で押し付けられるため、傷が発生しやすくなる。本実施形態は、熱交換効率の向上を雰囲気圧力の上昇によるガス分子による熱伝達効率の向上によって達成し、静電吸着や機械的なクランプをやめている。このため、基板Ｓｂの裏面における傷発生がさらに抑制されている。上記説明から解るように、「突起の上に載置されるのみで保される」とは、静電吸着力や機械的なクランプ力が作用せず、単に自重のみで保持されていることを意味する。尚、厳密には、基板Ｓｂと突起３２の接触面には摩擦力が作用しているし、雰囲気のガス分子による基板Ｓｂの突起への押し付け力が作用しているが、「突起の上に載置されるのみで保持される」は、これらの力の作用を排除するものではない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、大気側には、未処理の基板Ｓｂ又は処理済みの基板Ｓｂを収容したカセット８７が設けられており、カセット８７とロードロックチャンバー８０との間で基板Ｓｂを搬送するオートローダ８８が設けられている。
この実施形態の装置では、基板Ｓｂは大気側のカセット８７からオートローダ８８によりロードロックチャンバー８０に搬入される。ロードロックチャンバー８０内が搬送チャンバー８１内と同程度の真空圧力に排気された後、出し入れバルブ８００が開き、基板Ｓｂがロードロックチャンバー８０から取り出される。そして、基板Ｓｂは、搬送ロボット８１１により処理チャンバー８２に搬送される。