(57)【要約】【課題】  液相プロセスと気相プロセスを併用して薄膜を製造する際に、製造の速度を高め、かつ、プロセス間の干渉を防止することを、簡単な機構により可能とした装置を提供する。【解決手段】  薄膜製造装置において、基板を保持する基板ステージと、複数のカバー手段と、各カバー手段直下に基板ステージを位置させる手段とを有し、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとを当接、密着させることにより、少なくとも基板を収容する気相プロセス用処理室および液相プロセス用処理室が形成されるように構成する。【選択図】  図１
2005277226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜を形成するために、気相プロセスと液相プロセスを行う薄膜製造装置であって、基板を保持する基板ステージと、複数のカバー手段と、各カバー手段直下に基板ステージを位置させる手段と、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとを当接、密着させる手段とを有し、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとの密着により、それぞれ基板を収容する、気相プロセス用処理室および液相プロセス用処理室が形成されることを特徴とする、薄膜製造装置。
【請求項２】
基板ステージに、液体、液体の蒸気、あるいは液体の飛沫を含んだガスを排出するための排出口が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
排出口が、形成される液相プロセス用処理室の内側に位置することを特徴とする、請求項２に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】
排出口が、さらに形成される気相プロセス用処理室の外側に位置することを特徴とする、請求項３に記載の薄膜製造装置。
【請求項５】
形成される液相プロセス用処理室内側の基板ステージに、乾燥ガス供給口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜製造装置
【請求項６】
乾燥ガス供給口が、基板ステージ上の基板裏面に乾燥ガスを噴出するように設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子材料をはじめ、構造材、医用材料など様々な材料製造に用いられている薄膜製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板あるいは基材の表面に薄膜を形成する技術は、電子材料をはじめ、セラミックス等の構造材や医用材料の表面改質に、広く用いられている。薄膜を形成するプロセスは、ガス中や減圧雰囲気で行う気相プロセスと、液体中で行う液相プロセスに大別される。気相プロセスの例は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法などである。液相プロセスの例は、晶析法、塗布法、ラングミュア-ブロジェット法、電解析出法、めっき法などである。
気相プロセスは、化学的純度の高い薄膜を形成しやすい利点があり、電子材料の製造に広く用いられている。一方、液相プロセスは、安価な装置により大面積の基板に薄膜を形成したり、溶媒の効果を利用して有機分子や生体物質を含む薄膜を製造する目的に適している。
【０００３】
液相プロセスと気相プロセスを交互に繰り返したり、あるいは、一方を他方に引き続いて行うと、上述の両プロセスの長所を生かした薄膜製造が可能となると考えられ、本発明者等は、先に液相プロセスと気相プロセスを繰り返す酸化物薄膜を製造する方法の発明について出願している（特許文献１参照）。
この方法では、基材表面に酸化物を構成する金属原料を吸着させた後に、液体の水に接触させることで酸化物薄膜を形成する。液相では、水による分解反応あるいは酸化反応が十分に進行するため、原料に由来する不純物の取り込みが少ない薄膜の製造が可能であることが、上述の文献に述べられている。
【特許文献１】特開２００３−１７６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の発明では、液相プロセスと気相プロセスを交互に繰り返すための装置が２種類、記載されている。その一つは、気相プロセスと液相プロセスとを別々の反応室で行い、基板は、各反応室に設けた基板ステージから取り上げ、各反応室あるいは反応室間に設けた移送機構により移送する構成を伴う装置であり、この場合、基板を各反応室とやりとりするために、製造の速度が遅く、また、装置が大掛かりになるという問題がある。
他の例は、気相プロセスと液相プロセスとを一つの反応室で行う装置であるが、この場合、基板の移送が必要でないという利点のかわりに、プロセス間の干渉が生じやすいという問題がある。すなわち、この装置においては、液相プロセスにて使用した溶媒が反応室に残って気相プロセスを行う際の真空度が悪化したり、あるいは、気相プロセスにて使用したガスが反応室に残り液相プロセスにおいて粒子発生を引き起こす、といった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の薄膜製造装置は、基板を保持する基板ステージと、複数のカバー手段と、各カバー手段直下に基板ステージを位置させる手段とを有し、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとを当接、密着させることにより、少なくとも基板を収容する気相プロセス用処理室および液相プロセス用処理室が形成されるように構成したものである。
これにより、基板を基板ステージから取り外して移送する移送手段が不要になるため、装置が簡略化され、同時に、薄膜製造を迅速に行うことができる。また、プロセスごとに別の処理室を用いることに基づくプロセス間の干渉を防ぐことが可能となるものである。  すなわち、本発明は以下（１）〜（６）に記載されるとおりのものである。
【０００６】
（１）  基板上に薄膜を形成するために、気相プロセスと液相プロセスを行う薄膜製造装置であって、基板を保持する基板ステージと、複数のカバー手段と、各カバー手段直下に基板ステージを位置させる手段と、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとを当接、密着させる手段とを有し、各カバー手段の開放側端部と基板ステージとの密着により、それぞれ基板を収容する、気相プロセス用処理室および液相プロセス用処理室が形成されることを特徴とする、薄膜製造装置。
（２）  基板ステージに、液体、液体の蒸気、あるいは液体の飛沫を含んだガスを排出するための排出口が設けられていることを特徴とする、上記（１）に記載の薄膜製造装置。
（３）  排出口が、形成される液相プロセス用処理室の内側に位置することを特徴とする、上記（２）に記載の薄膜製造装置。
（４）  排出口が、さらに形成される気相プロセス用処理室の外側に位置することを特徴とする、上記（３）に記載の薄膜製造装置。
（５）  形成される液相プロセス用処理室内側の基板ステージに、乾燥ガス供給口が設けられていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の薄膜製造装置。
（６）  乾燥ガス供給口が、基板ステージ上の基板裏面に乾燥ガスを噴出するように設けられていることを特徴とする、上記（５）に記載の薄膜製造装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、液相プロセスと気相プロセスを交互に繰り返したり、あるいは、一方を他方に引き続いて行うことにより薄膜を製造する際に、製造の速度を高め、かつ、プロセス間の干渉を防止することを、簡単な機構により可能とした装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１図は、本発明の薄膜製造装置の一例を示す図である。
この装置は、一つの基板ステージ１、気相プロセス用処理室２を形成するためカバー手段２、液相プロセス用処理室３を形成するためのカバー手段３からなる。
カバー手段２には、ガス供給ライン２２及びガス排気ライン２３が設けられ、また、カバー手段３には、液体供給ライン３２及び乾燥ガス供給ライン３３が設けられている。
基板ステージ１は、移動機構１１により、気相プロセス用処理室を形成するカバー手段２直下の位置から、液相プロセス用処理室を形成するためのカバー手段３直下の位置に移動可能に設けられている。また、あるいはさらに同カバー手段３直下の位置から同カバー手段２の直下の位置に移動可能にし、これらの位置間を繰り返し移動させ、気相プロセスと液相プロセスを交互に行うことも可能である。
【０００９】
上記カバー手段２は、カバー手段昇降機構２１により昇降可能に設けられ、基板ステージがカバー手段２直下の位置にある時、下降して（白矢印）カバー手段２の開放側端部と基板ステージ１とが当接、密着し、基板ステージ１上に保持された基板１２を収容する密閉された空間からなる気相プロセス用処理室が形成される。また、カバー手段３も同様に、カバー手段昇降機構３１により昇降可能に設けられ、基板ステージ１がカバー手段３直下の位置にある時、下降して（白矢印）カバー手段３の開放側端部と基板ステージ１とが当接、密着し、基板ステージ１上に保持された基板１２を収容する密閉された空間からなる液相プロセス用処理室を形成するように設けられている。
【００１０】
さらに、基板ステージ１においては真空チャック等の機構により、基板を基板ステージ１上に固定保持するようにしてもよい。
ここでは 気相プロセス処理室及び液相プロセス処理室を各々一つ形成する場合の装置を示したが、目的とする薄膜の組成と構造に応じて、形成される処理室の数をさらに増加させてもよい。
さらに、第１図では、基板ステージ１が横方向へ移動可能であり、かつ、カバー手段２，３が上下方向に移動が可能な例を示したが、基板ステージ１を上下方向へ移動可能なものとしたり、あるいは、カバー手段２，３を横方向に移動可能なものとしても同様の効果が得られる。すなわち、本発明における各カバー手段直下に基板ステージを位置させる手段とは、基板ステージを移動させて、各カバー手段の直下に移動させる手段のみならず、各カバー手段を移動させて、基板ステージをその直下に位置させる手段を含む。また、同じくカバー手段の開放側端部と基板ステージとを当接、密着させる手段とは、カバー手段を昇降可能にして、基板ステージにその開放側端部を当接、密着させる手段のみならず、基板ステージを昇降可能にして、カバー手段の開放側端部と基板ステージを当接、密着させる手段を含む。
【００１１】
第２図は本発明の薄膜製造装置の他の例を示す図である。
この装置においては、基板ステージ１に液体、液体の蒸気、あるいは液体の飛沫を含んだガスを排出するための排出口１０１が設けられ、基板を基板ステージ１に固定保持するための真空チャック排気ライン１０３、乾燥ガス供給ライン３３の他にさらに基板の裏面への液体の回り込みを防いで乾燥を迅速におこなうための乾燥ガス供給ライン１０２が設けられている。また、カバー手段３は、カバー手段３の開放側端部と基板ステージ１上面とが当接、密着して液相プロセス用処理室を形成するとき、排出口１０１が該処理室の内部側に位置するような大きさあるいは形状を有し（図２（ａ））、カバー手段２は、カバー手段２の開放側端部と基板ステージ１上面とが当接密着して気相プロセス処理室を形成するとき、排出口１０１が該処理室の外部側に位置するような大きさあるいは形状を有する（図２（ｂ））。
【００１２】
上記排出口１０１は、特に液相プロセスにおける乾燥工程において液体の蒸気、あるいは液体の飛沫を含んだガスを効率よく排出するため減圧装置に接続するのが好ましく、乾燥ガス供給ラインは、基板ステージ上に固定保持された基板裏面の外周領域に乾燥ガスを、吹き付けるように設けるのが好ましい。
また、上記形成された気相プロセス用処理室の外部側に排出口１０１が位置するように、カバー手段２の大きさ等を設定する理由は、排出口１０１の内部あるいは入り口付近に液体が残留しても気相プロセスに影響を与えることがないようにするためである。
なお、第２図においては、液体排出口１０１は２個のみ描かれているが、基板の周囲から均一に排出をおこなうために、充分な数を均等な間隔をおいて設置するのがよい。発明者らが試作した装置の場合、直径１００ｍｍの基板の場合に対して１２個の液体排出口１０１を同心円の円周上に配置した。
その他の構成は、図１の装置と同様でよい。
【００１３】
本発明における上記製造装置は、気相プロセスと液相プロセスを併用する薄膜の製造であれば、特に制限なく適用可能であるが、例えば、上記特開２００３−１７６１０９号公報に記載される酸化物薄膜の製造に有利に用いられる。
この方法は、基板を収容したチャンバー内に、例えば金属あるいはこれら金属のハロゲン化物、アルキル化物あるいはアルコキシド等の酸化物薄膜形成原料をガス状にして導入するか、あるいはチャンバー内において気化させる等の手段により、上記基板表面に原料を吸着あるいは堆積させる気相プロセスと、これら原料が吸着あるいは堆積された基板を収容した同一又は他のチャンバー内に、液体状の水を導入して基板と接触させるか、あるいは水蒸気を導入して、該基板上で凝縮させる等の手段により、酸化反応を行う液相プロセスからなり、これら２つのプロセスにより、不純物が少なく、例えばＭＯＳトランジスタ集積回路のゲート絶縁膜として有用な酸化物薄膜を製造しうるものである。
【００１４】
本発明の製造装置は、このような従来法の気相プロセス及び液相プロセスを行う装置として極めて効率的であり、生産能率を向上させることが可能である。
以下に、実施例として、本発明の薄膜製造装置を用いて薄膜を製造する際の同装置の作動について説明する。
【実施例】
【００１５】
（１）  第１図の製造装置における気相プロセス及び液相プロセスは、以下のように行う。
気相プロセスにおいては、基板ステージ１を基板ステージ移動機構１１によりカバー手段２の直下に位置させ、カバー手段２をカバー手段移動機構２１により、２ａで示した位置まで下降させてカバー手段の開放側端部と基板ステージ１と密着させ、基板ステージ１上の基板１２が収容された気相プロセス用処理室を形成する。
この状態で、ガス供給ライン２２からパージガスや反応ガスを供給したり、ガス排気ライン２３を用いて真空排気や供給ガスの排気を行うことにより、気相プロセスを行う。気相プロセスが終了した後においては、カバー手段２をカバー手段移動機構２１により上昇させる。
【００１６】
次いで、液相プロセスを行う場合は、前述の気相プロセスと同様に以下の手順で行う。  基板ステージ１を基板ステージ移動機構１１により、カバー手段３の直下に位置させ、カバー手段３を、カバー手段移動機構３１により３ａの位置まで下降させることにより、カバー手段の開放側端部と基板ステージ１と当接、密着させて、基板ステージ１上の基板１２が収容された液相プロセス用処理室を形成させる。この状態で、液体供給ライン３２からプロセスに用いる水、有機溶媒、溶液などの液体を供給して液相プロセスを行い、次いで乾燥用ガス供給ライン３３から窒素や空気などを供給して、基板１２ならびに基板ステージ１を乾燥させる。液相プロセスが終了した後に、カバー手段３をカバー手段移動機構３１により上昇させる。さらにこの後気相プロセスあるいはさらに液相プロセスを行う場合、基板ステージ移動機構を駆動して基板を気相プロセス位置に戻し、これらプロセスを繰り返す。
これらにより、薄膜が形成された基板を得る。
【００１７】
（２）  第２図に示される装置においては、基板ステージ１に基板１２を載置し、真空チャック排気ライン１０３より排気して、基板ステージ１に基板１２を固定保持し、上記図１の装置の操作と同様に、カバー手段２と基板ステージ１により気相プロセス用処理室を形成し（図２（ｂ）矢印）、該気相プロセス用処理室に収容された基板１２に対し、上記と同様に気相プロセスを行う。次いで、基板ステージ１を基板ステージ移動機構１１によりカバー手段３直下に移動させ、カバー手段３を下降させ、基板上面と当接密着させることにより、液相プロセス用処理室を形成させる（図２（ａ）矢印）。このとき上記排出口は液相プロセス用処理室内部に位置することになる。この後、該処理室内で上記図１の装置における液相プロセスと同様の操作を行うが、液相プロセスの乾燥工程においては、乾燥用ガス供給ライン３３から乾燥用ガスを供給した際に、液体および液体の蒸気や飛沫を含んだガスは、液相プロセス用処理室３の内部に設けられた液体排出口１０１を通して装置の外へ排出され、効率よく乾燥できる。また、このとき、裏面乾燥用ガス供給ライン１０２からも乾燥用ガスを供給し、基板の裏面への液体の回り込みを防いで乾燥がより迅速化する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の薄膜製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の薄膜製造装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：基板ステージ
２：カバー手段
２a：気相プロセス用処理室
３：カバー手段
３a：液相プロセス用処理室
１１：基板ステージ移動機構
１２：基板
２１：カバー手段移動機構
２２：ガス供給ライン
２３：ガス排気ライン
３１：カバー手段移動機構
３２：液体供給ライン
３３：乾燥用ガス供給ライン
１０１：液体排出口
１０２：裏面乾燥用ガス供給口
１０３：真空チャック排気ライン
【図１】
2005277226.tif 000003
【図２】
2005277226.tif 000004