(57)【要約】本発明は、薄膜形成装置、すなわち、たとえば半導体ウエハまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造プロセスにおいて基板に様々な材料からなる薄膜を形成するための装置に関する。薄膜形成装置は、薄膜が形成される基板を搭載するための基板支持体と、基板支持体を取り囲んで適切な作動条件を有するチャンバを備える。さらに、インジウム、錫、鉛、あるいはアンチモンなどの延性金属材料を金属または合成樹脂母材に塗布することにより構成される吸着手段を、薄膜形成装置内の基板を除く部品表面に付着する。したがって、構成要素表面に形成された後、そこから剥離した不要な薄膜の一部分が基板に付着することにより生じる薄膜形成不良を根本的に防ぐことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜が形成される基板（Ｐ）を搭載する基板支持体（１０）と、基板支持体（１０）を取り囲んで適切な作動条件を有するチャンバ（３０）とを有する薄膜形成装置（１００）であって、
薄膜形成装置内の基板（Ｐ）を除く構成要素の表面に接着する吸着手段（Ｓ）を備えることを特徴とする薄膜形成装置（１００）。
【請求項２】
吸着手段（Ｓ）はそれぞれ、半田金属材料（Ｉ）を金属母材（Ｂ）の表面に塗布することによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置（１００）。
【請求項３】
吸着手段（Ｓ）はそれぞれ、半田金属材料（Ｉ）を合成樹脂母材（Ｂ）の表面に塗布することによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置（１００）。
【請求項４】
複数の溝が母材（Ｂ）の表面に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の薄膜形成装置（１００）。
【請求項５】
複数の突起が母材（Ｂ）の表面に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の薄膜形成装置（１００）。
【請求項６】
母材（Ｂ）は網状であることを特徴とする請求項２または３に記載の薄膜形成装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置、すなわち、たとえば半導体ウエハまたは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造プロセスにおいて基板に様々な材料からなる薄膜を形成するための装置に関する。より詳しくは、本発明は、構成要素の表面に形成された後、剥離した不要な薄膜の一部分が基板に付着することにより生じる薄膜形成不良を根本的に防ぐことができる薄膜形成装置に関する。
【０００２】
ここで用いる薄膜形成装置は、真空蒸着、分子線エピタキシー、レーザアブレーション、スパッタ蒸着、イオン化コーティング、イオン化クラスタビーム蒸着、イオンビーム蒸着などの物理的気相成長（ＰＶＤ）技術を用いる薄膜形成装置と、熱気相蒸着（ＣＶＤ）、光ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなどの化学気相蒸着（ＣＶＤ）技術を用いる薄膜形成装置を含めた、実質的にすべての種類の薄膜形成装置を意味するものである。
【背景技術】
【０００３】
上述の半導体ウエハやＬＣＤの場合のように、基板に形成されるある特定の材料からなる薄膜を有する電気機器は関連工業分野において広く用いられてきた。
【０００４】
言うまでもなく、このような電気機器の実用性と重要性が増加しているので、基板上に優れた薄膜を形成するための様々な技術と関連の装置が開発されている。
【０００５】
こうした薄膜形成装置は通常、薄膜が形成される基板を搭載する基板支持体と、基板支持体を取り囲んで適切な作動条件を有するチャンバとを備える。
【０００６】
すなわち、薄膜形成装置は、特定の材料からなる粒子を物理的または化学的方法によりチャンバ内で基板に蒸着させることによって薄膜を形成するものである。
【０００７】
一例として、ＰＶＤやＣＶＤ技術を用いるいくつかのこのような薄膜形成装置を以下に説明する。
【０００８】
図１は、ＰＶＤ技術のひとつであるスパッタ蒸着を用いる高周波マグネトロンスパッタ装置を示している。
【０００９】
上述の通り、この装置は、薄膜が形成される基板Ｐを搭載する基板支持体１０と、基板支持体１０を取り囲み適切な作動条件を有するチャンバ３０とを備えている。
【００１０】
ターゲットＴを基板支持体１０の反対側に取り付けられた受け板１１に搭置してから、高周波電源１２を操作することによりターゲットに高電圧を印加する。したがって、ターゲット材料からなる多数の粒子、すなわちイオンがスパッタリング現象によってターゲットＴの表面から生成され、基板Ｐに向かって移動し、基板Ｐの表面に薄膜を形成する。
【００１１】
参照番号１３はターゲットＴと受け板１１を接地する機能を果たし、同時にターゲット材料の粒子が適切な指向性を有するようことを実質的に補佐するシールドを示している。
【００１２】
図２は、ＰＶＤ技術のひとつであるイオン化クラスタビーム蒸着を用いる薄膜形成装置を示している。
【００１３】
上述のスパッタ装置同様、この装置もまた、薄膜が形成される基板Ｐを搭載する基板支持体１０と、基板支持体１０を取り囲んで適切な作動条件を有するチャンバ３０とを備える。
【００１４】
ターゲット材料が基板支持体１０の反対側にある電気炉１４内に投入されてから、フィラメント電源１５を操作することにより高電圧が電気炉１４に印加される。したがって、多数のイオンがターゲット材料から噴出し、基板Ｐに向かって移動し、基板Ｐの表面に薄膜を形成する。
【００１５】
ところで、これらのイオンは別のフィラメント１６と加速電極１７を通過しながらクラスタ形状をなしている。
【００１６】
参照番号１３は、図１に示す装置と同様の機能を果たすシールドを示している。その他の装置についての以下に記載する説明でも、同様の参照番号は同じ機能を有する同様の構成要素を示すものとする。
【００１７】
図３は、ＰＶＤ技術のひとつであるイオン化コーティングを用いるマルチアーク放電装置を示している。
【００１８】
この場合、薄膜が形成される基板Ｐが、チャンバ３０の中央に取り付けられた基板支持体１０上に搭置され、高電圧が基板Ｐの上方ならびに側方に配置されるターゲットＴに印加される。したがって、多数のイオンがターゲットＴの各々の表面から生成され、基板Ｐに向かって移動して、基板Ｐの表面に薄膜が形成される。
【００１９】
参照番号１８は、チャンバ３０内で適切な真空レベルを達成するための真空排気ダクトを示している。図示しないが、このような真空排気ダクト１８は前述の装置にも設けられている。
【００２０】
一方、参照番号１９は、ターゲットＴ上でアークを発生させ、そこから粒子を生成する機能を持つアーク電源を示している。
【００２１】
図４は、ＰＶＤ技術の一つであるレーザアブレーションを用いる薄膜形成装置を示すものである。
【００２２】
図示のように、レーザビームが円筒チャンバ３０中央のターゲット支持体１１上に搭置されたターゲットＴに対して放射される。その後、ガス状粒子がターゲットＴの表面から円柱形状をなして噴出し、ターゲットＴの反対側の基板Ｐに向かって移動し、基板Ｐ上に薄膜が形成される。
【００２３】
参照番号２２は、レーザビームを発生させるレーザ発振器を示し、参照番号２４は、オペレータにチャンバ３０内の作動状況を見ることができるようにするための視界窓を示している。
【００２４】
基板Ｐ上での薄膜形成状況は、チャンバ３０の外側に設けられた追加の電子モニタ２４を介して監視する。
【００２５】
図５は、ＣＶＤ技術のひとつであるプラズマＣＶＤを用いる薄膜形成装置を示している。
【００２６】
ＰＶＤ技術を用いる前述の装置同様、この装置も、薄膜が形成される基板Ｐを搭載する基板支持体１０と、基板支持体１０を取り囲み適切な作動条件を有するチャンバ３０とを備えている。
【００２７】
ＣＶＤを用いる薄膜形成装置において、ソースガスはガス射出口２５を介してチャンバ内に射出される。その後、ソースガスはプラズマ、すなわち荷電粒子状態になり、その一方で高周波電源２６と整合箱２７とに接続された通路を通過する。荷電粒子はチャンバ３０内の基板Ｐに向かって移動し、基板Ｐ上に薄膜を形成する。
【００２８】
プラズマＣＶＤ装置の場合、ガス射出口２５から射出したガスがチャンバ３０内で循環し、薄膜形成に関わり、その後、排気ガス処理装置２８に向かって排出される。こうして、１サイクルが達成される。
【００２９】
ＰＶＤまたはＣＶＤ技術を用いる従来の薄膜形成装置は、基板上に様々な材料からなる薄膜を形成する独自の機能を果たしてきた。しかしながら、これらの装置は、装置内の基板を除く構成要素の表面に微粒子あるいはガス状ターゲット材料が付着することによって生じる問題点を根本的に解決するものではなかった。
【００３０】
言い換えれば、ターゲット材料粒子のなかには、基板に向かって高精度に移動して基板上に所定の薄膜を形成するのではなく、基板を除くその他の部分に付着してしまうものがある。その結果、不要な薄膜が形成される。薄膜の厚さが時間の経過とともに徐々に増して、薄膜の一部分が作動中の物理的、電気的、あるいは化学的な衝撃などによって剥離してしまうケースもあった。
【００３１】
薄膜の一部分が粒子または凝集体の形状をなして剥離する。剥離した粒子または凝集体のなかには、薄膜を形成中の基板に向かって移動したり、基板上に付着したりするものもある。これが薄膜形成において致命的な故障を引き起こす。
【００３２】
この問題を解決するために、薄膜形成装置内のチャンバやシールドなどの構成要素の表面を粗加工することによりターゲット材料粒子の密着性を高めることなど、様々な解決策が提案されている。しかしながら、これらの解決策は薄膜の一部分の剥離がわずかに遅れることに対してはなんら効果がなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、装置内の基板を除く構成要素の表面に形成された後、そこから剥離した薄膜の一部分が基板に付着することにより生じる薄膜形成不良を根本的に防ぐことが可能な薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
その目的を達成するために、本発明によれば、薄膜が形成される基板を搭載する基板支持体と、基板支持体を取り囲んで適切な作動条件を有するチャンバとを有する薄膜形成装置であって、薄膜形成装置内の基板を除く構成要素の表面に接着する吸着手段を備えることを特徴とする薄膜形成装置が提供される。
【００３５】
すなわち、高吸着能力を有した吸着手段が薄膜形成装置の基板を除いた部分、すなわちチャンバ、シールドなどに接着する。したがって、薄膜を形成するために吸着手段に付着したターゲット材料の粒子が吸着手段から剥離することは決してない。
【００３６】
吸着手段のそれぞれは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、あるいは銀（Ａｇ）などの熱密着性と延性を有する半田金属材料を金属または合成樹脂母材に塗布することにより構成される。
【００３７】
好ましい実施形態において、インジウムなどの半田金属材料は、室温で指の爪で印をつけることが可能な程度の延性を備えた延性金属である。延性だけでなく、半田金属材料はさらに、薄膜形成プロセス中にチャンバ内において適切な高温のとき密着性も有することにより、装置の基板を除く構成要素に付着したターゲット材料粒子がそこから剥離するのを確実に防ぐ働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の好ましい実施形態にかかる薄膜形成装置について、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【００３９】
図６は、本発明の１つの実施形態にかかる薄膜形成装置を示すものであり、吸着手段Ｓは高周波マグネトロンスパッタ装置を構成する主要な構成要素の表面に接着している。
【００４０】
図示のように、スパッタリング現象によってターゲットＴの表面から噴出した多数の粒子の大部分は、基板Ｐに向かって移動し、基板表面に適切な厚さをもつ薄膜を形成する。しかし、粒子のなかには、チャンバ３０の内壁やシールド１３など、装置内の構成要素に向かって移動するものもある。
【００４１】
高密着性の吸着手段Ｓは構成要素の表面に接着するので、構成要素の表面に付着して、これによってひとつの剥離可能な薄膜を形成する従来の薄膜形成装置とは異なり、チャンバ３０の内壁などに向かって移動する粒子は、インジウム（Ｉｎ）などの塗布された半田金属材料Ｉによって吸着手段Ｓの表面に非常に強力に吸着するので、そこから剥離することはほとんどない。
【００４２】
上記の通り、吸着手段Ｓのそれぞれは、インジウム（Ｉｎ）などの半田金属材料を溶融して溶融半田金属材料を金属あるいは合成樹脂母材Ｂに塗布することによって得られる。
【００４３】
母材Ｂは扱いが容易であるというある程度の自由度をもつ。図７ａ及び７ｂに示すとおり、複数の溝または突起が母材の表面に形成され、そこへの粒子の付着をより容易にするのが好ましい。これらの溝または突起の形状は、円形、多角形、線形など任意の形状であってよい。
【００４４】
さらに、図７ｃは、母材Ｂが、ワイヤの直径が適切な寸法をもつ網体と網目を選択し、インジウム（Ｉｎ）などの半田金属材料をその側面に塗布することによって構成される網状構造を有している例を示している。
【００４５】
インジウム（Ｉｎ）などの半田金属材料を母材Ｂに塗布する方法としては、溶射やはけ塗りなど様々な方法を用いればよい。好ましい実施形態においては、塗布方法自体には重要な意味がない。
【００４６】
吸着手段Ｓをチャンバ３０の内壁などに接着させる方法としては、図７ａに示すように構成要素の表面にさらに形成されたフックＨを用いることで吸着手段Ｓをチャンバ３０などの構成要素の表面に接着させる方法がある。あるいは、図７ｂに示すように、母材Ｂの裏面をチャンバ３０などの構成要素のそれぞれの表面に（溶接部分Ｃで）溶接してもよい。
【００４７】
ところで、インジウム（Ｉｎ）を母材の表面に塗布する熱密着延性材料として用いるのが最も好ましい。しかし、チャンバ内の温度条件によっては、錫（Ｓｎ）や鉛（Ｐｂ）などのその他の延性金属を選択することもある。
【００４８】
当業者であれば、基板、溝、または母材の形を変更または修正する、あるいは上記の説明に鑑みて母材を接着させるその他の方法を選択することができるであろう。したがって、インジウムなどの延性金属材料が塗布された吸着手段が薄膜形成装置内の基板を除く構成要素の表面に接着する限り、様々な修正や変更が本発明の範囲内にあることを理解されたい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
上記本発明の薄膜形成装置によれば、それぞれ母材とインジウムなどの半田金属材料からなる吸着手段が薄膜形成装置内の基板を除く構成要素の表面に接着する。したがって、装置内の基板を除く構成要素の表面に形成された後、その表面から剥離する薄膜の一部が基板に付着することによって生じる薄膜形成不良を根本的に防止することが可能となる。
【００５０】
本発明の薄膜形成装置は、半導体ウエハまたはLCDなどのハイテク電子デバイスの製造プロセスにおいて薄膜形成不良によって生産性が非常に低下している現状の関連産業分野において効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＰＶＤ技術のひとつであるスパッタ蒸着を用いる高周波マグネトロンスパッタ装置を示している。
【図２】ＰＶＤ技術のひとつであるイオン化クラスタビーム蒸着を用いる薄膜形成装置を示している。
【図３】ＰＶＤ技術のひとつであるイオン化コーティングを用いるマルチアーク放電装置を示している。
【図４】ＰＶＤ技術の一つであるレーザアブレーションを用いる薄膜形成装置を示すものである。
【図５】ＣＶＤ技術のひとつであるプラズマＣＶＤを用いる薄膜形成装置を示している。
【図６】本発明の１つの実施形態にかかる薄膜形成装置を示す
【図７ａ】複数の溝または突起が母材の表面に形成され、そこへの粒子の付着をより容易にする例を示す。
【図７ｂ】複数の溝または突起が母材の表面に形成され、そこへの粒子の付着をより容易にする例を示す。
【図７ｃ】母材Ｂが、ワイヤの直径が適切な寸法をもつ網体と網目を選択し、インジウム（Ｉｎ）などの半田金属材料をその側面に塗布することによって構成される網状構造を有している例を示す。
【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】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【国際調査報告】
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