(57)【要約】【課題】製造コストの増大及び生産性の低下を抑制しつつ、垂直方向に延伸する基板プレートの基板装着面上の堆積膜を除去できる堆積膜除去装置を提供する。【解決手段】基板が垂直に装着される基板プレートの基板装着面に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去装置であって、基板プレートに対して相対的に移動し、基板装着面に堆積した堆積膜に接触して基板装着面から堆積膜を削り取るカッター部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が垂直に装着される基板プレートの基板装着面に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去装置であって、
前記基板プレートに対して相対的に移動し、前記基板装着面に堆積した前記堆積膜に接触して前記基板装着面から前記堆積膜を削り取るカッター部
を備えることを特徴とする堆積膜除去装置。
【請求項２】
前記相対的な移動の方向に沿って前記カッター部の中央部から両端部に向けて前記カッター部と前記基板プレートとの距離が徐々に広がり、
前記カッター部の前記中央部に、やすり状の削り歯が形成された削り面が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の堆積膜除去装置。
【請求項３】
前記削り歯が、前記削り面に直線状又は格子状の溝を掘って形成されていることを特徴とする請求項２に記載の堆積膜除去装置。
【請求項４】
表面が粗面であるローラーを更に備え、
前記カッター部が前記堆積膜に接触する前に、前記ローラーの前記粗面を前記堆積膜に押し付けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の堆積膜除去装置。
【請求項５】
前記ローラーを回転させることによって前記基板プレートを前記カッター部に引き込むことを特徴とする請求項４に記載の堆積膜除去装置。
【請求項６】
前記カッター部が前記堆積膜に接触した後の前記基板装着面に向けて気体を噴出する気体噴出装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の堆積膜除去装置。
【請求項７】
前記基板装着面に接触する位置と前記基板プレートの上方の前記基板装着面に接触しない位置との間で前記カッター部を移動させる昇降機能を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の堆積膜除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板が垂直に装着される基板プレートの表面に堆積する膜を除去する堆積膜除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの成膜工程において、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法などによって基板上に薄膜が形成される。成膜工程では、基板をサンプルホルダに装着して成膜装置に格納する方法を採用できる。サンプルホルダには、基板を水平に装着するカートタイプのほかに、基板を垂直に装着するボートタイプのサンプルホルダ（以下において、「ボート」という。）がある（例えば、特許文献１参照。）。処理効率を向上させるために、ボートを用いて同時に処理できる基板の数を増やすことが有効である。基板が装着される基板プレートを複数有するボートを使用することによって、多数の基板を同時に処理する成膜装置のフットプリントを小さくすることができる。
【０００３】
基板の成膜処理を繰り返すことにより、基板を装着する基板プレートの表面にも膜が堆積する。基板プレートの表面に堆積した膜（以下において「堆積膜」という。）が厚くなると、基板プレートに歪みが生じる。歪みが生じた基板プレートに基板を装着して成膜処理を行うと、基板の成膜対象ではない裏面に膜が形成されるなどの問題が生じる。このため、溶剤洗浄などによって基板プレートを頻繁に洗浄して、基板プレートの堆積膜を除去する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば成膜処理毎のように基板プレート全体を頻繁に洗浄すると、洗浄費用の増加によって製造コストが増大し、また、成膜処理の生産性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、製造コストの増大及び生産性の低下を抑制しつつ、垂直方向に延伸する基板プレートの基板装着面上の堆積膜を除去できる堆積膜除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板が垂直に装着される基板プレートの基板装着面に堆積した堆積膜を除去する堆積膜除去装置であって、基板プレートに対して相対的に移動し、基板装着面に堆積した堆積膜に接触して基板装着面から堆積膜を削り取るカッター部を備える堆積膜除去装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造コストの増大及び生産性の低下を抑制しつつ、垂直方向に延伸する基板プレートの基板装着面上の堆積膜を除去できる堆積膜除去装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置の構成を示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置の削り板に形成される削り歯のパターンを示す模式図であり、図３（ａ）は直線状、図３（ｂ）は格子状のパターンである。
【図４】本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置を成膜処理システムに組み入れた構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置の昇降装置を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係る堆積膜除去装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態の他の変形例に係る堆積膜除去装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置１０は、基板が装着される基板プレート２１の垂直方向に延伸する基板装着面２１０に堆積した堆積膜を除去する。堆積膜除去装置１０は、図１に示すように、カッター部１１と、表面が粗面であるローラー１２と、基板装着面２１０に向けて気体を噴出する気体噴出装置１３とを備える。
【００１２】
図１に示した例では、基板プレート２１の両面に定義された基板装着面２１０の堆積膜を同時に除去する堆積膜除去装置１０を示している。即ち、カッター部１１、ローラー１２及び気体噴出装置１３のそれぞれが、基板プレート２１の両面に配置されている。
【００１３】
堆積膜除去装置１０は、基板プレート２１に対して相対的に移動する。以下において、基板プレート２１に対する堆積膜除去装置１０の相対的な移動の方向を、「移動方向」という。図１に、移動方向を矢印Ｆで示した。
【００１４】
カッター部１１は、基板プレート２１に対して相対的に移動しながら基板装着面２１０に堆積した堆積膜に接触して、基板装着面２１０から堆積膜を削り取る。図１に示したように、カッター部１１の中央部が基板装着面２１０上の堆積膜に接触する。カッター部１１の中央部には、後述するようにやすり状の削り歯が形成された削り面１１０が配置される。このため、基板装着面２１０から堆積膜を削り取ることが容易である。
【００１５】
なお、図１に示すように、移動方向に沿ってカッター部１１の中央部から両端部に向けてカッター部１１と基板プレート２１との距離が徐々に広くなっている。即ち、基板プレート２１が進入するカッター部１１の間口が広く形成されており、端部から中央部に向けてカッター部１１の表面が徐々に基板装着面２１０に接近する構造である。このため、基板プレート２１に対してカッター部１１の相対的位置が多少ずれていても、基板プレート２１がスムーズにカッター部１１の中央部で表面に誘導される。その結果、基板装着面２１０上の堆積膜に削り面１１０を確実に接触させることができる。
【００１６】
また、堆積膜除去装置１０では、カッター部１１が堆積膜に接触する前に、ローラー１２の表面を基板装着面２１０上の堆積膜に押し付ける。ローラー１２の表面は粗面であり、例えばローレット状に加工されたり、スパイクが形成されたりしている。このため、ローラー１２で圧力をかけることによって、カッター部１１によって削られる前の堆積膜に凹凸が生じる。堆積膜に凹凸が生じることによって、カッター部１１が堆積膜をより効果的に削り取ることができる。
【００１７】
図１では１つの基板装着面２１０に２つのローラー１２が配置される例を示したが、基板装着面２１０に配置されるローラー１２の個数は、堆積膜を除去する効果を確認して任意に設定可能である。また、ローラー１２の表面の粗さは、削り取る堆積膜の膜厚や硬さなどに応じて適宜設定される。例えば、ローラー１２の表面の凹凸の高低差は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定される。このとき、ローラー１２の表面の凸部が堆積膜を突き抜けて基板装着面２１０を傷つけないように、表面の凹凸が設定される。
【００１８】
更に、堆積膜除去装置１０は、カッター部１１が堆積膜に接触した後に、気体噴出装置１３によって基板装着面２１０に向けて気体を噴出させる。これにより、剥離した状態で基板装着面２１０上に残った堆積膜が吹き飛ばされる。その結果、基板装着面２１０上の堆積物の残滓をなくすことができる。基板装着面２１０に噴きかける気体は、空気や窒素ガスなどである。
【００１９】
ここで、基板装着面２１０について説明する。図２に示すように、基板装着面２１０に、成膜対象の基板が装着される基板装着領域２１１が定義されている。成膜時には、基板が基板装着領域２１１上で図示を省略する固定ピンなどによって垂直方向に立てた状態で支持される。成膜対象の基板は、例えば半導体装置や太陽電池セルに使用されるシリコン基板やガラス基板などである。
【００２０】
基板装着領域２１１に基板が装着された状態で成膜処理が行われると、基板装着領域２１１以外の領域で基板装着面２１０に堆積膜が形成される。基板プレート２１を繰り返し成膜処理に使用することによって、基板装着面２１０上の堆積膜は徐々に厚くなる。その結果、基板プレート２１に歪みが生じる。歪みが生じた基板プレート２１に基板を装着して成膜処理を行うと、基板の裏面と基板プレート２１の間に隙間が生じるために、基板の成膜対象ではない裏面に膜が形成されてしまう。
【００２１】
また、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理を行う場合には、ボート２０がアノード電極として使用される。基板プレート２１が歪んで基板の裏面と基板プレート２１の間に隙間が生じていると、分布という観点から電位が不安定になる問題が生じる。このため、形成される膜の膜厚分布を保証するために、基板プレート２１の歪みを是正し、基板表面の電位安定性を確保することが必要である。
【００２２】
特に近年は、成膜装置の省スペース化、成膜時に加熱が必要な場合の昇温速度高速化のため、基板プレート２１の厚さが薄くなってきている。このため、堆積膜による基板プレート２１の歪みが生じ易くなっており、堆積膜を除去して歪みを小さくする必要がある。更に、基板プレート２１の歪みを抑制することにより、基板の表面の安定した温度分布が確保される。このため、膜厚分布の均一性が向上する。
【００２３】
堆積膜除去装置１０によって堆積膜が削り取られる基板装着面２１０の領域（以下において、「除去領域２００」という。）は、図２に示すように、基板装着面２１０の上端から一定の範囲の基板プレート２１の上部である。堆積膜除去装置１０に対して基板プレート２１が水平方向に移動し、堆積膜除去装置１０は基板装着面２１０の上部の堆積膜を水平方向の全面に渡って除去する。除去領域２００よりも下方に形成される堆積膜の量は少ないため、基板プレート２１の上部の堆積膜を除去すれば基板プレート２１の歪みを効果的に防止できる。
【００２４】
基板プレート２１を有するボート２０は、基板プレート２１の堆積膜を除去する工程において搬送テーブル３０に載せられる。そして、搬送テーブル３０によって図２に示した矢印Ｆの方向に、基板プレート２１が移動する。なお、基板プレート２１を往復運動させることなどによって、堆積膜除去装置１０に基板プレート２１を通過させる通過回数を多くすることで堆積膜をより確実に除去できる。通過回数は任意に設定可能であるが、堆積膜の除去工程に要する時間を短縮するために回数は少ないほど好ましい。
【００２５】
なお、基板プレート２１の移動する方向に合わせて、カッター部１１に基板プレート２１を引き込むようにローラー１２を回転させてもよい。搬送テーブル３０による基板プレート２１の移動とローラー１２による基板プレート２１の引き込みを同期させることによって、基板プレート２１の移動をスムーズに行うことができる。
【００２６】
堆積膜除去装置１０に対する基板プレート２１の移動速度は任意に設定可能である。しかし、移動速度が速すぎると基板プレート２１の堆積膜を十分に除去することができない。一方、移動速度が遅すぎると、ローラー１２を通りすぎた後に基板プレート２１がカッター部１１に引き込まれずに停止してしまうことがある。本発明者らの検討によれば、長さ６００ｍｍの基板プレート２１の場合に、４〜５秒程度で堆積膜除去装置１０による１回分の除去作業を行うことが好ましい。
【００２７】
気体噴出装置１３は、カッター部１１によって堆積膜を削り取った領域の基板装着面２１０に、図２に示すように上方から気体１３０を吹き付ける。これにより、削り取られた後も基板装着面２１０に付着したままの堆積膜を確実に基板プレート２１から除去することができる。
【００２８】
ところで、カッター部１１の削り面１１０に凹凸をつけて、削り歯が形成される。削り歯の形状には、基板装着面２１０から堆積膜を削り取るのに適したパターンが採用される。削り歯は、例えば図３（ａ）に示すように、移動方向に対して斜めに延伸する直線状の溝を削り面１１０に掘って形成する。或いは、図３（ｂ）に示すように、格子状の溝を削り面１１０に掘って形成する。やすり状の削り歯が形成された削り面によって、堆積膜を効果的に削り取ることができる。溝の深さは実験などによって最適値を選択できるが、例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度である。削り歯には硬い材料が好ましく、例えばＳＵＳ４３０などのステンレス鋼などが採用される。また、硬質処理（タフライド処理）などによって、削り歯をより硬くすることが好ましい。
【００２９】
堆積膜除去装置１０は、図４に示すように、成膜処理システムの一部に組み入れることが可能である。一連の成膜処理工程の一部として堆積膜除去装置１０による堆積膜の除去工程を行うことにより、成膜処理システムの生産性を低下することなく、成膜処理を行うことができる。
【００３０】
図４に示した成膜処理システムは、堆積膜除去装置１０と、基板をボート２０に移載する移載装置４０と、ボート２０に装着された基板に薄膜を形成する成膜装置５０と、堆積膜除去装置１０と移載装置４０間、及び移載装置４０と成膜装置５０間でボート２０を移動させる搬送装置６０とを備える。「移載」とは、ボート２０に基板を装着すること、及びボート２０から基板を回収することである。移載装置４０における基板の移載作業は、例えばロボットアームによって行われる。なお、図４に示した矢印は、ボート２０の搬送方向を示す。
【００３１】
図４に示した成膜処理システムでは、移載装置４０によって未処理の基板がボート２０に装着される。その後、ボート２０は移載装置４０によって搬送されて成膜装置５０に格納される。そして、ボート２０に装着された状態で基板に膜が形成される。このとき、基板プレート２１に膜が堆積する。成膜処理後、基板を装着したボート２０が移載装置４０に格納される。そして、成膜処理された基板が移載装置４０によってボート２０から回収される。
【００３２】
その後、成膜処理によって膜が堆積した基板プレート２１が、基板を装着されていない状態で移載装置４０から堆積膜除去装置１０に搬送装置６０によって搬送される。そして、上記に説明したように、基板プレート２１の除去領域２００の堆積膜が堆積膜除去装置１０によって除去される。
【００３３】
堆積膜の除去後、搬送装置６０によってボート２０が堆積膜除去装置１０から移載装置４０に搬送される。そして、新たに未処理の基板がボート２０に装着されて、成膜装置５０による成膜処理が行われる。
【００３４】
上記のように堆積膜除去装置１０を成膜処理システムの一部に組み入れることによって、成膜処理システムの運用コストの増大や成膜処理システムの生産性の低下を抑制しつつ、堆積膜に起因する基板プレート２１の歪みを抑制できる。
【００３５】
なお、堆積膜除去装置１０による堆積膜の除去は、成膜処理毎に行う必要は必ずしも無い。例えば、堆積膜の除去をすることなく、堆積膜除去装置１０の位置でボート２０を成膜処理システムから取り出してもよい。このため、基板プレート２１の堆積膜を除去しない場合には、図５に示すように基板装着面２１０に接触しない位置までカッター部１１、ローラー１２、気体噴出装置１３を基板プレート２１に対して上方向に移動させる。一方、基板プレート２１の堆積膜を除去する場合には、基板装着面２１０に接触するようにカッター部１１、ローラー１２、気体噴出装置１３を下降させる。堆積膜除去装置１０の上昇及び下降は、例えば図５に示すような昇降装置１４によって行われる。
【００３６】
堆積膜除去装置１０を用いて基板プレート２１の堆積膜を除去する頻度は、基板プレート２１の歪みによって成膜処理に影響が生じないように設定される。このため、１回の成膜処理によって基板装着面２１０に堆積する膜の膜厚などに応じて、堆積膜除去装置１０を用いて堆積膜を除去するタイミングが決定される。ただし、成膜から時間が経過するほど堆積膜が硬くなるため、早めに除去することが好ましい。
【００３７】
例えば、１回の成膜処理で基板装着面２１０に堆積する膜の膜厚が少ない場合には、堆積膜の除去は１日に１回程度でもよい。或いは、基板プレート２１の歪みをできるだけ小さくしたい場合などには、成膜処理毎に堆積膜除去装置１０を用いて堆積膜を除去してもよい。
【００３８】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る堆積膜除去装置１０によれば、溶剤洗浄などによってボート２０全体を洗浄することなく、基板プレート２１上の堆積膜を除去して基板プレート２１の歪みの発生を防止できる。その結果、基板の裏面での膜形成が抑制され、膜厚分布の均一性が向上するなどの効果を奏する。
【００３９】
従来、堆積膜除去装置１０を使用しない場合には、溶剤洗浄による基板プレート２１の洗浄を、１日に１回程度を行っていた。しかし、堆積膜除去装置１０によって基板プレート２１の堆積膜を除去することによって、溶剤洗浄による基板プレート２１の洗浄を、一ヶ月に１回程度に減少させることが可能になった。その結果、洗浄費用が減少して製造コストの増大が抑制され、また、成膜処理の生産性の低下が防止される。
【００４０】
＜変形例＞
基板プレート２１の両面に基板装着面２１０がそれぞれ定義されている場合には、図１に示したように、基板プレート２１を挟んで互いに対向するカッター部１１、ローラー１２及び気体噴出装置１３をそれぞれ有する堆積膜除去装置１０が使用される。これにより、基板プレート２１の両面の基板装着面２１０にそれぞれ形成された堆積膜を並行して除去できる。その結果、基板プレート２１上の堆積膜の除去に要する時間を短縮できる。
【００４１】
これに対し、基板プレート２１の片面のみが基板装着面２１０である場合には、図６に示すように、削り面１１０を有するカッター部１１、ローラー１２及び気体噴出装置１３を基板装着面２１０のみに対向させる。以下において、カッター部１１、ローラー１２及び気体噴出装置１３を総称して「除去機構１００」という。除去機構１００により、基板プレート２１の基板装着面２１０である片方の主面の堆積膜が除去される。一方、基板プレート２１の基板装着面２１０ではない主面２２０には、例えば、接触する面を削らないように表面加工されたガイド部１５を接触させる。或いは、基板プレート２１の主面２２０に堆積膜除去装置１０を接触させない。
【００４２】
ところで、図７に示すように複数の基板プレート２１を有するボート２０を使用して基板の成膜処理を行う場合には、通常、最外側の基板プレート２１については内側のみに基板が装着される。一方、他の基板プレート２１については両側に基板が装着される。このため、図７に示したボート２０の堆積膜を除去するためには、ボート２０の基板装着面２１０の配置に合わせて複数の除去機構１００が配置される。
【００４３】
例えば、最外側に配置された基板プレート２１には、図６に示した堆積膜除去装置１０のように、基板プレート２１の片方の主面のみに除去機構１００を配置させる。一方、ボート２０の内側の基板プレート２１に対しては、図１に示したように基板プレート２１の両面に除去機構１００を配置する。
【００４４】
上記のように、図７に示す堆積膜除去装置１０によれば、ボート２０の複数の基板プレート２１について、基板装着面２１０にそれぞれ形成された堆積膜を並行して除去することができる。
【００４５】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…堆積膜除去装置
１１…カッター部
１２…ローラー
１３…気体噴出装置
１４…昇降装置
２０…ボート
２１…基板プレート
３０…搬送テーブル
４０…移載装置
５０…成膜装置
６０…搬送装置
１００…除去機構
１１０…削り面
２００…除去領域
２１０…基板装着面
２１１…基板装着領域
【図１】
2016154167.tif 000003
【図２】
2016154167.tif 000004
【図３】
2016154167.tif 000005
【図４】
2016154167.tif 000006
【図５】
2016154167.tif 000007
【図６】
2016154167.tif 000008
【図７】
2016154167.tif 000009