JP2003213430A - 製膜装置の基板加熱装置 - Google Patents

製膜装置の基板加熱装置

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JP2003213430A
JP2003213430A JP2002010407A JP2002010407A JP2003213430A JP 2003213430 A JP2003213430 A JP 2003213430A JP 2002010407 A JP2002010407 A JP 2002010407A JP 2002010407 A JP2002010407 A JP 2002010407A JP 2003213430 A JP2003213430 A JP 2003213430A
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Japan
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substrate
heating
temperature
film forming
forming apparatus
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JP2002010407A
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Seiichi Nishida
聖一 西田
Tetsuo Shigemizu
哲郎 重水
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱変形により密着性の低下を解消して膜質及
び膜厚分布を均一化することができる薄膜形成装置を提
供する。 【解決手段】 保持板9によって基板2が保持された状
態では、各発熱部13aは基板2の表面から押されて密
着手段14を圧縮している。基板2の中央部が外側に熱
変形すると、密着手段14によって発熱部13aが押さ
れて、基板2の熱変形に応じて接触面13cが基板2と
密着する。発熱部13a毎に設置された温度検出手段に
よって加熱温度が測定されると、温度制御器がこの測定
結果に基づいて各ヒータに流れる電流値を調整して、発
熱部13a毎に加熱温度が制御される。その結果、基板
2の温度分布のばらつきが所定の範囲内に制御されて、
基板2の温度分布が略均一に調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基板上に薄膜を
形成するためにこの基板を加熱する製膜装置の基板加熱
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来の製膜装置の構成図であ
る。従来の製膜装置101は、図8に示すように、基板
102を収容するチャンバ(製膜室)103と、このチ
ャンバ103内にシランを主成分とする反応ガスを供給
する供給管104と、チャンバ103内からの排気ガス
が流れる排気管105と、チャンバ103内を真空排気
する真空ポンプ106と、基板102を加熱する基板加
熱装置107と、この基板加熱装置107の加熱温度を
制御する温度制御器108と、基板102を保持する保
持板109と、平行格子状の金属線グリッドからなる多
端子給電方式のラダー電極110a及びこのラダー電極
110aの周囲を絶縁する絶縁スペーサ110bを備え
る製膜ユニット110と、ラダー電極110aに給電す
る高周波電源111と、この高周波電源111の給電動
作を制御する整合器112などから構成されている。こ
のような従来の薄膜形成装置101は、チャンバ103
内を真空排気して反応ガスを供給するとともに、高周波
電源111からラダー電極110aに給電させて、基板
102とラダー電極110aとの間にプラズマを生成し
基板102に薄膜を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図9は、従来の製膜装
置において基板が熱変形した状態を示す概略図である。
図9に示すように、従来の製膜装置101では、例え
ば、50cm角級から1m角級の大面積の基板102に
製膜しようとすると、基板102又は基板加熱装置10
7が熱変形して、基板102と基板加熱装置107との
間に隙間Δtが発生していた。このような隙間Δtが発
生すると、基板102と基板加熱装置107との間の密
着性が低下して基板温度や電界強度が低下し、温度分布
の不均一によって膜質の均一性が損なわれたり、電界強
度の不均一によって膜厚分布の均一性が損なわれるとい
う問題があった。
【0004】基板102は、保持板109などによって
周辺部を4箇所で固定された状態で基板加熱装置107
上に保持されている。しかし、基板102の中央部が基
板加熱装置107と反対側に熱変形すると、基板102
の中央部周辺は基板加熱装置107と密着しなくなり、
熱伝導が低下して基板温度も低下する。その結果、温度
に支配される欠陥密度、結晶性、光透過率、膜付着の強
度などの膜質が不均一になり質の低下を招くという問題
があった。また、基板102と基板加熱装置107とが
密着していないと、基板102の電位が定まらず電界強
度が低下する。その結果、プラズマ密度が低下して製膜
速度が低下し、膜厚が不均一になるという問題があっ
た。
【0005】この発明の課題は、熱変形により密着性の
低下を解消して膜質及び膜厚分布を略均一化することが
できる薄膜形成装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る製膜装置
の基板加熱装置は、基板上に薄膜を形成するためにこの
基板を加熱する製膜装置の基板加熱装置であって、前記
基板を加熱する加熱手段と、前記基板と前記加熱手段と
の間に熱変形によって隙間が発生したときに、この基板
とこの加熱手段とを密着させる密着手段とを備えること
を特徴とする。
【0007】この発明によれば、温度変化により基板や
加熱手段が熱変形しても、基板と加熱手段とを密着手段
が密着させるので、基板の温度分布が略均一になるとと
もに、プラズマ密度も略均一になるため、膜質及び膜厚
が略均一な薄膜を基板に形成することができる。
【0008】また、この発明に係る製膜装置の基板加熱
装置は、前記加熱手段の加熱温度を検出する温度検出手
段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記加
熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段とを備えるこ
とが好ましい。このような構成を採用することによっ
て、基板や加熱手段の熱変形に対応した温度制御が可能
になり、温度分布が詳細に調整されて膜質を略均一に形
成することができる。
【0009】ここで、前記加熱手段は、前記基板側と接
触する接触面を有する発熱部を備え、前記密着手段は、
前記発熱部を前記基板に付勢する付勢部を備えることが
好ましい。このように基板に対して発熱部が移動可能な
構成を採用することによって、製膜前後で数百°Cの温
度差が基板や発熱部に生じた場合でも、発熱部が基板に
押し付けられて基板と発熱部との密着性を保持すること
ができる。
【0010】また、前記発熱部側の接触面は、前記基板
側の接触面と略一致した形状であることが好ましい。こ
のような形状に形成することによって、基板や加熱手段
の熱変形パターンを予測可能な場合には、発熱部の接触
面形状を基板の変化パターン形状に合致させて、基板と
の密着性をさらに高めることができる。
【0011】さらに、前記加熱手段は、一次元又は二次
元に複数配置されていることが好ましい。このような配
置にすることによって、複雑な熱変形パターンに対応す
ることができるため、密着性を向上させることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、図面を参
照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明す
る。図1は、この発明の第1実施形態に係る基板加熱装
置を搭載する製膜装置の構成図である。図2は、この発
明の第1実施形態に係る基板加熱装置の外観図である。
図3は、この発明の第1実施形態に係る基板加熱装置の
断面図である。図4は、図3のIV部分を拡大して示す断
面図である。なお、図8及び図9に示す部材と同一の部
材については、対応する番号を付して、詳細な説明を省
略する。
【0013】製膜装置1は、アモルファスシリコン薄
膜、微結晶シリコン薄膜、導電性薄膜などを基板上に形
成するプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)
製膜装置、スパッタ製膜装置、イオンプレーティング製
膜装置、PVD(Physical Vapor Deposition)製膜装
置などである。製膜装置1は、薄膜トランジスタや太陽
電池などの製造に使用される。製膜装置1は、図1に示
すように、チャンバ3、供給管4、排気管5、真空ポン
プ6と、基板加熱装置7、温度制御器8、保持板9、ラ
ダー電極10a及び絶縁スペーサ10bを備える製膜ユ
ニット10、高周波電源11及び整合器12などから構
成されている。
【0014】基板加熱装置7は、基板2を所定の目標温
度に加熱する装置である。基板加熱装置7は、図2及び
図3に示すように、加熱手段13、密着手段14、温度
検出手段15及び筐体16などから構成されている。加
熱手段13は、基板2を加熱する装置である。加熱手段
13は、図3に示すように、一次元に複数配置されてお
り、縦方向又は横方向にN個並べられている。加熱手段
13は、図2及び図4に示すように、ステンレス鋼(SU
S316)などで形成された板状の発熱部13aと、この発
熱部13a内に収容され、200〜300°C程度で発
熱するニクロム線などのヒータ(発熱体)13bなどか
ら構成されている。発熱部13aの先端部には、基板2
と接触する平坦な接触面13cが形成されている。
【0015】密着手段14は、基板2と加熱手段13と
の間に熱変形によって隙間が発生したときに、この基板
2とこの加熱手段13とを密着させる装置である。密着
手段14は、図2に示すように、加熱手段13毎に設置
されており、加熱手段13と同じくN個配置されてい
る。密着手段14は、図2及び図4に示すように、発熱
部13aを基板2に付勢するスプリング、板ばねなどの
付勢部である。密着手段14は、発熱部13aの後端面
と筐体16との間に挟み込まれており、熱変形した基板
2に接触面13cが接触するように、この密着手段14
が筐体16を押す力の反作用によってこの発熱部13a
を基板2に押し付けて密着させる。
【0016】温度検出手段15は、加熱手段13の加熱
温度を測定する装置である。温度検出手段15は、図4
に示すように、発熱部13aの加熱温度を測定する熱電
対などの測温体であり、発熱部13a内に収納されてい
る。温度検出手段15は、検出結果として検出電流を温
度制御器8に出力し、温度制御器8はこの検出電流に基
づいてヒータ13bの加熱温度をフィードバック制御す
る。筐体16は、加熱手段13、密着手段14及び温度
検出手段15を収容するケーシング(収容部)であり、
図3に示すように保持板9を固定するフランジ部16a
を備えている。
【0017】次に、この発明の第1実施形態に係る基板
加熱装置の動作を説明する。保持板9によって基板2が
保持された状態では、各発熱部13aは基板2の表面か
ら押されて密着手段14を圧縮している。図3に示すよ
うに、基板2が加熱されて基板2の中央部が外側に熱変
形すると、密着手段14によって発熱部13aが押され
ているため、基板2の熱変形に応じて接触面13cが基
板2と密着する。発熱部13a毎に設置された温度検出
手段15によって加熱温度が測定されると、温度制御器
8がこの測定結果に基づいて各ヒータ13bに流れる電
流値を調整して、発熱部13a毎に加熱温度が制御され
る。その結果、基板2の温度分布のばらつきが所定の範
囲内に制御されて、基板2の温度分布が略均一に調整さ
れる。なお、基板2の中央部が内側に熱変形した場合に
は、中央部付近の発熱部13aが密着手段14を圧縮し
た状態で基板2と密着する。
【0018】(第2実施形態)図5は、この発明の第2
実施形態に係る基板加熱装置の外観図である。図6は、
この発明の第2実施形態に係る基板加熱装置の一部を拡
大して示す拡大図である。なお、図1〜図4に示す部材
と同一の部材については、同一の番号を付して詳細な説
明を省略する。この基板加熱装置17では、図5及び図
6に示すように発熱部13a側の接触面13dが基板2
側の接触面と略一致した形状(例えば円弧状)に形成さ
れており、接触面13dの略全面が基板2と面接触す
る。
【0019】(第3実施形態)図7は、この発明の第3
実施形態に係る基板加熱装置の外観図である。この基板
加熱装置18では、図7に示すように加熱手段13が二
次元に複数配置されており、縦方向にN個及び横方向に
M個並べられている。加熱手段13は、四角柱状(ブロ
ック状)に形成されており接触面13eが基板2と密着
する。
【0020】(他の実施形態)この発明は、以上説明し
た実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変
更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例
えば、基板2の周辺部は保持部9によって保持され熱変
形の影響が少ないため、基板2の中央部付近の加熱手段
13のみに密着手段14を設置してもよい。また、接触
面13c,13dと基板2との間に導電部を形成した
り、これらの間に接触圧を検出する圧電素子などを設置
して、発熱部13aと基板2とが接触しているか否かを
検出してもよい。この場合には、接触状態に応じてヒー
タ13bに流れる電流を制御して、基板2の温度分布を
調整したり、送りねじ機構部などによって発熱部13a
を駆動して発熱部13aを基板2に自動又は手動で接触
させることができる。さらに、接触面13c,13eを
接触面13dのように円弧状に形成してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、熱変形により密着性の低下を解消して膜質及び膜厚
分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施形態に係る基板加熱装置
を搭載する製膜装置の構成図である。
【図2】 この発明の第1実施形態に係る基板加熱装置
の外観図である。
【図3】 この発明の第1実施形態に係る基板加熱装置
の断面図である。
【図4】 図3のIV部分を拡大して示す断面図である。
【図5】 この発明の第2実施形態に係る基板加熱装置
の外観図である。
【図6】 この発明の第2実施形態に係る基板加熱装置
の一部を拡大して示す拡大図である。
【図7】 この発明の第3実施形態に係る基板加熱装置
の外観図である。
【図8】 従来の製膜装置の構成図である。
【図9】 従来の製膜装置において基板が熱変形した状
態を示す概略図である。
【符号の説明】
1 製膜装置 2 基板 7,17,18 基板加熱装置 13 加熱手段 13a 発熱部 13b ヒータ 13c,13d,13e 接触面 14 密着手段 15 温度検出手段 16 筐体 Δt 隙間
フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA24 DA08 EA08 4K030 CA12 JA10 KA24 KA39 KA41 5F045 AA08 DP02 EK08 EK22 EK23 EM03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に薄膜を形成するためにこの基板
    を加熱する製膜装置の基板加熱装置であって、 前記基板を加熱する加熱手段と、 前記基板と前記加熱手段との間に熱変形によって隙間が
    発生したときに、この基板とこの加熱手段とを密着させ
    る密着手段と、 を備える製膜装置の基板加熱装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の製膜装置の基板加熱装
    置において、 前記加熱手段の加熱温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記加熱手段
    の加熱温度を制御する温度制御手段と、 を備える製膜装置の基板加熱装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の製膜装置
    の基板加熱装置において、 前記加熱手段は、前記基板側と接触する接触面を有する
    発熱部を備え、 前記密着手段は、前記発熱部を前記基板に付勢する付勢
    部を備えること、 を特徴とする製膜装置の基板加熱装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の製膜装置の基板加熱装
    置において、 前記発熱部側の接触面は、前記基板側の接触面と略一致
    した形状であること、 を特徴とする製膜装置の基板加熱装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1
    項に記載の製膜装置の基板加熱装置において、 前記加熱手段は、一次元又は二次元に複数配置されてい
    ること、 を特徴とする製膜装置の基板加熱装置。
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