JP2006100707A - 素子製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 新規素子の開発リードタイムを短縮するとともに、さまざまな種類の材料を用いて開発・製造コストを低減し、かつ、素子の小型化・微細化を図ることができる素子製造装置を提供する。
【解決手段】 基板２を内部に収容する容器３と、基板２上に成膜される所定膜種の膜の材料となる原料ガスＧを、容器３内に供給するガス供給手段１１と、基板２に励起線Ｅを照射する複数の励起線源４と、基板２と励起線Ｅとを相対移動させる移動手段６と、所定膜種の膜の成膜位置および成膜状態を検出する成膜検出手段１２と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、素子製造装置に関する。

従来、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＴＦＴ（Thin Film Transistor）の半導体装置や半導体素子などの素子を製造する方法としてフォトリソ法が知られている。このフォトリソ法においては、成膜工程、レジスト塗布工程、露光工程、エッチング工程、レジスト剥離工程の繰り返しにより素子を製造している。

しかしながら、上記露光工程において用いるフォトマスクは、開発リードタイムが長く、その開発にコストがかかっていた。さらに、素子の小型化、微細化に伴いフォトマスクの微細化が求められ、フォトマスクの開発に莫大なコストがかかっていた。
また、フォトリソ法は多くの工程からなるため、素子の製造装置が大型化し、その設備投資が大きくなっていた。さらに、フォトリソ法では高温となる工程を含むため、耐熱性の低いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のコストの低い材料を基板およびその周辺に使用できなかった。そのため、半導体装置や半導体素子などの素子のコスト低減を図ることができなかった。

また、素子を製造する他の方法として、電子線選択成膜法が提案されている。電子線選択成膜法は、成膜する膜種に応じた原料ガスを、電子線の照射により基板から発生した二次電子により励起し、基板上に所定膜種の膜を形成することにより、素子を製造している（例えば、特許文献１から３参照。）。
特開平９−５９０１３号公報 特開平９−６４０３０号公報 特開平９−３０６９０５号公報

上述の特許文献１から３においては、電子銃から照射される電子ビームを走査することにより所定パターンの膜を成膜し、所定パターンの異なる膜種の膜を積み重ねることにより素子を製造している。そのため、フォトリソ法のように開発リードタイムが長く、高価なフォトマスクを用いる必要がなく、製造コストの低下を図ることができる。また、電子ビームの径を細くすることにより素子の小型化、微細化にも対応することができるため、フォトリソ法と比較して素子を小型化、微細化に容易に対応することができる。

しかしながら、特許文献１から３においては、電子ビーム走査による一筆書き描画により膜形状を形成していたため、膜の成膜速度が遅くなっていた。そのため、素子の製造速度も遅くなり、素子の製造コスト低減が図りにくいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、新規素子の開発リードタイムを短縮するとともに、さまざまな種類の材料を用いて開発・製造コストを低減し、かつ、素子の小型化・微細化を図ることができる素子製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の素子製造装置は、基板を内部に収容する容器と、前記基板上に成膜される所定膜種の膜の材料となる原料ガスを、前記容器内に供給するガス供給手段と、前記基板に励起線を照射する複数の励起線源と、前記基板と前記励起線とを相対移動させる移動手段と、前記所定膜種の膜の成膜位置および成膜状態を検出する成膜検出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、励起線を基板に照射することにより、基板から二次電子を発生させることができる。原料ガスは発生した二次電子により励起され、基板上に所定膜種の膜を形成することができる。
上述のように原料ガスを二次電子により励起するため、フォトリソ法を用いた成膜方法と比較して、基板の温度を低く抑えることができる。そのため、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミドおよびポリ４フッ化エチレン（テフロン（登録商標））など、熱に弱い樹脂からなる基板を用いことができる。

基板と励起線とは、移動手段により相対移動させることができるため、励起線の照射領域を移動させることができる。上記所定膜種の膜は励起線の照射領域のみに形成されるため、基板と励起線とを相対移動させることにより、上記所定膜種の膜を所定形状に形成することができる。
励起線源を複数備えることにより、励起線照射領域を増やすことができる。そのため、所定膜種の膜を複数個所で同時に成膜することができ、所定面積の所定膜種の膜を短い時間で成膜することができる。

また、ガス供給手段から異なる種類の原料ガスを供給することにより、基板上に異なる膜種の膜を成膜することができる。そのため、異なる種類の膜を所定形状に成膜し、積み上げることにより、ＴＦＴなどの半導体素子や配線など、さまざまな素子を基板上に製造することができる。

成膜検出手段を備えることにより、上記所定膜種の膜の成膜位置を検出することができる。そのため、成膜位置のズレの発生を検出することができ、成膜不良の発生を防止することができる。また、上記所定膜種の膜の成膜状態を検出することができる。そのため、成膜時の異常の発生を検出することができ、成膜不良の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記成膜検出手段の出力に基づいて、前記励起線源から照射される励起線を制御することが望ましい。
本発明によれば、成膜検出手段の出力に基づいて、励起線の状態を制御することができる。そのため、成膜状態の状態に応じて励起線を制御することができ、成膜異常の発生を防止することができる。なお、励起線の制御する項目としては、加速電圧や、電流密度等を上げることができる。

さらに、上記発明においては、前記成膜検出手段の出力に基づいて、前記移動手段を制御することが望ましい。
本発明によれば、成膜検出手段の出力に基づいて、移動手段を制御することができる。そのため、実際の成膜位置を設計上の所定位置との間にズレが発生しても、移動手段により基板と励起線との相対位置を制御し、ズレを修正することができる。

上記発明においては、前記移動手段が、移動範囲および位置決め精度の異なる複数のステージを備え、前記複数のステージに前記複数の励起線源または前記基板が配置されていることが望ましい。
本発明によれば、例えば、移動範囲が広くかつ位置決め精度が低いステージと、移動範囲が狭くかつ位置決め精度が高いステージと、を備えることにより、基板と励起線との相対位置を広い範囲で、高い精度で制御することができる。そのため、所定膜種の膜を広い範囲に高い形状精度で成膜することができ、素子の小型化・微細化を図りやすくすることができる。

上記発明においては、前記移動手段が、前記励起線の照射方向を偏向させる偏向部を有し、前記偏向部が、前記複数の励起線源に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、偏向部により励起線の照射領域を制御することができるため、上述のステージを用いる方法と比較して、基板と励起線との相対位置をより細かく制御することができる。そのため、所定膜種の膜をより微細な所定の形状に成膜することができ、素子の小型化・微細化を図りやすくすることができる。

上記発明においては、前記複数の励起線源が、それぞれ照射された励起線の照射領域面積を制御するレンズ手段を備えることが望ましい。
本発明によれば、レンズ手段により励起線の照射領域面積を制御することができるため、所定膜種の膜をより微細な所定の形状に成膜することができる。その結果、素子の小型化・微細化を図りやすくすることができる。

上記発明においては、前記ガス供給手段が、少なくとも１つのノズルを有し、前記ノズルが、前記複数の励起線源と同一面上に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、ガス供給手段のノズルを、複数の励起線源と同一面上に配置することにより、原料ガスを基板と励起線源との間のみに供給することができる。そのため、原料ガスの供給量を削減することができ、素子の製造コスト削減を図ることができる。

上記発明においては、前記基板上に形成された被検出部の位置を検出する位置検出手段を備え、前記位置検出手段の出力に基づき、前記移動手段を制御することが望ましい。
本発明によれば、位置検出手段の出力に基づいて移動手段を制御するため、基板と電子線照射領域との相対位置関係を常に一定に保つことができる。例えば、基板を一度容器から取り出し、その後再び容器内に設置した場合でも、基板と電子線照射領域との相対位置関係を一定に保つことができる。また、一の素子製造装置で成膜された基板を他の素子製造装置に設置した場合でも、基板と電子線照射領域との相対位置関係を一定に保つことができる。その結果、異なる膜種の膜が積み重ねられても、他の膜との相対位置関係を正確に保った状態で、各膜を成膜することができる。

上記発明においては、前記基板に成膜された前記所定膜種の膜の形状を検査する検査手段を備えることが望ましい。
本発明によれば、検査手段により成膜された上記所定膜種の膜の形状を検査することができる。そのため、上記所定膜種の膜を形成した段階において不良を直ちに発見することができ、素子の不良率低下を図ることができる。

本発明の素子製造装置によれば、励起線の照射により基板から二次電子を発生させることにより、原料ガスを励起させて上記所定膜種の膜を形成することができる。そのため、二次電子を発生させる材料であれば、さまざまな材料を基板に用いることができるという効果を奏する。特に、プロセス中の基板温度を低く抑えることができるため、例えば樹脂など、耐熱性が低くコストのかからない材料を基板の材料に用いることができ、素子の製造コストを低減することができるという効果を奏する。

基板と励起線とを相対移動させることができるため、所定形状の上記所定膜種の膜を形成することができる。そのため、開発リードタイムの長いフォトマスク等を用いることなく所定形状の上記所定膜種の膜を形成することができ、新規素子の開発リードタイムを短縮することができるとともに開発コストを低減することができるという効果を奏する。

励起線の照射領域のみに上記所定膜種の膜を成膜することができるため、膜形状の小型化・微細化を図りやすくすることができ、例えばＵＬＳＩ等のような素子の小型化・薄型化を図りやすくすることができるという効果を奏する。
また、フォトマスク等の用いた場合の微細化限界よりもさらに微細な膜形状を形成することができるという効果を奏する。

ガス供給手段から供給される原料ガスの種類を切り替えることにより、基板に異なる膜種の膜を成膜することができる。そのため、所定形状の異なる膜種の膜を積み上げることにより、ＴＦＴなどの半導体素子や配線など、さまざまな素子を製造することができるという効果を奏する。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る素子製造装置１の概略を説明する図である。
素子製造装置１は、図１に示すように、基板２を内部に収容する真空容器（容器）３と、基板２に電子線（励起線）Ｅを照射する電子銃（励起線源）４をアレイ状に配置した電子銃アレイ（複数の励起線源）５と、基板２を電子銃アレイ５に対して移動させるステージ部（移動手段）６と、真空容器３内の気体を排気する排気系（図示せず）と、から概略構成されている。
基板２は、シリコンなどの半導体材料から形成されていてもよいし、ガラスから形成されていてもよいし、樹脂から形成されていてもよい。

図２は、図１の電子銃アレイの構成を説明する図である。図２（ａ）は、電子銃アレイを電子線照射側から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の電子銃アレイのＡ−Ａ´断面図である。
電子銃アレイ５は、図２（ａ）に示すように、電子線Ｅを照射する電子銃４と、原料ガスＧを基板２と電子銃アレイ５との間に導入するノズル（ガス供給手段）１１と、基板２から発生する二次電子を検出する二次電子検出器（成膜検出手段）１２と、後述する基板２上のマーカ（被検出部）Ｍを検出するＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡；位置検出手段）１３と、が概略円板状に形成されたアレイ基板１４に配置されることにより構成されている。

なお、電子銃４とノズル１１とは、交互に並んで配置されていてもよいし、必要に応じて電子銃４の割合を増やして配置したり、ノズル１１の割合を増やして配置したりしてもよい。さらには、電子銃アレイ５を電子銃４と二次電子検出器１２とＳＰＭ１３とから構成し、ノズル１１を電子銃アレイ５とは別に設けてもよい。
なお、電子銃アレイ５は、ＭＥＭＳ（Micro
Electro Mechanical System）技術を用いて、ＬＳＩやＴＦＴなどの素子を製造することができるサイズの電子銃アレイを製造することができる。

電子銃４はアレイ基板１４上の略全面に配置されているとともに、図中のＸ軸方向およびＹ軸方向に略等間隔に配置されている。また、電子銃４は、図２（ｂ）に示すように、アレイ基板１４に形成された凹部１６の底面に形成された略円錐形状の電子放出部１７と、電子の引き出し電圧を印加するゲート電極１８と、凹部１６の開口部近傍に形成された電子レンズ（偏向部、レンズ手段）１９と、から形成されている。電子レンズ１９は互いに直交する電極対から形成され、それぞれ図中のＸ軸、Ｙ軸と略平行な電界を形成するように配置されている。
ＳＰＭ１３は、アレイ基板１４のＸ軸方向およびＹ軸方向の両端の４箇所に配置されている。

図３は、電子銃４とステージ部６との制御を説明するブロック図である。
二次電子検出器１２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、アレイ基板１４上の電子銃４間に配置されている。また、二次電子検出器１２には、図３に示すように、二次電子検出器１２の出力信号を演算処理する信号処理部２１が接続されている。信号処理部２１には、電子銃４を制御する電子銃制御部２２と、ステージ部６を駆動制御するステージ制御部２３と、が接続されている。

ステージ部６は、図１に示すように、粗動ステージ（ステージ）３１と、微動（ステージ）ステージ３２と、基板２を保持する静電チャック３３と、から概略構成されている。
粗動ステージ３１および微動ステージ３２は、図中のＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能なＸＹステージである。粗動ステージ３１は、微動ステージ３２よりも移動範囲が広いステージであって、位置決め精度は微動ステージ３２よりも低いステージである。微動ステージ３２は、逆に粗動ステージ３１よりも位置決め精度が高く、移動範囲が粗動ステージ３１よりも狭いステージである。

次に、上記の構成からなる素子製造装置１における素子製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、真空容器３内に基板２を設置して真空容器３を密封し、真空容器３内を高真空に吸引する。
その後、原料ガスＧがノズル１１から真空容器３内に導入される。電子銃アレイ５を構成する各電子銃４の電子放出部１７からは、電子線が基板２に向けて放出され、電子レンズ１９にて電子線のビーム径が制御される。
電子線Ｅが照射された領域の基板２からは二次電子が発生し、発生した二次電子は原料ガスＧを励起する。励起した原料ガスＧは基板２の電子線照射領域に堆積し、所定膜種の膜を成膜する。

電子銃アレイ５は、粗動ステージ３１および微動ステージ３２により図中のＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動制御される。具体的には、粗動ステージ３１により微動ステージ３２および電子銃アレイ５が移動目標地点の近傍領域であって、微動ステージ３２の移動範囲内の地点に移動される。そして、微動ステージ３２により電子銃アレイ５が移動目標地点に移動される。
また、電子放出部１７から放出された電子線Ｅは、電子レンズ１９により図中のＸ軸方向およびＹ軸方向に偏向制御される。

上述のように粗動ステージ３１と、微動ステージ３２と、電子レンズ１９とにより、基板２と電子線Ｅの照射領域とを相対移動させることにより、マスク等を用いることなく、所定形状の上記所定膜種の膜が直接成膜される。
さらに、同様の工程を繰り返して、例えば半導体膜、酸化膜、金属膜等の膜を積み上げて成膜し、マスク等を用いることなく、ＴＦＴ等の半導体素子や配線、その他の素子が基板２の上に製造される。

次に、電子銃４とステージ部６との駆動制御方法について説明する。
電子線Ｅの照射により基板２から発生した二次電子の一部は、図１に示すように、電子銃アレイ５に向かって飛び出し、二次電子検出器１２に検知される。二次電子検出器１２の検出信号は、図３に示すように、信号処理部２１に入力され、二次電子の発生量や発生位置が推定される。

二次電子の発生量が設計値から外れていると、信号処理部２１は電子銃制御部２２に信号を出力し、二次電子の発生量が設計値と等しくなるように電子銃４から照射される電子線Ｅを制御する。制御する項目としては、電子の加速電圧や、電流密度、電子線Ｅのビーム径などを挙げることができる。
また、二次電子の発生位置が設計値から外れていると、信号処理部２１はステージ制御部２３に信号を出力し、二次電子の発生位置が設計値と等しくなるようにステージ部６の粗動ステージ３１および微動ステージ３２を制御する。なお、上述のようにステージ部６のみを制御して二次電子の発生位置を修正してもよいし、電子レンズ１９による電子線Ｅの偏向制御も含めて二次電子の発生位置を修正してもよい。

次に、基板２と電子銃アレイ５との相対位置合わせ方法について説明する。
基板２が真空容器３内に配置され、最初の所定形状の膜を成膜するときに、図１に示すように、基板２に図中のＸ軸方向およびＹ軸方向の両端の４箇所に、電子銃アレイ５のＳＰＭ１３と対向するようにマーカＭが形成される。
マーカＭは、例えば円錐状や角錐状などの形状に形成され、ＳＰＭ１３によりその位置および電子銃アレイ５との距離が計測される。この計測された各マーカＭの位置および距離は記憶される。
その後、基板２の上に異なる膜を形成する際に、各マーカＭの位置および距離を計測し、その計測位置および距離が記憶されたマーカＭの位置および距離と一致するように基板２と電子銃アレイ５との相対位置および距離が制御される。

なお、上述のように最初の所定形状の膜を成膜するときにマーカＭを同時に形成してもよいし、マーカＭのみを最初に形成してもよい。
なお、上述のようにマーカＭの位置を計測するのにＳＰＭ１３を用いてもよいし、ＳＰＭ１３の代わりにＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）を用いて計測してもよい。

次に、素子製造装置１と同じ成膜原理を用いて成膜を行う実験装置による成膜実験について説明する。
図４は、素子製造装置１と同じ成膜原理を用いた実験装置の概略を説明する図である。
実験装置５１は、図４に示すように、ポリイミド等の樹脂から形成された基板５２が収納される真空容器５３と、基板５２に向けて電子線を照射する電子銃５４と、真空容器５３内に原料ガスＧを供給する原料ガス供給部５５と、から概略構成されている。
真空容器５３内には基板５２を支持する台５６が配置され、真空容器５３は真空排気系（図示せず）と接続されている。
電子銃５４は差動排気系（図示せず）と接続され、その内部が真空になるように構成されている。
原料ガス供給部５５は、Ｓｉ基板５７と、Ｓｉ基板５７を加熱するヒータ５８と、Ｃｌ_２ガスが導入される導入部（図示せず）と、から構成されている。

次に、実験装置５１による成膜方法について説明する。
まず、基板５２を真空容器５３内の台５６に配置し、真空容器５３内を高真空（例えば略２．７×１０^−８Ｐａ（２．０×１０^−１０Ｔｏｒｒ））に真空引きする。
その後、Ｓｉ基板５７をヒータ５８により加熱しながら、原料ガス供給部５５にＣｌ_２ガスを導入する。Ｃｌ_２ガスは加熱されたＳｉ基板５７と反応して、ＳｉＣｌ_２ガス（原料ガスＧ）となり、真空容器５３に導入される。

真空容器５３に原料ガスＧが導入されるときの圧力は、略１．３×１０^−３Ｐａから略１．３×１０^−２Ｐａ（１×１０^−５Ｔｏｒｒから１×１０^−４Ｔｏｒｒ）、好ましくは、略６．７×１０^−４Ｐａから略６．７×１０^−３Ｐａ（５×１０^−６Ｔｏｒｒから５×１０^−５Ｔｏｒｒ）の範囲内となることが望ましい。この範囲内の圧力とすることにより、成膜速度を速くし、良質の膜を形成することができる。
また、基板５２の温度は室温から略１５０℃の範囲とされることが望ましい。この範囲の温度とすることにより、成膜速度が速く、良質の膜を得ることができる。

真空容器５３内に原料ガスＧが導入されると、電子銃５４から電子線Ｅが基板５２に照射される。基板５２の電子線照射領域からは二次電子が発生し、原料ガスＧが二次電子により励起される。励起された原料ガスＧは、基板５２上に堆積し、電子線照射領域にＳｉ膜が形成される。

また、原料ガスとして、シリコン原料ガス（ＳｉＨ_４，ＳＩ_２Ｈ_６，ＳＩ_２Ｈ_２Ｃｌ_２等）と、酸素含有ガス（Ｏ_２，Ｎ０_２，Ｎ０等）とを用いて、基板上にシリコン酸化膜を所定形状に形成することもできる。
さらに、原料ガスとして、金属ハロゲン化物（ＷＦ_６，ＭｏＦ_６，ＷＣｌ_６，ＭｏＣｌ_６等）と、シリコン水素化物（ＳｉＨ_６，Ｓｉ_２Ｈ_６，Ｓｉ_２Ｈ_２Ｃｌ_２等）とを用いて、基板上にシリサイド膜を所定形状に形成することもできる。

上記の構成によれば、電子線Ｅの照射により基板２から二次電子を発生させ、原料ガスＧを二次電子により励起させ、電子線照射領域に原料ガスＧに対応する所定膜種の膜を形成することができる。
上述のように原料ガスＧを二次電子により励起するため、基板２の温度を室温から１５０℃の範囲に抑えることができる。また、室温から１５０℃の範囲とすることで、基板２の上に良質の所定膜種の膜を形成することができる。その結果、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミドおよびポリ４フッ化エチレン（テフロン（登録商標））など、熱に弱い樹脂等さまざまな材料からなる基板を用いることができる。

基板２と電子線Ｅとを相対移動させることができるため、所定形状の上記所定膜種の膜を形成することができる。そのため、開発リードタイムの長いフォトマスク等を用いることなく所定形状の上記所定膜種の膜を形成することができ、新規素子の開発リードタイムを短縮することができるとともに開発コストを低減することができるという効果を奏する。

移動範囲が広くかつ移動精度が低い粗動ステージ３１と、移動範囲が狭くかつ移動精度が高い微動ステージ３２と、組み合わせて備えることにより、基板２と電子線照射領域との相対位置を広い範囲で、高い精度で制御することができる。そのため、所定膜種の膜を広い範囲に高い形状精度で成膜することができる。

電子銃４を複数備えた電子銃アレイ５を用いることにより、電子線照射領域を増やすことができる。そのため、所定膜種の膜を複数個所で同時に成膜することができ、所定面積の所定膜種の膜を短い時間で成膜することができる。

二次電子検出器１２を備えることにより、上記所定膜種の膜の成膜位置を検出することができる。そのため、検出した成膜位置のズレの情報に基づき、ステージ制御部２３によりステージ部６を制御し、成膜位置のズレを修正することができる。
また、上記所定膜種の膜の成膜状態を検出することができる。そのため、検出した成膜時の異常の除法に基づき、電子銃制御部２２により電子線Ｅを制御し、成膜不良の発生を防止することができる。

ＳＰＭ１３によりマーカＭの位置を検出し、その出力に基づいてステージ部６を制御するため、基板２と電子線照射領域との相対位置関係を常に一定に保つことができる。例えば、基板２を一度真空容器３から取り出し、その後再び真空容器３内に設置した場合でも、基板２と電子線照射領域との相対位置関係を一定に保つことができる。
また、一の素子製造装置で成膜された基板２を他の素子製造装置に設置して成膜する場合でも、基板２と電子線照射領域との相対位置関係を一定に保つことができる。その結果、複数の膜の相対位置関係が正確なＴＦＴなどの素子を製造することができる。

なお、原料ガスＧを変更することにより、さまざまな種類の膜を成膜することができ、上述のシリコン膜や、シリコン酸化膜、ＳｉＧｅ，Ｃ，Ｃｕ，Ｔａ等を挙げることができ、これらの膜の積み重ねによりＴＦＴなどの半導体素子を製造することができる。

なお、上述のように基板２から二次電子を発生させ、原料ガスＧを励起するのに電子線を照射する電子銃を用いてもよいし、ラジカルを照射するラジカルガンを用いてもよく、基板２から二次電子を発生させ、原料ガスＧを励起できるものを用いることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図５および図６を参照して説明する。
本実施の形態の素子製造装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、電子銃アレイの構成等が異なっている。よって、本実施の形態においては、図５および図６を用いて電子銃アレイの構成等の異なる部分のみを説明し、構成要素等の同一部分の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る素子製造装置１０１の概略を説明する図である。
第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
素子製造装置１０１は、図５に示すように、基板２を内部に収容する真空容器（容器）１０３と、基板２に電子線Ｅを照射する電子銃４を直線状に配置した電子銃アレイ（複数の励起線源）１０５と、電子銃アレイ１０５を基板２に対して移動させるステージ部（移動手段）１０６と、真空容器１０３内の気体を排気する排気系（図示せず）と、基板２を搬送する搬送部１０７と、から概略構成されている。

図６は、図５の電子銃アレイの構成を説明する図である。図６（ａ）は、電子銃アレイを電子線照射側から見た図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の電子銃アレイのＢ−Ｂ´断面図である。
電子銃アレイ１０５は、図６（ａ）に示すように、電子線Ｅを照射する電子銃４と、原料ガスＧを基板２と電子銃アレイ５との間に導入するノズル１１と、基板２から発生する二次電子を検出する二次電子検出器１２と、が略角柱状に形成されたアレイ基板１１４に配置されることにより構成されている。
電子銃４はアレイ基板１１４に図中のＹ軸に平行な直線上に等間隔に並んで配置されている。電子銃４は、図６（ｂ）に示すように、アレイ基板１１４に形成された凹部１６の底面に形成された略円錐形状の電子放出部１７と、電子の引き出し電圧を印加するゲート電極１８と、凹部１６の開口部近傍に形成された電子レンズ１９と、から形成されている。

ステージ部１０６は、図５に示すように、粗動ステージ（ステージ）１３１と、微動ステージ（ステージ）１３２と、から概略構成されている。
粗動ステージ１３１および微動ステージ１３２は、図中のＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能なＸＹステージである。粗動ステージ１３１は、微動ステージ１３２よりも移動範囲が広いステージであって、位置決め精度は微動ステージ１３２よりも低いステージである。微動ステージ１３２は、逆に粗動ステージ１３１よりも位置決め精度が高く、移動範囲が粗動ステージ１３１よりも狭いステージである。

搬送部１０７は、基板２をその上面に保持して、真空容器１０３の入口１０３ａから出口１０３ｂに向けて搬送する搬送システムである。搬送部１０７は、図５に示すように、１つの真空容器１０３について基板２を搬送するように設置されていてもよいし、複数の真空容器１０３を直列につなぐように搬送部１０７が設置されていてもよい。

次に、上記の構成からなる素子製造装置１０１における素子製造方法について説明する。
まず、図５に示すように、真空容器１０３内を高真空に吸引するとともに、搬送部１０７によりＸ軸方向に基板２を搬送し、真空容器１０３内に搬入する。
その後、原料ガスＧがノズル１１から真空容器１０３内に導入される。電子銃アレイ１０５を構成する各電子銃４の電子放出部１７からは、電子線Ｅが基板２に向けて放出され、電子レンズ１９にて電子線のビーム径が制御される。
電子線Ｅが照射された領域の基板２からは二次電子が発生し、発生した二次電子は原料ガスＧを励起する。励起した原料ガスＧは基板２の電子線照射領域に堆積し、所定膜種の膜を成膜する。

電子銃アレイ１０５は、粗動ステージ３１および微動ステージ３２により図中のＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動制御される。具体的には、粗動ステージ３１により微動ステージ３２および電子銃アレイ１０５が移動目標地点の近傍領域であって、微動ステージ３２の移動範囲内の地点に移動される。そして、微動ステージ３２により電子銃アレイ１０５が移動目標地点に移動される。
また、電子放出部１７から放出された電子線Ｅは、電子レンズ１９により図中のＸ軸方向およびＹ軸方向に偏向制御される。

上述のように粗動ステージ３１、微動ステージ３２および電子レンズ１９により、基板２と電子線Ｅの照射領域との相対位置を制御することができる。そのため、基板２が搬送部１０７によりＸ軸方向に搬送されていても、所定形状の上記所定膜種の膜を成膜することができる。

上記の構成によれば、搬送部１０７によって基板２を搬送させながら、基板２の上にＴＦＴなどの素子等を製造することができる。そのため、例えばフラットパネルディスプレイなどの大面積のガラス基板にＴＦＴや、表示電極、蓄積容量などの素子を製造することができる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態の素子製造装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、電子銃アレイの形状が異なっている。よって、本実施の形態においては、図７を用いて素子製造装置全体構成について説明し、電子銃アレイ等の個々の構成要素の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る素子製造装置２０１の概略を説明する図である。
第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
素子製造装置２０１は、電子銃アレイ１０５を内部に備える筐体（容器）２０２と、ＴＦＴなどが製造される基板となるフィルム（基板）２０３を搬送する搬送部２０４とから概略構成されている。
フィルム２０３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂等から形成されてもよいし、金属箔から形成されていてもよい。

筐体２０２は、フィルム２０３が筐体２０２に出入りする出入り口部２０５と、出入り口部２０５と後述する成膜部２０８との間の中間部２０６と、複数の成膜室２０７が配置された成膜部２０８と、フィルム２０３が折り返される折り返し部２０９と、から構成されている。
出入り口部２０５、中間部２０６および折り返し部２０９には、フィルム２０３を所定の位置に誘導する誘導ローラ２１０が備えられている。

成膜部２０８には、成膜室２０７がフィルム２０３の搬送方向に直列に並んで配置されている。具体的には、中間部２０６から折り返し部２０９に向かうフィルム２０３が通過する成膜室２０７の列と、折り返し部２０９から中間部２０６に向かうフィルム２０３が通過する成膜室２０７の列とが形成されている。また、成膜室２０７内には、電子銃アレイ１０５がフィルム２０３と対向するように配置され、電子銃アレイ１０５をフィルム２０３に対して移動させるステージ部１０６が配置されている。

また、出入り口部２０５、中間部２０６、成膜部２０８および折り返し部２０９には真空ポンプ２１１がそれぞれ配置されている。これら真空ポンプ２１１は、大気に開放されている出入り口部２０５から成膜室２０７が配置されている成膜部２０８に向けて真空度が段階的に高くなる、差動排気系を構成している。

搬送部２０４は、一対のローラ２１２と、ローラ２１２を回転駆動するモータ等の駆動部（図示せず）と、から構成されている。一対のローラ２１２の一方には、成膜がされる前のフィルム２０３が巻かれていて、他方のローラ２１２には素子等が製造されたフィルムしが巻き取られる。フィルム２０３の搬送速度は駆動部によって駆動されるローラ２１２の回転速度により制御される。

次に、上記の構成からなる素子製造装置２０１における素子製造方法について説明する。
まず、図７に示すように、フィルム２０３を成膜室２０７に通すように配置し、真空ポンプ２１１により、成膜室２０７内を高真空に吸引する。
その後、搬送部２０４によりフィルム２０３を搬送しながら、各電子銃アレイ１０５から所定の原料ガスＧが成膜室２０７内に導入されるとともに、電子線Ｅがフィルム２０３に向けて照射される。
電子線Ｅが照射された領域のフィルム２０３からは二次電子が発生し、発生した二次電子は原料ガスＧを励起する。励起した原料ガスＧはフィルム２０３の電子線照射領域に堆積し、所定膜種の膜を成膜する。

上述のような成膜工程が、成膜室ごとに繰り返されて異なる膜が積み上げられ素子が形成される。成膜される膜の種類としては、Ｓｉ，ＳｉＧｅ，Ｃ，Ｃｕ，Ｔａ等を挙げることができ、これらの膜の積み重ねによりＴＦＴなどの半導体素子を製造することができる。

なお、フィルム２０３に所定膜種の膜を成膜した後に、ＳＰＭをアレイ化したＳＰＭアレイ（検査手段）により、成膜した所定膜種の膜の形状を検査しても良い。ＳＰＭアレイの配置位置としては、各成膜室２０７内の電子銃アレイ１０５より下流側であることが望ましい。
このようにＳＰＭアレイを配置することにより、素子の生産性を低下させることなく、検査を行うことができる。また、検査により検知された不良個所を、局所的に修正することができる。

上記の構成によれば、フィルム２０３が連続して複数の成膜室２０７を通過するように構成されている。そのため、フィルム２０３上に異なる膜を連続して大量に形成することができ、素子等を効率よく製造することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、ＴＦＴ等を製造する方法に適用して説明したが、ＴＦＴ等を製造する方法に限られることなく、能動素子や受動素子、多層配線等、その他各種の素子の製造に適応することができるものである。

本発明の第１の実施形態に係る素子製造装置の概略を示す図である。 図１の電子銃アレイの構成を示す図である。 図１の電子銃とステージ部との制御を示すブロック図である。 図１の素子製造装置と同じ成膜原理を用いた実験装置の概略を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る素子製造装置の概略を示す図である。 図５の電子銃アレイの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る素子製造装置の概略を示す図である。

符号の説明

１，１０１，２０１ 素子製造装置
２ 基板
３，１０３ 真空容器（容器）
４ 電子銃（励起線源）
５，１０５ 電子銃アレイ（複数の励起線源）
６，１０６ ステージ部（移動手段）
１１ ノズル（ガス供給手段）
１２ 二次電子検出器（成膜検出手段）
１３ ＳＰＭ（位置検出手段）
１９ 電子レンズ（偏向部、レンズ手段）
３１，１３１ 粗動ステージ（ステージ）
３２，１３２ 微動ステージ（ステージ）
２０２ 筐体（容器）
２０３ フィルム（基板）
Ｅ 電子線（励起線）
Ｇ 原料ガス
Ｍ マーカ（被検出部）

Claims (9)

1. 基板を内部に収容する容器と、
   前記基板上に成膜される所定膜種の膜の材料となる原料ガスを、前記容器内に供給するガス供給手段と、
   前記基板に励起線を照射する複数の励起線源と、
   前記基板と前記励起線とを相対移動させる移動手段と、
   前記所定膜種の膜の成膜位置および成膜状態を検出する成膜検出手段と、
   を備えることを特徴とする素子製造装置。
2. 前記成膜検出手段の出力に基づいて、前記励起線源から照射される励起線を制御することを特徴とする請求項１記載の素子製造装置。
3. 前記成膜検出手段の出力に基づいて、前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の素子製造装置。
4. 前記移動手段が、移動範囲および位置決め精度の異なる複数のステージを備え、
   前記複数のステージに前記複数の励起線源または前記基板が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の素子製造装置。
5. 前記移動手段が、前記励起線の照射方向を偏向させる偏向部を有し、
   前記偏向部が、前記複数の励起線源に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の素子製造装置。
6. 前記複数の励起線源が、それぞれ照射された励起線の照射領域面積を制御するレンズ手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の素子製造装置。
7. 前記ガス供給手段が、少なくとも１つのノズルを有し、
   前記ノズルが、前記複数の励起線源と同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の素子製造装置。
8. 前記基板上に形成された被検出部の位置を検出する位置検出手段を備え、
   前記位置検出手段の出力に基づき、前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の素子製造装置。
9. 前記基板に成膜された前記所定膜種の膜の形状を検査する検査手段を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の素子製造装置。

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