JP2006225705A - ガスウィンドウ及び化学気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板が吸着されにくく、生産性が優れたガスウィンドウ及び化学気相成長装置を提供する。
【解決手段】 中心部にレーザ光照射部３を形成し、その近傍に原料ガス８を基板１０上に供給するための原料ガス出口４ａを備えた原料ガス供給部を設ける。また、基板１０側の面にレーザ光照射部３及び原料ガス出口４ａを囲むように形成され、吸引ガス出口に連通された円形状の環状溝５及び６を備えたガス吸引部を設ける。そして、ガス吸引部における環状溝６の外縁を形成するリブ７の表面に、内側から外側に貫通する４本の横断溝７ａ乃至７ｄを等間隔に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に原料ガス等を供給すると共に基板周辺に存在するガスを排気するガスウィンドウ及びこのガスウィンドウを備えた化学気相成長装置に関し、特に、レーザを使用した光化学気相成長装置に使用されるガスウィンドウ及び化学気相成長装置に関する。

従来、原料ガス中に配置された基板上にレーザビームを照射し、レーザ照射面において原料ガスを反応させて成膜するレーザ化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）装置が開発されている（例えば、特許文献１及び２参照）。レーザＣＶＤ装置では、ビーム照射位置にのみ成膜されるため、基板上に局所的に膜を形成することができる。このため、レーザＣＶＤ装置は、半導体装置及び液晶表示装置等の製造工程において、配線の欠陥修復等に使用されている。

図３は従来のレーザＣＶＤ装置の構成を示す図であり、図４はそのガスウィンドウを示す平面図である。図３に示すように、従来のレーザＣＶＤ装置１００は、液晶表示装置用基板等の基板１０１が載置されるＸ−Ｙステージ１１０の上方にはガスウィンドウ１０２が設けられている。このガスウィンドウ１０２には、パージガス用配管１０３、原料ガス用配管１０４及び排気ガス用配管１０５の一方の端部が連結されており、これらの配管１０３乃至１０６の他方の端部はガス供給排気ユニット１０７に連結されている。また、ガスウィンドウ１０２の上方には、レーザ照射光学系１０８が設けられており、ガスウィンドウ１０２とレーザ照射光学系１０８との間には、対物レンズ１０９が配置されている。

この従来のレーザＣＶＤ装置１００には、プロセスチャンバーが設けられておらず、ガスウィンドウ１０２との間にわずかな隙間ができるように基板１０１を配置し、パージガス１１６によるカーテンを形成して原料ガス１１５を局所的に封じ込めて、成膜を行っている。具体的には、図４に示すように、ガスウィンドウ１０２におけるレーザ光照射部１０２ａの近傍に、レーザ光照射部１０２ａを挟むように原料ガス１１５の供給を行うノズル１１１及び原料ガス１１５を排気する排気口１１２が設けられている。また、ノズル１１１及び排気口１１２を囲むようにパージガス１１６を供給するパージガス吹き出し口１１３が設けられている。

特開２０００−３２８２４７号公報 特開２００３−３４７２４２号公報

しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。従来のレーザＣＶＤ装置により成膜を行う際は、一般に、ガスウィンドウ１０２と基板１０１との間隔（ギャップ１１４）を０．５乃至０．７ｍｍ程度に設定するが、何らかの要因によりギャップ１１４がこの範囲よりも短くなると、原料ガス１１５及び加工部の周囲の空気を排気するための排気口１１２に基板１０１が吸い寄せられ、ガスウィンドウ１０２に基板１０１が吸着してしまうという問題点がある。

このようにガスウィンドウ１０２に基板１０１が吸着すると、基板１０１にスクラッチ及び破損等が生じるだけでなく、これらを分離するためには、装置を停止しなければならないため、かなりの時間を要する。また、ガスウィンドウ１０２から基板１０１を引き剥がす際に、ガスウィンドウ１０２に触れると、ガスウィンドウ１０２が曲がる等して更に吸着事故が発生しやすくなると共に、加工の再現性が低下し、再度条件出しを行わなければならなくなり、生産再開までに時間がかかる。

一方、特許文献１に記載のレーザＣＶＤ装置のように、対物レンズの焦点位置を調節する自動焦点機構に連動させてガスウィンドウの位置を調節することにより、基板とガスウィンドウとの間隔を一定に保持したり、ガスウィンドウの動作に規制をかけたりすることにより、基板とガスウィンドウとが接触することを防止して、基板の損傷を防止したレーザＣＶＤ装置も提案されているが、これらは装置内に基板を配置する際の接触を想定した対策であり、加工中の吸着事故には効果がない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板が吸着されにくく、生産性が優れたガスウィンドウ及び化学気相成長装置を提供することを目的とする。

本願第１発明に係るガスウィンドウは、基板とレーザ光源との間に配置されるレーザ化学気相成長装置用のガスウィンドウにおいて、前記レーザ光源から出射したレーザ光を透過して前記基板に照射するレーザ光照射部と、前記基板に向けて原料ガスを供給する原料ガス供給口と、前記基板側の面に前記レーザ光照射部と前記原料ガス供給口とを囲むように形成された環状溝を備えたガス吸引部と、前記環状溝の外縁を形成する凸部に設けられ前記凸部の内側から外側に貫通する横断溝と、を有することを特徴とする。

本発明においては、ガス吸引部に設けられた環状溝の外縁を形成する凸部に、その内側から外側に貫通する横断溝を形成しているため、この凸部よりも内側の部分における真空度の上昇が抑制され、基板がガスウィンドウに吸い寄せられることを防止できる。また、基板がガスウィンドウに吸着されても、凸部に横断溝が形成されているため、ガスウィンドウと基板との密着性が低く、基板を容易にとり外すことができる。その結果、基板の破損を低減することができると共に、生産効率を向上することができる。

前記ガス吸引部は、前記環状溝よりも内側に前記レーザ光照射部と前記原料ガス供給口とを囲むように形成された他の環状溝を備えていてもよい。これにより、ガスカーテンの効果が向上する。このとき、前記環状溝及び前記他の環状溝を円状にすることができ、その場合、環状溝及び他の環状溝が同心円状に配置されていてもよい。

また、このガスウィンドウは、前記横断溝が複数本形成されていてもよく、その場合、この複数本の横断溝は等間隔に配置されていることが好ましい。なお、前記横断溝は、例えば４本の形成されている。これにより、凸部の内側の部分における空気の流れのバランスが良好になり、この部分の真空度を均一にすることができる。更に、前記レーザ光照射部にパージガスを供給するパージガス供給口をしていてもよい。

本願第２発明に係る化学気相成長装置は、前述のガスウィンドウを有することを特徴とする。

本発明においては、ガス吸引部に設けられた環状溝の外縁を形成する凸部に、内側から外側に向かって貫通する横断溝が設けられたガスウィンドウを使用しているため、この凸部よりも内側の部分における真空度の上昇を防止することができる。これにより、基板がガスウィンドウに吸い寄せられにくくなり、基板の吸着事故の発生を抑制することができる。また、仮に、基板がガスウィンドウに吸着されても、凸部に溝が形成されているため、ガスウィンドウと基板との密着性が低く、基板を容易に取り外すことができる。その結果、基板の破損を低減することができると共に、生産効率を向上することができる。

本発明によれば、ガス吸引部に設けられた環状溝の外縁を形成する凸部に内側から外側に貫通する横断溝を形成しているため、凸部よりも内側の部分の真空度が過度に上昇することを抑制し、基板の吸着を防止することができ、また、吸着してしまった場合でも基板の取り外しが容易であるため、生産性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るガスウィンドウについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態のガスウィンドウの基板側の面を示す平面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のガスウィンドウ１は、略円板状であり、その中央部にレーザ照射光学系から出射されたレーザ光を透過させて、基板１０の加工部に照射するためのレーザ光照射部３が形成されている。このレーザ光照射部３は、上部にガラス等のレーザ光を透過する材料からなる円形の窓２が設けられており、この窓２の直下域は基板１０に向かって狭くなる円錐台形状の開口部が形成されている。そして、レーザ光照射部３の開口部の側面には、アルゴン等のパージガスを窓２に向けて噴射するパージガス吹出口１１ａが設けられている。このパージガス吹出口１１ａは、ガスウィンドウ１の上部における窓２の周辺部に設けられたパージガス入口１１ｂに連通されている。

また、このガスウィンドウ１における基板１０側の面には、レーザ光照射部３の近傍に、ガスウィンドウ１の上部に設けられた原料ガス入口４ｂに連通された原料ガス出口４ａが設けられている。更に、ガスウィンドウ１の基板１０側の面には、レーザ光照射部３及び原料ガス出口４ａを囲むように円形状の環状溝５及び６が形成されている。この環状溝５及び６は、同心円状に配置されており、夫々ガスウィンドウ１の上部に設けられた吸引ガス出口（図示せず）に連通されている。そして、環状溝５及び６、吸引ガス出口並びに、これらを連通する孔により、ガス吸引部が構成されている。なお、環状溝５は主に原料ガス８を排気するためのガス吸引口であり、環状溝６はレーザ光照射部３への空気の流入を防止するガスカーテンを形成するためのガス吸引口である。このように、ガス吸引口を環状とし、更に、二重に形成することにより、レーザ光照射部３への空気の流入を防止する効果は向上するが、その一方で環状溝６よりも内側の部分の真空度が高くなり過ぎてしまい、基板１０がガスウィンドウ１に引き寄せられる虞がある。

そこで、本実施形態のガスウィンドウ１においては、環状溝６の外縁を形成する凸部であるリブ７の表面に、内側から外側に貫通する４本の横断溝７ａ乃至７ｄが等間隔に形成されている。即ち、溝７ａ乃至７ｄは夫々リブ７の中心点に向かって延びており、且つ溝７ｃは溝７ａの延長線上に形成され、溝７ｄは溝７ｂの延長線上に形成されている。なお、本実施形態のガスウィンドウ１における窓２以外の部分は、アルミニウム及びステンレス等により形成されている。

本実施形態のガスウィンドウ１は、図３に示す従来のガスウィンドウ１０２と同様に、半導体装置及び液晶表示装置等の製造工程において配線の欠陥修復等に使用されるレーザＣＶＤ装置内に設置される。そして、ガスウィンドウ１との間の間隔、即ち、ギャップ９が、例えば０．５乃至０．７ｍｍとなるようにして、被加工物である基板１０が配置される。

本実施形態のガスウィンドウ１においては、リブ７の表面に横断溝７ａ乃至７ｄを形成しているため、この横断溝７ａ乃至７ｄを通って、リブ７の外側から内側に空気が流入する。これにより、リブ７よりも内側の部分の真空度が高くなり過ぎることを抑制できるため、ガス吸引口である環状溝を二重に形成しても、ガスウィンドウ１に基板１０が吸着してしまうことがない。その結果、加工中に装置を停止する必要がなくなると共に、基板の破損を低減することができる。

また、仮に基板１０がガスウィンドウ１に吸着された場合でも、本実施形態のガスウィンドウ１は、リブ７に横断溝７ａ乃至７ｄが形成されているため、従来のガスウィンドウよりも基板との密着性が低く、基板１０を容易に取り外すことができる。その結果、ガスウィンドウから基板を取り外すための時間を短縮することがでるため、生産効率を向上することができる。

なお、本実施形態のガスウィンドウ１においては、リブ７に４本の横断溝７ａ乃至７ｄを形成しているが、本発明はこれに限定するものではなく、リブ７に少なくとも１本の横断溝が形成されていればよい。また、横断溝の幅及び形状も特に限定するものではなく、リブ７よりも内側の部分の真空度が上がり過ぎない程度であればよい。但し、図１及び図２に示すガスウィンドウ１のように、リブ７の表面に等間隔に複数の横断溝を形成することが好ましく、これにより、空気の流れのバランスが良好になり、リブ７よりも内側の部分の真空度を均一にすることができる。

また、本実施形態のガスウィンドウ１には、更に、打ち消しガスを供給するための孔等、原料ガス及びパージガス以外のガスを供給するための孔が設けられていてもよい。更に、環状溝の形状も円形に限定されるものではなく、楕円形状及び矩形状でもよい。

更にまた、狭空間において、真空度が上がってほしくない箇所にこのような溝を形成すると、空気の流れを形成することができるため、本発明の構造は、例えば、掃除機等にも適用することができる。掃除機の吸引部の先端に、内側から外側に向かって延びる横断溝を形成することにより、除去し難かったゴミを容易に吸引することができる。

本発明は、プロセスチャンバーを設けず、反応部の周囲にガスカーテンを形成して成膜するＣＶＤ装置に使用することができ、特に、半導体装置及び液晶表示装置等の製造工程において、配線の欠陥修復等に使用されるレーザＣＶＤ装置に好適である。

本発明の実施形態のガスウィンドウを示す平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。 従来のレーザＣＶＤ装置の構成を示す図である。 従来のガスウィンドウを示す平面図である。

符号の説明

１、１０２；ガスウィンドウ
２；窓
３、１０２ａ；レーザ照射部
４ａ；原料ガス出口
４ｂ；原料ガス入口
５、６；環状溝
７；リブ
７ａ〜７ｄ；横断溝
８、１１５；原料ガス
９、１１４；ギャップ
１０、１０１；基板
１１ａ；パージガス吹出口
１１ｂ；パージガス入口
１００；レーザＣＶＤ装置
１０３；パージガス用配管
１０４；原料ガス用配管
１０５；排気用配管
１０６；ガス供給排気用ユニット
１０７；対物レンズ
１０８；レーザ照射光学系
１０９；レーザ光
１１０；Ｘ−Ｙステージ
１１２；排気口
１１３；パージガス吹き出し口
１１６；パージガス

Claims (7)

1. 基板とレーザ光源との間に配置されるレーザ化学気相成長装置用のガスウィンドウにおいて、前記レーザ光源から出射したレーザ光を透過して前記基板に照射するレーザ光照射部と、前記基板に向けて原料ガスを供給する原料ガス供給口と、前記基板側の面に前記レーザ光照射部と前記原料ガス供給口とを囲むように形成された環状溝を備えたガス吸引部と、前記環状溝の外縁を形成する凸部に設けられ前記凸部の内側から外側に貫通する横断溝と、を有することを特徴とするガスウィンドウ。
2. 前記ガス吸引部は、前記環状溝よりも内側に前記レーザ光照射部と前記原料ガス供給口とを囲むように形成された他の環状溝を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガスウィンドウ。
3. 前記環状溝及び前記他の環状溝は円状であり、同心円状に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガスウィンドウ。
4. 前記横断溝が複数本形成されており、この複数本の横断溝は等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスウィンドウ。
5. 前記横断溝が４本形成されていることを特徴とする請求項４に記載のガスウィンドウ。
6. 更に、前記レーザ光照射部にパージガスを供給するパージガス供給口を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスウィンドウ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスウィンドウを有することを特徴とする化学気相成長装置。

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