JP2009191339A

JP2009191339A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2009191339A
Application number: JP2008035642A
Authority: JP
Inventors: Toru Konno; 徹金野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】基板を昇降させるリフトピンの動作不良を低減し、安定した成膜および確実な基板の受け渡しが行われる成膜装置を提供する。
【解決手段】化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置において、基板が載置される載置台１５と、載置台１５に穿孔されたリフトピン穴１６と、リフトピン穴１６に挿入され基板を載置台１５より上方に支持するリフトピン１７と、を備え、リフトピン１７の先端部１８の外形がリフトピン穴１６の径より大きく形成されている。このことから、成膜時にリフトピン１７の先端部１８でリフトピン穴１６を塞ぐことで生成ガスがリフトピン穴１６内に侵入するのを防ぎ、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン１７に薄膜が形成されることを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置に関する。

半導体装置、電気光学装置などの製造において、化学気相成長法を用いた成膜装置が用いられている。
例えば成膜装置として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置が知られている。枚葉式の平行平板型のＣＶＤ装置は、チャンバー内に生成ガスを噴出させるシャワープレートと、基板が載置される載置台とを備え、これらが対向するように設けられている。基板は載置台上で加熱され、生成ガスをチャンバー内に流入させて、この基板表面で化学気相反応を行わせて基板に所望の薄膜を成膜している。また、減圧雰囲気でプラズマを発生させて、熱エネルギーだけでなくプラズマエネルギーを併用して成膜を行うプラズマＣＶＤ装置も同様な化学気相反応を利用している。

このような枚葉式のＣＶＤ装置において、基板を一枚ごとチャンバー内に搬入およびチャンバー外への搬出のために、載置台には複数のリフトピン穴が設けられ、リフトピン穴に挿入されたリフトピンが昇降可能に備えられている（特許文献１参照）。
成膜前の基板の受け取りには、リフトピンが載置台より上方に上昇し、搬送アームから複数のリフトピン上に基板が乗せ換えられる。そして、リフトピンが下降して載置台に基板が載置される。
成膜後の基板の搬出には、基板を乗せてリフトピンが上昇し、基板の下に搬送アームのフォーク部が入り、リフトピンが下降して搬送アームに基板が受け渡され、チャンバー外へ搬出される。

特開２００７−８１１７０号公報

上記のような化学気相反応を用いる成膜装置では、基板上だけでなくチャンバー内の各部にも薄膜が形成される。載置台のリフトピン穴およびリフトピンにも生成ガスが入り込み薄膜が形成される。この成膜が継続されることで、リフトピン穴とリフトピンに薄膜の生成物が堆積して隙間が少なくなり、リフトピンが動作不良となる問題がある。
また、チャンバー内の各部に形成された薄膜の生成物は、ある厚さまで積層されると剥離が発生し、異物として基板に付着する不具合がある。このため、チャンバー内を定期的にプラズマエッチングして生成物を除去して、さらに、チャンバー内にＳｉＯ₂などの薄膜を被着させるプリコート方法が実施されている。このときにも、リフトピン穴とリフトピンに薄膜の生成物が形成され、リフトピンが動作不良となる問題がある。
リフトピンが動作不良になると、基板の受け渡しが良好に行えずに基板の落下、割れなどが生ずる。また、例えば、成膜時に一つのリフトピンが載置台の下方に戻りきらずに載置台の上に出た状態で基板が載置されたときには、基板が傾いた状態になり、基板の温度が充分に上昇しないことから、成膜不良となる。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる成膜装置は、化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、前記基板が載置される載置台と、前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、前記リフトピンの先端部の外形が、前記リフトピン穴の径より大きく形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、リフトピンの先端部の外形がリフトピン穴の径より大きく形成されていることから、成膜時にリフトピンの先端部でリフトピン穴を塞ぐことで生成ガスが侵入するのを防ぎ、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されることを抑制できる。このようにして、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されることに起因するリフトピンの動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。

［適用例２］上記適用例にかかる成膜装置において、前記載置台の前記リフトピン穴の上部に座ぐり部が設けられ、前記リフトピンが下降した状態で前記リフトピンの先端部が前記載置台上面より突出しないことが望ましい。

この構成によれば、リフトピン先端部が載置台上面より突出しないので、基板を載置台の広い面積で接して置くことができ、基板を確実に加熱することができる。

［適用例３］本適用例にかかる成膜装置は、化学気相成長により基板上に薄膜が成膜される成膜装置であって、前記基板が載置される載置台と、前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、前記載置台の前記リフトピン穴を含む位置に溝部が形成され、前記溝部を往復動して前記リフトピン穴を塞ぐシャッターが備えられていることを特徴とする。

この構成によれば、載置台のリフトピン穴を含む位置に溝部が形成され、溝部を往復動するシャッターが備えられている。このことから、成膜時にシャッターでリフトピン穴を塞ぐことで生成ガスがリフトピン穴内に侵入するのを防ぎ、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されるのを抑制できる。このようにして、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されることに起因するリフトピンの動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。

［適用例４］本適用例にかかる成膜装置は、化学気相成長により基板上に薄膜が成膜される成膜装置であって、前記基板が載置される載置台と、前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、前記リフトピン穴にガス導入管が接続され、前記リフトピン穴に不活性ガスが流動可能であることを特徴とする。

この構成によれば、リフトピン穴にガス導入管が接続されリフトピン穴に不活性ガスが流動可能である。このことから、成膜時にリフトピン穴に不活性ガスを流動させることで、生成ガスがリフトピン穴内に侵入することなく、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されることがない。このようにして、リフトピン穴の内壁およびリフトピンに薄膜が形成されることに起因するリフトピンの動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。

［適用例５］本適用例にかかる成膜装置は、化学気相成長により基板上に薄膜が成膜される成膜装置であって、前記基板が載置される載置台と、前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、前記リフトピンに回転装置が接続され、前記リフトピンが回転可能であることを特徴とする。

この構成によれば、リフトピンに回転装置が接続されていることから、リフトピンを成膜中に回転させることができる。成膜中に薄膜がリフトピン穴およびリフトピンに積層されていっても、リフトピンを回転させることで、リフトピンの動く隙間を確保でき、リフトピンの動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。本実施形態では成膜装置としてＣＶＤ装置を例にとって説明する。
（第１の実施形態）

図１は本実施形態のＣＶＤ装置を説明する模式説明図である。図２は本実施形態のＣＶＤ装置における載置台を示す概略図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う部分断面図である。
図１に示すように、ＣＶＤ装置１は、枚葉式の平行平板型であり、アルミニウムを母材とするチャンバー１０に第１のプレート１１と第２のプレート１４とが対向して配置されている。
チャンバー１０には、生成ガス６をチャンバー１０外部から内部に導入する銅、アルミニウムなどで形成されたガス導入管３３が設けられている。ガス導入管３３は、チャンバー１０を貫通して第１のプレート１１に接続されている。

第１のプレート１１には拡散プレート１２とシャワープレート１３が設けられている。拡散プレート１２はガス導入管３３から導入された生成ガス６を拡散させ、多数のガス噴出口を有するシャワープレート１３から均等に生成ガス６を吐出するように設けられている。そして、シャワープレート１３から第２のプレート１４に向かって生成ガス６が噴出する構造となっている。

第２のプレート１４は、基板５を載置する載置台１５を含んでおり、載置台１５には載置台１５を貫通するリフトピン穴１６が設けられている。リフトピン穴１６にはチャンバー１０内に基板５を搬入・搬出させる際に基板５を支持するリフトピン１７が挿入されている。リフトピン１７を昇降させることで、基板５の受け渡しが行われている。
基板５の搬入の際には、リフトピン１７が上昇した位置で保持され、そこに基板５が載置された搬送アーム（図示せず）が移動して、このリフトピン１７上に基板５を受け渡す。そしてリフトピン１７が降下して、載置台１５に基板５が載置される。基板５の搬出の際には、リフトピン１７が上昇して基板５を載置台１５から持ち上げる。そこに搬送アームのフォーク部が基板５の下に入って、基板５を搬送アームに受け渡す。

リフトピン１７は、図２に示すように、載置台１５に形成されたリフトピン穴１６に挿入されている。リフトピン１７の先端部１８は、他の部分に比べて外形が大きく形成されている。また、載置台１５のリフトピン穴１６の上部にはリフトピン１７の先端部１８の外形より大きい寸法の座ぐり部１９が形成され、リフトピン１７が下降状態にあるときに、その先端部１８が載置台１５の上面より突出しないように構成されている。この状態において、リフトピン１７の先端部１８がリフトピン穴１６を塞ぐ構造となっている。

また、第２のプレート１４の下方には加熱ランプ３０が配置され、加熱ランプ３０で載置台１５を照射することで基板５の加熱が行われる。
チャンバー１０には排気口３１が設けられ、この排気口３１には真空ポンプ３２が接続され、チャンバー１０内の気体を外部に排出可能に構成されている。

上記のＣＶＤ装置１における成膜は、以下のように行われる。
載置台１５の上に基板５を載置した後、各種材料の生成ガス６をシャワープレート１３から基板５上へ送り出す。
そして、２００〜８００℃に保持された基板５の主面で分解、還元、酸化、または置換などの化学気相反応を行わせて、基板５の主面に所望の薄膜を成膜する。例えば、ＳｉＨ₄ガス、Ｏ₂ガスなどの生成ガス６を導入してＳｉＯ₂膜を基板５上に成膜する。
成膜に寄与しない余分な生成ガス６はチャンバー１０の底部に形成された排気口３１から真空ポンプ３２を用いて排気される。
また、チャンバー１０内のクリーニング後に行われるプリコートでは、基板を載置台１５に載置せずに行われ、上記と同様に成膜が行われる。

以上のように、本実施形態のＣＶＤ装置１では、リフトピン１７が下降状態にあるとき、その先端部１８が載置台１５のリフトピン穴１６を塞ぐ構造となっている。このことから、載置台１５に基板を乗せて成膜するとき、およびプリコートで基板を載置台１５に乗せないで成膜するときにおいても、リフトピン穴１６内に生成ガス６が侵入してその内壁に成膜されることを抑制できる。また、リフトピン穴１６内にあるリフトピン１７の部分についても、生成ガス６による成膜を抑制することができる。

このようにして、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン１７に薄膜が形成されることに起因するリフトピン１７の動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板５の受け渡しが確実に行われるＣＶＤ装置１を提供できる。
また、座ぐり部１９が形成されていることから、リフトピン１７の先端部１８が載置台１５上面より突出せずに基板５を載置台１５の広い面積で接して置くことができ、基板５の加熱が効果的に行える。
（第２の実施形態）

次に、第２の実施形態のＣＶＤ装置について説明する。本実施形態のＣＶＤ装置は第１の実施形態における載置台に形成されたリフトピン穴周辺の構成が異なり、この部分について詳細に説明する。
図３は本実施形態のＣＶＤ装置における載置台を示す概略図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う部分断面図である。

図３に示すように、載置台１５にはリフトピン穴１６が形成されている。リフトピン穴１６には基板を支持する棒状のリフトピン２７が挿入されている。そして、リフトピン２７を昇降させることで、基板の受け渡しが行われる。
また、円板状の載置台１５には、平面視でリフトピン穴１６を含むように溝部２１が形成されている。この溝部２１は載置台１５の外周において開放された形状の溝となっており、その外周からシャッター２２が溝部２１に進入可能に構成されている。

シャッター２２は板状に形成され、往復機構により往復動する接続部材２３に取り付けられている。また、シャッター２２の板厚は溝部２１の深さ寸法より小さく形成され、シャッター２２が載置台１５の上面から突出しないように構成されている。
このように、リフトピン２７が下降状態にあるときに、シャッター２２にてリフトピン穴１６を塞ぐことを可能とする構造になっている。

以上、本実施形態のＣＶＤ装置において、載置台１５のリフトピン穴１６を含む位置に溝部２１が形成され、溝部２１を往復動するシャッター２２が備えられていることことから、成膜時にシャッター２２でリフトピン穴１６を塞ぐことができる。このようにして、生成ガスがリフトピン穴１６内に侵入するのを防ぎ、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン２７に薄膜が形成されることを抑制できる。このようにして、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン２７に薄膜が形成されることに起因するリフトピン２７の上下動の動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われるＣＶＤ装置を提供できる。
（第３の実施形態）

次に、第３の実施形態のＣＶＤ装置について説明する。本実施形態のＣＶＤ装置は第１の実施形態における載置台に形成されたリフトピン穴周辺の構成が異なり、この部分について詳細に説明する。
図４は本実施形態のＣＶＤ装置におけるリフトピン穴の周辺部分を説明する部分断面図である。

図４に示すように、載置台１５にはリフトピン穴１６が形成されている。リフトピン穴１６には基板を支持する棒状のリフトピン２８が挿入されている。そして、リフトピン２８を昇降させることで、基板の受け渡しが行われる。
リフトピン穴１６には、ガス導入管（図示せず）が接続され、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスがリフトピン穴１６内に流動可能に構成されている。

このように本実施形態のＣＶＤ装置において、リフトピン穴１６にガス導入管が接続されリフトピン穴１６に不活性ガスが流動可能であることから、成膜時にリフトピン穴１６に不活性ガスを流動させることで、生成ガスがリフトピン穴１６内に侵入することなく、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン２８に薄膜が形成されることがない。このようにして、リフトピン穴１６の内壁およびリフトピン２８に薄膜が形成されることに起因するリフトピン２８の動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。
（第４の実施形態）

次に、第４の実施形態のＣＶＤ装置について説明する。本実施形態のＣＶＤ装置は第１の実施形態における載置台に形成されたリフトピン穴周辺の構成が異なり、この部分について詳細に説明する。
図５は本実施形態のＣＶＤ装置におけるリフトピン穴の周辺部分を説明する部分断面図である。

図５に示すように、載置台１５にはリフトピン穴１６が形成されている。リフトピン穴１６には基板を支持する棒状のリフトピン２９が挿入されている。そして、リフトピン２９を昇降させることで、基板の受け渡しが行われる。
リフトピン２９には回転装置（図示せず）が接続され、リフトピン２９がリフトピン穴１６の中で回転可能に構成されている。

このように本実施形態のＣＶＤ装置において、リフトピン２９に回転装置が接続されていることから、リフトピン２９を成膜中に回転させることができる。成膜中に薄膜がリフトピン穴１６およびリフトピン２９に積層されていっても、リフトピン２９を回転させることで、リフトピン２９の動く隙間を確保でき、リフトピン２９の動作不良を低減することができる。
このことから、安定して成膜を行うことができ、基板の受け渡しが確実に行われる成膜装置を提供できる。

なお、本実施形態では成膜装置としてＣＶＤ装置にて説明したが、本発明は成膜に熱エネルギーとプラズマエネルギーとを利用するプラズマＣＶＤ装置、ＨＤＰ−ＣＶＤ（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition）装置などにおいても実施することが可能である。

第１の実施形態のＣＶＤ装置を説明する模式説明図。第１の実施形態のＣＶＤ装置における載置台を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う部分断面図。第２の実施形態のＣＶＤ装置における載置台を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う部分断面図。第３の実施形態のＣＶＤ装置におけるリフトピン穴の周辺部分を説明する部分断面図。第４の実施形態のＣＶＤ装置におけるリフトピン穴の周辺部分を説明する部分断面図。

符号の説明

１…ＣＶＤ装置、５…基板、６…生成ガス、１０…チャンバー、１１…第１のプレート、１２…拡散プレート、１３…シャワープレート、１４…第２のプレート、１５…載置台、１６…リフトピン穴、１７…リフトピン、１８…リフトピンの先端部、１９…座ぐり部、２１…溝部、２２…シャッター、２３…接続部材、２７，２８，２９…リフトピン、３０…加熱ランプ、３１…排気口、３２…真空ポンプ、３３…ガス導入管。

Claims

化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基板が載置される載置台と、
前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、
前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、
前記リフトピンの先端部の外形が、前記リフトピン穴の径より大きく形成されていることを特徴とする成膜装置。
請求項１に記載の成膜装置において、
前記載置台の前記リフトピン穴の上部に座ぐり部が設けられ、前記リフトピンが下降した状態で前記リフトピンの先端部が前記載置台上面より突出しないことを特徴とする成膜装置。
化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基板が載置される載置台と、
前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、
前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、
前記載置台の前記リフトピン穴を含む位置に溝部が形成され、前記溝部を往復動して前記リフトピン穴を塞ぐシャッターが設けられていることを特徴とする成膜装置。
化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基板が載置される載置台と、
前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、
前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、
前記リフトピン穴にガス導入管が接続され、前記リフトピン穴に不活性ガスが流動可能であることを特徴とする成膜装置。
化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基板が載置される載置台と、
前記載置台に穿孔されたリフトピン穴と、
前記リフトピン穴に挿入され前記基板を前記載置台より上方に支持可能なリフトピンと、を備え、
前記リフトピンに回転装置が接続され、前記リフトピンが回転可能であることを特徴とする成膜装置。