JP2010177229A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜担持体に担持された薄膜材料を基板に転写することで基板に薄膜を形成する薄膜形成装置において、薄膜形成のための減圧を効率的に行うことができ、しかもメンテナンス性に優れた装置を提供する。
【解決手段】処理チャンバ１の側面を構成する着脱自在のパネル状部材である裏板１６に、処理チャンバ１と真空ポンプとを連通接続するための排気口１６１を設ける。転写ユニットが取り付けられる天板１１および底板１９には排気口およびこれにつながる配管を設けないことにより、メンテナンス性を向上させる。排気口１６１を複数、しかも略等間隔に配することによって、減圧処理時の処理チャンバ内の気圧の不均衡を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。なお、薄膜が形成される基板としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板が含まれる。

半導体ウエハや液晶表示用ガラス基板などの基板の表面に薄膜を形成する技術として、近年、シートフィルム上に形成した薄膜を基板表面に加圧転写するものが提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術においては、減圧された処理容器の内部で、薄膜材料を含む塗布液を塗布されたシートフィルムと、薄膜形成対象である基板とを一対の平行プレート間に挟みこんで加圧・加熱することにより、基板表面に薄膜材料を転写させている。

特許文献１に記載の薄膜形成装置においては、内部が薄膜形成室となった処理容器の側面底部に排気口が設けられて圧力制御ユニットが接続されるとともに、処理容器の底部に圧力計が設けられて、薄膜形成室内の圧力が監視されている。

特許第３８８３９２９号公報（例えば、段落００１４、図１）

特許文献１に記載された装置のように、基板とシートフィルムとを重ね合わせて加圧することで薄膜を基板に転写する薄膜形成装置において要求される真空度は例えば数Ｐａ程度であり、これは基板処理装置の真空処理容器において要求される一般的な真空度と比べると低度のものである。その一方、この種の薄膜形成装置では、基板とシートフィルムとを挟む上下プレートの平行度を確保することが重要となっており、そのために位置調整等のメンテナンスを容易に行えることが要求されている。

このように、薄膜形成装置においては、処理容器に対して求められる性能が他の装置とは異なっているにもかかわらず、処理チャンバの構造まで含めた薄膜形成装置の構成については、これまであまり検討されてこなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、例えばシートフィルムのような薄膜担持体に担持された薄膜材料を基板に転写することで基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、薄膜形成のための減圧を効率的に行うことができ、しかもメンテナンス性に優れた装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる薄膜形成装置は、上記目的を達成するため、離当接可能に構成された上側ブロックと下側ブロックとの間に、表面に薄膜材料を塗布された薄膜担持体と基板とを挟み込むことにより、前記薄膜材料を前記基板表面に転写させる転写ユニットと、前記上側ブロックおよび前記下側ブロックを内部に収容する処理チャンバと、前記処理チャンバ内を減圧する減圧手段とを備え、前記処理チャンバは、前記上側ブロックを支持する上側プレート部と、前記下側ブロックを支持する下側プレート部とを、側面に開口を有する連結部によって連結した構造を有するチャンバ主部と、前記減圧手段に連通する排気口を穿設され、前記連結部に対し該連結部の開口を塞ぐように取り付けられた側面パネル部材とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、転写ユニットを支持するためのチャンバ主部とは別体の側面パネル部材に、減圧手段に連通する排気口を設けている。転写ユニットを取り付けられたチャンバ主部においては、その上面と下面には転写ユニットを構成する部品等が取り付けられるため排気口を設けるのが難しく、またその穿設位置が制約されるため、減圧時の処理チャンバ内の気圧が不均衡となり薄膜担持体や薄膜に悪影響を与える可能性がある。また、排気口に接続される配管等が処理チャンバの上面や下面に設けられると、転写ユニットへのアクセスに干渉してそのメンテナンス性を低下させることがある。

このような問題に対し、この発明では、チャンバ主部とは別体の側面パネル部材に排気口を設けている。チャンバ側面では転写ユニットの構造に起因する制約が少なく、また排気口に接続される配管等が処理チャンバの上下面に取り付けられた転写ユニットに干渉することがないので、薄膜形成のための減圧を効率的に行うことができ、しかもメンテナンス性に優れた装置を構成することができる。

この発明においては、前記側面パネル部材が前記連結部に対し着脱自在となっていることがより好ましい。このようにするとさらにメンテナンス性が向上し、また、側面パネル部材の変更により、排気系統の仕様変更にも柔軟に対応することができる。なお、パネルを着脱自在とすることで処理チャンバ内の真空度が低下するとの懸念があるが、前述したようにこの種の薄膜形成装置に要求される真空度はさほど高くなく、適宜のシール部材を介して側面パネル部材を取り付けることにより、必要な真空度を確保することが可能である。

また、前記処理チャンバ内において前記転写ユニットと前記排気口との間を遮蔽するように設けられ、前記減圧手段の動作に伴い前記排気口に向かう気流を制御する整流部材をさらに有するようにしてもよい。こうすることで、減圧処理時の処理チャンバ内の圧力の不均衡に起因する薄膜担持体や薄膜への悪影響を未然に防止することができる。また、排気口を処理チャンバの側面に設けているため整流部材についても処理チャンバ側面近傍に設けられることになるが、処理チャンバの側面では転写ユニットと干渉することなく面積の大きな整流部材を配置することができるので、整流効果を高めることができる。この場合において、前記整流部材が前記側面パネル部材に取り付けられてもよい。このようにすると、処理チャンバ内への整流部材の設置が側面パネル部材とともに行われることとなるので、組み立てが容易となる。また整流部材と側面パネル部材との間隔を高精度に規定することができる。特に側面パネル部材を着脱自在とした場合には、側面パネル部材の取り外しによって整流部材も処理チャンバから取り外されるため、チャンバ内部のメンテナンスの利便性も向上する。

また、整流部材を設けるのに代えて、あるいは整流部材の使用と併せて、前記側面パネル部材に複数の前記排気口を穿設するようにしてもよい。こうして処理チャンバから排気される気体を複数の排気口に分散させるすることによっても、減圧処理時の処理チャンバ内の気流を整流することが可能であり、圧力の不均衡に起因する薄膜担持体や薄膜への悪影響を未然に防止することができる。この場合において、前記複数の排気口は前記側面パネル部材上で略等間隔に分散配置されてもよい。こうすると、処理チャンバ内で圧力の不均衡が生じるのを抑制することができる。

さらに、処理チャンバ内の圧力を計測する圧力計が側面パネル部材に取り付けられてもよい。圧力計についても側面パネル部材に集約することによって、転写ユニットに対するメンテナンス性をさらに向上させることができる。

この発明によれば、転写ユニットについてはチャンバ主部に取り付ける一方、減圧手段と連通されて処理チャンバ内を減圧するための排気口についてはチャンバ主部側面の開口を覆うように設けられた側面パネル部材に穿設されている。チャンバ側面では転写ユニットの構造に起因する制約が少なく、また排気口に接続される配管等が処理チャンバの上下面に取り付けられた転写ユニットに干渉することがないので、薄膜形成のための減圧を効率的に行うことができ、しかもメンテナンス性に優れた装置を構成することができる。

この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を示す図である。 処理チャンバの構造を示す第１の分解斜視図である。 処理チャンバの構造を示す第２の分解斜視図である。 裏板と排気管との接続を示す図である。 この発明にかかる薄膜形成装置の転写ユニットの構成を示す図である。 リング体およびリング体を挟持する構成を説明するための断面図である。 図５のＡ−Ａ’切断面を上方から見たときの薄膜形成装置を示す図である。 突き上げピンと下クランプとが係合した状態を示した図である。 突き上げピンの構造を示す図である。 排気口を複数設けた場合の効果を説明するための図である。 整流板を設けた変形例を示す図である。 位置調整機構の他の例を示す図である。

図１はこの発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を示す図である。この薄膜形成装置は、半導体ウエハなどの基板の表面に例えばＳＯＧ（Spin-On-Glass）などの薄膜を形成するための装置である。この装置では、処理チャンバ１の内部に形成される処理空間内に後述する転写ユニットが設置されており、基板表面への薄膜形成は、減圧された処理空間内でこの転写ユニットにより行われる。最初に処理チャンバ１の構成について説明する。説明の便宜上、図１に示すようにＸ、Ｙ、Ｚの各方向を定義する。

図２および図３は処理チャンバの構造を示す分解斜視図である。処理チャンバ１では、図２に示すように、例えばステンレス製で断面Ｌ字形状のアングル１０１を組み合わせて各辺を構成された直方体形状のフレーム１０の上部に、例えばステンレス製の上板１１が固着されている。各辺を構成するアングル１０１同士の継ぎ目、およびフレーム１０と上板１１との間は例えば溶接により隙間のないように接合されている。また溶接後のアングル１０１同士の継ぎ目の外面は研磨により平滑に仕上げられている。

フレーム１０を構成するアングル１０１のうち側面に当たる部分には、後述する側板等を取り付けるために、複数の雄ネジ１０２が外側に向けて立設されている。一方、フレーム１０の底部となる面には、底板１９と締結するネジを挿通するための複数の貫通孔１０３が穿設されている。上板１１には、後述する転写ユニットやその他の部品を取り付けるための複数の取り付け孔や切り欠き等の加工がなされている。

こうして上板１１と一体化されたフレーム１０は、上面が略水平面となるよう装置フレーム９９（図１）に取り付けられた底板１９上に、弾性を有する例えばシリコーンゴム製のシール部材１９８を挟んで載置される。底板１９にはネジ孔１９５がフレーム１０の貫通孔１０３に対応して設けられており、フレーム１０の貫通孔１０３に挿通された複数のネジ１９９によりフレーム１０と底板１９とが締結される。なお、底板１９のネジ孔１９５は側面にネジ溝が螺刻されているが、底板１９の下面まで貫通していない。このため、底板１９に対するフレーム１０の取り付けや取り外し作業を上部側から行うことができるとともに、ネジ孔１９５を介した空気漏れが防止される。また、底板１９には、後述する転写ユニットの支持軸を挿通するための貫通孔１９１や該ユニットを取り付けるためのネジ孔等が穿設されている。

こうして、上板１１、フレーム１０および底板１９が一体化される。以下の説明では、上板１１、フレーム１０および底板１９を上記のように一体化してなる組立体を「チャンバ主部」と称する。ここまでの状態では、直方体形状のフレーム１０のうち上面、下面がそれぞれ上板１１、底板１９によって塞がれ、これらを除く他の４面が大きく開口した状態となっている。言い換えると、底板１９から直立する４本の柱（アングル１０１）によって上板１１がその四隅で底板１９と平行に支持されている。さらに見方を変えると、アングル１０１を梁および柱として組まれた直方体のフレーム１０の上下に、上板１１と底板１９とをそれぞれ取り付けた構造となっているとも言える。

こうして一体化されたチャンバ主部の４つの側面に対し、図３に示すように、それぞれが例えばステンレス板により形成された側面パネル部材としての前板１３、一対の側板１４および裏板１６がそれぞれシール部材１３７、１４７、１６７を挟んで装着される。なお、図３では一対の側板１４のうち１枚のみを示し他方を省略しているが、図示した側板１４と同一構造のもう１枚の側板がフレーム１０の他の一面に装着される。

シールの詳細を裏板１６を例にして説明する。裏板１６の周縁部に設けられたネジ止め用の貫通孔１６５同士を結んだ仮想線よりも内側に環状の溝１６６を形成し、この溝に例えばゴム製でリング状のＯリングにより構成されたシール部材１６７を嵌め込んでフレーム１０に取り付けることにより空気漏れを防止している。シール部材として、底板１９とフレーム１０との間に介挿されたシート状のシール部材１９８と同様の構造のものを用いてもよい。ただし、特に着脱を行う頻度が高い場合には、着脱の繰り返しに伴うシール部材の変形や劣化を抑え、また作業性も良好であるという点で、シール部材をＯリングにより構成することが好ましい。

前板１３には、後述する転写ユニットに対し基板をＹ方向に出し入れするための開口部１３４が設けられており、この開口部１３４に対し開閉自在の扉１３１が取り付けられている。扉１３１の周縁部にはパッキン１３２が取り付けられる一方、前板１３の開口部１３４近傍にはロック機構１３３が設けられており、扉１３１が閉じた状態で扉１３１と前板１３との隙間からの空気漏れが防止されている。また、前板１３の周縁部には複数の貫通孔１３５が穿設されており、フレーム１０に立設された雄ネジ１０２がこの貫通孔１３５に挿通され、雌ネジ１３９によって前板１３がフレーム１０の前面に固定される。前板１３とフレーム１０との間には、上記した裏板１６の場合と同様にＯリングにより構成されたシール部材１３７が設けられている。フレーム１０に雄ネジ１０２を立設しておき、前板１３の上から雌ネジ１３９によって固定する構造とすることで、ネジ孔周辺からの空気漏れを防止することができる。同様に、側板１４もＯリングにより構成されたシール部材１４７を挟んでフレーム１０に取り付けられ、雌ネジ１４９によってフレーム１０の側面に固定される。

裏板１６も同様に、シール部材１６７を挟んでフレーム１０の後面に雌ネジ１６９によって固定されている。裏板１６には、後述する排気管を取り付けるための排気口１６１が設けられている。この実施形態では、裏板１６に複数個（この例では６個）の排気口１６１がほぼ等間隔に配置されている。

図４は裏板と排気管との接続を示す図である。排気口１６１は裏板１６の背面に向かって貫通しており、各排気口のそれぞれには排気管９５１１が連通接続されている。各排気管９５１１は１本の排気管９５１に統合されており、この排気管９５１は後述する真空ポンプ９５に連通接続されている。真空ポンプ９５が作動すると処理チャンバ１内の空気が各排気口１６１を通して排気され、こうして処理チャンバ１内を減圧処理することができる。

このように、この実施形態では、装置フレーム９９上に設置された底板１９に対し上板１１と一体化されたフレーム１０が取り付けられることによってチャンバ主部が形成され、さらにチャンバ主部の開口した４つの側面に前板１３、側板１４および裏板１６がそれぞれ装着されることで処理チャンバ１が構成され、該チャンバ内に処理空間ＳＰが形成される。こうして形成された処理空間ＳＰ内に、以下に説明する転写ユニットが設置される。

図５はこの発明にかかる薄膜形成装置の転写ユニットの構成を示す図である。この転写ユニットは、処理チャンバ１を構成する上板１１に固定された上側ブロック３と、底板１９に固定された下側ブロック５とを備えており、薄膜形成対象である基板Ｗと、薄膜材料を塗布された薄膜担持体としてのシートフィルムＦとを上下ブロック３、５で挟み込むことにより、シートフィルムＦ上の薄膜を基板Ｗに転写する。なお、薄膜の担持体としては、シートフィルムに代えて例えば石英板を用いてもよい。

なお、以下の説明において、各構成要素に付した符号が「３」から始まるものは当該要素が上側ブロック３を構成するものであることを意味する一方、「５」から始まるものは当該要素が下側ブロック５を構成するものであることを意味するものとする。

処理空間ＳＰ内は、排気管９５１を介して処理チャンバ１と接続された真空ポンプ９５によって真空排気可能になっている。この真空ポンプ９５は装置全体を制御する制御ユニット９１に制御されており、制御ユニット９１からの動作指令に応じて作動して処理空間ＳＰ内を排気減圧することができるようになっている。また、制御ユニット９１は真空ポンプ９５による処理空間ＳＰからの排気量を調整し、処理空間ＳＰ内の圧力（真空度）を制御可能となっている。これにより、薄膜の乾燥状態をコントロールしながら該薄膜を基板Ｗに転写することができる。処理空間ＳＰ内の圧力は、薄膜の種類等に応じて大気圧から数Ｐａまでの範囲内の所定の圧力に設定される。

処理空間ＳＰには、第１、第２プレート３４、５４が上下に対向して収容されている。第１プレート３４は処理チャンバ１を構成する上板１１の下面に固定された上ベース部材３１によって水平に固定支持されており、第２プレート５４の上方に位置している。第１プレート３４は基板Ｗが装着される試料台を構成し、第２プレート５４と対向する下面３４２が基板Ｗの装着面を形成している。第１プレート３４の下面３４２は円形に形成されている。ここで、薄膜形成対象となる基板Ｗとしては、例えば円板状に形成された半導体ウエハと、この半導体ウエハ上に電極配線をパターニングした構造を有するものがあり、基板Ｗのパターン形成面側に絶縁膜などの薄膜が転写される。

第１プレート３４の下面３４２には、基板Ｗが装着される。第１プレート３４は、内部に加熱手段として加熱ヒータ３４１を具備している。この加熱ヒータ３４１はヒータコントローラ９３と電気的に接続されており、制御ユニット９１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ９３が加熱ヒータ３４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。なお、第１プレート３４の下面３４２は石英板で形成されてもよい。

また、上板１１には、複数本（この実施形態では２本）のリフタ３４４が昇降自在で、しかも水平方向に移動自在に支持されている。各リフタ３４４の下端部には爪部材３４５が固着されている。爪部材３４５はその上面が基板Ｗの周縁部と係合可能に仕上げられ、基板Ｗを爪部材３４５上に載置させることができる。各リフタ３４４にはリフタ駆動機構９２が接続されており、制御ユニット９１からの動作指令に応じてリフタ駆動機構９２が作動する。これにより、処理空間ＳＰ内に搬入された基板Ｗを爪部材３４５上に載置可能な基板搬入位置と、爪部材３４５上に載置された基板Ｗを第１プレート３４の下面３４２に装着する基板装着位置（図５で示す位置）とに複数のリフタ３４４を一体的に移動させることができる。

具体的には、リフタ駆動機構９２に対して制御ユニット９１から下降指令が与えられると、リフタ３４４は下方に移動し、爪部材３４５を第１プレート３４の下面３４２の下方側に移動させた後、さらにリフタ３４４を水平移動させて爪部材３４５を第１プレート３４の下面周縁部と離間して対向させる。これにより、爪部材３４５が基板搬入位置に位置決めされ、爪部材３４５への基板Ｗの載置が可能となる。この状態で、オペレータにより扉１３１を介して搬入される基板Ｗを受け入れる。

そして、制御ユニット９１からリフタ駆動機構９２に上昇指令が与えられると、リフタ駆動機構９２はリフタ３４４を上方に移動させて爪部材３４５上に載置された基板Ｗを第１プレート３４の下面３４２に密着させる。これにより、爪部材３４５が基板装着位置に位置決めされ、第１プレート３４に基板Ｗが装着される。

第２プレート５４は、移動方向Ｚ（鉛直方向）に沿って昇降自在に設けられた昇降ユニット５２に装備され、第１プレート３４の下方に軸線を一致させて対向して配置されている。昇降ユニット５２は底板１９に取り付けられた下ベース部材５１を有し、下ベース部材５１上に第２プレート５４が固定支持されている。第２プレート５４はシートフィルムＦが装着される転写板を構成し、第１プレート３４と対向する上面５４２がシートフィルムＦの装着面を形成している。第２プレート５４の上面５４２は円形に形成されている。シートフィルムＦは基板Ｗより大きい円形に形成され、その表面（薄膜形成面）には薄膜が形成されている。また、第２プレート５４の上面５４２の平面サイズはシートフィルムＦの平面サイズよりも小さく形成されている。このシートフィルムＦは後述する上側挟持部および下側挟持部によって移動方向Ｚに挟み込まれることによって保持されており、第２プレート５４はシートフィルムＦの裏面（シートフィルムの両主面のうち薄膜形成面に対して反対の非薄膜形成面）側に配置されている。第２プレート５４の上面５４２は、石英板によって形成されている。また、第２プレート５４には加熱手段として加熱ヒータ５４１が内蔵されている。この加熱ヒータ５４１はヒータコントローラ９４と電気的に接続されており、制御ユニット９１からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ９４が加熱ヒータ５４１を２５℃〜２００℃の間で加熱制御する。

シートフィルムＦは、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）もしくはＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）などの可撓性を有し、また可塑性を有する有機材料からなるシート状のフィルムである。

昇降ユニット５２は、下ベース部材５１の下面中央部に一体に垂設された支持軸５１３を有している。支持軸５１３は移動方向Ｚに沿って昇降自在に軸支され、加重モータ５３によって昇降されるように構成されている。すなわち、支持軸５１３の下端には加重モータ５３が接続されており、制御ユニット９１からの動作指令に応じて加重モータ５３が作動することで、昇降ユニット５２を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。昇降ユニット５２の昇降により、下ベース部材５１上に支持された第２プレート５４が移動方向Ｚに沿って昇降する。

また、この実施形態ではシートフィルムＦのハンドリング性を向上させるために図６に示すように一対のリングＲup，Ｒdwを用いて一体化したリング体ＲＦを形成し、このリング体ＲＦの状態でシートフィルムＦの搬送を実行している。以下では、図５および図６を参照しつつ、シートフィルムＦのハンドリング構成について説明する。

図６はリング体およびリング体を挟持する構成を説明するための断面図である。このリング体ＲＦは、上リングＲupと下リングＲdwとでシートフィルムＦの周縁部を全周にわたって挟み込むことによってシートフィルムＦを保持したものである。上リングＲupと下リングＲdwとは同一形状を有する円環状部材であり、シートフィルムＦを挟んで上リングＲupおよび下リングＲdwを配置させることにより、シートフィルムＦを磁力吸着により保持可能となっている。

また、第１、第２プレート３４、５４の周囲には、一対のリングＲup，Ｒdwを上下から挟み込んでリング体ＲＦを保持する上クランプ３５および下クランプ５５が設けられている。上クランプ３５および下クランプ５５はそれぞれ、一対のリングＲup，Ｒdwとほぼ同じ内径を有する円環状部材であり、上クランプ３５の外径が一対のリングＲup，Ｒdwの外径よりも小さく形成される一方、下クランプ５５の外径が一対のリングＲup，Ｒdwの外径よりも大きく形成されている。

このような構成により、上クランプ３５および下クランプ５５によってリング体ＲＦが上下方向（移動方向Ｚ）に挟んで保持されると、結果的にシートフィルムＦは上リングＲupおよび上クランプ３５からなる上側挟持部ＵＨと、下リングＲdwおよび下クランプ５５からなる下側挟持部ＤＨとにより保持（挟持）された状態となる（図５（ｂ））。つまり、下側挟持部ＤＨに載置されたシートフィルムＦが上側挟持部ＵＨにより上方から押圧されることによって該シートフィルムＦが下側挟持部ＤＨと上側挟持部ＵＨとにより挟持される。以下、下側挟持部ＤＨと上側挟持部ＵＨとをあわせて「一対の挟持部」という。

一対の挟持部ＵＨ，ＤＨに挟持されたシートフィルムＦは第１プレート３４と第２プレート５４との間に配置される。具体的には、薄膜が形成されたシートフィルムＦの表面（薄膜形成面）が第１プレート３４に対向する一方、シートフィルムＦの裏面（非薄膜形成面）側が第２プレート５４に対向するように、シートフィルムＦが一対の挟持部ＵＨ，ＤＨにより挟持される。

図７は図５のＡ−Ａ’切断面を上方から見たときの薄膜形成装置を示す図である。２つのクランプのうち下クランプ５５は、底板１９に立設された複数本（この実施形態では３本）の円柱体よりなるクランプ受け５５５上に水平姿勢で支持される。クランプ受け５５５は第２プレート５４の上面５４２の中心を通り移動方向Ｚに伸びる軸（以下、単に「中心軸」という）Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に配置されている。下クランプ５５の上面周縁部（円環部）にはリング体ＲＦの下端部（下リングＲdw）を収容可能な内部に向けて窪んだ窪部５５１が形成されている（図６（ａ））。そして、リング体ＲＦの下端部を窪部５５１に収容させることによって、窪部５５１の周囲を取り囲む周面部５５２によってリング体ＲＦの水平方向の移動を規制することができる。

また、下ベース部材５１上には、複数本（この実施形態では３本）の突き上げピン５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、しかも円周方向に沿ってクランプ受け５５５の間に位置するように立設されている。一方、下クランプ５５の下面には各突き上げピン５６に対応して突き上げピン５６の先端部を挿入させることが可能なピン挿入孔５５３（図５）が形成されている。このため、昇降ユニット５２が上昇駆動されると、突き上げピン５６の先端部がピン挿入孔５５３に挿入されるとともに、突き上げピン５６の先端部と後端部との間に形成された段差面が下クランプ５５の下面と当接する。これにより、突き上げピン５６と下クランプ５５（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）とが互いに係合する。この状態で昇降ユニット５２がさらに上昇駆動されると、下クランプ５５がクランプ受け５５５から離れ、突き上げピン５６と下クランプ５５とが係合した状態で一体的に上昇する。これにより、第２プレート５４と一対の挟持部、つまり上側挟持部ＵＨおよび下側挟持部ＤＨとが一定の位置関係を保ったまま上昇する。

図８は突き上げピンと下クランプとが係合した状態を示した図である。突き上げピン５６と下クランプ５５とが係合した時点では、第２プレート５４が一対の挟持部ＵＨ，ＤＨに挟持されたシートフィルムＦに接触して該シートフィルムＦが上方に突き上げられる。これにより、シートフィルムＦが緊張し、該シートフィルムＦに張力を発生させることができる。ここで、第２プレート５４の上面５４２が円形に形成されるとともに、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨによりシートフィルムＦの周縁部が全周にわたって保持（挟持）されているため、シートフィルムＦに対して周方向に均一な張力を付与することができる。

また、この実施形態では、突き上げピン５６が下クランプ５５と係合する係合部位の第２プレート５４に対する移動方向Ｚにおける相対距離（以下、単に「相対距離」という）Ｄを調整することによって、シートフィルムＦに発生させる張力の大きさをコントロールすることが可能となっている。具体的には、突き上げピン５６の先端部と後端部との間に形成された段差面（突き上げピン５６が下クランプ５５と係合する係合部位）から第２プレート５４の上面５４２までの距離（相対距離Ｄ）を調整することにより、シートフィルムＦに発生させる張力の大きさを変更することが可能となっている。つまり、相対距離Ｄに応じて、第２プレート５４がシートフィルムＦと接触を開始してから突き上げピン５６と下クランプ５５とが係合するまでの間にシートフィルムＦが第２プレート５４によって移動方向Ｚに沿って突き上げられる量（以下、単に「突き上げ量」という）Ｑが変化する。したがって、相対距離Ｄが調整されることで、突き上げ量Ｑを変更し、シートフィルムＦに発生する張力の大きさを調整することができる。

図９は突き上げピンの構造を示す図である。下ベース部材５１には移動方向Ｚに沿って貫通孔５１１が形成されており、貫通孔５１１に突き上げピン５６が挿通されている。これにより、その先端側に係合部位（段差面）が設けられた突き上げピン５６が下クランプ５５（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）に向けて突設される。突き上げピン５６の後端部５６１にはネジ溝が刻まれる一方、貫通孔５１１の内壁には突き上げピン５６のネジと螺合するネジ溝が刻まれている。また、下ベース部材５１の上面側に２つのナットからなるダブルナット５１６が突き上げピン５６の後端部５６１に螺嵌されており、ダブルナット５１６により突き上げピン５６が下ベース部材５１に緩みなく締め付け固定される。突き上げピン５６の先端部５６２は下クランプ５５のピン挿入孔５５３に挿入可能とされている。そして、突き上げピン５６の先端部５６２がピン挿入孔５５３に挿入されることで、突き上げピン５６の後端部５６１と先端部５６２とを結合する段差面５６３（係合部位）が下クランプ５５の下面５５４に当接する。段差面５６３と下クランプ５５の下面５５４とは平行に形成され、面接触状態で当接する。

このような構成によれば、ダブルナット５１６を緩めて突き上げピン５６の頭部５６４を回転させていくことで、下ベース部材５１の上面から段差面５６３までの移動方向Ｚにおける長さＬが調整される。すなわち、突き上げピン５６と下クランプ５５とが互いに係合している状態では、下ベース部材５１と下クランプ５５（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）との間の間隙が調整される。そして、下ベース部材５１の上面から段差面５６３までの移動方向Ｚにおける長さＬを所定の長さに調整した後、ダブルナット５１６を締めることによって突き上げピン５６を下ベース部材５１に固定する。このように、下ベース部材５１の上面から段差面５６３までの移動方向Ｚにおける長さＬが調整されることで、相対距離Ｄが調整される。これにより、突き上げ量Ｑを変更し、シートフィルムＦに発生する張力の大きさを自在に、しかも簡素な構成により調整することができる。したがって、使用するシートフィルムＦの種類や膜厚に応じて最適な張力をシートフィルムＦに与えることができる。

図５に戻って説明を続ける。下クランプ５５の下面周縁部には下クランプ５５の水平方向における位置を固定するために、複数本の位置決めピン５１４が下方に延びるように取り付けられている。これら位置決めピン５１４は下ベース部材５１に移動方向Ｚに沿って形成された貫通孔５１２に挿通されている。位置決めピン５１４と貫通孔５１２の内壁との間にはボールスプライン機構等が介在しており、位置決めピン５１４はボールスプライン機構等を介して移動方向Ｚに沿ってのみ可動（昇降）自在に支持される。つまり、下クランプ５５は移動方向Ｚに直交する方向（水平方向）に移動するのを規制されながら下ベース部材５１に対して移動方向Ｚに沿って昇降自在に支持される。このような構成によれば、昇降ユニット５２（第２プレート５４）を移動方向Ｚに沿って移動させたとしても、水平方向において第２プレート５４と下クランプ５５（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）との間の相対位置関係を確実に固定することができる。このため、第２プレート５４と一対の挟持部ＵＨ，ＤＨとが互いに水平方向にずれるのを防止することができる。

また、もう一方のクランプ、つまり上クランプ３５は昇降自在に支持された複数本のロッド３５６の下端に固着されている。この実施形態では、３本のロッド３５６が中心軸Ｊ回りに互いに等角度（１２０°）間隔で放射状に、上クランプ３５から上方に伸びるように設けられている。複数本のロッド３５６の各々には、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降駆動させるためのエアシリンダ３５７が連結されている。そして、制御ユニット９１からの動作指令に応じてエアシリンダ３５７が作動することで、上クランプ３５を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。具体的には、上クランプ３５を上昇させて第２プレート５４に対するリング体ＲＦの搬入出を可能とする一方、上クランプ３５を下降させて下クランプ５５とでリング体ＲＦを挟持して固定することができる。

このエアシリンダ３５７は、処理チャンバ１の外部に突設された支柱３１１により固定された円板状のプレート３１２に配設されており、エアシリンダ３５７から発生するパーティクル等の汚染物質が処理空間ＳＰ内に混入するのを防止することができる。なお、上クランプ３５を昇降駆動させる駆動機構としては、エアシリンダに限らず、エアシリンダ以外の他の昇降駆動用アクチュエータを用いるようにしてもよい。

また、エアシリンダ３５７と、該エアシリンダ３５７に圧縮空気を供給するための圧縮空気供給源との間には調圧弁３５８が介装されている。そして、制御ユニット９１からの動作指令に応じて調圧弁３５８の開度が調整されることにより、ロッド３５６の推力を一定に保つことが可能となっている。この実施形態では、支持軸５１３が移動方向Ｚにおいて受ける加重圧力を検出する荷重センサ９６が設けられており、後述するようにして荷重センサ９６によって検出された加重圧力に基づいて制御ユニット９１が調圧弁３５８の開度を調整し、ロッド３５６の推力を一定に保つようにフィードバック制御する。これにより、下クランプ５５に載置されたリング体ＲＦを上クランプ３５により一定の押圧力で押圧することができる。すなわち、下側挟持部ＤＨ上に配置されたシートフィルムＦを上側挟持部ＵＨにより上方から一定の押圧力で押圧することが可能となっている。

なお、上記した薄膜形成装置のうち、上側ブロック３および下側ブロック５からなる転写ユニットの構成およびその転写処理における動作は、本願出願人が先に開示した特開２００８−３００４１４号公報に記載されたものと基本的に同じである。したがって、ここでは転写ユニットの動作については説明を省略する。

次に、この実施形態において、排気口１６１を処理チャンバ１を構成する裏板１６に設け、しかも、複数個設けた理由について説明する。処理チャンバ１内の空気を排気するための排気口については原理的にはどこに設けても構わない。ただし、処理対象たる基板を収容する基板処理装置では、排気時の気流によってゴミ等が基板上に落下するのを防止するため基板位置よりも下方に排気口を設けたいとの理由から、チャンバの底面またはこれに近い位置に設けられるのが一般的であった。上記した特許文献１に記載の装置においても、処理容器の側面ではあるがその下方にのみ排気口を設けている。

これに対し、この薄膜形成装置１では、略直方体形状の処理チャンバ１を構成する側面のうちの一面（より具体的には背面）に排気口１６１を設けている。しかも、その下方位置のみならず、処理チャンバ１の背面全体に複数個の排気口１６１を分散配置している。このようにしている理由について次に説明する。

まず排気口１６１を処理チャンバ１の側面に設けた理由について説明する。この薄膜形成装置１では、薄膜を形成されたシートフィルムＦおよび基板Ｗを上側ブロック３と下側ブロック５とからなる転写ユニットで挟み込むことによって薄膜を基板Ｗに転写する。転写ユニットのうち上側ブロック３は処理チャンバ１を構成する天板１１に、また下側ブロック５は処理チャンバ１の底板１９に取り付けられている。このため、処理チャンバ１の天面および底面には排気口を設けるためのスペースが少なく、またその穿設位置も極めて制限されてしまう。また、例えば底面に排気口を設けたとしても、排気口から真空ポンプに至る配管が底面に引き回されることになるため、下側ブロック５のうち底板１９の下方に突出している支持軸５１３等へのアクセスが配管により制限されてメンテナンス性が大きく低下してしまう。

排気口１６１を、転写ユニットの取り付けに関係しない処理チャンバ１の側面、より具体的には裏板１６に設けることにより、排気のための配管が転写ユニットへのアクセスに干渉することはなくなり、転写ユニットおよび処理チャンバ１のメンテナンス性が向上する。また、排気口１６１を設けた裏板１６を着脱自在とすることにより、排気系統のメンテナンスも容易となる。また、裏板１６を交換することにより、排気系統の仕様変更にも柔軟に対応することができる。

図１０は排気口を複数設けた場合の効果を説明するための図である。この実施形態のように、裏板１６の全面に複数の排気口１６１を分散配置した場合、減圧処理時には処理チャンバ内の空気はこれらの排気口に分散して排気される。その結果、処理チャンバ１内に生じる気流は、図１０（ａ）の矢印に示すようになり、処理チャンバ１内の圧力はほぼ均等に下がってゆく。これに対し、比較例として図１０（ｂ）に示す処理チャンバ１ａでは単一の排気口１６１ａを設けており、この場合、矢印で示すように気流が乱れ、結果として処理チャンバ１ａ内の圧力変化が位置によって異なることとなる。このような圧力の不均衡は、シートフィルムＦにしわを発生させたり、特にシートフィルムＦ上に形成された薄膜に悪影響を及ぼす可能性がある。というのは、シートフィルムＦ上に塗布された薄膜材料を含む塗布液が完全に乾燥していない場合、位置によって減圧の程度が異なると溶媒の蒸発速度に差が出て薄膜の均質性を損なうからである。

この実施形態では、裏板１６の全面に複数の排気口１６１を略等間隔に分散して設けることにより、均一な減圧を実現し、シートフィルムＦや薄膜への悪影響を未然に防止している。また、以下の変形例のように、排気口の近傍に気流を制御する整流板を設けることによっても同様な効果を得ることが可能である。

図１１は整流板を設けた変形例を示す図である。図１１（ａ）に示す変形例では、処理チャンバ１ｂの側面の一面を構成する裏板１６ｂの略中央に１つの排気口１６１ｂを穿設しており、該排気口１６１ｂが真空ポンプに連通接続される。そして、処理チャンバ１ｂ内に臨む裏板１６ｂの内面に所定の間隔で対向するように、多数の通気孔１６２１ｂを穿設された整流板１６２ｂがスペーサ１６３ｂを介して取り付けられる。

このような構成によれば、図１１（ｂ）に示すように、処理チャンバ１ｂ内の空気が多数の通気孔１６２１ｂを経て排気口１６１ｂから排気されるため、裏板に多数の排気口を設けた場合と同様に、処理チャンバ１ｂ内を均一に減圧することができる。

なお、通気孔の形状は図１１（ａ）に示す円形のもの以外に、長円形やスリット状のものであってもよい。また格子状の整流板であってもよい。整流板の外形寸法は、十分な整流効果を得るためには少なくとも排気口１６１ｂの開口径よりも大きいことが好ましく、薄膜への影響を抑えるためにはシートフィルムＦの直径と同等またはそれ以上であることがより好ましい。この点において、裏板の内面全面をほぼ覆うようにしてもよい。

以上のように、この実施形態では、転写ユニットを収容する処理チャンバ１の側面を着脱自在のパネル部材により構成している。そのため、転写ユニットの調整を行う際には必要に応じて側面パネル部材のいくつかを取り外すことにより転写ユニットが露出し、作業性よくメンテナンスを行うことが可能である。また、転写ユニットの上側ブロック３が固定された上板１３と下側ブロック５が固定された底板１９とをフレーム１０により一体的に結合したチャンバ主部に対して側面パネル部材を取り付ける構成としているので、チャンバ主部に取り付けられた上側ブロック３と下側ブロック５との位置関係が変動することがなく、調整作業を容易に行うことが可能となる。

そして、処理チャンバ１内を減圧するための排気口１６１については、処理チャンバ１の側面を構成する側面パネル部材のうち裏板１６に集約して複数個を設けている。排気口１６１を処理チャンバ１の側面に設けたことにより、転写ユニットを設置するために天板１１および底板１９に設けられた取り付け孔や、取り付けられた上側ブロック３および下側ブロック５と互いに干渉することなく、排気口１６１の大きさや穿設位置を設定することができる。また、排気口１６１と真空ポンプ９５とを接続する配管９５１１、９５１については処理チャンバ１の背面に取り付けられることとなるので、処理チャンバ１の上下から行う転写ユニットに対するメンテナンス作業を行う際に排気系統が干渉することがなくなり、メンテナンス性が向上する。また、裏板１６をフレーム１０に対し着脱自在としているので、排気系統のメンテナンス作業も行いやすくなり、排気系統の仕様変更にも裏板の交換のみで柔軟に対応することができる。

また、排気口１６１を分散させて複数設けることにより、減圧処理時にシートフィルムＦの近傍に生じる気流を均一化させているので、気圧の不均衡がシートフィルムＦやその上の薄膜に悪影響を及ぼすことが防止されている。排気口と転写ユニットとの間に整流板を設けても同様な効果が得られる。

以上説明したように、この実施形態では、上側ブロック３および下側ブロック５が本発明の「転写ユニット」を構成している。また、処理チャンバ１を構成する上板１１および底板１９がそれぞれ本発明の「上側プレート部」および「下側プレート部」として機能している。また、裏板１６が本発明の「側面パネル部材」として機能している。また、フレーム１０が本発明の「連結部」として機能している。また、上記実施形態においては、真空ポンプ９５が本発明の「減圧手段」として機能している。また、上記実施形態の変形例（図１１）に示した整流板１６２ｂが、本発明の「整流部材」として機能している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の処理チャンバ１は略直方体形状のものであるが、例えば側面が湾曲した円柱形状のものやその他の形状のものであってもよい。また、上記実施形態の処理チャンバ１は４つの側面を構成する側面パネル部材が全て着脱自在に構成されているが、少なくとも１つがフレームに固定されていてもよい。また側面パネル部材の枚数も上記に限定されず任意である。

また、上記実施形態では、処理チャンバ１の側面のうち背面に当たる裏板１６に排気口１６１を設けているが、排気口は処理チャンバの４つの側面のいずれに設けてもよい。ただし、本実施形態のように基板を出し入れするための扉を１面に設けた構成においては、その面を避けて排気口を設けるのが好ましい。この実施形態では、扉１３１を有する前板１３が設けられたチャンバ前面を挟む２つの側面から転写ユニットへのアクセスを可能とするため、背面に排気口を配置するようにしている。

また、上記実施形態では説明していないが、処理チャンバ内の圧力を測定するための圧力計を設けてもよい。この場合、その取り付け位置は任意であるが、圧力計を取り付けるための取り付け孔を裏板に設けると、チャンバ内の圧力管理を行うための機構が全て裏板に集約されることとなり、メンテナンスの点で好都合である。

また、上記実施形態では、前板１３の開口部１３４に対し開閉自在に設けた扉１３１を開閉することにより基板等の出し入れを行うように構成しているが、公知のゲートバルブによって開口部を開閉するようにしてもよい。このようにすると、扉の開閉を自動で行うことが容易となり、装置の自動化にも対応することができる。

また、上記実施形態においては、シートフィルムＦに発生させる張力の大きさをしたベース部材５１上に立設した突き上げピン５６によって調整しているが（図８）、以下に示すように、下クランプ５５の下面に突き当てピンを立設し、これにより位置調整を行うようにしてもよい。

図１２は位置調整機構の他の例を示す図である。図１２に示す態様では、下クランプ５５の下面に、下方に向かって突出する突き当てピン５６０が立設されている。下ベース部材５１が上昇すると、突き当てピン５６０の下端が下ベース部材５１の上面に当接し、これにより下ベース部材５１と下クランプ５５との位置関係が規定される。このような態様では、突き当てピン５６０の長さによって相対距離Ｄ（図８）を調整しシートフィルムＦの張力を調整することができる。

また、本発明は、上記実施形態のように半導体基板に薄膜を転写する場合に限らず、電子部品材料関係であればマルチチップモジュール等の実装関係の基板や液晶関係の基板に薄膜を転写する場合にも適用できる。また、薄膜についても絶縁膜に限らず、金属系の薄膜を基板に転写してもよい。

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などを含む基板に薄膜を形成する薄膜形成装置に適用することができる。

１…処理チャンバ
３…上側ブロック（転写ユニット）
５…下側ブロック（転写ユニット）
１０…フレーム（連結部、枠体）
１１…上板（上側プレート部）
１９…底板（下側プレート部）
１３…前板
１４…側板
１６…裏板（側面パネル部材）
５２…昇降ユニット
９５…真空ポンプ（減圧手段）
１０１…アングル
１３１…扉
１３７、１４７、１６７…Ｏリング
１６２ｂ…整流板（整流部材）

Claims (6)

1. 離当接可能に構成された上側ブロックと下側ブロックとの間に、表面に薄膜材料を塗布された薄膜担持体と基板とを挟み込むことにより、前記薄膜材料を前記基板表面に転写させる転写ユニットと、
   前記上側ブロックおよび前記下側ブロックを内部に収容する処理チャンバと、
   前記処理チャンバ内を減圧する減圧手段と
   を備え、
   前記処理チャンバは、
   前記上側ブロックを支持する上側プレート部と、前記下側ブロックを支持する下側プレート部とを、側面に開口を有する連結部によって連結した構造を有するチャンバ主部と、
   前記減圧手段に連通する排気口を穿設され、前記連結部に対し該連結部の開口を塞ぐように取り付けられた側面パネル部材と
   を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記側面パネル部材が前記連結部に対し着脱自在となっている請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 前記処理チャンバ内において前記転写ユニットと前記排気口との間を遮蔽するように設けられ、前記減圧手段の動作に伴い前記排気口に向かう気流を制御する整流部材を有する請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
4. 前記整流部材が前記側面パネル部材に取り付けられている請求項３に記載の薄膜形成装置。
5. 前記側面パネル部材には、複数の前記排気口が穿設されている請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜形成装置。
6. 前記複数の排気口は前記側面パネル部材上で略等間隔に分散配置されている請求項５に記載の薄膜形成装置。

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