JP4852476B2 - 薄膜形成装置および薄膜形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置および薄膜形成方法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（以下、単に「基板」という）が含まれる。

近年、ＬＳＩの製造に用いるウエハの大口径化や液晶パネルなどの大面積化に伴い、大面積に適合した薄膜形成方法が必要となってきている。また、ＬＳＩ製造技術における多層配線技術の分野においては、多層配線を実現するために絶縁膜の表面を高い精度で平坦化する必要があり、大面積化に加えて、薄膜形成における表面の平坦化技術への要求も高まってきている。そこで、これらの要求を満足すべく、加圧転写によって基板に薄膜を形成する薄膜形成方法が提案されている。

このような薄膜形成方法を実行する装置として、例えば次のように構成された装置が従来より知られている（特許文献１〜５参照）。これらの装置では、処理容器の内部に形成された薄膜形成室に、基板用プレート（第１プレート）が設けられており、薄膜形成対象となる半導体ウエハなどの基板を装着可能となっている。また、薄膜形成室内には、フィルム用プレート（第２プレート）が基板用プレートと対向しながら配置されており、シートフィルムを装着可能となっている。シートフィルムの表面には予め薄膜が形成されており、この薄膜を基板用プレート上の基板に対向させながらシートフィルムがフィルム保持機構により保持されている。そして、基板が装着された基板用プレートと、シートフィルムが装着されたフィルム用プレートとを所定の移動方向に沿って近接するように移動させることによって、基板とシートフィルムとを互いに押し付けてシートフィルム上の薄膜を基板に転写している。

特開平１０−２４７６４３号公報 特開平１１−２６４５５号公報 特開２００１−１３５６２３号公報 特開２００１−１３５６２９号公報 特開２００４−１８６２９２号公報

ところで、薄膜を基板に良好に転写するために、シートフィルムにしわや折り曲げが発生するのを防止することが重要となっている。というのも、シートフィルムにしわや折り曲げが発生している状態でシートフィルム上に形成された薄膜が基板に転写されると、平坦で均一な膜厚の薄膜を基板に形成することができなくなるからである。このため、フィルム用プレートを移動方向に沿って移動させていく際に、該フィルム用プレートに装着されているシートフィルムにしわや折り曲げを発生させることなく、シートフィルムを良好かつ確実に保持させることができるフィルム保持機構を薄膜形成装置に装備させることが要望されている。

また、フィルム保持機構によりシートフィルムを良好かつ確実に保持しながらも、装置のフットプリントの増大を抑制するために、装置をコンパクトに構成することも重要である。しかしながら、シートフィルムを保持するために、例えば特許文献３記載のようにシートフィルムの周囲側方（移動方向に直交する方向）にフィルム保持機構が配設されてしまうと、装置のフットプリントが増大してしまう。すなわち、フィルム保持機構を装置に組み込むために、装置のフットプリントがシートフィルムの移動方向に直交する方向に増大するとともに装置の大型化を招いてしまう。

このように、加圧転写方式の薄膜形成技術においては、上記した２つの要求、つまり(1)シートフィルムが装着されたフィルム用プレート（第２プレート）を移動させていく際にシートフィルムを良好かつ確実に保持するという要求と、(2)装置をコンパクトに構成するという要求とを同時に満足させることが望まれる。しかしながら、従来装置では、これに至っていなかった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、コンパクトであり、しかもシートフィルムが装着された第２プレートが移動される際にシートフィルムを良好かつ確実に保持することができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することを目的とする。

この発明は、シートフィルムの薄膜形成面に形成された薄膜を基板に転写する転写処理を実行する薄膜形成装置であって、上記目的を達成するため、シートフィルムを保持するフィルム保持機構と、フィルム保持機構に保持されたシートフィルム上の薄膜に対向する装着面を有し、該装着面に基板が装着される第１プレートと、所定の移動方向に沿って第１プレートに対して昇降自在に設けられるとともに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第１プレートに対向して配設された第２プレートを有し、第２プレートを移動方向に沿って昇降させる昇降ユニットとを備え、フィルム保持機構は、シートフィルムを移動方向に挟んで配置された一対の挟持部を有し、昇降ユニットは、第２プレートを移動方向に沿って上昇させてフィルム保持機構により保持されたシートフィルムを第２プレートに装着し、さらに一対の挟持部と係合して第２プレートと一対の挟持部とを一体的に前記移動方向に沿って上昇させて第１プレートに装着された基板に対してシートフィルム上の薄膜を押し付けることで転写処理を実行することを特徴としている。

また、この発明は、上記目的を達成するため、薄膜が薄膜形成面に形成されたシートフィルムを保持するフィルム保持工程と、シートフィルム上の薄膜に対向するように基板を第１プレートに装着する基板装着工程と、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第１プレートに対向して配設された第２プレートを所定の移動方向に沿って移動させることで、シートフィルムを第２プレートに装着するとともに第１プレートに装着された基板に対してシートフィルム上の薄膜を押し付けて薄膜を基板に転写する転写工程とを備え、フィルム保持工程では、シートフィルムを移動方向に挟んで配置された一対の挟持部によりシートフィルムを挟持するとともに、転写工程では、一対の挟持部に挟持されたシートフィルムに対して第２プレートを移動方向に沿って移動させることでシートフィルムを第２プレートに装着し、さらに第１プレートに装着された基板に対して第２プレートと一対の挟持部とを一体的に移動方向に沿って移動させることで基板に対してシートフィルム上の前記薄膜を押し付け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、シートフィルムが装着された第２プレートが移動方向に沿って移動される際に、一対の挟持部がシートフィルムを挟持しながら第２プレートと一体的に移動方向に沿って変位する。このため、第２プレートと該第２プレートに装着されたシートフィルムと一対の挟持部とが一体的に移動方向に沿って変位するので、シートフィルムにしわや折り曲げが発生するのを防止しつつ、一対の挟持部によりシートフィルムを良好かつ確実に保持することができる。しかも、一対の挟持部はシートフィルムを移動方向に挟んで配置されているので、シートフィルムを保持（挟持）するために装置のフットプリントが増大するのを抑制することができる。すなわち、一対の挟持部がシートフィルムを移動方向に挟んで配置されることで、フィルム保持機構をシートフィルムの周囲側方（シートフィルムの移動方向に直交する方向）に配置する場合に比較して移動方向に直交する方向における装置のフットプリントを小さくすることができる。したがって、装置をコンパクトに構成しながらも、シートフィルムが装着された第２プレートが移動される際にシートフィルムを良好かつ確実に保持することが可能となっている。

ここで、第２プレートが第１プレートの下方に配設された薄膜形成装置においては、フィルム保持機構が、シートフィルムが載置される載置部と、載置部に載置されたシートフィルムを上方から押圧する押圧部とを一対の挟持部として有し、載置部と押圧部とによりシートフィルムを挟持するものを採用することができる。この構成によれば、載置部に載置されたシートフィルムが押圧部により上方から押圧されることによって、シートフィルムを載置部と押圧部とにより挟持することができる。

ここで、押圧部の自重のみによりシートフィルムを上方から押圧することによってシートフィルムを載置部と押圧部とにより挟持してもよいが、押圧部を駆動してシートフィルムに対する押圧力を発生させる駆動機構を設けることが好ましい。この構成によれば、駆動機構が押圧部を駆動することで発生した押圧力によってシートフィルムを載置部と押圧部とにより確実に挟持することができる。

また、シートフィルムに対する押圧力を調整する調整手段をさらに設けて、一対の挟持部が調整手段によりシートフィルムに対する押圧力が一定となるように調整されながら移動方向に沿って変位するように構成してもよい。この構成によれば、シートフィルムに対する押圧力を一定にコントロールしながら該シートフィルムを挟持したフィルム保持機構を移動方向に沿って変位させていくことができる。このため、シートフィルムにしわや折り曲げが発生するのを確実に防止しながら転写処理を実行することが可能となっている。

また、その内部が薄膜形成室となっている処理容器内で転写処理を実行する薄膜形成装置においては、駆動機構を処理容器の外部に設けることが好ましい。これにより、駆動機構から発生するパーティクル等の汚染物質が、転写処理が実行される薄膜形成室内に混入するのを防止することができる。

また、薄膜形成室内を排気する排気手段をさらに設けて、排気手段により薄膜形成室内が減圧制御された状態で転写処理を実行するようにしてもよい。この構成によれば、排気手段により薄膜形成室内が減圧制御されることで、薄膜の乾燥状態をコントロールしながら該薄膜を基板に転写することができる。しかも、この発明によれば、装置をコンパクトに構成することができるので、薄膜形成室の容積を比較的小さくすることができる。このため、薄膜形成室内の排気に要する排気時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。

また、一対の挟持部がシートフィルムの周縁部を全周にわたって挟持するように構成するのが好ましい。この構成によれば、シートフィルムの周縁部に対して全周にわたって均一な圧力が加えられ、シートフィルムにしわや折り曲げを発生するのを防止しながらシートフィルムを挟持することができる。

また、一対の挟持部によりシートフィルムの挟持を維持しながら、一対の挟持部とシートフィルムが装着された第２プレートとの間の移動方向における相対位置に応じてシートフィルムに張力を発生させてもよい。この構成によれば、シートフィルムに弛みが生じた場合であっても、一対の挟持部によりシートフィルムを確実に挟持（保持）した状態でシートフィルムの弛みを取り除くことができる。しかも、一対の挟持部と第２プレートとの間の移動方向における相対位置に応じてシートフィルムに張力を発生させているので、シートフィルムに張力を発生させる機構を新たに装置に組み込む必要がなく、装置を簡素に構成することができる。

この発明によれば、シートフィルムが装着された第２プレートが移動方向に沿って移動される際に、シートフィルムを移動方向に挟んで配置された一対の挟持部がシートフィルムを挟持しながら第２プレートの移動とともに移動方向に沿って変位する。このため、装置をコンパクトに構成しながらも、シートフィルムが装着された第２プレートが移動される際にシートフィルムを良好かつ確実に保持することができる。

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、その内部が薄膜を基板Ｗに転写する転写処理を行う薄膜形成室１１となっている処理容器１を有している。この薄膜形成室１１は転写処理時に真空ポンプ２によって真空排気可能になっている。この真空ポンプ２は装置全体を制御する制御ユニット１０に電気的に接続されており、制御ユニット１０からの動作指令に応じて作動して薄膜形成室１１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１０は真空ポンプ２による薄膜形成室１１からの排気量を調整し、薄膜形成室１１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。薄膜形成室１１内の圧力としては、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。このように、この実施形態では、真空ポンプ２が本発明の「排気手段」として機能する。

薄膜形成室１１には、第１、第２プレート４，５が上下に対向して収容されている。第１プレート４は薄膜形成室１１内に固設された上ベース部材１２によって水平に固定支持されており、第２プレート５の上方に位置している。第１プレート４は基板Ｗが装着される試料台を構成し、第２プレート５と対向する下面４ａが基板Ｗの装着面を形成している。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４の下面４ａには、平坦性を確保するために研磨された石英板（図示せず）が設けられており、この石英板に基板Ｗが装着される。石英は基板Ｗを汚染する物質を含まないこと、および加工性がよく、必要とする平坦性が容易に得られることなどから基板Ｗを装着する材料として優れている。第１プレート４は、内部に加熱手段として加熱ヒータ４１を具備している。この加熱ヒータ４１はヒータコントローラ４２と電気的に接続されており、制御ユニット１０からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ４２を作動させることによって、２５°Ｃ〜３００°Ｃの間で加熱制御される。

このように構成された第１プレート４に対して、複数本（この実施形態では２本）のリフタ４４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４４の下端部には爪部材４５が固着されている。爪部材４５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４５上に載置させることができる。各リフタ４４にはリフタ駆動機構４６が接続されており、制御ユニット１０からの動作指令に応じてリフタ駆動機構４６が作動することで、薄膜形成室１１内に搬入された基板Ｗを爪部材４５上に載置可能な基板搬入位置と、爪部材４５上に載置された基板Ｗを第１プレート４の下面４ａに装着する基板装着位置（図１で示す位置）とに複数のリフタ４４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４６に対して制御ユニット１０から下降指令が与えられると、リフタ４４は下方に移動し、爪部材４５を第１プレート４の下面４ａの下方側に移動させた後、さらにリフタ４４を水平移動させて爪部材４５を第１プレート４の下面周縁部と離間して対向させる。これにより、爪部材４５が基板搬入位置に位置決めされ、爪部材４５への基板Ｗの載置が可能となる。また、制御ユニット１０からリフタ駆動機構４６に上昇指令が与えられると、リフタ駆動機構４６はリフタ４４を上方に移動させて爪部材４５上に載置された基板Ｗを第１プレート４の下面４ａに密着させる。これにより、爪部材４５が基板装着位置に位置決めされ、第１プレート４に基板Ｗが装着される。

第２プレート５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２０に装備され、第１プレート４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２０は薄膜形成室１１内に下ベース部材１３を有し、下ベース部材１３上に第２プレート５が支持されている。第２プレート５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４と対向する上面５ａがシートフィルムＦの装着面を形成している。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５の上面５ａ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５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５の上面５ａには、第１プレート４と同様に石英板（図示せず）が設けられている。また、第２プレート５には加熱手段として加熱ヒータ５１が内蔵されている。この加熱ヒータ５１はヒータコントローラ５２と電気的に接続されており、制御ユニット１０からの基板温度情報に基づきヒータコントローラ５２を作動させることによって、２５°Ｃ〜３００°Ｃの間で加熱制御される。

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２０は、下ベース部材１３の下面中央部に一体に垂設された軸１３１を有している。軸１３１は移動方向Ｚに沿って昇降自在に軸支され、加重モータ１４によって昇降されるように構成されている。すなわち、軸１３１の下端には加重モータ１４が接続されており、制御ユニット１０からの動作指令に応じて加重モータ１４が駆動されることで、昇降ユニット２０を移動方向Ｚに沿って昇降させることができる。したがって、昇降ユニット２０の昇降により、下ベース部材１３上に支持された第２プレート５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２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１および図２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２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４，５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５３および下クランプ５４が設けられている。上クランプ５３および下クランプ５４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５３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５４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５３および下クランプ５４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５３からなる上側挟持部ＵＨと、下リングＲdwおよび下クランプ５４からなる下側挟持部ＤＨとにより挟持された状態となる（図２（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。このように、この実施形態では、下側挟持部ＤＨが本発明の「載置部」に相当し、上側挟持部ＵＨが本発明の「押圧部」に相当する。また、このようにシートフィルムＦを移動方向Ｚに挟んで配置された一対の挟持部、つまり上側挟持部ＵＨおよび下側挟持部ＤＨが本発明の「フィルム保持機構」として機能する。

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４と第２プレート５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４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５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３は図１の薄膜形成装置のＡ−Ａ’横断面図である。２つのクランプのうち下クランプ５４は、薄膜形成室１１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５５上に水平姿勢で支持される。クランプ受け５５は第２プレート５の上面５ａ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５４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５４ａが形成されている（図２（ａ））。そして、リング体ＲＦの下端部を窪部５４ａに収容させることによって、窪部５４ａの周囲を取り囲む周面部５４ｂ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１３上には、複数本（この実施形態では３本）の突き上げピン１５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５５の間に位置するように立設されている。一方、下クランプ５４の下面には各突き上げピン１５に対応して突き上げピン１５の先端部を挿入させることが可能なピン挿入孔５４ｃ（図１）が形成されている。このため、昇降ユニット２０が上昇駆動されると、突き上げピン１５の先端部がピン挿入孔５４ｃに挿入されるとともに、突き上げピン１５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５４の下面と当接する。これにより、突き上げピン１５と下クランプ５４とが互いに係合する。したがって、昇降ユニット２０がさらに上昇駆動されると、下クランプ５４がクランプ受け５５から離れ、突き上げピン１５と下クランプ５４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５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。すなわち、突き上げピン１５は第２プレート５に対する相対位置が固定して設けられているため、突き上げピン１５と下クランプ５４とが係合することで、下クランプ５４（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）に対する第２プレート５の相対位置が固定された状態で、第２プレート５と一対の挟持部ＵＨ，ＤＨとが一体的に移動方向Ｚに沿って移動する。

図４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１５と下クランプ５４とが係合した時点では、第２プレート５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。また、この実施形態では、突き上げピン１５が下クランプ５４と係合する係合部位の第２プレート５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１５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１５が下クランプ５４と係合する係合部位）から第２プレート５の上面５ａ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５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１５と下クランプ５４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５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５は突き上げピンの構造を示す図である。下ベース部材１３には移動方向Ｚに沿って該下ベース部材１３を貫通する貫通孔１３ａが形成されており、貫通孔１３ａに突き上げピン１５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１５が下クランプ５４（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）に向けて突設される。突き上げピン１５の後端部１５１にはねじ溝が刻まれる一方、貫通孔１３ａの内壁には突き上げピン１５のねじ溝と螺合するねじ溝が刻まれている。また、下ベース部材１３の上面側に２つのナットからなるダブルナット１５５が突き上げピン１５の後端部１５１のねじ部に螺嵌されており、ダブルナット１５５により突き上げピン１５が下ベース部材１３に緩みなく締め付け固定される。突き上げピン１５の先端部１５２は下クランプ５４のピン挿入孔５４ｃに挿入可能とされている。そして、突き上げピン１５の先端部１５２がピン挿入孔５４ｃに挿入されることで、突き上げピン１５の後端部１５１と先端部１５２とを結合する段差面１５３（係合部位）が下クランプ５４の下面５４ｄに当接する。段差面１５３と下クランプ５４の下面５４ｄ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１５５を緩めて突き上げピン１５の頭部１５４を回転させていくことで、下ベース部材１３の上面から段差面１５３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１５と下クランプ５４とが互いに係合している状態では、下ベース部材１３と下クランプ５４（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１３の上面から段差面１５３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１５５を締めることによって突き上げピン１５を下ベース部材１３に固定する。このように、下ベース部材１３の上面から段差面１５３までの長さ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１に戻って説明を続ける。下クランプ５４の下面周縁部には下クランプ５４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５４１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５４１は下ベース部材１３に移動方向Ｚに沿って形成された貫通孔１３ｂを貫通している。位置決めピン５４１と貫通孔１３ｂ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５４１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。このような構成により、第２プレート５を移動方向Ｚに沿って変位させたとしても、水平方向における第２プレートと下クランプ５４との間の相対位置関係を確実に固定することができる。

また、もう一方のクランプ、つまり上クランプ５３は昇降自在に支持された複数本のロッド５６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５６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５３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５６の各々には、上クランプ５３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５７（本発明の「駆動機構」に相当）が連結されている。そして、制御ユニット１０からの動作指令に応じてエアシリンダ５７を作動させることで、上クランプ５３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５３を上昇させて第２プレート５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５３を下降させて下クランプ５４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５７は処理容器１の外部に配設されており、エアシリンダ５７から発生するパーティクル等の汚染物質が薄膜形成室１１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５３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５７と、該エアシリンダ５７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５８が介装されている。そして、制御ユニット１０からの動作指令に応じて調圧弁５８の開度を調整することにより、ロッド５６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、軸１３１が移動方向Ｚにおいて受ける加重圧力を検出する加重センサ１６が設けられており、後述するようにして加重センサ１６によって検出された加重圧力に基づいて制御ユニット１０が調圧弁５８の開度を調整し、ロッド５６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５４に載置されたリング体ＲＦを上クランプ５３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。このように、この実施形態では、調圧弁５８が本発明の「調整手段」として機能する。

次に、上記した薄膜形成装置の動作について図６ないし図８を参照しつつ説明する。図６ないし図８は図１の薄膜形成装置の動作を説明するための模式図である。本実施形態においては、薄膜形成室１１内への基板ＷおよびシートフィルムＦの搬入に先立って、各突き上げピン１５において、下ベース部材１３の上面から段差面１５３までの移動方向Ｚにおける長さＬが使用されるシートフィルムＦの種類や膜厚等に応じて予め調整されているものとする。

最初に第１プレート４側に基板Ｗが搬入される。すなわち、制御ユニット１０はリフタ駆動機構４６に下降指令を与え、図６（ａ）に示すように、爪部材４５を基板搬入位置に位置決めする。それに続いて、薄膜を形成すべき基板Ｗが薄膜形成室１１内に搬入され、爪部材４５の上に載置される。その後、制御ユニット１０はリフタ駆動機構４６に対して上昇指令を与え、爪部材４５を基板装着位置に移動させて基板Ｗの上面（非パターン形成面）を第１プレート４の下面４ａに密着させた状態で基板Ｗを位置決めする（図６（ｂ））。これにより、第１プレート４に基板Ｗが装着される（基板装着工程）。

一方、第２プレート５側では、シートフィルムＦがリング体ＲＦにより挟持された状態で薄膜形成室１１内に搬入される。ここで、リング体ＲＦを構成する一対のリングＲup，Ｒdwに挟まれたシートフィルムＦの表面（薄膜形成面）には予め薄膜が形成されており、薄膜形成面を上方に向けてシートフィルムＦが搬入される。このとき、上クランプ５３はリング体ＲＦの搬入を妨げることのないように上方に退避している。また、第２プレート５の上面５ａは下クランプ５４（リング体ＲＦが載置される載置面）の下方に位置している。このため、シートフィルムＦが搬入される際に、シートフィルムＦと第２プレート５とが接触するのを回避することができる。その結果、シートフィルムＦに張力が発生していない状態で薄膜が部分的に乾燥して薄膜の均一な乾燥が阻害されてしまうのを防止することができる。

そして、リング体ＲＦが下クランプ５４上に載置された後、上クランプ５３が下降して下クランプ５４に載置されたリング体ＲＦが上クランプ５３によって押圧される（図６（ｃ））。これによって、シートフィルムＦの周縁部が全周にわたって所定の押圧力で均一に押圧され、シートフィルムＦにしわや折り曲げが発生するのを防止しながら、シートフィルムＦが一対の挟持部、つまり上側挟持部ＵＨおよび下側挟持部ＤＨにより挟持された状態となる（フィルム保持工程）。

こうして、基板ＷおよびシートフィルムＦの搬入が完了すると、制御ユニット１０は装置各部を制御し、以下に示すように薄膜を基板Ｗに転写する転写工程を実行する。先ず、真空ポンプ２による薄膜形成室１１の排気減圧を開始する。また、ヒータコントローラ４２によって加熱ヒータ４１に通電して第１プレート４を加熱して基板Ｗを所望の温度に加熱するとともに、ヒータコントローラ５２によって加熱ヒータ５１に通電して第２プレート５を加熱してシートフィルムＦを所望の温度に加熱する。

そして、薄膜形成室１１が所望の圧力まで減圧されると、制御ユニット１０より加重モータ１４に信号が送られ、昇降ユニット２０（第２プレート５）の上昇駆動を開始する。加重モータ１４の作動により第２プレート５が上昇すると、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨに挟持されたシートフィルムＦの裏面（非薄膜形成面）と第２プレート５の上面５ａとが接触して第２プレート５にシートフィルムＦが装着される。このとき、第２プレート５の上面５ａ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ため、第２プレート５の上面５ａの全面がシートフィルムＦにより覆われる。そして、第２プレート５の上面５ａがシートフィルムＦに接触した状態で第２プレート５がさらに上昇すると、シートフィルムＦが緊張し、該シートフィルムＦに張力が発生する。具体的には、上側挟持部ＵＨが下側挟持部ＤＨ上に載置されたシートフィルムＦを上方から鉛直方向下向きに押し付ける力と、第２プレート５の移動により第２プレート５がシートフィルムＦを鉛直方向上向きに押し上げる力とによりシートフィルムＦに張力が発生する。その結果、シートフィルムＦが加熱ヒータ５１によって加熱され、熱膨張により伸張して弛んでいても、その弛みが取り除かれる。

また、昇降ユニット２０の上昇によって突き上げピン１５がクランプ受け５５上に載置された下クランプ５４と係合する（図７（ａ））。これによって、移動方向Ｚにおける下クランプ５４（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）に対する第２プレート５の相対位置が固定される。その結果、シートフィルムＦに発生する張力の大きさが決定されるとともに固定される。また、第２プレート５の上昇により、下クランプ５４（一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ）がクランプ受け５５から突き上げピン１５に受け渡される。

そして、第２プレート５の上昇とともに一対の挟持部ＵＨ，ＤＨがシートフィルムＦを挟持しながら移動方向Ｚに沿って変位する。このとき、上クランプ５３に連結されたロッド５６がエアシリンダ５７内に後退してストロークが短くなると、エアシリンダ５７内の圧力が上昇してロッド５６の推力が増大する。その結果、シートフィルムＦに対する押圧力が増大し、加重センサ１６によって検出される加重圧力が上昇する。そこで、制御ユニット１０は加重センサ１６によって検出される加重圧力が一定となるように調圧弁５８の開度を調整し、ロッド５６の推力を一定に保つようにフィードバック制御する。つまり、シートフィルムＦに対する押圧力が一定になるように、つまり第２プレート５がシートフィルムＦに接触する前にシートフィルムＦに与えられた押圧力に等しくなるように、制御ユニット１０からの動作指令に応じて調圧弁５８が制御される。そして、制御ユニット１０は昇降ユニット２０を上昇させるとともに、シートフィルムＦへの押圧力が一定となるように調圧弁５８を制御しながらロッド５６をエアシリンダ５７内に後退させてストロークを短くしていく。これにより、第２プレート５の上昇を阻害することなく、かつ一対の挟持部ＵＨ，ＤＨによりシートフィルムＦが良好かつ確実に保持される。

また、下クランプ５４（一対の挟持部）と突き上げピン１５とが互いに係合した状態で一対の挟持部ＵＨ，ＤＨと第２プレート５とが一体的に移動方向Ｚに沿って移動することで、決定された張力を維持したままシートフィルムＦが上昇する。つまり、第２プレート５と一対の挟持部ＵＨ，ＤＨとが一定の位置関係を保ったまま上昇するので、シートフィルムＦに与えられた張力の大きさが変化するのを防止することができる。このため、シートフィルムＦに張力を安定して与えながらシートフィルムＦを基板Ｗに近接させていくことができる。

そして、第２プレート５がさらに上昇すると、シートフィルムＦ上の薄膜が基板Ｗに密着し、基板Ｗへの薄膜の転写が開始される（図７（ｂ））。また、薄膜形成室１１を排気減圧したまま、基板ＷとシートフィルムＦとが所定の加重で一定時間互いに押し付けられる。その間も基板ＷとシートフィルムＦは所定の温度となるように加熱されている。薄膜が基板Ｗに押し付けられている間もシートフィルムＦは一対の挟持部ＵＨ，ＤＨにより挟持されながら、一定の張力、つまり下クランプ５４と突き上げピン１５とが係合することによって決定された張力が付与された状態となっている。このため、シートフィルムにしわや折り曲げが発生するのを防止して、平坦で均一な膜厚の薄膜を基板Ｗに形成することができる。

そして、一連の加重操作が終了して転写処理が完了すると、ヒータコントローラ４２，５２により加熱ヒータ４１，５１の作動を停止させて第１，第２プレート４，５の加熱を停止すると同時に、爪部材４５を側方に退避させて爪部材４５による基板保持を解除する（図７（ｃ））。続いて、加重の状態が零となるように制御ユニット１０から加重モータ１４に信号を送り、昇降ユニット２０および一対の挟持部ＵＨ，ＤＨ（上クランプ５３、リング体ＲＦ、下クランプ５４）を一体的に下降させる（図８（ａ））。すなわち、制御ユニット１０はシートフィルムＦに対する押圧力が一定となるように調圧弁５８を制御しながらロッド５６をエアシリンダ５７内から進出させてストロークを長くしていく。その後、昇降ユニット２０が下降し、上クランプ５３により上方から押圧された状態で下クランプ５４およびリング体ＲＦがクランプ受け５５上に受け渡される（図８（ｂ））。さらに、昇降ユニット２０が下降し、昇降ユニット２０（第２プレート５）が転写前の初期位置に復帰すると、突き上げピン１５が下クランプ５４から離れる。また、上クランプ５３によるリング体ＲＦへの押圧が解除される（図８（ｃ））。これにより、下クランプ５４およびリング体ＲＦがクランプ受け５５上に支持された状態となる。

こうして、第２プレート５が転写前の初期位置に戻った後、真空ポンプ２を停止させる。なお、上記のようにして薄膜の密着が完了すると、基板Ｗは薄膜を挟んでシートフィルムＦと一体となっており、この一体化状態のままリング体ＲＦを薄膜形成室１１から取り出し、シートフィルムＦを剥離する剥離装置（図示せず）に搬送する。

以上のように、この実施形態によれば、第２プレート５の移動とともに該第２プレート５に装着されたシートフィルムＦが移動しても、一対の挟持部（上側挟持部ＵＨおよび下側挟持部ＤＨ）がシートフィルムＦを挟持しながら第２プレート５の移動とともに変位する。このため、シートフィルムＦにしわや折り曲げを発生させることなく、シートフィルムＦを良好かつ確実に保持することができる。しかも、シートフィルムＦを保持するフィルム保持機構、つまり一対の挟持部ＵＨ，ＤＨはシートフィルムＦを移動方向Ｚに挟んで配置されているので、シートフィルムＦを保持するために装置のフットプリントが増大するのを抑制することができる。すなわち、フィルム保持機構がシートフィルムＦを移動方向Ｚに挟んで配置されることで、フィルム保持機構をシートフィルムＦの周囲側方（移動方向Ｚに直交する方向、つまり水平方向）に配置する場合に比較して水平方向における装置のフットプリントを小さくすることができる。したがって、装置をコンパクトに構成しながらも、シートフィルムＦが装着された第２プレート５が移動される際にシートフィルムを良好かつ確実に保持することが可能となっている。

特に、この実施形態によれば、シートフィルムＦを移動方向Ｚに投影した投影面内にほぼ収まるように一対の挟持部ＵＨ，ＤＨを移動方向Ｚに沿って配置しているので、薄膜形成室１１を水平方向に広げて形成する必要がない。このため、薄膜形成室１１内の排気に要する排気時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。

また、この実施形態によれば、エアシリンダ５７により上側挟持部ＵＨを駆動することで発生した押圧力によってシートフィルムＦを上側挟持部ＵＨと下側挟持部ＤＨとにより挟持しているので、シートフィルムＦを確実に保持（挟持）することができる。さらに、シートフィルムＦに対する押圧力を調整する調圧弁５８を設けて、調圧弁５８によりシートフィルムＦに対する押圧力が一定となるように調整している。このため、シートフィルムＦに与えられる押圧力を一定にコントロールしながら該シートフィルムＦを挟持した一対の挟持部を移動方向Ｚに沿って変位させていくことができる。したがって、シートフィルムＦにしわや折り曲げが発生するのを確実に防止しながら転写処理を実行することが可能となっている。

また、この実施形態によれば、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨによりシートフィルムＦの挟持を維持しながら、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨとシートフィルムＦが装着された第２プレート５との間の移動方向Ｚにおける相対位置に応じてシートフィルムＦに張力を発生させている。このため、シートフィルムＦの熱膨張等によって該シートフィルムＦに弛みが生じた場合であっても、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨによりシートフィルムＦを確実に保持した状態でシートフィルムＦの弛みを取り除くことができる。しかも、一対の挟持部ＵＨ，ＤＨと第２プレート５との間の移動方向Ｚにおける相対位置に応じてシートフィルムＦに張力を発生させているので、シートフィルムＦに張力を発生させる機構を新たに装置に組み込む必要がなく、装置を簡素に構成することができる。

＜その他＞
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では、第２プレート５を第１プレート４の下方に配置し、第２プレート５の上面５ａを第１プレート４に対向させているが、第２プレート５を第１プレート４の上方に配置し、第２プレート５の下面を第１プレート４に対向させてもよい。

また、上記実施形態では、第１プレート４を固定配置した状態で第２プレート５を移動させることで転写処理を実行しているが、第１および第２プレート４，５をともに移動させることで転写処理を実行するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、一対のリングＲup，ＲdwによりシートフィルムＦを挟み込んでリング体ＲＦを構成し、リング体ＲＦを薄膜形成室１１に搬入することでシートフィルムＦを搬送しているが、シートフィルムＦの搬送態様はこれに限定されるものではなく、シートフィルムＦを薄膜形成室１１に直接搬入してもよい。この場合、シートフィルムＦは下クランプ５４（本発明の「載置部」に相当）上に載置され、下クランプ５４に載置されたシートフィルムＦが上クランプ５３（本発明の「押圧部」に相当）により上方から押圧されることで移動方向Ｚに挟持される。このように、この実施形態（変形形態）では、上クランプ５３と下クランプ５４とが本発明の「一対の挟持部」に相当する。

また、上記実施形態では、エアシリンダ５７などの昇降駆動用アクチュエータを用いて押圧部を駆動することでシートフィルムＦへの押圧力を発生させている。しかしながら、昇降駆動用アクチュエータを用いることは必須ではなく、押圧部の自重のみにより載置部に載置されたシートフィルムＦを上方から押圧して、押圧部と載置部とによりシートフィルムＦを挟持するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、押圧部を昇降駆動用アクチュエータにより駆動することでシートフィルムＦへの押圧力を発生させているが、載置部を昇降駆動用アクチュエータにより駆動することでシートフィルムＦへの押圧力を発生させてもよい。さらに、押圧部と載置部との両方を駆動することでシートフィルムＦへの押圧力を発生させてもよい。

また、上記実施形態では、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および薄膜形成方法に適用することができる。

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。 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１の薄膜形成装置のＡ−Ａ’横断面図である。 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。 図１の薄膜形成装置の動作を説明するための模式図である。 図１の薄膜形成装置の動作を説明するための模式図である。 図１の薄膜形成装置の動作を説明するための模式図である。

符号の説明

１…処理容器
２…真空ポンプ（排気手段）
４…第１プレート
４ａ…（第１プレートの）下面（装着面）
５…第２プレート
１１…薄膜形成室
１４…加重モータ
５３…上クランプ（押圧部、一対の挟持部）
５４…下クランプ（押圧部、一対の挟持部）
５７…エアシリンダ（駆動機構）
５８…調圧弁
ＤＨ…下側挟持部（載置部、一対の挟持部）
Ｆ…シートフィルム
ＲＦ…リング体（一対の挟持部）
ＵＨ…上側挟持部（押圧部、一対の挟持部）
Ｗ…基板
Ｚ…移動方向

Claims (9)

1. シートフィルムの薄膜形成面に形成された薄膜を基板に転写する転写処理を実行する薄膜形成装置において、
   前記シートフィルムを保持するフィルム保持機構と、
   前記フィルム保持機構に保持された前記シートフィルム上の前記薄膜に対向する装着面を有し、該装着面に前記基板が装着される第１プレートと、
   所定の移動方向に沿って前記第１プレートに対して昇降自在に設けられるとともに前記シートフィルムの両主面のうち前記薄膜形成面に対して反対の非薄膜形成面側に前記第１プレートに対向して配設された第２プレートを有し、前記第２プレートを前記移動方向に沿って昇降させる昇降ユニットと
   を備え、
   前記フィルム保持機構は、前記シートフィルムを前記移動方向に挟んで配置された一対の挟持部を有し、
   前記昇降ユニットは、前記第２プレートを前記移動方向に沿って上昇させて前記フィルム保持機構により保持された前記シートフィルムを前記第２プレートに装着し、さらに前記一対の挟持部と係合して前記第２プレートと前記一対の挟持部とを一体的に前記移動方向に沿って上昇させて前記第１プレートに装着された前記基板に対して前記シートフィルム上の前記薄膜を押し付けることで転写処理を実行する
   ことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記第２プレートが前記第１プレートの下方に配設された請求項１記載の薄膜形成装置であって、
   前記フィルム保持機構は、前記シートフィルムが載置される載置部と、前記載置部に載置された前記シートフィルムを上方から前記移動方向に沿って押圧する押圧部とを前記一対の挟持部として有し、前記載置部と前記押圧部とにより前記シートフィルムを挟持する薄膜形成装置。
3. 前記押圧部を前記移動方向に沿って駆動して前記シートフィルムに対する押圧力を発生させる駆動機構をさらに備える請求項２記載の薄膜形成装置。
4. 前記駆動機構は前記シートフィルムに対する押圧力を調整する調整手段をさらに備え、
   前記一対の挟持部は前記調整手段により前記押圧力が一定となるように調整されながら前記移動方向に沿って変位する請求項３記載の薄膜形成装置。
5. その内部が薄膜形成室となっている処理容器内で前記転写処理を実行する請求項３または４記載の薄膜形成装置であって、
   前記駆動機構が前記処理容器の外部に設けられる薄膜形成装置。
6. 前記薄膜形成室内を排気する排気手段をさらに備え、
   前記昇降ユニットは前記排気手段により前記薄膜形成室内が減圧制御された状態で前記転写処理を実行する請求項５記載の薄膜形成装置。
7. 前記一対の挟持部は前記シートフィルムの周縁部を全周にわたって挟持する請求項１ないし６のいずれかに記載の薄膜形成装置。
8. 前記一対の挟持部により前記シートフィルムの挟持を維持しながら、前記一対の挟持部と前記シートフィルムが装着された前記第２プレートとの間の前記移動方向における相対位置に応じて前記シートフィルムに張力を発生させる請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜形成装置。
9. 薄膜が薄膜形成面に形成されたシートフィルムを保持するフィルム保持工程と、
   前記シートフィルム上の前記薄膜に対向するように基板を第１プレートに装着する基板装着工程と、
   前記シートフィルムの両主面のうち前記薄膜形成面に対して反対の非薄膜形成面側に前記第１プレートに対向して配設された第２プレートを所定の移動方向に沿って移動させることで、前記シートフィルムを前記第２プレートに装着するとともに前記第１プレートに装着された前記基板に対して前記シートフィルム上の前記薄膜を押し付けて前記薄膜を前記基板に転写する転写工程と
   を備え、
   前記フィルム保持工程では、前記シートフィルムを前記移動方向に挟んで配置された一対の挟持部により前記シートフィルムを挟持するとともに、
   前記転写工程では、前記一対の挟持部に挟持された前記シートフィルムに対して前記第２プレートを前記移動方向に沿って移動させることで前記シートフィルムを前記第２プレートに装着し、さらに前記第１プレートに装着された前記基板に対して前記第２プレートと前記一対の挟持部とを一体的に前記移動方向に沿って移動させることで前記基板に対して前記シートフィルム上の前記薄膜を押し付ける
   ことを特徴とする薄膜形成方法。

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