JP6445735B2 - 薄膜形成装置に用いる基盤トレイ - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜形成装置に用いる基盤トレイに関する。
従来、気相成長装置に用いる基盤トレイは、基盤トレイ本体の上面に基盤嵌入用の凹部を形成し、凹部に半導体基盤やガラス基盤を嵌入し、かかる基盤トレイを発熱体に重ねた構造としており、発熱体から基盤トレイを介して基盤を加熱しながら基盤上方でのプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や熱ＣＶＤ装置によって基盤上面に薄膜形成を行う（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−１６２７５２号公報
上述した従来の基盤トレイは、基盤トレイ本体上面に所定間隔で凹部を形成し、その中に基盤を嵌入する構造である。この基盤トレイ本体は、発熱体（加熱ヒータープレート）の上に積層配置され、基盤トレイ本体に嵌入された基盤は、基盤トレイ本体を介して加熱される。このような基盤トレイ本体は、基盤トレイ本体の強度維持のために凹部内底から基盤トレイ本体の裏面までの厚みが少なくとも数mm〜十数mm程度必要であり、基盤トレイ本体を介した伝導熱で基盤を加熱するために熱伝導効率が悪く、しかも基盤トレイの底面と発熱体（加熱ヒータープレート）の表面の密着性が熱膨張による反りや歪等により完全でないため加熱の均一性に欠けていた。このためプラズマＣＶＤや熱ＣＶＤ装置での膜形成が均一化されずまた、膜質も良好とならない恐れがあった。
この発明では、基盤の加熱効率及び加熱の均一性を向上することにより、基盤への成膜の均一性及び膜質を向上した膜形成を容易とする、薄膜形成装置に用いる基盤トレイを提供する。
請求項１の発明は、外枠内に、略四辺枠の仕切りフレームを縦横に架設して外枠内を略碁盤目状に区画することにより、略基盤形状に合致した基盤載置空間を形成すると共に、外枠の対向する前後枠辺フレーム間に複数のワイヤを架設して各仕切りフレームをワイヤにより連結支持し、しかも、基盤は仕切りフレームの上側仕切りフレームの下底面に接合した下側仕切りフレームの基盤支持部、又は基盤載置空間を横断するワイヤ上に載置可能としたことを特徴とする薄膜形成装置に用いる基盤トレイを提供する。
請求項２の発明は、ワイヤを仕切りフレームの肉厚間に挿貫する構造としては、厚みの中心にドリルで貫通孔を開けて、孔にワイヤを挿通する構造とする場合、又は、仕切りフレームを上側及び下側の上下二層に積層し、拡散接合、スポット溶接、或いはネジ止めして、その積層面の溝にワイヤを挟持する構造とすることに特徴を有する。
請求項３の発明は、外枠の外側面にはワイヤにテンションを付与するためのテンション機構を付設しテンション機構は、ワイヤの端部と連設したスライド体と、スライド体のスライドガイドを行うスライド軸と、スライド軸に巻回し外枠とスライド体との間に介在したコイルバネとにより構成したことにも特徴を有する。
請求項４の発明は、スライド軸は左右二本とし、スライド体の左右部を挿貫してスライド体の左右部のガイドをすべく構成したことにも特徴を有する。
請求項５の発明は、前記仕切りフレームの底面から前記基盤支持部又は前記ワイヤ上面までの距離が１１５０μm〜１２５０μmの範囲内であることに特徴を有する。
請求項１、２の発明によれば、外枠内に、略四辺枠の仕切りフレームを縦横に架設して外枠内を略碁盤目状に区画することにより、略基盤形状に合致した基盤載置空間を形成すると共に、外枠の対向する前後枠辺フレーム間に複数のワイヤを架設して各仕切りフレームをワイヤにより連結支持し、しかも、基盤は仕切りフレームの上側仕切りフレームの下底面に接合した下側仕切りフレームの基盤支持部、又は基盤載置空間を横断するワイヤ上に載置可能とし、またワイヤを仕切りフレームの肉厚間に挿貫する構造としては、厚みの中心にドリルで貫通孔を開けて、孔にワイヤを挿通する構造とする場合、仕切りフレームを上側及び下側の上下二層に積層して、拡散接合、スポット溶接、或いはネジ止めしてその積層面の溝にワイヤを挟持する構造とする場合がある。このようにして、基盤を仕切りフレームよりなる基盤載置空間に設置するに際しては、該空間に張り出した基盤支持部又は、該空間に張設されたワイヤ上に基盤を載置して碁盤目状の仕切りフレーム間に基盤を配置することができるため、下方の設置発熱体（加熱ヒータープレート）との間に遮熱する部材がなく直接に輻射熱を基盤に照射することができ、伝熱損失を可及的に減少することができると共に、短時間で加熱が行えしかも、基盤への加熱の均一性を確保することができる効果がある。従来のように加熱ヒータープレート上に基盤を嵌入した基盤トレイを載置する場合は、加熱ヒータープレート上に基盤トレイが完全平坦状態で密着載置できないため、（基盤トレイの熱膨張による反りや歪により）部分温度差を生じ基盤トレイが大面積となる程その傾向が大きく、基盤の温度分布が悪くなってプラズマＣＶＤや熱ＣＶＤ装置による成膜の膜厚均一性や膜質に悪影響を与えるが、本発明では基盤が基盤支持部又はワイヤ上に載置されるため、大面積の基盤トレイであっても温度分布に偏りがなく均一の成膜を得ることができる効果がある。
請求項３、４の発明によれば、外枠の前枠辺フレーム外側面にはワイヤにテンションを付与するためのテンション機構を付設しテンション機構は、ワイヤの端部と連設したスライド体とスライド体のスライドガイドを行うスライド軸と、スライド軸に巻回し外枠の前枠辺フレームとスライド体との間に介在したコイルバネとにより構成し、また、スライド軸は左右二本としスライド体の左右部を挿貫してスライド体の左右部のガイドをすべく構成したことによりテンション機構によって、ワイヤの熱膨張等による撓みを吸収し、一定の張力にて緊張する構造のため仕切りフレームの支持が確実に行え、また、基盤支持部又はワイヤ上の基盤は加熱ヒータープレートとの間で一定の空間を確実に保持して基盤全体（輻射熱により）に均一な温度分布を形成することができ良質で均一な成膜を行うことができる効果がある。
請求項５の発明によれば、基盤を載置するワイヤと仕切りフレームを張設した基盤トレイを載置する加熱ヒータープレートとの間が所定の間隙となり、加熱ヒータープレートからの輻射熱の熱損失を可及的に防止し、その間に干渉する物体がないことから熱拡散も均一化して基盤表面上での温度斑が減少し良質で、均一な成膜を可能とすることができる効果がある。
プラズマ処理装置の全体的な構成を示す斜視図である。 プラズマ処理装置の断面構造を説明する図である。 図２の要部を拡大して示した図である。 図３の要部を更に拡大して示した図である。 基盤を載置した基盤トレイの構成を示す斜視図である。 （ａ）基盤トレイを示す平面図である。（ｂ）基盤トレイを示す側面図である。 （ａ）ワイヤを挿通した仕切りフレームを示す斜視図である。（ｂ）仕切りフレームを構成する上下側仕切りフレームとワイヤとを示す分解図である。（ｃ）仕切りフレームを構成する上下側仕切りフレームとワイヤとを示す図である。 基盤トレイの要部を示す平面図である。 基盤トレイに加熱ヒータープレートを当接した状態を示す側面図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 基盤を基盤トレイに載置し、加熱ヒータープレートを当接した状態 を示す側面図である。 他の実施例を示す基盤トレイの構成を示す平面図である。 （ａ）は、基盤１枚を載置可能な仕切りフレーム（１×１）の斜視図である。（ｂ）は、その構成図である。 （ａ）は、基盤２枚を載置可能な一体仕切りフレーム（２×１）の斜視図である。（ｂ）は、その構成図である。 基盤４枚を載置可能な一体仕切りフレーム（２×２）の斜視図である。（ｂ）は、その構成図である。 インライン方式の量産プラズマ処理システムの例を示す図である。 クラスター方式の量産プラズマ処理システムの例を示す図である。
この発明の要部は、外枠内に、略四辺枠に仕切りフレームを縦横に架設して外枠内を略碁盤目状に区画することにより、略基盤形状に合致した基盤載置空間を形成すると共に、外枠の前後枠辺フレーム間に複数のワイヤを架設して各仕切りフレームをワイヤにより連結支持し、しかも、基盤は仕切りフレームの上側仕切りフレームの下底面に接合した下側仕切りフレームの基盤支持部、又は基盤載置空間を横断するワイヤ上に載置可能とし、またワイヤを仕切りフレームの肉厚間に挿貫する構造としては、厚みの中心にドリルで貫通孔を開けて、孔にワイヤを挿通する構造とする場合、仕切りフレームを上側及び下側仕切りフレームの上下二層に積層して、拡散接合、スポット溶接、若しくはネジ止めしてその積層面の溝にワイヤを挟持する構造とする場合があり、このようにして外枠の前枠辺フレームの外側面にはワイヤにテンションを付与するためのテンション機構を付設し、テンション機構は、ワイヤの端部と連設したスライド体とスライド体のスライドガイドを行うスライド軸と、スライド軸に巻回し外枠の前枠辺フレームとスライド体との間に介在したコイルバネとより構成し、スライド軸は左右二本とし、スライド体の左右部を挿貫してスライド体の左右部のガイドをすべく構成したことにある。更には、仕切りフレーム底面（加熱ヒータープレートの上面）から基盤支持部又はワイヤ上面までの距離が１１５０μm〜１２５０μmの範囲内としたことにある。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、熱ＣＶＤ装置に比べて構造が複雑なプラズマＣＶＤ装置を例にとって説明する。図１は、プラズマ処理装置の全体的な構成を示す斜視図、図２は、プラズマ処理装置の断面構造を説明する図、図３は、図２の要部を拡大して示した図、図４は、図３の要部を更に拡大して示した図である。
図１は、本発明の基盤トレイＮを用いるためのプラズマ処理装置Ｍを示す。プラズマ処理装置Ｍは、中空箱状の反応容器本体１の上部に蓋体３を覆蓋し、更にその上方に高周波が外方へ漏洩しないようにカバーリングしたシールドボックス５が蛇腹型の支持筒１０（図２参照）を介して電極昇降プレート２０の上に設置され、電極昇降プレート２０は、蓋体３に設置された上下駆動機構（不図示）により支持されている。
図２に示すように、シールドボックス５の上部には高周波整合器４が載置され、その先の高周波電源（不図示）に接続されている。
シールドボックス５と支持筒１０と反応容器本体１には、図２に示すように複数の電極棒Ａが挿貫して立設されており、図３に示すように電極棒Ａは複数の重合パイプで形成されており、外周側から中心に向かって順次、シールドパイプＡ１、絶縁パイプＡ２、中心にガス流通孔Ａ４を設けた高周波導管Ａ３等が同心円的に互いに重合収納されている。
シールドボックス５の中には、天井部に高周波整合器４からの高周波を伝導するための配線板７が設けられ、配線板７の先端はガス流通孔Ａ４を設けた高周波導管Ａ３の頭頂部にナット９により連結した複数の電極棒Ａを構成している。
すなわち、電極棒Ａは、頭頂部に連結したガス流通孔Ａ４を設けた高周波導管Ａ３にナット９を介して配線板７の終端を接続しており、ガス流通孔Ａ４の開いた高周波導管Ａ３はシールドボックス５内に配管した絶縁体ガス導入パイプ１４と０リングを施した連結金具１２’にて接続されている。又、絶縁体ガス導入パイプ１４の先端部は、プロセスガス配管１３のステンレスパイプと０リングを施した連結金具１２により接続されている。
なお、絶縁体ガス導入パイプ１４は、石英、アルミナセラックス、ステアタイト及び、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の絶縁体が望ましい。
高周波導管Ａ３の頭頂部は絶縁体ガス導入パイプ１４と連設されることにより、絶縁体ガス導入パイプ１４のガス流通路８及び、高周波導管Ａ３の中心を挿貫したガス流通孔Ａ４と連通する。電極棒Ａ中心部においてガス流通孔Ａ４を貫挿した高周波導管Ａ３の外周方には、絶縁パイプＡ２が囲繞されている。
なお、配線板７によって高周波整合器４と接続された高周波導管Ａ３は、電極昇降プレート２０に支持筒１０と金属フランジ２１に狭持するように絶縁リング１７が囲繞し、外部と電気的に絶縁された構造で固定されている。
上記のように、電極棒Ａは、外周側から中心に向かって順次、シールドパイプＡ１、絶縁パイプＡ２、高周波導管Ａ３、ガス流通孔Ａ４等が同心円的に収納構成されていることになり、電極棒Ａの頭部はシールドボックス５内部において絶縁体ガス導入パイプ１４と連通し、更に高周波導管Ａ３の頭頂部は、ナット９と配線板７により高周波整合器４と接続され導通している。
電極棒Ａは蓋体３を挿貫して反応容器本体１内に延設されており、反応容器本体１内部には、下方開口の箱型のシールドプレート２７と、絶縁板２９（図２参照）を周縁スカート状に垂設したサイド絶縁板３０が設けられている。絶縁板２９とサイド絶縁板３０の内側には電極板３１が収納されており、電極板３１の内側周縁部は階段状に加工され、図２及び、図４に示すように、ガス分散プレート３２、中間分散プレート３３、ガスシャワープレート３４がそれぞれ積層して収納されており、各層間にはガス分散空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が介在する構造にしている。
電極棒Ａの下部は、これらの積層されたシールドプレート２７、絶縁板２９、電極板３１、ガス分散プレート３２、中間分散プレート３３を挿貫してガスシャワープレート３４に至る。
しかも、電極棒Ａの高周波導管Ａ３は、電極板３１に挿貫して電極板３１と接することにより高周波を電極板３１、ガス分散プレート３２、中間分散プレート３３及び、ガスシャワープレート３４に通電すべく構成しており、他方、電極棒Ａのガス流通孔Ａ４は各ガス分散空間Ｓ１、S２及び、S３と順次連通してプロセスガスをプラズマ放電空間Ｐに均一に供給するように構成している。
すなわち、ガス流通孔Ａ４の最下端は周壁に形成した横流通路１５を介して３mm〜５mmのガス分散空間Ｓ１に連通している。
その下層の肉厚２mm〜５mmとしたガス分散プレート３２にはガスを下方に流通するための直径１．５mm〜２．０mmの上部小孔３２’を多数穿設しており、上部小孔位置は仮想正方形の四隅交点位置（中心）とした規則的対象位置に設定している。
ガス分散プレート３２下層には２〜３mmの距離（隙間）とした中間のガス分散空間Ｓ２を介して中間分散プレート３３を積層し、中間分散プレート３３には、ガスを下方に流通するための直径０．８mm〜１．５mmの中間小孔３３’を多数穿設しており、各小孔位置は上部小孔３２’の仮想正方形四隅交点位置（中心）の枠内において規則的な四点位置に配設されている。
ガス分散空間Ｓ２下層には２mm〜３mmの距離（隙間）とした下層のガス分散空間Ｓ３を介して５mm〜８mmの厚みとしたガスシャワープレート３４が積層されており、ガスシャワープレート３４には下部小孔３４’を多数穿設しており、各小孔位置は、中間小孔３３’の対応位置を中心として四方に放射状に拡散した規則的な位置としている。
特に下部小孔３４’は、下端がテーパー状で下端開口径を０．５mm〜０．８mmとしている。
ガスシャワープレート３４の下方には、所定の距離（隙間）を有したプラズマ放電空間Ｐを形成している。
プラズマ放電空間Ｐは、絶縁板２９のサイド絶縁板３０により周辺を囲繞されており、ガスシャワープレート３４の下部小孔３４’から放出されたガスは、サイド絶縁板３０の区画内において高周波電源によりプラズマ放電を生起する。
この際プラズマ放電空間Ｐは絶縁板２９のサイド絶縁板３０により囲まれて区画されているためプラズマ放電の封じ込めができる。従って、かかる封じ込めにより、高周波出力もプロセスガス流量も低減し基盤の成膜を良質で均一にすることができる。
このように、サイド絶縁板３０をスカート状に垂設した絶縁板２９内部に電極板３１を収納してその下方に小孔を有するガス分散プレート３２、中間分散プレート３３、ガスシャワープレート３４を積層しているために、多数規則的に穿設された小孔から噴出分散したプロセスガスは最終的にはガスシャワープレート３４から細かく拡散してプラズマ放電空間Ｐに至り、基盤トレイＮや加熱ヒータープレートＨ（図９参照）上方空間でプラズマ放電を行い基盤トレイＮ上の基盤nに成膜を可能とする。加熱ヒータープレートＨは、グランドに接続されているものとする。
以上のように構成したプラズマ処理装置Ｍのプラズマ放電空間Ｐ下方には基盤トレイＮが配置されている。なお、基盤トレイＮと絶縁板２９のサイド絶縁板３０下端縁の間には放電プラズマが漏洩しないためのプラズマ封止ギャップ３５（図２参照）が形成されている。プラズマ封止ギャップ３５の距離（隙間）は，３mm〜１５mm程度が妥当である。広くしすぎると、封じ込めの効果が無くなる。
基盤トレイＮは、加熱ヒータープレートＨ（加熱ヒータープレートＨは、グランドに接続されているものとする。）上に載置されており、基盤トレイＮに載置した成膜基盤ｎを一定の温度に加熱制御しながらプラズマ放電によって成膜を行うことができる。
本発明の要旨となる基盤トレイＮは次にように構成されている。図５は、基盤を載置した基盤トレイＮの構成を示す斜視図、図６（ａ）は、基盤トレイＮを示す平面図、図６（ｂ）は基盤トレイＮを示す側面図、図７（ａ）は、ワイヤＷ１、Ｗ２を挿通した基盤の仕切りフレームＦを示す斜視図、図７（ｂ）は、仕切りフレームＦを構成する上下側仕切りフレームＦ１、Ｆ２とワイヤとを示す分解図、図７（ｃ）は、仕切りフレームＦを構成する上下側仕切りフレームＦ１、Ｆ２とワイヤＷ１、Ｗ２とを示す図、図８は、基盤トレイＮの要部を示す平面図、図９は、基盤トレイＮに加熱ヒータープレートＨを当接した状態を示す側面図、図１０は、図６のＡ−Ａ断面図、図１１は、図６のＢ−Ｂ断面図、図１２は、基盤nを基盤トレイＮに載置し、加熱ヒータープレートＨを当接した状態を示す側面図である。
図５及び図６に示すように、基盤トレイＮは、方形状の外枠４０と、外枠４０の内周縁部に一定幅員で方形状に設けた遮蔽板５０、５１、５２、５３と遮蔽板５０、５１、５２、５３内に多数隣接して敷設した仕切りフレームＦと、仕切りフレームＦの内部に基盤ｎの形状に略合致して形成した基盤載置空間Ｓと、外枠４０の対抗する前後枠辺フレーム４２、４３間に基盤載置空間Ｓを横断するように張設した径０．３mm〜０．５mmのワイヤＷ１、Ｗ２とより構成している。
外枠４０及び、遮蔽板５０、５１、５２、５３の組付けは次のように構成されている。外枠４０の左右枠辺フレーム４６、４７の両端部を断面略Ｌ字状に形成し、左右枠辺フレーム４６、４７の両端部に前後枠辺フレーム４２、４３を架設し、その端部を重合して組付けボルト４８で固定し外枠４０を構成し、更には前後枠辺フレーム４２、４３の上面にはワイヤカバー板４９、４９’がネジ止めされている。又、外枠４０の方形内縁部に沿って前後左右の遮蔽板５０、５１、５２、５３をピン４８’に落とし込み固定している。
仕切りフレームＦは、一枚の所定外形の基盤ｎを載置可能な基盤載置空間Ｓを有する単体若しくは、複合フレームよりなり、仕切りフレームＦの形状は基盤ｎの形状より約０.６mm〜１．０mm大きくした略四辺枠にて構成される。四辺枠内側の基盤載置空間Sの形状は基盤ｎの形状に対応して形成しており、四辺枠で囲まれた空間を基盤載置空間Ｓとしている。基盤載置空間Sの形状は、基盤nのあらゆる形状に対応する。
仕切りフレームＦは、外枠４０内部に縦横に並設して碁盤目状に区画形成している。
外枠４０の前後枠辺フレーム４２、４３間には、前枠辺フレーム４２に併設しているテンション機構Ｔに連設したワイヤＷ１、Ｗ２を張設している。
図７に示すように、ワイヤＷ１、Ｗ２は仕切りフレームＦに穿設した前後（左右でもよい。）のワイヤ挿通孔４５を挿通して基盤載置空間Ｓを横断するように一定間隔で２本張設されている。
従って、２本のワイヤＷ１、Ｗ２は、方形状の外枠４０内部において仕切りフレームＦを碁盤目状に並設保持する機能を有すると共に、２本のワイヤＷ１，Ｗ２上において基盤ｎを下方より支持する機能を有する。
なお、ワイヤＷ１、Ｗ２は２本ではなくても２本以上の多数本とすることで基盤ｎをより機能的に支持するように構成することができる。
また、ワイヤＷ１、Ｗ２は、外枠４０の左右と前後において対抗する枠辺フレーム４２、４３、４６、４７間に交差するように張設することもでき、交差したワイヤによって基盤を下方より支持することができる。
また、図７に示すように、ワイヤＷ１、Ｗ２を仕切りフレームＦの基盤載置空間Ｓに横断状に張設するに際しては、仕切りフレームＦに穿設したワイヤ挿通孔４５に挿通する場合以外に、仕切りフレームＦを上下二層の薄板の上下側仕切りフレームＦ１、Ｆ２を積層して構成し、上下側仕切りフレームＦ１、Ｆ２の積層面の溝にワイヤＷ１、Ｗ２を挟持して基盤載置空間Ｓを横断状に張設すると共に、上下側仕切りフレームＦ１、Ｆ２は、拡散接合、スポット溶接及び、ネジ止め等により接合することができる。
以上のように、外枠４０間に張設したワイヤＷ１、Ｗ２によって仕切りフレームＦは外枠４０の内空間に碁盤目状に敷設される。
そして、基盤トレイＮがプラズマ処理装置Ｍ内に搬送され、図９に示すように、基盤トレイＮの外枠４０と共に縦横に敷設した仕切りフレームＦは加熱ヒータープレートＨ上に載置される。
かかる構成の外枠４０は、材質をアルミニウム又はステンレス等の防錆性の金属に表面処理を施したもの、又はアルミナセラミック等を使用することが望ましい。
仕切りフレームＦは、アルミニュウム又はステンレス等の防錆性の金属で肉厚は約２mmとし、ワイヤＷ１、Ｗ２を挿通するためのワイヤ挿通孔４５は、ワイヤＷ１、Ｗ２の径約０．５mmとした場合は、径を０．６mm〜０．７mmとする。
更には、外枠４０内部の基盤載置空間Ｓの寸法は、載置する基盤ｎの外形寸法に対して０．３〜０．５mm大きくした間隙(公差)を形成することが望ましい。
なお、基盤載置空間Ｓの形状は方形状以外にも、基盤ｎの形状に合わせた形とすることも可能であり、この場合も基盤nの外形との間に０．３mm〜０．５mmの間隙（公差）を形成する。
また、外枠４０の内周縁に設けた遮蔽板５０、５１、５２、５３の上面は、ワイヤＷ１、Ｗ２を挿通し設置した仕切りフレームＦの上面と同じ位置、或いは僅かに高い位置とし、仕切りフレームＦ内側の基盤載置空間Ｓに設置する基盤nの上面は、仕切りフレームＦの上面と同じ若しくは、約２００μm〜３５０μm低い位置になるように設定する。
また、基盤載置空間Ｓを横断するワイヤＷ１、Ｗ２は、引張り強度、耐熱性、防錆性の必要上ステンレス又はタングステンなどの金属材質とし径を０．３mm〜０．５mmとすることが望ましい。
そして、かかるワイヤ径とした場合には、外枠４０及びその内周縁に設けた遮蔽板５０、５１、５２、５３には、ワイヤＷ１、Ｗ２を挿通するためのワイヤ挿通溝５４’及びワイヤ受け溝５４（図８、図１０、図１１参照）をそれぞれ形成している。
すなわち、ワイヤＷ１、Ｗ２を引っ張るテンション機構Ｔを設けた前枠辺フレーム４２面には、ワイヤＷ１、Ｗ２径を０．５mmとした場合、幅員１mm、深さ１mmのワイヤ挿通溝５４’を刻設しており、更にはテンション機構Ｔと反対側の後枠辺フレーム４３面には幅員１mm、深さ１mmの折返しワイヤ溝５５（図８参照）を刻設している。
また、ワイヤＷ１、Ｗ２は、対向する前後枠辺フレーム４２、４３間に張設されている。ワイヤＷ１、Ｗ２の両端は後述するテンション機構Ｔに連設されており、ワイヤの中途部分は基盤載置空間Ｓを横断しながら後枠辺フレーム４３において折返すように構成されている。
ワイヤＷ１、Ｗ２の折返し部分は、後枠辺フレーム４３においてＵ字折返し状に刻設した折返しワイヤ溝５５に沿って形成されており、従って、前後枠辺フレーム４２、４３に敷設された仕切りフレームＦのうち各前後列の仕切りフレームＦには一本のワイヤＷ１、Ｗ２の左右両端が、二個の左右のテンション機構Ｔにそれぞれ連接されて中途部分が後枠辺フレーム４３内部で折返されて左右２本のワイヤとして基盤載置空間Ｓを前後方向に横断する。
図８及び図１０に示すように、テンション機構Ｔは、以下のように構成されており、前後一列の仕切りフレームＦの左右端対応位置に配設され、左右のテンション機構ＴにそれぞれワイヤＷ１、Ｗ２の左右両端を連設する。
テンション機構Ｔは、前枠辺フレーム４２の外側面に一定間隔で突設した２本のスライド軸５６と、各スライド軸５６に巻回したコイルバネ５８と、コイルバネ５８の付勢を受ける状態で２本のスライド軸５６間にスライド自在に架設したスライド体５９により構成されている。
折返されたワイヤＷ１、Ｗ２の左右両端は、左右のスライド体５９にそれぞれ緊締して固定している。
従って、ワイヤＷ１、Ｗ２の両端は、コイルバネ５８の付勢によりスライド体５９を介して外側方向に引張り付勢されていることからワイヤＷ１、Ｗ２中途部分は、折返し部分を介して緊締状態にあり、基盤載置空間Ｓを横断しながら基盤ｎを支持する。
以上のようにテンション機構Ｔにより、基盤載置空間Ｓに張設されたワイヤＷ１、Ｗ２上には基盤ｎが支持載置されており、更にその下方には加熱ヒータープレートＨが外枠４０を支持配置されている。
この際、加熱ヒータープレートＨ上面と基盤ｎ裏面との隙間は、約１．２５mm（１２５０μｍ）とし、かつ、仕切りフレームＦの底面とワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）裏面との隙間（距離）は、０．７５mm（７５０μm）としており、従ってワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）の径を３００μm〜５００μmとすると、図１２に示すように基盤ｎを載置したワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）の径Φの大きさを含んだ状態で、基盤ｎ裏面と加熱ヒータープレートＨ上面との間の隙間は、１１５０μm〜１２５０μmとなる。ワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）と仕切りフレームＦ底面との隙間（距離）に、ワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）を加算した距離は少なくとも基盤ｎ裏面から加熱ヒータープレートＨ上面までの距離とほぼ（ワイヤ径とワイヤ挿通孔４５の公差のため）同一となる。
このように基盤ｎとワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）と仕切りフレームＦと加熱ヒータープレートＨとの距離関係を保持するように構成することにより、該加熱ヒータープレートＨからの加熱を均一、迅速、かつ効率的に実施することができプラズマ放電の効果的実現により基盤ｎ上での成膜形成を良質かつ均一に行える。
上記した実施例は、基盤ｎをワイヤ（Ｗ１、Ｗ２）上に載置する例を説明したが、本例では、仕切りフレームＦと載置した基盤nの周辺隙間（公差）から活性種が回り込み、基盤nの裏面にまで成膜する可能性がある。裏面の成膜を嫌うプロセスに於いては、次の実施例として、図１３及び図１４（ａ）（ｂ）に示すようにワイヤ（Ｗ１a、 Ｗ２a）を仕切りフレームＦaの下側仕切りフレームＦ２a左右枠辺にワイヤ挿通孔４５a（いわゆる、下側仕切りフレームＦ２aの溝）を形成し、該溝にワイヤ（Ｗ１a、Ｗ２a）を嵌入して外枠４０の前後枠辺フレーム４２、４３間にワイヤ（Ｗ１a、Ｗ２a）を張設して仕切りフレームＦaをつないで外枠４０の空間に格子状に仕切りフレームＦaを配置する。
しかも、下側仕切りフレームＦ２aの上面に上側仕切りフレームＦ１aを拡散接合及びスポット溶接等にてワイヤ挿通孔４５aを閉塞し仕切りフレームＦaを構成している。上下側仕切りフレーム（Ｆ１a、Ｆ２a）の外形寸法は同じ寸法とし、内形寸法は、上側仕切りフレームＦ１a開口より下側仕切りフレームＦ２a開口が１０００μm〜１５００μm狭くし、この公差が基盤支持部６１となるようにすると同時に、この内側空間が基盤載置空間Ｓとなり基盤nを基盤支持部６１に載置する。
従って、前述の実施例が基盤ｎを仕切りフレームＦの内側のワイヤ(Ｗ１、Ｗ２)上に載置して基盤載置空間Ｓに基盤ｎを配設した場合（基盤載置空間Ｓと基盤nとの寸法公差の隙間からプラズマにより励起された活性種が基盤nの裏面に回り込み基盤nの裏面に成膜する恐れがある。）の基盤トレイとしたのに対して、この実施例では、仕切りフレームＦａの左右枠辺に設けたワイヤ挿通孔４５aにワイヤ(Ｗ１a、Ｗ２a)を挿通し各仕切りフレームＦａを外枠４０の内側に格子状に配設支持するためのワイヤとして機能し、基盤載置空間Ｓの内側端縁に張り出した基盤支持部６１が基盤ｎを載置するために機能することになる。すなわち、基盤ｎは基盤支持部６１の内側端縁全周面（５００μm〜７５０μm）によって支持されることになり、面接触による支持であるため、プラズマにより励起された活性種が基盤nの裏面に回り込み成膜することを防止できる。また的確に基盤ｎを支持することができ、支持のブレや基盤の重量による沈降を可及的に防止することができる。
上述した基盤nの仕切りフレームＦ、Ｆａは、基盤nを１枚（１×１）載置する構造の仕切りフレームであるが、仕切りフレームＦ、Ｆａは、基盤nを複数枚載置する構造としてもよく、例えば、図１５に示すように基盤nを２枚（２×１）載置する構造としたり、図１６に示すように基盤nを４枚（２×２）載置する構造としたりしてもよい。なお、仕切りフレームＦ、Ｆａが大きくなりすぎると、仕切りフレームＦ、Ｆａの熱膨張によって発生する反りや歪が仕切りフレームＦ、Ｆａに載置される基盤nに影響する可能性がある。具体的には、仕切りフレームＦ、Ｆａに載置する基盤のサイズにもよるが、一つの例として、太陽電池のセル基盤として使用される□１５６mm×１５６mmのＳｉウェハーを仕切りフレームＦ、Ｆａに載置する場合、仕切りフレームＦ、Ｆａの外形寸法が□約３５０mm×３５０mmまでのサイズであれば仕切りフレームＦ、Ｆａの熱膨張で生じる反りや歪のＳｉウェハーに対する影響が許容できる範囲（実験の結果）であった。逆に仕切りフレームＦ、Ｆａの外形寸法が□約３５０mm×３５０mmを超える大きさになると仕切りフレームＦ、Ｆａの熱膨張による反りや歪の影響で仕切りフレームＦ、Ｆａに載置されるＳｉウェハーの表面温度分布が著しく悪くなった。この結果から、図１５の基盤nを２枚（２×１）載置する仕切りフレームＦｂ及び、図１６の基盤nを４枚（２×２）載置する仕切りフレームＦｃも本発明の範疇に入るものとする。要するに、基盤加熱を用いるＣＶＤ装置に於いて、基盤仕切りフレームの大きさは、（実験結果は、加熱温度３５０℃まで）□約３５０mm×３５０mmが限界であり、この範囲内で基盤nを何枚載置してもかまわない。なお、図１５及び図１６中の符号Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃは上側仕切りフレームであり、Ｆ２ｂ、Ｆ２ｃは下側仕切りフレームであり、Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂ、Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃはワイヤであり、４５ｂ、４５ｃはワイヤ挿通孔である。
プラズマ処理装置Ｍ単体を用いた成膜処理は上述した通りであるが、実際にプラズマ処理装置Ｍを使用する際には、図１７及び図１８に示すように、複数のプラズマ処理室Ｍ１〜ＭＸ（Ｘは自然数）を直列又は、並列に配設したプラズマ処理システムとして使用する。図１７は、インライン方式のプラズマ処理システム、図１８は、クラスター方式のプラズマ処理システムである。以下では、図１７のインライン方式のプラズマ処理システムについて説明する。
前工程より搬送されてきた基盤nは、ワークローダーWLDの基盤トレイＮに載置される。基盤nが載置された基盤トレイＮは、ゲートバルブG1を開き（OPEN）、ロードロック室LDに搬送され、ゲートバルブG1が閉じ（CLOSE）、ロードロック室LDを真空引きし、プラズマ処理室Ｍ１と同じ真空度になると、ゲートバルブG2が開き（OPEN）、基盤トレイＮがプラズマ処理室Ｍ１に搬送され、ゲートバルブG2が閉じ（CLOSE）、プラズマ処理室Ｍ１は、流量制御されたプロセスガスGが供給（ON）されプロセス圧力に調整されてから、周波電力が印加（ON）されプラズマ処理（成膜）がスタートする。この時、加熱ヒータープレートＨは、予め設定されたプロセス温度（最適基盤温度）になっていることが前提である。また、ゲートバルブG2が閉（CLOSE）された後、ロードロック室LDは大気圧に戻され、ゲートバルブG1が開き（OPEN）、つぎの基盤nがセットされた基盤トレイＮがロードロック室LDに搬送される。プラズマ処理室Ｍ１でプラズマ処理（成膜）が終了すると、プロセスガスG及び、高周波電力の供給を停止（OFF）し、プラズマ処理室Ｍ１内の残留ガスを排気後、つぎのプラズマ処理室Ｍ２に搬送され次々と処理（成膜）を繰り返し、アンロードロック室ULDに搬送される。アンロードロック室ULDに搬送された基盤トレイＮは、アンロードロック室ULDを大気圧に戻し後、最終ゲートバルブGXを開き（OPEN）、ワークアンローダーWULDに搬出される。そして最終ゲートバルブGXを閉じ（CLOSE）、アンロードロック室ULDを真空引きして待機すると同時にワークアンローダーWULDで基盤nを取り出し次工程に移される。基盤nを取りだした基盤トレイＮは、リターン機構により、ワークローダーWLDに戻される。以上、このようにして順次処理（成膜）を行う。
大気中に於ける実験結果によれば、室温（３０℃）からプロセス設定温度（１９０℃〜２１０℃）まで昇温するのに要した時間は、約３０秒〜３５秒であった。このときの基盤ｎ内の表面温度分布（中心１点、基盤周辺から５mm内側に入った対角４点）は、プロセス設定温度に対して±１℃以内であった。真空中に於ける実験結果は、大気中と同じ条件の室温（３０℃）からプロセス設定温度（１９０℃〜２１０℃）まで昇温するのに要した時間は、約６０秒であった。このときの基盤n内の表面温度分布（中心１点、基盤周辺から５mm内側に入った対角４点）は、プロセス設定温度に対して±３℃以内であった。
なお、本発明は上述した実施形態に限らず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並び上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれた事項とその均等物まで及ぶものである。
１…反応容器本体、
３…蓋体、
４…高周波整合器、
５…シールドボックス、
７…配線板、
８…ガス流通路、
９…ナット、
１０…支持筒、
１２、１２’…連結金具、
１３…プロセスガス配管
１４…絶縁体ガス導入パイプ、
１５…横流通路、
１７…絶縁リング、
２０…電極昇降プレート、
２１…金属フランジ、
２７…シールドプレート、
２９…絶縁板、
３０…サイド絶縁板、
３１…電極板、
３２…ガス分散プレート、
３２’…上部小孔、
３３…中間分散プレート、
３３’…中間小孔、
３４…ガスシャワープレート、
３４’…下部小孔、
３５…プラズマ封止ギャップ、
Ｐ…プラズマ放電空間、
Ａ…電極棒、
Ａ１…シールドパイプ、
Ａ２…絶縁パイプ、
Ａ３…高周波導管、
Ａ４…ガス流通孔、
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…ガス分散空間、
Ｍ…プラズマ処理装置、
ｎ…基盤、
Ｎ…基盤トレイ、
Ｈ…加熱ヒータープレート、
Ｔ…テンション機構
４０…外枠
４２…前枠辺フレーム、
４３…後枠辺フレーム、
４５、４５a、４５ｂ、４５ｃ…ワイヤ挿通孔、
４６…左枠辺フレーム、
４７…右枠辺フレーム、
４８…組付ボルト、
４８’ …ピン、
４９、４９’…ワイヤカバー板
５０〜５３…遮蔽板、
５４…ワイヤ受け溝、
５４’…ワイヤ挿通溝、
５５…折返しワイヤ溝、
５６…スライド軸、
５８…コイルバネ、
５９…スライド体、
Ｆ、Ｆa、Ｆｂ、Ｆｃ…仕切りフレーム、
Ｆ１、Ｆ１a、Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃ…上側仕切りフレーム、
Ｆ２、Ｆ２a、Ｆ２ｂ、Ｆ２ｃ…下側仕切りフレーム、
Ｓ…基盤載置空間、
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ１a、Ｗ２a、Ｗ１ｂ、Ｗ２ｂ、Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ…ワイヤ、
６１…基盤支持部、
ＷＬＤ…ワークローダー、
ＷＵＬＤ…ワークアンローダー、
ＬＤ…ロードロック室、
ＵＬＤ…アンロードロック室、
Ｇ１〜ＧＸ…ゲートバルブ、
Ｍ１〜ＭＸ…プラズマ処理室、

Claims (5)

  1. 外枠内に、略四辺枠の仕切りフレームを縦横に架設して外枠内を略碁盤目状に区画することにより、略基盤形状に合致した基盤載置空間を形成すると共に、外枠の対向する前後枠辺フレーム間に複数のワイヤを架設して各仕切りフレームをワイヤにより連結支持し、しかも、基盤は仕切りフレームの上側仕切りフレームの下底面に接合した下側仕切りフレームの基盤支持部、又は基盤載置空間を横断するワイヤ上に載置可能としたことを特徴とする薄膜形成装置に用いる基盤トレイ。
  2. ワイヤを仕切りフレームの肉厚間に挿貫する構造としては、厚みの中心にドリルで貫通孔を開けて、孔にワイヤを挿通する構造とする場合、仕切りフレームを上側及び下側の上下二層に積層し、拡散接合、スポット溶接若しくは、ネジ止めしてその積層面の溝にワイヤを挟持する構造としたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置に用いる基盤トレイ。
  3. 外枠の外側面にはワイヤにテンションを付与するためのテンション機構を付設し、テンション機構は、ワイヤの端部と連設したスライド体と、スライド体のスライドガイドを行うスライド軸と、スライド軸に巻回し外枠とスライド体との間に介在したコイルバネとより構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成装置に用いる基盤トレイ。
  4. スライド軸は左右二本とし、スライド体の左右部を挿貫してスライド体の左右部のガイドをすべく構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄膜形成装置に用いる基盤トレイ。
  5. 前記仕切りフレームの底面から前記基盤支持部又は前記ワイヤ上面までの距離が１１５０μm〜１２５０μmの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか1項に記載の膜形成装置に用いる基板トレイ。
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