JP2007284766A - 縦型プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、基板を鉛直方向に支持すると共に鉛直状態の基板を加熱する。
【解決手段】縦型プラズマＣＶＤ装置は、成膜室内において基板面を縦方向に配した状態で成膜する縦型プラズマＣＶＤ装置であり、基板を支持すると共に、この基板を加熱又は保温する台形傾斜型ヒータを備える。台形傾斜型ヒータ１０は、基板２０を縦方向に支持する２つの支持面１１と、この支持面１１を加熱する加熱部を有し、２つの支持面１１は、加熱部を挟むと共に傾斜し、上方が狭く下方が広い台形形状の断面を形成する。各支持面１１は、基板２０の自重によって支持面上に載置させることで、基板２０を固定するための格別な機構を要することなく、ほぼ鉛直方向に支持する。支持面１１を介して加熱部からの熱を伝達して加熱又は保温するため、基板との間に真空部分を挟まずに直接に加熱することができ、加熱効率を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の被成膜面をほぼ鉛直方向として状態で成膜を行う縦型プラズマＣＶＤ装置に関し、特に、基板を所定温度に加熱するヒータに関する。

基板上に成膜を行って薄膜等を製造する成膜装置が知られている。このような成膜装置として、プラズマＣＶＤ装置があり、太陽電池用薄膜、感光ドラム、液晶ディスプレイ等に用いられるＴＦＴアレイ等の種々の半導体製造に使用されている。

このプラズマＣＶＤ装置において、基板の被成膜面を鉛直方向として状態で成膜を行う縦型プラズマＣＶＤ装置が知られている。このような縦型プラズマＣＶＤ装置として、例えば、特許文献１が知られている。

また、成膜装置では、成膜室内にプラズマを形成するための電極を備えると共に、例えば２００℃〜３００℃の温度条件で成膜するためにヒータを備えている。電極とヒータは、成膜室内において対向配置され、この間に基板カートに載置した基板を介在させることによって成膜を行っている。このような成膜装置として、例えば、特許文献２が知られている。
特公平６−５０７３５号公報 特開２００１−２３７１８８号公報

上記した縦型プラズマＣＶＤ装置では、基板を鉛直方向に支持するために、サセプタと呼ばれる支持部材に基板を鉛直に取り付け、この基板を取り付けたサセプタをチェーン式搬送装置によって成膜室内外の移動を行っている。

上記した構成では、基板を鉛直状態でサセプタに取り付けるために、上記文献に明記されていない何らかの機構が必要である。また、この鉛直方向に支持した基板を加熱するには、成膜室内に導入された基板の基板面と対向する位置にヒータを鉛直方向に設置する構成が必要となる。

そのため、縦型プラズマＣＶＤ装置において、基板を鉛直方向に支持する構成や、鉛直支持された基板を加熱する構成等において、複雑な構成を必要とするという問題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決して、簡易な構成で、基板を鉛直方向に支持すると共に鉛直状態の基板を加熱することを目的とする。

本発明は、基板自体の自重を利用して基板をほぼ鉛直に支持すると共に、加熱部によって基板を支持することで、基板の支持と加熱とを一つの構成により行うことができ、構成を簡易化することができる。

本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置は、成膜室内において基板面を縦方向に配した状態で成膜する縦型プラズマＣＶＤ装置であり、基板を支持すると共に、当該基板を加熱又は保温する台形傾斜型ヒータを備える。

この台形傾斜型ヒータは、基板を縦方向に支持する２つの支持面と、この支持面を加熱する加熱部を有し、２つの支持面は、加熱部を挟むと共に傾斜し、上方が狭く下方が広い台形形状の断面を形成する。各支持面は、基板の自重によって支持面上に載置させることで、基板を固定するための格別な機構を要することなく、ほぼ鉛直方向に支持することができる。また、この支持面を介して加熱部からの熱を伝達して加熱又は保温するため、基板との間に真空部分を挟まずに直接に加熱することができ、加熱効率を高めることができる。

また、本発明の台形傾斜型ヒータは、その支持面の下方位置に、基板の端部辺を支持する受け部を備える。この受け部は、基板の端部辺を支持すると共に、台形傾斜型ヒータに対する位置決めを行うことができる。

また、基板は、基板トレイ上に配置した状態で台形傾斜型ヒータの支持面上に載置する他、台形傾斜型ヒータの支持面上に直接に載置してもよい。

本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置に対して、基板を水平状態で導入し、縦型プラズマＣＶＤ装置の装置内で鉛直方向に基板面の向きを変更した後に、台形傾斜型ヒータの支持面上に載置させる他、装置外で水平方向から鉛直方向に向きを変えておき、鉛直方向の状態で導入して台形傾斜型ヒータの支持面に載置させてもよい。

本発明によれば、縦型プラズマＣＶＤ装置において、基板の鉛直方向の支持と、鉛直状態における基板の加熱とを簡易な一つの機構で行うことができる。

また、本発明によれば、基板の支持を基板自体の自重を利用するため、複雑な機構を不要とすることができる。

また、本発明の台形傾斜型ヒータによれば、基板を支持すると支持面と、基板を加熱する加熱面とを同一の面で構成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置が備える台形傾斜型ヒータの概略を説明するための図である。図１（ａ）は台形傾斜型ヒータ１０のみを示し、図１（ｂ）は台形傾斜型ヒータ１０に基板２０を載置する状態を示している。

図１（ａ）において、台形傾斜型ヒータ１０は、上端部１３の幅が下端部１４の幅よりも狭い断面形状が台形形状であり、その側辺部分の傾斜面は基板２０を支持する支持面１１Ａ及び支持面１１Ｂを形成している。したがって、この支持面１１Ａ及び支持面１１Ｂは、台形傾斜型ヒータの本体部分１５を挟んで背面側で対向することになる。なお、図１（ａ）では、支持面１１Ｂは、台形傾斜型ヒータ１０の裏面側であるため、図示していない。

支持面１１Ａ，１１Ｂの下方位置には、基板２０の下端の辺部を支持する受け部１２を備える。この受け部１２は、基板２０の下端の辺部を当接させることで、基板２０を支持面１１に保持させると共に、基板２０の支持面１１に対する位置決めを行うことができる。なお、受け部１２は、例えば、支持面１１の一部を外側に向かって突出させる形状によって形成することができるが、この形状に限らず、基板２０の下端辺を所定位置に支持するものであれば他の形状とすることができる。

台形傾斜型ヒータの本体部分１５の内部には加熱手段（図示していない）が設けられる。加熱手段は、例えば、シース線等の発熱体を用いることができ、この加熱手段で発生された熱は、支持面面１１Ａ，１１Ｂに伝わり所定温度に加熱する。

上記した構成により、支持面１１Ａ及び支持面１１Ｂの傾斜面は、その傾斜によって基板２０を自重で支持させると共に、支持面上に載置された基板２０と直接することで、加熱手段からの熱を基板２０に直接に伝えることができる。

なお、本発明の台形傾斜型ヒータ１０では、基板２０及び基板トレイ２１を自重で支持面１１に支持させるために、支持面１１を傾斜面としている。そのため、支持面１１は鉛直方向からわずかに傾いた面とし、この支持面１１を形成する本体部分１５は上端が狭く下端が広い台形形状としている。

また、台形傾斜型ヒータ１０は、本体部分１５の両面に支持面１１Ａ，１１Ｂを備える構成とすることによって、２枚の基板２０を同時に取り付けることができる。

図１（ｂ）は、台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１に基板２０を載置する状態を示している。

基板２０は、基板トレイ２１に載置された状態で台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１上に載置される。この際、基板トレイ２１の下端部を受け部１２に当接させることで、基板２０及び基板トレイ２１を支持面１１上に支持させると共に、支持面１１上における位置を定めることができる。

支持面１１は傾斜しているため、基板２０及び基板トレイ２１は、支持面１１上に立て掛けられた状態で支持される。この支持は、単に支持面に載置することで、基板２０及び基板トレイ２１の自重によって行われるため、格別な機構は不要である。

なお、ここでは、基板２０を基板トレイ２１上に載置した状態で台形傾斜型ヒータ１０に取り付けているが、台形傾斜型ヒータ１０の支持面に基板トレイを設ける構成とすることによって、基板２０のみを載置させる構成としてもよい。

また、図１（ｂ）において、基板２０を水平状態で導入した場合には、搬送アーム等の機構によって、基板２０を水平状態から鉛直方向に姿勢を変えた後、台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１に立て掛けた状態で支持させる。基板２０の水平状態から鉛直方向への姿勢変更は、基板２０を載置する基板トレイ２１を搬送アームや搬送機構等で移動させることで行うことができる。なお、台形傾斜型ヒータ１０から取り外す場合には、支持面１１上に載置される基板トレイ２１を搬送アームや搬送機構等によって取り外した後、水平方向に姿勢を変更する。

なお、基板２０は外部において鉛直方向に姿勢を変えて鉛直状態のまま導入し、この鉛直状態から台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１に立て掛けた状態で支持させてもよい。

図２、図３は台形傾斜型ヒータ１０に載置した基板２０を成膜室４内に導入する状態を示している。

図２（ａ），図３（ａ）は台形傾斜型ヒータ１０を成膜室４内に導入する前あるいは導出した後の状態を示し、図２（ｂ），図３（ｂ）は台形傾斜型ヒータ１０を成膜室４内に導入した状態を示している。

成膜室４は、基板２０を載置した台形傾斜型ヒータ１０を導入可能なスペースを内部に有し、導入された基板２０と対向する位置にプラズマ発生用のＲＦ電極４Ａ，４Ｂが設けられている。ＲＦ電極４Ａ，４Ｂは、導入された基板２０との間の間隔をいずれの位置でも同等とするために、支持面１１と同等の傾斜角で取り付けられている。なお、図２（ａ）ではＲＦ電極４Ｂは図示していない。

図２（ａ），図３（ａ）において、基板２０を台形傾斜型ヒータ１０に取り付ける際には、基板２０Ａ，２０Ｂを基板トレイ２１Ａ，２１Ｂに載置した後、水平状態から鉛直状態の姿勢を変更し、台形傾斜型ヒータ１０の傾斜した支持面１１Ａ，１１Ｂに載置する。この際、基板トレイ２１Ａ，２１Ｂの下端辺を受け部１２Ａ，１２Ｂの当接させることで、基板２０Ａ，２０Ｂおよび基板トレイ２１Ａ，２１Ｂを台形傾斜型ヒータ１０に対して支持させると共に、所定位置に位置決めする。

また、基板２０を台形傾斜型ヒータ１０から取り外す際には、基板２０Ａ，２０Ｂを基板トレイ２１Ａ，２１Ｂに載置した状態で、支持面１１Ａ，１１Ｂから外した後、鉛直状態から水平状態に姿勢を戻る。

図２（ｂ），図３（ｂ）において、成膜室４内に台形傾斜型ヒータ１０を導入すると、台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１Ａは成膜室４側のＲＦ電極４Ａと所定距離の等間隔を開けて対向配置し、支持面１１ＢはＲＦ電極４ＢＡと所定距離の等間隔を開けて対向配置することになる。

また、基板２０Ａ，２０Ｂは基板トレイ２１Ａ，２１Ｂを介して支持面１１Ａ，１１Ｂと接触し、加熱手段（図示していない）からの熱を支持面１１Ａ，１１Ｂを介して直接に受けて加熱あるいは保温が行われる。

図４，図５は、本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置の一構成例および基板の導出入動作を説明するための図である。

図４，図５において、縦型プラズマＣＶＤ装置１は、搬送室３の周囲に複数の成膜室４ａ，４ｂ，４ｃは配置され、また、外部との間で基板２０を搬出入するためのロード室２を備える。成膜室４は、例えば、太陽電池用の基板を形成する際には、Ｐ層、Ｎ層、およびＩ層等の各層に応じて設けられる。

基板２０は基板トレイ２１に載置された状態でロード室２に導入され、このロード室２を通して搬送室３内に導入される（図４（ａ））。搬送室内３には本発明の台形傾斜型ヒータ１０が設けられ、ロード室２を通して導入された基板２０を鉛直方向に姿勢を変えた後、台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１に支持させる。この状態において、基板２０は、支持面１１を介して加熱手段からの熱を受けて加熱される。縦型プラズマＣＶＤ装置１の外部において、基板２０が既に加熱されている場合には、加熱手段からの熱によって保温される（図４（ｂ），図５（ａ））。

基板２０Ａ，２０Ｂは、台形傾斜型ヒータ１０の支持面１１に鉛直方向に取り付けられた状態のまま成膜室４ａ内に導入され、鉛直状態で成膜処理が行われる。したがって、このとき、台形傾斜型ヒータ１０は基板２０を搬送する搬送機構の一部を構成することになる。成膜室４ａ内において、基板２０Ａ，２０Ｂは、台形傾斜型ヒータ１０の加熱手段によって所定温度に維持され、成膜処理が行われる（図５（ｂ））。

成膜室４ａでの成膜処理が終了した後、基板２０Ａ，２０Ｂは台形傾斜型ヒータ１０と共に成膜室４ａから搬送室３に搬出される。搬送室３に戻された基板２０Ａ，２０Ｂは、必要に応じて、別の成膜室４ｂあるいは成膜室４ｃに搬入され、成膜室４ａと同様に成膜処理が行われる。

成膜処理が完了した基板を搬送室３から搬出する場合には、台形傾斜型ヒータ１０から基板トレイ２１と共に基板２０を鉛直状態から水平状態に姿勢を戻した後、ロード室２を通して外部に搬出する。

なお、上記動作例では、水平状態から鉛直状態に基板２０および基板トレイ２１の姿勢を変更しているが、搬送室３内に鉛直状態で搬入し、搬送室３外に鉛直状態で搬出する場合には、この姿勢変更の動作は不要とすることができる。

本発明は、太陽電池用薄膜、感光ドラム、液晶ディスプレイ等に用いられるＴＦＴアレイ等の種々の半導体製造に適用することができる。

本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置が備える台形傾斜型ヒータの概略を説明するための図である。 本発明の台形傾斜型ヒータに載置した基板を成膜室内に導入する状態を示す図である。 本発明の台形傾斜型ヒータに載置した基板を成膜室内に導入する状態を示す図である。 本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置の一構成例および基板の導出入動作を説明するための図である。 本発明の縦型プラズマＣＶＤ装置の一構成例および基板の導出入動作を説明するための図である

符号の説明

１…縦型両面プラズマＣＶＤ装置、２…ロード室、３…搬送室、４、４ａ，４ｂ，４ｃ…成膜室、４Ａ，４Ｂ…ＲＦ電極、１０…台形傾斜型ヒータ、１１，１１Ａ，１１Ｂ…支持面、１２，１２Ａ，１２Ｂ…受け部、１３…上端部、１４…下端部、１５…本体部分、２０，２０Ａ，２０Ｂ…基板、２１，２１Ａ，２１Ｂ…基板トレイ。

Claims (3)

1. 成膜室内において基板面を縦方向に配した状態で成膜する縦型プラズマＣＶＤ装置において、
   基板を支持すると共に、当該基板を加熱又は保温する台形傾斜型ヒータを備え、
   前記台形傾斜型ヒータは、基板を縦方向に支持する２つの支持面と、当該支持面を加熱する加熱部を有し、
   前記２つの支持面は、加熱部を挟むと共に傾斜し、上方が狭く下方が広い台形形状の断面を形成し、基板の自重によって支持面上に載置させ、当該支持面を介して加熱又は保温することを特徴とする、縦型プラズマＣＶＤ装置。
2. 前記支持面は、基板の端部辺を支持する受け部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の縦型プラズマＣＶＤ装置。
3. 前記支持面は、基板トレイ上に配置された基板を支持することを特徴とする、請求項１又は２に記載の縦型プラズマＣＶＤ装置。

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