(57)【要約】【課題】積層膜の層構成や処理プロセス構成の変更に対応できるチャンバ、これを複数接続した成膜装置を提供する。【解決手段】チャンバ１００は、上下が開口され、基板の処理空間２１３を区画する容器本体１１０と、容器本体１１０の下部開口部を着脱可能に密閉する底部材１１１と、容器本体１１０の上部開口部を着脱可能に密閉する蓋部材１１２と、からなり、排気系２０１に接続される排気口１１４が設けられた底部材１１１を備えると共に、基板の処理機能を有するプロセスモジュール１２０が搭載された蓋部材１１２を備え、容器本体１１０を共通として、底部材１１１及び蓋部材１１２が交換可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下が開口され、基板の処理空間を区画する容器本体と、
前記容器本体の下部開口部を着脱可能に密閉する底部材と、
前記容器本体の上部開口部を着脱可能に密閉する蓋部材と、
からなり、
排気系に接続される排気口が設けられた前記底部材を備えると共に、少なくとも、基板の処理機能を有するプロセスモジュールが搭載された前記蓋部材を備え、
前記容器本体を共通として、前記底部材および前記蓋部材が交換可能に構成されていることを特徴とするチャンバ。
【請求項２】
前記プロセスモジュールが、冷却機構、加熱機構、または成膜機構のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のチャンバ。
【請求項３】
前記成膜機構がカソードユニットであることを特徴とする請求項２に記載のチャンバ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のチャンバを複数組み合わせて、これらを気密接続したことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理室を区画するチャンバ、複数のチャンバを気密接続して基板の連続処理が可能な成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に積層膜を成膜するなど、連続処理を施す場合には、薄膜成膜を行うプロセスチャンバを含む複数のチャンバを気密接続し、一貫した真空雰囲気内で外気に触れることなくチャンバ間で基板を移動させ、基板に連続処理を行う成膜装置が用いられている。
【０００３】
これに関連する技術として、例えば、基幹となる搬送チャンバにプロセスチャンバが着脱可能に接続されたマルチチャンバ装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、複数のチャンバを接続し、帯状の長尺基板をその長手方向に連続的に搬送することで、連続的に成膜処理を行う成膜装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
これらの成膜装置を用いた成膜方法は、一貫した真空雰囲気内で連続的に層形成を行うため、処理基板が外気との接触によって汚染するのを防止し、製品の品質を向上できることから注目されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１１７６３号公報
【特許文献２】特開平５−０９０１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の構成の成膜装置を用いて積層膜の成膜を行う場合には、積層膜の層構成や処理プロセスを変更する度にチャンバ構成が異なるため、別のチャンバに交換する必要があった。このチャンバの交換には、既設のチャンバを解体して別の機能要素を組み込む必要があり、多大な費用と時間を要するという問題があった。
【０００８】
これに関し、特に特許文献１のマルチチャンバ装置では、基幹となる搬送チャンバに接続されるプロセスチャンバを交換可能に設けているので、連続処理可能なプロセス数を増加させることができる。しかし、チャンバの増設は、ガイドレール上に設けたプロセスチャンバを移動させてから行う必要があるため、全体の装置が大型化してしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、積層膜の層構成や処理プロセス構成の変更に対応できるチャンバ、これを複数接続した成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は以下の通りである。
【００１１】
即ち、本発明に係るチャンバは、上下が開口され、基板の処理空間を区画する容器本体と、上記容器本体の下部開口部を着脱可能に密閉する底部材と、上記容器本体の上部開口部を着脱可能に密閉する蓋部材と、からなり、排気系に接続される排気口が設けられた上記底部材を備えると共に、少なくとも、基板の処理機能を有するプロセスモジュールが搭載された上記蓋部材を備え、上記容器本体を共通として、上記底部材および上記蓋部材が交換可能に構成されていることを特徴とするチャンバである。
【００１２】
また、本発明に係る成膜装置は、上記チャンバを複数組み合わせて、これらを気密接続したことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のチャンバを気密接続して成膜装置を構成した場合に、容器本体を共通として、底部材および蓋部材が交換可能に構成されているので、積層膜の層構成や処理プロセス構成の変更に容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
〔成膜装置〕
まず、図１を参照して、本発明に係る成膜装置の一実施の形態の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る成膜装置の一実施形態を例示する概略図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の成膜装置１は、複数の処理チャンバ１０１〜１０６が気密接続されている。各処理チャンバ１００には、異なる機能のプロセスモジュールが搭載されている。即ち、処理チャンバ１００は、プロセスモジュールの変更により、加熱機構を搭載する加熱チャンバ１０１、成膜機構を搭載する成膜チャンバ１０２、冷却機構を搭載する冷却チャンバ１０３、基板の搬送のみ行うバッファチャンバ１０４等として、構成される。したがって、本実施形態の成膜装置１は、これらの処理チャンバの中から、処理プロセスに合わせて任意に選択して構成することができる。
【００１７】
図１の例では、基板搬入チャンバ１０５と基板搬出チャンバ１０６との間に、加熱チャンバ１０１、成膜チャンバ１０２、冷却チャンバ１０３及びバッファチャンバ１０４が、に接続されている。本実施形態の成膜装置１００は、基板がこれらのチャンバを通過することで連続処理が施され、基板上に積層膜が形成される。
【００１８】
即ち、本実施形態の成膜装置１では、基板搬入チャンバ１０５から搬入された基板が一貫した真空雰囲気の下で、加熱チャンバ１０１で加熱処理され、成膜チャンバ１０２で成膜処理され、冷却チャンバ１０３で冷却処理される。そして、バッファチャンバ１０４を経て、成膜チャンバ１０２で成膜処理され、冷却チャンバ１０３で冷却処理されて、基板搬出チャンバ１０６から搬出される。
【００１９】
〔チャンバ〕
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の成膜装置１００を構成要素である処理チャンバの構成について説明する。図２は本発明に係るチャンバの基本構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００２０】
本実施形態のチャンバ１００は、上下が開口され、基板の処理空間を区画する容器本体１１０と、この容器本体１１０の下部開口部を着脱可能に密閉する底部材１１１と、上記容器本体１１０の上記開口部を着脱可能に密閉する蓋部材１１２と、を備えている。本実施形態のチャンバ１００は、容器本体１１０を共通として、底部材１１１及び蓋部材１１２が交換可能に構成されている。
【００２１】
容器本体１１０は、上下が開口された箱体（中空直方体）状の部材であり、上記底部材１１１及び蓋部材１１２と共に基板の処理空間２１３を区画する。容器本体１１０は、各チャンバ共通の構造となっており、その両側面には基板を通過させるための開口部（搬入・搬出口）１１３が設けられている。この容器本体１１０には、必要に応じて、例えば、ガス供給口、及び基板を搬送するための搬送ローラが設けられる（いずれも図示せず）。
【００２２】
底部材１１１は、矩形の平板部材もしくは上部が開口された箱体（中空直方体）状の部材であり、少なくとも、排気系に接続される排気口１１４が設けられている。また、底部材１１１には、必要に応じて、例えば、基板を載置するための支持台、基板を搬送するための搬送ローラ、基板を冷却するための冷却機構、基板を加熱するための加熱機構などが設けられる（いずれも図示せず）。
【００２３】
前記蓋部材には、少なくとも、基板の処理を行うためのプロセスモジュール１２０が搭載されている。プロセスモジュール１２０は、基板の処理の目的に合わせた処理機能を適宜選択できる。即ち、プロセスモジュール１２０として、基板を成膜する場合には成膜機構、基板を加熱する場合には加熱機構モジュール、基板を冷却する場合には冷却機構が搭載される。
【００２４】
蓋部材１１２もしくは底部材１１１と容器本体と１１０は、後述する嵌合部１１６（図３参照）に不図示のボルト等の止着部材を締結することにより、気密状態で接合される。蓋部材１１２は、嵌合部１１６に締結されたボルトを外すことにより、異なる処理機能のモジュール１２０を搭載した別の蓋部材１１２に交換可能である。また、底部材１１１は、嵌合部１１６に締結されたボルトを外すことにより、排気口１１４の構造の異なる別の底部材１１１に交換可能である。即ち、本実施形態のチャンバ１００は、少なくとも、排気系に接続される排気口１１４が設けられた上記底部材１１１を複数備えると共に、少なくとも、基板の処理機能の異なるプロセスモジュール１２０が搭載された上記蓋部材１１２を複数備えている。
【００２５】
容器本体１１０は、各チャンバで共通の構造となっており、底部材１１１及び蓋部材１１２は共通構造の容器本体１１０の下部開口部及び上部開口部に着脱可能に設けられている。したがって、容器本体１１０に接合された底部材１１１または／および蓋部材１１２を別の底部材１１１、蓋部材１１２と交換することにより、処理チャンバ１００を別の処理を行うチャンバとして構成することができる。
【００２６】
図３は、容器本体と底部材の嵌合部を例示する要部拡大図である。嵌合部１１６に設けられたボルト穴１１７、１１８に締結されたボルトを外すことにより、底部材１１１は容器本体１１０から取り外され、別の底部材１１１と交換することができる。
【００２７】
〔各種のチャンバ〕
以下、図４から図１０を参照して、各種の処理機能を有するチャンバについて説明する。
【００２８】
〈成膜チャンバ〉
図４は、成膜チャンバ１０２を例示する概略断面図である。図４に例示する成膜チャンバ１０２の蓋部材１１２には圧力制御部（圧力センサ）２０３、成膜モジュールであるカソードユニット２０７、及びガス導入系２０８が搭載されている。この成膜チャンバ１０２の底部材１１１には排気口１１４が設けられ、排気口１１４は排気系（真空ポンプ）２０１に接続されている。容器本体１１０には、基材搬入口２１７及び基板搬出口２１８が設けられている。底部材１１１には、ブランクモジュール２０９が設けられている。
【００２９】
〈バッファチャンバ〉
図５は、バッファチャンバ１０４を例示する概略断面図である。図５に例示したバッファチャンバ１０４は、図４に例示した成膜チャンバ１０２と蓋部材１１２の構造のみが異なり、容器本体１１０と底部材１１１は共通の構造を有する。
【００３０】
即ち、図４に例示した成膜チャンバ１０２は、その蓋部材１１２を、圧力センサ２０３、ブランクモジュール２０９及びガス導入口ブランクモジュール２１２を搭載した蓋部材１１２に交換することにより、バッファチャンバ１０４として構成することができる。
【００３１】
〈加熱チャンバ〉
図６は、加熱チャンバ１０１を例示する概略断面図である。図６に例示した加熱チャンバ１０１は、図５に例示したバッファチャンバ１０４と底部材１１１及び蓋部材１１２の構造のみが異なり、容器本体１１０は共通の構造を有する。
【００３２】
即ち、図５に例示したバッファチャンバ１０４は、その蓋部材１１２を、圧力センサ２０３、加熱モジュール２１１及びガス導入口ブランクモジュール２１２を搭載した蓋部材１１２に交換する。さらに、底部材１１１を、加熱モジュール２１１及び排気ポンプ２０１を搭載した底部材１１１に交換することにより、加熱チャンバ１０１として構成することができる。
【００３３】
〈冷却チャンバ〉
図７は、冷却チャンバ１０３を例示する概略断面図である。図７に例示した冷却チャンバ１０３は、図５に例示したバッファチャンバ１０４と底部材１１１及び蓋部材１１２の構造のみが異なり、容器本体１１０は共通の構造を有する。
【００３４】
即ち、図５に例示したバッファチャンバ１０４は、その蓋部材１１２を、圧力センサ２０３、冷却モジュール２１４及びガス導入口ブランクモジュール２１２を搭載した蓋部材１１２に交換する。さらに、底部材１１１を、冷却モジュール２１１及び排気ポンプ２０１を搭載した底部材１１１に交換することにより、冷却チャンバ１０３として構成することができる。
【００３５】
〔各種のチャンバの変形態様〕
以下、図８から図１１を参照して、各種のチャンバの変形態様について説明する。
【００３６】
〈成膜チャンバの変形態様〉
図８は、成膜チャンバ１０２の第１の変形態様を例示する概略図である。図８に例示する成膜チャンバ１０２では、ガス導入系２０８が容器本体１１０に設けられている。成膜装置１に用いる処理チャンバ１００の容器本体１１０の構造は共通であるため、成膜チャンバ１０２として本態様のチャンバを用いた場合には、加熱チャンバ１０１、冷却チャンバ１０３、バッファチャンバ１０４に用いる容器本体１１０の構造は本態様と同様の構造となる。
【００３７】
また図９は、成膜チャンバ１０２の第２の変形態様を例示する概略図である。図９に例示する成膜チャンバ１０２は、図８に例示した第１の変形態様の成膜チャンバ１０２をさらに変形したものである。第２の変形態様の成膜チャンバ１０２は、蓋部材１１２に成膜モジュール２０７と冷却モジュール２１４とを組み合わせて搭載したものである。さらに、容器本体１１０の両側壁にガス導入系２０８が設けられている。
【００３８】
第２の変形態様の成膜チャンバ１０２の構成によれば冷却しながらの成膜が可能となり、成膜中の基板温度上昇を抑制できるだけでなく、成膜直後の冷却効果も高くなる。
【００３９】
なお、本変形形態において、底部材を冷却モジュール２１４を設けた底部材に交換すれば、さらに冷却効果が高くなる。
【００４０】
また、図９の冷却モジュール２１４を搭載した蓋部材１１２を、加熱モジュール２１１を搭載した蓋部材１１２に交換することで、加熱しながらの処理プロセスも可能となる。
【００４１】
〈冷却チャンバの変形態様〉
図１０は、冷却チャンバ１０３の変形態様を例示する概略図である。図１０に例示する冷却チャンバ１０３は、図７に例示した冷却チャンバ１０３の底部材１１１を、排気口１１４の２つある底部材１１１に変更したことにより、図１０の構成の冷却チャンバ１０３とすることができる。２つの排気口１１４に２台の排気ポンプ２０１を接続することにより、強力に排気できるため、前処理チャンバのガスが次の処理チャンバへ流れ込むことを防止することができる。
【００４２】
〈成膜装置の変形態様〉
図１１は、成膜装置１の変形態様を例示する概略図である。図１１に示すように、膜処理プロセスを変更する場合には、チャンバ１００の底部材１１１、蓋部材１１２を交換することにより、新たな処理プロセスに対応した成膜装置１を構成できる。
【００４３】
即ち、本変形態様の成膜装置１では、基板搬入チャンバ１０５から搬入された基板が一貫した真空雰囲気の下で、２基の成膜チャンバ１０２で加熱しながら連続に成膜処理され、続いて冷却チャンバ１０３で冷却処理される。さらに、２基の成膜チャンバ１０２で加熱しながら連続に成膜処理され、続いて冷却チャンバ１０３で冷却処理されて、基板搬出チャンバ１０６から搬出される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の成膜装置１及びチャンバ１００によれば、複数のチャンバ１００を気密接続して、所望の処理プロセスに応じた成膜装置１を構成することができる。このように成膜装置１を構成した場合に、容器本体１１０を共通として、底部材１１１及び蓋部材１１２が交換可能に構成されているので、積層膜の層構成や処理プロセス構成の変更に容易に対応できる成膜装置１を簡単に構築することができる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の変更が可能である。
【００４６】
例えば、上記の実施の形態では連続成膜装置を例示したが、これに限定されず、基幹となる搬送チャンバに複数のプロセスチャンバが設けられたマルチチャンバ装置にも適用可能である。即ち、マルチチャンバ装置において、プロセスチャンバを本発明に係るチャンバ１００とすることもでき、この場合、容器本体１１０には搬送、搬入を兼ねる窓部材を形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明に係る成膜装置の一実施形態を例示する概略図である。
【図２】本発明に係るチャンバの基本構成を示す斜視図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図３】容器本体と底部材の嵌合部を例示する要部拡大図である。
【図４】成膜チャンバを例示する概略断面図である。
【図５】バッファチャンバを例示する概略断面図である。
【図６】加熱チャンバを例示する概略断面図である。
【図７】冷却チャンバを例示する概略断面図である。
【図８】成膜チャンバの第１の変形態様を例示する概略図である。
【図９】成膜チャンバの第２の変形態様を例示する概略図である。
【図１０】冷却チャンバの変形態様を例示する概略図である。
【図１１】成膜装置の変形態様を例示する概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  成膜装置
１００  チャンバ
１０１  加熱チャンバ
１０２  成膜チャンバ
１０３  冷却チャンバ
１０４  バッファチャンバ
１０５  基板搬入チャンバ
１０６  基板搬出チャンバ
１１０  容器本体
１１１  底部材
１１２  蓋部材
１１３  開口部
１１４  排気口
１１６  嵌合部
１１７  ボルト穴
１１８  ボルト穴
１２０  プロセスモジュール
２０１  排気系
２０３  圧力制御部（圧力センサ）
２０８  ガス導入系
２０９  ブランクモジュール
２１１  加熱モジュール
２１２  ガス導入口ブランクモジュール
２１３  処理空間
２１４  冷却モジュール
２１７  搬入口
２１８  搬出口
【図１】
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【図２】
2010156019.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010156019.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010156019.tif 000009
【図８】
2010156019.tif 000010
【図９】
2010156019.tif 000011
【図１０】
2010156019.tif 000012
【図１１】
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