(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバフレームと、
前記チャンバフレームに開閉可能に取り付けられ、カソードが設けられた扉と、
該扉に取り付けられ、前記カソードに放電ガスを供給するガス流路を有する扉側導入ブロックと、
前記チャンバフレームに取り付けられ、前記チャンバフレームの外部から導入された放電ガスを前記扉側導入ブロックに供給するガス流路を有するチャンバ側導入ブロックと、を備え、
前記扉側導入ブロックおよび前記チャンバ側導入ブロックのいずれか一方は伸縮および屈曲可能であり、
前記扉を閉じた際に、前記扉側導入ブロックのガス流路と前記チャンバ側導入ブロックのガス流路とが連通されることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記扉側導入ブロックは、
前記扉側に固定される扉固定部と、
前記チャンバ側導入ブロックと当接する扉側シール部と、
前記扉固定部と扉側シール部とを連結する伸縮部とを有し、
前記伸縮部は、フレキシブルチューブを有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記伸縮部は、前記フレキシブルチューブとコイルばねとを有し、
前記フレキシブルチューブは、前記コイルばねの内側に挿通された状態で配設されることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装置を備えることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタリング装置及び真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載されたスパッタリング装置は、真空容器に対してヒンジを介して開閉する扉側にカソードが取り付けられて構成されている。放電ガスは、フレキシブルチューブを用いたガス配管を取り廻して扉の外側からカソードに供給されていた。  
１つの扉に複数個のカソードが設置される場合、それぞれのカソードにガスを供給する配管の長さが異なると、カソードごとにガスが供給されるタイミングに時間差が生じる。そのため、配管経路の長さを同じとなるように配管を取り廻す必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−６８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、真空容器の外側でフレキシブルチューブを取り廻すと配管経路が長くなるため、ガス供給の応答性（ガスレスポンス）及びメンテナンス性が低下するという不都合があった。
【０００５】
また、配管経路が長くなることに伴い多くの配管部材を必要とすることからコスト低減に不利になるという不都合があった。さらに、扉の開閉動作に伴ってフレキシブルチューブが、真空装置の他の部材と接触して損傷する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みて、真空容器の外側に取り廻されたガス配管経路を短縮することで、放電ガスが各カソードに供給されるタイミングを一致させるとともに、ガスレスポンスやメンテナンス性、さらには信頼性の向上及び低コスト化を図ることができるスパッタリング装置、及び真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係るスパッタリング装置は、チャンバフレームと、
前記チャンバフレームに開閉可能に取り付けられ、カソードが設けられた扉と、
該扉に取り付けられ、前記カソードに放電ガスを供給するガス流路を有する扉側導入ブロックと、
前記チャンバフレームに取り付けられ、前記チャンバフレームの外部から導入された放電ガスを前記扉側導入ブロックに供給するガス流路を有するチャンバ側導入ブロックとを備え、
前記扉側導入ブロックおよび前記チャンバ側導入ブロックのいずれか一方は伸縮および屈曲可能であり、
前記扉を閉じた際に、前記扉側導入ブロックのガス流路と前記チャンバ側導入ブロックのガス流路とが連通されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、真空容器の外側に取り廻されたガス配管経路を短縮でき、ガスレスポンス、メンテナンス性、信頼性の向上を図ることができる。また、ガス供給に用いる部品点数を削減することができ、コスト低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るインライン式成膜装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成膜室のＩ−Ｉ断面概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る成膜室のＩＩ−ＩＩ断面概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るガス系統図である。
【図５】図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るチャンバ側導入ブロックと扉側導入ブロックの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る扉側導入ブロックの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。以下に説明する部材、配置等は本発明を具体化した一例であって、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１１】
図1乃至図７は本発明の一実施形態を示し、図１はインライン式成膜装置の概略構成図、図２は成膜室のＩ−Ｉ断面概略図、図３は成膜室のＩＩ−ＩＩ断面概略図、図４はガス系統図、図５は図２のＡ部分の拡大断面図、図６はガス配管の接続部の拡大図、図７はシール部材の側面図である。
【００１２】
図１に示すインライン式成膜装置Ｓは、成膜室Ｓ１やその他の処理室などとして機能する複数の真空室（チャンバ）を含んでおり、それらの真空室が四角形状に連結されている。基板Ｇは、インライン式成膜装置Ｓの基板搬送路Ｒに沿って搬送され各処理室で所定の処理を施される。また、本実施形態においては基板Ｇとして、磁気ディスクや光ディスクなどの記憶メディア用の円盤状部材を用いているが、後述する基板ホルダ１１を交換することにより、種々の形状のガラス基板、シリコン基板、樹脂基板などにも適用することができる。
【００１３】
本願明細書中では、真空処理装置として、スパッタリング装置である成膜室Ｓ１に備えられたカソードへのガス供給装置１を例に挙げて説明するが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反応性ＰＶＤ装置に用いる反応ガスやＣＶＤ装置に使用される原料ガス供給装置、若しくはアッシング装置やドライエッチング装置などのガス供給装置にも好適に適用することができる。
【００１４】
図２に示す成膜室Ｓ１は、インライン式成膜装置Ｓを構成する処理室の一つであり、基板Ｇに対してスパッタリングにより成膜処理を行うことができるように構成されている。この成膜室Ｓ１内側には、真空ポンプ４に接続されるとともに基板Ｇを搬送可能な基板搬送装置２が備えられている。基板搬送装置２は、いわゆる縦型搬送装置であり、基板Ｇを垂直姿勢でキャリア部材１０に保持した状態で、各真空室に移送できるように構成されている。キャリア部材１０には、円盤状部材を保持できる基板ホルダ１１が上部側に２つ取り付けられている。
【００１５】
図３に示すように、成膜室Ｓ１（チャンバ）の一方側の壁面には、成膜室Ｓ１に対してヒンジ１３によって開閉可能な扉１５が取り付けられている。なお、扉を取り付けていない状態の成膜室Ｓ１（チャンバ）をチャンバフレームと呼ぶ。扉１５には、蒸着源としてのターゲットＴＧを搭載可能なカソードユニット１７（１７ａ，１７ｂ）が配置されている。
【００１６】
また、基板ホルダ１１に保持された基板Ｇの両面に同時に成膜処理を行うため基板Ｇの搬送ルートＲを挟んだ両側にそれぞれ複数のカソードユニット１７ａ，１７ｂが配置されている。カソードユニット１７ａは後述するように扉１５に取り付けられており、カソードユニット１７ｂは成膜室Ｓ１の壁面に取り付けられている。
【００１７】
すなわち、成膜室Ｓ１の扉１５を閉じた状態では、扉１５に配置されたカソードユニット１７ａが所定距離離間して基板ホルダ１１に支持された基板Ｇと対向する配置となる。もちろん、扉１５を閉じた状態では成膜室Ｓ１内部の気密が保持される。
【００１８】
扉１５とカソードユニット１７ａについて、さらに詳細に説明する。上述のように、扉１５はチャンバフレームにヒンジ１３を介して開閉可能に取り付けられている。扉１５の中央付近には２つのカソードユニット１７ａが並んで配設されている。ここで、カソードユニット１７ａ，１７ｂには、電力ケーブルや冷却水供給配管とともに、スパッタリングに用いるアルゴンなどの放電ガスを供給するガス配管を備えるガス供給装置がそれぞれ接続されている。
【００１９】
ガス配管によって誘導される放電ガスの経路について以下に説明する。成膜室Ｓ１の上部に配設されたアルゴン供給源から供給されるアルゴンガスは、ガス配管によって４つのカソードユニット１７ａ，１７ｂのそれぞれに供給される。カソードユニット１７ｂに供給されるアルゴンガスは、アルゴン供給源からステンレス製のフレキシブルチューブからなる配管によって、マスフローコントローラー（ＭＦＣ）、ガス連通路２１を経て、成膜室Ｓ１内に導入される。そして、成膜室Ｓ１内で銅又はステンレスのパイプからなる配管によってカソードユニット１７ｂのガス導入口１９ｂまで誘導される。
【００２０】
次に、扉１５に取り付けられたカソードユニット１７ａへのガス供給の経路について説明する。アルゴン供給源から供給されるアルゴンガスは、ステンレス製のフレキシブルチューブからなる配管によって、マスフローコントローラー（ＭＦＣ）、ガス連通路２１を経て、成膜室Ｓ１内に導入されるまでは、カソードユニット１７ｂへの経路と同様である。そして、カソードユニット１７ａへの経路は、ガス連通路２１の出口側に配設された接続ブロック３０（チャンバ側導入ブロック３１と扉側導入ブロック４１）と銅又はステンレスのパイプからなるガス配管１８を経て、カソードユニット１７ａ，１７ｂのガス導入口１９ａまで誘導される。本明細書では、放電ガスを誘導するガス配管１８や接続ブロック３０を含む構成をガス供給装置１とする。また、放電ガスとしてアルゴンガスを例に説明するが、酸素ガスを含むアルゴンガスや他の放電ガスであってもよいことはもちろんである。成膜室Ｓ１の大気側のガス供給経路について図４に基づいて、成膜室Ｓ１の内側のガス供給経路について図５〜７に基づいて、以下に説明する。
【００２１】
図４のガス系統図に示すように、本実施形態においては２系統のアルゴン供給源から供給されるアルゴンガスはＭＦＣでそれぞれ調整した後に合流（Ｐ１位置）される。そして、ＭＦＣの下流側で合流させたガス配管を再び、カソードユニット１７ａ，１７ｂの数に合わせて分岐（Ｐ２、Ｐ３位置）させた下流側で成膜室Ｓ１のチャンバ壁（成膜室Ｓ１の上板）に形成されたガス連通路２１に誘導される。なお、ＭＦＣで調整した後に合流した位置（Ｐ１位置）から分岐した位置（Ｐ２位置）の間のガス配管には圧力計が備えられている。
【００２２】
本実施形態においては図４のガス系統図にも示すように、ガス連通路２１は成膜室Ｓ１の上板に４つ形成されている。これは、成膜室Ｓ１には計４つのカソードユニット１７ａ，１７ｂが備えられているためである。ここで、ＭＦＣの下流側での分岐位置（Ｐ２位置）から各ガス連通路２１までのガス流路を構成する配管は同じ長さに調整されている。ガス流路を同じ長さとすることでガス流路毎のガス供給タイミングやガスレスポンスの差をなくすことができる。もちろん、各ガス連通路２１から各カソードユニット１７ａ，１７ｂのガス導入口１９ａ，１９ｂまでのガス流路も同じ長さとされている。
【００２３】
なお、ＭＦＣは、アルゴンボンベなどのアルゴン供給源から供給されるアルゴンガス流量を予め設定された値に調整してカソード側に流す公知の装置であり、ＭＦＣの前後にはバルブが取り付けられている。
【００２４】
図５に示すように、ガス連通路２１は、成膜室Ｓ１のチャンバ壁を貫通したガス流路であり、成膜室Ｓ１の上壁２３を貫通して形成されている。すなわち、ＭＦＣ側から供給されたアルゴンガスは、ガス連通路２１を通過することにより成膜室Ｓ１の内側に誘導される。なお、本実施形態のガス連通路２１は上壁２３内で屈曲した通路として形成されているが、直線的な通路であってもよい。
【００２５】
扉１５側のガス連通路２１を通って成膜室Ｓ１の内側に誘導されたアルゴンガスは、接続ブロック３０に誘導される。接続ブロック３０は、チャンバ側導入ブロック３１と扉側導入ブロック４１の一対から構成されており、扉１５が閉じたときにガス流路が接続され、カソード側にアルゴンガスを供給できるように構成されている。接続ブロック３０の詳細については後述する。
【００２６】
接続ブロック３０を通過したアルゴンガスは、ガス配管１８に誘導された後、カソードユニット１７ａ側面に形成されたガス導入口１９ａからカソードユニット１７内部に導入される。カソードユニット１７ａ内に導入されたアルゴンガスは、カソードユニット１７に取り付けられたターゲットＴＧの縁部分に形成されたガス噴出口（不図示）からターゲットＴＧの前面に噴射される。
【００２７】
図６、図７に基づいて接続ブロック３０について説明する。図６にチャンバ側導入ブロック３１と扉側導入ブロック４１の斜視図を示す。チャンバ側導入ブロック３１は、成膜室Ｓ１の上面に固定されるチャンバ固定部３３と、扉側導入ブロック４１と当接するチャンバ側シール面３５と、それらの面の間でガス流通が可能に形成されたガス流路３７とを有して構成されている。チャンバ固定部３３側のガス流路３７はガス連通路２１に接続される。また、チャンバ側シール面３５にはＯリング３６が取り付けられて、扉側導入ブロック４１側とのシールを保持できるように構成されている。
【００２８】
扉側導入ブロック４１は、図７に示すように、扉１５の内面側に固定される扉固定部４３と、扉固定部４３に連結された伸縮部４４と、伸縮部４４の端部に形成され、チャンバ側導入ブロック３１のチャンバ側シール面３５と当接する扉側シール面４５と、それらの面の間でガス流通が可能に形成されたガス流路４７とを有して構成されている。扉固定部４３と扉側シール面４５の間に位置する伸縮部４４は、フレキシブルチューブ４８によって連結されており、このフレキシブルチューブ４８の外側にはコイルばね４９が配設されている。なお、図７では、コイルばね４９の一部を断面として図示している。
【００２９】
コイルばね４９は、内側にフレキシブルチューブ４８を挿通しながら、扉固定部４３の裏側と扉側シール面４５の裏側とに、上下の座面を接して配設されている。すなわち、扉固定部４３の裏側と扉側シール面４５の裏側は、コイルばね４９によって、その伸長方向に常時付勢された状態となっている。
【００３０】
ここで、扉１５の開閉に伴う、チャンバ側導入ブロック３１と扉側導入ブロック４１の動作について説明する。扉１５が開放されている状態では、扉側導入ブロック４１の扉側シール面４５は、チャンバ側導入ブロック３１のチャンバ側シール面３５と離間している。すなわち、この状態でアルゴンガスを供給するとチャンバ側シール面３５のガス流路３７からアルゴンガスが大気中に放出されることになる。
【００３１】
次に、扉１５が閉じられた状態では、扉側導入ブロック４１の扉側シール面４５は、チャンバ側導入ブロック３１のチャンバ側シール面３５に当接する。扉側シール面４５は、フレキシブルチューブ４８とコイルばね４９の弾性力によってチャンバ側シール面３５側に付勢されており、その結果、チャンバ側シール面３５は扉側シール面４５側から常時押圧力を受けることになる。
【００３２】
このとき、チャンバ側導入ブロック３１のガス流路３７と扉側導入ブロック４１のガス流路４７が連通される。扉側シール面４５とチャンバ側シール面３５とがＯリング３６を挟んで押圧されることから、ガス流路３７，４７のシールがなされる。
【００３３】
扉１５はヒンジ１３によって開閉するため、扉１５を閉める際、チャンバ側シール面３５に対して扉側シール面４５は角度を有して接近することになる。その結果、扉側シール面４５とチャンバ側シール面３５が接触してから扉が閉まるまでの間、押圧方向の角度が変化することになる。一方、上述のように、扉側導入ブロック４１は、扉固定部４３と扉側シール面４５をフレキシブルチューブ４８で連結され、さらに、このフレキシブルチューブ４８の外周を囲うようにコイルばね４９を配置した構成とされている。
【００３４】
このため、扉側シール面４５は伸長方向に付勢されながらも、斜め方向にも柔軟に屈曲することができる。従って、扉側シール面４５とチャンバ側シール面３５の接触面に角度があっても、扉側シール面４５はチャンバ側シール面３５に密着することができ、これらのチャンバ側シール面３５，扉側シール面４５でのシールを維持することができる。
【００３５】
本実施形態においてはステンレス製のフレキシブルチューブ４８が用いられているが、樹脂製など他のチューブを用いてもよい。また、弾性特性の優れたフレキシブルチューブを用いる場合にはコイルばね４９を備えない構成とすることも可能である。また、伸縮部４４をチャンバ側導入ブロック３１に設ける構成であってもよいことはもちろんである。
【００３６】
コイルばね４９としては、ストレート形状を有する圧縮コイルばねを用いているが、扉側シール面４５側から直径を徐々に大きくした円錐型コイルばね（コニカルばね）を用いてもよい。コニカルばねを用いることでばねを座屈しにくくすることができる。伸縮部４４が大きく屈曲する扉の開閉機構を採用する際や、フレキシブルチューブの部分をより長く形成する必要がある際に有効である。
【００３７】
圧力計（不図示）は、扉側シール面４５とチャンバ側シール面３５のシールが確実に行われていることを確認する手段として、ＭＦＣのカソード側のガス流路に取り付けられている。このように構成することで、チャンバ側シール面３５，扉側シール面４５への異物の挟み込みや、Ｏリング３６の劣化などを原因とするシール異常を検知することができる。すなわち、シールが不完全である場合には、ガス供給時に圧力計の値を読み取ることで、シールの異常を発見することができる。
【００３８】
本実施形態においては、圧力計(不図示）は、ＭＦＣで調整した後にガス流路が合流した位置（図４のＰ１位置）から再び分岐した位置（図４のＰ２位置）の間のガス配管に備えられている。そのため、４つのカソードのいずれか１つのシールが不完全である場合にも１つの圧力計で検知することができる。もちろん、各カソードユニット１７に接続される直前位置に別個の圧力計を取り付けても良い。
【符号の説明】
【００３９】
Ｓ    インライン式成膜装置
Ｓ１  成膜室
Ｇ    基板
Ｒ    基板搬送路 
ＴＧ  ターゲット
１    ガス供給装置
２    基板搬送装置
４    真空ポンプ
１０  キャリア部材
１１  基板ホルダ
１３  ヒンジ
１５  扉
１７，１７ａ，１７ｂ  カソードユニット
１８  配管
１９，１９ａ，１９ｂ  ガス導入口
２１  ガス連通路
２３  上壁
３０  接続ブロック
３１  チャンバ側接続ブロック
３３  チャンバ固定部
３５  チャンバ側シール面
３６  Ｏリング
３７、４７  ガス流路
４１  扉側接続ブロック
４３  扉固定部
４４  伸縮部
４５  扉側シール面
４８  フレキシブルチューブ
４９  コイルばね
【図１】
0005497572.tif 000002
【図２】
0005497572.tif 000003
【図３】
0005497572.tif 000004
【図４】
0005497572.tif 000005
【図５】
0005497572.tif 000006
【図６】
0005497572.tif 000007
【図７】
0005497572.tif 000008