(57)【要約】【課題】被処理基板が過度に熱せられるのを抑制することが可能な成膜装置を提供すること。【解決手段】被処理基板Ｓに成膜する成膜装置１は、チャンバ３と、チャンバ３内に配置され、被処理基板Ｓを搬送する搬送部５と、搬送部５と対向するように搬送部５での被処理基板Ｓの搬送方向Ａに沿って配置され、成膜材料であるターゲットＴに電気的に接続される複数の電極部２１と、搬送方向Ａにおいて、隣り合う二つの電極部２１の間に配置され、搬送部５により搬送される被処理基板Ｓを冷却する冷却部４０，４１，４２，４３と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に成膜する成膜装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、被処理基板を搬送する搬送部と、
前記搬送部と対向するように前記搬送部での被処理基板の搬送方向に沿って配置され、成膜材料であるターゲットに電気的に接続される複数の電極部と、
前記搬送方向において、隣り合う二つの前記電極部の間に配置され、前記搬送部により搬送される前記被処理基板を冷却する冷却部と、を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記搬送部を挟んで互いに対向するように配置されている複数の前記冷却部を備えることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記チャンバは、それぞれに各前記電極部が配置された複数の成膜室を含み、
前記複数の成膜室毎に配置されている複数の前記冷却部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記複数の成膜室は、前記搬送方向に並んでいることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記冷却部に熱的に接続されるように配置され、前記冷却部への成膜材料の付着を防ぐ防着部材を更に備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板に成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバと、チャンバ内に配置され、被処理基板を搬送する搬送部と、搬送部と対向するように搬送部での被処理基板の搬送方向に沿って配置され、成膜材料であるターゲットに電気的に接続される複数の電極部と、を備えている成膜装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７０９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された成膜装置を用いて、スパッタリング処理を行う場合、以下のような問題点が生じるおそれがある。
【０００５】
スパッタリング処理では、チャンバ内に導入したプロセスガスをプラズマ化するように、被処理基板とターゲット（電極部）との間に電界を発生させ、プラズマ中のイオンをターゲットに衝突させる。イオンが衝突することによってターゲットに熱が発生し、ターゲットが熱源となる。ターゲットだけでなく、イオンが衝突することによりターゲットから弾き出された原子又はターゲット表面で反射する反跳イオンなども、熱源となる。
【０００６】
このように、チャンバ内に熱源が存在していると、熱源から受ける熱により、被処理基板の温度が上昇する。特に、成膜装置が複数の電極部を備え、複数の電極部が搬送部での被処理基板の搬送方向に沿って配置されていると、被処理基板の温度は、被処理基板が搬送されるに従い、更に上昇し、被処理基板が過度に熱せられることとなる。
【０００７】
被処理基板が過度に熱せられる場合、被処理基板として熱に脆弱な基板を用いることができないといった制約を受けてしまう。また、既に膜が形成された被処理基板が過度に熱せられると、被処理基板に形成された膜の質が低下し、当該膜を用いて形成されるデバイスの性能が劣化することもある。これらの問題は、被処理基板の厚みが薄いなどの被処理基板の熱容量が小さい場合、より顕著に生じやすい。
【０００８】
本発明は、被処理基板が過度に熱せられるのを抑制することが可能な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】
【０００９】
本発明は、被処理基板に成膜する成膜装置であって、チャンバと、チャンバ内に配置され、被処理基板を搬送する搬送部と、搬送部と対向するように搬送部での被処理基板の搬送方向に沿って配置され、成膜材料であるターゲットに電気的に接続される複数の電極部と、搬送方向において、隣り合う二つの電極部の間に配置され、搬送部により搬送される被処理基板を冷却する冷却部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、搬送部により搬送される被処理基板を冷却する冷却部が、搬送方向において、隣り合う二つの電極部の間に配置されている。このため、搬送部により搬送される被処理基板は、電極部に対向する位置を搬送された後に、冷却部に至り、当該冷却部により冷却されることとなる。したがって、被処理基板が過度に熱せられるのを抑制することができる。
【００１１】
本発明は、搬送部を挟んで互いに対向するように配置されている複数の冷却部を備えていてもよい。この場合、被処理基板がより一層冷却されることとなり、被処理基板が過度に熱せられるのを更に抑制することができる。
【００１２】
本発明では、チャンバは、それぞれに各電極部が配置された複数の成膜室を含み、複数の成膜室毎に配置されている複数の冷却部を備えていてもよい。この場合、各成膜室において、被処理基板が冷却されることとなり、被処理基板が過度に熱せられるのを確実に抑制することができる。
【００１３】
本発明では、複数の成膜室は、搬送方向に並んでいてもよい。複数の成膜室は、搬送方向に並んでいる場合でも、冷却部により、被処理基板が過度に熱せられるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明では、冷却部に熱的に接続されるように配置され、冷却部への成膜材料の付着を防ぐ防着部材を更に備えていてもよい。この場合、冷却部への成膜材料の付着を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被処理基板が過度に熱せられるのを抑制することが可能な成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】冷却部を示す斜視図である。
【図３】成膜室内を搬送される被処理基板の温度変化を示す線図である。
【図４】本実施形態の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図５】冷却部の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る成膜装置１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る成膜装置の成膜装置の構成を示す模式図である。成膜装置１は、チャンバ３と、搬送部５と、を備えている。本実施形態では、成膜装置１は、被処理基板Ｓにスパッタリングにより成膜する成膜装置であり、いわゆるスパッタリング装置である。被処理基板Ｓは、たとえば、ガラス又はシリコン（Ｓｉ）などからなる。
【００１９】
チャンバ３は、排気室７、成膜室８、及びベント室９を含んでいる。排気室７は、成膜室８の前段側に、成膜室８と隣り合うように位置している。ベント室９は、成膜室８の後段側に、成膜室８と隣り合うように位置している。排気室７は、大気圧下にある被処理基板Ｓを装置内に取り込み、室内を真空とするためのチャンバである。成膜室８は、所定の雰囲気中で、被処理基板Ｓに成膜するためのチャンバである。ベント室９は、真空中にある成膜された被処理基板Ｓを大気圧環境下へ取り出すためのチャンバである。
【００２０】
成膜装置１は、複数のドライポンプ１１、複数のターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１３、及び複数のゲートバルブ１５を備えている。本実施形態では、成膜装置１は、二つのドライポンプ１１と、五つのターボ分子ポンプ１３と、を備えている。ドライポンプ１１は、排気室７及びベント室９に接続されている。ターボ分子ポンプ１３は、排気室７、成膜室８、及びベント室９に接続されている。本実施形態では、成膜室８には、三つのターボ分子ポンプ１３が接続されている。ドライポンプ１１は、大気圧から１Ｐａまでの排気をするための粘性領域で使用されるポンプである。ターボ分子ポンプ１３は、１Ｐａ以下の排気をするための分子流領域で使用されるポンプである。
【００２１】
ゲートバルブ１５は、排気室７の入口部、排気室７と成膜室８との間、成膜室８とベント室９との間、及びベント室９の出口部に配置されている。ゲートバルブ１５は、真空環境と大気圧環境とを隔てるための比較的大きな弁体を備えたバルブである。ゲートバルブ１５の両側の圧力が等しいときに、ゲートバルブ１５を開放することで隣接する二つの室７，８，９を連通させ、被処理基板Ｓ（成膜された被処理基板Ｓ）を通過させる。
【００２２】
搬送部５は、チャンバ３内に配置されており、被処理基板Ｓを所定の搬送方向Ａに搬送する。すなわち、搬送部５は、排気室７、成膜室８、及びベント室９にわたって配置されており、被処理基板Ｓを排気室７、成膜室８、ベント室９の順に搬送する。排気室７は、被処理基板Ｓの搬送方向Ａで、成膜室８よりも上流側に位置している。ベント室９は、被処理基板Ｓの搬送方向Ａで、成膜室８よりも下流側に位置している。搬送部５は、たとえば、搬送方向Ａに沿って配置された複数の搬送ローラ５ａを有する。被処理基板Ｓは、搬送ローラ５ａ上に載置されると共に、搬送ローラ５ａにより搬送方向Ａに搬送される。被処理基板Ｓは、搬送トレイに載せられた状態にて、搬送ローラ５ａ上に配置されてもよい。搬送ローラ５ａは、不図示の駆動機構により回転する。
【００２３】
成膜装置１は、複数の電極部２１と、複数の電源部２３と、を備えている。本実施形態では、成膜装置１は、それぞれ三つの電極部２１と電源部２３とを備えている。複数の電極部２１は、被処理基板Ｓの搬送方向Ａに沿って、所定の間隔をおいて成膜室８内に配置されている。電源部２３は、対応する電極部２１に電気的に接続されていると共に、対応する電極部２１に電力を供給する。電源部２３は、たとえば、ＤＣ電源、ＡＣ電源、又は高周波電源などを有している。各電極部２１はカソードとして機能する。
【００２４】
各電極部２１には、成膜材料であるターゲットＴが保持される。ターゲットＴは、電極部２１に電気的に接続される。成膜材料は、たとえば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物材料、銅（Ｃｕ）やモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料、又は合金材料などである。ターゲットＴの直下には、成膜材料がスパッタリングされる空間（スパッタリング空間）Ｃが形成される。
【００２５】
各電極部２１は、成膜室８の上部に、搬送部５と対向するように配置されている。したがって、各電極部２１（当該電極部２１に保持されたターゲットＴ）は、搬送部５により搬送される被処理基板Ｓと対向するように位置することとなる。各電極部２１は、成膜室８の下部に、搬送部５と対向するように配置されていてもよい。
【００２６】
成膜装置１は、複数の酸素濃度調整装置３０を備えている。酸素濃度調整装置３０は、成膜室８内（特に、電極部２１（ターゲットＴ）の周辺）が所定量の酸素を含有する雰囲気とされるように、成膜室８内にガスを供給すると共に、成膜室８内の酸素濃度を調整する。本実施形態では、成膜装置１は、電極部２１（ターゲットＴ）に対応して三つの酸素濃度調整装置３０を備えている。
【００２７】
各酸素濃度調整装置３０は、一対のマスフローコントローラ３１，３２と、ガス供給経路３３と、を有している。マスフローコントローラ３１は、酸素（Ｏ２）ガスが貯蔵されているボンベ３４に接続されており、成膜室８内への酸素ガスの導入量を調節する。マスフローコントローラ３２は、アルゴン（Ａｒ）ガスが貯蔵されているボンベ３５に接続されており、成膜室８内へのアルゴンガスの導入量を調節する。ガス供給経路３３は、成膜室８に接続されており、マスフローコントローラ３１，３２により流量が調整されたプロセスガス（酸素ガス及びアルゴンガス）を成膜室８に導入する。
【００２８】
成膜室８内のアルゴン分圧は、たとえば、０．１Ｐａ〜１．０Ｐａ程度に制御される。アルゴンガスの代わりに、不活性ガスとして、キセノン（Ｘｅ）ガス又はクリプトン（Ｋｒ）ガスなどを用いることができる。マスフローコントローラ３１，３２は、不図示の制御部により制御される。
【００２９】
成膜装置１は、複数の冷却部４０，４１，４２，４３と、複数の防着部材４５と、を備えている。防着部材４５は、冷却部４０，４１，４２，４３それぞれに配置されている。
【００３０】
各冷却部４０，４１，４２，４３は、搬送部５により搬送される被処理基板Ｓを冷却する。各冷却部４０，４１，４２，４３は、被処理基板Ｓの搬送方向Ａにおいて、隣り合う二つの電極部２１の間に配置されている。冷却部４０，４２は、成膜室８の上部に、搬送部５と対向するように配置されている。冷却部４１，４３は、成膜室８の下部に、搬送部５と対向するように配置されている。冷却部４０と冷却部４１とは、搬送部５を挟んで互いに対向するように配置されている。冷却部４２と冷却部４３とは、搬送部５を挟んで互いに対向するように配置されている。本実施形態では、成膜装置１は、四つの冷却部４０，４１，４２，４３を備えている。
【００３１】
各冷却部４０，４１，４２，４３は、図２に示されるように、冷却板５１を有している。冷却板５１は、その主面が搬送部５と対向するように配置されている。冷却板５１内には、冷媒が流れる流路５２が形成されている。冷却板５１は、流路５２を冷媒が流れることにより、被処理基板Ｓを冷却する。冷却板５１は、たとえば、銅などからなる。銅としては、無酸素銅（Ｏｘｙｇｅｎ−Ｆｒｅｅ  Ｃｏｐｐｅｒ）を用いることができる。冷却板５１を構成する材料は、銅に限られることなく、熱伝導に優れた材料であればよい。
【００３２】
流路５２の両端には、継手５３が設けられている。流路５２の一端は、継手５３を介して供給管５４に接続されている。流路５２の他端は、継手５３を介して排出管５５に接続されている。供給管５４及び排出管５５は、冷媒が貯蓄された冷媒タンク（不図示）に接続されている。冷媒は、ポンプ（不図示）により冷媒タンクから供給管５４に送られ、流路５２及び排出管５５を通って冷媒タンクに戻る。冷媒には、水などを用いることができる。
【００３３】
冷却板５１は、成膜室８を画成する内壁Ｗに複数の支柱５７を介して取り付けられている。本実施形態では、冷却板５１は、平面視で矩形状を呈している。支柱５７は、冷却板５１の四つの角部近傍に位置している。支柱５７は、たとえばステンレス鋼などからなる。
【００３４】
防着部材４５は、板状の部材であり、冷却板５１と熱的に接続されている。本実施形態では、防着部材４５は、冷却板５１の、搬送部５と対向する主面を覆うように、当該主面と接触している。防着部材４５は、冷却板５１に着脱可能に取り付けられている。防着部材４５は、冷却板５１への成膜材料の付着を防いでいる。防着部材４５は、たとえば、銅などからなる。銅としては、無酸素銅を用いることができる。防着部材４５と冷却板５１とは、互いに熱的に接続されていれば、直接接触している必要はない。本実施形態では、防着部材４５は、平面視で矩形状を呈している。
【００３５】
成膜装置１は、以下のようにして、被処理基板Ｓに成膜する。被処理基板ＳとターゲットＴ（電極部２１）との間に電界を発生させ、成膜室８内に導入したプロセスガスをプラズマ化する。プラズマ中のイオンをターゲットＴに衝突させて、ターゲットＴから原子を弾き出し、弾き出した原子を被処理基板Ｓの上に付着させる。
【００３６】
ところで、イオンが衝突することによってターゲットＴに熱が発生し、ターゲットＴが熱源となる。ターゲットＴだけでなく、イオンが衝突することによりターゲットＴから弾き出された原子又はターゲットＴの表面で反射する反跳アルゴン原子なども、熱源となる。成膜室８内に熱源が存在していると、熱源から受ける熱により、被処理基板Ｓの温度が上昇する。特に、成膜装置１が複数の電極部２１を備え、複数の電極部２１が被処理基板Ｓの搬送方向Ａに沿って配置されていると、図３中の破線で示されるように、被処理基板Ｓの温度は、被処理基板Ｓが搬送されるに従い、更に上昇し、被処理基板Ｓが過度に熱せられる。
【００３７】
これに対し、本実施形態では、上述したように、冷却部４０，４１，４２，４３が、被処理基板Ｓの搬送方向Ａにおいて、隣り合う二つの電極部２１の間に配置されている。このため、搬送部５により搬送される被処理基板Ｓは、電極部２１に対向する位置を搬送された後に、冷却部４０，４１，４２，４３に至り、当該冷却部４０，４１，４２，４３により冷却されることとなる。したがって、成膜装置１では、図３中の実線で示されるように、被処理基板Ｓが過度に熱せられるのを抑制することができる。
【００３８】
成膜装置１によれば、被処理基板Ｓが過度に熱せられるのが抑制される。したがって、成膜装置１では、被処理基板Ｓとして、熱に脆弱な基板を用いることが可能である。成膜装置１により被処理基板Ｓに形成された膜の質が低下するのが抑制され、当該膜を用いて形成されるデバイスの性能劣化を抑制することも可能である。
【００３９】
本実施形態では、冷却部４０と冷却部４１は、搬送部５を挟んで互いに対向するように配置され、冷却部４２と冷却部４３は、搬送部５を挟んで互いに対向するように配置されている。これにより、被処理基板Ｓがより一層冷却されることとなり、被処理基板Ｓが過度に熱せられるのを更に抑制することができる。
【００４０】
本実施形態では、防着部材４５が、各冷却部４０，４１，４２，４３に熱的に接続されるように配置されている。これにより、各冷却部４０，４１，４２，４３への成膜材料の付着を防ぐことができる。本実施形態では、各冷却部４０，４１，４２，４３は、スパッタリング空間Ｃから離れて位置している。これにより、各冷却部４０，４１，４２，４３への成膜材料の付着をより一層防ぐことができる。
【００４１】
被処理基板Ｓの冷却を効果的に行うためには、各冷却部４０，４１，４２，４３と搬送部５（搬送される被処理基板Ｓ）との隙間は狭い方が好ましい。各冷却部４０，４１，４２，４３と搬送される被処理基板Ｓとの隙間は、冷却部４０，４１，４２，４３と搬送部５との間に防着部材４５が位置することとなるため、防着部材４５の厚みを加味して設定する必要がある。本実施形態では、被処理基板Ｓは、搬送部５（搬送ローラ５ａ）上を搬送されるため、成膜室８の下部に配置されている冷却部４１，４３は、成膜室８の上部に配置されている冷却部４０，４２よりも、搬送部５に近づけて配置することができる。
【００４２】
次に、図４を参照して、本実施形態の変形例に係る成膜装置１の構成を説明する。図４は、本実施形態の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本変形例の成膜装置１は、チャンバ３が複数の成膜室８ａ，８ｂ，８ｃを含んでいる点で、上述した実施形態と相違する。
【００４３】
本変形例の成膜装置１では、チャンバ３は、排気室７、複数の成膜室８ａ，８ｂ，８ｃ、及びベント室９を含んでいる。本変形例では、チャンバ３は、三つの成膜室８ａ，８ｂ，８ｃを含んでいる。ゲートバルブ１５は、排気室７の入口部、排気室７と成膜室８ａとの間、成膜室８ａと成膜室８ｂとの間、成膜室８ｂと成膜室８ｃとの間、成膜室８ｃとベント室９との間、及びベント室９の出口部に配置されている。各成膜室８ａ，８ｂ，８ｃは、被処理基板Ｓの搬送方向Ａに並んでいる。成膜室８ａ，８ｂ，８ｃには、電極部２１がそれぞれ配置されている。すなわち、各成膜室８ａ，８ｂ，８ｃにおいて、スパッタリング処理が行われる。
【００４４】
成膜室８ａには、冷却部４０，４１が配置されている。成膜室８ｂには、冷却部４２，４３が配置されている。本変形例では、各成膜室８ａ，８ｂにおいて、被処理基板Ｓが冷却されることとなり、各成膜室８ａ，８ｂが被処理基板Ｓの搬送方向Ａに並んでいる場合でも、被処理基板Ｓが過度に熱せられるのを確実に抑制することができる。成膜室８ｃにも、被処理基板Ｓを冷却する冷却部が配置されていてもよい。
【００４５】
次に、図５を参照して、冷却部４０，４１，４２，４３の変形例を説明する。図５は、冷却部の変形例を示す斜視図である。
【００４６】
各冷却部４０，４１，４２，４３は、冷却板５１と、冷却管５９と、を有している。冷却板５１と冷却管５９とは熱的に接続されている。冷却板５１は、冷却管５９を冷媒が流れることにより、被処理基板Ｓを冷却する。冷媒は、ポンプにより冷媒タンクから供給管５４に送られ、冷却管５９及び排出管５５を通って冷媒タンクに戻る。本変形例では、冷却板５１と冷却管５９とは、ろう付けなどにより、一体化されている。冷却管５９は、たとえば、銅などからなる。銅としては、無酸素銅を用いることができる。
【００４７】
本変形例では、冷却板５１の外部に冷却管５９が設けられている。したがって、本変形例によれば、冷媒の流路が冷却板５１の内部に形成されている構成に比して、比較的簡易な構成により、被処理基板Ｓを冷却する冷却部４０，４１，４２，４３を実現できる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも前述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００４９】
冷却部４０，４１，４２，４３は、必ずしも、搬送部５を挟んで互いに対向するように配置されていなくてもよい。たとえば、成膜装置１は、成膜室８の上部に配置された冷却部４０，４２のみを備えていてもよく、成膜室８の下部に配置された冷却部４１，４３のみを備えていてもよい。
【００５０】
冷却板５１及び防着部材４５の平面形状は、矩形状に限られることなく、矩形状以外の多角形状又は円形状であってもよい。また、冷却板５１への成膜材料の付着が少ない場合は、成膜装置１は、必ずしも、防着部材４５を備えていなくてもよい。
【００５１】
成膜室８，８ａ，８ｂ，８ｃ及び電極部２１の数は、上述した実施形態及び変形例に示された数に限定されない。チャンバ３が複数の成膜室を含んでいる場合、必ずしも、全ての成膜室に被処理基板Ｓを冷却する冷却部が配置されていなくもよい。すなわち、被処理基板Ｓを冷却する冷却部が配置された成膜室の数が、複数であればよい。また、冷却部は、必ずしも全ての電極部の間に配置されている必要はなく、少なくとも一部の電極部の間に配置されていればよい。たとえば、図１に示された成膜装置１において、三つの電極部２１のうち搬送方向Ａにおいて最も上流側に配置された電極部２１付近における発熱が小さい場合には、冷却部４０，４１を省略することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…成膜装置、３…チャンバ、５…搬送部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…成膜室、２１…電極部、４０，４１，４２，４３…冷却部、４５…防着部材、５１…冷却板、５２…流路、５９…冷却管、Ａ…被処理基板の搬送方向、Ｓ…被処理基板、Ｔ…ターゲット。
【図１】
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【図２】
2015172233.tif 000004
【図３】
2015172233.tif 000005
【図４】
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【図５】
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