(57)【要約】【課題】水漏れや絶縁破壊によるスパッタリング不良を防止できるとともに、ターゲット利用率を向上できる成膜装置を提供する。【解決手段】内周マスク３０内部に、ヒートパイプ３１を収容する。支持部材６上に載置された基板２が押し上げられると、基板２の中央部が内周マスク３０の傘状部３０ａに当たるとともに、基板２の周縁部も外周マスク７の当接部７ａに当たる。この状態でターゲット１０から微粒子を放出させ、基板２の表面に被膜を形成る。スパッタリングの過程で、内周マスク３０の傘状部３０ａが加熱されると、ヒートパイプ３１の下端に伝熱し、蒸発した作動液が圧力差によって上端に移動して凝縮する。凝縮した作動液はウィックによって下端に還流するので、内周マスク３０が冷却される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜のための粒子を含むターゲットと、前記ターゲットの裏面側に配置された冷却面を有するバッキングプレートと、成膜対象の一部を覆うマスクとを備えた成膜装置において、
前記マスクと前記バッキングプレートとの間に、熱交換器が配設されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、ヒートパイプであることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
前記熱交換器と前記バッキングプレートとの間には、絶縁材が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングによってターゲットから放出された粒子によって基板表面に成膜処理を施すための成膜装置に係り、特に、冷却効果に改良を施した成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程、液晶表示基板製造工程、ディスク製造工程などにおいては、成膜装置を使用して基板表面への成膜処理が実施される。例えば、デジタル化された音声信号や画像情報を大量に記録するのにコンパクトディスク（以下、ＣＤと称する。）やデジタルビデオディスク（以下、ＤＶＤと称する。）などのディスクが広く使用されているが、これらのディスクは、ポリカーボネイト等の透明な合成樹脂をドーナツ状の円盤型とした基板の表面に、光反射率の高いアルミニウム等の薄膜を形成して記録面としたものである。
【０００３】
このような成膜を行なう装置の一つとして、スパッタリング装置があり、その代表例としてはプレーナ型マグネトロンスパッタリング装置が挙げられる。プレーナ型マグネトロンスパッタリング装置においては、真空状態下での放電により発生したイオン（例えばアルゴンイオン）を陰極であるターゲットに衝突させ、ターゲットを構成する粒子をスパッタリングによって放出させる。基板は、ターゲットに離間対向して配置されるとともに、陽極を構成しており、ターゲットから放出された粒子が基板の表面に堆積することにより、成膜処理が施される。但し、ディスクを構成する基板の外周部と内周部には、記録面を形成する必要がないので、これらの部分を除いた面にのみ成膜を形成する必要がある。このため、成膜作業は、基板の内周と外周をマスキングして行われる。
【０００４】
かかるスパッタリング装置を備えた真空処理装置の一例を、図２を参照して具体的に説明する。すなわち、装置本体１は、真空処理室としてのスパッタ室３と、このスパッタ室３へ基板２の出し入れを行なうロードロック室４とを有している。スパッタ室３は、支持部材６、外周マスク７、上蓋８、内周マスク９及びターゲット１０等を備えている。
【０００５】
支持部材６は、その上部に基板２が載置され、リフト５により上下動可能に設けられている。外周マスク７は、支持部材６の周縁部上方に配置され、基板２の外周をマスクする当接部７ａを有している。上蓋８は、装置本体１の上部を封止している。内周マスク９は、上蓋８の中心に対応する位置から下方に突出しており、その下端に基板２の内周をマスクする銅製の傘状部９ａを有している。ターゲット１０は、上蓋８の下部に絶縁材を介して配置されている。さらに、スパッタ室３の上方には、モータ１１ａにより偏芯回転する磁石１１が設けられている。
【０００６】
一方、ロードロック室４は、大気側に配置された搬送装置２０，２１から搬送された基板２を受け取り、リフト１２により上下動する支持部材１３と、支持部材１３が受け取った基板２が載置され、これを支持部材６に渡す環状のホルダ１４等により構成されている。なお、図３において、１５はロードロック室４を閉じる上蓋、１６は基板２を保持する機械的チャックである。
【０００７】
以上のような真空処理装置においては、ロードロック室４からスパッタ室３に搬送された基板２が、支持部材６上に載置されて押し上げられる。さらに押し上げが進むと、基板２の中央部が内周マスク９の傘状部９ａに当たるとともに、基板２の周縁部も外周マスク７の当接部７ａに当たる。この状態で、スパッタ室３内が所定の真空度に達したら、装置を作動してターゲット１０から微粒子を放出させ、基板２の表面に被膜を形成する。
【０００８】
ところで、使用中のターゲットは高温になるため、適当な冷却手段によってターゲットを冷却する必要がある。そこで、従来は、ターゲットの裏面側にバッキングプレートを配置し、このバッキングプレートを冷却して低温とすることにより、ターゲットを裏面側から冷却するようにしていた。ここで、図３は、従来のスパッタリング装置のターゲット１０及びその周辺を示した縦断面図である。すなわち、円盤状のターゲット１０の裏面に、バッキングプレート２２が配設されている。このバッキングプレート２２には、冷却水が流通する溝２２ａが形成されている。溝２２ａは、バッキングプレート２２を均一に冷却できるように、渦巻き状に形成されており、その両端が給水部及び排水部となっている。
【０００９】
また、スパッタリング中の内周マスク９及び外周マスク７も高温になるため、冷却する必要がある。但し、上述のように、ターゲット１０側は陰極を構成し、基板２は陽極を構成するので、基板２に接する内周マスク９及び外周マスク７はプラス電位とし、マイナス電位のターゲット１０やバッキングプレート２２との絶縁を維持した状態で冷却されなければならない。
【００１０】
このため、内周マスク９の上端には、ターゲット１０及びバッキングプレート２２から絶縁された水冷ジャケット２３が配設されている。この水冷ジャケット２３は、図４に示すように、給水パイプ２５と排水パイプ２６が接続された円筒状の容器２３ａと、給水側から排水側への流れを形成する流通孔２３ｂができるように配設された仕切板２３ｃとを備えており、内周マスク９の上端に接することによって、容器２３ａを流通する冷却水によって冷却されるように構成されている。
【００１１】
さらに、外周マスク７の周囲には、外枠部２４が配設されており、この外枠部２４には、冷却水が流通する穴２４ａが形成されている。なお、バッキングプレート２２、水冷ジャケット２３及び外枠部２４という複数系統に流通させる冷却水は、図示しない共通の供給源から循環供給される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の内周マスク９の冷却構造では、プラス電位側の水冷ジャケット２３へ冷水を給排水する給水パイプ２５及び排水パイプ２６は、その周囲を絶縁させて、マイナス電位側のバッキングプレート２２内を通過させる必要がある。このため、給水パイプ２５若しくは排水パイプ２６からの水漏れや絶縁破壊によって、スパッタリング不良が生じる可能性がある。
【００１３】
また、磁石１１の周囲に、給水パイプ２５及び排水パイプ２６のためのスペースが必要となるため、磁石１１の回転エリアが限定され、偏芯量を大きくとれず、ターゲット利用率が制限されていた。
【００１４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、水漏れや絶縁破壊によるスパッタリング不良を防止できるとともに、ターゲット利用率を向上できる成膜装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、請求項１記載の発明は、成膜のための粒子を含むターゲットと、前記ターゲットの裏面側に配置された冷却面を有するバッキングプレートと、成膜対象の一部を覆うマスクとを備えた成膜装置において、前記マスクと前記バッキングプレートとの間に、熱交換器が配設されていることを特徴とする。
以上のような請求項１記載の発明では、熱交換器によって内周マスクを冷却するため、バッキングプレート内に給水パイプや排水パイプを絶縁配置する必要がない。このため、水漏れや絶縁破壊によるスパッタリング不良を防止できる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成膜装置において、前記熱交換器は、ヒートパイプであることを特徴とする。
以上のような請求項２記載の発明では、熱交換器として、ヒートパイプを使用したので、水冷ジャケット、給水パイプ及び排水パイプ等による冷水循環構造を設ける場合に比べて、構造が単純で安価な装置を構成することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の成膜装置において、前記熱交換器と前記バッキングプレートとの間には、絶縁材が配設されていることを特徴とする。
以上のような請求項３記載の発明では、内周マスクとバッキングプレートとの間に絶縁材を配設することにより、絶縁と熱伝導をより確実に行なうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
〔実施形態の構成〕
まず、実施形態の構成を、図１を参照して説明する。なお、上述の従来技術で示した部材に対応する部材は、同一の符号を付す。すなわち、本実施形態においては、下端に傘状部３０ａを備えた内周マスク３０の内部に、ヒートパイプ３１が収容されている。このヒートパイプ３１は、真空状態にしたパイプ内に、適量の作動液とその還流を促進するためのウィックを設けた熱伝導素子である。例えば、銅製のパイプ内に、作動液として純水を、ウィックとして銅製のメッシュを用いたものが考えられる。
【００１９】
このようなヒートパイプ３１は、内周マスク３０の下端からバッキングプレート２２の内周（絶縁のため非接触）にかけて、垂直方向に配設されている。また、本実施形態においては、上記の従来技術で示したような水冷ジャケット２３、給水パイプ２５及び排水パイプ２６は備えておらず、磁石１１の回転可能領域が広くなっているため、磁石１１の偏芯量を大きくしてある。
【００２０】
〔実施形態の作用〕
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。すなわち、ロードロック室４から搬送された基板２は、支持部材６上に載置されて押し上げられる。さらに押し上げがすすむと、基板２の中央部が内周マスク３０の傘状部３０ａに当たるとともに、基板２の周縁部も外周マスク７の当接部７ａに当たる。この状態でロードロック室４内が所定の真空度に達したら、装置を作動してターゲット１０から微粒子を放出させると、基板２の表面に被膜が形成される。
【００２１】
かかるスパッタリングの過程で、内周マスク３０の傘状部３０ａが加熱されると、その熱がヒートパイプ３１の下端に伝達される。ヒートパイプ３１の下端で加熱され、蒸発した作動液は、圧力差によって上端に移動し、水冷されたバッキングプレート２２によって冷却されて凝縮する。凝縮した作動液はウィックによって下端に還流する。このようなサイクルの繰り返しによって、内周マスク３０が冷却される。
【００２２】
〔実施形態の効果〕
以上のような本実施形態によれば、内周マスク３０を冷却するために、バッキングプレート２２内に給水パイプ２５や排水パイプ２６を絶縁配置する必要がないので、水漏れや絶縁破壊によるスパッタリング不良を防止できる。
【００２３】
また、給水パイプ２５や排水パイプ２６のためのスペースが不要となるため、磁石１１の回転エリアを広く確保でき、偏芯量を大きくとることができるので、ターゲット利用率が向上する。
【００２４】
さらに、熱交換器として、ヒートパイプ３１を使用したので、水冷ジャケット２３、給水パイプ２５及び排水パイプ２６等による冷水循環構造を設ける場合に比べて、構造が単純で安価な装置を構成することができる。
【００２５】
〔他の実施形態〕
本発明は上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、
内周マスクの内部に設けるヒートパイプは、上記の実施形態で例示したものには限定されず、パイプやウィックの材質、形状、種類等は適宜変更可能である。例えば、ウィックは、パイプ内に形成した溝によって構成するリップルウィックであってもよい。
【００２６】
また、例えば、内周マスクとバッキングプレートとの間に、熱伝導のよい絶縁材を配設することにより、絶縁と熱伝導をより確実に行なう構成としてもよい。この絶縁材としては、例えば、窒化アルミニウムなどのセラミックを用いることができるが、これに限定されるものではない。さらに、本発明による成膜対象は、ＣＤやＤＶＤには限定されない。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、水漏れや絶縁破壊によるスパッタリング不良を防止できるとともに、ターゲット利用率を向上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】
【図１】本発明の成膜装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】従来の真空処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】図２の従来技術におけるターゲット周辺を示す縦断面図である。
【図４】図２の従来技術における水冷ジャケットを示す斜視図である。
【符号の説明】
１…装置本体
２…基板
３…スパッタ室
４…ロードロック室
５…リフト
６…支持部材
７…外周マスク
７ａ…当接部
８…上蓋
９，３０…内周マスク
９ａ，３０ａ…傘状部
１０…ターゲット
１１…磁石
１１ａ…モータ
１２…リフト
１３…支持部材
１４…ホルダ
２０，２１…搬送装置
２２…バッキングプレート
２２ａ…溝
２３…水冷ジャケット
２３ａ…容器
２３ｂ…流通孔
２３ｃ…仕切板
２４…外枠部
２４ａ…穴
２５…給水パイプ
２６…排水パイプ
３１…ヒートパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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