(57)【要約】【課題】  被処理体の十分な回転と、十分な冷却を行い、スパッタリングによる成膜を行うことが可能な処理装置を提供する。【解決手段】  スパッタリング用のターゲットが内部に配置される処理容器１と、処理容器１内に配置され、被処理体が載置され、回転可能な載置台２と、載置台２を冷却する冷却機構５と、冷却機構５に対する載置台の相対位置を変更させる駆動機構６を更に備え、駆動機構６は、載置台２を冷却機構５に近接させ、また、離隔させることができる。これにより、載置台２から冷却機構５への熱伝達率を変更することができる。【選択図】図２
2016053202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング用のターゲットが内部に配置される処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理体が載置され、回転可能な載置台と、
前記載置台を冷却する冷却機構と、
前記冷却機構に対する前記載置台の相対位置を変更させる駆動機構を更に備え、
前記駆動機構は、少なくとも、
前記載置台と前記冷却機構とが離隔した第１状態と、
前記載置台と前記冷却機構とが近接した第２状態と、
を選択的に設定することにより、前記載置台から前記冷却機構への熱伝達率を変更する、
ことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記載置台を上下方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記冷却機構は、前記載置台と前記冷却機構との間に、熱伝達用のガスを供給する冷却ガス通路を有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記冷却機構は、
前記載置台の下面に対向し、冷凍機によって冷却されるリング状の熱伝達機構と、
前記熱伝達機構の下面と前記処理容器の底部との間に介在し、前記熱伝達機構を支持する断熱性の支持部材と、
を備えている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記ターゲットにプラズマ発生用の電力を与えるプラズマ発生用電源と、
前記載置台を回転させる回転機構と、
前記プラズマ発生用電源、前記回転機構及び前記駆動機構を制御する制御装置と、
を更に備え、
前記制御装置は、
前記駆動機構により前記第２状態を設定し、前記載置台を冷却する工程と、
前記駆動機構により前記第１状態を設定し、且つ、前記回転機構により前記載置台を回転させる工程と、
前記プラズマ発生用電源から、前記ターゲットに電力を与えて、プラズマを発生させ、前記ターゲットのスパッタリングを行う工程と、
を実行する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記処理容器の外部から、前記処理容器内の前記載置台上に前記被処理体を搬入し、且つ、前記処理容器内の前記載置台上から前記被処理体を前記処理容器の外部に搬出する搬送機構と、前記搬送機構を制御する制御装置とを更に備え、
前記制御装置は、
前記搬送機構を制御して、
前記載置台上に載置された第１の被処理体を前記処理容器の外部に搬出する工程と、
第２の被処理体を前記処理容器の外部から搬入して前記載置台上に載置する工程と、
を順次実行する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、スパッタリング用のターゲットが内部に配置される処理容器を備えた処理装置に関し、より詳細には、低温プロセスを実行するための冷却機構を備えた処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターゲットをスパッタリングして、基板（被処理体）上に堆積するための処理装置が知られている（特許文献１参照）。また、極低温に冷却された基板を用いた成膜技術も知られている（特許文献２および３参照）。
【０００３】
スパッタリングを行う際において、十分な面内均一性を有する磁性膜を形成するには、載置台の回転が必要である。十分な回転と、十分な冷却を行って、成膜を行うことができれば、良質な特性を有する磁性膜を形成できる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４０６７２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３２２７３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の処理装置においては、載置台を回転させようとすると、載置台に固定する冷凍機としては、冷却能力の低い小型のものを採用する必要があり、被処理体の十分な回転と、十分な冷却とを両立させたスパッタリングによる成膜を行うことができなかった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、被処理体の十分な回転と、十分な冷却を行い、スパッタリングによる成膜を行うことが可能な処理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】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明の態様に係る第１の処理装置は、スパッタリング用のターゲットが内部に配置される処理容器と、前記処理容器内に配置され、被処理体が載置され、回転可能な載置台と、前記載置台を冷却する冷却機構と、前記冷却機構に対する前記載置台の相対位置を変更させる駆動機構を更に備え、前記駆動機構は、少なくとも、前記載置台と前記冷却機構とが離隔した第１状態と、前記載置台と前記冷却機構とが近接した第２状態と、を選択的に設定することにより、前記載置台から前記冷却機構への熱伝達率を変更することを特徴とする。
【０００８】
この処理装置によれば、駆動機構は、載置台と冷却機構とが離隔した第１状態と、近接した第２状態を設定することができ、前記載置台から前記冷却機構への熱伝達率を変更することができる。載置台を冷却する場合には、近接した第２状態に設定すればよく、載置台の熱が冷却機構へと伝達され、載置台を十分に冷却することができる。冷却機構は、載置台と一緒には回転しないので、冷却能力の高いものを採用することができる。
【０００９】
一方、スパッタリングの処理を行う際には、離間した第１状態に設定することで、載置台が冷却機構とは物理的に離間するので、載置台を自由に回転させることができる。
【００１０】
このように、この処理装置によれば、載置台の上に載置された被処理体の十分な回転と、十分な冷却を行い、スパッタリングによる成膜を行うことができる。
【００１１】
第２の処理装置においては、前記駆動機構は、前記載置台を上下方向に移動させることを特徴とする。この場合、載置台を上下方向に移動させることにより、冷却機構に対する距離を変更することができる。
【００１２】
第３の処理装置においては、前記冷却機構は、前記載置台と前記冷却機構との間に、熱伝達用のガスを供給する冷却ガス通路を有していることを特徴とする。冷却ガス通路から、熱伝達用のガスを供給すると、ガスを介して、載置台の熱が、冷却機構に向けて、効率よく伝達される。
【００１３】
第４の処理装置においては、前記冷却機構は、前記載置台の下面に対向し、冷凍機によって冷却されるリング状の熱伝達機構と、前記熱伝達機構の下面と前記処理容器の底部との間に介在し、前記熱伝達機構を支持する断熱性の支持部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
リング状の熱伝達機構を有している場合、これは載置台の下面に対向しているので、広い面積で近接することができる。これにより、載置台冷却の面内均一性と冷却効率を高めることができる。熱伝達機構はリング状なので、一部分は支持部材によって支持されている。
【００１５】
第５の処理装置は、前記ターゲットにプラズマ発生用の電力を与えるプラズマ発生用電源と、前記載置台を回転させる回転機構と、前記プラズマ発生用電源、前記回転機構及び前記駆動機構を制御する制御装置と、を更に備え、前記制御装置は、前記駆動機構により前記第２状態を設定し、前記載置台を冷却する工程と、前記駆動機構により前記第１状態を設定し、且つ、前記回転機構により前記載置台を回転させる工程と、前記プラズマ発生用電源から、前記ターゲットに電力を与えて、プラズマを発生させ、前記ターゲットのスパッタリングを行う工程と、を実行することを特徴とする。
【００１６】
制御装置が、制御信号を各装置に送信することにより、駆動機構、回転機構、プラズマ発生用電源を制御することができる。この処理装置によれば、十分な冷却と回転が行われる状態で、スパッタリングを行うことができる。
【００１７】
第６の処理装置は、前記処理容器の外部から、前記処理容器内の前記載置台上に前記被処理体を搬入し、且つ、前記処理容器内の前記載置台上から前記被処理体を前記処理容器の外部に搬出する搬送機構と、前記搬送機構を制御する制御装置とを更に備え、前記制御装置は、前記搬送機構を制御して、前記載置台上に載置された第１の被処理体を前記処理容器の外部に搬出する工程と、第２の被処理体を前記処理容器の外部から搬入して前記載置台上に載置する工程と、を順次実行することを特徴とする。
【００１８】
制御装置が、制御信号を搬送機構に送信することにより、被処理体の搬入と搬出を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の処理装置によれば、被処理体の十分な回転と、十分な冷却を行い、スパッタリングによる成膜を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】処理装置の主要部を示す図である。
【図３】載置台の移動について説明するための図である。
【図４】載置台の冷却について説明するための図である。
【図５】複数のターゲットが配置された処理装置を示す図である。
【図６】処理時間と基板温度との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】処理時間と基板温度との関係を示す別のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施の形態に係る処理装置について説明する。同一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。
【００２２】
図１は、処理装置の全体構成を示す図である。
【００２３】
この処理装置は、処理容器１を有している。処理容器１内には、載置台２（ステージ）と、載置台２に固定された静電チャック３とが配置され、静電チャック３上には基板４（被処理体）が載置される。処理容器１は、下部に位置する底板１ａ、底板１ａの外周を取り囲む筒状包囲体１ｂ、筒状包囲体１ｂの上部に設けられ、これを封止する天板１ｃを備えている。
【００２４】
処理容器１の上部の天板１ｃには、ターゲットホルダ１３が固定されており、ターゲットホルダ１３には爪部材１４が固定されており、ターゲットホルダ１３と爪部材１４との間に、ターゲット１２の周縁部が挟まれることにより、ターゲット１２がターゲットホルダ１３に保持される。
【００２５】
なお、ターゲットホルダ１３は導電体であるが、天板１ｃとの間には絶縁体が介在しており、プラズマ発生用電源１５からの電圧が与えられる。天板１ｃを含む処理容器１の電位はグランド電位である一方で、ターゲットホルダ１３及びターゲット１２にはプラズマ発生用電源１５からの高周波電位が与えられる。プラズマ発生用電源１５は、処理容器１内においてプラズマを発生させ、プラズマ化したイオンによって、ターゲット１２をスパッタリングするために用いられる。なお、プラズマを発生するために、処理容器１の内部には、Ａｒ，Ｋｒ又はＮｅなどの希ガスが充填される。
【００２６】
プラズマ発生用電源１５は、高周波などの交流電源１５ａ、整合器１５ｂを備えており、ターゲット１２とグランド電位との間に交流電圧を印加することができる。プラズマ発生用電源１５は、必要に応じて、直流電源１５ｃを、交流電源１５ａに対して並列に備えることとしてもよい。直流電源１５ｃにより、ターゲット１２に与えられる電位の振幅中心電位を変更することができる。プラズマ発生には、１３．５６ＭＨｚなどの高周波が、一般的に用いられるが、その他の周波数（直流電源を含む）を用いることも可能である。なお、ターゲット１２の近傍に磁石を配置し、ターゲットの表面に磁界を印加して、マグネトロンスパッタを行うこともできる。
【００２７】
載置台２上に固定された静電チャック３は、絶縁層３ａと、絶縁層３ａ内に埋設された静電チャック電極板３ｂとを備えている。静電チャック電極板３ｂに配線Ｌ３を介して、所定の電位を与えることにより、基板４を静電チャック３に固定することができる。なお、配線Ｌ３は静電チャック３と共に回転するが、配線Ｌ３と、これに電力を供給する電源とはスリップリングを介して電気的に接続することができる。静電チャック３には、必要に応じて、Ｈｅなどの冷却ガスを、基板４との界面に供給する通路を設けることができる。
【００２８】
処理容器１には、排気ポンプ１０が連通しており、内部のガスを排気している。したがって、処理容器１の内部の圧力は、プラズマが発生可能な程度に減圧される。ターゲット１２へプラズマ発生用電源１５から高周波電圧が印加されると、ターゲット１２の近傍にプラズマが発生し、ターゲット１２がスパッタリングされ、スパッタされた原子又は分子は、これに対向する基板４の表面上に堆積する。
【００２９】
磁性膜（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏなどの強磁性体を含む膜）を堆積する場合には、ターゲット１２の材料としては、例えば、ＣｏＦｅ、ＦｅＮｉ、又はＮｉＦｅＣｏとすることができる。ターゲット材料として、これらの材料に、別の元素を混入させることもできる。スパッタ法における磁性膜の形成においては、低温で形成することで、結晶粒径や膜応力などの薄膜特性を制御することができる。
【００３０】
載置台２の下面には、上下方向に延びた支持軸８が固定されており、支持軸８は、回転及び直線移動機構ＭＥＣＨに接続されている。回転及び直線移動機構ＭＥＣＨは、支持軸８を上下方向に移動させることができ、また、支持軸８回りに回転させることができる。支持軸８と回転及び直線移動機構ＭＥＣＨとの間には、ベローズ９が設けられており、支持軸８の位置が変化しても、処理容器１内の気密性が保持できるようになっている。ベローズ９は、上下方向に伸縮する包囲体であり、包囲体の上端は処理容器１の底板１ａに固定され、下端は回転及び直線移動機構ＭＥＣＨの上端に固定されている。
【００３１】
載置台２は、処理容器１の底板１ａに固定された冷却機構５によって冷却される。冷却機構５は、冷凍機５ａと、冷凍機５ａの頂部に位置する冷却ヘッド５ａ１に固定された熱伝達機構５ｂとを備えている。上述のように、載置台２は、処理容器１内に配置され、基板４が載置され、上下方向の軸周りに回転することができる。冷却機構５は、載置台２に近接又は接触することによって、載置台２を冷却する。載置台２及び冷却機構５のいずれを移動させてもよいが、本例では、載置台２を上下方向に移動させることとする。
【００３２】
載置台２が冷却されると、載置台２は上方向に移動して、冷却機構５から離間する。しかる後、スパッタリング用のターゲット１２がスパッタされ、基板４上に膜が形成される。基板４の処理が終了した場合、基板４は、図示しない搬送機構によって、搬送室１１に搬出される。しかる後、搬送室１１内において待機していた次の基板４ａが、搬送機構によって、処理容器１内に搬入され、載置台２上の静電チャック３上に載置・保持される。
【００３３】
なお、処理容器１と搬送室１１との間には、ゲートバルブＧＶが介在しており、ゲートバルブＧＶは搬送時には開放するが、成膜処理中は、閉じている。
【００３４】
次に、載置台２の周囲の構造（主要部）について説明する。
【００３５】
図２は、処理装置の主要部を示す図である。
【００３６】
回転及び直線移動機構ＭＥＣＨは、直線移動を行う駆動機構６と、回転運動を行う回転機構７を備えている。駆動機構６は、上下方向の直線移動により、冷却機構５に対する載置台２の相対位置を変更させる。駆動機構６の構造としては、様々な種類の形態が考えられるが、駆動機構６は、少なくとも、載置台２を上下方向に移動させることにより、載置台２と冷却機構５とが離隔した第１状態と、載置台２と冷却機構５とが近接した第２状態とを選択的に設定することができる。
【００３７】
この処理装置によれば、駆動機構６は、載置台２と冷却機構５とが離隔した第１状態と、近接した第２状態を設定することができ、載置台２から冷却機構５への熱伝達率を変更することができる。載置台２を冷却する場合には、近接した第２状態に設定すればよく、載置台２の熱が冷却機構５へと伝達され、載置台２を十分に冷却することができる。冷却機構５は、載置台２と一緒には回転しないので、冷却能力の高いものを採用することができる。
【００３８】
一方、スパッタリングの処理を行う際には、離間した第１状態に設定することで、載置台２が冷却機構５とは物理的に離間するので、載置台２を自由に回転することができる。このように、この処理装置によれば、載置台２の上に載置された基板４の十分な回転と、十分な冷却を行い、スパッタリングによる成膜を行うことができる。
【００３９】
高い冷却能力を有する冷凍機５ａとしては、クライオポンプにも用いられる冷凍機を採用することができる。
【００４０】
冷凍機５ａは、本体部の上部に冷却ヘッド５ａ１を有している。冷却ヘッド５ａ１は、冷却面を提供しており、この冷却面と熱伝達機構５ｂが接触し、固定されている。冷凍機５ａの本体部は、ヘリウム（Ｈｅ）などのガスを用いたギボード・マクマーン（Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａｈｏｎ）サイクル（Ｇ−Ｍサイクル）により、冷却ヘッド５ａ１を冷却する。すなわち、コンプレッサーＣ１から高圧ガスを冷凍機５ａ内に導入する一方で、冷凍機５ａ内から低圧ガスを吸入する。高圧ガスが冷凍機５ａ内部で膨張する際には、当該ガスは冷却される。
【００４１】
かかる冷凍機５ａは、静電チャック３上に載置された基板４を、−２６３℃〜−６０℃の範囲内の温度に冷却する冷却能力を有している。この範囲の温度の下限値は、冷凍機５ａ自体の下限の冷却温度（−２６５℃）に、基板４での温度上昇分（例えば、２℃）を加味した温度である。また、当該温度範囲の上限値（−６０℃）は、ガルデン（登録商標）といった一般的な冷媒を用いて実現可能な下限温度よりも低い温度である。なお、冷凍機５ａは、Ｇ−Ｍサイクルを用いる冷凍機に限定されるものではない。
【００４２】
極低温まで冷却する手法としては、Ｈｅガスの断熱膨張を利用した冷凍機が冷凍能力の観点から見ても優れている。上述のＧ−Ｍサイクル方式では、Ｈｅガスを圧縮し送り出すコンプレッサーと、断熱膨張させるためのピストンを備えた冷凍機と、両者を繋ぐフレキシブルホースで構成されるのが一般的で、Ｓｔｉｒｌｉｎｇ方式の１０倍の冷凍能力を有している。
【００４３】
なお、冷却機構の構造として、Ｓｔｉｒｌｉｎｇ方式を採用することもできる。この方式では、ケーシング内部に充填されたヘリウムガスが、ピストンの往復運動により圧縮・膨張を繰り返すことで、熱交換を行うことができる。この構造の場合、小型のものを採用することができるが、冷却能力においては、Ｇ−Ｍサイクル方式の冷凍機には及ばない。
【００４４】
この処理装置においては、熱伝達機構５ｂの形状は特に制限されるものではないが、これを複数の位置に設けたり、リング状とすることができる。例えば、図２の点線で囲まれたように、熱伝達機構５ｂ’及び冷却ヘッド５ａ１’が、冷凍機５ａの本体部の上方位置以外にも位置することができる。例えば、冷却ヘッド５ａ１と熱伝達機構５ｂの形状を、共に、支持軸８を囲むようなリング状とすることができる。この場合、冷却機構５は、載置台２の下面に対向し、冷凍機５ａによって冷却されるリング状の熱伝達機構５ｂ、５ｂ’と、熱伝達機構５ｂ’の下面と処理容器１の底部との間に介在し、熱伝達機構５ｂ’を支持する断熱性の支持部材ＳＰとを備えている。支持部材ＳＰは、例えば、アルミナや石英ガラスなどの絶縁体などから構成することができる。
【００４５】
リング状の熱伝達機構５ｂ、５ｂ’を有している場合、これは載置台２の下面に対向しているので、広い面積で近接することができる。これにより、載置台２の冷却の面内均一性と冷却効率を高めることができる。熱伝達機構５ｂ、５ｂ’はリング状なので、一部分は支持部材ＳＰによって支持されることになる。
【００４６】
次に、駆動機構６及び回転機構７の一例について詳説する。
【００４７】
上述のように、駆動機構６は直線移動を行う。
【００４８】
駆動機構６は、回転を制御するモータ機構、例えばダイレクトドライブモータと上下動作をするための機構、例えばモータ、ボールネジ、リニアガイド（直線スライド機構）などの組み合わせで得られる機構から構成されている。また上下動作機構は、回転機構を保持した支持台Ｐを上下動作させることで回転機構を含む駆動機構全体を動作させることが可能となる。
【００４９】
詳説すれば、ボールネジは、ネジ軸６ａと、ネジ軸６ａ（雄ネジ）の外周に設けられ、支持台Ｐを上下方向に貫通するようにこれと一体的に設けられたナット部（雌ネジ）６ｂと、ネジ軸６ａとナット部６ｂとの間に介在する複数の鋼球とを備えており、ネジ軸６ａをモータＭ１で回転させると、支持台Ｐと共にナット部６ｂがネジ軸６ａの長手方向に沿って直線移動する。リニアガイド６ｃは、支持台Ｐが上下方向に沿ってのみ摺動できるように、支持台Ｐを支持しており、支持台Ｐ及びナット部６ｂの上下方向以外の動きは規制されている。
【００５０】
モータＭ１は、ダイレクトドライブモータであり、モータＭ１と同軸のネジ軸６ａを回転させると、ナット部６ｂが上下方向に移動し、リニアガイド６ｃの長手方向（上下方向）に沿って、その支持台Ｐがスライドして移動する。また、モータＭ１及びリニアガイド６ｃは、図示しない装置基台に固定されており、したがって、支持台Ｐは、装置基台に対して移動することとなる。
【００５１】
回転機構７は、回転軸８ｂに接続されたダイレクトドライブモータにより回転することが可能となり、回転軸８ｂはベアリングＢＲで支持されており、磁性流体部Ｊは真空、大気の隔壁として機能する。
【００５２】
詳説すれば、本例の場合の回転機構７は、支持台Ｐ上に固定されたモータＭ２を備えており、モータＭ２はダイレクトドライブモータであり、回転軸８ｂを直接的に回転させる。回転軸８ｂの周囲には、ベアリングＢＲと共に、磁性流体部Ｊ（磁性流体シール）が設けられており、磁性流体部Ｊの上方の空間は真空（減圧環境）に維持される処理容器１の内部に連通し、下方の空間は大気圧に維持される。ベアリングＢＲ及び磁性流体部Ｊは、回転軸８ｂと支持筒１６の内面との間に設けられており、磁性流体部Ｊは、支持台Ｐ上に固定された支持筒１６内の上方空間と下方空間との間の気体の移動を遮断している。支持筒１６の上端は、上部板１７に固定されており、上部板１７と処理容器１との間にベローズ９が固定されている。
【００５３】
なお、駆動機構６及び回転機構７の構造は、直線移動と回転移動ができるものであれば、上述のものに限定されるわけではなく、種々の変形が可能である。
【００５４】
また、この処理装置は、装置の全体を制御する制御装置１００を備えている。制御装置１００は、ターゲットにプラズマ発生用の電力を与えるプラズマ発生用電源１５（図１参照）と、載置台２を回転させる回転機構７と、駆動機構６とを制御することができる。
【００５５】
図３は、載置台の移動について説明するための図である。
【００５６】
冷凍機５ａの冷却ヘッド５ａ１と熱伝達機構５ｂとは、ボルトＢによって固定されている。また、これらの間には、密着性を高めるための接着材ＡＤが介在している。接着材ＡＤは、例えば、インジウムシートからなる。
【００５７】
（Ａ）に示すように、熱伝達機構５ｂと載置台２とが近接（接触を含む。）すると、載置台２は冷却される。次に、（Ｂ）に示すように、駆動機構６の第１回転モータＭ１を制御装置から制御すると、載置台２が上方に移動する。更に、回転機構７の第２回転モータＭ２を制御装置から制御すると、載置台２が回転する。この状態で、成膜処理を行う。成膜処理が終了した場合、（Ｃ）に示すように、回転機構７の第２回転モータＭ２を制御装置から制御して、回転を停止させ、続いて、駆動機構６の第１回転モータＭ１を制御装置から制御して載置台２を下方に移動させ、熱伝達機構５ｂと載置台２とを近接又は接触させ、冷却を行う。なお、工程（Ｂ）と（Ｃ）との間において、処理対象の基板を入れ替えてもよい。
【００５８】
以上のように、上述の処理装置によれば、載置台２を上下方向に移動させることにより、冷却機構に対する距離を変更することができる。
【００５９】
図４は、載置台の冷却について説明するための図である。
【００６０】
上述の冷却機構５は、載置台２と冷却機構５（熱伝達機構５ｂ）との間の空間Ｓ１内に、熱伝達用のガス（Ｈｅガスなど）を供給する冷却ガス通路ＧＬを有している。冷却ガス通路ＧＬは、熱伝達機構５ｂの内部に形成されるが、冷却ガス通路ＧＬは外部に連続していてもよい。冷却ガス通路ＧＬから、熱伝達用のガスを供給すると、ガスを介して、載置台２の熱が、冷却機構５（熱伝達機構５ｂ）に向けて、効率よく伝達される。
【００６１】
（Ａ）は、Ｈｅガスを冷却ガス通路ＧＬを介して、空間Ｓ１内に供給する状態を示している。この場合、第１バルブＶ１は開放し、第２バルブＶ２は閉じており、自動圧力制御装置ＣＯＮＴがＨｅガスの圧力が一定になるように、Ｈｅガスの供給を行っている。冷却時においは、Ｈｅガスは供給するが、成膜処理時においては、Ｈｅガスの供給は停止している。
【００６２】
（Ｂ）は、排気を行う場合であり、第１バルブＶ１は閉じており、第２バルブＶ２は開放している。第２バルブＶ２は、排気システムＥＸに接続されているので、空間Ｓ１の内部のガスが排気される。（Ａ）によって、載置台２を十分に冷却した後、（Ｂ）のように残余のＨｅガスを排気し、しかる後、載置台２を上方に移動させて、成膜処理を行うことができる。
【００６３】
なお、上述の冷却機構は、冷凍機自身が５０Ｋまで冷却され、且つ冷凍能力が１００Ｗ以上であることが好ましい。上述の接着材ＡＤ（緩衝材）は、これらの接触範囲にわたって広がっており、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイト、インジウムを採用することができる（図３）。
【００６４】
図５は、複数のターゲットが配置された処理装置を示す図である。
【００６５】
図１に示した処理装置との相違点は、ターゲットが複数ある点のみで、その他の構成は、同一である。プラズマ発生用電源１５からは、ターゲットホルダ１３を介してターゲット１２に所定の電力が供給される。同図では、２種類のターゲットを用いているため、符号の後に、（Ａ）又は（Ｂ）付記して区別を行う。
【００６６】
第１ターゲット１２（Ａ）と、第２ターゲット１２（Ｂ）は、基板４の上方に位置しており、上方からの平面視において、基板４と一部分が重複するように位置している。第１ターゲット１２（Ａ）と、第２ターゲット１２（Ｂ）の法線は、基板４の中心位置を向いており、ターゲットからスパッタされた原子又は分子が、基板４に好適に照射される。なお、基板４は回転するため、第１ターゲット１２（Ａ）と、第２ターゲット１２（Ｂ）の法線は、必ずしも、基板４の中心位置を向いている必要はない。
【００６７】
実際のスパッタにおいては、第１ターゲット１２（Ａ）及び第２ターゲット１２（Ｂ）の一方のみにプラズマ発生用の電力を供給する場合もあるし、双方に供給する場合もある。
【００６８】
上述の磁性膜は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）やＭＲＡＭもしくはＳＴＴ−ＲＡＭなどに幅広く用いることができる。基板を極低温下まで冷却した状態でスパッタリングを行う手法は、磁性膜を作製する上で有利な点が多い。例えば、ＨＤＤの読み込みヘッド部に使われているＴＭＲ膜の磁性膜のアモルファス化、磁性膜の内部応力や熱応力の制御、結晶粒径の制御などが可能となる。
【００６９】
ＴＭＲ膜は磁性膜や非磁性膜が多数連なった多層膜構造を取り、ＨＤＤやＳＴＴ−ＲＡＭなどで広く使われている。そのため、スパッタリングを行う処理装置は、ひとつのモジュール内で複数のスパッタリングターゲットを使用できるような構造を取ることが好ましい。複数のスパッタリングターゲットを使用する場合に、基板面内で均一な膜を得るため、斜め入射オフセット回転成膜方式が採用される（図５参照）。
【００７０】
図６は、処理時間と基板温度との関係を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、複数のターゲットを用いる場合のものである。
【００７１】
時刻ｔ０〜時刻ｔ１：期間Ｔ１は、載置台２の冷却期間である。冷却機構５により、室温（ＲＴ）にある載置台２の冷却を始め、温度が例えば１００Ｋを十分に下回るまで冷却する。これにより、基板４の温度も、載置台２とほぼ同じ温度まで冷却される。
【００７２】
時刻ｔ１〜時刻ｔ２：期間Ｔ２は、成膜処理を行うまでの準備期間である。載置台２を上昇させ、冷却機構５から離間させると共に、これを定常回転させる。この際、輻射による放熱により載置台の温度が若干上昇する。
【００７３】
時刻ｔ２〜時刻ｔ３：期間Ｔ３は、成膜処理（スパッタリング）を行っている期間である。ここでは、上述の２つのターゲットのうち（図５参照）、一方のターゲットのみをスパッタリングしている場合を例として示す。プラズマによる入熱・輻射によって、基板４（載置台２）の温度は上昇する。
【００７４】
時刻ｔ３〜時刻ｔ４：期間Ｔ４は、上述の２つのターゲットのうち、他方のターゲットのスパッタリングを行うための載置台の冷却期間である。載置台２の回転を停止し、下降させて、冷却機構５に近接させる。冷却機構５により、１００Ｋ以下の温度を有する載置台２を更に冷却し、温度が１００Ｋを十分に下回るまで冷却する。これにより、基板４の温度も、載置台２とほぼ同じ温度まで冷却される。
【００７５】
時刻ｔ４〜時刻ｔ５：期間Ｔ５は、成膜処理を行うまでの準備期間である。載置台２を上昇させ、冷却機構５から離間させると共に、これを定常回転させる。この際、輻射による放熱により基板４（載置台２）の温度が若干上昇する。
【００７６】
時刻ｔ５〜時刻ｔ６：期間Ｔ６は、成膜処理（スパッタリング）を行っている期間である。ここでは、上述の２つのターゲットのうち（図５参照）、他方のターゲットのみをスパッタリングしている場合を例として示す。プラズマによる入熱・輻射によって、基板４（載置台２）の温度は上昇する。
【００７７】
上述の制御は、制御装置１００（図２参照）によって行われる。すなわち、制御装置１００は、駆動機構６により第２状態（近接）を設定し、載置台２を冷却する工程と、駆動機構６により第１状態（離隔）を設定し、且つ、回転機構７により載置台２を回転させる工程と、プラズマ発生用電源１５から、ターゲット１２に電力を与えて、プラズマを発生させ、ターゲット１２のスパッタリングを行う工程とを順次実行している。
【００７８】
制御装置が、制御信号を各装置に送信することにより、駆動機構６、回転機構７、プラズマ発生用電源１５を制御することができる。この処理装置によれば、十分な冷却と回転が行われる状態で、スパッタリングを行うことができる。
【００７９】
図７は、処理時間と基板温度との関係を示す別のタイミングチャートである。このタイミングチャートは、複数の基板を処理する場合のものである。
【００８０】
時刻ｔ０〜時刻ｔ１：期間Ｔ１は、載置台２の冷却期間である。冷却機構５により、室温（ＲＴ）にある載置台２の冷却を始め、温度が例えば１００Ｋを十分に下回るまで冷却する。これにより、基板４の温度も、載置台２とほぼ同じ温度まで冷却される。
【００８１】
時刻ｔ１〜時刻ｔ２：期間Ｔ２は、成膜処理を行うまでの準備期間である。載置台２を上昇させ、冷却機構５から離間させると共に、これを定常回転させる。この際、輻射による放熱により基板４（載置台２）の温度が若干上昇する。
【００８２】
時刻ｔ２〜時刻ｔ３：期間Ｔ３は、成膜処理（スパッタリング）を行っている期間である。ここでは、ターゲットをスパッタリングしている。プラズマによる入熱・輻射によって、基板４（載置台２）の温度は上昇する。
【００８３】
時刻ｔ３〜時刻ｔ４：期間Ｔ４は、載置台２の回転を停止し、処理が終了した第１の基板を、搬送機構により、外部の搬送室に搬出し、搬送室から、別の基板（第２の基板）、処理容器内に搬入する。
【００８４】
時刻ｔ４〜時刻ｔ５：期間Ｔ５は、入れ替えた基板を載せた載置台の冷却期間である。載置台を下降させて、冷却機構５に近接させる。冷却機構５により、１００Ｋ以下の温度を有する載置台２を更に冷却し、温度が１００Ｋを十分に下回るまで冷却する。これにより、新しい基板４の温度も、載置台２とほぼ同じ温度まで冷却される。
【００８５】
時刻ｔ５〜時刻ｔ６：期間Ｔ６は、プラズマ処理を行うまでの準備期間である。載置台２を上昇させ、冷却機構５から離間させると共に、これを定常回転させる。この際、輻射による放熱により載置台の温度が若干上昇する。
【００８６】
時刻ｔ６〜時刻ｔ７：期間Ｔ７は、入れ替えた基板に対して、成膜処理（スパッタリング）を行っている期間である。ここでは、プラズマによる入熱・輻射によって、基板４（載置台２）の温度は上昇する。
【００８７】
上述の制御は、制御装置１００（図２参照）によって行われる。すなわち、この処理装置は、処理容器１の外部から、処理容器１内の載置台２上に基板４を搬入し、且つ、処理容器１内の載置台２上から基板４を処理容器１の外部に搬出する搬送機構（図示せず）を更に備えており、制御装置１００は、搬送機構を制御して、載置台２上に載置された第１の基板を処理容器１の外部に搬出する工程と、第２の基板を処理容器１の外部から搬入して載置台上に載置する工程とを順次実行している。制御装置１００が、制御信号を搬送機構に送信することにより、被処理体の搬入と搬出を行うことができる。
【００８８】
なお、上述の載置台２の表面から、ターゲットの対向面における中心位置までの距離が１５０ｍｍから４００ｍｍの範囲で、載置台２は上下動作することができる。また、載置台２は、膜の均一性を保持するため、例えば、０ｒｐｍよりも大きく１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転することができる。
【００８９】
また、上述の載置台２上には、静電チャック３が配置されているが、静電チャック３の構造としては、静電吸着するための単極構造もしくは双極構造を有することができる。また、静電吸着された基板裏面に冷却効率向上のためのＨｅガスを流すこともできる。また、静電チャック３の表面上に、Ｈｅガスが基板と静電チャックの表面との間を流れるための溝を形成することも可能である。なお、静電チャックではなく、基板を機械的に載置台に固定するための機構を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…処理容器、４…基板（被処理体）、２…載置台、５…冷却機構、６・・駆動機構、７…回転機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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