JP2021152205A - 基板処理装置及び真空排気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空処理容器における真空性能を向上させる。【解決手段】真空処理容器内の載置台に載置された基板を処理する基板処理装置であって、前記基板処理装置に配置され、非蒸発型ゲッター材（ＮＥＧ材）によりコーティングされた又は非蒸発型ゲッター材により形成されたＮＥＧ材付パーツを有する基板処理装置が提供される。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理装置及び真空排気方法に関する。

例えば、特許文献１は、載置台に非蒸発型ゲッター材を載置し、真空処理容器内の活性ガスを載置台に載置された非蒸発型ゲッター材に吸着させることを提案している。特許文献１では、非蒸発型ゲッター材を真空処理容器内に搬入し、載置台に載置した非蒸発型ゲッター材に真空処理容器内の活性ガスを吸着させた後、非蒸発型ゲッター材を真空処理容器から搬出する。

特許第６６６７３６７号公報

本開示は、真空処理容器における真空性能を向上させることができる基板処理装置及び真空排気方法を提供する。

本開示の一の態様によれば、真空処理容器内の載置台に載置された基板を処理する基板処理装置であって、前記基板処理装置に配置され、非蒸発型ゲッター材（ＮＥＧ材）によりコーティングされた又は非蒸発型ゲッター材により形成されたＮＥＧ材付パーツを有する基板処理装置が提供される。

一の側面によれば、真空処理容器における真空性能を向上させることができる。

実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図である。 実施形態に係るＮＥＧ材の一例を示す図である。 実施形態に係るＮＥＧ材付パーツによる真空排気方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るＮＥＧ材付パーツのコーティング方法の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

超高真空下での成膜装置等の基板処理装置において、真空処理容器の到達真空度と到達時間は、プロセス及び装置稼働率に大きく影響する。特にＰＶＤ（physical vapor deposition）プロセスのような超高真空が要求される装置では、１×１０^−９Ｔｏｒｒ以下のような真空度を形成する。このとき、真空処理容器やガスラインの表面又は内部にトラップされる例えば水分や酸素分子は、真空排気時間やプロセスに大きく関与する。以下に説明する実施形態に係る基板処理装置は、超高真空下での処理ガスの供給ライン、載置台等に非蒸発型ゲッター材と加熱源を有する構造を提供する。係る構成により、超高真空への時間短縮、真空ポンプ性能仕様の低減を提供できる。また、基板処理装置が成膜装置の場合、高いＭＲ（磁気抵抗）比などの機能性膜の製造を提供できる。

［基板処理装置］
図１を参照して、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図である。

図１に示す基板処理装置１００は、例えば、真空雰囲気を形成し、処理ガスによる基板処理を実行する真空処理容器１０の内部において、被処理基板である半導体ウエハ等の基板Ｗに対して所望の成膜を行うＰＶＤ装置である。

基板処理装置１００は、真空処理容器１０と、載置台２０と、冷凍装置３０と、回転装置４０と、第一昇降装置７７と、第二昇降装置７８とを有する。載置台２０は、真空処理容器１０の内部において基板Ｗを載置する。回転装置４０は、載置台２０を回転させる。第一昇降装置７７は、載置台２０を昇降させる。第二昇降装置７８は、冷凍装置３０を昇降させる。基板処理装置１００はさらに、冷凍装置３０や第一昇降装置７７等の各種装置を制御する制御装置８０を有する。なお、図示例の基板処理装置１００は、載置台２０を昇降させる第一昇降装置７７と、冷凍装置３０を昇降させる第二昇降装置７８の二つの昇降装置を備えているが、載置台２０と冷凍装置３０が共通の昇降装置によって昇降される形態であってもよい。

真空処理容器１０の内部において、下方には載置台２０があり、載置台２０の上方には、複数のターゲットホルダ１１が水平面に対して所定の傾斜角θを有した状態で固定されている。そして、各ターゲットホルダ１１の下面には、異種のターゲットＴが取り付けられている。傾斜角θは、０°、すなわち、ターゲットホルダ１１は水平に固定されてもよい。

真空処理容器１０は、真空ポンプ等の排気装置１３を作動することにより、その内部を真空に減圧されるように構成されている。さらに、本実施形態では、真空処理容器１０は、後述される非蒸発型ゲッター材によっても真空排気される。

さらに、真空処理容器１０には、処理ガス供給装置１０１に連通する処理ガス供給管１０２を介して、スパッタ成膜に必要な処理ガス（例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）等の希ガスや窒素（Ｎ_２）ガス）が供給される。

処理ガス供給管１０２は、配管の内面に非蒸発型ゲッター材をコーティングした構成となっている。本明細書では、非蒸発型ゲッター材をＮＥＧ（Non-Evaporated Getter）材とも称する。図２（ａ）は、図１に示す処理ガス供給管１０２のＡ−Ａ断面を示す。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、処理ガス供給管１０２の内面にＮＥＧ材３００をコーティングしている。しかしながら、これに限られず、処理ガス供給管１０２全体がＮＥＧ材により形成されてもよい。

処理ガス供給管１０２の近傍には、第１の加熱源１０３が配置されている。第１の加熱源１０３は、例えばヒータから構成され、処理ガス供給管１０２を加熱する。ＮＥＧ材は、例えば、チタン等から構成され、真空処理容器１０内の活性ガス等の不純物(以下、「不純物ガス」ともいう。)を吸着する機能を有する。第１の加熱源１０３により処理ガス供給管１０２が加熱されると、処理ガス供給管１０２内のＮＥＧ材に吸着された不純物ガスがＮＥＧ材３００から放出される。

このようにして、ＮＥＧ材は、処理ガス供給管１０２内や真空処理容器１０内の不純物ガスを吸着することで処理ガス供給管１０２内や真空処理容器１０内の真空環境をより良好にすることができる。また、ＮＥＧ材は、多量の不純物ガスを吸着すると吸着機能が低下する。しかし、ＮＥＧ材は、加熱源により加熱されることで不純物ガスを放出し、これにより、活性化され、常温状態に戻されたときに再度不純物ガスの吸着が可能となる。つまり、ＮＥＧ材は、加熱により不純物ガスを放出することで活性化が可能であり、繰り返し利用（再利用）できる。

更に、処理ガス供給管１０２には、バルブ１０４が取り付けられている。バルブ１０４を閉状態にすることにより、真空処理容器１０の内部空間と処理ガス供給管１０２内とを遮断することができる。これにより、真空処理容器１０内を大気開放した場合であっても、処理ガス供給管１０２内は真空処理容器１０の大気開放の影響を受けずに、ＮＥＧ材により処理ガス供給管１０２内を良好な環境に維持することができる。

ターゲットホルダ１１には、プラズマ発生用電源（図示せず）からの交流電圧もしくは直流電圧が印加される。プラズマ発生用電源からターゲットホルダ１１及びターゲットＴに交流電圧が印加されると、真空処理容器１０の内部においてプラズマが発生し、真空処理容器１０の内部にある希ガス等がイオン化される。そして、イオン化した希ガス元素等によりターゲットＴがスパッタリングされる。スパッタリングされたターゲットＴの原子もしくは分子は、ターゲットＴに対向して載置台２０に保持されている基板Ｗの表面に堆積する。

基板Ｗに対してターゲットＴが傾斜することにより、ターゲットＴからスパッタされたスパッタ粒子が基板Ｗに入射する入射角を調整することができ、基板Ｗに成膜された磁性膜等の膜厚の面内均一性を高めることができる。真空処理容器１０の内部において各ターゲットホルダ１１が同一の傾斜角θで設置されている場合であっても、載置台２０を昇降させてターゲットＴと基板Ｗの間の距離ｔ１を変化させ、これにより、基板Ｗに対するスパッタ粒子の入射角を変化させることができる。従って、適用されるターゲットＴごとに、各ターゲットＴに好適な距離ｔ１となるように載置台２０が昇降制御されるようになっている。

ターゲットＴの数は特に限定されないが、一つの基板処理装置１００にて異種材料により形成される異種膜をシーケンシャルに成膜できる観点から、複数で異種のターゲットＴが真空処理容器１０の内部に存在することが好ましい。

冷凍装置３０は、冷凍機３１と伝熱ガス容器３５とを有し、冷凍機３１の上に伝熱ガス容器３５が積層された構成となっている。冷凍装置３０の伝熱ガス容器３５の上には、隙間９０を介して載置台２０が配設されている。冷凍機３１は、伝熱ガス容器３５を保持し、伝熱ガス容器３５の上面を、例えば、−３０℃以下で、−２００℃程度の極低温に冷却することができる。冷凍機３１には、冷却能力の観点から、ＧＭ（Gifford-McMahon）サイクルを利用する形態が好ましい。

伝熱ガス容器３５は、冷凍機３１の上に固定されておりその上部が真空処理容器１０の内部に収容されている。伝熱ガス容器３５は、熱伝導性の高い銅（Ｃｕ）等により形成されており、その外形は略円柱状を呈している。伝熱ガス容器３５は、載置台２０の中心軸ＣＬにその中心が一致するように配置されている。

伝熱ガス容器３５と冷凍機３１の内部には、冷媒供給流路５１（冷媒流路の一例）と冷媒排出流路５２（冷媒流路の一例）とが配設されている。冷媒供給流路５１は、伝熱ガス容器３５と載置台２０の間の隙間９０に伝熱ガスの冷媒を供給する。冷媒排出流路５２は、載置台２０からの伝熱により昇温した冷媒を排出する。

そして、冷媒供給流路５１と冷媒排出流路５２はそれぞれ、冷凍機３１の壁面にある接続固定部３１ａ、３１ｂに固定されている。接続固定部３１ａ、３１ｂにはそれぞれ、冷媒供給装置２０１に連通する伝熱ガス供給管２０２と冷媒排出装置に連通する配管が接続されている。

冷媒供給装置２０１から供給された冷媒は、伝熱ガス供給管２０２を通り、冷凍機３１及び伝熱ガス容器３５内に形成された冷媒供給流路５１を流通し、隙間９０に供給される。載置台２０を冷却するべく隙間９０に供給される冷媒としては、高い熱伝導性を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが好適に用いられる。

載置台２０は、基板Ｗが載置される上方の第一プレート２１と、下方の第二プレート２２が積層した構造を有しており、いずれのプレートともに熱伝導性の高い銅（Ｃｕ）により形成されている。第一プレート２１は静電チャックを含み、静電チャックは、誘電体膜内に埋設されたチャック電極２３を有する。チャック電極２３には、配線２５を介して所定の電位が与えられるようになっている。この構成により、基板Ｗを静電チャックにより吸着し、載置台２０の上面に基板Ｗを固定することができる。なお、載置台２０は、第一プレート２１と第二プレート２２の積層体以外にも、一つのプレートによって全体が形成されている形態であってもよいし、焼結等により全体が一体に成形されている形態であってもよい。

載置台２０には、第一プレート２１と第二プレート２２を上下に貫通する貫通孔２６が形成されている。貫通孔２６は、載置台２０の下方にある隙間９０に連通しており、隙間９０に供給された冷媒は、貫通孔２６を介して載置台２０（静電チャック）の上面と基板Ｗの下面との間へ供給されるようになっている。このことにより、冷媒や伝熱ガス容器３５の有する冷熱を、効率よく基板Ｗに伝達することが可能になる。

一方、隙間９０から排出された冷媒は、冷媒排出流路５２を流通し、冷媒排出装置に排出される。なお、冷媒供給流路５１と冷媒排出流路５２が同じ流路により形成されていてもよい。

係る構成により、冷媒供給流路５１を介して隙間９０に冷媒が供給されることにより、載置台２０は極低温に冷却され得る。なお、冷媒には、冷却ガスに代えて、熱伝導性の良好な熱伝導グリースが適用されてもよい。冷媒の温度を調整することにより、載置台２０を所望の温度に調整することができる。

なお、図１の例では、冷媒供給流路５１を流通した冷媒が貫通孔２６を介して基板Ｗの下面に供給され、貫通孔２６を介して排出された冷媒が冷媒排出流路５２を流通して排出される形態を示しているが、その他の冷媒の供給及び排出形態であってもよい。例えば、貫通孔２６に対して冷媒供給流路５１や冷媒排出流路５２とは異なる独立した冷媒流路を設け、この独立した冷媒流路を介して、貫通孔２６を介した冷媒の供給や排出が行われてもよい。

冷媒供給装置２０１に接続された伝熱ガス供給管２０２は、伝熱ガス供給管２０２の内壁にＮＥＧ材をコーティングした構成となっている。伝熱ガス供給管２０２は、内壁にＮＥＧ材がコーティングされたものに限らず、伝熱ガス供給管２０２全体がＮＥＧ材により形成されてもよい。

伝熱ガス供給管２０２の近傍には、第２の加熱源２０３が配置されている。第２の加熱源２０３は、例えばヒータから構成され、伝熱ガス供給管２０２を加熱する。第２の加熱源２０３により伝熱ガス供給管２０２が加熱されると、伝熱ガス供給管２０２内のＮＥＧ材に吸着された不純物ガスが、ＮＥＧ材から放出される。このようにして、ＮＥＧ材は、伝熱ガス供給管２０２内や真空処理容器１０内の不純物ガスを吸着することで伝熱ガス供給管２０２内や真空処理容器１０内の真空環境をより良好にすることができる。

伝熱ガス供給管２０２には、バルブ２０４が取り付けられている。バルブ２０４を閉状態にすることにより、冷媒供給流路５１内と伝熱ガス供給管２０２内とを遮断することができる。これにより、伝熱ガス供給管２０２内は、冷媒供給流路５１内の影響を受けずに、ＮＥＧ材により伝熱ガス供給管２０２内を不純物ガスが少ない環境に維持することができる。

伝熱ガス排気管２０５の内壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。伝熱ガス排気管２０５は、内壁にＮＥＧ材がコーティングされたものに限らず、伝熱ガス排気管２０５全体がＮＥＧ材により形成されてもよい。また、伝熱ガス排気管２０５の近傍に加熱源を設け、伝熱ガス排気管２０５を加熱することで、伝熱ガス排気管２０５内のＮＥＧ材を活性化させ、再利用することができる。

また、冷媒供給流路５１及び冷媒排出流路５２の内壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。冷媒供給流路５１及び冷媒排出流路５２全体がＮＥＧ材により形成されてもよい。

また、伝熱ガス容器３５内に加熱源を設け、冷媒供給流路５１及び冷媒排出流路５２を加熱することで、冷媒供給流路５１内及び冷媒排出流路５２内のＮＥＧ材を活性化させてもよい。

伝熱ガス容器３５の外壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。図２（ｂ）は、図１に示す伝熱ガス容器３５のＢ−Ｂ断面を示す。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、伝熱ガス容器３５の外壁にＮＥＧ材３０１をコーティングしている。しかしながら、これに限られず、伝熱ガス容器３５全体がＮＥＧ材により形成されてもよい。更に、伝熱ガス容器３５の近傍に第３の加熱源１０５を配置する。第３の加熱源１０５により伝熱ガス容器３５が加熱し、これにより、不純物ガスが伝熱ガス容器３５のＮＥＧ材から放出される。

載置台２０の外壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。載置台２０自体をＮＥＧ材により形成してもよい。載置台２０内にヒータ等の加熱源を内蔵してもよい。また、冷凍機３１の外壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。冷凍機３１自体をＮＥＧ材により形成してもよい。冷凍機３１にヒータ等の加熱源を内蔵してもよい。

これらのパーツのＮＥＧ材は、不純物ガスを吸着することで真空処理容器１０内等の真空環境をより良好にすることができる。また、これらのパーツのＮＥＧ材の近傍に加熱源を設け、これらのパーツを加熱することで、これらのパーツのＮＥＧ材を活性化させ、再利用することができる。

載置台２０は、外筒６３により支持されている。外筒６３は、伝熱ガス容器３５の上部の外周面を覆うように配設されており、その上部が真空処理容器１０の内部に進入し、真空処理容器１０の内部において載置台２０を支持する。外筒６３は、伝熱ガス容器３５の外径よりも僅かに大きい内径を有する円筒部６１と、円筒部６１の下面において外径方向に延びるフランジ部６２とを有し、円筒部６１が載置台２０を直接支持する。円筒部６１とフランジ部６２は、例えばステンレス等の金属により形成されている。

フランジ部６２の下面には、断熱部材６４が接続されている。断熱部材６４は、フランジ部６２と同軸に延在する略円筒状を有し、フランジ部６２の下面に固定されている。断熱部材６４は、アルミナ等のセラミックスにより形成されている。断熱部材６４の下面には、磁性流体シール部６９が設けられている。

磁性流体シール部６９は、回転部６５と、内側固定部６６と、外側固定部６７と、加熱源６８とを有する。回転部６５は、断熱部材６４と同軸に延在する略円筒状を有し、断熱部材６４の下面に固定されている。言い換えると、回転部６５は、断熱部材６４を介して外筒６３に接続されている。この構成により、外筒６３の有する冷熱の回転部６５への伝熱が断熱部材６４によって遮断されることになり、磁性流体シール部６９の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。

内側固定部６６は、伝熱ガス容器３５と回転部６５との間において、磁性流体を介して設けられている。内側固定部６６は、その内径が伝熱ガス容器３５の外径よりも大きく、その外径が回転部６５の内径よりも小さい略円筒状を有する。外側固定部６７は、回転部６５の外側において、磁性流体を介して設けられている。外側固定部６７は、その内径が回転部６５の外径よりも大きい略円筒状を有する。加熱源６８は、内側固定部６６の内部に埋め込まれており、磁性流体シール部６９の全体を加熱する。この構成により、磁性流体シール部６９の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。これらの構成により、磁性流体シール部６９では、回転部６５が、内側固定部６６と外側固定部６７に対して気密状態で回転自在となっている。すなわち、外筒６３は、磁性流体シール部６９を介して回転自在に支持されている。

外側固定部６７の上面と真空処理容器１０の下面との間には、略円筒状のベローズ７５が設けられている。ベローズ７５は、上下方向に伸縮自在な金属製の蛇腹構造体である。ベローズ７５は、伝熱ガス容器３５の上部、外筒６３の下部、及び断熱部材６４を包囲し、減圧自在な真空処理容器１０の内部空間と真空処理容器１０の外部空間とを分離する。

磁性流体シール部６９の下方には、スリップリング７３が設けられている。スリップリング７３は、金属リングを含む回転体７１と、ブラシを含む固定体７２とを有する。回転体７１は、磁性流体シール部６９の回転部６５と同軸に延在する略円筒状を有し、回転部６５の下面に固定されている。固定体７２は、その内径が回転体７１の外径よりも僅かに大きい略円筒状を有する。スリップリング７３は、直流電源（図示せず）と電気的に接続されており、直流電源から供給される電力を、固定体７２のブラシと回転体７１の金属リングを介して、配線２５に供給する。この構成により、配線２５にねじれ等を発生させることなく、直流電源からチャック電極に電位を与えることができる。スリップリング７３を構成する回転体７１は、回転装置４０に取り付けられている。なお、スリップリングは、ブラシ構造以外の構造であってもよく、例えば、非接触給電構造や、無水銀や導電性液体を有する構造等であってもよい。

回転装置４０は、ロータ４１と、ステータ４５とを有する、ダイレクトドライブモータである。ロータ４１は、スリップリング７３の有する回転体７１と同軸に延在する略円筒状を有し、回転体７１に固定されている。ステータ４５は、その内径がロータ４１の外径よりも大きい略円筒状を有する。以上の構成により、ロータ４１が回転すると、回転体７１、回転部６５、外筒６３、及び載置台２０が、伝熱ガス容器３５に対して相対的にＸ３方向に回転する。なお、回転装置は、ダイレクトドライブモータ以外の形態であってもよく、サーボモータと伝達ベルトを備えている形態等であってもよい。

また、冷凍機３１と伝熱ガス容器３５の周囲には、真空断熱二重構造を有する断熱体７４が設けられている。図示例では、断熱体７４は、冷凍機３１とロータ４１との間、及び伝熱ガス容器３５の下部とロータ４１との間に設けられている。この構成により、冷凍機３１と伝熱ガス容器３５の冷熱がロータ４１に伝熱されることを抑制できる。

また、冷凍機３１は、第二昇降装置７８に対して昇降自在に取り付けられている第一支持台７０Ａの上面に固定されている。一方、回転装置４０や断熱体７４は、第一昇降装置７７に対して昇降自在に取り付けられている第二支持台７０Ｂの上面に固定されている。そして、第一支持台７０Ａの上面と第二支持台７０Ｂの下面の間には、冷凍機３１を包囲する略円筒状のベローズ７６が設けられている。ベローズ７６もベローズ７５と同様に、上下方向に伸縮自在な金属製の蛇腹構造体である。

また、冷凍機３１と伝熱ガス容器３５の周囲には、冷媒供給流路５１を流通する冷却ガス（例えば第一冷却ガス）とは異なる冷却ガス（例えば、第二冷却ガス）を供給する第二冷却ガス供給部（図示せず）が設けられてもよい。この第二冷却ガス供給部は、伝熱ガス容器３５と外筒６３との間の空間に第二冷却ガスを供給する。この第二冷却ガスは、冷媒供給流路５１を流通する第一冷却ガスと熱伝導率が異なるガスであり、好ましくは熱伝導率が相対的に低いガスである。これにより、第二冷却ガスの温度を、冷媒供給流路５１を流通する第一冷却ガスの温度よりも相対的に高くすることができる。このことにより、隙間９０から側方の空間に漏れ出す第一冷却ガスが磁性流体シール部６９に侵入することを防止できる。言い換えると、第二冷却ガスは、隙間９０から漏れ出す第一冷却ガスに対するカウンターフローとして機能する。この構成により、磁性流体シール部６９の磁性流体の温度が低下してシール性能が悪化したり、結露が発生したりすることを抑制できる。また、カウンターフローとしての機能を高めるという観点から、第二冷却ガス供給部から供給される第二冷却ガスの供給圧力は、冷媒供給流路５１を流通する第一冷却ガスの供給圧力と略同一、もしくは僅かに高い圧力であることが好ましい。なお、第二冷却ガスとしては、アルゴンガスやネオン等の低沸点ガスを用いることができる。

伝熱ガス容器３５の上部には、隙間９０等の温度を検出するための温度センサ８２と、隙間９０等の圧力を検出する圧力センサ８３が設けられている。温度センサ８２としては、例えばシリコンダイオード温度センサや、白金抵抗温度センサ等の低温用温度センサを用いることができる。温度センサ８２と圧力センサ８３にて計測された計測データは、制御装置８０に随時送信されるようになっている。

また、基板処理装置１００の構成要素のうち、冷凍装置３０は第二昇降装置７８により昇降自在に構成されており、冷凍装置３０と真空処理容器１０以外の他の構成要素は、第一昇降装置７７により昇降自在に構成されている。

第二昇降装置７８にて冷凍装置３０を昇降することにより、載置台２０と伝熱ガス容器３５の間の隙間９０が変化することを解消できる。具体的には、伝熱ガス容器３５は、その冷熱によって数ｍｍ程度収縮し、この熱収縮により、隙間９０の高さ（もしくは幅）が変化し得る。成膜処理に際し、所定の高さにて固定されている載置台２０に対して、伝熱ガス容器３５が熱収縮して隙間９０が変化する際に、第二昇降装置７８にて冷凍装置３０を精緻に昇降制御する。この制御により、隙間９０の変化を解消し、初期の隙間９０を維持しながら成膜処理を継続することが可能になる。

一方、第一昇降装置７７にて、例えば載置台２０が真空処理容器１０の内部で昇降することにより、ターゲットＴと基板Ｗとの間の距離ｔ１を調整することができる。この距離ｔ１の調整は、適用されるターゲットＴの種類に応じて適宜変更される。載置台２０を昇降させて距離ｔ１を調整する際には、制御装置８０により、第一昇降装置７７と第二昇降装置７８の同期制御が実行される。この制御装置８０による第一昇降装置７７と第二昇降装置７８の同期制御により、載置台２０と冷凍装置３０が初期の隙間９０を維持した状態で、双方の昇降を制御することができる。

制御装置８０は、コンピュータにより構成される。制御装置８０は、接続バスにより相互に接続されているＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェイス、及び通信インターフェイスを備えている。主記憶装置と補助記憶装置は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。

ＣＰＵは、制御装置８０の全体の制御を行う。ＣＰＵは、例えば、補助記憶装置に記憶されたプログラムを主記憶装置の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。主記憶装置は、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムや、ＣＰＵが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。補助記憶装置は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納する。補助記憶装置は、不揮発性半導体メモリを含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置は、着脱可能な記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード等であってもよい。通信インターフェイスは、制御装置８０に接続するネットワークとのインターフェイスである。入出力インターフェイスは、制御装置８０と接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスであり、キーボード、タッチパネルが例示される。制御装置８０は、入出力インターフェイスを介し、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。

制御装置８０は、各種の周辺機器の動作を制御する。この周辺機器には、冷媒供給装置２０１、冷凍装置３０、回転装置４０、第一昇降装置７７、第二昇降装置７８等が含まれる。

制御装置８０は、第二昇降装置７８を昇降制御することにより、隙間９０の高さを初期状態に維持する。これにより、基板Ｗを所望温度に制御しながら、成膜処理を継続することが可能になる。また、制御装置８０は、第一昇降装置７７と第二昇降装置７８を同期制御する。この同期制御により、初期の隙間９０を維持しながら、載置台２０（及び冷凍装置３０の上部）を真空処理容器１０の内部にて昇降させ、適用されるターゲットＴに好適なターゲットＴと基板Ｗの間の距離ｔ１の調整を行う。

[ＮＥＧ材付パーツの活性化]
また、制御装置８０は、基板処理装置１００に使用されるＮＥＧ材付パーツの近傍や内部に設けられた加熱源を制御し、各パーツのＮＥＧ材を活性化させる。ＮＥＧ材付パーツの一例としては、処理ガス供給管１０２、伝熱ガス容器３５、冷凍機３１、冷媒供給流路５１、冷媒排出流路５２、磁性流体シール部６９、伝熱ガス供給管２０２、伝熱ガス排気管２０５、第一昇降装置７７、第二昇降装置７８であってもよい。さらに、ＮＥＧ材付パーツの一例としては、回転装置４０、磁性流体シール部６９の上面と真空処理容器１０の下面との間に設けられたベローズ７５、及び冷凍機３１を包含するベローズ７６、真空処理容器１０の内壁、載置台２０等が挙げられる。

ガス供給管等の配管であれば、内壁にＮＥＧ材をコーティングできる。真空処理容器１０の内壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよい。載置台２０（静電チャック）の表面や伝熱ガス容器３５の表面等のパーツの表面や外壁にＮＥＧ材をコーティングしてもよいし、ＮＥＧ材付パーツ自体がＮＥＧ材であってもよい。

係るＮＥＧ材付パーツに不純物ガスを吸着させることで、真空処理容器１０内を真空排気し、真空環境をより良好な状態に維持できる。また、ＮＥＧ材付パーツを加熱源で加熱することで、ＮＥＧ材から不純物ガスを放出して活性化させ、ＮＥＧ材の吸着機能を回復させることで、ＮＥＧ材付パーツを再利用することができる。

なお、ＮＥＧ材付パーツを外部から加熱源で加熱してもよいし、ＮＥＧ材付パーツに加熱源を内蔵し、内側からＮＥＧ材付パーツを加熱して、活性化させてもよい。

本実施形態に係る基板処理装置１００によれば、基板処理装置１００にＮＥＧ材付パーツを配置することで、真空処理容器１０内の真空環境を良好に保つことができる。また、ＮＥＧ材付パーツを加熱することで活性化させ、ＮＥＧ材付パーツの再利用が可能である。これにより、超高真空が要求される基板処理装置１００において、排気装置１３による真空排気に加え、ＮＥＧ材付パーツを常設することで、常に真空処理容器１０内を良好な真空環境に整えることができる。これにより、外部から真空処理容器１０内に基板型のＮＥＧ材を搬入する等の作業を不要とすることができる。

また、ＮＥＧ材付パーツを常設することにより、常設していない基板処理装置１００を真空排気する排気装置よりも排気性能の低い排気装置１３を備えることでも、真空処理容器１０内の真空環境を良好な状態に保つことができる。これにより、排気装置１３の小型化を図ることができ、フットプリントの向上とコストダウンを図ることができる。

ＮＥＧ材付パーツの加熱は、基板処理装置１００のメンテナンス時に行うことができる。ただし、例えば、ＮＥＧ材付パーツの配置場所によっては基板処理時にＮＥＧ材付パーツの加熱を行うことができる。ＮＥＧ材付パーツは再利用可能であるが、活性ガスの吸着能力が落ちた場合には交換する。

[変形例]
ＮＥＧ材付パーツは、加熱した後、冷媒供給流路５１、冷媒排出流路５２を循環する冷媒により冷却することで、常温復帰させる時間を短縮し、これにより、ＮＥＧ材を効率よく使用し、その効果を高めることができる。

バルブ１０４、２０４のようにガスや冷媒が流れる配管にバルブを設けることで、真空処理容器１０内を大気開放した場合でも、バルブを閉状態にすることで、バルブよりも外側の配管内の不純物ガスをＮＥＧ材に吸着でき、配管内を良好な環境状態にできる。

例えば、加熱源が配置されていない場合、処理ガス供給管１０２や伝熱ガス供給管２０２等の配管や流路に流す処理ガス自体を加熱することで、処理ガス供給管１０２や流路等の内部のＮＥＧ材を加熱して活性化させてもよい。

半永久非蒸発型ゲッター材を用いてもよい。これにより、ＮＥＧ材の劣化を抑制できる。例えば、チタンのＮＥＧ材の表面にパラジウム（Ｐｄ）を付加することで、チタンのＮＥＧ材の劣化を抑制できる。

ターゲットホルダ１１の下面にＮＥＧ材を取り付け、ターゲットのＮＥＧ材をスパッタリングし、ＮＥＧ材の原子もしくは分子を、基板Ｗが載置されていない載置台２０の表面や真空処理容器１０の内壁に堆積させてもよい。これにより、載置台２０の表面や真空処理容器１０の内壁をＮＥＧ材にてコーティングできる。

[ＮＥＧ材による真空排気方法]
次に、ＮＥＧ材による真空排気方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るＮＥＧ材付パーツによる真空排気方法の一例を示すフローチャートである。図３の処理は、制御装置８０により実行される。

本実施形態に係るＮＥＧ材付パーツによる真空排気方法では、まず、基板処理装置１００を制御し、ＮＥＧ材付パーツにより不純物ガスの吸着を行う。これにより、排気装置１３により真空排気された真空処理容器１０内を、ＮＥＧ材付パーツを用いて真空排気し、載置台２０上の基板を処理する（ステップＳ１）。次に、制御装置８０は、所定時間が経過したかを判定する（ステップＳ３）。所定時間には、ＮＥＧ材の吸着機能が低下する時間が予め設定されている。

所定時間が経過したとき、ＮＥＧ材付パーツを加熱し、活性化させる（ステップ５）。加熱方法としては、ＮＥＧ材付パーツ近傍の加熱源による加熱が挙げられる。これにより、ＮＥＧ材付パーツに吸着していた不純物ガスが放出され、ＮＥＧ材付パーツが活性化し、不純物ガスの吸着機能が回復する。

次に、ＮＥＧ材付パーツを冷却可能か否か、を判定する（ステップＳ７）。冷媒によりＮＥＧ材付パーツが冷却可能な位置に配置されている場合、冷媒によりＮＥＧ材付パーツを冷却し（ステップＳ９）、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１は、省略可能である。その後、吸着機能を回復したＮＥＧ材付パーツにより真空排気を行い、ステップＳ１に戻って、基板処理を続ける。以上の各ステップは、全ＮＥＧ材付パーツについて同時に行ってもよいし、ＮＥＧ材付パーツ毎に別々に行ってもよい。

[ＮＥＧ材のコーティング方法]
次に、ＮＥＧ材付パーツのコーティング方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るＮＥＧ材付パーツのコーティング方法の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係るＮＥＧ材のコーティング方法では、まず、ターゲットホルダ１１の下面にＮＥＧ材を取り付ける（ステップＳ２１）。次に、プラズマ発生用電源から交流電圧を印加する（ステップＳ２３）。これにより、ターゲットのＮＥＧ材をスパッタリングし、ＮＥＧ材の原子もしくは分子を、基板Ｗが載置されていない載置台２０の表面や真空処理容器１０の内壁に堆積させて載置台２０等をＮＥＧ材でコーティングし（ステップＳ２５）、本処理を終了する。これにより、ＮＥＧ材付パーツの制作又はＮＥＧ材付パーツの補修を行うことができる。例えば、本開示のコーティング方法は、基板処理を行わないメンテナンス時に行う。

以上に説明したように、本実施形態の、基板処理装置及び真空排気方法によれば、真空処理容器内の真空環境を改善することができ、真空処理容器における真空性能を向上させることができる。

今回開示された実施形態に係る基板処理装置及び真空排気方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

また、基板処理装置は、成膜装置に限らず、基板に所定の処理（例えば、エッチング処理等）を施す処理装置であればよい。また、プラズマ処理装置でもよいし、ノンプラズマ処理装置でもよい。

１０ 真空処理容器
１１ ターゲットホルダ
１３ 排気装置
２０ 載置台
３０ 冷凍装置
３１ 冷凍機
３５ 伝熱ガス容器
４０ 回転装置
５１ 冷媒供給流路
５２ 冷媒排出流路
６９ 磁性流体シール部
７５、７６ ベローズ
７７ 第一昇降装置
７８ 第二昇降装置
８０ 制御装置
１００ 基板処理装置
１０２ 処理ガス供給管
１０３ 第１の加熱源
１０５ 第３の加熱源
２０２ 伝熱ガス供給管
２０３ 第２の加熱源
２０５ 伝熱ガス排気管
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 真空処理容器内の載置台に載置された基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板処理装置に配置され、非蒸発型ゲッター材（ＮＥＧ材）によりコーティングされた又は非蒸発型ゲッター材により形成されたＮＥＧ材付パーツを有する基板処理装置。
2. 前記ＮＥＧ材付パーツを加熱する加熱源を有する、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記ＮＥＧ材付パーツを冷却する冷却機構を有する、
   請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記ＮＥＧ材付パーツは、処理ガス供給管、伝熱ガス容器、冷凍機、伝熱ガス供給管、伝熱ガス排気管、冷媒流路、磁性流体シール部、回転装置、昇降装置、前記磁性流体シール部と前記真空処理容器との間に設けられたベローズ、及び前記昇降装置が有する第一昇降装置と第二昇降装置との間に設けられたベローズ、前記真空処理容器の内壁、前記載置台、及び前記真空処理容器内のターゲットホルダに保持されるＮＥＧ材の少なくともいずれかを含む、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 真空処理容器を有する基板処理装置に配置され、非蒸発型ゲッター材（ＮＥＧ材）によりコーティングされた又は非蒸発型ゲッター材により形成されたＮＥＧ材付パーツにより真空排気する工程と、
   真空排気された前記真空処理容器の内部において基板を処理する工程と、
   を含む真空排気方法。
6. 前記ＮＥＧ材付パーツを加熱する工程、
   を含む請求項５に記載の真空排気方法。

Images