JP7451436B2 - 成膜装置及び成膜装置の水分除去方法 - Google Patents
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Description
[概要]
図1の透視平面図及び図2の断面図に示すように、成膜装置1は、スパッタリングによりワークW上に成膜を行う装置である。ワークWは、成膜処理が施される対象となる被処理物を指す。ワークWとしては、例えば、ガラス基板やウエーハ等を用いる。但し、プラズマ処理による成膜対象となるものであれば、形状や材質を問わず、ワークWとすることができる。この成膜装置1は、チャンバ10、排気部20、搬送部30、プラズマ処理部40、防着板50、移送チャンバ60、冷却装置70、ガス分析装置80、制御部90を有する。
[チャンバ]
チャンバ10は、図1に示すように、円柱形状の容器であり、その内部は区切部12によって仕切られ、扇形状の複数区画に分割されている。区画の三つには成膜処理部410が配置され、区画の他の一つに加熱部420が配置されている。また、区画の更に他の一つには、移送チャンバ60が接続されている。
排気部20は、配管及び図示しないポンプ、バルブ等を含む負圧回路を有する。排気部20は、チャンバ10に設けられた排気口11に接続されている。排気部20は、排気口11を通じた排気により、チャンバ10内を減圧して真空とする。
搬送部30は、回転テーブル31、モータ32及び保持部33を有し、ワークWを円周の軌跡である搬送経路L(図1参照)に沿って循環搬送させる。回転テーブル31のワークWの載置面は、区切部12の下端との間にワークWが通過する隙間が空くように配置されている。回転テーブル31は円盤形状を有し、内周面10cと接触しない程度に、チャンバ10内に大きく拡がっている。回転テーブル31は、平面視においてチャンバ10内の各処理空間41を覆うように連続する面を有する。
成膜処理部410は、プラズマを生成し、成膜材料から構成されるターゲット412を該プラズマに曝す。これにより、成膜処理部410は、プラズマに含まれるイオンを成膜材料に衝突させて、叩き出された粒子をワークW上に堆積させる成膜を行う。図2に示すように、この成膜処理部410は、ターゲット412、バッキングプレート413及び電極414で構成されるスパッタ源と、電源部416とスパッタガス導入部419で構成されるプラズマ発生器を備える。
加熱部420は、プロセスガスG2が導入された処理空間42内で、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma)を生成することにより、チャンバ10内を加熱する。また、本実施形態の加熱部420は、成膜処理部410によってワークW上に生成された膜に対して、膜処理を行う膜処理部としても機能する。膜処理は、成膜処理により堆積した膜の性質を変化させる処理であり、酸化、窒化、エッチング、アッシング等の処理を含む。例えば、膜処理として、酸化を行う場合、酸素ガスをプラズマ化して化学種を発生させる。発生した化学種に含まれる酸素原子は、ワークW上の膜に衝突して、化合物膜である酸化膜を形成する。
防着板50は、例えば、金属製の板である。防着板50の表面には、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金のプラズマ溶射膜が形成され、表面がサンドブラスト等により粗面化されている。これにより、付着して堆積した膜との密着性を高めて、膜材料の剥離を抑制している。
移送チャンバ60は、図1、図4に示すように、チャンバ10に搬入される前のワークWが収容される内部空間を有する通路である。移送チャンバ60は、ゲートバルブGV1を介してチャンバ10に接続されている。移送チャンバ60の内部空間には、ワークWをチャンバ10との間で搬入、搬出するための搬送装置106が設けられている。移送チャンバ60は、真空ポンプ107の排気によって減圧されており、搬送装置106によってチャンバ10の真空を維持した状態で、未処理のワークWを搭載したトレイ34を、チャンバ10内に搬入し、処理済みのワークWを搭載したトレイ34をチャンバ10から搬出する。
冷却装置70は、図1及び図4に示すように、移送チャンバ60に接続されている。冷却装置70は、冷凍機71、冷却コイル72を有し、上記の真空ポンプ107により排気しながら、移送チャンバ60内の水分を、冷凍機71にて冷却される冷却コイル72に凝縮して捕捉する装置である。水分は霜となって捕捉されるので、移送チャンバ60を大気開放させるメンテナンスにて、コイルから霜を取り除くデフロストの作業を行う。
ガス分析装置80は、チャンバ10内のガスの成分量を測定する装置である。ガス分析装置80は、例えば、チャンバ10内のガス中の分子やイオンの質量を測定する質量分析計であり、例えば四重極形質量分析計(Quadrupole Mass Spectrometer)を用いる。ガス分析装置80は、図1に示すように、移送チャンバ60が接続されたチャンバ10の区画に設けられている。なお、ガス分析装置80は、質量分析計に加え、測定された質量に基づいて、チャンバ10内の各成分別の分圧に換算する算出部、換算された各成分別の分圧が時系列で表示される表示部を備えていてもよい。
制御部90は、排気部20、スパッタガス導入部419、プロセスガス導入部428、電源部416、RF電源424、搬送部30、ゲートバルブGV1、移送チャンバ60、ゲートバルブGV2、ロードロック部62、冷却装置70など、成膜装置1を構成する各種要素を制御する。この制御部90は、PLC(Programmable Logic Controller)や、CPU(Central Processing Unit)を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラム、設定値、しきい値等が記憶されている。
次に、制御部90により制御される成膜装置1の全体動作を説明する。図6はメンテナンス、加熱処理、成膜処理を含む一連の工程における各要素の動作を示したタイミングチャートである。
(メンテナンス)
図6の(1)に示すメンテナンスでは、防着板50をチャンバ10から除去・取付する作業が行われ、チャンバ10が大気開放されており、チャンバ10内の圧力は大気圧となっている。次の加熱処理では、チャンバ10内には、新たな防着板50又は洗浄後の防着板50の設置がなされている。このとき回転テーブル31には、ワークWは搭載されていない。なお、回転テーブル31の保持部33にはトレイ34は載置されていなくてもよい。
まず、防着板50の除湿のための加熱処理の動作を、図3のフローチャート、図6の(2)を参照して説明する。なお、以下の手順で加熱処理により除湿する方法も、本発明の一態様である。まず、ゲートバルブGV2を閉じた状態で、チャンバ10と移送チャンバ60との間のゲートバルブGV1が開き、排気部20による排気が開始する(排気開始工程:ステップS101)。これにより、図6の(2)に示すように、チャンバ10内とともに移送チャンバ60内が減圧される。また、移送チャンバ60の冷却装置70による冷却と排気も開始する(冷却開始工程:ステップS102)。更に、回転テーブル31が回転を開始する(回転テーブル回転開始工程:ステップS103)。例えば、回転テーブル31は、60rpm程度で回転する。
次に、ワークWへの成膜処理の動作を説明する。なお、成膜処理の前に、ゲートバルブGV1を閉じた状態で、搬送装置106がワークWを搭載したトレイ34をロードロック部62から移送チャンバ60に搬入し、冷却装置70によって、ワークW及びトレイ34の除湿がなされているものとする。
(1)以上のように、本実施形態に係る成膜装置1は、内部を真空とすることが可能なチャンバ10と、チャンバ10内を排気する排気部20と、チャンバ10内に設けられた回転テーブル31によりワークWを循環搬送する搬送部30と、チャンバ10内に設けられ、循環搬送されるワークWにプラズマ処理を行う複数のプラズマ処理部40と、を有する。
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
10 チャンバ
10a 天井
10b 内底面
10c 内周面
11 排気口
12 区切部
20 排気部
30 搬送部
31 回転テーブル
32 モータ
33 保持部
34 トレイ
40 プラズマ処理部
41、42 処理空間
50 防着板
60 移送チャンバ
62 ロードロック部
70 冷却装置
71 冷凍機
72 冷却コイル
80 ガス分析装置
90 制御部
101、102、108、109 搬入搬出口
103、110 ゲート開閉機構
104、111 扉
105、112 シール部材
410 成膜処理部
412 ターゲット
413 バッキングプレート
414 電極
416 電源部
417 ガス導入口
418、427 配管
419 スパッタガス導入部
420 加熱部
421 筒状体
422 窓部材
423 アンテナ
424 RF電源
425 マッチングボックス
426 ガス導入口
428 プロセスガス導入部
Claims (10)
- 内部を真空とすることが可能なチャンバと、
前記チャンバ内を排気する排気部と、
前記チャンバ内に設けられた回転テーブルによりワークを循環搬送する搬送部と、
前記チャンバ内に設けられ、循環搬送される前記ワークにプラズマ処理を行う複数のプラズマ処理部と、
を有し、
前記複数のプラズマ処理部は、プラズマ処理を行う処理空間をそれぞれ有し、
前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、循環搬送される前記ワークに対して、スパッタリングにより成膜処理を行う成膜処理部であり、
前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、前記成膜処理部による成膜処理が行われる前記ワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、前記排気部による排気及び前記回転テーブルの回転とともに、プラズマを発生させて前記回転テーブルを介して前記チャンバ内を加熱することにより、前記チャンバ内の水分を除去する加熱部であることを特徴とする成膜装置。 - 前記チャンバ内に着脱可能に設けられ、前記成膜処理部から飛散する成膜材料の前記チャンバ内への付着を防止する防着板を有することを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
- 前記チャンバから脱離したガスを冷却することにより、脱離したガス中の水分を除去する冷却装置を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の成膜装置。
- 前記チャンバには、ゲートバルブを介して、前記ワークを前記チャンバに搬入及び搬出するための移送チャンバが接続され、
前記移送チャンバに、前記冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項3記載の成膜装置。 - 前記冷却装置は、冷媒を流通させる冷却コイルと冷凍機を備え、
前記冷却コイルは前記移送チャンバ内部の壁面に沿うように配置されていることを特徴とする請求項4記載の成膜装置。 - 前記加熱部による加熱が、前記移送チャンバの前記ゲートバルブを開放した状態で行われることを特徴とする請求項4又は5記載の成膜装置。
- 前記加熱部は、
前記処理空間にプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、
前記プロセスガスを導入した前記処理空間に、誘導結合プラズマを発生させるプラズマ発生器と、
を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記チャンバからの排気に含まれるガスの成分量を測定するガス分析装置と、
前記ガス分析装置により測定されたガスの成分量に基づいて、前記加熱部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の成膜装置。 - 前記加熱部は、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに形成された膜に対して、膜処理を行う膜処理部であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の成膜装置。
- 請求項1に記載の成膜装置を用いた成膜装置の水分除去方法であって、
排気部がチャンバの排気を開始する排気開始工程と、
回転テーブルが回転を開始する回転開始工程と、
プロセスガス導入部が処理空間にプロセスガスを導入するプロセスガス導入工程と、
処理対象となるワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ生成工程と、
前記プロセスガス導入部が前記プロセスガスの導入を停止するプロセスガス停止工程と、
前記プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスのプラズマ化を停止するプラズマ停止工程と、
前記回転テーブルが回転を停止する回転停止工程と、
を含むことを特徴とする成膜装置の水分除去方法。
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