WO2018105354A1

WO2018105354A1 - 成膜装置およびそれを用いた成膜物の製造方法、ならびに冷却パネル

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Publication number: WO2018105354A1
Application number: PCT/JP2017/041326
Authority: WO
Inventors: 藤井　博文; 鈴木　毅
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2018-06-14
Also published as: MX2019006575A; US20190316248A1; JP2018090886A; US10907246B2; BR112019011611A2; CN110114505B; JP6588418B2; CN110114505A

Abstract

簡単かつ小型の構造を有する成膜装置（１）が提供される。成膜装置（１）は、基材（Ｗ）に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲット（４）と、それぞれが前記ターゲット（４）を着脱自在に保持する複数のターゲット保持部（５）と、前記複数のターゲット保持部（５）を冷却する冷却部（６）と、少なくとも１つの冷却パネル（７）と、を備える。前記少なくとも１つの冷却パネル（７）は、ターゲット保持部５に着脱自在に保持される被保持部（７ｄ）と、当該被保持部（７ｄ）が前記ターゲット保持部（５）に保持された状態で基材（Ｗ）に対向して当該基材（Ｗ）から放出される輻射熱を受ける受熱面（７ｅ）を有する受熱部（７ｂ）と、を有する。前記被保持部（７ｄ）は、前記受熱面（７ｅ）から前記ターゲット保持部（５）への伝熱を行う。各ターゲット保持部（５）は、前記ターゲット（４）と前記冷却パネル（７）とを択一的に保持する。

Description

成膜装置およびそれを用いた成膜物の製造方法、ならびに冷却パネル

　本発明は、冷却パネルを備えた成膜装置に関するものである。

　スパッタリングやアーク放電によって基材表面における成膜を行う成膜装置が知られている。このような成膜装置では、成膜プロセスにおいて、アーク放電等によってターゲットが高温になって溶融するおそれがある。そこで、当該成膜装置は、成膜中にターゲットを冷却する冷却手段を一般に備える。

　一方、成膜中は基材も高温になる。ターゲットから飛び出た高エネルギーの成膜材料の粒子が基材の表面に付着する際に当該粒子から前記基材が熱エネルギーを受けるためである。このように基材の温度が高温になれば、成膜材料の種類（例えばカーボンなど）によっては、基材表面に形成された膜の硬度が低下するおそれがある。また、基材の温度上昇によって、当該基材の硬度の低下や歪みが生じるおそれがある。

　そこで、従来は、ターゲットを冷却する冷却手段とは別に、成膜プロセス中に基材を冷却する専用の冷却手段を備えた成膜装置が種々提案されている。

　例えば、特許文献１に記載の成膜装置は、真空チャンバ内に設けられる水冷式の冷却パネルを備える。当該冷却パネルは、成膜プロセス中に真空チャンバ内部の基材から放射される輻射熱を吸収する。

　前記冷却パネルは、冷却水が通る伝熱管と、当該伝熱管を両側から挟む金属製の一対の伝熱板と、を有する。当該一対の伝熱管は、真空チャンバの壁を貫通した連絡管を介して外部のポンプなどに接続されている。この冷却パネルは、真空チャンバの外部から連続的に供給される冷却水によって冷やされることにより、基材の冷却を行うことが可能である。

　上記の成膜装置は、しかし、ターゲットを冷却する冷却手段とは別に基材を冷却するための専用の冷却手段を要する。つまり、互いに異なる複数の冷却手段を要する。このことは、成膜装置の構造を複雑かつ大型にする。また、前記冷却パネルは真空チャンバから容易に着脱することができない。このことは、当該冷却パネルのクリーニングなどのメンテナンスを非常に困難にする。

特開２００６－２９１３０８号公報

　本発明は、簡単かつ小型の構造を有する成膜装置であって、容易に着脱可能な冷却パネルを備えるものを提供することを目的とする。

　本発明者らは、成膜装置においてターゲットを着脱可能に保持するとともにターゲットを冷却するターゲット保持部に着目した。具体的には、ターゲット保持部に前記ターゲットに代えて基材からの輻射熱を受け入れる受熱面を有する冷却パネルを装着することに想到した。このことは、当該輻射熱を受ける冷却パネルを当該ターゲット保持部を利用して保持かつ冷却し、これにより基材を間接的に冷却することを可能にする。

　具体的に、提供されるのは、成膜装置であって、成膜チャンバと、当該成膜チャンバの内部において基材を支持する基材支持部と、当該基材支持部に支持される前記基材に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲットと、それぞれが前記ターゲットを当該ターゲットの対向面が前記基材に対向するように着脱自在に保持する複数のターゲット保持部と、前記複数のターゲット保持部を冷却する冷却部と、少なくとも１つの冷却パネルとを備える。前記少なくとも１つの冷却パネルは、前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する被保持部と、当該被保持部が前記ターゲット保持部に保持された状態で前記基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受ける受熱面を有する受熱部と、を有する。前記被保持部は、前記受熱面から前記ターゲット保持部への伝熱を行う。前記複数のターゲット保持部のそれぞれは、前記ターゲットと前記冷却パネルの前記被保持部とを択一的に保持する。

本発明の実施の形態にかかる成膜装置を備えた成膜装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。図１の成膜装置の断面平面図である。図１の成膜装置の断面正面図である。図１のターゲット保持部に冷却パネルが取り付けられた状態を示す断面正面図である。図１のターゲット保持部にターゲットが取り付けられた状態を示す断面正面図である。図１の成膜装置の全てのターゲット保持部にターゲットが取り付けられた状態を示す断面平面図である。図１の成膜装置の全てのターゲット保持部にターゲットが取り付けられた状態を示す断面平面図である。

　本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

　図１～図７は、本発明の実施の形態に係る成膜装置１を示す。この成膜装置１は、基材Ｗを収容する成膜チャンバ２と、基材Ｗを支持する基材支持部３と、少なくとも１つ（本実施形態では２つ）のターゲット４と、少なくとも１つ（本実施形態では２つ）の冷却パネル７と、これらターゲット４および冷却パネル７を択一的に着脱自在に保持することが可能な複数（本実施形態では４つ）のターゲット保持部５と、複数のターゲット保持部５を冷却する冷却部６とを備えている。

　前記成膜装置１は、アークイオンプレーティングなどの成膜技術により、前記基材Ｗを前記ターゲット４から放出される成膜材料の粒子によって成膜する装置である。前記ターゲット保持部５は、前記ターゲット４および前記冷却パネル７を択一的に保持することが可能な構成を有している。

　成膜チャンバ２は、基材Ｗを収容可能な空間部２ａを囲む中空箱体である。成膜チャンバ２は、複数の側壁２ｂを有している。複数の側壁２ｂのうち対向する一対の側壁２ｂにそれぞれ前記ターゲット保持部５が取り付けられている。本実施形態では、各側壁２ｂにそれぞれ２個のターゲット保持部５が上下に並んで取り付けられている。しかし、本発明に係るターゲット保持部の配置はこれに限定されない。また、ターゲット保持部５の個数は、成膜チャンバ２や成膜される基材Ｗの寸法等を考慮して適宜設定される。

　基材支持部３は、基材Ｗを支持する構成を有している。例えば、図１～３に示される基材支持部３は、成膜チャンバ２の内部に回転自在に取り付けられた回転テーブルであり、基材Ｗが垂直軸を回転中心として自転または公転可能となるように当該基材Ｗを支持する。

　成膜される基材Ｗの形状及び寸法は当該基材Ｗの表面への成膜を可能にするものであればよい。例えば、基材Ｗは、棒状、板状、その他の種々の形状でもよい。また、基材Ｗの材質についても本発明ではとくに限定されず、鉄鋼材料や樹脂材料その他成膜可能な材質であればよい。

　それぞれのターゲット４は、基材Ｗの表面に形成される膜の材料、例えば、アルミニウム、チタン、またはカーボンなどの材料、を含む。本発明では、ターゲット４を構成する材料についても特に限定されない。

　本実施形態に係るターゲット４のそれぞれは、図５に示されるように、ターゲット本体４ｄと、ターゲット保持部５に保持される被保持部４ｂと、を有する。前記ターゲット本体４ｄは、図１に示されるような円柱状をなし、当該ターゲット本体４ｄの軸方向両端面のうちの一方は、前記被保持部４ｂがターゲット保持部５に保持された状態で基材Ｗを向く基材対向面４ｃを構成する。被保持部４ｂは、環状の凸部４ａを有し、当該凸部４ａは前記ターゲット本体４ｄの軸方向両端部のうち前記基材対向面４ｃと反対側の端部の外周面から基材対向面４ｃに沿った方向すなわち径方向外向きに突出する。本発明に係るターゲットの形状は限定されない。当該形状は、円柱以外の形状、例えば矩形平板状などでもよい。

　それぞれの冷却パネル７は、図４に示されるように、前記ターゲット保持部５に保持される被保持部７ｄと、基材Ｗからの輻射熱を受ける受熱面７ｅを有する受熱部７ｂと、当該被保持部７ｄと受熱部７ｂとを連結する連結部７ｃと、を有する。冷却パネル７は、熱伝導性の良い材料、例えば、アルミニウムや銅などの材料により構成されている。

　被保持部７ｄは、上記のターゲット４の被保持部４ｂ（図５参照）と同様に、ターゲット保持部５に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する。具体的には、被保持部７ｄは、連結部７ｃの外周面よりも受熱面７ｅの法線方向Ｘと異なる方向（本実施形態では受熱面７ｅに沿った方向、すなわち連結部７ｃの径方向）に沿って外向きに突出する凸部７ａを有する。当該凸部７ａは前記法線方向Ｘから見て環状をなす。

　前記被保持部７ｄは、前記受熱部７ｂの前記受熱面７ｅが前記基材Ｗに対向するように前記ターゲット保持部５に保持される。換言すれば、受熱面７ｅは、被保持部７ｄがターゲット保持部５に保持された状態で基材Ｗに対向して当該基材Ｗから放出される輻射熱を受けることが可能である面である。本実施形態に係る受熱面７ｅは平面である。しかし、受熱面７ｅは、平面以外の面、例えば当該受熱面７ｅの法線方向Ｘが基材Ｗに向くように湾曲した面であってもよい。

　前記連結部７ｃは、前記受熱面７ｂを有する受熱部７ｂと被保持部７ｄとを連結し、これにより、当該受熱面７ｅから当該連結部７ｃ及び当該被保持部７ｄを介してのターゲット保持部５への伝熱を可能にする。

　前記ターゲット保持部５は、前記ターゲット４および前記冷却パネル７を択一的に着脱自在に保持することが可能な構成を有する。具体的に、当該ターゲット保持部５は、図４～５に示されるように、本体部であるバッキングプレート１１と、固定部と、を有する。前記固定部は、前記ターゲット４または前記冷却パネル７を択一的に前記バッキングプレート１１に固定する部分である。

　前記バッキングプレート１１は、当接面１１ａと、冷媒通路１１ｂと、複数のネジ穴１１ｃと、を有する。前記当接面１１ａは、基材Ｗに対向し、ターゲット４の被保持部４ｂまたは冷却プレート７の被保持部７ｄに当接可能な面である。前記冷媒通路１１ｂは、前記バッキングプレート１１の内部に形成されて冷却水などの冷媒の流通を許容する。前記複数のネジ穴１１ｃは、前記当接面１１ａの周囲に形成され、前記基材Ｗに向かって開口する。前記バッキングプレート１１は、熱伝導性が良い材料、例えば銅などの材料で製造されている。

　前記固定部は、複数のネジ挿通穴１２ａを有する押し当て部材１２と、複数のネジ１３と、を有する。当該複数のネジ１３は、前記押し当て部材１２の前記複数のネジ挿通穴１２ａに挿通されて当該押し当て部材１２を貫通しながら前記バッキングプレート１１の複数のネジ穴１１ｃにそれぞれねじ込まれることにより、前記押し当て部材１２を前記バッキングプレート１１の周縁に固定する。

　前記押し当て部材１２は、例えば、円弧状の複数の部材（例えば、リングが２分割された一対の半円弧状の部材）で構成されている。当該押し当て部材１２は、あるいは環状に連続した単一の部材でもよい。

　前記押し当て部材１２は、図５に示されるように、前記ターゲット４の前記ターゲット本体４ｄの外径よりも大きく、前記環状の凸部４ａの外径よりも小さい内径を有する。

　ターゲット４は、次のようにしてターゲット保持部５に取り付けられる。図５に示されるように、ターゲット４のターゲット本体４ｄが押し当て部材１２の内側に配置されて当該ターゲット４の被保持部４ｂが当該押し当て部材１２よりも後ろ側の位置つまり当該押し当て部材１２よりも基材Ｗから遠い位置（図５では左側の位置）にある状態で当該押し当て部材１２が複数のネジ１３によってバッキングプレート１１の当接面１１ａの周囲の位置で当該バッキングプレート１１に固定される。このとき押し当て部材１２が図５に示されるターゲット４の凸部４ａに係合しながらターゲット４の被保持部４ｂをバッキングプレート１１の当接面１１ａに押し当て、これにより当該被保持部４ｂを当該当接面１１ａに固定する。同様にして、冷却パネル７がターゲット保持部５に取り付けられることが可能である。すなわち、図４に示されるように、冷却パネル７の連結部７ｃが押し当て部材１２の内側に配置されて当該冷却パネル７の被保持部７ｄが当該押し当て部材１２よりも後ろ側の位置にある状態で当該押し当て部材１２が複数のネジ１３によってバッキングプレート１１の当接面１１ａの周囲の位置で当該バッキングプレート１１に固定されることにより、押し当て部材１２が冷却パネル７の凸部７ａに係合しながら冷却パネル７の被保持部７ｄをバッキングプレート１１の当接面１１ａに押し当てて固定することが可能である。

　受熱面７ｅは、前記法線方向Ｘからみて、ターゲット保持部５の基材対向部分、つまり、前記冷却パネル７がないときに前記基材Ｗに対向する部分、の面積よりも大きな面積を有する。当該基材対向部分は、この実施の形態では、前記ターゲット保持部５を構成する前記バッキングプレート１１の前記当接面１１ａである。例えば、前記受熱面７ｅの上下方向の寸法Ｄ１は、前記当接面１１ａの上下方向の幅Ｄ２よりも十分に大きな寸法（例えば２倍以上の寸法）に設定される。

　前記冷却部６は、ターゲット保持部５を冷却する冷却水などの冷媒を当該ターゲット保持部５に連続的に供給する構成を有する。例えば、冷却部６は、上記のバッキングプレート１１内部の冷媒通路１１ｂの上流側端部および下流側端部に連通し、当該冷媒通路１１ｂに冷却水などの冷媒を連続的に供給することにより、ターゲット保持部５を冷却する。

　前記成膜装置１では、例えば以下の手順で、基材Ｗの表面に膜を形成して成膜物を製造することが可能である。

　まず、前記成膜装置１が用意される（用意工程）。

　ついで、前記複数のターゲット保持部５のうちのとのターゲット保持部５にターゲット４が取り付けられ、どのターゲット保持部５に冷却パネル７が取り付けられるか、が決定される。つまり、前記複数のターゲット保持部５の中から、ターゲット４を保持すべき第１のターゲット保持部と、冷却パネル７を保持すべき第２のターゲット保持部と、が選定される（選定工程）。

　この選定工程においては、前記複数のターゲット保持部５のうち少なくとも１つのターゲット保持部５が前記ターゲット保持部として選定されればよい。他のターゲット保持部５のうちの任意の数のターゲット保持部５が冷却パネル７を保持するターゲット保持部として選定されることが可能である。すなわち、ターゲット保持部５の数がＮである場合、冷却パネル７の数は、０からＮ－１までの範囲で設定されることが可能である。

　この選定工程では、基材Ｗの冷却と基材Ｗの成膜効率との兼ね合いでターゲット４および冷却パネル７の数が決定される。具体的に、基材Ｗの冷却を優先する場合にはターゲット４の数が抑えられて冷却パネル７の数が増やされ、基材Ｗの成膜効率を優先する場合には冷却パネル７の数が抑えられてターゲット４の数が増やされる。例えば、図１～３に示される４個のターゲット保持部５を有する成膜装置１において、基材Ｗの冷却を優先する場合に成膜チャンバ２の対向する一対の側壁２ｂのうち一方の側壁２ｂに固定された２個のターゲット保持部５がそれぞれターゲット４を保持する第１のターゲット保持部として選定され、他方の側壁２ｂに固定された２個のターゲット保持部５がそれぞれ冷却パネル７を保持する第２のターゲット保持部として選定される。

　前記選定工程では、前記複数のターゲット保持部５のうち前記第１ターゲット保持部として選定されたターゲット保持部５にターゲット４が取付けられ（つまり保持され）、前記第２ターゲット保持部として選定されたターゲット保持部５に冷却パネル７が取り付けられる（つまり保持される）。その後、以下に説明する成膜工程が行われる。

　まず、成膜チャンバ２の内部が真空状態に近い状態まで減圧され、ターゲット４を保持するターゲット保持部５に電圧が印加される。これにより、ターゲット４の対向面４ｃから成膜材料の粒子が放出され、基材Ｗの表面が成膜される。このとき、ターゲット保持部５が冷却部６から供給される冷却水によって適当な温度、例えば２５℃程度、まで冷却されることにより、ターゲット４は、ターゲット保持部５を介して５０～６０℃程度まで冷却される。このことは、当該ターゲット４の溶融を防ぐ。

　前記ターゲット４による成膜中、冷却パネル７を保持するターゲット保持部５には電圧が印加されない。当該冷却パネル７は、ターゲット保持部５を介して冷却部６から供給される冷却水によって冷却されながら、基材Ｗから放出される輻射熱を吸収し、これにより当該基材Ｗを冷却する。当該冷却は、基材Ｗの温度上昇を抑制して基材Ｗの表面に形成されるカーボンなどの膜の硬度の低下などの不具合を抑制する。また、当該基材Ｗの温度上昇の抑制は、当該温度上昇に起因する当該基材Ｗ自身の硬度の低下や歪みの抑制も可能にする。

　前記成膜材料の種類によっては、成膜プロセス中に基材Ｗを冷却しなくても膜の硬度の低下などの不具合が無い場合がある。その場合には、図６～７に示されるように、全てのターゲット保持部５がターゲット４を保持した状態での成膜プロセスが可能である。このように多数のターゲット４を同時に用いた成膜は成膜時間の短縮を可能にする。

　以上のように構成された本実施形態の成膜装置１は、ターゲット保持部５を冷却する冷却部６の機能を用いて、ターゲット４の冷却だけでなく冷却パネル７を媒介とした基材Ｗの冷却を行うことを可能にする。このことは、成膜装置の構造を簡単にし、当該成膜装置の小型化を可能にする。

　具体的に、前記ターゲット４と前記冷却パネル７とを択一的に保持するそれぞれのターゲット保持部５が冷却部６によって冷却されるので、前記第１のターゲット保持部に選定されたターゲット保持部５に保持されたターゲット４は当該ターゲット保持部５を通じて冷却される。一方、前記第２のターゲット保持部に選定されたターゲット保持部５に保持された冷却パネル７の受熱面７ｅは基材Ｗに対向して当該基材Ｗから放出される輻射熱を受ける。当該冷却パネル７が受けた輻射熱は、上記の冷却部６によって冷却されたターゲット保持部５へ伝達される。その結果、冷却パネル７を保持するターゲット保持部５を冷却する冷却部６は、当該冷却パネル７を介して、基材Ｗの冷却を行うことができる。したがって、ターゲット４を冷却するための冷却手段とは別に基材Ｗを冷却するための専用の冷却手段を設ける必要が無いので、成膜装置１の構造は簡単になり、当該成膜装置１の小型化が可能になる。

　また、ターゲット保持部５に着脱自在に取り付けられる冷却パネル７は、冷却水循環用の配管などの冷却機構を含まない簡単な構造を有することができるので、着脱がきわめて容易な冷却パネル７を成膜チャンバ２内の広範囲に設置することが可能になる。

　それぞれのターゲット保持部５は冷却部６によって冷却されるので、ターゲット４及び冷却パネル７のいずれも取付けられていない状態、つまり非保持状態、のターゲット保持部５そのものによって基材Ｗからの輻射熱を吸収することも可能であるが、当該非保持状態のターゲット保持部５の本体部であるバッキングプレート１１（とくに当該プレート１１の当接面１１ａ）に成膜材料の粒子が付着しやすくなるので好ましくない。当該バッキングプレート１１は、成膜チャンバ２に溶接などによって強固に固定されているので、冷却パネル７と比較して交換やメンテナンスが難しい。これに対して、上記の実施形態のようにターゲット保持部５に着脱可能な冷却パネル７は、ターゲット保持部５から容易に取り外されて交換またはメンテナンス（例えば、成膜処理により付着した膜をショットブラストなどによって取り除くクリーニング作業など）を受けることが可能である。

　本実施形態に係る成膜装置１の冷却パネル７の受熱面７ｅは、ターゲット保持部５における基材Ｗに対向する部分の面積よりも大きい面積を有するので、基材Ｗから放出される輻射熱を効率よく吸収することが可能である。つまり、基材Ｗから受熱面７ｅが受ける熱量である受熱量が大きく、基材Ｗの冷却効果が高い。また、大きい面積をもつ受熱面７ｅを有する冷却パネル７は、成膜プロセス中におけるターゲット保持部５への成膜材料の粒子の付着を低減することが可能である。

　また、前記実施形態においてターゲット保持部５を冷却する冷却水などの冷媒を当該ターゲット保持部５に連続的に供給する冷却部６と、ターゲット保持部５の内部に形成されて前記冷媒の流通を許容する冷媒通路１１ｂと、を含む構成は、冷却部６からターゲット保持部５へ連続的に供給される冷却水などの冷媒がターゲット保持部５の内部の冷媒通路１１ｂを通って成膜プロセス中にターゲット保持部５およびそれに保持される冷却パネル７の冷却状態を安定して維持することを可能にする。また、前記冷却パネル７は、冷媒によって冷却されるターゲット保持部５との接触により冷却されるものであって当該冷媒の供給を受ける必要はないので、ターゲット保持部５に容易に着脱される構造を有することができる。

　さらに、本実施形態の成膜装置１では、前記冷却パネル７の被保持部７ｄが受熱面７ｅの法線方向Ｘと異なる方向（図４では受熱面７ｅに沿った方向）に突出する凸部７ａを有する一方、前記ターゲット保持部５は、冷媒通路１１ｂが形成された本体部であるバッキングプレート１１と、前記凸部７ａに係合して前記被保持部７ｄをバッキングプレート１１に押し当てた状態で固定する固定部である押し当て部材１２およびネジ１３とを有する。従って、前記押し当て部材１２は、前記被保持部７ｄを、内部の冷媒通路１１ｂを流れる冷媒によって冷却されたバッキングプレート１１に押し当てて固定することが可能である。このことは、基材Ｗからの輻射熱を冷却パネル７の受熱面７ｅからターゲット保持部５へ効率よく伝達することを可能にする。

　本発明に係る固定部は、前記押し当て部材１２および前記ネジ１３を含むものに限定されない。当該固定部は、例えば、前記冷却パネル７の前記凸部７ａと、前記バッキングプレート１１に形成された溝と、の組合せからなり、当該溝が、前記バッキングプレート１１に対する前記冷却パネル７の相対的な回転または水平移動によって前記冷却パネル７の凸部７ａに係合可能な形状を有するものでもよい。

　前記成膜装置１を用いる本実施形態の成膜物の製造方法では、ターゲット保持部５に取り付けられるターゲット４および冷却パネル７の数を任意に変更することが可能である。したがって、一台の成膜装置１を用いて、図１～３に示されるように複数のターゲット４と冷却パネル７とが所定の割合で混在して冷却パネル７による基材Ｗの冷却と基材Ｗの成膜とが同時に行われる成膜工程だけでなく、図６～７に示されるように冷却パネル７を用いずに複数のターゲット４の成膜のみが行われる成膜工程も行われることが可能である。したがって、冷却パネルの数が互いに異なる（つまり求められる冷却性能が異なる）複数種の成膜装置を用意する必要がない。

　以上のように、簡単かつ小型の構造を有する成膜装置であって、容易に着脱可能な冷却パネルを備えるものが提供される。当該成膜装置は、成膜チャンバと、当該成膜チャンバの内部において基材を支持する基材支持部と、当該基材支持部に支持される前記基材に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲットと、それぞれが前記ターゲットを当該ターゲットの対向面が前記基材に対向するように着脱自在に保持する複数のターゲット保持部と、前記複数のターゲット保持部を冷却する冷却部と、少なくとも１つの冷却パネルとを備える。前記少なくとも１つの冷却パネルは、前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する被保持部と、当該被保持部が前記ターゲット保持部に保持された状態で前記基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受ける受熱面を有する受熱部と、を有する。前記被保持部は、前記受熱面から前記ターゲット保持部への伝熱を行う。前記複数のターゲット保持部のそれぞれは、前記ターゲットと前記冷却パネルの前記被保持部とを択一的に保持する。

　前記成膜装置では、ターゲット保持部を冷却する冷却部の機能を利用して、ターゲットだけでなく基材の冷却を行うことが可能である。このことは、成膜装置の構造を簡単にし、当該成膜装置の小型化の達成を可能にする。

　具体的に、前記複数のターゲット保持部のそれぞれは、ターゲットと冷却パネルとを択一的に保持するとともに、冷却部によって冷却されるので、ターゲットを保持するときには当該ターゲットを当該ターゲット保持部自身の冷却によって冷却することができる一方、冷却パネルの被保持部を保持するときには当該冷却パネルを媒介として基材を冷却することができる。すなわち、前記ターゲット保持部は、前記冷却パネルの受熱面が基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受けるように当該冷却パネルの被保持部を保持することにより、当該冷却パネルが受けた輻射熱が上記の冷却部によって冷却されたターゲット保持部へ伝達されることを可能にする。このことは、ターゲット保持部を冷却する冷却部が前記冷却パネルを介して基材の冷却を行うことを可能にする。このように、ターゲットを冷却する冷却手段とは別に基材を冷却するための専用の冷却手段を設ける必要が無いので、成膜装置の構造は簡単になり、当該成膜装置の小型化が可能になる。また、前記冷却パネルの被保持部が前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されるので、当該ターゲット保持部に比べて当該冷却パネルの交換やメンテナンスが容易である。

　前記受熱面は、前記ターゲット保持部の基材対向部分であって前記基材に対向する部分の面積よりも大きい面積を有することが好ましい。

　このように大きな面積を有する冷却パネルの受熱面は、基材から放出される輻射熱を効率よく吸収することが可能であるとともに、成膜プロセス中におけるターゲット保持部への成膜材料の粒子の付着を低減することが可能である。

　前記冷却部は、前記ターゲット保持部を冷却する冷媒を当該ターゲット保持部に連続的に供給する構成を有し、前記ターゲット保持部の内部には、当該ターゲット保持部に供給される前記冷媒の通過を許容する冷媒通路が形成されているのが好ましい。

　前記冷媒通路は、前記冷却部から前記ターゲット保持部へ連続的に供給される冷媒が当該ターゲット保持部の内部を通ることを可能にし、これにより、成膜プロセス中においてターゲット保持部およびそれに保持される冷却パネルの冷却状態を安定して維持することを可能にする。しかも、基材からの輻射熱を受ける冷却パネルは、冷媒によって冷却されるターゲット保持部を介して冷却され、当該冷却パネルの内部に冷媒を通す必要はないので、ターゲット保持部に対して容易に着脱される構造を有することが可能である。

　前記冷却パネルの前記被保持部は、前記受熱面の法線方向と異なる方向に突出する凸部を有し、前記ターゲット保持部は、前記冷媒通路が形成された本体部と、前記凸部に係合して前記被保持部を前記本体部に押し当てた状態で当該本体部に固定する固定部と、を有するのが好ましい。

　前記ターゲット保持部は、前記冷媒通路を通る冷媒によって冷却される本体部と、前記冷却パネルの被保持部の凸部に係合しながら当該被保持部を前記のように冷却された本体部に押し当てて固定する固定部と、を併有することにより、前記冷却パネルの受熱面が受ける基材からの輻射熱が前記ターゲット保持部へ効率よく伝達されることを可能にする。

　また、前記成膜装置を用いて、ターゲットから放出された粒子により基材の表面を成膜することにより成膜物を製造する方法が提供される。この方法は、前記成膜装置を用意する用意工程と、前記成膜装置における複数のターゲット保持部の中から少なくとも一つの第１ターゲット保持部及び少なくとも一つの第２ターゲット保持部を選定して前記第１ターゲット保持部にターゲットを保持させるとともに前記第２ターゲット保持部に前記冷却パネルを保持させる選定工程と、前記第１ターゲット保持部に保持される前記ターゲットの前記対向面から放出される成膜材料の粒子によって前記基材の表面を成膜するとともに、前記第２ターゲット保持部に保持される前記冷却パネルを当該第２ターゲット保持部を介して前記冷却部によって冷却しながら当該冷却パネルによって前記基材から放出される輻射熱を吸収する成膜工程と、を含む。

　前記製造方法では、前記選定工程において選定される前記第１ターゲット保持部の数と前記第２ターゲット保持部の数との比を変えることによって、前記成膜装置における成膜効率と基材冷却性能のバランスを変更することが可能である。したがって、用いられるターゲットの数及び冷却パネルの数が互いに異なる、つまり前記バランスが互いに異なる、複数種の成膜装置を用意する必要がない。

　また、成膜チャンバと、成膜チャンバの内部において基材を支持する基材支持部と、前記基材に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲットと、それぞれが前記ターゲットを着脱自在に保持する複数のターゲット保持部と、前記複数のターゲット保持部を冷却する冷却部とを備えた成膜装置の前記ターゲット保持部に前記ターゲットと択一的に保持される冷却パネルが提供される。この冷却パネルは、前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する被保持部と、当該被保持部が前記ターゲット保持部に保持された状態で前記基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受ける受熱面を有する受熱部と、を備えており、前記被保持部は、前記受熱面が受ける前記輻射熱を当該被保持部を保持する前記ターゲット保持部に伝熱するように前記ターゲット保持部に保持される。

　前記冷却パネルの前記被保持部は、複数のターゲット保持部および当該ターゲット保持部を冷却する冷却部を備えた成膜装置におけるターゲット保持部にターゲットと前記冷却パネルとが択一的に保持されることを可能にする。しかも、当該被保持部は、前記ターゲット保持部に保持されることにより、前記冷却パネルの受熱面が基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受けることを可能にし、かつ、当該輻射熱を前記冷却部によって冷却されたターゲット保持部へ伝達することにより、前記冷却部が前記冷却パネルを介して前記基材の冷却を行うことを可能にする。このことは、ターゲットを冷却する冷却手段とは別に基材を冷却するための専用の冷却手段を前記成膜装置が備えることを不要にし、これにより、当該成膜装置の構造を簡単かつ小型にすることを可能にする。

Claims

　成膜チャンバと、
　当該成膜チャンバの内部において基材を支持する基材支持部と、
　当該基材支持部に支持される前記基材に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲットと、
　それぞれが前記ターゲットを当該ターゲットの対向面が前記基材に対向するように着脱自在に保持する複数のターゲット保持部と、
　前記複数のターゲット保持部を冷却する冷却部と、
　少なくとも１つの冷却パネルと、を備え、
　前記少なくとも１つの冷却パネルは、前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する被保持部と、当該被保持部が前記ターゲット保持部に保持された状態で前記基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受ける受熱面を有する受熱部と、を有し、
　前記被保持部は、前記受熱面から前記ターゲット保持部への伝熱を行い、前記複数のターゲット保持部のそれぞれは、前記ターゲットと前記冷却パネルの前記被保持部とを択一的に保持する、成膜装置。
　前記受熱面は、前記ターゲット保持部の基材対向部分であって前記基材に対向する部分の面積よりも大きい面積を有する、請求項１に記載の成膜装置。
　前記冷却部は、前記ターゲット保持部を冷却する冷媒を当該ターゲット保持部に連続的に供給する構成を有し、
　前記ターゲット保持部の内部には、当該ターゲット保持部に供給される前記冷媒の通過を許容する冷媒通路が形成されている、請求項１に記載の成膜装置。
　前記冷却パネルの前記被保持部は、前記受熱面の法線方向と異なる方向に突出する凸部を有し、前記ターゲット保持部は、前記冷媒通路が形成された本体部と、前記凸部に係合して前記被保持部を前記本体部に押し当てた状態で当該本体部に固定する固定部と、を有する、請求項３に記載の成膜装置。
　ターゲットから放出された粒子により基材の表面を成膜して成膜物を製造する方法であって、
　請求項１～４のいずれかに記載された成膜装置を用意する用意工程と、
　前記成膜装置における複数のターゲット保持部の中から少なくとも一つの第１ターゲット保持部及び少なくとも一つの第２ターゲット保持部を選定して前記第１ターゲット保持部にターゲットを保持させるとともに前記第２ターゲット保持部に前記冷却パネルを保持させる選定工程と、
　前記第１ターゲット保持部に保持される前記ターゲットの前記対向面から放出される成膜材料の粒子によって前記基材の表面を成膜するとともに、前記第２ターゲット保持部に保持される前記冷却パネルを当該第２ターゲット保持部を介して前記冷却部によって冷却しながら当該冷却パネルによって前記基材から放出される輻射熱を吸収する成膜工程と、を含む、成膜物の製造方法。
　成膜チャンバと、成膜チャンバの内部において基材を支持する基材支持部と、前記基材に対向する対向面を有する少なくとも１つのターゲットと、それぞれが前記ターゲットを着脱自在に保持する複数のターゲット保持部と、前記複数のターゲット保持部を冷却する冷却部と、を備えた成膜装置の前記ターゲット保持部に前記ターゲットと択一的に保持される冷却パネルであって、
　前記ターゲット保持部に着脱自在に保持されることが可能な形状を有する被保持部と、
　当該被保持部が前記ターゲット保持部に保持された状態で前記基材に対向して当該基材から放出される輻射熱を受ける受熱面を有する受熱部と、を備え、
　前記被保持部は、前記受熱面が受ける前記輻射熱を当該被保持部を保持する前記ターゲット保持部に伝熱するように前記ターゲット保持部に保持される、冷却パネル。