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JP7000083B2 - 成膜装置 - Google Patents

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Description

本発明は、成膜装置に関する。
半導体やディスプレイあるいは光ディスクなど各種の製品の製造工程において、例えばウエーハやガラス基板等のワーク上に光学膜等の薄膜を成膜することがある。薄膜は、ワークに対して金属等の膜を形成する成膜と、形成した膜に対してエッチング、酸化又は窒化等の膜処理を繰り返すことによって、作成することができる。
成膜及び膜処理は様々な方法で行うことができるが、その一つとして、プラズマを用いたものがある。成膜では、ターゲットを配置した真空容器であるチャンバ内に不活性ガスを導入し、直流電圧を印加する。プラズマ化した不活性ガスのイオンをターゲットに衝突させ、ターゲットから叩き出された材料をワークに堆積させて成膜を行う。膜処理では、電極を配置したチャンバ内にプロセスガスを導入し、電極に高周波電圧を印加する。プラズマ化したプロセスガスのイオンをワーク上の膜に衝突させることによって膜処理を行う。
このような成膜と膜処理を連続して行えるように、一つのチャンバの内部に回転テーブルを取り付け、チャンバの天井、つまり回転テーブルの上方の周方向に、成膜部と膜処理部を複数配置した成膜装置がある（例えば、特許文献１参照）。これにより、ワークを回転テーブル上に保持して搬送し、成膜部と膜処理部の直下を通過させることによって、光学膜等を形成できる。
特許第４４２８８７３号公報
上記のような成膜装置においては、成膜部及び膜処理部が設けられたチャンバの天井は、開閉可能な蓋体の一部として構成されている。つまり、成膜部及び膜処理部は、蓋体とともに、チャンバに着脱自在に設けられている。そして、チャンバ内の成膜部に対応する位置には、シールド部材によって成膜室が形成される。成膜室は、ターゲットからの成膜材料が飛散してチャンバ内壁へ付着したり、導入される不活性ガスが流出する等を防ぐために設けられる。このため、シールド部材は、チャンバの蓋体に設けられたターゲットとともに、チャンバの蓋体に固定されている。そして、シールド部材の縁部は、ワークの通過を許容するために、隙間を空けてワークに近接している。成膜材料や不活性ガスの漏れを極力少なくするためには、シールド部材とワークとの隙間はできるだけ少なくすることが好ましい。例えば、シールド部材の縁部と、ワークとの間に、数ｍｍ程度の隙間が形成されるように設定されている。
しかしながら、チャンバの真空引き時には、大気圧によって蓋体は下方に沈むように撓む。すると、蓋体に設けられたシールド部材とワークとの間隔が変化する。このため、蓋体を閉じて、真空引きした際にシールド部材がワークに接触せずに隙間が維持されるように、あらかじめシールド部材の高さを調整しておく必要がある。ところが、蓋体に取り付けられたシールド部材が、蓋体を閉じた時にワークに対してどのような位置になるかを想定して調整することは困難である。
また、成膜装置は、多数の半導体を同時に処理したり、大型のディスプレイを処理する等の要請から、全体のサイズが大型化している。例えば、直径が１ｍ以上のチャンバとなる場合もある。このようなチャンバの蓋体は、自重による撓みを抑制するために、比較的厚く形成する必要があるので、重量が増す。この場合、成膜材料の付着による膜の応力による歪みやスパッタリング時の熱変形を抑えるために、シールド部材も厚くして剛性を高める必要がある。このため、チャンバの上部はさらに重量が増すことになる。
このように重量が増したシールド部材を、チャンバの蓋体に対して取り付ける作業は、一人の作業員が行うことはできず、多数の人員を要する。また、その作業を、チャンバ内に作業員が入って行わなければならない等、非常に手間がかかる。さらに、蓋体及びシールド部材が重い場合には、チャンバからの蓋体の着脱を頻繁に繰り返して、シールド部材とワークとの間隔を調整することがより一層難しくなる。
本発明の目的は、シールド部材とワークとの間隔の設定を容易且つ正確に行うことができる成膜装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の成膜装置は、
内部を真空とすることが可能であり、上部に開閉可能な蓋体を有するチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、円周の軌跡でワークを回転搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される前記ワークに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜部と、
前記ワークが通過する側に開口を有し、前記成膜部による成膜が行われる成膜室を形成し、前記成膜材料が飛散したり、前記成膜室内に導入されるガスが流出するのを防ぐシールド部材と、
前記シールド部材を支持し、前記チャンバに対して不動で且つ前記蓋体から独立した支持部と、
を有することを特徴とする。
前記支持部は、前記シールド部材における前記搬送部の回転の外周側を支持する外周支持部と、前記シールド部材における前記搬送部の回転中心側である内周側を支持する内周支持部と、を有していてもよい。
前記支持部と前記シールド部材との間に、第１の防振材が設けられていてもよい。
前記シールド部材と前記蓋体との間に、第２の防振材が設けられていてもよい。
前記シールド部材と前記蓋体との間に、放熱部材が設けられていてもよい。
前記シールド部材は、前記蓋体に取り付けられた天井部と、前記天井部と分離して設けられた側面部と、を有していてもよい。
前記シールド部材に着脱自在に設けられ、前記シールド部材と前記ワークとの間隔を調整する調整部材を有していてもよい。
前記調整部材は、複数の分割部材の組み合わせにより構成されていてもよい。前記シールド部材に着脱自在に設けられ、成膜される膜の膜厚分布を調整する補正板を有していてもよい。
本発明によれば、シールド部材とワークとの間隔の設定を容易且つ正確に行うことが可能な成膜装置を提供することができる。
実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す透視平面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１の実施形態のシールド部材を示す斜視図である。 支持部とシールド部材との間に防振材を用いた変形例を示す断面図である。 図４の態様のシールド部材を示す斜視図である。 シールド部材と蓋体との間に防振材を用いた変形例を示す断面図である。 放熱部材を用いた変形例を示す断面図である。 天井部と側面部を分離したシールド部材を用いた変形例を示す断面図である。 チャンバの内側面に外周支持部が設けられた変形例を示す断面図である。 シールド部材を締結部材で固定した変形例を示す断面図である。 調整部材を用いた変形例を示すシールド部材の斜視図である。 調整部材の取付構造を示す斜視図である。 調整部材を用いた変形例の側面図である。 調整部材を分割部材の組み合わせにより構成した例を示す説明図である。 補正板を用いた変形例の側面図である。 補正板を分割部材の組み合わせにより構成した例を示す説明図である。
［構成］
本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１及び図２に示すように、成膜装置Ｄはチャンバ１を有する。チャンバ１は、略円筒形状の有底の容器である。チャンバ１は、内部を真空とすることが可能であり、上部を開閉可能な蓋体１ａを有する。蓋体１ａは、円形の板状部材であり、チャンバ１の上部を気密に封止する。また、チャンバ１には排気部２が設けられており、チャンバ１の内部を真空に排気可能になっている。すなわち、チャンバ１は真空容器として機能する。
チャンバ１内には、円周の軌跡でワークＷを回転搬送する搬送部として、回転テーブル３が設けられている。つまり、中空の回転軸３ｂが、チャンバ１の底部を貫通してチャンバ１の内部に立設し、回転軸３ｂには、略円形の回転テーブル３が取り付けられている。回転軸３ｂには不図示の駆動機構が連結される。駆動機構の駆動によって回転テーブル３は回転軸３ｂを中心に回転する。中空の回転軸３ｂの内部には、不動の支柱３ｃが配置されている。支柱３ｃは、チャンバ１の外部に設けられた不図示の基台に固定され、チャンバ１の底部を貫通してチャンバ１の内部に立設される。回転テーブル３の中心には開口部が設けられている。支柱３ｃは回転テーブル３の開口部を貫通し、先端は回転テーブル３の上面と、チャンバ１の上面の間に位置する。
回転テーブル３の開口部と支柱３ｃとの間にはボールベアリング３ｄが配置されている。すなわち、回転テーブル３は、ボールベアリング３ｄを介して支柱３ｃに回転可能に支持されている。なお、支柱３ｃの先端は、後述する内周支持部ＩＰを構成している。
チャンバ１、回転テーブル３及び回転軸３ｂは、成膜装置Ｄにおいてカソードとして作用するので、電気抵抗の少ない導電性の金属部材で構成すると良い。回転テーブル３は、例えば、ステンレス鋼の板状部材の表面に酸化アルミニウムを溶射したものとしても良い。
回転テーブル３の上面には、ワークＷを保持する保持部３ａが複数設けられる。複数の保持部３ａは、回転テーブル３の周方向に沿って等間隔に設けられる。回転テーブル３が回転することによって、保持部３ａに保持されたワークＷが回転テーブル３の周方向に移動する。言い替えると、回転テーブル３の面上には、ワークＷの円周の移動軌跡である搬送経路（以下、「搬送路Ｌ」という。）が形成される。保持部３ａは、例えばワークＷを載置するトレイとすることができる。
以降、単に「周方向」という場合には、「回転テーブル３の周方向」を意味し、単に「半径方向」という場合には、「回転テーブル３の半径方向」を意味する。また、本実施形態ではワークＷの例として、平板状の基板を用いているが、プラズマ処理を行うワークＷの種類、形状及び材料は特定のものに限定されない。例えば、中心に凹部あるいは凸部を有する湾曲した基板を用いても良い。また、金属、カーボン等の導電性材料を含むもの、ガラスやゴム等の絶縁物を含むもの、シリコン等の半導体を含むものを用いても良い。
回転テーブル３の上方には、成膜装置Ｄにおける各工程の処理を行う処理部が設けられている。各処理部は、回転テーブル３の面上に形成されるワークＷの搬送路Ｌに沿って、互いに所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。保持部３ａに保持されたワークＷが各処理部の下を通過することで、各工程の処理が行われる。
図１の例では、回転テーブル３上の搬送路Ｌに沿って７つの処理部４ａ～４ｇが配置されている。本実施形態では、処理部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇはワークＷに成膜処理を行う成膜部である。処理部４ｅは、成膜部によってワークＷ上に形成された膜に対して処理を行う膜処理部である。本実施形態では、成膜部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇは、回転テーブル３により搬送されるワークＷに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する処理部として説明する。また、膜処理部４ｅは、後酸化を行うものとして説明する。後酸化とは、成膜部で成膜された金属膜に対して、プラズマにより生成された酸素イオン等を導入することによって金属膜を酸化させる処理である。
処理部４ａと処理部４ｇの間には、チャンバ１内の真空を維持した状態で、外部から未処理のワークＷをチャンバ１の内部に搬入し、処理済みのワークＷをチャンバ１の外部へ搬出するロードロック部５が設けられている。なお、本実施形態では、ワークＷの搬送方向を、図１の時計回りに、処理部４ａの位置から処理部４ｇへ向かう方向とする。もちろん、これは一例であり、搬送方向、処理部の種類、並び順及び数は特定のものに限定されず、適宜決定することができる。
成膜部である処理部４ａの構成例を図２に示す。他の成膜部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇも、成膜部４ａと同様に構成しても良いが、その他の構成を適用しても良い。図２に示すように、成膜部４ａは、スパッタ源６を有する。スパッタ源６は、成膜材料の供給源である。スパッタ源６は、ターゲット６１、バッキングプレート６２、電極６３を有する。ターゲット６１は、ワークＷ上に堆積されて膜となる成膜材料で構成された板状の部材である。ターゲット６１は、ワークＷが成膜部４ａの下を通過する際に、ワークＷと対向する位置に設置される。本実施形態のターゲット６１は、円形のものが３つ設けられている。２つのターゲット６１は、中心が回転テーブル３の半径方向に並んでいる。１つのターゲット６１は、その中心が、他の２つのターゲット６１の中心と二等辺三角形の頂点を形成する位置に配置されている。
バッキングプレート６２は、ターゲット６１を保持する部材である。電極６３は、チャンバ１の外部からターゲット６１に電力を印加するための導電性の部材である。なお、スパッタ源６には、必要に応じてマグネット、冷却機構などが適宜具備されている。
ターゲット６１には、電極６３を介して直流電圧を印加するＤＣ電源７が接続されている。また、チャンバ１の底部には、ターゲット６１に対向する位置に、スパッタガスをチャンバ１の内部に導入するスパッタガス導入部８が設置されている。スパッタガスは、例えば、アルゴン等の不活性ガスを用いることができる。
以上のようなスパッタ源６の下方には、シールド部材９が設けられている。シールド部材９は、ワークＷが通過する側に開口９１を有し、成膜部４ａによる成膜が行われる成膜室Ｓを形成する部材である。
シールド部材９は、天井部９２、側面部９３を有する。天井部９２は、成膜室Ｓの天井を形成する部材である。天井部９２は、図２及び図３に示すように、回転テーブル３の平面と平行に配置された略扇形の板状体である。天井部９２には、成膜室Ｓ内に各ターゲット６１が露出するように、各ターゲット６１に対応する位置に、ターゲット６１の大きさ及び形状と同じターゲット孔９２ａが形成されている。また、シールド部材９の内部には、ターゲット６１の近傍までスパッタガス導入部８の先端が延びている。
側面部９３は、成膜室Ｓの周縁の側面を形成する部材である。側面部９３は、外周壁９３ａ、内周壁９３ｂ、隔壁９３ｃ、９３ｄを有する。外周壁９３ａ及び内周壁９３ｂは、円弧状に湾曲した直方体形状で、回転テーブル３の平面に直交する方向に垂下した板状体である。外周壁９３ａの上縁は、天井部９２の外縁に取り付けられている。内周壁９３ｂの上縁は、天井部９２の内縁に取り付けられている。
隔壁９３ｃ、９３ｄは、平坦な直方体形状で、回転テーブル３の平面に直交する方向に垂下した板状体である。隔壁９３ｃ、９３ｄの上縁は、それぞれが、天井部９２の一対の半径方向の縁部に取り付けられている。天井部９２と側面部９３との接合部は、気密に封止されている。なお、天井部９２と側面部９３を、一体的に、つまり共通の材料により連続して形成してもよい。このようなシールド部材９により、上部及び周縁の側面が天井部９２及び側面部９３によって覆われ、ワークＷに向かう下部が開口した成膜室Ｓが形成される。
この成膜室Ｓは、成膜の大半が行われる領域であるが、成膜室Ｓから外れる領域であっても、成膜室Ｓからの成膜材料の漏れはあるため、全く膜の堆積がないわけではない。つまり、成膜部４ａにおいて成膜が行われる成膜領域は、シールド部材９で画される成膜室Ｓよりもやや広い領域となる。
シールド部材９は、上から見ると回転テーブル３の半径方向における中心側から外側に向けて拡径する略扇形になっている。ここでいう略扇形とは、扇子の扇面の部分の形を意味する。シールド部材９の開口９１も、同様に略扇形である。回転テーブル３上に保持されるワークＷが開口９１の下を通過する速度は、回転テーブル３の半径方向において中心側に向かうほど遅くなり、外側へ向かうほど速くなる。そのため、開口９１が単なる長方形又は正方形であると、半径方向における中心側と外側とでワークＷが開口部１１の直下を通過する時間に差が生じる。開口９１を半径方向における中心側から外側に向けて拡径させることで、ワークＷが開口９１を通過する時間を一定とすることができ、後述するプラズマ処理を均等にできる。ただし、通過する時間の差が製品上問題にならない程度であれば、長方形又は正方形でもよい。シールド部材９の材質としては、例えば、アルミニウムやＳＵＳを用いることができる。
シールド部材９は、支持部Ｐによって支持されている。支持部Ｐは、チャンバ１に対して不動で且つ蓋体１ａから独立した部材である。本実施形態では、支持部Ｐは、外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰを有する。外周支持部ＯＰは、チャンバ１の底部から立設された複数の柱状の部材であり、回転テーブル３の外側であって、回転テーブル３に搭載されたワークＷよりも僅かに高い位置まで延びている。内周支持部ＩＰは、支柱３ｃの先端に設けられた平坦面である。この内周支持部ＩＰは、外周支持部ＯＰと同等の高さとなるように設定されている。
このような外周支持部ＯＰと内周支持部ＩＰの上に、シールド部材９が搭載されている。これにより、外周支持部ＯＰの上端が、シールド部材９の外周壁９３ａの下端を支持し、内周支持部ＩＰが、シールド部材９の内周壁９３ｂの下端を支持する。隔壁９３ｃ、９３ｄの下端と回転テーブル３との間には、回転する回転テーブル３上のワークＷが通過可能な間隔が形成されている。つまり、シールド部材９の下縁とワークＷとの間に、僅かな隙間が生じるように、支持部Ｐの高さが設定されている。
一方、シールド部材９の上部、つまり天井部９２は、蓋体１ａを閉じた場合に、蓋体１ａに接触しない高さとなるように、外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰの高さ、側面部９３の高さ、天井部９２の厚さが設定されている。蓋体１ａと天井部９２との間隔は、真空引きした際に撓んだ蓋体１ａが天井部９２に接触しない距離とする。例えば、あらかじめ実験等で、真空引き時に、蓋体１ａが撓んで生じる高さ方向の変位量である反り量を調べておき、この反り量よりも大きな隙間が、蓋体１ａの下面と天井部９２の上面との間に生じる距離とする。
膜処理部４ｅは、チャンバ１の内部の上面に設置され、筒形に形成された電極（以下、「筒形電極」という。）１０を備えている。筒形電極１０は、角筒状であり、一端に開口部１１を有し、他端は閉塞されている。筒形電極１０はチャンバ１の上面に設けられた貫通孔を貫通して、開口部１１側の端部がチャンバ１の内部に位置し、閉塞された端部がチャンバ１の外部に位置するように配置される。筒形電極１０は、絶縁材を介してチャンバ１の貫通孔の周縁に支持されている。筒形電極１０の開口部１１は、回転テーブル３上に形成された搬送路Ｌと向かい合う位置に配置される。すなわち、回転テーブル３は、搬送部として、ワークＷを搬送して開口部１１の直下を通過させる。そして、開口部１１の直下の位置が、ワークＷの通過位置となる。
図１及び図２に示すように、筒形電極１０及びその開口部１１は、シールド部材９と同様に、上から見ると回転テーブル３の半径方向における中心側から外側に向けて拡径する略扇形になっている。略扇形としている理由は、シールド部材９と同様であり、通過する時間の差が製品上問題にならない程度であれば、長方形又は正方形でもよい。
上述したように、筒形電極１０はチャンバ１の貫通孔を貫通し、一部がチャンバ１の外部に露出している。この筒形電極１０におけるチャンバ１の外部に露出した部分は、図２に示すように、外部シールド１２に覆われている。外部シールド１２によってチャンバ１の内部の空間が気密に保たれる。筒形電極１０のチャンバ１の内部に位置する部分の周囲は、内部シールド１３によって覆われている。
内部シールド１３は、筒形電極１０と同軸の角筒状であり、チャンバ１の内部の上面に支持されている。内部シールド１３の筒の各側面は、筒形電極１０の各側面と略平行に設けられる。内部シールド１３の下端は筒形電極１０の開口部１１と高さ方向において同じ位置であるが、内部シールド１３の下端には、回転テーブル３の上面と平行に延びたフランジ１４が設けられている。このフランジ１４によって、筒形電極１０の内部で発生したプラズマが内部シールド１３の外部に流出することが抑制される。回転テーブル３によって搬送されるワークＷは、回転テーブル３とフランジ１４の間の隙間を通って筒形電極１０の開口部１１の直下に搬入され、再び回転テーブル３とフランジ１４の間の隙間を通って筒形電極１０の開口部１１の直下から搬出される。
筒形電極１０には、高周波電圧を印加するためのＲＦ電源１５が接続されている。ＲＦ電源１５の出力側には整合回路であるマッチングボックス２１が直列に接続されている。ＲＦ電源１５はチャンバ１にも接続されている。筒形電極１０がアノード、チャンバ１から立設する回転テーブル３がカソードとして作用する。マッチングボックス２１は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。なお、チャンバ１や回転テーブル３は接地されている。フランジ１４を有する内部シールド１３も接地される。
また、筒形電極１０にはプロセスガス導入部１６が接続されており、プロセスガス導入部１６を介して外部のプロセスガス供給源から筒形電極１０の内部にプロセスガスが導入される。プロセスガスは、膜処理の目的によって適宜変更可能である。例えば、エッチングを行う場合は、エッチングガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いることができる。酸化処理又は後酸化処理を行う場合は酸素を用いることができる。窒化処理を行う場合は窒素を用いることができる。ＲＦ電源１５及びプロセスガス導入部１６はともに、外部シールド１２に設けられた貫通孔を介して筒形電極１０に接続する。
成膜装置Ｄは、さらに制御部２０を備えている。制御部２０はＰＬＣやＣＰＵなどのプロセッサと呼ばれる演算処理装置から構成される。制御部２０は、チャンバ１へのスパッタガスおよびプロセスガスの導入および排気に関する制御、ＤＣ電源７及びＲＦ電源１５の制御、および、回転テーブル３の回転速度の制御などの制御を行う。
［動作］
本実施形態の成膜装置Ｄの動作を説明する。蓋体１ａを開いた状態で、シールド部材９が外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰに搭載される。外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰは、上記のような高さに設定されているので、シールド部材９の下端は、ワークＷが通過可能な間隔を空けて支持される。
蓋体１ａによってチャンバ１を封止した後、チャンバ１の内部は、排気部２によって排気されて真空状態にされる。チャンバ１内の真空状態を維持しつつ、ロードロック部５から、未処理のワークＷをチャンバ１内に搬入する。搬入されたワークＷは、ロードロック部５に順次位置決めされる回転テーブル３の保持部３ａによって保持される。さらに、回転テーブル３を連続して回転させることにより、ワークＷを搬送路Ｌに沿って回転搬送して、各処理部４ａ～４ｇの下を通過させる。
真空引きを行うと、蓋体１ａは大気圧によって撓む。しかし、シールド部材９は、蓋体１ａには取り付けられておらず、蓋体１ａから独立した外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰによって支持されている。そして、シールド部材９の天井部９２は、撓んだ蓋体１ａに接触しない位置にある。このため、真空引きによって蓋体１ａが撓んでも、当初に設定したシールド部材９と回転テーブル３との間隔が変化することがなく、ワークＷとシールド部材９の下端との隙間が維持される。
成膜部４ａでは、スパッタガス導入部８からスパッタガスを導入し、ＤＣ電源７からスパッタ源６に直流電圧を印加する。直流電圧の印加によってスパッタガスがプラズマ化され、イオンが発生する。発生したイオンがターゲット６１に衝突すると、ターゲット６１の材料が飛び出す。飛び出した材料が成膜部４ａの下を通過するワークＷに堆積することで、ワークＷ上に薄膜が形成される。他の成膜部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇでも、同様の方法で成膜が行われる。ただし、必ずしもすべての成膜部で成膜する必要はない。一例として、ここでは、ワークＷに対してＳｉ膜をＤＣスパッタリングにより成膜する。
成膜部４ａ～４ｄで成膜が行われたワークＷは、引き続き搬送路Ｌ上を回転テーブル３によって搬送され、膜処理部４ｅにおいて、筒形電極１０の開口部１１の直下の位置、すなわち膜処理位置を通過する。上述したように、本実施形態では、膜処理部４ｅにおいて後酸化を行う例を説明する。膜処理部４ｅでは、プロセスガス導入部１６から筒形電極１０内にプロセスガスである酸素ガスを導入し、ＲＦ電源１５から筒形電極１０に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加によって酸素ガスがプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等が発生する。プラズマはアノードである筒形電極１０の開口部１１から、カソードである回転テーブル３へ流れる。プラズマ中のイオンが開口部１１の下を通過するワークＷ上の薄膜に衝突することで、薄膜が後酸化される。
［作用効果］
（１）本実施形態の成膜装置Ｄは、内部を真空とすることが可能であり、上部に開閉可能な蓋体１ａを有するチャンバ１と、チャンバ１内に設けられ、円周の軌跡でワークＷを回転搬送する回転テーブル３と、回転テーブル３により搬送されるワークＷに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜部４ａ～４ｇと、ワークＷが通過する側に開口９１を有し、成膜部４ａ～４ｇによる成膜が行われる成膜室Ｓを形成するシールド部材９と、シールド部材９を支持し、チャンバ１に対して不動で且つ蓋体１ａから独立した支持部Ｐと、を有する。
このように、シールド部材９が、チャンバ１の蓋体１ａから独立した支持部Ｐによって支持されているため、回転テーブル３により搬送されるワークＷとシールド部材９との距離の調整を容易且つ正確に行うことができる。例えば、シールド部材９が比較的重い場合であっても、リフターで持ち上げて、支持部Ｐに設置することができるので、作業員の数や手間が大幅に省ける。また、真空引き時に蓋体１ａが撓んでも、シールド部材９の変形が生じ難い。なお、蓋体１ａとシールド部材９の天井部９２との間を、蓋体１ａに撓みが生じても接触しない距離とすることにより、シールド部材９の変形を防止できる。
本実施形態は、シールド部材９の大きさや重量を特定の値に限定するものではない。但し、本実施形態は、シールド部材９が比較的大きく、重量が重い場合に、より一層適している。例えば、比較例として、上方に開くように立ち上げた蓋体１ａに対して、腕を伸ばしてシールド部材９をネジ等で取り付けて固定する場合を考える。このような場合には、取り付け作業時に、平均的な身長の作業者が、腕を伸ばして届く長さを考慮すると、シールド部材９の蓋体１ａと平行な方向の最大の長さが４００ｍｍ以上であると、一端側から他端側まで手が届き難くなる。このため、シールド部材９の最大の長さが４００ｍｍ以上である場合には、本実施形態を適用することが好ましい。また、作業者がシールド部材９を蓋体１ａへ取り付ける場合、２５ｋｇ以上では、作業が非常に困難になる。このため、シールド部材９が２５ｋｇ以上である場合には、本実施形態を適用することが好ましい。
（２）支持部Ｐは、シールド部材９の、回転テーブル３の回転の外周側に位置する外周側（外周壁９３ａ）を支持する外周支持部ＯＰと、回転テーブル３の回転中心側である内周側（内周壁９３ｂ）を支持する内周支持部ＩＰと、を有する。このため、回転テーブル３を跨ぐようにして、回転テーブル３の回転を許容しつつ、外周側と内周側の双方で、シールド部材９を安定的に支持することができる。なお、回転テーブル３の回転軸３ｂを支持する支柱３ｃを、内周支持部ＩＰとして用いることにより、シールド部材９の内周側の支持のために特別なスペースや部材を用意する必要がない。
［変形例］
本発明の実施形態は、上記の態様に限定されるものではなく、以下のような態様も含む。なお、上記の態様と同様の構成については、説明を省略する。
（１）図４及び図５に示すように、シールド部材９と支持部Ｐとの間に、防振材（第１の防振材）３０を設けてもよい。つまり、外周壁９３ａの下端と外周支持部ＯＰとの間、内周壁９３ｂの下端と内周支持部ＩＰとの間に、それぞれ防振材３０を挟む。防振材３０は、直方体形状、円柱形状、角柱形状等の弾性部材を用いることができる。弾性部材としては、例えば、１×１０－３Ｎ／ｍｍ～４００Ｎ／ｍｍのばね定数を有する材料を用いることができる。弾性部材の一例は、ゴムである。なお、外周支持部ＯＰ、内周支持部ＩＰが比較的広い面でシールド部材９を支持する場合には、シート状の防振材３０を用いてもよい。
このような防振材３０を設けることにより、成膜時、回転テーブル３の回転による振動が、成膜室Ｓ内のシールド部材９に伝達することを抑制できる。スパッタリングによる成膜中は、成膜室Ｓ内に成膜材料が飛散するため、シールド部材９の内壁にも成膜材料が膜として付着する。シールド部材９に振動が加わると、内壁に付着した膜が剥離して、パーティクルとなって落下する原因となる。特に、ワークＷの上部にパーティクルが落下すると、成膜品質が劣化する。本態様では、防振材３０によりシールド部材９の振動が抑制されるので、パーティクルを低減して、成膜品質の劣化を防ぐことができる。
（２）図６に示すように、図５に示した防振材３０の加えて、シールド部材９と蓋体１ａとの間に、防振材（第２の防振材）３１を設けてもよい。つまり、天井部９２の上面と蓋体１ａの下面との間に、防振材３１を挟む。防振材３１は、シート状、円柱形状、角柱形状等の弾性部材を用いることができる。防振材３１の材料は、防振材３０と同様である。
このように、シールド部材９と蓋体１ａとの間に防振材３１を設けているのは、以下のような知見に基づく。まず、密閉された容器であるチャンバ１の壁面は全て連続しているか、接触しているため、一箇所に振動が加えられた場合、それが全体に及ぶ。このため、チャンバ１の全体が、同程度に振動すると考えることが技術常識である。
ところが、発明者が、成膜装置Ｄの各部の振動を測定したところ、以下のような結果となった。測定は、回転テーブル３を、(a)８０ｒｐｍ、(b)１２０ｒｐｍで回転させたときの［１］チャンバ１の外底面、［２］蓋体１ａ、［３］成膜室Ｓの内壁面、［４］成膜装置Ｄの設置面の振動の加速度（ｍ／ｓ２）を加速度センサにより計測して行った。
［１］チャンバ１の外底面 (a) ４．６ (b) ６．３
［２］蓋体１ａ (a) ０．４８ (b) ０．６７
［３］シールド部材９ (a) ７．６ (b) ８．８
［４］設置面 (a) １．２ (b) ２．３
つまり、蓋体１ａのみが、著しく振動が少ないことがわかった。そこで、発明者は、技術常識的には振動が大きいと考えられるチャンバ１の一部である蓋体１ａに、敢えてシールド部材９を接触させて、制振の役割を担わせることを考えた。但し、シールド部材９を蓋体１ａに直接接触させると、蓋体１ａの撓み等によりシールド部材９が変形して、シールド部材９と回転テーブル３との間隔を正確に設定することが困難になる。
そこで、発明者は、蓋体１ａとシールド部材９との間に、さらに防振材３１を挿入した。防振材３１の厚みは、あらかじめ実験等で、真空引き時に、蓋体１ａの撓んで生じる反り量を調べておき、蓋体１ａと防振材３１との隙間を、蓋体１ａの反り量と同じ間隔として、減圧時に撓んだ蓋体１ａと防振材３１とが接触するようにするとよい。
これにより、実際には振動が少ない蓋体１ａが、制振の役割を担ってシールド部材９の振動が抑えられるとともに、シールド部材９の変形を抑えることができる。また、撓む蓋体１ａとシールド部材９との金属同士の擦れによる傷の発生を防止できる。成膜時には、防振材３１が蓋体１ａとの隙間を塞ぐため、膜処理部４ｅからのプロセスガスや他の成膜部４からのスパッタ粒子の回り込みを防止できる。このため、ターゲット６１表面がプロセスガスや他の成膜部４からの成膜材料により汚染されることを防止できる。
（３）図７に示すように、図６に示した防振材３１と蓋体１ａとの間に、放熱部材４０を設けてもよい。つまり、防振材３１に重ねて、放熱部材４０を設ける。放熱部材４０は、カーボンシート、銅シート等の熱伝導性に優れたシート状の部材を用いることができる。例えば、０．２Ｗ／ｍＫ～２０００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する材料を、放熱部材４０として用いることができる。
このように放熱部材４０を設けるのは、以下の理由による。すなわち、スパッタリングの熱により、シールド部材９も加熱されて膨張する。スパッタリング終了後、シールド部材９の温度が下がって収縮すると、シールド部材９に付着した成膜材料が剥離して落下する。
本態様では、スパッタリングにおけるシールド部材９の熱が、防振材３１及び放熱部材４０を介して、蓋体１ａに伝達されるので、シールド部材９の熱膨張が抑えられる。このため、スパッタリング後のシールド部材９の収縮の程度も小さくなり、成膜材料の剥離を抑制できる。なお、放熱部材４０のみを、蓋体１ａとシールド部材９との間に設けてもよい。さらに、放熱部材４０のみを、蓋体１ａとシールド部材９との間に設ける場合に、放熱部材４０を防振材３１と同等の弾性を有する部材とすることにより、放熱と制振の双方の効果が得られる。例えば、１×１０－３Ｎ／ｍｍ～４００Ｎ／ｍｍのばね定数を有するとともに、０．２Ｗ／ｍＫ～２０００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する材料を用いることができる。
（４）図８に示すように、シールド部材９の一部を、他と分離させて蓋体１ａに取り付けてもよい。例えば、天井部９２を、蓋体１ａに固定する。天井部９２と側面部９３とは分離している。但し、天井部９２と側面部９３との間は、非接触の凹凸を組み合わせたラビリンス構造とすることが好ましい。なお、蓋体１ａの反りが生じても非接触を維持できるように、凹凸の深さは、蓋体１ａの反り量を許容できる深さに設定するとよい。
これにより、側面部９３と天井部９２とが非接触となるので、側面部９３の振動が天井部９２に伝達されることを防止できる。蓋体１ａは振動が少ないので、天井部９２の振動も少ない。このため、天井部９２の振動による成膜材料の剥離が防止され、天井部９２の下部のワークＷに影響を与えることを防止できる。さらに、側面部９３と天井部９２との間をラビリンス構造とすることで、スパッタガスや成膜材料の漏れを低減できる。
（５）外周支持部ＯＰは、チャンバ１の底面から立設する態様には限定されない。例えば、図９に示すように、外周支持部ОＰ２を、チャンバ１の内側面に取り付けた突起部として、この突起部の水平部分によって、シールド部材９を支持する構成としてもよい。これにより、回転テーブル３の外周縁とチャンバ１の内側面との間隔を短くして、成膜装置Ｄ全体としての小型化を図ることができる。
（６）図１０に示すように、シールド部材９を、外周支持部ＯＰ及び内周支持部ＩＰに対して、ボルト又はネジ等の締結部材５０によって固定してもよい。締結部材５０によって固定する箇所は、成膜材料が付着する箇所にするとパーティクル発生の原因になるので、シールド部材９の外側に設けるとよい。これにより、シールド部材９をより強固に固定でき、ワークＷとシールド部材９との間隔を安定して維持できる。
（７）図１１、図１２及び図１３に示すように、シールド部材９に着脱自在に設けられ、シールド部材９とワークＷとの間隔を調整する調整部材７０を設けてもよい。例えば、調整部材７０を、シールド部材９の隔壁９３ｃ、９３ｄに着脱自在に設ける。調整部材７０は、隔壁９３ｄと同様の形状であるが、その下縁に、ワークＷの曲面に沿う形状の縁部７０ａが形成されている点が異なる。調整部材７０には、位置決め用の位置決め部Ｆが形成されている。本態様の位置決め部Ｆは、爪を屈曲させたフック状となっている。隔壁９３ｃ、９３ｄには、複数の略方形の肉抜孔Ｈａが形成され、軽量化が図られている。肉抜孔Ｈａの下縁には、位置決め部Ｆが係止される係止部Ｈｂが形成されている。本態様の係止部Ｈｂは、フック状の位置決め部Ｆが嵌る切欠きとなっている。なお、成膜室Ｓにおけるスパッタリング時の成膜材料が、天井部９２、外周壁９３ａ、内周壁９３ｂに付着することを防止するために、天井部９２、外周壁９３ａ、内周壁９３ｂの内側には、図示しない防着板が設けられている。
調整部材７０は、シールド部材９の下方の開口９１から挿入され、図１２に示すように、位置決め部Ｆを係止部Ｈｂに引っ掛けることにより係止させる。これにより、図１３に示すように、回転テーブル３に搬送される保持部３ａ上のワークＷの形状に合うように、調整部材７０の縁部７０ａが間隔をおいて対向する。
これにより、ワークＷの一部において、シールド部材９との間隔が拡大することが防止され、成膜材料やスパッタガスの漏れを防ぐことができる。種々の形状のワークＷに対応した形状の調整部材７０を用意しておくことで、調整部材７０を交換するだけで、ワークＷの形状の変更に対応できる。
また、成膜室Ｓにおけるスパッタリング時の成膜材料は調整部材７０に付着するので、調整部材７０は、シールド部材９への膜の形成を防止する防着板としても機能する。調整部材７０および防着板を外して清掃又は交換することにより、膜を除去することができる。このため、重量物であるシールド部材９を清掃又は交換する手間を省くことができる。
さらに、蓋体１ａ側にシールド部材９がある場合に比べて、調整部材７０の着脱が容易であり、その位置も安定する。縁部７０ａとワークＷとの距離の調整も容易である。係止部Ｈｂに位置決め部Ｆを引っ掛けるだけで、調整部材７０の取り付けを容易に行うことができる。また、シールド部材９から膜を除去する必要がないので、シールド部材９が変形することがない。そのため、シールド部材９を何度も継続的に使用することができ、取り付け位置を正確に再現する手間が省ける。例えば、シールド部材９を作成する際には、部品の加工に誤差が発生する可能があるが、装置全体が大型化して、シールド部材９も大型である場合、その誤差も大きくなってしまう。すると、同形状のシールド部材９を作製しても、係止部Ｈｂの位置が、誤差分だけばらつくことになる。しかし、同じシールド部材９を繰り返し使用することができれば、係止部Ｈｂの位置を一定に維持できる。
（８）図１４に示すように、調整部材７０を、複数の分割部材７１～７４の組み合わせによって構成してもよい。例えば、図１４（Ａ）に示すように、下縁が水平な分割部材７１、７３と、下縁が湾曲形状の分割部材７２とを組み合わせることにより、ワークＷに沿った形状の縁部７０ａを構成することができる。また、図１４（Ｂ）に示すように、下縁が水平な分割部材７４によって、ワークＷの湾曲に近似した縁部７０ａを構成することもできる。
このように、調整部材７０を複数の分割部材７１～７４を組み合わせて構成することにより、縁部７０ａの形状を容易に変更できる。このため、多種類の調整部材７０を用意することなく、異なる形状のワークＷに対応することができ、多品種少量生産品に適した装置を構成できる。さらに、蓋体１ａ側にシールド部材９がある場合に比べて、調整部材７０の組み立て及び着脱が容易であり、その位置も安定する。縁部７０ａとワークＷとの距離の調整も容易である。
（９）シールド部材９の下端又は調整部材７０の下端に、補正板を設けてもよい。補正板は、シールド部材９に着脱自在に設けられ、成膜される膜の膜厚分布を調整する部材である。補正板は、成膜領域の一部に、成膜材料のスパッタ粒子を遮蔽する領域を形成することにより、膜厚分布を補正する。つまり、スパッタ粒子が多く付着して膜が厚くなり易い箇所に、必要以上にスパッタ粒子が付着しないように遮蔽する板である。
例えば、図１５に示すように、シールド部材９の隔壁９３ｄに着脱される調整部材７０の下端に、成膜室Ｓの内部の方向に屈曲した面により、補正板８０を構成する。図１５では、補正板８０の周方向の膜厚分布で厚くなる箇所に、成膜室Ｓ側に突出した３つの山を形成している。これにより、山の部分でスパッタ粒子を遮蔽して、ワークＷへ必要以上に付着することが防止されるので、膜厚分布を均一にすることができる。
シールド部材９に補正板８０を取り付けることによって、シールド部材９と同様に、補正板８０を支持する内周や外周の支持部や、防振材を設ける必要がない。また、補正板８０とシールド部材９との干渉を考慮する必要がない。シールド部材９の下端とワークＷとの距離が正確に調整されているので、補正板８０とワークＷとの距離も正確に一定の値とすることができる。このため、補正板８０によって、狙い通りの成膜材料の堆積量を遮蔽できる。
なお、図１６に示すように、上記の調整部材７０と同様に、補正板８０についても、複数の分割部材８１を組合せて構成してもよい。これにより、スパッタ粒子を遮蔽したい箇所と透過させたい箇所が所望の位置となるように容易に変更できる。複数の分割部材８１を組合せて構成することで、ターゲット６１のエロージョン、つまり浸食による形状変化によって生じる成膜初期と後期の膜厚分布の変化にも対応することができる。
（１０）以上、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。各請求項の発明をどのように組み合わせた態様とするかは自由であり、上記の実施形態、変形例（１）～（８）のいずれの特徴を選択して組み合わせてもよいし、省略してもよい。例えば、変形例（４）に、変形例（１）、（２）、（３）の防振材３０、防振材３１、放熱部材４０のいずれかを適用してもよいし、変形例（２）、（３）の防振材３０を省略してもよい。変形例（５）、（６）、（７）、（８）は、実施形態、変形例（１）、（２）、（３）、（４）のいずれに適用してもよい。
１ チャンバ
１ａ 蓋体
２ 排気部
３ 回転テーブル
３ａ 保持部
３ｂ 回転軸
３ｃ 支柱
３ｄ ボールベアリング
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇ 処理部（成膜部）
４ｅ 処理部（膜処理部）
５ ロードロック部
６ スパッタ源
６１ ターゲット
６２ バッキングプレート
６３ 電極
７ ＤＣ電源
８ スパッタガス導入部
９ シールド部材
９２ 天井部
９２ａ ターゲット孔
９２ｂ 導入孔
９３ 側面部
９３ａ 外周壁
９３ｂ 内周壁
９３ｃ、９３ｄ 隔壁
１０ 筒形電極
１１ 開口部
１２ 外部シールド
１３ 内部シールド
１４ フランジ
１５ ＲＦ電源
１６ プロセスガス導入部
２０ 制御部
２１ マッチングボックス
３０、３１ 防振材
４０ 放熱部材
５０ 締結部材
７０ 調整部材
７０ａ 縁部
７１～７４ 分割部材
８０ 補正板
８１ 分割部材
Ｄ 成膜装置
Ｆ 位置決め部
Ｈａ 肉抜孔
Ｈｂ 係止部
Ｐ 支持部
ＩＰ 内周支持部
ＯＰ、ＯＰ２ 外周支持部
Ｌ 搬送路
Ｓ 成膜室
Ｔ トレイ
Ｗ ワーク

Claims (10)

  1. 内部を真空とすることが可能であり、上部に開閉可能な蓋体を有するチャンバと、
    前記チャンバ内に設けられ、円周の軌跡でワークを回転搬送する搬送部と、
    前記搬送部により搬送される前記ワークに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜部と、
    前記ワークが通過する側に開口を有し、前記成膜部による成膜が行われる成膜室を形成し、前記成膜材料が飛散したり、前記成膜室内に導入されるガスが流出するのを防ぐシールド部材と、
    前記シールド部材を支持し、前記チャンバに対して不動で且つ前記蓋体から独立した支持部と、
    を有することを特徴とする成膜装置。
  2. 前記支持部は、
    前記シールド部材における前記搬送部の回転の外周側を支持する外周支持部と、
    前記シールド部材における前記搬送部の回転中心側である内周側を支持する内周支持部と、
    を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記支持部と前記シールド部材との間に、第１の防振材が設けられてい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。
  4. 前記シールド部材と前記蓋体との間に、第２の防振材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜装置。
  5. 前記シールド部材と前記蓋体との間に、放熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装置。
  6. 前記シールド部材は、
    前記蓋体に取り付けられた天井部と、
    前記天井部と分離して設けられた側面部と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装置。
  7. 前記シールド部材に着脱自在に設けられ、前記シールド部材と前記ワークとの間隔を調整する調整部材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。
  8. 前記調整部材は、複数の分割部材の組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
  9. 前記シールド部材に着脱自在に設けられ、成膜される膜の膜厚分布を調整する補正板を有す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。
  10. 前記搬送部は、前記ワークを保持する回転テーブルと回転軸を有し、前記回転軸を中心として前記回転テーブルを回転させて前記ワークを回転搬送し、
    前記内周支持部は、前記回転軸を支持する、前記チャンバに対して不動の支柱から構成され、
    前記外周支持部と前記内周支持部とで前記シールド部材を支持することにより、前記シールド部材の前記開口の下端と前記回転テーブルとの間に、前記回転テーブル上の前記ワークが通過可能な間隔が形成されることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
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