特許 6246961 成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6246961

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20171204BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20171204BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20171204BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 K

   C23C14/24 K

   H05B33/10

   H05B33/14 A

【請求項の数】13

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2017-12178(P2017-12178)

(22)【出願日】2017年1月26日

(62)【分割の表示】特願2013-131588(P2013-131588)の分割

【原出願日】2013年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-82342(P2017-82342A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2017年1月26日

(31)【優先権主張番号】特願2012-230625(P2012-230625)

(32)【優先日】2012年10月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】大野 哲宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 優

(72)【発明者】

【氏名】中島 鉄兵

【審査官】 山田 頼通

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０８５９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５０６６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０２−０９１３４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−０１９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８５３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０７３５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８４７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００２３８２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１８５４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜の形成材料を含む粒子を基板に向けて放出する成膜部と、
冷却部材を冷却する冷却部と、
前記冷却部材から離れて前記冷却部材と対向する位置に前記基板を配置する２つの配置部と、
変位方向に沿って前記冷却部材の位置を変える冷却部材変位部と、
を備え、
前記成膜部と前記２つの配置部とが前記変位方向に沿ってこの順に並び、
前記２つの配置部のうち、前記成膜部に近い配置部が第１配置部であり、前記成膜部から遠い配置部が第２配置部であり、
前記冷却部材変位部は、
前記変位方向における前記第１配置部と前記第２配置部との間の位置である第１位置と、前記変位方向において前記第２配置部よりも前記成膜部から遠い第２位置との間で前記冷却部材の位置を変え、
前記第１配置部が前記基板を配置している状態で前記冷却部材を前記第１位置に位置させ、前記第２配置部が前記基板を配置している状態で前記冷却部材を前記第２位置に位置させる成膜装置。

【請求項2】

前記冷却部材が収められる真空槽を更に備え、
前記冷却部は、
前記真空槽内に含まれる気体の前記冷却部材の温度での蒸気圧が前記真空槽内の圧力よりも高くなる温度に前記冷却部材を冷却する
請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記冷却部は、
前記冷却部材の温度を１００Ｋ以上２７３Ｋ未満に設定する
請求項２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記気体がアルゴンガスを含み、
前記冷却部は、
前記冷却部材の温度を１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定する
請求項３に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記冷却部は、
気体の断熱膨張を用いて前記冷却部材を冷却する
請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項6】

前記冷却部材のうち前記基板と対向する表面が黒色部分を含む
請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項7】

前記冷却部材は、前記冷却部によって冷却される複数の冷却部材のうちの１つであり、
前記複数の冷却部材は、前記配置部に配置される前記基板の異なる部分と対向するように配置される
請求項１から６のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項8】

前記冷却部材変位部は、前記冷却部材を異なる複数の位置に移動させることによって、前記基板における前記冷却部材と向かい合う部位を変えることが可能であり、
前記冷却部材の位置の変更によって、前記基板における前記冷却部材と向かい合う部位が変更される前と後とで、前記基板と前記冷却部材との間の距離が同じである
請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項9】

前記成膜部は、
プラズマを用いて前記膜の形成材料を前記基板に放出し、
前記基板が前記プラズマに曝される
請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項10】

前記成膜部は、
前記膜の形成材料を蒸発させることによって前記形成材料を前記基板に放出する
請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項11】

前記冷却部材と前記基板との間に気体を供給するガス供給部を更に備える
請求項１から１０のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項12】

前記成膜部と前記冷却部材とが収められる真空槽を更に備え、
前記成膜部と前記冷却部材とが互いに向かい合う位置に配置され、
前記配置部は、前記成膜部と前記冷却部材との間に前記基板を配置する
請求項１に記載の成膜装置。

【請求項13】

前記成膜部が収められる第１の真空槽と、
前記冷却部材が収められる第２の真空槽と、を備える
請求項１から１２のいずれか一項に記載の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、膜の形成材料を含む粒子を基板に向けて放出して基板に膜を形成する成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フラットパネルディスプレイの１つである有機ＥＬディスプレイには、有機発光素子と薄膜トランジスタとを備える多数の画素が形成され、各画素は、駆動回路から延びる配線に接続されている。各画素を構成する各種膜及び配線は、成膜装置である蒸着装置やスパッタ装置によって形成される（例えば特許文献１及び特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２７４３６６号公報

【特許文献2】特開２０１２−１７４６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このうち、スパッタ装置によって膜が形成される場合には、高いエネルギーを有したスパッタ粒子が基板に到達することによって、基板上に膜が堆積する。そのため、衝突したスパッタ粒子のエネルギーが基板に伝わることによって、基板の温度が高まる。また、蒸着装置によって膜が形成される場合には、加熱によって蒸発した材料が基板に到達することによって、基板上に膜が堆積する。そのため、スパッタ装置と同様、蒸発した材料のエネルギーが基板に伝わることによって、さらには、蒸着源そのもののエネルギーが基板に伝わることによって、基板の温度が高まる。こうした基板の温度の上昇は、基板の耐熱性を高めることや成膜条件の変更などを強いるため、上述の成膜装置では基板を冷却する技術が求められている。

【0005】

本開示の技術は、基板の温度が高まることを抑えることのできる成膜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】

【0006】

本開示の技術における成膜装置の一態様は、膜の形成材料を含む粒子を基板に向けて放出する成膜部と、冷却部材を冷却する冷却部と、前記冷却部材から離れて前記冷却部材と対向する位置に前記基板を配置する２つの配置部と、変位方向に沿って前記冷却部材の位置を変える冷却部材変位部と、を備え、前記成膜部と前記２つの配置部とが前記変位方向に沿ってこの順に並び、前記２つの配置部のうち、前記成膜部に近い配置部が第１配置部であり、前記成膜部から遠い配置部が第２配置部であり、前記冷却部材変位部は、前記変位方向における前記第１配置部と前記第２配置部との間の位置である第１位置と、前記変位方向において前記第２配置部よりも前記成膜部から遠い第２位置との間で前記冷却部材の位置を変え、前記第１配置部が前記基板を配置している状態で前記冷却部材を前記第１位置に位置させ、前記第２配置部が前記基板を配置している状態で前記冷却部材を前記第２位置に位置させる。

【0007】

本開示の技術における成膜装置の一態様では、冷却部によって冷却される冷却部材と基板とが互いに対向するため、基板の温度が高まることが抑えられる。この際に、基板と冷却部材とが相互に接触しないため、基板が冷却されることに際して、基板と冷却部材との接触によって亀裂や欠けが基板に生じることも抑えられる。また、冷却部材が、第１配置部が配置する基板と、第２配置部が配置する基板との両方を冷却することができる。

【0008】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部材が収められる真空槽を更に備える。そして、前記冷却部は、前記真空槽内に含まれる気体の前記冷却部材の温度での蒸気圧が前記真空槽内の圧力よりも高くなる温度に前記冷却部材を冷却する。

【0009】

本開示の技術における成膜装置の他の態様では、冷却部材の温度は、その冷却部材の温度下での気体の蒸気圧を、真空槽内の圧力よりも高くする値に設定される。このため、真空槽内の気体が冷却部材に付着しにくくなる。結果として、真空槽内の気体の冷却部材への付着が抑えられるため、真空槽内における気体の状態、ひいては、冷却部材による冷却の度合いが変わりにくくなる。

【0010】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部は、前記冷却部材の温度を１００Ｋ以上２７３Ｋ未満に設定する。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、冷却部材の温度が２７３Ｋ以上に設定される構成と比べて、成膜対象が冷却されやすくなる。

【0011】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記気体がアルゴンガスを含み、前記冷却部は、前記冷却部材の温度を１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定する。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、冷却部材の温度が１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定されるため、冷却部材へのアルゴンガスの吸着が、より確実に抑えられる。

【0012】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部が、気体の断熱膨張を用いて前記冷却部材を冷却する。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、例えば、冷却水等の液状の冷媒によって冷却部材が冷却される構成に比べて、こうした冷媒が成膜装置内に漏れ出すことによって成膜装置が汚染されることが避けられる。

【0013】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部材のうち前記基板と対向する表面が黒色部分を含む。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、冷却部材の表面が黒色であるため、冷却部材の表面が、例えば白色等、黒色よりも輻射率の低い色である構成と比べて、冷却部材から基板に向けた熱の反射が抑えられる。それゆえに、基板の温度が高まることは、より抑えられる。

【0014】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部材は、前記冷却部によって冷却される複数の冷却部材のうちの１つであり、前記複数の冷却部材は、前記配置部に配置される前記基板の異なる部分と対向するように配置される。

【0015】

本開示の技術における成膜装置の他の態様によれば、複数の冷却部材が、基板における相互に異なる部分に対向するため、１つの冷却部材が基板における一部分と対向する構成と比べて、基板の面内において基板の冷却される度合いがばらつくことが抑えられる。結果として、基板の面内での温度のばらつきが抑えられる。

【0016】

本開示の技術における成膜装置の他の態様では、前記冷却部材変位部は、前記冷却部材を異なる複数の位置に移動させることによって、前記基板における前記冷却部材と向かい合う部位を変えることが可能であり、前記冷却部材の位置の変更によって、前記基板における前記冷却部材と向かい合う部位が変更される前と後とで、前記基板と前記冷却部材との間の距離が同じである。

【0017】

本開示の技術における成膜装置の他の態様によれば、基板に対する冷却部材の位置が変わっても、基板と冷却部材との間の距離が変わらないため、冷却部材による基板の冷却度合いも変わらない。それゆえに、基板と冷却部材との間の距離が変わる構成と比べて、基板において冷却部材による冷却の度合いがばらつくことが抑えられる。

【0018】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記成膜部が、プラズマを用いて前記膜の形成材料を前記基板に放出し、前記基板が前記プラズマに曝される。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、基板がプラズマに曝される場合であっても、基板の温度が高まることが抑えられる。

【0019】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記成膜部が、前記膜の形成材料を蒸発させることによって前記形成材料を前記基板に放出する。
本開示の技術における成膜装置の他の態様によれば、加熱によって蒸発した形成材料が基板に向けて放出されても、基板の温度が高まることが抑えられる。

【0020】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記冷却部材と前記基板との間に気体を供給するガス供給部を更に備える。
本開示の技術における成膜装置の他の態様では、冷却部による冷却に加えて、気体と基板との間での熱交換も行われるため、冷却部の駆動の状態が同一であるという前提では、気体による熱交換の分、基板の温度がより高まりにくくなる。

【0021】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記成膜部と前記冷却部材とが収められる真空槽を更に備え、前記成膜部と前記冷却部材とが互いに向かい合う位置に配置され、前記配置部は、前記成膜部と前記冷却部材との間に前記基板を配置する。

【0022】

本開示の技術における成膜装置の他の態様によれば、成膜部が基板に膜を形成する際に、基板の温度が高まることが抑えられる。

【0023】

本開示の技術における成膜装置の他の態様は、前記成膜部が収められる第１の真空槽と、前記冷却部材が収められる第２の真空槽と、を備える。

【0024】

本開示の技術における成膜装置の他の態様では、成膜部が基板に膜を形成する前や、成膜部が基板に膜を形成した後に基板の温度を下げることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の技術における一実施形態での成膜装置の装置構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態における成膜装置の備える冷却部材と連結部材との断面構造の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。

【図3】成膜装置の一例であるスパッタ装置の全体構成を成膜装置に収められる基板とともに示すブロック図である。

【図4】スパッタ装置の備える第１スパッタ室の内部構成を示すブロック図である。

【図5】スパッタ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図6】冷却部材が移動する状態を示す作用図である。

【図7】冷却部材が移動する状態を示す作用図である。

【図8】成膜装置の一例であるクラスター型のスパッタ装置の全体構成を示すブロック図である。

【図9】スパッタ装置の備える第１スパッタ室の内部構成を示すブロック図である。

【図10】スパッタ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図11】冷却部材と基板ステージとが移動する状態を示す作用図である。

【図12】実施例及び比較例における基板温度の推移を示すグラフである。

【図13】変形例における成膜装置の冷却部を模式的に示すブロック図である。

【図14】変形例におけるスパッタ装置の電気的構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［成膜装置の構成］
図１及び図２を参照して一実施形態の成膜装置の構成を説明する。
図１に示されるように、成膜装置は、板状をなす基板Ｓを成膜装置内に配置する配置部１０と、基板Ｓの表面Ｓｆに膜の形成材料ＦＭを放出する成膜部２０とを備えている。基板Ｓは、例えば、紙面の手前に向かって延びる矩形状のガラス基板であり、こうした基板Ｓの幅は、紙面の上下方向に沿って２２００ｍｍ、紙面の手前側に向かって２５００ｍｍである。基板Ｓはガラス基板に限らず、セラミック基板や金属基板でもよい。また、基板Ｓの形状は、矩形状に限らず、円板状でもよいし、シート状でもよいし、基板Ｓの大きさも上記の大きさよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。基板Ｓでは、基板Ｓを構成する複数の面のうち、膜の形成材料を受ける面が基板Ｓの表面Ｓｆとして設定され、基板Ｓにて表面Ｓｆと反対側の面が裏面Ｓｂとして設定される。

【0027】

配置部１０は、基板Ｓと一箇所、あるいは、複数箇所で接することによって、成膜部２０から離れた位置にて成膜部２０と向かい合うように、基板Ｓを配置する。成膜部２０は、基板Ｓの表面Ｓｆに対して略平行な方向から形成材料を供給してもよいし、表面Ｓｆの鉛直方向から形成材料を供給してもよい。成膜部２０は、例えば、ターゲットのスパッタによって基板Ｓに膜の形成材料ＦＭを堆積させる構成でもよいし、形成材料ＦＭを加熱して蒸発させることによって基板Ｓに膜の形成材料ＦＭを蒸着させる構成でもよい。

【0028】

成膜装置では、基板Ｓを冷却する冷却機構３０が、基板Ｓの裏面Ｓｂから離れた位置にて、基板Ｓの裏面Ｓｂと向かい合っている。冷却機構３０は、冷却部としてのクライオポンプ３１と、紙面の手前側に延びる矩形の板状をなして基板Ｓの裏面Ｓｂと離れた位置に配置される冷却部材３３と、これらクライオポンプ３１と冷却部材３３とを接続する接続部材３２とを備えている。接続部材３２の一端は、クライオポンプ３１の冷却面に接続され、接続部材３２の他端は、冷却部材３３の裏面に接続されている。接続部材３２の形成材料は、冷却部材３３の熱をクライオポンプ３１の冷却面に伝達することに適した高い熱伝導性を有し、例えば、銅等の金属によって構成されている。

【0029】

冷却機構３０は、気体の断熱膨脹を用いるクライオポンプ３１によって接続部材３２を介して冷却部材３３を冷却する。すなわち、冷却部材３３の冷却源であるクライオポンプ３１の冷却面が気体の断熱膨脹によって冷却されることで、固体の構造物である接続部材３２を介して冷却部材３３が冷却される。そのため、例えば、冷却水などの液状の冷媒を冷却部材３３に通して冷却部材３３が冷却される構成に比べて、こうした冷媒が成膜装置内に漏れ出すことによって成膜装置が汚染されることが避けられる。また、冷却部材３３が基板Ｓの裏面Ｓｂから離れて配置されるため、冷却部材３３と基板Ｓの裏面Ｓｂとが接触している構成と比べて、基板Ｓが冷却部材３３との接触によって傷付けられることによって、亀裂や欠けが基板に生じることが抑えられる。

【0030】

ただし、冷却機構３０は、液状の冷媒を冷却部材３３に通して冷却部材３３を冷却する構成でもよい。冷却機構３０は、冷媒を冷却する冷媒冷却部と、冷媒を冷却機構３０内で循環させる循環部とを含む。冷媒には、例えば、フッ素系溶液、すなわちＨＦＣ系溶液、エチレングリコール溶液、及び、冷却水等が用いられる。

【0031】

フッ素系溶液を用いた場合には、冷却部材３３の温度が、例えば、２５３Ｋ以上３１３Ｋ以下、好ましくは、２５３Ｋ以上２７３Ｋ未満に設定される。フッ素系溶液には、例えば、フロリナート（登録商標）ＦＣ−３２８３（３Ｍ社製）、及び、ガルデン（登録商標）ＨＴ１３５（ソルベイソレクシス社製）等が用いられる。エチレングリコール溶液を用いた場合には、冷却部材３３の温度が、例えば、２５３Ｋ以上３６３Ｋ以下、好ましくは、２５３Ｋ以上２７３Ｋ未満に設定される。冷却部材３３の温度が２７３Ｋ未満に設定されるため、冷媒として例えば水を用いることによって冷却部材３３の温度が２７３Ｋ以上に設定される構成と比べて、基板Ｓが冷却されやすくなる。

【0032】

図２に示されるように、冷却部材３３は、冷却層４１と、バッファ層４２と、黒色層４３とが順に積層された多層構造をなし、冷却層４１が冷却部材３３の裏面３３ｂを構成し、黒色層４３が冷却部材３３の表面３３ｆを構成している。

【0033】

冷却層４１の形成材料は、接続部材３２の温度が伝わりやすい材料であることが好ましく、例えば、銅等の金属が好ましい。バッファ層４２は、黒色層４３が冷却層４１から剥がれることを抑える層であり、バッファ層４２の形成材料の熱膨張係数が、冷却層４１の熱膨張係数と、黒色層４３の熱膨張係数との間であることが好ましい。バッファ層４２の形成材料は、例えば、ニッケルであることが好ましい。黒色層４３は、冷却部材３３の他の層と比べて輻射率の高い材料によって形成され、黒色層４３の形成材料の輻射率は、０．８以上１以下であることが好ましい。なお、黒色層４３の全体が輻射率の高い材料によって形成されていなくともよく、少なくとも冷却部材３３の表面３３ｆが輻射率の高い材料によって形成されていればよい。黒色層４３の形成材料は、例えば、表面に陽極酸化被膜を有するアルミニウムやカーボンが好ましい。

【0034】

基板Ｓの裏面Ｓｂと向かい合う冷却部材３３の表面３３ｆが黒色層４３であるため、冷却部材３３の表面が輻射率のより低い色である構成と比べて、冷却部材３３の表面３３ｆから基板Ｓの裏面Ｓｂに向けて反射する熱を小さくすることができる。それゆえに、基板Ｓの温度が高められることをより抑えることができる。

【0035】

［スパッタ装置の構成］
図３から図７を参照して成膜装置の一例であるスパッタ装置の構成を説明する。
図３に示されるように、スパッタ装置５０では、搬出入室５１、前処理室５２、第１スパッタ室５３、及び、第２スパッタ室５４が一列に連結され、真空槽である各処理室の間には、ゲートバルブ５５が取り付けられている。

【0036】

搬出入室５１は、成膜前の基板Ｓをスパッタ装置５０の外部から搬入し、成膜後の基板Ｓをスパッタ装置５０の外部に搬出する。前処理室５２は、前処理室５２内を排気する排気部５６と、冷却機構３０とを備え、成膜前の基板Ｓに所定の前処理、例えば、加熱処理や洗浄処理を行う。前処理室５２が冷却機構３０を備えているため、基板Ｓに対する成膜処理が行われていないときにも基板Ｓを冷却することができる。前処理室５２は、冷却機構３０を備えていなくともよい。

【0037】

第１スパッタ室５３の一側面には、２つの排気部５６が、処理室の連結方向にて並んで取り付けられ、連結方向における２つの排気部５６の間に、冷却機構３０が搭載されている。一側面とは反対側の他側面には、ターゲットを備える成膜部２０が搭載されている。第１スパッタ室５３は、基板Ｓの表面Ｓｆに所定の膜、例えば、銅膜を形成する。第２スパッタ室５４は、第１スパッタ室５３と同様の構成であり、成膜部２０の備えるターゲットの形成材料が第１スパッタ室と異なる。第２スパッタ室５４は、銅膜が形成された基板Ｓの表面Ｓｆに所定の膜、例えば、金属膜や金属化合物膜等を形成する。第１スパッタ室５３では、銅膜以外の膜が形成されてもよいし、第２スパッタ室５４では、第１スパッタ室５３と同じく銅膜が形成されてもよい。

【0038】

スパッタ装置５０には、連結方向に延びる成膜レーン５０ａと、回収レーン５０ｂとが、４つの処理室にわたって形成されている。なお、成膜レーン５０ａは、図１に示す配置部１０の一例である。また、成膜レーン５０ａは第１配置部の一例であり、回収レーン５０ｂは第２配置部の一例である。成膜レーン５０ａは、スパッタ装置５０の底壁における成膜部２０側に形成され、回収レーン５０ｂは、スパッタ装置５０の底壁における成膜レーン５０ａよりも排気部５６側に形成されている。成膜レーン５０ａと回収レーン５０ｂとの各々は、例えば、連結方向に延びるレールと、レールに対して所定の間隔を空けて取り付けられた複数のローラーと、ローラーを自転させるモーターとから構成されている。成膜レーン５０ａは、成膜前あるいは成膜中の基板Ｓを支えながら搬送し、回収レーン５０ｂは、成膜後の基板Ｓを支えながら搬送する。なお、第２スパッタ室５４には、成膜レーン５０ａに配置された基板Ｓを回収レーン５０ｂに移動させるレーン変更部が搭載されている。

【0039】

スパッタ装置５０は、基板Ｓを搬入すると、搬出入室５１における成膜レーン５０ａに基板Ｓを配置し、スパッタ装置５０は、成膜レーン５０ａに沿って搬出入室５１から第２スパッタ室５４に向けて基板Ｓを搬送する。そして、スパッタ装置５０は、第２スパッタ室５４にてレーン変更部によって基板Ｓを成膜レーン５０ａから回収レーン５０ｂに運ぶ。スパッタ装置５０は、回収レーン５０ｂに沿って第２スパッタ室５４から搬出入室５１に向けて基板Ｓを搬送する。

【0040】

スパッタ装置５０は、前処理室５２を備えていなくともよいし、２つ以上の前処理室を備えていてもよい。また、スパッタ装置５０は、スパッタ室を１つだけ備えていてもよいし、３つ以上のスパッタ室を備えていてもよい。

【0041】

［第１スパッタ室の構成］
図４を参照して第１スパッタ室５３の構成をより詳しく説明する。なお、第２スパッタ室５４は、上述のように成膜部２０の備えるターゲットの形成材料が第１スパッタ室５３とは異なるものの、その他の構成は同様である。

【0042】

図４に示されるように、第１スパッタ室５３において基板Ｓは略垂直に立った状態で成膜される。第１スパッタ室５３における真空槽５３ａの側壁のうち、成膜部２０が搭載される成膜側側壁５３ｂには、連結方向（図４において左右方向）と直交する立設方向（図４において紙面垂直方向）に延びる複数のターゲット２１が、連結方向にて並んで配置されている。各ターゲット２１は、例えば、銅を主成分とする材料で形成されている。各ターゲット２１には、立設方向に延びて成膜側側壁５３ｂに取り付けられたバッキングプレート２２が固定されている。各バッキングプレート２２には、ターゲット２１に電力を供給するターゲット電源２３が接続されている。各バッキングプレート２２には、ターゲット電源２３が１つずつ接続されていてもよいし、全てのバッキングプレート２２に、１つのターゲット電源２３が共通して接続されていてもよい。真空槽５３ａには、成膜ガスとしてのスパッタガスを供給するスパッタガス供給部２４が接続されている。スパッタガスは、例えばアルゴンガスである。成膜部２０は、ターゲット２１、バッキングプレート２２、ターゲット電源２３、及び、スパッタガス供給部２４によって構成される。

【0043】

成膜側側壁５３ｂとは向かい合う排気側側壁５３ｃには、２つの排気部５６が連結方向にて並んで配置されている。各排気部５６は、例えば、ターボ分子ポンプを備えている。成膜側側壁５３ｂには、連結方向における２つの排気部５６の間に冷却機構３０が配置されている。冷却機構３０のクライオポンプ３１は、真空槽５３ａの外部に配置されている。接続部材３２は、排気側側壁５３ｃを貫通する冷却孔５３ｈを介して、真空槽５３ａ内に配置された冷却部材３３に接続されている。

【0044】

排気側側壁５３ｃの外側面には、冷却孔５３ｈの外縁を囲む環状をなすベローズ６１が取り付けられ、ベローズ６１における排気側側壁５３ｃとは反対側の端部が、クライオポンプ３１に取り付けられている。排気側側壁５３ｃの冷却孔５３ｈは、クライオポンプ３１とベローズ６１とによって塞がれている。排気側側壁５３ｃの外側面には、連結方向と立設方向との両方に直交する変位方向（図４において上下方向）に延びる変位レール６２が取り付けられている。

【0045】

クライオポンプ３１には、クライオポンプ３１から変位レール６２に向けて連結方向に延びる棒状をなす変位シャフト６３が取り付けられている。変位シャフト６３の先端部は、変位レール６２に変位方向に形成された溝に差し込まれ、先端部には、変位シャフト６３の位置を変位レール６２に沿って変える変位モーターが接続されている。例えば、変位モーターが正回転することにより、変位シャフト６３とともにクライオポンプ３１が排気側側壁５３ｃに近付き、変位モーターが逆回転することにより、変位シャフト６３が排気側側壁５３ｃから遠ざかる。ベローズ６１、変位レール６２、変位シャフト６３、及び、変位モーターによって変位部が構成されている。変位部が、冷却部材変位部の一例である。

【0046】

真空槽５３ａには、連結方向に延びる成膜レーン５０ａと回収レーン５０ｂとが、成膜側側壁５３ｂ側から順に変位方向にて並んで配置されている。すなわち、回収レーン５０ｂは、変位方向において成膜レーン５０ａよりも成膜部２０から遠い位置に形成されている。成膜レーン５０ａには、四角枠状のトレイＴに取り付けられた四角板状の基板Ｓが、表面Ｓｆと成膜部２０とが向かい合い、且つ、裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面３３ｆとが向かい合う状態で配置される。基板Ｓは、例えば、ガラス基板である。トレイＴには、基板Ｓの裏面Ｓｂを支持板が取り付けられていてもよく、支持板は、矩形板状をなしていてもよいし、格子状をなしていてもよい。なお、冷却機構３０による基板Ｓの冷却効果を高める上では、トレイＴには支持板が備えられていないことが好ましい。

【0047】

［スパッタ装置の電気的構成］
図５を参照してスパッタ装置５０の電気的構成を説明する。なお、以下では、スパッタ装置５０の電気的構成のうち、第１スパッタ室５３の駆動に関わる構成についてのみ説明する。

【0048】

図５に示されるように、スパッタ装置５０には、スパッタ装置５０の駆動を制御する制御装置５０Ｃが搭載されている。制御装置５０Ｃには、複数のターゲット電源２３、スパッタガス供給部２４、クライオポンプ３１、２つの排気部５６、及び、変位モーター６０Ｍが接続されている。

【0049】

制御装置５０Ｃは、各ターゲット電源２３からの電力の供給を開始させるための供給開始信号、及び、各ターゲット電源２３からの電力の供給を停止させるための供給停止信号を各ターゲット電源２３に出力する。各ターゲット電源２３は、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じて電力の供給及び停止を行う。

【0050】

制御装置５０Ｃは、スパッタガス供給部２４からのスパッタガスの供給を開始させるための供給開始信号、及び、スパッタガス供給部２４からのスパッタガスの供給を停止させるための供給停止信号をガス供給部駆動回路２４Ｄに出力する。ガス供給部駆動回路２４Ｄは、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じてスパッタガス供給部２４を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号をスパッタガス供給部２４に出力する。

【0051】

制御装置５０Ｃは、クライオポンプ３１の駆動を開始させるための駆動開始信号、及び、クライオポンプ３１の駆動を停止させるための駆動停止信号をポンプ駆動回路３１Ｄに出力する。ポンプ駆動回路３１Ｄは、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じてクライオポンプ３１を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号をクライオポンプ３１に出力する。

【0052】

制御装置５０Ｃは、各排気部５６の駆動を開始させるための駆動開始信号、及び、各排気部５６の駆動を停止させるための駆動停止信号を排気部駆動回路５６Ｄに出力する。排気部駆動回路５６Ｄは、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じて各排気部５６を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号を排気部５６に出力する。

【0053】

制御装置５０Ｃは、変位モーター６０Ｍの正回転を開始させるための正回転開始信号、変位モーター６０Ｍの逆回転を開始させるための逆回転開始信号、及び、変位モーター６０Ｍの回転を停止させるための回転停止信号をモーター駆動回路６０Ｄに出力する。モーター駆動回路６０Ｄは、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じて変位モーター６０Ｍを駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号を変位モーター６０Ｍに出力する。

【0054】

［スパッタ装置の作用］
図６及び図７を参照してスパッタ装置５０の作用を説明する。
図６に示されるように、基板Ｓの表面に銅膜が形成されるときには、まず、制御装置５０Ｃが各排気部５６に対する駆動開始信号を出力し、各排気部５６が真空槽５３ａ内を排気する。そして、制御装置５０Ｃが、クライオポンプ３１に対する駆動開始信号を出力し、冷却部材３３の温度が、冷却部材３３の温度でのアルゴンガスの蒸気圧が真空槽５３ａ内のアルゴンガスの圧力よりも高い温度、好ましくは、１００Ｋ以上２５０Ｋ以下の温度とされる。

【0055】

なお、冷却機構３０では、クライオポンプ３１の温度が所定の温度に設定されることによって、クライオポンプ３１に接続された接続部材３２が冷却され、かつ、接続部材３２に接続された冷却部材３３が冷却される。これにより、冷却部材３３の温度が、例えば、１００Ｋ以上２５０Ｋ以下の温度とされる。ここで、冷却機構３０では、クライオポンプ３１によって冷却部材３３の冷却が行われているとき、クライオポンプ３１の設定温度と接続部材３２の温度とが略等しく、かつ、接続部材３２の温度と冷却部材３３の温度とが略等しい。そのため、例えば、接続部材３２の温度が測定される構成では、測定された接続部材３２の温度を冷却部材３３の温度とみなすことが可能である。

【0056】

そして、成膜前の基板Ｓが、成膜レーン５０ａによって前処理室５２から第１スパッタ室５３内に搬入され、基板Ｓが基板Ｓの表面Ｓｆ全体と成膜部２０とが向かい合う配置位置で静止される。次いで、制御装置５０Ｃが、変位モーター６０Ｍに対する正回転開始信号を出力し、変位モーター６０Ｍが正回転を開始する。これにより、変位シャフト６３が排気側側壁５３ｃに向けて変位し、且つ、ベローズ６１が縮む。そして、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が、例えば、２５０ｍｍ、あるいは、５０ｍｍになると、制御装置５０Ｃは、変位モーター６０Ｍに対する回転停止信号を出力し、変位モーター６０Ｍが回転を停止する。そのため、変位方向における冷却部材３３の位置は、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が２５０ｍｍや５０ｍｍである第１位置に保たれる。第１位置は、変位方向における成膜レーン５０ａと回収レーン５０ｂとの間の位置である。

【0057】

なお、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離は、２５０ｍｍや５０ｍｍ以外の長さでもよいし、基板Ｓに対する成膜処理が行われる間に変えられてもよい。冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が小さいほど、基板Ｓは冷却機構３０によって冷却されやすく、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が大きいほど、基板Ｓは冷却機構３０によって冷却されにくい。そのため、変位部によれば、クライオポンプ３１の温度を変えずとも、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離を変えることで、基板Ｓが冷却機構３０によって冷却される度合いを調節することができる。

【0058】

また、第１スパッタ室５３では、銅膜の形成は、静止している基板Ｓに対して行われるのではなく、成膜レーン５０ａを搬送されている基板Ｓに対して行われてもよい。この場合には、冷却機構３０による基板Ｓの冷却は、搬送されている基板Ｓに対して行われればよい。

【0059】

次いで、制御装置５０Ｃは、スパッタガス供給部２４に対する供給開始信号と、ターゲット電源２３に対する供給開始信号とを出力する。これにより、スパッタガス供給部２４が真空槽５３ａ内へのアルゴンガスの供給を開始し、ターゲット電源２３がバッキングプレート２２への電力の供給を開始する。これにより、真空槽５３ａ内には、アルゴンガスからプラズマが生成され、プラズマ中の正イオンがターゲット２１に衝突することによって弾き出されたスパッタ粒子が基板Ｓの表面Ｓｆに堆積する。結果として、基板Ｓの表面には銅膜が形成される。

【0060】

このとき、基板Ｓの裏面Ｓｂは、クライオポンプ３１によって冷却された冷却部材３３と向かい合っているため、冷却部材３３を備えていない構成と比べて、基板Ｓの温度が高められにくくなる。

【0061】

例えば、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイを構成する配線の抵抗を低くするために、配線の形成材料を銅とし、且つ、配線の厚さを１μｍ以上とする場合もある。この場合には、基板Ｓが加熱されることや、基板Ｓの熱膨張係数と銅膜との熱膨張係数とが異なること等の熱により生じる応力に加えて、銅膜の膜応力も大きくなる。そのため、基板Ｓが変形しやすくなり、基板Ｓが割れてしまう場合もある。もしくは、基板Ｓの変形による基板Ｓの反りによって、その後の工程処理にてデバイスを形成する上で不都合が生じる場合もある。基板Ｓの温度が高められることは、銅膜の形成を間欠的に行うことによって抑えることが可能ではある。しかしながら、こうした成膜では、基板Ｓに対して同じ厚さの銅膜を形成する前提では、銅膜の形成を連続して行う場合と比べて、銅膜の形成にかかる時間が長くなってしまう。

【0062】

この点で、第１スパッタ室５３には、基板Ｓを冷却する冷却機構３０が備えられているため、銅膜の形成にかかる時間が長くなることを抑えながら、基板Ｓの温度が高められることで基板Ｓが変形することを抑えることができる。

【0063】

銅膜の形成時には、基板Ｓの表面Ｓｆがターゲット２１と基板Ｓの表面Ｓｆとの間に生成されたプラズマに曝されるため、基板Ｓの表面Ｓｆがプラズマに曝されない構成と比べて、基板Ｓの温度が高められやすい。それゆえに、冷却機構３０による基板Ｓの冷却効果がより顕著になる。

【0064】

また、例えば、有機ＥＬディスプレイを構成する有機発光層上には、高屈折率層である酸化ニオブ層がスパッタにより形成される。酸化ニオブ層の下層となる有機発光層は、有機発光層の膜質の変化を抑えるために、所定の温度以下、例えば１００℃以下に保たれることが好ましい。この点で、冷却機構３０により基板Ｓを冷却しながら酸化ニオブ層を形成することにより、基板Ｓと基板Ｓに形成された有機発光層の温度が高められることを抑えられ、結果として、有機発光層の膜質が変化することが抑えられる。

【0065】

第１スパッタ室５３にて膜が形成されるときには、通常、真空槽５３ａ内の圧力は、１×１０^−１Ｐａ以下に維持される。真空槽５３ａ内に供給されるスパッタガスがアルゴンガスのみであれば、膜形成時のアルゴンガスの圧力は、凡そ真空槽５３ａ内の圧力に等しい。冷却部材３３の温度が、１００Ｋ以上２５０以下に設定される場合には、冷却部材３３の温度でのアルゴンガスの蒸気圧が、１×１０^４Ｐａを超える圧力になるため、冷却部材３３の温度でのアルゴンガスの蒸気圧は、真空槽５３ａ内のアルゴンガスの圧力に対して十分に大きくなる。それゆえに、真空槽５３ａ内に供給されたアルゴンガスは、冷却部材３３によってはほとんど吸着されない。

【0066】

一方で、冷却部材３３には、真空槽５３ａ内のガスが少なからず吸着するため、クライオポンプ３１の駆動時間が経過するにつれて、冷却部材３３による冷却の効率が変わりやすい。冷却部材３３にて冷却の効率が変わることは、真空槽５３ａ内にて行われるスパッタの条件を変えるため、冷却部材３３の温度は、冷却部材３３の冷却の効率が変わりにくい温度に設定することが好ましい。この点で、冷却部材３３の温度が１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定されれば、真空槽５３ａ内のアルゴンガスの圧力よりも冷却部材３３でのアルゴンガスの蒸気圧が高くなる。そのため、冷却部材３３の冷却の効率を変わりにくくすることで、スパッタの条件が変わることが抑えられる。また、冷却部材３３へのアルゴンガスの吸着が抑えられる分、冷却部材３３の吸着した気体を排出するための処理を行う回数を少なくすることができる。

【0067】

なお、１００Ｋ以上２５０Ｋ以下では、水の蒸気圧は、１×１０^−１１Ｐａ以上１×１０^−１Ｐａ以下の圧力範囲を含む圧力であるため、冷却部材３３の温度での水の蒸気圧が、真空槽５３ａ内の水の圧力よりも小さくなることが多い。このように、冷却部材３３の温度が１００Ｋ以上２５０Ｋ以下では、真空槽５３ａ内の水を吸着しながら、アルゴンガスが排気されることを抑えることができる。

【0068】

図７に示されるように、成膜後の基板Ｓが回収レーン５０ｂを通過することによって搬出入室５１に向けて搬送されるときにも、制御装置５０Ｃが各排気部５６に対する駆動開始信号を出力し、各排気部５６が真空槽５３ａ内を排気している。また、制御装置５０Ｃは、クライオポンプ３１に対する駆動開始信号も出力し、冷却部材３３の温度が、上述の温度とされる。なお、冷却部材３３の温度が室温から所定の温度まで低下するには所定の時間がかかるため、スパッタ装置５０にて複数の基板Ｓに対して連続して成膜処理が行われる場合には、複数の基板Ｓの全てに対する成膜処理が終わるまで、クライオポンプ３１の駆動は保たれる。

【0069】

そして、制御装置５０Ｃは変位モーター６０Ｍに対する逆回転開始信号を出力し、変位モーター６０Ｍが逆回転を開始する。これにより、変位シャフト６３が排気側側壁５３ｃから遠ざかる方向に変位し、且つ、ベローズ６１が伸びることによって、冷却部材３３が回収レーン５０ｂよりも排気側側壁５３ｃに近付くと、制御装置５０Ｃは、変位モーター６０Ｍに対する回転停止信号を出力し、変位モーター６０Ｍが回転を停止する。これにより、冷却部材３３が回収レーン５０ｂよりも排気側側壁５３ｃの近くに配置される。すなわち、冷却部材３３が、変位方向において回収レーン５０ｂよりも成膜部２０から遠い第２位置に配置される。

【0070】

その後、成膜後の基板Ｓは、回収レーン５０ｂによって第２スパッタ室５４から第１スパッタ室５３内に搬入される。成膜後の基板Ｓが回収レーン５０ｂによって搬送されるときには、冷却部材３３は、回収レーン５０ｂよりも排気側側壁５３ｃの近くに位置しているため、基板Ｓの搬送が、冷却部材３３によって妨げられない。

【0071】

なお、スパッタ装置５０では、前処理室５２が冷却機構３０を備えているため、第１スパッタ室５３から前処理室５２に搬入された基板Ｓが前処理室５２で静止されることによって、成膜後の基板Ｓを前処理室５２にて冷却することができる。そのため、例えば、成膜後の基板Ｓを所定の温度にまで冷却した上でスパッタ装置５０の外部に搬出する構成では、前処理室５２に冷却機構３０が備えられている分、基板Ｓの冷却にかかる時間を短くすることができる。それゆえに、スパッタ装置５０における基板Ｓあたりの処理時間を短くすることができる。

【0072】

［クラスター型スパッタ装置］
図８から図１１を参照して成膜装置の一例であるクラスター型スパッタ装置の構成を説明する。

【0073】

図８に示されるように、スパッタ装置７０は、搬送ロボット７１Ｒが搭載された搬送室７１を備え、搬送室７１には、搬出入室７２、前処理室７３、第１スパッタ室７４、第２スパッタ室７５、及び、第３スパッタ室７６の各々が、搬送室７１と連通可能に連結されている。

【0074】

搬出入室７２は、成膜前の基板Ｓをスパッタ装置７０の外部から搬送室７１へ搬入し、成膜後の基板Ｓを搬送室７１からスパッタ装置７０の外部へ搬出する。前処理室７３は、冷却機構３０を備え、搬送室７１から搬入される成膜前の基板Ｓに所定の前処理、例えば、加熱処理や洗浄処理を行う。

【0075】

第１スパッタ室７４には、ターゲットを備える成膜部２０と、基板Ｓを冷却する冷却機構３０とが搭載されている。第１スパッタ室７４は、基板Ｓの表面Ｓｆに所定の膜、例えば、銅膜を形成する。第２スパッタ室７５は、第１スパッタ室７４と同様の構成であり、成膜部２０の備えるターゲットの形成材料のみが第１スパッタ室７４と異なる。第２スパッタ室７５は、銅膜が形成された基板Ｓの表面Ｓｆに所定の膜、例えば、金属膜や金属化合物膜等を形成する。第３スパッタ室７６は、第１スパッタ室７４と同様の構成であり、成膜部２０の備えるターゲットの形成材料のみが第１スパッタ室７４と異なる。第３スパッタ室７６は、基板Ｓの表面Ｓｆに所定の膜、例えば、金属膜や金属化合物膜等を形成する。第１スパッタ室７４、第２スパッタ室７５、及び、第３スパッタ室７６の各々では、相互に異なる材料からなる膜が形成されてもよいし、第２スパッタ室７５、及び、第３スパッタ室７６では、第１スパッタ室７４と同じく銅膜が形成されてもよい。

【0076】

スパッタ装置７０は、前処理室７３を備えていなくともよいし、２つ以上の前処理室を備えていてもよい。また、スパッタ装置７０は、スパッタ室を１つあるいは２つだけ備えていてもよいし、４つ以上のスパッタ室を備えていてもよい。

【0077】

［第１スパッタ室の構成］
図９を参照して第１スパッタ室７４の構成をより詳しく説明する。なお、第２スパッタ室７５、及び、第３スパッタ室７６の各々は、上述のように成膜部２０の備えるターゲットの形成材料が第１スパッタ室７４と異なるものの、その他の構成は同様である。

【0078】

図９に示されるように、第１スパッタ室７４における真空槽７４ａの一側面である搬送側側壁７４ｂには、ゲートバルブ７４ｇが取り付けられている。ゲートバルブ７４ｇは、搬送室７１から第１スパッタ室７４へ成膜前の基板Ｓが搬入されるとき、及び、第１スパッタ室７４から搬送室７１へ成膜後の基板Ｓが搬出されるときに開くことで、第１スパッタ室７４と搬送室７１とが連通される。

【0079】

真空槽７４ａにおけるゲートバルブ７４ｇと向かい合う成膜側側壁７４ｃには、紙面と直交する方向に延びる四角板状をなすターゲット２１が、同じく紙面と直交する方向に延びる四角板状をなすバッキングプレート２２によって固定されている。ターゲット２１は、例えば銅を主成分とする材料で形成されている。バッキングプレート２２には、ターゲット電源２３が接続されている。真空槽７４ａには、真空槽７４ａ内に成膜ガスであるスパッタガスを供給するスパッタガス供給部２４が接続され、スパッタガス供給部２４は、例えばアルゴンガスを供給する。

【0080】

真空槽７４ａ内には、紙面と直交する方向に延びる円柱状をなす基板回転軸１１が配置され、基板回転軸１１の両端部は、回転が可能な状態で真空槽７４ａの壁部に支えられている。以下、基板回転軸１１の中心軸が延びる方向が、回転軸方向として設定される。基板回転軸１１には、例えば、基板回転軸用のモーターである基板モーターが接続され、基板回転軸１１は、モーターの正回転及び逆回転によって、２つの方向に自転する。

【0081】

基板回転軸１１には、回転軸方向に延びる四角板状をなす基板ステージ１２が取り付けられ、基板ステージ１２には、複数のピン孔１２ａが、基板ステージ１２を構成する各辺に沿って形成されている。基板ステージ１２は、基板回転軸１１の回転によって、ターゲット２１と略平行な位置と、ターゲット２１と略直交する位置との間で変位する。基板ステージ１２がターゲット２１と略平行な位置に配置される状態で、基板ステージ１２上の基板Ｓの表面Ｓｆがターゲット２１と向かい合う。

【0082】

真空槽７４ａ内における基板回転軸１１よりも下方には、回転軸方向に延びる四角板状をなす昇降板８１が配置され、昇降板８１における基板ステージ１２と向かい合う面には、複数の昇降ピン８２が取り付けられている。複数の昇降ピン８２は、昇降板８１を構成する各辺に沿って取り付けられている。

【0083】

なお、基板Ｓが搬送室７１から第１スパッタ室７４内に搬入されるときには、昇降板８１が基板ステージ１２に向けて上昇することで、昇降ピン８２の各々が、異なるピン孔１２ａに通される。これにより、各昇降ピン８２の端部がピン孔１２ａから突出する。そして、基板Ｓが搬送ロボット７１Ｒによって昇降ピン８２上に載せられ、この状態で、昇降板８１が基板ステージ１２に向けて下降することによって、基板Ｓが基板ステージ１２上に配置される。

【0084】

真空槽７４ａにおける昇降板８１と向かい合う壁部である上壁７４ｄの外表面には、クライオポンプ３１が取り付けられ、クライオポンプ３１の冷却面は、真空槽７４ａ内に露出している。クライオポンプ３１の冷却面には、上記スパッタ装置５０のクライオポンプ３１と同様、接続部材３２が接続され、接続部材３２におけるクライオポンプ３１には接続されない側の端部には、回転軸方向に延びる四角板状をなす冷却部材３３が取り付けられている。冷却部材３３におけるターゲット２１に向かい合う側面には、回転軸方向に延びる円柱状をなす冷却回転軸３４が取り付けられている。冷却回転軸３４は、中心軸の延びる方向が基板回転軸１１の延びる方向と平行であり、冷却回転軸３４の両端部の各々は、回転が可能な状態で真空槽７４ａの壁部に支えられている。冷却回転軸３４には、基板回転軸１１と同様、例えば、冷却回転軸用のモーターである冷却モーターが接続され、冷却回転軸３４は、モーターの正回転及び逆回転によって、２つの方向に自転する。冷却部材３３は、冷却回転軸３４の回転によって、ターゲット２１と略平行な状態と、ターゲット２１と略直交する方向とに配置される。

【0085】

接続部材３２の形成材料は、スパッタ装置５０の接続部材と同様、冷却部材３３の熱をクライオポンプ３１に伝達することに適した材料、例えば、銅等の金属によって構成されている。また、接続部材３２は、上壁７４ｄと冷却部材３３との間にて、回転軸方向とは直交する方向で複数回折りたたまれた蛇腹状をなしている。接続部材３２は、冷却部材３３がターゲット２１と略直交する状態、すなわち、上壁７４ｄと冷却部材３３との間の距離が最も小さい状態のときに、最も縮んだ状態である。これに対し、接続部材３２は、冷却部材３３がターゲット２１と略平行な状態、すなわち、上壁７４ｄと冷却部材３３との間の距離が最も大きい状態のときに、最も伸びた状態である。なお、第１スパッタ室７４には、真空槽７４ａ内を排気する排気部が取り付けられ、排気部は、例えばターボ分子ポンプを備えている。

【0086】

［スパッタ装置の電気的構成］
図１０を参照してスパッタ装置７０の電気的構成を説明する。なお、以下では、スパッタ装置７０の電気的構成のうち、第１スパッタ室７４の駆動に関わる構成についてのみ説明する。

【0087】

図１０に示されるように、スパッタ装置７０には、スパッタ装置７０の駆動を制御する制御装置７０Ｃが搭載されている。制御装置７０Ｃには、ターゲット電源２３、スパッタガス供給部２４、クライオポンプ３１、基板モーター１１Ｍ、及び、冷却モーター３４Ｍが接続されている。

【0088】

制御装置７０Ｃは、上記制御装置５０Ｃと同様、ターゲット電源２３からの電力の供給を開始させるための供給開始信号、及び、ターゲット電源２３からの電力の供給を停止させるための供給停止信号を各ターゲット電源２３に出力する。ターゲット電源２３は、制御装置７０Ｃからの制御信号に応じて電力の供給及び停止を行う。

【0089】

制御装置７０Ｃは、制御装置５０Ｃと同様、スパッタガス供給部２４からのスパッタガスの供給を開始させるための供給開始信号、及び、スパッタガス供給部２４からのスパッタガスの供給を停止させるための供給停止信号をガス供給部駆動回路２４Ｄに出力する。ガス供給部駆動回路２４Ｄは、制御装置７０Ｃからの制御信号に応じてスパッタガス供給部２４を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号をスパッタガス供給部２４に出力する。

【0090】

制御装置７０Ｃは、制御装置５０Ｃと同様、クライオポンプ３１の駆動を開始させるための駆動開始信号、及び、クライオポンプ３１の駆動を停止させるための駆動停止信号をポンプ駆動回路３１Ｄに出力する。ポンプ駆動回路３１Ｄは、制御装置７０Ｃからの制御信号に応じてクライオポンプ３１を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号をクライオポンプ３１に出力する。

【0091】

制御装置７０Ｃは、基板モーター１１Ｍの正回転を開始させるための正回転開始信号、基板モーター１１Ｍの逆回転を開始させるための逆回転開始信号、及び、基板モーター１１Ｍの回転を停止させるための回転停止信号を基板モーター駆動回路１１Ｄに出力する。基板モーター駆動回路１１Ｄは、制御装置７０Ｃからの制御信号に応じて基板モーター１１Ｍを駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号を基板モーター１１Ｍに出力する。

【0092】

制御装置７０Ｃは、冷却モーター３４Ｍの正回転を開始させるための正回転開始信号、冷却モーター３４Ｍの逆回転を開始させるための逆回転開始信号、及び、冷却モーター３４Ｍの回転を停止させるための回転停止信号を冷却モーター駆動回路３４Ｄに出力する。冷却モーター駆動回路３４Ｄは、制御装置７０Ｃからの制御信号に応じて冷却モーター３４Ｍを駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号を冷却モーター３４Ｍに出力する。

【0093】

［スパッタ装置の作用］
図１１を参照してスパッタ装置７０の作用を説明する。
図１１に示されるように、基板Ｓの表面に銅膜が形成されるときには、制御装置７０Ｃが、基板モーター１１Ｍに対する正回転開始信号を出力し、基板モーター１１Ｍが正回転を開始する。これにより、基板回転軸１１が紙面における例えば右回りに自転することによって、基板ステージ１２が、基板Ｓの表面Ｓｆとターゲット２１とが略平行となる位置に配置される。次いで、制御装置７０Ｃが、基板モーター１１Ｍに対する回転停止信号を出力し、基板モーター１１Ｍが回転を停止する。これにより、基板ステージ１２は、ターゲット２１と略平行に保たれる。そして、スパッタ装置５０と同様、排気部が真空槽７４ａ内を排気し、クライオポンプ３１が駆動することによって、冷却部材３３の温度が、所定の温度、好ましくは１００Ｋ以上２５０Ｋ以下の温度とされる。

【0094】

次いで、制御装置７０Ｃが、冷却モーター３４Ｍに対する正回転開始信号を出力し、冷却モーター３４Ｍが正回転を開始する。これにより、冷却回転軸３４が紙面における例えば左回りに自転することによって、冷却部材３３が、基板Ｓと略平行となり、基板Ｓの裏面Ｓｂと向かい合う位置に配置される。このとき、冷却部材３３が移動することに伴い、接続部材３２がクライオポンプ３１に対するターゲット２１側に向けて伸びる。そして、制御装置７０Ｃは、冷却モーター３４Ｍに対する回転停止信号を出力し、冷却モーター３４Ｍが回転を停止する。これにより、冷却部材３３は、基板Ｓと略平行に保たれる。

【0095】

次いで、スパッタ装置５０と同様、スパッタガス供給部２４が真空槽７４ａ内へのアルゴンガスの供給を開始し、ターゲット電源２３がバッキングプレート２２への電力の供給を開始する。これにより、真空槽７４ａ内には、アルゴンガスからプラズマが生成され、プラズマ中の正イオンがターゲット２１に衝突することによって弾き出されたスパッタ粒子が基板Ｓの表面Ｓｆに堆積する。結果として、基板Ｓの表面には銅膜が形成される。

【0096】

このとき、基板Ｓの裏面Ｓｂは、クライオポンプ３１によって冷却された冷却部材３３と向かい合っているため、スパッタ装置５０と同様、冷却部材３３を備えていない構成と比べて、基板Ｓの温度が高められにくくなり、結果として、基板Ｓの変形が抑えられる。また、冷却部材３３の温度が１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定されるため、クライオポンプ３１の排気の効率が変わりにくくなり、結果として、真空槽７４ａ内でのスパッタの条件が変わることが抑えられる。

【0097】

成膜後の基板Ｓが第１スパッタ室７４から搬出されるときには、スパッタ装置５０と同様、排気部の駆動と、クライオポンプ３１の駆動とが保たれている。そして、制御装置７０Ｃが冷却モーター３４Ｍに対する逆回転開始信号を出力し、冷却モーター３４Ｍが逆回転を開始する。これにより、冷却回転軸３４が紙面における例えば右回りに回転することによって、冷却部材３３が、基板Ｓと略直交する。このとき、冷却部材３３が移動することに伴い、接続部材３２が、冷却部材３３に対するクライオポンプ３１側に縮む。そして、制御装置７０Ｃは、冷却モーター３４Ｍに対する回転停止信号を出力し、冷却モーター３４Ｍが回転を停止する。これにより、冷却部材３３が基板ステージ１２と略直交する位置に配置される。

【0098】

その後、制御装置７０Ｃが、基板モーター１１Ｍに対する逆回転開始信号を出力し、基板モーター１１Ｍが逆回転を開始する。これにより、基板回転軸１１が紙面における例えば左回りに自転することによって、基板ステージ１２が、ターゲット２１と略直交する。そして、制御装置７０Ｃは、基板モーター１１Ｍに対する回転停止信号を出力し、基板モーター１１Ｍが回転を停止する。これにより、基板ステージ１２がターゲット２１と略直交する位置に保たれる。このように、基板ステージ１２が変位するときには、冷却部材３３が基板Ｓとは略直交する位置に配置されているため、基板ステージ１２の変位は、冷却部材３３によって妨げられない。

【0099】

［実施例］
図１２を参照して実施例及び比較例を説明する。なお、図１２では、実施例が実線で示され、比較例が二点鎖線で示されている。

【0100】

図３に示されるスパッタ装置５０を用いてガラス基板に対して成膜し、ターゲット電源２３からターゲット２１への電力を供給した時点から５００秒までのガラス基板の温度を測定した。ターゲットがスパッタされている間は、冷却部材３３の表面とガラス基板の裏面との間の距離を５０ｍｍとした。実施例では、冷却部材３３によるガラス基板の冷却を行う一方、比較例では、冷却部材３３によるガラス基板の冷却を行わなかった。

【0101】

図１２に示されるように、実施例における基板温度の最小値が１６．５℃であり、最大値が７９℃であること、及び、比較例における基板温度の最小値が２２．５℃であり、最大値が９７．５℃であることが認められた。そして、同一の時刻における実施例の基板温度と比較例の基板温度との温度差ΔＴの最大値が、１９．５℃であることが認められた。このように、スパッタ装置５０に搭載された冷却機構３０によれば、ガラス基板の温度の上昇が抑えられることが認められた。

【0102】

なお、図８に示されるクラスター型スパッタ装置７０によっても、スパッタ装置５０と同様にガラス基板の温度の上昇が抑えられることが認められた。

【0103】

以上説明したように、成膜装置における上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）気体の断熱膨脹を用いて冷却される冷却部材３３と基板Ｓとが互いに対向するため、基板Ｓの温度が高まることが抑えられる。この際に、基板Ｓと冷却部材３３とが相互に接触しないため、基板Ｓが冷却されることに際して、基板Ｓと冷却部材３３との接触によって亀裂や欠けが基板Ｓに生じることも抑えられる。

【0104】

（２）冷却部材３３の温度は、その冷却部材３３の温度下での気体の蒸気圧を、真空槽５３ａ，７４ａ内の圧力よりも高くする値に設定される。このため、真空槽５３ａ，７４ａ内の気体が冷却部材３３に吸着されにくくなる。結果として、真空槽５３ａ，７４ａ内の気体の冷却部材３３への吸着が抑えられるため、真空槽５３ａ，７４ａ内における気体の状態、ひいては、冷却部材３３による冷却の度合いが変わりにくくなる。

【0105】

（３）冷却部材３３の温度が１００Ｋ以上２５０Ｋ以下に設定されるため、冷却部材３３へのアルゴンガスの吸着が、より確実に抑えられる。
（４）冷却部材３３の表面が黒色であるため、冷却部材３３の表面が、例えば白色等、黒色よりも輻射率の低い色である構成と比べて、冷却部材３３から基板Ｓに向けた熱の反射が抑えられる。それゆえに、基板Ｓの温度が高まることは、より抑えられる。

【0106】

（５）基板Ｓに対して冷却部材３３が固定される構成に比べて、冷却される範囲を基板Ｓにおいて広げることが可能になる。
（６）冷却部材３３と基板Ｓとの間の距離の変更によって、基板Ｓが冷却部材３３によって冷却される度合いを調節することができる。

【0107】

（７）基板Ｓがプラズマに曝されても、基板Ｓの温度が高まることが抑えられる。
（８）成膜部２０と冷却部材３３とが収められる真空槽５３ａ，７４ａを更に備え、成膜部２０と冷却部材３３とが互いに向かい合う位置に配置され、配置部は、成膜部２０と冷却部材３３との間に基板Ｓを配置する。そのため、成膜部２０が基板Ｓに膜を形成する際に、基板Ｓの温度が高まることが抑えられる。

【0108】

（９）前処理室５２，７３にも冷却部材３３が収められているため、成膜部２０が基板Ｓに膜を形成する前や、成膜部が膜を形成した後に基板Ｓの温度を下げることが可能になる。

【0109】

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・冷却機構３０は、基板Ｓに対する成膜処理が行われている間にわたってではなく、成膜処理が行われている間の少なくとも一部にて基板Ｓの冷却を行う構成でもよい。こうした構成であっても、基板Ｓの冷却が行われる以上、基板Ｓの温度が高まることを抑えることは可能である。

【0110】

・冷却部材３３の温度は、冷却部材３３の温度での蒸気圧が、真空槽５３ａ，７４ａ内でのアルゴンガスの圧力以下の温度に設定されてもよい。こうした構成であっても、冷却機構３０による基板Ｓの冷却が行われる以上、基板Ｓの温度が高まることを抑えることは可能である。

【0111】

・冷却部材３３の温度は、１００Ｋよりも低い温度に設定されてもよいし、２５０Ｋよりも高い温度でもよい。なお、冷却部材３３の温度は、スパッタ装置５０，７０が設置される環境の温度、すなわち室温よりも低い温度に設定されることが好ましいものの、通常、成膜処理によって高められる基板Ｓの温度が室温よりも高い。そのため、冷却部材３３の温度は、少なくとも成膜処理によって昇温されたときの基板Ｓの温度よりも低い温度に設定されれば、基板Ｓは冷却機構３０によって冷却されることになる。

【0112】

・スパッタガスはアルゴンガスに限らず、希ガスであるヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、及び、キセノンガスであってもよい。
・成膜処理時には、スパッタガスに加えて、酸素ガスや窒素ガス等の反応ガスを用いることによって、金属化合物膜が形成されてもよい。

【0113】

・各スパッタ室５３，５４，７４，７５での基板Ｓにおける１つの面に対する膜の形成が行われるときに、膜の形成材料ＦＭの放出が、所定の休止期間を空けて複数回行われてもよい。こうした構成では、冷却機構３０は、各スパッタ室５３，５４，７４，７５での膜の形成が開始されてから終了されるまでの間にわたって基板Ｓの冷却を行ってもよいし、形成材料ＦＭの放出が行われているときに基板Ｓを冷却し、休止期間には基板Ｓの冷却を行わない構成でもよい。

【0114】

・冷却部材３３の表面は黒色でなくともよい。つまり、冷却部材３３の表面は、輻射率が０．８よりも小さくともよい。
・冷却部材３３は、基板Ｓと対向する表面の少なくとも一部が黒色であればよい。こうした構成によれば、表面の一部が黒色である以上、表面の全てが黒色よりも輻射率の小さい色である構成と比べて、基板Ｓが冷却されやすくはなる。

【0115】

・冷却部材３３は、冷却層４１、バッファ層４２、及び、黒色層４３を備える構成としたが、バッファ層４２が割愛されてもよいし、バッファ層４２と黒色層４３との両方が割愛されてもよい。また、冷却部材３３は、黒色層４３のみを備える構成でもよい。

【0116】

・第１スパッタ室５３，７４は、ベローズ６１、変位レール６２、変位シャフト６３、及び、変位モーター６０Ｍを備える変位部を備えていなくともよい。すなわち、基板Ｓの裏面Ｓｂに対する冷却部材３３の表面の位置は固定されていてもよい。

【0117】

・冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離は、基板Ｓに対する成膜処理の途中で変えられてもよい。この場合には、制御装置５０Ｃの備える記憶部に成膜処理に関わるレシピが記憶され、レシピにて冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離の変え方が予め決められていればよい。例えば、冷却部材３３は、基板Ｓに対する成膜処理が開始されてから所定時間毎に所定の距離だけ基板Ｓに近付けられてもよい。基板Ｓの温度は、成膜処理の開始からの経過時間が長くなるほど高くなるため、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が次第に小さくなることによって、基板Ｓの温度が一定に保たれやすくなる。

【0118】

あるいは、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離が、成膜処理の開始から所定時間が経過する毎に大きくされてもよい。また、冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離を小さくすることと、大きくすることとが交互に行われてもよい。成膜処理における冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間の距離は、基板Ｓに形成される膜の材料や、膜の厚さによって変えることができる。

【0119】

・変位部は、ベローズ６１、変位レール６２、変位シャフト６３、及び、変位モーター６０Ｍを備える構成に限らず、真空槽５３ａ，７４ａ内の真空雰囲気が保たれ、且つ、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却機構３０、特に冷却部材３３の表面との間の距離を変えることができる構成であればよい。

【0120】

・スパッタ装置５０では、変位部が、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離のみを変えることができる構成とした。これに限らず、変位部は、静止している基板Ｓの裏面Ｓｂ内において冷却部材３３の表面と向かい合う部位を変えることができる構成でもよい。この際に、冷却部材３３が移動する前と後とで、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離が同じであることが好ましい。すなわち、変位部が、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離を保ちながら、冷却部材３３の表面に基板Ｓの裏面Ｓｂを走査させる構成であってもよい。

【0121】

この際に、例えば、冷却部材３３は、連結方向や立設方向、あるいは、これらの方向のいずれかと交差する方向に沿って走査される。言い換えれば、変位部は、基板Ｓの裏面Ｓｂに沿って冷却部材３３を平行に移動させる。あるいは、変位部は、基板Ｓの裏面Ｓｂに沿って冷却部材３３を平行に移動させつつ、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離を変えるように構成されてもよい。こうした構成によれば、基板Ｓの裏面Ｓｂ内において冷却部材３３の表面と向かい合う部位が変わらない構成と比べて、基板Ｓの全体が冷却されやすくなる。

【0122】

なお、基板Ｓに加えられる熱量が基板Ｓの面内において略同じであるときには、変位部が基板Ｓに対する冷却部材３３の位置を変えても、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離が同じであれば、基板Ｓの面内にて冷却の度合いがばらつくことが抑えられる。結果として、基板Ｓの面内にて、基板Ｓの温度がばらつくことが抑えられる。

【0123】

一方、基板Ｓに加えられる熱量が基板Ｓの面内においてばらついているときには、変位部は、高い熱量が加えられる基板Ｓの部分で、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３との間の距離を小さくすることが好ましい。こうした構成によれば、より冷却が必要な基板Ｓの部分で冷却部材３３による冷却の度合いが大きくなる。このため、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離が一定に保たれる構成と比べて、基板Ｓの面内における温度のばらつきが抑えられる。

【0124】

なお、スパッタ装置７０においても、変位部が、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離を変えることができる構成としてもよいし、変位部が、冷却部材３３の表面に基板Ｓの裏面Ｓｂを走査させる構成でもよい。

【0125】

・また、冷却機構３０が搬送されている基板Ｓを冷却する構成であっても、変位部が、上述の立設方向における冷却部材３３の位置や、連結方向における冷却部材３３の位置を変えることによって、基板Ｓの全体が冷却されやすくなる。また、変位部は、基板Ｓが搬送されているときに、基板Ｓの搬送方向と同じ方向に冷却部材３３の位置を変える構成でもよいし、基板Ｓの搬送方向とは反対の方向に冷却部材３３の位置を変える構成であってもよい。こうした構成においても、変位部は、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離を保った状態で搬送方向における冷却部材３３の位置を変えてもよいし、基板Ｓの裏面Ｓｂと冷却部材３３の表面との間の距離を変えながら、搬送方向における冷却部材３３の位置を変えてもよい。

【0126】

・スパッタ装置５０では、基板Ｓが第１スパッタ室５３に搬入された後に変位部によって冷却機構３０の位置を変えるのではなく、変位部によって冷却機構３０の位置を変えた後に、基板Ｓが第１スパッタ室５３に搬入されてもよい。

【0127】

・スパッタ装置５０は、搬出入室５１から第２スパッタ室５４に向けて成膜レーン５０ａに沿って基板Ｓを搬送し、第２スパッタ室５４から搬出入室５１に向けて回収レーン５０ｂに沿って基板Ｓを搬送する。この際、スパッタ装置５０は、成膜レーン５０ａに配置された基板Ｓに向けて膜の形成材料ＦＭを放出する。

【0128】

これに限らず、スパッタ装置５０は、以下のように基板Ｓの搬送と、基板Ｓに向けた形成材料ＦＭの放出とを行ってもよい。すなわち、スパッタ装置５０は、基板Ｓを搬入すると、搬出入室５１における回収レーン５０ｂに基板Ｓを配置し、回収レーン５０ｂに沿って搬出入室５１から第２スパッタ室５４に向けて基板Ｓを搬送する。この際、スパッタ装置５０は、前処理室５２、第１スパッタ室５３、及び、第２スパッタ室５４を通過する基板Ｓを第２位置に配置された冷却部材３３によって冷却してもよいし、冷却しなくてもよい。

【0129】

そして、スパッタ装置５０は、第２スパッタ室５４にてレーン変更部によって回収レーン５０ｂから成膜レーン５０ａに運ぶ。スパッタ装置５０は、成膜レーン５０ａに沿って第２スパッタ室５４から搬出入室５１に向けて基板Ｓを搬送する。この際、スパッタ装置５０は、第１スパッタ室５３及び第２スパッタ室５４にて、成膜レーン５０ａに配置された基板Ｓに向けて膜の形成材料ＦＭを放出する。また、冷却機構３０が、膜の形成材料ＦＭが放出されている基板Ｓを第１位置に配置された冷却部材３３によって冷却する。

【0130】

なお、スパッタ装置５０が、回収レーン５０ｂに配置された基板Ｓを冷却するとき、第２位置に位置する冷却部材３３と、基板Ｓとの間の距離は、成膜レーン５０ａが基板Ｓを配置するときと同様、例えば、５０ｍｍや２５０ｍｍであることが好ましい。

【0131】

こうした構成によっても、冷却機構３０が、膜の形成材料ＦＭが放出されている基板Ｓを冷却するため、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
・スパッタ装置５０は、成膜レーン５０ａに配置された基板Ｓに向けて膜の形成材料ＦＭを放出する。これに限らず、スパッタ装置５０は、回収レーン５０ｂに配置された基板Ｓに向けて膜の形成材料ＦＭを放出してもよい。

【0132】

・成膜装置は、スパッタ装置５０，７０のように、基板Ｓに形成材料が供給されるときに基板Ｓの表面がプラズマに曝される装置ではなく、プラズマが生成されない装置、例えば、蒸着装置として具体化されてもよい。

【0133】

例えば、有機ＥＬディスプレイでは、画素を構成する有機発光層が蒸着装置によって形成される。この場合には、蒸着装置の備える蒸着源によって有機発光材料が加熱によって蒸発し、蒸発した有機発光材料が基板Ｓの表面に堆積することによって、有機発光層が、基板Ｓの表面に形成される。基板Ｓには加熱された有機発光材料が堆積するため、基板Ｓの温度が、有機発光材料が蒸発する温度にまで高められてしまう場合もある。結果として、一旦基板Ｓ上に形成された有機発光材料が再び蒸発したり、有機発光材料の特性が劣化したりしてしまう。

【0134】

この点で、上述した冷却機構３０によって基板Ｓを冷却しながら有機発光層の形成を行うことによって、有機発光層が再蒸発もしくは劣化することを抑えることができる。
・成膜装置では、各種膜が、マスクの取り付けられた基板Ｓに対して形成される場合もある。この場合、成膜装置は、基板Ｓにマスクを取り付けるための前処理室を備える。マスクの形成材料には、金属、例えばインバー等の熱膨張率の低い合金、樹脂材料、および、セラミックのいずれかが用いられる。マスクは、例えば、基板Ｓに形成される配線のパターンに対応する複数の開口を有している。

【0135】

各種膜の形成材料が放出されるときに基板Ｓが冷却されると、マスクも冷却されるため、マスクの温度が、室温、例えば３００Ｋから、室温よりも低い温度になる。このとき、マスクの温度が大きく低下すると、マスクの熱変形のために基板Ｓに対するマスクの位置が変わってしまう場合もある。そのため、マスクの熱変形を抑えながら、基板Ｓの温度を基板Ｓの形状が変わらない１００℃以下とする上では、形成材料ＦＭが放出されるときの冷却部材３３の温度が、２７３Ｋ以上３００Ｋ以下の温度に設定されることが好ましい。

【0136】

また、基板Ｓが冷却されるときには、基板Ｓを支えるトレイＴや基板ＳをトレイＴに取り付けるための部材等、基板Ｓに接する部材も冷却される。これにより、基板Ｓに接する部材も、上述したマスクと同様に熱変形する場合もある。こうした場合には、基板Ｓに接する部材の熱変形によって、基板Ｓには基板Ｓを変形させる力が加わる。そのため、基板Ｓの変形を抑えながら、基板Ｓの温度を基板Ｓの形状が変わらない１００℃以下とする上では、冷却部材３３の温度が、２７３Ｋ以上３００Ｋ以下の温度に設定されることが好ましい。

【0137】

更には、膜の形成材料が放出されていない状態で、成膜後の基板Ｓが冷却部材３３によって冷却されるときには、膜が基板Ｓから剥がれてしまう程度に膜応力が大きくなる場合もある。そのため、膜が基板Ｓから剥がれることを抑える上では、冷却部材３３の温度が、２７３Ｋ以上３００Ｋ以下の温度に設定されることが好ましい。

【0138】

・成膜装置の冷却機構３０には、基板Ｓの裏面Ｓｂに気体である冷却ガスを供給する冷却ガス供給部が備えられていてもよい。図１３、及び、図１４を参照して冷却ガス供給部を備える冷却機構３０について説明する。

【0139】

図１３に示されるように、冷却機構３０は、クライオポンプ３１、接続部材３２、及び、冷却部材３３に加えて、冷却ガス供給部３５を更に備えている。冷却ガス供給部３５には、冷却ガス配管３５ａが接続され、冷却ガス配管３５ａは、接続部材３２の内部に通されることで、冷却部材３３の表面に形成された冷却ガス供給孔３３ｈに接続されている。冷却ガス供給孔３３ｈは、冷却ガス供給部３５からの冷却ガスＧを冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとの間に放出する。基板Ｓの裏面Ｓｂに冷却ガスＧが供給されることによって、基板Ｓと冷却ガスＧとの間で熱交換が行われるため、冷却ガスＧが供給されない構成と比べて、基板Ｓの温度が高まりにくくなる。

【0140】

冷却ガスＧの蒸気圧は、成膜ガスの蒸気圧以下であることが好ましく、成膜ガスがアルゴンガスである場合には、冷却ガスはヘリウムガス、及び、アルゴンガスであることが好ましい。これにより、冷却ガスＧがクライオポンプ３１によって吸着されにくくなる。

【0141】

図１４に示されるように、成膜装置がスパッタ装置５０として具体化され、且つ、冷却機構３０が冷却ガス供給部３５を備える場合には、制御装置５０Ｃには、冷却ガス供給部３５が接続される。制御装置５０Ｃは、冷却ガス供給部３５に対する冷却ガスの供給を開始させる供給開始信号、及び、冷却ガスの供給を停止させる供給停止信号を冷却ガス供給部駆動回路３５Ｄに出力する。冷却ガス供給部駆動回路３５Ｄは、制御装置５０Ｃからの制御信号に応じて冷却ガス供給部３５を駆動するための駆動信号を生成し、生成された駆動信号を冷却ガス供給部３５に出力する。また、制御装置５０Ｃは、冷却ガス供給部３５から供給されるガスの流量を調節する。

【0142】

ここで、冷却ガスの種類と温度とが同一である前提では、基板Ｓの裏面Ｓｂに供給される冷却ガスの流量が大きいほど、基板Ｓが冷却されやすくなり、冷却ガスの流量が小さいほど、基板Ｓが冷却されにくくなる。そのため、制御装置５０Ｃが冷却ガスの流量を調節することによって、基板Ｓの温度を調節することが可能である。

【0143】

・冷却ガス供給部３５の冷却ガス配管３５ａは、真空槽に直接接続されることで、接続部材３２及び冷却部材３３を介さずに、真空槽内における冷却部材３３に対して基板Ｓが配置される側に冷却ガスを供給してもよい。

【0144】

・冷却機構３０は、クライオポンプ３１、接続部材３２、及び、冷却部材３３の組を２つ以上備えてもよい。こうした構成によれば、複数の冷却部材３３の表面と基板Ｓの裏面Ｓｂとが向かい合うため、冷却部材３３の冷却効率が同じである前提では、冷却部材３３の数が多い分、基板Ｓの温度がより高められにくくなる。また、いずれかのクライオポンプ３１に対して保守点検が行われていても、他のクライオポンプ３１を用いて基板Ｓを冷却しながら基板Ｓの表面に膜を形成することができる。

【0145】

・冷却機構３０では、接続部材３２が複数の端部を有し、接続部材３２の各端部に１つずつ冷却部材３３が接続されてもよい。すなわち、冷却機構３０が複数の冷却部材３３を備えてもよい。この構成では、複数の冷却部材３３が基板Ｓの裏面Ｓｂの異なる部分と向かい合うように配置されることが好ましい。こうした構成によれば、成膜部２０が膜の形成材料ＦＭを基板Ｓの表面に放出しているときに、基板Ｓの裏面Ｓｂが複数の箇所で冷却される。このため、基板Ｓが裏面Ｓｂの１つの箇所で冷却される構成と比べて、基板Ｓの面内において冷却の度合いがばらつくことが抑えられる。結果として、基板Ｓの面内での温度のばらつきが抑えられる。

【0146】

・第１スパッタ室５３，７４では、クライオポンプ３１と、真空槽５３ａ，７４ａとの間を連通されていない状態と連通されている状態とにするゲートバルブが備えられてもよい。こうした構成によれば、真空槽５３ａ，７４ａ内の真空雰囲気を保ちながら、クライオポンプ３１の吸着した液体を排出するための保守点検を行うことができる。

【0147】

・第１スパッタ室５３では、クライオポンプ３１が、排気側側壁５３ｃにて連結方向に並んだ２つの排気部５６の間に搭載されているが、クライオポンプ３１は、排気側側壁５３ｃにて立設方向に並んだ２つの排気部の間に搭載されてもよい。また、第１スパッタ室５３には、排気部５６が１つだけ備えられていてもよく、１つの排気部５６と１つのクライオポンプ３１とが排気側側壁５３ｃにて連結方向に並んで搭載されてもよいし、１つの排気部５６と１つのクライオポンプ３１とが、排気側側壁５３ｃにて立設方向に並んで搭載されてもよい。また、排気部５６が成膜側側壁５３ｂと排気側側壁５３ｃとに搭載され、クライオポンプ３１が排気側側壁５３ｃに搭載された構成でもよいし、排気部５６が成膜側側壁５３ｂにのみ搭載され、クライオポンプ３１が排気側側壁５３ｃに搭載された構成でもよい。

【0148】

・上述したスパッタ装置５０、及び、クラスター型のスパッタ装置７０に搭載される冷却機構３０は、クライオポンプ３１を備える冷却機構３０に限らず、上述した液状の冷媒によって冷却部材３３を冷却する冷却機構３０であってもよい。また、冷媒を用いた冷却機構は、上述の蒸着装置に搭載されてもよい。こうした構成であっても、基板Ｓが冷却されるため、基板Ｓの温度が高められることが抑えられる。更には、スパッタ装置５０，７０のように複数の処理室を備える成膜装置であれば、複数の処理室に搭載される冷却機構３０が相互に異なってもよい。例えば、基板Ｓに与えられる熱量が相対的に大きい処理室には、クライオポンプ３１を備える冷却機構３０が搭載される一方、基板に与えられる熱量が相対的に小さい処理室には、液状の冷媒を用いる冷却機構３０が搭載される構成とすることもできる。

【0149】

なお、こうした冷却機構３０においても、冷却部材３３の温度が、冷却部材３３の温度での蒸気圧が真空槽内に含まれる気体の圧力よりも高い温度に設定されることが好ましい。こうした構成によれば、真空槽内に含まれる気体から生じた液体が冷却部材３３の表面に付着することが抑えられる。

【0150】

・基板Ｓの搬送方向は、冷却部材３３の変位方向と直交する方向でなくともよく、変位方向と交差する方向であればよい。また、基板Ｓの搬送方向は、上述した連結方向に一致していなくともよく、連結方向と交差する方向であってもよい。

【0151】

・各スパッタ室５３，５４，７４，７５，７６で形成される膜は、金属膜や金属化合物膜に限らず、例えば、半導体膜や半導体化合物膜でもよい。要は、各スパッタ室５３，５４，７４，７５，７６で形成される膜は、スパッタにより形成することの可能な膜であればよい。

【符号の説明】

【0152】

１０…配置部、１１…基板回転軸、１２…基板ステージ、１２ａ…ピン孔、２０…成膜部、２１…ターゲット、２２…バッキングプレート、２３…ターゲット電源、２４…スパッタガス供給部、３０…冷却機構、３１…クライオポンプ、３２…接続部材、３３…冷却部材、３３ｂ…裏面、３３ｆ…表面、３３ｈ…冷却ガス供給孔、３４…冷却回転軸、３５…冷却ガス供給部、３５ａ…冷却ガス配管、４１…冷却層、４２…バッファ層、４３…黒色層、５０，７０…スパッタ装置、５０ａ…成膜レーン、５０ｂ…回収レーン、５１，７２…搬出入室、５２，７３…前処理室、５３，７４…第１スパッタ室、５３ａ，７４ａ…真空槽、５３ｂ，７４ｃ…成膜側側壁、５３ｃ，７４ｄ…排気側側壁、５４，７５…第２スパッタ室、５５，７４ｇ…ゲートバルブ、５６…排気部、６１…ベローズ、６２…変位レール、６３…変位シャフト、７１…搬送室、７４ｂ…搬送側側壁、７６…第３スパッタ室、８１…昇降板、８２…昇降ピン、ＦＭ…形成材料、Ｇ…冷却ガス、Ｓ…基板、Ｓｆ…表面、Ｓｂ…裏面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】