特開 2022-155711 成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155711

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20221006BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20221006BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 J

C23C14/56 G

H01L21/68 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059070

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】西垣 寿

(72)【発明者】

【氏名】吉村 浩司

【テーマコード（参考）】

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K029CA05

4K029DA08

4K029DA10

4K029DC16

4K029DC20

4K029DC32

4K029FA05

4K029FA06

4K029JA03

4K029KA01

4K029KA09

5F131AA02

5F131BA01

5F131CA12

5F131DA22

5F131DA42

5F131DB51

5F131DB76

5F131HA02

5F131HA21

(57)【要約】

【課題】前処理の影響を抑制して安定した成膜ができる成膜装置を提供する。
【解決手段】実施形態の成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２と、チャンバ２内に設けられ、ワークＷを円周の軌跡で循環搬送する搬送体３と、チャンバ２内に設けられ、搬送体３により循環搬送されるワークＷに対して、スパッタリングにより成膜処理を行う成膜部８と、大気空間から、チャンバ２内の真空を維持した状態で、ワークＷを搬入搬出するロードロック室６と、チャンバ２のロードロック室６に隣接した位置に設けられ、ロードロック室６から搬入されたワークＷに対して、搬送体３から離隔した状態で、前処理を行う前処理部７と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部を真空とすることが可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、ワークを円周の軌跡で循環搬送する搬送体と、
前記チャンバ内に設けられ、前記搬送体により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部と、
大気空間から、前記チャンバ内の真空を維持した状態で、前記ワークを搬入搬出するロードロック室と、
前記チャンバの前記ロードロック室に隣接した位置に設けられ、前記ロードロック室から搬入された前記ワークに対して、前記搬送体から離隔した状態で、前処理を行う前処理部と、
を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

前記前処理部は、前記チャンバの天面側に設けられ、
前記成膜部による成膜時には前記搬送体から退避し、前記前処理部による前処理時には、前記搬送体による循環搬送の方向に交差する方向に付勢することにより、前記前処理部に前記ワークを位置決めする付勢部を有することを特徴とする請求項１記載の成膜装置。

【請求項3】

前記付勢部は、
前記ワークを保持するプッシャと、
前記プッシャを支持するシャフトと、
前記シャフトを昇降移動させる駆動機構と、
を有し、
前記プッシャは、前記ロードロック室から前記ワークを受け取る位置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。

【請求項4】

前記チャンバと前記前処理部との間に、前記ワークを搭載する搬送プレートにより非接触で覆われる開口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。

【請求項5】

前記開口は、前記搬送プレートに覆われることにより、前記前処理部と前記チャンバとの間に屈曲した通路が形成されることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。

【請求項6】

前記前処理部は、
プロセスガスが導入される処理空間と、
前記プロセスガスが導入された前記処理空間内に、プラズマを発生させることにより、前記ワークの表面にプラズマ処理を行うプラズマ発生器と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項7】

前記前処理部は、
処理空間と、
前記処理空間内に設けられ、前記処理空間に導入されたワークを加熱することにより、脱ガス処理を行う加熱部と、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話に代表される無線通信機器の製造工程において、電子部品である半導体装置を樹脂で封止し、この上面および側面に電磁波に対するシールド機能を有する電磁波シールド膜を成膜することがある。また、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、ガラス、樹脂基板上に光学膜等の膜を成膜することがある。

【0003】

このような電子部品やウエーハ、ガラス、樹脂基板などのワークの表面に成膜を行う方法として、スパッタリング法が注目されている。スパッタリング法による成膜装置としては、プラズマを用いて成膜を行うプラズマ処理装置が提案されている。プラズマ処理装置は、ターゲットを配置した真空容器に不活性ガスを導入し、電圧を印加する。プラズマ化した不活性ガスのイオンを、成膜材料の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。

【0004】

スパッタリングによる成膜を行うための装置として、真空チャンバ内の回転テーブルによって、ワークを円周の軌跡で循環搬送させながら、成膜室を通過させることにより、成膜室を通過させることで成膜を行う装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－００３１５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このようなワークと成膜される膜との密着性を高めるために、成膜前にワークの表面にプラズマによるボンバード処理を行っている。上述した循環搬送式の装置においては、スパッタリングによる成膜及びボンバード処理を効率良く行うために、真空チャンバ内に成膜室とプラズマ処理室を設け、真空チャンバ内の回転テーブルによって、ワークを円周の軌跡で循環搬送させながらプラズマ処理室を通過させることによりボンバード処理を行った後、プラズマ処理室でのプラズマ生成を停止する。次いで成膜室でプラズマを生成させ、ワークを循環搬送させながら成膜室を通過させることで成膜を行う。

【0007】

このような循環搬送式のプラズマ処理は、アルゴンガスからプラズマを生成することにより行われていたが、プラズマ処理室と成膜室とは、回転テーブル上に搭載されて循環搬送されるワークが通過する隙間を有する壁で仕切られているに過ぎないため、プラズマ処理室に導入されたアルゴンガスが成膜室に混入し、成膜室の圧力変動を引き起こすおそれがあった。

【0008】

例えば、プラズマ処理室の開口と回転テーブルの間は、ワークが通過する５ｍｍ程度の隙間を空けることが必要であった。これは、プラズマ処理室が設けられているチャンバの蓋の変形による高さレベルの変動や、回転テーブルの平坦度の変動が起こっても、ワークが通過できるように考慮した数値である。このため、必ずしも隙間からのガス漏れを防ぐために最適な隙間とは言えない。

【0009】

スパッタリングによる成膜を行う際は、成膜装置のチャンバを高真空に減圧する。これにより、チャンバ内に存在する不純物を減少させ、かつ平均自由行程が大きくなるように気体分子を減少させることができる。その結果、ターゲットから叩き出された成膜材料がワークに届き、安定して緻密な膜質となる。従って、プラズマ処理室の内部のガスが、成膜室等の他の空間に漏れて、成膜室の真空度が悪くなると安定した膜質が得られないおそれがある。さらに、成膜室にアルゴンガス、プラズマ処理室にアルゴンと酸素の混合ガスを使用する場合には、一方のガスが他方に侵入するコンタミネーションを引き起こし、両者の反応が阻害されるおそれがある。

【0010】

また、成膜の前処理として、ワークを加熱することにより予めワークに含まれる水分や大気を排除する脱ガス処理を行う場合があった。しかし、上記のような回転による循環搬送型の成膜装置において、加熱室を設け、脱ガス処理を行う場合にも、離脱したガス成分がチャンバ内に拡散して成膜室に混入し、成膜時に不純物としてワークに付着すると、安定した膜質が得られないおそれがある。

【0011】

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、前処理の影響を抑制して安定した成膜ができる成膜装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するため、実施形態の成膜装置は、内部を真空とすることが可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、ワークを円周の軌跡で循環搬送する搬送体と、前記チャンバ内に設けられ、前記搬送体により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部と、大気空間から、前記チャンバ内の真空を維持した状態で、前記ワークを搬入搬出するロードロック室と、前記チャンバに設けられ、前記ロードロック室に隣接した位置に設けられ、前記ロードロック室から搬入された前記ワークに対して、前記搬送体から離隔した状態で、前処理を行う前処理部と、を有する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、前処理の影響を抑制して安定した成膜ができる成膜装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態を示す簡略化された平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面図（Ａ）、前処理部のＡ－Ａ線断面図（Ｂ）である。

【図3】実施形態の移送アームを示す平面図である。

【図4】ロードロック室への搬送プレートの位置決め状態（Ａ）、ロードロック室の封止状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図5】ロードロック室を真空引きした状態（Ａ）、チャンバ内への搬送プレートの搬入状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図6】移送アームを搬送プレート下部に位置決めした状態（Ａ）、移送アームによって搬送プレートを支持した状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図7】搬送プレートを前処理部に位置決めした状態（Ａ）、搬送プレートが開口を覆った状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図8】前処理部においてワークに前処理を行う状態（Ａ）、ロードロック室の封止状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図9】ロードロック室を真空破壊した状態（Ａ）、ロードロック室を開放した状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ断面図である。

【図10】次の搬送プレートをロードロック室に位置決めした状態（Ａ）、ロードロック室を真空引きした状態（Ｂ）を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図11】前処理を終了した搬送プレートを搬送体に載置した状態を示すＡ－Ａ線断面図である。

【図12】前処理部の開口の変形例を示すＡ―Ａ線断面図である。

【図13】前処理部の他の態様を示すＡ―Ａ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態（以下、本実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［概要］
図１の平面図及び図２（Ａ）（図１のＡ－Ａ線断面図）に示すように、本実施形態の成膜装置１は、個々のワークＷに、プラズマを利用して成膜を行う装置である。成膜装置１は、排気により内部を真空とすることが可能なチャンバ２を有する。このチャンバ２の内部には、搬送体３が配置されている。搬送体３は、ワークＷを円周の軌跡で循環搬送する。搬送されるワークＷは、搬送プレートＳに載置されている。

【0016】

成膜装置１は、駆動部４、搬入搬出部５、ロードロック室６、前処理部７、成膜部８を有する。駆動部４は、ロードロック室６の開閉、ロードロック室６と搬送体３との間の搬送プレートＳの移送、前処理部７に対する搬送プレートＳの位置決めを行う。搬入搬出部５は、チャンバ２に搬送プレートＳを搬入、搬出する。ロードロック室６は、チャンバ２内の真空を維持した状態で、搬送プレートＳに載置されたワークＷの搬入搬出を可能とする。前処理部７は、ワークＷに対するプラズマ処理を行う。成膜部８は、搬送体３により循環搬送されるワークＷに対して、スパッタリングにより成膜処理を行う。

【0017】

［ワーク］
図１に示すように、本実施形態では、成膜対象であるワークＷの例として、半導体チップなどの電子部品の電極面が埋め込まれた保護テープを、枠状のフレームに貼り付けたものを用いる。但し、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。

【0018】

［搬送プレート］
搬送プレートＳは、ワークＷを搭載して、搬送体３により搬送される部材である。本実施形態の搬送プレートＳは、上方が開口した薄い有底円筒形状であり、上端の外周の径が広がったフランジＳ１を有している。搬送プレートＳの内底面には、ワークＷを内底面と間隔を空けて支持するピンＳ２が設けられている。搬送プレートＳの内底面とワークＷの間隔を空けて保持することにより、成膜部８を通過するときに晒されるプラズマの熱によって搬送体３に蓄熱される熱が搬送プレートＳの内底面を介してワークＷに伝わり難くなる。これにより、ワークＷが成膜中に温度上昇をすることを抑えて成膜することができ、膜質の変動を防ぐことができる。なお、搬送プレートＳの形状は、ワークＷを支持できればよいので、円筒形状に限定されず、他の形状、例えば、四角形、多角形、搬送プレートＳと相似形状等であってもよい。

【0019】

［チャンバ］
チャンバ２は、図１及び図２に示すように、円柱形状の容器である。チャンバ２の一側面は、ロードロック室６のために拡張されており、その天面には、チャンバ２内への搬送プレートＳの搬入搬出を可能とする開口２１が設けられている。チャンバ２の設置面側と反対側の天面には、開口２２、２３が設けられている。開口２２は、前処理部７との間に設けられる孔であり、開口２３は、成膜部８が設けられるための孔である。

【0020】

また、チャンバ２における成膜部８の底部には、チャンバ２内の排気のための通気路２４が設けられている。通気路２４には、配管２５が接続され、図示しない減圧ポンプ、弁等を含む空気圧回路によって、チャンバ２内の真空引きを可能としている。

【0021】

［搬送体］
搬送体３は、図１及び図２に示すように、円形の板状体である回転テーブルである。搬送体３は、チャンバ２外に設けられた駆動源であるモータ３１によって、シャフト３４を中心に回転する。

【0022】

搬送体３には、支持孔３５が設けられている。支持孔３５は、搬送体３の周方向に等間隔で複数か所に設けられた円形の孔である。支持孔３５に搬送プレートＳが入り、搬送体３の上面によって搬送プレートＳのフランジＳ１が支持される。なお、支持孔３５の形状は、搬送プレートＳを支持できればよいので、円形には限定されず、他の形状、例えば、四角形、多角形、搬送プレートＳと相似形状等であってもよい。また、搬送体３は、搬送プレートＳの搬入、搬出時には、開口２２に対向する位置に、支持孔３５を順次位置決めする。

【0023】

［駆動部］
駆動部４は、図２に示すように、封止部４１、付勢部４２、移送部４３を有する。封止部４１は、ロードロック室６に対応して設けられ、搬送プレートＳを搬入、搬出するとともに、開口２１の開閉を行う機構である。付勢部４２は、成膜部８による成膜時には搬送体３から退避し、前処理部７による前処理時には、搬送体３による循環搬送の方向に交差する方向に付勢することにより、前処理部７にワークＷを位置決めする機構である。この付勢部４２は、搬送プレートＳを搬送体３から独立して、開口２２に接離する方向に移動させる。移送部４３は、ロードロック室６から搬送体３へと搬送プレートＳを移送する機構である。

【0024】

封止部４１は、封止体４１１、シャフト４１２、駆動機構４１３有する。封止体４１１は、円板形状の部材であり、上縁にＯリング等の封止部材が設けられている。また、封止体４１１の上面の中央には、搬送プレートＳが載置される載置台４１１ａが設けられている。シャフト４１２は、封止体４１１を支持するとともに、封止体４１１を軸方向に往復動させる。シャフト４１２が開口２１に向かって移動することにより、封止体４１１は封止部材を開口２１の周囲のチャンバ２の天井に押し付けて封止する。シャフト４１２は、チャンバ２の底面を気密に貫通し、チャンバ２外のエアシリンダ等の駆動機構４１３によって、駆動される。

【0025】

付勢部４２は、プッシャ４２１、シャフト４２２、駆動機構４２３を有する。プッシャ４２１は、円板形状の部材であり、搬送プレートＳの底面に接離する。プッシャ４２１は、ロードロック室６からワークＷを受け取る位置に設けられ、搬送プレートＳを介してワークＷを保持する。シャフト４２２は、プッシャ４２１を支持するとともに、プッシャ４２１を軸方向、つまり搬送体３の面に直交する方向に往復動させる。シャフト４２２が、搬送体３の表面と、移送アーム４３１のフック４３１ｂとの間の位置にプッシャ４２１を移動することにより、プッシャ４２１と移送アーム４３１との間で搬送プレートＳの受渡し又は受取りが行われる。シャフト４２２が開口２２に向かって移動することにより、プッシャ４２１は、搬送プレートＳを前処理部７に接近させる。これにより、ワークＷが前処理部７によって処理可能な位置に収容される。シャフト４２２は、チャンバ２の底面を気密に貫通し、チャンバ２外のエアシリンダ等の駆動機構４２３によって、駆動される。シャフト４２２は、駆動機構４２３によって昇降移動する。なお、図２及びこれ以降の図面では、駆動機構４１３、４２３は簡略化して示しているが、それぞれのシャフト４１２、４２２の移動ストロークが確保される構成となっている。

【0026】

移送部４３は、移送アーム４３１、シャフト４３２、駆動機構４３３を有する。移送アーム４３１は、図３に示すように、長方形状のプレート４３１ａの両端に、封止部４１の載置台４１１ａを回避しつつ、搬送プレートＳの底面を支持するフック４３１ｂが設けられている。シャフト４３２は、移送アーム４３１を回動させることにより、フック４３１ｂに支持された搬送プレートＳを、封止部４１の載置台４１１ａと、搬送体３の支持孔３５との間で移送する。シャフト４３２は、チャンバ２の底面を気密に貫通し、チャンバ２外のモータ等の駆動機構４３３によって、駆動される。

【0027】

［搬入搬出部］
搬入搬出部５は、図１及び図２に示すように、開口２１を介して、チャンバ２の内部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２の内部に搬入し、処理済みのワークＷをチャンバ２の外部へ搬出する。

【0028】

搬入搬出部５は、前工程から後工程へと、搬送プレートＳを搬送するコンベア等の搬送機構ＴＲから、未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳをピックアップして、チャンバ２内に搬入する。また、搬入搬出部５は、チャンバ２内で処理済のワークＷを搭載した搬送プレートＳを受け取って、搬送機構ＴＲに渡す。

【0029】

搬入搬出部５は、アーム５１、保持体５２を有する。アーム５１は、搬送機構ＴＲとチャンバ２との間に、搬送体３の平面と平行な方向に長い直方体形状の部材である。アーム５１は、駆動源であるモータによって、搬送体３の回転軸と平行な軸を中心に１８０°ずつ間欠的に回動可能に設けられている。

【0030】

保持体５２は、アーム５１の両端に設けられ、搬送プレートＳを保持する円板状の部材である。保持体５２は、メカチャック等の保持機構５２ａを有し、保持機構５２ａによってワークＷを保持する。保持機構５２ａは、真空チャック、静電チャックであってもよい。保持体５２は、駆動源であるシリンダによって、アーム５１の回動の軸と平行な方向に往復動可能に構成されている。保持体５２は、開口２１を開閉する蓋体としても機能する。つまり、保持体５２は開口２２よりも大きな径を有し、Оリング等の封止部材が設けられ、保持体５２を封止部材を介して押し付けることにより、開口２１を封止することができる。

【0031】

［ロードロック室］
ロードロック室６は、開口２１を封止する保持体５２及び封止体４１１によって囲まれた空間によって構成される。チャンバ２には、ロードロック室６の排気及び大気開放のための通気路２ｂが設けられている。通気路２ｂは、ロードロック室６の真空引きを行う排気ポート及び真空破壊を行うベントポートとして機能する。通気路２ｂには、図示しない配管を介して減圧ポンプ、弁等を含む空気圧回路に接続され、ロードロック室６内の真空引き及び真空破壊の切り換えを可能としている。

【0032】

［前処理部］
前処理部７は、プロセスガスＧが導入された処理空間Ｐ内で、プラズマを発生させることによりワークＷに対してプラズマ処理を行う。本実施形態のプラズマ処理は、成膜の密着性を高めるボンバード処理である。前処理部７は、図２（Ｂ）に示すように、容器７１と、容器７１内にプラズマを発生させるプラズマ発生器を有する。プラズマ発生器は、筒状電極７２、ＲＦ電源７４、マッチングボックス７５及び導入部７６により構成される。

【0033】

容器７１は、処理空間Ｐの周囲を覆い、底部が開口した部材である。容器７１は底部がチャンバ２内の搬送体３側に離隔して向かうように、チャンバ２の開口２１に対応する天井に嵌め込まれている。つまり、前処理部７は、チャンバ２の天面側に設けられている。なお、チャンバ２には、開口２１の上部に、処理空間Ｐ内の排気のための通気路７７が設けられている。通気路７７は配管７７ａを介して、図示しない減圧ポンプ、弁等を含む空気圧回路に接続され、処理空間Ｐ内の排気を可能としている。

【0034】

筒状電極７２は、角筒状であり、一端に開口部７２ａを有し、他端は閉塞されている。筒状電極７２は、開口部７２ａが、チャンバ２に向かう方向に設けられている。筒状電極７２の、開口部７２ａと反対端には、外方へ張り出すフランジ７２ｂが設けられている。フランジ７２ｂの外縁は、容器７１の内縁に気密に固定されている。開口部７２ａと対向するチャンバ２の開口２２は、環状に突出した突出部２２ａの内側に設けられている。開口２２の内側は、プラズマ処理を行う処理空間Ｐの一部を構成している。

【0035】

ワークＷをプラズマ処理するために、付勢部４２によって搬送プレートＳがチャンバ２の開口２２に接近した場合であっても、搬送プレートＳが開口２２を非接触で覆うように設定されている。つまり、搬送プレートＳのフランジＳ１は、開口２２を覆うことにより、処理空間Ｐからのガス漏れを抑制できる位置まで接近するが、突出部２２ａとは非接触となる位置に位置決めされる。フランジＳ１と突出部２２ａとの距離ｄは、例えば、１～５ｍｍであると好ましい。また、開口２２を覆う搬送プレートＳと開口２２との間には、屈曲した通路が形成される。つまり、突出部２２ａとフランジＳ１との隙間は、屈曲した経路となっている。

【0036】

筒状電極７２には、高周波電圧を印加するＲＦ電源７４が接続されている。ＲＦ電源７４の出力側には整合回路であるマッチングボックス７５が接続されている。マッチングボックス７５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。

【0037】

導入部７６は、処理空間ＰにプロセスガスＧを導入する。導入部７６は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧの供給源に接続された配管７６ａを有する。配管７６ａは、プロセスガスＧの供給源に接続されて、容器７１を気密に封止しつつ、筒状電極７２を貫通して端部が処理空間Ｐに達している。プロセスガスＧとしては、希ガスが採用でき、アルゴンガス等が好適である。

【0038】

このような前処理部７では、ＲＦ電源７４から筒状電極７２に高周波電圧が印加される。これにより、処理空間ＰのプロセスガスＧがプラズマ化され、発生するラジカルやイオン等により処理空間Ｐに対向するワークＷの表面が処理される。

【0039】

［成膜部］
成膜部８は、ターゲット８１、バッキングプレート８２等で構成されるスパッタ源と、図示しない電源部及び導入部で構成されるプラズマ発生器を備える。プラズマ発生器は、プラズマを生成し、成膜材料から構成されるターゲット８１を該プラズマに曝す。これにより、成膜部８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。本実施形態の成膜部８は、ターゲット８１に対向する位置を通過するワークＷに対して、スパッタリングによる成膜を行う。

【0040】

ターゲット８１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部材である。ターゲット８１は、搬送体３に載置された搬送プレートＳの搬送経路に、離隔して設けられている。ターゲット８１の表面は、搬送体３に載置されたワークＷに対向するように、チャンバ２の開口２３に対応する天井に保持されている。バッキングプレート８２はターゲット８１を保持する支持部材である。その他、スパッタ源には、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。

【0041】

電源部は、チャンバ２の外部からターゲット８１に高電圧を印加するＤＣ電源又はＲＦ電源である。導入部は、チャンバ２にスパッタガスを導入する。導入部は、ボンベ等のスパッタガスの供給源と、配管と、ガス導入口を有し、搬送体３とターゲット８１との間に形成された空間に成膜用のスパッタガスを導入する。スパッタガスとしては希ガスが採用でき、アルゴンガス等が好適である。

【0042】

このような成膜部８では、導入部からスパッタガスを導入し、電源部がターゲット８１に高電圧を印加する。すると、搬送体３とターゲット８１との間の空間のスパッタガスがプラズマ化し、イオン等の活性種が発生する。プラズマ中のイオンは、ターゲット８１と衝突して成膜材料の粒子を叩き出す。

【0043】

この空間を、搬送体３によって循環搬送されるワークＷが通過する。叩き出された成膜材料の粒子は、ワークＷが空間を通過するときにワークＷ上に堆積して、粒子による膜がワークＷ上に形成される。ワークＷは、搬送体３によって循環搬送され、この空間を繰り返し通過することで成膜処理が行われていく。

【0044】

以上のような成膜部８は、図１に示すように、円周方向に５つ設けられている。各成膜部８の間、前処理部７と成膜部８との間には、区切部２８が設けられている。区切部２８は、成膜部８により成膜が行われる空間を仕切る。つまり、成膜部８により処理が行われる空間は、区切部２８によって仕切られることにより、成膜材料やガスの拡散が抑制される。区切部２８の下端と、搬送体３との間には、回転する搬送体３上のワークＷ及び搬送プレートＳが通過可能な間隔が形成されている。つまり、区切部２８の下縁とワークＷ及び搬送プレートＳとの間に、僅かな隙間が生じるように、区切部２８の高さが設定されている。なお、各成膜部８のターゲット８１の材質、つまり成膜材料は、異なっていても、共通であってもよい。

【0045】

なお、区切部２８で囲われた成膜部８の処理空間は、ターゲット８１の孔が開けられたボックス型シールド部材８３によってさらに囲まれている。ボックス型シールド部材８３は、搬送体３の周方向に加え、径方向にも成膜材料及びスパッタガスＧ１がチャンバ１０内に拡散することを抑制する。ボックス型シールド部材８３は、回転テーブル３０の平面と平行に配置された環状扇形（annular sector）の板状体を天井とした環状扇型の箱である。ボックス型シールド部材８３は、搬送体３に向けて、環状扇形の天井の外周孤から延びる外周壁と、環状扇形の天井の内周孤から延びる内周壁と、環状扇形の天井の半径に沿った辺から延びる側面壁とによって画成され、天井とは反対の搬送体３に向く面が開口している。ボックス型シールド部材８３の下端と搬送体３との間には、搬送体３上に載せたワークＷが通過可能な間隔が形成されている。

【0046】

［制御装置］
制御装置８０は、成膜装置１の各部を制御する装置である。この制御装置８０は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって構成できる。制御装置８０の制御内容は、プログラムされており、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの処理装置により実行される。

【0047】

例えば、制御装置８０は、上記のようなプログラムにより、チャンバ２内の排気、搬入搬出部５による搬送プレートＳの搬入搬出、ロードロック室６の排気と大気開放、前処理部７による前処理、搬送体３の回転、駆動部４による搬送プレートＳの移動、成膜部８による成膜等を制御する。

【0048】

［動作］
以上のような本実施形態による成膜装置１によって、ワークＷに成膜する処理を、上記の図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、搬入搬出部５によって搬送プレートＳに載置されたワークＷを、チャンバ２内に搬入する毎に、前処理部７によってワークＷに前処理を行う。すなわち、前処理済のワークＷを搭載した搬送プレートＳを、搬送体３の支持孔３５に載せ、搬送プレートＳが保持されていない空の支持孔３５が開口２２の下方に来るように搬送体３を回転させる。そして、次のワークＷを搭載した搬送プレートＳをチャンバ２内に搬入して前処理を行う。これを繰り返すことで、前処理済のワークＷを搭載した搬送プレートＳを、搬送体３の支持孔３５に載せて行く。全ての支持孔３５に搬送プレートＳが搭載されたら、搬送体３を回転させながら、成膜部８による成膜処理を行う。

【0049】

（搬入動作）
まず、搬入搬出部５によって、成膜処理すべきワークＷを、チャンバ２内に搬入する動作を説明する。図２に示すように、封止部４１の封止体４１１は、開口２１を封止しており、チャンバ２内は、空気圧回路の排気処理により真空とされている。一方、搬入搬出部５の保持体５２は、搬送機構ＴＲに向かって下降して、保持機構５２ａが未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳを保持する。保持体５２が上昇することにより、搬送プレートＳが搬送機構ＴＲからピックアップされる。

【0050】

そして、図４（Ａ）に示すように、アーム５１が回動することにより、未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳが、開口２１に対向する位置に位置付けられる。図４（Ｂ）に示すように、保持体５２が下降して、開口２１を封止するとともに、搬送プレートＳが封止体４１１の載置台４１１ａに載置される。これにより、封止体４１１及び保持体５２によって、ロードロック室６が封止される。

【0051】

そして、図５（Ａ）に示すように、空気圧回路によって通気路２ｂから排気することにより、ロードロック室６が真空とされる。なお、搬入搬出部５の他方の保持体５２は、搬送機構ＴＲに向かって下降して、保持機構５２ａが未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳを保持する。次に、図５（Ｂ）に示すように、封止体４１１が、搬送プレートＳと共に開口２１から離れる方向に移動する。このとき、保持体５２によって開口２１が封止されているので、チャンバ２内は真空が維持される。なお、他方の保持体５２は、未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳを保持して上昇することにより、搬送プレートＳが搬送機構ＴＲからピックアップされる。

【0052】

そして、図６（Ａ）に示すように、移送部４３の移送アーム４３１が回動することにより、搬送プレートＳの下部に、移送アーム４３１のフック４３１ｂを挿入する。この状態で、図６（Ｂ）に示すように、封止部４１の封止体４１１が下降すると、載置台４１１ａが搬送プレートＳの下部から離れるので、搬送プレートＳがフック４３１ｂによって支持される。

【0053】

次に、図７（Ａ）に示すように、移送部４３の移送アーム４３１が回動することによって、搬送体３の支持孔３５の上部に、搬送プレートＳが来る。この状態で、図７（Ｂ）に示すように、付勢部４２のプッシャ４２１が上昇すると、搬送プレートＳが開口２１を覆う位置まで上昇して停止する。

【0054】

図８（Ａ）に示すように、導入部７６から処理空間Ｐ内にプロセスガスＧが導入され、筒状電極７２に電圧が印加されて生成されるプラズマによって、発生するラジカルやイオン等により、搬送プレートＳに載置されたワークＷに対してプラズマ処理が行われる。このようなプラズマ処理を行っている間、図８（Ｂ）に示すように、封止体４１１が上昇して、開口２１を封止する。これにより、ロードロック室６が真空状態で封止される。

【0055】

そして、図９（Ａ）に示すように、通気路２ｂを介して、ベントガスを供給することでロードロック室６内の真空破壊をする。さらに、図９（Ｂ）に示すように、保持体５２が、開口２１から離れる方向に移動することにより、ロードロック室６を大気開放する。

【0056】

図１０（Ａ）に示すように、アーム５１が回動することにより、未処理のワークＷを搭載した搬送プレートＳを保持した保持体５２が、開口２１に対向する位置に来る。そして、図１０（Ｂ）に示すように、保持体５２が下降することにより、開口２１を封止するとともに、搬送プレートＳが封止体４１１の載置台４１１ａに載置される。これにより、封止体４１１及び保持体５２によって、ロードロック室６が封止される。なお、前処理部７におけるプロセスガスＧの導入、筒状電極７２への電圧の印加を停止して、プラズマ処理を終了する。

【0057】

図１１に示すように、付勢部４２のプッシャ４２１が下降することにより、プラズマ処理を終えた搬送プレートＳを下降させて、搬送体３の支持孔３５に搭載する。そして、搬送体３を回動させて、搬送プレートＳが搭載されていない空の支持孔３５を、前処理部７の下方に位置決めする。その後、図５～図１１の動作を繰り返すことにより、全ての支持孔３５に、搬送プレートＳを搭載する。

【0058】

そして、搬送体３を回転させながら、搬送体３に搭載された搬送プレートＳを円周の軌跡で循環移動させて、搬送プレートＳ上のワークＷに対して、成膜部８による成膜処理を行う。

【0059】

［効果］
（１）本実施形態の成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ２と、チャンバ２内に設けられ、ワークＷを円周の軌跡で循環搬送する搬送体３と、チャンバ２内に設けられ、搬送体３により循環搬送されるワークＷに対して、スパッタリングにより成膜処理を行う成膜部８と、大気空間から、チャンバ２内の真空を維持した状態で、ワークＷを搬入搬出するロードロック室６と、チャンバ２のロードロック室６に隣接した位置に設けられ、ロードロック室６から搬入されたワークＷに対して、搬送体３から離隔した状態で、前処理を行う前処理部７と、を有する。

【0060】

このような本実施形態では、ロードロック室６に隣接し、成膜時に使用する搬送体３から離隔した位置で前処理を行うことにより、前処理部７からのガス等により、成膜処理に対して影響を与えることを抑えることができるので、安定した成膜ができる。

【0061】

また、チャンバ２におけるロードロック室６からの搬入位置は、これまで搬入にしか使用されていなかったが、ここに前処理部７を配置することにより、前処理部７に用いていたスペースを、例えば、成膜部８として使用して有効活用することができる。これにより、成膜部８の数を増やすことができ、より多種類の材料の成膜を１つのチャンバ２内で行うことができる。

【0062】

（２）前処理部７は、チャンバ２の天面側に設けられ、成膜部８による成膜時には搬送体３から退避し、前処理部７による前処理時には、搬送体３による循環搬送の方向に交差する方向に付勢することにより、前処理部７にワークＷを位置決めする付勢部４２を有する。

【0063】

これにより、ワークＷを個別に搬入する際に、ワークＷを前処理部７に位置決めすることにより、前処理部７にて枚葉処理することができ、搬入が完了した段階で、成膜部８による複数枚の一括処理が可能となる。このため、個別搬入となる箇所を活用して、前処理を済ませておくことができるので、全体として成膜処理の効率を高めることができる。

【0064】

（３）付勢部４２は、ワークＷを保持するプッシャ４２１と、プッシャ４２１を支持するシャフト４２２と、シャフト４２２を昇降移動させる駆動機構４２３を有し、プッシャ４２１はロードロック室からワークＷを受け取る位置に設けられている。

【0065】

これにより、駆動機構４２３によりシャフト４２２を介してプッシャ４２１を移動させてロードロック室６からワークＷを受け取り、連続して前処理部７にワークＷを移動させることが可能である。そのため、ロードロック室６からのワークＷの受取り後、前処理部７に移動させるために、水平位置を変更せずに上昇動作だけで前処理部７に移動させることができ、搬送時間が短縮できる。

【0066】

（４）チャンバ２と前処理部７との間に、ワークＷを搭載する搬送プレートＳにより非接触で覆われる開口２１が設けられている。このため、搬送プレートＳによって、前処理部７からチャンバ２内へのガスの流入が抑制され、成膜への影響が低減できる。また、開口２１を非接触で覆うため、接触により封止する場合のように摺動により発生するダストが拡散することがなく、成膜に影響を与えることが抑制される。

【0067】

（５）開口２１は、搬送プレートＳに覆われることにより、前処理部７とチャンバ２との間に屈曲した通路が形成される。このため、チャンバ２内へのガスが流入し難くなり、成膜への影響をより一層抑制できる。

【0068】

（６）前処理部７は、プロセスガスＧが導入される処理空間Ｐと、プロセスガスＧが導入された処理空間内に、プラズマを発生させることにより、ワークＷの表面にプラズマ処理を行うプラズマ発生器と、を有する。これにより、チャンバ２内へのプロセスガスＧの流入を抑制して、成膜への影響を低減できる。

【0069】

［変形例］
本実施形態は、以下のような変形例も考えられる。
（１）例えば、図１２に示すように、突出部２２ａをさらにワークＷの表面に向けて突出させることにより、開口２２との隙間を狭めるとともに、屈曲部分を増やしたラビリンス構造とすることにより、ガス漏れし難い構成としてもよい。

【0070】

（２）前処理部７は、加熱によりワークＷのガスを脱離させる処理を行ってもよい。つまり、図１３に示すように、処理空間Ｐ内に、処理空間Ｐに導入されたワークＷを加熱することにより、脱ガス処理を行う加熱部７８を設け、加熱により脱離したガスを、通気路２６から排気する構成としてもよい。加熱部７８としては、例えば、電源７９に接続されたランプヒータを用いる。このように、前処理を加熱に置き換えた場合にも、脱離したガスが、チャンバ２内へ流入することを抑制できる。

【0071】

なお、プラズマ処理と、加熱処理の双方を行う前処理部７としてもよい。プラズマ処理室と加熱処理室を隣接して設け、加熱処理からプラズマ処理の順に処理を行う。このように、脱ガスさせた後のワークＷによって、プラズマ処理、成膜処理を良好にすることができる。

【0072】

［他の実施形態］
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。

【符号の説明】

【0073】

１ 成膜装置
２ チャンバ
２ｂ 通気路
３ 搬送体
４ 駆動部
５ 搬入搬出部
６ ロードロック室
７ 前処理部
８ 成膜部
８ａ ターゲット
２１ 開口
２２ 開口
２２ａ 突出部
２３ 開口
２４ 通気路
２５ 配管
２６ 通気路
２７ 配管
２８ 区切部
３４ シャフト
３１ モータ
３５ 支持孔
３６ 搬送プレート
４１ 封止部
４２ 付勢部
４３ 移送部
４６ａ 配管
５１ アーム
５２ 保持体
５２ａ 保持機構
７０ 制御装置
７１ 容器
７２ 筒状電極
７２ａ 開口部
７２ｂ フランジ
７４ ＲＦ電源
７５ マッチングボックス
７６ 導入部
７６ａ 配管
７７ 通気路
７７ａ 配管
７８ 加熱部
７９ 電源
８１ ターゲット
８２ バッキングプレート
８３ ボックス型シールド部材
４１１ 封止体
４１１ａ 載置台
４１２ シャフト
４１３ 駆動機構
４２１ プッシャ
４２２ シャフト
４２３ 駆動機構
４３１ 移送アーム
４３１ａ プレート
４３１ｂ フック
４３２ シャフト
４３３ 駆動機構

【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】