特開 2023-137487 成膜装置、成膜方法及び被覆物品の製造方法

(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】P2023137487

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】成膜装置、成膜方法及び被覆物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/50 20060101AFI20230922BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20230922BHJP

   C23C 14/54 20060101ALI20230922BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230922BHJP

   H01L 21/205 20060101ALN20230922BHJP

【ＦＩ】

C23C14/50 E

C23C16/46

C23C14/54 D

H01L21/68 N

H01L21/205

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043723

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】吉谷 晋太郎

(72)【発明者】

【氏名】川村 祐介

【テーマコード（参考）】

4K029

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K029CA01

4K029CA05

4K029DA08

4K029EA08

4K029JA01

4K029KA01

4K029KA05

4K030FA10

4K030GA02

4K030GA12

4K030JA10

4K030KA10

4K030KA11

4K030KA39

4K030KA41

5F045AA03

5F045AF07

5F045EB02

5F045EJ03

5F045EK07

5F045EK10

5F045EM02

5F131BA03

5F131BA04

5F131CA02

5F131CA03

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA03

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】

【課題】処理対象物の温度を調節でき、且つ処理対象物の交換が容易な成膜装置を提供すること。
【解決手段】本発の一態様に係る成膜装置１は、処理対象物Ｗを出し入れする搬入開口１１を有するチャンバ本体１０と、前記搬入開口１１を封止するドア２０と、温度調節構造３１を有し、前記搬入開口１１を通して前記チャンバ本体１０に出し入れ可能に配設され、処理対象物Ｗを保持可能な保持部材３０と、前記チャンバ本体１０を貫通し、前記保持部材３０の位置にかかわらずに前記保持部材３０との接続を維持する可撓性を有し、前記温度調節構造３１にエネルギを供給するエネルギライン４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、
前記搬入開口を封止するドアと、
温度調節構造を有し、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体に出し入れ可能に配設され、処理対象物を保持可能な保持部材と、
前記チャンバ本体を貫通し、前記保持部材の位置にかかわらずに前記保持部材との接続を維持する可撓性を有し、前記温度調節構造にエネルギを供給するエネルギラインと、
を備える成膜装置。

【請求項2】

前記温度調節構造は、熱媒流体が挿通される熱媒流路であり、
前記エネルギラインは、フレキシブル配管材から形成され、前記熱媒流路に熱媒流体を供給する供給ライン及び前記熱媒流路から熱媒流体を回収する回収ラインを含む、請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記保持部材は、前記ドアの開放に伴って前記チャンバ本体の外部に引き出されるよう前記ドアの内面側に固定される、請求項１又は２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記搬入開口は、水平方向に開口し、
前記ドアは、前記搬入開口の開口方向に平行移動するよう配設される、請求項３に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記エネルギラインは、前記保持部材の前記チャンバ本体の奥側に配置される端部に接続される、請求項１から４のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項6】

前記保持部材は、水平な載置面を有するテーブル状に形成される、請求項１から５のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項7】

処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、前記搬入開口を封止するドアと、を備える成膜装置を用いる成膜方法であって、
前記チャンバ本体の外側で、温度調節構造を有する保持部材に処理対象物を保持させる工程と、
前記処理対象物を保持する前記保持部材を、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体の内部に搬入する工程と、
前記チャンバ本体を貫通する可撓性を有するエネルギラインを通して温度調節構造にエネルギを供給しつつ、前記処理対象物に成膜を行う工程と、
を備える、成膜方法。

【請求項8】

処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、前記搬入開口を封止するドアと、を備える成膜装置を用い、処理対象物に成膜を行うことにより被覆物品を製造する製造方法であって、
前記チャンバ本体の外側で、温度調節構造を有する保持部材に処理対象物を保持させる工程と、
前記処理対象物を保持する前記保持部材を、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体の内部に搬入する工程と、
前記チャンバ本体を貫通する可撓性を有するエネルギラインを通して温度調節構造にエネルギを供給しつつ、前記処理対象物に成膜を行う工程と、
を備える、被覆物品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置、成膜方法及び被覆物品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

内部の空気を排気して所望の真空環境又は雰囲気ガス環境を形成できるチャンバ内で真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜を行う装置が広く利用されている。このような成膜装置においては、成膜過程において成膜される処理対象物の温度が上昇し得る。しかしながら、処理対象物の種類等によっては、処理対象物の温度上昇が問題となる場合があり得る。

【0003】

そこで、チャンバ内で処理対象物（基板）を載置するステージを、チャンバの外側に配設された冷却機構によりチャンバを貫通する熱伝導部材を介した熱伝導により冷却する成膜装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－６５０３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

成膜装置では、チャンバへの処理対象物の出し入れが処理のサイクルタイムに大きく影響し得る。冷却機構に接続されたステージは、その位置を変えることができないため、処理対象物の交換作業が煩雑となるおそれがある。そこで、本発明は、処理対象物の温度を調節でき、且つ処理対象物の交換が容易な成膜装置、成膜方法及び被覆物品の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発の一態様に係る成膜装置は、処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、前記搬入開口を封止するドアと、温度調節構造を有し、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体に出し入れ可能に配設され、処理対象物を保持可能な保持部材と、前記チャンバ本体を貫通し、前記保持部材の位置にかかわらずに前記保持部材との接続を維持する可撓性を有し、前記温度調節構造にエネルギを供給するエネルギラインと、を備える。

【0007】

上述の成膜装置において、前記温度調節構造は、熱媒流体が挿通される熱媒流路を含み、前記エネルギラインは、フレキシブル配管材から形成され、前記熱媒流路に熱媒流体を供給する供給ライン及び前記熱媒流路から熱媒流体を回収する回収ラインを含んでもよい。

【0008】

上述の成膜装置において、前記保持部材は、前記ドアの開放に伴って前記チャンバ本体の外部に引き出されるよう前記ドアの内面側に固定されてもよい。

【0009】

上述の成膜装置において、前記搬入開口は、水平方向に開口し、前記ドアは、前記搬入開口の開口方向に平行移動するよう配設されてもよい。

【0010】

上述の成膜装置において、前記供給ライン及び前記回収ラインは、前記保持部材の前記チャンバ本体の奥側に配置される端部に接続されてもよい。

【0011】

上述の成膜装置において、前記保持部材は、水平な載置面を有するテーブル状に形成されてもよい。

【0012】

本発の別の態様に係る成膜方法は、処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、前記搬入開口を封止するドアと、を備える成膜装置を用いる成膜方法であって、前記チャンバ本体の外側で、温度調節構造を有する保持部材に処理対象物を保持させる工程と、前記処理対象物を保持する前記保持部材を、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体の内部に搬入する工程と、前記チャンバ本体を貫通する可撓性を有するエネルギラインを通して温度調節構造にエネルギを供給しつつ、前記処理対象物に成膜を行う工程と、を備える。

【0013】

本発の別の態様に係る対象物の製造方法は、処理対象物を出し入れする搬入開口を有するチャンバ本体と、前記搬入開口を封止するドアと、を備える成膜装置を用い、処理対象物に成膜を行うことにより被覆物品を製造する製造方法であって、前記チャンバ本体の外側で、温度調節構造を有する保持部材に処理対象物を保持させる工程と、前記処理対象物を保持する前記保持部材を、前記搬入開口を通して前記チャンバ本体の内部に搬入する工程と、前記チャンバ本体を貫通する可撓性を有するエネルギラインを通して温度調節構造にエネルギを供給しつつ、前記処理対象物に成膜を行う工程と、を備える。

【0014】

上述の対象物の製造方法において、前記温度調節構造は、熱媒流体が挿通される熱媒流路であり、前記エネルギラインは、フレキシブル配管材から形成され、前記熱媒流路に熱媒流体を供給する供給ライン及び前記熱媒流路から熱媒流体を回収する回収ラインを含んでもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、処理対象物の温度を調節でき、且つ処理対象物の交換が容易な成膜装置及び成膜方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る成膜装置の処理対象物交換時の状態を示す模式図である。

【図2】図１の成膜装置の成膜時の状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１及び２は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１を示す模式図である。成膜装置１は、処理対象物Ｗの表面に、例えば真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の周知の技術によって成膜を行うことにより、表面の少なくとも一部に被膜を有する被覆物品を製造する装置である。

【0018】

成膜装置１は、チャンバ本体１０と、チャンバ本体１０を封止するドア２０と、チャンバ本体１０に出し入れ可能に配設され、処理対象物Ｗを保持可能な保持部材３０と、チャンバ本体１０を貫通して保持部材３０に接続されるエネルギライン４０と、を備える。

【0019】

チャンバ本体１０は、成膜時の処理対象物の雰囲気を調整するために内部を真空引きできるよう、つまり気密性及び強度を有するよう構成される。また、チャンバ本体１０は、処理対象物Ｗの出し入れを行うために、ドア２０によって封止される搬入開口１１を有する。搬入開口１１は、水平方向に開口し、水平方向に処理対象物Ｗを出し入れすることを可能にすることが好ましい。なお、搬入開口１１の開口方向は、搬入開口１１の投影面積が最大となる方向を意味する。

【0020】

ドア２０は、搬入開口１１を気密に封止する。ドア２０の開閉動作に連動して保持部材３０が移動してチャンバ本体１０から出し入れされるよう構成されることが好ましい。構成を簡素化するために、ドア２０に保持部材３０が固定され、ドア２０と保持部材３０が一体に移動することが好ましい。また、ドア２０は、搬入開口１１の開口方向に平行移動するよう配設されることが好ましい。さらに、保持部材３０をチャンバ本体１０の外側に完全に引き出すために、ドア２０の移動可能距離は、保持部材３０の長さ以上であることが好ましい。

【0021】

保持部材３０は、チャンバ本体１０の外側で処理対象物Ｗを保持し、処理対象物Ｗを保持する状態でチャンバ本体１０の中に移動させられる。つまり、保持部材３０への処理対象物Ｗの配置は、チャンバ本体１０の外側で行われる。

【0022】

保持部材３０は、上述のように、ドア２０の開放に伴ってチャンバ本体１０の外部に引き出されることが好ましく、ドア２０の内面側に固定されることがより好ましい。つまり、ドア２０と保持部材３０とを一体化することによって、ドア２０の開閉と保持部材３０のチャンバ本体１０への搬入及び搬出とが容易且つ確実に同期される。

【0023】

保持部材３０は、自身の温度ひいては保持する処理対象物Ｗの温度を調節可能な温度調節構造として、成膜装置１の外部から温度調節のためのエネルギとして供給され得る熱媒流体が挿通される熱媒流路３１を有する。熱媒流路３１は、保持部材３０に保持される処理対象物Ｗを効率よく加熱又は冷却できるよう、周知技術に基づいて設計され得る。熱媒流路３１としては、処理対象物Ｗの耐熱温度が低い場合に処理対象物Ｗを冷却するための冷却水等の冷媒、処理対象物Ｗを高温にしなければ安定した成膜ができない場合に処理対象物Ｗを加熱するためのシリコーンオイル等の温媒などが用いられ得る。

【0024】

保持部材３０は、水平な載置面３２を有するテーブル状に形成されることが好ましい。これにより、多様な処理対象物Ｗを容易に保持させることができる。また、保持部材３０は、処理対象物Ｗに応じて交換され、例えば処理対象物Ｗを位置決めして保持する凹部等の保持構造を有するものとされてもよい。また、保持部材３０は、熱伝導性に優れ、保持部材３０の保持構造を有し得る交換可能なアタッチメントを有してもよい。

【0025】

エネルギライン４０は、チャンバ本体１０を貫通し、保持部材３０の位置にかかわらずに保持部材３０との接続を維持する可撓性を有し、温度調節構造３１にエネルギを供給する。エネルギライン４０は、保持部材３０に熱媒流体を供給する供給ライン４１及び保持部材３０から熱媒流体を回収する回収ライン４２を含む。

【0026】

供給ライン４１及び回収ライン４２は、例えばゴムホース、フレキシブルパイプ等のフレキシブル配管材から形成される。供給ライン４１及び回収ライン４２は、保持部材３０の位置にかかわらずに保持部材３０に熱媒流体を供給及び保持部材３０から熱媒流体を回収できるような十分な長さを有する。

【0027】

供給ライン４１及び回収ライン４２は、保持部材３０のチャンバ本体１０の奥側に配置される側の端部に接続されてもよい。これにより、保持部材３０が搬入開口１１を通過する際に供給ライン４１及び回収ライン４２がチャンバ本体１０に干渉しにくくなるので、相対的に搬入開口１１を小さくすることによりチャンバ本体１０及びドア２０の設計が容易となる。

【0028】

供給ライン４１及び回収ライン４２は、チャンバ本体１０の搬入開口１１と反対側の壁を貫通してもよい。これにより、保持部材３０をチャンバ本体１０から引き出した状態で、供給ライン４１及び回収ライン４２が直線的に伸長するよう構成できるので、供給ライン４１及び回収ライン４２の負荷を低減して信頼性を向上できる。

【0029】

供給ライン４１及び回収ライン４２は、チャンバ本体１０内で複数個所が支持されてもよい。例として、供給ライン４１及び回収ライン４２は、電動ホイストにおいてケーブルが保持されるのと同様に、レール又はワイヤに沿って移動可能な複数のハンガーに一定の長さ毎に保持され得る。供給ライン４１及び回収ライン４２を複数個所で指示することにより、供給ライン４１及び回収ライン４２の損傷をより確実に防止できる。

【0030】

このような構成を備える成膜装置１では、処理対象物Ｗを保持する保持部材３０に熱媒流体が挿通されることにより処理対象物Ｗの温度を調節することができる。例えば処理対象物Ｗが生分解性プラスチックなどの耐熱性が低い材料から形成される場合、保持部材３０に冷媒を挿通して処理対象物Ｗの温度が高くなり過ぎることを防止できる。また、処理対象物Ｗの表面に例えば高温での成膜が望ましい非晶質材料を成膜する場合、保持部材３０に温媒を挿通して処理対象物Ｗの温度を高めることにより成膜品質を向上できる。

【0031】

また、成膜装置１では、且つフレキシブル配管材から形成される供給ライン４１及び回収ライン４２を介して保持部材３０に熱媒流体を挿通させることにより保持部材３０をチャンバ本体の外側に引き出すことができるので、チャンバ本体１０の外側において処理対象物Ｗを容易に交換できる。

【0032】

以上の説明から明らかであるが、成膜装置１を用いて実施され得る本発明の一実施形態に係る成膜方法及び本発明の一実施形態に係る被覆物品の製造方法は、図１に示すように、チャンバ本体１０の外側で、温度調節構造３１を有する保持部材３０に処理対象物Ｗを保持させる工程（Ｓ１：保持工程）と、処理対象物Ｗを保持する保持部材３０を、搬入開口を通してチャンバ本体１０の内部に搬入する工程（Ｓ２：搬入工程）と、チャンバ本体１０を貫通する可撓性を有するエネルギライン４０を通して温度調節構造３１にエネルギを供給しつつ、処理対象物Ｗに成膜を行う工程（Ｓ３：成膜工程）と、を備える。

【0033】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例として、本発明に係る成膜装置では、ドアと保持部材と分離して設けてもよく、ドアがチャンバ本体にヒンジ接続されてもよく、保持部材に車輪等を配設してもよく、保持部材を案内するガイド機構を設けてもよい。

【0034】

また、本発明に係る成膜装置において、温度調節構造は、例えば抵抗発熱体、ペルチェ素子等を用いて電気エネルギにより保持部材の温度を調節するよう構成されてもよい。この場合、エネルギラインは、電気ケーブルによって構成することができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 成膜装置
１０ チャンバ本体
１１ 搬入開口
２０ ドア
３０ 保持部材
３１ 熱媒流路（温度調節構造）
３２ 載置面
４０ エネルギライン
４１ 供給ライン
４２ 回収ライン
Ｗ 処理対象物

【図1】

【図2】