特許 7451436 成膜装置及び成膜装置の水分除去方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】成膜装置及び成膜装置の水分除去方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/00 20060101AFI20240311BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20240311BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240311BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

C23C14/00 B

C23C14/34 L

C23C16/44 J

H01L21/31 D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021003771

(22)【出願日】2021-01-13

(65)【公開番号】P2021127516

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2023-05-30

(31)【優先権主張番号】P 2020023678

(32)【優先日】2020-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】田辺 昌平

(72)【発明者】

【氏名】吉村 浩司

【審査官】西田 彩乃

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２３１３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８３３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６７６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１２８１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００４－５０３０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０７３８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８０７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０９０５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５１６３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３１６６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２５８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８２２９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／００

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【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、
前記チャンバ内を排気する排気部と、
前記チャンバ内に設けられた回転テーブルによりワークを循環搬送する搬送部と、
前記チャンバ内に設けられ、循環搬送される前記ワークにプラズマ処理を行う複数のプラズマ処理部と、
を有し、
前記複数のプラズマ処理部は、プラズマ処理を行う処理空間をそれぞれ有し、
前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、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処理部であり、
前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、前記成膜処理部による成膜処理が行われる前記ワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、前記排気部による排気及び前記回転テーブルの回転とともに、プラズマを発生させて前記回転テーブルを介して前記チャンバ内を加熱することにより、前記チャンバ内の水分を除去する加熱部であることを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

前記チャンバ内に着脱可能に設けられ、前記成膜処理部から飛散する成膜材料の前記チャンバ内への付着を防止する防着板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】

前記チャンバから脱離したガスを冷却することにより、脱離したガス中の水分を除去する冷却装置を有す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。

【請求項4】

前記チャンバには、ゲートバルブを介して、前記ワークを前記チャンバに搬入及び搬出するための移送チャンバが接続され、
前記移送チャンバに、前記冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。

【請求項5】

前記冷却装置は、冷媒を流通させる冷却コイルと冷凍機を備え、
前記冷却コイルは前記移送チャンバ内部の壁面に沿うように配置されていることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。

【請求項6】

前記加熱部による加熱が、前記移送チャンバの前記ゲートバルブを開放した状態で行われることを特徴とする請求項４又は５記載の成膜装置。

【請求項7】

前記加熱部は、
前記処理空間にプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、
前記プロセスガスを導入した前記処理空間に、誘導結合プラズマを発生させるプラズマ発生器と、
を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項8】

前記チャンバからの排気に含まれるガスの成分量を測定するガス分析装置と、
前記ガス分析装置により測定されたガスの成分量に基づいて、前記加熱部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項9】

前記加熱部は、前記回転テーブルにより循環搬送される前記ワークに形成された膜に対して、膜処理を行う膜処理部であ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。

【請求項10】

請求項１に記載の成膜装置を用いた成膜装置の水分除去方法であって、
排気部がチャンバの排気を開始する排気開始工程と、
回転テーブルが回転を開始する回転開始工程と、
プロセスガス導入部が処理空間にプロセスガスを導入するプロセスガス導入工程と、
処理対象となるワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ生成工程と、
前記プロセスガス導入部が前記プロセスガスの導入を停止するプロセスガス停止工程と、
前記プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスのプラズマ化を停止するプラズマ停止工程と、
前記回転テーブルが回転を停止する回転停止工程と、
を含むことを特徴とする成膜装置の水分除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置及び成膜装置の水分除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、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作成することがある。薄膜は、ワークに対して金属等の膜を形成する成膜処理や、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等を行うことによって作成することができる。

【0003】

成膜処理あるいは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、所定の真空度まで減圧したチャンバでプラズマを発生させ、そのプラズマを用いて処理を行う方法がある。成膜処理では、成膜材料から構成されたターゲットを配置したチャンバに不活性ガスを導入し、ターゲットに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成膜材料をワークに堆積させて成膜を行う。このような成膜処理は、スパッタリングと呼ばれる。膜処理では、電極を配置した真空チャンバ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、ラジカル等の活性種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。

【0004】

このような成膜処理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体である回転テーブルを取り付け、回転テーブル上方の周方向に、成膜用のユニットと膜処理用のユニットを複数配置したプラズマ処理装置がある。成膜用のユニットと膜処理用のユニットは、それぞれ区切られた処理室（成膜室、膜処理室）を有している。各処理室は、回転テーブルに向かう下方が開放されていて、ワークを回転テーブル上に保持して搬送し、複数の処理室の直下を通過させることで、光学膜等の薄膜が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－３５２０１８号公報

【文献】特開２０１０－２２５８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のような成膜装置のチャンバ内の種々の箇所には、成膜処理を継続して行うに従って、成膜用のユニットから飛散した成膜材料が堆積していく。このように堆積した成膜材料が剥離すると、成膜対象となるワークが汚染されることになる。しかし、チャンバの内壁や回転テーブルに直接膜が付着した場合には、これを除去することは非常に困難である。このため、チャンバの内壁、回転テーブルの表面等を覆うように、防着板が着脱可能に設けられている。防着板は、成膜処理時に飛散する成膜材料が付着することにより、チャンバの内壁や回転テーブルの表面に成膜材料が付着することを防止する。

【0007】

このような防着板は、継続して成膜処理を行った後に、付着した膜が剥離してワークを汚染することを防止するため、取り外して洗浄を行う（メンテナンスを行う）必要がある。例えば、チャンバを大気開放して、チャンバから防着板を取り外した後、表面に堆積した膜をサンドブラストによって除去し、さらに純水で洗浄する。洗浄後、乾燥させた後、真空パックした状態で成膜装置まで搬送し、開封して再び成膜装置に取り付けて、成膜を行う。

【0008】

ここで、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域に減圧する。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。しかし、防着板を交換した直後は、成膜装置を稼働させてチャンバを排気して減圧しても、チャンバ内の真空度が上がらない状態が長期間継続する。これは、洗浄、乾燥後の防着板を取り付けた時点では、防着板の内部には水分が残留しており、チャンバ内が減圧されるに従って、防着板から大量の水分が発生し続けることによる。

【0009】

更に、メンテナンス等でチャンバ内を大気開放すると、大気中に含まれる水分がチャンバ内の壁や各種の部材に吸着する。このため、防着板に限らず、大気に晒したチャンバ内の部材全般について、水分除去の必要性が生じている。

【0010】

水分はチャンバ内を減圧することで徐々に蒸発し、排気されるため、このような状態は成膜を継続して行うに従って、改善されて行く。しかし、チャンバ内に装着される防着板を含めて、水分を含む部材の数量や面積は非常に大きいため、発生する水分量も多くなる。このため、短時間で完全に水分を除去して、処理に必要な真空度を得ることは困難である。例えば、成膜にとって好ましい状態になるまでには、数日から数週間かかることになる。すると、チャンバ内を大気開放してメンテナンスをした後や、防着板を交換した後は、成膜ができない期間が長期間続くことになり、生産性が低下する。また、水分が残った状態で成膜を行うと、成膜された膜表面の荒れや欠陥が発生するなどの成膜への悪影響を与えるおそれがある。

【0011】

これに対処するため、チャンバ内に赤外線ランプ等の加熱装置を設ける方法（特許文献１）や、加熱したガスを導入してチャンバ内の部材を加熱して、水分の蒸発を促進させる方法（特許文献２）が提案されている。しかしながら、ワークを回転搬送しながら、複数の処理室に亘って処理するようなバッチ式の成膜装置では、処理室ごとに加熱装置を設けたり、加熱した不活性ガスを導入することは、装置構成の複雑化を招き、コストがかかる。

【0012】

防着板については、チャンバ内に装着する前に、加熱炉に入れて除湿（水分を蒸発）しておくことも考えられるが、防着板は一つ一つが大型であるとともに、数が多いため、全てを収容して一括して除湿ができるような加熱炉は、現実的ではない。また、あらかじめ除湿したとしても、チャンバに装着する際には、大気に触れることになるため、再び水分を吸着してしまうことになる。

【0013】

本発明は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、装置の複雑化を招くことなく、チャンバ内の水分除去を促進できる成膜装置及び成膜装置の水分除去方法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】

【0014】

上記の目的を達成するために、本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、前記チャンバ内を排気する排気部と、前記チャンバ内に設けられた回転テーブルによりワークを循環搬送する搬送部と、前記チャンバ内に設けられ、循環搬送される前記ワークにプラズマ処理を行う複数のプラズマ処理部と、を有し、前記複数のプラズマ処理部は、プラズマ処理を行う処理空間をそれぞれ有し、前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、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処理部であり、前記複数のプラズマ処理部のうち少なくとも一つは、前記成膜処理部による成膜処理が行われる前記ワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、前記排気部による排気及び前記回転テーブルの回転とともに、プラズマを発生させて前記回転テーブルを介して前記チャンバ内を加熱することにより、前記チャンバ内の水分を除去する加熱部である。

【0015】

また、本発明の成膜装置の水分除去方法は、成膜装置の水分除去方法であって、排気部がチャンバの排気を開始する排気開始工程と、回転テーブルが回転を開始する回転開始工程と、プロセスガス導入部が処理空間にプロセスガスを導入するプロセスガス導入工程と、処理対象となるワークを前記回転テーブルに搭載しない状態で、プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ生成工程と、前記プロセスガス導入部が前記プロセスガスの導入を停止するプロセスガス停止工程と、前記プラズマ発生器が前記処理空間の前記プロセスガスのプラズマ化を停止するプラズマ停止工程と、前記回転テーブルが回転を停止する回転停止工程と、を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、装置の複雑化を招くことなく、チャンバ内の水分除去を促進できる成膜装置及び成膜装置の水分除去方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本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2】図１中のＡ－Ａ断面図であり、図１の実施形態の成膜装置の側面から見た内部構成の詳細図である。

【図3】本実施形態の成膜装置の加熱による水分除去処理のフローチャートである。

【図4】本実施形態の成膜装置の一部の構成を模式的に表す断面図である。

【図5】本実施形態の成膜装置の一部の構成を模式的に表す断面図である。

【図6】本実施形態の成膜装置のメンテナンスから成膜処理の各要素の動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係る成膜装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
［概要］
図１の透視平面図及び図２の断面図に示すように、成膜装置１は、スパッタリングによりワークＷ上に成膜を行う装置である。ワークＷは、成膜処理が施される対象となる被処理物を指す。ワークＷとしては、例えば、ガラス基板やウエーハ等を用いる。但し、プラズマ処理による成膜対象となるものであれば、形状や材質を問わず、ワークＷとすることができる。この成膜装置１は、チャンバ１０、排気部２０、搬送部３０、プラズマ処理部４０、防着板５０、移送チャンバ６０、冷却装置７０、ガス分析装置８０、制御部９０を有する。

【0019】

チャンバ１０は、内部を真空とすることが可能な容器である。排気部２０は、チャンバ１０内を排気する。搬送部３０は、チャンバ１０内に設けられた回転テーブル３１により、ワークＷを循環搬送する。プラズマ処理部４０は、チャンバ１０内に設けられ、循環搬送されるワークＷにプラズマ処理を行う。プラズマ処理は、プラズマ化したガスを利用して処理対象に行われる各種の処理である。

【0020】

プラズマ処理部４０は、複数設けられている。複数のプラズマ処理部４０は、それぞれがプラズマ処理を行う処理空間４１を有している。複数のプラズマ処理部４０のうちの三つは、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処理部４１０である。複数のプラズマ処理部４０のうちの一つは、成膜処理部４１０による成膜処理を行わない状態で、排気部２０による排気及び回転テーブル３１の回転とともに、プラズマを発生させて回転テーブル３１を介してチャンバ１０内を加熱することにより、チャンバ１０内の水分を除去する加熱部４２０である。

【0021】

防着板５０は、チャンバ１０内に着脱可能に設けられ、成膜処理部４１０から飛散する成膜材料のチャンバ１０内への付着を防止する。移送チャンバ６０は、ゲートバルブＧＶ１を介して、ワークＷをチャンバ１０に搬入及び搬出するための容器である。冷却装置７０は、チャンバ１０から脱離したガス（気体）を冷却することにより、脱離したガス中の水分を除去する装置である。本実施形態の冷却装置７０は、移送チャンバ６０に設けられている。

【0022】

ガス分析装置８０は、チャンバ１０から排気されたガスの成分量を測定する装置である。制御部９０は、ガス分析装置８０により測定されたガスの成分量に基づいて、成膜処理部４１０及び加熱部４２０を制御する。

【0023】

［構成］
［チャンバ］
チャンバ１０は、図１に示すように、円柱形状の容器であり、その内部は区切部１２によって仕切られ、扇形状の複数区画に分割されている。区画の三つには成膜処理部４１０が配置され、区画の他の一つに加熱部４２０が配置されている。また、区画の更に他の一つには、移送チャンバ６０が接続されている。

【0024】

チャンバ１０は、図２に示すように、円盤状の天井１０ａ、円盤状の内底面１０ｂ、及び環状の内周面１０ｃにより囲まれて形成されている。区切部１２は、円柱形状の中心から放射状に配設された方形の壁板であり、天井１０ａから内底面１０ｂに向けて延び、内底面１０ｂには未達である。すなわち、内底面１０ｂ側には円柱状の空間が確保されている。

【0025】

なお、チャンバ１０は、天井１０ａが着脱可能に設けられている。天井１０ａを取り外すことにより、チャンバ１０の内部の清掃、防着板５０の着脱等を含むメンテナンスが可能となる。天井１０ａは、図示しないＯリング等の封止部材を介して装着されることにより、チャンバ１０内が密閉される。

【0026】

図５の断面図に示すように、チャンバ１０の側壁には、ワークＷを搬入搬出するための搬入搬出口１０１を設けることができる。搬入搬出口１０１は、移送チャンバ６０の側壁に設けられた搬入搬出口１０２に面している。搬入搬出口１０２は、ゲートバルブＧＶ１により開閉可能とすることができる。ゲートバルブＧＶ１には、ゲート開閉機構１０３、扉１０４、Ｏ（オー）リングなどのシール部材１０５を設けることができる。扉１０４はゲート開閉機構１０３によって上下動及び開閉動作を行う。ゲート開閉機構１０３により扉１０４が閉まった際には、シール部材１０５が搬入搬出口１０２の壁面に押しつけられ、搬入搬出口１０２が気密に閉鎖される。

【0027】

図１に戻り、区切部１２は、プラズマ処理が行われる処理空間４１、４２を仕切る。つまり、成膜処理部４１０、加熱部４２０は、それぞれチャンバ１０よりも小さく、互いに離隔した処理空間４１、４２を有している。区切部１２によって処理空間４１、４２が仕切られることにより、成膜処理部４１０及び加熱部４２０からの成膜材料やガスの拡散が抑制される。区切部１２の下端と、後述する回転テーブル３１との間には、図２に示すように、回転する回転テーブル３１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、区切部１２の下縁とワークＷとの間に、僅かな隙間が生じるように、区切部１２の高さが設定されている。

【0028】

［排気部］
排気部２０は、配管及び図示しないポンプ、バルブ等を含む負圧回路を有する。排気部２０は、チャンバ１０に設けられた排気口１１に接続されている。排気部２０は、排気口１１を通じた排気により、チャンバ１０内を減圧して真空とする。

【0029】

［搬送部］
搬送部３０は、回転テーブル３１、モータ３２及び保持部３３を有し、ワークＷを円周の軌跡である搬送経路Ｌ（図１参照）に沿って循環搬送させる。回転テーブル３１のワークＷの載置面は、区切部１２の下端との間にワークＷが通過する隙間が空くように配置されている。回転テーブル３１は円盤形状を有し、内周面１０ｃと接触しない程度に、チャンバ１０内に大きく拡がっている。回転テーブル３１は、平面視においてチャンバ１０内の各処理空間４１を覆うように連続する面を有する。

【0030】

回転テーブル３１は金属製であり、例えばステンレス鋼とすることができる。その表面にはプラズマによる損耗を防ぐ耐プラズマ性の表面処理が施されている。

【0031】

モータ３２は、回転テーブル３１の円中心を回転軸として、所定の回転速度で連続的に回転させる。保持部３３は、回転テーブル３１の上面に円周等配位置に配設される溝、穴、突起、治具、ホルダ等であり、ワークＷを載せたトレイ３４をメカチャック、粘着チャック等によって保持する。トレイ３４は、ワークＷを載せた状態で搬送するための部材である。例えば、トレイ３４には、ワークＷがマトリクス状に整列配置される。本実施形態の保持部３３は、回転テーブル３１上に６０°間隔で６つ配設される。但し、同時に搬送されるワークＷ、トレイ３４の数は、これには限定されない。

【0032】

［成膜処理部］
成膜処理部４１０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４１２を該プラズマに曝す。これにより、成膜処理部４１０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。図２に示すように、この成膜処理部４１０は、ターゲット４１２、バッキングプレート４１３及び電極４１４で構成されるスパッタ源と、電源部４１６とスパッタガス導入部４１９で構成されるプラズマ発生器を備える。

【0033】

ターゲット４１２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４１２は、回転テーブル３１に載置されたワークＷの搬送経路Ｌに、離隔して設けられている。ターゲット４１２の表面は、回転テーブル３１に載置されたワークＷに対向するように、チャンバ１０の天井１０ａに保持されている。ターゲット４１２は、平面視で三角形の頂点上に並ぶ位置に３つ設けられている。

【0034】

バッキングプレート４１３はターゲット４１２を保持する支持部材である。このバッキングプレート４１３は各ターゲット４１２を個別に保持する。電極４１４は、チャンバ１０の外部から各ターゲット４１２に個別に電力を印加するための導電性の部材であり、ターゲット４１２と電気的に接続されている。各ターゲット４１２に印加する電力は、個別に変えることができる。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。

【0035】

電源部４１６は、例えば、高電圧を印加するＤＣ電源であり、電極４１４と電気的に接続されている。電源部４１６は、電極４１４を通じてターゲット４１２に電力を印加する。回転テーブル３１は、接地されたチャンバ１０と同電位であり、ターゲット４１２側に高電圧を印加することにより、電位差が発生する。なお、電源部４１６は、高周波スパッタを行うためにＲＦ電源とすることもできる。

【0036】

スパッタガス導入部４１９は、図２に示すように、チャンバ１０にスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガス導入部４１９は、図示しないボンベ等のスパッタガスＧ１の供給源と、配管４１８と、ガス導入口４１７を有する。配管４１８は、スパッタガスＧ１の供給源に接続されてチャンバ１０を気密に貫通し、チャンバ１０の内部に延び、その端部がガス導入口４１７として開口している。

【0037】

ガス導入口４１７は、回転テーブル３１とターゲット４１２との間に開口し、回転テーブル３１とターゲット４１２との間に形成された処理空間４１に成膜用のスパッタガスＧ１を導入する。スパッタガスＧ１としては希ガスが採用でき、アルゴン（Ａｒ）ガス等が好適である。

【0038】

このような成膜処理部４１０では、スパッタガス導入部４１９からスパッタガスＧ１を導入し、電源部４１６が電極４１４を通じてターゲット４１２に高電圧を印加する。すると、処理空間４１に導入されたスパッタガスＧ１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４１２と衝突して成膜材料の粒子を叩き出す。

【0039】

この処理空間４１を、回転テーブル３１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が処理空間４１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、回転テーブル３１によって循環搬送され、この処理空間４１を繰り返し通過することで成膜処理が行われていく。

【0040】

［加熱部］
加熱部４２０は、プロセスガスＧ２が導入された処理空間４２内で、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma）を生成することにより、チャンバ１０内を加熱する。また、本実施形態の加熱部４２０は、成膜処理部４１０によってワークＷ上に生成された膜に対して、膜処理を行う膜処理部としても機能する。膜処理は、成膜処理により堆積した膜の性質を変化させる処理であり、酸化、窒化、エッチング、アッシング等の処理を含む。例えば、膜処理として、酸化を行う場合、酸素ガスをプラズマ化して化学種を発生させる。発生した化学種に含まれる酸素原子は、ワークＷ上の膜に衝突して、化合物膜である酸化膜を形成する。

【0041】

加熱部４２０は、図２に示すように、筒状体４２１、窓部材４２２、アンテナ４２３、ＲＦ電源４２４、マッチングボックス４２５及びプロセスガス導入部４２８により構成されるプラズマ発生器を有する。

【0042】

筒状体４２１は、処理空間４２の周囲を覆う部材である。筒状体４２１は、図１及び図２に示すように水平断面が角丸長方形状の筒であり、開口を有する。筒状体４２１は、その開口が回転テーブル３１側に離隔して向かうように、チャンバ１０の天井１０ａに嵌め込まれ、チャンバ１０の内部空間に突出している。筒状体４２１は、回転テーブル３１と同様の金属製であり、イットリア溶射等により、表面に耐プラズマ性、成膜材料の付着防止の処理が施されている。

【0043】

窓部材４２２は、筒状体４２１の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である。この窓部材４２２は、筒状体４２１の開口を塞ぐように設けられ、チャンバ１０内のプロセスガスＧ２が導入される処理空間４２と筒状体４２１の内部とを仕切る。なお、窓部材４２２は、アルミナ等の誘電体であってもよいし、シリコン等の半導体であってもよい。

【0044】

処理空間４２は、加熱部４２０において、回転テーブル３１と筒状体４２１の内部との間に形成される。この処理空間４２を、回転テーブル３１の上面が繰り返し通過することで、プラズマを熱源として、輻射により回転テーブル３１の温度が上がって、周囲にも熱が伝播していく。つまり、プラズマの熱により、回転テーブル３１を介してチャンバ１０内が加熱される。また、加熱部４２０で膜処理を行う際は、処理空間４２を、回転テーブル３１によって循環搬送されるワークＷが繰り返し通過することで、膜処理が行われる。

【0045】

アンテナ４２３は、コイル状に巻回された導電体であり、窓部材４２２によってチャンバ１０内の処理空間４２とは隔離された筒状体４２１の内部空間に配置され、電流が流されることで電界を発生させる。アンテナ４２３から発生させた電界が窓部材４２２を介して処理空間４２に効率的に導入されるように、アンテナ４２３は窓部材４２２の近傍に配置されることが望ましい。アンテナ４２３には、高周波電圧を印加するＲＦ電源４２４が接続されている。ＲＦ電源４２４の出力側には整合回路であるマッチングボックス４２５が接続されている。マッチングボックス４２５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。

【0046】

プロセスガス導入部４２８は、図２に示すように、処理空間４２にプロセスガスＧ２を導入する。プロセスガス導入部４２８は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧ２の供給源と、配管４２７、ガス導入口４２６を有する。配管４２７は、プロセスガスＧ２の供給源に接続されて、チャンバ１０を気密に封止しつつ貫通してチャンバ１０の内部に延び、その端部がガス導入口４２６として開口している。

【0047】

ガス導入口４２６は、窓部材４２２と回転テーブル３１との間の処理空間４２に開口し、プロセスガスＧ２を導入する。プロセスガスＧ２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。また、本実施形態のプロセスガスＧ２には、アルゴンガスに加えて酸素（Ｏ_２）ガスが添加されている。

【0048】

このような加熱部４２０では、ＲＦ電源４２４からアンテナ４２３に高周波電圧が印加される。これにより、アンテナ４２３に高周波電流が流れ、電磁誘導による電界が発生する。電界は、窓部材４２２を介して、処理空間４２に発生し、プロセスガスＧ２をプラズマ化し、誘導結合プラズマを発生させる。このプラズマによって、処理空間４２を通過する回転テーブル３１の表面が加熱される。

【0049】

また、加熱部４２０により膜処理を行う場合、酸素イオンを含む酸素の化学種が発生し、ワークＷ上の膜に衝突することにより、膜材料の原子と結合する。その結果、ワークＷ上の膜は酸化膜となる。ワークＷは、チャンバ１０内を周方向に沿って何周も周回することで、三つの成膜処理部４１０と加熱部４２０を交互に巡回して通過することになり、ワークＷ上で成膜と膜処理が交互に繰り返されて所望の厚みの膜が成長していく。このため、本実施形態の成膜装置１は、複数の保持部３３に保持された複数のワークＷに対して、一括して成膜できるバッチ式の装置として構成される。

【0050】

［防着板］
防着板５０は、例えば、金属製の板である。防着板５０の表面には、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金のプラズマ溶射膜が形成され、表面がサンドブラスト等により粗面化されている。これにより、付着して堆積した膜との密着性を高めて、膜材料の剥離を抑制している。

【0051】

防着板５０は、複数を組み合わせることによって、例えば、チャンバ１０の内周面１０ｃを覆うように配置されている。また、図示はしないが、回転テーブル３１上にも、トレイ３４以外の箇所に、防着板５０が配置されている。トレイ３４も、回転テーブル３１への膜材料の付着を防止する防着板５０として機能する。区切部１２の側面にも防着板５０が配置されている。更に、成膜処理部４１０の処理空間４１のターゲット４１２の周辺にも、防着板５０が設けられている。このように、防着板５０は、成膜材料が付着する可能性のある場所に適宜配置されている。

【0052】

［移送チャンバ］
移送チャンバ６０は、図１、図４に示すように、チャンバ１０に搬入される前のワークＷが収容される内部空間を有する通路である。移送チャンバ６０は、ゲートバルブＧＶ１を介してチャンバ１０に接続されている。移送チャンバ６０の内部空間には、ワークＷをチャンバ１０との間で搬入、搬出するための搬送装置１０６が設けられている。移送チャンバ６０は、真空ポンプ１０７の排気によって減圧されており、搬送装置１０６によってチャンバ１０の真空を維持した状態で、未処理のワークＷを搭載したトレイ３４を、チャンバ１０内に搬入し、処理済みのワークＷを搭載したトレイ３４をチャンバ１０から搬出する。

【0053】

図５に示すように、移送チャンバ６０には、搬入搬出口１０２が設けられた側壁と反対側の側壁に、ワークＷを搬入搬出するための搬入搬出口１０８を設けることができる。搬入搬出口１０８は、後述するロードロック部６２の移送チャンバ６０の側壁に設けられた搬入搬出口１０９に面している。搬入搬出口１０８は、ゲートバルブＧＶ２により開閉可能とすることができる。ゲートバルブＧＶ２には、ゲート開閉機構１１０、扉１１１、Ｏ（オー）リングなどのシール部材１１２を設けることができる。扉１１１はゲート開閉機構１１０によって上下動及び開閉動作を行う。ゲート開閉機構１１０により扉１１１が閉まった際には、シール部材１１２が搬入搬出口１０８の壁面に押しつけられ、搬入搬出口１０８が気密に閉鎖される。

【0054】

図４に示すように、移送チャンバ６０には、ゲートバルブＧＶ２を介して、ロードロック部６２が接続されている。ロードロック部６２は、移送チャンバ６０の真空を維持した状態で、搬送装置１０６によって、外部から未処理のワークＷを搭載したトレイ３４を、移送チャンバ６０内に搬入し、処理済みのワークＷを搭載したトレイ３４を移送チャンバ６０から搬出する装置である。なお、ロードロック部６２は、真空ポンプ１１３の排気によって減圧される。

【0055】

［冷却装置］
冷却装置７０は、図１及び図４に示すように、移送チャンバ６０に接続されている。冷却装置７０は、冷凍機７１、冷却コイル７２を有し、上記の真空ポンプ１０７により排気しながら、移送チャンバ６０内の水分を、冷凍機７１にて冷却される冷却コイル７２に凝縮して捕捉する装置である。水分は霜となって捕捉されるので、移送チャンバ６０を大気開放させるメンテナンスにて、コイルから霜を取り除くデフロストの作業を行う。

【0056】

冷却コイル７２は銅などの金属配管で構成され、内部には液体または気体の冷媒が流通する。冷媒は例えば、フロン系混合気体等の気体とすることができる。冷媒は冷凍機７１によって、氷点下の極低温（－１５０℃～－１℃程度）に冷却されて冷却コイル７２の内部を通過する。冷却コイル７２は移送チャンバ６０の壁面に沿うようにして移送チャンバ６０の内部に固定配置されている。冷却コイル７２が移送チャンバ６０の内部の壁面に沿うように配置されていることにより、冷却される箇所の表面積を増やすことができ、冷却効率を高め、冷却コイル７２による水分の捕捉確率を増やすことができる。

【0057】

冷却コイル７２の両端は、移送チャンバ６０の壁面を貫通して、外部の冷凍機７１と連通している。冷凍機７１は圧縮機やコンプレッサーを含み、冷却された冷媒を冷却コイル７２に流通させることが可能である。

【0058】

［ガス分析装置］
ガス分析装置８０は、チャンバ１０内のガスの成分量を測定する装置である。ガス分析装置８０は、例えば、チャンバ１０内のガス中の分子やイオンの質量を測定する質量分析計であり、例えば四重極形質量分析計（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いる。ガス分析装置８０は、図１に示すように、移送チャンバ６０が接続されたチャンバ１０の区画に設けられている。なお、ガス分析装置８０は、質量分析計に加え、測定された質量に基づいて、チャンバ１０内の各成分別の分圧に換算する算出部、換算された各成分別の分圧が時系列で表示される表示部を備えていてもよい。

【0059】

ガス中の成分のうち、水（Ｈ_２Ｏ）及びこれに関連する成分である水素（Ｈ_２）及び水酸基（－ＯＨ）は、成膜及び真空度に影響を与えるために、除去することが好ましい。これらの成分を、以下、水分関連成分と呼ぶ。

【0060】

［制御部］
制御部９０は、排気部２０、スパッタガス導入部４１９、プロセスガス導入部４２８、電源部４１６、ＲＦ電源４２４、搬送部３０、ゲートバルブＧＶ１、移送チャンバ６０、ゲートバルブＧＶ２、ロードロック部６２、冷却装置７０など、成膜装置１を構成する各種要素を制御する。この制御部９０は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）や、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む処理装置であり、制御内容を記述したプログラム、設定値、しきい値等が記憶されている。

【0061】

具体的に制御される内容としては、成膜装置１の初期排気圧力、ターゲット４１２及びアンテナ４２３への印加電力、スパッタガスＧ１及びプロセスガスＧ２の流量、導入時間及び排気時間、成膜時間、モータ３２の回転速度などが挙げられる。これにより、制御部９０は、多種多様な成膜仕様に対応可能である。

【0062】

また、本実施形態の制御部９０は、プロセスガスＧ２の導入、アンテナ４２３への電力の印加、ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２の開閉、冷却コイル７２の温度、真空ポンプ１０７の動作を制御することにより、チャンバ１０内の水分を除去する。更に、制御部９０は、ガス分析装置８０により測定されたガスの成分量に基づいて、加熱部４２０を制御する。つまり、制御部９０は、ガス分析装置８０により測定された水分関連成分の質量、または質量に基づいた分圧を監視して、所定のしきい値以下となった場合に、加熱部４２０のプラズマを停止させるフィードバック制御を行う。

【0063】

なお、以下の説明で、「ゲートバルブＧＶ１を開く」とは、制御部９０が、ゲート開閉機構１０３を制御して扉１０４を搬入搬出口１０２から離れる方向に移動させることで、搬入搬出口１０２を開放し、チャンバ１０と移送チャンバ６０を連通した空間とすることである。また、「ゲートバルブＧＶ１を閉じる」とは、制御部９０が、ゲート開閉機構１０３を制御して扉１０４を搬入搬出口１０２に接近させる方向に移動させてシール部材１０５に押し付けることで、搬入搬出口１０２を閉鎖し、チャンバ１０と移送チャンバ６０の空間を分離することである。

【0064】

また、「ゲートバルブＧＶ２を開く」とは、制御部９０が、ゲート開閉機構１１０を制御して扉１１１を搬入搬出口１０８から離れる方向に移動させることで、搬入搬出口１０８を開放し、移送チャンバ６０とロードロック部６２を連通した空間とすることである。また、「ゲートバルブＧＶ２を閉じる」とは、制御部９０が、ゲート開閉機構１１０を制御して扉１１１を搬入搬出口１０８に接近させる方向に移動させてシール部材１１２に押し付けることで、搬入搬出口１０８を閉鎖し、移送チャンバ６０とロードロック部６２の空間を分離させることである。

【0065】

［動作］
次に、制御部９０により制御される成膜装置１の全体動作を説明する。図６はメンテナンス、加熱処理、成膜処理を含む一連の工程における各要素の動作を示したタイミングチャートである。
（メンテナンス）
図６の（１）に示すメンテナンスでは、防着板５０をチャンバ１０から除去・取付する作業が行われ、チャンバ１０が大気開放されており、チャンバ１０内の圧力は大気圧となっている。次の加熱処理では、チャンバ１０内には、新たな防着板５０又は洗浄後の防着板５０の設置がなされている。このとき回転テーブル３１には、ワークＷは搭載されていない。なお、回転テーブル３１の保持部３３にはトレイ３４は載置されていなくてもよい。

【0066】

（加熱処理）
まず、防着板５０の除湿のための加熱処理の動作を、図３のフローチャート、図６の（２）を参照して説明する。なお、以下の手順で加熱処理により除湿する方法も、本発明の一態様である。まず、ゲートバルブＧＶ２を閉じた状態で、チャンバ１０と移送チャンバ６０との間のゲートバルブＧＶ１が開き、排気部２０による排気が開始する（排気開始工程：ステップＳ１０１）。これにより、図６の（２）に示すように、チャンバ１０内とともに移送チャンバ６０内が減圧される。また、移送チャンバ６０の冷却装置７０による冷却と排気も開始する（冷却開始工程：ステップＳ１０２）。更に、回転テーブル３１が回転を開始する（回転テーブル回転開始工程：ステップＳ１０３）。例えば、回転テーブル３１は、６０ｒｐｍ程度で回転する。

【0067】

プロセスガス導入部４２８が、加熱部４２０の処理空間４２内にアルゴンガスと酸素ガスの導入を開始する（プロセスガス導入工程：ステップＳ１０４）。このとき、図６の（２）示すように、ガス導入によってチャンバ１０内の圧力が僅かに上昇する。そして、プラズマ発生器のＲＦ電源４２４がＯＮになる（高周波電力を印加する）ことにより、処理空間４２に導入されたプロセスガスＧ２がプラズマ化する（プラズマ生成工程：ステップＳ１０５）。例えば、ＲＦ電源４２４はアンテナ４２３に９ｋＷ以上の高周波電力を印加する。これにより、アンテナ４２３が発生させた電界が、窓部材４２２を介して、処理空間４２に発生する。そして、この電界により、処理空間４２に供給されたプロセスガスＧ２が励起してプラズマが発生する。

【0068】

プラズマの熱により、処理空間４２を通過する回転テーブル３１が輻射熱によって加熱される。回転テーブル３１は処理空間４２を通過する毎に加熱され、さらに熱伝導により回転テーブル３１全体に熱が拡散する。そして、加熱された回転テーブル３１がチャンバ１０内の他の空間も通過することで回転テーブル３１を介してチャンバ１０内が加熱され、チャンバ１０の内壁、防着板５０等から水分関連成分が離脱するため、チャンバ１０内における水分関連成分が一時的に増加する。チャンバ１０内の加熱温度は、チャンバ１０内の圧力に応じ、水の蒸気圧曲線に従った沸点以上の温度であればよい。本実施形態では、排気開始後に上述のチャンバ１０内の加熱が開始され、チャンバ１０内における水の沸点が下がるため、大気圧での水の沸点よりも低い温度で水分が蒸発し、水分の除去が促進される。確実な水分の蒸発を行う場合、例えば、８０℃以上に加熱されることが好ましい。ガス分析装置８０により測定される水分関連成分の分圧の測定値が、所定のしきい値以下となるまでの間（ステップＳ１０６のＮＯ）、プラズマの熱による加熱を継続する。

【0069】

この加熱処理時に、移送チャンバ６０とチャンバ１０の間のゲートバルブＧＶ１は開放された状態となっている。すなわち、移送チャンバ６０とチャンバ１０が連通した状態で加熱処理が行われる。移送チャンバ６０とチャンバ１０が連通した一つの空間になっているため、加熱処理が行われているチャンバ１０内の部材から脱離したチャンバ１０内の水分関連成分は、移送チャンバ６０における冷却装置７０により捕捉される。このため、一旦上昇した水分関連成分の測定値は、時間の経過に従って減少していく。これに伴い、図６の（２）に示すように、チャンバ１０内は減圧される。水分関連成分の測定値がしきい値以下となった場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、プロセスガス導入部４２８が、プロセスガスＧ２の導入を停止して（プロセスガス停止工程：ステップＳ１０７）、ＲＦ電源４２４がＯＦＦとなる（高周波電力の印加を停止する）ことによりプラズマ化が停止する（プラズマ停止工程：ステップＳ１０８）。なお、アルゴンガスの停止とプラズマ化の停止後、酸素ガスの導入を停止してもよい。更に、回転テーブル３１が回転を停止する（回転テーブル回転停止工程：ステップＳ１０９）。その後、移送チャンバ６０のゲートバルブＧＶ１が閉じられる。排気部２０による排気は、成膜処理が開始するまで、さらに、成膜処理の開始以降も引き続き行われる。

【0070】

（成膜処理）
次に、ワークＷへの成膜処理の動作を説明する。なお、成膜処理の前に、ゲートバルブＧＶ１を閉じた状態で、搬送装置１０６がワークＷを搭載したトレイ３４をロードロック部６２から移送チャンバ６０に搬入し、冷却装置７０によって、ワークＷ及びトレイ３４の除湿がなされているものとする。

【0071】

まず、図６の（３）に示すように、搬送装置１０６によって、移送チャンバ６０から、ワークＷを搭載したトレイ３４が、チャンバ１０内に順次搬入される。保持部３３が、搬送装置１０６により搬入されたトレイ３４を、それぞれ個別に保持することにより、ワークＷを搭載したトレイ３４が、回転テーブル３１上に全て載置される。

【0072】

そして、図６の（４）に示すように、チャンバ１０内は、排気部２０によってチャンバ１０内が所定の圧力まで減圧されると、ワークＷを載せた回転テーブル３１が回転して、所定の回転速度に達する。所定の回転速度に達すると、成膜処理部４１０によるワークＷ上への成膜が開始する。すなわち、スパッタガス導入部４１９が、ガス導入口４１７を通じて処理空間４１にスパッタガスＧ１を供給する。電源部４１６がターゲット４１２に電圧を印加することにより、スパッタガスＧ１をプラズマ化させる。プラズマにより発生したイオンは、ターゲット４１２に衝突して粒子を叩き出す。未処理のワークＷには、成膜処理部４１０を通過する際に、表面に粒子が堆積した薄膜が形成される。

【0073】

このように、回転テーブル３１の回転により成膜処理部４１０を通過し、薄膜が形成されたワークＷは、加熱部４２０を通過する過程で薄膜が酸化される。すなわち、プロセスガス導入部４２８がガス導入口４２６を通じて、処理空間４２に酸素ガスを含むプロセスガスＧ２を供給する。そして、プラズマによって発生した酸素の化学種は、ワークＷ上の薄膜に衝突することにより、薄膜が酸化膜となる。なお、図６の（４）に示すように、スパッタガスＧ１、プロセスガスＧ２の導入により、チャンバ１０内の圧力は僅かに上昇する。

【0074】

このように、稼働している成膜処理部４１０の処理空間４１をワークＷが通過することで成膜処理が行われ、稼働している加熱部４２０の処理空間４２をワークＷが通過することで酸化処理が行われる。なお、「稼働している」とは、各処理部の処理空間４１、４２においてプラズマを発生させるプラズマ生成動作が行われていることと同義とする。

【0075】

回転テーブル３１は、所定の厚みの酸化膜がワークＷ上に成膜されるまで、すなわち、シミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過するまで、回転を継続する。所定の時間が経過したら、まず成膜処理部４１０の稼働を停止させ、加熱部４２０の稼働を停止させる。そして、回転テーブル３１の回転を停止させる。その後、図６の（５）に示すように、スパッタガスＧ１、プロセスガスＧ２の導入停止により、チャンバ１０内の圧力は低下する。そして、ゲートバルブＧＶ１を開放することにより、チャンバ１０から移送チャンバ６０にワークＷが載せられたトレイ３４を排出する。さらに、ゲートバルブＧＶ１を閉鎖し、ゲートバルブＧＶ２を開放して、ロードロック部６２を介してワークＷが載せられたトレイ３４を外部に排出する。

【0076】

［作用効果］
（１）以上のように、本実施形態に係る成膜装置１は、内部を真空とすることが可能なチャンバ１０と、チャンバ１０内を排気する排気部２０と、チャンバ１０内に設けられた回転テーブル３１によりワークＷを循環搬送する搬送部３０と、チャンバ１０内に設けられ、循環搬送されるワークＷにプラズマ処理を行う複数のプラズマ処理部４０と、を有する。

【0077】

複数のプラズマ処理部４０は、プラズマ処理を行う処理空間４１、４２をそれぞれ有し、複数のプラズマ処理部４０のうち少なくとも一つは、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処理部４１０であり、複数のプラズマ処理部４０のうち少なくとも一つは、成膜処理部４１０による成膜処理を行わない状態で、排気部２０による排気及び回転テーブル３１の回転とともに、プラズマを発生させて回転テーブル３１を介してチャンバ１０内を加熱することにより、チャンバ１０内の水分を除去する加熱部４２０である。

【0078】

また、本実施形態に係る成膜装置１の水分除去方法は、排気部２０がチャンバ１０の排気を開始する排気開始工程と、回転テーブル３１が回転を開始する回転開始工程と、プロセスガス導入部４２８が処理空間４２にプロセスガスＧ２を導入するプロセスガス導入工程と、プラズマ発生器が処理空間４２のプロセスガスＧ２をプラズマ化するプラズマ生成工程と、プロセスガス導入部４２８がプロセスガスＧ２の導入を停止するプロセスガス停止工程と、プラズマ発生器が処理空間４２のプロセスガスＧ２のプラズマ化を停止するプラズマ停止工程と、回転テーブル３１が回転を停止する回転停止工程と、を含む。

【0079】

このように、プラズマの熱により、回転テーブル３１を介してチャンバ１０内を加熱することにより、チャンバ１０内の水分除去を促進することができる。これにより、チャンバ１０内の真空度を早期に改善できる。例えば、本実施形態では、３時間程度で、５×１０^－５Ｐａ程度の真空度を実現できる。このような、スパッタリングによる成膜処理に必要とされる高真空域の真空度に早く到達できることで、膜質が安定した緻密な成膜を高い生産性で行うことができる。排気による減圧のみによる場合には、このような真空度を実現するためには、数日かかっていたため、時間が大幅に短縮される。また、複数のプラズマ処理部４０毎に加熱装置を設ける必要がないため、装置構成の複雑化を招くことなく、コストを抑えることができる。

【0080】

成膜処理部４１０でプラズマを発生させることによっても、加熱は可能である。しかし、成膜処理部４１０を稼動させると、ターゲット４１２が消耗し、ターゲット４１２の交換頻度を早めてしまう。また、チャンバ１０内への成膜材料の再付着が生じてしまう。本実施形態では、成膜処理部４１０とは別の加熱部４２０によってプラズマを生じさせて加熱するので、ターゲット４１２の消耗はなく、成膜材料の付着も生じない。また、回転テーブル３１は、ワークＷに成膜材料を付着させないように、成膜材料を捕捉できる程度の粗さを有するが、メンテナンスで大気開放した際に水分を捕捉してしまう。処理空間４２を加熱する際に回転テーブル３１を回転することで、回転テーブル３１が万遍なく加熱され、回転テーブル３１の表面に付着した水分の脱離も行うことができる。

【0081】

（２）成膜装置１は、チャンバ１０内に着脱可能に設けられ、成膜処理部４１０から飛散する成膜材料のチャンバ１０内への付着を防止する防着板５０を有する。このため、成膜材料が付着した防着板５０を洗浄し、チャンバ１０内に装着して上記の加熱を行うことで洗浄後の全ての防着板５０からの水分を一括して早期に除去することができる。これによりチャンバ１０内の環境を水分や成膜材料の残留付着のない清浄な状態に維持し、安定した膜質の成膜を行うことができる。

【0082】

（３）成膜装置１は、チャンバ１０から排気されたガスを冷却することにより、排気されたガス中の水分を除去する冷却装置７０を有する。このように冷却装置７０によって水分を捕捉するため、より高速に水分を除去することができる。

【0083】

（４）チャンバ１０には、ゲートバルブＧＶ１を介して、ワークＷをチャンバ１０に搬入及び搬出するための移送チャンバ６０が接続され、移送チャンバ６０に冷却装置７０が設けられている。このため、加熱されるチャンバ１０とは別の移送チャンバ６０において、冷却装置７０により冷却して水分を捕捉するので、チャンバ１０内の熱の影響を抑えて、冷却能力の低下を招くことを防止できる。また、移送チャンバ６０は、成膜時は、ゲートバルブＧＶ１を閉鎖することによってチャンバ１０から隔離されている。このため、成膜処理中にチャンバ１０内が成膜部や膜処理部のプラズマによって再び加熱されても、移送チャンバ６０の冷却装置７０に捕捉された水分が脱離してチャンバ１０内に放出されることがない。これにより成膜処理中にチャンバ１０内に水分関連成分が増加するのを防ぐことができる。

【0084】

（５）加熱部４２０は、処理空間４２にプロセスガスＧ２を導入するプロセスガス導入部４２８と、プロセスガスＧ２を導入した処理空間４２に、誘導結合プラズマを発生させるプラズマ発生器を有する。

【0085】

このように処理空間４２に発生させるプラズマは、アンテナ４２３によって生成した誘導結合型プラズマであるため、回転テーブル３１等へのダメージや発生する粒子による汚染を防止できる。つまり、例えば、チャンバ１０内に設けられた電極と回転テーブル３１を一対の電極として、アノードとなる電極に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる場合には、カソードの一部として作用する回転テーブル３１にバイアス電圧がかかりイオンが引き込まれて回転テーブル３１の表面がスパッタ（エッチング）されてしまう。このため、回転テーブル３１がダメージを受け、スパッタにより生じた粒子が飛び散ることになる。本実施形態では、処理空間４２に発生させるプラズマがアンテナ４２３に高周波電圧を印加して電磁誘導で生じさせる誘導結合プラズマであるため、回転テーブル３１にバイアス電圧がかからず、イオンによるスパッタを抑制できるので、回転テーブル３１のダメージを抑えることができる。例えば、誘導結合プラズマによるエッチング速度は、筒状電極による場合に比べて、１０分の１程度である。

【0086】

（６）成膜装置１は、チャンバ１０からの排気に含まれるガスの成分量を測定するガス分析装置８０と、ガス分析装置８０により測定されたガスの成分量に基づいて、加熱部４２０を制御する制御部９０と、を有する。このため、水分関連成分の量が十分に低減した適切なタイミングで、加熱処理を停止して、成膜処理に移行することができる。

【0087】

（７）加熱部４２０は、回転テーブル３１により循環搬送されるワークＷに形成された膜に対して、膜処理を行う膜処理部である。このため、膜処理部とは別に加熱部４２０を設ける必要がなく、装置構成を簡素化できる。

【0088】

［他の実施形態］
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。

【0089】

例えば、移送チャンバ６０を設けなくてもよい。つまり、加熱によりチャンバ１０内に発生した水分を、チャンバ１０の排気部２０により排気することによっても、除湿の効果が得られる。これにより、より簡素な構成としてコストを抑えることができる。この場合、冷却装置７０はなくてもよい。但し、冷却装置７０をチャンバ１０に設けてもよい。例えば、排気部２０に、冷却装置７０を設けることにより、除湿の速度を速めてもよい。

【0090】

冷却装置７０は、冷凍機と、冷媒が流れる冷却コイルを有するものとしたが、これに限られるものではなく、ペルチェ素子を有する冷却板であってもよい。冷却装置７０は、水分を凍結して吸着させる程度の温度に冷却できればよい。

【0091】

ガス分析装置８０を設けなくてもよい。つまり、加熱の開始から、シミュレーションや実験などで予め得られた所定の時間が経過した場合に、加熱を停止する制御であってもよい。この場合、「所定の時間」とは、水分関連成分が成膜に影響ない程度まで除去される時間、あるいは、スパッタガスＧ１を導入する前の予め決められた真空度に到達する時間とすることができる。また、制御部９０がガス分析装置８０により測定されたガスの成分量に基づいて加熱部４２０のプラズマを停止させるフィードバック制御を行うのでなく、オペレータがガス分析装置８０の表示部に表示された質量または質量に基づいた分圧から判断し、加熱を停止させてもよい。

【0092】

また、水分関連成分の除去とともにチャンバ１０内の減圧が行われるため、水分関連成分の測定値がしきい値以下となったとき、チャンバ１０内の圧力も、成膜処理時のスパッタガスＧ１とプロセスガスＧ２を導入する前の所定の高真空領域の圧力（１×１０^－４程度）となっている。このため、チャンバ１０内の圧力を測定する圧力計をガス分析装置８０の代わりに設け、圧力計によって測定したチャンバ１０内の圧力がしきい値以下になった場合に加熱を停止してもよい。または、ガス分析装置８０ともに圧力計を使用し、水分関連成分の測定値と、チャンバ１０内の圧力の測定値とが、ともにしきい値以下になった場合に加熱を停止してもよい。

【0093】

また、ガス分析装置８０が検出する水分関連成分として、水（Ｈ_２Ｏ）、水素（Ｈ_２）及び水酸基（－ＯＨ）の少なくともいずれかであればよい。

【0094】

加熱処理において、回転テーブル３１がプラズマ中に存在するイオンによってスパッタされるダメージを抑制するため、ワークＷとは異なる基板、例えば、石英等によるダミー基板を載せてもよい。また、プロセスガスＧ２として使用するガスは、アルゴンガス、窒素ガス、酸素ガスのいずれか一つのみを使用してもよい。例えば、酸素ガスのみを使用することにより、アルゴンガスを使用した場合と比較してスパッタを抑制することができる。さらに、プロセスガスＧ２としては、プラズマが生成できればよいため、上記で例示したガス以外のガスを使用してもよい。また、プロセスガスＧ２の流量は加熱処理と成膜処理とで同量であってもよいし、異なるものとしてもよい。

【0095】

プラズマ生成動作の停止の際には、例えば、上述した実施の形態では、プロセスガス導入部４２８によるプロセスガスＧ２の導入又はＲＦ電源４２４による電圧印加の少なくともいずれかの動作を停止させればよい。また、排気開始工程の後に冷却開始工程、回転開始工程が行われることを例示したが、これらは同時に行われたり、または順序を入れ替えてもよい。つまり、加熱処理の各工程の順序は、上記で例示したものには限定されない。

【0096】

プラズマ処理部４０の数及びこれに含まれる成膜処理部４１０、加熱部４２０の数は、上記で例示した数には限定されない。成膜処理部４１０、加熱部４２０はそれぞれ単数であっても複数であってもよい。異種のターゲット材料による複数の成膜処理部４１０を備え、異種材料による多層の膜を積層できる構成としてもよい。異なる膜処理を行う加熱部４２０を複数備え、その一部又は全部を加熱による除湿に用いて、より高速な除湿を図ってもよい。

【0097】

ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２に設けられる扉は、例えば上述した実施の形態では１つずつとしたが、チャンバ１０の搬入搬出口１０１、移送チャンバ６０の搬入搬出口１０２と搬入搬出口１０８、ロードロック部６２の搬入搬出口１０９のそれぞれに対向するように設けられていてもよい。つまりチャンバ１０、移送チャンバ６０、ロードロック部６２の各空間の開放・分離を行うことができる扉であれば、上記で例示したものには限定されない。

【符号の説明】

【0098】

１ 成膜装置
１０ チャンバ
１０ａ 天井
１０ｂ 内底面
１０ｃ 内周面
１１ 排気口
１２ 区切部
２０ 排気部
３０ 搬送部
３１ 回転テーブル
３２ モータ
３３ 保持部
３４ トレイ
４０ プラズマ処理部
４１、４２ 処理空間
５０ 防着板
６０ 移送チャンバ
６２ ロードロック部
７０ 冷却装置
７１ 冷凍機
７２ 冷却コイル
８０ ガス分析装置
９０ 制御部
１０１、１０２、１０８、１０９ 搬入搬出口
１０３、１１０ ゲート開閉機構
１０４、１１１ 扉
１０５、１１２ シール部材
４１０ 成膜処理部
４１２ ターゲット
４１３ バッキングプレート
４１４ 電極
４１６ 電源部
４１７ ガス導入口
４１８、４２７ 配管
４１９ スパッタガス導入部
４２０ 加熱部
４２１ 筒状体
４２２ 窓部材
４２３ アンテナ
４２４ ＲＦ電源
４２５ マッチングボックス
４２６ ガス導入口
４２８ プロセスガス導入部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】