JP2018095936A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの温度差によってワークに変形が生じることを抑制可能な処理装置の提供。【解決手段】ワーク１０の一部に成膜又はエッチングを行う処理装置２００は、ワーク１０の少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部１１４を備える第１の型１１０と、第１の型１１０に対向して配置された第２の型１２０と、を有する、真空容器１００と、ワーク１０上に配置された平板状のマスキング部材２０と、を備える。マスキング部材２０は、ワーク１０の処理対象部分に対応する箇所に、複数の貫通孔が形成された処理領域を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを処理する処理装置に関する。

上下に２分割される真空容器によってワークを挟み込み、真空容器にガスを充填させて成膜を行う装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−０６２５７９号公報

特許文献１記載の装置では、プラズマを用いて成膜を行う際に、真空容器内の側面部に配置された防着板が成膜時の熱によって変形し、変形した部分において異常放電が発生することを抑制するために、防着板を複数に分割して防着板同士の間に隙間を設けることによって、変形に対する逃げを確保している。

しかし、成膜時の熱によって、防着板のみならず、真空容器内に位置するワークに変形が生じる場合があった。特に、ワークの非処理対象部分がマスキング部材で覆われている場合には、ワークの熱がマスキング部材に奪われることから、ワークの処理対象部分と非処理対象部分との温度差がより大きくなって、ワークに変形が生じるおそれがあった。また、エッチングを行う場合においても同様に、ワークに変形が生じるおそれがあった。そのため、ワークの温度差によってワークに変形が生じることを抑制可能な技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、処理装置が提供される。この処理装置は；平板状のワークの一部に成膜又はエッチングを行う処理装置であって；前記ワークの少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部を備える第１の型と、前記第１の型に対向して配置された第２の型と、を有する、真空容器と；前記ワーク上に配置されるマスキング部材と、を備え；前記マスキング部材は、前記ワークの前記処理対象部分に対応する箇所に、複数の貫通孔が形成された処理領域を有する。このような処理装置であれば、マスキング部材はワークの処理対象部分に対応する箇所に複数の貫通孔が形成された処理領域を有するので、ワークの処理対象部分に成膜又はエッチングを行うことができるとともに、マスキング部材が処理領域を有しない場合と比較して、ワークの処理対象部分と非処理対象部分との温度差を小さくすることができるので、ワークに変形が生じることを抑制することができる。

本発明は、上述した処理装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ワークの一部に成膜又はエッチングを行う方法等の形態で実現することができる。

本発明の実施形態における処理装置の構成を示す概略断面図。 処理装置の分解斜視図。 マスキング部材を拡大して示す図。 マスキング部材の処理領域の部分拡大図。 処理装置の部分拡大図。 処理装置による処理方法について示す工程図。 被覆率についての実験結果を示す図。 被覆率と反り量及び被覆率と接触抵抗値との関係を示すグラフ。 変形例１における処理装置を示す図。

Ａ．実施形態：
Ａ１．処理装置の構成：
図１は、本発明の実施形態における処理装置２００の構成を示す概略断面図である。図２は、処理装置２００の分解斜視図である。図１及び図２には、ＸＹＺ軸が図示されている。Ｙ軸方向は鉛直方向を示し、Ｘ軸方向は水平方向を示し、Ｚ軸方向はＹ軸及びＸ軸に垂直な方向を示す。このことは、以降の図においても同様である。本明細書において、「垂直」とは±２０°の範囲を含んでいう。

処理装置２００は、真空容器（チャンバー）１００と、マスキング部材２０（２１，２２）と、を備える。処理装置２００は、さらに、絶縁部材３０と、開閉装置５０と、搬送装置５５と、電力印加部７０と、ガス供給装置８０と、排気装置９０と、制御部９５と、パレット１３０と、シール部材６０と、を備える。なお、図２では、開閉装置５０と、搬送装置５５と、電力印加部７０及びその電力導入部７１と、ガス供給装置８０及びその供給口８１と、排気装置９０及び排気口９１と、制御部９５と、は図示を省略している。処理装置２００は、平板状のワーク１０の処理対象部分１０Ａに、成膜又はエッチングを行う装置である。本実施形態では、処理装置２００は、いわゆるプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、燃料電池のセパレータの基材として用いられる平板状の金属に、導電性の炭素系の薄膜を形成する。

真空容器１００は、分割可能な金属製の容器である。真空容器１００は、第１窪み部１１４を備える第１の型１１０と、第１の型１１０に対向して配置された第２の型１２０と、を備える。

第１の型１１０は、ワーク１０の少なくとも処理対象部分１０Ａが配置される第１窪み部１１４を備える。また、第１の型１１０は、第１窪み部１１４の周囲に配置された第１平面部１１１を備える。第１窪み部１１４はワーク１０から離間する方向に窪んでおり、本実施形態ではワーク１０の上面側の処理対象部分１０Ａから見て上方（＋Ｙ方向）に窪んでいる。また、第１窪み部１１４は、側部１１２と底部１１３とを備える。本実施形態では、第１窪み部１１４と第１平面部１１１との接続箇所は、処理対象部分１０Ａの端部と、同一のＹＺ平面状に位置している。第２の型１２０は、ワーク１０の下面側の処理対象部分１０Ａから見て下方（−Ｙ方向）に窪んだ第２窪み部１２４を備える。また、第２の型１２０は、第２窪み部１２４の周囲に配置された第２平面部１２１を備える。第２窪み部１２４には、ワーク１０の処理対象部分１０Ａの下面側が配置される。第２窪み部１２４は、側部１２２と底部１２３とを備える。第２平面部１２１は、第１の型１１０の第１平面部１１１に対応する部分に配置されている。本実施形態では、第２窪み部１２４と第２平面部１２１との接続箇所は、処理対象部分１０Ａの端部と、同一のＹＺ平面状に位置している。本実施形態において、第１平面部１１１及び第２平面部１２１は、ＸＺ平面と平行である。第１の型１１０及び第２の型１２０は、真空容器１００内にガス供給装置８０からガスを供給するための供給口８１と、真空容器１００内を排気装置９０によって排気するための排気口９１と、を備える。供給口８１及び排気口９１には、開閉可能な弁が設けられている。また、第２の型１２０は、マスキング部材２０を介してワーク１０に電圧を印加するための電力導入部７１を備える。第２の型１２０と電力導入部７１との間は、絶縁部材３５によって電気的に絶縁されている。本実施形態において、真空容器１００は、アース電位を有している。真空容器１００内において、ワーク１０及びワーク１０上に配置されるマスキング部材２０は、第１平面部１１１から離間され、かつ、ワーク１０の処理対象部分１０Ａは真空容器１００が閉じた状態において第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内の空間に向けられている。また、本実施形態では、非処理対象部分１０Ｂは、真空容器１００内の第１平面部１１１側及び第２平面部１２１側に配置されている。

図３は、マスキング部材２１を拡大して示す図である。図３には、マスキング部材２１を＋Ｙ方向から見た図が示されている。以下、図１〜図３を参照しつつ、マスキング部材２０について説明する。マスキング部材２０は、ワーク１０上に配置される部材である。マスキング部材２０は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに対応する箇所に、複数の貫通孔ｈが形成された処理領域２０Ａを有する。図１に示すように、貫通孔ｈは、マスキング部材２０をＹ方向に貫通する。図２及び図３では、処理領域２０Ａがハッチングを付して示されている。本実施形態では、マスキング部材２０は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａ及び非処理対象部分１０Ｂに接触しつつ、非処理対象部分１０Ｂを覆う。図１及び図２に示すように、本実施形態では、マスキング部材２０は、上側マスキング部材２１と下側マスキング部材２２とを有する。上側マスキング部材２１は、ワーク１０上の第１の型１１０側に配置されている。下側マスキング部材２２は、ワーク１０上の第２の型１２０側に配置されている。本実施形態において、下側マスキング部材２２は、ワーク１０を支持する。本実施形態では、マスキング部材２０の一部は、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。本実施形態では、マスキング部材２０においてワーク１０の非処理対象部分１０Ｂを覆う部分は、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。マスキング部材２０は、導電性の部材で形成されている。ワーク１０とマスキング部材２０とは、接触することにより電気的に接続されている。マスキング部材２０としては、例えば、チタン（Ｔｉ）やＳＵＳ等の導電性部材が用いられる。

図４は、マスキング部材２０の処理領域２０Ａの部分拡大図である。図２には、図３におけるＸ２部分が拡大して示されている。本実施形態では、複数の貫通孔ｈは、処理領域２０Ａに略等間隔で配置されている。本実施形態では、貫通孔ｈの直径は、約２．０ｍｍである。また、隣り合う貫通孔ｈの中心と貫通孔ｈの中心との距離Ｄ１は、約０．５ｍｍである。貫通孔ｈの直径及び距離Ｄ１は、成膜又はエッチングに求められる品質に応じて適宜設定することができる。なお、マスキング部材２０の処理領域２０Ａが、ワーク１０の処理対象部分１０Ａを被覆する割合（被覆率）は、１０％以上であることが好ましい。また、被覆率は、２０％以下であることが好ましい。本実施形態では、被覆率は１０％以上２０％以下である。なお、被覆率は、処理領域２０Ａの面積（貫通孔ｈの面積と貫通孔ｈが形成されていない部分の面積と、を足した面積）に対する、貫通孔ｈが形成されていない部分の面積の割合、と言い換えることもできる。

図１及び図２に戻り、絶縁部材３０は、第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置されている。本実施形態では、絶縁部材３０は第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。絶縁部材３０は、マスキング部材２０を介してワーク１０の上面側の処理対象部分１０Ａを第１窪み部１１４内の空間に向けるとともに、マスキング部材２０及びワーク１０を第１平面部１１１から離間させた状態で、マスキング部材２０に接触する。また、本実施形態では、絶縁部材３０は、マスキング部材２０を介してワーク１０の下面側の処理対象部分１０Ａを第２窪み部１２４内の空間に向けるとともに、マスキング部材２０及びワーク１０を第２平面部１２１から離間させた状態で、マスキング部材２０に接触する。本実施形態では、絶縁部材３０は、下側マスキング部材２２に接触して下側マスキング部材２２を支持する。絶縁部材３０は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等のセラミックスで形成されている。

パレット１３０は、金属製の板状部材である。パレット１３０は、ワーク１０及びマスキング部材２０を真空容器１００内に搬送する部材でもある。パレット１３０には、絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、ワーク１０及び上側マスキング部材２１が、この順に＋Ｙ方向に積載される。本実施形態において、パレット１３０は、アース電位を有している。

シール部材６０（６１、６２）は、第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置されている。シール部材６０は、真空容器１００内の気密を保つための部材である。シール部材６０は、絶縁性の部材であり、本実施形態ではゴム製の環状部材である。本実施形態では、シール部材６０は、オーリングを用いている。本実施形態では、シール部材６１は第１の型１１０に設けられた溝部に嵌め込まれている。シール部材６２は、第２の型１２０に設けられた溝部に嵌め込まれている。

開閉装置５０は、真空容器１００を開閉するための装置である。本実施形態では、開閉装置５０は、第１の型１１０を＋Ｙ方向に移動させて真空容器１００を開き、第１の型１１０を−Ｙ方向に移動させて真空容器１００を閉じる。

搬送装置５５は、パレット１３０を真空容器１００内へ搬送し、パレット１３０を真空容器１００外へ搬送するための装置である。本実施形態では、搬送装置５５は、パレット１３０の端部１３０ｔに接触して、真空容器１００が開いた状態において、パレット１３０及びパレット１３０に積載された絶縁部材３０、マスキング部材２０、ワーク１０を真空容器１００内に搬送する。また、搬送装置５５は、搬送したパレット１３０を下方に移動させることによってパレット１３０をシール部材６２を介して第２の型１２０上に設置する。また、搬送装置５５は、上方に移動させたパレット１３０をＸＺ平面に沿って移動させて真空容器１００外へ搬送することも可能である。

電力印加部７０は、ワーク１０に電力を印加するための装置である。電力印加部７０は、ワーク１０に電力を印加する。本実施形態では、電力印加部７０は、真空容器１００内に供給された原料ガスをプラズマ化するための電場を生成する。本実施形態では、電力導入部７１とワーク１０及びマスキング部材２０は陰極であり、第１の型１１０、第２の型１２０及びパレット１３０は陽極である。本実施形態では、電力印加部７０は、マスキング部材２０を通じてワーク１０にバイアス電圧を印加する。電力印加部７０は、例えば、電力導入部７１に−３０００Ｖの電圧を印加することができる。なお、本実施形態では、真空容器１００及びパレット１３０はアース（０Ｖ）に接続されている。

ガス供給装置８０は、供給口８１を介して、真空容器１００内にキャリアガス及び原料ガスを供給する。本実施形態では、ガス供給装置８０は、キャリアガスとして例えば窒素（Ｎ_２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを供給し、原料ガスとして例えばピリジン（Ｃ_５Ｈ_５Ｎ）ガスを供給する。ガス供給装置８０は、異なる種類のガスを貯留するタンクと接続されている。ガス供給装置８０は、各タンクと供給口８１との間に設けられた切替弁が操作されることにより、供給口８１に供給されるガスの種類を切り替えることが可能である。また、ガス供給装置８０は、真空容器１００内の圧力を、開閉装置５０が真空容器１００を開くことが可能な程度の圧力に戻すために、処理装置２００による成膜後やエッチング後に真空容器１００内に例えば窒素ガスを供給する。

排気装置９０は、排気口９１を介して、真空容器１００内を排気する。排気装置９０は、例えば、ロータリポンプや拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等により構成される。

制御部９５は、処理装置２００全体の動作を制御する。制御部９５は、ＣＰＵとメモリーとを含む。ＣＰＵは、メモリーに格納されたプログラムを実行することによって、処理装置２００の制御を行う。このプログラムは、各種記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御部９５は、開閉装置５０を制御して真空容器１００を開閉し、搬送装置５５を制御してパレット１３０を搬送する。また、制御部９５は、排気装置９０を制御して真空容器１００内を排気し、ガス供給装置８０を制御して真空容器１００内にガスを供給し、電力印加部７０を制御してマスキング部材２０を介してワーク１０に電力を印加する。

図５は、処理装置２００の部分拡大図である。図５には、図１に破線で示したＸ１部分が示されている。図５には、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１と、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ２と、が示されている。接触点Ｐ１は、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第１平面部１１１に対向する箇所である。接触点Ｐ１は、処理装置２００の断面（図５）において、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第１平面部１１１に最も近い接触箇所である。接触点Ｐ２は、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第２平面部１２１に対向する箇所である。接触点Ｐ２は、処理装置２００の断面（図５）において、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第２平面部１２１に最も近い接触箇所である。図５にはさらに、接触点Ｐ１と第１平面部１１１との距離Ａ１と、ワーク１０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離Ｂ１と、が示されている。距離Ａ１は、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所と、第１平面部１１１との最短距離である。距離Ｂ１は、第１窪み部１１４と対向するワーク１０と、第１窪み部１１４の底部１１３との距離であり、第１窪み部１１４の底部１１３とワーク１０との最短距離である。また、図５には、接触点Ｐ２と第２平面部１２１との距離Ａ２と、ワーク１０と第２窪み部１２４の底部１２３との距離Ｂ２と、が示されている。距離Ａ２は、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所と、第２平面部１２１との最短距離である。距離Ｂ２は、第２窪み部１２４と対向するワーク１０と、第２窪み部１２４の底部１２３との距離であり、第２窪み部１２４の底部１２３とワーク１０との最短距離である。処理装置２００において、距離Ａ１は距離Ｂ１よりも小さい。言い換えると、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間は、ワーク１０と第１窪み部１１４とで形成される空間よりも小さい。また、本実施形態では、距離Ａ２は、距離Ｂ２よりも小さい。言い換えると、マスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間は、ワーク１０と第２窪み部１２４とで形成される空間よりも小さい。

本実施形態では、距離Ａ１及び距離Ａ２は、マスキング部材２０を介して、ワーク１０と真空容器１００との間に電力を印加した場合に、マスキング部材２０と真空容器１００（第１平面部１１１、第２平面部１２１）との間に形成されるシースの距離よりも短い。本実施形態では、距離Ａ１及び距離Ａ２は、２．０ｍｍ以下である。なお、真空容器１００とマスキング部材２０及びワーク１０との絶縁性を十分に保つ観点から、距離Ａ１及び距離Ａ２は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

図５には、さらに、第１窪み部１１４と第１平面部１１１との接続箇所Ｑ１及び第２窪み部１２４と第２平面部１２１との接続箇所Ｑ２から接触点Ｐ１、Ｐ２までのＸ軸に沿った最短距離Ｃが示されている。距離Ｃは、第１窪み部１１４の側部１１２及び第２窪み部１２４の側部１２２から、接触点Ｐ１、Ｐ２までのＸ軸に沿った最短距離でもある。本実施形態では、距離Ｃは、０（ゼロ）よりも大きい。本実施形態では、距離Ｃは、１０ｍｍ以上である。

Ａ２．処理方法：
図６は、処理装置２００による処理方法について示す工程図である。以下では、処理装置２００によりワーク１０の一部に成膜を行う方法を例に挙げて説明する。処理装置２００による成膜では、まず、ワーク１０が真空容器１００内に搬送される（ステップＳ１０）。本実施形態では、パレット１３０上に、絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、ワーク１０が積載され、さらに、ワーク１０の上に上側マスキング部材２１が積載される。こうすることによって、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂがマスキング部材２０によって覆われるとともに、ワーク１０の処理対象部分１０Ａ上にマスキング部材２０の処理領域２０Ａが配置される。その後、真空容器１００の第１の型１１０が開閉装置５０によって＋Ｙ軸方向に移動され、絶縁部材３０、マスキング部材２０及びワーク１０が積載されたパレット１３０が、搬送装置５５によって真空容器１００内に搬送される。搬送されたパレット１３０は、シール部材６２を介して第２の型１２０上に配置される。

次に、真空容器１００が閉じられる（ステップＳ２０）。本実施形態では、真空容器１００内にパレット１３０が搬送された後、開閉装置５０によって第１の型１１０が−Ｙ軸方向に移動される。真空容器１００が閉じられると、ワーク１０の処理対象部分１０Ａは真空容器１００の第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４内の空間に向けられた状態になる。ワーク１０及びマスキング部材２０は、第１平面部１１１及び第２平面部１２１から離間された状態になる。また、接触点Ｐ１と第１平面部１１１との距離Ａ１は、ワーク１０と第１窪み部１１４との距離Ｂ１よりも小さくなる。接触点Ｐ２と第２平面部１２１との距離Ａ２は、ワーク１０と第２窪み部１２４との距離Ｂ２よりも小さくなる。

次に、真空容器１００内のガスが排気される（ステップＳ３０）。本実施形態では、処理装置２００は、例えば、窒素ガス雰囲気に設置されている。ステップＳ３０では、排気装置９０によって排気口９１を介して真空容器１００内の窒素ガスが排気され、真空容器１００内が真空化される。

真空容器１００内のガスが排気されると、真空容器１００内に原料ガスが供給される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０では、ガス供給装置８０によって供給口８１を介してキャリアガス及び原料ガスが供給される。真空容器１００内には、キャリアガスとして、例えば、水素ガス及びアルゴンガスが供給される。また、原料ガスとして、窒素ガス及びピリジンガスが供給される。ステップＳ４０では、真空容器１００内の圧力値は、例えば、１１Ｐａである。なお、原料ガスが供給される前に、真空容器１００を昇温させてもよい。例えば、処理装置２００を、第１の型１１０及び第２の型１２０にヒータが埋め込まれた態様とし、ヒータにより真空容器１００を昇温させてもよい。また、電力印加部７０によりワーク１０及びマスキング部材２０と真空容器１００との間に電力を印加して、ワーク１０の温度を昇温させてもよい。

次に、ワーク１０に電力が印加される（ステップＳ５０）。電力印加部７０によってマスキング部材２０を介してワーク１０と真空容器１００との間に電力が印加されると、第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内にプラズマが発生し、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに薄膜が形成される。以上のようにして、処理装置２００による成膜が行われる。ステップＳ５０では、電力印加部７０によって、マスキング部材２０を介してワーク１０に例えば−３０００Ｖの電力が印加される。ステップＳ５０が終了すると、原料ガスの供給と電力の印加とが停止されて成膜が終了する。

成膜が終了すると、真空容器１００内の圧力が調整される（ステップＳ５５）。本実施形態では、真空容器１００内の圧力を、開閉装置５０によって真空容器１００を開くことが可能な程度の圧力に戻すために、ガス供給装置８０によって真空容器１００内に窒素ガスが供給される。なお、真空容器１００内の圧力が調整されると、第１の型１１０が開閉装置５０によって＋Ｙ軸方向に移動され、搬送装置５５によって絶縁部材３０、マスキング部材２０及びワーク１０が積載されたパレット１３０が、真空容器１００から搬出される。以上のようにして処理装置２００による一連の処理が終了する。

Ａ３．実験とその結果：
以下、マスキング部材２０の処理領域２０Ａのワーク１０の処理対象部分１０Ａを被覆する割合（被覆率）が、１０％以上であることが好ましく、２０％以下であることが好ましいことの根拠について、実験結果に基づいて説明する。

本実験では、被覆率が５、１０、２０、３０、５０％と異なる５種類のマスキング部材を用意した。次に、各マスキング部材を用いて、処理装置２００によってワーク１０に対して成膜を行い、サンプル１〜５を作製した。成膜は、各サンプル１〜５の成膜条件（ガス種、ガス流量、電力量等）を同じにして行った。成膜後、各サンプル１〜５について、反り量（ｍｍ）を評価した。反り量は、レーザ形状測定機を用いて、各サンプル１〜５の非処理対象部分１０Ｂを基準として非処理対象部分１０ＢのＹ方向の位置と処理対象部分１０ＡのＹ方向の位置との差（距離）を測定することにより求めた。反り量が小さいサンプルは、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差による変形が抑制されているといえる。また、反り量が１０ｍｍ以下であれば、変形が十分に抑制されているといえる。次に、各サンプルの処理対象部分１０Ａの接触抵抗値を、四端子法により測定した。接触抵抗値が低いサンプルは、処理対象部分１０Ａにおいて、成膜密度が高いといえる。また、接触抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ^２）以下であれば、十分な成膜密度を有するといえる。

図７は、被覆率についての実験結果を示す図である。図７には、各サンプルの被覆率と、接触抵抗値と、反り量と、総合評価結果と、が示されている。図７では、反り量が１０ｍｍ以下である範囲及び接触抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ^２）以下である範囲に、ハッチングを付して示している。図８は、被覆率と反り量及び被覆率と接触抵抗値との関係を示すグラフである。図８には、総合評価「○」の範囲が、矢印で示されている。本実験では、反り量が１０ｍｍ以下であり、かつ、接触抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ^２）以下のサンプルを、総合評価「○」とし、反り量が１０ｍｍより大きい、又は接触抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ^２）よりも大きいサンプルを、総合評価「×」とした。

図７及び図８に示すように、被覆率が５％のサンプル１では、接触抵抗値は７．０（ｍΩ・ｃｍ^２）であり十分な成膜密度を有するものの、反り量が１２．２（ｍｍ）であった。サンプル１では、被覆率が少ないため、成膜が十分に行われるものの、処理対象部分１０Ａが第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４内に曝される面積も大きくなるため、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差が大きくなり、反り量が大きくなったと考えられる。サンプル１は、「×」と評価した。被覆率が１０％のサンプル２及び被覆率が２０％のサンプル３では、接触抵抗値はそれぞれ８．９（ｍΩ・ｃｍ^２）、９．５（ｍΩ・ｃｍ^２）であり、反り量はそれぞれ９．７（ｍｍ）、９．０（ｍｍ）であった。サンプル２、３は、「○」と評価した。被覆率が３０％のサンプル４及び被覆率が５０％のサンプル５では、反り量はそれぞれ８．６（ｍｍ）、８．０（ｍｍ）であり変形が十分に抑制されているものの、接触抵抗値はそれぞれ１２．８（ｍΩ・ｃｍ^２）、１５．７（ｍΩ・ｃｍ^２）であり成膜が十分に行われていなかった。サンプル４、５は「×」と評価した。サンプル４、５では、被覆率が大きいため、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差が小さくなり、反り量が小さくなるものの、処理対象部分１０Ａが第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内に曝される面積が小さくなるため、成膜が十分に行われなかったと考えられる。

以上の結果から、マスキング部材２０の処理領域２０Ａが、ワーク１０の処理対象部分１０Ａを被覆する割合（被覆率）が１０％以上であれば、ワーク１０の処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差による変形を抑制でき、被覆率が２０％以下であれば、処理対象部分１０Ａに十分に成膜が行われることが示された。さらに、被覆率が１０％以上かつ２０％以下であれば、ワーク１０の処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差による変形を抑制でき、かつ、処理対象部分１０Ａに十分に成膜が行われることが示された。なお、この結果は、処理装置２００によりワーク１０にエッチングを行う場合においても同様に、ワーク１０の処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差による変形を抑制でき、かつ、処理対象部分１０Ａに十分にエッチングが行われることを示している。

Ａ４．効果：
Ａ４−１．効果１：
本実施形態の処理装置２００によれば、マスキング部材２０はワーク１０の処理対象部分１０Ａに対応する箇所に複数の貫通孔ｈが形成された処理領域２０Ａを有するので、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに成膜又はエッチングを行うことができるとともに、マスキング部材２０が処理領域２０Ａを有しない場合と比較して、ワーク１０の処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂの温度差を小さくすることができるので、ワーク１０に変形が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態では、マスキング部材２０は、非処理対象部分１０Ｂに接触して非処理対象部分１０Ｂを覆うとともに処理領域２０Ａにおいて処理対象部分１０Ａに接触しているため、処理領域２０Ａが処理対象部分１０Ａに接触しない場合と比較して、処理対象部分１０Ａと処理領域２０Ａとの温度差を小さくすることができるので、ワーク１０に変形が生じることをより抑制することができる。

なお、本実施形態では、非処理対象部分１０Ｂは、第１平面部１１１側及び第２平面部１２１側に配置されているため、第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内に配置される処理対象部分１０Ａと比べて温度が低くなる可能性がある。マスキング部材２０が処理領域２０Ａを備えていない場合には、非処理対象部分１０Ｂにおいて、ワーク１０の温度がマスキング部材２０に伝わることから、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差がより大きくなり、変形が生じる可能性がある。しかし、本実施形態の処理装置２００では、マスキング部材２０は、処理対象部分１０Ａに対応する部分に複数の貫通孔ｈが形成された処理領域２０Ａを有するため、第１平面部１１１側及び第２平面部１２１側に非処理対象部分１０Ｂが配置される場合であっても、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差を小さくすることができるので、ワーク１０に変形が生じることを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の処理装置２００によれば、マスキング部材２０の処理領域２０Ａにおけるワーク１０の処理対象部分１０Ａの被覆率が１０％以上であるため、処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂの温度差によるワーク１０の変形を抑制することができる。また、被覆率が２０％以下であるため、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに十分に成膜又はエッチングを行うことができる。

Ａ４−２．効果２：
本実施形態の処理装置２００によれば、真空容器１００が閉じた状態において、マスキング部材２０と接触する絶縁部材３０は第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置され、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１と、第１平面部１１１と、の距離Ａ１は、ワーク１０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離Ｂ１よりも小さいため、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間に第１窪み部１１４や第２窪み部１２４からプラズマが侵入することが抑制される。そのため、接触点Ｐ１におけるプラズマの量が低減されるので、異常放電の発生を抑制することができる。

同様に、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ２と、第２平面部１２１と、の距離Ａ２は、ワーク１０と第２窪み部１２４の底部１２３との距離Ｂ２よりも小さいため、マスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間に第２窪み部１２４や第１窪み部１１４からプラズマが侵入することが抑制される。そのため、接触点Ｐ２におけるプラズマの量が低減されるので、異常放電の発生を抑制することができる。

また、第１窪み部１１４と第１平面部１１１との接続箇所Ｑ１及び第２窪み部１２４と第２平面部１２１との接続箇所Ｑ２から、絶縁部材３０までのＸ軸に沿った距離Ｃは０（ゼロ）よりも大きいため、第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４で形成されるプラズマが発生する空間と、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１、Ｐ２とが離れている。そのため、接触点Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量がより低減されるので、異常放電の発生をより抑制することができる。

また、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１と、第１平面部１１１と、の距離Ａ１は、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間に形成されるシースの距離よりも短いため、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。また、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ２と、第２平面部１２１と、の距離Ａ２は、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間に形成されるシースの距離よりも短いため、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。そのため、接触点Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量が効果的に低減されるので、異常放電の発生を効果的に抑制することができる。

また、距離Ａ１及び距離Ａ２は２．０ｍｍ以下であるため、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間及びマスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間に、第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４からプラズマが侵入することが一層抑制される。また、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。また、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。そのため、接触点Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量が一層低減されるので、異常放電の発生を一層抑制することができる。

また、処理装置２００において、ワーク１０の処理対象部分１０Ａ及びマスキング部材２０の処理領域２０Ａは第１窪み部１１４内の空間及び第２窪み部１２４内の空間に向けられており、絶縁部材３０と、ワーク１０と接触するマスキング部材２０の端部とは、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に位置している。そのため、ワーク１０及びマスキング部材２０全体をプラズマが発生する空間内に収容する場合と比較して、処理装置２００を小型化することができる。また、処理装置２００では、成膜又はエッチングのために排気が行われる空間が小さいので、排気に要する時間を短くすることができ、ワーク１０に成膜又はエッチングを行うために要する時間を短くすることができる。

Ａ５．変形例：
Ａ５−１．変形例１：
図９は、変形例１における処理装置２００ｍを示す図である。図９では、開閉装置５０、搬送装置５５、電力印加部７０、ガス供給装置８０、排気装置９０及び制御部９５は図示を省略している。本変形例の処理装置２００ｍでは、第１窪み部１１４ｍ及び第２窪み部１２４ｍには、ワーク１０の処理対象部分１０Ａとワーク１０の非処理対象部分１０Ｂと、が配置されており、非処理対象部分１０Ｂはマスキング部材２０に覆われている。非処理対象部分１０Ｂは、第１窪み部１１４ｍ内のうち第１平面部１１１ｍ側及び第２窪み部１２４ｍ内のうち第２平面部１２１ｍ側に配置されている。また、本変形例の処理装置２００ｍでは、第１窪み部１１４ｍと第１平面部１１１ｍとの接続箇所Ｑ１及び第２窪み部１２４ｍと第２平面部１２１ｍとの接続箇所Ｑ２から、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１、Ｐ２までの第１平面部１１１ｍに沿った最短距離が、０（ゼロ）である。本変形例では、接続箇所Ｑ２と接触点Ｐ２とは、同一のＹＺ平面に位置している。そのため、図９に示すように、真空容器１００ｍでは、上側マスキング部材２１が、第１の型１１０ｍの第１窪み部１１４ｍ内に露出しており、下側マスキング部材２２の一部が、第２の型１２０ｍの第２窪み部１２４ｍ内に露出している。なお、本変形例においても、上述の実施形態と同様に、接触点Ｐ１と第１平面部１１１ｍとの距離は、マスキング部材２０と第１窪み部１１４ｍの底部１１３ｍとの距離よりも小さい。また、接触点Ｐ２と第２平面部１２１ｍとの距離は、マスキング部材２０と第２窪み部１２４ｍの底部１２３ｍとの距離よりも小さい。このような処理装置２００ｍによっても、上述の実施形態の効果１及び効果２を奏し、異常放電の発生を抑制することができる。

Ａ５−２．変形例２：
上述の実施形態では、処理装置２００によりワーク１０の一部に成膜を行っている。これに対し、処理装置２００により、ワーク１０の一部にエッチングを行ってもよい。エッチングを行う場合には、上述のプラズマ処理のうち、ガスが供給される工程（図６、ステップＳ４０）において、真空容器１００内に例えば主にアルゴンを含むガスが供給されてもよい。

Ａ５−３．変形例３：
上述の実施形態では、接触点Ｐ１と第１平面部１１１との距離Ａ１は、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間に形成されるシースの距離よりも短く、接触点Ｐ２と第２平面部１２１との距離Ａ２は、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間に形成されるシースの距離よりも短い。これに対し、距離Ａ１と距離Ａ２とのうち、いずれか一方がシースの距離よりも大きくてもよく、両方がシースの距離よりも大きくてもよい。また、上述の実施形態では、距離Ａ１及び距離Ａ２は２．０ｍｍ以下である。これに対し、距離Ａ１と距離Ａ２のうち、いずれか一方が２．０ｍｍより大きくてもよく、両方が、２．０ｍｍより大きくてもよい。

Ａ５−４．変形例４：
上述の実施形態では、第１窪み部１１４は、側部１１２と底部１１３とを備えているが、第１窪み部１１４は、第１平面部１１１からワーク１０又はマスキング部材２０と離れる方向に窪んでいればよく、例えば、半球状であってもよい。この場合には、第１窪み部１１４の底部１１３は、第１窪み部１１４と対向するワーク１０から最も離れた箇所であってもよく、マスキング部材２０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離Ｂ１は、第１窪み部１１４と対向するマスキング部材２０と、第１窪み部１１４のマスキング部材２０から最も離れた箇所と、の距離であってもよい。

Ａ５−５．変形例５：
上述の実施形態では、真空容器１００及びパレット１３０はアース電位であるが、真空容器１００及びパレット１３０はアース電位でなくてもよい。電力印加部７０は真空容器１００とワーク１０との間にワーク１０を成膜又はエッチングするための電力を印加できればよい。

Ａ５−６．変形例６：
上述の種々の実施形態では、ワーク１０はセパレータであるが、ワーク１０は、他の部材であってもよい。また、上述の実施形態では、処理装置２００〜２００ｒは炭素系の薄膜を成膜しているが、成膜を行う場合には、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）など他の導電性の元素の薄膜を形成するものとしてもよい。

Ａ５−７．変形例７：
上述の実施形態において、第１の型１１０、１１０ｍと第２の型１２０、１２０ｍとは入れ替えられても良い。

Ａ５−８.変形例８：
上述の実施形態において、マスキング部材２０の処理領域２０Ａは処理対象部分１０Ａに接触している。これに対し、処理領域２０Ａは、処理対象部分１０Ａ上に配置されていればよく、処理対象部分１０Ａと接触していなくともよい。このような形態のマスキング部材２０であっても、ワーク１０の処理対象部分１０Ａが第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内に曝されることを抑制できるので、非処理対象部分１０Ｂと処理対象部分１０Ａとの温度差によりワーク１０が変形することを抑制することができる。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組合せを行うことが可能である。また、前述した実施形態及び各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。

１０…ワーク
１０Ａ…処理対象部分
１０Ｂ…非処理対象部分
２０…マスキング部材
２０Ａ…処理領域
２１…上側マスキング部材
２２…下側マスキング部材
３０…絶縁部材
３５…絶縁部材
５０…開閉装置
５５…搬送装置
６０（６１，６２）…シール部材
７０…電力印加部
７１…電力導入部
８０…ガス供給装置
８１…供給口
９０…排気装置
９１…排気口
９５…制御部
１００、１００ｍ…真空容器
１１０、１１０ｍ…第１の型
１１１、１１１ｍ…第１平面部
１１２…側部
１１３、１１３ｍ…底部
１１４、１１４ｍ…第１窪み部
１２０、１２０ｍ…第２の型
１２１、１２１ｍ…第２平面部
１２２…側部
１２３、１２３ｍ…底部
１２４、１２４ｍ…第２窪み部
１３０…パレット
１３０ｔ…端部
２００、２００ｍ…処理装置
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ…距離
Ｄ１…距離
Ｐ１、Ｐ２…接触点
Ｑ１、Ｑ２…接続箇所
ｈ…貫通孔

Claims (1)

1. 平板状のワークの一部に成膜又はエッチングを行う処理装置であって、
   前記ワークの少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部を備える第１の型と、前記第１の型に対向して配置された第２の型と、を有する、真空容器と、
   前記ワーク上に配置された平板状のマスキング部材と、を備え、
   前記マスキング部材は、前記ワークの前記処理対象部分に対応する箇所に、複数の貫通孔が形成された処理領域を有する、
   処理装置。

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