JP6859162B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
内部を真空とすることが可能な真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、ワークを搭載して回転する回転体を有し、前記回転体を回転させることにより前記ワークを円周の搬送経路で循環搬送させる搬送部と、
一端の開口が、前記真空容器の内部の前記搬送経路に向かう方向に延在した筒部と、
前記筒部に設けられ、前記筒部の内部と前記回転体との間のプロセスガスが導入されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材と、
前記ガス空間の外部であって前記窓部材の近傍に配置され、電力が印加されることにより、前記ガス空間のプロセスガスに、前記搬送経路を通過するワークをプラズマ処理するための誘導結合プラズマを発生させるアンテナと、
を有し、
前記筒部は、前記開口が設けられ、前記回転体に向かう対向部を有し、
前記対向部と前記回転体との間に、前記対向部及び前記回転体に対して非接触且つ前記対向部に対して不動で介在する隔壁を有し、
前記隔壁には、前記開口に対向する位置に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に形成され、前記プラズマ処理の範囲を調節する調節穴とが設けられ、前記調節穴は、前記回転体の外周側から内周側へ行くに従って、幅が小さくなる。
[概要]
図1に示すプラズマ処理装置100は、個々のワークWの表面に、プラズマを利用して化合物膜を形成する装置である。つまり、プラズマ処理装置100は、図1〜図3に示すように、回転体31が回転すると、保持部33に保持されたトレイ34上のワークWが円周の軌跡で移動して、成膜部40A、40B又は40Cに対向する位置を繰り返し通過する毎に、スパッタリングによりターゲット41A〜41Cの粒子をワークWの表面に付着させる。また、ワークWが膜処理部50A又は50Bに対向する位置を繰り返し通過する毎に、ワークWの表面に付着した粒子は、導入されたプロセスガスG2中の物質と化合して化合物膜となる。
このようなプラズマ処理装置100は、図1〜図3に示すように、真空容器20、搬送部30、成膜部40A、40B、40C、膜処理部50A、50B、ロードロック部60、制御装置70を有する。
真空容器20は、内部を真空とすることが可能な容器、所謂、チャンバである。真空容器20は、内部に真空室21が形成される。真空室21は、真空容器20の内部の天井20a、内底面20b及び内周面20cにより囲まれて形成される円柱形状の密閉空間である。真空室21は、気密性があり、減圧により真空とすることができる。なお、真空容器20の天井20aは、開閉可能に構成されている。つまり、真空容器20は分離構造となっている。
搬送部30の概略を説明する。搬送部30は、真空容器20内に設けられ、ワークWを搭載する回転体31を有し、回転体31を回転させることによりワークWを円周の搬送経路Tで循環搬送させる装置である。循環搬送は、ワークWを円周の軌跡で繰り返し周回移動させることをいう。搬送経路Tは、搬送部30によってワークW又は後述するトレイ34が移動する軌跡であり、ドーナツ状の幅のある円環である。以下、搬送部30の詳細を説明する。
成膜部40A、40B、40Cは、搬送経路Tを循環搬送されるワークWに対向する位置に設けられ、スパッタリングによりワークWに成膜材料を堆積させて膜を形成する処理部である。以下、複数の成膜部40A、40B、40Cを区別しない場合には、成膜部40として説明する。成膜部40は、図3に示すように、スパッタ源4、区切部44、電源部6を有する。
スパッタ源4は、ワークWにスパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜材料の供給源である。スパッタ源4は、図2及び図3に示すように、ターゲット41A、41B、41C、バッキングプレート42、電極43を有する。ターゲット41A、41B、41Cは、ワークWに堆積されて膜となる成膜材料によって形成され、搬送経路Tに離隔して対向する位置に配置されている。
区切部44は、スパッタ源4によりワークWが成膜される成膜ポジションM2、M4、M5、膜処理を行う膜処理ポジションM1、M3を仕切る部材である。区切部44は、図2に示すように、搬送部30の回転体31の回転中心から、放射状に配設された方形の壁板である。区切部44は、例えば、図1に示すように、真空室21の天井20aの膜処理部50A、成膜部40A、膜処理部50B、成膜部40B、成膜部40Cの間に設けられている。区切部44の下端は、ワークWが通過する隙間を空けて、回転体31に対向している。この区切部44があることによって、成膜ポジションM2、M4、M5の反応ガスG及び成膜材料が真空室21に拡散することを抑制できる。
電源部6は、ターゲット41に電力を印加する構成部である。この電源部6によってターゲット41に電力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、成膜材料を、ワークWに堆積させることができる。各ターゲット41A、41B、41Cに印加する電力は、個別に変えることができる。本実施形態においては、電源部6は、例えば、高電圧を印加するDC電源である。なお、高周波スパッタを行う装置の場合には、RF電源とすることもできる。回転体31は、接地された真空容器20と同電位であり、ターゲット41側に高電圧を印加することにより、電位差を発生させている。
膜処理部50A、50Bは、搬送部30により搬送されるワークWに堆積した材料に対して膜処理を行う処理部である。以下、この膜処理は、ターゲット41を用いない逆スパッタである。以下、膜処理部50A、50Bを区別しない場合には、膜処理部50として説明する。膜処理部50は、処理ユニット5を有する。この処理ユニット5の構成例を図3〜図6を参照して説明する。
このことは、隔壁58に、開口Hoに対向する位置に設けられ、プラズマ処理の範囲を調節する遮蔽板582を有することと、プラズマ処理の範囲を調節する調節穴58aを有することとは、同義であることを意味している。調節穴58aの形状例としては、扇形や三角形を挙げることができる。また、開口Hoより大きくならない範囲で、扇形や三角形の中心角の異なる遮蔽板582に交換することにより、遮蔽の範囲を変更できる。
ロードロック部60は、真空室21の真空を維持した状態で、図示しない搬送手段によって、外部から未処理のワークWを搭載したトレイ34を、真空室21に搬入し、処理済みのワークWを搭載したトレイ34を真空室21の外部へ搬出する装置である。このロードロック部60は、周知の構造のものを適用することができるため、説明を省略する。
制御装置70は、プラズマ処理装置100の各部を制御する装置である。この制御装置70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。つまり、真空室21へのスパッタガスG1及びプロセスガスG2の導入および排気に関する制御、電源部6、RF電源55aの制御、回転体31の回転の制御などに関しては、その制御内容がプログラムされており、PLCやCPUなどの処理装置により実行されるものであり、多種多様なプラズマ処理の仕様に対応可能である。
以上のような本実施形態の動作を、上記の図1〜図11を参照して以下に説明する。なお、図示はしないが、プラズマ処理装置100には、コンベア、ロボットアーム等の搬送手段によって、ワークWを搭載したトレイ34の搬入、搬送、搬出が行われる。
また、
(1)本実施形態は、内部を真空とすることが可能な真空容器20と、真空容器20内に設けられ、ワークWを搭載して回転する回転体31を有し、回転体31を回転させることによりワークWを円周の搬送経路で循環搬送させる搬送部30と、一端の開口Hoが、真空容器20の内部の搬送経路Tに向かう方向に延在した筒部Hと、筒部Hに設けられ、真空容器20内のプロセスガスG2が導入されるガス空間Rと外部との間を仕切る窓部材52と、ガス空間Rの外部であって窓部材52の近傍に配置され、電力が印加されることにより、ガス空間RのプロセスガスG2に、搬送経路Tを通過するワークWをプラズマ処理するための誘導結合プラズマを発生させるアンテナ55と、を有する。
(3)隔壁58を冷却する冷却部583を有する。このため、隔壁58の熱変形を防止できる。
(1)図12及び図13に示すように、隔壁58と対向部hとの間が、シール部材Cによって封止されていてもよい。例えば、隔壁58の分散部57との対向面に、調節穴58aを囲む全周に形成された窪み(あり溝)Uに、無端状のシール部材CであるOリングが嵌め込まれている。そして、シール部材Cが分散部57の底面に接触している。これにより、隔壁58と分散部57との間が密閉されるので、ガス空間Rの圧力を維持することができる。また、プロセスガスG2が成膜部40へ拡散することも防止できる。なお、シール部材Cとしては、シールドフィンガを用いることもできる。これにより、隔壁58と分散部57との間を封止しつつ、導電性を確保することができ、隔壁58を確実にアースに地絡させることができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様も含む。
(1)シールドフィンガを使用している場合を除き、隔壁にRF電力を印加してもよい。
20 真空容器
20a 天井
20b 内底面
20c 内周面
21 真空室
21a 開口
21b シール部材
22 排気口
23 排気部
24 導入口
25 ガス供給部
30 搬送部
31 回転体
32 モータ
33 保持部
34 トレイ
40、40A、40B、40C 成膜部
4 スパッタ源
41、41A、41B、41C ターゲット
42 バッキングプレート
43 電極
44 区切部
5 処理ユニット
50、50A、50B 膜処理部
51 筒状体
51a 開口
51b 外フランジ
510 支持部
510A、510B、510C 棚面
511a 第1の対向面
511b 第2の対向面
511c 溝
512 供給口
52 窓部材
53 供給部
53b 配管
54 調節部
54a MFC
55 アンテナ
55a RF電源
55b マッチングボックス
551、551a〜d 導体
552 コンデンサ
56 冷却部
561、562 シート
57 分散部
57a 分散板
58 隔壁
58a 調節穴
58b 支持部材
581 基体
582 遮蔽板
583 冷却部
6 電源部
60 ロードロック部
70 制御装置
71 機構制御部
72 電源制御部
73 ガス制御部
74 記憶部
75 設定部
76 入出力制御部
77 入力装置
78 出力装置
B ラビリンス構造
Bx 凹部
By 凸条
C シール部材
D、d 間隔
E 排気
T 搬送経路
M1、M3 膜処理ポジション
M2、M4、M5 成膜ポジション
G 反応ガス
G1 スパッタガス
G2 プロセスガス
F 成膜領域
H 筒部
Ho 開口
h 対向部
R ガス空間
U 窪み
W ワーク
Claims (10)
- 内部を真空とすることが可能な真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、ワークを搭載して回転する回転体を有し、前記回転体を回転させることにより前記ワークを円周の搬送経路で循環搬送させる搬送部と、
一端の開口が、前記真空容器の内部の前記搬送経路に向かう方向に延在した筒部と、
前記筒部に設けられ、前記筒部の内部と前記回転体との間のプロセスガスが導入されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材と、
前記ガス空間の外部であって前記窓部材の近傍に配置され、電力が印加されることにより、前記ガス空間のプロセスガスに、前記搬送経路を通過するワークをプラズマ処理するための誘導結合プラズマを発生させるアンテナと、
を有し、
前記筒部は、前記開口が設けられ、前記回転体に向かう対向部を有し、
前記対向部と前記回転体との間に、前記対向部及び前記回転体に対して非接触且つ前記対向部に対して不動で介在する隔壁を有し、
前記隔壁には、前記開口に対向する位置に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に形成され、前記プラズマ処理の範囲を調節する調節穴とが設けられ、前記調節穴は、前記回転体の外周側から内周側へ行くに従って、幅が小さくなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記隔壁と前記対向部との間は、前記調節穴を囲む環状のシール部材により封止されていることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
- 前記隔壁と前記対向部との間には、非接触の凹凸を組み合わせたラビリンス構造を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のプラズマ処理装置。
- 前記隔壁の前記回転体に対向する面には、前記ワークの処理対象面に非接触状態で沿う形状が形成さ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プラズマ処理装置。
- 前記隔壁の外形は、前記筒部の外形よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記対向部を冷却する第1の冷却部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プラズマ処理装置。
- 前記隔壁を冷却する第2の冷却部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プラズマ処理装置。
- 前記真空容器は分離構造であり、前記筒部は前記真空容器の分離される一方に設けられ、前記回転体及び前記隔壁は、前記真空容器の分離される他方に設けられてい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プラズマ処理装置。
- 前記隔壁の前記回転体に対向する面に、湾曲した前記ワークの形状に合わせた湾曲が形成されていることを特徴とする請求項4記載のプラズマ処理装置。
- 前記シール部材は、Oリングまたはシールドフィンガであることを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。
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