特許 6800009 プラズマ処理装置

(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】6800009

(24)【登録日】2020年11月26日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20201207BHJP

   C23C 14/58 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 M

   C23C14/58 Z

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-251556(P2016-251556)

(22)【出願日】2016年12月26日

(65)【公開番号】特開2017-120781(P2017-120781A)

(43)【公開日】2017年7月6日

【審査請求日】2019年7月4日

(31)【優先権主張番号】特願2015-257353(P2015-257353)

(32)【優先日】2015年12月28日

(33)【優先権主張国】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

(72)【発明者】

【氏名】小野 大祐

【審査官】 関口 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０５９１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５６４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０３８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２６７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ１４／００−１４／５８

Ｈ０５Ｈ１／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端に開口部が設けられ、内部にプロセスガスが導入され、プラズマを発生させる筒形電極と、
ワークを循環搬送させながら、電圧が印加された前記筒形電極の前記開口部の下を通過させる搬送部と、
前記開口部と前記搬送部の間に配置され、前記筒形電極の内部で発生した前記プラズマに含まれる電子を誘導して、前記開口部の下を通過する前記ワークにプラズマを到達させる電子誘導部材と、を備え、
前記電子誘導部材は、導電性部材と、前記導電性部材にコーティングされたエッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤と、を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記電子誘導部材は、中心に孔部を有するリング状部材であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記電子誘導部材は、前記開口部の、前記搬送部の搬送方向と直交する方向の中心部を横断する板状部材であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記搬送部は、前記ワークを保持して循環搬送させる回転テーブルを有し、
前記回転テーブルと前記筒形電極は真空容器内に配置され、
前記筒形電極は前記回転テーブルの前記ワークの保持位置の上方に配置され、
前記電子誘導部材を前記開口部と前記回転テーブルの間で支持する支持部材を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記支持部材は、前記真空容器の外縁付近の底部から立設されて前記筒形電極の直下に延び、前記回転テーブルと前記筒形電極の間で前記電子誘導部材を支持する外側支持部材を含むことを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記真空容器の内部に立設され、先端部分が前記回転テーブルの中心を貫通する支柱を更に備え、
前記回転テーブルは、軸受を介して前記支柱に回転可能に支持され、
前記支持部材は、前記支柱に取り付けられ、前記筒形電極の直下に延び、前記回転テーブルと前記筒形電極の間で前記電子誘導部材を支持する内側支持部材を含むことを特徴とする請求項４又は５記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記電子誘導部材は、絶縁材を介して前記筒形電極の先端に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記電子誘導部材は、前記開口部の５０％〜８５％の面積を覆うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置や液晶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、例えばウエーハやガラス基板等のワーク上に光学膜等の薄膜を成膜することがある。薄膜は、ワークに対して金属等の膜を形成する成膜と、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を繰り返すことによって、作成することができる。

【0003】

成膜及び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、プラズマを用いたものがある。成膜では、ターゲットを配置した真空容器に不活性ガスを導入し、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材料をワークに堆積させて成膜を行う。膜処理では、電極を配置した真空容器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】

このような成膜と膜処理を連続して行えるように、一つの真空容器の内部に回転テーブルを取り付け、回転テーブルの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（例えば、特許文献１参照）。ワークを回転テーブル上に保持して搬送し、成膜ユニットと膜処理ユニットの直下を通過させることで、光学膜等が形成される。

【0005】

回転テーブルを用いたプラズマ処理装置において、膜処理ユニットとして、上端が塞がれ、下端に開口部を有する筒形の電極（以下、「筒形電極」と称する。）を用いることがある。このような膜処理ユニットでは、筒形電極がアノード、筒形電極の開口部の下に位置する回転テーブルがカソードとして機能する。筒形電極の内部にプロセスガスを導入して高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。発生したプラズマに含まれる電子は、カソードである回転テーブル側に流れ込む。回転テーブルに保持されたワークを筒形電極の開口部の下を通過させることによって、プラズマに含まれるイオンがワークに衝突して膜処理がなされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−２５６４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

回転テーブルで搬送されるワークには絶縁物が含まれることもある。絶縁物を含むワークが筒形電極の下に位置すると、カソードに絶縁物が含まれることとなる。結果として、プラズマの電子がカソード側に流れにくくなり、プラズマが不安定となり、膜処理が適切にされないおそれがある。

【0008】

ここで、筒形電極に高周波電圧を印加するＲＦ電源は、マッチングボックスを介して筒形電極及び真空容器に接続されている。ワークが筒形電極の下に位置している状態でも、マッチングボックスによって、入力側と出力側のインピーダンスを整合させれば、プラズマを安定化させることもできる。

【0009】

しかしながら、処理効率を向上させようとすれば、回転テーブルにできるだけ多くのワークを載置することになる。ワーク間の隙間が狭くなると、カソードは、絶縁物が含まれない状態と含まれる状態とが激しく入れ替わることとなる。この場合、マッチングボックスでのインピーダンスの調整が間に合わなくなる可能性がある。結果として、プラズマ放電が不安定となり、膜処理の品質に影響を及ぼすおそれがあった。

【0010】

本発明は、上述のような課題を解決するために、絶縁物が含まれるワークを処理する場合でも、プラズマ放電を安定化させることで、ワークの状態に左右されずに処理効率を向上させることができるプラズマ処理装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、一端に開口部が設けられ、内部にプロセスガスが導入され、プラズマを発生させる筒形電極と、ワークを循環搬送させながら、電圧が印加された前記筒形電極の前記開口部の下を通過させる搬送部と、前記開口部と前記搬送部の間に配置され、前記筒形電極の内部で発生した前記プラズマに含まれる電子を誘導して、前記開口部の下を通過する前記ワークにプラズマを到達させる電子誘導部材と、を備え、前記電子誘導部材は、導電性部材と、前記導電性部材にコーティングされたエッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤と、を含む。

【0012】

前記電子誘導部材は、中心に孔部を有するリング状部材としても良い。

【0013】

前記電子誘導部材は、前記開口部の、前記搬送部の搬送方向と直交する方向の中心部を横断する板状部材としても良い。

【0014】

前記搬送部は、ワークを保持して循環搬送させる回転テーブルを有し、前記回転テーブルと前記筒形電極は真空容器内に配置され、前記筒形電極は前記回転テーブルの前記ワークの保持位置の上方に配置され、前記プラズマ処理装置は、前記電子誘導部材を前記開口部と前記回転テーブルの間で支持する支持部材を更に備えるようにしても良い。

【0015】

前記支持部材は、前記真空容器の外縁付近の底部から立設されて前記筒形電極の直下に延び、前記回転テーブルと前記筒形電極の間で前記電子誘導部材を支持する外側支持部材を含むようにしても良い。

【0016】

前記真空容器の内部に立設され、先端部分が前記回転テーブルの中心を貫通する支柱を更に備え、前記回転テーブルは、転がり軸受を介して前記支柱に回転可能に支持され、前記支持部材は、前記支柱に取り付けられ、前記筒形電極の直下に延び、前記回転テーブルと前記筒形電極の間で前記電子誘導部材を支持する内側支持部材を含むようにしても良い。

【0017】

前記電子誘導部材は、絶縁材を介して前記筒形電極の先端に接続されるようにしても良い。

【0018】

前記電子誘導部材は、前記開口部の５０％〜８５％の面積を覆うようにしても良い。

【0019】

前記電子誘導部材は、導電性部材と、前記導電性部材にコーティングされたエッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤、とを含むようにしても良い。

【発明の効果】

【0020】

筒形電極の開口部とワークの搬送部の間に電子誘導部材を配置することによって、搬送部で搬送されるワークの性質や搬送状態に影響されず、プラズマで発生した電子を電子誘導部材に誘導することができ、プラズマ放電を安定化させることができる。プラズマ放電を安定化させることで、プラズマで発生したイオンやラジカル等がワークへ安定して到達する。結果として、処理効率を向上させることができると共に、品質の安定した製品を提供することができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を模式的に示す平面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図１のＢ−Ｂ断面図であり、膜処理ユニットを回転テーブルの中心から見た図である。

【図4】膜処理ユニットの平面図である。

【図5】試験結果を示すグラフである。

【図6】本発明のその他の実施形態に係るプラズマ処理装置の、膜処理ユニットの平面図である。

【図7】本発明のその他の実施形態に係るプラズマ処理装置の、膜処理ユニットを回転テーブルの中心から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［構成］
本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【0023】

図１及び図２に示すように、プラズマ処理装置は略円筒型のチャンバ１を有する。チャンバ１には排気部２が設けられており、チャンバ１の内部を真空に排気可能になっている。すなわち、チャンバ１は真空容器として機能する。中空の回転軸３ｂが、チャンバ１の底部を貫通してチャンバ１の内部に立設されている。回転軸３ｂには略円形の回転テーブル３が取り付けられている。回転軸３ｂには不図示の駆動機構が連結される。駆動機構の駆動によって回転テーブル３は回転軸３ｂを中心に回転する。中空の回転軸３ｂの内部には、不動の支柱３ｃが配置されている。支柱３ｃは、チャンバ１の外部に設けられた不図示の基台に固定され、チャンバ１の底部を貫通してチャンバ１の内部に立設されている。回転テーブル３の中心には開口部が設けられている。支柱３ｃは回転テーブル３の開口部を貫通し、先端は回転テーブル３の上面と、チャンバ１の上面の間に位置する。なお、支柱３ｃの先端はチャンバ１の上面に接触していても良い。回転テーブル３の開口部と支柱３ｃとの間にはボールベアリング３ｄが配置されている。すなわち、回転テーブル３は、ボールベアリング３ｄを介して支柱３ｃに回転可能に支持されている。

【0024】

チャンバ１、回転テーブル３及び回転軸３ｂは、プラズマ処理装置においてカソードとして作用するので、電気抵抗の少ない導電性の金属部材で構成すると良い。回転テーブル３は、例えば、アルミニウム、ステンレス又は銅のような金属とすると良い。なお、回転テーブル３として、ステンレス鋼の板状部材の表面に酸化アルミニウムを溶射したものを用いてもよい。酸化アルミニウムは、絶縁物であるが、高周波プラズマの場合には、酸化アルミニウムの厚みが、マッチングボックスでインピーダンス整合がとれる範囲であれば、プラズマを形成することができる。このように酸化アルミニウムを溶射すると、回転テーブル３がプラズマでエッチングされ難くなり、エッチングされた粒子がワークＷやチャンバ１の内壁などに付着することが防止され、パーティクルを低減できる。

【0025】

回転テーブル３の上面には、ワークＷを保持する保持部３ａが複数設けられる。複数の保持部３ａは、回転テーブル３の周方向に沿って等間隔に設けられる。回転テーブル３が回転することによって、保持部３ａに保持されたワークＷが回転テーブル３の周方向に移動する。言い替えると、回転テーブル３の面上には、ワークＷの円形の移動軌跡である搬送経路（以下、「搬送路Ｐ」という。）が形成される。保持部３ａは、例えばワークＷを載置するトレイとすることができる。トレイが、例えば、ワークＷを２つ載置できるタイプのものであるときは、図３に示すように、同じトレイに載置され２つのワークＷの間の隙間は、他のトレイに載置されたワークＷとの間の隙間よりも狭くなる。

【0026】

以降、単に「周方向」という場合には、「回転テーブル３の周方向」を意味し、単に「半径方向」という場合には、「回転テーブル３の半径方向」を意味する。また、本実施形態ではワークＷの例として、平板状の基板を用いているが、プラズマ処理を行うワークＷの種類、形状及び材料は特定のものに限定されない。例えば、中心に凹部あるいは凸部を有する湾曲した基板を用いても良い。また、金属、カーボン等の導電性材料を含むもの、ガラスやゴム等の絶縁物を含むもの、シリコン等の半導体を含むものを用いても良い。

【0027】

回転テーブル３の上方には、プラズマ処理装置における各工程の処理を行うユニット（以下、「処理ユニット」という。）が設けられている。各処理ユニットは、回転テーブル３の面上に形成されるワークＷの搬送路Ｐに沿って、互いに所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。保持部３ａに保持されたワークＷが各処理ユニットの下を通過することで、各工程の処理が行われる。

【0028】

図１の例では、回転テーブル３上の搬送路Ｐに沿って７つの処理ユニット４ａ〜４ｇが配置されている。本実施形態では、処理ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇはワークＷに成膜処理を行う成膜ユニットである。処理ユニット４ｅは、成膜ユニットによってワークＷ上に形成された膜に対して処理を行う膜処理ユニットである。本実施形態では、成膜ユニットは、スパッタリングを行うものとして説明する。また、膜処理ユニット４ｅは、後酸化を行うものとして説明する。なお、後酸化とは、成膜ユニットで成膜された金属膜に対して、プラズマにより生成された酸素イオン等を導入することによって金属膜を酸化する処理である。処理ユニット４ａと処理ユニット４ｇの間には、外部から未処理のワークＷをチャンバ１の内部に搬入し、処理済みのワークＷをチャンバ１の外部へ搬出するロードロック部５が設けられている。なお、本実施形態では、ワークＷの搬送方向を、図１の時計回りに、処理ユニット４ａの位置から処理ユニット４ｇへ向かう方向とする。もちろん、これは一例であり、搬送方向、処理ユニットの種類、並び順及び数は特定のものに限定されず、適宜決定することができる。

【0029】

成膜ユニットである処理ユニット４ａの構成例を図２に示す。他の成膜ユニット４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇも、成膜ユニット４ａと同様に構成しても良いが、その他の構成を適用しても良い。図２に示すように、成膜ユニット４ａは、スパッタ源としてチャンバ１の内部の上面に取り付けられたターゲット６を備えている。ターゲット６は、ワークＷ上に堆積させる材料で構成された板状の部材である。ターゲット６は、ワークＷが成膜ユニット４ａの下を通過する際に、ワークＷと対向する位置に設置される。ターゲット６には、ターゲット６に対して直流電圧を印加するＤＣ電源７が接続されている。また、チャンバ１の内部の上面の、ターゲット６を取り付けた箇所の近傍には、スパッタガスをチャンバ１の内部に導入するスパッタガス導入部８が設置されている。スパッタガスは、例えば、アルゴン等の不活性ガスを用いることができる。ターゲット６の周囲には、プラズマの流出を低減するための隔壁９が設置されている。なお、電源に関してはＤＣパルス電源、ＲＦ電源等周知のものが適用できる。

【0030】

膜処理ユニット４ｅの構成例を図２及び図３に示す。膜処理ユニット４ｅは、チャンバ１の内部の上面に設置され、筒形に形成された電極（以下、「筒形電極」という。）１０を備えている。筒形電極１０は、角筒状であり、一端に開口部１１を有し、他端は閉塞されている。筒形電極１０はチャンバ１の上面に設けられた貫通孔を貫通して、開口部１１側の端部がチャンバ１の内部に位置し、閉塞された端部がチャンバ１の外部に位置するように配置される。筒形電極１０は、絶縁材を介してチャンバ１の貫通孔の周縁に支持されている。筒形電極１０の開口部１１は、回転テーブル３上に形成された搬送路Ｐと向かい合う位置に配置される。すなわち、回転テーブル３は、搬送部として、ワークＷを循環搬送させながら、開口部１１の直下を通過させる。そして、開口部１１の直下の位置が、ワークＷの通過位置となる。

【0031】

図１に示すように、筒形電極１０は上から見ると回転テーブル３の半径方向における中心側から外側に向けて拡径する扇形になっている。ここでいう扇形とは、扇子の扇面の部分の形を意味する。筒形電極１０の開口部１１も、同様に扇形である。回転テーブル３上に保持されるワークＷが開口部１１の下を通過する速度は、回転テーブル３の半径方向において中心側に向かうほど遅くなり、外側へ向かうほど速くなる。そのため、開口部１１が単なる長方形又は正方形であると、半径方向における中心側と外側とでワークＷが開口部１１の直下を通過する時間に差が生じる。開口部１１を半径方向における中心側から外側に向けて拡径させることで、ワークＷが開口部１１を通過する時間を一定とすることができ、後述するプラズマ処理を均等にできる。ただし、通過する時間の差が製品上問題にならない程度であれば、長方形又は正方形でもよい。

【0032】

上述したように、筒形電極１０はチャンバ１の貫通孔を貫通し、一部がチャンバ１の外部に露出している。この筒形電極１０におけるチャンバ１の外部に露出した部分は、図２に示すように、外部シールド１２に覆われている。外部シールド１２によってチャンバ１の内部の空間が気密に保たれる。筒形電極１０のチャンバ１の内部に位置する部分の周囲は、内部シールド１３によって覆われている。

【0033】

内部シールド１３は、筒形電極１０と同軸の角筒状であり、チャンバ１の内部の上面に支持されている。内部シールド１３の筒の各側面は、筒形電極１０の各側面と略平行に設けられる。内部シールド１３の下端は筒形電極１０の開口部１１と高さ方向において同じ位置であるが、内部シールド１３の下端には、回転テーブル３の上面と平行に延びたフランジ１４が設けられている。このフランジ１４によって、筒形電極１０の内部で発生したプラズマが内部シールド１３の外部に流出することが抑制される。回転テーブル３によって搬送されるワークＷは、回転テーブル３とフランジ１４の間の隙間を通って筒形電極１０の開口部１１の直下に搬入され、再び回転テーブル３とフランジ１４の間の隙間を通って筒形電極１０の開口部１１の直下から搬出される。

【0034】

筒形電極１０には、高周波電圧を印加するためのＲＦ電源１５が接続されている。ＲＦ電源１５の出力側には整合回路であるマッチングボックス２１が直列に接続されている。ＲＦ電源１５はチャンバ１にも接続されている。筒形電極１０がアノード、チャンバ１から立設された回転テーブル３がカソードとして作用する。マッチングボックス２１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。なお、チャンバ１や回転テーブル３は接地されている。フランジ１４を有する内部シールド１３も接地される。

【0035】

また、筒形電極１０にはプロセスガス導入部１６が接続されており、プロセスガス導入部１６を介して外部のプロセスガス供給源から筒形電極１０の内部にプロセスガスが導入される。プロセスガスは、膜処理の目的によって適宜変更可能である。例えば、エッチングを行う場合は、エッチングガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いることができる。酸化処理又は後酸化処理を行う場合は酸素を用いることができる。窒化処理を行う場合は窒素を用いることができる。ＲＦ電源１５及びプロセスガス導入部１６はともに、外部シールド１２に設けられた貫通孔を介して筒形電極１０に接続する。

【0036】

筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３との間に、電子誘導部材１７が設置されている。図４に、電子誘導部材１７の一例を示している。電子誘導部材１７は、中心に孔部１７ａを有するリング状部材である。電子誘導部材１７の外形と、中心の孔部１７ａの形は共に、筒形電極１０の開口部１１と相似した扇形である。電子誘導部材１７の外形は、開口部１１よりも若干小さい。電子誘導部材１７を筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間に設置すると、電子誘導部材１７は、開口部１１の中心は空けて、その周囲の外縁部分に配置され、外縁部分を概ね覆う形になる。ただし、電子誘導部材１７の外形は、開口部１１よりも若干小さいため、図４に図示するように、筒形電極１０と電子誘導部材１７の間には隙間が空く。

【0037】

なお、電子誘導部材１７は開口部１１の中心を空けてその周囲を覆うものであればよいため、電子誘導部材１７の外形は開口部１１よりも大きくしても良い。この場合は、電子誘導部材１７は、開口部１１の外縁部分を隙間なく覆う形となる。

【0038】

電子誘導部材１７は、カソードである回転テーブル３の補助電極として作用する。すなわち、筒形電極１０とカソードとして作用する回転テーブル３との間でプラズマ放電が生じ、プラズマがカソードの近傍、つまり、回転テーブル３の直上に形成される。そして、このようにして生じたプラズマの下を、ワークＷが通過することでワークＷが処理される。ところが、ワークＷが絶縁性であり、筒形電極１０と対向して位置する回転テーブル３の部分が絶縁性のワークＷで覆われている場合、プラズマ放電が不安定になり、処理が適切に行えないおそれが生じる。そこで、このような場合でも、電子誘導部材１７は、筒形電極１０の内部で発生したプラズマに含まれる電子を誘導して、最終的に孔部１７ａの下を通過するワークＷにプラズマを到達させる。プラズマがワークＷの全体に到達するように、孔部１７ａの半径方向幅は、ワークＷの半径方向幅よりは大きくすると良い。孔部１７ａの周方向幅は、ワークＷが搬送方向に移動することによって全体をプラズマ処理することができるので、ワークＷの周方向幅よりも小さくても良い。

【0039】

電子誘導部材１７を筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間に設置したとき、電子誘導部材１７が開口部１１の５０％〜８５％の面積を覆うものであると良い。５０％を下回ると、プラズマが電子誘導部材１７によって十分に誘導されない可能性がある。８５％を超えると、開口部１１の覆われる面積が多くなり、プラズマが却ってワークＷに到達しにくくなる。

【0040】

図４に示したように、電子誘導部材１７の外形が開口部１１よりも若干小さい場合は、電子誘導部材１７の面積を開口部１１の面積に対して５０％〜８５％とすると良い。電子誘導部材１７の外形が開口部１１より大きい場合は、開口部１１の下に位置する部分の面積を、開口部１１の面積に対して５０％〜８５％とすると良い。

【0041】

電子誘導部材１７は、導電性材料で構成すると良い。また、電気抵抗が低い材料としても良い。そのような材料として、アルミニウム、ステンレス又は銅が挙げられる。回転テーブル３と同じ材料で構成しても良く、異なる材料で構成しても良い。なお、上述の回転テーブル３の場合と同様に、電子誘導部材１７を、例えば、ステンレス鋼の板状部材の表面に、絶縁物の酸化アルミニウムを溶射したものとしても、パーティクルの低減効果が得られるので良い。電子誘導部材１７は、筒形電極１０と回転テーブル３の間に位置することで、ワークＷと同様にプラズマ処理される。プラズマ処理によって電気特性が変わりプラズマの電子を誘引する力が弱まれば、交換する必要がある。そこで、プラズマ処理の内容に応じて、エッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤でコーティングしても良い。それによって、電気特性の変化を抑制し、交換頻度を減らすことができる。

【0042】

図２に示すように、電子誘導部材１７は支持部材によって、筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間に位置するように固定されている。支持部材は、外側支持部材１８と内側支持部材１９から構成される。外側支持部材１８は、回転テーブル３の外側から、電子誘導部材１７の半径方向外側を固定する。内側支持部材１９は、回転テーブル３の中心部から延びて、電子誘導部材１７の半径方向内側を固定する。

【0043】

外側支持部材１８は、支持棒１８ａと支持棒１８ａの先端に設けられた取付け金具１８ｂとから構成される。支持棒１８ａは、逆Ｌ字形であり、そのＬ字の垂直部分が、回転テーブル３の外周とチャンバ１の外周壁との間に位置し、チャンバ１の底部から立設されている。支持棒１８ａのＬ字の垂直部分は、Ｌ字の水平部分が回転テーブル３の上面、つまりワークＷが載置される面よりも上側に位置する程度に上方に伸びている。Ｌ字の水平部分は、回転テーブル３の面の直上に位置し、その先端が、回転テーブル３の中心方向に向かって延びてフランジ１４及び内部シールド１３の下を通り、開口部１１の直下に至っている。この先端に、図４に示すように、取付け金具１８ｂが設けられている。

【0044】

取付け金具１８ｂは、電子誘導部材１７を固定できるものであれば良く、特定の構成に限定されない。図４は、取付け金具１８ｂをボルトとナットとした一例である。その場合は、電子誘導部材１７にボルト穴を設けると良い。取付け金具１８ｂは、あるいは、バネの弾性力により電子誘導部材１７を挟持するクリップとしても良い。

【0045】

内側支持部材１９は、支持棒１９ａと支持棒１９ａの先端に設けられた取付け金具１９ｂとから構成される。支持棒１９ａは、回転テーブル３の中心の開口部を貫通する支柱３ｃの、回転テーブル３の上面から突き出た先端部分に、ボルト等の固定金具を用いて取り付けられている。支持棒１９ａは回転テーブル３の半径方向外方の、膜処理ユニット４ｅの位置に向かって延びる。支持棒１９ａの先端が到達する位置は、筒形電極１０の周方向幅の中央付近とすると良い。支持棒１９ａは、フランジ１４及び内部シールド１３の下を通り、開口部１１の直下に至る。

【0046】

支持棒１９ａの先端の取付け金具１９ｂは、外側支持部材１８と同様に、電子誘導部材１７を固定できるものであれば良く、特定の構成に限定されない。また、内側支持部材１９と外側支持部材１８とを、異なる構成の取付け金具１９ｂとしても良い。例えば、内側支持部材１９をクリップとし、外側支持部材１８をボルトとナットにしても良い。電子誘導部材１７の交換の際は、例えば、チャンバ１の上面部分をジャッキで持ち上げ、チャンバ１の外側から身体を入れて交換作業を行う。チャンバ１の中心側にある内側支持部材１９の方が、交換作業がしにくい。そこで、内側支持部材１９は取付け作業が容易となるように、電子誘導部材１７を差し込むことで固定できるクリップとしても良い。そして、作業が比較的容易な外側支持部材１８は、強固に固定できるように、ボルトとナットにしても良い。もちろん、内側支持部材１９又は外側支持部材１８のいずれかのみで電子誘導部材１７を固定することができれば、どちらか一方だけを設けても良い。

【0047】

プラズマ処理装置は、さらに制御部２０を備えている。制御部２０はＰＬＣやＣＰＵなどの演算処理装置から構成される。制御部２０は、チャンバ１へのスパッタガスおよびプロセスガスの導入および排気に関する制御、ＤＣ電源７及びＲＦ電源１５の制御、および、回転テーブル３の回転速度の制御などの制御を行う。なお、ＤＣ電源７やＲＦ電源１５等の電源は、プラズマ処理装置の基本構成とは別構成として、既存の電源又は別途用意された電源を接続して用いてもよい。

【0048】

［動作］
本実施形態のプラズマ処理装置の動作と、電子誘導部材１７の作用を説明する。ロードロック室から未処理のワークＷをチャンバ１内に搬入する。搬入したワークＷは、回転テーブル３の保持部３ａによって保持される。チャンバ１の内部は、排気部２によって排気されて真空状態にされている。回転テーブル３を駆動することにより、ワークＷを搬送路Ｐに沿って循環搬送させて、各処理ユニット４ａ〜４ｇの下を繰り返し通過させる。つまり、後述するように、ワークＷは、円形の搬送路Ｐに沿って循環移動して、各処理ユニット４ａ〜４ｇの下を複数回通過する間に膜が形成される。

【0049】

成膜ユニット４ａでは、スパッタガス導入部８からスパッタガスを導入し、ＤＣ電源７からスパッタ源に直流電圧を印加する。直流電圧の印加によってスパッタガスがプラズマ化され、イオンが発生する。発生したイオンがターゲット６に衝突すると、ターゲット６の材料が飛び出す。飛び出した材料が成膜ユニット４ａの下を通過するワークＷに堆積することで、ワークＷ上に薄膜が形成される。他の成膜ユニット４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇでも、同様の方法で成膜が行われる。ただし、必ずしもすべての成膜ユニットで成膜する必要はない。一例として、ここでは、ワークＷに対してＳｉ膜をＤＣスパッタリングにより成膜する。

【0050】

成膜ユニット４ａ〜４ｄで成膜が行われたワークＷは、引き続き搬送路Ｐ上を回転テーブル３によって搬送され、膜処理ユニット４ｅにおいて、筒形電極１０の開口部１１の直下の位置、すなわち膜処理位置を通過する。上述したように、本実施形態では、膜処理ユニット４ｅにおいて後酸化を行う例を説明する。膜処理ユニット４ｅでは、プロセスガス導入部１６から筒形電極１０内にプロセスガスである酸素ガスを導入し、ＲＦ電源１５から筒形電極１０に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加によって酸素ガスがプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等が発生する。プラズマはアノードである筒形電極１０の開口部１１から、カソードである回転テーブル３へ流れる。プラズマ中のイオンが開口部１１の下を通過するワークＷ上の薄膜に衝突することで、薄膜が後酸化される。

【0051】

ここで、回転テーブル３に搬送されたワークＷが開口部１１の下に位置するとき、ワークＷ自体がカソードとして機能する。絶縁物が含まれるワークＷを用いた場合、カソードに絶縁物が含まれることとなると、入力側インピーダンスが高くなる。結果として、プラズマのカソード側への流れが阻害され、プラズマ放電が不安定になる可能性が有る。

【0052】

上述したように、ＲＦ電源１５にはマッチングボックス２１が接続されている。絶縁物を含むワークＷが開口部１１の下に位置している状態でも、マッチングボックス２１により出力側インピーダンスを入力側インピーダンスに整合させれば、プラズマをカソード側に流れさせることもできる。

【0053】

しかしながら、図３に示すように、ワークＷ同士の隙間が非常に狭かったり、あるいは隙間の大きさが変動する状態で搬送されることもある。このような状態では、カソードは、絶縁物が含まれない状態と含まれる状態とが激しく入れ替わり、入力側インピーダンスも激しく変動する。激しい変動に対してはマッチングボックス２１での整合処理が追いつかない可能性がある。

【0054】

本実施形態では、筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間に、電子誘導部材１７が配置されている。電子誘導部材１７はカソードの補助電極として作用する。すなわち、電子誘導部材１７は、筒形電極１０と回転テーブル３及びワークＷとの中間の位置に配置され、筒形電極１０の内部で発生したプラズマを、回転テーブル３の方に誘導する。誘導されたプラズマは、電子誘導部材１７の孔部１７ａを通って、開口部１１の下を通過するワークＷに到達する。また、電子誘導部材１７が開口部１１の外縁部分を覆うことで、ワークＷが筒形電極１０と対向する面積、すなわちワークＷの電子が流れる面積が低減される。したがって、ワークＷの絶縁物が入力側インピーダンスに与える影響も低減させ、プラズマ放電の安定化に寄与する。結果として、絶縁物を含むワークＷが、マッチングボックス２１での整合処理が追いつかないような状態で搬送されていても、ワークＷの性質に影響されず、安定したプラズマ処理を行うことができる。

【0055】

なお、電子誘導部材１７は、あくまでも電極としての回転テーブル３の補助であり、筒形電極１０と回転テーブル３がそれぞれ電極である。仮に、電子誘導部材１７がカソードであり、回転テーブル３が絶縁体であって、筒形電極１０と回転テーブル３との間に放電が生じない、つまり、回転テーブル３が電極として機能しない場合、以下のような理由から、後酸化等のプラズマ処理が弱くなってしまう。
（ａ）筒形電極１０と電子誘導部材１７の間にプラズマが形成されるので、回転テーブル３が電極として機能する場合と比べて、プラズマが回転テーブル３から遠ざかる。このため、プラズマがワークＷに到達し難くなる。
（ｂ）回転テーブル３にセルフバイアスがかからなくなるので、イオンを回転テーブル３に引き寄せる力が弱まる。

【0056】

［試験］
電子誘導部材１７が筒形電極１０の開口部１１を覆う面積とプラズマ放電の関係を検証するために、プラズマ処理装置の膜処理ユニット４ｅにおいて後酸化処理を行った。膜処理ユニット４ｅは上述の実施形態と同様の構成であるが、試験において電子誘導部材１７は設置していない。試験条件は以下の通りである。
・ワーク…絶縁性の樹脂基板
・回転テーブルの回転数…６０ｒｐｍ
・プロセスガス：…Ｏ_２ ３００ｓｃｃｍ ３Ｐａ
・高周波電力：１３．５６ＭＨｚ ３００Ｗ

【0057】

後酸化は、回転テーブル３で搬送する成膜ユニットでＳｉ膜を成膜済みの絶縁性基板の個数を変更して複数回行った。そして、各試験における反射波電力を測定した。絶縁性基板の個数を変更することで、カソードにおける回転テーブル３の導電材料とワークＷの絶縁物の割合が変更される。導電材料と絶縁物の割合と、反射波電力の関係を検証することで、結果として、電子誘導部材１７が筒形電極１０の開口部１１を覆う面積と反射波電力の関係も検証することができる。なお、Ｓｉ膜のＤＣスパッタリングは、後酸化と同時に行った。また、条件は公知のものと同じなので省略する。

【0058】

図５に試験結果を示している。絶縁性基板が３枚の状態では、カソードにおける導電性材料の面積は、４３％である。このとき、進行波電力３００Ｗに対して反射波電力は６０Ｗであり、２０％ものリターンロスが生じている。一方、絶縁性基板の枚数が少なくなる、すなわち、カソードにおける導電性材料の面積が増えると、反射波電力が小さくなり、リターンロスも小さくなる。絶縁性基板が２枚で、導電性材料の面積が６２％の例では、反射波電力は２０Ｗ、絶縁性基板が１枚で、導電性材料の面積が８１％の例では、反射波電力は１０Ｗとなっている。

【0059】

すなわち、電子誘導部材１７が開口部１１の５０％の面積を覆えば、絶縁物のインピーダンスに対する影響を低減し、効果的なプラズマ処理を行うことができる。絶縁性基板が０枚の状態、すなわち電子誘導部材１７が開口部１１の１００％を覆う状態では、反射波電力は０Ｗとなるが、当然プラズマがワークＷに到達しなくなってしまう。プラズマのワークＷへの経路を確保するために、電子誘導部材１７の開口部１１に対する面積の上限は、８５％とすると良い。

【0060】

［効果］
（１）本実施形態のプラズマ処理装置は、一端に開口部１１が設けられ、内部にプロセスガスが導入される筒形電極１０と、ワークＷを循環搬送させながら、電圧が印加された筒形電極１０の開口部１１の下を通過させる搬送部としての回転テーブル３と、開口部１１と回転テーブル３の間に配置される電子誘導部材１７と、を備える。

【0061】

筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間に電子誘導部材１７を配置することによって、ワークＷの性質や搬送状態に影響されず、プラズマで発生した電子を電子誘導部材１７に誘導することができ、プラズマ放電を安定化させることができる。プラズマ放電を安定化させることで、プラズマで発生したイオンやラジカル等がワークＷへ安定して到達する。結果として、ワークＷの性質や搬送状態に影響されずに処理効率を向上させることができると共に、ワークＷ上に形成される膜の品質を安定させることができるプラズマ処理装置を提供することができる。

【0062】

（２）電子誘導部材１７は、中心に孔部１７ａを有するリング状部材である。電子誘導部材１７が開口部１１と回転テーブル３の間に位置することで、ワークＷが筒形電極１０と対向する面積、すなわち電子が流れるワークＷの面積が低減される。したがって、ワークＷが絶縁物を含んでいる場合でも、入力側インピーダンスに与える影響も低減させ、プラズマ放電の安定化に寄与する。また、電子誘導部材１７に誘導されたプラズマは、孔部１７ａを介してワークＷに到達させることができる。

【0063】

（３）電子誘導部材１７は、開口部１１の５０％〜８５％の面積を覆うようにしても良い。５０％を下回ると、プラズマで発生した電子が電子誘導部材１７によって十分に誘導されない可能性がある。８５％を超えると、開口部１１の覆われる面積が多くなり、プラズマで発生したイオンやラジカル等が却ってワークＷに到達しにくくなる。電子誘導部材１７が開口部１１を覆う面積を開口部１１の５０％〜８５％の面積とすることで、プラズマで発生した電子を十分に誘導することができ、プラズマで発生したイオンやラジカル等もワークＷへ十分に到達させることができる。このため、放電を安定させつつワークＷの処理効率も確保する良好なワーク処理を行うことができる。

【0064】

（４）回転テーブル３は、真空容器であるチャンバ１の内部に配置され、面上にワークＷを保持する。筒形電極１０は、回転テーブル３のワークＷの保持位置の上方に配置される。プラズマ処理装置は、チャンバ１に取り付けられ、電子誘導部材１７を筒形電極１０の開口部１１と回転テーブル３の間で支持する支持部材として、内側支持部材１９と外側支持部材１８を備えるようにしても良い。支持部材を用いることで、回転するテーブル上で電子誘導部材１７を固定することができる。

【0065】

（５）外側支持部材１８は、チャンバ１の外縁付近の底部から立設されて筒形電極１０の直下に延び、回転テーブル３と筒形電極１０の間で電子誘導部材１７を支持する。チャンバ１の外縁付近に設置することで、電子誘導部材１７を交換する際に、作業が容易となる。

【0066】

（６）チャンバ１の内部に立設されて、先端部分が回転テーブル３の中心を貫通する支柱３ｃを更に備える。回転テーブル３は、軸受であるボールベアリング３ｄを介して支柱３ｃに回転可能に支持される。内側支持部材１９は、支柱３ｃに取り付けられ、筒形電極１０の直下に延び、回転テーブル３と筒形電極１０の間で電子誘導部材１７を支持する。回転テーブル３を支持する不動の支柱３ｃに内側支持部材１９を取り付けることで、回転テーブル３の上で電子誘導部材１７を固定することができる。

【0067】

（７）電子誘導部材１７は、導電性部材と、導電性部材の周囲にコーティングされたエッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤とを含むようにしても良い。筒形電極１０の下に配置した電子誘導部材１７もワークＷと同様にプラズマ処理され、特性が変化してしまうと、交換が必要となる。プラズマ処理の態様に合わせてエッチング防止剤、酸化防止剤又は窒化防止剤でコーティングすることで、特性の変化を抑え、交換頻度を減らすことができる。

【0068】

［その他の実施形態］
（１）本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、電子誘導部材１７の形状を、筒形電極１０の開口部１１の外縁を覆うリング状としたが、プラズマの電子をワークＷに誘導できるものであれば、この形状に限られない。例えば、図６に示すように、電子誘導部材１７を矩形の板状部材１７０としても良い。板状部材１７０の周方向の幅は、開口部１１の周方向幅よりも小さくすると良い。また、扇形の開口部１１に合わせて、板状部材１７０の周方向の幅を、半径方向中心側から外側に向けて拡径するようにしても良い。板状部材１７０は、開口部１１の半径方向中心を横断するように設置する。半径方向は、回転テーブル３によるワークＷの搬送方向と直交する方向である。このように設置することによって、板状部材１７０は開口部１１の半径方向中心部を覆い、中心部の両端部分が開放される。筒形電極１０の内部で発生したプラズマは、板状部材１７０に誘導され、開口部１１の両端部分を通って、ワークＷに到達する。これによって、上述の実施形態と同様に、ワークＷの性質に影響されず、安定したプラズマ処理を行うことができる。なお、板状部材１７０の半径方向の幅は、プラズマを均一に誘導することができるように、開口部１１の半径方向幅に近い幅を有すると良い。

【0069】

（２）また、上述の実施形態は、電子誘導部材１７を外側支持部材１８及び内側支持部材１９を用いてチャンバ１に取りけるようにしたが、図７に示すように、電子誘導部材１７を、筒形電極１０の先端に、絶縁材２２を介して取り付けても良い。電子誘導部材１７は、チャンバ１の上面部分あるいは、内部シールド１３と電気的に接続されることで接地されている。絶縁材２２を介して接続することによって、筒形電極１０と電子誘導部材１７が電気的に接続されることがないため、電子誘導部材１７をカソード側の補助電極として作用させることができる。筒形電極１０に取り付けることによって、別途支持部材を用意する必要がないため、部品点数を削減することができる。

【0070】

（３）上述の実施形態では、電子誘導部材１７の外側支持部材１８及び内側支持部材１９をチャンバ１の底部に取り付ける態様を説明したが、底部に限られず、例えばチャンバ１の上面あるいは壁面に取り付けても良い。

【0071】

（４）循環搬送の軌跡は、円周には限定されない。無端状の搬送経路により、循環搬送される態様を広く含む。例えば、矩形や楕円であってもよいし、クランクや蛇行する経路を含んでいてもよい。無端状の搬送経路は、例えば、コンベア等により構成してもよい。

【0072】

（５）回転テーブル３にバイアス電圧を印加してもよい。また、回転テーブル３の下に磁石を配置してもよい。これらにより、電子がトラップされるので、回転テーブル３上に、よりプラズマが形成され易くなる。

【符号の説明】

【0073】

１ チャンバ
２ 排気部
３ 回転テーブル
３ａ 保持部
３ｂ 回転軸
３ｃ 支柱
３ｄ ボールベアリング
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｆ，４ｇ 処理ユニット（成膜ユニット）
４ｅ 処理ユニット（膜処理ユニット）
５ ロードロック部
６ ターゲット
７ ＤＣ電源
８ スパッタガス導入部
９ 隔壁
１０ 筒形電極
１１ 開口部
１２ 外部シールド
１３ 内部シールド
１４ フランジ
１５ ＲＦ電源
１６ プロセスガス導入部
１７ 電子誘導部材
１７ａ 孔部
１８ 外側支持部材
１９ 内側支持部材
１８ａ，１９ａ 支持棒
１８ｂ，１９ｂ 取付け金具
２０ 制御部
２１ マッチングボックス
２２ 絶縁材
１７０ 板状部材（電子誘導部材）
Ｐ 搬送路
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】