特許 6859162 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】6859162

(24)【登録日】2021年3月29日

(45)【発行日】2021年4月14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 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 L

【請求項の数】10

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-73050(P2017-73050)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-174108(P2018-174108A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2019年12月12日

(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】川又 由雄

(72)【発明者】

【氏名】神戸 優

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１７４３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４５６３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／４６

(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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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。

【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、例えばウェ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を行う等によって、作成することができる。

【0003】

成膜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、プラズマを用いた方法がある。成膜では、ターゲットを配置したチャンバ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（例えば、特許文献１参照）。このように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。筒形電極を用いる場合には、チャンバの上部に開口部を設け、この開口部に、筒形電極の上端を、絶縁物を介して取り付ける。筒形電極の側壁がチャンバの内部に延在し、下端の開口部が回転テーブルにわずかな隙間を介して面する。チャンバは接地され、筒形電極がアノード、チャンバと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、プラズマにより生成されたイオン、ラジカル等の活性種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】特許第４４２８８７３号公報

【特許文献2】特許第３５８６１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

近年、処理対象となるワークが大型化し、また、処理効率の向上も要請されているため、プラズマを発生させて成膜、膜処理を行う領域が拡大する傾向にある。しかし、筒形電極に電圧を印加してプラズマを発生させる場合、広範囲、高密度なプラズマを発生させることが困難な場合がある。

【0008】

そこで、比較的広範囲、高密度なプラズマを発生させて、大型のワークに対して膜処理を行うことができるプラズマ処理装置として、アンテナに高周波電圧を印加することにより、誘電体等の窓部材を介して、プロセスガスを導入したガス空間に誘導結合によるプラズマを発生させて、膜処理を行う装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

【0009】

ここで、回転テーブルを用いたプラズマ処理装置において、筒形電極に代えて誘導結合による膜処理を行う装置を適用しようとする場合、チャンバ上部の開口部に、後述する筒状の構成部材（以下、筒部とする）を挿入し、筒部の内部から下方にかけてプロセスガスを導入するガス空間が構成されることになる。そして、誘電体の窓部材が、筒部の開口に形成されたフランジに、Ｏリング等のシール部材を介して搭載されることにより、ガス空間が封止されることになる。窓部材に用いられる誘電体は、石英等の比較的硬くて脆い材質が用いられる。また、筒部と回転テーブルとの間には、ワークとの間隔を確保しつつ、プロセスガスの流出、回り込みを防ぐための隙間が形成される。

【0010】

このような構造では、ガス空間に発生したプラズマにより筒部が加熱されると、筒部が熱変形し、窓部材を支持するフランジに応力が発生する。すると、フランジの変形により、窓部材が変形したり、損傷する可能性がある。

【0011】

また、プロセスガスの流出、回り込みを防ぐためには、筒部の回転テーブルに対向する面とワークとの間に数ミリの隙間を確保する必要があるが、上記のような熱変形が生じると、間隔の確保が困難な場合がある。さらに、例えば、チャンバの一部が蓋を開閉する構造であって、蓋側に筒部が取り付けられている場合、筒部の位置は、開閉される蓋の位置に左右されるため、蓋の開閉によって筒部の回転テーブルに対向する面と、回転テーブルとの隙間の調整を正確に行うことは難しい。

【0012】

本発明の実施形態は、筒部に構成されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、筒部とワークとの間の間隔を正確に調整できるプラズマ処理装置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】

【0013】

上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、
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。

【0014】

前記隔壁と前記対向部との間は、シール部材により封止されていてもよい。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していてもよい。

【0015】

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てもよい。

【0016】

前記隔壁の外形は、前記筒部の外形よりも大きくてもよい。

【0017】

前記対向部を冷却する第１の冷却部を有していてもよい。前記隔壁を冷却する第２の冷却部を有していてもよい。

【0018】

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てもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の実施形態によれば、筒部に構成されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、筒部とワークとの間の間隔を正確に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態のプラズマ処理装置の透視斜視図である。

【図2】実施形態のプラズマ処理装置の透視平面図である。

【図3】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図4】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】図４のＡ部の詳細を示す拡大図である。

【図6】実施形態の処理ユニットを示す分解斜視図である。

【図7】分散部、隔壁及びワークの間隔を示す説明図である。

【図8】実施形態の処理ユニットを示す透視平面図である。

【図9】プロセスガスの流路を示す模式図である。

【図10】実施形態のアンテナを示す斜視図である。

【図11】実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。

【図12】シール部材を設けた隔壁を示す平面図である。

【図13】分散部と隔壁との間にシール部材を設けた例を示す部分断面図である。

【図14】凹部を設けた隔壁を示す平面図である。

【図15】分散部と隔壁との間をラビリンス構造とした部分断面図である。

【図16】分散部と隔壁との間にシール部材とラビリンス構造を設けた部分断面図である。

【図17】隔壁の変形例を示す平面図である。

【図18】隔壁の変形例を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態（以下、本実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［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。

【0022】

［構成］
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。

【0023】

［真空容器］
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。

【0024】

真空室２１の内部の所定の領域には、反応ガスＧが導入される。反応ガスＧは、成膜用のスパッタガスＧ１、膜処理用のプロセスガスＧ２を含む（図３参照）。以下の説明では、スパッタガスＧ１、プロセスガスＧ２を区別しない場合には、反応ガスＧと呼ぶ場合がある。スパッタガスＧ１は、電力の印加により生じるプラズマにより、発生するイオンをターゲット４１Ａ〜４１Ｃに衝突させて、ターゲット４１Ａ〜４１Ｃの材料をワークＷの表面に堆積させるためのガスである。例えば、アルゴンガス等の不活性ガスを、スパッタガスＧ１として用いることができる。

【0025】

プロセスガスＧ２は、誘導結合により生じるプラズマにより発生する活性種を、ワークＷの表面に堆積された膜に浸透させて、化合物膜を形成するためのガスである。以下、このようなプラズマを利用した表面処理であって、ターゲット４１Ａ〜４１Ｃを用いない処理を、逆スパッタと呼ぶ場合がある。プロセスガスＧ２は、処理の目的によって適宜変更可能である。例えば、膜の酸窒化を行う場合には、酸素Ｏ_２と窒素Ｎ_２の混合ガスを用いる。

【0026】

真空容器２０は、図３に示すように、排気口２２、導入口２４を有する。排気口２２は、真空室２１と外部との間で気体の流通を確保して、排気Ｅを行うための開口である。この排気口２２は、例えば、真空容器２０の底部に形成されている。排気口２２には、排気部２３が接続されている。排気部２３は、配管及び図示しないポンプ、バルブ等を有する。この排気部２３による排気処理により、真空室２１内は減圧される。

【0027】

導入口２４は、各成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０ＣにスパッタガスＧ１を導入するための開口である。この導入口２４は、例えば、真空容器２０の上部に設けられている。この導入口２４には、ガス供給部２５が接続されている。ガス供給部２５は、配管の他、図示しない反応ガスＧのガス供給源、ポンプ、バルブ等を有する。このガス供給部２５によって、導入口２４から真空室２１内にスパッタガスＧ１が導入される。なお、真空容器２０の上部には、後述するように、膜処理部５０Ａ、５０Ｂが挿入される開口２１ａが設けられている。

【0028】

［搬送部］
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。

【0029】

回転体３１は、円形の板状の回転テーブルである。回転体３１は、例えば、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としても良い。以降、単に「周方向」という場合には、「回転体３１の周方向」を意味し、単に「半径方向」という場合には、「回転体３１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。また、プラズマ処理を行うワークＷの数も、特定の数には限定されない。

【0030】

搬送部３０は、回転体３１に加えて、モータ３２、保持部３３を有する。モータ３２は、回転体３１に駆動力を与え、円の中心を軸として回転させる駆動源である。保持部３３は、搬送部３０により搬送されるトレイ３４を保持する構成部である。回転体３１の表面に、複数の保持部３３が円周等配位置に配設されている。本実施形態でいう回転体３１の表面は、回転体３１が水平方向である場合に上方を向く面、つまり天面である。例えば、各保持部３３がトレイ３４を保持する領域は、回転体３１の周方向の円の接線に平行な向きで形成され、かつ、周方向において等間隔に設けられている。より具体的には、保持部３３は、トレイ３４を保持する溝、穴、突起、治具、ホルダ等であり、メカチャック、粘着チャック等によって構成することができる。

【0031】

トレイ３４は、方形状の平板の一方に、ワークＷを搭載する平坦な載置面を有する部材である。トレイ３４の材質としては、熱伝導性の高い材質、例えば、金属とすることが好ましい。本実施形態では、トレイ３４の材質をＳＵＳとする。なお、トレイ３４の材質は、例えば、熱伝導性の良いセラミクスや樹脂、または、それらの複合材としてもよい。ワークＷは、トレイ３４の載置面に対して直接搭載されてもよいし、粘着シートを有するフレーム等を介して間接的に搭載されていてもよい。トレイ３４毎に単数のワークＷが搭載されてもよいし、複数のワークＷが搭載されてもよい。

【0032】

本実施形態では、保持部３３は６つ設けられているため、回転体３１上には６０°間隔で６つのトレイ３４が保持される。但し、保持部３３は、一つであっても、複数であってもよい。回転体３１は、ワークＷを搭載したトレイ３４を循環搬送して成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、膜処理部５０Ａ、５０Ｂに対向する位置を繰り返し通過させる。

【0033】

［成膜部］
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。

【0034】

（スパッタ源）
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。

【0035】

本実施形態では、３つのターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃが、平面視で三角形の頂点上に並ぶ位置に設けられている。回転体３１の回転中心に近い方から外周に向かって、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの順で配置されている。以下、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを区別しない場合には、ターゲット４１として説明する。ターゲット４１の表面は、搬送部３０により移動するワークＷに、離隔して対向する。なお、３つのターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃによって、成膜材料を付着させることができる領域は、半径方向におけるトレイ３４の大きさよりも大きい。このように、成膜部４０で成膜させる領域に対応し、搬送経路Ｔに沿った円環状の領域を成膜領域Ｆ（図２の点線で示す）とする。成膜領域Ｆの半径方向の幅は、半径方向におけるトレイ３４の幅よりも長い。また、本実施形態では、３つのターゲット４１Ａ〜４１Ｃは、成膜領域Ｆの半径方向の幅全域で隙間なく成膜材料を付着させることができるように配置されている。

【0036】

成膜材料としては、例えば、シリコン、ニオブなどを使用する。但し、スパッタリングにより成膜される材料であれば、種々の材料を適用可能である。また、ターゲット４１は、例えば、円柱形状である。但し、長円柱形状、角柱形状等、他の形状であってもよい。

【0037】

バッキングプレート４２は、各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを個別に保持する部材である。電極４３は、真空容器２０の外部から各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに個別に電力を印加するための導電性の部材である。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。なお、スパッタ源４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。

【0038】

（区切部）
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。

【0039】

成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５の水平方向の範囲は、一対の区切部４４によって区切られた領域となる。なお、回転体３１により循環搬送されるワークＷが、成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５のターゲット４１に対向する位置を繰り返し通過することにより、ワークＷの表面に成膜材料が膜として堆積する。この成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５は、成膜の大半が行われる領域であるが、この領域から外れる領域であっても成膜材料の漏れはあるため、全く膜の堆積がないわけではない。つまり、成膜が行われる領域は、各成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５よりもやや広い領域となる。

【0040】

（電源部）
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。

【0041】

このような成膜部４０は、複数の成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに同じ成膜材料を用いて同時に成膜することにより、一定時間内における成膜量つまり、成膜レートを上げることができる。また、複数の成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに互いに異なる種類の成膜材料を用いて同時或いは順々に成膜することにより、複数の成膜材料の層から成る膜を形成することもできる。

【0042】

本実施形態では、図１及び図２に示すように、搬送経路Ｔの搬送方向で、膜処理部５０Ａ、５０Ｂとの間に、３つの成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが配設されている。３つの成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに、成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５が対応している。２つの膜処理部５０Ａ、５０Ｂに、膜処理ポジションＭ１、Ｍ３が対応している。

【0043】

［膜処理部］
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。

【0044】

処理ユニット５は、図３及び図４に示すように、筒部Ｈ、窓部材５２、供給部５３、調節部５４（図９参照）、アンテナ５５、隔壁５８を有する。筒部Ｈは、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構成部である。筒部Ｈは、筒状体５１と対向部ｈを有する。対向部ｈは、開口Ｈｏを有し、回転体３１に向かう構成部である。これらの筒部Ｈを構成する部材のうち、まず、筒状体５１について説明し、対向部ｈについては後述する。

【0045】

筒状体５１は、水平断面が角丸長方形状の筒である。ここでいう角丸長方形状とは、陸上競技におけるトラック形状であり、一対の部分円を凸側を相反する方向として離隔して対向させ、それぞれの両端を互いに並行な直線で結んだ形状である。筒状体５１は、回転体３１と同様の材質とする。筒状体５１は、開口Ｈｏが回転体３１側に離隔して向かうように、真空容器２０の天井２０ａに設けられた開口２１ａに挿入されている。これにより、筒状体５１の側壁の大半は、真空室２１内に収容されている。筒状体５１は、その長径方向が回転体３１の半径方向と平行となるように配置されている。なお、厳密な平行である必要はなく、多少の傾きがあってもよい。

【0046】

窓部材５２は、図４に示すように、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部材である。本実施形態では、窓部材５２は、筒部Ｈを構成する筒状体５１に設けられている。ガス空間Ｒは、膜処理部５０において、回転体３１と筒部Ｈの内部との間に形成される空間であり、回転体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。窓部材５２は、筒状体５１の内部に収まり、筒状体５１の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である（図８参照）。窓部材５２は、上記のように配設された筒状体５１の水平断面と略相似形の角丸長方形状の板である。つまり、図３、図４に示すように、窓部材５２は、搬送経路Ｔに沿う方向の長さＳよりも、搬送経路Ｔに交差する方向の長さＬが長い（図８参照）。なお、窓部材５２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。

【0047】

筒部Ｈには、図５に示すように、窓部材５２を支持する支持部５１０が設けられている。本実施形態では、支持部５１０は、筒部Ｈを構成する筒状体５１に設けられている。支持部５１０と窓部材５２との間に、ガス空間Ｒと外部との間を封止するシール部材２１ｂが設けられている。

【0048】

以下、支持部５１０、窓部材５２、シール部材２１ｂの構成を、より具体的に説明する。支持部５１０は、図４及び図５に示すように、外周に直交する垂直断面がＬ字形となるように筒状体５１の一端の内縁が全周に亘って、筒状体５１の内側に突出した肉厚部である。この支持部５１０の最内縁が、筒状体５１の断面と略相似形の角丸長方形の開口５１ａである。

【0049】

支持部５１０は、筒状体５１の内壁から開口５１ａに行くにしたがって低くなる棚面５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃを有することにより、階段状となっている。

【0050】

棚面５１０Ｂは、第１の対向面５１１ａ、第２の対向面５１１ｂ及び溝５１１ｃ（あり溝）を有している。第１の対向面５１１ａは、棚面５１０Ｂの一部が全周に亘って窓部材５２側に突出した部分の平坦な頭頂面である。第１の対向面５１１ａは、棚面５１０Ｂ上においてガス空間Ｒの外部側に設けられ、窓部材５２に対向する面である。第２の対向面５１１ｂは、棚面５１０Ｂにおいてガス空間Ｒ側に設けられ、窓部材５２に対向する面である。第２の対向面５１１ｂは、第１の対向面５１１ａの内側の全周に亘って窓部材５２側に突出した部分の平坦な頭頂面である。溝５１１ｃは、第１の対向面５１１ａと第２の対向面５１１ｂとの間に全周に亘って形成された窪み（あり溝）であり、無端状のシール部材２１ｂが嵌め込まれている。シール部材２１ｂは、例えば、Ｏリングである。このシール部材２１ｂの上部は、溝５１１ｃから突出しており、窓部材５２が載置されることにより、開口５１ａが気密に封止されている。

【0051】

支持部５１０には、図４及び図５に示すように、供給口５１２が形成されている。供給口５１２は、図４及び図５に示すように、プロセスガスＧ２を筒状体５１内に供給する穴である。供給口５１２は、図５に示すように、Ｌ字形となるように棚面５１０Ａから開口５１ａまで貫通している。供給口５１２は、搬送経路Ｔの下流側と上流側の対向する位置に設けられている。

【0052】

さらに、図４に示すように、筒状体５１の開口５１ａと反対端には、外周に直交する垂直断面が逆Ｌ字形となるように、周縁が全周に亘って外方へ張り出した外フランジ５１ｂが形成されている。外フランジ５１ｂの下面と真空容器２０の天面との間には、全周に亘るシール部材２１ｂが配設され、開口２１ａが気密に封止されている。

【0053】

供給部５３は、図４、図６及び図９に示すように、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を供給する装置である。供給部５３は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧ２の供給源とこれに接続された配管５３ａ、５３ｂ、５３ｃを有している。プロセスガスＧ２は、例えば、酸素及び窒素である。配管５３ａは、それぞれのプロセスガスＧ２の供給源からの一対の経路である。配管５３ｂは、一対の経路である配管５３ａが収束した一つの経路である。配管５３ｂは、一方の供給口５１２に接続されている。配管５３ｃは、配管５３ｂから分岐して、他方の供給口５１２に接続されている（図９参照）。

【0054】

調節部５４は、図９に示すように、供給口５１２から導入するプロセスガスＧ２の供給量を調整する。つまり、調節部５４は、供給部５３の単位時間当たりのプロセスガスＧ２の供給量を、個別に調節する。調節部５４は、配管５３ａにそれぞれ設けられたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５４ａを有する。ＭＦＣ５４ａは、流体の流量を計測する質量流量計と流量を制御する電磁弁を有する部材である。

【0055】

アンテナ５５は、図８及び図１０に示すように、搬送経路Ｔを通過するワークＷを処理するための誘導結合プラズマを発生させる部材である。アンテナ５５は、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をプラズマ化する。アンテナ５５の形状により発生する誘導結合プラズマの分布形状を変えることができる。本実施形態においては、アンテナ５５を以下に示す形状とすることにより、筒状体５１内のガス空間Ｒの水平断面と略相似する形状の誘導結合プラズマを発生させることができる。

【0056】

アンテナ５５は、複数の導体５５１ａ〜５５１ｄ及びコンデンサ５５２を有する。複数の導体５５１は、それぞれ帯状の導電性部材であり、互いにコンデンサ５５２を介して接続されることにより、平面方向から見て角丸長方形の電路を形成する。このアンテナ５５の外形は、開口５１ａ以下の大きさである。

【0057】

各コンデンサ５５２は、略円柱形状であり、導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの間に直列に接続されている。アンテナ５５を導体のみで構成すると、電圧振幅が電源側の端部で過大となってしまい、窓部材５２が局所的に削られてしまうため、導体を分割してコンデンサ５５２を接続することにより、各導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの端部で小さな電圧振幅が生じるようにして、窓部材５２の削れを抑えている。

【0058】

但し、コンデンサ５５２部分では導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの連続性が断たれて、プラズマ密度が低下する。このため、窓部材５２に対向する導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの端部は、互いに平面方向に重なりを生じさせて、コンデンサ５５２を上下方向から挟むように構成されている。より具体的には、コンデンサ５５２に対する導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの接続端は、図１０に示すように、断面が逆Ｌ字形となるように屈曲されている。隣接する導体５５１ａ、５５１ｂの端部の水平面は、コンデンサ５５２を上下方向から挟持する間隙が設けられている。同様に、導体５５１ｂ、５５１ｃの端部の水平面、導体５５１ｃ、５５１ｄの端部の水平面には、それぞれコンデンサ５５２を上下方向から挟持する間隙が設けられている。

【0059】

アンテナ５５には、高周波電力を印加するためのＲＦ電源５５ａが接続されている。ＲＦ電源５５ａの出力側には整合回路であるマッチングボックス５５ｂが直列に接続されている。例えば、導体５５１ｄの一端とＲＦ電源５５ａとが接続されている。この例では、導体５５１ａが接地側である。ＲＦ電源５５ａと導体５５１ｄの一端との間には、マッチングボックス５５ｂが接続されている。マッチングボックス５５ｂ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。

【0060】

対向部ｈは、冷却部５６、分散部５７を有する。冷却部５６は、図４、図５及び図６に示すように、筒状体５１と外形の大きさが略同一の角丸長方形状の筒形部材であり、その上面が筒状体５１の底面に接して合致する位置に設けられている。冷却部５６の内部には、図示はしないが、冷却水が流通するキャビティが設けられている。キャビティには、冷却水を循環供給する冷却水循環装置であるチラーに接続された供給口と排水口が連通している。このチラーにより冷却された冷却水が供給口から供給され、キャビティ内を流通して排水口から排出されることを繰り返すことにより、冷却部５６が冷却され、筒状体５１及び分散部５７の加熱が抑制される。

【0061】

分散部５７は、筒状体５１、冷却部５６と外形の大きさが略同一の角丸長方形状の筒形部材であり、その上面が冷却部５６の底面に接して合致する位置に設けられている。分散部５７には、分散板５７ａが設けられている。分散板５７ａは、供給口５１２と間隔を空け、且つ、供給口５１２に対向する位置に配置され、供給口５１２から導入されるプロセスガスＧ２を分散させて、ガス空間Ｒに流入させる。この分散板５７ａが内側に設けられている分だけ、分散部５７は、環状部分の水平方向の幅が、筒状体５１よりも大きくなっている。

【0062】

より具体的には、分散板５７ａは、分散部５７の内縁から全周に亘って立ち上げられ、冷却部５６を超え、且つ、筒状体５１の支持部５１０の供給口５１２に離隔して対向する位置を超えて窓部材５２の底面に近接する位置まで延設されている。分散板５７ａと供給口５１２との間のプロセスガスＧ２の流路は、図５に示すように、回転体３１側が閉塞されるとともに、窓部材５２側がガス空間Ｒに連通している。つまり、支持部５１０と分散板５７ａとの間は、上方が窓部材５２の下面に沿って、窓部材５２の下方のガス空間Ｒに連通した環状の隙間を形成している。

【0063】

また、分散板５７ａは、筒状体５１内のガス空間Ｒに入り込むため、ガス空間Ｒにおけるプラズマの発生領域は、分散板５７ａの内側の空間となる。なお、分散板５７ａと窓部材５２との距離は、例えば、１ｍｍから５ｍｍとする。この距離を５ｍｍ以下とすると、隙間に異常放電が発生することを防止できる。なお、本実施形態では、分散部５７の下端の内縁が対向部ｈの開口Ｈｏとなり、対向部ｈの開口Ｈｏが筒部Ｈの開口Ｈｏでもある。

【0064】

供給部５３から供給口５１２を介して、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を導入し、ＲＦ電源５５ａからアンテナ５５に高周波電圧を印加すると、窓部材５２を介して、ガス空間Ｒに電界がかかり、プラズマが発生する。すると、プロセスガスＧ２がプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等の活性種が発生する。

【0065】

なお、冷却部５６と筒状体５１との間、冷却部５６と分散部５７との間には、シート５６１、５６２が配設されている。シート５６１、５６２は、冷却部５６と筒状体５１、分散部５７との密着性を高めて、熱伝導性を高める薄板状の部材である。例えば、カーボンシートを用いる。

【0066】

隔壁５８は、図４〜図７に示すように、対向部ｈと回転体３１との間に、非接触且つ不動で介在する部材である。隔壁５８は、プラズマを閉じ込めて、プロセスガスＧ２を成膜部４０へ拡散するのを抑制する機能を有する。隔壁５８には、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調節穴５８ａが形成されている。

【0067】

より具体的には、隔壁５８は、筒状体５１と外形が略同一の角丸長方形状の環状のプレートであり、基体５８１、遮蔽板５８２を有する。基体５８１は、隔壁５８の外形を形成する肉厚の平板部分である。遮蔽板５８２は、基体５８１の内縁に形成され、基体５８１よりも薄肉の平板部分であり、その内側に調節穴５８ａが形成されている。調節穴５８ａは、回転体３１の外周側と外周より回転体３１の中心側（以下、内周側と呼ぶ）とで大きさが異なっている。ワークＷに対してプラズマ処理、つまり膜処理を行う処理領域の枠は、調節穴５８ａで画される。ここで、回転体３１の外周側と内周側とを比べると、一定距離を通過する速度に差が生じる。つまり、本実施形態の筒状体５１のように、長径方向が回転体３１の半径方向と平行となるように配置されている場合、筒状体５１の下部を回転体３１が通過する時間は、内周側よりも外周側が短い。このため、本実施形態では、内周側と外周側で、ワークＷがプラズマに晒される時間が同じになり、処理レートを合わせるために、上記のように、遮蔽板５８２によってプラズマを遮蔽する範囲を決定している。つまり、調節穴５８ａの形状によって、プラズマに晒される範囲を決定していることになる。
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。

【0068】

隔壁５８は、導電性材料で構成するとよい。また、電気抵抗が低い材料としてもよい。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。回転体３１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。隔壁５８は、例えば、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としてもよい。隔壁５８は、ワークＷと同様にプラズマ処理され、熱によって劣化するので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することにより、交換頻度を減らすことができる。また、筒部Ｈと分離して構成されているので、交換作業は容易となる。

【0069】

図３に示すように、隔壁５８は、支持部材５８ｂによって、対向部ｈの分散部５７と回転体３１の間に、非接触で位置するように固定されている。支持部材５８ｂは、回転体３１の外側から、隔壁５８の半径方向外側を支持固定する部材である。支持部材５８ｂは、柱状の部材であり、内底面２０ｂから立設され、回転体３１の表面よりも高い位置まで延びて、回転体３１の外縁の外側に延びた基体５８１を支持している。つまり、分離構造の真空容器２０の一方、つまり開閉可能な天井２０ａに筒部Ｈが設けられているのに対して、他方、つまり内底面２０ｂに回転体３１及び隔壁５８が設けられている。

【0070】

図７に示すように、隔壁５８とワークＷとの間には間隔Ｄを確保する。これは、ワークＷの通過を許容するとともに、内部のガス空間Ｒの圧力を維持するためであり、例えば、５ｍｍ〜１５ｍｍとすることが考えられる。但し、本実施形態では、分散部５７と隔壁５８との間に間隔ｄが生じるので、ガス空間Ｒの圧力を維持するために、間隔Ｄをなるべく短くするとともに、間隔Ｄと間隔ｄとを合わせても、１５ｍｍを超えないことが好ましい。つまり、５ｍｍ≦Ｄ＋ｄ≦１５ｍｍとするとよい。例えば、間隔Ｄ＝間隔ｄ＝５ｍｍ程度とすることが考えられる。

【0071】

さらに、隔壁５８は、図４及び図５に示すように、冷却部（第２の冷却部）５８３を有する。冷却部５８３は、隔壁５８の内部に設けられ、冷却水が流通する水路である。水路には、冷却水を循環供給する冷却水循環装置であるチラーに接続された供給口と排水口が連通している。このチラーにより冷却された冷却水が供給口から供給され、水路内を流通して排水口から排出されることを繰り返すことにより、隔壁５８が冷却される。水路は配管により構成されるが、例えば、支持部材５８ｂに沿って内底面２０ｂを気密に通過して、真空容器２０の外に延びている。

【0072】

［ロードロック部］
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。

【0073】

［制御装置］
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。

【0074】

具体的に制御される対象としては、モータ３２の回転速度、プラズマ処理装置１００の初期排気圧力、スパッタ源４の選択、ターゲット４１及びアンテナ５５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、種類、導入時間及び排気時間、成膜及び膜処理の時間などが挙げられる。

【0075】

特に、本実施形態では、制御装置７０は、成膜部４０のターゲット４１への電力の印加、ガス供給部２５からのスパッタガスＧ１の供給量を制御することにより、成膜レートを制御するとともに、アンテナ５５への電力の印加、供給部５３からのプロセスガスＧ２の供給量を制御することにより、膜処理レートを制御する。

【0076】

上記のように各部の動作を実行させるための制御装置７０の構成を、仮想的な機能ブロック図である図１１を参照して説明する。すなわち、制御装置７０は、機構制御部７１、電源制御部７２、ガス制御部７３、記憶部７４、設定部７５、入出力制御部７６を有する。

【0077】

機構制御部７１は、排気部２３、ガス供給部２５、供給部５３、調節部５４、モータ３２、ロードロック部６０等の駆動源、電磁弁、スイッチ、電源等を制御する処理部である。電源制御部７２は、電源部６、ＲＦ電源５５ａを制御する処理部である。例えば、電源制御部７２は、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに印加する電力を、個別に制御する。成膜レートをワークＷの全体で均一にしたい場合には、上記の内周と外周の速度差を考慮して、ターゲット４１Ａ＜ターゲット４１Ｂ＜ターゲット４１Ｃというように、順次電力を高くする。つまり、内周と外周の速度に比例させて、電力を決定すればよい。但し、比例させる制御は一例であって、速度が大きくなるほど電力を高くし、処理レートが均一になるように設定すればよい。また、ワークＷに形成する膜厚を厚くしたい箇所については、ターゲット４１への印加電力を高くして、膜厚を薄くしたい箇所については、ターゲット４１への印加電力を低くすればよい。

【0078】

ガス制御部７３は、調節部５４によるプロセスガスＧ２の導入量を制御する処理部である。なお、ガス制御部７３は、スパッタガスＧ１の導入量も制御する。記憶部７４は、本実施形態の制御に必要な情報を記憶する構成部である。記憶部７４に記憶される情報としては、排気部２３の排気量、各ターゲット４１へ印加する電力、スパッタガスＧ１の供給量、アンテナ５５へ印加する電力、供給口５１２のプロセスガスＧ２の供給量を含む。設定部７５は、外部から入力された情報を、記憶部７４に設定する処理部である。なお、アンテナ５５に印加する電力は、例えば、回転体３１が１回転する間に成膜される所望の膜厚と回転体３１の回転速度（ｒｐｍ）によって決まる。

【0079】

入出力制御部７６は、制御対象となる各部との間での信号の変換や入出力を制御するインタフェースである。さらに、制御装置７０には、入力装置７７、出力装置７８が接続されている。入力装置７７は、オペレータが、制御装置７０を介してプラズマ処理装置１００を操作するためのスイッチ、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力手段である。例えば、使用する成膜部４０、膜処理部５０の選択、所望の膜厚、各ターゲット４１Ａ〜４１Ｃの印加電力、供給口５１２からのプロセスガスＧ２の供給量等を入力手段により入力することができる。

【0080】

出力装置７８は、装置の状態を確認するための情報を、オペレータが視認可能な状態とするディスプレイ、ランプ、メータ等の出力手段である。例えば、出力装置７８は、入力装置７７からの情報の入力画面を表示することができる。この場合、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを模式図で表示させて、それぞれの位置を選択して数値を入力できるようにしてもよい。さらに、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを模式図で表示させて、それぞれに設定された値を数値で表示してもよい。

【0081】

［動作］
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。

【0082】

複数のトレイ３４は、ロードロック部６０の搬送手段により、真空容器２０内に順次搬入される。回転体３１は、空の保持部３３を、順次、ロードロック部６０からの搬入箇所に移動させる。保持部３３は、搬送手段により搬入されたトレイ３４を、それぞれ個別に保持する。このようにして、図２及び図３に示すように、成膜対象となるワークＷを搭載したトレイ３４が、回転体３１上に全て載置される。

【0083】

以上のようにプラズマ処理装置１００に導入されたワークＷに対する膜を形成する処理は、以下のように行われる。なお、以下の動作は、成膜部４０Ａのみ及び膜処理部５０Ａのみといったように、成膜部４０と膜処理部５０の中からそれぞれ一つを稼働させて成膜及び膜処理を行う例である。但し、複数組の成膜部４０、膜処理部５０を稼働させて処理レートを高めてもよい。また、成膜部４０及び膜処理部５０による成膜及び膜処理の例は、ワークＷに原子レベルでシリコンを付着させる毎に、酸素イオン及び窒素イオンを浸透させる処理を、ワークＷを循環搬送させながら繰り返し行うことにより、酸窒化シリコンの膜を形成する処理である。

【0084】

まず、真空室２１は、排気部２３によって常に排気され減圧されている。そして、真空室２１が所定の圧力に到達すると、図２及び図３に示すように、回転体３１が回転して、保持部３３に保持されたワークＷは、搬送経路Ｔに沿って移動し、成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、膜処理部５０Ａ、５０Ｂの下を通過する。回転体３１が所定の回転速度に達すると、次に、成膜部４０のガス供給部２５は、スパッタガスＧ１を、ターゲット４１の周囲に供給する。このとき、膜処理部５０の供給部５３も、プロセスガスＧ２をガス空間Ｒに供給する。

【0085】

成膜部４０では、電源部６が各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに電力を印加する。これにより、スパッタガスＧ１がプラズマ化する。スパッタ源４において、プラズマにより発生したイオン等の活性種は、ターゲット４１に衝突して成膜材料の粒子を飛ばす。このため、成膜部４０を通過するワークＷの表面には、その通過毎に成膜材料の粒子が堆積されて、膜が生成される。この例では、シリコンの層が形成される。

【0086】

電源部６により各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに印加する電力は、回転体３１の内周側から外周側に行くに従って順次大きくなるように記憶部７４に設定されている。電源制御部７２は、この記憶部７４に設定された電力に従って、電源部６が各ターゲット４１に印加する電力を制御するように指示を出力する。この制御のため、スパッタリングによる単位時間当たりの成膜量は、内周側から外周側に行くほど多くなるが、内周側から外周側に行くほど回転体３１の通過速度が速くなるため、ワークＷの全体の膜厚は均一となる。

【0087】

なお、ワークＷは、稼働していない成膜部４０、例えば成膜ポジションＭ４、Ｍ５、稼働していない膜処理部５０、例えば、膜処理ポジションＭ３を通過しても、処理は行われず、加熱されない。このように、加熱されない領域において、ワークＷは熱を放出する。

【0088】

一方、成膜されたワークＷは、処理ユニット５における筒状体５１の調節穴５８ａに対向する位置を通過する。処理ユニット５では、図４及び図９に示すように、供給部５３から供給口５１２を介して、筒状体５１にプロセスガスＧ２である酸素及び窒素が供給され、ＲＦ電源５５ａからアンテナ５５に高周波電圧が印加される。高周波電圧の印加によって、窓部材５２を介して、ガス空間Ｒに電界がかかり、プラズマが生成される。生成されたプラズマによって発生した酸素イオン及び窒素イオンが、成膜されたワークＷの表面に衝突することにより、膜材料に浸透する。遮蔽板５８２は、開口Ｈｏの外縁部分を概ね覆うことによって、覆った部分においてプラズマを遮蔽することができる。
また、

【0089】

アンテナ５５に印加される放電電力を上昇させても、支持部５１０は冷却部５６によって冷却されるので、温度上昇が抑えられる。また、分散部５７も、冷却部５６によって冷却されるので、温度上昇が抑えられる。そして、支持部５１０と冷却部５６との間には熱伝導性の高いシート５６１が接触して介在し、分散部５７と冷却部５６との間には熱伝導性の高いシート５６２が接触して介在しているので、支持部５１０、分散部５７の熱は冷却部５６に効率よく伝達される。

【0090】

さらに、プラズマによる酸素イオン及び窒素イオンが衝突することにより、隔壁５８も加熱されるが、分散部５７とは間隔ｄ（図７参照）を空けて分離しているので、その熱は分散部５７に伝達しない。仮に、隔壁５８が熱変形したとしても、それによる歪が分散部５７に伝達されることも防止される。また、隔壁５８自体も、冷却部５８３によって冷却される。以上のことから、隔壁５８、分散部５７、支持部５１０の加熱による熱変形が抑えられるので、窓部材５２の変形や損傷が防止される。

【0091】

供給口５１２から導入されるプロセスガスＧ２の単位時間当たりの流量は、記憶部７４に設定されている。ガス制御部７３は、この記憶部７４に設定された流量に従って、調節部５４が各配管５３ａを流通するプロセスガスＧ２の流量を制御するように指示を出力する。

【0092】

また、図５に示すように、供給口５１２から供給されるプロセスガスＧ２は、分散板５７ａに衝突することによって分散板５７ａの垂直面に沿って水平に広がるとともに、分散板５７ａの上縁からガス空間Ｒに流入する。このように、プロセスガスＧ２が分散するので、供給口５１２の近傍のプロセスガスＧ２の流量のみが、極端に増大することがない。

【0093】

以上のような膜を形成する処理の間、回転体３１は回転を継続しワークＷを搭載したトレイ３４を循環搬送し続ける。このように、ワークＷを循環させて成膜と膜処理を繰り返すことにより、ワークＷの表面に化合物膜として酸窒化シリコンの膜が形成される。

【0094】

酸窒化シリコンの膜が所望の膜厚となる所定の処理時間が経過したら、成膜部４０及び膜処理部５０を停止する。つまり、電源部６によるターゲット４１への電力の印加、供給口５１２からのプロセスガスＧ２の供給、ＲＦ電源５５ａによる電圧の印加等を停止する。

【0095】

このように、膜を形成する処理が完了した後、ワークＷを搭載したトレイ３４は、回転体３１の回転により、順次、ロードロック部６０に位置決めされ、搬送手段により、外部へ搬出される。

【0096】

［作用効果］
（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。

【0097】

そして、筒部Ｈは、開口Ｈｏが設けられ、回転体３１に向かう対向部ｈを有し、対向部ｈと回転体３１との間に、対向部ｈ及び回転体３１に対して非接触且つ対向部ｈに対して不動で介在する隔壁５８を有し、隔壁５８には、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調節穴５８ａが形成されている。

【0098】

このため、筒部Ｈに構成されるガス空間Ｒと外部との間を仕切る窓部材５２に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、ガス空間ＲとワークＷとの間の間隔を正確に調整できる。つまり、対向部ｈ及び回転体３１に対して非接触且つ対向部ｈに対して不動で隔壁５８が介在するため、隔壁５８とワークＷとの間隔を一定にすることができる。また、筒部Ｈと隔壁５８とを別体とすることにより、隔壁５８の熱が筒部Ｈに伝達することが抑制され、筒部Ｈの熱変形による窓部材５２の変形を防止できる。

【0099】

例えば、本実施形態では、回転体３１の内周側と外周側での処理レートを合わせるために、外周側から内周側へ行くに従って、調節穴５８ａの幅が小さくなっている。これにより、遮蔽板５８２がプラズマを遮蔽する部分の面積は、内周へ行くほど広くなる。このように遮蔽する幅が広くなると、プラズマの熱を吸収する面積が増えることになるので、内周側の方が温度が高くなる。すると、隔壁５８の外周側から内周側に行くほど熱変形が大きくなる。隔壁５８が筒部Ｈ内に固定されていると、この不均一な熱変形が筒部Ｈに伝わり、窓部材５２を支持する部分にも歪みが生じるので、窓部材５２に歪みが伝わり、窓部材５２が破損する可能性がある。本実施形態では、隔壁５８が筒部Ｈから分離されているので、このような事態を防止できる。

【0100】

（２）対向部ｈを冷却する冷却部５６を有する。このため、対向部ｈの熱が窓部材５２に影響を与えることが防止される。
（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。

【0101】

（４）真空容器２０は分離構造であり、筒部Ｈは真空容器２０の分離される一方、つまり、天井２０ａに設けられ、回転体３１及び隔壁５８は、真空容器２０の分離される他方、つまり、内底面２０ｂに設けられている。仮に、筒部Ｈと隔壁５８が一体の構造（筒部Ｈ’）であるとすると、真空容器２０の天井２０ａを開いた時には筒部Ｈ’が回転体３１から離れ、閉じた時には密閉される。このために、筒部Ｈ’と回転体３１との間隔は調整、確認が困難である。本実施形態では、隔壁５８と回転体３１との間隔を固定とすることができるので、ワークＷと隔壁５８との間隔の調整、確認が容易となる。

【0102】

［変形例］
（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。

【0103】

（２）図１４及び図１５に示すように、隔壁５８と対向部ｈとの間に、非接触の凹凸を組み合わせたラビリンス構造Ｂを有していてもよい。例えば、隔壁５８の分散部５７との対向面に、環状の溝である凹部Ｂｘを形成、分散部５７に凹部Ｂｘに非接触で入り込む凸条Ｂｙを形成する。これにより、隔壁５８と分散部５７との間の流路が屈折するので、プロセスガスＧ２が流出し難くなり、ガス空間Ｒの圧力を維持することができる。この凹凸の組み合わせの数、大きさ等はこの例には限定されない。なお、図１６に示すように、上記（１）のシール部材Ｃを設けるとともに、ラビリンス構造Ｂを設けてもよい。これにより、より確実にガス空間Ｒの圧力を維持することができる。この場合、シール部材Ｃがプラズマに晒されてダメージを受けることを防止するため、ラビリンス構造Ｂの外周側に、シール部材Ｃを設けるとよい。このシール部材Ｃは、Ｏリングであっても、シールドフィンガであってもよい。

【0104】

（３）隔壁５８の外形は、筒状体５１の外形よりも大きくてもよい。例えば、図１７（Ａ）に示すように、基体５８１を扇形としたり、図１７（Ｂ）に示すように、基体５８１を多角形としてもよい。これにより、筒部Ｈと同様の円筒形状とする場合に比べて、回転体３１と隔壁５８との隙間のコンダクタンスを下げることができる。

【0105】

（４）隔壁５８の回転体３１に対向する面に、ワークＷの処理対象面に非接触で沿う形状を形成してもよい。例えば、図１８に示すように、隔壁５８の下面が、凸状に湾曲したワークＷの形状に合わせて湾曲していてもよい。これにより、ワークＷが、隔壁５８の直下にあるとき、隔壁５８と回転体３１との間の隙間を狭めることができ、プロセスガスＧ２の漏れによる圧力の低下を防ぐことができる。また、ワークＷを複数個、互いの間隔を狭めて配置することで、１つのワークＷが通過後、すぐに次のワークＷがやって来て、隔壁５８と回転体３１との間の隙間を連続して狭めるので、プロセスガスＧ２がより一層漏れ難くなる。

【0106】

［他の実施形態］
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。

【0107】

（２）成膜材料については、スパッタリングにより成膜可能な種々の材料を適用可能である。例えば、タンタル、チタン、アルミニウム等を適用できる。化合物とするための材料についても、種々の材料を適用可能である。

【0108】

（３）成膜部におけるターゲットの数は、３つには限定されない。ターゲットを１つとしても、２つとしても、４つ以上としてもよい。ターゲットの数を多くして、印加電力を調節することによって、より細かい膜厚の制御が可能となる。また、成膜部を１つとしても、２つとしても、４つ以上としてもよい。成膜部の数を多くして、成膜レートを向上させることができる。これに応じて、膜処理部の数も多くして、膜処理レートを向上させることができる。

【0109】

（４）成膜部による成膜は必ずしも行わなくてもよく、成膜部を有していなくてもよい。つまり、本発明は、膜処理を行うプラズマ処理装置には限定されず、プラズマによって発生させた活性種を利用して、処理対象に処理を行うプラズマ処理装置に適用できる。例えば、処理ユニットにおいて、ガス空間内にプラズマを発生させて、エッチング、アッシング等の表面改質、クリーニング等を行うプラズマ処理装置として構成してもよい。この場合、例えば、アルゴン等の不活性ガスをプロセスガスとすることが考えられる。

【0110】

（５）筒状体、窓部材、アンテナの形状も、上記の実施形態で例示したものには限定されない。水平断面が方形、円形、楕円形であってもよい。

【0111】

（６）搬送部により同時搬送されるトレイ、ワークの数、これを保持する保持部の数は、少なくとも１つであればよく、上記の実施形態で例示した数には限定されない。つまり、１つのワークＷが循環搬送される態様でもよく、２つ以上のワークＷが循環搬送される態様でもよい。ワークを径方向に２列以上並べて循環搬送する態様でもよい。

【0112】

（７）上記の実施形態では、回転体を回転テーブルとしているが、回転体はテーブル形状には限定されない。回転中心から放射状に延びたアームにトレイやワークを保持して回転する回転体であってもよい。成膜部および膜処理部が真空容器の底面側にあり、成膜部および膜処理部と回転体との上下関係が逆となっていてもよい。この場合、保持部が配設される回転体の表面は、回転体が水平方向である場合に下方を向く面、つまり下面となる。

【0113】

（８）以上、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。

【符号の説明】

【0114】

１００ プラズマ処理装置
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】