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(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】2024-10-17
(45)【発行日】2024-10-25
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20241018BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20241018BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20241018BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20241018BHJP
C23C 14/58 20060101ALI20241018BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 D
H01L21/316 Y
H01L21/318 B
H01L21/318 C
H01L21/316 C
C23C14/34 S
C23C14/58 Z
H05H1/46 L
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022133845
(22)【出願日】2022-08-25
(62)【分割の表示】P 2018008444の分割
【原出願日】2018-01-22
(65)【公開番号】P2022180370
(43)【公開日】2022-12-06
【審査請求日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】P 2017073032
(32)【優先日】2017-03-31
(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
(72)【発明者】
【氏名】川又 由雄
(72)【発明者】
【氏名】小野 大祐
【審査官】桑原 清
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２２０２９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０９２０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００４／１０８９８１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０８９９７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１６
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｃ２３Ｃ １４／３４
Ｃ２３Ｃ １４／５８
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前記ガス空間の外部との間を仕切る窓部と、
前記ガス空間に、前記筒部の内壁に沿って複数個所に設けられた供給口から前記プロセスガスを供給する供給部と、
前記ガス空間の外部であって前記窓部の近傍に配置され、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、
前記供給部は、前記回転体の表面が、前記プラズマ処理を行う処理領域を通過する時間が異なる箇所の前記供給口から、２種類の前記プロセスガスを供給し、
前記供給口毎に供給されるプロセスガスの種類毎の単位時間当たりの供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
前記供給部から供給される前記プロセスガスは、窒素と酸素であり、前記調節部は、前記供給口から供給される前記窒素及び前記酸素の供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調整することを特徴とする請求項１のプラズマ処理装置。
【請求項3】
前記搬送経路を循環搬送されるワークに対向する位置に設けられ、スパッタリングにより前記ワークに成膜材料を堆積させて膜を形成する成膜部を有し、前記プラズマ処理は、前記成膜部によりワークに堆積した成膜材料の膜に対して、前記誘導結合プラズマによる膜処理を行う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】
前記供給口は、前記成膜部が膜を形成する領域に対応し、前記搬送経路に沿った円環状の成膜領域に設けられるとともに、前記成膜領域外にも設けられ、前記成膜領域外に設けられた前記供給口は、前記調節部による前記プロセスガスの供給量の調節対象から外れていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記供給口は、前記ガス空間を挟んで対向する位置であって、前記搬送経路に沿う方向に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記調節部は、前記ワークに形成する膜厚及び前記通過する時間に応じて、各供給口から供給するプロセスガスの供給量を調節することを特徴とする請求項１乃至請求項３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、例えばウェ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】
【文献】特許第４４２８８７３号公報
【文献】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が開発されている（例えば、特許文献２参照）。このようなプラズマ処理装置は、アンテナが、プロセスガスが導入されるガス空間との間に誘電体等の窓部材を介して、チャンバ外に配置される。そして、アンテナに高周波電圧を印加することにより、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。
【0009】
上記のような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、誘導結合プラズマによる膜処理部を用いた場合を考える。この場合、誘電体等の窓における重量の増加を抑えるために、回転テーブルの周方向における誘電体等の窓の幅を一定とすることが考えられる。これに伴い、回転テーブルの周方向における膜処理が行われる範囲、つまり処理領域の幅が、回転テーブルの径方向に沿う方向において平行に形成されることも考えられる。ところで、回転テーブルの内周側と外周側とでは、回転テーブルの表面の処理領域を通過する速度に相違が生じる。つまり、同一距離内の通過速度が、回転テーブルの外周側が速く、内周側が遅くなる。上記のように処理領域の幅が回転テーブルの径方向に沿う方向において平行に形成される場合、回転テーブルの表面は、内周側よりも外周側の方が処理領域を短時間で通り過ぎてしまうことになる。このため、一定時間処理した後の膜処理レートは、外周側が少なく、内周側が多くなる。
【0010】
すると、例えば、成膜部で形成されたニオブやシリコンの膜に、膜処理として酸化又は窒化処理を行い、化合物膜を生成する場合、回転テーブルの内周側と外周側とでニオブやシリコンの膜の酸化や窒化の程度が大きく相違してしまう。従って、ワークの全体に均一に処理を行いたい場合や、ワークの所望の位置における処理の程度を変えることが困難となる。
【0011】
この問題は、例えば、ワークとして半導体等のウェーハを、回転テーブル上で周方向に１列に並べてプラズマ処理を行う場合にも発生する。さらに、処理の効率化等の観点から、径方向にも複数並べてプラズマ処理を行えるようにした場合には、より顕著な問題となる。具体的には、回転テーブルの半径が１．０ｍを超え、回転テーブルの半径方向における処理領域の幅が０．５ｍに達する程度に大きくなると、内周側と外周側の処理レートの差が非常に大きくなってしまう。
【0012】
本発明は、回転体により循環搬送されるワークに対して、回転体の表面の通過速度が異なる位置に応じて所望のプラズマ処理を行うことが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、本発明のプラズマ処理装置は、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前記ガス空間の外部との間を仕切る窓部と、前記ガス空間に、前記筒部の内壁に沿って複数個所に設けられた供給口から前記プロセスガスを供給する供給部と、前記ガス空間の外部であって前記窓部の近傍に配置され、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、前記供給部は、前記回転体の表面が、前記プラズマ処理を行う処理領域を通過する時間が異なる箇所の前記供給口から、２種類の前記プロセスガスを供給し、前記供給口毎に供給されるプロセスガスの種類毎の単位
時間当たりの供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有する。
時間当たりの供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有する。
【0014】
前記供給部がプロセスガスを供給する複数箇所に対応して設けられた複数の供給口と、前記供給口に対向する位置に間隔を空けて配置され、前記供給口から供給される前記プロセスガスを分散させて、前記ガス空間に流入させる分散板と、を有してもよい。
【0015】
前記分散板と前記供給口との間の前記プロセスガスの流路は、前記回転体側が閉塞されるとともに、前記窓部側が前記ガス空間に連通していてもよい。
【0016】
前記調節部は、前記搬送経路に交差する方向の位置に応じて、各供給口から導入するプロセスガスの供給量を調節してもよい。
【0017】
前記搬送経路を循環搬送されるワークに対向する位置に設けられ、スパッタリングにより前記ワークに成膜材料を堆積させて膜を形成する成膜部を有し、前記成膜部によりワークに堆積した成膜材料の膜に対して、前記誘導結合プラズマによる膜処理を行ってもよい。
【0018】
前記供給口は、前記成膜部が膜を形成する領域に対応し、前記搬送経路に沿った円環状の成膜領域に設けられるとともに、前記成膜領域外にも設けられ、前記成膜領域外に設けられた前記供給口は、前記調節部による前記プロセスガスの供給量の調節対象から外れていてもよい。
【0019】
前記供給口は、前記ガス空間を挟んで対向する位置であって、前記搬送経路に沿う方向に配設されていてもよい。
【0020】
前記調節部は、前記ワークに形成する膜厚及び前記通過する時間に応じて、各ガス導入口から導入するプロセスガスの供給量を調節してもよい。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、回転体により循環搬送されるワークに対して、回転体の表面の通過速度が異なる位置に応じて所望のプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【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】実施形態の処理ユニットを示す透視平面図である。
【図8】プロセスガスの流路を示す模式図である。
【図9】実施形態のアンテナを示す斜視図である。
【図10】実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図11】比較例及び実施例の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
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する。この移動により、ワークＷは、成膜部４０Ａ、４０Ｂ又は４０Ｃに対向する位置を繰り返し通過する。この通過毎に、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は、膜処理部５０Ａ又は５０Ｂに対向する位置を繰り返し通過する。この通過毎に、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。
［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する。この移動により、ワークＷは、成膜部４０Ａ、４０Ｂ又は４０Ｃに対向する位置を繰り返し通過する。この通過毎に、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は、膜処理部５０Ａ又は５０Ｂに対向する位置を繰り返し通過する。この通過毎に、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。
【0024】
【0025】
［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。
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。
【0026】
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。
【0027】
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Ｏ２と窒素Ｎ２の混合ガスを用いる。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
［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内に設けられた回転体３１を有する。回転体３１は、ワークＷを搭載する。搬送部３０は、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。
搬送部３０の概略を説明する。搬送部３０は、真空容器２０内に設けられた回転体３１を有する。回転体３１は、ワークＷを搭載する。搬送部３０は、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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
［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。
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。
【0036】
（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。
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。
【0037】
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。
【0038】
成膜材料としては、例えば、ニオブ、シリコン、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。
【0039】
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。
【0040】
（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。
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。
【0041】
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。
【0042】
（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、プラズマ化したスパッタガスＧ１が生じる。そして、プラズマにより生じたイオンがターゲット４１に衝突することで、ターゲットから叩き出された成膜材料をワーク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。また、電源部６は、成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ毎に設けてもよいし、複数の成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに対して１つだけ設けてもよい。１つだけ電源部６を設ける場合、電力の印加は、切換えて使用する。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。
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、プラズマ化したスパッタガスＧ１が生じる。そして、プラズマにより生じたイオンがターゲット４１に衝突することで、ターゲットから叩き出された成膜材料をワーク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。また、電源部６は、成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ毎に設けてもよいし、複数の成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに対して１つだけ設けてもよい。１つだけ電源部６を設ける場合、電力の印加は、切換えて使用する。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。
【0043】
複数の成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、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、成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが、互いに異なる種類の成膜材料を用いることにより、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。
【0044】
本実施形態では、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。
【0045】
［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。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。
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。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。
【0046】
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５２、供給部５３、調節部５４（図８参照）、アンテナ５５を有する。筒部Ｈは、一端の開口Ｈо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状の構成部である。筒部Ｈは、筒状体５１、冷却部５６、分散部５７を有する。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、冷却部５６、分散部５７については後述する。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る。トラック形状とは、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平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５１ａ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。また、プラズマ処理、つまり膜処理される領域である処理領域は、筒状体５１の開口５１ａと相似形状の角丸長方形状である。つまり、処理領域の回転方向の幅は、半径方向において同じである。
【0047】
筒状体５１の一端には、図４及び図５に示すように、全周に亘って内フランジ５１１が形成されている。内フランジ５１１は、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突出した肉厚部である。この内フランジ５１１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。内フランジ５１１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５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃを有することにより、階段状となっている。
【0048】
内フランジ５１１には、図７及び図８に示すように、複数の供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄが形成されている。以下、各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄを区別しない場合には、供給口５１２として説明する。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。各供給口５１２は、図５に示すようにＬ字形となるように棚面５１１ａから開口５１ａまで貫通している。
【0049】
ここで、回転体３１上に搭載されたワークＷの回転体３１における中心側（内周側）と外周側とを比べると、一定距離を通過する速度に差が生じる。つまり、本実施形態において筒状体５１は、長径方向が回転体３１の半径方向と平行になるように配置されている。しかも、複数の供給口５１２が形成された開口５１ａの直線部分が半径方向において互いに平行となっている。このような構成である場合、筒状体５１の下部の一定距離をワークＷが通過する時間は、回転体３１における内周側よりも外周側が短い。このため、複数の供給口５１２は、回転体３１の表面が、プラズマ処理を行う処理領域を通過する時間が異なる複数箇所に設けられている。複数の供給口５１２が並設された方向は、搬送経路Ｔに交差している。さらに、供給口５１２は、ガス空間Ｒを挟んで対向する位置に配設されている。ガス空間Ｒを挟んで対向する供給口５１２の並び方向は、搬送経路Ｔに沿っている。
【0050】
より具体的には、図８に示すように、供給口５１２Ａ～Ｄは、筒状体５１の長手方向、 つまり長径の方向の一方の内壁に沿って等間隔で並設されている。また、供給口５１２ａ～ｄは、筒状体５１の長手方向の他方の内壁に沿って等間隔で並設されている。供給口５１２Ａ～Ｄは、内周側から外周側に向かって供給口５１２Ａ、供給口５１２Ｂ、供給口５１２Ｃ、供給口５１２Ｄの順で並んでいる。同様に、供給口５１２ａ～ｄは、供給口５１２ａ、供給口５１２ｂ、供給口５１２ｃ、供給口５１２ｄの順で並んでいる。供給口５１２Ａ～Ｄは、搬送経路Ｔの下流側、供給口５１２ａ～ｄは、搬送経路Ｔの上流側に配置される。そして、供給口５１２Ａと供給口５１２ａ、供給口５１２Ｂと供給口５１２ｂ、供給口５１２Ｃと供給口５１２ｃ、供給口５１２Ｄと供給口５１２ｄがそれぞれ下流側と上流側とで対向している。
【0051】
さらに、図４に示すように、筒状体５１における開口５１ａとは反対側の端部には、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Ｏリング２１ｂが配設され、開口２１ａが気密に封止されている。
【0052】
窓部５２は、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誘電体の平板である。窓部５２は、棚面５１１ｂに周状に形成された溝にはめ込まれたＯリング２１ｂ上に載置され、開口５１ａを気密に封止している。なお、窓部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。
【0053】
供給部５３は、図４、図６及び図８に示すように、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を供給する。供給部５３は、回転体３１の表面が、処理領域を通過する時間が異なる複数箇所から、プロセスガスＧ２を供給する装置である。この複数箇所は、筒状体５１の長手方向における上記の供給口５１２の配設位置に対応している。具体的には、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。つまり、酸素の供給源に接続された経路と、窒素の供給源に接続された経路から成る。配管５３ａは、供給口５１２の配置位置に対応して４セット設けられる。配管５３ｂは、一対の経路である配管５３ａが接続された一つの経路である。各配管５３ｂは、一方の列の各供給口５１２Ａ～Ｄにそれぞれ接続されている。また、各配管５３ｂから分岐した配管５３ｃは、他方の列の各供給口５１２ａ～ｄにそれぞれ接続されている。
【0054】
分岐した配管５３ｃの先端は、それぞれ外フランジ５１ｂ側から筒状体５１の内壁に沿って開口５１ａ側に延び、供給口５１２の棚面５１１ａ側の端部に接続されている。配管５３ｂも同様に、供給口５１２の棚面５１１ａ側の端部に接続されている。これにより、供給部５３は、上記のように並設された供給口５１２Ａ～Ｄ、供給口５１２ａ～ｄを介して、ワークＷが通過する速度が異なる複数箇所から、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を供給する。つまり、供給口５１２Ａ～Ｄ、供給口５１２ａ～ｄは、供給部５３がプロセスガスＧ２を供給する複数箇所に対応して設けられている。なお、本実施形態では、最内周の供給口５１２Ａ、５１２ａ、最外周の供給口５１２Ｄ、５１２ｄは、成膜領域Ｆ外に位置している。
【0055】
調節部５４は、図８に示すように、搬送経路Ｔに交差する方向の位置に応じて、各供給口５１２から導入するプロセスガスＧ２の供給量を調節する。つまり、調節部５４は、供給部５３の複数箇所の単位時間当たりのプロセスガスＧ２の供給量を、回転体３１の表面が処理領域を通過する時間に応じて個別に調節する。調節部５４は、配管５３ａの一対の経路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。
【0056】
アンテナ５５は、図４、図７及び図９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５２の近傍に配置される。アンテナ５５に電力が印加されることにより、アンテナ電流がつくる磁界に誘導された電界が発生し、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は、その形状により、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。言い換えれば、誘導結合プラズマの分布形状は、アンテナ５５の形状によって定めることができる。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、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。
【0057】
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。
【0058】
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５２が局所的に削られてしまう。そこで、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５２の削れを抑えている。
【0059】
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９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。
【0060】
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。
【0061】
冷却部５６は、図４～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。
【0062】
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、その底面に筒部Ｈの開口Ｈоが設けられている。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。
【0063】
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、窓部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５２側がガス空間Ｒに連通している。つまり、内フランジ５１１と分散板５７ａとの間は、上方が窓部５２の下面に沿って、窓部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。
【0064】
なお、分散部５７の底面と回転体３１の表面との垂直方向の間隔は、搬送経路ＴにおけるワークＷが通過可能な長さを有する。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。
【0065】
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。すると、窓部５２を介して、ガス空間Ｒに電界が発生し、プロセスガスＧ２がプラズマ化される。これにより、電子、イオン及びラジカル等の活性種が発生する。
【0066】
［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。
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。
【0067】
［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いる。制御装置７０は、このプログラムが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。
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いる。制御装置７０は、このプログラムが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。
【0068】
具体的に制御される対象を挙げると以下の通りである。すなわち、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である。
【0069】
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。また、制御装置７０は、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。
【0070】
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１０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。
【0071】
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、上記の内周側と外周側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、内周側と外周側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。
【0072】
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。例えば、各供給口５１２からのプロセスガスＧ２の単位時間当たりの供給量を、個別に制御する。膜処理レートをワークＷの全体で均一にしたい場合には、上記の内周側と外周側の速度差を考慮して各供給口５１２からの供給量を内周側から外周側に向けて、順次多くする。具体的には、供給量を供給口５１２Ａ＜供給口５１２Ｂ＜供給口５１２Ｃ＜供給口５１２Ｄ、供給口５１２ａ＜供給口５１２ｂ＜供給口５１２ｃ＜供給口５１２ｄとする。つまり、内周側と外周側の速度に比例させて、供給量を決定すればよい。また、ワークＷに形成する膜厚に応じて、各供給口５１２から供給するプロセスガスＧ２の供給量を調節する。つまり、膜厚を厚くする箇所については、膜処理の量が多くなるようにプロセスガスＧ２の供給量を多くする。そして、膜厚を薄くする箇所については、膜処理の量が少なくなるようにプロセスガスＧ２の供給量を少なくする。また、例えば、内周側ほど膜厚が厚くなるように形成された膜に対する膜処理の場合には、内周側ほどプロセスガスＧ２の供給量が多くなるように設定することもできる。これにより、上述の速度との関係とも合わさって、結果的には、各供給口５１２からの供給量が均一になる場合もある。つまり、調節部５４は、ワークＷに形成する膜厚及び回転体３１が処理領域を通過する時間に応じて、各供給口５１２から供給するプロセスガスＧ２の供給量を調節してもよい。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。
【0073】
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毎のプロセスガス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。
【0074】
さらに、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに印加する電力と、供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄからのプロセスガスＧ２の供給量をリンクさせてもよい。つまり、回転体３１の回転速度（ｒｐｍ）を一定として、ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに印加する電力が設定部によって設定された場合、これに比例させて各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄからの供給量が設定されるようにしてもよい。また、回転体３１の回転速度（ｒｐｍ）を一定として、各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄからの供給量が設定部によって設定された場合、これに比例させて各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに印加する電力が設定されるようにしてもよい。
【0075】
このような設定は、例えば、以下のように行うことができる。まず、あらかじめ実験等により、膜厚とこれに応じた印加電力又はプロセスガスＧ２の供給量との関係、印加電力とこれに応じたプロセスガスＧ２の供給量との関係を求めておく。そして、これらのうち少なくとも１つをテーブル化して記憶部７４に記憶しておく。そして、入力された膜厚、印加電力又は供給量に応じて、設定部７５がテーブルを参照して印加電力や供給量を決定する。
【0076】
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、各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄ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。
【0077】
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、各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄ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、各供給口５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄ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。
【0078】
［動作］
以上のような本実施形態の動作を、上記の図１～図１０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。
以上のような本実施形態の動作を、上記の図１～図１０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。
【0079】
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。
【0080】
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のみおよび膜処理部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、酸窒化シリコンの膜を形成する処理である。酸窒化シリコンの膜を形成することは、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すことで行う。
【0081】
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が回転する。これにより、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および膜処理部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。
【0082】
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。
【0083】
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の通過速度は、速くなる。結果として、ワークＷの全体の膜厚は均一となる。
【0084】
なお、ワークＷは、稼働していない成膜部４０や膜処理部５０を通過しても、成膜や膜処理は行われないため、加熱されない。この加熱されない領域において、ワークＷは熱を放出する。なお、稼働していない成膜部４０とは、例えば成膜ポジションＭ４、Ｍ５である。また、稼働していない膜処理部５０とは、例えば、膜処理ポジションＭ３である。
【0085】
一方、成膜されたワークＷは、処理ユニット５における筒部Ｈの開口Ｈоに対向する位置を通過する。処理ユニット５では、図８に示すように、供給部５３から供給口５１２を介して、ガス空間Ｒ内にプロセスガス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。
【0086】
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、回転体３１の内周側ほど少なく、外周側ほど多くなるように、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。このため、ガス空間Ｒに発生する単位体積当たりのイオン等の活性種の量は、内周側よりも外周側が多くなる。従って、活性種の量により左右される膜処理量は、内周側から外周側に行くほど多くなる。しかし、膜処理される処理領域は、筒状体５１の開口５１ａと相似形状の角丸長方形状である。このため、処理領域の幅、つまり回転方向の幅が半径方向において同じである。つまり、処理領域は、半径方向に一定幅である。一方、ワークＷは、内周側から外周側に行くほど処理領域を通過する速度が速い。このため、ワークＷは、内周側から外周側に行くほど、処理領域を通過する時間が短くなる。プロセスガスＧ２の供給量を外周側ほど多くすることで、外周側ほど膜処理量が多くなるので処理領域の通過時間の短さを補うことができる。結果として、ワークＷの全体の膜処理量は均一となる。
【0087】
また、酸窒化処理のように、二種類以上のプロセスガスＧ２を使って膜処理を行う場合、成膜部４０で成膜された膜を回転体が１回転する間に、完全に化合物膜にすると同時に、膜の組成も成膜面全体で均一にする必要がある。本実施形態は、二種類以上のプロセスガスＧ２を使って、膜処理を行うプラズマ処理装置１００に適している。例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）のｘとｙの比を１：１とした膜が欲しいとする。すると、成膜された膜が十分に化合物膜となる活性種の量と、その活性種中に含まれる酸素と窒素の割合の両方をコントロールする必要がある。本実施形態では、プロセスガスＧ２の供給箇所を複数とするとともに、各供給箇所におけるプロセスガスＧ２の供給量を、プロセスガスＧ２の種類毎に調節することができるので、量と割合の両方をコントロールしやすい。
【0088】
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。つまり、内周側から外周側にかけてのガス流量の分布は、局所的に多くなる箇所が生じることが防止され、線形に近い勾配で上昇する。これにより、膜処理レートが部分的に上昇又は下降して、処理にばらつきが生じることが防止される。
【0089】
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、化合物膜を形成する。本実施形態では、化合物膜として、ワークＷの表面に酸窒化シリコンの膜が形成される。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
［成膜試験結果］
本実施形態に対応する実施例と、比較例の成膜試験結果を、図１１のグラフを参照して説明する。実施例１～３は、複数の供給口５１２からの酸素及び窒素の単位時間当たりの流量を、内周側から外周側にかけて段階的に多くした試験結果である。実施例１、３は分散板５７ａを用いた例、実施例２は分散板５７ａを用いずに、供給口５１２からガス空間に直接ガスを供給した例である。
本実施形態に対応する実施例と、比較例の成膜試験結果を、図１１のグラフを参照して説明する。実施例１～３は、複数の供給口５１２からの酸素及び窒素の単位時間当たりの流量を、内周側から外周側にかけて段階的に多くした試験結果である。実施例１、３は分散板５７ａを用いた例、実施例２は分散板５７ａを用いずに、供給口５１２からガス空間に直接ガスを供給した例である。
【0093】
但し、実施例２、３では、成膜領域Ｆ外にある最外周の供給口５１２Ｄ、５１２ｄのプロセスガスＧ２の流量を、最大とせずに、供給口５１２Ｂ、Ｃ、５１２ｂ、ｃよりも少なくしている。つまり、供給口５１２Ａ＜供給口５１２Ｄ＜供給口５１２Ｂ＜供給口５１２Ｃ、供給口５１２ａ＜供給口５１２ｄ＜供給口５１２ｂ＜供給口５１２ｃとなるように流量を設定している。
【0094】
成膜領域Ｆから外れた位置にはワークＷが通過しないため、プロセスガスＧ２を供給する必要が無い。しかし、図７のように、筒状体５１が成膜領域Ｆの外に余裕を持って形成されている場合には、成膜領域Ｆの外側にプロセスガスＧ２をまったく供給しないと、成膜領域Ｆの内周端近傍や外周端近傍で、プロセスガスＧ２の成膜領域Ｆ外への拡散が生じる。結果的に成膜領域Ｆの内周端近傍や外周端近傍で処理レートが低下することになる。このため、成膜領域Ｆ外にも、予備的にプロセスガスＧ２を供給するとよい。このときのプロセスガスＧ２は、拡散による減少分を補える分でよいので、前述の余裕分となる領域の大きさとの関係で、拡散が防止できる程度の量であればよい。但し、供給口５１２Ｃ、５１２ｃよりも、供給量を多くする必要が生じる場合もある。このように、成膜領域Ｆ外に位置している供給口５１２Ａ、５１２ａ、５１２Ｄ、５１２ｄについては、通過時間に応じた調節部５４によるプロセスガスＧ２の調節対象から外れていてもよい。
【0095】
また、比較例は、一か所からプロセスガスＧ２を供給している。その他の条件は、実施例１～３、比較例で共通である。例えば、成膜部４０によりワークＷ上に形成される膜の膜厚は均一となるように、ターゲット４１への印加電圧を制御した。
【0096】
図１１のグラフは、横軸が回転体３１の回転中心から外周へ向かう半径方向の距離［ｍｍ］、縦軸が成膜された膜の屈折率Ｎｆである。膜処理の程度に応じて、膜の屈折率が変化するため、屈折率を測定することによって膜処理の程度がわかる。このグラフから明らかなように、比較例は内周側と外周側の屈折率のばらつきが大きく±４．１７％であった。一方、実施例１は±１．２１％、実施例２は±１．４０％であった。実施例３は±１．００％と最もばらつきが小さかった。
【0097】
この試験結果から、各供給口５１２からのプロセスガスＧ２の流量を調節することにより、内周側から外周側にかけて膜処理のばらつきを抑えることができることが分かる。また、分散板５７ａを設けることにより、全体の膜処理の程度をより均一に近づけることができることがわかる。
【0098】
さらに、成膜領域Ｆ外にある供給口５１２Ｄ、５１２ｄは、膜処理に関与する程度は低く、プロセスガスＧ２の流量を最大にする必要はないが、少量であってもプロセスガスＧ２を供給させることにより、膜処理の程度をさらに均一にすることができることがわかる。これは、内周側の供給口５１２Ａ、５１２ａについても同様と考えられる。つまり、成膜領域Ｆ外に供給口５１２を設けることによっても、膜処理の程度を均一化する等の効果を得ることができる。
【0099】
［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Ｔ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、筒部Ｈの内部と回転体３１との間のプロセスガスＧ２が導入されるガス空間Ｒとガス空間Ｒの外部との間を仕切る窓部５２と、ガス空間Ｒに、プロセスガスＧ２を供給する供給部５３と、ガス空間Ｒの外部であって窓部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。そして、供給部５３は、回転体３１の表面が、プラズマ処理を行う処理領域を通過する時間が異なる複数箇所から、プロセスガスＧ２を供給し、供給部５３の複数箇所の単位時間当たりのプロセスガスＧ２の供給量を、処理領域を通過する時間に応じて個別に調節する調節部５４を有する。
（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Ｔ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、筒部Ｈの内部と回転体３１との間のプロセスガスＧ２が導入されるガス空間Ｒとガス空間Ｒの外部との間を仕切る窓部５２と、ガス空間Ｒに、プロセスガスＧ２を供給する供給部５３と、ガス空間Ｒの外部であって窓部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。そして、供給部５３は、回転体３１の表面が、プラズマ処理を行う処理領域を通過する時間が異なる複数箇所から、プロセスガスＧ２を供給し、供給部５３の複数箇所の単位時間当たりのプロセスガスＧ２の供給量を、処理領域を通過する時間に応じて個別に調節する調節部５４を有する。
【0100】
このため、回転体３１により循環搬送されるワークＷに対するプラズマ処理の程度を、回転体３１の表面の通過速度が異なる位置に応じて調節することができる。このため、ワークＷに対する処理の程度を均一化させたり、所望の位置の処理の程度を変える等、所望のプラズマ処理を行うことができる。これは、回転体３１の径が大きく、かつ、成膜領域Ｆの幅が大きい程、つまり、成膜領域Ｆの内周側と外周側での周速の差が大きい程有効である。なお、本実施形態では、プロセスガスＧ２が導入される筒状体５１の開口５１ａの形状を、アンテナ５５と同様の角丸長方形状としているため、アンテナ５５近傍のガス空間Ｒに、より的確にプロセスガスＧ２を供給でき、高効率プラズマを得ることができる。
【0101】
（２）また、本実施形態は、供給部５３がプロセスガスＧ２を供給する複数箇所に対応して設けられ、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を供給する複数の供給口５１２と、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から供給されるプロセスガスＧ２を分散させて、ガス空間Ｒに流入させる分散板５７ａとを有する。
【0102】
このため、分散板５７ａによってプロセスガスＧ２が分散し、局所的にガス流が集中することがなく、処理のばらつきが生じることが防止される。また、分散板５７ａによって、供給口５１２においてホローカソード放電が発生することを防止できる。例えば、分散板５７ａが無く、供給口５１２がガス空間Ｒに晒された状態では、供給口５１２でホローカソード放電が発生するおそれがある。ホローカソード放電が発生すると、誘導結合によるプラズマと干渉して均一なプラズマを形成することができない。本実施形態では、分散板５７ａが供給口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ることで、分散板５７ａと供給口５１２との間でホローカソード放電が発生することを防止している。さらに、供給口５１２から分散板５７ａを介して、窓部５２の近傍のガス空間ＲにプロセスガスＧ２が導入される。このため、アンテナ５５近傍のガス空間ＲにプロセスガスＧ２をより的確に供給でき、高効率プラズマを得ることができる。
【0103】
（３）分散板５７ａと供給口５１２との間のプロセスガスＧ２の流路は、回転体３１側が閉塞されるとともに、窓部５２側がガス空間Ｒに連通している。
【0104】
このため、電界が発生する窓部５２の近傍に、窓部５２の下面に沿って、プロセスガスＧ２が供給されるので、密度が濃いプラズマが形成され、処理効率が向上する。さらに、分散板５７ａと供給口５１２との間のプロセスガスＧ２の流路は、回転体３１側が閉塞されているので、プロセスガスＧ２が流路の下側に溜まる。溜まったプロセスガスＧ２を介して、冷却部５６により分散板５７ａが冷却される。このように分散板５７ａが冷却されると、プラズマが失活することが抑制されるので、高効率にプラズマを生成できる。このような効果は、分散部５７の上面が冷却部５６の底面に接して冷却されることにより一層高まる。
【0105】
（４）調節部５４は、回転体３１の搬送経路Ｔに交差する方向の位置に応じて、各供給口５１２から導入するプロセスガスＧ２の供給量を調節する。
【0106】
このため、複数の供給口５１２のプロセスガスＧ２の供給量を、回転体３１の表面の通過速度が異なる位置に応じて個別に調節することができる。
【0107】
（５）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成膜部４０を有し、成膜部４０によりワークＷに堆積した成膜材料の膜に対して、誘導結合プラズマによる膜処理を行う。
【0108】
このため、成膜した膜に対する膜処理の程度についても、回転体３１の表面の通過速度が異なる位置に応じて調節することができる。
【0109】
（６）供給口５１２は、成膜部４０が膜を形成する領域に対応し、搬送経路Ｔに沿った円環状の領域である成膜領域Ｆ内に設けられるとともに、成膜領域Ｆ外にも設けられ、成膜領域Ｆ外に設けられた供給口５１２は、調節部５４によるプロセスガスＧ２の供給量の調節対象から外れている。
【0110】
このように、成膜領域Ｆ外であっても、プロセスガスＧ２を供給することにより、成膜領域Ｆの端部におけるプロセスガスＧ２の流量不足を防止できる。例えば、最外周の供給口５１２や最内周の供給口５１２が、成膜領域Ｆ外であっても、プロセスガスＧ２を供給させることにより、膜処理の均一化を図ることができる。但し、最外周の成膜領域Ｆ外については、最大の流量としなくても成膜領域Ｆ内の流量不足とはならないため、流量を節約できる。つまり、成膜領域Ｆ外のプロセスガスＧ２の供給箇所は、成膜領域Ｆ内のプロセスガスＧ２の流量を補う補助供給箇所、補助供給口として機能する。
【0111】
（７）供給口５１２は、ガス空間Ｒを挟んで対向する位置であって、搬送経路Ｔに沿う方向に配設されている。このため、ガス空間Ｒ内に、短時間にプロセスガスＧ２を行き渡らせることができる。
【0112】
（８）調節部５４は、ワークＷに形成する膜厚及び回転体３１が処理領域を通過する時間に応じて、各供給口５１２から導入するプロセスガスＧ２の供給量を調節する。このため、膜厚に適した膜処理を行うことができる。
【0113】
（９）筒状体５１に配管５３ｂ、５３ｃを接続して、筒状体５１からプロセスガスＧ２を吐出するようにしたので、プラズマ処理装置１００からの筒部Ｈの取り外しが容易となる。つまり、筒状体５１に配管５３ｂ、５３ｃを接続したまま、筒部Ｈを取り外すことができる。例えば、配管５３ｂ、５３ｃを真空容器２０の側面から真空室２１内に導入して、それぞれを筒状体５１と接続した場合、筒部Ｈをプラズマ処理装置１００から取り外す際に、配管５３ｂ、５３ｃと筒状体５１との接続を解除する作業を行う必要がある。また、筒部Ｈをプラズマ処理装置１００に取り付ける際に、配管５３ｂ、５３ｃと筒状体５１とを再び接続しなければならないので、作業が煩雑となる。あるいは、配管５３ｂ、５３ｃを真空容器２０の側面から真空室２１内に導入した場合、筒部Ｈに配管５３ｂ、５３ｃを避けるための切り欠けを設けることも考えられる。この場合、筒部Ｈをプラズマ処理装置１００から取り外すことは容易となるが、分散板５７ａで分散されたプロセスガスＧ２の大半が切り欠け部分から漏れてしまう。このため、アンテナ５５近傍のガス空間ＲにプロセスガスＧ２を導入できないので、高効率プラズマを得ることができない。また、漏れたプロセスガスＧ２は、成膜部４０へと流れ、スパッタガスＧ１と混合するおそれがある。プロセスガスＧ２とスパッタガスＧ１とが混合すると、成膜部４０の成膜レートが低下してしまうおそれがある。成膜部４０の成膜レートが低下してしまうと、生産性が落ちるだけでなく、事前に求めた最適供給量が最適ではなくなるので、膜質の均一性が悪くなるおそれがある。これに対して、本実施形態の筒部Ｈは、分散部５７の底面と回転体３１の表面との垂直方向の間隔をワークＷが通過可能な長さまで狭めている。このため、プロセスガスＧ２がガス空間Ｒから漏れることが抑制される。また、ごくわずかに漏れたとしても、区切部４４によって、成膜部４０へと流れこむことが抑制される。
【0114】
（１０）特定の条件を前提として、複数箇所からのプロセスガスＧ２の供給量を演算により求めることができる。このため、プロセスガスＧ２の供給量を演算する供給量演算部を、制御装置７０が有していてもよい。供給量演算部は、例えば、入力装置７７から入力された条件又は記憶部７４に記憶された条件に基づいて、プロセスガスＧ２の供給量を演算する。演算された供給量は、記憶部７４に設定される。設定された供給量に基づいて、調節部５４が各供給口５１２から供給するプロセスガスＧ２の供給量を調節する。より具体的な例を、以下に説明する。
【0115】
（構成）
プラズマ処理装置１００の基本的な構成は、上記の態様と同様である。制御装置７０は供給量演算部を有し、記憶部７４は、最内周又は最外周の膜厚、その膜厚に対する最適な供給量、各供給口５１２の回転体３１の回転中心からの距離（各供給口５１２の中心を通る円の半径）を保持している。
プラズマ処理装置１００の基本的な構成は、上記の態様と同様である。制御装置７０は供給量演算部を有し、記憶部７４は、最内周又は最外周の膜厚、その膜厚に対する最適な供給量、各供給口５１２の回転体３１の回転中心からの距離（各供給口５１２の中心を通る円の半径）を保持している。
【0116】
（演算処理）
均一な膜厚で、かつ均一な膜質の膜を大面積で形成したい場合、プロセスガスＧ２の供給量を調節するときに、考慮しなければならない条件は、以下の４つである。
［１］回転体が１回転する間に成膜部で成膜される膜厚
［２］回転体の半径方向における成膜した膜の膜厚分布
［３］回転体の内周と外周の速度差
［４］プラズマの発生領域の幅（処理領域の幅）
均一な膜厚で、かつ均一な膜質の膜を大面積で形成したい場合、プロセスガスＧ２の供給量を調節するときに、考慮しなければならない条件は、以下の４つである。
［１］回転体が１回転する間に成膜部で成膜される膜厚
［２］回転体の半径方向における成膜した膜の膜厚分布
［３］回転体の内周と外周の速度差
［４］プラズマの発生領域の幅（処理領域の幅）
【0117】
ここで、［２］の条件は、成膜部４０の各ターゲット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに個別に 電力を印加して、均一な膜厚とすれば、条件から除くことができる。また、上記の態様のように、アンテナ５５およびガス空間Ｒを平面方向から見て角丸長方形状の外形とすることにより、処理領域の幅が、成膜領域Ｆの最内周から最外周にかけて同じとなる。このため、その幅の範囲で、同じプラズマ密度とすることができるので、［４］の条件も条件から除くことができる。
【0118】
従って、［１］、［３］の条件から、各供給口５１２の供給量を決定できる。つまり、［１］の条件として、事前の実験等により、成膜領域Ｆの最内周または最外周の膜厚のいずれか一方と、その膜厚に適した最適供給量を求めておく。そして、［３］の内周と外周の速度差は、内周と外周の半径と関係（比例）するので、複数の供給口５１２の半径方向の位置（回転中心からの距離）と、上記の膜厚及び最適供給量から、複数の供給口５１２の各々の供給量を決定することができる。なお、成膜領域Ｆの最内周における回転体３１が１回転する間に成膜される膜の膜厚、成膜領域Ｆの最外周における回転体３１が１回転する間に成膜される膜の膜厚、上記の膜厚に適した最適供給量、各供給口５１２の半径方向の位置については、記憶部７４に記憶される情報に含まれる。
【0119】
例えば、成膜部４０で成膜される膜の所定の膜厚に対する最内周の供給口５１２の最適供給量をａ、最内周の半径をＬｉｎ、最外周の半径をＬоｕ、最外周の供給口５１２の最適供給量をＡとする。まず、最内周の供給口５１２の最適供給量ａが分かっている場合について説明する。供給量演算部は、最内周の最適供給量ａ、最内周の供給口５１２を通る円の半径Ｌｉｎ、最外周の供給口５１２を通る円の半径Ｌоｕを、記憶部７４から取得して、以下の式に基づいて、最外周の最適供給量Ａを求める。
Ａ＝ａ×Ｌоｕ／Ｌｉｎ
同様に、その他の供給口５１２の最適供給量も、半径の比に応じて求めることができる。つまり、供給口５１２の最適供給量をＡｘ、その供給口５１２を通る円の半径をＰｘとすると、以下の式に基づいて、最適供給量Ａｘを求めることができる。
Ａｘ＝ａ×Ｐｘ／Ｌｉｎ
これとは逆に、最外周の供給口５１２の最適供給量Ａが分かっている場合には、各供給口５１２の最適供給量ａｘを、その供給口５１２を通る円の半径ｐｘから、以下の式に基づいて、求めることができる。
ａｘ＝Ａ×ｐｘ／Ｌоｕ
Ａ＝ａ×Ｌоｕ／Ｌｉｎ
同様に、その他の供給口５１２の最適供給量も、半径の比に応じて求めることができる。つまり、供給口５１２の最適供給量をＡｘ、その供給口５１２を通る円の半径をＰｘとすると、以下の式に基づいて、最適供給量Ａｘを求めることができる。
Ａｘ＝ａ×Ｐｘ／Ｌｉｎ
これとは逆に、最外周の供給口５１２の最適供給量Ａが分かっている場合には、各供給口５１２の最適供給量ａｘを、その供給口５１２を通る円の半径ｐｘから、以下の式に基づいて、求めることができる。
ａｘ＝Ａ×ｐｘ／Ｌоｕ
【0120】
（効果）
以上のように、［１］回転体が１回転する間に成膜部４０で成膜される膜の膜厚が分かれば、複数の供給口５１２からの供給量が自動で決まる。このため、各供給口５１２からの供給量の想定されるパターンとして、多数のデータを保持する場合に比べて、記憶部７４で保持するデータ量を少なくすることができる。例えば、ＳｉＯＮのように、組成によって屈折率が変化する膜の場合、成膜領域Ｆの最内周または最外周の膜厚から各供給口５１２の供給量が自動で決まるので、Ｎ２とＯ２の混合比率を調整すれば、所望の屈折率の膜を得ることができる。
以上のように、［１］回転体が１回転する間に成膜部４０で成膜される膜の膜厚が分かれば、複数の供給口５１２からの供給量が自動で決まる。このため、各供給口５１２からの供給量の想定されるパターンとして、多数のデータを保持する場合に比べて、記憶部７４で保持するデータ量を少なくすることができる。例えば、ＳｉＯＮのように、組成によって屈折率が変化する膜の場合、成膜領域Ｆの最内周または最外周の膜厚から各供給口５１２の供給量が自動で決まるので、Ｎ２とＯ２の混合比率を調整すれば、所望の屈折率の膜を得ることができる。
【0121】
［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）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。
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）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。
【0122】
（２）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。
【0123】
（３）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。
【0124】
（４）プロセスガスの供給口は、筒状体に設けられていなくてもよい。例えば、供給部における各配管を筒状体内に延設させて、それぞれの配管の先端を供給口としてもよい。配管の先端を、径を小さくしてノズル状としてもよい。この場合も、成膜領域のみならず、成膜領域外にも配管を配設して、成膜領域のプロセスガスの流量を補う補助供給口、補助ノズルとして機能させてもよい。
【0125】
（５）供給部がプロセスガスを供給する箇所の数、供給口の数は、回転体の表面の通過速度が異なる複数箇所であればよく、上記の実施形態で例示した数には限定されない。成膜領域内に一列に３つ以上設けることにより、処理位置に応じたより細かい流量制御を行うことができる。また、供給箇所、供給口の数を増やすほどガス流量の分布を線形に近づけて、局所的な処理のばらつきを防止できる。供給口を、筒状体の対向する２列に設けずに、いずれかの１列としてもよい。また、供給口を、直線上に並べなくても、高さ方向にずれた位置に並べてもよい。
【0126】
（６）調節部の構成は、上記の例には限定されない。各配管に手動のバルブを設けて、手動により調節する態様であってもよい。ガスの供給量を調節できればよいので、圧力を一定として、バルブの開閉によって調節してもよいし、圧力を昇降させてもよい。調節部を供給口によって実現してもよい。例えば、回転体の表面の通過速度が異なる位置に応じて、異なる径の供給口を設けて、プロセスガスの供給量を調節してもよい。供給口を径の異なるノズルに交換可能としてもよい。また、シャッタ等により供給口の径を変更可能としてもよい。
【0127】
（７）速度は、単位時間あたりに移動する距離であるから、径方向において処理領域を通過するのに要する時間との関係から、各供給口からのプロセスガスの供給量を設定するようにしてもよい。
【0128】
（８）筒状体、窓部、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。但し、内周側と外周側の間隔が等しい形状の方が、内周側と外周側とのワークＷの通過時間が異なるため、処理時間の差に応じたプロセスガスの供給量の調節がし易い。また、内周側と外周側の間隔が等しい形状とすると、例えば、成膜部４０を区切る区切部４４と膜処理部５０との間に空間を作れる。このため、成膜部４０へ酸素や窒素等のプロセスガスＧ２が流入するのを防ぐ効果が高くなる。さらに、例えば、アンテナを扇形等に形成して、処理領域が扇形になるようにしてもよい。この場合には、外周側になる程速度が速くなっても処理領域の通過に要する時間は同じ或いはほぼ同じになるので、プロセスガスの供給量は同じでよい。
【0129】
（９）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つのワークが循環搬送される態様でもよく、２つ以上のワーク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。
【0130】
（１０）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。
【0131】
（１１）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】
【0132】
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 Ｏリング
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
５１１ 内フランジ
５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ 棚面
５１２、５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄ 供給口
５２ 窓部
５３ 供給部
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 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
５７ 分散部
５７ａ 分散板
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
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
Ｈ 筒部
Ｈо 開口
Ｆ 成膜領域
Ｒ ガス空間
２０ 真空容器
２０ａ 天井
２０ｂ 内底面
２０ｃ 内周面
２１ 真空室
２１ａ 開口
２１ｂ Ｏリング
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
５１１ 内フランジ
５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ 棚面
５１２、５１２Ａ～Ｄ、５１２ａ～ｄ 供給口
５２ 窓部
５３ 供給部
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 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
５７ 分散部
５７ａ 分散板
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
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
Ｈ 筒部
Ｈо 開口
Ｆ 成膜領域
Ｒ ガス空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】