JP2016121381A

JP2016121381A - 成膜装置

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Publication number: JP2016121381A
Application number: JP2014262472A
Authority: JP
Inventors: 陽介森元; Yosuke Morimoto; 鈴木　正康; Masayasu Suzuki; 正康鈴木
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2034-12-25
Also published as: JP6354576B2

Abstract

【課題】格納室の内部とプラズマ室の内部とを接続するプラズマ通過口を閉鎖する開閉機構のシール性能の低下を抑制できる成膜装置を提供する。
【解決手段】ワークが格納される格納室と、プラズマが生成されるプラズマ室と、格納室とプラズマ室との間に配置された、格納室の内部とプラズマ室の内部とを連結させるプラズマ通過口を有し、プラズマ通過口の周囲を囲んで環状のシールリングが配置された障壁と、プラズマ通過口を閉鎖するように障壁上に配置可能なバルブプレートを有し、バルブプレートを移動させてプラズマ通過口を開閉する開閉機構と、バルブプレートがプラズマ通過口を閉鎖していない状態において、障壁のプラズマ通過口の周囲においてシールリングの表面上に配置される環状のカバープレートを有する保護機構とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライプロセスによって薄膜を処理対象のワーク上に形成する成膜装置に関する。

ドライプロセスによって薄膜を形成する成膜装置として、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）装置や蒸着装置、スパッタ装置、アークプラズマ成膜装置などの種々の成膜装置が使用されている。例えばアークプラズマ成膜装置によれば、材料物質（ターゲット）の表面にアーク放電を連続的に励起し、イオン化したカーボン荷電粒子を含むプラズマをワークの表面に導いて、カーボン膜がワーク上に形成される（例えば非特許文献１参照）。アークプラズマを用いたフィルタード・アーク・デポジション（ＦＡＤ）法、フィルタード・カソーディック・バキューム・アーク（ＦＣＶＡ）法を用いたカーボン膜製造装置によって、ワーク上にカーボン膜が形成される。上記方法で形成されるカーボン膜は水素を含まず、高い硬度を有する。このカーボン膜は、特にテトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａＣ）膜と呼ばれる。

プラズマを用いたドライプロセスによる成膜方法では、ターゲットからターゲットの微細粒子（ドロップレット）が飛散する。このドロップレットがワークの成膜面に付着するのを抑制するために、プラズマ生成箇所とワークの成膜面が直線的につながらないように配置されている。これにより、ターゲット表面から直線的に放出されるドロップレットの成膜面への入射が抑制される。具体的な例として、ターゲットと成膜面の間を屈曲部を有する屈曲管でつなぐ構造が採用されている。この屈曲管内部に堆積する薄膜の剥離によって発生するパーティクル（マクロパーティクル）についても同様に、成膜面への付着を抑制する必要がある。

屈曲管を用いた構造では、ターゲットイオンを効率的に成膜面に導くために磁場を利用している。即ち、屈曲管に沿って磁場を形成して、プラズマ輸送を行う。ドロップレットやマクロパーティクルは基本的に荷電粒子ではなく、磁場の影響を受けないため、屈曲管に沿ったプラズマ輸送の段階で取り除かれる。つまり、屈曲管はフィルターとして機能する。

滝川浩志他、"屈曲管型真空アーク蒸着（ＦＡＤ）装置の開発"、[online]、２００３年、豊橋技術科大学、[平成２４年１１月６日検索]、インターネット＜URL：http://arc.ee.tut.ac.jp/＞

プラズマを発生させる成膜装置では、一般的に、ワークが格納される格納室とプラズマを発生させるプラズマ室とで構成される。格納室の内部とプラズマ室の内部とは、プラズマ通過口を介して連結される。

ターゲットの酸化や吸水によって、或いはプラズマ室の内壁面や内蔵部品及びプラズマ室内の着膜物や沈殿物の酸化や吸水によって、ワーク上に形成される薄膜の膜質が影響を受ける。即ち、プラズマ室内を清浄な状態に保たないと良質なプラズマを生成できず、薄膜の膜質が劣化する。

そこで、プラズマ室内の清浄度を高く保つために、ワークの搭載や取り出しの際に格納室のみを大気開放することが行われている。そのために、格納室とプラズマ室との間のプラズマ通過口に真空ゲートバルブなどの開閉機構を配置する装置構造が考案された。即ち、成膜時においては真空ゲートバルブを開放して格納室の内部とプラズマ室の内部とを連続させる。そして、プラズマ通過口を通過して、プラズマがプラズマ室から格納室に移動する。一方、プラズマ室内の清浄度を高く保持するために、格納室を大気開放する間は真空ゲートバルブによってプラズマ通過口を閉鎖して、プラズマ室を真空にする。

真空ゲートバルブによってプラズマ通過口を閉鎖するときは、プラズマ室のプラズマ通過口の周囲に配置されたシールリング（Ｏリング）と真空ゲートバルブのシール面とを密着させる。しかし、成膜時において真空ゲートバルブが開放されている間に、シールリングの表面に膜が形成されたり、マクロパーティクルが付着したりする。このため、真空ゲートバルブによるシール性能が著しく低下し、プラズマ通過口の閉鎖時に格納室とプラズマ室間でリークが発生する。その結果、プラズマ室内の清浄度を高く保持できないという問題があった。この問題は、アークプラズマ成膜装置に限られず、プラズマを使用して薄膜をワーク上に形成する成膜装置、例えばプラズマＣＶＤ装置や蒸着装置、スパッタ装置などに共通の問題である。

上記問題点に鑑み、本発明は、格納室の内部とプラズマ室の内部とを接続するプラズマ通過口を閉鎖する開閉機構のシール性能の低下を抑制できる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、（ア）ワークが格納される格納室と、（イ）プラズマが生成されるプラズマ室と、（ウ）格納室とプラズマ室との間に配置された、格納室の内部とプラズマ室の内部とを連結させるプラズマ通過口を有し、プラズマ通過口の周囲を囲んで環状のシールリングが配置された障壁と、（エ）プラズマ通過口を閉鎖するように障壁上に配置可能なバルブプレートを有し、バルブプレートを移動させてプラズマ通過口を開閉する開閉機構と、（オ）バルブプレートがプラズマ通過口を閉鎖していない状態において、障壁のプラズマ通過口の周囲においてシールリングの表面上に配置される環状のカバープレートを有する保護機構とを備え、プラズマ通過口が開放された成膜時に、プラズマをカバープレートの内側を通過させてプラズマ室から格納室内のワーク上に導入する成膜装置が提供される。

本発明によれば、格納室の内部とプラズマ室の内部とを接続するプラズマ通過口を閉鎖する開閉機構のシール性能の低下を抑制できる成膜装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の成膜時でのプラズマ通過口の状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置のプラズマ通過口を閉鎖時の状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置のプラズマ通過口を閉鎖時のプラズマ通過口の状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置のシールリングの構成例を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の開閉機構の動作を説明するための模式図である。本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の保護機構の動作を説明するための模式図である。比較例の成膜装置の成膜時の状態を示す模式図である。比較例の成膜装置における格納室とプラズマ室間のリークを示す模式図である。他の比較例の成膜装置の構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る成膜装置のフラップ機構の動作例を示す模式図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る成膜装置１は、ドライプロセスによって薄膜を処理対象のワーク上に形成する。図１に示した成膜装置１は、ターゲット６００を陰極（カソード）として発生させたアーク放電によって、ターゲット６００に含まれる材料元素のイオンを含むプラズマ２００を生成するアークプラズマ成膜装置である。成膜装置１によれば、ターゲット６００の材料元素を主成分とする薄膜が処理対象のワーク１００上に形成される。例えばＦＡＤ法を用いて、カーボンイオンを含むプラズマ２００をアーク放電によって生成し、カーボンを主成分とする薄膜をワーク１００上に形成する。

図１に示す成膜装置１は、ワーク１００が格納される格納室１０と、プラズマ２００が生成されるプラズマ室２０と、格納室１０とプラズマ室２０との間に配置された障壁１５とを備える。障壁１５は、格納室１０の内部とプラズマ室２０の内部とを連結させるプラズマ通過口１５０を有する。プラズマ通過口１５０の周囲には、プラズマ通過口１５０を囲んで環状のシールリング１５１が配置されている。

格納室１０内で、ステージ１２上にワーク１００が配置される。プラズマ室２０は屈曲部を有し、屈曲部の一方の端部で格納室１０と障壁１５を挟んで対向する。屈曲部の他方の端部には、ターゲット６００がプラズマ室２０内に露出するように配置されている。ターゲット６００は、屈曲部の他方の端部に接続するターゲット保管室３０に配置されている。また、プラズマ室２０の屈曲部に沿って誘導コイル４０が配置されている。誘導コイル４０は、プラズマ室２０内で励起されたアーク放電によってターゲット６００の表面に生成されたプラズマ２００を、プラズマ室２０からワーク１００上に誘導するように磁場を形成する。なお、スキャンコイル６０によって、ワーク１００の上方の磁場がスキャンされる。これにより、ワーク１００の主面に均一な膜が形成される。

成膜装置１は、図２に示すようなバルブプレート１６１とカバープレート１７１とを更に備える。板状のバルブプレート１６１は、プラズマ通過口１５０を閉鎖するように障壁１５上に配置可能である。後述するように、成膜時においては、プラズマ通過口１５０が閉鎖されないように、バルブプレート１６１はプラズマ通過口１５０から離間した位置に配置される。そして、格納室１０を大気開放する場合には、バルブプレート１６１によってプラズマ通過口１５０が閉鎖され、プラズマ室２０の真空状態を保持する。図１及び図２は、成膜時の状態である。図２は、プラズマ通過口１５０の開放時における障壁１５の面法線方向から見た状態を示す。

図１及び図２に示すように、環形状のカバープレート１７１は、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０を閉鎖していない状態においてシールリング１５１の表面に配置可能である。カバープレート１７１は環状であるため成膜時にプラズマ通過口１５０は閉鎖されず、図１に示すように、カバープレート１７１の内側を通過してプラズマ２００がプラズマ室２０から格納室１０内のワーク１００上に導入される。このとき、バルブプレート１６１はプラズマ通過口１５０から離間した位置で、障壁１５に沿って配置されている。図１では、バルブプレート１６１の図示を省略している。

図３に、バルブプレート１６１によってプラズマ通過口１５０が閉鎖された状態を示す。図４に、プラズマ通過口１５０の閉鎖時における障壁１５の面法線方向から見たプラズマ通過口１５０の状態を示す。このとき、カバープレート１７１はプラズマ通過口１５０から離間した位置で、障壁１５に沿って配置されている。なお、図３ではカバープレート１７１の図示を省略している。

図２、図４に示すように、バルブプレート１６１は第１の支持体１６２の一方の端部に接続されている。第１の支持体１６２の他方の端部１６０は、支持点１５５で障壁１５に支持されている。バルブプレート１６１及び第１の支持体１６２を含むプラズマ通過口１５０の開閉を行う機構を以下において「開閉機構１６」という。開閉機構１６は、バルブプレート１６１を移動させてプラズマ通過口１５０を開閉する。具体的には、バルブプレート１６１は、支持点１５５を旋回中心として、障壁１５の表面に沿って旋回する。

カバープレート１７１は第２の支持体１７２の一方の端部に接続されている。第２の支持体１７２の他方の端部１７０は、支持点１５５で障壁１５に支持されている。カバープレート１７１及び第２の支持体１７２を含むシールリング１５１の表面を保護する機構を以下において「保護機構１７」という。保護機構１７は、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０を閉鎖していない状態において、障壁１５のプラズマ通過口１５０の周囲においてシールリング１５１の表面にカバープレート１７１を配置する。具体的には、カバープレート１７１は、支持点１５５を旋回中心として、障壁１５の表面に沿って旋回する。

図２、図４に示すように、第１の支持体１６２の端部１６０と第２の支持体１７２の端部１７０とは一体化している。つまり、第１の支持体１６２と第２の支持体１７２とのなす角θが一定のままで、バルブプレート１６１とカバープレート１７１が障壁１５の表面に沿って同時に旋回する。

具体的には、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０に接近するにしたがって、カバープレート１７１がプラズマ通過口１５０から離れていく。そして、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０を閉鎖した状態では、カバープレート１７１はプラズマ通過口１５０から離間した位置に配置される。一方、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０から離れるにしたがって、カバープレート１７１がプラズマ通過口１５０に接近する。そして、プラズマ通過口１５０がバルブプレート１６１によって閉鎖されていない状態では、カバープレート１７１によってシールリング１５１の表面が保護される。

なお、シールリング１５１には、例えば図５に示すように、障壁１５の表面に設けられた凹部にＯリングを嵌め込んだ構造などを採用可能である。

次に、成膜装置１の動作について説明する。以下では、ワーク１００上にカーボンを主成分とする薄膜を形成する場合を例示的に説明する。

プラズマ室２０に沿って配置した一つ以上の誘導コイル４０によって形成される磁場により、正イオンであるカーボンイオンを含むプラズマ２００が、図１に示すように、屈曲部に沿ってプラズマ室２０からワーク１００上に誘導される。誘導コイル４０は、例えば供給される電流によって励磁される電磁誘導コイルであり、それぞれの中心に屈曲部が配置された環状コイルである。図示を省略する励磁電流源により供給される電流の大きさに応じて、誘導コイル４０により形成される磁場の強さがそれぞれ制御される。誘導コイル４０に流れる電流を制御することによりプラズマ輸送の軌道を制御し、プラズマ２００がプラズマ室２０内を屈曲輸送される。

アーク放電によりターゲット６００からカーボンのドロップレットが発生する。しかし、このドロップレットは荷電粒子ではないので磁場の影響を受けることなく、直線的に飛行する。このため、屈曲部を有するプラズマ室２０を通過して格納室１０に到達することができず、プラズマ室２０の内部に留まる。このようにして、ドロップレットが除去（フィルター）されて、ドロップレットの無いｔａＣ膜がワーク１００上に形成される。

上記では、ワーク１００上にカーボン膜を形成する例を示した。任意の材料物質からなるターゲット６００を用いることによって、金属膜などの種々の薄膜をワーク１００上に形成できることはもちろんである。

成膜装置１によれば、図３及び図４に示すように、バルブプレート１６１によってプラズマ通過口１５０を閉鎖することによって、格納室１０とプラズマ室２０とを真空分離できる。即ち、プラズマ室２０を真空状態に保ったままで格納室１０の真空を破り、成膜後のワーク１００を格納室１０から取り出したり、成膜前のワーク１００を格納室１０に格納したりできる。プラズマ室２０を真空状態に保つことにより、プラズマ室２０内の清浄度が高く保持される。

成膜時においては、格納室１０も真空状態にした後、バルブプレート１６１をプラズマ通過口１５０から離間した位置に移動させて、プラズマ通過口１５０をバルブプレート１６１によって閉鎖されていない状態にする。一方、バルブプレート１６１がプラズマ通過口１５０から離れると同時に、カバープレート１７１がプラズマ通過口１５０に接近して、シールリング１５１の表面に密着する。

既に説明したように、成膜時には、カバープレート１７１がシールリング１５１の表面に密着した状態において、カバープレート１７１の内側を通過してプラズマ２００がプラズマ室２０から格納室１０に導入される。シールリング１５１の表面がカバープレート１７１によって覆われているため、シールリング１５１の表面に膜が形成されたり、マクロパーティクルが付着したりすることが防止される。

なお、プラズマ２００がプラズマ通過口１５０を通過する際には、バルブプレート１６１はプラズマ通過口１５０から離間した位置に配置されている。したがって、成膜時におけるバルブプレート１６１の表面での膜の形成やマクロパーティクルの付着はほとんどない。このため、バルブプレート１６１によってプラズマ通過口１５０を閉鎖した状態において、プラズマ室２０内の清浄度は高く保持される。

図６及び図７に示すように、開閉機構１６及び保護機構１７の旋回中心となる端部は、格納室１０の外部に配置された駆動装置１８に接続されている。駆動装置１８は、バルブプレート１６１及びカバープレート１７１を矢印Ａに示すように障壁１５の表面に沿って旋回させる旋回アクチュエータ機能と、バルブプレート１６１及びカバープレート１７１を矢印Ｂに示すように障壁１５の表面の面法線方向に沿って昇降させる昇降アクチュエータ機能とを備える。

駆動装置１８は、バルブプレート１６１とカバープレート１７１を障壁１５の表面に沿って旋回させる前後に、障壁１５の表面の面法線方向に沿ってバルブプレート１６１とカバープレート１７１を昇降させる。バルブプレート１６１やカバープレート１７１の材料がアルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材であるのに対し、シールリング１５１の材料はゴムなどである。このため、バルブプレート１６１やカバープレート１７１がシールリング１５１に接触した状態で旋回すると、シールリング１５１の表面が損傷する場合がある。しかし、上記のようにバルブプレート１６１及びカバープレート１７１を旋回させる前後に昇降させることにより、シールリング１５１の表面を損傷することが防止される。

ここで、第１の実施形態に係る成膜装置１とは異なり、成膜時においてシールリング１５１の表面がカバープレート１７１によって覆われない比較例について説明する。成膜時にシールリング１５１の表面が露出していると、シールリング１５１の表面に膜が形成されたり、マクロパーティクルが付着したりする。図８に、シールリング１５１の表面にマクロパーティクル２１０が付着した例を示す。シールリング１５１の表面にマクロパーティクル２１０が付着していると、プラズマ通過口１５０をバルブプレート１６１によって閉鎖しようとしても、プラズマ通過口１５０とバルブプレート１６１間が密着しない。

このため、プラズマ通過口１５０にバルブプレート１６１を配置した状態で格納室１０を大気開放すると、図９に示すように格納室１０とプラズマ室２０間に矢印で示したようにリークが生じる。その結果、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持できない。

また、第１の実施形態に係る成膜装置１とは異なる方法によってプラズマ室２０内の清浄度を高く保持する手段として、図１０に示すように格納室１０にワーク取り込み室１１を配置する方法がある。図１０に示した例では、処理後のワーク１００が真空状態の格納室１０からワーク取り込み室１１から移動される。そして、ゲートバルブ１１１が閉じられた後に、ワーク取り込み室１１の真空を破ってワーク１００が成膜装置１から取り出される。また、処理前のワーク１００をワーク取り込み室１１に格納した後、ワーク取り込み室１１を真空にする。その後、ゲートバルブ１１１を開いて、ワーク１００をワーク取り込み室１１から格納室１０に移動する。

上記のように、ワーク取り込み室１１を有する成膜装置を使用すれば、格納室１０を大気開放する必要がなくなり、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持できる。しかしながら、ワーク取り込み室１１を装備することによって装置サイズが増大する。

上記の比較例に対し、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置１では、プラズマ通過口１５０が開放された成膜時に、シールリング１５１の表面がカバープレート１７１によって覆われる。このため、シールリング１５１がバルブプレート１６１のシール面と接する領域に膜が形成されたりマクロパーティクルが付着したりすることが防止される。その結果、プラズマ通過口１５０を閉鎖する開閉機構１６のシール性能の低下を抑制できる。これにより、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持することができる。また、成膜装置１によればワーク取り込み室を装備する必要がないため、装置サイズの増大を抑制することができる。

ワーク１００は、例えばレンズの金型や基板などである。例えば、耐熱性保護膜としてレンズ金型の表面にカーボン膜を成膜する。成膜装置１によれば、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持することができるために、ワーク１００に形成される薄膜の膜質の劣化が抑制される。このため、ワーク１００の破損や製品の短寿命化が防止される。つまり、表面粗さが低減されることによる製品寿命の延びや、工具や機械部品を処理対象とした場合などに摩擦係数の低減や耐摩擦性の向上を実現できる。

＜第１の変形例＞
図１では、屈曲部に沿ってプラズマ室２０の外側に誘導コイル４０が配置された例を示した。しかし、図１１に示すように誘導コイル４０をプラズマ室２０内に格納した構成の成膜装置１においても、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持するために、成膜時にシールリング１５１の表面にカバープレート１７１を配置することは有効である。

図１１に示した成膜装置１では、プラズマ室２０内に複数の誘導コイル４０が配置されている。これらの誘導コイル４０は、ターゲット６００と格納室１０との間に少なくとも１箇所の屈曲部を有して連続する磁力線を発生させるように配置されている。これにより、プラズマ室２０内で生成されたプラズマ２００は、誘導コイル４０の内側を通過してターゲット６００からワーク１００まで輸送される。

図１１に示した成膜装置１では、成膜時にシールリング１５１の表面がカバープレート１７１によって覆われる。このため、シールリング１５１がバルブプレート１６１のシール面と接する領域に膜が形成されたりマクロパーティクルが付着したりすることが防止される。その結果、プラズマ通過口１５０を閉鎖する開閉機構１６のシール性能の低下が抑制され、プラズマ室２０内の清浄度を高く保持できる。

なお、プラズマ２００が誘導コイル４０間から発散したり漏れたりするのを防止するために、誘導コイル４０間の空間の周囲にプラズマ電位補正電極を配置してもよい。その場合、プラズマ２００は、プラズマ電位補正電極の内側を通過して輸送される。プラズマ電位補正電極の電位は、本発明者らの実験によればプラズマの効率的な輸送のために−２０Ｖ〜＋２０Ｖ程度の範囲が好ましい。

図１１に示した成膜装置１によれば、プラズマ室２０の内部に設置する誘導コイル４０の数や位置を調整することにより、複雑なプラズマ屈曲輸送が可能である。また、屈曲部に制限されることなく誘導コイル４０の設置位置の自由度が高いために、より効率的なプラズマ輸送が可能である。

＜第２の変形例＞
上記では、第１の支持体１６２の障壁１５に接続する端部１６０と第２の支持体１７２の障壁１５に接続する端部１７０とを一体化させた例を示した。しかし、例えば図１２に示すように、第１の支持体１６２の端部１６０と、第２の支持体１７２の端部１７０とを、別々の支持点１５５ａ、１５５ｂで障壁１５に接続してもよい。端部１６０、１７０は、図示を省略する別個の駆動装置１８にそれぞれ接続されている。これらの駆動装置１８によって、開閉機構１６と保護機構１７を独立して駆動することができる。

なお、第１の支持体１６２の端部１６０と第２の支持体１７２の端部１７０とを一体化させた場合には、駆動装置１８が１つである。このため、成膜装置１の構成が簡単であり、装置製造コストを抑制できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、バルブプレート１６１及びカバープレート１７１が、障壁１５の表面に沿って旋回移動する例を示した。図１３に示す第２の実施形態に係る成膜装置１は、フラップ機構によってバルブプレート１６１及びカバープレート１７１が移動する。具体的には、バルブプレート１６１を矢印Ｃ１のように移動させて、障壁１５の表面とバルブプレート１６１とのなす角を変化させる。そして、カバープレート１７１を矢印Ｃ２のように移動させて、障壁１５の表面とカバープレート１７１とのなす角を変化させる。これにより、障壁１５とバルブプレート１６１との距離、及び障壁１５とカバープレート１７１との距離をそれぞれ変化させる。このように、図１３に示した成膜装置１では、フラップ機構によって、プラズマ通過口１５０の開閉を制御すると共に、シールリング１５１とカバープレート１７１との接触を調整する。図１３は、カバープレート１７１をシールリング１５１上に配置した状態を示す。

図１３では、成膜時における障壁１５の表面とバルブプレート１６１とのなす角や、プラズマ通過口１５０の閉鎖時における障壁１５の表面とカバープレート１７１とのなす角が、略９０度である例を示した。しかし、これらの角度が９０度に限られないのはもちろんである。成膜時の障壁１５の表面とバルブプレート１６１とのなす角が大きいほど、成膜時におけるバルブプレート１６１の表面での膜の形成やマクロパーティクルの付着を少なくできる。

例えば図１４に示す矢印Ｄ１のように、障壁１５の表面と平行な方向を回転軸方向として、第１の支持体１６２の端部１６０を中心に駆動装置１８ａによって開閉機構１６を回転させる。これにより、バルブプレート１６１によってプラズマ通過口１５０を閉鎖したり、プラズマ通過口１５０を開放したりする。同様に、駆動装置１８ｂによって第２の支持体１７２の端部１７０を中心に保護機構１７を矢印Ｄ２のように回転させる。これにより、カバープレート１７１をシールリング１５１上に接触させたり離間させたりできる。図１４は、カバープレート１７１をシールリング１５１上に配置した状態を示す。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記では成膜装置１がアークプラズマ成膜装置である場合を例示的に説明したが、アークプラズマ成膜装置以外の成膜装置にも本発明を適用できる。即ち、ワーク１００が格納される格納室１０とプラズマ２００を発生させるプラズマ室２０とがプラズマ通過口１５０を介して連結される構造の成膜装置であれば、プラズマＣＶＤ装置や蒸着装置、スパッタ装置などにおいても本発明を適用することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…成膜装置
１０…格納室
１２…ステージ
１５…障壁
１６…開閉機構
１７…保護機構
１８…駆動装置
２０…プラズマ室
３０…ターゲット保管室
４０…誘導コイル
６０…スキャンコイル
１００…ワーク
１５０…プラズマ通過口
１５１…シールリング
１６１…バルブプレート
１６２…第１の支持体
１７１…カバープレート
１７２…第２の支持体
２００…プラズマ
６００…ターゲット

Claims

ドライプロセスによって薄膜を処理対象のワーク上に形成する成膜装置であって、
前記ワークが格納される格納室と、
プラズマが生成されるプラズマ室と、
前記格納室と前記プラズマ室との間に配置された、前記格納室の内部と前記プラズマ室の内部とを連結させるプラズマ通過口を有し、前記プラズマ通過口の周囲を囲んで環状のシールリングが配置された障壁と、
前記プラズマ通過口を閉鎖するように前記障壁上に配置可能なバルブプレートを有し、前記バルブプレートを移動させて前記プラズマ通過口を開閉する開閉機構と、
前記バルブプレートが前記プラズマ通過口を閉鎖していない状態において、前記障壁の前記プラズマ通過口の周囲において前記シールリングの表面上に配置される環状のカバープレートを有する保護機構と
を備え、
前記プラズマ通過口が開放された成膜時に、前記プラズマを前記カバープレートの内側を通過させて前記プラズマ室から前記格納室内の前記ワーク上に導入することを特徴とする成膜装置。
前記開閉機構が、一方の端部が前記バルブプレートに接続し、他方の端部が前記障壁で支持される第１の支持体を備え、
前記第１の支持体の前記他方の端部を旋回中心として、前記バルブプレートが前記障壁の表面に沿って旋回することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記障壁の表面に沿って旋回する前後に、前記バルブプレートが前記障壁の表面の面法線方向に沿って昇降することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
前記保護機構が、一方の端部が前記カバープレートに接続し、他方の端部が前記障壁で支持される第２の支持体を備え、
前記第２の支持体の前記他方の端部を旋回中心として、前記カバープレートが前記障壁の表面に沿って旋回することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
前記障壁の表面に沿って旋回する前後に、前記カバープレートが前記障壁の表面の面法線方向に沿って昇降することを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
前記開閉機構が、一方の端部が前記バルブプレートに接続し、他方の端部が前記障壁で支持される第１の支持体を備え、
前記保護機構が、一方の端部が前記カバープレートに接続し、他方の端部が前記障壁で支持される第２の支持体を備え、
前記第１の支持体の前記他方の端部と前記第２の支持体の前記他方の端部とが一体化しており、前記第１の支持体と前記第２の支持体とのなす角が一定のままで前記バルブプレートが前記第１の支持体の前記他方の端部を旋回中心として前記障壁の表面に沿って旋回し、前記カバープレートが前記第２の支持体の前記他方の端部を旋回中心として前記障壁の表面に沿って旋回することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記障壁の表面と前記バルブプレートとのなす角、及び前記障壁の表面と前記カバープレートとのなす角をそれぞれ変化させることによって、前記プラズマ通過口の開閉を制御すると共に前記シールリングと前記カバープレートとの接触を調整するフラップ機構を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
アーク放電によって材料物資のイオンを含む前記プラズマを生成して、前記材料物資を主成分とする薄膜を前記ワーク上に形成するアークプラズマ成膜装置であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の成膜装置。