JP2018141200A - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの反りを抑制する。【解決手段】プラズマ装置は、ワークと、ワークの一方の面側に配置され、非処理対象部分を覆う第１マスキング部材と、ワークの他方の面側に配置される第２マスキング部材と、往復動可能であるとともに、第１マスキング部材を第２マスキング部材に向けて押圧可能な第１の型と、第２の型と、を備える。第１または第２マスキング部材は、ワークの開口に対応する箇所に、ワークが載置される面に斜め方向、かつワークの外側方向に深さ方向が向けられた孔部を有している。孔部には、深さ方向に移動可能な可動部材が備えられる。ワークの開口の外端が、孔部の表面開口の外端よりも、ワークの内側方向に位置する。第１マスキング部材が第２マスキング部材に向けて押圧されている状態のときに、可動部材は、ワークの開口の外端を押圧している。【選択図】図８

Description

本発明は、プラズマ処理を行うプラズマ装置に関する。

プラズマＣＶＤ法により、基板に成膜を行う装置が知られている。特許文献１には、成膜室の上部と下部とで基板を挟み込み、成膜室に成膜ガスを充填し、成膜室の内部の基板の下側に配置された高周波電極から基板の上側に配置された接地電極に向かうプラズマを発生させることにより、成膜を行なう装置が記載されている。

特開２００９−６２５７９号公報

基板の成膜対象部分の外周の非成膜対象部分が成膜されないようにする場合、その非成膜対象部分を覆うようにマスキング部材を配置する方法が採用されることが多い。しかしながら、成膜時の入熱量が、成膜対象部分と非成膜対象部分とで異なることから、基板に反り不良が発生することがあった。入熱による成膜対象部分の伸びに対し、入熱による非成膜対象部分の延びが追従できないことによって、熱膨張のバランスが崩れるためである。そのため、プラズマ装置において、ワークの処理対象部分と非処理対象部分との温度差により発生するワークの反りを抑制可能な技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、プラズマ処理を行うプラズマ装置が提供される。プラズマ装置は、非処理対象部分と処理対象部分とを有するとともに、開口部を有するワークと、前記ワークの一方の面側に配置され、前記非処理対象部分を覆う第１マスキング部材と、前記ワークの他方の面側に配置される第２マスキング部材と、前記ワークを密封する容器の一部を構成する型であって、前記第１マスキング部材を前記第２マスキング部材に向けて押圧可能な第１型と、前記容器の一部を構成する第２型と、を備える。前記第１マスキング部材または前記第２マスキング部材は、前記ワークの前記開口部に対応する箇所に、前記ワークが載置される面に斜め方向、かつ前記ワークの外側方向に深さ方向が向けられた孔部を有する。前記孔部には、前記第１マスキング部材または前記第２マスキング部材に押されて前記深さ方向に移動可能な可動部材が備えられる。前記ワークの前記開口部の外端は、前記孔部の表面開口の外端に対して、前記ワークの内側方向または同一の位置に位置する。前記第１型と前記第２型とが閉じて前記第１マスキング部材が前記第２マスキング部材に向けて押圧されている状態のときに、前記可動部材が、前記ワークの前記開口部の外端を押圧するように構成されている。

この形態のプラズマ装置によれば、プラズマ処理中において、可動部材がワークの開口部の外端を押圧している状態とすることができるので、ワークを外側に向けて延ばすことができる。このため、プラズマ装置において、ワークにおける処理対象部分と非処理対象部分との温度差によって発生する反りを抑制することができる。

本発明は、上述したプラズマ装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ワークの一部に成膜又はエッチングを行う方法等の形態で実現することができる。例えば、プラズマ処理を行う方法や、プラズマ装置の制御方法及び制御装置、それらの装置又は方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。

本発明の実施形態におけるプラズマ装置の構成を示す概略断面図である。 プラズマ装置の分解斜視図である。 プラズマ装置の部分拡大図である。 プラズマ装置による成膜方法について示す工程図である。 ステップＳ１０の処理において、ワークの上に上側マスキング部材が積載される前の状態を示す説明図である。 ワークのマニホールド孔を上から見た説明図である。 図５の状態から遷移した状態を示す説明図である。 図７の状態から遷移した状態を示す説明図である。 図８の状態にあるワークのマニホールド孔を上から見た説明図である。

Ａ．プラズマ装置の構成：
図１は、本発明の実施形態におけるプラズマ装置２００の構成を示す概略断面図である。図２は、プラズマ装置２００の分解斜視図である。図１及び図２には、ＸＹＺ軸が図示されている。Ｙ軸方向は鉛直方向を示し、Ｘ軸方向は水平方向を示し、Ｚ軸方向はＹ軸及びＸ軸に垂直な方向を示す。このことは、以降の図においても同様である。

プラズマ装置２００は、プラズマ処理を行う装置である。本実施形態では、プラズマ装置２００は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに成膜を行う。プラズマ処理としては、いわゆるプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を採用する。ワーク１０は、燃料電池のセパレータの基材として用いられる板状の金属板である。ワーク１０は、平面視で矩形状の外形を有している。ワーク１０は、短辺に沿って、アノードガスとカソードガスと冷却剤のためのマニホールド孔１１〜１３，１６〜１８が短辺に沿ってそれぞれ形成されている。プラズマ装置２００は、ワーク１０に導電性の炭素系の薄膜を形成する。

プラズマ装置２００は、真空容器（チャンバー）１００と、マスキング部材２０（２１，２２）と、を備える。プラズマ装置２００は、さらに、絶縁部材３０と、開閉装置５０と、搬送装置５５と、電力印加部７０と、ガス供給装置８０と、排気装置９０と、制御部９５と、パレット１３０と、シール部材６０と、を備える。なお、図２では、開閉装置５０と、搬送装置５５と、電力印加部７０及びその電力導入部７１と、ガス供給装置８０及びその供給口８１と、排気装置９０及び排気口９１と、制御部９５と、は図示を省略している。

真空容器１００は、分割可能な金属製の容器である。真空容器１００は、第１窪み部１１４を備える第１の型１１０と、第１の型１１０に対向して配置された第２の型１２０と、を備える。

第１の型１１０は、ワーク１０の少なくとも処理対象部分１０Ａが配置される第１窪み部１１４を備える。また、第１の型１１０は、第１窪み部１１４の周囲に配置された第１平面部１１１を備える。第１窪み部１１４はワーク１０から離間する方向に窪んでおり、本実施形態ではワーク１０の上面側の処理対象部分１０Ａから見て上方（＋Ｙ方向）に窪んでいる。また、第１窪み部１１４は、側部１１２と底部１１３とを備える。本実施形態では、第１窪み部１１４と第１平面部１１１との接続箇所は、処理対象部分１０Ａの端部と、同一のＹＺ平面状に位置している。

第２の型１２０は、ワーク１０の下面側の処理対象部分１０Ａから見て下方（−Ｙ方向）に窪んだ第２窪み部１２４を備える。また、第２の型１２０は、第２窪み部１２４の周囲に配置された第２平面部１２１を備える。第２窪み部１２４には、ワーク１０の処理対象部分１０Ａの下面側が配置される。第２窪み部１２４は、側部１２２と底部１２３とを備える。第２平面部１２１は、第１の型１１０の第１平面部１１１に対応する部分に配置されている。本実施形態では、第２窪み部１２４と第２平面部１２１との接続箇所は、処理対象部分１０Ａの端部と、同一のＹＺ平面状に位置している。本実施形態において、第１平面部１１１及び第２平面部１２１は、ＸＺ平面と平行である。

第１の型１１０及び第２の型１２０は、真空容器１００内にガス供給装置８０からガスを供給するための供給口８１と、真空容器１００内を排気装置９０によって排気するための排気口９１と、を備える。供給口８１及び排気口９１には、開閉可能な弁（図示せず）が設けられている。また、第２の型１２０は、マスキング部材２０を介してワーク１０に電圧を印加するための電力導入部７１を備える。第２の型１２０と電力導入部７１との間は、絶縁部材３５によって電気的に絶縁されている。本実施形態において、真空容器１００は、アース電位を有している。

真空容器１００内において、ワーク１０及びワーク１０上に配置されるマスキング部材２０は、第１平面部１１１から離間され、かつ、ワーク１０の処理対象部分１０Ａは真空容器１００が閉じた状態において第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内の空間に向けられている。また、本実施形態では、非処理対象部分１０Ｂは、真空容器１００内の第１平面部１１１側及び第２平面部１２１側に配置されている。

マスキング部材２０は、ワーク１０上に配置され、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂを覆い隠す部材である。図１及び図２に示すように、マスキング部材２０は、上側マスキング部材２１と下側マスキング部材２２とを有する。上側マスキング部材２１は、ワーク１０上の第１の型１１０側に配置されている。下側マスキング部材２２は、ワーク１０上の第２の型１２０側に配置されている。本実施形態において、上側マスキング部材２１は、絶縁部材２５を介して第１の型１１０（図１）に固定されている。本実施形態において、下側マスキング部材２２は、ワーク１０を支持する。マスキング部材２０の一部は、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。マスキング部材２０においてワーク１０の非処理対象部分１０Ｂを覆う部分は、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。マスキング部材２０は、導電性の部材で形成されている。ワーク１０とマスキング部材２０とは、接触することにより電気的に接続されている。マスキング部材２０としては、例えば、チタン（Ｔｉ）やＳＵＳ等の導電性部材が用いられる。上側マスキング部材２１は「第１マスキング部材」に相当する。下側マスキング部材２２は「第２マスキング部材」に相当する。

絶縁部材３０は、第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置されている。本実施形態では、絶縁部材３０は第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に配置されている。絶縁部材３０は、マスキング部材２０を介してワーク１０の上面側の処理対象部分１０Ａを第１窪み部１１４内の空間に向けるとともに、マスキング部材２０及びワーク１０を第１平面部１１１から離間させた状態で、マスキング部材２０に接触する。また、絶縁部材３０は、マスキング部材２０を介してワーク１０の下面側の処理対象部分１０Ａを第２窪み部１２４内の空間に向けるとともに、マスキング部材２０及びワーク１０を第２平面部１２１から離間させた状態で、マスキング部材２０に接触する。本実施形態では、絶縁部材３０は、下側マスキング部材２２に接触して下側マスキング部材２２を支持する。絶縁部材３０は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等のセラミックスで形成されている。

パレット１３０は、金属製の板状部材である。パレット１３０は、ワーク１０及び下側マスキング部材２２を真空容器１００内に搬送する部材でもある。パレット１３０には、絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、及びワーク１０が、この順に＋Ｙ方向に積載される。本実施形態において、パレット１３０は、アース電位を有している。

シール部材６０（６１、６２）は、第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置されている。シール部材６０は、真空容器１００内の気密を保つための部材である。シール部材６０は、絶縁性の部材であり、本実施形態ではゴム製の環状部材である。本実施形態では、シール部材６０は、オーリングを用いている。本実施形態では、シール部材６１は第１の型１１０に設けられた溝部に嵌め込まれている。シール部材６２は、第２の型１２０に設けられた溝部に嵌め込まれている。

開閉装置５０は、真空容器１００を開閉するための装置である。本実施形態では、開閉装置５０は、第１の型１１０を＋Ｙ方向に移動させて真空容器１００を開き、第１の型１１０を−Ｙ方向に移動させて真空容器１００を閉じる。

搬送装置５５は、パレット１３０を真空容器１００内へ搬送し、パレット１３０を真空容器１００外へ搬送するための装置である。本実施形態では、搬送装置５５は、パレット１３０の端部１３０ｔに接触して、真空容器１００が開いた状態において、パレット１３０及びパレット１３０に積載された絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、ワーク１０を真空容器１００内に搬送する。また、搬送装置５５は、搬送したパレット１３０を下方に移動させることによってパレット１３０をシール部材６２を介して第２の型１２０上に設置する。この状態で、開閉装置５０によって、第１の型１１０を−Ｙ方向に移動させる動作が行われると、第１の型１１０に絶縁部材２５を介して固定された上側マスキング部材２１が、パレット１３０に載せられたワーク２０の上に積層される。また、搬送装置５５は、上方に移動させたパレット１３０をＸＺ平面に沿って移動させて真空容器１００外へ搬送することも可能である。

電力印加部７０は、ワーク１０に電力を印加するための装置である。電力印加部７０は、ワーク１０に電力を印加する。本実施形態では、電力印加部７０は、真空容器１００内に供給された原料ガスをプラズマ化するための電場を生成する。本実施形態では、電力導入部７１とワーク１０及びマスキング部材２０は陰極であり、第１の型１１０、第２の型１２０及びパレット１３０は陽極である。本実施形態では、電力印加部７０は、マスキング部材２０を通じてワーク１０にバイアス電圧を印加する。電力印加部７０は、例えば、電力導入部７１に−３０００Ｖの電圧を印加することができる。なお、本実施形態では、真空容器１００及びパレット１３０はアース（０Ｖ）に接続されている。

ガス供給装置８０は、供給口８１を介して、真空容器１００内にキャリアガス及び原料ガスを供給する。本実施形態では、ガス供給装置８０は、キャリアガスとして例えば窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを供給し、原料ガスとして例えばピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）ガスを供給する。ガス供給装置８０は、異なる種類のガスを貯留するタンクと接続されている。ガス供給装置８０は、各タンクと供給口８１との間に設けられた切替弁が操作されることにより、供給口８１に供給されるガスの種類を切り替えることが可能である。また、ガス供給装置８０は、真空容器１００内の圧力を、開閉装置５０が真空容器１００を開くことが可能な程度の圧力に戻すために、プラズマ装置２００による成膜後やエッチング後に真空容器１００内に例えば窒素ガスを供給する。

排気装置９０は、排気口９１を介して、真空容器１００内を排気する。排気装置９０は、例えば、ロータリポンプや拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等により構成される。

制御部９５は、プラズマ装置２００全体の動作を制御する。制御部９５は、ＣＰＵとメモリーとを含む。ＣＰＵは、メモリーに格納されたプログラムを実行することによって、プラズマ装置２００の制御を行う。このプログラムは、各種記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御部９５は、開閉装置５０を制御して真空容器１００を開閉し、搬送装置５５を制御してパレット１３０を搬送する。また、制御部９５は、排気装置９０を制御して真空容器１００内を排気し、ガス供給装置８０を制御して真空容器１００内にガスを供給し、電力印加部７０を制御してマスキング部材２０を介してワーク１０に電力を印加する。

図３は、プラズマ装置２００の部分拡大図である。図３には、図１に破線で示したＸ部分が示されている。図３には、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１と、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ２と、が示されている。接触点Ｐ１は、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第１平面部１１１に対向する箇所である。接触点Ｐ１は、プラズマ装置２００の断面において、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第１平面部１１１に最も近い接触箇所である。接触点Ｐ２は、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第２平面部１２１に対向する箇所である。接触点Ｐ２は、プラズマ装置２００の断面において、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所のうち、第２平面部１２１に最も近い接触箇所である。

図３にはさらに、接触点Ｐ１と第１平面部１１１との距離Ａ１と、ワーク１０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離Ｂ１と、が示されている。距離Ａ１は、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所と、第１平面部１１１との最短距離である。距離Ｂ１は、第１窪み部１１４と対向するワーク１０と、第１窪み部１１４の底部１１３との距離であり、第１窪み部１１４の底部１１３とワーク１０との最短距離である。また、図３には、接触点Ｐ２と第２平面部１２１との距離Ａ２と、ワーク１０と第２窪み部１２４の底部１２３との距離Ｂ２と、が示されている。距離Ａ２は、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所と、第２平面部１２１との最短距離である。距離Ｂ２は、第２窪み部１２４と対向するワーク１０と、第２窪み部１２４の底部１２３との距離であり、第２窪み部１２４の底部１２３とワーク１０との最短距離である。プラズマ装置２００において、距離Ａ１は距離Ｂ１よりも小さい。言い換えると、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間は、ワーク１０と第１窪み部１１４とで形成される空間よりも小さい。また、本実施形態では、距離Ａ２は、距離Ｂ２よりも小さい。言い換えると、マスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間は、ワーク１０と第２窪み部１２４とで形成される空間よりも小さい。

本実施形態では、距離Ａ１及び距離Ａ２は、マスキング部材２０を介して、ワーク１０と真空容器１００との間に電力を印加した場合に、マスキング部材２０と真空容器１００（第１平面部１１１、第２平面部１２１）との間に形成されるシースの距離よりも短い。本実施形態では、距離Ａ１及び距離Ａ２は、２．０ｍｍ以下である。なお、真空容器１００とマスキング部材２０及びワーク１０との絶縁性を十分に保つ観点から、距離Ａ１及び距離Ａ２は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。

図３には、さらに、第１窪み部１１４と第１平面部１１１との接続箇所Ｑ１及び第２窪み部１２４と第２平面部１２１との接続箇所Ｑ２から接触点Ｐ１、Ｐ２までのＸ軸に沿った最短距離Ｃが示されている。距離Ｃは、第１窪み部１１４の側部１１２及び第２窪み部１２４の側部１２２から、接触点Ｐ１、Ｐ２までのＸ軸に沿った最短距離でもある。本実施形態では、距離Ｃは、０（ゼロ）よりも大きい。本実施形態では、距離Ｃは、１０ｍｍ以上である。

図３に示すように、マスキング部材２０の一部を構成する下側マスキング部材２２には、孔部２２Ｈが形成されている。孔部２２Ｈには、可動部材２１０が設けられている。可動部材２１０を含めた孔部２２Ｈの周辺の構成については、後ほど詳しく説明する。

Ｂ．成膜方法：
図４は、プラズマ装置２００による成膜方法について示す工程図である。プラズマ装置２００による成膜では、まず、ワーク１０が真空容器１００内に搬送される（ステップＳ１０）。本実施形態では、パレット１３０上に、絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、ワーク１０が積載される。その後、真空容器１００の第１の型１１０が開閉装置５０によって＋Ｙ軸方向に移動され、絶縁部材３０、マスキング部材２０及びワーク１０が積載されたパレット１３０が、搬送装置５５によって真空容器１００内に搬送される。搬送されたパレット１３０は、シール部材６２を介して第２の型１２０上に配置される。

次に、真空容器１００が閉じられる（ステップＳ２０）。本実施形態では、真空容器１００内にパレット１３０が搬送された後、開閉装置５０によって第１の型１１０が−Ｙ軸方向に移動される。このとき、第１の型１１０に固定された上側マスキング部材２１が、パレット１３０に載せられたワーク２０の上に積層される。こうすることによって、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂがマスキング部材２０によって覆われるとともに、ワーク１０の処理対象部分１０Ａ上にマスキング部材２０の処理領域２０Ａが配置される。真空容器１００が閉じられると、ワーク１０の処理対象部分１０Ａは真空容器１００の第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４内の空間に向けられた状態になる。ワーク１０及びマスキング部材２０は、第１平面部１１１及び第２平面部１２１から離間された状態になる。また、接触点Ｐ１と第１平面部１１１との距離Ａ１は、ワーク１０と第１窪み部１１４との距離Ｂ１よりも小さくなる。接触点Ｐ２と第２平面部１２１との距離Ａ２は、ワーク１０と第２窪み部１２４との距離Ｂ２よりも小さくなる。

次に、真空容器１００内のガスが排気される（ステップＳ３０）。本実施形態では、プラズマ装置２００は、例えば、窒素ガス雰囲気に設置されている。ステップＳ３０では、排気装置９０によって排気口９１を介して真空容器１００内の窒素ガスが排気され、真空容器１００内が真空化される。

真空容器１００内のガスが排気されると、真空容器１００内に原料ガスが供給される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０では、ガス供給装置８０によって供給口８１を介してキャリアガス及び原料ガスが供給される。真空容器１００内には、キャリアガスとして、例えば、水素ガス及びアルゴンガスが供給される。また、原料ガスとして、窒素ガス及びピリジンガスが供給される。ステップＳ４０では、真空容器１００内の圧力値は、例えば、１１Ｐａである。なお、原料ガスが供給される前に、真空容器１００を昇温させてもよい。例えば、プラズマ装置２００を、第１の型１１０及び第２の型１２０にヒータが埋め込まれた態様とし、ヒータにより真空容器１００を昇温させてもよい。また、電力印加部７０によりワーク１０及びマスキング部材２０と真空容器１００との間に電力を印加して、ワーク１０の温度を昇温させてもよい。

次に、ワーク１０に電力が印加される（ステップＳ５０）。電力印加部７０によってマスキング部材２０を介してワーク１０と真空容器１００との間に電力が印加されると、第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内にプラズマが発生し、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに薄膜が形成される。以上のようにして、プラズマ装置２００による成膜が行われる。ステップＳ５０では、電力印加部７０によって、マスキング部材２０を介してワーク１０に例えば−３０００Ｖの電力が印加される。ステップＳ５０が終了すると、原料ガスの供給と電力の印加とが停止されて成膜が終了する。

成膜が終了すると、真空容器１００内の圧力が調整される（ステップＳ５５）。本実施形態では、真空容器１００内の圧力を、開閉装置５０によって真空容器１００を開くことが可能な程度の圧力に戻すために、ガス供給装置８０によって真空容器１００内に窒素ガスが供給される。なお、真空容器１００内の圧力が調整されると、第１の型１１０および上側マスキング部材２１が開閉装置５０によって＋Ｙ軸方向に移動され、搬送装置５５によって絶縁部材３０、下側マスキング部材２２及びワーク１０が積載されたパレット１３０が、真空容器１００から搬出される。以上のようにしてプラズマ装置２００による一連の処理が終了する。

Ｃ．孔部２２Ｈの周辺の構成：
図５は、ステップＳ１０の処理において、ワーク１０の上に上側マスキング部材２１が積載される前の状態を示す説明図である。図示するように、下側マスキング部材２２の上にワーク１０が積載されている。具体的には、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂが下側マスキング部材２２と接するように積載されている。先に説明したように、ワーク１０には、マニホールド孔１１〜１３，１６〜１８（図２）が形成されている。下側マスキング部材２２における各マニホールド孔１１〜１３，１６〜１８に対応する箇所に、孔部２２Ｈがそれぞれ形成されている。図５においては、マニホールド孔１１に対応する箇所に形成された孔部２２Ｈを代表して示した。

孔部２２Ｈは、下側マスキング部材２２におけるワーク１０が積載される面に対して斜め方向、かつＸ方向においては外側に向けて開口されている。「外側」とは、ワーク１０の主平面における内側から外側に向けた方向であり、マニホールド孔１１に対応する箇所に形成された孔部２２Ｈにおいては図示の＋方向の側である。言い換えると、孔部２２Ｈの深さ方向Ｖは、Ｘ−Ｚ平面に対して斜め方向、かつＸ方向においては外側に向いた方向となっている。本明細書で「深さ方向」とは、孔部２２Ｈの表面開口から底に向かう方向である。本実施形態では、Ｘ−Ｚ平面と孔部２２Ｈの深さ方向Ｖとのなす角度αは、例えば２０度〜８５度、より具体的には例えば４０度〜５０度となっている。孔部２２Ｈの深さ方向に垂直な面の形状は、矩形である。

図６は、ワーク１０のマニホールド孔１１を上から見た説明図である。図６は、図５において、上側マスキング部材２１を除いて、ワーク１０の存在する範囲を上から見た図に相当する。下側マスキング部材２２に形成された孔部２２Ｈの表面開口形状は、矩形である。孔部２２Ｈの表面開口付近の外側（＋Ｘ方向側）端部（２２ＨＥの部分）は面取りがしてあり、この面取り部分は、Ｙ−Ｚ平面に沿った平面形状となっている。すなわち、孔部２２Ｈは、その表面開口付近には、Ｙ−Ｚ平面に沿った平らな端面２２ＨＥを有する。

下側マスキング部材２２の上にワーク１０が積載された状態では、Ｘ方向において、ワーク１０のマニホールド孔１１の外側の端面（以下、「外端」と呼ぶ）１１Ｅは、孔部２２Ｈの外側の端面（以下、「外端」と呼ぶ）２２ＨＥよりも内側（図中の−Ｘ方向）に位置する。換言すれば、孔部２２Ｈの外端２２ＨＥは、マニホールド孔１１の外端１１Ｅよりも外側（図中の＋Ｘ方向）に位置する。マニホールド孔１１の外端１１Ｅと孔部２２Ｈの外端２２ＨＥとの間の距離Ｓは、例えば３ｍｍ以下である。なお、距離Ｓは０ｍｍ、すなわち、マニホールド孔１１の外端１１Ｅと孔部２２Ｈの外端２２ＨＥとが、Ｘ方向において同じ位置にある構成としてもよい。

図５、図６に示すように、孔部２２Ｈには、可動部材２１０と、弾性部材としての圧縮コイルバネ２２０と、が配置されている。可動部材２１０は、例えば、ＳＵＳや、Ｔｉ製である。圧縮コイルバネ（以下、単に「バネ」と呼ぶ）２２０は、孔部２２Ｈの底に配置されている。

可動部材２１０は、直方体形状の操作部２１２と、ほぼ直方体形状の差し込み部２１４と、を有する。操作部２１２と差し込み部２１４とは、くの字形状となるように連結されている。すなわち、操作部２１２の＋Ｘ方向の側（外側）の面２１２ｂと、差し込み部２１４の所定面２１４ａとがなす角度βは、９０度より大きく、かつ１８０度より小さい角度となっている。具体的には、角度βは、Ｘ−Ｚ平面と孔部２２Ｈの深さ方向とのなす角αに対して、次式（１）の関係を有する。
β＝α＋９０度 …（１）

操作部２１２の＋Ｙ方向の側（上側）の面（以下、「上側面」と呼ぶ）２１２ａはＸ−Ｚ平面に沿った方向であり、操作部２１２の＋Ｘ方向の側（外側）の面（以下、「外側面」と呼ぶ）２１２ｂはＹ−Ｚ平面に沿った方向である。これらのことから、式（１）は、差し込み部２１４の所定面２１４ａとＸ−Ｚ平面とがなす角度が上述した角度αと一致することを意味する。この形状の可動部材２１０は、操作部２１２の少なくとも一部が孔部２２Ｈから突出した状態で、差し込み部２１４が孔部２２Ｈ内に挿入した状態で、下側マスキング部材２２に設けられている。差し込み部２１４の操作部２１２とは反対側の端面２１４ｂは、バネ２２０と接する。

操作部２１２の上側面２１２ａに対して下向き（−Ｙ方向）の力が加えられたとき、差し込み部２１４は孔部２２Ｈの内壁面に沿って深さ方向Ｖに移動し、バネ２２０を圧縮する。上記の力が外されると、バネ２２０が復元し、その復元力を受けて、差し込み部２１４は深さ方向Ｖとは反対の方向に移動する。

図７は、図５の状態から遷移した状態を示す説明図である。図５の状態から、図３のステップＳ２０において、開閉装置５０によって、第１の型１１０が−Ｙ方向に移動される動作に伴って、上側マスキング部材２１が下側（−Ｙ方向）に移動すると、上側マスキング部材２１が操作部２１２の上側面２１２ａに当たった状態となる。この状態が図７に示す状態であり、上側マスキング部材２１と下側マスキング部材２２との間には隙間が生じている。

図８は、図７の状態から遷移した状態を示す説明図である。第１の型１１０が−Ｙ方向に移動される過程において、上側マスキング部材２１は、第１の型１１０（図１、図２）から下向き（−Ｙ方向）の力を受け、可動部材２１０の有する操作部２１２の上側面２１２ａを下向き（―Ｙ方向）に押す。これにより、上述したように、可動部材２１０は孔部２２Ｈの深さ方向Ｖに移動し、バネ２２０は圧縮された状態となる。

図９は、図８の状態にあるワーク１０のマニホールド孔１１を上から見た説明図である。上側マスキング部材２１が可動部材２１０から離れた状態にある図６と、図９とを比較すると、可動部材２１０の操作部２１２が外側（＋Ｘ方向）に移動していることがわかる。先に説明したように、ワーク１０のマニホールド孔１１の外端１１Ｅは、孔部２２Ｈの外端２２ＨＥよりも内側（図中の−Ｘ方向）に位置していることから、図８及び図９に示すように、操作部２１２の外側面２１２ｂがマニホールド孔１１の外端１１Ｅに当たった状態となる。可動部材２１０は、第１の型１１０（図１、図２）から下向き（−Ｙ方向）の力を受け続けることから、操作部２１２の外側面２１２ｂは、マニホールド孔１１の外端１１Ｅを押圧している状態となる。この状態で、ステップＳ５０（図４）によるプラズマ処理が行われる。

なお、成膜の終了後、第１の型１１０が開閉装置５０（図１）によって＋Ｙ軸方向に移動され、上側マスキング部材２１がワーク１０から外されると、可動部材２１０には下向き（−Ｙ方向）の力が働かなくなる。これにより、孔部２２Ｈに配置されたバネ２２０が復元し、復元力によって、可動部材２１０は、深さ方向Ｖとは逆の向きに移動し、図５の状態に戻る。

Ｄ．効果：
以上のように構成された本実施形態のプラズマ装置２００によれば、プラズマ処理中において、可動部材２１０がワーク１０の開口の外端２２ＨＥを押圧している状態とすることができるので、ワーク１０、特にワーク１０の非処理対象部分１０Ｂを外側に向けて延ばすことができる。このため、プラズマ装置２００において、ワーク１０の処理対象部分１０Ａと非処理対象部分１０Ｂとの温度差によって、ワーク１０に発生する反りを抑制することができる。また、本実施形態のプラズマ装置２００によれば、ワーク１０に形成された全てのマニホールド孔１１〜１３，１６〜１８に対して、上述した孔部と、孔部に備えられる可動部材とバネとが備えられることから、マニホールド孔１１〜１３側ではワーク１０を＋Ｘ方向に延ばし、マニホールド孔１６〜１８側ではワーク１０を−Ｘ方向に延ばすことができる。したがって、ワーク１０を両側に引っ張ることができ、上記反りの抑制の効果はより高い。

Ｅ．変形例：
・変形例１：
上述の実施形態では、プラズマ装置２００によりワーク１０の一部に成膜を行っている。これに対し、プラズマ装置２００により、ワーク１０の一部にエッチングを行ってもよい。エッチングを行う場合には、上述のプラズマ処理のうち、ガスが供給される工程（図４、ステップＳ４０）において、真空容器１００内に例えば主にアルゴンを含むガスが供給されてもよい。

・変形例２：
上述の種々の実施形態では、ワーク１０はセパレータであるが、ワーク１０は、他の部材であってもよい。また、上述の実施形態では、プラズマ装置２００〜２００ｒは炭素系の薄膜を成膜しているが、成膜を行う場合には、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）など他の導電性の元素の薄膜を形成するものとしてもよい。

・変形例３：
上述の種々の実施形態では、ワークの開口部が、マニホールドであった。これに対して、セパレータにマニホールドと別体の開口部を設け、下側マスキング部材におけるこの開口部に対応する箇所に、孔部と、孔部に備えられる可動部材とバネとを備える構成としてもよい。

・変形例４：
上述の実施形態では、ワーク１０に備えられる全てのマニホールド孔１１〜１３，１６〜１８のそれぞれに対して、孔部と、孔部に備えられる可動部材とバネとを備える構成としていた。これに対して、全てのマニホールド孔１１〜１３，１６〜１８に設けるのではなく、一部（１つであってもよいし、複数であってもよい）に設ける構成としてもよい。一部の例としては、図２のＸ−Ｚ平面において、同じＺ方向の位置にある一対のマニホールド、例えば、マニホールド１１とマニホールド１８、マニホールド１２とマニホールド１７、または、マニホールド１３とマニホールド１６としてもよい。さらには、Ｘ方向において、片側に位置するマニホールドだけに孔部と可動部材とバネとを設ける構成としてもよく、この場合にもワーク１０を延ばすことができる。

・変形例５：
上述の実施形態では、孔部２２Ｈと、孔部２２Ｈに備えられる可動部材２１０とバネ２２０とを下側マスキング部材に設ける構成とした。これに対して、上側マスキング部材２１に設ける構成としてもよい。

・変形例６：
上述の実施形態では、孔部には可動部材とバネとが組になって設けられていた。これに対して、バネは省略した構成とすることができる。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組合せを行うことが可能である。また、前述した実施形態及び各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。

１０…ワーク
１０Ａ…処理対象部分
１０Ｂ…非処理対象部分
１１…マニホールド孔
１１Ｅ…外端
２０…マスキング部材
２０Ａ…処理領域
２１…上側マスキング部材
２２…下側マスキング部材
２２Ｈ…孔部
２２ＨＥ…外端
２５…絶縁部材
３０…絶縁部材
３５…絶縁部材
５０…開閉装置
５５…搬送装置
６０（６１，６２）…シール部材
７０…電力印加部
７１…電力導入部
８０…ガス供給装置
８１…供給口
９０…排気装置
９１…排気口
９５…制御部
１００…真空容器
１１０…第１の型
１１１…第１平面部
１１２…側部
１１３…底部
１１４…第１窪み部
１２０…第２の型
１２１…第２平面部
１２２…側部
１２３…底部
１２４…第２窪み部
１３０…パレット
１３０ｔ…端部
２００…プラズマ装置
２１０…可動部材
２１２…操作部
２１２ａ…上側面
２１２ｂ…外側面
２１４…差し込み部
２２０…圧縮コイルバネ

Claims (1)

1. プラズマ処理を行うプラズマ装置であって、
   非処理対象部分と処理対象部分とを有するとともに、開口部を有するワークと、
   前記ワークの一方の面側に配置され、前記非処理対象部分を覆う第１マスキング部材と、
   前記ワークの他方の面側に配置される第２マスキング部材と、
   前記ワークを密封する容器の一部を構成する型であって、前記第１マスキング部材を前記第２マスキング部材に向けて押圧可能な第１型と、
   前記容器の一部を構成する第２型と、
   を備え、
   前記第１マスキング部材または前記第２マスキング部材は、前記ワークの前記開口部に対応する箇所に、前記ワークが載置される面に斜め方向、かつ前記ワークの外側方向に深さ方向が向けられた孔部を有し、
   前記孔部には、前記第１マスキング部材または前記第２マスキング部材に押されて前記深さ方向に移動可能な可動部材が備えられ、
   前記ワークの前記開口部の外端は、前記孔部の表面開口の外端に対して、前記ワークの内側方向または同一の位置に位置し、
   前記第１型と前記第２型とが閉じて前記第１マスキング部材が前記第２マスキング部材に向けて押圧されている状態のときに、前記可動部材が、前記ワークの前記開口部の外端を押圧するように構成されている、
   プラズマ装置。

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