JP2019031723A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの中央部と外周部とに温度差が生じてワークが変形するおそれがある。
【解決手段】ワークの少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部を備える第１の型と、第１の型に対向して配置された第２の型と、を有する真空容器と、ワークの処理対象部分の外周に位置する非処理対象部分に接触するマスキング部材と、を備え、マスキング部材は、ワークの非処理対象部分に接触する部位に、凹凸を有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、ワークの一部にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。

上下に２分割される成膜容器によって基板を挟み、成膜容器内にプラズマを発生させて成膜を行う方法が記載されている。

特開２００９−６２５７９号公報

特許文献１記載の技術では、ワークの外周部は成膜容器に挟まれているためプラズマ発生時にプラズマに曝されがたく、ワークの中央部と外周部とに温度差が生じてワークが変形するおそれがあった。また、ワークの外周部が成膜されないように、外周部をマスキング部材で覆う場合には、ワークの熱がマスキング部材に奪われることから、ワークの中央部と外周部との温度差がより大きくなって、ワークに変形が生じるおそれがあった。そのため、ワークの温度差によってワークに変形が生じること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。

本発明の一形態によれば、ワークの一部にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は；前記ワークの少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部を備える第１の型と、前記第１の型に対向して配置された第２の型と、を有する真空容器と；前記ワークの前記処理対象部分の外周に位置する非処理対象部分に接触するマスキング部材と、を備え；前記マスキング部材は、前記ワークの前記非処理対象部分に接触する部位に、凹凸を有する。

この形態のプラズマ処理装置によれば、マスキング部材は、ワークの外周の非処理対象部分に接触する部位に凹凸を有しているので、凹凸を有していない場合と比較して、マスキング部材と非処理対象部分との接触面積が減少する。そのため、ワークからマスキング部材へ移動する熱量が減少するので、ワークの処理対象部分とその外周の非処理対象部分との温度差を小さくすることができ、温度差によってワークが変形することを抑制することができる。

本発明は、上述したプラズマ処理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、ワークの一部にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図。 プラズマ処理装置の分解斜視図。 マスキング部材の部分断面図。 プラズマ処理装置の部分拡大断面図。 プラズマ処理装置によるプラズマ処理の一例について示す工程図。 第２実施形態のプラズマ処理装置の部分断面図である。 第３実施形態におけるプラズマ処理装置を示す図。 第４実施形態におけるプラズマ処理装置を示す図。 第５実施形態におけるプラズマ処理装置を示す図。

・第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置２００の構成を示す概略断面図である。図２は、プラズマ処理装置２００の分解斜視図である。図１及び図２には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。なお、直交とは、９０°±２０°の範囲を含んでいう。本実施形態では、鉛直方向はＹ方向であり、水平方向はＸ方向である。鉛直方向及び水平方向に垂直な方向はＺ方向である。このことは、以降の図においても同様である。

プラズマ処理装置２００は、導電性を有するワーク１０の一部にプラズマ処理を行う装置である。プラズマ処理は、プラズマを用いてワーク１０に成膜又はエッチングを行う処理である。本実施形態では、プラズマ処理装置２００は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに、例えばプラズマＣＶＤ法により導電性の炭素系薄膜を形成する。本実施形態では、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平板状の金属であり、例えば、チタンやチタン合金により形成される。

プラズマ処理装置２００は、真空容器（チャンバー）１００と、マスキング部材２０とを備える。プラズマ処理装置２００は、さらに、絶縁部材３０と、開閉装置５０と、搬送装置５５と、シール部材６１、６２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。本実施形態では、真空容器１００は、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に分割される。真空容器１００は、金属製の容器であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）により形成される。真空容器１００は、対向配置される第１の型１１０と第２の型１２０とを備える。

第１の型１１０は、第１平面部１１１と、第１平面部１１１から窪み、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と、を備える。真空容器１００内にワーク１０が配置された状態において、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。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平面上に位置している。本実施形態において、第２の型１２０は、第２平面部１２１と、第２平面部１２１から窪み、ワーク１０の少なくとも処理対象部分１０Ａが配置される第２窪み部１２４と、を備える。真空容器１００内にワーク１０が配置された状態において、第２窪み部１２４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）に窪んでいる。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平面上に位置している。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、開閉可能な弁が設けられている。第２の型１２０は、マスキング部材２０を介してワーク１０にバイアス電力を印加するための電力導入部７１を備えている。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及び第２平面部１２１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。

図３は、マスキング部材２０の部分断面図である。図３には、図１に示したＸ１部分が示されている。以下、図１〜図３を参照しつつ、マスキング部材２０について説明する。マスキング部材２０は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａの外周に位置する非処理対象部分１０Ｂに接触し、非処理対象部分１０Ｂを覆う部材である。言い換えると、マスキング部材２０は、ワーク１０の処理対象部分１０Ａにおいて開口する部材である。本実施形態では、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の第２の型１２０側に配置されている。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（図１、図２）。本実施形態において、マスキング部材２０は、第１平面部１１１と第２平面部の間に配置されている。マスキング部材２０は、金属等の導電性の部材で形成されている。マスキング部材２０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）により形成されている。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。図３に示すように、マスキング部材２０は、非処理対象部分１０Ｂに接触する部位に、凹凸２６を有する。図３には、凹凸２６に対応する箇所を一点鎖線で示した。凹凸２６は、マスキング部材２０におけるワーク１０の非処理対象部分１０Ｂに接触する部位を、例えばブラスト処理することにより形成される。

図１及び図２に戻り、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、マスキング部材２０と接触する。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、下側マスキング部材２２と接触する。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（Ａｌ_２Ｏ_３）や二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）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及びマスキング部材２０を真空容器１００内に搬送する部材でもある。パレット１３０は、第１の型１１０の第１平面部１１１と第２の型１２０との間に配置される。本実施形態では、パレット１３０には、絶縁部材３０、下側マスキング部材２２、ワーク１０及び上側マスキング部材２１が、この順に＋Ｙ方向に積載されており、パレット１３０は、絶縁部材３０を介して下側マスキング部材２２を保持する。本実施形態では、パレット１３０は、真空容器１００が閉じられた状態において真空容器１００外に露出する縁部１３０ｔを有する。縁部１３０ｔは、後述する搬送装置５５がパレット１３０を搬送する際に、パレット１３０に接触する部分である。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。パレット１３０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）やチタン（Ｔｉ）等により構成される。

シール部材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６１、６２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６１、６２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６１、６２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。本実施形態において、シール部材６１、６２は、ワーク１０及びマスキング部材２０を第１平面部１１１及び第２の型１２０から離間させる離間部材でもある。

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の縁部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、マスキング部材２０及びワーク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。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、マスキング部材２０を介してワーク１０にバイアス電力を印加するための装置である。電力印加部７０は、真空容器１００内に供給された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、下側マスキング部材２２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−２８００Ｖ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（Ｎ_２）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（Ｃ_５Ｈ_５Ｎ）ガスを供給する。エッチングが行われる際には、原料ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスが供給されてもよい。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、プラズマ処理装置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して真空容器１００を復圧する。

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、プラズマ処理装置２００全体の動作を制御する。制御部９５は、ＣＰＵとメモリとを含む。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを実行することによって、プラズマ処理装置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を開き、搬送装置５５を制御してパレット１３０を搬送する。真空容器１００内にパレット１３０が搬送された後、制御部９５が真空容器１００を閉じると、離間部材としてのシール部材６１、６２がパレット１３０に接触することによって、マスキング部材２０と第１平面部１１１及び第２の型１２０が離間される。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、下側マスキング部材２２を介してワーク１０にバイアス電力を印加する。

図４は、プラズマ処理装置２００の部分拡大断面図である。図４には、図１に破線で示したＸ２部分が示されている。図４には、さらに、マスキング部材２０と絶縁部材３０とが接触する箇所（接触箇所Ｐ１、Ｐ２）が示されている。接触箇所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。接触箇所Ｐ１は、プラズマ処理装置２００の断面（図４）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。接触箇所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。接触箇所Ｐ２は、プラズマ処理装置２００の断面（図４）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４にはさらに、接触箇所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４には、接触箇所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。プラズマ処理装置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、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４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から接触箇所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、接触箇所Ｐ１、Ｐ２までのＸ軸に沿う最短距離でもある。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５は、プラズマ処理装置２００によるプラズマ処理方法の一例について示す工程図である。以下では、プラズマ処理装置２００によりワーク１０の一部に成膜を行う方法を例に挙げて説明する。プラズマ処理装置２００による成膜では、まず、ワーク１０が真空容器１００内に搬送されるワーク搬送工程が行われる（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、さらに、ワーク１０の上に上側マスキング部材２１が積載される。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。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。ワーク搬送工程では、パレット１３０が第２の型１２０上に配置されると、真空容器１００が閉じられる。本実施形態では、開閉装置５０によって第１の型１１０が−Ｙ方向に移動される。真空容器１００が閉じられると、離間部材としてのシール部材６１、６２がパレット１３０に接触し、マスキング部材２０と第１平面部１１１及び第２平面部１２１が離間される。こうすることによって、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間に隙間が形成され、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間に隙間が形成された状態で、ワーク１０及びマスキング部材２０は真空容器１００の内部に密封される。また、接触箇所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。接触箇所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排気工程が行われる（ステップＳ２０）。本実施形態では、プラズマ処理装置２００は、例えば、窒素ガス雰囲気に設置されている。排気工程では、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。

次に、電力印加工程が行われる（ステップＳ３０）。電力印加工程では、ガス供給装置８０により供給口８１を介して真空容器１００の内部にガスが供給されるとともに、電力印加部７０によりマスキング部材２０を介してワーク１０にバイアス電力が印加されて、第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内にプラズマが発生する。

本実施形態では、電力印加工程は、昇温・エッチング工程と、第１層形成工程と、堆積工程と、を含む。昇温・エッチング工程は、ワーク１０を昇温させるとともに、ワーク１０に付着した水分等を除去する工程である。第１層形成工程は、昇温・エッチング工程の後に、成膜速度が比較的遅くなるように、電力印加部７０、ガス供給装置８０を制御してワーク１０に緻密な層を形成するための工程である。堆積工程は、第１層の上に、第１層の形成よりも早い成膜速度で膜を堆積させる工程である。例えば、昇温・エッチング工程では、アルゴンガスが供給される。第１層形成工程及び堆積工程では、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、原料ガスとして、窒素ガス及びピリジンガスが供給されて、ワーク１０の処理対象部分１０Ａに薄膜が形成される。

電力印加工程では、真空容器１００の第１窪み部１１４内及び第２窪み部１２４内が高温化する。電力印加工程が終了すると、ガスの供給と電力の印加とが停止される。

次に、真空容器１００内の圧力が調整される復圧工程が行われる（ステップＳ４０）。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が開閉装置５０によって＋Ｙ方向に移動され、搬送装置５５によって絶縁部材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、真空容器１００から搬出される。以上のようにしてプラズマ処理装置２００による一連のプラズマ処理が終了する。

本実施形態によれば、マスキング部材２０は、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂに接触する部位に凹凸２６を有しているので、凹凸２６を有していない場合と比較して、マスキング部材２０と非処理対象部分１０Ｂとの接触面積が減少する。そのため、ワーク１０からマスキング部材２０へ移動する熱量が減少するので、ワーク１０の処理対象部分１０Ａとその外周の非処理対象部分１０Ｂとの温度差を小さくすることができ、温度差によってワーク１０が変形することを抑制することができる。

なお、発明者らは、凹凸２６を有するマスキング部材２０と、凹凸２６を有さないマスキング部材とを用い、それぞれワーク１０にプラズマ処理を施す実験を行った。実験では、放射温度計を用いて上述の電力印加工程（図５、ステップＳ３０）における非処理対象部分１０Ｂの温度を測定した。その結果、凹凸２６を有するマスキング部材２０を用いた場合には、凹凸２６を有さないマスキング部材を用いた場合と比較して、非処理対象部分１０Ｂの温度が５％以上上昇することを確認した。この結果から、マスキング部材２０が凹凸２６を有することで、非処理対象部分１０Ｂからマスキング部材２０へ移動する熱量が減少することが示された。

なお、本実施形態におけるマスキング部材２０の凹凸２６の形状（図３）は、一例である。例えば上側マスキング部材２１の凸部は、−Ｙ方向に尖っていなくともよく、半球状であってもよい。また、凹凸２６は、上側マスキング部材２１、下側マスキング部材２２のうち少なくとも一方に設けられていてもよいし、マスキング部材２０において、非処理対象部分１０Ｂに接触する箇所のうち少なくとも一部に設けられていてもよい。

本実施形態のプラズマ処理装置２００によれば、さらに、以下の効果を奏する。プラズマ処理装置２００では、真空容器１００が閉じた状態において、マスキング部材２０と接触する絶縁部材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、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所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の底部１１３との距離Ｂ１よりも小さいため、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間に第１窪み部１１４や第２窪み部１２４からプラズマが侵入することが抑制される。そのため、接触箇所Ｐ１におけるプラズマの量が低減されるので、異常放電の発生を抑制することができる。

同様に、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所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の底部１２３との距離Ｂ２よりも小さいため、マスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間に第２窪み部１２４や第１窪み部１１４からプラズマが侵入することが抑制される。そのため、接触箇所Ｐ２におけるプラズマの量が低減されるので、異常放電の発生を抑制することができる。

また、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、絶縁部材３０までのＸ軸に沿う距離Ｃは０（ゼロ）よりも大きいため、第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４で形成されるプラズマが発生する空間と、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所Ｐ１、Ｐ２とが離れている。そのため、接触箇所Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量がより低減されるので、異常放電の発生をより抑制することができる。

また、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所Ｐ１と、第１平面部１１１と、の距離Ａ１は、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間に形成されるシースの距離よりも短いため、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。また、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触箇所Ｐ２と、第２平面部１２１と、の距離Ａ２は、マスキング部材２０と第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ため、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。そのため、接触箇所Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量が効果的に低減されるので、異常放電の発生を効果的に抑制することができる。

距離Ａ１及び距離Ａ２は２．０ｍｍ以下であるため、マスキング部材２０と第１平面部１１１とで形成される空間及びマスキング部材２０と第２平面部１２１とで形成される空間に、第１窪み部１１４及び第２窪み部１２４からプラズマが侵入することが一層抑制される。また、マスキング部材２０と第１平面部１１１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。また、マスキング部材２０と第２平面部１２１との間にプラズマを発生させないようにすることができる。そのため、接触箇所Ｐ１、Ｐ２におけるプラズマの量が一層低減されるので、異常放電の発生を一層抑制することができる。

また、プラズマ処理装置２００において、ワーク１０の処理対象部分１０Ａは第１窪み部１１４内の空間及び第２窪み部１２４内の空間に向けられており、絶縁部材３０と、ワーク１０の非処理対象部分１０Ｂと、マスキング部材２０の非処理対象部分１０Ｂを覆う部分とは、第１平面部１１１と第２平面部１２１との間に位置している。そのため、ワーク１０及びマスキング部材２０全体をプラズマが発生する空間内に収容する場合と比較して、プラズマ処理装置２００を小型化することができる。また、プラズマ処理装置２００では、プラズマ処理のために排気が行われる空間が小さいので、排気に要する時間を短くすることができ、ワーク１０に成膜又はエッチングを行うために要する時間を短くすることができる。

・第２実施形態
図６は、第２実施形態のプラズマ処理装置２００ａの部分断面図である。図６には、プラズマ処理装置２００ａの備えるマスキング部材２０ａの拡大断面図が示されている。図６に示すマスキング部材２０ａ（上側マスキング部材２１ａ、下側マスキング部材２２ａ）は、凹凸２６に加え、さらに、非処理対象部分１０Ｂに接触する部位のうち、処理対象部分１０Ａ側の部位に、面２５を有する。面２５のＸ方向に沿う距離は、約１０ｍｍである。本実施形態のプラズマ処理装置２００ａのその他の構成は、上述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

プラズマが発生する空間では、凸部へ放電が集中しやすい。本実施形態では、マスキング部材２０ａは処理対象部分１０Ａ側の部位に面２５を有しているため、プラズマが発生する空間に近い側に凸部が位置している場合に生じ得る、当該凸部への放電の集中を抑制することができる。そのため、本実施形態のプラズマ処理装置２００ａでは、上述の第１実施形態の効果を奏するのに加え、処理対象部分１０Ａの端部の成膜密度又はエッチング密度を高めることができる。

なお、面２５は、上側マスキング部材２１ａ、下側マスキング部材２２ａのうちの一方に設けられていてもよい。このようにすれば、上側マスキング部材２１ａ、下側マスキング部材２２ａのうちの一方において、放電の集中を抑制できる。

・第３実施形態
図７は、第３実施形態におけるプラズマ処理装置２００ｍを示す図である。なお、本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、開閉装置５０、搬送装置５５、電力印加部７０、ガス供給装置８０、排気装置９０、及び、制御部９５を備えるが、図示の便宜上省略されている。このことは、以降の実施形態においても同様である。第３実施形態のプラズマ処理装置２００ｍが第１実施形態のプラズマ処理装置２００と異なる点は、第１窪み部１１４ｍと第１平面部１１１ｍとの接続箇所Ｑ１及び第２窪み部１２４ｍと第２平面部１２１ｍとの接続箇所Ｑ２から、マスキング部材２０と絶縁部材３０との接触点Ｐ１、Ｐ２までの第１平面部１１１ｍに沿った最短距離が、０（ゼロ）である点である。本実施形態では、接続箇所Ｑ２と接触点Ｐ２とは、同一のＹＺ平面に位置している。そのため、図７に示すように、真空容器１００ｍでは、上側マスキング部材２１が、第１の型１１０ｍの第１窪み部１１４ｍ内に露出しており、下側マスキング部材２２の一部が、第２の型１２０ｍの第２窪み部１２４ｍ内に露出している。なお、本実施形態においても、マスキング部材２０は、第１実施形態と同様に、非処理対象部分１０Ｂに接触する部位に凹凸２６を有している。また、上述の第１実施形態と同様に、接触点Ｐ１と第１平面部１１１ｍとの距離は、ワーク１０と第１窪み部１１４ｍの底部１１３ｍとの距離よりも小さい。また、接触点Ｐ２と第２平面部１２１ｍとの距離は、ワーク１０と第２窪み部１２４ｍの底部１２３ｍとの距離よりも小さい。本実施形態のプラズマ処理装置２００ｍによっても、上述の第１実施形態と同様に、ワーク１０の変形を抑制することができる。また、異常放電の発生を抑制することができる。

・第４実施形態
図８は、第４実施形態におけるプラズマ処理装置２００ｂを示す図である。プラズマ処理装置２００ｂは、第１実施形態のプラズマ処理装置２００とは異なり、ワーク１０の第１窪み部１１４側のみにプラズマ処理を行う。そのため、真空容器１００ｂでは、第２の型１２０ｂと下側マスキング部材２２ｂとの間に空間がなく、第２の型１２０ｂ上に絶縁部材３０ｂが接触し、絶縁部材３０ｂ上に下側マスキング部材２２ｂが接触し、下側マスキング部材２２ｂ上にワーク１０の下側全面が接触する。また、プラズマ処理装置２００ｂは、ワーク１０及びマスキング部材２０ｂ（上側マスキング部材２１ｂ、下側マスキング部材２２ｂ）を積載するパレット１３０を備えていない。また、本実施形態では、第１の型１１０ｂ側に電力導入部７１が備えられている。プラズマ処理装置２００ｂでは、絶縁部材３０ｂが第１平面部１１１と第２の型１２０ｂとの間で下側マスキング部材２２ｂに接触する。プラズマ処理装置２００ｂでは、絶縁性のシール部材６１と絶縁部材３０ｂとが、マスキング部材２０ｂを第１平面部１１１及び前記第２の型１２０ｂから離間させる離間部材に相当する。第４実施形態において、上側マスキング部材２１ｂは、第１実施形態の上側マスキング部材２１と同様に、非処理対象部分１０Ｂに接触する部位に凹凸２６を有している。また、マスキング部材２０ｂと絶縁部材３０ｂとの接触箇所Ｐ１ｂと、第１平面部１１１と、の距離は、ワーク１０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離よりも小さい。第４実施形態におけるプラズマ処理装置２００ｂのその他の構成は第１実施形態と同様である。第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、ワーク１０の変形を抑制することができる。また、異常放電の発生を抑制することができる。

・第５実施形態
図９は、第５実施形態におけるプラズマ処理装置２００ｃを示す図である。プラズマ処理装置２００ｃと上述の第１実施形態におけるプラズマ処理装置２００（図１）とが異なる主な点は、パレット１３０を用いずワーク１０及びマスキング部材２０が配置される点である。そのため、プラズマ処理装置２００ｃでは、真空容器１００ｃにおいて、第２の型１２０ｃの第２平面部１２１ｃが絶縁部材３０ｃと接触しつつ、マスキング部材２０と第２の型１２０ｃとを離間させている。また、絶縁性のシール部材６１が、第１平面部１１１と第２の型１２０とを離間させている。シール部材６１と絶縁部材３０ｃとは、離間部材に相当する。なお、第５実施形態においても、マスキング部材２０は、第１実施形態と同様に、非処理対象部分１０Ｂに接触する部位に凹凸２６を有している。また、上述の第１実施形態と同様に、マスキング部材２０と絶縁部材３０ｃとの接触箇所Ｐ１ｃと、第１平面部１１１と、の距離は、ワーク１０と第１窪み部１１４の底部１１３との距離よりも小さい。また、マスキング部材２０と絶縁部材３０ｃとの接触箇所Ｐ２ｃと、第２平面部１２１ｃと、の距離は、ワーク１０と第２窪み部１２４の底部１２３との距離よりも小さい。第５実施形態におけるプラズマ処理装置２００ｃのその他の構成は第１実施形態のプラズマ処理装置２００と同様である。第５実施形態においても、第１実施形態と同様に、ワーク１０の変形を抑制することができる。また、異常放電の発生を抑制することができる。

本発明は、上述の実施形態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
２０、２０ａ、２０ｂ…マスキング部材
２１、２１ａ、２１ｂ…上側マスキング部材
２２、２２ａ、２２ｂ…下側マスキング部材
２５…面
２６…凹凸
３０、３０ｂ、３０ｃ…絶縁部材
３５…絶縁部材
５０…開閉装置
５５…搬送装置
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、１００ｂ、１００ｃ、１００ｍ…真空容器
１１０、１１０ｂ、１１０ｍ…第１の型
１１１、１１１ｍ…第１平面部
１１２…側部
１１３、１１３ｍ…底部
１１４、１１４ｍ…第１窪み部
１２０、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｍ…第２の型
１２１、１２１ｃ、１２１ｍ…第２平面部
１２２…側部
１２３、１２３ｍ…底部
１２４、１２４ｍ…第２窪み部
１３０…パレット
１３０ｔ…縁部
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｍ…プラズマ処理装置
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ…距離
Ｐ１、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ２、Ｐ２ｃ…接触箇所
Ｑ１、Ｑ２…接続箇所

Claims (1)

1. ワークの一部にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
   前記ワークの少なくとも処理対象部分が配置される第１窪み部を備える第１の型と、前記第１の型に対向して配置された第２の型と、を有する真空容器と、
   前記ワークの前記処理対象部分の外周に位置する非処理対象部分に接触するマスキング部材と、を備え、
   前記マスキング部材は、前記ワークの前記非処理対象部分に接触する部位に、凹凸を有する、プラズマ処理装置。

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