JP6455480B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の形態は、ワークの一部に成膜を行う成膜装置である。この成膜装置において、
第1の型と第2の型とで前記ワークを挟み込む成膜容器であって、
前記第1の型は、前記ワークの上方に配置され、前記ワークの上面側の被成膜対象部分から見て上方に窪んだ第1窪み部と前記第1窪み部の周囲に配置された第1平面部とを備え、
前記第2の型は、前記第1の型に対向して前記ワークの下方に配置され、前記ワークの下面側の被成膜対象部分から見て下方に窪んだ第2窪み部と前記第2窪み部の周囲であって前記第1平面部に対応する部分に配置された第2平面部とを備える、成膜容器と、
前記第1平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第1平面部から離間させた状態で前記第1平面部及び前記ワークに接触する第1シール部材と、
前記第2平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第2平面部から離間させた状態で前記第2平面部及び前記ワークに接触する第2シール部材と、を備え、
前記第2シール部材は、前記ワークの前記下面に設けられている。
本発明の第2の形態は、成膜装置によりワークの一部に成膜を行う成膜方法である。この方法において、
前記成膜装置は、
第1の型と第2の型とで前記ワークを挟み込む成膜容器であって、
前記第1の型は、前記ワークの上方に配置され、前記ワークの上面側の被成膜対象部分から見て上方に窪んだ第1窪み部と前記第1窪み部の周囲に配置された第1平面部とを備え、
前記第2の型は、前記第1の型に対向して前記ワークの下方に配置され、前記ワークの前記被成膜対象部分から見て下方に窪んだ第2窪み部と前記第2窪み部の周囲の前記第1平面部に対応する部分に配置された第2平面部とを備える、成膜容器と、
前記第1平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第1平面部から離間させた状態で前記ワークに接触する第1シール部材と、
前記第2平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第2平面部から離間させた状態で前記ワークに接触する第2シール部材と、を備え、
前記第2シール部材は、前記ワークの下面に設けられており、
(a)前記第1の型及び前記ワークが前記第1シール部材に接触し、かつ、前記第2の型及び前記ワークが前記第2シール部材に接触した状態から、前記第1の型を前記ワークに対して相対的に上方に移動させる工程と、
(b)前記工程(a)が開始された後に前記ワークを前記第2の型に対して相対的に上方に移動させる工程と、
を備える。
また、本発明は、以下の形態として実現することも可能である。
A1.成膜装置の構成:
図1は、本発明の第1実施形態における成膜装置200の構成を示す概略断面図である。図2は、成膜装置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。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。+Y方向は上方であり、−Y方向は下方である。このことは、以降の図においても同様である。
図4は、成膜装置200による成膜方法について示す工程図である。成膜装置200による成膜では、まず、ワークWが成膜容器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、被成膜対象物10が積載され、さらに、被成膜対象物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、被成膜対象物10の非被成膜対象部分10Bが、マスキング部材20によって覆われる。その後、成膜容器100の第1の型110が開閉装置50によって上方に移動され、絶縁部材30、マスキング部材20及び被成膜対象物10が積載されたパレット130が、搬送装置55によって成膜容器100内に搬送される。搬送されたパレット130は、下方に移動されて、第2シール部材62を介して第2の型120上に配置される。
A3−1.効果1:
被成膜対象物に成膜を行う場合に、異物がシール部材に付着する場合がある。異物とは、例えば、成膜の際に被成膜対象物の他に、成膜容器の内壁に堆積した膜である。また、成膜処理時の成膜容器の開閉動作や、ワークが成膜容器内に搬送される動作や、ワークWが成膜容器外へ搬送される動作により、成膜容器内に堆積した膜が剥がれ落ちることによって生じた異物である。また、これらの動作によって、成膜容器外から成膜容器内に持ち込まれた異物である。これらの異物がシール部材に付着すると、成膜容器が閉じた状態において成膜容器内の気密が保たれず、成膜不良が生じるおそれがある。しかし、第1実施形態の成膜装置200によれば、第2シール部材62は、ワークWの下面に設けられているので、異物が下方に落下した場合であっても、第2シール部材62に付着することを抑制することができる。そのため、成膜容器100が閉じた状態において成膜容器100内の気密を保つことができるので、成膜不良を抑制することができる。
第1実施形態の成膜装置200によれば、成膜容器100が閉じた状態において、ワークWのうちの陰極(マスキング部材20、被成膜対象物10)と接触する絶縁部材30は第1平面部111と第2平面部121との間に配置され、ワークWのうちの陰極と絶縁部材30との接触点P1と、第1平面部111と、の距離A1は、ワークWのうちの陰極と第1窪み部114の底部113との距離B1よりも小さい。そのため、プラズマを用いて成膜又はエッチングを行う場合には、ワークWのうちの陰極と第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、接触点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。
A4−1.第1実施形態の変形例1:
図7は、第1実施形態の変形例1における成膜装置200hを示す図である。図7には、第1の型110がワークWに対して相対的に上方に移動され、さらに、ワークWが第2の型120に対して相対的に上方に移動された様子を示している。本変形例における成膜装置200hと上述の第1実施形態における成膜装置200とが異なる主な点は、第1シール部材61hが、第1平面部111ではなく、ワークWの上面に設けられている点である。本変形例では、第1シール部材61hは、パレット130hの上面に設けられた溝部に嵌め込まれており、成膜容器100が閉じた状態において、第1平面部111に接触する。本変形例においても、上述の第1実施形態と同様に、第2シール部材62は、ワークWの下面に設けられている。本変形例のその他の構成は、上述の第1実施形態と同様である。
図8は、第1実施形態の変形例2における成膜装置200mを示す図である。本変形例の成膜装置200mでは、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、ワークWのうちの陰極と絶縁部材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。本変形例では、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8に示すように、成膜容器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、本変形例においても、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Wのうちの陰極と第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Wのうちの陰極と第2窪み部124mの底部123mとの距離よりも小さい。このような成膜装置200mによっても、上述の第1実施形態と同様に異常放電の発生を抑制することができる。また、本変形例においても、第2シール部材62は、ワークWの下面に設けられているので、上述の第1実施形態と同様に、成膜容器100mが閉じた状態において成膜容器100m内の気密を保つことができるので、成膜不良を抑制することができる。
上述の第1実施形態では、ワークWは、被成膜対象物10とマスキング部材20と絶縁部材30とパレット130とを含んでいた。これに対し、ワークWは、被成膜対象物10のみで構成されることとしてもよい。すなわちワークWは、マスキング部材20と絶縁部材30とパレット130とを含んでいなくともよい。この場合には、第2シール部材62を被成膜対象物10の下面に設けることとしてもよい。また、被成膜対象物10を搬送装置55により搬送することとしてもよい。また、この場合には、上述の接触点P1は、被成膜対象物10と第1シール部材61との接触する箇所であってもよく、接触点P2は、被成膜対象物10と第2シール部材62との接触する箇所であってもよい。また、上述の距離Cは、第1窪み部114と第1平面部111との接続箇所及び第2窪み部124と第2平面部121との接続箇所から、被成膜対象物10と第1シール部材61又は第2シール部材62とが接触する箇所までのX軸に沿った最短距離であってもよい。
上述の第1実施形態では、成膜装置200はプラズマCVD法により成膜を行っている。これに対し、成膜装置200は、例えば物理気相成長(Physical Vapor Deposition;PVD)法など他の方法により被成膜対象部分10Aに成膜を行ってもよい。例えば、成膜装置200は、成膜容器100内で成膜材料を蒸発(あるいは昇華)させる機構を備えることとし、蒸着法により被成膜対象部分10Aに成膜を行ってもよい。また、成膜装置200は、成膜材料を蒸発させた粒子をプラズマ中を通過させる機構を備えることとし、イオンプレーティング法により被成膜対象部分10Aに成膜を行ってもよい。また、成膜装置200は、高いエネルギーをもった粒子を成膜材料(ターゲット)に衝突させる機構を備えることとし、スパッタリング法により被成膜対象部分10Aに成膜を行ってもよい。
上述の第1実施形態では、接触点P1と第1平面部111との距離A1は、ワークWうちの陰極と第1平面部111との間に形成されるシースの距離よりも短く、接触点P2と第2平面部121との距離A2は、ワークWうちの陰極と第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。これに対し、距離A1と距離A2とのうち、いずれか一方がシースの距離よりも大きくてもよく、両方がシースの距離よりも大きくてもよい。また、上述の第1実施形態では、距離A1及び距離A2は2.0mm以下である。これに対し、距離A1と距離A2のうち、いずれか一方が2.0mmより大きくてもよく、両方が、2.0mmより大きくてもよい。
B1.成膜装置の構成:
図9は、第2実施形態における成膜装置200iの構成を示す概略断面図である。図9には、成膜容器100が閉じた状態における成膜装置200iが示されている。本実施形態における成膜装置200iと第1実施形態における成膜装置200とが異なる点は、第2シール部材62iの線径が、第1シール部材61の線径よりも大きい点である。各シール部材の線径とは、各シール部材の太さ(直径)でもある。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、第2シール部材62iは、ワークWの下面に設けられている。本実施形態では、第2シール部材62iの線径が、第1シール部材61の線径よりも大きいため、成膜容器100が閉じた状態において、第2シール部材62iと第2平面部121との接触面積は第1シール部材61と第1平面部111との接触面積よりも大きい。そのため、図9に示すように、第2シール部材62iのX方向の幅は、第1シール部材61のX方向の幅よりも大きい。なお、図9に示す成膜装置200iにおいて、第2シール部材62iのX方向における中心位置と、第1シール部材61のX方向における中心位置は、同じ位置である。
本実施形態の成膜装置200iによれば、第2シール部材62iの線径は、第1シール部材61の線径よりも大きいため、成膜容器100が閉じた状態において、第2シール部材62iと第2平面部121との接触面積を第1シール部材61と第1平面部111又は第1シール部材61とワークWとの接触面積よりも大きくすることができる。そのため、異物が第2の型120に落下し、第2シール部材62iに付着した場合であっても、第2シール部材62iにおいて異物が付着していない箇所によって、第2の型120の第2平面部121と第2シール部材62iとを接触させることができる。そのため、成膜容器100が閉じた状態において成膜容器100内の気密を保つことができるので、成膜不良を効果的に抑制することができる。
C1.成膜方法:
図10は、第3実施形態における成膜方法を示す工程図である。以下では、第1実施形態における成膜装置200を用いて成膜を行う場合の他の成膜方法について説明する。本実施形態においても、第1実施形態と同様に、図4に示したステップS10からステップS70の工程が行われる。その後、ワークWが成膜容器100外へ搬送される(図10、ステップS80)。本実施形態では、成膜が行われた後、制御部95が搬送装置55を制御することによって、絶縁部材30、マスキング部材20及び被成膜対象物10が積載されたパレット130(ワークW)が成膜容器100外へ搬送される。本工程を「工程(c)」とも呼ぶ。
第3実施形態の成膜方法によれば、ワークWに設けられた第2シール部材62に異物が付着した場合であっても、成膜容器100の外部にワークWを搬送して第2シール部材62を清浄化するので、成膜容器100の外部において第2シール部材62から異物を除去することができる。そのため、第2シール部材62を再利用して成膜を行う場合において、成膜容器100が閉じた状態において成膜容器100内の気密を保つことができるので、成膜不良を抑制することができる。
上述の第3実施形態では、第1実施形態における成膜装置200を用いて成膜を行う場合の成膜方法について示したが、この成膜方法は、例えば、第1実施形態の変形例1における成膜装置200hを用いて行ってもよい。すなわち、第1シール部材61hがワークW(パレット130h)の上面に設けられており、第2シール部材62がワークWの下面に設けられた成膜装置200hが用いられてもよい。この場合には、上述の第2シール部材62を清浄化する工程(図10、ステップS90)において、第2シール部材62に加えて第1シール部材61hを清浄化してもよい。
D1.成膜装置の構成:
図11は、第4実施形態における成膜装置200dの構成を部分的に示す部分概略断面図である。図11には、図1のX部分に相当する部分X1が示されている。本実施形態における成膜装置200dは、第1の型110dの第1窪み部114d(側部112d)と第1平面部111dとの接続箇所Q1が、被成膜対象部分10Aの端部から絶縁部材30側へ離れて位置している。また、第2の型120dの第2窪み部124d(側部122d)と第2平面部121dとの接続箇所Q2が、被成膜対象部分10Aの端部から絶縁部材30側へ離れて位置している。
電力が印加されるワークのうちの陰極と成膜容器との間にプラズマを発生させて被成膜対象部分に成膜を行うために、被成膜対象部分と成膜容器との間は、いわゆるシースの距離よりも離れていることが好ましく、被成膜対象部分と成膜容器とが近接している箇所ではプラズマが発生せず、被成膜対象部分の端部において成膜不良が発生する場合がある。しかし、本実施形態の成膜装置200dによれば、成膜容器100dの第1窪み部114dと第1平面部111dとの接続箇所Q1は、ワークWの上面側の被成膜対象部分10Aの端部から絶縁部材30側へ離れて位置しているので、被成膜対象部分10Aと成膜容器100dとの距離を確保することができる。そのため、ワークWの上面側の被成膜対象部分10Aの端部において成膜不良が発生することを抑制することができる。
上述の第4実施形態では、第1窪み部114dと第1平面部111dとの接続箇所Q1と、被成膜対象部分10Aの端部と、の距離L1と、第2窪み部124dと第2平面部121dとの接続箇所Q2と、被成膜対象部分10Aの端部と、の距離L2は、等しい。これに対し、距離L1と距離L2とは異なっていてもよい。例えば、第1窪み部114dと第1平面部111dとの接続箇所Q1のみが、ワークWの上面側の被成膜対象部分10Aの端部から絶縁部材30側へ離れて位置していてもよく、第2窪み部124dと第2平面部121dとの接続箇所Q2のみが、ワークWの下面側の被成膜対象部分10Aの端部から絶縁部材30側へ離れて位置していてもよい。
上述の実施形態では、被成膜対象物10はセパレータであるが、被成膜対象物10は、導電性を有する部材であればよい。また、上述の実施形態では、成膜装置200〜200iは炭素系の薄膜を成膜しているが、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。
10A…被成膜対象部分
10B…非被成膜対象部分
20…マスキング部材
21…上側マスキング部材
22…下側マスキング部材
30…絶縁部材
35…絶縁部材
50…開閉装置
55…搬送装置
60…シール部材
61、61h…第1シール部材
62、62i…第2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
100、100d、100m…成膜容器
110、110d、110m…第1の型
111、111d、111m…第1平面部
112、112d…側部
113、113m…底部
114、114d、114m…第1窪み部
120、120d、120m…第2の型
121、121d、121m…第2平面部
122、122d…側部
123、123m…底部
124、124d、124m…第2窪み部
130、130h…パレット
130t…端部
200、200d、200h、200i、200m…成膜装置
P1、P2…接触点
Q1、Q2…接続箇所
W…ワーク
Claims (6)
- ワークの一部に成膜を行う成膜装置であって、
第1の型と第2の型とで前記ワークを挟み込む成膜容器であって、
前記第1の型は、前記ワークの上方に配置され、前記ワークの上面側の被成膜対象部分から見て上方に窪んだ第1窪み部と前記第1窪み部の周囲に配置された第1平面部とを備え、
前記第2の型は、前記第1の型に対向して前記ワークの下方に配置され、前記ワークの下面側の被成膜対象部分から見て下方に窪んだ第2窪み部と前記第2窪み部の周囲であって前記第1平面部に対応する部分に配置された第2平面部とを備える、成膜容器と、
前記第1平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第1平面部から離間させた状態で前記第1平面部及び前記ワークに接触する第1シール部材と、
前記第2平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第2平面部から離間させた状態で前記第2平面部及び前記ワークに接触する第2シール部材と、を備え、
前記第2シール部材は、前記ワークの前記下面に設けられている、
成膜装置。 - 請求項1に記載の成膜装置であって、
前記第1シール部材は、前記第1平面部に設けられている、成膜装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の成膜装置であって、
前記第2シール部材の線径は、前記第1シール部材の線径よりも大きい、成膜装置。 - 成膜装置によりワークの一部に成膜を行う成膜方法であって、
前記成膜装置は、
第1の型と第2の型とで前記ワークを挟み込む成膜容器であって、
前記第1の型は、前記ワークの上方に配置され、前記ワークの上面側の被成膜対象部分から見て上方に窪んだ第1窪み部と前記第1窪み部の周囲に配置された第1平面部とを備え、
前記第2の型は、前記第1の型に対向して前記ワークの下方に配置され、前記ワークの前記被成膜対象部分から見て下方に窪んだ第2窪み部と前記第2窪み部の周囲の前記第1平面部に対応する部分に配置された第2平面部とを備える、成膜容器と、
前記第1平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第1平面部から離間させた状態で前記ワークに接触する第1シール部材と、
前記第2平面部と前記ワークとの間に配置され、前記ワークを前記第2平面部から離間させた状態で前記ワークに接触する第2シール部材と、を備え、
前記第2シール部材は、前記ワークの下面に設けられており、
(a)前記第1の型及び前記ワークが前記第1シール部材に接触し、かつ、前記第2の型及び前記ワークが前記第2シール部材に接触した状態から、前記第1の型を前記ワークに対して相対的に上方に移動させる工程と、
(b)前記工程(a)が開始された後に前記ワークを前記第2の型に対して相対的に上方に移動させる工程と、
を備える、成膜方法。 - 請求項4に記載の成膜方法であって、
前記工程(b)は、前記工程(a)において前記第1の型の移動が停止された後に行われる、成膜方法。 - 請求項4又は請求項5に記載の成膜方法であって、
(c)前記工程(b)の後、前記ワークを前記成膜容器外へ搬送する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記成膜容器外へ搬送された前記ワークの下面に設けられた前記第2シール部材を清浄化する工程と、を備える、成膜方法。
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