JP7233339B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
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。 2. Description of the Related Art In manufacturing processes for various products such as semiconductor devices, liquid crystal displays, and optical discs, thin films such as optical films are sometimes formed on workpieces such as wafers and glass substrates. A thin film can be produced by forming a film of metal or the like on a workpiece, or by performing film processing such as etching, oxidation, or nitridation on the formed film.
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。 Film formation or film processing can be performed by various methods, one of which is a method using plasma. In film formation, an inert gas is introduced into a chamber in which a target is placed, and a DC voltage is applied. Plasma inert gas ions are made to collide with the target, and the material ejected from the target is deposited on the workpiece to form a film. In film processing, a process gas is introduced into a chamber in which electrodes are arranged, and a high frequency voltage is applied to the electrodes. Film processing is performed by colliding active species such as ions and radicals of the plasmatized process gas against the film on the workpiece.
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。 In order to continuously perform such film formation and film processing, a rotary table, which is a rotating body, is attached inside one chamber, and a unit for film formation and a unit for film processing are arranged in the circumferential direction above the rotary table. There is a plasma processing apparatus in which a plurality of are arranged (see, for example, Patent Document 1). In this way, an optical film or the like is formed by holding the workpiece on the rotary table, conveying it, and passing it directly under the film forming unit and the film processing unit.
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。 2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus using a rotary table, a cylindrical electrode (hereinafter referred to as a “cylindrical electrode”) having a closed upper end and an opening at a lower end is sometimes used as a film processing unit. When using a cylindrical electrode, an opening is provided in the upper part of the chamber, and the upper end of the cylindrical electrode is attached to this opening via an insulator. A side wall of the cylindrical electrode extends into the interior of the chamber, and an opening at the lower end faces the rotary table with a small gap therebetween. The chamber is grounded, the cylindrical electrode serves as the anode, and the chamber and rotary table serve as the cathode. A process gas is introduced into the cylindrical electrode and a high frequency voltage is applied to generate plasma. Electrons contained in the generated plasma flow into the rotating table, which is the cathode. By passing the workpiece held on the rotary table under the opening of the cylindrical electrode, active species such as ions and radicals generated by the plasma collide with the workpiece to perform film processing.
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。 In recent years, the size of workpieces to be processed has increased, and there has been a demand for improvement in processing efficiency. However, when plasma is generated by applying a voltage to the cylindrical electrode, it may be difficult to generate wide-area, high-density plasma.
そこで、ライン状で高密度の均一なプラズマを発生させて、プラズマ源の長さ方向と直交する方向にワークを走査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、プロセスガスが導入されるガス空間に、プラズマ源によりプラズマを発生させて膜処理を行う。 Therefore, a plasma processing apparatus was developed that can perform film processing on large workpieces by generating linear, high-density, uniform plasma and scanning the workpiece in a direction perpendicular to the length of the plasma source. (See Patent Document 2, for example). Such a plasma processing apparatus performs film processing by generating plasma from a plasma source in a gas space into which a process gas is introduced.
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、電子サイクロトロン共鳴(ECR:Electron Cyclotron Resonance)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、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。 Consider a case where a film processing unit using electron cyclotron resonance (ECR) plasma is used as a film processing unit in a plasma processing apparatus using a rotary table as described above. In this case, it is conceivable that the range in which film processing is performed in the circumferential direction of the turntable, that is, the width of the processing area, is formed parallel to the direction along the radial direction of the turntable. By the way, the inner peripheral side and the outer peripheral side of the turntable have different velocities passing through the processing area on the surface of the turntable. That is, the passing speed within the same distance is faster on the outer peripheral side of the rotary table and slower on the inner peripheral side. When the width of the processing area is parallel to the radial direction of the rotary table as described above, the surface of the rotary table passes through the processing area in a shorter time on the outer peripheral side than on the inner peripheral side. It will be. Therefore, the film processing rate after processing for a certain period of time is low on the outer peripheral side and high on the inner peripheral side.
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。 Then, for example, when oxidizing or nitriding the niobium or silicon film formed in the film forming section to form a compound film, the niobium or silicon film is formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotary table. The degree of oxidization or nitridation of the film is greatly different. Therefore, it is difficult to uniformly process the entire work or to change the degree of processing at a desired position of the work.
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。 This problem also occurs, for example, when wafers such as semiconductors as works are arranged in a line in the circumferential direction on a rotary table and subjected to plasma processing. Further, from the viewpoint of processing efficiency, etc., if a plurality of devices are arranged in the radial direction so that plasma processing can be performed, the problem becomes even more pronounced. Specifically, when the radius of the rotary table exceeds 1.0 m and the width of the processing area in the radial direction of the rotary table reaches 0.5 m, the difference in processing rate between the inner and outer circumferences becomes very large. becomes large.
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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of performing desired plasma processing on a workpiece circulated and transported by a rotating body according to positions on the surface of the rotating body at different passing speeds.
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、ワークを保持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、
反応ガスが導入されるガス空間の一部を画成する側壁部と、前記真空容器の内部の前記搬送経路に対向する開口とを有する画成部と、
前記ガス空間に前記反応ガスを供給するガス供給部と、
前記反応ガスが導入される前記ガス空間に、前記搬送経路を通過する前記ワークをプラズマ処理するためのプラズマを発生させるプラズマ源と、
を有し、
前記ガス供給部は、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複数の供給箇所から、前記反応ガスを供給し、
前記複数の供給箇所の単位時間当たりの前記反応ガスの供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有し、
前記画成部は、前記回転体の径方向に沿う方向において前記ガス空間が一定幅に形成されるように画成し、
前記複数の供給箇所は、前記ガス空間における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。
a vacuum container whose interior can be evacuated;
a conveying unit provided in the vacuum vessel, having a rotating body that holds and rotates a work, and circulatingly conveying the work in a circumferential conveying path by rotating the rotating body;
a defining portion having a side wall portion defining a portion of a gas space into which a reaction gas is introduced, and an opening facing the transfer path inside the vacuum vessel;
a gas supply unit that supplies the reaction gas to the gas space;
a plasma source for generating plasma for plasma-processing the work passing through the transfer path in the gas space into which the reaction gas is introduced;
has
The gas supply unit supplies the reaction gas from a plurality of supply points at different times for the surface of the rotating body to pass through the processing region where the plasma processing is performed,
an adjustment unit that individually adjusts the supply amount of the reaction gas per unit time to the plurality of supply points according to the passing time ;
the defining portion defines the gas space to have a constant width in a direction along the radial direction of the rotating body;
The plurality of supply locations are located in the gas space facing each other, and are arranged in a direction along the transport path .
前記側壁部は、前記回転体の径方向に互いに対向する一対の内壁を有し、前記複数の供給箇所は、前記一対の内壁に沿って設けられていてもよい。The side wall portion may have a pair of inner walls facing each other in a radial direction of the rotating body, and the plurality of supply locations may be provided along the pair of inner walls.
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、各供給箇所から導入する前記反応ガスの供給量を調節してもよい。The adjustment unit may adjust the supply amount of the reaction gas introduced from each supply location according to the position in the direction intersecting the transport path.
前記調節部は、前記ワークに形成する膜の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前記反応ガスの供給量を調節してもよい。 The adjustment unit may adjust the supply amount of the reaction gas supplied from each supply port according to the film thickness of the film formed on the workpiece and the passage time.
前記ワークは、前記プラズマ処理がなされる処理対象面に凸部を有し、前記画成部の前記側壁部における前記回転体との対向面と前記回転体との間には、前記回転体に保持された前記ワークが通過可能な隙間を有し、前記側壁部は、前記ワークの凸部に沿う凹部を有していてもよい。 The workpiece has a convex portion on a surface to be processed to be plasma-processed, and a surface of the side wall portion of the defining portion facing the rotating body and the rotating body have a convex portion therebetween. A gap through which the held work can pass may be provided, and the side wall portion may have a recess along the protrusion of the work.
前記ワークを保持する複数のトレイが、前記回転体に保持され、前記画成部の前記側壁部における前記回転体との対向面と前記トレイとの間には、前記トレイに保持された前記ワークが通過可能な隙間を有し、前記トレイは、前記側壁部の凹部に沿う凸部を有していてもよい。前記回転体における前記画成部に対向する面及び複数の前記トレイにおける前記画成部に対向する面は、前記円周の軌跡に沿って連続して面一となる部分を有していてもよい。 A plurality of trays for holding the workpieces are held by the rotating body, and the workpieces held on the trays are spaced between the trays and the surface of the side wall of the defining section facing the rotating body. can pass through, and the tray may have a convex portion along the concave portion of the side wall portion. The surface of the rotating body facing the defining portion and the surfaces of the plurality of trays facing the defining portion may have portions that are continuously flush along the circumferential track. good.
前記回転体は、前記真空容器が設置される設置面側に前記ワークを保持し、前記画成部の前記開口は、前記設置面側から前記ワークに対向していてもよい。 The rotating body may hold the work on the installation surface side on which the vacuum vessel is installed, and the opening of the defining portion may face the work from the installation surface side.
前記プラズマ源は、前記ガス空間に電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させる装置であってもよい。 The plasma source may be a device for generating an electron cyclotron resonance plasma in the gas space.
前記プラズマ源は、前記ガス空間に誘導結合プラズマを発生させる装置であってもよい。 The plasma source may be a device for generating an inductively coupled plasma in the gas space.
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。 According to the present invention, a desired plasma treatment can be performed on a workpiece that is circulated and transported by a rotating body according to positions on the surface of the rotating body that pass at different speeds.
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4に示すように、回転体31が回転すると、回転体31に保持されたトレイ1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。
An embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be specifically described with reference to the drawings.
[overview]
A
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。図1はプラズマ処理装置100の透視斜視図、図2は透視下面図、図3は図2のA-A線断面図、図4は図2のB-B線断面図である。なお、以下の説明では、重力に従う方向を下方、これと逆に重力に抗する方向を上方とする。プラズマ処理装置100の真空容器20が、建屋の床面や地面など、真空容器20に対して重力に従う方向に存在する面を設置面として設置される場合には、真空容器20の内部において設置面側を下、これと反対側を上とする。
Moreover, the workpiece W repeatedly passes through the position facing the
[ワーク]
ワークWは、図5(A)の側面図、(B)の平面図、(C)の斜視図に示すように、処理部に対向する面、つまり、処理対象となる面(以下、処理対象面Spとする)に凸部Cpを有し、凸部Cpと反対側の面に凹部Rpを有する板状の部材である。凸部Cpとは、処理対象面Spにおいて、曲率中心が処理対象面Spとは反対側に位置する湾曲部分または、処理対象面Spが角度の異なる複数の平面で構成される場合に、異なる平面同士を連結する部分をいう。つまり、凸部Cpは、湾曲部分を有する場合のみならず、角部分を有する場合も含む。凹部Rpとは凸部Cpの反対側の部分をいう。
[work]
As shown in the side view of FIG. 5A, the plan view of FIG. 5B, and the perspective view of FIG. It is a plate-shaped member having a convex portion Cp on the surface Sp) and a concave portion Rp on the surface opposite to the convex portion Cp. The convex portion Cp is a curved portion in which the center of curvature of the processing target surface Sp is located on the opposite side of the processing target surface Sp, or a different plane when the processing target surface Sp is composed of a plurality of planes with different angles. The part that connects them. In other words, the convex portion Cp includes not only a curved portion but also a corner portion. The concave portion Rp refers to the portion on the opposite side of the convex portion Cp.
本実施形態では、ワークWは長方形状の基板であって、一短辺側に形成された湾曲部分によって処理対象面Spに凸部Cpが形成されている。つまり、本実施形態では、湾曲により伸長する側が凸部Cp、伸縮する側が凹部Rpである。また、ワークWの凸部Cpから他方の短辺までの処理対象面Spは、平坦面となっている。 In the present embodiment, the workpiece W is a rectangular substrate, and a convex portion Cp is formed on the processing target surface Sp by a curved portion formed on one short side. In other words, in the present embodiment, the convex portion Cp is on the side that expands due to bending, and the concave portion Rp is on the side that expands and contracts. Further, the processing target surface Sp from the convex portion Cp of the work W to the other short side is a flat surface.
[トレイ]
トレイ1は、図6(A)の側面図、図6(B)の平面図、図6(C)の斜視図に示すように、ワークWを保持する部材である。トレイ1は、略扇形形状の板状体であり、一方の面が、処理部である成膜部40、膜処理部50に対向する対向面11となっている。本実施形態では、トレイ1が回転体31に搭載される際には、図3及び図4に示すように、対向面11は下側に向かう。但し、図6は、対向面11側を上にして示している。ここで、トレイ1の対向面11を有する側を対向部X1、その反対面の側を支持部X2とする。
[tray]
The
より具体的には、対向部X1は、V字に沿う一対の側面である斜面12を有している。一対の斜面12が接近する側の端部は、直線に沿う内周面13で結ばれている。トレイ1の一対の斜面12が離れる側の端部には、平面視で直交する辺を組み合わせた凸形状に沿う外周面14が連続している。
More specifically, the facing portion X1 has
また、対向部X1の対向面11は、処理部である成膜部40及び膜処理部50側に隆起した凸部11aを有する。この凸部11aは、後述するシールド部材8の凹部81、画成部51における側壁部51cの凹部51bに沿う形状となっている。凹部81、51bに沿うとは、凹部81、51bに倣う形状であることをいう。トレイ1の凸部11aは、凹部81、51bに非接触で対向する(図3参照)。
In addition, the facing
図6(A)に示すように、凸部11aは、ワークWの凹部Rpに倣う曲面でもある。凸部11aは、図6(B)に示すように、平面視で一対の斜面12の中央を結ぶ円弧状に沿って形成されている。トレイ1の対向面11は、凸部11aを挟んで、内周面13側が回転体31に近い平坦面、外周面14側が回転体31から離れた平坦面となっている。このような対向面11に対して、両面粘着テープ等の粘着材を介して、ワークWの凹部Rp側の面が凸部11aに倣うように貼り付けられることにより、ワークWが保持される。
As shown in FIG. 6A, the
トレイ1に保持されるワークWの数は、特定の数に限定されない。本実施形態では、一つのトレイ1に、三つのワークWが保持される。また、ワークWを保持する手段としては、粘着材には限定されない。トレイ1に、ワークWを着脱自在に保持するためのチャック機構などの保持機構や、ワークWを嵌め込むことで保持させることのできる爪部材などにより挟持する保持機構を設けるようにしても良い。
The number of works W held on the
支持部X2の外形形状は、対向部X1の外形形状と略同一であるが、そのサイズは、対向部X1よりも一回り大きい。このため、トレイ1は、対向部X1の外周よりも支持部X2の外周が、全周に亘って外側に張り出した張出部15を有している。
The outer shape of the support portion X2 is substantially the same as the outer shape of the facing portion X1, but its size is slightly larger than that of the facing portion X1. For this reason, the
トレイ1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1の材質をSUSとする。なお、トレイ1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。
As the material of the
[プラズマ処理装置]
プラズマ処理装置100は、図1~図3に示すように、真空容器20、搬送部30、成膜部40A、40B、40C、膜処理部50A、50B、ロードロック部60、制御装置70を有する。
[Plasma processing equipment]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[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の内部の底面20a、天井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の底面20aは、開閉可能に構成されている。また、真空容器20は、軸が略垂直となる方向で、図示しない設置面に架台を介して設置されている。このとき、底面20a側が下方、つまり設置面側となる。
[Vacuum vessel]
The
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、図4参照)。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、電力の印加によって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。
A reaction gas G is introduced into a predetermined region inside the
プロセスガスG2は、マイクロ波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。
The process gas G2 is a gas for forming a compound film by infiltrating active species generated by plasma generated by microwaves into the film deposited on the surface of the workpiece W. As shown in FIG. Hereinafter, such surface treatment using plasma, which does not use the
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の側面に形成されている。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。
The
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の底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、図示しないスパッタガスG1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、後述するシールド部材8内にスパッタガスG1が導入される。なお、真空容器20の底面20aには、後述する膜処理部50A、50Bが挿入される取付孔21aが設けられている。
The
[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を保持する。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。回転体31にワークWを保持するとは、回転体31の回転とともにワークWが循環搬送されるように、回転体31に対するワークWの位置が規定されていればよい。このため、回転体31にワークWが直接保持されていても、トレイ1等の他の部材を介して回転体31に間接的に保持されていても、回転体31に保持されていることに含まれる。
[Conveyor]
An outline of the
また、ワークWは、回転体31の下側に保持されていても、上側に保持されていてもよい。ワークWの処理対象面Spが、回転体31における膜処理部50または成膜部40と対向する面に保持されていればよい。回転体31上又はトレイ1上にワークWが載置されている場合も、ワークWが保持されていることに含まれる。本実施形態では、ワークWは、回転体31に保持されたトレイ1に保持されて、循環搬送される。
Moreover, the work W may be held on the lower side of the
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1が移動する軌跡である。図2に示した搬送経路Tは線状であるが、実際は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。
Circulating transport means that the workpiece W is repeatedly circulated along a circumferential locus. The transport path T is a trajectory along which the work W or the
本実施形態の回転体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。
The rotating
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1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が円周等配位置に構成されている。本実施形態でいう回転体31の表面は、回転体31の回転平面が水平方向に延在する場合に下方を向く面、つまり下面である。例えば、各保持部33がトレイ1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。
The conveying
本実施形態では、保持部33は6つ設けられている。このため、回転体31上には60°間隔で6つのトレイ1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1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。
In this embodiment, six holding
より具体的には、保持部33は、回転体31に設けられた開口33aである。開口33aは、回転体31の各トレイ1が載置される円周等配位置に設けられた貫通孔である。開口33aは、トレイ1の支持部X2の外形と略同一の形状であり、支持部X2の外形より僅かに大きくなっているため、支持部X2が挿入可能である。
More specifically, the holding
開口33aの内周には、搭載部33bが設けられている。搭載部33bは、開口33aの内周が、対向部X1の外形と略同一の形状で、対向部X1の外径より僅かに大きくなるように突出した部分である。このため、搭載部33bに対向部X1が挿入可能である。つまり、ワークWを載置したトレイ1の支持部X2を、開口33aに嵌め合わせると、搭載部33bによって張出部15が支持される。そして、対向面11が開口33aを貫通し、回転体31の下側に露出する。これにより、対向面11に保持されたワークWの処理対象面Spが、下方に向かう。
A mounting
[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、電源部6、シールド部材8を有する。
[Deposition part]
The
(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。
(spatter source)
The sputtering
本実施形態では、図2に示すように、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。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, three
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1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1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。
Note that the three
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。 Niobium, silicon, or the like, for example, is used as the film-forming material. However, various materials can be applied as long as they are materials that can be deposited by sputtering. Moreover, the target 41 is cylindrical shape, for example. However, other shapes such as an oval columnar shape and a prismatic shape may be used.
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。
The
(シールド部材)
シールド部材8は、図3及び図7の斜視図に示すように、トレイ1に載置されたワークWに間隔を空けて対向する部材である。本実施形態のシールド部材8は、ワークWが通過する側に開口80を有し、成膜部40による成膜が行われる成膜室Sを形成する。つまり、シールド部材8は、スパッタガスG1が導入され、プラズマを発生させる空間を形成し、スパッタガスG1及び成膜材料の真空容器20内への漏れを抑制する。
(Shield member)
The
シールド部材8は、底面部82、側面部83を有する。底面部82は、成膜室Sの底面を形成する部材である。底面部82は、図3及び図7に示すように、回転体31の平面と平行に配置された略扇形の板状体である。底面部82には、成膜室S内に各ターゲット41A、41B、41Cが露出するように、各ターゲット41A、41B、41Cに対応する位置に、ターゲット41A、41B、41Cの大きさ及び形状と同じターゲット孔82aが形成されている。底面部82は、ターゲット孔82aからターゲット41A、41B、41Cが露出するように、真空容器20の底面20aに取り付けられている。
The
側面部83は、成膜室Sの周囲を形成する部材である。側面部83は、外周壁83a、内周壁83b、隔壁83c、83dを有する。外周壁83a及び内周壁83bは、円弧状に湾曲した直方体形状で、回転体31の回転平面に直交する方向に直立した板状体である。外周壁83aの下縁は、底面部82の外周縁に取り付けられている。内周壁83bの下縁は、底面部82の内周縁に取り付けられている。隔壁83c、83dは、平坦な直方体形状で、回転体31の平面に直交する方向に直立した板状体である。隔壁83c、83dの下縁は、それぞれが、底面部82の一対の半径方向の縁部に取り付けられている。
The
以上のような底面部82と側面部83との接合部は、気密に封止されている。なお、底面部82と側面部83を、一体的に、つまり共通の材料により連続して形成してもよい。このようなシールド部材8により、下部及び周縁の側面が底面部82及び側面部83によって覆われ、ワークWに向かう上部に開口80を有する成膜室Sが構成される。成膜室Sには、ターゲット41A、41B、41Cの近傍までガス供給部25の先端が延びている。
The junction between the
シールド部材8は、平面視で回転体31の半径方向における中心側から外側に向けて拡径する略扇形となる。ここでいう略扇形とは、扇子の扇面の部分の形を意味する。シールド部材8の開口80も、同様に略扇形である。回転体31下に保持されるワークWが開口80の上を通過する速度は、回転体31の半径方向において中心側に向かうほど遅くなり、外側へ向かうほど速くなる。そのため、開口80が平面視で長方形又は正方形であると、半径方向における中心側と外側とでワークWが開口80の直下を通過する時間に差が生じる。
The
本実施形態では、開口80を半径方向における中心側から外側に向けて拡径させることで、ワークWが開口80を通過する時間を一定とすることができ、後述するプラズマ処理を均等にできる。ただし、通過する時間の差が製品上問題にならない程度であれば、平面視で長方形又は正方形であってもよい。シールド部材8の材質としては、例えば、アルミニウムやSUSを用いることができる。
In this embodiment, by expanding the diameter of the opening 80 from the center side toward the outside in the radial direction, the time for the workpiece W to pass through the
隔壁83c、83dの上端と回転体31との間には、図8(A)に示すように、回転する回転体31の下のワークWが通過可能な間隔D1が形成されている。つまり、シールド部材8の上縁とワークWとの間に、僅かな隙間が生じるように、隔壁83c、83dの高さが設定されている。
Between the upper ends of the
より具体的には、シールド部材8の開口80は、トレイ1に保持されたワークWの凸部Cpに沿う凹部81を有する。凸部Cpに沿うとは、凸部Cpに倣う形状であることをいう。本実施形態では、凹部81は、凸部Cpの湾曲に沿う曲面である。但し、凹部81と凸部Cpとの間は、上記のように間隔D1が空いている。つまり、凹部81を含む隔壁83c、83dの上縁には、ワークWの処理対象面Spに非接触で沿う形状が形成されている。ワークWの処理対象面Spとシールド部材8との間隔D1は、凸部Cpと凹部81との間隔も含めて、1mm~15mmとすることが好ましい。これは、ワークWの通過を許容するとともに、内部の成膜室Sの圧力を維持するためである。
More specifically, the
このようなシールド部材8によって、図2に示すように、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が仕切られる。シールド部材8によって、成膜ポジションM2、M4、M5のスパッタガスG1及び成膜材料が真空室21に拡散することを抑制できる。
As shown in FIG. 2, the
成膜ポジションM2、M4、M5の水平方向の範囲は、各シールド部材8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。
The horizontal ranges of the film forming positions M2, M4, and M5 are regions separated by the
成膜ポジションM2、M4、M5の各シールド部材8で画される成膜室Sは、成膜の大半が行われる領域である。しかしながら、成膜室Sから外れる領域であっても、成膜室Sからの成膜材料の漏れはある。そのため、全く膜の堆積がないわけではない。つまり、成膜部40において成膜が行われる成膜領域Fは、シールド部材8で画される成膜室Sよりもやや広い領域となる。
A film forming chamber S defined by each
このような成膜部40は、複数の成膜部40A、40B、40Cに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、複数の成膜部40A、40B、40Cに互いに異なる種類の成膜材料を用いて同時或いは順々に成膜することにより、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。
Such a
(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41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。このため、電源部6は、ワークWをプラズマ処理するためのプラズマを発生させるプラズマ源として捉えることができる。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。
(Power supply part)
The
本実施形態においては、電源部6は、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。
In this embodiment, the
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, three
[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。
[Membrane processing section]
The film processing units 50</b>A and 50</b>B are processing units that perform film processing on materials deposited on the work W transported by the
処理ユニット5は、図3及び図8(B)に示すように、画成部51を有する。画成部51は、プロセスガスG2が導入されるガス空間Rの一部を画成する側壁部51cと、真空容器20の内部の搬送経路Tに対向する開口51aとを有する構成部である。ガス空間Rは、側壁部51cに囲まれる空間である画成部51の内部と回転体31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。つまり、ガス空間Rは、画成部51の内部の空間のみならず、開口51aの端面、つまり画成部51の回転体31に対向する対向面と、回転体31との間の空間も含む。「ガス空間Rの一部を画成」とは、ガス空間Rの一部の境界を形成することをいう。このため、画成部51は、ガス空間Rの全てを形成するように覆うものではなく、画成部51の対向面と回転体31との間のガス空間Rは覆っていない。
The
本実施形態の画成部51は、側壁部51cによって囲まれた水平断面が角丸長方形状の筒状体である。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。画成部51は、回転体31と同様の材質とする。
The defining
画成部51には、その長径が回転体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。画成部51の内部の空間は、軸に直交する断面が、開口51aの端面である対向面から内底面に達するまで、画成部51の外径と相似形状の角丸長方形状である。この空間が、ガス空間Rの一部を構成する。このため、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、画成部51の開口51aと相似形状の角丸長方形状となる。すると、処理領域の回転方向の長さは、半径方向においてほぼ同様となる。
The defining
画成部51の上縁の開口51aは、回転体31側に離隔して向かい、搬送経路に対向している。つまり、図8(B)に示すように、画成部51における回転体31との対向面と回転体31との間には、回転体31に保持されたワークWが通過可能な間隔D2が形成されている。つまり、画成部51の上縁とワークWとの間に、僅かな隙間が生じるように、画成部51の側壁部51cの高さが設定されている。
An
より具体的には、画成部51の側壁部51cは、シールド部材8の凹部81と同様に、トレイ1に保持されたワークWの凸部Cpに沿う凹部51bを有する。凸部Cpに沿うとは、凸部Cpに倣う形状であることをいう。本実施形態では、凹部51bは、凸部Cpの湾曲に沿う曲面である。但し、凹部51bと凸部Cpとの間は、上記のように間隔D2が空いている。つまり、凹部51bを含む画成部51の上縁には、ワークWの処理対象面Spに非接触で沿う形状が形成されている。ワークWの処理対象面Spと画成部51との間隔D2は、凸部Cpと凹部51bとの間隔も含めて、1mm~15mmとすることが好ましい。これは、ワークWの通過を許容するとともに、画成部51の内部の圧力を維持するためである。画成部51の内部には、マイクロ波の導入によってプラズマが発生する。
More specifically, the
図3に示すように、画成部51の側壁部51cの大半は、真空室21内に収容されている。但し、画成部51の底面は下方に突出して、真空容器20の底面20aに設けられた取付孔21aに挿入されている。画成部51と真空容器20との間は、Оリング21bによって封止されている。また、画成部51の底面には、窓部52が設けられている。窓部52は、画成部51内のガス空間Rと外部との間を仕切るとともに、マイクロ波を導入可能とする構成部である。
As shown in FIG. 3 , most of the
本実施形態の窓部52は、窓孔52a、窓部材52bを有する。窓孔52aは、画成部51の底面に形成された貫通孔である。窓孔52aは、その形状により、発生する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、プラズマの分布形状は、窓孔52a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、窓孔52aを水平断面が角丸長方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プラズマを発生させることができる。なお、窓孔52aを形成する材質、つまり画成部51の材質が石英等の誘電体であった場合、プラズマの分布形状は、後述の導波管55aの形状によって定めることができる。窓部材52bは、画成部51の内部に収まり、窓孔52aを塞ぐ平板である。窓部材52bは、画成部51の内底の窓孔52aの周囲に嵌め込まれたOリング52c上に載置され、窓孔52aを気密に封止している。なお、窓部材52b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。
The
さらに、処理ユニット5は、ガス供給部53、調節部54(図10参照)、プラズマ源55、冷却部56を有する。ガス供給部53は、図3、図4及び図9に示すように、ガス空間RにプロセスガスG2を供給する。ガス供給部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の供給箇所から、プロセスガスG2を供給する装置である。この複数の供給箇所は、画成部51の長辺方向、つまり回転体31の半径方向の内壁であって、対向する一対の内壁に沿って等間隔で設けられている。このため、複数の供給箇所は、ガス空間Rにおける対向する位置であって、搬送経路Tに沿う方向にも設けられている。搬送経路Tに沿う方向は、搬送経路Tに略平行な方向又は搬送経路Tの接線方向である。
Furthermore, the
ガス供給部53は、図示しないボンベ等のプロセスガスG2の供給源と、供給源に接続された複数の配管53a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。各配管53aは分岐して、酸素の供給源と窒素の供給源に接続されている。複数の配管53aの端部は、画成部51内の長辺方向に並んで設けられることにより、上記の供給箇所である複数の供給口531A~531D、供給口531a~531dを構成している。
The
ここで、回転体31に保持されたワークWの回転体31における回転中心側(内周側)と外周側とを比べると、回転体31の表面の点が辿る円周の長さ、つまり周長が異なる。このため、回転体31の表面の点が一定距離を通過する速度に差が生じる。そして、本実施形態において、画成部51は、開口51aの長径が回転体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531A~531D、供給口531a~531d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。なお、以下、供給口531A~531D、供給口531a~531dを区別しない場合には、供給口531として説明する。
Comparing the rotation center side (inner peripheral side) and the outer peripheral side of the work W held by the rotating
このような構成では、画成部51の上方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、膜処理のレートが内周側と外周側で異なる。複数の供給口531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531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531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において対向する供給口531の並び方向は、搬送経路Tに沿っている。
In such a configuration, the time required for the work W to pass a certain distance above the defining
より具体的には、各配管53aは、画成部51の一方の内壁と他方の内壁の対向する位置に分岐しており、それぞれの端部がプロセスガスG2の供給口531A~531D、供給口531a~531dとなっている。供給口531A~531Dは、画成部51の長手方向の一方の内壁に沿って等間隔で並設されている。供給口531a~531dは、画成部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。
More specifically, each of the
供給口531A~531Dは、内周側から外周側に向かって供給口531A、供給口531B、供給口531C、供給口531Dの順で並んでいる。同様に、供給口531a~531dは、内周側から外周側に向かって、供給口531a、供給口531b、供給口531c、供給口531dの順で並んでいる。供給口531A~531Dは、搬送経路Tの下流側、供給口531a~dは、搬送経路Tの上流側に配置される。そして、供給口531Aと供給口531a、供給口531Bと供給口531b、供給口531Cと供給口531c、供給口531Dと供給口531dがそれぞれ下流側と上流側とで対向している。
The
さらに、本実施形態では、最内周の供給箇所、最外周の供給箇所は、成膜領域F外に位置している。つまり、供給口531A、531aは、成膜領域Fの内周よりも内側、531D、531dは、成膜領域Fの外周よりも外側に配置されている。
Furthermore, in the present embodiment, the innermost peripheral supply point and the outermost peripheral supply point are located outside the film forming area F. As shown in FIG. That is, the
調節部54は、図9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、ガス供給部53が導入するプロセスガスG2の供給量を調節する。搬送経路Tに交差する方向とは、搬送経路Tと平行でない方向であり、搬送経路Tに直交する方向には限定されない。つまり、調節部54は、ガス供給部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。
The
プラズマ源55は、図3、図4に示すように、プロセスガスG2が導入されたガス空間Rに、搬送経路Tを通過するワークWを処理するためのプラズマを発生させる構成部である。プラズマ源55は、導波管55a、コイル55bを有する。導波管55aは、一端が図示しないマイクロ波発信器に接続され、他端がガス空間Rの外部であって窓部52の近傍に配置された管である。導波管55aは、マイクロ波発信器からのマイクロ波を窓部52に導く。マイクロ波は、窓部52の窓部材52bを介して、ガス空間Rに導入される。
The
コイル55bは、図示しない電源からの電圧の印加によって、ガス空間R内に磁場を発生させる部材である。プロセスガスG2が導入されたガス空間R内に、コイル55bにより磁場を発生させるとともに、マイクロ波を導入する。磁場の回りを円運動する電子の周波数と、マイクロ波の周波数を一致させると、共鳴により電子が高速に回転運動をして、電子が気体分子に衝突することによって高密度のプラズマが生成される。これによりガス空間Rに、電子、イオン及びラジカル等の活性種が発生する。
The
冷却部56は、画成部51を冷却する構成部である。冷却部56は、配管56a、キャビティ56bを有する。配管56aは、図示はしないが、冷却水C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、冷却水Cが循環する循環経路である。キャビティ56bは、画成部51の側壁部51cの内部に形成され、冷却水Cが流通する空間であり、配管56aの供給側と排出側が連通している。チラーにより冷却された冷却水Cは供給側から供給され、キャビティ内を流通して排水側から排出されることを繰り返すことにより、画成部51が冷却されて加熱が抑制される。
The
[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1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1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。
[Load lock section]
In the
[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の制御、回転体31の回転の制御、プラズマ源55におけるマイクロ波の導入、磁場の生成に関する制御、冷却部56における冷却水Cに関する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。
[Control device]
The
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及びコイル55bへの印加電力、マイクロ波の発信器の出力、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、冷却水Cの流量及び温度などである。
The objects to be specifically controlled are as follows. That is, the rotation speed of the
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、マイクロ波の出力、ガス供給部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。
In particular, in this embodiment, the
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。
The configuration of the
機構制御部71は、排気部23、ガス供給部25、ガス供給部53、調節部54、モータ32、冷却部56のチラー、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、プラズマ源55のマイクロ波の発信器及びコイル55bの電源等を制御する処理部である。
The
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。
For example, the
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。 However, the proportional control is only an example, and the higher the speed, the higher the power, and the setting may be made so that the processing rate becomes uniform. Further, the electric power applied to the target 41 may be increased at locations where the film thickness to be formed on the workpiece W is desired to be thickened, and the electric power applied to the target 41 may be decreased at locations where the film thickness is desired to be thinned.
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531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531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531A<供給口531B<供給口531C<供給口531D、供給口531a<供給口531b<供給口531c<供給口531d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。
The
また、ワークWに形成する膜厚に応じて、各供給口531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。
In addition, the supply amount of the process gas G2 supplied from each
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531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531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。
Further, for example, in the case of film processing for a film formed so as to have a thicker film thickness toward the inner circumference, the supply amount of the process gas G2 can be set to increase toward the inner circumference. Combined with the relationship with the speed described above, this may result in a uniform supply amount from each
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、コイル55bに印加する電力、マイクロ波の発信器の出力、供給口531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。
The
さらに、ターゲット41A、41B、41Cに印加する電力と、供給口531A~531D、531a~531d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531A~531D、531a~531d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531A~531D、531a~531d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。
Furthermore, the electric power applied to the
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。
Such settings can be made, for example, as follows. First, the relationship between the film thickness and the corresponding applied power or the amount of supply of the process gas G2, and the relationship between the applied power and the corresponding amount of supply of the process gas G2 are obtained by experiments or the like in advance. At least one of these is tabulated and stored in the
(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)
(arithmetic processing)
When it is desired to form a large-area film with a uniform film thickness and uniform film quality, the following four conditions must be considered when adjusting the amount of supply of the process gas G2.
[1] Film thickness formed in the film forming section during one rotation of the rotating body [2] Thickness distribution of the deposited film in the radial direction of the rotating body [3] Velocity of the inner and outer circumferences of the rotating body Difference [4] Width of plasma generation region (width of processing region)
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、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。
Here, the condition [2] can be removed from the conditions if power is applied individually to each of the
従って、[1]、[3]の条件から、各供給口531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531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531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531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。
Therefore, the supply amount of each
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531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531の最適供給量をAとする。まず、最内周の供給口531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531を通る円の半径Lin、最外周の供給口531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
For example, the optimum supply amount of the innermost
A=a×Lou/Lin
同様に、その他の供給口531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531の最適供給量をAx、その供給口531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
Similarly, the optimum supply amount of
Ax=a×Px/Lin
これとは逆に、最外周の供給口531の最適供給量Aが分かっている場合には、各供給口531の最適供給量axを、その供給口531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
Conversely, when the optimum supply amount A of the
ax=A×px/Lou
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531からの供給量が自動で決まる。このため、各供給口531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531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。
As described above, [1] if the film thickness of the film formed by the
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531A~531D、531a~531d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。
The input/
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531A~531D、531a~531d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531A~531D、531a~531d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。
The
[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を保持したトレイ1の搬入、搬送、搬出が行われる。
[motion]
The operation of the present embodiment as described above will be described below with reference to FIGS. 1 to 10 described above. Although not shown, the
複数のトレイ1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1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を保持したトレイ1が、回転体31上に全て保持される。
A plurality of
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。
The processing for forming a film on the workpiece W introduced into the
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の上を通過する。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のガス供給部53も、プロセスガスG2をガス空間Rに供給する。
First, the
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。
In the
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。
The electric power applied to each of the
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。
Even if the work W passes through the
一方、成膜されたワークWは、処理ユニット5における画成部51の開口51a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、ガス供給部53から供給口531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、コイル55bに通電することにより磁場が形成されるとともに、導波管55aからのマイクロ波が窓部52を介して導入されることにより、ガス空間Rに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。
On the other hand, the work W on which the film is formed passes through a position facing the opening 51 a of the defining
供給口531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。
The flow rate per unit time of the process gas G2 introduced from the
しかし、膜処理される処理領域は、画成部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わたって同じである。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。
However, the processing region to be film-processed has a rectangular shape with rounded corners similar to the
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31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。
Further, when performing film processing using two or more types of process gases G2, such as oxynitriding processing, the film formed by the
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を保持したトレイ1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。
During the process of forming the film as described above, the rotating
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の稼働を停止する。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531からのプロセスガスG2の供給、コイル55bへの通電、導波管55aからのマイクロ波の導入を停止する。
After a predetermined processing time has passed for the silicon oxynitride film to have a desired film thickness, the operations of the
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1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。
After the film forming process is completed in this way, the
なお、成膜領域F外にある最外周の供給口531D、531dのプロセスガスG2の流量を、最大とせずに、供給口531B、531C、531b、531cよりも少なくしてもよい。つまり、供給口531A<供給口531D<供給口531B<供給口531C、供給口531a<供給口531d<供給口531b<供給口531cとなるように流量を設定している。
The flow rate of the process gas G2 through the outermost
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9に示すように、画成部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531C、531cよりも、供給量を多くする必要が生じる場合もある。
Since the workpiece W does not pass through a position outside the film forming region F, there is no need to supply the process gas G2. However, as shown in FIG. 9, when the defining
このように、成膜領域F外に位置している供給口531A、531a、531D、531d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。
In this way, the
また、成膜領域F外にある供給口531D、531d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。これは、内周側の供給口531A、531aについても同様である。つまり、成膜領域F外に供給口531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。
In addition, the
[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、プロセスガスG2が導入されるガス空間Rの一部を画成する側壁部51cと、真空容器20の内部の搬送経路Tに対向する開口51aとを有する画成部51と、ガス空間RにプロセスガスG2を供給するガス供給部53と、プロセスガスG2が導入されたガス空間R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プラズマを発生させるプラズマ源55と、を有し、ガス供給部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の供給箇所から、プロセスガスG2を供給し、複数の供給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。
[Effect]
(1) This embodiment has a
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。従って、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。
Therefore, it is possible to adjust the degree of plasma processing for the work W circulated and transported by the rotating
(2)調節部54は、搬送経路Tに交差する方向の位置に応じて、各供給箇所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、複数の供給箇所のプロセスガス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。
(2) The
(3)複数の供給箇所は、ガス空間Rにおける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。 (3) The plurality of supply locations are arranged in the direction along the transport path T at opposing positions in the gas space R. Therefore, the process gas G2 can be distributed in the gas space R in a short time.
(4)調節部54は、ワークWに形成する膜の膜厚及び回転体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に応じて、各供給箇所から供給するプロセスガス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。
(4) The
(5)本実施形態は、回転体31に保持され、ワークWを保持する複数のトレイ1を有し、トレイ1の画成部51に対向する面と、画成部51の側壁部51cにおける回転体31との対向面との間に、トレイ1に保持されたワークWが通過可能な隙間を有し、側壁部51cは、ワークWの画成部51に対向する面に設けられた凸部Cpに沿う凹部51bを有する。
(5) This embodiment has a plurality of
このため、ワークWが、画成部51の対向面と回転体31との間を通過するときに、対向面と回転体31との間隔を狭めることができ、プロセスガスG2の漏れによる圧力の低下を防ぐことができる。また、ワークWを複数個、互いの間隔を狭めて配置することで、1つのワークWが通過後、すぐに次のワークWがやって来て、画成部51と回転体31との間の隙間を連続して狭めるので、プロセスガスG2がより一層漏れ難くなる。また、スパッタガスG1のガス空間Rへの流入によるコンタミネーションを防止して、膜処理レートの低下を防止できる。さらに、ガス空間Rから流出したプロセスガスG2の成膜部40への流入によるコンタミネーションを防止して、ターゲット41の反応による成膜レートの低下、アークの発生、パーティクルの発生を防止できる。
Therefore, when the workpiece W passes between the facing surface of the defining
(6)回転体31は、真空容器20が設置される設置面側にワークWを保持し、画成部51の開口51aは、設置面側からワークWに対向する。このため、ワークWの処理対象面Spが設置面側に向くので、塵、埃、装置内に付着した成膜材料等が、重力により落下してワークWに付着することが防止される。なお、ここでいう設置面は、床面や地面等の、真空容器20に対して重力に従う方向に存在する面である。
(6) The rotating
(7)供給口531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531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。
(7) The
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531や最内周の供給口531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。
In this way, by supplying the process gas G2 even outside the film-forming region F, shortage of the flow rate of the process gas G2 at the edge of the film-forming region F can be prevented. For example, even if the outermost
[変形例]
本発明の実施形態は、以下のような変形例も含む。
(1)プロセスガスG2の供給口531は、画成部51に設けてもよい。例えば、ガス供給部53における各配管53aの先端を画成部51に形成された供給口531に延設させてもよい。配管53a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Fのみならず、成膜領域F外にも配管53aを配設して、成膜領域FのプロセスガスG2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。
[Modification]
Embodiments of the present invention also include the following modifications.
(1) The
(2)ガス供給部53がプロセスガスG2を供給する箇所の数、供給口531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、上記で例示した数には限定されない。成膜領域F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531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531を、画成部51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531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。
(2) The number of locations where the
(3)調節部54の構成は、上記の例には限定されない。各配管53a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。プロセスガスG2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54を供給口531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531を設けて、プロセスガスG2の供給量を調節してもよい。供給口531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531の径を変更可能としてもよい。
(3) The configuration of the
(4)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G2の供給量を設定するようにしてもよい。 (4) Since the speed is the distance traveled per unit time, the supply amount of the process gas G2 from each supply port should be set in relation to the time required for passing through the processing area in the radial direction. may
(5)画成部51、窓部52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G2の供給量の調節がし易い。
(5) The shapes of the defining
(6)回転体31に複数のトレイ1が保持されることで、複数のトレイ1の対向面11が、円周の軌跡に沿って連続して面一となる部分を有するように形成してもよい。ここで、複数のトレイ1の対向面11が面一となるとは、各トレイ1の対向面11における対応する箇所同士が実質的に同一の高さとなる場合をいう。例えば、図11に示すように、トレイ1の対向部X1を保持部33の開口31aに嵌め込むと、トレイ1における対向面11と回転体31における画成部51に対向する面とが、円周の軌跡に沿って連続して面一となるように、トレイ1及び回転体31を形成する。この場合、開口31aと対向面11との境界に、僅かな溝が生じていてもよい。
(6) By holding the plurality of
これにより、ワークWの表面と、画成部51又はシールド部材8との間隔に比べて、トレイ1の表面と、画成部51又はシールド部材8との間隔が極端に拡大することが防止され、反応ガスGの漏洩を、より一層抑制することができる。また、異なる反応ガスGを用いる処理部を含む場合に、反応ガスGの漏洩による相互のコンタミネーションを、より一層防止できる。
As a result, the gap between the surface of the
さらに、ワークWの処理対象面Spとトレイ1の対向面11とが、円周の軌跡に沿って連続して面一となる部分を有するように形成してもよい。例えば、図12に示すように、トレイ1に、ワークWが嵌め込まれる嵌込部11bを設けてもよい。嵌込部11bは、ワークWの厚み方向の一部又は全部が埋め込まれる窪みである。トレイ1の表面とワークWの処理対象面Spとが面一となるように、嵌込部11bの深さを設定する。
Further, the processing target surface Sp of the workpiece W and the facing
これにより、ワークWの処理対象面Spと、トレイ1の表面との高低差を少なくして、ワークW以外のトレイ1の表面とシールド部材8、画成部51との隙間が拡大することを防止して、反応ガスGの漏れをより一層抑制できる。
As a result, the height difference between the processing target surface Sp of the work W and the surface of the
また、トレイ1を用いずに、ワークWを回転体31又は回転体31に設けた保持部により直接保持してもよい。この場合にも、例えば、図13に示すように、回転体31の下面31cに形成された窪み31dにワークWが嵌め込まれることにより、ワークWと回転体31とが、円周の軌跡に沿って連続して面一となる部分を有するように形成してもよい。
Alternatively, the workpiece W may be directly held by the rotating
(7)トレイ1の形状、回転体31の形状は、上記の形状には限定されない。例えば、トレイ1の形状を、ワークWの凹凸に沿う形状としてもよい。つまり、上記の例では、トレイ1は、単純な凹部Rpに沿う凸部11aを有していたが、ワークWが凹凸を有する場合、トレイ1の対向面11を、ワークWの凹凸に沿う形状として、ワークWを安定して保持できるようにしてもよい。
(7) The shape of the
(8)トレイ1、回転体31にワークWの形状に沿う凹凸を設けなくてもよい。つまり、ワークWを安定して保持できる構成であれば、トレイ1、回転体31のワークWの保持面を平坦としてもよい。例えば、図14に示すように、トレイ1の対向面11を平坦として、この対向面11にワークWを保持してもよい。
(8) The
(9)ワークWの縁部を支える保持部をトレイ1に設けることによって、ワークWを保持する構成としてもよい。例えば、図15(A)、(B)に示すように、トレイ1に、上下方向に貫通した複数の開口16を形成する。図15(A)は凸部Cpを有するワークW、図15(B)は平板状のワークWの場合の例である。ここで、開口16は、支持部X2側が対向部X1側よりも一回り大きくなっている。より具体的には、開口16の支持部X2側は、ワークWをトレイ1の内部に入れることが可能な大きさの挿入部16aとなっている。
(9) The work W may be held by providing the
また、開口16の対向部X1側は、内側に隆起してトレイ1を保持可能な保持部16bとなっている。保持部16bの内周は、ワークWの外形と略同一の形状であるが、ワークWより一回り小さくなっているため、挿入部16aから挿入されたワークWの処理対象面Spの外周を保持する。なお、このような例では、トレイ1の自重を保持部16bが支えることになるので、ワークWを保持するための複雑な機構を設ける必要がない。なお、このような保持部16bを、回転体31に設けた開口に形成して、回転体31によってワークWを保持する構成としてもよい。
Further, the
(10)搬送部により同時搬送されるトレイ1、ワークWの数、これを保持する保持部33、16b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Wが循環搬送される態様でもよく、2つ以上のワークWが循環搬送される態様でもよい。ワークWを径方向に2列以上並べて循環搬送する態様でもよい。
(10) The number of
(11)上記の実施形態では、回転体31を回転テーブルとしているが、回転体31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31であってもよい。真空容器20の設置面は、床面や地面には限定されず、天井等の上側にあってもよい。また、成膜部40および膜処理部50が真空容器20の天井側にあり、成膜部40および膜処理部50と回転体31との上下関係が逆となっていてもよい。この場合、保持部33が配設される回転体31の表面は、回転体31の回転平面が水平方向に延在する場合に上方を向く面、つまり上面となる。シールド部材8の開口80、画成部51の開口51aは下方を向く。
(11) In the above embodiment, the rotating
上記の実施形態では、水平に配置した回転体31の下面に保持部33を設け、この回転体31を水平面内で回転させ、この回転体31の下方に成膜部40および膜処理部50を配置するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、回転体31の配置は、水平に限らず垂直に配置されていても、垂直又は水平に対して傾斜して配置されていてもよい。また、保持部33も、回転体31の両方の面に設けるようにしてもよい。つまり、本発明は、回転体31の回転平面の方向はどのような方向であってもよく、保持部33の位置、成膜部40、膜処理部50の位置は、保持部33に保持されたワークWに成膜部40、膜処理部50が対向する位置にあればよい。
In the above-described embodiment, the
(12)プラズマ源55としては、上記の装置には限定されない。ECRプラズマによる装置のみならず、他の原理によりガス空間Rにプラズマを発生させる装置であってもよい。例えば、ガス空間Rに、誘導結合(ICP:Inductively Coupled Plasma)プラズマを発生させる装置であってもよい。このような装置は、ガス空間Rの外部であって窓部52の近傍にアンテナを有する。アンテナに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が電離し、プラズマが発生する。このプラズマによって、搬送経路Tを通過するワークWを処理する。
(12) The
(13)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、成膜部40、膜処理部50に対向する処理対象面Spに、凹部を有するワークWを用いてもよい。また、処理対象面Spに凹凸部を有するワークWを用いてもよい。このような場合に、シールド部材8、画成部51のワークWに対向する側を、ワークWの凹部又は凹凸部に沿う形状としてもよい。
(13) The type, shape and material of the workpiece W to be plasma-treated are not limited to specific ones. For example, a workpiece W having a concave portion on the processing target surface Sp facing the
さらに、上記のように、処理対象面Spが平坦面のワークW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。保持部33は、トレイ1を保持する溝、突起、治具、ホルダ等であってもよく、メカチャック、粘着チャック等によっても構成できる。
Furthermore, as described above, a workpiece W having a flat surface Sp to be processed may be used. Also, a material containing a conductive material such as metal or carbon, a material containing an insulator such as glass or rubber, or a material containing a semiconductor such as silicon may be used. Also, the number of works W to be plasma-processed is not limited to a specific number. The holding
(14)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、窒素、酸素の他、種々の材料を適用可能である。 (14) As for film forming materials, various materials that can be formed by sputtering can be applied. For example, tantalum, titanium, aluminum, etc. can be applied. Nitrogen, oxygen, and various other materials can also be used as materials for forming compounds.
(15)成膜部40におけるターゲット41の数は、3つには限定されない。ターゲット41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41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。
(15) The number of targets 41 in the
(16)成膜部40、膜処理部50の数は、特定の数には限定されない。成膜部40、膜処理部50をそれぞれ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50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。膜処理部50が複数ある場合において、それぞれの調節部54によって、上記のようにガス流量を調節してもよい。さらに、複数の膜処理部50を径方向に配置してもよい。
(16) The number of
(17)成膜部40におけるシールド部材8は、スパッタガスG1が導入されるガス空間の一部を画成し、真空容器20の内部の搬送経路Tに対向する開口を有する画成部として捉えることもできる。この場合のガス空間は、シールド部材8の内部と回転体31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。つまり、ガス空間は、シールド部材8の内部の空間のみならず、開口80に対向する回転体31との間の空間も含む。成膜部40のガス供給部25についても、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の供給箇所から、スパッタガスG1を供給し、複数の供給箇所の単位時間当たりのスパッタガスG1の供給量を、通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有する構成としてもよい。
(17) The
(18)本発明は、成膜部40を有していても、有していなくてもよい。つまり、成膜を行うプラズマ処理装置100には限定されない。また、膜処理を行うプラズマ処理装置100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100に広く適用できる。例えば、上記の態様に加えて、又は成膜部及び膜処理部の双方若しくは一方を省略して、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処理ユニットを有するプラズマ処理装置100として構成してもよい。この場合、例えば、処理ユニットをリニアイオン源としてもよい。また、例えば、アルゴン等の不活性ガスをプロセスガスG2とすることが考えられる。
(18) The present invention may or may not have the
(19)真空容器20の形状は、円筒形状には限定されない。直方体形状等の多角筒形状であってもよい。
(19) The shape of the
(20)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。 (20) Although the embodiments and modifications of each part of the present invention have been described above, these embodiments and modifications of each part are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. . These novel embodiments described above can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims.
1 トレイ
4 スパッタ源
5 処理ユニット
6 電源部
8 シールド部材
11 対向面
11a 凸部
11b 嵌込部
12 斜面
13 内周面
14 外周面
15 張出部
16 開口
16a 挿入部
16b 保持部
20 真空容器
20a 底面
20b 天井
20c 内周面
21 真空室
21a 取付孔
21b О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
31a 開口
31c 下面
31d 窪み
31e 載置部
32 モータ
33 保持部
33a 開口
33b 搭載部
40、40A~40C 成膜部
41、41A~41C ターゲット
42 バッキングプレート
43 電極
50、50A、50B 膜処理部
51 画成部
51a 開口
51b 凹部
51c 側壁部
52 窓部
52a 窓孔
52b 窓部材
52c Oリング
53 ガス供給部
53a 配管
54 調節部
55 プラズマ源
55a 導波管
55b コイル
56 冷却部
56a 配管
56b キャビティ
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
80 開口
81 凹部
82 底面部
82a ターゲット孔
83 側面部
83a 外周壁
83b 内周壁
83c、83d 隔壁
100 プラズマ処理装置
531、531A~531D、531a~531d 供給口
C 冷却水
Cp 凸部
D1、D2 間隔
E 排気
F 成膜領域
G 反応ガス
G1 スパッタガス
G2 プロセスガス
M1、M3 膜処理ポジション
M2、M4、M5 成膜ポジション
R ガス空間
Rp 凹部
S 成膜室
Sp 処理対象面
T 搬送経路
W ワーク
X1 対向部
X2 支持部
1 tray 4 sputtering source 5 processing unit 6 power supply unit 8 shield member 11 facing surface 11a convex portion 11b fitting portion 12 slope 13 inner peripheral surface 14 outer peripheral surface 15 projecting portion 16 opening 16a insertion portion 16b holding portion 20 vacuum container 20a bottom surface 20b Ceiling 20c Inner peripheral surface 21 Vacuum chamber 21a Mounting hole 21b O-ring 22 Exhaust port 23 Exhaust unit 24 Introduction port 25 Gas supply unit 30 Transfer unit 31 Rotating body 31a Opening 31c Lower surface 31d Depression 31e Mounting unit 32 Motor 33 Holding unit 33a Opening 33b Mounting portion 40, 40A to 40C Film forming portion 41, 41A to 41C Target 42 Backing plate 43 Electrode 50, 50A, 50B Film processing portion 51 Defining portion 51a Opening 51b Concave portion 51c Side wall portion 52 Window portion 52a Window hole 52b Window Member 52c O-ring 53 Gas supply section 53a Piping 54 Adjusting section 55 Plasma source 55a Waveguide 55b Coil 56 Cooling section 56a Piping 56b Cavity 60 Load lock section 70 Control device 71 Mechanism control section 72 Power control section 73 Gas control section 74 Storage Part 75 Setting Part 76 Input/Output Control Part 77 Input Device 78 Output Device 80 Opening 81 Recess 82 Bottom Part 82a Target Hole 83 Side Part 83a Outer Peripheral Wall 83b Inner Peripheral Wall 83c, 83d Partition Wall 100 Plasma Processing Apparatus 531, 531A to 531D, 531a to 531d Supply port C Cooling water Cp Protrusions D1, D2 Spacing E Exhaust F Film formation region G Reaction gas G1 Sputtering gas G2 Process gases M1, M3 Film processing positions M2, M4, M5 Film formation position R Gas space Rp Concave portion S Film formation Chamber Sp Surface to be processed T Transport path W Workpiece X1 Opposing portion X2 Supporting portion
Claims (10)
前記真空容器内に設けられ、ワークを保持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、
反応ガスが導入されるガス空間の一部を画成する側壁部と、前記真空容器の内部の前記搬送経路に対向する開口とを有する画成部と、
前記ガス空間に前記反応ガスを供給するガス供給部と、
前記反応ガスが導入される前記ガス空間に、前記搬送経路を通過する前記ワークをプラズマ処理するためのプラズマを発生させるプラズマ源と、
を有し、
前記ガス供給部は、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複数の供給箇所から、前記反応ガスを供給し、
前記複数の供給箇所の単位時間当たりの前記反応ガスの供給量を、前記通過する時間に応じて個別に調節する調節部を有し、
前記画成部は、前記回転体の径方向に沿う方向において前記ガス空間が一定幅に形成されるように画成し、
前記複数の供給箇所は、前記ガス空間における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プラズマ処理装置。 a vacuum container whose interior can be evacuated;
a conveying unit provided in the vacuum vessel, having a rotating body that holds and rotates a work, and circulatingly conveying the work in a circumferential conveying path by rotating the rotating body;
a defining portion having a side wall portion defining a portion of a gas space into which a reaction gas is introduced, and an opening facing the transfer path inside the vacuum vessel;
a gas supply unit that supplies the reaction gas to the gas space;
a plasma source for generating plasma for plasma-processing the work passing through the transfer path in the gas space into which the reaction gas is introduced;
has
The gas supply unit supplies the reaction gas from a plurality of supply points at different times for the surface of the rotating body to pass through the processing region where the plasma processing is performed,
an adjustment unit that individually adjusts the supply amount of the reaction gas per unit time to the plurality of supply points according to the passing time ;
the defining portion defines the gas space to have a constant width in a direction along the radial direction of the rotating body;
The plasma processing apparatus , wherein the plurality of supply points are arranged in the gas space in a direction along the conveying path, at positions facing each other.
前記画成部の前記側壁部における前記回転体との対向面と前記回転体との間には、前記回転体に保持された前記ワークが通過可能な隙間を有し、
前記側壁部は、前記ワークの前記凸部に沿う凹部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The workpiece has a convex portion on the surface to be processed to be subjected to the plasma processing,
a gap through which the workpiece held by the rotating body can pass is provided between the surface of the side wall portion of the defining portion facing the rotating body and the rotating body,
5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein said side wall portion has a concave portion along said convex portion of said workpiece.
前記画成部の前記側壁部における前記回転体との対向面と前記トレイとの間には、前記トレイに保持された前記ワークが通過可能な隙間を有し、
前記トレイは、前記側壁部の凹部に沿う凸部を有することを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。 A plurality of trays for holding the workpieces are held by the rotating body,
a gap through which the work held on the tray can pass is provided between the surface of the side wall of the defining portion facing the rotating body and the tray,
6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein said tray has a convex portion along said concave portion of said side wall portion.
前記画成部の前記開口は、前記設置面側から前記ワークに対向することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The rotating body holds the workpiece on the installation surface side where the vacuum vessel is installed,
8. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the opening of the defining portion faces the workpiece from the installation surface side.
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