KR20240039058A - 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법 - Google Patents

표면 처리 장치 및 표면 처리 방법 Download PDF

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사토시 후쿠야마
가즈히로 후카다
린타로 스에키
요시아키 구리하라
다케시 남바
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시바우라 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

표면 처리 장치(10)는 적어도 하나의 피처리재(W)를 수용하는 챔버(20)(수용 유닛)와, 피처리재(W)를 수평 방향으로 연장되는 회전축(31a, 31b)의 외주면의 법선 방향에 대략 직교해서 외측을 향하도록 적재하는 피처리재 적재부(32a, 32b)(적재 수단)와, 피처리재 적재부(32a, 32b)를 챔버(20)에 수용한 상태에서 회전축(31a, 31b)의 주위로 회전시키는 모터(36a, 36b)(제1 회전 수단)와, 챔버(20)의 내측에, 회전축(31a, 31b)과 평행하게 연장되고, 피처리재(W)의 표면에 가스를 공급함으로써 표면 처리를 행하는 플라스마 처리 장치(21)(표면 처리 수단)와, 챔버(20)의 내측의, 플라스마 처리 장치(21)가 마련된 위치와는 다른 위치에 구비되어, 챔버(20) 내의 압력 조정과 가스의 배기를 행하는 펌프 유닛(140)(배기 수단)을 구비한다.

Description

표면 처리 장치 및 표면 처리 방법
본 발명은 피처리재에 플라스마를 조사하는 등의 표면 처리를 행하는 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법에 관한 것이다.
종래, 플라스마를 사용하여 피처리재의 표면 세정이나 개질을 행함으로써, 금속 촉매층이나 관능기 등을 형성하는 표면 처리 장치나, 스퍼터링 장치를 사용하여, 피처리재의 표면에 박막을 형성하는 표면 처리 장치가 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 성막 장치에서는, 대차에 세트한 복수의 기판을, 성막 장치의 내부로 반송하여, 필요한 표면 처리를 행하고 있다. 또한, 표면 처리의 일례로서, 특허문헌 2에 기재되어 플라스마 처리가 알려져 있다.
일본 특허 공개 평4-231464호 공보 국제 공개 제2017/159838호
특허문헌 1의 성막 장치는, 대량의 피처리재의 표면 처리를 행하는 데 적합한 구조를 갖고 있으며, 장치의 규모가 크기 때문에, 소규모 생산 내지 중규모 생산에는 적합하지 않았다. 또한, 피처리재의 표면 처리를 행할 때에는, 스퍼터링이나, 특허문헌 2에 기재된 플라스마 처리 등의 다른 종류의 표면 처리를, 하나의 장치로 행할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 특허문헌 1, 2에는, 챔버 내에 충만한 가스를 배출하는 배기 수단을 구비하는 것은 기재되어 있지만, 배기 수단의 설치 위치에 대해서는 개시되어 있지 않다. 배기 수단을 적절한 위치에 설치하지 않으면, 챔버 내의 가스의 흐름을 균일하게 하는 것이 어렵기 때문에, 피처리재의 표면에 생성되는 막 두께가 균일하게 되지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 소량으로부터 중량의 피처리재의 표면 처리를 행하는 데 적합하고, 또한, 피처리재의 표면에 균일한 막 두께로 성막을 행하는 것이 가능한 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 표면 처리 장치는, 적어도 하나의 피처리재를 수용하는 수용 유닛과, 수평 방향으로 연장되는 회전축을 구비하여, 상기 피처리재를, 당해 피처리재의 표면이, 상기 회전축의 외주면의 법선 방향에 대략 직교해서 외측을 향하도록 적재하는 적재 수단과, 상기 적재 수단을, 상기 수용 유닛에 수용한 상태에서, 상기 회전축의 주위로 소정의 회전 패턴으로 회전시키는 제1 회전 수단과, 상기 수용 유닛의 내측에, 상기 회전축과 평행하게 연장되고, 상기 피처리재의 표면에 가스를 공급함으로써, 적어도 1종류의 표면 처리를 행하는 표면 처리 수단과, 상기 수용 유닛의 내측의, 상기 표면 처리 수단이 마련된 위치와는 다른 위치에 구비되어, 당해 수용 유닛의 내부의 압력 조정과 상기 수용 유닛의 내부의 가스 배기를 행하는 배기 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 표면 처리 장치는, 소량 내지 중량의 피처리재의 표면 처리를 행하는 데 적합하고, 게다가, 피처리재의 표면에 균일한 막 두께로 성막을 행할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은, 제1 실시 형태의 표면 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 외관도이다.
도 2는, 피처리재 설치부 및 피처리재 적재부의 일례를 나타내는 외관도이다.
도 3은, 피처리재 반송부의 작용을 설명하는 도면이다.
도 4는, 제1 실시 형태의 챔버의 내부 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 4의 A-A 단면도이다.
도 6은, 도 4의 B-B 단면도이다.
도 7은, 플라스마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 제1 단면도이다.
도 8은, 플라스마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 제2 단면도이다.
도 9는, 스퍼터링 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 펌프 유닛의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 11은, 도 10의 XZ 단면도이며, 펌프 유닛이 챔버 내의 배기를 행하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는, 제1 실시 형태의 표면 처리 장치가 피처리재에 실시하는 표면 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은, 제1 실시 형태의 표면 처리 장치가 피처리재에 표면 처리를 실시할 때의 챔버 내의 압력 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는, 제1 실시 형태의 표면 처리 장치가 피처리재에 표면 처리를 실시할 때에 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 15는, 제2 실시 형태의 표면 처리 장치가 구비하는 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 XZ 단면도이다.
도 16은, 제2 실시 형태의 변형예의 표면 처리 장치가 구비하는 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 XZ 단면도이다.
이하에, 본 개시에 따른 표면 처리 장치의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시 형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 치환 가능하며, 또한 용이하게 상도할 수 있는 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
[제1 실시 형태]
본 실시 형태는, 예를 들어 수지 재료로 성형된 피처리재 W(워크)의 표면에 플라스마 가스를 조사함으로써, 당해 피처리재 W의 표면에 예를 들어 관능기를 생성하여, 그 후, 관능기의 생성에 의해 피막의 밀착성이 향상된 피처리재 W의 표면에 스퍼터링에 의해 박막을 형성하는 표면 처리 장치(10)의 예이다. 또한, 피처리재 W는, 플라스틱 수지 등의 수지 재료로 성형된 부재이다.
[1. 표면 처리 장치의 전체 구성]
우선, 도 1을 이용하여, 표면 처리 장치(10)의 개략 구성을 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태의 표면 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 외관도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 표면 처리 장치(10)는 챔버(20)와, 피처리재 설치부(30)와, 피처리재 반송부(40)를 구비한다. 그리고, 챔버(20)의 안쪽에는, 배기 장치(50)가 구비된다. 또한, 표면 처리 장치(10)는 도 1에 도시한 냉각 장치(51)와, 제어 장치(52)와, 전원 공급 장치(53)와, 가스 공급 장치(54)와, 조작반(55)을 구비한다.
챔버(20)는 내부에 수용한 피처리재 W에 대하여 표면 처리를 행하는, 밀폐된 반응 용기이다. 또한, 챔버(20)는 본 개시에 있어서의 수용 유닛의 일례이다.
챔버(20)는, 예를 들어 직육면체의 형상을 이루어, 1매의 벽면이 개구되어 개구부(20f)를 형성한다. 챔버(20)의 내측에 형성된 내벽면 중, 상벽면(20a)에는, 플라스마 처리 장치(21)가 설치되어 있다. 또한, 측벽면(20b)에는 스퍼터링 장치(22)가 설치되어, 측벽면(20b)과 대향하는 측벽면(20c)에는 스퍼터링 장치(23)가 설치되어 있다. 플라스마 처리 장치(21) 및 스퍼터링 장치(22, 23)는, 본 개시에 있어서의 표면 처리 수단의 일례이다. 또한, 챔버(20)의 상벽면(20a)과 대향하는 위치인 저면(20d)에는, 챔버(20)의 내부의 압력 조정이나 반응 가스의 배기를 행하는 펌프 유닛(140)(도 10 참조)이 설치되어 있다. 펌프 유닛(140)에 대하여, 상세는 후술한다(도 10 참조). 또한, 개구부(20f)와 대향하는 측벽면(20e)은 폐색면으로 되어 있다. 또한, 개구부(20f)는 본 개시에 있어서의 수용구의 일례이다. 또한, 챔버(20)의 형상은 직육면체에 한정되는 것은 아니며, 챔버(20) 자체가 폐공간을 형성하기만 하면, 예를 들어 곡면으로 덮인 형상이어도 된다.
스퍼터링 장치(22, 23)는 챔버(20)에 수용한 피처리재 W에 스퍼터링을 행함으로써, 피처리재 W에 대하여 도금 가공의 하지가 되는 박막을 형성하는 표면 처리를 행한다.
플라스마 처리 장치(21)는 HCD(Hollow Cathode Discharge)에 의해, 외부로부터 공급된 반응용 가스를 플라스마화한다. 그리고, 플라스마 처리 장치(21)는 플라스마화된 반응용 가스(플라스마 가스)와 성막용 가스를 반응시킴으로써 전구체를 생성한다. 생성된 전구체는 피처리재 W의 표면으로 분사되어, 피처리재 W의 표면 처리가 행해진다. 구체적으로는, 플라스마 처리 장치(21)에 의한 표면 처리에 의해, 피처리재 W의 표면에 관능기가 생성된다. 이에 의해, 후공정에서 피처리재 W의 표면에 도금 가공의 하지가 되는 박막을 생성할 때의 박막 밀착성을 높일 수 있다.
스퍼터링 장치(22, 23)는 피처리재 W의 표면에, 예를 들어 도금층 등의 박막을 형성하는 표면 처리를 행한다.
또한, 도 1에는, 2매의 측벽면(20b, 20c)에, 각각 다른 스퍼터링 장치(22, 23)를 마련한 예를 나타내었지만, 스퍼터링 장치의 수는 2개로 한정되는 것은 아니다. 또한, 표면 처리 수단의 종류는, 플라스마 처리 장치 및 스퍼터링 장치에 한정되는 것은 아니다.
피처리재 설치부(30)는 피처리재 W를 적재하는 피처리재 적재부(32a, 32b)를 설치하는 부위이다. 피처리재 설치부(30) 및 피처리재 적재부(32a, 32b)의 상세 구조에 대하여, 상세는 후술한다(도 2 참조).
피처리재 반송부(40)는 피처리재 설치부(30)에 적재한 피처리재 W를, X축의 정방향으로 반송시킴으로써 챔버(20)에 수용한다. 또한, 피처리재 반송부(40)는 피처리재 설치부(30)에 적재한 피처리재 W를, X축의 부방향으로 반송시킴으로써 챔버(20)로부터 반출한다. 또한, 피처리재 반송부(40)는 본 개시에 있어서의 반송 수단의 일례이다. 피처리재 반송부(40)의 상세 구조에 대하여, 상세는 후술한다(도 3 참조).
챔버(20)의 이측(Y축 부방향측)에는, 배기 장치(50)와, 냉각 장치(51)와, 제어 장치(52)와, 전원 공급 장치(53)와, 가스 공급 장치(54)가 구비된다.
배기 장치(50)는 챔버(20)의 내부를 감압하여 진공 상태로 한다. 또한, 배기 장치(50)는 챔버(20)의 내부를 대기에 개방함으로써, 챔버(20) 내의 압력을 대기압과 동등하게 한다. 또한, 배기 장치(50)는 챔버(20)의 내부에 모인 성막용 가스나 반응용 가스를 배기한다. 배기 장치(50)는, 예를 들어 로터리 펌프나 터보 분자 펌프로 구성된다.
냉각 장치(51)는 기기나 전원 등을 냉각하는 냉각수를 생성한다.
제어 장치(52)는 표면 처리 장치(10)의 전체의 제어를 행한다.
전원 공급 장치(53)는 표면 처리 장치(10)의 각 부에 공급하는 전원을 수용한다.
가스 공급 장치(54)는 챔버(20)에, 성막용 가스 및 반응용 가스를 공급한다.
또한, 챔버(20)의 옆에는, 조작반(55)이 구비된다. 조작반(55)은 표면 처리 장치(10)에 대한 조작 지시를 접수한다. 또한, 조작반(55)은 표면 처리 장치(10)의 동작 상태를 표시하는 기능을 구비한다.
[2. 피처리재의 적재 구조]
다음으로, 도 2를 이용하여, 피처리재 W의 적재 구조를 설명한다. 도 2는, 피처리재 설치부 및 피처리재 적재부의 일례를 나타내는 외관도이다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 피처리재 설치부[30(30a, 30b)]는 각각, X축을 따라 수평 방향으로 연장되는 회전축(31a, 31b)을 구비한다. 그리고, 회전축(31a, 31b)의 끝에는, 피처리재 적재부(32a, 32b)가 설치되어 있다. 피처리재 적재부(32a, 32b)에는, 적어도 하나의 피처리재 W를, 당해 피처리재 W의 표면이, 회전축(31a, 31b)의 외주면의 법선 방향에 직교해서 외측을 향하도록 적재된다. 또한, 피처리재 적재부(32a, 32b)는, 본 개시에 있어서의 적재 수단의 일례이다.
피처리재 설치부(30a) 및 피처리재 설치부(30b)는 각각, 회전축(31a, 31b)을 지지하는 받침대(33a, 33b)를 구비한다. 받침대(33a, 33b)는 서로 평행하게 설치되어, 회전축(31a, 31b)을 지지한다. 또한, 받침대(33a, 33b)는 피처리재 W를 챔버(20)에 수용했을 때에, 챔버(20)의 개구부(20f)를 폐쇄한다. 또한, 받침대(33a, 33b)는 본 개시에 있어서의 밀폐 부재의 일례이다.
피처리재 적재부(32a, 32b)는 정육각기둥형상으로 성형되어, 각 측면에, 피처리재 W를 3매씩 적재 가능하게 되어 있다. 즉, 피처리재 적재부(32a, 32b)에는, 각각 18매의 피처리재 W를 적재 가능하다. 또한, 피처리재 적재부(32a, 32b)의 형상과 피처리재 W의 적재 매수는, 이것에 한정되는 것은 아니다.
받침대(33a, 33b)의 하방에는, Z축을 따르는 피처리재 설치부 회전축(35)이 설치되어 있다. 피처리재 설치부 회전축(35)은 모터(34)에 의해 회전 구동되어, 피처리재 설치부(30) 전체를 Z축 주위로 회전시킨다. 이에 의해, 피처리재 적재부(32a, 32b) 중 어느 한쪽을, 챔버(20)에 수용 가능하게 한다. 또한, 모터(34)는 본 개시에 있어서의 선택 수단 또는 제2 회전 수단의 일례이다.
도 2의 (b), (c)에 도시한 바와 같이, 회전축(31a)은 모터(36a)의 회전 구동력에 의해 회전한다. 보다 구체적으로는, 모터(36a)의 회전 구동력이, 기어(37a)를 통해 회전축(31a)을 지지하는 기어(38a)에 전달됨으로써, 회전축(31a)이 회전한다. 모터(36a)는 예를 들어 스텝 모터이며, 제어 장치(52)로부터의 지시에 의해, 회전축(31a)의 회전 각도를 제어한다. 마찬가지로, 모터(36b)의 회전 구동력이, 기어(37b)와 기어(38b)를 통해 회전축(31b)을 회전시킨다. 또한, 모터(36a, 36b)는 본 개시에 있어서의 제1 회전 수단의 일례이다.
[3. 피처리재 반송부의 구성]
도 3을 이용하여, 피처리재 반송부(40)의 구성을 설명한다. 도 3은, 피처리재 반송부의 작용을 설명하는 도면이다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 피처리재 반송부(40)는 지지대(38)와, 홈부(39)를 구비한다. 지지대(38)는 피처리재 설치부(30)를 지지한다. 홈부(39)는 피처리재 설치부(30)를 X축을 따라 반송시킬 때, 피처리재 설치부 회전축(35)이 통과하는 간극이다.
도 3의 (b)는, 피처리재 설치부(30)가 도 3의 (a)의 상태에 있을 때에, 피처리재 반송부(40)가 피처리재 설치부(30)를 X축 정방향으로 반송시켜서, 피처리재 적재부(32a)를 챔버(20)에 수용한 상태를 나타내는 도면이다. 이때, 챔버(20)의 개구부(20f)는 받침대(33a)에 의해 폐쇄된다.
도 3의 (c)는 피처리재 설치부(30)가 도 3의 (a)의 상태에 있을 때에, 피처리재 설치부 회전축(35)을 180° 회전시킨 후, 피처리재 반송부(40)가 피처리재 설치부(30)를 X축 정방향으로 반송시켜서, 피처리재 적재부(32b)를 챔버(20)에 수용한 상태를 나타내는 도면이다. 이때, 챔버(20)의 개구부(20f)는 받침대(33b)에 의해 폐쇄된다.
또한, 도 3의 (b)의 상태에 있을 때에, 표면 처리 장치(10)는 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W에 대하여 표면 처리를 행한다. 이때, 작업자는, 다음으로 표면 처리를 행하는 피처리재 W를, 피처리재 적재부(32b)에 설치한다.
또한, 도 3의 (c)의 상태에 있을 때에, 표면 처리 장치(10)는 피처리재 적재부(32b)에 적재된 피처리재 W에 대하여 표면 처리를 행한다. 이때, 작업자는, 표면 처리가 종료된 피처리재 W를, 피처리재 적재부(32a)로부터 떼어낸다.
[4. 챔버의 내부 구조]
도 4 내지 도 6을 이용하여, 챔버(20)의 내부 구조를 설명한다. 도 4는, 제1 실시 형태의 챔버의 내부 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5는, 도 4의 A-A 단면도이다. 도 6은, 도 4의 B-B 단면도이다.
챔버(20)의 내부에는, 판상의 셔터(26a, 26b, 26c)가 설치되어 있다. 셔터(26a, 26b, 26c)는 제어 장치(52)로부터의 지령에 따라서 도시하지 않은 모터에 의해 구동되어, 복수의 표면 처리 수단 중 하나가 피처리재 W에 대하여 표면 처리를 행할 때에, 당해 표면 처리 수단 이외의 표면 처리 수단을 차폐한다. 즉, 셔터(26a, 26b, 26c)는 제어 장치(52)로부터의 지령에 따라서, X축을 따라 선택적으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 셔터(26a, 26b, 26c)는 본 개시에 있어서의 차폐 부재의 일례이다.
예를 들어, 도 4는, 표면 처리 장치(10)가 플라스마 처리 장치(21)에 의해, 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W에 대하여 표면 처리를 행하고 있는 상태를 나타내고 있다. 이때, 플라스마 처리 장치(21)의 전극을 덮는 셔터(26a)는 X축 정방향으로 이동하여, 셔터 격납부(25)에 격납된다. 그리고, 스퍼터링 장치(22)의 전극을 덮는 셔터(26b)와, 스퍼터링 장치(23)의 전극을 덮는 셔터(26c)는 모두 X축 부방향으로 이동하여, 스퍼터링 장치(22, 23)의 전극을 덮는다.
도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 셔터 격납부(25)는 챔버(20)로부터 X축 정방향으로 돌출된 형상으로 형성된다. 본 실시 형태의 예에서는, 챔버(20)의 3면(좌우 측면 및 상면)에, 셔터 격납부(25)가 형성된다.
또한, 여기에서는, 셔터(26a, 26b, 26c)는 판상인 것으로서 설명하였지만, 셔터(26a, 26b, 26c)를 내열성이 있는 섬유상의 소재로 형성해도 된다. 이 경우, 셔터(26a, 26b, 26c)는 유연성을 갖기 때문에, 셔터 격납부(25)는 셔터(26a, 26b, 26c)를 롤식으로 권취하여 격납하는 형태로서 형성할 수 있다. 이에 의해, 셔터 격납부(25)의 X축 방향의 돌출량을 작게 할 수 있다.
또한, 플라스마 처리 장치(21)에 의한 플라스마 처리는, 10Pa 정도의 점성류와 분자류가 혼재하는 중간류에서 처리가 행해지기 때문에, 피처리재 W에 있어서의 성막 분포가, 펌프 유닛(140)(도 10 참조)의 배기구의 위치로 좌우된다. 한편, 스퍼터링 장치(22, 23)에 의한 스퍼터링은 1Pa 이하의 분자류 영역의 진공도로 처리가 행해지기 때문에, 성막 분포가 배기구의 위치로 좌우되기 어렵다. 그 때문에, 피처리재 W에 있어서의 성막 분포를 균등하게 하고자 하는 경우에는, 챔버(20)에 있어서, 배기구의 위치(저면(20d))와 대향하는 위치, 즉 챔버(20)의 상부(상벽면(20a))에 플라스마 처리 장치(21)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 장치(22, 23)는 챔버(20)의 내벽면 중 어디에 설치해도, 플라스마 처리 장치(21) 정도의 영향은 없다. 따라서, 스퍼터링 장치(22, 23)는 도 4에 도시한 바와 같이, 챔버(20)의 측벽면(20b, 20c)에 설치하면 된다.
[5. 플라스마 처리 장치의 구성]
도 7과 도 8을 이용하여, 플라스마 처리 장치(21)의 구성을 설명한다. 도 7은, 플라스마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 제1 단면도이다. 도 8은, 플라스마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 제2 단면도이다.
플라스마 처리 장치(21)는 플라스마 가스를 생성할 때에 사용하는, 아르곤 등의 반응용 가스를 공급하는 가스 공급관(66)과, 고주파 전압에 의해, 가스 공급관(66)으로부터 공급된 반응용 가스로부터 플라스마 가스를 생성하는 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)를 갖는다. 또한, 반응용 가스로서는, 예를 들어 산소, 아르곤, 질소 등이 단독 또는 혼합된 상태에서 사용된다.
가스 공급관(66)은 챔버(20)의 상벽면(20a)에 고정된 지지판(64)을 두께 방향으로 관통하고 있으며, 가스 공급관 설치 부재(58)에 의해 지지판(64)에 설치되어 있다. 또한, 가스 공급관(66)의 내부에는, 가스 공급관(66)의 연장 방향을 따르는 가스 유로(56)가 형성되어 있고, 당해 가스 유로(56)를 통해 챔버(20)의 외측으로부터 챔버(20) 내로 반응용 가스를 공급한다. 또한, 가스 공급관(66)의, 지지판(64)의 외측(챔버(20)의 외측)의 단부에는, 가스 공급관(66)에 반응용 가스를 공급하는 가스 공급부(78)가 접속되어 있으며, 가스 공급관(66)의 타단측(챔버(20)의 내측)의 단부에는, 가스 유로(56)를 흐른 반응용 가스를 챔버(20) 내에 도입하는 구멍인 가스 공급 구멍(57)이 형성되어 있다. 가스 공급부(78)에는, 질량 유량계에 유량 제어의 기능을 갖게 한 매스 플로 컨트롤러(MFC)(76a)를 통해 반응용 가스가 공급된다.
한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 모두 평판상으로 형성되어 있으며, 알루미늄 등의 금속판, 혹은 그 밖의 도체판을 평행하게 배치함으로써 형성되어 있다. 판상 도체부(60, 62)는 지지판(77)에 의해 지지되어 있다. 지지판(77)은, 예를 들어 유리, 세라믹 등의 절연 재료로 형성되어 있다. 지지판(77)은 지지판(64) 측의 외주 부근의 전체 둘레에 걸쳐 볼록부가 형성된 형상으로 형성되어 있다. 다시 말해, 지지판(77)은 챔버(20)의 내부측에 지지판(77)의 외주를 따라서 오목해진 오목부(67)가 형성된, 판상의 형상으로 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 본 개시에 있어서의 전극의 일례이다.
지지판(77)은 지지 부재(59)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(59)는 원통형 부재와, 당해 원통형 부재의 양단에 위치하는 설치 부재를 갖고, Z축 정측의 단부가 지지판(64)에 설치되고, Z축 부측의 단부가 지지판(77)에 설치되어 있다.
지지판(64)을 관통하는 가스 공급관(66)은 원통형 지지 부재(59)의 내측을 통하여 지지판(77)의 위치까지 연장되고, 지지판(77)을 관통하고 있다. 그리고, 가스 공급관(66)에 형성되는 가스 공급 구멍(57)은 지지판(77)에 있어서의 오목부(67)가 형성되는 부분에 배치된다.
한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 지지판(77)에 있어서의 오목부(67)가 형성되어 있는 측에, 오목부(67)를 덮어 배치되어 있다. 그 때, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 양쪽 사이의 외주 부근에 스페이서(63)가 배치되고, 스페이서(63)를 통해 겹쳐 있다. 그리고, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 스페이서(63) 이외의 부분에 있어서 서로 이격해서 배치되고, 판상 도체부(60, 62)의 사이에 공극부(61)를 형성하고 있다. 공극부(61)의 간격은, 플라스마 처리 장치(21)에 있어서 도입하는 반응용 가스나 공급하는 전력의 주파수, 나아가 전극의 사이즈 등에 따라서 적절히 설정하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 3㎜ 내지 12㎜ 정도이다.
한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는 스페이서(63)를 통해 겹쳐진 상태에서, 판상 도체부(60, 62)를 보유 지지하기 위한 부재인 보유 지지 부재(79)에 의해 보유 지지되어 있다. 즉, 보유 지지 부재(79)는 판상 도체부(60, 62)에 있어서의 지지판(77)이 위치하는 측의 반대 측에 배치되고, 보유 지지 부재(79)와 지지판(77)에 의해 판상 도체부(60, 62)를 사이에 끼우는 상태에서 지지판(77)에 설치되어 있다.
한 쌍의 판상 도체부(60, 62)는, 이와 같이 지지판(77)에 있어서의 오목부(67)를 덮어 배치되어 있으며, 보유 지지 부재(79)에 의해 보유 지지된 상태에 있어서, 지지판(77)의 오목부(67)와, 판상 도체부(60, 62)의 사이에는 공간이 형성된다.
한 쌍의 판상 도체부(60, 62) 중, 판상 도체부(62)가 지지판(77) 측에 배치되고, 판상 도체부(60)가 보유 지지 부재(79) 측에 배치되는 경우에는, 이 공간은, 지지판(77)의 오목부(67)와 판상 도체부(62)에 의해 구획된다. 이와 같이 형성되는 공간은, 가스 공급관(66)에 의해 공급되는 반응용 가스가 도입되는 가스 도입부(80)로서 형성된다. 가스 공급관(66)의 가스 공급 구멍(57)은 가스 도입부(80)에 위치하여, 가스 도입부(80)를 향해 개구되어 있다.
또한, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)에는, 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(69, 70)이 각각 다수 형성되어 있다. 즉, 가스 공급관(66)에 의해 공급되는 반응용 가스의 유입측에 위치하는 판상 도체부(62)에는, 판상 도체부(62)의 두께 방향에서 본 경우에 매트릭스상으로 소정의 간격으로 복수의 관통 구멍(70)이 형성되어 있으며, 가스 공급관(66)에 의해 공급되는 반응용 가스의 유출측에 위치하는 판상 도체부(60)에는, 판상 도체부(60)의 두께 방향에서 본 경우에 매트릭스상으로 소정의 간격으로 복수의 관통 구멍(69)이 형성되어 있다.
판상 도체부(60)의 관통 구멍(69)과, 판상 도체부(62)의 관통 구멍(70)은, 각각 원통형상의 구멍이며, 양쪽의 관통 구멍(69, 70)은 동축상에 배치되어 있다. 즉, 판상 도체부(60)의 관통 구멍(69)과, 판상 도체부(62)의 관통 구멍(70)은, 각 관통 구멍의 중심이 맞춰진 위치에 배치되어 있다. 이 중, 판상 도체부(60)의 관통 구멍(69)은 반응용 가스의 유입측의 판상 도체부(62)의 관통 구멍(70)보다도 직경이 작게 되어 있다. 이와 같이 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)에는, 복수의 관통 구멍(69, 70)이 형성되어 홀로우 전극 구조로 되고, 이들 복수의 관통 구멍(69, 70)을 통해 생성된 플라스마 가스가 고밀도로 흐른다.
평행 평판형의 판상 도체부(60, 62)의 사이에는, 공극부(61)가 개재되지만, 공극부(61)는 정전 용량을 갖는 콘덴서로서 기능한다. 그리고, 지지판(77) 및 판상 도체부(60, 62)에는, 도전성의 부재에 의해 도전부(도시 생략)가 형성되고, 당해 도전부에 의해 지지판(77)은 접지(75)되고, 판상 도체부(62)도 접지(75)되어 있다. 또한, 고주파 전원(RF)(74)은, 한쪽의 단부가 접지(75)되고, 고주파 전원(74)의 다른 쪽의 단부는, 정전 용량 등을 조정하여 플라스마와의 정합성을 얻기 위한 매칭 박스(MB)(73)를 통해 판상 도체부(60)와 도통하고 있다. 따라서, 고주파 전원(74)을 가동시킨 경우에는, 예를 들어 13.56㎒ 등의 소정의 주파수로 판상 도체부(60)의 전위가 플러스와 마이너스로 요동된다.
생성된 플라스마 가스는, 관통 구멍(70)으로부터 유출된다. 그리고, 유출된 플라스마 가스는, 관통 구멍(70)의 Z축 부측에 있어서, 판상 도체부(60, 62)와 평행, 즉 X축을 따라 연장되는 가스 공급관(91b)에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(92)으로부터 Z축 부방향으로 분사하는 성막용 가스와 반응한다.
성막용 가스는, 매스 플로 컨트롤러(MFC)(76b)를 통해 포트(90)로부터 챔버(20) 내에 도입된다. 성막용 가스는, Z축을 따라 연장되는 가스 공급관(91a)과, X축을 따라 연장되는 가스 공급관(91b)에 의해 공급된다.
또한, 성막용 가스로서는, 표면 처리 장치(10)가 행하는 표면 처리에 따른 물질이 사용된다. 예를 들어, 메탄, 아세틸렌, 부타디엔, 티타늄테트라이소프로폭시드(TTIP), 헥사메틸디실록산(HMDSO), 테트라에톡시실란(TEOS), 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라메틸실란(TMS) 등이 사용된다. 그리고, 플라스마 가스와 성막용 가스가 반응하여 생성된 전구체에 의해, 챔버(20) 내의 피처리재 W의 성막이나 세정 등의 표면 처리가 행해진다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 가스 공급관(91b)에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(92)의 범위와, 챔버 내의 가스를 챔버의 외부로 배출할 때의 가스의 출구가 되는 승강 밸브(153)는, X축 방향의 대략 동등한 위치에 있다. 또한, 가스 공급관(91b)에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(92)의 범위의 길이인 가스 공급부 길이 D와, 승강 밸브(153)의 X축 방향의 길이인 배기구 길이 F는 대략 동등하게 된다. 또한, 승강 밸브(153)의 작용에 대하여, 상세는 후술한다(도 10, 도 11 참조).
그리고, 피처리재 W가 적재된 피처리재 적재부(32a)는 복수의 가스 공급 구멍(92)의 범위 내에 위치한다. 또한, 피처리재 적재부(32a)의 X축 방향 길이인 설치 부재 길이 E는, 가스 공급부 길이 D 또는 배기구 길이 F의 90％ 이하로 된다. 이에 의해, 챔버 내의 가스 흐름의 흐트러짐을 적게 할 수 있다.
도 8은, 도 7을 절단선 C-C로 절단한 단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)에 의해 형성되는 전극이 Y축을 따르는 길이, 즉 도 8에 도시한 전극 길이 G는, 피처리재 적재부(32a)를 전극에 투영한 길이인 투영 길이 H에 대하여 10 내지 50％ 정도가 된다. 또한, 투영 길이 H는, 피처리재 적재부(32a)의 회전 각도에 따라서 변화하기 때문에, 투영 길이 H는, 피처리재 적재부(32a)를 전극에 투영한 최댓값, 최솟값 또는 평균값 중 어느 것으로 해도 된다.
즉, 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W는, X축을 따르는 회전축(31a)(도 2 참조)의 주위로 회전하기 때문에, 회전하지 않는 피처리재 W에 성막을 행하는 경우에 비하여, 전극 길이 G를 짧게 할 수 있다. 전극 길이 G를 짧게 하면, 전극에 의한 방전 공간 체적이 줄어들기 때문에, 방전 공간의 압력이 일정해질 때까지의 시간이 단축된다. 그리고, 발생하는 플라스마가 안정될 때까지의 시간이 짧아진다. 또한, 전극 길이 G가 짧아져도, 전극에 형성하는 관통 구멍(69, 70)의 수를 증가시키면 단위 면적당 방전 전력량이 커지기 때문에, 전극에 인가하는 전력량이 동일하면, 성막 스피드에 변화는 없다. 따라서, 단시간에, 피처리재 W의 표면에 성막을 행할 수 있다.
또한, 표면 처리 장치(10)가 구비하는 플라스마 처리 장치(21)에 있어서, 플라스마화된 반응용 가스와 성막용 가스를 반응시켜 생성된 전구체는, 피처리재 W의 표면으로 분사된 후, 펌프 유닛(140)(도 10 참조)의 동작에 의해, 피처리재 적재부(32a)를 사이에 두고 전극과 대향하는 위치에 설치된 승강 밸브(153)로부터 배출된다. 따라서, 가스의 유입 방향과 유출 방향이 일치함과 함께, 피처리재 적재부(32a)의 회전 방향의 전극 길이 G를 짧게 함으로써, 피처리재 W의 표면에 있어서의 가스의 유속을 대략 일정하게 할 수 있기 때문에, 피처리재 W의 표면에는, 균일한 막 두께로 성막이 행해진다.
[6. 스퍼터링 장치의 구성]
도 9를 이용하여, 스퍼터링 장치(22)의 구성을 설명한다. 도 9는, 스퍼터링 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 또한, 스퍼터링 장치(22, 23)는 동일한 구성을 갖기 때문에, 여기서는, 스퍼터링 장치(22)에 대해서만 설명한다.
스퍼터링 장치(22)는 냉각수가 흐르는 냉각 수관(81)과, 자계를 발생시키는 마그네트(84)와, 마그네트(84)로 발생시킨 자계의 내부에서, 가스 공급 장치(54)(도 1 참조)로부터 공급되어, 도시하지 않은 가스 유입부로부터 유입시킨 불활성 가스(예를 들어 아르곤)를 이온화시켜 충돌시킴으로써, 성막에 사용하는 원자를 튕겨내는 타깃(87)과, 타깃(87)을 냉각하는 냉각 재킷(85)과, 마그네트(84)와 타깃(87)과 냉각 재킷(85)을 지지하는 지지판(83)을 갖고 있다. 냉각 수관(81)은 챔버(20)의 측벽면(20b)에 고정된 지지판(83)을 관통하고 있다. 또한, 타깃(87)은 예를 들어 동판이며, 타깃(87)으로부터 튕겨져 나온 구리 원자가 피처리재 W의 표면에 밀착함으로써, 피처리재 W의 표면에 구리의 박막이 형성된다.
냉각 수관(81)의 내부에는, 냉각 수관(81)의 연장 방향을 따르는 냉각수로(82)가 형성되어 있다. 또한, 도 9에는 도시되지 않았지만, 냉각수로(82)는 챔버(20)의 외부로부터 냉각 재킷(85)으로, 냉각을 위한 냉각수를 공급하는 수로와, 냉각 재킷(85)으로부터 챔버(20)의 외부로, 냉각에 사용한 냉각수를 배출하는 수로를 구비한다. 이와 같이 하여, 냉각 수관(81)은 챔버(20)의 외측과, 챔버(20) 내에 배치되는 냉각 재킷(85)의 사이에서, 냉각수를 순환시킨다. 또한, 냉각 수관(81)의, 챔버(20)의 외측의 단부에는, 도 8에 도시하지 않은, 냉각수의 유입로 및 배출로가 접속되어 있다. 한편, 냉각 수관(81)의 타단측(챔버(20)의 내측)의 단부는, 냉각 재킷(85)에 접속되어 있다. 냉각 재킷(85)은 내부에 냉각수의 유로가 형성되고, 냉각수가 흐른다. 이에 의해, 챔버(20)의 외측과, 냉각 재킷(85)의 사이에서, 냉각수가 순환한다. 또한, 냉각수는, 상기한 냉각 장치(51)(도 1 참조)로부터 공급된다.
지지판(83)은 마그네트(84)와 냉각 재킷(85)과 타깃(87)을 겹친 상태에서 지지한다. 구체적으로는, 지지판(83), 마그네트(84), 냉각 재킷(85), 타깃(87)은 모두 판상의 형상으로 형성되어 있으며, 마그네트(84), 냉각 재킷(85), 타깃(87)보다도, 지지판(83) 쪽이, 평면에서 본 형상이 크다. 이 때문에, 마그네트(84)와 냉각 재킷(85)과 타깃(87)은, 지지판(83) 측으로부터 마그네트(84), 냉각 재킷(85), 타깃(87)이 순서대로 겹쳐진 상태에서, 타깃(87)의 외주를 보유 지지 부재(88)에 의해 지지됨으로써, 지지판(83)에 보유 지지된다.
그 때에, 지지판(83)과 마그네트(84)의 사이에는, 절연재(86)가 배치되어 있고, 절연재(86)는 마그네트(84)의 평면에서 본 외주 부분에도 배치되어 있다. 즉, 절연재(86)는 지지판(83)과 마그네트(84)의 사이와, 마그네트(84)와 보유 지지 부재(88)의 사이에 배치되어 있다. 이 때문에, 마그네트(84)는 절연재(86)를 통해 지지판(83)과 보유 지지 부재(88)에 의해 보유 지지되어 있다.
스퍼터링 장치(22)는 피처리재 W의 표면에 박막을 형성하는, 소위 스퍼터링을 행한다. 스퍼터링 장치(22)가 스퍼터링을 행할 때에는, 챔버(20)의 내부를 배기 장치(50)(도 1 참조)에 의해 감압한 후, 챔버(20)의 내부에, 가스 공급 장치(54)(도 1 참조)로부터 스퍼터링에 사용하는 가스를 유입시킨다. 그리고, 스퍼터링 장치(22)의 마그네트(84)가 발생한 자계에 의해, 챔버(20) 내의 가스를 이온화시켜, 타깃(87)에 이온을 충돌시킨다. 이에 의해, 타깃(87)의 표면으로부터, 타깃(87)의 원자를 튕겨낸다.
예를 들어 타깃(87)에 알루미늄을 사용한 경우, 타깃(87)의 근방에서 이온화된 가스의 이온이 타깃(87)에 충돌할 때에, 타깃(87)은 알루미늄의 원자를 튕겨낸다. 타깃(87)으로부터 튕겨져 나온 알루미늄의 원자는, Y축 정방향을 향한다. 챔버(20) 내의 타깃(87)의 표면에 대향하는 위치에는 피처리재 W가 위치하기 때문에, 타깃(87)으로부터 튕겨져 나온 알루미늄의 원자는, 피처리재 W를 향해 이동하여 피처리재 W에 밀착하고, 피처리재 W의 표면에 퇴적한다. 이에 의해, 피처리재 W의 표면에는, 타깃(87)을 형성하는 물질에 따른 박막이 형성된다.
[7. 펌프 유닛의 구성]
도 10, 도 11을 이용하여, 펌프 유닛(140)의 구성을 설명한다. 도 10은, 펌프 유닛의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 11은, 도 10의 XZ 단면도이며, 펌프 유닛이 챔버 내의 배기를 행하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
펌프 유닛(140)은 챔버(20)의 저면(20d), 즉, 플라스마 처리 장치(21)나 스퍼터링 장치(23)가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된다. 펌프 유닛(140)은 챔버(20) 내의 압력 조정과, 플라스마 처리 장치(21)나 스퍼터링 장치(22, 23)의 동작에 의해 챔버(20) 내에 충만한 가스의 배기를 행한다. 또한, 펌프 유닛(140)은 본 개시에 있어서의 배기 수단의 일례이다.
펌프 유닛(140)은 도 10에 도시한 유량 조정 밸브(150)와, 터보 분자 펌프(170)를 구비한다.
유량 조정 밸브(150)는 도 11에 도시한 바와 같이, 유체가 흐르는 유로부(151)와, 유로부(151)의 일단에 형성되는 개구부(152)를 개폐하는 승강 밸브(153)와, 승강 밸브(153)의 개폐 동작을 행하게 하는 서보 액추에이터(160)를 구비한다. 또한, 터보 분자 펌프(170)는 유량 조정 밸브(150)가 갖는 유로부(151)를 흐르는 유체를 흡인하는 펌프이다. 펌프 유닛(140)은 터보 분자 펌프(170)로 흡인하는 유체의 유량을 유량 조정 밸브(150)로 조정함으로써, 챔버(20) 내의 압력을, 원하는 압력으로 감압한다.
펌프 유닛(140)은 터보 분자 펌프(170)의 상단에 형성된 펌프 플랜지(171)가 챔버(20)의 저면(20d)에 설치된 설치 플랜지(141)에 설치됨으로써, 챔버(20)의 저부에 설치된다. 설치 플랜지(141)가 챔버(20)의 저부에 설치된 상태에 있어서, 유로부(151)의 개구부(152)는 챔버(20) 내에 대하여 개구되어 있으며, 유로부(151)는 챔버(20) 내에 연통하고 있다.
유량 조정 밸브(150)는 챔버(20) 내에 배치되는 승강 밸브(153)와, 승강 밸브(153)를 챔버(20) 내에서 Z축 방향으로 이동시키는 구동 수단인 서보 액추에이터(160)를 갖고 있다. 승강 밸브(153)는 챔버(20) 내에서 Z축 방향으로 이동함으로써, 터보 분자 펌프(170)로 흡인하는 유체의 유량을 조정한다. 또한, 승강 밸브(153)는 당해 승강 밸브(153)에 설치된 가이드 걸림 결합부(166)가 밸브 가이드(165)를 따라 상하 이동함으로써 개폐 동작이 가이드된다. 서보 액추에이터(160)는 설치 플랜지(141)에 있어서의 터보 분자 펌프(170)가 설치되는 면측에 배치되어, 구동 수단 지지부(143)에 의해 지지되어 있다.
또한, 유량 조정 밸브(150)는 승강 밸브(153)가 연결 부재(163)를 통해 연결되는 승강축(162)과, 서보 액추에이터(160)로 발생한 동력을 승강축(162)에 전달하고, 승강축(162)을 Z축 방향으로 이동시키는 웜 잭(161)을 갖고 있다. 또한, 챔버(20)에는, 도시하지 않은 진공계가 설치되어 있고, 챔버(20) 내의 압력은, 진공계에 의해 계측된다. 서보 액추에이터(160)는 진공계의 계측값에 기초하여 작동함으로써, 승강 밸브(153)를 Z축 방향으로 이동시켜서, 터보 분자 펌프(170)로 흡인하는 유체의 유량을 조정한다.
보다 구체적으로는, 승강축(162)과, 연결 부재(163)와, 승강 밸브(153)는, 일체로 되어 Z축 방향을 따라 이동하고, 개구부(152)와의 Z축 방향의 거리 d(도 11 참조)를 변화시킴으로써, 개구부(152)를 개폐한다. 즉, 승강 밸브(153)는 Z축 부방향으로 이동하여 개구부(152)의 전역을 덮음으로써 개구부(152)를 폐쇄한다. 한편, 승강 밸브(153)는 Z축 정방향으로 이동하여 개구부(152)를 개방한다.
[8. 구체적인 표면 처리의 설명]
도 12, 도 13을 이용하여, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)가 행하는 표면 처리의 구체예를 설명한다. 도 12는, 표면 처리 장치가 피처리재에 실시하는 표면 처리의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13은, 표면 처리 장치가 피처리재에 표면 처리를 실시할 때의 챔버 내의 압력 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
본 실시 형태에 있어서, 표면 처리 장치(10)는 피처리재 W의 편면에, 예를 들어 광학 부품의 일례인 미러(98)를 생성하는 것으로 한다. 미러(98)는 예를 들어 가시광 영역(400 내지 800nm)의 전역에 걸쳐서 대략 일정한 반사율을 갖는다.
우선, 표면 처리 장치(10)는 스퍼터링 장치(22)를 동작시킴으로써 피처리재 W의 표면에 알루미늄(Al)의 박막인 Al층(98a)을 생성한다. 이때, 스퍼터링 장치(22)의 타깃(87)에는 알루미늄이 사용된다. 그리고, 챔버(20)의 내부는, 도 13에 도시한 바와 같이, 시각 t0에 있어서 압력 P0(예를 들어 10-2 내지 10-3Pa)으로 감압된 상태로부터, 가스를 유입시킴으로써 압력 P1로 가압된 상태에서, 알루미늄의 스퍼터링을 행한다. 압력 P1은, 예를 들어 20Pa이다. 스퍼터링의 완료 후, 챔버(20) 내는, 시각 t1에 있어서 다시 압력 P0으로 감압된다. 또한, 도 13에 있어서, 종축은 압력 P를 나타내지만, 하방일수록 감압된 상태를 나타내고 있다.
스퍼터링이 행해지고 있는 동안, 표면 처리 장치(10)는 회전축(31a)을 회전시킴으로써, 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W의 표면에 균일한 Al층(98a)을 생성시킨다. 또한, 회전축(31a)의 회전 속도는, 피처리재 W의 종류나 Al층(98a)의 생성 조건 등에 따라서 설정된다.
다음으로, 표면 처리 장치(10)는 플라스마 처리 장치(21)를 동작시킴으로써 피처리재 W의 Al층(89a)의 표면에, SiO2층(98b)을 생성한다. 이때, 챔버(20)의 내부는, 시각 t1에 있어서 압력 P0으로 감압된 상태로부터, 가스를 유입시킴으로써 압력 P2로 가압된 상태에서, SiO2층(98b)(중합막)을 생성한다. 또한, 압력 P2는, 압력 P1보다도 높은 압력으로 설정된다. 압력 P2는, 예를 들어 30Pa이다. SiO2층(98b)의 생성 후, 챔버(20) 내는 시각 t2에 있어서 다시 압력 P0으로 감압된다.
SiO2층(98b)의 생성이 행해지고 있는 동안, 표면 처리 장치(10)는 회전축(31a)을 회전시킴으로써, 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W의 표면에 균일한 SiO2층(98b)을 생성시킨다. 또한, 회전축(31a)의 회전 속도는, 피처리재 W의 종류나 SiO2층(98b)의 생성 조건 등에 따라서 설정된다. 또한, SiO2층(98b)을 생성하기 위해서, 챔버(20) 내에는, 성막용 가스로서, 예를 들어 수증기와 실란계 가스가 유입된다.
다음으로, 표면 처리 장치(10)는 스퍼터링 장치(23)를 동작시킴으로써 피처리재 W의 SiO2층(98b)의 표면에 산화니오븀(Nb2OX)의 박막인 Nb2OX층(98c)을 생성한다. 이때, 스퍼터링 장치(23)의 타깃(87)에는 산화니오븀이 사용된다. 그리고, 챔버(20)의 내부는, 시각 t2에 있어서 압력 P0으로 감압된 상태로부터, 가스를 유입시킴으로써 압력 P1로 가압된 상태에서, Nb2OX의 스퍼터링을 행한다. 스퍼터링의 완료 후, 챔버(20) 내는 시각 t3에 있어서 다시 압력 P0으로 감압된다.
스퍼터링이 행해지고 있는 동안, 표면 처리 장치(10)는 회전축(31a)을 회전시킴으로써, 피처리재 적재부(32a)에 적재된 피처리재 W의 표면에 균일한 Nb2OX층(89c)을 생성시킨다. 또한, 회전축(31a)의 회전 속도는, 피처리재 W의 종류나 Nb2OX층(98c)의 생성 조건 등에 따라서 설정된다.
또한, 피처리재 W의 표면 처리의 개시 전 및 표면 처리의 완료 후에는, 챔버(20)가 개방되어, 챔버(20) 내의 압력은 대기압과 동등하게 된다.
표면 처리 장치(10)가 생성하는 Al층(98a), SiO2층(98b), Nb2OX층(98c)의 순서는, 상기한 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 피처리재 W의 표면에 SiO2층(98b)을 생성한 후에, SiO2층(98b)의 표면에 Al층(98a)을 생성하고, Al층(98a)의 표면에 Nb2OX층(98c)을 생성해도 된다. 또한, Al층(98a), SiO2층(98b), Nb2OX층(98c)을 생성한 후에, Nb2OX층(98c)의 위에, 추가로 SiO2층(98b)과 Nb2OX층(98c)을 생성해도 된다.
[9. 표면 처리 장치가 행하는 처리의 흐름]
도 14를 이용하여, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)가 행하는 처리의 흐름을 설명한다. 도 14는, 표면 처리 장치가 피처리재에 표면 처리를 실시할 때에 행하는 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
우선, 피처리재 W를 피처리재 적재부(32a)에 설치한다(스텝 S11).
피처리재 반송부(40)는 피처리재 적재부(32a)를 챔버(20)에 수용한다(스텝 S12). 또한, 스텝 S12가 완료된 후에, 표면 처리 장치(10)가 표면 처리를 행하고 있는 동안에, 챔버(20)의 외부에 있는 피처리재 적재부(32b)에, 다음으로 표면 처리를 행하는 피처리재 W를 설치해도 된다.
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 스퍼터링 장치(22)의 표면을 덮는 셔터(26b)를 셔터 격납부(25)에 격납하고, 스퍼터링 장치(23)의 표면을 덮는 셔터(26c)와, 플라스마 처리 장치(21)의 표면을 덮는 셔터(26a)를 셔터 격납부(25)로부터 인출하여, 스퍼터링 장치(22) 이외의 표면 처리 수단의 전극을 차폐한다(스텝 S13).
배기 장치(50)는 챔버(20) 내를 압력 P0까지 감압한다(스텝 S14).
가스 공급 장치(54)는 챔버(20) 내에 가스를 공급하여 압력 P1까지 가압한다(스텝 S15).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)를 회전시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 회전한다(스텝 S16).
스퍼터링 장치(22)는 피처리재 W의 표면에 Al층(89a)을 생성한다(스텝 S17).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)의 회전을 정지시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 정지한다(스텝 S18).
배기 장치(50)는 챔버(20) 내를 압력 P0까지 감압한다(스텝 S19).
조작반(55)의 조작에 의해, 플라스마 처리 장치(21)의 표면을 덮는 셔터(26a)를 셔터 격납부(25)에 격납하고, 스퍼터링 장치(22)의 표면을 덮는 셔터(26b)와, 스퍼터링 장치(23)의 표면을 덮는 셔터(26c)를 셔터 격납부(25)로부터 인출하여, 플라스마 처리 장치(21) 이외의 표면 처리 수단의 전극을 차폐한다(스텝 S20).
가스 공급 장치(54)는 챔버(20) 내에 가스를 공급하여 압력 P2까지 가압한다(스텝 S21).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)를 회전시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 회전한다(스텝 S22).
플라스마 처리 장치(21)는 Al층(98a)의 표면에 SiO2층(98b)을 생성한다(스텝 S23).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)의 회전을 정지시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 정지한다(스텝 S24).
배기 장치(50)는 챔버(20) 내를 압력 P0까지 감압한다(스텝 S25).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 스퍼터링 장치(23)의 표면을 덮는 셔터(26c)를 셔터 격납부(25)에 격납하고, 스퍼터링 장치(22)의 표면을 덮는 셔터(26b)와, 플라스마 처리 장치(21)의 표면을 덮는 셔터(26a)를 셔터 격납부(25)로부터 인출하여, 스퍼터링 장치(23) 이외의 표면 처리 수단의 전극을 차폐한다(스텝 S26).
가스 공급 장치(54)는 챔버 내에 가스를 공급하여 압력 P1까지 가압한다(스텝 S27).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)를 회전시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 회전한다(스텝 S28).
스퍼터링 장치(23)는 SiO2층(98b)의 표면에 Nb2OX(98c)를 생성한다(스텝 S29).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 피처리재 적재부(32a)의 회전을 정지시킨다. 이에 의해 피처리재 W가 정지한다(스텝 S30).
배기 장치(50)는 챔버(20) 내를 압력 P0까지 감압한다(스텝 S31).
조작반(55)으로부터의 조작 지시에 의해, 유량 조정 밸브(150)의 승강 밸브(153)를 개방하고, 챔버(20)의 주위 공기를 챔버(20) 내에 도입하여, 챔버 내를 대기에 개방한다(스텝 S32).
피처리재 반송부(40)는 피처리재 적재부(32a)를 챔버(20)로부터 배출한다(스텝 S33).
피처리재 적재부(32a)로부터, 표면 처리가 완료된 피처리재 W가 빼내어진다(스텝 S34).
또한, 도 14의 흐름도에는 기재하지 않았지만, 그 후, 피처리재 설치부 회전축(35)을 회전시켜서, 피처리재 적재부(32b)를 챔버(20)의 방향을 향하고, 상기한 각 처리를 반복해서 행해도 된다.
또한, 상기한 일련의 처리는, 조작자의 지시에 기초하여 실행해도 되고, 미리 작성한 시퀀스에 따라 자동적으로 실행하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)는 적어도 하나의 피처리재 W를 수용하는 챔버(20)(수용 유닛)와, 수평 방향으로 연장되는 회전축(31a)을 구비하고, 피처리재 W를, 당해 피처리재 W의 표면이, 회전축(31a, 31b)의 외주면의 법선 방향에 대략 직교해서 외측을 향하도록 적재하는 피처리재 적재부(32a, 32b)(적재 수단)와, 피처리재 적재부(32a, 32b)를 챔버(20)에 수용한 상태에서, 회전축(31a, 31b)의 주위로 소정의 회전 패턴으로 회전시키는 모터(36a, 36b)(제1 회전 수단)와, 챔버(20)의 내측에, 회전축(31a, 31b)과 평행하게 연장되고, 피처리재 W의 표면에 가스를 공급함으로써, 적어도 1종류의 표면 처리를 행하는 플라스마 처리 장치(21)(표면 처리 수단)와, 챔버(20)의 내측, 플라스마 처리 장치(21)가 마련된 위치와는 다른 위치에 구비되고, 챔버(20)의 내부 압력 조정과, 챔버(20)의 내부 가스 배기를 행하는 펌프 유닛(140)(배기 수단)을 구비한다. 따라서, 소량 내지 중량의 재료의 표면 처리를 행하는 데 적합한 표면 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 가스의 유입 방향과 유출 방향이 일치하기 때문에, 피처리재 W의 표면에 있어서의 가스의 유속을 대략 일정하게 할 수 있다. 이에 의해, 피처리재 W의 표면에 균일한 막 두께로 성막을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 펌프 유닛(140)(배기 수단)은 챔버(20)(수용 유닛)의 하부, 즉 저면(20d)에, 수평하게 마련된다. 따라서, 피처리재 W의 표면으로 분사하는 반응용 가스의 유입 방향과, 반응용 가스의 배출 방향을 일치시킬 수 있다. 이에 의해, 피처리재 W의 표면에 있어서의 가스의 유속을 대략 일정하게 할 수 있다. 따라서, 펌프 유닛(140)이 챔버(20) 내의 배기를 행할 때에, 피처리재 W의 표면이, 배기되는 가스에 의해 받는 영향이 균일해지기 때문에, 피처리재 W의 표면에 생성된 막의 균일성을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 피처리재 적재부(32a, 32b)(적재 수단)는 당해 피처리재 적재부(32a, 32b)를 챔버(20)에 수용했을 때에, 챔버(20)를 밀폐하는 받침대(33a, 33b)(밀폐 부재)를 구비한다. 따라서, 챔버(20)의 내부로의 피처리재 W의 수용과, 챔버(20)의 밀폐 동작을, 일련의 조작으로 연속해서 실행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)는 적재 수단을 복수 구비하여(피처리재 적재부(32a, 32b), 복수의 피처리재 적재부(32a, 32b) 중에서 챔버(20)에 수용하는 적재 수단을 하나 선택하는 피처리재 설치부 회전축(35)(선택 수단)을 더 구비한다. 따라서, 피처리재 W의 표면 처리를 한창 행하고 있는 도중에, 챔버(20)의 외부에 놓인 피처리재 적재부에, 다음으로 처리하는 피처리재 W를 설치할 수 있다. 이 때문에, 시간을 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 피처리재 설치부 회전축(35)(선택 수단)은 복수의 피처리재 적재부(32a, 32b) 중 어느 하나를, 챔버(20)의 개구부(20f)(수용구)에 면하는 위치까지 회전시키는 모터(34)(제2 회전 수단)를 구비한다. 따라서, 피처리재 적재부(32a)와 피처리재 적재부(32b)의 교체를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)는 피처리재 적재부(32a, 32b)(적재 수단)에 적재한 피처리재 W를, 회전축(31a)의 축방향을 따라 반송시킴으로써 챔버(20)(수용 유닛)에 수용, 또는 챔버(20)로부터 반출하는 피처리재 반송부(40)(반송 수단)를 더 구비한다. 따라서, 피처리재 W의 챔버(20)로의 수용 및 챔버(20)로부터의 취출을 자동화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 표면 처리 수단은, 챔버(20)(수용 유닛)의 내측에, 피처리재 적재부(32a)(적재 수단)가 구비하는 회전축(31a)과 평행하게 연장된, 고주파 전력이 인가되는 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)(전극)에 반응용 가스를 공급함으로써, 반응용 가스를 플라스마화하여, 플라스마화된 반응용 가스와 성막용 가스를 반응시켜서 생성한 전구체를, 피처리재 W로 분사함으로써, 피처리재 W의 표면 처리를 행하는 플라스마 처리 장치(21)이다. 따라서, 예를 들어 피처리재 W의 표면에 관능기를 생성함으로써, 후공정에서 형성하는 박막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 플라스마 처리 장치(21)는 피처리재 적재부(32a)(적재 수단)의 상벽면(20a)(상부의 내벽면)에 구비된다. 따라서, 성막 가스가, 상벽면(20a)으로부터, 배기구가 설치된 저면(20d)을 향해서 균일하게 흐르기 때문에, 피처리재 W에 균일하게 성막할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)(전극)의, 피처리재 적재부(32a, 32b)(적재 수단)의 회전 방향을 따르는 방향의 길이(전극 길이 G)는 피처리재 적재부(32a, 32b)를 판상 도체부(60, 62)의 방향으로 투영한 투영 길이 H의 10 내지 50％이다. 따라서, 피처리재 W의 표면에 있어서의 가스의 유속을 대략 일정하게 할 수 있기 때문에, 피처리재 W의 표면에, 균일한 막 두께로 성막을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10)에 있어서, 표면 처리 수단은, 피처리재 W에 스퍼터링을 행하는 스퍼터링 장치(22)이다. 따라서, 피처리재 W의 표면에, 원하는 박막을 형성할 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 본 개시의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태의 표면 처리 장치(10a)는 제1 실시 형태에서 설명한 표면 처리 장치(10)가 구비하는 플라스마 처리 장치(21) 대신에 플라스마 처리 장치(21a)를 구비한다. 표면 처리 장치(10a)의 그 밖의 구성은, 표면 처리 장치(10)와 다르지 않기 때문에, 이하, 플라스마 처리 장치(21a)의 구성에 대해서만 설명한다.
[10. 플라스마 처리 장치의 구성]
도 15를 사용하여, 플라스마 처리 장치(21a)의 구성을 설명한다. 도 15는, 제2 실시 형태의 표면 처리 장치가 구비하는 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 XZ 단면도이다.
플라스마 처리 장치(21a)는 피처리재 적재부(32a)를 형성하는 정육각기둥의 각 측면에 3개 적재된 피처리재 W(Wa, Wb, Wc)의 각각에 대하여 다른 플라스마 처리를 행한다.
플라스마 처리 장치(21a)는 도 7에서 설명한 성막용 가스를 공급하는 가스 공급관(91a, 91b) 대신에 복수(3개)의 가스 공급관을 구비한다. 구체적으로는, 플라스마 처리 장치(21a)는 도 15에 도시한 가스 공급관(91c, 91d)과, 가스 공급관(91e, 91f)과, 가스 공급관(91g, 91h)을 구비한다.
가스 공급관(91c, 91d)은 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)와, 피처리재 Wa의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91c, 91d)에는, 포트(90a)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(76c)에 의해 제어된다.
가스 공급관(91c)은 도 8에 도시한 것과 마찬가지로, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)에 대하여 Y축 정측의 위치로부터, Z축을 따라 챔버(20)의 내부에 도입된다. 그리고, 가스 공급관(91c)은 Y축 부측으로 90도 방향을 바꿔서, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)의 방향으로 연장된다. 또한, 가스 공급관(91c)은 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)의 Y축 방향 대략 중앙부에 있어서, X축 정측으로 90도 방향을 바꿔서, 가스 공급관(91d)으로서, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)와 대략 평행한 상태로 연장된다.
가스 공급관(91e, 91f)은 상기한 가스 공급관(91c, 91d)과 마찬가지의 레이아웃이며, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)와, 피처리재 Wb의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91e, 91f)에는, 포트(90b)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(76d)에 의해 제어된다.
가스 공급관(91g, 91h)은 상기한 가스 공급관(91c, 91d)과 마찬가지의 레이아웃이며, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)와, 피처리재 Wc의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91g, 91h)에는, 포트(90c)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(76e)에 의해 제어된다.
또한, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)에 의해 형성되는 전극의 Y축을 따르는 길이(전극 길이 G(도 8 참조))는 피처리재 적재부(32a)를 전극에 투영한 길이인 투영 길이 H(도 8 참조)에 대하여 10 내지 50％ 정도가 된다. 또한, 피처리재 적재부(32a)의 각 측면에는, 반드시 3개의 피처리재 W를 적재할 필요는 없다. 표면 처리 장치(10a)는 조작반(55)(도 1 참조)으로부터의 조작 지시에 따라서, 피처리재 W가 적재되어 있지 않은 장소에 대응하는 가스 공급관으로부터는 성막용 가스를 공급하지 않는다.
플라스마 처리 장치(21a)는 가스 공급관(91c, 91d)과, 가스 공급관(91e, 91f)과, 가스 공급관(91g, 91h)으로부터 공급하는 성막용 가스의 양을 독립적으로 설정한다. 이에 의해, 피처리재 Wa, Wb, Wc의 표면에, 다른 막 두께의 성막을 행한다. 그리고, 플라스마 처리 장치(21a)는 각 피처리재 Wa, Wb, Wc에 생성되는 막 두께가 동등하지 않은 경우에도, 각 막 두께를 균일하게 한다. 또한, 각 가스 공급관으로부터 공급하는 성막 가스의 양은, 조작반(55)(도 1 참조)으로부터의 조작 지시에 따라서 설정된다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 표면 처리 장치(10a)에 있어서, 플라스마 처리 장치(21a)는 성막용 가스의 가스 공급관을 복수 구비하여, 회전축(31a)의 연신 방향을 따라 적재된 복수의 피처리재 Wa, Wb, Wc마다, 성막용 가스의 공급량을 독립적으로 설정한다. 따라서, 피처리재 적재부(32a)에 적재한 피처리재 Wa, Wb, Wc에 대하여 각각 다른 막 두께의 성막을 행할 수 있다. 그리고, 각 피처리재 Wa, Wb, Wc에 생성되는 막 두께를 균일하게 할 수 있다.
또한, 스퍼터링 장치(22, 23)에 대해서도, 피처리재 Wa, Wb, Wc에 각각 대응하는 위치에, 마그네트(84)와 타깃(87)과 냉각 재킷(85)의 세트를 설치하여, 피처리재 Wa, Wb, Wc마다 독립적으로 스퍼터링을 행하도록 해도 된다.
[제2 실시 형태의 변형예]
다음으로, 본 개시의 제2 실시 형태 변형예를 설명한다. 제2 실시 형태의 변형예의 표면 처리 장치(10b)(도시 생략)는, 제1 실시 형태에서 설명한 표면 처리 장치(10)가 구비하는 플라스마 처리 장치(21) 대신에 플라스마 처리 장치(21b)를 구비한다. 표면 처리 장치(10b)의 기타의 구성은, 표면 처리 장치(10)와 다르지 않기 때문에, 이하, 플라스마 처리 장치(21b)의 구성에 대해서만 설명한다.
[11. 플라스마 처리 장치의 구성]
도 16을 이용하여, 플라스마 처리 장치(21b)의 구성을 설명한다. 도 16은, 제2 실시 형태의 변형예의 표면 처리 장치가 구비하는 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 XZ 단면도이다.
플라스마 처리 장치(21b)는 피처리재 적재부(32a)를 형성하는 정육각기둥의 각 측면에 3개 적재된 피처리재 W(Wa, Wb, Wc)의 각각에 대하여 다른 플라스마 처리를 행한다.
플라스마 처리 장치(21b)는 도 7에서 설명한 성막용 가스를 공급하는 가스 공급관(91a, 91b) 대신에 복수(3개)의 가스 공급관을 구비한다. 구체적으로는, 플라스마 처리 장치(21a)는 도 16에 도시한 가스 공급관(91c, 91d)과, 가스 공급관(91e, 91f)과, 가스 공급관(91g, 91h)을 구비한다. 또한, 각 가스 공급관의 단면도는, 도 15에 기재한 형태로부터 생략해서 그리고 있다.
또한, 플라스마 처리 장치(21b)는 도 7에서 설명한 한 쌍의 판상 도체부(60, 62)(전극) 대신에 복수(3세트)의 전극을 구비한다. 구체적으로는, 플라스마 처리 장치(21b)는 도 16에 도시한 한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a)와, 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b)와, 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)를 구비한다.
가스 공급관(91c, 91d)은 한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a)와, 피처리재 Wa의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91c, 91d)에는, 포트(도시 생략)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
또한, 한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a)에는, 가스 공급관(66a)을 통해 반응용 가스가 공급된다. 반응용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
가스 공급관(91e, 91f)은 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b)와, 피처리재 Wb의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91e, 91f)에는, 포트(도시 생략)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
또한, 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b)에는, 가스 공급관(66b)을 통해 반응용 가스가 공급된다. 반응용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
가스 공급관(91g, 91h)은 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)와, 피처리재 Wc의 사이에 마련된다. 가스 공급관(91g, 91h)에는, 포트(도시 생략)를 통해 성막용 가스가 공급된다. 또한, 성막용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
또한, 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)에는, 가스 공급관(66c)을 통해 반응용 가스가 공급된다. 반응용 가스의 공급량은, 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)에 의해 제어된다.
한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a)와, 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b)와, 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)에는, 각각 독립적으로 고주파 전력이 공급된다. 그리고, 각 판상 도체부에 공급된 고주파 전력은, 각 판상 도체부에 공급되는 반응용 가스와 반응하여, 상태가 다른 플라스마 가스, 예를 들어 하전 입자의 양이 다른 플라스마 가스를 생성한다.
또한, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로, 한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a), 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b), 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)가 각각 형성하는 전극의 Y축을 따르는 길이(전극 길이 G(도 8 참조))는 피처리재 적재부(32a)를 전극에 투영한 길이인 투영 길이 H(도 8 참조)에 대하여 10 내지 50％ 정도가 된다. 또한, 피처리재 적재부(32a)의 각 측면에는, 반드시 3개의 피처리재 W를 적재할 필요는 없다. 표면 처리 장치(10b)는 조작반(55)(도 1 참조)으로부터의 조작 지시에 따라서, 피처리재 W가 적재되어 있지 않은 장소에 대응하는 가스 공급관으로부터는 성막용 가스 및 반응용 가스를 공급하지 않는다.
플라스마 처리 장치(21b)는 가스 공급관(91c, 91d)과, 가스 공급관(91e, 91f)과, 가스 공급관(91g, 91h)으로부터 공급하는 성막용 가스의 양을 독립적으로 설정함과 함께, 한 쌍의 판상 도체부(60a, 62a)와, 한 쌍의 판상 도체부(60b, 62b)와, 한 쌍의 판상 도체부(60c, 62c)에 공급하는 고주파 전력을 독립적으로 설정한다. 이에 의해, 피처리재 Wa, Wb, Wc의 표면에, 다른 막 두께의 성막을 행한다. 그리고, 피처리재 Wa, Wb, Wc의 표면에 생성되는 막 두께가 동등하지 않은 경우에도, 각 막 두께를 균일하게 한다. 또한, 각 전극에 공급하는 고주파 전력은, 조작반(55)(도 1 참조)으로부터의 조작 지시에 따라서 설정된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 표면 처리 장치(10b)에 있어서, 플라스마 처리 장치(21b)는 회전축(31a)의 연신 방향을 따라 적재된 복수의 피처리재 Wa, Wb, Wc와 각각 대응하는 복수의 전극을 구비하고, 복수의 전극에 공급하는 고주파 전력을 독립적으로 설정한다. 따라서, 피처리재 적재부(32a)에 적재한 피처리재 Wa, Wb, Wc에 대하여 각각 다른 막 두께의 성막을 행할 수 있다. 그리고, 각 피처리재 Wa, Wb, Wc에 생성되는 막 두께를 균일하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 이 실시 형태는 예시이지, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그의 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
10, 10a, 10b: 표면 처리 장치
20: 챔버(수용 유닛)
20a: 상벽면
20b, 20c, 20e: 측벽면
20d: 저면
20f: 개구부(수용구)
21, 21a, 21b: 플라스마 처리 장치(표면 처리 수단)
22, 23: 스퍼터링 장치(표면 처리 수단)
25: 셔터 격납부
26a, 26b, 26c: 셔터(차폐 부재)
30, 30a, 30b: 피처리재 설치부
31a, 31b: 회전축
32a, 32b: 피처리재 적재부(적재 수단)
33a, 33b: 받침대(밀폐 부재)
34: 모터(제2 회전 수단)
35: 피처리재 설치부 회전축(선택 수단)
36a, 36b: 모터(제1 회전 수단)
37a, 37b, 38a, 38b: 기어
39: 홈부
40: 피처리재 반송부(반송 수단)
50: 배기 장치
51: 냉각 장치
52: 제어 장치
53: 전원 공급 장치
54: 가스 공급 장치
55: 조작반
56: 가스 유로
57, 92: 가스 공급 구멍
58: 가스 공급관 설치 부재
59: 지지 부재
60, 60a, 60b, 60c, 62, 62a, 62b, 62c: 판상 도체부(전극)
61: 공극부
63: 스페이서
64, 77, 83: 지지판
66, 66a, 66b, 66c, 91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h: 가스 공급관
67: 오목부
69, 70: 관통 구멍
73: 매칭 박스(MB)
74: 고주파 전원(RF)
75: 접지
76a, 76b, 76c, 76d, 76e: 매스 플로 컨트롤러(MFC)
79: 보유 지지 부재
78: 가스 공급부
80: 가스 도입부
81: 냉각 수관
82: 냉각수로
84: 마그네트
85: 냉각 재킷
86: 절연재
87: 타깃
88: 보유 지지 부재
90, 90a, 90b, 90c: 포트
98: 미러
98a: Al층
98b: SiO2층
98c: Nb2OX층
140: 펌프 유닛(배기 수단)
141: 설치 플랜지
143: 구동 수단 지지부
150: 유량 조정 밸브
151: 유로부
152: 개구부
153: 승강 밸브
160: 서보 액추에이터
161: 웜 잭
162: 승강축
163: 연결 부재
165: 밸브 가이드
166: 가이드 걸림 결합부
170: 터보 분자 펌프
171: 펌프 플랜지
D: 가스 공급부 길이
E: 설치 부재 길이
F: 배기구 길이
G: 전극 길이
H: 투영 길이
P0, P1, P2: 압력
t0, t1, t2, t3: 시각
W, Wa, Wb, Wc: 피처리재

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 피처리재를 수용하는 수용 유닛과,
    수평 방향으로 연장되는 회전축을 구비하여, 상기 피처리재를, 당해 피처리재의 표면이, 상기 회전축의 외주면의 법선 방향에 대략 직교해서 외측을 향하도록 적재하는 적재 수단과,
    상기 적재 수단을, 상기 수용 유닛에 수용한 상태에서, 상기 회전축의 주위로 소정의 회전 패턴으로 회전시키는 제1 회전 수단과,
    상기 수용 유닛의 내측에, 상기 회전축과 평행하게 연장되고, 상기 피처리재의 표면에 가스를 공급함으로써, 적어도 1종류의 표면 처리를 행하는 표면 처리 수단과,
    상기 수용 유닛의 내측의, 상기 표면 처리 수단이 마련된 위치와는 다른 위치에 구비되어, 당해 수용 유닛의 내부의 압력 조정과 상기 수용 유닛의 내부의 가스 배기를 행하는 배기 수단을 구비하는, 표면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 수단은, 상기 수용 유닛의 하부에 수평하게 구비되는, 표면 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적재 수단은, 당해 적재 수단을 상기 수용 유닛에 수용했을 때에, 당해 수용 유닛을 밀폐하는 밀폐 부재를 구비하는, 표면 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적재 수단을 복수 구비하고,
    복수의 상기 적재 수단 중에서 상기 수용 유닛에 수용하는 적재 수단을 하나 선택하는 선택 수단을 더 구비하는, 표면 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선택 수단은,
    복수의 상기 적재 수단 중 어느 하나를, 상기 수용 유닛의 수용구에 면하는 위치까지 회전시키는 제2 회전 수단을 구비하는, 표면 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적재 수단에 적재한 피처리재를, 상기 회전축의 축방향을 따라 반송시킴으로써 상기 수용 유닛에 수용, 또는 상기 수용 유닛으로부터 반출하는 반송 수단을 더 구비하는, 표면 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 처리 수단은,
    상기 수용 유닛의 내측에, 상기 적재 수단이 구비하는 상기 회전축과 평행하게 연장된, 고주파 전력이 인가되는 전극에 반응용 가스를 공급함으로써, 상기 반응용 가스를 플라스마화하여, 플라스마화된 반응용 가스와 성막용 가스를 반응시켜서 생성한 전구체를, 상기 피처리재로 분사함으로써, 당해 피처리재의 표면 처리를 행하는 플라스마 처리 장치인, 표면 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라스마 처리 장치는, 상기 적재 수단의 상부의 내벽면에 구비되는, 표면 처리 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 플라스마 처리 장치는,
    성막용 가스의 공급관을 복수 구비하여,
    상기 회전축의 연신 방향을 따라 적재된 복수의 상기 피처리재마다, 상기 성막용 가스의 공급량을 독립적으로 설정하는, 표면 처리 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리 장치는,
    상기 회전축의 연신 방향을 따라 적재된 복수의 상기 피처리재와 각각 대응하는 복수의 전극을 구비하고,
    상기 복수의 전극에 공급하는 고주파 전력을 독립적으로 설정하는, 표면 처리 장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극의, 상기 적재 수단의 회전 방향을 따르는 방향의 길이는, 상기 적재 수단을 상기 전극의 방향으로 투영한 투영 길이의 10 내지 50％인, 표면 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 처리 수단은,
    상기 피처리재에 스퍼터링을 행하는 스퍼터링 장치인, 표면 처리 장치.
  13. 적어도 하나의 피처리재를, 당해 피처리재의 표면이, 수평 방향으로 연장되는 회전축의 외주면의 법선 방향에 대략 직교해서 외측을 향하도록 적재하여,
    상기 피처리재를, 수용 유닛에 수용한 상태에서, 상기 회전축의 주위로 소정의 회전 패턴으로 회전시킴으로써, 상기 수용 유닛의 내측에, 상기 회전축과 평행한 방향으로 연장된 표면 처리 수단으로부터, 상기 피처리재의 표면에 가스를 공급함으로써, 적어도 1종류의 표면 처리를 행하고,
    상기 수용 유닛의 내측의, 상기 표면 처리 수단이 마련된 위치와는 다른 위치에 구비된 배기 수단에 의해, 상기 수용 유닛의 내부의 압력 조정과, 상기 수용 유닛의 내부의 가스 배기를 행하는, 표면 처리 방법.
KR1020247008090A 2021-09-15 2022-09-08 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법 KR20240039058A (ko)

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