(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に電子を放出して前記真空チャンバー内に導入されたガスをイオン化し、前記真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、
前記真空チャンバー内に複数配置されて使用され、
電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、
前記一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、
を備えており、
前記複数本のフィラメントは前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されており、
さらに、前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントが前記基材のエッチングプロセスの途中において断線した場合においても、断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスが継続可能にされている
ことを特徴とする基材エッチング機構。
【請求項２】
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段が断線を検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基材エッチング機構。
【請求項３】
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構。
【請求項４】
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構。
【請求項５】
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の基材エッチング機構。
【請求項６】
前記真空チャンバー内に請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を複数備えていることを特徴とする真空プロセス装置。
【請求項７】
前記真空チャンバー内に請求項４または請求項５に記載の基材エッチング機構が上下方向に所定間隔で複数備えられ、
前記複数の基材エッチング機構においていずれかのフィラメントが断線した場合、
前記複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする真空プロセス装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７の真空プロセス装置を用いて基材をエッチングして清浄化することを特徴とする基材エッチング方法。
【請求項９】
請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、前記電力調整機構により前記有効なフィラメントに流れる電流を調整することを特徴とする基材エッチング方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記電力制御機構により前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御することを特徴とする基材エッチング方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記有効フィラメント数認識手段により有効なフィラメントの本数を認識して、前記電力制御機構により有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御すると共に、前記通電時間制御機構により所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御することを特徴とする基材エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子源としてフィラメントを用いた基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法に関し、特に１対の電力導入端子を介して複数本のフィラメントに電力が供給される基材エッチング機構、真空プロセス装置および基材エッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アークＰＶＤ法等の成膜プロセスを用いて基材（成膜を行なう対象の物品、ワーク）の表面に所定の物質層（以下、「皮膜」と記す）を形成する際には、一般的に皮膜の形成に先立って、真空チャンバー内に設置された基材に負のバイアス電圧を印加し、その表面に正に帯電した不活性ガスのイオンを高速で衝突させ、基材表面に存在する異物、例えば酸化物層を取去り、基材の表面を清浄化することが行われている。
【０００３】
このための基材を清浄化するための真空プロセス装置および基材エッチング方法の一例を、図面を参照しつつ説明する。図４は、基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図であり、電流測定器５０が設けられていること等一部を除いては従来からの一般的な真空プロセス装置の構成が示されている。図４において、１０はフィラメントであり、２１は＋側の電力導入端子（煩雑となる為、以下、「＋側端子」と記す。−側についても「−側端子」と記す）であり、２２は−側端子であり、３０はフィラメントの電源であり、４０は放電用直流電源であり、８０は真空チャンバーであり、８１は真空チャンバー壁であり、９０は基材であり、８５は基材９０を載せた状態で基材９０を回転させ（自転させ）さらに自身も回転する（公転する）回転台である。なお、５０は後記する本発明における電流測定器である。
【０００４】
＋側端子２１と−側端子２２の間には電子源としての１本のフィラメント１０が接続されており、真空チャンバー８０内には単数または複数本のフィラメントが設けられている（図４ではフィラメントの数が単数の場合を示した）。フィラメント１０は電源３０により通電加熱されている。真空チャンバー８０の内部は、厳密には真空でなく、図示しない不活性ガス導入口から例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（N２）、水素（Ｈ２）あるいはこれらの混合ガスが供給され、図示しない排出口に排出され、さらに前記ガスは０．２〜０．５Ｐａ程度の圧力に保持されている。また、真空チャンバーの壁面８１は、放電用直流電源４０によりフィラメント１０に対して一定の正電位に保持されている。
【０００５】
回転台８５は、真空チャンバー８０の内部に設置され、その上部面には清浄化の対象である基材９０が設置されている。基材９０には、回転台８５を介して図示しない電源により負のバイアス電圧が印加されており、またこのため回転台８５と真空チャンバー８１壁面は絶縁されている。
【０００６】
以上の状態で、加熱されたフィラメント１０の表面から熱電子が放出されるが、真空チャンバーの壁面８１はフィラメントに対して正電位のため、熱電子は単に放出されるのではなく、真空チャンバーの壁面８１に向かって勢いよく飛び出す。このため、真空チャンバー８０内のアルゴン原子と衝突すると、Ａｒ原子の電子を弾きだし、Ａｒ＋イオンが発生する（Ａｒ原子→Ａｒ＋イオン）。生成したＡｒ＋イオンは、負のバイアス電圧が印加された基材９０に向かって高速で移動し、基材９０の表面に勢いよく衝突する。そして衝突によってもたらされるエッチング作用により、基材９０表面の異物が剥ぎ取られ、これにより基材９０表面が清浄化される。
【０００７】
以上の他に、例えば前記のフィラメントを用いた基材の清浄化のためのエッチング機構が真空チャンバー内に上下に複数段重ねて設置されている例があり、また、フィラメントの電源として交流を用い、回転台に設置された基材の回転軸方向に、かつ基材に対向して長いフィラメントを配置し、これにより基材の均一な清浄化を図る発明等もなされている（特許文献１）。
【特許文献１】特許３９３０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記の真空プロセス装置および基材エッチング方法では、基材の清浄化を行なう毎にフィラメントの損傷、劣化が生じ、遂には断線する。そして、従来の真空プロセス装置の場合、エッチング機構、即ち一対の電力導入端子とフィラメントからなり熱電子を放出して基材をエッチングする基材エッチング機構として、＋側端子２１と−側端子２２の電力導入端子の間に１本のフィラメントしか接続されていない基材エッチング機構が用いられているため、エッチングプロセス中にフィラメントが断線すると、エッチングプロセスを継続させることができない。そして、基材９０の清浄化が不十分のままアークＰＶＤで成膜すれば膜の特性に悪影響を与える。このため新しいフィラメントに換装して再度清浄化を行なう必要があるが、アークＰＶＤ作業等が大幅に遅延する。
【０００９】
また、図４に示す様なフィラメント１０、回転台８５等を同一真空チャンバー８０内に例えば上下方向に複数台重ねて設置し、多数の基材９０を一度に清浄化する様な場合には、ある箇所のフィラメントが断線すると、その近傍の回転台８５の、あるいは対応する回転台８５の基材９０の清浄化が不充分となる。
【００１０】
かかる事態の発生を防止するため、定期的にフィラメントの交換を行なっているが、高融点金属製のフィラメントの損耗の度合いは肉眼で判別することが困難である。フィラメントごとに使用時間を管理しておき、所定の使用時間が経過すれば一律に新品と交換するようにしても、所定の使用時間、即ち交換の間隔が適切であるか否かは不明確なのが現状である。そして、交換の間隔が短か過ぎる場合には、本来は継続して使用することが可能な、しかも高価なフィラメントを使用済みとして廃棄することとなり、一方交換の間隔が長過ぎる場合には、清浄化中に断線するフィラメントが発生し、運転効率が低下することとなる。
【００１１】
このため、電子源としてフィラメントを用いて基材を清浄化する際に、エッチングプロセス中にフィラメントが断線してもそのまま運転を続行可能であり、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、一対の電力導入端子に複数のフィラメントを並列に接続し、いずれかのフィラメントが断線したときにも真空プロセス装置を継続して運転できる様にしたものである。以下、本発明に関する各技術を説明する。
【００１３】
本発明に関する第１の技術は、
真空チャンバー内に電子を放出して前記真空チャンバー内に導入されたガスをイオン化し、前記真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、
電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、
前記一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、
を備えていることを特徴とする基材エッチング機構である。
【００１４】
本技術においては、一対の電力導入端子に並列に接続された複数のフィラメントを有しているため、１本のフィラメントの断線が即真空プロセス装置の運転停止とならず、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
【００１５】
更に、フィラメントが断線するまで使い切ることができ、フィラメントの損耗度合いの判断が不要となり、フィラメントの使用時間を最大限にまで延ばすことができ、タングステン等の高融点金属製の高価な材料により作製されるフィラメントを節約でき、ランニングコストを低減することができる。
【００１６】
なお、「真空プロセス装置」は、アークＰＶＤ成膜等の他の装置と一体的な構造となっていても良い。
【００１７】
また、「基材」とは、清浄化される物品やその部品等を指し、その後アークＰＶＤ等による成膜等がなされない物品も含まれる。
【００１８】
本発明に関する第２の技術は、
前記複数本のフィラメントは前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする第１の技術の基材エッチング機構である。
【００１９】
本技術においては、前記複数本のフィラメントが前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されているため、均一な清浄化が可能な基材エッチング機構を提供することができる。
【００２０】
本発明に関する第３の技術は、
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントが前記基材のエッチングプロセスの途中において断線した場合においても、断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスが継続可能にされていることを特徴とする第１の技術又は第２の技術の基材エッチング機構である。
【００２１】
本技術においては、一対の電力導入端子に複数本のフィラメントがそれぞれ接続されているため、いずれかのフィラメントがエッチングプロセス中において断線しても断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスを継続できる真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
【００２２】
なお、エッチングプロセスを継続可能にする具体的な手段は、基材や基材エッチング機構、フィラメントの位置、大きさ、形状等により異なり、必要に応じて電力制御機構等が用いられる。
【００２３】
本発明に関する第４の技術は、
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段が断線を検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする第１の技術ないし第３の技術のいずれか１つに記載の基材エッチング機構である。
【００２４】
エッチングプロセス中に、いずれかのフィラメントに断線が生じた場合には、電力導入端子間の電流・電圧のバランスが崩れ、断線してない残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れ、瞬時に断線してしまう恐れがあるが、本技術に係るエッチング機構は、残りの有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構を備えているため、有効なフィラメントが断線するのを防ぎ、より確実にエッチングプロセスを継続させることができる。
【００２５】
本発明に関する第５の技術は、
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする第１の技術ないし第３の技術のいずれか１つに記載の基材エッチング機構である。
【００２６】
本技術においては、断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構を備えているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィメントに断線が生じた場合でも、予め定められた所定の時間で清浄化を行うことができる。
【００２７】
なお、前記複数本のフィラメントに通電する電流の大きさを予め低く設定しておくことにより、いずれかのフィラメントに断線が発生してフィラメント１本当たりの電流量が増大した場合でも適切な電流の大きさに維持することができ、フィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
【００２８】
なお、「フィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する」の制御は、放電電流を直接計測して制御する直接的な制御方法、あるいはフィラメント電流・電圧の計測結果に基づいて制御する間接的な制御方法のいずれの制御方法で行ってもよい。
【００２９】
本発明に関する第６の技術は、
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする第１の技術ないし第３の技術のいずれか１つに記載の基材エッチング機構である。
【００３０】
本技術においては、有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構を備えているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合に、有効なフィラメント１本当たりに通電する電流の大きさを確実に適切な大きさに維持しつつエッチングプロセスを継続させることができる。このため、フィラメントの急激な損傷や劣化を確実に抑制することができる。
【００３１】
本発明に関する第７の技術は、
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする第６の技術の基材エッチング機構である。
【００３２】
本技術においては、第６の技術と同様に、フィラメントの急激な損傷や劣化を確実に抑制することができると共に、所定のエッチング量が維持されるように、放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構を有しているため、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、電力導入端子への通電時間を制御することにより確実にエッチング量が所定量のエッチング量である清浄化を行うことができる真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
【００３３】
本発明に関する第８の技術は、
前記真空チャンバー内に第１の技術ないし第７の技術のいずれか１つに記載の基材エッチング機構を単数又は複数備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
【００３４】
本技術においては、基材エッチング機構の数に関係なく、いずれかの基材エッチング機構の複数のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じた場合であっても、基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置を提供することができる。
【００３５】
本発明に関する第９の技術は、
前記真空チャンバー内に第６の技術または第７の技術の基材エッチング機構が上下方向に所定間隔で複数備えられ、
前記複数の基材エッチング機構においていずれかのフィラメントが断線した場合、
前記複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
【００３６】
本技術においては、複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構を備えているため、基材エッチング機構が複数設置された真空プロセス装置において、いずれかの基材エッチング機構のフィラメントに断線が生じた場合であっても、基材に対して均一にエッチングを行うことができる。また、フィラメント１本あたりの通電電流の大きさを適切な通電電流以下に維持してフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
【００３７】
また、所定のエッチング量が維持されるように、電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構を備えているため、断線が生じて小さい放電電流の下でエッチングを行った場合でも放電電流の大きさに基づいてエッチングプロセスの時間を延長することにより、所定のエッチング量の清浄化を行うことができる。
【００３８】
本発明に関する第１０の技術は、
第８の技術又は第９の技術の真空プロセス装置を用いて基材をエッチングして清浄化することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００３９】
本技術においては、第８の技術又は第９の技術の真空プロセス装置の技術と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
本発明に関する第１１の技術は、
第４の技術ないし第７の技術のいずれか１つに記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、前記電力調整機構により前記有効なフィラメントに流れる電流を調整することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００４１】
本技術においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィメントに断線が生じた場合でも、より確実にエッチングプロセスを継続させることが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
【００４２】
本発明に関する第１２の技術は、
第５の技術の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記電力制御機構により前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００４３】
本技術においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合でも、予め定められた所定の時間で清浄化を行うことが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
【００４４】
本発明に関する第１３の技術は、
第７の技術の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記有効フィラメント数認識手段により有効なフィラメントの本数を認識して、前記電力制御機構により有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御すると共に、前記通電時間制御機構により所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００４５】
本技術においては、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、有効なフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制すると共に、確実にエッチング量が所定量のエッチング量である清浄化を行うことが可能な基材エッチング方法を提供することができる。
【００４６】
本発明は、上記した各技術に基づくものであり、請求項１に記載の発明は、
真空チャンバー内に電子を放出して前記真空チャンバー内に導入されたガスをイオン化し、前記真空チャンバー内に設けられた回転台に載置された基材をエッチングして清浄化する真空プロセス装置に用いられる基材エッチング機構であって、
前記真空チャンバー内に複数配置されて使用され、
電子源としてのフィラメントに電力を導入するための一対の電力導入端子と、
前記一対の電力導入端子間に並列に接続された複数本のフィラメントと、
を備えており、
前記複数本のフィラメントは前記回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されており、
さらに、前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントが前記基材のエッチングプロセスの途中において断線した場合においても、断線していない有効なフィラメントによりエッチングプロセスが継続可能にされている
ことを特徴とする基材エッチング機構である。
【００４７】
請求項２に記載の発明は、
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段が断線を検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、有効なフィラメントに流れる電流を調整する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基材エッチング機構である。
【００４８】
請求項３に記載の発明は、
前記複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知する断線検知手段と、
前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構である。
【００４９】
請求項４に記載の発明は、
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基材エッチング機構である。
【００５０】
請求項５に記載の発明は、
前記有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段と、
前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の基材エッチング機構である。
【００５１】
請求項６に記載の発明は、
前記真空チャンバー内に請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を複数備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
【００５２】
請求項７に記載の発明は、
前記真空チャンバー内に請求項４または請求項５に記載の基材エッチング機構が上下方向に所定間隔で複数備えられ、
前記複数の基材エッチング機構においていずれかのフィラメントが断線した場合、
前記複数の基材エッチング機構の全ての放電電流量を前記有効なフィラメントの本数が最も少ない基材エッチング機構の放電電流量と等しい放電電流量に制御する電力制御機構と、
所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構と、
を備えていることを特徴とする真空プロセス装置である。
【００５３】
請求項８に記載の発明は、
請求項６又は請求項７の真空プロセス装置を用いて基材をエッチングして清浄化することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００５４】
請求項９に記載の発明は、
請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記有効なフィラメントに過大電流が流れないように、前記電力調整機構により前記有効なフィラメントに流れる電流を調整することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００５５】
請求項１０に記載の発明は、
請求項３に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記断線検知手段が複数本のフィラメントのうち、いずれかのフィラメントに断線が生じたことを検知した場合に、前記断線検知手段による断線検知の前後を通して、前記基材のエッチングレートが一定になるように、前記電力制御機構により前記有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
【００５６】
請求項１１に記載の発明は、
請求項５に記載の基材エッチング機構を用いる基材エッチング方法であって、
前記有効フィラメント数認識手段により有効なフィラメントの本数を認識して、前記電力制御機構により有効なフィラメントから発生する電子に由来する放電電流量を前記有効なフィラメントの本数に比例するように制御すると共に、前記通電時間制御機構により所定のエッチング量が維持されるように、前記電力制御機構によって制御される放電電流量に基づいて前記電力導入端子への通電時間を制御することを特徴とする基材エッチング方法である。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、１本のフィラメントの断線により直ちに即真空プロセス装置の運転停止になることが防止され、必要以上に運転効率を低下させることなく、基材の適切な清浄化が可能な真空プロセス装置用の基材エッチング機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】フィラメントが２本あるタイプの基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態係る基材エッチング機構において、フィラメントと電力導入端子を模式的に示す（ａ）平面図、（ｂ）A−A断面図である。
【図３】本発明の第５の実施の形態の形態に係る真空プロセス装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】フィラメントが単線タイプの基材を清浄化するための真空プロセス装置を上方から見たときの要部の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１１、１２、１３、１４
１０１、１０２、１０３          フィラメント
２１、２１１                    ＋側端子
２２、２２１                    −側端子
２８１、２８２、２８３          電源線
２９、８４                      絶縁体
３０、３０１、３０２、３０３    フィラメントの電源
３５１、３５２、３５３          フィラメントの電源の制御線
４０                            放電用直流電源
４５１、４５２、４５３          放電電流信号線
５０                            電流測定器
６０                            コントローラ
８０                            真空チャンバー
８１                            真空チャンバー壁
８５                            回転台
８５１、８５２、８５３          回転台
９０                            基材
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、本発明をその基本的な実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００６１】
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、真空チャンバー内に一対の電力導入端子及び複数本のフィラメントを備えた基材エッチング機構と、１台の回転台が設置されている基材を清浄化するための真空プロセス装置と、基材エッチング方法に関する。
【００６２】
１．真空プロセス装置の基本的な構成
本実施の形態の真空プロセス装置は、以下に記載の相違点を除いて基本的な構成は従来の真空プロセス装置と同じである。このため、以下においては従来の真空プロセス装置との相違点について説明する。
【００６３】
２．従来の真空プロセス装置との相違点
本実施の形態における、基材エッチング機構は、一対の電力導入端子に２本のフィラメントが接続されてなることと、いずれかのフィラメントが断線した場合にはそれを検知して残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れないようにする過大電流防止用の電力制御機構を備えていることが従来の装置と相違する。以下具体的に説明する。
【００６４】
（１）フィラメントの構成
最初に、フィラメントの接続と配置について図１を参照しつつ説明する。図１は、一対の電力導入端子に２本のフィラメントが接続されている様子を示す図であり、上方から見た平面図である。図１において１０、１１は２本のフィラメントであり、２１はプラス側の端子であり、２２は−側の端子である。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、２本のフィラメント１０、１１は回転台の回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に配置されている。このため均一な清浄化が可能となる。
【００６６】
（２）断線検知手段
次に、断線検知手段について説明する。エッチングプロセス中に生じるフィラメントの断線は、例えば電流源制御状態時（断線の瞬間において端子を流れる電流の合計が一定）の端子間の電圧の変化を計測することにより検知することができる。具体的にはエッチングプロセス中において例えばエッチングプロセス中電圧計測器により端子間の電圧を計測しておき、端子間の電圧に４V以上の変化が計測されたときに１本のフィラメントが断線したと判断する。
【００６７】
（３）過大電流防止用の電力制御機構
次に過大電流防止用の電力制御機構について説明する。断線検知手段により断線を検知するとフィラメントに流れる電流を瞬時に再調整し、残りの有効なフィラメントに過大な電流が流れないようにする。具体的には、電流源制御状態時において断線を検知した場合、瞬時に電源から供給する電流値を断線したフィラメントの分だけ減少させ、フィラメント１本当たりに過大な電流が流れないようにする。
【００６８】
また、フィラメントに電力を供給する電源を予め電圧源制御状態（断線の瞬間において端子間の電圧が一定）にしておくことにより、フィラメントが断線した場合に端子を流れる電流が自動的に減少するため、過大電流を容易に防止することができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、一部のフィラメントが断線しても、有効なフィラメントが断線することを防ぎ、より確実にエッチングプロセスを継続させることができ、運転効率を低下させることなく基材の適切な清浄化を行うことができる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、フィラメントの形状について第１の実施の形態と相違する。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
【００７１】
フィラメントの構成
本実施の形態におけるフィラメントの接続と配置について図２を参照しつつ説明する。図２は、一対の電力導入端子に４本のフィラメントが接続されている様子を示す図であり、図２の（ａ）は上方から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図２の右が真空チャンバーの中心方向、即ち回転台（図示せず）がある方向である。図２において、１１、１２、１３、１４はフィラメントであり、２１１はプラス側の端子であり、２２１は−側の端子であり、２９は端子側の絶縁体であり、８４は真空チャンバー壁８１側の絶縁体である。
【００７２】
図２に示す様に、プラス側の端子２１１は断面が四角の筒状となっており、真空チャンバー内の中心側の端部で上方が開口している。マイナス側の端子２２１は、前記プラス側の端子２１１の内部を通り、前記開口から上方に突き出している。またこのため、Ａ−Ａ断面図に示す様にＬ字形に折れ曲がった棒状となっている。さらに、プラス側の端子２１１とマイナス側の端子２２１は、真空チャンバー内で前記開口にて端子側の絶縁体２９を介して端部が相互に固定されかつ絶縁されている。また、他端は真空チャンバー外で電源（図示せず）に接続されている。このため、プラス側の端子２１１は、真空チャンバー壁８１の貫通箇所で真空チャンバー壁８１側の絶縁体８４により固定され、かつ絶縁されている。
【００７３】
４本のフィラメント１１〜１４は、何れも図２（ａ）に示す様にヘアピン状に折り曲げられた形状をしており、一端はプラス側の端子２１１に、他端はマイナス側の端子２２１に接続されている。この際、各フィラメントは、隣合うフィラメント同士、例えばフィラメント１１と１２、フィラメント１３と１４に流れる電流の方向が逆向きになるように接続されている。
【００７４】
各フィラメントがヘアピン状に折り曲げられ、また、隣合うフィラメント同士に流れる電流の方向が逆向きになるように構成されているため、電流による磁界の発生が極力防止され、フィラメントからの電子放出に悪影響を及ぼすことが防止される。
【００７５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、第１の実施の形態の構成に、フィラメントに断線が生じた場合、断線の前後において有効なフィラメントからの電子放出に由来する放電電流量を計測し、前記放電電流量を一定に制御する放電電流量制御用の電力制御機構が加えられている基材エッチング機構および基材エッチング方法に関する実施の形態である。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
【００７６】
（１）放電電流量の計測
放電電流の計測には、第１の実施に形態に係る真空プロセス装置に図１に示すように、放電用直流電源４０と真空チャンバー壁８１とを接続する回路に電流測定器５０を設け、電流測定器５０により放電電流を直接的に計測する方法、および＋側端子２１と−側端子２２の電力導入端子を接続する回路に電圧測定器と電流測定器（図示せず）を設け、電力導入端子に印加される電圧および電力導入端子間に流れる電流値に基づいて間接的に計測する方法等が適用される。
【００７７】
（２）放電電流量制御用の電力制御機構
エッチングプロセス中に、断線検知手段によりいずれかのフィラメントの断線が検知された際に、基材エッチング機構に設けられた放電電流量制御用の電力制御機構が上記フィラメント電源により端子を流れる電流を再調整して、断線検知後の放電電流量を断線検知前の放電電流量と等しくなるように制御する。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、断線検知後において放電電流量が一定に維持されるようにフィラメントに流れる電流を調整した後においてフィラメント１本当たりに流れる電流が適切な値を超えないように、エッチングプロセスを行うに際して、放電電流量を予め低く設定しておくことが好ましい。
【００７９】
本実施の形態によれば、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合であっても、断線が生じない場合と同じ所定の時間で運転効率を低下させることなく適切な清浄化を行うことができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は基本的な構成は第１の実施の形態と同じである。但し、第１の実施の形態の構成に、有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段、有効なフィラメントの本数に比例して放電電流量量を制御する放電電流量制御用の電力制御機構、および制御された放電電流量の大きさに基づいて電力導入端子への通電時間を制御する通電時間制御機構が加えられている基材エッチング機構および基材エッチング方法に関する実施の形態である。以下、本実施の形態における特徴的な点について説明する。
【００８１】
（１）有効フィラメント数認識手段
本実施の形態における有効なフィラメントの本数を認識する有効フィラメント数認識手段は、例えばフィラメント端子の電流計測器により端子を流れる電流を計測し、計測された端子を流れる電流の値に基づいて有効なフィラメントの本数を認識する。
【００８２】
（２）放電電流量制御用の電力制御機構
エッチングプロセス中に、断線検知手段によりいずれかのフィラメントの断線が検知された際に、エッチング機構に設けられた放電電流量制御用の電力制御機構がフィラメント電源により端子を流れる電流を再調整して、断線検知後の放電電流量を、前記有効フィラメント数認識手段により認識された有効なフィラメントの本数に比例するように制御する。
【００８３】
（３）通電時間の制御
通電時間制御機構は、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも所定のエッチング量が確保できるように、前記放電電流量制御用の電力制御機構により制御された放電電流量の大きさに基づいて通電時間を制御する。具体的には、断線が生じていないときの有効なフィラメントの本数である４本のフィラメントによる定格の運転時間をＴ分とし、運転開始後ｔ分で１本のフィラメントが断線し、さらにフィラメントが１本断線した場合に清浄能力が３／４になるとすれば、その後の直流電源の電圧を下げた状態での運転時間は、（Ｔ−ｔ）／（３／４）分となる。
【００８４】
より具体的には、前記式と３／４という数値を制御装置に記憶させ、さらに作業者による運転開始の指示がされた時刻とフィラメントに断線が生じた時刻が制御装置に入力されるようにしておく。そして、フィラメントに断線が生じた場合、制御装置は、以降の運転時間が前記式で求めた値になるようにタイマーを調整する。
【００８５】
本実施の形態によれば、エッチングプロセス中にいずれかのフィラメントに断線が生じた場合に、清浄化に要する時間は長くなるが、所定量のエッチング量による清浄化を行うことができると共に、フィラメント１本当たりに流れる電流を確実に適切な値に維持することができるため、フィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
【００８６】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の真空プロセス装置は、複数台の基材エッチング機構が真空チャンバー内に上下方向に設置されており、さらにそのうちの１台についてフィラメントの断線が生じた場合には、当該フィラメントの断線が生じたエッチング機構は第２の実施の形態と同じ制御がなされるが、これに併せて他のエッチング機構の運転をも適切に制御する実施の形態である。以下に本実施の形態における特徴的な点についてのみ説明する。
【００８７】
（１）真空プロセス装置の構成
図３に、本実施の形態の基材の真空プロセス装置の構成を示す。図３において、１０１は第１の複数のフィラメントであり、１０２は第２の複数のフィラメントであり、１０３は第３の複数のフィラメントであり、２８１は第１の一対の（プラスとマイナスの）電源線であり、２８２は第２の一対の電源線であり、２８３は第３の一対の電源線であり（図が煩雑になることを避けるため、各一対の電源線を１本の線で示す。）、３０１は第１のフィラメントの電源であり、３０２は第２のフィラメントの電源であり、３０３は第３のフィラメントの電源であり、３５１は第１のフィラメントの電源の制御線であり、３５２は第２のフィラメントの電源の制御線であり、３５３は第３のフィラメントの電源の制御線であり、４５１は第１の放電電流信号線であり、４５２は第２の放電電流信号線であり、４５３は第３の放電電流信号線であり、６０はコントローラであり、８５１は第１の回転台であり、８５２は第２の回転台であり、８５３は第３の回転台である。
【００８８】
なお、図３においては、本実施の形態の趣旨に直接の関係が無い＋側端子２１、−側端子２２等は図示を省略してある。
【００８９】
図３に示すように、本実施の形態の真空プロセス装置では、真空チャンバー８０内に上下３段に回転台８５１、８５２、８５３が設置されており、真空チャンバー壁８１の回転台８５１、８５２、８５３に対向する位置に複数のフィラメント１０１、１０２、１０３が設置されている。また、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３には、各々のフィラメントの電源３０１、３０２、３０３から対応する一対の電源線２８１、２８２、２８３から電力が供給されている。さらに、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３から発生する電子に由来する放電電流は、対応する放電電流信号線４５１、４５２、４５３を介してコントローラ６０に入力される様になっている。コントローラ６０には、放電用直流電源、電流測定器、タイマー等が内蔵されており、さらに第２の実施の形態で説明した式等を記憶するメモリーや式の計算を行なうコンピュータ等も内蔵されている。
【００９０】
（２）有効なフィラメント本数の認識と放電電流の制御
そして、各複数のフィラメント１０１、１０２、１０３の何れかにおいて一部のフィラメントの断線が生じたときには、対応する放電電流信号線４５１、４５２、４５３を介して断線検知信号を受け、各エッチング機構毎の有効なフィラメントの本数を認識する。そして対応するフィラメントの電源の制御線を介して有効なフィラメントの本数が最も少ないエッチング機構のフィラメントに流れる電流をフィラメントの本数に比例させて低下させると共に、他のエッチング機構の放電電流量が前記有効なフィラメントの本数が最も少ないエッチング機構の放電電流量と同じになるように他のエッチング機構のフィラメントに流れる電流を調節する。
【００９１】
（３）通電時間の制御
また、フィラメントに流れる電流を調節することに併せて、所定量のエッチング量が得られるように各フィラメントの電源の制御線３５１、３５２、３５３を介して全てのエッチング機構の通電時間を調節する。
【００９２】
前記特許文献１のようにフィラメントを回転軸方向に、かつ基材に対向して長い距離にわたって設置した場合には、フィラメントに電位勾配が生じるため、フィラメント−真空チャンバー間に印加される放電電圧がフィラメントの部位ごとに異なり、電子が引き出されるエネルギーの相違により部位ごとのエッチングレートの差が生じる。しかし、本実施の形態によれば、フィラメントを回転軸に対して直交する面内で回転軸方向に直交する方向に複数本設けているため、部位ごとのエッチングレートの差が抑制される。
【００９３】
また、一度に多数の基材の清浄化を行うことができると共に、エッチングプロセス中にいずれかのエッチング機構のいずれかのフィラメントに断線が生じた場合にも、全ての基材について均一に所定量のエッチング量で清浄化することができる。また、断線してない有効なフィラメントの急激な損傷や劣化を抑制することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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