(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が収納された真空槽内にマイクロ波を利用してプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
マイクロ波発生装置と、
前記マイクロ発生装置から発生されるマイクロ波を真空槽内に導入するためのマイクロ波導入窓と、
前記真空槽内において、前記マイクロ波導入窓付近に所定のガスを供給するガス供給手段と、
マイクロ波透過性の織物と、
前記織物が前記マイクロ波導入窓の真空槽側の面と密着しながら摺動するように、当該織物を搬送させる織物搬送装置とを備える、プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記マイクロ波導入窓の真空槽側の面は、当該真空槽の内壁よりも内側に突出していることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記織物は、７０％以上のＳｉＯ2 を含むガラス材料により構成されていることを特徴とする、請求項１〜２の何れかに記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ発生装置に関し、より特定的には、真空中でマイクロ波を利用してにプラズマを発生させ、被処理物の表面をエッチングし、または被処理物の表面に薄膜を形成するプラズマ発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜形成法としては、真空蒸着法、スパッタ法などが多く用いられてきたが、近年、これらに加えて、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いた薄膜の製造方法が多く用いられるようになってきた。プラズマＣＶＤ法による薄膜は、化学反応による複雑な組成の薄膜や、スパッタ法と同等の薄膜を、高速で形成することが可能となる。従来、プラズマＣＶＤが最も多く用いられてきたのは、半導体の製造プロセスであり、個別のディスク状のウエハ毎に処理を行っている。プラズマの発生方法としては、様々な手法が考えられているが、磁場とマイクロ波の組み合わせにより、強いプラズマを発生させることで、生産性を高める技術が普及しつつある。
【０００３】
例えば特開平７−２５４１４５号公報に示されるように、上記のプラズマＣＶＤ技術を薄膜型磁気テープに用いて、半連続処理を行うことが検討されている。この特開平７−２５４１４５号公報には、真空チャンバー内でマイクロ波プラズマを発生させて、薄膜型磁気テープの表面にダイアモンド状カーボン保護膜を形成させることが開示されている。
【０００４】
図５は、従来のマイクロ波プラズマ発生装置の内部構造を示す図である。図５において、従来のマイクロ波プラズマ発生装置は、真空層１と、ベースフィルム２と、冷却ドラム３と、ガス導入管４と、マイクロ波電源５と、マイクロ波導波管６と、磁石７と、マイクロ波導入窓８とを備えている。マイクロ波電源５によって発生されたマイクロ波は、マイクロ波導波管６およびマイクロ波導入窓８を通って、真空槽１の内部に導入される。マイクロ波導入窓８において真空槽１側の面には、ガス導入管４からガスが噴射されており、磁石７が発生する磁界とマイクロ波とにより、高密度プラズマが発生する。この高密度プラズマにより重合反応が起こり、冷却ドラム３上でベースフィルム２上に薄膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のマイクロ波プラズマ発生装置は、ディスクを処理する技術を応用したものであり、大量の薄膜形成を想定していない。一般に、ディスクを処理する場合には、個別のディスクを離散的に処理することとなるので、１回のプロセスサイクルが短い。そのため、マイクロ波導入窓８への薄膜の付着量は少なく、また、プロセスサイクルの最中に、マイクロ波導入窓８のクリーニングプロセスを導入することが可能である。しかし、図５に示したように、薄膜形成を半連続的に処理する場合においては、ベースフィルム２のすべてを処理する間にマイクロ波導入窓８へ付着する薄膜の量が問題となり、半連続処理でのバッチ処理に大きな制約を生じ、生産性を低下させる。
【０００６】
マイクロ波プラズマ発生装置において、モノマーガスを用いて薄膜形成処理を長時間行うと、プラズマ化したモノマーガスは、基体上に堆積するだけでなく、マイクロ波導入窓８にも堆積する。また、不活性ガスを用いたエッチングにおいても、長時間処理を行なうと、エッチングされた基体材料がマイクロ波導入窓８に堆積する。マイクロ波導入窓８に上記堆積物が堆積すると、マイクロ波導入窓８を通ったマイクロ波が堆積物に吸収されることにより、真空槽１内へのマイクロ波の進入を妨げる。真空槽１内のモノマーガスまたは不活性ガスは、マイクロ波が充分に供給されないことから、堆積速度またはエッチング速度が低下すると共に、プラズマ密度が不均一となる。また、マイクロ波導入窓８の堆積物がさらに増量してくると、マイクロ波の吸収により温度上昇が発生し、マイクロ波導入窓８と真空槽１との間に設けられた真空を保持するためのパッキンが変形や変質を起こし、真空漏れを発生する。
【０００７】
なお、特開平５−２３４９４３号公報には、プラズマエッチング装置において、マイクロ波導入窓であるベルジャと被処理物との間に、マイクロ波透過性のフィルムを設置することが開示されている。しかしながら、このようなエッチング装置をモノマーガスを用いたＣＶＤに応用した場合、ベルジャとフィルムとの間でプラズマ化したモノマーガスがベルジャに堆積し、前述した従来技術と同様の問題点が発生する。また、フィルムをベルジャに沿わせる、すなわち密着させることで、ベルジャへのモノマーガスの堆積を低減させることも考えられるが、ポリイミド樹脂等の高剛性フィルムでは、このような密着状態を実現することは非常に困難である。仮に、沿わせることができた場合でも、マイクロ波電力を増加させていくと、発生したプラズマの熱によりフィルムが破断されるといった別の問題点が生じる。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、堆積物の悪影響を除去し、長時間安定して均一な薄膜形成が行えるプラズマ発生装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下に述べるような特徴を有している。
【００１０】
第１の発明は、被処理物が収納された真空槽内にマイクロ波を利用してプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
マイクロ波発生装置と、
マイクロ発生装置から発生されるマイクロ波を真空槽内に導入するためのマイクロ波導入窓と、
真空槽内において、マイクロ波導入窓付近に所定のガスを供給するガス供給手段と、
マイクロ波透過性の織物と、
織物がマイクロ波導入窓の真空槽側の面と密着しながら摺動するように、当該織物を搬送させる織物搬送装置とを備えている。
【００１１】
上記のように、第１の発明によれば、マイクロ波導入窓の真空槽側の表面が絶えず織物によって覆われて、プラズマに直接さらされることが無くなるので、マイクロ波導入窓の表面に対する汚染物質の堆積速度を抑制することが可能となり、長時間の半連続処理が可能となる。また、織物がマイクロ波導入窓の表面と密着しながら摺動することにより、マイクロ波導入窓の表面に堆積物が堆積した場合であっても、織物の表面の凹凸によってマイクロ波導入窓の堆積物が掻き取られ、除去される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、
マイクロ波導入窓の真空槽側の面は、当該真空槽の内壁よりも内側に突出していることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、第２の発明によれば、マイクロ波導入窓の真空槽側の面が真空槽の内壁よりも内側に突出しているので、織物との密着性がより良好なものとなり、汚染物質の堆積速度をさらに抑制することが可能となる。
【００１６】
第３の発明は、第１〜第２の何れかの発明に従属する発明であって、
織物は、７０％以上のＳｉＯ2 を含むガラス材料により構成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記のように、第３の発明によれば、織物が７０％以上のＳｉＯ2 を含むガラス材料により構成されているので、マイクロ波が透過する際の損失が低く、加熱等の問題を起こさない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。図１において、本実施形態のプラズマ発生装置は、真空層１と、ベースフィルム２と、冷却ドラム３と、ガス導入管４と、マイクロ波電源５と、マイクロ波導波管６と、磁石７と、マイクロ波導入窓９と、織物１０と、織物搬送装置１１とを備えている。
【００２１】
以上のように構成された第１の実施形態のプラズマ発生装置について、以下に、その動作を述べる。
真空槽１内を図示しない真空ポンプにより５×１０−５ｔｏｒｒ程度まで真空引きした後、マイクロ波導入窓９付近へガス導入管４により所定のガス（例えば、メタンガス）を約０．０１ｔｏｒｒ供給する。マイクロ波電源５によって発生されたマイクロ波は、マイクロ波導波管６およびマイクロ波導入窓９を経て、真空槽１内に供給される。電力５００Ｗのマイクロ波によりプラズマ化したメタンガスは、磁石７による磁界により誘導され、冷却ドラム３上のベースフィルム２上にカーボン膜として形成される。真空槽１内において、マイクロ波導入窓９の近傍には、マイクロ波導入窓９の表面に沿って織物１０が配置されている。当該織物１０は、織物搬送装置１１によってマイクロ波導入窓９の表面を擦りながら搬送される。ここで、マイクロ波導入窓９は、織物１０との密着性を向上させるために、真空槽１の内壁面よりも内側に突出した構成としている。
【００２２】
織物１０は、マイクロ波導入窓９の表面に配置することから、マイクロ波を低損失で透過させる材質が望まれる。また、プラズマに直接さらされることから、耐熱性も望まれる。材質としては、高珪酸ガラス、アルミナ等が挙げられるが、第１の実施形態では、ＳｉＯ2 を９５％以上含有する高珪酸ガラスを布状に織ったものを使用した。
【００２３】
プラズマ化したメタンガスは、ベースフィルム２上以外へも堆積するが、織物１０によって覆われたマイクロ波導入窓９の表面には達しない。また、織物１０は、織物搬送装置１１によって薄膜形成中ずっと搬送されている。そのため、織物１０の表面の凹凸によって、マイクロ波導入窓９の表面に堆積した汚染物質が掻き取られる。その結果、堆積物によるマイクロ波への悪影響が皆無となる。
【００２４】
今、カーボン膜の厚みを１０ｎｍとしたときの、ベースフィルム２の搬送速度の変化を図２に示す。処理始めの搬送速度を１００％とすると、図２に特性曲線γとして示す従来例においては、１０分後に３０％の低下が確認され、２０分後では８０％の低下とともにマイクロ波導入窓８と真空槽１との間で真空保持しているパッキンの変形が発生した。これに対して、図２に特性曲線αとして示す第１の実施形態では、１００分間の処理でベースフィルム２の搬送速度の低下は１０％程度であり、マイクロ波導入窓への堆積物の影響を大幅に低減して長時間安定な処理が可能であることが分かる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。図３において、第２の実施形態では、第１の実施形態におけるマイクロ波導入窓９が、マイクロ波導入窓９ａおよび９ｂに２分割されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であり、相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００２６】
上記第２の実施形態では、マイクロ波導入窓を２分割構成とすることにより、マイクロ波導入窓の交換性を向上させている。これによって、長時間の運転によってマイクロ波導入窓９ａにカーボン膜の堆積が生じても、マイクロ波導入窓９ａのみを交換する簡単な作業で、次の作業に移行できる利点がある。
【００２７】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。図４において、第３の実施形態では、第１の実施形態における織物１０および織物搬送装置１１に代えて、ブレード１２が設けられている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であり、相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
以上のように構成された第３の実施形態のプラズマ発生装置について、以下に、その動作を述べる。
真空槽１内を図示しない真空ポンプにより５×１０−５ｔｏｒｒ程度まで真空引きした後、マイクロ波導入窓８付近へガス導入管４によりメタンガスを約０．０１ｔｏｒｒ供給する。マイクロ波電源５によって発生されたマイクロ波は、マイクロ波導波管６およびマイクロ波導入窓８を経て、真空槽１内に供給される。電力５００Ｗのマイクロ波によりプラズマ化したメタンガスは、磁石７による磁界により誘導され、冷却ドラム３上のベースフィルム２上にカーボン膜として形成される。ブレード１２は、５分毎にマイクロ波導入窓８上を擦りながら移動することにより、マイクロ波導入窓８上の堆積物を掻き取る。
【００２９】
今、カーボン膜の厚みを１０ｎｍとしたときの、ベースフィルム２の搬送速度の変化は、処理始めの搬送速度を１００％とすると、図２に特性曲線βとして示されている第３の実施形態においては、５分後に１０％の低下が見られたものの、ブレード１２の掻き取り効果により、搬送速度の低下は改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。
【図２】時間経過に対してベースフィルムの搬送速度が変化する様子を示したグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。
【図５】従来のマイクロ波プラズマ発生装置の内部構造を示す図である。
【符号の説明】
１…真空槽
２…ベースフィルム
３…冷却ドラム
４…ガス導入管
５…マイクロ波電源
６…マイクロ波導波管
７…磁石
８，９，９ａ，９ｂ…マイクロ波導入窓
１０…織物
１１…織物搬送装置
１２…ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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