【手続補正書】
【提出日】令和1年12月12日(2019.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、ワークを搭載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、
一端の開口が、前記真空容器の内部の前記搬送経路に向かう方向に延在した筒部と、
前記筒部に設けられ、前記筒部の内部と前記回転体との間のプロセスガスが導入されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材と、
前記ガス空間の外部であって前記窓部材の近傍に配置され、電力が印加されることにより、前記ガス空間のプロセスガスに、前記搬送経路を通過するワークをプラズマ処理するための誘導結合プラズマを発生させるアンテナと、
を有し、
前記筒部は、前記開口が設けられ、前記回転体に向かう対向部を有し、
前記対向部と前記回転体との間に、前記対向部及び前記回転体に対して非接触且つ前記対向部に対して不動で介在する隔壁を有し、
前記隔壁には、前記開口に対向する位置に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に形成され、前記プラズマ処理の範囲を調節する調節穴とが設けられ、前記調整穴は、前記回転体の外周側から内周側へ行くに従って、幅が小さくなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記隔壁と前記対向部との間は、前記調整穴を囲む環状のシール部材により封止されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記隔壁と前記対向部との間には、非接触の凹凸を組み合わせたラビリンス構造を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記隔壁の前記回転体に対向する面には、前記ワークの処理対象面に非接触状態で沿う形状が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記隔壁の外形は、前記筒部の外形よりも大きい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。
【請求項６】
前記対向部を冷却する第１の冷却部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記隔壁を冷却する第２の冷却部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記真空容器は分離構造であり、前記筒部は前記真空容器の分離される一方に設けられ、前記回転体及び前記隔壁は、前記真空容器の分離される他方に設けられてい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。
【請求項９】
前記隔壁の前記回転体に対向する面に、湾曲した前記ワークの形状に合わせた湾曲が形成されていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記シール部材は、Ｏリングまたはシールドフィンガであることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の実施形態は、筒部に構成されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、筒部とワークとの間の間隔を正確に調整できるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、
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、ワークを搭載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、
一端の開口が、前記真空容器の内部の前記搬送経路に向かう方向に延在した筒部と、
前記筒部に設けられ、前記筒部の内部と前記回転体との間のプロセスガスが導入されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材と、
前記ガス空間の外部であって前記窓部材の近傍に配置され、電力が印加されることにより、前記ガス空間のプロセスガスに、前記搬送経路を通過するワークをプラズマ処理するための誘導結合プラズマを発生させるアンテナと、
を有し、
前記筒部は、前記開口が設けられ、前記回転体に向かう対向部を有し、
前記対向部と前記回転体との間に、前記対向部及び前記回転体に対して非接触且つ前記対向部に対して不動で介在する隔壁を有し、
前記隔壁には、前記開口に対向する位置に設けられた遮蔽板と、前記遮蔽板に形成され、前記プラズマ処理の範囲を調節する調節穴とが設けられ、前記調整穴は、前記回転体の外周側から内周側へ行くに従って、幅が小さくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の実施形態によれば、筒部に構成されるガス空間と外部との間を仕切る窓部材に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、筒部とワークとの間の間隔を正確に調整できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【図１】実施形態のプラズマ処理装置の透視斜視図である。
【図２】実施形態のプラズマ処理装置の透視平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図４のＡ部の詳細を示す拡大図である。
【図６】実施形態の処理ユニットを示す分解斜視図である。
【図７】分散部、隔壁及びワークの間隔を示す説明図である。
【図８】実施形態の処理ユニットを示す透視平面図である。
【図９】プロセスガスの流路を示す模式図である。
【図１０】実施形態のアンテナを示す斜視図である。
【図１１】実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】シール部材を設けた隔壁を示す平面図である。
【図１３】分散部と隔壁との間にシール部材を設けた例を示す部分断面図である。
【図１４】凹部を設けた隔壁を示す平面図である。
【図１５】分散部と隔壁との間をラビリンス構造とした部分断面図である。
【図１６】分散部と隔壁との間にシール部材とラビリンス構造を設けた部分断面図である。
【図１７】隔壁の変形例を示す平面図である。
【図１８】隔壁の変形例を示す部分断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
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、電力の印加により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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
筒状体５１は、水平断面が角丸長方形状の筒である。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り、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並行な直線で結んだ形状である。筒状体５１は、回転体３１と同様の材質とする。筒状体５１は、開口Ｈｏが回転体３１側に離隔して向かうように、真空容器２０の天井２０ａに設けられた開口２１ａに挿入されている。これにより、筒状体５１の側壁の大半は、真空室２１内に収容されている。筒状体５１は、その長径方向が回転体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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
アンテナ５５は、図８及び図１０に示すように、搬送経路Ｔを通過するワークＷを処理するための誘導結合プラズマを発生させる部材である。アンテナ５５は、ガス空間Ｒの外部であって窓部材５２の近傍に配置され、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をプラズマ化する。アンテナ５５の形状により発生する誘導結合プラズマの分布形状を変えることができる。本実施形態においては、アンテナ５５を以下に示す形状とすることにより、筒状体５１内のガス空間Ｒの水平断面と略相似する形状の誘導結合プラズマを発生させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
各コンデンサ５５２は、略円柱形状であり、導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの間に直列に接続されている。アンテナ５５を導体のみで構成すると、電圧振幅が電源側の端部で過大となってしまい、窓部材５２が局所的に削られてしまうため、導体を分割してコンデンサ５５２を接続することにより、各導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの端部で小さな電圧振幅が生じるようにして、窓部材５２の削れを抑えている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
但し、コンデンサ５５２部分では導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの連続性が断たれて、プラズマ密度が低下する。このため、窓部材５２に対向する導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの端部は、互いに平面方向に重なりを生じさせて、コンデンサ５５２を上下方向から挟むように構成されている。より具体的には、コンデンサ５５２に対する導体５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ、５５１ｄの接続端は、図１０に示すように、断面が逆Ｌ字形となるように屈曲されている。隣接する導体５５１ａ、５５１ｂの端部の水平面は、コンデンサ５５２を上下方向から挟持する間隙が設けられている。同様に、導体５５１ｂ、５５１ｃの端部の水平面、導体５５１ｃ、５５１ｄの端部の水平面には、それぞれコンデンサ５５２を上下方向から挟持する間隙が設けられている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、分散板５７ａは、筒状体５１内のガス空間Ｒに入り込むため、ガス空間Ｒにおけるプラズマの発生領域は、分散板５７ａの内側の空間となる。なお、分散板５７ａと窓部材５２との距離は、例えば、１ｍｍから５ｍｍとする。この距離を５ｍｍ以下とすると、隙間に異常放電が発生することを防止できる。なお、本実施形態では、分散部５７の下端の内縁が対向部ｈの開口Ｈｏとなり、対向部ｈの開口Ｈｏが筒部Ｈの開口Ｈｏでもある。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
より具体的には、隔壁５８は、筒状体５１と外形が略同一の角丸長方形状の環状のプレートであり、基体５８１、遮蔽板５８２を有する。基体５８１は、隔壁５８の外形を形成する肉厚の平板部分である。遮蔽板５８２は、基体５８１の内縁に形成され、基体５８１よりも薄肉の平板部分であり、その内側に調節穴５８ａが形成されている。調節穴５８ａは、回転体３１の外周側と外周より回転体３１の中心側（以下、内周側と呼ぶ）とで大きさが異なっている。ワークＷに対してプラズマ処理、つまり膜処理を行う処理領域の枠は、調節穴５８ａで画される。ここで、回転体３１の外周側と内周側とを比べると、一定距離を通過する速度に差が生じる。つまり、本実施形態の筒状体５１のように、長径方向が回転体３１の半径方向と平行となるように配置されている場合、筒状体５１の下部を回転体３１が通過する時間は、内周側よりも外周側が短い。このため、本実施形態では、内周側と外周側で、ワークＷがプラズマに晒される時間が同じになり、処理レートを合わせるために、上記のように、遮蔽板５８２によってプラズマを遮蔽する範囲を決定している。つまり、調節穴５８ａの形状によって、プラズマに晒される範囲を決定していることになる。
このことは、隔壁５８に、開口Ｈｏに対向する位置に設けられ、プラズマ処理の範囲を調節する遮蔽板５８２を有することと、プラズマ処理の範囲を調節する調節穴５８ａを有することとは、同義であることを意味している。調節穴５８ａの形状例としては、扇形や三角形を挙げることができる。また、開口Ｈｏより大きくならない範囲で、扇形や三角形の中心角の異なる遮蔽板５８２に交換することにより、遮蔽の範囲を変更できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
図３に示すように、隔壁５８は、支持部材５８ｂによって、対向部ｈの分散部５７と回転体３１の間に、非接触で位置するように固定されている。支持部材５８ｂは、回転体３１の外側から、隔壁５８の半径方向外側を支持固定する部材である。支持部材５８ｂは、柱状の部材であり、内底面２０ｂから立設され、回転体３１の表面よりも高い位置まで延びて、回転体３１の外縁の外側に延びた基体５８１を支持している。つまり、分離構造の真空容器２０の一方、つまり開閉可能な天井２０ａに筒部Ｈが設けられているのに対して、他方、つまり内底面２０ｂに回転体３１及び隔壁５８が設けられている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
さらに、隔壁５８は、図４及び図５に示すように、冷却部（第２の冷却部）５８３を有する。冷却部５８３は、隔壁５８の内部に設けられ、冷却水が流通する水路である。水路には、冷却水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た供給口と排水口が連通している。このチラーにより冷却された冷却水が供給口から供給され、水路内を流通して排水口から排出されることを繰り返すことにより、隔壁５８が冷却される。水路は配管により構成されるが、例えば、支持部材５８ｂに沿って内底面２０ｂを気密に通過して、真空容器２０の外に延びている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
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のみ及び膜処理部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、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し行うことにより、酸窒化シリコンの膜を形成する処理である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
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の通過速度が速くなるため、ワークＷの全体の膜厚は均一となる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
そして、筒部Ｈは、開口Ｈｏが設けられ、回転体３１に向かう対向部ｈを有し、対向部ｈと回転体３１との間に、対向部ｈ及び回転体３１に対して非接触且つ対向部ｈに対して不動で介在する隔壁５８を有し、隔壁５８には、開口Ｈｏに対向する位置に設けられ、プラズマ処理の範囲を調節する調節穴５８ａが形成されている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
このため、筒部Ｈに構成されるガス空間Ｒと外部との間を仕切る窓部材５２に、熱変形の影響を与えることを防止しつつ、ガス空間ＲとワークＷとの間の間隔を正確に調整できる。つまり、対向部ｈ及び回転体３１に対して非接触且つ対向部ｈに対して不動で隔壁５８が介在するため、隔壁５８とワークＷとの間隔を一定にすることができる。また、筒部Ｈと隔壁５８とを別体とすることにより、隔壁５８の熱が筒部Ｈに伝達することが抑制され、筒部Ｈの熱変形による窓部材５２の変形を防止できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
１００  プラズマ処理装置
２０  真空容器
２０ａ  天井
２０ｂ  内底面
２０ｃ  内周面
２１  真空室
２１ａ  開口
２１ｂ  シール部材
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
３２  モータ
３３  保持部
３４  トレイ
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ  成膜部
４    スパッタ源
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ  ターゲット
４２  バッキングプレート
４３  電極
４４  区切部
５  処理ユニット
５０、５０Ａ、５０Ｂ  膜処理部
５１  筒状体
５１ａ  開口
５１ｂ  外フランジ
５１０  支持部
５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ  棚面
５１１ａ  第１の対向面
５１１ｂ  第２の対向面
５１１ｃ  溝
５１２  供給口
５２  窓部材
５３  供給部
５３ｂ  配管
５４  調節部
５４ａ  ＭＦＣ
５５  アンテナ
５５ａ  ＲＦ電源
５５ｂ  マッチングボックス
５５１、５５１ａ〜ｄ  導体
５５２  コンデンサ
５６  冷却部
５６１、５６２  シート
５７  分散部
５７ａ  分散板
５８  隔壁
５８ａ  調節穴
５８ｂ  支持部材
５８１  基体
５８２  遮蔽板
５８３  冷却部
６  電源部
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
Ｂ  ラビリンス構造
Ｂｘ  凹部
Ｂｙ  凸条
Ｃ  シール部材
Ｄ、ｄ  間隔
Ｅ  排気
Ｔ  搬送経路
Ｍ１、Ｍ３  膜処理ポジション
Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５  成膜ポジション
Ｇ  反応ガス
Ｇ１  スパッタガス
Ｇ２  プロセスガス
Ｆ  成膜領域
Ｈ  筒部
Ｈｏ  開口
ｈ  対向部
Ｒ  ガス空間
Ｕ  窪み
Ｗ  ワーク
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2018174108.tif 000001
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018174108.tif 000002
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2018174108.tif 000003