(57)【要約】      （修正有）【課題】誘電体からなる窓部材の耐久性を向上させたプラズマ処理装置の提供。【解決手段】真空容器内で回転体を回転させることによりワークを円周の搬送経路で循環搬送させる搬送部、一端の開口が真空容器の内部の搬送経路に向かう方向に延在した筒部、筒部のプロセスガスＧ２が導入されるガス空間Ｒと外部との間を仕切る窓部材５２、電力の印加ににより、ガス空間ＲのプロセスガスＧ２に誘導結合プラズマを発生させるアンテナを有し、筒部に窓部材５２を支持する支持部５１０が設けられ、支持部５１０と筒状体５１との間にガス空間Ｒと外部との間を封止するシール部材２１ｂが設けられ、真空容器内が減圧されることにより、大気圧により押圧された窓部材５２と前記支持部におけるガス空間Ｒ側の部分とが非接触となるように、当該ガス空間Ｒ側の部分と窓部材５２との間に間隙が設けられているプラズマ処理装置。【選択図】図５
2018172765.tif 000002
【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前記ガス空間の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、
前記筒部には、前記窓部材を支持する支持部が設けられ、
前記支持部と前記窓部材との間に、前記ガス空間と外部との間を封止するシール部材が設けられ、
前記真空容器内が減圧されることにより、大気圧により押圧された前記窓部材と前記支持部における前記ガス空間側の部分とが非接触となるように、前記ガス空間側の部分と前記窓部材との間に間隙が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記窓部材の側面に対向する位置に、窓部材の位置を規制する規制部を有し、
前記窓部材の側面と、前記規制部との間に間隙が設けら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】
前記窓部材と、前記支持部における前記ガス空間の外部側の部分との間に、前記窓部材及び前記支持部に接触するシートが設けられてい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】
前記支持部における前記外部側に、前記窓部材に対向する第１の対向面を有し、
前記支持部における前記ガス空間側に、前記窓部材に対向する第２の対向面を有し、
前記第１の対向面と前記第２の対向面との間に、前記シール部材が嵌め込まれた溝を有し、
前記第２の対向面が、前記第１の対向面よりも前記窓部材から離隔した位置に設けら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】
前記窓部材は、前記搬送経路に沿う方向の長さよりも、前記搬送経路に交差する方向の長さが長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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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作成することがある。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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４２８８７３号公報
【特許文献２】特許第３５８６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
そこで、比較的広範囲、高密度なプラズマを発生させて、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として、アンテナに高周波電圧を印加することにより、誘電体等の窓部材を介して、プロセスガスを導入したガス空間に誘導結合によるプラズマを発生させて、膜処理を行う装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
ここで、回転テーブルを用いたプラズマ処理装置において、筒形電極に代えて誘導結合による膜処理を行う装置を適用しようとする場合、チャンバ上部の開口部に、筒部を挿入し、筒部の内部から下方にかけてプロセスガスを導入するガス空間が構成されることになる。そして、誘電体の窓部材は、筒部の開口に形成されたフランジに、Ｏリング等のシール部材を介して搭載されることにより、ガス空間が封止されることになる。窓部材に用いられる誘電体は、石英等の比較的硬くて脆い材質が用いられる。
【００１０】
すると、ガス空間が真空引きされると、大気圧によって窓部材が押されてシール部材が圧縮されて、窓部材がフランジに接触するので、窓部材に傷が発生する原因となる。窓部材は、大気圧の外部と真空引きされたガス空間との差圧によって湾曲することにより、ガス空間側の面に引張応力が働く。すると、窓部材に傷が発生すると、傷に応力が集中して、実効強度が低下するので、割れ等が発生する可能性がある。
【００１１】
このような窓部材の湾曲に対処するため、筒部が小さい場合には、窓部材の厚みを大きくし、差圧に対して湾曲が生じないようにすることも考えられる。但し、窓部材として用いられる石英等は高価であり、厚いものを用いることはコスト高となるとともに、透過率が低下するので、アンテナから生成される誘導電磁界の導入効率が低下する。さらに、生産性向上のために一度に多くの数のワークを処理できるよう大型化が進む中で、筒部も大型化しているため、例えば、筒部において搬送方向に直交する方向の長さが１ｍ程度の装置も想定される。すると、窓部材を湾曲が生じない程度の厚みにすると、非常に大重量になり、取り扱いが不便でメンテナンスし難くなるばかりか、小型の場合に比べてコストアップが著しくなる。さらに、アンテナから生成される誘導電磁界の効率的な導入が難しくなり、高密度のプラズマを生成できなくなる場合も生じる。
【００１２】
本発明は、高周波電力を印加したアンテナにより、プロセスガスを導入したガス空間に誘導結合によるプラズマを発生させるために、外部とガス空間との間を仕切る窓部材に、高い耐久性が得られるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、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前記ガス空間の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、前記筒部には、前記窓部材を支持する支持部が設けられ、前記支持部と前記筒部との間に、前記ガス空間と外部との間を封止するシール部材が設けられ、大気圧により押圧された前記窓部材と前記ガス空間側の前記支持部とが非接触となるように、前記ガス空間側の前記支持部と前記窓部材との間に間隙が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
前記支持部は、前記窓部材の側面に対向する位置に、窓部材の位置を規制する規制部を有し、前記窓部材の側面と、前記支持部との間に、間隙が設けられていてもよい。
【００１５】
前記窓部材と、前記支持部における前記ガス空間の外部側の部分との間に、前記窓部材及び前記支持部に接触するシートが設けられていてもよい。
【００１６】
前記支持部における前記外部側に、前記窓部材に対向する第１の対向面を有し、前記支持部における前記ガス空間側に、前記窓部材に対向する第２の対向面を有し、前記第１の対向面と前記第２の対向面との間に、前記シール部材が嵌め込まれた溝を有し、前記第２の対向面が、前記第１の対向面よりも前記窓部材から離隔した位置に設けられていてもよい。
【００１７】
前記窓部材は、前記搬送経路に沿う方向の径よりも、前記搬送経路に交差する方向の径が長くてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高周波電力を印加したアンテナにより、プロセスガスを導入したガス空間に誘導結合によるプラズマを発生させるために、外部とガス空間との間を仕切る窓部材に、高い耐久性が得られるプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の成膜装置の透視斜視図である。
【図２】実施形態の成膜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】図５のＢ部の詳細を示す拡大図であり、減圧前（Ａ）、減圧中（Ｂ）を示す。
【図７】実施形態の処理ユニットを示す分解斜視図である。
【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】比較例の減圧前（Ａ）、減圧中（Ｂ）を示す説明図である。
【図１３】支持部の他の態様を示す拡大図であり、減圧前（Ａ）、減圧中（Ｂ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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３に示すように、回転体３１が回転すると、保持部３３に保持されたトレイ３４上のワークＷが円周の軌跡で移動して、成膜部４０Ａ、４０Ｂ又は４０Ｃに対向する位置を繰り返し通過する毎に、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。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。
【００２１】
［構成］
このようなプラズマ処理装置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。
【００２２】
［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の内部の天井２０ａ、内底面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の天井２０ａは、開閉可能に構成されている。
【００２３】
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、電力の印加により生じるプラズマにより、発生するイオン等の活性種をターゲット４１に衝突させて、ターゲット４１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。
【００２４】
プロセスガスＧ２は、誘導結合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４１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。
【００２５】
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の底部に形成されている。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。
【００２６】
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の上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、図示しない反応ガスＧ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から真空室２１内にスパッタガスＧ１が導入される。なお、真空容器２０の上部には、後述するように、膜処理部５０Ａ、５０Ｂが挿入される開口２１ａが設けられている。
【００２７】
［搬送部］
搬送部３０は、真空容器２０内に設けられ、ワークＷを搭載する回転体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で循環搬送させる装置である。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によってトレイ３４が移動する軌跡である。
【００２８】
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。また、本実施形態では、ワークＷの例として、平板状の基板を用いているが、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、中心に凹部あるいは凸部を有する湾曲した基板を用いても良い。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。
【００２９】
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３４を保持する構成部である。回転体３１の表面、つまり天面に、複数の保持部３３が円周等配位置に配設されている。例えば、各保持部３３がトレイ３４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。より具体的には、保持部３３は、トレイ３４を保持する溝、穴、突起、治具、ホルダ等であり、メカチャック、粘着チャック等によって構成することができる。
【００３０】
トレイ３４は、方形状の平板の一方に、ワークＷを搭載する平坦な載置面を有する部材である。トレイ３４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３４の材質をＳＵＳとする。なお、トレイ３４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。ワークＷは、トレイ３４の載置面に対して直接搭載されてもよいし、粘着シートを有するフレーム等を介して間接的に搭載されていてもよい。トレイ３４毎に単数のワークＷが搭載されてもよいし、複数のワークＷが搭載されてもよい。
【００３１】
本実施形態では、保持部３３は６つ設けられているため、回転体３１上には６０°間隔で６つのトレイ３４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３４を循環搬送して成膜部４０、膜処理部５０に対向する位置を繰り返し通過させる。
【００３２】
［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、区切部４４、電源部６を有する。
【００３３】
（スパッタ源）
スパッタ源４は、電子部品１０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。
【００３４】
本実施形態では、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、つまり底面側は、搬送部３０により移動するワークＷに、離隔して対向する。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、回転体３１の径方向におけるトレイ３４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。半径方向における成膜領域Ｆの幅は、半径方向におけるトレイ３４の幅よりも長い。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（区切部）
区切部４４は、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を仕切る部材である。区切部４４は、図２に示すように、搬送部３０の回転体３１の回転中心から、放射状に配設された方形の壁板である。区切部４４は、例えば、図１に示すように、真空室２１の天井２０ａの膜処理部５０Ａ、成膜部４０Ａ、膜処理部５０Ｂ、成膜部４０Ｂ、成膜部４０Ｃの間に設けられている。区切部４４の下端は、ワークＷが通過する隙間を空けて、回転体３１に対向している。この区切部４４があることによって、成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５の反応ガスＧ及び成膜材料が真空室２１に拡散することを抑制できる。
【００３８】
成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５の水平方向の範囲は、一対の区切部４４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。この成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５は、成膜の大半が行われる領域であるが、この領域から外れる領域であっても成膜材料の漏れはあるため、全く膜の堆積がないわけではない。つまり、成膜が行われる領域は、各成膜ポジションＭ２、Ｍ４、Ｍ５よりもやや広い領域となる。
【００３９】
（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、スパッタガスＧ１をプラズマ化させ、成膜材料を、ワークＷに堆積させることができる。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。本実施形態においては、電源部６は、例えば、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。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。これにより、可動の回転体３１をマイナス電位とするために電源部６と接続する困難さを回避している。
【００４０】
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。
【００４１】
本実施形態では、図１及び図２に示すように、搬送経路Ｔの搬送方向に、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。
【００４２】
［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。膜処理部５０は、処理ユニット５を有する。この処理ユニット５の構成例を図３〜図６を参照して説明する。
【００４３】
処理ユニット５は、図３及び図４に示すように、筒部Ｈ、窓部材５２、供給部５３、調節部５４（図９参照）、アンテナ５５、冷却部５６、分散部５７を有する。筒部Ｈは、一端の開口Ｈｏが、真空容器２０の内部の搬送経路Ｔに向かう方向に延在した構成部である。筒部Ｈは、筒状体５１、冷却部５６、分散部５７を有する。これらの筒部Ｈを構成する部材のうち、まず、筒状体５１について説明し、冷却部５６、分散部５７については後述する。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５１ａが回転体３１側に離隔して向かうように、真空容器２０の天面に設けられた開口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。また、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、筒状体５１の開口５１aと相似形状の角丸長方形状である。つまり、処理領域の回転方向の幅は、半径方向において同じである。
【００４４】
窓部材５２は、図４に示すように、筒部Ｈに設けられ、真空容器２０内のプロセスガスＧ２が導入されるガス空間Ｒと外部との間を仕切る部材である。本実施形態では、窓部材５２は、筒部Ｈを構成する筒状体５１に設けられている。ガス空間Ｒは、膜処理部５０において、回転体３１と筒部Ｈの内部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。本実施形態では、窓部材５２は、筒状体５１の内部に収まり、筒状体５１の水平断面と略相似形の石英等の誘電体の平板である（図８参照）。窓部材５２は、上記のように配設された筒状体５１の断面と略相似形の角丸長方形状の板である。つまり、図３、図４に示すように、窓部材５２は、搬送経路Ｔに沿う方向の長さＳよりも、搬送経路Ｔに交差する方向の長さＬが長い（図７、図８参照）。なお、窓部材５２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。
【００４５】
筒部Ｈには、図５に示すように、窓部材５２を支持する支持部５１０が設けられている。本実施形態では、支持部５１０は、筒部Ｈを構成する筒状体５１に設けられている。支持部５１０と筒状体５１との間に、ガス空間Ｒと外部との間を封止するシール部材２１ｂが設けられている。そして、図６（Ｂ）に示すように、真空室２１が減圧されて大気圧により押圧された窓部材５２と、支持部５１０におけるガス空間Ｒ側の部分、より具体的にはシール部材２１ｂよりもガス空間Ｒ側の部分とが非接触となるように、支持部５１０と窓部材５２との間隙Ｄ１が設けられている。間隙Ｄ１は、窓部材５２の厚さに応じた反りの大きさ、シール部材２１ｂの脱落防止等を考慮して、非接触となる大きさを決定する。例えば、０．０５ｍｍ以上、１ｍｍ以下とすることが考えられる。
【００４６】
窓部材５２と外部側の支持部５１０との間には、窓部材５２及び支持部５１０に接触するシート５１３が設けられている。さらに、支持部５１０は、窓部材５２の側面に対向する位置に、窓部材５２の位置を規制する規制部５１０Ｓを有し、窓部材５２の側面と規制部５１０Ｓとの間に、間隙Ｄ２が設けられている。規制部５１０Ｓは、筒状体５１の内側の直立した面である。本実施形態では、後述する棚面５１０Ａと棚面５１０Ｂとの間の垂直面である。間隙Ｄ２は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、熱により伸縮した窓部材５２と外部側の支持部５１０とが非接触となるように、設定されている。
【００４７】
以下、支持部５１０、窓部材５２、シール部材２１ｂ、シート５１３の構成を、より具体的に説明する。支持部５１０は、図４及び図５に示すように、筒状体５１の一端の内縁が、筒状体５１の内側に突出した肉厚部である。この支持部５１０の最内縁が、筒状体５１の断面と略相似形の角丸長方形の開口５１ａである。
【００４８】
支持部５１０は、筒状体５１の内壁から開口５１ａに行くにしたがって低くなる棚面５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃを有することにより、階段状となっている。各棚面５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃは、回転体３１の天面に平行である。
【００４９】
棚面５１０Ｂは、第１の対向面５１１ａ、第２の対向面５１１ｂ及び溝５１１ｃを有している。第１の対向面５１１ａは、棚面５１０Ｂの一部が全周に亘って窓部材５２側に突出した部分の平坦な頭頂面である。第１の対向面５１１ａは、棚面５１０Ｂ上においてガス空間Ｒの外部側に設けられ、窓部材５２に対向する面である。第２の対向面５１１ｂは、棚面５１０Ｂ上においてガス空間Ｒ側に設けられ、窓部材５２に対向する面である。第２の対向面５１１ｂは、第１の対向面５１１ａの内側の全周に亘って窓部材５２側に突出した部分の平坦な頭頂面である。溝５１１ｃは、第１の対向面５１１ａと第２の対向面５１１ｂとの間に全周に亘って形成された窪み（あり溝）であり、無端状のシール部材２１ｂが嵌め込まれている。シール部材２１ｂは、例えば、Ｏリングである。このシール部材２１ｂの上部は、溝５１１ｃから突出しており、窓部材５２が載置されることにより、開口５１ａが気密に封止されている。
【００５０】
シート５１３は、第１の対向面５１１ａと窓部材５２との間に設けられている。シート５１３は、円環状の薄板であり、低摩擦且つ形状復元性を有する高熱伝導材料によって形成されている。この材料は、例えば、カーボン、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂である。形状復元性とは、外力が加わって変形しても、その外力から解放されると元の形状に戻る性質を言う。そして、第２の対向面５１１ｂは、第１の対向面５１１ａよりも、窓部材５２から離隔した位置に設けられている。つまり、大気圧により押圧された窓部材５２と第２の対向面５１１ｂとが非接触となるように、間隙Ｄ１が設けられている。また、棚面５１０Ｃは、窓部材５２との間隔が、間隙Ｄ１以上となっている。
【００５１】
支持部５１０には、図７及び図８に示すように、供給口５１２が形成されている。以下、供給口５１２は、図４及び図５に示すように、プロセスガスＧ２をガス空間Ｒ内に供給する穴である。供給口５１２は、図５に示すように、Ｌ字形となるように棚面５１０Ａから開口５１ａまで貫通している。供給口５１２は、搬送経路Ｔの下流側と上流側の対向する位置に設けられている。
【００５２】
さらに、図４に示すように、筒状体５１の開口５１ａと反対端には、垂直断面が逆Ｌ字形となるように、周縁が全周に亘って外方へ張り出した外フランジ５１ｂが形成されている。外フランジ５１ｂの下面と真空容器２０の天面との間には、全周に亘るＯリングが配設され、開口２１ａが気密に封止されている。
【００５３】
供給部５３は、図７及び図９に示すように、ガス空間ＲにプロセスガスＧ２を供給する装置である。供給部５３は、図示しないボンベ等のプロセスガスＧ２の供給源とこれに接続された配管５３ａ、５３ｂ、５３ｃ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。配管５３ａは、それぞれのプロセスガスＧ２の供給源からの一対の経路である。配管５３ｂは、一対の経路である配管５３ａが収束した一つの経路である。配管５３ｂは、一方の供給口５１２に接続されている。配管５３ｃは、配管５３ｂから分岐して、他方の供給口５１２に接続されている（図９参照）。
【００５４】
調節部５４は、図９に示すように、供給口５１２から導入するプロセスガスＧ２の供給量を調整する。つまり、調節部５４は、供給部５３の単位時間当たりのプロセスガスＧ２の供給量を、個別に調節する。調節部５４は、配管５３ａ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。
【００５５】
アンテナ５５は、図８及び図１０に示すように、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、ガス空間Ｒの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。
【００５６】
アンテナ５５は、複数の導体５５１ａ〜５５１ｄ及びコンデンサ５５２を有する。複数の導体５５１は、それぞれ帯状の導電性部材であり、互いにコンデンサ５５２を介して接続されることにより、平面方向から見て角丸長方形の電路を形成する。このアンテナ５５の外形は、開口５１ａ以下の大きさである。
【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の端部で小さな振幅が生じるようにして、窓部材５２の削れを抑えている。
【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を軸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、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を軸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を上下から挟持する間隙が設けられている。
【００５９】
アンテナ５５には、高周波電力を印加するためのＲＦ電源５５ａが接続されている。ＲＦ電源５５ａの出力側には整合回路であるマッチングボックス５５ｂが直列に接続されている。例えば、導体５５１ａの一端と、導体５５１ｄの一端との間に、ＲＦ電源５５ａが接続されている。この例では、導体５５１ａが接地側である。ＲＦ電源５５ａと導体５５１ｄの一端のとの間には、マッチングボックス５５ｂが接続されている。マッチングボックス５５ｂは、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。
【００６０】
冷却部５６は、図４、図５及び図７に示すように、筒状体５１と同じ外形を有する角丸長方形状の筒形部材であり、その上面が筒状体５１の底面に接して合致する位置に設けられている。冷却部５６の内部には、図示はしないが、冷却水が流通するキャビティが設けられている。キャビティには、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、キャビティ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、冷却部５６が冷却され、筒状体５１及び分散部５７の加熱が抑制される。
【００６１】
分散部５７は、筒状体５１、冷却部５６と同じ外形を有する角丸長方形状の筒形部材であり、その上面が冷却部５６の底面に接して合致する位置に設けられ、その底面に筒部Ｈの開口Ｈоが設けられている。分散部５７には、分散板５７ａが設けられている。分散板５７ａは、供給口５１２に対向する位置に間隔を空けて配置され、供給口５１２から導入されるプロセスガスＧ２を分散させて、ガス空間Ｒに流入させる。
【００６２】
より具体的には、分散板５７ａは、冷却部５６の内縁から全周に亘って立ち上げられ、冷却部５６を超え、且つ、筒状体５１の支持部５１０の供給口５１２に離隔して対向する位置を超えて窓部材５２の底面に近接する位置まで延設されている。分散板５７ａと供給口５１２との間のプロセスガスＧ２の流路は、図５に示すように、回転体３１側が閉塞されるとともに、窓部材５２側がガス空間Ｒに連通している。つまり、支持部５１０と分散板５７ａとの間は、上方が窓部材５２の下方のガス空間Ｒに連通した環状の隙間を形成している。
【００６３】
なお、分散部５７の底面と回転体３１の表面との垂直方向の間隔は、搬送経路ＴにおけるワークＷが通過可能な長さを有する。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。
【００６４】
供給部５３から供給口５１２を介して、分散板５７ａ内のガス空間ＲにプロセスガスＧ２を導入し、ＲＦ電源５５ａからアンテナ５５に高周波電圧を印加すると、窓部材５２を介して、ガス空間Ｒに電界がかかり、プラズマが発生する。すると、プロセスガスＧ２がプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等の活性種が発生する。
【００６５】
［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３４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３４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。
【００６６】
［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、ＲＦ電源５５ａの制御、回転体３１の回転の制御などに関しては、その制御内容がプログラムされており、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。
【００６７】
具体的に制御される対象としては、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及びアンテナ５５への印加電力、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などが挙げられる。
【００６８】
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とともに、アンテナ５５への電力の印加、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。
【００６９】
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１１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。
【００７０】
機構制御部７１は、排気部２３、ガス供給部２５、供給部５３、調節部５４、モータ３２、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、ＲＦ電源５５ａを制御する処理部である。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、上記の内周と外周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、内周と外周の速度に比例させて、電力を決定すればよい。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。
【００７１】
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。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、アンテナ５５へ印加する電力、供給口５１２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。
【００７２】
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、供給口５１２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。
【００７３】
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。
【００７４】
［動作］
以上のような本実施形態の動作を、上記の図１〜図１１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を搭載したトレイ３４の搬入、搬送、搬出が行われる。
【００７５】
複数のトレイ３４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３４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を搭載したトレイ３４が、回転体３１上に全て載置される。
【００７６】
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は、以下のように行われる。なお、以下の動作は、成膜部４０Ａ、膜処理部５０Ａのみといったように、成膜部４０、膜処理部５０のいずれか一つず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。
【００７７】
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が回転して、保持部３３に保持されたワークＷは、搬送経路Ｔ上を円を描く軌跡で移動し、成膜部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、膜処理部５０Ａ、５０Ｂの下を通過する。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の供給部５３も、プロセスガスＧ２をガス空間Ｒに供給する。窓部材５２は、図６（Ｂ）に示すように、大気圧で押圧されてガス空間Ｒ側に突出するように湾曲している。このため、窓部材５２のガス空間Ｒ側の面、つまり伸張する側の面に引張応力が働く。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
なお、ワークＷは、稼働していない成膜部４０、例えば成膜ポジションＭ４、Ｍ５、稼働していない膜処理部５０、例えば、膜処理ポジションＭ３を通過しても、処理は行われず、加熱されない。このように、加熱されない領域において、ワークＷは熱を放出する。
【００８１】
一方、成膜されたワークＷは、処理ユニット５における筒部５１の開口Ｈо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、供給部５３から供給口５１２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、ＲＦ電源５５ａからアンテナ５５に高周波電圧が印加される。高周波電圧の印加によって、窓部材５２を介して、ガス空間Ｒに電界がかかり、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。
【００８２】
アンテナ５５に印加される放電電力を上昇させても、支持部５１０は冷却部５６によって冷却されるので、温度上昇が抑えられる。そして、支持部５１０の第１の対向面５１１ａと窓部材５２との間には、熱伝導性の高い材料のシート５１３が接触して介在しているので、窓部材５２の温度上昇も抑えられる。但し、窓部材５２に湾曲が発生しても、間隙Ｄ１により、窓部材５２が支持部５１０と直接接触しないため、支持部５１０との接触による傷の発生や、窓部材５２の引張応力が働く面に真空室２１内の減圧された圧力と大気圧との差圧による応力が集中するといったことがなく、実効強度が維持されて、割れの発生が防止される。また、窓部材５２に減圧された圧力と大気圧との差圧による変形及び熱による膨張が発生しても、間隙Ｄ２により側面が支持部５１０と接触しないため、傷の発生や割れを防止できる。なお、窓部材５２と支持部５１０との間のシート５１３は、低摩擦且つ形状復元性を有するため、熱による窓部材５２の伸縮に対しては接触部分が滑り、大気圧による押圧および窓部材５２の自重による加圧に対しては圧縮及び復元することにより、窓部材５２に加わる力が緩和される。
【００８３】
供給口５１２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、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。
【００８４】
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装置１００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。
【００８５】
また、図５に示すように、供給口５１２から供給されるプロセスガスＧ２は、分散板５７ａに衝突することによって分散板５７ａの垂直面に沿って水平に広がるとともに、分散板５７ａの上縁からガス空間Ｒに流入する。このように、プロセスガスＧ２が分散するので、供給口５１２の近傍のプロセスガスＧ２の流量のみが、極端に増大することがない。
【００８６】
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を搭載したトレイ３４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、ワークＷの表面に化合物膜として酸窒化シリコンの膜が形成される。
【００８７】
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５１２からのプロセスガスＧ２の供給、ＲＦ電源５５ａによる電圧の印加等を停止する。
【００８８】
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３４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。
【００８９】
［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を円周の搬送経路で循環搬送させる搬送部３０と、一端の開口が、真空容器２０の内部の搬送経路Ｔに向かう方向に延在した筒部Ｈと、筒部Ｈに設けられ、筒部Ｈの内部と回転体３１との間のプロセスガスＧ２が導入されるガス空間Ｒとガス空間Ｒの外部との間を仕切る窓部材５２と、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誘導結合プラズマを発生させるアンテナ５５と、を有する。
【００９０】
そして、筒部Ｈには、窓部材５２を支持する支持部５１０が設けられ、支持部５１０と窓部材５２との間に、ガス空間Ｒと外部との間を封止するシール部材２１ｂが設けられ、真空容器２０内が減圧されることにより、大気圧により押圧された窓部材５２と前記支持部におけるガス空間Ｒ側の部分とが非接触となるように、当該ガス空間Ｒ側の部分と窓部材５２との間に間隙Ｄ１が設けられている。
【００９１】
このため、プラズマの発生により高温となるガス空間Ｒ側で、支持部５１０と窓部材５２とが接触することによる傷の発生を防ぐことができる。また、大気圧により、窓部材５２のガス空間Ｒ側の面に引張応力が働いても応力が集中するようなことがなく、割れの発生が防止される。このため、窓部材５２の耐久性が向上して、高価な部材の交換頻度を少なくすることができるので、ランニングコストを低減できる。
【００９２】
例えば、図１２（Ａ）に示すように、支持部５１０におけるガス空間Ｒ側の部分とガス空間Ｒの外部側の部分との高さが同等である場合には、外部側の部分と窓部材５２との間にシート５１１ｄを挟むことにより、ガス空間Ｒ側の部分と窓部材５２との間にシート５１１ｄと同等の間隙ｄｓが形成される。しかし、この場合、薄いシート５１１ｄの厚み程度の間隙ｄｓしか生じないため、図１２（Ｂ）に示すように、窓部材５２が大気圧によって湾曲した場合には、支持部５１０のガス空間Ｒ側が窓部材５２に接触することにより傷が発生し、傷への応力集中による割れが生じる可能性がある。本実施形態では、このような接触が回避できる間隙Ｄ１が設けられているため、傷や割れの発生が防止できる。
【００９３】
（２）支持部５１０は、窓部材５２の側面に対向する位置に、窓部材５２の位置を規制する規制部５１０Ｓを有し、窓部材５２の側面と、規制部５１０Ｓとの間に、間隙Ｄ２が設けられている。このため、窓部材５２の側面が支持部５１０に接触することによる窓部材５２の傷や割れの発生を防止できる。例えば、図１２（Ａ）に示すように、窓部材５２と支持部５１０との間に緩衝用又は熱伝導用のシートＣを挟むと、図１２（Ｂ）に示すように、窓部材５２の変形及び熱による伸びが生じたときに、シートＣの収縮によっても変形や伸びを吸収しきれない場合には、窓部材５２に応力が生じ、歪みや割れにつながる。本実施形態では、間隙Ｄ２によりこのような歪や割れを防止できる。つまり、間隙Ｄ２は、ワークＷを膜処理する際に生じる窓部材５２の変形や伸びを吸収できる大きさに設定される。また、本実施形態は、高周波電力による誘導結合プラズマを発生させるプラズマ処理装置であるため、絶縁のために窓部材５２と支持部５１０との間に絶縁性の部材を挟む必要もない。
【００９４】
（３）窓部材５２と外部側の支持部５１０との間に、窓部材５２及び支持部５１０に接触するシート５１３が設けられている。このため、大気圧がかかった窓部材５２が、シート５１３を介して支持部５１０によって支えられるとともに、窓部材５２の熱がシート５１３を介して支持部５１０に伝達されるので、窓部材５２の加熱が抑制される。
【００９５】
（４）支持部５１０におけるガス空間Ｒの外部側に、窓部材５２に対向する第１の対向面５１１ａを有し、支持部５１０におけるガス空間Ｒ側に、窓部材５２に対向する第２の対向面５１１ｂを有し、第１の対向面５１１ａと第２の対向面５１１ｂとの間に、シール部材２１ｂが嵌め込まれた溝５１１ｃを有し、第２の対向面５１１ｂが、第１の対向面５１１ａよりも窓部材５２から離隔した位置に設けられている。
【００９６】
このため、ガス空間Ｒ内において、支持部５１０と窓部材５２とが直接接触する部分を無くし、支持部５１０の一部である第１の対向面５１１ａによって、外部側の窓部材５２を支持することにより、ガス空間Ｒ内での窓部材５２の傷の発生を防止できる。また、第１の対向面５１１ａと窓部材５２との間にシート５１３を接触して介在させることにより、第１の対向面５１１ａと窓部材５２との接触面積が増えるので、熱伝導性がよくなり、窓部材５２の放熱による加熱防止を図ることもできる。なお、シート５１３を熱伝導性の高い材料とすることで、加熱防止効果をより向上させることができる。
【００９７】
（５）窓部材５２は、搬送経路Ｔに沿う方向の長さＳよりも、搬送経路Ｔに交差する方向の長さＬが長い。このため、ワークＷを回転体３１により循環搬送させながらプラズマ処理を行う装置の場合であっても、Ｓ≧Ｌである円形等の場合と、回転体３１の回転面における周方向の所要スペースが少なくても、同等の処理領域を確保することができる。例えば、角丸長方形の場合の長さＬと円形の長さＬが等しい場合であっても、角丸長方形の場合のＳは、円形のＳよりも短くなるため、周方向の所要スペースは少なくて済む。そして、本実施形態の窓部材５２の場合、円形等の場合に比べてＳが短いため、大気圧による湾曲等が生じやすいが、その場合にも、上記のように、支持部５１０に間隙Ｄ１が設けられているため、支持部５１０との接触による傷や割れを防止することができる。これは、例えば、窓部材５２が８００ｍｍ以上のように、プラズマ処理装置１００が大型の装置の場合に、より有効である。
【００９８】
［他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様も含む。
（１）支持部５１０の形状については、少なくとも、ガス空間Ｒ側の支持部５１０が、大気圧により押圧された窓部材５２が非接触となる形状であればよい。このため、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、棚面５１０Ｂ、棚面５１０Ｃを省略して、窓部材５２に対して、外部側の第１の対向面５１１ａよりも、ガス空間Ｒ側の第２の対向面５１１ｂが離隔している形状としてもよい。これにより、角部の低減による電界集中の緩和となる。また、ガス空間Ｒ側の支持部５１０の角部に丸みを形成することにより、窓部材５２との距離を確保して、接触を防止してもよい。
【００９９】
（２）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。化合物とするための材料についても、種々の材料を適用可能である。
【０１００】
（３）成膜部におけるターゲットの数は、３つには限定されない。ターゲットを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。また、成膜部を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。
【０１０１】
（４）成膜部による成膜は必ずしも行わなくてもよく、成膜部を有していなくてもよい。つまり、本発明は、膜処理を行うプラズマ処理装置には限定されず、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に適用できる。例えば、処理ユニットにおいて、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プラズマ処理装置として構成してもよい。この場合、例えば、アルゴン等の不活性ガスをプロセスガスとすることが考えられる。
【０１０２】
（５）筒状体、窓部材、アンテナの形状も、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、上記のように、搬送経路に沿う方向の径よりも、搬送経路に交差する方向の径が長い形状の場合のように、大気圧による変形が生じやすい形状に適している。
【０１０３】
（６）搬送部により同時搬送されるトレイ、ワークの数、これを保持する保持部の数は、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。
【０１０４】
（７）上記の実施形態では、回転体を回転テーブルとしているが、回転体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であってもよい。
【０１０５】
（８）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。
【符号の説明】
【０１０６】
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
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
５１  筒状体
５１ａ  開口
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
５１３  シート
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
５７  分散部
５７ａ  分散板
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
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
Ｈо  開口
Ｒ  ガス空間
Ｓ  シート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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