(57)【要約】【課題】  真空チャンバ内に浮遊する粒子の観察窓への付着を防止でき、真空チャンバ内の連続観察が可能な観察窓を有する真空処理装置を提供する。【解決手段】  真空処理装置の観察窓２は、真空チャンバ壁１ａに取り付けた筒状体１０と、筒状体１０の内部に軸方向を一致させて挿着したハニカム構造柱状体１１と、筒状体１０の外側端部に組み込まれた窓材１２とで構成されている。ハニカム構造柱状体長さに対するハニカム断面最長対角線長さの比は０.０８５以下が好ましい。ハニカム構造柱状体のハニカム断面最長対角線長さは１０ｍｍ以上、ハニカム構造柱状体長さは１０００ｍｍ以下が好ましい。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内部に処理手段を具備し、真空チャンバ壁に真空チャンバ内部を観察できる観察窓を有する真空処理装置において、前記観察窓は、真空チャンバ壁に取り付けた筒状体と、該筒状体の内部に軸方向を一致させて挿着したハニカム構造柱状体と、該筒状体の外側端部に組み込まれた窓材とで構成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記ハニカム構造柱状体は、ハニカム構造柱状体長さに対するハニカム断面最長対角線長さの比が０.０８５以下であることを特徴とする、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記ハニカム構造柱状体のハニカム断面最長対角線長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記ハニカム構造柱状体長さが１０００ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記ハニカム構造柱状体が交換可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記処理手段が、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理、蒸着処理の各手段の少なくともいずれか１種であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ内において、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理、蒸着処理などの各種の処理を実施するための真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマエッチング処理装置、スパッタリング処理装置および蒸着装置には、処理設備の状況や処理基板の搬送状況など真空チャンバ内の情報を得るために、真空チャンバ壁に観察窓が設置されている。また、真空チャンバ内に浮遊するターゲット粒子等が観察窓の窓材に付着して内部の観察を妨げることがないように、観察窓の防着方法としてワイパー方式あるいはシャッター方式が一般に用いられている。
【０００３】
しかし、ワイパー方式では、ワイパーで窓材の外側表面を清掃するに過ぎないため、真空チャンバ内に浮遊する粒子が常に観察窓に付着してしまう。また、シャッター方式では、観察窓の前に設置したシャッターを観察したい時だけ開けるように構成されているが、常時観察しようとすると真空チャンバ内に浮遊する粒子が観察窓に付着することが避けられない。このため、両方式とも、観察窓の透過性が悪化して、真空チャンバ内を継続して観察することが出来なくなるという問題があった。
【０００４】
また、特開昭６２−８０２７５号公報には、観察窓に非堆積性のガスを吹き付けることにより、観察窓への粒子の付着を防ぐ方法が提案されている。しかしながら、観察窓への粒子の付着を防ぐためには、例えばスパッタリング成膜の場合であれば、真空チャンバ内の成膜用不活性ガスの濃度を低下させながら、一方で真空チャンバ内で大量の非堆積性ガスを観察窓に吹き付ける必要がある。
【０００５】
そのため、例えばターゲット粒子の付着により観察窓の透過性が悪化して観察が困難になるまでの平均時間を１０倍以上に延長するためには、非堆積性ガスの流量はスパッタリングガスの流量の１０倍以上とする必要があり、それに応じて排気管の大口径化と真空ポンプの能力の大幅な増強を必要とする。更に、このような非堆積性ガスの成膜室への流入によって、成膜室内部における均質且つ均一な薄膜形成が阻害されるという問題も派生してくる。
【特許文献１】特開昭６２−８０２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、真空チャンバ内の情報を得るための観察窓を備えた真空処理装置において、真空チャンバ内に浮遊する粒子の付着による観察窓の透過性の悪化と、その結果として真空チャンバ内の正確な情報が得られなくなることを防止し、連続して且つ長時間の観察が可能な観察窓を有する真空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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明が提供する真空処理装置は、真空チャンバ内部に処理手段を具備し、真空チャンバ壁に真空チャンバ内部を観察できる観察窓を有する真空処理装置において、前記観察窓は、真空チャンバ壁に取り付けた筒状体と、該筒状体の内部に軸方向を一致させて挿着したハニカム構造柱状体と、該筒状体の外側端部に組み込まれた窓材とで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の真空処理装置において、前記ハニカム構造柱状体は、ハニカム構造柱状体長さに対するハニカム断面最長対角線長さの比が０.０８５以下であることを特徴とする。また、前記ハニカム構造柱状体のハニカム断面最長対角線長さが１０ｍｍ以上であること、あるいは前記ハニカム構造柱状体長さが１０００ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理、蒸着処理等の処理を実施したとき、真空チャンバ内に浮遊する粒子が観察窓に付着して透過性が悪化することを防止できる（防着効果）。その結果として、真空チャンバ内の処理設備の状態や樹脂フィルムのような処理基板の搬送状況などについて、常に正確な情報を得ることができる。
【００１０】
従って、従来頻繁に必要であった観察窓の清掃作業が大幅に軽減され、長時間且つ連続して真空チャンバ内を観察することが可能となった。また、本発明の真空処理装置では、ワイパーあるいはシャッター等の特殊な駆動機構が必要でないため、真空チャンバ内部でのメンテナンスも不要となり、作業効率が大幅に改善される。更に、真空チャンバ内に処理装置以外の設備を配置する必要がなく、真空チャンバ内を有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の真空処理装置では、真空チャンバ内部にプラズマエッチング処理、スパッタリング処理、蒸着処理等の処理手段を具備すると共に、真空チャンバ内部を観察するための観察窓の窓材は、従来のごとく真空チャンバ壁に直接固定されるのではなく、窓材と略同径の筒状体を真空チャンバ壁に取り付け、その筒状体の外側（真空チャンバと反対側）の端部に固定してある。更に、その筒状体の内部には、即ち観察窓の窓材より真空チャンバ壁側の筒状体内には、ハニカム構造柱状体が筒状体と軸方向を一致させて配置されている。
【００１２】
上記本発明に係る観察窓は、筒状体とハニカム構造柱状体とが軸方向を一致させて配置されているため、観察窓を通して、即ち外側の窓材からハニカム構造柱状体のハニカム構造による多数の貫通孔の隙間を通して、真空チャンバ内を観察することができる。同時に、観察窓の窓材は、筒状体内のハニカム構造柱状体によって真空チャンバ内部と離間されているため、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理、蒸着処理等の処理を実施した時、真空チャンバ内に浮遊する粒子が窓材まで飛来できず、窓材への付着を防止することができる。
【００１３】
次に、本発明の真空処理装置について、図面を参照して具体的に説明する。本発明の真空処理装置は、例えば、図１に示すように、真空チャンバ１の内部に、プラズマ電極３ａを備えたプラズマエッチング室３と、スパッタリング電極４ａを備えたスパッタリング室４を具備し、真空チャンバ壁にはプラズマエッチング室３及びスパッタリング室４の内部をそれぞれ観察できるように観察窓２、２を備えている。また、真空チャンバ１の内部には巻出軸６と巻取軸７が設けてあり、処理基板となる樹脂フィルム５をロールツウロールで搬送するようになっている。尚、真空チャンバ１には、ガス導入バルブ８、８と、ガス排気をする真空ポンプ９、９が設けてある。
【００１４】
一般に真空処理装置では、プラズマエッチング処理により樹脂フィルム等の表面のエッチングを行い、スパッタリング処理あるいは蒸着処理により酸化物膜や金属膜を成膜することができる。例えば図１の真空処理装置の場合、樹脂フィルム５をロールツウロールで搬送しながら、まずプラズマエッチング室３ではプラズマ電極３ａにより樹脂フィルム５の表面のエッチングが行われ、次のスパッタリング室４ではスパッタリング電極４ａにより樹脂フィルム５の表面に酸化物膜や金属膜を成膜する。
【００１５】
これらの処理を行うと、真空チャンバの内壁や観察窓の窓材には、樹脂フィルムのエッチング滓やターゲット粒子が付着する。しかし、本発明の真空処理装置では、上記したように、観察窓が真空チャンバ壁に固定した筒状体と、筒状体内部に収納したハニカム構造柱状体と、筒状体の外側端部に取り付けた窓材で構成されているため、観察窓の窓材にエッチング滓やターゲット粒子が付着することを防止でき、観察窓の汚れを抑えることができる。
【００１６】
尚、処理基板となる樹脂フィルムとしては、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルム等が広く使用されている。
【００１７】
本発明の上記観察窓２は、例えば図２に示すように、真空チャンバ１の真空チャンバ壁１ａに設けた開口部に溶接等により取り付けた円筒状の筒状体１０と、筒状体１０の内部に軸方向を一致させて挿着したハニカム構造柱状体１１と、筒状体１０の外側端部に組み込まれた筒状体１０と略同径の窓材１２とで構成されている。尚、観察窓の取り付け位置は、内部の処理設備や搬送される樹脂フィルム等が見やすい場所、例えば図２に示すスパッタリング室４の場合、スパッタリング電極４ａに対して平行に搬送される樹脂フィルム５が観察できる中央部分に設置することが望ましい。
【００１８】
上記構造を有する観察窓においては、筒状体内に挿着したハニカム構造柱状体の軸方向が筒状体の軸方向と一致しているので、ハニカム構造柱状体のハニカム構造の隙間（ハニカム構造により形成される多数の貫通孔）を通して、窓材から真空チャンバ１の内部を観察することができる。また、観察窓の窓材はハニカム構造柱状体によって真空チャンバ内部と離間されているため、真空チャンバ内に浮遊する粒子が窓材まで飛来できず、窓材への付着を防止することができる。尚、筒状体とハニカム構造柱状体の間に大きな隙間があると、窓材にターゲット粒子が付着しやすくなるため、この隙間を出来る限り小さくすることが好ましい。
【００１９】
また、ハニカム構造柱状体は、交換可能であることが好ましい。ハニカム構造柱状体を筒状体内部に交換可能に挿着することで、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理及び蒸着処理等の処理が終了した後取り出し、付着物を除去して再利用したり、新しいものと交換したりすることもできるため、作業時間の短縮やコストダウンを図ることができる。
【００２０】
ハニカム構造柱状体は、図３に示すように、ハニカム構造柱状体長さＬに対するハニカム断面最長対角線長さＤの比、即ちＤ／Ｌが、０.０８５以下であることが好ましい。ハニカム構造柱状体長さＬに対するハニカム断面最長対角線長さＤの比Ｄ／Ｌが０.０８５を超えると、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理及び蒸着処理等の処理を実施した時、真空チャンバ内に浮遊する粒子が観察窓の窓材まで飛来して付着しやすくなり、観察窓から内部の正確な観察あるいは連続しての観察が難しくなる。
【００２１】
また、ハニカム構造柱状体長さＬは、１０００ｍｍ以下であることが好ましい。ハニカム構造柱状体長さＬが１０００ｍｍを超えると、観察窓の汚れ防止には有効であるが、視野が狭くなるため観察が困難になるうえ、観察窓全体が大きくなるため非効率的である。ハニカム構造柱状体長さＬは、１５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下が更に好ましい。
【００２２】
また、ハニカム断面最長対角線長さＤは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。ハニカム断面最長対角線長さＤが１０ｍｍ未満の場合、観察窓の汚れ防止には有効であるが、ハニカム構造の隙間が小さいため視野が極端に狭くなり、観察窓として適切とは言いがたい。しかし、ハニカム断面最長対角線長さＤが５０ｍｍを超える場合には、上記Ｄ／Ｌが０.０８５以下であっても、汚れ防止の効果が低下してくるため注意が必要である。ハニカム断面最長対角線長さＤは、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下が更に好ましい。
【００２３】
上記筒状体及びハニカム構造柱状体の材質としては、金属あるいはセラミックス系の材料が用いることができる。特に真空中で使用することを考慮すると、放出ガスが少ないものが望ましく、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、クロム、銅、及びこれらの合金が好ましい。また、ハニカム構造柱状体におけるハニカム構造の繰り返し単位の断面形状は、三角形、四角形、六角形が代表的であるが、その他の形状であってもよい。尚、種々の断面形状の筒状部材を結着させた集合体を、ハニカム構造柱状体として用いることもできる。
【００２４】
上記した本発明の観察窓は、一般的なロール状の樹脂フィルムに対して、プラズマエッチング処理、スパッタリング処理又は蒸着処理等の通常の処理を行った後でも、６０％以上の透過率を確保することができる。経験的に窓材の透過率が６０％を下回ると、人の目では観察しにくくなる。一般に、観察窓の透過率としては、６０％以上あれば十分な視野を確保して正確な観察が可能であり、８０％以上であれば更に長時間の連続観察が可能となるため特に好ましい。
【００２５】
本発明においては、観察窓の汚れを評価する方法として、以下の方法を採用した。即ち、観察窓の筒状体内部で且つハニカム構造柱状体と窓材の間に、窓材とほぼ同径の透明フィルムを配置する。この状態で、所定の各処理を実施した後、観察窓から透明フィルムを取り外して、透明フィルムの３箇所で透過率測定を行い、透過率の平均値を求めた。
【実施例】
【００２６】
図１〜３に示す真空処理装置を使用し、真空チャンバ１内においてロールツウロールで樹脂フィルム５を搬送しながら、プラズマ電極３ａを有する６プラズマエッチング室３でプラズマエッチング処理を行い、スパッタリング電極４ａを有するスパッタリング室４でスパッタリング処理を実施した。また、プラズマエッチング室３とスパッタリング室４の内部の情報を得るために、真空チャンバ１には直径５０ｍｍの観察窓２、２が取り付けてある。
【００２７】
各観察窓２、２は、真空チャンバ壁に固定した筒状体１０と、筒状体１０の内部に挿着したハニカム構造柱状体１１と、筒状体１０の外側端部に取り付けた窓材１２とからなる。筒状体１０としては、内径５０ｍｍのステンレス製の円筒を使用した。また、ハニカム構造柱状体１１はアルミニウム製であり、外径が最大部で４８ｍｍであって、ハニカム構造の繰り返し単位の断面形状が六角形のものを用いた。尚、ハニカム構造柱状体１１のハニカム構造柱状体長さＬと、ハニカム断面最長対角線長さＤは、下記の実施例ごとに変化させ、それに合わせて筒状体１０の長さも変更した。
【００２８】
樹脂フィルム５として、ポリイミドフィルム（東レ株式会社製、商品名カプトン）のロールを真空チャンバ１内の巻出軸６にセットし、巻取軸７に搬送しながら処理した。その際、プラズマエッチグ処理はスパッタリング処理に比べて観察窓の汚れ方が遅いので、スパッタリング処理のみを実施した。具体的には、スパッタリング室３内を真空引きし、６.７×１０−２Ｐａ（５×１０−４Ｔｏｒｒ）の真空度に達した後、アルゴンガスを１４０ｓｃｃｍ導入し、２.７×１０−１Ｐａ（２×１０−３Ｔｏｒｒ）の真空度にて、ポリイミドフィルムの表面にスパッタリングで銅膜を形成した。銅のスパッタリング処理では、銅ターゲット（縦１００ｍｍ×横６０００ｍｍ）に対して投入電力１１Ｗ／ｃｍ２の電力で、ロール１本のポリイミドフィルムに１８時間かけて成膜した。
【００２９】
上記銅スパッタリング処理による観察窓５の汚れを調べるため、筒状体１０の内部で且つハニカム構造柱状体１１と窓材１２の間に、窓材１２とほぼ同径の透明フィルム（東レ株式会社製、商品名ルミラー２５Ｓ）を配置した。上記ポリイミドフィルムのロール１本の銅スパッタリング処理（１８時間）が終了した後、回収した透明フィルムの透過率を３箇所で測定し、その平均値を求めた。尚、処理前の上記透明フィルムの透過率は、３箇所の平均値で９０％であった。
【００３０】
［実施例１］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを１５０ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを１０ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.０６６である。
【００３１】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は７５.９％であり、汚れが少なく十分な防着効果が得られた。
【００３２】
［実施例２］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを２００ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを１０ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.０５０である。
【００３３】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は８３.９％であり、汚れが極めて少なく優れた防着効果が得られた。
【００３４】
［実施例３］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを２００ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを１７ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.０８５である。
【００３５】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は８６.３％であり、汚れが極めて少なく一層優れた防着効果が得られた。
【００３６】
［参考例１］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを１００ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを１０ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.１００である。
【００３７】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は２４.１％であり、汚れが極めて多く防着効果はほとんどが得られなかった。
【００３８】
［参考例２］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを１５０ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを１７ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.１１３である。
【００３９】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は４９.９％であり、汚れが多く防着効果は不十分であった。
【００４０】
［参考例３］
使用したハニカム構造柱状体１１について、ハニカム構造柱状体長さＬを１００ｍｍとし、ハニカム断面最長対角線長さＤを８ｍｍとした。このハニカム構造柱状体１１では、ハニカム断面最長対角線長さＤ／ハニカム構造柱状体長さＬ＝０.０８０である。
【００４１】
上記ハニカム構造柱状体１１を配置した観察窓の汚れを評価したところ、上記銅スパッタリング処理の終了後、回収した透明フィルムの透過率は７０.５％であり、汚れの付着は少なかった。しかし、ハニカム断面最長対角線長さＤが８ｍｍと小さいため、内部の観察するのが難しくなり、観察窓として適切ではないことが分った。
【００４２】
以上のように、透過率６０％以上を維持できれば、観察窓として連続して真空チャンバ内を観察することができる。より良い観察のためには透過率８０％以上を維持することが好ましく、この透過率では観察窓にほとんど汚さが付着しておらず、樹脂フィルム等の状態を正確に観察することが可能である。透過率６０％未満になっても、真空チャンバ内を観察できるが、搬送される樹脂フィルム等の状態を正確に観察することが難しくなる。
【００４３】
尚、透過率が３０％未満になっても、スパッタリング処理中にはスパッタリングの光で真空チャンバ内を観察できることが可能である。しかし、透過率３０％未満では、スパッタリング処理の実施中でないと、真空チャンバ内の観察は無理であった。また、ハニカム構造柱状体のハニカム断面最長対角線長さＤが１０ｍｍ未満になると、透過率が８０％以上あっても、ハニカム構造の隙間が小さいので、真空チャンバ内の観察は難しいことが分った。
【００４４】
本発明による観察窓では、窓材と真空チャンバ壁の間にハニカム構造柱状体を備えているため、真空チャンバ内に浮遊するターゲット粒子等が窓材に付着するのを防止することができる。その結果、観察窓の透過率を６０％以上に維持することができ、真空チャンバ内の情報を連続して正確に得ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の観察窓を有する真空処理装置の一具体例を示す概略の断面図である。
【図２】本発明の真空処理装置の一具体例を樹脂フィルム搬送方向から示す概略の断面図である。
【図３】本発明による観察窓の要部を一部切り欠いて示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      真空チャンバ
１ａ    真空チャンバ壁
２      観察窓
３      プラズマエッチング室
３ａ    プラズマ電極
４      スパッタリング室
４ａ    スパッタリング電極
５      樹脂フィルム
６      巻出軸
７      巻取軸
１０      筒状体
１１      ハニカム構造柱状体
１２      窓材
【図１】
2008106293.tif 000003
【図２】
2008106293.tif 000004
【図３】
2008106293.tif 000005