(57)【要約】【課題】  被塗布体の内面に均一に塗布膜を形成することができる塗布装置及び塗布装置を提供する。【解決手段】  ノズル２２をノズルアーム１６に対してその垂直面内において回動可能に取り付けると共に、被塗布体Ｗが所定角度傾斜させた状態で回転可能に構成されている。そのため、被塗布体Ｗを所定角度傾斜させた状態で回転させ、前記ノズルの噴射角度を徐々に変化させながら、塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布することができ、被塗布体の内面に均一な塗布膜を形成することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布剤を噴射するノズルを有する塗布機構と、塗布剤が内面に塗布される被塗布体を保持する保持機構とから構成された塗布装置において、
前記塗布機構は、ノズルと、前記ノズルが垂直面内において回動可能に取り付けられたノズルアームと、前記ノズルアームを進退可能になす移動手段とを備え、
前記保持機構は、所定角度傾斜可能に形成されると共に、その中央部分が貫通した開口が形成された基台と、前記基台の開口に沿って設けられ、外周側面にベルトが巻回されたプーリ部を有する被塗布体保持板と、前記被塗布体保持板に設けられた、被塗布体を固定する固定手段と、前記基台に設けられ、前記被塗布体保持板の回転をガイドするガイドローラと、前記被塗布体保持板をベルトを介して回転駆動するモータとを備え、
被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布機構には、塗布剤とを噴射するノズルと水を噴射するノズル、あるいは塗布剤と水とを切換えて噴射するノズルとを備えていることを特徴とする請求項１記載された塗布装置。
【請求項３】
前記塗布機構は、エアーを噴射するノズルとを備えていることを特徴とする請求項３に記載された塗布装置。
【請求項４】
前記被塗布体がセラミックス成形体であり、前記塗布剤がイットリウムアルミニウムガーネットのスラリ―であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された塗布装置。
【請求項５】
塗布剤とを噴射するノズルと水を噴射するノズル、あるいは塗布剤と水とを切換えて噴射するノズルと、エアーを噴射するノズルとを有する塗布機構と、塗布剤が内面に塗布される被塗布体を保持する保持機構とから構成された塗布装置を用いた塗布方法において、
被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、水を前記被塗布体の内面に塗布する工程と、
前記水の塗布工程の後、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記ノズルからエアーを前記被塗布体の内面に噴き付け、被塗布体を乾燥する工程と、
前記被塗布体の乾燥工程の後、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布する工程と、
を備えていることを特徴とする塗布方法。
【請求項６】
前記被塗布体がセラミックス成形体であり、前記塗布剤がイットリウムアルミニウムガーネットのスラリ―でることを特徴とする請求項５に記載された塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塗布装置及び塗布方法に関し、例えば、半球状の被塗布体の内面に塗布膜を均一に形成することができる塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハに微細な加工を施すエッチング装置やスパッタリング装置、あるいは半導体ウエハに成膜を施すＣＶＤ装置などが用いられている。そして、これらの製造装置の中には、高集積化を目的としてプラズマ発生機構を備えた構成のものがある。
【０００３】
一方、この種の製造装置では、塩化ホウ素などの塩素系ガス、もしくはフッ化炭素などのフッ素系ガスなどの腐食性ガスが使用される。そのため、処理室（チャンバ）の内壁部など、腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される構成部材については、耐プラズマ性が要求される。このような要求に対応して、前記耐プラズマ性部材として、アルミナ系焼結体、窒化ケイ素系焼結体、窒化アルミニウム系焼結体などが使用されている。
【０００４】
しかしながら、上記アルミナ系焼結体、窒化ケイ素系焼結体、窒化アルミニウム系焼結体などの耐プラズマ性部材は、腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝されると徐々に腐食が進行し、表面を構成する結晶粒子が離脱するため、いわゆるパーティクル汚染を生じるという問題がある。
そのため、かかる問題を解決するものとして、本願出願人は、イットリウムアルミニウムガーネット（アルミン酸イットリウム、ＹＡＧとも呼称される）膜が形成された耐プラズマ性部材を、特開平２００２−６８８６４号公報において提案している。
【０００５】
この公報に掲載された耐プラズマ部材の製造方法について具体的に説明する。
まず、アルミナ粒子に、マグネシアを添加配合した原料粉を作製する。次に、前記原料粉を造粒後、この造粒粉をたとえば静水圧プレスで成形し、その成形体に仮焼・脱脂処理を施す。
その後、前記仮焼・脱脂処理した成形体表面に、イットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを塗布・乾燥させる。次いで、加熱処理を施し、成形体を焼成・焼結する。
その結果、表面に塗着されているイットリウムアルミニウムガーネット粒子の溶融により、表面がイットリウムアルミニウムガーネット層で一体的に被覆された耐プラズマ性部材を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６８８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記イットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを成形体に塗布する方法として、一般的には、人手による刷毛塗りであったため、ムラや、スラリーの垂れが生じ易く、イットリウムアルミニウムガーネットの膜厚を均一にすることが困難であった。特に、チャンバのように半球状の成形体（被塗布体）の内周面に、イットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを均一に塗布し、該膜を均一に形成することは困難であった。
その結果、イットリウムアルミニウムガーネットの膜厚が製品ごとに異なり、耐プラズマ性能が製品ごとに相違する、言い換えれば、製品寿命が製品ごとに相違するという技術的課題があった。
しかも、この膜厚が不均一な状態で焼成すると、イットリウムアルミニウムガーネット膜と被塗布体との収縮率の相違から、イットリウムアルミニウムガーネット膜に亀裂が生じるという技術的課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被塗布体の内面に均一に塗布膜を形成することができる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とするものである。また、被塗布体（成形体）の内面に均一にイットリウムアルミニウムガーネット膜を形成することができる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかる塗布装置は、塗布剤を噴射するノズルを有する塗布機構と、塗布剤が内面に塗布される被塗布体を保持する保持機構とから構成された塗布装置において、前記塗布機構は、ノズルと、前記ノズルが垂直面内において回動可能に取り付けられたノズルアームと、前記ノズルアームを進退可能になす移動手段とを備え、前記保持機構は、所定角度傾斜可能に形成されると共に、その中央部分が貫通した開口が形成された基台と、前記基台の開口に沿って設けられ、外周側面にベルトが巻回されたプーリ部を有する被塗布体保持板と、前記被塗布体保持板に設けられた、被塗布体を固定する固定手段と、前記基台に設けられ、前記被塗布体保持板の回転をガイドするガイドローラと、前記被塗布体保持板をベルトを介して回転駆動するモータとを備え、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布することを特徴としている。
【００１０】
このようにノズルをノズルアームに対してその垂直面内において回動可能に取り付けると共に、被塗布体が所定角度傾斜させた状態で回転可能に構成されている。
したがって、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、前記ノズルの噴射角度を変化させながら、塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布することができる。その結果、被塗布体の内面に均一な塗布膜を形成することができる。
【００１１】
ここで、前記塗布機構には、塗布剤とを噴射するノズルと水を噴射するノズル、あるいは塗布剤と水とを切換えて噴射するノズルとを備えていることが望ましい。
このように構成されているため、ノズルから水を被塗布体の内面に向けて噴射することができる。
被塗布体が多孔質体である場合、まず、微小な空隙を水で満たし、その後、塗布剤を塗布することができる。その結果、塗布剤が微小空隙内に侵入しないため、塗布剤の使用量が抑制され、また被塗布体の表面に均一に塗布膜を形成できる。
【００１２】
前記塗布機構は、エアーを噴射するノズルとを備えていることが望ましい。
このようにエアーを噴射するノズルとを備えているため、前記したように空隙を水で満たした後、ノズルからエアーを被塗布体の内面に向けて噴射し、余分な水分を吹き飛ばすことができ、その後、塗布剤を塗布することができる。
その結果、塗布剤の垂れが防止され、被塗布体の表面に均一に塗布膜を形成できる。
【００１３】
また、前記した塗布装置は、前記被塗布体がセラミックス成形体であり、前記塗布剤がイットリウムアルミニウムガーネットのスラリ―である場合に、好適に用いることができる。
【００１４】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかる塗布方法は、塗布剤とを噴射するノズルと水を噴射するノズル、あるいは塗布剤と水とを切換えて噴射するノズルと、エアーを噴射するノズルとを有する塗布機構と、塗布剤が内面に塗布される被塗布体を保持する保持機構とから構成された塗布装置を用いた塗布方法において、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、水を前記被塗布体の内面に塗布する工程と、前記水の塗布工程の後、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記ノズルからエアーを前記被塗布体の内面に噴き付け、被塗布体を乾燥する工程と、前記被塗布体の乾燥工程の後、被塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布する工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
このように、塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記ノズルから水を前記被塗布体の内面に塗布するため、被塗布体の表面（微小空間）に対して水を均一に塗布することができる。その後、エアーを前記被塗布体の内面に噴き付けるため、塗布体の表面の余分な水分を除去することができる。
そして、塗布体を所定角度傾斜させた状態で回転させ、かつ前記ノズルの噴射角度を変化させながら、前記ノズルから塗布剤を前記被塗布体の内面に塗布するため、塗布剤が微小空隙内に侵入しない。その結果、被塗布体の表面に、均一に塗布膜を形成できると共に塗布剤の使用量を抑制することができる。
【００１６】
また、前記した塗布方法は、前記被塗布体がセラミックス成形体であり、前記塗布剤がイットリウムアルミニウムガーネットのスラリ―である場合に、好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる塗布装置、塗布方法によれば、被塗布体の内面に均一に塗布膜を形成することができる。例えば、被塗布体がセラミックス成形体であり、塗布剤がイットリウムアルミニウムガーネットである場合にも、均一な該膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。尚、図１は、一実施形態にかかる塗布装置の側面図、図２は、図１に示した塗布装置の保持機構の平面図、図３は、図１に示した塗布装置の動作状態を示す側面図、図４は図３の一部拡大図である。
【００１９】
本発明にかかる塗布装置１は、塗布剤を噴射するノズルを有する塗布機構１０と、塗布剤が塗布される被塗布体Ｗを保持する保持機構３０とから構成されている。
前記塗布機構１０は、基台１１上に設けられた水平ガイドレール１２と、前記水平ガイドレール１２上を移動可能に取り付けられた水平移動台１３と、前記水平移動台１３に取り付けられた垂直ガイドレール１４と、前記垂直ガイドレール１４に移動可能に取り付けられた垂直移動台１５とを備えている。
また、前記塗布機構１０は、前記垂直移動台１５に取り付けられたノズルアーム１６と、前記ノズルアーム１６の先端部に取り付けられたノズル機構２０とを備えている。
【００２０】
前記した水平移動台１３は、ガイドレール１２に沿って設けられた螺子１７ａと螺合し、前記螺子１７ａをモータ１７で回転させることにより、水平移動を可能にしている。
同様に、前記した垂直移動台１５は、ガイドレール１４に沿って設けられた螺子１８ａと螺合し、前記螺子１８ａをモータ１８で回転させることにより、垂直移動を可能にしている。
【００２１】
また、前記ノズル機構２０は、図４に示すように、ノズルアーム１６の先端に、垂直面内で回転可能に取り付けられたノズル取り付け基台２１と、前記ノズル取り付け基台２１に取り付けられた水及びイットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを噴射するノズル２２とを備えている。
このノズル２２には、水を供給する水供給管２２ａと前記スラリーを供給するスラリー供給管２２ｂとが接続されており、図示しない切換弁によって、前記ノズル２２から水あるいはスラリーのいずれかが噴射するように構成されている。
なお、前記ノズル２２の後端部にはエアー供給管２２ｃから高圧のエアーが供給されるように構成されている。このエアーの圧力はレギュレータ２２ｄによって調節することができ、スラリーの粘度に応じて圧力が調節される。即ち、レギュレータ２２ｄによって圧力を調節することによって、ノズル２２から円滑にスラリーが噴射するように構成されている。
【００２２】
また、前記ノズル取り付け基台２１には、エアーブローノズル２３が、その噴射方向が前記ノズル２２の噴射方向と平行になるように取り付けられている。このエアーブローノズル２３には、エアーを供給するエアー供給管２３ａが接続されている。
更に、前記ノズル取り付け基台２１の回転軸と一体にプーリ２６が形成され、このプーリ２６にベルト２４が巻回されている。またベルト２４は、前記ノズルアーム１６の内部に収納され、このベルト２４の他端側は、図１に示すようにテンションプーリ２４ａを介して、モータ（図示せず）に取り付けられたプーリ２５に巻回されている。
したがって、ノズル機構２０は、モータを駆動することによって、ベルト２４を介して、ノズルアーム１６の面内（垂直面内）において所定角度回転させることができる。
【００２３】
一方、被塗布体Ｗを保持する保持機構３０には、第一の基台３１と、前記第一の基台３１に対して、所定角度傾斜可能に形成されると共に、その中央部分が貫通した円形の開口が形成された第二の基台３２と、前記第二の基台３２の開口３２ａに沿って設けられた、外周側面にベルト３８を巻回するプーリ部３３ａが設けられた被塗布体保持板３３と、前記被塗布体保持板３３に設けられた被塗布体Ｗを固定する固定手段３４と、前記第二の基台３２に設けられ、前記被塗布体保持板３３の回転をガイドするガイドローラ３５とを備えている。
【００２４】
前記固定手段３４は、図４に示すように、被塗布体保持板３３上に固定された基台３４ｃと、前記基台３４ｃ上に螺子３４ａによって取り付けられた保持アーム３４ｂと、前記保持アーム３４ｃの被塗布体を保持する一端に取り付けられた緩衝部材３４ｄとを備えている。
したがって、前記螺子３４ａを緩め、被塗布体保持板３３と前記緩衝部材３４ｄの間に被塗布体Ｗを載置し、前記螺子３４ａを締め付けることにより、被塗布体保持板３３上に被塗布体Ｗを固定することができる。
【００２５】
また、被塗布体Ｗを保持する保持機構３０には、前記第二の基台３２の側部下面に取り付けられたモータ３６と、前記モータ３６の回転軸に形成されたプーリ３７と、前記プーリ３７と前記被塗布体保持板３３のプーリ部間に巻回されたベルト３８とを備えている。
したがって、前記モータ３６を駆動することにより、被塗布体Ｗを第二の基台３２上で回転させることができる。
【００２６】
また、図２に示すように、前記第１の基台３１には軸受け４０が設けられ、第二の基台３２を支持する軸３２ｂを回転可能に支持している。この軸３２ｂはハンドル４２を回転させることにより、回転伝達部材４１を介して、回転力が付与されるように構成されている。
したがって、前記ハンドル４２を回転させることにより、第一の基台３１に対して、第二の基台３２を所定角度傾斜させることができる。
【００２７】
更に、第二の基台３２上には上部カバー４４が設けられ、また第二の基台３２の下面には、下部カバー４３が設けられている。この下部カバー４３には、前記ノズル機構２０が侵入するための開口部４３ａ及び下部カバー４３内の排気を行なうための排気口４３ｂが設けられている。
【００２８】
次に、この塗布装置１を用いて、被塗布体Ｗとしてセラミックス成形体を用い、その内周面にイットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを塗布する場合について、説明する。なお、ここで用いられるセラミックス成形体は、アルミナ系成形体、窒化ケイ素系成形体、窒化アルミニウム系成形体等である。そして、これら成形体は、背景技術で説明したように、原料粉を造粒後、この造粒粉をたとえば静水圧プレスで成形し、その成形体に仮焼・脱脂処理を施したものが用いられる。
【００２９】
まず、被塗布体保持板３３上に設けられた固定部材３４が、半球状のセラミックス成形体体Ｗの外周部を把持することにより、前記セラミックス成形体Ｗを被塗布体保持板３３上に固定する。
固定後、ハンドル４２を回動させ、第二の基台３２を４５度傾斜させる。この第二の基台３２の傾斜に伴い、被塗布体保持板３３も同様に４５度傾斜する。このように４５度傾斜させることによって、下カバー４３の開口４３ａがノズルアーム１６と対向し、ノズルアーム１６が下カバー４３内に進退可能となる。
【００３０】
次に、モータ３６を駆動し、ベルト３８を介して、被塗布体保持板３３を回転させる。被塗布体保持板３３が回転することにより、セラミックス成形体Ｗは４５度傾斜した状態で回転する。
続いて、螺子１７ａをモータ１７で回転させることにより、水平移動台１３を前進させると共に、螺子１８ａをモータ１８で回転させることにより、垂直移動台１５を垂直移動させ、ノズル機構２０を下カバー４３内の塗付位置まで移動させる。
【００３１】
前記移動後、ノズル２２から水をセラミックス成形体Ｗの内面に向けて噴射する。このとき、ノズル２２はモータの駆動力によって、垂直面内で徐々に回動する。言い換えれば、図４に矢視するように、ノズル２２の噴射方向はセラミックス成形体Ｗの開口内面から天井部に方向を変化する。
したがって、セラミックス成形体Ｗが傾斜状態で回転し、かつノズル２２の噴射方向が徐々に開口内面から天井部に、また天井部から開口内面に変化するため、水はセラミックス成形体Ｗの内周面に均一に塗布される。このように水が塗布された結果、セラミックス成形体Ｗの微小空間は水で満たされる。
【００３２】
セラミックス成形体Ｗの内面に水を塗付した後、エアーブローノズル２３を用いて、セラミックス成形体Ｗの内面に付着している余分な水分を吹き飛ばす。このときも、水の噴射と同様に、セラミックス成形体Ｗが傾斜状態で回転し、かつエアーブローノズル２３のエアーの噴射方向が、開口内面から天井部、また天井部から開口内面に変化する。したがって、余分な水分を均一に除去することができる。
【００３３】
更に、切換弁を切換えて、ノズル２２に対する供給を、水からイットリウムアルミニウムガーネットのスラリーの供給に切換える。そして、ノズル２２から前記スラリーをセラミックス成形体Ｗの内面に向けて噴射する。
このときも前記した水の塗布の場合と同様に、セラミックス成形体Ｗが傾斜状態で回転し、かつ前記スラリーの噴射方向が徐々に開口内面から天井部に、また天井部から開口内面に変化するため、前記スラリーはセラミックス成形体Ｗの内周面に均一に塗布される。
【００３４】
その後、セラミックス成形体Ｗは回転状態を維持し、イットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを乾燥させる。なお、このイットリウムアルミニウムガーネットのスラリーの塗布に際しては、塗布、乾燥を繰り返し、所望の膜厚に仕上げる。
そして、前記スラリーの塗布終了後、ノズルアーム１６を後退させ、初期状態に復帰させる。
【００３５】
尚、実施形態にあっては、イットリウムアルミニウムガーネットのスラリーを塗布する場合について説明したが、該スラリーに限定されるものではなく、塗料等の塗布剤を塗布する場合にも、広く適応することができる。
また、前記実施形態にあっては、エアーブローノズル、水を噴射するノズルを設けた場合について説明したが、特にエアーブローノズル、水を噴射するノズルを設ける必要はなく、少なくとも、塗布剤を塗布するノズルが備えられていれば良い。
更に、上記実施形態にあっては、被塗布体として半球状のセラミックス成形体を例にとって説明したが、被塗布体の材質、形状は特に限定されるものではない。例えば、形状としては、ベル型形状、ドーム型形状、門型形状であってもよく、また水平断面形状が円形形状のみならず、矩形形状であっても良い。また、材質としては、例えば、金属、合成樹脂であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、被塗布体内面に塗布剤を塗布するのに適し、例えば、半導体装置におけるチャンバの被膜を形成するための塗布装置および塗布方法として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明にかかる一実施形態の側面図である。
【図２】図２は、図１に示した塗布装置の保持機構の平面図である。
【図３】図３は、図１に示した塗布装置の動作状態を示す側面図である。
【図４】図４は、図３の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      塗布装置
１０    塗布機構
１２    水平ガイドレール
１３    水平移動台
１４    垂直ガイドレール
１５    垂直移動台
１６    ノズルアーム
２２    ノズル
２２ａ  水供給管
２２ｂ  スラリー供給管
３０    保持機構
３２    第二の基台
３３    被塗布体保持板
３３ａ  プーリ部
３４    固定手段
３５    ガイドローラ
３６    モータ
３８    ベルト
Ｗ      被塗布体（セラミックス成形体）
【図１】
2005279603.tif 000003
【図２】
2005279603.tif 000004
【図３】
2005279603.tif 000005
【図４】
2005279603.tif 000006