连续式等离子体化学气相沉积装置的制造方法
连续式等离子体化学气相沉积装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在基材上形成化学气相沉积皮膜的等离子体化学气相沉积装置，特别涉及在维持稳定的成膜条件的同时生产效率高的连续式等离子体化学气相沉积装置。
【背景技术】
[0002]对于活塞环那样的汽车的发动机零件等，要求良好的耐磨损性、耐热性、防烧结性等。因此，对于这些机械零件，使用等离子体化学气相沉积方法实施DLC(Diamond-Like-Carbon)那样的耐磨损性涂覆。
[0003]另外，在对上述基材实施等离子体化学气相沉积方法时，考虑生产率而希望在真空腔室内收纳大量基材而一次进行处理。在这样将大量基材一次处理的情况下，必须使在各个基材上形成的皮膜的厚度及膜质在基材彼此间均匀。因此，在以往的等离子体化学气相沉积装置中，将多个基材排列到同一工作台之上，通过该工作台的驱动，一边进行自转及公转一边进行成膜处理。
[0004]或者，在其他的生产率提高的观点看，采用所谓的连续型的装置或带有加载互锁真空室的装置。这些装置包括成膜室、和与其分开设置的专门进行真空排气等的室，在这些室彼此之间输送基材。由此，保持将成膜室始终维持为真空状态的状态，实施许多成膜循环。
[0005]在日本特开平5-295551号公报(专利文献I)中，公开了一种通过等离子体化学气相沉积方法在被处理物(基材、基板)的表面上形成覆膜的连续型的等离子体化学气相沉积装置的改良技术。在该专利文献I的图2中，作为现有技术公开了连续型等离子体化学气相沉积装置的典型的例子。根据该图2及其说明，该连续型等离子体化学气相沉积装置包括相互分隔的多个独立室(隔室)，在各室中分别独立地实施真空排气/基材的加热、成膜处理、大气开放的成膜工序中的各步骤。将基材在该装置的内部依次输送，由此执行皮膜形成的工艺。
[0006]根据该连续型等离子体化学气相沉积装置，由于将工艺的各阶段在相互独立的工作室中进行，所以能够期待高生产率，并且不需要每当基材插入就将成膜室大气开放，没有向成膜室内的气体吸附，能够期待能够稳定地形成高品质的皮膜。另外，专利文献I公开了这样的技术:在这样的连续型等离子体化学气相沉积装置中设置在大气压下将基材预加热的大气加热炉，使得在加载室中到使基材成为预定温度的升温时间缩短。
[0007]可是，在通过等离子体化学气相沉积方法进行皮膜形成的装置的情况下，皮膜不仅在成膜对象的基材上成膜，而且也堆积在成膜室的壁或与基材对置的电极等上。特别是，在作为用来产生等离子体的电流的通道的场所中容易形成皮膜。当成膜处理完成时，将成膜对象的基材及支承基材的夹具拆下，更换为接着进行处理的对象物，但成膜室的壁及与基材对置的电极等持续多次的处理之间使用，所以随着反复成膜循环，使得厚皮膜堆积。
[0008]例如，在专利文献I所记载的成膜装置中，在该专利文献I的图2中带有附图标记30的高频电极与搭载在带有附图标记I的基材车上的基材对置的状态下，对上述高频电极施加高频功率而产生等离子体，由此，在基材上形成皮膜的同时，在高频电极上也堆积与基材上的皮膜大致相同量的皮膜。基材车和基材每当成膜的循环完成就更换为新的，而高频电极因始终使用而使皮膜持续地堆积。这样堆积而变厚的皮膜容易剥离而飞散，这可能成为皮膜缺陷的原因。这样的内部的堆积物需要通过定期的清扫而除去。
[0009]进而，在通过等离子体化学气相沉积方法形成的皮膜是DLC那样的绝缘性的皮膜的情况下，还产生别的问题。即，如果成膜发展而膜厚增大，则绝缘性的皮膜产生供给功率时的电阻成分。因此产生以下问题，即使设定相同的功率条件，等离子体产生的状态也变动，皮膜的特性也变化。
[0010]此外，作为等离子体化学气相沉积装置的另一方式，还有高频电极的部分为单纯的腔室的壁并对基材及基材车侧施加功率的方式。但是，在该方式中，在与基材对置的腔室壁上也与基材同样堆积皮膜。结果，产生厚厚地附着的堆积物飞散的问题。此外，在形成的皮膜具有绝缘性的情况下，即使该皮膜处于腔室侧，由于存在于功率流过的部分，所以腔室内壁的电阻也增大。因而，将内壁作为一个电极发生的等离子体的生成变得不稳定，产生作业条件从最佳的条件偏离的可能性。
[0011]专利文献1:日本特开平5-295551号公报。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种等离子体化学气相沉积装置，是连续式等离子体化学气相沉积装置，化学气相沉积皮膜不易堆积在基材以外的部分上，能够持续长期不进行清扫而稳定作业，并且生产效率高。
[0013]本发明所提供的连续式等离子体化学气相沉积装置，包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与上述隔室之间输送基材。上述成膜室具有真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源。在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第I实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的立体图。
[0015]图2是图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的平面图。
[0016]图3A是表示上述等离子体化学气相沉积装置的向自转工作台的基材的设置例的立体图。
[0017]图3B是表示上述等离子体化学气相沉积装置的向自转工作台的基材的设置例的立体图。
[0018]图4A是用于说明图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的平面图。
[0019]图4B是用于说明图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的侧视图。
[0020]图5A是表示本发明的第2实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0021]图5B是工作台台车及基材工作台的立体图。
[0022]图5C是上述工作台台车及上述基材工作台的侧视图。
[0023]图是上述工作台台车及上述基材工作台的平面图。
[0024]图6A是表示本发明的第3实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0025]图6B是在本发明的第3实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置中使用的基材保持器的立体图。
[0026]图7是表示本发明的第4实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0027]图8A是表示本发明的第5实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0028]图8B是排列为多层的基材的立体图。
[0029]图SC是排列为多层的基材保持器的平面图。
[0030]图9是表示本发明的第6实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0031]图1OA是表示本发明的第7实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0032]图1OB是表示本发明的第7实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0033]图1OC是本发明的第7实施方式的分隔板及工作台的立体图。
【具体实施方式】
[0034]以下，基于附图详细地说明本发明的连续式等离子体化学气相沉积装置100(以下简记为等离子体化学气相沉积装置100)的实施方式。这里，所谓连续式是以下装置的方式的总称:具有加载互锁真空室(预排气室)，并具有这样的机构:通过经由该工作室在装置外部(大气压)与成膜室(真空压)之间交接基材，将成膜室也包括基材的替换时在内始终保持为真空状态，所谓连续式是也包括装载锁定式、往复式、多腔式的意思。此外，该等离子体化学气相沉积装置100中的成膜处理的对象是基材W。
[0035]<第I实施方式>
图1是表示本发明的第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的整体结构的立体图，图2是其俯视图。
[0036]该等离子体化学气相沉积装置100包括具有等离子体化学气相沉积机构的成膜室1、配置在成膜室I的上游侧的作为分开的隔室的加载互锁真空室20、和配置在成膜室I的下游侧的作为分开的隔室的加载互锁真空室(隔室)30。这里所述的上游和下游是关于基材W的移送方向的。在加载互锁真空室20的入口设置有隔离阀41，在加载互锁真空室20的出口与成膜室I的入口之间设置有隔离阀42，在成膜室I的出口与加载互锁真空室30的入口之间设置有隔离阀43，并且在加载互锁真空室30的出口设置有隔离阀44。图1仅表示隔离阀44，但如图2所示，在该等离子体化学气相沉积装置100中设置有4个隔离阀41?44 (换言之，隔离门41?44)。
[0037]通过这些隔离阀41?44闭合，将成膜室1、加载互锁真空室20及加载互锁真空室30与邻室或大气隔断。即，通过将隔离阀闭合，能够在邻室之间进行环境及压力的隔断。另一方面，通过将隔离阀打开，能够将基材W单独地或将搭载在基材工作台上的状态的基材W在邻室之间移送。在图1和图2中表示将基材W在搭载在基材工作台上的状态下移送的例子。
[0038]将基材W分为两个组。至少在成膜室I中，使后述的真空腔室2接地，将上述两组从该真空腔室2绝缘，并且将组彼此也相互绝缘。因而，各组可以具有相互独立的电位。关于其详细情况在后面描述。
[0039]加载互锁真空室20包括作为基材W运入用的门的隔离阀41和真空排气机构。在隔离阀41打开(此时隔离阀42是闭合状态)而向大气开放的状态下，将基材W和基材工作台从等离子体化学气相沉积装置100的外部向加载互锁真空室20内运入。然后，通过将隔离阀41闭合(此时隔离阀42维持闭合状态)，能够将加载互锁真空室20的内部排气为真空。如果加载互锁真空室20的内部成为真空状态且加热等前处理完成，则接着将与预先处于真空排气状态的成膜室I之间的隔离阀42打开(此时隔离阀41、43是闭合状态)，在真空状态下将基材W和基材工作台向成膜室I移送。该等离子体化学气相沉积装置100包括用于在上述室之间移送基材W和基材工作台的移送机构。
[0040]如果移送完成，则将隔离阀42闭合，向加载互锁真空室20导入大气，使该加载互锁真空室20内成为大气压。由此，成为能够接纳下个批次的基材W和基材工作台的状态。
[0041]如图1和图2所示，成膜室I包括真空腔室2、将真空腔室2内真空排气的作为真空排气机构的真空泵3、向通过上述真空泵3成为真空状态的真空腔室2内供给原料气体的气体供给部9、和使供给到真空腔室2内的加工气体产生等离子体的交流电供给型的等离子体产生电源10。在成膜室I中，两组基材W分别与等离子体产生电源10的两极连接，通过施加在两组基材W之间的电压而产生辉光放电，进行皮膜形成。在该成膜室I上经由隔离阀43连接着下游侧的加载互锁真空室30。
[0042]加载互锁真空室30包括作为基材W的运出用的门的隔离阀44和真空排气机构。通过将隔离阀44 闭合，并在预先使加载互锁真空室30的内部成为真空状态后将隔离阀43打开，能够将在成膜室I中在真空状态下形成了皮膜的基材W和基材工作台从该成膜室I向加载互锁真空室30运入。然后，通过将隔离阀43闭合，使得成膜室I再次成为等待来自加载互锁真空室20的基材W和基材工作台的运入的状态。
[0043]在上述隔离阀43闭合后，在加载互锁真空室30的内部为真空状态下进行冷却等后处理。如果该后处理完成，则接着将大气导入，在加载互锁真空室30的内部成为大气压的时刻将隔离阀44打开(此时隔离阀43是闭合状态)。由此，在向大气开放的状态下，将基材W和基材工作台从加载互锁真空室30向等离子体化学气相沉积装置100的外部运出。等离子体化学气相沉积装置100包括用于该室之间的基材W和基材工作台的移送的移送机构。
[0044]然后，将隔离阀44闭合，将加载互锁真空室30的内部排气为真空。由此，加载互锁真空室30成为能够接纳来自成膜室I的批次的基材W和基材工作台的状态。
[0045]第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的上述结构除了作为后述本发明的特征的向分为两组的基材W施加交流电这一点以外，与通常的所谓连续式成膜装置是相同的。因而，该等离子体化学气相沉积装置100具有连续式成膜装置的一般的长处，S卩，具有以下优点:成膜室暴露于大气的机会少、能够进行稳定的覆盖、以及通过较短的生产节拍间隔时间的处理能够批量生产等。除此以外，等离子体化学气相沉积装置100的特征在于，通过成膜室I的结构的精心设计，克服了通常的连续式成膜装置的短处，即，为了清扫在暴露于大气中的机会少的成膜室I的内壁面上堆积的覆膜，而必须将夹在加载互锁真空室20和加载互锁真空室30间的成膜室I特意进行大气开放。以下，对该等离子体化学气相沉积装置100的成膜室I的结构详细地说明。
[0046]使用图1?图4B说明等离子体化学气相沉积装置100中的成膜室I的结构。
[0047]上述真空腔室2是其内部能够相对于外部气密的壳体。上述真空泵3设置在上述真空腔室2的侧方，将处于该真空腔室2内的气体向外部排气，使该真空腔室2内成为低压状态。该真空泵3能够将真空腔室2内减压到真空状态。
[0048]等离子体化学气相沉积装置100还包括基材工作台。在基材工作台上能够搭载多个基材W，并且在该搭载的状态下能够在真空腔室2的内部对该基材W进行处理。基材工作台具有使搭载在该基材工作台上的基材W行星旋转即一边自转一边公转的机构。具体而言，如图4B所示，该实施方式的基材工作台具有6个自转工作台4、和搭载这些自转工作台4的公转工作台5。
[0049]基材工作台还能够使用工作台台车50移送。该工作台台车50是将基材W与基材工作台一起移送的移送机构，具有多个车轮51。上述基材工作台在搭载在上述工作台台车50上的同时，能够在等离子体化学气相沉积装置100的内部在水平方向上移动。该第I实施方式的工作台台车50从等离子体化学气相沉积装置100的外部向加载互锁真空室20、从加载互锁真空室20向成膜室1、从成膜室I向加载互锁真空室30、从加载互锁真空室30向等离子体化学气相沉积装置100的外部依次移动。
[0050]在工作台台车50停止在成膜室I的中央的状态下，将设置在成膜室I的下部的旋转导入机构与工作台台车50连接。该旋转导入机构具有图4B所示的轴部14和旋转驱动部15。旋转驱动部15对轴部14和与轴部14连结的基材工作台的公转工作台5旋转驱动。装入在基材工作台中的行星旋转机构使公转工作台5上的自转工作台4 一边公转一边自转。
[0051]由第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100成膜的基材W为了能够进行均匀的成膜，而优选的是配备在上下为长条的圆柱状空间内。例如，在基材W是如图3A所示的活塞环的情况下，如果保持该状态则有可能不均匀地成膜。如图3A所示，在虽然堆叠但周向的一部分缺失而不成为完全的圆筒的情况下，通过根据需要用罩11将该缺失部分的开口封闭，能够进行均匀的成膜。
[0052]此外，在要成膜的基材W是如图3B所示的小型部件(例如小活塞销)的情况下，优选的是使用该图所示的设置夹具13。该设置夹具13包括在上下方向上排列的多个圆板12，具有收纳在圆柱状空间内的整体形状。上述基材W通过载置到上述各圆板12上，能够在上下方向上跨越多级堆叠。
[0053]进而，在基材W是具有上述形状以外的形状的物体的情况下，也优选的是适当制作与其形状对应的固定用的夹具，将夹具和基材收纳到圆柱状空间内。
[0054]有时将图3A和图3B所示的基材W的集合体称为基材集(工件集)。如后述那样，针对该基材集，分为与等离子体产生电源10的一极连接的第I组18和与另一极连接的第2组19中的某一组。
[0055]上述自转工作台4例如是具有水平的上表面的圆形的载置台，使配备在上表面或上方的基材W—边绕旋转轴自转一边保持。能够对自转工作台4供电，对基材W也施加所供给的电压。
[0056]图1、图2和图4B所示的等离子体化学气相沉积装置100的基材工作台具有共计6个自转工作台4。这6个自转工作台4以在平面观察在一个圆上排列的方式配备在公转工作台5之上。
[0057]另一方面，如图1、图2和图4A和图4B所示，在真空腔室2内设置有向该真空腔室2内供给包括原料气体在内的加工气体的气体供给部9。该气体供给部9将化学气相沉积皮膜的形成所需要的原料气体及辅助成膜的辅助气体从储气瓶16以预定量向真空腔室2内供给。
[0058]例如在将DLC (类金刚石碳、非晶质碳膜)等碳类的化学气相沉积皮膜成膜的情况下，作为加工气体而使用含有碳化氢(乙炔、乙稀、甲烷、乙烧、苯、甲苯等)的原料气体，此夕卜，根据需要也可以添加氩、氦等惰性气体作为辅助气体。此外，在将硅氧化物类的化学气相沉积皮膜(S1x膜、S1C膜、SiNx膜、SiCN膜)成膜的情况下，可以使用向硅类有机化合物(甲硅烷、TMS、TEOS, HMDSO等)或硅烷等含硅的原料气体添加氧、氮、氨等反应气体再根据需要而添加了氩等惰性气体作为辅助气体的气体。作为化学气相沉积皮膜，在上述以外，还能够将T1x膜、AlOx膜、AlN膜等成膜。
[0059]此外，也有时向主要的原料气体中混合少量的添加原料气体。例如，在形成DLC皮膜时，通过将碳化氢作为主要的原料气体并少量添加硅类有机化合物气体，能够在DLC中形成含有Si的皮膜。或者，也可以在形成DLC皮膜时，通过将碳化氢作为主要的原料气体、并少量添加含有金属的原料气体(作为例子，有TTIP (四异丙醇钛)和TDMAT (四次二甲基胺基钛))，能够形成在DLC中含有金属(在例子中是钛)的皮膜。
[0060]这些原料气体、反应气体及辅助气体可以将所使用的气体的种类适当组合而使用。
[0061]对作为第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的成膜室I的特征性结构的等离子体产生电源10及从该等离子体产生电源10向基材W的功率供给进行说明。
[0062]等离子体产生电源10是用于使供给到真空腔室2内的加工气体产生辉光放电并产生等离子体的电源，供给交流电。作为该等离子体产生电源10供给的交流电，不仅可以是电流和电压按照正弦波的波形而正负变化的交流，也可以是按照脉冲状的波形而正负替换的矩形波的交流。在该交流中，可以使用连续的相同极性的脉冲群交替地出现的交流、或在正弦波的交流中叠加了矩形波的交流。实际的等离子体产生中的电压波形有时由于等离子体生成的影响而畸变。此外，如果产生等离子体，则交流电压的零电平移位，如果测量各电极相对于接地电位的电位，则较多地观察到在负侧电极施加了施加电压的80?95%并在正侧电极施加了施加电压的5?20%的情况。
[0063]从等离子体产生电源10供给的交流的频率优选的是IkHz?100MHz。这是因为，在频率小于IkHz时容易发生皮膜的充电，如果超过100MHz，则向腔室内部的电气供电变困难。特别是，如果考虑容易向基材W供给功率还有电源的容易获得性等，则优选的是1kHz?400kHz的范围。此外，特别在包含基材W的自公转机构的情况下，优选的是IkHz?IMHz的频率。这是因为，在小于IkHz时容易发生皮膜的充电，将超过IMHz的频率的功率传递给自转公转的基材W的机构难以实现。进而，如果考虑电源的容易获得性等，则更优选的是1kHz?400kHz的范围。从等离子体产生电源10供给的交流的电压在峰值上优选的是维持辉光放电所需要的300?3000V。进而，从等离子体产生电源10供给的交流的功率根据基材W的表面积而变动，但优选的是在每单位面积的功率下为0.05?5W/cm2左右的功率密度。
[0064]如果使这样的频率、电压、功率(功率密度)的交流电流作用于配备在真空腔室2内的一对电极之间，则在电极之间产生辉光放电，由所产生的辉光放电将供给到真空腔室2内的加工气体分解而产生等离子体。并且，通过由等离子体分解后的这些气体成分堆积到电极表面上，来进行化学气相沉积皮膜的成膜。即，只要在一对电极的某一个中使用基材W，就能够在基材W的表面上将化学气相沉积皮膜成膜。
[0065]另外，如图1、图2和图4A所示，在第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100中，多个自转工作台4的一半属于与等离子体产生电源10的一极连接的第I组18。同时，多个自转工作台4的其余的一半属于与等离子体产生电源10的另一极连接的第2组19。能够在相互为不同极性的第I组18的自转工作台4上保持的基材W与第2组19的自转工作台4上保持的基材W之间产生等离子体。
[0066]详细地讲，在公转工作台5上全部配备有6个自转工作台4的状态下，在自转工作台4中，图2的由“A”表示的3个自转工作台4属于第I组18，图2的由“B”表示的3个自转工作台4属于第2组19。S卩，属于第I组18的自转工作台4的数量与属于第2组19的自转工作台4的数量相同。
[0067]关于这些自转工作台4，在属于第I组18的自转工作台4的两旁设置有属于第2组19的自转工作台4，在这些属于第2组19的自转工作台4的再旁边设置有其它属于第I组18的自转工作台4。即，属于第I组18的自转工作台4和属于第2组19的自转工作台4以绕公转工作台5的公转轴Q —个个地轮流(交替地)排列的方式配备。
[0068]等离子体产生电源10具有一对电极。属于第I组18的3个自转工作台4都与等离子体产生电源10的一个电极连接。属于第2组19的3个自转工作台4都与等离子体产生电源10的另一个电极连接。即，在施加电压过程中，属于第I组18的自转工作台4和属于第2组19的自转工作台4始终具有相互相反的极性。
[0069]为了对上述各自转工作台4赋予上述的极性，例如可以在公转轴Q及自转轴P上分别设置省略图示的电刷机构，通过该电刷机构施加各个极性的电压。公转轴Q及自转轴P经由轴承机构被旋转自如时地保持，但也可以通过该轴承机构施加电压。
[0070]接着，对于使用如图1和图2所示那样的在公转工作台5上将6个自转工作台4以公转轴Q为中心以60°间隔排列的等离子体化学气相沉积装置100来 实际将化学气相沉积皮膜成膜的情况下的动作状态，使用图4A和图4B进行说明。另外，图4A是等离子体化学气相沉积装置100的平面图，图4B是等离子体化学气相沉积装置100的侧视图。
[0071](第I工序:基材W的准备) 首先将基材W设置到自转工作台4上。既可以将基材W直接固定到自转工作台4之上，也可以经由设置夹具13载置到自转工作台4之上。自转工作台4和公转工作台5—起构成基材工作台。进而，基材工作台能够一边被搭载到工作台台车50上，一边在等离子体化学气相沉积装置100中移动。
[0072](第2工序:向加载互锁真空室20的运入及前处理)
这样准备了基材W后，首先，将作为加载互锁真空室20的入口门的隔离阀41打开，搭载有基材W的工作台台车50进入加载互锁真空室20。接着，将作为加载互锁真空室20的入口门的隔离阀41闭合，作为真空排气机构的真空泵3将加载互锁真空室20内排气。然后，也可以在加载互锁真空室20内利用加热器将基材W加热。在该工序中隔离阀42维持闭合状态。在图4所示的例子中，在该加载互锁真空室20内也与成膜室I同样，处于加载互锁真空室20的底面的基材工作台的旋转机构上升，与处于工作台台车50上的基材工作台结合，由此，能够使基材工作台旋转。如果不需要基材工作台的旋转，则在加载互锁真空室20中不需要基材工作台的旋转机构。
[0073](第3工序:成膜室I中的处理)
接着，将加载互锁真空室20与预先被排气为真空的状态的成膜室I之间的隔离阀42打开，搭载着基材W的工作台台车50移动至成膜室I。在工作台台车50向成膜室I的移动完成后，将隔离阀42闭合，进行成膜室I内的真空排气。除此以外，在第I实施方式中，处于成膜室I的底部的基材工作台的旋转机构上升，与处于工作台台车50上的基材工作台结合，成为能够使基材工作台旋转的状态，并将上述基材工作台与等离子体产生电源10电气地连接。
[0074]接着，根据需要，气体供给部9将Ar等惰性气体及&、02等气体供给到真空腔室2内，等离子体产生电源10供给功率，使基材W之间产生用于表面净化的辉光放电(离子轰击处理)。
[0075]然后，气体供给部9将加工气体供给到真空腔室2内，由此，将真空腔室2内的压力保持为适合于成膜的0.1?100Pa的压力。
[0076]在成膜时，等离子体产生电源10向属于各组18、19的自转工作台4供给交流功率，在属于第I组18的自转工作台4的基材W与属于第2组19的自转工作台4的基材W之间产生辉光放电，由此，在基材W之间产生成膜所需要的等离子体。
[0077]成膜时的压力的优选值根据要成膜的化学气相沉积皮膜(加工气体及反应性气体)的种类而不同，但一般优选的是0.1Pa?100Pa左右的压力。如上述那样，0.1Pa?100Pa左右的压力能够产生稳定的辉光放电，能够以良好的成膜速度进行成膜。进而，在抑制伴随着气体中的反应的粉末生成的观点看，成膜时的压力优选的是10Pa以下。
[0078]从等离子体产生电源10供给的交流电压优选的是维持辉光放电所需要的300V?3000V之间(两极间的电压的峰值)。进而，从等离子体产生电源10供给的交流的输出功率如果换算为每单位面积的功率，则优选的是0.05?5W/cm2左右。
[0079]通过在这样调整了从等离子体产生电源10供给的交流的电压及功率后，使基材与自转工作台4 一起自转及公转，由此在周向上相邻的基材W (接近的基材W)之间产生稳定的辉光放电，能够在基材W的表面上形成膜厚均匀的化学气相沉积皮膜。在这些工序中，隔离阀42及隔离阀43维持闭合状态。
[0080](第4工序:向加载互锁真空室30的运入及后处理)
在成膜处理结束后，停止从等离子体产生电源10的输出及加工气体的导入。然后，将成膜室I和预先被排气为真空的下游侧的加载互锁真空室30之间的隔离阀43打开，通过工作台台车50的移动将基材W在搭载在基材工作台上的状态下移送至加载互锁真空室30，将隔离阀43闭合。然后，在加载互锁真空室30内，根据需要而等待基材W的温度下降。另夕卜，在该工序中隔离阀44维持闭合状态。
[0081](第5工序:从加载互锁真空室30的运出)
接着，将大气或惰性气体等向加载互锁真空室30导入。由此，在加载互锁真空室30内的压力成为大气压后，将作为加载互锁真空室30的出口门的隔离阀44打开，搭载着基材W的工作台台车50从加载互锁真空室30退出。
[0082](成膜工序中的动作状态)
在成膜室I中，如上述那样，通过相互为相反极性的第I组18的自转工作台4和第2组19的自转工作台4的周向的轮流(交替)配置，使得分别保持于在周向上相邻的自转工作台4上的基材W彼此之间产生电位差，在两者之间可靠地产生辉光放电。并且，如果将等离子体产生电源10的两电极的正负替换，则在周向上相邻的自转工作台4的极性也替换，接着在两者之间产生辉光放电。因此，能够对许多基材W —次且均匀地进行成膜。
[0083]g卩，当属于第I组18的自转工作台4的基材W作为作用极作用而在该基材W侧将化学气相沉积皮膜成膜时，属于第2组19的自转工作台4的基材W成为对极(相反极)。并且，如果等离子体产生电源10的正负替换，则属于第2组19的自转工作台4的基材W成为作用极，属于第I组18的自转工作台4的基材W成为对极。
[0084]S卩，如果是上述结构，则即使基材W为对极，公转工作台5及真空腔室2的壳体也不会成为对极。由于这些部件不作为放电产生电极作用，所以不直接暴露在将原料气体分解的等离子体下，与现有技术相比皮膜不易堆积在这些部件上。结果，也不易发生皮膜的较厚的堆积所导致的薄片的飞散，也不易发生皮膜缺陷。此外，这些部件不作为用于生成等离子体的辉光放电产生用电极作用，即使绝缘皮膜因长时间的运转而厚厚地堆积，也不产生等离子体的不稳定化。因而，还能够稳定地生产在膜质及厚度方面没有偏差的化学气相沉积皮膜。
[0085]特别谋求连续式的等离子体化学气相沉积装置的成膜室I不大气开放地进行许多基材的处理，所以皮膜不会厚厚地堆积在真空腔室2的壳体上的第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的结构是非常有效的。
[0086]以上，对大气状态下运入一真空排气一加热一利用等离子体化学气相沉积的成膜—冷却一大气状态下取出这一最小限度的成膜工艺进行了说明，但根据需要，也可以通过使等离子体化学气相沉积装置100的工作室数量增加等方法来实现更复杂的成膜工艺。例如，等离子体化学气相沉积装置100也可以具备分别执行不同的工序的以下这样的许多隔室。
[0087]I)加载互锁真空室:真空排气
2)加热室:基材W的预加热
3)前处理室:基材W的蚀刻等密接性提高处理
4)中间层成膜室:通过溅镀法等形成用于提高密接性的中间层 5)成膜室:将基材分为两组的利用等离子体化学气相沉积的成膜
6)冷却室:冷却
7)加载互锁真空室:大气开放。
[0088]在该情况下，也通过在“5)成膜室”中采用第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的结构，而能够实现成膜室中的稳定的成膜和低维护频率。
[0089]〈第2实施方式>
以下，对图5A?图所示的本发明的第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200进行说明。第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200在基材工作台上的基材W的配置上与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0090]图5A表不第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200。该图5A对应于图4A。
[0091]如图5A所示，该等离子体化学气相沉积装置200包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室201的具有真空腔室202的室；加载互锁真空室220，配置在其上游侧；和加载互锁真空室230，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置200中，如图5B和图5C所示，在工作台台车上设置有一对旋转的基材工作台4，在这些基材工作台4上分别搭载着基材W。
[0092]上述一对基材工作台被相互绝缘，此外也被从真空腔室202绝缘，各工作台上的基材W构成组。成膜室201、加载互锁真空室220及加载互锁真空室230具备能够收纳这些基材工作台的大小。在成膜室201中，在上述各基材工作台上的基材W的组间生成等离子体，将基材W成膜。
[0093]上述基材工作台也可以如图所示具有使各基材W行星旋转的机构。
[0094]〈第3实施方式>
以下，对图6A所示的本发明的第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300进行说明。该等离子体化学气相沉积装置300在基材W的配置上与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0095]图6A表不第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300。该图6A是对应于图4A的用于说明连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的平面图。
[0096]如图6A所示，等离子体化学气相沉积装置300包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室301的具有真空腔室302的室；加载互锁真空室320，配置在其上游侧；和加载互锁真空室330，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置300中，在一对基材保持器313上分别搭载至少一个基材W。上述各基材保持器313如图6B所示那样呈平板状，由此将一个或多个基材W固定。在图6B所示的基材保持器313上搭载9个基材W。搭载在一个基材保持器上的基材W形成一个组。
[0097]一对基材保持器313至少在成膜室301中相互被绝缘，并且也被从真空腔室302绝缘，可以具有相互独立的电位。在加载互锁真空室320内、成膜室301内及加载互锁真空室330内，一对基材保持器313以相互对置的方式配置。详细地讲，各基材保持器313的各自的两面中的搭载基材W的面以相互面对的方式配置。
[0098]将这样配置且搭载有基材W的一对基材保持器313向加载互锁真空室320运入，然后将该加载互锁真空室320内排气至真空状态。根据需要，利用设置在该加载互锁真空室320内的加热器将加载互锁真空室320内预先加热。
[0099]在预定的真空排气或加热完成后，将装载锁定320室与成膜室301之间的隔离阀42打开，将搭载有基材W的一对基材保持器313运入到成膜室1，然后将隔离阀42闭合。然后，将加载互锁真空室320再次向大气开放，进行下个处理物的接纳的准备。
[0100]被运入到成膜室301中的基材W的成膜如下所述进展。向真空排气后的成膜室301的基材保持器313间的空间供给加工气体(成膜原料气体、反应气体、辅助气体)，由此将该成膜室301内维持为预定压力。在该状态下，交流的等离子体产生电源10对一对基材保持器313供给高频的交流功率。结果，向固定 在各个基材保持器313上的基材组之间施加交流电压，在两组基材彼此之间即一对基材保持器313彼此之间产生辉光放电，在基材W上形成皮膜。
[0101]此时，由于等离子体主要形成在基材保持器313间的空间中，所以形成的皮膜向面对该空间的部分偏倚。因此，在成膜室301的内表面上几乎不形成皮膜。当皮膜形成完成时，将等离子体产生电源10的输出停止，将加工气体的导入也停止。由此，成膜工序完成。
[0102]接着，将加载互锁真空室330与成膜室301之间的隔离阀43打开，将基材W与基材保持器313 —起从成膜室301向加载互锁真空室330移送。在移送完成后，将两室301、330间的隔离阀43闭合，成膜室301再次成为等待来自加载互锁真空室20的基材W运入的状态。
[0103]加载互锁真空室330内在经过了基材W的预定的冷却时间后，接受大气或惰性气体的导入而成为大气压状态。然后，将隔离阀44打开，将基材W与基材保持器313 —起从加载互锁真空室330运出。由此，成膜的处理完成。在将隔离阀44闭合后，将加载互锁真空室330再次排气，成为等待来自成膜室301的下个批次的移送的状态。
[0104]根据第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300，皮膜形成在基材及基材保持器上发生，但在成膜室的壁面等上几乎不发生。由于将基材及基材保持器按照每一个批次运出，所以能够将向成膜室的皮膜形成维持为最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散、以及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。
[0105]〈第4实施方式〉
以下，对图7所示的本发明的第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400进行说明。另外，第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400是不包括上述第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300中的下游侧的加载互锁真空室330的所谓往复式的装置。除此以外与第3实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0106]图7表不第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400。该图7对应于图6A。该等离子体化学气相沉积装置400具有包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室401 (真空腔室402)和配置在其上游侧的加载互锁真空室320，但在成膜装置401的下游侧没有设置加载互锁真空室。因此，成膜室401 (真空腔室402)不具有下游侧的开口部。
[0107]在该等离子体化学气相沉积装置400中，如图7所示，在成膜室401中的成膜处理完成后，将基材W及基材保持器313向上游侧的加载互锁真空室320逆向输送，再在大气状态下从等离子体化学气相沉积装置400运出。
[0108]在该等离子体化学气相沉积装置400中，与第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300相比，隔室数较少，能够抑制设备成本。
[0109]〈第5实施方式〉
以下，对图8A所示的本发明的第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500进行说明。另外，第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100相比，基材W的配置不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0110]图8A表不第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500。该图8A对应于图4A。该等离子体化学气相沉积装置500包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室501的具有真空腔室502的室；加载互锁真空室520，配置在其上游侧；和加载互锁真空室530，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置500中，对如图SB所示的平板状或大致平板状的多个基材W进行处理。将这些基材W隔开间隔地配置为多层。将这些基材W每隔一个分类到不同的组。换言之，将排列为多层的基材W以每隔一个为相同电位的方式电气地连接，并且与不同的组及真空腔室至少在成膜室501中绝缘。
[0111]作为变形例，如图SC所示，也可以将平板状的基材保持器513隔开间隔配置为多层，在各基材保持器513的两面上安装基材W。
[0112]这样，将以多层隔开间隔地重叠的基材W或设置了基材W的基材保持器513向等离子体化学气相沉积装置500运入。
[0113]被运入到成膜室501中的基材W的成膜如下所述进展。向被真空排气的成膜室501的基材W彼此之间或基材保持器513彼此之间的空间供给加工气体(成膜原料气体、反应气体、辅助气体)，由此将该空间的压力维持为预定压力。在该状态下，交流的等离子体产生电源10对多层配置的基材W或基材保持器513供给高频的交流功率。结果，对A组或B组的基材W (或固定在基材保持器513上的基材W)之间施加交流电压，在两组基材W彼此之间(或两组基材保持器513间)产生辉光放电，在基材W上形成皮膜。在该情况下，等离子体在层叠为多层的基材W之间(或基材保持器513间)的空间中产生。由此，能够在基材W的两面或基材保持器513的两面上进行皮膜形成。
[0114]〈第6实施方式〉
以下，对图9所示的本发明的第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600进行说明。另外，第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600与上述实施方式的等离子体化学气相沉积装置相比，隔室的配置及基材工作台的动作不同。除此以外与上述其他实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0115]图9是第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600的平面图。该图9对应于图2。该等离子体化学气相沉积装置600包括:转换腔室610，从上方观察配置在中央的位置；配置在其周围的多个室，即在图的左侧配置在上游侧的加载互锁真空室20、配置在上侧而将中间层成膜的中间层成膜室40、作为配置在下侧的成膜室I的具有真空腔室2的室、和在图的右侧的配置在下游侧的加载互锁真空室30。在加载互锁真空室20上设置有作为基材W的运入用的门的隔离阀65，在加载互锁真空室30上设置有作为基材W的运出用的门的隔离阀66。
[0116]在转换腔室610与其周围的各室之间分别配置有隔离阀。详细地讲，分别开闭自如地在转换腔室610与加载互锁真空室20之间设置有隔离阀61，在转换腔室610与成膜室I之间设置有隔离阀62，在转换腔室610与中间层成膜室40之间设置有隔离阀63，在转换腔室610与加载互锁真空室30之间设置有隔离阀64。这些隔离阀能够将转换腔室610、成膜室I及中间层成膜室40在等离子体化学气相沉积装置600的运转过程中维持为被排气为真空状态的状态。
[0117]如图9所示，基材W与第I实施方式同样，搭载在配置有6个自转工作台4的公转工作台5上。基材W保持搭载在公转工作台5上的状态被从该等离子体化学气相沉积装置600的外部向上游侧的加载互锁真空室20运入，经由转换腔室610被向中间层成膜室40、成膜室I的真空腔室2、下游侧的加载互锁真空室30依次移送，被从下游侧的加载互锁真空室30向该等离子体化学气相沉积装置600的外部运出。将该公转工作台5的移送顺序在图9中用中空箭头表示。
[0118]关于公转工作台5的移送机构，使用与第I实施方式所示的工作台台车50相同或与其类似的机构。在图9所示的例子中，基材W与第I实施方式同样地搭载在配置有6个自转工作台4的公转工作台5上，但工作台的形式及基材W的搭载形式也可以是上述其他实施方式所示的形式。
[0119]对该等离子体化学气相沉积装置600中的基材W的成膜处理的次序进行说明。
[0120]在该等离子体化学气相沉积装置600的成膜工艺中，在经过真空排气并进行了中间层成膜后，依次进行利用等离子体化学气相沉积的成膜、冷却及基材W向大气的取出。将搭载在公转工作台5上的基材W如下所述处理。另外，在初始状态下，设隔离阀61?66是闭合状态，转换腔室610、成膜室I及中间层成膜室40是真空状态。
[0121]将隔离阀65打开，将搭载有基材W的公转工作台5向加载互锁真空室20运入。然后，将隔离阀65闭合，将加载互锁真空室20排气直到成为真空状态。
[0122]在加载互锁真空室20内的排气完成后，将隔离阀61及隔离阀62打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向中间层成膜室40移动。如果移动完成，则将隔离阀61闭合。
[0123]在隔离阀61闭合后，将加载互锁真空室20向大气开放，通过将隔离阀65打开，成为等待接下来运入的基材W的状态。在中间层成膜室40中，皮膜供给源(溅镀蒸发源)6动作，在基材W的表面上形成作为化学气相沉积层的基底的中间层。
[0124]在中间层成膜室40中的中间层的成膜完成后，将隔离阀62及隔离阀63打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向成膜室I移动。中间层成膜室40成为等待接下来从加载互锁真空室20移送的基材W的状态。
[0125]在成膜室I中，在隔离阀63闭合后，将搭载在公转工作台5上的两组基材W连接到等离子体产生电源10的两极上，进行导入加工气体的同时的成膜。
[0126]在成膜室I中的化学气相沉积层的成膜完成后，将隔离阀63及隔离阀64打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向加载互锁真空室30移动。成膜室I成为等待接下来从中间层成膜室40移送的基材W的状态。
[0127]在加载互锁真空室30中，在将隔离阀64闭合后，等待搭载在公转工作台5上的两组基材W被冷却到适当的温度。在基材W被冷却到适当的温度后，将大气向加载互锁真空室30内导入，将隔离阀66打开，将搭载有基材W的公转工作台5从加载互锁真空室30运出。
[0128]如上所述，根据该等离子体化学气相沉积装置600，化学气相沉积皮膜形成在基材W及公转工作台5上，而几乎不形成在成膜室I的壁面等上。由于将基材W及基材保持器按照每一个批次向该等离子体化学气相沉积装置600的外部运出，所以能够将向成膜室I的皮膜形成维持在最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室1，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。特别是在该等离子体化学气相沉积装置600中，由于能够将成膜室I维持为真空状态而进行连续成膜处理，由此能够进行许多批次的高效的处理，所以能够抑制成膜室I的污染，这成为用来使该等离子体化学气相沉积装置600持续长时间稳定地运转的非常有效的对策。
[0129]〈第7实施方式〉
以下，对图1OA和图1OB所示的本发明的第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700进行说明。第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700与上述实施方式的等离子体化学气相沉积装置相比，隔室的配置及基材工作台的动作不同。除此以外与上述其他实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0130]图1OA和图1OB表示第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700。图1OA是表示将后述的旋转移送机构710的臂712伸长而在隔室中进行处理的状态的平面图，图1OB是表示将臂712收缩而从隔室向隔室将基材W旋转移送的状态的平面图。图1OC是表示安装在 臂712的前端的分隔板720及工作台730的立体图。
[0131]如图1OA和图1OB所示，在该等离子体化学气相沉积装置700中，与第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600同样，包括配置在中央的转换腔室610和配置在其周围的多个隔室。详细地讲，从等离子体化学气相沉积装置700的上方观察，在中央配置有转换腔室610，在其周围，在图的右侧即上游侧配置有加热室21，在上侧配置有将中间层成膜的中间层成膜室40，在左侧即下游侧配置有成膜室I的真空腔室2，在下侧配置有加载互锁真空室30。在加载互锁真空室30上设置有作为基材W的运入及运出用的门的隔离阀65。该隔室的配置等与等离子体化学气相沉积装置700和等离子体化学气相沉积装置600不同。进而，以下的结构不同。
[0132]与等离子体化学气相沉积装置600不同，在转换腔室610中配置有旋转移送机构710。该旋转移送机构710具有能够旋转的中心轴711和在其周围以90°间隔配置的能够伸缩的4个臂712，在该臂712的前端安装着分隔板720。如图1OA所示，通过各臂712伸长，各分隔板720能够将4个隔室的开口部分别锁闭，能够使4个各隔室成为独立的环境。进而，在分隔板720上设置有能够搭载基材W的工作台730。此外，如图1OB所示，在臂712收缩的状态下，4个分隔板720及工作台730能够绕中心轴711旋转移动(在图10中向逆时针方向的旋转移动)。
[0133]如图1OC所示，基材W搭载在配置有两个自转工作台4的工作台730上。将基材W搭载在工作台730上方的自转工作台4上，从该等离子体化学气相沉积装置600的外部向加载互锁真空室30运入。利用设置在转换腔室610中的旋转移送机构710，将基材W向加热室21、中间层成膜室40、成膜室I (真空腔室2)、原来的加载互锁真空室30依次移送，从加载互锁真空室30向该等离子体化学气相沉积装置700的外部运出。将该公转工作台5的移送顺序在图1OA中用中空箭头表示。
[0134]在该实施方式中，在工作台730上配置两个自转工作台4，在各自转工作台4上搭载基材W，但是工作台的形式及基材W的搭载形式也可以是上述其他实施方式所示的形式。
[0135]对该等离子体化学气相沉积装置700中的基材W的成膜处理的次序进行说明。该等离子体化学气相沉积装置700中的成膜工艺与等离子体化学气相沉积装置600同样，是真空排气一加热一中间层成膜一利用等离子体化学气相沉积的成膜一冷却一大气取出。将搭载在工作台730上的基材W如下所述处理。图1OA表示初始状态。在该初始状态下，设隔离阀65是闭合状态，在加载互锁真空室30中存在成膜处理结束了的基材W。
[0136]在利用分隔板720将加载互锁真空室30从其他隔室独立的状态下，向该加载互锁真空室30导入大气。然后，将隔离阀65打开而将加载互锁真空室30内向大气暂且开放，将成膜处理结束后的基材W从工作台730拆下。将下个基材W搭载到工作台730上并向加载互锁真空室30运入。然后，将隔离阀65闭合，将加载互锁真空室30排气直到成为真空状态。
[0137]在加载互锁真空室30内的排气完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向加热室21移送。此时，分隔板720使加热室21成为从其他隔室独立的状态(4个隔室全部独立的状态)。然后，自转工作台4 一边旋转，设置在加热室21内的加热器17一边升温，将基材W加热。
[0138]在加热室21中的基材W的加热完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长并将工作台730向中间层成膜室40移送。此时，分隔板720使中间层成膜室40成为从其他隔室独立的状态。然后，自转工作台4 一边旋转，皮膜供给源(溅镀蒸发源)6 一边动作，在基材W的表面上形成作为化学气相沉积层的基底的中间层。
[0139]在中间层成膜室40中的中间层的成膜完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向成膜室I移送。此时，分隔板720使成膜室I成为从其他隔室独立的状态。然后，自转工作台4 一边旋转，两组基材W—边被分别连接到等离子体产生电源10的两极上，进行导入加工气体的同时的成膜。
[0140]在成膜室I中的化学气相沉积层的成膜完成后，旋转移送机构710的臂712收缩，使中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向加载互锁真空室30移送。此时，分隔板720使加载互锁真空室30成为从其他隔室独立的状态。然后，等待两组基材W被冷却到适当的温度。在基材W被冷却到适当的温度后，向加载互锁真空室30导入大气，隔离阀65打开，将基材W从加载互锁真空室30运出。
[0141]这样在隔离阀65闭合的状态下进行的成膜处理(真空排气一加热一中间层成膜—利用等离子体化学气相沉积的化学气相沉积层成膜一冷却)在4个隔室都处于真空的状态下进行。在该状态下，如果臂712收缩，则4个分隔板720在基材W搭载在工作台730上的状态下被向转换腔室610的中央附近拉近，在该状态下，中心轴711能够向逆时针旋转90°。然后，如果臂712伸长，则能够将各基材W移送到进行成膜工艺的下个处理的隔室中。
[0142]这样的成膜处理也可以将基材W容纳在4个隔室的各自中并同时推进来进行。这样使得处理效率大幅地提高。
[0143]如上所述，根据该等离子体化学气相沉积装置700，与等离子体化学气相沉积装置600同样，由于化学气相沉积皮膜几乎不形成在成膜室I的壁面等上，所以能够将向成膜室I的皮膜形成维持在最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室1，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。这样能够抑制成膜室I的污染，这成为用来使该等离子体化学气相沉积装置700持续长时间稳定且高效率地运转的非常有效的对策。
[0144]另外，根据处理工序的数量变更所配置的隔室的数量，也变更旋转移送机构710中的每I次的旋转角度。
[0145]另外，本发明并不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围内能够适当变更各部件的形状、结构、材质、组合等。此外，在此次公开的实施方式中，没有明示公开的事项，例如运转条件及作业条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域的技术人员通常实施的范围，采用只要是通常的本领域的技术人员就能够容易想到的事项。
[0146]如上所述，根据本发明，提供一种等离子体化学气相沉积装置，是连续式等离子体化学气相沉积装置，化学气相沉积皮膜不易堆积在基材以外的部分，能够持续长期不进行清扫地稳定作业，并且生产效率高。该连续式等离子体化学气相沉积装置包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与上述隔室之间输送基材。上述成膜室包括真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源。在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。
[0147]在本发明中优选的是可以构成为，上述两组基材是对置配置的平板状的基材。
[0148]更优选的是可以构成为，上述两组基材是固定在交替地隔开间隔配置的保持器上的平板状的基材、或交替地隔开间隔配置的平板状的基材，上述两组基材或基材保持器交替地属于不同的组。
[0149]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于在成膜过程中分别旋转的基材保持器上。
[0150]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于在成膜过程中分别自公转的基材保持器上。
[0151]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于自公转的基材保持器上，属于第I组的自转工作台的数量和属于第2组的自转工作台相互是相同数量，并且绕上述公转轴一个个地交替地排列配备。
【主权项】
1.一种连续式等离子体化学气相沉积装置，包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与分开的隔室之间输送基材，并在上述基材上成膜，其特征在于， 上述成膜室包括真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源； 在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。2.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材是对置配置的平板状的基材。3.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材是固定在交替地隔开间隔配置的保持器上的平板状的基材、或交替地隔开间隔配置的平板状的基材， 上述两组基材或基材保持器交替地属于不同的组。4.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于在成膜过程中分别旋转的基材保持器上。5.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于在成膜过程中分别自公转的基材保持器上。6.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于自公转的基材保持器上，属于第I组的自转工作台的数量和属于第2组的自转工作台相互是相同数量，并且绕上述公转轴一个个地交替地排列配备。
【专利摘要】提供一种即使持续长时间使用也不花费清扫等工夫、能够在维持稳定的成膜条件的同时以高生产效率进行成膜处理的等离子体化学气相沉积装置（100）。等离子体化学气相沉积装置（100）包括成膜室（1）和与成膜室（1）分开的加载互锁真空室（20、30），是在这些室间输送基材并在基材上生成成膜的连续式。成膜室（1）包括真空腔室（2）、将真空腔室（2）内的空气排出的真空排气机构（3）、向真空腔室（2）内供给原料气体的气体供给部（9）、和使真空腔室（2）内产生等离子体的等离子体产生电源（10）。在成膜室（1）中，基材被分为与等离子体产生电源（10）的一极连接的第1组（18）、和与等离子体产生电源（10）的另一极连接的第2组（19），在相互为不同极性的第1组（18）的基材与第2组（19）的基材之间产生等离子体。
【IPC分类】C23C16/503, C23C16/44, C23C16/458
【公开号】CN104903491
【申请号】CN201380068470
【发明人】玉垣浩, 芳贺润二
【申请人】株式会社神户制钢所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】EP2940183A1, US20150329968, WO2014103228A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及在基材上形成化学气相沉积皮膜的等离子体化学气相沉积装置，特别涉及在维持稳定的成膜条件的同时生产效率高的连续式等离子体化学气相沉积装置。
【背景技术】
[0002]对于活塞环那样的汽车的发动机零件等，要求良好的耐磨损性、耐热性、防烧结性等。因此，对于这些机械零件，使用等离子体化学气相沉积方法实施DLC(Diamond-Like-Carbon)那样的耐磨损性涂覆。
[0003]另外，在对上述基材实施等离子体化学气相沉积方法时，考虑生产率而希望在真空腔室内收纳大量基材而一次进行处理。在这样将大量基材一次处理的情况下，必须使在各个基材上形成的皮膜的厚度及膜质在基材彼此间均匀。因此，在以往的等离子体化学气相沉积装置中，将多个基材排列到同一工作台之上，通过该工作台的驱动，一边进行自转及公转一边进行成膜处理。
[0004]或者，在其他的生产率提高的观点看，采用所谓的连续型的装置或带有加载互锁真空室的装置。这些装置包括成膜室、和与其分开设置的专门进行真空排气等的室，在这些室彼此之间输送基材。由此，保持将成膜室始终维持为真空状态的状态，实施许多成膜循环。
[0005]在日本特开平5-295551号公报(专利文献I)中，公开了一种通过等离子体化学气相沉积方法在被处理物(基材、基板)的表面上形成覆膜的连续型的等离子体化学气相沉积装置的改良技术。在该专利文献I的图2中，作为现有技术公开了连续型等离子体化学气相沉积装置的典型的例子。根据该图2及其说明，该连续型等离子体化学气相沉积装置包括相互分隔的多个独立室(隔室)，在各室中分别独立地实施真空排气/基材的加热、成膜处理、大气开放的成膜工序中的各步骤。将基材在该装置的内部依次输送，由此执行皮膜形成的工艺。
[0006]根据该连续型等离子体化学气相沉积装置，由于将工艺的各阶段在相互独立的工作室中进行，所以能够期待高生产率，并且不需要每当基材插入就将成膜室大气开放，没有向成膜室内的气体吸附，能够期待能够稳定地形成高品质的皮膜。另外，专利文献I公开了这样的技术:在这样的连续型等离子体化学气相沉积装置中设置在大气压下将基材预加热的大气加热炉，使得在加载室中到使基材成为预定温度的升温时间缩短。
[0007]可是，在通过等离子体化学气相沉积方法进行皮膜形成的装置的情况下，皮膜不仅在成膜对象的基材上成膜，而且也堆积在成膜室的壁或与基材对置的电极等上。特别是，在作为用来产生等离子体的电流的通道的场所中容易形成皮膜。当成膜处理完成时，将成膜对象的基材及支承基材的夹具拆下，更换为接着进行处理的对象物，但成膜室的壁及与基材对置的电极等持续多次的处理之间使用，所以随着反复成膜循环，使得厚皮膜堆积。
[0008]例如，在专利文献I所记载的成膜装置中，在该专利文献I的图2中带有附图标记30的高频电极与搭载在带有附图标记I的基材车上的基材对置的状态下，对上述高频电极施加高频功率而产生等离子体，由此，在基材上形成皮膜的同时，在高频电极上也堆积与基材上的皮膜大致相同量的皮膜。基材车和基材每当成膜的循环完成就更换为新的，而高频电极因始终使用而使皮膜持续地堆积。这样堆积而变厚的皮膜容易剥离而飞散，这可能成为皮膜缺陷的原因。这样的内部的堆积物需要通过定期的清扫而除去。
[0009]进而，在通过等离子体化学气相沉积方法形成的皮膜是DLC那样的绝缘性的皮膜的情况下，还产生别的问题。即，如果成膜发展而膜厚增大，则绝缘性的皮膜产生供给功率时的电阻成分。因此产生以下问题，即使设定相同的功率条件，等离子体产生的状态也变动，皮膜的特性也变化。
[0010]此外，作为等离子体化学气相沉积装置的另一方式，还有高频电极的部分为单纯的腔室的壁并对基材及基材车侧施加功率的方式。但是，在该方式中，在与基材对置的腔室壁上也与基材同样堆积皮膜。结果，产生厚厚地附着的堆积物飞散的问题。此外，在形成的皮膜具有绝缘性的情况下，即使该皮膜处于腔室侧，由于存在于功率流过的部分，所以腔室内壁的电阻也增大。因而，将内壁作为一个电极发生的等离子体的生成变得不稳定，产生作业条件从最佳的条件偏离的可能性。
[0011]专利文献1:日本特开平5-295551号公报。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种等离子体化学气相沉积装置，是连续式等离子体化学气相沉积装置，化学气相沉积皮膜不易堆积在基材以外的部分上，能够持续长期不进行清扫而稳定作业，并且生产效率高。
[0013]本发明所提供的连续式等离子体化学气相沉积装置，包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与上述隔室之间输送基材。上述成膜室具有真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源。在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第I实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的立体图。
[0015]图2是图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的平面图。
[0016]图3A是表示上述等离子体化学气相沉积装置的向自转工作台的基材的设置例的立体图。
[0017]图3B是表示上述等离子体化学气相沉积装置的向自转工作台的基材的设置例的立体图。
[0018]图4A是用于说明图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的平面图。
[0019]图4B是用于说明图1所示的连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的侧视图。
[0020]图5A是表示本发明的第2实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0021]图5B是工作台台车及基材工作台的立体图。
[0022]图5C是上述工作台台车及上述基材工作台的侧视图。
[0023]图是上述工作台台车及上述基材工作台的平面图。
[0024]图6A是表示本发明的第3实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0025]图6B是在本发明的第3实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置中使用的基材保持器的立体图。
[0026]图7是表示本发明的第4实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0027]图8A是表示本发明的第5实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0028]图8B是排列为多层的基材的立体图。
[0029]图SC是排列为多层的基材保持器的平面图。
[0030]图9是表示本发明的第6实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0031]图1OA是表示本发明的第7实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0032]图1OB是表示本发明的第7实施方式的连续式等离子体化学气相沉积装置的整体结构的平面图。
[0033]图1OC是本发明的第7实施方式的分隔板及工作台的立体图。
【具体实施方式】
[0034]以下，基于附图详细地说明本发明的连续式等离子体化学气相沉积装置100(以下简记为等离子体化学气相沉积装置100)的实施方式。这里，所谓连续式是以下装置的方式的总称:具有加载互锁真空室(预排气室)，并具有这样的机构:通过经由该工作室在装置外部(大气压)与成膜室(真空压)之间交接基材，将成膜室也包括基材的替换时在内始终保持为真空状态，所谓连续式是也包括装载锁定式、往复式、多腔式的意思。此外，该等离子体化学气相沉积装置100中的成膜处理的对象是基材W。
[0035]<第I实施方式>
图1是表示本发明的第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的整体结构的立体图，图2是其俯视图。
[0036]该等离子体化学气相沉积装置100包括具有等离子体化学气相沉积机构的成膜室1、配置在成膜室I的上游侧的作为分开的隔室的加载互锁真空室20、和配置在成膜室I的下游侧的作为分开的隔室的加载互锁真空室(隔室)30。这里所述的上游和下游是关于基材W的移送方向的。在加载互锁真空室20的入口设置有隔离阀41，在加载互锁真空室20的出口与成膜室I的入口之间设置有隔离阀42，在成膜室I的出口与加载互锁真空室30的入口之间设置有隔离阀43，并且在加载互锁真空室30的出口设置有隔离阀44。图1仅表示隔离阀44，但如图2所示，在该等离子体化学气相沉积装置100中设置有4个隔离阀41?44 (换言之，隔离门41?44)。
[0037]通过这些隔离阀41?44闭合，将成膜室1、加载互锁真空室20及加载互锁真空室30与邻室或大气隔断。即，通过将隔离阀闭合，能够在邻室之间进行环境及压力的隔断。另一方面，通过将隔离阀打开，能够将基材W单独地或将搭载在基材工作台上的状态的基材W在邻室之间移送。在图1和图2中表示将基材W在搭载在基材工作台上的状态下移送的例子。
[0038]将基材W分为两个组。至少在成膜室I中，使后述的真空腔室2接地，将上述两组从该真空腔室2绝缘，并且将组彼此也相互绝缘。因而，各组可以具有相互独立的电位。关于其详细情况在后面描述。
[0039]加载互锁真空室20包括作为基材W运入用的门的隔离阀41和真空排气机构。在隔离阀41打开(此时隔离阀42是闭合状态)而向大气开放的状态下，将基材W和基材工作台从等离子体化学气相沉积装置100的外部向加载互锁真空室20内运入。然后，通过将隔离阀41闭合(此时隔离阀42维持闭合状态)，能够将加载互锁真空室20的内部排气为真空。如果加载互锁真空室20的内部成为真空状态且加热等前处理完成，则接着将与预先处于真空排气状态的成膜室I之间的隔离阀42打开(此时隔离阀41、43是闭合状态)，在真空状态下将基材W和基材工作台向成膜室I移送。该等离子体化学气相沉积装置100包括用于在上述室之间移送基材W和基材工作台的移送机构。
[0040]如果移送完成，则将隔离阀42闭合，向加载互锁真空室20导入大气，使该加载互锁真空室20内成为大气压。由此，成为能够接纳下个批次的基材W和基材工作台的状态。
[0041]如图1和图2所示，成膜室I包括真空腔室2、将真空腔室2内真空排气的作为真空排气机构的真空泵3、向通过上述真空泵3成为真空状态的真空腔室2内供给原料气体的气体供给部9、和使供给到真空腔室2内的加工气体产生等离子体的交流电供给型的等离子体产生电源10。在成膜室I中，两组基材W分别与等离子体产生电源10的两极连接，通过施加在两组基材W之间的电压而产生辉光放电，进行皮膜形成。在该成膜室I上经由隔离阀43连接着下游侧的加载互锁真空室30。
[0042]加载互锁真空室30包括作为基材W的运出用的门的隔离阀44和真空排气机构。通过将隔离阀44 闭合，并在预先使加载互锁真空室30的内部成为真空状态后将隔离阀43打开，能够将在成膜室I中在真空状态下形成了皮膜的基材W和基材工作台从该成膜室I向加载互锁真空室30运入。然后，通过将隔离阀43闭合，使得成膜室I再次成为等待来自加载互锁真空室20的基材W和基材工作台的运入的状态。
[0043]在上述隔离阀43闭合后，在加载互锁真空室30的内部为真空状态下进行冷却等后处理。如果该后处理完成，则接着将大气导入，在加载互锁真空室30的内部成为大气压的时刻将隔离阀44打开(此时隔离阀43是闭合状态)。由此，在向大气开放的状态下，将基材W和基材工作台从加载互锁真空室30向等离子体化学气相沉积装置100的外部运出。等离子体化学气相沉积装置100包括用于该室之间的基材W和基材工作台的移送的移送机构。
[0044]然后，将隔离阀44闭合，将加载互锁真空室30的内部排气为真空。由此，加载互锁真空室30成为能够接纳来自成膜室I的批次的基材W和基材工作台的状态。
[0045]第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的上述结构除了作为后述本发明的特征的向分为两组的基材W施加交流电这一点以外，与通常的所谓连续式成膜装置是相同的。因而，该等离子体化学气相沉积装置100具有连续式成膜装置的一般的长处，S卩，具有以下优点:成膜室暴露于大气的机会少、能够进行稳定的覆盖、以及通过较短的生产节拍间隔时间的处理能够批量生产等。除此以外，等离子体化学气相沉积装置100的特征在于，通过成膜室I的结构的精心设计，克服了通常的连续式成膜装置的短处，即，为了清扫在暴露于大气中的机会少的成膜室I的内壁面上堆积的覆膜，而必须将夹在加载互锁真空室20和加载互锁真空室30间的成膜室I特意进行大气开放。以下，对该等离子体化学气相沉积装置100的成膜室I的结构详细地说明。
[0046]使用图1?图4B说明等离子体化学气相沉积装置100中的成膜室I的结构。
[0047]上述真空腔室2是其内部能够相对于外部气密的壳体。上述真空泵3设置在上述真空腔室2的侧方，将处于该真空腔室2内的气体向外部排气，使该真空腔室2内成为低压状态。该真空泵3能够将真空腔室2内减压到真空状态。
[0048]等离子体化学气相沉积装置100还包括基材工作台。在基材工作台上能够搭载多个基材W，并且在该搭载的状态下能够在真空腔室2的内部对该基材W进行处理。基材工作台具有使搭载在该基材工作台上的基材W行星旋转即一边自转一边公转的机构。具体而言，如图4B所示，该实施方式的基材工作台具有6个自转工作台4、和搭载这些自转工作台4的公转工作台5。
[0049]基材工作台还能够使用工作台台车50移送。该工作台台车50是将基材W与基材工作台一起移送的移送机构，具有多个车轮51。上述基材工作台在搭载在上述工作台台车50上的同时，能够在等离子体化学气相沉积装置100的内部在水平方向上移动。该第I实施方式的工作台台车50从等离子体化学气相沉积装置100的外部向加载互锁真空室20、从加载互锁真空室20向成膜室1、从成膜室I向加载互锁真空室30、从加载互锁真空室30向等离子体化学气相沉积装置100的外部依次移动。
[0050]在工作台台车50停止在成膜室I的中央的状态下，将设置在成膜室I的下部的旋转导入机构与工作台台车50连接。该旋转导入机构具有图4B所示的轴部14和旋转驱动部15。旋转驱动部15对轴部14和与轴部14连结的基材工作台的公转工作台5旋转驱动。装入在基材工作台中的行星旋转机构使公转工作台5上的自转工作台4 一边公转一边自转。
[0051]由第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100成膜的基材W为了能够进行均匀的成膜，而优选的是配备在上下为长条的圆柱状空间内。例如，在基材W是如图3A所示的活塞环的情况下，如果保持该状态则有可能不均匀地成膜。如图3A所示，在虽然堆叠但周向的一部分缺失而不成为完全的圆筒的情况下，通过根据需要用罩11将该缺失部分的开口封闭，能够进行均匀的成膜。
[0052]此外，在要成膜的基材W是如图3B所示的小型部件(例如小活塞销)的情况下，优选的是使用该图所示的设置夹具13。该设置夹具13包括在上下方向上排列的多个圆板12，具有收纳在圆柱状空间内的整体形状。上述基材W通过载置到上述各圆板12上，能够在上下方向上跨越多级堆叠。
[0053]进而，在基材W是具有上述形状以外的形状的物体的情况下，也优选的是适当制作与其形状对应的固定用的夹具，将夹具和基材收纳到圆柱状空间内。
[0054]有时将图3A和图3B所示的基材W的集合体称为基材集(工件集)。如后述那样，针对该基材集，分为与等离子体产生电源10的一极连接的第I组18和与另一极连接的第2组19中的某一组。
[0055]上述自转工作台4例如是具有水平的上表面的圆形的载置台，使配备在上表面或上方的基材W—边绕旋转轴自转一边保持。能够对自转工作台4供电，对基材W也施加所供给的电压。
[0056]图1、图2和图4B所示的等离子体化学气相沉积装置100的基材工作台具有共计6个自转工作台4。这6个自转工作台4以在平面观察在一个圆上排列的方式配备在公转工作台5之上。
[0057]另一方面，如图1、图2和图4A和图4B所示，在真空腔室2内设置有向该真空腔室2内供给包括原料气体在内的加工气体的气体供给部9。该气体供给部9将化学气相沉积皮膜的形成所需要的原料气体及辅助成膜的辅助气体从储气瓶16以预定量向真空腔室2内供给。
[0058]例如在将DLC (类金刚石碳、非晶质碳膜)等碳类的化学气相沉积皮膜成膜的情况下，作为加工气体而使用含有碳化氢(乙炔、乙稀、甲烷、乙烧、苯、甲苯等)的原料气体，此夕卜，根据需要也可以添加氩、氦等惰性气体作为辅助气体。此外，在将硅氧化物类的化学气相沉积皮膜(S1x膜、S1C膜、SiNx膜、SiCN膜)成膜的情况下，可以使用向硅类有机化合物(甲硅烷、TMS、TEOS, HMDSO等)或硅烷等含硅的原料气体添加氧、氮、氨等反应气体再根据需要而添加了氩等惰性气体作为辅助气体的气体。作为化学气相沉积皮膜，在上述以外，还能够将T1x膜、AlOx膜、AlN膜等成膜。
[0059]此外，也有时向主要的原料气体中混合少量的添加原料气体。例如，在形成DLC皮膜时，通过将碳化氢作为主要的原料气体并少量添加硅类有机化合物气体，能够在DLC中形成含有Si的皮膜。或者，也可以在形成DLC皮膜时，通过将碳化氢作为主要的原料气体、并少量添加含有金属的原料气体(作为例子，有TTIP (四异丙醇钛)和TDMAT (四次二甲基胺基钛))，能够形成在DLC中含有金属(在例子中是钛)的皮膜。
[0060]这些原料气体、反应气体及辅助气体可以将所使用的气体的种类适当组合而使用。
[0061]对作为第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的成膜室I的特征性结构的等离子体产生电源10及从该等离子体产生电源10向基材W的功率供给进行说明。
[0062]等离子体产生电源10是用于使供给到真空腔室2内的加工气体产生辉光放电并产生等离子体的电源，供给交流电。作为该等离子体产生电源10供给的交流电，不仅可以是电流和电压按照正弦波的波形而正负变化的交流，也可以是按照脉冲状的波形而正负替换的矩形波的交流。在该交流中，可以使用连续的相同极性的脉冲群交替地出现的交流、或在正弦波的交流中叠加了矩形波的交流。实际的等离子体产生中的电压波形有时由于等离子体生成的影响而畸变。此外，如果产生等离子体，则交流电压的零电平移位，如果测量各电极相对于接地电位的电位，则较多地观察到在负侧电极施加了施加电压的80?95%并在正侧电极施加了施加电压的5?20%的情况。
[0063]从等离子体产生电源10供给的交流的频率优选的是IkHz?100MHz。这是因为，在频率小于IkHz时容易发生皮膜的充电，如果超过100MHz，则向腔室内部的电气供电变困难。特别是，如果考虑容易向基材W供给功率还有电源的容易获得性等，则优选的是1kHz?400kHz的范围。此外，特别在包含基材W的自公转机构的情况下，优选的是IkHz?IMHz的频率。这是因为，在小于IkHz时容易发生皮膜的充电，将超过IMHz的频率的功率传递给自转公转的基材W的机构难以实现。进而，如果考虑电源的容易获得性等，则更优选的是1kHz?400kHz的范围。从等离子体产生电源10供给的交流的电压在峰值上优选的是维持辉光放电所需要的300?3000V。进而，从等离子体产生电源10供给的交流的功率根据基材W的表面积而变动，但优选的是在每单位面积的功率下为0.05?5W/cm2左右的功率密度。
[0064]如果使这样的频率、电压、功率(功率密度)的交流电流作用于配备在真空腔室2内的一对电极之间，则在电极之间产生辉光放电，由所产生的辉光放电将供给到真空腔室2内的加工气体分解而产生等离子体。并且，通过由等离子体分解后的这些气体成分堆积到电极表面上，来进行化学气相沉积皮膜的成膜。即，只要在一对电极的某一个中使用基材W，就能够在基材W的表面上将化学气相沉积皮膜成膜。
[0065]另外，如图1、图2和图4A所示，在第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100中，多个自转工作台4的一半属于与等离子体产生电源10的一极连接的第I组18。同时，多个自转工作台4的其余的一半属于与等离子体产生电源10的另一极连接的第2组19。能够在相互为不同极性的第I组18的自转工作台4上保持的基材W与第2组19的自转工作台4上保持的基材W之间产生等离子体。
[0066]详细地讲，在公转工作台5上全部配备有6个自转工作台4的状态下，在自转工作台4中，图2的由“A”表示的3个自转工作台4属于第I组18，图2的由“B”表示的3个自转工作台4属于第2组19。S卩，属于第I组18的自转工作台4的数量与属于第2组19的自转工作台4的数量相同。
[0067]关于这些自转工作台4，在属于第I组18的自转工作台4的两旁设置有属于第2组19的自转工作台4，在这些属于第2组19的自转工作台4的再旁边设置有其它属于第I组18的自转工作台4。即，属于第I组18的自转工作台4和属于第2组19的自转工作台4以绕公转工作台5的公转轴Q —个个地轮流(交替地)排列的方式配备。
[0068]等离子体产生电源10具有一对电极。属于第I组18的3个自转工作台4都与等离子体产生电源10的一个电极连接。属于第2组19的3个自转工作台4都与等离子体产生电源10的另一个电极连接。即，在施加电压过程中，属于第I组18的自转工作台4和属于第2组19的自转工作台4始终具有相互相反的极性。
[0069]为了对上述各自转工作台4赋予上述的极性，例如可以在公转轴Q及自转轴P上分别设置省略图示的电刷机构，通过该电刷机构施加各个极性的电压。公转轴Q及自转轴P经由轴承机构被旋转自如时地保持，但也可以通过该轴承机构施加电压。
[0070]接着，对于使用如图1和图2所示那样的在公转工作台5上将6个自转工作台4以公转轴Q为中心以60°间隔排列的等离子体化学气相沉积装置100来 实际将化学气相沉积皮膜成膜的情况下的动作状态，使用图4A和图4B进行说明。另外，图4A是等离子体化学气相沉积装置100的平面图，图4B是等离子体化学气相沉积装置100的侧视图。
[0071](第I工序:基材W的准备) 首先将基材W设置到自转工作台4上。既可以将基材W直接固定到自转工作台4之上，也可以经由设置夹具13载置到自转工作台4之上。自转工作台4和公转工作台5—起构成基材工作台。进而，基材工作台能够一边被搭载到工作台台车50上，一边在等离子体化学气相沉积装置100中移动。
[0072](第2工序:向加载互锁真空室20的运入及前处理)
这样准备了基材W后，首先，将作为加载互锁真空室20的入口门的隔离阀41打开，搭载有基材W的工作台台车50进入加载互锁真空室20。接着，将作为加载互锁真空室20的入口门的隔离阀41闭合，作为真空排气机构的真空泵3将加载互锁真空室20内排气。然后，也可以在加载互锁真空室20内利用加热器将基材W加热。在该工序中隔离阀42维持闭合状态。在图4所示的例子中，在该加载互锁真空室20内也与成膜室I同样，处于加载互锁真空室20的底面的基材工作台的旋转机构上升，与处于工作台台车50上的基材工作台结合，由此，能够使基材工作台旋转。如果不需要基材工作台的旋转，则在加载互锁真空室20中不需要基材工作台的旋转机构。
[0073](第3工序:成膜室I中的处理)
接着，将加载互锁真空室20与预先被排气为真空的状态的成膜室I之间的隔离阀42打开，搭载着基材W的工作台台车50移动至成膜室I。在工作台台车50向成膜室I的移动完成后，将隔离阀42闭合，进行成膜室I内的真空排气。除此以外，在第I实施方式中，处于成膜室I的底部的基材工作台的旋转机构上升，与处于工作台台车50上的基材工作台结合，成为能够使基材工作台旋转的状态，并将上述基材工作台与等离子体产生电源10电气地连接。
[0074]接着，根据需要，气体供给部9将Ar等惰性气体及&、02等气体供给到真空腔室2内，等离子体产生电源10供给功率，使基材W之间产生用于表面净化的辉光放电(离子轰击处理)。
[0075]然后，气体供给部9将加工气体供给到真空腔室2内，由此，将真空腔室2内的压力保持为适合于成膜的0.1?100Pa的压力。
[0076]在成膜时，等离子体产生电源10向属于各组18、19的自转工作台4供给交流功率，在属于第I组18的自转工作台4的基材W与属于第2组19的自转工作台4的基材W之间产生辉光放电，由此，在基材W之间产生成膜所需要的等离子体。
[0077]成膜时的压力的优选值根据要成膜的化学气相沉积皮膜(加工气体及反应性气体)的种类而不同，但一般优选的是0.1Pa?100Pa左右的压力。如上述那样，0.1Pa?100Pa左右的压力能够产生稳定的辉光放电，能够以良好的成膜速度进行成膜。进而，在抑制伴随着气体中的反应的粉末生成的观点看，成膜时的压力优选的是10Pa以下。
[0078]从等离子体产生电源10供给的交流电压优选的是维持辉光放电所需要的300V?3000V之间(两极间的电压的峰值)。进而，从等离子体产生电源10供给的交流的输出功率如果换算为每单位面积的功率，则优选的是0.05?5W/cm2左右。
[0079]通过在这样调整了从等离子体产生电源10供给的交流的电压及功率后，使基材与自转工作台4 一起自转及公转，由此在周向上相邻的基材W (接近的基材W)之间产生稳定的辉光放电，能够在基材W的表面上形成膜厚均匀的化学气相沉积皮膜。在这些工序中，隔离阀42及隔离阀43维持闭合状态。
[0080](第4工序:向加载互锁真空室30的运入及后处理)
在成膜处理结束后，停止从等离子体产生电源10的输出及加工气体的导入。然后，将成膜室I和预先被排气为真空的下游侧的加载互锁真空室30之间的隔离阀43打开，通过工作台台车50的移动将基材W在搭载在基材工作台上的状态下移送至加载互锁真空室30，将隔离阀43闭合。然后，在加载互锁真空室30内，根据需要而等待基材W的温度下降。另夕卜，在该工序中隔离阀44维持闭合状态。
[0081](第5工序:从加载互锁真空室30的运出)
接着，将大气或惰性气体等向加载互锁真空室30导入。由此，在加载互锁真空室30内的压力成为大气压后，将作为加载互锁真空室30的出口门的隔离阀44打开，搭载着基材W的工作台台车50从加载互锁真空室30退出。
[0082](成膜工序中的动作状态)
在成膜室I中，如上述那样，通过相互为相反极性的第I组18的自转工作台4和第2组19的自转工作台4的周向的轮流(交替)配置，使得分别保持于在周向上相邻的自转工作台4上的基材W彼此之间产生电位差，在两者之间可靠地产生辉光放电。并且，如果将等离子体产生电源10的两电极的正负替换，则在周向上相邻的自转工作台4的极性也替换，接着在两者之间产生辉光放电。因此，能够对许多基材W —次且均匀地进行成膜。
[0083]g卩，当属于第I组18的自转工作台4的基材W作为作用极作用而在该基材W侧将化学气相沉积皮膜成膜时，属于第2组19的自转工作台4的基材W成为对极(相反极)。并且，如果等离子体产生电源10的正负替换，则属于第2组19的自转工作台4的基材W成为作用极，属于第I组18的自转工作台4的基材W成为对极。
[0084]S卩，如果是上述结构，则即使基材W为对极，公转工作台5及真空腔室2的壳体也不会成为对极。由于这些部件不作为放电产生电极作用，所以不直接暴露在将原料气体分解的等离子体下，与现有技术相比皮膜不易堆积在这些部件上。结果，也不易发生皮膜的较厚的堆积所导致的薄片的飞散，也不易发生皮膜缺陷。此外，这些部件不作为用于生成等离子体的辉光放电产生用电极作用，即使绝缘皮膜因长时间的运转而厚厚地堆积，也不产生等离子体的不稳定化。因而，还能够稳定地生产在膜质及厚度方面没有偏差的化学气相沉积皮膜。
[0085]特别谋求连续式的等离子体化学气相沉积装置的成膜室I不大气开放地进行许多基材的处理，所以皮膜不会厚厚地堆积在真空腔室2的壳体上的第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的结构是非常有效的。
[0086]以上，对大气状态下运入一真空排气一加热一利用等离子体化学气相沉积的成膜—冷却一大气状态下取出这一最小限度的成膜工艺进行了说明，但根据需要，也可以通过使等离子体化学气相沉积装置100的工作室数量增加等方法来实现更复杂的成膜工艺。例如，等离子体化学气相沉积装置100也可以具备分别执行不同的工序的以下这样的许多隔室。
[0087]I)加载互锁真空室:真空排气
2)加热室:基材W的预加热
3)前处理室:基材W的蚀刻等密接性提高处理
4)中间层成膜室:通过溅镀法等形成用于提高密接性的中间层 5)成膜室:将基材分为两组的利用等离子体化学气相沉积的成膜
6)冷却室:冷却
7)加载互锁真空室:大气开放。
[0088]在该情况下，也通过在“5)成膜室”中采用第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100的结构，而能够实现成膜室中的稳定的成膜和低维护频率。
[0089]〈第2实施方式>
以下，对图5A?图所示的本发明的第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200进行说明。第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200在基材工作台上的基材W的配置上与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0090]图5A表不第2实施方式的等离子体化学气相沉积装置200。该图5A对应于图4A。
[0091]如图5A所示，该等离子体化学气相沉积装置200包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室201的具有真空腔室202的室；加载互锁真空室220，配置在其上游侧；和加载互锁真空室230，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置200中，如图5B和图5C所示，在工作台台车上设置有一对旋转的基材工作台4，在这些基材工作台4上分别搭载着基材W。
[0092]上述一对基材工作台被相互绝缘，此外也被从真空腔室202绝缘，各工作台上的基材W构成组。成膜室201、加载互锁真空室220及加载互锁真空室230具备能够收纳这些基材工作台的大小。在成膜室201中，在上述各基材工作台上的基材W的组间生成等离子体，将基材W成膜。
[0093]上述基材工作台也可以如图所示具有使各基材W行星旋转的机构。
[0094]〈第3实施方式>
以下，对图6A所示的本发明的第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300进行说明。该等离子体化学气相沉积装置300在基材W的配置上与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0095]图6A表不第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300。该图6A是对应于图4A的用于说明连续式等离子体化学气相沉积装置的动作状态的平面图。
[0096]如图6A所示，等离子体化学气相沉积装置300包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室301的具有真空腔室302的室；加载互锁真空室320，配置在其上游侧；和加载互锁真空室330，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置300中，在一对基材保持器313上分别搭载至少一个基材W。上述各基材保持器313如图6B所示那样呈平板状，由此将一个或多个基材W固定。在图6B所示的基材保持器313上搭载9个基材W。搭载在一个基材保持器上的基材W形成一个组。
[0097]一对基材保持器313至少在成膜室301中相互被绝缘，并且也被从真空腔室302绝缘，可以具有相互独立的电位。在加载互锁真空室320内、成膜室301内及加载互锁真空室330内，一对基材保持器313以相互对置的方式配置。详细地讲，各基材保持器313的各自的两面中的搭载基材W的面以相互面对的方式配置。
[0098]将这样配置且搭载有基材W的一对基材保持器313向加载互锁真空室320运入，然后将该加载互锁真空室320内排气至真空状态。根据需要，利用设置在该加载互锁真空室320内的加热器将加载互锁真空室320内预先加热。
[0099]在预定的真空排气或加热完成后，将装载锁定320室与成膜室301之间的隔离阀42打开，将搭载有基材W的一对基材保持器313运入到成膜室1，然后将隔离阀42闭合。然后，将加载互锁真空室320再次向大气开放，进行下个处理物的接纳的准备。
[0100]被运入到成膜室301中的基材W的成膜如下所述进展。向真空排气后的成膜室301的基材保持器313间的空间供给加工气体(成膜原料气体、反应气体、辅助气体)，由此将该成膜室301内维持为预定压力。在该状态下，交流的等离子体产生电源10对一对基材保持器313供给高频的交流功率。结果，向固定 在各个基材保持器313上的基材组之间施加交流电压，在两组基材彼此之间即一对基材保持器313彼此之间产生辉光放电，在基材W上形成皮膜。
[0101]此时，由于等离子体主要形成在基材保持器313间的空间中，所以形成的皮膜向面对该空间的部分偏倚。因此，在成膜室301的内表面上几乎不形成皮膜。当皮膜形成完成时，将等离子体产生电源10的输出停止，将加工气体的导入也停止。由此，成膜工序完成。
[0102]接着，将加载互锁真空室330与成膜室301之间的隔离阀43打开，将基材W与基材保持器313 —起从成膜室301向加载互锁真空室330移送。在移送完成后，将两室301、330间的隔离阀43闭合，成膜室301再次成为等待来自加载互锁真空室20的基材W运入的状态。
[0103]加载互锁真空室330内在经过了基材W的预定的冷却时间后，接受大气或惰性气体的导入而成为大气压状态。然后，将隔离阀44打开，将基材W与基材保持器313 —起从加载互锁真空室330运出。由此，成膜的处理完成。在将隔离阀44闭合后，将加载互锁真空室330再次排气，成为等待来自成膜室301的下个批次的移送的状态。
[0104]根据第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300，皮膜形成在基材及基材保持器上发生，但在成膜室的壁面等上几乎不发生。由于将基材及基材保持器按照每一个批次运出，所以能够将向成膜室的皮膜形成维持为最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散、以及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。
[0105]〈第4实施方式〉
以下，对图7所示的本发明的第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400进行说明。另外，第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400是不包括上述第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300中的下游侧的加载互锁真空室330的所谓往复式的装置。除此以外与第3实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0106]图7表不第4实施方式的等离子体化学气相沉积装置400。该图7对应于图6A。该等离子体化学气相沉积装置400具有包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室401 (真空腔室402)和配置在其上游侧的加载互锁真空室320，但在成膜装置401的下游侧没有设置加载互锁真空室。因此，成膜室401 (真空腔室402)不具有下游侧的开口部。
[0107]在该等离子体化学气相沉积装置400中，如图7所示，在成膜室401中的成膜处理完成后，将基材W及基材保持器313向上游侧的加载互锁真空室320逆向输送，再在大气状态下从等离子体化学气相沉积装置400运出。
[0108]在该等离子体化学气相沉积装置400中，与第3实施方式的等离子体化学气相沉积装置300相比，隔室数较少，能够抑制设备成本。
[0109]〈第5实施方式〉
以下，对图8A所示的本发明的第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500进行说明。另外，第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500与上述第I实施方式的等离子体化学气相沉积装置100相比，基材W的配置不同。除此以外与第I实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0110]图8A表不第5实施方式的等离子体化学气相沉积装置500。该图8A对应于图4A。该等离子体化学气相沉积装置500包括:作为包括等离子体化学气相沉积机构的成膜室501的具有真空腔室502的室；加载互锁真空室520，配置在其上游侧；和加载互锁真空室530，配置在其下游侧。在该等离子体化学气相沉积装置500中，对如图SB所示的平板状或大致平板状的多个基材W进行处理。将这些基材W隔开间隔地配置为多层。将这些基材W每隔一个分类到不同的组。换言之，将排列为多层的基材W以每隔一个为相同电位的方式电气地连接，并且与不同的组及真空腔室至少在成膜室501中绝缘。
[0111]作为变形例，如图SC所示，也可以将平板状的基材保持器513隔开间隔配置为多层，在各基材保持器513的两面上安装基材W。
[0112]这样，将以多层隔开间隔地重叠的基材W或设置了基材W的基材保持器513向等离子体化学气相沉积装置500运入。
[0113]被运入到成膜室501中的基材W的成膜如下所述进展。向被真空排气的成膜室501的基材W彼此之间或基材保持器513彼此之间的空间供给加工气体(成膜原料气体、反应气体、辅助气体)，由此将该空间的压力维持为预定压力。在该状态下，交流的等离子体产生电源10对多层配置的基材W或基材保持器513供给高频的交流功率。结果，对A组或B组的基材W (或固定在基材保持器513上的基材W)之间施加交流电压，在两组基材W彼此之间(或两组基材保持器513间)产生辉光放电，在基材W上形成皮膜。在该情况下，等离子体在层叠为多层的基材W之间(或基材保持器513间)的空间中产生。由此，能够在基材W的两面或基材保持器513的两面上进行皮膜形成。
[0114]〈第6实施方式〉
以下，对图9所示的本发明的第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600进行说明。另外，第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600与上述实施方式的等离子体化学气相沉积装置相比，隔室的配置及基材工作台的动作不同。除此以外与上述其他实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0115]图9是第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600的平面图。该图9对应于图2。该等离子体化学气相沉积装置600包括:转换腔室610，从上方观察配置在中央的位置；配置在其周围的多个室，即在图的左侧配置在上游侧的加载互锁真空室20、配置在上侧而将中间层成膜的中间层成膜室40、作为配置在下侧的成膜室I的具有真空腔室2的室、和在图的右侧的配置在下游侧的加载互锁真空室30。在加载互锁真空室20上设置有作为基材W的运入用的门的隔离阀65，在加载互锁真空室30上设置有作为基材W的运出用的门的隔离阀66。
[0116]在转换腔室610与其周围的各室之间分别配置有隔离阀。详细地讲，分别开闭自如地在转换腔室610与加载互锁真空室20之间设置有隔离阀61，在转换腔室610与成膜室I之间设置有隔离阀62，在转换腔室610与中间层成膜室40之间设置有隔离阀63，在转换腔室610与加载互锁真空室30之间设置有隔离阀64。这些隔离阀能够将转换腔室610、成膜室I及中间层成膜室40在等离子体化学气相沉积装置600的运转过程中维持为被排气为真空状态的状态。
[0117]如图9所示，基材W与第I实施方式同样，搭载在配置有6个自转工作台4的公转工作台5上。基材W保持搭载在公转工作台5上的状态被从该等离子体化学气相沉积装置600的外部向上游侧的加载互锁真空室20运入，经由转换腔室610被向中间层成膜室40、成膜室I的真空腔室2、下游侧的加载互锁真空室30依次移送，被从下游侧的加载互锁真空室30向该等离子体化学气相沉积装置600的外部运出。将该公转工作台5的移送顺序在图9中用中空箭头表示。
[0118]关于公转工作台5的移送机构，使用与第I实施方式所示的工作台台车50相同或与其类似的机构。在图9所示的例子中，基材W与第I实施方式同样地搭载在配置有6个自转工作台4的公转工作台5上，但工作台的形式及基材W的搭载形式也可以是上述其他实施方式所示的形式。
[0119]对该等离子体化学气相沉积装置600中的基材W的成膜处理的次序进行说明。
[0120]在该等离子体化学气相沉积装置600的成膜工艺中，在经过真空排气并进行了中间层成膜后，依次进行利用等离子体化学气相沉积的成膜、冷却及基材W向大气的取出。将搭载在公转工作台5上的基材W如下所述处理。另外，在初始状态下，设隔离阀61?66是闭合状态，转换腔室610、成膜室I及中间层成膜室40是真空状态。
[0121]将隔离阀65打开，将搭载有基材W的公转工作台5向加载互锁真空室20运入。然后，将隔离阀65闭合，将加载互锁真空室20排气直到成为真空状态。
[0122]在加载互锁真空室20内的排气完成后，将隔离阀61及隔离阀62打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向中间层成膜室40移动。如果移动完成，则将隔离阀61闭合。
[0123]在隔离阀61闭合后，将加载互锁真空室20向大气开放，通过将隔离阀65打开，成为等待接下来运入的基材W的状态。在中间层成膜室40中，皮膜供给源(溅镀蒸发源)6动作，在基材W的表面上形成作为化学气相沉积层的基底的中间层。
[0124]在中间层成膜室40中的中间层的成膜完成后，将隔离阀62及隔离阀63打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向成膜室I移动。中间层成膜室40成为等待接下来从加载互锁真空室20移送的基材W的状态。
[0125]在成膜室I中，在隔离阀63闭合后，将搭载在公转工作台5上的两组基材W连接到等离子体产生电源10的两极上，进行导入加工气体的同时的成膜。
[0126]在成膜室I中的化学气相沉积层的成膜完成后，将隔离阀63及隔离阀64打开，搭载有基材W的公转工作台5经由转换腔室610向加载互锁真空室30移动。成膜室I成为等待接下来从中间层成膜室40移送的基材W的状态。
[0127]在加载互锁真空室30中，在将隔离阀64闭合后，等待搭载在公转工作台5上的两组基材W被冷却到适当的温度。在基材W被冷却到适当的温度后，将大气向加载互锁真空室30内导入，将隔离阀66打开，将搭载有基材W的公转工作台5从加载互锁真空室30运出。
[0128]如上所述，根据该等离子体化学气相沉积装置600，化学气相沉积皮膜形成在基材W及公转工作台5上，而几乎不形成在成膜室I的壁面等上。由于将基材W及基材保持器按照每一个批次向该等离子体化学气相沉积装置600的外部运出，所以能够将向成膜室I的皮膜形成维持在最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室1，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。特别是在该等离子体化学气相沉积装置600中，由于能够将成膜室I维持为真空状态而进行连续成膜处理，由此能够进行许多批次的高效的处理，所以能够抑制成膜室I的污染，这成为用来使该等离子体化学气相沉积装置600持续长时间稳定地运转的非常有效的对策。
[0129]〈第7实施方式〉
以下，对图1OA和图1OB所示的本发明的第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700进行说明。第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700与上述实施方式的等离子体化学气相沉积装置相比，隔室的配置及基材工作台的动作不同。除此以外与上述其他实施方式是相同的，所以关于与上述说明重复的部分在这里不重复说明。
[0130]图1OA和图1OB表示第7实施方式的等离子体化学气相沉积装置700。图1OA是表示将后述的旋转移送机构710的臂712伸长而在隔室中进行处理的状态的平面图，图1OB是表示将臂712收缩而从隔室向隔室将基材W旋转移送的状态的平面图。图1OC是表示安装在 臂712的前端的分隔板720及工作台730的立体图。
[0131]如图1OA和图1OB所示，在该等离子体化学气相沉积装置700中，与第6实施方式的等离子体化学气相沉积装置600同样，包括配置在中央的转换腔室610和配置在其周围的多个隔室。详细地讲，从等离子体化学气相沉积装置700的上方观察，在中央配置有转换腔室610，在其周围，在图的右侧即上游侧配置有加热室21，在上侧配置有将中间层成膜的中间层成膜室40，在左侧即下游侧配置有成膜室I的真空腔室2，在下侧配置有加载互锁真空室30。在加载互锁真空室30上设置有作为基材W的运入及运出用的门的隔离阀65。该隔室的配置等与等离子体化学气相沉积装置700和等离子体化学气相沉积装置600不同。进而，以下的结构不同。
[0132]与等离子体化学气相沉积装置600不同，在转换腔室610中配置有旋转移送机构710。该旋转移送机构710具有能够旋转的中心轴711和在其周围以90°间隔配置的能够伸缩的4个臂712，在该臂712的前端安装着分隔板720。如图1OA所示，通过各臂712伸长，各分隔板720能够将4个隔室的开口部分别锁闭，能够使4个各隔室成为独立的环境。进而，在分隔板720上设置有能够搭载基材W的工作台730。此外，如图1OB所示，在臂712收缩的状态下，4个分隔板720及工作台730能够绕中心轴711旋转移动(在图10中向逆时针方向的旋转移动)。
[0133]如图1OC所示，基材W搭载在配置有两个自转工作台4的工作台730上。将基材W搭载在工作台730上方的自转工作台4上，从该等离子体化学气相沉积装置600的外部向加载互锁真空室30运入。利用设置在转换腔室610中的旋转移送机构710，将基材W向加热室21、中间层成膜室40、成膜室I (真空腔室2)、原来的加载互锁真空室30依次移送，从加载互锁真空室30向该等离子体化学气相沉积装置700的外部运出。将该公转工作台5的移送顺序在图1OA中用中空箭头表示。
[0134]在该实施方式中，在工作台730上配置两个自转工作台4，在各自转工作台4上搭载基材W，但是工作台的形式及基材W的搭载形式也可以是上述其他实施方式所示的形式。
[0135]对该等离子体化学气相沉积装置700中的基材W的成膜处理的次序进行说明。该等离子体化学气相沉积装置700中的成膜工艺与等离子体化学气相沉积装置600同样，是真空排气一加热一中间层成膜一利用等离子体化学气相沉积的成膜一冷却一大气取出。将搭载在工作台730上的基材W如下所述处理。图1OA表示初始状态。在该初始状态下，设隔离阀65是闭合状态，在加载互锁真空室30中存在成膜处理结束了的基材W。
[0136]在利用分隔板720将加载互锁真空室30从其他隔室独立的状态下，向该加载互锁真空室30导入大气。然后，将隔离阀65打开而将加载互锁真空室30内向大气暂且开放，将成膜处理结束后的基材W从工作台730拆下。将下个基材W搭载到工作台730上并向加载互锁真空室30运入。然后，将隔离阀65闭合，将加载互锁真空室30排气直到成为真空状态。
[0137]在加载互锁真空室30内的排气完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向加热室21移送。此时，分隔板720使加热室21成为从其他隔室独立的状态(4个隔室全部独立的状态)。然后，自转工作台4 一边旋转，设置在加热室21内的加热器17一边升温，将基材W加热。
[0138]在加热室21中的基材W的加热完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长并将工作台730向中间层成膜室40移送。此时，分隔板720使中间层成膜室40成为从其他隔室独立的状态。然后，自转工作台4 一边旋转，皮膜供给源(溅镀蒸发源)6 一边动作，在基材W的表面上形成作为化学气相沉积层的基底的中间层。
[0139]在中间层成膜室40中的中间层的成膜完成后，在旋转移送机构710的臂712收缩的状态下，中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向成膜室I移送。此时，分隔板720使成膜室I成为从其他隔室独立的状态。然后，自转工作台4 一边旋转，两组基材W—边被分别连接到等离子体产生电源10的两极上，进行导入加工气体的同时的成膜。
[0140]在成膜室I中的化学气相沉积层的成膜完成后，旋转移送机构710的臂712收缩，使中心轴711向逆时针旋转90°。在旋转结束后，旋转移送机构710的臂712伸长，将工作台730向加载互锁真空室30移送。此时，分隔板720使加载互锁真空室30成为从其他隔室独立的状态。然后，等待两组基材W被冷却到适当的温度。在基材W被冷却到适当的温度后，向加载互锁真空室30导入大气，隔离阀65打开，将基材W从加载互锁真空室30运出。
[0141]这样在隔离阀65闭合的状态下进行的成膜处理(真空排气一加热一中间层成膜—利用等离子体化学气相沉积的化学气相沉积层成膜一冷却)在4个隔室都处于真空的状态下进行。在该状态下，如果臂712收缩，则4个分隔板720在基材W搭载在工作台730上的状态下被向转换腔室610的中央附近拉近，在该状态下，中心轴711能够向逆时针旋转90°。然后，如果臂712伸长，则能够将各基材W移送到进行成膜工艺的下个处理的隔室中。
[0142]这样的成膜处理也可以将基材W容纳在4个隔室的各自中并同时推进来进行。这样使得处理效率大幅地提高。
[0143]如上所述，根据该等离子体化学气相沉积装置700，与等离子体化学气相沉积装置600同样，由于化学气相沉积皮膜几乎不形成在成膜室I的壁面等上，所以能够将向成膜室I的皮膜形成维持在最小限度。结果，即使进行对于许多批次的成膜，也不会污染成膜室1，不会发生导致缺陷的皮膜薄片的飞散及伴随着绝缘皮膜的形成的工艺的变动。这样能够抑制成膜室I的污染，这成为用来使该等离子体化学气相沉积装置700持续长时间稳定且高效率地运转的非常有效的对策。
[0144]另外，根据处理工序的数量变更所配置的隔室的数量，也变更旋转移送机构710中的每I次的旋转角度。
[0145]另外，本发明并不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围内能够适当变更各部件的形状、结构、材质、组合等。此外，在此次公开的实施方式中，没有明示公开的事项，例如运转条件及作业条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域的技术人员通常实施的范围，采用只要是通常的本领域的技术人员就能够容易想到的事项。
[0146]如上所述，根据本发明，提供一种等离子体化学气相沉积装置，是连续式等离子体化学气相沉积装置，化学气相沉积皮膜不易堆积在基材以外的部分，能够持续长期不进行清扫地稳定作业，并且生产效率高。该连续式等离子体化学气相沉积装置包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与上述隔室之间输送基材。上述成膜室包括真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源。在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。
[0147]在本发明中优选的是可以构成为，上述两组基材是对置配置的平板状的基材。
[0148]更优选的是可以构成为，上述两组基材是固定在交替地隔开间隔配置的保持器上的平板状的基材、或交替地隔开间隔配置的平板状的基材，上述两组基材或基材保持器交替地属于不同的组。
[0149]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于在成膜过程中分别旋转的基材保持器上。
[0150]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于在成膜过程中分别自公转的基材保持器上。
[0151]更优选的是可以构成为，上述两组基材搭载于自公转的基材保持器上，属于第I组的自转工作台的数量和属于第2组的自转工作台相互是相同数量，并且绕上述公转轴一个个地交替地排列配备。
【主权项】
1.一种连续式等离子体化学气相沉积装置，包括成膜室和与上述成膜室分开的隔室，在上述成膜室与分开的隔室之间输送基材，并在上述基材上成膜，其特征在于， 上述成膜室包括真空腔室、将上述真空腔室内的空气排出的泵、向上述真空腔室内供给原料气体的气体供给部、和使供给到上述真空腔室内的原料气体产生等离子体的交流型的等离子体产生电源； 在上述成膜室中，上述基材被分为两组，属于与上述等离子体产生电源的一极连接的第I组和与上述等离子体产生电源的另一极连接的第2组中的某一组。2.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材是对置配置的平板状的基材。3.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材是固定在交替地隔开间隔配置的保持器上的平板状的基材、或交替地隔开间隔配置的平板状的基材， 上述两组基材或基材保持器交替地属于不同的组。4.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于在成膜过程中分别旋转的基材保持器上。5.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于在成膜过程中分别自公转的基材保持器上。6.如权利要求1所述的等离子体化学气相沉积装置，其特征在于， 上述两组基材搭载于自公转的基材保持器上，属于第I组的自转工作台的数量和属于第2组的自转工作台相互是相同数量，并且绕上述公转轴一个个地交替地排列配备。
【专利摘要】提供一种即使持续长时间使用也不花费清扫等工夫、能够在维持稳定的成膜条件的同时以高生产效率进行成膜处理的等离子体化学气相沉积装置（100）。等离子体化学气相沉积装置（100）包括成膜室（1）和与成膜室（1）分开的加载互锁真空室（20、30），是在这些室间输送基材并在基材上生成成膜的连续式。成膜室（1）包括真空腔室（2）、将真空腔室（2）内的空气排出的真空排气机构（3）、向真空腔室（2）内供给原料气体的气体供给部（9）、和使真空腔室（2）内产生等离子体的等离子体产生电源（10）。在成膜室（1）中，基材被分为与等离子体产生电源（10）的一极连接的第1组（18）、和与等离子体产生电源（10）的另一极连接的第2组（19），在相互为不同极性的第1组（18）的基材与第2组（19）的基材之间产生等离子体。
【IPC分类】C23C16/503, C23C16/44, C23C16/458
【公开号】CN104903491
【申请号】CN201380068470
【发明人】玉垣浩, 芳贺润二
【申请人】株式会社神户制钢所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】EP2940183A1, US20150329968, WO2014103228A1
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