JP2018040025A

JP2018040025A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP2018040025A
Application number: JP2016173293A
Authority: JP
Inventors: 孝池尻; Takashi Ikejiri
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: JP6607160B2

Abstract

【課題】プラズマＣＶＤ装置において、電極と支持部材との接触不良を抑制可能な技術を提供する。
【解決手段】プラズマＣＶＤ装置は、水平方向に延び、一端と他端とを有し、ワークを把持するための把持部が一端と他端との間に備えられた長尺状の電極と、電極の把持部よりも一端側を、少なくとも下方から支持する第１支持部材と、電極の把持部よりも他端側を、少なくとも下方から支持する導電性の第２支持部材と、を備え、電極は、第２支持部材よりも他端側に、重り部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に関する。

真空状態のチャンバにおいて、原料ガスをプラズマ化して得られる金属イオンを、ワーク表面に吸着させて成膜するプラズマＣＶＤ装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平７−２１６５８９号公報

プラズマＣＶＤ装置に備えられる電極は、プラズマ雰囲気中に曝されるため高温（約６００℃以上）になり、熱膨張によってたわみ変形する場合がある。電極が変形すると電極に給電を行う支持部材と電極との接触が不十分となり、導電不良が発生する可能性がある。そのため、プラズマＣＶＤ装置に備えられた電極と支持部材との接触不良を抑制可能な技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、プラズマＣＶＤ装置が提供される。このプラズマＣＶＤ装置は、水平方向に延び、一端と他端とを有し、ワークを把持するための把持部が前記一端と前記他端との間に備えられた長尺状の電極と；前記電極の把持部よりも一端側を、少なくとも下方から支持する第１支持部材と；前記電極の把持部よりも他端側を、少なくとも下方から支持する導電性の第２支持部材と、を備え；前記電極は、前記第２支持部材よりも前記他端側に、重り部を備える。この形態のプラズマＣＶＤ装置によれば、重り部の質量により、電極を積極的に支持部材に接触させることができる。そのため、電極と支持部材との接触不良を抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、プラズマＣＶＤ装置に用いられる電極や、プラズマＣＶＤ装置を用いた成膜方法等の形態で実現することができる。

プラズマＣＶＤ装置の概略構造を示す図である。電極ユニットの概略構造を示す図である。電極の構成を示す平面図である。第１変形例における電極ユニットの概略構造を示す図である。

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態におけるプラズマＣＶＤ装置１００の概略構造を示す図である。プラズマＣＶＤ装置１００は、プラズマＣＶＤ法によりワークＷの表面に薄膜を形成する。プラズマＣＶＤ装置１００は、成膜室１１０と、真空予備室１２０と、電極ユニット１３０と、ロッド１４０と、制御部１５０とを備える。

成膜室１１０には、給電部１１１と真空ポンプ（図示せず）とが設けられている。この成膜室１１０では、室内が真空ポンプによって真空状態にされた上で原料およびプロセスガスが導入され、プラズマＣＶＤ法による成膜処理が実行される。給電部１１１は、電極ユニット１３０に備えられた電極２０に所定の電力を給電する。本実施形態では、給電部１１１は、例えば３０００Ｖの電圧を電極２０に給電する。本実施形態では、成膜室１１０は導電性の材料により形成されており、電気的に接地されている。なお、給電部１１１は成膜室１１０に対して絶縁されている。

真空予備室１２０には、真空ポンプ（図示せず）が接続されている。真空予備室１２０では、ワークＷの導入および取り出しが行われ、また、真空ポンプによって室内が真空状態に保持され、ワークＷに付着している水分の除去が行われる。

電極ユニット１３０は、ロッド１４０の下端に取り付けられている。電極ユニット１３０は、ワークＷに電力を供給するための機構である。電極ユニット１３０の詳細な構成については後述する。

ロッド１４０は、上下方向に延びている。ロッド１４０は、制御部１５０からの制御信号に応じて上下方向に進退し、下端に設けられた電極ユニット１３０を、真空予備室１２０と成膜室１１０との間で移動させる。

制御部１５０は、ＣＰＵとメモリとを備えるコンピュータとして構成されている。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、ロッド１４０の動作や、給電部１１１による電力の供給、真空ポンプの動作、各種ガスの導入等を制御する。

図２は、電極ユニット１３０の概略構造を示す図である。図２は、成膜室１１０に下降した電極ユニット１３０を示す。電極ユニット１３０は、第１支持部材１０ａと、第２支持部材１０ｂと、電極２０と、弁体３０と、接点部４０とを備える。

電極２０は、水平方向に延び、一端２０ａと他端２０ｂとを有する長尺状の電極である。電極２０の一端２０ａと他端２０ｂとの間には、後述する把持部２５が備えられている。電極２０は、断面が円形状を有している。本実施形態では、電極２０の直径は、１０〜１５ｍｍ程度である。電極２０は、熱容量がある程度大きい材料により形成されている。本実施形態では、電極２０は、チタン（Ｔｉ）により形成されているが、チタンに代えて、ステンレス鋼（ＳＵＳ）など、熱容量がある程度大きい任意の材料により形成してもよい。

第１支持部材１０ａは、電極２０の把持部２５よりも一端２０ａ側を少なくとも下方から支持する。本実施形態では、上下方向から支持する。第２支持部材１０ｂは、電極２０の把持部２５よりも他端２０ｂ側を少なくとも下方から支持する。本実施形態では、上下方向から支持する。第１支持部材１０ａは、カラー１１ａとボルト１２ａとを備えており、ボルト１２ａによって電極２０をカラー１１ａに向けて押さえつけることによって電極２０を上下方向から固定している。第２支持部材１０ｂは、カラー１１ｂとボルト１２ｂとを備えており、ボルト１２ｂによって電極２０をカラー１１ｂに向けて押さえつけることによって電極２０を上下方向から固定している。

本実施形態では、以下、第１支持部材１０ａと第２支持部材１０ｂとをまとめて支持部材１０という。支持部材１０は、上下方向に延びる棒状の外観形状を有し、導電性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成されている。支持部材１０は、絶縁部材３１を介して弁体３０に固定されている。

弁体３０は、ワークＷが真空予備室１２０から成膜室１１０へ搬送された際に、成膜室１１０と真空予備室１２０を仕切ることで成膜室１１０を閉塞する。弁体３０は、導電性の金属材料によって形成されている。

接点部４０は、第１支持部材１０ａを介して電極２０に電気的に接続されている。接点部４０は、ワークＷが成膜室１１０内に移動すると給電部１１１に接触する。これにより、ワークＷは電極２０を通じて給電部１１１と同電位になり、ワークＷと、接地された成膜室１１０との間、および、ワークＷと弁体３０との間で放電が可能になる。

本実施形態において、電極２０は、重り部２１と、平坦部２２と、把持部２５とを有する。重り部２１は、本実施形態では、電極２０の第２支持部材１０ｂよりも他端２０ｂ側に設けられている。重り部２１は予め定められた質量を有する。この質量は、例えば、把持部２５とワークＷの合計の質量よりも重い質量に設定されている。平坦部２２は、電極２０の厚さ方向（Ｘ軸方向）と垂直な方向が平坦となっている。平坦部２２は、本実施形態では、カラー１１ｂと、ボルト１２ｂとで挟持されており、第２支持部材１０ｂと、カラー１１ｂと、ボルト１２ｂとの接触面積を確保できる。把持部２５は、導電性の材料によって形成されており、ワークＷを把持する。本実施形態では、把持部２５はクリップ状に形成されているが、クリップ状に限らず、例えば、フック状に形成されてもよい。

図３は、電極２０の構成を示す平面図である。図３では、図２に示す電極２０を、弁体３０側から見た図を表している。図３に示すように、電極２０の両端近傍には、それぞれ第１穴部２３と第２穴部２４とが形成されている。本実施形態では、第２穴部２４は、平坦部２２に形成されている。第１穴部２３は、円形状を有する。第２穴部２４は、電極２０の長手方向に延伸した形状を有する。本実施形態では、第１穴部２３と第２穴部２４とは、電極２０を厚さ方向（Ｘ軸方向）に貫く貫通孔として形成されている。

第１穴部２３には、第１支持部材１０ａが配置（挿入）されており、第２穴部２４の長手方向の中央部には、第２支持部材１０ｂが配置されている。本実施形態では、支持部材１０の断面形状は円形である。第１穴部２３の直径および第２穴部２４の短手方向（Ｚ軸方向）の長さは、支持部材１０の直径とほぼ等しい。従って、第１穴部２３に第１支持部材１０ａ、第２穴部２４に第２支持部材１０ｂが挿入されることにより、電極２０の上下方向（Ｘ軸方向）および水平方向（Ｙ、Ｚ軸方向）への位置ずれが抑制される。

第２穴部２４の長手方向（Ｙ軸方向）の長さは、第２支持部材１０ｂの直径よりも長い。そのため、第２穴部２４に第２支持部材１０ｂが挿入された状態において、第２穴部２４には、電極２０における水平方向（Ｙ軸方向）に、第２支持部材１０ｂと隣接して、第１穴部２３に形成される空隙よりも大きな空隙２６が形成される。従って、成膜処理時に電極２０が昇温して膨張する際に、かかる空隙２６を利用して膨張した体積の少なくとも一部を吸収できる。このため、電極２０の水平方向への膨張が支持部材１０によって規制されることを抑制できる。なお、本実施形態において、第２穴部２４に形成されている空隙２６のＹ軸方向の長さは、熱膨張に伴う電極２０の外周近傍におけるＹ軸方向の寸法変化分よりも大きい。

本実施形態のプラズマＣＶＤ装置１００によれば、重り部２１の質量により、ワークＷによる第２支持部材１０ｂにかかる重みとの均衡がとれるため、電極２０を積極的に第２支持部材１０ｂ、より具体的には、ボルト１２ｂの上面に接触させることができる。そのため、電極２０と支持部材１０との接触不良を抑制できる。

また、本実施形態によれば、電極２０は断面が円形状であるため、成膜処理に伴って発生した成膜カスが、電極２０の上面に堆積することを抑制できる。また、電極２０に成膜カスが付着したとしても、断面が円形状のため、付着した成膜カスに応力がかかりにくくなる。そのため、成膜カスが電極２０から剥がれ落ち、接触不良の要因になることを抑制できる。また、電極２０の熱容量がある程度大きいため、電極２０がプラズマ雰囲気中に曝されて高温になっても、熱膨張による変形が発生しづらい。そのため、電極２０と支持部材１０との接触不良をより効果的に抑制できる。

Ｂ．変形例：
＜第１変形例＞
図４は、第１変形例における電極ユニット１３０Ａの概略構造を示す図である。上記実施形態では、電極２０の断面が円形状であり、その一部に平坦部２２が設けられている。これに対して、本変形例では、平坦部２２を有さず、電極２０Ａ全体が平坦に形成されている。そして、電極２０Ａの第２支持部材１０ｂよりも他端２０ｂ側には、重り部２１Ａが備えられている。

＜第２変形例＞
上記実施形態および変形例において、重り部は第２支持部材１０ｂよりも他端２０ｂ側にのみ設けられている。これに対して、重り部は電極の両端に設けられてもよい。

＜第３変形例＞
上記実施形態では、第１支持部材１０ａは導電性を有している。これに対して、例えば、電極２０に別の導体から電力が供給される場合には、第１支持部材１０ａは導電性を有していなくもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

１０…支持部材
１０ａ…第１支持部材
１０ｂ…第２支持部材
１１ａ、１１ｂ…カラー
１２ａ、１２ｂ…ボルト
２０、２０Ａ…電極
２０ａ…一端
２０ｂ…他端
２１、２１Ａ…重り部
２２…平坦部
２３…第１穴部
２４…第２穴部
２５…把持部
２６…空隙
３０…弁体
３１…絶縁部材
４０…接点部
１００…プラズマＣＶＤ装置
１１０…成膜室
１１１…給電部
１２０…真空予備室
１３０、１３０Ａ…電極ユニット
１４０…ロッド
１５０…制御部
Ｗ…ワーク

Claims

プラズマＣＶＤ装置であって、
水平方向に延び、一端と他端とを有し、ワークを把持するための把持部が前記一端と前記他端との間に備えられた長尺状の電極と、
前記電極の把持部よりも一端側を、少なくとも下方から支持する第１支持部材と、
前記電極の把持部よりも他端側を、少なくとも下方から支持する導電性の第２支持部材と、を備え、
前記電極は、前記第２支持部材よりも前記他端側に、重り部を備える、プラズマＣＶＤ装置。