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