(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の圧力勾配型プラズマガンを設けた成膜装置において、連続的に稼動したときに、一定の膜厚分布や膜質で成膜できる成膜装置を提供する。【解決手段】真空チャンバー１４内に向けてプラズマビーム７を生成する複数の圧力勾配型プラズマガンと、前記プラズマビーム７を収縮させて該真空チャンバー１４内に導く収束コイル６と、ハース２０と、前記プラズマを引き込む引き込み磁石とを設けた真空成膜装置１０において、前記プラズマビーム７から生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極４を、前記複数の圧力勾配型プラズマガンに対してひとつ設けた真空成膜装置１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する複数の圧力勾配型プラズマガンと、前記プラズマビームを収縮させて該真空チャンバー内に導く収束コイルと、ハースと、前記プラズマを引き込む引き込み磁石とを設けた真空成膜装置において、前記プラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極を、前記複数の圧力勾配型プラズマガンに対してひとつ設けたことを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記電子帰還電極を、前記収束コイルの磁場と、前記引き込み磁石の磁場の合成磁場で形成された磁力線が存在している場所に設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
【請求項３】
前記電子帰還電極を、前記真空チャンバー内の、前記複数のプラズマガンの位置からみて、ハースの位置と反対側に設けたことを特徴とする請求項２に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
基板上に絶縁膜を形成する基板の製造方法において、請求項１ないし３のいずれかの真空成膜装置を用いて絶縁膜を形成することを特徴とする基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力勾配型プラズマガンを利用した真空成膜装置およびそれを用いた基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性物質あるいは絶縁性の物資真空成膜装置として、圧力勾配型プラズマガンを用いた成膜装置が知られており、成膜範囲が広い場合には、成膜装置内に複数のプラズマガンを用いて成膜が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、圧力勾配型プラズマガンを利用して基板上に絶縁物を成膜する場合に、ハースの表面や真空チャンバー内面等が時間の経過とともに絶縁物で覆われ、プラズマビームに対する連続的な安定制御ができなくなるという問題があった。特許文献２では、プラズマビームの照射で発生する二次電子をプラズマガン電源に帰還する経路の確保を目的とした電子帰還電極を、二次電子よりも高い電位を持ち、絶縁性物質が付着しにくい場所に設けることにより問題を解決しようとしている。これにより、二次電子は電子帰還電極を介して電源回路に戻ることができるようになる。さらに、特許文献１においては、この電子帰還電極はプラズマガンで生成されたプラズマビームがハース内材料に照射される前に直接流入しないようにプラズマガンの出口部にプラズマビームの周囲を取り囲み電気的に浮遊状態とした絶縁管を設けている。
【０００４】
上記従来の装置構成例を図５に示す。この装置ではプラズマビーム７の出口部分を取り囲むように電子帰還電極４を設置し、プラズマビームと電子帰還電極を電気的に分離するために絶縁管５を使用している。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−４７３６２号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術に記載されたように、電子帰還電極を絶縁物が付着しにくく、磁束密度の高い箇所に設置した場合、磁場に沿って拘束される二次電子の量が多いため二次電子の帰還する確率も高くなるが、イオン化された絶縁物も飛来しやすい。そのため、装置を連続運転するとこの現象の影響を大きく受け、電子帰還電極表面は徐々に絶縁物に覆われ、二次電子の帰還できない場所ができてしまうことがある。
【０００７】
プラズマガンを複数(2基以上)配置した成膜装置においては、１基のプラズマガンに対応してひとつの電子帰還電極が設けられていた。そのため、成膜装置を連続稼動した場合、個々の電子帰還電極間で、絶縁物が不均一な状態で付着していく。その結果、これらの成膜装置を用いて連続成膜を行った場合に、一定の膜圧分布や膜質で安定的に連続して成膜を続けることが困難になることがあった。
【０００８】
これは、以下の理由に起因すると思われる。すなわち、個々の電子帰還電極間では絶縁物の付着状態が不均一になり、その結果、相対的に二次電子の還りやすい電子帰還電極と還りづらい電子帰還電極が混在する状況となる。それは、帰還する電流値の違いとして現れ、その度合いは時間経過とともに更に大きく変化していくこととなる。このような帰還電流の変化は帰還電流が作る自己磁場の変化をもたらす。自己磁場が変化することによって、成膜室内のプラズマ密度分布やプラズマの基板への入射角などが変化する。そのため、一定の膜厚分布や膜質を確保し続けることが困難になる。
【０００９】
そこで、本発明では、複数の圧力勾配型プラズマガンを設けた成膜装置において、連続的に稼動したときに、一定の膜厚分布や膜質で安定して成膜できる成膜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】
【００１０】
本発明の真空成膜装置は、真空チャンバー内に向けてプラズマビームを生成する複数の圧力勾配型プラズマガンと、前記プラズマビームを収縮させて該真空チャンバー内に導く収束コイルと、ハースと、前記プラズマを引き込む引き込み磁石とを設けた真空成膜装置において、前記プラズマビームから生じる反射電子流が帰還する電子帰還電極を、前記複数の圧力勾配型プラズマガンに対してひとつ設けた真空成膜装置である。
また、本発明の基板の製造方法は、上記真空成膜装置を用いて基板上に絶縁膜を形成する基板の製造する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の圧力勾配型プラズマガンを設けた成膜装置において、連続的に稼動したときに、一定の膜厚分布や膜質で安定して成膜することが可能となる。
さらに、電子帰還電極をプラズマビームの出口部から離した位置に設置することで、絶縁管を必要としない構造を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の一例を説明する。
【００１３】
図１は本発明にかかわる真空成膜装置の一例を示す概略構成図の横断面概略図である。また、図２は図１の真空成膜装置のa-b断面での縦断面概略図である。
本例の真空成膜装置には、２基の圧力勾配型プラズマガンが設けられている。
【００１４】
プラズマガン１３は、ホローカソード１、電位勾配及び圧力勾配を与えるため、例えば２基の中間電極（第一の中間電極２・第二の中間電極３）、を含み、Ａｒガスを導入し高密度の円柱状のプラズマを生成する。図１の例では、中間電極の数は２つであるが、１つでも３つ以上であってもよい。
【００１５】
プラズマガン１３で形成された円柱状のプラズマビーム７は、収束コイル６によって成膜室である排気系を備えた真空チャンバー１４に引き出される。収縮コイル６は、プラズマビームを収縮させて真空内に導く。そして、同極を対向させた永久磁石８でシート状に変形させることができる。シート状に変形されたプラズマビーム７は、真空チャンバー１３内部の蒸発材料受け皿２３下部に配置した引き込み磁石２１の磁力線に沿って、成膜材料２２の表面に導かれる。
【００１６】
電子帰還電極４は、圧力勾配型プラズマガン１３の取り付け位置より高い位置に、ひとつ設けられている。電子帰還電極４は、圧力勾配型プラズマガンから生じる反射電子流を帰還させることができる。
【００１７】
電子帰還電極４は、図２に示したように、成膜装置の上部から見たときに、２基のプラズマガンの両方の出口に重なるように、板状に設けられている。電子帰還電極４は、収束コイルの磁場と、引き込み磁石の磁場の合成磁場で形成された磁力線が存在している場所に設けられている。電子帰還電極前面にはハース２０からの蒸発材料の入射を遮る様に防着板４１が設けられており、電子帰還電極表面に膜が付着するのを抑制している。これにより、長期間に渡り導電性表面が維持され電子帰還電極の機能を果たすことが可能となる。
【００１８】
プラズマガン１３から放出されたプラズマビーム７は、磁場に導かれ成膜材料２２表面を照射し、成膜材料２２から放出された二次電子は、陽極である反射電子帰還電極４に入射し、電源に帰還する。このとき、反射電子帰還電極４に電子が確実に帰還するよう、真空成膜装置１０の内部を覆う防着板１１等は全て電気的に浮遊電位としている。
【００１９】
成膜材料２２の表面から蒸発した粒子は、かなりの確率でイオン化され、その一部は電子同様、真空成膜装置１０の内部に形成されている磁場に導かれ反射電子帰還電極４に入射する。そのため、反射電子帰還電極４の表面を成膜材料を有する絶縁膜が形成されることとなるが、電子帰還電極前面にはハース２０からの蒸発材料の入射を遮る様に防着板４１が設けられているため、電子帰還電極表面に膜が付着するのが抑制される。
【００２０】
本発明の成膜装置によれば、２基のプラズマガンに対して、電子帰還電極が一つに集約されている。そのため、長時間成膜処理を続けても、帰還電流が作る自己磁場の値変化が少なく、一定の膜圧分布や膜質を安定的に、連続して成膜することができる。
【００２１】
さらに、本形態では、従来技術と異なり、プラズマガンの先端に設けていないので、絶縁管を必要としない構造とすることができ,装置の稼働効率が向上することができる。
なお、上記例では、成膜装置に圧力勾配型プラズマガン２基設置しているが、３基以上
設けても良い。
【００２２】
また、本例では電子帰還電極４としてはその表面が平坦なものを使用したが、図４のように電子帰還電極４の表面に凹凸をつけて表面積を増やすことにより安定性を高めることもできる。この場合、電子帰還電極の凹凸面が、真空チャンバー壁と反対側を向くように設置する。
【００２３】
図３は本発明に係る別の形態の成膜装置の概略図である。本態様の成膜装置は、上記例の成膜装置において電子帰還電極４の設置場所を変更したものである。本形態では、電子帰還電極４を、ビーム照射位置と反対側でハースより高い位置に設けている。従来装置では磁束密度の高い箇所に電子帰還電極を設けていたが、この場所では拘束する二次電子の量が多いため二次電子の帰還する確率も高くなるが、イオン化した絶縁物の飛来確率も高い。
【００２４】
本形態では絶縁物の飛来確率の低い箇所に電子帰還電極を設けているので、電子帰還電極表面に付着する絶縁物の量がより少なくなる効果が得られる。さらに、インピーダンスが高くなることで成膜効率が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る成膜装置の一実施形態を例示する縦断面概略図である。
【図２】本発明に係る成膜装置の、a-b面での横断面概略図である。
【図３】本発明に係る成膜装置の他の実施形態を例示する縦断面概略図である。
【図４】本発明に係る電子帰還電極の他の実施形態を例示する側面図である。
【図５】従来の成膜装置の縦断面概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
1  陰極
2  第1中間電極
3  第2中間電極
4  電子帰還電極
5  絶縁管
6  収束コイル
7  プラズマビーム
8  シート化磁石
10  真空成膜装置
11  防着板
12  短管部
13  プラズマガン
14  真空チャンバー
20  ハース
21  引き込み磁石
22  成膜材料
30  成膜用基板
40  電源
41  防着板
【図１】
2010156012.tif 000003
【図２】
2010156012.tif 000004
【図３】
2010156012.tif 000005
【図４】
2010156012.tif 000006
【図５】
2010156012.tif 000007