(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、被処理品を保持する保持空間と、プラズマが形成されるプラズマ空間とを有するチャンバと、
前記プラズマ空間内に電子を放出してプラズマを形成するプラズマガンと、
前記保持空間と前記プラズマ空間との間において前記チャンバを横断する磁束を形成する少なくとも１対の対向磁石とを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記対向磁石は、位置を調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記チャンバの前記保持空間を取り囲む部分に、磁束を遮蔽する電磁シールドを有することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記対向磁石は、電磁石からなり、励磁電流を調節可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記対向磁石は、複数対の磁石であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載されているように、プラズマを形成して蒸着を促進するプラズマアシスト法を行う蒸着装置が知られている。プラズマは、蒸着被膜を形成する蒸着材料の化学反応を促進し得るが、表面に蒸着被膜が形成される被蒸着体に接触すると被蒸着体の表面の物質をはじき飛ばすボンバード効果と呼ばれる現象を引き起こす。被蒸着体（被処理品）の表面をクリーニングするために、プラズマによるボンバード効果を積極的に利用する場合もある。
【０００３】
プラズマガスと共に電子を放出して、プラズマを形成するプラズマガンは、通常、放出した電子を軸方向に案内するための磁束を形成する収束コイルを有する。収束コイルが形成する磁束は、収束コイルの出口側から軸方向に延伸した後、外側に折り返して収束コイルの入口側に帰還する。外側に折り返した磁束の一部は、被蒸着体を貫通または被蒸着体の近傍を通過し得る。プラズマは、磁束に絡みつくように移動するので、従来の蒸着装置では、僅かながらプラズマを被蒸着体の近傍に案内してしまう。したがって、従来の蒸着装置において、被蒸着体をプラズマから完全に隔離することは困難であり、プラズマが被蒸着体の表面にボンバード効果によるダメージを与え得る。
【０００４】
特許文献２には、プラズマガスによってはじき飛ばした物質により被処理品をコーティングするイオンスパッタリング装置において、被処理品を挟んで反発し合うような磁束を形成する１対のコイルを設け、両コイルの磁束が打ち消し合うカスプ面と被処理品との位置関係を調節することによってイオンスパッタリング（ボンバード）の速度を制御する発明が記載されている。この発明では、プラズマを基本的には被処理品に向かって案内しているので、スパッタリングの強さを調節することはできても、被処理品をプラズマから隔離してスパッタリングを完全に防止することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０７４３７０号公報
【特許文献２】特開平４−３２９６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点に鑑みて、本発明の課題は、プラズマを被処理品に接近乃至接触させることも、プラズマを被処理品から隔離することもできるプラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明によるプラズマ処理装置は、内部に、被処理品を保持する保持空間と、プラズマが形成されるプラズマ空間とを有するチャンバと、前記プラズマ空間内に電子を放出してプラズマを形成するプラズマガンと、前記保持空間と前記プラズマ空間との間において前記チャンバを横断する磁束を形成する少なくとも１対の対向磁石とを有するものとする。
【０００８】
この構成によれば、前記対向磁石の磁界が、前記プラズマガンの磁束を捕捉して、前記プラズマガンの磁束を前記被処理品に近づけない。つまり、前記対向磁石が形成する直線磁場が前記プラズマ空間から前記保持空間に進入しようとするイオンおよび荷電粒子をトラップするので、プラズマが被処理品に接触してダメージを与えないようにできる。また、前記対向磁石のトラップ能力に応じて保持空間へのプラズマの漏洩量が決定されるので、前記対向磁石のトラップ能力によってボンバード効果の程度を調節することもできる。
【０００９】
また、本発明のプラズマ処理装置において、前記対向磁石は、位置を調節可能であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、実質的にプラズマを閉じ込めるプラズマ空間の境界位置を変更できる。とくに、前記対向磁石の高さを個別に変更することで、プラズマの遮蔽能力を前記プラズマガンや前記チャンバの非対称性に合わせて調節でき、前記保持空間に進入する中性粒子の量や漏洩するプラズマの量を均一にできる。
【００１１】
また、本発明のプラズマ処理装置は、前記チャンバの前記保持空間を取り囲む部分に、磁束を遮蔽する電磁シールドを有してもよい。
【００１２】
この構成によれば、前記電磁シールドが、前記対向磁石が形成する直線磁場と反対向きの磁束を案内して、磁束が保持領域を通過しないようにできる。
【００１３】
また、本発明のプラズマ処理装置において、前記対向磁石は、電磁石からなり、励磁電流を調節可能であってもよい。
【００１４】
この構成によれば、前記保持空間へのプラズマの漏洩量を容易にコントロールできる。
【００１５】
また、本発明のプラズマ処理装置において、前記対向磁石は、複数対の磁石であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、前記対向磁石前記チャンバを横断する直線磁場を平面的に側方に並べて形成するので、プラズマを面で封止できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、被処理品とプラズマとの間に直線磁場を形成して、被処理品に達するプラズマの量を制御でき、ボンバードを防止することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態のプラズマ蒸着装置の概略構成図である。
【図２】図１の対向磁石の斜視図である。
【図３】図２の対向磁石の代案の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、本発明に係るプラズマ処理装置の１つの実施形態であるプラズマ蒸着装置１の構成を示す。プラズマ蒸着装置１は、チャンバ２と、プラズマガン３と、対向磁石４とを有する。
【００２０】
チャンバ２は、内部に、被処理品であるガラス基板５を保持する保持空間２ａと、プラズマガン３によってプラズマが形成されるプラズマ空間２ｂとを形成している。プラズマ空間２ｂの底部には、蒸着材料を溶融するための電気ヒータ６ａを備えるるつぼ６が配設されている。また、チャンバ２の外側には、保持空間２ａの外周を取り囲むように、強磁性体からなる電磁シールド７が配設されている。さらに、チャンバ２は、内部を真空排気できるように不図示の真空ポンプに接続されている。
【００２１】
プラズマガン３は、チャンバ２の側壁に設けた開口からプラズマ空間２ｂを望むように配設されている。このプラズマガン３は、電子を放出するカソード８と、電子の軌道に沿って電位勾配を形成する第１電極９および第２電極１０と、カソード８が放出した電子を回収する帰還電極１１と、カソード８が放出した電子を案内する一点鎖線で図示するような磁束を形成する収束コイル１２とを有する。さらに、プラズマガン３は、カソード８、第１電極９、第２電極１０および帰還電極１１に放電電圧を印加するための駆動回路１３を有する。このプラズマガン３は、例えばアルゴンのような電離してプラズマ化する放電ガスを、カソード８、第１電極９、第２電極１０、帰還電極１１および収束コイル１２の中心を貫通して噴射するようになっている。
【００２２】
対向磁石４は、チャンバ２の外側に対向して配置され、対向する磁極が逆極性になるような励磁電流が励磁回路１４によって印加される。これにより、対向磁石４は、二点鎖線で図示するように、その磁束が保持空間２ａとプラズマ空間２ｂとの間において直線的に延伸してチャンバ２を横断するような直線磁場を形成する。また、対向磁石４は、位置調節機構１５によって支持されており、図１の上下方向および紙面奥行き方向にそれぞれ独立して位置を調節可能である。
【００２３】
また、本実施形態の対向磁石４は、図２に示すように、それぞれ円柱形のコア４ａに電線４ｂを巻き付けて形成された電磁石からなり、複数対が略水平方向に並んで配置されている。これにより、対向磁石４は、チャンバ２の略水平方向の断面全体に亘って略均一な直線磁場を形成できる。また、位置調節機構１５により、個々の対向磁石４の位置を調節することにより、直線磁場を傾斜させたり湾曲させたりすることもできる。
【００２４】
また、対向磁石４は、それぞれ、二点鎖線で図示するように、外側に位置する磁極からも磁束が発生するが、その磁束の中で保持空間２ａに向かう磁束は、強磁性体からなる電磁シールド７に捕捉され、電磁シールド７の中を迂回して延伸するので、チャンバ２内の保持空間２ａを通過することがない。このために、電磁シールド７は、対向磁石４が形成した磁束によって磁気飽和しないような材質および形状が選択される。また、電磁シールド７は、チャンバ２の外周だけでなく、上部も覆うように形成されてもよい。
【００２５】
プラズマ蒸着装置１において、対向磁石４に励磁電流を印加することなく、プラズマガン３によりプラズマ空間２ｂ内にプラズマを形成すると、プラズマが保持空間２ａに進入してガラス基板５に接触する。このため、プラズマの接触によるボンバード効果によって、ガラス基板５の表面の異物を除去（クリーニング）できる。
【００２６】
続いて、対向磁石４に励磁電流を印加すると、片側の対向磁石４から対向する対向磁石４に向かって直線的に延伸する磁束が形成される。また、片側の対向磁石４は、励磁電流が印加されていないときに保持空間２ａを通過していた収束コイル１２の磁束を誘引して捕捉する。
【００２７】
プラズマ空間２ｂに存在するプラズマガン３が放出した電子やプラズマ中のイオンおよび荷電粒子は、対向磁石４が形成した直線磁場を横断しなければ保持空間２ａに進入できない。しかしながら、電荷や磁気を帯びたものは、対向磁石４が形成した直線磁場に絡め取られて、チャンバ２の側壁に向かって移動させられる。これにより、プラズマが保持空間２ａに進入することも、保持空間２ａにおいてプラズマが新たに形成されることもない。
【００２８】
この状態でるつぼ６の蒸着材料を蒸発させることで、電磁気的に中性な粒子を主とした蒸着材料が保持空間２ａ内に進入し、クリーニングしたガラス基板５の表面に蒸着被膜を形成する。このように、対向磁石４が形成した直線磁場によってプラズマをプラズマ空間２ｂ内に封止した状態で、ガラス基板５の表面の蒸着被膜を成長させるので、プラズマが蒸着被膜に接触して、ボンバード効果により蒸着被膜にダメージを与えることがない。
【００２９】
勿論、プラズマ蒸着装置１において、蒸着の間の任意のタイミングで、意図的にボンバード効果によるクリーニングを行うために、対向磁石４の励磁電流を遮断または低減してもよい。
【００３０】
また、プラズマ蒸着装置１において、位置調節機構１５によって対向磁石４の位置を調節して、直線磁場を傾斜および湾曲させたり、プラズマガン３の中心軸上と、側方とで直線磁場の磁束密度を異ならせることで、プラズマガン３の収束コイル１２が形成する磁場の分布および放電ガスや電子の流れ等によって生じるプラズマの非対称性を補償でき、蒸着被膜の均一性を向上させられる。
【００３１】
尚、本発明では、図３に示すような１対の平板状のコア４ｃの周りに電線４ｄを巻回してなる対向磁石４を用いて直線磁場を形成してもよい。また、対向磁石４は、永久磁石で構成してもよい。さらに、本発明において、対向磁石４が形成する直線磁場の向きは、プラズマガン３の軸と並行でなくてもよい。加えて、プラズマガン３は、その中心軸近傍において高密度のプラズマを発生させ得るため、プラズマガン３の中心軸の上方またはその近傍のみに、１対または小数対の対向磁石４を配置してもよい。
【００３２】
尚、図１に示した実施形態では、るつぼ６内の蒸着材料を電気ヒータ６ａで蒸発させているが、プラズマガン３で発生させたプラズマによって蒸着材料を蒸発させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…プラズマ蒸着装置（プラズマ処理装置）
２…チャンバ
２ａ…保持空間
２ｂ…プラズマ空間
３…プラズマガン
４…対向磁石
５…ガラス基板（被処理品）
６…るつぼ
７…電磁シールド
８…カソード
９…第１電極
１０…第２電極
１１…帰還電極
１２…収束コイル
１３…駆動回路
１４…励磁回路
１５…位置調節機構
【要約】
【課題】プラズマを被処理品に接近させることも、プラズマを被処理品から隔離することもできるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、内部に、被処理品５を保持する保持空間２ａと、プラズマが形成されるプラズマ空間２ｂとを有するチャンバ２と、プラズマ空間内２ｂに電子を放出してプラズマを形成するプラズマガン３と、保持空間２ａとプラズマ空間２ｂとの間においてチャンバ２を横断する磁束を形成する少なくとも１対の位置を調節可能な対向磁石４とを有する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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