(57)【要約】【課題】膜質が安定した成膜が可能な成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１によれば、プラズマに含まれる成膜材料及び雰囲気ガスを構成する物質のイオン化率情報として、各成分の発光強度を光測定部５０において取得することで、真空チャンバー１０内のプラズマの状況を外部で取得することができる。そして、このプラズマの状況に応じて、制御部６０によってガス供給手段４０から供給されるガスを制御することによって、真空チャンバー１０内の特に領域Ｐ１が「好適な成膜状況」となるように外部から調整を行うことができることから、膜質が安定した成膜が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内で成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、
前記真空チャンバー内にプラズマビームを生成するプラズマ源と、
前記成膜材料が充填されると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料へ導いて前記成膜材料を昇華させる昇華手段と、
前記真空チャンバー内に対して雰囲気ガスを供給するガス供給手段と、
前記真空チャンバー内のプラズマ中の粒子のイオン化率を測定するイオン化率測定手段と、
前記イオン化率測定手段において測定された前記イオン化率に基づいて前記ガス供給手段から供給する雰囲気ガスの圧力を制御するガス制御手段と、
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記イオン化率測定手段は、前記真空チャンバー内の前記プラズマからの光の強度を測定する光測定部と、
前記光測定部により測定された光の強度からイオン化率を算出するイオン化率算出部と、を備え、
前記光測定部は、互いに異なる２つの波長の光強度を測定する請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記光測定部は、前記成膜材料又は前記真空チャンバー内の前記雰囲気ガスを構成する粒子の光の強度を測定する請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記イオン化率測定手段は、
前記イオン化率と前記粒子の光の強度との対応関係を示すイオン化率情報を格納する記憶部を更に備え、
前記イオン化率算出部は、前記イオン化率測定手段の前記光測定部によって測定された光強度と、前記記憶部に格納された前記イオン化率情報とに基づいて、前記イオン化率を算出する請求項２又は３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記イオン化率測定手段は、前記成膜対象物の幅方向に沿って複数設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は、前記成膜対象物の幅方向に沿って複数設けられる請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記ガス供給手段の設置数は、前記イオン化率測定手段の設置数以上である請求項５又は６記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜対象物の表面に膜を形成する成膜装置として、例えばイオンプレーティング法やスパッタリング法を用いたものがある。例えば特許文献１には、プラズマ源からプラズマビームを供給し、プラズマビームによって蒸発させた成膜材料を真空チャンバー内に拡散させて、成膜対象物の表面に成膜材料を付着させるイオンプレーティング法による成膜装置が記載されている。このような成膜装置では、真空チャンバー内にＡｒ等の希ガス及び酸素等の反応性ガスを供給して成膜が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５３２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、成膜対象物の場所に応じて膜質がばらつく場合があり、成膜対象物における膜質の更なる向上が求められている。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、膜質が安定した成膜が可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜装置は、真空チャンバー内で成膜材料の粒子を成膜対象物に堆積させる成膜装置であって、前記真空チャンバー内にプラズマビームを生成するプラズマ源と、前記成膜材料が充填されると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料へ導いて前記成膜材料を昇華させる昇華手段と、前記真空チャンバー内に対して雰囲気ガスを供給するガス供給手段と、前記真空チャンバー内のプラズマ中の粒子のイオン化率を測定するイオン化率測定手段と、前記イオン化率測定手段において測定された前記イオン化率に基づいて前記ガス供給手段から供給するガスの圧力を制御するガス制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の成膜装置によれば、真空チャンバー内のプラズマ中の粒子のイオン化率がイオン化率測定手段にて測定されて、これ基づいて前記ガス供給手段から供給するガスの圧力が制御される。これにより、例えばプラズマ中の粒子のイオン化率が所定の範囲となるように制御を行うことができるため、膜質が安定した成膜が可能となる。
【０００８】
ここで、前記イオン化率測定手段は、前記真空チャンバー内の前記プラズマからの光を測定する光測定部を含み、前記光測定部は、互いに異なる２つの波長の光強度を測定する態様とすることができる。
【０００９】
プラズマ中の粒子のイオン化率の変化に応じて、真空チャンバー内のプラズマからの光のスペクトルが変化することから、光測定部において、少なくとも２波長の光の強度を測定する構成とすることで、粒子のイオン化率を測定することができるため、これに基づいて膜質が安定した成膜を行うための制御を施すことができる。
【００１０】
また、前記光測定部は、前記成膜材料又は前記真空チャンバー内の雰囲気ガスを構成する粒子の光の強度を測定する態様とすることができる。
【００１１】
このように、成膜材料又は真空チャンバー内の雰囲気ガスを構成する粒子の光の強度を測定することで、プラズマ中の粒子のイオン化率をより好適に評価をすることができる。
【００１２】
また、前記イオン化率測定手段は、前記イオン化率と、前記粒子の光の強度との対応関係を示すイオン化率情報を格納する記憶部と、前記イオン化率測定手段の前記光測定部によって測定された光の強度と、前記記憶部に格納された前記イオン化率情報とに基づいて、前記イオン化率を算出する算出部と、をさらに含む態様とすることができる。
【００１３】
この場合、記憶部に格納されたイオン化率情報に基づいてイオン化率を算出する構成とした場合、イオン化率が所定の範囲となっている場合の粒子の光の強度の範囲を得ることができるため、光測定部において取得された光強度を利用してガス供給手段におけるガス圧の制御を行うことが可能となる。
【００１４】
また、イオン化率測定手段は、前記成膜対象物の幅方向に沿って複数設けられる態様とすることができる。
【００１５】
イオン化率測定手段を複数設けることで、真空チャンバー内のプラズマの状況をより細かく取得することができる。
【００１６】
また、ガス供給手段は、前記成膜対象物の幅方向に沿って複数設けられる態様とすることができる。
【００１７】
ガス供給手段を複数設けることで、真空チャンバー内のガスの分布をより細かく制御することができる。
【００１８】
また、前記ガス供給手段の設置数は、前記イオン化率測定手段の設置数以上である態様とすることができる。
【００１９】
イオン化率測定手段の設置数よりもガス供給手段の設置数が多いことで、よりきめ細やかなガス分布の制御が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、膜質が安定した成膜が可能な成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の成膜装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】記憶部にて格納される情報の一例を示す図である。
【図３】記憶部にて格納されるイオン化率情報の測定方法について示す図である。
【図４】Ｉｎ粒子のガス流量に応じた発光強度の変化を示す図である。
【図５】Ｉｎイオンのガス流量に応じた発光強度の変化を示す図である。
【図６】Ａｒ粒子のガス流量に応じた発光強度の変化を示す図である。
【図７】Ｏ粒子のガス流量に応じた発光強度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の成膜装置１は、成膜対象物の板厚方向が略鉛直方向となるように成膜対象物が真空容器内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置である。この場合には、Ｘ軸及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向且つ成膜対象物の板厚方向となる。一方、本発明による成膜装置の一実施形態では、成膜対象物の板厚方向が水平方向となるように、成膜対象物を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、成膜対象物が真空容器内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置であってもよい。この場合には、Ｘ軸方向は水平方向であり、Ｙ軸方向が鉛直方向であり、Ｚ軸方向は水平方向且つ板厚方向となる。なお、以下の実施形態では、横型の場合を例に、本発明の成膜装置の一実施形態を説明する。
【００２４】
本実施形態の成膜装置１は、ハース機構２（昇華手段）、搬送機構３、輪ハース６、プラズマ源７、真空チャンバー１０、ガス供給手段４０、光測定部５０（イオン化率測定手段）及び制御部６０（イオン化率測定手段、ガス制御手段）を備えている。
【００２５】
真空チャンバー１０は、成膜材料の膜が形成される成膜対象物１１を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室１０ｂと、プラズマ源７から照射されるプラズマビームＰを真空チャンバー１０に受け入れるプラズマ口１０ｃとを有している。搬送室１０ａ、成膜室１０ｂ、及びプラズマ口１０ｃは互いに連通している。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に（Ｘ軸に）沿って設定されている。また、真空チャンバー１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
【００２６】
搬送機構３は、成膜材料Ｍａと対向した状態で成膜対象物１１を保持する成膜対象物保持部材３２を搬送方向Ａに搬送する。搬送機構３は、搬送室１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ３１によって構成されている。搬送ローラ３１は、搬送方向Ａに沿って等間隔に配置され、成膜対象物保持部材３２を支持しつつ搬送方向Ａに搬送する。なお、成膜対象物１１は、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が用いられる。
【００２７】
プラズマ源７は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁に設けられたプラズマ口１０ｃを介して成膜室１０ｂに接続されている。プラズマ源７において生成されたプラズマビームＰは、プラズマ口１０ｃから成膜室１０ｂ内へ出射される。プラズマビームＰは、プラズマ口１０ｃに設けられたステアリングコイル（不図示）によって出射方向が制御される。
【００２８】
ハース機構２は、成膜材料Ｍａを保持するための機構である。ハース機構２は、真空チャンバー１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３から見てＺ軸方向の負方向に配置されている。ハース機構２は、プラズマ源７から出射されたプラズマビームＰを成膜材料Ｍａに導く主陽極又はプラズマ源７から出射されたプラズマビームＰが導かれる主陽極である主ハース２１を有している。
【００２９】
輪ハース６は、プラズマビームＰを誘導するための電磁石を有する補助陽極である。輪ハース６は、成膜材料Ｍａを保持する主ハース２１の充填部２１ａの周囲に配置されている。輪ハース６は、コイル６ａ、永久磁石６ｂが環状の容器に収容されている。輪ハース６は、コイル６ａに流れる電流の大きさに応じて、成膜材料Ｍａに入射するプラズマビームＰの向き、または、主ハース２１に入射するプラズマビームＰの向きを制御する。なお、コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、互いに逆の配置となっていてもよい。
【００３０】
成膜材料Ｍａには、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明導電材料が例示される。成膜材料Ｍａが導電性物質からなる場合、主ハース２１にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビームＰが成膜材料Ｍａに直接入射し、成膜材料Ｍａの先端部分が加熱されて気化し、プラズマビームＰによりイオン化された成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に拡散する。成膜室１０ｂ内に拡散した成膜材料粒子Ｍｂは、成膜室１０ｂの上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、搬送室１０ａ内において成膜対象物１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、所定長さの円柱形状に成形された固体物であり、一度に複数の成膜材料Ｍａがハース機構２に充填される。そして、最上部の成膜材料Ｍａの先端部分が主ハース２１の上端との所定の位置関係を保つように、成膜材料Ｍａの消費に応じて、成膜材料Ｍａがハース機構２の下方向から順次押し出される。
【００３１】
ガス供給手段４０は、真空チャンバー１０内にガスを供給する。ガス供給手段４０によって真空チャンバー１０に供給されるガスとしては、真空チャンバー１０内の雰囲気ガスを構成する不活性ガス又は反応性ガスが挙げられる。例えば、成膜材料がＩＴＯである場合には、不活性ガスとしてＡｒ等の希ガスが挙げられる。また、反応性ガスとしては、酸素ガスが挙げられる。なお、不活性ガス及び反応性ガスに関しては、成膜材料に応じて適宜選択することができる。以下の実施形態では、ガス供給手段４０から供給するガスがＡｒガス及び酸素（Ｏ２）ガスである場合について説明する。
【００３２】
ガス供給手段４０は、ガスボンベ等のガス貯留部（図示せず）と、ガス貯留部の酸素ガスを所定の流量で成膜室１０ｂ内に供給するガス流量制御器であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ；Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含んで構成される。Ａｒガスは、マスフローコントローラにより供給するガスの流量（ガス圧）が調整されて真空チャンバー１０の成膜室１０ｂ内に供給される。ガス供給手段４０の真空チャンバー１０に対する接続位置（すなわち、ガスの供給口）は、特に限定されないが、例えば、成膜対象物１１に近すぎる位置で原料ガスを供給する場合は、原料ガスがチャンバーないで不均一となるため、所定距離離間させることが好ましい。また、ガス供給手段４０は、成膜対象物１１の幅方向（水平面であって且つ搬送方向Ａに対して直交する方向）であるＹ軸方向に沿って複数設けられていることが好ましい。この場合、ガス供給手段４０を複数設けることで、真空チャンバー１０内のガスの分布を細かく制御することができる。
【００３３】
光測定部５０は、真空チャンバー１０内のプラズマ中の粒子のイオン化率を測定することを目的として、真空チャンバー内のプラズマの光の強度を測定する機能を有する。具体的には、分光器等を含んだ構成で実現される。光測定部５０は、分光器等を含む本体部５１と、真空チャンバー１０の内外に連通した筒体５２と、筒体５２のうち真空チャンバー１０外側の端部を塞ぐように設けられた透光性の覗き窓５３とを備える。
【００３４】
光測定部５０の本体部５１（分光器を含む部分）は、真空チャンバー１０の外側に設けられる。そして、筒体５２及び覗き窓５３を介して、本体に到達した真空チャンバー１０でのプラズマの光を受光する。光測定部５０の測定対象となるのは真空チャンバー１０（成膜室１０ｂ）内でも特に成膜対象物１１の成膜を行っている領域Ｐ１である。したがって、光測定部５０の本体部５１に設けられる分光器に対して光を伝播させるための筒体５２は、領域Ｐ１からの光を入射可能な構成であることが好ましい。本実施形態の成膜装置１では、筒体５２を領域Ｐ１に対応した高さ位置とすることで、領域Ｐ１におけるプラズマの光を受光する。
【００３５】
なお、光測定部５０のうち、特に本体部５１は領域Ｐ１と同じ高さ位置とする必要はない。例えば、筒体５２及び覗き窓５３に対して直接光測定部５０の本体部５１を取り付ける構成に代えて、筒体５２と本体部５１との間を端部に入射した光を伝搬可能な光ファイバにより接続し、光ファイバを介してプラズマの光を伝搬させる構成としてもよい。光ファイバにより筒体５２（覗き窓５３）と本体部５１とを接続する場合、本体部５１自体の配置は適宜変更することができる。また、光ファイバを用いる構成とした場合には、光ファイバを真空チャンバー１０内に配置すると成膜粒子による汚染と高温による劣化が引き起こされることが考えられることから、筒体５２を真空チャンバー１０の外部まで引き伸ばし、真空チャンバー１０外に光ファイバを設けることで、光ファイバの劣化を抑制する構成とすることができる。また、真空チャンバー１０外で光ファイバを用いる構成とした場合には、真空チャンバー１０外は低温であることから、ガラス製ファイバだけでなく、樹脂製ファイバも利用することができる。
【００３６】
このように、光測定部５０では、筒体５２及び覗き窓５３を介して伝播して受光したプラズマ光のうち、特定の波長の光を取り出して、その強度を測定する。光測定部５０により強度が測定される光の波長に関しては後述する。光測定部５０によって測定された光の強度に係る情報は、制御部６０へ送られる。
【００３７】
なお、筒体５２及び覗き窓５３を含む光測定部５０は、成膜対象物１１の幅方向（水平面であって且つ搬送方向Ａに対して直交する方向）であるＹ軸方向に沿って複数設けられていることが好ましい。この場合、光測定部５０を複数設けることで、真空チャンバー１０内のプラズマの状況をより細かく測定することができる。
【００３８】
制御部６０は、記憶部６１、イオン化率算出部６２及びガス制御部６３を含んで構成される。記憶部６１は、イオン化率と粒子の光の強度との対応関係を示すイオン化率情報を格納する。イオン化率算出部６２は、光測定部５０において測定された光の強度に基づいて、真空チャンバー１０内のプラズマにおける粒子のイオン化率を求める機能を有する。本実施形態の成膜装置１では、粒子のイオン化率に対応する情報として、プラズマ中の金属に係る中性粒子の発光強度とイオンの発光強度との比率を求めている。
【００３９】
また、ガス制御部６３は、イオン化率算出部６２によって算出された真空チャンバー１０内の領域Ｐ１におけるプラズマにおける粒子のイオン化率と、記憶部６１に格納されるイオン化率情報とに基づいて、ガス供給手段４０から供給するガスのガス圧（ガス流量）を制御する機能を有する。具体的には、イオン化率算出部６２において算出されるイオン化率が所定の範囲となるように、ガス供給手段４０から供給するガス量等を調整する。
【００４０】
ここで、記憶部６１に格納されるイオン化率情報の一例を図２に示す。図２では、成膜材料や成膜対象物に関して成膜条件を特定する情報（図２の「条件１」等）に対応付けて、当該条件で成膜を行う際に好適なイオン化率と、当該イオン化率となっている場合のプラズマを構成する各成分の強度（発光強度）を対応付けたものである。図２では、一例として、雰囲気ガスとして、成膜材料としてＩＴＯを選択し、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）と、反応性ガスである酸素（Ｏ）とを用いた場合について示している。また、好適なイオン化率に対応させて、Ｉｎの発光強度（Ｉ：中性粒子、ＩＩ：イオン）及び雰囲気ガス（Ａｒ、Ｏ）の発光強度（中性粒子）の好適な範囲を示している。なお、図２では、雰囲気ガスに関して中性粒子の発光強度を示しているが、雰囲気ガスに関しても、成膜材料と同様に、イオンの発光強度を指標として用いることができる。
【００４１】
発明者らの研究の結果、本実施形態に係る成膜装置１では、成膜対象物１１の周辺の領域Ｐ１のプラズマ内で、成膜材料を構成する粒子がどれくらいイオン化しているかによって成膜の状態が大きく変わることが判明した。そこで、本実施形態に係る成膜装置１は、「好適な成膜状況」となる場合のプラズマにおける粒子のイオン化率を予め測定しておき、領域Ｐ１におけるプラズマ中の成膜材料粒子のイオン化率を測定し、この値が好適な成膜状況となる場合の粒子のイオン化率と同様になるように、フィードバック制御を行うことを特徴としている。
【００４２】
好適な成膜状況となる場合の粒子のイオン化率とは、例えば、図３に示す装置を用いて測定を行うことができる。図３では、イオン化率測定のため、成膜時に成膜対象物１１が配置される位置に、エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２を配置している。エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１は、エネルギーフィルターつきの四重極型質量分析計であり、中性粒子及びイオンのフラックスが測定可能な装置である。具体的には、例えばＨＩＤＥＮ社製のＥＱＰ３００等を利用することができる。また、ラングミュアプローブ７２は、プラズマの電圧電流特性等を測定可能な装置である。エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２を用いて、成膜対象物１１が配置される周辺の領域Ｐ１のプラズマを測定することで、プラズマ内の粒子のイオン化率を測定することができる。
【００４３】
ただし、実際の成膜作業時におけるガス圧のフィードバック制御の際に、エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２を成膜装置１に取り付けて、領域Ｐ１のプラズマに係るイオン化率を測定し、この結果を利用することは困難である。それは、エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２が高価であることと、運転コストが大きくなることによる。
【００４４】
そこで、本実施形態に係る成膜装置１では、エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２を用いて領域Ｐ１における粒子のイオン化率を直接測ることに代えて、プラズマの発光強度を測定して、光の強度から粒子のイオン化率を求める構成とした。
【００４５】
プラズマの発光には、主に、成膜材料（ＩＴＯの場合、インジウム：Ｉｎ）の中性粒子由来、成膜材料のイオン由来、雰囲気ガス（Ａｒ、Ｏ）の中性粒子由来、雰囲気ガスのイオン由来の光が含まれる。そこで、各成分の特徴を示す波長（すなわち、他の成分の光の影響が少ない波長）の光の強度を測定することで、プラズマ中の各成分の特徴を知ることができる。これと粒子のイオン化率との関係を予め保持しておくことで、プラズマからの光の強度が所定の範囲に含まれるかどうかに基づいて、粒子のイオン化率が所定の範囲に含まれるかどうかの評価を行うことができる。
【００４６】
なお、「好適な成膜状況」における粒子のイオン化率と、各成分の発光強度との関係は、「好適な成膜状況」を真空チャンバー１０で実現した場合に、エネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２によって粒子のイオン化率を直接測定すると共に、光測定部５０によって各成分の特徴を示す波長の光の強度を測定することで、取得することができる。
【００４７】
例えば、成膜材料がＩＴＯであり、プラズマ中の粒子のイオン化率を評価する際には、インジウムの中性粒子の発光強度とインジウムのイオンの発光強度との比率が粒子のイオン化率との関係性があることを利用して、光測定部５０によってインジウムの中性粒子の発光強度及びインジウムのイオンの発光強度を取得することで、粒子のイオン化率に対応する情報を得ることができる。具体的にはインジウムの中性粒子の発光強度としては、例えば波長３２５ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。また、インジウムのイオンの発光強度としては、例えば波長２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。これらの波長域では、他の成分に由来する発光強度が比較的小さいことから、他の成分の発光による影響を小さな状態で評価を行うことができる。なお、成膜材料がＺｎＯである場合には、亜鉛（Ｚｎ）の中性粒子の発光強度として、例えば波長２００ｎｍ〜３２０ｎｍ程度の光の強度を測定し、亜鉛（Ｚｎ）のイオンの発光強度として、例えば波長２００ｎｍ〜２１０ｎｍ程度及び５８０ｎｍ〜６３０ｎｍ程度の光の強度を測定することで、同様の評価を行うことができる。
【００４８】
また、プラズマ中の粒子のイオン化率を評価するためには、雰囲気ガスとしてのＡｒやＯの状況を取得することも好ましい。例えば、Ａｒの中性粒子の発光強度としては、例えば波長６９５ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。また、Ａｒのイオンの発光強度としては、例えば波長３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。また、Ｏの中性粒子の発光強度としては、例えば波長７７７ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。また、Ｏのイオンの発光強度としては、例えば波長４２０ｎｍ程度の光の強度を測定することが好ましい。
【００４９】
なお、上記で示した各成分の発光強度を測定すると、プラズマに係るより詳細な情報を取得することができるが、少なくともイオン化率の評価を行う場合には、プラズマ中の粒子のイオン化率の変化に応じて、真空チャンバー内のプラズマからの光のスペクトルが変化することから、互いに異なる２つの波長の光の強度を取得して、これらに基づいた評価を行うことが好ましい。また、成膜材料の中性粒子の発光強度及びイオンの発光強度を取得することが好ましい。
【００５０】
ここで、図４〜図７を参照しながら、ガス供給手段から供給するガス量を変更した際の各成分の発光強度の変化について示す。図４〜図７では、成膜材料としてＩＴＯを用い、放電電流を１５０Ａとした場合に、ガス供給手段４０からの供給ガス量を変化させながら、各成分の発光強度の変化を光測定部５０において観測したものである。具体的には、ガス供給手段４０からの酸素ガスの流量を０ｃｃとした状態で、Ａｒの流量を３００ｃｃ→０ｃｃ→６００ｃｃ→３００ｃｃと４段階変化させた後、Ａｒの流量を３００ｃｃと固定した状態で、酸素ガスの流量を３０ｃｃ→６０ｃｃ→９０ｃｃ→０ｃｃと４段階変化させたものであり、その間の発光強度を継続して測定した。
【００５１】
図４は、波長３２５ｎｍの光の発光強度の変化を示すものであり、これはインジウムの中性粒子の発光強度に対応する。図５は、波長２８９ｎｍの光の発光強度の変化を示すものであり、これはインジウムのイオンの発光強度に対応する。また、図６は、波長６９６．５ｎｍの光の発光強度の変化を示すものであり、これは雰囲気ガスであるＡｒの中性粒子に対応する。図７は、波長７７７ｎｍの光の発光強度の変化を示すものであり、これは雰囲気ガスであるＯの中性粒子に対応する。
【００５２】
図４〜図７に示すように、雰囲気ガスの構成が変わることにより、各成分の発光強度が変化することが確認された。また、各成分の発光強度の変化は一律ではなく、成分毎に異なることが確認された。特にインジウムの中性粒子とイオンとの間では、雰囲気ガスの構成の変化に応じて発光強度の比が変わっている。すなわち、雰囲気ガスの変化に応じてプラズマ中のイオン化率が変わることを反映して、各成分の発光強度が変化することが確認された。そこで、これらの情報を利用して、真空チャンバー１０のプラズマ中の粒子のイオン化率を取得して、これが所定の範囲となるようにガス圧を制御する構成とすることで、膜質が安定した成膜が可能となる。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る成膜装置１によれば、プラズマに含まれる成膜材料及び雰囲気ガスを構成する物質のイオン化率情報として、各成分の発光強度を光測定部５０において取得することで、真空チャンバー１０内のプラズマの状況を外部で取得することができる。そして、このプラズマの状況に応じて、制御部６０によってガス供給手段４０から供給されるガスを制御することによって、真空チャンバー１０内の特に領域Ｐ１が「好適な成膜状況」となるように外部から調整を行うことができることから、膜質が安定した成膜が可能となる。
【００５４】
また、プラズマ中の粒子のイオン化率の変化に応じて、真空チャンバー内のプラズマからの光のスペクトルが変化することから、光測定部５０において、少なくとも２波長の光の強度を測定する構成とすることで、粒子のイオン化率を測定することができるため、これに基づいて膜質が安定した成膜を行うための制御を施すことができる。
【００５５】
また、光測定部５０において、成膜材料又は真空チャンバー１０内の雰囲気ガスを構成する粒子の光の強度を測定することで、プラズマ中の粒子のイオン化率をより好適に評価をすることができる。
【００５６】
また、成膜装置１のように、制御部６０の記憶部６１に格納されたイオン化率情報に基づいてイオン化率を算出する構成とした場合、イオン化率が所定の範囲となっている場合の粒子の光の強度の範囲を得ることができるため、光測定部において取得された光強度を利用してガス供給手段におけるガス圧の制御を行うことが可能となる。
【００５７】
また、イオン化率測定手段として光測定部５０を成膜対象物１１の幅方向に沿って複数設けることで、真空チャンバー１０内のプラズマの状況をより細かく取得することができる。併せて、成膜対象物１１の幅方向に沿ってガス供給手段４０を複数設けることで、真空チャンバー１０内のガスの分布をより細かく制御することができる。さらに、ガス供給手段４０の設置数が光測定部５０の設置数以上である構成とした場合には、よりきめ細やかなガス分布の制御が可能となる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず種々の変更を行うことができる。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、イオン化率に基づいて、ガス供給手段４０において、Ａｒガス及び酸素ガスの両方の制御を行う構成としたが、少なくとも一方の制御を行う構成であればよい。また、ガス圧の制御を行うことに加えて、他の成膜条件（例えば、ハース機構２の電流等）を併せて制御する構成としてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、ガス供給手段４０と光測定部５０とが対向する構成とされているが、この構成には限定されない。
【００６１】
また、上記実施形態では、イオン化率の測定のために、プラズマの光の強度を測定する構成について説明したが、イオン化率を直接測定する構成としてもよい。この場合には、上記実施形態で説明したエネルギーアナライザー／四重極型質量分析計７１及びラングミュアプローブ７２とは異なる装置を用いて測定を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…成膜装置、２…ハース機構、３…搬送機構、６…輪ハース、７…プラズマ源、１０…真空チャンバー、１１…成膜対象物、２１…主ハース、３１…搬送ローラ、３２…成膜対象物保持部材、４０…ガス供給手段、５０…光測定部、６０…制御部、Ｍａ…成膜材料、Ｐ…プラズマビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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