(57)【要約】【課題】陽極に形成された反応生成物を取り除くことができるシートプラズマ装置を提供する。【解決手段】本発明のシートプラズマ装置１００は、内部を減圧可能な減圧容器６０と、プラズマガン１０と、減圧容器の内部においてプラズマを受ける平板状の陽極５１と、減圧容器の一部を成すように形成され、その内部に円柱状のプラズマ２２を流動させかつこの円柱状のプラズマをシート状のプラズマ２７に変形させるシートプラズマ変形槽２０と、減圧容器の一部を成すように形成された成膜槽３０と、陽極を回転させる回転機構７５と、陽極の背後にかつ円柱状のプラズマの中心軸２２Ａ上に配置された永久磁石５２と、シート状のプラズマと離れた位置に陽極の前面に対向するように配置された清掃部材７６と、清掃部材を陽極に押し付ける押付機構８１と、清掃部材とシート状のプラズマとの間に配置された遮蔽板８２と、を備える。【選択図】図２
2008240122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧可能な減圧容器と、
前記減圧容器の内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、
前記減圧容器の内部において前記プラズマを受ける平板状の陽極と、
前記プラズマガンで発生したプラズマを円柱状に成形し該成形した円柱状のプラズマの中心軸に沿って前記陽極の側へ流動させるプラズマ流動手段と、
前記減圧容器の一部を成すように形成され、その内部に前記円柱状のプラズマを流動させかつ該流動される円柱状のプラズマをシート状のプラズマに変形させるシートプラズマ変形槽と、
前記減圧容器の一部を成すように形成された成膜槽と、
前記陽極を前記円柱状のプラズマの中心軸に平行でかつ該中心軸から偏倚した軸を中心に気密的に回転させる回転機構と、
前記陽極の背後にかつ前記円柱状のプラズマの中心軸上に配置され前記シート状のプラズマを前記陽極に収束させる永久磁石と、
前記シート状のプラズマと離れた位置に前記陽極の前面に対向するように配置された清掃部材と、
該清掃部材を前記陽極に押し付ける押付機構と、
前記清掃部材と前記シート状のプラズマとの間に配置された遮蔽板と、を備えた、シートプラズマ装置。
【請求項２】
前記押付機構が前記清掃部材を前記陽極に接触／離隔自在に押し付けるよう構成されている、請求項１に記載のシートプラズマ装置。
【請求項３】
前記清掃部材が研磨部材である、請求項１に記載のシートプラズマ装置。
【請求項４】
前記陽極が円板状に形成されている、請求項１に記載のシートプラズマ装置。
【請求項５】
前記回転機構が、前記陽極の中心に設けられた回転軸と、該回転軸を回転させるモータとを備えている、請求項１に記載のシートプラズマ装置。
【請求項６】
前記モータがエアモータである、請求項５に記載のシートプラズマ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状に形成されたプラズマ（以下、シート状プラズマという）を用いてスパッタリングによる成膜を行うシートプラズマ装置に関し、特に、このシートプラズマ装置の備える陽極を清掃する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ源から発生する円柱状のプラズマ（以下、円柱状プラズマという）に永久磁石による磁界を作用させて形成したシート状のプラズマ（以下、シート状プラズマという）を用いて成膜を行うシートプラズマ装置が注目されている（特許文献１参照）。このシートプラズマ装置は、陰極側からの円柱状プラズマ流を永久磁石によりシート状プラズマに形成し、このシート状プラズマを磁場コイルを用いて陽極に導く。そして、流動中のシート状プラズマの作用により、スパッタリング室でターゲットからスパッタ粒子を発生させ、基材に成膜する。これにより、大面積の基材に対しても成膜をすることが可能になる。
【０００３】
ここで、陽極（アノード）の表面に絶縁膜等の反応生成物が付着する場合があり、この場合には放電が不安定になるおそれがある。そこで、シートプラズマ装置に関するものではないが、アノードを移動可能なロール状の導電性移動体で構成し、このロール状のアノードの内部に永久磁石を配設し、アノードに付着した成膜材料を除去するためのクリーニング装置を備えたＣＶＤ装置が開示されている（特許文献２、特に図２及び図４を参照）。このようなＣＶＤ装置によると、長時間にわたる安定放電が可能になる。
【０００４】
また、真空容器に設けられたプラズマ銃から電極に向けてプラズマを出射し、そのプラズマ流を用いて基板に薄膜を形成する薄膜生成装置において、前記電極を円筒状に形成すると共に内部に永久磁石を設け、この永久磁石を設けた円筒状の電極を前記プラズマ流の下流側に位置して水平に配置すると共に前記電極に回転手段を連結し、前記電極に、その電極の表面に付着した付着物を除去する掻取り具を接触させて設けたものが開示されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、プラズマを利用して成膜する成膜装置のプラズマ生成用電極のクリーニング方法であって、前記成膜装置の温度および圧力をそれぞれ所定の状態に保ちつつ、前記電極の表面に付着した反応生成物を掻き取り手段により機械的に除去する技術が開示されている（特許文献４参照）。
【０００６】
さらに、スパッタ付着プロセスを改良する方法であって、真空を設けるステップと、前記真空中に電極を設けるステップと、前記真空中に前記電極と接触しない基板を設けるステップと、前記電極に対して相対運動状態で接触ゾーン全体にわたり電極と機械的に接触している装置を前記真空中にもたらすステップと、を備え、前記装置は前記電極から固体である物質を取り除いたり、あるいは前記電極に固体である物質を付着させたりする方法が開示されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７９７６７号公報
【特許文献２】実開平７−２４６４号公報（実用新案登録公報第２６００４７８号）
【特許文献３】特開平６−１７９９６６号公報
【特許文献４】特開２００１−３３５９３９号公報
【特許文献５】特表２００６−５２１４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構成では、上述のように、陽極に絶縁膜等の反応生成物が形成されると、陽極の導電性が低下して放電が不安定になり、成膜を行えなくなる可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２の構成は、シート状プラズマに関する技術ではなく、さらに、ロール状のアノードの内部に永久磁石を配設するので、装置構成が複雑になる。
【０００９】
また、特許文献３の構成は、アノードの内部に永久磁石を設けるため装置構造が複雑になると共に、プラズマが出射された軸上に掻取り具を設けているため掻き取られたパーティクルが成膜空間内に拡散しやすい。
【００１０】
同様に、特許文献４及び５の構成では、取り除かれた物質からなるパーティクルが成膜空間内に拡散するおそれがある。
【００１１】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、陽極に形成された絶縁膜等の反応生成物を取り除き、かつ、この取り除かれた反応生成物の飛散が防止されたシートプラズマ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、上記課題を解決するために、本発明のシートプラズマ装置は、内部を減圧可能な減圧容器と、前記減圧容器の内部にプラズマを発生させるプラズマガンと、前記減圧容器の内部において前記プラズマを受ける平板状の陽極と、前記プラズマガンで発生したプラズマを円柱状に成形し該成形した円柱状のプラズマの中心軸に沿って前記陽極の側へ流動させるプラズマ流動手段と、前記減圧容器の一部を成すように形成され、その内部に前記円柱状のプラズマを流動させかつ該流動される円柱状のプラズマをシート状のプラズマに変形させるシートプラズマ変形槽と、前記減圧容器の一部を成すように形成された成膜槽と、前記陽極を前記円柱状のプラズマの中心軸に平行でかつ該中心軸から偏倚した軸を中心に気密的に回転させる回転機構と、前記陽極の背後にかつ前記円柱状のプラズマの中心軸上に配置され前記シート状のプラズマを前記陽極に収束させる永久磁石と、前記シート状のプラズマと離れた位置に前記陽極の前面に対向するように配置された清掃部材と、該清掃部材を前記陽極に押し付ける押付機構と、前記清掃部材と前記シート状のプラズマとの間に配置された遮蔽板と、を備える。
【００１３】
このような構成とすると、陽極の前面に絶縁膜等の反応生成物が形成された場合においても、清掃部材を押付機構で陽極に押し付けることにより、上記反応生成物を削り取って除去し、陽極を清掃することができる。また、押付機構によって陽極への清掃部材の押付力を制御しやすいので、清掃部材によって陽極が必要以上に削り取られることが抑制される。
【００１４】
また、陽極を円柱状のプラズマの中心軸に平行でかつこの中心軸から偏倚（オフセット）した軸を中心に気密的に回転させ、かつこの陽極の背後にシート状プラズマを収束させる永久磁石を配置するので、装置構成が簡易になる。
【００１５】
さらに、清掃部材とシート状のプラズマとの間に遮蔽板が配置されているため、清掃部材により陽極から除去された反応生成物が成膜空間に拡散することが抑制される。
【００１６】
前記押付機構が前記清掃部材を前記陽極に接触／離隔自在に押し付けるよう構成されていてもよい。
【００１７】
このような構成とすると、陽極に形成された絶縁膜等の反応生成物を除去する際にのみ、清掃部材を陽極に接触させ、それ以外の場合には清掃部材と陽極とを離隔することにより、陽極が必要以上に削り取られることがさらに抑制される。
【００１８】
前記清掃部材が研磨部材であってもよい。
【００１９】
このような構成とすると、陽極に形成された絶縁膜等の反応生成物を研磨することにより除去することができるため、その除去が容易になる。
【００２０】
前記陽極が円板状に形成されていてもよい。
【００２１】
このような構成とすると、陽極の製造が容易になる。
【００２２】
前記回転機構が、前記陽極の中心に設けられた回転軸と、該回転軸を回転させるモータとを備えていてもよい。
【００２３】
前記モータがエアモータであってもよい。
【００２４】
このような構成とすると、清掃部材を押付機構により陽極に押し付けた場合における焼き付きが防止される。これにより、シートプラズマ装置の動作が安定する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のシートプラズマ装置は、上記のような構成としたため、陽極に形成された絶縁膜等の反応生成物を取り除くことができ、かつ、この取り除かれた反応生成物の飛散が防止されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るシートプラズマ装置の概略構成の一例を示す正面図である。図２は、図１のシートプラズマ装置を構成する陽極槽の概略構成を示す部分正面図である。なお、図２においては、理解を容易にするため、減圧容器６０の内部に形成される円柱状プラズマ２２の中心軸２２Ａを一点鎖線で描くと共に、シート状プラズマ２７を実線で描いている。以下、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係るシートプラズマ装置について説明する。なお、ここでは便宜上、図１に示すように、プラズマ輸送の方向をＺ方向にとり、このＺ方向に直交し、かつ永久磁石２４Ａ、２４Ｂ（後述）の磁化方向をＹ方向にとり、これらのＺ方向及びＹ方向の両方に直交する方向をＸ方向にとって、このシートプラズマ装置の構成を説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、プラズマ輸送の方向（Ｚ方向）から見て順番に、プラズマを高密度に形成するプラズマガン１０と、Ｚ方向の軸を中心とした円筒状のシートプラズマ変形槽２０と、Ｙ方向の軸を中心とした円筒状の成膜槽３０と、Ｚ方向の軸を中心とした円筒状の陽極槽５０と、を備えて構成されている。ここで、シートプラズマ変形槽２０と、成膜槽３０と、陽極槽５０と、後述するフランジ２９，４７が、減圧容器６０を構成する。なお、これらの各部１０、２０、２９、３０、４７、５０は、プラズマを輸送する通路を介して互いに気密状態を保って連通されている。
【００２９】
プラズマガン１０は、筒状部材１３から構成される減圧可能な放電空間１４を有し、このプラズマガン１０のＺ方向の一端は、この放電空間１４を塞ぐようにフランジ１１が配置されている。筒状部材１３は、例えば、ガラスで構成される。フランジ１１には、プラズマ放電誘発用の熱電子を放出する陰極１２が配置されている。そして、フランジ１１には、この放電により電離される放電ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを、この放電空間１４に導くガス導入手段１７が設けられている。ガス導入手段１７には、マスフローコントローラ１６が配設されている。マスフローコントローラ１６は、放電空間１４への放電ガスの流量を調節する。なお、放電ガスとしては、アルゴン以外の希ガス等の不活性ガスを用いることができる。
【００３０】
そして、上記陰極１２と、後述する陽極５１（詳しくは、陽極５１を取り付けた回転軸５９）とが、抵抗体ＲＶを介して主バイアス電圧印加装置Ｖ１の負極端子及び正極端子にそれぞれ接続されている。プラズマガン１０は、第一中間電極Ｇ１と第二中間電極Ｇ２とを備えている。第一中間電極Ｇ１は、抵抗体Ｒ１を介して上記主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子と接続されている。第二中間電極Ｇ２は、抵抗体Ｒ２を介して上記主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子と接続されている。そして、陰極１２と陽極５１との間でプラズマ放電（グロー放電）を維持するため、直流の主バイアス電圧印加装置Ｖ１と適宜の抵抗体ＲＶ、Ｒ１、Ｒ２との組合せにより所定のプラス電圧が印加される。このようなプラズマ放電により、プラズマガン１０の放電空間１４には、荷電粒子（ここではＡｒ＋と電子）の集合体としてのプラズマが形成される。なおここでは、主バイアス電圧印加装置Ｖ１に基づく低電圧かつ大電流の直流アーク放電により、陰極１２と後述する陽極５１との間に高密度のプラズマ放電を可能にする、公知の圧力勾配型のプラズマガン１０が採用されている。プラズマガン１０は、円柱状のソースプラズマ（以下、「円柱状プラズマ２２」という）を発生させる。
【００３１】
プラズマガン１０のＺ方向の他端には、シートプラズマ変形槽２０が配設されている。プラズマガン１０とシートプラズマ変形槽２０とは、絶縁物１５を介して接続されている。シートプラズマ変形槽２０は、筒状部材１９を備えている。筒状部材１９の内部は、Ｚ方向の軸を中心とした円柱状の輸送空間２１を有する。筒状部材１９は、非磁性体で構成されており、例えば、ガラスやステンレスを用いて構成される。筒状部材１９のＸＹ平面に平行な断面の形状は、例えば、円形又は四角形であり、本実施形態においては円形に構成されている。筒状部材１９の外側には、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設されている。一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂは、各永久磁石２４Ａ，２４ＢのＮ極を、筒状部材１９をＹ方向において挟んで対向させるように配設されている。筒状部材１９の長さ方向において永久磁石２４Ａ，２４Ｂの両側に、第一電磁コイル（プラズマ流動手段）２３と第二電磁コイル（プラズマ流動手段）２８とが配設されている。第一電磁コイル２３は、プラズマガン１０から筒状部材１９へと円柱状プラズマ２２を引き出すために用いられる。第一電磁コイル２３及び第二電磁コイル２８は、後述するシート状プラズマ２７の幅方向（Ｘ方向）の形状を整えるために用いられる。なお、第一電磁コイル２３、第二電磁コイル２８、及び後述する第三電磁コイル４８は、永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設されていないと仮定した場合において、プラズマガン１０で発生された円柱状プラズマ２２を、その円柱状の形状に規制しながら陽極５１の側に流動させるプラズマ流動手段である。換言すると、第一電磁コイル２３、第二電磁コイル２８、及び後述する第三電磁コイル４８は、プラズマガン１０から発生された、減圧容器６０内において拡散しようとするソースプラズマを円柱状に成形し、この成形された円柱状プラズマ２２を陽極５１の側に流動させるプラズマ流動手段である。また、第二電磁コイル２８、及び後述する第三電磁コイル４８は、本実施形態のように永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設されている場合において、シート状プラズマ２７を、その形状を規制しながら陽極５１の側に流動させるプラズマ流動手段である。
【００３２】
図１に示すように、プラズマガン１０から放出された円柱状プラズマ２２は、輸送空間２１の永久磁石２４Ａ，２４Ｂが配設された位置にまで進むと、永久磁石２４Ａ，２４Ｂによって形成された磁界により、シート状に変形される（以下、シート状プラズマ２７という）。シート状プラズマ２７は、第二電磁コイル２８により、その幅方向（Ｘ方向）の形状が規制される。形成されたシート状プラズマ２７は、後述する陽極５１へと導かれる。
【００３３】
シートプラズマ変形槽２０のＺ方向の前端は、成膜槽３０と連結されている。成膜槽３０は、円筒状の導電性のチャンバ４０を備えている。チャンバ４０の一方の端部は上蓋３５により閉鎖されており、チャンバ４０の他方の端部は下蓋３６により閉鎖されている。チャンバ４０は、非磁性の材料、例えば、ステンレスで構成される。チャンバ４０には、その高さ方向（Ｙ方向）のほぼ中間に、第一開口部４２が設けられている。第一開口部４２の内部空間は、形成されたシート状プラズマ２７が該開口を通り抜けることができる大きさに形成されている。第一開口部４２には、該開口と接合する第一フランジ２９が配設されている。シートプラズマ変形槽２０と成膜槽３０とは、チャンバ４０の側壁に形成された第一開口部４２及び第一フランジ２９を介して連結されている。
【００３４】
チャンバ４０は、その内部に成膜空間３１を有する。ここで、以下においては、成膜空間３１は、その機能上、上下方向（Ｙ方向）において、第一開口部４２の内部空間に対応する水平面（ＸＺ平面）に沿った中央空間を境にして、後述するスパッタリングターゲット３３Ａを格納する囲い部により区画されたターゲット空間３１Ａと、後述する基材３４Ａを格納する囲い部により区画された基材空間３１Ｂと、に区分けして説明する。なお、上記中央空間は、成膜槽３０においてシートプラズマ２７の高密度部分が輸送される空間である。
【００３５】
ターゲット空間３１Ａには、スパッタリングターゲット３３Ａを保持する導電性のターゲットホルダ３３が配設されている。ターゲットホルダ３３は、円板状の導電性のホルダ３３Ｂを備えている。該ホルダ３３Ｂには、Ｙ方向に延びる円柱状の導電性の支軸３３Ｃが接続されている。そして、支軸３３Ｃは、前記成膜槽３０の上蓋３５に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。支軸３３Ｃは、絶縁部材３３Ｄを介して上蓋３５に取り付けられている。すなわち、支軸３３Ｃは、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０に対して電気的に絶縁されている。絶縁部材３３Ｄとしては、アルミナセラミック等の絶縁碍子や、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂が用いられる。支軸３３Ｃは、成膜槽３０内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、チャンバ４０に対して気密的に配設されている。スパッタリングターゲット３３Ａの材料としては、単体の金属材料や誘電体等の絶縁物材料その他の材料を用いることができる。この材料は、後述する基材３４Ａに形成される膜に応じて適宜選択される。
【００３６】
ターゲットホルダ３３には、バイアス電圧印加装置Ｖ２が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ２により、ターゲットホルダ３３を介してスパッタリングターゲット３３Ａに、シート状プラズマ２７の電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。
【００３７】
また、基材空間３１Ｂには、基材３４Ａを保持する導電性の基材ホルダ３４が配設されている。基材ホルダ３４は、円板状の導電性のホルダ３４Ｂを備えている。該ホルダ３４Ｂには、Ｙ方向に延びる円柱状の導電性の支軸３４Ｃが接続されている。そして、支軸３４Ｃは、前記成膜槽３０の下蓋３６に設けられた貫通穴（図示せず）に挿通されている。支軸３４Ｃは、絶縁部材３４Ｄを介して下蓋３６に取り付けられている。すなわち、支軸３４Ｃは、成膜槽３０と短絡しないよう、成膜槽３０に対して電気的に絶縁されている。絶縁部材３４Ｄとしては、アルミナセラミック等の絶縁碍子や、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂が用いられる。基材ホルダ３４は、形成されたシート状プラズマ２７を挟んで前記ターゲットホルダ３３と対向するよう（ここでは共に水平に）配設されている。支軸３４Ｃは、成膜槽３０内部の成膜空間３１の真空度を保つことができるよう、成膜槽３０に対して気密的に配設されている。
【００３８】
基材ホルダ３４には、バイアス電圧印加装置Ｖ３が接続されている。このバイアス電圧印加装置Ｖ３により、基材ホルダ３４を介して基材３４Ａに、シート状プラズマ２７の電位に対する負の直流バイアス電圧が印加される。
【００３９】
チャンバ４０の適所には、該チャンバ４０内の成膜空間３１を真空引きするための排気口３２が設けられている。排気口３２は、バルブ３７により開閉可能に構成されている。排気口３２には、真空ポンプ３８が接続されている。真空ポンプ３８は、シート状プラズマ２７が輸送できるレベルにまで、成膜空間３１内を速やかに減圧する。
【００４０】
成膜槽３０のチャンバ４０の後端（Ｚ方向）には第二開口部４５が形成されている。第二開口部４５には、該開口に接合する第二フランジ４７が配設されている。成膜槽３０と後述する陽極槽５０とは、第二開口部４５及び第二フランジ４７を介して連結されている。
【００４１】
図１及び図２に示すように、陽極槽５０は、筒状部材５３を備えている。筒状部材５３は、本実施形態ではガラスで構成される。陽極槽５０は、上記第二フランジ４７に筒状部材５３の一端が接続され、該筒状部材５３の他端が円板状の取付板５４で閉鎖されて形成されている。筒状部材５３の周囲には、第三電磁コイル（プラズマ流動手段）４８が配設されている。該第三電磁コイル４８は、形成されたシート状プラズマ２７の幅方向の形状を整えるために用いられる。
【００４２】
図２に示すように、取付板５４には、貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、取付板５４における、円柱状プラズマ２２の中心軸２２Ａに平行でかつこの中心軸２２Ａから偏倚した位置に形成されている。貫通孔５５には、ハウジング６１が嵌挿されている。ハウジング６１は、筒状に形成されていて、フランジを備えている。ハウジング６１は、その下部が取付板５４の貫通孔５５に嵌挿され、フランジにおいて取付板５４に適宜な手段（ボルト等）によって取り付けられている。ハウジング６１は、シール部材（図示せず）により、取付板５４に対して気密的に取り付けられている。また、ハウジング６１は、絶縁部材（図示せず）により、取付板５４に対して絶縁的に取り付けられている。ハウジング６１には、ベアリング６２と真空シール６３とが設けられている。このベアリング６２と真空シール６３とを介して、回転軸５９が挿通されている。したがって、回転軸５９はベアリング６２により回転可能になると共に、真空シール６３により気密的にされている。また、回転軸５９には、カーボンブラシ５８を介して、主バイアス電圧印加装置Ｖ１の正極端子が接続されている（図１参照）。
【００４３】
回転軸５９は、内側管６４と外側管６５とからなっている。すなわち、本実施形態では、回転軸５９は、その内部が二重管構造となっている。回転軸５９は導電性の材料で構成されている。回転軸５９の一端（陽極槽５０の外側（大気側））には、冷却媒体供給装置６６が接続されている。冷却媒体供給装置６６は、内側管６４の内部６７に冷却媒体を供給し、かつ、内側管６４と外側管６５との間の隙間６８から冷却媒体を排出するように、回転軸５９に取り付けられている。冷却媒体供給装置６６は、公知のロータリージョイントで構成されている。また、回転軸５９の他端（陽極槽５０の内部側）には、陽極５１が取り付けられている。陽極５１は、本実施形態では、円板状に形成されている。陽極５１は、回転軸５９（及びカーボンブラシ５８）を介して接地されている。陽極５１は、その内部に空間５７が形成されており、この空間５７が冷却媒体流路を構成する。陽極５１は、その内部に形成された空間（冷却媒体流路）５７と、回転軸５９の内側管６４と外側管６５との間の隙間６８とが連通するようにして取り付けられている。陽極５１は、外側管６５の先端に適宜な手段（ボルト等）によって取り付けられている。また、内側管６４の先端には、円板状の仕切板５６が取り付けられている。仕切板５６は、陽極５１の内部の空間５７に収容されるようにして、内側管６４に取り付けられている。
【００４４】
陽極５１の背後であって、円柱状プラズマ２２の中心軸上２２Ａには、永久磁石５２が配置されている。永久磁石５２は、取付板５４に取り付けられている。永久磁石５２は、そのＳ極が、陽極５１側に対向するようにして取り付けられている。永久磁石５２は、シート状プラズマ２７のＺ方向の末端を収束させる。
【００４５】
以上の構成により、陽極５１が冷却媒体により冷却される。具体的には、冷却媒体供給装置６６から、回転軸５９の内側管６４の内部６７に冷却媒体が供給される（図２中の矢印ＩＮの方向）。このように供給された冷却媒体は、内側管６４の内部６７を通って陽極５１の内部に形成された空間（冷却媒体流路）５７に流入する。このように流入した冷却媒体は、仕切板５６によってその流れが規制され、冷却媒体流路５７を循環することによって陽極５１から熱を回収する。熱を回収した冷却媒体は、回転軸５９の内側管６４と外側管６５との間の隙間６８を通って、冷却媒体供給装置６６に戻される（図２中の矢印ＯＵＴの方向）。
【００４６】
また、回転軸５９には、第１プーリー６９が嵌挿されるようにして取り付けられている。第１プーリー６９は、回転軸５９の大気側に取り付けられている。第１プーリー６９と、後述する第２プーリー７４とには、ベルト７３がかけられている（図１参照）。
【００４７】
さらに、シートプラズマ装置１００は、モータ７０を備えている。モータ７０としては、公知のものを用いることができるが、特に、エアモータを用いることが好ましい。モータ７０の駆動軸７２には、第２プーリー７４が取り付けられている。上述のように、第２プーリー７４と、第１プーリー６９とには、ベルト７３がかけられている。ここで、回転軸５９、第１プーリー６９、第２プーリー７４、ベルト７３、モータ７０が回転機構７５を構成する。
【００４８】
以上の構成により、陽極５１が回転される。すなわち、モータ７０の回転力が駆動軸７２及び第２プーリー７４に伝わる。第２プーリー７４の回転力は、ベルト７３を介して第１プーリー６９に伝わる。第１プーリー６９に伝わった回転力は、この第１プーリーが取り付けられた回転軸５９を回転させる。この回転軸５９の回転に伴って、回転軸５９（回転軸５９の陽極槽５０の内部側）に取り付けられた陽極５１が回転する。詳しくは、陽極５１は、形成された貫通孔５５及びこの貫通孔５５に挿通された回転軸５９によって、円柱状プラズマ２２の中心軸２２Ａに平行でかつこの中心軸２２Ａから偏倚（オフセット）した軸を中心にして、気密的に回転される。
【００４９】
次に、上記のようにして回転される陽極５１を清掃する機構について説明する。
【００５０】
陽極５１の前方には、この陽極５１に対向するようにして清掃部材７６が配置されている。清掃部材７６は、陽極５１の中心を挟んでシート状プラズマ２７と反対側に配置されている。なお、清掃部材７６の配置される位置はこれに限られず、シート状プラズマ２７と陽極５１との重なる部分以外であればよい。ここで、後述するように、清掃部材７６により陽極５１から削られた絶縁膜等の反応生成物からなるパーティクルの飛散を考慮すると、陽極５１の前方でかつシート状プラズマ２７からなるべく離れた位置に配置することが好ましい。清掃部材７６は、付着した絶縁膜等の反応生成物を削り取ることが可能な、陽極５１に形成される絶縁膜等の反応生成物よりも硬い材料で構成されている。また、清掃部材７６は、陽極５１の表面を活性にするため、陽極５１を構成する材料よりも高硬度の金属材料からなる金属板、金属片、又はセラミックからなる部材等で構成されることが好ましい。さらに、清掃部材７６における、陽極５１に押し付けられる面は、ヤスリ状の形状又は凹凸を有する形状に形成することが好ましい。なお、本実施形態においては、清掃部材７６は、金属板で構成された研磨部材を用いる。
【００５１】
清掃部材７６には、可動軸７８の一端が取り付けられている。可動軸７８は、第二フランジ４７に形成された貫通孔７９に摺動自在に挿通されている。可動軸７８は、貫通孔７９に図示しない真空シールを介して取り付けられている。可動軸７８の他端は、駆動源８０に取り付けられている。駆動源８０は、本実施形態では、エアシリンダで構成される。なお、駆動源８０の種類に応じて、可動軸７８は第二フランジ４７に対して絶縁的に取り付ける。ここで、可動軸７８と、駆動源８０とが、押付機構８１を構成する。
【００５２】
以上の構成により、まず、駆動源８０が、可動軸７８を矢印８５の方向に移動（前進）させる。これに伴って、可動軸７８に取り付けられた清掃部材７６も矢印８５の方向に移動する。これにより、清掃部材７６が陽極５１の前面に接触し、押し付けられる。この際、陽極５１の前面に絶縁膜等の反応生成物が形成されていた場合には、この絶縁膜等の反応生成物が削り取られる。その後、駆動源８０が、可動軸７８を矢印８５と反対側の方向へ移動（退避）させる。これに伴って、可動軸７８に取り付けられた清掃部材７６も、矢印８５と反対側の方向へ移動する。これにより、清掃部材７６が、陽極５１の前面から離隔される。
【００５３】
清掃部材７６と、シート状プラズマ２７との間の位置には、遮蔽板８２が配置されている。また、遮蔽板８２は、陽極５１と所定の間隔をあけて陽極５１の前面に対向するように配置されている。遮蔽板８２は、第二フランジ４７に取り付けられている。遮蔽板８２は、清掃部材７６により削り取られた絶縁膜等の反応生成物からなるパーティクルが陽極槽５０ひいては減圧容器６０の内部に拡散するのを防止する。
【００５４】
また、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、制御装置９０を備えている。制御装置９０は、主バイアス電圧印加装置Ｖ１、真空ポンプ３８、バイアス電圧印加装置Ｖ２，Ｖ３、冷却媒体供給装置６６、モータ７０、駆動源８０等の動作を制御する。制御装置９０は、マイコン等の演算装置で構成され、シートプラズマ装置１００の所要の構成要素を制御して、シートプラズマ装置１００の動作を制御する。ここで、本明細書においては、制御装置９０とは、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群をも意味する。よって、制御装置９０は、必ずしも単独の制御器で構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働してシートプラズマ装置１００の動作を制御するよう構成されていてもよい。
【００５５】
なお、本実施形態においては、円柱状プラズマ２２及びシート状プラズマ２７の形状を整えるための磁場の発生手段として第一電磁コイル２３乃至第三電磁コイル４８を用いたが、その他の手段を用いることも可能である。例えば、第一電磁コイル２３乃至第三電磁コイル４８の替わりに、永久磁石や、超伝導体（により発生するマイスナー効果）を用いることもできる。
【００５６】
＜動作＞
次に、本実施形態のシートプラズマ装置１００の動作を説明する。ここで、シートプラズマ装置１００の動作は、制御装置９０によって遂行される。
【００５７】
まず、本実施形態のシートプラズマ装置１００の一般的な動作について、簡単に説明する。
【００５８】
本実施形態のシートプラズマ装置１００においては、成膜槽３０内を、真空ポンプ３８により１×１０−６Ｐａのオーダーまで真空引きする。次に、シートプラズマ変形槽２０内に、プラズマガン１０で形成した円柱状プラズマ２２を導入する。そして、この円柱状プラズマ２２は、一対の永久磁石２４Ａ，２４Ｂにより、シート状プラズマ２７に形成され、成膜槽３０内に導入される。その後、成膜槽３０内の圧力は、１×１０−２Ｐａのオーダーとされる。
【００５９】
成膜槽３０内においては、バイアス電圧印加装置Ｖ２から負のバイアス電圧がターゲットホルダ３３を介してターゲット３３Ａに印加されている。一方、バイアス電圧印加装置Ｖ３から負のバイアス電圧が基材ホルダ３４を介して基材３４Ａに印加されている。そして、ターゲット３３Ａが負バイアスに帯電することにより、シート状プラズマ２７中のアルゴンイオンがターゲット３３Ａへと引き付けられる。ターゲット３３Ａに引き付けられたアルゴンイオンは、ターゲット３３Ａ中のターゲット原子をスパッタする。スパッタされたターゲット原子は、シート状プラズマ２７中を該厚み方向へ通過して、その際にイオンへと変換される。変換されたイオンは、基材３４Ａの表面に堆積することによって膜を形成する。
【００６０】
なお、上記のようにして基材３４Ａの表面に膜を形成する過程では、陽極５１を回転機構７５により回転させてもさせなくてもよい。
【００６１】
次に、本実施形態のシートプラズマ装置１００の特徴的な動作について説明する。なお、以下の動作は、上述の膜の形成時（成膜時）以外の時に行われる。また、以下の動作は、陽極５１に絶縁膜等の反応生成物が形成されている場合に行われる。
【００６２】
まず、制御装置９０は、基材３４Ａの表面に膜を形成する過程で陽極５１が回転されている場合にはその状態を維持する。一方、制御装置９０は、陽極５１が回転されていない場合にはモータ７０を駆動することにより陽極５１を回転させる。
【００６３】
次に、制御装置９０は、駆動源８０を駆動することにより可動軸７８を前進させ、この可動軸７８に取り付けられた清掃部材７６を陽極５１の表面に接触させ押し付ける。ここで、制御装置９０は、清掃部材７６の陽極５１への押付力を、陽極５１が必要以上に削られないよう制御することが好ましい。また、制御装置９０は、清掃部材７６の陽極５１への押付力を、回転機構７５による陽極５１の回転を停止させないよう制御することが好ましい。この場合には、制御装置９０は、清掃部材７６の陽極５１への押付力に応じて、モータ７０の駆動力を制御することも可能である。これにより、陽極５１の前面に形成された絶縁膜等の反応生成物が掻き取られる。この場合において、掻き取られた絶縁膜等の反応生成物からなるパーティクルは、遮蔽板８２が設けられていることにより、陽極槽５０（減圧容器６０）への飛散が抑制される。
【００６４】
次に、所定の時間、清掃部材７６を陽極５１の表面に押し付けて、陽極５１の前面から絶縁物等の反応生成物が除去されたと判定した場合には、制御装置９０は、駆動源８０により可動軸７８を退避させ、清掃部材７６を陽極５１の表面から離隔させる。これにより、陽極５１の表面から絶縁膜等の反応生成物を掻き取った後に、陽極５１が必要以上に削られることが防止される。
【００６５】
以上のようにして陽極５１の表面から絶縁膜等の反応生成物を掻き取った後、一般的な動作である成膜が行われる。
【００６６】
総括すると、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、陽極５１の前面に絶縁膜等の反応生成物が形成された場合においても、押付機構８１によって清掃部材７６を陽極５１に押し付けることにより、上記反応生成物を削り取って除去し、陽極５１を清掃することができる。
【００６７】
また、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、押付機構８１によって陽極５１への清掃部材７６の押付力を制御しやすいので、清掃部材７６によって陽極５１が必要以上に削り取られることが抑制される。
【００６８】
また、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、陽極５１を円柱状プラズマ２２の中心軸２２Ａに平行でかつこの中心軸２２Ａから偏倚した軸を中心に気密的に回転させ、かつこの陽極５１の背後にシート状プラズマ２７を収束させる永久磁石５２を配置するので、装置構成が簡易になる。
【００６９】
また、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、押付機構８１が清掃部材７６を陽極５１に接触／離隔自在に押し付けるよう構成されているため、陽極５１に形成された絶縁膜等の反応生成物を除去する際にのみ、清掃部材７６を陽極５１に接触させ、それ以外の場合には清掃部材７６と陽極５１とを離隔することにより、陽極５１が必要以上に削り取られることがさらに抑制される。
【００７０】
また、本実施形態のシートプラズマ装置１００は、押付機構８１の駆動源８０としてエアモータを用いているので、清掃部材７６を陽極５１の前面に接触させて押し付けた際に、モータの焼き付きが発生しない。これにより、シートプラズマ装置１００の動作が安定する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のシートプラズマ装置は、陽極に形成された絶縁膜等の反応生成物を取り除くことができ、かつ、この取り除かれた反応生成物の飛散を防止することが可能なシートプラズマ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係るシートプラズマ装置の概略構成の一例を示す正面図である。
【図２】図１のシートプラズマ装置を構成する陽極槽の概略構成を示す部分正面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  プラズマガン
１１  フランジ
１２  陰極
１３  筒状部材
１４  放電空間
１５  絶縁体
１６  マスフローコントローラ
１７  放電ガス導入管
１９  筒状部材
２０  シートプラズマ変形槽
２１  輸送空間
２２  円柱状プラズマ
２２Ａ  円柱状プラズマの中心軸
２３  第一電磁コイル（プラズマ流動手段）
２４Ａ，２４Ｂ  永久磁石
２７  シート状プラズマ
２８  第二電磁コイル（プラズマ流動手段）
２９  第一フランジ
３０  成膜槽
３１  成膜空間
３１Ａ  ターゲット空間
３１Ｂ  基材空間
３２  排気口
３３  ターゲットホルダ
３３Ａ  スパッタリングターゲット
３３Ｂ  ホルダ
３３Ｃ  支軸
３３Ｄ  絶縁部材
３４  基材ホルダ
３４Ａ  基材
３４Ｂ  ホルダ
３４Ｃ  支軸
３４Ｄ  絶縁部材
３５  上蓋
３６  下蓋
３７  バルブ
３８  真空ポンプ
４０  チャンバ
４２  第一開口部
４５  第二開口部
４７  第二フランジ
４８  第三電磁コイル（プラズマ流動手段）
５０  陽極槽
５１  陽極
５２  永久磁石
５３  筒状部材
５４  取付板
５５  貫通孔
５６  仕切板
５７  空間（冷却媒体流路）
５８  カーボンブラシ
５９  回転軸
６０  減圧容器
６１  ハウジング
６２  ベアリング
６３  真空シール
６４  内側管
６５  外側管
６６  冷却媒体供給装置
６７  内側管の内部
６８  内側管と外側管との間の隙間
６９  第１プーリー
７０  モータ
７２  駆動軸
７３  ベルト
７４  第２プーリー
７５  回転機構
７６  清掃部材
７８  可動軸
７９  貫通孔
８０  駆動源
８１  押付機構
８２  遮蔽板
８５  可動軸の移動方向（前進方向）
１００  シートプラズマ装置
Ｇ１  第一中間電極
Ｇ２  第二中間電極
Ｖ１  主バイアス電圧印加装置
Ｖ２，Ｖ３  バイアス電圧印加装置
【図１】
2008240122.tif 000003
【図２】
2008240122.tif 000004