(57)【要約】【課題】プラズマ放電を発生させる電圧を低減することにより、放電を発生させる電極の損耗を防ぐこと等ができる真空成膜装置を提供することである。【解決手段】真空成膜装置３０を、真空チャンバ１と、基材を保持する基材ホルダとしても機能するプラズマ放電電極２と、プラズマ放電電極２を介して真空チャンバ１内に放電させる電力を供給する電源装置１５と、放電開始電極２１と、放電開始電極２１を駆動する放電開始電極駆動機構２５を備える構成とする。放電開始電極２１を、プラズマ放電が開始されるまで動作位置に配置してプラズマ放電電極２と同電位とし、電極２によるプラズマ放電が開始されると動作位置より退避させる。これにより、真空チャンバ１内に放電を開始させる電圧を低下させ、プラズマ放電を発生させる電圧を低下させることができる。【選択図】　図３
2004091861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜される基材が内部の空間に配置される真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置されるプラズマ放電電極と、前記プラズマ放電電極を介して前記真空チャンバ内にプラズマ放電させる電力を供給する電源装置と、前記真空チャンバ内で前記基材を保持する基材ホルダと、先端が針状に尖ってなる放電開始電極と、前記放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように駆動する放電開始電極駆動手段とを備え、
前記放電開始電極駆動手段は、前記放電開始電極を、前記プラズマ放電が開始されるまで前記動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と同電位とし、前記プラズマ放電が開始された後に前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように構成された真空成膜装置。
【請求項２】
成膜される基材が内部の空間に配置される真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置され前記基材を保持する基材ホルダとしても機能するように形成されたプラズマ放電電極と、前記プラズマ放電電極を介して前記真空チャンバ内にプラズマ放電させる電力を供給する電源装置と、先端が針状に尖ってなる放電開始電極と、前記放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように駆動する放電開始電極駆動手段とを備え、
前記放電開始電極駆動手段は、前記放電開始電極を、前記プラズマ放電が開始されるまで前記動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と同電位とし、前記プラズマ放電が開始された後に前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように構成された真空成膜装置。
【請求項３】
前記放電開始電極は、前記動作位置に配置されると、その先端が前記プラズマ放電電極が向く方向と同じ方向を向くように設けられる請求項１又は２に記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記放電開始電極駆動手段は、前記放電開始電極が先端側に取り付けられる支持アームと、該支持アームの基端側が取り付けられる回転軸と、該回転軸を前記支持アームとともに駆動する回転手段とを備え、
前記支持アームは、前記放電開始電極を前記動作位置に配置すると、前記先端側が前記プラズマ放電電極と電気的に導通することにより前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極と電気的に導通させるように設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項５】
前記支持アームが、前記先端側と前記基端側が電気的な絶縁性を備えるジョイントを介して接続されている請求項４に記載の真空成膜装置。
【請求項６】
成膜される基材とプラズマ放電を形成するためのプラズマ放電電極とを真空チャンバ内に配置し、前記真空チャンバ内に前記プラズマ放電を形成することにより前記基材に成膜する成膜方法であって、
先端が針状に尖ってなる放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と電気的に導通させる工程と、前記プラズマ放電電極に電力を供給し前記動作位置に配置された放電開始電極を前記プラズマ放電電極と同電位として放電を開始させる工程と、プラズマ放電が開始された後に前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させる工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
成膜される基材とプラズマ放電を形成するとともに前記基材を保持するためのプラズマ放電電極とを真空チャンバ内に配置し、前記真空チャンバ内に前記プラズマ放電を形成することにより前記基材に成膜する成膜方法であって、
先端が針状に尖ってなる放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と電気的に導通させる工程と、前記プラズマ放電電極に電力を供給し前記動作位置に配置された放電開始電極を前記プラズマ放電電極と同電位として放電を開始させる工程と、プラズマ放電が開始された後に前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させる工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に成膜することができる真空成膜装置及び成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基材に成膜するにあたり、真空成膜装置が用いられる。この真空成膜装置によると、真空雰囲気とされる真空チャンバ内に基材を配置し、蒸発させあるいはイオン化させた膜の原料物質を基材の表面に入射させることによって膜を形成することができる。
【０００３】
この真空成膜装置のうち、真空チャンバ内でプラズマ放電を発生させ、膜の原料物質をイオン化又は励起することによって基材に成膜するようにされるものがある。このプラズマ放電を発生させて成膜すると、膜の原料物質を高エネルギーで基材に析出させることができるので、より緻密で物理的に強固な安定した膜を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記プラズマ放電は、真空チャンバ内に配置されるプラズマ放電電極に高電圧を印加し、媒質ガスを電離させることによって発生する。そして、媒質ガスを電離させ、プラズマ放電の発生を容易にするには、印加する電圧を大きくすることが望ましかった。
【０００５】
しかし、真空チャンバ内に電圧値の大きい電力を供給すると、熱による温度上昇やイオン衝撃によって基材に損傷を与えるばかりでなく、電力を伝える電極等の損耗を招くことで、装置の寿命も短くする。また、成膜するための消費電力の増大を招き成膜コストを上昇させる原因となる。
【０００６】
そこで、本発明は、プラズマ放電を発生させる電圧を低減することにより、基材へのダメージを少なくするとともに、装置の損耗を防ぐこと等ができる真空成膜装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、成膜される基材が内部の空間に配置される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置されるプラズマ放電電極と、前記プラズマ放電電極を介して前記真空チャンバ内にプラズマ放電させる電力を供給する電源装置と、前記真空チャンバ内で前記基材を保持する基材ホルダと、先端が針状に尖ってなる放電開始電極と、前記放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように駆動する放電開始電極駆動手段とを備え、
前記放電開始電極駆動手段は、前記放電開始電極を、前記プラズマ放電が開始されるまで前記動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と同電位とし、前記プラズマ放電が開始された後に前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように構成された真空成膜装置である（請求項１）。
【０００８】
一般に、真空チャンバ内でプラズマ放電を発生させるには、真空チャンバ内で媒質ガスを電離させる必要がある。そして、媒質ガスを電離させるには、媒質ガスのガス圧と電極間隔との関係に応じた一定の強度以上の電界を形成する必要がある。
【０００９】
そして、従来のプラズマ放電を発生させて成膜する真空成膜装置では、プラズマ放電を発生させるプラズマ放電電極に印加される電圧に対して、真空チャンバ内で略平均して電界が形成されていた。従って、一定の大きさを備える真空チャンバ内で媒質ガスを電離させる電界を形成するには、プラズマ放電電極に相対的に大きな電圧を印加する必要があった。
【００１０】
本発明の真空成膜装置は、前記先端の尖った放電開始電極を備えている。この放電開始電極によると、同じ電位に対して先端の周辺により強い電界を形成することができる。
【００１１】
そして、本発明の真空成膜装置によると、プラズマ放電を開始するまで前記放電開始電極を動作位置に配置してプラズマ放電電極と同電位とするので、放電開始電極の先端の周辺にプラズマ放電電極に比べて強い電界を形成することができる。これにより、放電開始電極により放電を開始させることによって放電を開始する電圧を低減させることができ、プラズマ放電の発生に必要な印加電圧を低減させることもできる。
【００１２】
そして、本発明の真空成膜装置は、プラズマ放電電極によりプラズマ放電が開始されると、前記放電開始電極を退避させるので、プラズマ放電を形成して基材に膜を形成するにあたり、前記放電開始電極により妨げられることがない。
【００１３】
これにより、本発明の真空成膜装置によると、プラズマ放電を発生させる電圧を低減させることにより、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材の損傷を軽減することができるとともに、前記プラズマ放電電極等の電力を伝える部材に対する電気的な負担を軽減することができ、その損耗を防ぐことができる。また、成膜するための消費電力を低減することもできる。
【００１４】
また、本発明は、成膜される基材が内部の空間に配置される真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置され前記基材を保持する基材ホルダとしても機能するように形成されたプラズマ放電電極と、前記プラズマ放電電極を介して前記真空チャンバ内にプラズマ放電させる電力を供給する電源装置と、先端が針状に尖ってなる放電開始電極と、前記放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように駆動する放電開始電極駆動手段とを備え、
前記放電開始電極駆動手段は、前記放電開始電極を、前記プラズマ放電が開始されるまで前記動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と同電位とし、前記プラズマ放電が開始された後に前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させるように構成された真空成膜装置である（請求項２）。
【００１５】
この発明の真空成膜装置によると、前記基材ホルダとしても機能するプラズマ放電電極を介して真空チャンバ内に放電電力を供給してプラズマ放電を形成し、イオンプレーティングに基づいて前記基材に成膜することができる。
【００１６】
そして、この発明の真空成膜装置は、前記先端の尖った放電開始電極を備えており、その先端の周辺により強い電界を形成することができる。そして、プラズマ放電を開始するまで前記放電開始電極を動作位置に配置して基材ホルダと同電位とするので、放電開始電極の先端の周辺に基材ホルダに比べて強い電界を形成することができる。
【００１７】
これにより、放電開始電極により放電を開始させることによって放電を開始する電圧を低減させることができ、プラズマ放電の発生に必要な印加電圧を低減させることもできる。これにより、この発明の真空成膜装置によると、イオンプレーティングにより緻密で強固な膜を形成しつつ、プラズマ放電を発生させる電圧を低減させることにより、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材の損傷を軽減することができるとともに、前記基材ホルダ等の電力を伝える部材に対する電気的な負担を軽減し、その損耗を防ぐことができる。また、成膜するための消費電力を低減することもできる。
【００１８】
そして、前記放電開始電極を、前記動作位置に配置されると、前記放電開始電極の先端が前記プラズマ放電電極が向く方向と同じ方向を向くように設けることができる（請求項３）。この発明によると、放電開始電極により放電させる方向とプラズマ放電電極により放電させる方向を一致させることができる。これにより、放電開始電極により放電を開始した後に、プラズマ放電電極によるプラズマ放電を安定して発生させることができる。
【００１９】
また、前記放電開始電極駆動手段が、前記放電開始電極が先端側に取り付けられる支持アームと、該支持アームの基端側が取り付けられる回転軸と、該回転軸を前記支持アームとともに駆動する回転手段とを備え、
前記支持アームを、前記放電開始電極を前記動作位置に配置すると、前記先端側が前記プラズマ放電電極と電気的に導通することにより前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極と電気的に導通させるように設けることができる（請求項４）。
【００２０】
この発明によると、前記放電開始電極が取り付けられる支持アームを回転させることにより、放電開始電極を動作位置に配置してプラズマ放電電極と同電位とすることができ、また放電開始電極を動作位置から退避させることもできる。
【００２１】
これにより、簡易な機構により、放電開始電極を放電の開始の前後で駆動することができ、また放電を開始するまで放電開始電極をプラズマ放電電極と同電位にすることができる。
【００２２】
また、前記支持アームを、その先端側と基端側を電気的な絶縁性を備えるジョイントを介して接続することができる（請求項５）。これにより、プラズマ放電電極に電気的に導通する支持アームの先端側を支持アームの基端側から前記ジョイントによって電気的に絶縁することができる。
【００２３】
これにより、前記ジョイントを介して支持アームの先端側と基端側を接続するという簡易な構造により、前記支持アームの基端側が取り付けられる回転軸及び回転軸を駆動する回転手段を電気的に絶縁することができる。
【００２４】
また、本発明は、成膜される基材とプラズマ放電を形成するためのプラズマ放電電極とを真空チャンバ内に配置し、前記真空チャンバ内に前記プラズマ放電を形成することにより前記基材に成膜する成膜方法であって、
先端が針状に尖ってなる放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と電気的に導通させる工程と、前記プラズマ放電電極に電力を供給し前記動作位置に配置された放電開始電極を前記プラズマ放電電極と同電位として放電を開始させる工程と、プラズマ放電が開始された後に前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させる工程と、を有することを特徴としている（請求項６）。
【００２５】
本発明の成膜方法によると、前記放電開始電極を動作位置に配置してプラズマ放電電極と同電位とし、放電開始電極によって放電を開始させるので、放電を開始する電圧を低減させ、プラズマ放電の発生に必要な印加電圧を低減させることもできる。
【００２６】
これにより、この発明によると、プラズマ放電を発生させる電圧を低減させることにより、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材の損傷を軽減することができるとともに、前記プラズマ放電電極等の電力を伝える部材に対する電気的な負担を軽減することができ、その損耗を防ぐことができる。また、成膜するための消費電力を低減することもできる。
【００２７】
また、本発明は、成膜される基材とプラズマ放電を形成するとともに前記基材を保持するためのプラズマ放電電極とを真空チャンバ内に配置し、前記真空チャンバ内に前記プラズマ放電を形成することにより前記基材に成膜する成膜方法であって、
先端が針状に尖ってなる放電開始電極を前記真空チャンバ内の前記プラズマ放電電極に対する内側の空間に設定される動作位置に配置するとともに前記プラズマ放電電極と電気的に導通させる工程と、前記プラズマ放電電極に電力を供給し前記動作位置に配置された放電開始電極を前記プラズマ放電電極と同電位として放電を開始させる工程と、プラズマ放電が開始された後に前記放電開始電極を前記プラズマ放電電極に対する内側の空間より退避させる工程と、を有することを特徴とする成膜方法である（請求項７）。
【００２８】
この発明の成膜方法によると、前記放電開始電極を動作位置に配置してプラズマ放電電極と同電位とし、放電開始電極によって放電を開始させるので、放電を開始する電圧を低減させ、プラズマ放電の発生に必要な印加電圧を低減させることもできる。
【００２９】
これにより、この発明によると、プラズマ放電を発生させる電圧を低減させることにより、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材の損傷を軽減することができるとともに、前記プラズマ放電電極等の電力を伝える部材に対する電気的な負担を軽減することができ、その損耗を防ぐことができる。また、成膜するための消費電力を低減することもできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である真空成膜装置３０の構成の概略を示す模式図である。真空成膜装置３０は、真空成膜の一方式であるイオンプレーティングに基づいて成膜するように構成されている。また、この真空成膜装置３０により、本発明の一実施形態たる成膜方法を実施することができる。
【００３１】
真空成膜装置３０は、真空チャンバ１と、基材ホルダ２と、蒸発源５と、電源装置１５と、放電開始電極２１と、放電開始電極駆動機構２５を備えている。真空チャンバ１は、真空チャンバ１内の空間１ａが排気ポート１ｂを介して排気され所要の真空度とされる。
【００３２】
排気ポート１ｂは配管を介して図示されない真空ポンプに接続されている。そして、この真空ポンプは、真空チャンバ１内にプラズマ放電を発生させ、基材Ｗに成膜できる程度の真空度に排気する能力を備えるものが用いられる。
【００３３】
また、真空チャンバ１は、内部の空間１ａに不活性ガスや原料ガスを供給できるようにされている。これら不活性ガスや原料ガスは、特に図示しないガス供給系統によって供給される。
【００３４】
不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを供給することができる。不活性ガスは、プラズマ放電させる媒質として用いられる。また、原料ガスを真空チャンバ１内に供給しつつプラズマ放電を発生させることにより、ガス状の膜の原料をイオン化させ又は励起して成膜することができる。
【００３５】
真空チャンバ１内の下部には、蒸発源５が配置されている。蒸発源５は、膜の原料物質を保持するとともに、基材ホルダ２が配置される上方に向かって膜の原料物質を蒸発させる。
【００３６】
図１には、蒸発源５として電子ビームにより膜の原料物質を加熱して蒸発されるものが図示されている。蒸発源５は、膜の原料を保持するとともに蒸発させることができるものであればよい。蒸発源５は、例えば抵抗加熱により膜の原料物質を蒸発させるものを用いることもできる。
【００３７】
なお、膜の原料は、上記蒸発源５により、また原料ガスを真空チャンバ２内に導入することによって供給されるが、膜の原料をどのように供給するかは膜の種類やその他の成膜条件に応じて適宜に選択される。
【００３８】
真空チャンバ１内の上部には、基材ホルダ２が前記蒸発源５と対向するように配設されている。基材ホルダ２は、成膜される基材Ｗを保持する。基材ホルダ２は、図１に図示されないモータ等の回転手段により回転駆動されるようにされており回転自在に保持されている。これにより、基材ホルダ２を、その中心Ｃ１の回りに回転させながら基材Ｗに成膜することができる。
【００３９】
また、基材ホルダ２は導電性の材質により形成されている。基材ホルダ２は、真空成膜装置３０においてプラズマ放電電極にあたる。即ち、基材ホルダ２は、プラズマ放電電極として機能するように形成されており、基材ホルダ２を介して真空チャンバ１内に電力を供給し、プラズマ放電を形成することができる。
【００４０】
基材ホルダ２は、真空チャンバ１の外部に配置される電源装置１５に接続されている。電源装置１５は、真空チャンバ１内にプラズマ放電を形成するための電力を出力する。
【００４１】
電源装置１５は、高周波電源（ＲＦ）１６とマッチングボックス（ＭＢ）１７と直流電源（ＤＣ）１８を備えている。高周波電源１５は、一定の高周波数の高周波電力を出力する。
【００４２】
高周波電源１６は、図１に図示されない直流ブロッキングコンデンサとマッチング回路１７を介して基材ホルダ２に接続されている。直流電源１８は、図１に図示されないチョークコイルを介して基材ホルダ２に接続されている。
【００４３】
高周波電源１６及び直流電源１８と真空チャンバ１側とを接続するにあたり、図１に示されるように、導電性の材質により形成される真空チャンバ１が接地されるとともに、高周波電源１６の出力端子のうち基材ホルダ２側に対する他方側が接地される。直流電源１８は、基材ホルダ２側が負極となるように接続される。
【００４４】
マッチングボックス１７は、可変コンデンサやチョークコイルからなる公知の回路によって構成されている。そして、真空成膜装置３０を動作させる条件に応じてマッチングボックス１７を適宜に調節して高周波電源１６に対してマッチング動作させ、真空チャンバ１側のインピーダンスと高周波電源１６のインピーダンスをマッチングさせる。これにより、真空チャンバ１内に安定した高周波電界を形成することができる。
【００４５】
なお、この真空成膜装置３０の例では、電源装置１５は直流電源１８を備えるが、電源装置１５は少なくとも高周波電源１６を備えていればよい。即ち、電源装置１５は、少なくとも高周波電力を出力できると、イオンプレーティングにより基材Ｗに成膜することができる。
【００４６】
ただし、電源装置１５が、直流電源１８を備えて基材ホルダ２に直流電力も供給すると、正イオン化した膜の原料物質に強いバイアスを与えることができる。これにより、より緻密で強固な膜を基材Ｗに成膜することができ好ましい。
【００４７】
また、真空チャンバ１内には、放電開始電極２１が設けられる。放電開始電極２１は、放電開始電極駆動機構２５に取り付けられており、放電開始電極駆動機構２５によって駆動される。放電開始電極駆動機構２５は、放電開始電極駆動手段にあたる。
【００４８】
図１は、放電開始電極駆動機構２５の支持アーム２２を収納した状態であり、放電開始電極２１を後に説明する動作位置より退避させた状態を示している。放電開始電極２１及び放電開始電極駆動機構２５について、図２も参酌しつつ説明する。
【００４９】
図２は、放電開始電極駆動機構２５を拡大して示す拡大図である。放電開始電極２１は、その長手方向の先端部分が先端に向かって細く絞り込まれた形状をなしており、先端が針状に尖った形状に形成されている。この放電開始電極２１は導電性の材質によって形成されている。
【００５０】
放電開始電極駆動機構２５は、支持アーム２２と、回転軸２３と、バネコンタクト２４を備えている。支持アーム２２は、先端側２２ａと基端側２２ｂとがジョイント２６を介して接続されている。
【００５１】
ジョイント２６は、電気的な絶縁性を備える材質により形成される。ジョイント２６は、導電性の材質により形成される支持アーム２２の先端側２２ａと基端側２２ｂを電気的に絶縁している。
【００５２】
ジョイント２６を碍子により形成することができる。ジョイント２６を碍子により形成する場合、セラミックスやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のものを用いると高い絶縁性を確保することができ好ましい。
【００５３】
支持アーム２２の先端側２２ａには、ジョイント２６の近傍にあたる位置であり、支持アーム２２を駆動した状態で基材ホルダ２側となる位置にバネコンタクト２４が設けられている。
【００５４】
このバネコンタクト２４は、導電性を有する材質により形成されている。また、バネコンタクト２４は、そのバネの長手方向に弾力性を有するように形成されている。
【００５５】
そして、後に説明するように支持アーム２２を基材ホルダ２に向かって駆動して先端側２２ａを基材ホルダ２と電気的に導通させるにあたり、基材ホルダ２に対してバネコンタクト２４を接触させるので、基材ホルダ２に対する衝撃を和らげることができる。
【００５６】
これにより、基材ホルダ２が物理的な損傷を受けることを防ぐことができる。また、基材ホルダ２が回転していても、バネコンタクト２４が接触するので、基材ホルダ２との摺動をより円滑にすることができる。
【００５７】
支持アーム２２は、基端側２２ｂが回転軸２３に取り付けられる。回転軸２３は、図１、図２の紙面の垂直方向に沿った回転中心Ｃ２の回りに支持アーム２２とともに回転駆動される。
【００５８】
回転軸２３は、図示されないモータ等の回転手段によって駆動される。この回転軸２３を駆動するための回転手段は、真空チャンバ１の外部に設けられる。回転軸２３は前記回転手段の駆動軸に連結されて駆動されるが、回転軸２３を真空チャンバ１外部の回転手段の駆動軸と連結するにあたり、所要の真空シールが施され、真空チャンバ１内の気密を保持するようにされる。
【００５９】
回転軸２３は、真空チャンバ１内の真空チャンバ１の側壁の近傍に設けられており、真空チャンバ１の中心に対して基材ホルダ２より外側にあたる位置に設けられる。
【００６０】
そして、放電開始電極駆動機構２５は、図１に示されるように支持アーム２２を収納して放電開始電極２１を退避させた状態で、支持アーム２２、放電開始電極２１及びバネコンタクト２４が、基材ホルダ２に対する横方向Ｈにおける基材ホルダ２より外側にあたる空間に配置されるように設けられている。
【００６１】
これにより、放電開始電極駆動機構２５は、支持アーム２２を収納した状態で、基材ホルダ２に対する縦方向Ｖにおける基材ホルダ２の基材Ｗを保持する側である内側にあたり、かつ前記横方向Ｈにおける基材ホルダ２の内側にあたる空間のいずれかの場所に位置することがないように設けられる。
【００６２】
これにより、基材ホルダ２によりプラズマ放電を発生させて基材Ｗに成膜するにあたり、収納した放電開始電極駆動機構２５によって妨げられることがないようにしている。
【００６３】
図３は、放電開始電極２１が放電開始動作をするための動作位置に配置された状態を示している。図１に示した支持アーム２２が収納された状態から、放電開始電極駆動機構２５を駆動して回転軸２３を回転させ、Ｒ１に示されるように支持アーム２２を上方に回転させる。
【００６４】
そして、図３に示されるように、支持アーム２２を略水平を向く位置で停止させると、バネコンタクト２４が基材ホルダ２に接触する。バネコンコンタクト２４が基材ホルダ２に接触すると、バネコンタクト２４と支持アーム２２の先端側２２ａと放電開始電極２１を基材ホルダ２に電気的に導通させることができる。
【００６５】
これにより、図３に示される状態で電源装置１５より基材ホルダ２に電力を供給すると、バネコンタクト２４と支持アーム２２の先端側２２ａと放電開始電極２１を基材ホルダ２と同電位にすることができる。これにより、放電開始電極２１に放電開始動作をさせることができる。
【００６６】
放電開始電極２１の動作位置は、基材ホルダ２に対する内側にあたる位置、即ち基材ホルダ２に対して真空チャンバ１内の中心に近い位置に設定される。即ち、放電開始電極２１の動作位置は、横方向Ｈ及び縦方向Ｖともに基材ホルダ２に対する内側にあたる位置に設定される。
【００６７】
なお、放電開始電極２１の縦方向Ｖにおける動作位置は、基材ホルダ２の基材Ｗを保持する側のいずれかの箇所より内側にあればよく、必ずしも基材ホルダ２の全ての箇所に対する内側となるようにしなくともよい。
【００６８】
即ち、図３に示される真空成膜装置３０の配置において、放電開始電極２１の動作位置を、必ずしも基材ホルダ２の下端より下方に設定しなくともよく、基材ホルダ２の基材を保持する面より下方に設定すればよい。
【００６９】
また、放電開始電極２１は、図３に示されるように、先端が基材ホルダ２が向く方向と同じ方向を向くように設けるのが好ましい。即ち、図３に示される真空成膜装置３０の配置において、放電開始電極２１は、その先端が基材ホルダ２の基材Ｗを保持する面が向く方向である下方を向くように設けるのが好ましい。
【００７０】
これにより、放電開始電極２１によって放電を発生させる方向を、放電を開始させた後に基材ホルダ２によって放電させる方向と一致させることができる。これにより、後に基材ホルダ２によるプラズマ放電を安定して発生させることができる。
【００７１】
また、放電開始電極２１を、図３に示されるように先端が基材ホルダ２が向く方向と同じ方向を向くように配置する場合、放電開始電極２１の先端が基材ホルダ２の横方向Ｈの中心Ｃ１にあたる位置となるようにするのがより好ましい。
【００７２】
これにより、放電開始電極２１により放電を開始させるにあたり、基材ホルダ２の横方向Ｈの中心Ｃ１に対して対称に放電させることができる。これにより、その後の基材ホルダ２によるプラズマ放電を安定して発生させることができる。
【００７３】
なお、放電開始電極２１は、動作位置に配置した状態で、先端が必ずしも基材ホルダ２が向いている方向と同じ方向を向くように設ける必要はない。即ち、放電開始電極２１を、動作位置に配置した状態で、先端が基材ホルダ２に対する横方向Ｈを向くように設けることもできる。放電開始電極２１は、先端が横方向Ｈを向くように設けても放電開始動作をさせることができる。
【００７４】
また、放電開始電極２１を動作位置から退避させる場合は、放電開始電極駆動機構２５を駆動し、図３のＲ２に示されるように支持アーム２２を下方に回転させ、支持アーム２２を収納した状態に戻す。これにより、放電開始電極２１を動作位置から退避させることができる。
【００７５】
また、真空成膜装置３０は、図示されないコントローラにより動作が制御されるようにされている。真空チャンバ１を排気するための真空ポンプや蒸発源５は前記コントローラによって制御されるようにされている。また、真空チャンバ１内の真空度は前記コントローラにより検出され、所要の圧力に制御されるようにされている。また、膜の原料ガスや不活性ガスを真空チャンバ１内に供給するためのガス供給系統についても前記コントローラにより制御されるようにされている。
【００７６】
また、電源装置１５は前記コントローラによって制御されるようにされている。そして、基材ホルダ２に印加される電圧値及び真空チャンバ１内に供給される電流値が前記コントローラにより検出されるようにされている。
【００７７】
これにより、前記コントローラは、真空チャンバ１内で放電が開始されたことやプラズマ放電が開始されたことを検出することができ、またプラズマ放電が停止したことを検出することもできる。
【００７８】
また、前記コントローラは、前記放電開始電極駆動機構２５を制御し、放電開始電極２１を動作位置に配置させるように動作させることができる。また、前記コントローラは、放電開始電極２１により放電が開始されたことを検出すると、放電開始電極駆動機構２５を動作させ、放電開始電極２１を動作位置から退避させることもできる。
【００７９】
以上に説明した真空成膜装置３０を動作させる例について、図４乃至図６を参酌しつつ説明する。図４に示されるように放電開始電極駆動機構２５を収納した状態とし、真空チャンバ１内に不活性ガスを供給しつつ真空ポンプによって排気し、不活性ガスによる所要の真空度の雰囲気とする。
【００８０】
次に、図５に示されるように、放電開始電極駆動機構２５を駆動して放電開始電極２１を動作位置に配置する。これにより、放電開始電極２１が、バネコンタクト２４と支持アーム２２の先端側２２ａを介して基材ホルダ２と電気的に導通する状態とされる。
【００８１】
そして、電源装置１５を動作させて真空チャンバ１側に電力を供給すると、基材ホルダ２から放電開始電極２１に到る部分に同じ電圧が与えられる。そして、放電開始電極２１に印加される電圧が一定電圧に達すると、放電開始電極２１の先端より放電が開始される。
【００８２】
放電開始電極２１は、先端が尖っているので、同電位とされる基材ホルダ２等に比べて、先端の周囲に強い電界が形成される。これにより、真空チャンバ１内全体に容易にプラズマ放電を開始させることができる。そして、放電開始電極２１により放電が開始されると、図６に示すように、放電開始電極駆動機構２５を駆動して支持アーム２２を回転させて収納し、放電開始電極２１を動作位置から退避させる。
【００８３】
そして、放電開始電極駆動機構２５を収納した後に蒸発源５を動作させ、膜の原料物質を真空チャンバ１内に蒸発させる。蒸発源５より蒸発した膜の原料物質は、電源装置１５より供給される電力により、イオン化されてプラズマ放電の一部を形成し又は励起される。そして、イオン化し又は励起された膜の原料物質は、基材ホルダ２に保持される基材Ｗに入射して膜が形成される。
【００８４】
以上に説明した真空成膜装置３０によると、先端が尖って形成される放電開始電極２１を備え、放電開始電極２１に基材ホルダ２と同じ電圧を与えるようにしている。
【００８５】
これにより、同じ電圧が印加される基材ホルダ２に比べて、放電開始電極２１の先端に強い電界を形成することができ、放電を容易に開始させることができる。これにより、より低い電圧で放電を開始させることができるので、基材ホルダ２によりプラズマ放電を発生させる電圧を低くすることができる。
【００８６】
これにより、プラズマ放電を形成して基材Ｗに成膜するにあたり、基材ホルダ２に印加する電圧を低くすることができ、基材Ｗの温度上昇及びイオン衝撃による損傷を軽減することができるとともに、電力を伝える基材ホルダ２等の各種の部材の電気的な負担を軽減することができる。
【００８７】
これにより、基材Ｗの受けるダメージ及び電力を伝える各種の部材の損耗を軽減することができる。また、プラズマ放電を形成して成膜するための消費電力を軽減するここともでき、成膜コストを低減することもできる。
【００８８】
そして、放電開始電極２１により放電を開始させるにあたり、電源装置１５より出力される電圧を基材ホルダ２とともに放電開始電極２１に印加するようにしている。これにより、放電開始電極２１に電圧を与えるための別途の電源を設ける必要がない。
【００８９】
なお、以上の説明では、放電開始電極駆動機構２５について、バネコンタクト２４を設け、バネコンタクト２４を介して支持アーム２２を基材ホルダ２と電気的に導通させるようにしたが、必ずしもバネコンタクト２４を設ける必要はない。即ち、バネコンタクト２４を設けず、支持アーム２２を基材ホルダ２に直接に接触させるようにしても、放電開始電極２１に基材ホルダ２と同じ電圧を与えることができる。
【００９０】
また、以上の説明では、放電開始電極駆動機構２５は、支持アーム２２を上下方向、即ち基材ホルダ２に対する縦方向Ｖに回転させることにより、放電開始電極２１を動作位置に配置するとともに、動作位置より退避させるように構成する例を挙げた。
【００９１】
このように構成される放電開始電極駆動機構２５によると、放電開始電極２１を退避させて支持アーム２２を収納するにあたり、収納した支持アーム２２の配置を容易にできる。
【００９２】
即ち、支持アーム２２を収納するにあたり、図１に示されるように、横方向Ｈにおける基材ホルダ２に対する外側の空間に、支持アーム２２を長手方向を縦方向Ｖに沿って配置できる。これにより、真空チャンバ１内における横方向Ｈの基材ホルダ２に対する外側の空間を有効に活用して、支持アーム２２を収納することができる。
【００９３】
なお、放電開始電極駆動機構は、以上に説明した放電開始電極駆動機構２５のように構成されるものでなくともよい。例えば、放電開始電極駆動機構は、放電開始電極が取り付けられる支持アームを基材ホルダ２に対する横方向Ｈに回転させることにより、放電開始電極を前記動作位置に配置させて基材ホルダ２と電気的に導通させるとともに、動作位置から退避させるように構成されるものであってもよい。
【００９４】
また、放電開始電極駆動機構は、放電開始電極を直線的に前進させて動作位置に配置するとともに、放電開始電極を直線的に後退させることによって動作位置から退避させるように構成されたものであってもよい。
【００９５】
また、放電開始電極駆動機構は、以上説明したように放電開始電極を駆動するもの以外であっても、放電開始電極に放電開始動作をさせるために動作位置に配置するとともに、放電開始動作を終えると放電開始電極を動作位置より退避させるように駆動できるものであればよい。
【００９６】
なお、以上の説明では、イオンプレーティングに基づき成膜を行う真空成膜装置３０の例により説明したが、本発明は他の成膜方式に基づき成膜する装置により実施することもできる。
【００９７】
即ち、本発明は、真空チャンバ１内にプラズマ放電電極を備え、プラズマ放電を発生させて成膜を行う装置により実施することができる。例えば、本発明は、スパッタリングにより成膜を行う装置により実施することもできる。本発明を、スパッタリングにより成膜する装置により実施する例について、図７に基づいて説明する。
【００９８】
図７（ａ）は、スパッタリングにより成膜する真空成膜装置６０の構成の概略を示す模式図である。真空成膜装置６０は、真空チャンバ５１と、真空チャンバ５１内に対向するように配置されるプラズマ放電電極５２及び基材ホルダ５３を備えている。
【００９９】
プラズマ放電電極５２には蒸発源Ｇが配置されている。この蒸発源Ｇは、膜の原料物質により形成されており、真空チャンバ５１内に生成されるプラズマ中のイオンによってスパッタされることにより膜の原料を供給する。
【０１００】
高周波電源５６は、プラズマ放電電極５２を介して真空チャンバ５１内に高周波電力を供給する。高周波電源５６より供給される高周波電力によって真空チャンバ５１内にプラズマ放電が形成される。
【０１０１】
基材ホルダ５３には成膜される基材Ｗ２が保持されている。スパッタされた膜の原料物質が基材Ｗ２に入射することにより膜が形成される。基材ホルダ５３は、直流電源５８により負電圧のバイアスが印加されている。これにより、蒸発源Ｇより生じた正イオンが基材Ｗ２に入射し易いようにしている。
【０１０２】
図７（ｂ）は、真空成膜装置６０において、放電開始電極６１を動作位置に配置し、放電開始動作させる状態を示す図である。真空成膜装置６０において、放電開始電極６１の動作位置は、真空チャンバ５１内のプラズマ放電電極５２に対する内側にあたる位置、即ちプラズマ放電電極５２に対して真空チャンバ５１内の中心に近い位置に設定される。
【０１０３】
即ち、放電開始電極６１の動作位置は、プラズマ放電電極５２に対する横方向Ｈ及び縦方向Ｖともにプラズマ放電電極５２に対する内側にあたる位置に設定される。
【０１０４】
そして、この真空成膜装置６０には、放電開始電極６１が取り付けられる支持アーム６２と接触子６４とその他の図示されない駆動部材を備える放電開始電極駆動機構が設けられている。この放電開始電極駆動機構により、放電開始電極６１を前記動作位置に配置できるとともに、動作位置より退避させ得るようにされている。
【０１０５】
そして、放電開始電極６１は、動作位置に配置されると、接触子６４及び支持アーム６２を介してプラズマ放電電極５２と電気的に導通し、プラズマ放電電極５２と同じ電位が与えられるようにされている。なお、接触子６４について、上記真空成膜装置３０のバネコンタクト２４と同様に構成されるものを用いることもできる。
【０１０６】
この真空成膜装置６０についても、放電開始電極６１を動作位置に配置することにより、放電開始電極６１によって放電を開始させることができる。そして、プラズマ放電電極５２によりプラズマ放電を発生すると、放電開始電極６１を前記動作位置より退避させ、プラズマ放電によって蒸発源Ｇがスパッタされることにより基材Ｗ２に膜が形成される。
【０１０７】
これにより、この真空成膜装置６０についても、放電を開始させる電圧を低くすることができ、プラズマ放電を発生させる電圧を低くすることができる。これにより、プラズマ放電を形成して基材Ｗ２に成膜するにあたり、プラズマ放電電極５２に印加する電圧を低くすることができる。
【０１０８】
これにより、この真空成膜装置６０によると、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材Ｗ２の損傷を軽減することができる。また、電力を伝える電極５２等の各種の部材の電気的な負担を軽減することができる。また、成膜するための消費電力を低減させることもでき、成膜コストを低減させることもできる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、真空チャンバ内にプラズマ放電を形成して成膜するにあたり、放電を開始させる電圧を低減させることができ、プラズマ放電を発生させる電圧を低減させることができる。
【０１１０】
これにより、熱による温度上昇やイオン衝撃の発生を抑制して基材の損傷を軽減することができるという効果を奏する。また、プラズマ放電を形成するための電極等の電力を伝える部材の電気的な負担を軽減することができ、これらの部材の損耗を防ぐことができるという効果を奏する。
【０１１１】
また、成膜するための消費電力を低減させることができ、成膜コストを低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にあたる真空成膜装置の構成の概略を示す模式図である。
【図２】放電開始電極駆動機構を示す図である。
【図３】放電開始電極を動作位置に配置した状態を示す図である。
【図４】真空成膜装置の放電を開始する前の状態を示す図である。
【図５】真空成膜装置により放電を発生させる状態を示す図である。
【図６】真空成膜装置によりプラズマ放電を形成して成膜する状態を示す図である。
【図７】他の真空成膜装置により本発明を実施する例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　真空チャンバ
１ａ　真空チャンバ内の空間
１ｂ　排気ポート
２　　　基材ホルダ
５　　蒸発源
１５　　電源装置
１６　　高周波電源
１７　　マッチングボックス
１８　　直流電源
２１　　放電開始電極
２２　　支持アーム
２２ａ　支持アームの先端側
２２ｂ　支持アームの基端側
２３　　回転軸
２４　　バネコンタクト
２５　　放電開始電極駆動機構
２６　　ジョイント
３０　　（イオンプレーティングによる）真空成膜装置
５１　　真空チャンバ
５２　　プラズマ放電電極
５３　　基材ホルダ
５６　　高周波電源
５８　　直流電源
６０　　（スパッタリングによる）真空成膜装置
６１　　放電開始電極
６２　　支持アーム
６４　　接触子
【図１】
2004091861.tif 000003
【図２】
2004091861.tif 000004
【図３】
2004091861.tif 000005
【図４】
2004091861.tif 000006
【図５】
2004091861.tif 000007
【図６】
2004091861.tif 000008
【図７】
2004091861.tif 000009