(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、蒸着材料の荷電粒子を前記真空槽内に放出する蒸着源とを有し、
前記真空槽内に配置された基板ホルダに基板を配置し、前記基板に前記荷電粒子を到達させ、前記基板表面に薄膜が形成されるように構成された成膜装置であって、
前記成膜装置は、放出された前記荷電粒子の放出方向とは垂直な一方向に磁力線を形成する磁界形成手段を有し、
前記磁力線は、前記蒸着源から放出された電子が、前記基板ホルダ方向に曲げられるローレンツ力を及ぼす方向に形成され、
前記基板方向に曲げられた前記電子が形成する電子雲が正の荷電粒子に及ぼす静電引力と前記磁力線が前記正の荷電粒子に及ぼすローレンツ力との差で、前記正の荷電粒子を前記基板ホルダ方向に曲げ、
前記基板の表面に前記蒸着材料の荷電粒子が到達するように構成された成膜装置。
【請求項２】
前記蒸着源は、筒状のアノード電極と、前記アノード電極の内部に配置された放電部とを有し、
前記放電部は蒸着材料とトリガ電極とを有し、
前記トリガ電極と前記蒸着材料との間にトリガ放電を発生させると、前記アノード電極と前記蒸着材料との間にアーク放電が誘起され、前記アーク放電によって前記アノード電極と前記蒸着材料との間にアーク電流が流れ、前記蒸着材料から前記荷電粒子が放出され、前記荷電粒子は前記アーク電流が形成する磁界によってその飛行方向が曲げられ、前記アノード電極の開口から前記真空槽内部に放出されるよう構成された請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記アノード電極は、その中心軸線が前記磁力線と直交するよう配置された請求項２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】
図７の符号１０１は従来技術の成膜装置を示している。
この蒸着装置１０１は真空槽１０２を有しており、真空槽１０２の底壁には蒸着源１０３が取り付けられている。
蒸着源１３０は円筒状のアノード電極１３１と、アノード電極１３１内部に配置された放電部１３５とを有している。放電部１３５は、蒸着材料１３４と、トリガ電極１３２とを有しており、トリガ電極１３２と蒸着材料１３４はそれぞれ電源装置１４１に接続されている。
【０００３】
真空槽１０２には真空排気系１０９が接続されており、真空排気系１０９によって真空槽１０２内部を真空排気して真空雰囲気を形成した後、アノード電極１３１を接地電位に置いた状態で、トリガ電極１３２と蒸着材料１３４との間にトリガ放電を起こすと、トリガ放電によってアノード電極１３１と蒸着材料１３４との間にアーク放電が誘起される。
【０００４】
アーク放電が誘起されると、アノード電極１３１から蒸着材料１３４に向かってアーク電流が流れ、蒸着材料１３４の側面から蒸着材料１３４の粒子が放出される。蒸着材料の粒子のうち、荷電粒子はアーク電流が形成する磁界によって飛行以降が曲げられ、アノード電極１３１の開口１３６から真空槽１０２内部に放出される。
【０００５】
基板ホルダ１０７は基板１１１を開口１３６と対向する位置を通過させるように水平面内で回転し、基板１１１が開口１３６と対向する位置を通過する時に、その表面に荷電粒子が到達して蒸着材料の薄膜が形成される。
【０００６】
上述した成膜装置１０１では、アーク放電の回数で成膜量が決まるので、アーク放電の回数を設定することで非常に薄い膜（１〜２ｎｍ）でも制御よく成膜することが可能である。
また、蒸着源１３０から放出される粒子の飛行速度は１００００ｍ／秒以下（文献：Ｊ、Ｖａｃ．Ｓｅｃ．Ｊｐｎ（真空）Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．９、２００４  ｐｌ３）と早いため非常に平坦な膜が形成される（Ｕｌｖａｃ  ｔｅｃｈｉｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｎｏ．４９  １９９８  ｐ９）。
【０００７】
この特徴は磁性デバイス、特にＭＲＡＭ等の磁性、非磁性材料をｎｍの薄膜で積層させていくプロセスに向いている。例えばＣｏ・ＦｅＮｉ／Ｔａ／Ｐｙ／Ｉｒ・Ｍｎ等を膜厚がｎｍの単位で積層させなければならない時には、真空槽１０２内に蒸着源１３０を４つ搭載した装置を用いれば、同じ基板の上に上記材料を積層させることができる。
【０００８】
図７に示した同軸型真空アーク蒸着源１３０ではカソード材（蒸着材料１３４）に用いた合金の比率と、成膜された薄膜中の合金の比率が略等しくなることが確認されており、所望の合金比率のカソード材を用いることで、所望の合金比率の薄膜が成膜される。
【０００９】
ところで、アーク電流が流れる時には、蒸着材料１３４の一部が溶融し、その溶融部分から直径約５０〜１００μｍの溶融物（ドロップレット）が放出される。  図８の符号１４７はそのドロップレットを示しており、ドロップレット１４７はそのまま開口１３６から放出されるか、アノード電極１３１の内壁面に衝突して直径約１〜５μｍの細かいドロップレット１４６となって開口１３６から放出される（図８）。
【００１０】
従って、開口１３６からは荷電粒子１４５の他に、大小のドロップレット１４６、１４７が放出されることになる。このドロップレット１４６、１４７は大小いずれのものも直径が１μｍ以上であり、荷電粒子に比べて非常に大きい。このようなドロップレット１４６、１４７が成膜中の薄膜に混入すると膜質が悪くなり、成膜後に得られるデバイスの機能が低下する。
【００１１】
このドロプレット１４６、１４７を除去するためには色々な方法が考案されている。その一つにはアーク蒸着源１３０の前方で水車のようなフィルタ（以下、Ｖａｎｅ型フィルタと呼称する）を高速回転させて、ドロプレット１４６、１４７と、荷電粒子１４５の飛行速度の差から、荷電粒子１４５よりも飛行速度の遅い１μｍ以上のドロプレット１４６、１４７を捕獲するものである。但し、このＶａｎｅ型フィルタを用いる方法では、蒸着材料の種類によっては非常に高速に回転させなければならず、コストと安全面からも問題が多い。
【００１２】
他の方法としては、開口１３６から基板１１１に向かう進行方向に沿って磁力線を形成して、その磁力線を這わせて荷電粒子を輸送する方法がある（例えば特許文献２、３を参照）。この方法は装置が大掛かりになるだけではなく、開口１３６から基板１１１までの輸送空間の距離が長く、荷電粒子の基板１１１への到達量が減少してしまい、成膜効率が悪くなる。
【００１３】
更に、その輸送空間を形成するために磁界形成手段を真空槽１０２内に配置すると、ドロップレットがその磁界形成手段に衝突して細かいドロップレットが発生し、そのドロップレットが成膜中の薄膜に混入するという新たな問題も生じた。
【００１４】
また、ヨークと磁石を用いて９０度以上折れ曲がった磁気回路を形成し、その磁気回路の磁力線と荷電粒子の拡散方向とを同じにして、荷電粒子の飛行方向を偏向させる方式では（例えば特許文献４を参照）、ドロプレットは低減できるが、磁力線が磁石上に近づくため磁束密度が高くなり、荷電粒子が収束し飛行粒子の密度が高くなり、大きな面積に均一に照射できない問題があった。
【非特許文献１】「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ」２００４年、第４７巻  ９号、ｐ．ｌ３）
【非特許文献２】「Ｕｌｖａｃ  ｔｅｃｈｉｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ」、（株）アルバック・コーポレートセンター、１９９８年、  Ｎｏ．４９、ｐ．９）
【特許文献１】特開２０００−８１５７号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１７６９号公報
【特許文献３】特開２００４−１９７１７７号公報
【特許文献４】特開２００４−２２５１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、成膜面積を狭くせず、成膜効率も下げずに薄膜に混入するドロップレットを低減させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、真空槽と、蒸着材料の荷電粒子を前記真空槽内に放出する蒸着源とを有し、前記真空槽内に配置された基板ホルダに基板を配置し、前記基板に前記荷電粒子を到達させ、前記基板表面に薄膜が形成されるように構成された成膜装置であって、前記成膜装置は、放出された前記荷電粒子の放出方向とは垂直な一方向に磁力線を形成する磁界形成手段を有し、前記磁力線は、前記蒸着源から放出された電子が、前記基板ホルダ方向に曲げられるローレンツ力を及ぼす方向に形成され、前記基板方向に曲げられた前記電子が形成する電子雲が正の荷電粒子に及ぼす静電引力と前記磁力線が前記正の荷電粒子に及ぼすローレンツ力との差で、前記正の荷電粒子を前記基板ホルダ方向に曲げ、前記基板の表面に前記蒸着材料の荷電粒子が到達するように構成された成膜装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成膜装置であって、前記蒸着源は、筒状のアノード電極と、前記アノード電極の内部に配置された放電部とを有し、前記放電部は蒸着材料とトリガ電極とを有し、前記トリガ電極と前記蒸着材料との間にトリガ放電を発生させると、前記アノード電極と前記蒸着材料との間にアーク放電が誘起され、前記アーク放電によって前記アノード電極と前記蒸着材料との間にアーク電流が流れ、前記蒸着材料から前記荷電粒子が放出され、前記荷電粒子は前記アーク電流が形成する磁界によってその飛行方向が曲げられ、前記アノード電極の開口から前記真空槽内部に放出されるよう構成された成膜装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の成膜装置であって、前記アノード電極は、その中心軸線が前記磁力線と直交するよう配置された成膜装置である。
【００１７】
本発明は上記のように構成されており荷電粒子が真空槽内に放出される放出方向と垂直な方向に磁力線を形成すると、磁力線によって荷電粒子と電子との飛行方向が曲げられる。
このとき、ドロップレットは磁力線の影響を受けずに直進するので、基板を直進するドロップレットが到達しない位置であって、飛行方向が曲げられた荷電粒子が到達する場所に配置すれば、基板表面にドロップレットの混入が無い薄膜を形成することができる。
【００１８】
本発明によれば、従来のように荷電粒子を長い距離飛行させなくても、磁力線が形成された領域を通過させるだけで荷電粒子とドロップレットを分離させることができるので、成膜効率が高い。
【００１９】
荷電粒子の飛行方向を変えるための磁力線は、荷電粒子の放出方向と直交すればよく、従来のように磁力線を曲げる必要が無いので、磁界形成手段の装置の構造も簡易である。
【００２０】
荷電粒子は磁力線に沿って飛行せずに、磁力線によって飛行方向を曲げられた後は直進するので、上記磁気回路を用いた従来の成膜装置のように、荷電粒子が収束しない。従って、基板表面に荷電粒子が到達し、薄膜が成長する領域が狭くならない。
【００２１】
磁界形成手段を真空槽の外部に配置すれば、装置の構成やメンテナンスが容易になるだけではなく、蒸着源から放出されるドロップレットが磁界形成手段に衝突せず、細かいドロップレットが飛散しないので、薄膜中のドロップレット混入が低減される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、基板表面にはドロップレットが到達しないので、基板表面に膜質の良い薄膜を形成することができる。また、荷電粒子を長い距離飛行させなくても、ドロップレットから分離可能であり、成膜効率が高い。荷電粒子は飛行中に収束されないので、成膜領域も狭くならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１の符号１は本発明の成膜装置の一例を示しており、成膜装置１は真空槽２と、基板ホルダ７と、蒸着源３０と、磁界形成手段５０とを有してる。
真空槽２の天井には軸状の回転力伝達手段２０が気密に挿通されており、回転力伝達手段２０は外軸２３と、外軸２３に挿通された内軸２２とを有している。
【００２４】
基板ホルダ７は円盤状であって、真空槽２の内部で水平にされた状態で外軸２３に接続されている。
基板ホルダ７には、その円盤の放射方向の中央位置から所定距離離間した場所に複数の取り付け部８がそれぞれ設けられており、各取り付け部８は成膜対象物である基板１１を略水平に保持するよう構成されている。図１は各取り付け部８に基板１１がそれぞれ保持された状態を示している。
【００２５】
外軸２３と内軸２２はそれぞれ真空槽２外部の動力手段２６、２７に接続されている。基板ホルダ７には外軸２３によって動力手段２７の動力が伝達され、基板ホルダ７は円盤の中心を回転中心Ｃ１として水平面内で回転する。
【００２６】
取り付け部８には内軸２２によって動力手段２６の動力が伝達されるように構成されており、その動力が取り付け部８に伝達されると、基板１１は基板ホルダ７の回転中心Ｃ１を中心とした円周に沿って移動しながら、基板１１の中心Ｃ２と基板ホルダ７の回転中心Ｃ１とが相対的に静止した状態で、その中心Ｃ２を回転中心として水平面内で回転するように構成されている。
【００２７】
蒸着源３０は真空槽２側壁の底壁近傍に取り付けられている。蒸着源３０は筒状のアノード電極３１を有しており、アノード電極３１は一端部が真空槽２に気密に挿通されている。図１の符号３６はアノード電極３１の筒の開口のうち、真空槽２内部に配置された開口を示しており、後述するようにアノード電極３１の内部で粒子が発生すると、粒子は開口３６から真空槽２内部に放出される。
【００２８】
図２の符号Ｆは開口３６の中心を通る軸線であって、開口３６が構成する平面を垂直に通る放出軸線を示している。この放出軸線Ｆは真空槽２のアノード電極３１とは反対側の側壁と交差しており、粒子はその放出軸線Ｆと平行な方向、即ち真空槽２の側壁に向かう方向に放出される。
磁界形成手段５０は第一、第二の磁石部材５１、５２を有している。第一、第二の磁石部材５１、５２は板状であって、片面を真空槽２の側壁に向けて鉛直に立設されている。
【００２９】
図２の符号５３は第一の磁石部材５１の真空槽２側の表面（第一面）を、同図の符号５４は第二の磁石部材５２の真空槽２側の表面（第二面）をそれぞれ示しており、第一、第二面に５３、５４にはそれぞれ磁極が形成されている。
【００３０】
第一面５３に形成された磁極と、第二面５４に形成された磁極の組み合わせは、第一面５３にＮ極がある時には第二面５４にＳ極があり、第一面５３にＳ極がある時には第二面５４にＮ極がある。従って、第一、第二面５３、５４には互いに反対の磁性の磁極が形成されている。
【００３１】
第一、第二面５３、５４の形状は同じ形、同じ面積にされており、第一、第二の磁石部材５１、５２は、第一、第二面５３、５４の間に、第一、第二面５３、５４に対して垂直な磁力線が形成されるように、真空槽２を挟んで互いに平行に向き合っている。ここでは、真空槽２は透磁性の材料で構成されており、従って真空槽２の内部には平行な磁力線が通る偏向空間３９が形成される。
【００３２】
蒸着源３０は、放出軸線Ｆが、偏向空間３９の略中央位置を、その偏向空間３９を通る磁力線と垂直な角度で貫くように配置されており、開口３６から放出される粒子は、偏向空間の磁力線に対して垂直方向に入射する。
【００３３】
開口３６から放出される粒子には、正の荷電粒子と、負の荷電粒子（例えば電子）とがある。フレミング左手の法則で、偏向空間３９を通る磁力線の向きＭを人差し指の指し示す方向とし、開口３６から放出される正の荷電粒子の放出方向を中指の指し示す方向とし、その正の荷電粒子に加えられるローレンツ力の向きを親指の指し示す方向とした時に、第一面５３の磁極と、第二面５４の磁極との組み合わせは、親指の指し示す方向が鉛直下向き、即ち基板ホルダ７と反対側を指し示すようになっている。
【００３４】
開口３６から放出される電子は、正の荷電粒子に加えられるローレンツ力の向きと反対方向の力を受け、鉛直上向き、即ち基板ホルダ７が位置する方向に曲げられ、基板ホルダ７の近傍に電子雲が形成される。
上述したように電子雲が形成された状態では、開口３６から放出された微小荷電粒子４５には、電子雲から静電引力が加えられる。その静電引力の方向は基板ホルダ７が位置する方向である。
【００３５】
正の荷電粒子には電荷質量比（電荷／質量）が大きいものと小さいものがある。図３の符号４５は正の荷電粒子のうち、電荷質量比が大きい微小荷電粒子を示しており、微小荷電粒子４５は静電引力とローレンツ力との差の力による影響が大きいから、静電引力がローレンツ力よりも大きくなると、その飛行方向が基板ホルダ７が位置する方向に曲がる。
【００３６】
基板ホルダ７と、第一、第二の磁石部材５１、５２と、開口３６との位置関係は、飛行方向が曲げられた微小荷電粒子４５が、基板１１が移動する円周の一部（成膜領域６）に到達するように構成されており、飛行方向が曲げられた微小荷電粒子４５は成膜領域６を通過する基板１１の表面に入射して薄膜が成長する。
【００３７】
このとき、基板１１をその中心Ｃ２を回転中心として水平面内で回転させておけば、基板１１表面に到達する微小荷電粒子４５の量が均一化されるので、基板１１表面には膜厚均一な薄膜が形成される。
【００３８】
他方、質量が大きい荷電粒子や中性粒子等の巨大粒子４６は、微小荷電粒子４５に比べて電荷質量比が非常に小さく、静電引力とローレンツ力との差の力による影響が小さいから、静電引力がローレンツ力よりも大きくなっても、その飛行方向が変らず、放出軸線Ｆに沿って移動する。
【００３９】
従って、巨大粒子４６は基板１１に到達せず、基板１１に成長する薄膜に巨大粒子４６が混入されないので、基板１１表面には膜質の良い薄膜が形成される。尚、本発明で微小荷電粒子４５とは１０００個以上２０００個以下の原子が集合したクラスタ粒子や、クラスタ粒子よりも質量が小さい原子状粒子であって、直径が１μｍ未満のものを示し、巨大粒子４６とは直径１μｍ以上のものを示す。
【００４０】
次に、本発明の成膜装置１に用いられる蒸着源３０の一例について説明すると、図１に示すように、蒸着源３０はアノード電極３１の他に放電部３５を有している。
放電部３５は棒状であって、先端を開口３６に向けた状態でアノード電極３１の内部に配置されている。放電部３５は蒸着材料３４とトリガ電極３２とを有しており、蒸着材料３４は放電部３５の先端に配置され、トリガ電極３２は蒸着材料３４よりもアノード電極３１底壁側に配置されている。
【００４１】
ここでは、蒸着材料３４はアノード電極３１の内径よりも小径の柱状であって、その中心軸線がアノード電極３１の中心軸線と一致しており、従って蒸着材料３４の側面と、アノード電極３１の内壁面との間には隙間がある。
【００４２】
真空槽２の外部には電源装置４１が配置されている。ここでは電源装置４１はトリガ電源４２と、アーク電源４３と、コンデンサユニット４４とを有しており、アーク電源４３を動作させるとコンデンサユニット４４が充電される。
トリガ電源４２はトリガ電極３２と蒸着材料３４の間に電圧を印加するよう構成されている。
【００４３】
トリガ電極３２と蒸着材料３４の間には絶縁碍子３３が配置されており、真空槽２に接続された真空排気系９を動作させて真空槽２内部に真空雰囲気を形成し、アノード電極３１と真空槽２とを接地電位に置いた状態で、トリガ電極３２と蒸着材料３４の間に電圧を印加すると、絶縁碍子３３の側面に沿面放電が発生し、蒸着材料３４と絶縁碍子３３の境界から電子が放出される（トリガ放電）。
【００４４】
コンデンサユニット４４は蒸着材料３４に接続されており、トリガ放電が起こるとアノード電極３１と蒸着材料３４との間の隙間の絶縁耐性が低下してコンデンサユニット４４が放電し（アーク放電）、アノード電極３１から蒸着材料３４に多量の電流（１４００Ａ〜２０００Ａ、アーク電流）が流れる。
蒸着材料３４にアーク電流が流れると、蒸着材料３４から上述した微小荷電粒子４５と電子が放出される。
【００４５】
蒸着材料３４は、その形状が柱状の時にはその中心軸線がアノード電極３１の中心軸線と一致し、その形状がリング状の時にはリング中心をアノード電極３１の中心軸線が通るように配置されており、アノード電極３１の中心軸線の周りには均等に蒸着材料３４が配置されているので、微小荷電粒子４５と電子はアノード電極３１の中心軸線を中心とする範囲に発生する。
【００４６】
蒸着材料３４から放出された電子は、蒸着材料３４から放出された直後はアノード電極３１の内壁面に向かうが、自身の飛行により形成される磁界によってその飛行方向が開口３６側に曲げられ、正の微小荷電粒子４５は電子に引き寄せられてその飛行方向が電子と同じ方向に曲げられ、開口３６から放出される。従って、電子と正の微小荷電粒子４５が放出された方向は同じ放出軸線Ｆに沿った方向になる。上述したように、放出軸線Ｆは開口３６の中心を開口３６が構成する面と垂直な方向に伸びるから、放出軸線Ｆはアノード電極３１と一致している。
荷電粒子はアノード電極３１の中心軸線を中心とする範囲に発生するから、開口３６から放出される微小荷電粒子４５と電子の束は、その中心がアノード電極３１の中心軸線と一致する。
【００４７】
尚、蒸着材料３４にアーク電流が流れる時には蒸着材料３４が高温に昇温し、その一部が溶融すると、その溶融した部分から直径約５０μｍ〜１００μｍの液滴が飛散し、その液滴がアノード電極３１の内壁面に衝突すると直径約１〜５μｍの微小液滴となる。微小液滴や液滴のように直径１μｍ以上の粒子は電荷質量比が小さいので、上述したように基板ホルダ７が位置する方向には飛行せず、薄膜に混入されない。
【実施例】
【００４８】
第一、第二の磁石部材５１、５２として、長さ（Ｌ）１５０ｍｍ、高さ（Ｈ）１００ｍｍ、厚み１０ｍｍの長方形の板状の永久磁石を用い、第一、第二の磁石部材５１、５２を、第一、第二面５３、５４間の空間距離が２００ｍｍになるよう配置した。第一、第二面５３、５４間の磁力線が形成される領域の中心の磁束密度は１５０Ｇａｕｓｓであった（図４）。
【００４９】
アノード電極３１の中心軸線から基板１１表面までの高さＡが１００ｍｍ、基板１１の中心Ｃ２から開口３６が位置する平面までの距離Ｂが５０ｍｍになるように基板１１を配置し、真空槽２内に真空雰囲気を形成し、鉄からなる蒸着材料３４を用いてアーク放電を６０００発起こしたところ、基板１１表面の直径１０ｃｍの領域に、膜厚分布が約±１０％の範囲にあり、平均膜厚が６０ｎｍ〜７０ｎｍの鉄の薄膜が形成された。この薄膜の電子顕微鏡写真を図５に示す。
【００５０】
また、比較例として磁界形成手段５０を用いず、基板１１を開口３６と対向する位置に配置させた以外は上記実施例と同じ条件で鉄の薄膜を成膜した。比較例の薄膜の電子顕微鏡写真を図６に示す。
【００５１】
図５、６を比較すると明らかなように、比較例に比べて実施例の薄膜は緻密で、液滴の混入も少なかった。このように、本願の成膜装置１を用いると液滴の混入量が少なく、膜質の良い薄膜が成膜されることが確認された。
【００５２】
尚、上記実施例に用いた蒸着源３０は、直径１０ｍｍの円柱状の蒸着材料３４と、円板状の絶縁碍子３３と、円筒状のトリガ電極３２とが不図示のネジで密着して取り付けられた放電部３５が、内径（開口３６の直径）が３０ｍｍのアノード電極３１内に配置され、絶縁碍子３３の材質がアルミナ、トリガ電極３２とアノード電極３１の材質がステンレス製であった。
【００５３】
また、上記実施例に用いた電源装置４１を詳細に説明すると、コンデンサユニット４４は１つの容量が２２００μＦ（耐圧：１６０Ｖ）のコンデンサが４つ並列に接続されたものを用い、トリガ電源４２はパルストランスからなり、入力２００Ｖのμｓのパルス電圧を約１７倍に変圧して３．４ｋＶ（数μＡ）極性：プラスを出力するものを用いた。アーク電源４３は１００Ｖ数Ａの容量の直流電源であり、トリガ放電を起こす前に１００Ｖで電荷をコンデンサユニット４４を充電しておく。コンデンサユニット４４を充電するのに約１秒間必要とするので、この電源装置４１では８８００μＦで放電を繰り返す場合の周期は１Ｈｚで行われる。
【００５４】
トリガ電源４２のプラス出力端子をトリガ電極３２に接続し、マイナス端子はアーク電源４３のマイナス側出力端子と同じ電位に接続し、蒸着材料３４に接続させた。アーク電源４３のプラス端子はグランド電位に接地させ、アノード電極３１に接続させた。コンデンサユニット４４の両端子はアーク電源４３のプラスおよびマイナス端子間に接続させた。
【００５５】
真空排気系９はターボ分子ポンプ、バルブ、ロータリポンプとを有し、ターボ分子ポンプからロータリポンプまでは金属製の真空配管で接続され、真空槽２内部を真空排気可能なものを用いた。真空槽２内部には圧力１０-5Ｐａ以下の真空雰囲気を形成した。
【００５６】
以上は、基板１１が成膜領域６を通過するときに薄膜が形成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板１１を成膜領域６で静止させて成膜を行ってもよい。
【００５７】
磁界形成手段５０に用いる第一、第二の磁石部材５１、５２も特に限定されず、対向する第一、第二面５３、５４に異なる極性の磁極が配置されるのであれば、第一、第二の磁石部材５１、５２にそれぞれ永久磁石を用いてもよいし、第一、第二の磁石部材５１、５２にそれぞれ電磁石を用いてもよい。
【００５８】
また、第一、第二の磁石部材５１、５２のいずれか一方を永久磁石で構成し、他方を電磁石で構成してもよい。更に、第一、第二の磁石部材５１、５２をそれぞれ複数個の単位磁石で構成してもよい。磁界形成手段５０は上述したように真空槽２の外部に配置してもよいし、真空槽２の内部に配置してもよい。
【００５９】
１つの成膜装置１に設ける蒸着源３０の数も特に限定されず、２つ以上の蒸着源３０を同じ真空槽２に接続してもよい。この場合、各蒸着源３０に同じ蒸着材料３４を用いれば厚い薄膜が形成されるし、各蒸着源３０に異なる種類の蒸着材料３４を用いれば、１枚の基板１１上に複数種類の膜を積層することができる。
【００６０】
また、真空槽２にガス供給系を接続し、真空槽２内にガス供給系から蒸着材料３４の荷電粒子と反応する反応性ガスを供給して成膜を行えば、蒸着材料と反応ガスの生成物からなる薄膜を形成することができる。
【００６１】
本願の成膜装置及び製造方法は、半導体のゲート電極やゲート絶縁膜、半導体のトレンチに形成するバリア層、磁性デバイスの磁性材料の成膜、更に機械部品のコーティング、カーボンナノチューブの触媒層形成等種々の分野に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の成膜装置を説明する断面図
【図２】本発明の成膜装置を説明する他の断面図
【図３】荷電粒子の飛行方向を説明する模式的な断面図
【図４】基板の配置を説明する模式的な断面図
【図５】本発明の成膜装置で成膜された薄膜の電子顕微鏡写真
【図６】従来技術の成膜装置で成膜された薄膜の電子顕微鏡写真
【図７】従来技術の成膜装置を説明する断面図
【図８】従来技術の成膜装置で荷電粒子が飛行する状態を説明する断面図
【符号の説明】
【００６３】
１……成膜装置    １１……基板    ３０……蒸着源    ３２……トリガ電極    ３４……蒸着材料    ３６……開口    ４５……荷電粒子    ５０……磁界形成手段
【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７】
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【図８】
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【図５】
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【図６】
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