(57)【要約】【課題】プラズマ発生領域内のプラズマ分布を均一化する。【解決手段】真空チャンバー１内には、その真下に電子銃を備えた坩堝３１Ａ，３１Ｂ、電子銃からの電子ビームを坩堝内の蒸発材料に導くための偏向磁場を発生する偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂ、基板６ａ，６ｂ，…を備えた基板ドーム７、真空チャンバー１内に電子ビームを送り込むプラズマ発生用電子銃、及び、チャンバー内で生成されるプラズマを囲むフローティング電極２０が備えられている。坩堝３１Ａ，３１Ｂはプラズマ発生用電子銃から同一距離に配置され、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、プラズマ発生用電子銃の中心軸Ｃに平行，垂直な磁場を発生するように配置されている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー、該チャンバー内に設けられ、その上に蒸発材料が載せられる坩堝、前記蒸発材料に照射される電子ビームを発生する電子銃、該電子銃からの電子ビームを前記蒸発材料に導くための偏向磁場を発生する磁場発生手段、前記蒸発材料からの蒸発粒子をイオン化するための電子ビームを発生するプラズマ発生用電子銃、イオン化した蒸発粒子が付着される基板、及び、チャンバー内で生成されるプラズマを囲むように配置されたフローティング電極を備えたイオンプレーティング装置であって、前記坩堝，電子銃，及び磁場発生手段から成る蒸発源が複数組設けられ、各坩堝が前記プラズマ発生用電子銃から同一距離に配置され、前記プラズマ発生用電子銃から各坩堝に向かってくる電子ビームが互いに異なった方向に偏向されるように各磁場発生手段を配置したイオンプレーティング装置。
【請求項２】
蒸発源が２組設けられ、各坩堝が前記プラズマ発生用電子銃から同一距離に配置され、前記プラズマ発生用電子銃から各坩堝に向かってくる電子ビームが互いに９０°以上異なった方向に偏向されるように各磁場発生手段を配置した請求項１記載のイオンプレーティング装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、プラズマ発生用電子銃を備えたイオンプレーティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオンプレーティング装置は、緻密で剥がれ難い成膜を行うことが出来るので、近年、光学レンズのコーティング等、種々の薄膜形成に利用されている。
【０００３】
図１は、プラズマ発生用電子銃を備えたイオンプレーティング装置の概略を示している。図中１は真空チャンバーで、この真空チャンバーの底部には、被蒸発材料２を収容した坩堝３、該被蒸発材料に電子ビームを照射するための電子銃４、及び該電子銃４からの電子ビームを被蒸発材料２に導くための偏向磁場を発生する永久磁石（図示せず）が設けられている。一方、真空チャンバー１の上部には、基板電源５から負の電圧が印加されている基板６ａ，６ｂ，６ｃ，……を取り付けた…基板ドーム７が取り付けられている。又、真空チャンバー１の下部側壁には真空チャンバー１内に反応ガスを導入するための反応ガス供給管８が、他方の側壁には真空チャンバー１内を排気するための排気ポンプ（図示せず）に繋がった排気管９がそれぞれ取り付けられている。
【０００４】
図中１０は真空容器の中央側壁に取り付けられたプラズマ発生用電子銃で、このプラズマ発生用電子銃は、熱陰極１１、中間電極１２，放電電極１３、環状コイル１４、ガス供給管１５、熱陰極電源１６、放電安定化抵抗１７、放電電源１８、負荷抵抗１９から成る。
【０００５】
尚、真空チャンバー１内には、該チャンバー内のプラズマ発生領域を囲むように円筒状のフローティング電極２０が配設されている。該フローティング電極はマイナス電位にあり、発生したプラズマを一定の領域内に閉じこめる効果を有するもので、真空チャンバー１の内壁に碍子５０を介して取り付けられている。
【０００６】
この様な構成のイオンプレーティング装置において、先ず、真空チャンバー１内とプラズマ発生用電子銃１０内を所定の圧力（例えば、１０−３Ｐａ）以下になるまで排気する。そして、ガス供給管１５のバルブ（図示せず）を開き、プラズマ発生用電子銃内１０内にガス供給管１５を介して放電ガスボンベ（図示せず）から放電ガス（例えば、Ａｒガス）を所定量導入し、プラズマ発生用電子銃１０内の圧力を高め、熱陰極１１を熱陰極電源１６により熱電子放出可能な温度にまで加熱する。
【０００７】
次に、放電電源１８をオンの状態にし、放電電圧を中間電極１２と放電電極１３の間に印加すると、両電極間にアルゴン放電が発生し、放電電流が流れる。
【０００８】
この放電による電子がアルゴンガス分子と衝突し、アルゴンガスを電離し、この電離が進行することにより電子励起のプラズマＰが発生する。
このプラズマＰは、前記環状コイル１４が形成する磁場により発散が抑えられ、中心軸方向に集束される。このプラズマＰ中の電子は、放電電極１３と真空チャンバー１との間に設けられた加速電極（図示せず）により真空チャンバー１内へと引き出される。
【０００９】
一方、真空チャンバー１の内部においては、被蒸発材料２に向けて電子銃４からの電子ビームが照射され、該被蒸発材料は加熱されて蒸発させられる。
【００１０】
前記プラズマ発生用電子銃１０から引き出された電子ビームは、前記真空チャンバー１内において蒸発粒子と衝突し、蒸発粒子を励起、イオン化させて真空チャンバー１内にプラズマを形成する。該プラズマ中のイオン化された蒸発粒子は、基板６ａ，６ｂ，６ｃ、……に引き寄せられ、該各基板上には蒸発粒子が膜状に付着する。尚、反応ガス供給管８のバルブ（図示せず）を開いて、反応ガスボンベ（図示せず）から反応ガス（例えば、酸素ガス）を真空チャンバー１内に導入すれば、蒸発粒子と反応ガスとの反応に基づく物質を基板に膜状に付着させることが出来る。
【００１１】
【特許文献】
特開平９−２５６１４８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記図１では、坩堝，電子銃及び電子銃からの電子ビームを坩堝に収容された被蒸発材料に導くための偏向用磁石から成る蒸発源が１組備えられたものを示したが、最近、複数組（例えば、２組）設け、互いに異なった被蒸発材料を各々の坩堝に収容させ、基板に多層膜を能率的に形成するように成している。
【００１３】
例えば、最もポピュラーな２組の蒸発源を設けたイオンプレーティング装置を例に上げると、その配置は図２の様に成っている。
【００１４】
図２は説明の便宜上、基板ドーム側から見た図であり、図中、前記図１にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００１５】
図中、２１Ａ，２１Ｂは坩堝で、各々の坩堝の真下に電子銃（図示せず）が配置されており、同じ磁極（図ではＳ極）がプラズマ電子銃１０の方向に向くように、偏向用磁石２２Ａ，２２Ｂが配置されている。
【００１６】
そして、各電子銃からの電子ビームは、偏向用磁石２２Ａ，２２Ｂが作る偏向磁場により、該磁場を横切るように２７０゜偏向されて坩堝２１Ａ，２１Ｂに収容された被蒸発材料２３Ａ，２３Ｂを照射する様に構成されている。
【００１７】
さて、真空チャンバー１内のプラズマ発生領域は基板ドーム側を除いて円筒状のフローティング電極２０（マイナス電位に浮いている）に覆われているので、プラズマ発生用電子銃１０からの電子は、アース電位にある坩堝と電子銃の一体物の上部側に向かって飛んでくる（尚、坩堝と電子銃の一体物の底部側と側部側はフローティング電極のマイナス電位の影響でプラズマ発生用電子銃１０からの電子はあまり飛んでこない）。従って、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝２３Ａに向かった電子ｅ１と坩堝２３Ｂに向かった電子ｅ２は共に、それぞれ、偏向用磁石２２Ａ，２２Ｂの偏向磁場の内、偏向用磁石２２Ａ，２２Ｂの上方の磁場の影響を受け、図２中で矢印Ｐ１，Ｐ２に示す様に、互いに近い方向に偏向される。
【００１８】
この結果、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝２３Ａに向かった電子ｅ１と坩堝２３Ｂに向かった電子ｅ２が、それぞれ、坩堝２３Ａ，２３Ｂからの蒸発粒子と衝突する空間が限定され、フローティング電極２０と基板ドーム７に囲まれたプラズマ発生領域内でのプラズマ分布が不均一になる。
【００１９】
この様なプラズマ分布の不均一により、各基板６ａ，６ｂ，６ｃ，……毎に成膜状態が異ったり、同じ基板でも場所毎に成膜状態が異なる問題が発生する。
【００２０】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規なイオンプレーティング装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明のイオンプレーティング装置は、チャンバー、該チャンバー内に設けられ、その上に蒸発材料が載せられる坩堝、前記蒸発材料に照射される電子ビームを発生する電子銃、該電子銃からの電子ビームを前記蒸発材料に導くための偏向磁場を発生する磁場発生手段、前記蒸発材料からの蒸発粒子をイオン化するための電子ビームを発生するプラズマ発生用電子銃、イオン化した蒸発粒子が付着される基板、及び、チャンバー内で生成されるプラズマを囲むように配置されたフローティング電極を備えたイオンプレーティング装置であって、前記坩堝，電子銃，及び磁場発生手段から成る蒸発源が複数組設けられ、各坩堝が前記プラズマ発生用電子銃から同一距離に配置され、前記プラズマ発生用電子銃から各坩堝に向かってくる電子ビームが互いに異なった方向に偏向されるように各磁場発生手段を配置したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図３は本発明のイオンプレーティング装置の一概略図であり、図２の場合と同様に、イオンプレーティング装置を基板ドーム側から見たものである。本発明のイオンプレーティング装置の例を、図２の場合と同じ様に、基板ドーム側から見た図で示したのは、本発明は、蒸発源の配置の仕方に特徴があり、その説明の便宜上からである。尚、図中図１及び図２で使用された記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２４】
図３に示された装置が、図２で示された装置と構成上で異なるところは次の通りである。
【００２５】
図中、３１Ａ，３１Ｂは坩堝で、プラズマ電子銃１０の中心軸Ｃ上の点から等距離の所に配置されている。
【００２６】
各坩堝３１Ａ，３１Ｂ各々の真下に配置された電子銃（図示せず）からの電子ビームを２７０゜偏向させて、坩堝３１Ａ，３１Ｂに収容された被蒸発材料３３Ａ，３３Ｂに照射されるように作用する磁場を発生する偏向用磁石は次の様に配置されている。
【００２７】
坩堝３１Ａの真下に配置された電子銃（図示せず）からの電子ビームを２７０゜偏向して、坩堝３１Ａに収容された被蒸発材料３３Ａに導く磁場を発生する偏向用磁石３２Ａは、その磁極Ｓ，Ｎを結ぶ方向が、坩堝３１Ａと３１Ｂを結ぶラインに垂直、即ち、プラズマ電子銃１０の中心軸Ｃに平行になるように配置されている。
【００２８】
一方、坩堝３１Ｂの真下に配置された電子銃（図示せず）からの電子ビームを２７０゜偏向して、坩堝３１Ｂに収容された被蒸発材料３３Ｂに導く磁場を発生する偏向用磁石３２Ｂは、その磁極Ｓ，Ｎを結ぶ方向が、坩堝３１Ａと３１Ｂを結ぶラインに平行、即ち、プラズマ電子銃１０の中心軸Ｃに垂直になるように、配置されている。
【００２９】
さて、前記した様に、真空チャンバー１内のプラズマ発生領域は基板ドーム側を除いて円筒状のフローティング電極２０（マイナス電位に浮いている）に覆われているので、プラズマ発生用電子銃１０からの電子は、アース電位にある坩堝と電子銃の一体物の上部側に向かって飛んでくる（尚、坩堝と電子銃の一体物の底部側と側部側はフローティング電極２０のマイナス電位の影響でプラズマ発生用電子銃１０からの電子はあまり飛んでこない）。
【００３０】
従って、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝３１Ａに向かった電子ｅ１と坩堝３１Ｂに向かった電子ｅ２は共に、それぞれ、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂの偏向磁場の内、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂの上方の磁場の影響を受ける。
【００３１】
偏向用磁石３２Ａの上方の磁場は、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線によって形成されているので、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝３１Ａに向かった電子ｅ１は、偏向用磁石３２Ａの上方の磁場により、Ｐ３に示す様に、外側（真空チャンバー１の内壁方向）に偏向される。
【００３２】
一方、偏向用磁石３２Ｂの上方の磁場は、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線によって形成されているので、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝３２Ｂに向かった電子ｅ２は、偏向用磁石３２Ｂの上方の磁場により、Ｐ４に示す様に、上側（基板ドーム７の方向）に偏向される。
【００３３】
この様に、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝３１Ａに向かった電子ｅ１と坩堝３１Ｂに向かった電子ｅ２が、互いに大きく異なった方向（少なくとも互いに９０°以上異なった方向）に偏向されるので、それぞれの電子が、坩堝３１Ａ，３１Ｂからの蒸発粒子と衝突する場所が著しく広がり、フローティング電極２０と基板ドーム７に囲まれたプラズマ発生領域内でのプラズマ分布が均一になる。
【００３４】
尚、プラズマ発生用電子銃１０から坩堝３１に向かった電子ｅ１と坩堝３１Ｂに向かった電子ｅ２は、それぞれ、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂの偏向磁場により、互いに大きく異なった方向（少なくとも互いに９０°以上異なった方向）に偏向されれば良いので、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂの配置は前記例に限定されない。
【００３５】
又、前記例は、蒸発源が２個の場合を例に上げたが、本発明は、蒸発源を３個以上設けた場合にも適用でき、その場合においても、プラズマ発生用電子銃１０から各蒸発源の坩堝に向かった電子は、それぞれ、各蒸発源の偏向用磁石の偏向磁場により、互いに異なった方向に偏向される様に、各偏向用磁石を配置しなければならない。但し、蒸発源が多くなるに従って、各蒸発源に向かう電子が各蒸発源からの蒸発粒子に衝突する確率が増えるので、各偏向用磁石の偏向磁場による互いの偏向方向の異なりは、９０°以下でも良い。
【００３６】
又、前記例では、坩堝３１Ａの被蒸発材料３３Ａを照射するための電子を偏向する磁場を発生する偏向用磁石３２Ａの磁極（Ｓ極とＮ極）を結ぶラインがプラズマ電子銃１０の中心軸Ｃに平行になるように、坩堝３１Ｂの被蒸発材料３３Ｂを照射するための電子を偏向する磁場を発生する偏向用磁石３２Ｂの磁極（Ｓ極とＮ極）を結ぶラインがプラズマ電子銃１０の中心軸Ｃに垂直に成るように、偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂを配置したが、プラズマ電子銃１０から各坩堝３１Ａ，３１Ｂに飛んでくる電子線の方向に対して、それぞれ、各偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂの磁極を結ぶラインが平行，垂直に成るように各偏向用磁石３２Ａ，３２Ｂを配置するようにしても良い。
又、前記例では、プラズマ電子銃が真空チャンバーの外に設けられ、側壁を介して真空チャンバー内に繋がったイオンプレーティング装置を示したが、プラズマ電子銃を真空チャンバー内に内蔵したイオンプレーティング装置にも本発明は応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のイオンプレーティング装置の概略を示している。
【図２】従来のイオンプレーティング装置を基板ドーム側から見た図である。
【図３】本発明のイオンプレーティング装置を基板ドーム側から見た図である。
【符号の説明】
１…真空チャンバー
２…被蒸発材料
３…坩堝
４…電子銃
５…基板電源
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…基板
７…基板ドーム
８…反応ガス供給管
９…排気管
１０…プラズマ発生用電子銃
１１…熱陰極
１２…中間電極
１３…放電電極
１４…環状コイル
１５…ガス供給管
１６…熱陰極電源
１７…放電安定化抵抗
１８…放電電源
１９…負荷抵抗
５０…碍子
２１Ａ，２１Ｂ…坩堝
２２Ａ，２２Ｂ…偏向用磁石
２３Ａ，２３Ｂ…被蒸発材料
３１Ａ，３１Ｂ…坩堝
３２Ａ，３２Ｂ…偏向用磁石
３３Ａ，３３Ｂ…被蒸発材料
【図１】
2005036252.tif 000003
【図２】
2005036252.tif 000004
【図３】
2005036252.tif 000005