(57)【要約】      （修正有）【課題】電極部の機構およびメンテナンスが簡易的な真空成膜装置を提供する。【解決手段】プラズマ発生装置５から放射されたプラズマビームを成膜室１内に導入されたプロセスガスに照射してプラズマを形成させ、坩堝３´から発生した蒸発粒子を形成されたプラズマで励起・イオン化させて成膜を行うようにした真空成膜装置において、坩堝３´の内周面にガスを噴き出すガス噴き出し孔を形成し、この孔の開口部に電極を配置させ、この電極に電圧を印加するようにした。【選択図】図１
2013213270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
該成膜室内にプラズマビームを放射するプラズマ発生装置と、
蒸発材料を収納させた坩堝と、
前記成膜室内にプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備え、
前記プラズマ発生装置から放射されたプラズマビームを
前記成膜室内に導入されたプロセスガスに照射してプラズマを形成させ、
前記坩堝から発生した蒸発粒子を前記形成されたプラズマで励起させて成膜を行うようにした真空成膜装置において、
前記坩堝の内周面にガスを噴き出すガス噴き出し孔を形成し、
該孔の開口部に電極を形成し、
該電極に電圧を印加することにより、
前記プラズマ中の電子を前記坩堝に引き付けるようにしたことを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記坩堝は、導電体で形成され絶縁性カバーにより覆われると共に、該絶縁性カバーには、前記蒸着材料と前記ガス噴き出し孔が上方から見える開口部を設けたことを特徴する請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項３】
前記坩堝に供給されるガスは、不活性ガス、または、酸素であることを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記蒸発材料は、ＩＴＯ蒸着材料であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関し、更に詳しくは成膜用途における膜質を向上させることができる真空成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の成膜装置の構成例を示す図である。図中１は、図示しない真空ポンプによって排気される成膜室で、この内部の床面付近には、蒸発材料２を収容した例えば銅製の坩堝３と、該坩堝３に電子ビームを照射する電子銃４、プラズマ発生装置５が設けられ、前記成膜室１内の上部には基板ドーム６が設けられている。
【０００３】
前記坩堝３の横には、円筒状のボックス７が配置され、該ボックス７の上面には、孔８が形成され、該ボックス７の下面には、放電ガスを導入する放電ガス導入管９が設けられている。
【０００４】
該ボックス７内部には、電極１０が設けられ、該電極１０は電流量調整機１１を介して放電電源１２に繋がっている。
【０００５】
次に、前記プラズマ発生装置５の内部には、円筒状の放電室１３が設けられ、該放電室１３には、ガス導入口１４が設けられ、該ガス導入口１４からアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。
【０００６】
そして、該放電室１３内の圧力は、前記成膜室１内の圧力より高めの圧力の空間となっている。
【０００７】
該放電室１３内の底部には、カソード１５が設けられ、該カソード１５は、タングステン等の熱電子放出材料からなり、カソード加熱電源１６に接続されている。
【０００８】
前記放電室１３の上部の開口には、プラズマビームが通過するオリフィスを有するシールド１７が固定されている。
【０００９】
該オリフィスを取り巻くようにアノード１８が配置されている。該アノード１８は水冷され、抵抗Ｒ２を介して前記放電電源１２に接続されている。
【００１０】
そして、前記放電室１３の周囲を囲むようにコイル１９が巻回され、該コイル１９は、前記放電室１３内で生成されたアルゴンガスプラズマを該放電室１３の中心軸方向に集束させる磁場を発生する。
【００１１】
そして、前記カソード１５とカソード加熱電源１６が繋がり、該カソード加熱電源１６のプラス側が放電電源１２のマイナス側に繋がり、該放電電源１２のプラス側が抵抗Ｒ２を介して前記アノード１８に繋がって構成されている放電回路は、抵抗Ｒ１を介して前記成膜室１に接続されている。
【００１２】
次に、前記成膜室１の上部に設けられた基板ドーム６には、複数の基板２０が同心円状にセットされており、該基板ドームは、中心に設けれた回転軸２１を中心に回転する。なお、前記成膜室１の床には、前記成膜室１内にプロセスガスを導入するプロセスガス導入口２２が設けられ、前記成膜室１が電気的に接地されている。
【００１３】
このような構成の成膜装置において、先ず、ガス導入口１４から放電室１３内にアルゴンガスを所定流量で導入して該放電室１３内の圧力を高めると共に、カソード加熱電源１６によりカソード１５を熱電子放出可能な温度まで加熱する。
【００１４】
次に、コイル１９に所定の電流を流し、プラズマ点火と安定なプラズマを得るために必要な磁場を発生させる。
【００１５】
この状態において、放電電源１２から前記カソード１５とアノード１８との間に所定の電圧（例えば、１００Ｖ）を印加すると、シールド１７のオリフィス上部に電界が形成される。この電界によって、前記カソード１５からの熱電子は、前記アノード１８の方向に加速される。
【００１６】
加速された電子は、アルゴンガスと衝突を繰り返し、前記放電室１３内にアルゴンガスプラズマ（以降、第１プラズマと称する）が生成される。
【００１７】
こうして生成された第１プラズマは、前記コイル１９が形成する磁場により前記放電室１３の中心軸方向に集束を受けながら、オリフィスを通過して前記成膜室１に向けて放射される。
【００１８】
このとき、該成膜室１内には、プロセスガス導入口２２からプロセスガス（例えば、酸素ガス）が導入されているので、前記プラズマ発生装置５から放射されたプラズマビームは、前記成膜室１中のプロセスガスと衝突し、これを励起・イオン化させ、前記成膜室１内に混合ガスプラズマ（以降、第２プラズマと称する）が形成される。
【００１９】
そして、前記放電電源１２より前記坩堝３の横の電極１０には、前記カソード１５に対して正の電圧が印加されているため、前記第２プラズマ中の電子の一部が前記坩堝３の横の電極１０に向けて加速されて入射する。
【００２０】
この電極１０を覆っているボックス７内には、放電ガス導入管９から放電ガスが導入されているので、該ボックス７上面の孔８から前記成膜室１に放電ガス（例えば、アルゴンガス）が噴出する。
【００２１】
この結果、前記電極１０に前記成膜室１内の第２プラズマからの電子が加速されて引き込まれる途中で放電ガスと衝突して、これを励起・イオン化させ、前記坩堝３の真上に第３プラズマが形成される。
【００２２】
一方、前記成膜室１内においては、電子銃４からの電子ビームが前記坩堝３の蒸発材料２に照射され、該蒸発材料２は加熱され、蒸発する。蒸発した蒸発粒子は、上昇し、前記第３プラズマで励起・イオン化され、更に前記第２プラズマで励起・イオン化され、基板ドーム６にセットされた基板２０上に堆積し薄膜となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１１−８９１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
このような真空成膜装置内に設けられた坩堝３の横の電極部は、蒸発した蒸発材料２が絶縁性であっても電極１０の表面に絶縁物質の膜の付着を抑えることが重要であり、これにより、第３プラズマを安定に形成させることができる。
【００２５】
この電極部の構成を図５に示す。図５において、ボックス７は円筒形の形状で、円筒の上面に一部に孔８が開けられ、該孔８に対抗する円筒の下面に放電ガス流入用の放電ガス導入管９が設けられてる。該ボックス７の内部には、該ボックス７の中心軸Ｏを軸として回転する円板状の電極１０が設けられている。そして、成膜室１外部には、円板状の電極１０に固定された回転軸２３を所定時間毎（間歇的）、あるいは連続的に回転させる駆動機構（図示せず）が設けられている。
【００２６】
このような構成に基づいて、ボックス７の孔８から成膜室１に向けて流れるガス流が形成されると共に電極１０も回転しているので、蒸発材料の電極１０への付着を抑制することができる。
【００２７】
しかし、このような電極部の構成では、機構が複雑で、該機構が故障した場合のメンテナンスに長時間を要する問題があった。
【００２８】
また、成膜室１内にはプラズマ発生装置５と電子銃４と電極部（ボックス７）が配置され、装置構成が簡略化せず、コストアップになっていた。  
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、新規な真空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】
【００２９】
本発明の真空成膜装置は、成膜室と、該成膜室内にプラズマビームを放射するプラズマ発生装置と、蒸発材料を収納させた坩堝と、前記成膜室内にプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備え、前記プラズマ発生装置から放射されたプラズマビームを前記成膜室内に導入されたプロセスガスに照射してプラズマを形成させ、前記坩堝から発生した蒸発粒子を前記形成されたプラズマで励起させて成膜を行うようにした真空成膜装置において、前記坩堝の内周面にガスを噴き出すガス噴き出し孔を形成し、該孔の開口部に電極を形成し、該電極に電圧を印加することにより、前記プラズマ中の電子を前記坩堝に引き付けるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明を実施する真空成膜装置において、坩堝内にガスを噴き出すガス噴き出し孔を形成し、該孔に電極を配置させ、該孔に繋がるガス導入手段を設けたことにより、複雑な電極構成を用いなくても、簡易的な電極構成で成膜を安定させることができ、該電極部の故障が発生したときもメンテナンス時間を大幅に短縮できる。また、成膜室内から電子銃を削除することができ、装置構成の簡略化やコストダウンも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を実施する真空成膜装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の坩堝の構成を示す図である。
【図３】本発明による他の坩堝の構成を示す図である。
【図４】従来の真空成膜装置の構成例を示す図である。
【図５】電極及び該電極が設けられたボックスの構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明を実施する真空成膜装置の構成図である。図中、図４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。
【００３４】
図１の真空成膜装置の構成と図４の真空成膜装置の構成と異なる点は、真空成膜室１内からボックス７、放電ガス導入管９、電極１０及び電子銃４を削除し、坩堝の構成を変えた点である。
【００３５】
図２には、図１中の坩堝３´の構成を示した。図２（ａ）は上方から見た坩堝、図２（ｂ）は図２（ａ）においてＡ−Ａ´線に沿った坩堝の断面である。  
図２（ａ）に示すように、坩堝３´（例えば、導電体の銅製）の内周面には、蒸発材料２に向かってガスを噴き出すガス噴き出し孔３０ａと対抗する側にガス噴き出し孔３０ｂが形成されている。坩堝３´内部には、該各ガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）から外部のガス供給管３１に繋がるガス流路３２が形成され、該ガス流路３２は、外部のガス供給管３１に繋がっている。
【００３６】
そして、図１に示すように、該外部のガス供給管３１は、ガス流量調整装置３３に繋がり、開閉バルブ３４を介して酸素ガスボンベ３５に繋がっている。前記坩堝３´は、電気的に電流量調整機１１に繋がっている。
【００３７】
なお、ここで用いる蒸発材料は、絶縁性のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）材とする。
【００３８】
このような構成の真空成膜装置において、先ず、プラズマ発生装置５は、前記したように前記プラズマ発生装置５内に第１プラズマを形成し、プラズマビームを成膜室１内に放射する。
【００３９】
このとき、既に、前記成膜室１内には、プロセスガス導入口２２からプロセスガス（例えば、酸素ガス）が導入されている。
【００４０】
前記プラズマ発生装置５から放射されたプラズマビームは、前記成膜室１内のプロセスガスと衝突し、これを励起・イオン化させて前記成膜室１内に第２プラズマが形成される。
【００４１】
前記坩堝３´には、酸素ボンベ３５から酸素ガスがガス流量調整装置３３で所定流量に調整され、外部のガス供給管３１によって導かれている。
【００４２】
そして、図２（ｂ）に示すようガス供給管３１により坩堝３´に導かれた酸素ガスが、坩堝３´内部のガス流路３２に流れ、ガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）からＩＴＯ材２に向かって噴き出す。
【００４３】
この状態において、坩堝３´には、放電電源１２によりカソード１５に対して正の電圧が印加されているので、成膜室１内に形成された第２プラズマ中の電子が坩堝３´に導かれ、第２プラズマ中の電子が坩堝３´に向かって入射し、該坩堝３´のＩＴＯ材２が加熱されて蒸発する。
【００４４】
このとき、同時に坩堝３´の内周面の各ガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）から連続的に酸素ガスを噴き出している。そして、蒸発したＩＴＯ材（絶縁性）が坩堝３´内面全体に付着した場合でも、各ガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）の開口部内面には、蒸発したＩＴＯ材（絶縁性）が付着することはなく坩堝の表面が露出しているため導電性を保つ。
【００４５】
このようにＩＴＯ材のような絶縁性の蒸発材料を用いた場合においても、前記第２プラズマ中の電子を安定的に坩堝３´のガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）に導くことができ、前記ガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）からの酸素ガスと前記第２プラズマ中の電子によって坩堝３´の上方に密度の高い第３プラズマを安定的に生成させることができる。そして。このような簡易的な電極構成にすることで、成膜を安定化させることができ、該電極部の故障が発生したときもメンテナンス時間を大幅に短縮できる。また、成膜室１内から電子銃４を削除することができ、装置構成の簡略化やコストダウンもできた。
【００４６】
なお、前記実施例において、前記坩堝３´の内周面の対抗する位置にガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ）を２個設けた例を挙げて説明したが、坩堝を上方から見た図３（ａ）に示すように、互いの孔が円周状に対抗するようにガス噴き出し孔（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ）を複数個設けても良い。
【００４７】
また、図３（ｂ）に示すように、蒸発材料２とガス噴き出し孔３０とが上方から見える開口が形成された絶縁カバー３６を前記坩堝３´に覆うように設けても良い。
【００４８】
このようなカバーを設けることで、前記成膜室１内に生成された第２プラズマ中の電子を坩堝３´の内周面のガス噴き出し孔３０に集中的に導くことができ、効率的、安定的にＩＴＯ材を蒸発させることができる。
【００４９】
なお、前記坩堝３´の内周面の前記ガス噴き出し孔３０の先端に金属材料を設け、該金属材料が前記電流量調整機１１に繋がれた構成にしても良い。該金属材料は前記坩堝３´と異なる金属材料でも良いが、導電性の良い金属材料であることが好ましい。
【００５０】
また、前記坩堝３´の内周面に設けられた前記ガス噴き出し孔３０の位置は、蒸発材料２の上面より下方側の位置にあることが好ましい。
【００５１】
また、前記坩堝３´の内周面のガス噴き出し孔３０から噴出するガスは、酸素以外の不活性ガスでも良い。
【００５２】
また、前記成膜室１の床に設けられたプロセスガス導入口２２を削除し、前記成膜室１内へのプロセスガスの導入を坩堝３´のみから行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１：成膜室、２：蒸発材料，ＩＴＯ材、３，３´：坩堝、４：電子銃、５：プラズマ発生装置、６：基板ドーム、７：ボックス、８：孔、９：放電ガス供給管、１０：電極、１１：電流量調整機、１２：放電電源、１３：放電室、１４：ガス導入口、１５：カソード、１６：カソード加熱電源、１７：シールド、１８：アノード、１９：コイル、２０：基板、２１：回転軸、２２：プロセスガス導入口、２３：回転軸、３０：ガス噴き出し孔、３１：外部ガス供給管、３２：ガス流路、３３：ガス流量調整装置、３４：開閉バルブ、３５：酸素ガスボンベ、３６：絶縁カバー、ＩＴＯＥＶＡＰ：蒸発したＩＴＯ材、Ｒ１，Ｒ２：抵抗
【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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