(57)【要約】【課題】成膜処理の安定性を向上する。【解決手段】プラズマビームＰによって成膜材料Ｍａを加熱し、成膜材料Ｍａから気化した成膜材料粒子Ｍｂを基板１１に付着させて成膜する成膜装置１であって、真空環境を形成する真空容器１０と、真空容器１０内に配置され、成膜材料Ｍａを保持するとともに、プラズマビームＰの誘導を行う主陽極３と、主陽極３を囲むように配置され、主陽極３によるプラズマビームＰの誘導を補助する補助陽極４と、を備え、補助陽極４は、真空容器１０と電気的に短絡されている。これにより、成膜処理中に導電性の付着物の落下などが生じたとしても、補助陽極４の電位の変化を防止できる。その結果、成膜条件の変化を防止でき、成膜処理の安定性を向上することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、
真空環境を形成する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、前記成膜材料を保持するとともに、前記プラズマビームの誘導を行う主陽極と、
前記主陽極を囲むように配置され、前記主陽極による前記プラズマビームの誘導を補助する補助陽極と、
を備え、
前記補助陽極は、前記真空容器に電気的に短絡されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記補助陽極は、
前記プラズマビームの誘導を補助するための電磁石と、
前記電磁石を収容する導電性の容器と、
を有し、
前記容器は、前記真空容器に電気的に短絡されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記補助陽極を支持する導電性の支持部材をさらに備え、
前記補助陽極は、前記支持部材を介して前記真空容器と電気的に短絡されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記補助陽極上に設けられたカバーをさらに備え、
前記カバーは、前記主陽極上に開口を有し、前記補助陽極から前記真空容器の側壁まで延びることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記カバーは、導電性を有し、
前記カバーは、前記補助陽極に電気的に短絡されていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法として、例えば、イオンプレーティング法がある。このイオンプレーティング法では、真空容器内において成膜材料にプラズマビームを照射することによって、成膜材料をイオン化して拡散させ、被処理物の表面にイオン化した成膜材料を付着させて成膜する。例えば、特許文献１には、このようなイオンプレーティング法を用いたプラズマ処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、補助ハースの電位が主ハースの電位および真空装置の電位とは異なる構造を有する。このようなプラズマ処理装置では、成膜処理中に、導電性の付着物が補助ハースと真空容器との間に落下して補助ハースと真空容器とに接することによって、補助ハースと真空容器とが電気的に短絡し、補助ハースの電位が変化するおそれがある。このように、成膜処理中に補助ハースの電位が変化すると、補助ハースの放電状態が変化して成膜条件が変化するおそれがある。このため、成膜処理の安定性のさらなる向上が望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、成膜処理の安定性を向上可能な構造を有する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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、プラズマビームによって成膜材料を加熱し、成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、真空環境を形成する真空容器と、真空容器内に配置され、成膜材料を保持するとともに、プラズマビームの誘導を行う主陽極と、主陽極を囲むように配置され、主陽極によるプラズマビームの誘導を補助する補助陽極と、を備え、補助陽極は、真空容器に電気的に短絡されている。
【０００７】
この成膜装置においては、補助陽極は、真空容器に電気的に短絡されている。このため、成膜処理中に導電性の付着物の落下などが生じたとしても、補助陽極の電位の変化を防止できる。その結果、成膜条件の変化を防止でき、成膜処理の安定性を向上することが可能となる。
【０００８】
補助陽極は、プラズマビームの誘導を補助するための電磁石と、電磁石を収容する導電性の容器と、を有してもよく、容器は、真空容器に電気的に短絡されてもよい。この場合、補助陽極の容器と真空容器とを電気的に短絡することによって、電磁石によりプラズマビームの誘導を補助する補助陽極において、成膜処理中における補助陽極の電位の変化を防止できる。その結果、成膜条件の変化を防止でき、成膜処理の安定性を向上することが可能となる。
【０００９】
補助陽極を支持する導電性の支持部材をさらに備えてもよく、補助陽極は、支持部材を介して真空容器に電気的に短絡されてもよい。この場合、補助陽極を支持部材に直接固定するだけの簡単な構造により、補助陽極と真空容器とを電気的に短絡できる。
【００１０】
補助陽極上に設けられたカバーをさらに備えてもよく、カバーは、主陽極上に開口を有し、補助陽極から真空容器の側壁まで延びるようにしてもよい。この場合、導電性の付着物などが補助陽極と真空容器との間に侵入するのを防止でき、メンテナンス作業の簡素化が可能となる。また、補助陽極と真空容器との間にプラズマビームが侵入するのを防止でき、異常放電などを抑制できる。
【００１１】
カバーは、導電性を有し、補助陽極に電気的に短絡されてもよい。この場合、カバーを補助陽極上に載置するだけの簡単な構造により、導電性の付着物およびプラズマビームが補助陽極と真空容器との間に侵入するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成膜処理の安定性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の成膜装置の電気的な接続関係を説明するための図である。
【図３】図１の成膜装置の変形例の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態の成膜装置１は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、図面には、説明を容易にするためにＸＹＺ直交座標系も示されている。
【００１６】
図１に示すように、成膜装置１は、プラズマ源２と、主陽極３と、補助陽極４と、支持部材５と、搬送機構７と、真空容器１０と、を備える。
【００１７】
真空容器１０は、図示しない真空ポンプにより真空環境を形成する容器であって、導電性の材料（例えば、銅、ステンレスなど）により構成されている。真空容器１０は、成膜対象である被処理物としての基板１１（被成膜物）を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室１０ｂと、プラズマ源２から照射されるプラズマビームＰを真空容器１０内に受け入れるプラズマ口１０ｃと、を有する。搬送室１０ａ、成膜室１０ｂ、および、プラズマ口１０ｃは、互いに連通している。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に延びており、成膜室１０ｂ上に配置されている。本実施形態においては、搬送方向ＡはＸ軸に沿って設定されている。
【００１８】
プラズマ源２は、圧力勾配型のプラズマ源であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁（プラズマ口１０ｃ）に設けられている。プラズマ源２において生成されたプラズマビームＰは、プラズマ口１０ｃから成膜室１０ｂ内へ出射される。プラズマビームＰの出射方向は、プラズマ口１０ｃに設けられた図示しないステアリングコイルによって制御される。
【００１９】
主陽極３は、成膜材料Ｍａを保持するとともに、プラズマビームＰの誘導を行うための部分である。主陽極３は、成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構７から見てＺ軸方向の負方向に配置されている。主陽極３は、主ハース３１を有する。主ハース３１は、導電性の材料（例えば、銅、ステンレスなど）により構成された円筒状の部材であって、この主ハース３１の中央部には、成膜材料Ｍａを充填するための開口が形成されている。そして、成膜材料Ｍａの先端部分が、この開口から露出している。主ハース３１は、プラズマ源２から出射されたプラズマビームＰを主ハース３１自身または成膜材料Ｍａへ誘導する。また、主ハース３１の底部には、外側壁３１ａに沿って軸回りに板状部材３１ｂが設けられている。板状部材３１ｂは、導電性の材料（例えば、銅、ステンレスなど）により構成されている。主ハース３１の板状部材３１ｂの上面は、後述する支持部材５のベースプレート５ａの下面に絶縁部材５ｃを介して接続されており、主ハース３１とベースプレート５ａとは電気的に絶縁されている。
【００２０】
補助陽極４は、主陽極３によるプラズマビームＰの誘導を補助するための部分である。補助陽極４は、成膜材料Ｍａを保持する主ハース３１の周囲に配置されており、環状の容器４ａと、容器４ａ内に収容されたコイル４ｂ（電磁石）および永久磁石４ｃと、を有する。容器４ａは、導電性の材料（例えば、銅、ステンレスなど）により構成されている。コイル４ｂおよび永久磁石４ｃは、コイル４ｂに流れる電流量に応じて、主ハース３１に入射するプラズマビームＰの向き、または、成膜材料Ｍａに入射するプラズマビームＰの向きを制御する。
【００２１】
支持部材５は、主陽極３および補助陽極４を支持する部材である。支持部材５は、ベースプレート５ａと、支柱５ｂと、絶縁部材５ｃと、を有する。ベースプレート５ａは、その上面に補助陽極４を固定する導電性の板状部材である。ベースプレート５ａは、主陽極３を囲むように設けられた開口部５ｄを有し、開口部５ｄは絶縁体により構成されている。支柱５ｂは、ベースプレート５ａを支持する導電性の部材であって、成膜室１０ｂの底面に設けられている。ベースプレート５ａおよび支柱５ｂは、例えばステンレス鋼などによって構成されている。絶縁部材５ｃは、主ハース３１を支持する絶縁性の部材であって、ベースプレート５ａと主ハース３１との間に設けられている。絶縁部材５ｃは、例えばベースプレート５ａの下面に設けられ、主ハース３１の底部に設けられた板状部材３１ｂの上面に接続される。
【００２２】
搬送機構７は、搬送室１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ７１によって構成されている。搬送機構７は、基板１１を保持するトレイ７２を、成膜材料Ｍａと対向した状態で搬送方向Ａに搬送する。搬送ローラ７１は、搬送方向Ａに沿って等間隔で並んでおり、トレイ７２を支持しつつ搬送方向Ａにトレイ７２を搬送することができる。なお、基板１１は、例えばガラス基板、プラスチック基板および半導体基板などの板状部材である。
【００２３】
成膜材料Ｍａとしては、ＩＴＯおよびＺｎＯなどの透明導電材料、ＳｉＯＮなどの絶縁封止材料が例示される。成膜材料Ｍａが絶縁性物質からなる場合、主ハース３１にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビームＰからの電流によって主ハース３１が加熱され、成膜材料Ｍａの先端部分が蒸発（気化）し、プラズマビームＰによりイオン化された成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に拡散する。また、成膜材料Ｍａが導電性物質からなる場合、主ハース３１にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビームＰが成膜材料Ｍａに直接入射し、成膜材料Ｍａの先端部分が加熱されて蒸発し、プラズマビームＰによりイオン化された成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に拡散する。成膜室１０ｂ内に拡散した成膜材料粒子Ｍｂは、成膜室１０ｂの上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、搬送室１０ａ内において基板１１の表面に付着する。
【００２４】
なお、成膜材料Ｍａは、所定長さの円柱状の固体に成形されており、一度に複数の成膜材料Ｍａが主陽極３にセットされる。そして、最上部の成膜材料Ｍａの先端部分が主ハース３１の上端との所定の位置関係を保つように、成膜材料Ｍａの消費に応じて、突き上げ装置６によって成膜材料Ｍａが主陽極３の下方から順次押し出される。
【００２５】
図２は、成膜装置１の電気的な接続関係を説明するための図である。図２に示すように、真空容器１０は、接地電位ＧＮＤに接続されている。補助陽極４の容器４ａは、ベースプレート５ａおよび支柱５ｂを介して真空容器１０に電気的に短絡されている。このため、補助陽極４の容器４ａの電位は、真空容器１０の電位と同じであって、接地電位ＧＮＤである。プラズマ源２と主ハース３１との間に電源ＰＳが接続されており、主ハース３１とベースプレート５ａとの間に絶縁部材５ｃが設けられている。また、主ハース３１は、抵抗器Ｒを介して真空容器１０に接続されている。このため、主ハース３１は、真空容器１０に対して正電位に保たれている。
【００２６】
このように構成された成膜装置１では、補助陽極４の容器４ａは真空容器１０に電気的に短絡されている。すなわち、補助陽極４の電位は接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）となる。このため、成膜処理中に導電性の付着物の落下などによって、補助陽極４の容器４ａと真空容器１０とが電気的に接続されたとしても、容器４ａと真空容器１０とは当初から電気的に短絡されているため、補助陽極４の容器４ａの電位の変化は生じない。したがって、放電状態の変化を抑制でき、成膜条件の変化を防止できる。その結果、基板１１に成膜される膜質の変化を抑制でき、成膜処理の安定性を向上することが可能となる。
【００２７】
従来の成膜装置では、補助陽極は、主陽極および真空容器に対して電気的に絶縁されているので、構造が複雑であった。一方、成膜装置１では、補助陽極４をベースプレート５ａに直接固定するだけの簡単な構造とすることができる。
【００２８】
図３は、成膜装置１の変形例の構成を示す概略断面図である。図３に示すように、成膜装置１は、図１の構成に対して、パーティクル捕獲板１２と、カバー１３と、をさらに備える。ここでは、パーティクル捕獲板１２およびカバー１３の説明を行い、他の構成要素については、上記実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００２９】
パーティクル捕獲板１２は、成膜材料粒子Ｍｂを捕獲して保持する部材である。パーティクル捕獲板１２は、側壁１０ｄの内面に沿って配置されている。パーティクル捕獲板１２の表面には、複数の凹部と複数の凸部とが設けられ、成膜材料粒子Ｍｂが効果的に捕獲される。パーティクル捕獲板１２は、導電性を有し、例えば銅により構成される。パーティクル捕獲板１２の厚さは、例えば４ｍｍ程度である。パーティクル捕獲板１２は、ボルトなどの導電性の固定部材により真空容器１０の側壁１０ｄに固定される。このため、パーティクル捕獲板１２は真空容器１０に電気的に短絡しており、パーティクル捕獲板１２の電位は接地電位ＧＮＤである。
【００３０】
カバー１３は、補助陽極４および補助陽極４の外周縁から真空容器１０の側壁１０ｄの内面までを覆う板状の部材である。カバー１３は、補助陽極４上に設けられている。カバー１３は、主陽極３上に開口を有し、その外縁が真空容器１０の側壁１０ｄの内面に沿っている。カバー１３は、導電性を有し、例えばステンレス鋼により構成されている。カバー１３の厚さは、例えば３ｍｍ程度である。カバー１３は、補助陽極４上に載置することにより取り付けられる。このため、補助陽極４の容器４ａに電気的に短絡しており、カバー１３の電位は接地電位ＧＮＤである。なお、パーティクル捕獲板１２が補助陽極４の上面より下方まで延びている場合には、カバー１３の外縁は、パーティクル捕獲板１２に沿う形状となる。
【００３１】
この変形例では、補助陽極４および補助陽極４の外周縁から真空容器１０の側壁１０ｄの内面までを覆うように、カバー１３が設けられている。このため、導電性の付着物などが補助陽極４と真空容器１０との間に侵入するのを防止でき、メンテナンス作業の簡素化が可能となる。また、補助陽極４と真空容器１０との間にプラズマビームＰが侵入するのを防止でき、異常放電などを抑制できる。
【００３２】
また、補助陽極４が真空容器１０に電気的に短絡されているので、真空容器１０に電気的に短絡されたカバー１３を補助陽極４上に載置するだけの簡単な構造とすることができる。また、パーティクル捕獲板１２をさらに設けた場合、補助陽極４と真空容器１０の側壁１０ｄの内面とを一体でカバーできる。このため、導電性の付着物などが補助陽極４と真空容器１０との間に侵入するのをより確実に防止でき、メンテナンス作業のさらなる簡素化が可能となる。また、補助陽極４と真空容器１０との間にプラズマビームＰが侵入するのをより確実に防止でき、異常放電などをさらに抑制できる。
【００３３】
なお、本発明に係る成膜装置は本実施形態に記載したものに限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１…成膜装置、３…主陽極、４…補助陽極、４ａ…容器、４ｂ…コイル（電磁石）、５…支持部材、１０…真空容器、１０ｄ…側壁、１１…基板（被成膜物）、１３…カバー、Ｍａ…成膜材料、Ｍｂ…成膜材料粒子、Ｐ…プラズマビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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