(57)【要約】  本発明は基板（９）上に被覆物を蒸着させるプラズマ源（１）に関する。プラズマ源は電力源（Ｐ）に接続可能であり、電極（２）と、該電極に対して外周方向に位置しており第１および第２中央磁石（４３、４４）ならびに少なくとも１つの先端磁石（４５）を含む磁石ブラケット（４６）により相互接続された一組の磁石を含んでいる磁石組立体（４）と、電極および磁石を囲むように配置された電気絶縁性容器（５）とを含む。
2016513336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（９）上に被覆物を蒸着させることを目的としており電力源（Ｐ）に接続可能であるプラズマ源（１）において、
ａ）前記基板が配され得る位置の向かい側に孔（６）まで延びる放電キャビティ（３）を画定する電極（２）であって、断面が前記放電キャビティ内に突出し第１および第２中央壁（２６、２７）ならびに前記２つの中央壁を繋ぎ合わせる最上部（２８）を備える中央部分が設けてある底部（２３、２４）のいずれかに配された第１および第２側壁（２１、２２）を備える電極（２）と、
ｂ）前記電極の外周に位置し、磁石ブラケット（４６）により接続され前記放電キャビティに向かう露出極板および前記磁石ブラケットに向かう被保護極板をそれぞれ備える一組の磁石を備える磁石組立体（４）であって、
ｉ）前記第１側壁（２１）および第２側壁（２２）それぞれの後方において前記孔（６）の近傍に配置されており、自身の露出極板が同一の極性を有するような向きに配置されている少なくとも第１および第２側方磁石（４１、４２）と、
ｉｉ）前記第１中央壁（２６）および第２中央壁（２７）それぞれの後方に配置されており、自身の露出極板が前記側方磁石の前記露出極板とは逆の極性になるような向きに配置されている少なくとも第１および第２中央磁石（４３、４４）と、
ｉｉｉ）前記最上部（２８）の後方に配置されており、自身の露出極板が前記側方磁石の前記露出極板と同一の極性になるような向きに配置されている少なくとも１つの先端磁石（４５）とを備える磁石組立体（４）と、
ｃ）前記孔を塞ぐことなく前記電極および前記磁石を囲むように配置された電気絶縁性容器（５）と
を備えるプラズマ源。
【請求項２】
前記孔（６）は前記放電キャビティと同一の幅を有する請求項１に記載のプラズマ源。
【請求項３】
前記磁石ブラケットは、前記先端磁石（４５）の前記被保護極板が前記磁石ブラケットと十分に接触するように拡大端部を備えた中桟を持つＥ字形である請求項１または２に記載のプラズマ源。
【請求項４】
前記磁石ブラケットは単片から成る請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ源。
【請求項５】
前記磁石および電極を冷却する冷却手段（７）をさらに備える請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ源。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記電極と前記磁石組立体との間に配置されており、熱交換流体の循環を目的としている空間（７）を備える請求項５に記載のプラズマ源。
【請求項７】
前記冷却手段（７）はパイプ回路を備える請求項５に記載のプラズマ源。
【請求項８】
前記放電キャビティ（３）内にイオン化可能ガスを注入する注入手段（８）をさらに備える請求項１乃至７のいずれかに記載のプラズマ源。
【請求項９】
前記注入手段（８）は前記底部（２３、２４）の近傍に配されている請求項８に記載のプラズマ源。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のプラズマ源を備える真空蒸着装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の第２プラズマ源（１）をさらに備え、前記２つのプラズマ源はデュアル運転を目的とする請求項１０に記載の真空蒸着装置。
【請求項１２】
前記２つのプラズマ源の対称軸は２０〜１１０°の角度αを形成する請求項１０に記載の真空蒸着装置。
【請求項１３】
前記第１プラズマ源の前記側方磁石の相対する極板は、前記第２プラズマ源の前記側方磁石の相対する極板の極性とは逆の極性を有する請求項１１または１２に記載の真空蒸着装置。
【請求項１４】
前駆体ガスを注入する注入器（１０）をさらに備える請求項１０乃至１３のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【請求項１５】
前記基板（９）の近傍において前記プラズマ源（１）とは逆側に位置するように前記孔（６）に面して配されており、前記側方磁石の相対する極板とは逆の極性の前記プラズマ源１に向かう極板を有している補助的磁石（１１）をさらに備える請求項１０乃至１４のいずれかに記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に被覆物を蒸着させることを目的としたプラズマ源に関する。本発明はしたがって、電力源に接続することが可能であり基板上に被覆物を蒸着させるためのプラズマ源に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の主な用途は、気相における前駆体から基板上に被覆物の薄層を蒸着させるのに使用されるプラズマ促進化学蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）である。
【０００３】
このような蒸着の原理は単純であり、前駆体ガスの蒸着から作られる生成物を基板上に蒸着させて蒸着物を形成するプラズマの発生を必要とする。
【０００４】
この用途において、広幅パネルの基板および被覆物を想像することが可能である。ＰＥＣＶＤにより最も頻繁に処理される基板は、いくつかのポリマーおよびガラス等の誘電性材料、導電性金属、ならびに半導体である。基板上には、一般名：ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で知られるアダマンティンカーボン、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）等の様々な被覆物を蒸着させることができる。被覆物はたとえば、表面上に耐摩耗性の膜を蒸着させることにより基板を保護する目的、反射防止効果を得る目的、耐指紋性の層を作成する目的、または自浄式表面の製造に使用される光触媒性を基板に与える目的のために使用される。
【０００５】
ＰＥＣＶＤ法によるイオン化速度は他の真空蒸着過程に比べて比較的遅いため、基板の温度上昇が少ない。したがってこの方法は、亜鉛メッキを施された鋼または塗装鋼等の感熱性表面を処理するのに特に適している。
【０００６】
特許文献１のように、プラズマ源は基板上に被覆物を蒸着させることを目的とすることが知られている。プラズマ源は電極を備え、該電極は放電キャビティを画定し、また蒸着対象基板を孔の向かい側に配することを可能にする。電極の断面は、底部の各側に位置する２つの側壁を備える。電極の外周には磁石組立体が位置し、該磁石組立体は、側壁の後方に配置されており自身の相対する両極板が同一の極性となるような向きに配置されている２つの側方磁石と、電極の外周に位置してこの２つの磁石を接続する磁石支持部とを備える。２つの側方磁石は外向き力線、すなわち側方磁石から孔を通過して放電キャビティの外部に向かう力線と、内向き力線、すなわち側方磁石から放電キャビティの内部に向かう力線とを発生させる。
【０００７】
プラズマ源の運転中、電極表面から電子が引き出されて磁力線に捕捉されることになる。電子は自身が引き出された場所に応じて、内向き力線または外向き力線のいずれかに捕捉される。外向き力線に捕捉された電子は孔を介してプラズマ源から離れ、前駆体ガスが分解され得るプラズマ源の外部においてプラズマを発生させる。しかしながら、このプラズマ源は放電キャビティの幅より小さな幅の孔を有しており電子の出射が乱されるため、プラズマの密度が抑制される。そのため、基板上における被覆物の質および被覆物の蒸着速度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２７８２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、同一の電力を用いてより高密度且つより均一なプラズマを生成してより良質な被覆物をより短時間で得ることができるプラズマ源を提供することにより、従来技術の欠点を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するため、上記プラズマ源は、
ａ）基板が配され得る位置の向かい側に孔まで延びる放電キャビティを画定しており、その断面は放電キャビティ内に突出し第１および第２中央壁ならびにこの２つの中央壁を繋ぎ合わせる最上部を備える中央部分が設けてある底部の各側に配された第１および第２側壁を備えている電極と、
ｂ）該電極の外周に位置しており、磁石ブラケットにより接続され放電キャビティに向かう露出極板および磁石ブラケットに向かう被保護極板をそれぞれ備える一組の磁石を備えており、
ｉ）第１側壁および第２側壁それぞれの後方において孔の近傍に配置されており自身の露出極板が同一の極性を有するような向きに配置されている少なくとも第１および第２側方磁石と、
ｉｉ）第１中央壁および第２中央壁それぞれの後方に配置されており自身の露出極板が側方磁石の露出極板とは逆の極性になるような向きに配置されている少なくとも第１および第２中央磁石と、
ｉｉｉ）最上部の後方に配置されており自身の露出極板が側方磁石の露出極板と同一の極性になるような向きに配置されている少なくとも１つの先端磁石と
を備えている磁石組立体と、
ｃ）前記孔を塞ぐことなく電極および磁石を囲むように配置された電気絶縁性容器と
を備える。
【００１１】
したがって本発明において、電極中央部分の壁の後方に配置された少なくとも２つの中央磁石および最終的に１つの先端磁石が側方磁石に加えて設けられている。少なくとも３つの磁石から成るこの組立体は磁力線の構成の修正を可能にし、とりわけ外向き力線の高密度化を可能にする。プラズマ源の運転中、この高密度化の効果により、被覆対象基板の近傍においてプラズマ源の外部の力線に多数の電子およびイオンが捕捉される。したがって、同一の電力を用いてより高密度なプラズマが得られ、基板上における被覆物の蒸着速度が上がる。
【００１２】
さらに、少なくとも３つの磁石から成るこの組立体は内向き力線の高密度化を可能にする。プラズマ源の運転中、この高密度化の効果により、力線内部において電子が集中する。このような電子の蓄積はプラズマの安定性に役立つ。したがって、従来は０．０５ｍｂａｒより低い圧力に維持されていたのに対し、高圧とよばれる圧力、すなわち数ｍｂａｒ、たとえば０．００１〜１ｍｂａｒもの圧力で運転することができる。また、プラズマを発生させるのに必要な電圧は４００Ｖより低いことから、より低い真空度がより低い運転コストおよびより望ましいエネルギーバランスをもたらすという無視できない利点もある。
【００１３】
また、本発明のプラズマ源は従属クレームに記載された任意の特徴を備えてもよく、これらの任意の特徴は単独または組み合わせのいずれかで採用してもよい。
【００１４】
有利には、本発明のプラズマ源の孔は放電キャビティと同一の幅を有する。
【００１５】
１つの好ましい実施形態において、磁石ブラケットはＥ字形であり、その中桟は、先端磁石の被保護極板が磁石ブラケットと十分に接触するように拡大端部を備える。
【００１６】
好ましくは、磁石ブラケットは単片として形成される。
【００１７】
有利には、プラズマ源は磁石および電極を冷却する手段を備える。
【００１８】
１つの好ましい実施形態において、冷却手段は、電極と磁石組立体との間に配置されており熱交換流体の循環を目的としている空間を備える。
【００１９】
有利には、冷却手段はパイプ回路を備える。
【００２０】
より詳細には、プラズマ源は、放電キャビティ内にイオン化可能ガスを注入することを目的とする注入手段をさらに備える。
【００２１】
本発明の１つの好ましい実施形態において、注入手段は底部の近傍に配される。
【００２２】
本発明に係るプラズマ源の他の実施形態は、添付クレームにおいて示される。
【００２３】
また本発明は、本発明に係るプラズマ源を備える真空蒸着装置に関する。
【００２４】
有利には、蒸着装置は本発明の第２プラズマ源をさらに備え、２つのプラズマ源はデュアル運転を目的とする。
【００２５】
１つの有利な変形例において、２つのプラズマ源の対称軸は２０〜１１０°の角度αを形成する。
【００２６】
本発明の装置において、好ましくは、第１プラズマ源の側方磁石の相対する極板は、第２プラズマ源の側方磁石の相対する極板の極性とは逆の極性を有する。
【００２７】
有利には、本発明の装置は前駆体ガス注入器をさらに備える。
【００２８】
装置の他の実施形態は添付クレームにおいて示される。
【００２９】
本発明の他の特徴、詳細および利点は、添付図面を参照して述べられる非限定的な以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るプラズマ源の切欠斜視図である。
【図２】図１のプラズマ源のＡ−Ａ軸に沿った略断面図である。
【図３】図２に例示されたプラズマ源の内部および外部において発生する磁力線の構成を示す略図である。
【図４】本発明のプラズマ源を備える真空蒸着装置の略断面図である。
【図５】本発明の２つのプラズマ源を備えており電力源が交流電源である真空蒸着装置の略断面図である。
【図６】従来技術のプラズマ源を使用して得られたシリカ蒸着物に対しフーリエ変換による分光分析を行って得られた結果を示す図である。
【図７】本発明に係るプラズマ源を使用して得られたシリカ蒸着物に対しフーリエ変換による分光分析を行って得られた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面において、同一または類似の要素には同一の参照番号を付してある。
【００３２】
図１乃至図３に関連して本発明に係るプラズマ源を説明する。
【００３３】
図１を参照して、本実施形態のプラズマ源は細長い平行六面体形状を有する。広幅の可動金属帯上への被覆物の蒸着を目的としたプラズマ源の場合には、この形状が望ましい。均一性の高い蒸着物を得るため、プラズマ源は金属帯の幅より長いものであるのが好ましい。あるいは他の使用には、プラズマ源にたとえばトロイド形状等の他の形状を採用することもできる。
【００３４】
図２を参照して、プラズマ源１は、略Ｅ字形の断面を有しており放電キャビティ３を画定している電極２と、電極の外周に位置する磁石組立体４と、電極および磁石組立体を囲みながら孔６から放電キャビティ３まで延びる略Ｕ字形の断面を有する電気絶縁性容器５とを備える。
【００３５】
電極２はまず、Ｅ字の下側桟および上側桟に対応する第１側壁２１および第２側壁２２を備える。また、この２つの側壁は放電キャビティの側壁を形成する。第１側壁２１および第２側壁２はそれぞれ、底部２３、２４を介してＥ字の中桟に対応する中央部分２５に接続される。
【００３６】
中央部分２５は放電キャビティ内への突出部から構成されており、２つの中央壁２６、２７と、この２つの中央壁を結合する最上部２８とから成る。
【００３７】
電極組立体は銅、Ａｌ、Ｔｉ、３１６ステンレス鋼等の非磁性導電材料から成り、プラズマ源の運転中には電子が引き出されることになる。好ましくは、電極は冷却壁として使用できるように単片から成る。あるいは、組み立てられた一組の部品を用いて電極を形成することも可能である。さらに、イオン衝撃に晒される電極の劣化を抑制するため、アルミニウム、３１６ステンレス鋼およびＴｉ等の非磁性金属導体から成る平板２１１、２２１および２５１により電極を保護することもできる。
【００３８】
磁石組立体４は、磁石ブラケットを用いて結合されており孔６の近傍において特に高密度な外向き磁力線を発生させるように配置されている一組の磁石を備える。
【００３９】
好ましくは、磁石は永久磁石であり、ＮｄＦｅＢまたはＳｍＣｏ型の磁石群から選択される。
【００４０】
磁石組立体４はまず、電極の第１側壁の後方において孔６の近傍に配置された第１側方磁石４１を備える。これに対称に、電極の第２側壁の後方において孔６の近傍に第２側方磁石４２が配置されている。
【００４１】
磁石４１および４２はそれぞれ、放電キャビティに向かう露出極板と、絶縁性容器に向かう被保護極板とを備える。２つの側方磁石は、自身の相対する露出極板が同一の極性になるような向きに配置される。
【００４２】
また、磁石組立体４は、電極の第１中央壁２６の後方において底部２３の近傍に配置された第１中央磁石４３を備える。これに対称に、電極の第２中央壁２７の後方において底部２４の近傍に第２中央磁石４４が配置されている。
【００４３】
中央磁石４３および４４はそれぞれ、放電キャビティに向かう露出極板と、中央部分の内部に向かう被保護極板とを備える。２つの側方磁石は、自身の露出極板が磁石４１および４２の２つの露出極板の極性とは逆の極性になるような向きに配置される。
【００４４】
最後に、磁石組立体４は、中央部分２５の最上部２８の後方に配された先端磁石４５を備える。この磁石は放電キャビティに向かう露出極板と、中央部分の内部に向かう被保護極板とを備える。また、自身の露出極板が側方磁石４１および４２の露出極板の極性と同一の極性になるような向きに配置される。
【００４５】
磁石組立体の全ての磁石は、電極の外周に配された磁石ブラケット４６を用いて結合されている。図２の実施例において、その断面は略Ｅ字形である。電極を動作させるには、各磁石が磁石ブラケットと少なくとも一点で接触していればよい。しかしながら磁気漏れを避けるため、好ましくは各磁石の被保護極板が磁石ブラケットと十分に接触するよう注意する。この目的のため、図２の実施例において示される磁石ブラケットは、磁石４５の被保護側が磁石ブラケットと十分に接触するように拡大端部を有する中桟を持つＥ字形となっている。
【００４６】
好ましくは、同様に磁気漏れを防止する目的のため、磁石ブラケットは単片から成る。しかしながら組立てを容易にするため、組み立てられた一組の部品を用いて連続組立体を形成することもできる。
【００４７】
磁石ブラケット４６は比較的高い透磁率、好ましくは２０００より高い透磁率を有するミューメタル（登録商標）、パーマロイ（登録商標）鋼、ならびにＮｉ、ＦｅおよびＣｏ金属等の材料から成る。
【００４８】
磁石のそれぞれの向きは、２つの変形例を例示する次の表１および表２に要約される。
【表１】
2016513336.tif 000003
【表２】
2016513336.tif 000004
【００４９】
図２に例示されるように、上述のような磁石の配置および向きは次の効果を有する。
【００５０】
・側方磁石４１および４２は外向き力線、すなわち側方磁石から孔６を通過して放電キャビティの外部に向かう力線と、内向き力線、すなわち側方磁石から放電キャビティの内部、とりわけ中央部分に向かう力線とを発生させる。
【００５１】
・先端磁石４５は側方磁石により生成される力線に加えて外向き力線を主に発生させて、外向き力線の実質的な高密度化を可能にし、後述のようにプラズマ源の効率を高める。
【００５２】
・中央磁石４３、４４はまず、先端磁石を磁石ブラケットに接触させる。これらの磁石が無い場合、磁石ブラケットの中央部分は側方磁石の被保護表面と同一の極性、言い換えれば先端磁石の被保護表面の極性と同じ極性を有することになり、その結果、所定の位置に置かれることが望ましい先端磁石が弾かれてしまう。一方、これらの磁石がある場合、磁石ブラケットの中央部分は次の理由により側方磁石の被保護表面の極性とは逆の極性を有する。
−まず、側方磁石の被保護表面の極性とは逆の極性を持つ被保護表面を有する中央磁石４３、４４は、中央部分の基部において磁石ブラケットに取り付けることが可能であり、側方磁石の被保護表面と同一の極性を有することになる。
−この取り付けにより、中央磁石の被保護表面に接触するようになった磁石ブラケット中央部分の先端部の極性が逆になる。
【００５３】
・さらに、中央磁石４３、４４は、磁石ブラケットを介して自身と側方磁石との間に発生した磁気ループを用いて内向き力線を強化させる。
【００５４】
言い換えれば磁石組立体は、
ａ）主にプラズマ源の外部において孔の近傍に位置する高密度な外向き力線を持つ領域１００と、
ｂ）放電キャビティ内の孔および中央部分最上部の間に位置しており磁場が生じない２つの領域１０１と、
ｃ）中央部分の各側に位置しており高密度な内向き力線を有する２つの領域１０２と
を生じる。
【００５５】
磁力線の構成を最適化するため、好ましくは、側方磁石が中央磁石と適切に相互作用し先端磁石が中央磁石および側方磁石の両者とバランスよく相互作用するように、側方磁石の長さと、側方磁石の垂直二等分線および先端磁石の間の距離とを調整する。好ましくは、先端磁石の露出極板が側方磁石の垂直二等分線上に来るように先端磁石を配する。好ましくは先端磁石を電極の中央に配する。側方磁石の両露出極板間の距離は好ましくは８〜１２センチメートルである。
【００５６】
以上の説明はプラズマ源の断面に対応する。しかしながらこの断面は長細い形状であるため、上述の各磁石は明らかに単一の磁石ではなくプラズマ源の長手方向に一列に並置された一連の磁石から構成されてもよい。
【００５７】
側壁、中央壁および最上部の後方におけるこのような配置から、磁石はプラズマ源の運転中に放電キャビティを占める環境とは絶縁されており、損傷を受けない。さらに、容易に冷却できるため、その温度は磁気的性質を失う温度であるキュリー点を超えない。もしマグネトロン放電の間に放電キャビティに生じるような温度になれば、磁石は事実上消磁する可能性が高い。
【００５８】
このため、プラズマ源は好ましくは磁石および電極を冷却する冷却手段７を含む。図２に例示されるように、電極と磁石組立体との間に配置された空間７の内部で熱交換流体を循環させることにより冷却を実現することができる。このタイプの冷却は、脱イオン水等の電気絶縁性熱交換流体を循環させるときに磁石を電極から電気的に絶縁できるという利点を有する。
【００５９】
あるいは図３に例示されるように、冷却手段７は、電極を厚さ方向に貫通するかまたはその外周に接触するように配置されたロウ付けパイプ回路からなっていてもよい。プラズマ源の運転中、パイプ構造において水または他の熱交換流体を循環させることにより冷却を実現する。
【００６０】
最後に、プラズマ源１は、電極および磁石を囲みながら孔６から遠ざかる略Ｕ字形の断面を有した絶縁性容器を備える。装置の機能の説明においてさらに明らかになるように、孔６は必ずしも従来装置と同様に放電キャビティの幅より小さな幅を有する必要はない。好ましくは、孔６は放電キャビティと同一の幅である。絶縁性容器があるため、プラズマ源の運転中に発生する電気放電は電極２からのみ生じる。
【００６１】
絶縁性容器は電気絶縁性材料、好ましくはマイカナイト、テフロン（登録商標）、セラミック含有樹脂等から成る群から選択された誘電性材料を備える。
【００６２】
電極の作動中、電子およびイオン衝撃が絶縁性容器５の誘電性材料の加熱を発生させる場合があり、これにより局所的な力学的応力が発生する場合がある。この欠点を克服するため、水を用いて冷却された板７１を図２に例示されるように孔６の各側の誘電体５上に置くこともできる。
【００６３】
また好ましくは、プラズマ源は放電キャビティ内にイオン化可能ガスを注入する注入手段８を備える。該注入手段の形状および位置は変更してもよい。好ましくは、プラズマ源の運転中にイオン化可能ガスが底部から孔６に向けて循環するように注入手段は底部２３および／または底部２４の近傍に配される。図２の実施例において、注入手段は、放電キャビティにおいて電極の底部２３および２４の前方に置かれた注入パイプから成る。ここでパイプは、パイプ構造の全長に亘りガスを均一に分布させるためのオリフィスを有するステンレス鋼で作られている。あるいは、注入手段は底部に部分的に組み込まれていてもよい。注入手段は好ましくは、イオン化ガスが放電キャビティ内において一様に分布するように各底部２３、２４の近傍に配置される。この注入システムの機能および利点は後述する。
【００６４】
以降、図４を参照して真空蒸着装置の一部として第１実施形態に係る運転中のプラズマ源について説明する。
【００６５】
まず、プラズマ源は真空下に維持された処理チャンバ（不図示）内に置かれ、好ましくは可動帯の形をとる基板９を収容するように配置される。プラズマ源は孔６が基板９に面するように配置され、好ましくは基板帯９の移動方向を実質的に横切って配置される。
【００６６】
プラズマ源の電極２は電力源Ｐ、一般的には通常処理チャンバの外部に位置する直流または交流電源に接続される。この第一運転モードにおいて可動基板９は対向電極として機能し接地される。
【００６７】
また処理チャンバは少なくとも１つの前駆体ガス注入器１０を備える。該注入器は孔６の近傍においてプラズマ源に固定されてもよい。しかしながら好ましくは、プラズマ源からは独立しておりプラズマ源の側縁部の近くに位置して、ファウリングの一因となり得る放電キャビティの方向への前駆体ガスの注入を防止する。図４の実施例において、注入器は高い損失水頭を有する多孔性ステンレス鋼で作られたパイプ網から成り、パイプ構造の全長に亘りガスを均一に分布させるように配置されたオリフィスを有するパイプにより囲まれる。しかしながら、ここでは公知のいかなるタイプの前駆体ガス真空注入器を使用することもできる。
【００６８】
電力源Ｐが起動されると、まず電極２と基板との間に電位差が生じる。この電位差の効果により電極の表面から電子が引き出され、磁力線に捕捉される。電子は自身が引き出された場所に応じて、内向き力線または外向き力線のいずれかに捕捉されることになる。
【００６９】
本発明特有の磁石配置を用いて得られる高密度な外向き力線により、孔６の近傍且つ基板９の近くにおいて外向き力線に多数の電子が捕捉される。
【００７０】
プラズマ源と基板との間の空間の方向に注入された前駆体ガスは高電子密度に接触し、イオン化されてプラズマを形成する。
【００７１】
イオン化可能ガスは放電キャビティの底部から注入手段８を介して注入される。注入によりイオン化可能ガスは、中央部分の各側に位置する高密度な内向き力線を有する領域１０２に向けて押圧され、そこで内向き力線に捕捉された電子と衝突することによりイオン化される。
【００７２】
一部のイオンは電極の壁に衝突する。その結果、前駆体ガスの分解から作られ放電キャビティに入ると考えられる生成物と放電キャビティとのファウリングが防止される。このような浄化効果により、孔がキャビティより狭い幅を有する必要性をなくすことができ、さらにプラズマ源からの電子の出射が容易になるため、プラズマ源の性能が高まる。
【００７３】
さらに、プラズマ源から出射されたイオンは基板に当たってエネルギーを与えるため、蒸着層が高密度化される。
【００７４】
最後に、イオン化可能ガスは前駆体ガスを基板に向けて押圧して、プラズマ源の内部における蒸着物の形成を抑制する。
【００７５】
必要に応じて、イオン化するガスは同時に前駆体ガスと反応可能な試薬ガスであってもよい。
【００７６】
要約すると、外向き力線の高密度化の効果は、電子およびイオンをプラズマ源の外部および被覆対象基板の近傍においてより良好に集めることにある。したがって同一の電力を用いてより高密度なプラズマが得られ、基板上における被覆物の蒸着速度が上がる。
【００７７】
必要に応じて、図４からわかるように処理チャンバは、基板の近傍においてプラズマ源とは逆側に位置するように孔６に面して配された補助的磁石１１を含んでもよい。それはたとえば帯１２の搬送ロールに組み込むこともできる。プラズマ源１に向かうその露出極板は側方磁石の露出極板とは逆の極性を有する。この補助的磁石は基板の近傍における外向き力線の高密度化を可能にするため、被覆物の蒸着速度が上がる。しかしながらこのような高密度化は基板温度の上昇を引き起こすことから、処理基板が数百度オーダーの温度に感度を有する場合にはこのような補助的磁石の使用は避けるべきである。
【００７８】
磁石１１がプラズマ源の長手方向に一列に並置された一連の磁石から成る場合、これらの磁石はこのような並置を可能にする方法で磁石ブラケット１３上に配置されることになる。
【００７９】
図５に示されるように、プラズマ源は第２モードに従って真空蒸着装置内で作動することが可能である。この場合、処理チャンバは対向電極として機能する第２プラズマ源を備える。
【００８０】
このとき電力源Ｐは交流電源である。大型電極の電力を増加させるため、いくつかの電力源を同調させることもできる。
【００８１】
電力源Ｐは第１プラズマ源１の電極２と、第２プラズマ源１’の電極である対向電極２’とに接続される。これらの２つの電極は
−電極が陰極として機能する場合には電子源；
−電極が陽極として機能する場合にはイオン源
として交互に作動し、陰極から作られる電子によりイオン化されたガスは陰極および基板の方向に放出される。
【００８２】
この場合、デュアル運転という用語が使用される。
【００８３】
図５に例示されるように、２つのプラズマ源は好ましくは、２つの孔６がプラズマ源の対称軸により形成される角度αだけ互いに向けて傾くように水平アーム１４上に枢着される。角度αは２０〜１１０°、好ましくは４０〜９０°、より好ましくは約６０°である。
【００８４】
電極および対向電極のこのような配置は、電子ビームおよび前駆体ガスをより制限された空間内に集めるという利点を有する。このような制限により前駆体の活性化エネルギーへの到達が容易になり、蒸着が容易になる。
【００８５】
電極の側方磁石の相対する極板は対向電極の側方磁石の相対する極板と同一の極性を有してもよいし、逆の極性を有してもよい。後者の場合、２つの電極間の力線の連続性により蒸着が容易になる。
【００８６】
この第２運転モードにおいて、基板９は、それが導電性であれ、電気絶縁性であれ、プラズマ源から電気的に絶縁されている。処理対象基板が導電性である場合、基板９を接地することにより電気的絶縁が実現する。この運転モードの１つの利点は基板上への誘電性被覆物の蒸着を可能にすることにあり、これを直流電源で行うのは困難である。単なる直流放電は急速に消滅するため、このような被覆を行うには不十分である。蒸着運転の間、基板表面はイオン衝撃下で帯電する。表面が絶縁性表面である場合、イオン衝撃により生じる過剰電荷は外へ移動することができない。その結果、プラズマは消滅し蒸着を継続することはできない。このような理由で、直流電流下でのスパッタリングは一般的に導電性層または半導電性層の蒸着にのみ使用される。
【００８７】
本発明のプラズマ源を用いて行った試験から、中央磁石および先端磁石は力線の高密度化と、必然的に蒸着速度および蒸着物の質の向上とに大きく役立つことが実証された。
【００８８】
図６は従来のプラズマ源を使用して得られたシリカ蒸着物に対しフーリエ変換による分光分析を行って得られた結果を示しており、分析では、前駆体ガス（ヘキサメチルジシロキサンまたはＨＭＤＳＯ）の流量に応じて電力（単位ｋＷ）を変化させ、流量は単位毎秒ｃｍ３（ｓｃｃｍ）で表されている。蒸着は以下の条件下で行われた：イオン化ガスは０２であり、Ｏ２／ＨＭＤＳＯ比は５であり、圧力は０．２ｍｂａｒであり、基板−プラズマ源間距離は５０ｍｍであった。Ｏ２／ＨＭＤＳＯ比が低いときに得られるシリカ蒸着物は印加電力に関係なく有機性を有する（Ｓｉ−（ＣＨ３）ｘ結合によるピークが１２７０ｃｍ−１に現れる）ことがわかった。このような有機性は被覆物の質を低下させるため望ましくない。
【００８９】
図７は本発明のプラズマ源を使用して得られたシリカ蒸着物に対しフーリエ変換による分光分析を行って得られた結果を示す。蒸着物は図６と同一の条件下で得られた。０．２ｋＷ／ｓｓｃｍより高い電力で得られるシリカ蒸着物は無機性であり（１２７０ｃｍ−１におけるピークが消えている）、したがってはるかに良質であることがわかった。
【００９０】
またこれらの結果から、本発明のプラズマ源において、無機性のシリカ蒸着物が従来技術より低速の酸素流量且つ高い圧力で得られることが例示される。これにより、処理チャンバにおけるポンプ流量が低下し、したがって必要なポンプの数が減少するという利点が生じる。
【００９１】
また従来技術に比べて上述のプラズマ源の構成では蒸着速度が上がり、蒸着のより高い歩留まりが得られる。蒸着の歩留まりは８０％に達することができ、これは４０〜５０％オーダーであった従来のものよりはるかに高い。シリカ蒸着物に対する蒸着の歩留まりは、形成されたシリカ層において発見されるＨＭＤＳＯのケイ素原子の割合として定義される。
【００９２】
本発明は上述の実施形態に何ら限定されるものではないことが明らかであり、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく多くの修正を行うことができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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