JP2001279430A

JP2001279430A - 成膜方法及び装置

Info

Publication number: JP2001279430A
Application number: JP2000094210A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sakuragi; 進桜木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】多様な成膜材料を使用した場合にも、ハース
ライナーの損傷を防止しつつ高品質の膜を安定して供給
することができる成膜装置を提供すること。【解決手段】プラズマビームＰＢにより加熱されてハ
ースライナー５３の凹部５３ａに収容された膜材料ＭＭ
が溶融し、その表面から膜材料ＭＭの蒸発粒子が出射す
る。この蒸発粒子は、プラズマビームＰＢによりイオン
化され、負電圧が印加された基板ＷＡの表面に付着して
被膜が形成される。この際、溶融した膜材料ＭＭを収容
するハースライナー５３の凹部５３ａ内面を被覆部材５
３ｃによって被覆しているので、ハースライナー５３の
本体５３ｂが高温の膜材料ＭＭに直接接触しなくなる。
しかも、被覆部材５３ｃは導電性を有するので、膜材料
ＭＭに必要な電流を流すことができる。よって、本体５
３ｂが浸食されることを防止しつつ、Ｐｔ等の膜材料Ｍ
Ｍにプラズマビームを供給して膜材料ＭＭを蒸発させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、プラズマを用い
てイオンプレーティングを行う成膜装置及び方法に関
し、特に不純物混入のない高品質の金属膜あるいは半導
体膜を形成するのに適した成膜装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の成膜装置として、圧力勾配型のプ
ラズマガンからのプラズマビームをハースに導き、ハー
ス上に配置したルツボ状のハースライナー中の蒸着物質
を蒸発・イオン化し、このように蒸発・イオン化した蒸
着物質をハースに対向して配置された基板の表面に付着
させるイオンプレーティング装置が知られている。

【０００３】ここで、ハースに設けた蒸発物質源である
ハースライナーは、グラファイト、タングステン、モリ
ブデン、タンタル等の導電性の材料により作製された容
器状のもので、金属薄膜を成膜する場合、その凹部に成
膜材料であるＣｕ、Ａｇ等の金属を入れて溶融・蒸発さ
せている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記成膜装置
によって、Ｐｔ等の成膜材料を金属溶湯とすることによ
って蒸発させる場合、溶融した成膜材料中にハースライ
ナーを構成する材料自体が溶け出し、成膜材料に対する
耐食性が弱く、成膜材料の純度が低下するという問題が
生じ、さらにハースライナーに穴が開いて使用不能とな
ることもある。この解決策として、一般の金属材料の溶
解時に耐火物ルツボとして用いる酸化物系セラミックス
をハースライナーとして用いることも考えられるが、そ
のままでは絶縁物であるため、ハースとの導通を確保す
ることができず、イオンプレーティングでは採用されて
いなかった。

【０００５】そこで、本発明は、多様な成膜材料を使用
した場合にも、ハースライナーの損傷を防止しつつ高品
質の膜を安定して供給することができる成膜装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の成膜装置は、プラズマビームを成膜
室中に供給するプラズマ源と、金属若しくは半導体とな
る所定の膜材料に対して耐食性を有するとともに導電性
を有する所定の耐食導電材料からなる被覆部材によって
容器状の内面が被覆された材料蒸発源を備え、成膜室中
に配置されて材料蒸発源にプラズマビームを導くハース
とを備える。

【０００７】上記成膜装置では、材料蒸発源の容器状の
内面を、所定の膜材料に対して耐食性を有するとともに
導電性を有する耐食導電材料からなる被覆部材によって
被覆しているので、溶融等した所定の膜材料に対して被
覆部材が障壁となって材料蒸発源が浸食されることを防
止でき、かつ、材料蒸発源中の所定の膜材料に被覆部材
を介してハースとの導通を確保することができる。

【０００８】また、本発明の第２の成膜装置は、プラズ
マビームを成膜室中に供給するプラズマ源と、金属若し
くは半導体となる所定の膜材料に対して耐食性を有する
所定の耐食材料によって容器状の内面が形成されて底部
に所定の膜材料と同一材質の導電性の電極部材（ハース
との導通を確保するための電流パス）を有する材料蒸発
源を備え、成膜室中に配置されて材料蒸発源にプラズマ
ビームを導くハースとを備える。

【０００９】上記成膜装置では、材料蒸発源の容器状の
内面を、所定の膜材料に対して耐食性を有する耐食材料
によって形成しているので、溶融等した所定の膜材料に
よって材料蒸発源が内面から浸食されることを防止でき
る。しかも、材料蒸発源の底部に膜材料と同一材質の導
電性の電極部材を有するので、材料蒸発源中の蒸発金属
等に電極部材を介してハースとの導通を確保することが
できる。

【００１０】また、上記第２の成膜装置の好ましい態様
では、材料蒸発源は、所定の耐食材料からなり底部に貫
通孔を有する容器状の本体を有し、電極部材は、貫通孔
を封止するとともに底部下面から下方に突出し、ハース
に接続している。

【００１１】この場合、材料蒸発源の容器状の本体を単
一の材料で簡易に形成することができ、内面を被覆する
必要がない。なお、電極部材は、材料蒸発源の底面から
突出する下端部を冷却することにより、その溶融を防止
することができる。

【００１２】また、上記第２の成膜装置の好ましい態様
では、材料蒸発源は、耐熱性を有する材料からなり底部
に貫通孔を有する容器状の本体と、本体の内面を被覆す
る所定の耐食材料からなる被覆部材とを有し、電極部材
は、貫通孔を封止するとともに底部下面から下方に突出
し、ハースに接続している。

【００１３】この場合、材料蒸発源の内面を被覆するだ
けで、所望の耐食性を持たせることができる。なお、電
極部材は、材料蒸発源の底面から突出する下端を冷却す
ることにより、その溶融を防止することができる。

【００１４】また、上記第１の成膜装置の好ましい態様
では、所定の耐食導電材料は、ＴｉＣ、Ｖ₄Ｃ₃、Ｚｒ
Ｃ、ＮｂＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＷＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＶＮ、Ｃｒ₂Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、Ｍｏ₂Ｎ、Ｈｆ
Ｎ、ＴａＮ、Ｗ₂Ｎの少なくとも１つを含むセラミック
スである。なお、上記のような所定の耐食導電材料は、
単一材料や複合材料からなる単層膜とすることができ、
さらに異なる単相膜を複数積層した多層膜とすることも
できる。さらに、上記のような所定の耐食導電材料を被
覆する基材（容器本体の材料）は、導電性があるものが
望ましく、例えばタングステン、モリブデン、タンタ
ル、カーボン等の少なくとも１つを含むもとすることが
できる。そして、上記のような所定の耐食導電材料の膜
は、スパッタリング、真空蒸着、電子ビーム蒸着、イオ
ンプレーティング、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の手法
で形成することができる。

【００１５】また、上記第２の成膜装置の好ましい態様
では、所定の耐食材料は、アルミナ、ジルコニア、カル
シア、マグネシア、チタニア、窒化ホウ素、炭化ケイ
素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ハフニウムの少な
くとも１つを含むセラミックスである。

【００１６】また、上記第１及び２の成膜装置の好まし
い態様では、ハースの周囲に環状に配置された磁石、又
は磁石及びコイルからなりハースの近接した上方の磁界
を制御する磁場制御部材と、磁場制御部材の上方に配置
されてハースの近接した上方の電界を制御する補助陽極
とをさらに備え、プラズマ源は、圧力勾配型のプラズマ
ガンである。

【００１７】この場合、磁場制御部材によって、ハース
に入射するプラズマビームをカスプ状磁場で修正してよ
り均一な厚みの膜を形成することができる。また、補助
陽極によって、ハースへのプラズマビームの供給をオン
・オフ状態に切り換える等の多様な制御が可能になる。
さらに、圧力勾配型のプラズマガンによって高出力で安
定したプラズマビームを連続的に供給できる。

【００１８】また、本発明の成膜方法は、成膜室中に陽
極として配置された材料蒸発源に向けてプラズマビーム
を供給することによって、材料蒸発源に収容された金属
若しくは半導体となる所定の膜材料を蒸発させて成膜室
中に配置された基板の表面に付着させる成膜方法であっ
て、材料蒸発源は、所定の膜材料に対して耐食性を有す
るとともに導電性を有する所定の耐食導電材料からなり
容器状の内面を被覆する被覆部材と、所定の膜材料に対
して耐食性を有する所定の耐食材料からなる容器状の内
面の底部に設けられた所定の膜材料と同一材質の導電性
の電極部材とのいずれかを介して所定の膜材料と材料蒸
発源とを導通させる。

【００１９】上記成膜方法では、１つの手法として、所
定の耐食導電材料からなり容器状の内面を被覆する被覆
部材を介して所定の膜材料と材料蒸発源を支持するハー
スとを導通させているので、溶融等した所定の膜材料に
よって材料蒸発源が内面から浸食されることを防止で
き、かつ、耐食導電被覆を介して材料蒸発源中の蒸発金
属等の所定の膜材料とハースとを導通させることができ
る。また、上記成膜方法では、別の手法として、所定の
耐食材料からなる容器状の内面の底部に設けられた所定
の膜材料と同一材質の導電性の電極部材を介して所定の
膜材料と材料蒸発源を支持するハースとを導通させるの
で、溶融等した所定の膜材料によって材料蒸発源が内面
から浸食されることを防止でき、かつ、材料蒸発源中の
蒸発金属等の所定の膜材料とハースとの導通を確保する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は、本発明
に係る第１実施形態の成膜装置の全体構造を概略的に説
明する図である。この成膜装置は、成膜室である真空容
器１０と、真空容器１０中にプラズマビームＰＢを供給
するプラズマ源であるプラズマガン３０と、真空容器１
０内の底部に配置されてプラズマビームＰＢの流れを制
御する陽極部材５０と、真空容器１０上部に配置されて
基板ＷＡを保持する保持機構６０と、これらの動作を統
括制御する主制御装置８０とを備える。

【００２１】プラズマガン３０は、プラズマビームＰＢ
を発生する圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体
部分は、真空容器１０の側壁に設けられた筒状部１２に
装着されている。この本体部分は、陰極３１によって一
端が閉塞されたガラス管３２からなる。ガラス管３２内
には、モリブデンＭｏで形成された円筒３３が陰極３１
に固定されて同心状に配置されており、この円筒３３内
には、ＬａＢ₆で形成された円盤３４とタンタルＴａで
形成されたパイプ３５とが内蔵されている。ガラス管３
２の両端部のうち陰極３１とは反対側の端部と、真空容
器１０に設けた筒状部１２の端部との間には、第１及び
第２中間電極４１、４２が同心状に直列に配置されてい
る。一方の第１中間電極４１内には、プラズマビームＰ
Ｂを収束するための環状永久磁石４４が内蔵されてい
る。第２中間電極４２内にも、プラズマビームＰＢを収
束するための環状の電磁石コイル４５が内蔵されてい
る。なお、筒状部１２の周囲には、陰極３１側で発生し
て第１及び第２中間電極４１、４２まで引き出されたプ
ラズマビームＰＢを真空容器１０内に導く環状のステア
リングコイル４７が設けられている。

【００２２】プラズマガン３０の動作は、ガン駆動装置
４８によって制御されている。このガン駆動装置４８
は、陰極３１への給電をオン・オフしたりこれへの供給
電圧等を調整することができ、さらに第１及び第２中間
電極４１、４２、電磁石コイル４５、及びステアリング
コイル４７への給電を調整する。このようなガン駆動装
置４８によって、真空容器１０中に供給されるプラズマ
ビームＰＢの状態が制御される。

【００２３】なお、プラズマガン３０の最も内心側に配
置されるパイプ３５は、プラズマビームＰＢのもととな
るＡｒ等のキャリアガスをプラズマガン３０中に導入す
るためものであり、流量計３７及び流量調節弁３８を介
してガス供給源３９に接続されている。流量計３７によ
って検出されたキャリアガスの流量は主制御装置８０で
監視されており、流量調節弁３８によるキャリアガスの
流量調整等に利用される。なお、真空容器１０のプラズ
マガン３０に対向する側面には、真空容器１０内を減圧
するため、真空ゲート７６を介して排気ポンプ７７が取
り付けられている。

【００２４】真空容器１０中の下部に配置された陽極部
材５０は、プラズマビームＰＢを下方に導く主陽極であ
るハース５１と、その周囲に配置された環状の補助陽極
５２とからなる。

【００２５】前者のハース５１は、例えばＣｕ等の熱伝
導率の良い導電性材料で形成されるとともに接地された
真空容器１０に図示を省略する絶縁物を介して支持され
ている。このハース５１は、陽極電源装置５８によって
適当な正電位に制御されており、プラズマガン３０から
出射したプラズマビームＰＢを下方に吸引する。なお、
ハース５１は、プラズマガン３０からのプラズマビーム
ＰＢが入射する中央上部に形成された凹部に、ルツボ状
の材料蒸発源であるハースライナー５３を有している。

【００２６】後者の補助陽極５２は、ハース５１の周囲
にこれと同心に配置された環状の容器により構成されて
いる。この環状容器内には、フェライト等で形成された
環状の永久磁石５５と、これと同心的に積層されたコイ
ル５６とが収納されている。これら永久磁石５５及びコ
イル５６は、磁場制御部材であり、ハース５１の直上方
にカスプ状磁場を形成する。これにより、ハース５１に
入射するプラズマビームＰＢの向き等を修正することが
できる。

【００２７】補助陽極５２内のコイル５６は電磁石を構
成し、陽極電源装置５８から給電される。この場合、励
磁されたコイル５６における中心側の磁界の向きは、永
久磁石５５により発生する中心側の磁界と同じ向きにな
るように構成される。陽極電源装置５８は、コイル５６
に供給する電流を変化させることができ、ハース５１に
入射するプラズマビームＰＢの向きの微調整が可能にな
る。

【００２８】補助陽極５２の容器も、ハース５１と同様
に熱伝導率の良い導電性材料で形成される。この補助陽
極５２は、ハース５１に対して図示を省略する絶縁物を
介して取り付けられている。陽極電源装置５８は、補助
陽極５２に印加する電圧を変化させることによってハー
スライナー５３の上方の電界を補助的に制御できるよう
になっている。

【００２９】真空容器１０中の上部に配置される保持機
構６０は、ハース５１の上方において成膜面を下側にし
て基板ＷＡを保持するための基板ホルダ６１と、この基
板ホルダ６１上部に固定されて基板ＷＡを裏面側から温
度調節する温度調節装置６２とを備える。基板ホルダ６
１は、真空容器１０に対して絶縁された状態で基板電源
装置６８から給電されており、ゼロ電位の真空容器１０
に対して例えば負電位にバイアスされる。温度調節装置
６２は、温調制御装置６９によって制御されており、温
調制御装置６９は、温度調節装置６２に内蔵したヒータ
に給電し、或いは内蔵した配管に冷却媒体を供給して、
温度調節装置６２更には基板ホルダ６１を所望の温度に
保持する。

【００３０】図２は、材料蒸発源であるハースライナー
５３の構造等を説明する側方断面図である。ハースライ
ナー５３は、外形が円柱状の容器であり、銅製のハース
５１の上部に形成された凹部５１ａに収容されている。
ハースライナー５３は、上部にＰｔ等の膜材料ＭＭを収
容する球面状の凹部５３ａを有しており、この凹部５３
ａの内面は、被覆部材５３ｃによって一定の厚みで被覆
されている。ハースライナー５３の本体５３ｂは、例え
ばタングステン等の導電性を有する高融点金属を加工す
ることによって形成されている。被覆部材５３ｃは、Ｐ
ｔ等の膜材料ＭＭに対して耐食性を有するとともに導電
性を有する耐食導電材料からなる。具体的には、被覆部
材５３ｃは、ＴｉＣやＴｉＮのセラミック層からなる。
これらの炭化物や窒化物は、電気伝導性を有するため、
ハース５１との導通を図ることができイオンプレーティ
ングに際して好適である。しかも、これらの炭化物や窒
化物は、溶融温度が３１４０℃、２９５０℃と高く、高
温で溶融しているＰｔ等の膜材料ＭＭと直接接触しても
浸食されにくく高い耐久性を有するという特徴がある。

【００３１】被覆部材５３ｃの形成方法としては、スパ
ッタリング、真空蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレー
ティング、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の種々の方法が
あるが、基材である本体５３ｂとの密着性を考慮した場
合、処理温度の高い熱ＣＶＤを利用した成膜が最も好ま
しい。被覆部材５３ｃの厚さは、例えば１〜２μｍ程度
とする。

【００３２】ハース５１上部に形成された凹部５１ａの
底部下方には、冷却媒体を供給するためのキャビティ５
１ｂが形成されている。このキャビティ５１ｂには、図
示を省略するポンプや配管を介して水等の冷却媒体が適
当量だけ適宜供給されており、ハースライナー５３が過
熱されることを防止している。

【００３３】なお、上記の例では、被覆部材５３ｃの材
料としてＴｉＣやＴｉＮを用いたが、これに代えて、Ｖ
₄Ｃ₃、ＺｒＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＨｆＣ、ＴａＣ、Ｗ
Ｃ、ＶＮ、Ｃｒ₂Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、Ｍｏ₂Ｎ、Ｈｆ
Ｎ、ＴａＮ、Ｗ₂Ｎ等のセラミックスを膜材料ＭＭの種
類に応じて適宜用いることができる。この際、これらの
材料を単独で用いることもできるが、これらを多層にコ
ートしたり、これらを混合した組成物を単層若しくは多
層にコートすることによって被覆部材５３ｃとすること
ができる。

【００３４】また、上記の例では、ハースライナー５３
の本体５３ｂの材料としてタングステンを用いたが、こ
れに代えて、モリブデン、タンタル、カーボン等の導電
性の材料を用いることができる。この際、これらの材料
を単独で用いることができるが、これらを組み合わせる
ことによって本体５３ｂを形成することもできる。

【００３５】被覆部材５３ｃを形成すべき凹部５３ａの
内面形状は、図示のものには限られない。例えば矩形の
窪みをハースライナー５３上部に形成してこの窪みに膜
材料ＭＭを収容することもできる。

【００３６】以下、図１及び図２に示す第１実施形態の
成膜装置の動作について説明する。この成膜装置におい
ては、プラズマガン３０の陰極３１と真空容器１０内の
ハース５１との間で放電が生じ、これによりプラズマビ
ームＰＢが生成される。このプラズマビームＰＢは、ス
テアリングコイル４７と補助陽極５２内の永久磁石５５
等とにより決定される磁界に案内されてハース５１に到
達する。ハース５１上部のハースライナー５３は、プラ
ズマビームＰＢにより加熱され、ハースライナー５３の
凹部５３ａに収容された膜材料ＭＭが溶融して、その表
面から膜材料ＭＭの蒸発粒子が出射する。この蒸発粒子
は、プラズマビームＰＢによりイオン化され、例えば負
電圧が印加された基板ＷＡの表面に付着して被膜が形成
される。この際、溶融した膜材料ＭＭを収容するハース
ライナー５３の凹部５３ａ内面を被覆部材５３ｃによっ
て被覆しているので、ハースライナー５３の本体５３ｂ
が高温の膜材料ＭＭに直接接触しなくなる。しかも、被
覆部材５３ｃは導電性を有するので、膜材料ＭＭとハー
ス５１間の導通を確保することができる。よって、本体
５３ｂが浸食されることを防止しつつ、Ｐｔ等の膜材料
ＭＭにプラズマビームＰＢを供給して膜材料ＭＭを蒸発
させることができる。

【００３７】〔第２実施形態〕以下、本発明の第２実施
形態について説明する。なお、第２実施形態の成膜装置
は、第１実施形態の成膜装置の材料蒸発源を変形したも
のであり、同一部分については重複説明を省略する。

【００３８】図３は、材料蒸発源であるハースライナー
１５３の構造等を説明する側方断面図である。このハー
スライナー１５３は、上部にＰｔ等の膜材料ＭＭを収容
する球面状の凹部１５３ａを有するとともに、その底部
中央に鉛直方向に延びる貫通孔１５３ｄを有する本体１
５３ｂからなる。この貫通孔１５３ｄには、棒状の電極
部材である電流パス１５３ｆが貫通して固定されてい
る。

【００３９】ハースライナー１５３の本体１５３ｂは、
Ｐｔ等の膜材料ＭＭに対して耐食性を有する耐食材料、
例えばアルミナ等の絶縁性セラミックスで形成されてい
る。電流パス１５３ｆは、膜材料ＭＭと同一材質の導電
性の材料、例えばＰｔ等からなる。

【００４０】電流パス１５３ｆの下端は、水冷された銅
製のハース５１の上部に形成された凹部５１ａに設けた
孔５１ｄに圧入等により挿入されている。これにより、
ハース５１と電流パス１５３ｆとが電気的、熱的に接続
されるので、電流パス１５３ｆを介してハースライナー
１５３中の膜材料ＭＭとハース５１間の導通を確保する
ことができる。ここで、ハースライナー１５３中の膜材
料ＭＭが加熱されると、ハースライナー１５３の凹部１
５３ａの底部中央に露出する電流パス１５３ｆの先端も
一部溶融することになる。しかし、この電流パス１５３
ｆの下端は、キャビティ５１ｂに供給される冷却媒体に
よってハースライナー１５３とともに所定温度まで冷却
されるので、電流パス１５３ｆ全体が溶融して膜材料Ｍ
Ｍが貫通孔１５３ｄを介してハースライナー１５３下方
に流出することを防止できる。

【００４１】電流パス１５３ｆの形状は、図示のような
円柱に限らず、角柱すなわち多角形の断面を持つもので
あってもよい。電流パス１５３ｆの寸法は、電流パス１
５３ｆに電流を通すために十分な程度に大きいことを要
するが、入力熱量に対する熱伝導ロス、主にハース５１
への放熱等を考慮してある程度小さな値に設定する必要
がある。具体的には、膜材料ＭＭの電気伝導率、熱伝導
率、融点、蒸気圧等の物性値のほか、本体１５３ｂとハ
ース５１との接触面積、本体１５３ｂの熱伝導率等を考
慮して電流パス１５３ｆの形状や寸法を定める。

【００４２】以上説明した第２実施形態の成膜装置で
も、プラズマビームＰＢによりハース５１上部のハース
ライナー１５３中の膜材料ＭＭが加熱され、膜材料ＭＭ
から出射した蒸発粒子がプラズマビームＰＢを経て基板
ＷＡの表面に付着して被膜が形成される。この際、溶融
した膜材料ＭＭは、耐食性のアルミナ等の絶縁性セラミ
ックスで形成されている本体１５３ｂに収容されてい
る。このため、高温の膜材料ＭＭは、ハースライナー１
５３の本体１５３ｂに直接接触してもこれと反応を起こ
すことがなく浸食を生じさせない。しかも、電流パス１
５３ｆが導電性を有するので、ハース５１と膜材料ＭＭ
間の導通を確保することができる。よって、本体１５３
ｂが浸食されることを防止しつつ、Ｐｔ等の膜材料ＭＭ
にプラズマビームを供給して膜材料ＭＭを蒸発させるこ
とができる。

【００４３】なお、上記の例では、ハースライナー１５
３の本体１５３ｂの材料として、アルミナを用いたが、
これに代えてジルコニア、カルシア、マグネシア、チタ
ニア、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タン
タル、炭化ハフニウム等の耐食性セラミックスを、膜材
料ＭＭの種類に応じて適宜用いることができる。この
際、これらの材料を単独で用いることもできるが、これ
らを混合した組成物から本体１５３ｂを形成することが
できる。

【００４４】〔第３実施形態〕以下、本発明の第３実施
形態について説明する。なお、第３実施形態の成膜装置
は、第２実施形態の成膜装置の材料蒸発源を変形したも
のである。

【００４５】図４は、材料蒸発源であるハースライナー
２５３の構造等を説明する側方断面図である。このハー
スライナー２５３は、上部にＰｔ等の膜材料ＭＭを収容
する球面状の凹部１５３ａを有する本体２５３ｂからな
る。この凹部１５３ａの内面は、被覆部材２５３ｃによ
って一定の厚みで被覆されている。さらに、凹部１５３
ａの底部中央には、貫通孔１５３ｄが形成されており、
Ｐｔ等である膜材料ＭＭと同一材料からなる棒状の電極
部材である電流パス１５３ｆが貫通して固定されてい
る。

【００４６】ハースライナー２５３の本体２５３ｂは、
例えばタングステン等の高融点金属を加工することによ
って形成されている。また、被覆部材２５３ｃは、Ｐｔ
等の膜材料ＭＭに対して耐食性を有する耐食材料、例え
ばアルミナ等の絶縁性セラミックスで形成されている。

【００４７】以上説明した第３実施形態の成膜装置で
も、プラズマビームＰＢによりハース５１上部のハース
ライナー２５３中の膜材料ＭＭが加熱され、膜材料ＭＭ
から出射した蒸発ビームがプラズマビームＰＢを経て基
板ＷＡの表面に付着して被膜が形成される。この際、溶
融した膜材料ＭＭは、耐食性のアルミナ等の絶縁性セラ
ミックスで形成されている被覆部材２５３ｃに接して凹
部１５３ａ収容されている。このため、高温の膜材料Ｍ
Ｍは、本体２５３ｃ自体と反応を起こすことがなくこれ
に浸食を生じさせない。しかも、電流パス１５３ｆが導
電性を有するので、膜材料ＭＭとハース５１間の導通を
確保することができる。よって、ハースライナー２５３
が浸食されることを防止しつつ、Ｐｔ等の膜材料ＭＭに
プラズマビームを供給して膜材料ＭＭを蒸発させること
ができる。

【００４８】なお、上記の例では、ハースライナー２５
３の被覆部材２５３ｃの材料として、アルミナを用いた
が、これに代えてジルコニア、カルシア、マグネシア、
チタニア、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の耐食絶縁性セラ
ミックスを用いることができる。この際、これらの材料
を単独で用いることもできるが、これらを混合した組成
物の単層若しくは複数層から被覆部材２５３ｃを形成す
ることができる。

【００４９】また、上記の例では、ハースライナー２５
３の本体２５３ｂの材料として、タングステンを用いた
が、これに代えて、モリブデン、タンタル、カーボン、
窒化ホウ素、炭化ケイ素等の材料を用いることができ
る。この際、これらの材料を単独で用いることもできる
が、これらを組み合わせることによって本体２５３ｂを
形成することができる。

【００５０】被覆部材２５３ｃの形成方法としては、ス
パッタリング、真空蒸着、電子ビーム蒸着、イオンプレ
ーティング、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の種々の方法
があるが、基材である本体２５３ｂとの密着性を考慮し
た場合、処理温度の高い熱ＣＶＤを利用した成膜が最も
好ましい。被覆部材２５３ｃの厚みは、例えば１〜２μ
ｍとすることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の成膜装置によれば、材料蒸発源の容器状の内面
を、所定の膜材料に対して耐食性を有するとともに導電
性を有する耐食導電材料からなる被覆部材によって被覆
しているので、溶融等した所定の膜材料に対して被覆部
材が障壁となって材料蒸発源が浸食されることを防止で
き、かつ、材料蒸発源中の所定の膜材料とハースとの間
に導通を確保することができる。

【００５２】また、本発明の第２の成膜装置によれば、
材料蒸発源の容器状の内面を、所定の膜材料に対して耐
食性を有する耐食材料によって形成しているので、溶融
等した所定の膜材料によって材料蒸発源が内面から浸食
されることを防止できる。しかも、材料蒸発源の底部に
膜材料と同一材質の導電性の電極部材を有するので、材
料蒸発源中の蒸発金属等にプラズマビームを導くことが
できる。

【００５３】また、本発明の成膜方法によれば、所定の
耐食導電材料からなり容器状の内面を被覆する被覆部材
を介して所定の膜材料に通電するので、溶融等した所定
の膜材料によって材料蒸発源が内面から浸食されること
を防止でき、かつ、材料蒸発源中の蒸発金属等にプラズ
マビームを導くことができる。また、上記成膜方法で
は、所定の耐食材料からなる容器状の内面の底部に設け
られた所定の膜材料と同一材質の導電性の電極部材を介
して所定の膜材料に導通するので、溶融等した所定の膜
材料によって材料蒸発源が内面から浸食されることを防
止でき、かつ、材料蒸発源中の蒸発金属等にプラズマビ
ームを導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の成膜装置の構造を説明する図で
ある。

【図２】図１中のハースライナーの構造を説明する断面
図である。

【図３】図２のハースライナーの変形例を説明する断面
図である。

【図４】図２のハースライナーの別の変形例を説明する
断面図である。

【符号の説明】

１０真空容器３０プラズマガン３９ガス供給源４７ステアリングコイル４８ガン駆動装置５０陽極部材５１ハース５２補助陽極５３ハースライナー５３ａ凹部５３ｂ本体５３ｃ被覆部材５８陽極電源装置６０保持機構６８基板電源装置７７排気ポンプ８０主制御装置ＭＭ膜材料ＰＢプラズマビームＷＡ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマビームを成膜室中に供給するプ
ラズマ源と、金属若しくは半導体となる所定の膜材料に対して耐食性
を有するとともに導電性を有する所定の耐食導電材料か
らなる被覆部材によって容器状の内面が被覆された材料
蒸発源を備え、前記成膜室中に配置されて前記材料蒸発
源に前記プラズマビームを導くハースと、を備える成膜
装置。
【請求項２】プラズマビームを成膜室中に供給するプ
ラズマ源と、金属若しくは半導体となる所定の膜材料に対して耐食性
を有する所定の耐食材料によって容器状の内面が形成さ
れて底部に前記所定の膜材料と同一材質の導電性の電極
部材を有する材料蒸発源を備え、前記成膜室中に配置さ
れて前記材料蒸発源に前記プラズマビームを導くハース
と、を備える成膜装置。
【請求項３】前記材料蒸発源は、前記所定の耐食材料
からなり底部に貫通孔を有する容器状の本体を有し、前
記電極部材は、前記貫通孔を封止するとともに前記底部
下面から下方に突出することを特徴とする請求項２記載
の成膜装置。
【請求項４】前記材料蒸発源は、耐熱性を有する材料
からなり底部に貫通孔を有する容器状の本体と、前記本
体の内面を被覆する前記所定の耐食材料からなる被覆部
材とを有し、前記電極部材は、前記貫通孔を封止すると
ともに前記底部下面から下方に突出することを特徴とす
る請求項２記載の成膜装置。
【請求項５】前記所定の耐食導電材料は、ＴｉＣ、Ｖ
₄Ｃ₃、ＺｒＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＨｆＣ、ＴａＣ、Ｗ
Ｃ、ＴｉＮ、ＶＮ、Ｃｒ₂Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、Ｍｏ
₂Ｎ、ＨｆＮ、ＴａＮ、Ｗ₂Ｎの少なくとも１つを含むセ
ラミックスであることを特徴とする請求項１記載の成膜
装置。
【請求項６】前記所定の耐食材料は、アルミナ、ジル
コニア、カルシア、マグネシア、チタニア、窒化ホウ
素、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ハフ
ニウムの少なくとも１つを含むセラミックスであること
を特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項７】前記ハースの周囲に環状に配置された磁
石、又は磁石及びコイルからなり前記ハースの近接した
上方の磁界を制御する磁場制御部材と、前記磁場制御部
材の上方に配置されて前記ハースの近接した上方の電界
を制御する補助陽極とをさらに備え、前記プラズマ源
は、圧力勾配型のプラズマガンであることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれか記載の成膜装置。
【請求項８】成膜室中に陽極として配置された材料蒸
発源に向けてプラズマビームを供給することによって、
前記材料蒸発源に収容された金属若しくは半導体となる
所定の膜材料を蒸発させて成膜室中に配置された基板の
表面に付着させる成膜方法であって、前記材料蒸発源は、前記所定の膜材料に対して耐食性を
有するとともに導電性を有する所定の耐食導電材料から
なり容器状の内面を被覆する被覆部材と、前記所定の膜
材料に対して耐食性を有する所定の耐食材料からなる容
器状の内面の底部に設けられた前記所定の膜材料と同一
材質の導電性の電極部材とのいずれかを介して、前記所
定の膜材料と前記材料蒸発源を支持するハースとを導通
させることを特徴とする成膜方法。