JP2011032560A - 給電機構および真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦ電源を用いて基板ホルダにＲＦ電力を印加するとともに、単純な構造のＤＣ電源を用いて基板ホルダにＤＣパルスを印加することができる給電機構を提供する。
【解決手段】給電機構１１０は、基板ホルダ１２に電気的に接続された回転軸１１と、高周波電源３１の高周波電力が印加される第１送電ブラシ２１と、直流電源３３の直流電圧が印加される第２送電ブラシ２２と、を備える。そして、回転軸１１の回転によって、第１送電ブラシ２１と回転軸１１との間の摺動による回転軸１１への高周波電力の印加、および、第２送電ブラシ２２と回転軸１１との間の断続的な摺動による回転軸１１への直流電圧の印加が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は給電機構および真空処理装置に関する。

半導体素子や光学素子の機能薄膜の形成には、イオンプレーティングやスパッタリングなどの真空成膜法が利用されることが多い。このような真空成膜法では、回転軸に支持された基板ホルダを回転させ、これにより、基板ホルダ上の基板に堆積する薄膜の均一化を図る技術が良く用いられている。

また、イオンプレーティング装置では、プラズマ形成用の高周波（ＲＦ）電力に対して重畳的に直流（ＤＣ）電圧を回転軸に印加することによって、ＲＦ電力の直流成分（セルフバイアス）を安定にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に記載のイオンプレーティング装置では、例えば、プラス電荷を帯びた粒子を基板に引き込むことにより、基板上に絶縁性の薄膜を形成させる場合、このような薄膜の表面ではプラス電荷によるチャージアップ現象が起こる。すると、チャージアップ電圧によって様々な不都合が生じる。例えば、チャージアップ電圧によって、絶縁性の薄膜が絶縁破壊に至る場合がある。

そこで、パルス状のＤＣ電圧を出力できるＤＣパルス電源を用いて、薄膜表面に帯電したプラス電荷を中和する手法がすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特公平１−４８３４７号公報 特開２００１−２６２３２４号公報

しかし、特許文献２に記載のイオンプレーティング装置では、パルス状のＤＣ電圧を出力する特別のＤＣパルス電源を必要とする。

そこで、本件発明者等は、イオンプレーティング装置の電源系と基板ホルダに接続された回転軸との間の機械的接点の工夫により、ＤＣパルス電源に代えて、単純な構造のＤＣ電源を用いても、ＤＣパルスを基板ホルダに印加できる給電機構を案出した。特に、本件発明者等は、基板ホルダが回転軸によって回転される回転機構の存在に着目した。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＲＦ電源を用いて基板ホルダにＲＦ電力を印加するとともに、単純な構造のＤＣ電源を用いて基板ホルダにＤＣパルスを印加することができる給電機構を提供することを目的とする。

また、本発明は、このような給電機構を備えた真空処理装置を提供することも目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、基板ホルダに電気的に接続された回転軸と、
高周波電源の高周波電力が印加される第１送電ブラシと、直流電源の直流電圧が印加される第２送電ブラシと、を備え、
前記回転軸の回転によって、前記第１送電ブラシと前記回転軸との間の摺動による前記回転軸への前記高周波電力の印加、および、前記第２送電ブラシと前記回転軸との間の断続的な摺動による前記回転軸への前記直流電圧の印加が行われる給電機構を提供する。

以上の構成により、高周波電源を用いて基板ホルダに高周波電力を印加するとともに、単純な構造の直流電源を用いて基板ホルダに直流パルスを印加することができる。

つまり、基板ホルダの近傍でのプラズマ形成、ＲＦ電力のセルフバイアスの安定化、および、基板上の薄膜表面に帯電した電荷の中和を行うことができる。

特に、本発明の給電機構では、回転軸の回転を上手く利用することにより、従来の直流パルス電源に代えて、単純な構造の直流電源を用いて、直流パルスを基板ホルダに印加できる。よって、本発明の給電機構は、簡易な電源系を用いて薄膜表面に帯電した電荷を中和できるという従来例と比較した有利な効果を奏する。

なお、前記第１送電ブラシと前記回転軸との間の摺動も断続的に行われてもよい。

また、本発明の給電機構では、円弧状の前記第１送電ブラシおよび円弧状の前記第２送電ブラシが、互いの端面が対向するように配されて送電ブラシの対を構成してもよい。

また、本発明の給電機構では、前記回転軸が、円柱状の本体部と、前記本体部に設けられた受電部と、を備えてもよい。そして、前記受電部が、前記本体部の中心軸周りの回転に基づいて、前記第１送電ブラシとの間の接続状態、および、第２送電ブラシとの間の接続状態を取ってもよい。

また、本発明の給電機構では、前記送電ブラシの対を前記本体部の中心軸が延びる方向から見た場合、前記送電ブラシの対の内面に沿った仮想円を前記回転軸の本体部と同軸状に描くことができ、前記本体部の中心軸から偏倚した位置の前記受電部が、前記本体部の中心軸周りの回転に基づいて、前記中心軸を中心とする円運動を行うことにより、前記受電部の側面が前記送電ブラシの対の内面を摺動してもよい。

また、本発明の給電機構は、前記送電ブラシの対を挟む一対の円環状の絶縁板を備えてもよい。

これにより、送電ブラシの対を適切に保持できる。

また、本発明の給電機構は、前記第１送電ブラシの端面と前記第２送電ブラシの端面との間の空隙を埋める絶縁部材を備えてもよい。

これにより、送電ブラシの対を適切に保持できる。

また、前記第２送電ブラシは、互いに絶縁された複数のサブブラシに分割されており、隣接する前記サブブラシ同士は、極性が異なる前記直流電圧が印加されてもよい。

これにより、本発明の給電機構では、回転軸の回転を上手く利用することにより、従来の直流パルス電源に代えて、単純な構造の直流電源を用いて、直流マイナス電圧のパルスおよび直流プラス電圧のパルスを交互に、基板ホルダに印加することができる。よって、本発明の給電機構は、簡易な電源系を用いて薄膜表面に帯電した電荷を中和できるという従来例と比較した有利な効果を奏する。

また、本発明は、以上の給電機構と、前記給電機構に前記高周波電力を出力する高周波電源と、前記給電機構に前記直流電圧を出力する直流電源と、前記給電機構の回転軸に支持された基板ホルダを内部に配している真空槽と、前記基板ホルダに対置している蒸発源と、を備える真空処理装置を提供する。

以上の構成により、高周波電源を用いて基板ホルダに高周波電力を印加するとともに、単純な構造の直流電源を用いて基板ホルダに直流パルスを印加することができる。

本発明によれば、ＲＦ電源を用いて基板ホルダにＲＦ電力を印加するとともに、単純な構造のＤＣ電源を用いて基板ホルダにＤＣパルスを印加することができる給電機構が得られる。

また、本発明によれば、このような給電機構を備えた真空処理装置も得られる。

本発明の第１実施形態の給電機構を備えた真空処理装置の一構成例を示した図である。 図１の給電機構を斜視した図である。 図１の給電機構を本体部の中心軸が延びる方向から見た図である。 本発明の第２実施形態の給電機構の一構成例を示した図である。 本発明の第１変形例による給電機構の構成の説明に用いる図である。

以下、本発明の第１実施形態および第２実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の給電機構を備えた真空処理装置の一構成例を示した図である。また、図１には、給電機構１１０の電源系のブロック図も併記されている。

なお、ここでは、真空処理装置１００の一例として、イオンプレーティング成膜装置を述べるが、これに限らない。例えば、真空処理装置１００として、スパッタリング成膜装置を用いてもよい。

真空処理装置１００は、図１に示すように、基板ホルダ１２に高周波（ＲＦ）電力および直流（ＤＣ）マイナス電圧を印加できる給電機構１１０と、給電機構１１０に上記ＲＦ電力を出力するＲＦ電源３１と、給電機構１１０に上記ＤＣマイナス電圧を出力するＤＣ電源３３と、基板ホルダ１２を内部に配している接地状態の真空槽１３と、を備える。

なお、給電機構１１０の導電性の回転軸１１は、基板（図示せず）を保持できる基板ホルダ１２と電気的に接続されている。

この回転軸１１の本体部１１Ａの回転によって、第１送電ブラシ２１を用いた回転軸１１の受電部１１ＢとＲＦ電源３１の端子３１Ａとの間の電気接続がなされ、回転軸１１へのＲＦ電力の印加が行われる。同様に、上記回転によって、第２送電ブラシ２２を用いた回転軸１１の受電部１１ＢとＤＣ電源３３の端子３３Ａ（マイナス電圧側の端子）との間の電気接続もなされ、回転軸１１へのＤＣマイナス電圧の印加も行われる。

なお、第１送電ブラシ２１、第２送電ブラシ２２および回転軸１１の詳細な構成は後述する。

また、図１に示すように、ＲＦ電源３１の端子３１Ａは、インピーダンスマッチング用のマッチング回路３０を介して第１送電ブラシ２１に接続され、その他方の端子３１Ｂは接地されている。ＤＣ電源３３の端子３３Ａは、ローパスフィルタ３２を介して第２送電ブラシ２２に接続され、その他方の端子３３Ｂ（プラス電圧側の端子）は接地されている。

給電機構１１０の回転軸１１は、図１に示すように、真空槽１３の壁孔を貫通するようにして、真空槽１３の外部（大気中）から真空槽１３の内部（真空中）にまで延びており、回転軸１１の先端には基板ホルダ１２が支持されている。

また、真空処理装置１００は、回転軸１１の本体部１１Ａに回転力を伝達できる回転機構１２０を備える。

この回転機構１２０は、上記回転力を発生させるモータ１８Ａと、上記回転力の回転軸１１への伝達用のプーリ１８Ｄおよびベルト１８Ｃと、回転軸１１の本体部１１Ａを回転可能な状態に保持する回転軸受１８Ｂと、を備える。

但し、これらの各部材１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄは一例に過ぎず、回転機構１２０は、真空槽１３の内部を気密に保って回転軸１１の本体部１１Ａを回転できる様々な慣用手段により構成できる。よって、回転機構１２０の詳細な構成の説明は、ここでは、省略する。

また、真空処理装置１００は、基板への薄膜形成用の材料を蒸発できる高周波加熱蒸発源１６（以下、「蒸発源１６」と略す）を備える。

この蒸発源１６は、基板ホルダ１２に対置しており、真空槽１３内に置かれた蒸発材料格納用の容器１５と、材料の加熱に用いる高周波コイル１４および電源１７と、を備える。

但し、これらの各部材１４、１５、１７は一例に過ぎず、蒸発源１６は、容器１５に入れた材料を加熱および溶融させることにより、真空槽１３内に材料を蒸発できる様々な慣用手段により構成できる。例えば、蒸発源１６の材料の加熱において、抵抗加熱法や電子ビーム加熱法を用いてもよい。よって、蒸発源１６の詳細な構成の説明も、ここでは、省略する。

次に、本実施形態の真空処理装置１００の特徴部である給電機構１１０の電気接続の構造について図面を参照しながら説明する。

図２は、図１の給電機構を斜視した図である。図３は、図１の給電機構を本体部の中心軸が延びる方向から見た図である。

なお、図２では、給電機構１１０の電気接続の構造の理解が容易になるよう、第１送電ブラシ２１および第２送電ブラシ２２と、回転軸１１の受電部１１Ｂとを離間された形態を図示しているが、給電機構１１０の使用時には、受電部１１Ｂが、送電ブラシの対５０との電気接続を構成できるよう、送電ブラシの対５０の内面５０Ａが、受電部１１Ｂの側面１１Ｃに接触する。

まず、給電機構１１０の送電側の構造について述べる。

図２および図３に示すように、第１送電ブラシ２１および第２送電ブラシ２２が、互いの端面が対向するように配され、これにより、送電ブラシの対５０を構成している。このような第１送電ブラシ２１および第２送電ブラシ２２として、例えば、公知のカーボンブラシを用いるとよい。

第１送電ブラシ２１および第２送電ブラシ２２のそれぞれは、本体部１１Ａの中心軸２００が延びる方向から見た場合においては、図３に示すように、仮想の円環状の導電板をその半径方向に略半分程度、切り取るようにして、略半円弧状（正確には、長さが全円周の半分より僅かに小さい）の形態となっている。このため、送電ブラシの対５０においては、第１送電ブラシ２１の端面と第２送電ブラシ２２の端面との間に一対の空隙Ｓが形成され、これにより、互いの絶縁が確保されている。但し、この場合、送電ブラシの対５０を固定する適宜の固定部材を設ける必要がある。

そこで、本実施形態の給電機構１１０では、送電ブラシの対５０の固定部材の一例として、図２に示すように、送電ブラシの対５０を挟む一対の円環状の絶縁板２３、２４が配されている。これにより、送電ブラシの対５０の第１送電ブラシ２１および第２送電ブラシ２２のそれぞれが、互いの絶縁を確保しながら絶縁板２３、２４によって適切に保持される。なお、給電機構１１０の電気接続の構造の理解が容易になるよう、図２の絶縁板２３、２４を想像線で表し、図３では、絶縁板２３、２４の図示を省略している。

次に、給電機構１１０の受電側の構造について述べる。

図２に示すように、給電機構１１０の回転軸１１は、円柱状の本体部１１Ａと、本体部１１Ａの一部（ここでは端）に設けられた受電部１１Ｂと、を備える。受電部１１Ｂは、ここでは、本体部１１Ａと一体的に形成されており、中心軸２００の方向に延びた矩形の棒状となっている。但し、受電部１１Ｂの摺動面として機能する側面１１Ｃの角は面取りされている。

以上の構成により、受電部１１Ｂは、本体部１１Ａの中心軸２００周りの回転に基づいて移動（ここでは、円運動）することにより、第１送電ブラシ２１との間の接続状態、および、第２送電ブラシ２２との間の接続状態を取ることができる。

詳しくは、本実施形態の給電機構１１０では、送電ブラシの対５０を本体部１１Ａの中心軸２００が延びる方向から見た場合、図３に示すように、送電ブラシの対５０の内面５０Ａに沿った仮想円３００を回転軸１１の本体部１１Ａと同軸状に描くことができる。そして、回転軸１１の受電部１１Ｂの側面１１Ｃが、送電ブラシの対５０の内面５０Ａに接触するよう、受電部１１Ｂは、本体部１１Ａの中心軸２００から半径方向に偏倚して配されている。

よって、回転軸１１の本体部１１Ａがその中心軸２００周りに回転すると、本体部１１Ａの中心軸２００から偏倚した位置の受電部１１Ｂが、本体部１１Ａの回転に基づいて、中心軸２００を中心とする円運動を行う。すると、受電部１１Ｂの側面１１Ｃが送電ブラシの対５０の内面５０Ａを摺動することができる。

受電部１１Ｂの側面１１Ｃが第１送電ブラシ２１の内面５０Ａを断続的に摺動する間は、受電部１１Ｂ（回転軸１１）と第１送電ブラシ２１との電気接続を取ることができる。この場合、基板ホルダ１２（図１参照）にＲＦ電力を印加できる。

また、受電部１１Ｂの側面１１Ｃが第２送電ブラシ２２の内面５０Ａを断続的に摺動する間は、受電部１１Ｂ（回転軸１１）と第２送電ブラシ２２との電気接続を取ることができる。この場合、基板ホルダ１２（図１参照）にＤＣマイナス電圧を印加できる。

このようにして、回転軸１１の本体部１１Ａでの一定周期の回転によって、回転軸１１の受電部１１Ｂが、第２送電ブラシ２２との間の周期的な電気接続を取れる。よって、本実施形態の給電機構１１０では、単純な構造のＤＣ電源３３を用いて、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスを、上記回転周期に基づいて基板ホルダ１２に印加することができる。

なお、上記矩形パルスの周期は、本体部１１Ａの回転周期（回転速度）や第２送電ブラシ２２の形状（例えば、第２送電ブラシ２２の内面５０Ａの長さ）などにより適宜、設定するとよい。これにより、イオンプレーティング法による基板ホルダ１２の基板上の薄膜形成を行いながら、当該基板上の薄膜の表面に帯電したプラス電荷が適切に中和されるよう、所望の矩形パルスを基板ホルダ１２に印加できる。

つまり、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスが基板ホルダ１１に印加されている間は、プラズマの作用によりプラスに帯電した蒸発材料を積極的に基板側に引き込むことができる。一方、矩形パルスが印加されていない間は、基板上の薄膜表面に帯電したプラス電荷をプラズマ中の電子によって中和できる。

また、回転軸１１の本体部１１Ａでの一定周期の回転によって、回転軸１１の受電部１１Ｂが、第１送電ブラシ２１とも周期的な電気接続を取れる。よって、本実施形態の給電機構１１０では、上記回転周期に基づいて断続的にＲＦ電力を基板ホルダ１２に印加することができる。これにより、ＲＦ電力によるプラズマを真空槽１３内の適所に形成できる。

なお、上記ＲＦ電力の印加時間は、本体部１１Ａの回転周期（回転速度）や第１送電ブラシ２１の形状（例えば、第１送電ブラシ２１の内面５０Ａの長さ）などにより適宜、設定するとよい。これにより、ＲＦ電力によるプラズマが消失しない程度の短時間だけ、受電部１１Ｂと第１送電ブラシ２１との間の電気接続が切れるよう、所望のＲＦ電力を基板ホルダ１２に印加できる。

次に、本実施形態の真空処理装置１００の動作例について概説する。

まず、真空槽１３内の基板ホルダ１２に基板がセットされ、蒸発源１６の容器１５に蒸発用の材料が格納され、真空槽１３内を排気装置（図示せず）により所定の真空度にまで減圧される。

次いで、回転機構１２０のモータ１８Ａの駆動により、回転軸１１の本体部１１Ａが基板ホルダ１２とともに一定周期で回転する。

また、真空槽１３内に放電ガス（アルゴンガス）を導きながら、ＲＦ電源３１およびＤＣ電源３３の作動により、給電機構１１０による基板ホルダ１２への給電が行われる。

そして、蒸発源１６では、容器１５内の材料の、高周波コイル１４および電源１７を用いた高周波誘導加熱が行われ、材料が蒸発する。

すると、プラズマとの間の電離作用によってプラスに帯電した蒸発材料は、ＲＦ電力のセルフバイアス（マイナス電圧）が作る電界によって基板に引き付けられ、これにより、当該材料からなる緻密な薄膜が、基板に強く付着される。

このとき、回転軸１１の本体部１１Ａの一定周期での回転により、受電部１１Ｂの側面１１Ｃが第１送電ブラシ２１の内面５０Ａを断続的に摺動する間、基板ホルダ１２へのＲＦ電力の印加が行われ、これにより、基板ホルダ１２の近傍でのプラズマが適切に形成される。

また、回転軸１１の本体部１１Ａの一定周期での回転により、受電部１１Ｂの側面１１Ｃが第２送電ブラシ２２の内面５０Ａを断続的に摺動する間、基板ホルダ１２へのＤＣマイナス電圧の矩形パルスの印加が行われ、これにより、ＲＦ電力のセルフバイアスが安定に保たれる。

更に、矩形パルスが基板ホルダ１２に印加されていない間は、基板ホルダ１２の基板上の薄膜表面に帯電したプラス電荷を適切に中和できる。

以上のとおり、本実施形態の給電機構１１０は、基板ホルダ１２に電気的に接続された回転軸１１と、ＲＦ電源３１のＲＦ電力が印加される第１送電ブラシ２１と、ＤＣ電源３３のＤＣ電圧が印加される第２送電ブラシ２２と、を備える。

そして、本実施形態の給電機構１１０では、回転軸１１の本体部１１Ａの回転によって、第１送電ブラシ２１と回転軸１１（受電部１１Ｂ）との間の断続的な摺動による回転軸１１へのＲＦ電力の印加、および、第２送電ブラシ２２と回転軸１１（受電部１１Ｂ）との間の断続的な摺動による回転軸１１とＤＣ電圧の印加が行われ、これにより、基板ホルダ１２の近傍でのプラズマ形成、ＲＦ電力のセルフバイアスの安定化、および、基板上の薄膜表面に帯電したプラス電荷の中和を行うことができる。

特に、本実施形態の給電機構１１０では、回転軸１１の本体部１１Ａの一定の回転周期での回転を上手く利用することにより、従来のＤＣパルス電源に代えて、単純な構造のＤＣ電源３３を用いて、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスを基板ホルダ１２に印加できる。よって、本実施形態の給電機構１１０は、簡易な電源系用いて薄膜表面に帯電したプラス電荷を中和できるという従来例と比較した有利な効果を奏する。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の給電機構の一構成例を示した図である。図４（ａ）は、給電機構を本体部の中心軸が延びる方向から見た図であり、図４（ｂ）は、給電機構の電源系を示したブロック図である。

なお、本実施形態の真空処理装置では、給電機構１１０Ａおよびその電源系以外の構成は、第１実施形態の真空処理装置１００の構成と同じである。よって、両者に共通する構成の説明を省略する場合がある。

本実施形態の給電機構１１０Ａでは、図４（ａ）に示すように、第２送電ブラシ１２２が、互いに絶縁された複数（ここでは、４個）の円弧状（正確には、長さが全円周の半分より小さい劣弧状）のサブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄに分割されている。

このようなサブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄの集合体としての第２送電ブラシ１２２および第１送電ブラシ２１は、互いの端面が対向するように配されて送電ブラシの対１５０を構成している。

本実施形態の給電機構１１０Ａでは、送電ブラシの対１５０を本体部１１Ａの中心軸２００が延びる方向から見た場合、送電ブラシの対１５０の内面５０Ｂに沿った仮想円４００を回転軸１１の本体部１１Ａと同軸状に描くことができる。そして、回転軸１１の受電部１１Ｂの側面１１Ｃが、送電ブラシの対５０の内面５０Ｂに接触するよう、受電部１１Ｂは、本体部１１Ａの中心軸２００から半径方向に偏倚して配されている。

よって、本体部１１Ａがその中心軸２００周りに回転すると、本体部１１Ａの中心軸２００から偏倚した位置の受電部１１Ｂが、本体部１１Ａの回転に基づいて、中心軸２００を中心とする円運動を行う。すると、受電部１１Ｂの側面１１Ｃが送電ブラシの対５０の内面５０Ｂを摺動することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、ＤＣ電源１３３のマイナス電圧側の端子が、ローパスフィルタ１３２を介してサブブラシ１２２Ａに接続され、ＤＣ電源１３３のプラス電圧側の端子が接地されている。また、ＤＣ電源２３３のプラス電圧側の端子が、ローパスフィルタ２３２を介してサブブラシ１２２Ｂに接続され、ＤＣ電源２３３のマイナス電圧側の端子が接地されている。また、ＤＣ電源３３３のマイナス電圧側の端子が、ローパスフィルタ３３２を介してサブブラシ１２２Ｃに接続され、ＤＣ電源３３３のプラス電圧側の端子が接地されている。また、ＤＣ電源４３３のプラス電圧側の端子が、ローパスフィルタ４３２を介してサブブラシ１２２Ｄに接続され、ＤＣ電源４３３のマイナス電圧側の端子が接地されている。

このようにして、隣接するサブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ同士は、極性が異なるＤＣ電圧が印加される。

なお、ＲＦ電源３１の端子は、第１実施形態の給電機構１１０と同様に、マッチング回路３０を介して第１送電ブラシ２１に接続されている。

以上の構成により、回転軸１１の本体部１１Ａでの一定周期の回転によって、回転軸１１の受電部１１Ｂが、第２送電ブラシ１２２（サブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ）との間の周期的な電気接続を取れる。

よって、本実施形態の給電機構１１０Ａでは、単純な構造のＤＣ電源３３を用いて、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスおよびＤＣプラス電圧の矩形パルスを交互に、上記回転周期に基づいて基板ホルダ１２に印加することができる。

なお、上記矩形パルスの周期は、本体部１１Ａの回転周期（回転速度）や第２送電ブラシ１２２の形状（例えば、第２送電ブラシ１２２の分割数）により適宜、設定するとよい。これにより、イオンプレーティング法による基板ホルダ１２の基板上の薄膜形成を行いながら、当該基板上の薄膜の表面に帯電したプラス電荷が適切に中和されるよう、所望の矩形パルスを基板ホルダ１２に印加できる。

つまり、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスが基板ホルダ１１に印加されている間は、プラズマの作用によりプラスに帯電した蒸発材料を積極的に基板側に引き込むことができる。一方、ＤＣプラス電圧の矩形パルスが印加されている間は、プラズマ中の電子を積極的に基板側に引き込むことができるので、基板上の薄膜表面に帯電したプラス電荷を電子によって中和できる。

以上のとおり、本実施形態の給電機構１１０Ａでは、第２送電ブラシ１２２が、互いに絶縁された複数のサブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄに分割されており、隣接するサブブラシ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ同士は、極性が異なるＤＣ電圧が印加されている。

そして、本実施形態の給電機構１１０Ａでは、回転軸１１の本体部１１Ａの回転によって、第１送電ブラシ２１と回転軸１１との間の断続的な摺動による回転軸１１へのＲＦ電力の印加、および、第２送電ブラシ１２２と回転軸１１との間の断続的な摺動による回転軸１１へのＤＣ電圧が行われ、これにより、基板ホルダ１２の近傍でのプラズマ形成、ＲＦ電力のセルフバイアスの安定化、および、基板上の薄膜表面に帯電したプラス電荷の中和を行うことができる。

特に、本実施形態の給電機構１１０Ａでは、回転軸１１の本体部１１Ａの一定の回転周期での回転を上手く利用することにより、従来のＤＣパルス電源に代えて、単純な構造のＤＣ電源３３を用いて、ＤＣマイナス電圧の矩形パルスおよびＤＣプラス電圧の矩形パルスを交互に、基板ホルダ１２に印加できる。よって、本実施形態の給電機構１１０Ａは、簡易な電源系を用いて薄膜表面に帯電したプラス電荷を中和できるという従来例と比較した有利な効果を奏する。

（第１変形例）
第１実施形態の給電機構１１０では（第２実施形態の給電機構１１０Ａでも同じ）、円環状の絶縁板２３、２４によって送電ブラシの対５０を挟み込むことにより、送電ブラシの対５０を保持する構成が例示されている。

しかしながら、送電ブラシの対５０の保持構造はこれに限らない。例えば、図５に示すように、第１送電ブラシ２１の端面と第２送電ブラシ２２の端面との間の空隙を埋める絶縁部材２５が配置され、これにより、送電ブラシの対５０を保持するように構成してもよい。

本変形例の給電機構では、送電ブラシの対５０を本体部１１Ａ（図２参照）の中心軸２００（図２参照）が延びる方向から見た場合、送電ブラシの対５０の内面５０Ｃに沿った仮想円を回転軸１１の本体部１１Ａと同軸状に描くことができる。よって、回転軸１１の本体部１１Ａの中心軸２００から偏倚した位置の受電部１１Ｂ（図２参照）が、その中心軸２００周りの回転に基づいて、中心軸２００を中心とする円運動を行うことにより、受電部１１Ｂの側面１１Ｃ（図３参照）が送電ブラシの対５０の内面５０Ｃを摺動することができる。

（第２変形例）
第２実施形態の給電機構１１０Ａでは、第２送電ブラシ１２２を分割する例を述べたが、これに限らない。第２送電ブラシ１２２の分割とともに、第１送電ブラシ２１を分割してもよい。

以上の構成により、第１送電ブラシの円弧状のサブブラシと第２送電ブラシの円弧状のサブブラシとの間の適宜の配置の組合せにより、回転軸２１の本体部１１Ａの回転によって、基板ホルダ１２に様々な形態のＲＦ電力やＤＣ電圧を印加できる。

例えば、本体部１１Ａの回転によって、ＤＣプラス電圧→ＤＣマイナス電圧→ＲＦ電力→ＤＣプラス電圧→ＤＣマイナス電圧→ＲＦ電力・・・の如く、ＲＦ電力やＤＣ電圧を印加することもできる。

（第３変形例）
第１実施形態の給電機構１１０では（第２実施形態の給電機構１１０Ａでも同じ）、受電部１１Ｂと本体部１１Ａと、が一体になっている回転軸１１が例示されているが、これに限らない。

例えば、受電部１１Ｂを本体部１１Ａと同一形状の絶縁性の円柱部材に、受電部１１Ｂの側面１１Ｃのみが露出するように埋め込み、両者を適宜の固定手段（ねじ止めなど）を用いて締結してもよい。

（第４変形例）
第１実施形態の給電機構１１０では（第２実施形態の給電機構１１０Ａでも同じ）、プラス電荷に帯電した蒸発材料を例示したが、蒸発材料の種類によっては、プラズマの作用によりマイナス電荷を帯電した材料がある。本明細書に記載の技術は、このような材料にも適用できる。

但し、マイナス電荷に帯電した材料からなる薄膜を基板にイオンプレーティング法を用いて形成する場合、以上に述べたＤＣ電源の電圧が逆極性になる。

（第５変形例）
第１実施形態の給電機構１１０では（第２実施形態の給電機構１１０Ａでも同じ）、第１送電ブラシ２１と回転軸１１との間も、第２送電ブラシ２２と回転軸１１との間も、回転軸１１の受電部１１Ｂを介して断続的に摺動させる例を述べたが、これに限らない。

少なくとも、第２送電ブラシ２２と回転軸１１との間を断続的に摺動させることにより、単純な構造の直流電源を用いて、直流パルスを基板ホルダに印加でき、簡易な電源系用いて薄膜表面に帯電したプラス電荷を中和できるという従来例と比較した有利な効果を奏する。つまり、回転軸１１の本体部１１Ａも受電部として機能させ、第１送電ブラシ２１と回転軸１１との間を、本体部１１Ａを介して常時、摺動させてもよい。

本発明によれば、ＲＦ電源を用いて基板ホルダにＲＦ電力を印加するとともに、単純な構造のＤＣ電源を用いて基板ホルダにＤＣパルスを印加することができる給電機構が得られる。

よって、本発明は、例えば、イオンプレーティング装置の給電機構として利用できる。

１１ 回転軸
１１Ａ 本体部
１１Ｂ 受電部
１１Ｃ 側面
１２ 基板ホルダ
１３ 真空槽
１４ 高周波コイル
１５ 容器
１６ 蒸発源
１７ 電源
１８Ａ モータ
１８Ｂ 回転軸受
１８Ｃ ベルト
１８Ｄ プーリ
２１ 第１送電ブラシ
２２、１２２ 第２送電ブラシ
２３、２４ 絶縁板
２５ 絶縁部材
３０ マッチング回路
３１ ＲＦ電源
３１Ａ、３１Ｂ ＲＦ電源の端子
３２、１３２、２３２、３３２、４３２ ローパスフィルタ
３３、１３３、２３３、３３３、４３３ ＤＣ電源
３３Ａ、３３Ｂ ＤＣ電源の端子
５０、１５０ 送電ブラシの対
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 内面
１００ 真空処理装置
１１０ 給電機構
１２０ 回転機構
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ サブブラシ
２００ 中心軸
３００、４００ 仮想円

Claims (9)

1. 基板ホルダに電気的に接続された回転軸と、
   高周波電源の高周波電力が印加される第１送電ブラシと、
   直流電源の直流電圧が印加される第２送電ブラシと、
   を備え、
   前記回転軸の回転によって、前記第１送電ブラシと前記回転軸との間の摺動による前記回転軸への前記高周波電力の印加、および、前記第２送電ブラシと前記回転軸との間の断続的な摺動による前記回転軸への前記直流電圧の印加が行われる給電機構。
2. 前記第１送電ブラシと前記回転軸との間の摺動が断続的に行われる請求項１に記載の給電機構。
3. 円弧状の前記第１送電ブラシおよび円弧状の前記第２送電ブラシが、互いの端面が対向するように配されて送電ブラシの対を構成している請求項２に記載の給電機構。
4. 前記回転軸は、円柱状の本体部と、前記本体部に設けられた受電部と、を備え、
   前記受電部は、前記本体部の中心軸周りの回転に基づいて、前記第１送電ブラシとの間の接続状態、および、第２送電ブラシとの間の接続状態を取ることができる請求項３に記載の給電機構。
5. 前記送電ブラシの対を前記本体部の中心軸が延びる方向から見た場合、前記送電ブラシの対の内面に沿った仮想円を前記回転軸の本体部と同軸状に描くことができ、
   前記本体部の中心軸から偏倚した位置の前記受電部が、前記本体部の中心軸周りの回転に基づいて、前記中心軸を中心とする円運動を行うことにより、前記受電部の側面が前記送電ブラシの対の内面を摺動している請求項４に記載の給電機構。
6. 前記送電ブラシの対を挟む一対の円環状の絶縁板を備える請求項５に記載の給電機構。
7. 前記第１送電ブラシの端面と前記第２送電ブラシの端面との間の空隙を埋める絶縁部材を備える請求項５に記載の給電機構。
8. 前記第２送電ブラシは、互いに絶縁された複数のサブブラシに分割されており、隣接する前記サブブラシ同士は、極性が異なる前記直流電圧が印加されている請求項１乃至７のいずれかに記載の給電機構。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の給電機構と、
   前記給電機構に前記高周波電力を出力する高周波電源と、
   前記給電機構に前記直流電圧を出力する直流電源と、
   前記給電機構の回転軸に支持された基板ホルダを内部に配している真空槽と、
   前記基板ホルダに対置している蒸発源と、
   を備える真空処理装置。
   
   

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