JP2014205873A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輪ハースの磁力の調整を容易に行うことができる成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１は、非磁性の磁石収容体２３が複数の第１の貫通孔２７を有しており、当該第１の貫通孔２７に磁石２４が配置される。複数の第１の貫通孔２７のうち、一部の第１の貫通孔２７には磁石２４が配置され、他の第１の貫通孔２７には磁石２４が配置されることなく空隙２９が形成される。従って、輪ハース６の永久磁石部２０の磁力を調整する際、一部の第１の貫通孔２７に配置されている磁石２４を取り除くことにより、容易に磁力を弱めることが可能となり、空隙２９となっている他の第１の貫通孔２７に磁石２４を配置することで容易に磁力を強めることが可能となる。以上によって、輪ハース６の磁力の調整を容易に行うことができる。【選択図】図３

Description

本発明は、成膜装置に関する。

成膜対象物の表面に膜を形成する成膜装置として、例えばイオンプレーティング法を用いたものがある。イオンプレーティング法では、蒸発させた成膜材料を真空チャンバー内に拡散させて、成膜対象物の表面に成膜材料を付着させる。このような成膜装置は、成膜材料を保持する主陽極である主ハースと、当該主ハースを取り囲む補助電極である輪ハースと、を備える。特許文献１に記載の成膜装置では、環状の永久磁石と環状のコイルとを用いた輪ハースが採用されている。

特開平８−２３２０６０号公報

ここで、イオンプレーティング法では、成膜材料の膜厚分布は外部コイルと、輪ハースによって作られる磁場分布の影響を受ける。輪ハースは、環状の永久磁石及び環状のコイルを備えており、永久磁石の磁力及びコイルの磁力によって膜厚分布を調整することができる。しかしながら、一体化された永久磁石を輪ハースに適用した場合、磁力の調整を行うことが困難であるという問題が生じる。

そこで、本発明は、輪ハースの磁力の調整を容易に行うことができる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明に係る成膜装置は、真空チャンバー内でプラズマビームによって成膜材料を加熱し、成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、真空チャンバー内でプラズマビームを生成するプラズマ源と、成膜材料が充填されると共に、プラズマビームを成膜材料へ導く、またはプラズマビームが導かれる主陽極である主ハースと、主ハースの周囲に配置されると共に、プラズマビームを誘導する補助陽極である輪ハースと、を備え、輪ハースは、一対の磁性板と、一対の磁性板の間に設けられ、磁石を配置可能な複数の第１の貫通孔を有する、非磁性の磁石収容体と、磁石収容体の第１の貫通孔に配置される磁石と、を有し、複数の第１の貫通孔のうち、一部の第１の貫通孔には磁石が配置され、他の第１の貫通孔には磁石が配置されることなく空隙が形成される。

本発明に係る成膜装置は、非磁性の磁石収容体が複数の第１の貫通孔を有しており、当該第１の貫通孔に磁石が配置される。これによって一対の磁性板の間に磁石が配置される構成となり、磁石の磁力線は磁性板で均一化されることによって、磁性板、磁石収容体、及び磁石の組み合わせが輪ハースの永久磁石部として機能することができる。ここで、複数の第１の貫通孔のうち、一部の第１の貫通孔には磁石が配置され、他の第１の貫通孔には磁石が配置されることなく空隙が形成される。従って、輪ハースの永久磁石部の磁力を調整する際、一部の第１の貫通孔に配置されている磁石を取り除くことにより、容易に磁力を弱めることが可能となり、空隙となっている他の第１の貫通孔に磁石を配置することで容易に磁力を強めることが可能となる。以上によって、輪ハースの磁力の調整を容易に行うことができる。

本発明に係る成膜装置において、磁石収容体は、第１の磁性部材を配置可能な第２の貫通孔を有し、第２の貫通孔には、一対の磁性板を接続する第１の磁性部材が配置されてよい。これによって、第１の磁性部材を介して一対の磁性板同士の間で一部の磁力線がバイパスされ、輪ハースの永久磁石部としての磁力を弱めることが可能となる。これによって、輪ハースの磁力の調整を容易に行うことができる。

本発明に係る成膜装置において、少なくとも一方の磁性板には、第２の貫通孔に対応する位置に、第２の貫通孔より孔径が大きい第３の貫通孔が形成されてよい。これによって、磁石収容体に磁性板が取り付けられた状態であっても、第３の貫通孔を介して、第２の貫通孔に対する第１の磁性部材の挿入と取り外しが可能となる。

本発明に係る成膜装置において、複数の第１の貫通孔に配置される複数の磁石のうち、一部の磁石は、他の磁石に比して小さくてよい。このように、第１の貫通孔の一部の磁石を小さくすることにより、磁力の更なる微調整が可能となる。

本発明に係る成膜装置において、一部の磁石は、他の磁石に比して径が小さく、一部の磁石と磁石収容体との間には、非磁性のスペーサが配置されてよい。このように、一部の磁石を径方向に小さくすることで、磁力の微調整を可能とすると共に、非磁性のスペーサを配置することで、小さい磁石が第１の貫通孔内でがたつくことを抑制できる。

本発明に係る成膜装置において、一部の磁石は、他の磁石に比して厚みが小さく、一部の磁石と少なくとも一方の磁性板との間には、第２の磁性部材が配置されてよい。このように、一部の磁石の厚みを小さくすることで、磁力の微調整を可能とすると共に、第２の磁性部材を配置することで、厚みの小さい磁石が当該第２の磁性部材を介して両方の磁性板と接合されることが可能となる。

本発明によれば、輪ハースの磁力の調整を容易に行うことができる。

本発明の成膜装置の一実施形態の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る成膜装置の輪ハースの永久磁石部の斜視図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 （ａ）は、図３に示すＩＶａ―ＩＶａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は、図３に示すＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿った断面図である。 第１の貫通孔に配置される磁石の一例を示す図である。 輪ハースのコイルの磁力と永久磁石部の磁力との関係を説明するための模式図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において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。

図１は、本発明の成膜装置の一実施形態の構成を示す断面図である。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、説明の便宜上、図１には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、後述する成膜対象物が搬送される方向である。Ｘ軸方向は、成膜対象物と後述するハース機構とが対向する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに直交する方向である。

図１に示すように、本実施形態の成膜装置１は、成膜対象物の板厚方向が水平方向となるように、成膜対象物を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、成膜対象物が真空チャンバー内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置である。この場合には、Ｘ軸方向は水平方向且つ成膜対象物の板厚方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向となる。一方、本発明による成膜装置の一実施形態では、成膜対象物の板厚方向が略鉛直方向となるように成膜対象物が真空チャンバー内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置であってもよい。この場合には、Ｚ軸及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｘ軸方向は鉛直方向且つ板厚方向となる。なお、以下の実施形態では、縦型の場合を例に、本発明の成膜装置の一実施形態を説明する。

本実施形態の成膜装置１は、ハース機構２、搬送機構３、輪ハース６、プラズマ源７、圧力調整装置８及び真空チャンバー１０を備えている。

真空チャンバー１０は、成膜材料の膜が形成される成膜対象物１１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７から照射されるプラズマビームＰを真空チャンバー１０に受け入れるプラズマ口１０ｃとを有している。搬送室１０ａ、成膜室１０ｂ、及びプラズマ口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（Ｙ軸に）沿って設定されている。また、真空チャンバー１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。

搬送機構３は、成膜材料Ｍａと対向した状態で成膜対象物１１を保持する成膜対象物保持部材１６を搬送方向Ａに搬送する。搬送機構３は、搬送室１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ１５によって構成されている。搬送ローラ１５は、搬送方向Ａに沿って等間隔に配置され、成膜対象物保持部材１６を支持しつつ搬送方向Ａに搬送する。なお、成膜対象物１１は、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が用いられる。

プラズマ源７は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁に設けられたプラズマ口１０ｃを介して成膜室１０ｂに接続されている。プラズマ源７は、真空チャンバー１０内でプラズマビームＰを生成する。プラズマ源７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は、プラズマ口１０ｃに設けられたステアリングコイル（不図示）によって出射方向が制御される。

圧力調整装置８は、真空チャンバー１０に接続され、真空チャンバー１０内の圧力を調整する。圧力調整装置８は、例えば、ターボ分子ポンプやクライオポンプ等の減圧部と、真空チャンバー１０内の圧力を測定する圧力測定部とを有している。

ハース機構２は、成膜材料Ｍａを保持するための機構である。ハース機構２は、真空チャンバー１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３から見てＸ軸方向の負方向に配置されている。ハース機構２は、プラズマ源７から出射されたプラズマビームＰを成膜材料Ｍａに導く主陽極又はプラズマ源７から出射されたプラズマビームＰが導かれる主陽極である主ハース１７を有している。

主ハース１７は、成膜材料Ｍａが充填されたＸ軸方向の正方向に延びた筒状の充填部１７ａと、充填部１７ａから突出したフランジ部１７ｂとを有している。主ハース１７は、真空チャンバー１０が有する接地電位に対して正電位に保たれているため、プラズマビームＰを吸引する。このプラズマビームＰが入射する主ハース１７の充填部１７ａには、成膜材料Ｍａを充填するための貫通孔１７ｃが形成されている。そして、成膜材料Ｍａの先端部分が、この貫通孔１７ｃの一端において成膜室１０ｂに露出している。

輪ハース６は、プラズマビームＰを誘導するための電磁石を有する補助陽極である。輪ハース６は、成膜材料Ｍａを保持する主ハース１７の充填部１７ａの周囲に配置されている。輪ハース６は、環状のコイル９と環状の永久磁石部２０と環状の容器１２とを有し、コイル９及び永久磁石部２０は容器１２に収容されている。輪ハース６は、コイル９に流れる電流の大きさに応じて、成膜材料Ｍａに入射するプラズマビームＰの向き、または、主ハース１７に入射するプラズマビームＰの向きを制御する。また、永久磁石部２０は、所望の膜厚分布を得ることができるように、磁力の調整を行い易い構造となっている。永久磁石部２０の詳細な構造については後述する。

成膜材料Ｍａには、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電材料や、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１７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１７が加熱され、成膜材料Ｍａの先端部分が蒸発し、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。また、成膜材料Ｍａが導電性物質からなる場合、主ハース１７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Ｘ軸正方向へ移動し、搬送室１０ａ内において成膜対象物１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、所定長さの円柱形状に成形された固体物であり、一度に複数の成膜材料Ｍａがハース機構２に充填される。そして、最先端側の成膜材料Ｍａの先端部分が主ハース１７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、成膜材料Ｍａがハース機構２のＸ負方向側から順次押し出される。

次に、図２〜図５を参照して、本実施形態に係る成膜装置１の輪ハース６の永久磁石部２０の詳細な構成について説明する。図２は、本実施形態に係る成膜装置１の輪ハース６の永久磁石部２０の斜視図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４（ａ）は、図３に示すＩＶａ―ＩＶａ線に沿った断面図である。図４（ｂ）は、図３に示すＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿った断面図である。

図２、図３、及び図４に示すように、輪ハース６の永久磁石部２０は、一対の磁性板２１，２２と、一対の磁性板２１，２２の間に設けられる非磁性の磁石収容体２３と、磁石収容体２３内に配置される磁石２４と、磁石収容体２３内に配置される第１の磁性部材２６と、を備えている。永久磁石部２０は、軸線ＣＬを中心線として円環状に形成されている。また、磁石収容体２３は、磁性板２１，２２間で磁力を発生する磁石２４を配置可能な第１の貫通孔２７と、磁性板２１，２２を接続する第１の磁性部材２６を配置可能な第２の貫通孔２８と、を有している。

磁性板２１，２２は、円環状に形成された磁性部材によって構成されている。磁性板２１及び磁性板２２は、それぞれの中心線が軸線ＣＬに一致するように配置されている。磁性板２１は、磁石収容体２３の軸線方向における一端側の端面２３ａを覆うように配置される。磁性板２２は、磁石収容体２３の軸線方向における他端側の端面２３ｂを覆うように配置される。磁性板２１の内径は、磁性板２２の内径と同一であってもよく、大きくてもよく、小さくてもよい。磁性板２１の外径は、磁性板２２の外径と同一であってもよく、大きくてもよく、小さくてもよい。磁性板２１，２２の材料は、磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、鉄、フェライト系ステンレス材料、マルテンサイト系ステンレス材料などを適用することができる。

磁石収容体２３は、円環状に形成された非磁性部材によって構成されている。磁石収容体２３は、中心線が軸線ＣＬに一致するように配置されている。磁石収容体２３の厚さ（軸線方向の大きさ）は、磁性板２１，２２よりも大きい。磁石収容体２３の内径は、磁性板２１，２２の内径と同一であってもよく、大きくてもよく、小さくてもよい。磁石収容体２３の外径は、磁性板２１，２２の外径と同一であってもよく、大きくてもよく、小さくてもよい。磁石収容体２３の材料は、非磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、樹脂、アルミニウム、真鍮、チタンなどを適用することができる。

第１の貫通孔２７は、磁石収容体２３に複数形成されている。第１の貫通孔２７は、磁石収容体２３の一端面２３ａから他端面２３ｂへ向かって軸線ＣＬに平行に貫通する円形の貫通孔である。第１の貫通孔２７の孔径の大きさは特に限定されないが、少なくとも磁石収容体２３の幅（外径と内径の差に係る大きさ）より小さければよい。第２の貫通孔２８は、磁石収容体２３に複数形成されている。第２の貫通孔２８は、磁石収容体２３の一端面２３ａから他端面２３ｂへ向かって軸線ＣＬに平行に貫通する円形の貫通孔である。第２の貫通孔２８の孔径の大きさは特に限定されないが、少なくとも磁石収容体２３の幅（外径と内径の差に係る大きさ）より小さければよく、本実施形態では、第１の貫通孔２７の孔径よりも小さい。なお、貫通孔２７，２８の大きさや配置は特に限定されない。図３に示す例では、それぞれの貫通孔２７，２８は、隣り合う貫通孔２７，２８と連通しないように、軸線ＣＬと直交する方向において、互いに離間している。すなわち、一の貫通孔２７，２８と隣り合う他の貫通孔２７，２８との間には、磁石収容体２３を構成する非磁性材料が介在している。

図３には、第１の貫通孔２７及び第２の貫通孔２８の配置パターンの一例が示されている。具体的には、磁石収容体２３に対して、軸線ＣＬ周りに等角度θで径方向に延びる仮想線ＰＬを設定した場合、当該仮想線ＰＬ上に中心が配置されるように、第１の貫通孔２７及び第２の貫通孔２８が形成される。一の仮想線ＰＬ１上には２つの第１の貫通孔２７が形成される。この仮想線ＰＬ１に隣り合う他の仮想線ＰＬ２上には、内周側に１つの第１の貫通孔２７が形成され、外周側に１つの第２の貫通孔２７が形成される。また、仮想線ＰＬ２に更に隣り合う他の仮想線ＰＬ３上には、２つの第１の貫通孔２７が形成される。仮想線ＰＬ２上の第１の貫通孔２７の中心Ｐ２は、径方向において、仮想線ＰＬ１，ＰＬ３上の内周側の第１の貫通孔２７の中心Ｐ１と、仮想線ＰＬ１，ＰＬ３上の外周側の第１の貫通孔２７の中心Ｐ３との間に配置される。仮想線ＰＬ２上の第２の貫通孔２８の中心Ｐ４は、径方向において、仮想線ＰＬ１，ＰＬ３上の外周側の第１の貫通孔２７の中心Ｐ３と同位置、または中心Ｐ３より外周側に配置される。このような２つの第１の貫通孔２７と、１つの第１の貫通孔２７及び１つの第２の貫通孔２８とが交互に形成されるパターンが軸線ＣＬ周りの全周に亘って繰り返される。貫通孔２７，２８の配置を、図３に示すようなパターンとすることによって、磁石収容体２３に対して、貫通孔２７，２８を高密度に形成することができる。

複数の第１の貫通孔２７のうち、一部の第１の貫通孔２７には、磁石２４が配置され、他の第１の貫通孔２７には、磁石２４が配置されることなく空隙２９が形成される。一部の第１の貫通孔２７に配置される磁石２４は、（例えば、接着、圧入、一体成形などによって第１の貫通孔２７に固定されておらず、）第１の貫通孔２７対して取り外し可能である。永久磁石部２０の磁力を弱くする場合は、第１の貫通孔２７から磁石２４を取り外すことによって、磁力を調整することができる。また、空隙２９が形成されている第１の貫通孔２７に対しても、磁石２４を取り外し可能に配置することができ、永久磁石部２０の磁力を強くする場合は、空隙２９内に磁石２４を嵌め込むことで、磁力を調整することができる。なお、空隙２９は、磁石収容体２３の端面２３ａから端面２３ｂに亘って形成されている（図４（ｂ）参照）。

複数の第２の貫通孔２８のうち、一部の第２の貫通孔２８には、第１の磁性部材２６が配置され、他の第２の貫通孔２８には、第１の磁性部材２６が配置されることなく空隙３０が形成される。一部の第２の貫通孔２８に配置される第１の磁性部材２６は、（例えば、接着、圧入、一体成形などによって第２の貫通孔２８に固定されておらず、）第２の貫通孔２８対して取り外し可能である。永久磁石部２０の磁力を強くする場合は、第２の貫通孔２８から第１の磁性部材２６を取り外すことによって、磁力が第１の磁性部材２６を介してバイパスする箇所を減らすことによって、磁力を調整することができる。また、空隙３０が形成されている第２の貫通孔２８に対しても、第１の磁性部材２６を取り外し可能に配置することができ、永久磁石部２０の磁力を弱くする場合は、空隙３０内に第１の磁性部材２６を嵌め込むことで、磁力を調整することができる。なお、空隙３０は、磁石収容体２３の端面２３ａから端面２３ｂに亘って形成されている。

複数の第１の貫通孔２７のうち、どの第１の貫通孔２７に磁石２４を配置し、複数の第２の貫通孔２８のうち、どの第２の貫通孔２７に第１の磁性部材２６を配置するかは、特に限定されず、所望の磁力に応じて適宜変更してよい。ただし、永久磁石部２０による磁力が均一となるように、軸線ＣＬ周りにおいて、空隙２９，３０が一部の箇所に密集することなく、略均等に磁石２４及び第１の磁性部材２６を配置することが好ましい。図３に示す例では、径方向に二つ並んでいる第１の貫通孔２７（仮想線ＰＬ１や仮想線ＰＬ３上の第１の貫通孔２７）には全部に磁石２４が配置されている。また、径方向に並んでいる第１の貫通孔２７及び第２の貫通孔２８（仮想線ＰＬ２上の第１の貫通孔２７及び第２の貫通孔２８）に対しては、第１の貫通孔２７に磁石２４が配置されると共に第２の貫通孔２８に空隙３０が形成されるパターンと、第１の貫通孔２７に空隙２９が形成されると共に第２の貫通孔２８に第１の磁性部材２６が配置されるパターンとが、周方向において交互に繰り返されている。

次に、図４（ａ）及び図５を参照して、磁石２４の構成について説明する。図４（ａ）に示すように、第１の貫通孔２７内には、当該第１の貫通孔２７の内部空間の略全域を埋めるように、磁石２４Ａが配置される。磁石２４Ａは、第１の貫通孔２７の孔径と略同一の外径を有する円柱状に構成されており、軸線方向の一方の端部２４ａが磁性板２１と接合され、他方の端部２４ｂが磁性板２２と接合される。磁石２４Ａは、磁石片３１（一の塊に係る磁石）を複数重ね合わせることによって一の磁石として構成されている。なお、図４（ａ）に示す例では、二つの磁石片３１を重ね合わせることによって磁石２４Ａが構成されているが、三つ以上でもよい。また、一つの磁石片３１で磁石２４Ａが構成されていてもよい。

複数の第１の貫通孔２７に配置される磁石２４の全部が上述のような図４（ａ）に示す構成を有する磁石２４Ａであってもよいが、複数の第１の貫通孔２７に配置される複数の磁石２４のうち、図５に示す一部の磁石２４Ｂ，２４Ｃは、他の磁石２４Ａに比して小さくてよい。

具体的には、図５に示すように、小径磁石２４Ｂは、磁石２４Ａに比して径が小さい。図５（ｂ）に示すように、小径磁石２４Ｂは、第１の貫通孔２７の孔径及び磁石２４Ａよりも小さい外径を有する円柱状に構成されており、軸線方向の一方の端部２４ａが磁性板２１と接合され、他方の端部２４ｂが磁性板２２と接合される。小径磁石２４Ｂは、磁石２４Ａを構成する磁石片３１よりも径が小さい磁石片３２を複数重ね合わせることによって構成されている。なお、図５（ｂ）に示す例では、二つの磁石片３２を重ね合わせることによって小径磁石２４Ｂが構成されているが、三つ以上でもよい。また、一つの磁石片３２で小径磁石２４Ｂが構成されていてもよい。また、小径磁石２４Ｂと磁石収容体２３（すなわち、第１の貫通孔２７の内周面）との間には、非磁性のスペーサ３３が配置される。スペーサ３３は、小径磁石２４Ｂを取り囲む円筒形の部材であって、第１の貫通孔２７の孔径と略同一の外径を有すると共に、小径磁石２４Ｂの外径と略同一の内径を有する。スペーサ３３の材料は、非磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、樹脂、アルミニウム、真鍮、チタンなどを適用することができる。

また、図５に示すように、薄型磁石２４Ｃは、磁石２４Ａに比して厚み（すなわち、軸線方向の大きさ）が小さい。また、薄型磁石２４Ｃと少なくとも一方の磁性板２１，２２との間には、第２の磁性部材３４が配置される。図５（ｂ）に示すように、薄型磁石２４Ｃは、第１の貫通孔２７の孔径と略同一の外径を有する円柱状に構成されており、軸線方向の一方の端部２４ａが磁性板２１と接合され、他方の端部２４ｂが第２の磁性部材３４と接合される。薄型磁石２４Ｃは、磁石収容体２３の厚みよりも小さい厚みを有する磁石片３５によって構成されている。なお、図５（ｂ）に示す例では、一つの磁石片３５によって薄型磁石２４Ｃが構成されているが、複数の磁石片３５を重ね合わせてもよい。第２の磁性部材３４は、第１の貫通孔２７の孔径と略同一の外径を有する円柱状に構成されており、軸線方向の一方の端部３４ａが薄型磁石２４Ｃと接合され、軸線方向の他方の端部３４ｂが磁性板２２と接合される。第２の磁性部材３４の材料は、磁性材料であれば特に限定されないが、例えば、鉄、フェライト系ステンレス材料、マルテンサイト系ステンレス材料などを適用することができる。なお、第２の磁性部材３４が磁性板２１と接合されて、薄型磁石２４Ｃが磁性板２２と接合されてもよい。また、一の薄型磁石２４Ｃが一対の第２の磁性部材３４に挟まれ、一方の第２の磁性部材３４が磁性板２１と接合され、他方の第２の磁性部材３４が磁性板２２と接合されてもよい。また、一の第２の磁性部材３４が一対の薄型磁石２４Ｃに挟まれ、一方の薄型磁石２４Ｃが磁性板２１と接合され、他方の薄型磁石２４Ｃが磁性板２２と接合されてもよい。

次に、図４（ｂ）を参照して、第１の磁性部材２６について説明する。第１の磁性部材２６は、磁性板２１，２２を接続することによって、磁石２４が発生する磁力線の一部をバイパス（本来、磁性板２１，２２から外部へ通り抜ける磁力線を、通り抜けさせることなく第１の磁性部材２６を通過させる）させることによって、永久磁石部２０の外部に出て行く磁力線の本数を減らす機能を有する。第１の磁性部材２６は、第２の貫通孔２８内において軸線方向に延びる、略円柱状の部材である。図４（ｂ）に示す例では、磁性板２１には、第２の貫通孔２８に対応する位置に、当該第２の貫通孔２８より孔径が大きい第３の貫通孔３６が形成される。また、第１の磁性部材２６の軸線方向の一方の端部２６ａは、磁性板２１の外側の端面２１ａ（磁石収容体２３と接する面とは反対側の面）側まで延びている。第１の磁性部材２６の軸線方向の他方の端部２６ｂは、磁性板２２と接合されている。第１の磁性部材２６の一方の端部２６ａには、タップ孔３７が形成されている。これによって、当該タップ孔３７にネジを嵌め込むことにより、第１の磁性部材２６を第２の貫通孔２８から容易に取り外すことができる。また、第１の磁性部材２６の外周面の一部には内周側へ凹となるようなくびれ部３８が形成されていてよい。くびれ部３８の部分では、第１の磁性部材２６の外周面と第２の貫通孔２８の内周面との間は離間しており空間が形成される。これによって、第２の貫通孔２８に対して第１の磁性部材２６の取り外しを行い易くなる。また、くびれ部３８の大きさが異なる複数種類の第２の貫通孔２８を準備することにより、第１の磁性部材２６を介してバイパスされる磁力線の本数を変更することが可能となり、永久磁石部２０の磁力の微調整を行うことが可能となる。なお、第３の貫通孔３６は、他方の磁性板２２に設けられてよく、磁性板２１，２２の両方に設けられていてもよい。あるいは、第３の貫通孔３６が磁性板２１，２２のいずれにも設けられていなくともよい。

次に、本実施形態に係る成膜装置１の作用・効果について説明する。

ここで、イオンプレーティング法に係る成膜装置１では、成膜材料の膜厚分布は外部コイル（不図示）と、輪ハース６によって作られる磁場分布の影響を受ける。輪ハース６は、環状のコイル９及び環状の永久磁石部２０を備えており、永久磁石部２０の磁力及びコイル９の磁力によって膜厚分布を調整することができる。具体的には、図６（ａ）に示すように、永久磁石部２０の磁力に対してコイル９の磁力を相対的に弱めると蒸発蒸気は広がる傾向を示し、図６（ｂ）に示すように、永久磁石部２０の磁力に対してコイル９の磁力を相対的に強めると蒸発蒸気は直進方向への指向性が強まる傾向を示す。

上述のような輪ハース６の磁場分布の調整は、コイル９の磁力の調整のみならず、永久磁石部２０の磁力の調整も行うことによって、より正確な調整を行うことが可能となる。また、メンテナンスの際に永久磁石部２０の交換を行う場合、新たな永久磁石部２０の磁力を交換前のものと同等なものに調整することにより、コイル９の磁力の再調整を行うことなく、メンテナンス前と同様な膜厚分布にて成膜を行うことが可能となる。しかしながら、輪ハース６の環状に形成されると共に一体化された永久磁石を輪ハース６の永久磁石部２０に適用した場合、磁力の調整を行うことが困難であるという問題が生じる。また、メンテナンス前と同じ構造・形状の永久磁石２０を用意しても、個々の永久磁石２０では微妙にその磁力が異なることがあるため、メンテナンス前後で永久磁石２０の磁力が異なるようになってしまう。

これに対し、本実施形態に係る成膜装置１は、非磁性の磁石収容体２３が複数の第１の貫通孔２７を有しており、当該第１の貫通孔２７に磁石２４が配置される。これによって一対の磁性板２１，２２の間に磁石２４が配置される構成となり、磁石２４の磁力線は磁性板２１，２２で均一化されることによって、磁性板２１，２２、磁石収容体２３、及び磁石２４の組み合わせが輪ハース６の永久磁石部２０として機能することができる。ここで、複数の第１の貫通孔２７のうち、一部の第１の貫通孔２７には磁石２４が配置され、他の第１の貫通孔２７には磁石２４が配置されることなく空隙２９が形成される。従って、輪ハース６の永久磁石部２０の磁力を調整する際、一部の第１の貫通孔２７に配置されている磁石２４を取り除くことにより、容易に磁力を弱めることが可能となり、空隙２９となっている他の第１の貫通孔２７に磁石２４を配置することで容易に磁力を強めることが可能となる。以上によって、輪ハース６の磁力の調整を容易に行うことができる。

本実施形態に係る成膜装置１において、磁石収容体２３は、第１の磁性部材２６を配置可能な第２の貫通孔２８を有し、第２の貫通孔２８には、一対の磁性板２１，２２を接続する第１の磁性部材２６が配置されている。これによって、第１の磁性部材２６を介して一対の磁性板２１，２２同士の間で一部の磁力線がバイパスされ、輪ハース６の永久磁石部２０としての磁力を弱めることが可能となる。これによって、輪ハース６の磁力の調整を容易に行うことができる。

本実施形態に係る成膜装置１において、磁性板２１には、第２の貫通孔２８に対応する位置に、第２の貫通孔２８より孔径が大きい第３の貫通孔３６が形成されている。これによって、磁石収容体２３に磁性板２１が取り付けられた状態であっても、第３の貫通孔３６を介して、第２の貫通孔２８に対する第１の磁性部材２６の挿入と取り外しが可能となる。また、第３の貫通孔３６の孔径が大きいため、第３の貫通孔３６の位置が第２の貫通孔２８に対して多少ずれたとしても、第１の磁性部材２６を通過させることができる。

本実施形態に係る成膜装置１において、複数の第１の貫通孔２７に配置される複数の磁石２４のうち、一部の磁石２４Ｂ，２４Ｃは、他の磁石２４Ａに比して小さい。このように、第１の貫通孔２７の一部の磁石２４Ｂ，２４Ｃを小さくすることにより、磁力の更なる微調整が可能となる。

本実施形態に係る成膜装置１において、一部の小径磁石２４Ｂは、他の磁石２４Ａに比して径が小さく、一部の小径磁石２４Ｂと磁石収容体２３との間には、非磁性のスペーサ３３が配置されている。このように、一部の小径磁石２４Ｂを径方向に小さくすることで、磁力の微調整を可能とすると共に、非磁性のスペーサ３３を配置することで、小さい小径磁石２４Ｂが第１の貫通孔２７内でがたつくことを抑制できる。

本実施形態に係る成膜装置１において、一部の薄型磁石２４Ｃは、他の磁石２４Ａに比して厚みが小さく、一部の薄型磁石２４Ｃと少なくとも一方の磁性板２１，２２との間には、第２の磁性部材３４が配置されている。このように、一部の磁石の厚みを小さくすることで、磁力の微調整を可能とすると共に、第２の磁性部材３４を配置することで、薄型磁石２４Ｃが当該第２の磁性部材３４を介して両方の磁性板２１，２２と接合されることが可能となる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、各貫通孔２７，２８の形状（及びそれに対応する磁石２４等の形状）は円形状であったが、特に限定されず、あらゆる形状（例えば、楕円形状や多角形状）を採用してもよい。また、全ての各貫通孔２７，２８の形状が同じでなくともよいが、同じとすることで共通の形状の磁石２４、第１の磁性部材２６を用いることができる。また、各貫通孔２７，２８の個数や配置も適宜変更してよい。

また、少なくとも第１の貫通孔２７及び磁石２４があればよく、第２の貫通孔２８及び第１の磁性部材２６が省略されていてもよい。

１…成膜装置、６…輪ハース、７…プラズマ源、１０…真空チャンバー、１１…成膜対象物、１７…主ハース、２０…永久磁石部、２１，２２…磁性板、２３…磁石収容体、２４…磁石、２７…第１の貫通孔、２８…第２の貫通孔、２９…空隙、３３…スペーサ、３４…第２の磁性部材、３６…第３の貫通孔。

Claims (6)

1. 真空チャンバー内でプラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、
   前記真空チャンバー内で前記プラズマビームを生成するプラズマ源と、
   前記成膜材料が充填されると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料へ導く、または前記プラズマビームが導かれる主陽極である主ハースと、
   前記主ハースの周囲に配置されると共に、前記プラズマビームを誘導する補助陽極である輪ハースと、を備え、
   前記輪ハースは、
   一対の磁性板と、
   一対の前記磁性板の間に設けられ、磁石を配置可能な複数の第１の貫通孔を有する、非磁性の磁石収容体と、
   前記磁石収容体の前記第１の貫通孔に配置される前記磁石と、を有し、
   複数の前記第１の貫通孔のうち、一部の前記第１の貫通孔には前記磁石が配置され、他の前記第１の貫通孔には前記磁石が配置されることなく空隙が形成される、成膜装置。
2. 前記磁石収容体は、第１の磁性部材を配置可能な第２の貫通孔を有し、
   前記第２の貫通孔には、一対の前記磁性板を接続する前記第１の磁性部材が配置される、請求項１に記載の成膜装置。
3. 少なくとも一方の前記磁性板には、前記第２の貫通孔に対応する位置に、前記第２の貫通孔より孔径が大きい第３の貫通孔が形成される、請求項２に記載の成膜装置。
4. 複数の前記第１の貫通孔に配置される複数の前記磁石のうち、一部の磁石は、他の磁石に比して小さい、請求項１〜３の何れか一項に記載の成膜装置。
5. 前記一部の磁石は、前記他の磁石に比して径が小さく、
   前記一部の磁石と前記磁石収容体との間には、非磁性のスペーサが配置される、請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記一部の磁石は、前記他の磁石に比して厚みが小さく、
   前記一部の磁石と少なくとも一方の前記磁性板との間には、第２の磁性部材が配置される、請求項４に記載の成膜装置。