JP3026142B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP3026142B2
JP3026142B2 JP5336474A JP33647493A JP3026142B2 JP 3026142 B2 JP3026142 B2 JP 3026142B2 JP 5336474 A JP5336474 A JP 5336474A JP 33647493 A JP33647493 A JP 33647493A JP 3026142 B2 JP3026142 B2 JP 3026142B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関
し、特に真空容器内において金属材料の蒸発、イオン化
により生成される金属蒸気粒子を被処理物体の表面に付
着させて、金属膜あるいは合金膜を連続的に形成するイ
ンライン型イオンプレーティング装置に適したプラズマ
処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のイオンプレーティング装置として
は、ホーローカソード(HCD)銃あるいは圧力勾配型
プラズマ銃をプラズマ源として用いる装置が工業用とし
て用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオンプ
レーティング装置においては、スパッタ装置と異なり、
バッチ処理が主体となっている。しかしながら、この種
の装置を生産設備として工業用に用いるには、バッチ処
理では生産性が低く、生産コストも高くなる。このた
め、一度に大面積の被処理物体を処理可能なイオンプレ
ーティング装置や、連続的生産を可能とするインライン
型イオンプレーティング装置とすることが望まれてい
る。しかし、従来のホーローカソード(HCD)銃ある
いは圧力勾配型プラズマ銃をプラズマ源として用いる装
置においては、プラズマ源と金属材料の蒸発源が互いに
直交する壁面上に配置されており、プラズマ源から放出
されるプラズマビームをステアリングコイルにより蒸発
源方向に旋回させてガイドしている。このため、プラズ
マ源は蒸発源に対して一定の高さの位置に配置する必要
があり、装置が大型となる欠点がある。
【0004】他方、プラズマ源と金属材料の蒸発源を同
一平面に配置した場合には、プラズマビームの旋回角は
ステアリングコイルにより生ずる磁力線のリコネクショ
ン等の問題により、大きく取ることができないため、旋
回半径を大きくする必要があり、同様に装置が大型とな
る欠点がある。
【0005】したがって、本発明の目的は、装置を大型
化せずとも処理面積を大きくすることのできるイオンプ
レーティング装置に適したプラズマ処理装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空容
器と、この真空容器内にプラズマビームを導入するよう
に前記真空容器を構成する第1の壁面に設置されたプラ
ズマ源と、このプラズマ源が設置された前記第1の壁面
に対してほぼ直角に配設された第1の陽極と、この第1
の陽極と前記プラズマ源との間における前記第1の壁面
上の位置に設けられ、蒸発物質が配置される第2の陽極
とを備え、この第2の陽極から蒸発される蒸発物質を前
記真空容器内の位置に配置される被処理物体に衝突させ
ることを特徴とするプラズマ処理装置が得られる。
【0007】なお、前記被処理物体を、前記真空容器に
設けられた搬送装置により搬送することが好ましい。ま
た、前記第1の陽極は1個以上設けられ、前記第2の陽
極も1個以上設けられるのが好ましい。
【0008】更に、前記第1の陽極及び/又は前記第2
の陽極には、電流調整手段を接続して、この電流調整手
段を用いて電流を調整することにより、プラズマビーム
の調整を行うようにしても良い。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明をプラズマ処理装置のうち、特
に、インライン型イオンプレーティング装置に適用した
場合の構成を示す縦断面図である。本発明のインライン
型イオンプレーティング装置は内部が気密に保たれ、反
応ガスが供給される真空容器11を備えている。この真
空容器11の第1の壁面である底壁12には第1の装着
口13が設けられており、その周囲の底壁12の外側に
はプラズマビームガイド用のステアリングコイル14が
設置されている。ステアリングコイル14には、更に、
プラズマビーム収束用のコイル15及び環状永久磁石1
6が同心状に配置されている。
【0010】これらのプラズマビーム収束用のコイル1
5及び環状永久磁石16の直下には陰極17が設けられ
ている。陰極17は中心に開孔18を有しており、この
開孔18を介してアルゴン(Ar)ガスのような反応ガ
ス19を真空容器11に導入する。ステアリングコイル
14及びプラズマビーム収束用のコイル15には直流電
源20から励磁用電流が供給されている。これらのステ
アリングコイル14、プラズマビーム収束用のコイル1
5及び環状永久磁石16により、プラズマ源21が構成
されている。
【0011】真空容器11の底壁12に直角な側壁22
には、第2の装着口23が設けられており、この第2の
装着口23を介して第1の陽極24が真空容器11内に
挿入されている。この第1の陽極24は真空容器11の
内部に形成された陽極板25を備え、またその本体内に
はプラズマビームを吸引するための永久磁石26が埋設
されている。この第1の陽極24と陰極17間には、電
流調整手段として可変電圧直流電源27が、第1の陽極
24側が正電位となるような極性で接続されている。
【0012】なお、実施例では第1の陽極24を側壁2
2に設けた例を示したが、必ずしもこれに限定されるこ
とはなく、底壁12に設けられても良い。その場合でも
第1の陽極24は、プラズマ源21に対してほぼ直角に
設けられていなければならない。
【0013】真空容器11の底壁12にはまた、第1の
装着口13と側壁22との間の位置に、第3の装着口2
8が設けられており、この第3の装着口28を介して第
2の陽極29が真空容器11内に挿入されている。この
第2の陽極29はその本体内にプラズマビームを吸引す
るための永久磁石30が埋設されている。第2の陽極2
9の真空容器11内に挿入された先端部31には、図示
しないが、金属蒸発材が載置されている。この第2の陽
極29の先端部31に対向する真空容器11内上部に
は、被処理物体32が搬送装置33により送られてい
る。搬送装置33は、真空容器11内を貫通するガイド
レール34により複数個の被処理物体32を順次搬送
し、連続的な処理を可能とする。
【0014】第2の陽極29には可変電圧直流電源27
の陰極がゲートターンオフスイッチ35を介して接続さ
れている。可変電圧直流電源27の陰極はまた、抵抗3
6、37を介してプラズマビーム収束用のコイル15及
び環状永久磁石16に接続され、それぞれに所定の負電
位を与えている。
【0015】以上のように構成された本発明のインライ
ン型イオンプレーティング装置の動作を説明する。真空
容器11内では、プラズマ源21内の陰極17と第1の
陽極24との間では放電が生じ、これによりプラズマビ
ーム38が生成され、このプラズマビーム38はステア
リングコイル14と第1の陽極24とにより決定される
磁力線によりガイドされて、陰極17から第1の陽極2
4に到達する。この状態において当初オフ状態であった
ゲートターンオフスイッチ35がオンにされ、第2の陽
極29にプラズマビーム38が引き込まれる。これによ
り、第2の陽極29の先端部31に載置されている金属
蒸発材(図示せず)が加熱されて蒸発する。この蒸発金
属粒子はプラズマビーム38の照射によりイオン化さ
れ、真空容器11内上部に配置された負電圧が印加され
た被処理物体32の表面に付着し、被膜が形成される。
【0016】本発明のインライン型イオンプレーティン
グ装置における、プラズマビーム38の旋回角は、プラ
ズマ源21と第1の陽極24間では90度であるが、プ
ラズマ源21と第2の陽極29間では180度となる。
しかしながら、第2の陽極29はプラズマ源21と第1
の陽極24との中間の位置にあるため、プラズマビーム
38はプラズマ源21から第2の陽極29に容易に到達
する。
【0017】したがって、本発明のインライン型イオン
プレーティング装置においては、プラズマ源21と蒸発
源となる第2の陽極29とを同一平面に置くことがで
き、装置の高さを小さくすることができる。また、プラ
ズマビーム38と被処理物体32との距離は第1の陽極
24の位置及び形状により調整することができる。
【0018】図2は本発明のインライン型イオンプレー
ティング装置の他の実施例を示す概略構成図で、同図
(A)は真空容器11内の陽極の配置を示す上面図、同
図(B)はその斜視図である。この実施例においては、
真空容器11の底壁12上のプラズマ源21が装着され
る第1の装着口13の周囲に4個の第2の陽極29が設
けられている。これらの第2の陽極29の配置位置は、
余弦(コサイン)の数乗則により決定する。そして、真
空容器11の側壁(図示せず)にはそれぞれの第2の陽
極29に対応して4個の第1の陽極24に付属する陽極
板25が設けられている。このような構成により、プラ
ズマビーム38が真空容器11の底壁12上に拡大する
ため、均一で大きな面積のイオンプレーティングを行う
ことができる。
【0019】図3は本発明のインライン型イオンプレー
ティング装置の更に他の実施例を示す真空容器11の横
断面図である。この実施例においては、真空容器11の
底壁12上のプラズマ源21が装着される第1の装着口
13の周囲に3個の第2の陽極29が設けられている。
そして、真空容器11の周囲側壁に沿って第2の陽極2
9全体を包囲するように連続的に形成された第1の陽極
41が設けられている。このような構成により、図2の
実施例と同様に、均一で大きな面積のイオンプレーティ
ングを行うことができる。
【0020】なお、上記実施例において、第1の陽極2
4を複数個設け該第1の陽極24に対応して同個数の第
2の陽極29を設けた例や、複数個の第2の陽極29に
対して1個の第1の陽極24を設けた例を示したが、こ
れに限定されることはなく、1個の第2の陽極29に対
して複数個の第1の陽極24を設けても良いし、それぞ
れの陽極の数は、真空容器11の形状、被処理物体32
の材質、形状及び各陽極のレイアウトによって適宜選択
することができる。
【0021】また、電流調整手段として可変電圧直流電
源27を用いたが、別の手段としてGTOを用いた制御
や可変抵抗を用いた制御がある。更に、上記の各実施例
において、第2の陽極29にビーム修正用の環状永久磁
石を設けることにより、更に均一なイオンプレーティン
グを行うことができる。このような環状永久磁石による
ビーム修正技術に関しては、本願出願人の特許出願、特
願平5−288163号に開示されている。
【0022】以上、本発明をインライン型イオンプレー
ティング装置に適用して説明したが、本発明はイオンプ
レーティング装置に限らず、他のプラズマ処理、例えば
真空蒸着、プラズマCVD、プラズマエッチングにも適
用できることは言うまでも無い。
【0023】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、装置を大
型化せずとも大面積の処理膜を形成することのできるイ
ンライン型イオンプレーティング装置に適したプラズマ
処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したインライン型イオンプレーテ
ィング装置の構成を示す縦断面図である。
【図2】本発明によるインライン型イオンプレーティン
グ装置の他の実施例を示す概略構成図で、同図(A)は
真空容器内の陽極の配置を示す上面図、同図(B)はそ
の斜視図である。
【図3】本発明によるインライン型イオンプレーティン
グ装置の更に他の実施例を示す真空容器の横断面図であ
る。
【符号の説明】
11 真空容器 12 底壁 13 第1の装着口 14 ステアリングコイル 15 プラズマビーム収束用コイル 16 環状永久磁石 17 陰極 18 開孔 20 直流電源 21 プラズマ源 22 直角な側壁 23 第2の装着口 24 第1の陽極 25 陽極板 26 永久磁石 27 可変電圧直流電源 28 第3の装着口 29 第2の陽極 30 永久磁石 32 被処理物体 33 搬送装置 34 ガイドレール 35 ゲートターンオフスイッチ 36 抵抗 37 抵抗 38 プラズマビーム
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−320887(JP,A) 特開 平5−287510(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/32 - 14/58

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器と、この真空容器内にプラズマ
    ビームを導入するように前記真空容器を構成する第1の
    壁面に設置されたプラズマ源と、このプラズマ源が設置
    された前記第1の壁面に対してほぼ直角に配設された第
    1の陽極と、この第1の陽極と前記プラズマ源との間に
    おける前記第1の壁面上の位置に設けられ、蒸発物質が
    配置される第2の陽極とを備え、この第2の陽極から蒸
    発される蒸発物質を前記真空容器内の位置に配置される
    被処理物体に衝突させることを特徴とするプラズマ処理
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプラズマ処理装置におい
    て、前記第2の陽極から蒸発される蒸発物質が衝突する
    前記真空容器内の位置に配置される被処理物体を、前記
    真空容器に設けられた搬送装置により搬送するようにし
    たことを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のプラズマ処理装置
    において、前記第1の陽極は1個以上設けられ、前記第
    2の陽極も1個以上設けられていることを特徴とするプ
    ラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載のプラズマ処理装置
    において、前記第1の陽極には電流調整手段が接続され
    ており、この電流調整手段を用いて電流を調整すること
    により、プラズマビームの調整を行うようにしたことを
    特徴とするプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2記載のプラズマ処理装置
    において、前記第2の陽極には電流調整手段が接続され
    ており、この電流調整手段を用いて電流を調整すること
    により、プラズマビームの調整を行うようにしたことを
    特徴とするプラズマ処理装置。
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