JP4728089B2 - シート状プラズマ発生装置および成膜装置 - Google Patents

シート状プラズマ発生装置および成膜装置 Download PDF

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Description

この発明は、シート状プラズマ発生装置と、このシート状プラズマ発生装置を用いた成膜装置に関し、例えば、プラズマディスプレイパネルの製造等、大面積の基板に成膜することに適した成膜装置に関する。
液晶表示装置（本明細書において「ＬＣＤ」と表すことがある）やプラズマディスプレイ装置（本明細書において「ＰＤＰ」と表すことがある）等、ディスプレイ用の大型基板の量産が近年強く求められている。
ＬＣＤやＰＤＰなどのディスプレイ用の大面積基板への透明導電膜ＩＴＯや、前面板電極保護層であるＭｇＯ等の薄膜形成にあたっては、生産量の増加、高精細パネル化に伴い、ＥＢ蒸着法やスパッタリング法に代わる成膜法としてイオンプレーティング法が注目されている。イオンプレーティング法は、高成膜レート、高密度な膜質の形成、大きいプロセスマージンといった様々な長所を有し、また、プラズマビームを磁場で制御することにより大面積基板への成膜が可能になるからである。この中で、特に、ホローカソード式イオンプレーティング法がディスプレイ用の大面積基板への成膜用として期待されている。
このホローカソード式イオンプレーティング法ではプラズマ源に浦本上進氏が開発したＵＲ式プラズマガンを用いているものがある（特許文献１）。このＵＲ式プラズマガンは、ホローカソードと複数の電極で構成されており、Ａｒガスを導入して高密度のプラズマを生成し、異なる４種類の磁場でプラズマビームの形状、軌道を変化させて成膜室に導いている。すなわち、プラズマガンで生成されたプラズマビームを、当該プラズマビームの進行方向に対して直交する方向に延び、対向して互いに平行に配置されて対になっている永久磁石からなるシート化マグネットによって形成されている磁場の中に通過させる。これにより、当該プラズマビームをシート状に変形させ、扁平に広がったシート状のプラズマビームとするものである。
この扁平に広がったシート状のプラズマビームを、蒸発材料受け皿上の蒸発材料に広範囲にわたって照射する技術も開発されている（特許文献２）。これによれば、シート化されたプラズマビームにより、プラズマが蒸発材料受け皿上の蒸発材料、例えば、ＭｇＯに広範囲にわたって照射されるため、蒸発源を幅広くでき、幅広な基板上に成膜することが可能になるとされている。
このような従来の成膜装置１００による成膜方法の一例を図１１、図１２を用いて説明する。図１１は従来の成膜装置の一例を説明する概略側面図、図１２はこの概略平面図である。図１１中、矢印Ｘ方向から見たものが図１２図示の状態で、図１２中、矢印Ｙ方向から見たものが図１１図示の状態である。
成膜装置１００の真空排気可能な成膜室３０内の下部に、蒸発材料（例えばＭｇＯ）３１を収容した蒸発材料受け皿３２が配備されている。成膜処理される基板３３（例えば、ディスプレイ用大型基板）は、成膜室３０内の上部に、蒸発材料受け皿３２と対向するように配置される。そして、基板３３に、連続的に透明導電性膜ＩＴＯやＭｇＯ膜を成膜する際に、基板３３は不図示の基板ホルダーによって、所定の距離をあけて矢印４３のように連続的に搬送される。
図１１、図１２図示の実施形態では成膜室３０の外側に配置されているプラズマガン２０は、ホローカソード２１と、電極マグネット２２および電極コイル２３で構成され、これらが図１１図示のように、略水平の軸に沿って同軸で配置されている。なお、プラズマガン２０が成膜室３０内に設置されている場合もある。
プラズマビーム２５を成膜室３０内へ引き出すための収束コイル２６が電極コイル２３より下流側（プラズマビームが進行する方向）に設置されている。
収束コイル２６の更に下流側には、プラズマビーム２５の進行方向に対して直交する方向に延び、対向して互いに平行に配置されて対になっている永久磁石からなるシート化マグネットが配置されている。前記のように成膜室３０に向けて進行するプラズマビーム２５は、このシート化マグネットによって形成される磁場の中を通過し、ここを通過する間に、扁平なシート化されたシート状プラズマビーム２８になる。シート化マグネットは１組、または複数組配置される。図１１、図１２図示の従来例では、２組のシート化マグネット２９、２９が配置されている。
なお、図１１、図１２図示の従来例ではシート化マグネット２９が成膜室３０の内部に配置されているが、シート化マグネット２９が成膜室３０の外部に配置されることもある。
基板３３への成膜を行う場合には、蒸発材料受け皿３２に蒸発材料３１を配置する。また、成膜処理される基板３３を不図示の基板ホルダーに保持する。真空室３０内部を矢印４２のように排気して所定の真空度にするとともに、矢印４１のように反応ガスを真空室３０内に供給する。
この状態で、アルゴン（Ａｒ）等のプラズマ用ガスを矢印４０のように、プラズマガン２０に導入する。プラズマガン２０で生成されたプラズマビーム２５は、収束コイル２６により形成される磁界によって収束され、特定の範囲で広がりを持ちながら、例えば、図４（ａ）、図５（ａ）に図示するように、特定の径を有する円柱状に広がりながら真空室３０内に引き出される。そして、２組のシート化マグネット２９、２９によってそれぞれ形成されている磁場の中をそれぞれ通過する。各組のシート化マグネット２９、２９を通過するときに、それぞれ、変形されて、扁平な、シート化されたシート状プラズマビーム２８となる。
このシート状プラズマビーム２８は、蒸発材料受け皿３２の下方のアノードマグネット３４が作る磁界によって偏向されて蒸発材料３１上に引き込まれ、蒸発材料３１を加熱する。その結果、加熱された部分の蒸発材料３１は蒸発し、不図示の基板ホルダーに保持されて矢印４３方向に移動している基板３３に到達して基板３３の表面に膜を形成する。
特許第１７５５０５５号公報 特開平９−７８２３０号公報
図１１、図１２に図示し、前述した構成からなる従来の成膜装置１００は、前述したように、プラズマガンで生成されるプラズマビームを、シート化マグネットによって形成されている磁場の中に通過させることにより、シート状に変形させ、扁平に広がったシート状のプラズマビームを形成する従来のシート状プラズマ発生装置を用いているものである。かかる従来のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１００を用いた従来の方法によれば、成膜面積を広げることは可能になったが、膜厚の均一性に関しては改善すべき点が残っていた。すなわち、発明者等の実験によれば、前記のような従来の方法では、蒸発材料表面におけるプラズマビームの分散度合を示すイオンフラックス分布が図１０図示のようになっていることが認められた。なお、図１０において、縦軸はイオン強度（任意平均）を表し、横軸はシート状プラズマビーム２８の中心を原点（０）としたときのプラズマビームのシート化（広がり）方向（図１２中の矢印ｘ方向）の距離（ｍｍ）を表す。
これに対応して、基板表面に成膜される膜のプロファイルも同様の形状となり、中央側で厚く、１つの山のピークを形成し、外縁側（両サイド側）に向かって膜厚が次第に薄くなっていく形状となって、広い面積の基板に成膜した場合の膜厚分布の均一化において不十分であることが認められた。
これは、プラズマガンで生成された、特定の範囲で広がりを持ちながら、例えば、特定の径を有する円柱状のようになって成膜室方向に進行するプラズマビームにおいて、プラズマが、プラズマビームの外縁側に比較してプラズマビームの中心側に集中するためと考えられる。これによって、シート状のプラズマビームの中心側部分が照射された蒸発材料の蒸発レートが、当該中心側部分の両側にあたる外縁側部分に比較して高くなるものと考えられる。この結果、膜厚分布が中央側で厚く、外縁側（両サイド側）で薄くなり、広い面積の基板への均一な膜厚分布の成膜が不十分になっているものと考えられた。
この発明は上記の如くの問題点に鑑みてなされたもので、成膜面積の拡大を可能とし、かつ、成膜された膜の膜厚分布をより均一化できるシート状プラズマ発生装置と、これを用いた成膜装置を提供することを目的としている。
前記目的を達成するため、この発明は、プラズマガンから収束コイルにより引き出され、特定の範囲で広がりを持ちながら、例えば、特定の径を有する円柱状のようになって進行するプラズマビームを、当該プラズマビームの進行方向に対して直交する方向に延び、対向して互いに平行に配置されて対になっている永久磁石からなるシート化マグネットによって形成されている磁場の中に通過させてシート状に変形させるシート状プラズマ発生装置において、以下の提案を行うものである。
すなわち、本発明は、前記のようなシート状プラズマ発生装置において、前記のシート化マグネットには、プラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネットが少なくとも一つ含まれることを特徴とするものである。
前記において、プラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネットは、プラズマビームに対して直交する方向において複数に分割されているものとすることができる。
そして、この場合、複数に分割されているシート化マグネットは、プラズマビームの中心側に対応する部分における永久磁石が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における永久磁石よりもプラズマビームに対して近接して配置され、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士の間隔の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士の間隔よりも狭くなるようにすることができる。
あるいは、複数に分割されているシート化マグネットは、プラズマビームの中心側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度よりも大きく、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度よりも強くなるようにすることができる。
次に、前記目的を達成するためこの発明が提案する成膜装置は、前述した本発明のいずれかのシート状プラズマ発生装置で生成されたシート状プラズマを成膜室に配置された蒸発材料に入射させて成膜室で基板上に成膜するものである。
本発明のシート状プラズマ発生装置によれば、プラズマガンから収束コイルにより引き出したプラズマビームを、シート化マグネットによって形成されている磁場の中に通過させてシート状に変形させるにあたって、前記シート化マグネットの中に、プラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネットが少なくとも一つ含まれている。
これによって、特定の範囲で広がりを持ちながら、例えば、特定の径を有する円柱状のようになって成膜室の蒸発材料に向けて進行するプラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強くなる。
そこで、シート化マグネットの中心側部分を通過するプラズマの密度を、当該中心側部分の両側にあたる外縁側に分散させることができる。こうして、蒸発材料に照射されるシート状のプラズマビームのプラズマが、外縁側に比べて中心側に集中することを防止できる。
すなわち、蒸発材料表面におけるイオンフラックス分布を図１０図示のような、１つのピークしかない急峻な山形から、より平坦な分布へと変化させることができる。これに従って、基板上に成膜される膜のプロファイルを平坦化させ、広い面積にわたって、均一な膜厚分布の成膜を可能とすることができる。
以下、この発明の実施の形態を添付の図を参照して説明する。
図１は、この発明のシート状プラズマ発生装置及びこれを利用した成膜装置１０の一例の概略構成を示す側面図である。図２は、図１図示の成膜装置１０の概略構成を示す平面図である。図１中、矢印Ｘ方向から見たものが図２図示の状態で、図２中、矢印Ｙ方向から見たものが図１図示の状態である。
本発明の特徴は後述するシート化マグネット２７の形態にあり、それ以外の、シート状プラズマ発生装置、成膜装置１０の構成は、図１１、図１２を用いて背景技術の欄で説明した従来のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１００と同様であるので、図１１、図１２を用いて背景技術の欄で説明した従来のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１００と共通する部分には共通する符号をつけてその説明は省略する。
プラズマガン２０から収束コイル２６によりプラズマビーム２５が引き出される。このプラズマビーム２５は、これが成膜室３０に向かって進行する方向に対して直交する方向に延び、対向して互いに平行に配置されて対になっている永久磁石からなるシート化マグネット２９、２７によって形成されている磁場の中を通過する。これによって、プラズマビーム２５は、図１、図２図示のように扁平なシート状プラズマビーム２８となる。
本発明のシート状プラズマ発生装置では、特定の範囲で広がりを持ちながら、例えば、特定の径を有する円柱状のようになって進行するプラズマビーム２５を扁平なシート状プラズマビーム２８に変形させるシート化マグネットの中に、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が少なくとも一つ含まれている。
図１〜図３（ｃ）図示の実施形態においては、符号２７で示されているシート化マグネットが、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネットになっている。一方、図１〜図３（ｃ）において、符号２９で示されているシート化マグネットは、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度と、外縁側に対応する部分の反発磁場強度との間に相違がない、従来のシート状プラズマ発生装置に採用されているシート化マグネットである。
なお、図１〜図３（ｃ）の実施形態では、プラズマビーム２５が成膜室３０に向かって進行する方向に２組のシート化マグネット２７、２９が配置されているが、本発明は、かかる形態に限られるものではない。２組以上の複数のシート化マグネットが配置されている場合でも、その中に、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が少なくとも一つ含まれていればよい。また、複数のシート化マグネットが配置されていて、その中の少なくとも一つが前述したシート化マグネット２７であるときに、シート化マグネット２７は、図１、図２図示のように成膜室３０の蒸発材料３１に近い方に配備されている形態、図３（ｂ）図示のように成膜室３０の蒸発材料３１から遠い方に配備されている形態のいずれも選択できる。
また、図示していないが、プラズマビーム２５が成膜室３０に向かって進行する方向に１組のシート化マグネット２７のみが配置されていて、このシート化マグネット２７が、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いものになっている形態にすることもできる。
更に、図１、図２図示の実施形態でも、図１１、図１２図示の従来例の場合と同じく、シート化マグネット２９、２７が成膜室３０の内部に配置されている構成で説明しているが、シート化マグネット２７、２９が成膜室３０の外部に配置される形態にすることも可能である。
いずれにしても、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が少なくとも一つ含まれていることにより、シート化マグネット２７の中心側部分を通過するプラズマの密度を外縁側に分散させることができる。こうして、シート状のプラズマビーム２８が成膜室３０内に配置されている蒸発材料３１に照射されるときに、外縁側に比べて中心側にプラズマが集中することを防止できる。これに従って、基板３３上に成膜される膜のプロファイルを平坦化させ、広い面積にわたって、均一な膜厚分布の成膜を可能にできる。
本発明のシート状プラズマ発生装置において、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネット２７は、プラズマビーム２５に対して直交する方向において複数に分割されている形態にすることができる。
このようにすることによって、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における反発磁場強度の方を、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強くすることが、以下に説明するように容易になる。
図３（ａ）は、図１、図２図示の実施形態における本発明のシート状プラズマ発生装置において、シート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において３個に分割されている例を説明するものである。
図３（ｃ）は、図３（ｂ）図示の実施形態における本発明のシート状プラズマ発生装置において、シート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において３個に分割されている例を説明するものである。
以下、シート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において複数個に分割されている場合の好ましい配置例、構成例を、図４（ａ）〜図４（ｅ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明する。
図４（ａ）〜図４（ｅ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）とも、図２中、矢印Ｚ方向から見た状態の、従来のシート状プラズマ発生装置に採用されているシート化マグネット２９と、本発明のシート状プラズマ発生装置に採用されているシート化マグネット２７の配置形態、構成形態を説明する図である。
プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において複数に分割されている場合、複数に分割されているシート化マグネット２７は、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における永久磁石が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における永久磁石よりもプラズマビーム２５に対して近接して配置され、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士の間隔の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士の間隔よりも狭くなっているようにすることができる。
シート化マグネット２７をプラズマビーム２５に対して直交する方向において複数に分割した上でこのようにすれば、以下に説明するように、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における反発磁場強度の方を、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強くすることを容易に行うことができる。
図４（ｂ）、（ｃ）は、シート化マグネット２７をプラズマビーム２５に対して直交する方向において３個に分割した上で、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における永久磁石２７ａ、２７ａが、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における永久磁石２７ｂ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｃよりもプラズマビーム２５に対して近接して配置されている例を説明するものである。これによって、中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石２７ａ、２７ａ同士の間隔Ａの方が、外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石２７ｂ、２７ｂ同士の間隔Ｂ、２７ｃ、２７ｃ同士の間隔Ｂよりも狭くなっている。
図４（ａ）は、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度と、外縁側に対応する部分の反発磁場強度との間に相違がない、従来のシート状プラズマ発生装置に採用されているシート化マグネット２９を説明するものである。対向して対になっている永久磁石同士の間隔は、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分においても、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分においても同一で、また、どの位置においても、互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度が同一になっている。
図６は、図４（ａ）図示の形態の従来の形態のシート化マグネット２９のみが採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置と、当該従来のシート状プラズマ発生装置において、シート化マグネット２９を図４（ｂ）図示の形態のシート化マグネット２７に変更した本発明のシート状プラズマ発生装置について、設定条件を同一にして、生成されたシート状プラズマビーム２８によって、蒸発材料３１の表面に形成されるイオンフラックス分布を示したものである。
発明者等の実験によれば、図４（ａ）図示の形態の従来のシート化マグネット２９が採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置の場合、図６に（１）で示したように、１つの高いピークを有する急峻な山形形状を呈するイオンフラックス分布となった。一方、本発明のシート状プラズマ発生装置によれば、図６に（２）で示すように、低くなったピークが複数存在するなだらかな山形形状のイオンフラックス分布となった。
この結果、蒸発材料３１を蒸発させるプラズマの分布も同様になだらかな山形形状に改善することができ、本発明のシート状プラズマ発生装置を使用している本発明の成膜装置１０によれば、基板３３の表面に成膜される膜の膜厚分布を平坦化し、広い面積にわたって均一な膜厚分布の成膜を行うことができる。
なお、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネット２７を、プラズマビーム２５に対して直交する方向において複数に分割する場合、複数個に分割する数は、図３（ａ）、（ｃ）、図４（ｂ）、（ｃ）などに例示されているように、プラズマビーム２５に対して直交する方向において３個に分割するものに限られない。プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強くなるようにすれば、プラズマビーム２５に対して直交する方向において任意の数に分割できる。
図４（ｄ）、（ｅ）は、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分の反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分の反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において、２７ａ〜２７ｅの５個に分割されている例を説明するものである。図４（ｂ）、（ｃ）の実施形態と同じく、中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石２７ａ、２７ａ同士の間隔より、外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石２７ｂ、２７ｂ同士の間隔、２７ｃ、２７ｃ同士の間隔の方が広く、更に外縁側で互いに対向する永久磁石２７ｄ、２７ｄ同士の間隔、２７ｅ、２７ｅ同士の間隔の方が更に広くなっている。
また、前述したように、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強いシート化マグネット２７が、プラズマビーム２５に対して直交する方向において複数に分割されている場合に、複数に分割されているシート化マグネット２７は、プラズマビーム２５の中心側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度の方が、プラズマビーム２５の外縁側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度よりも大きく、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度よりも強くなるようにすることもできる。
シート化マグネット２７のこのような形態を説明しているものが、図５（ｂ）、（ｃ）である。
本発明のシート状プラズマ発生装置に採用されているシート化マグネット２７においては、例えば、図５（ｂ）、（ｃ）図示のように、プラズマビーム２５に対して直交する方向において３個に分割されているシート化マグネット２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）のうち、中央の永久磁石２７ａを、例えば、強磁場をネオジウム系磁石（Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ）で形成したり、サマリウム・コバルト系磁石（Ｓｍ・Ｃｏ）で形成することができる。これによって、中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石２７ａ、２７ａ同士による反発磁場強度の方を、外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石２７ｂ、２７ｂ同士による反発磁場強度や、２７ｃ、２７ｃ同士による反発磁場強度よりも強くすることができる。
また、図示していないが、中央の永久磁石２７ａのプラズマビーム２５と対向する面の面積や、その体積を外側の永久磁石２７ｂ、２７ｃのものよりも大きくすることでも、中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石２７ａ、２７ａ同士による反発磁場強度の方を、外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石２７ｂ、２７ｂ同士による反発磁場強度や、２７ｃ、２７ｃ同士による反発磁場強度よりも強くすることができる。
図７、図８は、３分割したシート化マグネット２７における永久磁石２７ａ、２７ｂ、２７ｃの材質を変化させた場合のイオンフラックス分布を示している。
図７において、（３）は、図６の（１）と同じく、従来技術におけるイオンフラックス分布であり、図７における（４）、（５）が中央の永久磁石２７ａをネオジウム系磁石とした実施形態のイオンフラックス分布である。図７中、（５）は（４）に比べて中央の永久磁石２７ａの長さを長くした。従って、（５）の場合に比べて、（４）では、外側の永久磁石２７ｂ、２７ｃが短くなっている。
また、図８において、（６）は図６の（１）と同じく、従来技術におけるイオンフラックス分布であり、図８中、（７）が中央の永久磁石２７ａをサマリウム・コバルト系磁石とした実施形態のイオンフラックス分布である。
中央の永久磁石２７ａを残留磁束密度が強い材質とした何れの場合も、図４（ａ）、図５（ａ）図示の形態の従来のシート化マグネット２９が採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置における図６に（１）で示したような１つの高いピークを有する急峻な山形形状を呈するイオンフラックス分布に比較して、なだらかな山形形状のイオンフラックス分布となった。
この結果、蒸発材料３１を蒸発させるプラズマの分布も同様になだらかな山形形状に改善することができ、本発明のシート状プラズマ発生装置を使用している本発明の成膜装置１０によれば、基板３３の表面に成膜される膜の膜厚分布を平坦化し、広い面積にわたって均一な膜厚分布の成膜を行うことができる。
図４（ｃ）図示の形態のシート化マグネット２７が、図３（ａ）図示のように、図４（ａ）図示の従来のシート化マグネット２９とともに使用されている本発明のシート状プラズマ発生装置が採用されている、図１、図２図示の形態の本発明の成膜装置１０を用いて成膜する場合について、その一例を説明する。
プラズマ用ガスとしてアルゴンガスを矢印４０のようにプラズマガン２０に導入し、酸素を矢印４１のように成膜室３０に導入した以外は、図１１、図１２を用いて背景技術の欄で説明した従来のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１００と同じようにし、以下の条件で、基板３３への成膜を行った。
材質：酸化マグネシウム（ＭｇＯ）
膜厚（目標）：１２０００Å
放電圧力：０．１Ｐａ
基板温度：２００℃
Ａｒ流量：３０sccm（０．５ml/sec）
Ｏ２流量：４００sccm（６．７ml/sec）
成膜速度：１７５Å／sec
次に、２組のシート化マグネットをどちらも図４（ａ）図示の従来のシート化マグネット２９とし、その他の条件は同一にして、他の基板３３に成膜を行った。
図９は、本発明のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１０によって成膜を行った場合と、前記のように、２組のシート化マグネットをどちらも図４（ａ）図示の従来のシート化マグネット２９として成膜を行った場合について、膜厚分布を測定したものである。なお、図９において、縦軸は膜厚（Å）を表し、横軸はシート状プラズマビーム２８の中心を原点（０）としたときのプラズマビームのシート化（広がり）方向（図２中の矢印ｘ方向）の距離（ｍｍ）を表す。
図９図示の通り、本発明のシート状プラズマ発生装置、成膜装置１０によって成膜を行った場合の方が、膜厚分布が平坦になっていた。
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
この発明のシート状プラズマ発生装置及びこれを利用した成膜装置の一例を説明する概略側面図。 図１の概略平面図。 （ａ）図１、図２図示の実施形態における本発明のシート状プラズマ発生装置において、シート化マグネットがプラズマビームに対して直交する方向において３個に分割されている例のシート化マグネット部分を表す平面図、（ｂ）この発明のシート状プラズマ発生装置におけるシート化マグネット部分の他の形態を表す平面図、（ｃ）図３（ｂ）図示の実施形態におけるシート化マグネット部分の他の例を表す平面図。 シート化マグネットを説明する図で、（ａ）は従来のシート状プラズマ発生装置におけるシート化マグネットの配置図、（ｂ）〜（ｅ）は本発明のシート状プラズマ発生装置におけるシート化マグネットの配置例を説明する図４（ａ）に対応する図。 シート化マグネットを説明する図で、（ａ）は従来のシート状プラズマ発生装置におけるシート化マグネットの構成例を説明する図、（ｂ）、（ｃ）は本発明のシート状プラズマ発生装置におけるシート化マグネットの構成例を説明するもので、図５（ａ）に対応する図。 従来のシート化マグネットが採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームと、図４（ｂ）図示の形態のシート化マグネットが採用されている本発明のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームによって蒸発材料の表面に形成されるイオンフラックス分布を示した図。 従来のシート化マグネットが採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームと、図５（ｂ）図示の形態のシート化マグネットが採用されている本発明のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームによる蒸発材料表面のイオンフラックス分布を表す図。 従来のシート化マグネットが採用されていた従来のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームと、図５（ｂ）図示の形態のシート化マグネットが採用されている本発明のシート状プラズマ発生装置によるシート状プラズマビームによる蒸発材料表面のイオンフラックス分布の他の例を表す図。 本発明のシート状プラズマ発生装置、成膜装置によって成膜を行った場合と従来のシート状プラズマ発生装置、成膜装置によって成膜を行った場合の膜厚分布を表す図。 従来の成膜装置における蒸発材料表面のイオンフラックス分布を表す図。 従来のシート状プラズマ発生装置及びこれを利用した従来の成膜装置の一例を説明する概略側面図。 図１１の概略平面図。
符号の説明
１０ 成膜装置
２０ プラズマガン
２１ ホローカソード
２２ 電極マグネット
２３ 電極コイル
２５ プラズマビーム
２６ 収束コイル
２７ 本発明のシート状プラズマ発生装置に採用されるシート化マグネット
２７ａ、２７ｂ、・・・ 分割された永久磁石
２８ シート状プラズマビーム
２９ 従来のシート状プラズマ発生装置に採用されるシート化マグネット
３０ 成膜室
３１ 蒸発材料
３２ 蒸発材料受け皿
３３ 基板
３４ アノードマグネット
１００ 従来の成膜装置

Claims (4)

  1. プラズマガンから収束コイルにより引き出した円形ビーム断面を有するプラズマビームを、当該プラズマビームの進行方向に対して直交する方向に延び、対向して配置されて対になっている永久磁石からなるシート化マグネットによって形成される磁場の中に通過させてシート状に変形させるシート状プラズマ発生装置において、
    前記シート化マグネットは、該ビームを挟んで対向して配置された対の磁石から各々がなる第１のシート化マグネットと第２のシート化マグネットからなり、該第１と第２のシート化マグネットはビーム進行方向に並置され、該第１のシート化マグネットはプラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度とプラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度とが同じ反発磁場を形成しており、該第２のシート化マグネットはプラズマビームの中心側に対応する部分における反発磁場強度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における反発磁場強度より強い反発磁場を形成しており、
    前記第２のシート化マグネットは、プラズマビームに対して直交する方向において複数に分割されていることを特徴とするシート状プラズマ発生装置。
  2. 複数に分割されている該第２のシート化マグネットは、プラズマビームの中心側に対応する部分における永久磁石が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における永久磁石よりもプラズマビームに対して近接して配置され、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士の間隔の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載のシート状プラズマ発生装置。
  3. 複数に分割されている該第２のシート化マグネットは、プラズマビームの中心側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度の方が、プラズマビームの外縁側に対応する部分における永久磁石の残留磁束密度よりも大きく、前記中心側に対応する部分で互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度の方が、前記外縁側に対応する部分において互いに対向する永久磁石同士による反発磁場強度よりも強いことを特徴とする請求項１記載のシート状プラズマ発生装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のシート状プラズマ発生装置で生成されたシート状プラズマを成膜室に配置された蒸発材料に入射させて成膜室で基板上に成膜することを特徴とする成膜装置。
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