JP4772398B2

JP4772398B2 - 成膜方法及び成膜装置

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Publication number: JP4772398B2
Application number: JP2005195266A
Authority: JP
Inventors: 公男木下; 哲伊丹
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: JP2007009309A

Description

本発明は、成膜方法及び成膜装置に関するものである。

被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法としては、例えば物理蒸着法が知られている。物理蒸着法は、真空容器内において成膜材料を気化させ、拡散した成膜材料を被処理物の表面に付着させて成膜する方法である。そして、このような成膜方法においては、被処理物表面に吸着した微小な不純物を成膜前に除去（クリーニング）することによって、被処理物表面への膜の密着性を高め、膜質を向上させることができる。クリーニングの方法としては、例えば被処理物表面にイオンを衝突させるスパッタによる方法がある。例えば特許文献１に開示された硬質カーボン膜形成方法においては、化学気相成長法（ＣＶＤ）による成膜前に反応室内に発生させたプラズマによって基板をスパッタリングすることにより、基板表面をクリーニングしている。

特開平４−３０４３７６

しかしながら、物理蒸着法においては、主ハース（主陽極）に成膜材料を保持しつつ主ハースにプラズマを照射することにより、成膜材料を加熱して気化させる場合がある。このような場合、被処理物のクリーニングの際にも同じ主ハースを用いると、主ハース内の成膜材料が気化しない条件下でクリーニングを行う必要があるので、放電電圧などのクリーニング条件が制約されることとなる。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、物理蒸着法において、プラズマ照射によるクリーニング条件の制約を緩和できる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による成膜方法は、プラズマガンからプラズマを照射し、第１の主陽極へ導くとともに、プラズマに被処理物を曝すことにより、被処理物の表面をクリーニングするクリーニング工程と、成膜材料を保持する第２の主陽極側にプラズマを照射して成膜材料を気化させ、該成膜材料を被処理物に付着させることにより被処理物の表面に膜を形成する成膜工程とを備えることを特徴とする。

上記した成膜方法においては、第１の主陽極を用いてクリーニングを行った後、成膜材料を保持する第２の主陽極を用いて成膜を行っている。このように、成膜材料を保持する第２の主陽極とは別にクリーニング用の第１の主陽極を用意し、第１の主陽極を用いてクリーニングを行うことにより、クリーニング条件が制約されないので、被処理物に最適な条件下でクリーニングを行うことができる。

また、成膜方法は、クリーニング工程と成膜工程との間に、第１の主陽極を取り除き、該第１の主陽極が設置されていた位置へ第２の主陽極を移送する主陽極交換工程を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、真空容器の同じ室内においてクリーニング工程及び成膜工程を行うことができるので、この成膜方法に用いられる成膜装置を小型にできる。

また、成膜方法は、第１の主陽極を収容しプラズマガンを有するクリーニング室、クリーニング室と並置され第２の主陽極を収容しプラズマガンとは別のプラズマガンを有する成膜室、並びにクリーニング室上及び成膜室上にわたって配置された搬送室を有する真空容器を用い、搬送室内において被処理物を搬送しつつ、クリーニング室及び成膜室のそれぞれにおいてクリーニング工程及び成膜工程を行うことを特徴としてもよい。これにより、複数の被処理物を連続して搬送しつつクリーニング工程及び成膜工程を行うことができるので、複数の被処理物に対してクリーニング及び成膜を効率よく行うことができる。

また、本発明による第１の成膜装置は、成膜材料にプラズマを照射することにより成膜材料を気化させ、該成膜材料を被処理物の表面に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、真空容器と、真空容器内へプラズマを照射するプラズマガンと、真空容器内に設けられ、真空容器内の所定位置へプラズマを吸引する主陽極機構とを備え、主陽極機構が、プラズマを吸引するための第１の主陽極部材と、プラズマを吸引するとともに成膜材料を保持するための第２の主陽極部材と、第１及び第２の主陽極部材を順に所定位置へ移送する移送機構とを有することを特徴とする。

上記した第１の成膜装置の動作は次のとおりである。まず、第１の主陽極部材が移送機構によって所定位置へ移送される。そして、プラズマガンからプラズマが照射され、第１の主陽極部材へ導かれる。続いて、被処理物がプラズマに曝されると、プラズマによって生じたイオン粒子が被処理物の表面をスパッタし、被処理物の表面がクリーニングされる。その後、成膜材料を保持する第２の主陽極部材が移送機構によって所定位置へ移送される。続いて、プラズマガンから第２の主陽極部材側へプラズマが照射されることにより、成膜材料が気化する。気化した成膜材料は、被処理物の表面に膜状に付着する。

上記した第１の成膜装置によれば、第１の主陽極部材を用いてクリーニングを行った後、成膜材料を保持する第２の主陽極部材（すなわち主ハース）を用いて成膜を行うことができる。このように、クリーニング用の主陽極部材（第１の主陽極部材）と成膜用の主陽極部材（第２の主陽極部材）とを備え、クリーニング用の主陽極部材を用いてクリーニングを行うことにより、クリーニング条件が制約されないので、被処理物に最適な条件下でクリーニングを行うことができる。

また、上記した第１の成膜装置によれば、第１及び第２の主陽極部材を順に所定位置へ移送する移送機構を備えることにより、真空容器の同じ室内においてクリーニング工程及び成膜工程を行うことができるので、成膜装置を小型にできる。

また、第１の成膜装置は、移送機構が、第１及び第２の主陽極部材を搭載するとともに、第１及び第２の主陽極部材を所定位置の下方へ順次移動させる主陽極搭載部と、所定位置の下方において上下方向に移動可能に設けられ、所定位置の下方へ移動された第１又は第２の主陽極部材を所定位置へ押し上げる主陽極押上げ部材とを有することを特徴としてもよい。これにより、第１及び第２の主陽極部材を順に所定位置へ移送する移送機構を好適に実現できる。

また、本発明による第２の成膜装置は、成膜材料を気化させて被処理物の表面に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、互いに並置されたクリーニング室及び成膜室、並びにクリーニング室上及び成膜室上にわたって配置された搬送室を有する真空容器と、クリーニング室内へプラズマを照射する第１のプラズマガンと、クリーニング室内に設けられ、第１のプラズマガンからのプラズマを吸引する第１の主陽極と、成膜室内へプラズマを照射する第２のプラズマガンと、成膜室内に設けられ、第２のプラズマガンからのプラズマを吸引するとともに成膜材料を保持する第２の主陽極と、搬送室内に設けられ、被処理物を支持するとともに、クリーニング室上から成膜室上へ被処理物を搬送する搬送機構とを備えることを特徴とする。

上記した第２の成膜装置の動作は次のとおりである。まず、クリーニング室において、第１のプラズマガンからプラズマが照射され、第１の主陽極部材へ導かれる。そして、搬送室内の被処理物がこのプラズマに曝されると、プラズマによって生じたイオン粒子が被処理物の表面をスパッタし、被処理物の表面がクリーニングされる。続いて、被処理物が搬送機構によってクリーニング室上から成膜室上へ搬送される。そして、成膜室において、第２のプラズマガンから第２の主陽極部材側へプラズマが照射されることにより、成膜材料が気化する。気化した成膜材料は、被処理物の表面に膜状に付着する。

上記した第２の成膜装置によれば、第１の主陽極部材を有するクリーニング室においてクリーニングを行った後、成膜材料を保持する第２の主陽極部材を有する成膜室において成膜を行うことができる。このように、クリーニング用の真空室（クリーニング室）と成膜用の真空室（成膜室）とを有する真空容器を用いてクリーニング及び成膜を行うことにより、クリーニング条件が制約されないので、被処理物に最適な条件下でクリーニングを行うことができる。

また、上記した第２の成膜装置によれば、複数の被処理物を連続して搬送しつつクリーニング工程及び成膜工程を行うことができるので、複数の被処理物に対してクリーニング及び成膜を効率よく行うことができる。

本発明による成膜方法及び成膜装置によれば、物理蒸着法において、プラズマ照射によるクリーニング条件の制約を緩和できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜方法及び成膜装置の実施の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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明による成膜装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置１ａは、いわゆるイオンプレーティング装置であり、本発明による成膜方法に好適に用いられる。なお、図１には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。

本実施形態の成膜装置１ａは、主陽極機構２、搬送機構３、プラズマガン４、補助陽極６、及び真空容器１０を備える。

真空容器１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。真空容器１０は、成膜対象である被処理物５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とを有する。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に延びており、成膜室１０ｂ上に配置されている。なお、本実施形態においては、搬送方向（矢印Ａ）はＸ軸に沿って設定されている。

搬送機構３は、本実施形態において被処理物５を支持する被処理物支持部である。搬送機構３は、被処理物５を保持する被処理物保持部材３２を、後述する成膜材料Ｍａの露出表面と対向した状態で搬送方向（矢印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３１によって構成されている。搬送ローラ３１は、搬送方向（矢印Ａ）に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材３２を支持しつつ搬送方向に搬送することができる。

プラズマガン４は、圧力勾配型のプラズマ源であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁（プラズマ口１０ｃ）に設けられている。プラズマガン４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。プラズマガン４は、陰極４１により一端が閉塞されたガラス管４２を備える。このガラス管４２の内部においては、ＬａＢ_６製の円盤４３及びタンタル（Ｔａ）製のパイプ４４を内蔵するモリブデン（Ｍｏ）製の円筒４５が、陰極４１に固定されている。パイプ４４は、アルゴン（Ａｒ）等のキャリアガスＧをプラズマガン４内に導入するために設けられる。

ガラス管４２の陰極４１とプラズマ口１０ｃとの間には、第１の中間電極（グリッド）４６と、第２の中間電極（グリッド）４７とが同心的に配置されている。第１の中間電極４６内にはプラズマビームを収束するための環状永久磁石４６ａが内蔵されている。第２の中間電極４７内にもプラズマビームを収束するための電磁石コイル４７ａが内蔵されている。

プラズマガン４が装着されたプラズマ口１０ｃの周囲には、プラズマビームＰを成膜室１０ｂ内に導くステアリングコイル４８が設けられている。このステアリングコイル４８はステアリングコイル用の電源により励磁される。プラズマビームＰの出射方向は、ステアリングコイル４８によって制御される。また、陰極４１と第１、第２の中間電極４６、４７との間には、それぞれ抵抗器を介して可変電源が接続される。

補助陽極６は、プラズマビームＰを図中の所定位置Ｃへ導くための装置である。補助陽極６は、環状の外形を有しており、成膜室１０ｂの底部において、所定位置Ｃを囲んで配置されている。補助陽極６は、環状の中空容器を有しており、該中空容器内には、フェライト製の永久磁石６ｂと、永久磁石６ｂと同心的に積層されたコイル６ａとが収容されている。補助陽極６には、熱伝導率の良い導電性材料（例えば銅）が使用される。コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、コイル６ａに流れる電流量に応じて、所定位置Ｃへ入射するプラズマビームＰの向きを制御する。

主陽極機構２は、成膜室１０ｂ内の所定位置ＣへプラズマビームＰを吸引するための機構である。主陽極機構２は、真空容器１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３に対し、Ｚ軸方向の負方向に配置されている。

ここで、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、及び図３（ｂ）は、主陽極機構２の構成と、その動作を示す側面断面図である。なお、これらの図は、図１に示した成膜装置１ａの断面とほぼ同じ断面を示している。図２（ａ）を参照すると、主陽極機構２は、移送機構２ａ、クリーニング用主陽極部材２１、成膜用主陽極部材２２、及び位置決め部材２４を含んで構成されている。

クリーニング用主陽極部材２１は、被処理物５（図１参照）の表面を成膜前にクリーニングする際に、プラズマビームＰを吸引する主陽極として機能する第１の主陽極部材である。また、成膜用主陽極部材２２は、被処理物５の表面に成膜を行う際に、成膜材料Ｍａを保持してプラズマビームＰを吸引する主ハースとして機能する第２の主陽極部材である。クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２は、互いにほぼ同じ円柱状の外形を有しており、それぞれ下端付近の外径が下端へ向けて拡大している。成膜用主陽極部材２２には、成膜材料Ｍａを保持するための凹部２２ａが形成されている。他方、クリーニング用主陽極部材２１には、成膜材料を収容する凹部は設けられておらず、中実に形成されている。なお、成膜材料Ｍａとしては、ＳｉＯ_２やＳｉＯＮなどの絶縁性の封止材料や、ＩＴＯなどの導電材料が例示される。

移送機構２ａは、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２を順に所定位置Ｃへ移送するための機構である。移送機構２ａは、主陽極搭載テーブル２３、支柱２５、モータ２６、及び主陽極押上げ部材２７を含んで構成されている。このうち、主陽極搭載テーブル２３及び支柱２５は、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２を搭載するための主陽極搭載部を構成している。

主陽極搭載テーブル２３は、板状の部材であり、水平面（ＸＹ平面）に沿った搭載面を有する。主陽極搭載テーブル２３は、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２を搭載面上に搭載している。主陽極搭載テーブル２３には、主陽極搭載テーブル２３を厚さ方向（すなわち上下方向）に貫通する２つの貫通孔２３ａ及び２３ｂが、主陽極搭載テーブル２３の中心から等距離に形成されている。また、主陽極搭載テーブル２３は、２つの貫通孔２３ａ及び２３ｂのそれぞれが個別に所定位置Ｃの直下に移動可能なように配置される。貫通孔２３ａ及び２３ｂの内径は、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２の下端の外径よりも小さい。クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２それぞれは、各貫通孔２３ａ及び２３ｂ上に載置される。

また、支柱２５は、上下方向（Ｚ軸方向）に沿って延びており、主陽極搭載テーブル２３を支持している。支柱２５は、成膜室１０ｂの底壁１０ｄに設けられた開口に挿通されて配置されている。支柱２５は、真空容器１０の外部に設けられたモータ２６によって軸線Ｂ周りに所定角度ずつ回転することが可能となっており、支柱２５の上端が主陽極搭載テーブル２３の中心部分に固定されている。支柱２５は、主陽極搭載テーブル２３を所定角度ずつ回転させることによって、主陽極搭載テーブル２３の搭載面上に搭載されたクリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃの直下へ順次移動させることができる。なお、支柱２５と底壁１０ｄとの隙間は、気密に封止されている。

主陽極押上げ部材２７は、主陽極搭載テーブル２３上のクリーニング用主陽極部材２１または成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃへ押し上げるための部材である。主陽極押上げ部材２７は、上下方向に延びる棒状の部材であり、所定位置Ｃの下方において、成膜室１０ｂの底壁１０ｄに設けられた開口に挿通されて配置されている。主陽極押上げ部材２７は、真空容器１０の外部に設けられたアクチュエータによって上下方向に移動可能となっており、主陽極搭載テーブル２３の貫通孔２３ａまたは２３ｂを通ってクリーニング用主陽極部材２１または成膜用主陽極部材２２を下側から持ち上げ、所定位置Ｃへ押し上げることができる。なお、主陽極押上げ部材２７と底壁１０ｄとの隙間は、気密に封止されている。

位置決め部材２４は、主陽極押上げ部材２７によって押し上げられたクリーニング用主陽極部材２１または成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃに位置決めするための部材である。位置決め部材２４は、円筒状に形成されており、成膜室１０ｂ内の所定位置Ｃにおいて環状の補助陽極６に囲まれるように配置され、真空容器１０に固定されている。位置決め部材２４の内側は、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２と嵌合する受け孔２４ａとなっている。受け孔２４ａの下端付近は、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２の下端付近の外径拡大部分に応じてテーパ状に成形されている。

移送機構２ａの動作は、次のとおりである。まず、被処理物５（図１参照）の表面をクリーニングする際には、支柱２５を回転させることにより主陽極搭載テーブル２３上に載置されたクリーニング用主陽極部材２１を所定位置Ｃの下方へ移送する。そして、図２（ａ）に示すように、主陽極押上げ部材２７によってクリーニング用主陽極部材２１を所定位置Ｃへ押し上げ、位置決め部材２４の受け孔２４ａに嵌合させる。主陽極押上げ部材２７によって押し上げられたクリーニング用主陽極部材２１は、接地電位である真空容器１０に対して正電位に保たれ、プラズマビームＰを吸引する。

そして、被処理物５のクリーニングの後、被処理物５に成膜する際には、図２（ｂ）に示すように、主陽極押上げ部材２７を下降させてクリーニング用主陽極部材２１を主陽極搭載テーブル２３上へ戻す。続いて、図３（ａ）に示すように、支柱２５を再び回転させて、主陽極搭載テーブル２３上に載置された成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃの下方へ移送する。続いて、図３（ｂ）に示すように、主陽極押上げ部材２７によって成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃへ押し上げ、位置決め部材２４の受け孔２４ａに嵌合させる。主陽極押上げ部材２７によって押し上げられた成膜用主陽極部材２２は、接地電位である真空容器１０に対して正電位に保たれ、プラズマビームＰを吸引する。

図４は、本実施形態による成膜方法を示すフローチャートである。本実施形態の成膜方法は、上述した成膜装置１ａを用いて好適に実施される。以下、図１及び図４を参照しながら、成膜装置１ａの動作とともに本実施形態の成膜方法について説明する。

まず、真空容器１０の成膜室１０ｂ内において、移送機構２ａを用いてクリーニング用主陽極部材２１を所定位置Ｃへ移送する（ステップＳ１１）。次に、プラズマガン４からプラズマビームＰを成膜室１０ｂ内へ照射するとともに、補助陽極６を用いてプラズマビームＰをクリーニング用主陽極部材２１へ導く。プラズマビームＰが安定した時点で、真空容器１０の搬送室１０ａ内にセットした被処理物５を成膜室１０ｂ上へ搬送し、被処理物５をプラズマビームＰに曝す。これにより、プラズマビームＰによって生じたイオン粒子が被処理物５の表面をスパッタし、被処理物５の表面に吸着した微小な不純物が除去（クリーニング）される（ステップＳ１３、クリーニング工程）。

以下に、クリーニング工程における好適なクリーニング条件の一例を示す。
放電電流：８０［Ａ］
放電電圧：５０〜７０［Ｖ］
被処理物に入射するイオン粒子のエネルギー：１０〜３０［ｅＶ］
成膜室内圧力：１〜５［ｍＴｏｒｒ］（０．１３３〜０．６６７［Ｐａ］）
成膜室内導入ガス：Ａｒ及びＯ_２
クリーニング時間：１〜３［分］

続いて、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示したように、移送機構２ａを用いて所定位置Ｃからクリーニング用主陽極部材２１を取り除き、成膜材料Ｍａを保持した成膜用主陽極部材２２を所定位置Ｃへ移送する（ステップＳ１５、主陽極交換工程）。

続いて、プラズマガン４からプラズマビームＰを成膜室１０ｂ内へ照射するとともに、補助陽極６を用いてプラズマビームＰを成膜用主陽極部材２２へ導く。成膜用主陽極部材２２は、プラズマビームＰを吸引する。このとき、被処理物５を成膜室１０ｂ上から除いておくことが好ましい。そして、プラズマビームＰが安定した時点で、クリーニングが完了した被処理物５を成膜室１０ｂ上へ再び搬送する。

成膜材料Ｍａが絶縁性物質からなる場合、成膜用主陽極部材２２がプラズマビームＰを吸引すると、プラズマビームＰからの電流によって成膜用主陽極部材２２が加熱され、成膜材料Ｍａの表面部分が気化し、プラズマビームＰによってイオン化される。そして、イオン化した成膜材料粒子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、成膜用主陽極部材２２がプラズマビームＰを吸引すると、プラズマビームＰからの電流によって成膜材料Ｍａが直接加熱され、成膜材料Ｍａの先端部分が気化し、プラズマビームＰによってイオン化される。そして、イオン化した成膜材料粒子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の上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、搬送室１０ａ内において被処理物５の表面に膜状に付着する。こうして、被処理物５の表面に所望の膜が形成される（ステップＳ１７、成膜工程）。

以下に、成膜工程における好適な成膜条件の一例を示す。
放電電流：６０〜１５０［Ａ］
放電電圧：４０〜６５［Ｖ］
被処理物に入射するイオン粒子のエネルギー：１０〜３０［ｅＶ］
成膜室内圧力：３〜５［ｍＴｏｒｒ］（０．４〜０．６６７［Ｐａ］）
成膜室内導入ガス：Ａｒ及びＯ_２

本実施形態による成膜方法及び成膜装置による効果について説明する。本実施形態のようにプラズマを用いる物理蒸着法（例えばイオンプレーティング法）においては、主ハース（主陽極）に成膜材料を保持しつつ主ハース側にプラズマを照射（吸引）することにより、成膜材料を加熱して気化させる。しかしながら、被処理物のクリーニングの際にも同じ主ハースを用いると、主ハース内の成膜材料が気化しない条件下でクリーニングを行う必要があるので、放電電圧などのクリーニング条件が制約されることとなる。これに対し、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ａにおいては、クリーニング用主陽極部材２１を用いてクリーニングを行った後、成膜材料Ｍａを保持する成膜用主陽極部材２２を用いて成膜を行っている。このように、成膜材料Ｍａを保持する成膜用主陽極部材２２とは別にクリーニング用主陽極部材２１を用意し、クリーニング用主陽極部材２１を用いてクリーニングを行うことにより、クリーニング条件が制約されないので、被処理物５に最適な条件下でクリーニングを行うことができる。

また、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ａでは、クリーニング工程において、プラズマガン４からプラズマビームＰを照射するとともに、クリーニング用主陽極部材２１を囲んで配置された補助陽極６を用いて、プラズマビームＰをクリーニング用主陽極部材２１へ導いている。これにより、成膜室１０ｂ内におけるプラズマビームＰの密度はクリーニング用主陽極部材２１を中心として対称形となり、また、被処理物５付近の成膜材料粒子Ｍｂのエネルギー及び密度はプラズマガン４からのプラズマ電流を調整することにより最適化できる。従って、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ａによれば、クリーニング時に被処理物５の表面へ与える損傷の程度を低減できるので、例えば有機ＥＬ層や樹脂基板、樹脂フィルムの表面といった比較的脆い表面上にＩＴＯ膜や酸化ケイ素膜等を成膜する場合であっても、有機ＥＬ層や樹脂基板、樹脂フィルム等を損傷することなく、クリーニングを好適に行うことができる。そして、クリーニング後にＩＴＯ膜や酸化ケイ素膜等を成膜することにより、封止性、遮断性、及び防水性に優れた膜を形成できる。勿論、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ａは、ガラス基板の表面に対しても有効である。

また、本実施形態の成膜方法のように、所定位置Ｃからクリーニング用主陽極部材２１を取り除き、所定位置Ｃへ成膜用主陽極部材２２を移送する主陽極交換工程Ｓ１５を、クリーニング工程Ｓ１３と成膜工程Ｓ１７との間に行うことが好ましい。或いは、本実施形態のように、成膜装置１ａは、クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２を順に所定位置Ｃへ移送する移送機構２ａを備えることが好ましい。これらにより、真空容器１０の同じ室内（成膜室１０ｂ内）においてクリーニング工程Ｓ１３及び成膜工程Ｓ１７を行うことができるので、成膜装置１ａを小型にできる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明による成膜装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置１ｂは、第１実施形態の成膜装置１ａと同様に、イオンプレーティング装置であり、本発明による成膜方法の実施に好適に用いられる。なお、図５には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。

本実施形態の成膜装置１ｂと第１実施形態の成膜装置１ａとの構成上の相違点は、第１実施形態の成膜装置１ａがクリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２の双方を同じ成膜室１０ｂ内に備えるのに対し、本実施形態の成膜装置１ｂにおいては、クリーニング用主陽極部材２１と成膜用主陽極部材２２とがそれぞれ別の真空室に設けられている点である。

具体的には、本実施形態の成膜装置１ｂは、クリーニング用主陽極部材２１、成膜用主陽極部材２２、搬送機構３、プラズマガン４ａ及び４ｂ、補助陽極６１及び６２、及び真空容器１１を備える。

真空容器１１は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。真空容器１１は、成膜対象である被処理物５を搬送するための搬送室１１ａと、被処理物５の表面をクリーニングするプラズマビームＰ_１を発生させるためのクリーニング室１１ｂと、成膜材料Ｍａを拡散させて被処理物５の表面に成膜するための成膜室１１ｄとを有する。クリーニング室１１ｂ及び成膜室１１ｄは、所定の方向（本実施形態ではＸ軸方向）に並んで配置されている。搬送室１１ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に延びており、クリーニング室１１ｂ上及び成膜室１１ｄ上にわたって配置されている。なお、本実施形態においては、搬送方向（矢印Ａ）はＸ軸に沿って設定されている。

搬送機構３は、被処理物５を支持する被処理物支持部である。搬送機構３は、被処理物５を保持する被処理物保持部材３２を、搬送室１１ａ内において搬送方向（矢印Ａ）へ搬送する。搬送機構３は、搬送室１１ａ内に設置された複数の搬送ローラ３１によって構成されている。搬送ローラ３１は、搬送方向（矢印Ａ）に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材３２を支持しつつ搬送方向に搬送することができる。なお、被処理物５としては、上記第１実施形態と同様のものが例示される。

プラズマガン４ａは、本実施形態における第１のプラズマガンである。また、プラズマガン４ｂは、本実施形態における第２のプラズマガンである。プラズマガン４ａ及び４ｂは、それぞれ圧力勾配型のプラズマ源である。プラズマガン４ａの本体部分は、クリーニング室１１ｂの側壁（プラズマ口１１ｃ）に設けられる。また、プラズマガン４ｂの本体部分は、成膜室１１ｄの側壁（プラズマ口１１ｅ）に設けられる。プラズマガン４ａ及び４ｂのそれぞれにおいて生成されたプラズマビームＰ_１及びＰ_２は、それぞれプラズマ口１１ｃ及び１１ｅからクリーニング室１１ｂ内及び成膜室１１ｄ内へ出射される。なお、各プラズマガン４ａ及び４ｂの構成は第１実施形態のプラズマガン４（図１参照）と同様なので、プラズマガン４ａ及び４ｂの詳細な図示を省略する。

クリーニング用主陽極部材２１は、被処理物５の表面を成膜前にクリーニングする際に、プラズマビームＰ_１を吸引する第１の主陽極として機能する。また、成膜用主陽極部材２２は、被処理物５の表面に成膜を行う際に、プラズマビームＰ_２を吸引する第２の主陽極（主ハース）として機能する。クリーニング用主陽極部材２１及び成膜用主陽極部材２２は、それぞれクリーニング室１１ｂ及び成膜室１１ｄの底部に固定され、搬送機構３に対し、Ｚ軸方向の負方向に配置されている。成膜用主陽極部材２２には、成膜材料Ｍａを保持するための凹部２２ａが形成されている。他方、クリーニング用主陽極部材２１には、成膜材料を収容する凹部は設けられておらず、中実に形成されている。なお、成膜材料Ｍａとしては、第１実施形態と同様のものが例示される。

補助陽極６１は、プラズマビームＰ_１をクリーニング用主陽極部材２１へ導くための装置である。補助陽極６１は、環状の外形を有しており、クリーニング室１１ｂの底部において、クリーニング用主陽極部材２１を囲んで配置されている。また、補助陽極６２は、プラズマビームＰ_２を成膜用主陽極部材２２へ導くための装置である。補助陽極６２は、環状の外形を有しており、成膜室１１ｄの底部において、成膜用主陽極部材２２を囲んで配置されている。補助陽極６１及び６２のそれぞれは、環状の中空容器を有しており、該中空容器内には、フェライト製の永久磁石６ｂと、永久磁石６ｂと同心的に積層されたコイル６ａとが収容されている。補助陽極６１及び６２には、熱伝導率の良い導電性材料（例えば銅）が使用される。コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、コイル６ａに流れる電流量に応じて、クリーニング用主陽極部材２１または成膜用主陽極部材２２に入射するプラズマビームＰ_１またはＰ_２の向きを制御する。

図６は、本実施形態による成膜方法を示すフローチャートである。本実施形態の成膜方法は、上述した成膜装置１ｂを用いて好適に実施される。以下、図５及び図６を参照しながら、成膜装置１ｂの動作とともに本実施形態の成膜方法について説明する。

まず、成膜材料Ｍａを保持（収容）した成膜用主陽極部材２２を、成膜室１１ｄ内の所定位置に固定する（ステップＳ２１）。次に、プラズマガン４ａからプラズマビームＰ_１をクリーニング室１１ｂ内へ照射するとともに、補助陽極６１を用いてプラズマビームＰ_１をクリーニング用主陽極部材２１へ導く。クリーニング用主陽極部材２１は、プラズマビームＰ_１を吸引する。プラズマビームＰ_１が安定した時点で、真空容器１１の搬送室１１ａ内にセットした被処理物５をクリーニング室１１ｂ上へ搬送し（ステップＳ２３）、被処理物５をプラズマビームＰ_１に曝す。これにより、プラズマビームＰ_１によって生じたイオン粒子が被処理物５の表面をスパッタし、被処理物５の表面に吸着した微小な不純物が除去（クリーニング）される（ステップＳ２５、クリーニング工程）。

続いて、プラズマガン４ｂからプラズマビームＰ_２を成膜室１１ｄ内へ照射するとともに、補助陽極６２を用いてプラズマビームＰ_２を成膜用主陽極部材２２へ導く。成膜用主陽極部材２２は、プラズマビームＰ_２を吸引する。プラズマビームＰ_２が安定した時点で、搬送室１１ａ内の被処理物５を搬送機構３によって成膜室１１ｄ上へ搬送する（ステップＳ２７）。

成膜用主陽極部材２２に保持された成膜材料ＭａはプラズマビームＰ_２によって加熱されるので、成膜材料Ｍａの表面部分が気化してイオン化し、成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１１ｄ内に拡散する。成膜室１１ｄ内に拡散した成膜材料粒子Ｍｂは、プラズマビームＰ_２によりイオン化され、成膜室１１ｄの上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、搬送室１１ａ内において被処理物５の表面に膜状に付着する。こうして、被処理物５の表面に所望の膜が形成される（ステップＳ２９、成膜工程）。

なお、上記クリーニング工程及び成膜工程のそれぞれにおける好適な条件は、第１実施形態と同様である。

本実施形態の成膜方法及び成膜装置１ｂにおいては、クリーニング用主陽極部材２１を有するクリーニング室１１ｂにおいてクリーニングを行った後、成膜材料Ｍａを保持する成膜用主陽極部材２２を有する成膜室１１ｄにおいて成膜を行っている。このように、クリーニング用の真空室（クリーニング室１１ｂ）と成膜用の真空室（成膜室１１ｄ）とを有する真空容器１１を用いてクリーニング及び成膜を行うことにより、クリーニング条件が制約されないので、被処理物５に最適な条件下でクリーニングを行うことができる。

また、本実施形態の成膜方法及び成膜装置１ｂでは、第１実施形態と同様、被処理物５のクリーニングの際に、プラズマガン４ａからプラズマビームＰ_１を照射するとともに、クリーニング用主陽極部材２１を囲んで配置された補助陽極６１を用いて、プラズマビームＰをクリーニング用主陽極部材２１へ導いている。これにより、クリーニング室１１ｂ内におけるプラズマビームＰ_１の密度はクリーニング用主陽極部材２１を中心として対称形となり、また、被処理物５付近の成膜材料粒子Ｍｂのエネルギー及び密度はプラズマガン４ａからのプラズマ電流を調整することにより最適化できる。従って、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ｂによれば、クリーニング時に被処理物５の表面へ与える損傷の程度を低減できるので、例えば有機ＥＬ層や樹脂基板、樹脂フィルムの表面といった比較的脆い表面上にＩＴＯ膜や酸化ケイ素膜等を成膜する場合であっても、有機ＥＬ層や樹脂基板、樹脂フィルム等を損傷することなく、クリーニングを好適に行うことができる。そして、クリーニング後にＩＴＯ膜や酸化ケイ素膜等を成膜することにより、封止性、遮断性、及び防水性に優れた膜を形成できる。勿論、本実施形態による成膜方法及び成膜装置１ｂは、ガラス基板の表面に対しても有効である。

また、本実施形態の成膜方法及び成膜装置１ｂによれば、複数の被処理物５を連続して搬送しつつクリーニング工程Ｓ２５及び成膜工程Ｓ２７を行うことができるので、複数の被処理物５に対してクリーニング及び成膜を効率よく行うことができる。

本発明による成膜方法及び成膜装置は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では被処理物として有機ＥＬパネルに関する基板生産物を例示したが、本発明による成膜方法及び成膜装置は、他にも様々な被処理物に対して用いることができる。

本発明による成膜装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。（ａ）（ｂ）主陽極機構の構成と、その動作を示す側面断面図である。（ａ）（ｂ）主陽極機構の構成と、その動作を示す側面断面図である。第１実施形態による成膜方法を示すフローチャートである。本発明による成膜装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。第２実施形態による成膜方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ａ，１ｂ…成膜装置、２…主陽極機構、２ａ…移送機構、３…搬送機構、４，４ａ，４ｂ…プラズマガン、５…被処理物、６，６１，６２…補助陽極、６ａ…コイル、６ｂ…永久磁石、１０，１１…真空容器、１０ａ，１１ａ…搬送室、１０ｂ，１１ｄ…成膜室、１１ｂ…クリーニング室、２１…クリーニング用主陽極部材、２１…主陽極部材、２２…成膜用主陽極部材、２３…主陽極搭載テーブル、２４…位置決め部材、２５…支柱、２６…モータ、２７…主陽極押上げ部材、３１…搬送ローラ、３２…被処理物保持部材、Ｍａ…成膜材料、Ｍｂ…成膜材料粒子。

Claims

プラズマガンからプラズマを照射し、第１の主陽極へ導くとともに、前記プラズマに被処理物を曝すことにより、前記被処理物の表面をクリーニングするクリーニング工程と、
前記成膜材料を保持する第２の主陽極側にプラズマを照射して前記成膜材料を気化させ、該成膜材料を前記被処理物に付着させることにより前記被処理物の表面に膜を形成する成膜工程と
を備えることを特徴とする、成膜方法。
前記クリーニング工程と前記成膜工程との間に、前記第１の主陽極を取り除き、該第１の主陽極が設置されていた位置へ前記第２の主陽極を移送する主陽極交換工程を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
前記第１の主陽極を収容し前記プラズマガンを有するクリーニング室、前記クリーニング室と並置され前記第２の主陽極を収容し前記プラズマガンとは別のプラズマガンを有する成膜室、並びに前記クリーニング室上及び前記成膜室上にわたって配置された搬送室を有する真空容器を用い、前記搬送室内において前記被処理物を搬送しつつ、前記クリーニング室及び前記成膜室のそれぞれにおいて前記クリーニング工程及び前記成膜工程を行うことを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
成膜材料にプラズマを照射することにより前記成膜材料を気化させ、該成膜材料を被処理物の表面に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内へ前記プラズマを照射するプラズマガンと、
前記真空容器内に設けられ、前記真空容器内の所定位置へ前記プラズマを吸引する主陽極機構と
を備え、
前記主陽極機構が、
前記プラズマを吸引するための第１の主陽極部材と、
前記プラズマを吸引するとともに前記成膜材料を保持するための第２の主陽極部材と、
前記第１及び第２の主陽極部材を順に前記所定位置へ移送する移送機構と
を有することを特徴とする、成膜装置。
前記移送機構が、
前記第１及び第２の主陽極部材を搭載するとともに、前記第１及び第２の主陽極部材を前記所定位置の下方へ順次移動させる主陽極搭載部と、
前記所定位置の下方において上下方向に移動可能に設けられ、前記所定位置の下方へ移動された前記第１又は第２の主陽極部材を前記所定位置へ押し上げる主陽極押上げ部材と
を有することを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
成膜材料を気化させて被処理物の表面に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、
互いに並置されたクリーニング室及び成膜室、並びに前記クリーニング室上及び前記成膜室上にわたって配置された搬送室を有する真空容器と、
前記クリーニング室内へプラズマを照射する第１のプラズマガンと、
前記クリーニング室内に設けられ、前記第１のプラズマガンからの前記プラズマを吸引する第１の主陽極と、
前記成膜室内へプラズマを照射する第２のプラズマガンと、
前記成膜室内に設けられ、前記第２のプラズマガンからの前記プラズマを吸引するとともに前記成膜材料を保持する第２の主陽極と、
前記搬送室内に設けられ、前記被処理物を支持するとともに、前記クリーニング室上から前記成膜室上へ前記被処理物を搬送する搬送機構と
を備えることを特徴とする、成膜装置。