JP5416351B2 - プラズマガン成膜装置及びその運転方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマガン及びそれを備えるプラズマガン成膜装置に関する。
プラズマ成膜装置は、プラズマガンから発生されたプラズマをイオン源として用いて成膜する装置である。このようなプラズマ成膜装置に用いられているプラズマガンとして、複合陰極型のプラズマガン、圧力勾配型のプラズマガン及びこれらを組み合わせたデュアルタイプのプラズマガンが知られている（例えば、特許文献１参照）。これらのプラズマガンでは、キャリアガスとしてアルゴン(Ａｒ)ガスを使用してプラズマを発生させるのが一般的である。プラズマの発生には、まず、プラズマガンのカソードでグロー放電を行い、その後、アーク放電へと移行するが、複合陰極型のプラズマガンやデュアルタイプのプラズマガンを用いた場合に、グロー放電中にアルゴンイオン（Ａｒ+）によってカソードがスパッタリングされ、スパッタリングされた金属が成膜室に混入し、成膜する基材やターゲット等に付着するという問題があった。
このような問題に対して、グロー放電時に水素ガスやヘリウムガスをキャリアガスとして使用するプラズマ発生装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のプラズマ発生装置では、質量の小さい水素ガス等を用いるので、スパッタリングによるエッチング作用を減少させることが可能である。
特許第２９２１８７４号
特開平６−２５１８９７号公報
しかしながら、特許文献２に開示されているプラズマ発生装置では、グロー放電からアーク放電に移行するときに、水素ガス等からアルゴンガスへの移行を徐々に行うため、カソードのスパッタリングは発生し、また、グロー放電時の放電圧力が高いとそのスパッタリングによるエッチング作用は大きくなるため、未だ改善する余地があった。また、水素ガス等とアルゴンガスとを用いるために、成膜装置自体の構成が煩雑となる問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、グロー放電時にスパッタリングされた金属を簡易な構成でプラズマガンからの流出を防止することができるプラズマガン及びプラズマガン成膜装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るプラズマガン成膜装置は、プラズマ流出口を有する容器と、前記容器の内部に配設され放電によりプラズマを発生するカソードと、前記容器の内部を排気及び封止するための排気バルブと、を有するプラズマガンと、プラズマ流入口を有し、その内部が該プラズマ流入口及びプラズマ流出口を通じて前記容器の内部と連通するように配設され、前記内部を減圧可能な成膜室と、前記プラズマ流入口と前記カソードとの間に位置可能に設けられ、前記カソードで発生したプラズマを受けることが可能な補助アノードと、
前記カソードの放電により発生するプラズマの前記プラズマ流入口からの流入を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置と、前記成膜室の内部に配設された主アノードと、前記プラズマを通過せしめるように、前記カソードと前記補助アノードとの間に配置された電磁コイルと、前記カソードに負極が接続された直流電源と、前記直流電源の正極を前記主アノードと前記補助アノードに選択的に接続するための選択スイッチと、を備える。
前記カソードの放電により発生するプラズマの前記プラズマ流入口からの流入を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置と、前記成膜室の内部に配設された主アノードと、前記プラズマを通過せしめるように、前記カソードと前記補助アノードとの間に配置された電磁コイルと、前記カソードに負極が接続された直流電源と、前記直流電源の正極を前記主アノードと前記補助アノードに選択的に接続するための選択スイッチと、を備える。
これにより、グロー放電時にスパッタリングされた金属のプラズマガンからの流出を防止することが可能となる。
これにより、グロー放電時にスパッタリングされた金属が、成膜室に混入することを防止できる。また、成膜室への汚染がないため、基材を均一に成膜することが可能となる。
また、本発明に係るプラズマガン成膜装置では、前記成膜室の内部に基材ホルダと、成膜材料を収容しかつ蒸発させるハースと、が配設され、前記ハースが前記主アノードを構成しており、前記ハースが受ける前記プラズマにより該ハースに収容された成膜材料が蒸発されて、基材ホルダに保持された基材上に成膜されるように構成されていてもよい。
さらに、本発明に係るプラズマガン成膜装置は、前記容器と前記成膜室との間に配設されたシートプラズマ変形室と、シートプラズマ変形機構と、を備え、前記シートプラズマ変形室は、前記成膜室の内部と前記プラズマ流入口を通じて連通し、かつ、前記容器の内部と前記プラズマ流出口を通じて連通するよう配設され、前記プラズマガンは前記容器内に円柱状のプラズマが形成されて前記プラズマ流出口から流出するよう構成され、前記流出した前記円柱状プラズマが前記シートプラズマ変形室において前記シートプラズマ変形機構によりシートプラズマに変形され、前記成膜室において、前記シートプラズマ変形室から流入し前記主アノードに向かう前記シートプラズマを利用して成膜が行われるように構成されていてもよい。また、本発明に係るプラズマガン成膜装置では、前記プラズマ流出阻止／許容装置は、前記プラズマ流出口を開閉自在な開閉部材と、前記開閉部材を開閉駆動する駆動装置と、を有し、前記補助アノードは、環状に形成されていてもよい。また、本発明に係るプラズマガン成膜装置では、前記補助アノードは、前記カソードと前記開閉部材の間に設けられていてもよい。また、本発明に係るプラズマガン成膜装置では、前記プラズマ流出阻止／許容装置は、前記プラズマ流出口を開閉自在な開閉部材と、前記開閉部材を開閉駆動する駆動装置と、を有し、前記補助アノードが、前記開閉部材が前記プラズマ流出口を閉鎖したとき前記カソードと対向するように、前記開閉部材に設けられていてもよい。また、本発明に係るプラズマガン成膜装置では、前記開閉部材は、前記プラズマ流出口の開口面に平行に移動して該プラズマ流出口を開閉自在なように構成され、前記駆動装置は、前記プラズマ流出口を開閉するよう前記開閉部材を移動させてもよい。また、本発明に係るプラズマガン成膜装置の運転方法は、プラズマ流出口を有する容器と、前記容器の内部に配設され放電によりプラズマを発生するカソードと、前記容器の内部を排気及び封止するための排気バルブと、を有するプラズマガンと、プラズマ流入口を有し、その内部が該プラズマ流入口及びプラズマ流出口を通じて前記容器の内部と連通するように配設され、前記内部を減圧可能な成膜室と、前記プラズマ流入口と前記カソードとの間に位置可能に設けられ、前記カソードで発生したプラズマを受けることが可能な補助アノードと、前記カソードの放電により発生するプラズマの前記プラズマ流入口からの流入を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置と、前記成膜室の内部に配設された主アノードと、前記プラズマを通過せしめるように、前記カソードと前記補助アノードとの間に配置された電磁コイルと、前記カソードに負極が接続された直流電源と、前記直流電源の正極を前記主アノードと前記補助アノードに選択的に接続するための選択スイッチと、を備える、プラズマガン成膜装置の運転方法であって、前記プラズマ流出阻止／許容装置が前記カソードで発生する前記プラズマを前記プラズマ流入口から流入するのを阻止し、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記補助アノードに接続するステップと、前記カソードで前記プラズマを発生させ、該発生させたプラズマを前記補助アノードで受けるステップと、前記プラズマ流出阻止／許容装置が前記カソードで発生した前記プラズマの前記プラズマ流入口からの流入を許可し、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記主アノードに接続するステップと、からなる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本発明のプラズマガン及びプラズマガン成膜装置によれば、グロー放電時にスパッタリングされた金属が、プラズマガンから流出することを防止することができ、また、基材等を汚染しないため、基材を均一に成膜することができる。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。図２は、図１に示したプラズマガン成膜装置のプラズマ流出阻止／許容装置の開閉部材が開放した状態を示す模式図である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。図２は、図１に示したプラズマガン成膜装置のプラズマ流出阻止／許容装置の開閉部材が開放した状態を示す模式図である。
まず、本実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、プラズマガン成膜装置の構造における方向を、便宜上、図１及び図２に示す、三次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向で表わす。
図１に示すように、本実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置１００は、プラズマを高密度に生成するデュアルタイプのプラズマガン１と、プラズマガン１で発生したプラズマを利用して基材を成膜する成膜室２と、を備えている。プラズマガン１と成膜室２は、互いに気密状態を保って連通されている。
プラズマガン１は、円筒状の筒体１１を有している。筒体１１の内部空間により、放電空間１２が構成される。筒体１１の一方の端部には、放電空間１２を塞ぐように板状の蓋部材１３が配設されている。また、筒体１１の他方の端部には、円環状の蓋部材１９が配設されており、蓋部材１９の内部空間が、プラズマ流出口７０を構成している。そして、筒体１１と、蓋部材１３、１９から容器７２が構成される。
蓋部材１３には、蓋部材１３の中心部を気密的に貫通して、筒体１１の中心軸（Ｚ軸）に沿って延びるように、タンタル（Ｔａ）で構成された円筒状の補助陰極１４が配設されている。補助陰極１４の基端（筒体１１の外に位置する端）は、図示されないアルゴン（Ａｒ）ガスタンクと適宜な配管により接続されており、補助陰極１４の先端からＡｒガスが放電空間１２内に供給される。また、補助陰極１４の先端近傍の外周面には、６ホウ化ランタン（ＬａＢ6）で構成された円環状の主陰極１７が設けられている。補助陰極１４と主陰極１７によって、カソード１８が構成されている。カソード１８は、直流電源からなる主電源２０の負極と抵抗体２１を介して電気的に接続されている。
筒体１１の内部空間には、補助陰極１４と同軸状に筒体１１の中心軸（Ｚ軸）に沿って延びるように、補助陰極１４よりも径の大きいモリブデン（Ｍｏ）、又は、タングステン（Ｗ）で構成された円筒状の保護部材１５が、蓋部材１３に気密的に配設されている。保護部材１５の先端には、タングステンで構成された円環状の窓部材１６が設けられている。この保護部材１５と窓部材１６により、カソード１８が保護される。
また、プラズマガン１は、一対の円環状のグリット電極２２、２３を有している。一対のグリット電極２２、２３は、筒体１１を気密的に貫通するように設けられており、カソード１８との間で、主電源２０と適宜の抵抗体２４、２５と電気的に接続され、所定のプラス電圧を印加される。これによりカソード１８で発生したアーク放電が維持され、プラズマガン１の放電空間１２には、荷電粒子（ここではＡｒ+と電子）の集合体としてのプラズマが形成される。
筒体１１の他方の端部側の周壁には、排気バルブ２６により筒体１１の内部を排気及び封止することが可能な真空ポンプ接続口２７が設けられている。真空ポンプ接続口２７には、図示されない真空ポンプ（例えば、ターボポンプ）が接続されている。真空ポンプにより真空引きされると、放電空間１２はプラズマを発生可能なレベルにまで速やかに減圧される。このとき、放電空間１２には、グリット電極２２、２３によって空気の流れが妨げられるので、カソード１８側の圧力が高くなるような圧力勾配が生じる。
筒体１１の径方向の外側には、磁力の強さをコントロールできる環状の電磁コイル２９が、筒体１１周壁を取り囲むように、筒体１１と同心に設けられている。この電磁コイル２９に電流を流し、グリッド電極２２、２３に所定のプラス電圧を印加することにより、プラズマガン１の放電空間１２にはコイル磁界及びグリッド電極２２、２３による電界に基づく磁束密度のＺ軸方向の勾配が形成される。このような磁束密度のＺ軸方向の勾配により、プラズマを構成する荷電粒子は、この放電空間からＺ軸方向に運動するよう、磁力線の回りを旋回しながらＺ軸方向に進み、これらの荷電粒子の集合体としてのプラズマが、略等密度分布してなる円柱状のプラズマ（以下、円柱プラズマという）ＣＰとして、成膜室２へ引き出される。なお、筒体１１と、グリット電極２２、２３と、カソード１８は、適宜な手段によって、互いに絶縁されている。
蓋部材１９に設けられた内部空間（プラズマ流出口７０）の形状やその高さ（Ｙ軸方向寸法）及び幅（Ｘ軸方向寸法）は、円柱プラズマＣＰを適切に通過するように設計されている。これにより、円柱プラズマＣＰを構成しない余分なアルゴンイオン（Ａｒ+）と電子が、成膜室２に導入されるのを防止することができ、円柱プラズマＣＰの密度を高い状態に保つことができる。
また、蓋部材１９には、プラズマ流出口７０からプラズマの流出を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置３０が気密的に設けられている。プラズマ流出阻止／許容装置３０は、プラズマ流出口７０を開閉する開閉部材３１と、開閉部材３１をプラズマ流出口７０の開口面に平行に移動させる駆動装置７１と、を有する。開閉部材３１は、プラズマ流出口７０を閉鎖したときに、放電空間１２内の気密状態を保てるように構成されている。また、開閉部材３１の内面には、開閉部材３１がプラズマ流出口７０を閉鎖したときにカソード１８と対向するように補助アノード３２が配設されており、補助アノード３２は、主電源２０の正極と切り替えスイッチ３４を介して電気的に接続されている。
これにより、開閉部材３１が閉じた状態で切り替えスイッチ３４により補助アノード３２とカソード１８が接続された状態（図１参照）では、成膜室２内が真空状態であるか否かに関わらず、プラズマガン１の放電空間１２内を真空状態に保つことができ、カソード１８と補助アノード３２との間でアーク放電が生じ、プラズマを発生させることができる。本実施の形態では、プラズマ流出阻止／許容装置３０は、ゲートバルブで構成され、開閉部材３１がその弁体で構成され、駆動装置７１がその弁体駆動装置（電磁駆動機構、エアシリンダ等）で構成されている。図１には、駆動装置７１を構成する弁体駆動装置のアクテュエータのみが示されている。
成膜室２は、チャンバ３５を有しており、チャンバ３５の内部空間により、成膜空間４６が形成される。チャンバ３５の側壁のプラズマガン１側の適所には、貫通孔３６が設けられている。該貫通孔３６が、プラズマ流入口３６を形成する。プラズマ流出阻止／許容装置３０は、成膜室２に設けられた貫通孔３６と連通するように配設されている。プラズマ流入口（貫通孔）３６は、円柱プラズマＣＰが通過し、プラズマ流出阻止／許容装置３０の開閉部材３１を介してプラズマガン１と成膜室２とが気密状態を保って連通されれば、その形状等は特に限定されない。これにより、容器７２の内部が、プラズマ流出口７０を通じて成膜室２の内部と連通する。
チャンバ３５内の上部には、基材ホルダ３８が配設されている。基材ホルダ３８は、基材３９を保持するものである。該基材ホルダ３８は、ホルダ部３８ａと回転軸３８ｂを有している。回転軸３８ｂは、チャンバ３５の天井壁３５ａを気密的に、かつ、回動自在に貫通し、図示されない回転駆動機構と接続されており、それにより回転される。また、基材ホルダ３８は、バイアス電源４８と電気的に接続されている。バイアス電源４８は、ホルダ部３８ａに円柱プラズマＣＰに対して負のバイアス電圧を印加する。なお、基材ホルダ３８の回転軸３８ｂと天井壁３５ａ（チャンバ３５）とは、絶縁されて接続されている。
また、天井壁３５ａの適所には、排気バルブ４４により開閉可能な真空ポンプ接続口４５が設けられている。真空ポンプ接続口４５には、図示されない真空ポンプが接続されている。この真空ポンプ（例えばターボポンプ）により真空引きされ、成膜空間４６は成膜可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。
一方、チャンバ３５内の下部には、ハース４０、永久磁石４１及び支持体４２から構成される蒸発源４７が設けられている。ハース４０の内部には、成膜材料４３が充填されている。また、ハース４０は、永久磁石４１が内部に設けられた支持体４２に支持されており、切り替えスイッチ３４を介して主電源２０と電気的に接続されている。これにより、成膜室２に流入した円柱プラズマＣＰは、永久磁石４１が形成する磁場の磁力線に沿ってＺ軸方向からＹ軸方向に曲がり、ハース４０が主アノードとしてプラズマを受けることができる。なお、プラズマガン成膜装置１００は、装置全体の動作を制御する制御装置（図示せず）を備えている。
次に、本実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置１００の動作について説明する。この動作は、図示されない制御装置の制御によって実現される。
まず、プラズマ流出阻止／許容装置３０の駆動装置７１が作動して、プラズマ流出口７０を開閉部材３１が閉鎖する。そして、図示されない真空ポンプの真空引きにより、プラズマガン１と成膜室２内のそれぞれが真空状態になる。このとき、グリット電極２２、２３によって、プラズマガン１（正確には、放電空間１２）内は、カソード１８側の圧力が高くなるような圧力勾配が生じる。そして、プラズマガン１に設けられた補助陰極１４の先端から、Ａｒガスが放電空間１２内に供給され、補助陰極１４でグロー放電が行われる。このグロー放電によって、保護部材１５を形成するタングステン等がスパッタされるが、開閉部材３１によって、スパッタされた金属が成膜室２に混入されるのが防止される。
次に、グロー放電から補助陰極１４でのホロカソード放電に移行する。このホロカソード放電により、補助陰極１４の先端部分の温度が上昇すると、この熱で主陰極１７が加熱されて高温になり、アーク放電が行われる。このようにして、カソード２５からプラズマ放電誘発用熱電子が放出され、プラズマが発生する。発生したプラズマは、グリット電極２２、２３による電界と電磁コイル２９による磁界により、カソード１８から補助アノード３２側に引き出され、円柱状に成形される。このとき、補助アノード３２が発生したプラズマを受ける。
次に、駆動機構７１が作動して、開閉部材３１がプラズマ流出口７０の開口面に平行に移動して、プラズマ流出口７０からプラズマの流出を許容する状態になり、プラズマガン１と成膜室２とが連通される。それと同時に切り替えスイッチ３４は、主アノードであるハース４０に電流が流れるように切り替えられ、補助アノード３２がカソード１８で発生したプラズマを受けず、主アノードであるハース４０がプラズマを受ける状態となる（図２参照）。また、基材３９には、基材ホルダ３８を介して、プラズマに対して負のバイアス電圧が印加される。なお、プラズマを受けている状態における主アノードであるハース４０、又は、補助アノード３２とカソード１８との間にはアーク放電が生じている。
これにより、成形された円柱プラズマＣＰは、プラズマ流出口７０から流出して成膜室２（正確には、成膜空間４６）に導かれる。成膜室２に導かれた円柱プラズマＣＰは、永久磁石４１が形成する磁場の磁力線に沿ってＺ軸方向からＹ軸方向に曲がり、ハース４０が円柱プラズマＣＰを受ける。このハース４０に照射されるプラズマにより、ハース４０に充填されている成膜材料が蒸発する。蒸発した成膜材料は、成膜空間４６中に存在するプラズマ中を通過し、このとき陽イオンにイオン化される。この陽イオンは、負にバイアスされた基材３９上に堆積し、電子を受け取り、基材３９上に成膜される。
このような構成とすることにより、グロー放電時にスパッタリングされた陰極を形成する金属が、成膜室に混入することを防止することができる。また、基材や成膜材料に不純物が付着することが防止されるので、基材上に均一に成膜することができる。
次に、本実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置の変形例について説明する。
［変形例１］
図３は、変形例１に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。また、図４は、図３に示したプラズマガン成膜装置１０１のプラズマ流出阻止／許容装置７０の開閉部材３１が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図３は、変形例１に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。また、図４は、図３に示したプラズマガン成膜装置１０１のプラズマ流出阻止／許容装置７０の開閉部材３１が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図３に示すように、本変形例では、図１に示した補助アノード３２が、筒体１１の途中に設けられており、カソード１７で発生したプラズマを補助アノード３２で受ける場合には、電磁コイル２９に電流を流さないように構成されている。
具体的には、補助アノード３２は、筒体１１と同軸上に設けられた金属製（例えば、銅）で円筒状のアノード部材７４を有している。アノード部材７４は、筒体１１のグリッド電極２３とプラズマ流出阻止／許容装置３０との間の適所に円筒状の取り付け部材７３ａ及び７３ｂを介して気密的に設けられている。また、アノード部材７４は、主電源２０の正極と切り替えスイッチ３４を介して電気的に接続されている。なお、アノード部材７４は、取り付け部材７３ａ及び７３ｂにより、筒体１１と絶縁されている。
また、アノード部材７４の外周には、金属製（例えば、銅）の冷却管７５が、アノード部材７４の周方向に巻回されている。そして、冷却管７５には、冷却媒体（ここでは、水）を循環させる冷却媒体供給装置（図示せず）が接続されており、アノード部材７４が冷却されるように構成されている。
次に、本変形例に係るプラズマガン成膜装置１０１の動作について説明する。
上述したように、補助陰極１４でグロー放電が行われ、ついで、主陰極１７でアーク放電が行われ、カソード１７でプラズマが発生する。発生したプラズマは、グリッド電極２２、２３の電界により、円柱状に成形され、グリッド電極２２、２３の内部空間を通過して、補助アノード３２側に引き出される。そして、グリッド電極２３を通過した円柱プラズマＣＰは、電磁コイル２９に電流が流されていないため、筒体１１の内壁に向かって広がり、この広がったプラズマを補助アノード３２が受ける。
次に、駆動機構７１が作動して、開閉部材３１がプラズマ流出口７０の開口面に平行に移動して、プラズマ流出口７０からプラズマの流出を許容する状態になり、プラズマガン１と成膜室２とが連通される。それと同時に切り替えスイッチ３４は、主アノードであるハース４０に電流が流れるように切り替えられ、補助アノード３２がカソード１８で発生したプラズマを受けず、主アノードであるハース４０がプラズマを受ける状態となる。また、同時に電磁コイル２９に電流を流して放電空間１２に磁界を作用させ、筒体１１の内壁に向かって広がっているプラズマを、円柱状に形成する。そして、この円柱プラズマＣＰが、プラズマ流出口７０から流出して成膜室２（正確には、成膜空間４６）に導かれる。成膜室２に導かれた円柱プラズマＣＰは、永久磁石４１が形成する磁場の磁力線に沿ってＺ軸方向からＹ軸方向に曲がり、ハース４０が円柱プラズマＣＰを受ける。
このように、本変形例１に係るプラズマガン成膜装置では、電磁コイル２９に電流を流さないようにすることにより、円柱プラズマＣＰが筒体１１の内壁に向かって広がり、補助アノード３２でこの広がったプラズマを受けることができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るプラズマガン成膜装置２００の構成を示す模式図である。図６は、図５のプラズマガン成膜装置２００のプラズマ流出阻止／許容装置の開閉部材が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施の形態では、プラズマガン成膜装置２００の構造における方向を、便宜上、図５及び図６に示す、三次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向で表わす。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るプラズマガン成膜装置２００の構成を示す模式図である。図６は、図５のプラズマガン成膜装置２００のプラズマ流出阻止／許容装置の開閉部材が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施の形態では、プラズマガン成膜装置２００の構造における方向を、便宜上、図５及び図６に示す、三次元直交座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向で表わす。
図５に示すように、本実施の形態２に係るプラズマガン成膜装置２００は、ＹＺ平面において略十字形をなしており、Ｚ軸方向から見て順番に、プラズマガン１と、Ｚ軸方向の軸を中心とした円筒状の非磁性（例えばステンレス製やガラス製）のシートプラズマ変形室３と、Ｙ軸方向の軸を中心とした円筒状の非磁性（例えばステンレス製）の成膜室２ａと、を備えて構成されている。なお、プラズマガン１、シートプラズマ変形室３及び成膜室２ａは、互いに気密状態を保って連通されている。
シートプラズマ変形室３は、円筒状の筒体５０を有している。筒体５０の内部空間により、輸送空間５１が形成される。筒体５０の一方（プラズマガン１側）の端部は、蓋部材５２ａにより閉鎖されており、他方の端部は、蓋部材５２ｂにより閉鎖されている。蓋部材５２ａの中心部には、貫通孔６８が設けられ、この貫通孔６８と蓋部材１９に設けられた内部空間（プラズマ流出口７０）が連通するように、蓋部材１９が配設されている。また、蓋部材５２ｂの中心部には、スリット孔５６がＸ軸方向に延びるように形成されている。筒体５０は、適宜な手段により、気密的に、かつ、電気的に絶縁されるように、筒体１１と同軸状（中心軸を共有するように）に接続されている。筒体５０は、永久磁石５３等の磁力を円柱プラズマに作用させやすい観点から、ガラスやＳＵＳ等の非磁性の材料で構成されている。
筒体５０の外側には、筒体５０（正確には、輸送空間５１）を挟み、互いに同極（ここではＮ極）が対向するようにして、Ｙ軸方向に磁化され、かつＸ軸方向に延びる一対の角形の永久磁石５３が設けられている。
また、永久磁石５３のカソード１８に近い側には、環状の成形電磁コイル５４（空心コイル）が、筒体５０の周面を囲むように配設されている。なお、成形電磁コイル５４には、カソード１８側をＳ極、主アノード４０側をＮ極とする向きの電流が通電されている。この永久磁石５３と成形電磁コイル５４からシートプラズマ変形機構が構成される。
そして、成形電磁コイル５４に電流を流すことにより、シートプラズマ変形室３の輸送空間５１に形成されるコイル磁界と、永久磁石５３によりこの輸送空間５１に形成される磁石磁界との相互作用により、シートプラズマ変形室３の輸送空間５１を円柱プラズマＣＰがＺ軸方向に移動する。この間に、円柱プラズマＣＰは、ＸＺ平面に沿って拡がる、均一なシート状のプラズマ（以下、シートプラズマという）ＳＰに変形される。
このようにして変形されたシートプラズマＳＰは、筒体５０の蓋部材５２ｂと成膜室２ａの側壁との間に介在するスリット状のボトルネック部５５を介して成膜室２ａへ流入する。
成膜室２ａは、円筒状の筒体３７と、ボトルネック部５８を介して筒体３７と連通するＺ軸方向に中心軸を有する円筒状の筒体５９と、を有している。筒体３７の内部空間により、成膜空間４６が形成される。筒体３７の一方の端部は、蓋部３７ａにより閉鎖されており、他方の端部は、蓋部３７ｂにより閉鎖されている。
筒体３７の筒体５０近傍側の周面の中央部には、Ｘ軸方向に延びるスリット孔５７が設けられており、該スリット孔５７が、プラズマ流入口５７を形成する。このスリット孔５７には、筒体３７と筒体５０の内部空間が連続するように、断面が四角形で筒状のボトルネック部５５が気密的に設けられている。ボトルネック部５５は、蓋部材５２ｂに設けられたスリット孔５６と気密的に接続されている。なお、ボトルネック部５５の高さ（Ｙ軸方向寸法）及び長さ（Ｚ軸方向寸法）並びに幅（Ｘ軸方向寸法）は、シートプラズマＳＰを適切に通過するように設計されている。また、スリット孔５６、５７の幅は、変形されたシートプラズマＳＰの幅よりも大きく形成されていればよく、適宜な大きさに設計される。これにより、シートプラズマＳＰを構成しない余分なアルゴンイオン（Ａｒ+）と電子が、成膜室２ａに導入されるのを防止することができ、シートプラズマＳＰの密度を高い状態に保つことができる。
筒体３７の内部には、シートプラズマＳＰを挟んで対抗するように成膜材料としてターゲット６０と基材ホルダ２８が配設されている。ターゲット６０は、ターゲットホルダ６１に保持されており、該ターゲットホルダ６１は、ホルダ部６１ａと支持部６１ｂを有している。支持部６１ｂは、蓋部材３７ｂを気密的に、かつ、摺動自在に貫通し、図示されない駆動機構と接続されており、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。また、ターゲットホルダ６１には、バイアス電源６２と電気的に接続されている。バイアス電源６２は、ホルダ部６１ａにシートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧を印加する。なお、ターゲットホルダ６１の支持部６１ｂと蓋部材３７ｂとは、絶縁されている。
一方、基材ホルダ２８は、基材３９を保持するものである。該基材ホルダ２８は、ホルダ部２８ａと支持部２８ｂを有している。支持部２８ｂは、蓋部３７ａを気密的に、かつ、摺動自在に貫通し、図示されない駆動機構と接続されており、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。また、基材ホルダ２８は、バイアス電源４８と電気的に接続されている。バイアス電源４８は、ホルダ部２８ａにシートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧を印加する。なお、基材ホルダ２８の支持部２８ｂと蓋部３７ａとは、絶縁されて接続されている。また、ここでは、ターゲットホルダ６１と接続するバイアス電源６２と基材ホルダ２８と接続するバイアス電源４８を別々に設けたが、これらを１つの共通のバイアス電源で構成してもよい。さらに、主電源２０にターゲットホルダ６１と基材ホルダ２８がそれぞれ接続されるような構成としてもよい。但し、上述のようにターゲットホルダ６１と基材ホルダ２８とに、別々にバイアス電源を設けることにより、ターゲット６０と基材３９の間の距離を自由に設定することができ、かつ、負のバイアス電圧をターゲット６０と基材３９の両方に印加することができる、その結果、スパッタ効率が向上する。
また、蓋部材３７ａの適所には、排気バルブ４４により開閉可能な真空ポンプ接続口４５が設けられている。真空ポンプ接続口４５には、図示されない真空ポンプが接続されている。この真空ポンプ（例えばターボポンプ）により真空引きされ、成膜空間４６はスパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。
筒体３７の外部には、磁力の強さをコントロールできる電磁コイル６３、６４が、互いに対を成して筒体１１、５０の中心軸を貫通せしめるように設けられている。電磁コイル６３、６４は、異極同士（ここでは、電磁コイル６３はＮ極、電磁コイル６４はＳ極）を向かい合わせて設けられている。
この電磁コイル６３、６４に電流を流すことにより作られるコイル磁界（例えば１０Ｇ〜３００Ｇ程度）によって、シートプラズマＳＰの幅方向（Ｘ軸方向）は、成膜室３の成膜空間５１を跨ぐようにＺ軸方向に移動する間に、ミラー磁界として、その幅方向拡散を適切に抑えるように形状を整形される。
また、成膜室２ａは、ボトルネック部５８を介して筒体３７と連通するＺ軸方向に中心軸を有する筒体５９を有している。筒体５９の一方の（筒体３７側）端部は、蓋部材６５ａにより閉鎖されており、他方の端部は、蓋部材６５ｂにより閉鎖されている。蓋部材６５ａの中心部には、Ｘ軸方向に延びるスリット孔６７が形成されている。このスリット孔６７には、筒体５９と筒体３７の内部空間が連続するように、断面が四角形で筒状のボトルネック部５８が気密的に設けられている。ボトルネック部５８は、筒体３７の周面の中央部にＸ軸方向に延びるように形成されたスリット孔６６と気密的に接続されている。なお、ボトルネック部５８の高さ（Ｙ軸方向寸法）及び長さ（Ｚ軸方向寸法）並びに幅（Ｘ軸方向寸法）は、ボトルネック部５５と同様にシートプラズマＳＰを適切に通過するように設計されている。また、スリット孔６６、６７の高さ及び幅は、上述したスリット孔５６、５７と同様に構成されている。
蓋部材６５ｂの内面には、主アノード４０が設けられており、主アノード４０は、切り替えスイッチ３４を介して主電源２０の正極と電気的に接続されている。主アノード４０は、カソード１８との間で適宜の正の電圧（例えば１００Ｖ）を印加され、これにより、カソード１８で主アノード４０の間のアーク放電によるシートプラズマＳＰ中の荷電粒子（特に電子）を回収することができる。
主アノード４０の裏面（カソード１８に対する対向面の反対側の面）には、主アノード４０側をＳ極、大気側をＮ極とした永久磁石４１が配置されている。これにより、永久磁石４１のＮ極から出てＳ極に入るＸＺ平面に沿った磁力線により、主アノード４０に向かうシートプラズマＳＰの幅方向（Ｘ軸方向）の拡散を抑えるようにシートプラズマＳＰが幅方向に収束され、シートプラズマＳＰの荷電粒子が、主アノード４０に適切に回収される。
なお、本発明の効果が得られるという観点から、プラズマ流出阻止／許容装置３０をシートプラズマ変形室３（正確には、ボトルネック部５５）に設けてもよい。また、筒体１１、筒体５０及び筒体５９のＸＹ平面に平行な断面は、ここでは円形であるが、これに限定されるものではなく、多角形等であってもよい。また、筒体３７のＸＺ平面に平行な断面は、ここでは円形であるが、これに限定されるものではなく、多角形等であってもよい。
次に、本実施の形態２に係るプラズマガン成膜装置２００の動作について説明する。
まず、実施の形態１に係るプラズマガン成膜装置１００の動作と同様に、円柱プラズマＣＰが形成される。形成された円柱プラズマＣＰは、電磁コイル２９によって形成される磁場の磁力線に沿ってシートプラズマ変形室３に導かれる。
シートプラズマ変形室３に導かれた円柱プラズマＣＰは、一対の永久磁石５３と成形電磁コイル５４から発生する磁場によってシート状に広がって（ＸＺ平面に延びるように）、シートプラズマＳＰに変形される。このシートプラズマＳＰは、スリット孔５６、ボトルネック部５５及びスリット孔５７を通過して成膜室２ａに導かれる。
成膜室２ａに導入されたシートプラズマＳＰは、電磁コイル６３、６４による磁場によって、幅方向の形状が整えられ、ターゲット６０と基材３９の間の空間にまで導かれる。ターゲット６０には、ターゲットホルダ６１を介して、シートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧が印加される。また、基材３９にも、基材ホルダ２８を介して、シートプラズマＳＰに対して負のバイアス電圧が印加される。ターゲット６０が負にバイアスされることにより、Ａｒ+イオンがターゲットを効率よくスパッタする。スパッタされたターゲット６０を構成する原子は、垂直方向にシートプラズマＳＰ中を通過し、このとき陽イオンにイオン化される。この陽イオンは、負にバイアスされた基材３９上に堆積し、電子を受け取り、基材３９を成膜する。
そして、シートプラズマＳＰは、永久磁石４１の磁力線により幅方向に収束され、主アノード４０が、シートプラズマＳＰを受ける。
このように構成することにより、グロー放電時にスパッタリングされた陰極を形成する金属が、成膜室に混入することを防止することができる。また、基材や成膜材料に不純物が付着することが防止されるので、基材を均一に成膜することができる。
次に、本実施の形態２に係るプラズマガン成膜装置の変形例について説明する。
［変形例２］
図７は、変形例２に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。また、図８は、図７に示したプラズマガン成膜装置２０１のプラズマ流出阻止／許容装置７０の開閉部材３１が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図５と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図７は、変形例２に係るプラズマガン成膜装置の構成を示す模式図である。また、図８は、図７に示したプラズマガン成膜装置２０１のプラズマ流出阻止／許容装置７０の開閉部材３１が開放した状態を示す模式図である。なお、以下の説明では、図５と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図７に示すように、本変形例では、図５に示した補助アノード３２が、筒体１１の途中に設けられており、カソード１７で発生したプラズマを補助アノード３２で受ける場合には、電磁コイル２９、６３、６４及び成形電磁コイル５４のそれぞれに電流を流さないように構成されている。
具体的には、補助アノード３２は、筒体１１と同軸上に設けられた金属製（例えば、銅）で円筒状のアノード部材７４を有している。アノード部材７４は、筒体１１のグリッド電極２３とプラズマ流出阻止／許容装置３０との間の適所に円筒状の取り付け部材７３ａ及び７３ｂを介して気密的に設けられている。また、アノード部材７４は、主電源２０の正極と切り替えスイッチ３４を介して電気的に接続されている。なお、アノード部材７４は、取り付け部材７３ａ及び７３ｂにより、筒体１１と絶縁されている。
また、アノード部材７４の外周には、金属製（例えば、銅）の冷却管７５が、アノード部材７４の周方向に巻回されている。そして、冷却管７５には、冷却媒体（ここでは、水）を循環させる冷却媒体供給装置（図示せず）が接続されており、アノード部材７４が冷却されるように構成されている。
次に、本変形例に係るプラズマガン成膜装置２０１の動作について説明する。
上述したように、補助陰極１４でグロー放電が行われ、ついで、主陰極１７でアーク放電が行われ、カソード１７でプラズマが発生する。発生したプラズマは、グリッド電極２２、２３の電界により、円柱状に成形され、グリッド電極２２、２３の内部空間を通過して、補助アノード３２側に引き出される。そして、グリッド電極２３を通過した円柱プラズマＣＰは、電磁コイル２９、６３、６４及び成形電磁コイル５４のそれぞれに電流が流されていないため、筒体１１の内壁に向かって広がり、この広がったプラズマを補助アノード３２が受ける。なお、カソード１７で発生したプラズマを円柱状に成形させない観点から、電磁コイル２９のみに電流を流さずにしてもよい。
次に、駆動機構７１が作動して、開閉部材３１がプラズマ流出口７０の開口面に平行に移動して、プラズマ流出口７０からプラズマの流出を許容する状態になり、プラズマガン１とシートプラズマ変形室３とが連通される。それと同時に切り替えスイッチ３４は、主アノード４０に電流が流れるように切り替えられ、補助アノード３２がカソード１８で発生したプラズマを受けず、主アノード４０がプラズマを受ける状態となる（図８参照）。また、同時に電磁コイル２９、６３、６４及び成形電磁コイル５４のそれぞれに電流を流して放電空間１２等に磁界を作用させ、筒体１１の内壁に向かって広がっているプラズマを、円柱状に形成する。そして、この円柱プラズマＣＰが、プラズマ流出口７０から流出してシートプラズマ変形室３（正確には、輸送空間５１）に導かれる。シートプラズマ変形室３に導かれた円柱プラズマＣＰは、成形電磁コイルによるコイル磁界と永久磁石５３による磁石磁界との相互作用により、シートプラズマＳＰに変形され、成膜室２ａに導かれる。そして、成膜室２ａに導かれたシートプラズマＳＰは、電磁コイル６３、６４によるコイル磁界によって形状が成形され、主アノード４０がシートプラズマＳＰを受ける。
このように、本変形例２に係るプラズマガン成膜装置では、電磁コイル２９、６３、６４及び成形電磁コイル５４のそれぞれに電流を流さないようにすることにより、円柱プラズマＣＰが筒体１１の内壁に向かって広がり、補助アノード３２でこの広がったプラズマを受けることができる。
なお、本発明の実施の形態では、プラズマ成膜装置内を真空状態にして成膜を行ったが、成膜室に反応性のガスを導入し、このガスと成膜材料の反応物を用いて基材を成膜するような構成としてもよい。
また、プラズマ流出阻止／許容装置は、開閉部材が揺動してプラズマ流出口を開閉するものであってもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明のプラズマガン及びプラズマガン成膜装置は、成膜室に不純物が混入するのを防止することができるので有用である。また、成膜室とプラズマガンとを別々に減圧することができるため、プラズマガンでプラズマを発生させた状態で成膜室内部を大気圧下で作業する、あるいは、成膜室内を真空状態に保った状態でプラズマガンの取替え作業等をすることができるプラズマガン及びプラズマガン成膜装置として有用である。
１ プラズマガン
２ 成膜室
２ａ 成膜室
３ シートプラズマ変形室
１１ 筒体
１２ 放電空間
１３ 蓋部材
１４ 補助陰極
１５ 保護部材
１６ 窓部材
１７ 主陰極
１８ カソード
１９ 蓋部材
２０ 主電源
２１ 抵抗体
２２ グリット電極
２３ グリット電極
２４ 抵抗体
２５ 抵抗体
２６ 排気バルブ
２７ 真空ポンプ接続口
２８ 基材ホルダ
２８ａ ホルダ部
２８ｂ 支持部
２９ 電磁コイル
３０ プラズマ流出阻止／許容装置
３１ 開閉部材
３２ 補助アノード
３４ 切り替えスイッチ
３５ チャンバ
３５ａ 天井壁
３６ 貫通孔（プラズマ流入口）
３７ 筒体
３７ａ 蓋部材
３７ｂ 蓋部材
３８ 基材ホルダ
３８ａ ホルダ部
３８ｂ 回転軸
３９ 基材
４０ ハース(主アノード)
４１ 永久磁石
４２ 支持体
４３ 成膜材料
４４ 排気バルブ
４５ 真空ポンプ接続口
４６ 成膜空間
４７ 蒸発源
４８ バイアス電源
５０ 筒体
５１ 輸送空間
５２ａ 蓋部材
５２ｂ 蓋部材
５３ 永久磁石
５４ 成形電磁コイル
５５ ボトルネック部
５６ スリット孔
５７ スリット孔（プラズマ流入口）
５８ ボトルネック部
５９ 筒体
６０ ターゲット
６１ ターゲットホルダ
６１ａ ホルダ部
６１ｂ 支持部
６２ バイアス電源
６３ 電磁コイル
６４ 電磁コイル
６５ａ 蓋部材
６５ｂ 蓋部材
６６ スリット孔
６７ スリット孔
６８ 貫通孔
７０ プラズマ流出口
７１ 駆動装置
７２ 容器
７３ａ 取り付け部材
７３ｂ 取り付け部材
７４ アノード部材
７５ 冷却管
１００ プラズマガン成膜装置
１０１ プラズマガン成膜装置
２００ プラズマガン成膜装置
２０１ プラズマガン成膜装置
ＣＰ 円柱プラズマ
ＳＰ シートプラズマ
２ 成膜室
２ａ 成膜室
３ シートプラズマ変形室
１１ 筒体
１２ 放電空間
１３ 蓋部材
１４ 補助陰極
１５ 保護部材
１６ 窓部材
１７ 主陰極
１８ カソード
１９ 蓋部材
２０ 主電源
２１ 抵抗体
２２ グリット電極
２３ グリット電極
２４ 抵抗体
２５ 抵抗体
２６ 排気バルブ
２７ 真空ポンプ接続口
２８ 基材ホルダ
２８ａ ホルダ部
２８ｂ 支持部
２９ 電磁コイル
３０ プラズマ流出阻止／許容装置
３１ 開閉部材
３２ 補助アノード
３４ 切り替えスイッチ
３５ チャンバ
３５ａ 天井壁
３６ 貫通孔（プラズマ流入口）
３７ 筒体
３７ａ 蓋部材
３７ｂ 蓋部材
３８ 基材ホルダ
３８ａ ホルダ部
３８ｂ 回転軸
３９ 基材
４０ ハース(主アノード)
４１ 永久磁石
４２ 支持体
４３ 成膜材料
４４ 排気バルブ
４５ 真空ポンプ接続口
４６ 成膜空間
４７ 蒸発源
４８ バイアス電源
５０ 筒体
５１ 輸送空間
５２ａ 蓋部材
５２ｂ 蓋部材
５３ 永久磁石
５４ 成形電磁コイル
５５ ボトルネック部
５６ スリット孔
５７ スリット孔（プラズマ流入口）
５８ ボトルネック部
５９ 筒体
６０ ターゲット
６１ ターゲットホルダ
６１ａ ホルダ部
６１ｂ 支持部
６２ バイアス電源
６３ 電磁コイル
６４ 電磁コイル
６５ａ 蓋部材
６５ｂ 蓋部材
６６ スリット孔
６７ スリット孔
６８ 貫通孔
７０ プラズマ流出口
７１ 駆動装置
７２ 容器
７３ａ 取り付け部材
７３ｂ 取り付け部材
７４ アノード部材
７５ 冷却管
１００ プラズマガン成膜装置
１０１ プラズマガン成膜装置
２００ プラズマガン成膜装置
２０１ プラズマガン成膜装置
ＣＰ 円柱プラズマ
ＳＰ シートプラズマ
Claims (9)
- プラズマ流出口を有する容器と、前記容器の内部に配設され放電によりプラズマを発生するカソードと、前記容器の内部を排気及び封止するための排気バルブと、を有するプラズマガンと、
プラズマ流入口を有し、その内部が該プラズマ流入口及びプラズマ流出口を通じて前記容器の内部と連通するように配設され、前記内部を減圧可能な成膜室と、
前記プラズマ流入口と前記カソードとの間に位置可能に設けられ、前記カソードで発生したプラズマを受けることが可能な補助アノードと、
前記カソードの放電により発生するプラズマの前記プラズマ流入口からの流入を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置と、
前記成膜室の内部に配設された主アノードと、
前記プラズマを通過せしめるように、前記カソードと前記補助アノードとの間に配置された電磁コイルと、
前記カソードに負極が接続された直流電源と、
前記直流電源の正極を前記主アノードと前記補助アノードに選択的に接続するための選択スイッチと、を備える、プラズマガン成膜装置。 - 前記成膜室の内部に基材ホルダと、成膜材料を収容し、かつ、蒸発させるハースと、が配設され、前記ハースが前記主アノードを構成しており、前記ハースが受ける前記プラズマにより該ハースに収容された成膜材料が蒸発されて、基材ホルダに保持された基材上に成膜される、請求項１に記載のプラズマガン成膜装置。
- 前記容器と前記成膜室との間に配設されたシートプラズマ変形室と、
シートプラズマ変形機構と、を備え、
前記シートプラズマ変形室は、前記成膜室の内部と前記プラズマ流入口を通じて連通し、かつ、前記容器の内部と前記プラズマ流出口を通じて連通するよう配設され、
前記プラズマガンは前記容器内に円柱状のプラズマが形成されて前記プラズマ流出口から流出するよう構成され、
前記流出した前記円柱状プラズマが前記シートプラズマ変形室において前記シートプラズマ変形機構によりシートプラズマに変形され、
前記成膜室において、前記シートプラズマ変形室から流入し前記主アノードに向かう前記シートプラズマを利用して成膜が行われる、請求項１に記載のプラズマガン成膜装置。 - 前記プラズマ流出阻止／許容装置は、前記プラズマ流出口を開閉自在な開閉部材と、前記開閉部材を開閉駆動する駆動装置と、を有し、
前記補助アノードは、環状に形成されている、請求項１に記載のプラズマガン成膜装置。 - 前記補助アノードは、前記カソードと前記プラズマ流出阻止／許容装置の間に設けられている、請求項１に記載のプラズマガン成膜装置。
- 前記プラズマ流出阻止／許容装置は、前記プラズマ流出口を開閉自在な開閉部材と、前記開閉部材を開閉駆動する駆動装置と、を有し、
前記補助アノードが、前記開閉部材が前記プラズマ流出口を閉鎖したとき前記カソードと対向するように、前記開閉部材に設けられている、請求項１に記載のプラズマガン成膜装置。 - 前記開閉部材は、前記プラズマ流出口の開口面に平行に移動して該プラズマ流出口を開閉自在なように構成され、前記駆動装置は、前記プラズマ流出口を開閉するよう前記開閉部材を移動させる、請求項４〜６のいずれか１項に記載のプラズマガン成膜装置。
- プラズマ流出口を有する容器と、前記容器の内部に配設され放電によりプラズマを発生するカソードと、前記容器の内部を排気及び封止するための排気バルブと、を有するプラズマガンと、プラズマ流入口を有し、その内部が該プラズマ流入口及びプラズマ流出口を通じて前記容器の内部と連通するように配設され、前記内部を減圧可能な成膜室と、前記プラズマ流入口と前記カソードとの間に位置可能に設けられ、前記カソードで発生したプラズマを受けることが可能な補助アノードと、前記カソードの放電により発生するプラズマの前記プラズマ流入口からの流入を阻止及び許容するプラズマ流出阻止／許容装置と、前記成膜室の内部に配設された主アノードと、前記プラズマを通過せしめるように、前記カソードと前記補助アノードとの間に配置された電磁コイルと、前記カソードに負極が接続された直流電源と、前記直流電源の正極を前記主アノードと前記補助アノードに選択的に接続するための選択スイッチと、を備える、プラズマガン成膜装置の運転方法であって、
前記プラズマ流出阻止／許容装置が前記カソードで発生する前記プラズマを前記プラズマ流入口から流入するのを阻止し、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記補助アノードに接続するステップと、
前記カソードで前記プラズマを発生させ、該発生させたプラズマを前記補助アノードで受けるステップと、
前記プラズマ流出阻止／許容装置が前記カソードで発生した前記プラズマの前記プラズマ流入口からの流入を許可し、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記主アノードに接続するステップと、からなるプラズマガン成膜装置の運転方法。 - 制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記プラズマ流入口から前記プラズマの流入を阻止するように、前記プラズマ流出阻止／許容装置を作動させ、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記補助アノードに接続し、前記カソードと前記補助アノードとの間で、アーク放電を行い、前記プラズマが発生すると、前記プラズマ流入口から前記プラズマを流入するように、前記プラズマ流出阻止／許容装置を作動させ、前記選択スイッチにより前記直流電源の正極を前記主アノードに接続するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマガン成膜装置。
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