JP6054249B2

JP6054249B2 - 成膜装置

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Publication number: JP6054249B2
Application number: JP2013110963A
Authority: JP
Inventors: 酒見　俊之; 俊之酒見; 大宮下; 尚久北見
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2016-12-27
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Description

本発明は、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て蒸発させ、成膜材料の粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置に関する。

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の粒子を真空チャンバー内で拡散させて成膜対象物の表面に付着させる。このような成膜装置は、プラズマビームを生成するためのプラズマ源と、成膜材料を保持する主陽極である主ハースと、この主ハースを取り囲む補助陽極である輪ハースとを備えている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１に記載の成膜装置では、プラズマ源、主ハース及び輪ハースを例えば２組備え、これにより２箇所の蒸発源から成膜材料を蒸発させて、成膜される範囲を広げている。

特開平９−２５６１４７号公報

ここで、成膜対象物に付着した成膜材料の膜質を向上させることが求められている。例えば、真空チャンバー内の酸素濃度、プラズマの状態などの成膜条件を変化させて、ある成膜条件に設定することで、成膜対象物の特定の領域の膜質を向上させることができる。しかしながら、膜質が向上された特定の領域とその周辺の領域とで膜質の差が大きくなり、膜質の分布が不均一になるおそれがある。

そこで、成膜対象物の成膜面内における膜質の分布の均一化を図ることができる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の成膜装置は、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て蒸発させ、成膜材料の蒸発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、蒸発源となる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、蒸発源から蒸発する蒸発粒子の向きを所定時間ごとに変化させる蒸発方向調整部と、を備える。

この成膜装置は、蒸発源から蒸発する成膜材料の蒸発粒子の向きを所定時間ごとに変化させる蒸発方向調整部を備える構成であるので、蒸発源から蒸発する蒸発粒子の向きを時間的に変化させて、蒸発粒子の拡散の状態を変化させることができる。蒸発粒子の活性度は蒸発粒子によって異なるので、蒸発粒子の拡散の状態を変化させることで、活性度の高い蒸発粒子を分散させて膜質が良好な領域を広げることができる。これにより、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

ここで、蒸発方向調整部は、蒸発源から蒸発する蒸発粒子の広がり幅を調整してもよい。蒸発粒子の広がり幅を所定時間ごとに変化させて蒸発粒子の拡散の状態を変化させることができ、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

成膜装置は、プラズマ源、主ハース及び輪ハースを複数組備え、蒸発方向調整部は、広がり幅を周期的に調整し、隣接する蒸発源における広がり幅の変化の位相をずらしてもよい。これにより、蒸発粒子の広がり幅が、隣接する蒸発源において同一とならないように拡散の状態を変化させることができる。例えば、隣接する蒸発源の中央に対応する位置に相対する成膜対象物の領域において、一方の蒸発源から蒸発した蒸発粒子を付着させたあとに、他方の蒸発源から蒸発した蒸発粒子を付着させることができ、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

また、蒸発方向調整部は、蒸発源から蒸発する蒸発粒子の拡散中心の向きを調整してもよい。蒸発粒子の拡散中心の向きを所定時間ごとに変化させて蒸発粒子の拡散の状態を変化させることができ、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。なお、拡散中心の向きとは、蒸発粒子の広がり幅の中央における蒸発粒子の進行方向をいう。

成膜装置は、プラズマ源、主ハース及び輪ハースを複数組備え、蒸発方向調整部は、拡散中心の向きを周期的に変化させ、隣接する蒸発源における拡散中心の向きの変化の位相を同一にしてもよい。これにより、隣接する蒸発源から蒸発する蒸発粒子の拡散中心の向きを同一にするように拡散の状態を変化させることができる。例えば、隣接する蒸発源の中央に対応する位置に相対する成膜対象物の領域において、両方の蒸発源から同時に蒸発粒子が到達することが防止され、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

また、蒸発方向調整部は、輪ハースに重畳された補助コイルを有し、補助コイルにより形成される磁場を変えることで拡散中心の向きを変えてもよい。これにより、補助コイルに流れる電流の向きを変えて磁場を変えることができるので、蒸発粒子の拡散中心の向きを容易に変化させることができる。

ここで、補助コイルは、輪ハースの軸線方向から見て、蒸発源を挟んで両側に配置された一対の内コイルと、一対の内コイルの外側に配置された一対の外コイルとを備え、一対の内コイルによる磁場の向きと、一対の外コイルによる磁場の向きとを逆向きにする構成でもよい。蒸発源に近い位置に配置された一対の内コイルによる磁場の到達距離は、蒸発源から離れた位置に配置された一対の外コイルによる磁場の到達距離より短くなる。換言すれば、蒸発粒子の進行方向において、蒸発源に近い位置では一対の内コイルによる磁場を発生させ、蒸発源から遠い位置では一対の外コイルによる磁場を発生させるようにすることができる。これにより、蒸発源の近傍では、一対の外コイルによる磁場の影響をなくすように一対の内コイルによる磁場を生じさせ、蒸発源から離れた位置では、一対の外コイルによる磁場によって、蒸発粒子の拡散中心の向きを変えるようにすることができる。

本発明によれば、成膜対象物の成膜面内における膜質の分布の均一化を図ることができる。

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。主ハース近傍の磁場を示す模式図である。成膜材料粒子の広がり幅の時間的な変化を示す模式図である。本発明の第２実施形態に係る成膜装置の輪ハースを示す平面図である。図３に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。成膜材料粒子の拡散中心の向きの時間的な変化を示す模式図である。内コイル及び外コイルによる磁場強度を示す図である。

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に示される成膜装置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Ｙ軸方向とに直交する方向である。

（第１実施形態）
成膜装置１は、成膜対象物１１の板厚方向が水平方向（図１ではＸ軸方向）となるように、成膜対象物１１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１１が真空チャンバー１０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１１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。

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。例えば保持部材１６は、成膜対象物の外周縁を保持する枠体である。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２０と環状の容器１２とを有し、コイル９及び永久磁石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、磁力の調整を行うことができる。

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（蒸発粒子）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軸負方向側から順次押し出される。

また、成膜装置１は、ハース機構２、輪ハース６及びプラズマ源７の組み合わせを複数組備えるものであり、複数の蒸発源を有する。複数のハース機構２は、Ｚ軸方向に等間隔で配置され、ハース機構２に対応して輪ハース６及びプラズマ源７がそれぞれ配置されている。成膜装置１は、Ｚ軸方向の複数個所から成膜材料Ｍａを蒸発させて成膜材料粒子Ｍｂを拡散させることができる。

ここで、成膜装置１は、蒸発源の成膜材料Ｍａから蒸発する成膜材料粒子Ｍｂの向きを所定時間ごとに変化させる蒸発方向調整部２１を備えている。蒸発方向調整部２１は、輪ハース６の環状のコイル９と、このコイル９に電流を供給するハースコイル電源部２２とを有する。ハースコイル電源部２２は、直流に交流を重畳させた電流をコイル９に供給する。ハースコイル電源部２２は、所定時間ごとに電流値を交互に２０Ａ又は３０Ａに切り替えることで、主ハース１７近傍の磁場を変化させて成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅を変える。電流値を切替える周期は、成膜対象物１１の搬送速度や、蒸発源から成膜対象物１１までの成膜材料粒子Ｍｂの移動時間に応じて選択してもよい。また、コイル９に供給される電流値は２０Ａ，３０Ａに限定されず、その他の値の電流値でもよい。

図２では、主ハース近傍の磁場及び成膜材料粒子Ｍｂの向きを示している。図２（ａ）は、コイル９に２０Ａの電流が供給されている場合を示し、図２（ｂ）は、コイル９に３０Ａの電流が供給されている場合を示している。コイル９に流れる電流値を上げてコイル９による磁場を強くすることで、成膜材料粒子Ｍｂの直進方向（Ｘ軸方向）の指向性を強め成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅を狭めることができる。一方、コイル９に流れる電流値を下げてコイル９による磁場を弱めることで、成膜材料粒子Ｍｂが進行する向きの指向性を弱め成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅を広げることができる。

蒸発方向調整部２１は、隣接する輪ハース６のコイル９において互いに異なる電流値となるように制御している。蒸発方向調整部２１は、例えば、一方の輪ハース６のコイル９の電流値が２０Ａである場合には、一方の輪ハース６に隣接する他方の輪ハース６のコイル９の電流値を３０Ａとする。また、蒸発方向調整部２１は、隣接するコイル９同士の電流値が同じにならないように、電流値を切替えるタイミングを同じにする。

図３では、成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅の時間的な変化を示している。図３では、Ｚ軸方向に３個の蒸発源を有する場合を示し、図３（ａ）〜図３（ｃ）の順に時間が進行したときの状態を示している。図３（ａ）に示される状態（第１の状態）では、ハースコイル電源部２２は、中央の輪ハース６のコイル９に２０Ａの電流を流し、隣接する外側の輪ハース６のコイル９に３０Ａの電流を流している。このとき、中央の２０Ａの場合の成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅Ｗａは、隣接する外側の３０Ａの場合の成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅Ｗｂより広くなっている。

次に、図３（ｂ）に示される状態（第２の状態）では、ハースコイル電源部２２は、中央の輪ハース６のコイル９に３０Ａの電流を流し、隣接する外側の輪ハース６のコイル９に２０Ａの電流を流している。このとき、中央の３０Ａの場合の成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅Ｗｂは、隣接する外側の２０Ａの場合の成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅Ｗａより狭くなっている。そして、図３（ｃ）に示される状態（第１の状態）は、図３（ａ）に示される状態と同じであり、このようにして、第１の状態及び第２の状態を繰り返すことで周期的に電流値を切替えて、成膜材料粒子Ｍｂの広がり幅を変化させる。

次に、本実施形態に係る成膜装置１の作用について説明する。

成膜装置１は、成膜対象物１１を搬送させながら成膜を行う。成膜を行う際には、成膜装置１は、プラズマ源７からプラズマビームＰを照射して、成膜材料Ｍａを加熱し蒸発させる。
成膜材料Ｍａから蒸発した成膜材料粒子Ｍｂは、蒸発源から所定の角度で広がり拡散する。ハースコイル電源部２２は、コイル９に流す電流を周期的に切り替えることができるので、主ハース１７近傍の磁場を調整して成膜材料粒子Ｍｂの向きを変化させる。

このような成膜装置１によれば、蒸発源から蒸発する成膜材料粒子Ｍｂの向きを周期的に変化させて拡散の状態を変化させることができる。成膜材料粒子Ｍｂの活性度は成膜材料粒子Ｍｂによって異なるので、成膜材料粒子Ｍｂの拡散の状態を変化させることで、活性度の高い成膜材料粒子Ｍｂを分散させて膜質が良好な領域を広げることができる。これにより、活性度の高い成膜材料粒子Ｍｂが付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

膜質が良好な領域とは、例えば成膜対象物である基板に透明導電膜を成膜する場合、透明導電膜の抵抗値が低い領域や、透明度が高い領域をいう。従来の成膜装置では、例えば抵抗値の範囲が基準値から５％以内であったものを、成膜装置１では抵抗値の範囲を基準値から３％以内に抑えることができる。

成膜装置１では、複数の蒸発源を有し、成膜材料粒子Ｍｂの拡散の状態を、隣接する蒸発源同士で同一とならないように調整することができる。例えば、隣接する蒸発源の中央に対応する位置に相対する成膜対象物１１の領域において、一方の蒸発源から蒸発した成膜材料粒子Ｍｂを付着させたあとに、他方の蒸発源から蒸発した成膜材料粒子Ｍｂを付着させることができ、活性度の高い成膜材料粒子Ｍｂが付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る成膜装置が上記の第１実施形態に係る成膜装置１と異なる点は、蒸発方向調整部４０の構成が違う点であり、主に輪ハース４１の構成が異なっている。なお、第１実施形態と同様の説明は省略する。蒸発方向調整部４０は、蒸発源から蒸発する成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを周期的に振ることができる。輪ハース４１は、図４及び図５に示されるように、環状の永久磁石２０に重畳された補助コイル４６を備えている。補助コイル４６は、一対の内コイル４２，４３と、一対の外コイル４４，４５とを有する。なお、図５では、輪ハース４１のケース１２の図示を省略している。輪ハース４１は、ケース１２内に、コイル９、永久磁石２０及び補助コイル４６を有する。

補助コイル４６は、永久磁石２０のコイル９とは反対側の面（成膜対象物が配置される側の面）上に配置されている。一対の内コイル４２，４３は、輪ハース４１の軸線方向から見て、蒸発源を挟んでＺ軸方向の両側に配置されている。図４及び図５では、左側に内コイル４２が配置され、右側に内コイル４３が配置されている。内コイル４２，４３は、環状の永久磁石２０の周方向に沿う略扇型の平面コイルである。内コイル４２，４３の軸線方向は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。

一対の外コイル４４，４５は、輪ハース４１の軸線方向から見て、蒸発源を挟んでＺ軸方向の両側であり、一対の内コイル４２，４３の外側に配置されている。図４及び図５では、左側に外コイル４４が配置され、右側に外コイル４５が配置されている。外コイル４４，４５は、環状の永久磁石２０の周方向に沿う略扇型の平面コイルである。外コイル４４，４５の軸線方向は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。

また、蒸発方向調整部４０は、補助コイル４６に交流電流を供給する補助コイル電源部４７を備えている。補助コイル電源部４７は、一対の内コイル４２，４３間と、一対の外コイル４４，４５間とで、逆向きの起磁力を生じさせるように交流電流を供給する。

例えば、内コイル４２の上側（成膜対象物側）がＮ極で下側がＳ極であり、内コイル４３の上側がＳ極で下側がＮ極である場合には、補助コイル電源部４７は、外コイル４４の上側がＳ極で下側がＮ極、且つ、外コイル４５の上側がＮ極で下側がＳ極となるように、電流を供給する。このとき、一対の内コイル４２，４３によって、内コイル４２から内コイル４３への右向きの磁場が形成され、一対の外コイル４４，４５によって、外コイル４５から外コイル４４への左向きの磁場が形成される。これにより、輪ハース４１の中心軸ＣＬ上において、補助コイル４６の付近では内コイル４２，４３により形成される磁場と外コイル４４，４５により形成される磁場とが打ち消し合う。そして、輪ハース４１の中心軸ＣＬ上において、補助コイル４６から上方（Ｘ軸方向）に離れた場所では、外コイル４４，４５により形成される磁場の影響を強く受けるため左向きの磁場が形成される。蒸発源から蒸発する成膜材料粒子ＭｂはＸ軸方向から左側へ傾斜して進むので、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを左に向けることができる。

また、内コイル４２の上側がＳ極で下側がＮ極であり、内コイル４３の上側がＮ極で下側がＳ極である場合には、補助コイル電源部４７は、外コイル４４の上側がＮ極で下側がＳ極、且つ、外コイル４５の上側がＳ極で下側がＮ極となるように、電流を供給する。このとき、一対の内コイル４２，４３によって、内コイル４３から内コイル４４への左向きの磁場が形成され、一対の外コイル４４，４５によって、外コイル４４から外コイル４５への右向きの磁場が形成される。これにより、輪ハース４１の中心軸ＣＬ上において、補助コイル４６の付近では内コイル４２，４３により形成される磁場と外コイル４４，４５により形成される磁場とが打ち消し合う。そして、輪ハース４１の中心軸ＣＬ上において、補助コイル４６から上方に離れた場所では、外コイル４４，４５により形成される磁場の影響を強く受けるため右向きの磁場が形成される。蒸発源から蒸発する成膜材料粒子ＭｂはＸ軸方向から右側へ傾斜して進むので、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを右に向けることができる。

図６では、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きの時間的な変化を示している。図６では、Ｚ軸方向に３個の蒸発源を有する場合を示し、図６（ａ）〜図６（ｃ）の順に時間が進行したときの状態を示している。図６（ａ）に示される状態では、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きは左に向けられている。次に、図６（ｂ）に示される状態では、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きは右に向けられている。そして、図６（ｃ）に示される状態では、図６（ａ）に示す場合と同じ状態であり、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きは左に向けられている。蒸発方向調整部４０は、隣接する複数の蒸発源において、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きが同じとなるように変化の位相を同一として、タイミングを合わせている。このようにして、蒸発方向調整部４０は、補助コイル４６に供給する電流を周期的に切り替えることで、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを左右（Ｚ軸方向）に振ることができる。

図７では、一対の内コイル４２，４３により輪ハース４１の中心軸ＣＬ上に形成される磁場の強度Ｈ_１、一対の外コイル４４，４５により輪ハース４１の中心軸ＣＬ上に形成される磁場の強度Ｈ_２、及び輪ハース４１の中心軸ＣＬ上に形成される合成磁場の強度Ｈ_３を示している。合成磁場の強度Ｈ_３は、磁場強度Ｈ_１と磁場強度Ｈ_２とを合成したものである。図７に示す縦軸は、補助コイル４６からの距離を示し、横軸は、Ｚ軸方向に沿う磁場の強度を示している。図７の状態では、一対の内コイル４２，４３による磁場は左向きであり、一対の外コイル４４，４５による磁場は右向きである。

例えば、一対の内コイル４２，４３による磁場強度Ｈ_１のピークＨ_１Ｐは、蒸発源から６ｃｍ離れた位置であり、一対の外コイル４４，４５による磁場強度Ｈ_２のピークＨ_２Ｐは、蒸発源から１０ｃｍ離れた位置となっている。磁場強度Ｈ_１，Ｈ_２を比較すると、一対の内コイル４２，４３による磁場は、蒸発源に近い方で作用し、一対の外コイル４４，４５による磁場は、蒸発源に遠い方で作用している。

そして、合成磁場の強度Ｈ_３は、蒸発源の近傍では、ほぼゼロであり、蒸発源から１５ｃｍのことで、最大となり右に向いている。これにより、蒸発源の近傍では補助コイル４６により形成される横方向の磁場はほぼゼロでありながら、蒸発源からある程度離れた場所における補助コイル４６により形成される横方向の磁場を成膜材料粒子Ｍｂに印加することができる。そして、蒸発源から蒸発する成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを右に向けることができる。なお、拡散中心の向きを左に向ける場合の磁場強度については、左右対称であり説明は省略する。

このような第２実施形態に係る成膜装置によれば、蒸発源の近傍では、一対の外コイル４４，４５による磁場の影響をなくすように一対の内コイル４２，４３による磁場を生じさせ、蒸発源から１５ｃｍ程度離れた位置では、一対の外コイル４４，４５による磁場によって、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを変えるようにすることができる。蒸発方向調整部４０によって、成膜材料粒子Ｍｂの拡散中心の向きを周期的に左右に（成膜対象物の幅方向に）、振ることで、活性度の高い成膜材料粒子Ｍｂが付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

隣接する蒸発源の中央に対応する位置に相対する成膜対象物の領域において、両方の蒸発源から交互に成膜材料粒子Ｍｂが到達することができ、活性度の高い蒸発粒子が付着する位置の偏りを抑制して、膜質の分布の均一化を図ることができる。

また、一対の外コイル４４，４５による起磁力は、一対の内コイル４３，４４による起磁力の２．５倍程度としてもよい。これにより、蒸発源の近傍では補助コイル４６により形成される横方向の磁場はほぼゼロでありながら、永久磁石２０によるカスプ磁場付近の位置に横方向（Ｚ軸方向）の磁場を発生させることができる。

また、補助コイル４６に供給される交流電流の周波数は、例えば、１０Ｈｚ以上１７０Ｈｚ以下とすることができる。この周波数は、成膜対象物の搬送速度に応じて適宜選択する。また、周波数が高すぎると、ケース１２から磁力が出なくなり適切な磁場を形成することができなくなる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、複数の蒸発源を備える成膜装置に、蒸発方向調整部を設けているが、一つの蒸発源を備える成膜装置に、蒸発方向調整部を設けてよい。

また、上記実施形態では、成膜材料粒子の広がり幅を変えたり、拡散中心の向きを変えたりしているが、広がり幅を変えると共に拡散中心の向きを変えてもよい。

また、蒸発方向調整部４０は、一対の内コイル及び一対の外コイルを備える構成であるが、例えば、一対のコイルのみを備える構成でもよい。また、一対の補助コイルの形状は、限定されず、円形や矩形などその他の形状でもよい。

また、蒸発方向調整部４０によって、例えば、左右方向に成膜材料粒子の拡散中心の向きを変えているが、その他の方向に拡散中心の向きを変えるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸方向から見た場合に、磁石３０の周方向に旋回するように拡散中心の向きを変えてもよい。

１…成膜装置、６，４１…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、２１，４０…蒸発方向調整部、４２，４３…一対の内コイル、４４，４５…一対の外コイル、４６…補助コイル。

Claims

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て蒸発させ、前記成膜材料の蒸発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、
蒸発源となる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、
前記蒸発源から蒸発する前記蒸発粒子の向きを所定時間ごとに変化させる蒸発方向調整部と、を含み、
前記プラズマ源、前記主ハース及び前記輪ハースを複数組備え、
前記蒸発方向調整部は、前記蒸発源から蒸発する前記蒸発粒子の広がり幅を周期的に調整し、隣接する前記蒸発源における前記広がり幅の変化の位相をずらすことを特徴とする成膜装置。
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て蒸発させ、前記成膜材料の蒸発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、
蒸発源となる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、
前記蒸発源から蒸発する前記蒸発粒子の向きを所定時間ごとに変化させる蒸発方向調整部と、を備え、
前記蒸発方向調整部は、前記輪ハースの磁石に重畳された補助コイルを有し、
前記補助コイルにより形成される磁場を変えることで、前記蒸発源から蒸発する前記蒸発粒子の拡散中心の向きを変えることを特徴とする成膜装置。
前記プラズマ源、前記主ハース及び前記輪ハースを複数組備え、
前記蒸発方向調整部は、前記拡散中心の向きを周期的に変化させ、隣接する前記蒸発源における前記拡散中心の向きの変化の位相を同一にすることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
前記補助コイルは、前記輪ハースの軸線方向から見て、前記蒸発源を挟んで両側に配置された一対の内コイルと、前記一対の内コイルの外側に配置された一対の外コイルとを備え、
前記一対の内コイルによる磁場の向きと、前記一対の外コイルによる磁場の向きとを逆向きにすることを特徴とする請求項２または３に記載の成膜装置。