JP6067483B2 - プラズマ測定装置及び成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ測定装置、及び、成膜装置に関する。

プラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置として、ラングミュアプローブ法を用いるものが知られている（特許文献１参照）。ラングミュアプローブ法では、プラズマに接し得る位置にラングミュアプローブを配置し、ラングミュアプローブに対して負の電圧から正の電圧まで電圧を掃引しながら印加し、このときに流れる電流（イオン電流又は電子電流）に基づいて、プラズマの電気的特性（たとえば、プラズマ密度又は電子温度など）を測定する。

成膜対象物の表面に膜を形成する成膜装置として、イオンプレーティング法を用いるものが知られている（特許文献２参照）。この種の成膜装置では、プラズマビームによって成膜材料を加熱し、成膜材料から気化した粒子（蒸発粒子）を被成膜物に付着させて成膜する。

特開平０５−３１５０９２号公報 特開平０９−２５６１４７号公報

ラングミュアプローブ法では、ラングミュアプローブがプラズマに接し得る位置に配置されるため、プラズマ中に存在する、蒸発粒子が、ラングミュアプローブに付着する懼れがある。蒸発粒子がラングミュアプローブに付着すると、プローブの表面積が変化したりして、適切な測定を行うことが困難となる。たとえば、成膜材料が導電性物質である場合には、蒸発粒子の付着により、プローブの表面積が拡大し、電流が過剰に流れてしまう。また、蒸発粒子が付着した箇所において放電が発生する懼れもある。成膜材料が絶縁性物質である場合には、プローブの表面積が減少し、電流が流れ難くなってしまう。

本発明は、蒸発粒子の付着を抑制することが可能なプラズマ測定装置及び成膜装置を提供することを目的とする。

一つの観点では、本発明は、プラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置であって、プラズマに接し得る位置に配置される検出部と、検出部を覆うように配置され、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え可能なカバー部と、を備える。

本発明では、カバー部が、プローブ部を覆うように配置され、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替えられる。このため、プラズマの電気的特性を測定する際に、検出部をプラズマに露出させる状態にカバー部を切り替え、プラズマの電気的特性を測定しない際に、検出部をプラズマから遮る状態にカバー部を切り替えることが可能となる。したがって、検出部への蒸発粒子の付着を抑制することができる。

本発明において、カバー部は、相対的に移動可能である、開口を有する第一カバーと、開口を有し且つ第一カバーと検出部との間に位置する第二カバーと、を有すると共に、第一カバーと第二カバーとの相対的な移動により、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替えられてもよい。この場合、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え得るカバー部を、簡易な構成にて実現することができる。

本発明において、第一カバーは、並んで配置された複数の上記開口を有し、第二カバー及び検出部は、第一カバーにおいて複数の開口が並んで配置された方向に移動可能であってもよい。この場合、複数の開口それぞれの位置におけるプラズマの電気的特性を測定することができる。

本発明において、第二カバーは、並んで配置された複数の上記開口を有し、第一カバーは、第二カバーにおいて複数の開口が並んで配置された方向に移動可能であってもよい。この場合、複数の開口それぞれの位置におけるプラズマの電気的特性を測定することができる。プラズマの電気的特性を測定に用いられる検出部を変更することが可能となり、プラズマ測定装置の長寿命化を図ることができる。

本発明において、第一カバーと第二カバーとを相対的に移動させる駆動手段を更に備えていてもよい。この場合、外部からの信号を利用して、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とにカバー部を切り替えることが可能となり、検出部への蒸発粒子の付着を確実に抑制することができる。

本発明において、第一及び第二カバーは、少なくとも開口の位置において断面Ｃ字状とされた筒体であってもよい。この場合、検出部をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え得る構成を、極めて簡素に実現することができる。

本発明において、複数の上記検出部と、複数の検出部が並んで配置された支持部と、を更に備え、カバー部は、検出部の数と同数以下の開口を有してもよい。この場合、各検出部の位置に対応した箇所におけるプラズマの電気的特性を測定することが可能となる。開口の数が検出部の数よりも少ない場合には、プラズマの電気的特性を測定に用いられる検出部を変更することが可能となり、プラズマ測定装置の長寿命化を図ることができる。

別の観点では、本発明は、上記プラズマ測定装置を備える、イオンプレーティング法による成膜装置である。本発明の成膜装置においても、上述したように、検出部への蒸発粒子の付着を抑制することができる。

本発明によれば、蒸発粒子の付着を抑制することが可能なプラズマ測定装置及び成膜装置を提供することができる。

本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。 本実施形態に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。 本実施形態に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。 本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。 本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。 本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る成膜装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。図１には、説明を容易にするためにＸＹＺ直交座標系を示している。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Ｚ軸方向とに直交する方向である。

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。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。成膜装置１は、縦型の成膜装置である。すなわち、成膜装置１では、成膜対象物の板厚方向が水平方向となるように、成膜対象物を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、成膜対象物が真空チャンバー内に配置されて搬送される。成膜装置１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。

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。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。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。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。プラズマは、プラズマビームＰとして図示された領域だけでなく、成膜室１０ｂ内全体に存在している。

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、たとえば、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。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。成膜材料Ｍａの先端部分が、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と環状の永久磁石部２０と環状の容器１２とを有し、コイル９及び永久磁石部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の太さ及び広がり、または、主ハース１７に入射するプラズマビームＰの太さ及び広がりを制御する。永久磁石部２０は、所望の膜厚分布を得ることができるように、磁力の調整を行い易い構造となっている。

成膜材料Ｍａには、透明導電材料（たとえば、ＩＴＯ又はＺｎＯなど）や、絶縁封止材料（たとえば、ＳｉＯ_２又はＳｉＯＮなど）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。なお、絶縁性物質からなる成膜材料Ｍａが加熱されて高温になると成膜材料Ｍａに電流が流れるようになり、プラズマビームＰは成膜材料Ｍａに照射されるようになる。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。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。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負方向側から順次押し出される。

成膜装置１は、成膜室１０ｂ内に存在するプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置３０を備えている。プラズマ測定装置３０は、ラングミュアプローブ法が用いられている。プラズマ測定装置３０は、測定部３１と、電源部３２と、電流計３３と、を備えている。測定部３１と、電源部３２及び電流計３３と、は線路３４により接続されている。本実施形態では、プラズマ測定装置３０の測定部３１は、成膜室１０ｂにおける輪ハース６側に存在するプラズマの電気的特性を測定する位置に配置されている。

電源部３２は、測定部３１に対して負の電圧から正の電圧まで電圧を掃引しながら印加できるように構成されている。プラズマに接するように測定部３１を位置させて、測定部３１に電圧を印加すると、電子又はイオンが測定部３１に衝突することにより測定部３１と電源部３２とを接続する線路３４に電流（プローブ電流）が流れる。電流計３３は、線路３４に流れる電流を検出する。電流計３３が検出した電流値は、検出データとして、制御部（不図示）に送出される。

続いて、図２及び図３を参照して、測定部３１の構成について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。

測定部３１は、プローブ４１、第一カバー４２、第二カバー４３、及び導入部材４４を備えている。本実施形態では、プローブ４１、第一カバー４２、第二カバー４３、及び導入部材４４は、同じ中心軸ＣＡに対し、同心状に配置されている。

プローブ４１は、金属（たとえば、タングステン又は白金など）からなる棒状の部材であり、いわゆるラングミュアプローブを構成する。プローブ４１は、成膜室１０ｂ内に存在するプラズマに接し得る位置に配置されている。

第一カバー４２は、絶縁性材料（たとえば、アルミナなど）からなる筒状の部材である。第一カバー４２は、一端側の部分に、中心軸ＣＡ方向に並んで配置されるように形成された複数の開口４２ａを有している。すなわち、第一カバー４２は、図３に示されるように、開口４２ａの位置において断面Ｃ字状とされた筒体である。第一カバー４２は、他端側が後述する蓋部材４６に固定されている。第一カバー４２は、少なくとも複数の開口４２ａが形成された部分がプラズマと接し得る位置に配置される。

第二カバー４３は、絶縁性材料（たとえば、アルミナなど）からなる筒状の部材であり、一端が絶縁性材料（たとえば、アルミナなど）からなる部材で閉塞されている。第二カバー４３は、第一カバー４２の内側に位置している。第一カバー４２と第二カバー４３との間隔は、蒸発粒子の平均自由行程などを考慮して、第一カバー４２と第二カバー４３との間の空間に蒸発粒子が侵入し難い値に設定される。第二カバー４３は、一つの開口４３ａを有している。すなわち、第二カバー４３も、図３に示されるように、開口４３ａの位置において断面Ｃ字状とされた筒体である。

第二カバー４３の内側には、プローブ４１が配置されており、第二カバー４３とプローブ４１とは一体的に固定されている。すなわち、第二カバー４３は、プローブ４１と第一カバー４２との間に位置することとなる。プローブ４１は、開口４３ａに対応して位置する領域が、開口４３ａを介して露出している。プローブ４１における、開口４３ａを介して露出する領域が、検出部を構成する。

導入部材４４は、筒状の部材であり、一端側に、第二カバー４３（プローブ４１）が固定されている。導入部材４４は、たとえば、ステンレス鋼などの金属からなる。第二カバー４３は、導入部材４４の一端から挿入された状態で、固定部材４５により導入部材４４に固定されている。プローブ４１は、導入部材４４内を他端側まで延びるように配置されており、導入部材４４の他端側に配置された電流導入端子（不図示）を通して線路３４に接続されている。導入部材４４の内側空間は、導入部材４４の他端側に配置された気密封止部材（不図示）により、気密状態が維持される。気密封止部材には、Ｏリングシールなどを用いることができる。

導入部材４４は、成膜室１０ｂの側壁に形成された開口１０ｄを塞ぐように配置される蓋部材４６に挿通された状態で、蓋部材４６に支持される状態で配置されている。蓋部材４６は、成膜室１０ｂの側壁に着脱可能に取り付けられている。導入部材４４は、中心軸ＣＡ方向に移動可能であり且つ中心軸ＣＡ周りに回動可能に、蓋部材４６に支持されている。すなわち、導入部材４４に固定されている第二カバー４３及びプローブ４１も、中心軸ＣＡ方向に移動可能であり且つ中心軸ＣＡ周りに回動可能とされる。成膜室１０ｂの側壁と蓋部材４６との間、及び、導入部材４４と蓋部材４６との間には、気密封止部材４７が配置されている。これにより、成膜室１０ｂの圧力が維持される。気密封止部材４７には、Ｏリングシールなどを用いることができる。

第一カバー４２は、蓋部材４６に固定されていることから、成膜室１０ｂの側壁に対しても固定されることとなる。これに対して、第二カバー４３及びプローブ４１は、上述したように、中心軸ＣＡ方向に移動可能であり且つ中心軸ＣＡ周りに回動可能とされている。したがって、第一カバー４２と、第二カバー４３及びプローブ４１とは、中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに相対的に移動可能である。

図３の（ａ）に示されるように、第二カバー４３の開口４３ａが第一カバー４２のいずれかの開口４２ａと対向するように、第一カバー４２と第二カバー４３（プローブ４１）とを相対的に移動させた状態では、プローブ４１が、第一カバー４２の開口４２ａと第二カバー４３の開口４３ａとを通して、プラズマに露出する状態となる。プローブ４１がプラズマに露出する状態で、上述したように、プローブ４１に電圧を掃引しながら印加し、流れる電流を電流計３３で検出する。

図３の（ｂ）に示されるように、第二カバー４３の開口４３ａが第一カバー４２のいずれの開口４２ａとも対向しないように、第一カバー４２と第二カバー４３（プローブ４１）とを相対的に移動させた状態（たとえば、第二カバー４３が、中心軸ＣＡ周りに１８０度回動した状態）では、プローブ４１が、プラズマから遮られた状態となる。プローブ４１が、プラズマから遮られた状態では、測定は行われない。

本実施形態では、第一カバー４２と第二カバー４３とは、プローブ４１を覆うように配置され、プローブ４１をプラズマから遮る状態とプローブ４１をプラズマに露出させる状態とに切り替え可能なカバー部を構成する。第一カバー４２と、第二カバー４３及びプローブ４１とが、中心軸ＣＡ方向に相対的に移動することにより、第一カバー４２の複数の開口４２ａのうち、第二カバー４３の開口４３ａが対向することとなる開口４２ａが変更される。すなわち、プラズマの電気的特性を測定する箇所が変更される。

以上のように、本実施形態では、第一カバー４２と第二カバー４３とが、プローブ４１をプラズマから遮る状態とプローブ４１をプラズマに露出させる状態とに切り替えられる。このため、第一カバー４２と第二カバー４３とを相対的に移動させ、プラズマの電気的特性を測定する際に、プローブ４１をプラズマに露出させ、プラズマの電気的特性を測定しない際に、プローブ４１をプラズマに露出させないことが可能となる。したがって、プラズマ測定装置３０（測定部３１）においては、プローブ４１への蒸発粒子の付着を抑制することができる。

本実施形態では、第一カバー４２と第二カバー４３との相対的な移動により、プローブ４１をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とが切り替えられている。これにより、プローブ４１をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え得る構成を、簡易に実現することができる。第一及び第二カバー４２，４３は、少なくとも開口の位置において断面Ｃ字状とされた筒体である。これにより、プローブ４１をプラズマから遮る状態と検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え得る構成を、極めて簡素に実現することができる。

第一カバー４２は、中心軸ＣＡ方向に並んで配置された複数の開口４２ａを有し、第二カバー４３及びプローブ４１は、第一カバー４２において複数の開口４２ａが並んで配置された方向に移動可能である。これにより、複数の開口４２ａそれぞれの位置におけるプラズマの電気的特性を測定することができる。

次に、図４を参照して、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置３０の測定部３１の構成について説明する。図４は、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。

本変形例では、測定部３１は、プローブ４１、第一カバー４２、第二カバー４３、及び磁気カップリング機構５１を備えている。

第一カバー４２は、一つの開口４２ａを有している。第二カバー４３は、中心軸ＣＡ方向に並んで配置されるように形成された複数の開口４３ａを有している。プローブ４１は、蓋部材４６に固定されている。したがって、本変形例では、プローブ４１と第二カバー４３とが移動することはない。

成膜室１０ｂの側壁の一部が筒状に構成されており、磁気カップリング機構５１は、筒状に構成された側壁の外側に配置された第一磁石部５２と、筒状に構成された側壁を挟んで成膜室１０ｂ内に配置された第二磁石部５３と、を有している。第一磁石部５２と第二磁石部５３とは、磁気カップリングしている。磁気カップリング機構５１は、第一カバー４２と第二カバー４３とを相対的に移動させる駆動手段を構成する。

第一磁石部５２は、モータなどにより構成される駆動機構（不図示）により、中心軸ＣＡ方向に移動すると共に中心軸ＣＡ周りに回動する。第二磁石部５３は、連結部材５４を介して第一カバー４２と固定されており、第二磁石部５３と第一カバー４２とは一体的に移動する。したがって、第一磁石部５２が中心軸ＣＡ方向に移動すると、第二磁石部５３と共に第一カバー４２も中心軸ＣＡ方向に移動する。第一磁石部５２が中心軸ＣＡ周りに回動すると、第二磁石部５３と共に第一カバー４２も中心軸ＣＡ周りに回動する。

第一カバー４２は、上述したように、中心軸ＣＡ方向に移動可能であり且つ中心軸ＣＡ周りに回動可能とされている。したがって、第一カバー４２と、第二カバー４３（プローブ４１）とは、中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに相対的に移動可能である。第一カバー４２が中心軸ＣＡ方向に移動することにより、成膜室１０ｂ内での開口４２ａの位置が変わる。第一カバー４２は、筒状に構成された側壁の内側に位置している。第一カバー４２と筒状に構成された側壁との間隔は、蒸発粒子の平均自由行程などを考慮して、第一カバー４２と筒状に構成された側壁との間の空間に蒸発粒子が侵入し難い値に設定されることが好ましい。

第一カバー４２の開口４２ａが第二カバー４３のいずれかの開口４３ａと対向するように、第一カバー４２と第二カバー４３とを相対的に移動させた状態では、プローブ４１における、いずれかの開口４３ａを介して露出する領域が、第一カバー４２の開口４２ａを通して、プラズマに露出する状態となる。第一カバー４２の開口４２ａがいずれの開口４３ａとも対向しないように、第一カバー４２と第二カバー４３とを相対的に移動させた状態（たとえば、図４に示された状態から、第一カバー４２が、中心軸ＣＡ周りに１８０度回動した状態）では、プローブ４１における、各開口４３ａを介して露出する領域が、プラズマから遮られた状態となる。第一カバー４２が中心軸ＣＡ方向に移動することにより、複数の開口４３ａのうち、第一カバー４２の開口４２ａが対向することとなる開口４３ａが変更される。すなわち、プラズマの電気的特性を測定する箇所が変更される。

開口４２ａから進入したプラズマが隣り合う開口４３ａに進入した場合、プラズマの電気的特性を正確に測定することが困難となる。したがって、隣り合う開口４３ａの間隔は、開口４２ａから進入したプラズマが隣り合う開口４３ａに進入し得ない距離に設定される。隣り合う開口４３ａの間隔は、たとえば、プラズマシースの厚みの５倍程度に設定することができる。隣り合う開口４３ａの間隔を大きく設定すればするほど、開口４２ａから進入したプラズマが隣り合う開口４３ａに進入し難くなる。しかしながら、複数の開口４３ａが並んで配置された方向での測定部３１（プラズマ測定装置３０）のサイズが大きくなるため、測定部３１（プラズマ測定装置３０）の成膜装置１への配置を考慮すると、隣り合う開口４３ａの間隔の値には上限がある。

以上のように、本変形例においても、第一カバー４２と第二カバー４３とが、プローブ４１をプラズマから遮る状態とプローブ４１をプラズマに露出させる状態とに切り替えられる。したがって、プラズマ測定装置３０（測定部３１）においては、プローブ４１への蒸発粒子の付着を抑制することができる。

第二カバー４３は、中心軸ＣＡ方向に並んで配置された複数の開口４３ａを有し、第一カバー４２は、第二カバー４３において複数の開口４３ａが並んで配置された方向に移動可能である。これにより、複数の開口４３ａそれぞれの位置におけるプラズマの電気的特性を測定することができる。この場合、プラズマの分布状態を検出することが可能となる。また、プローブ４１における、開口４３ａを介して露出する領域を測定毎に変更することが可能となり、プラズマ測定装置３０（測定部３１）の長寿命化を図ることができる。

測定部３１は、第一カバー４２と第二カバー４３とを相対的に移動させる磁気カップリング機構５１を備えている。これにより、外部からの信号を利用して、プローブ４１をプラズマから遮る状態とプローブ４１をプラズマに露出させる状態とに第一カバー４２と第二カバー４３とを切り替えることが可能となり、プローブ４１への蒸発粒子の付着を確実に抑制することができる。

次に、図５を参照して、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置３０の測定部３１の構成について説明する。図５は、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。

本変形例では、測定部３１は、プローブ４１、第一カバー４２、第二カバー４３、導入部材４４、及び磁気カップリング機構５１を備えている。第一カバー４２と第二カバー４３とは、それぞれ中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに移動可能である。第一カバー４２は、磁気カップリング機構５１により、中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに移動する。第二カバー４３は、導入部材４４を中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに移動させることにより、中心軸ＣＡ方向及び中心軸ＣＡ周りに移動する。

第二カバー４３の開口４３ａが第一カバー４２のいずれかの開口４２ａと対向するように、第一カバー４２と第二カバー４３（プローブ４１）とを相対的に移動させた状態では、プローブ４１が、第一カバー４２の開口４２ａと第二カバー４３の開口４３ａとを通して、プラズマに露出する状態となる。第二カバー４３の開口４３ａが第一カバー４２のいずれの開口４２ａとも対向しないように、第一カバー４２と第二カバー４３（プローブ４１）とを相対的に移動させた状態（たとえば、図５に示された状態から、第二カバー４３が、中心軸ＣＡ周りに１８０度回動した状態）では、プローブ４１が、プラズマから遮られた状態となる。

第一カバー４２と、第二カバー４３及びプローブ４１とが、中心軸ＣＡ方向に相対的に移動することにより、第一カバー４２の複数の開口４２ａのうち、第二カバー４３の開口４３ａが対向することとなる開口４２ａが変更される。すなわち、プラズマの電気的特性を測定する箇所が変更される。本変形例では、第一カバー４２を回動させることによっても、第一カバー４２の開口４２ａの向きが中心軸ＣＡ周りで変わり、プラズマの電気的特性を測定する箇所が変更される。

本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様に、プラズマの電気的特性を測定する際に、プローブ４１をプラズマに露出させ、プラズマの電気的特性を測定しない際に、プローブ４１をプラズマに露出させないことが可能となり、プローブ４１への蒸発粒子の付着を抑制することができる。

本変形例では、第一カバー４２を回動させることによって、第一カバー４２の開口４２ａの向きが中心軸ＣＡ周りで変わる。したがって、中心軸ＣＡ周りの全周にわたって、プラズマの電気的特性の測定が可能となる。

次に、図６を参照して、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置３０の測定部３１の構成について説明する。図６は、本実施形態の変形例に係るプラズマ測定装置の測定部の構成を示す概略断面図である。

本変形例では、測定部３１は、複数のプローブ４１、第一カバー４２、導入部材４４、及び支持部材５５を備えている。複数のプローブ４１は、それぞれがラングミュアプローブを構成する。プローブ４１の数は、第一カバー４２の開口４２ａの数と同じに設定されている。プローブ４１の数は、第一カバー４２の開口４２ａの数よりも多くてもよい。

複数のプローブ４１は、中心軸ＣＡ方向に並んで配置された状態で支持部材５５に固定されている。支持部材５５は、絶縁性材料（たとえば、アルミナなど）からなる筒状の部材であり、一端が絶縁性材料（たとえば、アルミナなど）からなる部材で閉塞されている。支持部材５５は、導入部材４４の一端から挿入された状態で、固定部材４５により導入部材４４に固定されている。支持部材５５は、第一カバー４２の内側に位置している。第一カバー４２と支持部材５５との間隔は、蒸発粒子の平均自由行程などを考慮して、第一カバー４２と支持部材５５との間の空間に蒸発粒子が侵入し難い値に設定される。

支持部材５５の内側には、各プローブ４１から延びる信号線５６が通されており、各信号線５６は、蓋部材４６に配置された電流導入端子（不図示）を通して、外部に導出される。電流導入端子の数は、プローブ４１（信号線５６）の数と同数であってもよく、一つであってもよい。電流導入端子の数が一つである場合には、電流導入端子と各信号線５６との間にスイッチング機構（不図示）を接続し、スイッチング機構により電流導入端子と接続される信号線５６を選択してもよい。

第一カバー４２の各開口４２ａが対応するプローブ４１と対向するように、第一カバー４２と支持部材５５（導入部材４４）とを相対的に移動させた状態では、各プローブ４１が、第一カバー４２の開口４２ａを通して、プラズマにそれぞれ露出する状態となる。第一カバー４２の各開口４２ａが対応するプローブ４１と対向しないように、第一カバー４２と支持部材５５とを相対的に移動させた状態（たとえば、図６に示された状態から、第一カバー４２が、中心軸ＣＡ周りに１８０度回動した状態）では、いずれのプローブ４１も、プラズマから遮られた状態となる。

以上のように、上述した実施形態及び変形例と同様に、プラズマの電気的特性を測定する際に、各プローブ４１をプラズマに露出させ、プラズマの電気的特性を測定しない際に、各プローブ４１をプラズマに露出させないことが可能となり、各プローブ４１への蒸発粒子の付着を抑制することができる。また、複数の開口４２ａそれぞれの位置におけるプラズマの電気的特性を測定することができる。

第一カバー４２の開口４２ａの数がプローブ４１の数より少ない場合、第一カバー４２と支持部材５５とを中心軸ＣＡ方向に相対的に移動することにより、第一カバー４２の開口４２ａに対向することとなるプローブ４１が変更される。この場合には、プローブ４１における、開口４３ａを介して露出する領域を測定毎に変更することが可能となり、プラズマ測定装置３０（測定部３１）の長寿命化を図ることもできる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

導入部材４４の、中心軸ＣＡ方向への移動及び中心軸ＣＡ周りの回動は、人手によるものでもよく、モータなどの駆動機構によるものでもよい。図４及び図５に示された変形例においては、第一カバー４２を移動させる駆動手段として磁気カップリング機構５１が用いられているが、これに限られることなく、モータなどのその他の駆動機構を用いてもよい。モータなどの駆動機構は、成膜室１０ｂ内の圧力を保持する目的から、成膜室１０ｂ内に配置されることが好ましい。

第一及び第二カバー４２，４３の形状は、断面が円形状を呈する筒体である必要はなく、断面が多角形状を呈する筒体であってもよい。開口４２ａ，４３ａの形状も、円形又は多角形状であってもよい。開口４２ａ，４３ａの数も、図示された数に限られない。図６にて示された変形例における、プローブ４１の数も、図示された数に限られない。

本実施形態及び変形例では、プラズマ測定装置３０の測定部３１は、成膜室１０ｂにおける輪ハース６側に存在するプラズマの電気的特性を測定する位置に配置されているがこれに限られない。たとえば、測定部３１は、成膜室１０ｂにおける搬送機構３側に存在するプラズマの電気的特性を測定する位置に配置されていてもよい。

本実施形態及び変形例では、プラズマ測定装置３０をイオンプレーティング法による成膜装置１に適用しているが、これに限られることなく、プラズマスパッタリング法又はプラズマＣＤＶ法などを用いた成膜装置に適用できる。また、プラズマ測定装置３０は、成膜装置以外にも適用できる。

１…成膜装置、３０…プラズマ測定装置、３１…測定部、４１…プローブ、４２…第一カバー、４２ａ…開口、４３…第二カバー、４３ａ…開口、５１…磁気カップリング機構。

Claims (6)

1. プラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置であって、
   プラズマに接し得る位置に配置される検出部と、
   前記検出部を覆うように配置され、前記検出部をプラズマから遮る状態と前記検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替え可能なカバー部と、を備え、
   前記カバー部は、相対的に移動可能である、開口を有する第一カバーと、開口を有し且つ前記第一カバーと前記検出部との間に位置する第二カバーと、を有すると共に、前記第一カバーと前記第二カバーとの相対的な移動により、前記検出部をプラズマから遮る状態と前記検出部をプラズマに露出させる状態とに切り替えられることを特徴とするプラズマ測定装置。
2. 前記第一カバーは、並んで配置された複数の前記開口を有し、
   前記第二カバー及び検出部は、前記第一カバーにおいて複数の前記開口が並んで配置された方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ測定装置。
3. 前記第二カバーは、並んで配置された複数の前記開口を有し、
   前記第一カバーは、前記第二カバーにおいて複数の前記開口が並んで配置された方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ測定装置。
4. 前記第一カバーと前記第二カバーとを相対的に移動させる駆動手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ測定装置。
5. 前記第一及び第二カバーは、少なくとも前記開口の位置において断面Ｃ字状とされた筒体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載のプラズマ測定装置を備えることを特徴とするイオンプレーティング法による成膜装置。

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