JPH05179432A - 薄膜形成装置におけるプラズマビーム偏向方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜状態を調整できるようにする。 【構成】 プラズマガン１０で発生したプラズマビーム
１７を中空コイル１２で形成された磁界によって真空容
器２内に引き出し、このプラズマビーム１７を磁石で形
成された磁界によって陽極６に集束させるようにした薄
膜形成装置１００におけるプラズマビーム偏向方法にお
いて、上記真空容器２内に引き出されたプラズマビーム
１７に該プラズマビームを横断する磁束を与えるもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマガンで発生し
たプラズマビームを陽極に集束させるようにした薄膜形
成装置におけるプラズマビーム偏向方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空蒸着、イオンプレーティン
グ、ＣＶＤ等の薄膜形成装置にプラズマビームが使用さ
れている。たとえば、図７に示す物理蒸着装置１００で
は、圧力勾配型プラズマガン１０１で発生したプラズマ
ビーム１０２は、中空コイル１０３で形成される磁界に
よって真空容器１０４内に引き出され、陽極である坩堝
１０５下方の永久磁石１０６で形成される磁界の作用に
よって、上記坩堝１０５に収容されている蒸着材料１０
７部に集束し、この蒸着材料１０７を加熱する。上記プ
ラズマビーム１０２で加熱された蒸着材料１０７は蒸発
し、プラズマビーム１０２の領域を通過する際に一部電
離させられ、材料ホルダ１０８に保持されている被成膜
材料１０９と衝突して膜を形成する。なお、上記被成膜
材料１０９が接地電位の場合は真空蒸着となり、負電荷
の場合はイオンプレーティングとなる。また、長尺薄板
の被成膜材料にプラズマＣＶＤあるいはイオンプレーテ
ィング等により連続成膜する場合、２つの細長い永久磁
石１１０，１１１をそれらのＮ極がプラズマビーム１０
２を挟んで対向するように配置し、上記プラズマビーム
１０２をシート化させて成膜が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の薄膜形成装置１００におけるプラズマビーム１０２
では、陽極に集束するプラズマビーム１０２の形状およ
び集束領域は中空コイルの作る磁界、陽極部に配置され
る永久磁石の作る磁界等によって決まるが、これらの磁
界は常に一定状態となっているので、プラズマビーム１
０２の形状および集束領域は常に一定状態になってい
る。

【０００４】そのため、被成膜材料１０９表面の膜厚分
布を均一化させるためには、被成膜材料１０９を回転さ
せる以外に方法がなく、特に、被成膜材料１０９が長尺
薄板の場合は、被成膜材料を回転させることもできず、
実質的に均一な厚さの膜を形成することは不可能である
という問題点を有していた。

【０００５】さらに、複数のプラズマガンを並設して成
膜を行う場合、中空コイル等の寸法上の制約から、プラ
ズマガンを十分接近させることができないために、各プ
ラズマビームの境界部が完全に別れて、均一な成膜分布
が得られないという問題点を有していた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のプラズ
マビーム偏向方法は、上記問題点を解決するためになさ
れたもので、真空容器内に引き出されたプラズマビーム
に該プラズマビームを横断する磁束を与えるものであ
る。

【０００７】

【作用】上記プラズマ偏向方法では、真空容器内に引き
出されたプラズマビームは、陽極に集束する途中で、該
プラズマビームを横断するように磁束が与えられて、前
記磁束の方向に偏向させられる。そして、磁束方向の変
化は、プラズマビームの偏向方向を変更させ、また磁束
密度の変化はプラズマビームの偏向量を変更させる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は本発明にかかわる物理蒸着装置
１を示し、真空容器２は図示しない真空排気装置で排気
口３を介して内部の空気が吸引排気され、物理蒸着に適
正な真空度（約１０^-1Ｐａ〜１０^-2Ｐａ）に保たれてい
る。被成膜材料５を保持する材料ホルダ４は真空容器２
の上部に配置されており、この材料ホルダ４は接地電位
でも負電位でも構わない。蒸着材料８を収容した坩堝６
（陽極）は真空容器２内の下部に配置されている。永久
磁石９は坩堝６の下方に配置されており、Ｓ極が上方に
向けてある。プラズマガン１０は、真空容器２の一方側
面に配置され、例えばアルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ₂）
等のプラズマ発生用ガス１１が供給されている。中空コ
イル１２は図示しない直流電源に接続され、プラズマガ
ン１０のプラズマ発射部を囲むように配置されている。
磁性材料からなるリング１３は、図２に示すように、内
周部に対向する一対の永久磁石１４，１５を備えてお
り、一方の磁石１５の磁極（Ｎ極）と他方の磁石１４の
磁極（Ｓ極）とは異極で、これら磁極間には上記Ｎ極か
らＳ極に向かう磁束が形成されるとともに、Ｎ極面から
Ｓ極面への垂直な磁場以外への磁束の漏れを防止する。
そして、上記リング１３は、真空容器２内に引き出され
たプラズマビーム１７を囲むと共に、上記磁極がプラズ
マビーム１７を挟んで対向するように配置され、モータ
１６によりプラズマビーム１７の軸と平行な回動軸をも
って回動可能としてある。

【０００９】上記構成を有する物理蒸着装置１では、プ
ラズマガン１０で発生したプラズマビーム１７は、中空
コイル１２で形成される磁界によって真空容器２の内部
に引き出され、坩堝６下方の永久磁石９が作る磁界によ
って蒸着材料８に集束し、この蒸着材料８を加熱する。
その結果、加熱された部分の蒸着材料８は蒸発し、プラ
ズマビーム１７の領域を通過する際に一部電離し、材料
ホルダ４に保持されている被成膜材料５と衝突し、その
表面に膜を形成する。なお、蒸着の際に、例えば窒素
（Ｎ₂）、酸素（Ｏ₂）等の反応ガス１８を真空容器２内
に導入してもよい。

【００１０】また、真空容器２内に引き出されたプラズ
マビーム１７は、リング１３の中を通過する際に該プラ
ズマビームを横断する磁束が与えられて、偏向させられ
る。すなわち、リング１３の内側では、Ｎ極からＳ極に
向う磁束が形成されており、この磁束によってプラズマ
ビーム１７はＳ極側に偏向し、例えば、図１に示すよう
に、プラズマビーム１７を挟んでＮ極が下、Ｓ極上にあ
るときは、点線で示す状態１７’に偏向する。また、モ
ータ１６によってリング１３を１８０゜回転し、Ｎ極を
上、Ｓ極を下に配置すると、図１において一点鎖線で示
す状態１７’’に偏向する。同様に、図３に示すよう
に、モータ１６によってリング１３を図１の状態から図
示する時計回り方向または反時計回り方向に９０゜回転
すると、それぞれプラズマビーム１７は左右に偏向す
る。

【００１１】したがって、モータ１６によりリング１３
を一定速度で回転させると、プラズマビーム１７の蒸着
材料８に対する集束位置が周期的に変化して蒸着材料８
の溶解面積が拡大するので、被成膜材料５に対する成膜
面積が拡大する。また、リング１３の回転速度を場所に
よって変化させることにより、または特定箇所で一時的
に停止することにより、被成膜材料５における特定部分
の膜厚を制御することができる。

【００１２】次に、本発明にかかわるの第２実施例を図
４を参照して説明する。図４はプラズマガン１０を２台
並設した物理蒸着装置を示している。この物理蒸着装置
では、図中左側のリング１３ａでは右側から左側に向か
って磁束が形成され、逆に右側のリング１３ｂでは右側
から左側に向かって磁束が形成されて、左右のプラズマ
ビーム１７ａ，１７ｂはそれぞれ中央部側に偏向する。

【００１３】したがって、左右のプラズマビーム１７
ａ，１７ｂの偏向量を調整することにより、蒸着材料８
上で同一領域に集束させることができ、蒸着材料８の蒸
発が促進され、成膜速度が上昇する。また、２つのリン
グ１３ａ，１３ｂの回転角度を調整することにより、蒸
着材料８上での集束幅を変化させることもでき、長尺材
料を連続蒸着する場合、集束幅が板幅方向に広くなるよ
うにすることができる。

【００１４】さらに、長手方向で板幅が変化する長尺材
料の場合、板幅の変化に従ってリング１３ａ，１３ｂの
回転角度を調整することにより、板幅に対応して集束幅
を制御できる。

【００１５】なお、上記実施例では、プラズマを使用し
て物理蒸着処理する装置について説明したが、化学蒸着
処理にあってもよい。また、リング１３に永久磁石１
４，１５を設ける場合、図５に示すように、これら永久
磁石１４，１５を複数の磁石１４’，１４’’，１
４’’’、１５’，１５’’，１５’’’で構成し、磁
界の影響範囲が拡大するようにしてもよい。

【００１６】さらに、図６に示すように、リング１３に
設ける磁石を電磁石２４，２５としてもよい。この場
合、電流の印加方向を切換ることによって極めて短時間
に偏向方向を１８０゜切り換えることができるし、電流
値を変化させることによって偏向量を自由に調整するこ
とができるという利点がある。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るプラズマビーム偏向方法では、プラズマビームを横
断する磁束の密度および／または方向を変化させること
により、上記プラズマビームの陽極に対する集束位置を
変化させることができる。

【００１８】したがって、陽極に対するプラズマビーム
集束面積の拡大、および被成膜材料に対する成膜面積の
拡大が可能となる。また、物理蒸着処理にあっては、蒸
着材料に対するプラズマビームの集束時間を局部的に変
化させることによって、被成膜材料に対する膜厚を局部
的に変化させ、最適な膜厚分布を得ることができる。さ
らに、プラズマガンを並設する場合でも、中空コイルの
寸法上の制約を受けることがなく、プラズマガンの間隔
を自由に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る物理蒸着装置の概略構成を示す
断面図である。

【図２】 リングの正面図である。

【図３】 プラズマビームの偏向状態を示すビームの正
面図である。

【図４】 プラズマガンを並設したビームの正面図であ
る。

【図５】 リングの他の実施例を示す正面図である。

【図６】 リングの他の実施例を示す正面図である。

【図７】 従来の物理蒸着装置の概略構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

２…真空容器、１０…プラズマガン、１２…中空コイ
ル、１７…プラズマビーム、１００…薄膜形成装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマガンで発生したプラズマビーム
   を中空コイルで形成された磁界によって真空容器内に引
   き出し、このプラズマビームを磁石で形成された磁界に
   よって陽極に集束させるようにした薄膜形成装置におい
   て、上記真空容器内に引き出されたプラズマビームに該
   プラズマビームを横断する磁束を与えることを特徴とす
   る薄膜形成装置におけるプラズマビーム偏向方法。