特許 7519210 成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/32 20060101AFI20240711BHJP

   H05H 1/48 20060101ALN20240711BHJP

【ＦＩ】

C23C14/32 H

H05H1/48

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020086538

(22)【出願日】2020-05-18

(65)【公開番号】P2020190028

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2023-04-13

(31)【優先権主張番号】P 2019093049

(32)【優先日】2019-05-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】宮下 大

【審査官】今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２２７５９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３２

Ｈ０５Ｈ １／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、
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主陽極と、
永久磁石及び電磁石を有して前記主陽極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と、
前記補助陽極の前記電磁石へ電力を供給する電源と、を備え、
前記主陽極及び前記補助陽極の周囲において前記成膜材料が集中して付着する位置を時間的に変動させるように前記電源は、前記主陽極の上方において磁束密度を変化させる、成膜装置。

【請求項2】

前記電源は、前記電磁石に交流電流を重畳することで、前記磁束密度を変化させる、請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記プラズマビームはプラズマ源によって供給され、
前記磁束密度の変化は、前記主陽極及び前記補助陽極と、前記プラズマ源との間における磁束密度が０となる領域の変動である、請求項１又は２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記電源は、前記電磁石に交流電流を重畳することで、前記磁束密度を変化させ、
前記交流電流の重畳により変化する、前記主陽極及び前記補助陽極の周囲における前記成膜材料の堆積物の形成位置の振幅をａとし、前記電磁石に前記交流電流を重畳しないときにおける前記堆積物の厚みをσとした場合、
前記電源は、ａ／σが２以上となる条件にて、前記電磁石に交流電流を重畳する、請求項２又は３に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記電源は、ａ／σが４以上となる条件にて、前記電磁石に交流電流を重畳する、請求項４に記載の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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、真空容器の側壁に設けられると共にプラズマビームを生成するためのプラズマ源と、プラズマ源で生成したプラズマビームを真空容器内に導くステアリングコイルと、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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－２５６１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述のような成膜装置では、拡散させた成膜材料の一部が当該成膜材料付近に留まり、主ハース及び輪ハースの周囲に堆積することがある。このような堆積物が成長すると、成膜対象物の表面に形成される膜の均一性に影響を及ぼすおそれがある。さらに、堆積量が増加して主ハースと輪ハースとが互いに短絡されると、成膜の実施を妨げるおそれがある。そこで、堆積物を除去する必要性が生じていたが、このような除去作業を減らすため、堆積物の成長を遅らせることが求められていた。

【0005】

そこで、本発明は、堆積物の成長を遅らせることができる成膜装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の成膜装置は、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を成膜対象物に付着させる成膜装置であって、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主陽極と、永久磁石及び電磁石を有して主陽極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と、補助陽極の電磁石へ電力を供給する電源と、を備え、電源は、主陽極の上方において磁束密度を変化させる。

【0007】

成膜装置は、補助陽極の電磁石へ電力を供給する電源を備えている。この電源は、主陽極の上方において磁束密度を変化させる。このように、磁束密度を変化させる場合、主陽極及び補助陽極の周囲において、拡散した成膜材料が集中して付着する位置を変動させることができる。このようにして形成される堆積物は、狭い範囲に成膜材料が集中することで形成される堆積物に比して、成長が遅くなる。以上により、堆積物の成長を遅らせることができる。

【0008】

電源は、電磁石に交流電流を重畳することで、磁束密度を変化させてよい。電源は、電磁石に交流電流を重畳することで、容易に磁束密度を変化させることができる。

【0009】

磁束密度の変化は、磁束密度が０となる領域の変動であってよい。このように、磁束密度が０となる領域を変動させる場合、主陽極及び補助陽極の周囲において、拡散した成膜材料が集中して付着する位置を変動させることができる。このようにして形成される堆積物は、狭い範囲に成膜材料が集中することで形成される堆積物に比して、成長が遅くなる。以上により、堆積物の成長を遅らせることができる。

【0010】

成膜装置において、電源は、電磁石に交流電流を重畳することで、磁束密度を変化させ、交流電流の重畳により変化する成膜材料の堆積物の形成位置の振幅をａとし、電磁石に交流電流を重畳しないときにおける堆積物の厚みをσとした場合、電源は、ａ／σが２以上となる条件にて、電磁石に交流電流を重畳してよい。また、電源は、ａ／σが４以上となる条件にて、電磁石に交流電流を重畳してよい。この場合、堆積物の厚みσに対して広い振幅ａにて成膜材料を拡散することができる。従って、堆積物の成長を遅らせることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、堆積物の成長を遅らせることができる成膜装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す断面図である。

【図2】主ハース近傍の構成を示す拡大図である。

【図3】主ハース近傍の磁場を示す模式図である。

【図4】ハースコイル電流と堆積物Ａ，Ｂ，Ｃの変動量との関係を示す。

【図5】（ａ）は堆積物Ａ，Ｂの成長モデルを示す図であり、（ｂ）は交流電流の波形を示す図である。

【図6】図４のグラフのうち、堆積物Ａと堆積物Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢの値を取り出してプロットしたものである。

【図7】主ハース周辺の任意の位置でのフラックス強度の時間平均値と、規格値「ａ／σ」との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

図１に示される第１実施形態に係る成膜装置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。

【0015】

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。

【0016】

成膜装置１は、ハース機構２、搬送機構３、輪ハース６、ステアリングコイル５、プラズマ源７、圧力調整装置８、電源５０、及び真空チャンバー１０を備えている。

【0017】

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Ｄ１）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。

【0018】

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を保持する保持部材１６を搬送方向Ｄ１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Ｄ１に沿って等間隔に配置され、保持部材１６を支持しつつ搬送方向Ｄ１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。

【0019】

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を取り囲むように設けられたステアリングコイル５によって出射方向が制御される。ステアリングコイル５は、Ｙ軸方向の磁場を生成し、プラズマ源７で生成したプラズマビームを真空容器内の中央に導くものである。

【0020】

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。

【0021】

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２１を有している。

【0022】

図２に示すように、主ハース２１は、成膜材料Ｍａが充填されたＺ軸方向の正方向に延びた筒状の充填部２１ａと、充填部２１ａから突出したフランジ部２１ｂとを有している。主ハース２１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（図１参照）を吸引する。このプラズマビームＰが入射する主ハース２１の充填部２１ａには、成膜材料Ｍａを充填するための貫通孔２１ｃ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２１ｃの一端において成膜室１０ｂに露出している。

【0023】

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２１の充填部２１ａの周囲に配置されている。輪ハース６は、コイル６ａ（電磁石）と永久磁石６ｂと環状の容器６ｃを有し、コイル６ａ及び永久磁石６ｂは輪状の容器６ｃに収容されている。輪ハース６は、コイル６ａ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２１に入射するプラズマビームＰの向きを制御する。

【0024】

成膜材料Ｍａには、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電材料が例示される。成膜材料Ｍａが導電性物質からなる場合、主ハース２１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気化し、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の上方（Ｚ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、最上部の成膜材料Ｍａの先端部分が主ハース２１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の下方向から順次押し出される。

【0025】

また、ハース機構２は、主ハース２１の周囲に配置されたアウターリム２８を更に有している。このアウターリム２８は、成膜材料Ｍａが成膜時に主ハース２１の周囲に堆積することによる主ハース２１と輪ハース６との短絡を防止する。

【0026】

アウターリム２８は、円筒状の有底容器である。アウターリム２８は、主ハース２１の充填部２１ａを取り囲む側壁部２８ｂと、主ハース２１のフランジ部２１ｂ側における側壁部２８ｂの端部に設けられた底部２８ｃとを有している。アウターリム２８の底部２８ｃには、主ハース２１の充填部２１ａが挿通される円形の開口２８ａが形成されている。そして、アウターリム２８の側壁部２８ｂの上部は、アウターリム２８の側方へ向けて徐々に反っており、成膜室１０ｂ側に開口している。

【0027】

電源５０は、輪ハース６のコイル６ａへ電力を供給する装置である。電源５０は、主ハース２１の上方において磁束密度を変化させる。具体的に、電源５０は、コイル６ａに交流電流を重畳することで、磁束密度を変化させる。本実施形態において、磁束密度の変化は、主ハース２１の上方において磁束密度が０となる領域を変動させることである。電源５０からの電流は正弦波を描く（図５（ｂ）参照）。電源５０は、周波数、中心の電流値（オフセット）、及び振幅（中心の電流値に対して正側及び負側に変化する電流の大きさ）を設定する。

【0028】

電源５０は、ａ／σが２以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳する。より好ましくは、電源５０は、ａ／σが４以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳する。ここで、「ａ」とは、交流電流の重畳により変化する成膜材料の堆積物の形成位置の振幅の事である。振幅ａの詳細な説明については、後述する。「σ」とは、コイル６ａに交流電流を重畳しないときにおける堆積物の厚みである。

【0029】

図２では、アウターリム２８の上端付近の湾曲した部分に堆積物Ａが形成され易い。また、底部２８ｃに堆積物Ｂが形成され易い。また、主ハース２１の先端部に堆積物Ｃが形成され易い。このうち、堆積物Ａ，Ｂは、特定の箇所にて大きく延びるように成長する。電源５０が交流電流を重畳しなかった場合は、堆積物Ａ，Ｂは、所定の厚みを有するように延びて行く。このときの堆積物Ａ，Ｂの延びる部分における厚みが「σ」である。厚みσは、電源５０の交流電力の条件を設定する前段階、例えば、成膜装置１の導入時や、製造時などに、堆積物Ａ，Ｂの形成を行うと共に実測を行うことで取得されてよい。

【0030】

次に図３～図７を参照して、「ａ／σ」の条件について、より詳細に説明する。図３を参照して主ハース２１近傍の磁場分布について説明する。図３では、プラズマ源７から出射されたプラズマビームが輪ハース６によって主ハース２１に導かれている状態の磁場分布を示している。図中の矢印は磁力線の向きを示している。主ハース２１近傍の磁場は、輪ハース６による磁場、ステアリングコイル５による磁場、及びプラズマビームＰの自己誘導による磁場の影響を受ける。これらの影響により、磁束密度が０となる領域が形成される。なお、図３に示されるように、本実施形態の成膜装置１の構成では、輪ハース６の中心軸ＣＬに対して磁場は非対称に分布する。従って、磁束密度が０となる位置は、中心軸ＣＬからずれた位置に形成される。ただし、「ａ／σ」の条件を設定するためのシミュレーションでは、プラズマビームＰは偏心していないものと見なし、磁場は中心軸ＣＬに対称に分布するものとして演算を行うものとする。このとき、磁束密度が０となる領域Ｅ１，Ｅ２は、主ハース２１の上方の中心軸ＣＬ上に存在する。

【0031】

輪ハース６のコイル６ａに供給される電流（以降、ハースコイル電流と称する場合がある）を所定の値に設定したときに、磁束密度が０になる領域を「領域Ｅ１」とすると、ハースコイル電流を高くすると、磁束密度が０になる領域が領域Ｅ１よりも高い位置の「領域Ｅ２」に移動する。ハースコイル電流の値を高くするごとに磁束密度が高い領域の広がりが上方向に向く。ハースコイル電流を大きくすると磁束密度が０になる領域の位置が上方にシフトするためにプラズマビームＰの流れも上方へ向かうようになったためと推定される。従って、電源５０が交流電流を重畳すると、磁場分布が繰り返し変化して、磁束密度が０になる領域が、上下方向に往復移動するように変動する。

【0032】

上述のように磁場分布が変化するのと同様に、ハースコイル電流の変化に伴って、電位分布も変化する。電位分布の変化によりイオンの飛び方が変化して、堆積物Ａ，Ｂの位置や速度が変化する。

【0033】

例えば、図２に示すように、交流電流を重畳せずに所定のハースコイル電流で堆積物Ａ，Ｂを形成した場合の形成位置を「ＰＡ」「ＰＢ」とする。形成位置ＰＡ，ＰＢは、堆積物Ａ，Ｂの延伸方向に延びると共に堆積物Ａ，Ｂのピーク位置を通過する軸線を設定した場合、当該軸線と堆積物Ａ，Ｂの形成面（図２では、アウターリム２８の表面）との交点に設定される。このとき、ハースコイル電流が低い場合は、主ハース２１から遠い位置に形成位置ＰＡ１が設定され、ハースコイル電流が高い場合は、主ハース２１に近い位置に形成位置ＰＡ２が設定される。また、ハースコイル電流が低い場合は、主ハース２１から近い位置に形成位置ＰＢ１が設定され、ハースコイル電流が高い場合は、主ハース２１に遠い位置に形成位置ＰＢ２が設定される。図４に、ハースコイル電流と堆積物Ａ，Ｂ，Ｃの変動量との関係を示す。図４に示す結果は、シミュレーションによって得られた結果である。ここでは、交流電流を重畳せずに、所定の電流値の直流のハースコイル電流がコイル６ａに流される。横軸はハースコイル電流の大きさを示し、縦軸は、基準位置からの堆積物Ａ，Ｂ，Ｃの形成位置の距離を示す。なお、図４では、ハースコイル電流を０Ａとしたときの各堆積物Ａ，Ｂ，Ｃの形成位置が、基準位置となっている。

【0034】

上述のように、ハースコイル電流の変動に伴って、堆積物Ａ，Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢが変動する。従って、電源５０が交流電流を重畳すると、ハースコイル電流が正弦波を描くように周期的に変動するのに伴って（図５（ｂ）参照）、堆積物Ａ，Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢも周期的に変動する。図５（ｂ）に示すように、ハースコイル電流は、電流値Ｃ１を中心値、電流値Ｃ２を極大値、及び電流値Ｃ３を極小値として正弦波を描く。このときの堆積物Ａ，Ｂの成長モデルを図５（ａ）に示す。横軸は形成位置ＰＡ，ＰＢの位置、縦軸はフラックス強度を示す。フラックス強度とは、ある位置での成膜材料粒子の付着量（高さ）を示すパラメータである。なお、フラックス強度のピーク位置が堆積物Ａ，Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢであるものとする。ハースコイル電流が電流値Ｃ１のときのフラックス強度の分布はグラフＧ１で示され、ハースコイル電流が電流値Ｃ２のときのフラックス強度の分布はグラフＧ２で示され、ハースコイル電流が電流値Ｃ３のときのフラックス強度の分布はグラフＧ３で示される。このように、堆積物Ａ，Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢの変動幅２ａは、グラフＧ２のピーク位置とグラフＧ３のピーク位置との間の距離で示される。このときの堆積物Ａ，Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢの振幅ａは、変動幅２ａの半分の大きさで定義される。例えば、交流電流を重畳しない場合は、一箇所の形成位置ＰＡ，ＰＢに成膜材料が集中するため、堆積物Ａ，Ｂの成長が早くなる。これに対し、交流電流を重畳する場合は、図５（ａ）に示すように、成膜材料が付着する位置が変動幅２ａの範囲で周期的に変動する。従って、成膜材料が分散されるため、堆積物Ａ，Ｂの成長（延伸方向へ延びること）を遅らせることができる。

【0035】

図６は、図４のグラフのうち、堆積物Ａと堆積物Ｂの形成位置ＰＡ，ＰＢの値を取り出してプロットしたものである。このグラフの何れかのハースコイル電流を中心値に設定し、交流電流の振幅を設定することで、変動幅２ａが定まり、それによって振幅ａが定まる。例えば、ハースコイル電流の中心値を２０Ａとし、振幅を１０Ａとすると、３０Ａにおける形成位置ＰＡと１０Ａにおける形成位置ＰＡとの間の距離が、堆積物Ａが形成されるときの変動幅２ａとなる。また、その変動幅２ａの半分の値が振幅ａ（＝１０ｍｍ）となる。また、３０Ａにおける形成位置ＰＢと１０Ａにおける形成位置ＰＢとの間の距離が、堆積物Ｂが形成されるときの変動幅２ａとなる。また、その変動幅２ａの半分の値が振幅ａ（＝３．５ｍｍ）となる。ここで、振幅ａは、堆積物Ａ，Ｂの厚みσで割ることによって、規格値として「ａ／σ」で示すことができる。堆積物Ａの厚みσは５ｍｍと実測され、堆積物Ｂの厚みσは１ｍｍと実測された。従って、ハースコイル電流の中心値を２０Ａとし、振幅を１０Ａとした場合、堆積物Ａの規格値「ａ／σ」は２となり、堆積物Ｂの規格値「ａ／σ」は３．５となる。このように、規格値「ａ／σ」を参照することで、イオンフラックスの広がり（厚みσ）に対して、イオンフラックスが集中する領域の振幅ａがどの程度の大きさであるかを比較することが可能となる。

【0036】

主ハース２１周辺の任意の位置でのフラックス強度の時間平均値と、規格値「ａ／σ」との関係を図７に示す。図７の横軸は規格値「ａ／σ」を示し、縦軸はフラックス強度の時間平均値の規格値を示す。フラックス強度の時間平均値の規格値とは、規格値「ａ／σ＝１」のときの値を基準値（＝１）として、当該基準値に対してどの程度の大きさであるかを示す値である。図７に示すように、規格値「ａ／σ」が大きくなるに従って、任意の点に付着するフラックス強度が低下していることが理解される。特に、規格値「ａ／σ」が２となるまでの間に、フラックス強度を急激に低下させることができる。よって、電源５０は、ａ／σが２以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳することが好ましいことが理解される。また、規格値「ａ／σ」が４となるまでの間に、フラックス強度を急激に低下させることができる。よって、電源５０は、ａ／σが４以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳することが好ましいことが理解される。

【0037】

なお、規格値「ａ／σ」を上述のような条件とするために、電源５０が周波数、中心の電流値、及び振幅をどのように設定するかは特に限定されない。一例として、周波数は、１０～１００Ｈｚの範囲に設定されてよい。当該範囲では、周波数が高すぎることによって銅板の熱損失としてエネルギーが失われることを抑制し、周波数が低すぎることによって膜に層構造ができることを抑制できる。また、中心の電流値は、２０～４０Ａの範囲で設定すればよい。また、振幅は２～２０Ａの範囲で設定すればよい。

【0038】

次に、本実施形態に係る成膜装置１の作用・効果について説明する。

【0039】

本実施形態に係る成膜装置１は、プラズマビームＰによって成膜材料Ｍａを加熱し、成膜材料Ｍａから気化した粒子を成膜対象物１１に付着させる成膜装置１であって、成膜材料Ｍａが充填されると共に、プラズマビームＰを成膜材料Ｍａへ導く主陽極である主ハース２１と、永久磁石６ｂ及びコイル６ａを有して主ハース２１の周囲に配置されると共に、プラズマビームＰを誘導する補助陽極である輪ハース６と、輪ハース６のコイル６ａへ電力を供給する電源５０と、を備え、主ハース２１の上方において磁束密度を変化させる。

【0040】

成膜装置１は、主ハース２１の上方において磁束密度を変化させる。このように、磁束密度を変化させる場合、主ハース２１及び輪ハース６の周囲において、拡散した成膜材料が集中して付着する位置を変動させることができる。このようにして形成される堆積物は、狭い範囲に成膜材料が集中することで形成される堆積物に比して、成長が遅くなる。以上により、堆積物の成長を遅らせることができる。

【0041】

電源５０は、コイル６ａに交流電流を重畳することで、磁束密度を変化させてよい。電源５０は、コイル６ａに交流電流を重畳することで、容易に磁束密度を変化させることができる。

【0042】

磁束密度の変化は、磁束密度が０となる領域の変動であってよい。このように、磁束密度が０となる領域を変動させる場合、主ハース２１及び輪ハース６の周囲において、拡散した成膜材料が集中して付着する位置を変動させることができる。このようにして形成される堆積物は、狭い範囲に成膜材料が集中することで形成される堆積物に比して、成長が遅くなる。以上により、堆積物の成長を遅らせることができる。

【0043】

成膜装置１において、電源５０は、コイルａに交流電流を重畳することで、磁束密度を変化させ、交流電流の重畳により変化する成膜材料の堆積物の形成位置の振幅をａとし、コイル６ａに交流電流を重畳しないときにおける堆積物の厚みをσとした場合、電源５０は、ａ／σが２以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳してよい。また、電源５０は、ａ／σが４以上となる条件にて、コイル６ａに交流電流を重畳してよい。この場合、堆積物の厚みσに対して広い振幅ａにて成膜材料を拡散することができる。従って、堆積物の成長を遅らせることができる。

【0044】

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。

【0045】

上述の実施形態では、イオンプレーティング法による成膜装置を例示した。これに代えて、プラズマ蒸着装置、ダストプラズマ装置、プラズマ装置一般でも、蒸発源を固定しているタイプの成膜装置であれば、本発明を適用することが可能である。

【0046】

上述の実施形態では、電源は、電磁石に交流電流を重畳することで、主陽極の上方において磁束密度が０となる領域を変動させた。しかし、磁束密度が０となる領域を変動させる方法は、特に限定されない。

【0047】

例えば、電源は、直流電流の値を細かく切り替えてもよい。例えば、電源は、直流電流を細かく切り替えることで、図５（ｂ）に類似するような波形を形成してよい。なお、輪ハースを設置し、上述の実施形態に記載された方向に磁石を向けた時点で（コイルの電流が０であっても）磁束密度が０の点は形成されるため、電流の流し方は適宜変更してもよい。

【0048】

また、上述の実施形態では、電源は、磁束密度が０となる領域を変動させることで、堆積物が発生する領域を変化させて、堆積物の成長を遅らせた。しかし、電源は、磁束密度を変化させることで堆積物の発生領域を変化させることができればよく、必ずしも磁束密度が０となる領域を変動させる方法に限定されない。

【0049】

例えば、上述の実施形態のコイル６ａに加え、別のコイルを追加し、電流をＯＮ／ＯＦＦ、若しくは電流値を変化させることで、堆積物発生位置の磁束密度を変化させてもよい。また、永久磁石を配置し、その位置を移動させることで、堆積物発生位置の磁束密度を変化させてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１…成膜装置、６…輪ハース、６ａ…コイル（電磁石）、６ｂ…永久磁石、７…プラズマ源、１１…成膜対象物、２１…主ハース、５０…電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】