プラズマ成膜装置
【課題】プラズマＣＶＤによる成膜と、蒸発源を用いる成膜とを、成膜空間を大気圧に開放することなく、連続して行うことのできる成膜装置を提供する。
【解決手段】蒸発材料８ａが充填される坩堝８ｂの開口には、開閉可能な遮蔽部材８ｃが配置され、遮蔽部材８ｃは、プラズマ源２の陽極を兼用する。これにより、プラズマＣＶＤ工程では、陽極を兼用する遮蔽部材８ｃによって蒸発材料８ａを遮蔽することができるため、蒸発材料８ａに膜が付着しない。また、遮蔽部材８ｃを陽極とすることにより、遮蔽部材８ｃがプラズマの放電に影響を与えない。また、遮蔽部材８ｃを開放し、蒸発材料８ａを蒸発させて蒸着工程を行うことができる。遮蔽部材８ｃがプラズマ５ａで加熱されるため、遮蔽部材８ｃの内側に付着する蒸発物を蒸発させて除去することも可能である。
【解決手段】蒸発材料８ａが充填される坩堝８ｂの開口には、開閉可能な遮蔽部材８ｃが配置され、遮蔽部材８ｃは、プラズマ源２の陽極を兼用する。これにより、プラズマＣＶＤ工程では、陽極を兼用する遮蔽部材８ｃによって蒸発材料８ａを遮蔽することができるため、蒸発材料８ａに膜が付着しない。また、遮蔽部材８ｃを陽極とすることにより、遮蔽部材８ｃがプラズマの放電に影響を与えない。また、遮蔽部材８ｃを開放し、蒸発材料８ａを蒸発させて蒸着工程を行うことができる。遮蔽部材８ｃがプラズマ５ａで加熱されるため、遮蔽部材８ｃの内側に付着する蒸発物を蒸発させて除去することも可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いる成膜装置に関し、特に、原料ガスを用いる成膜法と蒸発源を用いる成膜法の両者を行うことのできる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いる成膜方法としては、プラズマ源から引き出したプラズマに成膜原料ガスを供給し、分解物や反応生成物を基板上に付着させる化学的気相成長（プラズマＣＶＤ）法や、蒸発源をプラズマによって加熱し、蒸気をイオン化して蒸着するイオンプレーティング法や、蒸発源を抵抗加熱等により加熱し、蒸気にプラズマを照射しながら蒸着するプラズマアシスト蒸着法等が知られている。例えば、特許文献１には、有機珪素化合物を原料ガスとし、低温プラズマＣＶＤ法により撥水性の有機化合物膜を形成する方法が開示されている。
【０００３】
一方、有機化合物膜の成膜方法として、特許文献２および３には、蒸発源となる有機材料をヒーターで加熱して蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置が開示されている。特許文献２および３の成膜装置は、蒸発源を覆うシャッターにもヒーターが備えられている。蒸発源の加熱開始時に蒸発速度が不安定であるため、シャッターは閉じられたままであり、蒸発源の蒸気が所定の蒸発速度に達してからシャッターを開いて成膜が行われる。シャッターを開くまで、シャッターには蒸気が付着し付着物となる。そこで、シャッターをヒーターにより加熱して付着した有機材料を蒸気にして回収または排気することが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２６３８６０号公報
【特許文献２】特開平５−１３２７６０号公報
【特許文献３】特開平１０−１６８５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の成膜装置を用いて、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング等の蒸発源を用いる成膜とを同一の成膜室で大気に開放することなく連続して行うと、プラズマＣＶＤによる生成物（分解・反応生成物）が、蒸発源の表面に付着して蒸発源を汚染しまうという問題が生じる。
【０００５】
例えば、図４に示した従来の成膜装置を用いて、連続成膜を行う手順を簡単に説明する。プラズマＣＶＤ法による成膜時には、スイッチ１１を閉とし、プラズマガン２の陰極５と成膜室３の陽極１０との間に電源４から電圧を印加する。プラズマガン２から陽極１０に向かってプラズマ５ａが導入され、成膜室３にガス導入管６から原料ガスを供給すると、原料ガスがプラズマ５ａによって分解または反応し、分解物または反応生成物は、基板１２に堆積して膜１３を形成する。このとき、分解物または反応生成物は、固体蒸発源８の表面にも付着し、蒸発源を汚染する。分解物または反応生成物が有機材料等の絶縁物の場合、蒸発源８の表面が絶縁膜で覆われてしまう。その後、イオンプレーティング法を行うために、スイッチ１１を開、スイッチ９を閉として、蒸発源８にプラズマ５ａを導き、蒸発源８を加熱し、蒸発させる。しかしながら、蒸発源８が絶縁膜で覆われている場合には、プラズマ５ａを蒸発源８に導くことができなくなり、プラズマによる加熱ができなくなる。このため、連続してイオンプレーティング法を行うことはできない。
【０００６】
また、イオンプレーティングの最中に、蒸発源をシャッターで遮蔽することも考えられるが、シャッターがプラズマの安定放電に影響を与える可能性があり、装置構成も複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、プラズマＣＶＤによる成膜と、蒸発源を用いる成膜とを、成膜空間を大気圧に開放することなく、連続して行うことのできる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明により提供される成膜装置は、成膜室と、直流プラズマを発生するプラズマ源と、成膜室に配置され、蒸発材料が充填される坩堝と、成膜室に原料ガスを導入するためのガス導入管とを有し、坩堝の開口には、開閉可能な遮蔽部材が配置され、遮蔽部材は、プラズマ源の陽極を兼ねるものである。これにより、プラズマＣＶＤ工程では、陽極を兼用する遮蔽部材によって蒸発材料を遮蔽することができるため、蒸発材料に膜が付着しない。また、遮蔽部材を陽極とすることにより、遮蔽部材がプラズマの放電に影響を与えない。また、遮蔽部材を開放するだけで、イオンプレーティング工程や蒸着工程を行うことができる。さらに、遮蔽部材がプラズマで加熱されるため、遮蔽部材の内側に付着する蒸発物を蒸発させて除去することも可能になる。
【０００９】
上述の遮蔽部材および前記坩堝には、これらの一方に選択的に前記プラズマ源の陽極電位を印加するための切り替え手段を接続することができる。これにより、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを連続して行うことができる。
【００１０】
例えば、成膜装置は、遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、駆動機構および切り替え手段の動作を制御するための制御部とを有する構成にすることもできる。制御部は、駆動機構により遮蔽部材を閉状態とし、切り替え手段により遮蔽部材に陽極電位を印加して、プラズマ源の直流プラズマを遮蔽部材に導くことにより、原料ガスを直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、駆動機構により遮蔽部材を開状態とし、切り替え手段により坩堝に陽極電位を印加して、直流プラズマを蒸発材料に導くことにより、蒸発材料を蒸発させて成膜を行うことができる。
【００１１】
また、遮蔽部材には、プラズマ源の陽極電位を印加するための電位印加手段が接続され、坩堝には、蒸発材料を加熱するための加熱手段が備えられている構成にすることもできる。これにより、プラズマＣＶＤ工程と、蒸着工程とを連続して行うことができる。
【００１２】
例えば、成膜装置が、遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、駆動機構、電位印加手段および加熱手段の動作を制御するための制御部とを有する構成にすることができる。制御部は、駆動機構により遮蔽部材を閉状態とし、電位印加手段により遮蔽部材に陽極電位を印加して、プラズマ源の直流プラズマを遮蔽部材に導くことにより、原料ガスを直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、加熱手段により坩堝を加熱して蒸発材料を蒸発させ、駆動機構により遮蔽部材を開状態とし、蒸着法による成膜を行うことができる。
【００１３】
この場合、制御部は、プラズマ化学気相成長法により成膜した後も、遮蔽部材への陽極電位の印加を継続することにより遮蔽部材へ直流プラズマを導いて遮蔽部材を加熱することができる。これにより、遮蔽部材に付着する蒸発材料の蒸気による付着物を除去することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、プラズマＣＶＤによる絶縁膜の成膜と、蒸発源を用いる成膜とを、成膜空間を大気圧に開放することなく、連続して行うことができるため、真空排気の時間を減らすことができ、スループットを向上させることができる。また、膜界面が大気に触れないため、積層膜の密着性が高く、耐久性の高い積層膜が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置について図面を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置の構成について、図１、図２を用いて説明する。この成膜装置は、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング法による成膜とを連続して行うことができる。
【００１７】
図１に示したように、この成膜装置は、プラズマガン２と、これに連結された成膜室３とを有している。プラズマガン２の内部には、グロー放電からアーク放電（直流放電型プラズマ５ａ）に移行させるのに適した公知の複合陰極構造の陰極５が配置されている。陰極５には、電源４の負極が接続されている。プラズマガン２には、放電ガス１を導入するための放電ガス導入口２１が備えられている。
【００１８】
成膜室３内には、基板１２を保持する基板ホルダ２２と、蒸発材料８ａが充填された蒸発坩堝８ｂが配置されている。蒸発坩堝８ｂは、導電性材料によって形成され、スイッチ９を介して、電源４の正極に電気的に接続されている。スイッチ９には、制御部３０が接続され、制御部３０がスイッチ９を閉にすることにより、坩堝８ｂには陽極電位が印加される。これにより、坩堝８ｂは、陽極として作用し、蒸発材料８ａが導電性である場合には、プラズマ５ａは蒸発材料８ａに導かれ、イオンプレーティングを行うことが可能でなる。
【００１９】
蒸発坩堝８ｂの開口は、板状で導電性の遮蔽部材８ｃで開閉可能に覆われている。遮蔽部材８ｃは、プラズマ５ａで高温に加熱されるため、カーボン、または、ホウ化ランタン、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属により形成されている。
【００２０】
坩堝８ｂと遮蔽部材８ｃには、遮蔽部材８ｃの開閉のための駆動機構部２３が備えられている。駆動機構部２３は、制御部３０の指示に応じて遮蔽部材８ｃを開閉する。駆動機構部２３としては、例えば、遮蔽部材８ｃの裏面にラックを設置し、蒸発坩堝８ｂにピニオンを取り付け、ピニオンをモーターで回転させることにより遮蔽部材８ｃを開閉するラックとピニオン構造の駆動機構を用いることができる。または、遮蔽部材８ｃに凸条を、坩堝８ｂの縁に溝を設け、遮蔽部材８ｃに接続したワイヤをモーターで回転させたプーリーで巻き取ることにより、遮蔽部材８ｃを溝に沿ってスライドさせる構造の駆動機構を用いることも可能である。いずれの機構の場合も、制御部３０の指示に応じてモーターを駆動させる構成とする。ただし、遮蔽部材８ｃは、プラズマ５ａにより高温に加熱されるため、モーターは、遮蔽部材８ｃおよび坩堝８ｂから離れた位置に配置したり、熱伝導性の低い回転軸を用いる等、高温にならないように構成する。
【００２１】
遮蔽部材８ｃは、スイッチ１１を介して、電源４の正極に電気的に接続されている。スイッチ１１には、制御部３０が接続され、制御部３０がスイッチ１１を閉にすることにより、遮蔽部材８ｃ間には陽極電位が印加される。これにより、遮蔽部材８ｃが陽極として作用するため、プラズマ５ａは遮蔽部材８ｃに導かれる。
【００２２】
成膜室３には、原料ガス導入管６，１６が備えられている。プラズマ５ａを遮蔽部材８ｃに導いた状態で、原料ガス導入管６，１６からプラズマ５ａに原料ガス７、１７を供給することにより、分解および重合反応が生じ、プラズマＣＶＤを行うことが可能である。
【００２３】
プラズマガン２と成膜室３との連結部には、オリフィス２０が配置されている。オリフィス２０は、プラズマガン２内の圧力を成膜室３の圧力よりも高く維持し、圧力勾配を形成する。これにより、プラズマ５ａをプラズマガン２から成膜室３に引き出すとともに、反応生成物やイオンがプラズマガン２に逆流するのを防止している。オリフィス２０には、陰極５と陽極との中間の電位を付与することにより、プラズマを陽極に導く中間電極を兼用させることも可能である。
【００２４】
また、図示していないが、成膜室３には、排気口が備えられ真空排気装置に接続されている。また、プラズマガン２の外側、ならびに、成膜室３の外側には、電磁石等の磁界発生手段を配置することができる。この磁界により、陰極５から生じたプラズマ５ａをビーム状に収束させ、オリフィス２０を容易に通過させることができる。
【００２５】
つぎに、図１および図２の成膜装置を用いて、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング法による成膜とを、成膜室３を大気に開放することなく連続して行う動作について説明する。
【００２６】
準備として、蒸発坩堝８ｂにイオンプレーティング工程により成膜する蒸発材料（導電性材料）を充填し、遮蔽部材８ｃを閉にする。基板ホルダ２２に基板１２を取り付ける。成膜室３およびプラズマガン２を所定の真空度まで排気する。
【００２７】
まず、プラズマＣＶＤ工程を行う。プラズマガン２にアルゴン、ヘリウム等の放電ガス１を導入する。制御部３０は、図１のようにスイッチ１１を閉、スイッチ９を開状態し、電源４から陰極５と遮蔽部材８ｃ間に直流電圧を印加する。陰極は、電圧印加開始時にはグロー放電によるプラズマを発生するが、グロー放電を続けると、陰極５が加熱されてアーク放電に移行し、直流放電型プラズマ５ａが生じる。プラズマ５ａは、オリフィス２０の作用によりプラズマガン２より低い圧力の成膜室３に引き出され、陽極電位が印加された遮蔽部材８ｃに到達する。
【００２８】
成膜室３内に原料ガス導入管６、１６から原料ガス７、１７を供給すると、成膜室３内に引き出されたプラズマ５ａに原料ガス７、１７が曝され、分解物や反応生成物等が生じ、これが基板１２に堆積して、膜１３が形成される。
【００２９】
このとき、遮蔽部材８ｃは、蒸発坩堝８ｂの中を遮蔽している。しかも、スイッチ９が開、スイッチ１１が閉であるため、プラズマ５ａは遮蔽部材８ｃに集中し、蒸発坩堝８ｂの中に侵入しない。
【００３０】
つぎに、イオンプレーティング工程を行う。プラズマＣＶＤ工程におけるプラズマ５ａの発生を継続させたまま、原料ガス７、１７のうち、イオンプレーティングでは使用しない原料ガスの供給を停止し、使用しない原料ガスを十分に排気する。図２の例では、原料ガス７のみを停止し、イオンプレーティングで原料ガス１７を使用するので、供給したままとする。
【００３１】
制御部３０は、図２のようにスイッチ９を閉とし、駆動機構２３により遮蔽部材８ｃを開とし、さらに、スイッチ１１を開にする。この手順で切り替えることにより、プラズマ５ａの放電を持続させたまま、プラズマ５ａの到達先を遮蔽部材８ｃから蒸発坩堝８ｂの内部に移動させることができ、坩堝８ｂの蒸発材料８ａにプラズマ５ａを照射することができる。蒸発材料８ａがプラズマ５ａにより加熱され、蒸発する。蒸発した粒子は、プラズマ５ａにより活性化されて基板１２上に堆積し、イオンプレーティングによる膜１４を形成する。図２のように原料ガス１７を供給している場合には、原料ガス１７がプラズマ５ａにより活性化されて蒸発粒子と反応し、反応生成物が基板１２上に堆積し、膜１４を形成する。
【００３２】
このように、本実施の形態の形態では、成膜室３を大気圧に開放することなく、しかも、放電を継続させたまま、１バッチで連続して、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを行って、２種類の異なる膜を連続して成膜することができる。
蒸発坩堝８ｂは、陽極を兼用する遮蔽部材８ｃによって遮蔽されているため、プラズマＣＶＤ工程で坩堝８ｂ内の蒸発材料８ａに堆積物が付着することはない。また、プラズマＣＶＤ工程とイオンプレーティング工程との切り替え時に、成膜室３を開放せず、プラズマも停止させないため、真空排気時間および放電の安定化のための時間が不要であり、成膜効率を向上させることができ、量産性を高めることができる。
【００３３】
また、プラズマＣＶＤ法により形成された膜１３が大気に曝されないため、積層膜の密着性が高まり、積層膜の耐久性が向上する。
【００３４】
（第２の実施の形態）
つぎに、第２の実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置の構成について図３を用いて説明する。図３の成膜装置は、プラズマＣＶＤ法による成膜と、抵抗加熱による蒸着法による成膜とを連続して行うことができる。
【００３５】
図３の成膜装置は、第１の実施の形態の図１の成膜装置と同様の工程であるが、蒸発坩堝８ｂの下部に抵抗加熱ヒーター１５が配置され、蒸発坩堝８ｂと電源４とは接続されていない点が図１の成膜装置とは異なっている。抵抗加熱ヒーター１５には、電源２４が接続されている。また、遮蔽部材８ｃと坩堝８ｂとが接する部分には、絶縁部材８ｅが配置され、遮蔽部材８ｃと坩堝８ｂとを電気的に絶縁している。他の構成は、第１の実施の形態の成膜装置と同じであるので、説明を省略する。なお、図３では、原料ガス導入管６のみを備えている場合について説明したが、２以上の原料ガス導入管を備える構成することも可能である。
【００３６】
図３の成膜装置により、プラズマＣＶＤ法と抵抗加熱蒸着法とにより連続成膜を行う動作について説明する。
【００３７】
プラズマＣＶＤ工程は、第１の実施の形態と同様であり、坩堝８ｂの開口を遮蔽部材８ｃで覆った状態で、スイッチ１１を閉じ、遮蔽部材８ｃに陽極電位を印加してプラズマガン２からプラズマ５ａを引き出し、原料ガス６を供給する。これにより、原料ガスの分解物や反応生成物が、基板１２に堆積し、膜１３を形成する。
【００３８】
このとき、プラズマガン２から引き出されたプラズマ５ａは、陽極として作用している遮蔽部材８ｃに到達するため、遮蔽部材８ｃが加熱される。
【００３９】
必要な膜厚の膜１３が成膜されたならば、原料ガス７の供給を停止する。このとき、遮蔽部材８ｃへの陽極電位の印加は継続し、プラズマ５ａは発生させたままにする。
【００４０】
つぎに、蒸着工程を行う。電源２４をオンにし、抵抗加熱ヒーター１５により、坩堝８ｂおよび蒸発材料８ａを加熱し、蒸発させる。所定の蒸発速度が得られるまで遮蔽部材８ｃは閉じたままにし、所定の蒸発速度に達したならば、遮蔽部材８ｃを開ける。蒸発材料８ａの蒸気は、基板１２に到達し、膜を形成する。これにより、遮蔽部材８ｃがシャッターとして機能し、安定した蒸発速度に達してから成膜を行うことができる。
【００４１】
このように、所定の蒸発速度が得られるまで遮蔽部材８ｃは閉じられているため、遮蔽部材８ｃに蒸発材料８ａの蒸気が付着するが、本実施の形態では、遮蔽部材８ｃがプラズマ５ａにより加熱されているので、付着物を再蒸発させて排気することができる。よって、遮蔽部材８ｃの付着物が蒸発材料８ａ上に落下して、蒸発速度を不安定にさせたり、蒸発材料８ａの純度を低下させることがなく、安定した蒸発速度および高純度を維持できる。
【００４２】
なお、プラズマ５ａは、蒸発材料８ａの蒸発速度が所定の速度に達し、遮蔽部材８ｃを開く時点で停止させることも可能であるし、プラズマ５ａを停止させずに蒸着法による成膜工程中も発生させたままにすることも可能である。また、遮蔽部材８ｃが十分に加熱され、プラズマＣＶＤ工程で加熱された遮蔽部材８ｃの余熱で付着物を蒸発させることができるならば、蒸着法の開始前に停止させることも可能である。
【００４３】
第２の実施の形態では、蒸着法による成膜工程時に遮蔽部材８ｃに付着する蒸発物を、プラズマによって加熱して除去することができるため、蒸発源のシャッター（遮蔽部材８ｃ）を加熱するための特別な加熱機構を備えることなく、高純度の膜を安定に成膜することができる。これは、蒸発材料として、有機材料や、有機モノマーを用いる際に特に有効である。
【００４４】
また、プラズマを発生させたまま、蒸着を行うことが可能であるため、プラズマＣＶＤ工程と、蒸着工程とを交互に行って多層膜を成膜する場合には、蒸着後、すぐに原料ガスを供給してプラズマＣＶＤを行うことができ、成膜に要する時間を短縮できる。
【００４５】
蒸着法による成膜工程中もプラズマ５ａを発生させたままにする場合には、開放した遮蔽部材８ｃの下面（蒸発材料８ａの蒸気が付着した面）と対向する位置に、冷媒により冷却された皿状の部材を配置しておくことにより、プラズマ５ａによる加熱で遮蔽部材８ｃの下面に付着した物質を再び蒸発させ、これを皿状部材で冷却して回収することが可能である。これにより、蒸着法による成膜中に蒸発材料の回収を行うことができ、効率よく回収ができる。また、回収物を再利用することができ、蒸発材料８ａが高価な有機材料等の場合には製造コストを低減できる。
【００４６】
なお、第２の実施の形態では、蒸発材料を抵抗加熱ヒーターにより加熱する構成について説明したが、蒸発材料の加熱方法は、抵抗加熱ヒーターに限られるものではなく、赤外線照射や電子ビーム照射による加熱等の他の方法を用いることが可能である。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
（実施例）
第１の実施の形態の成膜装置を用いて、ポリカーボネート基板１２上に、厚さ１μｍの有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）、厚さ０．１μｍの酸化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）、厚さ１μｍの有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）を順に成膜した。
【００４８】
成膜工程は、第１の実施の形態と同様であるが、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを連続して行った後、さらに連続して再びプラズマＣＶＤ工程とを行った。ＣＶＤ工程では、原料ガス７としてヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を、原料ガス１７として酸素ガスを供給し、有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。プラズマＣＶＤ工程による有機シリコン膜の成膜時の成膜条件は、下記表１のように設定した。イオンプレーティング工程では、蒸発材料８ａとして、Ｚｎを用い、原料ガス１７として酸素ガスを供給しながら酸化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）を成膜した。イオンプレーティング時の成膜条件は、下記表２のように設定した。各工程の切り替えは、第１の実施の形態で説明したように成膜室３を開放することなく連続して行った。
【表１】
【表２】
【００４９】
（比較例）
比較例として、図４に示した従来の直流放電型プラズマ成膜装置を用いて、実施例と同様の構成の積層膜を成膜した。成膜手順は実施例と同じであるが、プラズマＣＶＤ工程時には、図４のように陽極１０をイオンガン２と対向する位置に配置して行った。プラズマＣＶＤ工程時に、イオンプレーティング工程で用いる蒸発源８の表面に有機シリコンが付着するのを防止するため、プラズマＣＶＤ工程は、蒸発源８を配置せずに行った。プラズマＣＶＤ工程終了後に、成膜室３を大気に開放し、蒸発源８を配置し、イオンプレーティング工程を行った。他の成膜条件は、実施例の表１および表２の成膜条件と同じにした。
【００５０】
（評価）
実施例で得られた試料と、比較例で得られた試料とについて、積層膜の耐衝撃性と耐薬品性とを調べた。
【００５１】
耐衝撃性は、デュポン式衝撃試験機（東測精密工業（株）製）を用い、重量５００ｇに加重された直径約１０ｍｍの鉄球を２０ｃｍの高さから積層膜の表面に落下させ、積層膜の損傷状態により評価した。
【００５２】
耐薬品性は、０．１ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨ溶液を、積層膜の表面に滴下し、２４時間経過した後の膜の剥がれ、膨れ、変質の有無により評価した。
【００５３】
評価した結果を表３に示す。膜衝撃性および耐薬品性ともに、本実施例の試料の方が比較例の試料よりも良好であった。これは、実施例の積層膜は、プラズマＣＶＤ工程とイオンプレーティング工程との切り替え時に、膜が大気に曝されていないため、積層膜の各界面における密着性が高いためであると推測される。
【表３】
【００５４】
また、本実施例の成膜方法は、１バッチの中で連続して異なる膜を積層でき、成膜室を大気開放する必要がないため、排気時間ならびにプラズマ安定化時間が不要であった。これにより、成膜工程の全体の時間を比較例よりも短縮することができ、実施例の成膜方法は、量産性が高いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてプラズマＣＶＤ法により成膜する工程を示す説明図。
【図２】第１の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてイオンプレーティング法により成膜する工程を示す説明図。
【図３】第２の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてプラズマＣＶＤ法により成膜する工程を示す説明図。
【図４】従来の直流放電型プラズマ成膜装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００５６】
１…放電ガス、２…プラズマガン、３…成膜室、４…電源、５…陰極、５ａ…プラズマ、６、１６…原料ガス導入管、７、１７…原料ガス、８ａ…蒸発材料、８ｂ…蒸発坩堝、８ｃ…遮蔽部材（陽極）、１２…基板、１３，１４…膜、２０…オリフィス、２１…放電ガス導入口、２２…基板ホルダ、２４…電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いる成膜装置に関し、特に、原料ガスを用いる成膜法と蒸発源を用いる成膜法の両者を行うことのできる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いる成膜方法としては、プラズマ源から引き出したプラズマに成膜原料ガスを供給し、分解物や反応生成物を基板上に付着させる化学的気相成長（プラズマＣＶＤ）法や、蒸発源をプラズマによって加熱し、蒸気をイオン化して蒸着するイオンプレーティング法や、蒸発源を抵抗加熱等により加熱し、蒸気にプラズマを照射しながら蒸着するプラズマアシスト蒸着法等が知られている。例えば、特許文献１には、有機珪素化合物を原料ガスとし、低温プラズマＣＶＤ法により撥水性の有機化合物膜を形成する方法が開示されている。
【０００３】
一方、有機化合物膜の成膜方法として、特許文献２および３には、蒸発源となる有機材料をヒーターで加熱して蒸発させ、基板上に堆積させる成膜装置が開示されている。特許文献２および３の成膜装置は、蒸発源を覆うシャッターにもヒーターが備えられている。蒸発源の加熱開始時に蒸発速度が不安定であるため、シャッターは閉じられたままであり、蒸発源の蒸気が所定の蒸発速度に達してからシャッターを開いて成膜が行われる。シャッターを開くまで、シャッターには蒸気が付着し付着物となる。そこで、シャッターをヒーターにより加熱して付着した有機材料を蒸気にして回収または排気することが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２６３８６０号公報
【特許文献２】特開平５−１３２７６０号公報
【特許文献３】特開平１０−１６８５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の成膜装置を用いて、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング等の蒸発源を用いる成膜とを同一の成膜室で大気に開放することなく連続して行うと、プラズマＣＶＤによる生成物（分解・反応生成物）が、蒸発源の表面に付着して蒸発源を汚染しまうという問題が生じる。
【０００５】
例えば、図４に示した従来の成膜装置を用いて、連続成膜を行う手順を簡単に説明する。プラズマＣＶＤ法による成膜時には、スイッチ１１を閉とし、プラズマガン２の陰極５と成膜室３の陽極１０との間に電源４から電圧を印加する。プラズマガン２から陽極１０に向かってプラズマ５ａが導入され、成膜室３にガス導入管６から原料ガスを供給すると、原料ガスがプラズマ５ａによって分解または反応し、分解物または反応生成物は、基板１２に堆積して膜１３を形成する。このとき、分解物または反応生成物は、固体蒸発源８の表面にも付着し、蒸発源を汚染する。分解物または反応生成物が有機材料等の絶縁物の場合、蒸発源８の表面が絶縁膜で覆われてしまう。その後、イオンプレーティング法を行うために、スイッチ１１を開、スイッチ９を閉として、蒸発源８にプラズマ５ａを導き、蒸発源８を加熱し、蒸発させる。しかしながら、蒸発源８が絶縁膜で覆われている場合には、プラズマ５ａを蒸発源８に導くことができなくなり、プラズマによる加熱ができなくなる。このため、連続してイオンプレーティング法を行うことはできない。
【０００６】
また、イオンプレーティングの最中に、蒸発源をシャッターで遮蔽することも考えられるが、シャッターがプラズマの安定放電に影響を与える可能性があり、装置構成も複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、プラズマＣＶＤによる成膜と、蒸発源を用いる成膜とを、成膜空間を大気圧に開放することなく、連続して行うことのできる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明により提供される成膜装置は、成膜室と、直流プラズマを発生するプラズマ源と、成膜室に配置され、蒸発材料が充填される坩堝と、成膜室に原料ガスを導入するためのガス導入管とを有し、坩堝の開口には、開閉可能な遮蔽部材が配置され、遮蔽部材は、プラズマ源の陽極を兼ねるものである。これにより、プラズマＣＶＤ工程では、陽極を兼用する遮蔽部材によって蒸発材料を遮蔽することができるため、蒸発材料に膜が付着しない。また、遮蔽部材を陽極とすることにより、遮蔽部材がプラズマの放電に影響を与えない。また、遮蔽部材を開放するだけで、イオンプレーティング工程や蒸着工程を行うことができる。さらに、遮蔽部材がプラズマで加熱されるため、遮蔽部材の内側に付着する蒸発物を蒸発させて除去することも可能になる。
【０００９】
上述の遮蔽部材および前記坩堝には、これらの一方に選択的に前記プラズマ源の陽極電位を印加するための切り替え手段を接続することができる。これにより、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを連続して行うことができる。
【００１０】
例えば、成膜装置は、遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、駆動機構および切り替え手段の動作を制御するための制御部とを有する構成にすることもできる。制御部は、駆動機構により遮蔽部材を閉状態とし、切り替え手段により遮蔽部材に陽極電位を印加して、プラズマ源の直流プラズマを遮蔽部材に導くことにより、原料ガスを直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、駆動機構により遮蔽部材を開状態とし、切り替え手段により坩堝に陽極電位を印加して、直流プラズマを蒸発材料に導くことにより、蒸発材料を蒸発させて成膜を行うことができる。
【００１１】
また、遮蔽部材には、プラズマ源の陽極電位を印加するための電位印加手段が接続され、坩堝には、蒸発材料を加熱するための加熱手段が備えられている構成にすることもできる。これにより、プラズマＣＶＤ工程と、蒸着工程とを連続して行うことができる。
【００１２】
例えば、成膜装置が、遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、駆動機構、電位印加手段および加熱手段の動作を制御するための制御部とを有する構成にすることができる。制御部は、駆動機構により遮蔽部材を閉状態とし、電位印加手段により遮蔽部材に陽極電位を印加して、プラズマ源の直流プラズマを遮蔽部材に導くことにより、原料ガスを直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、加熱手段により坩堝を加熱して蒸発材料を蒸発させ、駆動機構により遮蔽部材を開状態とし、蒸着法による成膜を行うことができる。
【００１３】
この場合、制御部は、プラズマ化学気相成長法により成膜した後も、遮蔽部材への陽極電位の印加を継続することにより遮蔽部材へ直流プラズマを導いて遮蔽部材を加熱することができる。これにより、遮蔽部材に付着する蒸発材料の蒸気による付着物を除去することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、プラズマＣＶＤによる絶縁膜の成膜と、蒸発源を用いる成膜とを、成膜空間を大気圧に開放することなく、連続して行うことができるため、真空排気の時間を減らすことができ、スループットを向上させることができる。また、膜界面が大気に触れないため、積層膜の密着性が高く、耐久性の高い積層膜が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置について図面を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置の構成について、図１、図２を用いて説明する。この成膜装置は、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング法による成膜とを連続して行うことができる。
【００１７】
図１に示したように、この成膜装置は、プラズマガン２と、これに連結された成膜室３とを有している。プラズマガン２の内部には、グロー放電からアーク放電（直流放電型プラズマ５ａ）に移行させるのに適した公知の複合陰極構造の陰極５が配置されている。陰極５には、電源４の負極が接続されている。プラズマガン２には、放電ガス１を導入するための放電ガス導入口２１が備えられている。
【００１８】
成膜室３内には、基板１２を保持する基板ホルダ２２と、蒸発材料８ａが充填された蒸発坩堝８ｂが配置されている。蒸発坩堝８ｂは、導電性材料によって形成され、スイッチ９を介して、電源４の正極に電気的に接続されている。スイッチ９には、制御部３０が接続され、制御部３０がスイッチ９を閉にすることにより、坩堝８ｂには陽極電位が印加される。これにより、坩堝８ｂは、陽極として作用し、蒸発材料８ａが導電性である場合には、プラズマ５ａは蒸発材料８ａに導かれ、イオンプレーティングを行うことが可能でなる。
【００１９】
蒸発坩堝８ｂの開口は、板状で導電性の遮蔽部材８ｃで開閉可能に覆われている。遮蔽部材８ｃは、プラズマ５ａで高温に加熱されるため、カーボン、または、ホウ化ランタン、Ｔａ、Ｗ等の高融点金属により形成されている。
【００２０】
坩堝８ｂと遮蔽部材８ｃには、遮蔽部材８ｃの開閉のための駆動機構部２３が備えられている。駆動機構部２３は、制御部３０の指示に応じて遮蔽部材８ｃを開閉する。駆動機構部２３としては、例えば、遮蔽部材８ｃの裏面にラックを設置し、蒸発坩堝８ｂにピニオンを取り付け、ピニオンをモーターで回転させることにより遮蔽部材８ｃを開閉するラックとピニオン構造の駆動機構を用いることができる。または、遮蔽部材８ｃに凸条を、坩堝８ｂの縁に溝を設け、遮蔽部材８ｃに接続したワイヤをモーターで回転させたプーリーで巻き取ることにより、遮蔽部材８ｃを溝に沿ってスライドさせる構造の駆動機構を用いることも可能である。いずれの機構の場合も、制御部３０の指示に応じてモーターを駆動させる構成とする。ただし、遮蔽部材８ｃは、プラズマ５ａにより高温に加熱されるため、モーターは、遮蔽部材８ｃおよび坩堝８ｂから離れた位置に配置したり、熱伝導性の低い回転軸を用いる等、高温にならないように構成する。
【００２１】
遮蔽部材８ｃは、スイッチ１１を介して、電源４の正極に電気的に接続されている。スイッチ１１には、制御部３０が接続され、制御部３０がスイッチ１１を閉にすることにより、遮蔽部材８ｃ間には陽極電位が印加される。これにより、遮蔽部材８ｃが陽極として作用するため、プラズマ５ａは遮蔽部材８ｃに導かれる。
【００２２】
成膜室３には、原料ガス導入管６，１６が備えられている。プラズマ５ａを遮蔽部材８ｃに導いた状態で、原料ガス導入管６，１６からプラズマ５ａに原料ガス７、１７を供給することにより、分解および重合反応が生じ、プラズマＣＶＤを行うことが可能である。
【００２３】
プラズマガン２と成膜室３との連結部には、オリフィス２０が配置されている。オリフィス２０は、プラズマガン２内の圧力を成膜室３の圧力よりも高く維持し、圧力勾配を形成する。これにより、プラズマ５ａをプラズマガン２から成膜室３に引き出すとともに、反応生成物やイオンがプラズマガン２に逆流するのを防止している。オリフィス２０には、陰極５と陽極との中間の電位を付与することにより、プラズマを陽極に導く中間電極を兼用させることも可能である。
【００２４】
また、図示していないが、成膜室３には、排気口が備えられ真空排気装置に接続されている。また、プラズマガン２の外側、ならびに、成膜室３の外側には、電磁石等の磁界発生手段を配置することができる。この磁界により、陰極５から生じたプラズマ５ａをビーム状に収束させ、オリフィス２０を容易に通過させることができる。
【００２５】
つぎに、図１および図２の成膜装置を用いて、プラズマＣＶＤ法による成膜と、イオンプレーティング法による成膜とを、成膜室３を大気に開放することなく連続して行う動作について説明する。
【００２６】
準備として、蒸発坩堝８ｂにイオンプレーティング工程により成膜する蒸発材料（導電性材料）を充填し、遮蔽部材８ｃを閉にする。基板ホルダ２２に基板１２を取り付ける。成膜室３およびプラズマガン２を所定の真空度まで排気する。
【００２７】
まず、プラズマＣＶＤ工程を行う。プラズマガン２にアルゴン、ヘリウム等の放電ガス１を導入する。制御部３０は、図１のようにスイッチ１１を閉、スイッチ９を開状態し、電源４から陰極５と遮蔽部材８ｃ間に直流電圧を印加する。陰極は、電圧印加開始時にはグロー放電によるプラズマを発生するが、グロー放電を続けると、陰極５が加熱されてアーク放電に移行し、直流放電型プラズマ５ａが生じる。プラズマ５ａは、オリフィス２０の作用によりプラズマガン２より低い圧力の成膜室３に引き出され、陽極電位が印加された遮蔽部材８ｃに到達する。
【００２８】
成膜室３内に原料ガス導入管６、１６から原料ガス７、１７を供給すると、成膜室３内に引き出されたプラズマ５ａに原料ガス７、１７が曝され、分解物や反応生成物等が生じ、これが基板１２に堆積して、膜１３が形成される。
【００２９】
このとき、遮蔽部材８ｃは、蒸発坩堝８ｂの中を遮蔽している。しかも、スイッチ９が開、スイッチ１１が閉であるため、プラズマ５ａは遮蔽部材８ｃに集中し、蒸発坩堝８ｂの中に侵入しない。
【００３０】
つぎに、イオンプレーティング工程を行う。プラズマＣＶＤ工程におけるプラズマ５ａの発生を継続させたまま、原料ガス７、１７のうち、イオンプレーティングでは使用しない原料ガスの供給を停止し、使用しない原料ガスを十分に排気する。図２の例では、原料ガス７のみを停止し、イオンプレーティングで原料ガス１７を使用するので、供給したままとする。
【００３１】
制御部３０は、図２のようにスイッチ９を閉とし、駆動機構２３により遮蔽部材８ｃを開とし、さらに、スイッチ１１を開にする。この手順で切り替えることにより、プラズマ５ａの放電を持続させたまま、プラズマ５ａの到達先を遮蔽部材８ｃから蒸発坩堝８ｂの内部に移動させることができ、坩堝８ｂの蒸発材料８ａにプラズマ５ａを照射することができる。蒸発材料８ａがプラズマ５ａにより加熱され、蒸発する。蒸発した粒子は、プラズマ５ａにより活性化されて基板１２上に堆積し、イオンプレーティングによる膜１４を形成する。図２のように原料ガス１７を供給している場合には、原料ガス１７がプラズマ５ａにより活性化されて蒸発粒子と反応し、反応生成物が基板１２上に堆積し、膜１４を形成する。
【００３２】
このように、本実施の形態の形態では、成膜室３を大気圧に開放することなく、しかも、放電を継続させたまま、１バッチで連続して、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを行って、２種類の異なる膜を連続して成膜することができる。
蒸発坩堝８ｂは、陽極を兼用する遮蔽部材８ｃによって遮蔽されているため、プラズマＣＶＤ工程で坩堝８ｂ内の蒸発材料８ａに堆積物が付着することはない。また、プラズマＣＶＤ工程とイオンプレーティング工程との切り替え時に、成膜室３を開放せず、プラズマも停止させないため、真空排気時間および放電の安定化のための時間が不要であり、成膜効率を向上させることができ、量産性を高めることができる。
【００３３】
また、プラズマＣＶＤ法により形成された膜１３が大気に曝されないため、積層膜の密着性が高まり、積層膜の耐久性が向上する。
【００３４】
（第２の実施の形態）
つぎに、第２の実施の形態の直流放電型プラズマ成膜装置の構成について図３を用いて説明する。図３の成膜装置は、プラズマＣＶＤ法による成膜と、抵抗加熱による蒸着法による成膜とを連続して行うことができる。
【００３５】
図３の成膜装置は、第１の実施の形態の図１の成膜装置と同様の工程であるが、蒸発坩堝８ｂの下部に抵抗加熱ヒーター１５が配置され、蒸発坩堝８ｂと電源４とは接続されていない点が図１の成膜装置とは異なっている。抵抗加熱ヒーター１５には、電源２４が接続されている。また、遮蔽部材８ｃと坩堝８ｂとが接する部分には、絶縁部材８ｅが配置され、遮蔽部材８ｃと坩堝８ｂとを電気的に絶縁している。他の構成は、第１の実施の形態の成膜装置と同じであるので、説明を省略する。なお、図３では、原料ガス導入管６のみを備えている場合について説明したが、２以上の原料ガス導入管を備える構成することも可能である。
【００３６】
図３の成膜装置により、プラズマＣＶＤ法と抵抗加熱蒸着法とにより連続成膜を行う動作について説明する。
【００３７】
プラズマＣＶＤ工程は、第１の実施の形態と同様であり、坩堝８ｂの開口を遮蔽部材８ｃで覆った状態で、スイッチ１１を閉じ、遮蔽部材８ｃに陽極電位を印加してプラズマガン２からプラズマ５ａを引き出し、原料ガス６を供給する。これにより、原料ガスの分解物や反応生成物が、基板１２に堆積し、膜１３を形成する。
【００３８】
このとき、プラズマガン２から引き出されたプラズマ５ａは、陽極として作用している遮蔽部材８ｃに到達するため、遮蔽部材８ｃが加熱される。
【００３９】
必要な膜厚の膜１３が成膜されたならば、原料ガス７の供給を停止する。このとき、遮蔽部材８ｃへの陽極電位の印加は継続し、プラズマ５ａは発生させたままにする。
【００４０】
つぎに、蒸着工程を行う。電源２４をオンにし、抵抗加熱ヒーター１５により、坩堝８ｂおよび蒸発材料８ａを加熱し、蒸発させる。所定の蒸発速度が得られるまで遮蔽部材８ｃは閉じたままにし、所定の蒸発速度に達したならば、遮蔽部材８ｃを開ける。蒸発材料８ａの蒸気は、基板１２に到達し、膜を形成する。これにより、遮蔽部材８ｃがシャッターとして機能し、安定した蒸発速度に達してから成膜を行うことができる。
【００４１】
このように、所定の蒸発速度が得られるまで遮蔽部材８ｃは閉じられているため、遮蔽部材８ｃに蒸発材料８ａの蒸気が付着するが、本実施の形態では、遮蔽部材８ｃがプラズマ５ａにより加熱されているので、付着物を再蒸発させて排気することができる。よって、遮蔽部材８ｃの付着物が蒸発材料８ａ上に落下して、蒸発速度を不安定にさせたり、蒸発材料８ａの純度を低下させることがなく、安定した蒸発速度および高純度を維持できる。
【００４２】
なお、プラズマ５ａは、蒸発材料８ａの蒸発速度が所定の速度に達し、遮蔽部材８ｃを開く時点で停止させることも可能であるし、プラズマ５ａを停止させずに蒸着法による成膜工程中も発生させたままにすることも可能である。また、遮蔽部材８ｃが十分に加熱され、プラズマＣＶＤ工程で加熱された遮蔽部材８ｃの余熱で付着物を蒸発させることができるならば、蒸着法の開始前に停止させることも可能である。
【００４３】
第２の実施の形態では、蒸着法による成膜工程時に遮蔽部材８ｃに付着する蒸発物を、プラズマによって加熱して除去することができるため、蒸発源のシャッター（遮蔽部材８ｃ）を加熱するための特別な加熱機構を備えることなく、高純度の膜を安定に成膜することができる。これは、蒸発材料として、有機材料や、有機モノマーを用いる際に特に有効である。
【００４４】
また、プラズマを発生させたまま、蒸着を行うことが可能であるため、プラズマＣＶＤ工程と、蒸着工程とを交互に行って多層膜を成膜する場合には、蒸着後、すぐに原料ガスを供給してプラズマＣＶＤを行うことができ、成膜に要する時間を短縮できる。
【００４５】
蒸着法による成膜工程中もプラズマ５ａを発生させたままにする場合には、開放した遮蔽部材８ｃの下面（蒸発材料８ａの蒸気が付着した面）と対向する位置に、冷媒により冷却された皿状の部材を配置しておくことにより、プラズマ５ａによる加熱で遮蔽部材８ｃの下面に付着した物質を再び蒸発させ、これを皿状部材で冷却して回収することが可能である。これにより、蒸着法による成膜中に蒸発材料の回収を行うことができ、効率よく回収ができる。また、回収物を再利用することができ、蒸発材料８ａが高価な有機材料等の場合には製造コストを低減できる。
【００４６】
なお、第２の実施の形態では、蒸発材料を抵抗加熱ヒーターにより加熱する構成について説明したが、蒸発材料の加熱方法は、抵抗加熱ヒーターに限られるものではなく、赤外線照射や電子ビーム照射による加熱等の他の方法を用いることが可能である。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
（実施例）
第１の実施の形態の成膜装置を用いて、ポリカーボネート基板１２上に、厚さ１μｍの有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）、厚さ０．１μｍの酸化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）、厚さ１μｍの有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）を順に成膜した。
【００４８】
成膜工程は、第１の実施の形態と同様であるが、プラズマＣＶＤ工程と、イオンプレーティング工程とを連続して行った後、さらに連続して再びプラズマＣＶＤ工程とを行った。ＣＶＤ工程では、原料ガス７としてヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を、原料ガス１７として酸素ガスを供給し、有機シリコン膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。プラズマＣＶＤ工程による有機シリコン膜の成膜時の成膜条件は、下記表１のように設定した。イオンプレーティング工程では、蒸発材料８ａとして、Ｚｎを用い、原料ガス１７として酸素ガスを供給しながら酸化亜鉛膜（ＺｎＯ膜）を成膜した。イオンプレーティング時の成膜条件は、下記表２のように設定した。各工程の切り替えは、第１の実施の形態で説明したように成膜室３を開放することなく連続して行った。
【表１】
【表２】
【００４９】
（比較例）
比較例として、図４に示した従来の直流放電型プラズマ成膜装置を用いて、実施例と同様の構成の積層膜を成膜した。成膜手順は実施例と同じであるが、プラズマＣＶＤ工程時には、図４のように陽極１０をイオンガン２と対向する位置に配置して行った。プラズマＣＶＤ工程時に、イオンプレーティング工程で用いる蒸発源８の表面に有機シリコンが付着するのを防止するため、プラズマＣＶＤ工程は、蒸発源８を配置せずに行った。プラズマＣＶＤ工程終了後に、成膜室３を大気に開放し、蒸発源８を配置し、イオンプレーティング工程を行った。他の成膜条件は、実施例の表１および表２の成膜条件と同じにした。
【００５０】
（評価）
実施例で得られた試料と、比較例で得られた試料とについて、積層膜の耐衝撃性と耐薬品性とを調べた。
【００５１】
耐衝撃性は、デュポン式衝撃試験機（東測精密工業（株）製）を用い、重量５００ｇに加重された直径約１０ｍｍの鉄球を２０ｃｍの高さから積層膜の表面に落下させ、積層膜の損傷状態により評価した。
【００５２】
耐薬品性は、０．１ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨ溶液を、積層膜の表面に滴下し、２４時間経過した後の膜の剥がれ、膨れ、変質の有無により評価した。
【００５３】
評価した結果を表３に示す。膜衝撃性および耐薬品性ともに、本実施例の試料の方が比較例の試料よりも良好であった。これは、実施例の積層膜は、プラズマＣＶＤ工程とイオンプレーティング工程との切り替え時に、膜が大気に曝されていないため、積層膜の各界面における密着性が高いためであると推測される。
【表３】
【００５４】
また、本実施例の成膜方法は、１バッチの中で連続して異なる膜を積層でき、成膜室を大気開放する必要がないため、排気時間ならびにプラズマ安定化時間が不要であった。これにより、成膜工程の全体の時間を比較例よりも短縮することができ、実施例の成膜方法は、量産性が高いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてプラズマＣＶＤ法により成膜する工程を示す説明図。
【図２】第１の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてイオンプレーティング法により成膜する工程を示す説明図。
【図３】第２の実施の形態の直流高密度プラズマを用いた成膜装置を用いてプラズマＣＶＤ法により成膜する工程を示す説明図。
【図４】従来の直流放電型プラズマ成膜装置の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００５６】
１…放電ガス、２…プラズマガン、３…成膜室、４…電源、５…陰極、５ａ…プラズマ、６、１６…原料ガス導入管、７、１７…原料ガス、８ａ…蒸発材料、８ｂ…蒸発坩堝、８ｃ…遮蔽部材（陽極）、１２…基板、１３，１４…膜、２０…オリフィス、２１…放電ガス導入口、２２…基板ホルダ、２４…電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、直流プラズマを発生するプラズマ源と、前記成膜室に配置され、蒸発材料が充填される坩堝と、前記成膜室に原料ガスを導入するためのガス導入管とを有し、
前記坩堝の開口には、開閉可能な遮蔽部材が配置され、該遮蔽部材は、前記プラズマ源の陽極を兼ねることを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材および前記坩堝の一方に選択的に前記プラズマ源の陽極電位を印加するための切り替え手段をさらに有することを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材には、前記プラズマ源の陽極電位を印加するための電位印加手段が接続され、前記坩堝には、前記蒸発材料を加熱するための加熱手段が備えられていることを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項４】
請求項２に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、該駆動機構および前記切り替え手段の動作を制御するための制御部とを有し、
該制御部は、前記駆動機構により前記遮蔽部材を閉状態とし、前記切り替え手段により前記遮蔽部材に前記陽極電位を印加して、前記プラズマ源の直流プラズマを前記遮蔽部材に導くことにより、前記原料ガスを前記直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、前記駆動機構により前記遮蔽部材を開状態とし、前記切り替え手段により前記坩堝に前記陽極電位を印加して、前記直流プラズマを前記蒸発材料に導くことにより、前記蒸発材料を蒸発させて成膜を行うことを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、該駆動機構、前記電位印加手段および前記加熱手段の動作を制御するための制御部とを有し、
該制御部は、前記駆動機構により前記遮蔽部材を閉状態とし、前記電位印加手段により前記遮蔽部材に前記陽極電位を印加して、前記プラズマ源の直流プラズマを前記遮蔽部材に導くことにより、前記原料ガスを前記直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、前記加熱手段により前記坩堝を加熱して前記蒸発材料を蒸発させ、前記駆動機構により前記遮蔽部材を開状態とし、蒸着法による成膜を行うことを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ成膜装置において、前記制御部は、前記プラズマ化学気相成長法により成膜した後も、前記遮蔽部材への前記陽極電位の印加を継続することにより前記遮蔽部材へ前記直流プラズマを導いて前記遮蔽部材を加熱し、前記遮蔽部材に付着する前記蒸発材料の蒸気による付着物を除去することを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項１】
成膜室と、直流プラズマを発生するプラズマ源と、前記成膜室に配置され、蒸発材料が充填される坩堝と、前記成膜室に原料ガスを導入するためのガス導入管とを有し、
前記坩堝の開口には、開閉可能な遮蔽部材が配置され、該遮蔽部材は、前記プラズマ源の陽極を兼ねることを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材および前記坩堝の一方に選択的に前記プラズマ源の陽極電位を印加するための切り替え手段をさらに有することを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材には、前記プラズマ源の陽極電位を印加するための電位印加手段が接続され、前記坩堝には、前記蒸発材料を加熱するための加熱手段が備えられていることを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項４】
請求項２に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、該駆動機構および前記切り替え手段の動作を制御するための制御部とを有し、
該制御部は、前記駆動機構により前記遮蔽部材を閉状態とし、前記切り替え手段により前記遮蔽部材に前記陽極電位を印加して、前記プラズマ源の直流プラズマを前記遮蔽部材に導くことにより、前記原料ガスを前記直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、前記駆動機構により前記遮蔽部材を開状態とし、前記切り替え手段により前記坩堝に前記陽極電位を印加して、前記直流プラズマを前記蒸発材料に導くことにより、前記蒸発材料を蒸発させて成膜を行うことを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラズマ成膜装置において、前記遮蔽部材を開閉するための駆動機構と、該駆動機構、前記電位印加手段および前記加熱手段の動作を制御するための制御部とを有し、
該制御部は、前記駆動機構により前記遮蔽部材を閉状態とし、前記電位印加手段により前記遮蔽部材に前記陽極電位を印加して、前記プラズマ源の直流プラズマを前記遮蔽部材に導くことにより、前記原料ガスを前記直流プラズマに曝してプラズマ化学気相成長法により成膜を行った後、連続して、前記加熱手段により前記坩堝を加熱して前記蒸発材料を蒸発させ、前記駆動機構により前記遮蔽部材を開状態とし、蒸着法による成膜を行うことを特徴とするプラズマ成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ成膜装置において、前記制御部は、前記プラズマ化学気相成長法により成膜した後も、前記遮蔽部材への前記陽極電位の印加を継続することにより前記遮蔽部材へ前記直流プラズマを導いて前記遮蔽部材を加熱し、前記遮蔽部材に付着する前記蒸発材料の蒸気による付着物を除去することを特徴とするプラズマ成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２３１４５６（Ｐ２００８−２３１４５６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６８４８０（Ｐ２００７−６８４８０）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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