JP2004149832A - Method and apparatus for ion plating - Google Patents

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JP2004149832A
JP2004149832A JP2002314637A JP2002314637A JP2004149832A JP 2004149832 A JP2004149832 A JP 2004149832A JP 2002314637 A JP2002314637 A JP 2002314637A JP 2002314637 A JP2002314637 A JP 2002314637A JP 2004149832 A JP2004149832 A JP 2004149832A
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plasma
ion plating
vapor deposition
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JP2002314637A
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Arata Masui
新 増井
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and apparatus for ion plating whereby the evaporation surface of a vapor deposition material is almost uniformly decreased in a film formation process. <P>SOLUTION: A rod-like vapor deposition member 22 is loaded into the penetration hole of a hearth installed at the lower part of a vacuum vessel of an ion plating apparatus 10. When an elevator member 32 is elevated, power is transmitted from a rack section 32a to a pinion section 36 and the teeth 30c of a flange 30b, and the rotation of a cylinder section 30 causes a push-up bar 28 to rotate. The push-up bar 28 is elevated while being supported by a supporting member 32b of the elevator member 32. The supporting member 32b is connected to the push-up bar 28 through a bearing section 38, and by the elevation of the elevator member 32, the push-up bar 28 is elevated while rotating. Thus, the vapor deposition material 22 arranged at the step section 28a of the push-up bar 28 is elevated while rotating. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンプレーティング方法およびその装置に関し、より詳細には、ハースの貫通孔に配置され、加熱により蒸発し、イオン化する蒸着材料の供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオンプレーティング方法は、プラズマを用いて蒸着材料を加熱、昇華させ、生成した蒸着物質の蒸気をイオン化させて、基板に付着(入射)し、成膜する方法である。
【0003】
イオンプレーティング装置では、蒸着材料は、例えばハースに配置され、蒸発される。
【0004】
ハースを用いる場合、タブレット状あるいはロッド状(以下、両者を総称してロッド状とよぶ。)に成形された蒸着材料がハースに設けた貫通孔に装填され、蒸発の進行に応じて突き上げ機構によって突き上げられて上昇して一定の蒸発面を常に保持しながら蒸発する。ハースの下方には成膜室と独立して予備室が設けられ、その予備室にはターンテーブルが設けられ、ターンテーブルには新たな蒸着材料のロッドが予め配置される。そして、使用中の蒸着材料のロッドがハースの孔部内を上昇すると、突き上げ機構のピストンを下降させ、ターンテーブルが回転して新たな蒸着材料のロッドが位置決めされる。新たな蒸着材料のロッドは、ピストンによって突き上げられて貫通孔内の使用中の蒸着材料のロッドの下端に継ぎ足される。これにより、成膜室を大気開放することなく、また、成膜操作を中断することなく連続的に成膜が行われる(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−43763号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハースを用いたイオンプレーティング装置の場合、プラズマを生成する放電電流を下げると、蒸発挙動が変化してしまい成膜操作に不具合を来たすおそれがある。すなわち、装置の運転条件としての放電電流の下方弾力性に欠ける。この不具合は、特に、プラズマ源としていわゆる圧力勾配型プラズマガンを用いたイオンプレーティング装置の場合顕著に生じうる。
【0007】
上記の不具合について、具体的に説明する。
【0008】
ハースに配置された蒸着材料を蒸発させるとき、蒸着材料の揮発性の違いや所望の成膜特性等に対応するために放電電流を下げていくと、蒸着材料に入射されるプラズマの電流密度(プラズマ密度)の分布の偏りが大きくなり、入射されるプラズマの電流密度の疎密が顕著となる。そして、プラズマの電流密度の高い蒸着材料の蒸発面の部分、具体的には、プラズマガンに近い方の蒸発面の部分から先に蒸発が進行する。このため、蒸発面が均一に減少せずに、極端な場合には、図1(a)に示すように、蒸着材料のロッド1の片側だけが削れてしまう。そして、この状態を続けると、蒸発が進まずに残った蒸発面の部分が例えば図1(b)に示すように角柱状の突出部1aに成長してしまう。このような角柱状の突出部1aが出現すると、入射されるプラズマを蒸着材料のロッド1に集中させるためにハースに磁界あるいは電界を形成する場合には、さらに、形成される電界等の強さや分布までもが変化してしまう。
【0009】
このように、蒸着材料の蒸発面が片減りする現象を生じると、蒸発した蒸着材料の粒子の飛行軌跡が変化し、基板に粒子が付着して形成される膜の厚みが不均一となり、また、成膜品質も低下するおそれがある。
【0010】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、蒸着材料の蒸発面を成膜過程において略均一に減少させることができるイオンプレーティング方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るイオンプレーティング方法は、成膜室の下部に設けたハースに形成された貫通孔に装填したロッド状の蒸着材料を突き上げながら、プラズマによって蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、
該蒸着材料を回転または回動させながら突き上げることを特徴とする。
【0012】
また、上記のイオンプレーティング方法を実現するために、本発明に係るイオンプレーティング装置は、該蒸着材料を回転または回動させる円運動手段を有することを特徴とする。ここで、本明細書では、回転させる運動手段および回動させる運動手段を総称して、便宜的に円運動手段と呼ぶ。
【0013】
これにより、蒸着材料に照射されるプラズマの電流密度に疎密がある場合等においても、蒸着材料の蒸発面を成膜過程において略均一に減少させることができる。また、このため、例えば、装置の運転条件としての放電電流の下方弾力性を拡大することができる。
【0014】
この場合、圧力勾配型プラズマガンにより前記プラズマを供給し、前記蒸着材料の周囲に設けたビーム修正装置により該プラズマを該蒸着材料に集中させながら成膜すると、より好適に本発明の効果を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るイオンプレーティング方法およびその装置の好適な実施の形態(以下、本実施の形態例という。)について、図を参照して、以下に説明する。
【0016】
まず、本実施の形態例に係るイオンプレーティング装置の基本構成について図2を参照して説明する。
【0017】
イオンプレーティング装置10は、成膜室である真空容器12と、真空容器12中にプラズマビームPBを供給するプラズマ源であるプラズマガン(プラズマビーム発生器)14と、真空容器12内の底部に配置されてプラズマビームPBが入射する陽極部材16と、成膜の対象である基板Wを保持する基板保持部材WHを陽極部材16の上方で適宜移動させる搬送機構18とを備える。
【0018】
プラズマガン14は、圧力勾配型であり、その本体部分は真空容器12の側壁に備えられる。プラズマガン14の陰極14a、中間電極14b、14c、電磁石コイル14dおよびステアリングコイル14eへの給電を調整することにより、真空容器12中に供給されるプラズマビームPBの強度や分布状態が制御される。なお、参照符号20aは、プラズマビームPBのもととなる、Ar等の不活性ガスからなるキャリアガスの導入路を示す。
【0019】
陽極部材16は、プラズマビームPBを下方に導く主陽極であるハース16aと、その周囲に配置された環状の補助陽極16bとからなる。
【0020】
ハース16aは、適当な正電位に制御されており、プラズマガン14から出射したプラズマビームPBを下方に吸引する。ハース16aは、プラズマビームPBが入射する中央部に貫通孔THが形成されており、貫通孔THに蒸着材料22が装填されている。蒸着材料22は、タブレット状あるいはロッド状に形成されている。以下、ロッド状の蒸着材料22を例にとって説明する。蒸着材料22の供給機構については、後述する。
【0021】
補助陽極16bは、ハース16aの周囲に同心に配置された環状の容器で構成され、容器内には、永久磁石24aとコイル24bとが収容されている。これら永久磁石24aおよびコイル24bは、磁場制御部材であり、ハース16aの直上にカスプ状磁場を形成し、これにより、ハース16aに入射するプラズマビームPBの向きが制御される。
【0022】
搬送機構18は、搬送路18a内に水平方向に等間隔で配列されて基板保持部材WHを支持する多数のコロ18bと、コロ18bを回転させて基板保持部材WHを所定の速度で水平方向に移動させる図示しない駆動装置とを備える。基板保持部材WHに基板Wが保持される。この場合、基板Wを搬送する搬送機構18を設けることなく、真空容器12の内部の上方に基板Wを固定して配置してもよい。
【0023】
なお、図2中、参照符号20b、20cは雰囲気ガスを供給するための供給路を、参照符号20dはAr等の不活性ガスをハース16aに供給するための供給路を、参照符号20eは排気系を、それぞれ示す。
【0024】
上記のように構成したイオンプレーティング装置10において、成膜操作中、蒸着材料22は、後述する、円運動手段を有する蒸着材料供給機構により、蒸発による費消の進行につれて、回転あるいは回動しながら突き上げられて、蒸発面を一定に維持される。この場合、蒸着材料22が、例えば、直径が30mm程度のロッド状に形成されたものであり、平均的に0.5mm/minの速度で、費消され、費消につれて突き上げられるとき、例えば最大高さ10mm程度の蒸着材料22の上端部の片減りを許容すると、最低限20rpmの速度で回転あるいは回動させればよいことになる。
【0025】
本実施の形態例に係る蒸着材料供給機構について、図3を参照して具体的に説明する。
【0026】
本実施の形態例に係る蒸着材料供給機構26は、突き上げ棒28と、筒部30と、昇降部材32とを有する。なお、参照符号34は、こられの部材を外気と遮断するベローズを示す。
【0027】
突き上げ棒28の先端(上端)には、半割り円筒の段差部22aが両端に形成された蒸着材料22の一端部(下端部)に係合するように段差部28aが形成されている。突き上げ棒28の軸部28bの側面に突起28cが形成され、軸部28bの下部は筒部30に昇降可能に収容されている。
【0028】
筒部30は、側面にスリット部30aが形成され、そのスリット部30aに突き上げ棒28の突起28cが係合している。筒部30の下端部はフランジ30bが形成され、フランジ30bの下面に歯30cが形成されている。
【0029】
昇降部材32は、ラック部32aが形成され、ラック部32aはピニオン部36に噛合され、ピニオン部36は筒部30の歯30cに噛合されている。昇降部材32の上部には、支持部材32bが延出し、支持部材32bは突き上げ棒28の軸部28bとの間に設けた軸受部38を介して突き上げ棒28を支持している。昇降部材32は、図示しないパルスモータに付勢されて昇降するように構成されている。
【0030】
上記のように構成した本実施の形態例に係る蒸着材料供給機構26の作用を説明する。
【0031】
パルスモータに付勢されて昇降部材32が上昇すると、ラック部32aの上昇に伴いピニオン部36が回転し、ピニオン部36に噛合したフランジ30bが回転することにより、筒部30が回転する。筒部30の回転に伴い、スリット部30aに突起28cが係合した突き上げ棒28が筒部30と一体的に回転する。すなわち、昇降部材32、筒部30および突き上げ棒28からなる蒸着材料供給機構26は、本発明の円運動手段を構成する。一方、突き上げ棒28は、昇降部材32の支持部材32bに支持されて上昇する。このとき、支持部材32bと突き上げ棒28とは軸受部38を介して接続されているため、突き上げ棒28を回転させる力はそのまま維持される。したがって、昇降部材32が上昇することにより、突き上げ棒28が回転しながら上昇する。
【0032】
これにより、突き上げ棒28の段差部28aに配置した蒸着材料22が回転しながら上昇する。使用中の蒸着材料22の下端に新しい蒸着材料22が継ぎ足された状態において、回転および突き上げ作用は新しい蒸着材料22から使用中の蒸着材料22に伝達される。使用中の蒸着材料22は、ハース16aの貫通孔TH内を回転しながら突き上げられる。このとき、蒸着材料22に照射されるプラズマの電流密度の分布に偏りがあっても、蒸着材料22の蒸発面が回転しているため、蒸着材料22は略均一に減っていく。
【0033】
蒸着材料22が費消されて下端が所定に高さまで上昇すると、昇降部材32を下降させることにより、突き上げ棒28を下降させる。そして、新たな蒸着材料22を突き上げ棒28の段差部28aに配置して、昇降部材32を再び上昇させ、新たな蒸着材料22と使用中の蒸着材料22の段差部22aを係合することにより、引き続き使用中の蒸着材料22の蒸発が行われ、使用中の蒸着材料22が完全に消失すると、下に繋がれた新たな蒸着材料22が引き続き蒸発に供される。このため、成膜操作は中断されることなく連続的に行われる。
【0034】
ここで、蒸着材料供給機構26への新たな蒸着材料22の補給機構について、図4を参照して説明する。
【0035】
蒸着材料の補給機構は、回転テーブル装置40で構成されている。回転テーブル装置40は、モータ42と、モータ42に付勢されて回転する回転テーブル44で構成される。回転テーブル44には、段差状の孔部44aが形成されており、この孔部44aに新たな蒸着材料22が配置される。
【0036】
突き上げ棒28が下降した状態において、回転テーブル44が回転して新たな蒸着材料22が突き上げ棒28の段差部28aの直上に位置決めされると、突き上げ棒28が孔部44aを挿通して新たな蒸着材料22を突き上げる。
【0037】
上記のように構成したイオンプレーティング装置10を用いた、本実施の形態例に係るイオンプレーティング方法を説明する。
【0038】
まず、真空容器12の下部に配置されたハース16aの貫通孔THに蒸着材料22を装着する。
【0039】
一方、ハース16aの上方の対向する位置に基板Wを配置する。
【0040】
つぎに、成膜条件に応じたプロセスガスを真空容器12の内部に導入する。
【0041】
プラズマガン14の陰極14aおよびハース16a間に直流電圧を印加する。
【0042】
そして、プラズマガン14の陰極14aとハース16aとの間で放電を生じさせ、これにより、プラズマビームPBを生成する。プラズマビームPBは、ステアリングコイル14と補助陽極16b内の永久磁石24a等とによって決定される磁界に案内されてハース16aに到達する。この際、蒸着材料22の周囲にアルゴンガスが供給されるので、容易にプラズマビームPBがハース16aに引き寄せられる。
【0043】
プラズマに曝された蒸着材料22は、徐々に加熱される。蒸着材料22が十分に加熱されると、蒸着材料22が昇華し、蒸着物質が蒸発(出射)する。蒸着物質は、プラズマビームPBによりイオン化され、基板Wに付着(入射)し、成膜される。
【0044】
なお、永久磁石24aおよびコイル24bによってハース16aの上方の磁場を制御することにより、蒸着物質の飛行方向を制御することができるため、ハース16aの上方におけるプラズマの活性度分布や基板Wの反応性分布に合わせて基板Wの上の成膜速度分布を調整でき、広い面積にわたって均一な膜質の薄膜を得ることができる。
【0045】
上記の成膜操作の進行に伴って貫通孔HTに充填された蒸着材料22が回転しながら突き上げられて、蒸着材料22の蒸発面から均一に蒸発が進行し、基板Wへの均一な成膜が行われる。成膜が進行して、蒸着材料22の下端が所定に高さまで上昇すると、新たな蒸着材料22が使用中の蒸着材料22に継ぎ足されて、実質的に中断されることなく成膜操作が行われる。
【0046】
以上説明した本実施の形態例に関わらず、蒸着材料供給機構の昇降機構等については、周知の適宜の手段を採用することができる。また、このとき、円運動手段についても、周知の適宜の手段を用いることができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明に係るイオンプレーティング方法によれば、成膜室の下部に設けたハースに形成された貫通孔に装填したロッド状の蒸着材料を突き上げながら、プラズマによって蒸発、イオン化させて、ハースと対向して成膜室の上部に配置した基板に蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、蒸着材料を回転または回動させながら突き上げ、また、本発明に係るイオンプレーティング装置によれば、蒸着材料を回転または回動させる円運動手段を有するため、蒸着材料の蒸発面を成膜過程において略均一に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸発の進行に伴って生じる、蒸着材料の上端部の形状変化を説明するためのものであり、(a)は蒸発面が片減りした状態を、(b)は片減りがさらに進行して角柱状の突出部が形成された状態を、それぞれ模式的に示した図である。
【図2】本実施の形態例に係るイオンプレーティング装置の概略構成を示した図である。
【図3】本実施の形態例に係る蒸着材料供給機構の斜視図である。
【図4】本実施の形態例に係る蒸着材料供給機構において用いる蒸着材料補給機構の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
10 イオンプレーティング装置
12 真空容器
14 プラズマガン
14a 陰極
14b、14c 中間電極
14d 電磁石コイル
14e ステアリングコイル
16 陽極部材
16a ハース
16b 補助陽極
18 搬送機構
22 蒸着材料
22a、28a 段差部
26 蒸着材料供給機構
28 突き上げ棒
28b 軸部
28c 突起
30 筒部
30b フランジ
30c 歯
32 昇降部材
32a ラック部
32b 支持部材
36 ピニオン部
38 軸受部
40 回転テーブル装置
42 モータ
44 回転テーブル
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion plating method and an apparatus therefor, and more particularly, to a method for supplying a vapor deposition material that is disposed in a through hole of a hearth and is evaporated and ionized by heating.
[0002]
[Prior art]
The ion plating method is a method in which a deposition material is heated and sublimated by using plasma, a generated vapor of a deposition substance is ionized, adhered (incident) to a substrate, and formed into a film.
[0003]
In the ion plating apparatus, the deposition material is disposed, for example, on a hearth and evaporated.
[0004]
When hearth is used, a vapor-deposited material formed in a tablet shape or a rod shape (hereinafter, both are collectively referred to as a rod shape) is loaded into a through hole provided in the hearth, and is pushed up by a thrust mechanism according to progress of evaporation. It is pushed up and rises to evaporate while always holding a constant evaporation surface. A preliminary chamber is provided below the hearth independently of the film forming chamber, and a turntable is provided in the preliminary chamber, and a rod of a new vapor deposition material is previously arranged on the turntable. When the rod of the vapor deposition material in use rises in the hole of the hearth, the piston of the push-up mechanism is lowered, and the turntable rotates to position the rod of the new vapor deposition material. The rod of fresh vapor deposition material is pushed up by the piston and added to the lower end of the rod of vapor deposition material in use in the through hole. Thus, film formation is continuously performed without opening the film formation chamber to the atmosphere and without interrupting the film formation operation (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-43763
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of an ion plating apparatus using a hearth, if the discharge current for generating plasma is reduced, the evaporation behavior may change, which may cause a problem in the film forming operation. In other words, the operation current of the apparatus lacks the downward elasticity of the discharge current. This problem can occur remarkably in the case of an ion plating apparatus using a so-called pressure gradient plasma gun as a plasma source.
[0007]
The above problem will be specifically described.
[0008]
When evaporating the evaporation material disposed on the hearth, if the discharge current is reduced to cope with the difference in volatility of the evaporation material and desired film formation characteristics, the current density of the plasma incident on the evaporation material ( The bias of the distribution of (plasma density) becomes large, and the density of the current density of the incident plasma becomes remarkable. Then, the evaporation proceeds from the portion of the evaporation surface of the deposition material having a high plasma current density, specifically, the portion of the evaporation surface closer to the plasma gun. For this reason, the evaporation surface does not uniformly decrease, and in an extreme case, only one side of the rod 1 of the evaporation material is scraped as shown in FIG. Then, if this state is continued, the portion of the evaporation surface remaining without evaporation proceeds, for example, grows into a prismatic projection 1a as shown in FIG. 1 (b). When such a prism-shaped protrusion 1a appears, if a magnetic field or an electric field is formed in the hearth in order to concentrate the incident plasma on the rod 1 of the deposition material, the intensity of the formed electric field or the like is further increased. Even the distribution changes.
[0009]
As described above, when a phenomenon occurs in which the evaporation surface of the evaporation material is reduced, the flight trajectory of the evaporated evaporation material particles changes, and the thickness of the film formed by attaching the particles to the substrate becomes uneven, and In addition, there is a possibility that the quality of film formation may be deteriorated.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an ion plating method and an ion plating method capable of reducing an evaporation surface of a deposition material substantially uniformly in a film forming process.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The ion plating method according to the present invention is characterized in that while pushing up a rod-shaped deposition material loaded in a through hole formed in a hearth provided in a lower part of a film formation chamber, the material is evaporated and ionized by plasma to face the hearth. In an ion plating method for forming a film by attaching particles of the deposition material to a substrate disposed on the upper part of the film forming chamber,
It is characterized in that the deposition material is pushed up while being rotated or rotated.
[0012]
Further, in order to realize the above-described ion plating method, the ion plating apparatus according to the present invention is characterized in that it has a circular motion means for rotating or rotating the deposition material. Here, in the present specification, the rotating means and the rotating means are collectively referred to as a circular moving means for convenience.
[0013]
Thus, even when the current density of the plasma applied to the deposition material varies, the evaporation surface of the deposition material can be reduced substantially uniformly during the film formation process. For this reason, for example, the downward elasticity of the discharge current as an operating condition of the device can be increased.
[0014]
In this case, when the plasma is supplied by a pressure gradient type plasma gun and the film is formed while concentrating the plasma on the deposition material by a beam correcting device provided around the deposition material, the effect of the present invention is more preferably obtained. be able to.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment (hereinafter, referred to as an embodiment) of an ion plating method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
First, the basic configuration of the ion plating apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0017]
The ion plating apparatus 10 includes a vacuum chamber 12 as a film forming chamber, a plasma gun (plasma beam generator) 14 as a plasma source for supplying a plasma beam PB into the vacuum chamber 12, and a An anode member 16 is provided to receive the plasma beam PB, and a transport mechanism 18 for appropriately moving a substrate holding member WH holding a substrate W on which a film is to be formed above the anode member 16.
[0018]
The plasma gun 14 is of a pressure gradient type, and its main body is provided on the side wall of the vacuum vessel 12. By adjusting the power supply to the cathode 14a, the intermediate electrodes 14b and 14c, the electromagnet coil 14d, and the steering coil 14e of the plasma gun 14, the intensity and distribution of the plasma beam PB supplied into the vacuum vessel 12 are controlled. Reference numeral 20a indicates an introduction path of a carrier gas composed of an inert gas such as Ar, which is a source of the plasma beam PB.
[0019]
The anode member 16 includes a hearth 16a, which is a main anode for guiding the plasma beam PB downward, and an annular auxiliary anode 16b disposed therearound.
[0020]
The hearth 16a is controlled to an appropriate positive potential, and sucks the plasma beam PB emitted from the plasma gun 14 downward. In the hearth 16a, a through hole TH is formed in a central portion where the plasma beam PB is incident, and the evaporation material 22 is loaded in the through hole TH. The vapor deposition material 22 is formed in a tablet shape or a rod shape. Hereinafter, the rod-shaped deposition material 22 will be described as an example. The supply mechanism of the deposition material 22 will be described later.
[0021]
The auxiliary anode 16b is constituted by an annular container concentrically arranged around the hearth 16a, and contains a permanent magnet 24a and a coil 24b in the container. The permanent magnet 24a and the coil 24b are magnetic field control members, and form a cusp-shaped magnetic field immediately above the hearth 16a, whereby the direction of the plasma beam PB incident on the hearth 16a is controlled.
[0022]
The transport mechanism 18 includes a number of rollers 18b that are arranged at equal intervals in the horizontal direction in the transport path 18a and support the substrate holding member WH, and rotate the rollers 18b to move the substrate holding member WH horizontally at a predetermined speed. And a driving device (not shown) for moving. The substrate W is held by the substrate holding member WH. In this case, the substrate W may be fixedly disposed above the inside of the vacuum vessel 12 without providing the transport mechanism 18 for transporting the substrate W.
[0023]
In FIG. 2, reference numerals 20b and 20c denote supply paths for supplying an atmospheric gas, reference numeral 20d denotes a supply path for supplying an inert gas such as Ar to the hearth 16a, and reference numeral 20e denotes an exhaust gas. The systems are indicated respectively.
[0024]
In the ion plating apparatus 10 configured as described above, during the film forming operation, the deposition material 22 is rotated or rotated by a deposition material supply mechanism having a circular motion unit, which will be described later, as the consumption by evaporation proceeds. It is pushed up to keep the evaporation surface constant. In this case, when the vapor deposition material 22 is formed, for example, in the shape of a rod having a diameter of about 30 mm and is consumed at an average speed of 0.5 mm / min, and is pushed up as the consumption is completed, for example, the maximum height If the upper end of the evaporation material 22 of about 10 mm is allowed to be partially reduced, it is sufficient to rotate or rotate at a minimum speed of 20 rpm.
[0025]
The vapor deposition material supply mechanism according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.
[0026]
The vapor deposition material supply mechanism 26 according to the present embodiment has a push-up bar 28, a cylindrical portion 30, and a lifting member 32. Reference numeral 34 indicates a bellows that blocks these members from the outside air.
[0027]
At the tip (upper end) of the push-up rod 28, a stepped portion 28a is formed so that the stepped portion 22a of the half-split cylinder is engaged with one end (lower end) of the vapor deposition material 22 formed at both ends. A projection 28c is formed on a side surface of the shaft portion 28b of the push-up rod 28, and a lower portion of the shaft portion 28b is housed in the cylindrical portion 30 so as to be able to move up and down.
[0028]
The cylindrical portion 30 has a slit portion 30a formed on the side surface, and the projection 28c of the push-up rod 28 is engaged with the slit portion 30a. A flange 30b is formed at the lower end of the cylindrical portion 30, and teeth 30c are formed on the lower surface of the flange 30b.
[0029]
The elevating member 32 has a rack portion 32 a formed therein. The rack portion 32 a is meshed with a pinion portion 36, and the pinion portion 36 is meshed with a tooth 30 c of the cylindrical portion 30. A support member 32b extends above the elevating member 32. The support member 32b supports the push-up rod 28 via a bearing 38 provided between the support member 32b and the shaft 28b of the push-up rod 28. The lifting member 32 is configured to be raised and lowered by being urged by a pulse motor (not shown).
[0030]
The operation of the vapor deposition material supply mechanism 26 according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0031]
When the lifting member 32 is raised by being biased by the pulse motor, the pinion 36 rotates with the rise of the rack 32a, and the flange 30b meshed with the pinion 36 rotates, so that the cylinder 30 rotates. With the rotation of the cylindrical portion 30, the push-up rod 28 in which the projection 28c is engaged with the slit portion 30a rotates integrally with the cylindrical portion 30. That is, the vapor deposition material supply mechanism 26 including the elevating member 32, the cylindrical portion 30, and the push-up rod 28 constitutes a circular motion means of the present invention. On the other hand, the push-up bar 28 is supported by the support member 32b of the elevating member 32 and rises. At this time, since the support member 32b and the push-up bar 28 are connected via the bearing portion 38, the force for rotating the push-up bar 28 is maintained as it is. Therefore, as the elevating member 32 moves up, the push-up rod 28 moves up while rotating.
[0032]
As a result, the vapor deposition material 22 disposed on the step 28a of the push-up rod 28 rises while rotating. In a state where the new vapor deposition material 22 is added to the lower end of the vapor deposition material 22 in use, the rotating and pushing action is transmitted from the new vapor deposition material 22 to the vapor deposition material 22 in use. The used vapor deposition material 22 is pushed up while rotating in the through hole TH of the hearth 16a. At this time, even if the distribution of the current density of the plasma applied to the deposition material 22 is biased, the evaporation surface of the deposition material 22 is rotated, so that the deposition material 22 is reduced substantially uniformly.
[0033]
When the vapor deposition material 22 is consumed and the lower end rises to a predetermined height, the lifting member 32 is lowered to lower the push-up bar 28. Then, the new vapor deposition material 22 is disposed on the step portion 28a of the push-up rod 28, the lifting member 32 is raised again, and the new vapor deposition material 22 is engaged with the step portion 22a of the vapor deposition material 22 in use. Then, the evaporation material 22 in use is evaporated, and when the evaporation material 22 in use completely disappears, a new evaporation material 22 connected below is continuously subjected to evaporation. For this reason, the film forming operation is performed continuously without interruption.
[0034]
Here, a replenishing mechanism of the new vapor deposition material 22 to the vapor deposition material supply mechanism 26 will be described with reference to FIG.
[0035]
The replenishment mechanism of the deposition material is constituted by a rotary table device 40. The rotary table device 40 includes a motor 42 and a rotary table 44 that is rotated by being biased by the motor 42. The rotary table 44 is formed with a stepped hole 44a, and a new vapor deposition material 22 is disposed in the hole 44a.
[0036]
When the rotary table 44 is rotated and the new vapor deposition material 22 is positioned just above the step portion 28a of the push-up bar 28 in a state where the push-up bar 28 is lowered, the push-up bar 28 is inserted through the hole 44a to make a new position. The deposition material 22 is pushed up.
[0037]
An ion plating method according to the present embodiment using the ion plating apparatus 10 configured as described above will be described.
[0038]
First, the vapor deposition material 22 is attached to the through hole TH of the hearth 16a arranged at the lower part of the vacuum vessel 12.
[0039]
On the other hand, the substrate W is arranged at a position above and opposite the hearth 16a.
[0040]
Next, a process gas according to the film forming conditions is introduced into the vacuum chamber 12.
[0041]
A DC voltage is applied between the cathode 14a of the plasma gun 14 and the hearth 16a.
[0042]
Then, a discharge is generated between the cathode 14a of the plasma gun 14 and the hearth 16a, thereby generating a plasma beam PB. The plasma beam PB reaches the hearth 16a by being guided by a magnetic field determined by the steering coil 14 and the permanent magnet 24a in the auxiliary anode 16b. At this time, since the argon gas is supplied around the vapor deposition material 22, the plasma beam PB is easily drawn to the hearth 16a.
[0043]
The deposition material 22 exposed to the plasma is gradually heated. When the evaporation material 22 is sufficiently heated, the evaporation material 22 sublimates, and the evaporation material evaporates (exits). The deposition material is ionized by the plasma beam PB, adheres (incidents) to the substrate W, and forms a film.
[0044]
By controlling the magnetic field above the hearth 16a by the permanent magnet 24a and the coil 24b, it is possible to control the flight direction of the deposition material, so that the plasma activity distribution above the hearth 16a and the reactivity of the substrate W The film-forming rate distribution on the substrate W can be adjusted according to the distribution, and a thin film with uniform film quality can be obtained over a wide area.
[0045]
With the progress of the film forming operation, the vapor deposition material 22 filled in the through hole HT is pushed up while rotating, and the vaporization material 22 evaporates uniformly from the evaporation surface to form a uniform film on the substrate W. Is performed. As the film formation progresses and the lower end of the vapor deposition material 22 rises to a predetermined height, a new vapor deposition material 22 is added to the currently used vapor deposition material 22 and the film formation operation is performed substantially without interruption. Is
[0046]
Regardless of the present embodiment described above, well-known appropriate means can be adopted for the elevating mechanism and the like of the evaporation material supply mechanism. At this time, well-known appropriate means can be used as the circular motion means.
[0047]
【The invention's effect】
According to the ion plating method of the present invention, the rod-shaped deposition material loaded in the through hole formed in the hearth provided in the lower part of the film forming chamber is evaporated and ionized by plasma while being pushed up, and is opposed to the hearth. In an ion plating method for depositing particles of a vapor deposition material on a substrate disposed above a film forming chamber to form a film, the vapor deposition material is pushed up while rotating or rotating, and an ion plating apparatus according to the present invention. According to the method, since there is a circular motion means for rotating or rotating the deposition material, the evaporation surface of the deposition material can be reduced substantially uniformly in the film forming process.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining a change in shape of an upper end portion of a vapor deposition material caused by progress of evaporation. FIG. 1A illustrates a state where an evaporation surface is reduced, and FIG. It is the figure which showed typically the state which advanced and formed the prismatic protrusion part, respectively.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an ion plating apparatus according to the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a deposition material supply mechanism according to the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a deposition material supply mechanism used in the deposition material supply mechanism according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ion plating apparatus 12 Vacuum container 14 Plasma gun 14a Cathode 14b, 14c Intermediate electrode 14d Electromagnet coil 14e Steering coil 16 Anode member 16a Hearth 16b Auxiliary anode 18 Transport mechanism 22 Evaporation material 22a, 28a Step 26 Evaporation material supply mechanism 28 Rod 28b Shaft 28c Projection 30 Tube 30b Flange 30c Teeth 32 Elevating member 32a Rack 32b Supporting member 36 Pinion 38 Bearing 40 Rotary table device 42 Motor 44 Rotary table

Claims (4)

成膜室の下部に設けたハースに形成された貫通孔に装填したロッド状の蒸着材料を突き上げながら、プラズマによって蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、
該蒸着材料を回転または回動させながら突き上げることを特徴とするイオンプレーティング方法。
While pushing up a rod-shaped deposition material loaded in a through-hole formed in a hearth provided at the lower part of the film formation chamber, the material was evaporated and ionized by plasma, and placed above the film formation chamber opposite to the hearth. In an ion plating method of forming a film by attaching particles of the deposition material to a substrate,
An ion plating method, wherein the deposition material is pushed up while being rotated or rotated.
圧力勾配型プラズマガンにより前記プラズマを供給し、
前記蒸着材料の周囲に設けたビーム修正装置により該プラズマを該蒸着材料に集中させながら成膜することを特徴とする請求項1記載のイオンプレーティング方法。
Supplying the plasma by a pressure gradient plasma gun,
2. The ion plating method according to claim 1, wherein the film is formed while concentrating the plasma on the deposition material by a beam correction device provided around the deposition material.
成膜室の下部に設けたハースに形成された貫通孔に装填したロッド状の蒸着材料を突き上げながら、プラズマによって蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング装置において、
該蒸着材料を回転または回動させる円運動手段を有することを特徴とするイオンプレーティング装置。
While pushing up a rod-shaped deposition material loaded in a through-hole formed in a hearth provided at the lower part of the film formation chamber, the material was evaporated and ionized by plasma, and placed above the film formation chamber opposite to the hearth. In an ion plating apparatus for forming a film by attaching particles of the deposition material to a substrate,
An ion plating apparatus comprising a circular motion means for rotating or rotating the deposition material.
前記プラズマを供給する圧力勾配型プラズマガンと、
該プラズマのビームを前記蒸着材料に集中させるために該蒸着材料の周囲に設けたビーム修正装置とを備えることを特徴とする請求項3記載のイオンプレーティング装置。
A pressure gradient plasma gun for supplying the plasma,
4. The ion plating apparatus according to claim 3, further comprising: a beam modifying device provided around the vapor deposition material to concentrate the beam of the plasma on the vapor deposition material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101824596A (en) * 2010-03-30 2010-09-08 东莞宏威数码机械有限公司 Automatic cooling type power supply device

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