JP2006283152A - 膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空容器の真空状態を維持したまま膜厚分布の経時変化を補正できる膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法を提供する。
【解決手段】 成膜装置１は、真空容器１０と、被処理物１１をＸ軸方向に搬送する搬送機構３と、搬送機構３に対しＺ軸方向に配置されて成膜材料Ｍａを保持する主陽極４と、膜厚補正板８とを有する。膜厚補正板８は、真空容器１０における搬送機構３と主陽極４との間の開口部１０ｇに設けられ、Ｘ軸方向における開口部の幅Ｗ（Ｙ）をＹ軸方向に沿って変化させることにより、成膜材料粒子Ｍｂに対する被処理物１１の暴露時間をＹ軸方向に沿って変化させる。また、膜厚補正板８は、主板８ａと、Ｙ軸方向における主板８ａの両端に配置された端板８ｂとを有し、端板８ｂは、主板８ａとは独立してＸ軸方向に移動可能に構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法に関するものである。

被処理物の表面に被成膜材料を成膜する方法として、物理蒸着法がある。物理蒸着法では、真空容器内において成膜材料に加熱、プラズマ照射、或いはイオン照射を行うことによって成膜材料を飛散させ、被処理物の表面に該成膜材料を付着させて成膜する。この方法では、真空容器内に成膜材料の濃度分布が生じると、成膜材料が被処理物の表面に均一に到達せず、均質な膜を得ることが難しい。

例えば、特許文献１には、１枚の被処理物（基板）に成膜を行う成膜装置において、被処理物と成膜材料との間の開口面積を増減可能とする開閉シャッタを取り付けることにより、被処理物の半径方向の膜厚分布を調整する装置が開示されている。

特開２００３−１６６０５５

被処理物に成膜を行う成膜装置の形式としては、特許文献１に開示された形式の他に、例えば複数の被処理物を水平方向に搬送しつつ、被処理物の下方に配置された成膜材料を飛散させることにより、複数の被処理物に順に成膜材料を付着させて成膜を行う形式がある。このような形式を有する装置においては、例えば、真空容器における被処理物と成膜材料との間の開口部に膜厚補正板を設けることにより、搬送方向における該開口部の幅を搬送方向及び上下方向と直交する左右方向に変化させるとよい。これにより、飛散した成膜材料に対する被処理物の暴露時間を左右方向に沿って変化させて、成膜材料の濃度分布に起因する膜厚の不均一を補正できる。

しかしながら、上述した形式の成膜装置では、真空容器の真空状態を維持しながら、できるだけ長時間にわたって多くの被処理物に対し成膜を続け得ることが求められる。本発明者らの知見によれば、長時間にわたって多くの被処理物に対し成膜を続けると、膜厚補正板を設けていても、経時的に被処理物上の膜厚分布が変化してしまう。一般的に、真空容器内に保持された成膜材料上を被処理物が搬送される際、被処理物の表面のうち成膜材料から遠い部分は成膜速度が遅く、近い部分は成膜速度が速い。この成膜速度のばらつきに起因する膜厚の不均一を補正するために膜厚補正板が用いられるのであるが、長時間にわたって多くの被処理物に成膜を続けた場合、成膜材料から遠い被処理物表面における成膜速度が徐々に遅くなってしまい、被処理物表面における膜厚分布が次第に不均一となることがある。この状態を元に戻すためには真空状態を解除してメンテナンスを伴う場合があるので、真空状態を維持しながら成膜を長時間続けることが困難となる。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、真空容器の真空状態を維持したまま膜厚分布の経時変化を補正できる膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による膜厚補正機構は、真空容器内に、被処理物を第１の方向に搬送する搬送機構と、搬送機構に対し第１の方向と交差する第２の方向に配置されて成膜材料を保持する材料保持部とを有し、成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置に用いられる膜厚補正機構であって、真空容器内における搬送機構と材料保持部との間の開口部に設けられ、第１の方向における開口部の幅を第１及び第２の方向と交差する第３の方向に沿って変化させることにより、飛散した成膜材料に対する被処理物の暴露時間を第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板を備え、膜厚補正板は、主板と、第３の方向における主板の両端に配置された端板とを有し、端板が、主板とは独立して第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。

上記した膜厚補正機構においては、膜厚補正板が、主板と、第３の方向における主板の両端に配置された端板とを有することにより、被処理物の表面のうち材料保持部から近い部分の膜厚を主板が補正し、遠い部分の膜厚を端板が補正できる。そして、膜厚補正板の端板が主板とは独立して第１の方向に移動可能に構成されているので、被処理物の表面のうち材料保持部から遠い部分における成膜速度が時間経過とともに変化してしまう場合に、この成膜速度の変化に対応して端板を移動させることにより、真空容器の真空状態を保ったまま、膜厚分布の経時変化を好適に補正できる。従って、上記した膜厚補正機構によれば、真空容器の真空状態を長時間維持しつつより多くの被処理物に対して連続して成膜を行うことができる。

また、膜厚補正機構は、主板が、第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴としてもよい。これにより、被処理物の表面のうち材料保持部から遠い部分だけでなく近い部分の成膜速度も時間経過とともに変化するような場合においても、膜厚分布の経時変化を好適に補正できる。

また、膜厚補正機構は、端板を冷却する冷却機構を更に備えることを特徴としてもよい。物理蒸着法においては、飛散した成膜材料が加熱されている場合が多い。端板を冷却する冷却機構を膜厚補正機構が備えることにより、端板の過熱を防ぎ、端板を第１の方向に好適に動作させることができる。

また、膜厚補正機構は、冷却機構が、端板に固定され、内部を流れる冷却液によって端板を冷却する第１の配管と、真空容器との相対位置が固定されており、冷却液を導く第２の配管と、第１の配管と第２の配管とを互いに接続するとともに、第２の配管に対する第１の配管の変位を吸収する変位吸収手段とを有することを特徴としてもよい。これにより、第１の方向に移動する端板の配管（第１の配管）へ冷却液を好適に供給できる。

また、本発明による成膜装置は、成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、真空容器と、真空容器内に設けられ、被処理物を第１の方向に搬送する搬送機構と、真空容器内に設けられ、搬送機構に対し第１の方向と交差する第２の方向に配置されて成膜材料を保持する材料保持部と、真空容器内における搬送機構と材料保持部との間の開口部に設けられ、第１の方向における開口部の幅を第１及び第２の方向と交差する第３の方向に沿って変化させることにより、飛散した成膜材料に対する被処理物の暴露時間を第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板とを備え、膜厚補正板は、主板と、第３の方向における主板の両端に配置された端板とを有し、端板が、主板とは独立して第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。

上記した成膜装置によれば、上述した膜厚補正機構と同様に、膜厚補正板の端板が主板とは独立して第１の方向に移動可能に構成されているので、真空容器の真空状態を保ったまま、膜厚分布の経時変化を補正できる。これにより、真空容器の真空状態を長時間維持しつつより多くの被処理物に対して連続して成膜を行うことができる。

また、成膜装置は、真空容器の側壁に配置され、成膜材料にプラズマを照射することにより成膜材料を飛散させるプラズマ源を更に備え、プラズマ源が配置された側壁とは反対側の側壁に膜厚補正板が設けられていることが好ましい。また、この場合、成膜装置は、プラズマ源が配置された側壁とは反対側の側壁に設けられた膜厚補正板とは別に、プラズマ源が配置された側壁に膜厚補正板を更に備えることがより好ましい。

また、本発明による成膜方法は、真空容器内において、被処理物を第１の方向に搬送しつつ、被処理物に対し第１の方向と交差する第２の方向に配置された成膜材料を飛散させて被処理物に付着させる成膜方法であって、被処理物と成膜材料との間の開口部に設けられ、主板と、第１及び第２の方向と交差する第３の方向における主板の両端に配置された端板とを有し、第１の方向における開口部の幅を第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板を用い、真空容器の真空状態を維持しながら複数の被処理物に対し成膜を行う際に、端板を時間経過に応じて第１の方向に移動させることにより、飛散した成膜材料に対する被処理物の暴露時間を時間経過に応じて変更することを特徴とする。

上記した成膜方法によれば、端板を成膜時間に応じて第１の方向に移動させ、飛散した成膜材料に対する被処理物の暴露時間を成膜時間に応じて変更することにより、被処理物の表面のうち材料保持部から遠い部分が時間経過とともに薄く成膜されてしまうような場合であっても、真空容器の真空状態を保ったまま、膜厚分布の経時変化を補正できる。従って、真空容器の真空状態を長時間維持しつつより多くの被処理物に対して連続して成膜を行うことができる。

また、成膜方法は、プラズマを誘導するための電磁石を成膜材料の周囲に有し、成膜材料にプラズマを照射することにより成膜材料を飛散させるとともに、電磁石に流す電流を時間経過に応じて変更することを特徴としてもよい。成膜材料をプラズマ照射によって飛散させる方法においては、プラズマを誘導するために成膜材料の周囲に配置された電磁石に流す電流量に応じて被処理物の表面における膜厚分布が変化する。従って、この電流量を時間経過に応じて変化させることによっても被処理物表面の膜厚分布の経時変化を補正できるので、この電磁石への電流量の変化と端板の移動とを併用することにより、真空容器の真空状態を維持したまま膜厚分布の経時変化をより精度よく補正できる。

本発明による膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法によれば、真空容器の真空状態を維持したまま膜厚分布の経時変化を補正できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法の実施の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。

図１は、本発明による成膜装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置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、図１には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。

本実施形態の成膜装置１は、膜厚補正機構２、搬送機構３、主陽極４、プラズマ源５、補助陽極６、及び真空容器１０を備える。

真空容器１０は、成膜対象である被処理物１１を搬送するための搬送路１０ａと、成膜材料Ｍａを飛散させて被処理物１１の表面に付着させる成膜室１０ｂと、プラズマ源５から照射されるプラズマＰを真空容器１０内へ受け入れるプラズマ口１０ｃと、酸素等の雰囲気ガスを真空容器１０内部へ導入するためのガス供給口１０ｄ、１０ｅと、成膜室１０ｂ内の残余ガスを排気する排気口１０ｆとを有する。なお、この真空容器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、被処理物１１を保持する被処理物保持部材３２を主陽極４の上方で適宜移動させるための機構である。搬送機構３は、真空容器１０の搬送路１０ａ内に設置された複数の搬送ローラ３１によって構成されている。搬送ローラ３１は、Ｘ軸方向（第１の方向）に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材３２を支持しつつＸ軸方向に搬送することができる。なお、被処理物１１としては、例えばガラス基板などの板状部材が例示される。

プラズマ源５は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁（プラズマ口１０ｃ）に設けられている。プラズマ源５において生成されたプラズマ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Ｐは、プラズマ口１０ｃに設けられた図示しないステアリングコイルによって出射方向が制御される。

主陽極４は、成膜材料Ｍａを保持するための材料保持部である。主陽極４は、真空容器１０の成膜室１０ｂ内に設けられ、搬送機構３に対し、Ｘ軸方向と交差するＺ軸方向（第２の方向）の負方向に配置されている。主陽極４は、プラズマ源５から出射されたプラズマＰを成膜材料Ｍａへ導くハース４１を有する。ハース４１は、接地電位である真空容器１０に対して正電位に保たれており、プラズマＰを吸引する。このプラズマＰが入射するハース４１の中央部には、成膜材料Ｍａを装填するための貫通孔が形成されている。そして、成膜材料Ｍａの先端部分が、この貫通孔から突出している。

成膜材料Ｍａが絶縁性物質からなる場合、ハース４１にプラズマＰが照射されると、プラズマＰからの電流によってハース４１が加熱され、成膜材料Ｍａの先端部分が蒸発して成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に飛散する。また、成膜材料ＭａがＩＴＯなどの導電性物質からなる場合、ハース４１にプラズマＰが照射されると、プラズマ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、成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に飛散する。成膜室１０ｂ内に飛散した成膜材料粒子Ｍｂは、プラズマＰによりイオン化され、成膜室１０ｂの上方（Ｚ軸正方向）へ移動し、被処理物１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、常に先端部分がハース４１から突出するように、主陽極４の下方から押し出される。

補助陽極６は、プラズマＰを誘導するための電磁石である。補助陽極６は、成膜材料Ｍａを保持するハース４１の周囲に配置されており、環状の容器、並びに該容器内に収容されたコイル６ａ及び永久磁石６ｂを有する。コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、コイル６ａに流れる電流量に応じて、ハース４１に入射するプラズマＰの向きを制御する。

膜厚補正機構２は、被処理物１１の表面における膜厚分布を補正するための機構である。膜厚補正機構２は、膜厚補正板８を有する。膜厚補正板８は、真空容器１０内部における搬送機構３と主陽極４との間の開口部１０ｇのうち、搬送路１０ａと成膜室１０ｂとの境界部分に設けられている。また、膜厚補正板８は、真空容器１０の側壁のうちプラズマ源５が配置された側壁とは反対側の側壁に設けられている。膜厚補正板８は、Ｘ軸方向における開口部の幅Ｗ（Ｙ）を、Ｘ軸及びＺ軸と交差するＹ軸方向（第３の方向）に沿って変化させることにより、飛散した成膜材料粒子Ｍｂに対する被処理物１１の暴露時間をＹ軸方向に沿って変化させる。

ここで、図２は、本実施形態における膜厚補正機構２の構成を示す平面図である。なお、この図２は、図１におけるＩ−Ｉ線に沿った断面を示している。

膜厚補正板８は、Ｘ軸方向における開口部１０ｇの幅Ｗ（Ｙ）を、Ｙ軸方向に沿って変化させている。通常、成膜室内において飛散した成膜材料粒子の濃度（正確には、成膜材料粒子がプラズマによってイオン化されたイオン濃度）は、ハースの直上が最も高く、ハースから離れるに従って減少する。本実施形態の成膜装置１では、図２に示すように２つのハース４１がＹ軸方向に並んで配置されているので、これらのハース４１から飛散する成膜材料粒子Ｍｂの成膜室１０ｂ内における濃度分布は、２つのハース４１の直上から互いにやや寄ったＹ座標位置で最も高くなる。従って、膜厚補正板８は、開口部１０ｇの幅Ｗ（Ｙ）がこのＹ座標位置で最も狭くなるように形成されている。そして、膜厚補正板８は、このＹ座標位置から離れるに従って開口部１０ｇの幅Ｗ（Ｙ）が広くなるように形成されている。

膜厚補正板８は、Ｙ軸方向における開口部１０ｇの中央部分に配置された主板８ａと、Ｙ軸方向における主板８ａの両端に配置された２枚の端板８ｂとを有する。端板８ｂは、主板８ａとは独立してＸ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、主板８ａによって規定される幅Ｗ（Ｙ）を維持したまま、端板８ｂによって規定される幅Ｗ（Ｙ）を任意に変更できる。また、主板８ａも端板８ｂと同様に、端板８ｂとは独立してＸ軸方向に移動可能であることが好ましい。これにより、端板８ｂによって規定される幅Ｗ（Ｙ）とは別に、主板８ａによって規定される幅Ｗ（Ｙ）を任意に変更できる。

本実施形態の膜厚補正機構２は、上述した膜厚補正板８に加え、更に冷却機構９を有する。冷却機構９は、配管９ａ、９ｂ、９ｇ、及び接続部９ｃを有する。

配管９ａは、本実施形態における第１の配管である。配管９ａは、２枚の端板８ｂのそれぞれに固定されており、端板８ｂの面上になるべく長く配置されるように幾重にも折れ曲がって設けられている。配管９ａの内部には水等の冷却液が導入され、この冷却液によって端板８ｂが冷却される。配管９ａの一端は、配管９ｂの一端に接続されている。配管９ｂの他端は、接続部９ｃに接続されている。接続部９ｃは、成膜装置１に固定された配管（すなわち、真空容器１０との相対位置が固定された第２の配管）と、配管９ｂとを互いに接続する。

配管９ｂ及び接続部９ｃは、本実施形態における変位吸収手段である。すなわち、配管９ｂは、その一部が曲げられた略Ｖ字形状を有しており、該一部における曲がり角度が変化可能なように柔軟性を有している。また、接続部９ｃは、真空容器１０に固定されるとともに、配管９ｂの他端を、配管９ｂを含む平面（本実施形態ではＸＹ平面）内において回転可能に支持している。端板８ｂとともに配管９ａがＸ軸方向に移動すると、配管９ｂの一端が配管９ａによりＸ軸方向に引っ張られる。このとき、配管９ｂの曲がり角度が拡大するとともに配管９ｂの他端が接続部９ｃにおいて回転する。配管９ｂ及び接続部９ｃは、この構成及び動作により、真空容器１０との相対位置が固定された第２の配管に対する配管９ａのＸ軸方向変位を吸収し、Ｘ軸方向に移動する端板８ｂの配管９ａへ冷却液を好適に供給できる。

配管９ｇは、主板８ａに固定されており、主板８ａの面上に幾重にも折れ曲がって設けられている。配管９ｇの内部にも冷却液が導入され、この冷却液によって主板８ａが冷却される。

ここで、図３は、接続部９ｃの構成例を示す側面図である。図３を参照すると、接続部９ｃは、回転軸Ａに沿って延びる配管部分９ｄと、ロータリージョイント９ｅとを有する。また、図３には、第２の配管として配管９ｆが例示されている。配管部分９ｄの一端は配管９ｂに接続されており、配管部分９ｄの他端はロータリージョイント９ｅに接続されている。配管部分９ｄは、真空容器１０の壁に設けられた貫通孔に挿通され、ベアリング等によって軸支されている。また、ロータリージョイント９ｅは、真空容器１０との相対位置が固定された配管９ｆの一端と、回転可能に軸支された配管部分９ｄとを互いに接続する。配管９ｆの他端は、冷却装置９ｈに接続されている。これにより、配管部分９ｄを回転軸Ａまわりに回転させつつ、配管９ｆから配管部分９ｄを介して配管９ｂへ冷却液を導入（或いは、配管９ｂから配管部分９ｄを介して配管９ｆへ冷却液を排出）できる。

次に、成膜装置１を用いた本実施形態による成膜方法について説明する。まず、主陽極４に配置されたハース４１へ成膜材料Ｍａを装着するとともに、被処理物１１を保持した被処理物保持部材３２を搬送機構３にセットする。そして、真空容器１０内を真空に保持する。

続いて、接地電位にある真空容器１０を挟んで、負電圧をプラズマ源５に、正電圧を主陽極４に印加して放電を生じさせ、プラズマＰを生成する。プラズマＰは、補助陽極６に案内されて主陽極４へ照射される。本方法では、被処理物保持部材３２をＸ軸方向に搬送しつつ、このようにプラズマＰを主陽極４へ照射する。プラズマＰに曝された主陽極４内の成膜材料Ｍａは、徐々に加熱される。成膜材料Ｍａが十分に加熱されると、成膜材料Ｍａが昇華し、成膜材料粒子Ｍｂとなって成膜室１０ｂ内に飛散する。成膜室１０ｂ内に飛散した成膜材料粒子Ｍｂは、成膜室１０ｂ内をＺ軸方向の正方向に上昇する際、プラズマＰによって活性化されてイオン化し、被処理物１１に向けて飛翔する。

このとき、主陽極４の中心から所定幅内ではプラズマＰの密度はほぼ均一となるが、主陽極４から比較的遠い位置（成膜室１０ｂの側壁付近）では、プラズマＰの密度が低くなる。このため、成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂの側壁付近を上昇する際には、プラズマＰによって活性化が十分に行われず、イオン化状態や、被処理物１１へ向けた飛翔状態が不安定となる。したがって、主陽極４から遠い被処理物１１の端部付近では中央付近と較べて成膜速度が遅くなる。ここで、図４は、被処理物１１の表面におけるＹ軸方向に沿った膜厚分布を示すグラフである。主陽極４から遠い位置でプラズマＰの密度が低くなった場合、図４のグラフＧ１に示すように、Ｙ軸方向における被処理物１１の端部付近で成膜速度が小さくなる。

この現象を補正するために、本実施形態の成膜装置１は膜厚補正板８を備えている。すなわち、膜厚補正板８が、Ｘ軸方向における開口部１０ｇの幅Ｗ（Ｙ）を、（イオン化した）成膜材料粒子Ｍｂの濃度分布に応じてＹ軸方向に沿って変化させている。従って、被処理物１１において成膜速度が遅い部分では成膜材料粒子Ｍｂに対する暴露時間が比較的長くなり、成膜速度が早い部分では成膜材料粒子Ｍｂに対する暴露時間が比較的短くなる。こうして、被処理物１１の表面には、均一な厚さの膜が成膜される。

しかしながら、本発明者らの知見によれば、真空容器１０の真空状態を維持したまま連続して多くの被処理物１１に成膜を行うと、図４のグラフＧ２に示すように、主陽極４から遠い被処理物１１の端部付近の成膜速度が徐々に低下してしまう。そこで、連続成膜作業の時間経過に応じて経時的に膜厚補正板８の端板８ｂをＸ軸方向の正方向へ移動させる。これにより、成膜室１０ｂ内で飛散した成膜材料粒子Ｍｂに対する被処理物１１の端部付近の暴露時間が、連続成膜作業の時間経過に応じて変更され、より長時間暴露されることとなる。従って、被処理物１１の端部付近の成膜速度の低下が補われ、被処理物１１の表面に均一な厚さの膜が成膜される。

また、被処理物１１の表面における成膜速度の分布は、上述したようにプラズマＰの密度の偏りに起因する。このことから、プラズマＰを主陽極４へ誘導する補助陽極６のコイル６ａに流す電流量を変化させることによって、プラズマＰの密度分布を変化させ、被処理物１１の表面における成膜速度の分布を変化させることができる。従って、コイル６ａに流す電流量を連続成膜作業の時間経過に応じて経時的に変化させることにより、被処理物１１の中央付近の成膜速度と端部付近の成膜速度との差を縮小し、より均一な厚さの膜を被処理物１１の表面に成膜できる。

以上に説明した本実施形態による成膜装置１、膜厚補正機構２、及び成膜方法による効果について説明する。本実施形態の成膜装置１、膜厚補正機構２、及び成膜方法においては、上述したように、被処理物１１の表面のうち主陽極４から近い部分の膜厚を膜厚補正板８の主板８ａが補正し、遠い部分の膜厚を端板８ｂが補正できる。そして、膜厚補正板８の端板８ｂが主板８ａとは独立してＸ軸方向に移動可能に構成されているので、被処理物１１の表面のうち主陽極４から遠い端部付近における成膜速度が時間経過とともに変化してしまう場合に、この成膜速度の変化に対応して端板８ｂを移動させることにより、真空容器１０の真空状態を保ったまま、膜厚分布の経時変化を好適に補正できる。従って、本実施形態の成膜装置１、膜厚補正機構２、及び成膜方法によれば、真空容器１０の真空状態を長時間維持しつつより多くの被処理物１１に対して連続して成膜を行うことができる。

表１は、本実施形態の一実施例として、図２に示した膜厚補正板８の端板８ｂを、Ｘ軸方向に移動させる前とＸ軸方向の正方向に４０ｍｍ移動させた後とで膜厚分布の変化を調べた結果を示す実施例である。また、図５は、横軸を測定位置、縦軸を膜厚として表１をグラフ化した図である。この実施例では、端板８ｂを移動する前に３回（実施例１〜３）成膜を行い、端板８ｂを移動した後に３回（実施例４〜６）成膜を行った。また、Ｙ軸方向における膜厚分布の測定点として、被処理物１１の中心を原点とした３点（Ｙ＝−３３９ｍｍ、０ｍｍ、３３９ｍｍ）を選択した。なお、端板８ｂを移動する前と移動した後とで成膜速度分布は殆ど変化していない。

表１及び図５を参照すると、端板８ｂを動作させる前と比較して、端板８ｂを動作させた後では、被処理物１１の端部（Ｙ＝−３３９ｍｍ、３３９ｍｍ）における膜厚が全て厚くなっている。また、被処理物１１の中央付近（Ｙ＝０ｍｍ）における膜厚は、殆ど変化していない。このように、本実施形態の膜厚補正板８を用いれば、被処理物１１の中央付近における暴露時間を維持したまま、被処理物１１の端部付近における暴露時間を長く変更することが可能であり、時間経過に応じた成膜速度の変化に対しても膜厚を好適に補正できる。

また、本実施形態のように、上述した端板８ｂの移動に加え、コイル６ａに流す電流を時間経過に応じて変更することにより、膜厚分布の経時変化を補正できる。すなわち、成膜材料Ｍａをプラズマ照射によって飛散させる本実施形態のようなイオンプレーティング法においては、プラズマＰを誘導するためのコイル６ａに流す電流量に応じてプラズマＰの密度分布が変化し、被処理物１１の表面における成膜速度分布が変化する。従って、この電流量を時間経過に応じて変化させることによっても被処理物１１表面の膜厚分布の経時変化を補正できるので、このコイル６ａへの電流量の変化と端板８ｂの移動とを併用することにより、真空容器１０の真空状態を維持したまま膜厚分布の経時変化をより精度よく補正できる。

表２は、本実施形態の他の実施例として、補助陽極６のコイル６ａに流す電流量と膜厚分布との相関を調べた結果を示す実施例である。また、図６は、横軸を測定位置、縦軸を膜厚として表２をグラフ化した図である。この実施例では、コイル６ａに２５［Ａ］の電流を流して３回（実施例７〜９）成膜を行い、コイル６ａの電流を２８［Ａ］に変更して更に３回（実施例１０〜１２）成膜を行った。なお、Ｙ軸方向における膜厚分布の測定点は、上述した表１と同様である。また、電流量を変更する前と変更した後とで成膜速度分布は殆ど変化していない。

表２及び図６を参照すると、コイル６ａに２５［Ａ］の電流を流した場合と比較して、コイル６ａに２８［Ａ］の電流を流した場合では、被処理物１１の端部（Ｙ＝−３３９ｍｍ、３３９ｍｍ）における膜厚が全て厚くなっている。また、被処理物１１の中央付近（Ｙ＝０ｍｍ）における膜厚は、殆ど変化していない。このように、コイル６ａに流す電流量を変化させることによっても、被処理物１１の中央付近における膜厚を維持したまま、被処理物１１の端部付近における膜厚を調整することが可能であり、時間経過に応じた成膜速度の変化に対しても膜厚を好適に補正できる。

また、主板８ａは、端板８ｂとは独立してＸ軸方向に移動可能に構成されていることが好ましい。これにより、被処理物１１の表面のうち主陽極４から遠い端部付近だけでなく主陽極４から近い中央付近の成膜速度が時間経過とともに変化するような場合においても、膜厚分布の経時変化を好適に補正できる。

成膜室１０ｂ内における成膜材料粒子Ｍｂの濃度分布は、同じ成膜条件であっても成膜材料Ｍａの種類によって異なる。従って、成膜材料Ｍａの種類を変更した場合においても、被処理物１１の表面における成膜速度分布が変化することとなる。このため、従来の成膜装置では、成膜材料の種類を変更するたびに真空状態を解除して膜厚補正板を異なる形状のものに取り替えなければならない。これに対し、本実施形態の成膜装置１（膜厚補正機構２）によれば、主板８ａ及び端板８ｂを個別にＸ軸方向に移動させることにより、成膜材料Ｍａの変更時においても膜厚分布を好適に補正できるので、真空容器１０の真空状態を維持しつつ成膜材料Ｍａの変更が可能となる。

また、本実施形態のように、膜厚補正機構２は、端板８ｂを冷却する冷却機構９を更に備えることが好ましい。イオンプレーティング法などの物理蒸着法においては、飛散した成膜材料粒子Ｍｂが加熱されている場合が多い。端板８ｂを冷却する冷却機構９を膜厚補正機構２が備えることにより、端板８ｂの過熱を防ぎ、端板８ｂをＸ軸方向に好適に動作させることができる。

（第２の実施の形態）
図７は、本発明による成膜装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。図７に示す本実施形態の成膜装置１ａと上記第１実施形態の成膜装置１との相違点は、膜厚補正板の数である。すなわち、本実施形態の成膜装置１ａが備える膜厚補正機構２ａは、２枚の膜厚補正板８１及び８２を有する。このうち、膜厚補正板８１の構成および動作については、第１実施形態の膜厚補正板８と同様なので詳細な説明を省略する。

膜厚補正板８２は、真空容器１０内部における搬送機構３と主陽極４との間の開口部１０ｇのうち、搬送路１０ａと成膜室１０ｂとの境界部分に設けられている。また、膜厚補正板８２は、真空容器１０の側壁のうちプラズマ源５が配置された側壁に設けられている。膜厚補正板８２は、Ｘ軸方向における開口部の幅Ｗ（Ｙ）を、膜厚補正板８１と共にＹ軸方向に沿って変化させることにより、成膜材料粒子Ｍｂに対する被処理物１１の暴露時間をＹ軸方向に沿って変化させる。なお、この膜厚補正板８２にも、図２に示した冷却機構９のような冷却機構が配置されることが好ましい。

成膜装置は、本実施形態の成膜装置１ａのように、対向配置された２つの膜厚補正板８１及び８２を備えることが好ましい。これによって、膜厚分布の経時変化をより精度よく補正できる。

本発明による膜厚補正機構、成膜装置、及び成膜方法は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では本発明の構成をイオンプレーティング装置に適用しているが、本発明の構成はこれ以外にも例えば真空蒸着装置やスパッタ装置などの様々な物理蒸着装置に適用できる。

本発明による成膜装置の第１実施形態の構成を示す側面断面図である。 第１実施形態における膜厚補正機構の構成を示す平面図である。 接続部の構成例を示す側面図である。 被処理物の表面におけるＹ軸方向に沿った膜厚分布を示すグラフである。 横軸を測定位置、縦軸を膜厚として表１をグラフ化した図である。 横軸を測定位置、縦軸を膜厚として表２をグラフ化した図である。 本発明による成膜装置の第２実施形態の構成を示す側面断面図である。

符号の説明

１，１ａ…成膜装置、２，２ａ…膜厚補正機構、３…搬送機構、４…主陽極、５…プラズマ源、６…補助陽極、６ａ…コイル、６ｂ…永久磁石、８，８１，８２…膜厚補正板、８ａ…主板、８ｂ…端板、９…冷却機構、９ａ，９ｂ，９ｆ，９ｇ…配管、９ｃ…接続部、９ｄ…配管部分、９ｅ…ロータリージョイント、９ｈ…冷却装置、１０…真空容器、１０ａ…搬送路、１０ｂ…成膜室、１０ｃ…プラズマ口、１０ｄ，１０ｅ…ガス供給口、１０ｆ…排気口、１０ｇ…開口部、１１…被処理物、３１…搬送ローラ、３２…被処理物保持部材、４１…ハース、Ｍａ…成膜材料、Ｍｂ…成膜材料粒子、Ｐ…プラズマ。

Claims (9)

1. 真空容器内に、被処理物を第１の方向に搬送する搬送機構と、前記搬送機構に対し前記第１の方向と交差する第２の方向に配置されて成膜材料を保持する材料保持部とを有し、前記成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置に用いられる膜厚補正機構であって、
   前記真空容器内における前記搬送機構と前記材料保持部との間の開口部に設けられ、前記第１の方向における前記開口部の幅を前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向に沿って変化させることにより、飛散した前記成膜材料に対する前記被処理物の暴露時間を前記第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板を備え、
   前記膜厚補正板は、
   主板と、前記第３の方向における前記主板の両端に配置された端板とを有し、
   前記端板が、前記主板とは独立して前記第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、膜厚補正機構。
2. 前記主板が、前記第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の膜厚補正機構。
3. 前記端板を冷却する冷却機構を更に備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜厚補正機構。
4. 前記冷却機構は、
   前記端板に固定され、内部を流れる冷却液によって前記端板を冷却する第１の配管と、
   前記真空容器との相対位置が固定されており、前記冷却液を導く第２の配管と、
   前記第１の配管と前記第２の配管とを互いに接続するとともに、前記第２の配管に対する前記第１の配管の変位を吸収する変位吸収手段と
   を有することを特徴とする、請求項３に記載の膜厚補正機構。
5. 成膜材料を飛散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、
   真空容器と、
   前記真空容器内に設けられ、被処理物を第１の方向に搬送する搬送機構と、
   前記真空容器内に設けられ、前記搬送機構に対し前記第１の方向と交差する第２の方向に配置されて成膜材料を保持する材料保持部と、
   前記真空容器内における前記搬送機構と前記材料保持部との間の開口部に設けられ、前記第１の方向における前記開口部の幅を前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向に沿って変化させることにより、飛散した前記成膜材料に対する前記被処理物の暴露時間を前記第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板と
   を備え、
   前記膜厚補正板は、
   主板と、前記第３の方向における前記主板の両端に配置された端板とを有し、
   前記端板が、前記主板とは独立して前記第１の方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、成膜装置。
6. 前記真空容器の側壁に配置され、前記成膜材料にプラズマを照射することにより前記成膜材料を飛散させるプラズマ源を更に備え、
   前記プラズマ源が配置された前記側壁とは反対側の側壁に前記膜厚補正板が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記プラズマ源が配置された前記側壁とは反対側の側壁に設けられた前記膜厚補正板とは別に、前記プラズマ源が配置された前記側壁に前記膜厚補正板を更に備えることを特徴とする、請求項６に記載の成膜装置。
8. 真空容器内において、被処理物を第１の方向に搬送しつつ、前記被処理物に対し前記第１の方向と交差する第２の方向に配置された成膜材料を飛散させて前記被処理物に付着させる成膜方法であって、
   前記被処理物と前記成膜材料との間の開口部に設けられ、主板と、前記第１及び第２の方向と交差する第３の方向における前記主板の両端に配置された端板とを有し、前記第１の方向における前記開口部の幅を前記第３の方向に沿って変化させる膜厚補正板を用い、
   前記真空容器の真空状態を維持しながら複数の前記被処理物に対し成膜を行う際に、前記端板を時間経過に応じて前記第１の方向に移動させることにより、飛散した前記成膜材料に対する前記被処理物の暴露時間を時間経過に応じて変更することを特徴とする、成膜方法。
9. 前記プラズマを誘導するための電磁石を前記成膜材料の周囲に有し、前記成膜材料にプラズマを照射することにより前記成膜材料を飛散させるとともに、前記電磁石に流す電流を時間経過に応じて変更することを特徴とする、請求項８に記載の成膜方法。
   

Images