JP2008266794A - 真空槽のガス噴出量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリングによる成膜を行なうための真空槽内のプロセスガスの分布を真空槽の外部より細かくかつ任意に調整することを可能にした真空槽のガス噴出量調整装置を提供する。
【解決手段】真空槽内に配されたガス供給パイプ２７上に互いに大きさが異なる複数のガス噴出口４９を有するロータリスリーブ４８を取付け、操作軸５４を操作し、この操作軸５４に設けられているレバー５８によってロータリスリーブ４８をガス供給パイプ２７に対して相対的に回転させて任意のガス噴出口４９をガス供給口４７に整合させる。
【選択図】図６

Description

本発明は真空槽のガス噴出量調整装置に係り、とくに真空槽内に配されているガス供給パイプから噴出されるガスの噴出量を調整するようにしたガス噴出量調整装置に関する。

真空槽内に不活性ガスとともに酸素、窒素、フッ素、水素、塩素等のような活性ガスを供給すると、反応性スパッタリングが行なわれるようになる。すなわちターゲットをＳ_ｉによって構成するとともに真空槽内に反応性ガスとしてＯ_２を供給するとＳ_ｉＯ_２の成膜を行なうことが可能になる。このような場合には、例えば図２５に示すようなガス供給パイプ１を真空槽内に配するとともに、このガス供給パイプ１の雌ねじ孔２に図２６に示すようなボルト３をねじ込むようにしている。各種の寸法のガス噴出口４を有するボルト３を予め用意しておき、これらのボルト３を選択することによって、所望の大きさのガス噴出口４をガス供給パイプ１上に設けることが可能になる。
特開平−１５６４７７号公報 特開平５−３３５２４７号公報

図２５および図２６に示すようなガス供給パイプ１のガス噴出口４の大きさの調整は、ガス供給パイプ１に取付けられるボルト３を変更することによって達成される。従ってガス噴出口４の大きさを変える場合には、ボルト３を交換する必要があり、このために交換作業が面倒になる。また真空槽内を大気圧に戻してからでないとボルト３の交換作業を行なうことができず、このためにガス噴出口４の大きさを調整するための時間的ロスが多くなる。

そこで真空槽内に設置されるガス供給パイプを複数の系統とし、各系統のガス流量を制御することによってガス分圧を調整するようにした方法が試みられている。ところがこの場合には、真空槽の外から流量を調整することができるものの、大面積の成膜の場合にはガスの噴出系統が多くなるとともに、真空槽内におけるスペース上の制約を生ずるという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、真空槽内を大気圧に戻すことなくしかも真空槽の外から任意にかつ短時間でガス噴出量を自由に調整することが可能なガス噴出量調整装置を提供することを目的とする。

本発明は、真空槽中に配されているガス供給パイプの複数個所からのガスの噴出量を真空状態のままで互いに独立に調整する可変調整機構を設けるようにしたことを特徴とする真空槽のガス噴出量調整装置に関するものである。

ここで、前記ガス供給パイプによって噴出されるガスが真空成膜用プロセスガスまたはエッチングプロセス用のガスであってよい。また前記真空槽内においてスパッタリング、リアクティブスパッタ、ＣＶＤ、または蒸着によって成膜が行なわれるようにしてよい。また前記真空槽内においてスパッタリングにより成膜が行なわれるとともに、前記ガス供給パイプから酸素、窒素、フッ素、水素、塩素の内の何れかのガスまたはそれらの２種以上の混合ガスが供給されるようにしてよい。あるいは前記ガス供給パイプからアルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスあるいは不活性ガスが供給されるようにしてよい。

また、矩形状をなすスパッタリングカソードを具備し、該スパッタリングカソードの長手方向に沿ってガス供給パイプが配置されていることが好ましい。ここでスパッタリングカソードがデュアルマグネトロンであってよい。

本願の別の発明は、複数のガス供給口を有するガス供給パイプを真空槽内に配して成る真空槽において、
前記複数のガス供給口の絞りを調整する調整手段と、
前記調整手段を真空槽の外部から調整する調整操作手段と、
を有する真空槽のガス噴出量調整装置に関するものである。

従ってこの発明によれば、真空槽の外部から操作手段によって調整手段を調整することによって、複数のガス供給口の絞りを調整することが可能になる。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系に設けられており、そのコンダクタンスが可変なガス吹出し口と、
前記ガス吹出し口のコンダクタンスの調整を真空槽外から真空を破らずに行なう調整手段と、
を具備する真空槽のガス噴出量調整装置に関するものである。

ここで、前記調整手段が前記ガス吹出し口のコンダクタンスを離散的に変えてよい。また前記調整手段が前記ガス吹出し口のコンダクタンスを連続的に変えてよい。また前記ガス吹出し口が所定の長さを有する連続的なガス吹出し部から構成されるとともに、前記調整手段によって前記ガス吹出し部の長さ方向の任意の位置の開口度が調整されてよい。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系によって供給されるガスの圧力を調整する調整手段と、
を具備し、真空槽外から真空を破らずに前記調整手段によってガスの圧力を調整するようにしたことを特徴とする真空槽のガス噴出量調整装置に関するものである。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系に設けられており、真空槽外から真空を破らずにコンダクタンスの調整を行なうコンダクタンス調整手段と、
を具備する真空槽のガス噴出量調整装置に関するものである。

ここで、前記ガス供給系によって供給されるガスが真空成膜用プロセスガスであってよい。また真空槽内において遷移領域での反応性スパッタによって成膜が行なわれてよい。また真空槽内のガスの分圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されてよい。またプラズマの電圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されてよい。

本発明の好ましい態様は、互いに大きさが異なる複数のガス噴出口を複数個設けたロータリスリーブをガス供給口を有するガス供給パイプ上に多数並べた構造をなすものであって、上記ロータリスリーブを回転駆動することによってガス噴出口の大きさを変えるようにしている。ロータリスリーブの回転駆動のためにこのロータリスリーブの外周面上にピンを設け、このピンを操作軸のレバーに当接させることによって回転を伝達させる。操作軸にはロータリスリーブに対応するレバーが設けられており、このために操作軸をシフトすることによって調整するロータリスリーブの位置を選択するようにしている。

このような構造によれば、真空槽外からそれぞれの位置のガス噴出量の調整を行なうことが可能になり、真空槽を大気に戻すことなく真空槽内のガス分布を調整することが可能になる。すなわち成膜分布の調整をリアルタイムに行なうことができ、一々真空槽を大気に開放してそれぞれの位置のガスの噴出量を調整する従来の方法に比べて格段に短い時間での成膜分布の調整が可能になる。

本発明は、遷移領域での反応性スパッタによる成膜において、上記の態様の装置を利用することによってさらに大きな効果が期待できる。何故ならば、遷移領域での反応性スパッタにおいては、反応性ガスの分布の僅かな差が成膜分布に非常に大きな影響を与えることが分っている。すなわち真空槽内でのガス噴出量の分布を非常に微妙に調整する必要がある。このような成膜プロセスにおいて、真空槽を大気に戻すことなく真空槽内のガス分布を調整することができる装置は、成膜分布の調整時間短縮の意味で大きな効果がもたらされるものである。

本願の主要な発明は、真空槽中に配されているガス供給パイプの複数個所からのガスの噴出量を真空状態のままで互いに独立に調整する可変調整機構を設けるようにしたものである。

従って真空槽の外側から可変調整機構を操作することによって、真空槽中に設けられているガス供給パイプの複数個所からのガスの噴出量を任意に調整することが可能になる。

ガス供給パイプによって噴出されるガスが真空成膜用プロセスガスである構成によれば、真空成膜プロセスを行なう真空槽に対するガスの噴出の調整が容易に行なわれるようになる。

ガス供給パイプによって噴出されるガスがエッチングプロセスに用いられる真空加工装置におけるガスである構成によれば、エッチングを行なう真空槽に対するガスの噴出量の調整が容易に行なわれるようになる。

真空槽内においてスパッタリング、ＣＶＤ、または蒸着によって成膜が行なわれるようにした構成によれば、スパッタリング、ＣＶＤ、または蒸着による成膜のための真空槽内におけるガスの噴出量の調整が行なわれることになる。

真空槽内においてリアクティブスパッタによって成膜が行なわれるようにした構成によれば、リアクティブスパッタを行なう真空槽内におけるガス噴出量の調整が行われるようになる。

真空槽内においてスパッタリングにより成膜が行なわれるとともに、ガス供給パイプから酸素、窒素、フッ素、水素、塩素の内の何れかのガスまたはそれらの２種以上の混合ガスが供給されるようにした構成によれば、上記の各種のガスまたは混合ガスの供給を任意に調整することが可能になるとともに、真空槽内におけるそれらのガスの分布の調整が行なわれるようになる。

真空槽内においてスパッタリングにより成膜が行なわれるとともに、ガス供給パイプからアルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスあるいは不活性ガスが供給されるようにした構成によれば、上記の各種のガスの供給を任意に調整できるようになる。

矩形状をなすスパッタリングカソードを具備し、該スパッタリングカソードの長手方向に沿ってガス供給パイプが配置されている構成によれば、スパッタリングカソードの長手方向に沿ってガス供給パイプからガスを噴出することが可能になるとともに、その噴出量の調整を行ない得るようになる。

スパッタリングカソードがデュアルマグネトロンである構成によれば、デュアルマグネトロンを有する真空槽のガス噴出量の調整が可能になる。

本願の別の発明は、複数のガス供給口を有するガス供給パイプを真空槽内に配して成る真空槽において、複数のガス供給口の絞りを調整する調整手段と、調整手段を真空槽の外部から調整する調整操作手段とを有するようにしたものである。

従って真空槽の外部から調整手段によって複数のガスの供給口の絞りを調整することにより、ガス供給パイプによるガスの噴出量の調整が行ない得るようになる。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、ガス供給系に設けられており、そのコンダクタンスが可変なガス吹出し口と、ガス吹出し口のコンダクタンスの調整を真空槽外から真空を破らずに行なう調整手段と、を具備するようにしたものである。

従って真空槽内の真空を破ることなく調整手段によってガス吹出し口のコンダクタンスを調整することが可能になる。

調整手段がガス吹出し口のコンダクタンスを離散的に変えるようにした構成によれば、ガス吹出し口のコンダクタンスが離散的に変更される。

調整手段がガス吹出し口のコンダクタンスを連続的に変えるようにした構成によれば、ガス吹出し口のコンダクタンスが連続的に変更されるようになる。

ガス吹出し口が所定の長さを有する連続的なガス吹出し部から構成されるとともに、調整手段によってガス吹出し部の長さ方向の任意の位置の開口度が調整されるようにした構成によれば、このような調整手段によってガス吹出し口の長さ方向の任意の位置の開口度をそれぞれ調整することが可能になる。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、ガス供給系によって供給されるガスの圧力を調整する調整手段と、を具備し、真空槽外から真空を破らずに調整手段によってガスの圧力を調整するようにしたものである。

従って真空槽の真空を破ることなく調整手段によってガスの圧力を調整してガスの噴出量の調整を行なうことが可能になる。

さらに別の発明は、真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、ガス供給系に設けられており、真空槽外から真空を破らずにコンダクタンスの調整を行なうコンダクタンス調整手段と、を具備するようにしたものである。

従って真空槽の真空を破らずにコンダクタンスを調整してガス噴出量の調整を行なうことが可能になる。

ガス供給系によって供給されるガスが真空成膜用プロセスガスである構成によれば、このようなプロセスガスの噴出量の調整が可能になる。

真空槽内において遷移領域での反応性スパッタによって成膜が行なわれるようにした構成によれば、遷移領域での反応性スパッタにおいて反応性ガスの微妙な調整が可能になる。

真空槽内のガスの分圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されるようにした構成によれば、ガスの分圧の検出に応じたガスの噴出量のフィードバック制御が達成される。

プラズマの電圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されるようにした構成によれば、プラズマの電圧の検出に応じてガスの供給量のフィードバック制御が達成される。

図１および図２は本発明の一実施の形態に係る反応性スパッタリング装置を構成する真空槽１０の全体を示すものであって、この真空槽１０は図外の吸引手段によって中の空気が排気されるようになっており、真空スパッタリングによる反応性成膜装置を構成している。このような真空槽１０内にはその上部に供給ロール１１と巻取りロール１２とが互いに平行に配され、供給ロール１１からポリエステルフィルム１５が繰出されるとともに、冷却ドラム１６によって案内され、ここでポリエステルフィルム１５上に成膜を行なった後に巻取りロール１２によって巻取るようになっている。

ポリエステルフィルム１５が巻付けられる冷却ドラム１６の外周面に臨むように下方および側方には３つのカソード２０が配されている。これらのカソード２０はその上部にそれぞれターゲット２１を備えており、このターゲット２１から放出される原子によってポリエステルフィルム１５上に成膜が行なわれるようになっている。なお上記スパッタリングカソード２０がデュアルマグネトロンから構成されてよい。

上記ターゲット２１はほぼ矩形状の形状を有し、その側方には細長いガスチャンバ２５が配されるようになっている。ガスチャンバ２５はその両側に図４に示すようにそれぞれ小孔２６を配列して成り、このような小孔２６から反応性ガスを供給するようになっている。すなわちガスチャンバ２５が反応性ガス供給装置を構成している。反応性ガスはターゲット２１から放出される原子と反応するようになっている。例えば上記ターゲット２１がＳ_ｉから構成されるとともに、ガスチャンバ２５によってＯ_２ガスが供給されると、フィルム１５上にＳ_ｉＯ_２の成膜が行なわれる。

次にガスチャンバ２５内のガス供給パイプ２７について説明すると、図３に示すようにこのガス供給パイプ２７はガスチャンバ２５内に挿入されており、しかもガスチャンバ２５の端部に配されているブラケット２８上に取付けられている軸受２９によって回転可能に支持されている。またガス供給パイプ２７の中間部分はガスチャンバ２５の中間位置に設けられているブラケット３０上の中間軸受３１によって回転可能に支持されている。

真空槽１０の壁面の部分には図３に示すように円形の開口３５が形成されるとともに、このような開口３５によって真空槽の内外を貫通するようにガス供給パイプ２７が配されている。そして開口３５には筒体３６が取付けられるとともに、この筒体３６の先端側の開口部を閉塞するように真空隔壁３７が設けられており（図５参照）、この真空隔壁３７に取付けられている真空スリーブ３８を上記ガス供給パイプ２７が貫通するようになっている。

ガス供給パイプ２７の基端側の部分は真空槽１０の外側において連通パイプ３９とロータリジョイント４０を介して連結されている。これに対してガス供給パイプ２７の先端側の部分は連結パイプ４１とガスチャンバ２５の端部に配されているロータリジョイント４２を介して連結されている。また上記ガス供給パイプ２７には真空槽１０の外側から手動で回転操作するためのハンドル４３が上記ロータリジョイント４０の近傍に取付けられている。

ガス供給パイプ２７にはその長さ方向に沿って所定のピッチで図６に示すようにガス供給口４７が設けられている。そしてこのようなガス供給口４７を閉塞するようにガス供給パイプ２７に回転可能にロータリスリーブ４８が嵌合されている。ロータリスリーブ４８は図７に示すようにその円周方向に沿って互いに異なる直径の複数の、例えば６個のガス噴出口４９を備えており、ロータリスリーブ４８のガス供給パイプ２７に対する相対的な回転操作によってこれらの大きさが異なる複数のガス噴出口４９を選択するようにしている。またロータリスリーブ４８とガス供給パイプ２７との間にはＯリング５０が装着されており、これによってロータリスリーブ４８とガス供給パイプ２７との間の隙間からのガスが漏れるのを防止するようにしている。

ガス供給パイプ２７に対して平行に操作軸５４が配されている。操作軸５４はガスチャンバ２５内に挿入されるとともに、図３に示すブラケット５５に取付けられている軸受５６によって複数個所で回転自在に支持されている。また操作軸５４は上記開口３５を閉塞する真空隔壁３７に取付けられている真空スリーブ５７（図５参照）によって真空槽１０の外側に引出されるようになっている。また操作軸５４上にはロータリスリーブ４８と対応するように複数のレバー５８が固着されている。これらのレバー５８は図６および図７に示すようにロータリスリーブ４８に設けられているピン５９を押圧し、これによってロータリスリーブ４８の回転位置を規制するようにしている。

操作軸５４の基端部であって真空槽１０から引出された部分には手動操作用ハンドル６２が取付けられるとともに、この操作軸５４には連結部材６３を介してＸ軸アクチユエータ６４が連結されるようになっている。

とくにこの実施の形態においては、図３において開口３５が形成されている真空槽１０の隔壁を貫通するようにガス供給パイプ２７が貫通しており、このガス供給パイプ２７がガスチャンバ２５内に挿入されるとともに、ロータリスリーブ４８が多数取付けられている。ロータリスリーブ４８にはとくに図７に示すように円周方向に複数の異なる直径のガス噴出口４９が設けられている。またガス供給パイプ２７のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９と対応する位置には、上記ガス噴出口４９よりも十分に大きなガス供給口４７が設けられている。

ガス供給パイプ２７は軸受２９、３１と真空隔壁３７の真空スリーブ３８によって回転可能に支持されており、ハンドル４３を回転させることによって真空スリーブ３８とともに回転するようになっている。このガス供給パイプ２７へは、連通パイプ３９および４１によってその両端に反応性ガスが供給されるようになっている。またガス供給パイプ２７とロータリスリーブ４８との間にはＯリング５０が介装されており、ロータリスリーブ４８とガス供給パイプ２７との間の隙間からのガスの流出を防止している。

ロータリスリーブ４８をガス供給パイプ２７に対して相対的に回転させることによって、ロータリスリーブ４８上の複数の穴径のガス噴出口４９の内の任意のガス噴出口４９を選択することができる。また各ロータリスリーブ４８のガス噴出口４９の穴径をそれぞれ独立して選択することによって、図２に示すポリエステルフィルム１５の幅方向の反応性ガスのガス分布を調整できるようになる。

次に上記ロータリスリーブ４８の相対的な回転によるガス噴出口４９の選択について説明する。ロータリスリーブ４８にはピン５９が設けられており、このピン５９と対応する位置にはレバー５８が配されている。レバー５８は操作軸５４に取付けられている。今ハンドル６２によって操作軸５４を回転させた状態で、ハンドル４３によってガス供給パイプ２７を図７において反時計方向に回転させると、ピン５９がレバー５８に当接する。さらに反時計方向にガス供給パイプ２７をハンドル４３で回転させると、このガス供給パイプ２７のみが同方向に回転し、これに対してロータリスリーブ４８はレバー５８にピン５９が当接した位置においてその回転を停止する。従ってガス供給パイプ２７の回転角度をハンドル４３によって任意の位置まで回転操作して止めることにより、ロータリスリーブ４８の複数のガス噴出口４９の内の任意のガス噴出口４９にガス供給パイプ２７のガス供給口４７を整合させ、これによって任意のガス噴出口４９を選択することが可能になる。

このようにしてガス供給パイプ２７上に取付けられている複数のロータリスリーブ４８の内の図３において１番左側のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９が選択されることになる。次にその右側のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９の選択のための調整を行なう。

この操作はハンドル４３によってガス供給パイプ２７を図７において時計方向に少し回転させた後、Ｘ軸アクチュエータ６４を操作し、操作軸５４を図３中で右方向へ約３ｍｍ移動させる。すると図３中の１番左側のロータリスリーブ４８のピン５９と操作軸５４のレバー５８との位置が軸線方向において互いにずれることになり、今度は左から２番目のロータリスリーブ４８のピン５９と隣りのレバー５８の位置が軸線方向において一致するようになる。従ってこの状態において第１のロータリスリーブ４８を調整したときと同じ手順でガス噴出口４９の穴を選択すればよい。以下この動作を総てのロータリスリーブ４８について繰返す。

本実施の形態に係るガス噴出量調整装置によれば、操作軸５４上のレバー５８はロータリスリーブ４８に対してそのピッチが３ｍｍずつずれた位置に配されている。従ってガス供給パイプ２７上に３０個のロータリスリーブ４８が設けられている場合には、
３ｍｍ×３０＝９０ｍｍ
であるから、Ｘ軸アクチュエータ６４による操作軸５４の合計９０ｍｍの移動によって、３０個のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９の穴をそれぞれ別々に調整することが可能になる。

なおガス供給パイプ２７上におけるガス供給口４７あるいはロータリスリーブ４８の取付けのピッチは、５０ｃｍ以下であることが好ましく、２０ｃｍ以下であることがより好ましい。さらに２ｃｍ以上であって１０ｃｍ以下であることがより好ましい。

このようなガス噴出量調整装置によれば、真空槽１０の外側からガス供給パイプ２７上に設けられている複数のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９を任意に相対的に回転させ、これによってそれぞれのロータリスリーブ４８の最適な大きさのガス噴出口４９を選択することができる。このためにガス噴出口４９の大きさを調整するために真空槽１０を一旦大気圧に戻す必要がなくなるばかりか、成膜中においてもハンドル４３および６２とＸ軸アクチュエータ６４の操作によって、ガス噴出口４９の大きさを調整することができる。このことからポリエステルフィルム１５上におけるその幅方向の成膜分布の調整を短時間でかつリアルタイムで行なうことができるようになる。

上記の実施の形態によれば、操作軸５４の軸線方向に９０ｍｍの移動ストロークを確保する必要がある。そこで図８に示すように、操作軸５４上におけるレバー５８を１０本ずつの３つのグループに分けるようにし、それぞれのグループのレバー５８を操作軸５４の軸線方向に対してそれぞれ１２０°ずつずれた角度で取付けるようにしている。

このような構成によると、各レバー５８がロータリスリーブ４８に対して３ｍｍずつずれた位置に配置されている場合には、
３ｍｍ×１０＝３０ｍｍ
となり、操作軸５４の移動量を合計で３０ｍｍにすることが可能になる。すなわち操作軸５４の移動と３つのグループのレバー５８の角度の組合わせによって、３０個のロータリスリーブ４８のガス噴出口４９の選択調整を３０ｍｍのストロークで行なうことが可能になる。

これをより詳細に説明すると、図９および図１０に示す状態においては、左から１番目と１１番目と２１番目のロータリスリーブ４８のピン５９のＸ軸方向の位置がそれぞれレバー５８に一致している。しかし実際にはガス供給パイプ２７を回転させてピン５９とレバー５８とが当接するのは第２グループの１番左側、すなわち１１番目のロータリスリーブ４８のみである。何故ならば第１グループの１番左側の１番目と第３グループの１番左側の２１番目のロータリスリーブ４８の位置に相当するレバー５８は角度が１１番目のロータリスリーブ４８と対応するレバー５８に対してそれぞれ１２０°ずれているからである。

従って図９および図１０に示す状態のレバー５８の角度では、３ｍｍ×１０＝３０ｍｍのストロークで選択できるのは、第２グループの１０個のロータリスリーブ４８のみである。第１のグループの１０個のロータリスリーブ４８の内の任意のロータリスリーブを選択して回転させる場合には、図１０において操作軸５４を時計方向に１２０°回転させる必要がある。これによって第１のグループの１０本のレバー５８は総て下向きになる。従ってこれによって上述と同様に３０ｍｍのストローク内で今度は第１のグループの１０個のロータリスリーブ４８の回転によるガス噴出口４９の選択が可能になる。

同様にして今度は図１０に示す状態から操作軸５４を反時計方向に１２０°回転させると、第３のグループの１０個のロータリスリーブ４８が同じ３０ｍｍのストローク内で選択できるようになる。このようにして操作軸５４の回転角度と操作軸５４の３ｍｍ×１０＝３０ｍｍのストロークの組合わせによって、３０個所のロータリスリーブ４８の回転によるガス噴出口４９の選択が可能になる。

次に別の実施の形態を図１１によって説明する。この実施の形態は、ロータリスリーブ４８の３つのガス噴出口４９の有効長ｌを変化させ、これによってこのガス噴出口４９のコンダクタンスを変更するようにした構成を示すものである。すなわち円周方向に沿ってそれぞれ半径方向に貫通するように設けられている６個のガス噴出口４９の内の５個のガス噴出口４９については座ぐりの凹部６６の中心部に連通するように形成されている。しかも凹部６６の座ぐりの深さを変更することによって、ガス噴出口４９の有効長さｌを変更するようにしている。このような構成によれば、ガス噴出口４９の直径ｄが同じ寸法であっても、ガスの流動抵抗に差異を生じ、これによって各噴出口４９から噴出されるガスの噴射量を変化させることが可能になる。

またレバー５８に代えて図１２に示すように操作軸５４上に欠歯状レバー６８を取付けるとともに、このような欠歯状レバー６８と噛合う歯６９をロータリスリーブ４８の外周面上に配し、このような欠歯状レバー６８と歯６９との組合わせによって操作軸５４の回転をロータリスリーブ４８に伝達し、これによってガス噴出口４９の選択を行なうようにしてもよい。

次にさらに別の実施の形態を図１３および図１４によって説明する。この実施の形態は、ロータリスリーブ４８に単一のしかも円周方向に延びるガス噴出口４９を設けるようにしたものである。ここでガス噴出口４９はその幅が連続的に変化するようになっており、ロータリスリーブ４８の回転に応じて噴出されるガスの噴出量を任意に調整できるようにしている。

すなわちガス供給パイプ２７を回転させると、ロータリスリーブ４８に設けられているピン５９が操作軸５４のレバー５８に当接することによって、ロータリスリーブ４８の回転角度を変化させることが可能になる。そしてこの例においては、ロータリスリーブ４８に連続したスリット４９が設けられているために、最小スリット幅から最大スリット幅までの間で連続的に任意のスリット幅を選択することができる。すなわちガス吹出し口のコンダクタンスを連続的に調整することが可能になる。

次にさらに別の実施の形態を図１５〜図１８によって説明する。この実施の形態は先に説明した実施の形態において、ガス供給パイプ２７の外周面上に軸線方向に沿って一定の幅のスリットから成るガス供給口４７を設けるとともに、ロータリスリーブ４８の形状を円筒状ではなくて断面がＣ字状の形状とし、このようなＣ字状のロータリスリーブ４８をガス供給パイプ２７上に互いに端面が接した状態で配列したものである。

上記実施の形態と同様に操作軸５４によって任意のスリーブ４８を回転させる。ここでスリーブ４８のガス噴出口４９の位置をＣ型スリーブ４８の回転操作によって調整することによって、ガス供給パイプ２７のスリット４７を任意の幅だけ塞ぐことが可能になる。すなわちガス供給パイプ２７上に互いに隣接して図１５に示すように取付けられているＣ字型のロータリスリーブ４８の回転位置をそれぞれ独立に調整することによって、連続したガス吹出し口４７の任意の位置の開口度の調整を行なうことができる。

図１６は操作軸５４のレバー５８によってピン５９を介してロータリスリーブ４８を回転調整する状態を示している。また図１７はガス供給パイプ２７のガス供給口４７をほぼ全開にした状態を示している。これに対して図１８はガス供給パイプ２７のガス供給口４７を少しだけ開いた状態を示している。

次にさらに別の実施の形態を図１９〜図２１によって説明する。この実施の形態は、真空槽１０内にガス供給チャンバ７５を配するようにしている。このガス供給チャンバ７５には真空槽１０外から引込まれたガス供給管７６、７７が接続されている。なおガス供給管７６、７７は真空槽１０の壁面の開口部においてＯリング７８、７９によってシールされるようになっている。

ガス供給チャンバ７５にはその長さ方向に沿って複数個のガス供給口８２が配されている（図２１参照）。そしてそれぞれのガス供給口８２に対応するように回転円板８３が設けられている。回転円板８３には互いに大きさが異なる複数のガス噴出口８４が円周方向に沿って設けられている。またこの回転円板８３はガス供給チャンバ７５に対して支軸８５により回転可能に支持されている。

上記回転円板８３は摩擦円板８６によって回転駆動されるようになっている。すなわち摩擦円板８６はモータ８７の出力軸８８に固着されており、モータ８７を介して摩擦円板８６を駆動することにより、回転円板８３が回転されるようになっている。

モータ８７はブラケット９１に取付けられるとともに、このブラケット９１の基端側の部分にはスライドブロック９２が固着されている。そしてこのスライドブロック９２はスプライン９３を備えるとともに、このスプライン９３が上記ガス供給チャンバ７５とほぼ平行に配されているスプライン軸９４に嵌合されている。

上記スプライン９３を備えるブロック９２は連結部材９５と連結されている。そしてこの連結部材９５にボールナット９６が取付けられており、このボールナット９６がボールねじ９７と係合されている。

なお上記スプライン軸９４はその両側を軸受９９によって回転可能に支持されている。またボールねじ９７は軸受１００によってその両側を支持された状態でボールねじ９７とほぼ平行に配されている。そしてスプライン軸９４とボールねじ９７とがそれぞれ真空槽１０の外側の回転操作部１０１、１０２によって回転操作されるようになっている。

すなわちこの実施の形態においては、真空槽１０の外側からガス供給管７６、７７が真空槽１０の壁面を貫通してガス供給チャンバ７５に接続されている。ガス供給チャンバ７５には複数の支軸８５が取付けられており、各支軸８５には回転円板８３が回転自在に取付けられている。そして回転円板８３は複数のガス吹出し口８４を備えている。１つの回転円板８３内の複数のガス吹出し口８４は互いに異なるコンダクタンスになっている。またガス供給チャンバ７５の回転円板８３の下側の部位にはそれぞれ１つずつのガス供給口８２が設けられている。

一方ガスチャンバ７５とほぼ平行にスプライン軸９４およびボールねじ９７がそれぞれ軸受９９、１００に支持されて配されており、何れも真空槽１０の真空シール７８、７９を経て真空槽１０外にある回転操作部１０１、１０２に接続されている。

スプライン軸９４にはスライドブロック９２がスプライン９３を介してこのスプライン軸９４の軸線方向に移動自在に取付けられている。またスライドブロック９２にはブラケット９１が取付けられており、さらにブラケット９１にはモータ８７が取付けられている。モータ８７の出力軸８８には摩擦円板８６が取付けられている。なお図示を省略しているが、モータ８７の制御回線は真空槽１０の壁面を経由して大気側の制御装置へと接続されている。

スライドブロック９２にはとくに図２０に示すようにスリーブ１０５が取付けられており、このスリーブ１０５には軸受を介して連結部材９５が回転自在に取付けられている。この連結部材９５の下端側に図２１に示すようにボールナット９６が取付けられている。

次にこのような構造のガス噴出量調整装置の動作を説明する。真空槽１０外の回転操作部１０１の回転操作によってスプライン軸９４が回転される。スプライン軸９４が回転されるとスプライン９３が取付いているスライドブロック９２が回転するために、これによって図２１Ａに示すように摩擦円板８６が回転円板８３に接した状態と、図２１Ｂに示すように摩擦円板８６が回転円板８３から離れた状態に切換えることが可能になる。

図２１Ａのように摩擦円板８６が回転円板８３に接した状態でモータ８７を回転駆動することによって、摩擦円板８６の回転動作が回転円板８３に伝達され、この回転円板８３の互いにコンダクタンスの異なる複数のガス噴出口８４の内の所望のガス噴出口８４を選択することが可能になる。すなわちガス供給チャンバ７５のガス供給口８２に整合するように所望のガス噴出口８４が選択される。

他の回転円板８３上のガス噴出口８４を選択する場合には次のようにして行なう。回転操作部１０１の回転操作によって、スプライン軸９４を回転させ、図２１Ｂに示すように摩擦円板８６が回転円板８３から離れた状態にする。このような状態において回転操作部１０２を回転操作することによって、ボールねじ９７を回転させる。するとこれによってボールナット９６がボールねじ９７の軸線方向に移動されるために、連結部材９５、スライドブロック９２、およびブラケット９１をボールねじ９７の軸線方向に移動させることが可能になる。これによってガス噴出口８４を変更したい部分の回転円板８３の位置でスライドブロック９２を停止させる。

その後に再び回転操作部１０１の回転操作によって、スプライン軸９４を回転させ、摩擦円板８６が回転円板８３に図２１Ａに示すように接した状態とし、先に述べた動作と同様の操作によって回転円板８３を回転させて所望のコンダクタンスのガス噴出口８４を選択すればよい。

このような一連の動作によって、ガス供給チャンバ７５に設けられた複数個の回転円板８３のガス噴出口８４を所望のコンダクタンスのものに変更することが可能になる。

次にさらに別の実施の形態を図２２によって説明する。図２２に示すように真空槽１０内には複数個のガス供給チャンバ７５が設けられており、しかも各ガス供給チャンバ７５には複数のガス噴出口８４が設けられている。そしてそれぞれのガス供給チャンバ７５にはガス供給管７６が接続されている。ガス供給管７６は真空槽１０の壁面を貫通して真空槽１０外に設置されている減圧弁１１１に接続されている。各減圧弁１１１の一次側はガスの供給源に接続されている。

しかも上記減圧弁１１１はコントローラ１１２に接続されている。コントローラ１１２には真空槽１０内のガス分圧センサ１１３が接続されている。

真空槽１０内のガス分布を調整する際には、各ガス供給チャンバ７５に接続されている減圧弁１１１を操作してガス圧を調整する。これによって各ガス供給チャンバ７５のガス噴出口８４から噴出するガスの噴出量が変わるために、真空槽１０内のガス分布を調整することが可能になる。

とくにここでは、真空槽１０内のガスの分圧をガス分圧センサ１１３によって検出するとともに、この検出出力をコントローラ１１２に入力し、コントローラ１１２によってそれぞれのガス供給管７６に設けられている減圧弁１１１の調整を行なうようにしている。すなわちここではガス供給チャンバ７５のガス噴出口８４から噴出されるガスの噴出量がフィードバック制御されることになる。

次にさらに別の実施の形態を図２３によって説明する。この実施の形態においては真空槽１０内に複数の、例えば４個のガス供給チャンバ７５が設置されている。各ガス供給チャンバ７５にはそれぞれ複数のガス噴出口８４が設けられている。そしてそれぞれのガス供給チャンバ７５には対応するガス供給パイプ７６が接続されている。

各ガス供給パイプ７５にはコンダクタンス調整バルブ１１６が接続されており、しかも真空槽１０の壁面を貫通して大気側のガス供給源に接続されている。また各コンダクタンス調整バルブ１１６にはそれぞれモータ１１７が取付けられている。なおモータ１１７の制御線は真空槽１０の壁面を経由して大気側の制御装置１１２に接続されている。しかもこの制御装置１１２にはガス分圧センサ１１３が接続されている。

真空槽１０内のガスの分圧を調整する際には、各ガス供給チャンバ７５に接続されているガス供給管７６のコンダクタンス調整バルブ１１６をコンダクタンス調整モータ１１７を用いて制御する。これによって各ガス供給チャンバ７５のガス噴出口８４から噴射するガスの噴出量が変更されるために、真空槽１０内のガス分布が調整される。とくにこの実施の形態においては、ガス分圧センサ１１３によって真空槽１０内のガスの分圧を検出し、この検出に応じてコントローラ１１２がコンダクタンス調整バルブ１１６をモータ１１７を介して制御するようにしているために、真空槽１０内のガスの分圧の制御がより正確に行なわれることになる。

図２４は図２３に示す実施の形態に若干の変更を加えたものである。すなわち図２４においては、コンダクタンス調整バルブ１１６が真空槽１０の外側に配され、同じく真空槽１０の外側に配されているコントローラ１１２によって制御されるようになっている。しかもここでは、真空槽１０内において印加されるプラズマ電圧を電圧計１２１によって検出するとともに、この電圧計１２１の電圧に応じてコンダクタンス調整バルブ１１６がコントローラ１１２によって制御されるようになっており、プラズマ電圧に基くコンダクタンス調整バルブ１１６のフィードバック制御が行なわれている。

なお上記実施の形態は、反応性スパッタリングを行なうための真空槽における反応性ガスの供給のためのガス噴出量調整装置に関するものであるが、上記の機構のガス噴出量調整装置は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 化学的気相成長法）や蒸着による真空成膜プロセスのための真空槽におけるガス供給装置に適用可能である。さらにはまた真空成膜プロセスに用いられる真空槽のみならずエッチングプロセスに用いられる真空加工装置におけるガスの供給装置に適用可能である。

また上記実施の形態は、酸素、窒素、フッ素、水素、塩素等の反応性活性ガスを真空槽に供給するための装置に関するものであるが、このようなガスに代えて、アルゴン、クリプトン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスあるいは不活性ガスを真空槽内に供給するためのガス噴出量調整装置に適用可能である。

また上記実施の形態においては、ロータリスリーブ４８の複数のガス噴出口４９によってガス噴出口の大きさを段階的に変化させるようにしているが、このような構成に代えて、ガス噴出口の大きさを連続的に変化させるようにすることも可能である。

本願発明は、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着等による真空膜成形プロセスあるいはエッチングプロセスに用いられる真空加工装置に利用することができる。

真空槽の全体の構成を示す正面図である。 同真空槽の内部の構成を示す側面図である。 反応ガス供給装置の構成を示す縦断面図である。 ガスチャンバの斜視図である。 真空槽の開口に取付けられている真空隔壁の部分の断面図である。 コントロールスリーブによるガス噴出口の大きさの調整を示す縦断面図である。 図６におけるＡ〜Ａ断面図である。 別の実施の形態の操作軸の斜視図である。 同操作軸とガス供給パイプとの組合わせを示す側面図である。 同組合わせを示す正面図である。 別の実施の形態のスリーブの断面図である。 別の実施の形態のロータリスリーブの回転操作機構の縦断面図である。 さらに別の実施の形態のロータリスリーブの外観斜視図である。 同ロータリスリーブを取付けたガス供給パイプの断面図である。 さらに別の実施の形態のロータリスリーブを取付けたガス供給パイプの正面図である。 ロータリスリーブの回転操作を示す断面図である。 ロータリスリーブによる開口度の調整を示す断面図である。 ロータリスリーブによる開口度の調整を示す断面図である。 さらに別の実施の形態のガス噴出量調整装置を示す要部正面図である。 スプライン軸に対する取付けを示す一部を破断した正面図である。 スプライン軸による切換え動作を示す断面図である。 さらに別の実施の形態のガス噴出装置を示す正面図である。 さらに別の実施の形態のガス噴出装置を示す正面図である。 さらに別の実施の形態のガス噴出装置を示す正面図である。 従来のガス供給パイプを示す縦断面図である。 ガスの噴出口調整用ボルトの斜視図である。

符号の説明

１‥‥ガス供給パイプ、２‥‥雌ねじ孔、３‥‥ボルト、４‥‥ガス噴出口、１０‥‥真空槽、１１‥‥供給ロール、１２‥‥巻取りロール、１５‥‥ポリエステルフィルム、１６‥‥冷却ドラム、２０‥‥カソード、２１‥‥ターゲット、２５‥‥ガスチャンバ（反応性ガス供給装置）、２６‥‥小孔、２７‥‥ガス供給パイプ、２８‥‥ブラケット、２９‥‥軸受、３０‥‥ブラケット、３１‥‥中間軸受、３５‥‥開口、３６‥‥筒体、３７‥‥真空隔壁、３８‥‥真空スリーブ、３９‥‥連通パイプ、４０‥‥ロータリジョイント、４１‥‥連通パイプ、４２‥‥ロータリジョイント、４３‥‥ハンドル、４７‥‥ガス供給口、４８‥‥ロータリスリーブ、４９‥‥ガス噴出口、５０‥‥Ｏリング、５４‥‥操作軸、５５‥‥ブラケット、５６‥‥軸受、５７‥‥真空スリーブ、５８‥‥レバー、５９‥‥ピン、６２‥‥手動操作用ハンドル、６３‥‥連結部材、６４‥‥Ｘ軸アクチュエータ、６６‥‥座ぐりの凹部、６８‥‥欠歯状レバー、６９‥‥歯、７５‥‥ガス供給チャンバ、７６、７７‥‥ガス供給管、７８、７９‥‥Ｏリング、８２‥‥ガス供給口、８３‥‥回転円板、８４‥‥ガス噴出口、８５‥‥支軸、８６‥‥摩擦円板、８７‥‥モータ、８８‥‥出力軸、９１‥‥ブラケット、９２‥‥スライドブロック、９３‥‥スプライン、９４‥‥スプライン軸、９５‥‥連結部材、９６‥‥ボールナット、９７‥‥ボールねじ、９９、１００‥‥軸受、１０１、１０２‥‥回転操作部、１０５‥‥スリーブ、１０６‥‥軸受、１１１‥‥減圧弁、１１２‥‥コントローラ、１１３‥‥ガス分圧センサ、１１６‥‥コンダクタンス調整バルブ、１１７‥‥モータ、１２１‥‥電圧計

Claims (20)

1. 真空槽中に配されているガス供給パイプの複数個所からのガスの噴出量を真空状態のままで互いに独立に調整する可変調整機構を設けるようにしたことを特徴とする真空槽のガス噴出量調整装置。
2. 前記ガス供給パイプによって噴出されるガスが真空成膜用プロセスガスであることを特徴とする請求項１に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
3. 前記ガス供給パイプによって噴出されるガスがエッチングプロセスに用いられる真空加工装置におけるガスであることを特徴とする請求項１に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
4. 前記真空槽内においてスパッタリング、ＣＶＤ、または蒸着によって成膜が行なわれることを特徴とする請求項２に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
5. 前記真空槽内においてリアクティブスパッタによって成膜が行なわれることを特徴とする請求項２に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
6. 前記真空槽内においてスパッタリングにより成膜が行なわれるとともに、前記ガス供給パイプから酸素、窒素、フッ素、水素、塩素の内の何れかのガスまたはそれらの２種以上の混合ガスが供給されることを特徴とする請求項１に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
7. 前記真空槽内においてスパッタリングにより成膜が行なわれるとともに、前記ガス供給パイプからアルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスあるいは不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項１に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
8. 矩形状をなすスパッタリングカソードを具備し、該スパッタリングカソードの長手方向に沿ってガス供給パイプが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
9. 前記スパッタリングカソードがデュアルマグネトロンであることを特徴とする請求項８に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
10. 複数のガス供給口を有するガス供給パイプを真空槽内に配して成る真空槽において、
    前記複数のガス供給口の絞りを調整する調整手段と、
    前記調整手段を真空槽の外部から調整する調整操作手段と、
    を有する真空槽のガス噴出量調整装置。
11. 真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
    前記ガス供給系に設けられており、そのコンダクタンスが可変なガス吹出し口と、
    前記ガス吹出し口のコンダクタンスの調整を真空槽外から真空を破らずに行なう調整手段と、
    を具備する真空槽のガス噴出量調整装置。
12. 前記調整手段が前記ガス吹出し口のコンダクタンスを離散的に変えることを特徴とする請求項１１に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
13. 前記調整手段が前記ガス吹出し口のコンダクタンスを連続的に変えることを特徴とする請求項１１に記載のガス噴出量調整装置。
14. 前記ガス吹出し口が所定の長さを有する連続的なガス吹出し部から構成されるとともに、前記調整手段によって前記ガス吹出し部の長さ方向の任意の位置の開口度が調整されることを特徴とする請求項１１に記載の真空層のガス噴出量調整装置。
15. 真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
    前記ガス供給系によって供給されるガスの圧力を調整する調整手段と、
    を具備し、真空槽外から真空を破らずに前記調整手段によってガスの圧力を調整するようにしたことを特徴とする真空槽のガス噴出量調整装置。
16. 真空槽内においてガスを供給するガス供給系と、
    前記ガス供給系に設けられており、真空槽外から真空を破らずにコンダクタンスの調整を行なうコンダクタンス調整手段と、
    を具備する真空槽のガス噴出量調整装置。
17. 前記ガス供給系によって供給されるガスが真空成膜用プロセスガスであることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
18. 真空槽内において遷移領域での反応性スパッタによって成膜が行なわれることを特徴とする請求項１７に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
19. 真空槽内のガスの分圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されることを特徴とする請求項１８に記載の真空槽のガス噴出量調整装置。
20. プラズマの電圧を検出する検出手段を具備し、該検出手段の検出に応じてガスの供給量が制御されることを特徴とする請求項１８に記載のガスの噴出量調整装置。

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