JP2013253271A - Film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマを利用したイオンプレーティング装置をはじめとする成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus such as an ion plating apparatus using plasma.
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法として、例えば、真空容器中に配置されたハース(陽極)の上に載置された成膜材料に対してプラズマビーム発生器(プラズマ源)からのプラズマビーム照射を行うことによって成膜材料をイオン化し拡散させ、被処理物の表面にイオン化した該成膜材料を付着させて成膜するイオンプレーティング法がある。このイオンプレーティング法を用いた成膜装置では、蒸発材料の蒸発状態が成膜状況に影響を与えることが知られていることから、蒸発材料の蒸発状態を観察するためのカメラを設置する方法が用いられている。ここで、真空容器内にカメラを設けると蒸発材料の飛散等によりレンズが汚れるため、良好な撮像環境を設けることができないため、種々の検討がなされている。例えば、特許文献1では、ハースに載置された蒸発材料とCCDカメラとの間にガラス製のシールド板を設け、蒸発材料が付着してシールド板が曇ると、シールド板を回転することで蒸発材料が付着していない領域をCCDカメラの前に移動させることで、CCDカメラの視界を保つ構成が示されている。
As a method for forming a film forming material on the surface of the object to be processed, for example, a plasma beam generator (plasma source) is applied to the film forming material placed on a hearth (anode) placed in a vacuum vessel. There is an ion plating method in which a film forming material is ionized and diffused by irradiating with a plasma beam, and the ionized film forming material is attached to the surface of an object to be processed. In this film forming apparatus using the ion plating method, it is known that the evaporation state of the evaporation material affects the film formation state, so a method for installing a camera for observing the evaporation state of the evaporation material Is used. Here, when a camera is provided in the vacuum vessel, the lens is soiled due to scattering of the evaporation material and the like, so that a favorable imaging environment cannot be provided, and various studies have been made. For example, in
近年、成膜装置の運転時間の長期化という要望があり、これに対応して、蒸発状態の観察についても長期間継続したいという要望がある。しかしながら、特許文献1記載の方法によれば、CCDカメラの前に設けられたシールド板を定期的に交換しなければならないため、メンテナンスをある程度定期的に行う必要があり、メンテナンス間隔の長期化が容易ではない。
In recent years, there has been a demand for extending the operating time of the film forming apparatus, and in response to this, there is a demand for observing the evaporation state for a long time. However, according to the method described in
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察可能な成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of observing the evaporation state for a long period of time in a state in which the influence of adhesion of the film forming material is reduced.
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜装置は、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被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、真空環境を形成する真空容器と、前記真空容器内に前記プラズマビームを生成するプラズマ源と、前記成膜材料を保持し、前記プラズマビームの照射によって前記粒子を発生させる粒子発生手段と、前記粒子発生手段側の撮像領域を撮像する撮像手段と、前記撮像領域と前記撮像手段との間に設けられた汚れ防止部材と、を備え、前記汚れ防止部材によって、前記撮像手段の光学軸方向から見たときに、前記光学軸に沿って前記撮像手段に向かって複数の光路が形成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus that heats a film forming material with a plasma beam and deposits particles evaporated from the film forming material on an object to be formed. A vacuum vessel for forming a vacuum environment; a plasma source for generating the plasma beam in the vacuum vessel; and a particle generating means for holding the film forming material and generating the particles by irradiation of the plasma beam. An image pickup means for picking up an image pickup area on the particle generation means side, and a dirt preventing member provided between the image pickup area and the image pickup means, and the optical axis of the image pickup means is provided by the dirt preventive member. When viewed from the direction, a plurality of optical paths are formed along the optical axis toward the imaging unit.
上記の成膜装置においては、成膜材料側の撮像領域と前記撮像手段との間に、汚れ防止部材によって、光学軸に沿って複数の光路が形成される。上記のように光学軸に沿って複数の光路が形成されることで、各光路はそれぞれ光路径が小さくなり、成膜材料から気化した粒子の光路内への侵入が抑制され、その結果、撮像手段に成膜材料からの粒子が付着することを防止することができる。したがって、成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察することが可能となる。 In the film forming apparatus, a plurality of optical paths are formed along the optical axis by the antifouling member between the imaging region on the film forming material side and the imaging means. By forming a plurality of optical paths along the optical axis as described above, each optical path has a smaller optical path diameter, and the intrusion of particles vaporized from the film forming material into the optical path is suppressed. It is possible to prevent particles from the film forming material from adhering to the means. Therefore, it is possible to observe the evaporation state for a long time in a state in which the influence due to adhesion of the film forming material is reduced.
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、前記複数の光路は、前記光学軸に沿って前記光学軸前記汚れ防止部材の全長に渡って形成される態様が挙げられる。 Here, as a configuration that effectively exhibits the above-described operation, specifically, an aspect in which the plurality of optical paths are formed along the optical axis over the entire length of the optical axis dirt prevention member.
また、前記複数の光路は、前記光学軸に沿って伸びる複数のパイプによって形成される態様としてもよい。この場合、パイプを用いて複数の光路を容易に形成することができるため、汚れ防止部材として大きな装置や部材を必要とすることなく成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態の長期間観察が可能となる。 The plurality of optical paths may be formed by a plurality of pipes extending along the optical axis. In this case, a plurality of optical paths can be easily formed using a pipe, so that the evaporation state is reduced in the state where the influence due to the deposition of the film forming material is reduced without requiring a large apparatus or member as a contamination prevention member. Long-term observation is possible.
本発明によれば、蒸発材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察可能な成膜装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film-forming apparatus which can observe an evaporation state for a long period in the state which reduced the influence by adhesion of evaporation material etc. is provided.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置1は、所謂イオンプレーティング装置である。また、図1には、説明を容易にするためにXYZ直交座標系を示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to the present embodiment. The
成膜装置1は、主陽極機構2、搬送機構3、プラズマガン4、補助陽極6、及び真空容器10を備える。
The
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。真空容器10は、成膜対象である被成膜物5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とを有する。搬送室10aは、所定の搬送方向(図1の矢印A方向)に延びており、成膜室10b上に配置されている。なお、本実施形態では、矢印Aで示す搬送方向はX軸に沿っている。
The
搬送機構3は、被成膜物5を支持する機能を有する。搬送機構3は、複数の搬送室10a内に等間隔に設置された複数の搬送ローラ31と被成膜物5を保持する被処理物保持部材32とを有し、被成膜物5が成膜材料Maの露出表面と対向した状態で被処理物保持部材32を搬送方向Aに搬送する。
The
プラズマガン4は、圧力勾配型のプラズマ源であって、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。プラズマガン4は、陰極41により一端が閉塞されたガラス管42を備え、ガラス管42の内部においては、LaB6製の円盤43及びタンタル(Ta)製のパイプ44を内蔵するモリブデン(Mo)製の円筒45が陰極41に固定されている。パイプ44は、アルゴン(Ar)等のキャリアガスGをプラズマガン4内に導入するために設けられる。
The plasma gun 4 is a pressure gradient type plasma source, and its main body is provided on the side wall (
ガラス管42の陰極41とプラズマ口10cとの間には、第1の中間電極(グリッド)46と、第2の中間電極(グリッド)47とが同心的に配置されている。第1の中間電極46の内部にはプラズマビームを収束するための環状永久磁石46aが内蔵されている。また、第2の中間電極47の内部にもプラズマビームを収束するための電磁石コイル47aが内蔵されている。
A first intermediate electrode (grid) 46 and a second intermediate electrode (grid) 47 are concentrically disposed between the
プラズマガン4が装着されたプラズマ口10cの周囲には、プラズマビームPを成膜室10bへ導くためのステアリングコイル48が設けられる。ステアリングコイル48は、ステアリングコイル用の電源により励磁され、これにより、プラズマビームPの出射方向が制御される。なお、陰極41と第1の中間電極46及び第2の中間電極47との間には、それぞれ抵抗器を介して可変電源が接続される。
A
補助陽極6は、プラズマビームPを図1の所定位置Cに対して導くための装置である。補助陽極6は、熱伝導率の高い導電性材料(例えば銅)を含み、外形が環状であって、所定位置Cを取り囲むように成膜室10bの底部側に配置される。補助陽極6は環状の中空容器を有し、この中空容器の内部には、フェライト製の永久磁石6bと、永久磁石6bと同心的に積層されたコイル6aとが収容されている。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プラズマビームPの向きを制御する機能を有する。
The auxiliary anode 6 is a device for guiding the plasma beam P to a predetermined position C in FIG. The auxiliary anode 6 includes a conductive material (for example, copper) having high thermal conductivity, has an annular outer shape, and is disposed on the bottom side of the
また、補助陽極6により囲われた所定位置Cには、被成膜物5の表面を成膜する際に成膜材料Maを保持する主陽極部材7が設けられる。主陽極部材7は、円柱状の外形を有し、下端付近の外形が下端へ向けて拡大している。また、内部には、成膜材料Maを保持する凹部が形成されている。この主陽極部材7は、成膜材料Maを保持すると共にプラズマビームPを吸引するハースとして機能する。すなわち、主陽極部材7は、成膜材料Maを保持すると共に、プラズマビームPの照射によって成膜材料Maが気化した粒子を発生させる粒子発生手段として機能する。なお、成膜材料Maとしては、SiO2やSiON等の絶縁性の封止材料や、ITO等の導電材料が例示される。
A main anode member 7 that holds the film forming material Ma when the surface of the
また、成膜室10bの内部には、本実施形態に特徴をなす撮像手段20及び汚れ防止手段50が設けられる。撮像手段20は、例えばCCDカメラ等からなり、本体部21と、レンズ22とを含んで構成される。撮像手段20は、成膜材料Maの表面の状況を観察するために設けられて、レンズ22による撮像領域が主陽極部材7の成膜材料Ma近傍となるように、成膜室10b内部に設けられる。したがって、レンズ22の光学軸は成膜材料Ma又はその近傍に向けて延び、撮像手段20による撮像領域は主陽極部材7近傍(粒子発生手段側)となる。また、汚れ防止手段50は、撮像手段20のレンズ22と成膜材料Maとの間に設けられる。
Further, inside the
ここで、撮像手段20の汚れ防止部材50について、図2及び図3を用いてより詳細に説明する。図2は、撮像手段20及び汚れ防止部材50の構成を説明する概略斜視図であり、図3は、図2における撮像手段20のレンズ22の光学軸Oに沿った概略断面図である。
Here, the
汚れ防止部材50は、複数本のパイプ51と、これらを束ねるための外装部材52とを含んで構成される。複数本のパイプ51はそれぞれ円筒状であり、レンズ22の光学軸Oに沿って中空領域が伸びるように設けられている。パイプ51のレンズ22側の端部は、レンズ22の表面22aと接する領域まで伸びる。また、複数本のパイプ51は、同じくレンズ22の光学軸Oに沿って伸びた円筒状の外装部材52に収容される。外装部材52のレンズ22側の端部は、レンズ22の外周を覆うように形成されている。
The
パイプ51及び外装部材52は、耐熱性を有していれば特に材料は限定されない。パイプ51の内径は特に限定されないが、1mm〜十数mm程度とすることができる。また、パイプ51の長さについては、適宜変更することができるが、長さが5cm以上であることが好ましい。
The material of the
ここで、光学軸Oに沿って汚れ防止部材50の成膜材料Ma側の端面51aからレンズ22方向を見ると、パイプ51によって外装部材52の内部が区切られることにより、光学軸Oに沿って複数の光路Lが形成されうる。すなわち、汚れ防止部材50の端面51aから複数のパイプ51のうちのいずれかの内部に入射した光は、光学軸Oに沿って各パイプ51の内部の光路を進み、撮像手段20のレンズ22の表面22aから入射する。レンズ22に入射した光は本体部21において画像情報に変換されて、外部に出力される。
Here, when the
上記の成膜装置1では、プラズマガン4からプラズマビームPを成膜室10bへ照射すると共に、補助陽極6を用いて、プラズマビームPを主陽極部材7の方向へ導く。ここで、主陽極部材7は、プラズマビームPを吸引する。成膜材料Maが絶縁性物質からなる場合は、主陽極部材7がプラズマビームPを吸引すると、プラズマビームPからの電流により、主陽極部材7が加熱されることで成膜材料Maの表面部分が気化し、プラズマビームPによってイオン化される。これにより、イオン化した成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に拡散しながら成膜室10bの上方(Z軸の正方向)に移動し、搬送室10a内において被成膜物5の表面に膜状に付着する。これにより、被成膜物5の表面に所望の膜が形成される。このとき、搬送室10aのうち、成膜室10bの上方であって成膜材料粒子Mbが被成膜物5の表面に付着して被成膜物5が成膜される領域Dが被成膜部となる。
In the
ここで、従来は、成膜材料Maの表面の状況を観察する目的から成膜室10bの内部にカメラを設置した場合に、プラズマビームPによってイオン化して飛散した成膜材料粒子Mb等のカメラのレンズへの付着によって、カメラの視界が妨げられるという問題に対して、カメラの前に定期的に交換が必要なシールド板を設けることによって対処していた。これに対して、本実施形態の成膜装置1では、レンズ22と、撮像手段20による撮像領域、すなわち成膜材料Ma近傍との間に汚れ防止部材50が設けられる。
Here, conventionally, when a camera is installed in the
汚れ防止部材50を構成する複数のパイプ51は、レンズ22の光学軸Oに沿って伸びるように設けられているため、複数のパイプ51のそれぞれの内部が光学軸Oに沿った光路Lを形成し、レンズ22の撮像可能な領域を狭めることなく成膜材料Ma近傍の状況を撮像することができる。また、複数のパイプ51がレンズ22と撮像領域との間に設けられることで、レンズ22に対する成膜材料粒子Mbの付着を効果的に防止することができる。これは、真空工学上、内径が小さなパイプの内部には成膜材料粒子Mbが侵入しづらいことによる。このため、汚れ防止部材50の端面51aからパイプ51の内部に侵入する成膜材料粒子Mbを大幅に減らすことができる。また、成膜材料粒子Mbがレンズ22による視界を塞ぐことを防止することができるため、蒸発材料の付着等による影響を低減させた状態を長期間維持することができ、従来用いられていた定期的に交換が必要なシールド板と比較して、メンテナンス等を必要とせず成膜材料の蒸発状態を長期間観察することが可能となる。
Since the plurality of
次に、本実施形態に係る成膜装置の変形例について図4及び図5を用いて説明する。図4は、撮像手段20及び変形例に係る汚れ防止部材50Aの構成を説明する概略斜視図であり、図5は、図4における撮像手段20のレンズ22の光学軸Oに沿った概略断面図である。
Next, a modification of the film forming apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the configuration of the
上述したように撮像手段20のレンズ22と撮像領域となる成膜材料Maとの間に、レンズ22の光路を複数に区切る汚れ防止部材を取り付けることで、成膜材料粒子Mbがレンズ22にまで到達することを防止することができる。そこで、変形例に係る汚れ防止部材50Aは、光路を複数に区切る部材として、上記実施形態に示した複数のパイプ51に代えて、レンズ22の外側を覆い且つ光学軸Oに沿って伸びる外装部材52の内部を互いに複数の仕切り板53により区切られている。
As described above, the film-forming material particle Mb reaches the
図4に示すように、光学軸Oに沿って伸びる複数の平板状の仕切り板53が互いに直交するように設けられている。複数の仕切り板53により区切られる格子状の光路は、光学軸Oに沿って、端面53a側から見たときに、それぞれ一辺が1mm〜十数mm程度の四角形状をなすように、外装部材52の内部を区切られている。この結果、汚れ防止部材50Aの仕切り板53によって区切られた領域のそれぞれが光学軸Oに沿った光路Lを形成し、レンズ22の撮像領域を狭めることなく主陽極部材7の成膜材料Ma近傍の状況を撮像することができる。また、外装部材52の内部を格子状に区切る仕切り板53がレンズ22と撮像領域との間に設けられることで、レンズ22に対する成膜材料粒子Mbの付着を効果的に防止することができる。
As shown in FIG. 4, a plurality of
次に、本実施形態に係る成膜装置の他の変形例について図6を用いて説明する。図6は、撮像手段20及び変形例に係る汚れ防止部材50Bの構成を説明する概略斜視図である。
Next, another modification of the film forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the
図2,3に示した汚れ防止部材50及び図4,5に示した汚れ防止部材50Aでは、いずれの外装部材52の内部で複数の光路を形成する部材(汚れ防止部材50ではパイプ51、汚れ防止部材50Aでは仕切り板53がそれぞれ該当する)が汚れ防止部材の(光学軸O方向の)全長にわたって設けられていた。すなわち、汚れ防止部材のうち、撮像領域側の端面51a(53a)からレンズ22の表面22aに渡るまで、複数の光路がそれぞれ独立して形成されていた。しかしながら、これらの複数の光路は、成膜材料粒子Mbの内部への侵入を防止することが目的で設けられているのであって、レンズ22への光路を独立させることが重要というわけではない。すなわち、光学軸Oに沿って成膜材料粒子Mbが侵入しない程度の長さに渡って、成膜材料粒子Mbが侵入しない程度の光路径となるように光路を区切ってあればよい。
2 and 3 and the
したがって、例えば、図6に示すように、汚れ防止部材50Bの外装部材52がレンズ22の外周に到達するまで取り付けてある場合に、そのうち光学軸Oに沿った一部の領域(図6では、撮像領域となる端面54a側)に限って複数のパイプ54が設けられて、複数の光路が形成されている態様であってもよい。このような構成を有している場合も、複数のパイプ54により形成された光路に対しては成膜材料粒子Mbが侵入しづらいため、レンズ22の視界が成膜材料粒子Mbにより妨げられることを防止することができ、当該撮像手段20を用いて成膜材料Ma表面の状態を長期間にわたり観察することが可能となる。
Therefore, for example, as shown in FIG. 6, when the
なお、複数のパイプ54により区切られることにより複数の光路が形成される領域は、図6に示すように汚れ防止部材50Bのうちの撮像領域側(レンズ22側とは逆の側)である必要はなく、レンズ22側であってもよいし、光学軸Oに沿って汚れ防止部材50Bの中央付近であってもよい。
Note that the region where the plurality of optical paths are formed by being divided by the plurality of
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る成膜装置は上記に限定されず、種々の変更を行うことができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the film-forming apparatus based on this invention is not limited above, A various change can be performed.
例えば、上記実施形態では、撮像手段20及び汚れ防止部材50は、成膜室10bの内部に設けられた構成について説明した。しかしながら、設備の配置等の理由により、撮像手段20を成膜室10bの外部に設ける構成とする場合もある。この場合には、撮像手段20のレンズ22と撮像領域(成膜材料Ma近傍)とを結ぶ光路と交差する成膜室10bの壁面を例えばガラス等の透光性の材料に変更することで、外部に設けられた撮像手段20によって成膜室10bの内部の成膜材料Ma近傍を撮像することになると考えられる。上記のような状況においては、レンズ22に入射する光が通過する成膜室10bの壁面に成膜材料粒子Mbが付着すると、結果的に撮像手段20による撮像が困難になるため、成膜室10bの壁面と成膜材料Maが載置された主陽極機構7近傍の撮像領域との間に本実施形態に係る汚れ防止部材を設けることにより、壁面に付着する成膜材料粒子Mbを減らすことができ、成膜材料の観察を長期間連続して行うことが可能となる。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、上記実施形態では、撮像手段20がCCDカメラである場合について説明したが、撮像手段は他の種類のカメラであってもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、パイプ31及び外装部材51の形状が円筒状である場合について説明したが、パイプ31及び外装部材51の形状は適宜変更できる。同様に、光学軸Oに沿って伸び、光路を複数に区切ることができればよいという観点から、仕切り板33により光路を区切る場合も上記実施形態のように光路の断面形状が四角形状となるように区切る必要はなく、例えば、三角形、六角形等の他の形状に適宜変更をすることができる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the shape of the
1…成膜装置、2…主陽極機構、3…搬送機構、4…プラズマガン、5…被成膜物、6…補助陽極、7…主陽極部材、10…真空容器、20…撮像手段、50…汚れ防止部材、Ma…成膜材料、Mb…成膜材料粒子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
真空環境を形成する真空容器と、
前記真空容器内に前記プラズマビームを生成するプラズマ源と、
前記成膜材料を保持し、前記プラズマビームの照射によって前記粒子を発生させる粒子発生手段と、
前記粒子発生手段側の撮像領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像領域と前記撮像手段との間に設けられた汚れ防止部材と、
を備え、
前記汚れ防止部材によって、前記撮像手段の光学軸方向から見たときに、前記光学軸に沿って前記撮像手段に向かって複数の光路が形成される
ことを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film by heating a film forming material by a plasma beam and attaching particles evaporated from the film forming material to an object to be formed,
A vacuum vessel forming a vacuum environment;
A plasma source for generating the plasma beam in the vacuum vessel;
Particle generating means for holding the film forming material and generating the particles by irradiation with the plasma beam;
Imaging means for imaging the imaging region on the particle generating means side;
A dirt preventing member provided between the imaging region and the imaging means;
With
The film forming apparatus, wherein when seen from the direction of the optical axis of the imaging unit, a plurality of optical paths are formed along the optical axis toward the imaging unit by the anti-smudge member.
ことを特徴とする請求項1記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of optical paths are formed along the optical axis over the entire length of the optical axis and the antifouling member.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of optical paths are formed by a plurality of pipes extending along the optical axis.
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