JP2991925B2 - 膜形成方法 - Google Patents
膜形成方法Info
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- JP2991925B2 JP2991925B2 JP6087642A JP8764294A JP2991925B2 JP 2991925 B2 JP2991925 B2 JP 2991925B2 JP 6087642 A JP6087642 A JP 6087642A JP 8764294 A JP8764294 A JP 8764294A JP 2991925 B2 JP2991925 B2 JP 2991925B2
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- Japan
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- substrate
- film
- rotation
- rotation axis
- film forming
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶射、ＣＶＤ、ＰＶ
Ｄ、粉末吹き付け等により基板上に膜を形成する方法に
関し、特に、溶射ガン、ＣＶＤ法のターゲット、或いは
粉末吹き付け等における膜を形成するための物質を噴出
するノズル等の成膜手段と、基板とを相対移動させて、
均一な厚さの膜を得る膜形成方法に関するものである。
Ｄ、粉末吹き付け等により基板上に膜を形成する方法に
関し、特に、溶射ガン、ＣＶＤ法のターゲット、或いは
粉末吹き付け等における膜を形成するための物質を噴出
するノズル等の成膜手段と、基板とを相対移動させて、
均一な厚さの膜を得る膜形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶射、ＣＶＤ、ＰＶＤ、粉末吹き付け等
で基板上に膜を形成する場合、その基板の大きさが大き
くなるにつれて膜全体を均一な厚さにすることが困難と
なる。
で基板上に膜を形成する場合、その基板の大きさが大き
くなるにつれて膜全体を均一な厚さにすることが困難と
なる。
【０００３】これを解決するために、例えば溶射に於て
は、基板を往復運動させながら、この往復運動に垂直な
方向に徐々にずらしていくことによって、均一な厚さの
溶射膜を得ようとする方法がある。しかしながら、この
方法では、往復運動の折り返し点である基板端縁部で
は、基板が一度静止するために溶射時間が長くなり、他
の部分と比較して膜厚が厚くなってしまうという欠点が
あった。また、基板が往復運動する機構では本質的に円
形基板上の膜の製造には適さない。このように、大面積
の基板、特に円形基板上に均一厚さの膜を形成するのは
困難であるか、可能であっても歩留が低いという問題が
あった。
は、基板を往復運動させながら、この往復運動に垂直な
方向に徐々にずらしていくことによって、均一な厚さの
溶射膜を得ようとする方法がある。しかしながら、この
方法では、往復運動の折り返し点である基板端縁部で
は、基板が一度静止するために溶射時間が長くなり、他
の部分と比較して膜厚が厚くなってしまうという欠点が
あった。また、基板が往復運動する機構では本質的に円
形基板上の膜の製造には適さない。このように、大面積
の基板、特に円形基板上に均一厚さの膜を形成するのは
困難であるか、可能であっても歩留が低いという問題が
あった。
【０００４】基板とその対極のターゲットとの間にプラ
ズマを発生させ、ここに反応性のガスを導入して、基板
上に膜を形成させるＣＶＤ法に於ても、大面積の膜の製
造が困難であることにかわりは無い。このＣＶＤ法で均
一な厚さの膜を得るためには、ターゲットをできるだけ
大きくし、かつ、基板またはターゲット保持治具を回転
させて、ターゲットが基板上をできるだけ一様に通過す
るべく構成するのが一般的である。しかし、基板または
ターゲット保持治具を単に回転させるだけでは、基板上
の全地点でターゲット滞在時間を同一にすることは不可
能であり、均一厚さの膜を得ることは厄介であった。ま
た、ターゲットによっては、大きなものを得ることが困
難なものも多く、このため高価になりがちで汎用的には
使用できない場合が多かった。
ズマを発生させ、ここに反応性のガスを導入して、基板
上に膜を形成させるＣＶＤ法に於ても、大面積の膜の製
造が困難であることにかわりは無い。このＣＶＤ法で均
一な厚さの膜を得るためには、ターゲットをできるだけ
大きくし、かつ、基板またはターゲット保持治具を回転
させて、ターゲットが基板上をできるだけ一様に通過す
るべく構成するのが一般的である。しかし、基板または
ターゲット保持治具を単に回転させるだけでは、基板上
の全地点でターゲット滞在時間を同一にすることは不可
能であり、均一厚さの膜を得ることは厄介であった。ま
た、ターゲットによっては、大きなものを得ることが困
難なものも多く、このため高価になりがちで汎用的には
使用できない場合が多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、成膜領
域、つまり成膜手段に対して静止した基板上に溶射ガン
等の成膜手段によって膜を形成し得る領域の大きさには
限界があり、しかも、基板あるいは成膜手段を、往復あ
るいは単に回転させるだけでは、成膜手段が基板上を一
様に通過させることはできないため、基板上に均一な厚
さの膜を形成することが困難であるといった不都合があ
った。
域、つまり成膜手段に対して静止した基板上に溶射ガン
等の成膜手段によって膜を形成し得る領域の大きさには
限界があり、しかも、基板あるいは成膜手段を、往復あ
るいは単に回転させるだけでは、成膜手段が基板上を一
様に通過させることはできないため、基板上に均一な厚
さの膜を形成することが困難であるといった不都合があ
った。
【０００６】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
成膜領域に比較して、膜を形成しようとする基板がはる
かに大きい場合でも、基板上に均一な厚さの膜を形成し
得る膜形成方法を提供することにある。
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
成膜領域に比較して、膜を形成しようとする基板がはる
かに大きい場合でも、基板上に均一な厚さの膜を形成し
得る膜形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した目的は、本発明
によれば、基板に直交する第１回転軸（以下、自転軸と
呼称する）を中心として、基板を回転させつつ、基板に
直交する第２回転軸（以下、公転軸と呼称する）を中心
として、自転軸を回転させるものとし、このとき、自転
軸が、円形状の基板の中心に位置し、公転軸が、自転軸
と基板外周縁との中間に位置し、膜形成領域中心点と公
転軸との距離が、自転軸と公転軸との距離に等しく、か
つ、自転軸の回転速度が略一定であり、膜形成領域中心
点が基板外周縁にある基準位置に対する公転軸の回転角
をθとすると、公転軸の回転速度が、計算上無限大にな
る点を除いて、１／｜ｃｏｓ（θ／２）｜に略比例して
変化するものとし、これにより基板上に均一な厚さの膜
を形成することを特徴とする膜形成方法を提供すること
により達成される。
によれば、基板に直交する第１回転軸（以下、自転軸と
呼称する）を中心として、基板を回転させつつ、基板に
直交する第２回転軸（以下、公転軸と呼称する）を中心
として、自転軸を回転させるものとし、このとき、自転
軸が、円形状の基板の中心に位置し、公転軸が、自転軸
と基板外周縁との中間に位置し、膜形成領域中心点と公
転軸との距離が、自転軸と公転軸との距離に等しく、か
つ、自転軸の回転速度が略一定であり、膜形成領域中心
点が基板外周縁にある基準位置に対する公転軸の回転角
をθとすると、公転軸の回転速度が、計算上無限大にな
る点を除いて、１／｜ｃｏｓ（θ／２）｜に略比例して
変化するものとし、これにより基板上に均一な厚さの膜
を形成することを特徴とする膜形成方法を提供すること
により達成される。
【０００８】以下に、自転軸、公転軸及び成膜領域の各
部の位置関係の適正化と、公転速度の制御について、図
１及び２を用いて説明する。
部の位置関係の適正化と、公転速度の制御について、図
１及び２を用いて説明する。
【０００９】図１は、半径ｒの円形基板１を、公転軸３
を中心にして基準位置Ａから矢印Ｄ方向に角度θだけ公
転させた状態Ｂを示している。ここで、基板１は、その
中心の自転軸２を中心に自転しており、その自転速度は
一定である。また、成膜点４は、成膜領域の中心点を表
しており、これは一定位置に固定されている。これらの
軸及び点の相対的な位置関係としては、公転軸３が、自
転軸２と基板１外周縁との中間に位置し、成膜点４と公
転軸３との距離が、自転軸２と公転軸３との距離に等し
くなるように配置されている。したがって、基準位置Ａ
においては、成膜点４は基板１外周縁に位置する。
を中心にして基準位置Ａから矢印Ｄ方向に角度θだけ公
転させた状態Ｂを示している。ここで、基板１は、その
中心の自転軸２を中心に自転しており、その自転速度は
一定である。また、成膜点４は、成膜領域の中心点を表
しており、これは一定位置に固定されている。これらの
軸及び点の相対的な位置関係としては、公転軸３が、自
転軸２と基板１外周縁との中間に位置し、成膜点４と公
転軸３との距離が、自転軸２と公転軸３との距離に等し
くなるように配置されている。したがって、基準位置Ａ
においては、成膜点４は基板１外周縁に位置する。
【００１０】さてここで、成膜点４を通り、自転軸２を
中心とした半径ｒ’の同心円Ｃ部分について考察する。
自転速度が公転速度に比して十分速いとすると、この同
心円Ｃは、自転している基板１上を成膜点４が通過した
軌跡を示しており、公転位置により半径が変化する。す
なわち、基準位置ＡからＤ方向に公転するに連れて、基
板１の外周円位置から次第に縮径し、公転角θが１８０
°、つまり自転軸２と成膜点４とが一致するところで、
自転軸２と重なる。さらに公転するに連れて、今度は次
第に拡径し、公転角θが３６０°、つまり基準位置にお
いて、基板１の外周円位置に戻る。
中心とした半径ｒ’の同心円Ｃ部分について考察する。
自転速度が公転速度に比して十分速いとすると、この同
心円Ｃは、自転している基板１上を成膜点４が通過した
軌跡を示しており、公転位置により半径が変化する。す
なわち、基準位置ＡからＤ方向に公転するに連れて、基
板１の外周円位置から次第に縮径し、公転角θが１８０
°、つまり自転軸２と成膜点４とが一致するところで、
自転軸２と重なる。さらに公転するに連れて、今度は次
第に拡径し、公転角θが３６０°、つまり基準位置にお
いて、基板１の外周円位置に戻る。
【００１１】基板１上に均一厚さの膜を形成するには、
自転速度が公転速度に比して十分速いとすると、同心円
Ｃが縮径・拡径するのに関わりなく、この同心円Ｃ上の
各点と成膜点４とが重なる回数を同一にすればよい。そ
のためには、同心円Ｃ部分に成膜点４が滞在している時
間が、同心円Ｃの円周長、つまり半径ｒ’（＝ｒ・｜ｃ
ｏｓ（θ／２）｜）に比例するように、同心円Ｃを縮径
・拡径、つまり基板１を公転させれば良い。したがっ
て、同心円Ｃ部分の成膜点滞在時間は、図２Ａに示すよ
うに、｜ｃｏｓ（θ／２）｜に比例する関係になる。ま
た、この滞在時間と公転速度は逆数の関係であるから、
公転速度は、１／｜ｃｏｓ（θ／２）｜に比例する関係
になる。
自転速度が公転速度に比して十分速いとすると、同心円
Ｃが縮径・拡径するのに関わりなく、この同心円Ｃ上の
各点と成膜点４とが重なる回数を同一にすればよい。そ
のためには、同心円Ｃ部分に成膜点４が滞在している時
間が、同心円Ｃの円周長、つまり半径ｒ’（＝ｒ・｜ｃ
ｏｓ（θ／２）｜）に比例するように、同心円Ｃを縮径
・拡径、つまり基板１を公転させれば良い。したがっ
て、同心円Ｃ部分の成膜点滞在時間は、図２Ａに示すよ
うに、｜ｃｏｓ（θ／２）｜に比例する関係になる。ま
た、この滞在時間と公転速度は逆数の関係であるから、
公転速度は、１／｜ｃｏｓ（θ／２）｜に比例する関係
になる。
【００１２】ところで、以上は、膜が形成される領域
を、成膜点４、つまり点として考えたが、実際の成膜領
域は有限の大きさを持っている。したがって、公転角度
が１８０°の場合でも公転速度は有限の値を持つことと
なる。つまり、公転角度θに対する公転速度は図２Ｂの
ように示すことができる。
を、成膜点４、つまり点として考えたが、実際の成膜領
域は有限の大きさを持っている。したがって、公転角度
が１８０°の場合でも公転速度は有限の値を持つことと
なる。つまり、公転角度θに対する公転速度は図２Ｂの
ように示すことができる。
【００１３】
【作用】以上に述べたように、成膜領域に比して基板が
はるかに大きい場合でも、基板を一定速度で自転させつ
つ、図２Ｂに示されるような公転速度で公転させれば、
基板上の各地点が成膜領域を一様に通過するようにな
り、基板上に均一な膜厚の膜を得ることができる。
はるかに大きい場合でも、基板を一定速度で自転させつ
つ、図２Ｂに示されるような公転速度で公転させれば、
基板上の各地点が成膜領域を一様に通過するようにな
り、基板上に均一な膜厚の膜を得ることができる。
【００１４】
【実施例】直径１５０ｍｍの円形基板に対して、内径５
ｍｍのパイプ状ノズルを垂直に配置し、ノズルの先から
基板に向けてアルゴンガスとともにＣｒ化合物粉体を吹
き付けて、基板上に圧粉体の膜を形成させた。このと
き、基板及びノズルを図１のように配置すると共に、基
板を自転・公転させた。自転速度は１５０ｒｐｍで一定
であり、公転速度は平均値としては３０ｒｐｍである
が、図２Ｂに示されるように、公転角に従って変化させ
た。約３０分間、ノズルから基板に向けてＣｒ化合物粉
体を吹き出したところ、直径１５０ｍｍの基板全体に厚
さ１ｍｍの均一な圧粉体の膜が得られた。
ｍｍのパイプ状ノズルを垂直に配置し、ノズルの先から
基板に向けてアルゴンガスとともにＣｒ化合物粉体を吹
き付けて、基板上に圧粉体の膜を形成させた。このと
き、基板及びノズルを図１のように配置すると共に、基
板を自転・公転させた。自転速度は１５０ｒｐｍで一定
であり、公転速度は平均値としては３０ｒｐｍである
が、図２Ｂに示されるように、公転角に従って変化させ
た。約３０分間、ノズルから基板に向けてＣｒ化合物粉
体を吹き出したところ、直径１５０ｍｍの基板全体に厚
さ１ｍｍの均一な圧粉体の膜が得られた。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による膜形成方法によれば、静止している場合には極
めて小さな面積しか成膜できない成膜手段に於ても、該
面積よりはるかに大きな、しかも円形の基板上に、全面
に渡って均一な厚さの膜を形成させることが可能とな
る。
明による膜形成方法によれば、静止している場合には極
めて小さな面積しか成膜できない成膜手段に於ても、該
面積よりはるかに大きな、しかも円形の基板上に、全面
に渡って均一な厚さの膜を形成させることが可能とな
る。
【図１】基板を基準位置から角度θだけ公転させた状態
を示す概略正面図。
を示す概略正面図。
【図２】ＡとＢとからなり、成膜地点下の同心円の部分
全体が成膜点に滞在すべき時間と公転角θとの関係及び
公転角θと公転速度との関係を示すグラフ。
全体が成膜点に滞在すべき時間と公転角θとの関係及び
公転角θと公転速度との関係を示すグラフ。
１ 基板 ２ 自転軸 ３ 公転軸 ４ 成膜点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 24/06 Ｃ２３Ｃ 24/06 (56)参考文献 特開 平６−86872（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−295540（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 26/00
Claims (1)
- 【請求項１】 溶射、ＣＶＤ、ＰＶＤ、粉末吹き付け
等で基板上に膜を形成する際に、前記基板に略直交する
第１回転軸を中心として前記基板を回転させつつ、前記
基板に略直交し、前記第１回転軸とは異なる第２回転軸
を中心として前記第１回転軸を回転させる膜形成方法に
おいて、 前記第１回転軸が、円形状の前記基板の中心に位置し、
前記第２回転軸が、前記第１回転軸と前記基板外周縁と
の中間に位置し、膜形成領域中心点と前記第２回転軸と
の距離が、前記第１回転軸と前記第２回転軸との距離に
等しく、かつ、前記第１回転軸の回転速度が略一定であり、前記
膜形成領域中心点が前記基板外周縁にある基準位置に対
する前記第２回転軸の回転角をθとすると、前記第２回
転軸の回転速度が、計算上無限大になる点を除いて、１
／｜ｃｏｓ（θ／２）｜に略比例して変化するものとし
て 、前記膜の厚さを均一化することを特徴とする膜形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087642A JP2991925B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087642A JP2991925B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268647A JPH07268647A (ja) | 1995-10-17 |
| JP2991925B2 true JP2991925B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=13920643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6087642A Expired - Fee Related JP2991925B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2991925B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6087642A patent/JP2991925B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07268647A (ja) | 1995-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991005 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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