JP4109751B2 - Method for filling evaporation raw material in PVD apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャンバー内の蒸発原料上に磁場によってプラズマビームを導くようにしたPVD装置における蒸発原料の充填方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、真空チャンバー内のるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上にプラズマガンにより生成されたプラズマビームを磁場によって導くようにしたPVD装置は公知である。そして、この真空チャンバー内において、プラズマビームにより蒸発原料を蒸発させ、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するようなっている。
【0003】
ところで、このPVD装置では、長時間連続的に薄膜形成を続ける場合、るつぼ内に収容した蒸発原料の減量分を補う必要があり、例えば図7に示すように下向きに狭くなった断面形状を有するフィーダ51からるつぼ52への蒸発原料Mの供給および充填が行われている。
この他、図8,9に示すように、前記同様の形状を有するフィーダ53に近接させてブレード54を並設し、るつぼ55を水平に往復運動させながらフィーダ53からるつぼ55へ蒸発原料Mを供給し、ブレード54により蒸発原料Mの上面を掻き取らせて蒸発原料Mの供給過剰を防止するとともに、蒸発原料Mの上面を平滑化しつつ蒸発原料Mを充填する方法も採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した蒸発原料Mの充填方法の内、図7に示す方法の場合、フィーダ51からるつぼ52に蒸発原料Mを単に自然落下させて供給するだけである故、るつぼ52内での蒸発原料Mの充填密度が不均一となる。またこの方法では、るつぼ52に供給された蒸発原料Mの上面が平滑にならない。このため、PVD装置内での成膜中の蒸着速度が不安定になり、形成された薄膜の基板移動方向およびこれに直角な方向における膜厚分布が不均一になるだけでなく、基板および薄膜を含めた全体の厚みも製品間でばらつくという問題が生じる。
【0005】
さらに、図8,9に示す方法の場合、前述した方法に比してるつぼ52内の蒸発原料Mの上面はより平滑化されるが、その平滑度は必ずしも十分ではない。また、蒸発原料Mの充填密度につても依然不均一となる。このため、多少程度の差はあるものの、前述したのと同様の問題が生じる。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、形成された薄膜の厚みの均一化および製品間でのばらつきの改善を可能としたPVD装置における蒸発原料の充填方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、プラズマガンにより生成されたプラズマビームを、真空チャンバー内の回転する2つの同心円が縁部となるリング状の溝を有するるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上に磁場によって導き、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するPVD装置における蒸発原料の充填方法において、前記るつぼ内のプラズマビームの照射されていない蒸発原料の減量部に薄膜形成中に前記蒸発原料をフィーダにより供給し、その後、蒸発原料の新たな供給部の上面を一定厚さに平滑にするとともに、新たに供給した前記蒸発原料の充填密度を前記縁部上に圧接するロールの回転により一定に保つようにした。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、本発明に係る充填方法が適用されるPVD装置の蒸発原料充填部を示し、るつぼ1は粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料Mを2つの同心円が縁部2となるリング状の溝3からなり、図示しないPVD装置の真空チャンバーの底部に駆動装置により矢印方向に回転可能となっている。4は、前記るつぼ1の下方に配設された複数の磁石(図示せず)による磁場により、前記蒸発原料M上に導かれるシート化されたプラズマビームである。
そして、前記プラズマビーム4と対向するるつぼ1の位置(プラズマビーム4の照射されていない蒸発原料Mの減量部)には、蒸発原料供給用フィーダ5とブレード7とるつぼ1の外方に向かって増大する径を有する円錐台形状のロール8が配設されている。
なお、前記蒸発原料供給用フィーダ5はるつぼ1の回転方向上流側に、ロール8は下流側にブレード7は中間に位置する。
【0008】
また、前記ロール8は、前記るつぼ1の環状縁部2に圧接するように軸受箱9で両端を支持され、ブレード7の下端はるつぼ1の上面より隙間D 1 を空けた高さにあり、フィーダ5の下端開口部はさらに隙間D 2 を空けた高さに配置されている。(図5参照。)
【0009】
したがって、真空チャンバー内において、回転するるつぼ1内に満たされた蒸発原料Mをプラズマビーム4により蒸発させ、この蒸発原料Mをるつぼ1の上方を移動して行く図示しない基板の下面に蒸着により薄膜が形成される。
【0010】
このようにして、るつぼ1内の蒸発原料Mが減量されると、前記フィーダ5から蒸発原料Mを供給すると、供給された蒸発原料Mはブレード7の下端における隙間D 1 を介して一定の厚みとなってロール8に向けて運ばれ、押付面が定位置にあるロール8により一様に押圧されることにより、蒸発原料Mの上面は十分に平滑化されるとともに、るつぼ1内に新たに供給された蒸発原料Mの充填密度を全体的に一定に保つことになる。
【0011】
この結果、薄膜形成を長時間連続的に続けることが可能になるだけでなく、基板(図示せず)上に形成された薄膜の膜厚が全体的に均一になり、製品間でのばらつきも改善される。
なお、ロール8にまで至らせる蒸発原料Mの最適量は、蒸発原料Mの減量速度および蒸発原料Mの粒子サイズ或いはペレットサイズに応じて決められ、それに応じて前記D 1 ,D 2 の大きさが調整される。
【0012】
前記説明では、ロール8として、円錐台形状のものを用いたが、図4に示すように円筒形状のものであってもよい。
しかし、円錐台形状に形成したロール8を用いることにより蒸発原料Mの上面各部とこれと接触するロール8の外周面各部の速度を同一にし、速度差があることにより蒸発原料 Mの表面粒子を不必要に細かく粉砕する不具合が生じるのを最小限に抑えることができる。
【0013】
また、るつぼ1の縁部2にラックを設ける一方、ロール8に前記ラックと噛合するピニオンを設け、るつぼ1の回転に連動してロール8を強制的に回転し、ロール8の回転が不安定になる場合にも、常に一定の回転速度を確保するようにしてもよい。
【0014】
さらに、るつぼ1の側部外方全周にるつぼ1からこぼれ落ちた蒸発原料Mを受けるトレー部(凹部)を設け、るつぼ1からこぼれ落ちた蒸発原料Mを回収するようにしてもよい。
【0015】
さらにまた、ブレード7を省く一方、図6に示すようにフィーダ5の下端部にロール8側に向かった張り出し部6を設け、ブレード7としての機能を持たせてもよい。
【0016】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、プラズマガンにより生成されたプラズマビームを真空チャンバー内の回転する2つの同心円が縁部となるリング状の溝を有するるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上に磁場によって導き、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するPVD装置における蒸発原料の充填方法において、前記るつぼ内のプラズマビームの照射されていない蒸発原料の減量部に薄膜形成中に前記蒸発原料をフィーダにより供給し、その後、蒸発原料の新たな供給部の上面を一定厚さに平滑にするとともに、新たに供給した前記蒸発原料の充填密度を前記縁部上に圧接するロールの回転により一定に保つようにしてある。
【0017】
このように、薄膜形成中に、るつぼ内の減量部に新たな蒸発原料を供給し、その上面を一定厚さに平滑にするとともに、この新たに供給した蒸発原料の充填密度をロールの回転により一定に保つようにしてあるため、基板上に形成される薄膜の膜厚は全体的に均一になり、製品間でのばらつきも改善され、しかも長期にわたって連続的に薄膜が形成でき、生産性が向上するという効果を奏する。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るPVD装置における蒸発原料の充填方法を適用した蒸発原料充填部を示す平面図である。
【図2】 図1に示す蒸発原料充填部の断面の概略を示す図である。
【図3】 図1に示す蒸発原料充填部の概略を示す部分斜視図である。
【図4】 本発明に係る充填方法を適用した別の蒸発原料充填部の概略を示す平面図である。
【図5】 図1におけるフィーダ、ブレード、ロールとるつぼ縁部との距離を示す図である。
【図6】 フィーダの一部でブレードを兼用した場合を示す図である。
【図7】 従来の充填方法を適用したPVD装置における蒸発原料充填部の概略を示す断面図である。
【図8】 従来の充填方法を適用した他のPVD装置における蒸発原料充填部の概略を示す断面図である。
【図9】 図8の矢印部分における断面図である。
【符号の説明】
1〜るつぼ、 2〜縁部、 4〜プラズマビーム、
5〜蒸発原料供給用フィーダ、 6〜張り出し部、 7〜ブレード、
8〜ロール、 M〜蒸発原料。 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of filling evaporation material in a PVD apparatus in which a plasma beam is guided by a magnetic field onto the evaporation material in a vacuum chamber.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a PVD apparatus in which a plasma beam generated by a plasma gun is guided by a magnetic field onto a powdery, granular, or pelletized evaporation raw material housed in a crucible in a vacuum chamber is known. In the vacuum chamber, the evaporation material is evaporated by a plasma beam, and a thin film is formed on the lower surface of the substrate located above the evaporation material.
[0003]
Incidentally, in the PVD apparatus, to continue for a long time continuously thin film formation, it is necessary to compensate for the decrease amount of the vaporized raw material contained in a crucible, having a sectional shape narrowed downward, as shown in FIG. 7, for example Supply and filling of the evaporation raw material M from the
In addition, as shown in FIGS. 8 and 9 , the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the method shown in FIG. 7 among the above-described methods for filling the evaporation raw material M, the evaporation raw material M is simply dropped from the
[0005]
Further, in the case of the method shown in FIGS. 8 and 9 , the upper surface of the evaporation raw material M in the
The present invention has been made with the object of eliminating such conventional problems, and is a method for filling an evaporation material in a PVD apparatus capable of uniforming the thickness of the formed thin film and improving variation among products. Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a plasma beam generated by a plasma gun, rotating the two concentric circles powdery or granular accommodated in a crucible having a ring-shaped groove the edge of the vacuum chamber Alternatively, in the method of filling the evaporation material in the PVD apparatus in which a thin film is formed on the lower surface of the substrate positioned above the evaporation material by a magnetic field on the pellet-shaped evaporation material, the evaporation not irradiated with the plasma beam in the crucible The evaporating raw material is supplied to the weight reducing part of the raw material by a feeder during thin film formation, and then the upper surface of the new evaporating raw material supply part is smoothed to a certain thickness, and the filling density of the newly supplied evaporating raw material is reduced. It was made to keep constant by rotation of the roll press-contacted on the said edge part .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an evaporating raw material filling portion of a PVD apparatus to which the filling method according to the present invention is applied. A
Then, at the position of the
The evaporating
[0008]
The
[0009]
Therefore, in the vacuum chamber, the evaporation source M filled in the rotating
[0010]
When the evaporation material M in the
[0011]
As a result, not only can the thin film formation be continuously continued for a long time, but also the film thickness of the thin film formed on the substrate (not shown) becomes uniform as a whole, resulting in variations among products. Improved.
The optimum amount of the evaporation material M to bring up the
[0012]
In the above description, the
However, the surface particles of the evaporation material M by the use of
[0013]
In addition, a rack is provided on the
[0014]
Further, a tray portion (concave portion) that receives the evaporated raw material M spilled from the
[0015]
Furthermore, while omitting the
[0016]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the plasma beam generated by the plasma gun is stored in a crucible having a ring-shaped groove with two rotating concentric circles as edges in the vacuum chamber. Alternatively, in the method of filling the evaporation material in the PVD apparatus in which a thin film is formed on the lower surface of the substrate positioned above the evaporation material by a magnetic field on the granular or pellet evaporation material, the plasma beam in the crucible is irradiated. The evaporation material is supplied to the weight reduction part of the evaporation material during the thin film formation by a feeder , and then the upper surface of the new supply part of the evaporation material is smoothed to a constant thickness and filled with the newly supplied evaporation material. The density is kept constant by the rotation of the roll pressed against the edge .
[0017]
Thus, in the thin film formation by supplying a new evaporation raw material loss of the crucible, as well as smoothing the upper surface of its constant thickness, rotating the packing density of the vaporized raw material this newly supplied in roll because you have to keep constant by the thickness of the thin film that will be formed on the substrate whole becomes uniform, the improvement variations among products, moreover continuously be thin form for a long time, productivity There is an effect that you improve.
[0018]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an evaporating material filling unit to which an evaporating material filling method is applied in a PVD apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a cross section of the evaporation raw material filling portion shown in FIG . 1;
FIG. 3 is a partial perspective view showing an outline of an evaporating raw material filling unit shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view showing an outline of another evaporation raw material filling unit to which the filling method according to the present invention is applied.
5 is a diagram showing distances from the feeder, blade, and roll crucible edge in FIG . 1. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a case where a blade is also used as a part of the feeder.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an evaporation raw material filling portion in a PVD apparatus to which a conventional filling method is applied.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an evaporating raw material filling portion in another PVD apparatus to which a conventional filling method is applied.
9 is a cross-sectional view taken along an arrow in FIG.
[Explanation of symbols]
1 crucible, 2 edge, 4 plasma beam,
5-Feeder for evaporating raw material supply, 6-Overhang part, 7-Blade,
8-roll, M-evaporation raw material.
Claims (1)
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JP16341598A JP4109751B2 (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Method for filling evaporation raw material in PVD apparatus |
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