JP5246542B2 - Vacuum deposition system - Google Patents

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Description

本発明は、蒸着性材料からなる薄膜を被成膜体上に形成する真空成膜装置に係り、とりわけ蒸発しにくい高融点の金属材料または非昇華性材料からなる蒸着性材料を確実に蒸発させて、この蒸発した蒸着性材料を被成膜体上に製膜させることが可能な真空成膜装置に関する。   The present invention relates to a vacuum film forming apparatus for forming a thin film made of an evaporable material on an object to be deposited, and in particular, evaporates an evaporable material made of a high melting point metal material or a non-sublimable material which is difficult to evaporate. The present invention also relates to a vacuum film forming apparatus capable of forming the evaporated vapor deposition material on a film formation target.

従来より被成膜体上に蒸着性材料からなる薄膜を形成するため、被成膜体が配置された真空チャンバーと、プラズマビームを生成し、このプラズマビームを真空チャンバー内に送るプラズマガンと、プラズマガンから生成されたプラズマビームを収束させる収束コイルとを備えた真空成膜装置が用いられている。   Conventionally, in order to form a thin film made of a vapor deposition material on a deposition target, a vacuum chamber in which the deposition target is disposed, a plasma gun that generates a plasma beam and sends the plasma beam into the vacuum chamber, 2. Description of the Related Art A vacuum film forming apparatus including a converging coil that converges a plasma beam generated from a plasma gun is used.

このような真空成膜装置において、プラズマガンから生成されたプラズマビームは真空チャンバー内に送られ、真空チャンバー内に設置されたるつぼ内の蒸着性材料に照射される。プラズマビームが照射された蒸着性材料は蒸発し、その後、被成膜体上に蒸着して薄膜を形成する。
特開平０５−３３１２４号公報 特開２０００−２１９９６１号公報 特開２００６−１２４７３１号公報 In such a vacuum film forming apparatus, a plasma beam generated from a plasma gun is sent into a vacuum chamber and irradiated onto a vapor deposition material in a crucible installed in the vacuum chamber. The vapor deposition material irradiated with the plasma beam evaporates, and then vapor-deposits on the deposition target to form a thin film.
JP 05-33124 A JP 2000-219961 A JP 2006-124731 A

ところで従来の真空成膜装置において、蒸着性材料として、チタンまたはシリコン等のような比較的蒸発しにくい高融点の金属材料、あるいは酸窒化シリコン、窒化チタン、または窒化アルミニウム等のような非昇華性材料を用いることは難しい。すなわちこのような蒸着性材料を用いて被成膜体上に薄膜を形成しようとした場合、蒸着性材料が十分に蒸発しない。あるいは、蒸着性材料を急激に蒸発させようとすると、蒸着性材料に突沸が生じてしまう。このため被成膜体上に蒸着性材料からなる薄膜を安定して形成することは難しい。   By the way, in a conventional vacuum film forming apparatus, as a vapor deposition material, a metal material having a relatively high melting point such as titanium or silicon, or a non-sublimation property such as silicon oxynitride, titanium nitride, or aluminum nitride is used. It is difficult to use materials. That is, when it is going to form a thin film on a to-be-deposited body using such a vapor deposition material, vapor deposition material does not fully evaporate. Alternatively, if the vapor deposition material is rapidly evaporated, bumping occurs in the vapor deposition material. For this reason, it is difficult to stably form a thin film made of a vapor deposition material on the deposition target.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、蒸発しにくい高融点の金属材料または非昇華性材料からなる蒸着性材料であっても確実に蒸発させることが可能であり、このような蒸着性材料の薄膜を被成膜体上に安定して形成することが可能な真空成膜装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and even a vapor deposition material made of a high-melting-point metal material or a non-sublimation material that is difficult to evaporate can be reliably evaporated. An object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus capable of stably forming a thin film of such a vapor deposition material on a film formation target.

本発明は、薄膜を形成する被成膜体が内部に配置され、外方に突出する短管部を有する真空チャンバーと、真空チャンバー内に設けられ、蒸着性材料を収納するるつぼと、真空チャンバーの短管部に取付けられるとともに、プラズマビームを生成し、このプラズマビームをるつぼ内に収納された蒸着性材料に向けて照射する圧力勾配型プラズマガンと、真空チャンバーの短管部を包囲し、プラズマビームの軌道および／または形状を制御する収束コイルとを備え、蒸着性材料を収納するるつぼに、蒸着性材料を１５０℃乃至２０００℃の範囲内で加熱できる加熱機構を設け、真空チャンバー内であって、るつぼ近傍に、るつぼ内に蒸着性材料を供給する材料供給装置を設け、プラズマビームを真空チャンバー内のるつぼに収納した蒸着性材料の表面に導き、真空チャンバー内の被成膜体上に薄膜を形成することを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention relates to a vacuum chamber having a short tube portion projecting outwardly, in which a film formation target for forming a thin film is disposed, a crucible provided in the vacuum chamber and containing a vapor deposition material, and a vacuum chamber A pressure gradient type plasma gun that generates a plasma beam and irradiates the plasma beam toward the vapor deposition material housed in the crucible, and surrounds the short tube portion of the vacuum chamber, And a converging coil for controlling the trajectory and / or shape of the plasma beam, and a crucible containing the vapor deposition material is provided with a heating mechanism capable of heating the vapor deposition material within a range of 150 ° C. to 2000 ° C. In the vicinity of the crucible, a material supply device for supplying the vapor deposition material into the crucible is provided, and the vapor deposition material in which the plasma beam is stored in the crucible in the vacuum chamber. Led to the surface, a vacuum deposition apparatus, and forming a thin film on a deposition target object in a vacuum chamber.

本発明は、加熱機構は、赤外線ヒーター、ＬＥＤランプ、キセノンランプ、または重水素ランプからなることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is the vacuum film forming apparatus characterized in that the heating mechanism includes an infrared heater, an LED lamp, a xenon lamp, or a deuterium lamp.

本発明は、加熱機構は、電気的に浮遊状態であることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is the vacuum film forming apparatus characterized in that the heating mechanism is in an electrically floating state.

本発明は、収束コイルから生じる磁場の磁力が１００ガウス以上、好ましくは２００ガウス以上、更に好ましくは３００ガウス以上であることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is the vacuum film forming apparatus characterized in that the magnetic force of the magnetic field generated from the focusing coil is 100 gauss or more, preferably 200 gauss or more, more preferably 300 gauss or more.

本発明は、蒸着性材料は、材料供給装置からるつぼに１ｇ／分乃至２５０ｇ／分の量で供給されることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is the vacuum film forming apparatus characterized in that the vapor deposition material is supplied from the material supply apparatus to the crucible in an amount of 1 g / min to 250 g / min.

本発明は、材料供給装置からるつぼに供給される蒸着性材料の量を監視するモニター装置が設けられていることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is a vacuum film forming apparatus provided with a monitor device for monitoring the amount of a vapor deposition material supplied from a material supply device to a crucible.

本発明は、るつぼ下方にアノード電極が設けられ、蒸着性材料は絶縁性材料からなり、るつぼは融点２０００℃以上の材料からなり、るつぼとアノード電極とが直接接触していることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is characterized in that an anode electrode is provided below the crucible, the vapor deposition material is made of an insulating material, the crucible is made of a material having a melting point of 2000 ° C. or more, and the crucible and the anode electrode are in direct contact. This is a vacuum film forming apparatus.

本発明は、るつぼ下方にアノード電極が設けられ、蒸着性材料は導電性材料からなり、るつぼは融点２０００℃以上の非導電性材料からなるとともに、るつぼの底部に開口部が設けられ、るつぼとアノード電極との間にグラファイトからなる下敷き層が設けられていることを特徴とする真空成膜装置である。   In the present invention, an anode electrode is provided below the crucible, the vapor deposition material is made of a conductive material, the crucible is made of a nonconductive material having a melting point of 2000 ° C. or higher, and an opening is provided at the bottom of the crucible. The vacuum film forming apparatus is characterized in that an underlayer made of graphite is provided between the anode electrode and the anode electrode.

本発明は、材料供給装置からるつぼに供給される蒸着性材料が粉末形状を有し、その粒径が１ｍｍ以下、またはその嵩密度が５０％以下であることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is a vacuum film forming apparatus characterized in that the vapor-depositable material supplied to the crucible from the material supply apparatus has a powder shape, the particle diameter is 1 mm or less, or the bulk density is 50% or less. is there.

本発明は、蒸着性材料が、チタン、シリコン、酸窒化シリコン、窒化チタン、または窒化アルミニウムからなることを特徴とする真空成膜装置である。   The present invention is the vacuum film forming apparatus characterized in that the vapor deposition material is made of titanium, silicon, silicon oxynitride, titanium nitride, or aluminum nitride.

本発明によれば、蒸着性材料を収納するるつぼに、蒸着性材料を１５０℃乃至２０００℃の範囲内で加熱できる加熱機構を設けたので、蒸着性材料に対して直接的に高い熱エネルギーを加えることができ、蒸着性材料を確実に蒸発させ、蒸着性材料からなる薄膜を被成膜体に対して安定して形成することができる。   According to the present invention, the crucible for storing the vapor-depositable material is provided with a heating mechanism that can heat the vapor-depositable material within the range of 150 ° C. to 2000 ° C. Therefore, high thermal energy is directly applied to the vapor-depositable material. The vapor deposition material can be reliably evaporated and a thin film made of the vapor deposition material can be stably formed on the film formation target.

また本発明によれば、加熱機構は、電気的に浮遊状態であるので、帯電したプラズマ粒子が加熱機構に向かうことを防止し、加熱機構が電気的に破損することを防止できる。   Further, according to the present invention, since the heating mechanism is in an electrically floating state, it is possible to prevent charged plasma particles from going to the heating mechanism and to prevent the heating mechanism from being electrically damaged.

さらに本発明によれば、収束コイルから生じる磁場の磁力が１００ガウス以上、好ましくは２００ガウス以上、更に好ましくは３００ガウス以上なので、圧力勾配型プラズマガンから引き出されるプラズマが収束し、プラズマ密度を高くすることができる。   Furthermore, according to the present invention, since the magnetic force of the magnetic field generated from the focusing coil is 100 gauss or more, preferably 200 gauss or more, more preferably 300 gauss or more, the plasma drawn from the pressure gradient plasma gun converges and the plasma density is increased. can do.

さらにまた本発明によれば、蒸着性材料は、材料供給装置からるつぼに１ｇ／分乃至２００ｇ／分の量で供給されるので、蒸着性材料をるつぼに少量ずつ供給することができ、蒸着性材料の突沸を確実に防止することができる。   Furthermore, according to the present invention, since the vapor deposition material is supplied from the material supply device to the crucible in an amount of 1 g / min to 200 g / min, the vapor deposition material can be supplied to the crucible little by little. The bumping of the material can be reliably prevented.

さらにまた本発明によれば、材料供給装置からるつぼに供給される蒸着性材料の量を監視するモニター装置が設けられているので、蒸着性材料の供給量を適切にコントロールすることができ、蒸着性材料の突沸を更に確実に防止することができる。   Furthermore, according to the present invention, since the monitor device for monitoring the amount of the evaporable material supplied from the material supply device to the crucible is provided, the supply amount of the evaporable material can be appropriately controlled, and the evaporation The bumping of the functional material can be prevented more reliably.

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態による真空成膜装置を示す図であり、図２は、真空チャンバー内のるつぼ周辺を示す拡大図であり、図３は、るつぼの変形例を示す図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
Here, FIG. 1 is a view showing a vacuum film forming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view showing a crucible periphery in a vacuum chamber, and FIG. 3 is a modified example of a crucible. FIG.

まず、図１により、本実施の形態による真空成膜装置の概略について説明する。   First, an outline of the vacuum film forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図１に示すように、真空成膜装置１０は、薄膜２０ａを形成する基板（被成膜体）１３が内部に配置され、側部外方に突出する短管部１２Ａを有する真空チャンバー１２と、真空チャンバー１２内に設けられ、蒸着性材料２０を収納するるつぼ１９とを備えている。また真空チャンバー１２の短管部１２Ａに、プラズマビーム２２を生成し、このプラズマビーム２２をるつぼ１９内に収納された蒸着性材料２０に向けて照射する圧力勾配型プラズマガン１１が取付けられている。   As shown in FIG. 1, a vacuum film forming apparatus 10 includes a vacuum chamber 12 having a short tube portion 12A that has a substrate (film formation target) 13 on which a thin film 20a is formed disposed inside and projects outward from a side portion. And a crucible 19 which is provided in the vacuum chamber 12 and accommodates the vapor deposition material 20. Further, a pressure gradient type plasma gun 11 that generates a plasma beam 22 and irradiates the vapor deposition material 20 accommodated in the crucible 19 is attached to the short tube portion 12 </ b> A of the vacuum chamber 12. .

さらに真空チャンバー１２に真空ポンプ３０が接続され、真空チャンバー１２内は真空ポンプ３０によって吸引されて所定の減圧状態（例えば５×１０-5Ｐａ乃至１．５×１０-3Ｐａ）に保たれている。 Further, a vacuum pump 30 is connected to the vacuum chamber 12, and the inside of the vacuum chamber 12 is sucked by the vacuum pump 30 and maintained at a predetermined reduced pressure state (for example, 5 × 10 −5 Pa to 1.5 × 10 −3 Pa). Yes.

図１に示すようにプラズマガン１１は、放電電源１４のマイナス側に接続された環状の陰極１５と、放電電源１４のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第１中間電極１６および第２中間電極１７とを有している。また陰極１５側から放電ガス（Ａｒ）が供給され、プラズマガン１１は、この放電ガスをプラズマ状態にして第２中間電極１７から真空チャンバー１２内に向けて流出させるようになっている。   As shown in FIG. 1, the plasma gun 11 includes an annular cathode 15 connected to the negative side of the discharge power source 14, an annular first intermediate electrode 16 connected to the positive side of the discharge power source 14 via a resistor, and a first intermediate electrode 16. 2 intermediate electrodes 17. Further, a discharge gas (Ar) is supplied from the cathode 15 side, and the plasma gun 11 is caused to flow out from the second intermediate electrode 17 into the vacuum chamber 12 in a plasma state.

また、真空チャンバー１２と第２中間電極１７との間の短管部１２Ａの外側には、この短管部１２Ａを包囲するように収束コイル１８が設けられている。この収束コイル１８はプラズマビーム２２を磁場により軌道および／または形状を制御するものである。なおこのような制御としては、プラズマビーム２２の横断面の収束、平らな形状にすること、およびるつぼ１９内に引込む等の制御が考えられる。この収束コイル１８から生じる磁場の磁力は１００ガウス以上であり、好ましくは２００ガウス以上、更に好ましくは３００ガウス以上となっている。これにより、圧力勾配型プラズマガン１１から引き出されるプラズマが収束し、プラズマ密度を高くなる為に、蒸着性材料２０に照射される単位面積あたりのエネルギーを向上することができるという効果が得られる。また真空チャンバー１２内の下部には、上述したようにるつぼ１９が配置されており、このるつぼ１９には、上述したように薄膜２０ａの材料となる蒸着性材料２０が収納されている。   A converging coil 18 is provided outside the short tube portion 12A between the vacuum chamber 12 and the second intermediate electrode 17 so as to surround the short tube portion 12A. The focusing coil 18 controls the trajectory and / or shape of the plasma beam 22 by a magnetic field. As such control, control such as convergence of the cross section of the plasma beam 22, flattening, and drawing into the crucible 19 can be considered. The magnetic force of the magnetic field generated from the focusing coil 18 is 100 gauss or more, preferably 200 gauss or more, more preferably 300 gauss or more. Thereby, since the plasma drawn out from the pressure gradient type plasma gun 11 is converged and the plasma density is increased, an effect that the energy per unit area irradiated to the vapor deposition material 20 can be improved. Further, as described above, the crucible 19 is disposed in the lower part of the vacuum chamber 12, and the crucible 19 stores the vapor deposition material 20 as the material of the thin film 20a as described above.

また図１に示すように、短管部１２Ａ内にプラズマガン１１の出口部から絶縁管３１が突設されている。この絶縁管３１はプラズマビーム２２の周囲を取り囲み、プラズマガン１１から電気的に浮遊状態となっている。また真空チャンバー１２に連結された短管部１２Ａ内に、絶縁管３１の外周側を取巻くとともに、放電電源１４のプラス側に接続され、プラズマガン１１の出口部よりも高い電位状態となる電子帰還電極３２が設けられている。なお、前記絶縁管３１としては、たとえば、セラミック製短管が採用される。   Further, as shown in FIG. 1, an insulating tube 31 protrudes from the outlet of the plasma gun 11 in the short tube portion 12A. The insulating tube 31 surrounds the periphery of the plasma beam 22 and is electrically floating from the plasma gun 11. In addition, an electron feedback that surrounds the outer peripheral side of the insulating tube 31 in the short tube portion 12A connected to the vacuum chamber 12 and is connected to the positive side of the discharge power source 14 and is in a higher potential state than the outlet portion of the plasma gun 11 An electrode 32 is provided. As the insulating tube 31, for example, a ceramic short tube is employed.

次に、図２を用いて、真空チャンバー１２内に設けられたるつぼ１９周辺部の構成について説明する。図２に示すように、るつぼ１９下方に例えば銅からなるアノード電極２３が設けられ、このアノード電極２３は、上述した放電電源１４のプラス側に接続されている。またアノード電極２３内部に、プラズマビーム２２をるつぼ１９内の蒸着性材料２０に引込むためのるつぼ用磁石２１が埋設されている。   Next, the configuration around the crucible 19 provided in the vacuum chamber 12 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, an anode electrode 23 made of, for example, copper is provided below the crucible 19, and this anode electrode 23 is connected to the positive side of the discharge power supply 14 described above. Also, a crucible magnet 21 for drawing the plasma beam 22 into the vapor deposition material 20 in the crucible 19 is embedded in the anode electrode 23.

また、アノード電極２３の上方であって、るつぼ１９の周囲に、蒸着性材料２０を加熱する加熱機構４０が設けられている。加熱機構４０は、るつぼ１９周囲を取り囲むように配置されたリング形状の赤外線ヒーターからなり、るつぼ１９をるつぼ１９外周から略均一に加熱できるようになっている。あるいは、加熱機構４０としては、ＬＥＤランプ、キセノンランプ、または重水素ランプ等が用いられても良い。また加熱機構４０は、蒸着性材料２０の沸点以上の温度であって、るつぼ１９の融点以下である所定の温度まで加熱できる構造となっていることが好ましく、例えば、蒸着性材料２０を１５０℃乃至２０００℃の範囲内で加熱できるもの、更に好ましくは８００℃乃至１８００℃の範囲内で加熱できるものが用いられる。ここで、電気的に浮遊状態、とはアースに接続していないことを表す。また加熱機構４０は、電気的に浮遊状態とすることが好ましい。このように加熱機構４０が電気的に浮遊状態となることにより、プラズマ粒子の影響によるダメージを受けなくなり、ヒーター温度が変調したり破損したりせずに温度が安定するという効果が得られる。   A heating mechanism 40 for heating the vapor deposition material 20 is provided above the anode electrode 23 and around the crucible 19. The heating mechanism 40 is composed of a ring-shaped infrared heater disposed so as to surround the crucible 19, and can heat the crucible 19 from the outer periphery of the crucible 19 substantially uniformly. Alternatively, as the heating mechanism 40, an LED lamp, a xenon lamp, a deuterium lamp, or the like may be used. Moreover, it is preferable that the heating mechanism 40 has a structure capable of heating to a predetermined temperature that is equal to or higher than the boiling point of the vapor deposition material 20 and equal to or lower than the melting point of the crucible 19. Those that can be heated within the range of 2000 to 2000 ° C., more preferably those that can be heated within the range of 800 to 1800 ° C. are used. Here, the electrically floating state means that the terminal is not connected to the ground. The heating mechanism 40 is preferably in an electrically floating state. Thus, the heating mechanism 40 is in an electrically floating state, so that it is not damaged by the influence of plasma particles, and an effect is obtained that the temperature is stabilized without the heater temperature being modulated or broken.

さらに図２において、真空チャンバー１２内であって、るつぼ１９近傍に、るつぼ１９内に蒸着性材料２０を少量ずつ供給するための材料供給装置５０が設けられている。材料供給装置５０は、蒸着性材料２０を貯蔵するタンク４１と、タンク４１からの蒸着性材料２０をるつぼ１９に供給する材料供給パイプ４３とを有している。このうち材料供給パイプ４３は、一端がバルブ（接続部）４２を介してタンク４１に接続されるとともに、他端がるつぼ１９上に配置されている。   Further, in FIG. 2, a material supply device 50 is provided in the vacuum chamber 12 and in the vicinity of the crucible 19 to supply the vapor deposition material 20 into the crucible 19 little by little. The material supply device 50 includes a tank 41 that stores the vapor deposition material 20, and a material supply pipe 43 that supplies the vapor deposition material 20 from the tank 41 to the crucible 19. Among these, the material supply pipe 43 has one end connected to the tank 41 via a valve (connecting portion) 42 and the other end arranged on the crucible 19.

また材料供給装置５０のタンク４１からるつぼ１９に供給される蒸着性材料２０の量を監視するため、材料供給パイプ４３の一端とるつぼ１９上面との間に、例えば赤外線センサーからなるモニター装置４４が設けられている。このモニター装置４４および上述したバルブ（接続部）４２は、それぞれ真空チャンバー１２外方に設けられた制御装置４５に電気的に接続されている。制御装置４５は、モニター装置４４から送信された蒸着性材料２０の供給量に関する信号に基づき、バルブ４２を制御して、るつぼ１９内に供給される蒸着性材料２０の量を調整する。なお、このようにして材料供給装置５０のタンク４１からるつぼ１９に供給される蒸着性材料２０の量は、比較的少量、真空成膜装置１０の大きさにも依存するが、例えば１ｇ／分乃至２５０ｇ／分程度とすることが好ましい。   Further, in order to monitor the amount of the vapor deposition material 20 supplied from the tank 41 of the material supply device 50 to the crucible 19, a monitor device 44 made of, for example, an infrared sensor is provided between one end of the material supply pipe 43 and the upper surface of the crucible 19. Is provided. The monitor device 44 and the above-described valve (connector) 42 are electrically connected to a control device 45 provided outside the vacuum chamber 12, respectively. The control device 45 controls the valve 42 based on the signal regarding the supply amount of the vapor deposition material 20 transmitted from the monitor device 44 and adjusts the amount of the vapor deposition material 20 supplied into the crucible 19. Note that the amount of the vapor deposition material 20 supplied to the crucible 19 from the tank 41 of the material supply device 50 in this way is relatively small and depends on the size of the vacuum film formation device 10, for example, 1 g / min. It is preferable to set it to about 250g / min.

なお、上述したタンク４１および材料供給パイプ４３は、表面が絶縁材料によりコーティングされ、これによりプラズマ粒子がタンク４１及び材料供給パイプ４３に向かうことなく、安定したプラズマ放電が得られるという効果が得られる。   In addition, the tank 41 and the material supply pipe 43 described above are coated with an insulating material on the surface, thereby obtaining an effect that a stable plasma discharge can be obtained without the plasma particles going to the tank 41 and the material supply pipe 43. .

ところで、るつぼ１９は、例えばグラファイト（Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、タングステン（Ｗ）、またはニオブ（Ｎｂ）等、融点が２０００℃以上の材料からなっている。一方、蒸着性材料２０は、例えばチタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）等の金属材料、あるいは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の非昇華性材料等からなっている。また蒸着性材料２０は、粉末形状を有することが好ましい。さらに、蒸着性材料２０の粉末の粒径を１ｍｍ以下とし、あるいはその嵩密度を５０％以下とすることが好ましい。なおここでいう嵩密度とは、理論密度に対するＪＩＳＫ１２０１−１の３．１に記載された手法で測定された数値の割合を意味する。このように粒径または嵩密度を小さくすることにより、蒸着性材料２０をるつぼ１９に少量ずつ供給することができ、蒸着性材料２０を高温で加熱した際に突沸が生じることを確実に防止することができる。   By the way, the crucible 19 is made of a material having a melting point of 2000 ° C. or higher, such as graphite (C), boron nitride (BN), tungsten (W), or niobium (Nb). On the other hand, the vapor deposition material 20 is a metal material such as titanium (Ti) or silicon (Si), or a non-sublimable material such as silicon oxynitride (SiON), titanium nitride (TiN), or aluminum nitride (AlN). It is made up of. The vapor deposition material 20 preferably has a powder shape. Furthermore, it is preferable that the particle size of the powder of the vapor deposition material 20 is 1 mm or less, or the bulk density thereof is 50% or less. In addition, the bulk density here means the ratio of the numerical value measured by the method described in 3.1 of JISK1201-1 with respect to the theoretical density. By reducing the particle size or bulk density in this way, the vapor-depositable material 20 can be supplied to the crucible 19 little by little, and it is possible to reliably prevent bumping when the vapor-depositable material 20 is heated at a high temperature. be able to.

なお蒸着性材料２０が絶縁性材料（例えば、酸窒化シリコン、窒化アルミニウム等）からなる場合、図２に示すように、るつぼ１９を融点２０００℃以上の導電性材料（例えばグラファイト、タングステン、ニオブ等）から構成し、かつるつぼ１９とアノード電極２３とを直接接触させることが好ましい。   When the vapor deposition material 20 is made of an insulating material (for example, silicon oxynitride, aluminum nitride, etc.), as shown in FIG. 2, the crucible 19 is made of a conductive material having a melting point of 2000 ° C. or higher (for example, graphite, tungsten, niobium, etc.). It is preferable that the crucible 19 and the anode electrode 23 are in direct contact with each other.

これに対して、蒸着性材料２０が導電性材料（例えばチタン、シリコン等）からなる場合、図３に示すように、るつぼ１９を融点２０００℃以上の非導電性材料（例えば窒化ホウ素）から構成するとともに、るつぼ１９の底部に開口部１９ａを設け、るつぼ１９とアノード電極２３との間にグラファイトからなる下敷き層２４を設けても良い。   On the other hand, when the vapor deposition material 20 is made of a conductive material (for example, titanium, silicon, etc.), as shown in FIG. 3, the crucible 19 is made of a non-conductive material (for example, boron nitride) having a melting point of 2000 ° C. or higher. In addition, an opening 19 a may be provided at the bottom of the crucible 19, and an underlayer 24 made of graphite may be provided between the crucible 19 and the anode electrode 23.

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、予め材料供給装置５０のタンク４１内に粉末形状を有する蒸着性材料２０を収容しておく。次に、真空ポンプ３０を用いて真空チャンバー１２内を減圧し、真空チャンバー１２内を所定の圧力とする。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
First, the vapor deposition material 20 having a powder shape is stored in the tank 41 of the material supply device 50 in advance. Next, the inside of the vacuum chamber 12 is decompressed using the vacuum pump 30, and the inside of the vacuum chamber 12 is set to a predetermined pressure.

次に基板１３を真空チャンバー１２内に導入する。また、材料供給装置５０のタンク４１からるつぼ１９内に粉末形状を有する蒸着性材料２０を少量ずつ供給する。この間、タンク４１からの蒸着性材料２０は、材料供給パイプ４３を介して１ｇ／分乃至２５０ｇ／分ずつるつぼ１９内に少量ずつ継続的に供給される。この場合、モニター装置４４は、材料供給パイプ４３からるつぼ１９内に供給される蒸着性材料２０の量を測定し、この（単位時間当たりの）供給量を信号として制御装置４５に送信する。制御装置４５は、この信号を受けてバルブ４２を制御し、蒸着性材料２０の供給量を一定量に保持する。   Next, the substrate 13 is introduced into the vacuum chamber 12. Further, the vapor deposition material 20 having a powder shape is supplied little by little from the tank 41 of the material supply device 50 into the crucible 19. During this time, the vapor deposition material 20 from the tank 41 is continuously supplied in small amounts into the crucible 19 by 1 g / min to 250 g / min via the material supply pipe 43. In this case, the monitor device 44 measures the amount of the vapor deposition material 20 supplied into the crucible 19 from the material supply pipe 43 and transmits this supply amount (per unit time) to the control device 45 as a signal. The controller 45 receives this signal and controls the valve 42 to keep the supply amount of the vapor deposition material 20 at a constant amount.

次に放電電源１４によってプラズマガン１１が作動して、プラズマガン１１の第２中間電極１７から蒸着性材料２０に向けてプラズマビーム２２が形成される。プラズマガン１１からのプラズマビーム２２は、蒸着性材料２０の表面に導かれ、蒸着性材料２０に照射される。   Next, the plasma gun 11 is operated by the discharge power source 14, and a plasma beam 22 is formed from the second intermediate electrode 17 of the plasma gun 11 toward the vapor deposition material 20. The plasma beam 22 from the plasma gun 11 is guided to the surface of the vapor deposition material 20 and irradiated onto the vapor deposition material 20.

プラズマビーム２２が蒸着性材料２０に照射されるのと同時に、加熱機構４０によってるつぼ１９が加熱される。これによりるつぼ１９内の蒸着性材料２０が所定の温度、例えば１５０℃乃至２０００℃まで加熱される。このようにして、るつぼ１９内の蒸着性材料２０が蒸発する。蒸発した蒸着性材料２０は、イオン化して基板１３の下面に蒸着し、基板１３の下面に蒸着性材料２０からなる薄膜２０ａが形成される。この間収束コイル１８は、プラズマビーム２２に対してプラズマビーム２２の横断面を収縮させる作用を行ない、またるつぼ用磁石２１は、プラズマビーム２２の焦点合わせおよびプラズマビーム２２を曲げさせる作用を行なう。   The crucible 19 is heated by the heating mechanism 40 simultaneously with the irradiation of the plasma beam 22 onto the vapor deposition material 20. Thereby, the vapor deposition material 20 in the crucible 19 is heated to a predetermined temperature, for example, 150 ° C. to 2000 ° C. In this way, the vapor deposition material 20 in the crucible 19 evaporates. The evaporated vapor deposition material 20 is ionized and deposited on the lower surface of the substrate 13, and a thin film 20 a made of the vapor deposition material 20 is formed on the lower surface of the substrate 13. During this time, the focusing coil 18 acts to shrink the cross section of the plasma beam 22 with respect to the plasma beam 22, and the crucible magnet 21 acts to focus the plasma beam 22 and bend the plasma beam 22.

このようにして基板１３上に蒸着性材料２０の薄膜２０ａを形成することができる。   In this way, the thin film 20 a of the vapor deposition material 20 can be formed on the substrate 13.

このように、本実施の形態によれば、蒸着性材料２０を収納するるつぼ１９に、蒸着性材料２０を１５０℃乃至２０００℃の範囲内で加熱できる加熱機構４０を設けている。これにより、蒸着性材料２０に対して直接的に高い熱エネルギーを加えることができ、蒸着性材料２０を確実に蒸発させることができる。このようにして、蒸着性材料２０からなる薄膜２０ａを基板１３上に安定して形成することができる。とりわけ蒸着性材料２０が、チタン、シリコン等からなる高融点の金属材料、または酸窒化シリコン、窒化チタン、窒化アルミニウム等からなる非昇華性材料からなる場合であっても、薄膜２０ａを基板１３上に安定して形成することができる。   As described above, according to the present embodiment, the crucible 19 that stores the vapor deposition material 20 is provided with the heating mechanism 40 that can heat the vapor deposition material 20 within a range of 150 ° C. to 2000 ° C. Thereby, high thermal energy can be directly applied to the vapor deposition material 20, and the vapor deposition material 20 can be reliably evaporated. In this way, the thin film 20a made of the vapor deposition material 20 can be stably formed on the substrate 13. In particular, even when the vapor deposition material 20 is made of a high melting point metal material made of titanium, silicon, or the like, or a non-sublimation material made of silicon oxynitride, titanium nitride, aluminum nitride, or the like, the thin film 20a is formed on the substrate 13. Can be formed stably.

また、本実施の形態によれば、蒸着性材料２０は、材料供給装置５０のタンク４１からるつぼ１９に１ｇ／分乃至２５０ｇ／分の量で供給されるので、蒸着性材料２０を少量ずつ供給し、これにより蒸着性材料２０の突沸を確実に防止することができる。またモニター装置４４がタンク４１からるつぼ１９に供給される蒸着性材料２０の量を監視するとともに、制御装置４５がバルブ４２を制御して蒸着性材料２０の供給量を調整するので、蒸着性材料２０の供給量を適切にコントロールすることができる。   In addition, according to the present embodiment, the vapor deposition material 20 is supplied from the tank 41 of the material supply device 50 to the crucible 19 at an amount of 1 g / min to 250 g / min, so that the vapor deposition material 20 is supplied little by little. Thus, bumping of the vapor deposition material 20 can be reliably prevented. In addition, the monitoring device 44 monitors the amount of the vapor deposition material 20 supplied from the tank 41 to the crucible 19 and the control device 45 controls the valve 42 to adjust the supply amount of the vapor deposition material 20. The supply amount of 20 can be controlled appropriately.

本発明による真空成膜装置の一実施の形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of the vacuum film-forming apparatus by this invention. 本発明による真空成膜装置における真空チャンバー内のるつぼ周辺を示す拡大図。The enlarged view which shows the crucible periphery in the vacuum chamber in the vacuum film-forming apparatus by this invention. るつぼの変形例を示す図。The figure which shows the modification of a crucible.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 真空成膜装置
１１ プラズマガン
１２ 真空チャンバー
１２Ａ 短管部
１３ 基板（被成膜体）
１８ 収束コイル
１９ るつぼ
２０ 蒸着性材料
２０ａ 薄膜
２１ るつぼ用磁石
２２ プラズマビーム
２３ アノード電極
３０ 真空ポンプ
４０ 加熱機構
４４ モニター装置
４５ 制御装置
５０ 材料供給装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum film-forming apparatus 11 Plasma gun 12 Vacuum chamber 12A Short tube part 13 Substrate (film formation object)
18 Converging coil 19 Crucible 20 Evaporable material 20a Thin film 21 Magnet for crucible 22 Plasma beam 23 Anode electrode 30 Vacuum pump 40 Heating mechanism 44 Monitor device 45 Control device 50 Material supply device

Claims (9)

薄膜を形成する被成膜体が内部に配置され、外方に突出する短管部を有する真空チャンバーと、
真空チャンバー内に設けられ、蒸着性材料を収納するるつぼと、
真空チャンバーの短管部に取付けられるとともに、プラズマビームを生成し、このプラズマビームをるつぼ内に収納された蒸着性材料に向けて照射する圧力勾配型プラズマガンと、
真空チャンバーの短管部を包囲し、プラズマビームの軌道および／または形状を制御する収束コイルとを備え、
蒸着性材料を収納するるつぼに、蒸着性材料を１５０℃乃至２０００℃の範囲内で加熱できる加熱機構を設け、
真空チャンバー内であって、るつぼ近傍に、るつぼ内に蒸着性材料を供給する材料供給パイプを有する材料供給装置を設け、
材料供給パイプの一端とるつぼ上面との間に、材料供給装置からるつぼに供給される蒸着性材料の量を監視する、赤外線センサーからなるモニター装置が設けられ、
プラズマビームを真空チャンバー内のるつぼに収納した蒸着性材料の表面に導き、真空チャンバー内の被成膜体上に薄膜を形成することを特徴とする真空成膜装置。 A vacuum chamber having a short tube portion in which a film formation target for forming a thin film is disposed inside and projecting outward;
A crucible provided in a vacuum chamber and containing a vapor deposition material;
A pressure gradient type plasma gun that is attached to a short tube portion of a vacuum chamber, generates a plasma beam, and irradiates the plasma beam toward a vapor deposition material housed in a crucible;
A focusing coil that surrounds the short tube portion of the vacuum chamber and controls the trajectory and / or shape of the plasma beam;
A crucible containing the vapor deposition material is provided with a heating mechanism capable of heating the vapor deposition material within a range of 150 ° C. to 2000 ° C.,
A material supply apparatus having a material supply pipe for supplying a vapor deposition material into the crucible is provided in the vicinity of the crucible in the vacuum chamber.
Between the one end of the material supply pipe and the upper surface of the crucible, a monitor device comprising an infrared sensor for monitoring the amount of the vapor deposition material supplied from the material supply device to the crucible is provided.
A vacuum film forming apparatus characterized in that a plasma beam is guided to the surface of a vapor deposition material housed in a crucible in a vacuum chamber, and a thin film is formed on a film formation target in the vacuum chamber. 加熱機構は、赤外線ヒーター、ＬＥＤランプ、キセノンランプ、または重水素ランプからなることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。   2. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the heating mechanism comprises an infrared heater, an LED lamp, a xenon lamp, or a deuterium lamp. 加熱機構は、電気的に浮遊状態であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。   The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the heating mechanism is in an electrically floating state. 収束コイルから生じる磁場の磁力が１００ガウス以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の真空成膜装置。   The vacuum film-forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic force of the magnetic field generated from the focusing coil is 100 gauss or more. 蒸着性材料は、材料供給装置からるつぼに１ｇ／分乃至２５０ｇ／分の量で供給されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の真空成膜装置。   5. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the vapor deposition material is supplied from the material supply apparatus to the crucible in an amount of 1 g / min to 250 g / min. るつぼ下方にアノード電極が設けられ、蒸着性材料は絶縁性材料からなり、るつぼは融点２０００℃以上の材料からなり、るつぼとアノード電極とが直接接触していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の真空成膜装置。 An anode electrode is provided below the crucible, the vapor deposition material is made of an insulating material, the crucible is made of a material having a melting point of 2000 ° C or higher, and the crucible and the anode electrode are in direct contact with each other. The vacuum film-forming apparatus according to any one of 5 . るつぼ下方にアノード電極が設けられ、蒸着性材料は導電性材料からなり、るつぼは融点２０００℃以上の非導電性材料からなるとともに、るつぼの底部に開口部が設けられ、るつぼとアノード電極との間にグラファイトからなる下敷き層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の真空成膜装置。 An anode electrode is provided below the crucible, the vapor deposition material is made of a conductive material, the crucible is made of a non-conductive material having a melting point of 2000 ° C. or higher, and an opening is provided at the bottom of the crucible. vacuum film forming apparatus of any one of claims 1 to 5, characterized in that underlay layer made of graphite is provided between. 材料供給装置からるつぼに供給される蒸着性材料が粉末形状を有し、その粒径が１ｍｍ以下、またはその嵩密度が５０％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の真空成膜装置。 Depositing material from the material supply device is supplied to the crucible has a powder form, one a particle diameter of 1mm or less, or any one of claims 1 to 7 that the bulk density is equal to or less than 50% The vacuum film forming apparatus according to item. 蒸着性材料が、チタン、シリコン、酸窒化シリコン、窒化チタン、または窒化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。   2. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the vapor deposition material is made of titanium, silicon, silicon oxynitride, titanium nitride, or aluminum nitride.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5418371B2 (en) * 2010-03-31 2014-02-19 大日本印刷株式会社 Vacuum deposition system
CN112981327A (en) * 2019-12-12 2021-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 Integrated evaporation source for vacuum thermal evaporation
CN112011763A (en) * 2020-08-05 2020-12-01 Tcl华星光电技术有限公司 Evaporation plating equipment and material supplementing method thereof

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62180067A (en) * 1986-02-03 1987-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for electron beam vapor deposition
JPH0223525A (en) * 1988-07-11 1990-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of magnetic recording medium
JP2712539B2 (en) * 1989-04-28 1998-02-16 松下電器産業株式会社 Electron beam evaporation source
JPH0390561A (en) * 1989-08-31 1991-04-16 Laser Noushiyuku Gijutsu Kenkyu Kumiai Vapor generator for active metal
JPH03274264A (en) * 1990-03-22 1991-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Weight monitoring system for molten material or sublimating material and its weight control system
JPH0714161A (en) * 1992-12-24 1995-01-17 Fuji Photo Film Co Ltd Production of magnetic recording medium
JPH0770741A (en) * 1993-07-02 1995-03-14 Mitsubishi Electric Corp Evaporation source
JP3189038B2 (en) * 1997-01-14 2001-07-16 住友重機械工業株式会社 Material supply equipment for vacuum film forming equipment
JP3901336B2 (en) * 1998-03-31 2007-04-04 大日本印刷株式会社 Operation method of ion plating apparatus
JP4148378B2 (en) * 1998-11-25 2008-09-10 大日本印刷株式会社 Vacuum deposition equipment
JP4613056B2 (en) * 2004-12-13 2011-01-12 大日本印刷株式会社 Pressure gradient ion plating film forming apparatus and film forming method
JP4747802B2 (en) * 2005-11-25 2011-08-17 大日本印刷株式会社 Vacuum film forming method and vacuum film forming apparatus
JP2007284772A (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Toppan Printing Co Ltd Fluorine compound thin film production method

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