JPH03126868A - インライン式成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、順次搬送される基板に成膜を行なうインライ
ン式成膜装置に関し、詳しくは、イオンブレーティング
法、真空蒸着法、スパッタリング法等のＰＶＤ法あるい
はプラズマＣＶＤ法等により基板に成膜を行なうインラ
イン式成膜装置の改良に関する。

［従来の技術］ インライン式成膜装置のうち、インライン式高周波励起
イオンブレーティング装置を例にとり説明する。−殻内
なインライン式高周波励起イオンブレーティング装置は
、第２図に模式断面図を示すように、薄膜材料Ｍを蒸発
させる蒸発源１１をもつ真空槽１と、薄膜材料Ｍが通過
する成膜開口２０で真空槽１と連通する搬送部２とを具
備したものである。真空槽１は、真空ポンプ１２によっ
て内部を真空に維持され、ガス導入管１３によりΔＦ、
Ｎｅ、口ｅ等の不活性ガス、０２、Ｎ２．０口４等の反
応性ガスあるいは不活性ガスと反応性ガスとの混合ガス
がプラズマ形成用ガスとして導入される。そして、高周
波励起コイル］４に高周波電源１５よりマツチングボッ
クス１６を介して高周波電力が印加され、これにより真
空槽１内にガスプラズマを形成する。蒸発源１１におい
て水冷されたるつぼ内に入れられた薄膜材料Ｍは、電子
銃１７より照射される電子ビームにより加熱され、蒸発
する。蒸発した薄膜材料Ｍは、プラズマ中を通過する際
に一部がイオン化され、成膜開口２０を通過し、搬送部
２において蒸発気流中を移動する基板Ｐに付着して薄膜
を形成する。薄膜材料Ｍの蒸発速度は、水晶発振式膜厚
モニタ１８により一定速度になるよう制０１１されてい
る。

上記インライン式高周波励起イオンブレーティング装置
に代表されるインライン式成膜装置においては、搬送部
内に移動可能に配置され、基板を保持搬送する搬送用治
具が用いられている。従来の搬送用治具は、第４図に示
すように、基板の形状に適合したフレーム部１００と、
このフレーム部１００の各辺下端に内側へ突出して固定
され基板を保持する複数のつめ部２００と、搬送部に設
けられたレールＲ上を回転移動可能にフレーム部１００
の対向する短辺の下端に取りつけられた車輪３００とを
もつものである。

［発明が解決しようとする課題］ 一般的な高周波励起イオンブレーティング装置において
は、プラズマの密度が変化すると）カ膜材料のイオン化
率が変化するため、基板に形成される膜質が変化してし
まう。この原因は、イオン化した薄膜材料の原子が非常
に高いエネルギをちっており、このエネルギが反応性ガ
スと薄膜材料との化学反応を促進させたり、薄膜の組織
や構造を変化させる作用を行なうからである。かかる場
合、高周波励起イオンブレーティング装置がバッチ式で
あれば、マツチングボックスが可変コンデンサ“のｉｉ
ｌ制御により反則電力を最小値に近づけ、これにより高
周波電源が高周波励起コイルに一定の電力を印加できる
ため、プラズマ状態の安定化を容易に図ることができる
。

しかし、高周波励起イオンブレーティング装置がインラ
イン式である場合、第２図に示すように、基板Ｐか蒸発
気流中を移動するにつれて真空槽１内の容量、真空度及
び蒸発状態等の真空雰囲気か変化するため、マツチング
ボックス１６によるマツチング状態に乱れを生じて反射
電力の増加を起こし、結果的にプラズマ状態に変化を生
じて基板Ｐに成膜される薄膜の特性値が不安定となる。

このような不具合は、プラズマＣＶＤ法等の他のインラ
イン式成膜装置においても存在するものである。

本発明は、上記従来の不具合に鑑みてなされたものであ
り、安定した特性値をもつ薄膜を基板に成膜できるイン
ライン式成膜装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインライン式成膜装置は、薄膜材料を放出する
放出装置をもつ密閉容器と、 該薄膜材料が通過する成膜開口で該密閉容器と連通ずる
搬送部と、 該搬送部内に移動可能に配置され、基板を保持搬送する
搬送用治具とを具備したインライン武威ＷＡ装置におい
て、 前記搬送用治具は、前記基板を成膜可能に保持する基板
開口をもち、該基板開口の搬送方向前後に少なくとも前
記成膜開口の幅を越える幅をもち前記成膜開口を覆う遮
蔽部を備えていることを特徴とするものである。

本発明で成膜装置とは、密閉容器と搬送部とを具備して
、イオンブレーティング法、真空蒸着法、スパッタリン
グ法等のＰＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法等により基
板に成膜を行なう装置をいう。

イオンブレーティング装置でいう真空槽等の密閉容器は
、薄膜材料を放出する蒸発源等の放出装置をもつ。放出
装置は、密閉容器で成膜開口に対向して設けられ、薄膜
材料を基板に向かって放出するａ搬送部は、薄膜材料が
通過する成膜開口で密閉容器と連通している。この搬送
部において基板が順次搬送される。成膜装置は、その他
バイアス電圧印加手段等を具備し、密閉容器にり成膜開
口を介して飛来する薄膜材料により基板表面に薄膜が成
膜されるよう構成されている。

本発明のインライン式成膜装置の特徴とするところは搬
送用治具にある。

搬送用治具は基板を成膜可能に保持する基板開口をもつ
。この基板開口は、基板の形状に適合して基板と搬送用
治具との間にほとんど間隙のないことが好ましい。間隙
が大きいと、この間隙を通過した不安定状態の薄膜材料
が基板に成膜されるため、本発明の効果を得にくいから
である。基板が（１１１面形状の場合も同様である。基
板を成膜可能に保持するためには、基板開口の周辺に従
来と同様のつめ部を設けることができる。この場合には
、つめ部の上に基板を載置して基板を保持する。

基板開口の搬送方向前後には少なくとも成膜開口の幅を
越える幅をもち成膜開口を覆う遮蔽部が設けられている
。より好ましくは、遮蔽部は、成膜開口より飛来する薄
膜桐材の基板搬送位置にお（プる成膜可能幅を越えてほ
ぼこれと等しい幅であることがよい。基板搬送位置にお
ける成膜可能幅は基板に薄膜材料が現実に成膜される幅
であり、これより大きい幅では搬送に無駄が生じるから
である。

なお、この搬送用治具は、従来と同様、搬送部に設けら
れたレール上を回転移動可能な車輪等により、搬送部内
を移動可能に配置され、基板を保持搬送する。

［作用］ 基板は搬送部内に配置された搬送用治具によって保持搬
送され、密閉容器内に設（ブられた放出装置は搬送用治
具に保持された基板に薄膜材料を成膜開口を介して放出
する。以下、インライン式イオンブレーティング装置の
作用として説明する。

搬送用治具が搬送方向に沿って成膜開口にさしかかって
蒸発気流中に入った時、プラズマ状態に乱れが生じる。

しかし、搬送用治具が成膜開口にさしかかった時点では
、搬送方向前方の遮蔽部か蒸発気流中に存在し、基板は
蒸発気流中には存在しない。このため、この段階では基
板に薄膜がイ１＠されない。搬送が進行して基板が蒸発
気流中に入る時には、すでに搬送方向前方の遮蔽部が蒸
発気流を完全に遮蔽した状態であり、真空雰囲気はその
状態で安定した状態とされている。このため、この段階
ではマツチング状態に乱れが生じず、プラズマ状態の変
化もなくなり、基板に安定した特性値をもつ薄膜が付着
される。ざらに搬送が進行し、基板が蒸発気流中を通り
すぎる時まで、搬送方向後方の遮蔽部が蒸発気流を完全
に遮蔽した状態で、プラズマ状態の変化がないため、基
板に安定した特性値を持つ薄膜が付着される。この後、
搬送方向後方の遮蔽部が成膜開口から出はじめればプラ
ズマ状態が乱れるが、その時には既に基板が成膜開口の
外に存在しているため、この段階では基板に薄膜が付着
されない。本発明のインライン式成膜装置では、上記イ
オンブレーティング装置と同様の作用を行なう。

［実施例］ 以下、本発明をインライン式高周波励起イオンブレーテ
ィング装置に具体化した実施例を図面を参照しつつ説明
する。

このイオンブレーティング装置は、第２図に示すように
、薄膜材料Ｍを蒸発させる蒸発源１１をもつ真空槽１と
、薄膜材料Ｍが通過する成膜開口２０で真空槽１と連通
ずる搬送部２と、この搬送部２内に移動可能に配置され
基板Ｐを保持搬送する搬送用治具３〈第１図参照）とを
具備したものである。このイオンブレーティング装置は
、搬送用治具３を除いて前記したものと同じものである
ため、同一の構成及び作用については詳述を省略する。

基板Ｐとしては、１００Ｘ３００　（ｍｍ＞のカラス平
板を採用した。

成膜開口２０は、第２図に示すように、搬送方向（図中
、矢印）の幅Ｓが約２００　（ｍｍ＞　、搬送方向と直
角の幅（図示せず〉が約３５０（ｍｍ＞、成膜開口２０
より飛来する薄膜材″Ｐ４Ｍの基板搬送位置（図中、２
点鎖線）にあける搬送方向の成膜可能幅Ｔが約３００　
（ｍｍ＞　、基板搬送位置における搬送方向と直角の成
膜可能幅（図示せず）が約４００（ｍｍ）に形成されて
いる。

搬送用治具３は、第１図に示すように、正方形状の平板
の中央に、搬送方向（図中、矢印）と直角に長辺をもつ
長方形状の基板間口３０を備えたものである。基板開口
３０は、基板Ｐの寸法より約２ｍｍ大きく形成されてい
る。また、基板開口３０の各辺の下端には内側へ突出し
て平板に固定されたつめ部３０ａが２対づつ取りつけら
れている（一部図示せず）。これらつめ部３０ａの上に
基板Ｐ＠載装し、基板Ｐを成膜可能に保持することがで
きる。

基板開口３０の搬送方向前後の平板が遮蔽部３１ａ、３
１ｂとされている。遮蔽部３１ａ、３１ｂは、成膜開口
２０を覆う大きざに形成されている。より具体的には、
遮蔽部３１ａ、３１ｂは、搬送方向の幅Ｋがともに３０
０　（ｍｍ）　、搬送方向と直角の幅りが／１００１０
０（に形成されている。

なお、この搬送用治具３は、基板開口３０の短辺と平行
位置にある平板の下端に２対の車輪３２が取りつけられ
ている（一部図示せず〉。これら車輪３２は、搬送部２
に設けられたレールＲ上を回転移動可能に取りつけられ
ている。

次に、本実施例のイオンブレーティング装置を用いて、
基板ＰにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　　ＴｏｎＯｘｉｄｅ）
膜を成膜する場合について説明する。

まず、第２図に示ずように、真空ポンプ１２により真空
槽１内を２Ｘ１０−］Ｐａまで真空引きをした後ガス導
入管１３により１．５Ｘ１０−２ａの真空度になるまで
０２を導入した。そして、高周波励起］イル１４に高周
波電源１５よりマツチングボックス１６を介して５００
Ｗの電力を印加し、酸素プラズマを形成した。蒸発源１
］のるつぼ内にＳｎＯ２を５ｗｔ％含有するＩｎ２Ｏ３
のインボッ１〜を入れ、電子銃１７から電子ビームを照
射してこれを加熱し、蒸発させた。蒸発速度は水晶発振
式膜厚モニタ１Ｂにて監視し、モニタ位置で１０六／Ｓ
ｅＣとなるよう電子ビーム照ｑ・ｊ量をフィードバック
制御した。

そして、搬送用治具３に基板Ｐをセラ１〜し、基板Ｐを
予め加熱用ランプ（図示せず）により３００′Ｃに加熱
した。この基板Ｐが保持された搬送用治具３を搬送方向
にＩＱＱｍｍ、／ｍ＋　ｎの一定速度で搬送した。第３
図に、ＲＦ印加電力中にあｔフる反則電力ａと時間との
関係を示す。時間は、搬送用治具３が蒸発気流に入る前
から出るまでの位置関係に対応している。すなわち、 １般送用治具３の先端が蒸発気流に入る時点Ａ：０（ｍ
ｌｎ＞、 搬送用治具３の前方の遮蔽部３１ａが完全に蒸発気流を
遮るとともに基板Ｐが蒸発気流にざしかかる時点Ｂ：３
（ｍ１口）、 基板Ｐが蒸発気流から出るとともに搬送用治具３の後方
の遮蔽部３１ｂが蒸発気流に入る時点Ｃニア（ｍｉｎ）
、 搬送用治具３の後方の遮蔽部３１ｂが蒸発気流から出る
時点０：１０（ｍｌｎ）である。

第３図に示されるように、反則電力は、Ａ点からＢ点ま
で大きく変化し、Ｂ点から０点までの間は安定した５Ｗ
であり、０点からＤ点まで再び大きく変化している。ま
た、Ｄ点以降、反則電力は安定した５Ｗである。このよ
うに、本実施例のイオンブレーティング装置では、基板
Ｐに成膜を行なっているとき（Ｂ〜Ｃ）では、プラズマ
の不変状態を維持できるものである。したがって、この
イオンブレーティング装置によれば、安定した特性値を
もつＩＴＯ膜を基板Ｐに成膜できる。

なお、ＩＴＯ膜の場合、その特性値の中で特に比抵抗値
がプラズマ状態に敏感である。このため、従来のイオン
ブレーティング装置を使用した場合には、再現性良く低
抵抗のＩＴＯ膜が得られなかった。しかし、本実施例の
イオンブレーティング装置を使用すれば、再現性良く、
かつ基板面内のばらつきも少なく、低抵抗のＩＴＯ膜を
得ることができた。また、ＩＴＯ膜に限られず、従来プ
ラズマの乱れによって生じていた種々の薄膜材料の薄膜
においても、安定した特性値を得ることができた。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のインライン式成膜装置は
、搬送用治具に保持された基板に成膜開口を介して成膜
を行なっているときにプラズマの不変状態を維持できる
ものであるため、安定した特性値をもつ８ｍを基板に成
膜できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例のイオンブレーティング装置にＪ３ける
搬送用治具の斜視図、第２図はイオンブレーティング装
置の模式断面図、第３図は時間と反則電力との関係を示
すグラフ、第４図は従来のイオンブレーティング装置に
おける１般送用治具の斜視図である。 Ｐ・・・基板　　　　　Ｍ・・・薄膜材料１・・・真空
槽（密閉容器〉 １１・・・蒸発源（放出装置） ２・・・搬送部　　　　２０・・・成膜開口３・・・搬
送用治具　　３０・・・基板開口３１ａ、３１ｂ−＊腋
部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜材料を放出する放出装置をもつ密閉容器と、 該薄膜材料が通過する成膜開口で該密閉容器と連通する
   搬送部と、 該搬送部内に移動可能に配置され、基板を保持搬送する
   搬送用治具とを具備したインライン式成膜装置において
   、 前記搬送用治具は、前記基板を成膜可能に保持する基板
   開口をもち、該基板開口の搬送方向前後に少なくとも前
   記成膜開口の幅を越える幅をもち前記成膜開口を覆う遮
   蔽部を備えていることを特徴とするインライン式成膜装
   置。