JPH0527484Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、イオンプレーテイング装置、蒸着装
置あるいはスパツタリング装置等、真空容器内に
配設した基板を加熱しながら、基板表面に膜材料
を付着させて皮膜を形成する成膜装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第３図および第４図は、上記イオンプレーテイ
ング装置の一例を示している。図中１はベルジヤ
ー（真空容器）１であり、このベルジヤー１内の
底部には、蒸発源２が、また、その上方には、被
処理物（基板−この場合長尺円筒状に巻かれてい
る）Ｗおよびこの被処理物Ｗを加熱するヒータＨ
……が備えられている。

蒸発源２は、電子ビームを利用したいわゆる電
子ビーム蒸発源であり、水冷されるルツボ３に蒸
着材料（膜材料）４を入れ、これに電子ビーム５
を直接当てて加熱し蒸発物質６を得るものであ
る。この蒸発源２は、図示せぬ移動装置により、
被処理物Ｗに対し蒸発物質６が均等に付着するよ
う被処理物Ｗに沿つて往復移動するようになつて
いる。また、ベルジヤー１の側壁には、ルツボ３
との間にグロー放電を生じる直流放電電極板７
（モリブデン、タンタル、タングステン等からな
る）が設けられ、このグロー放電によつて蒸発し
た蒸着材料４を正イオン化するようにしている。
８はルツボ３および直流放電電極板７に接続され
た直流電源である。

被処理物Ｗは、その中心軸に挿入された回転軸
９が、ベルジヤー１内に設置された軸受１０に支
持されることにより水平かつ軸回りに回転自在と
されている。回転軸１０の一端は、シール材１１
を介してベルジヤー１外に突出し、その突出端
に、ギヤ１２、絶縁部１３、減速機１４を介して
モータ１５が連結されており、このモータ１５に
より、被処理物Ｗは回転させられるようになつて
いる。なお、１６は被処理物Ｗに回転軸９を介し
て負の電荷を印加する直流電源、第３図中１７は
シヤツタである。

上記装置によれば、まず、ベルジヤー１内を真
空状態にしてから、ベルジヤー１内に供給口１ａ
より窒素あるいは炭素等の反応ガスＧを供給し、
また、被処理物Ｗをモータ１５により回転させる
とともにヒータＨ……により加熱する。そして、
蒸発源２から、電子ビーム５によつて加熱した蒸
着材料４を蒸発させることより、蒸発源２から直
流放電電極板７へ向けて放出される熱電子（e^-）
が、蒸発物質６に衝突して電子を弾き出して正イ
オン化し、また、ベルジヤー１内に供給された反
応ガスＧも同様に正イオン化する。

このように正イオン化された蒸発物質６と反応
ガスＧは、直流電源１６により負の電荷が印加さ
れた被処理物Ｗに向かつて加速され、その表面に
付着して皮膜を形成する。

ところで、前記ヒータＨ……は、皮膜の付着状
態を強固にするため被処理物Ｗの表面を加熱する
ものである。その加熱温度は、被処理物Ｗや蒸着
材料４によつて、ある最適な温度が設定される。
これらヒータＨ……は、第４図に示すように、被
処理物Ｗの長さ方向に沿つて複数（この場合４
個）設けられている。また、これら各ヒータＨ…
…に対向するベルジヤー１の側壁には、被処理物
Ｗの表面温度を測定する非接触式の輻射式温度計
Ｍ……がそれぞれ装備されている。

前記各ヒータＨ……は、一つの電源１８によつ
て通電され被処理物Ｗを加熱するが、それぞれに
設けられた温度調節器１９により加熱温度が独自
に調節されるようになつている。そして、前記各
輻射式温度計Ｍ……の測定値が、その輻射式温度
計Ｍと対向するヒータＨの温度調節をする温度調
節器１９に入力され、これにもとづいて各温度調
節器１９……がヒータＨの加熱温度を目的の温度
となるよう調節している。なお、第４図中２０…
…，２１……は、それぞれベルジヤー１における
各ヒータＨ……に対する通電ラインの貫通部、お
よび各輻射式温度計Ｍ……の貫通部を気密保持す
るシール材である。

［考案が解決しようとする課題］ 上記装置に用いられる輻射式温度計Ｍは、被処
理物Ｗからの放射（輻射）を受け、その全放射エ
ネルギーの量を測定することによつて温度を検知
するものであり、次の原理式で算定される。

Ｔ＝（Ｗ／ε・σ）^1/4 Ｔ：被測温物体の表面温度 Ｗ：放射エネルギー σ：比例定数 ε：放射率 ところで、上記被処理物Ｗは、その材質、表面
状態により放射率εが異なり、さらに、蒸発物質
６が付着していくことにより放射率εが変化して
いく。また、輻射式温度計Ｍにおいては、放射を
受ける部分の表面にも蒸発物質６が多かれ少なか
れ付着するので、測定する放射エネルギーＷが減
衰する。これらのために、輻射式温度計Ｍの測定
値を誤差を含むものとなり、したがつて、この測
定値にもとづき温度調節器１９によつてヒータＨ
の加熱温度が調節されても、被処理物Ｗを最適な
温度に加熱できないといつた不具合な点がある。

この結果、実際に操業する際には上記誤差を踏
まえ、操業者が経験による勘にもとづき、各温度
調節器１９……を調節して被処理物Ｗを加熱して
いた。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記課題を解決するためになされたも
のであつて、真空容器内に配設される基板を加熱
するヒータＨと、基板の表面温度を測定する輻射
式温度計等の非接触式温度計Ｍとを備え、前記ヒ
ータＨにより基板を加熱しながら、膜材料を基板
表面に付着させて皮膜を形成する加熱式成膜装置
において、前記真空容器内に、基板と同じ材質お
よび表面状態のダミー基板とこのダミー基板を加
熱するヒータH₁を配設するとともに、ダミー基
板の表面温度を測定する輻射式温度計等の非接触
式温度計M₁と熱電温度計等の接触式温度計M₂を
装備し、さらに、基板側の非接触式温度計Ｍの測
定値を、ダミー基板側の非接触式温度計M₁の測
定値と同値にするよう前記ヒータＨの加熱温度を
制御する制御手段を設けたことを特徴としてい
る。

［作用］ ダミー基板を、ヒータH₁により接触式温度計
M₂で温度管理しながら基板の最適加熱温度に加
熱する。基板の表面温度を測定する輻射式温度計
Ｍの測定値をダミー基板の表面温度を測定する輻
射式温度計M₁と同値となるよう制御手段により
ヒータＨを制御する。ダミー基板と基板の材質お
よび表面状態は同一なため、ダミー基板側の輻射
式温度計M₁の測定値と、基板側の輻射式温度計
Ｍの測定値が同値となれば、基板は、ダミー基板
と同じ温度で、すなわち最適加熱温度で加熱され
る。

［実施例］ 以下、第１図ないし第２図を参照して本考案の
一実施例をイオンプレーテイング装置に適用した
場合について説明する。これら図において、第４
図と同一の構成要素については同一の符号を付し
説明を省略する。

本実施例においては、被処理物Ｗの一端側（回
転軸９がベルジヤー１の外に突出する側）に、ダ
ミー基板W₁が配設されている。このダミー基板
W₁は、被処理物Ｗと同じ材質で帯状に形成され、
かつその表面が被処理物Ｗと同様な仕上げ状態と
されたものである。このダミー基板W₁は、第２
図に示すように、回転軸９に装着されたドーナツ
状のドラム３０の外周に、被処理物Ｗの外径と同
径となるよう着脱自在に張り付けられている。そ
して、ダミー基板W₁は、下記の熱電温度計M₂に
よりその温度が測定される。

この熱電温度計M₂は、前記ドラム３０および
回転軸９に挿入され先端がダミー基板W₁の裏面
に接触する熱電対３１と、回転軸９先端に設けら
れた測定器３２とからなり、熱電対３１は、回転
軸９の軸心に形成された中空部９ａを通されて測
定器３２に接続され、ここでダミー基板W₁の温
度が測定される。回転軸９と測定器３２との間に
は、回転軸９とともに回転する熱電対３１を測定
器３２の端子と常に接触させるためのスリツプリ
ング３３が介在されている。

一方、ベルジヤー１の内部には、前記ダミー基
板W₁を加熱するヒータH₁が配設され、また、こ
のヒータH₁に対向するベルジヤー１の側壁には、
ダミー基板W₁の表面温度を測定する非接触式の
輻射式温度計M₁が装備されている。

ヒータH₁は、被処理物Ｗを加熱するヒータＨ
……の電源１８により通電されダミー基板W₁を
加熱するが、温度調節器３４により加熱温度が調
節されるようになつている。この温度調節器３４
には、ダミー基板W₁の温度を測定する前記熱電
温度計M₂の測定器３２の温度信号が入力され、
さらに、その温度が、被処理物Ｗの最適加熱温度
となるよう、温度調節器３４がヒータH₁の温度
調節をし、これによつて、ダミー基板W₁は、被
処理物Ｗの最適加熱温度で加熱されるようになつ
ている。なお、温度調節器３４と熱電温度計M₂
の測定器３２との間には、回転軸９に印加される
高圧の負の電荷を絶縁して温度調節器３４に熱電
温度計M₂の温度信号のみが送られるよう絶縁交
換器３５が介在されている。

一方、各ヒータＨ……に対向配置され被処理物
Ｗの表面温度を測定する各輻射式温度計Ｍ……の
それぞれには、接続された輻射式温度計Ｍの測定
値と、ダミー基板W₁側の輻射式温度計M₁の測定
値が入力される比較調製器３６が１つずつ接続さ
れている。そして、これら比較調節器３６は、そ
れらが接続された輻射式温度計Ｍに対向配置され
ているヒータＨの温度調節器１９に接続されてい
る。そして、被処理物Ｗ側の輻射式温度計Ｍとダ
ミー基板W₁側の輻射式温度計M₁の測定値を比較
して、常に、被処理物Ｗ側の輻射式温度計Ｍの測
定値が、ダミー基板W₁側のそれと同値になるよ
う温度調節器１９を調節し、ヒータＨによる被処
理物Ｗの加熱温度を制御するようになつている。
したがつて、上記比較調整器３６……、温度調節
器１９……が、ヒータＨ……の加熱温度を制御す
る制御手段として構成されている。

なお、第１図中３７……，３８……は、それぞ
れベルジヤー１におけるヒータH₁に対する通電
ラインの貫通部、および輻射式温度計M₁の貫通
部を気密保持するシール材である。

上記構成からなるイオンプレーテイング装置に
よれば、被処理物Ｗを各ヒータＨ……により加熱
した状態で、ダミー基板W₁の温度が最適加熱温
度となるように、ダミー基板W₁の温度を直接測
定する熱電温度計M₂の測定値をフイードバツク
しながら温度調節器３４を制御してヒータH₁に
よりダミー基板W₁を加熱する。この際のダミー
基板W₁の表面温度が輻射式温度計M₁により測定
され、その測定値が被処理物Ｗ側の各輻射式温度
計Ｍ……にそれぞれ接続された比較調製器３６…
…に入力される。そして、この比較調製器３６に
より、ダミー基板W₁側の測定値と、あらかじめ
比較調製器３６に入力されている輻射式温度計Ｍ
による被処理物Ｗの表面温度の測定値とが比較さ
れるとともに、常に、被処理物Ｗ側の輻射式温度
計Ｍの測定値が、ダミー基板W₁側のそれと同値
になるよう温度調節器１９が調節されて、ヒータ
Ｈによる被処理物Ｗの加熱温度が制御される。

上記において、ダミー基板W₁の温度を測定す
る熱電温度計M₂は熱電対３１を利用した接触式
温度計であるから、ダミー基板W₁の温度を放射
率とは全く関係なく正確に測定する。また、ダミ
ー基板W₁と被処理物Ｗの材質および表面状態は
同一なため、その放射率は同じであり、したがつ
て、ダミー基板W₁側の輻射式温度計M₁の測定値
と、被処理物Ｗ側の各輻射式温度計Ｍの測定値が
同値となれば、被処理物Ｗは、ダミー基板W₁と
同じ温度で、すなわち最適加熱温度で加熱され
る。

ダミー基板W₁側の輻射式温度計M₁が示す測定
値は、ダミー基板W₁の表面に蒸発物が付着する
ことによる放射率の変化、あるいは放射を受ける
部分に蒸発物が付着することによる放射の減衰等
により誤差を含むものとなる。しかし、そのこと
と関係なくダミー基板W₁は、熱電温度計M₂によ
つて温度管理され被処理物Ｗの最適加熱温度で加
熱されているから、被処理物Ｗ側の輻射式温度計
Ｍの測定値をダミー基板W₁側の輻射式温度計M₁
の測定値に合わせるということは、被処理物Ｗと
ダミー基板W₁の温度が同一となる。したがつて、
被処理物Ｗは最適加熱温度で加熱されるというこ
とになるわけである。

この結果、被処理物Ｗの温度制御を精度よく行
え、被処理物Ｗの表面の皮膜は長さ方向に均一に
付着し均質な製品を得ることができる。

また、ダミー基板W₁は、被処理物Ｗと同様に
表面に皮膜が形成されるため、運転終了後は不要
となるが、輻射式温度計M₁が放射を受けるに必
要なスポツトサイズは通常10mmφ程度と小さいた
め、その幅は狭いものでよく、また薄い帯状であ
るからコストがかからない。また、ダミー基板
W₁は、ドラム３０に対して着脱自在であり、被
処理物Ｗの材質や表面状態に合つたものを装着で
きて便利である。

さらに、本実施例では、熱電対を被処理物Ｗの
表面に直接当てたり、あるいは内側から熱電対を
貫通させたりして、被処理物Ｗの表面を熱電温度
計で直接測定しないので、製品となる被処理物Ｗ
の表面に傷がついたり、加工する必要がない。

なお、上記実施例は、本考案をイオンプレーテ
イング装置に適用したものであるが、この他に、
蒸着装置あるいはスパツタリング装置等、真空容
器内に配設した基板を加熱しながら、基板表面に
膜材料を付着させて皮膜を形成する成膜装置に本
考案を適用できることはもちろんである。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の加熱式成膜装置
によれば、ダミー基板を、ヒータH₁により接触
式温度計M₂で温度管理しながら基板の最適加熱
温度に加熱し、基板の表面温度を測定する輻射式
温度計Ｍの測定値をダミー基板の表面温度を測定
する輻射式温度計M₁と同値となるよう制御手段
によりヒータＨを制御することにより、基板は、
ダミー基板と同じ温度で、すなわち最適加熱温度
で加熱される。したがつて、基板温度制御を精度
よく行え、均質な製品を得ることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例として適用されたイ
オンプレーテイング装置の平面図、第２図はダミ
ー基板を示す側断面図、第３図は従来のイオンプ
レーテイング装置の側面図、第４図はその平面図
である。 １……ベルジヤー（真空容器）、４……蒸着材
料（膜材料）、１９……温度調節器（制御手段）、
３６……比較調整器（制御手段）、Ｈ……基板を
加熱するヒータ、H₁……ダミー基板を加熱する
ヒータ、Ｍ……基板の表面温度を測定する輻射式
温度計、M₁……ダミー基板の表面温度を測定す
る輻射式温度計、Ｗ……表面（基板）、W₁……ダ
ミー基板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 真空容器内に配設される基板を加熱するヒータ
   Ｈと、基板の表面温度を測定する輻射式温度計等
   の非接触式温度計Ｍとを備え、前記ヒータＨによ
   り基板を加熱しながら、膜材料を基板表面に付着
   させて皮膜を形成する加熱式成膜装置において、 前記真空容器内に、基板と同じ材質および表面
   状態のダミー基板とこのダミー基板を加熱するヒ
   ータH₁を配設するとともに、ダミー基板の表面
   温度を測定する輻射式温度計等の非接触式温度計
   M₁と熱電温度計等の接触式温度計M₂を装備し、
   さらに、基板側の非接触式温度計Ｍの測定値を、
   ダミー基板側の非接触式温度計M₁の測定値と同
   値にするよう前記ヒータＨの加熱温度を制御する
   制御手段を設けたことを特徴とする加熱式成膜装
   置。