JPH0545068U - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 真空チャンバー１内に配した複数の基板４に
対して電源２により電圧を印加するとともに、各基板に
印加する電圧を、それら基板と電源との間にそれぞれ設
けた可変抵抗器９により個別に調節可能とする。 【効果】 各可変抵抗器を調節して各基板に印加する電
圧を調節することにより、基板の形状や寸法の差、ある
いは真空チャンバー内における原料ガスの濃度やそれら
の組成比のばらつきに起因して生じる成膜速度のばらつ
きを解消させることができる。このため、各基板に対し
て均質な成膜を行なうことができるし、必要であれば成
膜速度を意図的に変えて所望の膜質や膜厚を得ることも
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばプラズマＣＶＤ装置やイオンプレーティング装置等の薄膜形 成装置、特に、複数の基板に対して同時に処理を行なうようにした薄膜形成装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の薄膜形成装置の代表的なものに図５に示すような直流グロー放電式の プラズマＣＶＤ装置がある。これは、横置き筒状の真空チャンバー１内の底部に 、基板用電源２により負電圧が印加される基板取付台３を設けて、その取付台３ 上に被処理物である複数の基板４（図示例のものでは寸法の異なる４つの基板） をチャンバー１の長手方向に沿って一列に並べて配するとともに、チャンバー１ の一端側から複数種類の原料ガスおよびキャリアガスを混合して導入し、かつ、 他端側から排気を行なうようにすることにより、原料ガスがチャンバー１内を通 過する間に化学反応を起こして各基板４表面に成膜がなされるようにしたもので ある。符号５は基板加熱用のヒーターである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、複数の基板４に対する処理を一度に行な えるので生産性には優れているものの、図示しているように各基板４の大きさや 形状が異なっている場合には必ずしも全ての基板４に対して均質な膜を形成でき るものではなく、膜質や膜厚、膜硬度、基板４に対する密着力等にばらつきが生 じてしまうという欠点があった。

【０００４】 これは、成膜処理の際に各基板４に生じる電界強度が基板４の大きさや形状に 影響されることに起因していると考えられている。つまり、各基板４に同電圧が 加えられていても、鋭利な角部を有するような形状のものほど電界強度が大きく なり、また、同一形状の場合には寸法の小さなものほど電界強度が大きくなり、 そして、電界強度が大きくなると成膜速度が速まり、その結果、膜質や膜厚に差 が生じてしまうのである。

【０００５】 以上のことは、プラズマＣＶＤ装置においてのみならず、複数の基板に対して 同時に成膜処理を行なう場合には、イオンプレーティング装置等の他の薄膜形成 装置においても同様に生じる問題であり、したがって、従来においては、同一形 状、同一寸法の基板に対しては同時に成膜処理を行なって各基板に均質な薄膜を 形成することは可能であるが、形状や寸法の異なる複数の基板に対して同時に成 膜処理を行なってそれぞれの基板に均質な膜膜を形成したり、各基板に所望の膜 質、膜厚の薄膜を形成するようなことはできるものでなかった。

【０００６】 なお、図５に示したプラズマＣＶＤ装置においては、原料ガスがチャンバー１ 内を一端側（上流側）から他端側（下流側）に向かって流れていく間に反応が進 行するため、それら原料ガスの濃度や組成比が上流側と下流側とで異なってしま うという現象が生じ、これに起因してチャンバー１の上流側に配された基板４と 下流側に配された基板４とでは成膜速度に差が生じ、その結果、各基板４が同一 形状、同一寸法であっても膜厚や膜質が異なってしまうこともあった。

【０００７】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、形状や寸法の異なる複数の基板に 対して同時に成膜処理を行なうことができるとともに、それぞれの基板に均質な 薄膜を形成したり各基板に所望の膜質、膜厚の薄膜を自由に形成することのでき る有効な薄膜形成装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の薄膜形成装置は、複数の基板が内部に配される真空チャンバーと、各 基板に対して電圧を印加するための電源と、各基板に印加する電圧を個別に調節 するべく前記電源と各基板との間に設けられる可変抵抗器とを具備したことを特 徴とするものである。

【０００９】

【作用】

成膜処理の際の成膜速度は、基板の形状や寸法、あるいは原料ガスの濃度やそ れらの組成比に影響されるのみならず、基板に印加する電圧の大きさによっても 影響されるものであるので、基板電圧を制御することによって成膜速度を制御す ることができる。そして、本考案では、基板の形状や寸法、真空チャンバー内に おける原料ガスの濃度分布や各原料ガスの組成比の分布状況に応じて可変抵抗器 により各基板に印加する電圧を個別に調節することにより、基板の形状や寸法が 異なることに起因する成膜速度のばらつき、あるいは原料ガスの濃度や組成比が ばらつくことに起因する成膜速度のばらつきを解消させる。また、各基板の成膜 速度を任意に設定して、それぞれの基板に所望の膜質、膜厚の薄膜を自由に形成 する。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案をプラズマＣＶＤ装置に適用した場合の一実施例を図１を参照し ながら説明する。本実施例の装置は、図５に示した従来のものと同様に、横置き 筒状の真空チャンバー１内に寸法の異なる複数の基板４を並べて配してそれらを 一度に処理するようにしたものであるが、従来の装置は複数の基板４を共通の基 板取付台３上に配して共通の直流電源２により電圧を印加するようにしていたの に対し、本実施例の装置は、チャンバー１内の底部に複数の基板取付台８を並べ て設けて、それら取付台８上にそれぞれ基板４を個別に配するように構成されて いる。

【００１１】 そして、上記の各取付台８のそれぞれには可変抵抗器９を介して基板用電源２ が接続されており、その電源２により各基板４には各取付台８を介してそれぞれ 個別に負電圧が印加され、かつ、それぞれの可変抵抗器９により各基板４に印加 される電圧が個別に調節できるものとなっている。

【００１２】 上記のように、複数の基板４をそれぞれ別の取付台８上に配し、かつ、各可変 抵抗器９を調節することで各基板４に印加する負電圧を個別に調節するように構 成した装置においては、一度の複数の基板４に対する処理を行なうことができて 生産性に優れることは勿論のこと、形状や寸法の異なる複数の基板４に対する成 膜速度を均等にならしめて均質な薄膜を形成でき、また、必要に応じて各基板４ のそれぞれに所望の膜質、膜厚の薄膜を形成できるものである。

【００１３】 すなわち、本実施例のプラズマＣＶＤ装置においても、図５に示した従来のも のと同様に、各基板４の形状や寸法が異なっていることにより、また、チャンバ ー１に導入された原料ガスの濃度やそれらの組成比がチャンバー１の上流側と下 流側とで差が生じてしまうことは避けられず、したがって、そのままではそれら の影響を受けて成膜速度に差が生じて各基板４に不均質な薄膜が形成されてしま うことになるのであるが、成膜速度は基板の形状や寸法、原料ガスの濃度やそれ らの組成比に影響されるのみならず、基板４に印加する電圧の大きさによっても 影響されるものであるので、本実施例の装置では、可変抵抗器９を個別に適宜調 節することによって、基板４の形状や寸法、原料ガスの濃度やそれらの組成比が ばらつくことに起因する成膜速度に対する影響を相殺し、それによって各基板４ の成膜速度を均等にならしめて均質な成膜を行なうことができるのである。

【００１４】 この場合、各基板４に印加する電圧と成膜速度との相関関係は予めシミュレー ションや実験により知り得るので、各可変抵抗器９の設定値はそれらのデータに 基づいて適宜設定すれば良いが、通常は、鋭利な角部を有していたり寸法が小さ な基板ほど電界強度が大きくなって成膜速度も大きくなるので、そのような基板 に対しては印加電圧を小さくして成膜速度を抑制するように可変抵抗器９を調節 することになる。また、原料ガスの濃度が全体的に低くなるとともに主たる原料 ガスの組成比が低下することで成膜速度が低下してしまう下流側のものほど、印 加電圧を高くして成膜速度の低下を相殺するように可変抵抗器９を調節すること になる。

【００１５】 また、以上の説明では、基板４の形状や寸法、原料ガスの濃度分布や組成比の 差に基づく成膜速度の不均一を解消させて各基板４に均質な薄膜を形成するよう にしたが、必要に応じて各可変抵抗器９を積極的に調節することによって成膜速 度を意図的に変化させ、それによって個々の基板４に形成する薄膜の膜質や膜厚 を意図的に変化させることも可能である。このようなことは、複数の基板４に印 加する電圧を可変抵抗器９により各々個別に調節するように構成したことによっ て、初めて可能になったことである。

【００１６】 さらに、上記実施例の装置では、可変抵抗器９により各基板４に印加する電圧 を調節するようにしたので、例えば各基板４のそれぞれに独立した電源を設ける ような場合に比して設備が簡便かつ安価で済み、また、電源２は従来のものをそ のまま転用することもできるので既存設備に対する改造も容易に行なうことがで きるという利点がある。

【００１７】 なお、上記実施例の変形例として、図２に示すように、同一形状、同一寸法の 基板４はまとめて共通の取付台８に設置するようにして、各取付台８上の基板４ には同電圧を印加するとともに、その電圧を各取付台８ごとに設けた可変抵抗器 ９によりまとめて調節するように構成しても良い。また、必要に応じて複数の電 源２を備えるようにしても良い。

【００１８】 以上で本考案をプラズマＣＶＤ装置に適用した場合の実施例を説明したが、次 に、本考案をアーク放電式イオンプレーティング装置に適用した場合の実施例を 図３および図４を参照して説明する。イオンプレーティング装置は、蒸発材料を イオン化して基板に対して高速で衝突させることによって基板の表面に薄膜を形 成するようにしたものであって、本実施例のものは、複数（図示例のものは３つ ）の円柱状の基板１０を回転させながらその表面全体に薄膜を形成するようにさ れている。図３および図４において符号１１は真空チャンバー、１２は蒸発材料 １３が充填されているルツボ、１４はルツボ１２に電子ビームを照射して蒸発材 料１３を蒸発させるための電子銃、１５は蒸発した蒸発材料をイオン化するため の放電プローブ、１６はプローブ用の電源、１７はヒーター、１８は反応ガスの 導入管、１９は排気管である。また、２０は基板１０をそれぞれ支持する軸体、 ２１は各軸体２０を回転させることで各基板１０を回転させる駆動源、２２は各 軸体２０を介して各基板１０に対して電圧を印加するための電源、２３は各基板 １０に対して印加する電圧を個別に調節するための可変抵抗器である。

【００１９】 従来一般のこの種のイオンプレーティング装置では、複数の基板に対して同時 に処理を行なう場合には各基板に同電圧を印加するようにしていたため、上述し たプラズマＣＶＤ装置の場合と同様に基板の形状や寸法が異なっている場合には 電界強度に差が生じて成膜速度が異なってしまい、このため、各基板に均質な薄 膜を形成することができるものではなかったが、本実施例のイオンプレーティン グ装置においては、寸法、形状が異なる複数の基板１０に対する印加電圧を可変 抵抗器２３により個別に調節することによって、寸法、形状が異なることに起因 して生じる成膜速度のばらつきを解消させることができ、したがって、全ての基 板１０に均質な薄膜を形成できるし、それぞれの基板１０に所望の膜質、膜厚の 薄膜を自由に形成することも可能である。

【００２０】 以上で本考案の実施例を説明したが、本考案は、プラズマＣＶＤ装置やイオン プレーティング装置のみならず、さらに他の形式の薄膜形成装置にも全く同様に 適用することができることはいうまでもない。

【００２１】

【考案の効果】

以上で詳細に説明したように、本考案の薄膜形成装置は、可変抵抗器により複 数の基板のそれぞれに印加する電圧を個別に調節するようにしたので、基板の形 状や寸法の差、あるいは真空チャンバー内における原料ガスの濃度やそれらの組 成比のばらつきに起因して生じる成膜速度のばらつきを解消させるべく各可変抵 抗器を調節することにより、各基板に対して均質な成膜を行なうことができ、ま た、必要であれば成膜速度を意図的に変えて所望の膜質や膜厚を得ることも可能 である、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である薄膜形成装置の概略構
成図である。

【図２】上記実施例の変形例である薄膜形成装置の概略
構成図である。

【図３】本考案の他の実施例である薄膜形成装置の概略
構成を示す側面図である。

【図４】同装置の概略構成を示す正面図である。

【図５】従来の薄膜形成装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 真空チャンバー ２ 基板用電源 ４ 基板 ９ 可変抵抗器 １０ 基板 １１ 真空チャンバー ２２ 基板用電源 ２３ 可変抵抗器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基板が内部に配される真空チャン
   バーと、各基板に対して電圧を印加するための電源と、
   各基板に印加する電圧を個別に調節するべく前記電源と
   各基板との間に設けられる可変抵抗器とを具備してなる
   ことを特徴とする薄膜形成装置。