JPH093634A - Device for forming thin film - Google Patents

Device for forming thin film

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JPH093634A
JPH093634A JP15772295A JP15772295A JPH093634A JP H093634 A JPH093634 A JP H093634A JP 15772295 A JP15772295 A JP 15772295A JP 15772295 A JP15772295 A JP 15772295A JP H093634 A JPH093634 A JP H093634A
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JP
Japan
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thin film
film forming
rotary table
gas
vacuum chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP15772295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Kajita
直幸 梶田
Hiromoto Ito
弘基 伊藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain a device by which a uniform thin film is easily formed on the base plate of a member such as a metallic de or a shaft. CONSTITUTION: Means 10, 11, for supplying a material for forming a thin film and arranged inside a vacuum tank 1, are placed on a rotary table 13; and, by turning the rotary table 13 while the material is released to a base plate 16 supported in the upper part of the vacuum tank 1, a thin film is formed on a prescribed part of the base plate 16. In order to deal with an base material with large projecting and recessing parts, the means 10, 11 for supplying the thin-film forming material can also be moved to the circumferential direction on the table 13 as well as to the vertical direction while the table is rotated. Thus, a thin film is uniformly formed on the base plate without turning it even if the base material is of a large area or ruggedness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】金型等の部材の表面に金属薄膜を
形成する薄膜形成装置、特に大面積の部材に薄膜を形成
する薄膜形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a metal thin film on the surface of a member such as a mold, and more particularly to a thin film forming apparatus for forming a thin film on a member having a large area.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から金型、工具、あるいは軸部材等
の摺動部材の表面に、窒化チタン(TiN)等の硬質の
薄膜を形成して耐摩耗性、耐熱性等を向上させる方法が
とられている。硬質の薄膜を形成する方法としては、例
えば、特開平5ー43786号公報に示された図10に
示されたものがある。図10において、1は真空槽、2
は真空槽1の内部を真空引きする真空排気手段、3は薄
膜形成材料を溶融し蒸発させる蒸発槽、4は溶融された
薄膜形成材料、5は薄膜形成材料の加熱手段、6は蒸発
槽3から放出された薄膜材料のクラスタをイオン化する
イオン化手段であり、薄膜材料供給手段10は、蒸発槽
3、薄膜形成材料4、加熱手段5、イオン化手段6で構
成されている。8は反応ガス供給源、9は吸気されたガ
スをイオン化するガスイオン化手段であり、ガスイオン
発生手段11は、反応ガス供給源8、ガスイオン化手段
9、で構成されている。16は薄膜を形成する部材の基
板であり、真空槽1内の上方に支持される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a method of improving wear resistance, heat resistance and the like by forming a hard thin film such as titanium nitride (TiN) on the surface of a sliding member such as a mold, a tool or a shaft member. It is taken. As a method of forming a hard thin film, for example, there is a method shown in FIG. 10 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-43786. In FIG. 10, 1 is a vacuum chamber, 2
Is an evacuation means for evacuating the inside of the vacuum tank 1, 3 is an evaporation tank for melting and evaporating a thin film forming material, 4 is a melted thin film forming material, 5 is heating means for the thin film forming material, and 6 is an evaporation tank 3. The thin film material supplying means 10 is an ionizing means for ionizing the clusters of the thin film material released from the thin film material. The thin film material supplying means 10 includes an evaporation tank 3, a thin film forming material 4, a heating means 5, and an ionizing means 6. Reference numeral 8 is a reaction gas supply source, 9 is a gas ionization means for ionizing the sucked gas, and the gas ion generating means 11 is composed of a reaction gas supply source 8 and a gas ionization means 9. Reference numeral 16 is a substrate of a member that forms a thin film, and is supported above the inside of the vacuum chamber 1.

【0003】このように構成された薄膜形成装置では、
例えば薄膜材料として窒化チタン(TiN)を形成する
場合には、溶融槽3内にチタン(Ti)を加熱手段5に
よって加熱して蒸発させ、チタン蒸気はイオン化手段6
によってクラスタイオンとなり、加速電極7によって加
速されて真空槽1内に放出されて、一部は周囲の窒素ガ
スイオンと結合して窒化チタン(TiN)となり、一部
はクラスタイオンのまま基板16の表面に衝突侵入し、
一方、窒素ガスもガスイオン発生手段11の部分でイオ
ン化し、加速されて基板表面に衝突侵入し、基板表面に
強固な窒素(TiN)の薄膜を形成する。
In the thin film forming apparatus configured as described above,
For example, when titanium nitride (TiN) is formed as a thin film material, titanium (Ti) is heated in the melting tank 3 by the heating means 5 to be evaporated, and titanium vapor is ionized by the ionization means 6.
Become cluster ions, are accelerated by the accelerating electrode 7 and are discharged into the vacuum chamber 1. Part of the cluster ions is combined with surrounding nitrogen gas ions to form titanium nitride (TiN), and part of the cluster ions remains on the substrate 16. Crash into the surface,
On the other hand, nitrogen gas is also ionized in the gas ion generating means 11 and is accelerated to collide with the surface of the substrate to form a strong thin film of nitrogen (TiN) on the surface of the substrate.

【0004】上記従来の構成は、薄膜形成材料供給手段
10及びガスイオン発生手段11は真空槽1内の所定の
位置に固定されており、基板16の大きさによっては所
要部分の全面に照射することができないので、薄膜形成
材料供給手段10及びガスイオン発生手段11の位置を
途中でずらせることが必要である。
In the above conventional structure, the thin film forming material supplying means 10 and the gas ion generating means 11 are fixed at predetermined positions in the vacuum chamber 1, and depending on the size of the substrate 16, the entire surface of a required portion is irradiated. Therefore, it is necessary to shift the positions of the thin film forming material supplying means 10 and the gas ion generating means 11 on the way.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の薄
膜形成装置では、薄膜材料の蒸発槽3は固定されてお
り、イオン化された薄膜形成材料は、基板16の一定の
部分に向けて照射されるので基板の面積が大きい場合、
あるいは照射する面に凹凸が大きい場合等は所要部分全
面に均一に薄膜を形成することができないという問題点
があった。また、基板を回転して照射すると、照射面は
ある程度の大きさまで照射することができるが、基板の
重量が重い場合、あるいは面が極端に大きい場合は回転
することが困難であるという問題点もあった。
As described above, in the conventional thin film forming apparatus, the evaporation tank 3 for the thin film material is fixed, and the ionized thin film forming material is irradiated toward a certain portion of the substrate 16. Therefore, if the substrate area is large,
Alternatively, there is a problem that a thin film cannot be uniformly formed on the entire surface of a desired portion when the surface to be irradiated has large irregularities. When the substrate is rotated and irradiated, the irradiation surface can be irradiated to a certain size, but it is difficult to rotate when the substrate is heavy or the surface is extremely large. there were.

【0006】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたものであり、基板に凹凸が大きい場合、基板面が
大きい場合、あるいは大型で重量も重い場合においても
薄膜は均一に付着し、所要厚さの薄膜が付着できる薄膜
形成装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and the thin film adheres uniformly even when the substrate has large irregularities, the substrate surface is large, or the substrate is large and heavy. An object is to provide a thin film forming apparatus to which a thin film having a thickness can be attached.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
わる薄膜形成装置は、真空槽内の上部に配置された基板
に向けて、薄膜形成材料を放出する薄膜形成材料供給手
段を、真空槽内の下部に配置された外部より回転可能な
回転台の上に配置したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus in which a thin film forming material supply means for discharging a thin film forming material toward a substrate arranged in an upper part of a vacuum chamber is vacuumed. It is placed on a turntable which is placed in the lower part of the tank and can be rotated from the outside.

【0008】この発明の請求項2に係わる薄膜形成装置
は、真空槽内の上部に配置された基板に向けて、薄膜形
成材料を放出する薄膜形成材料供給手段を、電子ビーム
加熱またはイオンクラスタビームによる薄膜材料蒸発手
段及びガスイオン発生手段として、真空槽内の回転可能
な回転台の上に配置したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus, the thin film forming material supplying means for discharging the thin film forming material toward the substrate arranged in the upper part of the vacuum chamber is heated by an electron beam or an ion cluster beam. The thin film material evaporating means and the gas ion generating means are arranged on a rotatable turntable in a vacuum chamber.

【0009】この発明の請求項3に係わる薄膜形成装置
は、回転台上に配置された薄膜材料蒸発手段及びガスイ
オン発生手段に電力を供給する電力供給機構を備えたも
のである。
A thin film forming apparatus according to a third aspect of the present invention comprises a power supply mechanism for supplying power to the thin film material vaporizing means and the gas ion generating means arranged on the rotary table.

【0010】この発明の請求項4に係わる薄膜形成装置
は、回転台の回転軸に設けられたガス回転供給機構より
回転軸内を貫通してガスイオン発生手段に至る流路を形
成して反応ガスをガスイオン発生手段に供給するように
したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the thin film forming apparatus, a gas rotary supply mechanism provided on the rotary shaft of the rotary table forms a flow path that penetrates the rotary shaft to reach the gas ion generating means and reacts. The gas is supplied to the gas ion generating means.

【0011】この発明の請求項5に係わる薄膜形成装置
は、回転台に冷媒流路を形成し、回転軸に設けられた冷
媒回転供給機構より回転軸内を貫通して回転台の冷媒流
路に至る流路に冷媒を流して回転台を冷却するようにし
たものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus in which a coolant passage is formed in a rotary table, and a coolant rotation supply mechanism provided on the rotary shaft penetrates the rotary shaft to pass through the coolant channel of the rotary table. The cooling medium is caused to flow in the flow path leading to the rotary table.

【0012】この発明の請求項6に係わる薄膜形成装置
は、バイアス電源により、真空槽内の上部に設けられた
基板支持部材に負のバイアス電圧を印加したものであ
る。
A thin film forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention applies a negative bias voltage to a substrate supporting member provided in the upper part of the vacuum chamber by a bias power source.

【0013】この発明の請求項7に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段を装置運
転中に回転台の外周方向の任意の位置に移動可能に構成
したものである。
A thin film forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is configured such that the thin film forming material supplying means installed on the rotary table can be moved to an arbitrary position in the outer peripheral direction of the rotary table during the operation of the apparatus. .

【0014】この発明の請求項8に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段の基板に
照射する角度を任意の角度に調整可能に構成したもので
ある。
In the thin film forming apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the angle of irradiation of the substrate of the thin film forming material supply means installed on the rotary table can be adjusted to an arbitrary angle.

【0015】この発明の請求項9に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段は、外周
方向及び上下方向の任意の位置に調整可能に構成したも
のである。
In the thin film forming apparatus according to the ninth aspect of the present invention, the thin film forming material supply means installed on the rotary table is configured to be adjustable at any position in the outer peripheral direction and the vertical direction.

【0016】[0016]

【作用】この発明の請求項1においては、真空槽内の下
部に配置された回転台上に、薄膜形成材料供給手段を設
置し、回転しながら真空槽上部に固定された基板に薄膜
形成材料を照射するようにしたので、基板を回転しなく
ても所要部分に薄膜が容易に形成できる。
According to the first aspect of the present invention, the thin film forming material supply means is installed on the rotary table arranged in the lower part of the vacuum chamber, and the thin film forming material is fixed on the substrate fixed to the upper part of the vacuum chamber while rotating. Since the irradiation is performed with, the thin film can be easily formed on a required portion without rotating the substrate.

【0017】この発明の請求項2においては、真空槽内
の下部に配置された薄膜形成材料供給手段を、電子ビー
ム加熱またはイオンクラスタビームによる薄膜材料供給
手段及びガスイオン発生手段として、真空槽内の回転可
能な回転台の上に配置したもので、所望の均一な薄膜が
容易に形成できる。
According to a second aspect of the present invention, the thin film forming material supplying means arranged in the lower part of the vacuum chamber is used as a thin film material supplying means and a gas ion generating means by electron beam heating or ion cluster beam in the vacuum chamber. The desired uniform thin film can be easily formed by arranging it on a rotatable turntable.

【0018】この発明の請求項3においては、回転台上
に配置された薄膜形成材料供給手段及びガスイオン発生
手段に電力を供給する電力供給機構を備えたものとした
ので、薄膜形成材料供給手段は、回転台の回転中におい
ても、安定して動作させることができ、基板に均一な薄
膜が容易に形成できる。
According to the third aspect of the present invention, since the thin film forming material supplying means and the gas ion generating means arranged on the rotary table are provided with the electric power supplying mechanism, the thin film forming material supplying means is provided. Can be stably operated even while the turntable is rotating, and a uniform thin film can be easily formed on the substrate.

【0019】この発明の請求項4においては、回転台の
回転軸に設けられたガス回転供給機構より回転軸内を貫
通してガスイオン供給源に至たる流路を形成して反応ガ
スをガスイオン発生手段に供給するようにしたので、ガ
スイオン発生手段を回転台の回転中においても安定して
動作させることが出来る。
According to a fourth aspect of the present invention, a gas rotary supply mechanism provided on the rotary shaft of the rotary table forms a flow path that penetrates the rotary shaft to reach the gas ion supply source and gasses the reaction gas. Since the gas ion generating means is supplied to the ion generating means, the gas ion generating means can be stably operated even while the rotary table is rotating.

【0020】この発明の請求項5においては、回転台に
冷媒流路を形成し、回転軸に設けられた冷媒回転供給機
構より回転軸内を貫通して回転台の冷媒流路に至る流路
に冷媒を流して回転台を冷却するようにしたので、高温
に加熱されている薄膜形成材料供給手段によって回転台
が加熱されても温度上昇が押さえられて安定して動作さ
せることが出来る。
According to a fifth aspect of the present invention, a coolant channel is formed in the rotary table, and a coolant flow supply mechanism provided on the rotary shaft penetrates the rotary shaft to reach the coolant channel of the rotary table. Since the rotary table is cooled by flowing the coolant to the table, even if the rotary table is heated by the thin film forming material supplying means heated to a high temperature, the temperature rise is suppressed and the stable operation can be achieved.

【0021】この発明の請求項6においては、バイアス
電源により、真空槽内の上部に設けられた基板支持部材
に負のバイアス電圧を印加したので、真空槽中に放出さ
れた金属イオン、窒素ガスイオンは基板に向けてバイア
ス電圧により加速されて吸着するので侵入深さの深い強
固な薄膜が形成される。
In the sixth aspect of the present invention, since the negative bias voltage is applied to the substrate supporting member provided in the upper portion of the vacuum chamber by the bias power source, the metal ions and the nitrogen gas released into the vacuum chamber are applied. Ions are accelerated toward the substrate by the bias voltage and adsorbed, so that a strong thin film having a deep penetration depth is formed.

【0022】この発明の請求項7においては、回転台に
設置された薄膜形成材料供給手段を装置運転中に回転台
の外周方向の任意の位置に移動可能に構成したので、基
板に対して、真空槽を開口することなく広範囲に照射す
ることが出来る。
According to the seventh aspect of the present invention, the thin film forming material supplying means installed on the turntable is movable to any position in the outer peripheral direction of the turntable during the operation of the apparatus. It is possible to irradiate a wide area without opening the vacuum chamber.

【0023】この発明の請求項8においては、回転台に
設置された薄膜形成材料供給手段の基板に照射する角度
を任意の角度に調整可能に構成したので、基板に対して
真空槽を開口することなく広範囲に照射することが出来
る。
According to the eighth aspect of the present invention, since the angle of irradiation of the thin film forming material supply means installed on the rotary table to the substrate can be adjusted to an arbitrary angle, the vacuum chamber is opened to the substrate. It is possible to irradiate a wide area without.

【0024】この発明の請求項9においては、回転台に
設置された薄膜形成材料供給手段は、外周方向及び上下
方向の任意の位置に調整可能に構成したので、回転台の
回転中に、薄膜形成材料供給手段の位置を最適位置にし
て均一な薄膜が効率よく形成できる。
According to the ninth aspect of the present invention, the thin film forming material supply means installed on the turntable is configured to be adjustable to any position in the outer peripheral direction and the vertical direction. A uniform thin film can be efficiently formed by optimizing the position of the forming material supply means.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1.図1はこの発明による一実施例の構成図であ
る。図において、1は真空槽、2は真空排気手段、10
は薄膜材料蒸発手段であり、従来例と同じく薄膜形成材
料を過熱する手段及びイオン化する手段を有している。
11はガスイオン発生手段であり、図示しないガス供給
手段により供給されたガスをイオン化して真空槽1内に
放出するようになっている。13は回転台であり、下方
に回転軸14が取り付けられ、真空槽1の下部を貫通し
ている。15は回転台13の回転軸14が真空槽1の下
部を貫通する部分が回転しても真空槽の真空度を維持す
る真空保持機構、16は薄膜が形成される基板、17は
基板16を支持する基板支持部材、18は回転台13を
駆動する回転駆動機構、19は基板に負のバイアス電圧
を印加するバイアス電源である。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment according to the present invention. In the figure, 1 is a vacuum tank, 2 is a vacuum exhaust means, 10
Is a thin film material evaporating means, and has a means for overheating a thin film forming material and a means for ionizing, as in the conventional example.
Reference numeral 11 denotes a gas ion generating means, which ionizes the gas supplied by a gas supply means (not shown) and releases it into the vacuum chamber 1. A rotary table 13 has a rotary shaft 14 attached to the lower side thereof and penetrates the lower portion of the vacuum chamber 1. Reference numeral 15 is a vacuum holding mechanism for maintaining the vacuum degree of the vacuum chamber even when a portion where the rotary shaft 14 of the rotary table 13 penetrates the lower portion of the vacuum chamber 1 is rotated, 16 is a substrate on which a thin film is formed, 17 is a substrate 16. A substrate support member for supporting, a rotary drive mechanism 18 for driving the turntable 13, and a bias power source 19 for applying a negative bias voltage to the substrate.

【0026】この構成においては、真空槽1の内部が所
定の真空度に真空引きされ、回転台を回転しながら、薄
膜材料蒸発手段10は、薄膜を形成する金属例えばチタ
ンを加熱手段により加熱し、イオン化手段によりイオン
化して基板16に向けて放出し、ガスイオン発生手段1
1では反応ガス例えば窒素ガスを注入して、イオン化し
て真空槽1内に放出する。真空槽1内においては、金属
チタンイオン及び窒素ガスイオンの一部は結合して窒化
チタンとなって基板に照射され、大部分は金属チタンイ
オン及び窒素ガスイオンのまま基板16に照射される。
回転台13上の薄膜材料蒸発手段10、およびガスイオ
ン源11は基板16の周囲を回転しながら基板に向けて
金属チタンイオン、窒素ガスイオンを放出し、基板に印
加されているバイアス電圧により、それぞれのイオンは
基板16に吸引されて加速し、高速度で基板16表面に
衝突侵入し、金属チタンと窒素ガス結合して強固な窒化
チタン薄膜を形成する。
In this structure, the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, and the thin film material vaporizing means 10 heats the metal forming the thin film, for example, titanium by the heating means while rotating the turntable. The gas ion generating means 1 is ionized by the ionizing means and is discharged toward the substrate 16.
In 1, the reaction gas, for example, nitrogen gas is injected, ionized, and discharged into the vacuum chamber 1. In the vacuum chamber 1, some of the metal titanium ions and nitrogen gas ions are combined to form titanium nitride, and the substrate is irradiated with most of the metal titanium ions and nitrogen gas ions.
The thin film material evaporation means 10 on the rotary table 13 and the gas ion source 11 emit metal titanium ions and nitrogen gas ions toward the substrate while rotating around the substrate 16, and by the bias voltage applied to the substrate, The respective ions are attracted to the substrate 16 and accelerated, collide and enter the surface of the substrate 16 at a high speed, bond with metallic titanium and nitrogen gas, and form a strong titanium nitride thin film.

【0027】以上のように、この実施例1.では、薄膜
材料蒸発手段10、およびガスイオン発生手段11は基
板16の周囲を回転しながら基板に向けて薄膜形成材料
を照射するものであり、基板16の必要な薄膜形成の面
積が大きい場合においても、均一な薄膜を形成すること
が出来る。
As described above, this embodiment 1. Then, the thin film material vaporizing means 10 and the gas ion generating means 11 irradiate the thin film forming material toward the substrate while rotating around the substrate 16, and when the required thin film forming area of the substrate 16 is large. Also, a uniform thin film can be formed.

【0028】実施例2.実施例2.の構成を図2に示
す。この実施例2.は実施例1.の図1に示す構成の回
転軸部分に、真空槽1内の薄膜材料蒸発手段10、ガス
イオン発生手段11を動作させる電力を供給する電力供
給手段を設けたものである。図2において真空槽1の内
部の構成は図1と同一であるので説明は省略する。
Embodiment 2 FIG. Embodiment 2. FIG. The configuration of is shown in FIG. This example 2. Example 1. 1 is provided with a power supply means for supplying power for operating the thin film material evaporation means 10 and the gas ion generation means 11 in the vacuum chamber 1 on the rotary shaft portion. In FIG. 2, the internal structure of the vacuum chamber 1 is the same as in FIG.

【0029】図2に示す電力供給手段の詳細を図3、図
4に示す。24は外周を接触部24aとし、内径部に真
空槽1内の装置に接続された接続リード24bを接続し
た接触リング、25は複数の接触リング24の間に間挿
された絶縁部材であり、接触リング24、絶縁部材25
は必要個数が積層されて回転軸下部に取り付けられてい
る。26は接触リング24の外周に接触して電力を供給
する接触子である。
Details of the power supply means shown in FIG. 2 are shown in FIGS. 24 is a contact ring having an outer circumference as a contact portion 24a and an inner diameter portion connected to a connection lead 24b connected to an apparatus in the vacuum chamber 1, and 25 is an insulating member interposed between the plurality of contact rings 24, Contact ring 24, insulating member 25
The necessary number is laminated and attached to the lower part of the rotating shaft. Reference numeral 26 is a contactor that contacts the outer circumference of the contact ring 24 and supplies electric power.

【0030】このように構成された薄膜形成装置は、真
空槽1内の回転台上に設けられた薄膜材料蒸発手段1
0、ガスイオン発生手段11に容易に電力が供給され、
安定した運転が出来る。
The thin film forming apparatus having the above-mentioned structure is equipped with a thin film material evaporation means 1 provided on a rotary table in the vacuum chamber 1.
0, electric power is easily supplied to the gas ion generating means 11,
Stable operation is possible.

【0031】実施例3.実施例3.の構成を図5に示
す。この構成は、実施例2の図3に示す構成に反応ガス
の供給口のガス回転供給機構30を設けたものである。
図5において真空槽1内の構成及び電力供給手段につい
ては、図3の構成と同一であるので説明は省略する。反
応ガス供給口のガス回転供給機構30部分の詳細を図
6、図7に示す。27は可動リングであり、内径部から
ガスイオン源11に連通させた接続管27aが取り付け
られ、回転軸の電力供給手段の下部に取り付けられてい
る。可動リング27の外周部にパッキン29を介して固
定リング28が嵌め込まれた可動リング27、接続管2
7a、固定リング28、パッキン29でガス回転供給機
構30が構成されている。固定リング28の外周に反応
ガスを導入する配管が反応ガス供給口との間に取り付け
られている。このように構成された実施例3.は回転台
が回転中においても反応ガスを自由に供給出来る。
Embodiment 3 FIG. Example 3. The configuration of is shown in FIG. In this structure, a gas rotation supply mechanism 30 for supplying a reaction gas is provided in the structure shown in FIG. 3 of the second embodiment.
In FIG. 5, the structure inside the vacuum chamber 1 and the power supply means are the same as those in FIG. Details of the gas rotation supply mechanism 30 portion of the reaction gas supply port are shown in FIGS. 6 and 7. Reference numeral 27 denotes a movable ring, to which a connecting pipe 27a communicating from the inner diameter portion to the gas ion source 11 is attached, and is attached to the lower portion of the power supply means of the rotating shaft. The movable ring 27 in which the fixed ring 28 is fitted to the outer peripheral portion of the movable ring 27 via the packing 29, the connecting pipe 2
The gas rotation supply mechanism 30 is composed of 7a, the fixed ring 28, and the packing 29. A pipe for introducing the reaction gas is attached to the outer periphery of the fixed ring 28 between the fixed ring 28 and the reaction gas supply port. Example 3 configured in this way. Can supply reaction gas freely even while the turntable is rotating.

【0032】実施例4.実施例4.の構成を図8に示
す。この構成は、実施例1.〜実施例3.の構成とほぼ
同じであり、回転台の内部に冷媒の通路を設け、回転台
が過度に加熱されることに対して温度上昇しないように
したものである。回転台33は冷媒が流通可能に中空に
構成され、回転軸部の下方に、実施例3.のガス回転供
給機構30と同じ構造の冷媒回転供給機構40を取り付
け、回転台33に冷媒を循環させるようにしたものであ
る。図8において、33は回転台であり、中空状に構成
され、冷媒流路33aが形成されている。回転軸下方に
可動リング37、固定リング38、パッキン39、接続
管37aで構成される冷媒回転供給機構40が取り付け
られている。冷媒供給口には冷媒配管38a、38bが
接続され、内径部には接続管37a、37bにより冷媒
回転供給機構40の可動リング37と回転台の内径部を
接続して、冷媒が回転台に流通可能に構成されている。
Example 4. Embodiment 4. FIG. The configuration of is shown in FIG. This configuration is similar to that of the first embodiment. ~ Example 3. The structure is almost the same as that of No. 1 above, and a passage for the refrigerant is provided inside the rotary table so that the temperature does not rise when the rotary table is excessively heated. The rotary table 33 is configured to be hollow so that the refrigerant can flow therethrough, and is disposed below the rotary shaft portion in the third embodiment. The coolant rotation supply mechanism 40 having the same structure as that of the gas rotation supply mechanism 30 is attached, and the coolant is circulated on the turntable 33. In FIG. 8, reference numeral 33 denotes a turntable, which is hollow and has a coolant passage 33a. A coolant rotation supply mechanism 40 including a movable ring 37, a fixed ring 38, a packing 39, and a connecting pipe 37a is attached below the rotation shaft. The refrigerant supply ports are connected to the refrigerant pipes 38a and 38b, and the inner diameter portions are connected to the movable ring 37 of the refrigerant rotation supply mechanism 40 and the inner diameter portion of the rotary base by connecting pipes 37a and 37b so that the refrigerant flows to the rotary base. It is configured to be possible.

【0033】このように構成して回転台に冷媒を流通さ
せると、高温度になる薄膜材料蒸発手段10、ガスイオ
ン発生手段11が直接回転台の上に載っていても、回転
台が高温になることはなく、安定した運転が出来る。
When the refrigerant is circulated through the rotary table with such a structure, even if the thin film material vaporizing means 10 and the gas ion generating means 11 which reach a high temperature are placed directly on the rotary table, the rotary table becomes high temperature. It does not happen and stable operation is possible.

【0034】実施例5.実施例5.の構成を図9に示
す。実施例5.は実施例3.の薄膜材料蒸発手段10及
びガスイオン発生手段11のそれぞれについて、回転台
13の円周方向、及び上下方向に移動可能な移動装置を
付加したものである。図9において、43は薄膜形成材
料供給手段の薄膜材料蒸発手段10、ガスイオン発生手
段11をそれぞれ円周方向に移動する円周方向移動手
段、44は薄膜材料蒸発手段10、ガスイオン源11を
それぞれ上下方向に移動する上下方向移動手段である。
45は薄膜材料蒸発手段10、ガスイオン発生手段11
の照射方向を調整する放出方向調整装置である。その他
の構成は図5の実施例と同じであり説明は省略する。
Embodiment 5 FIG. Embodiment 5 FIG. The configuration of is shown in FIG. Embodiment 5 FIG. In Example 3. Each of the thin film material evaporation means 10 and the gas ion generation means 11 is added with a moving device that is movable in the circumferential direction of the rotary table 13 and in the vertical direction. In FIG. 9, 43 is a circumferential moving means for moving the thin film material vaporizing means 10 and the gas ion generating means 11 of the thin film forming material supplying means in the circumferential direction, and 44 is the thin film material vaporizing means 10 and the gas ion source 11. These are vertical moving means that move in the vertical direction.
Reference numeral 45 denotes a thin film material evaporation means 10 and a gas ion generation means 11
It is a discharge direction adjusting device for adjusting the irradiation direction of. The other structure is the same as that of the embodiment of FIG.

【0035】このように構成すると、薄膜材料蒸発手段
10及びガスイオン発生手段11のそれぞれについて基
板16に対して円周方向及び上下方向に移動できるの
で、基板16の大きさ、形状に合わせて円周方向、上下
方向に回転しながら移動すると、基板16の薄膜形成面
の形状が複雑なものであっても膜厚の均一な薄膜を容易
に形成できる。特に凹凸の大きな基板の場合は、薄膜材
料蒸発手段10を上方に移動し、放出方向調整装置45
により放出方向を調整することで基板に斜め方向から照
射することができ、基板の側面、内面にも均一に薄膜を
形成することが出来る。基板16の位置によっては、放
出方向の調整のみで最適位置を設定する場合もある。
With this structure, the thin film material evaporation means 10 and the gas ion generation means 11 can be moved in the circumferential direction and the vertical direction with respect to the substrate 16, so that the circular shape can be adjusted according to the size and shape of the substrate 16. By moving while rotating in the circumferential direction and the vertical direction, it is possible to easily form a thin film having a uniform film thickness even if the thin film formation surface of the substrate 16 has a complicated shape. Particularly in the case of a substrate having large irregularities, the thin film material evaporation means 10 is moved upward and the emission direction adjusting device 45 is used.
By adjusting the emission direction, it is possible to irradiate the substrate obliquely, and it is possible to uniformly form a thin film on the side surface and the inner surface of the substrate. Depending on the position of the substrate 16, the optimum position may be set only by adjusting the emission direction.

【0036】[0036]

【発明の効果】この発明の請求項1に係わる薄膜形成装
置は、真空槽内の下部に配置された回転台上に、薄膜形
成材料供給手段を設置し、回転しながら真空槽上部に固
定された基板に薄膜形成材料を照射するようにしたの
で、基板を回転しなくても所要部分に均一な薄膜が容易
に形成できる。
In the thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention, the thin film forming material supplying means is installed on the rotary table arranged in the lower part of the vacuum chamber and is fixed to the upper part of the vacuum chamber while rotating. Since the substrate is irradiated with the thin film forming material, a uniform thin film can be easily formed on a required portion without rotating the substrate.

【0037】この発明の請求項2に係わる薄膜形成装置
は、真空槽内の下部に配置された薄膜形成材料供給手段
を、電子ビーム加熱またはイオンクラスタビームによる
薄膜材料供給手段及びガスイオン発生装置として、真空
槽内の回転可能な回転台の上に配置したので、所要部分
に均一な薄膜が容易に形成できる。
In the thin film forming apparatus according to the second aspect of the present invention, the thin film forming material supplying means arranged in the lower part of the vacuum chamber is used as a thin film material supplying means and a gas ion generator by electron beam heating or ion cluster beam. Since it is placed on the rotatable turntable in the vacuum chamber, a uniform thin film can be easily formed on a required portion.

【0038】この発明の請求項3に係わる薄膜形成装置
は、回転台上に配置された薄膜形成材料供給手段に電力
を供給する電力供給機構を備えたものとしたので、薄膜
形成材料供給手段は、回転台の回転中においても、安定
して動作させることができ、基板に均一な薄膜が容易に
形成できる。
Since the thin film forming apparatus according to claim 3 of the present invention is provided with the power supply mechanism for supplying electric power to the thin film forming material supplying means arranged on the turntable, the thin film forming material supplying means is Even during the rotation of the turntable, it can be operated stably, and a uniform thin film can be easily formed on the substrate.

【0039】この発明の請求項4に係わる薄膜形成装置
は、回転台の回転軸に設けられたガス回転供給機構より
ガスイオン発生手段に反応用ガスを供給するようにした
ので、イオン供給源を回転台の回転中においても安定し
て動作させることが出来る。
In the thin film forming apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the gas rotation supply mechanism provided on the rotary shaft of the rotary table supplies the reaction gas to the gas ion generating means. It can be operated stably even while the turntable is rotating.

【0040】この発明の請求項5に係わる薄膜形成装置
は、回転台に冷媒流路を形成し、回転軸に設けられた冷
媒回転供給機構より回転台の冷媒流路に至る流路に冷媒
を流して回転台を冷却するようにしたので、高温に加熱
されている薄膜形成材料供給手段によって回転台が加熱
されても温度上昇が押さえられて安定して動作させるこ
とが出来る。
In the thin film forming apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the refrigerant flow path is formed in the rotary table, and the refrigerant is supplied from the refrigerant rotation supply mechanism provided on the rotary shaft to the refrigerant flow path of the rotary table. Since the rotating table is cooled by flowing the rotating table, even if the rotating table is heated by the thin film forming material supplying means that is heated to a high temperature, the temperature rise is suppressed and stable operation can be achieved.

【0041】この発明の請求項6に係わる薄膜形成装置
は、バイアス電源により、真空槽内の上部に設けられた
基板支持部材に負のバイアス電圧を印加したので、真空
槽中に放出された金属イオン、窒素ガスイオンは基板に
向けてバイアス電圧により加速されて吸着するので侵入
深さの深い強固な薄膜が形成出来る。
In the thin film forming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, since the negative bias voltage is applied to the substrate supporting member provided in the upper portion of the vacuum chamber by the bias power source, the metal discharged into the vacuum chamber is discharged. Ions and nitrogen gas ions are accelerated toward the substrate by the bias voltage and adsorbed, so that a strong thin film with a deep penetration depth can be formed.

【0042】この発明の請求項7に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段を装置運
転中に回転台の外周方向の任意の位置に移動可能に構成
したので、真空槽を開口することなく広範囲に照射する
ことが出来る。
In the thin film forming apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the thin film forming material supplying means installed on the rotary table can be moved to any position in the outer peripheral direction of the rotary table during the operation of the apparatus. It is possible to irradiate a wide area without opening the tank.

【0043】この発明の請求項8に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段の基板に
照射する角度を任意の角度に調整可能に構成したので、
基板に対して真空槽を開口することなく広範囲に照射す
ることが出来る。
In the thin film forming apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the angle of irradiation of the substrate of the thin film forming material supply means installed on the rotary table can be adjusted to an arbitrary angle.
It is possible to irradiate a wide area on the substrate without opening a vacuum chamber.

【0044】この発明の請求項9に係わる薄膜形成装置
は、回転台に設置された薄膜形成材料供給手段は、外周
方向及び上下方向の任意の位置に調整可能に構成したの
で、回転台の回転中に、薄膜形成材料供給手段の位置を
最適位置にして均一な薄膜が効率よく形成出来る。
In the thin film forming apparatus according to the ninth aspect of the present invention, since the thin film forming material supplying means installed on the rotary table is configured to be adjustable to any position in the outer peripheral direction and the vertical direction, the rotary table is rotated. A uniform thin film can be efficiently formed by setting the position of the thin film forming material supplying means to the optimum position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施例1.の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図2】 この発明の実施例2.の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a second embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図3】 電力供給手段の集電部分の部分断面図であ
る。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a current collecting portion of the power supply means.

【図4】 電力供給手段の部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of power supply means.

【図5】 この発明の実施例3.の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a third embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図6】 反応ガスの供給口の回転供給機構部の部品断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of parts of a rotary supply mechanism portion of a reaction gas supply port.

【図7】 反応ガスの供給口の回転供給機構部の部分断
面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a rotation supply mechanism portion of a reaction gas supply port.

【図8】 この発明の実施例4.の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 8 is a fourth embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図9】 この発明の実施例5.の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a fifth embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG.

【図10】 従来の薄膜形成装置の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a conventional thin film forming apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空槽、2 真空排気手段、10 薄膜材料蒸発手
段、11 ガスイオン発生手段、13 回転台、14
回転軸、15 真空保持機構、16 基板、17 基板
支持部材、18 回転駆動機構、19 バイアス電源、
24 集電リング、25 絶縁部材、26 接触子、2
7 可動リング、28 固定リング、29 パッキン、
30 ガス回転供給機構、33 回転台、33a 冷媒
通路、37 可動リング、38 固定リング、38a
冷媒配管、38b 冷媒配管、39 パッキン、40
冷媒回転供給機構、43 円周方向移動装置、44 上
下方向移動装置、45 放出方向調整装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 vacuum tank, 2 vacuum evacuation means, 10 thin film material evaporation means, 11 gas ion generation means, 13 turntable, 14
Rotating shaft, 15 vacuum holding mechanism, 16 substrate, 17 substrate supporting member, 18 rotation driving mechanism, 19 bias power supply,
24 current collecting ring, 25 insulating member, 26 contactor, 2
7 movable ring, 28 fixed ring, 29 packing,
30 gas rotation supply mechanism, 33 turntable, 33a refrigerant passage, 37 movable ring, 38 fixed ring, 38a
Refrigerant pipe, 38b Refrigerant pipe, 39 Packing, 40
Refrigerant rotation supply mechanism, 43 Circumferential movement device, 44 Vertical movement device, 45 Discharge direction adjusting device.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空槽、該真空槽内上部に設けられた基
板支持部材、上記真空槽内下方に設けられ、真空槽の下
面を貫通して外部より回転駆動する円筒軸を有する回転
台、回転軸貫通部の密封構造を保持する真空保持機構、
上記回転台を回転駆動する回転駆動機構、上記回転台上
に、回転台の中心より偏心して設置された少なくとも1
槽の薄膜形成材料供給手段、上記真空槽を所定の真空度
に排気する真空排気手段及び蒸発金属と反応する反応ガ
スを供給するガス注入口を備えた薄膜形成装置。
1. A vacuum chamber, a substrate support member provided in an upper part of the vacuum chamber, a rotary table having a cylindrical shaft provided below the vacuum chamber and penetrating a lower surface of the vacuum chamber and rotationally driven from outside. A vacuum holding mechanism that holds the sealed structure of the rotary shaft penetration,
A rotary drive mechanism for rotationally driving the rotary table, at least 1 installed on the rotary table so as to be eccentric from the center of the rotary table.
A thin film forming apparatus provided with a thin film forming material supply means for the tank, a vacuum evacuation means for evacuating the vacuum tank to a predetermined vacuum degree, and a gas inlet for supplying a reaction gas that reacts with evaporated metal.
【請求項2】 薄膜形成材料供給手段は、電子ビーム加
熱またはイオンクラスタビーム方式の薄膜材料蒸発手段
及び、反応ガスをイオン化するガスイオン発生手段であ
ることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
2. The thin film forming material supply means according to claim 1, wherein the thin film forming material supplying means is an electron beam heating or ion cluster beam type thin film material vaporizing means and a gas ion generating means for ionizing a reaction gas. apparatus.
【請求項3】 上記回転台は、回転台の回転中において
も、薄膜材料蒸発手段及び、ガスイオン発生手段に電力
を供給する電力供給機構を備えたことを特徴とする請求
項1記載の薄膜形成装置。
3. The thin film according to claim 1, wherein the rotary table is provided with a power supply mechanism for supplying power to the thin film material vaporizing means and the gas ion generating means even during rotation of the rotary table. Forming equipment.
【請求項4】 蒸発金属と反応する反応ガスを供給する
ガス注入口は、回転台の回転軸部に設けられたガス回転
供給機構より回転軸内を貫通して、ガスイオン発生手段
に直接供給されるように連通していることを特徴とする
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の薄膜形成装
置。
4. A gas inlet for supplying a reaction gas that reacts with the evaporated metal penetrates through the rotary shaft from a gas rotary supply mechanism provided on the rotary shaft portion of the rotary table and is directly supplied to the gas ion generating means. The thin film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the thin film forming apparatus communicates with each other.
【請求項5】 回転台の内部に冷媒が流通可能に冷媒通
路が形成され、この冷媒通路に回転台の回転軸部に設け
られた冷媒回転供給機構より冷媒が供給されるように冷
媒通路が形成されていることを特徴とする請求項1乃至
請求項4のいずれかに記載の薄膜形成装置。
5. A refrigerant passage is formed inside the rotating table so that the refrigerant can flow therethrough, and the refrigerant passage is formed so that the refrigerant is supplied from a refrigerant rotation supply mechanism provided on a rotating shaft portion of the rotating table. It is formed, The thin film forming apparatus in any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 真空槽上部に設けられた基板支持部材に
バイアス電圧を印加するバイアス電源を備えたことを特
徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の薄膜
形成装置。
6. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a bias power source for applying a bias voltage to the substrate supporting member provided on the upper portion of the vacuum chamber.
【請求項7】 回転台に設置された薄膜形成材料供給手
段は、装置運転中に回転台の外周方向の任意の位置に移
動可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至
請求項6のいずれかに記載の薄膜形成装置。
7. The thin film forming material supplying means installed on the turntable is configured to be movable to an arbitrary position in the outer peripheral direction of the turntable during the operation of the apparatus. 6. The thin film forming apparatus as described in any one of 6.
【請求項8】 薄膜形成材料供給手段は、基板への入射
方向が任意の方向に調整可能に構成されていることを特
徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の薄膜
形成装置。
8. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming material supplying means is configured so that an incident direction on the substrate can be adjusted to an arbitrary direction. .
【請求項9】 薄膜形成材料供給手段は、回転台の円周
方向及び上下方向の任意の位置に調整可能に構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか
に記載の薄膜形成装置。
9. The thin film forming material supply means is configured to be adjustable at any position in the circumferential direction and the vertical direction of the rotary table. Thin film forming equipment.
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