JPH11323541A - 多層膜形成用スパッタ装置及びその使用方法 - Google Patents

多層膜形成用スパッタ装置及びその使用方法

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JPH11323541A
JPH11323541A JP13058998A JP13058998A JPH11323541A JP H11323541 A JPH11323541 A JP H11323541A JP 13058998 A JP13058998 A JP 13058998A JP 13058998 A JP13058998 A JP 13058998A JP H11323541 A JPH11323541 A JP H11323541A
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幸男 菊地
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豊司 内山
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晴邦 古瀬
Shigeru Amano
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Abstract

(57)【要約】 【課題】筒型のワークの側面及び上面に一様な膜厚で多
層にスパッタ成膜できる安価な多層膜形成用スパッタ装
置を提供すること及びこの措置により成膜レートを機械
的に簡単に制御する方法を提供すること 【解決手段】真空成膜室1内に、支軸4を中心として回
転し且つ真空成膜室内を平行移動する回転盤5を設ける
と共に回転盤の周辺に端面が塞がれた筒型のワーク9を
回転盤の盤面に対して直立して保持し且つワークを該支
軸に平行な自転軸を中心として自転させる基板ホルダー
10を設け、回転盤の移動方向に沿って間隔を存してワ
ークの側面と平行したスパッタ面を有するターゲット1
4を備えたカソード11を複数個設けた。回転盤と該ワ
ークの回転数比を調節することにより均一なスパッタ膜
を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電球の球やリフレ
クターなど主として多数の筒型のワークの側面及び端面
に一様な厚さの多層膜を成膜する多層膜形成用スパッタ
装置とその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、真空成膜室内で回転するドラムに
多数のワークを設置し、該真空成膜室内に設けたスパッ
タカソードの前方に各ワークを順次に位置するようにド
ラムを回転させて各ワークにスパッタ成膜を施す装置が
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、ワークが筒型である場合、その側面と上面の一
部に多層膜を形成できても、その側面と上面の全体に一
様な膜を多層に形成することができず、特に側面と上面
では膜厚にバラツキが生じる不都合があった。また、上
記従来の装置では、種類の異なるスパッタカソードをド
ラムの周囲に沿って複数基設けておけば、ワークが各カ
ソードの前方に位置したときに各種の膜を形成して各ワ
ークに多層の膜を成膜することは可能であるが、他のカ
ソードの成膜材料が混入して膜質が低下する欠点がある
ので、膜質の良い多層膜を形成するには複数の成膜室を
用意し、ワークを各成膜室に移し換えて各層を個別に成
膜するのが一般で、設備が高価でその移し換えの作業が
煩わしい欠点があった。また、従来のワークの成膜レー
トの調節は、カソードへの投入電力を制御して行ってお
り、その電気制御設備が高価で装置の価格が高くなる不
都合があった。
【0004】本発明は、筒型のワークの側面及び上面に
一様な膜厚で多層にスパッタ成膜できる安価な多層膜形
成用スパッタ装置を提供すること及びこの装置により成
膜レートを機械的に簡単に制御する方法を提供すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、真空成膜室
内に、支軸を中心として回転し且つ該真空成膜室内を平
行移動する回転盤を設けると共に該回転盤の周辺に端面
が塞がれた筒型のワークを該回転盤の盤面に対して直立
して保持し且つ該ワークを該支軸に平行な自転軸を中心
として自転させる基板ホルダーを設け、該回転板の移動
方向に沿って間隔を存して該ワークの側面と平行したス
パッタ面を有するターゲットを備えたカソードを複数個
設けることにより、上記目的を達成するようにした。該
支軸には複数枚の回転盤を間隔を存して取り付けておく
ことにより、多数の基板ホルダーを設けて多くのワーク
にスパッタ処理を施せる。該回転盤と該ワークの回転数
比を調節することにより、好ましくはその回転数比を1
/5乃至1/30とすることにより、該ワークの上面と
側面全周に一様な膜厚分布でスパッタ成膜を施せる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明すると、図1乃至図3に於いて符号1は真空ポン
プに連なる真空排気口2とスパッタガスの導入口3を備
えた真空成膜室を示し、その室内に支軸4を中心として
回転し且つ平行移動する回転盤5を設けた。該支軸4は
該成膜室1内に敷設したレール6上を走行する台座7に
直立して固定され、該レール6に沿って設けた駆動軸8
の回転により該回転盤5に回転を与えるようにした。該
回転盤5は図1に見られるように円形に構成され、その
周縁部分に上面が塞がれた円筒状のワーク9を盤面から
直立させて保持し且つ該ワーク9を該支軸4に平行な自
転軸を中心として自転させる基板ホルダー10を例えば
36個設けた。該回転盤5は中空に構成され、その内部
には、該支軸4に固定した大径の固定歯車13と、該固
定歯車13の外周に噛み合い且つ該回転盤5に軸支され
て該基板ホルダー10と共に回転する衛星歯車15を設
け、該駆動軸8により該回転盤5が回転されると、基板
ホルダー10に取り付けたワーク9が該支軸4の周りを
公転し且つ該回転盤5上で自転する。17は該台座7に
装着したエンドレスベルト18を往復移動させるための
電動機で、その回転で台座7がレール6に沿って往復す
る。多数のワークを処理するときは、該支軸4に上下2
段に或いは図4、図5のように3段に回転盤5を取り付
けする。尚、ワーク9は円筒状に限らず、角筒型であっ
てもよく、この場合は基板ホルダー10の形状をを角筒
型ワーク9を取り付けれるように形成する。
【0007】該成膜室1内には、該回転盤5の移動方向
に沿ってコンタミネーションを防げる適当な間隔を存し
て該回転軸4と平行したスパッタ面を有するターゲット
14を備え、DC或いはRF電源12に接続したカソー
ド11を例えば2基設け、図示の例では一方のターゲッ
ト14aをSiO2のターゲットとし、もう一方のター
ゲット14bをTiO2のターゲットとし、両カソード
11、11間に該成膜室1の壁面から延び且つ回転盤5
の移動を妨げないように揺動する防着板19を設けてス
パッタ粒子の拡散を防ぐようにした。
【0008】図4乃至図7に示した例は、本発明の他の
実施例であり、この実施例ではレール6を該成膜室1の
側壁に設けてこれに傘歯車16を収容した中空の台座7
を走行自在に載架し、該駆動軸8の回転が伝達歯車8a
及び傘歯車16を介して回転盤5に与えられるようにし
た。
【0009】本発明の装置は、図8に示すような上面9
aが塞がれた筒型ワーク9の側面9bの全面と該上面9
aに、例えばSiO2膜とTiO2膜の2層の多層膜を成
膜するために使用されるもので、その作動を図1乃至図
3に示した装置につき説明すると次の通りである。尚、
該回転盤5には外径が332mmのものを2段に設け、
ワーク9は高さが30mm、直径が15mmの円筒体の
ものとし、回転盤5の回転数とワーク9の自転数の比を
1:13に設定した。また、各カソード11、11に
は、高さ方向が10インチで幅方向が5インチのターゲ
ット14を取り付け、その中心間距離を800mmとし
た。
【0010】まず、カソード11、11にSiO2とT
iO2のターゲット14を取り付け、各基板ホルダー1
0に例えば電球の球からなるワーク9を夫々嵌着し、S
iO2のターゲット14aのカソード11の前方に台座
7を位置させ、該成膜室1内を例えば1.3×10-4
aに排気する。そして駆動軸8を回転させて回転盤5を
公転させると共にワーク9を取り付けた基板ホルダー1
0を自転させ、スパッタガスを導入して圧力を調節した
のち該カソード11に電力を概ね3Kw投入し、スパッ
タを開始する。該駆動軸8を10分間回転させると、各
ワーク9の側面及び上面にSiO2のスパッタ膜が厚さ
120オングストロームの一様な厚さで成膜される。こ
のあと、カソード11の作動を止め、台座7の移動でT
iO2のターゲットを備えたカソード11の前方へ該ワ
ーク9を移動させ、再び駆動軸8を回転させて回転盤5
及びワーク9を自公転させながら該カソード11を作動
させる。その回転を10分間続けると、各ワーク9の側
面及び上面のSiO2膜の上にTiO2のスパッタ膜が厚
さ130オングストロームの一様な厚さで成膜され、各
ワーク9に予定の2層膜の形成が完了する。該ワーク9
は成膜室1内を大気圧に戻すか、図9のように成膜室1
に連設したロードロック室20に台座7を移動させ、該
室20を大気圧に戻すことにより外部へ取り出される。
【0011】この場合、SiO2、TiO2膜はともに約
12.5〜13.5オングストローム/minの成膜レ
ートであった。この成膜レートの値Rは、経験的に与え
られるR=(R0/π)×(ω/(ω+1))の式から
算出される値に近い値である。R0はワークに自転のな
い場合の成膜レートであり、オングストローム・mの単
位を持つ。前記実施例の場合は、R0=70オングスト
ローム・mである。また、ωはワークの回転数と関係し
た量である。前記の実施例では、ワーク9は、幅5イン
チつまり約12.5cmのカソード11の前方を通過す
る際だけ成膜されると考えられ、従って、回転盤5が1
回転しても、実際は円周にならべられたワークの1/8
の部分だけがカソード11の前を通過して成膜されるこ
とになる。よって、ωとして採用する値は、回転盤5と
ワーク9の回転数比を1/8にしたもの、すなわち、1
3×(1/8)=1.625になり、このときの上式の
成膜レートRは14オングストローム/minになり、
実際の成膜レートとかなり一致する。そしてこのような
自公転式のスパッタ成膜に於いて、円筒状のワーク9の
上面と側面に一様性よく成膜するには、回転盤5の回転
数とワーク9の自転数との間には、1(回転盤):5〜
30(ワーク)という回転数の関係があればよいことが
繰り返しての実施により判明した。図10に回転数比と
一様性の関係を示した。尚、この範囲の回転数比では、
ワークの上面と側面の膜厚の一様性は±5%の一様性が
得られた。更に、ワーク9は、高さが30〜50mm程
度で、直径が10〜25mm程度であるならば、一様性
として±5%が得られることも分かった。該回転盤とワ
ークの回転数比はワークの寸法形状により適宜選択さ
れ、その回転数比は固定歯車13又は衛星歯車15の歯
数を変更することで簡単に変更できる。
【0012】ターゲット14の高さ方向の寸法は、回転
盤5を数段重ねた場合の高さよりも20cm程度大きい
ことが必要である。該回転盤5の平行移動の経路の両側
に、図9のように、同種のターゲット14を取り付けた
カソード11を対向して設けるようにしてもよい。ま
た、回転盤5を多段に重ねた場合、下段の回転盤5のワ
ークと上段の回転盤5の底面との間には、例えば5〜1
5mm程度のわずかな隙間があればよい。更に、ワーク
9は、図11に示すような上面が隆起した形状を持つも
のであってもよい。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、支軸
を中心として回転し且つ該真空成膜室内を平行移動する
回転盤の周辺に、端面が塞がれた筒型のワークを該回転
盤の盤面に対して直立して保持し且つ該ワークを該支軸
に平行な自転軸を中心として自転させる基板ホルダーを
設け、該回転盤の移動方向に沿って間隔を存して該ワー
クの側面と平行したスパッタ面を有するターゲットを備
えたカソードを複数個設けたので、該ワークの側面と上
面に一様性のよいスパッタ膜を1つの成膜室内で多層に
形成することができ、その装置構成も簡単で装置が安価
になる等の効果があり、該回転盤の回転数と該ワークの
自転数の比を調節するだけで、各種寸法形状の筒型ワー
クの上面と側面に一様性のよい多層スパッタ膜を簡単に
成膜出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す截断平面図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】本発明の他の実施の形態を示す要部の截断側面
【図5】図4の5−5線断面図
【図6】図4の6−6線断面図
【図7】図4の一部拡大断面図
【図8】ワークの斜視図
【図9】本発明の更に他の実施の形態を示す截断平面図
【図10】スパッタ膜厚と回転数比の関係を示す線図
【図11】他のワークの斜視図
【符号の説明】
1 真空成膜室、4 支軸、5 回転盤、9 ワーク、
10 基板ホルダー、11 カソード、14a・14b
ターゲット、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 繁 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空成膜室内に、支軸を中心として回転し
    且つ該真空成膜室内を平行移動する回転盤を設けると共
    に該回転盤の周辺に端面が塞がれた筒型のワークを該回
    転盤の盤面に対して直立して保持し且つ該ワークを該支
    軸に平行な自転軸を中心として自転させる基板ホルダー
    を設け、該回転盤の移動方向に沿って間隔を存して該ワ
    ークの側面と平行したスパッタ面を有するターゲットを
    備えたカソードを複数個設けたことを特徴とする多層膜
    形成用スパッタ装置。
  2. 【請求項2】上記支軸に複数枚の上記回転盤を間隔を存
    して取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の多層
    膜形成用スパッタ装置。
  3. 【請求項3】真空成膜室内に、回転軸を中心として回転
    し且つ該真空成膜室内を平行移動する回転盤を設けると
    共に該回転盤の周辺に端面が塞がれた筒型のワークを該
    回転盤の盤面に対して直立して保持し且つ該ワークを自
    転させる基板ホルダーを設け、該回転盤の移動方向に沿
    って間隔を存して該ワークの側面と平行したスパッタ面
    を有するターゲットを備えたカソードを複数箇所設けた
    多層膜形成用スパッタ装置に於いて、該筒型のワークの
    上面と側面の膜厚分布を該回転盤と該ワークの回転数比
    を調節することにより均一化することを特徴とする多層
    膜成膜用スパッタ装置の使用方法。
  4. 【請求項4】上記回転盤に対する上記基板ホルダーの回
    転数比を1/5乃至1/30としたことを特徴とする請
    求項3に記載の多層膜成膜用スパッタ装置の使用方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010529298A (ja) * 2007-06-05 2010-08-26 デポジッション サイエンス インク 低コストかつ高速な成膜方法及び装置
CN109852935A (zh) * 2019-04-15 2019-06-07 浙江世宏实业有限公司 一种用于化妆品管的镀彩装置

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JP2010529298A (ja) * 2007-06-05 2010-08-26 デポジッション サイエンス インク 低コストかつ高速な成膜方法及び装置
CN109852935A (zh) * 2019-04-15 2019-06-07 浙江世宏实业有限公司 一种用于化妆品管的镀彩装置
CN109852935B (zh) * 2019-04-15 2023-08-22 浙江世宏实业有限公司 一种用于化妆品管的镀彩装置

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