JP4109751B2 - Pvd装置における蒸発原料の充填方法 - Google Patents
Pvd装置における蒸発原料の充填方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャンバー内の蒸発原料上に磁場によってプラズマビームを導くようにしたPVD装置における蒸発原料の充填方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、真空チャンバー内のるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上にプラズマガンにより生成されたプラズマビームを磁場によって導くようにしたPVD装置は公知である。そして、この真空チャンバー内において、プラズマビームにより蒸発原料を蒸発させ、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するようなっている。
【0003】
ところで、このPVD装置では、長時間連続的に薄膜形成を続ける場合、るつぼ内に収容した蒸発原料の減量分を補う必要があり、例えば図7に示すように下向きに狭くなった断面形状を有するフィーダ51からるつぼ52への蒸発原料Mの供給および充填が行われている。
この他、図8,9に示すように、前記同様の形状を有するフィーダ53に近接させてブレード54を並設し、るつぼ55を水平に往復運動させながらフィーダ53からるつぼ55へ蒸発原料Mを供給し、ブレード54により蒸発原料Mの上面を掻き取らせて蒸発原料Mの供給過剰を防止するとともに、蒸発原料Mの上面を平滑化しつつ蒸発原料Mを充填する方法も採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した蒸発原料Mの充填方法の内、図7に示す方法の場合、フィーダ51からるつぼ52に蒸発原料Mを単に自然落下させて供給するだけである故、るつぼ52内での蒸発原料Mの充填密度が不均一となる。またこの方法では、るつぼ52に供給された蒸発原料Mの上面が平滑にならない。このため、PVD装置内での成膜中の蒸着速度が不安定になり、形成された薄膜の基板移動方向およびこれに直角な方向における膜厚分布が不均一になるだけでなく、基板および薄膜を含めた全体の厚みも製品間でばらつくという問題が生じる。
【0005】
さらに、図8,9に示す方法の場合、前述した方法に比してるつぼ52内の蒸発原料Mの上面はより平滑化されるが、その平滑度は必ずしも十分ではない。また、蒸発原料Mの充填密度につても依然不均一となる。このため、多少程度の差はあるものの、前述したのと同様の問題が生じる。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、形成された薄膜の厚みの均一化および製品間でのばらつきの改善を可能としたPVD装置における蒸発原料の充填方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、プラズマガンにより生成されたプラズマビームを、真空チャンバー内の回転する2つの同心円が縁部となるリング状の溝を有するるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上に磁場によって導き、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するPVD装置における蒸発原料の充填方法において、前記るつぼ内のプラズマビームの照射されていない蒸発原料の減量部に薄膜形成中に前記蒸発原料をフィーダにより供給し、その後、蒸発原料の新たな供給部の上面を一定厚さに平滑にするとともに、新たに供給した前記蒸発原料の充填密度を前記縁部上に圧接するロールの回転により一定に保つようにした。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1は、本発明に係る充填方法が適用されるPVD装置の蒸発原料充填部を示し、るつぼ1は粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料Mを2つの同心円が縁部2となるリング状の溝3からなり、図示しないPVD装置の真空チャンバーの底部に駆動装置により矢印方向に回転可能となっている。4は、前記るつぼ1の下方に配設された複数の磁石(図示せず)による磁場により、前記蒸発原料M上に導かれるシート化されたプラズマビームである。
そして、前記プラズマビーム4と対向するるつぼ1の位置(プラズマビーム4の照射されていない蒸発原料Mの減量部)には、蒸発原料供給用フィーダ5とブレード7とるつぼ1の外方に向かって増大する径を有する円錐台形状のロール8が配設されている。
なお、前記蒸発原料供給用フィーダ5はるつぼ1の回転方向上流側に、ロール8は下流側にブレード7は中間に位置する。
【0008】
また、前記ロール8は、前記るつぼ1の環状縁部2に圧接するように軸受箱9で両端を支持され、ブレード7の下端はるつぼ1の上面より隙間D 1 を空けた高さにあり、フィーダ5の下端開口部はさらに隙間D 2 を空けた高さに配置されている。(図5参照。)
【0009】
したがって、真空チャンバー内において、回転するるつぼ1内に満たされた蒸発原料Mをプラズマビーム4により蒸発させ、この蒸発原料Mをるつぼ1の上方を移動して行く図示しない基板の下面に蒸着により薄膜が形成される。
【0010】
このようにして、るつぼ1内の蒸発原料Mが減量されると、前記フィーダ5から蒸発原料Mを供給すると、供給された蒸発原料Mはブレード7の下端における隙間D 1 を介して一定の厚みとなってロール8に向けて運ばれ、押付面が定位置にあるロール8により一様に押圧されることにより、蒸発原料Mの上面は十分に平滑化されるとともに、るつぼ1内に新たに供給された蒸発原料Mの充填密度を全体的に一定に保つことになる。
【0011】
この結果、薄膜形成を長時間連続的に続けることが可能になるだけでなく、基板(図示せず)上に形成された薄膜の膜厚が全体的に均一になり、製品間でのばらつきも改善される。
なお、ロール8にまで至らせる蒸発原料Mの最適量は、蒸発原料Mの減量速度および蒸発原料Mの粒子サイズ或いはペレットサイズに応じて決められ、それに応じて前記D 1 ,D 2 の大きさが調整される。
【0012】
前記説明では、ロール8として、円錐台形状のものを用いたが、図4に示すように円筒形状のものであってもよい。
しかし、円錐台形状に形成したロール8を用いることにより蒸発原料Mの上面各部とこれと接触するロール8の外周面各部の速度を同一にし、速度差があることにより蒸発原料 Mの表面粒子を不必要に細かく粉砕する不具合が生じるのを最小限に抑えることができる。
【0013】
また、るつぼ1の縁部2にラックを設ける一方、ロール8に前記ラックと噛合するピニオンを設け、るつぼ1の回転に連動してロール8を強制的に回転し、ロール8の回転が不安定になる場合にも、常に一定の回転速度を確保するようにしてもよい。
【0014】
さらに、るつぼ1の側部外方全周にるつぼ1からこぼれ落ちた蒸発原料Mを受けるトレー部(凹部)を設け、るつぼ1からこぼれ落ちた蒸発原料Mを回収するようにしてもよい。
【0015】
さらにまた、ブレード7を省く一方、図6に示すようにフィーダ5の下端部にロール8側に向かった張り出し部6を設け、ブレード7としての機能を持たせてもよい。
【0016】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、プラズマガンにより生成されたプラズマビームを真空チャンバー内の回転する2つの同心円が縁部となるリング状の溝を有するるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上に磁場によって導き、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するPVD装置における蒸発原料の充填方法において、前記るつぼ内のプラズマビームの照射されていない蒸発原料の減量部に薄膜形成中に前記蒸発原料をフィーダにより供給し、その後、蒸発原料の新たな供給部の上面を一定厚さに平滑にするとともに、新たに供給した前記蒸発原料の充填密度を前記縁部上に圧接するロールの回転により一定に保つようにしてある。
【0017】
このように、薄膜形成中に、るつぼ内の減量部に新たな蒸発原料を供給し、その上面を一定厚さに平滑にするとともに、この新たに供給した蒸発原料の充填密度をロールの回転により一定に保つようにしてあるため、基板上に形成される薄膜の膜厚は全体的に均一になり、製品間でのばらつきも改善され、しかも長期にわたって連続的に薄膜が形成でき、生産性が向上するという効果を奏する。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るPVD装置における蒸発原料の充填方法を適用した蒸発原料充填部を示す平面図である。
【図2】 図1に示す蒸発原料充填部の断面の概略を示す図である。
【図3】 図1に示す蒸発原料充填部の概略を示す部分斜視図である。
【図4】 本発明に係る充填方法を適用した別の蒸発原料充填部の概略を示す平面図である。
【図5】 図1におけるフィーダ、ブレード、ロールとるつぼ縁部との距離を示す図である。
【図6】 フィーダの一部でブレードを兼用した場合を示す図である。
【図7】 従来の充填方法を適用したPVD装置における蒸発原料充填部の概略を示す断面図である。
【図8】 従来の充填方法を適用した他のPVD装置における蒸発原料充填部の概略を示す断面図である。
【図9】 図8の矢印部分における断面図である。
【符号の説明】
1〜るつぼ、 2〜縁部、 4〜プラズマビーム、
5〜蒸発原料供給用フィーダ、 6〜張り出し部、 7〜ブレード、
8〜ロール、 M〜蒸発原料。
Claims (1)
- プラズマガンにより生成されたプラズマビームを、真空チャンバー内の回転する2つの同心円が縁部となるリング状の溝を有するるつぼに収容した粉状或いは粒状或いはペレット状の蒸発原料上に磁場によって導き、この蒸発原料の上方に位置する基板の下面に薄膜を形成するPVD装置における蒸発原料の充填方法において、前記るつぼ内のプラズマビームの照射されていない蒸発原料の減量部に薄膜形成中に前記蒸発原料をフィーダにより供給し、その後、蒸発原料の新たな供給部の上面を一定厚さに平滑にするとともに、新たに供給した前記蒸発原料の充填密度を前記縁部上に圧接するロールの回転により一定に保つことを特徴とするPVD装置における蒸発原料の充填方法。
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