JPH0768619B2

JPH0768619B2 - 真空蒸着装置

Info

Publication number: JPH0768619B2
Application number: JP22575491A
Authority: JP
Inventors: 昌徳新谷
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0565641A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマガンからのプ
ラズマ流を磁場によって蒸発原料るつぼ上に導いて蒸発
原料を蒸発させ、該蒸発原料の上方に置かれた基体表面
に薄膜を形成する真空蒸着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、イオンプレーティング処理あるい
はプラズマＣＶＤ処理を行う真空蒸着装置として、図７
に示すように、真空室１の側部に、たとえば圧力勾配型
プラズマガン２を取り付け、該プラズマガン２から発生
したプラズマ流３を空芯コイル９の発生する磁場によっ
て、１０^-2〜１０^-4Ｔｏｒｒの圧力状態とされた真空室
１に引き出し、このプラズマ流３を蒸発原料るつぼ５の
下方に設置された固定永久磁石６の作る磁場によって蒸
発原料るつぼ５に集束させて蒸発原料４を蒸発させ、該
蒸発原料４の上方に置かれた基体Ｗの表面に薄膜を形成
するものがある。なお、反応ガス導入口１２より窒素ガ
ス、酸素ガス等の反応ガスを導入してもよい。また、図
９に示すように、プラズマガン２からのプラズマ流３を
一対の永久磁石１５によってシート状に変形し、該シー
ト状プラズマ流３を、その幅方向に設けた細長いるつぼ
５の下方に設置された細長い固定永久磁石６によって蒸
発原料４上に導いて蒸発原料４を蒸発させ、該蒸発原料
４の上方に置かれた基体Ｗの表面に薄膜を形成するもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成では、蒸発原料るつぼ５に集束するプラズマ流３の形
状や集束範囲は、空芯コイル９の発生する磁場、蒸発原
料るつぼ５の下方に設置された固定永久磁石６の作る磁
場、および一対の永久磁石１５の作る磁場によって決定
されるが、これらの磁場は常に一定状態になっているの
で、プラズマ流３の形状や集束範囲も常に一定である。
したがって、蒸発原料４の溶融状態もプラズマガン２の
出力が一定である限り常に一定であるため、基体Ｗの表
面に形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させるために
は、基体Ｗを回転させる以外に手段が無く、特に基体Ｗ
が連続的に移動するストリップである場合、これを回転
させることは不可能であり、ストリップの幅方向におけ
る膜厚の均一性を確保することができないという課題を
有する。また、蒸着面積を容易に変更することができな
いという課題も有する。したがって、本発明は前記従来
技術の課題を、簡単な手段で解決することのできる真空
蒸着装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、プラズマガンからのプラズマ流を空芯コ
イルの発生する磁場によって真空室内に引き出した後、
該プラズマ流を蒸発原料るつぼ上に導いて蒸発原料を蒸
発させ、該蒸発原料の上方におかれた基体表面に薄膜を
形成する真空蒸着装置において、前記空芯コイルの両側
に補助空芯コイルを配設し、該補助空芯コイルあるいは
補助空芯コイルと前記空芯コイルに対して任意値の電流
を供給可能な電源装置と、該電源装置に対して前記補助
空芯コイルあるいは補助空芯コイルと空芯コイルに供給
する電流値を指令する電流値指令装置とを設けたもので
ある。

【０００５】

【作用】前記のように、本発明においては、プラズマガ
ンからのプラズマ流を真空室内に引き出すための空芯コ
イルの両側に補助空芯コイルを配設し、該補助空芯コイ
ルに対して任意値の電流を供給可能な電源装置と、該電
源装置に対して前記補助空芯コイルに供給する電流値を
指令する電流値指令装置とを備えたため、この電流値指
令装置の指令に一致する電流が電源装置より補助空芯コ
イルに供給されると、この供給された電流に基づく磁場
が補助空芯コイルにより形成され、この磁場の成分によ
って真空室内に引き出されたプラズマ流を、その引き出
し方向を含む鉛直面に直交する線上（Ｚ方向）で移動さ
せることができる。

【０００６】この場合、プラズマ流のＺ方向への移動量
は補助空芯コイルが作る磁場の強さに依存し、またこの
磁場の強さは供給された電流値に依存するため、補助空
芯コイルに供給する電流値でその移動量を制御できる。
また、プラズマ流を、その引き出し方向（Ｘ方向）に移
動させるには、空芯コイルが発生する磁場を変更すれば
よいことが知られており、したがって、空芯コイルに供
給する電流値指令装置の指令に一致する電流を変化させ
ることにより、プラズマ流をＸ方向に移動させることが
できる。この場合、プラズマ流のＸ方向への移動量は空
芯コイルが作る磁場の強さに依存し、またこの磁場の強
さは供給された電流値に依存するため、空芯コイルに供
給する電流値でその移動量を制御できる。

【０００７】すなわち、補助空芯コイルあるいは補助空
芯コイルと空芯コイルに供給する電流値を制御すれば、
プラズマ流をるつぼ上で２次元的に走査することができ
る。そして、走査する範囲、走査速度、任意位置でのプ
ラズマ流の滞留時間等は補助空芯コイルおよび空芯コイ
ルに供給される電流値の時間的変化により決定されるた
め、あらかじめ電流値指令装置に入力された所望の走査
パターンにてそれらを制御することができる。したがっ
て、最適な走査パターンを選択することにより、基体の
表面に形成される薄膜の膜厚の均一性を向上させること
が可能となり、また同時に蒸着面積も変更することがで
きる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。図１は第１発明を示し、前記従来の真空蒸着装置
におけるプラズマガン２からのプラズマ流３を真空室１
内に引き出すための空芯コイル９の中心軸を含む鉛直面
の両横に補助空芯コイル１４ａ，１４ｂを配設し、該補
助空芯コイル１４ａ，１４ｂに対して任意量の電流を供
給可能な電源装置１６ａ，１６ｂと、空芯コイル９に対
して所定量の電流を供給する電源装置７と、前記電源装
置１６ａ，１６ｂに対して前記補助空芯コイル１４ａ，
１４ｂに供給する電流値を指令する電流値指令装置８と
を備えたものである。その他は従来と同様であるため同
一部分に同一符号を付して説明を省略する。

【０００９】図１は、本発明にかかる真空蒸着装置の第
１実施例を示す。プラズマガン２からのプラズマ流３を
真空室１内に引き出すための空芯コイル９の中心軸を含
む鉛直面の両横に補助空芯コイル１４ａ，１４ｂがそれ
ぞれ配設されており、該補助空芯コイル１４ａ，１４ｂ
には、電源装置１６ａ，１６ｂからそれぞれ電流１０
ａ，１０ｂが供給される。また、該電源装置１６ａ，１
６ｂには、電流値指令装置８から設定電流信号１１ａ，
１１ｂがそれぞれ入力される。

【００１０】前記構成からなるため、いま、いずれの補
助空芯コイル１４ａ，１４ｂにも電流が供給されていな
い場合、補助空芯コイル１４ａ，１４ｂによる磁場は発
生しないため、プラズマ流３は図１における記号３の状
態にある。

【００１１】そして、前記補助空芯コイル１４ａに電流
を供給すると、これによる磁場が発生し、その磁場のプ
ラズマ流引き出し方向に直交する線方向（Ｚ方向）成分
Ｂ_Zaがプラズマ流３を記号３ａの方向に移動させる。こ
の時のプラズマ流３のＺ方向への移動量は、補助空芯コ
イル１４ａによる磁場のＺ方向成分Ｂ_Zaの強さに依存
し、また、このＺ方向成分Ｂ_Zaの強さは供給された電流
値に依存するため、プラズマ流３のＺ方向への移動量は
補助空芯コイル１４ａに供給する電流値で制御できる。

【００１２】また逆に、補助空芯コイル１４ｂに電流を
供給すると、これによる磁場が発生し、その磁場の−Ｚ
方向成分Ｂ_Zbがプラズマ流３を記号３ｂの方向に移動さ
せる。なお、前記同様、プラズマ流３の−Ｚ方向への移
動量は補助空芯コイル１４ｂに供給する電流値で制御で
きる。

【００１３】したがって、補助空芯コイル１４ａ，１４
ｂに供給する電流値を制御すれば、プラズマ流３を蒸発
原料るつぼ５上で±Ｚ方向へ走査することができ、ま
た、走査する範囲、走査速度、任意位置でのプラズマ流
３の滞留時間等も電流値の時間的変化により制御可能で
ある。

【００１４】以下に、本発明に基づくプラズマ流３の走
査例を示す。電流値指令装置８に走査パターン選択信号
１３を入力すると、電流値指令装置８は、あらかじめ記
憶されている走査パターンの中から対応するプラズマの
走査パターン、すなわち補助空芯コイル１４ａ，１４ｂ
に供給する電流値の時間的変化パターンを選択し、その
パターンに基づいて設定電流信号１１ａ，１１ｂを電源
装置１６ａ，１６ｂにそれぞれ出力する。そして、該電
源装置１６ａ，１６ｂは、この設定電流信号１１ａ，１
１ｂに基づいて、これに対応する電流１０ａ，１０ｂを
補助空芯コイル１４ａ，１４ｂに供給する。

【００１５】図２は、空芯コイル９、補助空芯コイル１
４ａ，１４ｂに供給する電流値の時間的変化パターンの
実施例を示す。空芯コイル９には、時間とは無関係に定
電流Ｉ_Cが電源装置７より供給されている。そして、補
助空芯コイル１４ａには期間ｔ₀〜ｔ₁，およびｔ₂〜ｔ₃
の間に、また、補助空芯コイル１４ｂには期間ｔ₁〜
ｔ₂，およびｔ₃〜ｔ₄の間に、それぞれ正弦波の位相０
°〜１８０°の部分の形状をした電流が供給され、その
他の期間には電流は供給されない。そして、この期間ｔ
₀〜ｔ₂を１サイクルとして、この動作を以後周期的に繰
り返す。

【００１６】まず、時刻ｔ₀においては、いずれの補助
空芯コイル１４ａ，１４ｂにも電流は供給されていない
ため、補助空芯コイルによる磁場は発生せず、プラズマ
流３は図１における記号３の状態にある。そして、時刻
ｔ₀から補助空芯コイル１４ａに電流が徐々に供給され
るにつれて、磁場のＺ方向成分Ｂ_Zaが発生し、これが時
間の経過とともに強くなっていく。これに伴いプラズマ
流３は、図１における記号３ａの方向（Ｚ方向）に移動
して行き、補助空芯コイル１４ａに供給される電流が最
大値Ｉ_aに達した時、最大の偏向を受ける。そして、こ
こから電流が減少するに伴って徐々に元の位置方向に戻
って行き、時刻ｔ₁において完全に元の位置に復帰す
る。なお、この期間ｔ₀〜ｔ₁においては、補助空芯コイ
ル１４ｂには電流は供給されないため、これによる磁場
は発生しない。

【００１７】つぎに、時刻ｔ₁からは、補助空芯コイル
１４ｂに電流が徐々に供給されはじめてこれによる磁場
の−Ｚ方向成分Ｂ_Zbが発生し、これが時間の経過ととも
に強くなっていく。これに伴いプラズマ流３は図１にお
ける記号３ｂの方向に移動していき、補助空芯コイル１
４ｂに供給される電流が最大値Ｉ_bに達した時、最大の
偏向を受ける。そして、ここから電流が減少するに伴っ
て徐々に元の位置方向に戻って行き、時刻ｔ₂において
完全に元の位置に復帰する。なお、この期間ｔ₁〜ｔ₂に
おいては補助空芯コイル１４ａには電流は供給されない
ため、これによる磁場は発生しない。以後、以上説明し
た動作を周期的に繰り返すことにより、プラズマ流３は
蒸発原料るつぼ５上で±Ｚ方向に走査される。

【００１８】なお、本実施例では、補助空芯コイル１４
ａ，１４ｂに供給する電流値の時間的変化パターンとし
て、半周期が正弦波の位相０°〜１８０°の部分、残り
半周期が電流値０の形状をした例を示したが、これに限
るものではなく、目的に応じて最適なパターンとすれば
よい。また、補助空芯コイル１４ａ，１４ｂは真空室１
の外部に配設される必要はなく、真空室１の内部に配設
されてもよい。

【００１９】以上のように、プラズマをＺ方向に走査し
て、その範囲、速度、任意位置でのプラズマ流の滞留時
間等を制御することにより、基体Ｗの表面に形成される
薄膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となり、ま
た同時に蒸着面積も変更することができる。

【００２０】図３は、第１発明の他の実施例を示し、図
９、図１０に示す従来のシートプラズマ式真空蒸着装置
に適用したものである。

【００２１】図４は、第２発明を示し、前記第１発明の
第１実施例に加えて、電流値指令装置８から空芯コイル
用電源装置７に対しても設定電流信号１１ｃを出力する
構成としたものである。電流値指令装置８に走査パター
ン選択信号１３が入力されると、電流値指令装置８は、
あらかじめ記憶されている走査パターンの中から対応す
るプラズマの走査パターン、すなわち補助空芯コイル１
４ａ，１４ｂ、空芯コイル９に供給する電流値の時間的
変化パターンを選択し、そのパターンに基づいて設定電
流信号１１ａ，１１ｂ、１１ｃを電源装置１６ａ，１６
ｂ、７にそれぞれ出力する。そして、該電源装置１６
ａ，１６ｂ、７は、この設定電流信号１１ａ，１１ｂ、
１１ｃに基づいて、これに対応する電流１０ａ，１０
ｂ、１０ｃを補助空芯コイル１４ａ，１４ｂ、空芯コイ
ル９にそれぞれ供給する。

【００２２】空芯コイル９に供給される電流値８が変化
すると、これが作る磁場の強さが変化し、これに伴いプ
ラズマ流がその引き出し方向（Ｘ方向）に移動すること
が知られている。したがって、空芯コイル９に供給する
電流値指令装置８の指令に一致する電流を変化させるこ
とにより、プラズマ流をＸ方向に移動させることができ
る。この時、プラズマ流のＸ方向への移動量は空芯コイ
ル９が作る磁場の強さに依存し、またこの磁場の強さは
供給された電流値に依存するため、プラズマ流のＸ方向
への移動量は空芯コイル９に供給する電流値で制御でき
る。

【００２３】図５は、空芯コイル９、補助空芯コイル１
４ａ，１４ｂに供給する電流値の時間的変化パターンの
実施例を示す。本実施例では、先に図２に示した実施例
と比較して、空芯コイル９へ供給される電流値１０ｃの
時間的変化のみが異なる。すなわち、期間ｔ_a〜ｔ_bにお
いては、空芯コイル９へ供給される電流値１０ｃが前記
電流値の時間的変化パターンの図２と同じであるため、
プラズマ流３も全く同様の動きをする。しかし、期間ｔ
_b〜ｔ_cにおいては、空芯コイル９へ供給される電流値１
０ｃが減少しているため、プラズマ流３のＺ軸方向の動
きは同様であるが、Ｘ軸方向の位置が異なり、図４にお
ける記号３ｄのように、Ｘ軸方向の位置が空芯コイル９
側に寄る。以上のように、空芯コイル９へ供給する電流
値１０ｃを、補助空芯コイル１４ａ，１４ｂに供給する
電流値と同時に変化させることにより、プラズマ流３を
２次元的に走査することが可能となる。

【００２４】図６は、第２発明の他の実施例を示し、補
助空芯コイル１４ａ，１４ｂの各中心軸を含む鉛直面同
志が一致し、かつ、その鉛直面が空芯コイル９の中心軸
を含む鉛直面と直交するように補助空芯コイル１４ａ，
１４ｂが配設されていることを除いて、図４の実施例と
同様である。本実施例の場合も同様に、補助空芯コイル
１４ａ，１４ｂの発生する磁場のＺ方向成分Ｂ_Za、Ｂ_Zb
がプラズマ流３をＺ軸方向に移動させ、また空芯コイル
９の発生する磁場がプラズマ流３をＸ軸方向に移動させ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、プラズマガンからのプラズマ流を真空室内に引
き出すための空芯コイルの両側に補助空芯コイルを配設
し、該補助空芯コイルあるいは空芯コイルと補助空芯コ
イルに対して任意値の電流を供給可能な電源装置と、該
電源装置に対して前記補助空芯コイルあるいは空芯コイ
ルと補助空芯コイルに供給する電流値を指令する電流値
指令装置とを備えたため、従来静止していたプラズマ流
を２次元的に走査することが可能となり、また、その走
査範囲、走査速度、任意位置でのプラズマ流の滞留時間
等を制御することにより、基体の表面に形成される薄膜
の膜厚の均一性を向上させることが可能となるととも
に、同時に蒸着面積も容易に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の第１実施例を示す真空蒸着装置の
概略図。

【図２】図１における空芯コイル、補助空芯コイルに
供給する電流値の時間的変化パターンの一実施例を示す
グラフ。

【図３】第１発明の第２実施例を示す真空蒸着装置の
概略図。

【図４】第２発明の第１実施例を示す真空蒸着装置の
概略図。

【図５】図４における空芯コイル、補助空芯コイルに
供給する電流値の時間的変化パターンの一実施例を示す
グラフ。

【図６】第２発明の第２実施例を示す真空蒸着装置の
概略図。

【図７】従来の真空蒸着装置の概略図。

【図８】図７のＡ−Ａ線の断面図。

【図９】従来の他の真空蒸着装置の概略図。

【図１０】図９のＢ−Ｂ線の断面図。

【符号の説明】

１…プラズマガン、２…真空室、３、３ａ〜３ｄ…プラ
ズマ流、４…蒸発原料、５…るつぼ、６…永久磁石、７
…空芯コイル用電源装置、８…電流値指令装置、９…空
芯コイル、１０ａ〜１０ｃ…補助空芯コイル電流、１１
ａ〜１１ｃ…設定電流信号、１３…走査パターン選択信
号、１４ａ〜１４ｂ…補助空芯コイル、１５…永久磁
石、１６ａ〜１６ｂ…補助空芯コイル用電源装置、Ｗ…
基体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマガンからのプラズマ流を空芯コ
イルの発生する磁場によって真空室内に引き出した後、
該プラズマ流を蒸発原料るつぼ上に導いて蒸発原料を蒸
発させ、該蒸発原料の上方に置かれた基体表面に薄膜を
形成する真空蒸着装置において、前記空芯コイルの両側
に補助空芯コイルを配設し、該補助空芯コイルに対して
任意値の電流を供給可能な電源装置と、該電源装置に対
して前記補助空芯コイルに供給する電流値を指令する電
流値指令装置とを備えたことを特徴とする真空蒸着装
置。
【請求項２】プラズマガンからのプラズマ流を空芯コ
イルの発生する磁場によって真空室内に引き出した後、
該プラズマ流を蒸発原料るつぼ上に導いて蒸発原料を蒸
発させ、該蒸発原料の上方に置かれた基体表面に薄膜を
形成する真空蒸着装置において、前記空芯コイルの両側
に補助空芯コイルを配設し、前記空芯コイルと補助空芯
コイルに対して任意値の電流を供給可能な電源装置と、
該電源装置に対して前記空芯コイルと補助空芯コイルに
供給する電流値を指令する電流値指令装置とを備えたこ
とを特徴とする真空蒸着装置。