(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
この真空槽内で成膜の対象となるワークを保持して回転するワークホルダと、
前記真空槽内に配したターゲット材料を一方の電極として放電を行い、ターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行うスパッタリング装置と、
前記ターゲット材料と同一の前記真空槽内に設けられ、蒸着材料を所定の加熱温度に加熱する加熱手段を有し、加熱により蒸着材料を蒸発ないし昇華させてワークに付着させることで蒸着を行う蒸着装置と、
前記スパッタリング装置と前記蒸着装置とを択一的に作動させる制御手段とを備え、
前記蒸着装置は、少なくとも前記スパッタリング装置の作動時に前記真空槽内の熱源と前記蒸着材料との間に配されて、前記熱源からの熱で前記蒸着材料が加熱されることを阻止するシャッタ板を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記熱源は、前記スパッタリング装置の作動時に発生するプラズマであり、前記シャッタ板は、少なくとも前記スパッタリング装置の作動時に前記プラズマと前記蒸着材料との間に配されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記シャッタ板は、熱源と蒸着材料との間に配された遮蔽位置と、ワークに対する前記蒸着装置による蒸着を許容する許容位置との間で移動自在とされ、前記スパッタリング装置の作動時には遮蔽位置とされ、前記蒸着装置の作動時には許容位置とされることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記シャッタ板を冷却するシャッタ冷却手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記蒸着装置は、
蒸着材料が収容される加熱室が内側に形成された内筒と、
この内筒の外側に所定の間隔をあけて設けた外筒と、
蒸着材料による成膜を行う際に作動されて、加熱室内の蒸着材料を加熱して蒸発ないし昇華させる材料加熱手段と、を有し、
前記外筒には加熱室に通じる開口が設けられ、この開口を通して加熱室内で蒸発ないし昇華した蒸着材料を外部に飛散させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記内筒と前記外筒の間の間隙に冷却水を供給する給水器を備えることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
同一の真空槽内に配された、成膜の対象となるワークを保持して回転するワークホルダ、ターゲット材料を一方の電極として放電を行って、ターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行うスパッタリング装置、及び蒸着材料を加熱することにより蒸着材料を蒸発ないし昇華させてワークに付着させることで蒸着を行う蒸着装置を用い、
スパッタリング装置による成膜を行うスパッタリング工程と、蒸着装置による蒸着を行う蒸着工程とを択一的に順番に行わせ、少なくとも前記スパッタリング工程時には前記真空槽内の熱源と前記蒸着材料との間にシャッタ板を配し、前記熱源からの熱で前記蒸着材料が加熱されることを阻止することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記スパッタリング工程中に、前記蒸着材料に対して、温度上昇を防止するために冷却を行うことを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に成膜を行う成膜装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、成膜対象となるワークに対して反射防止膜等の光学薄膜や、絶縁膜，保護膜等の種々の成膜が行われており、その成膜方法としてもスパッタリング、イオンプレーティング，蒸着法など各種のものが知られている。
【０００３】
例えばスパッタリングでは、真空槽内を稀薄なスパッタガスで満たし、その真空槽内でターゲット材料を一方の電極としてグロー放電を行う。そして、そのグロー放電で発生するプラズマの陽イオンをターゲット材料に衝突させ、ターゲット材料から叩き出した原子（スパッタ原子）をワーク表面に堆積させて薄膜を形成する。また、スパッタガスの他に酸素ガスや窒素ガスのような反応ガスを真空槽内に導入し、化合物薄膜を形成する反応性スパッタリングも知られている。成膜対象のワークが金属製である場合には、ワーク自体を高温にした状態でスパッタリングによる成膜を行う場合もある。
【０００４】
また、真空蒸着法では、真空槽内で蒸着材料を加熱することにより、その蒸着材料を蒸発ないし昇華させ、真空槽内に配したワークの表面に飛散した蒸着材料を付着させることにより、薄膜を形成している。この真空蒸着法では、蒸着材料としてアルミニウム等の金属の他、樹脂等にも利用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、異なる種類の成膜方法を用いて成膜を行う場合では、成膜方法ごとの装置間でワークの移動を行うため、その移動の間にワークの表面に異物が付着したり、表面に形成された膜が外気に曝されことによって酸化したりして膜が変質し、所定の機能を果たさなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ワークの移動にともなう異物の付着や膜の変質等の防止を図ることができる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載の成膜装置では、真空槽と、この真空槽内で成膜の対象となるワークを保持して回転するワークホルダと、真空槽内に配したターゲット材料を一方の電極として放電を行い、ターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行うスパッタリング装置と、ターゲット材料と同一の真空槽内に設けられ、蒸着材料を所定の加熱温度に加熱する加熱手段を有し、加熱により蒸着材料を蒸発ないし昇華させてワークに付着させることで蒸着を行う蒸着装置と、スパッタリング装置と蒸着装置とを択一的に作動させる制御手段とを備え、蒸着装置が、少なくともスパッタリング装置の作動時に真空槽内の熱源と蒸着材料との間に配されて、熱源からの熱で蒸着材料が加熱されることを阻止するシャッタ板を有するものである。
【０００８】
請求項２記載の成膜装置は、熱源が、スパッタリング装置の作動時に発生するプラズマであり、シャッタ板は、少なくともスパッタリング装置の作動時にプラズマと蒸着材料との間に配されるものである。
【０００９】
請求項３記載の成膜装置では、シャッタ板は、熱源と蒸着材料との間に配された遮蔽位置と、ワークに対する蒸着装置による蒸着を許容する許容位置との間で移動自在とされ、スパッタリング装置の作動時には遮蔽位置とされ、蒸着装置の作動時には許容位置とされるものである。
【００１０】
請求項４記載の成膜装置では、シャッタ板を冷却するシャッタ冷却手段を備えるものである。
【００１１】
請求項５記載の成膜装置では、前記蒸着装置は、蒸着材料が収容される加熱室が内側に形成された内筒と、この内筒の外側に所定の間隔をあけて設けた外筒と、蒸着材料による成膜を行う際に作動されて、加熱室内の蒸着材料を加熱して蒸発ないし昇華させる材料加熱手段と、を有し、外筒には加熱室に通じる開口が設けられ、この開口を通して加熱室内で蒸発ないし昇華した蒸着材料を外部に飛散させるものである。
【００１２】
請求項６記載の成膜装置では、内筒と外筒の間の間隙に冷却水を供給する給水器を備えるものである。
【００１３】
請求項７記載の成膜方法では、同一の真空槽内に配された、成膜の対象となるワークを保持して回転するワークホルダ、ターゲット材料を一方の電極として放電を行って、ターゲット材料から飛散した原子をワークに堆積させることにより成膜を行うスパッタリング装置、及び蒸着材料を加熱することにより蒸着材料を蒸発ないし昇華させてワークに付着させることで蒸着を行う蒸着装置を用い、スパッタリング装置による成膜を行うスパッタリング工程と、蒸着装置による蒸着を行う蒸着工程とを択一的に順番に行わせ、少なくともスパッタリング工程時には真空槽内の熱源と蒸着材料との間にシャッタ板を配し、熱源からの熱で蒸着材料が加熱されることを阻止するものである。また、請求項８記載の成膜方法では、スパッタリング工程中に、蒸着材料に対して、温度上昇を防止するために冷却を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、同一の真空槽内にスパッタリングによって成膜を行うスパッタリング装置と、蒸着によって成膜を行う蒸着装置と配し、スパッタリング装置による成膜を行うスパッタリング工程と、蒸着装置による成膜を行う蒸着工程とからなる成膜工程とを択一的に行うように制御するから、スパッタリングと蒸着とが同じ真空槽内で行われるため、ワークを装置間で移動させる必要がなくなり、その移動にともなう異物の付着や膜の変質等の防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明を実施した成膜装置２の構成を示す。略円筒形状の真空槽３の内部にワークホルダとして円筒状のカルーセル４を配してある。このカルーセル４は、垂直な回転軸４ａを中心にして回動自在となっており、モータ５によって所定の速度で回転される。真空槽３には、真空ポンプ６が接続されており、その内部がスパッタリング，蒸着に必要な真空度となるように調節される。
【００１６】
カルーセル４は、その外周面に成膜対象となる複数のワーク７を保持し、各ワーク７がカルーセル４とともに回転する。複数のワーク７は、例えばカルーセル４の外周面に沿ってマトリクス状に配列された状態で保持される。なお、カルーセル４やワーク７の装填や取り出し、後述するターゲットユニットの交換や点検整備などの作業のために、真空槽３は、大気圧までリークした後には周知の構造により開放することができる。
【００１７】
真空槽３内には、第１成膜ステージ８と、第２成膜ステージ９とをカルーセル４の回転方向に沿って適当な間隔をあけて設けてあり、カルーセル４の回転により、各ワーク７を繰り返し第１成膜ステージ８、第２成膜ステージ９を通過させて成膜を行う。なお、ワーク７の搬送は、回転によるものでなくてもよく、また各ワーク７が各ステージを１回通過することにより成膜するようにしてもよい。
【００１８】
第１成膜ステージ８は、スパッタリングによって成膜を行うステージであり、スパッタリング装置１０を配してある。また、第２成膜ステージ９は、蒸着によって成膜を行うステージであり、蒸着装置１１を配してある。この実施形態においては、スパッタリング装置１０，蒸着装置１１を各１台ずつ組み込んでいるが、ワーク表面に形成すべき膜の種類，積層数等に応じて、それらの組み込み台数を適宜に増やすことができる。
【００１９】
制御部１２は、成膜装置２の各部を制御し、スパッタリング装置１０によって成膜を行うスパッタリング工程と、蒸着装置１１によって成膜を行う蒸着工程とからなる成膜工程を実行する。この実施形態では、スパッタリング工程の後に蒸着工程を行うが、蒸着工程の後にスパッタリング工程を行ったり、これらを交互に行ってもよい。
【００２０】
また、真空槽３内には、その内周面に沿うようにヒータ１３を配してある。このヒータ１３は、金属製のワーク７にスパッタリングで成膜を行う場合に、ヒータ電源１４からの電流によって駆動されてワーク７を加熱する。これにより、ワーク７を高温にしてスパッタリングにより安定した成膜を行う。ワーク７を加熱する手法は各種のものを用いることができ、例えばワーク７が電気抵抗のある程度大きな金属である場合には、電磁誘導を利用した誘導加熱を用いることができる。
【００２１】
ＤＣ電源１５は、スパッタリングのための電力を供給するものであり、カルーセル４を含む真空槽側が陽極、スパッタリング装置１０が陰極となるように電圧を印加する。ガス供給器１６は、スパッタリングの際のガスをスパッタリング装置１０に供給する。ガスとしては、アルゴンガス等のスパッタガスが供給されるが、反応性スパッタリングを行う場合には、反応ガス、例えば酸素ガスや窒素ガスを併せて供給する。
【００２２】
給水器１７は、スパッタリング装置１０に対して冷却水を供給し、スパッタリング装置１０が高温になることを防止する。モータ１８は、後述するターゲットユニットを回転するためのものであり、モータ１９はスパッタリング装置１０のシャッタ板２１を開閉する。
【００２３】
加熱用電源２２は、蒸着工程時に、蒸着材料を加熱するための電力を蒸着装置１１に供給する。給水器２３は、スパッタリング工程の際に、ヒータ１３及びこれによって加熱されたワーク７からの熱で蒸着材料の温度が上昇することを防止するために、蒸着装置１１に対して冷却水を供給する。モータ２４は、蒸着装置１１に設けたシャッタ板２５の開閉を行う。
【００２４】
スパッタリング装置１０の外観を図２に、断面を図３に示す。スパッタリング装置１０は、シャッタ板２１の他、ターゲットユニット２６，ジャケット２７等で構成される。ジャケット２７は、中空な円筒状であり、その内部に円筒状のターゲットユニット２６を回動自在に収容してある。これらターゲットユニット２６，ジャケット２７は、その軸心がカルーセルの回転軸４ａと平行となるように真空槽３に組み付けられており、ジャケット２７に設けた開口２７ａからターゲットユニット２６がカルーセル４側に露呈される。ターゲットユニット２６とジャケット２７との間に形成された間隙には、導入パイプ２９を介してガス供給器１６からのガスが供給され、ターゲットユニット２６の周囲がガスリッチな状態とされる。
【００２５】
ターゲットユニット２６は、導電性を有する支持筒３１の外周面を覆うように、ターゲット層３２を形成してある。ターゲット層３２は、例えばアルミ、チタン，硅素等のワーク７に成膜すべきターゲット材料で作成されている。支持筒３１には、ＤＣ電源１５のマイナス電極を接続してあり、スパッタリング工程では、このターゲットユニット２６を陰極としてグロー放電を行う。
【００２６】
ターゲットユニット２６の中空部内には、ジャケット２７に対して固定した中空管３４を挿通してあり、その密封した内部に磁石ユニット３５を配してある。磁石ユニット３５は、鉄製の支持部材３５ａに小型の磁石３５ｂ，３５ｃを固着したものとなっている。支持部材３５ａは、支持筒３１の軸心に沿って長くしてある。磁石３５ｂは、カルーセル側にＮ極を向けて、支持部材３５ａのカルーセル側の面の中央に長手方向に沿って一列に並べてあり、磁石３５ｃは、カルーセル側にＳ極を向けて、磁石３５ｂの周囲を取り囲むように矩形に並べてある。
【００２７】
上記のように構成される磁石ユニット３５は、マグネトロンスパッタリングを行うためのものであり、各磁石３５ｂ，３５ｃの磁力によってプラズマをターゲット近傍に閉じ込める。中空筒３４を支持筒３１内でカルーセル側に寄せるように偏心して配し、各磁石３５ｂ，３５ｃをターゲットに近づけてその効果を高めている。また、ターゲットユニット２６は、モータ１８からの回転が駆動軸２６ａに伝達されることにより、軸心を中心に回転する。これにより、ターゲット層３２の全周面をスパッタリングに供する。
【００２８】
支持筒３１と中空筒３４との間には、給水パイプ３６ａを通して給水器１７からの冷却水が供給され、支持筒３１と中空筒３４との間を通った冷却水は排水パイプ３６ｂを介して真空槽３の外に排水される。このように支持筒３１と中空筒３４との間に冷却水を通すことにより、スパッタリング工程時に、ターゲットユニット２６，磁石ユニット３５等が高温になることを防止する。
【００２９】
シャッタ板２１は、ジャケット２７の外側に配され、例えば給水パイプ３６ａ，排水パイプ３６ｂを回転軸として、開口２７ａの前方に位置して開口２７ａを覆う閉じ位置と、開口２７ａの前方から退避してターゲット層３２をカルーセル４側に露呈する開き位置との間で移動自在になっている。このシャッタ板２１は、モータ１９によってスパッタリング工程時に開き位置とされる。
【００３０】
図４に蒸着装置１１を示す。蒸着装置１１は、本体部４０と、上述のシャッタ板２５とからなり、本体部４０は、円筒状の内筒４１，外筒４２，ヒータ４３等から構成される。
【００３１】
内筒４１は、中空な内部を仕切ることにより、軸心方向に並ぶ複数の加熱室４１ａを形成してあり、各加熱室４１ａに蒸着材料４５を収容する。すなわち、内筒４１が蒸着材料４５を収容するハウジングとなっている。
【００３２】
蒸着材料４５としては、加熱することにより蒸発または昇華するものが用いられ、必要な薄膜の機能等に応じた金属や樹脂等の種々のものを用いることができる。特にスパッタリングではプラズマによって破壊・分解されてしまう材料、例えば有機材料に有用である。また、蒸着によって薄膜を形成する目的についても、限定されるものではなく、例えばスパッタリングで形成した膜を保護し、またその表面に指紋が付着することを防止するための薄膜を形成したり、スパッタリング工程で形成する薄膜の下地となる薄膜を蒸着で形成してもよい。
【００３３】
内筒４１は、その外周面に加熱手段として、例えば抵抗発熱体等からなる線状のヒータ４３を密着させて配してあり、その端部４３ａが加熱用電源２２に接続されている。蒸着時にはこのヒータ４３に加熱用電源２２から電流を流すことによって、内筒４１を加熱して蒸着材料４５を蒸発または昇華させる。外筒４２は、適当な間隔をあけて内筒４１の外側に配してある。外筒４２には、各加熱室４１ａと通じる開口部４６を加熱室４１ａごとに設けてあり、この開口部４６を通して蒸着材料４５が加熱室４１ａに配置されるとともに、加熱室４１ａ内で蒸発または昇華した蒸着材料４５をワーク７に向けて飛散させる。
【００３４】
蒸着材料４５を加熱して蒸発ないし昇華させるための加熱手段としては、その加熱方法、配置等について種々の形態のものを用いることができる。例えば、ヒータ４３を加熱室４１ａの内部に配して内筒４１を加熱して蒸着材料４５を加熱し、蒸発ないし昇華させてもよく、ヒータで蒸着材料４５を直接に加熱してもよい。また、電磁誘導によって内筒４１あるいは蒸着材料４５を発熱させるように構成してもよい。
【００３５】
シャッタ板２５は、各開口部４６の前面を覆う閉じ位置（遮蔽位置）と、この開口部４６の前面から退避した開き位置（許容位置）との間で、外筒４２の外周に沿って回動自在となるように組み付けてある。このシャッタ板２５は、スパッタリング工程時には、後述するように遮熱のために、閉じ位置とされ、蒸着工程時には内筒４１の加熱開始後に安定して成膜を行うことができるようになってから開き位置に移動される。
【００３６】
スパッタリング工程では、スパッタリング装置１０の近傍に発生しているプラズマが熱源となり、また金属製のワーク７に対するスパッタリング工程では、さらにヒータ１３や、それによって加熱されたワーク７が熱源となって、その熱源からの熱、特に輻射熱によって、蒸着装置１１、それに収容されている蒸着材料４５が加熱され、蒸着材料４５が蒸発または昇華してしまうことがある。これを防止するために、蒸着装置１１は、外部からの熱を遮断し、また装置を冷却するようにしてある。
【００３７】
蒸着装置１１は、スパッタリング工程の際に、開口部４６をシャッタ板２５で覆うことにより、プラズマやワーク７等の熱源と蒸着材料４５との間にシャッタ板２５が入り込んだ状態とし、それら熱源からの熱が直接に蒸着材料４５に伝わらないようにしている。また、外筒４２で内筒４１の外側を覆う構成とすることにより、熱源からの熱が直接に内筒４１に伝わらないようにしてある。
【００３８】
さらには、シャッタ板２５の内部に形成した中空部２５ａ，内筒４１と外筒４２との間に形成した空間（以下、間隙部と称する）４７に給水器２３からの冷却水を通すことにより装置を冷却して温度上昇を防止している。シャッタ板２５の中空部２５ａには、回転軸を兼用した導水パイプ２５ｂから冷却水を通し、この冷却水を他方の回転軸を兼用した排水パイプ２５ｃから真空槽３の外に排水する。また、外筒４２内径を内筒４１の外径よりも大きくすることにより外筒４２と内筒４１との間に適当な間隔で形成されている。この間隙部４７には、外筒４２の上面に設けた導水パイプ４８ａを通して冷却水が導入され、この冷却水を外筒４２の下面に設けた排水パイプ４８ｂを通して真空槽３の外に排水する。
【００３９】
内筒４１は、ヒータ４３による蒸着材料４５の加熱の点から熱伝導性が高い材料で作成することが好ましく、シャッタ板２５，外筒４２は、外部から熱を遮る機能の点から断熱性の優れた素材で作成するのがよい。
【００４０】
次に上記構成の作用について説明する。真空槽３を開放してカルーセル４に成膜対象となるワーク７を取り付ける。また、蒸着材料４５を各加熱室４１ａにセットする。この後に、真空槽３を閉じ、真空ポンプ６を作動させて真空槽３内をスパッタリングに必要な所定の真空度にする。
【００４１】
ワーク７が金属製である場合には、蒸着装置１１のシャッタ板２５を閉じ位置に移動させるとともに、給水器２３から冷却水を供給して本体部４０とシャッタ板２５の冷却を開始する。この後に、カルーセル４の回転を開始してから、ヒータ電源１４によるヒータ１３への通電を開始し、カルーセル４とともに回転しているワーク７を加熱する。
【００４２】
ワーク７が所定の温度に達したことが図示しない温度センサにより検知されると、スパッタリング工程が開始される。スパッタリング工程では、まずターゲットユニット２６とジャケット２７との間に導入パイプ２９を介してガスが供給され、ガスは開口２７ａから真空槽３内に流入する。これにより、開口２７ａに露呈されてスパッタリングに供されるターゲット層３２の表面は、スパッタガス，反応ガスがリッチな雰囲気に置かれた状態になる。
【００４３】
シャッタ板２１が閉じ位置であることを確認し、ターゲットユニット２６の回転を開始してから、ＤＣ電源１５によってカルーセル４とターゲットユニット２６と間に電圧を印加する。これにより、導電性のシャッタ板２１を通して、カルーセル４とターゲットユニット２６と間で放電が開始され、スパッタガスのプラズマが生成される。そして、成膜を安定した状態で行うことができるようになると、シャッタ板２１が開き位置とされ、スパッタリングによる成膜が開始される。
【００４４】
シャッタ板２１が開き位置となると、ターゲット層３２ａの表面から叩きだれたスパッタ原子がワーク７に向かって飛散し、ターゲット材料のワーク７の表面に堆積することで膜が形成される。反応ガスを導入している場合では、スパッタ原子がワーク７に向かう途中の経路に存在する反応ガスの原子やイオンに接触することにより、ワーク７の表面にはターゲット材料の例えば窒化物や酸化物が堆積して膜が形成される。
【００４５】
スパッタリング装置１０による成膜は、スパッタリング装置１０と対面するワーク７に対して行われるが、各ワーク７がカルーセル４とともに回転し、繰り返しスパッタリング装置１０が配された第１成膜ステージ８を通過することにより、各ワーク７の表面にスパッタリングによる成膜が行われる。
【００４６】
上記のようスパッタリング工程を行っている間では、ヒータ１３や、加熱されたワーク７、ターゲットユニット２６の近傍に発生しているプラズマ等が熱源となり、これら熱源からの熱が蒸着装置１１に伝わる。しかし、内筒４１，蒸着材料４５は、外筒４２，シャッタ板２５により遮熱されているとともに、中空部２５ａ，間隙部４７に冷却水が流されているから温度上昇はほとんど無く、蒸着材料４５が蒸発ないし昇華することはない。
【００４７】
所望とする膜厚にまでスパッタリングによって成膜が行われると、ヒータ１３による加熱を停止するとともに、ＤＣ電源１５からの電力供給を停止して、スパッタリング工程を停止する。なお、スパッタリング工程における膜厚は、例えば実験の測定結果等に基づいて、ＤＣ電源１５による投入電力とスパッタリングの時間とからから知ることができる。
【００４８】
スパッタリング工程の終了後にも、蒸着装置１１に対して冷却水の通水を継続させながら、ワーク７を含む真空槽３内の温度が一定の温度に低下するのを待つ。真空槽３内の温度が一定温度以下となると、冷却水の供給を停止するとともに、ヒータ４３に対して加熱用電源２２から電流の供給が開始され、内筒４１が加熱される。なお、真空槽内は、蒸着に必要な真空度となるように調節される。
【００４９】
上記加熱により、内筒４１を介して蒸着材料４５が加熱され、蒸発または昇華する。例えば加熱開始後に一定の時間の経過、あるいは図示しない温度センサによって測定される内筒４１の温度が一定レベルに達する等によって蒸着材料４５の蒸発または昇華状態が安定したことが検知されると、シャッタ板２５が開き位置とされて開口部４６が露呈される。これにより、加熱室４１ａ内で加熱されて蒸発ないし昇華した蒸着材料４５が開口部４６から真空槽３内に飛散し、カルーセル４に保持されたワーク７に被着して膜を形成する。なお、蒸着材料４５を収容する加熱室４１ａを加熱しているため、飛散した蒸着材料４５の加熱室４１ａの内面への付着が少ない。
【００５０】
蒸着装置１１による成膜は、スパッタリングと同様に、蒸着装置１１と対面するワーク７に対して主として行われ、カルーセル４の回転により、繰り返し第２成膜ステージ９を通過するため各ワーク７の表面に蒸着による成膜が行われる。そして、膜が所望の膜厚となるまで蒸着装置１１が作動されると、シャッタ板２５が閉じ位置に移動されてから、ヒータ４３がオフとされることにより、蒸着工程が終了する。
【００５１】
ワーク７がプラスチック樹脂等で作成されている場合には、上記同様にスパッタリング工程と蒸着工程とを行うが、ワーク７に対するヒータ１３による加熱を行わない。この場合には、蒸着材料４５がヒータ１３からの熱の影響を受けないが、プラズマからの熱の影響を受ける。このため、金属製のワーク７の場合と同様に、シャッタ板２５を閉じ位置とし、またシャッタ板２５、蒸着装置１１に対して冷却水の通水を行って冷却する。
【００５２】
以上のようにして、ワーク７の表面にスパッタリング工程による膜と蒸着工程による膜とが積層される。スパッタリング工程と蒸着工程とは同じ真空槽３内で実施しているため、各工程間で膜表面に異物が付着したり、膜が外気にさらされて変質したりすることがない。
【００５３】
図５は、カルーセルを水平な軸で回転させるとともに、その下方に蒸着装置を配した例を示すものである。なお、以下に説明する他は、最初の実施形態と同様であり、実質的に同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
カルーセル４は、その回転軸４ａを水平にした姿勢で支持部材４９によって回動自在に支持され、矢線方向にモータによって回転される。スパッタリング装置１０は、カルーセル４の側方に配してあり、蒸着装置１１は、カルーセル４の下方に配してある。スパッタリング装置１０は、最初の実施形態と同様に、円筒状のターゲットユニット，ジャケット等の軸心方向がカルーセル４の回転軸４ａと平行となるように組み付けてある。
【００５５】
蒸着装置１１についても、その開口部４６がカルーセル４を向く姿勢で、各加熱室４１ａがカルーセル４の回転軸４ａに沿った方向に並ぶように配してある。したがって、各加熱室４１ａは、上方に開口部４６を向ける姿勢であり、その内部で蒸発ないし昇華した蒸着材料４５が効率的にワーク７に向けて飛散し被着される。
【００５６】
図６に蒸着装置の異なる例を示す。この例では、蒸着装置５１として、複数の加熱部５２を第２成膜ステージ９に配してある。各加熱部５２は、フィラメント５３を螺旋状に巻いてかご形状にしたものであり、その加熱部５２の内部に蒸着材料４５が入れられる。各フィラメント５３は、加熱用電源５４に接続されている。この加熱用電源５４からの給電により、加熱部５２が発熱し、蒸着材料４５が蒸発ないし昇華する。
【００５７】
シャッタ板５５は、熱源と加熱部５２すなわち蒸着材料４５との間に入り込んだ遮蔽位置と、この遮蔽位置から退避し、少なくとも蒸発または昇華した蒸着材料がワーク７に飛散して付着することを許容する退避位置との間で移動する。そして、スパッタリング工程時には遮蔽位置とされ、蒸着工程時では退避位置とされる。なお、この例では、スパッタリング工程時には、熱源からの熱で蒸着材料４５が加熱されることをシャッタ板５５だけで防止している。
【００５８】
上記各実施形態で示す蒸着装置は一例であり、本発明に用いる蒸着装置は、それらに限定されるものではない。例えば、蒸着材料をフィラメント等の発熱体で直接に加熱してもよく、また蒸着材料をるつぼに入れ、そのるつぼを介して蒸着材料を加熱してもよい。また、るつぼに入れた蒸着材料を発熱体で直接に加熱したり、あるいは発熱体をかご形状やボート形状などの容器状に形成し、それに蒸着材料を入れて加熱する手法等を採用することができる。
【００５９】
また、蒸着装置の位置は、蒸着の対象となるワークの形状、部位や、スパッタリング装置の位置等を考慮して適宜に設定できる。カルーセルにワークを保持している場合には、カルーセルの中心に蒸着装置を配すると、各ワークに対して効率的に蒸着による成膜を行うことができる。この場合、カルーセルの内側を向いているワークの面に蒸着による薄膜が形成されるが、例えばワークが保持されている位置で、各ワークの外周を向いている面と、内周を向いている面とが交互に入れ替わるようワーク自体を自転させる機構を設けると、ワークの自転軸回りの各面に蒸着による薄膜を形成することができる。
【００６０】
熱源から蒸着材料への熱を遮るためのシャッタ板は、蒸着材料の特性を考慮して、スパッタリング工程時に蒸着材料に影響を与える熱源との間に入り込んで、その熱源からの熱を蒸着材料について遮断すればよい。したがって、例えばプラズマによる輻射熱の影響だけを考えればよい場合には、シャッタ装置がスパッタリング装置によって発生するプラズマと蒸着材料との間に入り込んで、プラズマからの熱で蒸着材料が昇華あるいは蒸発しないようにすればよい。さらには、シャッタ板は、蒸着工程において、ワークに対する蒸着装置の蒸着を許容するのであれば、熱源、例えばプラズマと蒸着材料との間に入り込んだ位置に固定してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を用いた成膜装置の構成を示す説明図である。
【図２】スパッタリング装置の外観を示す斜視図である。
【図３】スパッタリング装置の断面図である。
【図４】蒸着装置の外観を示す斜視図である。
【図５】カルーセルを水平な軸で回転させる成膜装置の構成を示す説明図である。
【図６】フィラメントで直接に蒸着材料を加熱する蒸着装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
２  成膜装置
３  真空槽
４  カルーセル
７  ワーク
１０  スパッタリング装置
１１，５１  蒸着装置
２５，５５  シャッタ板
４５  蒸着材料
【図１】
0005384002.tif 000002
【図２】
0005384002.tif 000003
【図３】
0005384002.tif 000004
【図４】
0005384002.tif 000005
【図５】
0005384002.tif 000006
【図６】
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