(57)【要約】【課題】成膜材料収容部の損傷や成膜材料ロッドの突き上げ動作への支障を来たすことがなく、長時間の連続運転を可能とする成膜装置を提供する。【解決手段】成膜材料収容部１０は、ベース部材１２の上にハース押え部材１４によって固定される。ベース部材１２は水冷されている。成膜材料収容部１０は、内部に貫通孔１６が形成される。成膜材料収容部１０は、貫通孔１６を画成する部分の上部がタングステン材料で形成されるタングステン材料部１８であり、その他の部分が炭素材料で形成される炭素材料部２０である。成膜材料収容部１０を介して成膜材料ロッド２２が加熱されて成膜材料の蒸発が始まる。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室中に配設され、導電性材料からなり、貫通孔が形成された成膜材料収容部と、該貫通孔にロッド状に形成された成膜材料を連続的に供給して該貫通孔から該成膜材料を繰出す供給装置とを備えた成膜装置において、
該成膜材料は、ケイ素酸化物であり、
該成膜材料収容部は、該成膜材料を繰出す側の部位の少なくとも該貫通孔を画成する部分の上部がタングステン材料で形成されるとともに、残余の部分が炭素材料で形成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記成膜材料収容部は、タングステン材料で形成された成膜材料ロッドを繰出す側の部材と、炭素材料で形成された成膜材料ロッドを供給する側の部材とで構成され、該成膜材料ロッドを繰出す側の部材および該成膜材料ロッドを供給する側の部材がそれぞれに着脱可能にベース部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜装置に関し、より詳細には、ロッド状に形成された成膜材料が供給され、順次繰出される成膜材料収容部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成膜装置には、湿式で皮膜を形成する装置と乾式で皮膜を形成する装置とがあり、このうち後者の成膜装置には、化学蒸着装置と物理蒸着装置とがある。
【０００３】
化学蒸着装置の場合、成膜材料であるガスが基板の配設された成膜室に導入されて、化学反応を伴い、一般的には基板に入射する粒子はほとんどエネルギーをもたないで堆積する形態で成膜が行われる。これに対して、物理蒸着装置の場合、成膜室中の基板と対向する位置に通常配設されたるつぼや後述するハース等に成膜材料のタブレット等が配置され、加熱により成膜材料をガス化して、一般的には基板に入射する粒子はある程度のエネルギーをもって堆積する形態で成膜が行われる。
【０００４】
上記した物理蒸着装置において、るつぼを用いる場合は、成膜材料が費消される都度、装置を停止して成膜材料を補給する必要があるが、これに対して、ハースを用いる場合は、成膜材料を連続的に供給できる機構を設けたものがある。
【０００５】
このハースに成膜材料を連続的に供給できる機構を設けた例として、イオンプレーティング装置について図１を参照してその装置構成および作用を説明する。
【０００６】
図１に示すイオンプレーティング装置１では、圧力勾配型のプラズマガン２からプラズマビームＰＢが真空容器（成膜室）３中に照射される。真空容器（成膜室）３の下部には、ハース４が配設されており、ハース４の貫通孔ＴＨに成膜材料ロッド（タブレット状のものも含む。）５が挿入される。プラズマビームＰＢはハース４に入射するが、このとき、ハース４が適当な正電位に制御されることにより、プラズマビームＰＢは確実にハース４に導かれる。ハース４および成膜材料ロッド５を加熱する。成膜材料ロッド５は、上端を蒸発されつつ供給装置６によって徐々に突き上げられる。ハース４と対向して真空容器３の上部には搬送機構ＷＨによって搬送された基板Ｗが配置される。蒸発した成膜材料粒子は、プラズマビームＰＢ中でイオン化され、イオン化した成膜材料粒子が基板Ｗの表面に付着し、これにより基板Ｗが成膜される。なお、図１中、ハース４の周囲には永久磁石およびコイルが配置されており、これらによりカスプ状磁場が形成され、ハース４に入射するプラズマビームＰＢの向きが制御される。
【０００７】
上記イオンプレーティング装置１は、成膜材料ロッド５がＩＴＯ等の導電性材料の場合は、ハース４に導かれたプラズマビームＰＢによって成膜材料ロッド５自体が加熱されることにより、成膜材料が蒸発する。
【０００８】
一方、成膜材料ロッド５がケイ素酸化物等の導電性の低い材料の場合、加熱開始時にプラズマビームＰＢが成膜材料ロッド５に入射しない。このため、ハース４を導電性材料で形成することで、プラズマビームＰＢで加熱されたハース４を介して成膜材料ロッド５が加熱されることにより、成膜材料が蒸発する。
【０００９】
上記のハース４は、図２および図３に示すように、片側にフランジ状の縁部を有する円筒状に形成されている。ハース４の導電性材料としては、炭素材料やタングステン材料等が用いられている。ハース４は、銅材料からなるベース部材（図１中、参照符号７で示す。）の上に配置され、水冷されたベース部材７を介して冷却される。なお、図３中、参照符号８は供給装置６の突き上げ棒を示し、参照符号９はハース押え部材を示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハース４を炭素材料で形成した場合、長時間成膜操作を行うと、ハース４がケイ素酸化物からなる成膜材料ロッド５から蒸発し、イオン化した成膜材料中のケイ素と反応してガス化することにより、図４に示すように、特に高温に曝されるハースの上端部（図４中、矢印ａで示す。）の厚みが薄くなる。連続して成膜操作を行うと、例えば１３時間程度経過した時点でハース４の上端部の１０ｍｍ程度の高さ部分Ｈ１の厚みが薄くなり、さらには消失し、ハース４の寸法が短くなってしまう。
【００１１】
一方、ハース４をタングステン材料で形成した場合、炭素材料のような部材の薄肉化、消失現象を来たすことはない。ところが、タングステンは炭素よりも熱伝導率が小さいため、成膜操作中にハース４が高温になる。このことにより、ケイ素酸化物、とりわけ一酸化ケイ素からなる成膜材料ロッド５の場合は、相転位を生じて体積膨張し、ハース４との隙間が狭くなる。また、成膜材料ロッド５の蒸発面から相対的に多量に溶出したケイ素が成膜材料ロッド５とハース４との間の隙間を流下し、ベース部材７とハース４との接続部位付近において固着する（図５中矢印ｂは、固着したケイ素を示す。）。この成膜材料ロッド５の体積膨張と、ケイ素の固着により、連続して成膜操作を行うとき、例えば３時間程度経過した時点で供給装置６による成膜材料ロッド５の突き上げ動作に支障をきたすことが起こり得る。
【００１２】
上記した２つのうちの１つでも不具合を生じると、安定した成膜操作を行うことができず、このため長時間の連続運転を行うことができない。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、成膜材料収容部の損傷や成膜材料ロッドの突き上げ動作への支障を来たすことがなく、長時間の連続運転を可能とする成膜装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜装置は、成膜室中に配設され、導電性材料からなり、貫通孔が形成され成膜材料収容部（ハース）と、該貫通孔にロッド状に形成された成膜材料を連続的に供給して該貫通孔から該成膜材料を繰出す供給装置とを備えた成膜装置において、該成膜材料は、ケイ素酸化物であり、該成膜材料収容部は、該成膜材料を繰出す側の部位の少なくとも該貫通孔を画成する部分の上部がタングステン材料で形成されるとともに、残余の部分が炭素材料で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
ここで、成膜材料のロッド状形状には、タブレット状形状を含む。また、ケイ素酸化物とは、少量あるいは微量の第３成分を現実的に含む一酸化ケイ素または二酸化ケイ素のようなものとともに、一酸化ケイ素または二酸化ケイ素等を主成分としてこれに第３成分を積極的に加えたものを含む。
【００１６】
本発明の上記の構成により、成膜材料収容部の上部（成膜材料を繰出す側の部位）は、従来、成膜材料収容部をタングステン材料のみで形成した場合に比べて主要部分が炭素材料であるため、ハース温度は低く、成膜材料ロッドの体積膨張は小さく、成膜材料ロッドの蒸発面からのケイ素の溶出が抑制され，ケイ素の流下量が少なく、成膜材料収容部の下部と冷却部（ベース部材）との接続部位付近におけるケイ素の固着も抑制されるため、成膜材料ロッドの突き上げ動作に支障をきたすことも少ない。また、従来、成膜材料収容部を炭素材料のみで形成した場合に比べて、成膜材料ロッドから蒸発、イオン化した成膜材料中のケイ素とタングステン材料で形成した上部の部位との反応性が低いため、上部の損傷や消失が軽減される。以上のことから、成膜装置を長時間連続運転することができる。
【００１７】
この場合、前記成膜材料収容部は、タングステン材料で形成された成膜材料ロッドを繰出す側の部材と、炭素材料で形成された成膜材料ロッドを供給する側の部材とで構成され、該成膜材料ロッドを繰出す側の部材および該成膜材料ロッドを供給する側の部材がそれぞれに着脱可能にベース部材に固定されていると、必要に応じて２つの部材を容易に着脱することができるとともに、仮に従来のように接続部位付近においてケイ素の固着が生じたときに、タングステン材料で形成された成膜材料ロッドを繰出す側の部材が突き上げられて脱落することがない。また、成膜材料収容部が損傷を受けたとき損傷を受けた部位を含む部材のみを交換すればよく、成膜材料収容部全体を交換する必要がない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る成膜装置の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態の第１の例に係る成膜装置について、図６を参照して説明する。なお、本実施の形態の第１の例に係る成膜装置および後述する本実施の形態の第２の例に係る成膜装置において、成膜材料収容部（ハース）以外の部分の構造は前記した図１の従来例と同じであるため、図示および重複する説明を省略し、成膜材料収容部についてのみ説明する。
【００２０】
本実施の形態の第１の例の成膜材料収容部（ハース）１０は、図６に示すように、従来例と同様に、銅材料からなるベース部材１２の上にカバー部１４ａおよび締結部１４ｂからなるハース押え部材１４によって固定される。ベース部材１２は水冷されている。成膜材料収容部１０は、内部に形成される貫通孔１６の径Ｄが例えば，３１ｍｍであり、円筒部の厚みＴ１が例えば５ｍｍである。
【００２１】
成膜材料収容部１０は、貫通孔１６を画成する部分の上部がタングステン材料で形成されるタングステン材料部１８であり、その他の部分が炭素材料で形成される炭素材料部２０である。図６中、タングステン材料部１８は、上下方向の高さ寸法Ｈ２が例えば１０ｍｍであり、厚みＴ２が例えば２ｍｍである。成膜材料収容部１０は、例えば、タングステン材料部１８を配置可能に形成された炭素材料部２０の凹部にタングステン材料部１８が嵌入されることで形成される。
【００２２】
本実施の形態の第１の例に係る成膜装置は、成膜材料収容部１０にケイ素酸化物からなる成膜材料ロッド２２が配置される。そして、成膜過程において成膜材料の蒸発または昇華による成膜材料ロッド２２の上部部分の消失につれて供給装置（第１図参照符号６の供給装置参照。）の突き上げ棒２４によって成膜材料ロッド２２が徐々に突き上げられて、連続的に成膜操作が行われる。
【００２３】
プラズマビームによる加熱の影響により、成膜材料ロッド２２は体積膨張する。但し、成膜材料収容部１０の大部分は相対的に熱伝導性のよい炭素材料で形成されているため、成膜材料収容部１０はタングステンハース使用時よりも温度が低く、したがって、成膜材料ロッド２２の蒸発面からのケイ素の溶出量も相対的に少なく、流下しにくくなり、ベース部材１２との接続部分においてケイ素が固着するおそれが少なくなり、突き上げ棒２４による成膜材料ロッド２２の突き上げ操作に支障をきたすことがない。また、成膜材料収容部１０は貫通孔１６の上部の周壁がタングステン材料で形成されているため、成膜材料から蒸発し、イオン化したケイ素との反応による成膜材料収容部１０の上部の損傷、消失も少ない。以上のことから、成膜装置を長時間連続運転することができる。
【００２４】
つぎに、本実施の形態の第２の例に係る成膜装置について、図７を参照して説明する。
【００２５】
本実施の形態の第２の例に係る成膜装置の成膜材料収容部２６は、成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８と成膜材料ロッドを供給する側の部材３０との２つの部材で構成されている。成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８はタングステン材料で形成され、成膜材料ロッドを供給する側の部材３０は炭素材料で形成される。
【００２６】
成膜材料ロッドを供給する側の部材３０を覆う形で成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８が配置され、さらに成膜材料ロッドを供給する側の部材２８を覆う形でカバー部材１４ａが配置され、カバー部材１４ａが締結部材１４ｂによって、成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８および成膜材料ロッドを供給する側の部材３０からなる成膜材料収容部２６がベース部材１２に固定される。
【００２７】
上記成膜材料収容部２６は、本実施の形態の第１の例の成膜材料収容部１０と同様の効果を奏するとともに、特に、成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８と成膜材料ロッドを供給する側の部材３０とがそれぞれ着脱可能にベース部材１２に取り付けられているため、仮にケイ素が固着して突き上げ棒２４に通常よりも大きな突き上げ力を加える必要を生じたときにおいても、成膜材料ロッド２２を繰出す側の部材２８や成膜材料ロッドを供給する側の部材３０が分離して脱落等するおそれがない。また、成膜材料収容部２６を容易に分解掃除することができ、さらにまた、成膜材料ロッドを繰出す側の部材２８と成膜材料ロッドを供給する側の部材３０のいずれかが損傷したときにはその損傷した部材のみを交換すればよく、成膜材料収容部２６全体を交換する必要がない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る成膜装置によれば、成膜室中に配設され、導電性材料からなり、貫通孔が形成された成膜材料収容部と、貫通孔にロッド状に形成された成膜材料を連続的に供給して貫通孔から成膜材料を繰出す供給装置とを備えた成膜装置において、成膜材料は、ケイ素酸化物であり、成膜材料収容部は、成膜材料を繰出す側の部位の少なくとも貫通孔を画成する部分の上部がタングステン材料で形成されるとともに、残余の部分が炭素材料で形成されているため、成膜材料収容部の上部損傷や消失が軽減され、また、成膜材料収容部の下部と冷却部との接続部位におけるケイ素の固着も抑制されるため、成膜材料ロッドの突き上げ動作に支障をきたすことも少ない。
【００２９】
また、本発明に係る成膜装置によれば、成膜材料収容部は、タングステン材料で形成された成膜材料ロッドを繰出す側の部材と、炭素材料で形成された成膜材料ロッドを供給する側の部材とで構成され、成膜材料ロッドを繰出す側の部材および成膜材料ロッドを供給する側の部材がそれぞれに着脱可能にベース部材に固定されていると、必要に応じて２つの部材を容易に着脱することができるとともに、仮に従来のように接続部位におけるケイ素の固着が生じたときに、タングステン材料で形成された成膜材料ロッドを繰出す側の部材が突き上げられて脱落することがない。また、成膜材料収容部が損傷を受けたとき損傷を受けた部位を含む部材のみを交換すればよく、成膜材料収容部全体を交換する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオンプレーティング装置の概略構成を示す図である。
【図２】成膜材料収容部を取り出して示した斜視図である。
【図３】ベース部材上に固定された成膜材料収容部を示す断面図である。
【図４】従来の成膜材料収容部の上部が損傷した状態を説明するための断面図である。
【図５】従来の成膜材料収容部とベース部材との接続部分にケイ素の固着が生じた状態を説明するための断面図である。
【図６】本実施の形態の第１の例に係る成膜装置の成膜材料収容部の断面図である。
【図７】本実施の形態の第２の例に係る成膜装置の成膜材料収容部の断面図である。
【符号の説明】
１０、２６　成膜材料収容部
１２　ベース部材
１４　ハース押え部材
１８　タングステン材料部
２０　炭素材料部
２２　成膜材料ロッド
２４　突き上げ棒
２８　成膜材料ロッドを繰出す側の部材
３０　成膜材料ロッドを供給する側の部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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