(57)【要約】【課題】安価な蒸着材料をハースに装填して使用することができるイオンプレーティング方法およびその装置を提供する。【解決手段】蒸着材料供給手段の突き上げ装置は、油圧ポンプ２６と、ピストン２８とで構成される。ピストン２８は、成膜操作の進行に伴い、ハース１６ａの貫通孔ＴＨに装填された蒸着材料２２を突き上げ、蒸着材料２２の蒸発面２３を貫通孔ＴＨの上面と略同一面になるように維持する。一方、蒸着材料供給装置としてのホッパー３０が、ハース１６ａの直上の真空容器１２の天壁部分に設けられる。真空容器１２の天壁の内側箇所には、ホッパー３０の供給口が設けられ、供給口はバルブ３１ａによって開閉され、貫通孔ＴＨに装填した蒸着材料２２が費消されると、バルブ３１ａが開き、ホッパー３０に貯留した蒸着材料２２が落下して、貫通孔ＴＨに供給される。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、
該蒸着材料が粒状物であることを特徴とするイオンプレーティング方法。
【請求項２】
圧力勾配型プラズマガンにより前記プラズマを供給し、
前記蒸着材料の周囲に設けたビーム修正装置により該プラズマのビームを該蒸着材料に集中させながら成膜することを特徴とする請求項１記載のイオンプレーティング方法。
【請求項３】
前記蒸着材料は、粒径が０．０５〜５ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項４】
前記貫通孔に装填された前記蒸着材料が所定量費消された時点で、前記成膜室を密閉した状態のまま、該蒸着材料が該成膜室内部に設けた供給端を有する、該蒸着材料を貯留した供給部より該貫通孔の上面から該貫通孔内に供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項５】
前記貫通孔に装填された前記蒸着材料が所定量費消された時点で、前記成膜室を密閉した状態のまま、該蒸着材料が該貫通孔の下部に設けた該蒸着材料を貯留した貯留槽より該貫通孔の下面から該貫通孔内に押し込まれることによって該貫通孔内に供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項６】
成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜する構成のイオンプレーティング装置において、
該蒸着材料が粒状物であり、
該成膜室の内部に供給口を供えた該蒸着材料を貯留したホッパーを備えてなることを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項７】
前記ホッパーは移動可能に設けられ、前記供給口を前記貫通孔に近接させて前記蒸着材料を供給するように構成されてなることを特徴とする請求項６記載のイオンプレーティング装置。
【請求項８】
前記ホッパーの前記供給口にシュートが移動可能に接続され、該シュートを前記貫通孔に近接させて該シュートを介して前記蒸着材料を供給するように構成されてなることを特徴とする請求項５記載のイオンプレーティング装置。
【請求項９】
成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を上下動可能に設けた突き上げ手段によって突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜する構成のイオンプレーティング装置において、
該蒸着材料が粒状物であり、
該貫通孔の下部に該蒸着材料が貯留された貯留槽を備え、
該貫通孔内の該蒸着材料が所定量費消されると、該押上げ手段を一端下働させた後に再度上動させて、貯留された該蒸着材料を巻き込んで該貫通孔に押し込むように構成されてなることを特徴とする請求項６記載のイオンプレーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンプレーティング方法およびその装置に関し、より詳細には、ハースの貫通孔に装填され、蒸発の進行に応じて上昇して略一定の蒸発面を保持しながら蒸発する蒸着材料の供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマを用いて蒸着材料を加熱、昇華させ、生成した蒸着物質の蒸気をイオン化させて、基板に付着（入射）し、成膜するイオンプレーティング方法は、他の成膜方法に比べて、成膜速度が大きく、また、均一な品質の膜を大きな面積に形成することができ、広く用いられている。
【０００３】
イオンプレーティング装置では、蒸着材料は坩堝あるいはハースに配置され、蒸発される。ここで、坩堝とは底部に貫通孔のないものをいい、ハースとは底部に貫通孔のあるものをいう。
【０００４】
坩堝を用いる場合、蒸着材料は粉粒体の形態で、坩堝に堆積させた状態で配置される。そして、成膜の進行によって坩堝の蒸着材料が費消されると、一旦成膜操作が停止され、成膜室を大気開放した状態で、蒸着材料を配置した新しい坩堝に交換され、あるいはまた、空の坩堝に蒸着材料が補給されて、成膜操作が再開される。また、成膜室と独立した予備室を設け、その予備室に蒸着材料を配置した坩堝を予め準備しておき、成膜室で使用中の坩堝の蒸着材料が略費消された時点で、成膜室が密閉状態のままで、ターンテーブル方式で予備室と成膜室の坩堝を入れ替る等の方法も採用されている。
【０００５】
一方、ハースを用いる場合、蒸着材料はタブレット状あるいはロッド状（以下、両者を含めてロッド状とよぶ。）の固体の形態のものがハースに設けた貫通孔に装填され、蒸発の進行に応じて突き上げ機構によって突き上げられて上昇して一定の蒸発面を保持しながら蒸発する。ハースの下方には成膜室と独立して予備室が設けられ、その予備室にはターンテーブルが設けられ、ターンテーブルには新たな蒸着材料のロッドが予め配置される。そして、使用中の蒸着材料のロッドがハースの孔部内を上昇すると、突き上げ機構のピストンを下降させ、ターンテーブルが回転して新たな蒸着材料のロッドが位置決めされる。新たな蒸着材料のロッドは、ピストンによって突き上げられて孔部内の使用中の蒸着材料のロッドの下端に継ぎ足される。これにより、成膜操作を実質的に中断することなく略連続的に成膜が行われる。
【０００６】
前者の坩堝を用いる場合、上記のように、新たな坩堝と交換する際に、通常成膜室を大気解放状態とするため、成膜操作が中断されることになる。また、ターンテーブル方式の場合であっても、坩堝交換等の際には短時間ながら成膜操作が中断される。また、この場合、１つの坩堝に配置される蒸着材料の量には限界があるため、この成膜操作の中断の頻度は必ずしも少なくなく、無視することができない。また、粉粒体の蒸着材料は、通常、蒸発の進行に伴い局所的に蒸発が進行し易く、蒸発面の面積や高さ位置が変化してしまい、この結果、蒸着材料の蒸発挙動が変化して、例えば均一な成膜が阻害されるおそれがある。
【０００７】
これに対して、後者のハースを用いる場合、蒸着材料のロッドは成膜室を密閉したままの状態で実質上連続的に供給されるため、略完全に連続的な成膜操作を行うことができ、また、蒸発面の高さ位置および面積は略一定であるため、蒸着材料の蒸発挙動が変化せず、均一な成膜を実現することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記後者のハースを用いる場合、使用する蒸着材料のロッドは、粉体状の蒸着材料を成形し、さらに必要に応じて焼結したものであるため、これらの加工の費用が無視できず、種類によっては、材料費の半分をこれらの費用が占める材料もある。特に、ＩＴＯやＳｉ３Ｎ４等の成形が比較的困難な材料の場合、この不具合はより顕著である。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、安価な蒸着材料をハースに装填して使用することができるイオンプレーティング方法およびその装置を提供することを主な目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るイオンプレーティング方法は、成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、該蒸着材料が粒状物であることを特徴とする。
【００１１】
これにより、蒸着材料が、従来のような粉体状の材料を成形してロッド状に形成し、さらに必要に応じて焼結したものでないため、安価な蒸着材料を用いることができ、また、蒸着材料の入手が容易となる。また、粒状の蒸着材料は、ロッド状の蒸着材料に比べて、貫通孔に装着した状態における実質的な蒸発面積が大きくなり、また、温度が上昇しやすいため蒸着材料の蒸発速度が大きくなり、したがって、大きな成膜速度を得ることができる。
【００１２】
この場合、圧力勾配型プラズマガンにより前記プラズマを供給し、前記蒸着材料の周囲に設けたビーム修正装置により該プラズマのビームを該蒸着材料に集中させながら成膜すると、好適である。
【００１３】
また、この場合、前記蒸着材料は、粒径が０．０５〜５ｍｍの範囲内にあると、好適である。
【００１４】
また、この場合、前記貫通孔に装填された前記蒸着材料が所定量費消された時点で、前記成膜室を密閉した状態のまま、該蒸着材料が該成膜室内部に設けた供給端を有する、該蒸着材料を貯留した供給部より該貫通孔の上面から該貫通孔内に供給され、または、該蒸着材料が該貫通孔の下部に設けた該蒸着材料を貯留した貯留槽より該貫通孔の下面から該貫通孔内に押し込まれることによって該貫通孔内に供給されると、成膜操作を中断する時間がこの供給に要する時間のみで済む。ここで、費消される蒸着材料の所定量は、適宜設定することができ、例えば、全量あるいは略全量であってもよく、また、半量等であってもよい。
【００１５】
また、本発明に係るイオンプレーティング装置は、成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜する構成のイオンプレーティング装置において、該蒸着材料が粒状物であり、該成膜室の内部に供給口を供えた該蒸着材料を貯留したホッパーを備えてなることを特徴とする。
【００１６】
これにより、蒸着材料が、従来のような粉体状の材料を成形してロッド状に形成し、さらに必要に応じて焼結したものでないためため、安価な蒸着材料を用いることができ、また、蒸着材料の入手が容易となる。また、粒状の蒸着材料は、ロッド状の蒸着材料に比べて、貫通孔に装着した状態における実質的な蒸発面積が大きくなり、また、温度が上昇しやすいため蒸着材料の蒸発速度が大きくなり、したがって、大きな成膜速度を得ることができる。
【００１７】
また、成膜操作を中断する時間がこの供給に要する時間のみで済む。
【００１８】
この場合、前記ホッパーの前記供給口にシュートが移動可能に接続され、該シュートを前記貫通孔に近接させて該シュートを介して前記蒸着材料を供給するように構成されてなると、供給する蒸着材料の飛散や粉化を避けることができて好適である。このとき、ホッパーは、成膜室の天壁部分に設けたものが上下動する機構であってもよく、また、成膜室の側壁部分に設けた回転テーブルに載置したホッパーが水平動する機構であってもよい。
【００１９】
また、この場合、前記ホッパーの前記供給口にシュートが移動可能に設けられ、該シュートを前記貫通孔に近接させて前記蒸着材料を供給するように構成してもよい。
【００２０】
また、本発明に係るイオンプレーティング装置は、成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を上下動可能に設けた突き上げ手段によって突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、該ハースと対向して該成膜室の上部に配置した基板に該蒸着材料の粒子を付着させて成膜する構成のイオンプレーティング装置において、該蒸着材料が粒状物であり、該貫通孔の下部に該蒸着材料が貯留された貯留槽を備え、該貫通孔内の該蒸着材料が所定量費消されると、該押上げ手段を一端下働（下降）させた後に再度上動（上昇）させて、貯留された該蒸着材料を巻き込んで該貫通孔に押し込むように構成されてなることを特徴とする。
【００２１】
これにより、上記したイオンプレーティング装置と同様に、安価な蒸着材料を用いることができ、また、蒸着材料の入手が容易となり、また、大きな成膜速度を得ることができるともに、特に、蒸着材料を貯留し供給する装置が成膜領域に干渉しないため、成膜操作を中断する時間をより短くすることができ、また、蒸着材料を貯留し供給する装置のレイアウト上の難しさも軽減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るイオンプレーティング方法およびその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。
【００２３】
まず、本実施の形態例に係るイオンプレーティング装置の基本構成について図１を参照して説明する。
【００２４】
イオンプレーティング装置１０は、成膜室である真空容器１２と、真空容器１２中にプラズマビームＰＢを供給するプラズマ源であるプラズマガン（プラズマビーム発生器）１４と、真空容器１２内の底部に配置されてプラズマビームＰＢが入射する陽極部材１６と、成膜の対象である基板Ｗを保持する基板保持部材ＷＨを陽極部材１６の上方で適宜移動させる搬送機構１８とを備える。
【００２５】
プラズマガン１４は、圧力勾配型であり、その本体部分は真空容器１２の側壁に備えられる。プラズマガン１４の陰極１４ａ、中間電極１４ｂ、１４ｃ、電磁石コイル１４ｄおよびステアリングコイル１４ｅへの給電を調整することにより、真空容器１２中に供給されるプラズマビームＰＢの強度や分布状態が制御される。なお、参照符号２０ａは、プラズマビームＰＢのもととなる、Ａｒ等の不活性ガスからなるキャリアガスの導入路を示す。
【００２６】
陽極部材１６は、プラズマビームＰＢを下方に導く主陽極であるハース１６ａと、その周囲に配置された環状の補助陽極１６ｂとからなる。
【００２７】
ハース１６ａは、適当な正電位に制御されており、プラズマガン１４から出射したプラズマビームＰＢを下方に吸引する。ハース１６ａは、プラズマビームＰＢが入射する中央部に貫通孔ＴＨが形成されており、貫通孔ＴＨに蒸着材料２２が装填されている。この蒸着材料２２の形態および蒸着材料２２の供給手段について、後述する。
【００２８】
補助陽極１６ｂは、ハース１６ａの周囲に同心に配置された環状の容器で構成され、容器内には、永久磁石２４ａとコイル２４ｂとが収容されている。これら永久磁石２４ａおよびコイル２４ｂは、磁場制御部材であり、ハース１６ａの直上にカスプ状磁場を形成し、これにより、ハース１６ａに入射するプラズマビームＰＢの向きが制御される。
【００２９】
搬送機構１８は、搬送路１８ａ内に水平方向に等間隔で配列されて基板保持部材ＷＨを支持する多数のコロ１８ｂと、コロ１８ｂを回転させて基板保持部材ＷＨを所定の速度で水平方向に移動させる図示しない駆動装置とを備える。基板保持部材ＷＨに基板Ｗが保持される。この場合、基板Ｗを搬送する搬送機構１８を設けることなく、真空容器１２の内部の上方に基板Ｗを固定して配置してもよい。
【００３０】
なお、図１中、参照符号２０ｂ、２０ｃは雰囲気ガスを供給するための供給路を、参照符号２０ｄはＡｒ等の不活性ガスをハース１６ａに供給するための供給路を、参照符号２０ｅは排気系を、それぞれ示す。
【００３１】
上記のように構成したイオンプレーティング装置１０において用いる蒸着材料２２は、粒体の形態を有し、上記したようにハース１６ａの貫通孔ＴＨに装填されている。そして、本発明の蒸着材料供給手段は、蒸着材料２２の蒸発の進行に連れて蒸着材料２２を突き上げる突き上げ装置と、貫通孔ＴＨに装填された蒸着材料２２が略費消されたときに貫通孔ＴＨに蒸着材料２２を供給するための蒸着材料供給装置とで構成されている。
【００３２】
まず、本実施の形態の第１の例に係る蒸着材料供給手段について、蒸着材料供給手段のみを取り出して模式的に示した図２を参照して説明する。
【００３３】
本実施の形態の第１の例に係る蒸着材料供給手段の突き上げ装置は、例えば油圧ポンプ２６と、油圧ポンプ２６によって付勢されて図２中上下動するピストン２８とで構成される。これらは、従来のロッド状の蒸着材料を供給する蒸着材料供給装置の突き上げ装置と同様のものを用いることができる。
【００３４】
ピストン２８は、成膜操作の進行に伴い、ハース１６ａの貫通孔ＴＨに装填された蒸着材料２２を突き上げ、蒸着材料２２の蒸発面２３を貫通孔ＴＨの上面（開口面）と略同一面になるように維持する。
【００３５】
蒸着材料２２は、成膜の目的に応じた適宜のものを使用することができ、例えば、ＩＴＯ、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化亜鉛等を使用する。蒸着材料２２は、上記したように粒状（粒状物）であり、好ましくは０．０５〜５ｍｍの粒径の粒状材料が貫通孔ＴＨに装填される。このような粒状の蒸着材料２２は、市販品として容易に入手することができ、また、成形加工を要していないために安価である。なお、蒸着材料２２は、必要に応じて粒径分布を狭い範囲内に揃えたものを用いてもよい。
【００３６】
蒸着材料２２の上記の粒径は、ピストン２８とハース１６ａの貫通孔ＴＨとの間の隙間よりも大きな寸法とする。これにより、蒸着材料２２がこの隙間に入り込んでピストン２８の動きを阻害する不具合を防止することができる。
【００３７】
但し、例えば、図３の第１の変形例に示すように、ピストン２８ａの上端部を除き、ピストン２８ａとハース１６ａとの間の隙間を大きく形成しておいて、隙間に入り込んだ粒径の小さい蒸着材料２２が隙間からそのまま落下するようにしてもよい。
【００３８】
また、例えば、図４の第２の変形例に示すように、ピストン２８の上面に予め粒径の大きな蒸着材料２２ａを配置しておき、その粒径の大きな蒸着材料２２ａの上に粒径の小さな蒸着材料２２ｂを装填し、成膜時、粒径の小さな蒸着材料２２ｂが蒸発した後、粒径の大きな蒸着材料２２ａが蒸発する前に新たに粒径の小さな蒸着材料２２ｂを供給するようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態の第１の例に係る蒸着材料供給手段は、以上説明した突き上げ装置とともに、図２に示すように、蒸着材料供給装置としてのホッパー３０が、ハース１６ａの直上の真空容器１２の天壁部分に設けられる。
【００４０】
真空容器１２の天壁の内側箇所には、ホッパー３０の供給口（供給端）が設けられ、供給口は、バルブ３１ａによって開閉され、バルブ３１ａを開いた時、ホッパー３０に貯留した蒸着材料２２が落下して、貫通孔ＴＨに供給される。なお、ホッパー３０の上端の装入口にもバルブ３１ｂが設けられる。なお、図示しないが、ホッパー３０は排気装置に接続され、ホッパー３０が真空に保持される。
【００４１】
上記のように構成される本実施の形態の第１の例に係る蒸着材料供給手段を用いたイオンプレーティング方法について、以下説明する。
【００４２】
まず、真空容器１２の下部に配置されたハース１６ａの貫通孔ＴＨに蒸着材料２２を装着する。このとき、例えば、上記したように、貫通孔ＴＨの下部に粒径の大きな蒸着材料２２ａを敷き詰めるときには、真空容器１２を大気開放した状態において貫通孔ＴＨに蒸着材料２２ａおよび粒径の小さな蒸着材料２２ｂを直接装填し、それ以外のときには、蒸着材料２２を貫通孔ＴＨに直接装填してもよく、あるいはまた、ホッパー３０により、供給し、装填してもよい。
【００４３】
一方、ハース１６ａの上方の対向する位置に基板Ｗを配置する。
【００４４】
つぎに、成膜条件に応じたプロセスガスを真空容器１２の内部に導入する。
【００４５】
プラズマガン１４の陰極１４ａおよびハース１６ａ間に直流電圧を印加する。
【００４６】
そして、プラズマガン１４の陰極１４ａとハース１６ａとの間で放電を生じさせ、これにより、プラズマビームＰＢを生成する。プラズマビームＰＢは、ステアリングコイル１４と補助陽極１６ｂ内の永久磁石２４ａ等とによって決定される磁界に案内されてハース１６ａに到達する。この際、蒸着材料２２の周囲にアルゴンガスが供給されるので、容易にプラズマビームＰＢがハース１６ａに引き寄せられる。
【００４７】
プラズマに曝された蒸着材料２２は、徐々に加熱される。このとき、蒸着材料２２の蒸発面２３が多数の粒状の蒸着材料２２によって形成されているため、広い蒸発面２３から効率的に蒸着材料２２が加熱される。また、貫通孔ＴＨに装填された蒸着材料２２は、粒子間に隙間を有するため、隙間を介した対流伝熱により、蒸発面２３の下部の蒸着材料２２も効率的に加熱される。このため、従来のロッド状の蒸着材料を用いた場合に比べて、蒸着材料２２の蒸発速度、言い換えると成膜速度が大きくなる。
【００４８】
蒸着材料２２が十分に加熱されると、蒸着材料２２が昇華し、蒸着物質（蒸着材料２２の粒子）が蒸発（出射）する。蒸着物質は、プラズマビームＰＢによりイオン化され、基板Ｗに付着（入射）し、成膜される。このとき、上記のように、蒸着材料２２が効率的に蒸発するため、大きな成膜速度を得ることができる。
【００４９】
なお、永久磁石２４ａおよびコイル２４ｂによってハース１６ａの上方の磁場を制御することにより、蒸着物質の飛行方向を制御することができるため、ハース１６ａの上方におけるプラズマの活性度分布や基板Ｗの反応性分布に合わせて基板Ｗの上の成膜速度分布を調整でき、広い面積にわたって均一な膜質の薄膜を得ることができる。
【００５０】
上記の成膜操作の進行に伴って貫通孔ＨＴに充填された蒸着材料２２が突き上げられて、蒸着材料２２の下端が所定に高さまで上昇すると、あるいはまた、貫通孔ＨＴに充填された蒸着材料２２が完全に消失すると、成膜操作が停止され、あるいは中断され、基板Ｗが成膜位置にある場合には、一旦基板Ｗを成膜位置から退避させた後、ホッパー３０から貫通孔ＨＴに蒸着材料２２が供給される。この蒸着材料２２の供給操作は、真空容器１２が密閉状態のまま行われる。このため、成膜操作の停止あるいは中断時間は短くて済む。
【００５１】
つぎに、本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段を用いたイオンプレーティング装置およびイオンプレーティング方法について、図５および図６を参照して説明する。
【００５２】
本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段の突き上げ装置は、本実施の形態の第１の例の突き上げ装置と同様のものである。
【００５３】
一方、本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段の蒸着材料供給装置は、ホッパー３０を用いる点は本実施の形態の第１の例と同様であるが、ホッパー３０を真空容器１２内に昇降させる昇降装置３２がさらに設けられている。昇降装置３２は、ホッパー３０を保持し、図示しない駆動装置に付勢されてホッパー３０とともに昇降する。また、ホッパー３０が上昇した位置で、ホッパー３０の下方に、水平方向に移動可能なシャッター３４が設けられる。なお、ホッパー３０の供給口を開閉するバルブ３６は、水平方向に回動してスライドすることにより供給口を開閉する方式のものである。
【００５４】
成膜操作中、図５に示すように、ホッパー３０は上昇して真空容器１２の天壁近傍に待機しており、ホッパー３０の供給口がバルブ３６によって密閉される。
なお、ホッパー３０は図示しない排気装置に接続され、ホッパー３０内が真空に保たれる。また、ホッパー３０は、シャッター３４によってハース１６ａの貫通孔ＴＨとの間が遮蔽される。これにより、貫通孔Ｔから蒸発した蒸発物質がホッパー３０あるいはバルブ３６に付着するおそれが少ない。
【００５５】
貫通孔ＴＨに装填した蒸着材料２２が費消されると、成膜操作が停止あるいは中断され、図６に示すように、シャッター３４が退避し、ホッパー３０が下降して貫通孔ＴＨに近接する。そして、バルブ３６がスライドしてホッパー３０の供給口が開き、蒸着材料２２がホッパー３０から貫通孔ＴＨに供給される。所定量の蒸着材料２２が貫通孔ＴＨに供給され、装填されると、バルブ３６がスライドしてホッパー３０の供給口が閉じられ、ホッパー３０が上昇して、図５の待機状態に戻る。
【００５６】
上記した本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段によれば、本実施の形態の第１の例と同様の効果を得ることができるとともに、特に、蒸着材料２２をホッパー３０から貫通穴ＴＨに供給する際に、蒸着材料２２が真空容器１２内に飛散することを防止することができる。また、蒸着材料２２が僅かな距離から落下して貫通穴ＴＨに供給されるため、落下エネルギーによる蒸着材料２２の粉化のおそれも少ない。
【００５７】
つぎに、本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段を用いたイオンプレーティング装置およびイオンプレーティング方法について、図７および図８を参照して説明する。
【００５８】
本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段の突き上げ装置は、本実施の形態の第１の例の突き上げ装置と同様のものである。
【００５９】
一方、本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段の蒸着材料供給装置は、ホッパー３０を用いる点は本実施の形態の第１の例と同様であるが、ホッパー３０が真空容器１２の一側に延出して形成された空間の天壁部に設けられている点が本実施の形態の第１の例と相違する。また、ホッパー３０とハース１６ａの貫通孔ＴＨとの間に傾斜角度を変更可能なシュート３８が設けられている。なお、真空容器１２の一側に形成される空間およびこの空間に近接して配置されるシュート３８は、好ましくは、プラズマガン１４と対向する位置に設けると、プラズマガン１４から照射されるプラズマビームＰＢがこれらの装置によって干渉を受けることを防止することができる。
【００６０】
成膜操作中は、図７に示すように、シュート３８の貫通孔ＴＨ側に向いた先端が下がって、シュート３８が貫通孔ＴＨから退避した姿勢となる。一方、成膜を中断して蒸着材料２２を貫通孔ＴＨに供給するときは、図８に示すように、シュート３８の貫通孔ＴＨ側に向いた先端が立上がって、貫通孔ＴＨに近接し、ホッパー３０から出た蒸着材料２２の粒子がシュート３８内をころがり落ちて貫通孔ＴＨに供給される。
【００６１】
上記した本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段は、成膜位置にある基板Ｗの上方にホッパー３０がないため、蒸着材料２２をホッパー３０から貫通孔ＴＨに供給する際に基板Ｗが干渉することがなく、したがって、基板Ｗを退避させる必要がない。このことは、特に、基板Ｗを真空容器１２の天壁に設けた吸着機構によって成膜位置に基板Ｗを固定配置して成膜する方式において好適である。また、このため、成膜中断時間を短くすることができる。また、蒸着材料２２が僅かな距離から落下して貫通穴ＴＨに供給されるため、落下エネルギーによる蒸着材料２２の粉化のおそれも少ない。
【００６２】
つぎに、本実施の形態の第４の例に係る蒸着材料供給手段を用いたイオンプレーティング装置およびイオンプレーティング方法について、図９および図１０を参照して説明する。
【００６３】
本実施の形態の第４の例に係る蒸着材料供給手段の突き上げ装置は、本実施の形態の第１の例の突き上げ装置と同様のものである。
【００６４】
一方、本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段の蒸着材料供給装置は、ホッパー３０を用いる点は本実施の形態の第１の例と同様であるが、真空容器１２の側壁に延出して形成した予備室空間Ａに回転テーブル装置４０が設けられ、ホッパー３０が回転テーブル４０ａに配置されている点が本実施の形態の第１の例と相違する。なお、予備室空間Ａおよび回転テーブル装置４０は、好ましくは、プラズマガン１４と対向する位置に設けると、プラズマガン１４から照射されるプラズマビームＰＢが干渉されることを防止することができる。
【００６５】
成膜操作中は、図９に示すように、回転テーブル４０ａが予備室空間Ａに引き込まれることにより、ホッパー３０は貫通孔ＴＨから退避した姿勢となり、一方、成膜を中断して蒸着材料２２を貫通孔ＴＨに供給するときは、図１０に示すように、回転テーブル４０ａが予備室空間Ａから引き出され、ホッパー３０は貫通孔ＴＨに近接し、ホッパー３０から出た蒸着材料２２の粒子が僅かな距離を落下して貫通孔ＴＨに供給される。
【００６６】
上記した本実施の形態の第４の例に係る蒸着材料供給手段は、本実施の形態の第３の例と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、この場合、予備室空間Ａを真空容器１２内の空間と仕切る、可動仕切り壁を設け、予備室空間Ａを真空容器１２内の空間と遮断した構造とすると、蒸発物質が回転テーブル装置４０に付着することがなく、また、空になったホッパー３０を、蒸着材料２２を貯留したホッパー３０に成膜操作中に交換しておくことができるため、より好適である。
【００６８】
つぎに、本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段を用いたイオンプレーティング装置およびイオンプレーティング方法について、図１１および図１２を参照して説明する。
【００６９】
本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段は、本実施の形態の第１〜第４の例のようなホッパー３０が真空容器１２の天壁等に独立して設けられておらず、蒸着材料供給装置と突き上げ装置とが一体的に設けられている。
【００７０】
すなわち、本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段は、本実施の形態の第１〜第４の例と同様の、油圧ポンプ２６およびピストン２８からなる突き上げ装置がハース１６ａの下部に設けられるとともに、ハース１６ａの直下部およびピストン２８を囲んで、上方に開いた円錐状の貯留槽３０ａが設けられている。貯留槽３０ａ内に蒸着材料２２が貯留される。なお、図１１および図１２中、参照符号４２は蒸発材料を効率的に補給することを目的としたガイド部材を示す。この場合、貯留槽３０ａは、真空容器１２の内部に設けてもよいが、真空容器１２の外部に設けるとより好適である。
【００７１】
成膜操作中は、図１１に示すように、ピストン２８が上昇して貫通孔ＴＨ内の蒸着材料２２を突き上げ、蒸発面２２ａが略所定の位置に保持される。一方、貫通孔ＴＨ内が空になり、成膜を中断して蒸着材料２２を貫通孔ＴＨに供給するときは、図１２に示すように、ピストン２８の上端が貯留槽３０ａの下部の位置に来るまでピストン２８が下降し、これにより生じたピストン２８の上端の上方の空間に蒸着材料２２が流入する。そして、蒸着材料２２をピストン２８の上端面上に巻き込んだ状態でピストン２８を貫通孔ＴＨに向けて突き上げることにより、貫通孔ＴＨに蒸着材料２２が供給され、装填される。
【００７２】
上記した本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段は、本実施の形態の第１〜第４の例と同様の効果を得ることができるとともに、特に、蒸着材料供給装置が真空容器１２内あるいは真空容器１２の天壁等に設けられていないため、真空容器１２の成膜空間を有効に活用することができ、また、蒸着材料供給装置が大きなフットプリントを占めたり、大きな空間領域を占めることがない。また、蒸着材料供給装置である貯留槽３０ａを真空容器１２の外部に設けたときには、貯留槽３０ａへの蒸着材料２２の補給が操作が容易であり、また当然に貯留槽３０ａに蒸発物質が付着する不具合がない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明に係るイオンプレーティング方法によれば、成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって該蒸着材料を蒸発、イオン化させて、ハースと対向して成膜室の上部に配置した基板に蒸着材料の粒子を付着させて成膜するイオンプレーティング方法において、蒸着材料が粒状物であり、また、本発明に係るイオンプレーティング装置によれば、成膜室の下部に設けたハースに形成され貫通孔に装填した蒸着材料を断続的にまたは連続的に突き上げながら、プラズマによって蒸着材料を蒸発、イオン化させて、ハースと対向して成膜室の上部に配置した基板に蒸着材料の粒子を付着させて成膜する構成のイオンプレーティング装置において、蒸着材料が粒状物であるため、成膜室の内部に供給口を供えた該蒸着材料を貯留したホッパーを備えてなる安価な蒸着材料を用いることができ、また、蒸着材料の入手が容易となる。また、蒸着材料の蒸発速度が大きくなり、したがって、大きな成膜速度を得ることができる。
【００７４】
また、本発明に係るイオンプレーティング方法によれば、貫通孔に装填された蒸着材料が所定量費消された時点で、成膜室を密閉した状態のまま、蒸着材料が成膜室内部に設けた供給端を有する、蒸着材料を貯留した供給部より貫通孔の上面から貫通孔内に供給され、または、蒸着材料が貫通孔の下部に設けた蒸着材料を貯留した貯留槽より貫通孔の下面から貫通孔内に押し込まれることによって貫通孔内に供給されるため、成膜操作を中断する時間がこの供給に要する時間のみで済む。
【００７５】
また、本発明に係るイオンプレーティング装置によれば、ホッパーの供給口にシュートが移動可能に接続され、シュートを貫通孔に近接させてシュートを介して蒸着材料を供給するように構成されてなるため、供給する蒸着材料の飛散や粉化を避けることができる。
【００７６】
また、本発明に係るイオンプレーティング装置によれば、蒸着材料が粒状物であり、貫通孔の下部に該蒸着材料が貯留された貯留槽を備え、貫通孔内の蒸着材料が所定量費消されると、押上げ手段を一端下働させた後に再度上動させて、貯留された該蒸着材料を巻き込んで該貫通孔に押し込むように構成されてなるため、特に、成膜操作を中断する時間をより短くすることができ、また、蒸着材料を貯留し供給する装置のレイアウト上の難しさも軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例に係るイオンプレーティング装置の基本構成を示す図である。
【図２】本実施の形態の第１の例に係る蒸着材料供給手段の概略構成を示す図である。
【図３】本実施の形態例に係る蒸着材料供給手段を構成する突き上げ装置の第１の変形例を示す図である。
【図４】本実施の形態例に係る蒸着材料供給手段を構成する突き上げ装置の第２の変形例を示す図である。
【図５】本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段の待機状態における概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の第２の例に係る蒸着材料供給手段の供給状態における概略構成を示す図である。
【図７】本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段の待機状態における概略構成を示す図である。
【図８】本実施の形態の第３の例に係る蒸着材料供給手段の供給状態における概略構成を示す図である。
【図９】本実施の形態の第４の例に係る蒸着材料供給手段の待機状態における概略構成を示す図である。
【図１０】本実施の形態の第４の例に係る蒸着材料供給手段の供給状態における概略構成を示す図である。
【図１１】本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段の待機状態における概略構成を示す図である。
【図１２】本実施の形態の第５の例に係る蒸着材料供給手段の供給状態における概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０　イオンプレーティング装置
１２　真空容器
１４　プラズマガン
１４ａ　陰極
１４ｂ、１４ｃ　中間電極
１４ｄ　電磁石コイル
１４ｅ　ステアリングコイル
１６　陽極部材
１６ａ　ハース
１６ｂ　補助陽極
１８　搬送機構
２２、２２ａ、２２ｂ　蒸着材料
２３　蒸発面
２６　油圧ポンプ
２８、２８ａ　ピストン
３０　ホッパー
３０ａ　貯留槽
３２　昇降装置
３４　シャッター
３１ａ、３１ｂ、３６　バルブ
３８　シュート
４０　回転テーブル装置
４０ａ　回転テーブル
ＴＨ　貫通孔
Ｗ　基板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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