(57)【要約】【課題】成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察可能とする。【解決手段】成膜装置において汚れ防止部材５０を構成する複数のパイプ５１は、レンズ２２の光学軸Ｏに沿って伸びるように設けられているため、複数のパイプ５１のそれぞれの内部が光学軸Ｏに沿った光路Ｌを形成し、レンズ２２の撮像領域を狭めることなく成膜材料Ｍａ近傍の状況を撮像することができる。また、複数のパイプ５１がレンズ２２と撮像領域との間に設けられることで、レンズ２２に対する成膜材料粒子Ｍｂの付着を効果的に防止することができる。また、成膜材料粒子Ｍｂがレンズ２２による視界を塞ぐことを防止することができるため、蒸発材料の付着等による影響を低減させた状態で成膜材料の蒸発状態を長期間観察することが可能となる。【選択図】図２
2013253271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、
真空環境を形成する真空容器と、
前記真空容器内に前記プラズマビームを生成するプラズマ源と、
前記成膜材料を保持し、前記プラズマビームの照射によって前記粒子を発生させる粒子発生手段と、
前記粒子発生手段側の撮像領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像領域と前記撮像手段との間に設けられた汚れ防止部材と、
を備え、
前記汚れ防止部材によって、前記撮像手段の光学軸方向から見たときに、前記光学軸に沿って前記撮像手段に向かって複数の光路が形成される
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記複数の光路は、前記光学軸に沿って前記光学軸前記汚れ防止部材の全長に渡って形成される
ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記複数の光路は、前記光学軸に沿って伸びる複数のパイプによって形成される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用したイオンプレーティング装置をはじめとする成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法として、例えば、真空容器中に配置されたハース（陽極）の上に載置された成膜材料に対してプラズマビーム発生器（プラズマ源）からのプラズマビーム照射を行うことによって成膜材料をイオン化し拡散させ、被処理物の表面にイオン化した該成膜材料を付着させて成膜するイオンプレーティング法がある。このイオンプレーティング法を用いた成膜装置では、蒸発材料の蒸発状態が成膜状況に影響を与えることが知られていることから、蒸発材料の蒸発状態を観察するためのカメラを設置する方法が用いられている。ここで、真空容器内にカメラを設けると蒸発材料の飛散等によりレンズが汚れるため、良好な撮像環境を設けることができないため、種々の検討がなされている。例えば、特許文献１では、ハースに載置された蒸発材料とＣＣＤカメラとの間にガラス製のシールド板を設け、蒸発材料が付着してシールド板が曇ると、シールド板を回転することで蒸発材料が付着していない領域をＣＣＤカメラの前に移動させることで、ＣＣＤカメラの視界を保つ構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４３７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、成膜装置の運転時間の長期化という要望があり、これに対応して、蒸発状態の観察についても長期間継続したいという要望がある。しかしながら、特許文献１記載の方法によれば、ＣＣＤカメラの前に設けられたシールド板を定期的に交換しなければならないため、メンテナンスをある程度定期的に行う必要があり、メンテナンス間隔の長期化が容易ではない。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察可能な成膜装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜装置は、プラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させて成膜する成膜装置であって、真空環境を形成する真空容器と、前記真空容器内に前記プラズマビームを生成するプラズマ源と、前記成膜材料を保持し、前記プラズマビームの照射によって前記粒子を発生させる粒子発生手段と、前記粒子発生手段側の撮像領域を撮像する撮像手段と、前記撮像領域と前記撮像手段との間に設けられた汚れ防止部材と、を備え、前記汚れ防止部材によって、前記撮像手段の光学軸方向から見たときに、前記光学軸に沿って前記撮像手段に向かって複数の光路が形成されることを特徴とする。
【０００７】
上記の成膜装置においては、成膜材料側の撮像領域と前記撮像手段との間に、汚れ防止部材によって、光学軸に沿って複数の光路が形成される。上記のように光学軸に沿って複数の光路が形成されることで、各光路はそれぞれ光路径が小さくなり、成膜材料から気化した粒子の光路内への侵入が抑制され、その結果、撮像手段に成膜材料からの粒子が付着することを防止することができる。したがって、成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察することが可能となる。
【０００８】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、前記複数の光路は、前記光学軸に沿って前記光学軸前記汚れ防止部材の全長に渡って形成される態様が挙げられる。
【０００９】
また、前記複数の光路は、前記光学軸に沿って伸びる複数のパイプによって形成される態様としてもよい。この場合、パイプを用いて複数の光路を容易に形成することができるため、汚れ防止部材として大きな装置や部材を必要とすることなく成膜材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態の長期間観察が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蒸発材料の付着等による影響を低減させた状態で蒸発状態を長期間観察可能な成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】撮像手段及び汚れ防止部材の構成を説明する概略斜視図である。
【図３】図２における撮像手段のレンズの光学軸Ｏに沿った概略断面図である。
【図４】本実施形態に係る成膜装置の汚れ防止部材の変形例について説明する概略斜視図である。
【図５】本実施形態に係る成膜装置の汚れ防止部材の変形例について説明する図であり、図３に対応する図である。
【図６】本実施形態に係る成膜装置の汚れ防止部材の他の変形例について説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置１は、所謂イオンプレーティング装置である。また、図１には、説明を容易にするためにＸＹＺ直交座標系を示している。
【００１４】
成膜装置１は、主陽極機構２、搬送機構３、プラズマガン４、補助陽極６、及び真空容器１０を備える。
【００１５】
真空容器１０は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。真空容器１０は、成膜対象である被成膜物５を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室１０ｂとを有する。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図１の矢印Ａ方向）に延びており、成膜室１０ｂ上に配置されている。なお、本実施形態では、矢印Ａで示す搬送方向はＸ軸に沿っている。
【００１６】
搬送機構３は、被成膜物５を支持する機能を有する。搬送機構３は、複数の搬送室１０ａ内に等間隔に設置された複数の搬送ローラ３１と被成膜物５を保持する被処理物保持部材３２とを有し、被成膜物５が成膜材料Ｍａの露出表面と対向した状態で被処理物保持部材３２を搬送方向Ａに搬送する。
【００１７】
プラズマガン４は、圧力勾配型のプラズマ源であって、その本体部分が成膜室１０ｂの側壁（プラズマ口１０ｃ）に設けられている。プラズマガン４は、陰極４１により一端が閉塞されたガラス管４２を備え、ガラス管４２の内部においては、ＬａＢ６製の円盤４３及びタンタル（Ｔａ）製のパイプ４４を内蔵するモリブデン（Ｍｏ）製の円筒４５が陰極４１に固定されている。パイプ４４は、アルゴン（Ａｒ）等のキャリアガスＧをプラズマガン４内に導入するために設けられる。
【００１８】
ガラス管４２の陰極４１とプラズマ口１０ｃとの間には、第１の中間電極（グリッド）４６と、第２の中間電極（グリッド）４７とが同心的に配置されている。第１の中間電極４６の内部にはプラズマビームを収束するための環状永久磁石４６ａが内蔵されている。また、第２の中間電極４７の内部にもプラズマビームを収束するための電磁石コイル４７ａが内蔵されている。
【００１９】
プラズマガン４が装着されたプラズマ口１０ｃの周囲には、プラズマビームＰを成膜室１０ｂへ導くためのステアリングコイル４８が設けられる。ステアリングコイル４８は、ステアリングコイル用の電源により励磁され、これにより、プラズマビームＰの出射方向が制御される。なお、陰極４１と第１の中間電極４６及び第２の中間電極４７との間には、それぞれ抵抗器を介して可変電源が接続される。
【００２０】
補助陽極６は、プラズマビームＰを図１の所定位置Ｃに対して導くための装置である。補助陽極６は、熱伝導率の高い導電性材料（例えば銅）を含み、外形が環状であって、所定位置Ｃを取り囲むように成膜室１０ｂの底部側に配置される。補助陽極６は環状の中空容器を有し、この中空容器の内部には、フェライト製の永久磁石６ｂと、永久磁石６ｂと同心的に積層されたコイル６ａとが収容されている。コイル６ａ及び永久磁石６ｂは、コイル６ａに流れる電流量に応じてプラズマビームＰの向きを制御する機能を有する。
【００２１】
また、補助陽極６により囲われた所定位置Ｃには、被成膜物５の表面を成膜する際に成膜材料Ｍａを保持する主陽極部材７が設けられる。主陽極部材７は、円柱状の外形を有し、下端付近の外形が下端へ向けて拡大している。また、内部には、成膜材料Ｍａを保持する凹部が形成されている。この主陽極部材７は、成膜材料Ｍａを保持すると共にプラズマビームＰを吸引するハースとして機能する。すなわち、主陽極部材７は、成膜材料Ｍａを保持すると共に、プラズマビームＰの照射によって成膜材料Ｍａが気化した粒子を発生させる粒子発生手段として機能する。なお、成膜材料Ｍａとしては、ＳｉＯ２やＳｉＯＮ等の絶縁性の封止材料や、ＩＴＯ等の導電材料が例示される。
【００２２】
また、成膜室１０ｂの内部には、本実施形態に特徴をなす撮像手段２０及び汚れ防止手段５０が設けられる。撮像手段２０は、例えばＣＣＤカメラ等からなり、本体部２１と、レンズ２２とを含んで構成される。撮像手段２０は、成膜材料Ｍａの表面の状況を観察するために設けられて、レンズ２２による撮像領域が主陽極部材７の成膜材料Ｍａ近傍となるように、成膜室１０ｂ内部に設けられる。したがって、レンズ２２の光学軸は成膜材料Ｍａ又はその近傍に向けて延び、撮像手段２０による撮像領域は主陽極部材７近傍（粒子発生手段側）となる。また、汚れ防止手段５０は、撮像手段２０のレンズ２２と成膜材料Ｍａとの間に設けられる。
【００２３】
ここで、撮像手段２０の汚れ防止部材５０について、図２及び図３を用いてより詳細に説明する。図２は、撮像手段２０及び汚れ防止部材５０の構成を説明する概略斜視図であり、図３は、図２における撮像手段２０のレンズ２２の光学軸Ｏに沿った概略断面図である。
【００２４】
汚れ防止部材５０は、複数本のパイプ５１と、これらを束ねるための外装部材５２とを含んで構成される。複数本のパイプ５１はそれぞれ円筒状であり、レンズ２２の光学軸Ｏに沿って中空領域が伸びるように設けられている。パイプ５１のレンズ２２側の端部は、レンズ２２の表面２２ａと接する領域まで伸びる。また、複数本のパイプ５１は、同じくレンズ２２の光学軸Ｏに沿って伸びた円筒状の外装部材５２に収容される。外装部材５２のレンズ２２側の端部は、レンズ２２の外周を覆うように形成されている。
【００２５】
パイプ５１及び外装部材５２は、耐熱性を有していれば特に材料は限定されない。パイプ５１の内径は特に限定されないが、１ｍｍ〜十数ｍｍ程度とすることができる。また、パイプ５１の長さについては、適宜変更することができるが、長さが５ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
ここで、光学軸Ｏに沿って汚れ防止部材５０の成膜材料Ｍａ側の端面５１ａからレンズ２２方向を見ると、パイプ５１によって外装部材５２の内部が区切られることにより、光学軸Ｏに沿って複数の光路Ｌが形成されうる。すなわち、汚れ防止部材５０の端面５１ａから複数のパイプ５１のうちのいずれかの内部に入射した光は、光学軸Ｏに沿って各パイプ５１の内部の光路を進み、撮像手段２０のレンズ２２の表面２２ａから入射する。レンズ２２に入射した光は本体部２１において画像情報に変換されて、外部に出力される。
【００２７】
上記の成膜装置１では、プラズマガン４からプラズマビームＰを成膜室１０ｂへ照射すると共に、補助陽極６を用いて、プラズマビームＰを主陽極部材７の方向へ導く。ここで、主陽極部材７は、プラズマビームＰを吸引する。成膜材料Ｍａが絶縁性物質からなる場合は、主陽極部材７がプラズマビームＰを吸引すると、プラズマビームＰからの電流により、主陽極部材７が加熱されることで成膜材料Ｍａの表面部分が気化し、プラズマビームＰによってイオン化される。これにより、イオン化した成膜材料粒子Ｍｂが成膜室１０ｂ内に拡散しながら成膜室１０ｂの上方（Ｚ軸の正方向）に移動し、搬送室１０ａ内において被成膜物５の表面に膜状に付着する。これにより、被成膜物５の表面に所望の膜が形成される。このとき、搬送室１０ａのうち、成膜室１０ｂの上方であって成膜材料粒子Ｍｂが被成膜物５の表面に付着して被成膜物５が成膜される領域Ｄが被成膜部となる。
【００２８】
ここで、従来は、成膜材料Ｍａの表面の状況を観察する目的から成膜室１０ｂの内部にカメラを設置した場合に、プラズマビームＰによってイオン化して飛散した成膜材料粒子Ｍｂ等のカメラのレンズへの付着によって、カメラの視界が妨げられるという問題に対して、カメラの前に定期的に交換が必要なシールド板を設けることによって対処していた。これに対して、本実施形態の成膜装置１では、レンズ２２と、撮像手段２０による撮像領域、すなわち成膜材料Ｍａ近傍との間に汚れ防止部材５０が設けられる。
【００２９】
汚れ防止部材５０を構成する複数のパイプ５１は、レンズ２２の光学軸Ｏに沿って伸びるように設けられているため、複数のパイプ５１のそれぞれの内部が光学軸Ｏに沿った光路Ｌを形成し、レンズ２２の撮像可能な領域を狭めることなく成膜材料Ｍａ近傍の状況を撮像することができる。また、複数のパイプ５１がレンズ２２と撮像領域との間に設けられることで、レンズ２２に対する成膜材料粒子Ｍｂの付着を効果的に防止することができる。これは、真空工学上、内径が小さなパイプの内部には成膜材料粒子Ｍｂが侵入しづらいことによる。このため、汚れ防止部材５０の端面５１ａからパイプ５１の内部に侵入する成膜材料粒子Ｍｂを大幅に減らすことができる。また、成膜材料粒子Ｍｂがレンズ２２による視界を塞ぐことを防止することができるため、蒸発材料の付着等による影響を低減させた状態を長期間維持することができ、従来用いられていた定期的に交換が必要なシールド板と比較して、メンテナンス等を必要とせず成膜材料の蒸発状態を長期間観察することが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る成膜装置の変形例について図４及び図５を用いて説明する。図４は、撮像手段２０及び変形例に係る汚れ防止部材５０Ａの構成を説明する概略斜視図であり、図５は、図４における撮像手段２０のレンズ２２の光学軸Ｏに沿った概略断面図である。
【００３１】
上述したように撮像手段２０のレンズ２２と撮像領域となる成膜材料Ｍａとの間に、レンズ２２の光路を複数に区切る汚れ防止部材を取り付けることで、成膜材料粒子Ｍｂがレンズ２２にまで到達することを防止することができる。そこで、変形例に係る汚れ防止部材５０Ａは、光路を複数に区切る部材として、上記実施形態に示した複数のパイプ５１に代えて、レンズ２２の外側を覆い且つ光学軸Ｏに沿って伸びる外装部材５２の内部を互いに複数の仕切り板５３により区切られている。
【００３２】
図４に示すように、光学軸Ｏに沿って伸びる複数の平板状の仕切り板５３が互いに直交するように設けられている。複数の仕切り板５３により区切られる格子状の光路は、光学軸Ｏに沿って、端面５３ａ側から見たときに、それぞれ一辺が１ｍｍ〜十数ｍｍ程度の四角形状をなすように、外装部材５２の内部を区切られている。この結果、汚れ防止部材５０Ａの仕切り板５３によって区切られた領域のそれぞれが光学軸Ｏに沿った光路Ｌを形成し、レンズ２２の撮像領域を狭めることなく主陽極部材７の成膜材料Ｍａ近傍の状況を撮像することができる。また、外装部材５２の内部を格子状に区切る仕切り板５３がレンズ２２と撮像領域との間に設けられることで、レンズ２２に対する成膜材料粒子Ｍｂの付着を効果的に防止することができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る成膜装置の他の変形例について図６を用いて説明する。図６は、撮像手段２０及び変形例に係る汚れ防止部材５０Ｂの構成を説明する概略斜視図である。
【００３４】
図２，３に示した汚れ防止部材５０及び図４，５に示した汚れ防止部材５０Ａでは、いずれの外装部材５２の内部で複数の光路を形成する部材（汚れ防止部材５０ではパイプ５１、汚れ防止部材５０Ａでは仕切り板５３がそれぞれ該当する）が汚れ防止部材の（光学軸Ｏ方向の）全長にわたって設けられていた。すなわち、汚れ防止部材のうち、撮像領域側の端面５１ａ（５３ａ）からレンズ２２の表面２２ａに渡るまで、複数の光路がそれぞれ独立して形成されていた。しかしながら、これらの複数の光路は、成膜材料粒子Ｍｂの内部への侵入を防止することが目的で設けられているのであって、レンズ２２への光路を独立させることが重要というわけではない。すなわち、光学軸Ｏに沿って成膜材料粒子Ｍｂが侵入しない程度の長さに渡って、成膜材料粒子Ｍｂが侵入しない程度の光路径となるように光路を区切ってあればよい。
【００３５】
したがって、例えば、図６に示すように、汚れ防止部材５０Ｂの外装部材５２がレンズ２２の外周に到達するまで取り付けてある場合に、そのうち光学軸Ｏに沿った一部の領域（図６では、撮像領域となる端面５４ａ側）に限って複数のパイプ５４が設けられて、複数の光路が形成されている態様であってもよい。このような構成を有している場合も、複数のパイプ５４により形成された光路に対しては成膜材料粒子Ｍｂが侵入しづらいため、レンズ２２の視界が成膜材料粒子Ｍｂにより妨げられることを防止することができ、当該撮像手段２０を用いて成膜材料Ｍａ表面の状態を長期間にわたり観察することが可能となる。
【００３６】
なお、複数のパイプ５４により区切られることにより複数の光路が形成される領域は、図６に示すように汚れ防止部材５０Ｂのうちの撮像領域側（レンズ２２側とは逆の側）である必要はなく、レンズ２２側であってもよいし、光学軸Ｏに沿って汚れ防止部材５０Ｂの中央付近であってもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る成膜装置は上記に限定されず、種々の変更を行うことができる。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、撮像手段２０及び汚れ防止部材５０は、成膜室１０ｂの内部に設けられた構成について説明した。しかしながら、設備の配置等の理由により、撮像手段２０を成膜室１０ｂの外部に設ける構成とする場合もある。この場合には、撮像手段２０のレンズ２２と撮像領域（成膜材料Ｍａ近傍）とを結ぶ光路と交差する成膜室１０ｂの壁面を例えばガラス等の透光性の材料に変更することで、外部に設けられた撮像手段２０によって成膜室１０ｂの内部の成膜材料Ｍａ近傍を撮像することになると考えられる。上記のような状況においては、レンズ２２に入射する光が通過する成膜室１０ｂの壁面に成膜材料粒子Ｍｂが付着すると、結果的に撮像手段２０による撮像が困難になるため、成膜室１０ｂの壁面と成膜材料Ｍａが載置された主陽極機構７近傍の撮像領域との間に本実施形態に係る汚れ防止部材を設けることにより、壁面に付着する成膜材料粒子Ｍｂを減らすことができ、成膜材料の観察を長期間連続して行うことが可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態では、撮像手段２０がＣＣＤカメラである場合について説明したが、撮像手段は他の種類のカメラであってもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、パイプ３１及び外装部材５１の形状が円筒状である場合について説明したが、パイプ３１及び外装部材５１の形状は適宜変更できる。同様に、光学軸Ｏに沿って伸び、光路を複数に区切ることができればよいという観点から、仕切り板３３により光路を区切る場合も上記実施形態のように光路の断面形状が四角形状となるように区切る必要はなく、例えば、三角形、六角形等の他の形状に適宜変更をすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…成膜装置、２…主陽極機構、３…搬送機構、４…プラズマガン、５…被成膜物、６…補助陽極、７…主陽極部材、１０…真空容器、２０…撮像手段、５０…汚れ防止部材、Ｍａ…成膜材料、Ｍｂ…成膜材料粒子。
【図１】
2013253271.tif 000003
【図２】
2013253271.tif 000004
【図３】
2013253271.tif 000005
【図４】
2013253271.tif 000006
【図５】
2013253271.tif 000007
【図６】
2013253271.tif 000008