成膜装置制造方法
成膜装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种成膜装置，其能够实现在成膜对象物的成膜面内的膜质分布的均匀化。本发明的成膜装置，在真空腔室（10）内通过等离子束（P）对成膜材料（Ma）进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的蒸发粒子（Mb）附着于成膜对象物（11）上，其构成为具备以下：等离子源（7），在真空腔室（10）内生成等离子束；作为主阳极的主炉缸（17），被填充成为蒸发源的成膜材料，并且向成膜材料导入等离子束或者被导入等离子束；作为辅助阳极的环炉缸（6），配置于主炉缸的周围，并且引导等离子束；及蒸发方向调整部（21），以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向。
【专利说明】成膜装置
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2013年5月27日申请的日本专利申请2013-110963号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的粒子附着于成膜对象物上的成膜装置。
【背景技术】
[0003]作为在成膜对象物的表面形成膜的成膜装置，例如有利用离子镀法的成膜装置。离子镀法中，使蒸发的成膜材料的粒子在真空腔室内扩散而使其附着于成膜对象物的表面上。这种成膜装置具备:等离子源，用于生成等离子束；作为主阳极的主炉缸，保持成膜材料；及作为辅助阳极的环炉缸，包围该主炉缸(例如参考专利文献I)。并且，专利文献I中记载的成膜装置中，具备例如2组等离子源、主炉缸及环炉缸，由此使成膜材料从两处的蒸发源蒸发来扩大成膜的范围。
[0004]专利文献1:日本特开平9-256147号公报
[0005]在此，要求提高附着于成膜对象物上的成膜材料的膜质。例如，通过改变真空腔室内的氧浓度、等离子体的状态等成膜条件来设定某一成膜条件，由此能够提高成膜对象物的特定区域的膜质。然而，在膜质得到提高的特定区域与其周边的区域，膜质之差增大，膜质分布有可能变得不均匀。
【发明内容】
[0006]因此，其目的在于提供一种能够实现在成膜对象物的成膜面内膜质分布均匀化的成膜装置。
[0007]本发明的成膜装置，在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的蒸发粒子附着于成膜对象物上，其具备:等离子源，在真空腔室内生成等离子束；作为主阳极的主炉缸，被填充成为蒸发源的成膜材料，并且向成膜材料导入等离子束或者被导入等离子束；作为辅助阳极的环炉缸，配置于主炉缸的周围，并且引导等离子束；及蒸发方向调整部，以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向。
[0008]该成膜装置为具备以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的成膜材料的蒸发粒子的方向的蒸发方向调整部的结构，因此能够经时改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向来改变蒸发粒子的扩散状态。蒸发粒子的活性度根据蒸发粒子而有所不同，因此通过改变蒸发粒子的扩散状态，能够使活性度较高的蒸发粒子分散来扩大膜质良好的区域。由此，能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0009]在此，蒸发方向调整部可以调整从蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩展宽度。能够通过以规定时间间隔改变蒸发粒子的扩展宽度来改变蒸发粒子的扩散状态，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0010]成膜装置可以具备多组等离子源、主炉缸及环炉缸，蒸发方向调整部可以周期性调整扩展宽度，使相邻的蒸发源中的扩展宽度的变化相位错开。由此，能够将扩散状态改变成使蒸发粒子的扩展宽度在相邻的蒸发源中变得不同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，能够使从一个蒸发源蒸发的蒸发粒子附着之后，使从另一个蒸发源蒸发的蒸发粒子附着，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0011]并且，蒸发方向调整部可以调整从蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩散中心的方向。能够通过以规定时间间隔改变蒸发粒子的扩散中心的方向来改变蒸发粒子的扩散状态，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。另外，扩散中心的方向是指在蒸发粒子的扩展宽度中央处的蒸发粒子的行进方向。
[0012]成膜装置可以具备多组等离子源、主炉缸及环炉缸，蒸发方向调整部可以周期性改变扩散中心的方向，使相邻的蒸发源中的扩散中心的方向的变化相位相同。由此，能够将扩散状态改变成使从相邻的蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩散中心的方向相同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，可以防止蒸发粒子从两个蒸发源同时到达，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0013]并且，蒸发方向调整部可以具有叠置在环炉缸上的辅助线圈，通过改变由辅助线圈形成的磁场来改变扩散中心的方向。由此，能够改变在辅助线圈中流动的电流的方向来改变磁场，因此能够轻松改变蒸发粒子的扩散中心的方向。
[0014]在此，辅助线圈可以为如下结构，即具备:一对内侧线圈，从环炉缸的轴线方向观察时隔着蒸发源配置于两侧；及一对外侧线圈，配置于一对内侧线圈的外侧，并且将由一对内侧线圈形成的磁场的方向和由一对外侧线圈形成的磁场的方向设为相反方向。由配置于靠近蒸发源的位置上的一对内侧线圈形成的磁场的到达距离，比由配置于远离蒸发源的位置上的一对外侧线圈形成的磁场的到达距离短。换言之，在蒸发粒子的行进方向上，能够在靠近蒸发源的位置产生由一对内侧线圈形成的磁场，而在远离蒸发源的位置产生由一对外侧线圈形成的磁场。由此，在蒸发源附近，产生由一对内侧线圈形成的磁场以消除由一对外侧线圈形成的磁场的影响，在远离蒸发源的位置，能够通过由一对外侧线圈形成的磁场来改变蒸发粒子的扩散中心的方向。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够实现在成膜对象物的成膜面内的膜质分布的均匀化。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的成膜装置的一实施方式的结构的剖视图。
[0018]图2是表示主炉缸附近的磁场的示意图。
[0019]图3是表示成膜材料粒子的扩展宽度的经时变化的示意图。
[0020]图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的成膜装置的环炉缸的俯视图。
[0021]图5是沿图3所示的V-V线的剖视图。
[0022]图6是表示成膜材料粒子的扩散中心的方向的经时变化的示意图。
[0023]图7是表示由内侧线圈及外侧线圈形成的磁场强度的图。
[0024]图中:1-成膜装置，6、41_环炉缸，7-等离子源，10-真空腔室，11-成膜对象物，17-主炉缸，20-永久磁铁，21、40-蒸发方向调整部，42、43_ —对内侧线圈，44、45_ —对外侧线圈，46-辅助线圈。
【具体实施方式】
[0025]以下，参考附图对基于本发明的成膜装置的一实施方式进行详细说明。另外，在【专利附图】
【附图说明】中，对相同要件标注相同符号，并省略重复说明。
[0026]图1所示的成膜装置I为在所谓的离子镀法中使用的离子镀装置。另外，为了方便说明，图1中示出XYZ坐标系。Y轴方向为输送后述的成膜对象物的方向。X轴方向为成膜对象物和后述的炉缸机构对置的方向。Z轴方向为与X轴方向和Y轴方向正交的方向。
[0027](第I实施方式)
[0028]成膜装置I为所谓的立式成膜装置，即成膜对象物11以成膜对象物11的板厚方向成为水平方向(图1中为X轴方向)的方式，以将成膜对象物11直立或从直立的状态倾斜的状态配置于真空腔室10内而被输送。此时，X轴方向为水平方向且为成膜对象物11的板厚方向，Y轴方向为水平方向，Z轴方向成为铅直方向。另一方面，基于本发明的成膜装置的一实施方式中，也可以为成膜对象物以成膜对象物的板厚方向成为大致铅直方向的方式配置于真空腔室内而被输送的所谓的卧式成膜装置。此时，Z轴及Y轴方向为水平方向，X轴方向成为铅直方向且成为板厚方向。另外，在以下实施方式中，以立式的情况为例子，对本发明的成膜装置的一实施方式进行说明。
[0029]成膜装置I具备炉缸机构2、输送机构3、环炉缸6、等离子源7、压力调整装置8及真空腔室10。
[0030]真空腔室10具有用于输送待形成成膜材料的膜的成膜对象物11的输送室10a、使成膜材料Ma扩散的成膜室10b、及将从等离子源7照射的等离子束P接收到真空腔室10中的等离子口 10c。输送室10a、成膜室1b及等离子口 1c相互连通。输送室1a沿规定的输送方向(图中的箭头A) (Y轴)设定。并且，真空腔室10由导电性材料构成且与地电位连接。
[0031]输送机构3沿输送方向A输送以与成膜材料Ma对置的状态保持成膜对象物11的成膜对象物保持部件16。例如，保持部件16为保持成膜对象物的外周缘的框体。输送机构3由设置于输送室1a内的多个输送辊15构成。输送辊15沿着输送方向A等间隔配置，并支承成膜对象物保持部件16，同时沿输送方向A进行输送。另外，成膜对象物11例如使用玻璃基板或塑料基板等板状部件。
[0032]等离子源7为压力梯度型，其主体部分经由设置于成膜室1b的侧壁的等离子口1c而连接于成膜室10b。等离子源7在真空腔室10内生成等离子束P。在等离子源7中生成的等离子束P从等离子口 1c向成膜室1b内射出。等离子束P的射出方向通过设置于等离子口 1c的转向线圈(未图示)进行控制。
[0033]压力调整装置8连接于真空腔室10，调整真空腔室10内的压力。压力调整装置8具有例如涡轮分子泵或低温泵等减压部、及测定真空腔室10内的压力的压力测定部。
[0034]炉缸机构2为用于保持成膜材料Ma的机构。炉缸机构2设置于真空腔室10的成膜室1b内，从输送机构3观察时沿X轴方向的负方向配置。炉缸机构2具有主炉缸17,该主炉缸为向成膜材料Ma导入从等离子源7射出的等离子束P的主阳极、或被导入从等离子源7射出的等离子束P的主阳极。
[0035]主炉缸17具有填充有成膜材料Ma的沿X轴方向的正方向延伸的筒状的填充部17a、及从填充部17a突出的凸缘部17b。主炉缸17相对于真空腔室10所具有的地电位保持为正电位，因此吸引等离子束P。该等离子束P所入射的主炉缸17的填充部17a上形成有用于填充成膜材料Ma的贯穿孔17c。并且，成膜材料Ma的前端部分在该贯穿孔17c的一端向成膜室1b露出。
[0036]环炉缸6为具有用于引导等离子束P的电磁铁的辅助阳极。环炉缸6配置于保持成膜材料Ma的主炉缸17的填充部17a的周围。环炉缸6具有环状线圈9、环状永久磁铁20及环状容器12，线圈9及永久磁铁20被容纳于容器12内。环炉缸6根据在线圈9中流动的电流的大小来控制入射到成膜材料Ma的等离子束P的方向或入射到主炉缸17的等离子束P的方向。并且，永久磁铁20能够调整磁力以便能够得到所希望的膜厚分布。
[0037]成膜材料Ma可以例示出ITO或ZnO等透明导电材料、S1N等绝缘密封材料。当成膜材料Ma由绝缘性物质构成时，若向主炉缸17照射等离子束P，则主炉缸17通过来自等离子束P的电流而被加热，成膜材料Ma的前端部分蒸发，被等离子束P离子化的成膜材料粒子(蒸发粒子)Mb向成膜室1b内扩散。并且，当成膜材料Ma由导电性物质构成时,若向主炉缸17照射等离子束P，则等离子束P直接入射到成膜材料Ma，成膜材料Ma的前端部分被加热而蒸发，被等离子束P离子化的成膜材料粒子Mb向成膜室1b内扩散。向成膜室1b内扩散的成膜材料粒子Mb向成膜室1b的X轴正方向移动，在输送室1a内附着于成膜对象物11的表面上。另外，成膜材料Ma为成形为规定长度的圆柱形状的固体物，多个成膜材料Ma被一次性填充于炉缸机构2内。并且,根据成膜材料Ma的消耗,从炉缸机构2的X轴负方向侧依次挤出成膜材料Ma，以使最前端侧的成膜材料Ma的前端部分与主炉缸17的上端保持规定的位置关系。
[0038]并且，成膜装置I具备多组炉缸机构2、环炉缸6及等离子源7的组合，且具有多个蒸发源。多个炉缸机构2在Z轴方向上以等间隔配置，与炉缸机构2对应地分别配置有环炉缸6及等离子源7。成膜装置I能够使成膜材料Ma从Z轴方向的多处蒸发而使成膜材料粒子Mb扩散。
[0039]在此，成膜装置I具备以规定时间间隔改变从蒸发源的成膜材料Ma蒸发的成膜材料粒子Mb的方向的蒸发方向调整部21。蒸发方向调整部21具有环炉缸6的环状线圈9、及向该线圈9供给电流的炉缸线圈电源部22。炉缸线圈电源部22将对直流叠加了交流的电流供给到线圈9。炉缸线圈电源部22以规定时间间隔将电流值交替切换成20A或30A，由此改变主炉缸17附近的磁场来改变成膜材料粒子Mb的扩展宽度。切换电流值的周期可以根据成膜对象物11的输送速度或从蒸发源至成膜对象物11的成膜材料粒子Mb的移动时间进行选择。并且，向线圈9供给的电流值不限于20A、30A，也可以为其他值的电流值。
[0040] 图2中示出主炉缸附近的磁场及成膜材料粒子Mb的方向。图2 Ca)示出向线圈9供给20A的电流的情况，图2 (b)中示出向线圈9供给30A的电流的情况。提高在线圈9中流动的电流值来增强由线圈9形成的磁场，由此能够加强成膜材料粒子Mb的直进方向(X轴方向)的指向性来缩小成膜材料粒子Mb的扩展宽度。另一方面，降低在线圈9中流动的电流值来减弱由线圈9形成的磁场，由此能够减弱成膜材料粒子Mb行进的方向的指向性来扩大成膜材料粒子Mb的扩展宽度。
[0041]蒸发方向调整部21控制电流值使其在相邻的环炉缸6的线圈9中相互不同。例如，当一个环炉缸6的线圈9的电流值为20A时,蒸发方向调整部21将与一个环炉缸6相邻的另一个环炉缸6的线圈9的电流值设为30A。并且，蒸发方向调整部21将切换电流值的定时设为相同，以使相邻的线圈9彼此的电流值变得不相同。
[0042]图3中示出成膜材料粒子Mb的扩展宽度的经时变化。图3中示出在Z轴方向上具有3个蒸发源的情况，以图3 (a)~图3 (C)的顺序示出时间经过时的状态。在图3 (a)所示的状态(第I状态)下，炉缸线圈电源部22使20A的电流在中央的环炉缸6的线圈9中流动，并且使30A的电流在相邻的外侧的环炉缸6的线圈9中流动。此时，中央的20A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wa比相邻的外侧的30A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wb宽。
[0043]接着，在图3 (b)所示的状态(第2状态)下，炉缸线圈电源部22使30A的电流在中央的环炉缸6的线圈9中流动，并且使20A的电流在相邻的外侧的环炉缸6的线圈9中流动。此时，中央的30A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wb比相邻的外侧的20A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wa窄。并且，图3 (c)所示的状态(第I状态)与图3 Ca)所示的状态相同，如此一来，通过反复第I状态及第2状态来周期性切换电流值，从而改变成膜材料粒子Mb的扩展宽度。
[0044]接着，对本实施方式所涉及的成膜装置I的作用进行说明。
[0045]成膜装置I在输送成膜对象物11的同时进行成膜。在进行成膜时，成膜装置I从等离子源7照射等离子束P来对成膜材料Ma进行加热而使其蒸发。从成膜材料Ma蒸发的成膜材料粒子Mb从蒸发源以规定角度扩大而扩散。炉缸线圈电源部22由于能够周期性切换在线圈9中流动的电流，因此调整主炉缸17附近的磁场来改变成膜材料粒子Mb的方向。
[0046]根据这种成膜装置1，能够周期性改变从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的方向来改变扩散状态。成膜材料粒子Mb的活性度根据成膜材料粒子Mb而有所不同，因此能够通过改变成膜材料粒子Mb的扩散状态来使活性度较高的成膜材料粒子Mb分散，从而能够扩大膜质良好的区域。由此，能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0047]膜质良好的区域是指，例如当对作为成膜对象物的基板形成透明导电膜时，透明导电膜的电阻值较低的区域或透明度较高的区域。以往的成膜装置中，例如电阻值范围在从基准值5%以内，成膜装置I能够将电阻值范围抑制在从基准值3%以内。
[0048]成膜装置I具有多个蒸发源，能够将成膜材料粒子Mb的扩散状态调整成使相邻的蒸发源彼此变得不同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物11的区域，能够使从一个蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb附着之后，使从另一个蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb附着，且能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0049](第2实施方式)
[0050]第2实施方式所涉及的成膜装置与上述的第I实施方式所涉及的成膜装置I的不同点在于，蒸发方向调整部40的结构不同，主要是环炉缸41的结构不同。另外，将省略与第I实施方式相同的说明。蒸发方向调整部40能够使从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向周期性振摆。如图4及图5所示，环炉缸41具备叠置在环状永久磁铁20上的辅助线圈46。辅助线圈46具有一对内侧线圈42、43及一对外侧线圈44、45。另外，图5中省略图示环炉缸41的外壳12。环炉缸41在外壳12内具有线圈9、永久磁铁20及辅助线圈46。
[0051]辅助线圈46配置于永久磁铁20的与线圈9相反侧的面(配置成膜对象物的一侧的面)上。一对内侧线圈42、43从环炉缸41的轴线方向观察时隔着蒸发源而配置于Z轴方向的两侧。图4及图5中，在左侧配置有内侧线圈42，在右侧配置有内侧线圈43。内侧线圈42、43为沿环状永久磁铁20的周向的大致扇形的平面线圈。内侧线圈42、43的轴线方向沿着X轴方向而配置。
[0052]一对外侧线圈44、45从环炉缸41的轴线方向观察时隔着蒸发源而配置于Z轴方向的两侧且一对内侧线圈42、43的外侧。图4及图5中，在左侧配置有外侧线圈44，在右侧配置有外侧线圈45。外侧线圈44、45为沿环状永久磁铁20的周向的大致扇形的平面线圈。外侧线圈44、45的轴线方向沿着X轴方向而配置。
[0053]并且，蒸发方向调整部40具备向辅助线圈46供给交流电流的辅助线圈电源部47。辅助线圈电源部47供给交流电流，以在一对内侧线圈42、43间以及在一对外侧线圈44、45间产生相反方向的磁动势。
[0054]例如，当内侧线圈42的上侧(成膜对象物侧)为N极、下侧为S极，内侧线圈43的上侧为S极、下侧为N极时，辅助线圈电源部47供给电流，以使外侧线圈44的上侧成为S极、下侧成为N极，并且外侧线圈45的上侧成为N极、下侧成为S极。此时，通过一对内侧线圈42、43形成从内侧线圈42向内侧线圈43的右向磁场，并且通过一对外侧线圈44、45形成从外侧线圈45向外侧线圈44的左向磁场。由此，在环炉缸41的中心轴CL上，在辅助线圈46的附近，通过内侧线圈42、43形成的磁场和通过外侧线圈44、45形成的磁场相互抵消。并且，在环炉缸41的中心轴CL上，在从辅助线圈46向上方(X轴方向)远离的部位，受通过外侧线圈44、45形成的磁场的影响较大，因此会形成左向磁场。从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb从X轴方向向左侧倾斜前进，因此能够使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。
[0055]并且，当内侧线圈42的上侧为S极、下侧为N极，内侧线圈43的上侧为N极、下侧为S极时，辅助线圈电源部47供给电流，以使外侧线圈44的上侧成为N极、下侧成为S极，并且外侧线圈45的上侧成为S极、下侧成为N极。此时，通过一对内侧线圈42、43形成从内侧线圈43向内侧线圈44的左向磁场,并且通过一对外侧线圈44、45形成从外侧线圈44向外侧线圈45的右向磁场。由此，在环炉缸41的中心轴CL上，在辅助线圈46的附近，通过内侧线圈42、43形成的磁场和通过外侧线圈44、45形成的磁场相互抵消。并且，在环炉缸41的中心轴CL上，在从辅助线圈46向上方远离的部位，受通过外侧线圈44、45形成的磁场的影响较大，因此形成右向磁场。从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb从X轴方向向右侧倾斜前进，因此能够使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。
[0056]图6中示出成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向的经时变化。图6中示出在Z轴方向上具有3个蒸发源的情况，以图6 (a)~图6 (C)的顺序示出时间经过时的状态。在图6 (a)所示的状态下，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。接着，在图6 (b)所示的状态下，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。并且，在图6 (c)所示的状态下，为与图6 (a)所示的情况相同的状态，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。蒸发方向调整部40通过将变化相位设为相同来对准定时，以使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向在相邻的多个蒸发源中变得相同。如此一来，蒸发方向调整部40能够通过周期性切换向辅助线圈46供给的电流来使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向向左右(Z轴方向)振摆。
[0057]图7中示出通过一对内侧线圈42、43形成于环炉缸41的中心轴CL上的磁场的强度氏、通过一对外侧线圈44、45形成于环炉缸41的中心轴CL上的磁场的强度H2、及形成于环炉缸41的中心轴CL上的合成磁场的强度H3。合成磁场的强度H3为将磁场强度H1和磁场强度H2合成而得到的强度。图7所示的纵轴表示距辅助线圈46的距离，横轴表示沿Z轴方向的磁场的强度。在图7的状态下，由一对内侧线圈42、43形成的磁场向左，由一对外侧线圈44、45形成的磁场向右。
[0058]例如，由一对内侧线圈42、43形成的磁场强度H1的峰值Hip在与蒸发源相隔6cm的位置，由一对外侧线圈44、45形成的磁场强度H2的峰值H2p成为与蒸发源相隔1cm的位置。比较一下磁场强度HpH2,由一对内侧线圈42、43形成的磁场在靠近蒸发源的部位起作用，由一对外侧线圈44、45形成的磁场在远离蒸发源的部位起作用。
[0059]并且，合成磁场的强度H3在蒸发源附近几乎为零，与蒸发源相隔15cm处变成最大，并且朝右。由此，在蒸发源附近，通过辅助线圈46形成的横向磁场几乎为零，同时能够将与蒸发源相隔一定程度的部位的通过辅助线圈46形成的横向磁场施加到成膜材料粒子Mb。并且，能够使从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。另外，关于扩散中心的方向朝左时的磁场强度，为左右对称，并且省略说明。
[0060]根据这种第2实施方式所涉及的成膜装置，在蒸发源附近，为了消除由一对外侧线圈44、45形成的磁场的影响而产生由一对内侧线圈42、43形成的磁场，在与蒸发源相隔15cm左右的位置,能够通过由一对外侧线圈44、45形成的磁场来改变成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向。通过蒸发方向调整部40使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向周期性地向左右(向成膜对象物的宽度方向)振摆，能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0061 ] 在和与相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，成膜材料粒子Mb能够从两个蒸发源交替到达，能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0062]并且，由一对外侧线圈44、45形成的磁动势可以设为由一对内侧线圈43、44形成的磁动势的2.5倍左右。由此，在蒸发源附近，通过辅助线圈46形成的横向磁场几乎为零，同时能够在由永久磁铁20形成的勾形磁场附近的位置产生横向(Z轴方向)的磁场。
[0063]并且，向辅助线圈46供给的交流电流的频率能够设为例如1Hz以上170Hz以下。该频率根据成膜对象物的输送速度适当进行选择。并且，若频率过高，则磁力无法从外壳12透出而无法形成适当的磁场。
[0064]本发明不限于前述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，能够实施如下所述的各种变形。
[0065]例如，上述实施方式中，在具备多个蒸发源的成膜装置上设置了蒸发方向调整部，但也可以在具备一个蒸发源的成膜装置上设置蒸发方向调整部。
[0066]并且，上述实施方式中，改变了成膜材料粒子的扩展宽度，或者改变扩散中心的方向，但也可以在改变扩展宽度的同时改变扩散中心的方向。
[0067]并且，蒸发方向调整部40为具备一对内侧线圈及一对外侧线圈的结构，但也可以为例如仅具备一对线圈的结构。并且，一对辅助线圈的形状没有限制，可以为圆形或矩形等其他形状。
[0068]并且，通过蒸发方向调整部40沿例如左右方向改变成膜材料粒子的扩散中心的方向，但也可以沿其他方向改变扩散中心的方向。例如，可以将扩散中心的方向改变成从X轴方向观察时沿磁铁30的周向旋转。
【权利要求】
1.一种成膜装置，在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使所述成膜材料的蒸发粒子附着于成膜对象物上，其特征在于，具备: 等离子源，在所述真空腔室内生成所述等离子束； 作为主阳极的主炉缸，作为蒸发源的所述成膜材料被填充于该主炉缸，并且该主炉缸向所述成膜材料导入所述等离子束或者被导入所述等离子束； 作为辅助阳极的环炉缸，配置于所述主炉缸的周围，并且引导所述等离子束 '及 蒸发方向调整部，以规定时间间隔改变从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的方向。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部调整从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的扩展宽度。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于， 所述成膜装置具备多组所述等离子源、所述主炉缸及所述环炉缸， 所述蒸发方向调整部周期性地调整所述扩展宽度，使相邻的所述蒸发源中的所述扩展宽度的变化相位错开。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部调整从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的扩散中心的方向。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于， 所述成膜装置具备多组所述等离子源、所述主炉缸及所述环炉缸， 所述蒸发方向调整部周期性地改变所述扩散中心的方向，使相邻的所述蒸发源中的所述扩散中心的方向的变化相位相同。
6.根据权利要求4或5所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部具有叠置在所述环炉缸的磁铁上的辅助线圈， 通过改变由所述辅助线圈形成的磁场来改变所述扩散中心的方向。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于， 所述辅助线圈具备:一对内侧线圈，从所述环炉缸的轴线方向观察时隔着所述蒸发源配置于两侧；及一对外侧线圈，配置于所述一对内侧线圈的外侧， 将由所述一对内侧线圈形成的磁场的方向和由所述一对外侧线圈形成的磁场的方向设为相反方向。
【文档编号】C23C14/32GK104178735SQ201410160005
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】酒见俊之, 宫下大, 北见尚久 申请人:住友重机械工业株式会社
【专利摘要】本发明提供一种成膜装置，其能够实现在成膜对象物的成膜面内的膜质分布的均匀化。本发明的成膜装置，在真空腔室（10）内通过等离子束（P）对成膜材料（Ma）进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的蒸发粒子（Mb）附着于成膜对象物（11）上，其构成为具备以下：等离子源（7），在真空腔室（10）内生成等离子束；作为主阳极的主炉缸（17），被填充成为蒸发源的成膜材料，并且向成膜材料导入等离子束或者被导入等离子束；作为辅助阳极的环炉缸（6），配置于主炉缸的周围，并且引导等离子束；及蒸发方向调整部（21），以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向。
【专利说明】成膜装置
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2013年5月27日申请的日本专利申请2013-110963号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的粒子附着于成膜对象物上的成膜装置。
【背景技术】
[0003]作为在成膜对象物的表面形成膜的成膜装置，例如有利用离子镀法的成膜装置。离子镀法中，使蒸发的成膜材料的粒子在真空腔室内扩散而使其附着于成膜对象物的表面上。这种成膜装置具备:等离子源，用于生成等离子束；作为主阳极的主炉缸，保持成膜材料；及作为辅助阳极的环炉缸，包围该主炉缸(例如参考专利文献I)。并且，专利文献I中记载的成膜装置中，具备例如2组等离子源、主炉缸及环炉缸，由此使成膜材料从两处的蒸发源蒸发来扩大成膜的范围。
[0004]专利文献1:日本特开平9-256147号公报
[0005]在此，要求提高附着于成膜对象物上的成膜材料的膜质。例如，通过改变真空腔室内的氧浓度、等离子体的状态等成膜条件来设定某一成膜条件，由此能够提高成膜对象物的特定区域的膜质。然而，在膜质得到提高的特定区域与其周边的区域，膜质之差增大，膜质分布有可能变得不均匀。
【发明内容】
[0006]因此，其目的在于提供一种能够实现在成膜对象物的成膜面内膜质分布均匀化的成膜装置。
[0007]本发明的成膜装置，在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使成膜材料的蒸发粒子附着于成膜对象物上，其具备:等离子源，在真空腔室内生成等离子束；作为主阳极的主炉缸，被填充成为蒸发源的成膜材料，并且向成膜材料导入等离子束或者被导入等离子束；作为辅助阳极的环炉缸，配置于主炉缸的周围，并且引导等离子束；及蒸发方向调整部，以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向。
[0008]该成膜装置为具备以规定时间间隔改变从蒸发源蒸发的成膜材料的蒸发粒子的方向的蒸发方向调整部的结构，因此能够经时改变从蒸发源蒸发的蒸发粒子的方向来改变蒸发粒子的扩散状态。蒸发粒子的活性度根据蒸发粒子而有所不同，因此通过改变蒸发粒子的扩散状态，能够使活性度较高的蒸发粒子分散来扩大膜质良好的区域。由此，能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0009]在此，蒸发方向调整部可以调整从蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩展宽度。能够通过以规定时间间隔改变蒸发粒子的扩展宽度来改变蒸发粒子的扩散状态，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0010]成膜装置可以具备多组等离子源、主炉缸及环炉缸，蒸发方向调整部可以周期性调整扩展宽度，使相邻的蒸发源中的扩展宽度的变化相位错开。由此，能够将扩散状态改变成使蒸发粒子的扩展宽度在相邻的蒸发源中变得不同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，能够使从一个蒸发源蒸发的蒸发粒子附着之后，使从另一个蒸发源蒸发的蒸发粒子附着，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0011]并且，蒸发方向调整部可以调整从蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩散中心的方向。能够通过以规定时间间隔改变蒸发粒子的扩散中心的方向来改变蒸发粒子的扩散状态，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。另外，扩散中心的方向是指在蒸发粒子的扩展宽度中央处的蒸发粒子的行进方向。
[0012]成膜装置可以具备多组等离子源、主炉缸及环炉缸，蒸发方向调整部可以周期性改变扩散中心的方向，使相邻的蒸发源中的扩散中心的方向的变化相位相同。由此，能够将扩散状态改变成使从相邻的蒸发源蒸发的蒸发粒子的扩散中心的方向相同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，可以防止蒸发粒子从两个蒸发源同时到达，且能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0013]并且，蒸发方向调整部可以具有叠置在环炉缸上的辅助线圈，通过改变由辅助线圈形成的磁场来改变扩散中心的方向。由此，能够改变在辅助线圈中流动的电流的方向来改变磁场，因此能够轻松改变蒸发粒子的扩散中心的方向。
[0014]在此，辅助线圈可以为如下结构，即具备:一对内侧线圈，从环炉缸的轴线方向观察时隔着蒸发源配置于两侧；及一对外侧线圈，配置于一对内侧线圈的外侧，并且将由一对内侧线圈形成的磁场的方向和由一对外侧线圈形成的磁场的方向设为相反方向。由配置于靠近蒸发源的位置上的一对内侧线圈形成的磁场的到达距离，比由配置于远离蒸发源的位置上的一对外侧线圈形成的磁场的到达距离短。换言之，在蒸发粒子的行进方向上，能够在靠近蒸发源的位置产生由一对内侧线圈形成的磁场，而在远离蒸发源的位置产生由一对外侧线圈形成的磁场。由此，在蒸发源附近，产生由一对内侧线圈形成的磁场以消除由一对外侧线圈形成的磁场的影响，在远离蒸发源的位置，能够通过由一对外侧线圈形成的磁场来改变蒸发粒子的扩散中心的方向。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，能够实现在成膜对象物的成膜面内的膜质分布的均匀化。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是表示本发明的成膜装置的一实施方式的结构的剖视图。
[0018]图2是表示主炉缸附近的磁场的示意图。
[0019]图3是表示成膜材料粒子的扩展宽度的经时变化的示意图。
[0020]图4是表示本发明的第2实施方式所涉及的成膜装置的环炉缸的俯视图。
[0021]图5是沿图3所示的V-V线的剖视图。
[0022]图6是表示成膜材料粒子的扩散中心的方向的经时变化的示意图。
[0023]图7是表示由内侧线圈及外侧线圈形成的磁场强度的图。
[0024]图中:1-成膜装置，6、41_环炉缸，7-等离子源，10-真空腔室，11-成膜对象物，17-主炉缸，20-永久磁铁，21、40-蒸发方向调整部，42、43_ —对内侧线圈，44、45_ —对外侧线圈，46-辅助线圈。
【具体实施方式】
[0025]以下，参考附图对基于本发明的成膜装置的一实施方式进行详细说明。另外，在【专利附图】
【附图说明】中，对相同要件标注相同符号，并省略重复说明。
[0026]图1所示的成膜装置I为在所谓的离子镀法中使用的离子镀装置。另外，为了方便说明，图1中示出XYZ坐标系。Y轴方向为输送后述的成膜对象物的方向。X轴方向为成膜对象物和后述的炉缸机构对置的方向。Z轴方向为与X轴方向和Y轴方向正交的方向。
[0027](第I实施方式)
[0028]成膜装置I为所谓的立式成膜装置，即成膜对象物11以成膜对象物11的板厚方向成为水平方向(图1中为X轴方向)的方式，以将成膜对象物11直立或从直立的状态倾斜的状态配置于真空腔室10内而被输送。此时，X轴方向为水平方向且为成膜对象物11的板厚方向，Y轴方向为水平方向，Z轴方向成为铅直方向。另一方面，基于本发明的成膜装置的一实施方式中，也可以为成膜对象物以成膜对象物的板厚方向成为大致铅直方向的方式配置于真空腔室内而被输送的所谓的卧式成膜装置。此时，Z轴及Y轴方向为水平方向，X轴方向成为铅直方向且成为板厚方向。另外，在以下实施方式中，以立式的情况为例子，对本发明的成膜装置的一实施方式进行说明。
[0029]成膜装置I具备炉缸机构2、输送机构3、环炉缸6、等离子源7、压力调整装置8及真空腔室10。
[0030]真空腔室10具有用于输送待形成成膜材料的膜的成膜对象物11的输送室10a、使成膜材料Ma扩散的成膜室10b、及将从等离子源7照射的等离子束P接收到真空腔室10中的等离子口 10c。输送室10a、成膜室1b及等离子口 1c相互连通。输送室1a沿规定的输送方向(图中的箭头A) (Y轴)设定。并且，真空腔室10由导电性材料构成且与地电位连接。
[0031]输送机构3沿输送方向A输送以与成膜材料Ma对置的状态保持成膜对象物11的成膜对象物保持部件16。例如，保持部件16为保持成膜对象物的外周缘的框体。输送机构3由设置于输送室1a内的多个输送辊15构成。输送辊15沿着输送方向A等间隔配置，并支承成膜对象物保持部件16，同时沿输送方向A进行输送。另外，成膜对象物11例如使用玻璃基板或塑料基板等板状部件。
[0032]等离子源7为压力梯度型，其主体部分经由设置于成膜室1b的侧壁的等离子口1c而连接于成膜室10b。等离子源7在真空腔室10内生成等离子束P。在等离子源7中生成的等离子束P从等离子口 1c向成膜室1b内射出。等离子束P的射出方向通过设置于等离子口 1c的转向线圈(未图示)进行控制。
[0033]压力调整装置8连接于真空腔室10，调整真空腔室10内的压力。压力调整装置8具有例如涡轮分子泵或低温泵等减压部、及测定真空腔室10内的压力的压力测定部。
[0034]炉缸机构2为用于保持成膜材料Ma的机构。炉缸机构2设置于真空腔室10的成膜室1b内，从输送机构3观察时沿X轴方向的负方向配置。炉缸机构2具有主炉缸17,该主炉缸为向成膜材料Ma导入从等离子源7射出的等离子束P的主阳极、或被导入从等离子源7射出的等离子束P的主阳极。
[0035]主炉缸17具有填充有成膜材料Ma的沿X轴方向的正方向延伸的筒状的填充部17a、及从填充部17a突出的凸缘部17b。主炉缸17相对于真空腔室10所具有的地电位保持为正电位，因此吸引等离子束P。该等离子束P所入射的主炉缸17的填充部17a上形成有用于填充成膜材料Ma的贯穿孔17c。并且，成膜材料Ma的前端部分在该贯穿孔17c的一端向成膜室1b露出。
[0036]环炉缸6为具有用于引导等离子束P的电磁铁的辅助阳极。环炉缸6配置于保持成膜材料Ma的主炉缸17的填充部17a的周围。环炉缸6具有环状线圈9、环状永久磁铁20及环状容器12，线圈9及永久磁铁20被容纳于容器12内。环炉缸6根据在线圈9中流动的电流的大小来控制入射到成膜材料Ma的等离子束P的方向或入射到主炉缸17的等离子束P的方向。并且，永久磁铁20能够调整磁力以便能够得到所希望的膜厚分布。
[0037]成膜材料Ma可以例示出ITO或ZnO等透明导电材料、S1N等绝缘密封材料。当成膜材料Ma由绝缘性物质构成时，若向主炉缸17照射等离子束P，则主炉缸17通过来自等离子束P的电流而被加热，成膜材料Ma的前端部分蒸发，被等离子束P离子化的成膜材料粒子(蒸发粒子)Mb向成膜室1b内扩散。并且，当成膜材料Ma由导电性物质构成时,若向主炉缸17照射等离子束P，则等离子束P直接入射到成膜材料Ma，成膜材料Ma的前端部分被加热而蒸发，被等离子束P离子化的成膜材料粒子Mb向成膜室1b内扩散。向成膜室1b内扩散的成膜材料粒子Mb向成膜室1b的X轴正方向移动，在输送室1a内附着于成膜对象物11的表面上。另外，成膜材料Ma为成形为规定长度的圆柱形状的固体物，多个成膜材料Ma被一次性填充于炉缸机构2内。并且,根据成膜材料Ma的消耗,从炉缸机构2的X轴负方向侧依次挤出成膜材料Ma，以使最前端侧的成膜材料Ma的前端部分与主炉缸17的上端保持规定的位置关系。
[0038]并且，成膜装置I具备多组炉缸机构2、环炉缸6及等离子源7的组合，且具有多个蒸发源。多个炉缸机构2在Z轴方向上以等间隔配置，与炉缸机构2对应地分别配置有环炉缸6及等离子源7。成膜装置I能够使成膜材料Ma从Z轴方向的多处蒸发而使成膜材料粒子Mb扩散。
[0039]在此，成膜装置I具备以规定时间间隔改变从蒸发源的成膜材料Ma蒸发的成膜材料粒子Mb的方向的蒸发方向调整部21。蒸发方向调整部21具有环炉缸6的环状线圈9、及向该线圈9供给电流的炉缸线圈电源部22。炉缸线圈电源部22将对直流叠加了交流的电流供给到线圈9。炉缸线圈电源部22以规定时间间隔将电流值交替切换成20A或30A，由此改变主炉缸17附近的磁场来改变成膜材料粒子Mb的扩展宽度。切换电流值的周期可以根据成膜对象物11的输送速度或从蒸发源至成膜对象物11的成膜材料粒子Mb的移动时间进行选择。并且，向线圈9供给的电流值不限于20A、30A，也可以为其他值的电流值。
[0040] 图2中示出主炉缸附近的磁场及成膜材料粒子Mb的方向。图2 Ca)示出向线圈9供给20A的电流的情况，图2 (b)中示出向线圈9供给30A的电流的情况。提高在线圈9中流动的电流值来增强由线圈9形成的磁场，由此能够加强成膜材料粒子Mb的直进方向(X轴方向)的指向性来缩小成膜材料粒子Mb的扩展宽度。另一方面，降低在线圈9中流动的电流值来减弱由线圈9形成的磁场，由此能够减弱成膜材料粒子Mb行进的方向的指向性来扩大成膜材料粒子Mb的扩展宽度。
[0041]蒸发方向调整部21控制电流值使其在相邻的环炉缸6的线圈9中相互不同。例如，当一个环炉缸6的线圈9的电流值为20A时,蒸发方向调整部21将与一个环炉缸6相邻的另一个环炉缸6的线圈9的电流值设为30A。并且，蒸发方向调整部21将切换电流值的定时设为相同，以使相邻的线圈9彼此的电流值变得不相同。
[0042]图3中示出成膜材料粒子Mb的扩展宽度的经时变化。图3中示出在Z轴方向上具有3个蒸发源的情况，以图3 (a)~图3 (C)的顺序示出时间经过时的状态。在图3 (a)所示的状态(第I状态)下，炉缸线圈电源部22使20A的电流在中央的环炉缸6的线圈9中流动，并且使30A的电流在相邻的外侧的环炉缸6的线圈9中流动。此时，中央的20A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wa比相邻的外侧的30A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wb宽。
[0043]接着，在图3 (b)所示的状态(第2状态)下，炉缸线圈电源部22使30A的电流在中央的环炉缸6的线圈9中流动，并且使20A的电流在相邻的外侧的环炉缸6的线圈9中流动。此时，中央的30A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wb比相邻的外侧的20A的情况下的成膜材料粒子Mb的扩展宽度Wa窄。并且，图3 (c)所示的状态(第I状态)与图3 Ca)所示的状态相同，如此一来，通过反复第I状态及第2状态来周期性切换电流值，从而改变成膜材料粒子Mb的扩展宽度。
[0044]接着，对本实施方式所涉及的成膜装置I的作用进行说明。
[0045]成膜装置I在输送成膜对象物11的同时进行成膜。在进行成膜时，成膜装置I从等离子源7照射等离子束P来对成膜材料Ma进行加热而使其蒸发。从成膜材料Ma蒸发的成膜材料粒子Mb从蒸发源以规定角度扩大而扩散。炉缸线圈电源部22由于能够周期性切换在线圈9中流动的电流，因此调整主炉缸17附近的磁场来改变成膜材料粒子Mb的方向。
[0046]根据这种成膜装置1，能够周期性改变从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的方向来改变扩散状态。成膜材料粒子Mb的活性度根据成膜材料粒子Mb而有所不同，因此能够通过改变成膜材料粒子Mb的扩散状态来使活性度较高的成膜材料粒子Mb分散，从而能够扩大膜质良好的区域。由此，能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0047]膜质良好的区域是指，例如当对作为成膜对象物的基板形成透明导电膜时，透明导电膜的电阻值较低的区域或透明度较高的区域。以往的成膜装置中，例如电阻值范围在从基准值5%以内，成膜装置I能够将电阻值范围抑制在从基准值3%以内。
[0048]成膜装置I具有多个蒸发源，能够将成膜材料粒子Mb的扩散状态调整成使相邻的蒸发源彼此变得不同。例如，在与和相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物11的区域，能够使从一个蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb附着之后，使从另一个蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb附着，且能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0049](第2实施方式)
[0050]第2实施方式所涉及的成膜装置与上述的第I实施方式所涉及的成膜装置I的不同点在于，蒸发方向调整部40的结构不同，主要是环炉缸41的结构不同。另外，将省略与第I实施方式相同的说明。蒸发方向调整部40能够使从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向周期性振摆。如图4及图5所示，环炉缸41具备叠置在环状永久磁铁20上的辅助线圈46。辅助线圈46具有一对内侧线圈42、43及一对外侧线圈44、45。另外，图5中省略图示环炉缸41的外壳12。环炉缸41在外壳12内具有线圈9、永久磁铁20及辅助线圈46。
[0051]辅助线圈46配置于永久磁铁20的与线圈9相反侧的面(配置成膜对象物的一侧的面)上。一对内侧线圈42、43从环炉缸41的轴线方向观察时隔着蒸发源而配置于Z轴方向的两侧。图4及图5中，在左侧配置有内侧线圈42，在右侧配置有内侧线圈43。内侧线圈42、43为沿环状永久磁铁20的周向的大致扇形的平面线圈。内侧线圈42、43的轴线方向沿着X轴方向而配置。
[0052]一对外侧线圈44、45从环炉缸41的轴线方向观察时隔着蒸发源而配置于Z轴方向的两侧且一对内侧线圈42、43的外侧。图4及图5中，在左侧配置有外侧线圈44，在右侧配置有外侧线圈45。外侧线圈44、45为沿环状永久磁铁20的周向的大致扇形的平面线圈。外侧线圈44、45的轴线方向沿着X轴方向而配置。
[0053]并且，蒸发方向调整部40具备向辅助线圈46供给交流电流的辅助线圈电源部47。辅助线圈电源部47供给交流电流，以在一对内侧线圈42、43间以及在一对外侧线圈44、45间产生相反方向的磁动势。
[0054]例如，当内侧线圈42的上侧(成膜对象物侧)为N极、下侧为S极，内侧线圈43的上侧为S极、下侧为N极时，辅助线圈电源部47供给电流，以使外侧线圈44的上侧成为S极、下侧成为N极，并且外侧线圈45的上侧成为N极、下侧成为S极。此时，通过一对内侧线圈42、43形成从内侧线圈42向内侧线圈43的右向磁场，并且通过一对外侧线圈44、45形成从外侧线圈45向外侧线圈44的左向磁场。由此，在环炉缸41的中心轴CL上，在辅助线圈46的附近，通过内侧线圈42、43形成的磁场和通过外侧线圈44、45形成的磁场相互抵消。并且，在环炉缸41的中心轴CL上，在从辅助线圈46向上方(X轴方向)远离的部位，受通过外侧线圈44、45形成的磁场的影响较大，因此会形成左向磁场。从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb从X轴方向向左侧倾斜前进，因此能够使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。
[0055]并且，当内侧线圈42的上侧为S极、下侧为N极，内侧线圈43的上侧为N极、下侧为S极时，辅助线圈电源部47供给电流，以使外侧线圈44的上侧成为N极、下侧成为S极，并且外侧线圈45的上侧成为S极、下侧成为N极。此时，通过一对内侧线圈42、43形成从内侧线圈43向内侧线圈44的左向磁场,并且通过一对外侧线圈44、45形成从外侧线圈44向外侧线圈45的右向磁场。由此，在环炉缸41的中心轴CL上，在辅助线圈46的附近，通过内侧线圈42、43形成的磁场和通过外侧线圈44、45形成的磁场相互抵消。并且，在环炉缸41的中心轴CL上，在从辅助线圈46向上方远离的部位，受通过外侧线圈44、45形成的磁场的影响较大，因此形成右向磁场。从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb从X轴方向向右侧倾斜前进，因此能够使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。
[0056]图6中示出成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向的经时变化。图6中示出在Z轴方向上具有3个蒸发源的情况，以图6 (a)~图6 (C)的顺序示出时间经过时的状态。在图6 (a)所示的状态下，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。接着，在图6 (b)所示的状态下，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。并且，在图6 (c)所示的状态下，为与图6 (a)所示的情况相同的状态，成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝左。蒸发方向调整部40通过将变化相位设为相同来对准定时，以使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向在相邻的多个蒸发源中变得相同。如此一来，蒸发方向调整部40能够通过周期性切换向辅助线圈46供给的电流来使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向向左右(Z轴方向)振摆。
[0057]图7中示出通过一对内侧线圈42、43形成于环炉缸41的中心轴CL上的磁场的强度氏、通过一对外侧线圈44、45形成于环炉缸41的中心轴CL上的磁场的强度H2、及形成于环炉缸41的中心轴CL上的合成磁场的强度H3。合成磁场的强度H3为将磁场强度H1和磁场强度H2合成而得到的强度。图7所示的纵轴表示距辅助线圈46的距离，横轴表示沿Z轴方向的磁场的强度。在图7的状态下，由一对内侧线圈42、43形成的磁场向左，由一对外侧线圈44、45形成的磁场向右。
[0058]例如，由一对内侧线圈42、43形成的磁场强度H1的峰值Hip在与蒸发源相隔6cm的位置，由一对外侧线圈44、45形成的磁场强度H2的峰值H2p成为与蒸发源相隔1cm的位置。比较一下磁场强度HpH2,由一对内侧线圈42、43形成的磁场在靠近蒸发源的部位起作用，由一对外侧线圈44、45形成的磁场在远离蒸发源的部位起作用。
[0059]并且，合成磁场的强度H3在蒸发源附近几乎为零，与蒸发源相隔15cm处变成最大，并且朝右。由此，在蒸发源附近，通过辅助线圈46形成的横向磁场几乎为零，同时能够将与蒸发源相隔一定程度的部位的通过辅助线圈46形成的横向磁场施加到成膜材料粒子Mb。并且，能够使从蒸发源蒸发的成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向朝右。另外，关于扩散中心的方向朝左时的磁场强度，为左右对称，并且省略说明。
[0060]根据这种第2实施方式所涉及的成膜装置，在蒸发源附近，为了消除由一对外侧线圈44、45形成的磁场的影响而产生由一对内侧线圈42、43形成的磁场，在与蒸发源相隔15cm左右的位置,能够通过由一对外侧线圈44、45形成的磁场来改变成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向。通过蒸发方向调整部40使成膜材料粒子Mb的扩散中心的方向周期性地向左右(向成膜对象物的宽度方向)振摆，能够抑制活性度较高的成膜材料粒子Mb所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0061 ] 在和与相邻的蒸发源的中央对应的位置相对的成膜对象物的区域，成膜材料粒子Mb能够从两个蒸发源交替到达，能够抑制活性度较高的蒸发粒子所附着的位置的偏差来实现膜质分布的均匀化。
[0062]并且，由一对外侧线圈44、45形成的磁动势可以设为由一对内侧线圈43、44形成的磁动势的2.5倍左右。由此，在蒸发源附近，通过辅助线圈46形成的横向磁场几乎为零，同时能够在由永久磁铁20形成的勾形磁场附近的位置产生横向(Z轴方向)的磁场。
[0063]并且，向辅助线圈46供给的交流电流的频率能够设为例如1Hz以上170Hz以下。该频率根据成膜对象物的输送速度适当进行选择。并且，若频率过高，则磁力无法从外壳12透出而无法形成适当的磁场。
[0064]本发明不限于前述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，能够实施如下所述的各种变形。
[0065]例如，上述实施方式中，在具备多个蒸发源的成膜装置上设置了蒸发方向调整部，但也可以在具备一个蒸发源的成膜装置上设置蒸发方向调整部。
[0066]并且，上述实施方式中，改变了成膜材料粒子的扩展宽度，或者改变扩散中心的方向，但也可以在改变扩展宽度的同时改变扩散中心的方向。
[0067]并且，蒸发方向调整部40为具备一对内侧线圈及一对外侧线圈的结构，但也可以为例如仅具备一对线圈的结构。并且，一对辅助线圈的形状没有限制，可以为圆形或矩形等其他形状。
[0068]并且，通过蒸发方向调整部40沿例如左右方向改变成膜材料粒子的扩散中心的方向，但也可以沿其他方向改变扩散中心的方向。例如，可以将扩散中心的方向改变成从X轴方向观察时沿磁铁30的周向旋转。
【权利要求】
1.一种成膜装置，在真空腔室内通过等离子束对成膜材料进行加热而使其蒸发，并且使所述成膜材料的蒸发粒子附着于成膜对象物上，其特征在于，具备: 等离子源，在所述真空腔室内生成所述等离子束； 作为主阳极的主炉缸，作为蒸发源的所述成膜材料被填充于该主炉缸，并且该主炉缸向所述成膜材料导入所述等离子束或者被导入所述等离子束； 作为辅助阳极的环炉缸，配置于所述主炉缸的周围，并且引导所述等离子束 '及 蒸发方向调整部，以规定时间间隔改变从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的方向。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部调整从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的扩展宽度。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于， 所述成膜装置具备多组所述等离子源、所述主炉缸及所述环炉缸， 所述蒸发方向调整部周期性地调整所述扩展宽度，使相邻的所述蒸发源中的所述扩展宽度的变化相位错开。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部调整从所述蒸发源蒸发的所述蒸发粒子的扩散中心的方向。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于， 所述成膜装置具备多组所述等离子源、所述主炉缸及所述环炉缸， 所述蒸发方向调整部周期性地改变所述扩散中心的方向，使相邻的所述蒸发源中的所述扩散中心的方向的变化相位相同。
6.根据权利要求4或5所述的成膜装置，其特征在于， 所述蒸发方向调整部具有叠置在所述环炉缸的磁铁上的辅助线圈， 通过改变由所述辅助线圈形成的磁场来改变所述扩散中心的方向。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于， 所述辅助线圈具备:一对内侧线圈，从所述环炉缸的轴线方向观察时隔着所述蒸发源配置于两侧；及一对外侧线圈，配置于所述一对内侧线圈的外侧， 将由所述一对内侧线圈形成的磁场的方向和由所述一对外侧线圈形成的磁场的方向设为相反方向。
【文档编号】C23C14/32GK104178735SQ201410160005
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】酒见俊之, 宫下大, 北见尚久 申请人:住友重机械工业株式会社
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