製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置
【課題】製品の表面を外側にして公転回転させ、その公転回転の円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて製品の表面に金属被膜を形成する方法において、表面に凹凸を有する製品に対して、製品の表面に形成される被膜の膜厚を制御する。
【解決手段】成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を、製品１０の径方向の高さに応じて変化させる。あるいは、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させ、成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させる。
【解決手段】成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を、製品１０の径方向の高さに応じて変化させる。あるいは、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させ、成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。詳細には、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板等の製品の表面に金属被膜を形成する代表的な方法としてスパッタリング法が挙げられる。一般に、スパッタリング法では、真空下において対向して配置された基板と成膜材料である金属との間でアルゴンガス等の励起ガスに電圧を印加する。これにより高速のイオンが生じて成膜材料に衝突し、成膜材料を構成する金属粒子がたたき出されて飛散し基板表面に付着し被膜を形成する。このスパッタリング法は、成膜材料を変更することで種々の物質からなる被膜を形成することが可能であり各種産業分野において広く利用されている。
【０００３】
スパッタリング法において、成膜材料から飛散した金属粒子は、衝突、散乱を繰り返し放射状に広がりながら移動する。成膜材料に対向して平板状の基板が固定されている場合、基板上に形成される被膜の厚さは、金属粒子の飛散量分布がそのまま反映され、飛散量分布のピークである中央部の被膜は厚く、端は薄くなってしまう。
【０００４】
特許文献１には、このような平板状の基板に形成される被膜の厚さを制御する成膜装置が開示されている。特許文献１の成膜装置は、成膜材料と平行平面上で基板を回転させることにより金属粒子の飛散量分布の影響を緩和する成膜装置である。この成膜装置によれば、目標とする厚みの被膜を得るための処理時間を予め演算し、得られた予測処理時間内に予め設定した整数回だけ基板を回転することにより、被膜の厚みを制御することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４０９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スパッタリング法において、被膜の厚さを決定する主要因子は金属粒子の飛散量、金属粒子の基板への付着しやすさ、および処理時間である。ここでいう金属粒子の基板への付着しやすさは、成膜材料と基板の角度、および、成膜材料と基板との距離によって決定される。すなわち、成膜材料と基板とが平行であると付着しやすく、成膜材料と基板の角度が大きくなるほど付着しにくくなる。また、成膜材料と基板との距離が短いほど付着しやすく、距離が長くなるほど付着しにくくなる。したがって、被膜の厚さを決定する主要因子は、以下の４つであるといえる。すなわち、金属粒子の飛散量、成膜材料と基板の角度、成膜材料と基板との距離、および処理時間の４つである。
【０００７】
スパッタリング法においては、成膜材料と製品（基板等）の表面との距離が被膜の厚さを決定する主要因子であるため、表面に凹凸を有しており成膜材料との距離が一定でない製品に対して一定の厚さの被膜を形成するのは非常に困難であるという問題があった。上記特許文献１に記載の成膜装置を用いても、平板状の基板に対して均一な厚さの被膜を形成することはできるものの、凹凸面を有する製品に対しては均一な厚さの被膜を形成することは困難である。
【０００８】
ところで、スパッタリング法においては、従前、上記特許文献１に記載の成膜材料と平行平面上で基板を回転させる方法の他に、図８に示すように、製品の表面を外側にして公転回転させ、その公転回転の円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて被膜を形成する方法も用いられている。このような方法を用いれば、金属粒子の飛散量分布のピーク位置を基板全面が通過することにより、金属粒子の飛散量分布の影響を緩和し、平板状の基板に対しては厚みの均一な被膜を形成することができる。しかしながら、凹凸面に対して均一な厚さの被膜を形成することはやはり困難であった。また、この問題は、スパッタリング法に限らず、成膜材料から金属粒子を飛散させて、製品の表面に金属被膜を形成する方法全般に共通する問題であった。
【０００９】
本発明は、製品の表面を外側にして公転回転させ、その公転回転の円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて製品の表面に金属被膜を形成する方法をもって上記問題を解決するものとしてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、表面に凹凸を有する製品の場合であっても、その製品の成膜材料に対する位置や通過時間等の相対的関係を変化させることにより、製品の表面に形成される被膜の膜厚を制御することにある。好ましくは、製品の表面に形成される被膜の厚みを略均一な膜厚に制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、次の手段をとる。
先ず、第１の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第２の発明は、第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第３の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えたことを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第４の発明は、第３の発明の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第５の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第６の発明は、第５の発明製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて該製品が前記成膜材料が置かれた位置を通過する時間を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第７の発明は、第５または第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第８の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第９の発明は、第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第１０の発明は、第８または第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第１１の発明は、第８から第１０の発明のいずれかの製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
【００１１】
第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、径方向の相対的な高さに応じて公転速度を変化させることにより、異なる高さ位置に対する処理時間を変化させることができる。これにより、製品の異なる高さ位置における成膜量を制御し、形成される被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。また、第２の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、成膜材料を変更することで種々の金属からなる被膜を形成することが可能であって、しかも、異なる高さ位置に対して形成される被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。
第３の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えているため、第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。また、第４の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させるため、第２の発明の第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。
【００１２】
第５の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、製品の成膜材料に対する角度を変化させることによって、製品の異なる高さ位置に対して効率よく被膜を形成することができる。また、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることにより、製品の異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。さらに、第７の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、成膜材料を変更することで種々の金属からなる被膜を形成することが可能である。
第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えている。したがって、第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第５の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、さらに、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えている。したがって、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させることにより、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることができる。第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。第１０の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えている。したがって、角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させることにより、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることができる。第１０の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。また、第１１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、第７の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置によれば、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、異なる高さ位置に対して形成される被膜の厚さを制御することができる。特に、その製品の表面に形成される被膜の厚さを略均一な膜厚とする場合に容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の成膜方法及び成膜装置は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する。
先ず、図８を参照して本発明の基本的概念を説明する。製品４０は、表面４０ａ、すなわち被膜を形成する面を外側にして円軌跡上を公転回転する。成膜材料１２は、被膜の原料となる金属からなり、製品４０の公転回転する円軌跡より外方位置に配置している。成膜材料１２から成膜粒子１４が飛散し、図８において実線で示すように、製品４０が公転回転により成膜材料１２が置かれた位置を通過する際に成膜粒子１４が製品の表面４０ａ付着して金属被膜が形成される。
【００１５】
本発明において、成膜材料１２から成膜粒子１４を飛散させ、その飛散した成膜粒子１４を製品の表面４０ａに付着させる方法は特に限定されない。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等の公知の各種方法を用いることができる。なお、図８において成膜粒子１４は模式的に大きく示したが、スパッタリング法を用いる場合、スパッタリングにより成膜材料１２から弾き飛ばされる金属原子、分子あるいはクラスタ等が本発明における成膜粒子１４に対応する。また、真空蒸着法を用いる場合は、真空下で成膜材料１２を加熱することにより生じる金属蒸気が本発明における成膜粒子１４に対応する。
【００１６】
図８において、製品４０は平板状であるが、本発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法においては、「表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品」に対して適応すると、特に有利な効果を得ることができる。図１は「本発明における表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０」の具体例を示した平面図である。製品１０は、表面形状に円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる面を有している。すなわち、円軌跡の円弧方向に径方向の高さが相対的に低い窪み面１０ａ、相対的に高い突起面１０ｂ、および高低に傾斜した傾斜面１０ｃを有している。この製品１０を従来どおり等速で公転回転させ、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面における成膜量（膜厚）を調べた。その結果を図７のグラフに示す。膜厚（被膜の厚さ）は、突起面１０ｂが相対的に厚く、窪み面１０ａおよび傾斜面１０ｃは相対的に薄くなっていることが分かる。成膜材料１２との距離が相対的に短い突起面１０ｂは成膜粒子が付着しやすく被膜が厚くなり、成膜材料１２との距離が相対的に長い窪み面１０ａは成膜粒子が付着しにくく被膜が薄くなっていた。また、傾斜面１０ｃは、成膜材料１２との距離によるだけでなく、傾斜形状であることにより成膜粒子が付着しにくく被膜が薄くなっていた。
以下、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０に対して本発明を適応した実施態様を具体的に説明する。
【００１７】
[第１の実施態様]
第１の実施態様は、成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品１０の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする。第１の実施態様においては、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０に対して、成膜材料１２が置かれた対応位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えた成膜装置を用いることができる。
【００１８】
具体的には、径方向の高さの異なる窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する際、その通過する面の径方向の高さに応じて公転速度を変化させる。これにより、各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間、言い換えれば、被膜形成処理を受ける時間（処理時間）を変化させることができる。すなわち、公転速度が速いほど処理時間は短くなり、その通過する面に成膜粒子が付着しにくくなるため膜厚は薄くなる。逆に、公転速度が遅いほど処理時間は長くなり、その通過する面に成膜粒子が付着しやすくなるため膜厚は厚くなる。
【００１９】
第１の実施態様において、例えば、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図２のグラフに示すように公転速度を変化させればよい。これにより、被膜が薄くなりやすい面に対しては処理時間を長くし、被膜が厚くなりやすい面に対しては処理時間を短くすることができる。なお、図２のグラフ中のＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲Ｉが通過するとき、すなわち、窪み面１０ａが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示している。同様に、図２のグラフ中のＩＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲ＩＩが通過するとき、すなわち、突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示しており、図２のグラフ中のＩＩＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲ＩＩＩが通過するとき、すなわち、傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示している。図２に示すように、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合、径方向の高さが相対的に低い窪み面１０ａが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩ）は公転速度を相対的に遅くする。これにより、窪み面１０ａに対する処理時間は長くなる。径方向の高さが相対的に高い突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩＩ）は公転速度を相対的に速くする。これにより、突起面１０ｂに対する処理時間は短くなる。径方向の高さが傾斜した傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩＩＩ）は、その通過の際に徐々に速度を変化させる。傾斜面１０ｃにおいて径方向の高さが相対的に高い位置（突起面１０ｂ側）が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を相対的に速くし、径方向の高さが相対的に低い位置（端部側）が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を相対的に遅くする。これにより、径方向の高さが相対的に高い位置（突起面１０ｂ側）は処理時間が長く、径方向の高さが相対的に低い位置（端部側）は処理時間が短くなる。
【００２０】
具体的には、図１に実線の矢印で示す公転方向（時計回り）に製品１０を公転回転させると、先ず傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過する。傾斜面１０ｃは径方向の高さが傾斜しており、成膜材料１２の置かれた位置を通過する径方向の高さは徐々に高くなる。それに対応して、傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過する際は、公転速度を徐々に速くする（図２グラフ中ＩＩＩ）。すなわち、端部側の径方向の高さが最も低い位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときに最も公転速度を遅くし、徐々に公転速度を加速して突起面１０ｂ側の径方向の高さが最も高い位置が成膜材料１２の置かれ位置を通過するときは公転速度を最も速くする。次いで、突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過する。突起面１０ｂは径方向の高さは相対的に高く一定である。それに対応して、公転速度は相対的に速い速度のまま一定に保つ（図２グラフ中ＩＩ）。最後に窪み面１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する。窪み面１０ａは径方向の高さが相対的に低く一定である。それに対応して、公転速度は相対的に遅い速度に変化させて一定に保つ（図２グラフ中Ｉ）。
このように、製品１０の径方向の高さが相対的に高く被膜が厚くなりやすい高さ位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を速くすることにより処理時間を短くする。それとは逆に、製品１０の径方向の高さが相対的に低く被膜が薄くなりやすい高さ位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を遅くすることにより処理時間を長くする。それにより窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００２１】
以上説明したように、第１の実施態様においては、成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の相対的な高さに応じて変化させることにより、その異なる高さ位置に対する処理時間を変化させることができる。その結果、径方向の高さが異なる製品１０に対して、異なる高さ位置における成膜量を制御することができ、異なる高さ位置に対して膜厚の均一な被膜を形成することができる。もちろん、被膜の厚さを均一化するだけでなく、異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することもできる。
【００２２】
なお、製品１０と公転の回転中心との位置関係が、図３に示すように図１に示す場合よりも近い場合も上記同様に公転速度を変化させることにより、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。ただし、この場合、図１と図３を比較すれば分かるように、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する角度範囲Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩは、製品１０と公転の回転中心との位置関係により変化する。
【００２３】
[第２の実施態様]
第２の実施態様は、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させ、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させて製品１０の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする。
【００２４】
具体的には、例えば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、製品１０は図中に点線で示す円軌跡上を公転回転しておりその円軌跡上において成膜材料１２に対する角度を変化させる。
図５（Ａ）は、図４に示す角度範囲Ａが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ａと記載する。）である。角度状態Ａでは、窪み面１０ａに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。図５（Ｂ）は、図４に示す角度範囲Ｂが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ｂと記載する。）である。角度状態Ｂでは、突起面１０ｂに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。また、図５（Ｃ）は、図４に示す角度範囲Ｃが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ｃと記載する。）である。角度状態Ｃでは、傾斜面１０ｃに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。
このように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させることによって、径方向の高さが異なる、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に効率よく被膜を形成することができる。
【００２５】
さらに、第２の実施態様においては、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させる。
製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間（通過時間）は、製品１０が被膜形成処理を受ける時間（処理時間）と言い換えることもできる。通過時間を変化させるには、具体的には、公転速度が一定の場合、公転回数を変化させればよい。すなわち、公転回数を多くするほど通過時間は長くなり、公転回数を少なくするほど通過時間は短くなる。
【００２６】
例えば、第２の実施態様において、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図６のグラフに示すのように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて公転回数を変化させればよい。これにより、被膜が薄くなりやすい角度状態においては処理時間を長くし、被膜が厚くなりやすい角度状態においては処理時間を短くすることができる。
【００２７】
角度状態Ａ〜Ｃにおける窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃに対する成膜粒子の付着しやすさについて検討すると以下のとおりである。突起面１０ｂは角度状態Ｂにおいて、傾斜面１０ｃは、角度状態Ｃにおいて、それぞれ成膜材料１２に対して平行になる。図５（Ｂ）と図５（Ｃ）とを比較すると、角度状態Ｂおける突起面１０ｂと成膜材料１２との距離よりも、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃと成膜材料１２との距離の方が短い。したがって、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃは、角度状態Ｂにおける突起面１０ｂよりも成膜粒子が付着しやすい状態となっている。窪み面１０ａは、角度状態Ａにおいて成膜材料１２との距離が最も短くなるものの、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃ、あるいは角度状態Ｂにおける突起面１０ｂと比較すると成膜材料１２との距離が長く、しかも成膜材料１２に対して傾いているため成膜粒子が付着しにくい状態となっている。したがって、角度状態Ａ〜Ｃにおける窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃに対する成膜粒子の付着しやすさは、付着しやすい順に、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃ、角度状態Ｂにおける突起面１０ｂ、角度状態Ａにおける窪み面１０ａとなっている。したがって、各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、成膜粒子の付着しやすい角度状態においては公転回数を少なくし、逆に、成膜粒子の付着しにくい角度状態においては公転回数を多くすればよい。図６のグラフに示すように、相対的に最も成膜粒子の付着しにくい角度状態Ａにおいては相対的に最も公転回数を多くする。角度状態Ａに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｂにおいては角度状態Ａよりも公転回数を少なくし、角度状態Ｂに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｃにおいては角度状態Ｂよりもさらに公転回数を少なくする。それにより、処理時間は角度状態Ａ、角度状態Ｂ、角度状態Ｃの順に短くなり、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００２８】
このように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させることにより、製品１０の異なる高さ位置に形成される被膜の厚さを均一化することができる。もちろん、被膜の厚さを均一化するだけでなく、製品１０の表面の異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することもできる。
【００２９】
製品１０の通過時間を変化させるには、上述したように公転回数を変化させてもよいが、公転速度を変化させてもよい。公転速度を遅くするほど通過時間は長くなり、公転速度を速くするほど通過時間は短くなる。したがって、例えば、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図示しないが、最も成膜粒子の付着しにくい角度状態Ａにおいては最も公転速度を遅くする。角度状態Ａに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｂにおいては角度状態Ａに比べて公転速度を速くし、角度状態Ｂに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｃにおいては角度状態Ｂよりもさらに公転速度を速くする。それにより、処理時間は角度状態Ａ、角度状態Ｂ、角度状態Ｃの順に短くなり、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００３０】
第２の実施態様において、通過時間を変化させる方法は限定されず、公転回数または公転速度のいずれかを変化させてもよいし、公転回数と公転速度との双方を変化させてもよい。第２の実施態様においては、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段と、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構、及び／又は角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えている成膜装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施態様を模式的に示した平面図である。
【図２】第１の実施態様における、公転速度、処理時間及び成膜量を示すグラフである。
【図３】図１に示す第１の実施態様において、製品の公転位置の異なる態様を模式的に示した平面図である。
【図４】第２の実施態様における製品の角度を変化を説明するための図である。
【図５】第２の実施態様において製品が角度を変化させた状態を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は角度状態Ａ、（Ｂ）は角度状態Ｂ、（Ｃ）は角度状態Ｃを示す図である。
【図６】第２の実施態様における、公転回数、処理時間及び成膜量を示すグラフである。
【図７】図１において、製品を等速で公転回転させた場合の成膜量を示すグラフである。
【図８】平板状の製品の表面に被膜を形成する態様を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 製品
１０ａ 窪み面
１０ｂ 突起面
１０ｃ 傾斜面
１２ 成膜材料
１４ 成膜粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。詳細には、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板等の製品の表面に金属被膜を形成する代表的な方法としてスパッタリング法が挙げられる。一般に、スパッタリング法では、真空下において対向して配置された基板と成膜材料である金属との間でアルゴンガス等の励起ガスに電圧を印加する。これにより高速のイオンが生じて成膜材料に衝突し、成膜材料を構成する金属粒子がたたき出されて飛散し基板表面に付着し被膜を形成する。このスパッタリング法は、成膜材料を変更することで種々の物質からなる被膜を形成することが可能であり各種産業分野において広く利用されている。
【０００３】
スパッタリング法において、成膜材料から飛散した金属粒子は、衝突、散乱を繰り返し放射状に広がりながら移動する。成膜材料に対向して平板状の基板が固定されている場合、基板上に形成される被膜の厚さは、金属粒子の飛散量分布がそのまま反映され、飛散量分布のピークである中央部の被膜は厚く、端は薄くなってしまう。
【０００４】
特許文献１には、このような平板状の基板に形成される被膜の厚さを制御する成膜装置が開示されている。特許文献１の成膜装置は、成膜材料と平行平面上で基板を回転させることにより金属粒子の飛散量分布の影響を緩和する成膜装置である。この成膜装置によれば、目標とする厚みの被膜を得るための処理時間を予め演算し、得られた予測処理時間内に予め設定した整数回だけ基板を回転することにより、被膜の厚みを制御することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４０９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スパッタリング法において、被膜の厚さを決定する主要因子は金属粒子の飛散量、金属粒子の基板への付着しやすさ、および処理時間である。ここでいう金属粒子の基板への付着しやすさは、成膜材料と基板の角度、および、成膜材料と基板との距離によって決定される。すなわち、成膜材料と基板とが平行であると付着しやすく、成膜材料と基板の角度が大きくなるほど付着しにくくなる。また、成膜材料と基板との距離が短いほど付着しやすく、距離が長くなるほど付着しにくくなる。したがって、被膜の厚さを決定する主要因子は、以下の４つであるといえる。すなわち、金属粒子の飛散量、成膜材料と基板の角度、成膜材料と基板との距離、および処理時間の４つである。
【０００７】
スパッタリング法においては、成膜材料と製品（基板等）の表面との距離が被膜の厚さを決定する主要因子であるため、表面に凹凸を有しており成膜材料との距離が一定でない製品に対して一定の厚さの被膜を形成するのは非常に困難であるという問題があった。上記特許文献１に記載の成膜装置を用いても、平板状の基板に対して均一な厚さの被膜を形成することはできるものの、凹凸面を有する製品に対しては均一な厚さの被膜を形成することは困難である。
【０００８】
ところで、スパッタリング法においては、従前、上記特許文献１に記載の成膜材料と平行平面上で基板を回転させる方法の他に、図８に示すように、製品の表面を外側にして公転回転させ、その公転回転の円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて被膜を形成する方法も用いられている。このような方法を用いれば、金属粒子の飛散量分布のピーク位置を基板全面が通過することにより、金属粒子の飛散量分布の影響を緩和し、平板状の基板に対しては厚みの均一な被膜を形成することができる。しかしながら、凹凸面に対して均一な厚さの被膜を形成することはやはり困難であった。また、この問題は、スパッタリング法に限らず、成膜材料から金属粒子を飛散させて、製品の表面に金属被膜を形成する方法全般に共通する問題であった。
【０００９】
本発明は、製品の表面を外側にして公転回転させ、その公転回転の円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて製品の表面に金属被膜を形成する方法をもって上記問題を解決するものとしてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、表面に凹凸を有する製品の場合であっても、その製品の成膜材料に対する位置や通過時間等の相対的関係を変化させることにより、製品の表面に形成される被膜の膜厚を制御することにある。好ましくは、製品の表面に形成される被膜の厚みを略均一な膜厚に制御することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、次の手段をとる。
先ず、第１の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第２の発明は、第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第３の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えたことを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第４の発明は、第３の発明の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第５の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第６の発明は、第５の発明製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて該製品が前記成膜材料が置かれた位置を通過する時間を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第７の発明は、第５または第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法である。
第８の発明は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第９の発明は、第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第１０の発明は、第８または第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
第１１の発明は、第８から第１０の発明のいずれかの製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置において、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置である。
【００１１】
第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、径方向の相対的な高さに応じて公転速度を変化させることにより、異なる高さ位置に対する処理時間を変化させることができる。これにより、製品の異なる高さ位置における成膜量を制御し、形成される被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。また、第２の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、成膜材料を変更することで種々の金属からなる被膜を形成することが可能であって、しかも、異なる高さ位置に対して形成される被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。
第３の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えているため、第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。また、第４の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させるため、第２の発明の第１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。
【００１２】
第５の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、製品の成膜材料に対する角度を変化させることによって、製品の異なる高さ位置に対して効率よく被膜を形成することができる。また、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることにより、製品の異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することができる。さらに、第７の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法によれば、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、成膜材料を変更することで種々の金属からなる被膜を形成することが可能である。
第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えている。したがって、第８の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第５の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、さらに、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えている。したがって、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させることにより、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることができる。第９の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。第１０の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えている。したがって、角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させることにより、製品の成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて製品が成膜材料の置かれた位置を通過する時間を変化させることができる。第１０の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置によれば、第６の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。また、第１１の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置は、スパッタリングにより成膜材料から成膜粒子を飛散させるため、第７の発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法が実施可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法及び成膜装置によれば、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、異なる高さ位置に対して形成される被膜の厚さを制御することができる。特に、その製品の表面に形成される被膜の厚さを略均一な膜厚とする場合に容易に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の成膜方法及び成膜装置は、円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する。
先ず、図８を参照して本発明の基本的概念を説明する。製品４０は、表面４０ａ、すなわち被膜を形成する面を外側にして円軌跡上を公転回転する。成膜材料１２は、被膜の原料となる金属からなり、製品４０の公転回転する円軌跡より外方位置に配置している。成膜材料１２から成膜粒子１４が飛散し、図８において実線で示すように、製品４０が公転回転により成膜材料１２が置かれた位置を通過する際に成膜粒子１４が製品の表面４０ａ付着して金属被膜が形成される。
【００１５】
本発明において、成膜材料１２から成膜粒子１４を飛散させ、その飛散した成膜粒子１４を製品の表面４０ａに付着させる方法は特に限定されない。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等の公知の各種方法を用いることができる。なお、図８において成膜粒子１４は模式的に大きく示したが、スパッタリング法を用いる場合、スパッタリングにより成膜材料１２から弾き飛ばされる金属原子、分子あるいはクラスタ等が本発明における成膜粒子１４に対応する。また、真空蒸着法を用いる場合は、真空下で成膜材料１２を加熱することにより生じる金属蒸気が本発明における成膜粒子１４に対応する。
【００１６】
図８において、製品４０は平板状であるが、本発明の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法においては、「表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品」に対して適応すると、特に有利な効果を得ることができる。図１は「本発明における表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０」の具体例を示した平面図である。製品１０は、表面形状に円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる面を有している。すなわち、円軌跡の円弧方向に径方向の高さが相対的に低い窪み面１０ａ、相対的に高い突起面１０ｂ、および高低に傾斜した傾斜面１０ｃを有している。この製品１０を従来どおり等速で公転回転させ、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面における成膜量（膜厚）を調べた。その結果を図７のグラフに示す。膜厚（被膜の厚さ）は、突起面１０ｂが相対的に厚く、窪み面１０ａおよび傾斜面１０ｃは相対的に薄くなっていることが分かる。成膜材料１２との距離が相対的に短い突起面１０ｂは成膜粒子が付着しやすく被膜が厚くなり、成膜材料１２との距離が相対的に長い窪み面１０ａは成膜粒子が付着しにくく被膜が薄くなっていた。また、傾斜面１０ｃは、成膜材料１２との距離によるだけでなく、傾斜形状であることにより成膜粒子が付着しにくく被膜が薄くなっていた。
以下、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０に対して本発明を適応した実施態様を具体的に説明する。
【００１７】
[第１の実施態様]
第１の実施態様は、成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品１０の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする。第１の実施態様においては、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品１０に対して、成膜材料１２が置かれた対応位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えた成膜装置を用いることができる。
【００１８】
具体的には、径方向の高さの異なる窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する際、その通過する面の径方向の高さに応じて公転速度を変化させる。これにより、各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間、言い換えれば、被膜形成処理を受ける時間（処理時間）を変化させることができる。すなわち、公転速度が速いほど処理時間は短くなり、その通過する面に成膜粒子が付着しにくくなるため膜厚は薄くなる。逆に、公転速度が遅いほど処理時間は長くなり、その通過する面に成膜粒子が付着しやすくなるため膜厚は厚くなる。
【００１９】
第１の実施態様において、例えば、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図２のグラフに示すように公転速度を変化させればよい。これにより、被膜が薄くなりやすい面に対しては処理時間を長くし、被膜が厚くなりやすい面に対しては処理時間を短くすることができる。なお、図２のグラフ中のＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲Ｉが通過するとき、すなわち、窪み面１０ａが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示している。同様に、図２のグラフ中のＩＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲ＩＩが通過するとき、すなわち、突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示しており、図２のグラフ中のＩＩＩは、成膜材料１２の置かれた位置を図１に示す角度範囲ＩＩＩが通過するとき、すなわち、傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過するときを示している。図２に示すように、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合、径方向の高さが相対的に低い窪み面１０ａが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩ）は公転速度を相対的に遅くする。これにより、窪み面１０ａに対する処理時間は長くなる。径方向の高さが相対的に高い突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩＩ）は公転速度を相対的に速くする。これにより、突起面１０ｂに対する処理時間は短くなる。径方向の高さが傾斜した傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過するとき（図２グラフ中のＩＩＩ）は、その通過の際に徐々に速度を変化させる。傾斜面１０ｃにおいて径方向の高さが相対的に高い位置（突起面１０ｂ側）が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を相対的に速くし、径方向の高さが相対的に低い位置（端部側）が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を相対的に遅くする。これにより、径方向の高さが相対的に高い位置（突起面１０ｂ側）は処理時間が長く、径方向の高さが相対的に低い位置（端部側）は処理時間が短くなる。
【００２０】
具体的には、図１に実線の矢印で示す公転方向（時計回り）に製品１０を公転回転させると、先ず傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過する。傾斜面１０ｃは径方向の高さが傾斜しており、成膜材料１２の置かれた位置を通過する径方向の高さは徐々に高くなる。それに対応して、傾斜面１０ｃが成膜材料１２の置かれた位置を通過する際は、公転速度を徐々に速くする（図２グラフ中ＩＩＩ）。すなわち、端部側の径方向の高さが最も低い位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときに最も公転速度を遅くし、徐々に公転速度を加速して突起面１０ｂ側の径方向の高さが最も高い位置が成膜材料１２の置かれ位置を通過するときは公転速度を最も速くする。次いで、突起面１０ｂが成膜材料１２の置かれた位置を通過する。突起面１０ｂは径方向の高さは相対的に高く一定である。それに対応して、公転速度は相対的に速い速度のまま一定に保つ（図２グラフ中ＩＩ）。最後に窪み面１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する。窪み面１０ａは径方向の高さが相対的に低く一定である。それに対応して、公転速度は相対的に遅い速度に変化させて一定に保つ（図２グラフ中Ｉ）。
このように、製品１０の径方向の高さが相対的に高く被膜が厚くなりやすい高さ位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を速くすることにより処理時間を短くする。それとは逆に、製品１０の径方向の高さが相対的に低く被膜が薄くなりやすい高さ位置が成膜材料１２の置かれた位置を通過するときは公転速度を遅くすることにより処理時間を長くする。それにより窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００２１】
以上説明したように、第１の実施態様においては、成膜材料１２が置かれた位置を通過する製品１０の公転速度を径方向の相対的な高さに応じて変化させることにより、その異なる高さ位置に対する処理時間を変化させることができる。その結果、径方向の高さが異なる製品１０に対して、異なる高さ位置における成膜量を制御することができ、異なる高さ位置に対して膜厚の均一な被膜を形成することができる。もちろん、被膜の厚さを均一化するだけでなく、異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することもできる。
【００２２】
なお、製品１０と公転の回転中心との位置関係が、図３に示すように図１に示す場合よりも近い場合も上記同様に公転速度を変化させることにより、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。ただし、この場合、図１と図３を比較すれば分かるように、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面が成膜材料１２の置かれた位置を通過する角度範囲Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩは、製品１０と公転の回転中心との位置関係により変化する。
【００２３】
[第２の実施態様]
第２の実施態様は、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させ、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させて製品１０の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする。
【００２４】
具体的には、例えば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、製品１０は図中に点線で示す円軌跡上を公転回転しておりその円軌跡上において成膜材料１２に対する角度を変化させる。
図５（Ａ）は、図４に示す角度範囲Ａが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ａと記載する。）である。角度状態Ａでは、窪み面１０ａに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。図５（Ｂ）は、図４に示す角度範囲Ｂが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ｂと記載する。）である。角度状態Ｂでは、突起面１０ｂに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。また、図５（Ｃ）は、図４に示す角度範囲Ｃが成膜材料１２に対向するように製品１０の角度を円軌跡上で変化させた状態（以下、角度状態Ｃと記載する。）である。角度状態Ｃでは、傾斜面１０ｃに対して最も成膜粒子が付着しやすい状態となっている。
このように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させることによって、径方向の高さが異なる、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に効率よく被膜を形成することができる。
【００２５】
さらに、第２の実施態様においては、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させる。
製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間（通過時間）は、製品１０が被膜形成処理を受ける時間（処理時間）と言い換えることもできる。通過時間を変化させるには、具体的には、公転速度が一定の場合、公転回数を変化させればよい。すなわち、公転回数を多くするほど通過時間は長くなり、公転回数を少なくするほど通過時間は短くなる。
【００２６】
例えば、第２の実施態様において、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図６のグラフに示すのように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて公転回数を変化させればよい。これにより、被膜が薄くなりやすい角度状態においては処理時間を長くし、被膜が厚くなりやすい角度状態においては処理時間を短くすることができる。
【００２７】
角度状態Ａ〜Ｃにおける窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃに対する成膜粒子の付着しやすさについて検討すると以下のとおりである。突起面１０ｂは角度状態Ｂにおいて、傾斜面１０ｃは、角度状態Ｃにおいて、それぞれ成膜材料１２に対して平行になる。図５（Ｂ）と図５（Ｃ）とを比較すると、角度状態Ｂおける突起面１０ｂと成膜材料１２との距離よりも、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃと成膜材料１２との距離の方が短い。したがって、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃは、角度状態Ｂにおける突起面１０ｂよりも成膜粒子が付着しやすい状態となっている。窪み面１０ａは、角度状態Ａにおいて成膜材料１２との距離が最も短くなるものの、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃ、あるいは角度状態Ｂにおける突起面１０ｂと比較すると成膜材料１２との距離が長く、しかも成膜材料１２に対して傾いているため成膜粒子が付着しにくい状態となっている。したがって、角度状態Ａ〜Ｃにおける窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃに対する成膜粒子の付着しやすさは、付着しやすい順に、角度状態Ｃにおける傾斜面１０ｃ、角度状態Ｂにおける突起面１０ｂ、角度状態Ａにおける窪み面１０ａとなっている。したがって、各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、成膜粒子の付着しやすい角度状態においては公転回数を少なくし、逆に、成膜粒子の付着しにくい角度状態においては公転回数を多くすればよい。図６のグラフに示すように、相対的に最も成膜粒子の付着しにくい角度状態Ａにおいては相対的に最も公転回数を多くする。角度状態Ａに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｂにおいては角度状態Ａよりも公転回数を少なくし、角度状態Ｂに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｃにおいては角度状態Ｂよりもさらに公転回数を少なくする。それにより、処理時間は角度状態Ａ、角度状態Ｂ、角度状態Ｃの順に短くなり、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００２８】
このように、製品１０の成膜材料１２に対する角度を変化させた状態に応じて製品１０が成膜材料１２の置かれた位置を通過する時間を変化させることにより、製品１０の異なる高さ位置に形成される被膜の厚さを均一化することができる。もちろん、被膜の厚さを均一化するだけでなく、製品１０の表面の異なる高さ位置における被膜の厚さを所望の厚さに制御することもできる。
【００２９】
製品１０の通過時間を変化させるには、上述したように公転回数を変化させてもよいが、公転速度を変化させてもよい。公転速度を遅くするほど通過時間は長くなり、公転速度を速くするほど通過時間は短くなる。したがって、例えば、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成する場合は、図示しないが、最も成膜粒子の付着しにくい角度状態Ａにおいては最も公転速度を遅くする。角度状態Ａに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｂにおいては角度状態Ａに比べて公転速度を速くし、角度状態Ｂに比べて成膜粒子の付着しやすい角度状態Ｃにおいては角度状態Ｂよりもさらに公転速度を速くする。それにより、処理時間は角度状態Ａ、角度状態Ｂ、角度状態Ｃの順に短くなり、窪み面１０ａ、突起面１０ｂ、および傾斜面１０ｃの各面に膜厚の均一な被膜を形成することができる。
【００３０】
第２の実施態様において、通過時間を変化させる方法は限定されず、公転回数または公転速度のいずれかを変化させてもよいし、公転回数と公転速度との双方を変化させてもよい。第２の実施態様においては、表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段と、角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構、及び／又は角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えている成膜装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施態様を模式的に示した平面図である。
【図２】第１の実施態様における、公転速度、処理時間及び成膜量を示すグラフである。
【図３】図１に示す第１の実施態様において、製品の公転位置の異なる態様を模式的に示した平面図である。
【図４】第２の実施態様における製品の角度を変化を説明するための図である。
【図５】第２の実施態様において製品が角度を変化させた状態を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は角度状態Ａ、（Ｂ）は角度状態Ｂ、（Ｃ）は角度状態Ｃを示す図である。
【図６】第２の実施態様における、公転回数、処理時間及び成膜量を示すグラフである。
【図７】図１において、製品を等速で公転回転させた場合の成膜量を示すグラフである。
【図８】平板状の製品の表面に被膜を形成する態様を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 製品
１０ａ 窪み面
１０ｂ 突起面
１０ｃ 傾斜面
１２ 成膜材料
１４ 成膜粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項３】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えたことを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項５】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて該製品が前記成膜材料が置かれた位置を通過する時間を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項８】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のうちいずれか１項に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項１】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項３】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、前記成膜材料が置かれた対応位置を通過する製品の公転速度を径方向の高さに応じて変化させる公転速度可変機構を備えたことを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項５】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させた状態に応じて該製品が前記成膜材料が置かれた位置を通過する時間を変化させて製品の表面に形成される被膜の厚さを制御することを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜方法。
【請求項８】
円軌跡上を製品の表面を外側にして製品を公転回転させ、該円軌跡より外方位置に成膜材料を置いて、該成膜材料から成膜粒子を円軌跡に向けて飛散させ、製品が公転回転により成膜材料が置かれた位置を通過する際に該飛散した成膜粒子を製品の表面に付着させて、製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
表面形状が円軌跡の円弧方向に径方向の高さが異なる製品に対して、該製品の前記成膜材料に対する角度を変化させる角度変化手段を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転速度を変化させる公転速度制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
前記製品の円軌跡上での径方向の高さ位置を変化させる角度変化手段の変化に応じて製品の公転回数を変化させる公転回数制御機構を備えていることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のうちいずれか１項に記載の製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置であって、
スパッタリングにより前記成膜材料から前記成膜粒子を飛散させることを特徴とする製品の表面に金属被膜を形成する成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３２１１７３（Ｐ２００７−３２１１７３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９６６３（Ｐ２００６−１４９６６３）
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００１８５６１７）小島プレス工業株式会社 (515)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００１８５６１７）小島プレス工業株式会社 (515)
【Ｆターム（参考）】
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