JP4087272B2

JP4087272B2 - Arc evaporation film deposition system

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Publication number: JP4087272B2
Application number: JP2003091727A
Authority: JP
Inventors: 祥愼福田; 信夫米山; 健司山川; 健一小川; 軽石賢哉
Original assignee: シチズン東北株式会社
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004300460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク蒸発源を備えるアーク蒸発式成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アーク蒸発式成膜装置を用いて、被処理物である基材に成膜することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。このアーク蒸発式成膜装置は、アーク蒸発源によってアーク放電を発生させることにより、アーク蒸発源のターゲットカソードを構成する物質からなる膜を成膜することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−１１１８６９号公報。
【特許文献２】
特開平２−１２５８６９号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、アーク蒸発源は、以上に説明したように、ターゲットカソードを蒸発させることによって基材に成膜を行う。従って、アーク蒸発源を動作させて成膜プロセスの実行を繰り返すうちにターゲットカソードが消耗するので、ターゲットカソードを交換するメンテナンスを定期的に行わなければならない。
【０００５】
そして、アーク蒸発源のメンテナンスを行うためにはアーク蒸発源を真空チャンバ外に取り出さなければならない。そして、成膜を行うためには、メンテナンスを終了したアーク蒸発源を再度真空チャンバ内に収納しなければならない。
【０００６】
そこで、本発明は、真空チャンバに対してアーク蒸発源を容易に出し入れすることができるアーク蒸発式成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、アーク蒸発源と、真空チャンバと、成膜される基材を内側に保持するバレル式基材保持具とを備え、前記真空チャンバ内に前記アーク蒸発源及びバレル式基材保持具を配置して前記アーク蒸発源を動作させることにより前記基材に成膜するアーク蒸発式成膜装置であって、前記アーク蒸発源を前方に支持するアーク蒸発源移動テーブルと、該アーク蒸発源移動テーブルを前後方向に移動させるためのアーク蒸発源積載ステージとが、前記真空チャンバ外に配置され、前記アーク蒸発源移動テーブルの先端であり前記アーク蒸発源に対する後方にあたる位置にアーク蒸発源用扉機構が取り付けられている。
一方、前記真空チャンバ内には前記バレル式基材保持具を移動可能に導くためのガイド機構が前後方向に沿って配設されている。
また、前記バレル式基材保持具は、前後方向の中心軸に沿って配設されるとともに、内側の空間に前記基材を保持するための基材保持部を備え、前後方向の基端に前記基材保持部の内側の空間に連通する開口部が形成されている。
さらに、前記バレル式基材保持具を前方に支持する走行手段が、前記真空チャンバ外に配置され、該走行手段にバレル式基材保持具に対する後方にあたる位置にバレル式基材保持具用扉機構が取り付けられ、該バレル式基材保持具用扉機構にはアーク蒸発源を通過させるための開口部が中心に形成されており、かつ前記走行手段は前記アーク蒸発源積載ステージと連結されている。
そして、前記アーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させると、前記アーク蒸発源が前記バレル式基材保持具用扉機構の開口部及び前記バレル式基材保持具の開口部をとおして前記バレル式基材保持具の基材保持部の内側の空間に配置されるようにされている。
さらに、前記アーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させるとともに前記走行手段を前方に移動させることにより、前記バレル式基材保持具及びアーク蒸発源を真空チャンバ内に配置するととともに、バレル式基材保持具用扉機構とバレル式基材保持具用扉機構の開口部を閉じるアーク蒸発源用扉機構とによって前記真空チャンバを閉じるようにされている。
【０００８】
本発明のアーク蒸発式成膜装置によると、前記アーク蒸発源積載ステージに沿って前記アーク蒸発源移動テーブルを前方に移動させることにより、アーク蒸発源移動テーブルの前方に支持されるアーク蒸発源を真空チャンバ内に配置できるとともに、前記アーク蒸発源用扉機構により真空チャンバを閉じることができる。
【０００９】
また、アーク蒸発源が真空チャンバ内に配置されている状態より、前記アーク蒸発源移動テーブルを後方に移動させることにより、アーク蒸発源を真空チャンバ外に引き出すことができる。
【００１０】
これにより、本発明のアーク蒸発式成膜装置によると、アーク蒸発源を真空チャンバに対して容易に出し入れすることができる。これにより、アーク蒸発源のメンテナンスを容易にすることもできる。
【００１１】
また、上記アーク蒸発式成膜装置について、前記アーク蒸発源移動テーブルの底部にアーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージに沿って前後方向に移動させるためのスライド機構を付設し、前記アーク蒸発源移動テーブルの前記アーク蒸発源を支持するテーブル部分を前記スライド機構に対して水平面内で回転させ得るように構成することができる。
【００１２】
この発明によると、前記アーク蒸発源移動テーブルのテーブル部分を前記アーク蒸発源とともに水平面内で回転させることにより、スライド機構が載置されるアーク蒸発源積載テーブル上よりアーク蒸発源を移動させることができる。これにより、アーク蒸発源を真空チャンバより引き出してメンテナンスを行う場合に、アーク蒸発源積載テーブルにより影響されることを防ぐことができる。
【００１３】
また、以上のアーク蒸発式成膜装置について、バレル式基材保持具は、成膜される小物の基材を内側に保持するように構成することができる。バレル式基材保持具の内側に小物の基材を保持することにより、該小物の基材に成膜することができる。
【００１５】
また、アーク蒸発源移動テーブルをアーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させるとともに前記走行手段を前方に移動させることにより、アーク蒸発源及びバレル式基材保持具を真空チャンバ内に配置するとともに、アーク蒸発源用扉機構及びバレル式基材保持具用扉機構により真空チャンバを閉じることができる。
【００１６】
そして、真空チャンバ内において、前記バレル式基材保持具内にアーク蒸発源を配置した状態で、バレル式基材保持具に保持される基材に成膜することができる。
これにより、アーク蒸発源をバレル式基材保持具内に収納した状態で成膜することができるので、装置全体をコンパクトにすることができる。また、アーク蒸発源及びバレル式基材保持具を真空チャンバに対して真空チャンバの同じ側から出し入れすることができ、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００１７】
また、前記バレル式基材保持具を前方に支持する前記走行手段を、動力源により駆動されて前後方向に移動するように構成することができる。これにより、バレル式基材保持具及びバレル式基材保持具用扉機構を支持する走行手段を動力源によって駆動できるので、装置の操作を容易にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１乃至図９に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるアーク蒸発式成膜装置１を正面方向から眺めた正面図である。
【００１９】
図２は、成膜装置１を側方から眺めた第一側面図である。図２は、成膜装置１の真空チャンバ２内にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源６をセットした状態の側面図である。図２には、真空チャンバ２内にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源６をセットした状態における真空チャンバ２内の様子が重ねて図示されている。
【００２０】
図３は、成膜装置１を側方から眺めた第二側面図である。図３は、真空チャンバ２外にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源６を引き出した状態を表す側面図である。
【００２１】
図４は、成膜装置１を上方から眺めた平面図である。図４は、真空チャンバ２外にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源６を引き出した状態を表す平面図である。
【００２２】
図１乃至図４に示される成膜装置１において、成膜装置の正面図を示す図１の紙面に対する垂直方向を前後方向とする。そして、図１に示される成膜装置１の正面から見て真空チャンバ２の奥側を前方とする。
【００２３】
アーク蒸発式成膜装置１は、図１乃至図４に示されるように、真空チャンバ２とバレル式基材保持具１０とアーク蒸発源６と第二の引き出し機構２０と第一の引き出し機構３０を備えている。
【００２４】
真空チャンバ２は、所定の高さの設置用架台３の上に設置されている。真空チャンバ２は、その内部が外部の空間から閉じられた状態で図示しない排気手段によって排気され、成膜プロセスを実行する上での所要の真空雰囲気とされる。
【００２５】
また、真空チャンバ２内の側壁の近傍には、図２乃至４に示されるように前後方向に沿って第二のガイドレール２１が配設されている。第二のガイドレール２１、２１は、図１に示される成膜装置１の正面方向から見て、真空チャンバ２内における右側の側壁の近傍と左側の側壁の近傍とに配設されている。
【００２６】
この第二のガイドレール２１、２１は、後に説明する従動ローラ２２、２２が接しつつ回転することによりバレル式基材保持具１０を前後方向に移動させることができ、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２から引き出し、また真空チャンバ２に収納するための機構にあたる。このガイドレール２１、２１は、バレル式基材保持具１０を前後方向に導くためのガイド機構にあたる。
【００２７】
次に、バレル式基材保持具１０について、図５も参酌しつつ説明する。図５は、バレル式基材保持具１０の主要部分を示す斜視図である。バレル式基材保持具１０は、基材保持部１２を備えている。基材保持部１２は、図５に示されるように、前後方向の中心軸Ｃ１に沿って、該軸Ｃ１を中心とする八角柱状に形成されている。
【００２８】
基材保持部１２は、その八角柱を構成する側面が導体のメッシュによって形成されている。基材保持部１２の内側は空洞に形成されている。そして、成膜の対象である小物の基材は、この基材保持部１２の内側の空洞に保持される。
【００２９】
基材保持部１２には、八角柱の八つの側面の各々の境界に図示されない開閉機構が適宜に設けられており、この開閉機構によって側面を開閉できるようにされている。そして、この基材保持部１２の側面を開くことにより、成膜される基材を内側に装填することができる。
【００３０】
バレル式基材保持具１０の前後方向の基端には、開口部１１が形成されている。この開口部１１は、前記基材保持部１２の内側の空洞に連通している。後に説明するアーク蒸発源６は、この開口部１１を介して、バレル式基材保持具１０の内側に配置され、またバレル式基材保持具１０より引き出される。
【００３１】
また、バレル式基材保持具１０の前後方向の基端の外周にはリングギアＲＧが設けられている。リングギアＲＧは、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。
【００３２】
また、バレル式基材保持具１０の前後方向の基端には、後カラー部１４が設けられている。後カラー部１４は、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。また、後カラー部１４は、中心軸Ｃ１に対して開口部１１に対する外径方にあたる位置に設けられており、径方向に一定の厚さを備えて後方に突出するように設けられている。
【００３３】
この後カラー部１４は、前記基材保持部１２と電気的に導通するように設けられている。そして、後カラー部１４は、該後カラー部１４の外周に摺接する図示されない一対の受けローラにより支持される。
【００３４】
この一対の受けローラは、後に説明する第二の扉機構２３側から後カラー部１４に向かって配設されており、自軸の回りに回転自在に設けられている。そして、この一対の受けローラは、前記自軸が前記中心軸Ｃ１より下方であり後カラー部１４の下端より上方にあたる位置となるように設けられている。また、この一対の受けローラは、中心軸Ｃ１を含む上下方向の垂直面に対称に設けられている。
【００３５】
また、この受けローラは、第二の扉機構２３に対する外側（後方側）から負のバイアス電圧が給電されるようにされている。そして、受けローラは、成膜を行う場合には、バレル式基材保持具１０が回転駆動されることによって従動しつつ、後カラー部１４及び基材保持部１２にバイアス電圧を供給する。
【００３６】
また、バレル式基材保持具１０の基材保持部１２に対する先端側には前プレート１６が取り付けられている。そして、前プレート１６に対する先端側に前カラー部１５が設けられている。
【００３７】
前カラー部１５は、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。また、前カラー部１５は、中心軸Ｃ１に対する径方向に一定の厚さを備えて前方に突出するように形成されている。
【００３８】
また、前カラー部１５は、該前カラー部１５の外周に摺接する図示されない一対の支持ローラによって支持される。この支持ローラは、後に説明する下支持フレーム１９の先端に取り付け機構を介して取り付けられており、前カラー部１５に対する前方側から前カラー部１５に向かって配設されている。
【００３９】
また、この一対の支持ローラは、自軸の回りに回転自在に設けられている。そして、この一対の支持ローラは、前記自軸が前記中心軸Ｃ１より下方であり基材保持部１２の下端より上方にあたる位置となるように設けられている。また、この一対の支持ローラは、中心軸Ｃ１を含む上下方向の垂直面に対称に設けられている。
【００４０】
そして、この一対の支持ローラは、バレル式基材保持具１０が回転駆動されると、前カラー部１５の回転に従って従動する。
【００４１】
以上に説明したバレル式基材保持具１０は、成膜を行う場合には、前記リングギアＲＧと噛合する駆動ギア及び該駆動ギアが固設される駆動軸を介して、図示しない電動機によって中心軸Ｃ１を中心として回転駆動される。
【００４２】
前記バレル式基材保持具１０を駆動するための駆動軸は後に説明する第二の扉機構２３側から前方に向かって伸びている。そして、前記駆動軸が連結される前記電動機は第二の扉機構２３に対する外側に配設されている。
【００４３】
また、バレル式基材保持具１０について、前記リングギアＲＧと基材保持部１２及び後カラー部１４との間には図示されない絶縁部材が設けられており、リングギアＲＧが基材保持部１２及び後カラー部１４から電気的に絶縁されるようにされている。
【００４４】
また、前記バレル式基材保持具１０の前カラー部１５を支持する支持ローラと該支持ローラを下支持フレーム１９に取り付ける取り付け機構とは絶縁部材によって電気的に絶縁されている。これにより、後に説明する下支持フレーム１９とバレル式基材保持具１０の基材保持部１２とは電気的に絶縁されている。
【００４５】
次に、第二の引き出し機構２０について説明する。第二の引き出し機構２０は、図２乃至図４に示されるように、アーク蒸発源積載ステージ２４と走行盤２６を備えている。そして、上部に設けられるアーク蒸発源積載ステージ２４と下部に設けられる走行盤２６とが上下に配設される連結部材２９によって連結されている。
【００４６】
アーク蒸発源積載ステージ２４は、前後方向に沿って配設されている。アーク蒸発源積載ステージ２４の上面には、第一のガイドレール２５、２５が配設されている。
【００４７】
第一のガイドレール２５、２５は、後に説明するアーク蒸発源移動テーブル３５を前後方向に移動させるための機構であり、アーク蒸発源６を真空チャンバ２より引き出し、また真空チャンバ２内に収納するための機構にあたる。
【００４８】
走行盤２６は、底部に駆動輪２７と従動輪２８が設けられている。駆動輪２７は、走行用電動機６０によりチェーン６１を介して駆動される。そして、走行用電動機６０により駆動輪２７を駆動することにより、第二の引き出し機構２０を前後方向に移動させることができる。
【００４９】
また、第二の引き出し機構２０には、連結部材２９の前方に連結される第二の扉機構２３が設けられている。第二の扉機構２３は、図２乃至図４に示されるように、上下方向に沿って設けられている。
【００５０】
第二の扉機構２３は、特に図示しない開口部が中心部分に形成されている。そして、この第二の扉機構２３の開口部を通して、アーク蒸発源６をバレル式基材保持具１０の内部に配置することができ、またバレル式基材保持具１０より取り出すこともできる。
【００５１】
また、第二の扉機構２３の後面側（真空チャンバ２に対する反対側）の開口部の周縁には内フランジが形成されており、この第二の扉機構２３の内フランジと後に説明する第一の扉機構３４のフランジとを合わせ得るようにされている。
【００５２】
また、第二の扉機構２３の前面側（真空チャンバ２側）の最外周部分には外フランジが形成されている。そして、第二の扉機構２３の外フランジは、真空チャンバ２の後端部分の外周に沿って形成される真空チャンバ２のフランジに合わせ得るように形成されている。
【００５３】
また、第二の扉機構２３の前面側には、下支持フレーム１９が取り付けられている。下支持フレーム１９は、バレル式基材保持具１０に対する下側にあたる位置に前後方向に沿って配設されている。この下支持フレーム１９の先端には、バレル式基材保持具１０の前カラー部１５を支持するための図示されない前記一対の支持ローラが取り付けられている。
【００５４】
また、下支持フレーム１９の先端には、従動ローラ２２、２２が設けられている。従動ローラ２２は、前記第二のガイドレール２１、２１に接しつつ回転するように設けられている。そして、後に説明する第二の引き出し機構２０が前後方向に移動すると、従動ローラ２２、２２が第二のガイドレール２１、２１に沿って回転することにより、バレル式基材保持具１０は第二のガイドレール２１、２１に沿って前後方向に移動する。
【００５５】
この従動ローラ２２、２２及び前記下支持フレーム１９は、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２から引き出し、また真空チャンバ２に収納するための機構にあたる。
【００５６】
走行盤２６を駆動する走行用電動機６０は、この成膜装置１の動作を制御するための図示されないコントローラによって制御される。そして、このコントローラにより走行用電動機６０の回転方向を制御することにより、走行盤２６を前方又は後方に駆動することができる。
【００５７】
そして、前記コントローラにより走行用電動機６０を制御するにあたり、インバータを用い、いわゆる負荷トルク高速周波数制御方式により制御するのが好ましい。この負荷トルク高速周波数制御方式は、いわゆるあて止めとも呼ばれることもある電動機の制御方式である。
【００５８】
この負荷トルク高速周波数制御によると、負荷に応じて運転可能な最高周波数が自動設定される。そして、この負荷トルク高速周波数制御によると、第二の引き出し機構２０を前方に移動させて第二の扉機構２３が真空チャンバ２の後端に当接して停止した際の走行用電動機６０の出力トルクを適切に調節することができる。
【００５９】
以上に説明した第二の引き出し機構２０に設けられる走行盤２６はバレル式基材保持具１０を前後方向に移動するための走行手段にあたる。また、走行用電動機６０は、走行盤２６を駆動するための動力源にあたる。
【００６０】
第一の引き出し機構３０は、図２乃至図４に示されるように、アーク蒸発源移動テーブル３５と把持部３２と第一の扉機構３４を備えている。アーク蒸発源移動テーブル３５は、テーブル部分３１とスライド機構３３を備えている。
【００６１】
テーブル部分３１は、アーク蒸発源積載ステージ２４上で水平姿勢を保つように配設されている。スライド機構３３は、テーブル部分３１に対する下側であり、アーク蒸発源移動テーブル３５の底部に設けられている。
【００６２】
アーク蒸発源移動テーブル３５は、スライド機構３３により第一のガイドレール２５、２５に沿って導かれ、アーク蒸発源積載ステージ２４上を前後方向に移動することができる。
【００６３】
アーク蒸発源移動テーブル３５には、テーブル部分３１及びスライド機構３３を上下に貫通し、中心Ｃ３を中心とする円柱状の中空部３１ａが形成されている。そして、アーク蒸発源移動テーブル３５には、その中心が中心Ｃ３と一致する軸受け機構３１ｂが設けられている。軸受け機構３１ｂは、テーブル部分３１内に設けられ、スライド機構３３側に固定されている。
【００６４】
そして、テーブル部分３１を先端に取り付けられる第一の扉機構３４及び蒸発源６とともに、スライド機構３３に対して中心Ｃ３を中心として回転させることができる。前記軸受け機構３１ｂとしてクロスローラベアリングを設けることができる。
【００６５】
把持部３２は、テーブル部分３１に対する上側に設けられている。この把持部３２は、ユーザーが手で把持して押すことにより又は引くことにより、第一の引き出し機構３０を前方のアーク蒸発源６とともに前方又は後方に移動させるためのものである。
【００６６】
第一の扉機構３４は、テーブル部分３１の前端に取り付けられている。第一の扉機構３４は、図２乃至図４に示されるように、上下方向に沿って設けられている。また、第一の扉機構３４は、前記把持部３２に対する前方に位置している。
【００６７】
そして、第一の扉機構３４には、前方に伸びる支持部材３８を介してアーク蒸発源６が取り付けられている。この成膜装置１では、図２、３に示されるように、４つのアーク蒸発源６が前後方向に沿って配設されている。
【００６８】
アーク蒸発源６として、アーク蒸発式真空成膜又はアークイオンプレーティングの分野において周知であるアーク蒸発源が設けられている。アーク蒸発源６は、膜の原料物質となるイオンを放出するターゲットカソードが先端に配置されている。このアーク蒸発源６は、先端のターゲットカソードの表面が下方に向くように、支持部材３８に下向きに取り付けられている。
【００６９】
なお、成膜装置１には、アーク蒸発源６を動作させるための図示しない電力供給手段が設けられている。この電力供給手段は、第二の扉機構２３に対する外側（後方側）に設けられている。そして、アーク蒸発源６は、第一の扉機構３４及び支持部材３８を通って配設される図示しない電力供給ラインを介して、前記電力供給手段より電力を供給される。
【００７０】
また、第一の扉機構３４には、前面側の最外周部分にフランジが形成されている。この第一の扉機構３４のフランジは、アーク蒸発源移動テーブル３５をアーク蒸発源積載ステージ２４の先端まで移動させると、前記第二の扉機構２３の内フランジと合うように形成されている。
【００７１】
また、第一の扉機構３４を第二の扉機構２３側に押圧するためのクランプ機構が設けられている。このクランプ機構により第一の扉機構３４を第二の扉機構２３に密着させることができる。
【００７２】
以上に説明した第二の引き出し機構２０を前方に移動させて第二の扉機構２３の外フランジを真空チャンバ２の後端のフランジに合わせるとともに、第一の引き出し機構３０を前方に移動させて第一の扉機構３４のフランジを第二の扉機構２３の内フランジに合わせることにより、真空チャンバ２内を外部の空間より閉じることができる。
【００７３】
なお、真空チャンバ２の後端のフランジにはＯリングが装填される。また、第一の扉機構３４のフランジにはＯリングが装填される。これにより、第二の扉機構２３及び第一の扉機構３４を閉じると、真空チャンバ２内を密閉できるようにされている。
【００７４】
以上に説明した第二の扉機構２３は、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２内に収納して真空チャンバ２を閉じるために設けられるとともに、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２外に引き出すために設けられており、バレル式基材保持具用扉機構にあたる。
【００７５】
また、以上に説明した第一の扉機構３４は、アーク蒸発源６を真空チャンバ２内に収納して真空チャンバ２を閉じるために設けられるとともに、アーク蒸発源６を真空チャンバ２外に引き出すために設けられており、アーク蒸発源用扉機構にあたる。
【００７６】
以上に説明した成膜装置１を動作させる例について説明する。第二の引き出し機構２０を後方に移動させ、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２外に引き出した状態とする。そして、バレル式基材保持具１０の基材保持部１２内に小物の基材を装填する。
【００７７】
基材保持部１２内に基材を投入すると、投入された基材は、基材保持部１２内の下方の底部分に装填される。そして、この基材は、基材保持部１２内において、後に配置されるアーク蒸発源６が配置される位置より下方に装填される。
【００７８】
次に、アーク蒸発源移動テーブル３５をアーク蒸発源積載ステージ２４の先端まで移動させる。これにより、アーク蒸発源６の全てがバレル式基材保持具１０の基材保持部１２内に配置されるとともに、第一の扉機構３４を第二の扉機構２３に押圧させ第二の扉機構２３の開口部が第一の扉機構３４によって閉じられる。
【００７９】
次に、走行用電動機６０を駆動し、第二の引き出し機構２０を前方に移動させる。そして、第二の引き出し機構２０は、第二の扉機構２３が真空チャンバ２の後端に押圧される位置まで前方に移動して停止する。
【００８０】
この第二の引き出し機構２０が前方に移動して停止した状態で、アーク蒸発源６が内部に配置されたバレル式基材保持具１０が真空チャンバ２内に配置される。
【００８１】
また、第二の引き出し機構２０が前方で停止した状態で、第二の扉機構２３は走行用電動機６０の駆動力により真空チャンバ２側に押圧されている。これにより、第二の扉機構２３が真空チャンバ２に密着し、真空チャンバ２内が外部より密閉される。
【００８２】
そして、排気手段を動作させ、真空チャンバ２内をアーク蒸発源６による成膜プロセスを実行する上での所要の真空雰囲気とする。なお、第二の扉機構２３を走行用電動機６０によって真空チャンバ２に押圧した状態で前記排気手段による真空チャンバ２内の排気が進行すると、高圧側となる真空チャンバ２外部の外気により第二の扉機構２３が真空チャンバ２側により強く押圧される。
【００８３】
そして、バレル式基材保持具１０を中心Ｃ１の回りに回転駆動させつつ、アーク蒸発源６を動作させる。これにより、アーク放電によって図示しないターゲットカソードを構成する膜の原料物質がイオン化してターゲットカソードより放出される。これにより、バレル式基材保持具１０内に保持される基材が成膜される。
【００８４】
次に、成膜を終了すると、真空チャンバ２内の圧力を回復させ、走行用電動機６０を駆動して第二の引き出し機構２０を後方に移動させる。図６は、成膜を終了した後に、第二の引き出し機構２０を後方に移動させた成膜装置１を上方から眺めた状態を表す平面図である。
【００８５】
第二の引き出し機構２０を後方に移動させることにより、図６に示されるように、アーク蒸発源６が基材保持部１２内に配置された状態でバレル式基材保持具１０が真空チャンバ２外に引き出される。また、第二の引き出し機構２０を後方に移動させたことにより、第二の扉機構２３が後方に移動し、真空チャンバ２が開放される。
【００８６】
次に、アーク蒸発源移動テーブル３５をアーク蒸発源積載ステージ２４上を後方に移動させる。図７は、アーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させた成膜装置１を上方から眺めた状態を表す平面図である。図７に示されるように、アーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させることにより、アーク蒸発源６がバレル式基材保持具１０より後方に引き出される。
【００８７】
次に、アーク蒸発源移動テーブル３５のテーブル部分３１を、その回転中心Ｃ３の回りに約９０度時計回りに回転させる。図８は、アーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させて回転させた成膜装置１を上方から眺めた状態を表す平面図である。また、図９は、アーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させて回転させた成膜装置１を側方から眺めた側面図である。
【００８８】
図８に示されるように、アーク蒸発源移動テーブル３５のテーブル部分３１を回転させることにより、テーブル部分３１の先端に支持されるアーク蒸発源６をアーク蒸発源積載ステージ２４上から移動させることができる。そして、図８に示される状態で、アーク蒸発源６のメンテナンスを行うことができる。
【００８９】
なお、以上に説明した動作の例では、成膜を終了した後にバレル式基材保持具１０内にアーク蒸発源６を収納した状態で、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２外に引き出す例を挙げた。
【００９０】
以上に説明した成膜装置１を使用するにあたり、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２内に配置したままで、アーク蒸発源６のみを真空チャンバ２外に引き出すこともできる。
【００９１】
即ち、第二の扉機構２３を閉じた状態としておき、第一の扉機構３４のみ開いた後にアーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させ、アーク蒸発源６を真空チャンバ２外に取り出すこともできる。そして、アーク蒸発源６を真空チャンバ２外に取り出すことにより、アーク蒸発源６のメンテナンスを行うことができる。
【００９２】
以上に説明したアーク蒸発式成膜装置１によると、真空チャンバ２外に配置されるアーク蒸発源積載ステージ２４に沿ってアーク蒸発源移動テーブル３５を前方に移動させることにより、真空チャンバ２内にアーク蒸発源６を配置することができる。
【００９３】
また、アーク蒸発源積載ステージ２４に沿ってアーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させることにより、真空チャンバ２外にアーク蒸発源６を引き出すこともできる。
【００９４】
このように、アーク蒸発式成膜装置１によると、真空チャンバ２に対してアーク蒸発源６を容易に出し入れすることができる。これにより、成膜を終了した後にアーク蒸発源６のメンテナンスを行うために真空チャンバ２より取り出すことも容易となり、またこのメンテナンス後にアーク蒸発源６を再度真空チャンバ２内に配置することも容易である。
【００９５】
そして、以上に説明したアーク蒸発式成膜装置１によると、アーク蒸発源移動テーブル３５のテーブル部分３１を水平面内で回転させ得るようにされており、アーク蒸発源６のメンテナンスをより行い易いので好ましい。
【００９６】
即ち、アーク蒸発源移動テーブル３５を後方に移動させてアーク蒸発源６を真空チャンバ２外に取り出し、アーク蒸発源移動テーブル３５のテーブル部分３１を回転させることによって、アーク蒸発源６をアーク蒸発源積載ステージ２４上から移動させることができる。これにより、アーク蒸発源６に対する作業を行うにあたり、アーク蒸発源積載ステージ２４の存在が支障となることがない。
【００９７】
また、以上に説明した成膜装置１によると、走行用電動機６０の駆動力によって第二の扉機構２３を真空チャンバ２に押圧させることができる。これにより、従来のクランプ機構に頼ることなく、第二の扉機構２３を真空チャンバ２に密着させることができる。
【００９８】
これにより、相対的に重量の大きい第二の扉機構２３を真空チャンバ２に容易に密着させることができる。これにより、この成膜装置１を使用するユーザーによる多くの人力を要することなく第二の扉機構２３を真空チャンバ２に密着させることができ、成膜装置１の操作を容易にできる。
【００９９】
以上の説明では、走行盤２６を駆動するための動力源として電力で動作する電動機６０を用いる例を挙げた。この動力源として、電動機以外のものを用いることもでき、例えば油圧により動作させる油圧モータを用いることもできる。
【０１００】
なお、本発明のアーク蒸発式成膜装置を実施するにあたり、第二の扉機構２３を真空チャンバ２に密着させるためのクランプ機構を設けるのであっても構わない。
【０１０１】
また、以上に説明した成膜装置１にあっては、バレル式基材保持具１０に対して設けられる第二の扉機構２３に開口部を設け、この開口部を通してアーク蒸発源６を真空チャンバ２に対して出し入れできるように構成されている。
【０１０２】
本発明を実施するにあたり、バレル式基材保持具１０に対する第二の扉機構２３の開口部を介してアーク蒸発源６を真空チャンバ２に出し入れするようにしなくともよく、第二の扉機構２３を開口部を形成せず一体の扉に形成してもよい。
【０１０３】
即ち、本発明を実施するにあたり、バレル式基材保持具１０を真空チャンバに出し入れする箇所と、アーク蒸発源６を真空チャンバ２に出し入れする箇所とを一致させなくともよい。例えば、アーク蒸発式成膜装置を以下のように構成することもできる。
【０１０４】
アーク蒸発源６を移動させるためのアーク蒸発源積載ステージ２４をバレル式基材保持具１０を移動させるための走行盤２６から切り離し、走行盤２６とバレル式基材保持具１０と第二の扉機構２３とを真空チャンバ２を挟んでアーク蒸発源積載ステージ２４とアーク蒸発源移動テーブル３５と把持部３２と第一の扉機構３４とアーク蒸発源６とが配置される側と対向する側に設けることもできる。
【０１０５】
そして、互いに対向する側からアーク蒸発源６及びバレル式基材保持具１０を真空チャンバ２内に配置すると、バレル式基材保持具１０内にアーク蒸発源６が収納されるようにすることもできる。
【０１０６】
このように構成する場合には、アーク蒸発源６の真空チャンバ２に対する配置にかかわらず、バレル式基材保持具１０を独立して真空チャンバ２に出し入れすることができる。
【０１０７】
また、本発明にかかるアーク蒸発式成膜装置を、基材保持具としてバレル式基材保持具を用いることなく、個々の基材を直接保持するタイプの基材保持具を用い、真空チャンバ内にアーク蒸発源と基材保持具とを所定の位置関係に配置することにより、基材保持具に保持される基材に成膜するように構成することもできる。
【０１０８】
そして、アーク蒸発式成膜装置をこのように構成する場合についても、アーク蒸発源を前方に支持するアーク蒸発源移動テーブルと、このアーク蒸発源移動テーブルを真空チャンバ外で移動させるためのアーク蒸発源積載ステージが設けられ、アーク蒸発源移動テーブルの先端でありアーク蒸発源に対する後方にあたる位置にアーク蒸発源用扉機構が取り付けられる。
【０１０９】
そして、アーク蒸発源移動テーブルをアーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させてアーク蒸発源を真空チャンバ内に配置すると、アーク蒸発源用扉機構によって真空チャンバが閉じられる。
【０１１０】
これにより、本発明のアーク蒸発式成膜装置によると、アーク蒸発源を真空チャンバに対して容易に出し入れすることができる。これにより、アーク蒸発源のメンテナンスを容易にすることができる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のアーク蒸発式成膜装置によると、アーク蒸発源の真空チャンバに対する出し入れを容易にすることができる。これにより、アーク蒸発源のターゲットカソードを交換するメンテナンス等を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるアーク蒸発式成膜装置の正面図である。
【図２】アーク蒸発式成膜装置の第一側面図である。
【図３】アーク蒸発式成膜装置の第二側面図である。
【図４】アーク蒸発式成膜装置の平面図である。
【図５】バレル式基材保持具の斜視図である。
【図６】バレル式基材保持具を真空チャンバ外に引き出した状態を表す図である。
【図７】バレル式基材保持具を真空チャンバ外に引き出すとともに、バレル式基材保持具よりアーク蒸発源を引き出した状態を表す図である。
【図８】アーク蒸発源移動テーブルを回転させた状態を上方から眺めた平面図である。
【図９】アーク蒸発源移動テーブルを回転させた状態を側方から眺めた側面図である。
【符号の説明】
１アーク蒸発式成膜装置
２真空チャンバ
３設置用架台
６アーク蒸発源
１０バレル式基材保持具
１１開口部
１２基材保持部
１４後カラー部
１５前カラー部
１６前プレート
１９下支持フレーム
２０第二の引き出し機構
２１第二のガイドレール
２２従動ローラ
２３第二の扉機構
２４アーク蒸発源積載ステージ
２５第一のガイドレール
２６走行盤
２７駆動輪
２８従動輪
２９連結部材
３０第一の引き出し機構
３１テーブル部分
３１ａ中空部
３１ｂ軸受け機構
３２把持部
３３スライド機構
３４第一の扉機構
３５アーク蒸発源移動テーブル
３８支持部材
６０走行用電動機
６１チェーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc evaporation type film forming apparatus including an arc evaporation source.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a film is formed on a substrate that is an object to be processed using an arc evaporation film forming apparatus (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This arc evaporation type film forming apparatus can form a film made of a material constituting a target cathode of an arc evaporation source by generating an arc discharge by an arc evaporation source.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 1-111869.
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-125869.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Here, as described above, the arc evaporation source forms a film on the substrate by evaporating the target cathode. Therefore, since the target cathode is consumed while the arc evaporation source is operated and the film forming process is repeatedly performed, maintenance for replacing the target cathode must be periodically performed.
[0005]
In order to maintain the arc evaporation source, the arc evaporation source must be taken out of the vacuum chamber. In order to perform film formation, the arc evaporation source that has been subjected to maintenance must be stored in the vacuum chamber again.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an arc evaporation type film forming apparatus capable of easily taking in and out an arc evaporation source with respect to a vacuum chamber.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  To solve the above problem,The present inventionAn arc evaporation source, a vacuum chamber,A barrel-type substrate holder that holds the substrate on which the film is formedIn the vacuum chamberArranging the arc evaporation source and the barrel base material holderBy operating the arc evaporation sourceSaidAn arc evaporation type film forming apparatus for forming a film on a base material, an arc evaporation source moving table for supporting the arc evaporation source forward, and an arc evaporation source loading for moving the arc evaporation source moving table in the front-rear direction StageDisposed outside the vacuum chamber;An arc evaporation source door mechanism is mounted at the tip of the arc evaporation source moving table and at the rear of the arc evaporation source.It is
  On the other hand, a guide mechanism for movably guiding the barrel type substrate holder is disposed in the vacuum chamber along the front-rear direction.
  The barrel-type base material holder is disposed along the central axis in the front-rear direction, and includes a base material holding part for holding the base material in the inner space, and is provided at the base end in the front-rear direction. An opening communicating with the space inside the base material holding part is formed.
  Further, the traveling means for supporting the barrel type substrate holder forward is arranged outside the vacuum chamber, and the barrel type substrate holder door mechanism is located at a position behind the barrel type substrate holder. The door mechanism for the barrel-type base material holder is formed with an opening for passing the arc evaporation source at the center, and the traveling means is connected to the arc evaporation source loading stage. .
  Then, when the arc evaporation source moving table is moved to the tip of the arc evaporation source loading stage, the arc evaporation source is opened by the opening of the barrel type base material holder door mechanism and the opening of the barrel type base material holder. It is made to arrange | position in the space inside the base material holding part of the said barrel-type base material holder through a part.
  Further, when the barrel type substrate holder and the arc evaporation source are arranged in the vacuum chamber by moving the arc evaporation source moving table to the tip of the arc evaporation source loading stage and moving the traveling means forward. At the same time, the vacuum chamber is closed by a barrel-type substrate holder door mechanism and an arc evaporation source door mechanism that closes an opening of the barrel-type substrate holder door mechanism.
[0008]
According to the arc evaporation type film forming apparatus of the present invention, the arc evaporation source supported in front of the arc evaporation source moving table is moved by moving the arc evaporation source moving table forward along the arc evaporation source loading stage. While being able to arrange | position in a vacuum chamber, a vacuum chamber can be closed by the said door mechanism for arc evaporation sources.
[0009]
Further, the arc evaporation source can be pulled out of the vacuum chamber by moving the arc evaporation source moving table backward from the state in which the arc evaporation source is disposed in the vacuum chamber.
[0010]
Thereby, according to the arc evaporation type film forming apparatus of the present invention, the arc evaporation source can be easily put in and out of the vacuum chamber. Thereby, maintenance of the arc evaporation source can be facilitated.
[0011]
  In the arc evaporation type film forming apparatus, a slide mechanism for moving the arc evaporation source moving table in the front-rear direction along the arc evaporation source loading stage is attached to the bottom of the arc evaporation source moving table, and the arc The table portion that supports the arc evaporation source of the evaporation source moving table can be configured to be able to rotate in a horizontal plane with respect to the slide mechanism.The
[0012]
According to this invention, the arc evaporation source can be moved from the arc evaporation source loading table on which the slide mechanism is mounted by rotating the table portion of the arc evaporation source moving table together with the arc evaporation source in a horizontal plane. it can. Thereby, when the arc evaporation source is pulled out from the vacuum chamber for maintenance, it is possible to prevent the arc evaporation source loading table from being affected.
[0013]
  In addition, for the above arc evaporation film forming apparatus,Barrel type base material holderIt can be configured to hold the small substrate to be deposited insideit can. Barrel typeBy holding a small substrate inside the substrate holder, a film can be formed on the small substrate.
[0015]
Also,By moving the arc evaporation source moving table to the tip of the arc evaporation source loading stage and moving the traveling means forward, the arc evaporation source and the barrel type substrate holder are arranged in the vacuum chamber, and the arc evaporation source The vacuum chamber can be closed by the door mechanism and the barrel-type substrate holder door mechanism.
[0016]
And in a vacuum chamber, it can form into a film on the base material hold | maintained at a barrel type base material holder in the state which has arrange | positioned the arc evaporation source in the said barrel type base material holder.
Thereby, since it can form into a film in the state which accommodated the arc evaporation source in the barrel type base material holder, the whole apparatus can be made compact. Moreover, the arc evaporation source and the barrel type substrate holder can be taken in and out from the same side of the vacuum chamber with respect to the vacuum chamber, and the entire apparatus can be made compact.
[0017]
Further, the traveling means for supporting the barrel type substrate holder forward may be configured to be driven by a power source and moved in the front-rear direction.it can. ThisSince the traveling means for supporting the barrel type substrate holder and the barrel type substrate holder door mechanism can be driven by the power source, the operation of the apparatus can be facilitated.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of an arc evaporation type film forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention as viewed from the front.
[0019]
FIG. 2 is a first side view of the film forming apparatus 1 as viewed from the side. FIG. 2 is a side view showing a state in which the barrel-type base material holder 10 and the arc evaporation source 6 are set in the vacuum chamber 2 of the film forming apparatus 1. FIG. 2 shows the inside of the vacuum chamber 2 in a state where the barrel type substrate holder 10 and the arc evaporation source 6 are set in the vacuum chamber 2.
[0020]
FIG. 3 is a second side view of the film forming apparatus 1 as viewed from the side. FIG. 3 is a side view showing a state in which the barrel type substrate holder 10 and the arc evaporation source 6 are pulled out of the vacuum chamber 2.
[0021]
FIG. 4 is a plan view of the film forming apparatus 1 as viewed from above. FIG. 4 is a plan view showing a state in which the barrel-type base material holder 10 and the arc evaporation source 6 are pulled out of the vacuum chamber 2.
[0022]
In the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 to FIG. 4, the vertical direction with respect to the paper surface of FIG. And let the back | inner side of the vacuum chamber 2 be the front seeing from the front of the film-forming apparatus 1 shown by FIG.
[0023]
As shown in FIGS. 1 to 4, the arc evaporation type film forming apparatus 1 includes a vacuum chamber 2, a barrel type substrate holder 10, an arc evaporation source 6, a second extraction mechanism 20, and a first extraction mechanism 30. It has.
[0024]
The vacuum chamber 2 is installed on an installation stand 3 having a predetermined height. The vacuum chamber 2 is evacuated by an evacuation unit (not shown) in a state in which the inside thereof is closed from the outside space, and a vacuum atmosphere required for performing the film forming process is obtained.
[0025]
Further, in the vicinity of the side wall in the vacuum chamber 2, a second guide rail 21 is disposed along the front-rear direction as shown in FIGS. The second guide rails 21 and 21 are disposed in the vicinity of the right side wall and in the vicinity of the left side wall in the vacuum chamber 2 when viewed from the front direction of the film forming apparatus 1 shown in FIG.
[0026]
The second guide rails 21 and 21 can move the barrel-type base material holder 10 in the front-rear direction by rotating while the driven rollers 22 and 22 described later are in contact with each other. Is pulled out from the vacuum chamber 2, and corresponds to a mechanism for storing in the vacuum chamber 2. The guide rails 21 and 21 correspond to a guide mechanism for guiding the barrel-type base material holder 10 in the front-rear direction.
[0027]
Next, the barrel type substrate holder 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the main part of the barrel type substrate holder 10. The barrel-type substrate holder 10 includes a substrate holder 12. As shown in FIG. 5, the base material holding part 12 is formed in an octagonal column shape centered on the axis C <b> 1 along the center axis C <b> 1 in the front-rear direction.
[0028]
The base material holding part 12 has a side face forming an octagonal column formed of a conductive mesh. The inside of the base material holding part 12 is formed in a cavity. The small substrate that is the target of film formation is held in a cavity inside the substrate holding part 12.
[0029]
The base material holding portion 12 is appropriately provided with an opening / closing mechanism (not shown) at the boundary of each of the eight side surfaces of the octagonal prism, and the side surfaces can be opened and closed by this opening / closing mechanism. And the base material formed into a film can be loaded inside by opening the side surface of this base material holding part 12. FIG.
[0030]
An opening 11 is formed at the proximal end of the barrel-type base material holder 10 in the front-rear direction. The opening portion 11 communicates with a cavity inside the base material holding portion 12. An arc evaporation source 6 to be described later is disposed inside the barrel-type base material holder 10 through the opening 11 and is drawn out from the barrel-type base material holder 10.
[0031]
A ring gear RG is provided on the outer periphery of the base end in the front-rear direction of the barrel-type base material holder 10. The ring gear RG is provided around the central axis C1.
[0032]
A rear collar portion 14 is provided at the proximal end of the barrel-type base material holder 10 in the front-rear direction. The rear collar portion 14 is provided around the central axis C1. The rear collar portion 14 is provided at a position corresponding to the outer diameter side with respect to the opening portion 11 with respect to the central axis C1, and is provided so as to protrude rearward with a certain thickness in the radial direction.
[0033]
Thereafter, the collar portion 14 is provided so as to be electrically connected to the base material holding portion 12. The rear collar portion 14 is supported by a pair of receiving rollers (not shown) that are in sliding contact with the outer periphery of the rear collar portion 14.
[0034]
The pair of receiving rollers are arranged from the second door mechanism 23 side, which will be described later, toward the rear collar portion 14, and are provided so as to be rotatable around its own axis. The pair of receiving rollers are provided such that the own shaft is positioned below the central axis C1 and above the lower end of the rear collar portion 14. Further, the pair of receiving rollers are provided symmetrically on the vertical surface including the central axis C1 in the vertical direction.
[0035]
The receiving roller is supplied with a negative bias voltage from the outside (rear side) with respect to the second door mechanism 23. When film formation is performed, the receiving roller supplies a bias voltage to the rear collar unit 14 and the substrate holding unit 12 while being driven by the barrel-type substrate holder 10 being rotationally driven.
[0036]
Further, a front plate 16 is attached to the distal end side of the barrel-type base material holder 10 with respect to the base material holding part 12. A front collar portion 15 is provided on the front end side with respect to the front plate 16.
[0037]
The front collar portion 15 is provided around the central axis C1. The front collar portion 15 is formed to have a certain thickness in the radial direction with respect to the central axis C1 and to protrude forward.
[0038]
Further, the front collar portion 15 is supported by a pair of support rollers (not shown) that are in sliding contact with the outer periphery of the front collar portion 15. This support roller is attached to the tip of a lower support frame 19 described later via an attachment mechanism, and is disposed from the front side with respect to the front collar portion 15 toward the front collar portion 15.
[0039]
Further, the pair of support rollers are provided so as to be rotatable around their own axes. The pair of support rollers are provided such that the self-axis is below the center axis C <b> 1 and above the lower end of the substrate holder 12. Further, the pair of support rollers are provided symmetrically on a vertical surface in the vertical direction including the central axis C1.
[0040]
The pair of support rollers are driven according to the rotation of the front collar portion 15 when the barrel-type base material holder 10 is rotationally driven.
[0041]
The barrel-type base material holder 10 described above is centered by an electric motor (not shown) via a drive gear meshing with the ring gear RG and a drive shaft to which the drive gear is fixed when performing film formation. It is driven to rotate about the axis C1.
[0042]
A drive shaft for driving the barrel-type base material holder 10 extends forward from a second door mechanism 23 side described later. The electric motor to which the drive shaft is connected is disposed outside the second door mechanism 23.
[0043]
Further, with respect to the barrel-type base material holder 10, an insulating member (not shown) is provided between the ring gear RG and the base material holding part 12 and the rear collar part 14, and the ring gear RG is provided with the base material holding part 12. In addition, the rear collar portion 14 is electrically insulated.
[0044]
Further, the support roller that supports the front collar portion 15 of the barrel-type base material holder 10 and the attachment mechanism that attaches the support roller to the lower support frame 19 are electrically insulated by an insulating member. Thereby, the lower support frame 19 and the base material holding part 12 of the barrel type base material holder 10 described later are electrically insulated.
[0045]
Next, the second drawer mechanism 20 will be described. As shown in FIGS. 2 to 4, the second drawing mechanism 20 includes an arc evaporation source loading stage 24 and a traveling board 26. And the arc evaporation source loading stage 24 provided in the upper part and the traveling board 26 provided in the lower part are connected by the connection member 29 arrange | positioned up and down.
[0046]
The arc evaporation source loading stage 24 is disposed along the front-rear direction. First guide rails 25, 25 are disposed on the upper surface of the arc evaporation source loading stage 24.
[0047]
The first guide rails 25, 25 are mechanisms for moving an arc evaporation source moving table 35, which will be described later, in the front-rear direction. The arc evaporation source 6 is drawn from the vacuum chamber 2 and stored in the vacuum chamber 2. It corresponds to the mechanism for
[0048]
The traveling board 26 is provided with driving wheels 27 and driven wheels 28 at the bottom. The drive wheel 27 is driven by a traveling electric motor 60 via a chain 61. Then, by driving the drive wheels 27 with the electric motor 60 for traveling, the second drawer mechanism 20 can be moved in the front-rear direction.
[0049]
Further, the second drawer mechanism 20 is provided with a second door mechanism 23 connected to the front of the connecting member 29. As shown in FIGS. 2 to 4, the second door mechanism 23 is provided along the vertical direction.
[0050]
The second door mechanism 23 has an opening (not shown) formed at the center. The arc evaporation source 6 can be disposed inside the barrel-type base material holder 10 through the opening of the second door mechanism 23, and can also be taken out from the barrel-type base material holder 10.
[0051]
Further, an inner flange is formed on the periphery of the opening on the rear surface side (opposite side to the vacuum chamber 2) of the second door mechanism 23, and the inner flange of the second door mechanism 23 and a first to be described later. The door mechanism 34 can be matched with the flange.
[0052]
An outer flange is formed on the outermost peripheral portion of the second door mechanism 23 on the front surface side (vacuum chamber 2 side). The outer flange of the second door mechanism 23 is formed so as to be matched with the flange of the vacuum chamber 2 formed along the outer periphery of the rear end portion of the vacuum chamber 2.
[0053]
A lower support frame 19 is attached to the front side of the second door mechanism 23. The lower support frame 19 is disposed along the front-rear direction at a position corresponding to the lower side with respect to the barrel-type base material holder 10. A pair of support rollers (not shown) for supporting the front collar portion 15 of the barrel base material holder 10 is attached to the tip of the lower support frame 19.
[0054]
Further, driven rollers 22 and 22 are provided at the tip of the lower support frame 19. The driven roller 22 is provided to rotate while being in contact with the second guide rails 21 and 21. And when the 2nd drawer mechanism 20 demonstrated later moves to the front-back direction, the driven rollers 22 and 22 will rotate along the 2nd guide rails 21 and 21, and the barrel-type base material holder 10 will be 2nd. The guide rails 21 and 21 move in the front-rear direction.
[0055]
The driven rollers 22 and 22 and the lower support frame 19 correspond to a mechanism for pulling out the barrel type substrate holder 10 from the vacuum chamber 2 and storing it in the vacuum chamber 2.
[0056]
The traveling electric motor 60 that drives the traveling board 26 is controlled by a controller (not shown) for controlling the operation of the film forming apparatus 1. The traveling board 26 can be driven forward or backward by controlling the rotation direction of the electric motor 60 for traveling with this controller.
[0057]
And when controlling the motor 60 for driving | running | working with the said controller, it is preferable to control by what is called a load torque high-speed frequency control system using an inverter. This load torque high-speed frequency control method is a control method for an electric motor that is sometimes called a so-called stop.
[0058]
According to this load torque high-speed frequency control, the maximum frequency that can be operated is automatically set according to the load. According to the load torque high-speed frequency control, the output of the electric motor 60 for traveling when the second drawer mechanism 20 is moved forward and the second door mechanism 23 comes into contact with the rear end of the vacuum chamber 2 and stops. Torque can be adjusted appropriately.
[0059]
The traveling board 26 provided in the second drawer mechanism 20 described above corresponds to traveling means for moving the barrel type substrate holder 10 in the front-rear direction. The traveling motor 60 is a power source for driving the traveling board 26.
[0060]
As shown in FIGS. 2 to 4, the first drawer mechanism 30 includes an arc evaporation source moving table 35, a grip portion 32, and a first door mechanism 34. The arc evaporation source moving table 35 includes a table portion 31 and a slide mechanism 33.
[0061]
The table portion 31 is disposed so as to maintain a horizontal posture on the arc evaporation source loading stage 24. The slide mechanism 33 is provided below the table portion 31 and is provided at the bottom of the arc evaporation source moving table 35.
[0062]
The arc evaporation source moving table 35 is guided along the first guide rails 25 and 25 by the slide mechanism 33 and can move in the front-rear direction on the arc evaporation source loading stage 24.
[0063]
The arc evaporation source moving table 35 is formed with a cylindrical hollow portion 31a that vertically penetrates the table portion 31 and the slide mechanism 33 and has a center C3 as a center. The arc evaporation source moving table 35 is provided with a bearing mechanism 31b whose center coincides with the center C3. The bearing mechanism 31b is provided in the table portion 31, and is fixed to the slide mechanism 33 side.
[0064]
The table portion 31 can be rotated around the center C3 with respect to the slide mechanism 33 together with the first door mechanism 34 and the evaporation source 6 attached to the tip. A cross roller bearing can be provided as the bearing mechanism 31b.
[0065]
The grip portion 32 is provided on the upper side with respect to the table portion 31. The gripping portion 32 is for moving the first pulling mechanism 30 forward or backward together with the front arc evaporation source 6 by a user gripping and pushing with a hand or pulling.
[0066]
The first door mechanism 34 is attached to the front end of the table portion 31. As shown in FIGS. 2 to 4, the first door mechanism 34 is provided along the vertical direction. The first door mechanism 34 is located in front of the grip portion 32.
[0067]
The arc evaporation source 6 is attached to the first door mechanism 34 via a support member 38 extending forward. In this film forming apparatus 1, as shown in FIGS. 2 and 3, four arc evaporation sources 6 are arranged along the front-rear direction.
[0068]
As the arc evaporation source 6, an arc evaporation source that is well known in the field of arc evaporation type vacuum film formation or arc ion plating is provided. In the arc evaporation source 6, a target cathode that emits ions as a raw material of the film is disposed at the tip. This arc evaporation source 6 is attached downward to the support member 38 so that the surface of the target cathode at the tip faces downward.
[0069]
The film forming apparatus 1 is provided with a power supply unit (not shown) for operating the arc evaporation source 6. This power supply means is provided on the outer side (rear side) with respect to the second door mechanism 23. The arc evaporation source 6 is supplied with power from the power supply means via a power supply line (not shown) disposed through the first door mechanism 34 and the support member 38.
[0070]
The first door mechanism 34 has a flange formed on the outermost peripheral portion on the front side. The flange of the first door mechanism 34 is formed to fit the inner flange of the second door mechanism 23 when the arc evaporation source moving table 35 is moved to the tip of the arc evaporation source loading stage 24.
[0071]
A clamp mechanism for pressing the first door mechanism 34 toward the second door mechanism 23 is provided. With this clamping mechanism, the first door mechanism 34 can be brought into close contact with the second door mechanism 23.
[0072]
The second drawer mechanism 20 described above is moved forward to align the outer flange of the second door mechanism 23 with the flange at the rear end of the vacuum chamber 2, and the first drawer mechanism 30 is moved forward. By matching the flange of the first door mechanism 34 with the inner flange of the second door mechanism 23, the inside of the vacuum chamber 2 can be closed from the external space.
[0073]
An O-ring is loaded on the flange at the rear end of the vacuum chamber 2. The flange of the first door mechanism 34 is loaded with an O-ring. Thereby, the inside of the vacuum chamber 2 can be sealed when the second door mechanism 23 and the first door mechanism 34 are closed.
[0074]
The second door mechanism 23 described above is provided to house the barrel-type base material holder 10 in the vacuum chamber 2 and close the vacuum chamber 2, and to remove the barrel-type base material holder 10 from the vacuum chamber 2. It is provided to be pulled out and corresponds to a door mechanism for a barrel type base material holder.
[0075]
The first door mechanism 34 described above is provided to house the arc evaporation source 6 in the vacuum chamber 2 and close the vacuum chamber 2, and to draw the arc evaporation source 6 out of the vacuum chamber 2. And is equivalent to the arc evaporation source door mechanism.
[0076]
An example of operating the film forming apparatus 1 described above will be described. The second drawer mechanism 20 is moved rearward so that the barrel type substrate holder 10 is pulled out of the vacuum chamber 2. Then, a small base material is loaded into the base material holding portion 12 of the barrel type base material holder 10.
[0077]
When the base material is put into the base material holding unit 12, the base material that has been put in is loaded into the lower bottom portion in the base material holding unit 12. And this base material is loaded in the base material holding part 12 below the position where the arc evaporation source 6 arrange | positioned later is arrange | positioned.
[0078]
Next, the arc evaporation source moving table 35 is moved to the tip of the arc evaporation source loading stage 24. As a result, all of the arc evaporation source 6 is arranged in the base material holding part 12 of the barrel type base material holder 10, and the first door mechanism 34 is pressed against the second door mechanism 23 to cause the second door. The opening of the mechanism 23 is closed by the first door mechanism 34.
[0079]
Next, the electric motor 60 for driving is driven, and the second drawer mechanism 20 is moved forward. Then, the second drawer mechanism 20 moves forward to a position where the second door mechanism 23 is pressed against the rear end of the vacuum chamber 2 and stops.
[0080]
In a state where the second pulling mechanism 20 moves forward and stops, the barrel-type base material holder 10 in which the arc evaporation source 6 is disposed is disposed in the vacuum chamber 2.
[0081]
Further, the second door mechanism 23 is pressed to the vacuum chamber 2 side by the driving force of the electric motor 60 for traveling while the second drawer mechanism 20 is stopped in front. Thereby, the 2nd door mechanism 23 closely_contact | adheres to the vacuum chamber 2, and the inside of the vacuum chamber 2 is sealed from the outside.
[0082]
Then, the evacuation unit is operated, and the inside of the vacuum chamber 2 is set to a required vacuum atmosphere for executing the film forming process by the arc evaporation source 6. In addition, when exhaust in the vacuum chamber 2 by the exhaust means proceeds with the second door mechanism 23 being pressed against the vacuum chamber 2 by the electric motor 60 for traveling, the second air outside the vacuum chamber 2 on the high pressure side causes the second The door mechanism 23 is strongly pressed by the vacuum chamber 2 side.
[0083]
Then, the arc evaporation source 6 is operated while the barrel type substrate holder 10 is driven to rotate around the center C1. As a result, the raw material material of the film constituting the target cathode (not shown) is ionized and discharged from the target cathode by arc discharge. Thereby, the base material hold | maintained in the barrel type base material holder 10 is formed into a film.
[0084]
Next, when the film formation is completed, the pressure in the vacuum chamber 2 is recovered, the electric motor 60 for driving is driven, and the second drawer mechanism 20 is moved backward. FIG. 6 is a plan view showing a state in which the film forming apparatus 1 in which the second pulling mechanism 20 is moved backward after film formation is viewed from above.
[0085]
By moving the second drawing mechanism 20 rearward, as shown in FIG. 6, the barrel-type base material holder 10 is placed in the vacuum chamber 2 with the arc evaporation source 6 disposed in the base material holding part 12. Pulled out. Further, the second drawer mechanism 20 is moved rearward, whereby the second door mechanism 23 is moved rearward and the vacuum chamber 2 is opened.
[0086]
Next, the arc evaporation source moving table 35 is moved backward on the arc evaporation source loading stage 24. FIG. 7 is a plan view showing a state in which the film forming apparatus 1 with the arc evaporation source moving table 35 moved rearward is viewed from above. As shown in FIG. 7, by moving the arc evaporation source moving table 35 rearward, the arc evaporation source 6 is pulled out rearward from the barrel type substrate holder 10.
[0087]
Next, the table portion 31 of the arc evaporation source moving table 35 is rotated about 90 degrees clockwise around its rotation center C3. FIG. 8 is a plan view showing a state in which the film deposition apparatus 1 rotated by moving the arc evaporation source moving table 35 rearward is viewed from above. FIG. 9 is a side view of the film forming apparatus 1 in which the arc evaporation source moving table 35 is moved backward and rotated, as viewed from the side.
[0088]
As shown in FIG. 8, by rotating the table portion 31 of the arc evaporation source moving table 35, the arc evaporation source 6 supported at the tip of the table portion 31 can be moved from the arc evaporation source loading stage 24. it can. Then, the arc evaporation source 6 can be maintained in the state shown in FIG.
[0089]
In the example of the operation described above, the barrel type substrate holder 10 is pulled out of the vacuum chamber 2 with the arc evaporation source 6 stored in the barrel type substrate holder 10 after the film formation is completed. An example was given.
[0090]
In using the film forming apparatus 1 described above, it is possible to draw only the arc evaporation source 6 out of the vacuum chamber 2 while the barrel type substrate holder 10 is disposed in the vacuum chamber 2.
[0091]
That is, with the second door mechanism 23 closed, only the first door mechanism 34 is opened, the arc evaporation source moving table 35 is moved backward, and the arc evaporation source 6 is taken out of the vacuum chamber 2. it can. And the arc evaporation source 6 can be maintained by taking out the arc evaporation source 6 out of the vacuum chamber 2.
[0092]
According to the arc evaporation type film forming apparatus 1 described above, the arc evaporation source moving table 35 is moved forward along the arc evaporation source loading stage 24 arranged outside the vacuum chamber 2, so that the inside of the vacuum chamber 2. An arc evaporation source 6 can be arranged.
[0093]
Further, the arc evaporation source 6 can be pulled out of the vacuum chamber 2 by moving the arc evaporation source moving table 35 rearward along the arc evaporation source loading stage 24.
[0094]
Thus, according to the arc evaporation type film forming apparatus 1, the arc evaporation source 6 can be easily put in and out of the vacuum chamber 2. This makes it easy to remove the arc evaporation source 6 from the vacuum chamber 2 for maintenance of the arc evaporation source 6 after the film formation is completed, and it is also easy to place the arc evaporation source 6 in the vacuum chamber 2 again after this maintenance. is there.
[0095]
According to the arc evaporation type film forming apparatus 1 described above, the table portion 31 of the arc evaporation source moving table 35 can be rotated in a horizontal plane, and maintenance of the arc evaporation source 6 can be performed more easily. preferable.
[0096]
That is, the arc evaporation source moving table 35 is moved backward to take out the arc evaporation source 6 out of the vacuum chamber 2 and the table portion 31 of the arc evaporation source moving table 35 is rotated, whereby the arc evaporation source 6 is turned into the arc evaporation source. It can be moved from the loading stage 24. Thus, the presence of the arc evaporation source loading stage 24 does not hinder the work for the arc evaporation source 6.
[0097]
Further, according to the film forming apparatus 1 described above, the second door mechanism 23 can be pressed against the vacuum chamber 2 by the driving force of the electric motor 60 for traveling. Thereby, the 2nd door mechanism 23 can be stuck to the vacuum chamber 2, without relying on the conventional clamp mechanism.
[0098]
Thereby, the relatively heavy second door mechanism 23 can be easily adhered to the vacuum chamber 2. Thereby, the second door mechanism 23 can be brought into close contact with the vacuum chamber 2 without requiring much human power by a user who uses the film forming apparatus 1, and the operation of the film forming apparatus 1 can be facilitated.
[0099]
In the above description, an example in which the electric motor 60 that operates with electric power is used as a power source for driving the traveling board 26 has been described. As the power source, a motor other than an electric motor can be used, and for example, a hydraulic motor operated by hydraulic pressure can be used.
[0100]
In implementing the arc evaporation type film forming apparatus of the present invention, a clamp mechanism for bringing the second door mechanism 23 into close contact with the vacuum chamber 2 may be provided.
[0101]
In the film forming apparatus 1 described above, an opening is provided in the second door mechanism 23 provided for the barrel-type base material holder 10, and the arc evaporation source 6 is connected to the vacuum chamber through this opening. 2 can be taken in and out.
[0102]
In carrying out the present invention, the arc evaporation source 6 does not have to be taken in and out of the vacuum chamber 2 through the opening of the second door mechanism 23 with respect to the barrel-type base material holder 10. May be formed as an integral door without forming an opening.
[0103]
That is, in carrying out the present invention, the place where the barrel-type base material holder 10 is taken in and out of the vacuum chamber and the place where the arc evaporation source 6 is taken in and out of the vacuum chamber 2 do not have to coincide with each other. For example, an arc evaporation type film forming apparatus can be configured as follows.
[0104]
The arc evaporation source stacking stage 24 for moving the arc evaporation source 6 is separated from the traveling board 26 for moving the barrel type substrate holder 10, and the traveling board 26, the barrel type substrate holder 10 and the second door are separated. The mechanism 23 is placed on the side opposite to the side where the arc evaporation source stacking stage 24, the arc evaporation source moving table 35, the grip 32, the first door mechanism 34, and the arc evaporation source 6 are arranged with the vacuum chamber 2 in between. It can also be provided.
[0105]
When the arc evaporation source 6 and the barrel type substrate holder 10 are arranged in the vacuum chamber 2 from the sides facing each other, the arc evaporation source 6 may be accommodated in the barrel type substrate holder 10. it can.
[0106]
In such a configuration, the barrel-type base material holder 10 can be taken in and out independently of the vacuum chamber 2 regardless of the arrangement of the arc evaporation source 6 with respect to the vacuum chamber 2.
[0107]
Further, the arc evaporation type film forming apparatus according to the present invention uses a base material holder of a type that directly holds individual base materials without using a barrel type base material holder as a base material holder, In addition, the arc evaporation source and the base material holder can be arranged in a predetermined positional relationship so that a film can be formed on the base material held by the base material holder.
[0108]
Even when the arc evaporation type film forming apparatus is configured in this way, an arc evaporation source moving table that supports the arc evaporation source forward and an arc evaporation for moving the arc evaporation source moving table outside the vacuum chamber. A source stacking stage is provided, and an arc evaporation source door mechanism is attached to a position corresponding to the tip of the arc evaporation source moving table and behind the arc evaporation source.
[0109]
When the arc evaporation source moving table is moved to the tip of the arc evaporation source loading stage and the arc evaporation source is disposed in the vacuum chamber, the arc chamber is closed by the arc evaporation source door mechanism.
[0110]
Thereby, according to the arc evaporation type film forming apparatus of the present invention, the arc evaporation source can be easily put in and out of the vacuum chamber. Thereby, maintenance of the arc evaporation source can be facilitated.
[0111]
【The invention's effect】
As described above, according to the arc evaporation type film forming apparatus of the present invention, the arc evaporation source can be easily taken in and out of the vacuum chamber. Thereby, the maintenance etc. which replace | exchange the target cathode of an arc evaporation source can be made easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an arc evaporation type film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first side view of an arc evaporation type film forming apparatus.
FIG. 3 is a second side view of the arc evaporation type film forming apparatus.
FIG. 4 is a plan view of an arc evaporation type film forming apparatus.
FIG. 5 is a perspective view of a barrel type substrate holder.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the barrel-type base material holder is pulled out of the vacuum chamber.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the barrel type substrate holder is pulled out of the vacuum chamber and an arc evaporation source is extracted from the barrel type substrate holder.
FIG. 8 is a plan view of the state where the arc evaporation source moving table is rotated as viewed from above.
FIG. 9 is a side view of the state where the arc evaporation source moving table is rotated as viewed from the side.
[Explanation of symbols]
1 Arc evaporation type film forming equipment
2 Vacuum chamber
3 installation stand
6 Arc evaporation source
10 Barrel type base material holder
11 opening
12 Substrate holding part
14 Rear collar
15 Front collar
16 Front plate
19 Lower support frame
20 Second drawer mechanism
21 Second guide rail
22 Followed roller
23 Second door mechanism
24 Arc evaporation source loading stage
25 First guide rail
26 Running board
27 Drive wheels
28 Follower Wheel
29 Connecting members
30 First drawer mechanism
31 Table part
31a Hollow part
31b Bearing mechanism
32 gripping part
33 Slide mechanism
34 First door mechanism
35 Arc evaporation source moving table
38 Support members
60 Electric motor for running
61 chain

Claims

An arc evaporation source, a vacuum chamber, and a barrel-type substrate holder for holding a substrate to be deposited inside; and the arc evaporation source and the barrel-type substrate holder are disposed in the vacuum chamber. An arc evaporation type film forming apparatus for forming a film on the substrate by operating the arc evaporation source,
An arc evaporation source moving table that supports the arc evaporation source forward and an arc evaporation source loading stage for moving the arc evaporation source moving table in the front-rear direction are disposed outside the vacuum chamber, and the arc evaporation source vignetting Installing the arc evaporation source door mechanism behind position corresponding relative a distal end of the moving table said arc evaporation source,
In the vacuum chamber, a guide mechanism for movably guiding the barrel-type base material holder is disposed along the front-rear direction,
The barrel-type base material holder is disposed along a center axis in the front-rear direction, and includes a base material holding part for holding the base material in an inner space, and the base at the base end in the front-back direction. An opening communicating with the space inside the material holding part is formed,
Running means for supporting the barrel type substrate holder forward is disposed outside the vacuum chamber, and a barrel type substrate holder door mechanism is attached to the running means at a position behind the barrel type substrate holder. The barrel-type substrate holder door mechanism has an opening for passing the arc evaporation source at the center, and the traveling means is connected to the arc evaporation source loading stage,
When the arc evaporation source moving table is moved to the tip of the arc evaporation source loading stage, the arc evaporation source opens the opening of the barrel type substrate holder door mechanism and the opening of the barrel type substrate holder. It is arranged in the space inside the base material holder of the barrel type base material holder,
By moving the arc evaporation source moving table to the tip of the arc evaporation source loading stage and moving the traveling means forward, the barrel type base material holder and the arc evaporation source are arranged in a vacuum chamber, An arc evaporation type composition characterized in that the vacuum chamber is closed by a barrel type substrate holder door mechanism and an arc evaporation source door mechanism for closing an opening of the barrel type substrate holder door mechanism. Membrane device.

A slide mechanism for moving the arc evaporation source moving table in the front-rear direction along the arc evaporation source loading stage is provided at the bottom of the arc evaporation source moving table, and the arc evaporation source of the arc evaporation source moving table is provided. The arc evaporation type film forming apparatus according to claim 1, wherein a table portion supporting the substrate can be rotated in a horizontal plane with respect to the slide mechanism.

The arc evaporation type film forming apparatus according to claim 1, wherein the barrel type base material holder is configured to hold a small material base material to be formed inside.

The arc evaporation type film forming apparatus according to claim 1, wherein the traveling unit is driven by a power source so as to move in the front-rear direction .