JP2003183829A - イオン加工装置 - Google Patents

イオン加工装置

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JP2003183829A
JP2003183829A JP2001381547A JP2001381547A JP2003183829A JP 2003183829 A JP2003183829 A JP 2003183829A JP 2001381547 A JP2001381547 A JP 2001381547A JP 2001381547 A JP2001381547 A JP 2001381547A JP 2003183829 A JP2003183829 A JP 2003183829A
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conductive
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Nobuo Yoneyama
信夫 米山
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Shin Meiva Industry Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン加工用の電力を安定して供給可能なイ
オン加工装置を提供する。 【解決手段】 真空チャンバ2と、その中心軸の回りに
回転駆動される導電性の第1の回転軸6と、真空チャン
バ2内に配設され、第1の回転軸6の回転に連動して第
1の回転軸6の中心軸101の回りに公転しつつその中心
軸102の回りに自転する1以上の導電性の第2の回転軸2
5と、第2の回転軸25の各々に接続された導電性の基材
ホルダ27と、基材ホルダ27に保持される基材をイオン加
工するための電力を第1、第2の回転軸6,25を経て基
材ホルダ27に供給するイオン加工用電源と、少なくとも
一端が第1の回転軸6に接続されるようにして第2の回
転軸25に巻き掛けられイオン加工用の電力を第1の回転
軸6から第2の回転軸25に伝達する導電性ベルト37とを
備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン加工装置に
関し、特に真空チャンバ内において自公転する基材ホル
ダへのイオン加工用電力の伝達構造に関する。
【0002】
【従来の技術】イオン加工装置の一種であるイオンプレ
ーティング装置においては、例えばドーム形状等、基材
(ワーク)の形状によっては、その表面に薄膜を均一に
形成するために、これを自公転させる必要がある。
【0003】このようなタイプのイオンプレーティング
装置では、イオンプレーティング用の電力を自公転する
基材ホルダに、該基材ホルダを自転させる回転軸のボー
ルベアリングを介して供給している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造では、ボールベアリングと基材ホルダの回転軸との接
触が点接触で不安定であるため、安定してイオンプレー
ティング用の電力を供給することができないという問題
があった。
【0005】また、イオン加工にはPVD(Physical Va
por Deposition)の一種である前記イオンプレーティン
グの他、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)
やプラズマエッチング等があるが、このような技術分野
においても同様の問題が生じる。
【0006】本発明は、前記のような課題を解決するた
めになされたもので、イオン加工用の電力を安定して供
給可能なイオン加工装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係るイオン加工装置は、内部を所定の真空
度に保持可能な真空チャンバと、その中心軸の回りに回
転駆動される導電性の第1の回転軸と、前記真空チャン
バ内に配設され、前記第1の回転軸の回転に連動して該
第1の回転軸の中心軸の回りに公転しつつその中心軸の
回りに自転する1以上の導電性の第2の回転軸と、該第
2の回転軸の各々に接続された導電性の基材ホルダと、
前記基材ホルダに保持される基材をイオン加工するため
の電力を前記第1、第2の回転軸を経て前記基材ホルダ
に供給するイオン加工用電源と、少なくとも一端が前記
第1の回転軸に接続されるようにして前記第2の回転軸
に巻き掛けられ前記イオン加工用の電力を該第1の回転
軸から第2の回転軸に伝達する導電性ベルトとを備えた
ものである(請求項1)。かかる構成とすると、第2の
回転軸と導電性ベルトとの電力の伝達が、両者の面接触
によって行われるので両者の接触が安定したものとな
り、このため、その電力の伝達を安定して行うことがで
きる。その一方、摺動材料として導電性ベルトを使用す
るので、塵埃の発生を低減することができる。そのた
め、清浄な雰囲気が要求される真空チャンバ内において
摺動式の電力伝達構造を採用する弊害を低減することが
できる。
【0008】また、前記第2の回転軸の前記導電性ベル
トが巻き掛けられた部分と前記基材ホルダとの間に、前
記導電性ベルトと第2の回転軸との摺動による塵埃の飛
散を防止する手段を設けてもよい(請求項2)。かかる
構成とすると、導電性ベルトと第2の回転軸との摺動に
よる塵埃が飛散して基材ホルダに保持される基材が汚染
されるのを防止することができる。
【0009】また、前記第2の回転軸の前記導電性ベル
トが巻き掛けられた部分が、導電性の円柱状の芯材に銅
を含有するカーボン材からなる円筒状の摺動部材が嵌入
されて構成されたものとしてもよい(請求項3)。かか
る構成とすると、第2の回転軸の導電性ベルトが巻き掛
けられた部分の塵埃の発生を低減できるとともに、芯材
には安価な導電性材料を選定することができる。
【0010】また、前記導電性ベルトが金属製であると
してもよい(請求項4)。かかる構成とすると、塵埃の
発生をより低減することができる。
【0011】また、前記真空チャンバ内に前記基材への
膜形成材料を蒸発させる蒸発源が設けられ、前記イオン
加工用電源が前記真空チャンバ内にプラズマを生成する
ための高周波電力を供給するものであるとしてもよい
(請求項5)。かかる構成とすると、本発明をイオンプ
レーティングに適用することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。 実施の形態 図1は本発明の実施の形態に係るイオン加工装置の構成
を示す模式図、図2は図1の真空チャンバにおける基材
ホルダの自公転機構を示す部分拡大断面図、図3は図2
のIII−III線断面図、図4は図2のIV−IV線断面図であ
る。
【0013】図1において、本実施の形態に係るイオン
加工装置1は、イオンプレーティング装置で構成されて
いる。このイオンプレーティング装置1は真空チャンバ
2を備えている。真空チャンバ2は、導電性部材で構成
され、図示されない真空ポンプを備え、かつその内部を
所定の真空度に保持できるように構成されている。真空
チャンバ2内には、基材を保持する基材ホルダを自公転
させる基材ホルダ自公転機構5と基材上に形成される薄
膜の材料(以下、薄膜形成材料という)4を蒸発させる
蒸発源3とが対向するように配置されている。
【0014】基材ホルダ自公転機構5の第1の回転軸6
は導電性材料で構成され、真空チャンバ2の壁部を貫通
してモータ7に接続されている。第1の回転軸6は真空
チャンバ2の壁部に回動自在に保持されるとともに、第
1の回転軸6とモータ7及び真空チャンバ2の壁部とは
図示されない絶縁部材によってそれぞれ絶縁されてい
る。そして、第1の回転軸6にはブラシ8を介してイオ
ンプレーティング用電源12が接続されている。イオンプ
レーティング用電源12は、直流阻止用コンデンサC0、
マッチング回路9、及び高周波電源10が直列接続された
高周波電源回路と、高周波阻止用チョークコイルL0及
び直流電源11が直列接続された直流電源回路とが並列に
接続され、これらの直流阻止用コンデンサC0及び高周
波阻止用チョークコイルL0側がブラシ8に接続され、
これらの高周波電源10及び直流電源11側が真空チャンバ
2に接続されている。直流電源11は、基材ホルダ自公転
機構5が真空チャンバ2に対し負電位となる極性に接続
されている。また、真空チャンバ2は接地されている。
【0015】次に、基材ホルダ自公転機構5を詳しく説
明する。図2〜図5に示すように、真空チャンバ2は両
端が閉鎖された円筒状に形成されている。第1の回転軸
6は、ここではステンレス製の中空軸で構成され、円筒
状の真空チャンバ2の天井壁2aの中央部に形成された
貫通孔2bに挿通され、該貫通孔2bに配設された軸受け
21によって回動自在に支持されている。軸受け21と天井
壁2aとは図示されない絶縁部材によって絶縁されてい
る。第1の回転軸6の下端には段付きのフランジ22が形
成され、該フランジ22の周縁部に複数(図では4本)の
アーム部材23が平面視において放射状(ここでは十字
状)に延びるように配設され、該アーム部材23の先端に
鉛直方向に延びる第2の回転軸25が軸受け24を介して回
動自在に取り付けられている。なお、図3はアーム部材
を省略して描いてある。第2の回転軸25の下端には基材
ホルダ27が配設されている。一方、第2の回転軸25の
上端には遊星歯車33が配設されている。そして、これら
複数(図では4つ)の遊星歯車33に噛み合うように環状
の太陽歯車34が配設されている。太陽歯車34は、固定部
材35によって真空チャンバ2の天井壁2aに固定されて
いる。太陽歯車34と天井壁2bとは図示されない絶縁部
材によって絶縁されている。また、アーム部材23の基部
は環状の太陽歯車34の内孔を通ってフランジ22に接続さ
れている。これにより、第1の回転軸6がその中心軸10
1の回りに回転すると、第2の回転軸25が前記中心軸101
の回りに公転するとともに、遊星歯車33が太陽歯車34と
噛み合って第2の回転軸25がその中心軸102の回りに自
転する。それにより、基材ホルダ27が第1の回転軸6の
中心軸101の回りに自公転する。基材ホルダ27は、下端
が開放された円筒状のホルダ本体28と、ホルダ本体28の
下端面に合わさる円板状の底板29と、底板29をホルダ本
体28に止めるネジ等からなる止め部材30とを有してい
る。ホルダ本体28は、導電性材料で構成され、その天井
壁の中央部が第2の回転軸25の下端に固定されている。
また、該天井壁には多数の通気穴28aが形成されてい
る。底板29は、導電性のパンチングメタル等で構成され
ている。そして、基材(図示せず)を底板29に載置し
て、底板29を止め部材30でホルダ本体28に止めることに
より、基材が基材ホルダ27に装着される。
【0016】さらに、第1の回転軸6の下端には第2の
回転軸25の各々に対応して導電性のベルト固定板36が下
方に延びるように配設され、そのベルト固定板36の下端
に導電べルト(導電性ベルト)37が取り付けられてい
る。導電ベルト37は、硬銅等の耐摩耗性の導電性材料で
構成され、第2の回転軸25のアーム部材23と基材ホルダ
27との間の部分に巻き掛けられている。そして、第2の
回転軸25の導電ベルト37が巻き掛けられた部分と基材ホ
ルダ27との間には、中空円板状の塵埃飛散防止板31が配
設されている。
【0017】図4に示すように、導電ベルト37は、18
0度の巻き付け角で第2の回転軸25に巻き掛けられ、一
端がボルト40でベルト固定板36に直接固定され、他端が
スプリング38及び止め部材39を介してベルト固定板36に
固定されている。このスプリング38の張力によって導電
ベルト37と第2の回転軸25とが所定の圧力で接触してい
る。第2の回転軸25は、円柱状の本体部(芯材)25aの
下部に円筒状の摺動部25bが嵌入されて構成されてい
る。本体部25aはステンレス等の比較的安価な導電性材
料で構成され、摺動部25bは、通常のカーボン材よりも
耐磨耗性が高く、発塵防止効果の優れた導電性材料であ
る銅を含浸したカーボン材で構成されている。この摺動
部25bに導電ベルト37が巻き掛けられている。このよう
な構成とすると、第2の回転軸25の導電性ベルト37が巻
き掛けられた部分の塵埃の発生を低減できるとともに、
本体部25aには安価な導電性材料を選定することができ
る。
【0018】そして、第1の回転軸6、アーム部材23、
第2の回転軸25、遊星歯車33、太陽歯車34、ベルト固定
板36、及び導電性ベルト37が主に基材ホルダ自公転機構
5を構成している。
【0019】次に、以上のように構成されたイオンプレ
ーティング装置の動作を説明する。
【0020】図1〜図5において、基材ホルダ27に基材
を装着した後、真空チャンバ2を所定の真空度に保持す
る。次いで、モータ7を起動すると基材ホルダ27が第1
の回転軸6の中心軸101の回りに自公転する。また、高
周波電源10及び直流電源11を動作させると、高周波電源
10による高周波電圧に直流電源11による直流電圧が重畳
されたイオンプレーティング用電圧が、ブラシ8、第1
の回転軸6、ベルト固定板36、導電ベルト37、及び第2
の回転軸25を介して基材ホルダ27に印加され、それによ
り、真空チャンバ2内にプラズマが生成されかつ真空チ
ャンバ2の壁部から基材ホルダ27に向かう直流電界が形
成される。
【0021】次いで、蒸発源3から薄膜形成材料4を蒸
発させると、その蒸発した薄膜形成材料4が、前記プラ
ズマによって励起されるとともに、高周波電界によるセ
ルフバイアスと直流電界とによって加速されて、基材ホ
ルダ27に装着された基材の表面に衝突する。それによ
り、基材上に薄膜形成材料が堆積されて薄膜が形成され
る。
【0022】この際、イオンプレーティング用電力は、
第2の回転軸25と導電ベルト37との間では、導電ベルト
37が回転する第2の回転軸25と面接触して摺動しながら
導電ベルト37から第2の回転軸25に伝達される。よっ
て、第2の回転軸25と導電ベルト37との接触が安定して
おり、そのため両者間におけるイオンプレーティング用
電力の伝達を安定して行うことができる。その一方、摺
動材料として導電ベルト37を使用するので、塵埃の発生
を低減することができる。そのため、清浄な雰囲気が要
求される真空チャンバ2内において摺動式の電力伝達構
造を採用する弊害を低減することができる。
【0023】また、塵埃飛散防止板31が設けられている
ので、導電ベルト37と第2の回転軸25との摺動による塵
埃が飛散して基材ホルダ27に保持される基材が汚染され
るのを防止することができる。
【0024】なお、前記実施の形態では、本発明をイオ
ンプレーティング装置に適用する場合を説明したが、本
発明は、プラズマCVDやプラズマエッチング等の他の
イオン加工用の装置にも同様に適用することができる。
【0025】また、導電ベルト37の巻き付け角度は、第
2の回転軸25への接触が安定であれば何度でも構わな
い。
【0026】また、塵埃飛散防止手段は、塵埃の飛散を
防止できれば板には限られず、例えば塵埃を吸入するよ
うなものであってもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下のような効果を奏する。 (1)真空チャンバ内において摺動式の電力伝達構造を
採用する弊害を低減しつつイオン加工用の電力の伝達を
安定して行うことができる。 (2)第2の回転軸の導電性ベルトが巻き掛けられた部
分と基材ホルダとの間に、導電性ベルトと第2の回転軸
との摺動による塵埃の飛散を防止する手段を設けると、
導電性ベルトと第2の回転軸との摺動による塵埃が飛散
して基材ホルダに保持される基材が汚染されるのを防止
することができる。 (3)第2の回転軸の導電性ベルトが巻き掛けられた部
分が、導電性の円柱状の芯材に該芯材より耐摩耗性の高
い導電性材料からなる円筒状の摺動部材が嵌入されて構
成されたものとすると、第2の回転軸の導電性ベルトが
巻き掛けられた部分の塵埃の発生を低減できるととも
に、芯材には安価な導電性材料を選定することができ
る。 (4)導電性ベルトを金属製にすると、塵埃の発生をよ
り低減することができる。 (5)真空チャンバ内に基材への膜形成材料を蒸発させ
る蒸発源が設けられ、イオン加工用電源が真空チャンバ
内にプラズマを生成するための高周波電力を供給するも
のであるとすると、本発明をイオンプレーティングに適
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るイオン加工装置の構
成を示す模式図である。
【図2】図1の真空チャンバにおける基材ホルダの自公
転機構を示す部分拡大断面図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】図2のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
1 イオンプレーティング装置 2 真空チャンバ 2a 天井壁 2b 貫通孔 3 蒸発源 4 薄膜形成材料 5 基材ホルダ自公転機構 6 第1の回転軸 7 モータ 8 ブラシ 9 マッチング回路 10 高周波電源 11 直流電源 12 イオンプレーティング用電源 21 軸受け 22 フランジ 23 アーム部材 24 軸受け 25 第2の回転軸 25a 本体部 25b 摺動部 27 基材ホルダ 28 ホルダ本体 28a 通気穴 29 底板 30 止め部材 31 塵埃飛散防止板 33 遊星歯車 34 太陽歯車 35 固定部材 36 ベルト固定板 37 導電ベルト 38 スプリング 39 止め部材 40 ボルト C0 直流阻止用コンデンサ L0 高周波阻止用チョークコイル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部を所定の真空度に保持可能な真空チ
    ャンバと、 その中心軸の回りに回転駆動される導電性の第1の回転
    軸と、 前記真空チャンバ内に配設され、前記第1の回転軸の回
    転に連動して該第1の回転軸の中心軸の回りに公転しつ
    つその中心軸の回りに自転する1以上の導電性の第2の
    回転軸と、 該第2の回転軸の各々に接続された導電性の基材ホルダ
    と、 前記基材ホルダに保持される基材をイオン加工するため
    の電力を前記第1、第2の回転軸を経て前記基材ホルダ
    に供給するイオン加工用電源と、 少なくとも一端が前記第1の回転軸に接続されるように
    して前記第2の回転軸に巻き掛けられ前記イオン加工用
    の電力を該第1の回転軸から第2の回転軸に伝達する導
    電性ベルトとを備えたイオン加工装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の回転軸の前記導電性ベルトが
    巻き掛けられた部分と前記基材ホルダとの間に、前記導
    電性ベルトと第2の回転軸との摺動による塵埃の飛散を
    防止する手段を設けた請求項1記載のイオン加工装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の回転軸の前記導電性ベルトが
    巻き掛けられた部分が、導電性の円柱状の芯材に銅を含
    有するカーボン材からなる円筒状の摺動部材が嵌入され
    て構成された請求項1又は2記載のイオン加工装置。
  4. 【請求項4】 前記導電性ベルトが金属製である請求項
    1乃至3のいずれかに記載のイオン加工装置。
  5. 【請求項5】 前記真空チャンバ内に前記基材への膜形
    成材料を蒸発させる蒸発源が設けられ、 前記イオン加工用電源が前記真空チャンバ内にプラズマ
    を生成するための高周波電力を供給するものである請求
    項1乃至4のいずれかに記載のイオン加工装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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