JP2006348318A - Hearth mechanism, handling mechanism and film-forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハース機構、ハンドリング機構、及び成膜装置に関するものである。 The present invention relates to a hearth mechanism, a handling mechanism, and a film forming apparatus.
被処理物の表面に成膜材料を成膜する方法として、例えば、真空容器内において成膜材料にプラズマ照射を行うことによって成膜材料を蒸発させてイオン化し、被処理物の表面にイオン化した該成膜材料を付着させて成膜するイオンプレーティング法がある。この方法では、蒸発した成膜材料の一部が成膜材料付近に留まり、成膜材料を保持する主ハース(主陽極)の縁や、主ハースの周囲に配置された補助陽極に堆積する。この堆積物が過度に堆積して主ハースと補助陽極とが短絡されると、主陽極及び補助陽極それぞれの機能が失われてしまう。 As a method of forming a film forming material on the surface of the object to be processed, for example, the film forming material is evaporated and ionized by irradiating the film forming material with plasma in a vacuum vessel, and ionized on the surface of the object to be processed. There is an ion plating method in which the film forming material is attached to form a film. In this method, a part of the evaporated film forming material stays in the vicinity of the film forming material and is deposited on the edge of the main hearth (main anode) holding the film forming material or on the auxiliary anode arranged around the main hearth. If the deposit is excessively deposited and the main hearth and the auxiliary anode are short-circuited, the functions of the main anode and the auxiliary anode are lost.
これに対し、例えば特許文献1に開示された蒸着装置においては、補助陽極への成膜材料の付着を防止するためのカバーを主ハースの周囲に設けている。図7は、この蒸着装置の主ハース付近の構成を示す側面断面図である。この蒸着装置においては、成膜材料Maを保持する主ハース101と、その周囲に設けられた環状の補助陽極102との間に、カバー103を配置している。これにより、成膜材料の堆積物による主ハース101と補助陽極102との短絡を防いでいる。また、特許文献1には、カバー103の壁面に付着した堆積物に衝撃を加えて落下させることにより、真空容器の真空状態を維持したまま長時間の成膜作業を可能とする技術が開示されている。
On the other hand, in the vapor deposition apparatus disclosed in
カバー103の内側に堆積物が過度に堆積されると、成膜材料の蒸発経路に影響を及ぼし、被処理物に成膜される膜の膜質や膜厚分布が変化してしまう。従って、カバー103の内側に堆積物が或る程度溜まると、真空容器の真空状態を解除してこの堆積物を除去しなければならない。この堆積物除去作業の頻度をより少なくできれば、真空容器の真空状態をさらに長時間維持して成膜作業を行えるので、さらに効率よく成膜できる。
If the deposit is excessively deposited inside the
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、真空容器の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をより少なくできるハース機構及び成膜装置、並びに該ハース機構に好適に用いられるハンドリング機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is suitable for a hearth mechanism and a film forming apparatus that can reduce the frequency of deposit removal work performed by releasing the vacuum state of the vacuum vessel, and the hearth mechanism. An object of the present invention is to provide a handling mechanism used in the above.
上記課題を解決するために、本発明によるハース機構は、成膜装置の真空容器内において成膜材料を保持するためのハース機構であって、成膜材料の一端を露出させた状態で成膜材料を保持する主ハースと、主ハースを取り囲む側壁を有しており、主ハースの周囲に多重に配置された複数のカバーとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the hearth mechanism according to the present invention is a hearth mechanism for holding a film forming material in a vacuum container of a film forming apparatus, and forms a film with one end of the film forming material exposed. A main hearth holding the material and a side wall surrounding the main hearth are provided, and a plurality of covers arranged in a multiple manner around the main hearth.
上記したハース機構では、主ハースの周囲に複数のカバーが多重に配置されている。これら複数のカバーは、主ハースを取り囲む側壁を有しているので、成膜材料の堆積物による主ハースと補助陽極との短絡を防止できる。また、成膜材料の堆積物は、複数のカバーのうち主ハースの最も近くに配置されているカバーの内側に溜まるので、このカバーを移動することにより、堆積物を除去できるとともに、このカバーの外側に位置する残りのカバーを用いて堆積物をさらに溜めることができる。このように、上記ハース機構によれば、複数のカバーの全てに堆積物が溜まるまで真空容器の真空状態を維持したまま成膜作業を行えるので、真空容器の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をより少なくできる。 In the above-described Hearth mechanism, a plurality of covers are arranged around the main Hearth. Since the plurality of covers have side walls surrounding the main hearth, it is possible to prevent a short circuit between the main hearth and the auxiliary anode due to the deposition of the film forming material. Further, the deposit of the film forming material is accumulated inside the cover disposed closest to the main hearth among the plurality of covers, so that the deposit can be removed by moving the cover, and the cover can be removed. The remaining cover located on the outside can be used to further accumulate deposits. As described above, according to the above-mentioned Hearth mechanism, the film forming operation can be performed while maintaining the vacuum state of the vacuum vessel until the deposits are accumulated in all of the plurality of covers. The frequency of removal work can be reduced.
また、ハース機構は、複数のカバーが主ハースの周りを回転可能であることを特徴としてもよい。本発明者らの知見によれば、カバーに堆積する成膜材料の堆積物は、特定の方向に偏って堆積する傾向がある。このハース機構によれば、カバーを回転させることによって、カバー内側の堆積物の堆積量を方向に因らず均一化できる。従って、カバー内側により多くの堆積物を堆積させることができ、真空容器の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をさらに少なくできる。また、この場合、複数のカバーが、側壁の上端に一または複数の係合部を有することが好ましい。これにより、例えばこの係合部に係合する突起等を有する部材を用いてカバーを容易に回転させることができる。 The hearth mechanism may be characterized in that the plurality of covers can rotate around the main hearth. According to the knowledge of the present inventors, the deposit of the film forming material deposited on the cover tends to be deposited in a specific direction. According to this hearth mechanism, the amount of deposits inside the cover can be made uniform regardless of the direction by rotating the cover. Therefore, more deposits can be deposited on the inside of the cover, and the frequency of deposit removal work performed by releasing the vacuum state of the vacuum vessel can be further reduced. In this case, it is preferable that the plurality of covers have one or more engaging portions at the upper end of the side wall. Thereby, a cover can be easily rotated using the member which has a protrusion etc. which engage with this engaging part, for example.
また、ハース機構は、複数のカバーのうち少なくとも一つのカバーが、下方から支持力を受けるための被支持部を側壁に有することを特徴としてもよい。これにより、成膜材料の堆積物が溜まったカバーを容易に持ち上げ、移送することができる。また、複数のカバーのうち少なくとも二つのカバーが被支持部を有する場合には、主ハースを取り囲む側壁の中心軸線からの被支持部の距離が各カバー毎に異なることが好ましい。或いは、複数のカバーのうち少なくとも二つのカバーが被支持部を有しており、少なくとも二つのカバーそれぞれの被支持部が、中心軸線に沿った方向に互いに間隔をおいて配置されていることが好ましい。これらにより、成膜材料の堆積物が溜まったカバーの被支持部を支持する際に、他のカバーの被支持部による干渉を防止できる。 The hearth mechanism may be characterized in that at least one of the plurality of covers has a supported portion on the side wall for receiving a supporting force from below. Thereby, the cover in which the deposit of the film-forming material is accumulated can be easily lifted and transferred. When at least two of the plurality of covers have supported parts, it is preferable that the distance of the supported part from the central axis of the side wall surrounding the main hearth is different for each cover. Alternatively, at least two of the plurality of covers have supported parts, and the supported parts of each of the at least two covers are arranged at intervals from each other in the direction along the central axis. preferable. By these, when supporting the supported part of the cover where the deposit of the film-forming material is accumulated, interference by the supported part of the other cover can be prevented.
また、本発明によるハンドリング機構は、成膜材料を保持する主ハースを取り囲む側壁を有し主ハースの周囲に配置されたカバーを真空容器内のカバー待避位置へ移送するためのハンドリング機構であって、カバーを支持するカバー支持部と、真空容器の外部に設けられ、カバー支持部の位置を制御するための操作部とを有することを特徴とする。このハンドリング機構によれば、真空容器外の操作部を作業者が操作することにより、真空容器の真空状態を保ったまま、成膜材料の堆積物が溜まったカバーをカバー待避位置へ容易に移動できる。 Further, the handling mechanism according to the present invention is a handling mechanism for transferring a cover having a side wall surrounding the main hearth holding the film forming material and arranged around the main hearth to a cover retracting position in the vacuum vessel. And a cover support part that supports the cover, and an operation part that is provided outside the vacuum vessel and controls the position of the cover support part. According to this handling mechanism, the operator operates the operation unit outside the vacuum vessel, so that the cover in which the deposits of film forming materials are accumulated can be easily moved to the cover retracting position while keeping the vacuum state of the vacuum vessel. it can.
また、ハンドリング機構は、真空容器の天井部分に取り付けられ、上下方向に伸縮可能に構成され、下端にカバー支持部が設けられたアーム部と、カバーを主ハースの上方からカバー待避位置へ移送する移送手段とを更に有することを特徴としてもよい。このハンドリング機構では、アーム部が下方へ延びることによってカバー支持部をカバーに近づけ、カバー支持部がカバーを支持した後にアーム部が縮むことによってカバーを上方へ持ち上げる。そして、このカバーを移送手段によってカバー待避位置へ移送する。このハンドリング機構によれば、真空容器の真空状態を保ったまま、成膜材料の堆積物が溜まったカバーをカバー待避位置へ容易に移動できる。 In addition, the handling mechanism is attached to the ceiling portion of the vacuum vessel, is configured to be vertically extendable, and has an arm portion provided with a cover support portion at the lower end, and transfers the cover from above the main hearth to a cover retracting position. It may be characterized by further comprising a transfer means. In this handling mechanism, the arm portion extends downward to bring the cover support portion closer to the cover, and after the cover support portion supports the cover, the arm portion contracts to lift the cover upward. Then, the cover is transferred to the cover retracting position by the transfer means. According to this handling mechanism, it is possible to easily move the cover in which the deposit of the film forming material is accumulated to the cover retracting position while keeping the vacuum state of the vacuum container.
また、ハンドリング機構は、アーム部がパンタグラフ構造を有することを特徴としてもよい。これにより、伸縮可能なアーム部を簡易に構成できる。 Further, the handling mechanism may be characterized in that the arm portion has a pantograph structure. Thereby, the arm part which can be expanded-contracted can be comprised simply.
また、ハンドリング機構は、アーム部に沿って伸びる回転軸を更に有し、カバー支持部が、回転軸の回転に応じて開閉するとともにカバーを下方から支持する複数の爪部を有することを特徴としてもよい。このハンドリング機構によれば、カバー支持部をカバーの上方から近接させた際に、カバー支持部の爪部を開閉することにより、爪部によって該カバーを下方から容易に支持できる。 The handling mechanism further includes a rotation shaft extending along the arm portion, and the cover support portion has a plurality of claw portions that open and close according to the rotation of the rotation shaft and support the cover from below. Also good. According to this handling mechanism, when the cover support part is brought close to the cover from above, the cover can be easily supported from below by opening and closing the claw part of the cover support part.
また、本発明による成膜装置は、成膜材料を拡散させて被処理物に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、真空容器と、真空容器内に設けられ、成膜材料の一端を露出させた状態で成膜材料を保持する主ハース、及び主ハースを取り囲む側壁を有しており主ハースの周囲に多重に配置された複数のカバーを有するハース機構と、真空容器内に設けられ、ハース機構が保持する成膜材料と対向するように被処理物を支持する被処理物支持部とを備えることを特徴とする。 The film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus that forms a film by diffusing a film forming material and adhering it to an object to be processed. The film forming apparatus is provided in a vacuum container and the vacuum container. A hearth holding a film forming material in a state where one end of the hearth is exposed, a hearth mechanism having a side wall surrounding the main hearth and having a plurality of covers arranged around the main hearth, and a vacuum chamber And a workpiece support portion that supports the workpiece so as to face the film forming material held by the hearth mechanism.
この成膜装置によれば、上述したハース機構と同様に、複数のカバーの全てに堆積物が溜まるまで真空容器の真空状態を維持したまま被処理物に対して成膜作業を行えるので、真空容器の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をより少なくできる。 According to this film forming apparatus, similarly to the above-described Hearth mechanism, the film forming operation can be performed on the object to be processed while maintaining the vacuum state of the vacuum container until deposits are accumulated in all of the plurality of covers. The frequency of deposit removal work performed by releasing the vacuum state of the container can be further reduced.
また、成膜装置は、カバーを支持するカバー支持部と、真空容器の外部に設けられカバー支持部の位置を制御するための操作部とを有し、複数のカバーのうち少なくとも一つのカバーを真空容器内のカバー待避位置へ移送するハンドリング機構を更に備え、真空容器が、カバー支持部を収容する収容室を有することを特徴としてもよい。この成膜装置によれば、ハンドリング機構の操作部を作業者が操作することにより、真空容器の真空状態を保ったまま、成膜材料の堆積物が溜まったカバーをカバー待避位置へ容易に移動できる。また、この成膜装置によれば、成膜中には使用されないハンドリング機構を真空容器内に好適に収容できる。 In addition, the film forming apparatus includes a cover support unit that supports the cover and an operation unit that is provided outside the vacuum vessel and controls the position of the cover support unit, and at least one of the plurality of covers is attached. A handling mechanism for transferring the cover to a cover retracting position in the vacuum container may be further provided, and the vacuum container may include a storage chamber for storing the cover support portion. According to this film forming apparatus, the operator operates the operating part of the handling mechanism, so that the cover in which the deposits of film forming materials are accumulated can be easily moved to the cover retracting position while keeping the vacuum state of the vacuum container. it can. Further, according to this film forming apparatus, a handling mechanism that is not used during film formation can be suitably accommodated in the vacuum vessel.
また、成膜装置は、収容室を開閉するシャッタ機構を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、成膜中に成膜材料がカバー支持部に付着することを防止できる。この場合、シャッタ機構は、成膜による過熱を防止するために冷却管を有することが好ましい。 In addition, the film forming apparatus may further include a shutter mechanism that opens and closes the accommodation chamber. Thereby, it can prevent that the film-forming material adheres to a cover support part during film-forming. In this case, the shutter mechanism preferably has a cooling pipe in order to prevent overheating due to film formation.
本発明によるハース機構及び成膜装置によれば、真空容器の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をより少なくできる。また、本発明によるハンドリング機構によれば、真空容器の真空状態を保ったまま、ハース機構を容易に取り扱うことができる。 According to the hearth mechanism and the film forming apparatus according to the present invention, the frequency of deposit removal work performed by releasing the vacuum state of the vacuum vessel can be further reduced. Further, according to the handling mechanism of the present invention, the hearth mechanism can be easily handled while keeping the vacuum state of the vacuum vessel.
以下、添付図面を参照しながら本発明によるハース機構、ハンドリング機構、及び成膜装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a hearth mechanism, a handling mechanism, and a film forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明による成膜装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態の成膜装置1は、いわゆるイオンプレーティング法に用いられるイオンプレーティング装置である。なお、図1には、説明を容易にする為にXYZ直交座標系も示されている。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a film forming apparatus according to the present invention. The
本実施形態の成膜装置1は、ハース機構2、搬送機構3、ハンドリング機構4、補助陽極6、プラズマ源7、真空容器10、及びシャッタ機構13を備える。
The
真空容器10は、成膜対象である被処理物11を搬送するための搬送室10aと、成膜材料Maを蒸発させる成膜室10bと、プラズマ源7から照射されるプラズマPを真空容器10内へ受け入れるプラズマ口10cと、後述するカバー22及び23を待避しておくためのカバー待避室10dと、後述するカバー支持部43を収容しておくための収容室10fとを有する。搬送室10aは、所定の搬送方向(図中の矢印A)に延びており、成膜室10b上に配置されている。本実施形態においては、搬送方向(矢印A)はX軸に沿って設定されている。また、真空容器10は、導電性の材料からなり接地電位に接続されている。
The
搬送機構3は、成膜材料Maと対向するように被処理物11を支持する被処理物支持部である。本実施形態における搬送機構3は、成膜材料Maと対向した状態で被処理物11を保持する被処理物保持部材32を搬送方向(矢印A)に搬送する構成となっている。搬送機構3は、搬送室10a内に設置された複数の搬送ローラ31によって構成されている。搬送ローラ31は、搬送方向(矢印A)に沿って等間隔で並んでおり、被処理物保持部材32を支持しつつ搬送方向に搬送することができる。なお、被処理物11としては、例えばガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が例示される。或いは、該板状部材の上に有機EL層などの機能素子層が形成された基板生産物を被処理物11としてもよい。
The
プラズマ源7は、圧力勾配型であり、その本体部分が成膜室10bの側壁(プラズマ口10c)に設けられている。プラズマ源7において生成されたプラズマPは、プラズマ口10cから成膜室10b内へ出射される。プラズマPは、プラズマ口10cに設けられた図示しないステアリングコイルによって出射方向が制御される。
The
ハース機構2は、成膜材料Maを保持するための機構である。ハース機構2は、真空容器10の成膜室10b内に設けられ、搬送機構3から見てZ軸方向の負方向に配置されている。ハース機構2は、プラズマ源7から出射されたプラズマPを成膜材料Maへ導く主ハース21を有する。主ハース21は、接地電位である真空容器10に対して正電位に保たれており、プラズマPを吸引する。このプラズマPが入射する主ハース21の中央部には、成膜材料Maを装填するための貫通孔が形成されている。そして、成膜材料Maの先端部分が、この貫通孔の一端において露出している。
The
補助陽極6は、プラズマPを誘導するための電磁石である。補助陽極6は、成膜材料Maを保持する主ハース21の周囲に配置されており、環状の容器、並びに該容器内に収容されたコイル6a及び永久磁石6bを有する。コイル6a及び永久磁石6bは、コイル6aに流れる電流量に応じて、主ハース21に入射するプラズマPの向きを制御する。
The
成膜材料Maとしては、ITOやZnOなどの透明導電材料や、SiONなどの絶縁封止材料が例示される。成膜材料Maが絶縁性物質からなる場合、主ハース21にプラズマPが照射されると、プラズマPからの電流によって主ハース21が加熱され、成膜材料Maの先端部分が蒸発し、プラズマPによりイオン化された成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に拡散する。また、成膜材料Maが導電性物質からなる場合、主ハース21にプラズマPが照射されると、プラズマPが成膜材料Maに直接入射し、成膜材料Maの先端部分が加熱されて蒸発し、プラズマPによりイオン化された成膜材料粒子Mbが成膜室10b内に拡散する。成膜室10b内に拡散した成膜材料粒子Mbは、成膜室10bの上方(Z軸正方向)へ移動し、搬送室10a内において被処理物11の表面に付着する。なお、成膜材料Maは、所定長さの略円柱状の固体に成形されており、一度に複数の成膜材料Maがハース機構2にセットされる。そして、最上部の成膜材料Maの先端部分が主ハース21の上端との所定の位置関係を保つように、成膜材料Maの消費に応じて、成膜材料Maがハース機構2の下方から順次押し出される。
Examples of the film forming material Ma include transparent conductive materials such as ITO and ZnO, and insulating sealing materials such as SiON. When the film forming material Ma is made of an insulating material, when the
また、ハース機構2は、主ハース21の周囲に多重に配置された複数のカバー22〜24を更に有する。この複数のカバー22〜24は、例えば銅などの材質からなり、成膜材料Maが成膜時に主ハース21の周囲に堆積することによる主ハース21と補助陽極6との短絡を防止するために設けられる。また、後に詳述するように、複数のカバー22〜24は互いに積み重なって配置されており、個別に移動されることが可能となっている。従って、カバー22に或る程度の堆積物が溜まるとカバー22を主ハース21から待避させ、その後にカバー23に堆積物が溜まるとカバー23を主ハース21から待避させる。これにより、カバー22〜24の全てに堆積物が溜まるまで、真空容器10の真空状態を解除することなく成膜を行うことができる。
In addition, the
図2は、ハース機構2及びその周辺構造を詳細に示す側面断面図である。図2を参照すると、ハース機構2が有するカバー22〜24は、円筒状の有底容器であり、主ハース21を多重に取り囲むように配置された側壁22b〜24bを有する。また、カバー22〜24の底部には、主ハース21が挿通される円形の開口22a〜24aが形成されている。そして、カバー22〜24は、主ハース21の周囲に互いに積み重ねられて配置されており、これらの開口22a〜24aに主ハース21が下方から挿通されている。なお、カバー22〜24の側壁22b〜24bの中心軸線C1は、環状の補助陽極6の中心軸線とほぼ一致している。これに対し、主ハース21の中心軸線C2は、中心軸線C1に対してプラズマ源7(図1参照)の方向に偏っている。
FIG. 2 is a side sectional view showing the
また、カバー22〜24は、互いに固定されていないため、主ハース21の周りを回転可能となっている。但し、カバー22〜24の円形の開口22a〜24aの中心軸線が中心軸線C1と一致しているため、開口22a〜24aと主ハース21との間には隙間が生じる。この隙間を無くし、中心軸線C1を中心としてカバー22〜24を回転させるために、主ハース21の周囲にスペーサ25が配置されている。スペーサ25は、円板状に形成されており、主ハース21と嵌合する貫通孔25aと、外周面25bとを有する。外周面25bは、カバー22〜24のうち最も外方(下方)に位置するカバー24の開口24aと隙間嵌合している。
Further, since the
ここで、図3は、カバー22の形状を示す斜視図である。図3に示すように、
カバー22の側壁22bの上部は、カバー22の側方へ向けて徐々に反っている。そして、側壁22bの上端付近の外側面は、中心軸線C1に対してほぼ垂直に拡がる平坦面、すなわち下方から支持力を受けるための被支持部22dとなっている。また、側壁22bの上端付近の外側面には、係合部22cが形成されている。本実施形態においては、係合部22cは、中心軸線C1に沿った方向に形成された貫通孔からなる。
Here, FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the
The upper part of the
複数の係合部22cは、カバー22の周方向に沿って等間隔に形成されている。そして、例えば係合部22cと係合する突起12aを有する棒状の部材12を用い、この突起12aを係合部22cに引っ掛けて周方向に力を加えることにより、カバー22を回転させることができる。なお、係合部22cは、本実施形態のようにカバー22の周方向に沿って複数形成されていることが好ましいが、側壁22bの上端付近に一つだけ形成されていてもよい。
The plurality of engaging
再び図2を参照する。カバー23は、上述したカバー22(図3)と同様の形状を有する。すなわち、カバー23の側壁23bの上部は、カバー23の側方へ向けて徐々に反っている。そして、側壁23bの上端付近の外側面は、中心軸線C1に対してほぼ垂直に拡がっており、下方から支持力を受けるための被支持部23dとなっている。
Refer to FIG. 2 again. The
但し、カバー23の被支持部23dは、その中心軸線C1からの距離が、カバー22の被支持部22dとは異なっている。具体的には、カバー23の外縁部の直径がカバー22の外縁部の直径よりも小さくなっているため、側壁23bの上端付近に形成された被支持部23dと中心軸線C1との距離は、側壁22bの上端付近に形成された被支持部22dと中心軸線C1との距離よりも短くなっている。或いは、カバー22の被支持部22dとカバー23の被支持部23dとは、例えば被支持部23dとカバー24との間隔のように中心軸線C1に沿った方向に互いに間隔をおいて配置されてもよい。
However, the supported
カバー23の側壁23bの上端付近の外側面には、係合部23cが形成されている。係合部23cは、中心軸線C1に沿った方向に形成された貫通孔からなる。カバー23の係合部23cは、カバー23の周方向に沿って等間隔に形成されている。
An engaging
カバー24は、上述したカバー22(図3)と同様に、カバー23の周方向に沿って等間隔に形成された係合部24cを有する。
The
再び図1を参照する。ハンドリング機構4は、上述した複数のカバー22〜24のうち、最も外側に配置されたカバー24を除く残りのカバー22及び23を、真空容器10のカバー待避室10d内に設定されたカバー待避位置10eへ移送するための機構である。ハンドリング機構4は、カバー22及び23を支持して持ち上げるためのカバー支持部43を有する。また、ハンドリング機構4は、アーム部41を有する。アーム部41は、真空容器10における搬送室10a上の天井部分に取り付けられ、且つ上下方向に伸縮可能に構成されており、その下端にカバー支持部43が固定されている。また、ハンドリング機構4は、カバー支持部43によって持ち上げられたカバー22及び23をカバー待避位置10eへ移送するためのテーブル48を有する。
Refer to FIG. 1 again. The handling mechanism 4 is configured to cover the remaining covers 22 and 23 except for the
収容室10fは、搬送室10a上に設けられており、ハンドリング機構4が使用されない時には、アーム部41及びカバー支持部43が収容室10fに収容される。収容室10fは、カバー支持部43が成膜室10b内へ出て行くために天板10hに形成された開口10gを有しており、該開口10gはシャッタ機構13によって開閉される。
The
図4は、ハンドリング機構4の詳細な構成を示す側面図である。図4を参照すると、ハンドリング機構4のアーム部41は、一対のリンク41aが互いに中心同士でピン結合されてなる単位構造が、複数段にわたって結合されたパンタグラフ構造を有する。アーム部41は、この構造によって上下方向に伸縮可能となっている。このアーム部41の一端(下端)にはカバー支持部43が取り付けられている。また、アーム部41の他端(上端)におけるリンク41aの先端にはボールねじ用の一対のナット44a及び44bが取り付けられており、ねじ軸46aの回転に応じて一対のナット44a及び44bの距離が変化する構成となっている。ねじ軸46aの先端には操作部としてハンドル46bが取り付けられており、ハンドル46bを作業者が操作することによってアーム部41を伸縮させることができる。すなわち、このハンドリング機構4においては、ハンドル46bを作業者が操作することにより、カバー支持部43の上下方向位置を制御できる。
FIG. 4 is a side view showing a detailed configuration of the handling mechanism 4. Referring to FIG. 4, the
カバー支持部43は、アーム部41によって支持された基板43aと、基板43aの縁部に設けられた3個以上のフィンガ部43bと、基板43aの下面に設けられた突起43dと、基板43aに対して上下方向に移動可能に設けられた移動板43eとを有する。フィンガ部43bの一端は、基板43aの上面に沿って延びており、基板43aにピン結合されるとともに、移動板43eの端部に係合する凹部を有している。また、フィンガ部43bの他端は、基板43aの側面に沿って下方へ延びており、その先端に爪部43cが形成されている。この構成により、移動板43eの上下移動によって複数のフィンガ部43bそれぞれの爪部43cが互いに開閉する。
The
移動板43eは、アーム部41に沿って設けられた回転軸42の回転によって上下方向に移動する。具体的には、移動板43eにはボールねじ用のナットが組み込まれており、回転軸42の下端に形成されたねじ軸の回転に応じて該ナットが上下方向に移動するように構成されている。回転軸42は、例えばテレスコピック構造を有しており、アーム部41の伸縮に応じて(すなわち、カバー支持部43の上下方向の位置変化に応じて)長さを変化できる。回転軸42の上端は、かさ歯車45を介して軸47aと連結されている。そして、軸47aの先端にはハンドル47bが取り付けられており、作業者がハンドル47bを操作することによって、回転軸42を回転させ、爪部43cの開閉を制御できる仕組みになっている。
The moving
カバー22(または23)を移送する際、作業者は、シャッタ機構13を開き、ハンドル46bを回すことによってアーム部41を伸張させ、カバー支持部43を天板10hの開口10gから成膜室10b内へ送る。そして、基板43aの突起43dがカバー22(23)に突き当たることによって、カバー支持部43が位置決めされる。カバー支持部43がカバー22(23)に到達すると、作業者は、ハンドル47bを回すことによって爪部43cを開閉し、カバー22(23)の被支持部22d(23d)の下方に爪部43cを送り込む。その後、ハンドル46bを逆方向に回してアーム部41を収縮させることにより、カバー22(23)を上方へ持ち上げることができる。上方へ持ち上げられたカバー22(23)は、カバー22(23)の下方に差し出されたテーブル48上に載置される。
When transferring the cover 22 (or 23), the operator opens the
図5は、テーブル48付近のハンドリング機構4の構成を示す平面図である。なお、図5は、図1に示した成膜装置1のI−I線に沿った断面を示している。図5を参照すると、ハンドリング機構4は、既に説明したアーム部41及びカバー支持部43に加えて、更にテーブル48及び水平移送機構49を有する。これらテーブル48及び水平移送機構49は、カバー22及び23を主ハース21の上方からカバー待避位置10eへ移送するための本実施形態における移送手段である。なお、カバー待避位置10eは、移送されるカバーの個数(本実施形態では2個)に応じた広さに設定されるとよい。また、カバー待避位置10eは、待避されたカバー22(23)に付着した堆積物が成膜過程へ及ぼす影響を抑えるために、成膜室10bから遠い位置に設定されることが好ましい。
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the handling mechanism 4 in the vicinity of the table 48. 5 shows a cross section taken along line II of the
テーブル48は、水平面(本実施形態ではXY平面)に沿った上面を有する板状の部材であり、水平方向(本実施形態ではX軸方向)に移動可能に設けられている。テーブル48は、不使用時には、カバー待避室10d内に収容されている。テーブル48は、カバー支持部43によって持ち上げられたカバー22(または23)が載置される載置部48aと、載置部48aに対して成膜室10bの反対側に設けられ、載置部48a上のカバー22及び23を待避するための待避部48bとを有する。
The table 48 is a plate-like member having an upper surface along a horizontal plane (XY plane in the present embodiment), and is provided so as to be movable in the horizontal direction (X-axis direction in the present embodiment). The table 48 is accommodated in the
水平移送機構49は、リンク49a及びカバー受け部49bを有する。リンク49aの一端はカバー待避室10dの底壁面にピン支持されており、リンク49aはXY平面内において該一端を軸として回動可能となっている。また、カバー受け部49bの一端は、リンク49aの他端に回動可能にピン支持されている。カバー受け部49bの他端(先端)は、Y字状に成形されており、テーブル48の載置部48aに載置されたカバー22(または23)の側方に差し込まれることができる。
The
カバー22(または23)をカバー待避位置10eへ移送する際、テーブル48は、載置部48aが主ハース21の上方に達するように、作業者によってX軸の負方向へ平行移動される(このときのテーブル48の位置を、図中に仮想線で示す)。そして、アーム部41及びカバー支持部43を用いて載置部48aにカバー22(23)が載置されると、テーブル48はカバー待避室10dへ戻される。ここで、カバー22(23)は、テーブル48がカバー待避室10dへ戻される途中に、水平移送機構49によって載置部48a上から待避部48b上に移される。
When the cover 22 (or 23) is transferred to the
すなわち、テーブル48の載置部48aにカバー22(23)が載置された状態でテーブル48がカバー待避室10dへ戻される際に、作業者が水平移送機構49を操作することにより、カバー受け部49bの先端がカバー22(または23)に差し込まれる。そして、作業者がカバー受け部49bの先端をテーブル48の待避部48b上へ移動させることにより、カバー22(23)が待避部48b上に移される。その後、テーブル48がカバー待避室10d内の所定位置に戻されることにより、待避部48b上のカバー22(23)がカバー待避位置10eに移送される。
That is, when the table 48 is returned to the
図6(a)及び図6(b)は、シャッタ機構13の構成を詳細に示す平面図である。なお、図6(a)及び図6(b)は図1に示した成膜装置1のII−II線に沿った断面を示しており、図6(a)はシャッタ機構13が閉じた状態、図6(b)はシャッタ機構13が開いた状態をそれぞれ示している。
FIGS. 6A and 6B are plan views showing in detail the configuration of the
図6を参照すると、シャッタ機構13は、真空容器10の天板10hの開口10gを閉じるシャッタ板13aと、シャッタ板13aを冷却するための冷却管13bと、シャッタ板13aを回転して開閉するための軸13cとを有する。シャッタ板13aは、開口10gと同様の形状を有しており、開口10gよりも若干大きく形成されている。
Referring to FIG. 6, the
冷却管13bは、シャッタ板13aにおける収容室10f側(図1参照)の面上において、なるべく長く配設されるように幾重にも折れ曲がって配設されている。冷却管13bの内部には水などの冷却液が導入され、成膜時におけるシャッタ板13aの過熱を防止する。なお、図示しないが、天板10h上にも同様の冷却管が配設されている。また、冷却管13bの両端は、軸13cを介して、冷却液を冷却するための図示しない冷却装置(チラーユニット)に接続されている。冷却管13bは、例えば銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。
The
軸13cは、シャッタ板13aの端部付近に取り付けられており、シャッタ板13aを収容室10f側(図1参照)から支持している。そして、軸13cが回転することによりシャッタ板13aが軸13cを中心として回転し、開口10gが開く仕組みになっている。なお、本実施形態ではシャッタ板13aに冷却管13bが設けられているため、シャッタ板13aを開く際に、軸13c及びシャッタ板13aを下方へ移動させた状態で軸13cを回転させることが好ましい。これにより、冷却管13bと天板10hとの干渉を回避できる。
The
次に、図1を参照しながら、成膜装置1を用いた本実施形態による成膜方法について説明する。まず、主ハース21へ成膜材料Maを装着するとともに、被処理物11を保持した被処理物保持部材32を搬送機構3に複数セットする。また、複数のカバー22〜24を主ハース21の周囲に積み重ねる。そして、真空容器10内を真空状態にする。
Next, the film forming method according to the present embodiment using the
続いて、接地電位にある真空容器10を挟んで、負電圧をプラズマ源7に、正電圧を主ハース21に印加して放電を生じさせ、プラズマPを生成する。プラズマPは、補助陽極6に案内されて主ハース21へ照射される。プラズマPによって昇華し、活性化された成膜材料粒子Mbは、成膜室10b内をZ軸方向の正方向に上昇、すなわち被処理物11に向けて飛翔する。
Subsequently, across the
他方、被処理物11は、搬送機構3によって搬送されて成膜室10bの上方に達し、成膜室10b内を拡散している成膜材料粒子Mbに曝される。そして、主ハース21と対向する被処理物11の成膜面に、成膜室10b内に拡散した成膜材料粒子Mbのイオン化粒子が膜状に付着する。被処理物11が一定速度で搬送されながら成膜材料粒子Mbに所定時間曝されることにより、被処理物11の表面に所定の厚さの膜が形成される。こうして、被処理物11の表面に所望の膜が形成される。
On the other hand, the
以上の成膜工程においては、複数の被処理物11を搬送しながらこれらの被処理物11に対して成膜する。また、主ハース21には複数の成膜材料Maを装着することが可能となっている。従って、真空容器10の真空状態を維持したまま長時間にわたって成膜作業を行うことができるが、長時間の成膜作業の結果、カバー22の側壁の内側に成膜材料Maの堆積物D(図2参照)が堆積する。この堆積物Dは、蒸発した成膜材料粒子Mbが上昇せずに主ハース21の周囲に留まることにより次第に大きく形成される。
In the film forming process described above, a plurality of
また、堆積物Dは、主ハース21から見て特定の方向、例えば主ハース21から見てプラズマ源7とは反対側の方向に偏って堆積する傾向がある。従って、成膜作業の経過時間に応じて、図3に示したように、カバー22の係合部22cに部材12の突起12aを引っ掛けてカバー22を回転させる。これにより、カバー22の側壁22bの全周にわたって堆積物Dの堆積量を均一化できるので、より多量の堆積物Dを溜めることができる。また、例えば部材12を用い、側壁22bに堆積した堆積物を底部へ掻き落とすことにより、更に多量の堆積物Dをカバー22に溜めることができる。
Further, the deposit D tends to be deposited in a specific direction as viewed from the
このような作業を繰り返しながら成膜作業を続け、カバー22の側壁22bの全周にわたって堆積物Dが堆積した後、ハンドリング機構4を用いてカバー22を持ち上げ、カバー待避位置10eへカバー22を移送する(図4及び図5参照)。続いて、カバー23においてもカバー22と同様に堆積物Dが堆積するので、カバー23を回転させつつ多量の堆積物Dをカバー23に溜める。そして、カバー23の側壁23bの全周にわたって堆積物Dが堆積した後、ハンドリング機構4を用いてカバー23を持ち上げ、カバー待避位置10eへカバー23を移送する。その後、カバー24においてもカバー22、23と同様に堆積物Dが堆積するので、カバー24を回転させつつ多量の堆積物Dをカバー24に溜める。こうして、複数のカバー22〜24の全てに堆積物Dが溜まった後、真空容器10の真空状態を解除してカバー22〜24を取り出し、堆積物Dを除去する。
The film forming operation is continued while repeating such operations. After deposit D is deposited over the entire circumference of the
以上に説明した本実施形態の成膜装置1及びハース機構2により得られる効果は次のとおりである。すなわち、本実施形態の成膜装置1及びハース機構2においては、上述したように、主ハース21の周囲に複数のカバー22〜24が多重に配置されている。カバー22〜24は、主ハース21を取り囲む側壁22b〜24bを有しているので、堆積物Dによる主ハース21と補助陽極6との短絡を防止できる。
The effects obtained by the
また、堆積物Dは、カバー22〜24のうち主ハース21の最も近くに配置されているカバーの内側に溜まるので、カバー22、23を順次移動することにより、該カバー22、23に溜まった堆積物Dを除去できるとともに、残りのカバー23、24を用いて堆積物Dをさらに溜めることができる。このように、本実施形態の成膜装置1及びハース機構2によれば、複数のカバー22〜24の全てに堆積物Dが溜まるまで真空容器10の真空状態を維持したまま成膜作業を行えるので、真空容器10の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をより少なくできる。
Moreover, since the deposit D accumulates inside the cover disposed closest to the
また、本実施形態のように、複数のカバー22〜24は、主ハース21の周りを回転可能であることが好ましい。上述したように、カバー22〜24に堆積する堆積物Dは、特定の方向に偏って堆積する傾向がある。これに対し、カバー22〜24を回転させることによって、カバー22〜24の内側の堆積物Dの堆積量を方向に因らず均一化できるので、カバー22〜24により多くの堆積物Dを堆積させることができ、真空容器10の真空状態を解除して行う堆積物除去作業の頻度をさらに少なくできる。また、カバー22〜24が側壁22b〜24bの上端に係合部22c〜24cを有することにより、図3に示したような突起12aを有する部材12などを用いてカバー22〜24を容易に回転させることができる。
Further, as in the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態のように、カバー22及び23は、カバー支持部43による下方からの支持力を受けるための被支持部22d及び23dを有することが好ましい。これにより、堆積物Dが溜まったカバー22及び23を容易に持ち上げ、移送することができる。この場合、本実施形態のように、被支持部22d及び23dが、中心軸線C1に沿った方向に互いに間隔をおいて配置されることが好ましい。また、中心軸線C1からの被支持部22d及び23dの距離が、互いに異なっていてもよい。これらにより、堆積物Dが溜まったカバー22の被支持部22dをカバー支持部43によって支持する際に、カバー23の被支持部23dによる干渉を防止できる。なお、本実施形態とは異なり、成膜装置がカバーをn個(n≧4)備える場合には、移送対象となるn−1個のカバーそれぞれの被支持部が互いに間隔をあけて配置されるとよい。また、該n−1個のカバーにおける中心軸線C1からの被支持部の距離が、各カバー毎に異なっているとよい。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のハンドリング機構4により得られる効果は、次のとおりである。すなわち、本実施形態のハンドリング機構4は、上述したように、カバー22及び23を支持するカバー支持部43と、真空容器10の外部に設けられ、カバー支持部43の位置を制御するためのハンドル46b(図4参照)とを有する。このハンドリング機構4によれば、真空容器10外のハンドル46bを作業者が操作することにより、真空容器10の真空状態を保ったまま、堆積物Dが溜まったカバー22及び23を真空容器10内部のカバー待避位置10eへ容易に移動できる。
The effects obtained by the handling mechanism 4 of the present embodiment are as follows. That is, as described above, the handling mechanism 4 of the present embodiment includes the
また、本実施形態のように、ハンドリング機構4は、アーム部41と、テーブル48及び水平移送機構49といった移送手段とを有することが好ましい。これにより、真空容器10の真空状態を保ったまま、堆積物Dが溜まったカバー22及び23を真空容器10内部のカバー待避位置10eへ容易に移動できる。また、この場合、アーム部41が本実施形態のようなパンタグラフ構造を有することにより、アーム部41を簡易な構成によって伸縮可能にできる。
Further, as in this embodiment, the handling mechanism 4 preferably includes an
また、本実施形態のように、ハンドリング機構4が回転軸42(図4参照)を有し、カバー支持部43が、回転軸42の回転に応じて開閉するとともにカバー22(または23)を下方から支持する複数(好ましくは3個以上)のフィンガ部43b(爪部43c)を有するとよい。また、本実施形態のように、回転軸42は、カバー支持部43の位置変化に応じて伸縮可能なテレスコピック構造を有することが好ましい。これらの構成により、カバー支持部43をカバー22(23)の上方から近接させた際に、カバー支持部43の爪部43cを開閉することにより、爪部43cによってカバー22(23)を下方から容易に支持できる。また、爪部43cを開閉させるための回転軸42を伸縮可能に構成することにより、上下方向に移動するカバー支持部43の爪部43cを好適に開閉できる。
Further, as in the present embodiment, the handling mechanism 4 has a rotation shaft 42 (see FIG. 4), and the
また、本実施形態のように、成膜装置1がハンドリング機構4を備える場合、真空容器10が、カバー支持部43を収容する収容室10fを有することが好ましい。これにより、成膜時には使用されないハンドリング機構4を真空容器10の内部に好適に収容できる。また、この場合、成膜装置1は、成膜室10fを開閉するシャッタ機構13を備えることが好ましい。これにより、成膜材料粒子Mbがカバー支持部43に付着することを防止できる。また、更に好適には、本実施形態のように、シャッタ機構13が冷却管13bを有するとよい。
Further, when the
本発明によるハース機構、ハンドリング機構、及び成膜装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では本発明の構成をイオンプレーティング装置に適用しているが、本発明の構成はこれ以外にも例えば真空蒸着装置やスパッタ装置などの様々な物理蒸着装置に適用できる。 The hearth mechanism, the handling mechanism, and the film forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, the configuration of the present invention is applied to an ion plating apparatus. However, the configuration of the present invention can be applied to various physical vapor deposition apparatuses such as a vacuum vapor deposition apparatus and a sputtering apparatus.
また、上記実施形態では被処理物支持部が搬送機構によって構成され、被処理物を搬送しながら成膜を行っている。被処理物支持部はこれ以外にも、例えばチャック等によって被処理物を固定するような構造であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, a to-be-processed object support part is comprised by the conveyance mechanism, and it forms into a film, conveying a to-be-processed object. In addition to this, the workpiece support portion may have a structure in which the workpiece is fixed by, for example, a chuck.
また、上記実施形態では、ハンドリング機構が、カバー支持部の位置を制御するための操作部としてハンドルを有しており、ハンドルとカバー支持部とがアーム部を介して機械的に連結されている。ハンドリング機構は、これ以外にも例えば操作部としてスイッチを有し、このスイッチの操作を電気的にアーム部へ伝え、アクチュエータ等によってアーム部を駆動することによりカバー支持部の位置を制御してもよい。 Moreover, in the said embodiment, the handling mechanism has a handle as an operation part for controlling the position of a cover support part, and a handle and a cover support part are mechanically connected via the arm part. . In addition to this, the handling mechanism has a switch as an operation unit, for example, and electrically controls the operation of this switch to the arm unit, and drives the arm unit by an actuator or the like to control the position of the cover support unit. Good.
1…成膜装置、2…ハース機構、3…搬送機構、4…ハンドリング機構、6…補助陽極、7…プラズマ源、10…真空容器、10a…搬送室、10b…成膜室、10d…カバー待避室、10e…カバー待避位置、10f…収容室、10h…天板、11…被処理物、13…シャッタ機構、21…主ハース、22〜24…カバー、22a〜24a…開口、22b〜24b…側壁、22c〜24c…係合部、22d,23d…被支持部、25…スペーサ、31…搬送ローラ、32…被処理物保持部材、41…アーム部、42…回転軸、43…カバー支持部、48…テーブル、49…水平移送機構、D…堆積物、Ma…成膜材料、Mb…成膜材料粒子、P…プラズマ。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記成膜材料の一端を露出させた状態で前記成膜材料を保持する主ハースと、
前記主ハースを取り囲む側壁を有しており、前記主ハースの周囲に多重に配置された複数のカバーと
を備えることを特徴とする、ハース機構。 A hearth mechanism for holding a film forming material in a vacuum container of a film forming apparatus,
A main hearth holding the film-forming material with one end of the film-forming material exposed;
A hearth mechanism comprising: a side wall surrounding the main hearth, and a plurality of covers arranged around the main hearth.
前記カバーを支持するカバー支持部と、
前記真空容器の外部に設けられ、前記カバー支持部の位置を制御するための操作部と
を有することを特徴とする、ハンドリング機構。 A handling mechanism for transferring a cover disposed around the main hearth to a cover retracting position in a vacuum vessel having a side wall surrounding the main hearth holding a film forming material,
A cover support for supporting the cover;
A handling mechanism, comprising: an operating portion that is provided outside the vacuum vessel and controls a position of the cover support portion.
前記カバーを前記主ハースの上方から前記カバー待避位置へ移送する移送手段と
を更に有することを特徴とする、請求項7に記載のハンドリング機構。 An arm portion attached to the ceiling portion of the vacuum vessel, configured to be extendable in the vertical direction, and provided with the cover support portion at the lower end;
The handling mechanism according to claim 7, further comprising transfer means for transferring the cover from above the main hearth to the cover retracting position.
前記カバー支持部が、前記回転軸の回転に応じて開閉するとともに前記カバーを下方から支持する複数の爪部を有することを特徴とする、請求項8または9に記載のハンドリング機構。 A rotation axis extending along the arm portion;
10. The handling mechanism according to claim 8, wherein the cover support portion includes a plurality of claw portions that open and close in accordance with rotation of the rotation shaft and support the cover from below.
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、前記成膜材料の一端を露出させた状態で前記成膜材料を保持する主ハース、及び前記主ハースを取り囲む側壁を有しており前記主ハースの周囲に多重に配置された複数のカバーを有するハース機構と、
前記真空容器内に設けられ、前記ハース機構が保持する前記成膜材料と対向するように前記被処理物を支持する被処理物支持部と
を備えることを特徴とする、成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film by diffusing a film forming material and attaching it to an object to be processed,
A vacuum vessel;
A main hearth that is provided in the vacuum vessel and holds the film forming material in a state where one end of the film forming material is exposed, and a side wall that surrounds the main hearth, and is multiplexed around the main hearth. A hearth mechanism having a plurality of covers disposed;
A film forming apparatus, comprising: a processing object support portion that is provided in the vacuum container and supports the processing object so as to face the film forming material held by the hearth mechanism.
前記真空容器が、前記カバー支持部を収容する収容室を有することを特徴とする、請求項11に記載の成膜装置。 A cover support portion that supports the cover; and an operation portion that is provided outside the vacuum vessel and controls a position of the cover support portion, wherein at least one of the plurality of covers is the vacuum A handling mechanism for transferring to a cover retracting position in the container;
The film forming apparatus according to claim 11, wherein the vacuum container has a storage chamber for storing the cover support portion.
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