JP2664483B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアークイオンプレーティング等の真空蒸着技
術において、被コーティング物の基板を真空チャンバ内
で移動させつつこれにバイアス電圧を給電しうる真空蒸
着装置に関する。

（従来の技術） アークイオンプレーティング法はスパッタリング法と
ともに、有利に実施できる真空蒸着による被膜形成技術
であって、例えば特公昭52−14690号、特公昭58−3033
号等により公知である。

第４図はアークイオンプレーティング装置の概要を示
し、Ti、Zr等の被膜形成金属の蒸発源（カソード）
（ａ）および被コーティング物の基板（ｂ）を収容した
真空チャンバ（ｃ）内を排気口（ｄ）から真空ポンプに
より排気し、N₂、CH₄等のプロセスガスを導入口（ｅ）
から少量導入しその真空圧下でアーク電源（ｆ）により
真空アーク放電させて被膜形成金属の粒子を発生させ、
基板（ｂ）にはバイアス電源（ｇ）によりマイナスのバ
イアス電圧を印加して基板上に被着堆積させてコーティ
ングする。この真空蒸着装置はバッチ方式であるが、膜
厚、膜質の均一化を図るためには基板（ｂ）を回転テー
ブル（ｈ）上に載せて旋回させる。この場合、基板
（ｂ）へのバイアス電圧の印加はバイアス電源（ｇ）を
一方向回転の回転テーブル（ｈ）に接続することにより
基板の広い載置面を通じて良好な電気接続のもとに行わ
れる。しかしバッチ方式では１バッチ操作毎に冷却後に
真空チャンバを開いて基板を交換するので、再び真空化
し新基板を予備加熱してコーティングを再開する必要が
あり、その段取りおよび予備工程に時間がかかる。

アークイオンプレーティングをインライン方式で連続
化し能率良く実施しようとする場合、膜厚、膜質の均一
化を図るためには、第５図に示すように、真空チャンバ
ー内において、列設された回転ローラ（ｉ）上に基板
（ｂ）を載せてその正逆回転駆動によりライン方向に往
復移動させることが必要になる。この場合、バイアス電
圧の印加は、インライン方式のスパッタリング装置等で
行われているように、通常は第６図に示すように、各回
転ローラ（ｉ）と一体の回転軸（ｊ）が真空チャンバ壁
（Ｃ′）に取付けた絶縁材（ｋ）に設けた真空シール
（ｌ）を貫通し、外部の架台（ｍ）に絶縁材（ｎ）を介
し取付けた軸受箱（ｏ）中の軸受（ｐ）により片持状に
支持され、軸端のプーリ（ｑ）に絶縁性のタイミングベ
ルト（ｒ）を掛合わせて正逆転回転駆動される。基板
（ｂ）から伝わる熱に対して真空シール（ｌ）を保全す
るため回転軸（ｊ）内をジヤケット構造とする場合に
は、回転軸（ｊ）に連接する冷却水系（ｓ）も絶縁す
る。こうして基板に対するバイアス電圧の印加は、バイ
アス電源（ｆ）を軸受箱（ｏ）に接続して、以上のよう
に絶縁されている軸受箱（ｏ）、軸受（ｐ）、回転軸
（ｊ）、回転軸（ｊ）と一体の回転ローラ（ｉ）および
基板（ｂ）と、順次接触を介して通電することによりな
される。この構造を複数の回転ローラのそれぞれについ
て構成する必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） アークイオンプレーティング装置では、そのバイアス
電圧を−1000V程度に大きくすることが必要な場合があ
り、感電、漏電の危険があるので、その絶縁は厳重に行
うことが必要である。ところが、第６図のインライン機
に対応する従来技術と同等の構造では、回転ローラの駆
動機構とバイアス電圧印加機構が回転軸のまわりで重な
り合っているため、この部分に軸受箱、回転軸端プーリ
に対する絶縁、回転軸端あるいは軸受箱へのバイアス電
圧の通電接続、さらに真空シール、回転軸水冷機構等の
多くの機能部分を集中して組込むことが必要で、これら
部分の安全対策を含めて複雑な構造となり、高価で保守
困難で故障機会が多くなる等の問題がある。

本発明はかかる問題を解消するためになされたもので
あり、回転ローラの駆動機構とバイアス電圧印加機構と
を、互いに回転ローラを挟んだ反対側に設置するとによ
り構造を簡素化し、製造および保守等を容易にする真空
蒸着装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、回転駆動軸端に取り付けられた回
転ローラを真空チャンバ内に列設し、該回転ローラに載
置した基板を該回転ローラの回転により移動させるとと
もに、バイアス電源からのバイアス電圧を前記回転ロー
ラを介して前記基板に供給するバイアス電圧給電装置を
有する真空蒸着装置であって、前記回転ローラと前記回
転駆動軸とが電気的に絶縁されているとともに、前記バ
イアス電圧給電装置が前記回転ローラに関して前記回転
駆動軸と反対側に設けられていることを特徴としてい
る。

前記バイアス電圧給電装置に、前記回転ローラの前記
回転駆動軸と反対側の面に設けられた受電板と、前記バ
イアス電源に接続されるバイアス電源接続金具と、該バ
イアス電源接続金具に設けられた圧接手段と、該圧接手
段によって前記受電板に圧接される先端給電板とを備え
るのが、給電側の構造が簡素化され且つ大電流を供給し
うる点で好ましい。

また、前記先端給電板と圧接手段とを可撓性接続具に
よって電気的に接続するのが、給電側が回転ローラの変
位に追随しうる点で好ましい。

（作用） 本発明によれば、回転駆動軸とバイアス電圧給電装置
とが、基板を支持するための回転ローラに対して互いに
反対側から接続されているので、回転駆動軸は電気的絶
縁を考慮する必要はなく駆動機能を有するだけでよい。
したがって、真空チャンバ側壁貫通部の真空軸シールの
保持が容易となり、また回転駆動軸にジヤケット水冷機
構を組み込むことも絶縁を考慮する必要がないので構造
が簡素化される。その結果、通電部、駆動部とも構造が
簡素化され、それだけ故障が少なくなり、真空蒸着装置
で（最も）重視すべき信頼性を向上させることができ
る。

また、請求項２記載のバイアス電圧給電装置を備えた
真空蒸着装置にあっては、回転ローラへのバイアス電圧
の供給を、受電板に給電板を押付けることによって面接
触を通じて直接的に行うことができるので、大電流の通
電が可能となり、真空蒸着装置の大形化が容易に可能と
なる。また、可撓性接続具を備えた請求項３記載の真空
蒸着装置にあっては、基板移動に伴う回転ローラの各方
向の変位に対しても給電側が充分に追随することができ
る。

（実施例） 以下、本発明の真空蒸着装置を、添付の図面を参照し
つつ実施例により一層具体的に説明する。第１図は本発
明の第１実施例の装置を回転ローラの１つの部分の縦断
面図により代表させて示す。

第１図において、真空蒸着により基板上に被膜を形成
するための真空蒸着装置は、基板（２）を載置して移動
させるため回転ローラ（３）が真空チャンバ（１）内に
紙面直角方向に少なくとも２組以上列設状態に組込まれ
る。

各回転ローラ（３）を駆動する回転駆動軸（４）は、
真空チャンバ（１）の１方の側壁（1a）から軸シール
（５）を貫通した状態で真空チャンバ（１）内に挿入さ
れ、図示しない外部の駆動機に接続され正転、逆転す
る。回転駆動軸（４）はその軸内に外側から冷却用ジヤ
ケット（６）が形成され、外部の冷却水系（図示せず）
から冷却水を循環させることによって水冷するようにな
っている。

回転駆動軸（４）の一端には取付フランジ（７）装着
され、該取付フランジ（７）に前記回転ローラ（３）が
絶縁材製リング（８）を介して回転駆動軸（４）とは絶
縁状態に取付られている。回転ローラ（３）の外周面は
基板（２）の載置に適するタイヤ（９）（10）が形成さ
れている。２以上の列設回転ローラ（３）上にまたがっ
て載置された基板（２）は回転駆動軸（４）の同時正
転、逆転により紙面直角方向に往復移動する。

回転ローラ（３）上の基板（２）へのバイアス電圧の
給電のため、回転ローラ（３）の回転駆動軸（４）と反
対側の端面には受電板（12）を設けられている。そして
その側の真空チャンバ側壁（1b）には絶縁材（13）を介
して真空シール（14）を施され、回転ローラ（３）に向
かって突出するバイアス電源接続金具（15）が設けられ
ており、このバイアス電源接続金具（15）に外部でバイ
アス電源（図示せず）が接続されている。

バイアス電源接続金具（15）の内端側には、後で第２
図とともに詳述するように、その中心孔にコイルばね
（16）組込まれている。このコイルばね（16）が特許請
求の範囲でいう圧接手段に該当する。また、この例では
可撓性接続具としてユニバーサルジョイント型式の可撓
性継手（17）の基部が挿入され、可撓性継手（17）の先
端に取付けた先端給電板（18）を前記受電板（12）に押
付けるようにされている。

こうして、バイアス電流は、バイアス電源接続金具
（15）から可撓性継手（17）、先端給電板（18）、受電
板（12）、回転ローラ（３）を通して基板（２）に給電
される。可撓性継手（17）の各部は金属固体接触を通じ
て導電性であるが、バイアス電源接続金具（15）と先端
給電板（18）とを可撓性電気ケーブル（19）で直接接続
して可撓性継手（17）をバイパスするのが給電のため得
策である。そして受電板（12）、先端給電板（18）の接
触面は、銀、カーボン等で構成し電気的導通の向上を図
るとともに、真空中での固体摩擦によるかじり付き等の
機械的トラブルの発生を避けるようにしている。

この可撓性継手（17）の給電系統は、第２図に詳細に
示すように、バイアス電源接続金具（15）の中心孔にコ
イルばね（16）を組込むとともに可撓性継手（17）の外
ヨーク（20）の基部を挿入し、該基部の長孔にピン（2
1）を挿込んで回り止を施すことにより、外ヨーク（2
0）に矢印（Ａ）方向の追従性を与えている。外ヨーク
（20）内には中ヨーク（23）をピン（22）で枢支して組
込むことにより、矢印（Ｂ）方向の追従性を与えてい
る。中ヨーク（23）には内ヨーク（24）を固定し、内ヨ
ーク（24）にはピン（25）で先端給電板（18）を組込む
ことにより、矢印（Ｃ）方向の追従性を与えている。

このユニバーサルジョイント型式の可撓性継手（17）
は、先端給電板（18）を回転する受電板（12）に押し当
てた際、その動きに対して良好な追従性を保って接触す
るので、所定の給電面積を確保し、同時に加工精度や組
立精度関係から生ずる片当りによるかじりつき、偏摩耗
等を防止するのに有効である。

第３図はユニバーサルジョイント型式の可撓性継手に
代えて球面接触を利用する本発明の他の実施例を示す。
前実施例と均等の各部は同一符号で示し説明の重複を省
略する。

この実施例では受電板（12A）は凹球面に形成され、
先端給電板（18A）は凸球面に形成される。先端給電板
（18A）は、圧接手段であるコイルばね（16）を組み込
んだバイアス電源接続金具（15A）に挿入され、挿入間
隙を利用するだけの可撓性接続によって比較的良好な接
触面間の追従接触がなされる。

なお、上記実施例ではインライン式の真空蒸着装置を
中心に説明したが、本発明はもちろんバッチ式の装置に
も適用できるものである。即ち、基板（２）が回転テー
ブルに載り切らない平板形状のものである場合、インラ
イン式の装置と同様に基板（２）を往復移動させること
が必要となるので、本発明を適用した装置構成とするこ
とが有利になる。

（発明の効果） 本発明の真空蒸着装置は、回転ローラの正逆回転駆動
機構とバイアス電圧給電機構とを回転ローラの両側に分
離することにより、それぞれの構造が簡素化され且つ高
機能化され、信頼性が向上するという効果を奏する。

また、回転ローラの受電板に給電板を押圧して給電す
る給電装置を有する真空蒸着装置にあっては、大電流の
通電が可能となり、真空蒸着装置の大形化が容易に可能
となる。

また、可撓性接続具を備えた真空蒸着装置は、基板移
動に伴う回転ローラの各方向の変位に対しても給電側が
充分に追随できるので安定して給電しうるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空蒸着装置の１実施例におけるバイ
アス電源給電装置を示すその１回転ローラ部分での縦断
正面図、第２図はその可撓性継手を含む給電機構部分の
分解斜視図、第３図は本発明の他の実施例の縦断正面
図、第４図は従来技術のアークイオンプレーティング装
置の縦断略示図、第５図はそのインライン機の基板移動
部を示す斜視図、第６図はその軸受部の構造を示す縦断
正面図である。 （１）……真空チャンバ、（1a）（1b）……真空チャン
バ側壁、（２）……基板、（３）……回転ローラ、
（４）……回転駆動軸、（５）……軸シール、（６）…
…冷却用ジヤケット、（７）……取付フランジ、（８）
……絶縁材製リング、（９）（10）……タイヤ、（12）
（12A）……受電板、（13）……絶縁材、（14）……真
空シール、（15）（15A）……バイアス電源接続金具、
（16）……コイルばね、（17）……可撓性継手、（18）
（18A）……先端給電板、（19）……可撓性電気ケーブ
ル、（20）……外ヨーク、（21）（22）（25）……ピ
ン、（23）……中ヨーク、（24）……内ヨーク、（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）……追従方向、（ａ）……蒸発源、（ｂ）
……基板、（ｃ）……真空チャンバ、（ｃ′）……真空
チャンバ壁、（ｄ）……排気口、（ｅ）……導入口、
（ｆ）……アーク電源、（ｇ）……バイアス電源、
（ｈ）……回転テーブル、（ｉ）……回転ローラ、
（ｊ）……回転軸、（ｋ）……絶縁材、（ｌ）……真空
シール、（ｍ）……架台、（ｎ）……絶縁材、（ｏ）…
…軸受箱、（ｐ）……軸受、（ｑ）……プーリ、（ｒ）
……タイミングベルト、（ｓ）……冷却水系。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動軸端に取り付けられた回転ローラ
   を真空チャンバ内に列設し、該回転ローラに載置した基
   板を該回転ローラの回転により移動させるとともに、バ
   イアス電源からのバイアス電圧を前記回転ローラを介し
   て前記基板に供給するバイアス電圧給電装置を有する真
   空蒸着装置において、前記回転ローラと前記回転駆動軸
   とが電気的に絶縁されているとともに、前記バイアス電
   圧給電装置が前記回転ローラに関して前記回転駆動軸と
   反対側に設けられていることを特徴とする真空蒸着装
   置。
2. 【請求項２】前記バイアス電圧給電装置が、前記回転ロ
   ーラの前記回転駆動軸と反対側の面に設けられた受電板
   と、前記バイアス電源に接続されるバイアス電源接続金
   具と、該バイアス電源接続金具に設けられた圧接手段
   と、該圧接手段によって前記受電板に圧接される先端給
   電板とを有することを特徴とする請求項１記載の真空蒸
   着装置。
3. 【請求項３】前記先端給電板が可撓性接続具を介して前
   記圧接手段に接続されていることを特徴とする請求項２
   記載の真空蒸着装置。