JP3337497B2 - 連続式成膜装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続して作成した基板
に速やかに薄膜を形成する連続式成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学式の記録媒体にレーザ光を照
射して情報を記録・再生する光学式記録再生装置が広く
用いられており、その中でも磁気光学作用を利用した光
磁気ディスク装置は、記録内容の書き換えが可能である
ばかりでなく、一度記録した内容を消去せずに、新しい
情報を上書きするオーバーライトができることから、そ
の用途がますます拡がりつつある。この光磁気ディスク
装置に記録媒体として用いられる光磁気ディスクは、ポ
リカーボネイトなどからなる基板に、蒸着もしくはスパ
ッタリングなどによって、希土類や遷移金属からなるア
モルファス合金の薄膜を記録膜として形成したものであ
る。

【０００３】上記の成膜時には、成膜室が外部から汚染
されないこと、成膜室内部をできるだけ高真空状態に保
つこと、仕込室においては酸化による記録膜（薄膜）の
劣化をできるだけ抑えること、基板及び基板を取り付け
た治具の脱ガスを充分に行うこと、さらには、成形時の
基板の応力を緩和させるために加熱等の前処理を行うこ
となどが要求される。これらの条件を達成し、また、生
産性を向上させるために、現在は、インラインスパッタ
方式の連続式成膜装置（以下、インラインスパッタ装
置）が主として用いられている。

【０００４】一方、基板がプラスチックなどから形成さ
れている場合に、その基板中に水分が多く含まれている
と、記録膜を成膜する真空下でガス成分が多量に放出さ
れ、記録膜の特性を悪化させることがあり、また、成膜
するために必要とされる真空度を得るために、長時間を
要することになる。そのため、従来のインラインスパッ
タ装置では、基板を成膜室に入れる前に仕込室において
充分に脱ガスし、基板中の水分をできるだけ除去してか
ら成膜処理する。

【０００５】図３は、光磁気ディスクの記録膜を作成す
るために従来より用いられているインラインスパッタ装
置の一般的な構成図である。射出成形等により得られた
基板１が搬送ライン７１によって送られ、仕切バルブ７
２より仕込室７３へ供給される。仕込室７３は、図示し
ない真空ポンプと連結した排気口７４から、大気圧より
所定の真空度まで排気される。その後、基板１は、仕込
室７３の後方の仕切バルブ７５より脱ガス室７６へ送ら
れる。脱ガス室７６は、排気口７７を介して、真空ポン
プ（図示せず）により予め所定の真空度まで排気されて
おり、この脱ガス室７６内で基板１が数時間、脱ガスさ
れる。脱ガスが完了した基板はスリット７８を経て成膜
室７９へ送られる。

【０００６】成膜室７９は、排気口８０などから真空ポ
ンプ（図示せず）により排気され、所定の真空度に保た
れている。成膜室７９では、スパッタカソード８１ａに
よってターゲット８２ａの粒子がスパッタされ、基板１
に、ターゲット８２ａの成分の薄膜が成膜される。な
お、スパッタカソード８１ｂ及びターゲット８２ｂは、
ターゲット交換等のために設けられた予備部材である。
また、同図では１層の薄膜を形成する構成を例示した
が、成膜する膜数に応じた数の成膜室を設ける必要があ
る。

【０００７】成膜が完了すれば、基板１は、仕切バルブ
８３を経て取出室８４へ送られる。取出室８４は、排気
口８５を介して真空ポンプ（図示せず）により予め所定
の真空度にされている。基板１が供給された取出室８４
の内部を大気圧に戻した後、基板１が仕切バルブ８６か
ら大気へ取り出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の装置では、通常、脱ガス処理に数時間以上を費
やすので、１製品当りの製造時間が長くなる。また、脱
ガス量が多いために仕込室が極めて大がかりなものにな
り、それに伴って真空ポンプなどの仕込室に付帯する設
備も大型化し、インラインスパッタ装置が非常に巨大な
ものになる。一方、その対策として、例えば特公平４−
１９３０３号公報に示されるように、脱ガス室、仕込
室、成膜室を効率良く配置して装置の占有するスペース
を縮小することが提案されているが、さらに、装置自体
を小型化をする技術が望まれている。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、装置全体の小形化及び省ス
ペース化が図れ、かつ、成膜時間が短縮できる連続式成
膜装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、基板を連続して作成する基板作成機と、
この基板作成機によって作成された基板上に薄膜を形成
する薄膜形成機と、前記基板作成機によって作成された
基板を前記薄膜形成機へ連続して供給する基板供給手段
とを備えた連続式成膜装置であって、基板と接触する少
なくとも前記基板供給手段における部材の熱伝導率を５
×１０^−４ｃａｌ／ｓｅｃ／ｃｍ^２／℃／ｃｍ以下と
し、前記薄膜形成機には、該基板を大気より真空下に送
り込む仕込室と、薄膜を形成する成膜室と、成膜された
基板を真空下より大気へ取り出す取出室とを有し、か
つ、前記仕込室と取出室とを同一の室とすると共に、該
室に基板前処理としての脱ガス室の機能を持たせたもの
である。

【００１１】

【作用】上記の構成により、基板作成機によって基板を
作成し、この基板を基板供給手段によって薄膜形成機の
仕込室へ供給する。基板を供給された仕込室を直ちに所
定の真空度まで排気した後、基板を成膜室へ供給し、基
板上に薄膜を形成する。成膜が完了した基板を再び仕込
室（取出室）へ供給し、大気へ戻した後に取り出す。ま
た、基板と接触する前記基板供給手段の部材の熱伝導率
を所定の低さにしてあるので、基板の搬送過程で基板が
徐々に冷却され、これにより、基板が急激に冷却される
ことがなく、基板が高温状態から冷却されることによっ
て生じる応力が小さくなると共に、基板が高温に保たれ
る時間が長くなり、基板作成時に発生した基板応力が緩
和され軽減される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本実施例による光磁気ディスク
製造装置の基本構成を示す一部断面平面図である。同図
において、装置は、射出成形によって基板１を連続作成
する射出成形機（基板作成機）２と、作成した基板１を
取り出して搬送する基板搬送機（基板供給手段）３と、
基板１に薄膜を形成する薄膜形成機４とから構成されて
いる。

【００１３】射出成形機２は、樹脂の供給口であるホッ
パ２１、樹脂を溶融する加熱筒２２、溶融した樹脂を前
方へ送り出すスクリュー２３、樹脂の射出口であるノズ
ル２４、基板の原形であるスタンパ（図示せず）を有し
た金型２５ａ，２５ｂなどから構成されている。

【００１４】基板搬送機３は、射出成形機２にて作成さ
れた基板１を掴むチャッキングヘッド３１と、このチャ
ッキングヘッド３１を支持して基板１を搬送するアーム
３２と、このアーム３２を駆動させるモータ３３と、ア
ーム３２によって搬送された基板１を載せて時計回りの
方向（矢印Ａ方向）に回転する回転トレー３４などから
構成されている。チャッキングヘッド３１は、アーム３
２を軸として約９０°の範囲で回動自在に装着されてい
る。アーム３２は、モータ３３の駆動により、モータの
軸３３ａを回転軸として約１８０°の範囲で回動するよ
うに設けられている。

【００１５】薄膜形成機４は、仕込部４１と成膜部４２
とから構成され、それぞれの筐体４１ａ，４２ａの内部
は、薄膜形成機４の下方に設置された真空ポンプ（図示
せず）によって、予め所定の真空度まで排気されてい
る。仕込部４１は、搬送された基板１を仕込部４１内に
装着する装着機構４３、仕込室４４ａと取出室４４ｂ、
それらの室内を排気口４５を介して排気する真空ポンプ
４６、仕込室４４ａと取出室４４ｂとを交換する交換機
構４７からなる。交換機構４７は、図示した一点鎖線Ｂ
を軸にして回転可能に設けられており、これが、１８０
°回転することにより、仕込室４４ａと取出室４４ｂの
位置が入れ替わる。なお、仕込室４４ａと取出室４４ｂ
とは同一構造であり、後述するように、それぞれが、基
板１の成膜前には仕込室として、また、成膜後は取出室
として用いられる。

【００１６】一方、成膜部４２は、成膜室４８ａ，４８
ｂ，４８ｃと、それに付帯する真空ポンプ４９ａ，４９
ｂ，４９ｃと、基板１を回転移動させる回転機構５０な
どから構成されている。回転機構５０は、軸５１と回転
アーム５２とを有し、軸５１を中心にして回転アーム５
２が回転するように設けられている。回転アーム５２
が、図示した反時計回りの方向（矢印Ｃ方向）へ９０°
回転する度に、基板１が次の成膜室へ送られる。さら
に、回転アーム５２は、その軸方向に所定範囲で伸縮自
在に設けられているが、その理由は後述する。

【００１７】図２は、図１に示した成膜室４８ａ，４８
ｂ，４８ｃの詳細構成を示す横断面図である。成膜室４
８ａ，４８ｂ，４８ｃは、基板１を挟持する外周マスク
５３と内周マスク５４とを備えた基板支持部５５と、タ
ーゲット５６及びスパッタリングカソード５７を備えた
スパッタ部５８とからなる。スパッタ部５８は、成膜部
４２の筐体４２ａに固定されている。基板支持部５５
は、回転機構５０の回転アーム５２によって支持され、
回転機構５０の駆動により、回転移動（矢印Ｄ方向）す
ると共に、回転アーム５２の伸縮によって前後方向（矢
印Ｅ及び矢印Ｆ方向）にも所定範囲で移動する。スパッ
タ部の側壁５９には、溝６０が設けられ、回転アーム５
２の伸長動作によって、基板支持部の側壁６１が溝６０
に嵌入されることにより、基板支持部５５とスパッタ部
５８とで、密閉された成膜室が形成される。さらに、ス
パッタ部５８には排気口６２が設けられ、これを介し
て、図１に示した真空ポンプ４９ａ，４９ｂ，４９ｃに
より成膜室４８ａ，４８ｂ，４８ｃが所定の真空度まで
排気される。

【００１８】上記の構成による基板作成、及び薄膜形成
動作について説明する。射出成形機２において、乾燥処
理された樹脂がホッパ２１より供給される。樹脂は、加
熱筒２２内で溶融され、スクリュー２３により前方へ送
られてノズル２４より金型２５ａ，２５ｂ内へ射出され
る。そして、金型２５ａ，２５ｂによって、樹脂がスタ
ンパの形状を転写されつつ成形され、基板１が作成され
る。

【００１９】作成された基板１は、直ちに、基板搬送機
３のチャッキングヘッド３１に着接され、アーム３２の
移動によって取り出される。アーム３２は、モータ３３
の駆動により、射出成形機２側から回転トレー３４側へ
回転移動して基板１を搬送する。その動作中に、チャッ
キングヘッド３１は、垂直に保持していた基板１を水平
に保持するように９０°回転する。アーム３２が回転ト
レー３４上に至ると、チャッキングヘッド３１から基板
１が離されて回転トレー３４に載置され、回転トレー３
４が時計回り方向（矢印Ａ方向）へ回転して、基板１が
搬送される。基板１を離したアーム３２は、引き続き作
成される基板を搬送するために、射出成形機２の側へ戻
る。以上の動作を繰り返すことにより、射出成形機２に
よって作成された基板１が、連続して薄膜形成機４へ供
給される。

【００２０】回転トレー３４上の基板１は、薄膜形成機
４の仕込室４３の前方に至った時に、装着機構４３によ
って掴まれ、仕込室４４ａに装着される。仕込室４４ａ
の内部は、基板１が装着されると直ちに、真空ポンプ４
６によって排気口４５から所定の真空度まで排気され、
これによって基板１が脱ガスされる。基板１は、射出成
形機２によって成形されてから、速やかに仕込室４４ａ
に供給されているので、脱ガス処理にかかる時間は、従
来と比べて非常に短時間でよく、また、仕込室４４ａの
大きさについても、基板１を収納できる空間があればよ
いので、極めてコンパクトにすることができる。

【００２１】基板１の脱ガス処理が完了すれば、交換機
構４７を１８０°回転して、仕込室４４ａと取出室４４
ｂとが置き換えられ、これにより、基板１が、成膜部４
２へ供給される。一方、取出室４４ｂには、既に成膜部
４２内で成膜された基板が装填されており、上記の交換
動作によって取出室４４ｂが装着機構４３側へ配置され
る。そして、取出室４４ｂの内部が大気圧に戻された
後、成膜済みの基板が装着機構４３によって外部へ取り
出される。

【００２２】成膜部４２へ供給された基板１は、回転ア
ーム５２の先端に取着された基板支持部５５に装填さ
れ、外周マスク５３と内周マスク５４とによって保持さ
れる。基板１が基板支持部５５に装填されると、回転機
構５０が、反時計回りの方向（図１の矢印Ｃ方向）へ９
０°回転し、基板支持部５５が、第１のスパッタ部５８
に対向するように配置される。さらに、回転アーム５２
の伸長によって基板支持部５５が前方（図２の矢印Ｅ方
向）へ移動され、スパッタ部の側壁５９に設けられた溝
６０に基板支持部の側壁６１が嵌入され、成膜室４８ａ
が設けられる。

【００２３】成膜室４８ａでは、排気口６２から真空ポ
ンプ４９ａにより排気されて所定の真空度を保ちつつ、
スパッタカソード５７によってターゲット５６から粒子
がスパッタされ、基板１に第１層目の薄膜（記録膜）が
形成される。第１の薄膜形成が完了すれば、回転アーム
５２が短縮して、基板支持部５５がスパッタ部５８から
離され、第２層目の薄膜を形成するために、基板支持部
５５を９０°回転させて、次のスパッタ部まで移動し、
第２の成膜室４８ｂが設けられる。以下、上記と同様の
動作によって第２層を成膜し、さらに、第３の成膜室４
８ｃにて第３層を成膜して記録膜の作成を完了する。

【００２４】第３の成膜が完了した基板１は、基板支持
部５５で保持されたまま、回転機構５０の駆動によっ
て、さらに９０°回転移動し、仕込室４４ａと対向する
位置に戻される。この仕込室４４ａは、成膜後には取出
室として用いられる。基板１は、外周マスク５３と内周
マスク５４による挟持を解かれ、基板支持部５５から仕
込室４４ａへ送られた後、交換機構４７及び装着機構４
３によって薄膜形成機４の外部へ送り出される。

【００２５】なお、基板１は、射出成形後に直ちに成膜
されるので、成形時に発生する基板応力を除去する必要
がある。このため、基板１と接触するチャッキングヘッ
ド３１、回転トレー３４、外周マスク５３や内周マスク
５４などの部材は、その熱伝導率が５×１０^−４ｃａｌ
／ｓｅｃ／ｃｍ^２／℃／ｃｍ以下となるように構成し、
基板の搬送過程及び薄膜の形成過程で基板を徐々に冷却
するようにした。これにより、基板が急激に冷却される
ことがなく、基板が高温状態から冷却されることによっ
て生じる応力が小さくなると共に、基板が高温に保たれ
る時間が長くなり、基板作成時に発生した基板応力が薄
膜の形成完了までに緩和され軽減される。材料として
は、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ル、テフロンなどを推奨する。

【００２６】以上、本発明の一実施例について説明した
が、上記構成に限られるものではなく、種々の変形が可
能である。例えば、上記実施例では、薄膜形成機４につ
いて３層成膜する構成を示したが、成膜室の数は、所望
する薄膜の層数に応じて決め、成膜部の筐体の形状を成
膜室数に合わせて六角形や八角形などの多角形にすれば
よい。さらには、薄膜の層数が成膜室数より少ない場合
でも、回転機構５０の回転角度を調整して、不要な成膜
室を通過させることなどで対応できる。基板作成機２は
射出成形のものに限らず、圧縮成形や２Ｐ法による装置
であってもよい。また、本発明は、例示した光磁気ディ
スク製造装置のみならず、基板に薄膜を形成する装置で
あれば、他の目的の装置でも適用することが可能であ
り、基板搬送機３や、薄膜形成機４に設けられる装着機
構４３、交換機構４７、及び回転機構５０などは、装置
の設置環境や目的に応じて適正に構成すればよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、脱ガス処
理の所要時間が短縮され、かつ、脱ガス量も軽減される
ので、仕込室を小型で簡素にできる。また、仕込室と取
出室とを兼用するので、装置の構成を簡略化でき、設置
スペースも小さくなる。また、基板の搬送過程で基板が
徐々に冷却されることにより、基板の応力が緩和され軽
減されるので、基板の応力を緩和させるための加熱等の
前処理を行う必要がなく、基板成形と成膜工程とを直結
することがでる。これにより、成膜工程が短時間化され
ると共に、単位面積当たりの装置の設置台数を増やすこ
とができ、生産性の向上と工場内空間の有効活用が図れ
る。さらには、装置が小型化されたことにより、装置の
監視やメンテナンス作業が軽減され、また、装置の移動
も容易となるので、生産計画の変更等によって設置場所
を変える場合にも迅速に応じることができ、装置の稼働
率が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光磁気ディスク製造装
置の構成を示す一部断面平面図である。

【図２】同装置の薄膜形成機の成膜室の横断面図であ
る。

【図３】従来の連続式成膜装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 射出成形機（基板作成機） ３ 基板搬送機（基板供給手段） ４ 薄膜形成機 ４４ａ，４４ｂ 仕込室（取出室） ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ 成膜室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 B65G 49/06 G11B 7/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を連続して作成する基板作成機と、
   この基板作成機によって作成された基板上に薄膜を形成
   する薄膜形成機と、前記基板作成機によって作成された
   基板を前記薄膜形成機へ連続して供給する基板供給手段
   とを備えた連続式成膜装置であって、基板と接触する少
   なくとも前記基板供給手段における部材の熱伝導率を５
   ×１０^−４ｃａｌ／ｓｅｃ／ｃｍ^２／℃／ｃｍ以下と
   し、前記薄膜形成機には、該基板を大気より真空下に送
   り込む仕込室と、薄膜を形成する成膜室と、成膜された
   基板を真空下より大気へ取り出す取出室とを有し、か
   つ、前記仕込室と取出室とを同一の室とすると共に、該
   室に基板前処理としての脱ガス室の機能を持たせたこと
   を特徴とする連続式成膜装置。