JP5045395B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空下で蒸着によって成膜を行うための成膜装置に関し、特にプラスチックレンズ等の光学素子のコーティングに適する成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film by vapor deposition under vacuum, and more particularly to a film forming apparatus suitable for coating an optical element such as a plastic lens.
真空成膜装置として、基板及び蒸着源を収納した真空室と、イオン化ガスを発生するイオン化ガス発生手段と、真空室及びイオン化ガス発生手段間に設けられた配管やバルブであるイオン化ガス供給手段とを備える(例えば特許文献1参照)。この真空成膜装置では、成膜前の減圧時に、イオン化ガスを真空室に導入することによって基板を除電し、基板表面から塵埃を除去する。
しかし、上記のような真空成膜装置では、成膜後に真空室内を大気に開放して成膜後の基板を取り出す際に、イオン化ガスを真空室に導入することができず、塵埃が付着する可能性がある。特に、プラスチックレンズのコートでは、レンズを加熱した状態で真空蒸着を行うことが多く、一連の成膜が終了してスローリークを含む大気開放時に基板(レンズ)がまだ高温状態にあり、微塵が付着した後に固着しやすい。よって、成膜前に除電しただけでは不十分でレンズ表面すなわちコート上に微塵が付着して不良品となることが分かってきている。このような成膜後における微塵の付着は、真空室を大気に開放する際に、真空室内壁に付着した塵埃等が大気の導入にともなって帯電したレンズのコート上に引き寄せられることに原因すると考えられる。 However, in the vacuum film forming apparatus as described above, when the vacuum chamber is opened to the atmosphere after film formation and the substrate after film formation is taken out, the ionized gas cannot be introduced into the vacuum chamber, and dust adheres. there is a possibility. In particular, in the coating of plastic lenses, vacuum deposition is often performed with the lens heated, and the substrate (lens) is still at a high temperature when the series of film formation is completed and the atmosphere including the slow leak is released, and fine dust is generated. Easy to stick after adhering. Therefore, it has been found that it is not sufficient to remove static electricity before film formation, and fine dust adheres to the lens surface, that is, the coat, resulting in a defective product. Such adhesion of fine dust after film formation is caused when dust or the like adhering to the wall of the vacuum chamber is attracted onto the charged lens coat as the atmosphere is introduced when the vacuum chamber is opened to the atmosphere. Conceivable.
そこで、本発明は、成膜後に微塵がレンズ等の成膜対象の表面に付着して不良品となることを防止できる成膜装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus that can prevent fine dust from adhering to the surface of a film forming target such as a lens after the film forming to become a defective product.
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、(a)成膜用の蒸着源と、(b)成膜の対象であるワークを保持するホルダと、(c)蒸着源とホルダとを収納する真空容器と、(d)真空容器内を減圧する減圧装置と、(e)真空容器内に配置され、真空容器内に導入された外気をイオン化するイオン化部とを備え、イオン化部は、真空容器の空気導入孔からホルダに保持されたワークに至る空気の経路上であって、空気導入孔に隣接して覆うように配置され、ワークは、成膜によってコーティングされるプラスチックレンズである。 In order to solve the above-described problems, a film forming apparatus according to the present invention includes (a) a deposition source for film formation, (b) a holder for holding a workpiece to be formed, (c) a deposition source and a holder. preparative a vacuum container for storing and a decompressor for decompressing (d) is a vacuum container, disposed within (e) vacuum vessel, and a ionization unit for ionizing the ambient air that is introduced into the vacuum chamber, the ionization part Is a path of air from the air introduction hole of the vacuum vessel to the work held by the holder, and is disposed so as to cover the air introduction hole, and the work is a plastic lens coated by film formation. is there.
上記成膜装置では、イオン化部が、真空容器内に配置され、真空容器内に導入された外気をイオン化するので、真空容器内を大気に開放する際に、真空容器内に導入された大気によってワークが帯電することを防止でき、真空容器内壁に付着した塵埃等の意図しないパーティクルが成膜後のワークに引き寄せられて膜上に付着することを防止できる。つまり、成膜後のワークの取り出し時に不良が発生することを防止できる。
上記成膜装置において、イオン化部が、真空容器の空気導入孔からホルダに保持されたワークに至る空気の経路上であって空気導入孔に隣接して覆うように配置されている。これにより、空気導入孔から導入された空気がワークに至る前にこれを効率よくイオン化できるので、ワークの除電とパーティクルの付着防止とがより確実になる。
上記成膜装置において、ワークが、成膜によってコーティングされるプラスチックレンズである。これにより、例えばレンズの表面に形成される反射防止膜その他の各種コーティングについて不良の発生を抑制することができる。
In the film forming apparatus, the ionization unit is disposed in the vacuum container and ionizes the outside air introduced into the vacuum container. Therefore, when the inside of the vacuum container is opened to the atmosphere, the atmosphere introduced into the vacuum container It is possible to prevent the workpiece from being charged, and it is possible to prevent unintended particles such as dust adhering to the inner wall of the vacuum container from being attracted to the workpiece after film formation and adhering to the film. That is, it is possible to prevent a defect from occurring when the workpiece after film formation is taken out.
In the film forming apparatus, the ionization unit is disposed on the air path from the air introduction hole of the vacuum vessel to the work held by the holder so as to cover the air introduction hole. Thereby, since the air introduced from the air introduction hole can be efficiently ionized before reaching the workpiece, it is possible to more reliably eliminate the charge of the workpiece and prevent the particles from adhering.
In the film forming apparatus, the workpiece is a plastic lens that is coated by film formation. Thereby, generation | occurrence | production of a defect can be suppressed, for example about antireflection film and other various coatings formed in the surface of a lens.
本発明の別の態様では、空気導入孔を介して真空容器内に外気を導入可能にするリーク部にはリークバルブをさらに備え、イオン化部が、リークバルブに連通する空気導入孔に近接して配置されている。この場合、リーク部に設けたリークバルブからの外気を所望の程度に直接イオン化した後に真空容器中に拡散させることができる。 In another aspect of the present invention, the leak portion that enables the introduction of outside air into the vacuum vessel through the air introduction hole is further provided with a leak valve, and the ionization portion is in proximity to the air introduction hole that communicates with the leak valve. Has been placed. In this case, the outside air from the leak valve provided in the leak portion can be directly ionized to a desired degree and then diffused into the vacuum vessel.
本発明のさらに別の態様では、真空容器内に配置されホルダに固定されたワークを加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とする。この場合、加熱装置によってワークを加熱することによって膜質や密着性を確保できるが、真空容器内を大気に開放する際の空気の帯電性も増加する傾向が生じるので、イオン化部による外気のイオン化がより効果的なものとなる。 According to still another aspect of the present invention, the apparatus further includes a heating device that heats a workpiece disposed in the vacuum vessel and fixed to the holder. In this case, the film quality and adhesion can be ensured by heating the workpiece with a heating device, but the chargeability of the air when the inside of the vacuum vessel is opened to the atmosphere also tends to increase. It will be more effective.
以下、本発明の一実施形態に係る成膜装置について、図面を参照しつつ具体的に説明する。 Hereinafter, a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の成膜装置の構造を概念的に説明する側面図である。この成膜装置100は、成膜用の蒸着源10と、複数のワークWを保持するホルダ20と、ワークWを加熱する加熱装置30と、蒸着源10やホルダ20等を収納する真空容器40と、真空容器40内を減圧する減圧装置50と、真空容器40内に外気ARを緩やかに導入するスローリーク部60と、真空容器40内に配置されて外部から導入された外気ARをイオン化するイオン化部70とを備える。なお、本成膜装置100による成膜の対象となるワークWは、射出成形により形成された小型のプラスチックレンズであり、例えば光ピックアップ装置の対物レンズとして用いられる。
FIG. 1 is a side view conceptually illustrating the structure of the film forming apparatus of the present embodiment. The
蒸着源10は、無機の成膜材料の真空蒸着を可能にするものであり、ルツボ部分11と電子銃部分12とを備える。ここで、ルツボ部分11は、ワークW表面のコーティング用の蒸発物質を収容しており、電子銃部分12は、ルツボ部分11中の蒸発物質に対して電子線EBを入射させる。これにより、電子線EBでルツボ部分11中の蒸発物質を加熱して溶かし、ルツボ部分11から蒸発物質の蒸気EMを上方に射出させることができる。なお、ルツボ部分11は、単一に限らず複数とすることができ、複数の成膜材料をワークW表面にコーティングすることができ、成膜材料の変更によってワークW表面に多層のコーティングを形成することができる。
The
ホルダ20は、複数のワークWを蒸着源10に対向する状態で蒸着源10の上方に配置する。ホルダ20は、一部拡大して示すように、各ワークWの光学面91を下方に露出させる開口21を有している。この開口21により、蒸着源10からの蒸気EMをワークWの光学面91上に入射させ蒸発物質を堆積させることができる。光学面91上に堆積される堆積膜すなわち薄膜は、例えば反射防止膜とするが、フィルタ等の各種機能を有する光学薄膜とすることができる。なお、図示を省略するが、ホルダ20は、真空容器40内で姿勢を変更することができる。
The
加熱装置30は、真空容器40の下部側に配置された複数のハロゲンランプ31を備えてなり、ハロゲンランプ31からの熱線HBをホルダ20に支持されたワークWの光学面91及びその周辺に入射させることができ、成膜前、成膜中、又は成膜後において、ワークWの光学面91等を所望の温度に加熱することができる。なお、加熱装置30は、各ハロゲンランプ31を真空容器40内で昇降させることができ、ハロゲンランプ31からホルダ20までの距離を調整できるようになっている。
The
真空容器40は、その内部空間ISにおいて、蒸着源10を底部に支持し、ホルダ20を上部に支持するとともに、加熱装置30をホルダ20に対向して下方に支持する。真空容器40の側面には、内部空間ISを開放したり密閉したりするための扉41が設けられている。この扉41には、不図示のヒンジや締め金具が付随して設けられている。なお、真空容器40には、減圧装置50やスローリーク部60が接続されている。また、真空容器40は、内部空間ISのスローリーク部60に近接した位置にイオン化部70を支持している。
In the internal space IS, the
減圧装置50は、ロータリーポンプ51と油拡散ポンプ52とを備え、これらロータリーポンプ51及び油拡散ポンプ52は、配管53,54、粗引きバルブ55、及びメインバルブ56を介して真空容器40に接続されている。ここで、ロータリーポンプ51は、真空容器40の内部空間ISを低度の真空に減圧することができ、油拡散ポンプ52は、内部空間ISを高度の真空に減圧することができる。配管53,54には、図示を省略するが、大気を内部空間IS等に導入するためのリークバルブ58も設けられている。蒸着源10による真空蒸着は、油拡散ポンプ52によって内部空間ISを高真空に減圧した状態で行われる。なお、減圧装置50を、上記のような油拡散ポンプ52等で構成する必要はなく、クライオポンプ等に置き換えることができる。
The
スローリーク部60は、外気ARを取り込む配管61と、配管の経路中に設けられパーティクル(ここでは、塵埃、高分子等を含むものとする)の通過を阻止するフィルタ62と、外気ARを導入可能にするため開閉自在のリークバルブ63と、真空容器40内に臨む空気導入孔64とを備える。真空蒸着による成膜終了後に、リークバルブ63を僅かに開くと、真空容器40の内部空間IS内に徐々に外気ARが導入される。これにより、内部空間IS内に激しい気流が形成されることを防止できるので、真空容器40の底部にたまった成膜材料(蒸着ミスト)等のパーティクルが舞い上がってワークWの光学面91すなわち膜面上に付着することをある程度抑制できる。
The
イオン化部70は、スローリーク部60のリークバルブ63に連通する空気導入孔64に近接して、真空容器40内に配置されている。つまり、イオン化部70は、内部空間IS内において、空気導入孔64からホルダ20に保持されたワークWに至る導入空気LAの経路上に配置されている。イオン化部70を設けることによって、導入空気LAは、ワークWの表面に接する前にイオン化される。これにより、導入空気LAがワークWの表面に接して除電するので、ワークWの表面上、特に光学面91上にパーティクル等が引き寄せられて付着する確率を低減することができる。よって、スローリーク部60による外気ARの導入に伴って真空容器40の底部に残留している蒸着ミスト等のパーティクルが舞い上がっても、ワークWの光学面91上に付着しにくくなり、成膜後のワークWに成膜不良が発生することを防止することができる。イオン化部70は、導入空気LAを、例えば正負交互に周期的にイオン化するものであるが、具体的には、低周波コロナ放電式のイオン化装置、高周波コロナ放電式のイオン化装置等を用いることができる。また、電磁波を用いて導入空気LAをイオン化することもできる。
The
ここで、低周波コロナ放電式のイオン化装置は、例えば商用周波数でコロナ放電させ、+イオン及び−イオンをファンで送風する形式のものである。このようなイオン化装置の除電装置部分を、イオン化部70としてスローリーク部60に取付けることができる。なお、イオン化装置は、送風用のファンを通常備えるが、本実施形態の場合、スローリーク部60からのスローリーク用エアすなわち導入空気LAが送風機能を有するので、この導入空気LAによって真空容器40内にイオン化空気を充満させることができる。
Here, the low frequency corona discharge type ionization apparatus is of a type in which, for example, corona discharge is performed at a commercial frequency, and + ions and − ions are blown by a fan. Such a charge removal device portion of the ionization device can be attached to the
また、高周波コロナ放電のイオン化装置は、例えば数10Hz以上の周波数でコロナ放電させ、細かな+イオン及び−イオンを送風する形式のものであり、例えば圧縮空気を使って対象物に噴きつける形式のものが多い。このようなイオン化装置の除電装置部分を、イオン化部70としてスローリーク部60に取付けることもできる。この場合も、スローリーク部60からの導入空気LAが送風機能を有するので、この導入空気LAによって真空容器40内にイオン化空気を充満させることができる。
In addition, the ionizer for high-frequency corona discharge is a type in which corona discharge is performed at a frequency of, for example, several tens of Hz, and fine + ions and − ions are blown. There are many things. Such a static elimination device portion of the ionization device can be attached to the
なお、ワークWは、成膜の際に例えば40〜100℃程度に加熱されており、導入空気LAがイオン化されていない場合、導入空気LAとの間で摩擦性の帯電が生じやすくなると考えられる。このため、スローリーク部60による導入空気LAによって形成される気流によって蒸着ミスト等のパーティクルが舞い上がったり、真空容器40の扉41の開放後に流入する外部空気に伴って塵埃が舞い込んだりした場合、ワークWの光学面91上の堆積膜上にパーティクルが引き寄せられて付着してしまう。特に、成膜直後のワークWの光学面91上にパーティクルが付着した場合、かかるパーティクルが弱く溶着する現象が生じ、パーティクルの除去も困難になると考えられる。以上のような現象を具体的に説明すると、例えば温度25℃で湿度50%の外気ARが内部空間ISに導入され、導入空気LAとして例えば温度80℃に急加熱されると、その湿度は数%に低下する。このように低湿度で乾燥した導入空気LAは、ワークW表面を帯電させやすくなるものと考えられ、比較的高温の光学面91上に静電的に吸引されて付着したパーティクルは、静電気と熱の両方の影響で強固に付着して外観不良になる。付着量が多くなると光学性能への影響もでる。よって、本実施形態のように、導入空気LAをイオン化することで、パーティクルがワークWの光学面91上に付着して汚れ不良の原因となることを効果的に防止できる。ここで、真空容器40内の真空度を十分に高く保った状態でワークWを十分に冷却すれば、上記のような乾燥空気よる帯電の効果を低減できるとも考えられるが、冷却に要する時間を長くすることは、一般に成膜処理のスループットを低下させることになってしまう。
In addition, when the workpiece | work W is heated to about 40-100 degreeC, for example at the time of film-forming, and the introduction air LA is not ionized, it is thought that frictional electrification tends to arise between the introduction air LA. . For this reason, when particles such as vapor deposition mist rise by the air flow formed by the introduced air LA by the
図2は、図1の成膜装置100の制御系を説明するブロック図である。なお、成膜装置100を主に手動で動作させる場合、以下に説明する制御系は不要となる。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control system of the
成膜装置100の制御系は、蒸着源10を動作させる蒸着源駆動部82と、加熱装置30を動作させる加熱装置駆動部83と、減圧装置50を動作させる減圧装置駆動部84と、イオン化部70を動作させるイオン化部駆動部85と、スローリーク部60のリークバルブ63、減圧装置50、バルブ55,56等を動作させるバルブ駆動部86と、不図示の温度計、真空計等を動作させるセンサ駆動部87と、ホルダ20を水平面内で回転させるホルダ回転駆動部88と、これらの動作を統括的に制御する制御部81とを備える。
The control system of the
図3は、図1、2に示す成膜装置100の動作を説明するフローチャートである。予め、真空容器40内のホルダ20上に複数のワークWをセットし蒸着源10に蒸発物質をセットした状態として、扉41を閉止してある。まず、制御部81の制御下で減圧装置50を動作させ真空容器40の内部空間ISを高真空に減圧する(ステップS12)。そして、真空容器40内の減圧後又はこれと平行して、制御部81の制御下で加熱装置30を動作させワークWを成膜に必要な温度まで昇温する(ステップS13)。次に、制御部81の制御下で蒸着源10を動作させ、成膜材料をワークW表面にコーティングする(ステップS14)。この際、ホルダ回転駆動部88を介してホルダ20回転させることで、ホルダ20上のワークWの位置を成膜中変化させることができ、多数のワークWの均一な成膜が可能になる。次に、制御部81の制御下で蒸着源10や加熱装置30等の動作を停止させることで、成膜材料の蒸着を停止しワークWを徐々に冷却する(ステップS15)。その後、ワークWがある程度冷却した段階で、制御部81の制御下でスローリーク部60の動作を開始させ、真空容器40内を徐々に外気圧に戻し始める(ステップS16)。この際、制御部81の制御下でイオン化部70を動作させており、導入空気LAをワークW表面に接する前にイオン化する。これにより、ワークW表面の帯電を防止して舞い上がったパーティクル等がワークW表面すなわち光学面91上に付着する現象を抑えることができる。なお、スローリーク部60の動作の途中から、減圧装置50に付随する不図示の他のリークバルブを動作させることもでき、この場合もイオン化部70を経た導入空気LAによってワークW表面の帯電を一定レベル以下に抑制することができる。最後に、制御部81は、真空容器40内の気圧が外気圧に達したことを検出した場合、これをオペレータに表示することによって真空容器40の扉41の開放を許可する(ステップS17)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the
以上の説明から明らかなように、本実施形態の成膜装置100によれば、イオン化部70が、真空容器40内に配置され、真空容器40内に導入される導入空気LAをイオン化するので、真空容器40内を大気に開放する際に、導入空気LAによってワークWが帯電することを防止でき、真空容器40内壁に付着した塵埃等の意図しないパーティクルが成膜後のワークWに引き寄せられて堆積膜上に付着することを防止できる。つまり、成膜後のワークWの取り出し時に製品不良が発生することを防止できる。
As is clear from the above description, according to the
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、イオン化部70をスローリーク部60の空気導入孔64に隣接して配置しているが、空気導入孔64から離れて配置することができる。つまり、導入空気LAがワークWの成膜側の光学面91上に達するまでの経路上にイオン化部70を配置すれば、導入空気LAのイオン化によって堆積膜上にパーティクル等が付着する確率を低減することができる。なお、イオン化部70の真空容器40中への設置は、一箇所にこだわらず、複数箇所としてもよい。
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、成膜前の減圧中において真空容器40内の帯電防止を行っていないが、図1に示すように、イオン化ガス発生装置93を設け、これが発生したイオン化ガスを真空容器40内に導入することにより、成膜前の減圧時にワークWを除電し、ワークW表面から塵埃を除去することができる。
Further, in the above embodiment, the inside of the
また、上記実施形態では、ワークWがプラスチック製のレンズであるとしたが、ワークWは、レンズに限らず様々な光学素子とすることができ、またその材料も、プラスチックに限らずガラスその他の無機材料とすることもできる。 In the above-described embodiment, the workpiece W is a plastic lens. However, the workpiece W is not limited to a lens, and can be various optical elements. It can also be an inorganic material.
また、上記実施形態では、スローリーク部60に付随してイオン化部70を設けたが、通常のリーク部に付随してイオン化部70を設けることもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では省略したが、蒸着源10とホルダ20との間に蒸気EM等がホルダ20やワークW表面に入射することを必要なタイミングで阻止する開閉シャッタを設けることもできる。
Although omitted in the above embodiment, an opening / closing shutter that prevents vapor EM or the like from entering the surface of the
また、上記実施形態では、蒸着源10を電子線EBで加熱するが、他の加熱法で蒸着源10を加熱することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the
10…蒸着源、 11…ルツボ部分、 20…ホルダ、 21…開口、 30…加熱装置、 31…ハロゲンランプ、 40…真空容器、 50…減圧装置、 51…ロータリーポンプ、 52…油拡散ポンプ、 60…スローリーク部、 61…配管、 62…フィルタ、 63…リークバルブ、 64…空気導入孔、 70…イオン化部、 81…制御部、 82…蒸着源駆動部、 83…加熱装置駆動部、 84…減圧装置駆動部、 85…イオン化部駆動部、 100…成膜装置、 EB…電子線、 EM…蒸気、 IS…内部空間、 LA…導入空気、 W…ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
成膜の対象であるワークを保持するホルダと、
前記蒸着源と前記ホルダとを収納する真空容器と、
前記真空容器内を減圧する減圧装置と、
前記真空容器内に配置され、前記真空容器内に導入された外気をイオン化するイオン化部と、
を備え、
前記イオン化部は、前記真空容器の空気導入孔から前記ホルダに保持されたワークに至る空気の経路上であって、前記空気導入孔に隣接して覆うように配置され、
前記ワークは、成膜によってコーティングされるプラスチックレンズであることを特徴とする成膜装置。 A deposition source for film formation;
A holder for holding a workpiece to be deposited;
A vacuum container for housing the vapor deposition source and the holder;
A decompression device for decompressing the inside of the vacuum vessel;
An ionization unit disposed in the vacuum vessel and ionizing outside air introduced into the vacuum vessel;
Equipped with a,
The ionization part is disposed on the air path from the air introduction hole of the vacuum vessel to the work held by the holder, and is disposed adjacent to the air introduction hole,
The film forming apparatus , wherein the workpiece is a plastic lens coated by film formation.
前記イオン化部は、前記リークバルブに連通する前記空気導入孔に近接して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 The leak portion that allows outside air to be introduced into the vacuum vessel through the air introduction hole further includes a leak valve,
The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the ionization unit is disposed in proximity to the air introduction hole communicating with the leak valve.
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