JP5832985B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置に関する。

被成膜物の表面に膜を形成する成膜方法には、例えばイオンプレーティング法がある。イオンプレーティング法では、蒸発させた成膜材料を真空容器内に拡散させて、被成膜物の表面に成膜材料を付着させる。イオンプレーティング法のための成膜装置では、拡散させた成膜材料の一部が当該成膜材料付近に留まり、成膜材料を保持する主陽極である主ハースや補助電極である輪ハースに付着して堆積する場合があった。成膜材料の堆積量が多くなることにより、主ハースと輪ハースとが短絡する場合があった。

上述した必要性に対処した方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、主ハースと輪ハースとの間に、輪ハースを覆うアウターリム（カバー）を複数配置し、成膜材料が堆積したアウターリムをハンドリング装置を用いて定期的に交換する方法が知られている。

特開２００８−３４８３１８号公報

ここで、特許文献１の成膜装置は、板状の被成膜物の板厚方向が略鉛直方向となるように被成膜物が真空容器内に配置されて搬送されるいわゆる横型の成膜装置である。従って、主ハースの周りにアウターリムを複数重ね、固定せずに単に置いておくことで、ハンドリング装置を用いてそれらを容易に交換することが可能である。しかしながら、当該構成を、被成膜物の板厚方向が略水平方向となるように搬送される縦型の成膜装置に適用した場合、固定されていないアウターリムが落下するなどの問題があり、適用することができない。

そこで、本発明は、縦型の成膜装置において好適な態様にて主ハース周辺をカバーすることのできる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明に係る成膜装置は、プラズマビームによって成膜材料を加熱し、成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させる成膜装置であって、成膜材料を保持するように水平方向に貫通する孔を有すると共に、プラズマビームを成膜材料へ導く、またはプラズマビームが導かれる主陽極である主ハースと、主ハースを取り囲み、歯部を有するアウターリムと、アウターリムの歯部と係合することによって、アウターリムに主ハース周りの回転力を付与する回転部と、主ハースとアウターリムとの間に設けられ、アウターリムの水平方向における動きを規制すると共に、アウターリムを回転可能に支持する支持部材と、を備える。

本発明に係る成膜装置では、主ハースが水平方向に貫通する孔を有している縦型の成膜装置であるため、主ハースを取り囲むアウターリムは、水平方向に延びるような配置となる。このような配置に対し、支持部材によってアウターリムの水平方向における動きが規制されている。従って、アウターリムは落下することなく支持部材によって支持された状態を維持することができる。また、アウターリムは、歯部を介して回転部から回転力を付与されて主ハース周りに回転することができる。従って、蒸発した成膜材料は、アウターリムに対して、一箇所に集中して付着することなく全周にわたってまんべんなく付着することができる。従って、一つあたりのアウターリムの堆積効率を向上することができ、メンテナンスの頻度を大幅に低減できる。以上より、縦型の成膜装置において好適な態様にて主ハース周辺をカバーすることができる。

本発明に係る成膜装置において、アウターリムには、主ハースの先端部の付着物を削ぐ刃部が取り付けられていてよい。これによって、アウターリムの回転に伴って刃部が主ハースの先端部の付着物を削ぎながら回転することができる。これによって、主ハースの先端部に付着物が堆積することを防止できる。

本発明に係る成膜装置において、アウターリムの先端部は、内周側へ向かって折り返されていてよい。このような構造により、アウターリム内で付着物が剥がれても、折り返された先端部で堰き止めることができる。これによって、付着物がアウターリムから落下することを防止できる。

本発明に係る成膜装置において、支持部材は、セラミックからなってもよい。セラミックは耐熱性が高く、アウターリムが金属材料で構成されている場合に、支持するアウターリムとは異なる材料とすることができるため、焼き付きなどを防止できる。従って、アウターリムをスムーズに回転させることができる。

本発明によれば、縦型の成膜装置において好適な態様にて主ハース周辺をカバーできる。

本発明の第一実施形態に係る成膜装置の構成を示す平断面図である。 図１中の主ハース機構周辺の構成を拡大して示す側断面図である。 図２中の主ハース及びアウターリムを拡大して示す側断面図である。 図３中の歯車及び回転部をＸ軸負方向から見た図である。 支持部材周辺構造の拡大図である。 本発明の第二実施形態に係る成膜装置の主ハース及びアウターリムを拡大して示す側断面図である。 図６に示すアウターリムをＸ軸正方向から見た図である。 本発明の第三実施形態に係る成膜装置の主ハース及びアウターリムを拡大して示す側断面図である。 図８中の歯車及び回転部をＸ軸負方向から見た図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の一実施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。

［第一実施形態］
図１は、本発明の成膜装置の一実施形態の構成を示す平断面図である。図２は、図１中の主ハース機構周辺の構成を拡大して示す側断面図である。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、説明の便宜上、図１には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、後述する被成膜物が搬送される方向である。Ｘ軸方向は、被成膜物と後述するハース機構とが対向する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向である。

図１に示すように、本実施形態の成膜装置１は、板状の被成膜物の板厚方向が水平方向となるように、被成膜物を直立又は直立させた状態から傾斜した状態で、被成膜物が真空容器内に配置されて搬送される、いわゆる縦型の成膜装置である。この場合には、Ｘ軸方向は水平方向且つ被成膜物の板厚方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向となる。

本実施形態の成膜装置１は、ハース機構２、搬送機構３、輪ハース６、プラズマ源７、圧力調整装置８及び真空容器１０を備えている。

真空容器１０は、成膜材料の膜が形成される被成膜物１１を搬送するための搬送室１０ａと、成膜材料Ｍａを拡散させる成膜室１０ｂと、プラズマ源７から照射されるプラズマビームＰを真空容器１０に受け入れるプラズマ口１０ｃとを有している。搬送室１０ａ、成膜室１０ｂ、及びプラズマ口１０ｃは互いに連通している。搬送室１０ａは、所定の搬送方向（図中の矢印Ａ）に（Ｙ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。

搬送機構３は、成膜材料Ｍａと対向した状態で被成膜物１１を保持する被成膜物保持部材１６を搬送方向Ａに搬送する。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１５によって構成されている。搬送ローラ１５は、搬送方向Ａに沿って等間隔に配置され、被成膜物保持部材１６を支持しつつ搬送方向Ａに搬送する。なお、被成膜物１１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用いられる。

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の側壁に設けられたプラズマ口１０ｃを介して成膜室１０ｂに接続されている。プラズマ源７において生成されたプラズマビームＰは、プラズマ口１０ｃから成膜室１０ｂ内へ出射される。プラズマビームＰは、プラズマ口１０ｃに設けられたステアリングコイル（不図示）によって出射方向が制御される。

圧力調整装置８は、真空容器１０に接続され、真空容器１０内の圧力を調整する。圧力調整装置８は、例えば、ターボ分子ポンプやクライオポンプ等の減圧部と、真空容器１０内の圧力を測定する圧力測定部とを有している。

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Ｘ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ビームＰを成膜材料Ｍａに導く主陽極又はプラズマ源７から出射されたプラズマビームＰが導かれる主陽極である主ハース２１を有している。

図２に示すように、主ハース２１は、成膜材料Ｍａが充填されたＸ軸方向の正方向に延びた筒状の充填部２１ａと、充填部２１ａから突出したフランジ部２１ｂとを有している。主ハース２１は、真空容器１０が有する接地電位に対して正電位に保たれているため、プラズマビームＰを吸引する。このプラズマビームＰが入射する主ハース２１の充填部２１ａには、成膜材料Ｍａを充填するために、水平方向（すなわちＸ軸方向）に貫通する貫通孔２１ｃ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２１ｃの一端において成膜室１０ｂに露出している。

輪ハース６は、プラズマビームＰを誘導するための電磁石を有する補助陽極である。輪ハース６は、成膜材料Ｍａを保持する主ハース２１の充填部２１ａの周囲に配置されている。輪ハース６は、コイル６ａと永久磁石６ｂと環状の容器６ｃを有し、コイル６ａ及び永久磁石６ｂは輪状の容器６ｃに収容されている。輪ハース６は、コイル６ａに流れる電流の大きさに応じて、成膜材料Ｍａに入射するプラズマビームＰの向き、または、主ハース２１に入射するプラズマビームＰの向きを制御する。

成膜材料Ｍａには、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にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビーム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、プラズマビーム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にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビーム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、プラズマビーム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Ｘ軸正方向へ移動し、搬送室１０ａ内において被成膜物１１の表面に付着する。なお、成膜材料Ｍａは、所定長さの円柱形状に成形された固体物であり、一度に複数の成膜材料Ｍａがハース機構２に充填される。そして、最先端側の成膜材料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Ｘ軸負方向側から順次押し出される。図２に示すように、ハース機構２のＸ軸負方向側には、真空容器１０の外側に設けられた成膜材料供給装置（不図示）から主ハース２１の充填部２１ａに成膜材料Ｍａを導入する導入部２２が設けられている。導入部２２は、真空容器１０の壁部１０ｄを貫通して、主ハース２１の充填部２１ａのＸ軸負方向における先端部と対向する位置まで延びている。導入部２２は、Ｘ軸方向に延びて成膜材料Ｍａを通過させる貫通孔２２ａを有している。また、導入部２２の貫通孔２２ａ内には、成膜材料Ｍａを主ハース２１の充填部２１ａへ押し出すための押出棒２３が設けられている。

本実施形態に係る成膜装置１のハース機構２は、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と輪ハース６との短絡を防止するためのカバー構造３０を備えている。このカバー構造３０の詳細について、図２〜図５を参照して説明する。図３は、図２に示す主ハース２１の充填部２１ａ及びアウターリム３１周辺の構造の拡大図である。図４は、歯車３９及び回転部７１をＸ軸負方向から見た図である。図５は、支持部材３３周辺構造の拡大図である。

図２及び図３に示すように、カバー構造３０は、主ハース２１の充填部２１ａを取り囲むアウターリム３１と、アウターリム３１よりも内周側で主ハース２１の充填部２１ａを取り囲む内カバー３２と、アウターリム３１を回転可能に支持する支持部材３３と、アウターリム３１を回転させるための駆動構造３４と、を備えている。なお、本実施形態に係る成膜装置１では、アウターリム３１は主ハース２１の充填部２１ａに対して偏心するように設けられており、充填部２１ａの中心軸線ＣＬ１と、アウターリム３１の中心軸線ＣＬ２とは、互いに平行であるが、設定位置は互いに一致していない（図３及び図４参照）。ただし、中心軸線ＣＬ１と中心軸線ＣＬ２の位置関係は本実施形態の図に示すものに限らず、互いに一致していてもよい。

図３に示すように、アウターリム３１は、円筒状の有底容器である。アウターリム３１は、主ハース２１の充填部２１ａを取り囲む側壁部３６と、基端側（Ｘ軸負方向）における側壁部３６の端部に設けられた底部３７と、底部３７に設けられる蓋体３８と、歯部４０が設けられた歯車３９と、を有している。また、アウターリム３１は、主ハース２１の充填部２１ａ及び内カバー３２が挿通される貫通孔４２が形成される。貫通孔４２は、中心軸線ＣＬ２方向から見て、当該中心軸線ＣＬ２を中心とした円形をなしている。

アウターリム３１の側壁部３６は、側方へ向けて徐々に反っており、成膜室１０ｂ側に開口している。すなわち、側壁部３６は、先端側（Ｘ軸正方向）へ向かうに従って外周側へ広がっている。本実施形態では、側壁部３６は、底部３７側から先端側へ向かって順番に、底部３７から水平方向に延びる水平部３６ａ、先端側へ向かって広がるように中心軸線ＣＬ２に対して傾斜する傾斜部３６ｂ、傾斜部３６ｂの先端側から更に広がるように湾曲する湾曲部３６ｃ、湾曲部３６ｃの先端から水平方向に延びる水平部３６ｄ、及び中心軸線ＣＬ２と略垂直となるように内周側へ向かって折り返された先端部３６ｅを有している。このように先端部３６ｅが内周側へ折り返されているため、当該先端部３６ｅ、湾曲部３６ｃ及び水平部３６ｄで囲まれる領域に断面Ｕ字状の空間部ＳＰ（図３において梨地模様を付した部分）が形成される。アウターリム３１に付着した成膜材料Ｄ２や主ハース２１に付着した成膜材料Ｄ１が剥がれた場合に、剥がれた成膜材料Ｄ１を折り返された先端部３６ｅで堰き止めることができると共に、アウターリム３１から落下しないように空間部ＳＰに溜めておくことができる。なお、アウターリム３１の側壁部３６の形状は本実施形態のものに限定されず、あらゆる形状を採用してよい。例えば、先端側に向かって徐々に湾曲するように広がってもよい。また、空間部ＳＰを大きく確保するように水平部３６ｄが設けられて断面Ｕ字状をなしていたが、空間部ＳＰの形状は限定されない。例えば、水平部３６ｄが設けられず、湾曲部３６ｃや傾斜部３６ｂから直ちに折り返されていてもよい。また、先端部において折り返されていなくともよい。

底部３７は、側壁部３６の基端側（Ｘ軸負方向）の端部から中心軸線ＣＬ２と略垂直となるように内周側へ向かって広がっている。底部３７は、中心軸線が中心軸線ＣＬ２と一致するような円環状をなしている。また、底部３７は、貫通孔４２の一部を構成する内周面３７ｃを有している（図５参照）。なお、当該貫通孔４２の詳細な構造については、支持部材３３の説明と共に後述する。底部３７の基端側の端面３７ａ（Ｘ軸負方向の端面）には、蓋体３８を取り付けるために円形の溝部３７ｂが形成されている。当該溝部３７ｂには、円環状の蓋体３８が取り付けられている。蓋体３８の中心軸線はアウターリム３１の中心軸線ＣＬ２と一致している。蓋体３８は、支持部材３３を組み付けた後に、底部３７に取り付けることによって、当該支持部材３３が外れないようにするための蓋として機能する。蓋体３８は、貫通孔４２の一部を構成する内周面３８ｃを有している。

歯車３９は、円環状をなしており、外周面に歯部４０が形成されているリング状の外歯車である。歯車３９の中心軸線はアウターリム３１の中心軸線ＣＬ２と一致している。歯車３９は、蓋体３８の基端側の端面３８ａ（Ｘ軸負方向の端面）に取り付けられている。なお、歯車３９の基端側の端部３９ａは、回転しないフランジ部２１ｂから僅かに離間している。歯部４０は、主ハース２１の充填部２１ａを取り囲むように一定のピッチで複数設けられている（図４参照）。歯車３９は、貫通孔４２の一部を構成する内周面３９ｃを有している。

底部３７、蓋体３８及び歯車３９は、ネジ４６によって互いに固定されている（図４及び図５参照）。底部３７、蓋体３８及び歯車３９は、中心軸線ＣＬ２周りの複数カ所で、当該ネジ４６で固定されている。このような構成により、歯車３９の歯部４０が駆動構造３４から回転力を付与されることにより、歯車３９が回転し、それに伴って歯車３９、蓋体３８、底部３７及び側壁部３６を含むアウターリム３１全体が回転する。なお、本実施形態では、側壁部３６及び底部３７は一体的に構成されており、底部３７に対して蓋体３８は別体の部品として構成される。ただし、アウターリム３１の構造はこのような構造に限定されず、蓋体３８の部分が歯車３９と一体になっていてもよい。

内カバー３２は、主ハース２１の充填部２１ａを覆うカバー部４８と、主ハース２１の基端側におけるカバー部４８の端部に設けられたフランジ部４９と、を備えている。内カバー３２には、主ハース２１の充填部２１ａを挿通させる貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１は、カバー部４８及びフランジ部４９を水平方向に貫通しており、中心軸線が主ハース２１の中心軸線ＣＬ１と一致するような円形の貫通孔である。

カバー部４８は、主ハース２１の充填部２１ａを取り囲むように、当該充填部２１ａに沿って延びる略円筒状に構成されている。カバー部４８の中心軸線は、主ハース２１の中心軸線ＣＬ１と一致している。カバー部４８の先端部４８ａは、充填部２１ａの先端側まで延びており、当該充填部２１ａの外周面２１ｅの一部を覆っている。本実施形態では、カバー部４８の先端部４８ａは先端部２１ｄまで及んでおらず、充填部２１ａの先端部２１ｄ付近の一部の領域は露出しているが、先端部４８ａの位置は特に限定されず、先端部２１ｄまで及んでいてもよい。カバー部４８の内周面４８ｂは内カバー３２の貫通孔５１の一部を構成しており、内周面４８ｂと充填部２１ａの外周面２１ｅとの間には隙間が形成されている。なお、カバー部４８が設けられず、支持部材３３を支持するためのフランジ部４９のみが設けられていてもよい。

フランジ部４９は、カバー部４８の基端側（Ｘ軸負方向）の端部から中心軸線ＣＬ２と略垂直となるように外周側へ向かって広がっている。フランジ部４９は、中心軸線が中心軸線ＣＬ２と一致するような円環状をなしている。なお、図３においては、充填部２１ａ及びカバー部４８が図中上方に偏心しているため、中心軸線ＣＬ２に対して紙面上側に示されたフランジ部４９の断面は狭くなっている。フランジ部４９は、その基端側（Ｘ軸負方向）の端面４９ａが主ハース２１のフランジ部２１ｂに接するように支持されており、ボルト５３で当該フランジ部２１ｂと固定されている（図５参照）。なお、フランジ部４９の先端側（Ｘ軸正方向）の端面４９ｂは、アウターリム３１の底部３７の先端側（Ｘ軸正方向）の端面３７ｄと略同一面となるように設けられている。フランジ部４９の外周面４９ｃは、アウターリム３１の貫通孔４２と隙間が形成されるように対向している。また、外周面４９ｃには支持部材３３によって支持される面が形成されるが、詳細な構造については、支持部材３３の説明と共に後述する。フランジ部４９の内周面４９ｄは内カバー３２の貫通孔５１の一部を構成しており、内周側に径が狭まる部分を一部に有しており、これによって、内周面４９ｄの一部と充填部２１ａの外周面２１ｅとが接触する。このように、内カバー３２は、貫通孔５１の一部で充填部２１ａの外周面２１ｅと接触するようになっているため、充填部２１ａに内カバー３２を被せやすくなると共に、内カバー３２のがたつきも防止できる。

支持部材３３は、主ハース２１とアウターリム３１との間に設けられ、アウターリム３１の水平方向（Ｘ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）における動きを規制すると共に、アウターリム３１の回転を支持するための部材である。本実施形態では、支持部材３３は、アウターリム３１と内カバー３２との間に、中心軸線ＣＬ２周りに複数設けられている。支持部材３３は、アウターリム３１を回転させることができるように球体であることが好ましい。ただし、アウターリム３１を回転させることができる形状であれば支持部材３３の形状は特に限定されず、例えば円柱体などであってもよい。また、支持部材３３の材料も特に限定されないが、セラミックやカーボンを適用することが好ましい。当該材料を適用した場合、耐熱性が高く、アウターリム３１や内カバー３２を構成する金属材料（例えば、銅やステンレス）とは異なる材料とすることで焼き付きなどを防止することができ、潤滑油を用いることなく滑らかなアウターリム３１の回転が可能となる。ただし、支持部材３３の材料として金属材料を適用してもよい。

ここで、支持部材３３周辺の構造の詳細について、図５を用いて説明する。図５に示すように、アウターリム３１の貫通孔４２の表面には支持部材３３を受けるための溝部５４が形成されている。また、内カバー３２のフランジ部４９の外周面４９ｃには外周側へ突出する円環状の突出部５６が形成され、当該突出部５６の外周面には、支持部材３３を受けるための溝部５７が形成されている。アウターリム３１側の溝部５４と内カバー３２側の溝部５７は互いに対向する位置に形成されており、当該溝部５４及び溝部５７で囲まれる空間に複数の支持部材３３が装填される。

溝部５４は断面Ｖ字状をなしており、底部３７の内周面３７ｃに形成された傾斜面５８と、蓋体３８の内周面３８ｃに形成された傾斜面５９とによって構成される。傾斜面５８は、基端側から先端側へ向かって（Ｘ軸正方向へ向かって）内周側へ傾斜するように形成されており、中心軸線ＣＬ２（図３参照）周りに、貫通孔４２の全周にわたって形成されている。傾斜面５９は、基端側から先端側へ向かって（Ｘ軸正方向へ向かって）外周側へ傾斜するように形成されており、中心軸線ＣＬ２（図３参照）周りに、貫通孔４２の全周にわたって形成されている。溝部５７は断面Ｖ字状をなしており、突出部５６に形成された傾斜面６１及び傾斜面６２によって構成される。傾斜面６１は、基端側から先端側へ向かって（Ｘ軸正方向へ向かって）外周側へ傾斜するように形成されており、中心軸線ＣＬ２（図３参照）周りに、突出部５６の全周にわたって形成されている。傾斜面６２は、基端側から先端側へ向かって（Ｘ軸正方向へ向かって）内周側へ傾斜するように形成されており、中心軸線ＣＬ２（図３参照）周りに、突出部５６の全周にわたって形成されている。

傾斜面５８，５９，６１，６２は、それぞれ支持部材３３と接触（多少のがたつきは許容される）することによって支持される。このような構成により、固定されている主ハース２１及び内カバー３２に対して、アウターリム３１のスムーズな回転が可能となると共に、アウターリム３１の鉛直方向（Ｚ軸方向）の動きが規制されると同時に水平方向（Ｘ軸方向）の動きも規制される。なお、溝部５４，５７の断面形状は、上述のようなＶ字状に限定されず、アウターリム３１の水平方向及び鉛直方向の動きを規制できるものであれば、あらゆる形状を採用できる。例えば、Ｕ字状や矩形状であってもよい。

なお、内カバー３２側の突出部５６は、フランジ部４９の端面４９ｂから基端側へ離間した位置に形成されているため、当該端面４９ｂと突出部５６との間に段差が形成されている。このような段差部分へ向かって、アウターリム３１には、当該アウターリム３１の底部３７の内周面３７ｃから内周側へ突出する突出部６３が形成されている。アウターリム３１側の突出部６３と内カバー３２側の突出部５６が互い違いとなるように配置されることによって、アウターリム３１と内カバー３２との間の隙間の断面形状は、支持部材３３よりも先端側の領域において、クランク状に屈曲した形状となる。これによって、蒸発した成膜材料の粒子が、支持部材３３付近へ入り込むことを抑制できる。

図２及び図３に戻り、駆動構造３４の構造について説明する。図２及び図３に示すように、アウターリム３１に回転力を付与する回転部７１と、当該回転部７１を軸支する軸部７２と、軸部７２を回転させる駆動部７３と、を有している。軸部７２は、真空容器１０の外側から壁部１０ｄを貫通してアウターリム３１の歯部４０の位置までＸ軸方向に延びている。駆動部７３は、真空容器１０の外側に設けられており、Ｚ軸方向に延びる回転軸７３ａを有している。駆動部７３の回転力を軸部７２へ伝達するために、回転軸７３ａには傘歯車７４が設けられ、軸部７２の端部には当該傘歯車７４と係合する傘歯車７６が設けられている。ただし、駆動部７３と軸部７２の間の回転力の伝達機構は当該構成に限定されず、あらゆる機構を採用可能である。また、真空容器１０の壁部１０ｄの外側には、磁性流体軸受７７が設けられており、軸部７２は当該磁性流体軸受７７を挿通されて真空容器１０内へ延びている。磁性流体軸受７７によって真空容器１０が真空封止される。なお、軸部７２には中途位置に絶縁継手や機械継手などが設けられてよいが、図では省略する。

図３及び図４に示すように、回転部７１は、アウターリム３１の歯車３９の歯部４０と係合する歯部７８を有する歯車によって構成されている。回転部７１の歯部７８は、アウターリム３１の歯車３９の歯部４０と噛み合うように軸部７２周りに等ピッチに設けられている。また、回転部７１は、アウターリム３１の歯部４０の外周側であって、当該歯部４０と噛み合うことができる位置に配置されている。なお、回転部７１は、歯部４０と噛み合うことができる限りどこに配置されていてもよく、中心軸線ＣＬ２周りの位置も、図４に示す位置に限定されず、どこに配置してもよい。このような駆動構造３４によって、アウターリム３１は、１時間当たり１〜１０回転程度の連続低速回転を行うことが好ましい。

次に、本実施形態に係る成膜装置１の作用・効果について説明する。

まず、本実施形態に係る成膜装置１との比較のため、従来の横型の成膜装置のアウターリムの構造について説明する。横型の成膜装置においては、主ハースの周りに複数のアウターリムを重ねて、固定せずに単に配置しておき、成膜材料が堆積したら内層側から順次アウターリムを取り外して交換する。ここで、アウターリムを交換する際は、作業者が専用のハンドリング装置を手動操作することによって、アウターリムの交換を行っていた。ハンドリング装置は、例えば、押し・引き・回転・アウターリムの吊り出し及び吊り込みが自在なロッドを作業者が真空容器の外側から操作し、アウターリムに引っ掛けて交換するものが挙げられる。または、主ハースの上方から伸縮式のハンドリング装置を手動で操作して、アウターリムを交換するものが挙げられる。このような従来のアウターリムの構造を縦型の成膜装置に適用した場合、アウターリムを従来の配置（アウターリムの底部が鉛直方向における下方に配置される）から垂直に傾けたような配置となるため、アウターリムが水平方向に転倒して主ハースから抜け落ちて落下するなどの問題がある。このように、従来のアウターリムの構造では、縦型の成膜装置に好適に適用できないという問題がある。

これに対して、本実施形態に係る成膜装置１では、支持部材３３によってアウターリム３１の水平方向における動きが規制されている。従って、アウターリム３１は落下することなく支持部材３３によって支持された状態を維持することができる。

ここで、縦型の成膜装置について、アウターリムの落下を防止するために、単にアウターリムの底部を固定支持するような構成とした場合、当該固定支持を解除して取り外さなくてはならないため、従来のようなハンドリング装置を用いてアウターリムの交換を行うことができず、メンテナンスの手間がかかり、メンテナンスの頻度が高くなる可能性がある。しかしながら、本実施形態においては、アウターリム３１は、歯部４０を介して回転部７１から回転力を付与されて主ハース２１の充填部２１ａ周りに回転することができる。これにより、蒸発した成膜材料は、アウターリム３１に対して、一箇所に集中して付着することなく全周にわたってまんべんなく付着することができる。例えば、図３に示す成膜材料Ｄ２の付着物は、図に示した部分のみで集中的に成長するのではなく、全周にわたって付着させることができる。従って、一つあたりのアウターリム３１の堆積効率を向上することができる。すなわち、単にアウターリムを固定支持した構成を採用した場合は、アウターリムの一部分で付着物が成長したときは、他の部分ではそれほど付着物が成長していなくてもメンテナンスを行う必要がある。一方、本実施形態では、アウターリム３１が回転することによって、付着物の厚みを全周にわたって略均一にすることができる。従って、メンテナンスの頻度を大幅に低減することができる。また、本実施形態においては、アウターリム３１を大型化した際に、よりメンテナンス頻度を低減することができる。例えば、アウターリム３１の径をＡ倍にしたとき、アウターリム３１の表面積はＡ^２倍になるため、メンテナンス頻度も（１／Ａの数乗）とすることができる場合がある。これに対して、従来方法では、主ハースとアウターリム間の距離でメンテナンス間隔が決まるため、１／Ａ程度にしかできない。また、本実施形態によれば、アウターリムを複数重ねる必要がなく、アウターリムを減らすことができる。以上より、縦型の成膜装置において好適な態様にて主ハース周辺をカバーすることができる。

また、従来の横型の成膜装置のように、複数のアウターリムを重ねてハンドリング装置により手動作業で交換する場合は、作業中に一時的にプラズマビームの照射を停止させる必要があり、更に手動作業であることにより、成膜装置の稼働率が低下するという問題がある。しかしながら、本実施形態では、アウターリム３１の自動的な回転動作によって、主ハース２１と輪ハース６との短絡を防止できる。また、アウターリム３１の堆積効率が高いため長期にわたってメンテナンスの必要がなく、次のメンテナンスまでの間はプラズマビームの照射を停止させることなく連続稼働させることが可能である。従って、従来のアウターリムの構造に比して、成膜装置１の稼働率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る成膜装置１において、アウターリム３１の先端部３６ｅは、内周側へ向かって折り返されている。このような構造により、アウターリム３１内から落下しようとする成膜材料の付着物を折り返された先端部３６ｅで堰き止めることができる。これによって、成膜材料の付着物がアウターリム３１から落下することを防止できる。

［第二実施形態］
図６及び図７に示す第二実施形態に係る成膜装置のカバー構造１３０は、主ハース２１の先端部２１ｄ付近の成膜材料の付着物を削ぐ刃部８１を有する除去構造８０が設けられている点で、第一実施形態に係る成膜装置１のカバー構造３０と主に相違している。

図６及び図７に示すように、カバー構造１３０の除去構造８０は、アウターリム３１に一対のスクレーパー８５を設けることによって構成されている。各スクレーパー８５は、中心軸線ＣＬ２に対して互いに１８０°をなす位置に設けられている。ただし、スクレーパー８５の個数や配置は特に限定されず、一個であっても三個以上であってもよい。

スクレーパー８５は、主ハース２１の充填部２１ａに対して伸縮可能な構造を有しており、刃部８１を有する除去部材８２と、当該除去部材８２を支持する支持体８３と、支持体８３内に装填されたバネ８４と、を備えている。除去部材８２は、アウターリム３１の側壁部３６側から主ハース２１の充填部２１ａへ向かって径方向内側へ延びる柱状の部材であり、その先端には刃部８１が形成されている。刃部８１は、充填部２１ａの先端部２１ｄ及び当該先端部２１ｄ付近の外周面２１ｅに対応する形状を有している。支持体８３は、除去部材８２を収容する円筒状の鞘部８３ａ及びアウターリム３１の側壁部３６とねじ止めなどによって固定される固定部８３ｂを備えている。バネ８４は、鞘部８３ａ内において、先端側が除去部材８２に設けられた凹部８２ａの底面と連結され、基端側が固定部８３ｂと連結されている。従って、主ハース２１の充填部２１ａに対して、除去部材８２の刃部８１を押し付ける押圧力を発生することができる。

上述のような構成により、アウターリム３１の回転に伴って、スクレーパー８５の刃部８１も主ハース２１の充填部２１ａに沿って回転するため、当該充填部２１ａの先端部２１ｄ及び外周面２１ｅに付着した付着物を削ぎ落とすことができる。また、主ハース２１の充填部２１ａに対してアウターリム３１が偏心することにより、スクレーパー８５の固定部８３ｂと充填部２１ａとの距離が変化しても、スクレーパー８５はバネ８４を用いた伸縮可能な構造であるため、刃部８１は、当該距離の変化によらず先端部２１ｄ付近の付着物を削ぎ落とすことができる。以上によって、主ハース２１の先端部２１ｄ付近に付着物が堆積することを防止できる。

［第三実施形態］
図８及び図９に示す第三実施形態に係る成膜装置のカバー構造２３０は、リング状の外歯車に係る歯車３９に代えて、リング状の内歯車に係る歯車９１を適用している点で、第一実施形態に係る成膜装置１のカバー構造３０と主に相違している。

図６及び図７に示すように、アウターリム３１は、内周側に歯部９０を有する歯車９１を備えている。また、駆動構造１３４は、回転部７１が歯車９１の内周側に配置されるように設けられている。すなわち、駆動構造１３４の回転部７１及び軸部７２は、径方向において主ハース２１の充填部２１ａに近づいた位置に配置される。また、それに伴って、内カバー３２のフランジ部４９や主ハース２１のフランジ部２１ｂには、回転部７１や軸部７２を配置するための貫通孔や凹部が形成される。なお、回転部７１及び軸部７２を内周側へ配置した場合、磁性流体軸受７７や傘歯車７６などが導入部２２と干渉してしまうため（図２参照）、軸部７２をそのまま真空容器１０の外部へ延ばす構成を採用することができない場合もある。その場合には、図示されない回転力伝達機構を設けることによって、軸部７２に回転力が伝達される。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、主ハース２１とアウターリム３１との間に内カバー３２が設けられ、アウターリム３１と内カバー３２との間に支持部材３３が設けられていたが、内カバー３２を省略してもよい。この場合、主ハース２１に支持部材３３の取付溝を設け、主ハース２１とアウターリム３１との間に支持部材３３を設ける。

また、上述の実施形態では、アウターリム３１に歯部４０，９０を設けるために、底部３７とは別体の歯車３９，９１を用いていたが、当該歯車３９，９１を用いなくともよく、底部３７の外周面や内周面自体に歯部４０，９０を形成するような構造を採用してもよい。

１…成膜装置、２１…主ハース、３１…アウターリム、３３…支持部材、３９，９１…歯車、４０，９０…歯部、７１…回転部、８１…刃部、Ｍａ…成膜材料。

Claims (4)

1. プラズマビームによって成膜材料を加熱し、前記成膜材料から気化した粒子を被成膜物に付着させる成膜装置であって、
   前記成膜材料を保持するように水平方向に貫通する孔を有すると共に、前記プラズマビームを前記成膜材料へ導く、または前記プラズマビームが導かれる主陽極である主ハースと、
   前記主ハースを取り囲み、歯部を有するアウターリムと、
   前記アウターリムの前記歯部と係合することによって、前記アウターリムに前記主ハース周りの回転力を付与する回転部と、
   前記主ハースと前記アウターリムとの間に設けられ、前記アウターリムの水平方向における動きを規制すると共に、前記アウターリムを回転可能に支持する支持部材と、を備える成膜装置。
2. 前記アウターリムには、前記主ハースの先端部の付着物を削ぐ刃部が取り付けられている、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記アウターリムの先端部は、内周側へ向かって折り返されている、請求項１又は２に記載の成膜装置。
4. 前記支持部材は、セラミックからなる、請求項１〜３の何れか一項に記載の成膜装置。

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