JP6758762B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置に関する。さらに詳しくは、絶縁膜に覆われたリード線を外部にそのまま引き出すよう構成されている成膜装置に関する。

特許文献１の図１には、ＲＰＤ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｌａｓｍａ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、反応性プラズマ蒸着）法を利用した成膜装置１が開示されている。この成膜装置１の概略構成は、本願の発明に係る成膜装置１と同じであるので、本願の図１を用いながら説明する。図１に示すように、成膜装置１は、成膜材料としてのタブレットＴの直上に高密度のプラズマを集束させ、その結果、タブレットＴを昇華拡散させて上方の基板Ｗに付着させて成膜する。この種の成膜装置１では、成膜処理が行われる真空チャンバ３を備え、真空チャンバ３の側壁にはプラズマビームＢを出射するプラズマガン５が取り付けられている。また、真空チャンバ３の底部には、成膜材料としてのタブレットＴを保持すると共に、プラズマビームＢを集束させる主ハース７が備え付けられている。さらに、主ハース７の周りには、環状に主ハース７を取り囲む補助陽極（「輪ハース」ともいう）９が配置されている。

補助陽極９は、リード線１９により形成されるコイル１７を含んで構成されており、このコイル１７は水冷ジャケット１５を用いて水冷される。従来は、水冷ジャケット１５の外壁に気密に取付けられた電流導入端子を用いて電流の導入を行っていたが、冷却水側の電流導入端子に電食を生じる場合があり、耐久性に問題があった。このため、特許文献１では、被覆されたリード線１９をそのまま水冷ジャケット１５の外に引き出し、このリード線１９が通過するシール構造部２３においてシールを行うことにより、水冷ジャケット１５の内外の隔絶を図るようにしている。

ここで、特許文献１のシール構造部について説明する。特許文献１の成膜装置１では、補助陽極９のコイル１７を構成するリード線１９は、水冷ジャケット１５内に存在する部分については全線にわたって被覆されたものであり、その被覆されたリード線１９がそのままシール構造部２３を通過して真空側に導出されている。そして、シール構造部２３では、真空側である外側を密封する外側シール部と、冷却水側である内側を密封する内側シール部とが備えられている。そしてこのシール構造部２３は、外側シール部と内側シール部とを含んだシール構造部２３を最初に組み上げた後、その組み上げられたシール構造部２３を補助陽極９に取り付ける。

しかるに、特許文献１のシール構造部２３は、冷却水側である内側に内側シール部が設けられているため、一度シールをして補助陽極９を組み立てると、成膜装置１の使用者は、内側シール部が緩んだ場合でもその緩みを確認できず、また増し締めをすることもできない。このため、緩みの確認や増し締めをする作業を行うと、メンテナンス作業の負荷が飛躍的に増大するという問題がある。また、最初に外側シール部と内側シール部とを組み立てるため、リード線１９を、余裕を持って引き出しておく必要があり、最後に補助陽極９に取り付けたときに、この余裕を持って引き出されているリード線１９が水冷ジャケット１５内に再度収容されることで不必要に曲がり、リード線１９に無理な負荷がかかることがある。このため、成膜装置１の耐久性が短くなる場合があるという問題がある。

特開２０１０−２０９４０３号公報

本発明は上記事情に鑑み、メンテナンス作業の負荷を軽減でき、装置の耐久性を向上させた成膜装置を提供することを目的とする。

第１発明の成膜装置は、真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、絶縁膜が被覆されているコイルと、該コイルを冷却するための冷却媒体を収容する冷却媒体収容部と、が備えられた成膜装置であって、前記冷却媒体収容部の外壁に、前記コイルを形成するリード線が貫通するシール構造部を設け、該シール構造部には、前記リード線の絶縁膜に接するリード線シール部を有するシール材と、前記冷却媒体が存在する側と反対側である、前記冷却媒体収容部の外側のみに、前記シール材を押圧するための押圧キャップが備えられ、前記リード線シール部が、２以上設けられ、各々の前記リード線シール部は、前記押圧キャップによって押圧されることで、前記リード線の前記絶縁膜を押圧してシールすることを特徴とする。
第２発明の成膜装置は、第１発明において、前記２以上のリード線シール部の間には中間部材が設けられ、該中間部材は、該中間部材と接触する前記シール材を前記リード線側に押し付けるための傾斜形状を有していることを特徴とする。
第３発明の成膜装置は、第２発明において、前前記２以上設けられているリード線シール部が、１つのリード線シール部を有するシール材を２以上並べて構成されていることを特徴とする。
第４発明の成膜装置は、第２発明または第３発明において、前記中間部材の外周には、Ｏリングが保持されていることを特徴とする。
第５発明の成膜装置は、第２発明から第４発明のいずれかにおいて、前記中間部材は、樹脂であることを特徴とする。

第１発明によれば、シール構造部には、コイルを形成するリード線が貫通するとともに、冷却媒体収容部の外側のみに、シール材を押圧するための押圧キャップが備えられていることにより、成膜装置の使用者は、成膜装置の点検時には、視認が容易な外側のシール部のみの確認で足り、また増し締め作業も容易に行えるので、メンテナンス作業の負荷を軽くできる。また、組立時に適切な長さのリード線を引き出したうえでシールできるので、リード線が冷却媒体収容部の中で余り、無理な姿勢となることがなく、リード線の寿命が想定を超えて短くなることがなく、成膜装置の耐久性を向上できる。
さらに、リード線シール部が、２以上設けられていることにより、冷却媒体収容部の外側と内側にそれぞれシール部を設けていたときと同じだけのシール能力を確保しながら、メンテナンス作業負荷の低減し、装置の耐久性の向上を図ることができる。
第２発明によれば、中間部材は、中間部材と接触するシール材をリード線に押し付けるための傾斜形状を有していることにより、中間部材とシール材とに、押圧キャップをねじり圧縮力を加えるだけでシール材のシール機能を実現できる。
第３発明によれば、リード線シール部が、１つのリード線シール部を有するシール材を２以上並べて構成されていることにより、２以上のリード線シール部を有するシール材を専用に製作する必要がなく、入手容易で安価な、１つのリード線シール部を有するシール部材により構成するので、シール構造部のコストを抑えることができるとともに、シール構造部の製造時間を短縮することができる。
第４発明によれば、中間部材の外周には、Ｏリングを保持されていることにより、通過孔内面側とリード線側の２つのシール機能を、一方のシール材のみで担当する必要がなくなり、それぞれ確実にシールを行うことができる。

本発明の実施形態に係る成膜装置の正面断面図である。 図１のＡ部を拡大した補助陽極９の正面断面図である。 図２のＢ線に沿って切断した電流導入構造の拡大平面断面図である。 図３のＣ線に沿って切断したシール構造部２３の一部を破断した側面断面図である。 図３に示されたシール材２７と中間部材２９の斜視図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の実施形態に係る成膜装置１の正面断面図である。図１に示されるように、成膜装置１は、ＲＰＤ法によって基板Ｗに成膜する装置であり、通称、インラインタイプと呼ばれる搬送形態を採用している。成膜装置１は、成膜処理が行われる真空チャンバ３を備えており、真空チャンバ３の上方を所定の経路に沿って基板Ｗが搬送される。

真空チャンバ３の側壁には圧力勾配型のプラズマガン５が設けられており、底部には、成膜材料であるタブレットＴを保持する主ハース７、および主ハース７を環状に取り囲む補助陽極（「輪ハース」、「ビームガイド」ともいう）９が設けられている。プラズマガン５から照射されたブラズマビームＢは主ハース７に導かれて集束し、タブレットＴを昇華拡散させる。基板Ｗは、昇華した蒸発粒子によって成膜される。

補助陽極９は、主ハース７の上部近傍を環状に囲み、且つ主ハース７の軸線に対して僅かに偏芯した永久磁石１１を備え、永久磁石１１の下で、永久磁石１１と同心に配置された環状の電磁石１３を備えている。また、補助陽極９は永久磁石１１及び上下二段に配置された電磁石１３を収容する環状（ドーナツ状）の水冷ジャケット１５を備えている。水冷ジャケット１５内には、冷却水（冷却媒体）が収容されており、電磁石１３の発熱やプラズマビームＢからの輻射熱から補助陽極９及び主ハース７を冷却保護している。補助陽極９の磁場によってプラズマビームＢはガイドされる。また、補助陽極９の電磁石１３を調整することで、蒸発粒子の飛行方向分布を制御できるようになり、その結果、膜厚分布の均一化を図ることが可能になる。なお請求の範囲に記載の冷却媒体収容部とは、本実施形態では水冷ジャケット１５を意味する。

電磁石１３を構成するコイル１７は、巻回されたリード線（図２参照）１９によって形成されており、リード線１９には、全長に亘って電気的絶縁性の膜（絶縁膜）が被膜されている。絶縁膜が被覆されたリード線１９の形態としては、例えば、フッ素系熱収縮フレキチューブなどの２重以上の熱収縮チューブでリード線１９の外周を覆った形態が好適である。コイル１７への電流の引き込み側及びコイル１７からの電流の引き出し側には余剰部分となるリード線（以下、この部分のリード線を「絶縁導線部」という）１９が突き出しており、リード線１９の絶縁導線部を介して電流の引き込み及び引き出しが行われ、その結果、コイル１７は電磁石１３として機能する。

コイル１７を電磁石１３として機能させるための電流導入構造２０について説明する。なお、本実施形態に係る電流導入構造２０は、コイル１７への電流の引き込み側及び引き出し側の両方の構造を含むが、引き込み側及び引き出し側の構造は同様であるため、引き込み側を例にして説明して引き出し側の詳細説明は省略する。

電流導入構造２０は、水冷ジャケット１５と、この水冷ジャケット１５内へ電流を導入する絶縁導線部と、この絶縁導線部が内部を通過するとともに、水冷ジャケット１５の内外を隔絶するシール構造部２３と、を含んで構成されている。本実施形態では、水冷ジャケット１５内には、冷却水配管から導入された冷却水が収容されている。

水冷ジャケット１５は、銅などの導電体からなり、ベースにカバーが組み立てられた状態で環状（ドーナツ状）の外観が形成される。環状の内側は、主ハース７に対面しており、環状の外周には、コイル１７から導き出された絶縁導線部が通される貫通孔が形成されている。そしてこの貫通孔に、シール構造部２３が装着されている。

図２には、図１のＡ部を拡大した補助陽極９の正面断面図を、図３には図２のＢ線に沿って切断した電流導入構造の拡大平面断面図を、図４には図３のＣ線に沿って切断したシール構造部２３の一部を破断した側面断面図を、図５には図３に示されたシール材２７と中間部材２９の斜視図を示す。シール構造部２３は、水冷ジャケット１５に装着されるシール構造部本体２５と、このシール構造部本体２５のリード線１９の絶縁導線部の引き出し側を覆うカバー４１と、を備える。シール構造部本体２５は、水冷ジャケット１５の貫通孔に遊嵌する筒状部２５ｂと、筒状部２５ｂの径外方向に張り出した矩形の張出し部２５ａと、を有する。張出し部２５ａは、水冷ジャケット１５にボルト止めされ、Ｏリング等により水冷ジャケット１５の外周と張出し部２５ａとの間の気密性が保持されている。

筒状部２５ｂの内側、すなわちシール構造部本体２５の通過孔には、リード線１９の絶縁導線部が通過させられている。シール構造部２３は、シール構造部本体２５の通過孔の内面側と、リード線１９の絶縁導線部の外周側の両方において確実にシールを行うことにより、水冷ジャケット１５の内外を隔絶する。さらに筒状部２５ｂの先端部分（図３の紙面上筒状部２５ｂのもっとも左側）は、内径が小さい凸部２５ｂ’が設けられ、筒状部２５ｂの内側に設ける要素が冷却水側に抜け落ちないようにしている。また、筒状部２５ｂのもう一方の先端部分（図３の紙面上筒状部２５ｂのもっとも右側）の外周は、後述する押圧キャップ４３の雌ねじと螺合する雄ねじが形成されている。

シール構造部本体２５の通過孔の内側には、筒状部２５ｂの凸部２５ｂから、リード線１９に沿って、第１スリーブ３３、シール材２７、中間部材２９、シール材２７、第２スリーブ３５が備えられている。シール材２７は、ゴムなどの樹脂製であり、水冷ジャケット１５内の冷却媒体と、その外側の真空に対して適合された材料、例えばフッ素ゴムなどが適宜選択される。
シール材２７の形状は図３と図５に示すとおりであり、その形状は、円筒の両端を円錐状に形成し、端面側に平面が残るように円錐状の頂点をカットしたように形成されている。また、円筒の外周も平面が残るように形成されている。円筒の通過孔にはリード線１９の絶縁導線部が通過する。なお、本明細書では、シール材２７の、リード線１９の絶縁導線部と接する面を、リード線シール部２７ａと称する。

第１スリーブ３３、第２スリーブ３５は、金属製であり、中間部材２９は樹脂製である。これらの材料は、シール材２７と同じく、水冷ジャケット１５内の冷却媒体と、その外側の真空に対して適合された材料が適宜選択され、中間部材は、例えばＰＥＥＫ材、テフロン（登録商標）などである。第１スリーブ３３は、略円筒形状であり、筒状部２５ｂの先端側の端面には、シール構造部本体２５の凸部２５ｂ’を収納できるような凹部が形成されている。また、もう一方の端面は、シール材２７の円錐状に形成された部分が入り込むように、円錐状の凹部が形成されている。第１スリーブ３３の外周は、シール構造部本体２５の通過孔に遊嵌し、内周には、リード線１９の絶縁導線部が遊嵌する。

中間部材２９は、円筒状であり、両端面にシール材２７の円錐状の部分が入り込む、円錐状の凹部が形成されている。また、中間部材２９の通過孔は、リード線１９の絶縁導線部が遊嵌している。中間部材２９の外周側にはＯリング３１用の溝２９ａが設けられており、その溝２９ａによってＯリング３１が保持されている。Ｏリング３１の溝２９ａは、Ｏリング３１に対して、あらかじめ定められた寸法で製作されており、Ｏリング３１が中間部材２９に保持された状態で、シール構造部本体２５の通過孔に挿入されると、Ｏリング３１は、シール構造部本体２５の通過孔の内面に接触し、この部分がシールされる。

第２スリーブ３５は、略円筒形状であり、図３の紙面上左側の端面は、この端面に接するシール材２７の円錐状に形成された部分が入り込むように、円錐状の凹部が形成されている。また、図３の紙面上右側の端面に近接した部分には、後述する押圧キャップ４３の内面と係合する係合部（凸部）が設けられている。第１スリーブ３３と同様、この外周は、筒状部２５ｂの通過孔に遊嵌し、内周には、リード線１９の絶縁導線部が遊嵌する。

本実施形態では、シール構造部２３には、冷却媒体である冷却水が存在する側の反対側に押圧キャップ４３が備えられている。ここで冷却水が存在する側の反対側とは、本実施形態では真空側であり、冷却媒体収容部である水冷ジャケット１５の外側と同義である。押圧キャップ４３は、袋ナットの中央に通過孔が設けられている形状をしており、シール構造部２３のシール構造部本体２５に設けられている雄ねじに螺合する雌ねじを有する。

押圧キャップ４３がシール構造部本体２５にねじこまれることで、押圧キャップ４３は第２スリーブ３５の係合部を図３の左側へ向けて押し込む。これにより、第２スリーブ３５が図３の左側に向けて押し込まれる。図３の右側のシール材２７は、第２スリーブ３５の円錐状の凹部と、中間部材２９の円錐状の凹部により、リード線シール部２７ａがリード線１９の絶縁導線部を押圧し、この部分がシールされる。また図３の左側のシール材２７は、第１スリーブ３３の円錐状の凹部と、中間部材２９の円錐状の凹部により、リード線シール部２７ａがリード線１９の絶縁導線部を押圧し、この部分がシールされる。

シール構造部２３には、水冷ジャケット１５の外側のみに、リード線シール部２７ａを押圧するための押圧キャップ４３が備えられている。このことにより、成膜装置１の使用者は、成膜装置１の点検時に、視認が容易な外側のシール部のみの確認で足り、また増し締め作業も容易に行えるので、メンテナンス作業の負荷を軽くできる。また、組立時に適切な長さのリード線１９を引き出したうえでシールできるので、リード線１９が水冷ジャケット１５の中に収納されたときに水冷ジャケット１５の中で余り、無理な姿勢となることがない。よって、リード線１９の寿命が想定を超えて短くなることがなく、成膜装置１の耐久性を向上できる。

リード線シール部２７ａが、２以上設けられていることにより、水冷ジャケット１５の外側と内側にそれぞれリード線シール部２７ａを設けていたときと同じだけのシール能力を確保しながら、メンテナンス作業負荷の低減し、装置の耐久性の向上を図ることができる。

リード線シール部２７ａが、１つのリード線シール部２７ａを有するシール材２７を、リード線に沿って、２以上並べて構成されていることにより、２以上のリード線シール部２７ａを有するシール材２７を専用に製作する必要がない。また、入手容易で安価な、１つのリード線シール部２７ａを有するシール部材２７により構成するので、シール構造部２３のコストを抑えることができるとともに、シール構造部２３の製造時間を短縮することができる。

中間部材２９が、リード線１９の絶縁導線部を通過する通過孔の内面に接触するＯリング３１を保持していることにより、通過孔の内面側とリード線側の２つのシール機能を、一方のシール材２７のみで担当する必要がなくなり、それぞれ確実にシールを行うことができる。

中間部材２９は、中間部材２９と接触するシール材２７をリード線１９の絶縁導線部に押し付けるための円錐状の傾斜部を有していることにより、中間部材２９とシール材２７とに、押圧キャップ４３を回転させるねじ等により圧縮力を加えるだけでシール材２７のシール機能を実現できる。

リード線１９の絶縁導線部は、押圧キャップ４３から引き出されたところで、被膜が除去され、コネクタ３７により、外部リード線３９に接続される。外部リード線３９は、図２で示すように、真空チャンバ３の底に設けられた電流導入端子４５に接続され、この部分を経由して外部から電流が供給されている。

本実施形態では、シール材２７は、リード線シール部２７ａが１つだけのものを２つリード線１９に沿って、すなわち絶縁導線部の長さ方向に並べることで、シール構造部２３を構成したが、これに限定されるものではなく、シール材２７が、２以上のリード線シール部２７ａを備えたものであっても問題ない。

また、中間部材２９は、両端面が円錐状の凹部であることで、リード線シール部２７ａをリード線１９の絶縁導線部へ押し付ける構成であったが、この形状に限定されない。シール材２７の端部と中間部材２９の端部とが嵌合した状態で合わせた形状とする必要がある。

本実施形態の成膜装置１が有するシール構造部２３は、真空チャンバ３内のコイル１７を、液体を用いて冷却する他の装置にも広く用いることが可能である。

１ 成膜装置
３ 真空チャンバ
１５ 水冷ジャケット（冷却媒体収容部）
１７ コイル
１９ リード線
２３ シール構造部
２７ シール材
２７ａ リード線シール部
２９ 中間部材
３１ Ｏリング

Claims (5)

1. 真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、絶縁膜が被覆されているコイルと、該コイルを冷却するための冷却媒体を収容する冷却媒体収容部と、が備えられた成膜装置であって、
   前記冷却媒体収容部の外壁に、前記コイルを形成するリード線が貫通するシール構造部を設け、
   該シール構造部には、前記リード線の絶縁膜に接するリード線シール部を有するシール材と、前記冷却媒体が存在する側と反対側である、前記冷却媒体収容部の外側のみに、前記シール材を押圧するための押圧キャップが備えられ、
   前記リード線シール部が、２以上設けられ、
   各々の前記リード線シール部は、前記押圧キャップによって押圧されることで、前記リード線の前記絶縁膜を押圧してシールする、
   ことを特徴とする成膜装置。
2. 前記２以上のリード線シール部の間には中間部材が設けられ、
   該中間部材は、該中間部材と接触する前記シール材を前記リード線側に押し付けるための傾斜形状を有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記２以上設けられているリード線シール部が、１つのリード線シール部を有するシール材を２以上並べて構成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 前記中間部材の外周には、Ｏリングが保持されている、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の成膜装置。
5. 前記中間部材は、樹脂である
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の成膜装置。

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