JPH01205066A

JPH01205066A - 真空成膜装置

Info

Publication number: JPH01205066A
Application number: JP3151288A
Authority: JP
Inventors: Kouji Hanaguri; 孝次花栗
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業−！二の利用分野）本発明は、切削工具等を被処理物品としその表面上に耐
摩耗性の物質等を薄く成膜して特性向上を図るため真空
雰囲気下でアークイオンブレーティング、スパッタリン
グ等の成膜方式により処理する装置、その他これに類す
る真空熱処理装置の改良に関する。

（従来の技術）第５図は従来技術のアークイオンブレーティング方式の
真空成膜装置の１代表例を示しその詳細は特開昭６２−
１０２６６号に開示されている。この技術は、裁本的に
は、真空室（＋）を２Ｘ１０−５Ｔｏｒｒ以下の高真空
度とし蒸発源（ターゲット）（２）からアーク発生手段
（３）等により金属イオン蒸気を発生させ、電源（４）
を電場形成手段として被処理物品（５）を負電位とし、
先ず−７００〜−１０００Ｖ程度の高バイアス電圧でイ
オンを衝突させてイオンボンバードにより被処理物品の
クリーニングおよび加熱を行い、４００　’Ｃ程度に加
熱して一、１００■程度でイオンブレーティングを行っ
て被処理物品に蒸着コーティングし成膜処理するもので
ある。前記時開では、被処理物品を真空雰囲気中でコー
ティングする過程の前にヒータ等の加熱手段（６）によ
り均一に加熱することにより、ドリル、エンドミル等の
鋭利な刃先がイオンボンバードの集中によりＩＩ傷され
ることがないようにする。均一加熱のため被処理物品は
回転台（７）に載置して転回させるが、その回転軸をロ
ータリシール等でシールする必要がある。またヒータを
用いれば熱容量の大きい被処理物品も容易に加熱できる
。

ぞして加熱を行うこの種真空成膜装置では、第６図に示
すように、真空室内壁側に水冷シールド板（８）を設置
して適時に強制冷却可能とし、それにより加熱中の発熱
、コーティング中の発熱から各部のＯリング等のエラス
トマーシール等を保護し、また真空室外側が火傷するよ
うな高温になることを防止し、さらにコーティングプ１
コセス終了後の成膜物品の冷却の促進を図ることが知ら
れている。シールド板（８）に付設する冷却水管（９）
は真空室の壁を適切なシール機構を通して貫通する。水
冷シールド板（８）を真空室と合体し真空室自体を冷却
構造とすればこのシールは不要とすることができる。

（発明が解決しようとする問題点）ヒータ（６）を設けさらに水冷シールド板（８）を設け
た真空成膜装置の構成は第７図（イ）に示すようになる
。この場合、ヒータ（６）へのヒータ電源ケーブル００
）や蒸発源（２）用のフィールドスルー（１１）も適当
なシール機構により真空室を貫通し、耐熱保護を必要と
するシールが多数となる。

そしてヒータ（６）は必要な容量、特にワット密度分布
等の関係から、例えばシースヒータを用いる場合、第７
図（ロ）に示すように、長いヒータを折返し蛇行状に形
成して平面的なヒータ支持部０２）に支持する。このヒ
ータ支持部はヒータを保護するヒータ覆いとなり、ある
いは熱線を被処理物品（５）に向けて反射するレフレク
タとなるようにする。

ごのヒータ（６）は構成上必然的に被処理物品（５）と
水冷シールド板（８）との中間に位置することになる。

コーティングプロセスの終了後の冷却工程では、ヒータ
（６）への通電を断ち成膜処理物品の表面から水冷シー
ルド板（８）への輻射熱伝達によってのみ処理物品が冷
却されることになるが、この際に、処理物品からみて中
間に介在するヒータの部分に遮られて水冷シールド板面
に見えない部分が生じ、その結果、シールド板の全面が
冷却に有効利用されず両者間の輻射熱伝達が阻害される
ため、冷却工程の時間が長（なり生産性が低下する。

そして加熱時のヒータ表面温度は例えば６００〜８００
°Ｃの高温に維持され相当の熱量を保有しており、また
成膜処理物品はイオンボンバード工程やコーティング工
程での発熱と相俟って内部まで高温となり保有熱量が大
きいので、冷却のためヒータへの通電を断っただけでは
これら熱量を放散させるのに時間がかかり容易に常温あ
るいはそれ以下の温度に降温せず、前記の冷却工程時間
延引の問題を助長する。

（問題点を解決するための手段）本発明は、前記の問題点に解決を与えるためになされた
ものであって、真空成膜装置のヒータの部分に水冷等の
強制冷却手段を付加し、特定的にはヒータ支持部を水冷
構造とし、それによりヒータ加熱終了後には強制冷却を
行ってヒータ部分の保有熱量を急速に奪い成膜処理物品
に対する冷却作用部材とし強制冷却により物品からの輻
射熱伝達の熱流束、効率を高め冷却時間を短縮する。

すなわち本発明の真空成膜装置は、その全体的構成とし
ては、基材となる被処理物品および膜形成材料となる蒸
発源を収容する真空室と、真空室内で被処理物品を加熱
するヒータと、蒸発源から膜形成材料を蒸発させる発生
手段とを有し、さらに真空室内壁部に強制冷却可能なシ
ールド板を設けるとともに、シールド板と被処理物品と
の間に介在するヒータを含むヒータ支持部に強制冷却手
段を付加したことを特徴とする。

（作　用）本発明によると、真空成膜装置の成膜処理物品の冷却工
程でヒータおよびヒータ支持部を強制冷却により象、速
に冷却するので、これら部分が成膜処理物品に近い位置
にある１種の冷却シールド板として成膜処理物品からの
輻射熱の受取除奪に作用し、従って成膜処理物品の冷却
が充分に行われ冷却工程時間が短縮される。

さらにヒータはヒータ支持部を含めて強制冷却手段の付
加により従来よりも大容量の大形のものが使用できるよ
うになるので、加熱工程に一層急速な加熱を行うことが
できる。従って全体的にプロセス時間が短縮され、生産
性が向上する。

（実施例）以下、本発明の真空成膜装置を第１〜４図を参照し、実
施例に即して具体的に説明する。第１図は本発明の１実
施例の真空成膜装置の全体的構成を示し、従来技術と均
等の各部は同一符号を使用して指摘し、付帯設備を含め
て構成作用を必要により参照し、説明の重複を省略して
本発明の理解が容易なようにする。

第１図において、真空室（１）は排気真空化系、反応ガ
ス導入系に接続され、被処理物品（基材、ザブストレー
ト＞　（５）の搬入ローティング用および成膜処理物品
の取外し用のチャンバドアを有し、密閉して真空化され
る。真空室（１）内の中央には、回転軸が室壁のシール
機構つき軸受（７゛）を貫通して支承される回転台（７
）があり、物品はその上に載置して転回させられる。こ
の位置の物品のまわりに蒸発源（ターゲラＩ−）（２）
が真空室内に収容され、これにアークを発生させて膜形
材料の金属陽イオン蒸気を発生させる。

真空室（１）内には内側壁面と小間隔を隔てそれに沿っ
て水冷シールド板（８）が配置され、それに接続した冷
却水管（９）より通水して適時に強制冷却するようにな
っている。

真空室（１）内にはまた被処理物品（５）を加熱するた
めのヒータ（６）が被処理物品（５）と水冷シールド板
（８）との間の位置に配置され、ヒータ電源ケーブル０
０）を介してヒータ電源０３）に接続され、適時通電し
て被処理物品加熱のための熱量を発生する。このヒータ
加熱手段（６）は、ヒータエレメントとして例えばシー
スヒータを用いる実施例では、第２図に詳細に示すよう
に、折返し蛇行状の形状としてヒータ支持部θ２）の平
板面に沿わせその被処理物品（５）に向かう側すなわち
正面倒に配置して、銅等の熱伝導性の高い材料製のヒー
タ取付部材−により取付けられ、そして真空室（１）壁
を真空側と大気側とのシール貫通部であるフィードスル
ーθＩ）を貫通し、大気側にヒータ電源ケーブル００）
と接続する接続端子（１０”）が露出する。ヒータ支持
部０２）はヒータ（６）からの熱線を被処理物品（５）
に向けて反射するレフレクタとなる。

ヒータ支持部θりのヒータエレメント取付面と反対側の
裏面には本発明により曲折した冷却水管０９を例えば銀
ろう等の高融点のろう材でろう付し、適時通水してヒー
タ支持部θカおよびヒータ加熱手段（６）を冷却する強
制冷却手段とする。

冷却水管０つもフィードスルー（ＩＩ）を貫通し外部に
冷却水出入口０ωを持つ。

第３図は、上記の構成を有する本発明の真空成膜装置の
成膜プロセスサイクルをブロックダイヤグラムとして示
したものであり、図中記入の各工程（Ｉ）〜（ＸＩ）が
矢印のように進行する。これは被処理物、処理条件によ
り変更される。

この具体例においては、（Ｉｌｌ）真空排気工程を粗引
５分、高真空排気１５分で行い、（ＩＶ　）ヒータ（６
）による加熱を開始するとともに水冷シールド板（８）
の強制冷却を開始する。（Ｖ）イオンボンバードによる
クリーニングおよび加熱を２〜５分で行い、（Ｖｌ）コ
ーティング成膜工程を約４５分行って３μ厚の膜をサブ
ストレート上に成膜する。コーティングが終われば、ヒ
ータ（６）加熱を断ち水冷シールド板（８）の強制冷却
を続行しながら冷却水管θつによるヒータ部分の強制冷
却を開始し、（■）冷却工程に移る。冷却時間は本発明
により加熱に較べてはるかに短い約１０分である。冷却
終了を俟って水冷シールド板（８）、冷却水管０ωの通
水を停止する。

次のサイクルでヒータ（６）による加熱を再開する前に
は圧縮空気を冷却水管０５）に通じ管内の水を追出して
パージして置くと、通電時に管内の水が沸騰、突沸する
ことを防ぐことができる。

第４図は、ヒータ加熱手段としてランプヒー夕を使用す
る実施例につき、そのヒータ部分の詳細を示す。この場
合、ランプヒータ（６Ａ）はヒータ表面が蒸着コーティ
ング粒子で覆われるのを防ぐため、ヒータ（６Ａ）を全
体をヒータ支持部（１２Δ）としてのカバーで覆し）、
このカバー（１２Ａ）を加熱することにより、その表面
からの輻射熱伝達によって被処理物品（５）を加熱する
。この場合にはカバー（１２Ａ）の被処理物品に向かう
側に迂回流する水路０７）を設けてヒータ部分の強制冷
却手段とする。ヒータ加熱を行う際には水路０７）の中
は大気にして置く。ヒータ支持部（１２Ａ）としてのカ
バーは、この場合ヒータ覆いと呼ぶ。

以上、本発明を好適実施例により詳細に説明したが、本
発明は、その要旨を逸脱しない限りにおいて各種の変更
を加えて実施することができる。例えば、ヒータ加熱手
段は例示のシースヒータ、ランプヒータに限らず各種の
加熱手段を使用することができるので、ヒータ支持部も
それに応じて変更し、付加する強制冷却手段もそれらに
適合した構造設計とすることができる。

また水冷シールド板も従来技術に準じ真空室と一体化し
て冷却構造とした真空室に置換え可能である。

（発明の効果）以上のように、本発明の真空成膜装置によると、コーテ
ィング工程終了後の冷却工程時間が顕著に短縮され、ま
た従来より大容量のヒータ加熱手段とすることが可能な
ため加熱工程時間が短縮され、全体として成膜処理物品
の生産性を高めることができる。またそのためのシール
個所の増加は少なくシール機能の保全性に優れているた
め、装置の信頼性が高く保守手数が減じ継続稼動期間が
長くなり、これも生産性の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の真空成膜装置の概要構成を
示す縦断側面図、第２図（イ）はその要部の強制冷却手
段付加ヒータの１実施例の正面図、第２図（ロ）はその
側面図、第２図（ハ）はその背面図、第３図は本発明の
真空成膜装置の成膜プロセスサイクルのブロックダイヤ
グラム、第４図（イ）は本発明装置要部の強制冷却手段
付加ヒータの他の実施例の縦断側面図、第４図（ロ）は
その正面側水路部の縦断正面図、第４図（ハ）はそのヒ
ータ側の縦断背面ｌ、第５図は従来技術の真空成膜装置
の１例の縦断側面図、第６図（イ）は従来技術の真空成
膜装置の他側の縦断側面図、第６図（ロ）はその水冷シ
ールド板の平面図、第７図（イ）は従来技術を組合わせ
て構成した真空成膜装置の縦断側面図、第７図（ロ）は
そのヒータの部分の正面図である。（１）・・・真空室、（２）・・・蒸発＃（ターゲット
）　、（３）・・・アーク発生手段、（４）・・・電場
電源、（５）・・・被処理物品（基材、サブストレート
）　、（６）（６Ａ）・・・ヒータ、加熱手段、（７）
・・・回転台、（７゛）・・・軸受、（８）・・・水冷
シールド板、（９）・・・冷却水管、θω・・・ヒータ
電源ケーブル、（１０’）・・・接続端子、（１１）・
・・フィードスルー、θ２）（，１２Ａ）・・・ヒータ
支持部、θ３）・・・ヒータ電源、０７１）・・・ヒー
タ取付部材、０５）・・・冷却水管、０６）・・・冷却
水出入口、θつ・・・水路。

Claims

【特許請求の範囲】

基材となる被処理物品および膜形成材料となる蒸発源を
収容する真空室と、真空室内で被処理物品を加熱するヒ
ータと、蒸発源から膜形成材料を蒸発させる発生手段と
を有し、さらに真空室内壁部に強制冷却可能なシールド
板を設けるとともに、シールド板と被処理物品との間に
介在するヒータを含むヒータ支持部に強制冷却手段を付
加したことを特徴とする真空成膜装置。