JPH09256143A - 基体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置スペースを縮小し、ホルダの回転，揺動
の機構を容易にし、生産効率を向上する。 【解決手段】 主筐体１２内でイオン照射を利用して基
体２９の表面に薄膜形成或いはイオン照射を行う真空の
処理室１３と、主筐体１２の上板１５の開口１６に設け
られたバルブ１７と、下面がバルブ１７及び開口１６を
介して処理室１３に連通し，ガイド３４に沿い，上下動
自在に設けられた副筐体１８と、副筐体１８の上板を貫
通し，下端部に基体２９のホルダ２５を有し，上下動自
在に設けられた回転軸２２と、ホルダ２５を開口１６の
上側，下側に位置するよう回転軸２２を上下動する回転
軸上下動手段５９と、副筐体１８の下端が，開口１６の
上側に位置したホルダ２５の上方に位置する位置と，副
筐体１８をバルブ１７に当接する位置とに副筐体１８を
上下動する副筐体上下動手段４５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン照射を利用
して基体の表面に薄膜形成或いはイオン照射を行う基体
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、耐摩耗性，耐食性，装飾性或いは
各種半導体特性等の機能を有する薄膜を、基体の表面に
形成するための方法として、真空蒸着やスパッタリング
といったＰＶＤ法や各種ＣＶＤ法が提案されている。

【０００３】これらの手法における基体の表面への薄膜
形成は、真空の処理室で行われているが、基体の搬入，
搬出を行うためには、その真空を大気圧にする必要があ
り、生産効率を向上するために、ロードロック式が用い
られている。すなわち、基体を搬入，搬出する予備室
（ロードロック室ともいう）を設け、予備室と処理室と
をバルブで仕切り、処理室を大気にせずに予備室だけを
大気にし、基体の搬入，搬出を行っている。

【０００４】また近年、真空蒸着とイオン照射とを併用
する手法として、例えば特開昭５８−２０２２号公報
（Ｈ０１Ｌ ２１／２０３）に示すように、加速したイ
オンの中から必要なイオン種のみを磁気的に選択した
後、基体へ照射し、これと同時又は交互に蒸着用金属の
蒸気を照射することにより、基体に化合物薄膜の形成を
行っており、この手法は、イオン照射の効果を利用した
低温下での化合物の形成，形成される薄膜の密着性の向
上等の利点を有し、工業的に注目されている。

【０００５】そして、前記公報の手法を用いて薄膜形成
の生産効率を向上しようとすると、例えば特開昭５９−
２０８８３６号公報（Ｈ０１Ｌ ２１／３０２）に示す
ように、予備室と処理室とを水平方向に並列に設置した
り、特開昭６２−１７４３６８号公報（Ｃ２３Ｃ １４
／２４）に示すように、処理室の前段に水平方向に基体
の前処理を行う室を設け、連続的に効率よく基体処理を
行えるようにしたりすることが考えられている。

【０００６】つぎに、従来例の基体処理装置につき、切
断正面図を示した図５及び他の状態を示した図６を参照
して説明する。それらの図において、１は内部に処理室
２が形成された主筐体、３は主筐体１の下部の右側に設
けられたイオン源、４は処理室２の下部に設けられ，化
合物を加熱して気化する蒸発源、５は処理室２の左壁の
開口６に設けられたバルブである。

【０００７】７は右側面がバルブ５を介して処理室２に
連通した副筐体、８は副筐体７に形成された予備室、９
は副筐体７の左壁を貫通した左右に移動自在の移動軸、
１０は移動軸９の先端部に設けられたホルダ、１１はホ
ルダ１０に保持された基体である。

【０００８】つぎに動作について説明する。まず、図５
に示すように、バルブ５を閉めた状態で、副筐体７の蓋
体（図示せず）を開き、基体１１をホルダ１０に装着
し、蓋体を閉め、予備室８を所望の真空度に保持する。
つぎに、バルブ５を開き、移動軸９とともにホルダ１０
を、予め所望の真空度に保持された処理室２に移送し、
蒸発源４とイオン源３とを用いて基体１１上に薄膜を形
成する。

【０００９】成膜終了後、ホルダ１０を処理室２から予
備室８に移送し、バルブ５を閉じ、予備室８を真空から
大気圧に戻し、蓋体を開け、ホルダ１０から基体１１を
取り出す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の前記各公報の装
置の場合、イオン源より引き出されて基体に照射される
イオンと、蒸発源より蒸気となって基体上に被着する物
質とを、基体の表面に均一に照射，被着する必要があ
り、この手法は、ＣＶＤ法やその他のイオンプレーティ
ング法とは異なり、直進性を有するイオンを用いるた
め、３次元形状や複雑な形状を有する基体に薄膜を形成
する際には、イオンが照射されるように基体の表面をイ
オン源の方向に向け、蒸発物質が基体の表面に被着する
ように、基体を回転，揺動する必要がある。

【００１１】例えば、高硬度の薄膜等を工具や金型等の
基体表面に形成しようとした場合、前記と同様、ホルダ
の３次元的な動きが必要になり、特開平６−５７４０８
号公報では、基体表面に薄膜を形成する際、基体を回転
或いは揺動しながら薄膜を形成している。

【００１２】この手法を工業的に有用な手法とするに
は、予備室を処理室の前段に設け、回転或いは揺動する
ホルダに基体を設置する必要があるが、特開昭５９−２
０８８３６号公報のように、予備室から処理室へと基体
を受け渡す構成にすると、基体の受け渡しが困難にな
り、その機構が複雑になるため、基体を保持した状態で
ホルダが予備室から処理室へ導入される構成になる。

【００１３】この場合、図５の装置及び特開昭６２−１
７４３６８号公報のように、ホルダを処理室と予備室と
の間に移送させる機構を、処理室の水平方向に設けられ
た予備室の，さらに水平方向に設けねばならず、広い範
囲の設置場所が必要になり、装置の設置スペースが非常
に大きくなり、設置場所に制限を受ける処では設置不可
能になるという問題点がある。

【００１４】さらに、基体を水平方向に移送するため、
移送機構が水平方向の動きを必要とするとともに、ホル
ダに基体を回転，揺動させる機構を与える必要があり、
その機構もより複雑になるという問題点がある。

【００１５】本発明は、前記の点に留意し、設置スペー
スを縮小し、基体の移送及び回転，揺動の機構を容易に
し、かつ、イオン照射を利用した基体処理の生産効率を
向上できる基体処理装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の基体処理装置は、主筐体内
でイオン照射を利用して基体の表面に薄膜形成或いはイ
オン照射を行う真空の処理室と、主筐体の上板の開口に
設けられたバルブと、下面がバルブ及び前記開口を介し
て前記処理室に連通し，ガイドに沿い，上下動自在に設
けられた副筐体と、副筐体の上板を貫通し，下端部に基
体のホルダを有し，上下動自在に設けられた回転軸と、
ホルダが前記開口の上側，下側に位置するよう回転軸を
上下動する回転軸上下動手段と、副筐体の下端が，前記
開口の上側に位置したホルダの上方に位置する位置と，
副筐体をバルブに当接する位置とに副筐体を上下動する
副筐体上下動手段とを備えたものである。

【００１７】従って、主筐体の上方にバルブを介して副
筐体が設けられているため、設置スペースが縮小され、
設置場所が制限されている場所にも設置できる。

【００１８】しかも、副筐体の上板を貫通した回転軸を
上下動自在に設け、回転軸上下動手段により、回転軸の
下端部のホルダが主筐体の上段の開口の上側，下側に位
置するよう、回転軸を上下動するようにしたため、ホル
ダの，副筐体と主筐体との間の移送が容易に行える。

【００１９】さらに、ホルダの移送が上下方向，すなわ
ちホルダの回転軸が上下方向であるため、ホルダの回
転，揺動の動きを、副筐体の外側より容易に伝達するこ
とができる。

【００２０】その上、副筐体上下動手段により、副筐体
を副筐体の下端が、主筐体の開口の上側に位置したホル
ダの上方に位置する位置と、主筐体のバルブに当接する
位置とに上下動するようにしたため、副筐体が上方に位
置した状態で基体の搬入，搬出を迅速に行うことがで
き、イオン照射を利用した基体処理の生産効率が向上す
る。

【００２１】また、本発明の請求項２記載の基体処理装
置は、下面がバルブ及び主筐体の上板の開口を介して処
理室に連通した副筐体に出入口を形成し、その出入口を
開閉自在に閉塞した扉を備えたものである。

【００２２】従って、装置の構成が容易になるととも
に、扉の開閉のみで基体の搬入，搬出が容易に行える。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態につき、図１ないし図
４を参照して説明する。 （形態１）まず、形態１を、一部切断正面図を示した図
１，図１の一部の平面図及び一部切断右側面図を示した
図２Ａ，Ｂ、図２Ｂの他の状態の一部切断右側面図を示
した図３について説明する。

【００２４】それらの図において、１２は内部に処理室
１３が形成された主筐体であり、イオンを照射するイオ
ン源３及び化合物を加熱して気化させる蒸発源４が設け
られている。１４は主筐体１２の左側に設けられた真空
排気設備であり、処理室１３を予め所望の真空度にす
る。１５は主筐体１２の上板であり、開口１６が形成さ
れている。

【００２５】１７は開口１６の上側に設けられたバル
ブ、１８は内部に予備室１９が形成され，上下動自在に
設けられた副筐体であり、下面がバルブ１７及び開口１
６を介して処理室１３に連通し、バルブ１７により予備
室１９と処理室１３とが仕切られている。２０は副筐体
１８の上板を軸受２１を介して気密に貫通し，上下動自
在に設けられた支持筒、２２は支持筒２０内に回転自在
に設けられた回転軸、２３は回転軸２２の下端部に固着
された傘歯車、２４は支持筒２０の下部に設けられた円
板状の防着板であり、成膜中、蒸発源４の蒸発物質やイ
オン源３のイオンが予備室１９内に入り込むのを防止す
る。

【００２６】２５は支持筒２０の下端部に設けられたホ
ルダ、２６はホルダ２５の筒体、２７は筒体２６内に回
転自在に支持された軸、２８は軸２７の先端に固着さ
れ、基体２９を保持した円板状の保持体、３０は軸２７
に設けられた傘歯車であり、回転軸２２の傘歯車２３に
歯合し、回転軸２２の回転により両傘歯車２３，３０，
軸２７を介して保持体２８が回転する。

【００２７】３１は副筐体１８の後面に固着された下移
動体、３２は下移動体３１の背面に上下方向に形成され
た溝である。

【００２８】３３は上板１５のバルブ１７の後方に立設
されたブロック状の立設体であり、右側上部が欠如して
いる。３４は立設体３３前面の中央部に突設された上下
方向のガイドであり、ガイド３４に下移動体３１の溝３
２が挿入され、下移動体３１を介して副筐体１８がガイ
ド３４に沿い上下動する。

【００２９】３５は立設体３３の背面の下側右部に装着
された固定板、３６は固定板３５に支持された上下動用
モータであり、モータ３６の駆動軸３７が固定板３５を
貫通し、前方に導出されている。

【００３０】３８は立設体３３の前面の下側右部に装着
された連結箱であり、連結箱３８内に駆動軸３７が導入
され、駆動軸３７の先端部に傘歯車３９が装着されてい
る。４０は立設体３３の前面の右側に設けられた上下方
向の短尺の副筐体用螺棒であり、上部，下部の軸受４１
に回転自在に支持され、螺棒４０の下端部が連結箱３８
内に導入され、下端部の傘歯車４２が前記傘歯車３９に
歯合している。４３は螺棒４０に螺合した摺動体、４４
は基部が摺動体４３に固着され，先端部が副筐体１８の
上板に装着された支持体、４５は副筐体上下動手段であ
り、上下動用モータ３６，駆動軸３７，傘歯車３９，４
２，副筐体用螺棒４０，摺動体４３，支持体４４，下移
動体３１，溝３２，ガイド３４等からなり、副筐体１８
を、副筐体１８の下端が、予備室１９に位置したホルダ
２５の上方に位置する位置と、バルブ１７に当接する位
置とに上下動する。

【００３１】４６は立設体３３の背面の左側下部に設け
られた上下動用モータであり、副筐体上下動手段４５と
同様、立設体３３の下側左部の固定板３５に装着され、
駆動軸３７が連結箱３８内に導入され、駆動軸３７の先
端部に傘歯車が設けられている。４７は立設体３３の前
面の左側に設けられた上下方向の長尺の回転軸用螺棒で
あり、副筐体用螺棒４０と同様、上部，下部の軸受４１
に回転自在に支持され、下端部が連結箱３８内に導入さ
れ、下端部の傘歯車が連結箱３８内の駆動軸３７の傘歯
車に歯合している。

【００３２】４８は螺棒４７に螺合した摺動体、４９は
摺動体４８に固着された上移動体、５０は上移動体４９
の背面に形成された上下方向の溝であり、下移動体３１
の上方の位置のガイド３４に溝５０が挿入されている。

【００３３】５１は断面が逆Ｌ字状の支持体であり、縦
板５２の下端部が上移動体４９に固着され、横板５３に
支持筒２０の上端が固着され、回転軸２２の上端部が横
板５３上に導出されている。

【００３４】５４は横板５３の下面に装着された支持
板、５５は支持板５４の下面に支持された回転用モータ
であり、モータ５５の駆動軸５６が横板５３上に導出さ
れている。５７は駆動軸５２及び回転軸２２の上端に固
着されたプーリ、５８は両プーリ５７に巻回されたベル
ト、５９は回転軸上下動手段であり、上下動用モータ４
６，駆動軸３７，傘歯車，回転軸用螺棒４７，摺動体４
８，支持体４４，上移動体４９，溝５０，ガイド３４等
からなり、ホルダ２５が開口１６の上側，下側、すなわ
ち予備室１９，処理室１３に位置するよう回転軸２２を
上下動する。

【００３５】つぎに、前記装置の動作について説明す
る。バルブ１７が閉まり、図３に示すように、副筐体１
８及び回転軸２２が上動した状態において、基体２９を
ホルダ２５に装着し、副筐体上下動手段４５により副筐
体１８を下動する。すなわち、上下動用モータ３６の回
転により、傘歯車３９，４２を介して副筐体用螺棒４０
が正回転し、摺動体４３が下動して副筐体１８が下動
し、バルブ１７に当接する。つぎに予備室１９を真空排
気設備（図示せず）により所望の真空度に保持する。

【００３６】つぎに、バルブ１７を開き、ホルダ２５を
回転軸上下動手段５９により処理室１３に移送する。す
なわち、上下動用モータ４６の正回転により傘歯車を介
して回転軸用螺棒４７が正回転し、摺動体４８が下動し
て上移動体４９が下動し、図１，図２に示すように、ホ
ルダ２５が、真空排気設備１４により予め所望の真空度
に保持された処理室１３に移送され、蒸発源４とイオン
源３とを用いて基体２９上に薄膜が形成される。

【００３７】この時、回転用モータ５５の駆動によりプ
ーリ５７，ベルト５８を介して回転軸２２が回転し、傘
歯車２３，３０を介してホルダ２５の保持体２８ととも
に基体２９が回転し、基体２９上に均一な薄膜が形成さ
れる。

【００３８】そして、成膜終了後、回転軸上下動手段５
９の上下動用モータ４６を逆回転して螺棒４７を逆回転
し、上移動体４９，回転軸２２とともにホルダ２５を上
動し、予備室１９に移送する。その後、バルブ１７を閉
じ、予備室１９を大気圧に戻す。

【００３９】つぎに、副筐体上下動手段４５により副筐
体１８を上動する。すなわち、上下動用モータ３６の逆
回転により、傘歯車３９，４２を介して副筐体用螺棒４
０が逆回転し、摺動体４３が上動して副筐体１８が上動
し、副筐体１８の下端がバルブ１７に当接した位置から
予備室１９に位置したホルダ２５の上方の位置に上動
し、基体２９をホルダ２５から取り出す。

【００４０】（形態２）つぎに形態２の一部切断正面図
を示した図４について説明する。図１と同一符号は同一
もしくは相当するものを示し、異なる点は、副筐体１８
を上下動する副筐体上下動手段４５がなく、副筐体１８
がバルブ１７に装着され、副筐体１８に出入口６０を形
成し、その出入口６０を一側が蝶番６１により支持され
た扉６２により開閉自在に閉塞した点であり、扉６２を
開いて基体２９の搬入，搬出を行う。

【００４１】なお、前記形態１，２の場合、ホルダ２５
に回転運動を与える機構のみが図示されているが、揺動
運動を与える機構を付加し、ホルダ２５に３次元的な動
きを与えるようにしてもよい。

【００４２】また、前記形態１，２は基体２９の表面に
イオンを照射し、基体２９の表面を改質することにより
基体２９の特性を変える場合にも適用でき、さらに、予
備室１９内で基体２９の表面を予めクリーニングする機
構を備えた装置にも適用できる。

【００４３】さらに、上下動用モータ３６，４６の代わ
りにハンドルを設け、手動で副筐体１８及び回転軸２２
を上下動するようにしてもよい。

【００４４】また、副筐体上下動手段４５及び回転軸上
下動手段５９を構成する機構部は図示に限るものではな
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、つぎに記載する効果を奏する。本発明の請
求項１記載の基体処理装置は、主筐体１２の上板１５の
開口１６にバルブ１７を設け、下面がバルブ１７及び開
口１６を介して主筐体１２の処理室１３に連通した副筐
体１８を、ガイド３４に沿い上下動自在に設けたため、
副筐体１８が主筐体１２の上方に位置し、設置スペース
を縮小することができ、設置場所が制限されている場所
にも設置することができる。

【００４６】しかも、副筐体１８の上板を貫通した回転
軸２２を上下動自在に設け、回転軸上下動手段５９によ
り、回転軸２２の下端部のホルダ２５を主筐体１２の開
口１６の上側，下側に位置するよう、回転軸２２を上下
動するようにしたため、ホルダ２５の，副筐体１８と主
筐体１２との間の移送を容易に行うことができる。

【００４７】さらに、ホルダ２５の移送が上下方向，す
なわちホルダ２５の回転軸２２が上下方向であるため、
ホルダ２５の回転，揺動の動きを、副筐体１８の外側よ
り容易に伝達することができる。

【００４８】その上、副筐体上下動手段４５により、副
筐体１８を、副筐体１８の下端が、主筐体１２の開口１
６の上側に位置したホルダ２５の上方に位置する位置
と、主筐体１２のバルブ１７に当接する位置とに上下動
するようにしたため、副筐体１８が上方に位置した状態
で基体２９の搬入，搬出を迅速に行うことができ、イオ
ン照射を利用した基体処理の生産効率を向上することが
できる。

【００４９】また、本発明の請求項２記載の基体処理装
置は、副筐体１８に形成された出入口６０を扉６２によ
り開閉自在に閉塞したため、装置の構成を容易にするこ
とができるとともに、扉６２の開閉のみで基体２９の搬
入，搬出を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の一部切断正面図であ
る。

【図２】Ａは図１の一部の平面図、Ｂは図１の一部切断
右側面図である。

【図３】図２Ｂの他の状態の一部切断右側面図である。

【図４】本発明の実施の形態２の一部切断正面図であ
る。

【図５】従来例の切断正面図である。

【図６】図５の他の状態の切断正面図である。

【符号の説明】

１２ 主筐体 １３ 処理室 １５ 上板 １６ 開口 １７ バルブ １８ 副筐体 ２２ 回転軸 ２５ ホルダ ２９ 基体 ４５ 副筐体上下動手段 ５９ 回転軸上下動手段 ６０ 出入口 ６２ 扉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主筐体内でイオン照射を利用して基体の
   表面に薄膜形成或いはイオン照射を行う真空の処理室
   と、 前記主筐体の上板の開口に設けられたバルブと、 下面が前記バルブ及び前記開口を介して前記処理室に連
   通し，ガイドに沿い，上下動自在に設けられた副筐体
   と、 この副筐体の上板を貫通し，下端部に前記基体のホルダ
   を有し，上下動自在に設けられた回転軸と、 前記ホルダが前記開口の上側，下側に位置するよう前記
   回転軸を上下動する回転軸上下動手段と、 前記副筐体の下端が，前記開口の上側に位置した前記ホ
   ルダの上方に位置する位置と，前記副筐体を前記バルブ
   に当接する位置とに前記副筐体を上下動する副筐体上下
   動手段とを備えたことを特徴とする基体処理装置。
2. 【請求項２】 主筐体内でイオン照射を利用して基体の
   表面に薄膜形成或いはイオン照射を行う真空の処理室
   と、 前記主筐体の上板の開口に設けられたバルブと、 下面が前記バルブ及び前記開口を介して前記処理室に連
   通した副筐体と、 この副筐体の上板を貫通し，下端部に前記基体のホルダ
   を有し，上下動自在に設けられた回転軸と、 前記ホルダを前記開口の上側，下側に位置するよう前記
   回転軸を上下動する上下動手段と、 前記副筐体に形成された出入口を開閉自在に閉塞した扉
   とを備えたことを特徴とする基体処理装置。