JPH10158836A - 真空薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空槽内の薄膜形成対象物に対して正しく薄
膜形成を行うことができるとともに、反応管のような薄
膜を形成する機能部のメンテナンス作業を容易に行うこ
とができる真空薄膜形成装置を提供すること。 【解決手段】 真空槽１の開口部１ａを開閉可能でしか
も機能部１００を真空槽１内から真空槽１外に引出すこ
とができる移動体５０と、移動体５０が真空槽１の開口
部１ａを閉じる際に移動体５０が開口部１ａに近づき、
機能部１００が真空槽１内に入ると機能部１００を移動
体５０の支持状態から浮かすように支持して、真空槽１
内が真空状態になり大気圧により移動体５０が変形した
時に、この移動体５０の変形が、機能部１００と薄膜形
成対象物ＯＢの所定の隙間の変化に対する影響を防ぐた
めの機能部支持手段８０と、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、真空槽内に薄膜形
成対象物を配置し、この薄膜形成対象物に対して薄膜を
形成するための機能部を所定の隙間を設けて配置する真
空薄膜形成装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の真空薄膜形成装置は、例えばプ
ラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）による薄膜を、薄膜形
成対象物に形成するのに用いられる。図７は従来の真空
薄膜形成装置を示しており、真空槽１０００の中にキャ
ンロール１００１、巻出しロール１００２、巻取りロー
ル１００３、架台１００４、電極１００５、ガス導入パ
イプ１００６等を備えている。この電極１００５は、反
応管１００７に設けられており、ＤＣ電源（直流電源）
１００９から電極１００５に対して電圧をかけることに
より、キャンロール１００１の薄膜形成対象物１０１０
に対してプラズマ化学気相成長法による薄膜を形成する
ようになっている。この時ガス導入パイプ１００６より
反応ガスが導入される。

【０００３】ところで反応管１００７は、隙間調整ステ
ージ１０１１に支持されており、隙間調整ステージ１０
１１は、架台１００４により真空槽１０００内の床面又
は内壁に固定されている。この反応管１００７とキャン
ロール１００１の隙間Ｄを均一に保つために、この隙間
調整ステージ１０１１は反応管１００７の位置を精密に
位置調整することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この真空薄
膜形成装置では、反応管１００７内の清掃等のメンテナ
ンス作業時には、反応管１００７を真空槽１０００内か
ら取り外さなければならず、取り外すための付帯作業時
間が非常に長くなるので、このような反応管１００７を
真空槽１０００内に固定する方式は好ましくない。

【０００５】そこで、図８及び図９に示すような別の真
空薄膜形成装置が提案されている。図８と図９の装置で
は、図７の問題を解消するために、移動台車１０２０を
用意し、この移動台車１０２０に真空槽１０３０の扉１
０３１を設けるとともに、ガス導入パイプ１００６と反
応管１００７を設定している。この反応管１００７は、
支持アーム１０３２に支持されている。これにより支持
アーム１０３２は、隙間調整ステージ１０１１を介して
反応管１００７をＸ方向に位置調整可能に支持してお
り、移動台車１０２０を作業者がＸ２の方向に引き出す
ことにより、真空槽１０３０内に配置されている反応管
１００７を外部に引き出して、反応管１００７の清掃等
のメンテナンス作業を行うことができる。

【０００６】ところが、図９に示すように、移動台車１
０２０を真空槽１０３０に近づけて、扉１０３１を真空
槽１０３０の開口部１０３３で閉じて真空薄膜形成作業
状態に保持すると、真空槽１０３０内は排気処理が行わ
れるので、扉１０３１には大気圧が加わり、扉１０３１
は図９のように真空槽１０３０内側に大きく反ることに
なる。このことから、反応管１００７の位置が変わって
しまい、キャンロール１００１の薄膜形成対象物１０１
０と、反応管１００７の間の隙間Ｄが変わり、反応管１
００７と薄膜形成対象物１０１０の位置調整が非常に困
難となってしまう。従って、薄膜形成対象物に対して精
度よくプラズマ化学気相成長法による薄膜を形成するこ
とができなくなってしまうという問題がある。そこで本
発明は上記課題を解消し、真空槽内の薄膜形成対象物に
対して正しく薄膜形成を行うことができるとともに、反
応管のような薄膜を形成する機能部のメンテナンス作業
を容易に行うことができる真空薄膜形成装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、真空槽内に薄膜形成対象物を配置し、この薄膜
形成対象物に対して薄膜を形成するための機能部を所定
の隙間を設けて配置して、薄膜形成対象物に薄膜を形成
する真空薄膜形成装置であり、真空槽の開口部を開閉可
能でしかも機能部を真空槽内から真空槽外に引出すこと
ができる移動体と、移動体が真空槽の開口部を閉じる際
に移動体が開口部に近づき、機能部が真空槽内に入ると
機能部を移動体の支持状態から浮かすように支持して、
真空槽内が真空状態になり大気圧により移動体が変形し
た時に、この移動体の変形が、機能部と薄膜形成対象物
の所定の隙間の変化に対する影響を防ぐための機能部支
持手段と、を備える真空薄膜形成装置により、達成され
る。

【０００８】本発明では、移動体が真空槽の開口部を開
閉可能になっており、しかも薄膜を形成するための機能
部を真空槽内から真空槽外へ引き出すことができる。機
能部支持手段は、移動体が真空槽の開口部を閉じる際に
移動体が開口部に近づき、機能部が真空槽内に入ると機
能部を移動体の支持状態から浮かすように支持して、真
空槽内が真空状態になり大気圧により移動体が変形した
時に、その移動体の変形が、機能部と薄膜形成対象物の
所定の隙間に対する影響を防ぐことができるようになっ
ている。

【０００９】これにより、機能部が真空槽内に位置され
ている状態で真空槽内が真空状態になって移動体が変形
した場合であっても、移動体の変形が機能部と薄膜形成
対象物の所定の隙間に対する影響がないので、機能部と
薄膜形成対象物の所定の隙間の寸法の変化がなく、正確
に機能部による薄膜の形成を薄膜形成対象物に対して施
すことができる。しかも、機能部の清掃等のメンテナン
スを行う場合には、移動体を動かして機能部を真空槽内
から真空槽外へ引き出すことで、機能部の清掃等のメン
テナンス作業が簡単に行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１１】実施の形態１ 図１〜図４は、本発明の真空薄膜形成装置の実施の形態
１を示している。図１は、真空槽１内が開放されてお
り、反応管８をメンテナンスしようとする状態を示し、
図２は、真空槽１を閉じて、真空槽１内の薄膜形成対象
物ＯＢに対して反応管８のような機能部１００が薄膜を
形成している状態を示している。図３は、図１に対応し
て示す真空薄膜形成装置の斜視図であり、図４は機能部
１００の付近を示す図である。

【００１２】図１と図２において、真空槽１は金属製で
箱型の槽であり、排気口２を有している。この真空槽１
の側面にある開口部１ａには、後で説明する移動体５０
の蓋部６０で閉鎖することができる。この真空槽１内に
は、キャンロール３、巻出しロール４、巻取りロール
５、ローラ１３等が設けられている。巻出しロール４に
巻かれている薄膜形成対象物ＯＢは、キャンロール３に
対してほぼ１８０度程度巻かれた後に、巻取りロール５
に巻取ることができる。この薄膜形成対象物ＯＢは、図
示しないガイドロールによりガイドされる。従って巻出
しロール４と巻取りロール５は、図示しないモータによ
り巻出し及び巻取り作業を行う。薄膜形成対象物ＯＢが
順次巻出されて巻取りロール５に巻取られる時には、キ
ャンロール３はＲ方向に回転する。

【００１３】移動体５０と機能部支持手段８０について
順次説明する。移動体５０について説明すると、移動体
５０は移動台車６、蓋部（扉）６０、支持アーム７、ガ
ス導入パイプ１６、反応管８、ＤＣ電源１９等を有して
いる。移動台車６は、床Ｆ上を水平に移動できるように
タイヤ６ａを備えている。移動台車６は蓋部６０を支持
しており、蓋部６０はほぼ垂直になっており、蓋部６０
は、Ｘ１方向に前進することで、真空槽１の開口部１ａ
を密着して閉鎖することができる。蓋部６０は、支持ア
ーム７の一端を固定しており、支持アーム７は水平に片
持ち式に蓋部６０に対して固定されている。反応ガス供
給源６９は、反応ガス１７をガス導入パイプ１６に供給
できるようになっている。この反応ガスとしては、例え
ばＳｉＨ₄ 等のシラン系ガス、ＳｉＦ₄ 等のフッ素系ガ
ス、ＣＨ₄ 等の炭化水素系ガスなどを採用できる。反応
ガス１７は、ガス導入パイプを通して反応管８内に供給
される。反応管８内にはプラズマ化学気相成長法による
薄膜形成を実施するための電極１８が内蔵されている。
支持アーム７は、金属製で板状又は角柱状のものであ
り、支持アーム７には、金属製で板状のステージ台１０
が載っている。ステージ台１０は反応管８を支持してお
り、電極１８はＤＣ電源１９に電気的に接続されてい
る。

【００１４】このように移動体５０の移動台車６をＸ１
方向に移動することで蓋部６０が真空槽１の開口部１ａ
を閉鎖することができるとともに、機能部１００を真空
槽１の外部から真空槽１の内部へあるいは真空槽１の内
部から真空槽１の外部へ引出すことができる。機能部１
００とは、上述した反応管８、電極１８、隙間調整ステ
ージ９、ガス導入パイプ１６等で構成されている。隙間
調整ステージ９は、上述したように反応管８を支持して
いるが、隙間調整ステージ９はステージ台１０の上に載
っている。隙間調整ステージ９は、モータ、ボールネ
ジ、ガイド等を具備するステージであって、反応管８を
Ｘ１、あるいはＸ２の方向に微調整して反応管８のキャ
ンロール３に対する位置調整をすることができるもので
ある。反応管８は例えば筒型の部材であり、ガラス、プ
ラスチック、セラミック、金属等の材質で作られてい
る。

【００１５】図１と図４に示すように、機能部１００の
反応管ユニット２２は、上述した反応管８、隙間調整ス
テージ９、ステージ台１０、スペーサー１１等で構成さ
れている。機能部１００の反応管ユニット２２は、図１
の機能部支持手段８０により、真空槽１内で支持できる
ようになっている。この機能部支持手段８０は、図３の
ように第１支持部である２本のレール１２と、第２支持
部である複数のローラ１３で構成されている。レール１
２は、前端部分と後端部分にテーパー部分１２ａ，１２
ｂを有している。ローラ１３は、図３に示すように例え
ば２列配列されており、レール１２，１２はこれらロー
ラ１３が直列に配列されたローラ１３に載せることがで
きる。図１のローラ１３の内側の付近には、ストッパ１
４が設けられており、このストッパ１４と各ローラ１３
は、真空槽１の床面に固定されている。ストッパ１４
は、図２に示すようにレール１２が真空槽１内に侵入し
ていた時の移動を止めて、反応管８がキャンロール３に
対して衝突しないようにするためのものである。

【００１６】このように機能部支持手段８０は、移動体
５０が真空槽１の開口部１ａを閉じる際に、移動体１が
開口部１ａに近づいて、機能部１００の反応管８が真空
槽１内に入ると、反応管８を移動体５０の支持状態から
浮かすようにして支持し、真空槽１内が真空状態になり
大気圧により移動体が変形した場合であっても、この移
動体５０の変形が反応管８と薄膜形成対象物ＯＢの所定
の隙間２１（図２に示す）の変化に対する影響を防ぐも
のである。

【００１７】反応管ユニット２２は、支持アーム７の先
端に固定された金属製の引っかけ部１５と、支持アーム
７の下側に取付けられた押しつけバネ２０により、支持
アーム７に対する位置を固定している。尚、棒状のレー
ル１２，１２は、例えば金属製である。反応管８の内部
に設けられた電極１８は、金属製でメッシュ状である。
反応管８の壁の一部には、非金属材料製のパイプ状のガ
ス導入パイプ１６が取付けられており、移動台車６を介
して反応ガス供給源６９より反応ガス１７が反応管８に
導入できる。

【００１８】次に、上述した真空薄膜形成装置の動作例
について説明する。図１は反応管８をメンテナンスする
時のメンテナンス作業状態を示しており、この場合に
は、移動台車６が真空槽１から離されており、反応管８
が真空槽１内から取出されている。これにより、作業者
は反応管８の清掃や取替え等のメンテナンス作業を簡単
に行うことができる。

【００１９】次に、薄膜形成対象物ＯＢに対して真空槽
１内で薄膜形成作業を行う場合には、図２に示すように
作業者が移動台車６を真空槽１側にＸ１方向に移動させ
る。この時に支持アーム７に載っかっている反応管ユニ
ット２２の下側のレール１２のテーパー部分１２ａが、
真空槽１内のローラ１３の上に載り、このテーパー部分
１２ａにより反応管ユニット２２は、所定の高さＨ分
（図２参照）上昇する。この所定高さＨは、例えば数ｍ
ｍである。

【００２０】このように移動台車６がＸ方向に移動され
ると、反応管ユニット２２が高さＨ分上昇しながら押し
つけバネ２０により押されて、移動台車６とともに反応
管ユニット２２が真空槽１の内部に導入される。この状
態では、反応管ユニット２２は支持アーム７から高さＨ
分浮いた状態にある。移動台車６が、真空槽１の開口部
１ａに接触直前に、レール１２の先端部分がストッパ１
４に当たり反応管ユニット２２の移動が停止する。移動
台車６は真空槽１の開口部１ａまで移動して停止し、図
２の状態、すなわち真空槽１の開口部１ａが蓋部６０で
完全に閉鎖された状態となる。この状態では、図２のよ
うに反応管ユニット２２のステージ台１０と引っかけ部
１５は、例えば数ｍｍ離れた位置にある。この時には、
反応管８とキャンロール３の隙間２１は、薄膜形成対象
物ＯＢに対して正しいプラズマ化学気相成長法（プラズ
マＣＶＤ）による薄膜を形成するために、均一に保たれ
ている。つまり反応管８の先端部分８ａは円弧状になっ
ておりキャンロール３の外周面との間で均一な隙間２１
を形成することができる。

【００２１】図２の状態で、排気口２から真空槽１内の
空気が排気されると、真空槽１内は真空状態（例えば
０．１Ｐａ程度）になったところで、反応管８内にガス
導入パイプ１６を介して反応ガス１７が反応ガス供給源
６９から供給される。これとともに、ＤＣ電源１９は、
電極１８へ電圧（例えば０．５ＫＶ〜３ＫＶ）を印加す
る。このような印加状態で、フィルムのような薄膜形成
対象物ＯＢをＲ方向に走行させることにより、薄膜形成
対象物ＯＢは、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）によ
る成膜を正確に施すことができる。つまり、真空槽１内
が真空引きされており、かつ蓋部６０に大気圧が加わっ
ている状態では、蓋部６０が開口部１ａの内側に反る場
合があるが、この場合であっても、反応管ユニット２２
は、支持アーム７から浮いた状態にあるので、支持アー
ム７が蓋部６０の変形に伴って移動してしまったとして
も、反応管ユニット２２とキャンロール３との隙間２１
を初期の正しい状態に均一に保つことができるからであ
る。

【００２２】このような要領で薄膜形成対象物ＯＢに対
して成膜を行うことにより、反応管８の内壁には付着物
による汚れが発生する。成膜終了後は、図２の状態から
図１の状態に示すように、真空槽１内を大気開放し、移
動台車６がＸ２の方向に移動される。これにより、反応
管ユニット２２は引っかけ部１５に当たり、反応管８を
含む反応管ユニット２２が真空槽１内から引出され、移
動台車６とともに真空槽１の外側へ移動されることにな
る。反応管ユニット２２の下側にあるレール１２の下
側、ローラ１３から外れた状態で、反応管ユニット２２
は支持アーム７から浮いた状態から支持アーム７に直接
載ることになる。

【００２３】以上のようにして真空槽１内を真空引きし
て移動台車６の蓋部６０部分が、大気圧により反って、
支持アーム７の位置が変わってしまったとしても、反応
管ユニット２２の反応管８とキャンロール３との位置関
係は変動しないので、予め定められた正しい隙間２１を
精密に確保することができる。このことから、真空槽内
における薄膜形成対象物に対する薄膜形成の精度を格段
に上げることができる。また反応管８等のメンテナンス
を行う場合には図１の状態のように真空槽１内から引出
すことにより、メンテナンス作業等における従来必要で
あった付帯作業が短縮し、真空薄膜形成作業の生産性を
上げることができる。

【００２４】実施の形態２ 図５は、本発明の真空薄膜形成装置の別の実施の形態２
を示している。図５の真空薄膜形成装置が、図１〜図４
の真空薄膜形成装置と異なるのは次の点である。図５に
おいてはスペーサ１１の下にレール１２に代えて複数の
ローラ（第１支持部に相当）１１３が設定されている。
これに対して真空槽１内には、ローラ１３に代えて複数
本のレール１１２（第２支持部に相当）が設定されてい
る。このようにしても、図１の装置と同様に図５の装置
の反応管ユニット２２を真空槽１内に導入した状態で
は、反応管ユニット２２を支持アーム７から浮かした状
態で保持できるので、反応管８とキャンロール３との隙
間を一定に保持することができる。図５の装置のその他
の点については、図１の装置と同様であるので同じ符号
を記して説明を省略する。

【００２５】実施の形態３ 図１と図５の実施の形態では、反応管ユニット２２がプ
ラズマ化学気相成長法を実施するための反応管８を有し
ている。しかし、図６の実施の形態３においては、この
反応管８の代わりに、スパッタリング用のカソード２４
を備えている。このスパッタリング用のカソード２４
は、隙間調整ステージ９に搭載されており、その他の点
については図１と図５の実施の形態と同様である。この
スパッタリング用のカソード２４を用いることにより、
薄膜形成対象物ＯＢに対してスパッタリングにより薄膜
を形成することができる。つまり図６の真空薄膜形成装
置は、スパッタリング装置として用いることができる。

【００２６】ところで、本発明は上記実施の形態に限定
されない。図示した真空薄膜形成装置は、プラズマ化学
気相成長法やスパッタリングを実施することができる
が、これに限らず、他の方式の真空薄膜形成装置にも本
発明は適用できる。すなわち、清掃等のメンテナンス作
業が必要でかつ反応管やカソードのような機能部と薄膜
形成対象物ＯＢとの間に一定の隙間が必要となる精密な
位置決め作業が要求される装置に本発明の真空薄膜形成
装置が有効である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空槽内の薄膜形成対象物に対して正しく薄膜形成を行
うことができるとともに、反応管のような薄膜を形成す
る機能部のメンテナンス作業を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空薄膜形成装置の好ましい実施の形
態１を示す図であり、主にメンテナンス時の状態を示す
図。

【図２】図１の真空薄膜形成装置における真空薄膜形成
状態を示す図。

【図３】真空薄膜形成装置を示す斜視図。

【図４】真空薄膜形成装置の反応管ユニットを示す図。

【図５】本発明の真空薄膜形成装置の別の実施の形態２
を示す図。

【図６】本発明の真空薄膜形成装置の別の実施の形態３
を示す図。

【図７】従来の真空薄膜形成装置を示す図。

【図８】従来の別の真空薄膜形成装置を示す図。

【図９】図８の従来の真空薄膜形成装置の欠点を示す
図。

【符号の説明】

１・・・真空槽、１ａ・・・開口部、７・・・支持アー
ム、１２・・・レール（第１支持部）、１３・・・ロー
ラ（第２支持部）、５０・・・移動体、６０・・・蓋
部、８０・・・機能部支持手段、１００・・・機能部、
ＯＢ・・・薄膜形成対象物

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内に薄膜形成対象物を配置し、こ
   の薄膜形成対象物に対して薄膜を形成するための機能部
   を所定の隙間を設けて配置して、薄膜形成対象物に薄膜
   を形成する真空薄膜形成装置であり、 真空槽の開口部を開閉可能でしかも機能部を真空槽内か
   ら真空槽外に引出すことができる移動体と、 移動体が真空槽の開口部を閉じる際に移動体が開口部に
   近づき、機能部が真空槽内に入ると機能部を移動体の支
   持状態から浮かすように支持して、真空槽内が真空状態
   になり大気圧により移動体が変形した時に、この移動体
   の変形が、機能部と薄膜形成対象物の所定の隙間の変化
   に対する影響を防ぐための機能部支持手段と、を備える
   ことを特徴とする真空薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 移動体は、真空槽の開口部を閉鎖するた
   めの蓋部と、この蓋部を支持する台車と、台車に設けら
   れて機能部を支持する支持アームと、を備える請求項１
   に記載の真空薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 機能部支持手段は、機能部側に設けられ
   た第１支持部と、真空槽内に設けられてこの第１支持部
   を受ける第２支持部を有し、移動体が真空槽の開口部を
   閉じる際に移動体が開口部に近づいて第１支持部が第２
   支持部に載ると、機能部が台車の支持アームから浮いた
   状態となって機能部が第２支持部に支持される請求項２
   に記載の真空薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 機能部は、プラズマ化学気相成長法（Ｃ
   ＶＤ）による薄膜を、薄膜形成対象物に形成するための
   反応管を有する反応ユニットである請求項１に記載の真
   空薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 機能部は、スパッタによる薄膜を、薄膜
   形成対象物に形成するためのスパッタカソードである請
   求項１に記載の真空薄膜形成装置。