イオンプレーティング装置
【課題】チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜できるイオンプレーティング装置を提供すること。
【解決手段】真空チャンバ３と、真空チャンバ３内にプラズマビームＰを発生するプラズマガン４と、真空チャンバ３内においてプラズマビームＰが照射されるハース５と、ハース５に収容された成膜用のタブレット２１を真空チャンバ３内に露出するように支持するタブレット支持棒２５と、タブレット支持棒２５を介してタブレット２１を真空チャンバ３内に押し出す駆動機構９と、真空チャンバ３内に突出したタブレット２１の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触する接触部３７を有し、接触部３７をタブレット２１の先端面に当接させてタブレット２１の先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えた。
【解決手段】真空チャンバ３と、真空チャンバ３内にプラズマビームＰを発生するプラズマガン４と、真空チャンバ３内においてプラズマビームＰが照射されるハース５と、ハース５に収容された成膜用のタブレット２１を真空チャンバ３内に露出するように支持するタブレット支持棒２５と、タブレット支持棒２５を介してタブレット２１を真空チャンバ３内に押し出す駆動機構９と、真空チャンバ３内に突出したタブレット２１の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触する接触部３７を有し、接触部３７をタブレット２１の先端面に当接させてタブレット２１の先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンプレーティング装置に関し、特に、突き上げ方式のイオンプレーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマビームを利用したイオンプレーティング装置として、突き上げ方式のイオンプレーティング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このイオンプレーティング装置においては、ハースに形成された貫通孔に膜材としてのタブレットが収容され、このタブレットが下方から突き上げ棒により突き上げられることでチャンバ内に連続的に繰り出されている。そして、チャンバ内に発生したプラズマビームがステアリングコイル等によりハースに向かって誘導され、チャンバ内に繰り出されたタブレットの上面を照射することにより、照射により発生した気体がプラズマビームを通過してイオン化し、基板の表面に付着して成膜している。
【０００３】
この場合、イオンプレーティング装置は、タブレットの減少速度に合わせてチャンバ内におけるタブレットの突出長が一定となるようにタブレット支持棒を駆動制御している。具体的には、ハースに電流計を接続すると共に、イオンプレーティング装置にタブレットの単位時間あたりの減少量とハースに流れる電流値との相関関係をマップデータとして記憶させておき、このマップデータを参照して検出された電流値に応じてタブレット支持棒の駆動量を制御している。
【特許文献１】特開２０００−５４１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したイオンプレーティング装置においては、ハースに流れる電流値に基づいてタブレットの減少量をマップデータから推定することで、タブレットの上昇量を制御しているため、タブレットの減少量とタブレットの上昇量との間に正確な相関関係を得ることができなかった。したがって、チャンバ内におけるタブレットの突出長を一定に維持することが困難となり、良好な膜質で成膜することができないという問題があった。この場合、チャンバ内にＣＣＤを設けてタブレットの上面を監視しつつ、タブレットの上昇量をフィードバックする構成も考えられるが、ＣＣＤの撮像面にデポ物が付着して正確にタブレットの上面を撮像することが困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、良好な膜質で成膜できるイオンプレーティング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のイオンプレーティング装置は、チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出す押出部と、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記接触部を前記膜材の前記先端面に当接させて前記膜材の前記先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、押出部により膜材が押し出されて膜材の突出方向の先端面が位置規制部に押し当てられるため、成膜中に膜材が消費によって減少した場合でも、膜材の先端面が所定位置に規制される。したがって、成膜中にチャンバ内における膜材の突出長を一定に維持することができ、安定した成膜レート及び良好な膜質でワークに成膜することができる。
【０００８】
上記イオンプレーティング装置において、前記押出部は、ばね部材を有し、前記ばね部材の付勢力を利用して前記膜材を押し出す構成とすることができる。
【０００９】
上記イオンプレーティング装置において、前記押出部は、トルクモータを有し、前記トルクモータのトルクを利用して前記膜材を押し出す構成とすることができる。
【００１０】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部は、前記膜材の前記先端面の少なくとも２箇所に接触することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、位置規制部により膜材の先端面が２箇所以上で接触されるため、膜材の先端面をより安定的に規制することができる。
【００１２】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、前記回転支持部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として前記膜材支持部を介して前記膜材を回転可能とする膜材回転部を備え、前記膜材回転部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする。
【００１４】
これらの構成によれば、プラズマビームが照射されない膜材の先端面と接触部との接触部分が遷移するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【００１５】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部は、前記膜材の突出方向の中心軸を中心とした周方向に等間隔で３箇所において接触し、前記膜材と前記位置規制部との接触部分は周方向に１２０度以上の角度範囲を回転移動することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、位置規制部により膜材の先端面が１２０度間隔の３箇所で接触されるため、膜材の先端面の水平姿勢を維持することができると共に、膜材と位置規制部との接触部分が全周に亘って接触するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置は、タブレットの上面を所定の高さに位置規制することにより、真空チャンバ内におけるタブレットの突出長を一定に維持して、タブレットの上面に対するプラズマビームの当たりを一定とし、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜することができるようにしたものである。
【００１９】
図１を参照して、イオンプレーティング装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置の模式図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置１は、気密性の真空チャンバ３を備えており、真空チャンバ３の一の側壁３ａには陰極として機能するプラズマビーム発生源としてのプラズマガン４が設けられている。真空チャンバ３の底壁３ｂには陽極として機能するハース５が設けられ、ハース５の周囲にはハース５を囲うように後述するタブレット２１の突出長を規制する規制機構７が設けられている。また、真空チャンバ３の上壁３ｃには成膜対象のワークＷを搬送する搬送部６が設けられ、真空チャンバ３のプラズマガン４が設けられた側壁３ａに対向する側壁３ｄには、酸素ガスおよびアルゴンガス等のキャリアガスを導入するガス導入口８が形成されている。
【００２１】
プラズマガン４は、ハース５に対してプラズマビームＰを照射するものであり、プラズマビームＰを発生させるプラズマガン本体１１と、プラズマガン本体１１の真空チャンバ３側においてプラズマガン本体１１と同軸上に配置された第１の中間電極１２および第２の中間電極１３とを有して構成されている。プラズマガン本体１１は、導体板１４を介して直流電源１６のマイナス端子に接続されており、導体板１４とハース５との間で放電を生じさせることによりプラズマビームＰを発生させている。第１の中間電極１２および第２の中間電極１３には、それぞれ永久磁石が内蔵されており、この永久磁石によりプラズマガン４により発生されたプラズマビームＰが収束される。
【００２２】
また、プラズマガン４の真空チャンバ３の外部に突出した部分には、周囲を取り囲むように第１のコイル１５が設けられており、この第１のコイル１５により第１の中間電極１２および第２の中間電極１３まで引き出されたプラズマビームＰが真空チャンバ３の内部に誘導される。
【００２３】
ハース５は、プラズマガン４から出射されたプラズマビームＰを下方に吸引するものであり、導電材料で形成され直流電源１６のプラス端子に接続されている。また、ハース５には、プラズマビームＰが入射される中央部分に貫通孔５ａが形成されており、この貫通孔５ａに円柱状のタブレット２１が充填されている。貫通孔５ａの周囲には絶縁パイプ２３が設けられており、ハース５とタブレット２１とが真空チャンバ３の内部において絶縁されている。これにより、真空チャンバ３内においてハース５とタブレット２１の異常放電が防止される。なお、本実施の形態における真空チャンバ３の内部とは、絶縁パイプ２３とタブレット２１との対向空間等のように図示しないパッキン等により真空雰囲気が保たれている部分を含むものである。
【００２４】
貫通孔５ａの同軸上には、タブレット２１を下方から支持するタブレット支持棒２５が上下方向に移動可能に設けられており、このタブレット支持棒２５によりタブレット２１が突き上げられてハース５に対してタブレット２１が供給される。タブレット支持棒２５は、上下方向に延在し、上端においてタブレット２１を弾性挟持し、下端において押出部としての駆動機構９に接続されている。
【００２５】
ハース５の真空チャンバ３の外部に突出した部分には、周囲を取り囲むように第２のコイル２９が設けられており、この第２のコイル２９によりハース５に入射されるプラズマビームＰの向き等が修正される。
【００２６】
タブレット２１は、成膜用の膜材であり、酸化亜鉛および酸化ガリウムの粉末により円柱状に焼結成形されている。タブレット２１の上面にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビームＰにより加熱されて昇華し、タブレット２１の上方に位置するワークＷの表面にＺｎＯ膜が成膜される。
【００２７】
また、本実施の形態で使用されるタブレット２１は、６０［ｍｍ］以上のロングサイズのタブレット２１であり、２０［ｍｍ］程度のスモールサイズのタブレットを縦一列に重ねた状態と異なり、タブレット間の合わせ目を少なくしている。これにより、タブレット間の合わせ目で生じる異常放電を抑制している。また、タブレットが消費されて細かい破片だけが、残った場合には、破片が真空チャンバ３の内部に飛び散って汚染の原因となるが、タブレット間の合わせ目が少ないため、真空チャンバ３の内部の汚染を抑制することも可能となる。
【００２８】
駆動機構９は、タブレット２１の消費速度に合わせてタブレット支持棒２５を上方に移動させるものであり、タブレット支持棒２５を真空チャンバ３の内部に向けて下方から付勢する圧縮ばね３１を有している。圧縮ばね３１は、一端がタブレット支持棒２５の下端に接続され、他端がトルクモータ３２によって上下動する駆動棒３３の上端に接続されている。圧縮ばね３１は、トルクモータ３２の駆動により駆動棒３３を介して押圧され、タブレット支持棒２５に対する付勢力が制御されている。なお、この場合、駆動機構９にクラッチ等を設けて圧縮ばね３１の付勢力を制御するようにしてもよい。
【００２９】
規制機構７は、圧縮ばね３１より突き上げられるタブレット２１を所定の突出長で規制している。規制機構７は、中空円筒状に形成され、タブレット２１の中心軸を中心として回転可能な回転支持部３５と、回転支持部３５の内壁面から中央に向かって直線状に延びる３つのアーム部３６と、各アーム部３６の先端に設けられ、この先端から下方に延びてタブレット２１の上面に接触する３つの接触部３７とを有している。回転支持部３５は、絶縁材料で形成されており、タブレット２１の中心軸に中心が位置するように真空チャンバ３の底壁３ｂの上面に配置されている。また、回転支持部３５は、図示しないモータに接続されており、このモータの駆動により回転可能に構成されている。
【００３０】
３つのアーム部３６は、回転支持部３５の内壁に周方向に等間隔で片持支持されており、先端がタブレット２１の周縁部上方に位置している。また、各アーム部３６は、耐プラズマ性を有する、例えば、真空チャンバ３と同様なステンレス等で形成されている。さらに、各アーム部３６は、タブレット２１が圧縮ばね３１の付勢力により押圧されて接触部３７に当接した場合でも撓まない程度の剛性を有している。３つの接触部３７は、先端がハース５の上面から所定の高さに位置しており、タブレット２１の上昇を所定の高さで位置規制している。なお、請求項に記載の位置規制部は、アーム部３６および接触部３７を含んで構成されている。
【００３１】
ここで、図２を参照して、接触部とタブレットとの接触状態について説明する。図２は、接触部とタブレットとの接触状態の説明図である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、各接触部３７は、周方向に１２０度間隔でタブレット２１の上面に接触しており、タブレット２１の上面の水平姿勢を維持した状態で規制可能となっている。また、各接触部３７は、それぞれアーム部３６を介して回転支持部３５に支持されているため、回転支持部３５の回転によりタブレット２１の上面に回転接触する。このように、各接触部３７は、プラズマビームＰが照射されないタブレット２１の上面との接触部分を遷移させることにより、タブレット２１の上面を均一に減少させている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、各接触部３７の先端は球状に形成されており、タブレット２１の上面との回転接触によりタブレット２１の上面が傷つくことが防止される。また、各接触部３７は、耐プラズマ性および耐熱性を有する、例えば、アルミナ又はジルコニア等により形成されている。
【００３４】
図１に戻り、搬送部６は、真空チャンバ３内においてハース５の上方にワークＷを支持している。
【００３５】
直流電源１６は、可変直流電源であり、マイナス端子にプラズマガン４が接続され、プラス端子にハース５が接続されている。そして、直流電源１６がハース５とプラズマガン４との間に直流電圧を印加することにより、真空チャンバ３の内部にプラズマビームＰが発生し、ワークＷに成膜処理が行われる。なお、プラズマビームＰの強度は、直流電源１６の印加電圧に左右される。
【００３６】
具体的には、直流電源１６によりハース５とプラズマガン４との間に直流電圧が印加されると、プラズマビームＰが発生される。このプラズマビームＰは、第１のコイル１５および第２のコイル２９等により形成される磁界に誘導されてハース５に照射される。タブレット支持棒２５によりハース５に供給されたタブレット２１は、プラズマビームＰの照射により上面が加熱されて昇華される。タブレット２１の気体は、プラズマビームＰを通過中にイオン化して、ワークＷの表面に付着して被膜を形成する。
【００３７】
次に、図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置規制動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置規制動作の動作遷移図である。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、タブレット２１は、タブレット支持棒２５を介して下方から圧縮ばね３１により付勢されて３つの接触部３７に押し付けられており、タブレット２１の上面が所定の高さに位置規制されている。このとき、各接触部３７は、回転支持部３５の回転によりタブレット２１の上面に回転接触し、プラズマビームＰがタブレット２１の上面に均一に照射されるように接触部分を遷移させている。この状態においてプラズマビームＰがタブレット２１の上面に照射されると、図３（ｂ）に示すように、タブレット２１の上面が昇華されてタブレット２１が減少する。なお、図３（ｂ）においては、説明を分かり易くするために、タブレット２１の減少量を強調して図示している。
【００３９】
タブレット２１の減少によりタブレット２１のサイズが縮小すると、図３（ｃ）に示すように、圧縮ばね３１によりサイズの縮小分だけタブレット２１が押し上げられて、タブレット２１が各接触部３７に押し付けられるため、タブレット２１の上面が所定の高さで位置規制される。このとき、各接触部３７は周方向に等間隔でタブレット２１の上面に接触しているため、タブレット２１の上面が水平姿勢を保った状態で各接触部３７に押し付けられる。このように、タブレット２１の上面が水平姿勢を保ったまま、所定の高さに位置規制されるため、プラズマビームＰの照射によりタブレット２１が減少しても、タブレット２１の真空チャンバ３の内部におけるハース５の上面からの突出長が常に一定に維持される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置１によれば、圧縮ばね３１によりタブレット２１が押し出されてタブレット２１の上面が接触部３７に押し当てられるため、成膜中にタブレット２１が消費によって減少した場合でも、タブレット２１の上面が所定位置に規制される。したがって、成膜中に真空チャンバ３の内部におけるハース５の上面からのタブレット２１の突出長を一定に維持することができ、安定した成膜レート及び良好な膜質でワークＷに成膜することが可能となる。
【００４１】
なお、上記した第１の実施の形態においては、トルクモータ３２により圧縮ばね３１の付勢力を制御する構成としたが、タブレット２１の強度が高いものであれば、ばね定数の大きな圧縮ばね３１を使用することでトルクモータ３２を設けない構成としてもよい。また、逆にトルクリミッタ付きのトルクモータ３２を使用することで圧縮ばね３１を設けない構成としてもよい。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置は、上述した第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置と接触部に対するタブレットの接触状態に応じてタブレットの上昇量を制御する点においてのみ相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置の模式図である。
【００４３】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態のイオンプレーティング装置４１において、各アーム部７６が回転支持部７５の内壁に対して上下方向にスライド可能に片持支持されており、各アーム部７６の基端側にはそれぞれ接触部７７とタブレット６１の上面との接触を検出する検出スイッチ７８が設けられている。なお、請求項に記載の接触検出部は、アーム部７６、接触部７７および検出スイッチ７８を含んで構成されている。
【００４４】
各検出スイッチ７８は、接触子がアーム部７６の上面に接触しており、アーム部７６の高さに応じてＯＮ・ＯＦＦを切り替え可能となっている。例えば、タブレット６１の上面と接触部７７とが接触状態の場合には、接触子が水平姿勢を保ち、各検出スイッチ７８がＯＦＦ状態を維持している。この状態から、タブレット６１の上面と接触部７７とが非接触状態になると、アーム部７６が下方に移動し、接触子が水平姿勢から傾いて各検出スイッチ７８がＯＮ状態になる（図５参照）。また、各検出スイッチ７８は、制御部７１に接続されており、制御部７１に対して接触部７７とタブレット６１の上面との接触状態を示すＯＮ・ＯＦＦ信号を出力している。
【００４５】
トルクモータ７２は、制御部７１の制御によりタブレット支持棒６５を上下方向に移動させる構成となっている。制御部７１は、各検出スイッチ７８から出力されたＯＮ・ＯＦＦ信号に応じてトルクモータ７２を駆動制御し、タブレット６１の上面を所定の高さに上昇させる。なお、トルクモータ７２が制御部７１を有する構成としてもよい。
【００４６】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置調整動作について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置調整動作の動作遷移図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、タブレット６１は、タブレット支持棒６５により下方から押し上げられて、タブレット６１の上面が３つの接触部７７に接触する高さに調整されている。このとき、各接触部７７は、回転支持部７５の回転によりタブレット６１の上面に回転接触し、プラズマビームＰがタブレット６１の上面に均一に照射されるように接触部分を遷移させている。この状態においてプラズマビームＰがタブレット６１の上面に照射されると、図５（ｂ）に示すように、タブレット６１の上面が昇華されてタブレット６１が減少する。なお、図５（ｂ）においては、説明を分かり易くするために、タブレット６１の減少量を強調して図示している。
【００４８】
タブレット６１の減少によりタブレット６１のサイズが縮小すると、各接触部７７とタブレット６１とが非接触状態となり、各アーム部７６が下方に移動して各検出スイッチ７８の接触子が傾いて各検出スイッチ７８から制御部７１にＯＮ信号が出力される。各検出スイッチ７８から制御部７１にＯＮ信号が出力されると、図５（ｃ）に示すように、トルクモータ７２によりタブレット支持棒６５が一定量上昇され、接触部７７とタブレット６１とが接触する。このように、タブレット６１の上面が所定の高さに位置調整されるため、プラズマビームＰの照射によりタブレット６１が減少しても、タブレット６１の真空チャンバ４３の内部におけるハース４５の上面からの突出長が常に一定に維持される。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置４１によれば、検出スイッチ７８により検出されたタブレット６１の上面と接触部７７との接触状態に応じてトルクモータ７２によりタブレット６１の押し出し量が制御されるため、成膜中にタブレット６１が消費によって減少した場合でも、タブレット６１の上面が所定位置に調整される。したがって、成膜中に真空チャンバ４３の内部におけるハース４５の上面からのタブレット６１の突出長を一定に維持することができ、良好な膜質でワークＷに成膜することができる。
【００５０】
なお、上記した第２の実施の形態においては、検出スイッチ７８により接触部７７とタブレット６１との接触状態を検出する構成としたが、接触部７７とタブレット６１との接触圧を検出する構成としてもよい。この場合には、接触部７７とタブレット６１との接触圧が所定圧より低下した場合に、接触部７７とタブレット６１との接触圧が所定圧になるまでトルクモータ７２を駆動するようにする。
【００５１】
また、上記した第２の実施の形態においては、各接触部７７のそれぞれに検出スイッチ７８を設ける構成としたが、いずれか１つの接触部７７に検出スイッチ７８を設ける構成としてもよい。
【００５２】
なお、上記した各実施の形態においては、ハース５、４５を真空チャンバ３、４３の底壁３ｂ、４３ｂに設け、下方からワークＷの表面に成膜する構成としたが、図６に示すように、複数のハース８５を真空チャンバ８３の側壁８３ｄに設け、側方からワークＷの表面に成膜する構成としてもよい。この構成により、ワークＷを立てた状態でワークＷの表面に成膜することができ、ワークＷを水平した状態のように自重により撓むことがないため、大面積の大型ワークに成膜することが可能となる。
【００５３】
また、上記した各実施の形態においては、タブレット２１、６１に対して接触部３７、７７を回転させる構成としたが、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とを相対回転させる構成であればよく、例えば、接触部３７、７７に対してタブレット２１、６１を回転させる構成としてもよい。この場合、タブレット支持棒２５、６５にタブレット２１、６１の中心軸を中心として回転可能な機構を接続するようにする。
【００５４】
また、上記した各実施の形態においては、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面とが３箇所で接触する構成としたが、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とが安定して接触するのであれば何箇所で接触する構成としてもよい。例えば、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とが２箇所で接触する場合には、タブレット２１、６１の中心軸を中心として点対象となる位置に接触するようにする。
【００５５】
また、上記した各実施の形態においては、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面とが回転接触する構成としたが、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面との接触部分が遷移する構成であればよく、例えば、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面との接触部分を１２０度の回転角度で往復移動させる構成としてもよい。
【００５６】
また、上記した各実施の形態においては、３つのアーム部３６、７６を回転させるために回転支持部３５、７５に片持支持する構成としたが、各アーム部３６、７６を回転させずに真空チャンバ３、４３の側壁に片持支持する構成としてもよい。
【００５７】
また、上記した各実施の形態においては、トルクモータ３２、７２によりタブレット支持棒２５、６５を上下動させる構成としたが、タブレット支持棒２５、６５を上下動させるアクチュエータであればどのような構成でもよい。例えば、アクチュエータとしてエアーシリンダや油圧シリンダを用いてもよい。
【００５８】
また、上記した各実施の形態においては、本発明をロングサイズのタブレット２１、６１に適用した例を挙げて説明したが、本発明をショートサイズのタブレットに適用することも可能である。また、膜材として酸化亜鉛および酸化ガリウムの粉末により焼結成形したタブレットを使用したが、ワークＷを成膜するものであればこれに限定されるもではない。
【００５９】
また、上記した各実施の形態においては、ハース５、４５の中央にタブレット２１、６１を収容して、ハース５、４５とタブレット２１、６１とを近接配置した例を示して説明したが、タブレット２１、６１がハース５、４５に近接配置されていれば、ハース５、４５の中央にタブレット２１、６１を収容する構成に限定されない。
【００６０】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６１】
また、以下の内容も本発明は含む。本発明のイオンプレーティング装置は、チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出すアクチュエータと、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記膜材の前記先端面と前記接触部との接触を検出する接触検出部とを備え、前記アクチュエータは、前記接触検出部の検出結果に基づいて前記膜材の押し出し量を制御することを特徴とする。
【００６２】
この構成によれば、接触検出部により検出された膜材の先端面と位置規制部との接触状態に応じてアクチュエータにより膜材の押し出し量が制御されるため、成膜中に膜材が消費によって減少した場合でも、膜材の先端面が所定位置に調整される。したがって、成膜中にチャンバ内における膜材の突出長を一定に維持することができ、良好な膜質でワークに成膜することができる。なお、接触検出部とは、膜材と位置規制部との接触の有無のみならず、膜材と位置規制部との接触圧を検出する態様を含むものである。
【００６３】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記接触検出部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、前記回転支持部の回転により前記膜材と前記接触部とが回転接触することを特徴とする。
【００６４】
これらの構成によれば、プラズマビームが照射されない膜材の先端面と接触部との接触部分が遷移するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜できるという効果を有し、特に突き上げ方式のイオンプレーティング装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置の模式図である。
【図２】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、接触部とタブレットとの接触状態の説明図である。
【図３】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置による位置規制動作の動作遷移図である。
【図４】本発明に係るイオンプレーティング装置の第２の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置の模式図である。
【図５】本発明に係るイオンプレーティング装置の第２の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置による位置調整動作の動作遷移図である。
【図６】本発明に係るイオンプレーティング装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、４１ イオンプレーティング装置
３、４３ 真空チャンバ（チャンバ）
４、４４ プラズマガン（プラズマビーム発生源）
５、４５ ハース
５ａ、４５ａ 貫通孔
６ 搬送部
７ 規制機構
８ ガス導入口
９ 駆動機構（押出部）
２１、６１ タブレット（膜材）
２５、６５ タブレット支持棒（膜材支持部）
３２、７２ トルクモータ（アクチュエータ）
３３ 駆動棒
３５、７５ 回転支持部
３６、７６ アーム部（位置規制部、接触検出部）
３７、７７ 接触部（位置規制部、接触検出部）
７１ 制御部
７８ 検出スイッチ（接触検出部）
Ｗ ワーク
Ｐ プラズマビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンプレーティング装置に関し、特に、突き上げ方式のイオンプレーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマビームを利用したイオンプレーティング装置として、突き上げ方式のイオンプレーティング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このイオンプレーティング装置においては、ハースに形成された貫通孔に膜材としてのタブレットが収容され、このタブレットが下方から突き上げ棒により突き上げられることでチャンバ内に連続的に繰り出されている。そして、チャンバ内に発生したプラズマビームがステアリングコイル等によりハースに向かって誘導され、チャンバ内に繰り出されたタブレットの上面を照射することにより、照射により発生した気体がプラズマビームを通過してイオン化し、基板の表面に付着して成膜している。
【０００３】
この場合、イオンプレーティング装置は、タブレットの減少速度に合わせてチャンバ内におけるタブレットの突出長が一定となるようにタブレット支持棒を駆動制御している。具体的には、ハースに電流計を接続すると共に、イオンプレーティング装置にタブレットの単位時間あたりの減少量とハースに流れる電流値との相関関係をマップデータとして記憶させておき、このマップデータを参照して検出された電流値に応じてタブレット支持棒の駆動量を制御している。
【特許文献１】特開２０００−５４１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したイオンプレーティング装置においては、ハースに流れる電流値に基づいてタブレットの減少量をマップデータから推定することで、タブレットの上昇量を制御しているため、タブレットの減少量とタブレットの上昇量との間に正確な相関関係を得ることができなかった。したがって、チャンバ内におけるタブレットの突出長を一定に維持することが困難となり、良好な膜質で成膜することができないという問題があった。この場合、チャンバ内にＣＣＤを設けてタブレットの上面を監視しつつ、タブレットの上昇量をフィードバックする構成も考えられるが、ＣＣＤの撮像面にデポ物が付着して正確にタブレットの上面を撮像することが困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、良好な膜質で成膜できるイオンプレーティング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のイオンプレーティング装置は、チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出す押出部と、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記接触部を前記膜材の前記先端面に当接させて前記膜材の前記先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、押出部により膜材が押し出されて膜材の突出方向の先端面が位置規制部に押し当てられるため、成膜中に膜材が消費によって減少した場合でも、膜材の先端面が所定位置に規制される。したがって、成膜中にチャンバ内における膜材の突出長を一定に維持することができ、安定した成膜レート及び良好な膜質でワークに成膜することができる。
【０００８】
上記イオンプレーティング装置において、前記押出部は、ばね部材を有し、前記ばね部材の付勢力を利用して前記膜材を押し出す構成とすることができる。
【０００９】
上記イオンプレーティング装置において、前記押出部は、トルクモータを有し、前記トルクモータのトルクを利用して前記膜材を押し出す構成とすることができる。
【００１０】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部は、前記膜材の前記先端面の少なくとも２箇所に接触することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、位置規制部により膜材の先端面が２箇所以上で接触されるため、膜材の先端面をより安定的に規制することができる。
【００１２】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、前記回転支持部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として前記膜材支持部を介して前記膜材を回転可能とする膜材回転部を備え、前記膜材回転部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする。
【００１４】
これらの構成によれば、プラズマビームが照射されない膜材の先端面と接触部との接触部分が遷移するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【００１５】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記位置規制部は、前記膜材の突出方向の中心軸を中心とした周方向に等間隔で３箇所において接触し、前記膜材と前記位置規制部との接触部分は周方向に１２０度以上の角度範囲を回転移動することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、位置規制部により膜材の先端面が１２０度間隔の３箇所で接触されるため、膜材の先端面の水平姿勢を維持することができると共に、膜材と位置規制部との接触部分が全周に亘って接触するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置は、タブレットの上面を所定の高さに位置規制することにより、真空チャンバ内におけるタブレットの突出長を一定に維持して、タブレットの上面に対するプラズマビームの当たりを一定とし、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜することができるようにしたものである。
【００１９】
図１を参照して、イオンプレーティング装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置の模式図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置１は、気密性の真空チャンバ３を備えており、真空チャンバ３の一の側壁３ａには陰極として機能するプラズマビーム発生源としてのプラズマガン４が設けられている。真空チャンバ３の底壁３ｂには陽極として機能するハース５が設けられ、ハース５の周囲にはハース５を囲うように後述するタブレット２１の突出長を規制する規制機構７が設けられている。また、真空チャンバ３の上壁３ｃには成膜対象のワークＷを搬送する搬送部６が設けられ、真空チャンバ３のプラズマガン４が設けられた側壁３ａに対向する側壁３ｄには、酸素ガスおよびアルゴンガス等のキャリアガスを導入するガス導入口８が形成されている。
【００２１】
プラズマガン４は、ハース５に対してプラズマビームＰを照射するものであり、プラズマビームＰを発生させるプラズマガン本体１１と、プラズマガン本体１１の真空チャンバ３側においてプラズマガン本体１１と同軸上に配置された第１の中間電極１２および第２の中間電極１３とを有して構成されている。プラズマガン本体１１は、導体板１４を介して直流電源１６のマイナス端子に接続されており、導体板１４とハース５との間で放電を生じさせることによりプラズマビームＰを発生させている。第１の中間電極１２および第２の中間電極１３には、それぞれ永久磁石が内蔵されており、この永久磁石によりプラズマガン４により発生されたプラズマビームＰが収束される。
【００２２】
また、プラズマガン４の真空チャンバ３の外部に突出した部分には、周囲を取り囲むように第１のコイル１５が設けられており、この第１のコイル１５により第１の中間電極１２および第２の中間電極１３まで引き出されたプラズマビームＰが真空チャンバ３の内部に誘導される。
【００２３】
ハース５は、プラズマガン４から出射されたプラズマビームＰを下方に吸引するものであり、導電材料で形成され直流電源１６のプラス端子に接続されている。また、ハース５には、プラズマビームＰが入射される中央部分に貫通孔５ａが形成されており、この貫通孔５ａに円柱状のタブレット２１が充填されている。貫通孔５ａの周囲には絶縁パイプ２３が設けられており、ハース５とタブレット２１とが真空チャンバ３の内部において絶縁されている。これにより、真空チャンバ３内においてハース５とタブレット２１の異常放電が防止される。なお、本実施の形態における真空チャンバ３の内部とは、絶縁パイプ２３とタブレット２１との対向空間等のように図示しないパッキン等により真空雰囲気が保たれている部分を含むものである。
【００２４】
貫通孔５ａの同軸上には、タブレット２１を下方から支持するタブレット支持棒２５が上下方向に移動可能に設けられており、このタブレット支持棒２５によりタブレット２１が突き上げられてハース５に対してタブレット２１が供給される。タブレット支持棒２５は、上下方向に延在し、上端においてタブレット２１を弾性挟持し、下端において押出部としての駆動機構９に接続されている。
【００２５】
ハース５の真空チャンバ３の外部に突出した部分には、周囲を取り囲むように第２のコイル２９が設けられており、この第２のコイル２９によりハース５に入射されるプラズマビームＰの向き等が修正される。
【００２６】
タブレット２１は、成膜用の膜材であり、酸化亜鉛および酸化ガリウムの粉末により円柱状に焼結成形されている。タブレット２１の上面にプラズマビームＰが照射されると、プラズマビームＰにより加熱されて昇華し、タブレット２１の上方に位置するワークＷの表面にＺｎＯ膜が成膜される。
【００２７】
また、本実施の形態で使用されるタブレット２１は、６０［ｍｍ］以上のロングサイズのタブレット２１であり、２０［ｍｍ］程度のスモールサイズのタブレットを縦一列に重ねた状態と異なり、タブレット間の合わせ目を少なくしている。これにより、タブレット間の合わせ目で生じる異常放電を抑制している。また、タブレットが消費されて細かい破片だけが、残った場合には、破片が真空チャンバ３の内部に飛び散って汚染の原因となるが、タブレット間の合わせ目が少ないため、真空チャンバ３の内部の汚染を抑制することも可能となる。
【００２８】
駆動機構９は、タブレット２１の消費速度に合わせてタブレット支持棒２５を上方に移動させるものであり、タブレット支持棒２５を真空チャンバ３の内部に向けて下方から付勢する圧縮ばね３１を有している。圧縮ばね３１は、一端がタブレット支持棒２５の下端に接続され、他端がトルクモータ３２によって上下動する駆動棒３３の上端に接続されている。圧縮ばね３１は、トルクモータ３２の駆動により駆動棒３３を介して押圧され、タブレット支持棒２５に対する付勢力が制御されている。なお、この場合、駆動機構９にクラッチ等を設けて圧縮ばね３１の付勢力を制御するようにしてもよい。
【００２９】
規制機構７は、圧縮ばね３１より突き上げられるタブレット２１を所定の突出長で規制している。規制機構７は、中空円筒状に形成され、タブレット２１の中心軸を中心として回転可能な回転支持部３５と、回転支持部３５の内壁面から中央に向かって直線状に延びる３つのアーム部３６と、各アーム部３６の先端に設けられ、この先端から下方に延びてタブレット２１の上面に接触する３つの接触部３７とを有している。回転支持部３５は、絶縁材料で形成されており、タブレット２１の中心軸に中心が位置するように真空チャンバ３の底壁３ｂの上面に配置されている。また、回転支持部３５は、図示しないモータに接続されており、このモータの駆動により回転可能に構成されている。
【００３０】
３つのアーム部３６は、回転支持部３５の内壁に周方向に等間隔で片持支持されており、先端がタブレット２１の周縁部上方に位置している。また、各アーム部３６は、耐プラズマ性を有する、例えば、真空チャンバ３と同様なステンレス等で形成されている。さらに、各アーム部３６は、タブレット２１が圧縮ばね３１の付勢力により押圧されて接触部３７に当接した場合でも撓まない程度の剛性を有している。３つの接触部３７は、先端がハース５の上面から所定の高さに位置しており、タブレット２１の上昇を所定の高さで位置規制している。なお、請求項に記載の位置規制部は、アーム部３６および接触部３７を含んで構成されている。
【００３１】
ここで、図２を参照して、接触部とタブレットとの接触状態について説明する。図２は、接触部とタブレットとの接触状態の説明図である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、各接触部３７は、周方向に１２０度間隔でタブレット２１の上面に接触しており、タブレット２１の上面の水平姿勢を維持した状態で規制可能となっている。また、各接触部３７は、それぞれアーム部３６を介して回転支持部３５に支持されているため、回転支持部３５の回転によりタブレット２１の上面に回転接触する。このように、各接触部３７は、プラズマビームＰが照射されないタブレット２１の上面との接触部分を遷移させることにより、タブレット２１の上面を均一に減少させている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、各接触部３７の先端は球状に形成されており、タブレット２１の上面との回転接触によりタブレット２１の上面が傷つくことが防止される。また、各接触部３７は、耐プラズマ性および耐熱性を有する、例えば、アルミナ又はジルコニア等により形成されている。
【００３４】
図１に戻り、搬送部６は、真空チャンバ３内においてハース５の上方にワークＷを支持している。
【００３５】
直流電源１６は、可変直流電源であり、マイナス端子にプラズマガン４が接続され、プラス端子にハース５が接続されている。そして、直流電源１６がハース５とプラズマガン４との間に直流電圧を印加することにより、真空チャンバ３の内部にプラズマビームＰが発生し、ワークＷに成膜処理が行われる。なお、プラズマビームＰの強度は、直流電源１６の印加電圧に左右される。
【００３６】
具体的には、直流電源１６によりハース５とプラズマガン４との間に直流電圧が印加されると、プラズマビームＰが発生される。このプラズマビームＰは、第１のコイル１５および第２のコイル２９等により形成される磁界に誘導されてハース５に照射される。タブレット支持棒２５によりハース５に供給されたタブレット２１は、プラズマビームＰの照射により上面が加熱されて昇華される。タブレット２１の気体は、プラズマビームＰを通過中にイオン化して、ワークＷの表面に付着して被膜を形成する。
【００３７】
次に、図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置規制動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置規制動作の動作遷移図である。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、タブレット２１は、タブレット支持棒２５を介して下方から圧縮ばね３１により付勢されて３つの接触部３７に押し付けられており、タブレット２１の上面が所定の高さに位置規制されている。このとき、各接触部３７は、回転支持部３５の回転によりタブレット２１の上面に回転接触し、プラズマビームＰがタブレット２１の上面に均一に照射されるように接触部分を遷移させている。この状態においてプラズマビームＰがタブレット２１の上面に照射されると、図３（ｂ）に示すように、タブレット２１の上面が昇華されてタブレット２１が減少する。なお、図３（ｂ）においては、説明を分かり易くするために、タブレット２１の減少量を強調して図示している。
【００３９】
タブレット２１の減少によりタブレット２１のサイズが縮小すると、図３（ｃ）に示すように、圧縮ばね３１によりサイズの縮小分だけタブレット２１が押し上げられて、タブレット２１が各接触部３７に押し付けられるため、タブレット２１の上面が所定の高さで位置規制される。このとき、各接触部３７は周方向に等間隔でタブレット２１の上面に接触しているため、タブレット２１の上面が水平姿勢を保った状態で各接触部３７に押し付けられる。このように、タブレット２１の上面が水平姿勢を保ったまま、所定の高さに位置規制されるため、プラズマビームＰの照射によりタブレット２１が減少しても、タブレット２１の真空チャンバ３の内部におけるハース５の上面からの突出長が常に一定に維持される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置１によれば、圧縮ばね３１によりタブレット２１が押し出されてタブレット２１の上面が接触部３７に押し当てられるため、成膜中にタブレット２１が消費によって減少した場合でも、タブレット２１の上面が所定位置に規制される。したがって、成膜中に真空チャンバ３の内部におけるハース５の上面からのタブレット２１の突出長を一定に維持することができ、安定した成膜レート及び良好な膜質でワークＷに成膜することが可能となる。
【００４１】
なお、上記した第１の実施の形態においては、トルクモータ３２により圧縮ばね３１の付勢力を制御する構成としたが、タブレット２１の強度が高いものであれば、ばね定数の大きな圧縮ばね３１を使用することでトルクモータ３２を設けない構成としてもよい。また、逆にトルクリミッタ付きのトルクモータ３２を使用することで圧縮ばね３１を設けない構成としてもよい。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置は、上述した第１の実施の形態に係るイオンプレーティング装置と接触部に対するタブレットの接触状態に応じてタブレットの上昇量を制御する点においてのみ相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置の模式図である。
【００４３】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態のイオンプレーティング装置４１において、各アーム部７６が回転支持部７５の内壁に対して上下方向にスライド可能に片持支持されており、各アーム部７６の基端側にはそれぞれ接触部７７とタブレット６１の上面との接触を検出する検出スイッチ７８が設けられている。なお、請求項に記載の接触検出部は、アーム部７６、接触部７７および検出スイッチ７８を含んで構成されている。
【００４４】
各検出スイッチ７８は、接触子がアーム部７６の上面に接触しており、アーム部７６の高さに応じてＯＮ・ＯＦＦを切り替え可能となっている。例えば、タブレット６１の上面と接触部７７とが接触状態の場合には、接触子が水平姿勢を保ち、各検出スイッチ７８がＯＦＦ状態を維持している。この状態から、タブレット６１の上面と接触部７７とが非接触状態になると、アーム部７６が下方に移動し、接触子が水平姿勢から傾いて各検出スイッチ７８がＯＮ状態になる（図５参照）。また、各検出スイッチ７８は、制御部７１に接続されており、制御部７１に対して接触部７７とタブレット６１の上面との接触状態を示すＯＮ・ＯＦＦ信号を出力している。
【００４５】
トルクモータ７２は、制御部７１の制御によりタブレット支持棒６５を上下方向に移動させる構成となっている。制御部７１は、各検出スイッチ７８から出力されたＯＮ・ＯＦＦ信号に応じてトルクモータ７２を駆動制御し、タブレット６１の上面を所定の高さに上昇させる。なお、トルクモータ７２が制御部７１を有する構成としてもよい。
【００４６】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置調整動作について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係るイオンプレーティング装置による位置調整動作の動作遷移図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、タブレット６１は、タブレット支持棒６５により下方から押し上げられて、タブレット６１の上面が３つの接触部７７に接触する高さに調整されている。このとき、各接触部７７は、回転支持部７５の回転によりタブレット６１の上面に回転接触し、プラズマビームＰがタブレット６１の上面に均一に照射されるように接触部分を遷移させている。この状態においてプラズマビームＰがタブレット６１の上面に照射されると、図５（ｂ）に示すように、タブレット６１の上面が昇華されてタブレット６１が減少する。なお、図５（ｂ）においては、説明を分かり易くするために、タブレット６１の減少量を強調して図示している。
【００４８】
タブレット６１の減少によりタブレット６１のサイズが縮小すると、各接触部７７とタブレット６１とが非接触状態となり、各アーム部７６が下方に移動して各検出スイッチ７８の接触子が傾いて各検出スイッチ７８から制御部７１にＯＮ信号が出力される。各検出スイッチ７８から制御部７１にＯＮ信号が出力されると、図５（ｃ）に示すように、トルクモータ７２によりタブレット支持棒６５が一定量上昇され、接触部７７とタブレット６１とが接触する。このように、タブレット６１の上面が所定の高さに位置調整されるため、プラズマビームＰの照射によりタブレット６１が減少しても、タブレット６１の真空チャンバ４３の内部におけるハース４５の上面からの突出長が常に一定に維持される。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係るイオンプレーティング装置４１によれば、検出スイッチ７８により検出されたタブレット６１の上面と接触部７７との接触状態に応じてトルクモータ７２によりタブレット６１の押し出し量が制御されるため、成膜中にタブレット６１が消費によって減少した場合でも、タブレット６１の上面が所定位置に調整される。したがって、成膜中に真空チャンバ４３の内部におけるハース４５の上面からのタブレット６１の突出長を一定に維持することができ、良好な膜質でワークＷに成膜することができる。
【００５０】
なお、上記した第２の実施の形態においては、検出スイッチ７８により接触部７７とタブレット６１との接触状態を検出する構成としたが、接触部７７とタブレット６１との接触圧を検出する構成としてもよい。この場合には、接触部７７とタブレット６１との接触圧が所定圧より低下した場合に、接触部７７とタブレット６１との接触圧が所定圧になるまでトルクモータ７２を駆動するようにする。
【００５１】
また、上記した第２の実施の形態においては、各接触部７７のそれぞれに検出スイッチ７８を設ける構成としたが、いずれか１つの接触部７７に検出スイッチ７８を設ける構成としてもよい。
【００５２】
なお、上記した各実施の形態においては、ハース５、４５を真空チャンバ３、４３の底壁３ｂ、４３ｂに設け、下方からワークＷの表面に成膜する構成としたが、図６に示すように、複数のハース８５を真空チャンバ８３の側壁８３ｄに設け、側方からワークＷの表面に成膜する構成としてもよい。この構成により、ワークＷを立てた状態でワークＷの表面に成膜することができ、ワークＷを水平した状態のように自重により撓むことがないため、大面積の大型ワークに成膜することが可能となる。
【００５３】
また、上記した各実施の形態においては、タブレット２１、６１に対して接触部３７、７７を回転させる構成としたが、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とを相対回転させる構成であればよく、例えば、接触部３７、７７に対してタブレット２１、６１を回転させる構成としてもよい。この場合、タブレット支持棒２５、６５にタブレット２１、６１の中心軸を中心として回転可能な機構を接続するようにする。
【００５４】
また、上記した各実施の形態においては、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面とが３箇所で接触する構成としたが、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とが安定して接触するのであれば何箇所で接触する構成としてもよい。例えば、接触部３７、７７とタブレット２１、６１とが２箇所で接触する場合には、タブレット２１、６１の中心軸を中心として点対象となる位置に接触するようにする。
【００５５】
また、上記した各実施の形態においては、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面とが回転接触する構成としたが、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面との接触部分が遷移する構成であればよく、例えば、３つの接触部３７、７７とタブレット２１、６１の上面との接触部分を１２０度の回転角度で往復移動させる構成としてもよい。
【００５６】
また、上記した各実施の形態においては、３つのアーム部３６、７６を回転させるために回転支持部３５、７５に片持支持する構成としたが、各アーム部３６、７６を回転させずに真空チャンバ３、４３の側壁に片持支持する構成としてもよい。
【００５７】
また、上記した各実施の形態においては、トルクモータ３２、７２によりタブレット支持棒２５、６５を上下動させる構成としたが、タブレット支持棒２５、６５を上下動させるアクチュエータであればどのような構成でもよい。例えば、アクチュエータとしてエアーシリンダや油圧シリンダを用いてもよい。
【００５８】
また、上記した各実施の形態においては、本発明をロングサイズのタブレット２１、６１に適用した例を挙げて説明したが、本発明をショートサイズのタブレットに適用することも可能である。また、膜材として酸化亜鉛および酸化ガリウムの粉末により焼結成形したタブレットを使用したが、ワークＷを成膜するものであればこれに限定されるもではない。
【００５９】
また、上記した各実施の形態においては、ハース５、４５の中央にタブレット２１、６１を収容して、ハース５、４５とタブレット２１、６１とを近接配置した例を示して説明したが、タブレット２１、６１がハース５、４５に近接配置されていれば、ハース５、４５の中央にタブレット２１、６１を収容する構成に限定されない。
【００６０】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６１】
また、以下の内容も本発明は含む。本発明のイオンプレーティング装置は、チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出すアクチュエータと、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記膜材の前記先端面と前記接触部との接触を検出する接触検出部とを備え、前記アクチュエータは、前記接触検出部の検出結果に基づいて前記膜材の押し出し量を制御することを特徴とする。
【００６２】
この構成によれば、接触検出部により検出された膜材の先端面と位置規制部との接触状態に応じてアクチュエータにより膜材の押し出し量が制御されるため、成膜中に膜材が消費によって減少した場合でも、膜材の先端面が所定位置に調整される。したがって、成膜中にチャンバ内における膜材の突出長を一定に維持することができ、良好な膜質でワークに成膜することができる。なお、接触検出部とは、膜材と位置規制部との接触の有無のみならず、膜材と位置規制部との接触圧を検出する態様を含むものである。
【００６３】
また本発明は、上記イオンプレーティング装置において、前記接触検出部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、前記回転支持部の回転により前記膜材と前記接触部とが回転接触することを特徴とする。
【００６４】
これらの構成によれば、プラズマビームが照射されない膜材の先端面と接触部との接触部分が遷移するため、膜材の先端面を均一に減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、チャンバ内における膜材の突出長を一定に維持して、安定した成膜レート及び良好な膜質で成膜できるという効果を有し、特に突き上げ方式のイオンプレーティング装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置の模式図である。
【図２】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、接触部とタブレットとの接触状態の説明図である。
【図３】本発明に係るイオンプレーティング装置の第１の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置による位置規制動作の動作遷移図である。
【図４】本発明に係るイオンプレーティング装置の第２の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置の模式図である。
【図５】本発明に係るイオンプレーティング装置の第２の実施の形態を示す図であり、イオンプレーティング装置による位置調整動作の動作遷移図である。
【図６】本発明に係るイオンプレーティング装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、４１ イオンプレーティング装置
３、４３ 真空チャンバ（チャンバ）
４、４４ プラズマガン（プラズマビーム発生源）
５、４５ ハース
５ａ、４５ａ 貫通孔
６ 搬送部
７ 規制機構
８ ガス導入口
９ 駆動機構（押出部）
２１、６１ タブレット（膜材）
２５、６５ タブレット支持棒（膜材支持部）
３２、７２ トルクモータ（アクチュエータ）
３３ 駆動棒
３５、７５ 回転支持部
３６、７６ アーム部（位置規制部、接触検出部）
３７、７７ 接触部（位置規制部、接触検出部）
７１ 制御部
７８ 検出スイッチ（接触検出部）
Ｗ ワーク
Ｐ プラズマビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出す押出部と、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記接触部を前記膜材の前記先端面に当接させて前記膜材の前記先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えたことを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項２】
前記押出部は、ばね部材を有し、前記ばね部材の付勢力を利用して前記膜材を押し出すことを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項３】
前記押出部は、トルクモータを有し、前記トルクモータのトルクを利用して前記膜材を押し出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項４】
前記位置規制部は、前記膜材の前記先端面の少なくとも２箇所に接触することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項５】
前記位置規制部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、
前記回転支持部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項６】
前記膜材の突出方向の中心軸を中心として前記膜材支持部を介して前記膜材を回転可能とする膜材回転部を備え、
前記膜材回転部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項７】
前記位置規制部は、前記膜材の突出方向の中心軸を中心とした周方向に等間隔で３箇所において接触し、
前記膜材と前記位置規制部との接触部分は周方向に１２０度以上の角度範囲を回転移動することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１】
チャンバと、陰極として機能し、前記チャンバ内にプラズマビームを発生するプラズマビーム発生源と、陽極として機能し、前記チャンバ内においてプラズマビームが照射されるハースと、前記ハースに近接配置された成膜用の膜材を前記チャンバ内に露出するように支持する膜材支持部と、前記膜材支持部を介して前記膜材を前記チャンバ内に押し出す押出部と、前記チャンバ内に突出した膜材の突出方向における先端面の少なくとも一部に接触可能な接触部を有し、前記接触部を前記膜材の前記先端面に当接させて前記膜材の前記先端面を所定位置に位置規制する位置規制部とを備えたことを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項２】
前記押出部は、ばね部材を有し、前記ばね部材の付勢力を利用して前記膜材を押し出すことを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項３】
前記押出部は、トルクモータを有し、前記トルクモータのトルクを利用して前記膜材を押し出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項４】
前記位置規制部は、前記膜材の前記先端面の少なくとも２箇所に接触することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項５】
前記位置規制部を支持すると共に、前記膜材の突出方向の中心軸を中心として回転可能な回転支持部を備え、
前記回転支持部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項６】
前記膜材の突出方向の中心軸を中心として前記膜材支持部を介して前記膜材を回転可能とする膜材回転部を備え、
前記膜材回転部の回転により前記膜材と前記位置規制部とが回転接触することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のイオンプレーティング装置。
【請求項７】
前記位置規制部は、前記膜材の突出方向の中心軸を中心とした周方向に等間隔で３箇所において接触し、
前記膜材と前記位置規制部との接触部分は周方向に１２０度以上の角度範囲を回転移動することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のイオンプレーティング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１２６７５９（Ｐ２０１０−１２６７５９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１９７８（Ｐ２００８−３０１９７８）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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