連続成膜装置
【課題】 ターゲットの交換や成膜処理ソースのメンテナンスが容易で、しかも設置スペースが少なくて済む連続成膜装置を提供する。
【解決手段】 本発明の連続成膜装置は、一端が閉塞されたチャンバ本体１と、前記チャンバ本体１の開口部を中間フランジ３１を介して開閉自在に閉塞するベースフランジ２を有する。前記ベースフランジ２には巻出しロール１２、巻取りロール１３及び成膜ロール１１を回転自在に支持するロールユニット３が設けられる。前記中間フランジ３１には、前記ベースフランジ２が前記チャンバ本体１の開口部を中間フランジ３１と共に閉塞する際、前記ロールユニット３が挿通する挿通穴が形成されると共に前記成膜ロール１１に対向するように成膜処理ソース４が設けられる。
【解決手段】 本発明の連続成膜装置は、一端が閉塞されたチャンバ本体１と、前記チャンバ本体１の開口部を中間フランジ３１を介して開閉自在に閉塞するベースフランジ２を有する。前記ベースフランジ２には巻出しロール１２、巻取りロール１３及び成膜ロール１１を回転自在に支持するロールユニット３が設けられる。前記中間フランジ３１には、前記ベースフランジ２が前記チャンバ本体１の開口部を中間フランジ３１と共に閉塞する際、前記ロールユニット３が挿通する挿通穴が形成されると共に前記成膜ロール１１に対向するように成膜処理ソース４が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯状の被成膜基材を走行させつつ、その表面に機能性薄膜を連続的に成膜する連続成膜装置（ロールコーター）に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続成膜装置は、プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる被成膜基材を、真空チャンバ内で連続的に走行させ、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜するものである。
このような連続成膜装置の一例を図１１及び図１２に示す。この連続成膜装置は、筒状部とその一端を閉塞する端板２３とによって構成されたチャンバ本体１と、チャンバ本体１の他端開口部を開閉自在に気密に閉塞するベースフランジ２とを備え、前記ベースフランジ２をチャンバ本体１の開口部に気密に連結一体化することにより真空チャンバが構成される。前記ベースフランジ２は、モータを備えた走行機構により架台５に敷設されたレール６Ａ，６Ｂ上を走行する台車７に立設され、これよってチャンバ本体１に対して進退自在とされる。８はベースフランジ２の立設用支持部材である。前記ベースフランジ２には、ベースフランジ２がチャンバ本体１に連結したとき、チャンバ本体１の内部に収納されるロールユニット３が設けられている。
【０００３】
このロールユニット３は、被成膜基材（以下、単に「フィルム」という。）を搬送するものであり、フィルムが巻き掛けられる成膜ロール１１と、上部に設けられた巻出しロール１２及び巻取りロール１３と、前記巻出しロール１２から巻出されたフィルムを成膜ロール１１へ導く案内ロール１４及びロードセルロール１５と、成膜ロール１１から前記巻取りロール１３へ導くロードセルロール１６と案内ロール１７を備え、これらのロールは、前記ベースフランジ２に上部ピラー１９、下部ピラー２０，２０によって連結支持されたロール支持板２１と、前記ベースフランジ２に設けられた支持部材によって回転自在に両持ち支持されている。前記ベースフランジ２の後部には前記成膜ロール１１、巻出しロール１２、巻取りロール１３を回転駆動するモータ及び駆動機構（図示省略）が設けられる。前記成膜ロール１１は、定速モータにより定速回転されて、巻き掛けられたフイルムを搬送する。巻出しロール１２並びに巻取りロール１３は、ロードセルロール１５，１６で検出される張力をフィードバックしてトルク制御されており、所定の張力条件でフィルムを巻出し、巻き取る。案内ロール１４，１７はフィルムの搬送軌道方向を変えるのに使用され、ロールへの巻取り角などを適正範囲に維持する役目を有する。
【０００４】
一方、前記チャンバ本体１の端板２３には、前記ベースフランジ２をチャンバ本体１に連結したとき、前記成膜ロール１１の外周面に対向するように成膜処理ソース４がカソードフランジ２４を介して着脱自在に片持ち状に支持されている。前記チャンバ本体１には、覗き窓２５が設けられ、またターボ分子ポンプなどの真空ポンプ２６が複数個付設され、これらのポンプ２６には粗引配管２７が連通接続される。またチャンバ本体１の端板２３には、水蒸気を吸着排気するためのコールドトラップ配管２８が連通接続される。
【０００５】
フィルムへの成膜は以下のようにして行われる。まず、ベースフランジ２をチャンバ本体１の開口部に気密に連結して、真空チャンバを構成し、その内部を真空排気する。その後、フィルムを前記巻出しロール１２から案内ロール１４、ロードセルロール１５、成膜ロール１１へと搬送し、成膜ロール１１上で成膜マスク１８を介して、例えばスパッタリングにより成膜する。成膜されたフィルムは、ロードセルロール１６、案内ロール１７を介して巻取りロール１３へと搬送され、同ロールに巻き取られる。
【０００６】
成膜後、ベースフランジ２を後方へ移動してロールユニット３をチャンバ本体１の外部へ引き出した状態（解放状態）で、フィルムボビンの交換や通紙、成膜マスクの清掃が行われる。一方、成膜処理ソース４に設けられたターゲットの消耗に伴ってこれを交換したり、また成膜処理ソース４のメンテナンス、交換が適宜行われる。
ターゲットの交換は、チャンバ本体１内に作業者が入り、成膜処理ソース４に付設されたターゲットを人力で交換している。また、成膜処理ソース４が片持ち構造のため十分な剛性を要し、重量構造物となるため、成膜処理ソースのメンテナンス、交換などは、チャンバ本体１の端板２３の後方に設けた専用治具２９を搭載したメンテナンス台車３０を用いて行われている。
【０００７】
上記連続成膜装置では、チャンバ本体１はその筒状部の一端が端板２３によって閉塞されたものであり、成膜処理ソース４はチャンバ本体１の端板２３から挿脱することによってチャンバ本体１内に設置されるが、特開平１０−３６９８７号公報（特許文献１）に記載されているように、チャンバ本体１の筒状部に対して端板２３を開閉自在としたものもがある。また、前記チャンバ本体１の筒状部は、その横断面形状は、通常、丸形であるが、特開２００１−３０２０５０号公報に記載されているように、方形や多角形など種々の形状のものがある。
【特許文献１】特開平１０−３６９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−３０２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
連続成膜装置を用いてフィルムに成膜する場合、ターゲットの消耗に伴ってこれを交換する必要があるが、ターゲットは長さが１ｍを超える様な大形のものも用いられている。このようなものは、重量が大きいため、作業性が悪い。さらに、ターゲットは成膜ロールに対向させる必要があるため、図例のように上側に配置された成膜処理ソース４のターゲットは、対向面が下向きに傾き、取り付けの際にターゲットが落下しないように注意して作業を行う必要がある。
また、成膜処理ソース４の着脱は、カソードカバー類を外して、専用治具２９の連結面とカソードフランジ２４とを合わせて固定し、成膜処理ソース４をカソードフランジごとチャンバ本体１の後方へ引き出す必要があるが、チャンバ本体１の端板２３の後部には真空ポンプ２６や各種配管が付設されているので、メンテナンス台車３０の移動ストロークが必要以上に大きくなり、装置の設置スペース効率が悪いという問題がある。特に、床単価の高いクリーンルームに設置する場合はトータル設備コストが高くなる。また、成膜処理ソースの交換作業についても、専用治具２９にカソードフランジ２４を連結した後、回転させて成膜処理ソース４がリフターのレベルと合うようにして、チャンバ本体１から引き出す、といった煩わしい作業を行う必要がある。
【０００９】
一方、引用文献１の装置のように、チャンバ本体１の端板２３を開閉自在とすることで、この端板２３に片持ち支持した成膜処理ソース４のメンテナンス、ターゲットの交換が容易になるが、ロールユニット３をチャンバ本体１から引き出すのに必要なベースフランジ２の移動スペースと、成膜処理ソース４をチャンバ本体１の筒状部から引き出すための端板２３の移動スペースが必要であり、設置スペースが大きくなるという問題がある。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、ターゲットの交換や成膜処理ソースのメンテナンスが容易で、しかも設置スペースが少なくて済む連続成膜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】
【００１０】
本発明の連続成膜装置は、巻出しロールから成膜ロールに巻き付けられた被成膜基材の表面に機能性被膜を成膜し、成膜後の被成膜基材を巻取りロールに巻き取る連続成膜装置であって、一端が閉塞されたチャンバ本体と、前記チャンバ本体の開口部を中間フランジを介して開閉自在に閉塞するベースフランジを有し、前記ベースフランジには前記巻出しロール、巻取りロール及び成膜ロールを回転自在に支持するロールユニットが設けられ、前記中間フランジには、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記成膜ロールに対向するように成膜処理ソースが設けられたものである。
【００１１】
この連続成膜装置によれば、巻出しロールや巻取りロールのフィルムボビンの交換や成膜マスクの清掃などの際は、中間フランジをチャンバ本体の開口部に連結したまま、ベースフランジを後方へ移動させて、ロールユニットをベースフランジごとチャンバ本体から引き出すことで、スペースのある装置の側方からロールや成膜マスクに容易にアクセスすることができ、フィルムボビンの交換等の作業を容易に行うことができる。また、成膜処理ソースをメンテナンスしたり、成膜ターゲットの交換を行う際は、ベースフランジを後方へ移動させ、中間フランジをベースフランジ側に移動させて成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出すことにより、成膜処理ソースに対しても装置の側方から容易にアクセスすることができ、これらの作業を容易に行うことができる。この際、中間フランジは、ベースフランジに隣接するまで後方へ移動させることができるため、メンテナンス領域を含めた装置の設置スペースが小さくて済み、設置スペース効率を向上させることができる。特に、連続成膜装置を高価なクリーンルームに設置する際には、その床面積を小さくすることができ、さらにチャンバ本体の閉塞側端部をクリーンルームの壁面に埋め込むことができるので、クリーンルーム内の設置面積をより小さくすることができ、クリーンルームの建設費を含むトータルな設備費の低減を図ることができる。
【００１２】
前記連続成膜装置において、前記中間フランジに対向するように成膜処理ソース支持板を設け、前記成膜処理ソースを前記中間フランジと成膜処理ソース支持板とに設けられた支持部材をおくことで両持ち支持することができる。このような両持ち支持構造は、成膜処理ソースが長尺である場合においても、成膜処理ソースを高剛性構造とする必要がなくなり、成膜処理ソースを軽量化することができ、これに伴ってメンテナンス時の作業性、安全性が向上する。ここでいう成膜処理ソースとは、ＣＶＤ（化学気相成膜）ソース、イオンビームソース、プラズマソース、蒸着ソース、スパッタソース等の各種成膜に係わる処理を行うユニットを指す。
【００１３】
また、前記成膜処理ソースを両持ち支持する場合、成膜処理ソースは前記支持部材に着脱自在に支持することが好ましい。これにより、成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出した状態（中間フランジの解放状態）で装置の側方から成膜処理ソースを支持部材に対して容易に着脱し、交換することができるので、交換作業が大幅に向上する。これによって、例えば成膜処理ソースがロータリーマグネトロンスパッタソースの場合においても、その円筒状ターゲットを容易に交換することができる。
【００１４】
また、前記成膜処理ソースは、前記支持部材に回転可能に支持されるようにすることが好ましい。成膜処理ソースを回転可能に支持することで、中間フランジを開放した状態で、成膜処理ソースの処理側を成膜ロール表面（内側）へ向いた方向から装置外側に向けるように回転させることで、装置の側方（装置外側）から容易にアクセスすることができるようになり、メンテナンス性をより向上させることができる。
【００１５】
前記成膜処理ソースとしてスパッタソースを用いる場合、成膜処理ソースを前記支持部材に回転可能に支持するように設けることで、長尺のプレーナー型スパッタソースの場合であっても、重量のある長尺ターゲットの交換を容易かつ安全に行うことができる。すなわち、長尺ターゲットの交換の際に、ターゲットの表面を外側に向けるように、しかもターゲットが落下し難いようにターゲットの表面を斜め上向きにするように成膜処理ソースを回転させることで、重量のある長尺ターゲットであっても、これを容易かつ安全に取り付け、取り外しすることができる。スパッタソースは、プレーナー型に限定されず、柱状などであってもかまわない。
【００１６】
また、前記連続成膜装置において、前記成膜処理ソースを前記中間フランジにヒンジ機構を介して片持ち支持された構造とすることもできる。このような構造とすることにより、中間フランジを解放した状態で、成膜処理ソースをヒンジ機構によって外側に容易に開くことができるので、広い場所でターゲットの交換や成膜処理ソースのメンテナンスを容易に行うことができ、作業性、安全性が向上する。
【００１７】
また、前記連続成膜装置において、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記中間フランジに前記ロールユニットが挿通する挿通穴が形成されたものとすることで、中間フランジが環状となり、ベースフランジと中間フランジ、中間フランジとチャンバ本体の開口部とがそれぞれ外周部で当接させることができ、シール部材を介してこれらを容易に気密に連結することができる。しかも、ベースフランジ及び中間フランジの連結面が平坦状となるため、その製作も容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の連続成膜装置によれば、ロールユニットを備えたベースフランジとは別に、ベースフランジとチャンバ本体との間に中間フランジを設け、これに成膜処理ソースを付設するようにしたので、ロールユニットをチャンバ本体から引き出すようにベースフランジを移動させることでロールユニット関連のメンテナンスを容易に行うことができ、さらに成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出すように中間フランジをベースフランジ側に移動させることで、ターゲットや成膜処理ソースのメンテナンスや交換も容易に行うことができ、しかも設置スペースも少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の連続成膜装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係るスパッタリング連続成膜装置の全体側面図を、図２は図１のＡ矢視から見た正面図を示している。
この連続成膜装置は、筒状部の一端が端板２３によって閉塞されたチャンバ本体１と、前記チャンバ本体１の開口部に対して近接離反自在に移動し、成膜ロール１１、巻出しロール１２、巻取りロール１３、案内ロール１４，１７、ロードセルロール１５，１６、成膜マスク１８などを備えたロールユニット３が設けられたベースフランジ２と、前記チャンバ本体１とベースフランジ２との間に移動自在に設けられた中間フランジ３１を備える。前記中間フランジ３１はベースフランジ２と同様、架台５に敷設されたレール３２Ａ，３２Ｂ上を走行する台車３３に立設され、図示省略したモータによりレール上を走行するようになっている。３４は中間フランジ３１の両側部に設けられる立設用支持部材である。前記チャンバ本体１には、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプ２６およびその粗引配管、コールドトラップ配管等が設けられているが、配管類は記載省略されている。なお、図１１及び図１２に示した従来の連続成膜装置と同様の構成は、同一符号が付してあり、その説明を省略する。また、図１は、説明の便宜上、側面から見て各部構成が重ならないように描かれているが、後述するように、ベースフランジ２のロールユニット３と中間フランジ２とは長さ方向において正面から見て重なってもよいので、架台５の長さは、図７に示すように、図１より短くすることができる。
【００２０】
前記中間フランジ２には、図２や図５に示すように、前記ベースフランジ２を移動する際、そのロールユニット３を挿通する挿通穴３５が形成されており、その下部には前記ロールユニット３の成膜ロール１１に対向するように左右に上下２段のスパッタソース（成膜処理ソース）４が設けられている。前記中間フランジ３１をチャンバ本体１にシール部材を介して気密に連結し、さらに前記ロールユニット３を前記挿通穴３５に挿通させて、ベースフランジ２を前記中間フランジ３１の外面に気密に連結することで、前記チャンバ本体１の開口部は気密に閉塞され、真空チャンバが構成される。この状態において、チャンバ本体１内では、前記スパッタソース４は前記ロールユニット３の成膜ロール１１の長さ方向に沿って対向配置される。前記スパッタソース４は、図１に示すように、前記中間フランジ３１にピラー３６を介して設けた成膜処理ソース支持板３７と、中間フランジ３１に各々設けた支持部材３８，３９によって両持ち支持されている。図２において、中間フランジ３１の外周部の二点鎖線（裏面も同様）はシール部位を示し、シール材は、チャンバ本体１の開口フランジ部及びベースフランジ２の外周部に設けられる。
【００２１】
前記スパッタソース４としては各種のものを用いることができるが、その一例として、プレーナー型（平板型）マグネトロンスパッタソース４Ａの取付け構造を図３に示す。
このスパッタソース４Ａは、平板状のターゲット４１と、前記ターゲット４１が一側面に着脱自在に取り付けられるカソードボディ４２と、前記カソードボディ４２の内部に設けられ、マグネトロン放電を行うためのマグネットアセンブリ４３とで構成される。中間フランジ３１及び成膜処理ソース支持板３７には、前記支持部材３８，３９が付設され、これらは絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ、３９Ａを備え、前記カソードボディ４２の両端に形成された軸部が前記軸受体３８Ａ，３９Ａに回転自在に支持される。なお、前記カソードボディ４２は、その内部に冷却水路（図示省略）が形成されており、成膜ロール１１側に取り付けられたターゲット４１を冷却するようになっている。
【００２２】
前記絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ，３９Ａを有する支持部材３８，３９は、前記軸受体３８Ａ，３９Ａ及びこれを保持する外筒部が、図４に示すように２つ割り構造となっていて、その上蓋部４４がボルトによって基部４５に取付け取外し自在になっている。このため、上蓋部４４を外した状態でカソードボディ４２の軸部を基部４５の軸受半部に載せ、上蓋部４４を取り付けることで、カソードボディ４２は支持部材３８，３９に対して着脱自在とされる。前記軸受体３８Ａ，３９Ａは、カソードボディ４２の絶縁材としての役目と共に、メンテナンスの際の回転軸受としての役目を果たす。このカソードボディ４２は、成膜時には前記支持部材３８，３９の外側に設けられた接地シールド部材４６に設けた回転止め４７によって回転しないように固定される。また、前記支持部材３８，３９の内側（成膜ロール側）にも接地シールド部材４８がターゲットの端部を覆うように設けられる。
【００２３】
前記ベースフランジ２側から見た前記中間フランジ３１の裏面には、図５、図６に示すように、凹部５０が形成され、その底面に絶縁樹脂で形成されたシール部材５１が前記支持部材３８と同心状に気密に付設され、その中心部に引き出しアダプタ５２が設けられ、この引き出しアダプタ５２に冷却水配管５３Ａ，５３Ｂ及び電源ケーブル５４が取り付けられる。供給側の冷却水配管５３Ａから供給された冷却水はアダプタ内に形成された流路を通して前記カソードボディ４２の冷却水路に冷却水を供給し、これを冷却した後、リターン側の冷却水配管５３Ｂを通って外部に排出される。なお、図５において、中間フランジ３１の立設用支持部材３４は図示省略されている。
【００２４】
前記凹部５０に連通し、中間フランジ３１の側面に開口する配管・配線孔５５が形成され、前記冷却水管５３Ａ，５３Ｂ、電源ケーブル５４はこの配管・配線孔５５を通して外部へ引き出される。一方、前記凹部５０に対向したベースフランジ２には、図３に示すように、前記引き出しアダプタ５２が干渉しないように穴部５６が設けられ、その外側は蓋５７によって気密に閉塞されている。前記ベースフランジ２の穴部５６の周りにはＯリング等のシール部材５８が付設されており、ベースフランジ２と中間フランジ３１とを連結した際に、前記凹部５０の周りを気密にシールするようになっている。５９はベースフランジ外周部のシール部材である。これにより、ベースフランジ２、中間フランジ３１、チャンバ本体１が相互に連結して、真空チャンバを構成するとき、前記凹部５０、配管・配線孔５５は大気に連通するが、真空チャンバの内部は大気から遮断される。尚、中間フランジ３１から外部に引き出された配線、配管は、図示しない中間固定部材や受け部材により支持され、中間フランジ３１の移動の際に、これらもスムーズに移動するようになっている。
【００２５】
上記連続成膜装置は、スパッタソース４，４Ａが両持ち構造で中間フランジ３１に設けられているので、成膜ロール１１や成膜マスク１８のメンテナンス、巻出しロール１２や巻取りロール１３におけるボビンの交換の際は、中間フランジ３１をチャンバ本体１の開口部に隣接した状態でベースフランジ２を後退させ、ロールユニット３をチャンバ本体１及び中間フランジ３１から抜き出すことにより、その側方が開放される。このため、解放された側方から各部材に容易にアクセスすることができ、ボビンの交換やメンテナンス等を容易に行うことができる。
また、ターゲットの交換やスパッタソース４，４Ａをメンテナンスする場合、図７に示すように、ロールユニット３が中間フランジ３１の挿通穴３５に挿通した状態となっていてもよいため、中間フランジ３１を、後退したベースフランジ２に隣接するように後退させることができ、解放された側方からスパッタソース４，４Ａに容易にアクセスすることができ、ターゲットの交換やスパッタソースのメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、メンテナンススペースが少なくて済み、メンテナンス領域を含む装置の設置領域も少なくて済む。
【００２６】
ここで、前記プレーナ型スパッタソース４Ａのターゲットの交換作業について詳しく説明する。まず、スパッタソース４Ａの接地シールド部材４６，４８やカバー類を外し、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部４４を緩め、回転止め４７を外した後、カソードボディ４２を回転させ、ターゲット４１の向きを外側に向けて仮止め（図示省略）することで、装置の側方から外側に向けられたターゲット４１に容易にアクセスすることができ、ターゲット４１をカソードボディ４２に容易に脱着することができる。このため、容易かつ安全にカソード交換を行うことができる。また、このスパッタソース４Ａを交換する場合は、中間フランジ３１を解放した状態で、冷却水配管５３Ａ，５３Ｂから水抜きを行った後、配管や配線を外し、引出しアダプター５２やシール部材５１を外した後、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部４４を外して、開放されている装置の側方からリフターのアームをスパッタソース４Ａの下部に挿入してアームをやや上昇させてアームにスパッタソースを担持させつつ、カソードボディ４２の軸部を支持部材３８，３９の基部４５の軸受半部から上方へ抜いた後、アームを装置と干渉しない場所に移動することで、スパッタソース４Ａを容易に装置外に取り出すことができる。新しいスパッタソースを取り付ける場合もリフターを用いて、前記作業と逆の作業を行うことで支持部材３８，３９に容易に組み込むことができる。
【００２７】
上記実施形態において、スパッタソース４の具体例としてプレーナ型スパッタソース４Ａを用いた例を示したが、スパッタソースとしてはこの他、円筒形ターゲットを回転させて使用するロータリーマグネトロンスパッタソースを用いることもできる。このスパッタソース４Ｂの両持ち支持構造を図８に示す。
【００２８】
このスパッタソース４Ｂは、円筒形ターゲット６１と、前記円筒形ターゲット６１の内部にマグネトロン放電を行うための静止状態で保持されるマグネットアセンブリ６３と、前記円筒形ターゲット６１の両端を気密に閉塞すると共に前記マグネットアセンブリ６３の両端に設けられた軸部を支持する円筒状の回転支持部材６２Ａ，６２Ｂとで構成される。中間フランジ３１及び成膜処理ソース支持板３７には、絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ，３９Ａを備えた支持部材３８，３９が付設され、前記回転支持部材６２Ａ，６２Ｂの中間軸部が前記軸受体３８Ａ，３９Ａにベアリング６４を介して回転自在に支持されている。前記支持部材３８，３９は、前記プレーナー型マグネトロンスパッタソース４Ａと同様、その軸受体とこれを保持する外筒部が２つ割り構造となっていて、その上蓋部がボルトによって基部に取付け取外し自在になっている。また、前記支持部材３８，３９の外筒部の先端には接地シールド部材６６が付設されている。
【００２９】
前記中間フランジ３１の裏面には、凹部５０が形成され、その底面に絶縁樹脂で形成されたシール部材６７が気密に付設され、その内筒部に内装された回転シール６８を介して前記回転支持部材６２Ａを気密かつ回転自在に支持している。前記回転支持部材６２Ａは、プーリ７０に連結され、このプーリ７０の後軸部にはスリップリング７１、ロータリージョイント７２が連結される。前記ロータリージョイント７２は絶縁材で形成された回転止め部材７３によって回転止めされ、その内部に設けられた心棒は、前記プーリ７０及び回転支持部材６２Ａの中心孔に沿って延設され、前記マグネットアセンブリ６３の軸部に着脱自在に連結される。前記プーリ７０は、凹部５０に設けたモータ（図示省略）の出力軸に絶縁ベルト７４を介して連動連結され、モータの回転が絶縁ベルト７４、プーリ７０を介して前記円筒状ターゲット６１を保持した回転支持部材６２Ａ，６２Ｂに伝達される。
【００３０】
前記ロータリージョイント７２には冷却水配管５３Ａ，５３Ｂが接続され、前記スリップリング７１にはブラシを介して電源ケーブル５４から電気が供給される。前記冷却水配管５３Ａから供給された冷却水はプーリ７０の軸部に形成された流路を通って前記回転支持部材６２Ａに冷却水を供給する。冷却水配管５３Ａ，５３Ｂ、電源ケーブル５４は、中間フランジ３１に形成された配管・配線孔５５を通して外部へ引き出される。これらの構成は前記プレーナー型マグネトロンスパッタソースの場合と同様であり、また、図３と同様、前記凹部５０Ａに対向したベースフランジ２には、前記ロータリージョイント７２と干渉しないように穴部が設けられ、その外側は蓋によって気密に閉塞される。
【００３１】
前記ロータリーマグネトロンスパッタソース４Ｂを用いた場合においても、スパッタソース４Ｂがチャンバ本体１から抜き出るように中間フランジ３１をベースフランジ側に後退させることで、装置の側方からスパッタソース４Ｂに容易にアクセスすることができ、水抜きや配管、配線を外し後、プーリ７０、シール部材６７を外し、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部を着脱することで、リフターを用いてスパッタソース４Ｂを容易に着脱することができる。円筒状ターゲット６１は、パッタソース４Ｂのように予め組み込んだユニットとして取り扱われ、円筒状ターゲット６１の交換も容易に行うことができる。
【００３２】
上記実施形態は、スパッタソース４，４Ａ，４Ｂを両持ち支持した例であるが、本発明はスパッタソースの支持構造としてはこれに限るものではない。以下、スパッタソース４を中間フランジ３１に対して片持ち支持した実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。
【００３３】
この実施形態において、中間フランジ３１には連結フランジ８１がヒンジ機構８２を介して開閉自在に設けられており、この連結フランジ８１にスパッタソース４が取り付けられている。前記連結フランジ８１は、閉状態において中間フランジ３１にボルト等によって固定される。
前記中間フランジ３１には前記連結フランジ８１によって開閉される穴部８３が設けられ、この穴部８３は中間フランジ３１の側方に開口した配管・配線孔５５を介して外部につながっている。この配管・配線孔５５を通って配管された冷却水管、電源ケーブルは前記穴部８３から前記連結フランジ８１に片持ち状に支持されたスパッタソース４に接続される。
前記連結フランジ８１の外周部にはシール部材が付設され、前記穴部８３を連結フランジ８１によって閉じることで、前記穴部８３の開口は連結フランジ８１によって気密に閉塞される。また、前記穴部８３に対応したベースフランジ２には、図３と同様、部材の干渉を回避するための穴部が設けられ、その後端開口は蓋によって閉塞されている。ベースフランジ２の穴部の周りにはシール部材が付設されているので、ベースフランジ２を中間フランジ３１に連結した際、前記中間フランジ３１の穴部８３の裏面側開口はベースフランジ２によって気密に閉塞される。
【００３４】
この中間フランジ３１の場合、ターゲットを交換する時は、連結フランジ８１を中間フランジ２１に固定するボルト類を外して、図１０中の二点鎖線で示すように、連結フランジ８１に取り付けたスパッタソース４を外側に開くことにより、ターゲット面を装置の側方に展開することができ、アクセスが容易になる。ターゲットやスパッタソース４の交換は、この装置側方の広いエリアにてリフターなどの汎用補助具を用いることによって、容易かつ安全に行うことができる。
【００３５】
上記実施形態では、中間フランジ３１を台車３３に立設し、台車３３に設けたモータによって走行するようにしたが、中間フランジ３１をベースフランジ２あるいはチャンバ本体１に連結する、引っ掛けアームやボルト締結部材などの適宜の連結機構を設けることで中間フランジ用台車３３のモータや走行機構を省くこもでき、装置構成をよりシンプルにすることができる。この場合、ベースフランジ２のみを移動する場合は、チャンバ本体１あるいは中間フランジ３１に設けた連結機構を用いて中間フランジ３１をチャンバ本体１に連結しておけばよく、一方、中間フランジ３１をベースフランジ２側に移動させる際は、ベースフランジ２あるいは中間フランジ３１に設けた連結機構を用いて中間フランジ３１をベースフランジ２に連結して、中間フランジ３１をベースフランジ２と共に移動させればよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、中間フランジ３１はその中央部にロールユニット３が挿通可能な挿通穴３５が開設された環状構造をしており、これによってベースフランジ２、中間フランジ３１、チャンバ本体１を各々外周部で容易にシールすることができるが、中間フランジとしてはかかる環状構造に限るものではなく、例えば環状の前記中間フランジの下半部のみでもよい。この場合、ベースフランジ２はその上半部がチャンバ本体１の開口部に直接連結されるような形態とされる。また、チャンバ本体１の筒状部の横断面形状についても、円形に限らず、方形や多角形など適宜の形状とすることができる。
また、上記連続成膜装置をクリーンルームに設置する場合、前記連続成膜装置のチャンバ本体１の一端は端板にて閉塞されており、この端板側から成膜機器の交換やメンテナンスを行うことはないので、図１に示すように、チャンバ本体１の閉塞側端部をクリーンルームの内壁９０に埋設するようにしてもよい。これにより、クリーンルーム内の装置の設置面積をより小さくすることができる。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、成膜処理ソースとして、スパッタソースの例を挙げて説明したが、成膜処理ソースとしては他の成膜処理のソースを用いてもよい。具体的には、ＣＶＤソースや蒸着ソースを用いても同様の装置構成が実現できる。さらに、イオンビームソースやプラズマソースを配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態に係る連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図２】図１のＡ矢視から見た中間フランジ及びベースフランジの正面図である。
【図３】図１のＢ線断面におけるプレーナ型スパッタソースの取付け構造を示す断面図である。
【図４】図３のＡ線断面図であり、支持部材の２つ割り構造を示す。
【図５】図１のＣ矢視図であり、ベースフランジ側から見た中間フランジの裏面を示す。
【図６】図５のＡ部拡大図である。
【図７】ターゲットの交換、スパッタソースをメンテナンスする際の連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図８】図１のＢ線断面におけるロータリーマグネトロンスパッタソースの取付け構造を示す断面図である。
【図９】中間フランジの他例を示し、チャンバ本体側から見た正面図である。
【図１０】図９の中間フランジの平面図である。
【図１１】従来の連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図１２】図１０のＡ矢視から見たベースフランジの正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ チャンバ本体
２ ベースフランジ
３ ロールユニット
４，４Ａ，４Ｂ スパッタソース（成膜処理ソース）
１１ 成膜ロール
１２ 巻出しロール
１３ 巻取りロール
３１ 中間フランジ
３５ 挿通穴
３８，３９ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯状の被成膜基材を走行させつつ、その表面に機能性薄膜を連続的に成膜する連続成膜装置（ロールコーター）に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続成膜装置は、プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる被成膜基材を、真空チャンバ内で連続的に走行させ、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜するものである。
このような連続成膜装置の一例を図１１及び図１２に示す。この連続成膜装置は、筒状部とその一端を閉塞する端板２３とによって構成されたチャンバ本体１と、チャンバ本体１の他端開口部を開閉自在に気密に閉塞するベースフランジ２とを備え、前記ベースフランジ２をチャンバ本体１の開口部に気密に連結一体化することにより真空チャンバが構成される。前記ベースフランジ２は、モータを備えた走行機構により架台５に敷設されたレール６Ａ，６Ｂ上を走行する台車７に立設され、これよってチャンバ本体１に対して進退自在とされる。８はベースフランジ２の立設用支持部材である。前記ベースフランジ２には、ベースフランジ２がチャンバ本体１に連結したとき、チャンバ本体１の内部に収納されるロールユニット３が設けられている。
【０００３】
このロールユニット３は、被成膜基材（以下、単に「フィルム」という。）を搬送するものであり、フィルムが巻き掛けられる成膜ロール１１と、上部に設けられた巻出しロール１２及び巻取りロール１３と、前記巻出しロール１２から巻出されたフィルムを成膜ロール１１へ導く案内ロール１４及びロードセルロール１５と、成膜ロール１１から前記巻取りロール１３へ導くロードセルロール１６と案内ロール１７を備え、これらのロールは、前記ベースフランジ２に上部ピラー１９、下部ピラー２０，２０によって連結支持されたロール支持板２１と、前記ベースフランジ２に設けられた支持部材によって回転自在に両持ち支持されている。前記ベースフランジ２の後部には前記成膜ロール１１、巻出しロール１２、巻取りロール１３を回転駆動するモータ及び駆動機構（図示省略）が設けられる。前記成膜ロール１１は、定速モータにより定速回転されて、巻き掛けられたフイルムを搬送する。巻出しロール１２並びに巻取りロール１３は、ロードセルロール１５，１６で検出される張力をフィードバックしてトルク制御されており、所定の張力条件でフィルムを巻出し、巻き取る。案内ロール１４，１７はフィルムの搬送軌道方向を変えるのに使用され、ロールへの巻取り角などを適正範囲に維持する役目を有する。
【０００４】
一方、前記チャンバ本体１の端板２３には、前記ベースフランジ２をチャンバ本体１に連結したとき、前記成膜ロール１１の外周面に対向するように成膜処理ソース４がカソードフランジ２４を介して着脱自在に片持ち状に支持されている。前記チャンバ本体１には、覗き窓２５が設けられ、またターボ分子ポンプなどの真空ポンプ２６が複数個付設され、これらのポンプ２６には粗引配管２７が連通接続される。またチャンバ本体１の端板２３には、水蒸気を吸着排気するためのコールドトラップ配管２８が連通接続される。
【０００５】
フィルムへの成膜は以下のようにして行われる。まず、ベースフランジ２をチャンバ本体１の開口部に気密に連結して、真空チャンバを構成し、その内部を真空排気する。その後、フィルムを前記巻出しロール１２から案内ロール１４、ロードセルロール１５、成膜ロール１１へと搬送し、成膜ロール１１上で成膜マスク１８を介して、例えばスパッタリングにより成膜する。成膜されたフィルムは、ロードセルロール１６、案内ロール１７を介して巻取りロール１３へと搬送され、同ロールに巻き取られる。
【０００６】
成膜後、ベースフランジ２を後方へ移動してロールユニット３をチャンバ本体１の外部へ引き出した状態（解放状態）で、フィルムボビンの交換や通紙、成膜マスクの清掃が行われる。一方、成膜処理ソース４に設けられたターゲットの消耗に伴ってこれを交換したり、また成膜処理ソース４のメンテナンス、交換が適宜行われる。
ターゲットの交換は、チャンバ本体１内に作業者が入り、成膜処理ソース４に付設されたターゲットを人力で交換している。また、成膜処理ソース４が片持ち構造のため十分な剛性を要し、重量構造物となるため、成膜処理ソースのメンテナンス、交換などは、チャンバ本体１の端板２３の後方に設けた専用治具２９を搭載したメンテナンス台車３０を用いて行われている。
【０００７】
上記連続成膜装置では、チャンバ本体１はその筒状部の一端が端板２３によって閉塞されたものであり、成膜処理ソース４はチャンバ本体１の端板２３から挿脱することによってチャンバ本体１内に設置されるが、特開平１０−３６９８７号公報（特許文献１）に記載されているように、チャンバ本体１の筒状部に対して端板２３を開閉自在としたものもがある。また、前記チャンバ本体１の筒状部は、その横断面形状は、通常、丸形であるが、特開２００１−３０２０５０号公報に記載されているように、方形や多角形など種々の形状のものがある。
【特許文献１】特開平１０−３６９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−３０２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
連続成膜装置を用いてフィルムに成膜する場合、ターゲットの消耗に伴ってこれを交換する必要があるが、ターゲットは長さが１ｍを超える様な大形のものも用いられている。このようなものは、重量が大きいため、作業性が悪い。さらに、ターゲットは成膜ロールに対向させる必要があるため、図例のように上側に配置された成膜処理ソース４のターゲットは、対向面が下向きに傾き、取り付けの際にターゲットが落下しないように注意して作業を行う必要がある。
また、成膜処理ソース４の着脱は、カソードカバー類を外して、専用治具２９の連結面とカソードフランジ２４とを合わせて固定し、成膜処理ソース４をカソードフランジごとチャンバ本体１の後方へ引き出す必要があるが、チャンバ本体１の端板２３の後部には真空ポンプ２６や各種配管が付設されているので、メンテナンス台車３０の移動ストロークが必要以上に大きくなり、装置の設置スペース効率が悪いという問題がある。特に、床単価の高いクリーンルームに設置する場合はトータル設備コストが高くなる。また、成膜処理ソースの交換作業についても、専用治具２９にカソードフランジ２４を連結した後、回転させて成膜処理ソース４がリフターのレベルと合うようにして、チャンバ本体１から引き出す、といった煩わしい作業を行う必要がある。
【０００９】
一方、引用文献１の装置のように、チャンバ本体１の端板２３を開閉自在とすることで、この端板２３に片持ち支持した成膜処理ソース４のメンテナンス、ターゲットの交換が容易になるが、ロールユニット３をチャンバ本体１から引き出すのに必要なベースフランジ２の移動スペースと、成膜処理ソース４をチャンバ本体１の筒状部から引き出すための端板２３の移動スペースが必要であり、設置スペースが大きくなるという問題がある。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、ターゲットの交換や成膜処理ソースのメンテナンスが容易で、しかも設置スペースが少なくて済む連続成膜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】
【００１０】
本発明の連続成膜装置は、巻出しロールから成膜ロールに巻き付けられた被成膜基材の表面に機能性被膜を成膜し、成膜後の被成膜基材を巻取りロールに巻き取る連続成膜装置であって、一端が閉塞されたチャンバ本体と、前記チャンバ本体の開口部を中間フランジを介して開閉自在に閉塞するベースフランジを有し、前記ベースフランジには前記巻出しロール、巻取りロール及び成膜ロールを回転自在に支持するロールユニットが設けられ、前記中間フランジには、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記成膜ロールに対向するように成膜処理ソースが設けられたものである。
【００１１】
この連続成膜装置によれば、巻出しロールや巻取りロールのフィルムボビンの交換や成膜マスクの清掃などの際は、中間フランジをチャンバ本体の開口部に連結したまま、ベースフランジを後方へ移動させて、ロールユニットをベースフランジごとチャンバ本体から引き出すことで、スペースのある装置の側方からロールや成膜マスクに容易にアクセスすることができ、フィルムボビンの交換等の作業を容易に行うことができる。また、成膜処理ソースをメンテナンスしたり、成膜ターゲットの交換を行う際は、ベースフランジを後方へ移動させ、中間フランジをベースフランジ側に移動させて成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出すことにより、成膜処理ソースに対しても装置の側方から容易にアクセスすることができ、これらの作業を容易に行うことができる。この際、中間フランジは、ベースフランジに隣接するまで後方へ移動させることができるため、メンテナンス領域を含めた装置の設置スペースが小さくて済み、設置スペース効率を向上させることができる。特に、連続成膜装置を高価なクリーンルームに設置する際には、その床面積を小さくすることができ、さらにチャンバ本体の閉塞側端部をクリーンルームの壁面に埋め込むことができるので、クリーンルーム内の設置面積をより小さくすることができ、クリーンルームの建設費を含むトータルな設備費の低減を図ることができる。
【００１２】
前記連続成膜装置において、前記中間フランジに対向するように成膜処理ソース支持板を設け、前記成膜処理ソースを前記中間フランジと成膜処理ソース支持板とに設けられた支持部材をおくことで両持ち支持することができる。このような両持ち支持構造は、成膜処理ソースが長尺である場合においても、成膜処理ソースを高剛性構造とする必要がなくなり、成膜処理ソースを軽量化することができ、これに伴ってメンテナンス時の作業性、安全性が向上する。ここでいう成膜処理ソースとは、ＣＶＤ（化学気相成膜）ソース、イオンビームソース、プラズマソース、蒸着ソース、スパッタソース等の各種成膜に係わる処理を行うユニットを指す。
【００１３】
また、前記成膜処理ソースを両持ち支持する場合、成膜処理ソースは前記支持部材に着脱自在に支持することが好ましい。これにより、成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出した状態（中間フランジの解放状態）で装置の側方から成膜処理ソースを支持部材に対して容易に着脱し、交換することができるので、交換作業が大幅に向上する。これによって、例えば成膜処理ソースがロータリーマグネトロンスパッタソースの場合においても、その円筒状ターゲットを容易に交換することができる。
【００１４】
また、前記成膜処理ソースは、前記支持部材に回転可能に支持されるようにすることが好ましい。成膜処理ソースを回転可能に支持することで、中間フランジを開放した状態で、成膜処理ソースの処理側を成膜ロール表面（内側）へ向いた方向から装置外側に向けるように回転させることで、装置の側方（装置外側）から容易にアクセスすることができるようになり、メンテナンス性をより向上させることができる。
【００１５】
前記成膜処理ソースとしてスパッタソースを用いる場合、成膜処理ソースを前記支持部材に回転可能に支持するように設けることで、長尺のプレーナー型スパッタソースの場合であっても、重量のある長尺ターゲットの交換を容易かつ安全に行うことができる。すなわち、長尺ターゲットの交換の際に、ターゲットの表面を外側に向けるように、しかもターゲットが落下し難いようにターゲットの表面を斜め上向きにするように成膜処理ソースを回転させることで、重量のある長尺ターゲットであっても、これを容易かつ安全に取り付け、取り外しすることができる。スパッタソースは、プレーナー型に限定されず、柱状などであってもかまわない。
【００１６】
また、前記連続成膜装置において、前記成膜処理ソースを前記中間フランジにヒンジ機構を介して片持ち支持された構造とすることもできる。このような構造とすることにより、中間フランジを解放した状態で、成膜処理ソースをヒンジ機構によって外側に容易に開くことができるので、広い場所でターゲットの交換や成膜処理ソースのメンテナンスを容易に行うことができ、作業性、安全性が向上する。
【００１７】
また、前記連続成膜装置において、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記中間フランジに前記ロールユニットが挿通する挿通穴が形成されたものとすることで、中間フランジが環状となり、ベースフランジと中間フランジ、中間フランジとチャンバ本体の開口部とがそれぞれ外周部で当接させることができ、シール部材を介してこれらを容易に気密に連結することができる。しかも、ベースフランジ及び中間フランジの連結面が平坦状となるため、その製作も容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の連続成膜装置によれば、ロールユニットを備えたベースフランジとは別に、ベースフランジとチャンバ本体との間に中間フランジを設け、これに成膜処理ソースを付設するようにしたので、ロールユニットをチャンバ本体から引き出すようにベースフランジを移動させることでロールユニット関連のメンテナンスを容易に行うことができ、さらに成膜処理ソースをチャンバ本体から引き出すように中間フランジをベースフランジ側に移動させることで、ターゲットや成膜処理ソースのメンテナンスや交換も容易に行うことができ、しかも設置スペースも少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の連続成膜装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係るスパッタリング連続成膜装置の全体側面図を、図２は図１のＡ矢視から見た正面図を示している。
この連続成膜装置は、筒状部の一端が端板２３によって閉塞されたチャンバ本体１と、前記チャンバ本体１の開口部に対して近接離反自在に移動し、成膜ロール１１、巻出しロール１２、巻取りロール１３、案内ロール１４，１７、ロードセルロール１５，１６、成膜マスク１８などを備えたロールユニット３が設けられたベースフランジ２と、前記チャンバ本体１とベースフランジ２との間に移動自在に設けられた中間フランジ３１を備える。前記中間フランジ３１はベースフランジ２と同様、架台５に敷設されたレール３２Ａ，３２Ｂ上を走行する台車３３に立設され、図示省略したモータによりレール上を走行するようになっている。３４は中間フランジ３１の両側部に設けられる立設用支持部材である。前記チャンバ本体１には、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプ２６およびその粗引配管、コールドトラップ配管等が設けられているが、配管類は記載省略されている。なお、図１１及び図１２に示した従来の連続成膜装置と同様の構成は、同一符号が付してあり、その説明を省略する。また、図１は、説明の便宜上、側面から見て各部構成が重ならないように描かれているが、後述するように、ベースフランジ２のロールユニット３と中間フランジ２とは長さ方向において正面から見て重なってもよいので、架台５の長さは、図７に示すように、図１より短くすることができる。
【００２０】
前記中間フランジ２には、図２や図５に示すように、前記ベースフランジ２を移動する際、そのロールユニット３を挿通する挿通穴３５が形成されており、その下部には前記ロールユニット３の成膜ロール１１に対向するように左右に上下２段のスパッタソース（成膜処理ソース）４が設けられている。前記中間フランジ３１をチャンバ本体１にシール部材を介して気密に連結し、さらに前記ロールユニット３を前記挿通穴３５に挿通させて、ベースフランジ２を前記中間フランジ３１の外面に気密に連結することで、前記チャンバ本体１の開口部は気密に閉塞され、真空チャンバが構成される。この状態において、チャンバ本体１内では、前記スパッタソース４は前記ロールユニット３の成膜ロール１１の長さ方向に沿って対向配置される。前記スパッタソース４は、図１に示すように、前記中間フランジ３１にピラー３６を介して設けた成膜処理ソース支持板３７と、中間フランジ３１に各々設けた支持部材３８，３９によって両持ち支持されている。図２において、中間フランジ３１の外周部の二点鎖線（裏面も同様）はシール部位を示し、シール材は、チャンバ本体１の開口フランジ部及びベースフランジ２の外周部に設けられる。
【００２１】
前記スパッタソース４としては各種のものを用いることができるが、その一例として、プレーナー型（平板型）マグネトロンスパッタソース４Ａの取付け構造を図３に示す。
このスパッタソース４Ａは、平板状のターゲット４１と、前記ターゲット４１が一側面に着脱自在に取り付けられるカソードボディ４２と、前記カソードボディ４２の内部に設けられ、マグネトロン放電を行うためのマグネットアセンブリ４３とで構成される。中間フランジ３１及び成膜処理ソース支持板３７には、前記支持部材３８，３９が付設され、これらは絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ、３９Ａを備え、前記カソードボディ４２の両端に形成された軸部が前記軸受体３８Ａ，３９Ａに回転自在に支持される。なお、前記カソードボディ４２は、その内部に冷却水路（図示省略）が形成されており、成膜ロール１１側に取り付けられたターゲット４１を冷却するようになっている。
【００２２】
前記絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ，３９Ａを有する支持部材３８，３９は、前記軸受体３８Ａ，３９Ａ及びこれを保持する外筒部が、図４に示すように２つ割り構造となっていて、その上蓋部４４がボルトによって基部４５に取付け取外し自在になっている。このため、上蓋部４４を外した状態でカソードボディ４２の軸部を基部４５の軸受半部に載せ、上蓋部４４を取り付けることで、カソードボディ４２は支持部材３８，３９に対して着脱自在とされる。前記軸受体３８Ａ，３９Ａは、カソードボディ４２の絶縁材としての役目と共に、メンテナンスの際の回転軸受としての役目を果たす。このカソードボディ４２は、成膜時には前記支持部材３８，３９の外側に設けられた接地シールド部材４６に設けた回転止め４７によって回転しないように固定される。また、前記支持部材３８，３９の内側（成膜ロール側）にも接地シールド部材４８がターゲットの端部を覆うように設けられる。
【００２３】
前記ベースフランジ２側から見た前記中間フランジ３１の裏面には、図５、図６に示すように、凹部５０が形成され、その底面に絶縁樹脂で形成されたシール部材５１が前記支持部材３８と同心状に気密に付設され、その中心部に引き出しアダプタ５２が設けられ、この引き出しアダプタ５２に冷却水配管５３Ａ，５３Ｂ及び電源ケーブル５４が取り付けられる。供給側の冷却水配管５３Ａから供給された冷却水はアダプタ内に形成された流路を通して前記カソードボディ４２の冷却水路に冷却水を供給し、これを冷却した後、リターン側の冷却水配管５３Ｂを通って外部に排出される。なお、図５において、中間フランジ３１の立設用支持部材３４は図示省略されている。
【００２４】
前記凹部５０に連通し、中間フランジ３１の側面に開口する配管・配線孔５５が形成され、前記冷却水管５３Ａ，５３Ｂ、電源ケーブル５４はこの配管・配線孔５５を通して外部へ引き出される。一方、前記凹部５０に対向したベースフランジ２には、図３に示すように、前記引き出しアダプタ５２が干渉しないように穴部５６が設けられ、その外側は蓋５７によって気密に閉塞されている。前記ベースフランジ２の穴部５６の周りにはＯリング等のシール部材５８が付設されており、ベースフランジ２と中間フランジ３１とを連結した際に、前記凹部５０の周りを気密にシールするようになっている。５９はベースフランジ外周部のシール部材である。これにより、ベースフランジ２、中間フランジ３１、チャンバ本体１が相互に連結して、真空チャンバを構成するとき、前記凹部５０、配管・配線孔５５は大気に連通するが、真空チャンバの内部は大気から遮断される。尚、中間フランジ３１から外部に引き出された配線、配管は、図示しない中間固定部材や受け部材により支持され、中間フランジ３１の移動の際に、これらもスムーズに移動するようになっている。
【００２５】
上記連続成膜装置は、スパッタソース４，４Ａが両持ち構造で中間フランジ３１に設けられているので、成膜ロール１１や成膜マスク１８のメンテナンス、巻出しロール１２や巻取りロール１３におけるボビンの交換の際は、中間フランジ３１をチャンバ本体１の開口部に隣接した状態でベースフランジ２を後退させ、ロールユニット３をチャンバ本体１及び中間フランジ３１から抜き出すことにより、その側方が開放される。このため、解放された側方から各部材に容易にアクセスすることができ、ボビンの交換やメンテナンス等を容易に行うことができる。
また、ターゲットの交換やスパッタソース４，４Ａをメンテナンスする場合、図７に示すように、ロールユニット３が中間フランジ３１の挿通穴３５に挿通した状態となっていてもよいため、中間フランジ３１を、後退したベースフランジ２に隣接するように後退させることができ、解放された側方からスパッタソース４，４Ａに容易にアクセスすることができ、ターゲットの交換やスパッタソースのメンテナンスを容易に行うことができる。しかも、メンテナンススペースが少なくて済み、メンテナンス領域を含む装置の設置領域も少なくて済む。
【００２６】
ここで、前記プレーナ型スパッタソース４Ａのターゲットの交換作業について詳しく説明する。まず、スパッタソース４Ａの接地シールド部材４６，４８やカバー類を外し、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部４４を緩め、回転止め４７を外した後、カソードボディ４２を回転させ、ターゲット４１の向きを外側に向けて仮止め（図示省略）することで、装置の側方から外側に向けられたターゲット４１に容易にアクセスすることができ、ターゲット４１をカソードボディ４２に容易に脱着することができる。このため、容易かつ安全にカソード交換を行うことができる。また、このスパッタソース４Ａを交換する場合は、中間フランジ３１を解放した状態で、冷却水配管５３Ａ，５３Ｂから水抜きを行った後、配管や配線を外し、引出しアダプター５２やシール部材５１を外した後、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部４４を外して、開放されている装置の側方からリフターのアームをスパッタソース４Ａの下部に挿入してアームをやや上昇させてアームにスパッタソースを担持させつつ、カソードボディ４２の軸部を支持部材３８，３９の基部４５の軸受半部から上方へ抜いた後、アームを装置と干渉しない場所に移動することで、スパッタソース４Ａを容易に装置外に取り出すことができる。新しいスパッタソースを取り付ける場合もリフターを用いて、前記作業と逆の作業を行うことで支持部材３８，３９に容易に組み込むことができる。
【００２７】
上記実施形態において、スパッタソース４の具体例としてプレーナ型スパッタソース４Ａを用いた例を示したが、スパッタソースとしてはこの他、円筒形ターゲットを回転させて使用するロータリーマグネトロンスパッタソースを用いることもできる。このスパッタソース４Ｂの両持ち支持構造を図８に示す。
【００２８】
このスパッタソース４Ｂは、円筒形ターゲット６１と、前記円筒形ターゲット６１の内部にマグネトロン放電を行うための静止状態で保持されるマグネットアセンブリ６３と、前記円筒形ターゲット６１の両端を気密に閉塞すると共に前記マグネットアセンブリ６３の両端に設けられた軸部を支持する円筒状の回転支持部材６２Ａ，６２Ｂとで構成される。中間フランジ３１及び成膜処理ソース支持板３７には、絶縁樹脂で形成された軸受体３８Ａ，３９Ａを備えた支持部材３８，３９が付設され、前記回転支持部材６２Ａ，６２Ｂの中間軸部が前記軸受体３８Ａ，３９Ａにベアリング６４を介して回転自在に支持されている。前記支持部材３８，３９は、前記プレーナー型マグネトロンスパッタソース４Ａと同様、その軸受体とこれを保持する外筒部が２つ割り構造となっていて、その上蓋部がボルトによって基部に取付け取外し自在になっている。また、前記支持部材３８，３９の外筒部の先端には接地シールド部材６６が付設されている。
【００２９】
前記中間フランジ３１の裏面には、凹部５０が形成され、その底面に絶縁樹脂で形成されたシール部材６７が気密に付設され、その内筒部に内装された回転シール６８を介して前記回転支持部材６２Ａを気密かつ回転自在に支持している。前記回転支持部材６２Ａは、プーリ７０に連結され、このプーリ７０の後軸部にはスリップリング７１、ロータリージョイント７２が連結される。前記ロータリージョイント７２は絶縁材で形成された回転止め部材７３によって回転止めされ、その内部に設けられた心棒は、前記プーリ７０及び回転支持部材６２Ａの中心孔に沿って延設され、前記マグネットアセンブリ６３の軸部に着脱自在に連結される。前記プーリ７０は、凹部５０に設けたモータ（図示省略）の出力軸に絶縁ベルト７４を介して連動連結され、モータの回転が絶縁ベルト７４、プーリ７０を介して前記円筒状ターゲット６１を保持した回転支持部材６２Ａ，６２Ｂに伝達される。
【００３０】
前記ロータリージョイント７２には冷却水配管５３Ａ，５３Ｂが接続され、前記スリップリング７１にはブラシを介して電源ケーブル５４から電気が供給される。前記冷却水配管５３Ａから供給された冷却水はプーリ７０の軸部に形成された流路を通って前記回転支持部材６２Ａに冷却水を供給する。冷却水配管５３Ａ，５３Ｂ、電源ケーブル５４は、中間フランジ３１に形成された配管・配線孔５５を通して外部へ引き出される。これらの構成は前記プレーナー型マグネトロンスパッタソースの場合と同様であり、また、図３と同様、前記凹部５０Ａに対向したベースフランジ２には、前記ロータリージョイント７２と干渉しないように穴部が設けられ、その外側は蓋によって気密に閉塞される。
【００３１】
前記ロータリーマグネトロンスパッタソース４Ｂを用いた場合においても、スパッタソース４Ｂがチャンバ本体１から抜き出るように中間フランジ３１をベースフランジ側に後退させることで、装置の側方からスパッタソース４Ｂに容易にアクセスすることができ、水抜きや配管、配線を外し後、プーリ７０、シール部材６７を外し、２つ割りの支持部材３８，３９の上蓋部を着脱することで、リフターを用いてスパッタソース４Ｂを容易に着脱することができる。円筒状ターゲット６１は、パッタソース４Ｂのように予め組み込んだユニットとして取り扱われ、円筒状ターゲット６１の交換も容易に行うことができる。
【００３２】
上記実施形態は、スパッタソース４，４Ａ，４Ｂを両持ち支持した例であるが、本発明はスパッタソースの支持構造としてはこれに限るものではない。以下、スパッタソース４を中間フランジ３１に対して片持ち支持した実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。
【００３３】
この実施形態において、中間フランジ３１には連結フランジ８１がヒンジ機構８２を介して開閉自在に設けられており、この連結フランジ８１にスパッタソース４が取り付けられている。前記連結フランジ８１は、閉状態において中間フランジ３１にボルト等によって固定される。
前記中間フランジ３１には前記連結フランジ８１によって開閉される穴部８３が設けられ、この穴部８３は中間フランジ３１の側方に開口した配管・配線孔５５を介して外部につながっている。この配管・配線孔５５を通って配管された冷却水管、電源ケーブルは前記穴部８３から前記連結フランジ８１に片持ち状に支持されたスパッタソース４に接続される。
前記連結フランジ８１の外周部にはシール部材が付設され、前記穴部８３を連結フランジ８１によって閉じることで、前記穴部８３の開口は連結フランジ８１によって気密に閉塞される。また、前記穴部８３に対応したベースフランジ２には、図３と同様、部材の干渉を回避するための穴部が設けられ、その後端開口は蓋によって閉塞されている。ベースフランジ２の穴部の周りにはシール部材が付設されているので、ベースフランジ２を中間フランジ３１に連結した際、前記中間フランジ３１の穴部８３の裏面側開口はベースフランジ２によって気密に閉塞される。
【００３４】
この中間フランジ３１の場合、ターゲットを交換する時は、連結フランジ８１を中間フランジ２１に固定するボルト類を外して、図１０中の二点鎖線で示すように、連結フランジ８１に取り付けたスパッタソース４を外側に開くことにより、ターゲット面を装置の側方に展開することができ、アクセスが容易になる。ターゲットやスパッタソース４の交換は、この装置側方の広いエリアにてリフターなどの汎用補助具を用いることによって、容易かつ安全に行うことができる。
【００３５】
上記実施形態では、中間フランジ３１を台車３３に立設し、台車３３に設けたモータによって走行するようにしたが、中間フランジ３１をベースフランジ２あるいはチャンバ本体１に連結する、引っ掛けアームやボルト締結部材などの適宜の連結機構を設けることで中間フランジ用台車３３のモータや走行機構を省くこもでき、装置構成をよりシンプルにすることができる。この場合、ベースフランジ２のみを移動する場合は、チャンバ本体１あるいは中間フランジ３１に設けた連結機構を用いて中間フランジ３１をチャンバ本体１に連結しておけばよく、一方、中間フランジ３１をベースフランジ２側に移動させる際は、ベースフランジ２あるいは中間フランジ３１に設けた連結機構を用いて中間フランジ３１をベースフランジ２に連結して、中間フランジ３１をベースフランジ２と共に移動させればよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、中間フランジ３１はその中央部にロールユニット３が挿通可能な挿通穴３５が開設された環状構造をしており、これによってベースフランジ２、中間フランジ３１、チャンバ本体１を各々外周部で容易にシールすることができるが、中間フランジとしてはかかる環状構造に限るものではなく、例えば環状の前記中間フランジの下半部のみでもよい。この場合、ベースフランジ２はその上半部がチャンバ本体１の開口部に直接連結されるような形態とされる。また、チャンバ本体１の筒状部の横断面形状についても、円形に限らず、方形や多角形など適宜の形状とすることができる。
また、上記連続成膜装置をクリーンルームに設置する場合、前記連続成膜装置のチャンバ本体１の一端は端板にて閉塞されており、この端板側から成膜機器の交換やメンテナンスを行うことはないので、図１に示すように、チャンバ本体１の閉塞側端部をクリーンルームの内壁９０に埋設するようにしてもよい。これにより、クリーンルーム内の装置の設置面積をより小さくすることができる。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、成膜処理ソースとして、スパッタソースの例を挙げて説明したが、成膜処理ソースとしては他の成膜処理のソースを用いてもよい。具体的には、ＣＶＤソースや蒸着ソースを用いても同様の装置構成が実現できる。さらに、イオンビームソースやプラズマソースを配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態に係る連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図２】図１のＡ矢視から見た中間フランジ及びベースフランジの正面図である。
【図３】図１のＢ線断面におけるプレーナ型スパッタソースの取付け構造を示す断面図である。
【図４】図３のＡ線断面図であり、支持部材の２つ割り構造を示す。
【図５】図１のＣ矢視図であり、ベースフランジ側から見た中間フランジの裏面を示す。
【図６】図５のＡ部拡大図である。
【図７】ターゲットの交換、スパッタソースをメンテナンスする際の連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図８】図１のＢ線断面におけるロータリーマグネトロンスパッタソースの取付け構造を示す断面図である。
【図９】中間フランジの他例を示し、チャンバ本体側から見た正面図である。
【図１０】図９の中間フランジの平面図である。
【図１１】従来の連続成膜装置の全体配置側面図である。
【図１２】図１０のＡ矢視から見たベースフランジの正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ チャンバ本体
２ ベースフランジ
３ ロールユニット
４，４Ａ，４Ｂ スパッタソース（成膜処理ソース）
１１ 成膜ロール
１２ 巻出しロール
１３ 巻取りロール
３１ 中間フランジ
３５ 挿通穴
３８，３９ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻出しロールから成膜ロールに巻き付けられた被成膜基材の表面に機能性被膜を成膜し、成膜後の被成膜基材を巻取りロールに巻き取る連続成膜装置であって、
一端が閉塞されたチャンバ本体と、前記チャンバ本体の開口部を中間フランジを介して開閉自在に閉塞するベースフランジを有し、
前記ベースフランジには前記巻出しロール、巻取りロール及び成膜ロールを回転自在に支持するロールユニットが設けられ、
前記中間フランジには前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記成膜ロールに対向するように成膜処理ソースが設けられた、連続成膜装置。
【請求項２】
前記中間フランジに対向するように成膜処理ソース支持板が設けられ、前記成膜処理ソースが前記中間フランジと成膜処理ソース支持板とに設けられた支持部材によって両持ち支持された、請求項１に記載した連続成膜装置。
【請求項３】
前記成膜処理ソースは、前記支持部材に着脱自在に支持された、請求項２に記載した連続成膜装置
【請求項４】
前記成膜処理ソースは、前記支持部材に回転可能に支持された、請求項２又は３に記載した連続成膜装置
【請求項５】
前記成膜処理ソースは、スパッタソースである、請求項３又は４に記載した連続成膜装置。
【請求項６】
前記成膜処理ソースは、前記中間フランジにヒンジ機構を介して片持ち支持された、請求項１に記載した連続成膜装置。
【請求項７】
前記中間フランジには、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記ロールユニットが挿通するロールユニット挿通穴部が形成された、請求項１から６のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【請求項１】
巻出しロールから成膜ロールに巻き付けられた被成膜基材の表面に機能性被膜を成膜し、成膜後の被成膜基材を巻取りロールに巻き取る連続成膜装置であって、
一端が閉塞されたチャンバ本体と、前記チャンバ本体の開口部を中間フランジを介して開閉自在に閉塞するベースフランジを有し、
前記ベースフランジには前記巻出しロール、巻取りロール及び成膜ロールを回転自在に支持するロールユニットが設けられ、
前記中間フランジには前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記成膜ロールに対向するように成膜処理ソースが設けられた、連続成膜装置。
【請求項２】
前記中間フランジに対向するように成膜処理ソース支持板が設けられ、前記成膜処理ソースが前記中間フランジと成膜処理ソース支持板とに設けられた支持部材によって両持ち支持された、請求項１に記載した連続成膜装置。
【請求項３】
前記成膜処理ソースは、前記支持部材に着脱自在に支持された、請求項２に記載した連続成膜装置
【請求項４】
前記成膜処理ソースは、前記支持部材に回転可能に支持された、請求項２又は３に記載した連続成膜装置
【請求項５】
前記成膜処理ソースは、スパッタソースである、請求項３又は４に記載した連続成膜装置。
【請求項６】
前記成膜処理ソースは、前記中間フランジにヒンジ機構を介して片持ち支持された、請求項１に記載した連続成膜装置。
【請求項７】
前記中間フランジには、前記ベースフランジが前記チャンバ本体の開口部を中間フランジと共に閉塞する際、前記ロールユニットが挿通するロールユニット挿通穴部が形成された、請求項１から６のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３２２０５５（Ｐ２００６−３２２０５５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４７７５４（Ｐ２００５−１４７７５４）
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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