(57)【要約】【課題】材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができるプラズマ蒸着装置の材料供給装置を提供する。【解決手段】材料供給装置８では、スリット２１を通る支持ガイド１６によって、材料供給方向Ｄに交差する方向から成膜材料Ｍを支持する。これにより、鉛直方向下方に成膜材料Ｍを供給する場合であっても、成膜材料Ｍの蒸着に支障を及ぼすことなく成膜材料Ｍを支持可能とする。さらに、送り機構１７によって成膜材料Ｍを材料供給方向Ｄに送ることにより、被処理物１０と成膜材料Ｍとの距離を略一定になるよう成膜材料Ｍを供給する。よって、成膜材料Ｍの材料供給方向Ｄが鉛直方向下方であるデポダウン式の装置においても成膜材料Ｍを適切に供給可能とし、これにより、材料供給方式のバリエーションの多様化を図る。【選択図】図２
2013151727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の成膜材料を所定の材料供給方向に供給するプラズマ蒸着装置の材料供給装置であって、
前記成膜材料が挿入される筒状部を有し、前記成膜材料を前記材料供給方向に案内する案内手段と、
前記筒状部の壁部に形成された開口と、
前記開口を通り、前記材料供給方向に交差する方向から前記成膜材料を支持する支持手段と、
前記支持手段によって支持された前記成膜材料を前記材料供給方向に送る送り手段と、を備える
ことを特徴とするプラズマ蒸着装置の材料供給装置。
【請求項２】
前記開口は前記材料供給方向に延びており、
前記支持手段は、前記開口を通り前記成膜材料を保持する先端部を有し、
前記送り手段は、前記支持手段を前記材料供給方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ蒸着装置の材料供給装置。
【請求項３】
前記支持手段は前記成膜材料を摺動可能に支持しており、
前記送り手段は、前記成膜材料を前記材料供給方向に押し出し可能である
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ蒸着装置の材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ蒸着装置の材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示されるように、金属ガリウム等の固体材料を用い、プラズマによってその材料の粒子を基板に蒸着させるプラズマ蒸着装置が知られている。この装置は、材料を下方から保持する保持手段を備えている。この保持手段は、材料を受ける凹部が上面に形成された保持部と、保持部を下方から支持する支柱部とから構成されている。基板は、材料の上方に配置される。この装置では、材料の上端面から材料の粒子を発生させ、上向きの粒子の流れを生成し、材料の粒子を基板の表面に堆積させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の装置は、材料を下方から保持し、材料の上方に配置された基板に対し材料を蒸着させるいわゆるデポアップ式の装置である。デポアップ式において固体の材料を供給する場合、例えば突き上げ棒を用いて材料を上方に送り出すことができる。ところで、近年、デポアップ式以外の材料供給方式の需要が高まっている。その一例として、材料の下方に配置された基板に対して蒸着を行うデポダウン式が挙げられる。デポダウン式では、材料を下方に送り出す必要がある。
【０００５】
ところが、上記した従来の装置では、保持部と支持柱とによって材料を支持する点が開示されるに過ぎず、デポアップ式以外の材料供給方式に対応することは困難である。また、デポアップ式以外の材料供給方式では、材料の供給方向がデポアップ式とは異なるため、突き上げ棒をそのまま採用することはできない。このように、従来の技術では、プラズマ蒸着装置において材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることは難しかった。
【０００６】
本発明は、材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができるプラズマ蒸着装置の材料供給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】
【０００７】
上記課題を解決したプラズマ蒸着装置の材料供給装置は、固体の成膜材料を所定の材料供給方向に供給するプラズマ蒸着装置の材料供給装置であって、成膜材料が挿入される筒状部を有し、成膜材料を材料供給方向に案内する案内手段と、筒状部の壁部に形成された開口と、開口を通り、材料供給方向に交差する方向から成膜材料を支持する支持手段と、支持手段によって支持された成膜材料を材料供給方向に送る送り手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このプラズマ蒸着装置の材料供給装置によれば、筒状部に挿入された成膜材料は、支持手段によって支持されると共に、案内手段によって案内される。支持手段は、筒状部の壁部に形成された開口を通って材料供給方向に交差する方向から成膜材料を支持するため、どのような材料供給方向であっても、成膜材料の蒸着に支障を及ぼすことなく成膜材料を支持することができる。さらに、送り手段によって、成膜材料が材料供給方向に送られるため、被処理物と成膜材料との距離が略一定になるよう成膜材料を供給することができる。よって、成膜材料の材料供給方向を限定することなく成膜材料を適切に供給することができ、材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができる。
【０００９】
また、上記プラズマ蒸着装置の材料供給装置において、開口は材料供給方向に延びており、支持手段は、開口を通り成膜材料を保持する先端部を有し、送り手段は、支持手段を材料供給方向に移動可能である。この場合、送り手段によって支持手段が移動させられると、支持手段の先端部は、成膜材料を保持しつつ開口内を移動する。よって、案内手段による成膜材料の案内を妨げることなく、支持手段によって成膜材料を確実に保持することができる。
【００１０】
また、上記プラズマ蒸着装置の材料供給装置において、支持手段は成膜材料を摺動可能に支持しており、送り手段は、成膜材料を材料供給方向に押し出し可能である。この場合、送り手段によって、成膜材料が材料供給方向に押し出される。その間、成膜材料は支持手段に対して摺動しつつ、支持手段によって支持される。これにより、固定された支持手段とすることができ、構成が簡易になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラズマ蒸着装置において材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る材料供給装置を備えるプラズマ蒸着装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１中の材料供給装置を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）は図２中の案内手段を示す斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は案内手段の他の形態を示す斜視図である。
【図４】他の実施形態に係る材料供給装置を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）は図４中の案内手段を示す斜視図、（ｂ）は案内手段の他の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１に示されるように、プラズマ蒸着装置１は、反応性プラズマ蒸着法（ＲＰＤ；Reactive  Plasma  Deposition）を用いたイオンプレーティング装置である。プラズマ蒸着装置１は、真空容器２と、真空容器２に連結されたプラズマ源３および真空ポンプ４と、真空容器２の下部に収容された搬送機構６とを備える。
【００１５】
真空容器２は、導電性の材料からなり、接地電位に接続されている。真空容器２は、成膜対象である被処理物１０を搬送するための搬送室２ａと、成膜材料Ｍを拡散させる成膜室２ｂと、真空ポンプ４が取り付けられるポンプ室２ｄとを有する。搬送室２ａは、水平方向に延びており、成膜室２ｂの下方に配置されている。このように、プラズマ蒸着装置１は、成膜材料Ｍの下方に配置された被処理物１０に対して蒸着を行ういわゆるデポダウン式のプラズマ蒸着装置である。
【００１６】
搬送機構６は、搬送室２ａ内に設置された複数の搬送ローラ１１を有して構成され、被処理物保持部材１２を成膜材料Ｍに対向させた状態で略水平な搬送方向に搬送する。搬送ローラ１１は、搬送方向に沿って等間隔で並んでおり、被処理物１０を支持しつつこれらを搬送方向に搬送する。被処理物１０としては、例えば、ガラス基板やプラスチック基板などの板状部材が挙げられる。
【００１７】
プラズマ源３は、圧力勾配型のプラズマ源である。プラズマ源３の本体部分は、成膜室２ｂの側方に位置するプラズマ口２ｃに設けられている。プラズマ源３によって生成されたプラズマＰは、プラズマ口２ｃから成膜室２ｂ内へ出射される。プラズマＰの出射方向は、プラズマ口２ｃに設けられた図示しないステアリングコイルによって制御される。
【００１８】
さらに、プラズマ蒸着装置１は、補助陽極７と、材料供給装置８とを備える。補助陽極７は、成膜室２ｂ内に設定された材料保持位置Ａの周囲に配置されている。補助陽極７は、円環状のケース７ａと、ケース７ａ内に収容された円環状のマグネット７ｂとを有する。このマグネット７ｂは、材料供給装置８の先端部に向けてプラズマＰを誘導する。
【００１９】
材料供給装置８は、材料保持位置Ａにおいて固体の成膜材料Ｍを保持すると共に、成膜材料Ｍを材料供給方向Ｄに連続的に供給するための装置である。デポダウン式のプラズマ蒸着装置１において、材料供給装置８の材料供給方向Ｄは、鉛直方向下方に略一致している。
【００２０】
図２は、図１中の材料供給装置８を示す縦断面図である。図２に示されるように、成膜材料Ｍは、焼結体からなり、所定の長さを有する円柱状をなしている。成膜材料Ｍとしては、例えば、酸化ガリウムの焼結体などが挙げられる。
【００２１】
本実施形態の材料供給装置８は、成膜材料Ｍを側方から支持する支持ガイド（支持手段）１６と、支持ガイド１６を材料供給方向Ｄに移動させる送り機構（送り手段）１７と、成膜材料Ｍを材料供給方向Ｄに案内するハース部材（案内手段）１８とを備えている。
【００２２】
支持ガイド１６は、送り機構１７に係合する円板状の天板部１６ａと、天板部１６ａの下面に連設された２本の支持アーム部１６ｂと、各支持アーム部１６ｂの先端に連設された先端部１６ｃとを有する。２本の支持アーム部１６ｂは、天板部１６ａの周方向において互いに１８０度ずれた位置に設けられ、材料供給方向Ｄに延在している。先端部１６ｃは、材料供給方向Ｄに交差する方向（図２の例では左右方向）に延びている。先端部１６ｃの先端は尖った形状をなしている。先端部１６ｃは、その先端が成膜材料Ｍに引っ掛かることにより、成膜材料Ｍを保持する。言い換えれば、成膜材料Ｍは、支持ガイド１６の先端部１６ｃによって懸垂されている。このような構成を有する支持ガイド１６は、材料供給方向Ｄおよび材料供給方向Ｄとは逆方向（鉛直方向上方）に往復移動自在に構成されている。なお、成膜材料Ｍが保持できるのであれば、先端部１６ｃの先端は、成膜材料Ｍを面で押さえる形状としてもよい。
【００２３】
送り機構１７は、モータ１９と、モータ１９によって回転軸線を中心に回転させられるボールねじ２０とを有している。モータ１９は真空容器２に固定される。ボールねじ２０の図示しないナットは、支持ガイド１６の天板部１６ａに係合している。送り機構１７は、支持ガイド１６を材料供給方向Ｄに移動させることにより、成膜材料Ｍを材料供給方向Ｄに送り出す。
【００２４】
ハース部材１８は、真空容器２に対して固定されている。このハース部材１８は、成膜材料Ｍの案内手段としての機能と、プラズマＰを成膜材料Ｍへ導くための主陽極としての機能とを兼ね備えている。ハース部材１８には、図示しない絶縁部材を介して、上記した補助陽極７のケース７ａが固定されている。
【００２５】
ハース部材１８は、成膜材料Ｍが内部に挿入される円筒部（筒状部）１８ａと、円筒部１８ａの上端に連設された円環状のフランジ部１８ｂとを有している。円筒部１８ａおよびフランジ部１８ｂの内部には、ハース部材１８の中心線に沿って、円柱状のガイド孔１８ｃが形成されている。円筒部１８ａの中心線、フランジ部１８ｂの中心線、および成膜材料Ｍの中心線は略一致しており、いずれも材料供給方向Ｄに沿っている。ガイド孔１８ｃの直径は、成膜材料Ｍの外径よりも僅かに大きくなっている。成膜材料Ｍは、このガイド孔１８ｃに沿って材料供給方向Ｄに案内される。
【００２６】
さらに、図２および図３（ａ）に示されるように、円筒部１８ａの壁部Ｗには、材料供給方向Ｄに延びる２本の長孔状のスリット（開口）２１が形成されている。スリット２１，２１は、円筒部１８ａの周方向において互いに１８０度ずれた位置に（等配して）形成されている。すなわち、スリット２１，２１は、互いに対向するように、円筒部１８ａの中心線に対して対称に形成されている。このスリット２１の材料供給方向Ｄの長さは、成膜材料Ｍの長さの少なくとも半分以上とされている。スリット２１の材料供給方向Ｄの長さは、成膜材料Ｍの長さよりも長い方が好ましい。
【００２７】
そして、このスリット２１には、上記した支持ガイド１６の先端部１６ｃが通っている（図２参照）。支持ガイド１６が送り機構１７によって移動させられることにより、先端部１６ｃは、スリット２１内に配置されたまま材料供給方向Ｄに移動可能になっている。
【００２８】
さらに、ハース部材１８のフランジ部１８ｂには、フランジ部１８ｂの周方向においてスリット２１に対応する位置に２個の貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２には、支持ガイド１６の支持アーム部１６ｂが挿入されている。なお、円筒部１８ａと先端部１６ｃ、およびフランジ部１８ｂと支持アーム部１６ｂとの間には常に隙間が確保されており、支持ガイド１６はハース部材１８に接触しない構成とされている。
【００２９】
プラズマ蒸着装置１は、図示しない制御装置を有しており、その制御装置が送り機構１７を制御することにより、支持ガイド１６の位置すなわち成膜材料Ｍの位置を制御できるようになっている。プラズマ蒸着装置１では、制御装置によって、成膜材料Ｍ下端の蒸発面が所定の位置に維持されるよう、成膜材料Ｍが材料保持位置Ａに保持される。
【００３０】
さらに、複数の成膜材料Ｍを円筒部１８ａ内に順次挿入する場合には、もっとも下方に位置する成膜材料Ｍを支持ガイド１６によって保持すると共に、支持ガイド１６による成膜材料Ｍの保持・開放を切り替えることにより、複数の成膜材料Ｍの連続供給が可能になっている。支持ガイド１６による成膜材料Ｍの保持・開放は、アクチュエータを用いて行うことができる。
【００３１】
プラズマ蒸着装置１では、成膜材料Ｍの粒子Ｍａが成膜室２ｂ内に拡散し、プラズマＰによりイオン化され、成膜室２ｂの下方へ移動して搬送室２ａ内において被処理物１０の表面に付着する。
【００３２】
本実施形態の材料供給装置８によれば、ハース部材１８の円筒部１８ａに挿入された成膜材料Ｍは、支持ガイド１６によって支持されると共に、ハース部材１８によって案内される。支持ガイド１６は、円筒部１８ａの壁部Ｗに形成されたスリット２１を通って材料供給方向Ｄに交差する方向から成膜材料Ｍを支持するため、鉛直方向下方に成膜材料Ｍが供給される場合であっても、成膜材料Ｍの蒸着に支障を及ぼすことなく成膜材料Ｍを支持することができる。さらに、送り機構１７によって、成膜材料Ｍが材料供給方向Ｄに送られるため、被処理物１０と成膜材料Ｍとの距離が略一定になるよう成膜材料Ｍを供給することができる。よって、成膜材料Ｍの材料供給方向Ｄが鉛直方向下方であるデポダウン式の装置においても成膜材料Ｍを適切に供給することができ、材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができる。
【００３３】
また、送り機構１７によって支持ガイド１６が移動させられると、支持ガイド１６の先端部１６ｃは、成膜材料Ｍを保持しつつスリット２１内を移動する。よって、ハース部材１８による成膜材料Ｍの案内を妨げることなく、支持ガイド１６によって成膜材料Ｍを確実に保持することができる。
【００３４】
また、支持ガイド１６が成膜材料Ｍを保持・開放可能に構成されることにより、複数の成膜材料Ｍの連続供給が可能になり、成膜材料Ｍが減少して新たな成膜材料Ｍに更新される場合にも、運転を停止することなく連続運転が可能になっている。
【００３５】
さらに、支持ガイド１６が２箇所で成膜材料Ｍを保持するため、この保持機能と、ハース部材１８の円筒部１８ａによる案内機能との協働により、成膜材料Ｍを安定して保持することができる。
【００３６】
また、デポダウン式のプラズマ蒸着装置１とデポアップ式のプラズマ蒸着装置とを一つの製造ライン上に並べて組み込むことにより、被処理物１０を表裏反転させることなく、被処理物１０の表裏に成膜材料Ｍを蒸着させることができる。
【００３７】
図４は、他の実施形態に係る材料供給装置を示す縦断面図、図５（ａ）は、図４中の案内手段を示す斜視図である。図４に示す材料供給装置８Ｄが図２に示した材料供給装置８と違う点は、材料供給方向Ｄに移動可能な支持ガイド１６に代えて、ケース７ａに固定されて成膜材料Ｍを摺動可能に支持する支持手段２９を備えた点と、スリット２１を有するハース部材１８に代えて、円筒部１８ａの壁部Ｗの対向する２箇所に形成された貫通孔２１Ｄを有するハース部材１８Ｄを備えた点と、成膜材料Ｍを下方に押し出し可能な押し出し棒３２を有する送り機構１７Ｄを備えた点である。
【００３８】
支持手段２９は、マグネット７ｂに基端が固定され左右方向に向けて配置された圧縮コイルばね３０と、圧縮コイルばね３０の先端に連結された支持部材３１とを有している。支持部材３１は、成膜材料Ｍに対して一定の静摩擦係数を有する板状の部材であり、成膜材料Ｍの側面に圧接されている。２個の貫通孔２１Ｄは、それぞれ丸孔状に形成されている。各圧縮コイルばね３０は、各貫通孔２１Ｄを通っている。支持手段２９は、成膜材料Ｍに材料供給方向Ｄの外力（押し下げ力）が作用しない場合には、圧縮コイルばね３０によって支持部材３１が内方に付勢されることにより、成膜材料Ｍを材料保持位置Ａで支持する。押し出し棒３２の外径は、ガイド孔１８ｃの直径よりも小さくなっている。図示は省略するが、送り機構１７Ｄは、送り機構１７と同様のモータ１９やボールねじ２０を有する。
【００３９】
この材料供給装置８Ｄによれば、材料供給装置８と同様、デポダウン式の装置においても成膜材料Ｍを適切に供給することができ、材料供給方式のバリエーションの多様化を図ることができる。
【００４０】
さらには、送り機構１７Ｄの押し出し棒３２によって、成膜材料Ｍが材料供給方向Ｄに押し出される間、成膜材料Ｍは支持手段２９の支持部材３１に対して摺動しつつ、支持手段２９によって支持される。これにより、固定された支持手段２９とすることができ、構成が簡易になる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
【００４２】
例えば、上記一実施形態の材料供給装置８において、案内手段として、各種のハース部材を採用することができる。図３（ｂ）に示されるように、周方向の３箇所にスリット２１Ａおよび貫通孔２２Ａを有するハース部材１８Ａであってもよい。この場合、支持アーム部１６ｂを３本設け、３箇所で成膜材料Ｍを保持することにより、成膜材料Ｍのあばれをより一層防止することができる。また図３（ｃ）に示されるように、円筒部１８ａの壁部Ｗの下端に達するＵ字状のスリット２１Ｂが形成されたハース部材１８Ｂであってもよい。また図３（ｄ）に示されるように、２分割された半円筒部１８ａ，１８ａと、半円板状に２分割されたフランジ部１８ｂ，１８ｂとを有し、これらの間に延在するスリット２１Ｃが形成されたハース部材１８Ｃであってもよい。
【００４３】
また、上記他の実施形態の材料供給装置８Ｄにおいて、案内手段として、各種のハース部材を採用することができる。例えば、図５（ｂ）に示されるように、周方向の３箇所に貫通孔２１Ｅを有するハース部材１８Ｄであってもよい。この場合、支持手段２９を３個等配し、３箇所で成膜材料Ｍを支持することにより、成膜材料Ｍのあばれをより一層防止することができる。
【００４４】
さらにまた、上記実施形態ではデポダウン式のプラズマ蒸着装置１に適用される材料供給装置８について説明したが、本発明の材料供給装置は、材料供給方向が略水平方向であるサイドデポ式のプラズマ蒸着装置に適用することもできる。サイドデポ式の材料供給装置を採用したプラズマ蒸着装置によれば、搬送機構６の設置幅を縮小することができるため、フットプリントを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…プラズマ蒸着装置、８，８Ｄ…材料供給装置、１６…支持ガイド（支持手段）、１６ｃ…先端部、１７，１７Ｄ…送り機構（送り手段）、１８，１８Ａ〜１８Ｅ…ハース部材（案内手段）、１８ａ…円筒部、２１，２１Ａ〜２１Ｃ…スリット（開口）、２１Ｄ，２１Ｅ…貫通孔（開口）、２９…支持手段、Ｄ…材料供給方向、Ｍ…成膜材料、Ｗ…壁部。
【図１】
2013151727.tif 000003
【図２】
2013151727.tif 000004
【図３】
2013151727.tif 000005
【図４】
2013151727.tif 000006
【図５】
2013151727.tif 000007