濺射裝置和濺射裝置的維護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)靶材和陰極、且用于在長條膜基材的表面形成薄膜的濺射裝置以及這樣的濺射裝置的維護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廣泛使用濺射法作為在長條膜基材的表面形成薄膜的方法。在長條膜基材的濺射裝置中，成膜輥和靶材隔著規(guī)定間隔地相對。在低壓氬氣等濺射氣體中，將卷繞有長條膜基材的成膜輥?zhàn)鳛殛枠O電位，將靶材作為陰極電位。在成膜輥和靶材之間施加電壓，從而在成膜輥和靶材之間產(chǎn)生濺射氣體的等離子體。等離子體中的濺射氣體離子與靶材碰撞并敲擊出靶材的構(gòu)成物質(zhì)。被敲擊出的靶材的構(gòu)成物質(zhì)在長條膜基材的表面堆積而形成薄膜。
[0003]對于長條膜基材而言，不可能在整個(gè)長條膜基材上一次形成濺射膜。因此，將從供給卷陸續(xù)放出的長條膜基材在成膜輥(筒形輥)上卷繞不到一周，再使成膜輥旋轉(zhuǎn)以使長條膜基材連續(xù)行進(jìn)。然后，在長條膜基材的、與靶材相對的部分上進(jìn)行成膜。成膜完成的長條膜基材被卷繞在收納卷上。
[0004]通常，靶材被螺釘固定地支承于陰極。靶材和陰極是相同電位。靶材和陰極成為一組(一套)，因此，表示為靶材/陰極。在更換靶材時(shí)，將螺釘拆下、將靶材與陰極分開。隨著薄膜的形成，靶材不斷消耗。如果靶材消耗了規(guī)定量，則必須更換新的靶材。另外，在陰極上附著有靶材的構(gòu)成物質(zhì)等污染物質(zhì)。當(dāng)陰極的污染變得很嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生異常放電，或者有雜質(zhì)混合在薄膜中。因此，在污染變得嚴(yán)重以前，必須對陰極進(jìn)行清掃。在對陰極進(jìn)行清掃時(shí)，也希望將靶材和陰極分開。
[0005]在是小型的濺射裝置的情況下，利用人力就能夠容易地更換靶材。另外，也容易對陰極進(jìn)行清掃。但是，對于目前的長條膜基材的濺射裝置而言，長條膜基材的寬度是1.6m左右，因此，靶材/陰極的重量也達(dá)到數(shù)百kg。靶材、陰極無論如何也無法由人力來處理，所以在更換靶材時(shí)，必須使用吊車、起重機(jī)。
[0006]靶材與成膜輥隔開狹窄的間隔地相對。因此，在靶材與成膜輥相對的位置上，難以將螺釘拆下來、對靶材進(jìn)行更換。在以往所進(jìn)行的維護(hù)方法中，首先，將靶材/陰極載置在維護(hù)用臺車上后從真空槽取出來。接著，在維護(hù)用臺車上將舊的靶材的固定螺釘拆下來并拆下舊的靶材，然后對陰極的污染進(jìn)行清掃。接著，用螺釘將新的靶材固定。之后，利用維護(hù)用臺車使靶材/陰極返回到真空槽內(nèi)的規(guī)定位置并進(jìn)行固定。
[0007]在上述以往所進(jìn)行的維護(hù)方法中，不但作業(yè)效率差，而且將大且重的靶材/陰極轉(zhuǎn)移到維護(hù)用臺車上是很危險(xiǎn)的。特別是在以包圍成膜輥的方式設(shè)置有多個(gè)靶材/陰極的濺射裝置中，如果挨個(gè)進(jìn)行拔出靶材/陰極、拆下舊的靶材、清掃陰極、安裝新的靶材以及使靶材/陰極返回的作業(yè)，那么維護(hù)將會(huì)非常耗時(shí)，從而導(dǎo)致濺射裝置的工作效率大幅下降。
[0008]針對上述問題，已經(jīng)進(jìn)行了各種各樣的努力。例如，在專利文獻(xiàn)1(日本特開平10-36967)和專利文獻(xiàn)2(日本特開2002-60936)中，將真空槽的壁部的一部分設(shè)為可開閉的可開壁，并且將靶材/陰極固定于可開壁。當(dāng)使可開壁與成膜輥的中心軸平行地移動(dòng)時(shí)，靶材/陰極在被固定于可開壁的狀態(tài)下從真空槽取出。于是，更換靶材并清掃陰極的污染。之后，使可開壁移動(dòng)到原來的位置，從而使靶材/陰極返回到真空槽內(nèi)的規(guī)定位置(包圍成膜輥的位置)。采用該維護(hù)方法，無需將靶材/陰極轉(zhuǎn)移到維護(hù)用臺車，因此，靶材/陰極的取出作業(yè)和返回原來位置的作業(yè)的效率良好。另外，作業(yè)的危險(xiǎn)性也小。
[0009]或者在專利文獻(xiàn)3(日本特開2006-322055)中，將真空槽的壁部的一部分設(shè)計(jì)為可開閉的可開壁，并且借助鉸鏈將靶材/陰極固定于可開壁。當(dāng)使可開壁與成膜輥的中心軸平行地移動(dòng)時(shí)，靶材/陰極在被固定于可開壁的狀態(tài)下從真空槽取出。接著，利用鉸鏈將靶材/陰極打開到相對于可開壁呈直角的方向，從而使作業(yè)區(qū)域變大。于是，更換靶材并清掃陰極的污染。之后，使靶材/陰極返回到原來的角度后，使可開壁移動(dòng)到原來的位置，從而使靶材/陰極返回到真空槽內(nèi)的規(guī)定位置(包圍成膜輥的位置)。采用該維護(hù)方法，無需向維護(hù)用臺車進(jìn)行轉(zhuǎn)移，并且作業(yè)區(qū)域變大，因此，能夠兩人以上同時(shí)實(shí)施多個(gè)靶材的更換、陰極的清掃。
[0010]專利文獻(xiàn)I:(日本)特開平10-36967號公報(bào)[0011 ] 專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2002-60936號公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)3:(日本)特開2006-322055號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的維護(hù)方法中，無需向維護(hù)用臺車進(jìn)行轉(zhuǎn)移。另外，能夠一并將所有的靶材/陰極拔出并且使其返回。因此，利用以往所進(jìn)行的維護(hù)方法，效率良好。另外，沒有向維護(hù)用臺車轉(zhuǎn)移時(shí)的危險(xiǎn)。但是，所拔出的靶材/陰極是圍著成膜輥配置的狀態(tài)。因此，作業(yè)者必須踩著梯子進(jìn)入到有成膜輥所存在的空間來進(jìn)行靶材的更換和陰極的清掃。兩人以上的作業(yè)者難以進(jìn)入成膜輥所存在的空間，因此，兩人以上的作業(yè)者難以同時(shí)進(jìn)行作業(yè)。因此，利用以往所進(jìn)行的方法雖然效率良好，但是難以大幅度縮短作業(yè)時(shí)間。另夕卜，踩梯子的作業(yè)有危險(xiǎn)。
[0015]在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的維護(hù)方法中，所拔出的靶材/陰極是包圍著成膜輥來配置的，根據(jù)靶材情況的不同，靶材朝向側(cè)面或者朝下。在靶材朝向側(cè)面或者朝下的情況下，如果拆下將靶材固定于陰極的螺釘，那么靶材掉落，非常危險(xiǎn)。因此在拆下螺釘前，需要安裝靶材的防掉落夾具等的準(zhǔn)備作業(yè)。這使得維護(hù)作業(yè)的效率降低。
[0016]在專利文獻(xiàn)3的維護(hù)方法中，當(dāng)將靶材/陰極打開到相對于可開壁呈直角的方向時(shí)，作業(yè)區(qū)域變大。因?yàn)樽鳂I(yè)區(qū)域變大，所以能夠兩個(gè)人以上同時(shí)實(shí)施多個(gè)靶材的更換、陰極的清掃。因此，與專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的方法相比，效率更高，能夠縮短維護(hù)作業(yè)時(shí)間。但是，即使將靶材/陰極打開到直角方向，處于高處的靶材/陰極的高度也未改變，所以必須踩著梯子進(jìn)行作業(yè)。踩梯子的作業(yè)有危險(xiǎn)。
[0017]另外，在專利文獻(xiàn)3的方法中，即使使用鉸鏈將靶材/陰極打開到相對于可開壁呈直角的方向，但是靶材與陰極相對的上下朝向也未改變。也就是說，打開之前的靶材是朝向側(cè)面(下方)時(shí)，則打開之后的靶材的方向依然是朝向側(cè)面(下方)。在該狀態(tài)下，如果拆下將靶材固定于陰極的螺釘，那么靶材掉落，非常危險(xiǎn)。因此在拆下螺釘前，需要安裝靶材的防掉落夾具等的準(zhǔn)備作業(yè)。因此，靶材的更換效率與專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的方法相比幾乎未變。
[0018]本發(fā)明的目的在于:在靶材/陰極的維護(hù)(靶材更換、陰極清掃)過程中，除了能夠一并將所有的靶材/陰極取出并且使其返回以外，(I)能夠兩個(gè)人以上同時(shí)實(shí)施維護(hù)作業(yè)；
(2)無需高處(梯子)作業(yè)；(3)即使拆下螺釘，所有的靶材也不掉落，能夠以朝上的狀態(tài)更換靶材。兩個(gè)人以上同時(shí)作業(yè)的目的是為了縮短作業(yè)時(shí)間。沒有梯子作業(yè)的目的是為了防范危險(xiǎn)和縮短作業(yè)時(shí)間。所有的靶材以朝上的狀態(tài)更換靶材的目的是為了防范危險(xiǎn)和縮短作業(yè)時(shí)間。利用本發(fā)明，能夠縮短維護(hù)時(shí)間，在提高昂貴的濺射裝置的工作效率且降低成本的同時(shí)能夠增加產(chǎn)量。
[0019]用于解決問題的方案
[0020](I)本發(fā)明的濺射裝置具有以下構(gòu)件。真空槽。配置于真空槽內(nèi)的成膜輥。與成膜輥相對的靶材。用于支承靶材的陰極。用于支承靶材和陰極的陰極臺車。設(shè)置于陰極臺車的、用于將靶材和陰極支承成靶材和陰極能夠以靶材的長度方向?yàn)樾D(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。設(shè)置于陰極臺車的、用于以使陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的高度能夠改變的方式支承陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。用于支承并引導(dǎo)陰極臺車而使陰極臺車能夠移動(dòng)的引導(dǎo)部件。引導(dǎo)部件的代表是軌道或者槽。
[0021](2)在本發(fā)明的濺射裝置中，陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有角度傳感器。
[0022](3)在本發(fā)明的濺射裝置中，陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)具有距離傳感器。
[0023](4)本發(fā)明的、濺射裝置的維護(hù)方法包含以下工序。
[0024](a)使陰極臺車移動(dòng)而將支承于陰極臺車的靶材和陰極取出到真空槽外的工序。
[0025](b)使陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作而以使靶材朝上的方式使靶材和陰極旋轉(zhuǎn)的工序。
[0026](c)使陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)工作而使高處的靶材和陰極向低處移動(dòng)的工序。
[0027](d)將靶材從陰極拆下來、并將新的靶材安裝于陰極的工序。
[0028](e)使陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)工作而使新的靶材和陰極移動(dòng)并返回到原來的高度的工序。
[0029](f)使陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作而使新的靶材和陰極旋轉(zhuǎn)并沿著原來的方向返回的工序。
[0030](g)使陰極臺車向反方向移動(dòng)而使支承于陰極臺車的新的靶材和陰極返回到真空槽內(nèi)的工序。
[0031]發(fā)明的效果
[0032]利用本發(fā)明的濺射裝置和濺射裝置的維護(hù)方法，能夠獲得以下效果。
[0033](I)因?yàn)閷⑺邪胁?陰極支承于陰極臺車，所以通過使陰極臺車移動(dòng)，就能夠一并將所有的靶材/陰極取出并且使其返回。
[0034](2)通過使陰極臺車移動(dòng)而將支承于陰極臺車的靶材和陰極取出到真空槽外，再使陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)工作而使高處的靶材和陰極向低處移動(dòng)，從而使得靶材和陰極以較大面積展開，從而能夠使兩個(gè)人以上同時(shí)進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。
[0035](3)通過使陰極滑動(dòng)機(jī)構(gòu)工作而使高處的靶材和陰極向低處移動(dòng)，能夠消除踩梯子作業(yè)(能夠在地面上進(jìn)行作業(yè))。
[0036](4)通過使陰極旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作而以使靶材朝上的方式使靶材和陰極旋轉(zhuǎn)，能夠以所有的靶材朝上的狀態(tài)更換靶材。
[0037](5)通過綜合上述的作業(yè)效果而使維護(hù)時(shí)間縮短，從而在提高昂貴的濺射裝置的工作效率且降低成本的同時(shí)，能夠增加產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的濺射裝置的主視圖和側(cè)視圖(非維護(hù)時(shí))。
[0039]圖2是本發(fā)明的濺射裝置的主視圖和側(cè)視圖(維護(hù)時(shí))。
[0040]圖3是本發(fā)明的濺射裝置的靶材/陰極的維護(hù)機(jī)構(gòu)的主視圖和側(cè)視圖(靶材/陰極旋轉(zhuǎn)時(shí))。
[0041]圖4是本發(fā)明的濺射裝置的靶材/陰極的維護(hù)機(jī)構(gòu)的主視圖和側(cè)視圖(靶材/陰極移動(dòng)時(shí))。
【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1是本發(fā)明的濺射裝置10的一例的、執(zhí)行濺射時(shí)(非維護(hù)時(shí))的主視圖和側(cè)視圖。在本發(fā)明的濺射裝置10中，真空槽11內(nèi)配置有供給卷12、導(dǎo)輥13、成膜輥14、導(dǎo)輥13以及收納卷15。長條膜基材16從供給卷12陸續(xù)放出，被導(dǎo)輥13引導(dǎo)并在成膜輥14上卷繞不到一周，然后再被導(dǎo)輥13引導(dǎo)并卷繞成收納卷15而進(jìn)行收納。靶材17利用螺釘固定支承于陰極18。靶材17和陰極18是相同電位。靶材17/陰極18有多根(在圖1中是五根)，靶材17/陰極18設(shè)置在包圍成膜輥14的位置，各靶材17隔開規(guī)定間隔地與成膜輥1